JP3092699U - 除振ダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本考案は、真空機器からの振動に対応するもの
で、除振性能が優れコンパクト化した除振ダンパの開発
を課題とする。 【解決手段】真空機器より発生する振動を吸収する、金
属ベローズ２と弾性体２０を備えた除振ダンパであっ
て、真空力相殺装置を併設した除振ダンパである。の前
記真空力相殺装置は金属ベローズ２で構成された管内に
設けられ、金属ベローズ２両端部フランジ１，１０から
管内部に固定されたV字型金具３，３０を交差して取り
付け、V字型金具３．３０のそれぞれを湾曲した復元性
のあるワイヤー４によって連結した。金属撚線であるワ
イヤー４が突っ張ることにより真空力に抗して、ダンパ
系の固有振動数を小さくできる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、真空機器により発生する振動を減衰吸収する真空機器用の除振ダン パに関するものである。

【０００２】 特に、除振をより効果的、効率的に行うために、真空力を個別に打ち消す機能を 有する除振ダンパに関する。

【０００３】

【従来の技術】

従来から、機械振動を発生する真空機器と真空容器の間には除振ダンパを設け 、真空機器より発生する振動を吸収することが行われている。 この背景には、半導体の薄膜や素子の観察・加工において近年ナノメートルをそ の対象の単位とするなど高度の微細性が求められていることがある。 僅かな振動による誤差や誤認誘発も許されない状況になっているのである。 そのためナノメートル領域を対象とする真空装置では、僅かな振動をも敏感に察 知し真空ポンプ等で発生する機械振動を除去することが非常に重要な課題となっ ている。

【０００４】 このような除振ダンパの構成として、以下のものが知られている。 第一に、金属短管の外周を柔らかいゴムで包み込む構成である。 確かにゴムには振動のみならずエネルギー一般を効率的に吸収する能力に優れて いるという特徴があり、特に振動伝達媒介となっている金属短管に伝わる振動を 吸収するには有用である。

【０００５】 そして第二に、金属ベローズ（蛇腹管）の外側に防振ゴムを巻き、ホースバンド で固定する構成である。 金属短管は金属ベローズに比してその剛性が高いために衝撃吸収能力で劣り、振 動エネルギーを蓄えることが出来ず、除振ダンパ全体としての固有振動数が数１ ０Ｈｚと高く、防振効果が期待できないものであり、この点で蛇腹状の金属ベロ ーズは振動を吸収するにはより有用である。

【０００６】 因みに、その他、精密機器等を振動から保護するための数μｍ程度の振幅をもつ 振動を取り除くための様々な除振装置が開発されている。 例えば、除振台としては、特許第３００２８１６号「免震台」や、特開２００１ −２０５５８１号「定盤」が公開され、半導体製造装置の除振に用いられる特開２ ００２−０７０９４１号「除振装置」や、特開２００２−０７０９１１号「除振 装置」が公開されている。

【０００７】 又各目的に応じた様々な装置も公知である。例えば、特公平０８−０１６４９８ 除振装置、 特公平０７−１１３３９４ 除振装置、 特公平０７−１１１２ １５ 除振装置 、 特公平０７−１１１２１４ 除振装置、特許３２８６２０ １ 能動的除振装置、特許３１５９０２３ 精密除振装置、 特許３１０７４４ ３ 除振装置、 特許３０７３８７９ 除振装置、 特許３０５１６５１ 真空 チャンバの除振装置、特許２９７８１６２ アクティブ除振装置、特許２９５４ ８１５ 鉛直方向除振装置、特許２９５１４８８ 除振装置、特許２８５１２９ ７ 精密除振装置、特許２６６８４７６ 除振装置、などが散見できる。

【０００８】 しかしながら、これらいずれの方法においても真空機器と組み合わせて行う場合 は、従来の真空機器は真空容器下部に吊り下げられる構成となっていることが多 く、そのためたとえ金属ベローズを用いて振動吸収能力を高めた場合であっても 、真空状態を引き起こす際、除振ダンパ内圧力の低下と共にその外圧力により除 振ダンパの鉛直方向に力が作用し、持ち上げられる真空力に耐え得る剛性が金属 ベローズに要求されるため、系の固有振動数を小さくするには限界があった。

