JP2005163915A - Vibration resistant device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上部に配置される電子顕微鏡や半導体製造装置などを除振するシステムを構成する除振装置に関する。 The present invention relates to an anti-vibration device that constitutes a system for isolating an electron microscope, a semiconductor manufacturing apparatus, and the like disposed on an upper portion.
半導体製造装置や電子顕微鏡、三次元測定器などの精密機器は、各装置の性能を十分に発揮させるため、設置床からの微振動の除振、又は半導体製造装置などの機器そのものの振動の制振を行う必要がある。これら振動の除振、又は制振を行うため、除振システムにおいては、上部に半導体製造装置などの機器が載置された定盤を、複数の除振装置で下方から支持していた。この除振装置は、定盤に載置される機器との間で振動が相互に伝達される除振ブロックと、床面に配置される固定部と、除振ブロックと固定部との間に配置された複数個の空気バネとを備えている。そして、この空気バネが、除振ブロックの水平方向の振動を除振又は制振している(例えば、特許文献1の第2図〜第6図を参照)。このような除振装置を利用した除振システムにおいて、定盤に載置された機器から発生する振動を制振したり、又は地動による振動を除振したりするには、各除振装置単体ではなく、除振システム全体として除振又は制振できるように除振装置を設計する必要がある。そこで、各除振装置の空気バネの個別座標系における質量要素とバネ要素を、全体座標系における質量マトリックスと剛性マトリックスに変換し、それらを除振システム全体における運動方程式に代入して、配置すべき空気バネのバネ定数の演算を行っている。 Precision equipment, such as semiconductor manufacturing equipment, electron microscopes, and three-dimensional measuring instruments, is used to control the vibrations of equipment such as semiconductor manufacturing equipment itself, in order to fully exhibit the performance of each equipment. It is necessary to shake. In order to perform vibration isolation or vibration suppression of these vibrations, in the vibration isolation system, a surface plate on which equipment such as a semiconductor manufacturing apparatus is mounted is supported from below by a plurality of vibration isolation devices. This vibration isolator includes a vibration isolation block that transmits vibrations to and from equipment mounted on a surface plate, a fixed portion that is disposed on the floor, and a vibration isolation block and a fixed portion. A plurality of arranged air springs. And this air spring is vibration-isolating or damping the vibration of the anti-vibration block in the horizontal direction (see, for example, FIGS. 2 to 6 of Patent Document 1). In a vibration isolation system using such a vibration isolation device, in order to control vibrations generated from equipment mounted on a surface plate or vibrations due to ground motion, each vibration isolation device alone Instead, it is necessary to design the vibration isolation device so that the vibration isolation system as a whole can be isolated or suppressed. Therefore, the mass elements and spring elements in the individual coordinate system of the air spring of each vibration isolator are converted into the mass matrix and stiffness matrix in the global coordinate system, and these are substituted into the equation of motion in the entire vibration isolation system and arranged. The spring constant of the power air spring is calculated.
しかし、かかる演算において、剪断バネ定数がパラメータの一つとなっており、剪断バネ定数をパラメータの一つとして演算を行うと、演算の負荷が大きく、設計に時間を要し、除振装置を迅速に提供するという観点からは好ましくない。そこで、複数の空気バネを配置する場合には、各空気バネが定盤に対して作用させる操作力の作用点を、演算負荷が小さい代表点に置き換えて演算を行うことによって、演算を行っている。それ故、演算誤差が発生し、除振性能には限界があった。さらに、加速度センサで検出された定盤の振動値に基づいて空気バネを制御する能動除振装置においては、瞬時に演算を行って除振システム全体を制御しなければならないため、空気バネによる実際の作用点を、演算負荷が小さい代表点に置き換えて演算を行うことが余儀なくされていた。 However, in such calculation, the shear spring constant is one of the parameters. If the calculation is performed with the shear spring constant as one of the parameters, the calculation load is large, requiring time for the design, and the vibration isolator is quickly operated. It is not preferable from the viewpoint of providing it. Therefore, when a plurality of air springs are arranged, the calculation is performed by replacing the operation point of the operating force that each air spring acts on the surface plate with a representative point with a small calculation load. Yes. Therefore, a calculation error occurs and the vibration isolation performance is limited. Furthermore, in an active vibration isolator that controls the air spring based on the vibration value of the surface plate detected by the acceleration sensor, the entire vibration isolation system must be controlled by instantaneous calculation. It has been forced to perform the calculation by replacing the point of action with a representative point with a small calculation load.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、演算負荷が小さく、且つ、演算誤差が小さい除振装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a vibration isolator having a small calculation load and a small calculation error.
