(57)【要約】【課題】除振装置の水平方向のばね特性の方向性を可変にする。【解決手段】ロードディスク２９の下面におけるサポートロッド３１の上端部に対応する位置には、上側転動子５２が設けられている。上側転動子５２の下面は、下方に膨出する上側円筒面５３となっている。サポートロッド３１の上端部には、下側転動子５２が設けられている。下側転動子５２の上面は、この上方に膨出して、上側円筒面５３に当接する下側円筒面５４となっている。上側円筒面５３は、下側円筒面５４に対して水平方向に回転自在に構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被支持体の荷重を受ける荷重受部材を上面に開口部を有するケースの上方に配置し、該荷重受部材を支持するピストンを上記開口部から上記ケース内に挿入して、該ピストンの下端面を上記ケースの内部に臨ませると共に、該ピストンの外周から上記ケースの開口部の周縁までを環状の可撓性部材により閉塞して、上記被支持体の荷重を弾性的に支持する気体ばねを構成した気体ばね式除振装置であって、
該気体ばね式除振装置の水平方向のばね定数を、等方的な状態と、所定方向に最大値となり且つそれと直交する方向に最小値となる異方的な状態との間で連続的に変化させる可変手段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に記載の気体ばね式除振装置において、
上記可変手段は、上記荷重受部材の下面における上記ピストンの上端部に対応する位置に下方に張り出すように形成された上側円筒面と、上記ピストンの上端部に上方に張り出すように形成され、上記上側円筒面に当接する下側円筒面と、を有し、該両円筒面の一方が他方に対して水平方向に回転自在に構成さ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】
基礎上に請求項１又は２に記載の気体ばね式除振装置が複数設置され、これら気体ばね式除振装置上に除振対象物が載置される除振台であって、
すべての上記気体ばね式除振装置は、各々の水平方向のばね定数が上記可変手段によって所定方向に最大値となり且つ当該所定方向に直交する方向に最小値となっていることを特徴とする気体ばね式除振装置。
【請求項４】
基礎上に請求項１又は２に記載の気体ばね式除振装置が複数設置され、これら気体ばね式除振装置上に除振対象物が載置される除振台であって、
上記気体ばね式除振装置は、上記基礎上の正方形の隅部に配置され、
対角上の一対の上記気体ばね式除振装置は、水平方向のばね定数が上記可変手段によって所定方向に最大値となり且つ当該所定方向と直交する直交方向に最小値となる一方、
その他の一対の上記気体ばね式除振装置は、水平方向のばね定数が上記可変手段によって上記直交方向に最大値となり且つ上記所定方向に最小値となってい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、被支持体を気体ばねにより弾性的に支持する気体ばね式除振装置及びそれを備えた除振台に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の除振装置として、ダイヤフラム形の空気ばねを使用した除振装置のピストンにジンバル機構を組み込んで、被支持体と基礎との間の水平方向における変位をピストンの揺動運動に変換することにより、水平方向にも柔らかなばね特性を得られるようにしたものがある。
【０００３】
この除振装置では、空気ばねのピストンが円盤状のロードディスク（荷重受部材）とその下方に位置する円筒状のピストン本体とに分割され、該ピストン本体の外周がダイヤフラムによって保持されている。また、ピストン本体の下端部には、下方に延出する有底円筒状のピストンウエルが設けられている。このピストンウエルの底部には、ピストンウエル内の中空部に挿入されたサポートロッド（支柱部材）の下端部が枢支されている。サポートロッドの上端部は、ピストン本体の上面よりも上方に突出し、拡径された拡径部を構成すると共に、当該上面全体が上方に張り出す球面に形成されている。この球面がロードディスクの下面に転動自在に当接して荷重受け面とされている。