JPWO2016110881A1 - Lightweight surface plate - Google Patents
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Abstract
必要な性能を十分確保しつつ出来る限り低コストで製造できる軽量定盤を開発することを目的とする。軽量定盤Aは、上板10、下板20及び中間構造体30とで構成される。中間構造体30は、板材31を2回毎に反対側に折り曲げてコ字状部分32と逆コ字状部分33が連続した折り曲げ板材34を、コ字状部分32又は逆コ字状部分33が互いに反対側に位置するように平行に配置して形成される。隣接して配置された折り曲げ板材34は、そのコ字状部分32又は逆コ字状部分33の接触面35が固着されている。The aim is to develop a lightweight surface plate that can be manufactured at the lowest possible cost while ensuring sufficient performance. The lightweight surface plate A includes an upper plate 10, a lower plate 20, and an intermediate structure 30. The intermediate structure 30 is obtained by bending the plate material 31 to the opposite side every second time, and forming the folded plate material 34 in which the U-shaped portion 32 and the inverted U-shaped portion 33 are continuous, the U-shaped portion 32 or the inverted U-shaped portion 33. Are arranged in parallel so as to be located on opposite sides of each other. The contact surface 35 of the U-shaped portion 32 or the inverted U-shaped portion 33 is fixed to the bent plate material 34 disposed adjacently.
Description
本発明は、精密天秤、光学機器あるいは計測機器などの精密機器類を載せるための軽量定盤に関するものである。 The present invention relates to a lightweight surface plate for placing precision instruments such as precision balances, optical instruments and measuring instruments.
近年、計測技術の急速な進歩に伴い、半導体産業やナノテクノロジーの分野を始めとし、あらゆる製造現場における周囲環境の製造装置への影響が無視できない段階に達している。例えば、床を伝わってくる振動、周辺の装置の発生する振動、空気から伝播する音響などは、防振台や作業台上に設置された測定機器の分解能、データの再現性に問題を来すことが指摘されている。 In recent years, with the rapid advancement of measurement technology, the influence of the surrounding environment on the manufacturing equipment in every manufacturing site including the semiconductor industry and nanotechnology has reached a stage where it cannot be ignored. For example, vibrations traveling on the floor, vibrations generated by surrounding equipment, and sound propagating from the air can cause problems with the resolution and data reproducibility of the measurement equipment installed on the vibration isolation table or workbench. It has been pointed out.
そのような外乱のある中で上記精密機器の性能を発揮させるためには、これら精密機器類を搭載する軽量定盤に高防振性(防振モード)、高共振抑制性、耐高曲げモード、耐高ねじれモードを付与することが重要となる。そこで、特許文献1に記載のハニカム定盤は、上板と下板との間に設けられる中間構造体をハニカム構造体とし、振動による軽量定盤の変位の大きい箇所のハニカム空間内に粘弾性体を収納し、この粘弾性体にて振動エネルギーを消耗させることでこの問題を解消しようとした(特許文献1参照)。
In order to demonstrate the performance of the above precision instruments in the presence of such disturbances, a lightweight surface plate equipped with these precision instruments has high vibration resistance (anti-vibration mode), high resonance suppression, and high bending resistance mode. It is important to provide a high torsion resistant mode. Therefore, in the honeycomb surface plate described in
ハニカム構造は、材料力学的に非常に優れた構造であるが、これをアルミニウムの押し出し成形品で構成しようとすると金型にコストがかかり大量生産しなければ採算は取れないという問題があるし、大型のものは出来ない。そこでコア部分を、例えば、鋼板材に一定間隔で切れ目を入れ、交差する鋼板材の反対側に切られた切れ目をこの切れ目に差し込んで組み合わせ、差し込み部を溶接で接合してハニカム構造を形成して行くような方法もあるが、この方法では少量生産に適用可能であるが非常に手間が掛かりコスト高になるという問題がある。その他、精密機器の載置台として使用する場合、上板に一定間隔で多数の雌ネジ孔を穿設して行かなければならないが、この雌ネジ孔加工は一つ一つを孔明け加工した後、タップ切り加工をしなければならず、この面でも相当なコスト高になるという問題があった。 Honeycomb structure is a very excellent structure in terms of material mechanics, but there is a problem that if you try to compose this with an extruded product of aluminum, the mold will be costly and it will not be profitable unless it is mass-produced, Large ones are not possible. Therefore, for example, the core part is cut at regular intervals in the steel plate material, the cut cut on the opposite side of the intersecting steel plate material is inserted and combined, and the plug is joined by welding to form a honeycomb structure. Although this method can be applied to this method, it can be applied to small-scale production, but there is a problem that it is very time-consuming and expensive. In addition, when used as a mounting table for precision equipment, it is necessary to drill a large number of female screw holes at regular intervals in the upper plate. This female screw hole processing is performed after drilling each one. However, tapping must be performed, and there is a problem that the cost is considerably increased in this aspect.
