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JP6147114B2 - Vibration isolator - Google Patents
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JP6147114B2 - Vibration isolator - Google Patents

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Description

本発明は、機器が載置される定盤を基礎に対して複数の気体ばねにより支持してなる除振装置に関する。   The present invention relates to a vibration isolator formed by supporting a surface plate on which equipment is mounted with a plurality of gas springs with respect to a foundation.

従来より、機器(例えば電子顕微鏡等のような精密機器)を床(基礎)の微少な振動から絶縁するための除振装置が知られている。この種の除振装置として、例えば特許文献1に開示されたものがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a vibration isolator for insulating a device (for example, a precision device such as an electron microscope) from minute vibrations of a floor (foundation) is known. An example of this type of vibration isolator is disclosed in Patent Document 1.

特許文献1に開示された除振装置は、基礎に固定された基台と機器が載置される定盤との間に複数の空気ばねが配設され、これら空気ばねによって定盤の除振が行われる。この除振装置には、除振装置の移送時に定盤が振動することにより空気ばねに過度の制振負担がかかるのを防ぐため、クランプ装置が設けられている。このクランプ装置は、基台と定盤との間に配設されていて、基台上に固定され、上壁に貫通孔が形成された門型の規制部材と、定盤の下面から下方に延びて貫通孔を貫通するボルトと、このボルトに螺合し、規制部材上壁の上下に配設された一対のナットとを有している。そして、このクランプ装置は、除振装置の移送時において、両ナットによってベース上壁を上下から挟み込んで挟持固定し、規制部材によってボルトの移動を規制して定盤と基礎との間隔を保持する一方、除振装置の使用時において、両ナットを離間させて挟持固定を解除し、定盤の移動を許容する。   In the vibration isolator disclosed in Patent Document 1, a plurality of air springs are disposed between a base fixed to a foundation and a surface plate on which equipment is placed, and these air springs provide vibration isolation for the surface plate. Is done. The vibration isolator is provided with a clamp device in order to prevent an excessive vibration damping load from being applied to the air spring due to the vibration of the surface plate during transfer of the vibration isolator. This clamping device is disposed between the base and the surface plate, is fixed on the base, and has a gate-shaped restricting member having a through-hole formed in the upper wall. The bolt extends and penetrates the through-hole, and has a pair of nuts that are screwed into the bolt and are arranged above and below the upper wall of the restriction member. The clamp device clamps and fixes the upper wall of the base from above and below by both nuts during transfer of the vibration isolator, and restricts the movement of the bolt by the regulating member to maintain the distance between the surface plate and the foundation. On the other hand, when using the vibration isolator, the nuts are separated to release the clamping and allow the surface plate to move.

特許第4235246号公報(段落0020、0034〜0036欄、図1)Japanese Patent No. 4235246 (paragraphs 0020, columns 0034 to 0036, FIG. 1)

しかしながら、特許文献1の除振装置において、使用時に搭載機器が振動する際、空気ばねの気体圧力が定盤及び搭載機器の荷重に抗することができず、定盤が沈み込んで、空気ばねのケース等に当接することがある。   However, in the vibration isolator of Patent Document 1, when the mounted device vibrates during use, the gas pressure of the air spring cannot resist the load of the surface plate and the mounted device, the surface plate sinks, and the air spring May come into contact with the case.

そこで、定盤の沈み込みを抑制すべく、被支持体側(即ち、ばね上)の定盤に質量を付加し、空気ばねの空気圧力を高めることが考えられるが、そうすると、定盤の設計変更が必要となるとともに、材料コストや製造コストが嵩む。   Therefore, in order to suppress the sinking of the surface plate, it is conceivable to add mass to the surface plate on the supported body side (that is, on the spring) and increase the air pressure of the air spring. Is required, and material costs and manufacturing costs increase.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ばね上を変更することなく、ばね上の変位を抑制することにある。   This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to suppress the displacement on a spring, without changing on a spring.

上記の目的を達成するために、本発明は、定盤を基礎側に引っ張ることによって気体ばねにかかる荷重を付加したものである。   In order to achieve the above object, the present invention adds a load applied to the gas spring by pulling the surface plate toward the base side.

具体的には、本発明は、機器が載置される定盤を基礎に対して複数の気体ばねにより支持する除振装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。   Specifically, the present invention is directed to a vibration isolator that supports a surface plate on which equipment is placed with a plurality of gas springs with respect to a foundation, and has taken the following solution.

