(57)【要約】【課題】防振台のハニカム定盤等から成るベンチや、防振架台に生じる振動をすばやく減衰させて、防振台に載せた機器の測定機器などの測定精度を上げる方法を提供する。【解決手段】防振台のベンチ２又は防振架台７の、振動による変位の大きい箇所の内側又は外側に、一定の大きさの空間を設け、この空間内に粘弾性体４を収納して、一面をベンチ２又は防振架台７に直接又は間接的に固定し、当該粘弾性体４の外周面に、振動エネルギーを消耗させるため当該粘弾性体４が変形可能な空隙を有するダンビング材１を設けたことを特徴とする、防振台の振動減衰方法。【選択図】　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
防振台のベンチ又は防振架台の、振動による変位の大きい箇所の内側又は外側に、一定の大きさの空間を設け、この空間内に粘弾性体を収納して、一面をベンチ又は防振架台に直接又は間接的に固定し、当該粘弾性体の外周面に、振動エネルギーを消耗させるため当該粘弾性体が変形可能な空隙を有するダンビング材を設けたことを特徴とする、防振台の振動減衰方法。
【請求項２】
防振台のベンチ又は防振架台の、振動による変位の大きい箇所の内側又は外側に設ける、一定の大きさの空間内に粘弾性体を収納して、一面をベンチ又は防振架台に直接又は間接的に固定し、当該粘弾性体の外周面に、振動エネルギーを消耗させるため当該粘弾性体が変形可能な空隙を有することを特徴とする、ダンピング材。
【請求項３】
上記粘弾性体を収納する空間が、部屋で仕切られていることを特徴とする、請求項２記載のダンピング材。
【請求項４】
粘弾性体が、ゲル状の高分子材料から成る多数の薄板を接着材で貼り合わせて積層し、この上下に鋼板を固着し、これらの一方の鋼板を部屋の一側内面に固定したことを特徴とする、請求項２又は３に記載のダンピング材。
【請求項５】
粘弾性体が、その自由端面に重りをつけたことを特徴とする、請求項２、３又は４のいずれかに記載のダンピング材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、防振台におけるベンチや防振架台に加わる外部振動によって生じる変位をすばやく減衰させる方法及びこれに使用するダンビング材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
急速な技術の進歩に伴い、より高精度な製造技術、測定技術が求められている。また、半導体の小型化、高精密化が進み、ナノテクノロジーの分野の研究も盛んに行われている。そのような中で使用する測定機器などに対して、周辺の環境が与える影響は無視できない。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きたす。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのような外乱のある中で測定を行うためには、機器を搭載する防振台に高度な技術が求められる。防振性能の他に、防振台を構成するハニカム定盤及び他の定盤、防振架台の共振を抑える技術も必要となる。ハニカム定盤等の曲げモード、ねじれモード、また、防振架台の防振モードやこれに使用される角パイプの面の振動をいかに小さく抑えるかが重要となる。しかし従来このような対策は採られていないのが現状である。
【０００４】
そこでこの発明は、このような防振台のハニカム定盤等から成るベンチや、防振架台に生じる振動をすばやく減衰させて、防振台に載せた機器の測定機器などの測定精度を上げる方法及びこれに使用するダンピング材を提供して上記課題を解決しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１項の発明は、防振台のベンチ又は架台の、振動による変位の大きい箇所の内側又は外側に、一定の大きさの空間を設け、この空間内に粘弾性体を収納して、一面をベンチ又は防振架台に直接又は間接的に固定し、当該粘弾性体の外周面に、振動エネルギーを消耗させるため当該粘弾性体が変形可能な空隙を有するダンビング材を設けた、防振台の振動減衰方法とした。
【０００６】
また、請求項２項の発明は、防振台のベンチ又は架台の、振動による変位の大きい箇所の内側又は外側に設ける、一定の大きさの空間内に粘弾性体を収納して、一面をベンチ又は防振架台に直接又は間接的に固定し、当該粘弾性体の外周面に、振動エネルギーを消耗させるため当該粘弾性体が変形可能な空隙を有するダンピング材とした。
