JP2005315281A - 貼り合わせ制振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 厚板を有する被制振部材に対して、安定した制振構造を形成するとともに、良好な制振効果を発揮する制振構造を提供する。
【解決手段】 被制振部材１に接着層２を介して拘束板３を貼り合わせる制振構造であって、前記接着層２が硬化前に液状物であり、前記被制振部材１と前記拘束板３との貼り合わせ面に満遍なく塗布されるとともに、貼り合わせの後、硬化剤または空気中の水分や酸素により硬化して、前記接着層２を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、振動を発生する機械類の制振構造に関するものである。

従来、振動を発生する機械類を制振する方法としては、制振性を有する粘着剤が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、被制振部材に、粘着性を有するダンピングシートを挟んで、鋼板などの拘束板を貼り合わせた構造が知られている。このダンピングシートには、タール系の変性物質や鉛の粉末を樹脂や液状ゴムにより固めたものや、これの両面に、接着剤や粘着剤を塗布したものなどが用いられている。このようなダンピングシートおよび拘束板を用いて、制振構造を形成することにより、被制振部材から発生する振動を、効果的に減衰することができる。
国際公開第９９／６４５３５号パンフレット

しかしながら、従来の制振構造にあっては、被制振部材が薄い場合には高い制振効果を有しているが、厚い場合には制振効果を発揮させることが困難であった。
例えば、被制振部材として１０ｍｍ以上の鉄板を用い、上述のような制振構造を設ける場合には、用いる拘束板もまた厚板である必要があるため、拘束板の重量が増加し、ダンピングシートの接着力が不足した。従って、被制振部材と拘束板とが剥がれ易いという問題があった。また、ダンピングシートの機械的強度が弱いため、ダンピングシートが拘束板の荷重に耐えられずに、潰れるという問題があった。さらに、ダンピングシート自体が一般に弾性に乏しい固形物であるため、拘束板が厚くて曲がりにくくなると、拘束板の表面の微少な反りやうねり形状により、密着しない部分が発生するという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、厚板を有する被制振部材に対して、安定した制振構造を形成するとともに、良好な制振効果を発揮する制振構造を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、被制振部材に接着層を介して拘束板を貼り合わせる制振構造であって、前記接着層が硬化前に液状物である硬化性接着剤からなることを特徴とする制振構造である。

請求項２にかかる発明は、硬化性接着剤が、ウレタン系、エポキシ系、シリコーン系接着剤のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の制振構造である。

請求項３にかかる発明は、被制振部材と拘束版との間に、ライナーが介挿されていることを特徴とする請求項１または２記載の制振構造である。

請求項４にかかる発明は、接着層に、シリカ、マイカ、ゼオライト、フッ素樹脂粉末のいずれかが含まれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制振構造である。

請求項１記載の制振構造によれば、被制振部材と拘束板との貼り合わせ面に反りやうねり形状があっても、硬化性接着剤をその全面において満遍なく塗布し、接着層を形成することができるので、両者を強固に接着し、安定した制振構造を形成することができる。

請求項２記載の制振構造によれば、接着層が弾性を有し、振動を吸収することができるため、良好な制振効果を発揮することができる。

請求項３記載の制振構造によれば、接着層の厚みを一定にすることができるため、安定した制振構造および良好な制振効果を発揮することができる。また、接着層の機械的強度が向上するため、重量物により接着層が潰れることを防止することができる。

請求項４記載の制振構造によれば、硬質な粉末物質により、接着層の硬度を調整することができるため、接着層の振動減衰性、機械的強度を向上させることができる。

本発明にかかる制振構造の基本的な形態を、図１に基づいて説明する。

この例の制振構造は、図１に示すように、被制振部材１、接着層２および拘束板３からなっている。被制振部材１は、制振を必要とするものであり、例えば、発電機のファン、精微な動作を必要とするロボットのハンドやピック、エンジンやモーターといった原動機等が挙げられる。これらの被制振部材１の形状の内、平らな表面において、接着層２を介して拘束板３を貼り合わせることにより、制振構造が形成される。

拘束板３は、被制振部材１に貼り合わせられるものであり、その材料としては、一般に鉄や鋼などが用いられている。良好な制振効果を得る観点から、その曲げ剛性は被制振部材１の曲げ剛性の１／４から１／１まで、好ましくは１／１になるように、拘束板３の材料特性および厚みが調整されている。

なお、貼り合わせる拘束板３の枚数については、１枚に限らず、十分な曲げ剛性が得られるように、複数枚であってもよい。また、鉄や鋼以外にも、曲げ剛性が高いセラミックや、比重が小さい炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）を用いることができる。これらの材料からなる拘束板３を用いて、制振構造とすることにより、良好な制振効果を得るとともに、全体の重量を小さくすることができる。

