JPS6078125A - 真空バネ - Google Patents

真空バネ

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JPS6078125A
JPS6078125A JP18496983A JP18496983A JPS6078125A JP S6078125 A JPS6078125 A JP S6078125A JP 18496983 A JP18496983 A JP 18496983A JP 18496983 A JP18496983 A JP 18496983A JP S6078125 A JPS6078125 A JP S6078125A
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JP
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vacuum chamber
vacuum
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fixed
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JP18496983A
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JPS6260568B2 (ja
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Masao Akimoto
秋元 将男
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • F16F15/0232Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means with at least one gas spring

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は真空バネに関するものである。
従来比較的低い固有振動数の得られる防振支持装置とし
て固定部材と可動部材間を柔軟弾性材よシなる可撓部材
で密封して空気室を形成し内部に圧縮空気を収容した空
気バネが用いられているが、被支持物と外部との間で非
常に低い振動数の伝達を防止するには固有振動数を非常
に低くするように空気室を大きくする必要があって大き
いスペースを要しかつ価格も高くなシ実用性が低くなる
という難点がある。
この発明はこのような点を解消して非常に低い固有振動
数が容易に得られる小形で安価な実用性が高い真空バネ
を提供す、るものである。
以下図面を参照しながらこの発明の実施例について説明
する。
第1図に示すこの発明の一実施例において、10は全体
としての真空バネを示す。11は基台90に固定されて
所定位置に配置した固定部材で、中央に開口部12を有
し環状に形成しである。
l3は可動部材で、中央の突出部15が開口部12を間
隔をもって貫通している以外は固定部材11の下部でこ
の固定部材11に囲まれるように配置させである。1G
はこの可動部材の外周面で上方に向かって大径になるよ
うにテーパーさせである。17はこの外周面と間隔をも
ってほぼ直立するように固定部材11に形成した内周面
である。
18はゴム等の柔軟弾性材よシなる薄い可撓部材で、中
央部が可動部材13の下面にメネジ部材20によυ円形
当板21を介して気密に固定してあシかつ周縁部はネジ
22にょシ環状当板2.3を介して固定部材11の下面
に気密に固定しである。
この可撓部材18は内部に補強繊維が埋設してあっても
よい。25は可動部材13の突出部15に上方から下部
を螺合させて固着した筒体である。
26はゴム等の柔軟弾性材よりなるもう一つの薄い可撓
部材で、中央部は筒体25を貫通させて環状当板28を
介してメネジ部材27により可動部材13の突出部15
の上面に気密に固定してありかつ周縁部は環状当板31
を介してネジ3oにより固定部材11の上面に気密に固
定してあり突出部15と固定部材110間隔を覆うよう
になっている。32は固定部材11.可動部材13及び
可撓部材18,2’6により囲まれて気密に環状に形成
された真空室で、図示してない真空ポンプによりパイプ
33を介して内部が真空にしである。したがって、可動
部材13は固定部材11に対して上方へ吸引されかつ上
下方向に振動可能になっている。又、大気圧によって可
撓部材18は上方へ向かって屈曲し可撓部材26は下方
へ向かって屈曲するようになっている。
35は筒体25の中央部を貫通する弾性のある金属製の