また、請求項３の発明は、上記請求項２の発明において、上記粘弾性体を収納する空間が、部屋で仕切られているダンピング材とした。また、請求項４の発明は、上記請求項２又は３の発明の粘弾性体が、ゲル状の高分子材料から成る多数の薄板を接着材で貼り合わせて積層し、この上下に鋼板を固着し、これらの一方の鋼板を部屋の一側内面に固定したダンピング材とした。さらに、請求項５の発明は、上記請求項２、３又は４のいずれか記載の発明の粘弾性体が、その自由端面に重りをつけたダンピング材とした。
【０００７】
【実施の形態例】
次にこの発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１はこの発明に使用するダンピング材１の断面図を示し、防振台のベンチ２の下面に箱体３を設け、この箱体３の内部に粘弾性体４を収納している。この粘弾性体４は、その上面を上記ベンチ２の下面に固定しており、箱体３の底板３ａと粘弾性体４の下面との間には隙間５を設けている。また、箱体３の内側側面と粘弾性体４の各側面との間にもそれぞれ隙間６を設けている。また、このダンピング材１は、図２に示すように、六面が予め塞がれた箱体３´の中に粘弾性体４を収納し、この粘弾性体４の下面を箱体３´の底板３´ａの上面に固定し、粘弾性体４の上面と箱体３´の上板内側面との間には隙間５´及び箱体３´の内側側面と粘弾性体４の各側面との間にもそれぞれ隙間６を設けた構造の物でもよい。
【０００８】
図３は上記粘弾性体４の詳細を示した断面図であり、ゲル状の高分子材料から成る１０枚の薄板４ａを接着材で相互に貼り合わせて積層し、この上下にステンレス製の鋼板４ｂを固着したものである。これらの各薄膜４ａの大きさは１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さは１ｍｍ、また鋼板４ｂの大きさも１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１ｍｍである。
図１及び図２に使用した粘弾性体４は、薄膜４ａを１０層積層したものを、さらに６個重ね、上下に鋼板４ｂを接着したものである。なお、この粘弾性体４の平面の大きさ、形状、厚さは任意である。
図４はこのダンピング材１を取り付ける防振台の側面図を示し、この防振台は間隔をあけて設けた４つの脚を角パイプ等から成る梁で連結した防振架台７の各脚の上端に、空気バネ、コイルバネや防振ゴムなどの振動吸収体８を介して、ハニカム定盤等から成る上記ベンチ２を載せたものである。
【０００９】
そして、上記ダンピング材１は、図５に示す防振台の平面から見てベンチ２の四隅の４箇所の位置に設けてもよく、また、図６に示すように、同じくベンチ２の四隅の位置に加え、長手方向の中央両側縁の位置の合計６箇所に設けてもよい。これらのダンピング材１を設ける箇所は当該ベンチ２において、振動による変位の大きい箇所である。
また、このダンピング材１の取り付けは、上述の様に予め箱体３を設け、この箱体３を図７及び図８に示すようにベンチ２の下面に取り付けてもよく、また図９及び１０に示すようにベンチ２内のアルミのハニカムを削ってベンチ２内に部屋２ａを設け、この部屋２ａ内に粘弾性体４を収納し、これをダンピン材１とすることも出来る。なお図９はダンピング材１をベンチ２の上下幅の一部に設けた場合、図１０はダンピング材１をベンチ２の上下幅いっぱいに設けた場合である。さらに、このダンピング材１は、図示は省略したが、ベンチ２や後述の防振架台７の外面、特に上面に取り付ける場合、粘弾性体４を、箱体や部屋を設けず、外周に柔軟なカバーをかけただけで取り付ける場合もある。その場合も、粘弾性体４の外周面に、振動エネルギーを消耗させるため当該粘弾性体４が変形可能な空隙を有するようにする。
これらの他に、ダンピング材１は、防振架台７の角パイプや脚の内外に取り付けることもある。この場合も取り付け箇所は振動による変位の大きい箇所である。
【００１０】
