JPH0552231A

JPH0552231A - 空気除振装置

Info

Publication number: JPH0552231A
Application number: JP1380791A
Authority: JP
Inventors: Richard P Eddy; リチヤード、ピー、エデイ; Jr Worthington Bowie Houghton; ウオーシントン、ボウイー、ヒユートン、ジユニア
Original assignee: Newport Corp USA
Current assignee: Newport Corp USA
Priority date: 1990-01-12
Filing date: 1991-01-11
Publication date: 1993-03-02
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JP2936238B2; GB2241043A; DE4100271B4; DE4100271A1; GB9100537D0; GB2241043B

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】負荷または他の物体の改良された除振を提供す
る。【構成】空気除振システム１０は、固有除振周波数によ
ってあらかじめ決められた容積の圧縮ガス１７を収容す
るコンプライアンスチャンバ１６に関し振動によって作
動ピストン１５を変位させる。作動ピストン１５をコン
プライアンスチャンバ１６中の透過性圧力障壁１８へ近
接して取付け、そしてガス２０を作動ピストン１５をも
ってコンプライアンスチャンバ１６中の圧力障壁１８を
通って移動させることによりダンピングを実現すること
により、外部ダンピングチャンバの必要性をなくす。好
ましくは層流１９がコンプライアンスチャンバ１６中の
圧力障壁１８を通って作動ピストン１５によって移動さ
せられるガス２０へ与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明の分野本発明は、負荷および他の物体の除振に、そして空気除
振装置に関する。

【０００２】情報開示申告近代的空気除振装置がニューポートカタログ（ニューポ
ート、コーポレーション、１９８９）Ａ−２ないしＡ−
３３頁に記載されている。例えば該ニューポートカタロ
グのＡ−４およびＡ−２２頁に見られるように、そのよ
うな技術状態空気除振装置は、振動しているピストンが
それに関して変位するスプリングタンクと、そして該ス
プリングタンクに対して外部のダンピングタンクを有し
ている。

【０００３】コンプライアンスチャンバとしても知られ
るこのスプリングタンクは、例えばＡ−４頁の式および
Ａ−２２頁のスプリングタンクについての解説から見ら
れるように、固有除振周波数によってあらかじめ決めら
れた容積の圧縮ガス、典型的には空気を収容している。
前記解説はまた、“流れを制限しそして共振時の振幅を
抑えるために必要なダンピングを提供するオリフィスま
たは他の器具によってスプリングチャンバへ接続された
２番目のチャンバ”のように、ダンピングタンクの重要
性を強調している。

【０００４】そのような目的のための最良の装置は、Da
niel B. DeBra 教授により、ＣＩＲＰ第３４回総会１９
８４年８月において提出された“ダンピング空気除振装
置のための層流流れ制限器の設計”と題し、その第５図
にコンプライアンスチャンバに加えてダンピングチャン
バも図示している報文から見られるように、層流流れ制
限器である。

【０００５】そのようなダンピングチャンバもしくはタ
ンクはかなりの空間を占め、ＣＩＲＰ報文の第５図にコ
ンプライアンスチャンバよりも大きく示され、そしてニ
ューポートカタログのＡ−４およびＡ−２２頁にはスプ
リングタンクと同じ程大きく示されている。これは装置
へかさ高さを加えるばかりでなく、他の制限を課す。こ
れまで述べた先行技術図面を見るとき、スプリングタン
クまたはコンプライアンスチャンバ内の振動しているピ
ストンによって課せられる圧力変動は、振動しているピ
ストンの断面積に関して該タンクまたはチャンバへ大き
い容積を与えたにもかかわらず非常に小さいことを認識
すべきである。これによって生ずるコンプライアンスチ
ャンバとダンピングチャンバ間の圧力差は層流または他
の流れ制限器を通る最小のガス流と、そして非効率的な
ダンピングをもたらす。このことは、設計者に層流また
は他の流れ制限器およびダンピングタンクもしくはチャ
ンバに関し工夫する余地を少ししか与えない。

【０００６】この点に関し、“水平除振システム”と題
する１９４７年１月８日発行のJohnW. Matthews博士に
よる米国特許第３，７８４，１４６号が参照される。こ
の特許は水平除振装置を開示し、そして各空気除振装置
に対し作動するピストンアセンブリが振動によって相対
的に変位する大きい空気ハウジングを設けている。

