Der Unterschied zwischen Schwingungsisolierung und Schwingungsstabilisierung
Der Unterschied zwischen Schwingungsisolierung und Schwingungsstabilisierung ist oftmals unklar, darüber hinaus auch die Frage, was für Ihre Anwendung wichtiger ist und ob ihr derzeitiger Schwingungsisolator diesen Anforderung auch gerecht wird. Dieser Artikel beschreibt daher den technischen Hintergrund und erläutert die Vorteile der Seismion Reactio als Schwingungsstabilisatoren.
Schwingungsisolierung bezieht sich typischerweise auf eine Entkopplung des isolierten Bereiches von Schwingungen des Untergrundes (daneben gibt es beispielsweise auch die akustische Isolation, auf die hier nicht eingegangen werden soll). Die Anregungsquelle ist die demnach der Untergrund, auf der die Applikation oder der Isolator platziert sind. Hierbei handelt es sich also Gebäudeschwingungen, die durch Trittschall, Klimaanlagen, Aufzüge, Wind oder auch Verkehrsstraßen angeregt werden.
Das Ziel eines Schwingungsisolators ist es, den Übertragungspfad vom Boden zur isolierten Deckplatte zu minimieren. Passive Isolatoren wie Luftfedern oder Gummilager sind daher möglichst weich und schwach gedämpft ausgelegt. Je weicher das Verbindungselement ist, desto weniger Kraft erreicht die Deckplatte, nach der Formel F=cx. Ideal für die Isolierung wäre eine Steifigkeit von Null (‚quasi zero stiffness‘), jedoch ist die Steifigkeit in der Praxis durch die Anforderungen an die Traglast und die Geometrie nach unten begrenzt. Die folgende Abbildung zeigt Übertragungskurven für 3 Isolatoren mit unterschiedlichen Steifigkeitswerten.
Die geringere Steifigkeit macht sich in den entsprechend niedrigeren Resonanzfrequenzen bemerkbar. Da Isolation nur oberhalb der Resonanzfrequenz vorliegt, verbessert eine niedrige Steifigkeit sowohl den Frequenzbereich der Isolation also auch den Grad der Isolation.
Aktive Isolatoren setzen oft ebenfalls auf ein Soft-Mount-Design, verfügen aber auch über eine aktive Rückkopplungsregelung, die die Resonanzfrequenz des passiven Systems weiter reduziert. Daher basieren die aktiven Vibrationsisolatoren von Seismion auf einer steiferen Anbindung zum Boden, was die stabilisierende Funktion deutlich verbessert, wie im Folgenden zu sehen ist.
Unter Stabilisierung versteht man die Fähigkeit des Systems, direkten Anregungen entgegenzuwirken und das System schnell zurück in den Ruhezustand zu versetzen. Direkte Anregungen werden nicht über den Boden übertragen, sondern wirken direkt auf dem isoliertem Bereich. Typische Beispiele direkte Anregung sind Benutzerinteraktion, zum Beispiel das Betätigen von Schaltern, Auflagen oder Entnahme von Proben oder der Blick durch das Mikroskop. Aber auch die Anwendung selbst kann Vibrationen erzeugen, wie durch das Wechseln von Objektiven oder das Bewegen von XY-Tischen zur Oberflächeninspektion.
Bei der Schwingungsstabilisierung ist das Ziel, die Einschwingzeit des Systems zu minimieren. Die Einschwingzeit bezeichnet die Zeitspanne, die benötigt wird, bis das System wieder zur Ruhe gekommen ist. Die folgende Abbildung zeigt die angeregten Schwingungen nach einem Impuls, der beispielsweise nach dem Beschleunigen oder Abbremsen eines bewegten Tisches auftritt.
Dieses Diagramm zeigt deutlich den großen Vorteil aktiver Seismion Isolatoren gegenüber Luftfedern. Die notwendige weiche Lagerung von Luftfederisolatoren ist tatsächlich kontraproduktiv für die Stabilisierung, da es der Bewegung des Systems nur sehr geringe Reaktionskräfte entgegenbringt, und das System daher viele Perioden lang nachschwingt. Der aktive Isolator bietet jedoch eine starke Stabilisierungsleistung. Das liegt zum Einen an der Auslegung als Skyhook-Dämpfer, zum Anderen insbesondere aber auch an der steiferen und höher gedämpften Lagerung, die der direkten Störung auf passive Weise effizient entgegenwirkt.
Seismion Reactio Isolatoren sind daher die perfekte Wahl für Inspektions- und Produktionsgeräte mit beweglichen Tischen.