サポートロッドは、この荷重受け面における転動により、ロードディスクに対して揺動するようになっている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２１９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記除振装置を備えた除振台は、基礎上に例えば４基の除振装置を備え、これら除振装置が矩形状の定盤を支持している。一方、各除振装置は、上記の如くロードディスクの下面に当接するサポートロッドの荷重受け面が球面をなしているため、水平方向におけるばね特性に方向性がない。
【０００６】
したがって、定盤が例えば正方形状をなしていて、除振装置同士の前後の間隔と左右の間隔が略同一の場合、除振台の水平方向におけるばね特性に方向性がなく、定盤及び搭載機器からなる除振対象物の重心を中心に水平方向に回転するモードが発生する。しかしながら、除振装置同士の前後の間隔と左右の間隔とを略同一としつつ、回転モードを発生させずに水平方向におけるばね特性に方向性を持たせながら除振したいという要求がある。
【０００７】
一方、定盤が例えば長方形状をなしていて、除振装置同士の前後の間隔と左右の間隔が異なる場合、除振台の水平方向におけるばね特性に方向性があるため、上記のような回転モードが発生しない。しかしながら、除振装置同士の前後の間隔と左右の間隔とを異ならせつつ、回転モードを発生させながら除振したいという要求もある。
【０００８】
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、除振装置の水平方向のばね特性の方向性を可変にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、水平方向のばね定数の方向性を変化させる可変手段を設けたものである。
【００１０】
具体的には、本発明は、被支持体の荷重を受ける荷重受部材を上面に開口部を有するケースの上方に配置し、該荷重受部材を支持するピストンを上記開口部から上記ケース内に挿入して、該ピストンの下端面を上記ケースの内部に臨ませると共に、該ピストンの外周から上記ケースの開口部の周縁までを環状の可撓性部材により閉塞して、上記被支持体の荷重を弾性的に支持する気体ばねを構成した気体ばね式除振装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１１】
すなわち、第１の発明は、該気体ばね式除振装置の水平方向のばね定数を、等方的な状態と、所定方向に最大値となり且つそれと直交する方向に最小値となる異方的な状態との間で連続的に変化させる可変手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
第１の発明によれば、可変手段によって、気体ばね式除振装置の水平方向のばね定数を、等方的な状態と、所定方向に最大値となり且つそれと直交する方向に最小値となる異方的な状態との間を連続的に変化させるので、例えば除振台における気体ばね式除振装置同士の前後間隔と左右間隔とが略同一であって除振対象物が水平方向の回転を嫌うものである場合には、各気体ばね式除振装置の水平方向のばね定数を可変手段によって異方的な状態にして、すべての気体ばね式除振装置の水平方向のばね定数を所定方向と直交する方向に最小値となるようにすることにより、除振対象物がその重心を中心に回転するのを防ぐことができる。一方、例えば除振台における気体ばね式除振装置同士の前後間隔と左右間隔とが異なるものであって除振対象物がその重心を中心に水平方向に回転するものである場合には、各気体ばね式除振装置の水平方向のばね定数を可変手段によって等方的な状態にすることにより、除振対象物がその重心を中心に回転する場合に、その回転を吸収するように除振することが可能となる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、上記可変手段は、上記荷重受部材の下面における上記ピストンの上端部に対応する位置に下方に張り出すように形成された上側円筒面と、上記ピストン上端部に上方に張り出すように形成され、上記上側円筒面に当接する下側円筒面と、を有し、該両円筒面の一方が他方に対して水平方向に回転自在に構成されていることを特徴とする。