本発明は、このような従来の問題を解決すべくなされたもので、必要な性能を十分確保しつつ出来る限り低コストで製造できる軽量定盤を開発することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to develop a lightweight surface plate that can be manufactured at the lowest possible cost while sufficiently securing necessary performance.
請求項1に記載した発明は、荷重Wが設置される上板10、床面50に設置される下板20及び上板10と下板20との間に設置される中間構造体30とで構成された軽量定盤Aであって、
中間構造体30は、板材31を2回毎に反対側に折り曲げてコ字状部分32と逆コ字状部分33が連続した折り曲げ板材34を、コ字状部分32又は逆コ字状部分33が互いに反対側に位置するように平行に配置して形成されており、
隣接して配置された折り曲げ板材34のコ字状部分32又は逆コ字状部分33の接触面35が固着されている、ことを特徴とする。The invention described in
The
The
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載の軽量定盤Aにおいて、
上板10が、上面板部11、中間板部12及び下面板部13の3層構造で構成されており、上面板部11には一定間隔で締結ネジ挿通孔11aが穿設され、下面板部13には締結ネジ挿通孔11aに一致して係止孔13aが穿設されており、
中間板部12は樹脂製で、中間板部12の下面には係止孔13aに挿通される係止突起12aが突設され、且つ中間板部12の上面から係止突起12aに至る雌ネジ孔12bが穿設されており、
締結ネジ挿通孔11aから螺入された締結ネジ40によって拡開されて係止孔13aの孔縁が係止突起12aの外周面に食い込んで係止されるように、雌ネジ孔12bは締結ネジ40より細く形成されている、ことを特徴とする。The invention described in
The
The
The
請求項3に記載した発明は、請求項1に記載の軽量定盤Aにおいて、
上板10が、上面板部11、インサート下板部14の2層構造で構成されており、
上面板部11には一定間隔で締結ネジ挿通孔11aが穿設されており、
インサート下板部14は樹脂製で、締結ネジ挿通孔11aに合わせて通孔14bが穿設され、且つ、挿通孔11aから螺入された締結ネジ40が螺合するナット部材14aが雌ネジ孔12bに合致してインサートされている、ことを特徴とする。The invention described in claim 3 is the lightweight surface plate A according to
The
Fastening
The insert
請求項4に記載した発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の軽量定盤Aにおいて、
荷重Wを受けた時に軽量定盤Aが最も撓む、中間構造体30の中央部分Tの空間Kにコア材36が配設されている、ことを特徴とする。The invention described in claim 4 is the lightweight surface plate A according to any one of
The
請求項5に記載した発明は、請求項4に記載の軽量定盤Aにおいて、
上板10の下面に接触する粘弾性材37がコア材36に取り付けられている、ことを特徴とする。The invention described in claim 5 is the lightweight surface plate A according to claim 4,
A
本発明によれば、中間構造体30が折り曲げ板材34とそれらの接合(接着又は溶接)で構成されているので、中間構造体30の製造は単なる板金作業で済み、非常に安価に軽量定盤Aを製造することができる。しかもこの隣接して配置された折り曲げ板材34は、互いに接触面35で接着又は溶接などの方法で固着されているので、この固着部分の厚みは板厚の2倍となり、これにより中間構造体30の機械的強度が大幅に向上する。
According to the present invention, since the
そして、鋼板製の従来の上板に直接、螺設されていた雌ネジ孔に代えて、射出成形のような方法で形成される樹脂製の中間板部12に雌ネジ孔12bを形成することができ、或いは同じく射出成形のような方法で既設のナット部材14aを樹脂製のインサート下板部14にインサートすることができるので、雌ネジ孔加工を省略することができ、加工コストを大幅に削減することができる。しかも、上板10の構成部材として樹脂板を採用しているため、この部分で伝達されてきた振動のある程度の部分を熱に変換吸収して内部減衰させることができる。
Then, instead of the female screw hole screwed directly on the conventional upper plate made of steel plate, the
