JPS63165645A - 超微細振動環境を作る制振方法及び制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、例えば超ＬＳＩ製造工場などのように１ミ
クロンないしそれ以下のオーダーの加工及び精度が厳格
に要求される超又は超々精密機器を据付ける床ないしテ
ーブル（以下制振床という）の振動障害を解消するため
の制振方法及びこの方法を実施する制振装置に係り、さ
らにいえば、制振床の振動を検出するとリアルタイムて
振動に応答する外力を加えて能動的に振動を打ち消して
超微細振動環境を作る制振方法及び制振装置に関する。

従来の技術 ＬＳＩ製造工場などのように超又は超々精密な加工及び
精度が厳格に要求される先端技術の発達と共に振動障害
の問題が大きくなり、振動防止技術も発達している。

とりわけ、我国は軟弱な地盤か多く、地震国でもあるし
、しかもノイズレベルが高い過密化した環境にあるので
、振動防止技術も、地盤の改良のほか、発振源からの振
動伝達の遮断、あるいは受振体への振動伝達の遮断など
多岐の技術分野にわたっている。そして、 ■一般的には、制振床の剛性を高め振動の増幅を抑える
設計的技術と、振動源の防振を徹底する方法か多く採用
されている。

■また、空気ばねに代表される柔らかいはね要素て制振
床を支持せしめ、振動の影響を受は流す受。

動的、消極的な制振装置も採用されている。

■特開昭５９−１６１５６５号及び特開昭６０−９２５
７０公報にそれぞれ記載された制振装置の場合は、第８
図に振動モデルを示したとおり、制振床Ｍに補助質量ｍ
を付設し、センサーＰが制振床Ｍの振動を検出すると、
制御回路Ｇを通じてアクチュエータａを制御し、補助質
量ｍを駆動して振動を吸収せしめる構成とされている。

本発明が解決しようとする問題点 （Ｉ）上記■に述べた制振方法は、防振、除振効果に限
界かある。

即ち、１ミクロンないし０．１ミクロンのオーダーの加
工及び精度を要求される超ＬＳＩ製造工場などにおいて
は、振動許容値（加速度）は０．１ｇａｌ以下を要求さ
れる。しかるに、上記■の制振方法では０．２ｇａｌか
せい一杯の制振ないし除振効果てあり、とうてい前記の
振動許容値を達成し得ないという問題点がある。

（ＩＩ）上記■に述へた制振装置の場合、その実施に必
要とされる柔らかいばねを得るためには材料上の制約が
あり、場合によっては制振床が不安定なだけの状態にな
ってしまう。

また、系の固有振動数てのいわゆる共振現象を生ずるた
め、本発明か目的とするような超微細振動環境に対処す
ることは極めて困難である。

（ＩＩＩ）上記■の制振装置は、積極的に振動を打ち消
そうとする原理を評価てきるが、制振床Ｍの振動を検出
してから、アクチュエータａが補助質量ｍを動かして振
動を打ち消す効果を発現するまてに若干の時間を要し、
この時間遅れのためにリアルな防振、除振効果を期待し
がたい。即ち、系の固有振動数ての共振現象は回避し得
す、いわば単に共振点をずらすか又は分散させる程度の
制振効果を奏しているにすぎない。

また、この制振装置は、補助質量ｍを含む複雑な制振設
計が必要であるし、いわゆる静間性を改善てきないとい
う問題点がある。

問題点を解決するための手段 （第１の発明） 上記従来技術の問題点を解決するための手段として、こ
の発明に係る制振方法は、図面の第１図〜第７図に好適
な実施例を示したとおり、制振床１の振動を検出し、検
出された振動と正比例する逆向きの外力を同制振床１に
加えて振動を打ち消す構成とした。

作　　　　　　用 制振床ｌか振動すると、この振動を打ち消す外力をリア
ルタイムに加えて振動を能動的に抑え込む（打ち消す）
ので、同制振床ｌの振動を効果的に防ぐととかてき、高
い制振効果を発揮する。

（第２の発明） 同じく上述した従来技術の問題点を解決するだめの手段
として、この発明に係る制振装置は、上記第１の発明に
係る制振方法を実施するものてあって、やはり図面の第
１図〜第７図に好適な実施例を示したとおり、 柔らかいばねによる支持機構２で支持された制振床１と
、前記制振床１に設置した複数の振動センサー４と、前
記振動センサー４の検出信号を後記駆動装置の制御信号
に処理する演算制御回路５と、構造駆体床６等に反力を
とって前記制振床ｌに振動を打ち消す外力を加える複数
の床駆動装置３とより成る構成とした。

作　　　　用 制振床ｌが振動すると、これを振動センサー４か検出し
、その検出信号は演算制御回路５へ送る。

演算制御回路５は、前記検出信号を床駆動装置３に対す
る応答のアナログ制御信号に処理して送る。

床駆動装置３は、前記の制御信号に基づいて検出信号の
大きさの出力を発生し、構造駆体床６に反力をとって振
動を打ち消す外力を制振床ｌに加え、もって制振床１の
振動を抑え込み制振効果を奏するのである。

