除振装置
【課題】除振装置において、外来振動などを絶縁するための除振性能を極力低下させることなく、振動の減衰性能を向上させる。
【解決手段】本発明の除振装置１は、精密機器のＸＹステージ９などが搭載される架台１２と、架台１２を底部側から弾性的に支持する架台支持ユニット４１と、架台支持ユニット４１に支持された架台１２の変位にほぼ連動して変位し粘弾性体３０を押圧する押圧部材２３を備えた連動機構３６、及び押圧部材２３の変位量を増幅して粘弾性体３０への押圧力を増大させる押圧力増大機構３５を有するダンパユニット２１とを備える。
【解決手段】本発明の除振装置１は、精密機器のＸＹステージ９などが搭載される架台１２と、架台１２を底部側から弾性的に支持する架台支持ユニット４１と、架台支持ユニット４１に支持された架台１２の変位にほぼ連動して変位し粘弾性体３０を押圧する押圧部材２３を備えた連動機構３６、及び押圧部材２３の変位量を増幅して粘弾性体３０への押圧力を増大させる押圧力増大機構３５を有するダンパユニット２１とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密機器などに対して除振を行うための除振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体ウェハの検査装置や液晶基板の検査装置の設置には、検査装置本体に対して床側から伝わり得る外来振動を絶縁するために除振装置が利用されている。この種の除振装置は、除振の対象物が搭載される架台（定盤）を、例えば、高さ調整可能な複数の空気ばねで弾性的に支持する構造などを採用している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、このような除振装置を併用する上記検査装置としては、半導体ウェハの表面や液晶基板の表面の所定位置に対し、検査用のカメラを適宜移動させるためのＸＹステージなどを備えたものも多数利用されている。
【特許文献１】特開平５−２９６２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＸＹステージを備えた検査装置を上記特許文献の除振装置を用いて除振する場合、架台が空気ばねで弾性的に支持されていることで、ＸＹステージの移動時に架台上に生じる振動を減衰させることが難しくなり（空気ばね固有振動数の低周波の揺れが生じ）、この点を改善したいところである。
【０００５】
そこで、架台と床側との間に緩衝材を両側から挟み込むかたちで介在させることで、振動の減衰性能（制振性能）を高めることが考えられる。さらにここで、架台と床側と間に上記した緩衝材を、より強固に締め付ける状態で挟持させることで、緩衝材とこれを挟持する部材との密着性が向上し、緩衝材自体が有する振動の吸収性能を効果的に発揮させることができる。
【０００６】
しかしながら、上記構成を採用した場合、架台を支持する支持機構全体の剛性が高まり、この支持機構を含む架台の固有振動数（共振周波数）が高域側にシフトすることになる。このため、外来振動の絶縁に必要な比較的高い帯域における振動の抑制効果が低減し、良好な除振性能を得ることが難しくなる。つまり、緩衝材を単に追加するだけでは、振動の減衰性能は向上するものの、その一方で除振性能が低下してしまうことになる。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、外来振動などを絶縁するための除振性能を極力低下させることなく、振動の減衰性能を向上させることができる除振装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る除振装置は、除振対象物が搭載される架台と、前記架台を底部側から弾性的に支持する架台支持ユニットと、緩衝材と、前記架台支持ユニットに支持された前記架台の変位にほぼ連動して変位し前記緩衝材を押圧する押圧部材を備えた連動機構と、前記押圧部材の変位量を増幅して前記緩衝材への押圧力を増大させる押圧力増大機構と、を有するダンパユニットと、を具備することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明では、架台支持ユニットに支持された架台が、振動で変位する動作に対応して押圧部材が変位し、この押圧部材の変位により緩衝材を押圧でき、しかもその押圧力を増大させることが可能なので、緩衝材とこれを押圧する押圧部材との密着性が高まり、緩衝材自体が持つ振動の減衰性能を効果的に得ることができる。さらに、本発明では、実質的に架台が変位して初めて押圧部材が動き出すことにより緩衝材の押圧が開始されるので、架台の支持部分の剛性が向上してしまうことが抑制され、これにより、除振性能の低下を極力抑えつつ、振動の減衰性能を高めることができる。
【００１０】
ここで、本発明においては、例えば、架台の水平方向の変位を取り出して押圧部材を変位させる連動機構を構成することなどが例示され、また、連動機構が備える押圧部材の変位量をてこを用いて増幅させる押圧力増大機構をダンパユニットの構成要素として適用することが可能である。
【００１１】
てこの原理を利用したダンパユニットの構成例としては、押圧部材を起立させた姿勢で揺動可能に支持する揺動支持部と、架台に設けられかつ揺動支持部に支持された押圧部材上の被支持部分から第１の長さだけ上部側へ離れた力点部分を、隙間を空けた状態で当該押圧部材の揺動可能な方向から挟むように配置された発動部と、を前記した連動機構に設け、さらに、揺動支持部に支持された押圧部材上の前記被支持部分から前記第１の長さよりも長い第２の長さだけ底部側へ離れた作用点部分を、当該押圧部材の揺動可能な両方向から緩衝材越しに挟持するストッパ部を、前述した押圧力増大機構に設ける構成などが例示される。また、架台を弾性的に支持する上記架台支持ユニットの構成部品には、比較的固有振動数の低い空気ばねなどを適用することが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
