WO2006030798A1 - 除振台装置 - Google Patents

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fluid
panel
vibration isolation
plate
vibration
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Inventor
Akihiro Hayashi
Original Assignee
Fujikura Rubber Ltd.
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • F16F15/0232Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means with at least one gas spring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/02Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
    • F16F9/04Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall
    • F16F9/0409Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall characterised by the wall structure

Definitions

  • the present invention relates to a vibration isolation table device, and more particularly, to a vibration isolation table device that is directly or indirectly laid on a vibration isolation object and performs vibration isolation of the vibration isolation object. More specifically, the present invention relates to a vibration isolation table apparatus for suppressing fine vibration from the floor and self-excited vibration generated from the main body of a precision instrument. Description of prior art
  • a shopper when making a memory C] in a semiconductor manufacturing apparatus, a shopper is used that includes a printing apparatus that adapts a photographic technique to a circuit on a wafer substrate.
  • a stepper When using an actual stepper, it is necessary to move the wafer substrate and baking equipment to predetermined positions quickly and accurately in order to increase production efficiency.
  • the more agile moving and stopping is, the more inevitably the stepper has the problem of vibration.
  • circuit lines will be doubled or shorted ( The problem of generation of circuit double) occurs.
  • various proposals have been made for a vibration isolation table apparatus that removes a single vibration of a ristezoid / one.
  • the shaking table device has a kind of fluid panel (mainly an air > More specifically, vibration isolation devices using diaphragm-type and bellows-type fluid panels are used.
  • the intervening medium such as the spherical body may cause “dents” or “scratches” at the contact portion on the contact surface, and the desired characteristics in the initial operation may not be obtained.
  • the velocity-type fluid panel has relatively soft panel characteristics in the horizontal and feed directions, but it is sensitive to the delicate characteristics (particularly the soft panel characteristics in the horizontal direction) required in recent years. Therefore, it is difficult to take a sufficiently satisfactory response with this alone. In other words, if the film rigidity is lowered or the film part is enlarged, the panel will be much softer in the horizontal direction, resulting in the inconvenience that positioning becomes impossible due to lack of stability.
  • the present invention has been devised under such cold conditions, and the g-type is a vibration isolation table apparatus having panel characteristics that are soft in the vertical and horizontal directions and excellent in stability such as positioning. It is to provide. Summary of invention
  • the present invention provides a vibration isolation device that is directly or indirectly laid on a vibration isolation object and performs vibration isolation of the vibration isolation object.
  • a ceiling plate that is in direct or indirect contact with the object to be shaken, a hanging plate that hangs down from the periphery of the ceiling plate, and a base that is covered by the ceiling plate and the hanging plate,
  • a vertical fluid panel and a fluid bearing are sequentially provided from the base portion toward the inner surface of the ceiling plate, and the inner side surface and the base of the at least one hanging plate are provided.
  • a horizontal fluid panel is provided for the part, and the leveling is performed by floating the ceiling plate and the hanging plate with the vertical fluid / knee, and then with the fluid bearing.
  • the fluid bearing has a substantially cylindrical shape with a hollow portion inside, and one of the substantially circular planes that may contact the inner side surface of the ceiling plate is from a porous sintered surface.
  • the other substantially circular plane located on the opposite side to the one substantially circular plane is substantially in contact with the straight direction fluid panel, and the hollow portion is externally pressurized fluid for fluid bearings. Is configured to be injected.
  • the vertical fluid panel is composed of a diaphragm having a rolling action membrane structure, or a bellows.
  • the vertical fluid panel and the fluid pairing interposed between the inner surface of the ceiling plate and the base portion are arranged to support a load in the vertical direction, and the drooping
  • the horizontal fluid men- nel interposed between the inner surface of the plate and the base is arranged mainly for the purpose of horizontal positioning.
  • the ceiling plate and the hanging plate are integrated to have a function as a floating portion, and the base portion has a function as a fixing portion. .
  • the vertical fluid panel is a diaphragm having a rolling operation membrane structure
  • the base portion includes a base body in which a fluid chamber is formed, and a base body on the base body.
  • the fluid chamber formed in the base body is configured such that a pressure fluid for a fluid panel is injected from the outside, and a rerolling operation membrane is formed by injecting the pressure fluid. Is configured so that the fluid bearing moves up and down by rolling.
  • the vertical fluid panel is a bellows
  • the base ⁇ is formed by mutually connecting a pair of opposed ring-shaped facing surface portions and outer peripheral edge portions of the facing surface.
  • a side portion provided so as to be coupled, and the base portion has a fluid chamber shape.
  • a ring-shaped facing surface portion of the bellows is fixed to the base body in an fc state, and the other ring-shaped facing surface portion is fixed to the fluid bearing. And is configured to be substantially fixed.
  • the fluid chamber formed in the base body is configured such that a fluid / fluid pressure fluid is injected from the outside, and the ribs are pivoted by the injection of the pressure fluid. It is configured to expand in the direction and the fluid bearing moves up and down.
  • the horizontal fluid panel formed between the inner surface of the at least one hanging plate and the base is a diaphragm, bellows, or piston having a rolling working membrane structure. Consists of structures.
  • a horizontal fluid line from the base part to the inner side surface of the drooping plate is disposed between the inner surface of the at least one drooping plate and the base portion. Rings are sequentially provided, and are configured such that a non-contact state with the hanging plate is formed by the fluid bearing.
  • FIG. 1 is a half-sectional cross-sectional view for explaining a preferred first embodiment of the vibration isolation table device 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of FIG.