次に、この発明のダンピング材１を防振台に取り付けて、実験をした。図１１はハニカム定盤のベンチ２の下面の４隅にダンピング材１を取り付けて実験を行った様子を示す。当該ベンチ２は防振ゴムから成る振動吸収体８で支持されていて、ベンチ２の上面をハンマ９で打撃したときのベンチ２の上面隅の加速度を加速度センサ１０で計測した。なお、この時のベンチ２の大きさは横幅２０００ｍｍ、奥行き１０００ｍｍ、厚さ１５０ｍｍであり、ダンピング材１は図１のものを使用した。
図１２は、ダンピング材１を取り付けていない状態のベンチ２の振動加速度を表すグラフ図であり、図１３は、ダンピング材１を取り付けた状態のベンチ２の振動加速度を表すグラフ図である。グラフの周期の長い振動は防振ゴムによる固有振動で、この上に乗っている高い周波数の振動がベンチ２の弾性振動である。図１２のグラフ１を見ると、ダンピング材を取り付けていない状態では収束に０．７秒かかっている。これに対し、図１３のグラフ２を見ると、ダンピング材を取り付けた状態では、これが０．１５秒になり、四分の一の時間で収束しているこが分かる。
【００１１】
次に、図１４は防振架台７の水平な角パイプの略中央にダンピング材１を取り付けた場合の効果についての実験の様子を示す。この実験では、防振架台７の水平な角パイプ７ａをハンマ９で打撃したときの加速度を計測した。この防振架台７の大きさは、横幅１５００ｍｍ、奥行き７００ｍｍ、高さ５００ｍｍであった。
【００１２】
図１５は、ダンピング材１を取り付けていない状態の防振架台７の角パイプ上の振動加速度を表すグラフ図であり、図１６は、ダンピング材１を取り付けた状態の防振架台７の角パイプ上の振動加速度を表すグラフ図である。
図１５のグラフ３を見ると、角パイプに衝撃が入ってから収束するまでに１．４秒かかっている。これに対し、図１６のグラフ４を見ると、ダンピング材を取り付けた状態では、衝撃が入ってから０．１秒で収束している。これはダンピング材を取り付けていない状態に対して、十四分の一の時間である。
【００１３】
また、次に図１７乃至図１９のグラフ図は、ベンチ２の中心を打撃したときのベンチの振動エネルギー減衰に係る変位データである。この際のベンチ２の大きさは、横幅２０００ｍｍ、奥行き１０００ｍｍ、高さ１５０ｍｍであり、アルミハニカムベンチであった。また、粘弾性体の大きさは、横幅１００ｍｍ、奥行き１００ｍｍ、厚さ６０ｍｍであった。
【００１４】
図１７はハニカムベンチにダンピング材１を使用しないときの当該ベンチのコンプライアンスを示し、図１８はハニカムベンチにダンピング材１を使用したとき、図１９はハニカムベンチにダンピング材１を使用し、さらにこのダンピング材１の片面に５．６ｋｇの重りをつけたときの当該ベンチのコンプライアンスを示す。図１７のグラフでは、ベンチ２の中心に１〔Ｎ〕の力が加わった場合、２０８．１２５Ｈｚにおいてベンチ２の角の点で±４２８〔ｎｍ〕の変位が生じたことを表している。また、図１８のグラフでは、上記と同様な力が加わった場合、２０８．１２５Ｈｚにおいてベンチ２の角の点で±６０〔ｎｍ〕の変位が生じたことを表している。これは、上記図１７の変位（振幅）に比べて約１／７になっている。また、図１９のグラフでは、同じ周波数で±８〔ｎｍ〕の変位が生じたことを表している。これは、上記図１７の変位（振幅）に比べて約１／５３になっており、上記図１８の変位に比べても１／１７．５に減少している。
【００１５】
このようにダンピング材をベンチや防振架台に取り付けることによって、振動による変位が減少するとともに振動の収束時間も短くなることが実証された。なお、ベンチや防振架台の固有の剛性を損なう量又は個数のダンピング材の取り付けは逆効果となり、採用できない。
また、上記実施の形態例では、粘弾性体として、ゲル状の高分子材料を用いたが、これに限らず、オイル、液状体、その他適宜の柔らかい物質であれば使用できる。また、いずれの場合も、粘弾性体の外周面には当該粘弾性体が変形可能な空隙又は隙間が必要である。
また、上記粘弾性体が固形のものであれば、箱体等による部屋を設けず、当該粘弾性体の一面をベンチや防振架台の外面に固定し、この粘弾性体の外周に、当該粘弾性体が変形可能な空間を有するようにしても、上記実施の形態例と同様な効果を有する。
また、この粘弾性体は、場合によっては縦に、即ち図２のものであれば、図２を９０度回転させた方向に設ける場合もある。