本発明において、以下の特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。前記課題を解決するための本発明に係る除振装置は、上部に配置される機器との間で振動が相互に伝達される除振ブロックと、前記除振ブロックに対して水平方向に負荷を作用させる第1の空気バネと、床面に固定され、前記除振ブロックを内包するように周囲を囲み、前記第1の空気バネを前記除振ブロックとで挟むように配置される外枠と、を備え、前記第1の空気バネよりも剪断バネ定数が小さく、且つ、前記除振ブロックに対して前記第1の空気バネが作用させる負荷の方向と交差する方向に前記除振ブロックから前記第1の空気バネに作用する負荷を緩和する緩和体が、前記除振ブロックと前記第1の空気バネとの間に配置されていることを特徴とする。これによれば、除振ブロックと緩和体が直接当接することにより回転半径を小さくすることができ、第1の空気バネと緩和体による合成の剪断バネ定数が小さくなるので、空気バネが定盤に対して作用させる操作力の作用点を、演算負荷が小さい代表点に置き換えて演算を行っても、演算誤差を小さくすることができる。したがって、高性能な除振装置1を、顧客の要望に応じて迅速に提供できる。
In the present invention, the following features are provided alone or in combination as appropriate. The vibration isolator according to the present invention for solving the above-described problems includes a vibration isolation block in which vibration is transmitted to and from a device disposed above, and a load in a horizontal direction with respect to the vibration isolation block. A first air spring to be actuated, and an outer frame fixed to the floor, surrounding the periphery so as to enclose the vibration isolation block, and disposed so as to sandwich the first air spring with the vibration isolation block , The shear spring constant is smaller than that of the first air spring, and the vibration isolation block extends from the vibration isolation block in a direction that intersects the direction of the load that the first air spring acts on the vibration isolation block. A relaxation body for relaxing a load acting on the first air spring is arranged between the vibration isolation block and the first air spring. According to this, the rotation radius can be reduced by the direct contact between the vibration isolation block and the relaxation body, and the combined shear spring constant of the first air spring and the relaxation body is reduced. Even if the operation point of the operating force to be applied to is replaced with a representative point having a small calculation load, the calculation error can be reduced. Therefore, the high-
ここで、本発明に係る除振装置は、前記除振ブロックの振動を検出するセンサと、前記第1の空気バネに供給される空気量が制御される空気制御弁と、前記センサで検出された振動値に基づいて、前記空気制御弁における前記第1の空気バネへの空気供給量を制御する制御部と、をさらに備えていることが好ましい。このように、センサで検出された振動値に基づいて、第1の空気バネへの空気供給量が制御される除振装置(以下、「能動除振装置」という)では、センサで検出された振動値に基づいて瞬時に演算を行う必要があるので、極力演算負荷を小さくする必要がある。したがって、第1の空気バネと緩和体による合成の剪断バネ定数を小さくすることで、顧客から要求される除振装置を迅速に提供できるだけでなく、運転中においても、迅速、且つ誤差なく演算処理ができ、除振性能を向上させることができる。 Here, the vibration isolator according to the present invention is detected by a sensor that detects vibration of the vibration isolation block, an air control valve that controls an amount of air supplied to the first air spring, and the sensor. And a controller that controls an air supply amount to the first air spring in the air control valve based on the vibration value. As described above, in the vibration isolator (hereinafter referred to as “active vibration isolator”) in which the air supply amount to the first air spring is controlled based on the vibration value detected by the sensor, it is detected by the sensor. Since it is necessary to perform the calculation instantaneously based on the vibration value, it is necessary to reduce the calculation load as much as possible. Therefore, by reducing the combined shear spring constant of the first air spring and the relaxation body, it is possible not only to provide the vibration isolator required by the customer quickly, but also to perform calculation processing quickly and without error during operation. And the vibration isolation performance can be improved.
