(57)【要約】【課題】  定盤から各能動除振装置に作用する支持荷重に偏りが生じにくい除振システムを提供する。【解決手段】  定盤２に対して、水平一方向に操作力Ｆ１を作用させる第１の除振装置Ａ１と、前記水平一方向と交差する方向に操作力Ｆ２を作用させる第２の除振装置Ａ２と、前記水平方向と相対する方向及び前記水平方向に交差する方向に操作力Ｆ３，Ｆ４を作用させる第３の除振装置Ａ３とを備える。定盤２に作用する各除振装置Ａ１〜Ａ３からの操作力に起因する並進力及び回転力打ち消されるように各除振装置Ａ１〜Ａ３が配置されている。【選択図】  図１
2005163914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器が載置される定盤と、
水平面内において第１の方向の操作力を前記定盤に対して作用させる第１の除振装置と、
水平面内において前記第１の方向とは異なる第２の方向の操作力を前記定盤に対して作用させる第２の除振装置と、
水平面内において前記第１及び第２の方向とは異なる第３の方向の操作力、及び、水平面内において前記第１〜第３の方向とは異なる第４の方向の操作力を前記定盤に対して作用させる第３の除振装置とを備えており、
前記第１〜第３の除振装置からの操作力に起因して前記定盤に加えられる回転力及び並進力が打ち消されるように、前記定盤に対する前記第１〜第３の除振装置の位置並びに前記第１〜第４の操作力の方向及び大きさが決定されている除振システム。
【請求項２】
前記第１の方向と前記第３の方向とが相対していると共に前記第２の方向と前記第４の方向とが相対しており、且つ、前記第１の方向及び前記第３の方向が前記第２の方向及び前記第４の方向と直交している請求項１に記載の除振システム。
【請求項３】
前記第１〜第３の除振装置の位置が正三角形の３つの頂点に対応していると共に、前記第１〜第４の方向の操作力が同じ大きさである請求項２に記載の除振システム。
【請求項４】
前記第１〜第３の除振装置の少なくともいずれか１つが、
前記定盤との間で振動が相互に伝達される除振ブロック、前記除振ブロックと同一水平面内にある第１の空気バネ、及び、前記除振ブロックとの間で前記第１の空気バネを挟む外枠を含む水平ユニット部と、
固定ベース、前記固定ベースと同一鉛直面内にある第２の空気バネ、及び、前記固定ベースとの間で前記第２の空気バネを挟む支持部材を含む鉛直ユニット部とを備えており、
前記水平ユニット部には、前記除振ブロックに対して水平面内の互いに異なる方向に配置された前記第１の空気バネの数によって識別される複数種類が用意されており、前記複数種類の前記水平ユニット部のいずれかと前記鉛直ユニット部とが接続されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の除振システム。
【請求項５】
前記水平ユニット部には、少なくとも、前記除振ブロックに対して水平面内で互いに直交する４方向のうちの１方向、２方向及び４方向に前記第１の空気バネがそれぞれ配置された３種類が用意されている請求項４に記載の除振システム。
【請求項６】
前記第１〜第３の除振装置の少なくともいずれか１つの前記鉛直ユニット部が、複数の前記第２空気バネが鉛直方向に直列配列可能に構成されている請求項４又は５に記載の除振システム。
【請求項７】
前記第１〜第３の除振装置の少なくともいずれかの前記水平ユニット部が、前記鉛直ユニット部に接続されたときに、前記第１の空気バネが前記第２の空気バネの外周位置よりも径内側に配置されている請求項４乃至６のいずれか一項に記載の除振システム。
【請求項８】
機器が載置される定盤と、
水平面内において第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向の操作力を前記定盤に対して作用させる第１の除振装置と、
水平面内において第１の方向及び第２の方向とは異なる第３の方向、及び第１〜３の方向とは異なる第４の方向の操作力を前記定盤に対して作用させる第２の除振装置と、
水平面内において第５の方向、前記第５の方向とは異なる第６の方向、前記第５の方向及び第６の方向とは異なる第７の方向、及び前記第５〜第７の方向とは異なる第８の方向に対して作用させる第３の除振装置とを備えており、
前記第１〜第３の除振装置からの操作力に起因して前記定盤に加えられる回転力及び並進力が打ち消されるように、前記定盤に対する前記第１〜第３の除振装置の位置並びに前記第１〜第８の操作力の方向及び大きさが決定されている除振システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の除振装置を配置することによって、電子顕微鏡や半導体製造装置などが載置される定盤の除振を行う除振システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