実施例 第１図は、この発明に係る制振装置の概念図てあり、第
２図は前記概念図を具体化した実施例である。

即ち、構造駆体床６の上に柔らかい空気ばね式の支持機
構２て制振床ｌが略水平に支持されている。したかって
、静間性は改善てきる。

制振床ｌと構造駆体床６との間には、制御か簡単て出力
か大きいロッド型のりニアモータ、即ちボイスコイルモ
ータによる床駆動装Ｍ３．３′を垂直方向及び水平方向
にそれぞれ設置し、もって構造駆体床６に反力をとって
制振床ｌに制振力を外力として加える構成とされている
。

ちなみに、床駆動装置３．３′の床１に対する配置は、
その１例を第３図に示したとおり、垂直方向の床駆動装
置３は、制振床１の全平面にバランスした正三角形の各
頂点位置に合計３台使用されている。水平方向の床駆動
装置３は、制振床ｌの直角２方向にそれぞれ少なくとも
２台ずつ使用されている。こうした配置により、回転又
は戻れ振動の悪影響を除くことがてきる。　　　　□制
振床１には、同法１の振動を検出する振動センサー４が
直に設置されている。振動センサー４としては、振動を
電圧の大きさで高感度に検出し、かつ周波数特性が良好
なサーボ型加速度計を使用し、これが演算制御回路５と
接続されている。そして、演算制御回路５は、前記床駆
動装置３．３′と接続されている。

演算制御回路５は、論理演算回路を組込んだアナログ方
式のものであり、振動センサー４から入った検出信号（
電圧値）を直ちに電流の大きさに変換して床駆動装置３
．３′へ送り、制振床１の振動に対し、正比例する逆向
きの外力を床駆動装置３．３′がリアルタイムで加え、
振動を打ち消す。したかって、との制振設計は至極簡単
にてきる。また、応答性と電気回路の定数変更により全
体系の振動応答性か可変に構成されている。

実験の結果によれば、第４図に示したとおり、構造駆体
床６に伝達された衝撃振動は、制振床１上ては１／１０
以下に制振された効果が確認されている。

図中７はグレーチング床である。

第２の実施例 第５図に概念図を示し、第６図に具体的構成を示した制
振装置の原理及び構成の大部分は、上記の第１実施例と
共通ずる。但し、本実施例の場合、制振床１は、柔らか
いばね性をもつケーブル状の吊り支持機構２′て梁８に
吊り支持された構成を特徴とするものである。

第３の実施例 第７図に示した制振装置は、ｇＳ６図のように梁８から
吊り支持された制振床ｌか作業性に及ばず影響を除くべ
く改良した構成のものである。

即ち、制振床１は、その直下に平行に設けた補助床１′
との二重構造に構成し、それぞれの床１．１′に振動セ
ンサー４．４′か設置されている。

水平方向の床駆動装置３′は構造駆体床６と補助床１′
との間に設置し、垂直方向の床駆動装置３は制振床１と
補助床１′との間に設置し、しかも両法ｌ、１′間には
さらにやわらかいばね性の支持機構２′が設置され、さ
らに補助床１′を構造駆体床６に吊り支持機構２′て吊
り支持せしめた構成とされている。

本実施例の制振装置は、上下方向、及び水平方向の制御
を容易に行なえる点を特長とする。

本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述したとおりてあって、この発
明に係る制振方法及び制振装置は、制振床ｌの振動に対
し、リアルタイムて逆向きの外力を加え、能動的に振動
を打ち消し静止状態を保持する制振制御か働くので、通
常の生活環境振動に卓越する１、５Ｈｚ以上の振動数に
おいて外乱振動の１７１０以下に制振する優れた制振、
除振効果を発揮する。よって、現在超ＬＳＩ製造工場な
どの床に要求されている０、１ｇａＪ１以下を楽にクリ
ヤーできる。

したかって、ａ微細振動環境を得ることかてき、益々集
積度か高まる傾向にある半導体製造工場などのクリーン
ルーム内の特に微細な振動環境の要求に応じられるので
ある。

また、制御可能な振動、振幅範囲が広く、地震時の精密
機器の保護にすこぶる有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る制振装置の概念図、第２図は第
１実施例の制振装置の主要部を示した断面図、第３図は
制振床に対する駆動装置の配置を示した説明図、第４図
は常時微動と床上足踏み衝撃を構造躯体と制振床に分け
て記録した加速度波形図、第５−図と第６図は第２実施
例の概念図と主要部の断面図、第７図は第３実施例の主
要部の断面図、第８図は従来の振動装置モデル図である
。 第２図 第３図 第５図 第６図 第７図 緯 第８図 昭和６１年特許願第３０９３１７号 ２１発明の名称 制振方法及び制振装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住所　　　　大阪市東区本町四丁目２７番地名称　　　
　株式会社　物中工務店 ４、代理人　　〒１０４ 住所　　　東京都中央区京橋三丁目１１番２号三宝ビル
３階　山名特許事務所 ５、補正命令の日付（発送日） 昭和６２年３月３１日 ６、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【１】制振床（１）の振動を検出し、検出された振動と
   正比例する逆向きの外力を同制振床（１）に加えて振動
   を打ち消すことを特徴とする制振方法。 【２】柔らかいばねによる支持機構（２）で支持された
   制振床（１）と、前記制振床（１）に設置された振動セ
   ンサー（４）と、前記振動センサー（４）の検出信号を
   駆動装置の制御信号に処理する演算制御回路（５）と、
   構造駆体床（６）等に反力をとり制振床（１）に振動を
   打ち消す力を加える床駆動装置（３）とより成ることを
   特徴とする制振装置。