【００１４】
第２の発明によれば、水平方向のばね定数を等方的な状態にする場合には、一方の円筒面の中心軸を他方の円筒面の中心軸に対して直交するように回転することにより、実質的に球面同士が接触する状態となる。このため、水平方向のばね定数が等方的な状態となる。そして、この等方的な状態から、一方の円筒面を他方の円筒面に対して水平方向に回転することにより、両円筒面の上下間隔が徐々に変化し、水平方向のばね定数が連続的に変化する。そして、一方の円筒面の中心軸が他方の円筒面の中心軸と平行になると、円筒面同士がこの中心軸に沿って線状に当接するため、水平方向のばね定数が当該中心軸方向に最大値となり且つ当該中心軸と直交する方向に最小値となる異方的な状態となる。このように、一対の円筒面という比較的簡素な構造で上記可変手段を構成することができる。
【００１５】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係る気体ばね式除振装置が複数設置され、これら気体ばね式除振装置上に除振対象物が載置される除振台を対象とし、すべての上記気体ばね式除振装置は、各々水平方向のばね定数が上記可変手段によって所定方向に最大値となり且つ当該所定方向と直交する方向に最小値となっていることを特徴とする。
【００１６】
第３の発明によれば、回転を嫌う除振対象物の除振に好適である。
【００１７】
第４の発明は、第１又は第２の発明に係る気体ばね式除振装置が複数設置され、これら気体ばね式除振装置上に除振対象物が載置される除振台を対象とし、上記気体ばね式除振装置は、上記基礎上の正方形の隅部に配置され、対角上の一対の上記気体ばね式除振装置は、水平方向のばね定数が上記可変手段によって所定方向に最大値となり且つ当該所定方向と直交する直交方向に最小値となる一方、その他の一対の上記気体ばね式除振装置は、水平方向のばね定数が上記可変手段によって上記直交方向に最大値となり且つ上記所定方向に最小値となっていることを特徴とする。
【００１８】
第４の発明によれば、気体ばね式除振装置を前後左右に等間隔に配置するレイアウトにおいて、回転する除振対象物の除振に好適である。
【発明の効果】
【００１９】
以上、本発明によれば、可変手段によって、気体ばね式除振装置の水平方向のばね定数を、等方的な状態と、所定方向に最大値となり且つそれと直交する方向に最小値となる異方的な状態との間を連続的に変化させるので、例えば除振台における気体ばね式除振装置同士の前後間隔と左右間隔とが略同一であって除振対象物が水平方向の回転を嫌うものである場合には、各気体ばね式除振装置の水平方向のばね定数を可変手段によって異方的な状態にして、すべての気体ばね式除振装置の水平方向のばね定数を所定方向と直交する方向に最小値となるようにすることにより、除振対象物がその重心を中心に回転するのを防ぐことができる。一方、例えば除振台における気体ばね式除振装置同士の前後間隔と左右間隔とが異なるものであって除振対象物がその重心を中心に水平方向に回転するものである場合には、各気体ばね式除振装置の水平方向のばね定数を可変手段によって等方的な状態にすることにより、除振対象物がその重心を中心に回転する場合に、その回転を吸収するように除振することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る精密除振台の全体構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る精密除振台を模式的に示す平面図である。
【図３】図２のIII-III線断面図である。
【図４】上側転動子を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図５】下側転動子を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は側面図である。
【図６】上側転動子が下側転動子に対して直交した状態における図３相当図である。
