JPH1047589A - 磁気浮上防振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、浮上ヘッドに載置した被振動体の
重心の位置に関係なく垂直軸を少数の永久磁石により傾
かないようにし、且つ、垂直軸の水平面内での回動を確
実に防止することを目的としている。 【解決手段】 浮上ヘッドの垂直軸を内胴円筒上面部に
固定した軸受に上下動のみ可能に挿通し、その下端に固
定した垂直浮上用永久磁石取付板と内胴円筒底面とに上
下方向に反撥する永久磁石を環状に対向配設し、内胴円
筒底部外面に水平移動板を一体に取り付け、該水平移動
板上面及び下面Ｘ方向、Ｙ方向にリニアボールガイドを
固定し、内胴円筒底部外面と外胴底部内面に前記リニア
ボールガイドに係合スライドするリニアボールベアリン
グボックスを固定し、外胴円筒内周面と内胴円筒外周面
とに反撥する磁石を環状に配設し、浮上ヘッド上に載置
した機器の垂直方向、水平方向の振動を防止する如くし
たこと特徴とする磁気浮上防振装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行車、船舶、或
いは航空機に搭載して周囲の状況を監視するテレビカメ
ラ、写真カメラ、測距儀或いは半導体微細回路パターン
露光装置等に付設して周囲からの全方向の振動を除振す
る磁気浮上防振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気浮上除振台１００は図８乃至
図１５に示す如く、回転ディスク１０１と回転ディスク
台座１０２とから成っていた。詳細な構造は回転ディス
ク１０１には下部の中心に中心軸１０３を装着し、回転
ディスク台座１０２の中心の軸孔を貫通し、回転ディス
ク１０１が振動絶縁回転カプラー１０４を経由して回転
角制御モーター１０５からの回転力で回転ディスク台座
１０２の上で水平回転するようになっていた。回転ディ
スク１０１が回転ディスク台座１０２の上に永久磁石１
１１，１１２，１１３の磁気的な反撥力で回転ディスク
台座１０２上面の円筒凹面の中心に空間に磁気浮上させ
ていた。実際に回転ディスク１０１を回転ディスク台座
１０２の上の中心に浮上させ振動を遮断する方法は、永
久磁石１１１，１１２，１１３の３種類の扇形形状の強
磁性体の永久磁石をＮ組用意し、夫々の磁極方向を夫々
の対向磁極が同極となり、且つ、等しい磁束密度となる
ように磁化させる。材質が非磁性体金属導体である回転
ディスク１０１と回転ディスク台座１０２の中に永久磁
石１１１を回転ディスク１０１の下側面に全周の１／Ｎ
の等角に放射状に埋め込み、永久磁石１１２を回転ディ
スク台座１０２の側面内周に、そして回転ディスク台座
１０２の上面の円柱凹部の底面に永久磁石１１３を全周
の１／Ｎの等角に放射状に埋め込む。そして、回転ディ
スク１０１の中心軸１０３が回転ディスク台座１０２の
中心軸を通過するように回転ディスク１０１を回転デイ
スク台座１０２に搭載すると永久磁石１１１と永久磁石
１１３の同磁極の反撥力で垂直方向に回転ディスク１０
１が空間に浮上し、しかも回転ディスク１０１の永久磁
石１１１と回転ディスク台座１０２の永久磁石１１２の
同磁極の間の反撥力で回転ディスク１０１は水平方向に
回転ディスク台座１０２の中心に位置するように空間に
保持されるとしていた。回転ディスク１０１の中心下部
から下方に垂直に突出している中心軸１０３は回転ディ
スク台座１０２の中心の軸孔を貫通し振動絶縁回転カプ
ラー１０４を経由して回転角制御モーター１０５の回転
軸に連結していた。該回転角制御モーター１０５は回転
ディスク１０１を回転させるようにすると共に停止時に
は回転ディスク１０１が自由に水平回転を行わないよう
なブレーキの作用を兼ねていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術にあって
は、 回転ディスクと搭載、固着されるテレビカメラ、写
真機、光学的観測、測定機等の合計重量以外の垂直上方
方向への拘束力が全く無く、垂直方向の上向き衝撃に対
して無防備である。 回転ディスクの中心軸と回転角制御モーターの回転
駆動軸とを振動絶縁回転カプラーにて連結しているが、
もし振動絶縁回転カプラーあるいは回転角制御モーター
を取り外すと回転ディスクの軸を中心に回転ディスクが
自由に拘束なく回転してしまって搭載した観測装置の方
位が不安定になって実用上支障が生じる。 垂直に磁気浮上させる反撥力を永久磁石で浮上軸の
周囲にある範囲で均等に発生させるには多数の永久磁石
を均等に配列しなければならず、且つ、これらの永久磁
石は均等な磁力を持つ必要がある。もし、配列または磁
力が不均等であると浮上軸が傾きを示す。 上部ディスク板上に搭載させる被振動体の重心は、
浮上軸の中心軸の付近に位置させる必要がある。搭載体
の重心が偏ると浮上軸が傾く原因となる。 水平方向の振動を防除するための垂直軸を中心とし
た放射線方向に多数組配設する水平方向に反撥する永久
磁石を均等に、且つ、密接に配列しなければならず、さ
らにこれらの永久磁石は均等な磁力を持つ必要がある。
もし配列または磁力が不均等であると垂直軸の傾き、軸
偏心の原因となる。 垂直軸の傾きは、垂直浮上の距離が振動で変化した
場合、全体の複雑な磁気回路の影響で傾きが複雑に変化
し、横揺れをも惹起す事になる。 均等に着磁した垂直浮上永久磁石、垂直浮上用固定
側永久磁石、中心保持用周囲永久磁石そして外側周囲永
久磁石の所要個数をかなり多数用意し、適所に均等に配
列しなければ垂直浮上軸の傾き発生、中心保持が不完全
になる。等の問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決することを目的とし、浮上ヘッドの垂直軸を内胴円筒
上面部に固定した軸受に上下動のみ可能に挿通し、その
下端に固定した垂直浮上用永久磁石取付板と内胴円筒底
面とに上下方向に反撥する永久磁石を環状に対向配設
し、内胴円筒底部外面に水平移動板を一体に取り付け、
該水平移動板上面及び下面Ｘ方向、Ｙ方向にリニアボー
ルガイドを固定し、内胴円筒底部外面と外胴底部内面に
前記リニアボールガイドに係合スライドするリニアボー
ルベアリングボックスを固定し、外胴円筒内周面と内胴
円筒外周面とに反撥する磁石を環状に配設し、浮上ヘッ
ド上に載置した機器の垂直方向、水平方向の振動を防止
する如くしたこと特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例の形態を
図に基いて詳細に説明する。１は外胴円筒、２は内胴
部、２ａは内胴上部円盤、２ｂは内胴円筒、２ｃは内胴
底付加円盤、３ａは垂直浮上永久磁石、３ｂは垂直浮上
用固定永久磁石、４ｘａは水平中心保持用Ｘ軸外側永久
磁石、４ｘｂは水平中心保持用Ｘ軸内側永久磁石、４ｙ
ａは水平中心保持用Ｙ軸外側永久磁石、４ｙｂは水平中
心保持用Ｙ軸内側永久磁石、５は垂直軸、５ａは垂直浮
上用永久磁石取付板、５ｂは回転留めキー、５ｃはキー
溝、５ｄがキー抑えネジ、６はリニアボールベアリン
グ、７は垂直軸受け、８は浮上ヘッド、８ａは抑えリン
グ、９は水平移動板、１０はＸ方向リニアボールガイ
ド、１１はＹ方向リニアボールガイド、１２はＸ方向ス
トップ爪、１３はＹ方向ストップ爪、１４はリニアボー
ルベアリングボックス、１５はボールベアリングガイド
である。