すなわち、請求項1の発明は、上記定盤と上記基礎との間に配設され、上記定盤に対して下方に荷重を加える荷重付加手段を備え、上記荷重付加手段は、線形ばね定数を有し、上記定盤を下方に引っ張る引張部材を有し、上記引張部材は、コイルばねで構成され、上記荷重付加手段は、上記定盤と基礎との間隔を保持するクランプ装置であり、該クランプ装置は、上記基礎側に固定され、上方に突出する規制部材と、上記定盤の上記規制部材に対応する箇所から下方に延びて、上記規制部材の上壁部を貫通するボルトと、それぞれ上記上壁部の上側及び下側において上記ボルトに螺合する一対のナットと、上記上壁部と上記下側のナットとの間に予め圧縮された状態で配設され、上記ボルトを取り囲み、上端が上記上壁部に固定されるとともに、上記下側のナットを下方に付勢し、上記定盤を下方に引っ張る上記コイルばねを有し、上記上側のナットは、上記上壁部から離間することを特徴とする。 That is, the invention of claim 1 is provided between the surface plate and the foundation, and includes load applying means for applying a load downward to the surface plate, and the load adding means has a linear spring constant. A tension member that pulls the surface plate downward, the tension member is formed of a coil spring, and the load applying means is a clamp device that maintains a distance between the surface plate and the foundation, The clamping device is fixed to the base side and protrudes upward, a bolt extending downward from a position corresponding to the restriction member of the surface plate, and a bolt penetrating the upper wall portion of the restriction member, A pair of nuts threadedly engaged with the bolts on the upper and lower sides of the upper wall part, and disposed in a pre-compressed state between the upper wall part and the lower nut, and surrounding the bolts; The upper end is fixed to the upper wall, and Urges the lower side of the nut downward, has the coil spring to pull the platen downwardly, the upper nut is characterized in that spaced from the upper wall.

請求項1の発明によれば、荷重付加手段によって定盤から気体ばねに作用する荷重が付加され、この付加された荷重に抗して気体ばねの気体圧力が高まる。したがって、気体ばねの気体圧力がばね上の荷重に抗することができるため、ばね上の変位を抑えることができる。   According to the first aspect of the present invention, a load acting on the gas spring is applied from the surface plate by the load adding means, and the gas pressure of the gas spring increases against the applied load. Therefore, since the gas pressure of the gas spring can resist the load on the spring, the displacement on the spring can be suppressed.

また、請求項1の発明によれば、荷重付加手段が定盤と基礎との間に配設されるため、ばね上である定盤の変更を必要としない。   According to the first aspect of the present invention, since the load adding means is disposed between the surface plate and the foundation, it is not necessary to change the surface plate on the spring.

以上より、請求項1の発明によれば、ばね上を変更することなく、気体ばねの気体圧力を高めることによってばね上の変位を抑えることができる。   As mentioned above, according to invention of Claim 1, the displacement on a spring can be suppressed by raising the gas pressure of a gas spring, without changing on a spring.

請求項の発明によれば、荷重付加手段が定盤を下方に引っ張る引張部材を有し、そのばね定数が線形特性を有しているので、該引張部材が定盤を引っ張ってその長さが変化しても、その固有振動数が変化せず、安定した除振性能を維持することができる。 According to the first aspect of the present invention, the load adding means has the tension member that pulls the surface plate downward, and the spring constant thereof has a linear characteristic. Even if changes, the natural frequency does not change, and stable vibration isolation performance can be maintained.

請求項の発明によれば、引張部材が、線形ばね定数を有する部材のなかで比較的安価なコイルばねによって構成されているので、製造コストを抑えることができる。 According to the invention of claim 1 , since the tension member is constituted by a relatively inexpensive coil spring among the members having a linear spring constant, the manufacturing cost can be suppressed.

請求項の発明によれば、既存のクランプ装置を利用して荷重付加手段を構成することができる。すなわち、除振装置の移送時には、上下一対のナットを接近させて上側のナットとコイルばねによって規制部材の上壁を挟持固定して規制部材がボルトの上下方向の移動を規制することによって定盤の移動を規制する一方、除振装置の使用時には、上下一対のナットを離間させて挟持固定を解除することにより、定盤の移動を許容する。そして、除振装置使用時において、コイルばねが下側のナットを下方に付勢することにより、定盤を下方に引っ張り、定盤から気体ばねに作用する荷重を付加することができる。 According to invention of Claim 1 , a load addition means can be comprised using the existing clamp apparatus. That is, when the vibration isolator is transferred, the upper and lower pair of nuts are brought close to each other and the upper wall portion of the restriction member is clamped and fixed by the upper nut and the coil spring, and the restriction member restricts the vertical movement of the bolt. While restricting the movement of the board, when the vibration isolator is used, the movement of the surface plate is permitted by releasing the clamping and fixing by separating the pair of upper and lower nuts. When the vibration isolator is used, the coil spring urges the lower nut downward, whereby the surface plate can be pulled downward and a load acting on the gas spring from the surface plate can be applied.

以上、本発明によれば、荷重付加手段によって定盤から気体ばねに作用する荷重が付加され、この付加された荷重に抗して気体ばねの気体圧力が高まる。したがって、気体ばねの気体圧力がばね上の荷重に抗することができるため、ばね上の変位を抑えることができる。また、荷重付加手段が定盤と基礎との間に配設されるため、ばね上である定盤の変更を必要としない。以上より、ばね上を変更することなく、気体ばねの気体圧力を高めることによってばね上の変位を抑えることができる。   As mentioned above, according to this invention, the load which acts on a gas spring from a surface plate is added by a load addition means, and the gas pressure of a gas spring increases against this added load. Therefore, since the gas pressure of the gas spring can resist the load on the spring, the displacement on the spring can be suppressed. Further, since the load adding means is disposed between the surface plate and the foundation, it is not necessary to change the surface plate that is on the spring. From the above, the displacement on the spring can be suppressed by increasing the gas pressure of the gas spring without changing the spring top.

