JPH03157534A - 微振動用防振装置 - 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、精密機器などの荷重を微振動防振状態で支持
するのに好適な微振動用防振装置に関し、特に、如何な
る方向の微振動に対しても優れた防振機能を発揮し得る
当該微振動用防振装置に関する。

ここで、微振動とは、振幅がミクロン（１０−’ｍ）の
オーダーであり、人体ではほとんど惑しない程度の微小
な振動を意味する。

〔従来の技術〕

光学機器、レーザー機器、電子管機器、電子顕微鏡など
の精密機器にあっては、上下方向の微振動もそれらの性
能に影響するが、水平方向の微振動はそれ以上に機器性
能に大きく影響するものである。

このため、前記精密機器の防振に関しては、全方向の微
振動を防振できることが望まれる。

従来、精密機器用の防振装置としては、金属ばね、防振
ゴム、空気ばね、あるいはそれらの組合せが使用されて
おり、このような防振装置をそのまま転用することによ
って微振動の低減が図られている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕金属ばねの場合
は、水平方向の防振機能が無いため、水平方向振動が印
加されるとロッキングが発生し、露光装置など水平方向
振動に敏感な精密機器にとっては、防振機能が不充分で
ある。

防振ゴムの場合は、水平方向防振機能に関しては、ある
程度の性能が得られるが、ばね剛性がそれぼど低くない
ため防振性能自体は低いものである。

また、防振ゴムの上下方向のばね剛性についても、ゴム
のへたりなどの問題があるためゴム質を柔らかくするこ
とが困難であり、大きな振動振幅の場合に充分な防振性
能が得られない。

上下方向のばね剛性を非常に柔らかくする方法として、
空気ばねを用いることが行われているが、この場合は、
空気洩れ対策やレベル調整などの保守の面で多大な工数
およびコストがかかることになる。

また、この空気ばねでは、水平方向振動に対する防振性
能がほとんど得られないという問題もある。

ただし、精密機器用の微振動用防振装置としては、従来
、この空気ばねを用いる場合が最も多かった。

以上述べたように、従来の微振動防止用の防振装置には
、全方向防振機能が備わっていなかった。

また、従来の通常振幅に対する防振装置を、そのまま微
振動用に転用するケースがほとんどであった。

本発明は、上記従来の技術的課題に鑑みてなされたもの
であり、微振動の全方向防振性能に優れ、しかも、製造
コストが低くかつ殆どメインテナンスを必要とせず、精
密機器の微振動防振用として好適な防振装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題解決のための手段〕

本発明の微振動用防振装置は、ブロック状のゴムを介し
て荷重を支持し、微振動に対して上下方向に大きな防振
機能を発揮する防振ゴム構造体と、ゴム層および補強層
を交互に積層して一体化した構造を有し、水平方向の微
振動に対して大きな防振機能を発揮する積層ゴム構造体
とを、上下に重ねて結合することにより、全方向の微振
動に対して大きな防振機能を発揮する構成により、全方
向の微振動防振性能に優れ、しかも、製造コストが低く
かつ殆どメインテナンスを必要とせず、精密機器の微振
動防振用として好適な防振装置を提供するものである。

請求項２の発明は、上記構成に加えて、前記防振ゴム構
造体および前記積層ゴム構造体の少なくとも一方を中空
体とし、中空部に低ばね高減衰材を封入することにより
、さらに、微振動低減効果を高め得る微振動用防振装置
を提供するものである。

（作用） 上記構成の微振動用防振装置は、上下方向に低ばね剛性
を有する防振ゴム構造体を使用することにより、上下方
向の微振動防振性能を確保し、水平方向に大きな変形能
を有する積層ゴム構造体を使用することにより、水平方
向の微振動防振性能を確保し、さらに、上記防振ゴム構
造体または上記積層ゴム構造体の内部に形成した中空部
に低ばね高減衰材を封入することにより、高い微振動減
衰機能を発揮するものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明による微振動用防振装置の一実施例の縦
断面図である。

第１図において、微振動用防振装置は上部防振部１０と
下部防振部２０を結合して構成されており、図示の例で
は、上部防振部１０は防振ゴム構造体で構成され、下貼
振部２０は積層ゴム構造体で構成されている。

前記防振ゴム構造体１０は、ブロック状のゴム１１の内
径部に上側金具１２を焼付は等で一体化、して固定し、
該ブロック状のゴム１１の外径部に下側金具１３を焼付
は等で固定して構成されている。