【０００６】（永久磁石の種類、個数、着磁）磁気浮上
用の永久磁石として、垂直浮上永久磁石３ａを複数個、
垂直浮上用固定永久磁石３ｂを複数個用意する。実施例
においてはＫは６個である。水平中心保持用Ｘ軸外側永
久磁石４ｘａとして２個、水平中心保持用Ｙ軸外側永久
磁石４ｙａは２個、水平中心保持用Ｘ軸内側永久磁石４
ｘｂは２個、そして水平中心保持用Ｙ軸内側永久磁石４
ｙｂを２個用意する、実施例では永久磁石は全て円柱状
としている。垂直浮上永久磁石３ａと垂直浮上用固定永
久磁石３ｂの合計２×複数個の永久磁石の形状寸法は同
一とし、且つ、磁力の方向を円柱軸と平行に磁力は全て
等しく着磁させる。また、水平中心保持用Ｘ軸外側永久
磁石４ｘａ、水平中心保持用Ｘ軸内側永久磁石４ｘｂ、
水平中心保持用Ｙ軸外側永久磁石４ｙａ、そして水平中
心保持用Ｙ軸内側永久磁石４ｙｂのそれぞれ２個ずつ合
計８個の永久磁石の形状寸法は同一とし、且つ、磁力の
方向を円柱軸と平行に磁力は全て等しく着磁させる。