定盤の下方から定盤を支持するように４個の能動除振装置を配置して定盤の除振を行う除振システムが知られている。この除振システムにおいては、４個の除振装置、即ち、第１の除振装置、第２の除振装置、第３の除振装置、第４の除振装置動除振装置が定盤の各辺に配設されている。このうち基準となる第１の除振装置が、定盤の１辺に１方向の操作力を付与する事によって、並進力と回転力を定盤に付与する。そして、この第１の除振装置が配置される辺の対辺に第２の除振装置が配置される。この第２の除振装置は、定盤に対して第１の除振装置が付与する操作力と逆方向の操作力を対辺に付与し、並進力が打ち消されるように制御され且つ第１の除振装置と共に定盤に回転力を与えている。また、第１の除振装置が配置される辺と隣接するそれぞれの辺に、第３の除振装置と第４の除振装置とが対向するように配置される。この第３の除振装置と第４の除振装置からの操作力に起因する並進力が打ち消されるように制御されるとともに、第１の除振装置と第２の除振装置からの操作力による回転力に対して逆回りの回転力を定盤に対して与えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、４個の能動除振装置で定盤を支持する除振システムにおいて、定盤から各能動除振装置に作用する支持荷重に偏りが生じ、除振装置からの操作力を定盤に対して十分に作用させうことが困難となり、除振性能の低下に繋がる。また、定盤の面は高精度に仕上げられているが、定盤から各能動除振装置に作用する支持荷重に偏りが生じると定盤の重心が移動してしまい、定盤の面精度が低下させてしまう。そして、定盤の面精度の低下は、定盤から各能動除振装置に作用する支持荷重の偏りを増長させ、さらなる除振性能の低下に繋がる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１３５７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、定盤から各能動除振装置に作用する支持荷重に偏りが生じにくい除振システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明において、以下の特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。前記課題を解決するための本発明に係る除振システムは、機器が載置される定盤と、水平面内において第１の方向の操作力を前記定盤に対して作用させる第１の除振装置と、水平面内において前記第１の方向とは異なる第２の方向の操作力を前記定盤に対して作用させる第２の除振装置と、水平面内において前記第１及び第２の方向とは異なる第３の方向の操作力、及び、水平面内において前記第１〜第３の方向とは異なる第４の方向の操作力を前記定盤に対して作用させる第３の除振装置とを備えており、前記第１〜第３の除振装置からの操作力に起因して前記状盤に加えられる回転力及び並進力が打ち消されるように、前記状盤に対する前記第１〜第３の除振装置の位置並びに前記第１〜第４の操作力の方向及び大きさが決定されていることを特徴とする。この除振システムによれば、３個の除振装置で定盤を支持することが可能となり、定盤から各除振装置に作用する支持荷重がほぼ同じ大きさとなるとともに、定盤の高い面精度を維持することができる。構造力学上、４点支持は不静定構造であるが３点支持は静定構造であるため、本発明にかかる除振装システムのように３点支持が好ましい。また、従来、４個の除振装置が必要であったが、３個の除振装置で水平方向の除振を行う除振システムを構成することができるので、コストの削減にも繋がる。
【０００７】
ここで、本発明に係る除振システムは、前記第１の方向と前記第３の方向とが相対していると共に前記第２の方向と前記第４の方向とが相対しており、且つ、前記第１の方向及び前記第３の方向が前記第２の方向及び前記第４の方向と直交していることが好ましい。こうすることで、各除振装置からの操作力に起因して定盤に加えられる回転力及び並進力が打ち消されるための演算が容易となる。
【０００８】
ここで、本発明に係る除振システムは、前記第１〜第３の除振装置の位置が正三角形の３つの頂点に対応していると共に、前記第１〜第４の方向の操作力が同じ大きさであることが好ましい。こうすることで、定盤を３個の除振装置で支持可能な除振システムの合理的な構成が実現される。
【０００９】
ここで、本発明に係る除振システムは、前記第１〜第３の除振装置の少なくともいずれか１つが、前記定盤との間で振動が相互に伝達される除振ブロック、前記除振ブロックと同一水平面内にある第１の空気バネ、及び、前記除振ブロックとの間で前記第１の空気バネを挟む外枠を含む水平ユニット部と、固定ベース、前記固定ベースと同一鉛直面内にある第２の空気バネ、及び、前記固定ベースとの間で前記第２の空気バネを挟む支持部材を含む鉛直ユニット部とを備えており、前記水平ユニット部には、前記除振ブロックに対して水平面内の互いに異なる方向に配置された前記第１の空気バネの数によって識別される複数種類が用意されており、前記複数種類の前記水平ユニット部のいずれかと前記鉛直ユニット部とが接続されていることが好ましい。本発明に係る除振システムにおいては、少なくとも、定盤に対して水平一方向にのみ操作力を作用させる除振装置と、定盤に対して水平一方向、及び前記水平一方向と水平方向に交差する方向に操作力を作用する除振装置とが必要である。また、各除振装置の配置如何によっては、定盤に対して水平方向に操作力を作用させる様々なバリエーションの除振装置が必要である。ところが、このようなバリエーション豊富な除振装置を個々にストックしておくことはコストアップにつながり好ましくない。また、必要に応じて製造すれば製品の提供に遅延が生じる。そこで、本発明に係る構成とすることで、要求される除振装置が迅速に提供可能となるので、コストアップを回避できる。
【００１０】
また、本発明に係る除振システムの前記水平ユニット部には、少なくとも、前記除振ブロックに対して水平面内で互いに直交する４方向のうちの１方向、２方向及び４方向に前記第１の空気バネがそれぞれ配置された３種類が用意されていることが好ましい。こうすることで、あらゆる除振システムであっても適用可能な除振装置を提供することができる。
