(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
除振対象物に直接または間接的に敷設され、除振対象物の除振を行う除振装置であって、
該除振装置は、除振対象物に直接または間接的に接する天井板と、その天井板の略周縁から垂下する垂下板と、これらの天井板と垂下板に被せられる基台部とを備え、
前記天井板の内側面と基台部との間には実質的に鉛直方向の荷重を支えるように配置され主として鉛直方向の振動を除振するための鉛直方向除振部材が介在され、
前記垂下板の内側面と基台部から立設された立設板との間には、略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムが複数個かつ対向配置するように介在され、
前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムは、略半円状の突出部を備え、当該突出部の先端部が垂下板の内側面に当接するようになっているととともに、水平方向の振動に対して、対向する一対の前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムによる相互の受圧面積の変化によって、実質的に天井板のセンタリングが行なわれるように作用してなることを特徴とする除振装置。
【請求項２】
前記天井板の内側面と基台部との間に介在される前記鉛直方向除振部材は、主として鉛直方向の荷重を支えるように配置され、
前記垂下板の内側面と基台部の立設板との間に介在される布入りのゴム製ダイヤフラムは、主として水平方向の荷重を支えるように配置されてなる請求項１記載の除振装置。
【請求項３】
前記天井板と前記垂下板は一体化され浮遊部としての機能を有し、前記基台部は固定部としての機能を有してなる請求項１または請求項２記載の除振装置。
【請求項４】
前記鉛直方向除振部材は、中心部に１つ立設した状態で配置され、
前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムは、複数個、周方向に均等角度割りされた状態でかつ、ダイヤフラムの略半円状の突出部の先端部が前記垂下板の内側面と接触する状態で配置されてなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の除振装置。
【請求項５】
前記ゴム製ダイヤフラムの内部空間は、所望の圧縮空気が導入されるための空気孔と連通されるとともに所定の圧力に制御されてなる請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の除振装置。
【請求項６】
前記天井板の略周縁から垂下する垂下板は円筒形状に形成されており、前記鉛直方向除振部材の外周面と円筒形状の垂下板との間に、基台部から立設する複数の板状の立設板が配置され、当該立設板に前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムが固定されてなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の除振装置。
【請求項７】
前記天井板の略周縁から垂下する垂下板は四角筒形状に形成されており、前記鉛直方向除振部材の外周面と四角筒形状の垂下板との間に、基台部から立設する複数の板状の立設板が配置され、当該立設板に前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムが固定されてなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の除振装置。
【請求項８】
前記天井板の略周縁から垂下する垂下板は四角筒形状に形成されており、前記鉛直方向除振部材の外周面と四角筒形状の垂下板との間に、基台部から立設する四角筒形状の立設板が形成され、当該立設板の平面に前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムが固定されてなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の除振装置。
【請求項９】
前記天井板の略周縁から垂下する垂下板は円筒形状に形成されており、前記鉛直方向除振部材の外周面と円筒形状の垂下板との間に、基台部から立設する四角筒形状の立設板が形成され、当該立設板の平面に前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムが固定されてなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の除振装置。
【請求項１０】