【０００７】（図面の方向の定義）図１の紙面左右方向
をＸ方向（紙面左方向を＋Ｘ方向、紙面右方向を−Ｘ方
向）、紙面の垂直方向をＹ方向（紙面奥行き方向を＋Ｙ
方向、紙面手前方向を−Ｙ方向）、紙面の上下方向をＺ
方向（紙面上方に＋Ｚ方向、紙面下方に−Ｚ方向）とす
る。Ｚ方向を垂直方向、ＸＹ方向を水平方向と別称する
事もある。

【０００８】（内胴部の構造）実施例に示す如く、浮上
ヘッド８、垂直軸５、垂直軸受け７、垂直浮上用永久磁
石取付板５ａ、垂直浮上永久磁石３ａ、垂直浮上用固定
永久磁石３ｂ、内胴上部円盤２ａ、内胴円筒２ｂからな
る内胴部２の構造は主として垂直方向の磁気浮上構造機
能を有する。円盤状の浮上ヘッド８の中心下部には非磁
性体金属の垂直軸５が垂直方向に垂下し固着される。該
垂直軸５は非磁性体金属の内胴上部円盤２ａを垂直軸受
け７にて貫通し、磁性体金属の円盤状の垂直浮上用永久
磁石取付板５ａの中心を最下部にて吊持している。また
該垂直軸５は垂直軸受け７内のリニアボールベアリング
６内側を貫通し、自由に軸方向に滑動できるようにす
る。また、該垂直軸５は軸に沿ってキー溝５ｃを有し、
該キー溝５ｃに嵌合する非磁性体金属の回転留めキー５
ｂによって軸を中心とした回転ができないように拘束さ
れている。なお、回転留めキー５ｂはキー抑えネジ５ｄ
で垂直軸受け７に固着されている。

【０００９】（垂直浮上永久磁石の取付）垂直浮上用永
久磁石取付板５ａの下面に垂直軸５を中心に同心円状に
磁極と着磁方向を揃えて放射状に等配に複数個の垂直浮
上永久磁石３ａを配列固着する。磁極の方向は図では
↑、数は６個となっている。

【００１０】（垂直浮上用固定永久磁石の取付）内胴円
筒２ｂの底上面には垂直浮上用固定永久磁石３ｂを該底
面に固着する。即ち、位置としては垂直浮上用永久磁石
取付板５ａに固着された複数個の垂直浮上永久磁石３ａ
のそれぞれ直下で、且つ、各永久磁石の中心軸上の位置
に複数個垂直浮上用固定永久磁石３ｂを着磁方向を揃
え、磁極の方向は垂直浮上永久磁石３ａと反対の方向、
即ち、各対向する垂直浮上永久磁石３ａと垂直浮上用固
定永久磁石３ｂとが互いに反撥するように固着する。垂
直浮上用固定永久磁石３ｂの磁極の方向は図では↓、数
は６個となっている。

【００１１】（水平中心保持用Ｘ軸内側永久磁石の取
付）図２に示すように、２個の水平中心保持用Ｘ軸内側
永久磁石４ｘｂは垂直軸５の中心軸Ｚに交わり、内胴円
筒２ｂの上底面より高いＸ方向の軸上にあって、且つ、
Ｘ方向の軸が内胴円筒２ｂの外側面と交わる紙面左右の
位置でそれぞれ磁極の方向が内胴円筒２ｂの外側を向
き、永久磁石の円柱中心軸がＸ軸に一致するようにそれ
ぞれ固着する。左側の水平中心保持用Ｘ軸内側永久磁石
４ｘｂの磁力の方向は←、右側の水平中心保持用Ｘ軸内
側永久磁石４ｘｂの磁力の方向は→となっている。

【００１２】（水平中心保持用Ｙ軸内側永久磁石の取
付）図２に示すように、２個の水平中心保持用Ｙ軸内側
永久磁石４ｙｂは垂直軸５の中心軸Ｚに交わり、内胴円
筒２ｂの上底面より高いＹ方向の軸上にあって、且つ、
Ｙ方向の軸が内胴円筒２ｂの外側面と交わる紙面上下の
位置でそれぞれ磁極の方向が内胴円筒２ｂの外側を向
き、永久磁石の円柱中心軸がＹ軸に一致するようにそれ
ぞれ固着する。上側の水平中心保持用Ｙ軸内側永久磁石
４ｙｂの磁力の方向は↑、下側の水平中心保持用Ｙ軸内
側永久磁石４ｙｂの磁力の方向は↓となっている。