ここで、本発明に係る除振装置は、床面に固定される固定ベースと、前記除振ブロックに対して鉛直方向に負荷を作用させる第2の空気バネとをさらに備え、前記第2の空気バネが、前記固定ベースと前記除振ブロックとの間に配置されて成ることが好ましい。これによれば、水平方向と鉛直方向の振動を制振又は除振できる機能を備えているので、水平方向の振動を制振又は除振する除振装置と、鉛直方向の振動を制振又は除振する除振装置を、定盤の下方に別個に設ける必要がない。またコスト的にも有利である。 Here, the vibration isolation device according to the present invention further includes a fixed base fixed to the floor surface, and a second air spring that applies a load in a vertical direction to the vibration isolation block, It is preferable that an air spring is disposed between the fixed base and the vibration isolation block. According to this, since it has a function capable of damping or damping the vibration in the horizontal direction and the vertical direction, the vibration isolator for damping or damping the horizontal vibration, and the damping or damping of the vertical vibration. It is not necessary to separately provide a vibration isolator for isolating vibrations below the surface plate. It is also advantageous in terms of cost.
また、本発明に係る除振装置は、前記第2の空気バネよりも剪断バネ定数が小さく、且つ、前記除振ブロックに対して前記第2の空気バネが作用させる負荷の方向と交差する方向に発生する方向に上記除振ブロックから前記第2の空気バネに作用する負荷を緩和する緩和体が、前記除振ブロックと前記第2の空気バネとの間に配置されていることが好ましい。これによれば、これによれば、除振ブロックと緩和体が直接当接することにより回転半径を小さくすることができ、第2の空気バネと緩和体による合成の剪断バネ定数が小さくなるので、空気バネが定盤に対して作用させる操作力の作用点を、演算負荷が小さい代表点に置き換えて演算を行っても、演算誤差を小さくすることができる。したがって、顧客から要求される除振装置を迅速に提供できる。 In the vibration isolator according to the present invention, the shear spring constant is smaller than that of the second air spring, and the direction intersects the direction of the load applied by the second air spring to the vibration isolation block. It is preferable that a relaxation body that relaxes the load acting on the second air spring from the vibration isolation block in the direction in which the vibration is generated is disposed between the vibration isolation block and the second air spring. According to this, since the anti-vibration block and the relaxation body can directly contact each other, the radius of rotation can be reduced, and the combined shear spring constant of the second air spring and the relaxation body is reduced. Even if the operation point of the operating force that the air spring acts on the surface plate is replaced with a representative point having a small calculation load, the calculation error can be reduced. Therefore, it is possible to quickly provide a vibration isolator required by the customer.
また、本発明に係る除振装置は、前記除振ブロック、前記除振ブロックと同一水平面内にある前記第1の空気バネ、及び、前記除振ブロックとの間で前記第1の空気バネを挟む外枠を含む水平ユニット部と、固定ベース、前記固定ベースと同一鉛直面内にある前記第2の空気バネ、及び、前記固定ベースとの間で前記第2の空気バネを挟む支持部材を含む鉛直ユニット部とを備えており、前記水平ユニット部には、前記除振ブロックに対して水平面内の互いに異なる方向に配置された前記第1の空気バネの数によって識別される複数種類が用意されており、前記複数種類の前記水平ユニット部のいずれかと前記鉛直ユニット部とが接続されていることが好ましい。近年、定盤に載置される機器の多様化によって、大きな振動の制振又は除振が可能な除振装置が要求されてきている。この場合、空気バネの個数を増やして、除振装置の除振能力向上を図っているものの、一方では、従来通りの能力を備える除振装置の要望もある。ところが、様々な除振能力を備える除振装置を個々に製造して準備しておくことはコストアップにつながり好ましくない。また、顧客の要望に応じて製造することも、製品提供に遅れが生じ好ましくない。ところが、これによれば、除振装置に載置される機器重量に応じて、低コストで、かつ適正な除振能力を備える除振装置を迅速に顧客に提供することができる。 Moreover, the vibration isolator according to the present invention includes the vibration isolation block, the first air spring in the same horizontal plane as the vibration isolation block, and the first air spring between the vibration isolation block and the first air spring. A horizontal unit portion including an outer frame to be sandwiched, a fixed base, the second air spring in the same vertical plane as the fixed base, and a support member that sandwiches the second air spring between the fixed base. A plurality of types identified by the number of the first air springs arranged in different directions in a horizontal plane with respect to the vibration isolation block. It is preferable that any one of the plurality of types of the horizontal unit portions and the vertical unit portion are connected. In recent years, with the diversification of equipment mounted on a surface plate, there has been a demand for a vibration isolator capable of damping or isolating large vibrations. In this case, although the number of air springs is increased to improve the vibration isolation capability of the vibration isolation device, there is also a demand for a vibration isolation device having a conventional capability. However, it is not preferable to separately manufacture and prepare vibration isolation devices having various vibration isolation capabilities, which leads to an increase in cost. In addition, it is not preferable to manufacture according to the customer's request because the product provision is delayed. However, according to this, it is possible to promptly provide a customer with a vibration isolator having a low cost and an appropriate vibration isolation capability according to the weight of the device placed on the vibration isolator.
