專利名稱：振動隔離臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動隔離臺，它用來支撐與振動隔離的物體，如精密儀器，同時把物體與從地面?zhèn)鬟f到振動隔離臺的振動相隔離，更具體地說，涉及這樣一種振動隔離臺，其自然振動頻率在水平方向上較小。
背景技術(shù)：
作為用來防止振動從地面?zhèn)鬟f到由振動隔離臺支撐的精密儀器(例如，光學(xué)步進器或電子顯微鏡)的振動隔離臺的一個例子，在先有技術(shù)中已知一種振動隔離臺，其包括一個固定殼體、一個壓力密閉柔性件(隔膜)、一個初級可動基座、一個帶底空心圓柱件及一個無振動基座。固定殼體在其頂部有一個開口。壓力密閉柔性件定位成以氣密形式封閉這個開口，以形成一個第一壓力腔室。初級可動基座聯(lián)接到壓力密閉柔性件的一個中央部分上。其頂端形成為一個開口端的帶底空心圓柱件與初級可動基座整體地形成，以從初級可動基座的一個中央部分向下延伸到第一壓力腔室中。無振動基座包括在帶底空心圓柱件內(nèi)延伸的一個搖桿、和固定到搖桿上端的一個固定件。搖桿的下端由帶底空心圓柱件的一個底部支撐，從而搖桿能相對于帶底空心圓柱件擺動。
如果其上放置振動隔離臺的地面與安裝在無振動基座的固定件上的精密儀器一起水平振動，則搖桿以其與由此支撐的帶底空心圓柱件的一個底部相接觸的底端作為搖擺的中心擺動(搖擺)，以防止地面的水平振動傳遞到精密儀器。這大大地減小水平震動對精密儀器的影響。
在其中其上放置精密儀器的地面垂直振動的情況下，振動隔離臺的一些元件，如初級可動基座和搖桿，相對于固定殼體上下運動，以防止地面的垂直振動傳遞到精密儀器。
在這樣一種振動隔離臺中，減小其在水平方向上的自然振動頻率，由此通過對帶底空心圓柱件的長度和搖桿的長度進行調(diào)整來改進振動隔離臺的水平振動隔離操作的性能。
在最近幾年一直想要一種改進的振動隔離臺，其中進一步減小其在水平方向上的自然振動頻率，由此進一步改進水平振動隔離操作的性能。然而，簡單地通過對帶底空心圓柱件的長度和搖桿的長度進行調(diào)整，不能實現(xiàn)這樣一種改進振動隔離臺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種振動隔離臺，其中可把其在水平方向上的自然振動頻率減小到一個較小程度，以大大地改進水平振動隔離操作的性能，因而對諸如由振動隔離臺支撐的精密儀器之類的物體基本上不施加水平振動的影響。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種振動隔離臺，它包括一個固定殼體，在其一個頂部表面上帶有一個開口；一個壓力密閉柔性件，封閉該開口以在固定殼體中形成一個第一壓力腔室；一個初級可動基座，聯(lián)接到壓力密閉柔性件的一個中央部分上，初級可動基座帶有提供在初級可動基座的中心處并且向下延伸以定位在第一壓力腔室中的一個帶底空心圓柱件，帶底空心圓柱件的一個上端形成為一個開口端；一個中間可動基座，帶有插入到帶底空心圓柱件中的一個搖桿，從而搖桿的底端以允許搖桿相對于帶底空心圓柱件擺動的方式由帶底空心圓柱件的底部支撐；及一個無振動基座，其上安裝與振動隔離的物體，一個第二壓力腔室形成在中間可動基座與無振動基座之間，第二壓力腔室能夠垂直擴展和收縮。
壓力密閉柔性件能是一個起伏(rolling)隔膜。
振動隔離臺能進一步包括圍繞第二壓力腔室的一個膜盒(bellows)，以在膜盒內(nèi)形成第二壓力腔室。
希望在第一壓力腔室和第二壓力腔室中的相應(yīng)空氣壓力可受到控制，從而變得彼此相同。
希望中間可動基座包括與搖桿一個上端整體形成的一塊平板，從而搖桿的軸線與平板正交地延伸；并且第二壓力腔室形成在無振動基座與平板之間。
初級可動基座和中間可動基座能構(gòu)成一個萬向活塞。
振動隔離臺能進一步包括一塊膜盒固定底板，這塊板具有與無振動基座相同的形狀，并且固定到平板一個上表面上。膜盒的一個上周緣和一個下周緣分別固定到無振動基座和膜盒固定底板上。