したがって、本発明によれば、外来振動などを絶縁するための除振性能を極力低下させることなく、振動の減衰性能を向上させることが可能な除振装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る除振装置１の平面図、図２は、この除振装置１の正面図である。また、図３は、この除振装置１が備える架台支持ユニット４１を一部断面で示す図であり、図４は、図３の架台支持ユニット４１の構造を概略的に示す図である。
【００１４】
図１、図２に示すように、本実施形態の除振装置１は、ＸＹステージ９を備える半導体ウェハの検査装置や液晶基板の検査装置などに対して除振を行うためのパッシブタイプ（受動型）の除振装置である。すなわち、除振装置１は、除振対象物として上記検査装置のＸＹステージ９が搭載される矩形状の架台１２と、この架台１２を底部側から弾性的に支持する架台支持ユニット４１と、ダンパユニット２１とを備える。
【００１５】
ここで、ＸＹステージ９は、例えば検査用のカメラをワーク上の所定位置に移動させるための、いわゆるガントリ型の移動ステージである。図１、図２に示すように、このＸＹステージ９は、例えば上記の検査用のカメラなどを保持した状態で、Ｙ１−Ｙ２方向に移動可能なＹ軸移動体９ｂと、上記カメラなどを保持するＹ軸移動体９ｂと一体になってＸ１−Ｘ２方向に移動可能な断面コの字状のＸ軸移動体（ガントリ本体部）９ａと、から構成される。
【００１６】
図１、図２に示すように、架台支持ユニット４１は、矩形状の架台１２の各コーナ部の近傍位置５、６、７、８の四箇所に設けられており、この近傍位置５、６、７、８の底部と床面（又は設置基礎）１１との間に介在される状態で配置されている。四つの架台支持ユニット４１は、図３、図４に示すように、それぞれ空気ばね４５を内蔵しており、これらの空気ばね４５は、例えばフィルタレギュレータなどを介してコンプレッサなどの空気源に接続されている。空気源からフィルタレギュレータなどを介して放出される圧縮空気は、給気孔４２を通じて空気ばね４５内に給気される。
【００１７】
また、架台支持ユニット４１には、架台１２の高さ方向Ｚ１−Ｚ２への上下動と共に昇降移動する被検出部４４と、被検出部４４と圧接した場合に埋没しかつ被検出部４４と非接触状態で突出する高さ検出部４３と、を有する自動圧力調整機構が設けられている。つまり、この自動圧力調整機構では、高さ検出部４３が被検出部４４と圧接して埋没した場合には、当該高さ検出部４３の直上の架台１２の位置をＺ１方向に上昇させるように、各給気孔４２から個別に空気ばね４５内に給気が行われる。
【００１８】
また、この自動圧力調整機構は、高さ検出部４３が被検出部４４と非接触（離間した）状態の場合、当該高さ検出部４３の直上の架台１２の位置をＺ２方向に下降させるように、二個所に設けられた排気孔（図示せず）各々から個別に空気ばね４５内の排気が行われる。つまり、このような自動圧力調整器により、架台１２のレベル（高さ方向の位置及び傾き）は、各架台支持ユニット４１の空気ばね４５を通じて自動的に設定される。これにより、架台支持ユニット４１は、架台１２の主に高さ方向Ｚ１−Ｚ２に生じる振動を除振する。なお、本実施形態の除振装置１において、架台１２のコーナ部の図１に示す近傍位置６に設置された架台支持ユニット（４１）には、上述した高さ検出部４３や被検出部４４が設けられておらず、当該近傍位置６に設置される架台支持ユニットのレベル調整（空気ばね内の給排気）は、近傍位置７に設置された架台支持ユニット４１の高さ検出部４３及び被検出部４４による検出結果に基づいて（検出結果を併用して）自動制御される。また、これに代えて、高さ検出部４３や被検出部４４などで実現される架台底部の高さ検出機構を図１に示す上記近傍位置６と近傍位置７との間に設置し、設置したこの高さ検出機構による検出結果に基づいて、上記近傍位置６及び近傍位置７に設置される架台支持ユニットのレベル調整（空気ばね内の給排気）を、自動制御するようにしてもよい。
【００１９】
また、図４に示すように、架台支持ユニット４１は、空気ばね４５を三本のワイヤ４６で吊持（吊り下げた状態で支持）する吊り下げ式の弾性支持機構である。すなわち、架台支持ユニット４１は、床面１１の直上に置かれる基台部３７及び側壁部４７を備えたフレーム４８と、このフレーム４８に対して各（三本の）ワイヤ４６の上端部側を留金３７などを介して保持する保持部４９と、空気ばね４５を搭載する共に各ワイヤ４６の下端部側が留金３８などを介して接合された空気ばね支持台３９とを備える。このような空気ばね吊り下げ式の架台支持ユニット４１は、振動発生時に空気ばね４５を矢印Ｓ１−Ｓ２方向に変位（スイング）させることにより低固有振動数を実現し、架台１２の水平方向の振動をも除振する機能を持つ。
【００２０】
次に、ダンパユニット２１の構造を上述した図１、図２に加え、図５〜図８に基づき説明する。ここで、図５は、ダンパユニット２１の平面図であり、図６は、ダンパユニット２１の右側面図である。また、図７は、ダンパユニット２１の正面図であり、図８は、ダンパユニット２１の構造を模式的に示す図である。
【００２１】
図１、図２に示すように、ダンパユニット２１は、矩形状の架台１２の四つのコーナ部のうちの、一方の対角線上の二つのコーナ部の近傍位置５、７の二箇所に設けられており、この近傍位置５、７の底部と床面（又は設置基礎）１１との間に介在される状態で配置されている。すなわち、図５〜図８に示すように、各ダンパユニット２１は、緩衝材としてＶＥＭ（Visco Elastic Material）を適用した粘弾性体３０と、架台支持ユニット４１に支持された架台１２の変位にほぼ連動して変位し粘弾性体３０を押圧する押圧部材２３を備えた連動機構３６と、押圧部材２３の変位量を増幅して粘弾性体３０への押圧力を増大させる押圧力増大機構３５と、を有する。
【００２２】