【００１１】
また、本発明に係る除振システムは、前記第１〜第３の除振装置の少なくともいずれか１つの前記鉛直ユニット部が、複数の前記第２空気バネが鉛直方向に直列配列可能に構成されていることが好ましい。こうすることで、定盤に載置される機器の重量に応じて、低コストで、かつ適正な除振能力を備えた除振装置が配置された除振システムを迅速に顧客に提供することができる。
【００１２】
また、本発明に係る除振システムは、前記第１〜第３の除振装置の少なくともいずれかの前記水平ユニット部が、前記鉛直ユニット部に接続されたときに、前記第１の空気バネが前記第２の空気バネの外周位置よりも径内側に配置されていることが好ましい。このように配置することで、除振システムを構成する除振装置の大型化が回避できる。
【００１３】
また、本発明に係る除振システムは、機器が載置される定盤と、水平面内において第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向の操作力を前記定盤に対して作用させる第１の除振装置と、水平面内において第１の方向及び第２の方向とは異なる第３の方向、及び第１〜３の方向とは異なる第４の方向の操作力を前記定盤に対して作用させる第２の除振装置と、水平面内において第５の方向、前記第５の方向とは異なる第６の方向、前記第５の方向及び第６の方向とは異なる第７の方向、及び前記第５〜第７の方向とは異なる第８の方向に対して作用させる第３の除振装置とを備えており、前記第１〜第３の除振装置からの操作力に起因して前記定盤に加えられる回転力及び並進力が打ち消されるように、前記定盤に対する前記第１〜第３の除振装置の位置並びに前記第１〜第８の操作力の方向及び大きさが決定されているものであってもよい。この除振システムによれば、定盤に作用する各除振装置からの操作力に起因する並進力及び回転力を大きくすることができ、かつこのトルクバランスが、３個の除振装置で定盤を支持することによって実現できるので、定盤の面精度を高レベルに維持することができ、定盤剛性を上げるなどの高コストを招くこともない。なお、構造力学上、４点支持は不静定構造であるが３点支持は静定構造であるため、本発明にかかる除振装システムのように３点支持が好ましいことは前述のとおりである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る除振システムの好適な実施形態について説明する。図１は、３個の除振装置によって定盤が支持される除振システムの平面配置図、図２は、本発明に関わる除振システムに用いる能動除振装置の正断面図である。図１に図示されるＸ及びＹは、本実施形態の除振システム全体における水平方向の座標軸であり、Ｘ軸とＹ軸は直交している。なお、以下の説明において、紙面前方向からみてＸ軸の右方向が正方向、左方向がＸ軸の負方向、Ｙ軸の上方向が正方向、下方向が負方向とする。また、重心Ｇは、除振システム全体における水平方向の座標の原点である。以下に、本実施形態における除振システム１の構成について詳細に説明する。
【００１５】
図１において、本実施形態における除振システム１は、直方体の形状をした定盤２と、第１の除振装置Ａ１、第２の除振装置Ａ２、及び第３の除振装置Ａ３の３個の除振装置とを備えている。定盤２の上部には、図示しない半導体製造装置や電子顕微鏡などの機器が配置される。各除振装置Ａ１〜Ａ３は、定盤２の下方に配置され、下方から定盤２を支持している。各除振装置Ａ１〜Ａ３に支持される定盤２の面、及び図示しない半導体製造装置などが配置される定盤２の面はいずれも平らな面となっている。また、本実施形態における除振システム１では、水平面内において第１の方向の操作力Ｆ１を定盤２に対して作用させる第１の除振装置Ａ１と、水平面内において第１の方向とは異なる第２の方向の操作力Ｆ２を定盤２に対して作用させる第２の除振装置Ａ２と、水平面内において第１及び第２の方向とは異なる第３の方向の操作力Ｆ３、及び、水平面内において第１〜第３の方向とは異なる第４の方向の操作力Ｆ４を定盤２に対して作用させる第３の除振装置Ａ３とを用いている。
【００１６】
ここで、第１の除振装置Ａ１、第２の除振装置Ａ２及び第３の除振装置Ａ３の構成について、図２を用いて説明する。これらの各除振装置Ａ１〜Ａ３は、定盤２との間で振動が相互に伝達される除振ブロック３、水平方向に伸縮する第１の空気バネ４、及び第１の空気バネ４を除振ブロック３とで挟むように配置され、形状が異なる３種類の外枠ブロック５ａ〜５ｃを構成部材とする外枠５とを備える水平ユニット部６と、床面に固定される固定ベース７、鉛直方向に伸縮する第２の空気バネ８、第２の空気バネ８を支持する支持部材９、及び剪断力を緩和する作用がある振動制御体２１を備える鉛直ユニット部１０とを備えている。なお、第１の除振装置Ａ１及び第２の除振装置Ａ２は第１の空気バネ４を１個、第３の除振装置Ａ３は第１の空気バネ４を２個備えているが、これについては後述する。また、定盤２の水平方向及び鉛直方向の変位を検出する変位センサＳ１及びＳ２、定盤２の水平方向及び鉛直方向の加速度を検出する加速度センサＳ３及びＳ４が設けられている。ここで、第１の空気バネ４は、圧縮された空気が蓄圧されたレシーバタンク１１と接続されており、各センサで検出された結果に基づいて、レシーバタンク１１と第１の空気バネ４との間に設けられた空気制御弁１２によって、第１の空気バネ４に供給される空気量が制御される。即ち、第１の空気バネ４に空気が供給されると、第１の空気バネ４は、除振ブロック３に対して、紙面前方向からみて左向きの操作力を作用させる。なお、第１の空気バネ４を２個有する第３の除振装置においては、さらに図示しないマニホールドが設けられており、このマニホールドで各第１の空気バネ４に供給される空気量が調整される。
