(57)【要約】【課題】軽量でシンプルな除振床構造を提供すること。【解決手段】搭載物１を搭載し正規床４上に振動絶縁層を形成するばね３を介して設置された床構造体１０が、上下方向に間隔をもって配設された上床板材１１及び下床板材１２と、両床板材１１，１２の間に配設されたダンパ１３とを具備した構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
除振対象を搭載し剛体の床支持面上に振動絶縁層を介して設置された床構造体が、上下方向に間隔をもって配設された複数の床板材と、各床板材の間に配設された減衰要素と、を具備した構成とされることを特徴とする除振床構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば半導体の製造工場のように、振動の影響を受けやすい精密な製品を製造する装置を設置するような床構造に適用される除振床構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、たとえば図４に示すように、半導体製造装置等の搭載物（除振対象）１を搭載した床構造体（除振床）２を適度な剛性を有するばね３で支持することにより絶縁層を形成し、ばね３の剛性と床構造体２の重量とにより定まる固有振動数以上の領域における振動絶縁効果を得るように構成したものが知られている。なお、図中の符号４は床構造体２を支持する剛体の正規床である。
【０００３】
また、上記の除振床構造に加えて、支持ばねに並列して共振対策のアクチュエータ（たとえば圧電素子や磁歪素子等の固体素子、リニアモータ、空気アクチュエータ）を配し、同アクチュエータに対して床応答に応じた能動的制御を与えることにより、振動絶縁効果を高めるように構成したアクティブ除振装置が知られている。（たとえば、特許文献１及び特許文献２参照）
【特許文献１】特開平１１−１４１５９６号公報
【特許文献２】特開平１１−２３０２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来技術においては、床構造体（除振床）上の搭載物（除振対象）より振動外乱が与えられた際の応答を減少させるためには、床構造体自身の変形剛性を大きく高めたり、あるいは床構造体自身の重量（自重）を重くするなどして、適切な対策を施す必要が生じてくる。このため、床構造体の高剛性化や重量増に伴って大掛かりなものとなることは避けられず、この結果、除振可能な床面積に制約を受けたり、あるいは、床構造体を支持する正規床（剛体）など建築構造物側でもコストアップや各種の制約を受ける原因になるといった不都合が生じてくる。
【０００５】
このように、従来の床構造体による振動外乱の除振では床構造体が大掛かりになるという問題を有しており、特に床面積が大きくなればなるほどこの傾向は顕著なものとなるから、低コストで十分な除振を可能にするためにも軽量でシンプルな構造の除振床を開発することが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軽量でシンプルな除振床構造を開発して提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る除振床構造は、除振対象を搭載し剛体の床支持面上に振動絶縁層を介して設置された床構造体が、上下方向に間隔をもって配設された複数の床板材と、各床板材の間に配設された減衰要素と、を具備した構成とされることを特徴とするものである。
なお、図２に示すように、除振対象物に反力支持できる部材（ベース）がある場合には、床と該部材（ベース）の間に減衰要素を設けることもできる。
【０００７】
このような本発明によれば、上下方向に間隔をもって配設された複数の床板材と、各床板材の間に配設された減衰要素とを具備して構成した除振床構造としたので、床板材の振動特性差及び減衰要素が、振動外乱の入力に対して各床板材間に相対変位を積極的に生じさせて減衰を付与する。
【発明の効果】
【０００８】
上述した本発明の除振床構造は、上下方向に間隔をもって配設された複数の床板材と、各床板材の間に配設された減衰要素とを具備した構成とされるので、振動外乱の入力に対して各床板材間に相対変位を積極的に生じさせて減衰を付与することができるようになり、従って、高剛性化や重量増を行わなくても、床搭載物からの外乱に対する応答を低減でき、軽くてシンプルな除振床構造を低コストで提供することができる。すなわち、床構造体変形モードのモード減衰が向上することにより、床構造自身における剛性・重量の極端な増加を伴うことなしに、床搭載物からの外乱に対する応答が低減する除振床構造を提供することができるので、たとえば３０平方メートルを越える床面積の大きな除振床構造も可能になる。
また、制御モデル設計の作業において、特に高次モードの減衰増加による応答低減のため、対象モード次数が少なくなりモデルを簡素化することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る除振床構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す除振床構造は、たとえば半導体製造装置のように、振動を嫌う装置を設置する工場等の床面として使用され、剛体の床支持面である正規床４上に振動絶縁層として機能するばね３を介して床構造体１０を設置した構成とされる。
この床構造体１０は、上下方向に間隔をもって配設された振動特性の異なる２枚の床板材、すなわち上床板材１１及び下床板材１２と、両床板材１１，１２の間に配設された減衰要素とを具備して構成される。
【００１０】
上述した上床板材１１及び下床板材１２は、相対的に剛比を有する床板材の組合せにより二重床構造を形成している。すなわち、上床板材１１及び下床板材１２は互いに剛性の異なる床板材（弾性体）であり、たとえば同じ材料でも板厚が異なる床板材を採用して適当な剛性差を設定してもよいし、あるいは、同じ板厚でも材質が異なる床板材を採用して剛性差を設定してもよい。このように、剛性の異なる上床板材１１及び下床板材１２を採用すれば、互いに振動特性の異なる床板材を組み合わせたものとなる。
また、上下の床板材１１，１２間に配設される減衰要素には、たとえば油圧や空気圧のような流体圧力を利用した公知のダンパ１３を採用することができる。このダンパ１３は、上下の床板材１１，１２により形成された二重床構造の空間内に複数が等ピッチで配置された構成とされ、下床板材１２の上面にダンパ１３の下端が連結されるとともに、上床板材１１の下面にダンパ１３の上端部が連結されている。
