JP5249594B2

JP5249594B2 - 床構造

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Publication number: JP5249594B2
Application number: JP2008016818A
Authority: JP
Inventors: 宏和吉岡; 竜太井上; 司岩橋; 良典高橋; 隆之阿部; 嘉之橋本
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-01-28
Also published as: JP2009174263A

Description

本発明は、精密機器等を設置する床構造に係り、架台と架台を載置する支持部材との接合構造に関する。

クリーンルーム内で精密機器等を設置する場所は、精密機器等の重量に耐える十分な強度が要求されるため、通常、強度の小さいメッシュの床パネルを取り外し、その位置に強度の大きい架台が取付けられている。このとき、必要とする設置面積を確保するため、複数個の床パネルが架台と置き換えられている。

この架台は、さらに、精密機器等に伝播される振動を防止するため高い剛性が求められている。剛性を高めるためには、架台自体の剛性のみでなく、架台を載置する支持部材との取付け構造も問題となる。

具体的には、架台全体として、次の要求性能を満たすよう要求されている。
要求性能１：個々の架台ごとに高さ、位置、傾きが調整でき、架台全体としての平面度を精度よく確保できること。
要求性能２：架台全体の水平方向や鉛直方向の剛性、及びアクセレランス（単位加振力当りの加速度応答）が精密機器の稼動に必要な基準値を満足すること。

そして、架台の剛性を高める技術としては、例えば、図１１、１２に示すものがある（特許文献１参照）。
即ち、図１１、１２に示すように、強度の小さいメッシュの床パネル７０を取り外し、その位置にコンクリートが充填され強度を高めた大きい高剛性架台６が取付けられている。高剛性架台６と高剛性架台６を受ける根太３４との間には、高剛性架台６の荷重を根太３４に直接伝達する荷重伝達部７が設けられ、この荷重伝達部７で高剛性架台６と根太３４を接合している。

荷重伝達部７には、グラウト材としての無収縮モルタルＭが充填され、荷重伝達部７の周囲には、スポンジ製の部材からなる漏れ止め部材８が設けられている。架台調整台２６を用いて高剛性架台６の位置決めが終わった後に、高剛性架台本体６の貫通孔６０から無収縮モルタルＭが充填される。無収縮モルタルＭが固まると高剛性架台６が根太３４に固定される。

特許文献１では、平面度を満たすための位置決めを架台調整台２６で行った後に、無収縮モルタルＭを充填し、高剛性架台６を根太３４に固定するため、要求性能１は満たすものと思われる。

しかし、特許文献１では、グラウト材と根太の付着力が小さい、グラウト材の充填具合が隅部に気泡などができた場合に不十分となる、グラウト材の剛性が鉄に比べて小さい、などの要因で、要求性能２が達成できない場合がある。
特開２００５−３３６７６２号公報