本発明の実施形態に係る除振装置の平面図である。It is a top view of the vibration isolator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る除振装置の正面図である。It is a front view of the vibration isolator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る除振装置の側面図である。It is a side view of the vibration isolator which concerns on embodiment of this invention. 空気ばねユニットの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of an air spring unit. 図1のV-V線断面図である。It is the VV sectional view taken on the line of FIG. 性能評価試験に用いた試験装置を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the testing apparatus used for the performance evaluation test. 圧縮コイルばねのばね定数を変化させた場合における定盤の下方への変位の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the downward displacement of a surface plate at the time of changing the spring constant of a compression coil spring. 圧縮コイルばねの撓み量とその引張力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the deflection amount of a compression coil spring, and its tensile force.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its application.

図1〜図3は本実施形態に係る除振装置1を示す図であって、図1は平面図、図2は正面図、そして図3は側面図である。この除振装置1は、例えば、半導体関連の製造装置、試験機器、原子間力顕微鏡(AFM)、レーザ顕微鏡等の精密計測機器のように、振動の影響を受けやすい精密な装置を搭載して、それらを床の振動からできるだけ絶縁した状態で設置するためのものである。より詳しくは、図示の除振装置1は、床面4上、より詳しくは専用のテーブル上や台上等に設置される基台5と、その上面の4隅にそれぞれ配設された空気ばねユニット7,7,7,7とを備え、これら4つの空気ばねユニット7,7,…により支持された矩形鋼板からなる定盤9上に精密装置(図示せず)などが搭載される。また、隣り合う空気ばねユニット7,7,…の間には、4基のクランプ装置11,11,11,11が配設されている。なお、図1では、上記定盤9を省略している。また、図1〜図3では、空気ばねユニット7,7,…を模式的に図示している。   1 to 3 are views showing a vibration isolation device 1 according to the present embodiment. FIG. 1 is a plan view, FIG. 2 is a front view, and FIG. 3 is a side view. The vibration isolator 1 is equipped with a precise device that is easily affected by vibration, such as a semiconductor-related manufacturing device, a test device, an atomic force microscope (AFM), and a precision measuring device such as a laser microscope. They are intended to be installed in a state insulated as much as possible from the vibration of the floor. More specifically, the vibration isolator 1 shown in the figure includes a base 5 installed on the floor surface 4, more specifically on a dedicated table or table, and air springs disposed at four corners of the upper surface. A precision device (not shown) and the like are mounted on a surface plate 9 made of a rectangular steel plate supported by these four air spring units 7, 7,. Further, four clamping devices 11, 11, 11, 11 are disposed between the adjacent air spring units 7, 7,. In addition, the said surface plate 9 is abbreviate | omitted in FIG. 1 to 3 schematically show the air spring units 7, 7,...

上記基台5は、矩形鋼板で構成され、上記床面4上に設置されている。   The base 5 is made of a rectangular steel plate and is installed on the floor surface 4.

上記空気ばねユニット7には、図4に模式的に示すように、上下方向の荷重を支持する空気ばね13と、センサ15,17,19、コントローラ21、サーボ弁23等が設けられており、上下方向の振動及び高さ位置を制御するようになっている。また、同様の構成が水平方向の振動及び位置制御のためにも設けられているが、以下では便宜上、上下方向の空気ばね13等の構成のみを説明する。   As schematically shown in FIG. 4, the air spring unit 7 is provided with an air spring 13 that supports a load in the vertical direction, sensors 15, 17, 19, a controller 21, a servo valve 23, and the like. The vibration in the vertical direction and the height position are controlled. Although the same configuration is provided for horizontal vibration and position control, only the configuration of the vertical air spring 13 and the like will be described below for convenience.

上記空気ばね13の空気室の上方開口にはダイヤフラムを介して気密状にピストン25が内挿されており、このピストン25の上面にはトッププレート27が配置されている。一方、上記空気ばね13のケース下端のベースプレート29は、基台5上に固定されている。こうして空気ばね13により静荷重を支持することから、空気ばねユニット7,7,…は、基本的に優れた除振性能を有するものであるが、さらにこの実施形態では、上記空気ばね13の内圧を制御して、除振対象物に適切な制御力を付加するようにしている。   A piston 25 is inserted in an airtight manner through a diaphragm in the upper opening of the air chamber of the air spring 13, and a top plate 27 is disposed on the upper surface of the piston 25. On the other hand, the base plate 29 at the lower end of the case of the air spring 13 is fixed on the base 5. Since the static load is supported by the air spring 13 in this way, the air spring units 7, 7,... Basically have excellent vibration isolation performance. In this embodiment, the internal pressure of the air spring 13 is further increased. And an appropriate control force is applied to the vibration isolation object.

そのために上記空気ばねユニット7には、まず、上記トッププレート27の上下方向の加速度z″と、上記ベースプレート29に対する上記トッププレート27の相対変位z−z0とを、それぞれ検出するように加速度センサ15(振動センサ)及び変位センサ17が設けられている。また、ベースプレート29の上下方向の加速度z0″(基礎側の振動状態)を検出する加速度センサ19(基礎側の振動センサ)も設けられており、それら各センサ15,17,19からの出力信号がそれぞれ上記コントローラ21に入力されるようになっている。   For this purpose, the acceleration sensor 15 is first detected in the air spring unit 7 so as to detect the vertical acceleration z ″ of the top plate 27 and the relative displacement z−z0 of the top plate 27 with respect to the base plate 29, respectively. (Vibration sensor) and a displacement sensor 17 are also provided, and an acceleration sensor 19 (foundation-side vibration sensor) for detecting the vertical acceleration z0 ″ (foundation-side vibration state) of the base plate 29 is also provided. The output signals from the sensors 15, 17 and 19 are input to the controller 21, respectively.