接着層２は、被制振部材１と拘束板３を接着するためのものである。この接着層２を構成する硬化性接着剤として、ウレタン系、エポキシ系およびシリコーン系等の接着剤が用いられている。これらの硬化性接着剤は、硬化前には液状物であるため、被制振部材１と拘束板３との貼り合わせ面に反りやうねり形状があっても、その全面において満遍なく塗布することができる。

ウレタン系接着剤に用いられるウレタン樹脂としては、特に限定されるものではないが、中でも、ポリオールとイソシアネートとからなる２液反応型のウレタン樹脂が好ましく、ポリオールとしては可撓性が良好なポリエーテルが、イソシアネートとしてはＴＤＩ、ポリメリックＭＤＩ、ＴＯＤＩが好ましい。

エポキシ系接着剤に用いられるエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではないが、中でも、常温で、低粘度の液状のもので、かつ可撓性に優れたビスフェノールＦ型樹脂とポリアミド系硬化剤との組合せが好ましい。

シリコーン系接着剤に用いられるシリコーン樹脂としては、種々のタイプのものが用いられるが、硬化時にガスの発生が少ない、低シロキサンタイプの液状シリコーンゴムが好ましい。

なお、硬化性接着剤を塗布する貼り合わせ面が、１ｍ^２を超える広さを有する場合には、拘束板３に硬化性接着剤の排出孔または排出溝を予め設けておく。そして、大量の硬化性接着剤を塗布し、被制振部材１と拘束板３を貼り合わせるとともに、余剰の硬化性接着剤を排出孔から排出する。このような工程により、貼り合わせ面が広くても、両者の間に硬化性接着剤を空隙なく設けることが可能になる。

硬化性接着剤の硬化は、上記した硬化性接着剤にイソシアネート等の硬化剤を混合するか、または硬化性接着剤と空気中の水分や酸素とを反応させて硬化させる等の方法により行われる。硬化性接着剤は硬化後、接着層２を形成し、被制振部材１と拘束板３を強固に接着する。

接着層２の厚みは、用いる被制振部材１および拘束板３の硬度や使用温度により異なるが、一般に３０〜３００μｍである。ただし、接着面積が広い場合には、接着層２の厚みを１０ｍｍ前後まで増やす場合もある。また、接着層２の最適な硬度は、使用温度やその厚みにより異なるが、例えば、使用温度が２０〜８０℃、厚みが１００μｍである場合、硬度はショアデュロメーターのＡスケールにおいて２０〜１００の範囲であることが好適である。なお、接着層２の硬度は温度依存性を示すため、使用温度に応じて最適な硬度が得られるように、硬化剤と硬化性接着剤の混合比を調整することが好ましい。

接着層２はそれ自体が弾性を示すため、被制振部材１から発生した振動を吸収し、減衰することができる。また、エポキシ系およびシリコーン系接着剤は優れた耐熱性を示すため、形成された制振構造は、稼動時に高温状態になっても、良好な制振効果を発揮することができる。特に、低シロキサンタイプのシリコーン樹脂からなる接着層２は、被制振部材１から発生した振動を減衰する際に、ガスを発生させない。従って、高いクリーン度が要求される、液晶用のガラス基板やシリコンウェハー等にも適用することが可能である。

また、硬化前の硬化性接着剤の中に、厚みが一定の薄い金属片（以下、「ライナー」と示す。）を適当な間隔を保ちながら配置して、接着層２を形成してもよい。このライナーを接着層２内に配置することにより、接着層２の厚みを精度よく調整するとともに、安定した制振効果を発揮することができる。また、ライナーが接着層２の機械的強度を高めるため、被制振部材１または拘束板３が重量物であっても、接着層２が潰れることを防止することができる。

また、硬化前の硬化性接着剤の中に、シリカ、マイカ、ゼオライト、フッ素樹脂等の粉末を混入して、接着層２を形成してもよい。この粉末を接着層２内に適当量混入することにより、接着層２の振動減衰性、機械的強度を向上させ、安定した制振構造および良好な制振効果を発揮することができる。

また、被制振部材１または拘束板３の重量が非常に大きい場合や、被制振部材１に強い遠心力が発生し、接着層２の剥がれまたは拘束板３の脱落の可能性がある場合には、被制振部材１と拘束板３を部分的にボルトで固定し、または溶接してもよい。このように、必要に応じて補強を施すことにより、より安定した制振構造を形成することができる。

以下、本発明の制振構造の具体例を図２ないし図５を用いて示す。

［例１］
被制振部材１として発電機のファンを用いた本発明の制振構造の例を、図２に示す。図２に示すように、被制振部材１である発電機のファンには、拘束板３を硬化性接着剤により貼り合わせている。このように制振構造を形成することにより、発電機の稼動時にファンにおいて発生する振動を、効果的に減衰することができる。