なお、軽量定盤Aは、1次の固有周波数を可能な限り高い領域に追いやるほど性能が高いと評価される。固有周波数の計算式は分子に剛性を、分母に質量を持つため、剛性を高くするほど或いは質量を軽くするほど固有周波数は高くなるので、荷重Wを受けた時、最も大きく撓む中間構造体30の中央部分Tの空間K内にブロック状のコア材36を予め配置することにより、軽量定盤Aの質量をほとんど増やすことなく剛性を高めることができ、軽量定盤Aの固有周波数分を要求周波数まで高くすることができる。なお、コア材36に、上板10の下面に接触する粘弾性材37を取り付けておけば、上板10の伝わってきた振動を粘弾性材37によって効果的に熱に変換することができ、高い防振性を得ることができる。
The lightweight surface plate A is evaluated as having higher performance as the primary natural frequency is driven to the highest possible region. Since the natural frequency is calculated using the stiffness of the numerator and the mass of the denominator, the higher the stiffness or the lower the mass, the higher the natural frequency. By arranging the block-
以下、本発明を図示実施例に従って説明する。軽量定盤Aは、上板10、下板20及び上板10と下板20との間に設置される中間構造体30、更には必要に応じて設けられる側面板26とで構成される。
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. The lightweight surface plate A includes an
上板10の実施例1は、図6に示すように、上面板部11、中間板部12及び下面板部13の3層構造で構成されている。上面板部11は鋼板製又は石板製で、その上面は要求される平面度、平面粗さに仕上げられている。鋼板製の場合は、一定間隔で縦横に締結ネジ挿通孔11aが穿設されている。
As shown in FIG. 6, the first embodiment of the
中間板部12は、硬質の樹脂板製で、締結ネジ挿通孔11aに合わせてその下面に係止突起12aが突設されている。係止突起12aは先端部分が基部に比べてやや太く、後述する下面板部13に穿設されている係止孔13aに挿通可能な直径となっている。そして、中間板部12の上面から係止突起12aの先端に至る雌ネジ孔12bが穿設されている。雌ネジ孔12bは、締結ネジ挿通孔11aから螺入された締結ネジ40によって拡開され、係止孔13aの孔縁が係止突起12aの基部の外周面に食い込んで係止されるように、雌ネジ孔12bの内径の全体、或いは係止突起12a部分の雌ネジ孔12bの内径が締結ネジ40の外形より若干細く形成されている。この雌ネジ孔12bは最初から雌ねじが刻設されている必要がなく、単なる丸孔で、例えばタッピングねじのような締結ネジ40をねじ込むことで、締結ネジ40の雄ねじによって刻設するようにしてもよい。
The
下面板部13は、係止突起12aが圧入にて貫通されて下面に突出する程度の単なる薄い鋼板で、締結ネジ挿通孔11aに合わせて一定間隔で縦横に係止孔13aが穿設されている。そして、これらは図6に示すように3層に積層され、接着固定される。
The lower
中間構造体30は、複数の折り曲げ板材34で構成されている。折り曲げ板材34は、板材31を2回毎に反対側に折り曲げてコ字状部分32と逆コ字状部分33が連続したジグザグ形状である。コ字状部分32又は逆コ字状部分33が互いに反対側に位置するようにしてこの折り曲げ板材34を平行に配置し、隣接して配置された折り曲げ板材34のコ字状部分32又は逆コ字状部分33の接触面35を接着又は溶接により一体化する。この時、コ字状部分32又は逆コ字状部分の接触面35の長さは、接触面35に直交する面と同じ長さとしてもよいし、いずれか一方をいずれか他方より長くすることも可能である。同じ長さの場合は中間構造体30の平面形状は正方形の格子状となる。異なる長さの場合は長方形となる。接触面35の長さを接触面35に直交する面より長くすると、固着により二重となった接触面35の部分が多くなり、剛性が高まる。また、折り曲げ板材34の折り曲げ長さは、締結ネジ挿通孔11aに干渉しない長さが選定される。
The
コア材36は必要に応じて使用されるもので、格子状の中間構造体30の空間Kに収納される大きさに合わせて形成される。軽量定盤Aの剛性を高めるものであるから、鋼製の板を折り曲げて4片で構成された四角の枠状、或いは6片で構成された中空の四角のボックス状に形成される。
The
また、粘弾性体37も必要に応じて使用される。粘弾性体37は例えばブチルゴムのような部材で、コア材36の外周面に付着して設けられたり、或いはコア材36に内蔵され、一部がコア材36から露出するように設けられる。そして、この粘弾性体37は上板10の下面に接触するように取り付けられる。
A
