JPH02150526A - 防振装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、除振台の防振装置に関する。

（従来の技術） 高精度の加工機械や光学機器等を載置するために、従来
より、除振台が広く使用されている。除振台には、光学
機器等を載せる定盤を一定の姿勢で基準位置に支持し、
かつ、定盤上で発生した振動を減衰させ、又、外部振動
の定盤への伝達な阻止する特性が要求される。

このような目的で、従来、定盤を支持する防振装置とし
て、空気ばね装置が広く使用されている。

空気ばね装置は、圧搾空気の圧力によって定盤を支持し
、振動吸収効果が高く、又、定盤の基準位置を保持する
ためのレベル調整が容易であるという優れた利点を持つ
。しかし、振動に対する減衰定数が小さいという欠点も
ある。特に、定盤の位置を正確に検出し、常に定盤を基
準位置に復帰させるように、空気ばねの圧搾空気圧を調
整する、いわゆるアクティブ制御を行なう場合、ハンテ
ィングが発生すると、その振動を速やかに減衰させるこ
とができない場合がある。

これを解決するため、従来、空気ばね装置に、例えばオ
リフィスを利用したダンパー装置を付加している。この
オリフィスは、空気ばね装置に対する圧搾空気の出入り
を狭い通路で制限するもので、空気の流れに抵抗を与え
て、振動減衰効果（ダンパー効果）をもたらしている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、オリフィス等で空気流量を絞ると、空気ばね
が固くなり、高周波振動の吸収が不十分となる。また、
定盤が基準位置で静止している状態では、ダンパー装置
の働きを極めて弱くし、床振動がダンパー装置を経由し
て定盤へ伝わらないようにすることが望ましい。

しかし、その一方で、定盤が振動し、基準位置から大き
くずれたような場合には、基準位置に復帰する過程で十
分なダンパー効果を必要とする。

このような要求から、定盤をアクティブ制御するために
は、定盤の状態によってダンパー効果を可変できること
が好ましい。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、強力なダ
ンパー効果を有し、かつ、ダンパー効果を可変できる防
振装置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の防振装置は、空気ばね装置で支持された定盤に
一端を固定したシャフトの他端を収容する制動室と、当
該制動室に収容され、前記シャフトの他端の振動運動を
妨げる所定位置に配置された磁性流体と、当該磁性流体
を前記制動室内の所定位置近傍に保持する保持手段と、
前記磁性流体に磁界を印加する磁石とから成ることを特
徴とするものである。

（作用） 以上の装置においては、定盤に一端を固定したシャフト
の振動運動を、制動室の内部において、磁性流体を用い
て減衰させる。この場合、磁性流体をシャフトの振動運
動を妨げる最適位置に配置する必要がある。しかしなが
ら、磁性流体は、放置すれば重力により流下してしまう
。しかも、磁性流体がシャフトの動きを適当な力で抑制
する構成が必要となる。そこで、磁性流体を制動室内の
所定位置近傍に保持する保持手段を設ける。また、磁性
流体に磁界を印加し、この力によっても磁性流体の保持
を行なう。更に、この磁界の強さを加減すると、磁性流
体の粘性が変化するから、ダンパー効果を可変にするこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の防振装置の実施例を示す縦断面図で
ある。

図の装置は、定盤１に一端を固定したシャフト２の他端
を収容するように構成されている。シャフト２の下端に
は、円板２ａが固定されている。

この円板２ａは、制動室３をちょうど断面円形のシリン
ダと見立てた場合に、ピストン状に形成されている。円
板２ａには、水平方向に１本の貫通孔状の保持手段５が
形成されている。

一方、上記保持手段５内と、その近傍のこの制動室３の
内壁には、磁性流体４が配置されている。更に、制動室
３の外側には、磁石６がその磁極６ａを保持手段５に対
向させるようにして配置されている。磁石６には、これ
を励磁するコイル６ｂが巻回されている。