前記鉛直方向除振部材は、空気ばね、コイルばね、または防振ゴムである請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の除振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、除振装置に関し、特に、除振対象物に直接または間接的に敷設され、除振対象物の除振を行う除振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造装置においてメモリ、ＩＣを作る場合、ウエハ基板の上に回路を写真技術を応用した焼き付け装置を備えるステッパーが用いられる。実際のステッパーの使用に際しては、生産効率を上げるためにウエハ基板や焼き付け装置を所定位置に俊敏かつ精度よく動かして位置決めする必要がある。しかしながら、俊敏な移動および停止を行なおうとすればする程、ステッパーには振動の発生という問題が必然的に生じる。特に、ＩＣの高い集積度が求められている今日の仕様では、たとえ微振動であっても、これを完全に除去しないと、回路の線が二重になったりショートしたりする（回路のダブリの発生）という問題が生じる。
【０００３】
このような問題を解決するために従来よりステッパーの微振動を除去する除振装置の提案が種々なされている。その一例として、例えば、図５に示されるような除振装置１００が挙げられる。除振装置１００は、シリンダ部１１０と、この中に収納されたピストン１１５と、シリンダ部１１０とピストン１１５との間に介在された膜状のダイヤフラム１１７を備えており、ピストン１１５の上面１１５ａで除振対象物を直接または間接的に支える構造をとっている（符号１１８は軸であり、符号１１９は軸受けを示す）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の提案の除振装置１００は、簡易な構造で鉛直方向のバネ定数が小さく除振応答性は優れるものの、水平方向の振動に対しては応答性が極めて悪いという欠点がある。図５に示される基本構造に、さらに水平方向の除振機能を付加して改善しようとすれば、装置構造が極めて複雑になってしまうという問題が生じる。この一方で、他の従来の除振装置として、金属板とゴム板を交互に多層に積層したいわゆる免震用積層ゴムがある。しかしながらこのものは、鉛直方向のバネ定数が大きく除振性能が悪いといった問題がある。さらに、バネ定数の計算が困難であり、しかも装置の小型化には向かないといった問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために本願出願人は、すでに、特開平１０−２０５５７８号公報、特開平１１−１３２２８５号公報、特開平１１−１３２２８６号公報で特定される発明として、簡易な構造で、固有振動数が小さく、鉛直方向および水平方向のいずれにも極めて優れた除振性能を備えた種々の除振装置を提案している。
【０００６】
しかしながら、装置の性能向上およびコンパクト化に対する要望には際限がなく、除振性能が優れることはもとより、さらなる装置のコンパクト化が図れる除振装置の提供が望まれている。特に、水平方向の振動に対する除振をコンパクトな機構でかつ性能良く行うことのできる除振装置の提供が望まれている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、除振対象物に直接または間接的に敷設され、除振対象物の除振を行う除振装置であって、該除振装置は、除振対象物に直接または間接的に接する天井板と、その天井板の略周縁から垂下する垂下板と、これらの天井板と垂下板に被せられる基台部とを備え、前記天井板の内側面と基台部との間には実質的に鉛直方向の荷重を支えるように配置され主として鉛直方向の振動を除振するための鉛直方向除振部材が介在され、前記垂下板の内側面と基台部から立設された立設板との間には、略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムが複数個かつ対向配置するように介在され、前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムは、略半円状の突出部を備え、当該突出部の先端部が垂下板の内側面に当接するようになっているととともに、水平方向の振動に対して、対向する一対の前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムによる相互の受圧面積の変化によって、実質的に天井板のセンタリングが行なわれるように作用してなるように構成される。
【０００８】
また、本発明において、前記天井板の内側面と基台部との間に介在される前記鉛直方向除振部材は、主として鉛直方向の荷重を支えるように配置され、前記垂下板の内側面と基台部の立設板との間に介在される布入りのゴム製ダイヤフラムは、主として水平方向の荷重を支えるように配置されてなるように構成される。
【０００９】
また、本発明において、前記天井板と前記垂下板は一体化され浮遊部としての機能を有し、前記基台部は固定部としての機能を有してなるように構成される。
【００１０】
また、本発明において、前記鉛直方向除振部材は、中心部に１つ立設した状態で配置され、前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムは、複数個、周方向に均等角度割りされた状態でかつ、ダイヤフラムの略半円状の突出部の先端部が前記垂下板の内側面と接触する状態で配置されてなるように構成される。