また、本発明に係る除振装置の前記水平ユニット部には、少なくとも、前記除振ブロックに対して水平面内で互いに直交する4方向のうちの1方向、2方向及び4方向に前記第1空気バネがそれぞれ配置された3種類が用意されていることが好ましい。これによれば、汎用性が高い除振装置を漏れなく用意されることとなり、低コストで、かつ適正な除振能力を備える最低限の除振装置を用意できる。 The horizontal unit portion of the vibration isolator according to the present invention includes at least the first air in one direction, two directions, and four directions out of four directions orthogonal to each other in a horizontal plane with respect to the vibration isolation block. It is preferable that three types of springs are provided. According to this, a highly versatile vibration isolator is prepared without omission, and a minimum vibration isolator having an appropriate vibration isolation capability can be prepared at low cost.
また、本発明に係る除振装置は、前記第1〜第3の除振装置の少なくともいずれかの前記水平ユニット部が、前記鉛直ユニット部に接続したときに、前記第1の空気バネが前記第2の空気バネの外周位置よりも径内側に配置されていることが好ましい。このように配置することで、除振システムを構成する除振装置の大型化が回避できる。 In the vibration isolator according to the present invention, when the horizontal unit part of at least one of the first to third vibration isolators is connected to the vertical unit part, the first air spring is It is preferable that the second air spring is disposed on the inner diameter side than the outer peripheral position. By arranging in this way, an increase in the size of the vibration isolation device constituting the vibration isolation system can be avoided.
また、本発明に係る除振装置は、鉛直ユニット部が、複数の前記第2空気バネが鉛直方向に直列配列可能に構成されていることが好ましい。これによれば、定盤に載置された機器の重量に応じて、適正な能力の除振装置を迅速に提供することができる。 Moreover, it is preferable that the vibration isolator which concerns on this invention is comprised so that a vertical unit part can arrange a some said 2nd air spring in series in a perpendicular direction. According to this, it is possible to quickly provide a vibration isolator having an appropriate capacity according to the weight of the device placed on the surface plate.
以下、本発明に係る除振装置の好適な実施形態について説明する。図1は、能動除振装置を4個配置することによって構成される除振システムのモデル図である。図1における除振システム60は、図示しない機器が上方に載置された定盤50の下方から、4個の能動除振装置1で支持することによって構築されている。かかる除振システム60において、各能動除振装置1の個別座標における質量要素とバネ要素を、全体座標系における質量マトリックスと剛性マトリックスに変換し、それらに基づいて、各能動除振装置1に配置すべき空気バネのバネ定数の演算方法について、以下に説明する。なお、各能動除振装置1は、各々の作用点として代表点P1〜P4を定め、この代表点P1〜P4に対して水平方向に負荷を作用する2個の第1の空気バネ3と、鉛直方向に負荷を作用する1個の空気バネ9とを備えている。
Hereinafter, preferred embodiments of the vibration isolation device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a model diagram of a vibration isolation system configured by arranging four active vibration isolation devices. The vibration isolation system 60 in FIG. 1 is constructed by supporting four devices with
