JP4442307B2

JP4442307B2 - 除振装置

Info

Publication number: JP4442307B2
Application number: JP2004142969A
Authority: JP
Inventors: 秀夫小澤
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2024-05-12
Also published as: JP2005325876A

Description

本発明は除振装置に関する。

特開２００２−７０９４７号公報

電子ビームや光ビームで物体の形状や側長を行う装置又は回転軸の回転精度を超精密に測定する静電容量センサー等では振動が極めてその計測精度に影響を与え、また半導体製造装置では振動によりウエハ基板の上に正確に回路を形成できないという問題が生じ、これらに対処するために金属製の板ばね又はゴム袋製の空気ばねを用いた除振装置が種々提案されている。

ところで、金属製若しくはゴム製の板ばね又はゴム袋製の空気ばねを用いた除振装置のいずれも、金属又はゴムからなる固体を通じた振動の伝達を本質的に避けることができず、特に、ゴム製の板ばねを用いた除振装置では、１０Ｈｚから１５Ｈｚの固有振動、ゴム袋製の空気ばねを用いた除振装置では、２Ｈｚから３Ｈｚの振動の伝達は避けることが極めて困難である。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、空気ばねを用いても空気ばね以上の除振効果を得ることができる除振装置を提供することにある。

本発明の第一の態様の除振装置は、空気ばねと、この空気ばねを介して除振支持される基台と、この基台に多孔質空気ベアリングを介して浮遊支持されると共に除振対象物を支持する支持台とを具備している。

第一の態様の除振装置によれば、除振対象物を支持する支持台が空気ばねに除振支持される基台に多孔質空気ベアリングを介して浮遊支持されているために、空気ばねを介して基台に伝達される振動の支持台への伝達を略完全に抑えることができ、而して、空気ばね以上の除振効果を得ることができる上に、多孔質空気ベアリングによる変動の少ない安定な空気層でもって支持台を浮遊支持するために、支持台の振動をより低減できる。

本発明においては、空気ばねは、空気を密閉した金属製若しくはゴム製のダイヤフムからなるものであってもよいのであるが、好ましくは本発明の第二の態様の除振装置のように、基台と振動源との間に介在されるようになっているゴム製の空気袋を具備していてもよく、またゴム製の空気袋は、本発明の第三の態様の除振装置のように蛇腹状になっていてもよい。更に、空気ばねは、基台の垂直方向及び水平方向の除振支持を行うように構成されているのが好ましいのであるが、使用の目的によっては、主として垂直方向又は水平方向の基台の除振支持を行うように構成されていてもよく、また、主として垂直方向の基台の除振支持を行う垂直方向空気ばねと、主として水平方向の基台の除振支持を行う水平方向空気ばねとを具備していていてもよく、この場合、垂直方向空気ばねとして、ゴム製の空気袋、例えば蛇腹状になっているゴム製の空気袋を、水平方向空気ばねとして、ゴム製のダイヤフムからなるものを用いてもよい。

本発明の好ましい例ではその第四の態様の除振装置のように、基台は、支持台の下面に対面して配された底板部と、この底板部に固着されていると共に支持台の側端面を囲繞した側板部と、この側板部に固着されていると共に支持台の周縁部の上面に対面して配された上板部とを具備しており、空気ばねは底板部と振動源との間に介在されるようになっている。斯かる基台において、底板部及び上板部は、円形でも矩形状（正方形若しくは長方形）等の除振対象物を支持するに適したいずれの形状であってもよい。

基台が第四の態様の除振装置におけるような形態を有している場合、多孔質空気ベアリングは、本発明の第五の態様の除振装置のように、支持台の下面に対面する底板部の上面に固着された多孔質上面ベアリング板と、支持台の側端面に対面する側板部の側面に固着された多孔質側面ベアリング板と、支持台の周縁部の上面に対面する上板部の下面に固着された多孔質下面ベアリング板とを具備しているとよい。

本発明において、多孔質空気ベアリングにおいて多孔質上面ベアリング板、多孔質側面ベアリング板及び多孔質下面ベアリング板の夫々の好ましい例は、本発明の第六の態様の除振装置のように、基板と、この基板の一方の面に焼成された多孔質金属焼結層とを具備しており、この場合、多孔質金属焼結層は、金属粉末と無機質粉末とを混合、焼結してなるものであるとよい。裏金としての基板の一方の面には空気供給用溝が形成されていてもよく、多孔質金属焼結層は、斯かる空気供給用溝を覆って基板の一方の面に焼成されていてもよい。