【００１７】
次に、第１の空気バネ４の配置される個数について、図３及び図４を用いて説明する。ここで、図３は、第１の除振装置Ａ１及び第２の除振装置Ａ２についての図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は、第３の除振装置Ａ３についての図２におけるＡ−Ａ線断面図である。なお、正断面図については、第１の除振装置Ａ１、第２の除振装置Ａ２、及び第３の除振装置Ａ３のいずれも図２に図示されるように同様である。図３に図示されるように、第１の除振装置Ａ１及び第２の除振装置Ａ２では、第１の空気バネ４に空気が供給されると、第１の空気バネ４が除振ブロック３に対して水平一方向に操作力を作用させることとなる。一方、図４に図示されるように、第３の除振装置Ａ３では、第１の空気バネ４に空気が供給されると、第１の空気バネ４が除振ブロック３に対して水平二方向に操作力を作用させることとなる。この水平二方向は、互いに直交する方向である。
【００１８】
ここで、外枠５の構成について説明する。外枠５は、第１の空気バネ４が除振ブロック３に対して作用させる負荷の反力を受ける外枠ブロックＡ５ａ、外枠ブロックＢ５ｂ、及び外枠ブロックＡ５ａと外枠ブロックＢ５ｂの両側面に配置される外枠ブロックＣ５ｃとから構成されている。また、これら各外枠ブロックＡ５ａ、外枠ブロックＢ５ｂ、及び外枠ブロックＡ５ａは、いずれも外周面が円弧状となっており、下方に形成されたフランジ面２０と一体的に構成されている。このフランジ面２０は、支持部材９を介して固定ベース８に固定されている。
【００１９】
次に、本実施形態における除振システム１における各除振装置Ａ１〜Ａ３の配置について、図１に戻って説明する。ここで、各除振装置Ａ１〜Ａ３によって支持される定盤２の面における各辺をａ１〜ａ４とする。なお、各除振装置Ａ１〜Ａ３は、定盤２の下方であって、定盤２の４つの辺ａ１〜ａ４で囲まれた領域内に、即ち、定盤２からはみ出さないように配置されている。第１の除振装置Ａ１は、定盤２の一辺ａ１に沿ってそのほぼ中央部に、第１の除振装置Ａ１の除振ブロック３に対してＹ軸正方向に操作力Ｆ１を作用させるように配置されている。第２の除振装置Ａ２は、定盤２の一辺ａ１に隣接する一方の辺ａ２と一辺ａ１に対向する辺ａ３とで囲まれた角に、第２の除振装置Ａ２の除振ブロック３に対してＸ軸正方向に操作力Ｆ２を作用させるように配置されている。第３の除振装置Ａ３は、定盤２の一辺ａ１に隣接する他の辺ａ４と一辺ａ１に対向する辺ａ３とで囲まれた角部に、第３の除振装置Ａ３の除振ブロック３に対してＹ軸負方向の操作力Ｆ３とＸ軸負方向の操作力Ｆ４を作用させるように配置されている。なお、各除振装置Ａ１〜Ａ３の上部に定盤２が配置されているので、各除振装置Ａ１〜Ａ３が各々の除振ブロック３に対して作用させる操作力Ｆ１〜Ｆ４は、定盤２にそのまま作用する。即ち、「各除振装置Ａ１〜Ａ３が各々の除振ブロック３に対して操作力Ｆ１〜Ｆ４を作用させる」とは、「各除振装置Ａ１〜Ａ３が定盤２に対して操作力Ｆ１〜Ｆ４を作用させる」と同義である。そして、このように配置された各除振装置Ａ１〜Ａ３が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ１〜Ｆ４に起因する並進力及び回転力は、互いに打ち消されている。以下に、定盤２に作用する各除振装置Ａ１〜Ａ３からの操作力Ｆ１〜Ｆ４に起因する並進力及び回転力が打ち消される原理について説明する。
【００２０】
先ず、定盤２に対して作用する各除振装置Ａ１〜Ａ３からの操作力Ｆ１〜Ｆ４に起因する並進力が打ち消される原理について説明する。定盤２に対して作用する各除振装置Ａ１〜Ａ３からの操作力Ｆ１〜Ｆ４に起因する並進力が打ち消されるためには、一の除振装置が定盤２に対して作用させる操作力の分力が、一の除振装置に対向して配置される除振装置が定盤２に対して作用させる操作力に起因する並進力によって相殺される必要がある。即ち、一の除振装置が定盤２に対して作用させる操作力の直線方向の分力の方向と、一の除振装置に対向して配置される除振装置が定盤２に対して作用させる操作力の直線方向の分力の方向とが相対するものであって、且つ、それぞれの直線方向の分力が同じ大きさであるときに打ち消される。本実施形態の除振システム１においては、Ｙ軸方向については、第１の除振装置Ａ１が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ１が並進力となり、第３の除振装置Ａ３が定盤２に対して作用させるＹ軸負方向の操作力Ｆ３が並進力となる。したがって、これらが互いに相対する方向であって、同じ大きさの操作力であるときに打ち消される。また、Ｘ軸方向についても同様に、第２の除振装置Ａ２が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ２と、第３の除振装置Ａ３が定盤２に対して作用させるＸ軸負方向の操作力Ｆ４とが、互いに相対する方向であって、同じ大きさの操作力であるときに相殺される。
【００２１】