図1における除振システム60の設計にあたり、各能動除振装置1は、質量要素を剛体としてモデル化される。即ち、何点かの質量要素(並進質量mi,回転慣性Ji)で構成された除振対象(定盤50に載置される半導体製造装置等の機器)を考え,全体座標系での除振対象の重心をG0とし,重心G0を、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸から成る全体座標系の原点として考える。また個別座標系で与えられた質量要素(mi,Ji)の位置ベクトルをri m (x,y,z) 、ばね要素(並進ばね定数ki, 剪断ばね定数kiθ)の位置ベクトルをri k(x,y,z)とする。このとき個別座標の質量要素とばね要素は位置ベクトルで与えられる座標変換マトリックスを用いると、原点G0の全体座標系に変換することができ、能動除振装置1の質量マトリックスM、及び能動除振装置1の剛性マトリックスKは、(1)式及び(2)式のような6自由度表現が与えられる。
上記(1)〜(5)の各式を(6)式に代入することによって、定盤50に載置される図示しない機器の振動を除振するための、最適な除振装置1の設計、即ち、第1の空気バネ3及び第2の空気バネ9の最適なバネ定数が求められる。なお、本実施形態においては、定盤からの振動を検出し、それに応じて空気バネの空気圧を制御することによって定盤50に対して操作力を作用させる能動除振装置について説明したが、これに限られるものではない。即ち、第1の空気バネ3又は第2の空気バネ9の固有振動数を変化させることがない受動除振装置(いわゆるパッシブ除振装置)についても、適用できるものである。
The optimum design of the
次に、能動除振装置1の、運転中における演算方法について説明する。図1に図示した剛体モデルを可観測、可制御に制御するためには、独立した6点以上の信号と6点以上の空気バネが必要とされる。このとき用いるセンサ、空気バネは制御座標(直交座標やモード座標)の信号や力をそのまま出力できるわけではなく、個別座標から制御座標に変換することが必要である。なお、センサ及び空気バネをできる限り同じ位置、同じ向きに配置して直接フィードバック制御を行うことも実用的であるが、ここではより一般的な手法として座標変換を用いる。全体座標に平行に、かつ独立に配置された6点のセンサから全体座標信号を取り出すには(7)式を与えるTa -1が分かればよい。
図2は、能動除振装置1の正断面図及び周辺機器を示した図、図3は、図2に図示される能動除振装置1のA−A線断面図である。能動除振装置1構成について、図2及び図3を用いて説明する。能動除振装置1は、2点鎖線で図示された定盤50の下方に配置され、除振ブロック2と、第1の空気バネ3と、外枠4と、防振ゴム5と、センサS1〜S4と、第1の空気制御弁6と、制御部7と、固定ベース8と、第2の空気バネ9と、支持部材10と、振動制御体11とを備えている。これらの具体的な構成について、以下に説明する。
FIG. 2 is a front sectional view of the
除振ブロック2は、平板部2aと平板部2aの一方の面の中央部から角状に延設された角状部2bとを備えており、平板部2aの他方の面が定盤50の下面に当接している。そして、定盤50に載置された図示しない機器との間で振動が相互に伝達される。
The
第1の空気バネ3は、ダイヤフラムを備えており、このダイヤフラム内部に空気が圧縮して充填され、ダイヤフラムが水平方向に伸縮可能に構成されている。そして、この第1の空気バネ3は、図3に図示されるように、2個の第1の空気バネ3が、除振ブロック2の角状部2bを挟んで相対して配置されている。そして、この第1の空気バネ3は、除振ブロック2の角状部2bに対して水平方向に負荷を作用させる。
The
外枠4は、第1の空気バネ3が除振ブロック2に対して作用させる負荷の反力を受ける外枠ブロックA4a、外枠ブロックB4b、及び外枠ブロックA4aと外枠ブロックB4bの両側面に配置される外枠ブロックC4cとから構成され、前記除振ブロックを内包するように周囲を囲んでいる。また、これら各外枠ブロックA4a、外枠ブロックB4b、及び外枠ブロックA4aは、いずれも外周面が円弧状となっており、下方に形成されたフランジ面18と一体的に構成されている。このフランジ面18は、支持部材10を介して固定ベース8に固定されている(支持部材10及び固定ベースについては後述する)。
The
防振ゴム5は、第1の空気バネ3よりも剪断バネ定数が小さい弾性部材であって、除振ブロック2と第1の空気バネ3との間に、除振ブロック2と第1の空気バネ3に固定して配置されている。このようにすることで、第1の空気バネ3と防振ゴム5による合成の剪断バネ定数が小さくなるので、第1の空気バネ3が定盤50に対して作用させる操作力の作用点を、演算負荷が小さい代表点P1〜P4に置き換えて演算を行っても、演算誤差を小さくすることができる。したがって、高性能な除振装置1を、顧客の要望に応じて迅速に提供できる。なお、本実施形態における防振ゴム5は、ゴムに限られず、第1の空気バネ3よりも剪断バネ定数が小さい部材であればよい。即ち、除振ブロック2に対して第1の空気バネ3が作用させる負荷の方向と交差する方向に作用する負荷を緩和する作用がある緩和体であればよい。
The