そして、下板20の上に中間構造体30が設置され、両者の接触部分が接着され、強固に一体化される。続いて中間構造体30上に一体化された上板10が載置され、下面板部13と中間構造体30との接触部分が接着され、強固に一体化される。なお、中間構造体30の周囲には例えば木製の側面板26が取り付けられ、上板10及び側面板26を貫通して挿通された締結ボルト45が下板20に螺着され、全体が一体化される。
And the
クリーンルームの床材として使用されるような場合に、載置される荷重Wの大きさが予め分かっており、軽量定盤Aの強度を補強しておかなければならないような場合には、軽量定盤Aが最も撓む場所、一般的には中央部分Tに必要数のコア材36を中間構造体30の四角形の空間Kにはめ込み、軽量定盤Aの強度を高めるようにしておく。
When it is used as a flooring material in a clean room, the magnitude of the load W to be placed is known in advance, and when the strength of the lightweight surface plate A must be reinforced, the lightweight constant A required number of
また、軽量定盤Aの外乱による振動を嫌う場合には、粘弾性体37を装備したコア材36を使用する。この時、粘弾性体37が上板10の下面に接触していることが好ましい。
In addition, when the vibration due to the disturbance of the lightweight surface plate A is disliked, the
このようにして構成された軽量定盤Aは、前述のようにクリーンルームの床材として使用される。負荷Wの足60は、図6に示すように締結ネジ40によって上板10に固着される。この時、前述のように締結ネジ40は締結ネジ挿通孔11aを通って雌ネジ孔12bにねじ込まれ、これを拡開して係止突起12aを係止孔13aに係合する。これにより負荷Wを上板10に確実に固定できる。
The lightweight surface plate A thus configured is used as a floor material for a clean room as described above. The
軽量定盤Aの実施例2は、図7に示すようなものでこの場合は、上板10は上面板部11と、インサート下板部14の2層構造である。上面板部11は実施例1と同様で、一定間隔で縦横に締結ネジ挿通孔11aが多数穿設されている。
インサート下板部14は、樹脂製で上面板部11の締結ネジ挿通孔11aに合わせて通孔14bが穿設されており、通孔14bにナット部材14aがインサートされている。図の実施例では、上面板部11の締結ネジ挿通孔11aは実施例1に比べてその内径が大きく、インサート下板部14の上面から突設された円筒部14cが下から挿通されている。ナット部材14aのインサート位置は図の実施例に限られず、締結ネジ40による締め付けが可能な位置でインサート成形が可能な位置であればどの部分でもよい。インサート下板部14は上面板部11に例えば接着或いはねじ止めのような手段で一体化される。それ以外の部分は実施例1と同様である。
The insert
A:軽量定盤、T:中央部分、K:空間、W:荷重(負荷)、10:上板、11:上面板部、11a:締結ネジ挿通孔、12:中間板部、12a:係止突起、12b:雌ネジ孔、13:下面板部、13a:係止孔、14:インサート下板部、14a:ナット部材、14b:通孔、14c:円筒部、20:下板、26:側面板、30:中間構造体、31:板材、32:コ字状部分、33:逆コ字状部分、34:折り曲げ板材、35:接触面、36:コア材、37:粘弾性材、40:締結ネジ、45:締結ボルト、50:床面、60:足。 A: Lightweight surface plate, T: Central portion, K: Space, W: Load (load), 10: Upper plate, 11: Upper surface plate portion, 11a: Fastening screw insertion hole, 12: Intermediate plate portion, 12a: Locking Protrusion, 12b: female screw hole, 13: bottom plate portion, 13a: locking hole, 14: insert lower plate portion, 14a: nut member, 14b: through hole, 14c: cylindrical portion, 20: lower plate, 26: side Face plate, 30: intermediate structure, 31: plate material, 32: U-shaped portion, 33: inverted U-shaped portion, 34: bent plate material, 35: contact surface, 36: core material, 37: viscoelastic material, 40: Fastening screw, 45: fastening bolt, 50: floor surface, 60: foot.
