(57)【要約】【課題】気体室と容積室とが連通路によって連通された気体ばね式除振装置において、減衰特性を変えることなくより多くの気体を供給若しくは排気することができ、且つ定盤の静定時間ができるだけ短い除振装置を提供する。【解決手段】空気ばね装置２に空気室Ｓ１と該空気室Ｓ１に連通路１１ｂを介して連通する容積室Ｓ２を設ける。前記空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２と空気供給源とをそれぞれ接続する管路５，６を設け、管路５には定盤１の高さ位置に応じて作動するレベリングバルブ３を、管路６には前記空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２の圧力が同等になるように該空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２の圧力差に応じて作動する３ポート減圧弁４を、それぞれ設ける。【選択図】      図２
2006292147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被支持体を気体ばねにより弾性的に支持するとともに、その気体ばねの気体室に連通路によって連通される容積室を備えた気体ばね式除振装置において、
前記気体室及び容積室と気体供給源との間にそれぞれ設けられた２つの管路と、
前記２つの管路のうちいずれか一方に、前記被支持体の高さ位置に応じて該一方の管路に連通する室内の圧力を調整するように設けられた第１の開閉弁と、
前記２つの管路のうち他方に、前記気体室及び容積室の圧力差に応じて該他方の管路に連通する室内の圧力を調整するように設けられた第２の開閉弁と、を備えることを特徴とする気体ばね式除振装置。
【請求項２】
請求項１において、
第１の開閉弁は、気体室に連通する管路に設けられていて、
第２の開閉弁は、容積室に連通する管路に設けられていることを特徴とする気体ばね式除振装置。
【請求項３】
請求項２において、
容積室は気体室よりも容積が大きく、
第２の開閉弁は、第１の開閉弁よりも大容量の開閉弁であることを特徴とする気体ばね式除振装置。
【請求項４】
請求項３において、
第１の開閉弁は、被支持体の高さ位置の変化に応動して機械的に開閉されるレベリングバルブであり、
第２の開閉弁は、気体室及び容積室の圧力をそれぞれパイロット圧として開閉されるものであることを特徴とする気体ばね式除振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶製造装置や精密計測装置等の精密機器を気体ばねを介して弾性支持するようにした気体ばね式除振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、積載された機器に伝わる振動を低減するための除振装置として、気体ばねを用いたものが知られている。一般的に、このような気体ばねは、気体室に連通する容積室を設け、振動の入力に伴う該気体室の拡縮によって該気体室及び容積室内の気体が連通路内を移動する際の抵抗によって、入力振動を減衰するようにしている。
【０００３】
また、上述のように気体ばねを用いた除振装置は、通常、複数個で定盤を支持しており、例えばその定盤上の搭載機器が移動して個々の気体ばねの支持荷重が急激に変化した場合でも、該搭載機器が傾かないように、定盤の高さの変化に応じて気体室若しくは容積室内の圧力を調整可能に構成されている。具体的には、例えば図１０及び図１１に示すように、一般的な構成の気体ばね装置４１において、一端側が気体供給源（図示省略）に接続された管路４２がその他端側で気体ばねの気体室Ｓ１若しくは容積室Ｓ２に連通するように設けられているとともに、該管路４２には、気体ばねによって支持される定盤の高さの変化に応じて作動するレベリングバルブ４３が設けられている。
【０００４】
これにより、前記気体ばねによって支持する荷重が増えて、定盤が下方に変位した場合には、前記レベリングバルブ４３によって管路４２を介して前記気体室Ｓ１若しくは容積室Ｓ２内に気体供給源から気体が供給されて、室内の圧力が上昇するため、定盤を上方に変位させることができる。一方、前記気体ばねによって支持する荷重が減少して、定盤が上方に変位した場合には、前記レベリングバルブ４３によって管路４２が外部に開放され、該気体室Ｓ１若しくは容積室Ｓ２から気体が外部に排気されるため、室内の圧力が低下して、定盤を下方へ変位させることができる。このように、定盤の高さの変化に応じて気体ばねの圧力を変更することで、該気体ばねの支持荷重が変化した場合でも定盤をほぼ一定の高さに維持することができる。
【０００５】
なお、上述の構成以外にも、気体ばねの気体室Ｓ１若しくは容積室Ｓ２に気体を供給するようにしたものとして、例えば特許文献１に開示されるような除振装置が知られている。この除振装置では、容積室に気体を供給するための２つの経路が設けられていて、それらの供給経路を容積室内の圧力に応じて切り換えることで、気体ばねによって支持される定盤がより短時間で所定の高さ位置に位置付けられるようにしている。
【特許文献１】特開平５−２９６２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、気体室と容積室とを連通させる連通路は、振動の減衰特性の観点から最適な断面積が決まるため、一般的に、その断面積は小さく、上述のように気体室若しくは容積室のいずれか一方のみに気体を供給すると、該気体室若しくは容積室に供給される気体がもう一方の室内に移動して、該気体室及び容積室内の圧力が平衡状態になるまでに時間がかかり、定盤が一定の高さ位置になるまでの時間が長くなるという問題が生じる。