センサS1〜S4は、定盤2の水平方向及び鉛直方向の変位を検出する変位センサS1及びS2、定盤2の水平方向及び鉛直方向の加速度を検出する加速度センサS3及びS4であって、それぞれが除振ブロック2に取り付けられている。ここで、第1の空気バネ3は、圧縮された空気が蓄圧されたレシーバタンク12と接続されている。そして、各センサS1〜S4で検出された結果に基づいて、レシーバタンク12と第1の空気バネ3との間に設けられた第1の空気制御弁6が、制御部7によって制御される。このようにして、第1の空気バネ3に供給される空気量が制御される。即ち、第1の空気バネ3に空気が供給されると、第1の空気バネ3は、除振ブロック2に対して、水平方向に操作力を作用させる。なお、本実施形態における能動除振装置1は、第1の空気バネ4を2個有する。そこで、図示しないマニホールドを設けて、各第1の空気バネ4への空気供給量が調整されている。
Sensors S1 to S4 are displacement sensors S1 and S2 for detecting horizontal and vertical displacements of the
固定ベース8は、円板形状であって、除振ブロック2の下方に、床面に固定されている。第2の空気バネ9は、ダイヤフラム9aと円板形状からなるフロートコア9bとを備えている。ダイヤフラム9aは、その内部に空気が圧縮して充填され、鉛直方向に伸縮可能に構成されているフロートコア9bの面の中央部には開口部が形成されており、この開口部の内周面にはメネジが切られている。
The fixed base 8 has a disk shape and is fixed to the floor surface below the
また、本実施形態においては、除振ブロック2の角状部2bの下方であって、除振ブロック2と固定ベース8の間に2個の第2の空気バネ9が配置されている。そして、この第2の空気バネ9は、除振ブロック2の角状部2bに対して鉛直方向に負荷を作用させる。なお、2個の第2の空気バネ9は、フロートコア9bの面の中央部に形成された開口部にオネジが切られた軸14で連結されている。また、第2の空気バネ9は、圧縮された空気が蓄圧されたレシーバタンク12と接続されている。そして、各センサS1〜S4で検出された結果に基づいて、レシーバタンク12と第2の空気バネ9との間に設けられた第2の空気制御弁13が、制御部7によって制御される。このようにして、第2の空気バネ9に供給される空気量が制御される。即ち、第2の空気バネ9に空気が供給されると、第2の空気バネ9は、除振ブロック2に対して、下方から上方に向かって操作力を作用させる。なお、本実施形態における能動除振装置1は、第2の空気バネ9を2個有する。そこで、図示しないマニホールドを設けて、各第2の空気バネ9への空気供給量が調整されている。
In the present embodiment, two second air springs 9 are disposed below the
振動制御体11は、その上面と下面が凸型曲面をしており、上面の凸型曲面又は下面の凸型曲面と相対運動可能に接する構造体から受ける軸力及び剪断力を緩和する作用がある緩和体である。そして、除振ブロック2の角状部2bに固定された平板形状のストッパー15と、第2の空気バネ9を構成するフロートコア9bとの間に配置されている。したがって、この振動制御体11は、ストッパー15の下面とフロートコア9bから受ける剪断力を緩和する作用がある。
The upper and lower surfaces of the
また、この能動除振装置1は、水平ユニット部16と鉛直ユニット部17とを備えており、これらが接続可能に構成されている。具体的には、水平ユニット部16は、除振ブロック2、第1の空気バネ3、外枠4、及び防振ゴム5とを含んでいる。第1の空気バネ3は、除振ブロック2と同一水平面内にあり、外枠4と除振ブロック2の角状部2bとの間で挟まれている。また、外枠4にはフランジ面18が形成されている。一方、鉛直ユニット部17は、固定ベース8、第2の空気バネ9、及び支持部材10とを備えている。固定ベース8は、前述のとおり床面に固定されており、第2の空気バネ9は、固定ベース8と同一鉛直面内にある。支持部材10は、筒状部10aと、筒状部10aの内周面から径内側に延設され、中央部に開口が形成された平板部10bとから構成されている。そして、支持部材10の筒状部10aは、固定ベース8に固定されており、支持部材10の平板部10bは、固定ベース8との間で第2の空気バネ9を挟んでいる。ここで、外枠4に形成されたフランジ面18、支持部材10の筒状部10a、及び固定ベース8が貫通ボルトによって一体可能に構成されている。即ち、水平ユニット部16と鉛直ユニット部17は、水平ユニット部16の外枠4に形成されたフランジ面18と、鉛直ユニット部17の支持部材10の筒状部10a及ぶ固定ベース8において、接続可能となっている。
Moreover, this
