JP2516404B2 - 制振支持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、地震に起因する振動とか、自動車等に起因
して発生される微振動などの振動を構造体の床等の支持
体から受け、それに起因して、LSI製造工場やレーザー
応用製品工場などにおける半導体やプリント基板といっ
た超精密製品を製造する製造装置を載置する装置載置台
が振動することを防止するように構成した制振支持構造
に関する。

＜従来の技術＞ LSI製造工場やレーザー応用製品工場などでは、微振
動によっても製品の不良発生を招くため、それらの振動
を抑制することが必要であり、従来では、製造装置を載
置する装置載置台等と構造体の床等の支持体との間に、
積層ゴムと空気バネといったバネ要素を介在し、それら
のバネ要素によって装置載置台を弾性支持し、振動によ
る衝撃を緩和しながら微振動を効率良く吸収するように
構成していた。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、装置載置台に伝播する振動を緩和でき
るものの、その振動を無くすことはできないものであっ
た。

そこで、補助質量を付設するとともに、油圧シリンダ
などのダンパーを設け、装置載置台が振動しないように
したものもあるが、補助質量やダンパーを設けるために
装置載置台が大型化する欠点があり、また、装置載置台
の重量が増大し、それらを弾性支持する構成に強度が要
求される欠点がある。

また、ダンパーは、油の粘性により減衰力を調整する
ものであるから、微少振動では粘性が大きく、装置載置
台の防振性能を劣化させる問題を生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、地震に起因する振動とか、自動車等に起因して発
生される微振動などが床やそれに載置される装置載置台
に伝播することを、装置載置台を大型化することなく、
かつ、装置載置台に載置される機器の重量などに対応さ
せて極めて有効に抑制できるようにすることを目的とす
る。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明の制振支持構造は、このような目的を達成する
ために、固定部に、水平方向に変位可能に支持台を吊り
下げ支持するとともに、その支持台に複数の支持部材を
介して装置載置台を設け、前記支持台と前記支持部材と
の間、前記支持部材どうしの間、および、前記支持部材
と前記装置載置台との間それぞれに空気バネを介在する
とともに、それらの空気バネの少なくとも一個を作用状
態と非作用状態とに切換える固定機構を設け、かつ、前
記固定部と前記装置載置台とを、水平方向で互いに直交
する二方向および鉛直方向それぞれの方向に作用するリ
ニアモータを介して連動連結し、前記装置載置台に振動
センサを付設するとともに、その振動センサによる検出
結果に基づき、振動を打ち消すようにリニアモータを作
動する制御装置を備えて構成する。

＜作用＞ 上記構成によれば、地震や微振動等に起因して固定部
が振動すると、水平方向では、固定部の振動とは遅れた
状態で、吊り下げ支持された支持台に伝播させ、そし
て、鉛直方向では、３個以上の空気バネにより、順次振
動を緩和しながら微振動を吸収していき、それら３個以
上の空気バネにより、最終的には、長い周期の振動を装
置載置台に伝播させるようにし、その長い周期の振動を
振動センサで検出し、その検出された振動に基づいてリ
ニアモータを作動し、装置載置台に振動が伝播すること
を抑制することができる。

また、作用させる空気バネの個数を固定機構によって
変更することにより、水平方向および上下方向の剛性お
よび固有振動数それぞれを調整し、装置載置台に載置す
る機器の重量などに応じ、それぞれに適した剛性および
固有振動数を与えることができる。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の制振支持構造に係る実施例の全体
平面図、第２図は、第１図の全体側面図、第３図は、第
２図のIII−III線矢視図、第４図は、第１図のIV−IV線
断面図であり、床に設置された固定部としてのベースプ
レート１に、吊り材２…を介して水平方向に変位可能に
支持台としての１段目の第１エアータンク3aが吊り下げ
られている。

第１エアータンク3a上には、第５図の断面図（第１図
のＶ−Ｖ線断面図）に示すように、１段目の第１空気バ
ネ4aが設けられるとともに、第１エアータンク3aと第１
空気バネ4aとがオリフィス５を介して連通連続されてい
る。

前記第１空気バネ4a上に、支持部材としての２段目の
第２エアータンク3bが支持され、その第２エアータンク
3b上に、２段目の第２空気バネ4bが設けられるととも
に、第２エアータンク3bと第２空気バネ4bとがオリフィ
ス５を介して連通接続されている。

