(57)【要約】【課題】防振台を構成するハニカム定盤や防振架台の他、制振を求められるあらゆる構造物に生じる振動によって生じる変位をすばやく減衰させて、制振効果をあげることが出来、かつ上記構造物の任意の箇所に手軽に置くだけで制振効果をあげることが出来るダンピング材を提供する。【解決手段】制振を求められる構造物に取り付けて、当該構造物上を伝わる振動による変位を減衰するダンピング材であって、ブロックケース７内の底板７ａ上に周囲に空隙８を有して粘弾性体１の一面を固定して設け、当該閉鎖されたブロックケース７内において当該粘弾性体１は変形自在とし、上記構造物上を振動エネルギーが伝わった際、上記ブロックケース７内を粘弾性体１が変形して当該振動エネルギーを消耗して振動による変位を減衰させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振を求められる構造物に取り付けて、当該構造物上を伝わる振動による変位を減衰するダンピング材であって、
箱体内の底板上に周囲に空隙を有して粘弾性体の一面を固定して設け、当該閉鎖された箱体内において当該粘弾性体は変形自在とし、
上記構造物上を振動エネルギーが伝わった際、上記箱体内を粘弾性体が変形して当該振動エネルギーを消耗して振動による変位を減衰させることを特徴とする、振動による変位を減衰するダンピング材。
【請求項２】
上記粘弾性体の頭部におもりを設けたことを特徴とする、上記請求項１に記載の振動による変位を減衰するダンピング材。
【請求項３】
上記粘弾性体は、ゲル状の高分子材料から成る複数の薄板を積層して設けたことを特徴とする、上記請求項１又は２の何れかに記載の振動による変位を減衰するダンピング材。
【請求項４】
上記粘弾性体は、複数積層し、これらの上下を金属板で挟んで、さらにこれらを複数重ねたことを特徴とする、上記請求項１乃至３の何れかに記載の振動による変位を減衰するダンピング材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、防振台における防振架台、ベンチの他、制振を求められる全ての構造物に加わる外部からの振動エネルギーを消耗し、この振動によって生じる変位をすばやく減衰させるダンピング材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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実験機器などに対して、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、防振架台上に設置された実験機器の分解能、データの再現性に問題をきたす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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架台に高度な防振技術が求められる。防振性能の他に、防振架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、防振架台の振動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、この様な防振台を構成するハニカム定盤や防振架台の他、制振を求められるあらゆる構造物に生じる振動によって生じる変位をすばやく減衰させて、制振効果をあげることが出来、かつ上記構造物の任意の箇所に手軽に置くだけで制振効果をあげることが出来るダンピング材を提供して上記課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、制振を求められる構造物に取り付けて、当該構造物上を伝わる振動による変位を減衰するダンピング材であって、箱体内の底板上に周囲に空隙を有して粘弾性体の一面を固定して設け、当該閉鎖された箱体内において当該粘弾性体は変形自在とし、上記構造物上を振動エネルギーが伝わった際、上記箱体内を粘弾性体が変形して当該振動エネルギーを消耗して振動による変位を減衰させる振動による変位を減衰するダンピング材とした。
【０００６】
請求項２の発明は、上記粘弾性体の頭部におもりを設けた上記請求項１に記載の振動による変位を減衰するダンピング材とした。また請求項３の発明は、上記粘弾性体は、ゲル状の高分子材料から成る複数の薄板を積層して設けた上記請求項１又は２の何れかに記載の振動による変位を減衰するダンピング材とした。さらに請求項４の発明は、上記粘弾性体は、複数積層し、これらの上下を金属板で挟んで、さらにこれらを複数重ねた上記請求項１乃至３の何れかに記載の振動による変位を減衰するダンピング材とした。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１乃至４の各発明によれば、ダンピング材をベンチ、防振架台の他、制振を求められるあらゆる構造物の任意の場所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減衰、収束時間も短くなる。従って制振を求められる構造物に外乱が入った時に素早く振動エネルギーを消耗させて振動により変位を減衰することにより、搭載された実験機器等に与える影響を小さくすることができる。また、変形することにより振動エネルギーを消耗して振動の変位を減衰させる粘弾性体を箱体内に内蔵してダンピング材を形成しているので、構造物の上面や側面又は下面などであっても、簡単に取り付けることが出来、制振を求められるあらゆる構造物に対して使用出来る範囲が広く、汎用性の極めて高いものである。
【０００８】