ここで、図2及び図3における水平ユニット部16は、第1の空気バネ3が2個配置されているが、図4乃至図6に図示されるように、1個、3個、又は4個の第1の空気バネ3を配置することもできる。ここで図4は、第1の空気バネ3が1個配置された能動除振装置1についての図2におけるA−A線断面図であって、除振ブロック2の角状部2bの一側面に対して水平方向に負荷を作用させるように配置されている。図5は、第1の空気バネ3が3個配置された能動除振装置1についての図2におけるA−A線断面図であって、各々の第1の空気バネ3が除振ブロック2の角状部2bの側面に対して水平方向に負荷を作用させている。また、一の第1の空気バネ3が除振ブロック2の角状部2bに対して作用させる負荷の方向が、隣接して配置される他の第1の空気バネ3が除振ブロック2の角状部2bに対して作用させる負荷の方向と直交するように、各第1の空気バネ3が配置されている。図6は、第1の空気バネ3が4個配置された能動除振装置1についての図2おけるA−A線断面図であって、各々の第1の空気バネ3が除振ブロック2の角状部2bの側面に対して水平方向に負荷を作用させている。また、一の第1の空気バネ3は、除振ブロック2の角状部2bを挟んで相対して配置される。そして、一の第1の空気バネ3が除振ブロック2の角状部2bに対して作用させる負荷の方向が、隣接して配置される他の第1の空気バネ3が除振ブロック2の角状部2bに対して作用させる負荷の方向と直交するように、各第1の空気バネ3が配置されている。なお、図5及び図6に図示されるように、第1の空気バネ3が3個又は4個配置される場合には、外枠ブロックB4bは、第1の空気バネ3が除振ブロック2に対して作用させる負荷の反作用を受ける。このように、除振ブロック2の角状部2bに対して水平面内の互いに異なる方向に負荷を作用させる第1の空気バネが配置された水平ユニット部16が、複数種類用意されている。さらに具体的にいえば、除振ブロック2に対して水平面内で互いに直交する4方向のうちの1方向、2乃至4方向に第1の空気バネ3がそれぞれ配置された4種類が用意されていることとなる。そして、鉛直ユニット部17は、これら複数種類の水平ユニット部16のいずれとも接続可能に構成されている。即ち、鉛直ユニット部17の支持部材10(及び固定フランジ8)に接続される外枠4のフランジ面18の形状が、第1の空気バネ3の配置個数に関わらず、鉛直ユニット部17に接続可能な構成となっている。こうすることで、能動除振装置1に載置される機器重量に応じて、低コストで、かつ適正な除振能力を備える能動除振装置1を迅速に顧客に提供することができる。また、これにより、汎用性が高い能動除振装置1を漏れなく用意されることとなる。
Here, in the
さらに、本実施形態における能動除振装置1の水平ユニット部16は、いずれも、鉛直ユニット部17と接続したときに、第1の空気バネ3が第2の空気バネ9の外周位置よりも径内側に配置されるように構成されている。さらに具体的には、第1の空気バネ3の全部が、第2の空気バネ9の外周位置よりも径内側に配置されている。このように配置することで、能動除振装置1の大型化が回避できる。なお、本実施形態における能動除振装置1は、除振ブロック2の角状部2bと第1の空気バネ3との間に防振ゴム5が設けられている。除振ブロック2の各上部2bに第1の空気バネ3又は第2の空気バネ9をそのまま配置すると、剪断バネ定数が大きくなり、演算負荷が大きくなる。一方、演算負荷を小さくするために、第1の空気バネ3及び第2の空気バネ9が定盤50に対して作用させる作用点を代表点に置き換えて演算を行えば、演算誤差が大きくなり、高性能な除振装置1を提供することができない。そこで、第1の空気バネ3の伸縮方向と直交する方向に弾性変形が可能な防振ゴム5を、除振ブロックの角状部2bと第1の空気バネ3との間に設けることによって、防振ゴム5と第1の空気バネ3の合成剪断バネ定数を小さくしたものである。
Further, the
また、本実施形態に係る能動除振装置1を構成する鉛直ユニット部17は、第2の空気バネ9が鉛直方向に直列配列可能に構成されている。ここで、複数の第2の空気バネ9を鉛直方向に直列配列する場合、フロートコア9b同士を連結する。即ち、フロートコア9bの中央部に形成された開口部に、オネジが切られた連結軸14をねじ込んで連結する。この場合、ダイヤフラム9は、フロートコア9bと支持部材10の平板部10bに挟持されることとなる。なお、最下段でない位置に配置される第2の空気バネ9のダイヤフラム9aは、その中央部に連結軸14を通す必要があることから、ドーナツ型の形状をしている。この鉛直ユニット部17は、容易に第2の空気バネ9の配置個数を変更することができるが、予め、1個又は複数個の第2の空気バネ9を備えた鉛直ユニット部17としてストックしておくこともできる。このように、鉛直ユニット部17は、第2の空気バネ9が鉛直方向に直列配列可能に構成されていることによって、定盤2の上部に配置される機器の重量等に応じて、最適な能動除振装置1の選択が可能となる。
Moreover, the
尚、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることができることは理解されよう。 In addition, although this invention is described in said preferable embodiment, this invention is not restrict | limited only to it. It will be understood that various other embodiments may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
1 能動除振装置
2 除振ブロック
2a 除振ブロックの平板部
2b 除振ブロックの角状部
3 第1の空気バネ
4 外枠
4a 外枠ブロックA
4b 外枠ブロックB
4c 外枠ブロックC
5 防振ゴム
6 第1の空気制御弁
7 制御部
8 固定ベース
9 第2の空気バネ
10 支持部材
11 振動制御体
12 レシーバタンク
13 第2の空気制御弁
14 連結軸
15 ストッパー
16 水平ユニット部
17 鉛直ユニット部
18 外枠のフランジ面
50 定盤
60 除振システム
S1〜S4 センサ
P1〜P4 各能動除振装置における各空気バネの作用点の代表点