次に、定盤２に対して作用する各除振装置Ａ１〜Ａ３からの操作力Ｆ１〜Ｆ４に起因する回転力が打ち消される原理について説明する。定盤２に対して作用する各除振装置Ａ１〜Ａ３からの操作力Ｆ１〜Ｆ４に起因する回転力が打ち消されるためには、重心Ｇを中心として定盤２に対して時計回りに作用させる回転モーメントが、重心Ｇを中心として定盤２に対して反時計回りに作用させる回転モーメントによって打ち消される必要がある。以下に、本実施形態の除振システム１において説明する。なお、操作力Ｆ１が作用される除振装置Ａ１の除振ブロック３から重心Ｇまでの距離をＬ１、操作力Ｆ２が作用される除振装置Ａ２の除振ブロック３から重心Ｇまでの距離をＬ２、操作力Ｆ３及びＦ４が作用される除振装置Ａ３の除振ブロック３から重心Ｇまでの距離をＬ３とし、操作力Ｆ２の、重心Ｇを中心とした回転方向の分力をｆ２、操作力Ｆ３の、重心Ｇを中心とした回転方向の分力をｆ３、操作力Ｆ４の、重心Ｇを中心とした回転方向の分力をｆ４とする。本実施形態の除振システム１において、時計回りの回転モーメントが反時計回りの回転モーメントによって打ち消されるためには、以下の式で表される。
[数１]
Ｆ１×Ｌ１＋ｆ３×Ｌ３＝ｆ２×Ｌ２＋ｆ４×Ｌ３
【００２２】
このように、３個の除振装置Ａ１〜Ａ３で定盤２を支持することで、定盤２に作用する各除振装置Ａ１〜Ａ３からの操作力Ｆ１〜Ｆ４が、直線方向及び回転方向にバランスするので、構造力学上、静定構造である３点支持で実現できる。したがって、定盤２から各除振装置Ａ１〜Ａ３に作用する支持荷重がほぼ同じ大きさとなるとともに、定盤２の高い面精度を維持することができる。また、従来、４個の除振装置が必要であったが、３個の除振装置で水平方向の除振を行う除振システムを構成することができるので、コストの削減にも繋がる。
【００２３】
なお、各除振装置Ａ１〜Ａ３の配置は、これに限られるものではない。即ち、並進力については、一の除振装置から定盤２に対して作用させる操作力に起因する並進力が、一の除振装置に対向して配置される除振装置が定盤２に対して作用させる操作力に起因する並進力によって相殺されればよい。また、回転力については、重心Ｇを中心として定盤２に対して時計回りに作用させる回転モーメントが、重心Ｇを中心として定盤２に対して反時計回りに作用させる回転モーメントによって相殺されればよい。例えば、図５乃至図７に図示されるように各除振装置を配置すれば、本発明における目的を達成することができる。ここで、図５乃至図７は、３個の除振装置Ａ１〜Ａ３によって定盤２が支持される除振システム１の平面配置図であって、本発明に関わる除振システム１を構成する各除振装置Ａ１〜Ａ３が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ１〜Ｆ４の方向が、図１に図示される除振システム１を構成する除振装置Ａ１〜Ａ３が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ１〜Ｆ４の方向と異なるものである。なお、図５乃至図７に記載される符号の意味は、図１に記載される符号の意味と同様である。また、本実施形態においては、第１の除振装置が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ１と第２の除振装置が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ２が直交するように、第１の除振装置と第２の除振装置が配置されているが、必ずしも直交するように配置する必要はなく、交差するように配置されていてもよい。即ち、各除振装置Ａ１〜Ａ３が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ１〜Ｆ４に起因する並進力及び回転力が打ち消されるように、各除振装置Ａ１〜Ａ３が配置されればよい。ただし、第１の除振装置が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ１と第２の除振装置が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ２が直交するように、第１の除振装置と第２の除振装置が配置されれば、並進力及び回転力が打ち消されるための、各除振装置Ａ１〜Ａ３が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ１〜Ｆ４の演算が容易となる。さらに、各除振装置Ａ１〜Ａ３の配置位置についても、これには限られず、定盤２の形状も直方体には限られない。
【００２４】
さらに、変形例として、図８に図示される除振システムにおいても、本発明の目的を達成することができる。図８は、第４の除振装置Ａ４、第５の除振装置Ａ５、第６の除振装置Ａ６の３個の除振装置によって定盤２が支持される除振システム１の平面配置図であって、本発明に関わる除振システム１を構成する各除振装置Ａ４〜Ａ６が定盤２に対して作用させる操作力（Ｆ１１，Ｆ２２，Ｆ３３，Ｆ４４，Ｆ５５，Ｆ６６，Ｆ７７，Ｆ８８）の数が、図１及び図５乃至図７に図示される除振システム１を構成する除振装置Ａ１〜Ａ３が定盤２に対して作用させる操作力Ｆ１〜Ｆ４の数と異なるものである。
【００２５】