また、前記第２空気バネ4b上に、支持部材としての３
段目の第３エアータンク3cが支持され、その第３エアー
タンク3c上に、３段目の第３空気バネ4cが設けられると
ともに、第３エアータンク3cと第３空気バネ4cとがオリ
フィス５を介して連通接続され、更に、第３空気バネ4c
上に装置載置台６が搭載支持されている。

第１エアータンク3a、第２エアータンク3bおよび第３
エアータンク3cそれぞれは、平面視で十字形状に構成さ
れ、その第１エアータンク3a、第２エアータンク3bおよ
び第３エアータンク3cそれぞれには、補助エアータンク
7a,7b,7cが連通接続されている。

ベースプレート１に支持脚８が立設され、その支持脚
８に鉛直方向制御用リニアモータ９が設けられ、また、
所定の支持脚８の上部に、互いに変位方向が直交するよ
うに、一対づつの水平方向制御用リニアモータ10,11が
取り付けられている。

前記装置載置台６は平面視で四角形状に構成され、そ
の４隅部分それぞれにおいて、前記鉛直方向制御用リニ
アモータ９および水平方向制御用リニアモータ10,11そ
れぞれと装置載置台６とがピアノ線12を介して連動連結
され、これらのリニアモータ9,10,11を駆動することに
より、装置載置台６に三次元方向の制御力を付与して振
動を制御できるように構成されている。

鉛直方向制御用リニアモータ９それぞれと装置載置台
６との連動連結箇所には、装置載置台６の鉛直方向の振
動を計測する鉛直センサ13が取り付けられ、また、水平
方向制御用リニアモータ10,11それぞれと装置載置台６
との連動連結箇所近くには、装置載置台６の水平方向
（X,Y方向）の振動を計測する水平センサ14,15が各々取
り付けられている。

前記鉛直センサ13および水平センサ14,15それぞれに
よる計測値は、第６図の概略構成図に示すように、制御
装置を構成するコンピュータ16に増幅器17およびA/Dコ
ンバータ18を介して入力され、それらの計測値を予め設
定されている関係式に入力して、リニアモータ9,10,11
それぞれに対する動作量をリアルタイムで演算し、その
算出された動作量に対応する制御出力をD/Aコンバータ1
9および増幅器17を介してリニアモータ9,10,11それぞれ
に与え、計測値が零になるように駆動し、装置載置台６
の振動を打ち消すように制御するように構成されてい
る。

リニアモータ9,10,11それぞれは、第７図の正面図、
第８図の側面図および第９図の一部切欠正面図それぞれ
に示すように、シールドケース20内に永久磁石21を取り
付け、その永久磁石21内に変位可能にボイスコイル22を
付設した可動体23を設けて構成され、その可動体23に連
接された可動軸としてのロッド24に前記ピアノ線12が連
接され、ボイスコイル22に流す電流量を調整するととも
に、その電流の方向を変えることにより、装置載置台６
に所定方向に所定量だけ制御力を付与して振動を制御で
きるように構成されている。

前記シールドケース20には軸受用枠体25が取り付けら
れ、その軸受用枠体25に、第10図の拡大側面図に示すよ
うに、ロッド24の移動方向への弾性変形を許容するよう
に切り欠き溝26…を形成した板バネ27が取り付けられる
とともに、その板バネ27とロッド24とが一体連接され、
ロッド24を、摩擦抵抗による影響を受けること無くスム
ーズに変位できるように構成されている。

前記第１エアータンク3aの上部側に固定用ブラケット
28が連接されるとともに、その固定用ブラケット28に対
向して、第２エアータンク3bの下部側に固定用ブラケッ
ト28が連接され、両固定用ブラケット28,28どうしをボ
ルト29で連結固定することにより、第１空気バネ4aを非
作用状態に切換えるように第１固定機構30aが構成され
ている。

また、前記第２エアータンク3bの固定用ブラケット28
が上方まで一体連接されるとともに、その固定用ブラケ
ット28に対向して、第３エアータンク3cの下部側に固定
用ブラケット28が連接され、両固定用ブラケット28,28
どうしをボルト29で連結固定することにより、第２空気
バネ4bを非作用状態に切換えるように第２固定機構30b
が構成されている。