粘弾性体３０は、液状の当該粘弾性体の構成材料（主剤と硬化剤を含む）を型中に入れ、所定の条件で処理を施して例えばゲル状に形成されている。粘弾性体３０の構成材料としては、上記ＶＥＭの他、軟質ポリウレタン、シリコーンゲル、ＭＮＣＳ(Micro Network Controlled Structure)などを適用することが可能である。軟質ポリウレタン、シリコーンゲル、ＭＮＣＳは、引張強度（Ｋｇｆ／ｃｍ2）が、それぞれ５〜２３、２、１０〜２５程度である。また、軟質ポリウレタン、シリコーンゲル、ＭＮＣＳは、それぞれ（環境温度を２０℃、振動数を１〜３０Ｈｚとした場合の）損失係数が、各々１．２〜１．４、１．２〜１．５、０．６〜２．０程度であり、さらに、反発弾性（％）が、それぞれ５〜２２、１５〜２０、１〜１０程度の特性を有する。
【００２３】
また、粘弾性体３０の損失係数ηは、０．６〜２．０の範囲内にあることが望ましい。損失係数ηが、０．６未満では、粘弾性体の物性が一般のゴムの物性に近似することになり、良好な振動減衰特性を得ることが難しくなる。一方、損失係数ηが、２．０を超えると、流動性が高くなりすぎて成形が困難となる。したがって、このような粘弾性体３０は、いわゆるゴム及び粘土の両方の性質を有する。この粘弾性体３０に、引張力を瞬間的に与えると、ゴムの性質により、元の形状に戻ろうとするものの、粘度の性質である粘性抵抗によりゆっくりとした復元動作となる。したがって、この粘弾性体３０に振動が加わった場合には、当該粘弾性体３０は、振動エネルギを粘性抵抗により熱エネルギに変換して振動を減衰させることができる。
【００２４】
連動機構３６は、図５〜図８に示すように、架台支持ユニット４１に支持された架台１２の水平方向（本実施形態では、矢印Ｘ１−Ｘ２方向）の変位を取り出して押圧部材２３を変位させる。つまり、連動機構３６は、一対の発動部材２６にそれぞれ設けられた発動部２６ｂと、揺動支持部２４ａとを有する。揺動支持部２４ａは、プレート状の押圧部材２３を矢印Ｚ１−Ｚ２方向に起立させた姿勢で、かつ押圧部材２３を図８に示すように矢印Ｓ３−Ｓ４方向に揺動可能に支持する。また、発動部材２６の発動部２６ｂは、架台１２に取り付けられかつ揺動支持部２４ａに支持された押圧部材２３上の被支持部分（支点部分２５ｂ）２３ｃから第１の長さｍ１だけ上部側（矢印Ｚ１方向）へ離れた力点部分２２ａ（球状の始動部２２）を、隙間ｔ１を空けた状態で当該押圧部材２３の揺動可能なＳ３−Ｓ４方向から挟むように配置されている。
【００２５】
一方、押圧力増大機構３５は、連動機構３６が備える押圧部材２３の変位量をてこを用いて増幅し、粘弾性体３０への押圧力を増大させる。つまり、押圧力増大機構３５は、揺動支持部２４ａに支持された押圧部材２３上の被支持部分２３ｃから第１の長さｍ１よりも長い第２の長さｍ２だけ底部側（矢印Ｚ２方向）へ離れた作用点部分２３ｂを、当該押圧部材２３の揺動可能な両方向（矢印Ｓ３−Ｓ４方向）から粘弾性体３０越しに挟持する（ストッパ部材２８に設けられた）ストッパ部２８ｂを備える。
【００２６】
ここで、上述した連動機構３６の構造をより詳細に説明する。すなわち、連動機構３６は、図５〜図８に示すように、上記の押圧部材２３及び発動部材２６に加え、揺動支持部２４ａを有する一対のベアリングホルダ２４と、このベアリングホルダ２４を床面１１上に支持する一対のベアリングホルダ固定台２７と、をさらに備える。各ベアリングホルダ固定台２７は、ほぼ四角柱状に形成されており、起立した姿勢で配置されるプレート状の押圧部材２３を、その板面に沿った方向（矢印Ｙ１−Ｙ２方向）から間隔をおいて挟む位置に配置されている。各ベアリングホルダ固定台２７は、その底部に設けられた台座部２７ｃを介してボルト２７ｂにより床面１１に締結されている。
【００２７】
これらのベアリングホルダ固定台２７の上端部２７ａには、図５〜図７に示すように、各ベアリングホルダ２４がボルト２４ｂにより締結されている。各ベアリングホルダ２４の中央部には、軸受（ベアリング）としての上記揺動支持部２４ａがそれぞれ設けられている。これらの各揺動支持部２４ａには、先端側にねじ部２５ａを有する一組の片持ちピン２５が摺動（揺動）可能に支持されている。これらの片持ちピン２５のねじ部２５ａは、押圧部材２３の両側端部に設けられたねじ穴を有するねじ止め部２３ａに締結されている。つまり、押圧部材２３は、片持ちピン２５を介して揺動支持部２４ａ（軸受）から吊り下げられた状態となり、これにより、揺動支持部２４ａ及び片持ちピン２５を支点（支点部分２５ｂ）として、図８に示すように矢印Ｓ３−Ｓ４方向に揺動可能な支持状態となる。
【００２８】
一方、一対の発動部材２６は、図５〜図８に示すように、プレート状の部材をＬ字状に折曲した形状に各々形成されており、上述した発動部２６ｂと、この発動部２６ｂと直交する架台取付部２６ｃとで構成されている。発動部材２６の架台取付部２６ｃは、架台１２の底面にボルト２６ａを通じて締結されている。ここで、架台取付部２６ｃには、ボルト２６ａのねじ部分を挿通させるための挿通穴が長穴で形成されており、互いに対向する各発動部２６ｂどうしの離間距離（取付位置）を調整可能となっている。
【００２９】
また、このような発動部材２６の各発動部２６ｂの互いに対向する内壁面には、図７に示すように、テフロン（登録商標）層２６ｄが形成されている。これらの発動部２６ｂの各テフロン（登録商標）層２６ｄの間には、押圧部材２３の上端部を構成する球状の始動部２２（力点部分２２ａ）が隙間（ｔ１×２）を空けた状態で介在されている。上記のテフロン（登録商標）層２６ｄは、発動部２６ｂと始動部２２との接触時の潤滑性を高めて、部材どうしの磨耗などを防止している。また、上記した始動部２２の表面と発動部２６ｂ内面のテフロン（登録商標）層２６ｄとの最短の離間距離となる隙間ｔ１が、例えば０、３ｍｍとなるように、架台１２に対する発動部材２６の取り付け位置は調整される。
【００３０】
また、押圧部材２３の底部側の作用点部分２３ｂには、図６〜図８に示すように、当該押圧部材２３の底部側の両面に粘弾性体３０を、接着などにより例えば二つずつ並べて接合するための接合部材２９が設けられている。これら四つの接合部材２９を介して、各々ほぼ円板状に形成された四つの粘弾性体３０は、押圧部材２３の上記作用点部分２３ｂに接合されている。ここで、本実施形態では、図８に示すように、（接合部材２９及び）押圧部材２３を挟んで各々対向する円板状の粘弾性体３０の重心位置どうしを結ぶ線分の中点を、上記作用点部分２３ｂの位置とする。