  • FIG. 3 is a half-sectional view for explaining the operation of the vibration isolation table device of the present invention
  • FIG. 4 is a half-sectional view for explaining the operation of the vibration removal table device of the present invention.
  • (A) is a front view showing a state in which a vibration isolation device is laid directly or indirectly under a plate-shaped stepper support on which a stepper as a vibration isolation object is placed.
  • Figure 5 (B) is a plan view of Figure 5 (A), and
  • FIG. 6 is a perspective view showing an example of a base.
  • FIG. 1 shows a half piece for explaining a first preferred embodiment of the vibration isolation device 1 of the present invention.
  • a cross-sectional view is shown.
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of FIG. 1 (however, the ceiling plate, which will be described later, has been removed for easy understanding of the internal structural force).
  • E13 and FIG. 4 are half-sectional views for explaining the operation of the vibration isolation table device 1 of the present invention.
  • FIGS. 5 ( ⁇ ) and ( ⁇ ) are a front view and a plan view, respectively, showing an example of the usage situation of the vibration damping device 1 of the present invention.
  • the vibration isolation table device 1 of the present invention is, for example, a plate-like stepper support on which a spatula 3 to 3 is placed. It is laid directly or indirectly under the base 4 so as to eliminate the vibration generated by the stepper 3 (object of vibration isolation) and not to transmit the vibration from the floor to the steel bar 3. Used.
  • three or more anti-vibration table devices 1 are used in consideration of the stability of the mounting, and are appropriately disposed at a suitable position to support the load.
  • the anti-vibration table device 1 includes, for example, a substantially rectangular ceiling plate 1 that is in direct or indirect contact with an object to be anti-vibrated, and a hanging plate that hangs from the periphery of the ceiling plate 10. 20 and a base portion 30 that covers the ceiling plate 10 and the hanging plate 20.
  • the ceiling plate 10 and the drooping plate 20 are normally integrated, and function as a “floating part” for so-called vibration removal used in a floating state in the vibration isolation device 1. is doing.
  • the base 30 functions as a so-called “fixing part” used in the anti-vibration apparatus 1 while being fixed on the floor.
  • the vibration isolator mounting device 1 is provided between the base portion 30 and the ceiling plate 1 between the inner surface 10 0 a of the ceiling plate 10 and the upper portion of the base portion 30.
  • a vertical fluid panel 4 0 (usually an air panel) and a fluid bearing 6 0 (usually an air bearing) are provided in sequence toward the inner surface 1 O a of the ceiling 0 1
  • the vertical direction fluid panel 40 interposed between the upper part of the base part 30 is mainly arranged to support the load in the vertical direction.
  • a horizontal fluid panel 80 (usually an air spring) is provided between the inner side surface 20 a of at least one drooping plate 20 and the side surface of the base portion 30.
  • the horizontal fluid panel 80 is arranged mainly for the purpose of positioning control of the main body.
  • the horizontal fluid panel 80 is the whole of the vibration isolation device 1 as shown in FIG. It may be provided as appropriate so that vibration isolation can be easily controlled according to the target layout. Therefore, it is not necessary to provide the horizontal fluid panel 80 so as to completely surround the base portion 30 shown in FIG.
  • Such an anti-vibration table device 1 levitates the top valve plate 10 and the hanging plate 20 by the vertical fluid panel 40 and leveles them, and then uses the fluid bearing 60 to It is designed so that it can be lifted without contact. This operation will be described in detail later.
  • the vertical fluid panel 40 is preferably a diaphragm, that is, a diaphragm having a mouth ring working membrane structure made of cloth-filled rubber, or a cloth-filled rubber bellows. Metal bellows can also be used.
  • FIG. 1 illustrates a diaphragm 40 as a preferred example of the vertical fluid panel 40.
  • the base part 30 has a quadrangular prism-shaped pace body 33 in which a fluid chamber 31 is formed.
  • a substantially ring-shaped concave flange member 34 is attached in communication with the fluid chamber 31.
  • a substantially ring-shaped cylinder component member 35 is fixed to the periphery of the flange member 34, and the periphery of the diaphragm 40 is obtained by combining the flange member 34 and the cylinder component member 35.
  • the fluid bearing 60 that is in contact with and placed on the diaphragm 40 functions as a piston portion of the mouth ring working membrane.
  • the fluid bearing 60 mounted on the re-diaphragm 40 is moved up and down by the rolling action of the diaphragm 40. That is, the fluid chamber 31 formed in the base body 33 is configured so that a pressure fluid for a fluid panel is injected from the outside (inlet 39 in the lower center of the drawing).
  • the mouth ring operating membrane force of the diaphragm 40 ⁇ rolling movement causes the fluid bearing 60 to lift.
  • the diaphragm 40 will be described in detail.
  • the diaphragm 4 diaphragm's working membrane (mouth ring actuation membrane) is designed so that it can be rolled by sliding between the cylinder and piston. A substantial load in the vertical direction is supported by.
  • the mouth ring working membrane is a so-called “diaphragm” with a bottomed, generally round-shaped shape.
  • This is a substantially cylindrical diaphragm that has a (convolution on) and whose effective pressure receiving area is kept constant during operation.
  • the working membrane has a folded portion, and when pressure is applied to the rolling working membrane surface, most of the membrane surface is pressed against the working membrane surface of the cylinder portion and the piston portion, and the remaining folded bottom portion is pulled by the pressure. Re-stress balance is maintained by re-stress.
