JPH0726663B2 - 微振動用防振装置 - Google Patents

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^-6m）のオー
ダーであり、人体ではほとんど感じ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とともに、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、全方向の微振動に対して大きな防振機能を発揮する
構成とすることにより、上記目的を達成するものであ
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、上下方向およ
び水平方向の減衰特性を最適状態に調整することがで
き、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、下防振部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を焼付け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を焼付け等で固定し
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14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．
ナッ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７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ォームなどが用い
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^-6m）のオーダーであり、人体ではほとんど感じな
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10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には微振動用入力センサ36が取付けられてい
る。

これら微振動用出力センサ35および微振動用入力センサ
36の検出信号は、それぞれれ、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、該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を除去した構造の比較例の場
合を示し、一点鎖線は第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。

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13を下面開放型にしたも
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有している。したがって、第
５図の（Ａ）の実施例によっても、第２図の精密機器等
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）に取付け易い構造
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６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６図の実施例においても、防振ゴム構造体10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
重ねて結合するとともに、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、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としたの
で、全方向の微振動防振性能に優れ、低ばね高減衰材の
封入量を変えて上下方向および水平方向の微振動減衰の
特性を最適状態に調整することができ、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。

【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……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）。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−274128（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−156537（ＪＰ，Ａ) 特公 昭31−13560（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭38−13560（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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
   て結合するとともに、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、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。