【００３１】
次いで、押圧力増大機構３５の構造について詳述する。図６〜図８に示すように、押圧力増大機構３５は、上述したストッパ部材２８を一組備えている。個々のストッパ部材２８は、プレート状の部材をＬ字状に折曲したかたちで各々形成されており、上記ストッパ部２８ｂと、このストッパ部２８ｂに直交する床面取付部２８ｃとで構成されている。ストッパ部材２８の床面取付部２８ｃは、床面１１上にボルト２８ａを介して締結されている。ここで、床面取付部２８ｃには、ボルト２８ａのねじ部分を挿通させるための挿通穴が長穴で形成されており、押圧部材２３上の作用点部分２３ｂ及びその両面の各粘弾性体３０を挟んで対向する個々のストッパ部２８ｂどうしの離間距離を、取付調整可能となっている。
【００３２】
ここで、押圧部材２３は、図８に示すように、当該押圧部材２３上の支点部分２５ｂ及び作用点部分２３ｂ間の離間距離である第２の長さｍ２と、押圧部材２３上の支点部分２５ｂ及び力点部分２２ａ間の離間距離である第１の長さｍ１と、の長さ比であるｍ２／ｍ１が例えば４／１になるように構成されている。つまり、押圧部材２３上端の力点部分２２ａに位置する始動部２２が変位したストロークの４倍分、押圧部材２３上の作用点部分２３ｂでのストロークが増幅され、これにより、図８に示すように、押圧部材２３で粘弾性体３０を矢印Ｓ３−Ｓ４方向に押圧する押圧力が増大される。
【００３３】
したがって、このようなダンパユニット２１を備える除振装置１では、図８に示すように、架台支持ユニット４１に支持された架台１２（の底部の発動部２６ｂ）が、振動で変位する動作にほぼ連動して押圧部材２３（の始動部２２及び作用点部分２３ｂ）が変位し、この押圧部材２３の変位により粘弾性体３０を押圧できる。しかも、除振装置１では、その押圧力を増大させることが可能なので、粘弾性体３０とこれを押圧する押圧部材２３（作用点部分２３ｂ）との密着性が高まり、粘弾性体３０自身が持つ振動の減衰性能を効果的に発揮させることができる。これにより、ＸＹステージ９の移動により生じる振動を迅速に減衰させることが可能となる。
【００３４】
さらに、当該ダンパユニット２１を備える除振装置１では、発動部２６ｂと始動部２２との間に隙間（クリアランス）ｔ１が設けられていることにより、架台１２が変位して初めて押圧部材２３が動き出し粘弾性体３０の押圧が開始されるので、架台１２の支持部分の剛性が向上してしまうことが抑制され、これにより、例えば床面１１側からの外来振動の絶縁などを目的とする除振性能の低下を極力抑えながら、振動の減衰性能を高めることができる。
【００３５】
ここで、上述した除振装置１においては、図１に示すように、ＸＹステージ９の構成要素のうちで、一般に質量の大きいＸ軸移動体（ガントリ本体部）９ａのＸ１−Ｘ２方向の移動に伴う振動を減衰し易くすることを考慮して、ダンパユニット２１の押圧部材２３の揺動方向Ｓ３−Ｓ４が、上記Ｘ１−Ｘ２方向に沿った方向になるように、意図的に向きを定めてダンパユニット２１を設置している。また、設置の向きを同一としたダンパユニット２１をもう２セット用意し、これを、図１に示す矩形状の架台１２の四つのコーナ部のうちの、残りのコーナ部の近傍位置６、８の二箇所に追加し、四つのダンパユニット２１を備えた除振装置を構成してもよい。
【００３６】
さらに、これに代えて、上記向きと同一の設置向きとした単一のダンパユニット２１を架台１２の中央部分の底部に設置した除振装置を構成してもよい。また、これに代えて、四つのダンパユニット２１を除振装置に設ける場合、所定の２つのダンパユニット２１が、他の２つのダンパユニット２１に対して押圧部材２３の揺動方向が９０度異なる向きとなるように（押圧部材２３の揺動方向が、例えばＸ１−Ｘ２方向に沿った向きと、この向きと９０度異なるＹ１−Ｙ２方向に沿った向きになるように）、個々のダンパユニットの設置向きを定めた除振装置を構成してもよい。
【００３７】
次に、図１、図２及び図５〜図８に示したダンパユニット２１を備える除振装置１の除振性能及び振動の減衰性能を図９〜図１６に基づき説明する。ここで、図９は、除振装置１の除振性能の測定方法を説明するための図であり、図１０は、除振装置１の振動の減衰性能の測定方法を説明するための図である。また、図１１は、従来のダンパユニット９１の構造を模式的に示す図である。また、図１２は、本実施形態の除振装置１から各ダンパユニット２１を削除した場合の除振性能を示す図であり、図１３は、図２に示す本実施形態の除振装置１の除振性能を示す図である。さらに、図１４は、本実施形態の除振装置１から各ダンパユニット２１を削除した場合の振動の減衰性能を示す図であり、図１５は、図２に示す本実施形態の除振装置１の振動の減衰性能を示す図である。また、図１６は、本実施形態の除振装置１が備える各ダンパユニット２１に代えて、図１１に示す従来のダンパユニット９１を適用した場合の除振性能を示す図である。
【００３８】
すなわち、図９に示すように、同一スペックの加速度センサＫ１、Ｋ２を用意し、加速度センサＫ１で床面１１上の加速度を測定すると同時に、本実施形態に係る除振装置１の架台１２上面の加速度を加速度センサＫ２で測定した。上記図１３は、この加速度センサＫ２の出力を加速度センサＫ１の出力で除算した振動伝達率（ｄＢ）を周波数解析した結果を示している。また、図１０に示すように、本実施形態に係る除振装置１の架台１２における所定の側面に矢印Ｘ１方向から荷重Ｆ１を瞬間的に加えると同時に、矢印Ｘ１−Ｘ２方向における架台１２の変位量を変位センサＫ３で測定した。上記図１５は、この変位センサＫ３により得られた、時間経過に伴う架台１２の変位量を示している。
【００３９】
