(57)【要約】【課題】水平方向の振動に対して優れた防振性能を有し、さらに構成も簡単で、費用も安価、かつ既存の防振装置に簡単に取り付けられる水平方向防振材を提供する。【解決手段】機器搭載用ベンチを空気ばねで支持して床からの振動を絶縁する防振システムにおける防振材であって、高分子材料により板体を形成し、上記機器搭載用ベンチを空気ばねで支持するに際して、当該機器搭載用ベンチと空気ばねの間に上記板体を挟んで水平方向の振動を防ぐ水平方向防振材Ａとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器搭載用ベンチを空気ばねで支持して床からの振動を絶縁する防振システムにおける防振材であって、
高分子材料により板体を形成し、
上記機器搭載用ベンチを空気ばねで支持するに際して、当該機器搭載用ベンチと空気ばねの間に上記板体を挟んで水平方向の振動を防ぐことを特徴とする、水平方向防振材。
【請求項２】
上記水平方向防振材は、直径５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの円盤に形成し、この円盤を水平に四つ並べ、当該円盤四つに均等荷重を加えた際のばね定数が４ｍｍ／ｋｇ〜９．６ｍｍ／ｋｇの粘性を有する高分子材料から形成したことを特徴とする、上記請求項１に記載の水平方向防振材。
【請求項３】
上記高分子材料は、シリコン系高分子材料であることを特徴とする、上記請求項１又は２の何れかに記載の水平方向防振材。
【請求項４】
機器搭載用ベンチを空気ばねで支持して床からの振動を絶縁する防振システムにおいて、
上記機器搭載用ベンチを空気ばねで支持する際に、当該機器搭載用ベンチと空気ばねの間に、水平方向防振材として高分子材料から成る板体を挟んで支持したことを特徴とする、防振システム。
【請求項５】
上記板体は、上記請求項１乃至３の何れかに記載の水平方向防振材であることを特徴とする、上記請求項４に記載の防振システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、機器搭載用ベンチを空気ばねで支持して床からの振動を絶縁するパッシブ型の防振台等において使用する水平方向防振材及び水平方向防振材を使用した防振システム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。
【０００３】
この様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防振技術が求められる。高度な防振技術を有した防振台として、例えば図８に示す様な、空気ばね２１を使用したパッシブ型の防振台Ｃが多く使用されており、このパッシブ型の防振台Ｃは、機器を搭載するベンチ２２と、このベンチ２２を支持する空気ばね２１、及びこれらのベンチ２２と空気ばね２１を支持する防振架台２３から構成される。この様なパッシブ型の防振台Ｃにおいて、弾性体として使用される空気ばね２１は、この空気ばね２１を構成する空気室の上方でベンチ２２を支持する構造から、垂直方向の振動に対しては優れているが、水平方向からの振動に対して速やかに防振出来難い面がある。
【０００４】
この様な問題を解決するものとして、下盤と上盤の間に、略円筒状の本体上部に環状突部を形成し、且つそれと連続して外側に鍔部を形成したダイアフラムと、下盤に固着する分離可能な外筒体と、ダイアフラム内側に配置したピストンとから成るダイアフラム型空気ばね部材が配置され、且つゴム盤と鉄板を交互に重ね合わせて形成した積層ゴム部材が、1つ或いはそれ以上配置して少なくとも構成するという「精密機械用防振装置」があり、ダイアフラム型空気ばねに水平方向に移動自在な積層ゴム部材を設けた構成が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１４８５５４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この様な防振装置では、構成が複雑で、費用も高価であり、既存の防振装置に簡単に取り付けられるものではない。
【０００６】
そこでこの発明は、水平方向の振動に対して優れた防振性能を有し、さらに構成も簡単で、費用も安価、かつ既存の防振装置に簡単に取り付けられる水平方向防振材及びこの様な水平方向防振材を使用した防振システム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】
【０００７】
請求項１の発明は、機器搭載用ベンチを空気ばねで支持して床からの振動を絶縁する防振システムにおける防振材であって、高分子材料により板体を形成し、上記機器搭載用ベンチを空気ばねで支持するに際して、当該機器搭載用ベンチと空気ばねの間に上記板体を挟んで水平方向の振動を防ぐ水平方向防振材とした。
【０００８】