下面參照附圖將詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種振動隔離臺的一個實施例的縱向剖視圖；和圖2是在圖1中表示的振動隔離臺的縱向剖視圖，表示其中其上放置振動隔離臺的地面位于水平振動的狀態(tài)。
具體實施例方式
一種振動隔離臺1的一個實施例裝有一個固定殼體5、一個隔膜(一個壓力密閉柔性件)7、一個固定環(huán)9、及一個初級可動基座A。振動隔離臺1放置在地面3上，使固定殼體5的一個底面接觸地面3。一個圓形開口5a提供在固定殼體5的頂部上。隔膜(起伏隔膜)7封閉圓形開口5a，以在固定殼體5中形成一個第一壓力腔室S1。具體地說，隔膜7的外邊緣以氣密方式密閉地保持在固定殼體5的一個上表面與固定環(huán)9之間，并且把隔膜7的中心經(jīng)在隔膜7的中心處形成的一個圓形通孔7a固定到初級可動基座A上。初級可動基座A由一個環(huán)形活塞11、一個環(huán)形底板13及一個帶底空心圓柱件15組成。環(huán)形活塞11和底板13在其相應(yīng)中心處設(shè)有一個第一圓形固定孔11a和一個第二圓形固定孔13a。帶底空心圓柱件15以下述順序經(jīng)第一圓形固定孔11a、圓形孔7a、及第二圓形固定孔13a穿過環(huán)形活塞11、隔膜7、及環(huán)形底板13延伸。環(huán)形活塞11和環(huán)形底板13定位在隔膜7的相應(yīng)側(cè)(上側(cè)和下側(cè))。帶底空心圓柱件15的一個上端牢固地配合到第一圓形固定孔11a中以對其固定，而帶底空心圓柱件15的剩余部分經(jīng)第二圓形固定孔13a向下延伸以定位在第一壓力腔室S1中。帶底空心圓柱件15的上端形成為一個開口端。帶底空心圓柱件15的底部15a在帶底空心圓柱件15內(nèi)側(cè)的一個頂部表面上裝有一個下凹(碗形)支撐表面17。
振動隔離臺1裝有一個中間可動基座B，中間可動基座B由帶底空心圓柱件15支撐以相對于帶底空心圓柱件15自由地擺動。中間可動基座B裝有一個搖桿19和一塊外部平板23。搖桿19插入到帶底空心圓柱件15中，直到搖桿19的底端與下凹支撐表面17相接觸，從而搖桿19能以其底端作為搖擺的中心擺動(搖擺)。外部平板23與搖桿19的上端整體地形成。搖桿19的軸線與外部平板23正交。搖桿19在其下端處裝有便于中間可動基座B的擺動動作的一個半球形端19a。初級可動基座A和中間可動基座B構(gòu)成一個萬向活塞25。一種常規(guī)振動隔離臺的一個萬向活塞這樣構(gòu)造成以便使與振動隔離的物體，例如精密儀器，直接安裝在萬向活塞的外部平板上，與外部平板23相對應(yīng)。
在振動隔離臺1的本實施例中，諸如精密儀器之類的一個物體不直接安裝在外部平板23上。振動隔離臺1在外部平板23上提供有無振動基座35，其上直接安裝諸如精密儀器之類的物體。一個第二壓力腔室S2形成在外部平板23與無振動基座35之間。
盤形的一塊膜盒固定底板27固定到外部平板23的一個上表面上。膜盒固定底板27在其上表面上設(shè)有一個圓形凹坑27a。由橡膠制成的一個環(huán)形膜盒29繞圓形凹坑27a安裝在膜盒固定底板27的一個上表面上。環(huán)形膜盒29的一個下周緣經(jīng)一塊第一膜盒固定內(nèi)部板31固定到膜盒固定底板27上。更具體地說，在第一膜盒固定內(nèi)部板31的底面上形成的一個圓形嚙合部分31a配合到膜盒固定底板27的圓形凹坑27a中，從而環(huán)形膜盒29的下周緣密閉地保持在第一膜盒固定內(nèi)部板31的外邊緣與膜盒固定底板27的一個上表面之間。
環(huán)形膜盒29的一個上周緣經(jīng)一塊第二膜盒固定內(nèi)部板33固定到無振動基座35上。更具體地說，在第二膜盒固定內(nèi)部板33的一個上表面上形成的一個環(huán)形嚙合部分33a配合到在無振動基座35的底表面上形成的一個圓形凹坑35a中，從而環(huán)形膜盒29的上周緣密閉地保持在第二膜盒固定內(nèi)部板33的外邊緣與無振動基座35的底表面之間。底板27與第一膜盒固定內(nèi)部板31、和無振動基座35與第二膜盒固定內(nèi)部板33分別形成具有對稱形狀。在第一膜盒固定內(nèi)部板31與第二膜盒固定內(nèi)部板33之間由環(huán)形膜盒29圍繞的空間形成為上述第二壓力腔室S2。