また、上記空気ばね13の空気室には配管を介してサーボ弁23が接続されており、このサーボ弁23の作動によって、リザーバタンク31から空気室に供給する圧縮空気の流量を調整し、反対に空気室から排気する空気の流量を調整する。なお、上記リザーバタンク31には、図示しないがコンプレッサが接続されていて、その作動により該リザーバタンク31内の空気圧を設定値に維持するようになっている。   Further, a servo valve 23 is connected to the air chamber of the air spring 13 via a pipe, and the operation of the servo valve 23 adjusts the flow rate of the compressed air supplied from the reservoir tank 31 to the air chamber. Adjust the flow rate of air exhausted from the air chamber. Note that a compressor (not shown) is connected to the reservoir tank 31, and the air pressure in the reservoir tank 31 is maintained at a set value by its operation.

そして、上記サーボ弁23が上記コントローラ21により制御されて、上記空気ばね13に対する圧縮空気の供給・排気の流量を調整することにより、当該空気ばね13の内圧を調整して、除振対象物に付加する制御力を発生させることができる。なお、上記コントローラ21は、詳細は図示しないが、マイクロコンピュータ、I/Oインタフェース、データバスの他、RAM、ROM、或いはHDD等のメモリを備えた従来周知の構造のものである。   Then, the servo valve 23 is controlled by the controller 21, and the internal pressure of the air spring 13 is adjusted by adjusting the flow rate of compressed air supply / exhaust to the air spring 13, so that the object of vibration isolation is obtained. A control force to be added can be generated. Although not shown in detail, the controller 21 has a conventionally known structure including a microcomputer, an I / O interface, a data bus, and a memory such as a RAM, a ROM, or an HDD.

上記クランプ装置11は、上記除振装置1の移送時に上記基台5上で上記定盤9が振動することにより、上記空気ばね13に過度の制振負担が掛からないようにするためのものである。   The clamp device 11 is for preventing an excessive vibration damping load from being applied to the air spring 13 when the surface plate 9 vibrates on the base 5 when the vibration isolator 1 is transferred. is there.

上記クランプ装置11は、上記基台5にボルト締結された矩形鋼板からなるロアプレート33と、矩形鋼板をU字状に曲げ加工してなる規制部材35とを有し、該規制部材35は、その両端が上記ロアプレート33の幅両端に固定されて上方に突出している。該規制部材35の上壁部35aには、貫通孔35bが上下方向に貫通形成されている。   The clamp device 11 includes a lower plate 33 made of a rectangular steel plate bolted to the base 5, and a regulating member 35 formed by bending the rectangular steel plate into a U shape. Both ends of the lower plate 33 are fixed to both ends of the lower plate 33 and protrude upward. A through hole 35b is formed in the upper wall portion 35a of the regulating member 35 so as to penetrate in the vertical direction.

また、上記クランプ装置11は、上記定盤9下面の上記規制部材35対応箇所に設置された矩形鋼板からなるアッパプレート37を有し、このアッパプレート37下面からボルト39が下方に延びて上記規制部材35の貫通孔35bを貫通している。   The clamp device 11 has an upper plate 37 made of a rectangular steel plate installed at a position corresponding to the restriction member 35 on the lower surface of the surface plate 9, and a bolt 39 extends downward from the lower surface of the upper plate 37 and the restriction plate 35. The through hole 35b of the member 35 is penetrated.

このボルト39の上記上壁部35aの上側及び下側には、一対のナット41,43が螺合している。該上側のナット41と上記規制部材35の上壁部35aとの間には、金属製のワッシャ42が配設され、該ワッシャ42を上記ボルト39が挿通している。一方、上記下側のナット43と上記上壁部35aとの間には、上から順に、金属製の圧縮コイルばね(引張部材)45及び金属製のワッシャ46が配設されている。当該圧縮コイルばね45は、上記ボルト39周りを取り囲むように予め圧縮された状態で配設され、上端が上記上壁部35aの下面に固定されている一方、上記ワッシャ46を介して上記下側のナット43を下方に付勢している。   A pair of nuts 41 and 43 are screwed onto the upper and lower sides of the upper wall portion 35a of the bolt 39. A metal washer 42 is disposed between the upper nut 41 and the upper wall portion 35 a of the restricting member 35, and the bolt 39 is inserted through the washer 42. On the other hand, between the lower nut 43 and the upper wall portion 35a, a metal compression coil spring (tensile member) 45 and a metal washer 46 are disposed in order from the top. The compression coil spring 45 is disposed in a compressed state so as to surround the bolt 39, and the upper end is fixed to the lower surface of the upper wall portion 35 a, while the lower side is interposed via the washer 46. The nut 43 is urged downward.