ここで、第４の除振装置Ａ４、第５の除振装置Ａ５及び第６の除振装置Ａ６の構成について、図９を用いて説明する。図９は、本発明に関わる変形例としての除振システム１を構成する能動除振装置Ａ４〜Ａ６の正断面図である。これらの各除振装置Ａ４〜Ａ６は、定盤２との間で振動が相互に伝達される除振ブロック３、水平方向に伸縮する第１の空気バネ４、及び第１の空気バネ４を除振ブロック３とで挟むように配置される外枠５とを備える水平ユニット部６と、床面に固定される固定ベース７、鉛直方向に伸縮する第２の空気バネ８、及び第２の空気バネ８を支持する支持部材９とを備える鉛直ユニット部１０とを備えている。なお、第４の除振装置Ａ４及び第５の除振装置Ａ５は第１の空気バネ４を２個、第６の除振装置Ａ６は第１の空気バネ４を４個備えているが、これについては後述する。また、定盤２の水平方向及び鉛直方向の変位を検出する変位センサＳ１及びＳ２、定盤２の水平方向及び鉛直方向の加速度を検出する加速度センサＳ３及びＳ４が設けられている。ここで、第４の空気バネ４は、圧縮された空気が蓄圧されたレシーバタンク１１と接続されており、各センサで検出された結果に基づいて、レシーバタンク１１と第１の空気バネ４との間に設けられた空気制御弁１２によって、第１の空気バネ４に供給される空気量が制御される。さらに、図示しないマニホールドが各除振装置Ａ４〜Ａ６に設けられており、このマニホールドで各除振装置における各第１の空気バネ４に供給される空気量が調整される。即ち、紙面前方向からみて左側に配置される第１の空気バネ４に空気が供給されると、この第１の空気バネ４は、除振ブロック３に対して、紙面前方向からみて右向きの操作力を定盤２に対して作用させる。
【００２６】
次に、変形例の除振システム１における各除振装置Ａ４〜Ａ６の配置について、図８に戻って説明する。ここで、各除振装置Ａ４〜Ａ６によって支持される定盤２の面における各辺をｂ１〜ｂ４とする。なお、各除振装置Ａ４〜Ａ６は、定盤２の下方であって、定盤２の４つの辺ｂ１〜ｂ４で囲まれた領域内に、即ち、定盤２からはみ出さないように配置されている。第４の除振装置Ａ４は、定盤２の一辺ｂ１に沿ってそのほぼ中央部に、第１の除振装置Ａ４の除振ブロック３に対してＹ軸の正方向及び負方向に操作力Ｆ１１及びＦ２２を作用させるように配置されている。第５の除振装置Ａ５は、定盤２の一辺ｂ１に隣接する一方の辺ｂ２と一辺ｂ１に対向する辺ｂ３とで囲まれた角に、第４の除振装置Ａ４の除振ブロック３に対してＸ軸の正方向及び負方向に操作力Ｆ３３及びＦ４４を作用させるように配置されている。第６の除振装置Ａ６は、定盤２の一辺ｂ１に隣接する他の辺ｂ４と一辺ｂ１に対向する辺ｂ３とで囲まれた角部に、第６の除振装置Ａ６の除振ブロック３に対してＹ軸の正方向及び負方向の操作力Ｆ５５とＸ軸の正方向及び負方向の操作力Ｆ７７及びＦ８８を作用させるように配置されている。なお、各除振装置Ａ４〜Ａ６の上部に定盤２が配置されているので、各除振装置Ａ４〜Ａ６が各々の除振ブロック３に対して作用させる操作力Ｆ１１〜Ｆ８８は、定盤２にそのまま作用する。即ち、「各除振装置Ａ４〜Ａ６が各々の除振ブロック３に対して操作力Ｆ１１〜Ｆ８８を作用させる」とは、「各除振装置Ａ４〜Ａ６定盤２に対して操作力Ｆ１〜Ｆ８８を作用させる」と同義である。そして、このように配置された各除振装置Ａ４〜Ａ６から定盤２に作用する操作力Ｆ１１〜Ｆ８８に起因する並進力及び回転力は、互いに打ち消されている。以下に、定盤２に作用する各除振装置Ａ４〜Ａ６からの操作力Ｆ１１〜Ｆ８８に起因する並進力及び回転力が打ち消される原理について説明する。
【００２７】
先ず、定盤２に対して作用する各除振装置Ａ４〜Ａ６からの操作力Ｆ１１〜Ｆ８８に起因する並進力が互いに打ち消される原理について説明する。定盤２に作用する各除振装置Ａ４〜Ａ６からの操作力に起因する並進力が互いに打ち消されるためには、一の除振装置が定盤２に対して作用させる操作力の直線方向の分力が、一の除振装置に対向して配置される除振装置が定盤２に対して作用させる操作力の直線方向の分力によって打ち消される必要がある。即ち、一の除振装置が定盤２に対して作用させる操作力の直線方向の分力の方向と、一の除振装置に対向して配置される除振装置が定盤２に対して作用させる操作力の直線方向の分力の方向とが相対するものであって、且つ、それぞれの分力が同じ大きさであるときの他、各除振装置Ａ４〜Ａ６の全てが、それぞれが定盤２に対して相対する方向に操作力を作用させ、かつその操作力の大きさが同じであるときに、定盤２に対する操作力に起因する並進力が打ち消される。変形例の除振システム１においては、第４の除振装置Ａ４が定盤２に対してＹ軸の正方向に作用させる操作力Ｆ１１とＹ軸の負方向に作用させる操作力Ｆ２２とが相対する方向であって、同じ大きさなので、第４の除振装置Ａ４において定盤２に対するＹ軸方向の並進力がバランスしている。同様に、第５の除振装置Ａ５においてもＸ軸方向の並進力がバランスし、第６の除振装置Ａ６においてもＹ軸方向及びＸ軸方向のいずれにも並進力がバランスしている。
【００２８】
次に、定盤２に対して作用する各除振装置Ａ４〜Ａ６からの操作力Ｆ１１〜Ｆ８８が、回転方向にバランスする原理について説明する。定盤２に対して作用する各除振装置Ａ４〜Ａ６からの操作力Ｆ１１〜Ｆ８８が、回転方向にバランスするためには、重心Ｇを中心として定盤２に対して時計回りに作用させる回転モーメントが、重心Ｇを中心として定盤２に対して反時計回りに作用させる回転モーメントによって相殺される必要がある。以下に、変形例の除振システム１において説明する。なお、第４の除振装置Ａ４の除振ブロック３から重心Ｇまでの距離をＬ１１、第５の除振装置Ａ５の除振ブロック３から重心Ｇまでの距離をＬ２２、第６の除振装置Ａ６の除振ブロック３から重心Ｇまでの距離をＬ３３とし、各操作力Ｆ３３，Ｆ５５，Ｆ８８の反時計回りの分力を、それぞれｆ３３，ｆ５５，ｆ８８、操作力Ｆ４４，Ｆ６６，Ｆ７７の時計回りの分力を、それぞれｆ４４，ｆ６６，ｆ７７とする。変形例の除振システム１において回転モーメントがバランスするためには、以下の式で表される。