  • the peripheral flange 41 of the rolling operation membrane is fixed by the combination of the flange member 34 and the cylinder component member 35, and the rolling operation membrane
  • the bottom 3 ⁇ 4U is fixed to a section of the biston part (a part corresponding to the piston head 65 of the fluid bearing 60) by a liner plate 37.
  • a rolling working membrane made of clothed rubber is designed to be extremely thin, and is constructed by covering rubber on a strong polyester (tetron) cloth.
  • the fluid chamber 3 1 of the base 30 can be supplied with fluid from the outside via the inlet 39, and the fluid chamber 3 1 is made of the above-mentioned Gozo product.
  • the working membrane communicates with the working space formed between the cylinder part and the biston part so that the mouth-ring can move.
  • the fluid bearing 60 has a substantially cylindrical shape with a hollow portion inside, and of the pair of substantially circular planes, one of the substantially circular planes 6 ′ that may be in contact with the inner side surface 10a of the ceiling plate 10a. 1 is composed of a porous sintered surface, and the other substantially circular plane 6 5 located on the opposite side of this substantially circular plane 61 constitutes a biston head 6 5, Vertical direction It is in contact with the diaphragm 40, which is a fluid panel. A pressure fluid for a fluid bearing is injected into the hollow portion of the fluid bearing 60 from the outside through an inlet 67.
  • the vibration isolation device 1 of the present invention the horizontal fluid panel 80 is provided between the inner side surface 20 a of the at least one hanging plate 20 and the side surface of the base portion 30. Intervened.
  • a diaphragm 80 having a rolling operation membrane structure is shown as a preferred example in FIG.
  • a cylinder component member 1 having a cylindrical recess structure is fixed to the side surface of the base portion 30, and further, a flange member 75 is fixed to a peripheral portion of the cylinder component member 71, The combination of the flange member 75 and the cylinder component member 71 forms a cylinder portion in which the peripheral flange portion 81 of the diaphragm 80 is clamped and fixed and the rolling operation membrane functions.
  • the biston member 78 is fixed to the inner surface 20 a of the drooping plate 20, and the piston head 7 8 a of the piston member 78 is covered with the diaphragm 80. Yes.
  • a bellows or a piston structure can be used instead of the diaphragm 8.
  • the bellows is made of rubber with cloth or metal bellows.
  • the horizontal direction fluid panel is directed from the side surface of the base portion 30 to the inner side surface 20 a of the drooping plate 20.
  • 80 and fluid pairing may be sequentially provided, and the fluid bearing may form a non-contact state with the hanging plate so that the friction is almost zero. In this case, the panel constant in the vertical direction can be lowered.
  • the piston member 78 in FIG. 1 is replaced with a fluid bearing, and the fixing from the inner surface 20 a of the drooping plate 20 is released to make it free. What is necessary is just to assume the drawing.
  • the squirting side of the fluid bearing is the inner side 20 a.
  • the pressure fluid for the fluid panel is injected from the outside into the fluid chamber 31 formed in the base body 33 through the injection port 39.
  • This pressure fluid injection The rolling actuating membrane of the red diaphragm 40 is moved by rolling to lift the fluid bearing 60.
  • the fluid bearing 60 is pushed up, the floating part including the ceiling plate 10 is also lifted.
  • the floating distance from the mounting reference position at this time is indicated by “ ⁇ ” in FIG.
  • a pressure fluid for fluid bearing is injected into the hollow portion of the fluid bearing 60 from the outside through the inlet 67.
  • pressure fluid for the fluid bearing By injecting the pressure fluid for the fluid bearing, pressure rest is ejected from the porous surface on the substantially circular flat surface 61 side composed of the porous sintered surface, and the ceiling plate 10 is contactlessly formed. It rises by the distance “” (Fig. 4). .
  • one or more bellows 90 (for example, a three-stage bellows as shown in the figure) as shown in FIG. 6 may be used.
  • the bellows 90 is provided so that a pair of opposed ring-shaped facing surface portions 9 1 and 9 5 facing each other and each outer peripheral flange portion of the facing surfaces 119 1 and 95 are connected to each other.
  • Side surface portion 9 3 (for example, bellows-like wall surface portion 9 3).
  • the bellows 9 and 0 have a continuous cloth embedded in the facing surface portions 9 1 and 9 5 and the bellows-like wall surface portion 93.
  • the basic idea of the preferred modified structure is to replace the diaphragm 80 in FIG. 1 with a cloth-filled rubber outlet 90 (FIG. 6) and to exhibit the same effect. That is, in a state where the fluid chamber 31 is communicated with the base body 33 shown in FIG. 1, the one ring-shaped facing surface portion 95 of the bellows 90 is substantially fixed, and the other ring-shaped facing is secured.
  • the surface portion 91 may be substantially fixed to the lower surface portion of the fluid bearing 60.
  • the word substantive is not limited to direct fixing methods, For example, it means that a new fixing member may be added and the bellows may be indirectly fixed through this fixing member. This is because the facing surface portion 9 1. 9 5 is not stable enough to be fixed as it is.
  • an anti-vibration table apparatus that has panel characteristics that are soft in the vertical and horizontal directions, and that is excellent in stability such as positioning. That is, the load can be lifted and leveled by the vertical fluid panel, and further the load can be lifted by the fluid bearing, and the horizontal friction is almost zero. As a result, the panel constant in the horizontal direction is low because only the horizontal arc and the actuator (horizontal fluid panel) need to be considered.
  • the panel constant in the straight direction can be further reduced.
  • the panel constant in the vertical direction is lowered by increasing the internal volume.