請求項２の発明は、上記水平方向防振材は、直径５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの円盤に形成し、この円盤を水平に四つ並べ、当該円盤四つに均等荷重を加えた際のばね定数が４ｍｍ／ｋｇ〜９．６ｍｍ／ｋｇの粘性を有する高分子材料から形成した上記請求項１に記載の水平方向防振材とした。また請求項３の発明は、上記高分子材料は、シリコン系高分子材料である上記請求項１又は２の何れかに記載の水平方向防振材とした。
【０００９】
請求項４の発明は、機器搭載用ベンチを空気ばねで支持して床からの振動を絶縁する防振システムにおいて、上記機器搭載用ベンチを空気ばねで支持する際に、当該機器搭載用ベンチと空気ばねの間に、水平方向防振材として高分子材料から成る板体を挟んで支持した防振システムとした。また請求項５の発明は、上記板体は、上記請求項１乃至３の何れかに記載の水平方向防振材である上記請求項４に記載の防振システムとした。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１乃至３の各発明の水平方向防振材は、高分子材料又はシリコン系高分子材料から成るものであり、構成が簡単、費用も安価、取り扱いが極めて容易で、防振台等に簡単に設けることが出来る。それ故、この防振材を使用すれば、水平の全方向の振動に対して優れた防振性能を示すことが出来る。
【００１１】
また請求項４及び５の各発明は、水平方向の振動に対して優れた防振性能を有する防振材を使用したので、垂直方向の振動に加えて、水平の全方向の振動に対しても、優れた防振性能を示すことが出来、垂直及び水平の両方向の防振による相乗効果により、より円滑に防振が出来、防振システムとして極めて信頼性の高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
機器搭載用ベンチを空気ばねで支持して床からの振動を絶縁する防振システムにおいて、直径５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの円盤を水平に四つ並べ、当該円盤四つに均等荷重を加えた際のばね定数が４ｍｍ／ｋｇ〜９．６ｍｍ／ｋｇの粘性を有するシリコン系高分子材料から形成した盤状の水平方向防振材を、上記機器搭載用ベンチを空気ばねで支持する際に、この機器搭載用ベンチと空気ばねの間に挟んで支持した防振システムである。
【実施例１】
【００１３】
次にこの発明の実施例を図に基づいて説明する。
この実施例の水平方向防振材Ａ（以下「防振材Ａ」という）は、シリコン系高分子材料から成る。そしてこの防振材Ａは、直径５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの円盤を形成し、これを水平に四つ並べ、この円盤四つに均等荷重を加えた際のばね定数が４ｍｍ／ｋｇ〜９．６ｍｍ／ｋｇの粘性を有する高分子材料の板体から形成する。ここでは高分子材料として具体的には、シリコンゴムを使用する。
【００１４】
この防振材Ａを図１に示す様に、直径４５ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状に形成し、この円盤状に形成したものを、直径６０ｍｍ、厚さ２ｍｍの鉄製の円盤で上下から挟んで設ける。またこの円盤１のうち上部の円盤１ａの中央部には直径６ｍｍ、高さ３ｍｍの突起２を設け、下部の円盤１ｂの中央部には直径７ｍｍの貫通孔３を穿っている。さらにこの円盤１ｂの貫通孔３が位置する防振材Ａの箇所には、後述する空気ばねＢのピストン４の突起７を嵌め入れる孔ａを穿っている。
【００１５】
この上下２枚の円盤１ａ、１ｂで挟んだ防振材Ａの上方から荷重を加えた場合、この防振材Ａの水平方向の自由度は、図２乃至図４に示すものとなる。まず図２は、水平Ｘ方向の自由度を示し、図３は、水平Ｙ方向の自由度を示し、さらに図４は、水平円周方向の自由度を示す。これらのことから、この防振材Ａによれば、水平の全方向の自由度が得られることが分かる。
【００１６】
次に、この防振材Ａを防振台の空気ばねＢに取り付けて使用する様子を説明する。図５は、パッシブ型の空気ばね防振台（図示省略）の架台の上に空気ばねＢを設置しているものを示す。ここでは、空気ばねＢとしてダイアフラム型空気ばねを使用し、最下部の箱型の空気タンク８の上面に空気ばね固定板９を介して筒状の空気ばね支え枠１０を設け、この空気ばね支え枠１０の内側に、底の有る筒状の空気室１１を設け、この空気室１１の内側に鉄製の円柱状のピストン４を設けており、このピストン４の平坦な上面にこの防振材Ａを配置している。また空気タンク８と空気室１１は、空気ばね固定板９に穿った貫通小孔をオリフィス１２として繋がっており、空気室１１内の圧力を調整している。
【００１７】
この防振材Ａの取り付けは、従来の防振台における空気ばねとベンチの間にこの防振材Ａ挟んだかたちである。具体的には、空気ばねＢのピストン４の上面にこの実施例の防振材Ａを配置し、この防振材Ａの上にベンチ５を載せており、これらの防振材Ａ及び空気ばねＢによりベンチ５を支持したものである。またこの時、従来のベンチと同様、ベンチ５下面に設けられた孔６に防振材Ａの上記突起２を嵌め入れており、同様に空気ばねＢのピストン４上面の突起７を防振材Ａの上記貫通孔３に嵌め入れて、夫々防振材Ａと、ベンチ５、空気ばねＢのピストン４との位置決めを行なっている。