支持棒で、下端部の可動部4213を貫通するネジ部3
6に螺合するナツト37により可動部材13に固着して
ちり、かつ上端部は連結部材38によって被支持物91
の下面に固着されている。この支持棒は被支持物91か
ら作用する荷重が支持棒のざ屈荷重に近い値になると極
めて水平方向の低い固有振動数が得られるものである。
すなわち、水平方向の低い固有振動数を必要とする場合
例えばざ屈荷重がlooKgであれば97に、g、9G
Kg等で少くとも5GKg以上の荷重が作用することが
望ましいものである。前記筒体25はこの支持棒35が
曲がって折れるのを防止する作用を行うものである。
以上のように構成した真空バネ10は被支持物91から
作用する荷重に対して真空室32内の真空を適当になる
ようにして低い固有振動数で被支持物91を支持するよ
うになっており、その理論は後述する。
第2図も参照すると、例えば4個等の複幹個の真空バネ
10により被支持物91を支持する場合が示してあり、
被支持物91には各真空バネ10の支持棒35の上端部
に結合した被支持台92が設けてあり、その上に例えば
電子顕微鏡等の機器93が支持しである。95は被支持
台92に設けだ載置枠で、適当な重996を載置するよ
うになっている。これは各真空バネ10で可動部材13
に作用する荷重を調節して可動部材13が適当々昇降位
置に保持されて上下方向に振動できるようにするためで
ある。
次にこの発明の理論について説明する。
一般に膜状の可撓部材を用いる空気バネの理論では平面
形状が円形の場合その圧力有効直径として可撓部材の断
面の円弧の中心の位置を境界とすれば十分であることが
知られている。例えば第3図に示すように可撓部材80
の断面の中心Qを通る直径りを圧力有効直径としてその
内側又は外側を圧力有効面積とすることが公知である。
したがって、第1図に示す実施例で圧力有効面積は第4
図に示す直径DIの円の面積から直径D20円の面積を
差引いた面積である。
第5図は第1図に示す実施例で可動部材】3が昇降する
場合の圧力有効面積が変化する状態を示し、可動部材1
3が実線に示す状態から鎖線で示す状態に上昇すると可
撓部材18の断面円弧の中心QはQ′で示す位置へくる
ようになっており、はぼ中心Qは直線りに沿って変化す
る。この直線りの傾斜角をにラジアンとする。可動部材
13の外側の圧力有効直径がDlで示す状態から下方へ
向かってXだけ下降した場合の圧力有効面積Aは次のよ
うになる。
したがって、これをXで微分すると ・X、=0におい
て となる。Pを真空室32内の絶対圧力、Paを大気圧、
可動部材13に作用する荷重をW1バネ定数をKとする
と W−A(Pa−P) ・・・・・(8)dW dP d
A K = = = −−A、 + (P a −P )−
・・・・(4)d x d x、 d x 真空室32内の空気が断熱変化するものとし比熱比をγ
(はぼ1.4)、定数をC1真空室32の容積を■とす
れば次の式が得られる。
PVl−C・・・・・(5) 又、 (5) 、 (a’)式より さらに(2)、(4)、(ア)式より 2を重力の加速度とすれば固有振動数fはでめることが
できる。真空室32内の絶対圧力Pは十分小さくするこ
とができるため、(8) + (9)式から極めて低い
固有振動数が得られることが理解できる。真空室32内
の絶対圧力Pがほとんど零の場合+8) 、 (1)、
 (81、(9)式よシK = yt k −D 1 
・P aがめられ、固有振動数fは荷重にも容積にも無
関係になる。したがって、真空室32の容積に無関係で
小型に設計できかつ可動部材13のテーパー等の寸法や
形状により固有振動数をいくらでも零に接近させて低く
できることが理解できる。
第1図に示す実施例において、I)1が1 o cm。
])2が3cm5kが0015.2が980 cm/5
ecLの場合(10)式により固有振動数fは0.4H
2になシかつこの場合の荷重Wは W−−メ(102−3”) v+= 71.5 Kgと
なる。同じ性能をとれに最も近い形状の第7図に示すロ
ーリングシール型空気バネと比較すると次のようになる
。ここで可撓部材85が間に設けである固定部材86の
外周面と可動部材87の内周面はいずれもテーパーする
ことなく直立している場合を考える。・この場合 W=A (P−Pa ) −−−−−(1B)であり、
Wが715Kg1 Pが6 K f’ / c m”、
Paが1Kg7cm”とすると、(1B)式よりAが1
4.3cm”、(層成よりDが4.26cmとなる。又
、fがo、4Hz。
γが1.4 の場合(l→式から■が3727 cm”
となる。
もしこの体積を直径10 cmの円筒形のタンクで確保
するとその高さは47 cmとなシ真空バネに比べて圧