ここで、図１１は、上述したように従来のダンパユニット９１の構造を示すものであり、従来のこのダンパユニット９１は、架台１２の底部側に固定された挟持プレート９２と、床面１１側に固定された挟持プレート９３と、で二つの粘弾性体３０を両側から挟持する構造を適用している。さらに、従来のダンパユニット９１では、振動の減衰性能のさらなる向上を図るために、挟持プレート９２及び挟持プレート９３の設置間隔ｔ２を狭め、二つの粘弾性体３０に高い押圧力Ｆ２を加えている。
【００４０】
上記の高い押圧力Ｆ２を粘弾性体３０に加えることで、粘弾性体３０と挟持プレート９２、９３との密着性が向上し、粘弾性体３０自体が有する振動の吸収（減衰）性能を効果的に発揮させることができる。しかしながら、このような構造を採用すると、ダンパユニット９１全体の剛性が高まり、ダンパユニット９１及び架台支持ユニット４１を含む架台の共振周波数（例えば図１３に示した１．５Ｈｚ近辺の周波数）が、高域側にシフト（図１６に示すように３Ｈｚ近辺にシフト）することになる。このため、外来振動の絶縁に必要な比較的高い帯域における振動の抑制効果が低減し、図１６に示すように、良好な除振性能を得ることが難しくなる。
【００４１】
ここで、図１２は、上述したように、図９に示す本実施形態の除振装置１から各ダンパユニット２１を削除した除振装置を測定対象とし、同図９に例示する測定方法と同様に測定した除振性能を示している。さらに、図１４は、図１０に示す本実施形態の除振装置１から各ダンパユニット２１を削除した除振装置を測定対象とし、同図１０に例示する測定方法と同様に測定を行った、時間経過に伴う架台１２の変位量を示している。さらに、上記図１６は、図９に示す本実施形態の除振装置１の各ダンパユニット２１を、図１１に示す従来のダンパユニット９１にそれぞれ代えた除振装置を測定対象とし、同図９に例示する測定方法と同様に測定した除振性能を示している。
【００４２】
図１２〜図１６に示す結果から明らかなように、本実施形態のダンパユニット２１を備える除振装置１は、図１４、図１５に示すように、ダンパユニット２１を備えていない除振装置よりも優れた振動の減衰性能を発揮できることに加え、図１２、図１３に示すように、ダンパユニット２１を設けていない除振装置とほぼ同様の除振性能を得ることができる。つまり、粘弾性体３０に対する密着性を高めるために、粘弾性体３０に絶えず高い押圧力Ｆ２を加える図１１に示す従来のダンパユニット９１は、比較的高い振動減衰性能が得られる一方で、除振性能の低下を招くことになる。これに対し、ダンパユニット２１を備えることで、除振性能の低下を抑制しつつ、粘弾性体３０に高い押圧力を加えることができる（粘弾性体３０に対する密着性を実質的に高められる）本実施形態のダンパユニット２１は、粘弾性体３０自身が持つ優れた振動減衰性能が十分に発揮される。
【００４３】
既述したように、本実施形態の（架台支持ユニット４１及び）ダンパユニット２１を備える除振装置１では、図８に示すように、架台支持ユニット４１に支持された架台１２が、振動で変位する動作にほぼ連動してダンパユニット２１の押圧部材２３が変位し、この押圧部材２３の変位により粘弾性体３０を押圧できる。しかも、除振装置１では、その押圧力を増大させることが可能なので、粘弾性体３０とこれを押圧する押圧部材２３との密着性が高まり、粘弾性体３０自身が持つ振動の減衰性能を効果的に発揮させることができる。したがって、本実施形態の除振装置１によれば、床面１１側からの外来振動を絶縁するための除振性能を極力低下させることなく、振動の減衰性能を向上させることができる。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明は前記の実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前記実施形態の除振装置１が備えていた図３に示す空気ばね吊り下げ式の各架台支持ユニット４１に代えて、図１７に示すゴム併用型の架台支持ユニット５１を適用してもよい。この架台支持ユニット５１は、水平方向に柔らかい複数の防振ゴム（又は積層ゴム）５４で空気ばね５５を支持していると共に、架台１２の底部と接触する検出部５３の矢印Ｚ１−Ｚ２方向の昇降動作と連動するカンチレバー５２の動作に基づき、空気ばね５５内の給排気を機械的に自動制御するものである。
【００４５】
また、上記除振装置１が備えていた各架台支持ユニット４１に代えて、図１８に示すように、いわゆるジンバル機構６２を空気ばね６３に搭載した架台支持ユニット６１を適用することもできる。この架台支持ユニット６１では、架台１２の荷重は、ディスク部６４で支持され、このディスク部６４は、ダイアフラム６６の下方のピストン部６７の底部に対し、ロッド部６５を介してピポット６８により支持されている。これにより、架台支持ユニット６１では、架台１２に対する垂直方向（矢印Ｚ１−Ｚ２方向）の除振に加え、スイング動作により架台１２における揺動方向（矢印Ｓ５−Ｓ６方向）の除振が可能となる。
【００４６】
さらに、上記のダンパユニット２１及び架台支持ユニット４１（又は５１若しくは６１）に加えて、図１９に示すように、ケーシング７３内にオイル７２を貯留したオイルダンパ７１を、図２に示す除振装置１に設けてもよい。
【００４７】
また、上述した実施形態では、架台１２の水平方向の変位を連動機構３６が取り出し、この変位を押圧力増大機構３５が増幅して、緩衝材である粘弾性体３０への押圧力を増大させるものであったが、これに代えて、架台の垂直方向の変位を取り出せる連動機構と、この垂直方向の変位を増幅して緩衝材を押圧できる押圧力増大機構と、を備えたダンパユニットを本発明の除振装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る除振装置の平面図。
【図２】図１に示す除振装置の正面図。
【図３】図２に示す除振装置が備える架台支持ユニットを一部断面で示す図。
【図４】図３の架台支持ユニットの構造を概略的に示す図。
【図５】図１に示す除振装置が備えるダンパユニットの平面図。
【図６】図５に示すダンパユニットの右側面図。
【図７】図５、図６に示すダンパユニットの正面図。
【図８】図７のダンパユニットの構造を模式的に示す図。
【図９】図２に示す除振装置の除振性能の測定方法を説明するための図。