【図７】対角上の一対のアイソレータの位置決めプレートを回転させた状態における精密除振台を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、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】
図１は、この実施形態に係る気体ばね式除振装置を使用した精密除振台Ａの一例を示す斜視図であり、図２は当該精密除振台Ａを模式的に示す平面図である。この精密除振台Ａは、例えば、図示しない半導体検査装置や電子顕微鏡、光学式計測装置などの精密機器を搭載して、それらの機器を床面からの振動と略絶縁した状態で設置するためのものである。精密除振台Ａは、図１に示すように、床面に設置される下側構造部１と、この下側構造部１の上面の４隅にそれぞれ配設された気体ばね式除振装置であるアイソレータ２と、これら４つのアイソレータ２の上部に搭載された搭載盤３とを備えている。なお、図２における下側及び上側をそれぞれ前側及び後側とし、図２における右側及び左側を右側及び左側とする。
【００２３】
下側構造部１は、鋼製角パイプの構造部材を概ね直方体形状となるように櫓組みしたものである。この下側構造部１は、それぞれ上下方向に延びる４本の脚部４と、これら４本の脚部４のうち隣り合う２本の脚部４同士を下端側で連結するように水平方向に延びる下梁部５と、４本の脚部４の上端側外周を囲んで平面視で正方形の枠状に配置された上梁部６とからなる。上梁部６の内側面は各脚部４の外側面に接合されると共に、上梁部６の上面は各脚部４の上端面と同一平面上に位置付けられている。
【００２４】
そして、各脚部４の上端面からその外側を囲む上梁部６の上面に亘っては、水平板７が配設されていて、これら各水平板７上にアイソレータ２が配設されている。また、下側構造部１の長手方向に延びる下梁部５の下面には移動用のキャスター８が２つずつ配設されると共に、各脚部４の下端面には高さ調節用のレベラー９が配設されている。
【００２５】
図３は図２のIII-III線断面図である。アイソレータ２は、従来例（特許文献１）のものと同様にダイヤフラム形の空気ばねのピストンにジンバル機構を組み込んで、上下方向に柔らかいという空気ばね本来の特性に加えて、水平方向にも非常に柔らかな特性を得られるようにしたものである。
【００２６】
具体的には、アイソレータ２は、水平板７の上面に締結された矩形箱状のケース１１を備えている。このケース１１は、詳しく図示しないが、各々金属製の板材からなる底板上に側壁が立設され、その上端にケース１１上面の構成する天板が接合されてなり、天板の略中央に開口部１１ａを有する。このケース１１内には、天板の開口部１１ａからピストン１２が挿入されている。
【００２７】
ピストン１２は、ケース１１上面の開口部１１ａ直上に配置されたピストン本体１３と、このピストン本体１３から下方に延出する下方延出部としての有底筒状のピストンウエル２３と、このピストンウエル２３の中空部２４に挿入された支柱部材としてのサポートロッド３１とを備えている。そして、ピストンウエル２３の外周からケース１１上面の開口部１１ａの周縁までは、可撓性部材である環状のダイヤフラム１５によって閉塞されている。
【００２８】
ピストン本体１３は、上下方向に貫通する断面円形の中心孔１４を有するドーナツ状とされている。この中心孔１４は、下端部が縮径した段付き形状を有する。すなわち、この中心孔１４のうち、下端部分は相対的に小径に形成された小径部１４ａを構成し、その他の上側部分は相対的に大径に形成された大径部１４ｂを構成している。そのことで、ピストン本体１３の中心孔１４内には、円環状の底面部１３ａが形成されている。また、図示しないが、ピストン本体１３の外周面のうち少なくとも下半部には、下端側に向かって僅かに縮径するテーパ面が形成されている。
【００２９】
ダイヤフラム１５は、このピストン本体１３の下端面１３ｂから外周側のテーパ面を覆った後にケース１１上面の開口部１１ａの周縁に至るように配設されている。すなわち、ダイヤフラム１５及びピストン本体１３によりケース１１上面の開口部１１ａが閉塞されて、空気室１７が区画されており、ピストン本体１３の下端面１３ｂが空気室１７に臨んでその内圧を受けることで、主に上下方向の荷重を支持する空気ばね１８が構成されている。