【００１３】（水平中心保持用Ｘ軸外側永久磁石の取
付）図２に示すように、２個の水平中心保持用Ｘ軸外側
永久磁石４ｘａは磁性体金属の外胴円筒１の内側側面に
内胴部２に取り付けられて水平中心保持用Ｘ軸内側永久
磁石４ｘｂに対向するＸ方向の予定位置でそれぞれ磁極
の方向が水平中心保持用Ｘ軸内側永久磁石４ｘｂに同極
で反撥するような方向に固着する。左側の水平中心保持
用Ｘ軸外側永久磁石４ｘａの磁力の方向は→、右側の水
平中心保持用Ｘ軸外側永久磁石４ｘａの磁力の方向は←
となっている。

【００１４】（水平中心保持用Ｙ軸外側永久磁石の取
付）図２に示すように、２個の水平中心保持用Ｙ軸外側
永久磁石４ｙａは外胴円筒１の内側側面に内胴部２に取
り付けられた水平中心保持用Ｙ軸内側永久磁石４ｙｂに
対向するＹ方向の予定位置でそれぞれ磁極の方向が水平
中心保持用Ｙ軸内側永久磁石４ｙｂに同極で反撥するよ
うな方向に固着する。上側の水平中心保持用Ｙ軸外側永
久磁石４ｙａの磁力の方向は↓、下側の水平中心保持用
Ｙ軸外側永久磁石４ｙａの磁力の方向は↑となってい
る。内胴部２と同軸状に外胴円筒１を配置し図３及び図
７に図示の如く連結する。連結の詳細は以下の通りであ
る。

【００１５】（水平移動板の説明）即ち、水平移動板９
は図３に示すように、Ｘ方向寸法とＹ方向寸法が等しい
８角形をなした適度の厚みを有する非磁性体金属板であ
る。

【００１６】（リニアボールガイドの説明）リニアボー
ルガイドは図６に示す如き構造のものを用いる。ボール
ベアリングガイド１５の上に２個のリニアボールベアリ
ングボックス１４がそれぞれ中心位置で距離Ｌを隔てて
嵌合している。リニアボールベアリングボックス１４は
両側面にボール１４ａを内蔵し、且つボールはボールベ
アリングガイド１５の側面の横溝１５ａに嵌合している
ので、リニアボールベアリングボックス１４はボールベ
アリングガイド１５上をボールベアリングガイド１５の
方向にのみ円滑に移動できる構造である。

【００１７】（Ｘ方向リニアボールガイドのボールベア
リングガイドの取付）水平移動板９上面の中心を通るＸ
軸からＹ方向に中心から等配に±Ｌ／２隔てる２本のＸ
方向の平行線上のそれぞれに、Ｘ方向リニアボールガイ
ド１０のボールベアリングガイド１５の中心がＹ軸に重
畳する如く、２本のボールベアリングガイド１５を水平
移動板９の上面に固着する。水平移動板９下面の中心を
通るＹ軸からＸ方向に中心から等配に±Ｌ／２隔てる２
本のＹ方向の平行線上のそれぞれに、Ｙ方向リニアボー
ルガイド１１のボールベアリングガイド１５の中心がＸ
軸に重畳する如く、２本のボールベアリングガイド１５
を水平移動板９の下面に固着する。

【００１８】（Ｘ方向リニアボールガイドのリニアボー
ルベアリングボックスの取付）水平移動板９の上面に平
行して取り付けられた２本のＸ方向リニアボールガイド
１０のそれぞれ２個づつのリニアボールベアリングボッ
クス１４を、内胴底付加円盤２ｃの下面の中心を通るＸ
軸からＹ方向に±Ｌ／２隔てる２本のＸ方向の平行線上
に、且つ、Ｘ方向リニアボールガイド１０のボールベア
リングガイド１５の中心がＹ軸に重畳する如くそれぞれ
リニアボールベアリングボックス１４の上部取付孔１４
ｂを利用して２組の該リニアボールベアリングボックス
を固着する。

【００１９】（Ｘ方向ストップ爪の取付）水平移動板９
の上面中心を通るＸ軸の上の左右両端の位置に２個のＸ
方向ストップ爪１２を固着する。

【００２０】（Ｙ方向ストップ爪の取付）外胴円筒１の
底部上面の中心を通るＹ軸上の中心点から水平移動板９
のＹ方向寸法の１／２よりやや長い±Ｙの２点に２個の
Ｙ方向ストップ爪１３を固着する。

【００２１】（内胴底部に内胴底付加円盤２ｃの取付）
内胴円筒２ｂの底の下面中心に、内胴円筒２ｂの側面に
固着した２個の水平中心保持用Ｘ軸外側永久磁石４ｘａ
の中心を通るＸ軸と、水平移動板９の上部に固着された
平行する２本のＸ方向リニアボールガイド１０のＸ方向
の平行中心線を上下に正確に平行するように内胴底付加
円盤２ｃを固着する。