  • the vibration isolator apparatus of the present invention is a vibration isolator apparatus for suppressing fine vibrations from the floor and self-excited vibrations generated from the apparatus main body in precision instruments and the like, and uses various precision instrument drive devices. However, it can be widely used in industries that require vibration isolation.

Abstract

本発明の除振台装置は、除振対象物に直接または間接的に接する天井板と、この天井板の周縁から垂下する垂下板と、これらの天井板と垂下板に被される基台部とを備え、天井板の内側面と基台部との間には、基合部から天井板の内側面に向けて鉛直方向流体バネと流体ベアリングが順次設けられており、少なくとも1つの垂下板の内側面と基台部との間には、水平方向流体バネが設けられており、鉛直方向流体バネによって天井板と垂下板を浮上させて水準出しを行なった後に、流体ベアリングによって、天井板を非接触で浮上させることで水平方向に摩擦ほぼ零という非常に柔らかい状態で操作が行なえるような構成とされているので、鉛直方向および水平方向に軟らかいバネ特性を備え、しかも、位置決め等の安定性に優れる。

Description

^ 告
除振台装置 発明の背景
発明の分野
本発明は、 除振台装置に関し、 特に、 除振対象物に直接または間接的に敷設さ れ, 除振対象物の除振を行う除振台装置に関する。 より詳しくは、 精密機器等に おいて床からの微振動や装置本体から起こる自励振動を抑制するための除振台装 置に関する。 従来技術の説明
従来から、 例えば、 半導体製造装置においてメモリ、 】 Cを作る場合、 ウェハ 基板の上に回路を写真技術を応角した焼き付け装置を備えるス亍ッパーが用いら れる。 実際のステッパーの使用に際しては、 生産効率を上げるためにウェハ基板 や焼き付け装置を所定位置に俊敏かつ精度よく動かして位置決めする必要がある。 しかしながら、 俊敏な移動および停止を行なおうとすればする程、 ステッパー には振動の発生という問題が必然的に生じる。 ^に、 I Cの高い集積度が求めら れている今日の仕様では、たとえ微振動であっても、これを完全に除去しないと、 回路の線が二重【二なつたりショートしたりする (回路のダブリの発生) という問 題が生じる。 このような問題を解決するために従来よリステツ/ 一の微振動を除 去する除振台装置の提案が種々なされている。
例えば、 精密機器における床からの微振動を除去し、 一定位置を保っために、 賒振台装置には、 除振機能を発揮させるために、 從来から種 の流体パネュニッ ト (主に空気パネ〉 の使用が提案されている。 より具体的にはダイヤフラム型、 ベローズ型の流体パネを使用した除振装置が用いられている。
しかしながらダイヤフラ厶型流体 ネを鉛直方向の くネとして使用した場合、 鉛直方向には軟らかいパネとなる反面、 水平方向には硬いパネとなるという問題 がある。
このような問題を解決するために、 いわゆるジンパルビストンのような振り子 式を用いたリ、 さらに球面体で荷重を支持することによつて水平方向に軟らかい パネとする試みがなされている。
しかしながら、 これらの球面体等の介在媒体によつて接触面における接触部位 で 「窪み」 や 「傷」 などができ、 初期作動における所望の特性が得られなくなつ てしまうというおそれがある。
この一方で、 ベロ一ズ型の流体パネは、 水平方向および給直方向に比較的軟ら かいパネ特性を有するものの、 近年要求されているデリケートな特性 (特に水平 方向に柔らかいパネ特性) に対しては、 このもののみでは十分に満足のいく対応 をとること力 ί困難となっている。 すなわち、 水平方向に格段と軟らかいパネとす るだめに、 膜剛性を低くしたり、 膜部を大きくした場合には、 安定性に欠け位置 決めが出来なくなってしまうという不都合が生じている。
なお、 本願と類似する技術として、 特開平 5— 3 2 1 9 7 9号公報に開示の技 術が存在する。 しかしながら、 このものは, 水平方向のステップ外力の作用に対 して水平並進振動のみを維持し、 鉛直方向を拘束することを目的として提案され た構造であリ、 鉛直方向の軟らかいパネ特性が要求される本願発明とは異なるも のである。
このような寒情のもとに本発明は創案されたものであって、 その g的は、 鉛直 方向および水平方向に軟らかいパネ特性 備え、 しかも、 位置決め等の安定性に 優れる除振台装置を提供することにある。 発明の要約
上記課題を解決するために本発明は、 除振対象物に直接または間接的に敷設さ れ、 除振対象物の除振を行う除振合装置であって、 該除振台装置は、 除振対象物 に直接または間接的に接する天井板と、この天井板の周縁から垂下する垂下板と、 これらの天井板と垂下板に被される基台部とを備え、.前記天井板の内側面と基台 部との間には、 基台部から天井板の内側面に向けて鉛直方向流体パネと流体ベア リングが順次設けられており、 前記少なくとも 1つの垂下板の内側面と基台部と の問には、 水平方向流体パネが設けられておリ、 前記鉛直方向流体/くネによつて 天井板と垂下板を浮上させて水準出しを行なった後に、 前記流体べァリングによ つて、 天井板を非接触で浮上させる操作が行なえるように構成される。 また、 本発明の好ましい態様として、 前記流体ベアリングは、 内部に中空部を 備える略円柱形状をなし、 天井板の内側面と接す ¾ことのある一方の略円形平面 は多孔質焼結面から構成されており、 この一方の略円形平面と反対側に位置する 他方の略円形平面は鈴直方向流体パネと実質的に当接しており、 前記中空部には 外部から流体ベアリンゲ用の圧力流体が注入されるように構成される。