【００３０】
ダイヤフラム１５は、例えばポリエステル繊維などの織布を補強材として埋設したゴム弾性膜により概略皿状に形成され、ピストン本体１３の下端面１３ｂに接着される内周部１５ａと、その外周側に連続して上方に凸状になるように湾曲する環状ロール部１５ｂと、さらにその外周側に連続して鍔状に設けられた外周フランジ部１５ｃとからなる。
【００３１】
ダイヤフラム１５の内周部１５ａは、その下方からワッシャ１９によりピストン本体１３に対して圧着されている。他方、ダイヤフラム１５の外周フランジ部１５ｃは、ケース１１上面の開口部１１ａの周縁部分に接着されていて、その上側に配設された締付けリング２１がボルト２２によってケース１１の天板に締結されることで、これらケース１１の天板と締付けリング２１とによって挟持されている。
【００３２】
このように配設されたダイヤフラム１５は、環状ロール部１５ｂがピストン本体１３と締付けリング２１との間で上下にうねるように大きく撓むことにより、ピストン本体１３の上下方向の変位に対して大きな可撓性を有し、また、ピストン本体１３を挟む左右両側の環状ロール部１５ｂがそれぞれ上下方向の反対の向きに撓むことによって、ピストン本体１３が水平方向の軸周りに容易に揺動するようになっている。他方、ダイヤフラム１５はピストン本体１３の水平方向の変位に対しては可撓性が極めて小さいため、ピストン本体１３は水平方向には殆ど変位しないことになる。
【００３３】
ピストンウエル２３の上端部は、やや縮径されて、ピストン本体１３の中心孔１４のうち小径部１４ａに螺入されて当該中心孔１４の大径部１４ｂに突出する縮径部２３ａとされている。そして、この縮径部２３ａの外周面に設けられた雄ねじが、ピストン本体１３の中心孔１４のうち小径部１４ａの内周面に設けられた雌ねじと螺合すると共に、縮径部２３ａのうち中心孔１４の大径部１４ｂに突出した部分を軸受ナット２５で留めることにより、ピストンウエル２３の縮径部２３ａがワッシャ１９と共にピストン本体１３に対して締結されている。
【００３４】
ピストンウエル２３の中空部２４における底面には、それよりもやや小径で厚肉の円盤形状を有する鋼製のウエルスラグ２６が接合されて、ピストンウエル２３の底壁部２３ｂに下側からボルト２７で締結されており、このウエルスラグ２６がピストンウエル２３の底部となっている。このウエルスラグ２６の上面には、表面硬度を高めるための焼き入れ処理が施されている。
【００３５】
サポートロッド３１は、ピストンウエル２３の中空部２４を上下方向に延び、その下端部がピストンウエル２３の底部に枢支されている。すなわち、サポートロッド３１の下端部には相対的に小径の縮径部３１ａが形成され、この縮径部３１ａの先端面（サポートロッド３１の下端面）に開口する凹部３２に鋼球３３が収容されていて、その鋼球３３の下側部分（球面状の突出部）がサポートロッド３１の下端から突出して、ウエルスラグ２６の上面に転動可能に当接している。
【００３６】
そして、ピストンウエル２３の中空部２４のうち底部側には、サポートロッド３１の縮径部３１ａの外周面からウエルスラグ２６の外周面までを覆うように、ゴム弾性体からなる保持部材３５を配設している。この保持部材３５は、例えばフッ素ゴムを主成分とするものであり、サポートロッド３１の縮径部３１ａの外周面から鋼球３３を覆い、さらにウエルスラグ２６の上面から外周面全体を覆うように、それら縮径部３１ａ、鋼球３３及びウエルスラグ２６に一体に加硫接着されて、それらを連結している。
【００３７】
また、保持部材３５の外周側は、サポートロッド３１の縮径部３１ａ上端から下方に向かって徐々に拡径し、ピストンウエル２３の中空部２４の内周面に全周で密着しながら下方に延びる略円柱状とされている。さらに、この保持部材３５の外周面には、水平方向から見て、サポートロッド３１の縮径部３１ａの下端部の近傍位置において水平方向全周に亘る環状の溝部３５ａが形成されている。これによって、保持部材３５は、容易に撓んで水平方向の全方向に曲がり変形するようになっている。
【００３８】