【０００７】
また、近年、積載する機器の大型化に伴い、気体ばねに要求される支持能力が大きくなってきており、それに応えるために気体室及び容積室の容量も大きくなっている。このような大型の除振装置において、気体ばねの支持荷重が大きく変化しても定盤の高さを維持するためには、気体ばねの気体室若しくは容積室に対し給排する気体の流量を増やす必要がある。
【０００８】
本発明は、斯かる諸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、気体室と容積室とが連通路によって連通された気体ばね式除振装置において、減衰特性を変えることなくより多くの気体を供給若しくは排気することができ、且つ定盤の静定時間ができるだけ短い除振装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明に係る気体ばね式除振装置では、気体室及び容積室と気体供給源との間にそれぞれ管路を設けるとともに、一方の管路には被支持体の高さ位置に応じて一方の室内の圧力を調整する開閉弁を設け、他方の管路には、他方の室内の圧力が前記一方の室内の圧力と同じになるように圧力調整を行う開閉弁を設けた。
【００１０】
具体的には、請求項１の発明では、被支持体を気体ばねにより弾性的に支持するとともに、その気体ばねの気体室に連通路によって連通される容積室を備えた気体ばね式除振装置を対象とする。
【００１１】
そして、前記気体室及び容積室と気体供給源との間にそれぞれ設けられた２つの管路と、前記２つの管路のうちいずれか一方に、前記被支持体の高さ位置に応じて該一方の管路に連通する室内の圧力を調整するように設けられた第１の開閉弁と、前記２つの管路のうち他方に、前記気体室及び容積室の圧力差に応じて該他方の管路に連通する室内の圧力を調整するように設けられた第２の開閉弁と、を備えるものとする。
【００１２】
この構成により、気体室及び容積室には、それぞれ、気体の給排気のための管路が設けられるため、それぞれの室内に対して直接、気体の給排気を行って、圧力の調整を行うことが可能になる。そして、一方の室内に対しては、被支持体の高さ位置に応じて作動するように設けられた第１の開閉弁によって一方の管路を介して気体を給排気させるとともに、他方の室内に対しては、前記一方の室内との圧力差に応じて、両室内が同じ圧力になるように第２の開閉弁によって他方の管路を介して気体を給排気させるようにすれば、気体ばねの支持荷重が大きく変化した場合でも、それに応じて気体室内及び容積室内の両方の圧力が調整されるため、一方の室内のみ圧力調整を行う場合に比べて両室内の圧力をより早く平衡状態にすることができる。
【００１３】
すなわち、従来のように、一方の室内の圧力を調整するだけでは、連通路を介して気体室及び容積室の圧力が平衡状態となるので、その状態になるまでに時間がかかるが、上述のような構成にすることで、減衰特性を変えることなく給排する気体の流量を増加させることが可能になるため、大型の除振装置でも静定時間を短縮して制振性能を向上することができる。
【００１４】
上述の構成において、第１の開閉弁は、気体室に連通する管路に設けられていて、第２の開閉弁は、容積室に連通する管路に設けられているものとする（請求項２の発明）。これにより、被支持体の高さ位置に応じて直接、気体ばねの気体室内の圧力が制御されるため、該気体ばねの支持荷重の変化に対して追従性良く前記気体室内の圧力を調整することができる。
【００１５】
また、前記容積室は気体室よりも容積を大きくし、第２の開閉弁は、第１の開閉弁よりも大容量の開閉弁とするのが好ましい（請求項３の発明）。一般的に、気体室の容積が相対的に小さければ、被支持体の高さ位置の変化に対する該気体室の圧力変化の追従性は高くなる。そういうものにおいて、前記気体室よりも容積が大きく、被支持体の高さ変化に対する圧力変化の追従性が悪い容積室に対して給排する気体の流量を多くすることで、該気体室及び容積室内の圧力をより早く平衡状態にすることができる。
【００１６】
さらに、前記第１の開閉弁は、被支持体の高さ位置の変化に応動して機械的に開閉されるレベリングバルブであり、第２の開閉弁は、気体室及び容積室の圧力をそれぞれパイロット圧として開閉されるものであるのが好ましい（請求項４の発明）。
【００１７】
このように、第１及び第２の開閉弁として、それぞれ、被支持体の高さ位置に応じて作動するレベリングバルブ及び気体室と容積室との圧力差によって作動する開閉弁を用いることで、前記レベリングバルブ及び開閉弁は機械的に開閉して圧力調整を行うので、静定時間の短い除振装置を簡単且つ低コストな構成で実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上より、本発明に係る気体ばね式除振装置によれば、気体ばねの気体室及び該気体室に連通路を介して連通する容積室に、気体の給排気のための管路をそれぞれ設け、被支持体の高さ位置に応じて一方の室内の圧力調整を行うとともに、該一方の室内と同等の圧力になるように他方の室内の圧力調整を行うようにしたため、前記連通路による振動の減衰効果を確保しつつ給排する気体の流量を増加させることが可能になり、一方の室内の圧力のみを調整する場合よりも気体室及び容積室の圧力を早く平衡状態にすることができる。これにより、一方の室内の圧力のみを調整する場合に比べて静定時間を短縮することができ、該気体ばねの制振性能を向上することができる。特に、前記一方の室を気体室に、前記他方の室を容積室にすれば、気体室内の圧力が被支持体の高さ位置に応じて直接制御されるため、気体ばねの支持荷重の変動に対する追従性をより向上することができる。