上記構成を備える上記クランプ装置11は、上記除振装置1の移送時において、上記上下一対のナット41,43が互いに接近し、上側のナット41と上記圧縮コイルばね45とによって上記規制部材35の上壁部35aを上下から挟み込み、該規制部材35が上記ボルト39の上下移動を規制する。これにより、上記定盤9の移動が規制され、該定盤9と上記基台5との間隔が保持される。   In the clamp device 11 having the above-described configuration, when the vibration isolator 1 is transferred, the pair of upper and lower nuts 41 and 43 approach each other, and the upper nut 41 and the compression coil spring 45 are used to The upper wall portion 35a is sandwiched from above and below, and the restriction member 35 restricts the vertical movement of the bolt 39. Thereby, the movement of the surface plate 9 is restricted, and the distance between the surface plate 9 and the base 5 is maintained.

一方、上記除振装置1の使用時において、上記クランプ装置11は、上記上下一対のナット41,43が上記上壁部35aから離間し、上記圧縮コイルばね45が上記下側のナット43を下方に付勢する。これにより、上記定盤9が下方に引っ張られるため、上記空気ばね13,13,…には、上記定盤9の荷重Mg(N)に引張荷重Ft(N)が付加された荷重F(=Mg+Ft)(N)が作用する(図2参照)。上記空気ばね13,13,…は、上記除振装置1の4隅に均等に配置されているので、各空気ばね13に作用する荷重は、F/4(=(Mg+Ft)/4)(N)となる。したがって、上記クランプ装置11は、上記空気ばね13,13,…に作用する荷重を付加する荷重付加手段を構成している。 On the other hand, when the vibration isolator 1 is used, the clamp device 11 is configured such that the pair of upper and lower nuts 41 and 43 are separated from the upper wall portion 35a , and the compression coil spring 45 lowers the lower nut 43 downward. Energize to. As a result, the surface plate 9 is pulled downward, so that the air springs 13, 13,... Have a load F (=) obtained by adding a tensile load Ft (N) to the load Mg (N) of the surface plate 9. Mg + Ft) (N) acts (see FIG. 2). Since the air springs 13, 13,... Are evenly arranged at the four corners of the vibration isolator 1, the load acting on each air spring 13 is F / 4 (= (Mg + Ft) / 4). (N). Therefore, the clamp device 11 constitutes a load applying means for applying a load acting on the air springs 13, 13,.

そうすると、上記コントローラ21は、上記サーボ弁23を制御して、各空気ばね13に供給される圧縮空気の供給量を調整し、各空気ばね13の空気圧力P(N/m2)を、上記定盤9の荷重Mg/4(N)によって釣り合っていた圧力Mg/4A(N/m2)(Aは受圧面積)から荷重付加手段による荷重の付加に抗して(Mg+Ft)/4(N/m2)に高める。その結果、各空気ばね13は、被支持体(すなわち、定盤9及び搭載機器)がZ方向に振動しても、空気圧力P(N/m2)が高いため、被支持体を十分に支持することができて、その変位を小さく抑えることができる。   Then, the controller 21 controls the servo valve 23 to adjust the supply amount of the compressed air supplied to each air spring 13, and the air pressure P (N / m 2) of each air spring 13 is adjusted as described above. From the pressure Mg / 4A (N / m2) (A is the pressure receiving area) balanced by the load Mg / 4 (N) of the panel 9 against the load addition by the load adding means (Mg + Ft) / 4 (N Increase to / m2). As a result, each air spring 13 sufficiently supports the supported body because the air pressure P (N / m2) is high even if the supported body (that is, the surface plate 9 and the mounted device) vibrates in the Z direction. And the displacement can be kept small.

《評価試験》
次に、本願発明者らは、上記実施形態に係る除振装置1の評価試験を行った。具体的には、図6に示すように、定盤9上の1つの隅部(図6の右下隅部)に正方形板状の錘47を載置した際に、定盤9の当該隅部の沈み込む変位量ΔZ(mm)を測定した。当該変位量ΔZ(mm)の測定に用いた図示しない変位センサを、上記錘47に対応する隅部に配設された空気ばねユニット7に設置した。評価試験は、クランプ装置11の圧縮コイルばね45を変更することによって行った。具体的には、圧縮コイルばね45として、自然長が互いに同一で、ばね定数が80(N/mm),160(N/mm),300(N/mm)のものを用いて行った。
"Evaluation test"
Next, the inventors of the present application conducted an evaluation test of the vibration isolation device 1 according to the embodiment. Specifically, as shown in FIG. 6, when a square plate weight 47 is placed on one corner (the lower right corner in FIG. 6) on the surface plate 9, the corner of the surface plate 9. The displacement amount ΔZ (mm) of the sinking was measured. A displacement sensor (not shown) used for measuring the displacement amount ΔZ (mm) was installed in the air spring unit 7 disposed at the corner corresponding to the weight 47. The evaluation test was performed by changing the compression coil spring 45 of the clamp device 11. Specifically, the compression coil spring 45 having the same natural length and a spring constant of 80 (N / mm), 160 (N / mm), or 300 (N / mm) was used.