尚、上記シャフト２と円板２ａと制動室３とは、何れも
非磁性体、例えばプラスチックやアルミニウム等により
構成されることが好ましい。また、磁石６が強磁性体に
より構成されることはいうまでもない。

以上の構成の装置において、磁石６のコイル６ｂに所定
の励磁電流工を供給すると、磁極６ａによって磁性流体
４に対し所定の磁界が印加される。

図に示した状態は、ちょうど定盤１が基準位置にあると
きの状態を示しており、この状態では、保持手段５内部
に大部分の磁性流体４が収容されている。

尚、定盤１は、別途空気ばね装置１０によって基準位置
に支持されているから、磁性流体４そのものに第１図の
状態で定盤の荷重は加わらない。

一方、磁石６が磁性流体４を磁極６ａの近傍に引きつけ
る磁力を及ぼすことによって、保持手段５と円板２ａを
介してシャフト２は、図の位置に静止するよう制動力が
加えられる。即ち、磁性流体４と保持手段５との相互作
用によって、シャフト２は矢印９方向の振動運動を妨げ
られる。

更に、磁石６のコイル６ｂに供給する励磁電流工を増加
させると、磁性流体４に印加される磁界が変化する。一
般に、磁性流体は、その磁界が増大すると、その粘性が
高まる傾向にある。

従って、図の基準位置でのダンパー効果はやや弱めにし
、定盤が基準位置を外れた場合にダンパー効果を高めよ
うとすれば、円板２ａの位置を検出し、その位置に応じ
た励磁電流をコイル６ｂに供給して、磁石６の磁力を調
整すればよい。これによって、円板２ａの位置、即ち定
盤１の位置に応じ、ダンパー効果を可変して、空気ばね
装置１０の防振性能を向上させることができる。

尚、図の実施例では、床面等に設置される制動室３と、
定盤１にシャフト２を介して直接固定された円板２ａと
の間に、磁性流体４が介在するため、床振動の定盤１へ
の伝播が遮断される効果もある。

第２図に、本発明の装置の他の実施例を示す。

図の実施例の場合には、制動室３内に収容されたシャフ
ト２に、複数枚の円板２ａを、所定の隙間を開けて積層
配置している。この隙間５が、第１図の保持手段５に相
当する。磁性流体４は、主としてこの隙間に配置され、
制動室３の外側には、保持手段５に相当する隙間に対向
する位置に、複数の磁極６ａが配列されている。

このように、磁性流体４をくわえ込む保持手段５の構造
を多層構造にすれば、ダンパー効果を高めることができ
る。

尚、同様の考え方で、円板２ａの側面に多数の円錐状の
孔や角錐状の孔を開け、これらの番孔に対向するように
磁極６ａを配置して、磁性流体４を保持するようにして
もよい。

また、第３図に示すように、多数の磁極６ａを円板２ａ
を取り囲むように円周方向に配置すれば、円板２ａを制
動室３の中央に静止させる、いわゆるセンタリング効果
を出すことができる。これによって、円板２ａが制動室
３の内壁に接触するのを防止し、振動遮断効果を確保す
ることができる。

第４図に、本発明の防振装置の他の実施例を示す。

図の装置も、シャフト２の下端に円板２ａを固着し、こ
れを制動室３の内部に収容している。しかし、制動室３
の内部には、上記円板２ａの上下を挟むように多孔質ク
ツション材５′が配置されている。そして、この多孔質
クツション材５′には、磁性流体４が含浸されている。

この多孔質クツション材５′は、第１図の保持手段５の
役割りを果たす。

更に、制動室３の内部であって、この多孔質クツション
材５′の外周を取巻くように、ボビン１２が配置され、
このボビン１２にコイル８が巻回されている。この結果
、コイル８に励磁電流を流すと、その磁界はシャフト２
の軸方向に発生し、多孔質クツション材５′中の磁性流
体４に印加される。