【００１１】
また、本発明において、前記ゴム製ダイヤフラムの内部空間は、所望の圧縮空気が導入されるための空気孔と連通されるとともに所定の圧力に制御されてなるように構成される。
【００１２】
また、本発明において、前記天井板の略周縁から垂下する垂下板は円筒形状に形成されており、前記鉛直方向除振部材の外周面と円筒形状の垂下板との間に、基台部から立設する複数の板状の立設板が配置され、当該立設板に前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムが固定されてなるように構成される。
【００１３】
また、本発明において、前記天井板の略周縁から垂下する垂下板は四角筒形状に形成されており、前記鉛直方向除振部材の外周面と四角筒形状の垂下板との間に、基台部から立設する複数の板状の立設板が配置され、当該立設板に前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムが固定されてなるように構成される。
【００１４】
また、本発明において、前記天井板の略周縁から垂下する垂下板は四角筒形状に形成されており、前記鉛直方向除振部材の外周面と四角筒形状の垂下板との間に、基台部から立設する四角筒形状の立設板が形成され、当該立設板の平面に前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムが固定されてなるように構成される。
【００１５】
また、本発明において、前記天井板の略周縁から垂下する垂下板は円筒形状に形成されており、前記鉛直方向除振部材の外周面と円筒形状の垂下板との間に、基台部から立設する四角筒形状の立設板が形成され、当該立設板の平面に前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムが固定されてなるように構成される。
【００１６】
また、本発明において、前記鉛直方向除振部材は、空気ばね、コイルばね、または防振ゴムとして構成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明の除振装置１の好適例を説明するための図面が図１〜図３に示される。図１は、本発明の除振装置１の正面断面図である。図２は、図１の平面図であって、かつ図面の下側半片が断面の状態を示した図である。図３（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の除振装置１の使用状況の一例を示す正面図および平面図である。
【００１８】
本発明の除振装置１は、図３（ａ），（ｂ）に示されるように除振対象物である例えば、ステッパー３が載置された板状のステッパー支持台４の下に直接または間接的に敷設され、ステッパー３（除振対象物）により発生された振動を除去するように、また、床からの振動をステッパー３に伝えないように用いられる。
【００１９】
除振装置１は、通常、載置の安定性を考慮して３つ以上用いられ、好適な位置に適宜、配置される。
【００２０】
除振装置１は、図１および図２に示されるように除振対象物に直接または間接的に接する円板状の天井板１０と、その天井板１０の周縁から垂下する円筒形状の垂下板２０と、これらの天井板１０と垂下板２０の組み合わせ体が被せられる基台部３０とを備えている。
【００２１】
天井板１０と垂下板２０は固定一体化されており、除振装置１の中で浮遊状態で使用されるいわゆる振動除去のための『浮遊部』としての機能を果たしている。この一方で、基台部３０は除振装置１の中で固定状態で使用されるいわゆる『固定部』としての機能を果たしている。
【００２２】
本発明における除振装置１は、図１に示されるように天井板１０の内側面と基台部３０との間には、鉛直方向除振部材７０が介在され、この鉛直方向除振部材７０は、主として鉛直方向の荷重を支えるように配置されている。鉛直方向除振部材７０としては、布入りのゴム製ベローズ、布入りのゴム製ダイヤフラムなどの空気ばね、コイルばね、防振ゴム等が挙げられる。ここでは、鉛直方向除振部材７０として、３段の布入りのゴム製ベローズ７０（山部が３つ存在する：以下、単に『ベローズ７０』と称す）を好適な一例としてとりあげて（図１および図２に具体的に図示されている）、以下に説明する。
【００２３】
ベローズ７０は、図示のごとく３段に限定されることなく、２段あるいは４段以上であってもよい。ただし、２段では、除振性能が３段に比べて劣る傾向にあり、４段以上ではいわゆる座屈が生じ易くなる傾向がある。
【００２４】
本発明で好適に用いられるベローズ７０は、例えば、半加硫のゴム成形体にポリエステルなどで形成された布（好ましくは所定形状にプレフォーミングされた布）をゴム成形体表面に押圧・埋設し、その後、加硫することによって製造することができる。
【００２５】