調(diào)節(jié)過的壓縮空氣由一個普通氣泵(壓縮空氣源)P和一個普通空氣壓力控制系統(tǒng)C抽吸到第一壓力腔室S1和第二壓力腔室S2的每一個中。空氣壓力控制系統(tǒng)C被提供有關(guān)于由一個振動探測器D檢測的地面3的振動信息，以按照探測到的地面3的振動來控制抽吸到第一壓力腔室S1和第二壓力腔室S2的每一個中的空氣的壓力，從而使在第一和第二壓力腔室S1和S2中的相應(yīng)空氣壓力變得彼此相同。注意振動隔離臺1的所有可動件在圖1中表示的無振動狀態(tài)(中間狀態(tài))下相對于搖桿19的軸線具有旋轉(zhuǎn)對稱形狀，其中搖桿19的軸線與帶底空心圓柱件15的軸線重合。
下文將討論具有上述結(jié)構(gòu)的振動隔離臺1的操作和效果。
首先，把諸如光學(xué)步進器或電子顯微鏡之類的一個精密儀器(要與振動隔離)W安裝在無振動基座35的頂部表面上。
在振動隔離臺1中，初級可動基座A由第一壓力腔室S1保持在浮動狀態(tài)下，中間可動基座B由初級可動基座A保持成可相對于初級可動基座A擺動，并且無振動基座35經(jīng)第二壓力腔室S2保持在中間可動基座B上方的浮動狀態(tài)下。
在這種狀態(tài)下，如果地面3振動，則地面3振動的水平分量傳遞到振動隔離臺1(固定殼體5)。這引起帶底空心圓柱件15在與固定殼體5的水平振動方向相反的方向上在由搖桿19的一個垂直軸線T1與一個軸線T2(見圖2)之間的角度θ限定的范圍內(nèi)擺動。在帶底空心圓柱件15的這種擺動操作期間，搖桿19保持在圖2中表示的垂直位置中。萬向活塞25的這樣一種操作大大地減小從地面3傳遞到精密儀器W上的水平振動。
由地面3的振動產(chǎn)生的振動隔離臺1(固定殼體5)的水平振動(即，萬向活塞25的操作不能除去的地面3的剩余震動)也傳遞到第一膜盒固定內(nèi)部板31、第二膜盒固定內(nèi)部板33及環(huán)形膜盒29。這樣的水平振動使第二膜盒固定內(nèi)部板33相對于第一膜盒固定內(nèi)部板31在與第一膜盒固定內(nèi)部板31的水平振動方向相反的方向上水平運動，同時基本上在水平方向上使環(huán)形膜盒29(見圖2)變形。環(huán)形膜盒29的這種變形操作進一步使從地面3傳遞到精密儀器W的水平振動顯著減小。
由于帶底空心圓柱件15和環(huán)形膜盒29的這種操作，無振動基座35基本上不會水平偏移(在與第一膜盒固定內(nèi)部板31的水平振動方向相反的方向上)，只要帶有萬向活塞25的固定殼體5僅在離開其中間位置的一個最大量Δ的范圍內(nèi)水平運動。
如上所述，振動隔離臺1在水平方向上的自然振動頻率通過萬向活塞25和環(huán)形膜盒29的結(jié)合大大地減小到一個較小程度，由此較大程度地改進振動隔離臺1的水平振動隔離操作的性能。因而，通過萬向活塞25和環(huán)形膜盒29的結(jié)合，防止由地面3的振動產(chǎn)生的振動隔離臺1的幾乎所有水平振動傳遞到無振動基座35，因而不會傳遞到精密儀器W。
如果地面3垂直振動，則隔膜7垂直變形，以允許帶底空心圓柱件15和搖桿19一起相對于固定殼體5上下運動，同時垂直地擴展和壓縮環(huán)形膜盒29。振動隔離臺1的這種動作防止由地面3的振動產(chǎn)生的振動隔離臺1的幾乎所有垂直振動傳遞到無振動基座35，并因而振動隔離臺1的幾乎所有垂直振動不會傳遞到精密儀器W。
一旦地面3停止振動，搖桿19就停止擺動并且自動地返回到在圖1中表示的其垂直位置，并且同時，環(huán)形膜盒29自動返回其原始形狀。因此，精密儀器W能由振動隔離臺1穩(wěn)定地支撐。