【００２２】（Ｙ方向リニアボールガイドのリニアボー
ルベアリングボックスの取付）水平移動板９の下面に平
行して取り付けられた２本のＹ方向リニアボールガイド
１１のそれぞれ２個づつのリニアボールベアリングボッ
クス１４を外胴円筒１の底部上面の中心を通るＹ軸から
Ｘ方向に±Ｌ／２隔てる２本のＹ方向の平行線上に、且
つ、Ｙ方向リニアボールガイド１１のボールベアリング
ガイド１５の中心がＸ軸に重畳する如くそれぞれリニア
ボールベアリングボックス１４の下向きになっている取
付孔１４ｂを利用して２組の該リニアボールベアリング
ボックスを外胴円筒１の底部上面に固着する。

【００２３】（内胴部と外胴円筒との連結状況の要約）
以上詳細に述べた通り本発明の磁気浮上防振装置は、要
約すると垂直磁気浮上機能を有する内胴部２と外胴円筒
との間をそれぞれ底部において水平移動板９、２組のＸ
方向リニアボールガイドとそして２組のＹ方向リニアボ
ールガイドとからなる水平ｘｙ自由移動構造によって連
結する構造を有するものである。

【００２４】

【作用】次に作用について説明する。互いに反撥する磁
極が対向している２つの永久磁石が垂直方向にあってそ
の磁力が強力であると、下方の永久磁石を固定するとき
に上の永久磁石が垂直方向のみに自由で、２つの永久磁
石の姿勢変化が拘束され、且つその他の方位での動きが
拘束される様な環境である場合には上に位置する永久磁
石は反撥磁力によって浮上する現象が見られる。これを
磁気浮上現象という。しかし、２つの永久磁石が互いに
全方位に互いに自由であり、姿勢変化も自由であるとき
には磁気浮上現象が起らずに２つの永久磁石は互いに引
力を発生する磁極（異極性）を持つ２点間で相互に引き
合い瞬間的に衝突し接触してしまう。また水平方向に磁
化された２つの永久磁石を同一平面に配置する場合に互
いに反撥力を発生する如く配置し、反撥力の働く方向の
み自由であり、反撥力の方向以外に拘束するような環境
を永久磁石の周囲に与えれば２つの永久磁石の間で反撥
力が有効に働くが、上記の垂直配置の場合と同様に２つ
の永久磁石の姿勢を自由にし、姿勢変化も自由である時
には、斥力が働くことなく姿勢変化を自動的に行い、引
力を発生する異極磁極で相互に引力を発生し、瞬間的に
衝突、接触してしまう。垂直方向に互いに反撥し合う垂
直浮上している永久磁石と、固定側永久磁石との間、ま
たは、水平方向に互いに反撥し合う２つの永久磁石の間
には、それぞれ永久磁石の周囲に磁力線と垂直の平面方
向に閉電流（渦電流ともいう）が流れる電導体がある時
には外力によって２つの永久磁石間の距離を変化させよ
うとすると変化している時間の間は電導体中に２組の磁
石の距離を変化させまいとする方向の閉電流が発生す
る。ここで、この閉電流が逆磁極性を与える如き方向に
流れ、磁性体中に逆方向の磁力線を発生させる現象があ
るが実際には磁性体中ではヒステリシス特性を有する為
に実際の逆磁性発生現象は時間的な遅れを持つ。このヒ
ステリシス効果の為に周期の早い振動である外力の場合
には結果として一つの永久磁石に与えられた振動エネル
ギーは大部分が閉電流発生のエネルギーとして消費さ
れ、更に他の一方の永久磁石の持つ質量の為に運動エネ
ルギーとして伝達されない。

【００２５】以上の如く、互いに反撥力の働くような２
つの永久磁石を配置した場合、反撥力の働く方向に一致
する振動、衝撃は 大きな磁束密度で同極性の対向磁極間に反撥力によ
る空間的な距離のギャップを発生させれば直接振動伝達
が遮断できる。 ヒステリシス効果の為に周期の早い振動はエネルギ
ー損失が大きく、振動伝達を遮断できる。 外部から振動が与えられた場合、互いに反撥する永
久磁石の反撥力は距離の二乗に反比例する特性があり特
定の周波数で起る共振が起り難く、過励振現象を抑制す
る為、冗長な固有振動（サージング現象）を短時間で消
滅せしめる効果を発揮する。