【００１９】
また、前記容積室に対して気体室よりも多くの気体を給排気できるようにすることで、前記気体室及び容積室内の圧力をより早く平衡状態にすることができ、静定時間をより短縮することができる。
【００２０】
さらに、前記管路にそれぞれレベリングバルブ及び開閉弁を設けることで、簡単且つ低コストな構成で静定時間の短い除振装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、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はない。
【００２２】
（実施形態１）
図１及び２は、本発明の実施形態１に係る除振装置Ａ（気体ばね式除振装置）の概略構成を示しており、この除振装置Ａは、例えば半導体製造装置や計測装置等の精密機器（被支持体）を搭載する定盤１を下方から弾性支持するものであり、前記搭載機器に床面から上下方向の振動が伝達されないようにした空気ばね装置２と、後述するように該空気ばね装置２の空気室Ｓ１（気体室）及び容積室Ｓ２内の空気圧をそれぞれ調整するためのレベリングバルブ３（第１の開閉弁）及び３ポート減圧弁４（第２の開閉弁）とを備えている。なお、図１は、バルブ３，４及び配管の概略構成を示すもので、図２は、それらをシンボルで表したものである。
【００２３】
前記空気ばね装置２は、上方に向かって開口する有底筒状のケーシング１１と、該ケーシング１１の開口部近傍に配設され、該開口部とダイヤフラム１３によって連結されるピストン１２と、を備えており、該ピストン１２上に前記定盤１が搭載されるようになっている。
【００２４】
詳しくは、前記ケーシング１１は、有底円筒状の部材からなるもので、その内側には、内部を上下に仕切って下側に比較的容積の大きい容積室Ｓ２を区画形成する仕切壁１１ａが設けられている。この仕切壁１１ａには、貫通孔１１ｂが設けられていて、この貫通孔１１ｂが前記容積室Ｓ２とその上側の空間（後述する空気室Ｓ１）とを連通させるオリフィス（連通路）として機能するようになっている。
【００２５】
また、前記ケーシング１１の側面には、前記上下の空間にそれぞれ連通する貫通孔１１ｃ，１１ｄが前記仕切壁１１ａを挟むように上下に並んで設けられており、後述するようにレベリングバルブ３及び３ポート減圧弁４の設けられた管路５，６と連通するようになっている。すなわち、前記貫通孔１１ｃ，１１ｄには、それぞれ絞り弁を備えた給排気コネクタ１４，１５が配設されていて、該給排気コネクタ１４，１５にはそれぞれ管路５，６を構成する管部材（図１参照）が連結されている。なお、前記給排気コネクタ１４，１５に設けられた絞り弁は、前記管路５，６からケーシング１１の内部（容積室Ｓ２及び空気室Ｓ１）に流入する空気量を調整するためのものである。
【００２６】
前記ピストン１２は、断面略Ｔ字状に形成された柱状の部材からなるもので、その下端面から外周面の下端側を覆ってさらに外周側に延び、そこから前記ケーシング１１の開口部の周縁までを閉塞するように、環状のダイヤフラム１３が配設されている。すなわち、前記ダイヤフラム１３及びピストン１２によりケーシング１１の開口部上端が閉塞されて、該ケーシング１１内の仕切壁１１ａよりも上側に空気室Ｓ１（気体室）が区画される。
【００２７】
これにより、前記ピストン１２の下端面が空気室Ｓ１の空気圧を受けることで、上下方向の荷重を支持する空気ばねが構成されるとともに、前記ケーシング１１の仕切壁１１ａに形成された貫通孔１１ｂを介して前記空気室Ｓ１と前記容積室Ｓ２とを連通させることで、振動の入力に伴う該空気室Ｓ１の拡縮によって貫通孔１１ｂを空気が通過する際の抵抗により振動を減衰するようにしている。すなわち、前記空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２内では、前記貫通孔１１ｂを介して同じ空気圧で平衡状態になるように空気が相互に移動するようになっている。
【００２８】
前記レベリングバルブ３は、図１及び２に示すように、ケーシング１１の側面に形成された貫通孔１１ｃと連通する管路５に設けられていて、定盤１の上下位置に応じて該管路５の空気流量を調整するように構成されている。すなわち、前記レベリングバルブ３には、空気供給源（気体供給源）に接続される管路及び前記管路５が接続されていて、定盤１の上下位置に対応して上下動するアームによって、前記管路５を空気供給源に接続させる若しくは該管路５を大気に開放させるという２つの位置に切り換えられるようになっている。具体的には、定盤１が所定位置よりも下方に位置している場合には、管路５を空気供給源に接続された管路に連通させて空気室Ｓ１に高圧空気が供給されるようにする（図２の状態）一方、前記定盤１が所定位置よりも上方に位置している場合には、前記管路５の一端を外部に開放した状態（図２において管路５がＡポートに接続されて、排気口Ｒに連通した状態）にして、空気室Ｓ１内の空気を外部へ排気するようにしている。
【００２９】