本発明で好適に用いられる３段ベローズ７０の一実施形態が図４に示される。この図に示されるように、３段ベローズ７０は、相対向する１組のリング状のゴム製の対向面部２Ａ，２Ｂと、対向面部２Ａ，２Ｂの各外周縁部を相互に連接するように設けられたゴム製の蛇腹状壁面部３とを備えている。対向面部２Ａ，２Ｂは、それぞれリング状の平板形状をなし、中心部に開口部４を備えるとともに、内周縁部の内側ないし外側にはフランジ部（図示していない）が形成されている。蛇腹状壁面部３は３つの山部３ａと、山部３ａの間に位置する２つの谷部３ｂを有している。そして、このべローズ７０は、対向面部２Ａ，２Ｂおよび蛇腹状壁面部３に連続した布が埋め込まれている。なお、３段ベローズ７０の形態を簡易に維持させるため、２つの谷部３ｂにはそれぞれ周方向に沿ってぐるりと、補強リング７７（図１）などを巻つけておくことが望ましい。
【００２６】
このようなベローズ７０の肉厚は、０．１０〜２．０ｍｍ程度、好ましくは０．４〜１．５ｍｍ程度とされる。
【００２７】
このような好適な３段ベローズ７０を上述のごとく（図１に示される）天井板１０の内側面と基台部３０との間に介在させることによって、鉛直方向の荷重をうけることができ、主として鉛直方向の除振効果を発現させることができる。また、ベローズ７０を用いることによって、装置全体の小型化を図ることができる。
【００２８】
なお、略円盤形状のベローズ７０は、図１に示されるように、ベローズ上部がリング状の固定部材７１によって、天井板１０の内側面に固定されており、ベローズ下部がリング状の固定部材７５によって、基台部３０に固定されている。
【００２９】
さらに図１に示されるように、当該ベローズ７０の内部には、ストッパ部材８０を内装しておくことが好ましい。ストッパ部材８０はいわゆる異常振動が生じた場合における安全装置に類する部材であって、例えば、ベローズ７０の内部の空気圧が異常に高くなった時にベローズが上方に伸びきったりするのを防いだり、設計範囲外の過度の横揺れが生じた時にベローズ７０の座屈が生じないように作用する。ストッパ部材８０は、ストッパ筒体８１と、遊嵌ネジ部８５を有して構成され、ストッパ筒体８１の下部は基台部３０に固定されている。この一方で、ストッパ筒体８１の上部は、図示のごとく一定の隙間（遊び）を上下および左右方向に持たせた状態で遊嵌ネジ部８５によって天井板１０の内側面に間接的に固定されている。つまり、遊嵌ネジ部８５は、遊嵌プラグ８５ａとこれを固定するためのネジ本体８５ｂから構成される。
【００３０】
このようなベローズ７０の内部空間は、一般に所望の圧縮空気が導入されるための空気孔７９（図２）と連通され、内部空間は所定の圧力に制御されるようになっている。
【００３１】
本発明における略四角形状の基台部３０は、当該基台部３０から立設された立設板３５を備え、前記垂下板２０の内側面と立設板３５との間には、略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラム４０（以下、単に、『ダイヤフラム４０』と称す）が介在され、ダイヤフラム４０は、その周囲のフランジ部がリング状の押圧板４５によって立設板３５の上に固定されている。すなわち、図１に示される態様では、前記ダイヤフラム４０は、複数個、周方向に均等角度割りされた状態（図示の例では、４個が９０度の角度で均等割り配置されている）でかつ、ダイヤフラム４０の略半円状の突起部の先端部４０ａが前記垂下板２０の内側面と接触する状態（一般には先端部４０ａが若干押されて潰された面接触の状態）で配置されている。ダイヤフラム４０は、水平方向の荷重をうけることができ、主として水平方向の除振効果を発現させることができるとともに、簡易な構造であるため装置全体の小型化に大きく寄与することができる。
【００３２】
本発明において、使用するダイヤフラム４０の数は、特に制限はないが、すべてのダイヤフラム４０を対配置、すなわち、１対のダイヤフラム４０をそれぞれ互いに対向配置させる必要性がある。１対のダイヤフラム４０をそれぞれ対向配置させることによって、水平方向の左右の振動に対して、対向するダイヤフラム４０の受圧面積（垂下板２０の内側面と接触する面積）が交互に変動するとともに漸減していき、常に『浮遊部』に対してセンタリングする力（中心に戻そうとする力）が働く。より詳細には、例えば右揺れに対して左側に位置するダイヤフラムの半円先端部の潰れ面積（受圧面積）は、右側に位置するダイヤフラムのそれよりは大きくなり、その反力差により右揺れを左揺れに修正しようとする動きが働く。すると、今度は修正され若干減衰した左揺れに対して右側に位置するダイヤフラムの半円先端部の潰れ面積（受圧面積）が、左側に位置するダイヤフラムのそれよりも大きくなり、その反力差により左揺れを右揺れに修正しようとする動きが働く。この往復作用を何度も繰り返し行いつつ反力差は徐々に小さくなっていきセンタリングが行なわれる。このような作用のもとに、水平方向の振動に対する除振を性能良く行うことができる。機構そのものも極めてコンパクトである。
【００３３】