【００２６】以上の３つの効果を利用でき、磁気浮上防
振装置として長所を発揮できる。本発明では上記の理由
から永久磁石の姿勢を一定に固定して最も効率の良い磁
気的な反撥力を利用し空間を作り振動を遮断する作用を
実現しようとするものである。即ち、垂直浮上機構にお
いては、垂直軸５の軸回転を拘束し垂直浮上永久磁石３
ａと垂直浮上用固定永久磁石３ｂの対向性を最良の状態
に保ち、水平面方向のＸ方向及びＹ方向のみの自由な摺
動をそれぞれ独立に許容し、浮上ヘッド８、垂直軸５を
磁気浮上せしめ、更にＸ軸及びＹ軸上の中央に２組の水
平永久磁石の水平反撥力で垂直浮上機構を保持する如く
して水平永久磁石の対向性をも最良にする水平中心保持
構造を実現しようとするものである。図示の通り、円盤
状の浮上ヘッド８の中心下部には垂直軸５が垂直方向に
垂下し、該垂直軸５は内胴上部円盤２ａを垂直軸受け７
にて貫通し、円盤状の垂直浮上用永久磁石取付板５ａの
中心を最下部にて吊持している。また該垂直軸５は垂直
軸受け７内のリニアボールベアリング６内側を貫通し自
由に軸方向に滑動できるようになっている。垂直浮上用
永久磁石取付板５ａの下面に垂直軸５を中心に同心円状
に磁極と着磁方向を揃えて放射状に等配に複数個の垂直
浮上永久磁石３ａを配列固着している。磁極の方向は図
例では↑、数は６個となっている。

【００２７】一方、内胴円筒２ｂの底上面には垂直浮上
用固定永久磁石３ｂを該底面に固着されている。即ち、
位置としては垂直浮上用永久磁石取付板５ａに固着され
た複数個の垂直浮上永久磁石３ａのそれぞれ直下で、且
つ、各永久磁石の中心軸上の位置に複数個垂直浮上用固
定永久磁石３ｂを着磁方向を揃え、磁極の方向は垂直浮
上永久磁石３ａと反対の方向、即ち、各対向する垂直浮
上永久磁石３ａと垂直浮上用固定永久磁石３ｂとが互い
に反撥するように固着する。垂直浮上用固定永久磁石３
ｂの磁極の方向は図では↓、数は６個となっている。従
って、垂直浮上永久磁石３ａと垂直浮上用固定永久磁石
３ｂとの間は磁極が同極であるので垂直方向に互いに磁
気的な反撥力が働く。この時、垂直浮上用永久磁石取付
板５ａ、垂直軸５及び浮上ヘッド８及び浮上ヘッド８上
に搭載する被除振物体の総合重量が反撥力より小である
なら垂直浮上用永久磁石取付板５ａ、垂直軸５及び浮上
ヘッド８及び浮上ヘッド８上に搭載する被除振物体が垂
直方向に浮上する。浮上方向が垂直方向以外の方向に傾
かないように、且つ、浮上動作が円滑になるようにリニ
アボールベアリング６が作用する。

【００２８】（垂直軸の回転留め）複数組の浮上用永久
磁石の反撥浮上効果を最大限に活用するために、垂直軸
５の浮上のどの位置でも浮上用の永久磁石と固定側の永
久磁石の垂直方向の対向性を確保する目的で、該垂直軸
５は軸に沿ってキー溝５ｃを有し、該キー溝５ｃに嵌合
する回転留めキー５ｂによって軸を中心とした回転がで
きないように拘束させる。なお回転留めキー５ｂはキー
抑えネジ５ｄで垂直軸受け７に固着させる。この構造を
採用すると、例えば大きな浮上力を必要としない小型の
磁気浮上除振装置の場合に、浮上用の永久磁石の数を減
らして、例えば、磁気浮上用の永久磁石（浮上用と固定
用）の組数が２つであっても、浮上軸が回転せず永久磁
石の対向性を確保でき常に望ましい磁気浮上効果を支障
なく実現できる。

【００２９】（垂直方向の浮上の除振作用）以上の浮上
ヘッド８、垂直軸５、内胴上部円盤２ａ、リニアボール
ベアリング６、垂直浮上用永久磁石取付板５ａ、内胴円
筒２ｂ、垂直浮上永久磁石３ａそして垂直浮上用固定永
久磁石３ｂからなる垂直浮上構造は、磁気的に垂直軸５
と浮上ヘッド８が浮上しており、且つ、垂直軸５がリニ
アボールベアリング６によって垂直方向に円滑に自由に
支えられているので、外部からの振動の内の垂直方向の
振動成分は、浮上ヘッド８に搭載した被振動体に伝達さ
れない除振作用が生まれる。なお垂直軸５の軸方向に沿
ってキー溝５ｃと回転留めキー５ｂによって回転方向に
垂直軸５が回転しないようになっているが、回転留めキ
ー５ｂとキー溝５ｃが緩く嵌合し、且つ回転留めキー５
ｂとキー溝５ｃの接触する面を充分に平滑に加工してあ
れば垂直方向の除振効果の妨げにならない。