前記３ポート減圧弁４は、空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２の圧力差に応じて該容積室Ｓ２の空気圧を調整するためのものであり、前記３ポート減圧弁４には、空気供給源に接続された管路、前記容積室Ｓ２に連通する管路６及び前記空気室Ｓ１に連通する管路５の分岐管路の３つの管路が接続されている。具体的には、図２に示すように、空気供給源からの管路はＰポートに、管路６はＡポートに、管路５の分岐管路はＰ１ポートに、それぞれ接続されている。
【００３０】
すなわち、前記３ポート減圧弁４は、前記管路６と管路５からの分岐管路との圧力差によって開閉作動するものであり、その開閉動作によって前記管路６と前記空気供給源に接続された管路とを連通させたり、前記管路６の一端を大気に開放させたりするように構成されている。具体的には、前記管路５の分岐管路よりも前記管路６の圧力の方が小さい場合には、該管路６と前記空気供給源に接続された管路とを連通させるように動作して、該管路６内に空気供給源からの空気が流れるようにする（図２の状態）一方、前記管路５の分岐管路よりも前記管路６の圧力の方が大きい場合には、該管路６の一端を外部に開放（管路６が排気口Ｒに連通した状態）させるように動作して、該管路６を介して容積室Ｓ２内の空気が外部に排気されるようになっている。
【００３１】
つまり、前記３ポート減圧弁４によって、前記管路５の分岐管路の圧力、すなわち空気室Ｓ１の圧力が容積室Ｓ２の圧力よりも大きい場合には該容積室Ｓ２に高圧空気を供給して該容積室Ｓ２内の圧力を上昇させる一方、前記空気室Ｓ１の圧力よりも容積室Ｓ２の圧力の方が大きい場合には該容積室Ｓ２内の空気を外部へ排気して減圧させる。これにより、前記容積室Ｓ２と空気室Ｓ１との圧力をほぼ同等にすることができる。
【００３２】
なお、前記３ポート減圧弁４は、空気室Ｓ１に対して給排気を行うレベリングバルブ３よりも最大流量の多い大容量のものを容積室Ｓ２の容積に応じて選定するのが好ましい。こうすれば、前記空気室Ｓ１よりも容積の大きい容積室Ｓ２内の圧力をより短時間で調整することができるため、該容積室Ｓ２及び空気室Ｓ１内の圧力をより早く平衡状態にすることが可能になる。
【００３３】
以上の構成において、例えば定盤１上を搭載機器が水平方向に移動した場合など、空気ばね装置２の支持荷重が大きく変動した場合の除振装置Ａの動作について説明する。
【００３４】
まず、搭載機器が移動していない場合、すなわち空気ばね装置２が定常状態にある場合には、該空気ばね装置２の空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２はほぼ同じ空気圧であるため、３ポート減圧弁４は作動せず、該容積室Ｓ２に連通する管路６は空気供給源に連結されず且つ外部にも開放されない。
【００３５】
そして、前記搭載機器が定盤１上を水平方向に移動して、空気ばね装置２の支持荷重が小さくなると、空気室Ｓ１内の空気圧によって該空気室Ｓ１の容積が大きくなって、該空気ばね装置２のピストン１２及び定盤１を上方に大きく変位させる。この際、該定盤１の高さに応じて作動するレベリングバルブ３は、前記空気ばね装置２内の空気圧を低下させるために空気室Ｓ１に連通する管路５を外部に開放させる。そうすると、該空気室Ｓ１の空気圧は低下するが、前記容積室Ｓ２の空気圧は空気室Ｓ１に比べて高い状態のままなので、前記３ポート減圧弁４が該容積室Ｓ２に連通する管路６を外部に開放するように作動し、該容積室Ｓ２内の空気を排気して減圧させる。これにより、前記空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２の空気圧は比較的、低圧になって、前記ピストン１２及び定盤１を下方へ変位させることができる。
【００３６】
一方、前記搭載機器が定盤１上を水平方向に移動して、空気ばね装置２の支持する荷重が大きくなると、空気室Ｓ１の容積は小さくなって空気ばね装置２のピストン１２及び定盤１が下方に大きく変位する。この際、前記レベリングバルブ３は、前記空気ばね装置２内の空気圧を高くするために空気室Ｓ１に連通する管路５に空気供給源から高圧空気が供給されるようにする。そうすると、該空気室Ｓ１の空気圧は上昇するが、前記容積室Ｓ２の空気圧は空気室Ｓ１に比べて低い状態のままなので、前記３ポート減圧弁４が該容積室Ｓ２に連通する管路６内に空気供給源からの高圧空気が流れるように作動し、該容積室Ｓ２の空気圧を上昇させる。これにより、前記空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２の空気圧は比較的、高圧になって、ピストン１２及び定盤１を上方に押し上げることができる。
【００３７】
このように、前記レベリングバルブ３によってピストン１２及び定盤１が適正な高さになるように空気室Ｓ１の空気圧を減圧若しくは昇圧させるとともに、それに応じて前記３ポート減圧弁４が容積室Ｓ２の空気圧を減圧若しくは昇圧させるので、前記空気室Ｓ１と容積室Ｓ２とを連通させる貫通孔１１ｂを介して該空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２内の空気圧が平衡状態になるのを待つことなく、該空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２は、短時間でほぼ同等の空気圧になり、前記ピストン１２をより短時間で所定位置に位置付けることができる。
【００３８】
しかも、ピストン１２を弾性支持する空気ばねの空気室Ｓ１の空気圧は、レベリングバルブ３によって直接制御されるので、空気ばねの支持荷重の変動に対して追従性良く圧力調整され、ピストン１２をさらに短時間で所定位置に位置付けることができる。