試験結果を図7に示す。図7に示すグラフは、縦軸が上記変位量ΔZ(mm)を示し、横軸が錘47載置後の経過時間(s)を示している。グラフ中、実線は、圧縮コイルばね45を具備しない場合を示し、破線は、ばね定数kが80(N/mm)の圧縮コイルばね45を具備した場合を示し、一点鎖線は、ばね定数kが160(N/mm)の圧縮コイルばね45を具備した場合を示し、二点鎖線は、ばね定数kが300(N/mm)の圧縮コイルばね45を具備した場合を示す。   The test results are shown in FIG. In the graph shown in FIG. 7, the vertical axis represents the displacement ΔZ (mm), and the horizontal axis represents the elapsed time (s) after the weight 47 is placed. In the graph, the solid line indicates the case where the compression coil spring 45 is not provided, the broken line indicates the case where the compression coil spring 45 having a spring constant k of 80 (N / mm) is provided, and the alternate long and short dash line indicates that the spring constant k is A case where the compression coil spring 45 having 160 (N / mm) is provided is shown, and a two-dot chain line shows a case where the compression coil spring 45 having a spring constant k of 300 (N / mm) is provided.

図7のグラフから分かるように、圧縮コイルばね45を具備しない場合、すなわち、荷重付加手段を具備しない場合、定盤9が沈み込む変位量ΔZ(mm)が最大で2.3mmと最も大きかった。一方、圧縮コイルばね45を具備する場合、すなわち、荷重付加手段を具備する場合、定盤9が沈み込む変位量ΔZ(mm)が最大で1.1mm未満であり、荷重付加手段を具備しない場合の半分以下であった。したがって、荷重付加手段を具備することにより、定盤9の変位を抑制することができることが分かった。   As can be seen from the graph of FIG. 7, when the compression coil spring 45 is not provided, that is, when the load adding means is not provided, the displacement amount ΔZ (mm) into which the platen 9 sinks is the largest, 2.3 mm at the maximum. . On the other hand, when the compression coil spring 45 is provided, that is, when the load adding means is provided, the displacement ΔZ (mm) at which the surface plate 9 sinks is less than 1.1 mm at the maximum, and no load adding means is provided. Less than half. Therefore, it was found that the displacement of the surface plate 9 can be suppressed by providing the load adding means.

同じく図7のグラフから分かるように、圧縮コイルばね45のばね定数kが大きくなるほど定盤9の沈み込む変位量ΔZ(mm)が小さくなることが分かった。すなわち、ばね定数kが80(N/mm)、160(N/mm)及び300(N/mm)と大きくなるにつれて、変位量ΔZ(mm)が最大で1.1mm、0.9mm及び0.7mmと小さくなっていた。これは、ばね定数kが大きくなるに従って圧縮コイルばね45が定盤9を下方に引っ張る力が大きくなり、空気ばね13,13,…に作用する荷重が大きくなことで、空気ばね13,13,…の空気圧力Pが高められたからである。   Similarly, as can be seen from the graph of FIG. 7, it is found that the displacement amount ΔZ (mm) sinking into the surface plate 9 decreases as the spring constant k of the compression coil spring 45 increases. That is, as the spring constant k increases to 80 (N / mm), 160 (N / mm), and 300 (N / mm), the displacement ΔZ (mm) is 1.1 mm, 0.9 mm, and 0. It was as small as 7mm. This is because the force that the compression coil spring 45 pulls the platen 9 downward increases as the spring constant k increases, and the load acting on the air springs 13, 13,. This is because the air pressure P is increased.

また、圧縮コイルばね45は予め圧縮された状態でクランプ装置11に取り付けられているが、この予圧縮量を適宜調節することにより、定盤9の下方への引張力を調整することが可能となる。   Further, the compression coil spring 45 is attached to the clamp device 11 in a pre-compressed state, but it is possible to adjust the tensile force downward of the surface plate 9 by appropriately adjusting the pre-compression amount. Become.

図8は、圧縮コイルばね45の各ばね定数k(N/mm)における予圧縮量(撓み量)ΔL(mm)と、その弾性力、すなわち圧縮コイルばね45が定盤9を下方に引っ張る引張力Fs(N)との関係を示すグラフである。当該グラフの縦軸は引張力Fs(N)を示し、横軸は撓み量ΔL(mm)を示している。グラフ中、実線、破線及び一点鎖線は、それぞれ、ばね定数kが80(N/mm)、160(N/mm)及び300(N/mm)の圧縮コイルばね45の挙動を示している。   FIG. 8 shows a precompression amount (deflection amount) ΔL (mm) at each spring constant k (N / mm) of the compression coil spring 45 and its elastic force, that is, tension that the compression coil spring 45 pulls the platen 9 downward. It is a graph which shows the relationship with force Fs (N). The vertical axis of the graph indicates the tensile force Fs (N), and the horizontal axis indicates the amount of deflection ΔL (mm). In the graph, the solid line, the broken line, and the alternate long and short dash line indicate the behavior of the compression coil spring 45 with spring constants k of 80 (N / mm), 160 (N / mm), and 300 (N / mm), respectively.