【００１８】
そして、この様な空気ばねのピストン４の上面に配置した防振材Ａの効果を実験した。防振材Ａを配置したパッシブ型の空気ばね防振台の水平なベンチ５上を指で軽く押すことにより発生させた水平方向の共振周波数（固有振動数）が自然減衰する様子を計測した。このベンチ５は、横幅６００ｍｍ、奥行き５００ｍｍ、厚さ１２ｍｍのスチール製のプレートから成る。
【００１９】
図６は、この防振材Ａを取り付けていない防振台の共振周波数（固有振動数）を振動計を用いて表示したグラフ図であり、図７は、防振材Ａを上記の通り配置した防振台のベンチ５上の共振周波数（固有振動数）を振動計を用いて表示したグラフ図である。これらのグラフ図は、縦軸に電圧値を表し、横軸に時間を表す。横軸の「M500ms」は、横軸の１マスが500マイクロセカンドであること示す。
【００２０】
図６のグラフ図を見ると、100.0msで10.00Hzの共振周波数（固有振動数）が計測されている。これに対し、図７のグラフ図を見ると、防振材を取り付けた状態では、680.0msで1.471Hzしか計測されていない。
【００２１】
この様に防振材Ａを空気ばねＢに配置することによって、水平方向の共振周波数（固有振動数）がわずか1Hz前後に抑えられたことが分かり、共振周波数（固有振動数）が減少することが実証された。
【００２２】
またこの様な架台を有する防振台の他、架台を有しない、ベンチ及び空気ばねから成る卓上型の防振台においても使用することが出来る。この場合もベンチを支持している空気ばねとこのベンチの間に、この防振材Ａを挟んで配置する。
さらにこの防振材Ａを設けた防振台を使用するものとして上記実験機器の他、オーディオシステムのプレーヤーを載置して使用すると鮮明な音の再生に極めて有効である。
【００２３】
なお上記実施例では、この防振材Ａを形成するのに、シリコンゴムから成るものを直径４５ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状に形成して使用しているが、この防振材Ａを形成するのに材質はシリコンゴムに限定するものではなく、他の高分子材料、例えばブチルゴム等でもよい。また形状や大きさもこれらに限定するものではない。さらにこの防振材Ａを空気ばねＢに配置する際にその上下を鉄製の円盤１により挟んでいるが、この円盤１で挟む構成は、この発明の必須要件ではない。さらにこの防振材Ａを使用するのにダイアフラム型の空気ばねＢに配置しているが、配置する空気ばねＢは、ダイアフラム型に限定するものではなく、この防振材Ａを配置できる空気ばねならば何でも良い。また円盤１ｂの貫通孔３が位置する防振材Ａの箇所に空気ばねＢのピストン４の突起７を嵌め入れる孔ａを穿っているが、これは、この発明の必須要件ではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施例の防振材を上下から鉄製の円盤で挟んだ状態の縦断面図である。
【図２】この発明の実施例の防振材に共振周波数が伝達された場合の水平Ｘ方向の自由度を示す説明図である。
【図３】この発明の実施例の防振材に共振周波数が伝達された場合の水平Ｙ方向の自由度を示す説明図である。
【図４】この発明の実施例の防振材に共振周波数が伝達された場合の水平円周方向の自由度を示す説明図である。
【図５】この発明の実施例の防振材を空気ばねとベンチとの間に配置した様子を示す縦断面図である。
【図６】この発明の実施例の防振材を設けていない防振台のベンチ上の共振周波数を表すグラフ図である。
【図７】この発明の実施例の防振材を設けている防振台のベンチ上の共振周波数を表すグラフ図である。
【図８】従来のパッシブ型の防振台の側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ    防振材                      Ｂ    空気ばね
１    鉄製の円盤                  ２    円盤の突起
３    円盤の貫通孔                ４    空気ばねのピストン
５    ベンチ                      ６    ベンチ下面の孔
７    ピストン上面の突起          ８    空気ばねの空気タンク
９    空気ばね固定板            １０    空気ばね支え枠
１１    空気室                    １２    オリフィス
【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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