【０００７】本発明の概要本発明の一般的目的は、前記「情報開示申告」または本
明細書の他の部分に明示または暗示されている欠点を克
服し、要求を満たすことである。

【０００８】本発明の関連した一目的は、負荷または他
の物体の改良された除振を提供することである。

【０００９】本発明の関連した一目的は、改良された空
気除振装置を提供することである。

【００１０】本発明の一目的は、改良された空気除振方
法および装置を提供することである。本発明の他の目的
は、以後の本開示の途中で明らかになる。

【００１１】本発明は、作動ピストンが固有除振周波数
によってあらかじめ決められた容積の圧縮ガスを収容し
ているコンプライアンスチャンバに関して振動によって
変位する空気除振方法および装置に存する。その一面か
ら、本発明は、作動ピストンをコンプライアンスチャン
バ内の透過性圧力障壁に近接して取付け、そして作動ピ
ストンによってガスを前記コンプライアンスチャンバ内
の前記圧力障壁を通って移動させることによりダンピン
グを実行することにより、外部のダンピングチャンバの
必要性をなくす改良に存する。

【００１２】その関連する面から、本発明は、作動ピス
トンによって移動させられるガスに対して透過性のコン
プライアンスチャンバ内の圧力障壁と、そして前記作動
ピストンを近接して取付けることの結合よりなる、外部
ダンピングチャンバの必要性をなくす改良に存する。好
ましくは、そのような圧力障壁は作動ピストンの動程に
よって許容される限り作動ピストンに近接している。

【００１３】除振装置の効率および有効性は、好ましく
は作動ピストンによってコンプライアンスチャンバ内の
圧力障壁を通って移動するガスへ層流を与えることによ
ってさらに改良される。

【００１４】本発明の他の目的は、以後の本開示の途中
で明らかになるであろうが、この「本発明の概要」によ
って限定を意図するものではない。

【００１５】図面の簡単な説明本発明およびその種々の面および目的は、例示のため添
付図面に図示したその好ましい具体例の以下の詳細な説
明から一層明らかになるであろう。図面において、類似
の参照番号は類似または均等パーツを指定する。

【００１６】第１図は、本発明の好ましい具体例による
空気除振装置の垂直断面図である。

【００１７】第２図は、本発明の具体例による、二つの
さらなる特徴を図示する第１図に類似の図である。

【００１８】好ましい具体例の説明図面は、例えば負荷、質量、機械またはテーブル１２を
床１３の振動から除振するために、または床を機械の振
動から除振するために使用することができる空気除振装
置１０および１００を図示する。テーブルは、典型的に
はこの目的のための脚として３個以上のそのような除振
装置を持つであろう。

【００１９】除振装置１０および１００は、作動ピスト
ン１５が、固有除振周波数によってあらかじめ決められ
た容積の圧縮ガス１７を収容しているコンプライアンス
チャンバ１６に関して、振動によって変位するタイプの
ものである。適正なガス容積の決定については、前述し
たＣＩＲＰ報文の２頁の式（１）およびその解説と、そ
してニューポートカタログのＡ−４頁等の指導を参照し
得る。

【００２０】しかしながら、それら先行技術と異なっ
て、本発明は、作動ピストン１５をコンプライアンスチ
ャンバ１６内の透過性圧力障壁１８へ近接して取付け、
そして作動ピストン１５により、ガス２０をコンプライ
アンスチャンバ内の圧力障壁を通って移動させ、積分さ
れたダンピング制御を提供することにより、外部ダンピ
ングチャンバまたは外部ダンピングチャンバボリューム
の必要性をなくす。

【００２１】本発明の好ましい具体例によれば、作動ピ
ストン１５によって移動させられるガス２０に対して層
流１９が与えられる。この目的のため層流ダンピングオ
リフィスまたは制限器２１を使用することができ、そし
てダンピングチャンバへの振動誘発空気流について前述
のＣＩＲＰ報文中に開示され、そして例えばシーリング
グロメットによって固着された好ましくは焼結金属製の
タイプのものでよい。しかしながら前記ＣＩＲＰ報文お
よび他の先行技術とは反対に、本発明はそのようなダン
ピングチャンバもしくはタンクを排除する。むしろ、コ
ンプライアンスチャンバ１６内の容積の全部のガス１７
は、作動ピストン１５による移動によってコンプライア
ンスチャンバ１６から離れることを阻止される。換言す
れば、コンプライアンスチャンバ１６は、２９でも示す
ように、作動ピストン１５によるそのようなガスの移動
によりコンプライアンスチャンバ１６を離れるガス１７
に対してシールされている。