また、 本発明の好ましい態様として、 前記鉛直方向流体パネは、 ローリング作 動膜構造を有するダイヤフラム、 又はべローズから構成される。
また、' 本発明の好ましい態様として 前記天井板の内側面と基台部との間に介 在される鉛直方向流体パネと流体ペアリングは、 鉛直方向の荷重を支えるように 配置され、前記垂下板の内側面と基台部との間に介在される水平方向流体メ ネは、 主として水平方向の位置決めを目的とするように配置される。
また、 本発明の好ましい態様として、 前記天井板と前記垂下板は一体化され浮 遊部としての機能を有し、 前記基台部は固定部としての機能を有してなるように 構成される。
また、 本発明の好ましい態様として、 前記鉛直方向流体パネは、 ローリング作 動膜構造を有するダイヤフラムであり、 前記基台部は、 流体室が形成されたべ一 ス本体と、 このベース本体の上に流体室と連通した状態で被着されるフランジ部 材と、このフランジ部材の周縁部と固着一体化されるシリンダ構成部材とを有し、 前記フランジ部材とシリンダ構成部材の組み合わせによって、 ダイヤフラムの周 緑フランジ部が固着されるとともにローリング作動膜のシリンダ部が形成され、 前記流体ベアリングがローリング作動膜のビストン都として形成されてなるよう に構成される。
また、 本発明の好ましい態様として、 前記ベース本体に形成された流体室には 外部から流体パネ用の圧ガ流体が注入されるように構成されており、 圧力流体の 注入によリローリング作動膜がローリング移動して流体ベアリングが上下動する ように構成される。
また、 本発明の好ましい態様として、 前記鉛直方向流体パネは、 ベローズであ リ、 該べ α—ズは、 相対向する一対のリング状の対向面部と、 対向面の各外周縁 部を相互に連結するように設けられた側面部を備え、 前記基台部は、 流体室が形 成されたベース本体を有し、 このベース本体の上に流体室と連通し fc状態で前記 ベローズの一方のリング状の対向面部が固定されており、 他方のリング状の対向 面部が前記流体ベアリングと実質的に固定されてなるように構成される。
また、 本発明の好ましい態様として、 前記ベース本体に形成された流体室には 外部から流体/くネ用の圧力流体が注入されるように構成されており、 圧力流体の 注入によリベローズが軸方向に拡張し流体ベアリングが上下動するように構成さ れる
また、 本発明の'好ましい態様として、 前記少なくとも 1つの垂下板の内側面と 基台部との間に形成されている水平方向流体パネは、 ローリング作動膜構造を有 するダイヤフラム、 ベローズ、 又はピストン構造体から構成される。
また、 本発明の好ましい態様として、 前記少なくとも 1つの垂下板の内側面と 基台部との間には、 基台部から垂下板の内側面に向けて水平方向流体ノ、'ネおよび 流体ペアリングが順次設けられており、 前記流体ベアリングによって、 垂下板と の非接触状態が形成されてなるように構成される。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の除振台装置 1の好適な第 1実施形態を説明するための半片断 面図であり、
図 2は、 図 1の平面図であり、
図 3は、 本発明の除振台装置の動作を説明するための半片断面図であり、 図 4は、 本発明の除搌台装置の動作を説明するための半片断面図であり、 図 5 ( A) は、 除振対象物であるステッパーが載置された板状のステッパー支 持台の下に、 直接または間接的に除振台装置が敷設された状態を示す正面図であ リ、 図 5 ( B) は図 5 (A) の平面図であり、 および、
図 6は、 ベ□ーズの一例を示す斜視図である。
V 発明の 細な説明
以下、 本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図 1には、 本発明の除振台装置 1の好適な第 1実施形態,を説明するための半片 断面図が示される。 図 2には図 1の概略平面図が示される (ただし、 内部の構造 力 里解し易いように、後述する天井板を除去して ίίいてある)。 E13および図 4に は、 本発明の除振台装置 1の動作を説明するための半片断面図が示される。 図 5 (Α) および (Β) はそれぞれ、 本発明の除振合装置 1の使用状況の一例を示す 正面図および平面図である。
本発明の除振台装置 1は、 図 5 (A ) , ( Β) に示されるように除振対象物であ る例えば、 ス亍ツパ^ ~ 3が載置された板状のステッパー支持台 4の下に直接また は間接的に敷設され、 ステッパー 3 (除振対象物) により発生された振動を除去 するように、 また、 床からの振動をス亍ツバ一 3に伝えないように用いられる。 除振台装置 1は、 通常、 載置の安定性を考慮して 3つ以上用いられ、 荷重を支 えるべく好適な位置に適宜、 配置される。
〔本発明の除振台装置の好適な実施形態の説明〕