また請求項２の発明は、粘弾性体の頭部の自由端面におも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。また請求項３の発明によれば、粘弾性体として複数の薄板を積層して設けたので、より振動による変位が減少するとともに振動の減衰、収束時間も短くなる。さらに請求項４の発明によれば、粘弾性体を、複数積層してこれらの上下を金属板で挟んで、これらをさらに複数重ねたので、振動による変位が著しく減少するとともに振動の減衰、収束時間も極めて短くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
粘弾性体を、薄板を複数積層して一定間隔で金属板を挟み、さらに粘弾性体の頭部におもりを設けて形成し、ブロックケース内の底板上に、粘弾性体の周囲に空隙を確保して閉鎖されたブロックケース内において変形自在を可能とする空隙を設け、振動エネルギーが伝わった際、ブロックケース内を粘弾性体が変形してこの振動エネルギーを消耗し、この振動による変位を減衰させるダンピング材とした。
【実施例１】
【００１０】
次にこの発明の実施例を図に基づいて説明する。
粘弾性体１として図２に示す様に、ゲル状の高分子材料のソルボセイン（登録商標、以下同じ）から形成した１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１ｍｍの薄板２ａを十枚積層して積層体２として設け、図３に示す様に、この積層体２を三つ、両面テープ３で相互に貼り合わせて重ね、この上下に同大の厚さ０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの鉄製の仕切り板４を同様に両面テープ３で貼り合わせて積層ブロック５として設けている。この様にして形成した粘弾性体１は、上記ソルボセインなどの高分子材料を鉄板を使用してサンドイッチ構造として重ね合わせ、制振を要する構造体の重量及び大きさを勘案し、例えば１００ｍｍ×１００ｍｍのサンドイッチの１積層ブロックに対して約２５０ｇ程度の重りを設けて制振効果を生み出すものとする。
【００１１】
この様な積層ブロック５を図３に示す様に、５層重ねて設け、５層重ねた上面である、この粘弾性体１の頭部の自由端には、上記積層ブロック５と同大で１，２５０ｇ（１積層ブロックにつき２５０ｇとして計算）のおもり６を設けている（図３では３層で表示）。各積層ブロック５同士、また積層ブロック５とおもり６との積層についても両面テープ３を使用している。
【００１２】
そして縦１１０ｍｍ×横１１０ｍｍ×高さ２００ｍｍの直方体から形成されるブロックケース７の底板７ａ上に複数のボルト（図示省略）によって、粘弾性体１の下面に取り付けられた仕切り板４を固着してこの粘弾性体１を固定する。その上からブロックケース７の天板に側板を囲って設けた角筒で形成した上部７ｂを被せて底板７ａと固着して図１に示す様に、ブロックケース７を閉鎖する。この時、粘弾性体１の上面に設けたおもり６の上面及び粘弾性体１の各側面と、ブロックケース７の天板と各内側面との間には、夫々およそ５ｍｍ程度の空隙８を設けて形成している。この空隙８は、振動エネルギーを消耗させるため粘弾性体１が変形可能な空間となっている。この様にしてダンピング材Ａを形成する。
【００１３】
図４は、この様なダンピング材Ａ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１０を角パイプから成る梁１１で連結した防振架台９の各脚１０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１２を介して、ハニカム定盤等から成る上記ベンチ１３を載せたものである。
【００１４】
ダンピング材Ａは、図５に示す様に、防振台の平面から見てベンチ１３の上面の四隅の４箇所の位置に載置してもよく、また図６に示す様に、同じくベンチ１３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箇所に載置してもよい。これらのダンピング材Ａを設ける箇所はこのベンチ１３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Ａの取り付けは、図７及び図８に示す様に、ベンチ１３の下面に取り付けてもよい。さらに図９に示す様に、防振架台９の梁１１の上面や脚部１０の側面に設けたり、図１０に示す様に、真空中原子間力顕微鏡１４の側面や脚部１４ａの側面など、制振を要求される構造体の任意の箇所に簡単に設置して、制振効果を持たせることが出来る。
【００１５】
次に、図１１は防振架台９の水平な角パイプの梁１１の略中央の上面にダンピング材Ａを一個載置し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、ダンピング材Ａは、上記実施例のものを使用し、防振架台９の水平な梁１１をハンマ１５で打撃したときの加速度を計測した。この防振台９の大きさは、横幅１５００ｍｍ、奥行き７００ｍｍ、高さ５００ｍｍであった。
【００１６】
図１２は、ダンピング材Ａを取り付けていない状態の防振架台９の角パイプから成る梁１１上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Ａを取り付けた状態の防振架台９の角パイプから成る梁１１上の振動加速度を表すグラフ図である。
図１２のグラフを見ると、梁１１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１３のグラフを見ると、ダンピング材Ａ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Ａ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。
【００１７】