【００３９】
また、空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２にそれぞれ管路５，６を設けて、それらの管路５，６を介して該空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２の空気圧を制御するので、貫通孔１１ｂ（オリフィス）の径を変更することなく、すなわち減衰特性に影響を与えることなく、両室内に短時間で多くの空気を給排することが可能になる。
【００４０】
−気体ばね装置の変形例−
空気ばね装置は上述のような構成に限らず、例えば図９に示すように、ジンバル機構を組み込んだものであってもよい。以下で、図９に示す空気ばね装置３０の構成について説明する。
【００４１】
前記空気ばね装置３０は、有底円筒状のケーシング３１と、このケーシング３１に対して空気ばねを介して取り付けられたトッププレート３２とからなる。前記ケーシング３１は、筒状の周壁部３３と、その一端側を塞ぐ底板としてのベースプレート３４とからなり、該周壁部３３の上端側には、略ハット状の仕切部材３５の外周部３５ａが固定されている。この仕切部材３５は、その中央部が前記ケーシング３１の内方に向かって突出するように配設されていて、これにより、前記ケーシング３１の内部が２つの空間に区画されるようになっている。
【００４２】
すなわち、前記仕切部材３５によって、前記ケーシング３１の内部で該仕切部材３５の下方には容積室Ｓ２が、該仕切部材３５の内方には後述するピストン本体３６及びダイヤフラム３７によって上方を覆われる空気室Ｓ１が、それぞれ区画される。そして、前記空気室Ｓ１と容積室Ｓ２とを連通させるように、前記仕切部材３５には、オリフィスとしての貫通孔３５ｂが形成されている。また、前記ケーシング３１の周壁部３３及び仕切部材３５の外周部３５ａには、それぞれ前記空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２に連通するように貫通孔３３ａ，３５ｃが形成されている。これらの貫通孔３３ａ，３５ｃ内には、図１及び２に示す空気ばね装置２と同じ給排気コネクタ１４，１５が配設されていて、前記空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２をそれぞれ管路５，６に連通させるようになっている。
【００４３】
また、前記ケーシング３１及び仕切部材３５の上方には、断面略Ｔ字状のピストン本体３６がその突出した中央部３６ａを該ケーシング３１内方に向けるように配設されていて、このピストン本体３６の外周部の下端面から仕切部材３５の外周部３５ａまでを閉塞するように環状のダイヤフラム３７が配設されている。すなわち、前記ダイヤフラム３７及びピストン本体３６により仕切部材３５の上端部が閉塞されて空気室Ｓ１が区画され、ピストン本体３６の下端面が該空気室Ｓ１に臨んでその空気圧を受けることで、主に上下方向の荷重を支持する空気ばねが形成されている。
【００４４】
なお、前記ダイヤフラム３７は、内周フランジ部３７ａがピストン本体３６の下端面に接着される一方、外周フランジ部３７ｂは仕切部材３５の外周部３５ａの上面に接着されて、その上部に配設された締付リング３８が図示しないボルトにより該仕切部材３５に締結されることにより、該締付リング３８の下面と仕切部材３５の上面との間に強固に挟持されている。
【００４５】
前記ピストン本体３６において下方に突出する中央部３６ａ内には、上方に向かって開口するように中空部３６ｂが形成されていて、その内部に、前記トッププレート３２の中央部に下方に延びるように一体形成されたサポートロッド部３２ａが位置付けられるようになっている。該サポートロッド部３２ａの下端には、半球状の鋼球３９が配設されていて、前記中空部３６ｂの底部に配設された板状部材４０に転動自在に当接している。すなわち、前記トッププレート３２はサポートロッド部３２ａを介してピストン本体３６の中央部３６ａの底部に支持されており、これによりピストン本体３９に対して水平方向の任意の軸の周りに回動自在になっている。
【００４６】
上述の構成により、前記空気ばね装置３０は、トッププレート３２やピストン本体３６等からなるジンバルピストンが空気ばねにより支持されて、定盤上の搭載機器に対する上下方向振動を略絶縁するとともに、ジンバルピストンの働きによって床からの水平方向振動も同様に略絶縁できるようになっている。
【００４７】
−実施例−
以下で、上述のような構成の除振装置Ａ（空気ばね装置は図９に示すジンバル機構を組み込んだものを使用）を用いて、実際に搭載機器を定盤１上で移動させた場合の該定盤１の上下方向変位量を計測した結果について説明する。
【００４８】
実験は、図３に示すように、定盤１の四隅を下方から４つの空気ばね装置３０，３０，…で支持したものにおいて、該定盤１の上側に積載される積載物１６（質量１１００ｋｇ）を水平方向に６００ｍｍ／ｓの移動速度で移動させて（図中の白抜き矢印方向）、各空気ばね装置３０，３０，…によって支持されている部分の定盤１の上下方向変位量を計測した。
【００４９】