このようなダイヤフラム４０は、一般に、柔軟性に富み、高強度の基布を薄肉のゴム弾性体で被覆して製造される。基布は強度を、ゴムは気密を受け持つ役目をしている。そして、各ダイヤフラム４０の内部空間は、図１に示されるように所望の圧縮空気が導入されるための空気孔４９ａ，４９ｂと連通されるとともに所定の圧力に制御されるようになっている。
【００３４】
また、図１および図２に示される実施形態の第１変形例として、天井板１０を四角板形状に形成し、この天井板１０の略周縁から垂下する垂下板２０を四角筒形状とし、前記布入りのゴム製ベローズ７０の外周面と四角筒形状の垂下板との間に、基台部３０から立設する複数の板状の立設板３５を配置し、当該立設板３５に前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラム４０を固定するようにしてもよい。この場合には、垂下板が四角筒形状となるために図１および図２に示される実施形態よりもわずかに角が張って装置が大きくなるが、ダイヤフラム４０の半円頂部４０ａが前記垂下板２０の平面と接触するために（図１の例では、曲面接触）、水平方向の除振効果を高める精度がさらに向上する傾向にある。ただし、この変形例では、図１の実施形態のごとく、基台部３０の四隅に固定ボルト３３（図２）を配置するという仕様にすることがやや困難になってしまう。
【００３５】
さらなる図１に示される実施形態の第２変形例として、天井板１０を四角板形状に形成し、この天井板１０の略周縁から垂下する垂下板２０を四角筒形状とし、前記布入りのゴム製ベローズ７０の外周面と四角筒形状の垂下板との間に、基台部３０から四角筒状に一体化された立設板を配置し、当該立設板の平面に略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラム４０を固定するようにしてもよい。この場合には、立設板が一体化された四角筒状に形成されているために立設板の立設強度が増し、より一層の操作の安定化が図られる。
【００３６】
第３変形例として、前記第２変形例の天井板１０を円板形状に形成し、この天井板１０の略周縁から垂下する垂下板２０を円筒形状としてもよい。
【００３７】
また、上記の四角形は多角形に変形することも勿論可能であるがコスト的デメリットの方がやや大きくなる傾向にある。
【００３８】
なお、除振対象物に直接または間接的に敷設される除振装置１の個数および配置の仕方によっては、すべての除振装置１にそれぞれ側面のダイヤフラム４０を４つ備える必要はなく、例えば対向する位置に２個のみ配置するようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳述してきたように本発明は、除振対象物に直接または間接的に敷設され、除振対象物の除振を行う除振装置であって、該除振装置は、除振対象物に直接または間接的に接する天井板と、その天井板の略周縁から垂下する垂下板と、これらの天井板と垂下板に被せられる基台部とを備え、前記天井板の内側面と基台部との間には実質的に鉛直方向の荷重を支えるように配置され主として鉛直方向の振動を除振するための鉛直方向除振部材が介在され、前記垂下板の内側面と基台部から立設された立設板との間には、略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムが複数個かつ対向配置するように介在され、前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムは、略半円状の突出部を備え、当該突出部の先端部が垂下板の内側面に当接するようになっているととともに、水平方向の振動に対して、対向する一対の前記略半円タイプの布入りのゴム製ダイヤフラムによる相互の受圧面積の変化によって、実質的に天井板のセンタリングが行なわれるように作用してなるように構成されるので、特に、水平方向の振動に対する除振をコンパクトな機構でかつ性能良く行うことのできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の除振装置１の正面断面図である。
【図２】図１の平面図であって、かつ図面の下側半片が断面の状態を示した図である。
【図３】（ａ）は、除振対象物であるステッパーが載置された板状のステッパー支持台の下に、直接または間接的に除振装置が敷設された状態を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【図４】本発明で好適な態様として用いられる３段ベローズの一実施形態を示す図面である。
【図５】従来の除振装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…除振装置
１０…天井板
２０…垂下板
３０…基台部
３５…立設板
４０…布入りのゴム製ダイヤフラム
７０…布入りのゴム製ベローズ
【図１】
0004291503.tif 000002
【図２】
0004291503.tif 000003
【図３】
0004291503.tif 000004
【図４】
0004291503.tif 000005
【図５】
0004291503.tif 000006