これらの構成により、第１固定機構30aおよび第２固
定機構30bのいずれか、あるいは、両者を作用状態にす
ることにより、第１空気バネ4aまたは第２空気バネ4bの
いずれか、あるいは、それらの両者による弾性支持作用
を解除し、第１ないし第３空気バネ4a,4b,4cで弾性支持
する状態から、第２空気バネ4bと第３空気バネ4c、第１
空気バネ4aと第３空気バネ4c、あるいは、第３空気バネ
4cのみのいずれかによって装置載置台６およびそれに載
置された各種装置の重量を弾性支持する状態に切換える
ことができる。

また、第１エアータンク3aの下方側の所定箇所に固定
用ブラケット31が連接され、一方、ベースプレート１の
前記固定用ブラケット31に対応する箇所に、固定用ブラ
ケット32が連接され、両固定用ブラケット31,32どうし
をボルトで連結固定することにより、第１エアータンク
3aをベースプレート１に連結固定し、第１エアータンク
3aをベースプレート１にロックして、前記第１ないし第
３空気バネ4a,4b,4cによってのみ水平方向の振動を抑制
する状態に切り換えることができるように構成されてい
る。

上述のような固定機構30a,30bとしては、装置載置台
６と第３エアータンク3cの上部側の互いに対応する位置
に固定用ブラケット28を連接し、それら固定用ブラケッ
ト28,28どうしをボルト29などの適当な固定具で連結固
定するようにするものでも良い。

また、本発明としては、空気バネ4a…を４段以上設け
て構成するものでも良い。

＜発明の効果＞ 本発明によれば、装置載置台に補助質量を付設せず
に、装置載置台に振動が伝播することを抑制できるか
ら、装置載置台を大型化せずに済むとともに、その重量
増大を回避でき、空気バネとしても、必要以上に強度の
高いものを用いる必要が無く、全体として安価な構成で
ありながら、装置載置台の振動を良好に抑制できるよう
になった。

また、空気バネを複数段設けるから、振動を良好に緩
和できるのみならず、微振動を順次良好に吸収してい
き、最終的に装置載置台に伝播され振動の周期を制御で
き、その制御によって残された長い周期の振動に対し
て、リニアモータの作動により、立ち上がりの少ない状
態で、振動を零にするように装置載置台を駆動でき、装
置載置台の振動を良好に抑制できるようになった。

しかも、３個以上の空気バネの内の所定のものを固定
機構によって作用状態と非作用状態とに切換え、作用さ
せる空気バネの個数を変更して、水平および上下方向の
剛性および固有振動数それぞれを調整できるから、装置
載置台上に載置する機器の重量や、アタッチメントの追
加に伴う重量変化それぞれに応じ、適切な剛性および固
有振動数を与えて、振動をより良好に抑制できるように
なった。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る制振支持構造の実施例を示し、第
１図は、制振支持構造の全体平面図、第２図は、第１図
の全体側面図、第３図は、第２図のIII−III線矢視図、
第４図は、第１図のIV−IV線断面図、第５図は、第１図
のＶ−Ｖ線断面図、第６図は概略構成図、第７図はリニ
アモータの正面図、第８図は第７図の側面図、第９図は
リニアモータの一部切欠正面図、第10図は、板バネの拡
大正面図である。 １……固定部としてのベースプレート 3a……支持台としての第１エアータンク 3b……支持部材としての第２エアータンク 3c……支持部材としての第３エアータンク 4a……第１空気バネ 4b……第２空気バネ 4c……第３空気バネ ６……装置載置台 ９……鉛直方向制御用リニアモータ 10,11……水平方向制御用リニアモータ 13……鉛直センサ 14,15……水平センサ 16……制御装置としてのコンピュータ 30a……第１固定機構 30b……第２固定機構

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定部に、水平方向に変位可能に支持台を
   吊り下げ支持するとともに、その支持台に複数の支持部
   材を介して装置載置台を設け、前記支持台と前記支持部
   材との間、前記支持部材どうしの間、および、前記支持
   部材と前記装置載置台との間それぞれに空気バネを介在
   するとともに、それらの空気バネの少なくとも一個を作
   用状態と非作用状態とに切換える固定機構を設け、か
   つ、前記固定部と前記装置載置台とを、水平方向で互い
   に直交する二方向および鉛直方向それぞれの方向に作用
   するリニアモータを介して連動連結し、前記装置載置台
   に振動センサを付設するとともに、その振動センサによ
   る検出結果に基づき、振動を打ち消すようにリニアモー
   タを作動する制御装置を備えたことを特徴とする制振支
   持構造。