ここで、前記空気ばね装置３０，３０，…に搭載される搭載物の総質量は１００００ｋｇであり、４つの空気ばね装置３０，３０，…のうち、２つの空気ばね装置３０，３０（以下、独立ポスト側という）には、それぞれ、空気室Ｓ１，Ｓ１に連通する管路５，５にレベリングバルブ３，３が設けられている一方、残りの２つの空気ばね装置３０，３０（以下、共通ポスト側）には両者の空気室Ｓ１，Ｓ１を連通させる管路５に共通のレベリングバルブ３が設けられている。なお、以下の実験結果において、３ポート減圧弁ありの場合とは、前記レベリングバルブ３とともに容積室Ｓ２に連通する管路６及び３ポート減圧弁４（図示省略）が設けられている場合を意味し、３ポート減圧弁なしの場合とは、前記管路５及びレベリングバルブ３のみが設けられている場合を意味している。
【００５０】
図４（ａ）に、積載物１６を図３（ｂ）の右方向に移動させた場合において、共通ポスト側空気ばね装置３０によって支持される部分の定盤１の上下方向変位量の時間変化を示す。この場合、共通ポスト側空気ばね装置３０では積載物１６が移動するとともに支持荷重が減少するため、定盤１は上方に大きく変位する。そのため、この図４（ａ）は、空気ばね装置３０の空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２から空気が排気されて減圧される場合を示している。
【００５１】
前記図４（ａ）より、積載物１６の移動停止後、同じ時間が経過しても、３ポート減圧弁４が設けられている場合の上下方向変位量の方が、該３ポート減圧弁４の設けられていない場合に比べて小さくなっていることが分かる。すなわち、この図４（ａ）から、前記３ポート減圧弁４を設けることで、定盤１はより早く一定位置に位置付けられることが分かる。
【００５２】
図４（ｂ）に、前記図４（ａ）と同様、積載物１６を図３（ｂ）の右方向に移動させた場合において、独立ポスト側空気ばね装置３０によって支持される部分の定盤１の上下方向変位量の時間変化を示す。この場合、独立ポスト側空気ばね装置３０では、積載物１６が移動するとともに支持荷重が増大するため、定盤１は下方に大きく変位する。そのため、この図４（ｂ）は、空気ばね装置３０の空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２に空気が供給されて昇圧される場合を示している。そして、この図４（ｂ）から分かるように、前記図４（ａ）と同様、前記３ポート減圧弁４を設けることで、設けない場合に比べて定盤１を早く一定位置に位置付けることができる。
【００５３】
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、積載物１６を図３（ｂ）の左方向に移動させた場合において、共通ポスト側及び独立ポスト側の空気ばね装置３０，３０，…によって支持される部分の定盤１の上下方向変位量を示しており、上述の図４（ａ）、（ｂ）と同様、３ポート減圧弁４を設けた場合の方が設けない場合よりも、定盤１が早く一定位置に位置付けられることが分かる。
【００５４】
以上より、本実施形態では、空気ばね装置２，３０の空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２と空気供給源とをそれぞれ連通する管路５，６を設けるとともに、該管路５にはレベリングバルブ３を、管路６には３ポート減圧弁４を、それぞれ設けることで、定盤１の高さ位置に応じて前記レベリングバルブ３によって前記空気室Ｓ１の空気圧を調整することができるとともに、前記３ポート減圧弁４によって空気室Ｓ１の空気圧に等しくなるように前記容積室Ｓ２の空気圧を調整することができる。これにより、従来のように前記空気室Ｓ１と容積室Ｓ２との間に設けられている貫通孔１１ｂ，３５ｂ（オリフィス）によって両室Ｓ１，Ｓ２内の空気圧が平衡状態になるのを待つことなく、該両室Ｓ１，Ｓ２内の空気圧を迅速にほぼ同じ圧力にすることができる。
【００５５】
すなわち、空気ばね装置２，３０に振動が入力されたり、定盤１上の搭載機器が移動したりしてピストン１２及びピストン本体３６が上下動した場合でも、より短時間で該ピストン１２及びピストン本体３６を静定させることができるので、該空気ばね装置２，３０の制振性能を向上することができる。
【００５６】
また、前記ピストン１２及びピストン本体３６を弾性支持する空気ばねの空気室Ｓ１の空気圧は、レベリングバルブ３によって直接、調整されるので、空気ばねの支持荷重の変動に対して追従性良く変更されて、ピストン１２及びピストン本体３６の静定時間をさらに短縮することができる。
【００５７】
さらに、前記空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２は、それぞれ、管路５，６を介して空気圧の調整が行われるため、オリフィス径を変えることなく短時間で多量の空気の給排が可能になり、大型の除振装置でも減衰特性に影響を与えることなくピストン１２及びピストン本体３６の静定時間を短縮することができる。
【００５８】
さらにまた、前記容積室Ｓ２の空気圧は、３ポート減圧弁４によって空気室Ｓ１の空気圧と同等になるように調整されるため、簡単且つ低コストな構成で静定時間の短い除振装置を得る事ができる。
【００５９】
−実施形態１の変形例−
上述の構成では、レベリングバルブ３の設けられた管路５を空気室Ｓ１に、３ポート減圧弁４の設けられた管路６を容積室Ｓ２に、それぞれ連通させるようにしているが、この限りではなく、図６に示すように上述の構成とは逆に、前記管路５を容積室Ｓ２に、前記管路６を空気室Ｓ１に、それぞれ連通させるようにしてもよい。
【００６０】
すなわち、前記容積室Ｓ２では、定盤１の高さ位置に応じてレベリングバルブ３が作動して、所定の空気圧に調整される一方、前記空気室Ｓ１では、容積室Ｓ２の空気圧との差に応じて３ポート減圧弁４が作動して、該容積室Ｓ２の空気圧と同等の圧力になるように空気圧が調整される。