盡管環(huán)形膜盒29在振動隔離臺1的以上表明實施例中只有單個皺折，但環(huán)形膜盒29能是具有多于一個皺折類型的。
如能從上文理解的那樣，根據(jù)本發(fā)明，振動隔離臺在水平方向上的自然振動頻率能減小到比以前更小的程度以便大大地改進水平振動隔離操作的性能，因而對由振動隔離臺支撐的諸如精密儀器之類的物體基本上沒有水平振動的影響。
在這里描述的本發(fā)明的特定實施例中可以進行明顯的變更，這樣的修改在要求權(quán)利的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。這表明這里包含的所有主題是說明性的，而不限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種振動隔離臺，包括一個固定殼體，在其一個頂部表面上帶有一個開口；一個壓力密閉柔性件，封閉該開口以在所述固定殼體中形成一個第一壓力腔室；一個初級可動基座，聯(lián)接到所述壓力密閉柔性件的一個中央部分上，所述初級可動基座帶有設(shè)在初級可動基座的中心處并且向下延伸以定位在所述第一壓力腔室中的一個帶底空心圓柱件，所述帶底空心圓柱件的一個上端形成為一個開口端；一個中間可動基座，帶有插入到所述帶底空心圓柱件中的一個搖桿，從而所述搖桿的底端以允許所述搖桿相對于所述帶底空心圓柱件擺動的方式由所述帶底空心圓柱件的底部支撐；及一個無振動基座，其上安裝與振動隔離的物體，一個第二壓力腔室形成在所述中間可動基座與所述無振動基座之間，所述第二壓力腔室能夠垂直擴展和收縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動隔離臺，其中所述壓力密閉柔性件包括一個起伏隔膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動隔離臺，進一步包括圍繞所述第二壓力腔室的一個膜盒，以在所述膜盒內(nèi)形成所述第二壓力腔室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動隔離臺，其中所述第一壓力腔室和所述第二壓力腔室中的相應(yīng)空氣壓力被控制，從而變得彼此相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動隔離臺，其中所述中間可動基座包括與所述搖桿一個上端整體形成的一塊平板，從而所述搖桿的軸線與所述平板正交地延伸；并且其中所述第二壓力腔室形成在所述無振動基座與所述平板之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動隔離臺，其中所述初級可動基座和所述中間可動基座能構(gòu)成一個萬向活塞。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的振動隔離臺，進一步包括一塊膜盒固定底板，這塊板具有與所述無振動基座相同的形狀，并且固定到所述平板一個上表面上，其中所述膜盒的一個上周緣和一個下周緣分別固定到所述無振動基座和所述膜盒固定底板上。
全文摘要
一種振動隔離臺，包括一個固定殼體，在其一個頂部上帶有一個開口；一個壓力密閉柔性件，封閉該開口以在固定殼體中形成一個第一壓力腔室；一個初級可動基座，聯(lián)接到壓力密閉柔性件的一個中央部分上，初級可動基座帶有一個帶底空心圓柱件；一個中間可動基座，帶有插入到帶底空心圓柱件中的一個搖桿，從而支撐搖桿的底端以允許搖桿相對于帶底空心圓柱件擺動；及一個無振動基座，其上安裝與振動隔離的物體，一個第二壓力腔室形成在中間可動基座與無振動基座之間，第二壓力腔室能夠垂直膨脹和收縮。
文檔編號F16F15/027GK1512087SQ200310117010
公開日2004年7月14日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者海沼正邦, 青樹壽一, 玉置惠司, 植松克夫, 藤田知正, 珍田寬, 林明宏, 一, 司, 夫, 正 申請人:藤倉橡膠工業(yè)株式會社