Was ist ein Antivibrationstisch?
Ein Antivibrationstisch ist eine Vorrichtung, die die Übertragung von Schwingungen von schwingungserzeugenden Geräten nach außen unterdrücken soll, z. B. in Produktionsstätten, die eine Feinbearbeitung erfordern, oder in Situationen, in denen präzise optische Experimente durchgeführt werden.
Die Leistung eines Antivibrationstisches wird durch die Eigenfrequenz des Antivibrationstisches selbst bestimmt. Die Eigenfrequenz ist die Frequenz, bei der ein Gegenstand frei schwingt, auch wenn keine äußere Kraft auf ihn einwirkt. Je niedriger die Eigenfrequenz eines Objekts ist, desto weniger kann es den Schwingungen aus seiner Umgebung folgen, sodass ein Antivibrationstische mit einer niedrigen Eigenfrequenz eine bessere Schwingungsisolierung bietet.
In Antivibrationstischen werden häufig Luftfedern verwendet, die Schwingungen nicht nur in horizontaler Richtung, sondern auch in drei Dimensionen isolieren können. Luftfedern können Schwingungen aufgrund des viskosen Widerstands der Luft schnell dämpfen.
Anwendungen von Antivibrationstischen
Antivibrationstische werden häufig bei der Herstellung von schwingungsempfindlichen Präzisionsgeräten wie Halbleitern und Flüssigkristallanzeigen eingesetzt, wobei Luftfedern und andere Methoden zur Schwingungsdämpfung verwendet werden. Insbesondere wenn Pumpen oder Werkzeugmaschinen, die Vibrationen erzeugen, auf einem Tisch eingesetzt werden, ermöglicht der Einsatz von Antivibrationstischen die Unterdrückung der Übertragung von Vibrationen nach außen.
Bei Messungen mit Präzisionswerkzeugen oder Beobachtungen mit Mikroskopen können Schwingungen auf dem Tisch oder von außen schnell unterdrückt werden, wodurch die Messzeit effizienter wird.
Funktionsweise des Antivibrationstisches
Unter Schwingungsisolierung versteht man die weitestgehende Unterdrückung von Schwingungen, die von einer schwingenden Maschine oder einem anderen schwingenden Körper nach außen übertragen werden. Vibrationen, die durch Gase übertragen werden, werden durch Hindernisse wie Wände entlang des Weges weitgehend gedämpft, sodass sie nicht sehr weit übertragen werden. Bei Schwingungen, die durch Festkörper übertragen werden, wirkt der Festkörper jedoch als Medium und pflanzt die Schwingungen fort, sodass es notwendig ist, die Übertragung der Schwingungen physikalisch zu unterdrücken.
Um die Ausbreitung von Schwingungen in Festkörpern zu unterdrücken, ist es wichtig, dass die Eigenfrequenz des Festkörpers (Eigenfrequenz) niedrig ist. Wenn ein Gegenstand einem Schwingungsimpuls mit der gleichen Frequenz wie seiner Eigenfrequenz ausgesetzt wird, schwingt er heftig. Dies wird als Resonanz bezeichnet. Im schlimmsten Fall kann das Resonanzphänomen sogar zum Zusammenbruch der Maschine führen.
Daher kann die Ausbreitung von Schwingungen verringert werden, indem die Ausbreitungsfrequenzen und die Eigenfrequenzen so weit wie möglich voneinander entfernt werden. Je kleiner die Eigenfrequenz ist, desto geringer ist die Schwingungsübertragung, weshalb in Antivibrationstischen Luftfedern und Schraubenfedern verwendet werden. Die Eigenfrequenz liegt bei 10 Hz oder weniger.
Bei der Luftfedermethode wird Druckluft in eine Luftfeder gefüllt, die aus Metallbeschlägen und einer Gummimembran besteht. Die Luft wird von außen durch einen Kompressor oder ähnliches zugeführt, um das Niveau der Plattform aufrechtzuerhalten. Das Schraubenfedersystem hat dagegen den Vorteil, dass keine Luft benötigt wird, hat aber den Nachteil, dass sich die Feder bei einer Verlagerung des Schwerpunkts des Objekts auf dem Gestell durchbiegt und es dadurch kippt.
Arten von Antivibrationstischen
Es gibt zwei Haupttypen von Antivibrationstischen, je nach Mechanismus.
1. passiver Typ
Passive Antivibrationstische absorbieren die zugeführte Schwingungsenergie mit Hilfe von weichen Materialien wie Gummi oder Luftfedern. Die meisten Antivibrationstische sind passiv. Einige passive Antivibrationstische benötigen eine Luftzufuhr, z.B. durch einen Kompressor oder durch Werksluft.
2. aktiver Typ
Aktive Antivibrationstische sind eine Art von Antivibrationstischen, die Schwingungen zwangsweise entgegenwirken. Sensoren erfassen die Schwingungen, und Aktuatoren üben eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung zur Eingangsschwingung aus, um diese zu beseitigen.
Im Vergleich zu passiven Antivibrationstischen erfordern aktive Antivibrationstische mehr Ausrüstung, wie Steuergeräte und Aktoren, und sind umfangreicher, eignen sich aber besonders für die Schwingungsisolierung niedriger Frequenzen unter 10 Hz.
Weitere Informationen über Antivibrationstische
Schwingungsisolatoren
Antivibrationstische sind Vorrichtungen, auf die schwingungserzeugende Geräte gestellt werden, um die Übertragung der von den Geräten erzeugten Schwingungen auf die Umgebung zu verringern. Umgekehrt ist ein Schwingungsisolator in einer schwingungsreichen Umgebung eine Vorrichtung, die die von der Umgebung ausgehenden Schwingungen reduziert.
Antivibrationstische sollen die Erzeugung von Schwingungen unterdrücken, während Schwingungsisolatoren die eintreffenden Schwingungen reduzieren sollen. Die Terminologie unterscheidet sich je nach Aufgabe, aber in den meisten Fällen kann das Gerät sowohl zur Schwingungsisolierung als auch zur Schwingungsminderung eingesetzt werden.
Ein anderer Begriff ist Vibrationsdämpfung, während Vibrationskontrolle die direkte Abbremsung eines schwingenden Objekts ist. Konkret werden die Schwingungen durch eine Dämpfungsvorrichtung, die sogenannte Dämpfung, reduziert.