前記ブロック状のゴム１１は、剪断型防振ゴムで構成さ
れ、その剪断応力によって荷重を支持するとともに、上
下方向の微振動に対して大きな防振機能を発揮するよう
に構成されている。

前記積層ゴム構造体２０は、ゴム状弾性材（エラストマ
ー材）から成るゴム層２１と金属または硬質プラスチッ
ク等の補強層（補強板）２２とを交互に積層し、これら
を加硫接着等で一体化した構造を有する。

前記防振ゴム構造体１０の上側金具１２の上端には防振
すべき精密機器等の荷重が取付けられる上面フランジ１
４が形成され、前記下側金具１３の下端面には下面フラ
ンジ１５が形成されている。

前記積層ゴム構造体２０の上端には上面フランジ２４が
固着され、該積層ゴム構造体の下端には基礎または床面
に固定される下面フランジ２５が固着されている。

前記防振ゴム構造体１０と前記積層ゴム構造体２０とは
、前者の下面フランジ１５と後者の上面フランジ２４を
ボルト、ナツト等で締結することにより連結されている
。

また、前記防振ゴム構造体の内部には密閉室を形成する
中空部１６が設けられ、該中空部１６内には低ばね高減
衰材１７が封入されている。

この低ばね高減衰材１７は、第９図に示すように、積層
ゴム構造体２０の内部に中空部を形成して、該中空部に
封入することもできる。

上記低ばね高減衰材１７としては、例えば、大きな減衰
特性をもつゴムを発泡させることにより低ばねとし、無
反発かつ緩衝性能をもたせた制振緩衝フオームなどが用
いられる。

また、積層ゴムの中空部に封入する高減衰材としては、
ばね特性の全く無い大きな減衰性能のみをもつ粘塑性ゴ
ムなどが主に用いられる。この場合は必ずしも低ばねで
ある必要はない。

以上第１図について説明した微振動用防振装置によれば
、防振ゴム構造体１０のゴム１１は主として上下方向の
微振動に対する防振効果を出す部分であり、積層ゴム構
造体２０のゴム層２１および補強層２２から成る積層部
は主として水平方向の微振動に対する防振効果を出す部
分であり、したがって、前記下面フランジ２５から前記
上面フランジ１４へ伝達される微振動の全方向成分を低
減し得る機能、すなわち、微振動に対する全方向防振機
能を備えた防振装置を提供することができる。

ここで、微振動とは、前述したごとく、振幅がミクロン
（１０’ｍ）のオーダーであり、人体ではほとんど惑し
ない程度の微小な振動を意味する。

さらに、前記防振ゴム構造体１０または積層ゴム構造体
２０を中空構造にするとともに、その密閉中空部１６内
に低ばね高減衰材１７が封入されているので、該低ばね
高減衰材１７の封入量を変えることにより上下方向また
は水平方向の微振動減衰の程度を調整することができ、
最適な防振効果を得ることができる。

また、実用的な構造体としては、上部防振部（本実施例
では防振ゴム構造体）１０の上面フランジ１２に防振装
置の側面を被うカバー１８を取付けることにより、埃や
異物の侵入を防止したり、地震時など水平方向変位が過
大になった時の座屈等による損傷を防止するストッパと
しての機能を持たせることができる。

なお、第１図の実施例では、上部に防振ゴム構造体１０
を配置し、下部に積層ゴム構造体２０を配置したが、こ
れは上下を逆にして上部に積層ゴム構造体２０を配置し
、下部に防振ゴム構造体ｌＯを配置する構成にすること
もできる。

第２図は本発明による微振動用防振装置の微振動に対す
る防振効果を測定するための試験装置を示すブロック図
であり、第３図および第４図は第２図の試験装置によっ
て第１図の防振装置の微振動に対する防振効果を測定し
た結果を示し、第３図は上下方向の振動伝達率を、第４
図は水平方向の振動伝達率を示すグラフである。

第２図において、床面（基礎）３１上には、第１図に示
す構造の精密機器用防振装置３２を介して架台３３が設
置され、該架台３３の上に防振支持すべき精密機器等の
荷重３４が支持されている。