【００６１】
以下で、上述の実施形態１と同様、例えば定盤１上の搭載機器が水平方向に移動した場合など、空気ばね装置２の支持荷重が大きく変動した場合の除振装置Ａ’の具体的な動作について説明する。
【００６２】
前記搭載機器が定盤１上を水平方向に移動して、空気ばね装置２の支持する荷重が小さくなると、空気室Ｓ１内の空気圧によって該空気室Ｓ１の容積が大きくなって、該空気ばね装置２のピストン１２及び定盤１は上方に大きく変位する。この際、該定盤１の高さに応じて作動するレベリングバルブ３は、前記空気ばね装置２内の空気圧を低下させるために容積室Ｓ２に連通する管路５をＡポートの位置に切り換えて外部に開放させる。そうすると、該容積室Ｓ２の空気圧が低下して、前記空気室Ｓ１の空気圧よりも低くなるため、３ポート減圧弁４が該空気室Ｓ１に連通する管路６を排気口Ｒに連通させて大気に開放させるように作動する。
【００６３】
一方、前記搭載機器が定盤１上を水平方向に移動して、空気ばね装置２の支持する荷重が大きくなると、空気室Ｓ１は圧縮されてその容積が小さくなり、該空気ばね装置２のピストン１２及び定盤１が下方に大きく変位する。この際、前記レベリングバルブ３は、前記空気ばね装置２内の空気圧を高くするために容積室Ｓ２に連通する管路５に空気供給源から高圧空気が供給されるように作動する。そうすると、該容積室Ｓ２の空気圧が上昇して、前記空気室Ｓ１の空気圧よりも高くなるため、前記３ポート減圧弁４が該容積室Ｓ２内に連通する管路６を介して空気供給源から高圧空気が流れ込むように作動し、該空気室Ｓ１の空気圧を上昇させる（図６の状態）。
【００６４】
これにより、空気室Ｓ１と容積室Ｓ２とを連通させる貫通孔１１ｂを介して両室内が平衡状態になるのを待つことなく、迅速に該両室内の空気圧を同等にすることができる。よって、空気ばね装置２のピストン１２の静定時間を短縮することができ、該空気ばね装置２の制振性能を向上することができる。
【００６５】
なお、上述のような構成の場合、前記レベリングバルブ３は、３ポート減圧弁４よりも最大流量の多い大容量のものを選定するのが好ましい。こうすれば、前記空気室Ｓ１よりも容積の大きい容積室Ｓ２内の圧力をより短時間で調整することができるため、該容積室Ｓ２及び空気室Ｓ１内の圧力をより早く平衡状態にすることが可能になる。
【００６６】
（実施形態２）
この実施形態２では、図７に示すように、圧力センサ２０，２１を用いて空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２の空気圧を計測し、その計測値に基づいて該容積室Ｓ２の空気圧を調整するようにしたものであり、前記実施形態１とは、３ポート減圧弁４の代わりに圧力センサ２０，２１、コントローラ２３及び調整弁２２を設けた点のみが異なるだけなので、同一の部分には同一の符号を付し、実施形態１と異なる部分についてのみ以下で詳しく説明する。
【００６７】
具体的には、空気室Ｓ１には、レベリングバルブ３の設けられた管路５の一端側が連通している一方、容積室Ｓ２には、調整弁２２の設けられた管路６の一端側が連通しており、これらの管路５，６の他端側は、前記レベリングバルブ３及び調整弁２２によって空気供給源に接続若しくは大気に開放されるようになっている。
【００６８】
そして、前記空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２には、それぞれ空気圧を計測するための圧力センサ２０，２１が設けられており、これらのセンサ２０，２１の出力値がコントローラ２３に入力されるようになっている。該コントローラ２３は、圧力センサ２０，２１から入力された値に応じて、前記調整弁２２に信号を出力するように構成されていて、該調整弁２２を制御することで、管路６の連通する容積室Ｓ２の空気圧を調整するようになっている。
【００６９】
なお、前記調整弁２２は、一般的な構成の電磁切換弁であり、コントローラ２３からの出力信号に応じて管路５，６を外部に開放させたり、空気供給源と容積室Ｓ２とを連通させたりするように構成されている。ここで、容積室Ｓ２が空気室Ｓ１よりも容積が大きいことから、前記調整弁２２は、前記レベリングバルブ３よりも最大流量が多い大容量のものを選定するのが好ましい。これにより、前記容積室Ｓ２内の圧力をより短時間で調整することができるため、該容積室Ｓ２及び空気室Ｓ１内の圧力をより早く平衡状態にすることが可能になる。
【００７０】
以上の構成において、空気室Ｓ１の圧力センサ２０によって計測された空気圧よりも容積室Ｓ２の圧力センサ２１によって計測された値の方が小さい場合には、前記コントローラ２３から調整弁２２に対して容積室Ｓ２に高圧空気を供給するように信号が出力され、該調整弁２２が空気供給源と容積室Ｓ２とを管路６を介して連通させる。一方、前記圧力センサ２０によって計測された容積室Ｓ２の空気圧の方が気体室Ｓ１の空気圧よりも高い場合には、前記コントローラ２３から調整弁２２に対して容積室Ｓ２に連通する管路６を外部に開放するように信号が出力され、該調整弁２２が管路６を排気口に連通させて、容積室Ｓ２内の空気を大気中へ排気させる。
【００７１】