DESCRIPTION OF
4b Outer frame block B
4c Outer frame block C
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記除振ブロックに対して水平方向に負荷を作用させる第1の空気バネと、
床面に固定され、前記除振ブロックを内包するように周囲を囲み、前記第1の空気バネを前記除振ブロックとで挟むように配置される外枠と、を備え、
前記第1の空気バネよりも剪断バネ定数が小さく、且つ、前記除振ブロックに対して前記第1の空気バネが作用させる負荷の方向と交差する方向に前記除振ブロックから前記第1の空気バネに作用する負荷を緩和する緩和体が、前記除振ブロックと前記第1の空気バネとの間に配置されている除振装置。 An anti-vibration block in which vibration is transmitted to and from the equipment arranged at the top;
A first air spring that applies a load in a horizontal direction to the vibration isolation block;
An outer frame fixed to the floor surface, surrounding the periphery so as to enclose the vibration isolation block, and disposed so as to sandwich the first air spring with the vibration isolation block,
The first air from the anti-vibration block has a smaller shear spring constant than the first air spring and intersects the direction of the load applied by the first air spring to the anti-vibration block. A vibration isolator in which a relaxation body that relieves a load acting on a spring is disposed between the vibration isolation block and the first air spring.
固定ベース、前記固定ベースと同一鉛直面内にある前記第2の空気バネ、及び、前記固定ベースとの間で前記第2の空気バネを挟む支持部材を含む鉛直ユニット部とを備えており、
前記水平ユニット部には、前記除振ブロックに対して水平面内の互いに異なる方向に配置された前記第1の空気バネの数によって識別される複数種類が用意されており、前記複数種類の前記水平ユニット部のいずれかと前記鉛直ユニット部とが接続されている請求項3又は4に記載の除振装置。 A horizontal unit portion including the vibration isolation block, the first air spring in the same horizontal plane as the vibration isolation block, and an outer frame sandwiching the first air spring with the vibration isolation block;
A fixed base, the second air spring in the same vertical plane as the fixed base, and a vertical unit including a support member that sandwiches the second air spring between the fixed base and
In the horizontal unit portion, a plurality of types identified by the number of the first air springs arranged in different directions in a horizontal plane with respect to the vibration isolation block are prepared, and the plurality of types of the horizontal springs are prepared. The vibration isolator according to claim 3 or 4, wherein any one of the unit units and the vertical unit unit are connected.
The vibration isolator according to any one of claims 3 to 7, wherein the vertical unit portion is configured such that a plurality of the second air springs can be arranged in series in the vertical direction.
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