JPS6260568B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6260568B2 JPS6260568B2 JP18496983A JP18496983A JPS6260568B2 JP S6260568 B2 JPS6260568 B2 JP S6260568B2 JP 18496983 A JP18496983 A JP 18496983A JP 18496983 A JP18496983 A JP 18496983A JP S6260568 B2 JPS6260568 B2 JP S6260568B2
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- JP
- Japan
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- movable member
- vacuum chamber
- vacuum
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- fixed
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- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression 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
- F16F15/023—Suppression 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
- F16F15/0232—Suppression 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
Landscapes
- 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)
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
り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つて大きいス
ペースを要しかつ価格も高くなり実用性が低くな
るという難点がある。
装置として固定部材と可動部材間を柔軟弾性材よ
り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つて大きいス
ペースを要しかつ価格も高くなり実用性が低くな
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。
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。
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、１
０は全体としての真空バネを示す。１１は基台９
０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てある。１
３は可動部材で、中央の突出部１５が開口部１２
を間隔をもつ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
させてある。１６はこの可動部材の外周面で上方
に向かつて大径になるようにテーパーさせてあ
る。１７はこの外周面と間隔をもつてほぼ直立す
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りなる薄い可撓部材
で、中央部が可動部材１３の下面にメネジ部材２
０により円形当板２１を介して気密に固定してあ
りかつ周縁部はネジ２２により環状当板２３を介
して固定部材１１の下面に気密に固定してある。
この可撓部材１８は内部に補強繊維が埋設してあ
つてもよい。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３０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１１の間隔を覆うようになつて
いる。３２は固定部材１１、可動部材１３及び可
撓部材１８，２６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てある。し
たがつて、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つて
いる。又、大気圧によつて可撓部材１８は上方へ
向かつて屈曲し可撓部材２６は下方へ向かつて屈
曲するようになつている。
０は全体としての真空バネを示す。１１は基台９
０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てある。１
３は可動部材で、中央の突出部１５が開口部１２
を間隔をもつ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
させてある。１６はこの可動部材の外周面で上方
に向かつて大径になるようにテーパーさせてあ
る。１７はこの外周面と間隔をもつてほぼ直立す
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りなる薄い可撓部材
で、中央部が可動部材１３の下面にメネジ部材２
０により円形当板２１を介して気密に固定してあ
りかつ周縁部はネジ２２により環状当板２３を介
して固定部材１１の下面に気密に固定してある。
この可撓部材１８は内部に補強繊維が埋設してあ
つてもよい。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３０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１１の間隔を覆うようになつて
いる。３２は固定部材１１、可動部材１３及び可
撓部材１８，２６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てある。し
たがつて、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つて
いる。又、大気圧によつて可撓部材１８は上方へ
向かつて屈曲し可撓部材２６は下方へ向かつて屈
曲するようになつている。
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、下端部の可動部材１３を貫通
するネジ部３６に螺合するナツト３７により可動
部材１３に固着してあり、かつ上端部は連結部材
３８によつて被支持物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100Kgであれば97Kg、90Kg
等で少くとも50Kg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３
５が曲がつて折れるのを防止する作用を行うもの
である。
金属製の支持棒で、下端部の可動部材１３を貫通
するネジ部３６に螺合するナツト３７により可動
部材１３に固着してあり、かつ上端部は連結部材
３８によつて被支持物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100Kgであれば97Kg、90Kg
等で少くとも50Kg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３
５が曲がつ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つており、その理論
は後述する。
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つており、その理論
は後述する。
第２図も参照すると、例えば４個等の複数個の
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が支持してある。９５は被支持台９２に設け
た載置枠で、適当な重り９６を載置するようにな
つている。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が適当な
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。
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が支持してある。９５は被支持台９２に設け
た載置枠で、適当な重り９６を載置するようにな
つている。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が適当な
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Ｄ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
つて、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Ｄ１の円の面積から直径Ｄ２の円の
面積を差引いた面積である。
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Ｄ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
つて、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Ｄ１の円の面積から直径Ｄ２の円の
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１３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１３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つており、
ほぼ中心Ｑは直線Ｌに沿つて変化する。この直線
Ｌの傾斜角をｋラジアンとする。可動部材１３の
外側の圧力有効直径がＤ１で示す状態から下方へ
向かつて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。
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１３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つており、
ほぼ中心Ｑは直線Ｌに沿つて変化する。この直線