図 1に示されるように除振台装置 1は、 除振対象物に直接または間接的に接す る例えば略四角形状の天井板 1 ΰと、 この天井板 1 0の周縁から垂下する垂下板 2 0と、これらの天井板 1 0と垂下板 2 0に被される基台部 3 0とを備えている。 天井板 1 0と垂下板 2 0とは、 通常、 一体化されており、 除振台装置 1の中で 浮遊状態で使用されるいわゆる振動除去のための『浮遊部』 としての機能を果た している。 また、 基台剖 3 0は除振合装置 1の,中で床上に固定状態で使用される いわゆる 『固定部』 としての機能を果たしている。
本発明における除振台装單 1は、 図 1に示されるように天井板 1 0の内側面 1 0 aと基台部 3 0の上部との間に、 基台部 3 0から天井板 1 0の内側面 1 O aに 向けて鉛直方向流体パネ 4 0 (通常、 空気パネ) と流体ベアリング 6 0 (通常、 空気ベアリング〉 が順次設けられている。 天井板 1 0内側面 1 0 aと基台部 3 0 の上部との間に介在される鉛直方向流体パネ 4 0は、 主として鉛直方向の荷重を 支えるように配置されている。
また 図示のごとく少なくとも 1つの垂下板 2 0の内側面 2 0 aと基台部 3 0 の側面との間には、水平方向流体パネ 8 0 (通常、空気バネ)が設けられており、 この水平方向流体パネ 8 0は、 主として本体の位置決め制御を目的として配置さ れている。 水平方向流体パネ 8 0は、 図 5に示されるように除振台装置 1の全体 的レイアウトに応じて除振制御がし易いように適宜、 設ければよい。 従って、 図 1に示される基台部 3 0の周囲をすベて囲むように水平方向流体パネ 8 0を設け る必要はない。
このような除振台装置 1は、 鉛直方向流体パネ 4 0によって天弁板 1 0と垂下 板 2 0を浮上させて水準出しを行なった後に、 流体ベアリング 6 0によって、 天 井板 1 0を非接触で浮上させる操作が行なえるようになつている。 この動作説明 は後に詳述する。
鉛直方向流体パネ 4 0は、 ダイヤフラム、 すなわち布入りゴム製の口一リング 作動膜構造を有するダイヤフラム、 又は布入りゴム製べローズであることが望ま しい。 金属べローズも使用可能である。 図 1には鉛直方向流体パネ 4 0の好適例 としてダイヤフラム 4 0が例示してある。
図 1に示される実施形態において, 基台部 3 0は、 その内部に流体室 3 1が形 成された四角柱形状のペース本体 3 3を有しており、 このべ一ス本体 3 3の上側 には流体室 3 1と連通した状態で略リンゲ状の凹状フランジ部材 3 4が被着され ている。 さらに、 このフランジ部材 3 4の周^^部には、 略リング状のシリンダ構 成部材 3 5が固着され、 これらフランジ部材 3 4とシリンダ構成部材 3 5の組み 合わせによって、 ダイヤフラム 4 0の周縁フランジ部 4 1が挟持固着されるとと もにローリング作動膜が機能するシリンダ部が形成されるようになっている。 こ の一方で、 ダイヤフラム 4 0に当接するとともに載置された状態にある流体ベア リンゲ 6 0が口一リング作動膜のピストン部として櫸能するようになつている。 つまり、 ダイヤフラム 4 0のローリング作用によリダイアフラ厶 4 0に載置さ れている流体ベアリング 6 0が上下動するように構成されている。 すなわち、 前 記ベース本体 3 3に形成された流体室 3 1には外部から流体パネ用の圧力流体が 注入されるように構成されており (図面の下部中央にある注入口 3 9 )、圧力流体 の注入によリダイアフラム 4 0の口一リング作動膜力《ローリング移動して流体べ ァリング 6 0が持ち上がるように構成されている。
ダイアフラ厶 4 0について詳述すると、 ダイアフラ厶 4ひの作動膜 (口一リン グ作動膜) は、 シリンダ部とピストン部との摺動によリローリング移動できるよ うになつておリ、 このものによって鉛直方向の実質的な荷重が支えられている。 口一リング作動膜は、 いわゆる 『ダイヤフラム』 と呼ばれる有底の略円简形状の ものであって、 押し返し装着により、 長いス トロークと深い折り返し部
(convo l ut i on)を持ち、作動中にその有効受圧面積が一定不変に保たれる略円筒形 のダイアフラムである。 すなわち、 作動膜は折り返し部を備え、 ローリング作動 膜面に圧力が働くと膜面の大部分はシリンダ部とピストン部の作動膜面に押し付 けられ、 残リの折リ返し底部 圧力による引張リ応力によリ圧力バランスが保た れるようになっている。
なお、 本発明の実施の形態において、 前述したようにローリング作動膜の周縁 フランジ 4 1は、 フランジ部材 3 4とシリンダ構成部材 3 5の組み合わせによつ て固定されており、 さらにローリング作動膜の底 ¾Uは, リ亍ーナプレート 3 7に よってビストン部の項部 (流体ベアリング 6 0のピストンヘッド 6 5に相当する 箇所) に固定されている。