本発明は、上記事実に鑑み、架台全体の水平方向や鉛直方向の剛性、及びアクセレランスが基準値を満足する床構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る床構造は、精密機器を設置する架台と、前記架台が載置される支持部材と、前記架台のレベルを調整する架台調整台と、前記架台と前記支持部材との間に差し込まれ前記架台調整台で調整された前記架台の位置を維持するクサビと、前記クサビの上面及び下面に塗布され前記クサビを固着する接着剤と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、クサビが、架台調整台によりレベルが調整された架台と、架台が載置される支持部材との間に差し込まれている。
即ち、レベルが調整された架台と支持部材との間に差し込まれたクサビにより、架台調整台で調整された架台の位置が維持される。また、クサビの上下両面には接着剤が塗布されている。
これにより、接着剤で固着されたクサビで架台を支持することとなり、架台の水平方向や鉛直方向の剛性が高くなり、アクセレランスを小さくすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の床構造において、前記クサビは、前記架台の裏面に設けられ、傾斜面を備えた上クサビ部材と、前記傾斜面と面で接触するクサビ面と、前記支持部材と面で接触する載置面とを備えた下クサビ部材と、を備えていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、上クサビ部材の傾斜面と下クサビ部材のクサビ面が面で接触し、下クサビ部材の載置面と支持部材が面で接触している。
これにより、架台を広い面積で支持できる。また、下クサビ部材の差し込み量で架台と支持部材の隙間を埋めることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の床構造において、前記上クサビ部材は、前記架台の辺に沿って連続して形成された長クサビとされ、前記下クサビ部材は、所定の間隔で、前記上クサビ部材が設けられた位置に、複数個が差し込まれている短クサビであることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、上クサビ部材は、一つの長クサビで形成され、下クサビ部材は、複数個の短クサビで形成されている。
これにより、架台と架台を載置する支持部材の間の隙間が傾斜していても、短クサビの差し込み量を異ならせるだけで架台を適正な位置に接合できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の床構造において、前記クサビは、前記架台の向かい合う２辺に差し込まれたことを特徴としている。
請求項４に記載の発明によれば、クサビは、架台の向かい合う２辺にそれぞれ差し込まれている。
これにより、架台と架台を載置する支持部材の接合場所が２辺に特定され、施工が容易となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の床構造において、前記架台の向かい合う２辺の方向は、前記架台が載置される支持部材としての根太の方向であることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、架台を載置する根太の方向にクサビが差し込まれる。
これにより、根太で架台を受ける構成の床に広く活用できる。また、根太方向では、常に下からの施工空間が確保されるため、連続する架台の接合施工が容易となる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の床構造において、前記接着剤は、クリーンルームを汚染する物質を含まない接着剤とされ、前記架台は、クリーンルームで使用する精密機器を載せる架台であることを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれか１項に記載の架台はクリーンルームで使用する精密機器を載せる架台であり、接着剤は、例えば、可塑剤やシロキ酸などのクリーンルームを汚染する物質を含まない接着剤とされている。
これにより、クリーンルームを汚染しないで、精密機器を載せる架台の剛性を高くし、アクセレランスを小さくできる。

本発明は、上記構成としてあるので、架台全体の水平方向や鉛直方向の剛性やアクセレランスが基準値を満足できる。

図１〜３に示すように、床面に敷かれ精密機器６８を設置する架台１０は、精密機器６８の重量に耐える強度が要求されるため、強度の小さいメッシュの床パネル７０を取り外し、その位置に配置されている。このため、架台１０の外形は床パネル７０と同じ大きさとされ、厚さを厚くして架台１０の剛性を高めている。

このとき、床面の高さは、床パネル７０の支持金具である架台調整台２６を用いて床パネル７０と同じ高さに調整し、厚くされた架台１０の下面３８を床パネル７０の支持部材である根太３４に載置し、精密機器６８の重量を根太３４で受ける構成とされている。

架台１０は、搭載する精密機器６８の大きさに応じて複数の架台１０が床パネル７０と置換えられ、精密機器６８の設置面積を確保している。
架台１０の固定にはグラウト材を使用しないため、グラウト材を充填するための貫通孔はなく、架台１０の側面３２の４つの角部は架台調整台２６との干渉を避けるため切り欠かれ、切欠面１２が形成されている。

図２に示すように、架台１０の側板３２と上板３０は金属板で形成され、上板３０と側板３２が囲む空間には鉄筋（図示せず）が配置され、コンクリート２８が充填されている。

上板３０の４つの角部には、金属の補強板１６が上板３０とコンクリート２８の間に設けられ、切欠部１２からせり出した上板３０と補強板１６が重なる位置には、円筒状の固定用金具１４の上端が取付けられている。

図２、３に示すように、架台１０の下面３８と根太３４の間にはクサビ２２が設けられている。クサビ２２は、架台１０の下面３８に固定される上クサビ部材１８と、上クサビ部材１８と根太３４の間に差し込まれる下クサビ部材（短クサビ部材２０）とを有している。

上クサビ部材１８は、架台１０の１つの辺である側板３２Ａ側へ、架台１０の下面３８に平面１８Ａを固定した長クサビである。上クサビ部材１８の傾斜面１８Ｂは、架台１０の中心部に向けて高さが低くなる方向に傾斜している。