【００３０】（水平振動の防除作用）垂直磁気浮上機能
を有する内胴部２と外胴円筒１との間をそれぞれ底部に
おいて水平移動板９、２組のＸ方向リニアボールガイド
と、そして２組のＹ方向リニアボールガイドとからなる
水平ｘｙ自由移動構造によって連結する構造を有してい
るが、その構造が水平振動の防除作用を持つ。以下に詳
細を述べる。水平移動板９の下面にＹ軸に沿ってＸ方向
に＋Ｌ／２と−Ｌ／２離れた位置に平行に固着された２
本のＹ方向リニアボールガイド１１のボールベアリング
ガイド１５は一方において、該Ｙ方向リニアボールガイ
ドのリニアボールベアリングボックス１４が外胴円筒１
の上面に固着されているので、水平移動板９は外胴円筒
１の内底のＹ方向に沿ったＹ方向の２個のＹ方向ストッ
プ爪１３の間を水平移動板９のＹ方向のいずれかの縁が
抵触するまで水平移動板９が自由に円滑に移動できる。

【００３１】さらに、水平移動板９の上面にＸ軸に沿っ
てＹ方向に＋Ｌ／２と−Ｌ／２離れた位置に平行に固着
された２本のＸ方向リニアボールガイド１０のボールベ
アリングガイド１５は該Ｘ方向リニアボールガイドのリ
ニアボールベアリングボックス１４が内胴底付加円盤２
ｃの下面に固着されているので、内胴底付加円盤２ｃの
上面に固着された内胴部２をＸ方向に左右のＸ方向スト
ップ爪１２のいずれか一方が内胴底付加円盤２ｃの縁に
抵触する迄Ｘ方向に自由に円滑に移動できることにな
る。

【００３２】即ち、水平移動板９を上下の境として下方
に設置されたＹ方向の自由移動機構は、外胴円筒１の内
側のＹ方向に水平移動板９の上にある構造体を自由に移
動させる作用をなし、水平移動板９の上方に設置された
Ｘ方向の自由移動機構は、外胴円筒１の内側のＸ方向に
内胴部２（垂直磁気浮上機構）を自由に移動させる作用
を持つことになる。換言すれば、Ｙ方向自由機構とＸ方
向自由機構の２階建て構造である。

【００３３】次に、水平方向の振動を防除する水平中心
保持の永久磁石群の作用を述べる。水平中心保持用Ｘ軸
外側永久磁石４ｘａ、水平中心保持用Ｘ軸内側永久磁石
４ｘｂ、水平中心保持用Ｙ軸外側永久磁石４ｙａそして
水平中心保持用Ｙ軸内側永久磁石４ｙｂの磁化力が全て
等しいとする。先ず、２個の水平中心保持用Ｘ軸外側永
久磁石４ｘａが外胴円筒１の内側側面に垂直浮上永久磁
石３ａと垂直浮上用固定永久磁石３ｂとの磁気的な反撥
力で生じる垂直方向の磁気浮上空間ギャップのほぼ中間
の高さのＸ軸に沿って取り付けられ、更に、２個の水平
中心保持用Ｘ軸内側永久磁石４ｘｂが同じＸ軸上にある
内胴円筒２ｂの外側の位置に取り付けられ、Ｘ方向の予
定位置で対向するそれぞれ磁極の方向が同極で反撥する
ような方向に固着されているので、先述のＸ方向の自由
移動機構の作用と相まってＸ方向上で内胴部２は左右均
等の磁気反撥力を受けバランスして外胴円筒１内のＸ方
向の中央に位置するようになる。