[数２]
Ｆ１１×Ｌ１１＋ｆ４４×Ｌ２２＋（ｆ６６＋ｆ７７）×Ｌ３３＝Ｆ２２×Ｌ１１＋ｆ３３×Ｌ２２＋（ｆ５５＋ｆ８８）×Ｌ３３
【００２９】
このような構成であっても、３個の除振装置Ａ４〜Ａ６で定盤２を支持することで、定盤２に作用する各除振装置Ａ４〜Ａ６からの操作力Ｆ１１〜Ｆ８８に起因する並進力及び回転力が互いに打ち消。したがって、構造力学上、静定構造である３点支持で実現できるので、定盤２から各除振装置Ａ４〜Ａ６に作用する支持荷重がほぼ同じ大きさとなるとともに、定盤２の高い面精度を維持することができる。また、従来、４個の除振装置が必要であったが、３個の除振装置で水平方向の除振を行う除振システムを構成することができるので、コストの削減にも繋がる。さらに、変形例における除振システム１においては、各除振装置Ａ４〜Ａ６が２乃至４個の第１の空気バネ４を備えているので、操作力をアップすることができる。
【００３０】
以上に示したように、本実施形態及び変形例に示す除振システム１を構成する除振装置Ａ１〜Ａ６は、それぞれ第１の空気バネ４の数が異なる。したがって、このような除振装置Ａ１〜Ａ６を各々ストックすることはコストアップに繋がり好ましくない。そこで、本発明においては、第１の空気バネ４の配置個数が異なる複数のバリエーションから成る水平ユニット部６をストックし、それらのいずれか一の水平ユニット部６と、鉛直ユニット１０とを接続可能に構成している。具体的には、図３，図４，図１０，図１１に図示されるように、１乃至４個の第１の空気バネ４を配置したバリエーションの水平ユニット部６を予め準備しておく。なお、第1の空気バネ４が３個又は４個配置される場合には、外枠ブロックＢ４ｂは、第１の空気バネ４が除振ブロック３に対して作用させる負荷の反作用を受ける。ここで、図１０は、第４の除振装置Ａ４及び第５の除振装置Ａ５についての図９におけるＢ−Ｂ線断面図、図１１は、第６の除振装置Ａ６についての図９におけるＢ−Ｂ線断面図である。そして、図２及び図９に示されるように、水平ユニット部６を構成する除振ブロック３と、除振ブロック３の下方から除振ブロック３を支持し、鉛直ユニット部１０を構成するストッパー１３とをボルト１９で接続している。また水平ユニット部６を構成する外枠５に形成されたフランジ２０と、鉛直ユニット１０を構成する支持部材９及び固定ベース７を通しボルト１５で接続する。ここで、除振ブロック３は、定盤２との間で振動が相互に伝達される可動部であり、ストッパー１３は、除振ブロック３に接続されることによって可動部となる。また、固定ベース７は床面に固定された固定部であり、外枠５は、支持部材９を介して固定ベース７に接続されることによって固定部となる。このように、第１の空気バネ４の配置個数が異なる複数のバリエーションから成る水平ユニット部６のいずれかと、鉛直ユニット１０とを接続可能に構成することによって、ストックすべき除振装置の数を減らすことができるので、コスト削減が可能となる。
【００３１】
さらに、本発明の除振システム１を構成する各除振装置Ａ１〜Ａ６の水平ユニット部６は、いずれも、鉛直ユニット部１０と接続したときに、第１の空気バネ４が第２の空気バネ８の外周位置よりも径内側に配置されるように構成されている。さらに具体的には、第１の空気バネ４の全部が、第２の空気バネ８の外周位置よりも径内側に配置されている。このように配置することで、除振装置Ａ１〜Ａ６の大型化が回避できる。なお、本発明における除振システム１を構成する各除振装置Ａ１〜Ａ６は、除振ブロック３と第１の空気バネ４との間に防振ゴム１４が設けられている。空気バネは、その伸縮方向に負荷が発生することに対しては優れた性能を発揮するものの、伸縮方向と直交する方向に負荷が発生することは好ましくない。そこで、第１の空気バネ４の伸縮方向と直交する方向に弾性変形が可能な防振ゴム１４を、除振ブロック３と第１の空気バネ４との間に設けたのである。
【００３２】
また、本発明の除振システム１を構成する各除振装置Ａ１〜Ａ６の鉛直ユニット部１０は、いずれも、第２の空気バネ８が鉛直方向に直列配列可能に構成されている。第２の空気バネ８は、具体的には、ダイヤフラム１６とフロートコア１７とを備えている。ダイヤフラム１６は、弾性体であって、その内部に圧縮空気が収納される。フロートコア７は、円板形状をした部材であって、中央部には開口部が形成されている。そして、その開口部の内面にはメネジが切られている。ここで、複数の第２の空気バネ８を鉛直方向に直列配列する場合、フロートコア１７同士を連結する。即ち、フロートコア１７の中央部に形成された開口部に、オネジが切られた連結軸１８をねじ込んで連結する。この場合、ダイヤフラム１６は、フロートコア１７と支持部材９に挟持されることとなる。なお、最下段でない位置に配置される第２の空気バネ８のダイヤフラム１６は、その中央部に連結軸１８を通す必要があることから、ドーナツ型の形状をしている。この鉛直ユニット部１０は、容易に第２の空気バネ８の配置個数を変更することができるが、予め、１個又は複数個の第２の空気バネ８を備えた鉛直ユニット部１０としてストックしておくこともできる。このように、鉛直ユニット部１０が、第２の空気バネ８が鉛直方向に直列配列可能に構成されていることによって、定盤２の上部に配置される機器の重量等に応じて、最適な除振装置の選択が可能となる。