下クサビ部材は、上クサビ部材１８よりクサビの幅が短くされた短クサビ部材２０とされ、短クサビ部材２０は、上クサビ部材１８が設けられた位置に所定の間隔で、複数個が差し込まれている。

短クサビ部材２０は、平面部２０Ａを根太３４の側に向け、また上クサビ部材１８の傾斜面１８Ｂと面で接触するクサビ面である傾斜面２０Ｂを、上クサビ部材１８の傾斜面１８Ｂ側に向け、根太３４と傾斜面２０Ｂの間に横方向（矢印Ｐの方向）から差し込まれる。
これにより、架台１０を短クサビ部材２０の複数の傾斜面２０Ａの広い面積で支持できる。

図４に示すように、根太３４と傾斜面１８Ｂの間に短クサビ部材２０を差し込む時に、短クサビ部材２０の平面部２０Ａと傾斜面２０Ｂに接着剤６６を塗布する。接着剤６６が塗布された短クサビ部材２０により、根太３４と上クサビ部材１８の傾斜面１８Ｂが固定される。

これにより、架台１０と根太３４の接合部の剛性が高くなり、アクセレランスを小さくできる。
このとき、接着剤６６には、可塑剤やシロキ酸などのクリーンルームを汚染する物質を含まない接着剤が用いられる。

なお、図５に示すように、短クサビ部材２０は、複数の短クサビ部材とされており、所定の間隔を開けて上クサビ部材１８と根太３４の間に差し込む。

次に、架台１０と根太３４の接合方法について説明する。
図３に示すように、架台１０は、所定の間隔（例えば６００ｍｍ）で掛け渡された根太３４の間に載置される。このとき、上クサビ部材１８の傾斜面１８Ｂが矢印Ｐの方向に向く方向に上クサビ部材１８は固定されている。

架台１０の根太３４からの高さＨは、床パネル４０と同じ高さとされ、架台１０の４つの角部に設けられた架台調節台２６で調節される。

即ち、図６に示すように、先ず、架台調節台２６の高さ調整ネジ４２に設けられたナット４４を回転させて床パネル支持部４６の高さを調整する。次に、架台調節台２６の固定ネジ受け部４８の上に架台１０の固定用金具１４をかぶせ、床パネル固定ネジ５０を回転させて高さＨを微調整する。

架台１０の高さが決定された後、根太３４と上クサビ部材１８の間の隙間に接着剤６６を塗布した短クサビ部材２０を矢印Ｐの方向から差し込む。このとき、上クサビ部材１８は根太３４と同じ方向に固定されているため、短クサビ部材２０を矢印Ｐの方向から差し込む作業が根太３４と根太３４の間の空間を利用してできるため、作業空間が常に確保される。

また、短クサビ部材２０は隙間に差し込む作業でよいため、接着剤６６が根太３４や上クサビ部材１８で削ぎ落とされることはない。
なお、短クサビ部材２０を差し込む作業は人力で行うため、差し込む力は架台１０の重量に比べてはるかに小さい。従って、短クサビ部材２０を差し込む作業によって架台１０の位置や高さは変化せず、微調整された状態が維持される。
これにより、架台１０の要求性能１が満足される。

また、短クサビ部材２０は、根太３４と上クサビ部材１８の間の隙間が傾斜していても、複数個の短クサビ部材２０のそれぞれの差込量を調整することで傾斜を吸収でき、架台１０を水平に支持できる。

次に、本実施例の効果について従来の無収縮モルタルＭを充填した場合と比較しながら説明する。
図７に、従来の無収縮モルタルＭを充填した試験装置を示す。

根太３４の替わりに設けられた、支持部材である敷板５４に第１架台５２を載置している。第１架台５２と敷板５４の間には漏れ止め部材５８が２ヶ所設けられ、漏れ止め部材５８で囲まれた空間５６には無収縮モルタルＭが充填されている。第１架台５２には、無収縮モルタルＭを充填するための貫通孔６０が開けられている。

敷板５４は、移動しないよう敷板止め金具６２で床面（図示せず）に固定されている。
図８に、本実施例のクサビ２２で固定した試験装置を示す。

根太３４の替わりに設けられた、支持部材である敷板５４に第２架台６４を載置している。第２架台６４と敷板５４の間にはクサビ２２が２ヶ所設けられ、上クサビ部材１８と短クサビ部材２０が傾斜面同士を接触させて配置されている。短クサビ部材２０には接着剤６６が塗布されている。