【図１０】図２に示す除振装置における振動の減衰性能の測定方法を説明するための図。
【図１１】従来のダンパユニットの構造を模式的に示す図。
【図１２】図２に示す除振装置から各ダンパユニットを削除した場合の除振性能を示す図。
【図１３】図２に示す除振装置の除振性能を示す図。
【図１４】図２に示す除振装置から各ダンパユニットを削除した場合の振動の減衰性能を示す図。
【図１５】図２に示す除振装置の振動の減衰性能を示す図。
【図１６】図２に示す除振装置が備える各ダンパユニットに代えて、図１１に示す従来のダンパユニットを適用した場合の除振性能を示す図。
【図１７】図３に示す架台支持ユニットと構造の異なる他の架台支持ユニットを示す図。
【図１８】図３及び図１７に示す架台支持ユニットと構造の異なる他の架台支持ユニットを示す図。
【図１９】図２に示す除振装置に適用可能なオイルダンパの構造を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１…除振装置、９…ＸＹステージ、１１…床面（又は設置基礎）、１２…架台（定盤）、１２…架台、２１…ダンパユニット、２２…始動部、２２ａ…力点部分、２３…押圧部材、２３ｂ…作用点部分、２３ｃ…被支持部分、２４…ベアリングホルダ、２４ａ…揺動支持部、２５ｂ…支点部分、２６…発動部材、２６ｂ…発動部、２８…ストッパ部材、２８ｂ…ストッパ部、３０…粘弾性体、３５…押圧力増大機構、３６…連動機構、４１，５１，６１…架台支持ユニット、７１…オイルダンパ、ｍ１…第１の長さ、ｍ２…第２の長さ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密機器などに対して除振を行うための除振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体ウェハの検査装置や液晶基板の検査装置の設置には、検査装置本体に対して床側から伝わり得る外来振動を絶縁するために除振装置が利用されている。この種の除振装置は、除振の対象物が搭載される架台（定盤）を、例えば、高さ調整可能な複数の空気ばねで弾性的に支持する構造などを採用している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、このような除振装置を併用する上記検査装置としては、半導体ウェハの表面や液晶基板の表面の所定位置に対し、検査用のカメラを適宜移動させるためのＸＹステージなどを備えたものも多数利用されている。
【特許文献１】特開平５−２９６２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＸＹステージを備えた検査装置を上記特許文献の除振装置を用いて除振する場合、架台が空気ばねで弾性的に支持されていることで、ＸＹステージの移動時に架台上に生じる振動を減衰させることが難しくなり（空気ばね固有振動数の低周波の揺れが生じ）、この点を改善したいところである。
【０００５】
そこで、架台と床側との間に緩衝材を両側から挟み込むかたちで介在させることで、振動の減衰性能（制振性能）を高めることが考えられる。さらにここで、架台と床側と間に上記した緩衝材を、より強固に締め付ける状態で挟持させることで、緩衝材とこれを挟持する部材との密着性が向上し、緩衝材自体が有する振動の吸収性能を効果的に発揮させることができる。
【０００６】
しかしながら、上記構成を採用した場合、架台を支持する支持機構全体の剛性が高まり、この支持機構を含む架台の固有振動数（共振周波数）が高域側にシフトすることになる。このため、外来振動の絶縁に必要な比較的高い帯域における振動の抑制効果が低減し、良好な除振性能を得ることが難しくなる。つまり、緩衝材を単に追加するだけでは、振動の減衰性能は向上するものの、その一方で除振性能が低下してしまうことになる。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、外来振動などを絶縁するための除振性能を極力低下させることなく、振動の減衰性能を向上させることができる除振装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る除振装置は、除振対象物が搭載される架台と、前記架台を底部側から弾性的に支持する架台支持ユニットと、緩衝材と、前記架台支持ユニットに支持された前記架台の変位にほぼ連動して変位し前記緩衝材を押圧する押圧部材を備えた連動機構と、前記押圧部材の変位量を増幅して前記緩衝材への押圧力を増大させる押圧力増大機構と、を有するダンパユニットと、を具備することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明では、架台支持ユニットに支持された架台が、振動で変位する動作に対応して押圧部材が変位し、この押圧部材の変位により緩衝材を押圧でき、しかもその押圧力を増大させることが可能なので、緩衝材とこれを押圧する押圧部材との密着性が高まり、緩衝材自体が持つ振動の減衰性能を効果的に得ることができる。さらに、本発明では、実質的に架台が変位して初めて押圧部材が動き出すことにより緩衝材の押圧が開始されるので、架台の支持部分の剛性が向上してしまうことが抑制され、これにより、除振性能の低下を極力抑えつつ、振動の減衰性能を高めることができる。
【００１０】
ここで、本発明においては、例えば、架台の水平方向の変位を取り出して押圧部材を変位させる連動機構を構成することなどが例示され、また、連動機構が備える押圧部材の変位量をてこを用いて増幅させる押圧力増大機構をダンパユニットの構成要素として適用することが可能である。
【００１１】