例えば、 布入リゴム製のローリング作動膜は、 極めて薄く設計され、 構成的に は、 強力なポリエステル (テトロン) 布等の上にゴムを被覆して作製される。 基台部 3 0の流体室 3 1には、 前述したように外部から流体が注入口 3 9を介 して供給できるようになつておリ、 この流体室 3 1は、 前記ゴ厶製の作動膜が口 —リング移動できるようにシリンダ部とビストン部との間で形成される作動空間 へと連通される。 このような流体室 3 1を設けることによって、 実質的な内容積 を大きくすることができ、 鉛直方向のパネ定数を小さくすることができる。 流体ベアリング 6 0は、 内部に中空部を備える略円柱形状をしており、 一対の 略円形平面のうち、 天井板 1 0の内側面 1 0 aと接することのある一方の略円形 平面 6' 1は多孔質焼結面から構成されておリ、 .この略円形平面 6 1と反対側に位 置する他方の略円形平面 6 5は、 ビストンへッド 6 5を構成してぉリ、 鉛直方向 流体パネであるダイヤフラム 4 0と当接した状態 (乗った状態) にある。 流体べ ァリング 6 0の中空部には注入口 6 7を介して外部から流体ベアリング用の圧力 流体が注入されるように構成されている。 そして、 流体ベアリング用の圧力流体 が注入されることによリ、 多孔質焼結面から構成されている略円形平面 6 1側の ポーラス面から、 圧力流 ί本が噴出され、 非接触で天井板 1 0を浮上させる操作が 行えるようになつている。 ところで, 前述したように本発明の除振台装置 1において、 少なくとも 1つの 垂下板 2 0の内側面 2 0 aと基台部 3 0の側面との間には、 水平方向流体パネ 8 0が介在されている。 本実施の形態における水平方向流体バネ 8 0として、 ロー リング作動膜構造を有するダイヤフラム 8 0が好適例として図 1に示されている。 すなわち、 基台部 3 0の側面には円筒状の凹部構造を備えるシリンダ構成部材 フ 1が固着され、 さらに、 このシリンダ構成部材 7 1の周緣部には、 フランジ部 材 7 5が固着され、 これらフランジ部材 7 5とシリンダ構成部材 7 1の組み合わ せによって、 ダイヤフラム 8 0の周緣フランジ部 8 1が挟持固着されるとともに ローリング作動膜が機能するシリンダ部が形成されるようになっている。 この一 方でビストン部材 7 8が垂下板 2 0の内側面 2 0 aに固着されており、 ピストン 部材 7 8のビストンへッド部 7 8 aはダイヤフラム 8 0に覆われた形態となって いる。
また、 水平方向流体パネ 8 0として、 ダイヤフラム 8ひに変えて、 ベローズ又 はピストン構造体 (流体シリンダ構造のもの) を用いることもできる。 ベロ一ズ は布入りゴム製のものや、 金属べローズが用いられる。
さらに、 垂下板 2 0の内側面 2 0 aと基台部 3 0の側面との間に、 基台部 3 0 の側面から垂下板 2 0の内側面 2 0 aに向けて水平方向流体パネ 8 0および流体 ペアリング (図示していない) を順次設けるような構成とし、 流体ベアリングに よって、 垂下板との非接触状態を形成するようにして、 摩擦ほぼ零の状態にして もよい。 この場合には、 さ に鉛直方向のパネ定数を下げることができる。 この ような流体ベアリングを採用した構造としては、 例えば, 図 1のピストン部材 7 8を流体ベアリングに置換させ、 なおかつ垂下板 2 0の内側面 2 0 aからの固定 を解除してフリーの状態にした図面を想定すればよい。 流体ベアリングの流悴噴 出側が内側面 2 0 aの箇所となる。
〔図 1に示される除振台装置 1の動作説明〕
図 1に示される状態においては、 鉛直方向流休パネ 4 0および流体ベアリング 6 0は作動していない。
次いで図 3に示されるように、 外部から注入口 3 9を介してべ一ス本体 3 3に 形成された流体室 3 1に流体パネ用の圧力流体が注入される。 この圧力流体の注 入によリダィァフラム 4 0のローリング作動膜がローリング移動して流体ベアリ ング 6 0を持上げるように作用する。 流体ベアリング 6 0の押し上げにより, 天 井板 1 0を含む浮遊部も持ち上がる。 この時の載置基準位置からの浮遊距離は図 3において、 『α』 で表示されている。
次いで、 流体ベアリング 6 0の中空部に、 注入口 6 7を介して外部から流体べ ァリング用の圧力流体が注入される。 この流体ベアリング用の圧力流体が注入さ れることにより、 多孔質焼結面から構成されている略円形平面 6 1側のポーラス 面から、圧力流休が噴出され、非接触で天井板 1 0が距離『 』ほど浮上する(図 4)。 .
すなわち、 天井板 1 0を非接触で浮上させる操作が行なわれる。 この時の載置 基準位置からの浮遊距離は、 『α + 』 となる (図 4 )。 なお、 図面上は、 浮上の 状態が分かり葛くなるように距離を誇張して現しているが、 実際の浮上距離は、 『 』力 f数ミリ程度、 『 』が数ミクロン程度 あり、固定されているピストン部 材 7 8 (こ被着し fc状態にある水平方向流体パネ 8 0への軸方向への影響はほとん どない。
〔本発明の除振合装置の変形構成例の説明〕
鉛直方向流体パネ 4 0として、 図 1に示されるダイアフラム 4 0に変えて、 図 6に示されるような 1段以上のベロ一ズ 9 0 (例えば図示のごとく 3段べローズ) を用いてもよい。 この場合、 ベロ一ズ 9 0は、 相対向する一対のリング状の対向 面部 9 1 , 9 5と、 対向面き 119 1 , 9 5の各外周緣部を相互に連結するように設. けられた側面部 9 3 (例えば、 蛇腹状壁面部 9 3 ) を備えている。 例えば、 布入 リゴ厶製のベローズという形態であれば、 ベロ一ズ 9、0は、 対向面部 9 1 , 9 5 および蛇腹状壁面部 9 3に連続した布が埋め込まれている。
好適な変形例構造の基本的な考え方は、 図 1におけるダイヤフラム 8 0を布入 リゴム製べ口一ズ 9 0 (図 6 ) に置換して、 しかも同様な作用を発現させること である。 すなわち、 図 1に示されるベース本体 3 3の上に流体室 3 1と連通した 状態で、 ベローズ 9 0の一方のリング状の対向面部 9 5を実質的に固定し、 他方 のリング状の対向面部 9 1を流体ベアリング 6 0の下面部と実質的に固定するよ うにすればよい。 実質的という文言は、 直接な固定方法に限定されることなく、 例えば、 新たな固定部材を付加し、 この固定部材を介してべローズを間接的に固 定してもよいという意味である。 対向面部 9 1 . 9 5はそのままの状態では、 固 定するのに安定性に欠けるからである。