なお、敷板５４は、根太の場合と異なり、第２架台６４の下部に空間が形成されないため、第２架台６４の外側から作業が可能なよう、上クサビ部材１８と短クサビ部材２０の傾斜面の方向を反対方向としている。即ち、短クサビ部材２０を第２架台６４の外側から差し込める方向としている。

また、第２架台５４には無収縮モルタルＭを使用しないため貫通孔６０（図７参照）はなく、敷板５４は、移動しないよう敷板止め金具６２で床面（図示せず）に固定されている。

試験方法は、先ず、それぞれの試験装置においてアクセレランスを測定し、測定したアクセレランスを用いてそれぞれの試験装置の剛性を求めた。

先ず、第１架台５２のアクセレランスの試験方法は、第１架台５２の予め定めた加振点をロードセルの付いたインパルスハンマー（図示せず）で叩いて加振力Ｐを与え、同時に加振点での加速度を加速度計で測定した。

加振力を与える方向は、第１架台５２のＸ方向（根太方向と平行な方向）、Ｙ方向（根太方向と直交する方向）及びＺ方向（鉛直方向）とし、第１架台５２におけるそれぞれの方向の中央部付近を叩いた。

インパルスハンマーで加えた力と、第１架台５２が受けた衝撃により発生した加速度から、加えた力に対する加速度応答であるアクセレランスを求めた。
次に、求めたアクセレランスを２回積分し、加えた力に対する変位量を算出した。その変位量の逆数を求め剛性とした。

第２架台６４についても、第１架台５２と同様の方法でアクセレランスを測定し剛性を求めた。
図９にアクセレランスの測定結果を示す。
アクセレランスは、インパルスハンマーで受けた衝撃により第１架台５２に発生する振動数（Ｈｚ）毎に異なる値となる。代表値として振動数が１００Ｈｚにおけるアクセレランスの測定値を図９に示す。

図９において、特性Ａは従来例であり無収縮モルタルを充填した場合の特性である。特性Ｂは本発明のクサビを使用した場合の特性である。特性Ｃは比較例であり無収縮モルタルの替わりにエポキシ樹脂を充填した場合の特性である。

なお、図９は、特性ＡのＹ方向（根太と直交方向）のアクセラレンスを１．０とした比で示している。

ここに、架台に要求される特性として、加えられた力を周囲に伝えにくいものが望ましく、アクセレランスは、値が小さい程、加えられた力がそれぞれの架台に伝わりにくいことを現している。

特性Ａでは、Ｙ方向よりＸ方向のアクセレランスが大きく、Ｚ方向のアクセレランスはＹ方向より減少する傾向を示した。特性Ｂでは、Ｙ方向よりＸ方向のアクセレランスは小さく、Ｚ方向はＹ方向よりアクセレランスが増大する傾向を示した。また、特性Ｃも特性Ｂと同じ傾向を示し、Ｙ方向よりＸ方向のアクセレランスは小さく、Ｚ方向はＹ方向よりアクセレランスが増大する傾向を示した。

特性Ａ、Ｂ、Ｃ間の傾向を比較すると、Ｘ方向では、特性Ｂのアクセレランスが１番小さく、特性Ｃが次いで小さく、特性Ａが最も大きい。特性Ｂと特性Ａは１００倍近くの違いがある。Ｙ方向、Ｚ方向もいずれも傾向は同じである。

このように、特性ＢはＸ軸、Ｙ軸、Ｘ軸のいずれの方向においても、特性Ａよりアクセレランスが小さい。本発明により、アクセレランスの基準値（例えば半導体素子製造装置の１つである露光装置の場合、１０Ｈｚ帯域で１×１０^−５〜３×１０^−４（ｍ／ｓ^２／Ｎ）、１００Ｈｚ帯域で１×１０^−３〜２×１０^−２（ｍ／ｓ^２／Ｎ）程度）を満たすことができる。