【０００９】 そのために、 金属ベローズに防振ゴムを巻き、ホースバンドで固定する構成 の公知の除振ダンパを２台直列に配置して、除振性能を高める工夫もなされてい る。 しかし、この複数個のベローズの連結は、複雑で空間を必要とし、経済的にも高 価になるという面があり、又除振性能の向上も多くは期待できない。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上記従来の問題点に鑑み、除振性能が優れコンパクト化した除振ダン パの開発を課題とするもので、除振ダンパの固有振動数を小さくすることにより 、低周波からの除振が可能となり、また、高周波の振動に対しては、減衰率が大 きな真空機器用除振ダンパを提供することを目的とする。 真空力に耐え得る構成で、さらにダンパの固有振動数を小さくする構成を案出す ることで、最も重要な課題であった真空ポンプ等の真空機器の真空力から生じる 難点を取り除くことが出来る。 本考案の除振ダンパは、半導体等の最先端工業技術の生産性を飛躍的に向上させ ることができる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、真空機器(真空ポンプ装置や付属機器)と接続するためのフランジ と、真空容器と接続するためのフランジとの間を金属ベローズで接続し、この周 りに弾性体（ゴムダンパ）を配置した構成を基本体とする。 そしてこの基本体において、さらに真空力相殺装置を併設した構造であることを 最も主要な特徴とする。 真空力相殺装置は、ワイヤーを2つのフランジ間に突っ張る構造あるいはカウン ターバランスを配置して、真空力を相殺するように機能構成したこと特徴とする 。

【００１２】 本考案によれば、除振ダンパに働く真空力を2つのフランジ間に接続したワイ ヤーが突っ張ることで相殺することができ、金属ベローズおよび弾性体のバネ定 数を小さくすることができる。 その結果、系全体の固有振動数が小さくなり、除振性能が向上することを可能に したのである。

【００１３】 ここに本考案は、真空機器より発生する振動を吸収する、金属ベローズと弾性体 を備えた除振ダンパであって、真空力相殺装置を併設したことを特徴とする除振 ダンパを提供するものである。 前記真空力相殺装置は金属ベローズで構成された管内に設けられ、金属ベロー ズのフランジにリンクを介してワイヤーを連結することによって構成され、具体 的には金属ベローズ両端部フランジから管内部に固定されたV字型金具を交差し て取り付け、V字型金具のそれぞれをワイヤーによって連結したものである。 金属細線の撚線であるワイヤーが突っ張ることにより真空力を除去し、ダンパ系 の固有振動数を小さくしたことを特徴とする。

【００１４】 前記真空力相殺装置は、ワイヤーの替わりに真空力に相当するカウンターバラ ンスを用いることも可能となる。

【００１５】

【考案の実施の形態】

以下、本考案にかかる除振ダンパの一実施形態について図面を参照して説明す る。 図１は、本考案に係る除振ダンパの使用状態の全体構成を示す概略説明図である 。 図２は、本考案に係る除振ダンパの内部機構を示す切開説明図である。 図３は、同じ実施形態の平面図である。 図４、図５、図６は、その実施例の斜視図であり、図４は上方からの斜視図、図 ５は下方からの斜視図、図６は側面図である。 図７の振動検査の比較表は、ダンパの不使用状態での検査と、公知のダンパを１ 個使用した例と２個直列に使用した場合と、本考案の除振ダンパを使用した場合 の検査結果である。

【００１６】 図１〜図６に示す実施形態は、真空機器（ＴＭＰ＝ターボ分子ポンプやＲＰ＝ロ ータリーポンプ）より発生する振動を吸収する金属ベローズ２と弾性体（ゴムダ ンパ）２０を備えた除振ダンパであって、金属ベローズ２が真空力によって圧縮 される力に抗する真空力相殺装置を併設した構成が大きな特徴を有する除振ダン パである。 除振ダンパは、枠５に真空機器を連結して吊設される。