【００２２】２３で示すように、ガスはポート２４を通
ってコンプライアンスチャンバへ入ることができ、そし
て点線で示した矢印２５によって示すように、レベリン
グ目的のためそのようなチャンバから除去することがで
きる。ポート２４にマフラー（図示せず）を付属させて
もよい。

【００２３】音響ダンピングはコンプライアンスチャン
バ１６内側で実現することができる。この態様で低レベ
ル音波の伝播からの質量１２の除振を達成することがで
きる。コンプライアンスチャンバは、音響ダンピング材
料２６で内張りすることができる。音響ダンピングはそ
の目的のため音響ダンピング材料２８によって内張りし
得る圧力障壁１８の内側へ実現することができる。

【００２４】圧力障壁１８を実際上ピストン１５へなる
べく近く取付けることにより、本発明は、除振装置の最
大の効率および有効性のため各ピストン運動に対し最大
量のガス２０がオリフィス２１を通過することを確実に
する。圧力障壁１８は作動ピストンの動程によって許容
される限りピストン１５へ近接して取付けられる。

【００２５】技術状態の設備におけるように、ピストン
１５はダイアフラムシール３１によってコンプライアン
ス室１６に対してシールし得る。本発明において、圧力
障壁１８は該ダイアフラムシールの作動および作動ピス
トンの動程によって許容される限りピストンに近接して
取付けられる。

【００２６】ピストンの垂直運動を制限するため、１個
以上のクッションつき機械的ストップ３２を負荷支持プ
レート３５とピストンの頂部の間に配置することができ
る。図示した好ましい具体例によれば、該ストップは、
作動ピストン１５の垂直および水平運動を制限するため
の円錐形中心決めガイド４６とピストン１５の頂部の間
のストッププレート３３の内縁をまわって延びる機械的
ストップリング３２の形にある。

【００２７】ピストン１５は、有利には振動の水平成分
を除振するため振子除振システムへ取付けられる。その
ような振子除振システム３６は、前記した米国特許第
３，７８４，１４６号およびニューポートカタログＡ−
５およびＡ−２２頁に示されているタイプのものでよ
く、そして頂部ピストンプレート４４、ロッド７４つき
内部プレート６２、および懸垂ケーブル８４を示してい
る。ピストン１５は少なくともプレート６２のまわりに
ダンピングオイル３７を備えることができる。

【００２８】もし３６のような水平除振システムが用い
られるならば、圧力障壁はそのような水平除振および必
要な作動ピストン動程によって許される限り、ピストン
１５へ近接して取付けられる。

【００２９】図示した好ましい具体例において、ピスト
ンは振動の水平成分を除振するため振子除振システム３
６へ取付けられ、そして前記ピストン１５は巻回するダ
イアフラムシール３１によってコンプライアンスチャン
バ１６に対してシールされる。圧力障壁１８は、巻回す
るダイアフラムシールの作動、水平除振、そして他の必
要な作動ピストン動程によって許容される限り、ピスト
ン１５へ近接して取付けられる。

【００３０】第１図および第２図の上部に図示されてい
るように、本発明は、圧縮ガス１７によるコンプライア
ンスチャンバの膨張前、またはコンプライアンスチャン
バのポート２４を通じてのような収縮の間、作動ピスト
ンを自動的に中心決めする。そのような自動中心決めの
ための手段は、作動ピストン１５上のまたはその頂部プ
レート４４上の図示した輪郭ある中心決めガイド４６を
含むことができる。輪郭ある中心決めガイドは、圧縮ガ
ス１７を例えば点線矢印２５で示したように、ポート２
４を通ってコンプライアンスチャンバから流出させるこ
とによって除振装置１０または１００が収縮または減圧
されるにつれてピストン１５が下降するとき、ストップ
３２と接触する傾斜した円錐形区域４８を有する。この
傾斜区域４８の部分は、下降するピストン１５が圧力障
壁１８および巻回するダイアフラム３１もしくは他のシ
ールの側方輪郭内に中心決めされるまで、ストップ３２
の上方コーナーに沿ってスライドする。