力有効直径こそ小さくできるものの非常に大きい容積を
必要とするものである。
第6図に示すこの発明の他の実施例においては可動部材
13に設けた複数個の支柱40が真空室32を横切るこ
となくして固定部材11を昇降可能に貫通しておシかつ
各支柱の上端に共通の支持台42が固着しである。真空
室32の周囲には剛性のある環状部材43を埋設した筒
状の可撓部材45により気密に閉塞しである。この実施
例において圧力有効面積は図示の直径りを有する円の面
積であるかが、可動部材13の昇降によシ変化するもの
でおる。
この発明は前述したように真空室32を有する真空バネ
であるから、被支持物91を支持する場合の固有振動数
を非常に低くすることができる小型で安価な防振装置が
得られるという効果を有している。したがって、電子顕
微鏡やLSIの製造装置等の低い固有振動数の高性能な
弾性支持装置として利用できるものである。
この発明において第1図に示す実施例のように可動部材
工3の昇降にょシ圧力有効面積が変化するものは真空室
32内の圧力を低くすることにより固有振動数をいくら
でも零に接近する低い値にできるという利点を有するも
のである。
なお、この発明の第1図に示す実施例において可動部材
13の外周面16をほぼ直立させ固定部材11の内周面
17を上方に向かって小径になるようにテーパーさせる
等にょシ上方になるにしたがって間隔が狭くなるように
すれば可動部材13が上昇するにしたかっ、て圧力有効
面積が減少するという作用が得られるものである。又、
この発明において可撓部材18,26,43等はゴム以
外に合成樹脂で製造してもよく可撓性が大きくてIK 
g / c m” 程度の圧力に耐えられるならば十分
である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第2図は
第1図に示す実施例を複数個用いて被支持物を支持する
状態を示す正面図、第3図は可撓部材についての圧力有
効直径の説明図、第4図は第1図に示す実施例の圧力有
効面積の説明用断面図、第5図はその圧力有効面積の変
化を示す説明用断面図、第6図はこの発明の他の実施例
を示す縦断面図、第7図はこの発明と比較のため示す空
気バネの縦断面図である。 10は真空バネ、11は固定部材、13は可動部材、1
8は可撓部材、26は可撓部材、&2は真空室、43は
可撓部材。 代理人 弁理士 勝 部 明 長 第3図 (α) (b) (C) 第4図 #5図 第 611O 第 7 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、所定位置に配置した固定部材と、被支持物を支持す
    る可動部材と、前記固定部材と可動部材間の開放した部
    分をすべて伸縮可能に気密に閉塞して真空室を形成する
    柔軟弾性材よシなる1個又は複数個の可撓部材とを包含
    し、前記真空室内を真空にしたことを特徴とする真空バ
    ネ。 2、特許請求の範囲第1項記載の真空ノ(ネであって、
    前記固定部材が真空室の上面を形成しかつ可動部材が真
    空室の下面を形成して固定部材に間隔を介して周囲を囲
    まれるようになっておシ、前戴間隔を閉塞する前記可撓
    部材は環状でダイヤフラム状に形成してあって下面より
    大気圧が作用するようになってお9、前記固定部材の内
    周面と可動部材の外周面間の間隔は上部で狭く下部で広
    くなるように形成しであることを特徴とする真空)くネ
JP18496983A 1983-10-05 1983-10-05 真空バネ Granted JPS6078125A (ja)

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JPS6078125A true JPS6078125A (ja) 1985-05-02
JPS6260568B2 JPS6260568B2 (ja) 1987-12-17

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7466396B2 (en) 2005-10-13 2008-12-16 Nikon Corporation Lithography apparatus and method utilizing pendulum interferometer system
JP2010031950A (ja) * 2008-07-28 2010-02-12 Tokkyokiki Corp 除振装置

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