てこの原理を利用したダンパユニットの構成例としては、押圧部材を起立させた姿勢で揺動可能に支持する揺動支持部と、架台に設けられかつ揺動支持部に支持された押圧部材上の被支持部分から第１の長さだけ上部側へ離れた力点部分を、隙間を空けた状態で当該押圧部材の揺動可能な方向から挟むように配置された発動部と、を前記した連動機構に設け、さらに、揺動支持部に支持された押圧部材上の前記被支持部分から前記第１の長さよりも長い第２の長さだけ底部側へ離れた作用点部分を、当該押圧部材の揺動可能な両方向から緩衝材越しに挟持するストッパ部を、前述した押圧力増大機構に設ける構成などが例示される。また、架台を弾性的に支持する上記架台支持ユニットの構成部品には、比較的固有振動数の低い空気ばねなどを適用することが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
したがって、本発明によれば、外来振動などを絶縁するための除振性能を極力低下させることなく、振動の減衰性能を向上させることが可能な除振装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る除振装置１の平面図、図２は、この除振装置１の正面図である。また、図３は、この除振装置１が備える架台支持ユニット４１を一部断面で示す図であり、図４は、図３の架台支持ユニット４１の構造を概略的に示す図である。
【００１４】
図１、図２に示すように、本実施形態の除振装置１は、ＸＹステージ９を備える半導体ウェハの検査装置や液晶基板の検査装置などに対して除振を行うためのパッシブタイプ（受動型）の除振装置である。すなわち、除振装置１は、除振対象物として上記検査装置のＸＹステージ９が搭載される矩形状の架台１２と、この架台１２を底部側から弾性的に支持する架台支持ユニット４１と、ダンパユニット２１とを備える。
【００１５】
ここで、ＸＹステージ９は、例えば検査用のカメラをワーク上の所定位置に移動させるための、いわゆるガントリ型の移動ステージである。図１、図２に示すように、このＸＹステージ９は、例えば上記の検査用のカメラなどを保持した状態で、Ｙ１−Ｙ２方向に移動可能なＹ軸移動体９ｂと、上記カメラなどを保持するＹ軸移動体９ｂと一体になってＸ１−Ｘ２方向に移動可能な断面コの字状のＸ軸移動体（ガントリ本体部）９ａと、から構成される。
【００１６】
図１、図２に示すように、架台支持ユニット４１は、矩形状の架台１２の各コーナ部の近傍位置５、６、７、８の四箇所に設けられており、この近傍位置５、６、７、８の底部と床面（又は設置基礎）１１との間に介在される状態で配置されている。四つの架台支持ユニット４１は、図３、図４に示すように、それぞれ空気ばね４５を内蔵しており、これらの空気ばね４５は、例えばフィルタレギュレータなどを介してコンプレッサなどの空気源に接続されている。空気源からフィルタレギュレータなどを介して放出される圧縮空気は、給気孔４２を通じて空気ばね４５内に給気される。
【００１７】
また、架台支持ユニット４１には、架台１２の高さ方向Ｚ１−Ｚ２への上下動と共に昇降移動する被検出部４４と、被検出部４４と圧接した場合に埋没しかつ被検出部４４と非接触状態で突出する高さ検出部４３と、を有する自動圧力調整機構が設けられている。つまり、この自動圧力調整機構では、高さ検出部４３が被検出部４４と圧接して埋没した場合には、当該高さ検出部４３の直上の架台１２の位置をＺ１方向に上昇させるように、各給気孔４２から個別に空気ばね４５内に給気が行われる。
【００１８】
また、この自動圧力調整機構は、高さ検出部４３が被検出部４４と非接触（離間した）状態の場合、当該高さ検出部４３の直上の架台１２の位置をＺ２方向に下降させるように、二個所に設けられた排気孔（図示せず）各々から個別に空気ばね４５内の排気が行われる。つまり、このような自動圧力調整器により、架台１２のレベル（高さ方向の位置及び傾き）は、各架台支持ユニット４１の空気ばね４５を通じて自動的に設定される。これにより、架台支持ユニット４１は、架台１２の主に高さ方向Ｚ１−Ｚ２に生じる振動を除振する。なお、本実施形態の除振装置１において、架台１２のコーナ部の図１に示す近傍位置６に設置された架台支持ユニット（４１）には、上述した高さ検出部４３や被検出部４４が設けられておらず、当該近傍位置６に設置される架台支持ユニットのレベル調整（空気ばね内の給排気）は、近傍位置７に設置された架台支持ユニット４１の高さ検出部４３及び被検出部４４による検出結果に基づいて（検出結果を併用して）自動制御される。また、これに代えて、高さ検出部４３や被検出部４４などで実現される架台底部の高さ検出機構を図１に示す上記近傍位置６と近傍位置７との間に設置し、設置したこの高さ検出機構による検出結果に基づいて、上記近傍位置６及び近傍位置７に設置される架台支持ユニットのレベル調整（空気ばね内の給排気）を、自動制御するようにしてもよい。
【００１９】
また、図４に示すように、架台支持ユニット４１は、空気ばね４５を三本のワイヤ４６で吊持（吊り下げた状態で支持）する吊り下げ式の弾性支持機構である。すなわち、架台支持ユニット４１は、床面１１の直上に置かれる基台部３７及び側壁部４７を備えたフレーム４８と、このフレーム４８に対して各（三本の）ワイヤ４６の上端部側を留金３７などを介して保持する保持部４９と、空気ばね４５を搭載する共に各ワイヤ４６の下端部側が留金３８などを介して接合された空気ばね支持台３９とを備える。このような空気ばね吊り下げ式の架台支持ユニット４１は、振動発生時に空気ばね４５を矢印Ｓ１−Ｓ２方向に変位（スイング）させることにより低固有振動数を実現し、架台１２の水平方向の振動をも除振する機能を持つ。
【００２０】
次に、ダンパユニット２１の構造を上述した図１、図２に加え、図５〜図８に基づき説明する。ここで、図５は、ダンパユニット２１の平面図であり、図６は、ダンパユニット２１の右側面図である。また、図７は、ダンパユニット２１の正面図であり、図８は、ダンパユニット２１の構造を模式的に示す図である。
【００２１】
図１、図２に示すように、ダンパユニット２１は、矩形状の架台１２の四つのコーナ部のうちの、一方の対角線上の二つのコーナ部の近傍位置５、７の二箇所に設けられており、この近傍位置５、７の底部と床面（又は設置基礎）１１との間に介在される状態で配置されている。すなわち、図５〜図８に示すように、各ダンパユニット２１は、緩衝材としてＶＥＭ（Visco Elastic Material）を適用した粘弾性体３０と、架台支持ユニット４１に支持された架台１２の変位にほぼ連動して変位し粘弾性体３０を押圧する押圧部材２３を備えた連動機構３６と、押圧部材２３の変位量を増幅して粘弾性体３０への押圧力を増大させる押圧力増大機構３５と、を有する。