他方、サポートロッド３１の上端部には上方に開口する挿入穴３１ｂが形成されている。該挿入穴３１ｂには、下側転動子５０が取り付けられている。サポートロッド３１は、この下側転動子５０を介して、被支持体である搭載盤３及びこれに搭載される精密機器の荷重を上方から受けるロードディスク２９を支持している。
【００３９】
ロードディスク２９は、ピストン本体１３の上方に離間して配置されている。このロードディスク２９の外形はケース１１の天板よりもやや小さいトラック形状とされており（図２参照）、空気室１７に適度の空気圧が供給されている状態では、ロードディスク２９の下面外周側は、下方の締付けリング２１と離間し且つこの締付けリング２１の上面と対向した状態にある。このロードディスク２９は、その外周りに設けられた位置決めプレート４９に形成されたトラック形状の嵌合孔４９ａに嵌合されている。
【００４０】
ロードディスク２９のサポートロッド３１の上端部に対応する部位には、正方形状の貫通孔５１が形成されている。この貫通孔５１は、下方に位置する下側開口端側の部分が拡径した段付き形状を有する。すなわち、この貫通孔５１のうち、下側開口端側の部分は相対的に幅広に形成された幅広部５１ａを構成し、その他の部分は相対的に幅狭に形成された幅狭部５１ｂを構成している。このロードディスク２９の貫通孔５１のうち幅狭部５１ｂには、上側転動子５２が嵌入されている。
【００４１】
図４は上側転動子５２を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。この上側転動子５２は、下方に張り出す円筒面５３（以下、上側円筒面５３とする）を有する平面視で貫通孔５１の幅狭部５１ｂよりも大きな正方形状の上側当接部５２ａと、この上側当接部５２ａの上面から上方に突出し、貫通孔５１の幅狭部５１ｂに嵌合する平面視で正方形状の嵌合部５２ｂと、を有している。上側円筒面５３は、前後方向に延びる中心軸５３ａを中心とし、前後方向に延びている。
【００４２】
上側転動子５２は、その下側の上記下側転動子５０に当接している。図５は下側転動子５０を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は側面図である。この下側転動子５０は、サポートロッド３１の上端部に形成された上記挿入穴３１ｂに螺合する円柱状のボス５０ｂと、該ボス５０ｂの上端に設けられ、上面が上方に張り出す円筒面５４（以下、下側円筒面５４とする）をなしている下側当接部５０ａと、を有している。下側当接部５０ａは、平面視で上側当接部５２ｂと略同一の正方形状をなし、下側円筒面５４は、前後方向に延びる中心軸５４ａを中心とし、この中心軸５４ａが上側転動子５２の上側円筒面５３の中心軸５３ａに平行となっており、上側転動子５２の上側円筒面５３に当接している。したがって、これら円筒面５３，５４は、前後方向に延びる線状に当接している。したがって、下側転動子５０は、上側転動子５２に対して前後方向に転動することができない一方、両円筒面５３，５４間の上下間隔が最大となるため、左右方向に最大限転動することができる。このため、アイソレータ２の水平方向のばね定数は、前後方向に最大値となり且つ左右方向に最小値となる異方的な状態となる。
【００４３】
これら上側転動子５２及び下側転動子５０は、正方形枠状の保持具５５によって囲まれている。この保持具５５は、ゴム製であって、ロードディスク２９の上記貫通孔５１の幅広部５１ａに嵌合し、上側当接部５２ａの外周面に密着してこの上側当接部５２ａをロードディスク２９に対して固定する上側固定部５５ａと、該上側固定部５５ａの開口部周縁から下方に延びて、下側当接部５０ａの外周面に密着して下側転動子５０が上側転動子５２に対して位置がずれるのを防止する下側固定部５５ｂと、を有している。したがって、下側転動子５０及び上側転動子５２は、この保持具５５によって、両円筒面５３，５４の中心軸５３ａ，５４ａが平行となるように保持されている。
【００４４】
また、図示しないが、ケース１１には、空気室１７への空気の給排通路が設けられている。給排通路は、空気パイプにより空気のリザーバタンクに接続されていて、このリザーバタンクと空気室１７との間で空気の給排をするものである。この空気パイプの途中には、空気の流通抵抗によって空気圧の変動を減衰させるオリフィスや、空気室１７から大気中へ空気を排出するためのバルブ等が配設されている。さらに、図２に示すように、４基の除振装置２，２，…のうち３基の除振装置２，２，２のケース１１側方には、自動レベリング装置６０が配設されている。