すなわち、上述の実施形態１と同様、定盤１の高さ位置が所定位置よりも下方になると、レベリングバルブ３を介して空気供給源から空気室Ｓ１に高圧空気が供給されるため、該空気室Ｓ１の空気圧の方が容積室Ｓ２よりも高圧状態となり、コントローラ２３からの出力信号に応じた調整弁２２の作動によって、管路６を介して該容積室Ｓ２にも空気供給源から高圧空気が供給されることになる。一方、前記定盤１の高さ位置が所定位置よりも上方になると、レベリングバルブ３によって空気室Ｓ１内の空気が外部へ排気されるため、該空気室Ｓ１の空気圧が容積室Ｓ２よりも低圧状態になって、コントローラ２３からの出力信号に応じた調整弁２２の作動により、管路６を介して容積室Ｓ２から空気が外部へ排気されることになる。
【００７２】
したがって、この実施形態によれば、空気ばね装置２の空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２の空気圧を圧力センサ２０，２１によって精度良く検出し、それらの圧力状態に応じて空気室Ｓ１の空気圧と容積室Ｓ２の空気圧とが同等になるように該容積室Ｓ２の空気圧を制御するので、従来のように空気室Ｓ１と容積室Ｓ２とを連通する貫通孔１１ｂを介して両室内の空気圧が平衡状態になるのを待つことなく、迅速に両室内の空気圧を平衡状態にすることができる。よって、空気ばね装置２に振動が伝達された場合や定盤１上を搭載機器が移動した場合などにおいて、上下動するピストン１２をより早く静定させることができ、該空気ばね装置２の制振性能を向上することができる。
【００７３】
また、前記ピストン１２を弾性支持する空気ばねの空気室Ｓ１の空気圧は、レベリングバルブ３によって直接、調整されるので、空気ばねの支持荷重の変動に対して追従性良く変更されて、ピストン１２の静定時間をさらに短縮することができる。
【００７４】
さらに、前記圧力センサ２０，２１の出力値に応じてコントローラ２３によって調整弁２２を制御することで、該調整弁２２の作動する圧力差や該調整弁２２の流量を容易に変更することが可能となり、空気室Ｓ１及び容積室Ｓ２の空気圧が平衡状態になるまでの時間、すなわちピストン１２の静定時間の調整も可能になる。
【００７５】
なお、上述の実施形態１の変形例と同様、この実施形態２でも、図８に示すように、レベリングバルブ３の設けられた管路５を容積室Ｓ２に、コントローラ２３によって制御される調整弁２２の設けられた管路６を空気室Ｓ１に、それぞれ連通させるように構成してもよい。この場合には、前記レベリングバルブ３が相対的に容積の大きい容積室Ｓ２の圧力調整を行うため、前記調整弁２２よりも最大流量の多い大容量のものを選定するのが好ましい。
【００７６】
（その他の実施形態）
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記各実施形態では、定盤１の高さ位置に応じて作動する開閉弁としてレベリングバルブ３を用いるようにしているが、この限りではなく、例えば定盤１の高さ位置をセンサ等によって検出し、コントローラによって弁を開閉制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態１に係る除振装置の概略構成を示す図である。
【図２】バルブや配管を回路で表した場合の除振装置の構成を示す図である。
【図３】実験に用いた装置の概略構成を示す（ａ）上面図（ｂ）正面図である。
【図４】積載物が図２（ｂ）の右方向に移動した場合において、（ａ）共通ポスト側の空気ばね装置のピストンの上下方向変位と時間との関係（ｂ）独立ポスト側の空気ばね装置のピストンの上下方向変位と時間との関係、を示すグラフである。
【図５】積載物が図２（ｂ）の左方向に移動した場合において、（ａ）共通ポスト側の空気ばね装置のピストンの上下方向変位と時間との関係（ｂ）独立ポスト側の空気ばね装置のピストンの上下方向変位と時間との関係、を示すグラフである。
【図６】実施形態１の変形例に係る図２相当図である。
【図７】実施形態２に係る図１相当図である。
【図８】空気室にレベリングバルブの設けられた管路を連通させる一方、容積室に調整弁の設けられた管路を連通させた場合の図１相当図である。
【図９】ジンバル機構を備えた空気ばね装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】レベリングバルブの設けられた管路を容積室に連通させた従来構造を示す図２相当図である。
【図１１】レベリングバルブの設けられた管路を空気室に連通させた従来構造を示す図２相当図である。
【符号の説明】
【００７８】
Ａ、Ａ’  除振装置（気体ばね式除振装置）
Ｓ１      空気室（気体室）
Ｓ２      容積室
１        定盤
２、３０、４１  空気ばね装置
３、４３        レベリングバルブ（第１の開閉弁）
４        ３ポート減圧弁（第２の開閉弁）
５、６、４２    管路
１１、３１      ケーシング
１１ｂ、３５ｂ  貫通孔（連通路）
１２            ピストン
１３、３７      ダイヤフラム
２２      調整弁（第２の開閉弁）
２３      コントローラ
【図１】
2006292147.tif 000003
【図２】
2006292147.tif 000004
【図３】
2006292147.tif 000005
【図４】
2006292147.tif 000006
【図５】
2006292147.tif 000007
【図６】
2006292147.tif 000008
【図７】
2006292147.tif 000009
【図８】
2006292147.tif 000010
【図９】
2006292147.tif 000011
【図１０】
2006292147.tif 000012
【図１１】
2006292147.tif 000013