なお、特性Ｃは、特性Ｂに次いで、安定して小さいアクセレランスなっており、充填材として無収縮モルタルに替えてエポキシ樹脂を充填すればアクセレランスは小さくできる。しかし、エポキシ樹脂はケミカル汚染の問題がありクリーンルームには採用できない。

次に、図１０を用いて剛性の算出結果について説明する。
図１０は、図９と同じく、特性Ａは従来の無収縮モルタルを充填した場合、特性Ｂは本発明のクサビを使用した場合、特性Ｃは比較例であり無収縮モルタルの替わりにエポキシ樹脂を充填した場合の特性を示している。

また、インパルスハンマーで力を加えた方向である、Ｘ方向（根太方向と平行な方向）、Ｙ方向（根太方向と直交する方向）、Ｚ方向（鉛直方向）も既述の図９と同じである。

なお、図１０は、特性ＡのＹ方向の剛性を１とした場合の比で示している。
図１０に示す剛性の算出結果から、特性ＡはＹ方向に比べＸ方向の剛性は小さく、Ｚ方向の剛性は大きい傾向を示した。特性ＢはＹ方向に比べＸ方向の剛性はやや大きく、Ｚ方向の剛性はやや小さい傾向を示した。この傾向は、特性Ｃでも同じである。

この結果から、本発明である特性Ｃは、加振する方向による剛性の差が小さい。
特性Ａ、Ｂ、Ｃ間の傾向を比較すると、Ｘ向では、特性Ｂの剛性が１番高く、特性Ｂは特性Ａより大幅に増大している。特性Ｃは特性Ｂの近くまで増大している。

Ｙ方向、Ｚ方向も傾向は同じである。しかし、Ｚ方向は特性Ａの剛性も大きく、特性Ａ、Ｂ、Ｃ間の差は小さい。

本発明により、剛性の基準値（例えば半導体素子製造装置の１つである露光装置の場合、０．３×１０^８〜３×１０^８（Ｎ／ｍ）程度）を満たすことができる。

本発明に係る床構造の基本構成を示す図である。本発明に係る床構造の基本構成を示す図である。本発明に係る床構造の基本構成を示す図である。本発明に係る床構造で使用するクサビの基本構成を示す図である。本発明に係る床構造で使用するクサビの基本構成を示す図である。本発明に係る床構造の基本構成を示す図である。従来例の床構造の試験装置を示す図である。本実施の形態に係る床構造の試験装置を示す図である。本実施の形態に係る床構造の試験結果を示す図である。本実施の形態に係る床構造の試験結果を示す図である。床構造の従来例の基本構成を示す図である。床構造の従来例の基本構成を示す図である。

符号の説明

１０架台
１８長クサビ（上クサビ部材）
２０短クサビ部材（下クサビ部材）
２２クサビ
３４根太（支持部材）
６６接着剤
６８精密機器

Claims

精密機器を設置する架台と、
前記架台が載置される支持部材と、
前記架台のレベルを調整する架台調整台と、
前記架台と前記支持部材との間に差し込まれ前記架台調整台で調整された前記架台の位置を維持するクサビと、
前記クサビの上面及び下面に塗布され前記クサビを固着する接着剤と、
を有する床構造。
前記クサビは、前記架台の裏面に設けられ、傾斜面を備えた上クサビ部材と、
前記傾斜面と面で接触するクサビ面と、前記支持部材と面で接触する載置面とを備えた下クサビ部材と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の床構造。
前記上クサビ部材は、前記架台の辺に沿って連続して形成された長クサビとされ、
前記下クサビ部材は、所定の間隔で、前記上クサビ部材が設けられた位置に、複数個が差し込まれている短クサビであることを特徴とする請求項２に記載の床構造。
前記クサビは、前記架台の向かい合う２辺に差し込まれたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の床構造。
前記架台の向かい合う２辺の方向は、前記架台が載置される、支持部材としての根太の方向であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の床構造。
前記接着剤は、クリーンルームを汚染する物質を含まない接着剤とされ、
前記架台は、クリーンルームで使用する精密機器を載せる架台であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の床構造。