【００３１】従って、もし除振装置１０もしくは１００
またはコンプライアンスチャンバが、例えば矢印２３に
よって示すように、ポート２４を通る圧縮ガス１７によ
って再膨張すれば、ピストン１５は既に中心決めされた
状態にあり、これは誤作動、特にテーブルまたは他の質
量１２の脚として３個以上の除振装置１０または１００
が含まれる場合のそれを防止する。

【００３２】本発明による輪郭ある中心決めガイド４６
または他の自動的中心決めのため、圧力障壁１８は、コ
ンプライアンスチャンバが再膨張もしくは再加圧される
時、自動的中心決めはピストン１５が傾きその他によっ
て圧力障壁の側壁と接触することを防止するから、ピス
トン１５およびシール３１へ一層近接して設置すること
ができる。

【００３３】本発明の輪郭ある中心決めガイド４６また
は他の自動的中心決めは、水平除振サスペンジョン３６
の有用性を高める。これはそのようなサスペンジョン
は、コンプライアンスチャンバ１６が再膨張または再加
圧される時、常にその作動を中心決めされた状態からス
タートするからである。

【００３４】本発明の現在議論した面内において、ピス
トン１５は３２および４８において示したデザインの反
対を構成するデザインにある先細のストップ中へ取付け
ることによって中心決めすることができる。この範囲内
の中心決めガイドは除振装置本体へ固定することがで
き、その時下降位置はそれ自体を固定した中心決めガイ
ドへ中心決めする。

【００３５】輪郭ある中心決めガイドまたは他の自動的
中心決めシステムは、圧力障壁１８から離れても有用性
を有する。実際に、そのような中心決め自体水平除振サ
スペンジョン３６をこえて有用性を有する。何故なら
ば、そのような自動的中心決めは、外部ダンピングチャ
ンバが、例えば前述したニューポートカタログおよび前
述したＣＩＲＰ報文に示されているように、オリフィス
を通ってスプリングもしくはコンプライアンスチャンバ
へ接続されていた先行技術空気除振システムの作動に対
しても有益であるからである。

【００３６】同じことは、圧力障壁１８および水平除振
サスペンジョン３６の両方の環境において示されている
けれども、第２図に示した追加の特徴についてもあては
まる。

【００３７】特に、第２図に５１として示されている追
加の特徴は、圧力障壁１８に対するピストン１５の距離
を感知し、そして圧縮ガス１７の圧力を調節することに
よってそのような距離を調節する。

【００３８】特に第２図は、圧縮ガス１７の圧力を調節
するためのポート２４を通って、圧縮ガスライン５３に
よりコンプライアンス室へ連結された弁５２を図示す
る。第２図はまた、ピストン１５から弁５２まで作動ピ
ストンの動程方向に延びるリンク５５を含んでいる弁５
２のためのアクチュエータ５４を図示する。第２図にお
いて、そのようなピストン動程方向は図示のように垂直
である。しかしながら他の配置も本発明の範囲内であ
る。

【００３９】第２図に図示した具体例によれば、ロッド
もしくはリンク５５はボールジョイントもしくは回り接
続５６によってピストン１５の底へ接続される。このロ
ッドの下端は、やはりコンプライアンスチャンバ１６へ
巻回するダイアフラムシール５８によってシールされ
た、しかし第１もしくは一次ピストン１５より断面その
他においてずっと小さい第２もしくは二次ピストン５７
へ接続される。前記リンクも二次ピストン５７に関連し
た第２のボールジョイントもしくは回り接続５９を含ん
でいる。

【００４０】障壁チューブ６１は、圧力障壁１８と二次
ピストン５７の間の連結ロッド５５を包囲し、そしてコ
ンプライアンスチャンバ１６の頂部と底の間でコンプラ
イアンスチャンバ空間１７をシールする。

【００４１】このためリンク５５または二次ピストン５
７は弁アクチュエータ５４に、そしてそれによって弁５
２に作用する。例示として、弁５２はコンプライアンス
チャンバポート２４を、象徴的な実線６４で示すよう
に、ガス排出ライン６３へ、および象徴的な点線６６で
示すように、ガス供給ライン６５へ交替に接続するスプ
ールタイプの弁でよい。スプールタイプの弁およびそれ
らの構造はそれ自体良く知られている。もしリンク５５
および二次ピストン５７が与えられた用途に対してピス
トン１５が高すぎることを指示すれば、弁５２はガス１
７を第２図の矢印６７によって示すようにコンプライア
ンスチャンバ１６から逃がす。