この様にダンピング材Ａを防振架台９やベンチ１３に載置することによって、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、防振台９やベンチ１３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。
【００１８】
なお上記実施例では、防振架台９やベンチ１３にこのダンピング材Ａを取り付けて使用しているが、このダンピング材Ａの使用に当っては、防振架台９やベンチ１３に限らず、このダンピング材Ａが取り付け可能な全ての構造物に使用可能であり、またこのダンピング材Ａをベンチ１３の上面に載置しているが、これらは、もちろん固定しても良く、また防振架台９やベンチ１３には、独自の振動吸収体１２を有しているが、ダンピング材としてこのダンピング材Ａのみを使用する場合でも良い。ダンピング材Ａを形成する粘弾性体１としてソルボセインにより形成された平面正方形の薄板２を十枚積層したものを三枚重ね、さらにそれを５層積層して設けているが、ダンピング材Ａを形成する粘弾性体の材質としては、ソルボセインに限定するものではなく、また形状としても平面正方形に限定するものではなく、さらに積層する層としても十枚積層したものを三枚重ね、さらにこれらを５層積層したものに限定するものではない。
【００１９】
仕切り板４として鉄製のものを使用しているが仕切り板４としては鉄製のものに限定するものではない。ダンピング材Ａは、上述の様に縦に、即ち図１のものであれば、図１を９０度回転させた方向に設けても良い。また各積層ブロック５同士、また積層ブロック５とおもり６との積層について両面テープ３を使用して固定しているが、これらの固定に際しては、両面テープ３に限定するものではない。さらに粘弾性体１の下面に設けた仕切り板４をブロックケース７の底板７ａにボルトによって固着しているが、粘弾性体１をブロックケース７の底板７ａに固着するのは、この方法に限定するものではない。また上記実施例では、ブロックケースとしたが、これは、粘弾性体が変形自在に収納出来る中空の適宜の箱体であれば良く、内外形状や大きさを問わない。またこの発明のダンピング材Ａの粘弾性体１は、図２に示す様に多数の薄板を積層したものや、図示は省略したが積層ではなく単体のものも含まれる。
【００２０】
上記何れの場合でも、この発明のダンピング材Ａは、防振架台９やベンチ１３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１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。これにより防振架台９やベンチ１３の振動変形を小さくし、かつ素早く減衰させるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施例のダンピング材の一部縦断面図である。
【図２】この発明の実施例の粘弾性体を成す、薄板を十枚積層した積層体の側面図である。
【図３】この発明の実施例の粘弾性体の側面図である。
【図４】この発明の実施例において使用する防振台の側面図である。
【図５】この発明の実施例のダンピング材を防振台のベンチの上面の４箇所に取り付けた状態を示す平面図である。
【図６】この発明の実施例のダンピング材を防振台のベンチの上面の６箇所に取り付けた状態を示す平面図である。
【図７】この発明の実施例のダンピング材を防振台のベンチの下面の４箇所に取り付けた状態を示す側面図である。
【図８】この発明の実施例のダンピング材を防振台のベンチの下面の６箇所に取り付けた状態を示す側面図である。
【図９】この発明の実施例のダンピング材を防振架台の梁の上面や脚部の側面に取り付けた状態を示す側面図である。
【図１０】この発明の実施例のダンピング材を真空中原子間力顕微鏡の側面や脚部の側面に取り付けた状態を示す側面図である。
【図１１】この発明の実施例のダンピング材を防振架台の梁の上面に取り付けた場合の振動加速度実験の様子を示す側面図である。
【図１２】この発明の実施例のダンピング材を取り付けていない防振架台のベンチの振動加速度実験結果のグラフ図である。
【図１３】この発明の実施例のダンピング材を取り付けた防振架台のベンチの振動加速度実験結果のグラフ図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ａ    ダンピング材
１    粘弾性体                    ２    薄板を積層した積層体
２ａ  ソルボセインから成る薄板    ３    両面テープ
４    仕切り板                    ５    積層ブロック
６    おもり                      ７    ブロックケース
７ａ  ブロックケースの底板        ８    空隙
９    防振架台                  １０    防振架台の脚部
１１    防振架台の梁              １２    振動吸収体
１３    ベンチ                    １４    真空中原子間力顕微鏡
１５    ハンマ
【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】
2005195154.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005195154.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2005195154.tif 000014
【図１３】
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