【００１７】 真空機器は、通常の運転で１０００Ｈｚ＝６００００回転／分もあるために微細 な振動は避けられず、従来の手法で何とか減衰させるには、従来の金属ベローズ を複数個直列に並べるなどの手段はあるが、高価になるほか、空間占有が大きく なり、又許容範囲にまで減衰させるには未だ数々の課題が残っていた。

【００１８】 本考案のこの実施形態は、真空機器(真空ポンプ装置や付属機器)と接続するため のフランジ１０と、真空容器と接続するためのフランジ１との間を金属ベローズ ２で接続し、この周りに弾性体（ゴムダンパ）２０を配置した基本構成としてい る。

【００１９】 金属ベローズ２は、成型ベローズではなく柔軟性のあるステンレス製の溶接ベロ ーズである。 溶接ベローズは、肉厚の調整が容易であり、振動吸収率は高く、調整も可能なも のが選定されている。

【００２０】 又、実施形態での弾性体（ゴムダンパ）２０は、金属ベローズ２の周囲４箇所に 突縁２１を形成して軸２２で上下のフランジ１，１０の間に連結して立設してい る。 弾性体（ゴムダンパ）２０は、交換自在に取り付けられている。

【００２１】 真空力相殺装置は、除振ダンパを構成する金属ベローズ２の管の内部に設けてい る。 前記真空力相殺装置は金属ベローズ２で構成された管内に設けられ、前記金属ベ ローズ２にリンクを介してワイヤー４を連結することによって構成され、具体的 には金属ベローズ２の両端部フランジ１，１０からそれぞれ管内部方向に凹んだ 形状で固定されたリンク＝略V字型金具３，３０を交差して取り付け、V字型金具 ３，３０の先端それぞれをワイヤー４によって連結したものである。

【００２２】 前記真空力相殺装置は、金属ベローズ２の両端部フランジ１，１０からそれぞれ 管内部に凹状に固定されたV字型金具３，３０を交差して間隔をおいて取り付け 、両V字型金具３，３０が交差した空間にワイヤー４を湾曲させて余裕をもって 連結したものである。 ワイヤー４は、両V字型金具３，３０の先端にビスで交換自在に取り付けられて いる。

【００２３】 ステンレス金属細線の撚線であるワイヤー４は、形状復元性を有し、前記V字型 金具３，３０が真空力で縮まる方向に圧縮されて湾曲してくるとこれに抗して復 元するように作用してV字型金具３，３０を突っ張ることにより金属ベローズ２ にかかる真空力に抗するように作用して真空力を除去する。そのためダンパ系の 固有振動数を小さくできるのである。

【００２４】 このように、ワイヤー４は、金属ベローズ２の最大伸延幅を制御するとともに、 真空力のために生じる金属ベローズ２の短縮に抗して突っ張り、金属ベローズ２ の除振を妨げないように作用する。 因みにワイヤー４は、ステンレス製の金属撚線を使用しているが、素材はこれに 限定されるものではない。

【００２５】 次に本考案に係る除振ダンパの作用を説明する。 図1〜図６に示すように、除振ダンパは、真空機器（ＴＭＰやＲＰ）および真空 容器との接続を可能とするためのフランジ1、フランジ１０を金属ベローズ２に より接続し、真空を保つ構造としている。 この両端のフランジ１、フランジ１０には、上下方向に真空機器と真空容器が連 結され、フランジ１、フランジ１０には夫々に、略V字状のＶ字金具３，３０を 取り付け、そのV字金具３，３０間をワイヤー４にて接続している。 また、ベローズ２の外側に弾性体２０を配置し、この弾性体２０にてフランジ1 、１０を接続して振動を減衰している。