Ｌの傾斜角をｋラジアンとする。可動部材１３の
外側の圧力有効直径がＤ１で示す状態から下方へ
向かつて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。
Ａ＝π／４｛（D1＋2kx）2−D22｝ ……(1)
したがつて、これをｘで微分すると
ｄＡ／ｄｘ＝πｋ（D1＋2kx）
ｘ＝０において
ｄＡ／ｄｘ＝πkD1 ……(2)
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Ｗ、バネ定
数をＫとすると Ｗ＝Ａ（Pa−Ｐ） ……(3) Ｋ＝ｄＷ／ｄｘ＝−ｄＰ／ｄｘＡ＋（Pa−Ｐ）ｄＡ／ｄ
ｘ……(4) 真空室３２内の空気が断熱変化するものとし比熱
比をγ（ほぼ1.4）、定数をＣ、真空室３２の容積
をＶとすれば次の式が得られる。
気圧、可動部材１３に作用する荷重をＷ、バネ定
数をＫとすると Ｗ＝Ａ（Pa−Ｐ） ……(3) Ｋ＝ｄＷ／ｄｘ＝−ｄＰ／ｄｘＡ＋（Pa−Ｐ）ｄＡ／ｄ
ｘ……(4) 真空室３２内の空気が断熱変化するものとし比熱
比をγ（ほぼ1.4）、定数をＣ、真空室３２の容積
をＶとすれば次の式が得られる。
PV〓＝Ｃ ……(5)
又、
ｄＶ／ｄｘ＝Ａ ……(6)
(5)、(6)式より
ｄＰ／ｄｘ＝−γＰＡ／Ｖ ……(7)
さらに(2)、(4)、(7)式より
Ｋ＝γＰＡ２／Ｖ＋（Pa−Ｐ）πkD1 ……(8)
ｇを重力の加速度とすれば固有振動数ｆは
で求めることができる。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)、(3)、(9)式より が求められ、固有振動数ｆは荷重にも容積にも無
関係になる。したがつて、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。
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)、(3)、(9)式より が求められ、固有振動数ｆは荷重にも容積にも無
関係になる。したがつて、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、Ｄ１が10cm、Ｄ
２が３cm、ｋが0.015、ｇが980cm／sec2の場合(10)
式により固有振動数ｆは0.4Hzになりかつこの場
合の荷重Ｗは Ｗ＝π／４×（102−32）×１＝71.5Kg となる。同じ性能をこ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
てある固定部材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 Ｋ＝γＰＡ２／Ｖ ……(11) Ａ＝π／４D2 ……(12) Ｗ＝Ａ（Ｐ−Pa） ……（13） であり、Ｗが71.5Kg、Ｐが６Kg／cm2、Paが１Kg／
cm2とすると、（13）式よりＡが14.3cm2、(12)式より
Ｄが4.26cmとなる。又、ｆが0.4Hz、γが1.4の場
合（14）式からＶが3727cm3となる。もしこの体積
を直径10cmの円筒形のタンクで確保するとその高
さは47cmとなり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。
２が３cm、ｋが0.015、ｇが980cm／sec2の場合(10)
式により固有振動数ｆは0.4Hzになりかつこの場
合の荷重Ｗは Ｗ＝π／４×（102−32）×１＝71.5Kg となる。同じ性能をこ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
てある固定部材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 Ｋ＝γＰＡ２／Ｖ ……(11) Ａ＝π／４D2 ……(12) Ｗ＝Ａ（Ｐ−Pa） ……（13） であり、Ｗが71.5Kg、Ｐが６Kg／cm2、Paが１Kg／
cm2とすると、（13）式よりＡが14.3cm2、(12)式より
Ｄが4.26cmとなる。又、ｆが0.4Hz、γが1.4の場
合（14）式からＶが3727cm3となる。もしこの体積
を直径10cmの円筒形のタンクで確保するとその高
さは47cmとなり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
能に貫通しておりかつ各支柱の上端に共通の支持
台４２が固着してある。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てある。この実施例にお
いて圧力有効面積は図示の直径Ｄを有する円の面
積であるがが、可動部材１３の昇降により変化す
るものである。
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
能に貫通しておりかつ各支柱の上端に共通の支持
台４２が固着してある。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てある。この実施例にお
いて圧力有効面積は図示の直径Ｄを有する円の面
積であるがが、可動部材１３の昇降により変化す
るものである。
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。したがつて、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。
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。したがつて、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１３の昇降により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。
可動部材１３の昇降により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を上方に向かつて小径になる
ようにテーパーさせる等により上方になるにした
がつて間隔が狭くなるようにすれば可動部材１３
が上昇するにしたがつ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１
Kg／cm2程度の圧力に耐えられるならば十分であ
る。
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を上方に向かつて小径になる
ようにテーパーさせる等により上方になるにした
がつて間隔が狭くなるようにすれば可動部材１３
が上昇するにしたがつ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１
Kg／cm2程度の圧力に耐えられるならば十分であ
る。
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、１８は可撓部材、２６は可撓部材、３２は
真空室、４３は可撓部材。
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、１８は可撓部材、２６は可撓部材、３２は
真空室、４３は可撓部材。
Claims (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りなる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項記載の真空バネであつ
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つており、前記
間隔を閉塞する前記可撓部材は環状でダイヤフラ
ム状に形成してあつて下面より大気圧が作用する
ようになつており、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
るように形成してあることを特徴とする真空バ
ネ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18496983A JPS6078125A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 真空バネ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18496983A JPS6078125A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 真空バネ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6078125A JPS6078125A (ja) | 1985-05-02 |
| JPS6260568B2 true JPS6260568B2 (ja) | 1987-12-17 |
Family
ID=16162517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18496983A Granted JPS6078125A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 真空バネ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6078125A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01254575A (ja) * | 1988-04-02 | 1989-10-11 | Haisensu:Kk | 混載輸送用パッケージ |
Families Citing this family (2)
| 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 |
| JP5134465B2 (ja) * | 2008-07-28 | 2013-01-30 | 特許機器株式会社 | 除振装置 |
-
1983
- 1983-10-05 JP JP18496983A patent/JPS6078125A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01254575A (ja) * | 1988-04-02 | 1989-10-11 | Haisensu:Kk | 混載輸送用パッケージ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6078125A (ja) | 1985-05-02 |
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