【００３４】次に、２個の水平中心保持用Ｙ軸内側永久
磁石４ｙｂが、外胴円筒１の内側側面に垂直浮上永久磁
石３ａと垂直浮上用固定永久磁石３ｂとの磁気的な反撥
力で生じる垂直方向の磁気浮上空間ギャップのほぼ中間
の高さのＹ軸に沿って取り付けられ、２個の水平中心保
持用Ｙ軸内側永久磁石４ｙｂが同じＹ軸上にある内胴円
筒２ｂの外側の位置に取り付けられ、Ｙ方向の予定位置
で対向するそれぞれ磁極の方向が同極で反撥するような
方向に固着されているので、Ｙ方向の自由移動機構の作
用と相まってＹ方向上で内胴部２は左右均等の磁気反撥
力を受けバランスして外胴円筒１内のＹ方向の中央に位
置するようになる。以上の様に、Ｘ方向及びＹ方向のそ
れぞれに永久磁石の反撥力と水平自由移動作用を有した
ダンピング機構を組み合わせると、外部から振動が与え
られるときに、その振動の水平振幅成分は水平自由移動
範囲内であればＸＹ方向の如何にかかわらず、水平ダン
ピング効果で吸収され、内胴部２には振動エネルギーに
大幅な減衰が起り伝達されなくなる。以上の如く、垂直
方向の除振作用と水平方向の除振作用が複合的に作用
し、本発明の磁気浮上除振装置は全方向の除振作用を発
揮することになる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の磁気浮上防振装置は、 Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ自由移動が可能となる
４組のリニアボールガイドの円滑作用、及び中心保持用
水平用永久磁石の反撥作用によって内胴部が外胴円筒の
内部で中心に保持される作用で、内胴部に外部からの振
動エネルギーの内の水平成分が伝達されるのを減衰防除
される効果と、且つ、浮上ヘッドの下部中心から固着垂
下されている垂直軸の下端に装着された垂直浮上用永久
磁石取付板に固着された垂直浮上永久磁石と内胴部の底
面上部に垂直浮上永久磁石に垂直方向に対向するように
固着された垂直浮上用固定永久磁石との間で発生する垂
直方向の反撥力で垂直軸と浮上ヘッドを磁気浮上する作
用で、外部からの振動エネルギーの内の垂直成分が、磁
気浮上空間ギャップで防除される効果があるので、浮上
ヘッド上面に装着された被振動体に外部からの全方向の
振動が伝搬されない総合的な防振効果がある。 外部から振動が与えられた場合、互いに反撥する永
久磁石の反撥力は距離の二乗に反比例する特性があり特
定の周波数で起る共振が起り難く、過励振現象を抑制す
る為、冗長な固有振動（サージング現象）を短時間で消
滅せしめる効果を発揮する。 構造的に、垂直浮上用永久磁石と水平防振用永久磁
石との相互作用が起らない単純な構造なので、複雑な異
方向性永久磁石を製作する必要がなく、容易に製作が可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気浮上防振装置台断面図である。

【図２】図１のＸ２断面図である。

【図３】図１のＸ１断面図である。

【図４】図１の垂直軸受け部拡大図である。

【図５】図４のＸ３断面図である。

【図６】リニアガイドの説明図である。

【図７】水平除振機構の詳細図である。

【図８】従来の磁気浮上除振装置と回転用モーターの外
観図である。

【図９】従来の磁気浮上除振装置の縦断面図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ′断面図である。

【図１１】図９のＢ−Ｂ′断面図である。

【図１２】図８の永久磁石配列を示す部分拡大図であ
る。

【図１３】永久磁石１１３の形状図である。

【図１４】永久磁石１１２の形状図である。

【図１５】永久磁石１１１の形状図である。

【符号の説明】

１ 外胴円筒 ２ 内胴部 ２ａ 内胴上部円盤 ２ｂ 内胴円筒 ２ｃ 内胴底付加円盤 ３ａ 垂直浮上永久磁石 ３ｂ 垂直浮上用固定永久磁石 ４ｘａ 水平中心保持用Ｘ軸外側永久磁石 ４ｘｂ 水平中心保持用Ｘ軸内側永久磁石 ４ｙａ 水平中心保持用Ｙ軸外側永久磁石 ４ｙｂ 水平中心保持用Ｙ軸内側永久磁石 ５ 垂直軸 ５ａ 垂直浮上用永久磁石取付板 ５ｂ 回転留めキー ５ｃ キー溝 ５ｄ キー抑えネジ ６ リニアボールベアリング ７ 垂直軸受け ８ 浮上ヘッド ８ａ 抑えリング ９ 水平移動板 １０ Ｘ方向リニアボールガイド １１ Ｙ方向リニアボールガイド １２ Ｘ方向ストップ爪 １３ Ｙ方向ストップ爪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浮上ヘッドの垂直軸を内胴円筒上面部に
   固定した軸受に上下動のみ可能に挿通し、その下端に固
   定した垂直浮上用永久磁石取付板と内胴円筒底面とに上
   下方向に反撥する永久磁石を環状に対向配設し、内胴円
   筒底部外面に水平移動板を一体に取り付け、該水平移動
   板上面及び下面Ｘ方向、Ｙ方向にリニアボールガイドを
   固定し、内胴円筒底部外面と外胴底部内面に前記リニア
   ボールガイドに係合スライドするリニアボールベアリン
   グボックスを固定し、外胴円筒内周面と内胴円筒外周面
   とに反撥する磁石を環状に配設し、浮上ヘッド上に載置
   した機器の垂直方向、水平方向の振動を防止する如くし
   たこと特徴とする磁気浮上防振装置。