【００２６】 上述の構成において、真空機器（TMP）を駆動させた際には、まず、ベローズ２ 内が真空となるため、ベローズ２内の大気圧により、真空機器（TMP）を鉛直上 方へ押し上げる真空力が発生する。 この真空力をＶ字金具３，３０間に接続したワイヤー４が突っ張ることで除去す る。 結果として、真空力をワイヤー４にて相殺するため、金属ベローズ２および弾性 体２０にバネ定数が小さいものを使用できるため、系全体の固有振動数を小さく できる。 又、ワイヤー４の長さを長くすることによりチルト方向の固有振動数も下げるこ とができる。

【００２７】 さて、図７に示す振動検査の比較表は、ダンパの不使用状態での振動状態と、前 記の「金属ベローズに防振ゴムを巻きホースバンドで固定する構成」の公知の除 振ダンパを１個使用した例と、２個直列に使用した場合と、本考案の除振ダンパ を使用した場合の振動状況の検査結果を示した比較グラフである。

【００２８】 この検査結果によれば、ロータリーポンプとターボ分子ポンプを作動させたとき の振動状況から、公知の除振ダンパを１個使用した例と２個直列に使用した場合 では、それぞれ除振が行われ各段階の４００Ｈｚ・１０００Ｈｚの振動がＸ軸、 Ｙ軸、Ｚ軸で減衰し、５０Ｈｚの振動がＺ軸では残っている。

【００２９】 これに対し、本考案の除振ダンパは１個だけで、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全部で、５ ０Ｈｚ・４００Ｈｚ・１０００Ｈｚの振動が減衰している結果が出ている。 グラフが示す通り、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ともほぼ平坦で全方向に除振性能が発揮さ れ、かつ安定している。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明したように本考案の真空機器用の除振ダンパは前記のような構成であ り、接続された真空機器より発生する振動を低周波から除振することが可能とな り、また、高周波の振動に対しては減衰率が大きな除振を行うことができるとい う利点がある。 さらに全体の構成はコンパクトであり、１個で十分な除振ができるもので、真 空機器との連携が必要な検査機器やマザーマシンにとって、必要なきわめて優れ た除振装置となっている。 近時の高度な現場的要請に対応できるもので実際的価値はたいへん高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る除振ダンパの一実施形態を示すも
ので、使用状態の全体構成を示す概略説明図。

【図２】同じく、本考案に係る除振ダンパの一実施形態
を示すもので内部機構を示す切開説明図。

【図３】同じく、本考案に係る除振ダンパの一実施形態
の平面図。

【図４】本考案に係る除振ダンパの一実施例を示す上方
からの斜視図。

【図５】同じ実施例の下方からの斜視図。

【図６】同じ実施例の側面図。

【図７】ダンパの不使用状態での検査と、公知のダンパ
を１個使用した例と２個直列に使用した場合と、本考案
の除振ダンパを使用した場合の振動検査の比較グラフ。

【符号の説明】

１ フランジ １０ フランジ ２ 金属ベローズ ２０ 弾性体（ゴムダンパ） ２１ 突縁 ２２ 軸 ３ V字型金具 ３０ V字型金具 ４ ワイヤー TMP ターボ分子ポンプ RP ロータリーポンプ ５ 枠

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】真空機器より発生する振動を吸収する金属
   ベローズを備えた除振ダンパであって、真空力相殺装置
   を併設したことを特徴とする除振ダンパ。
2. 【請求項２】前記真空力相殺装置は、金属ベローズで構
   成された管内に設けられたことを特徴とする請求項１記
   載の除振ダンパ。
3. 【請求項３】前記真空力相殺装置は、金属ベローズのフ
   ランジにリンクを介してワイヤーを連結することによっ
   て構成され、真空力をワイヤーが突っ張ることにより除
   去することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれ
   かに記載の除振ダンパ。
4. 【請求項４】前記真空力相殺装置は金属ベローズ両端部
   フランジからそれぞれ管内部に凹状に固定されたV字型
   金具を交差して取り付け、両V字型金具を湾曲したワイ
   ヤーによって連結したことを特徴とする請求項１〜３の
   いずれかに記載の除振ダンパ。
5. 【請求項５】前記真空力相殺装置が、カウンターバラン
   スによって構成されたことを特徴とする請求項１又は請
   求項２のいずれかに記載の除振ダンパ。