上述してきた本発明においては、 鉛直方向および水平方向に軟らかいパネ特性 を備え、 しかも、 位置決め等の安定性に優れる除振台装置を提供するができる。 すなわち、 鉛直方向流体パネで荷重を浮上、 水準だしが行なえ、 さらに流体べ ァリングにより荷重を非 ¾ で浮上させ、 水平方向の摩擦ほぼ零の状態となる。 これにより水平方向のパネ定数は、 水平方向のァク、チュエータ (水平方向流体バ ネ) のみを考慮すればよいため、 水平方向のパネ定数は低いものとなる。
さらに、 水平方向のァクチユエータ側にも流体ベアリングを設けることによつ て、 さらに鈴直方向のパネ定数を下げることもできる。
また、 鉛直方向および水平方向共に流体パネを用いているために、 内容積を增 やすことで鉛直方向のパネ定数も低いものとなる。
本発明の除振台装置は、 精密機器等において床からの微振動や装置本体から起 こる自励振動を抑制するための除振台装置であリ、 各種の精密機器駆動装置を使 用しつつ除振が必要となる産業に広く利用することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 除振対象物に直接または間接的に敷設され、 除振対象物の除振を行う 除振台装置であって、
該除振台装置は、 除振対象物に直接または間接的に接する天井板と、 この天井 板の周縁から垂下する垂下板と、 これらの天井板と垂下板に被される基台部とを 備え、
前記天井板の内側面と基台部との間には、 基台部から天井板の内側面【こ向けて 鉛直方向流体パネと流体ベアリングが順次設けられており、
前記少なくとも 1つの垂下板の内側面と基台部との間には、 水平方向流体パネ が設けられており、
前記鉛直方向流体 くネによつて天井板と垂下板を浮上させて水準出しを行なつ た後に、 前記流体ベアリングによって、 天井板を非接触で浮上させる操作が行な えるようになつていることを特徴とする除振台装置。
2 . 前記流体ベアリングは、 内部に中空部を備える略円柱形状きなし、 天 井板の内側面と接することのある一方の略円形平面は多 ¾質焼結面から構成され ており、 この一方の略円形平面と反対側に位置する他方の略円形平面は鉛直方向 流体パネと実質的に当接しており、 前記中空部には外部から流体べァリング用の 圧力流体が注入されるように構成されてなる請求項 1に記載の除振台装置。
3 . 前記鉛直方向流体パネは、 口一リング作動膜構造を有するダイヤフラ 厶、 又はべローズである請求項 1に記載の除振台装置。
4. 前記天井板の内側面と基台部との間に介在される鉛直方向流体パネと 流体ベアリングは、 鉛直方向の荷重を支えるように配置され、 前記垂下板の内側 面と基台部との間に介在される水平方向流体パネは、 主として水平方向の位置決 めを目的とするように配置されてなる請求項 1に記載の除振台装置。
5 . 前記天井板と前記垂下板は一体化され浮遊部としての機能を有し、 前 記基台部は固定部としての機能を有してなる請求項 1に記載の除振台装置。
.
6 . 前記鉛直方向流体パネは、 ローリング作動膜構造を有するダイヤフラ ムであり,
前記基台部は、 流体室が形成されたベース本体と、 このベース本体の上に流体 室と.連通した状態で被着されるフランジ部材と、 このフランジ部材の周縁部と固 着一体化されるシリンダ構成部材とを有し、
前記フランジ部材とシリンダ構成部材の組み合わせによって、 ダイヤフラムの 周緑フランジ部が固着されるとともに口一リング作動膜のシリンダ部が形成され、 前記流体べァリングが口一リング作動膜のピストン部として形成されてなる請 求項 1に記載の除振台装置。
7 . 前記ベース本体に形成された流体室には外部から流体パネ用の圧力流 休が注入されるように構成されており、 圧力流体の注入によりローリング作動膜 がローリング移動して流体べ rリングが上下^するように構成されて る請求項
6に記載の除振台装置。
8. 前記鉛直方向流体パネは、 ぺローズであり、.
該べローズは、 相対向する一対のリング状の対向面部と、 対向面の各外周緣部 を相互に連結するように設けられた側面部を備え、
前記基台部は、 流体室が形成されたベース本体を有し、 このベース本体の上に 流体室と連通した状態で前記べ口一ズの一方のリング状の対向面部が固定されて おり、
他方のリング状の対向面部が前記流体ベアリングと実質的に固定されてなる請求 項 1に記載の除振台装置。
9. 前記ベース本体に形成された流体室には外部から流体パネ用の圧力流 休が注入されるように構成されており、 圧力流体の注入によリベローズが軸方向 に拡張し流体ベアリング力上下動するように構成されてなる請求項&に記載の除 振台装置。
1 0 . 前記少なくとも 1つの垂下板の内側面と基台部との間に形成されて いる水平方向流体パネは、 口一リング作動膜構造を有するダイヤフラム、 ベロー ズ、 又はビストン構造体である請求項 1に記載の除振台装置。
1 1 . 前記少なくとも 1つの垂下板の内側面と基合部との間には、 基台部 から垂下板の内側面に向けて水平方向流体バネおよび流体ベアリングが順次設け られておリ、 前記流体ベアリングによって、 垂下板との非接触状態が形成されて なる請求項 1 0に記載の除捩台装置。
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