尚、この実施例においては、制動室３を磁性体により構
成し、いわゆるヨークの役割りをさせることが好ましい
。また、多孔質クツション材５′としては、発泡シリコ
ンゴムや多孔質ゴム、あるいは綿状の金属繊維や樹脂繊
維等を使用する。

以上の装置では、先ず、シャフト２が固定された図示し
ない定盤が振動すると、シャフト２を介して円板２ａに
振動が伝わる。円板２ａが振動すると、多孔質クツショ
ン材５′に含浸された磁性流体４が、多孔質クツション
材５′中を移動し、円板２ａの振動は、この磁性流体４
の運動エネルギーとして吸収される。多孔質クツション
材５′は、先に第１図で示した保持手段５と同様の役割
りを果たし、磁性流体４を円板２ａの上下位置に保持し
、振動の吸収効果を高めている。

尚、コイル８に供給する電流を増加させれば磁界が変化
し、これによって、磁性流体４の粘度を増減させること
ができる。従って、基準位置においてはダンパー効果を
弱くし、基準位置を大きく外れた場合、ダンパー効果を
強くするといった調整を行なうことができる。

また、第４図の例では、制動室３の内部にコイル８を収
容する例を示したが、第５図に示すように、制動室３の
外部にコイルボビン１２を配置し、コイル８を巻回して
、更にその外周を取り囲むように、ヨーク１３を設ける
ようにしても同様の効果が得られる。

この実施例の場合にも、シャフト２の下端に固定された
円板２ａは、制動室３に対し、多孔質クツション材５′
及び磁性流体４を介して支持されているため、床面より
シャフト２に対し高周波振動が直接伝わらない。従って
、除振台を変える空気はね装置の振動絶縁性能を損なう
ことがない。

尚、第５図において、シャフト２の可動範囲が大きいと
、多孔質クツション材５′の変形を招くことが考えられ
る。

そこで、第６図に示すように、ちょうど第５図に示した
装置を積層した構造とし、多孔質クツション材５′の厚
みを適切に選択するような構成にしても差し支えない。

本発明は以上の実施例に限定されない。

上記実施例においては、磁石を全て電磁石により構成し
たが、永久磁石を用いても差し支えない。定盤の位置に
応じて制動力を可変するには、永久磁石の位置や永久磁
石の配置、あるいは磁極の形状等によって、制動室内の
磁界を、中心から上下方向に向かう程強くなるよう分布
させるようにすればよい。

（発明の効果） 以上説明した本発明の防振装置は、空気はね装置と組合
わせることによって、外部振動を十分効果的に絶縁し、
かつ、定盤の変位に応じた適切なダンパー効果を与え、
除振台の防振特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の防振装置の実施例を示す縦断面図、第
２図はその変形例を示す縦断面図、第３図は本発明の防
振装置の他の実施例を示す上面図、第４図、第５図及び
第６図は本発明の更に別の実施例を示す縦断面図である
。 １−−−−−−一−−一定盤、 ２−−一−−−−−−−シャフト、 ３−−−−−−−−−一制動室、 ４−−−−一−−−−−磁性流体、 ５−−−−−−−−−一保持手段、 ８−一−−−−−−−−磁石、 ７−−−−−−−−−−磁極、 ８−一−−−−−−−−コイル。 （（ｔ！！１名〕 −ｔ−壮ば か＠部外 Ｊ−ａｔＩ　裁− ）姦蹟嘔蹟 １　１　１　　ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空気ばね装置で支持された定盤に一端を固定したシャフ
   トの他端を収容する制動室と、当該制動室に収容され、
   前記シャフトの他端の振動運動を妨げる所定位置に配置
   された磁性流体と、当該磁性流体を前記制動室内の所定
   位置近傍に保持する保持手段と、前記磁性流体に磁界を
   印加する磁石とから成ることを特徴とする防振装置。