前記架台３３を支持する前記防振装置３２は一般に３個
以上使用されるが、該防振装置３２の数および配置につ
いては、適宜決定することができる。

前記荷重３４には微振動用出力センサ３５が取付けられ
、前記床面３１には微振動用人力センサ３６が取付けら
れている。

これら微振動用出力センサ３５および微振動用人力セン
サ３６の検出信号は、それぞれ、増幅器３７および３８
で増幅した後、周波数分析器３９へ伝送され、該周波数
分析器３９においてデータ分析を行なう。

このデータ分析は上下方向微振動および水平方向微振動
のそれぞれについて行われ、酸データ分析に基づく上下
方向振動伝達率によって微振動防振効果を示したのが第
３図のグラフであり、該データ分析に基づく水平方向振
動伝達率によって微振動防振効果を示したのが第４図の
グラフである。

第３図および第４図において、振動伝達率の値が小さい
ほど微振動防振効果が良好であり、実線は第１図の防振
装置から低ばね高減衰材１７を除去した構造の本発明実
施装置の場合を示し、−点鎖線は第１図の構造の低ばね
高減衰材１７を有する本発明実施装置の場合を示し、鎖
線は第２図中の防振装置３２の代わりに金属ばねを使用
した従来例（比較例）の場合を示す。

これらのグラフから、本発明の微振動用防振装置は、従
来のものに比べ、上下方向および水平方向の全方向の微
振動に対して、優れた微振動防振効果を発揮することが
わかる。

本発明を実施するに際し、第１図に示したように減衰材
１７を内臓すると、上下および水平の全方向の微振動に
対する防振効果をさらに高め得ることもわかる。

第５図は本発明による微振動用防振装置の第２実施例を
示す縦断面図であり、（Ａ）は第１図の第１実施例と比
べ、防振ゴム構造体１０の上側金具１２および下側金具
１３の形状を変更し、特に該下側金具Ｉ３を下面開放型
にするとともに、内部の低減ばね高減衰材１７を省略し
たものである。

本実施例の防振ゴム１１も、第１図の防振ゴム１１とほ
ぼ同様に、上下方向荷重を剪断応力で支持する剪断型防
振ゴムで構成されている。

また、下部防振部を形成する積層ゴム構造体２０は第１
図の場合と実質上同じ構造を存している。

したがって、第５図の（Ａ）の実施例によっても、第２
図の精密ｉ器等の荷重３４の微振動防振に関しては、第
１図〜第４図で説明したものと実質上同じ作用、効果を
奏することができる。

第５図の（Ｂ、）は上記（Ａ）の防振ゴム構造体１０と
積層ゴム構造体２０の上下を逆にし、下側金具１３の下
面開放部に底板１９を固定して床面３１（第２図）に取
付は易い構造にしたものである。

この第５図の（Ｂ）の構成によっても、上記（Ａ）の場
合と同様の作用、効果を奏することができる。

第６図は本発明による微振動用防振装置の第３実施例を
示す縦断面図であり、本実施例は第５図の第２実施例に
おいて、防振ゴム構造体１０の内部に形成した中空部１
６に低ばね高減衰材１７を封入したものであり、第６図
の（Ａ）では、積層ゴム構造体２０の上面フランジ２４
で密閉された中空部に減衰材１７が封入され、第６図の
（Ｂ）ては、上下の防振部１０．２０を逆に取付けると
ともに、底板１９（第５図の（Ｂ））で密閉された中空
部１６に高減衰材１７が封入されている。

第６図の実施例によれば、第５図のものに比べ、低ばね
高減衰材１７を封入した分、減衰能を高めて防振効果を
向上させることができた。

これら第２実施例（第５図）および第３実施例（第６図
）によっても、第２図の精密機器等の荷重３４の防振に
関しては、第１図の第１実施例と同様、上下方向および
水平方向を含む全方向の微振動に対して優れた微振動防
振効果を発揮することができた。

第７図は本発明による微振動用防振装置の第４実施例を
示す縦断面図であり、本実施例は、第１図の第１実施例
と比べ、第１図中の上側金具１２および下側金具１３に
対応する部分を省略して、防振ゴム構造体１０を中実ブ
ロック状のゴム１１とその上下端面に接合した上面フラ
ンジ１４および下面フランジ１５とで形成した構造を有
してい積層ゴム構造体２０およびその他の部分は第１図
の場合と実質上同じ構造を有している。