［例２］
被制振部材１としてシリコンウェハー移送ロボットのハンドを用いた本発明の制振構造の例を、図３に示す。図３に示すように、被制振部材１であるハンドと拘束板３とを、部分的にボルトを用いて固定している。このように制振構造に補強を施すことにより、安定した制振構造を形成することができる。

［例３］
被制振部材１としてガラス基板移送ロボットのピックを用いた本発明の制振構造の例を図４に示す。図４に示すように、ピックに２枚の拘束板３が貼り合わされている。このように複数枚の拘束板３を用いることにより、十分な曲げ剛性が得られ、良好な制振効果を発揮することができる。

［例４］
被制振部材１としてモーター、発電機およびエンジン等のベース板を用いた本発明の制振構造の例を、図５に示す。図５に示すように、被制振部材１であるベース板には、拘束板３を硬化性接着剤により貼り合わせている。また、拘束板３のもう一方の面には、原動機であるモーターが積載されている。このような制振構造を形成することにより、モーターからベース板への振動の伝播を、効果的に遮断することができる。

以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。本発明は、下記実施例に何ら制限されるものではない。

［実施例１］
実施例１では、本発明の制振構造を用いて、その制振効果を測定した。以下に、その実施手順を説明する。

被制振部材１として２０ｍｍの厚みを有する鉄板を用い、拘束板として１５ｍｍの厚みを有する鉄板を用い、硬化性接着剤としてウレタン樹脂と硬化剤であるイソシアネートの混合物を用いた。そして、両鉄板を硬化性接着剤を介して貼り合わせ、制振構造を形成した。この制振構造の減衰振動を測定器を用いて測定し、損失係数を計算した。また、得られた損失係数を測定時の温度に対してプロットし、図６を得た。

損失係数とは、減衰振動の程度を表す指標であり、一般にこの値が１に近い程、振動が速やかに減衰する、すなわち制振効果が高いことを示す。また、損失係数は温度依存性を示すため、使用温度に応じて硬化剤と硬化性接着剤の混合比を調整する必要がある。本実施例では、硬化後の硬度を調整することにより、常温（４０℃）または高温（６０℃）近傍において、最大の損失係数を示すような２種類の制振構造を形成して用いた。

常温用に形成した制振構造は、図６（ａ）に示すように、２０〜６０℃の範囲において、０．１以上の損失係数を示した。また、高温用に形成した制振構造は、図６（ｂ）に示すように、４０〜８０℃の範囲において、０．１以上の損失係数を示した。従って、両制振構造とも、期待した温度近傍において、良好な制振効果を発揮することが明らかとなった。

本発明の実施形態にかかる制振構造の一例を示す断面図である。 （ａ）本発明の実施形態にかかる発電機のファンを用いた制振構造の貼り合わせ前の一例を示す斜面図である。（ｂ）（ａ）に示す発電機のファンを用いた制振構造の貼り合わせ後の一例を示す斜面図である。 （ａ）本発明の実施形態にかかるシリコンウェハーの移送ロボットのハンドを用いた制振構造の貼り合わせ前の一例を示す斜面図である。（ｂ）（ａ）に示すシリコンウェハーの移送ロボットのハンドを用いた制振構造の貼り合わせ後の一例を示す斜面図である。 （ａ）本発明の実施形態にかかるガラス基板の移送ロボットのピックを用いた制振構造の一例を示す斜面図である。（ｂ）（ａ）に示すガラス基板の移送ロボットのピックを用いた制振構造の一例を示す側面図である。 （ａ）本発明の実施形態にかかるモーターのベース板を用いた制振構造の貼り合わせ前の一例を示す斜面図である。（ｂ）（ａ）に示すモーターのベース板を用いた制振構造の貼り合わせ後の一例を示す斜面図である。 （ａ）常温用制振構造の損失係数の温度変化を示すグラフである。（ｂ）高温用制振構造の損失係数の温度変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 被制振部材
２ 接着層
３ 拘束板

Claims (4)

1. 被制振部材に接着層を介して拘束板を貼り合わせた制振構造であって、
   前記接着層が硬化前に液状物である硬化性接着剤からなることを特徴とする制振構造。
2. 硬化性接着剤が、ウレタン系、エポキシ系、シリコーン系接着剤のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の制振構造。
3. 被制振部材と拘束版との間に、ライナーが介挿されていることを特徴とする請求項１または２記載の制振構造。
4. 接着層に、シリカ、マイカ、ゼオライト、フッ素樹脂粉末のいずれかが含まれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制振構造。
   
   

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