多孔質金属焼結層としては金属粉末と無機質粉末とを混合、焼結してなるものを好ましい一例として挙げることができ、ここで、金属粉末は、少なくとも錫、燐及び銅を含んでおり、更には、ニッケル及びマンガンのうちの少なくとも一方を含んでいるとよく、無機質粉末は、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少なくとも一つを含んでいるとよいが、本発明はこれらに限定されない。

多孔質空気ベアリングは、本発明の第七の態様の除振装置のように、支持台を多孔質空気ベアリングに対して２０μｍから３μｍの隙間をもって浮遊支持するようになっているとよい。

斯かる隙間は、除振対象物とこれを支持する支持台との重量との関連で多孔質空気ベアリングに供給する高圧空気を制御することと側板部の厚さ設定とにより目的の値に設定できる。

本発明によれば、空気ばねを用いても空気ばね以上の除振効果を得ることができる除振装置を提供することができる上に、多孔質空気ベアリングによる変動の少ない安定な空気層でもって支持台を浮遊支持するために、支持台の振動をより低減できる。

次に本発明及びそれを実施するための最良の形態を図に示す好ましい実施例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に何等限定されないのである。

図１から図３において、本例の除振装置１は、四個の空気ばね２と、各空気ばね２を介して水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖに関して除振支持される基台３と、基台３に多孔質空気ベアリング４を介して水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖに関して浮遊支持されると共に計測具等の除振対象物を支持する支持台５とを具備している。

各空気ばね２は、基台３と振動源である建物の床１１との間に介在されるようになっているゴム製の空気袋１２と、空気袋１２の上端が固着されていると共に当該空気袋１２の上端を基台３の底板部１３に固着する取り付け板１４と、空気袋１２の下端が固着されていると共に当該空気袋１２の下端を床１１に固着する取り付け板１５とを具備しており、内部１６に高圧空気が充填された空気袋１２は、その空気圧とゴムとの弾性とによって床１１の水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖの振動を基台３に伝達しないようになっている。空気袋１２は、図４に示すように蛇腹状になっていてもよい。

基台３は、支持台５の下面２１に対面して配された矩形状の底板部１３と、底板部１３に固着されていると共に支持台５の側面２２を囲繞した矩形環状の側板部２３と、側板部２３に固着されていると共に支持台５の周縁部の上面２４に対面して配された矩形環状の上板部２５とを具備しており、各空気ばね２は底板部１３と床１１との間に介在されるようになっている。

多孔質空気ベアリング４は、支持台５の周縁部の下面２１に対面する底板部１３の周縁部の上面３１に固着された四個の矩形状の多孔質上面ベアリング板３２と、支持台５の側面２２に対面する側板部２３の側面３３に固着された四個の矩形状の多孔質側面ベアリング板３４と、支持台５の周縁部の上面２４に対面する上板部２５の下面３５に固着された四個の矩形状の多孔質下面ベアリング板３６とを具備している。

四個の多孔質上面ベアリング板３２の夫々は、支持台５の周縁部を間にして四個の多孔質下面ベアリング板３６の夫々に垂直方向Ｖに関して対応して配されている。

多孔質上面ベアリング板３２、多孔質側面ベアリング板３４及び多孔質下面ベアリング板３６は夫々同様に構成されており、例えば多孔質上面ベアリング板３２は、特に図３に示すように、一方の面４０に空気供給用溝４２が形成されていると共に他方の面４１で底板部１３の上面３１に固着された鋼製の基板（裏金）４３と、基板４３の一方の面４０に空気供給用溝４２を覆って焼成された多孔質金属焼結層４４と、空気供給用溝４２に高圧空気を供給すべく基板４３に形成された空気供給路４５とを具備しており、金属粉末と無機質粉末とを混合、焼結してなる多孔質金属焼結層４４は、外部に露出した一方の平坦な多孔面４６と、空気供給用溝４２に部分的に露出すると共に基板４３の一方の面４０に焼結された他方の平坦な多孔面４７と、一端では多孔面４６で開口すると共に他端では多孔面４７で開口する多数の細孔とを有しており、図示しない空気圧縮機から好ましくは伸縮自在なウレタンゴム製のスパイラルチューブ４８を介して空気供給路４５に供給された高圧空気は、空気供給用溝４２を介して多孔質金属焼結層４４の多孔面４７から多孔質金属焼結層４４の多数の細孔に導入されて多孔質金属焼結層４４の露出面である多孔面４６から噴出されるようになっている。