上記いずれの場合でも、この発明のダンピング材は、ベンチや防振架台に加わった振動により、この部屋又は空間の中で粘弾性体自身が変形し、これによって振動エネルギーを熱エネルギーに変換させてエネルギーを消耗させ、外部振動を打ち消す作用をする。これによりベンチや防振架台の振動変形を小さくし、かつすばやく減衰させるものである。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１、２、３、又は４の発明によれば、ダンピング材をベンチや防振架台に取り付けることによって、振動による変位が著しく減少するとともに振動の減衰、収束時間も短くなる。従って防振台に外乱が入ったときにすばやく振動を減衰することにより、搭載された測定機器等に与える影響を小さくすることができる。また、搭載機器の締結部等にもダンピング材を取り付けて使用することにより、測定環境をさらに改善することができる。
【００１７】
また請求項４項の発明は、上記請求項２又は３の発明の効果に加え、ダンピング材に挿入する粘弾性体が、ゲル状の高分子材料から成る多数の薄板を接着材で貼り合わせて積層し、この上下に鋼板を固着し、この一方の鋼板を箱型の部屋に固定するものは、当該粘弾性体に耐熱性及び耐薬品性があり、取り扱いが極めて便利である。また、請求項５の発明は、当該粘弾性体の自由端面に重りを設けたことにより、粘弾性体を変形し易くしたもので、設けないものと比べ、振動時の変位が明確により小さくなる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に使用するダンピング材の実施の形態例の断面図である。
【図２】この発明に使用するダンピング材の他の実施の形態例の断面図である。
【図３】この発明に使用するダンピング材に収納する粘弾性体の実施の形態例の断面図である。
【図４】この発明に使用する防振台の側面図である。
【図５】この発明に使用する防振台のベンチにおけるダンピング材の取り付け位置を示す実施の形態例の平面図である。
【図６】この発明に使用する防振台のベンチにおけるダンピング材の取り付け位置を示す他の実施の形態例の平面図である。
【図７】この発明の実施の形態例のダンピング材の取り付け例を示す側面図である。
【図８】この発明の実施の形態例のダンピング材の取り付け例を示す側面図である。
【図９】この発明の実施の形態例のダンピング材の取り付け例を示す側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態例のダンピング材の取り付け例を示す側面図である。
【図１１】この発明における防振台のベンチへダンピング材を取り付けた場合の、振動加速度実験の様子を示す斜視図である。
【図１２】この発明における防振台のベンチへダンピング材を取り付けない場合の、振動加速度実験結果のグラフ図である。
【図１３】この発明における防振台のベンチへダンピング材を取り付けた場合の、振動加速度実験結果のグラフ図である。
【図１４】この発明における防振台の防振架台へダンピング材を取り付けた場合の、振動加速度実験の様子を示す斜視図である。
【図１５】この発明における防振台の防振架台へダンピング材を取り付けない場合の、振動加速度実験結果のグラフ図である。
【図１６】この発明における防振台の防振架台へダンピング材を取り付けた場合の、振動加速度実験結果のグラフ図である。
【図１７】この発明における防振台のベンチへダンピング材を取り付けない場合の、振動エネルギー減衰に係る変位の実験結果のグラフ図である。
【図１８】この発明における防振台のベンチへダンピング材を取り付けた場合の、振動エネルギー減衰に係る変位の実験結果のグラフ図である。
【図１９】この発明における防振台のベンチへダンピング材を取り付け、かつダンピング材の粘弾性体に重りをつけた場合の、振動エネルギー減衰に係る変位の実験結果のグラフ図である。
【符号の説明】
１　　ダンピング材　　　　　　　　２　　ベンチ
３　　箱体　　　　　　　　　　　　３ａ　底板
４　　粘弾性体　　　　　　　　　　４ａ　薄板
４ｂ　鋼板　　　　　　　　　　　　５　　隙間
６　　隙間　　　　　　　　　　　　７　　防振架台
８　　振動吸収体　　　　　　　　　９　　ハンマ
１０　　加速度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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