【００４５】
上記構成のアイソレータ２では、ピストン本体１３、ピストンウエル２３及びサポートロッド３１等が一体となって上下動し、空気ばね１８のピストン１２にジンバル機構を組み込んだジンバルピストンとして機能すると共に、ピストン本体１３及びピストンウエル２３とサポートロッド３１とがそれぞれ揺動することで、ジンバルピストンは水平方向に非常に柔らかなばね特性を発揮する。すなわち、ジンバルピストンは、ケース１１に対してピストン本体１３及びピストンウエル２３が一体に揺動すると共に、ロードディスク２９に対してサポートロッド３１が揺動することで、搭載機器と床面との間の水平方向における変位を吸収する。
【００４６】
その際、下側転動子５０は、上側転動子５２に前後方向に線状に当接しているため、左右方向に転動可能となっている。そして、下側転動子５０の左右方向の転動に伴って保持具５５に左右方向に生じた応力がサポートロッド３１の揺動を抑制するダンパーとして作用し、当該サポートロッド３１、ひいてはピストン１２に生ずる水平振動が減衰される。一方、下側転動子５０は、上側転動子５２に前後方向に延びる線状に当接しているため、前後方向に転動することができず、前後方向のばね定数が最大値となる。このため、搭載盤３及びこれに搭載される精密機器が重心を中心に回転するような回転モードが発生するのを防止することができる。
【００４７】
一方、この上側転動子５２は、位置決めプレート４９の回転により、下側転動子５０に対して水平方向に回転することができる。この回転途中で、上側円筒面５３と下側円筒面５４の上下の間隔が変化し、前後方向のばね定数が徐々に小さくなる一方、左右方向のばね定数が徐々に大きくなる。
【００４８】
そして、図６に示すように、上側転動子５２が、その上側円筒面５３の中心軸５３ａが下側転動子５０の下側円筒面５４の中心軸５４ａに対して直交するように配置されることにより、上側円筒面５３と下側円筒面５４とが点接触し、かつ両円筒面５３，５４間の距離が最大となるため、実質的に下側転動子５０がロードディスク２９に対して球面状で接触することとなる。したがって、アイソレータ２の水平方向のばね定数が等方的な状態となる。つまり、アイソレータ２は実質的にドームジンバル機構を備えたものとなる。
【００４９】
このように、これら両転動子５０，５２は、位置決めプレート４９の回転により、上記等方的な状態と異方的な状態との間を連続的に変化することができる。よって、上記両転動子５０，５２、ロードディスク２９、及び、位置決めプレート４９は、アイソレータ２の水平方向のばね定数を等方的な状態と異方的な状態との間で連続的に変化させる可変手段を構成している。
【００５０】
次に、図７は、精密除振台Ａの４基のアイソレータ２，２，…のうち前左側及び後右側の２基のアイソレータ２，２の各下側転動子５０及び上側転動子５２を中心軸５３ａ，５４ａが左右方向に延びるように位置決めプレート４９を回転させたものである。これにより、前左側及び後右側の２基のアイソレータ２，２の水平方向のばね定数は、左右方向に最大値となり且つ前後方向に最小値となる。そのため、搭載盤３は、水平方向に回転するように摺動可能となる。
【００５１】
したがって、搭載盤３に搭載される機器がその重心を中心に回転する場合には、その回転を吸収しつつ、搭載機器の振動を除振することができる。
【００５２】
−発明の実施形態の効果−
上記実施形態によれば、上側転動子５２を水平方向に回転させることにより、アイソレータ２の水平方向のばね定数を、等方的な状態と、所定方向に最大値となり且つそれと直交する方向に最小値となる異方的な状態との間を連続的に変化させることができる。したがって、搭載機器が水平方向の回転を嫌うものである場合には、各アイソレータ２の水平方向のばね定数を異方的な状態にして、すべてのアイソレータ２の水平方向のばね定数を、前後方向に最大値となり且つ左右方向に最小値となるようにすることにより、搭載盤３及び搭載機器がその重心を中心に回転するのを防ぐことができる。一方、搭載機器が水平方向に回転するものである場合には、各アイソレータ２の水平方向のばね定数を等方的な状態にすることにより、搭載盤３及び搭載機器がその重心を中心に回転する場合に、その回転を吸収するように除振することが可能となる。