図8から分かるように、例えば、撓み量ΔLが3mmの場合、ばね定数kが300(N/mm)の圧縮コイルばね45の引張力Fsが900Nと最も大きく、ばね定数kが160(N/mm)、80(N/mm)の順に引張力が480N、240Nと小さくなる。したがって、同一撓み量ΔL(mm)では、ばね定数k(N/mm)が大きいほど、引張力Fs(N)が大きい。そのため、例えば、基台5と定盤9との間のスペースが小さい場合には、ばね定数k(N/mm)が大きい圧縮コイルばね45を用いることにより、比較的撓み量ΔL(mm)が小さくても定盤9を下方により強く引っ張ることができる。   As can be seen from FIG. 8, for example, when the amount of deflection ΔL is 3 mm, the tensile force Fs of the compression coil spring 45 with the spring constant k of 300 (N / mm) is the largest, 900 N, and the spring constant k is 160 (N / mm) and 80 (N / mm) in this order, the tensile force decreases to 480N and 240N. Therefore, at the same deflection amount ΔL (mm), the larger the spring constant k (N / mm), the greater the tensile force Fs (N). Therefore, for example, when the space between the base 5 and the surface plate 9 is small, by using the compression coil spring 45 having a large spring constant k (N / mm), the amount of deflection ΔL (mm) is relatively large. Even if it is small, the surface plate 9 can be pulled more strongly downward.

一方、例えば、ばね定数kが80(N/mm)で一定の場合、撓み量ΔLが3mmのときに引張力Fsが240Nであり、撓み量が6mm、11.25mmの順に引張力が480N、900Nと大きくなる。したがって、同一のばね定数k(N/mm)では、撓み量ΔL(mm)が大きいほど、引張力Fs(N)が大きい。そのため、例えば、基台5と定盤9との間のスペースが比較的大きい場合には、圧縮コイルばね45の撓み量ΔL(mm)を適宜調整することにより、所望の、連続的な引張力Fs(N)を得ることができる。   On the other hand, for example, when the spring constant k is constant at 80 (N / mm), the tensile force Fs is 240 N when the deflection amount ΔL is 3 mm, and the tensile force is 480 N in the order of 6 mm and 11.25 mm. It becomes as large as 900N. Therefore, at the same spring constant k (N / mm), the larger the deflection amount ΔL (mm), the greater the tensile force Fs (N). Therefore, for example, when the space between the base 5 and the surface plate 9 is relatively large, a desired continuous tensile force can be obtained by appropriately adjusting the deflection amount ΔL (mm) of the compression coil spring 45. Fs (N) can be obtained.

以上より、除振装置1のレイアウト上の制約に応じて、圧縮コイルばね45のばね定数k(N/mm)及び撓み量ΔL(mm)を設定することにより、所望の引張力Fs(N)を得ることが可能となる。   From the above, by setting the spring constant k (N / mm) and the deflection amount ΔL (mm) of the compression coil spring 45 in accordance with the constraints on the layout of the vibration isolator 1, the desired tensile force Fs (N) is set. Can be obtained.

−発明の実施形態の効果−
上記実施形態によれば、荷重付加手段によって定盤9から空気ばね13,13,…に作用する荷重Ftが付加され、この付加された荷重Ftに抗して空気ばね13,13,…の空気圧力Pが高まる。したがって、空気ばね13,13,…の空気圧力Pがばね上の荷重に抗することができるため、ばね上の変位を抑えることができる。
-Effects of the embodiment of the invention-
According to the above embodiment, the load Ft is applied from the surface plate 9 to the air springs 13, 13,... By the load adding means, and the air of the air springs 13, 13,. The pressure P increases. Therefore, since the air pressure P of the air springs 13, 13,... Can resist the load on the spring, the displacement on the spring can be suppressed.

また、上記実施形態によれば、荷重付加手段が定盤9と基台5との間に配設されるため、ばね上である定盤9の変更を必要としない。   Moreover, according to the said embodiment, since a load addition means is arrange | positioned between the surface plate 9 and the base 5, the change of the surface plate 9 on a spring is not required.

以上より、上記実施形態によれば、ばね上を変更することなく、空気ばね13,13,…の空気圧力Pを高めることによってばね上の変位を抑えることができる。   As mentioned above, according to the said embodiment, the displacement on a spring can be suppressed by raising the air pressure P of the air springs 13, 13, ..., without changing on a spring.

また、上記実施形態によれば、荷重付加手段が定盤9を下方に引っ張る圧縮コイルばね45を有し、そのばね定数kが線形特性を有しているので、該圧縮コイルばね45が定盤9を引っ張ってその長さが変化しても、その固有振動数が変化せず、除振装置1が安定した除振性能を維持することができる。   Further, according to the above embodiment, the load applying means has the compression coil spring 45 that pulls the surface plate 9 downward, and the spring constant k has a linear characteristic. Even if the length is changed by pulling 9, the natural frequency does not change, and the vibration isolation device 1 can maintain a stable vibration isolation performance.

さらに、上記実施形態によれば、引張部材が、線形ばね定数を有する部材のなかで比較的安価な圧縮コイルばね45によって構成されているので、製造コストを抑えることができる。   Furthermore, according to the embodiment, since the tension member is constituted by the relatively inexpensive compression coil spring 45 among the members having a linear spring constant, the manufacturing cost can be suppressed.