【００１１】
また、下床板材１２の下面と正規床４の上面との間には、上述した従来技術と同様に絶縁層を形成するばね３に加え、共振対策として複数のアクティブユニット１４が配設されている。このアクティブユニット１４は、床構造体１０側の振動検出値が入力される制御部１５と電気的に接続されている。アクティブユニット１４の具体例としては、たとえば上述した従来技術のアクチュエータ（圧電素子等）を含む各種の公知技術を採用することができる。
なお、図中の制御部１５は、床構造体１０側の振動を検出し、その入力信号を演算処理して得られたアクティブユニット１４の動作信号を出力して能動的な除振制御を行うように構成されている。
【００１２】
上述した構成の床構造体１０は、搭載物１から振動外乱が入力すると、上床板材１１が破線のように撓むなどして変形する。このような上床板材１１の変形は、その下面側にダンパ１３が設置されているため、ダンパ１３の作用によって入力が減衰して変形量は抑制される。このため、ダンパ１３を介して入力を受ける下床板材１２は、上床板材１１とは異なる入力を受けて変形することになり、また、両床板材１１，１２には剛性差が設けられているので、これらが協働することにより、床構造体１０では上下の床板材１１，１２の相対変位により振動外乱の入力を減衰させることができる。すなわち、上床板材１１と下床板材１２との間に相対変位を積極的に生じさせることにより、二重床構造とした床構造体１０は、その変形モードのモード減衰が向上する。
【００１３】
ここで、上述した床構造体１０のシミュレーション結果を図３に示して説明する。このシミュレーション結果は、上述した本発明の構成例（オリジナルモデル）を含めた３つのモデルを設定し、それぞれのモデルについて「絶対加速動応答倍率解析結果」を示している。なお、図３において、横軸は振動外乱の周波数、縦軸は応答倍率を示している。
【００１４】
＜ケース１：オリジナルモデル＞
床構造総重量：  ２６ｔｏｎｆ
上載荷重    ：  ３９ｔｏｎｆ
床支持剛性  ：  ２Ｈｚ相当
付加減衰    ：  ６ｍｍ厚アスファルト層（３００ｍｍ×３００ｍｍ／箇所相当）
＜ケース２：支持剛性増加モデル＞
床構造総重量：  ２６ｔｏｎｆ
上載荷重    ：  ３９ｔｏｎｆ
床支持剛性  ：  ２０Ｈｚ相当（オリジナルモデルの１０倍）
付加減衰    ：  オリジナルモデルの１０倍
＜ケース３：床重量増加モデル＞
床構造総重量：  ２６０ｔｏｎｆ（オリジナルモデルの１０倍）
上載荷重    ：  ３９ｔｏｎｆ
床支持剛性  ：  ２Ｈｚ相当
付加減衰    ：  オリジナルモデルの１０倍
【００１５】
図３において、実線で示すオリジナルモデルは、高次モードの減衰効果が顕著に現れており、概ね５Ｈｚ以上の周波数領域では応答倍率が１．０以下となって良好な除振効果を得られていることがわかる。除振床構造としては、特に１０Ｈｚ以上の高周波数領域を除振したいので、このような観点においても有効なことがわかる。
また、一点鎖線で示す床重量増加モデルは、高次モードの減衰効果がオリジナルモデルより顕著に現れている。しかし、床重量増加に伴い構造が大掛かりになるという問題点が生じてくるので、このような問題のないオリジナルモデルの除振効果は十分に評価できるものである。
また、破線で示す支持剛性増加モデルは、高次モードにおける減衰効果がオリジナルモデルより劣り、しかも、構造が大掛かりになるという問題点を有している。従って、このような支持剛性増加モデルと比較すれば、オリジナルモデルが優れていると評価することができる。
【００１６】
このように、本発明の除振床構造に相当するオリジナルモデルは、床重量や支持剛性を極端に（たとえば１０倍程度）増加させなくても床構造体変形モードのモード減衰を向上させることができ、床搭載物からの外乱に対する応答を低減するという顕著な効果が得られていることがわかる。
また、上述したアクティブユニット１４を使用して共振対策を施す場合には、床構造体１０自体で大きな減衰効果が得られるため、アクティブユニット１４の使用個数を低減することも可能になる。
また、上述したオリジナルモデルは、高次モードの減衰増加による応答低減が顕著であるため、制御モデル設計の作業においては、対象モード次数を少なくして簡素化することが可能になる。
【００１７】
以上の説明では、２枚の床板材１１，１２よりなる二重床構造の床構造体としたが、相対的な剛比を有する３枚の床板材を組合せた三重床構造、あるいはそれ以上の多重床構造としてもよい。
また、正規床４と床構造体１０との間については、アクティブユニット１４及び制御部１５を具備してなるアクティブ除振装置を設置した構成としたが、本発明の除振床構造はこれに限定されることはなく、単純なばねを配設した構成としてもよい。
また、図２に示すように、除振対象物に反力を支持できる部材がある場合、たとえば搭載物１´にベース１１´がある場合には、下床部材１２とベース１１´との間に減衰要素のダンパ１３を設けた構成の床構造体１０´とすることもできる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る除振床構造の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る除振床構造について、除振対象物に反力支持できる部材がある場合の構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る除振床構造の効果を示すシミュレーション結果の図であり、オリジナルモデル、支持剛性増加モデル及び床重量増加モデルについて、絶対加速動応答倍率解析結果を示している。
【図４】従来の除振床構造例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００１９】
１，１´    搭載物（除振対象）
４    正規床（床支持面）
１０，１０´    床構造体
１１    上床板材
１１´    ベース
１２    下床板材
１３    ダンパ（減衰要素）
１４    アクティブユニット
１５    制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005240521.tif 000005
【図４】
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