【００４２】反対に、もしそのようなリンクおよび二次
ピストンが一次ピストン１５が低すぎるかまたは圧力障
壁１８へ近すぎることを指示すれば、弁５２は矢印６８
で示すように、圧縮ガスをポート２４を通ってコンプラ
イアンスチャンバ１６へ受け入れ、それによって作動ピ
ストン１５は第２図に示すように上方へ調節される。一
次ピストン１５または除振システム１００の高さの調節
は、第２図の二重矢印６９によって示すように、弁５２
中の弁ポートに対するスプールの相対的位置を調節する
ことによって達成される。弁５２のハウジングはその目
的のため垂直に調節自在とすることができる。

【００４３】ピストン１５の運動と一直線にある弁５２
の位置は、弁５２およびその調節６９によって加えられ
るレベリング制御のフィードバックにおける最小のクロ
ストークを確実にする。

【００４４】この広い開示は、当業者に本発明およびそ
の均等物の精神および範囲内において種々の修飾および
変更を自明にし、または示唆するであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい具体例による空気除振装置の
垂直断面図である。

【図２】本発明の具体例による別の特徴を示す第１図に
類似の図である。

【符号の説明】

１０，１００空気除振装置１５作動ピストン１６コンプライアンスチャンバ１８圧力障壁２０ガス１９層流

フロントページの続き (72)発明者ウオーシントン、ボウイー、ヒユートン、ジユニアアメリカ合衆国カリフオルニア州92663、ニユーポートビーチ、アリソアベニユー 525

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作動ピストンが固有除振周波数によってあ
らかじめ決められた容積の圧縮ガスを収容しているコン
プライアンスチャンバに関し振動によって変位する空気
除振装置であって、該作動ピストンによって移動するガスに対して透過性で
あり、かつ外部ダンピングチャンバの必要性をなくすた
め前記作動ピストンを近接して取付ける前記コンプライ
アンスチャンバ内の圧力障壁を備えていることを特徴と
する前記空気除振装置。
【請求項２】前記コンプライアンスチャンバを前記作動
ピストンによる移動により前記コンプライアンスチャン
バを離れる前記容積のガスに対してシールするための手
段を含んでいる請求項１の空気除振装置。
【請求項３】作動ピストンによりコンプライアンスチャ
ンバ内の圧力障壁を通って移動するガスに対して層流を
与えるための手段を含んでいる請求項１または２の空気
除振装置。
【請求項４】コンプライアンスチャンバの内側に音響ダ
ンピング材料を含んでいる請求項１または２または３の
空気除振装置。
【請求項５】圧力障壁の内側に音響ダンピング材料を含
んでいる請求項１ないし４のいずれかの空気除振装置。
【請求項６】前記圧力障壁は作動ピストンの動程によっ
て許容される限りピストンへ近接している請求項１ない
し５のいずれかの空気除振装置。
【請求項７】前記ピストンへ連結された振動の水平成分
を除振するための手段を含み、前記圧力障壁は除振の水
平成分および作動ピストン動程によって許容される限り
ピストンへ近接している請求項６の空気除振装置。
【請求項８】前記ピストンはダイアフラムシールを有
し、前記圧力障壁はダイアフラムシールの作動および作
動ピストン動程によって許容される限りピストンへ近接
している請求項６または７の空気除振装置。
【請求項９】圧縮ガスによるコンプライアンスチャンバ
の毎回の膨張前に作動ピストンの自動中心決めのための
手段を含んでいる請求項１ないし８のいずれかの空気除
振装置。
【請求項１０】作動ピストン上の輪郭ある中心決めガイ
ドを含んでいる請求項９の空気除振装置。
【請求項１１】圧力障壁に対する作動ピストンの距離を
感知するための手段と、これら感知手段へ連結された、
圧縮ガスの圧力を調節するための弁手段を含んでいる請
求項１ないし１０のいずれかの空気除振装置。
【請求項１２】ピストンから前記弁手段まで作動ピスト
ン動程の方向に延びるリンクを含む、前記弁手段のため
のアクチュエータを含んでいる請求項１１の空気除振装
置。