さらにまた、上記実施形態によれば、既存のクランプ装置11を利用して荷重付加手段を構成することができる。すなわち、除振装置1の移送時には、上下一対のナット41,43を接近させて上側のナット41と圧縮コイルばね45によって規制部材35の上壁部35aを挟持固定し、規制部材35がボルト39の上下方向の移動を規制することによって定盤9の移動を規制する一方、除振装置1の使用時には、上下一対のナット41,43を離間させて挟持固定を解除することにより、定盤9の移動を許容する。そして、除振装置1の使用時において、圧縮コイルばね45が下側のナット43を下方に付勢することにより、定盤9を下方に引っ張り、定盤9から空気ばね13,13,…に作用する荷重を付加することができる。   Furthermore, according to the said embodiment, a load addition means can be comprised using the existing clamp apparatus 11. FIG. That is, when the vibration isolator 1 is transferred, the pair of upper and lower nuts 41 and 43 are brought close to each other, and the upper wall 41 a of the regulating member 35 is sandwiched and fixed by the upper nut 41 and the compression coil spring 45. While the movement of the surface plate 9 is restricted by restricting the vertical movement of the surface plate 9, when using the vibration isolator 1, the pair of upper and lower nuts 41, 43 are separated to release the pinching and fixing, thereby fixing the surface plate 9. Is allowed to move. When the vibration isolator 1 is used, the compression coil spring 45 urges the lower nut 43 downward, pulling the surface plate 9 downward, and from the surface plate 9 to the air springs 13, 13,. An acting load can be added.

なお、上記実施形態では、気体ばねとして空気ばね13,13,…を用いているが、これに限定されず、例えば窒素ガス等を充填した気体ばねとすることができる In the above embodiment, the air springs 13, 13,... Are used as the gas springs. However, the present invention is not limited to this, and for example, a gas spring filled with nitrogen gas or the like can be used .

た、上記実施形態では、クランプ装置11を4つ配設しているが、これに限定されず、例えば、1〜3基又は5基以上配設してもよい。 Also, in the above embodiment, although four disposed clamping device 11 is not limited to this, for example, it may be disposed over 1-3 group or 5 group.

さらに、上記実施形態では、4つのクランプ装置11全てに圧縮コイルばね45を配設したが、これに限定されず、例えば対向する一対のクランプ装置11,11に圧縮コイルばね45を配設してもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the compression coil springs 45 are disposed in all the four clamping devices 11, but the present invention is not limited to this. For example, the compression coil springs 45 are disposed in a pair of opposing clamping devices 11, 11. Also good.

また、空気ばね13,13,…がジンバル機構を具備してもよい。   In addition, the air springs 13, 13,... May include a gimbal mechanism.

以上説明したように、本発明に係る除振装置は、ばね上を変更することなく、ばね上の変位を抑制する用途に適用することができる。   As described above, the vibration isolator according to the present invention can be applied to applications that suppress displacement on a spring without changing the spring top.

1 除振装置
9 定盤
11 クランプ装置
13 空気ばね(気体ばね)
35 規制部材
35a 上壁
35b 貫通孔
39 ボルト
41 上側のナット
43 下側のナット
45 圧縮コイルばね(引張部材)
1 Vibration isolation device 9 Surface plate 11 Clamp device 13 Air spring (gas spring)
35 Restriction member 35a Upper wall portion 35b Through hole 39 Bolt 41 Upper nut 43 Lower nut 45 Compression coil spring (tensile member)

Claims (1)

機器が載置される定盤を基礎に対して上下方向に支持する複数の気体ばねを備えた除振装置であって、
上記定盤と上記基礎との間に配設され、上記定盤に対して下方に荷重を加える荷重付加手段を備え
上記荷重付加手段は、線形ばね定数を有し、上記定盤を下方に引っ張る引張部材を有し、
上記引張部材は、コイルばねで構成され、
上記荷重付加手段は、上記定盤と基礎との間隔を保持するクランプ装置であり、
該クランプ装置は、
上記基礎側に固定され、上方に突出する規制部材と、
上記定盤の上記規制部材に対応する箇所から下方に延びて、上記規制部材の上壁部を貫通するボルトと、
それぞれ上記上壁部の上側及び下側において上記ボルトに螺合する一対のナットと、
上記上壁部と上記下側のナットとの間に予め圧縮された状態で配設され、上記ボルトを取り囲み、上端が上記上壁部に固定されるとともに、上記下側のナットを下方に付勢し、上記定盤を下方に引っ張る上記コイルばねを有し、
上記上側のナットは、上記上壁部から離間することを特徴とする除振装置。
A vibration isolator comprising a plurality of gas springs that support a surface plate on which equipment is placed in a vertical direction with respect to the foundation,
It is disposed between the surface plate and the foundation, and includes a load applying means for applying a load downward to the surface plate ,
The load adding means has a linear spring constant, and has a tension member that pulls the surface plate downward,
The tension member is composed of a coil spring,
The load applying means is a clamp device that maintains a distance between the surface plate and the foundation,
The clamping device
A regulating member fixed to the foundation side and protruding upward;
A bolt extending downward from a position corresponding to the restriction member of the surface plate, and penetrating the upper wall portion of the restriction member;
A pair of nuts threadedly engaged with the bolts on the upper and lower sides of the upper wall, respectively;
It is arranged in a compressed state between the upper wall portion and the lower nut, surrounds the bolt, the upper end is fixed to the upper wall portion, and the lower nut is attached downward. The coil spring that pulls the surface plate downward,
The vibration isolation device , wherein the upper nut is separated from the upper wall portion .
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