【００３３】
尚、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることができることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】３個の除振装置によって定盤が支持される除振システムの平面配置図である。
【図２】本発明に関わる除振システムに用いる能動除振装置の正断面図である。
【図３】第１の除振装置及び第２の除振装置についての図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】第３の除振装置についての図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】３個の除振装置によって定盤が支持される除振システムの平面配置図であって、各除振装置が定盤に対して作用させる操作力の方向が図１とは異なる図である。
【図６】３個の除振装置によって定盤が支持される除振システムの平面配置図であって、各除振装置が定盤に対して作用させる操作力の方向が図１及び図２とは異なる図である。
【図７】３個の除振装置によって定盤が支持される除振システムの平面配置図であって、各除振装置が定盤に対して作用させる操作力の方向が図１、図５、及び図６とは異なる図である。
【図８】３個の除振装置によって定盤が支持される除振システムの平面配置図であって、本発明に関わる除振システムを構成する除振装置が定盤に対して作用させる操作力の数が図１及び図５乃至図７とは異なる図である。
【図９】本発明に関わる変形例としての除振システムを構成する能動除振装置の正断面図である。
【図１０】第４の除振装置及び第５の除振装置についての図９におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】第６の除振装置についての図９におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    除振システム
２    定盤
３    除振ブロック
４    第１の空気バネ
５    外枠
５ａ〜５ｃ  外枠ブロック
６    水平ユニット部
７    固定ベース
８    第２の空気バネ
９    支持部材
１０    鉛直ユニット部
１１    レシーバタンク
１２    空気制御弁
１３    ストッパー
１４    防振ゴム
１５    通しボルト
１６    ダイヤフラム
１７    フロートコア
１８    連結軸
１９    ボルト
２０    フランジ面
２１    振動制御体
Ａ１    第１の除振装置
Ａ２    第２の除振装置
Ａ３    第３の除振装置
Ａ４    第４の除振装置
Ａ５    第５の除振装置
Ａ６    第６の除振装置
Ｆ１    第１の除振装置が定盤に対して作用させる操作力
Ｆ２    第２の除振装置が定盤に対して作用させる操作力
Ｆ３    第３の除振装置が定盤に対して作用させる操作力
Ｆ４    第３の除振装置が定盤に対して作用させる操作力
ｆ２    第２の除振装置が定盤に対して作用させる操作力の回転方向の分力
ｆ３    第３の除振装置が定盤に対して作用させる操作力の回転方向の分力
ｆ４    第３の除振装置が定盤に対して作用させる操作力の回転方向の分力
Ｆ１１  第４の除振装置が定盤に対してＹ軸正方向に作用させる操作力
Ｆ２２  第４の除振装置が定盤に対してＹ軸負方向に作用させる操作力
Ｆ３３  第５の除振装置が定盤に対してＸ軸正方向に作用させる操作力
Ｆ４４  第５の除振装置が定盤に対してＸ軸負方向に作用させる操作力
Ｆ５５  第６の除振装置が定盤に対してＹ軸正方向に作用させる操作力
Ｆ６６  第６の除振装置が定盤に対してＹ軸負方向に作用させる操作力
Ｆ７７  第６の除振装置が定盤に対してＸ軸正方向に作用させる操作力
Ｆ８８  第６の除振装置が定盤に対してＸ軸負方向に作用させる操作力
ｆ３３  第５の除振装置が定盤に対してＸ軸正方向に作用させる操作力の反時計回りの分力
ｆ４４  第５の除振装置が定盤に対してＸ軸負方向に作用させる操作力の時計回りの分力
ｆ５５  第６の除振装置が定盤に対してＹ軸正方向に作用させる操作力の反時計回りの分力
ｆ６６  第６の除振装置が定盤に対してＹ軸負方向に作用させる操作力の時計回りの分力
ｆ７７  第６の除振装置が定盤に対してＸ軸正方向に作用させる操作力の時計回りの分力
ｆ８８  第６の除振装置が定盤に対してＸ軸負方向に作用させる操作力の反時計回りの分力
ａ１〜ａ４  第１の除振装置、第２の除振装置、第３の除振装置によって支持される定盤の面における各辺
ｂ１〜ｂ４  第４の除振装置、第５の除振装置、第６の除振装置によって支持される定盤の面における各辺
【図１】
2005163914.tif 000003
【図２】
2005163914.tif 000004
【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】
2005163914.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005163914.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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