【００５３】
また、上記実施形態によれば、水平方向のばね定数を等方的な状態にする場合には、上側円筒面５３の中心軸５３ａを下側円筒面５４の中心軸５４ａに対して直交するように回転することにより、実質的にサポートロッド３１の上端部である下側転動子５０がロードディスク２９に球面で接触する状態となる。このため、水平方向のばね定数が等方的な状態となる。そして、この等方的な状態から、上側円筒面５３を下側円筒面５４に対して水平方向に回転することにより、両円筒面５３，５４の上下の間隔が徐々に変化し、水平方向のばね定数が連続的に変化する。そして、上側円筒面５３の中心軸５３ａが下側円筒面５４の中心軸５４ａと平行になると、円筒面５３，５４同士が前後方向に延びる線状に当接するため、水平方向のばね定数が前後方向に最大値となり且つ左右方向に最小値となる異方的な状態となる。このように、一対の円筒面５３，５４という比較的簡素な構造で上記可変手段を構成することができる。
【００５４】
さらに、上記実施形態によれば、アイソレータ２，２，…を前後左右に等間隔に配置するレイアウトであっても、すべてのアイソレータ２，２，…を各円筒面５３，５４の中心軸５３ａ，５４ａを前後方向に延びるように配置することにより、回転を嫌う搭載機器の除振に好適である。
【００５５】
さらにまた、上記実施形態によれば、アイソレータ２，２，…を前後左右に等間隔に配置するレイアウトにおいて、前左側及び後右側のアイソレータ２，２を各円筒面５３，５４の中心軸５３ａ，５４ａを左右方向に延びるように配置することにより、回転する搭載機器の除振に好適である。
【００５６】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、上側円筒面５３が形成された上側当接部５２ａ及び下側円筒面５４が形成された下側当接部５０ａが平面視で正方形をなしているが、これに限定されず、例えば円形であってもよい。これら当接部５０ａ，５２ａが円形である場合には、保持具５５がこれら当接部５０ａ，５２ａの外周端に合わせて円形枠状をなし、ロードディスク２９にこの保持具５５を取り付けた状態で、上側転動子５０を水平方向に回転することができる。また、この場合には、位置決めプレート４９を、上側転動子５２を中心に水平方向に回転させる駆動機構を設けて、この駆動機構によって位置決めプレート４９を自動的に回転させてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、アイソレータ２，２，…が正方形の隅部に配置されているが、これに限定されず、長方形の隅部に配置されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明に係る気体ばね式除振装置及びそれを用いた除振台は、除振装置の水平方向のばね特性の方向性を可変にする用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１      下側構造部（基礎）
２      アイソレータ（気体ばね式除振装置）
１１    ケース
１１ａ  開口部
１２    ピストン
１３    ピストン本体
１４    中心孔
１５    ダイヤフラム（可撓性部材）
２３    ピストンウエル（下方延出部）
２４    中空部
２９    ロードディスク（荷重受部材、可変手段）
３１    サポートロッド（支柱部材）
４９    位置決めプレート（可変手段）
５０    下側転動子（可変手段）
５２    上側転動子（可変手段）
５３    上側円筒面（可変手段）
５４    下側円筒面（可変手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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