Claims (5)
中間構造体は、板材を2回毎に反対側に折り曲げてコ字状部分と逆コ字状部分が連続した折り曲げ板材を、コ字状部分又は逆コ字状部分が互いに反対側に位置するように平行に配置して形成されており、
隣接して配置された折り曲げ板材のコ字状部分又は逆コ字状部分の接触面が固着されていることを特徴とする軽量定盤。A lightweight surface plate composed of an upper plate on which a load is installed, a lower plate installed on a floor surface, and an intermediate structure installed between the upper plate and the lower plate,
The intermediate structure is a folded plate material in which a U-shaped portion and an inverted U-shaped portion are continuous by bending the plate material to the opposite side every two times, and the U-shaped portion or the inverted U-shaped portion is positioned on the opposite side. Are arranged in parallel so that
A lightweight surface plate characterized in that a contact surface of a U-shaped portion or an inverted U-shaped portion of a bent plate material arranged adjacently is fixed.
中間板部は樹脂製で、中間板部の下面には係止孔に挿通される係止突起が突設され、且つ中間板部の上面から係止突起に至る雌ネジ孔が穿設されており、
締結ネジ挿通孔から螺入された締結ネジによって拡開されて係止孔の孔縁が係止突起の外周面に食い込んで係止されるように、雌ネジ孔は締結ネジより細く形成されていることを特徴とする請求項1に記載の軽量定盤。The upper plate has a three-layer structure of an upper plate portion, an intermediate plate portion, and a lower plate portion. Fastening screw insertion holes are formed in the upper plate portion at regular intervals, and fastening screws are inserted into the lower plate portion. A locking hole is drilled to match the hole,
The intermediate plate portion is made of resin, and the lower surface of the intermediate plate portion is provided with a locking projection that is inserted into the locking hole, and a female screw hole extending from the upper surface of the intermediate plate portion to the locking projection is provided. And
The female screw hole is formed narrower than the fastening screw so that it is expanded by the fastening screw threaded from the fastening screw insertion hole and the hole edge of the locking hole bites into the outer peripheral surface of the locking projection and is locked. The lightweight surface plate according to claim 1, wherein:
上面板部には一定間隔で締結ネジ挿通孔が穿設されており、
インサート下板部は樹脂製で、締結ネジ挿通孔に合わせて通孔が穿設され、且つ、挿通孔から螺入された締結ネジが螺合するナット部材が雌ネジ孔に合致してインサートされていることを特徴とする請求項1に記載の軽量定盤。The upper plate is composed of a two-layer structure of an upper plate portion and an insert lower plate portion,
Fastening screw insertion holes are drilled in the top plate at regular intervals.
The insert lower plate portion is made of resin, and a through hole is formed in accordance with the fastening screw insertion hole, and a nut member into which the fastening screw screwed in from the insertion hole is screwed is inserted into the female screw hole. The lightweight surface plate according to claim 1, wherein:
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