多孔質空気ベアリング４は、多孔質上面ベアリング板３２、多孔質側面ベアリング板３４及び多孔質下面ベアリング板３６の夫々の多孔面４６から噴出される高圧空気でもって支持台５を多孔質空気ベアリング４の多孔面４６に対して２０μｍから３μｍの隙間５１をもって浮遊支持するようになっている。

矩形板状の支持台５は、上板部２５に囲まれたその上面２４に計測具等の除振対象物が載置されてこれを支持するようになっており、支持台５は計測具等の基台そのものであってもよい。

以上の除振装置１では、空気ばね２を介して基台３を水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖに関して除振支持し、除振対象物を支持する支持台５を基台３に多孔質空気ベアリング４を介して水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖに関して浮遊支持するために、床１１に生じる水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖの振動をまず空気ばね２で基台３に伝達しないようにでき、更に、基台３に生じる水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖの振動を多孔質空気ベアリング４による隙間５１の空気層で支持台５に伝達しないようにでき、而して、空気ばね２を用いても空気ばね２以上の除振効果を得ることができる上に、多孔質空気ベアリング４の多孔面４６から噴出される高圧空気による隙間５１での乱れの少ない空気層での支持台５の浮遊支持であるために、隙間５１の空気層による支持台５の振動を殆ど生じさせることがない。また高圧空気供給管としてスパイラルチューブ４８を用いることにより床１１又は空気圧縮機の振動が基台３に又は多孔質空気ベアリング４を介して基台３に伝達することを防ぎ得る。

上記の例の除振装置１では、多孔質上面ベアリング板３２を四個で構成したが、多孔質上面ベアリング板３２としては、多孔面４６が支持台５の下面２１の略全面に対面するような形状をもった一個のものであってもよく、同様に多孔質側面ベアリング板３４及び多孔質下面ベアリング板３６の夫々も四個で構成する代わりに、一個で構成してもよく、更には、多孔質上面ベアリング板３２、多孔質側面ベアリング板３４及び多孔質下面ベアリング板３６の夫々を四個以外の複数個で構成してもよい。

本発明の除振装置の図２に示すＩ−Ｉ線矢視断面図である。図１の例に示す除振装置のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。図１に示す多孔質上面ベアリング板の断面説明図である。本発明の除振装置に用いる空気ばねの他の好ましい一例の説明図である。

符号の説明

１除振装置
２空気ばね
３基台
４多孔質空気ベアリング
５支持台

Claims

空気ばねと、この空気ばねを介して除振支持される基台と、この基台に多孔質空気ベアリングを介して浮遊支持されると共に除振対象物を支持する支持台とを具備しており、基台は、支持台の下面に対面して配された底板部と、この底板部に固着されていると共に支持台の側端面を囲繞した側板部と、この側板部に固着されていると共に支持台の周縁部の上面に対面して配された上板部とを具備しており、空気ばねは底板部と振動源との間に介在されるようになっており、多孔質空気ベアリングは、支持台の下面に対面する底板部の上面に固着された多孔質上面ベアリング板と、支持台の側端面を取り囲むように当該支持台の側端面に対面する側板部の側面に固着された多孔質側面ベアリング板と、支持台の周縁部の上面に対面する上板部の下面に固着された多孔質下面ベアリング板とを具備しており、多孔質上面ベアリング板、多孔質側面ベアリング板及び多孔質下面ベアリング板の夫々は、基板と、この基板の一方の面に焼成された多孔質金属焼結層とを具備しており、多孔質金属焼結層は、金属粉末と無機質粉末とを混合、焼結してなる除振装置。
空気ばねは、ゴム製の空気袋を具備している請求項１に記載の除振装置。
ゴム製の空気袋は蛇腹状になっている請求項２に記載の除振装置。
多孔質空気ベアリングは、支持台を多孔質空気ベアリングに対して２０μｍから３μｍの隙間をもって浮遊支持するようになっている請求項１から３のいずれか一項に記載の除振装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の除振装置に用いるための多孔質空気ベアリング。