第７図の（Ａ）と（Ｂ）は、それぞれ、防振ゴム構造体
１０と積層ゴム構造体２０を互いに上下反転したもので
ある。

本実施例によっても、防振ゴム構造体１０のゴム１１に
より優れた上下方向微振動防振効果を確保することがで
き、したがって、第２図の精密機器等の荷重３４の防振
に関しては、第１図の第１実施例と同様、上下方向およ
び水平方向を含む全方向の微振動に対して優れた防振効
果を発揮することができた。

第８図は本発明による微振動用防振装置の第５実施例を
示す縦断面図であり、本実施例は、第１図の第１実施例
のものから、防振ゴム構造体１０のゴム１１並びに上側
および下側の金具１２．１３の形状、構造を変更し、ゴ
ム１１の剪断および圧縮の双方を有効に利用して上下方
向微振動の防振効果を確保するようにしたものである。

なお、一方の積層ゴム構造体２０は第１図の場合と実質
上同じ構造を有している。

したがって、第８図の実施例によっても、第２図の精密
機器等の荷重３４の防振に関しては、第１図〜第４図で
説明したものと実質上同じ作用、効果を奏することがで
き、上下方向および水平方向を含む全方向の微振動に対
して優れた防振効果を発揮することができた。

第８図の実施例においても、防振ゴム構造体ｌＯと積層
ゴム構造体２０の上下関係は適宜選定することができ、
いずれによっても、同様に全方向の微振動防振効果を発
揮することができた。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなごとく、本発明の微振動用防振
装置によれば、ブロック状のゴムを介して荷重を支持し
、微振動に対して上下方向に大きな防振機能を発揮する
防振ゴム構造体と、ゴム層および補強層を交互に積層し
て一体化した構造を有し、水平方向の微振動に対して大
きな防振機能を発揮する積層ゴム構造体とを、上下に重
ねて結合することにより、全方向の微振動に対して大き
な防振機能を発揮するように構成したので、全方向の微
振動防振性能に優れ、しかも、製造コストが低くかつ殆
どメインテナンスを必要とせず、精密機器の微振動防振
用として好適な微振動用防振装置が提供される。

請求項２の発明によれば、上記構成に加えて、前記防振
ゴム構造体および前記積層ゴム構造体の少なくとも一方
を中空体とし、中空部に低ばね高減衰材を封入する構成
としたので、さらに、振動減衰能を強めることにより微
振動低減効果を高め得る微振動用防振装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による微振動用防振装置の一実施例の縦
断面図、第２図は本発明による微振動用防振装置の防振
効果を測定するための試験装置の概略構成を示すブロッ
ク図、第３図は本発明による微振動用防振装置の上下方
向微振動に対する防振効果の試験結果を従来例と比較し
て示すグラフ、第４図は本発明による微振動用防振装置
の水平方向微振動に対する防振効果の試験結果を従来例
と比較して示すグラフ、第５図の（Ａ）および（Ｂ）は
本発明による微振動用防振装置の第２実施例の縦断面図
、第６図の（Ａ）および（Ｂ）は本発明による微振動用
防振装置の第３実施例の縦断面図、第７図の（Ａ）およ
び（Ｂ）は本発明による微振動用防振装置の第４実施例
の縦断面図、第８図は本発明による微振動用防振装置の
第５実施例の縦断面図、第９図は第１図の微振動用防振
装置を改造して積層ゴム構造体の内部に低ばね高減衰材
を封入した構造を示す縦断面図である。 １０・−・・・・−防振ゴム構造体、１１・−−−−−
−ゴム（エラストマー）、１７−・・・−低ばね高減衰
材、２０−・−・・・積層ゴム構造体、２１−・−ゴム
層、２２・−・−・−補強層、３２・・−−−−一微振
動用防振装置、３４・・−・・−荷重（精密機器等の防
振支持すべき物体）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ブロック状のゴムを介して荷重を支持し、微振動
   に対して上下方向に大きな防振機能を発揮する防振ゴム
   構造体と、ゴム層および補強層を交互に積層して一体化
   した構造を有し、水平方向の微振動に対して大きな防振
   機能を発揮する積層ゴム構造体とを、上下に重ねて結合
   することにより、全方向の微振動に対して大きな防振機
   能を発揮することを特徴とする微振動用防振装置。
2. （２）前記防振ゴム構造体および前記積層ゴム構造体の
   少なくとも一方を中空体とし、中空部に低ばね高減衰材
   を封入することを特徴とする請求項１に記載の防振装置
   。