【００２２】
粘弾性体３０は、液状の当該粘弾性体の構成材料（主剤と硬化剤を含む）を型中に入れ、所定の条件で処理を施して例えばゲル状に形成されている。粘弾性体３０の構成材料としては、上記ＶＥＭの他、軟質ポリウレタン、シリコーンゲル、ＭＮＣＳ(Micro Network Controlled Structure)などを適用することが可能である。軟質ポリウレタン、シリコーンゲル、ＭＮＣＳは、引張強度（Ｋｇｆ／ｃｍ2）が、それぞれ５〜２３、２、１０〜２５程度である。また、軟質ポリウレタン、シリコーンゲル、ＭＮＣＳは、それぞれ（環境温度を２０℃、振動数を１〜３０Ｈｚとした場合の）損失係数が、各々１．２〜１．４、１．２〜１．５、０．６〜２．０程度であり、さらに、反発弾性（％）が、それぞれ５〜２２、１５〜２０、１〜１０程度の特性を有する。
【００２３】
また、粘弾性体３０の損失係数ηは、０．６〜２．０の範囲内にあることが望ましい。損失係数ηが、０．６未満では、粘弾性体の物性が一般のゴムの物性に近似することになり、良好な振動減衰特性を得ることが難しくなる。一方、損失係数ηが、２．０を超えると、流動性が高くなりすぎて成形が困難となる。したがって、このような粘弾性体３０は、いわゆるゴム及び粘土の両方の性質を有する。この粘弾性体３０に、引張力を瞬間的に与えると、ゴムの性質により、元の形状に戻ろうとするものの、粘度の性質である粘性抵抗によりゆっくりとした復元動作となる。したがって、この粘弾性体３０に振動が加わった場合には、当該粘弾性体３０は、振動エネルギを粘性抵抗により熱エネルギに変換して振動を減衰させることができる。
【００２４】
連動機構３６は、図５〜図８に示すように、架台支持ユニット４１に支持された架台１２の水平方向（本実施形態では、矢印Ｘ１−Ｘ２方向）の変位を取り出して押圧部材２３を変位させる。つまり、連動機構３６は、一対の発動部材２６にそれぞれ設けられた発動部２６ｂと、揺動支持部２４ａとを有する。揺動支持部２４ａは、プレート状の押圧部材２３を矢印Ｚ１−Ｚ２方向に起立させた姿勢で、かつ押圧部材２３を図８に示すように矢印Ｓ３−Ｓ４方向に揺動可能に支持する。また、発動部材２６の発動部２６ｂは、架台１２に取り付けられかつ揺動支持部２４ａに支持された押圧部材２３上の被支持部分（支点部分２５ｂ）２３ｃから第１の長さｍ１だけ上部側（矢印Ｚ１方向）へ離れた力点部分２２ａ（球状の始動部２２）を、隙間ｔ１を空けた状態で当該押圧部材２３の揺動可能なＳ３−Ｓ４方向から挟むように配置されている。
【００２５】
一方、押圧力増大機構３５は、連動機構３６が備える押圧部材２３の変位量をてこを用いて増幅し、粘弾性体３０への押圧力を増大させる。つまり、押圧力増大機構３５は、揺動支持部２４ａに支持された押圧部材２３上の被支持部分２３ｃから第１の長さｍ１よりも長い第２の長さｍ２だけ底部側（矢印Ｚ２方向）へ離れた作用点部分２３ｂを、当該押圧部材２３の揺動可能な両方向（矢印Ｓ３−Ｓ４方向）から粘弾性体３０越しに挟持する（ストッパ部材２８に設けられた）ストッパ部２８ｂを備える。
【００２６】
ここで、上述した連動機構３６の構造をより詳細に説明する。すなわち、連動機構３６は、図５〜図８に示すように、上記の押圧部材２３及び発動部材２６に加え、揺動支持部２４ａを有する一対のベアリングホルダ２４と、このベアリングホルダ２４を床面１１上に支持する一対のベアリングホルダ固定台２７と、をさらに備える。各ベアリングホルダ固定台２７は、ほぼ四角柱状に形成されており、起立した姿勢で配置されるプレート状の押圧部材２３を、その板面に沿った方向（矢印Ｙ１−Ｙ２方向）から間隔をおいて挟む位置に配置されている。各ベアリングホルダ固定台２７は、その底部に設けられた台座部２７ｃを介してボルト２７ｂにより床面１１に締結されている。
【００２７】
これらのベアリングホルダ固定台２７の上端部２７ａには、図５〜図７に示すように、各ベアリングホルダ２４がボルト２４ｂにより締結されている。各ベアリングホルダ２４の中央部には、軸受（ベアリング）としての上記揺動支持部２４ａがそれぞれ設けられている。これらの各揺動支持部２４ａには、先端側にねじ部２５ａを有する一組の片持ちピン２５が摺動（揺動）可能に支持されている。これらの片持ちピン２５のねじ部２５ａは、押圧部材２３の両側端部に設けられたねじ穴を有するねじ止め部２３ａに締結されている。つまり、押圧部材２３は、片持ちピン２５を介して揺動支持部２４ａ（軸受）から吊り下げられた状態となり、これにより、揺動支持部２４ａ及び片持ちピン２５を支点（支点部分２５ｂ）として、図８に示すように矢印Ｓ３−Ｓ４方向に揺動可能な支持状態となる。
【００２８】
一方、一対の発動部材２６は、図５〜図８に示すように、プレート状の部材をＬ字状に折曲した形状に各々形成されており、上述した発動部２６ｂと、この発動部２６ｂと直交する架台取付部２６ｃとで構成されている。発動部材２６の架台取付部２６ｃは、架台１２の底面にボルト２６ａを通じて締結されている。ここで、架台取付部２６ｃには、ボルト２６ａのねじ部分を挿通させるための挿通穴が長穴で形成されており、互いに対向する各発動部２６ｂどうしの離間距離（取付位置）を調整可能となっている。
【００２９】
また、このような発動部材２６の各発動部２６ｂの互いに対向する内壁面には、図７に示すように、テフロン（登録商標）層２６ｄが形成されている。これらの発動部２６ｂの各テフロン（登録商標）層２６ｄの間には、押圧部材２３の上端部を構成する球状の始動部２２（力点部分２２ａ）が隙間（ｔ１×２）を空けた状態で介在されている。上記のテフロン（登録商標）層２６ｄは、発動部２６ｂと始動部２２との接触時の潤滑性を高めて、部材どうしの磨耗などを防止している。また、上記した始動部２２の表面と発動部２６ｂ内面のテフロン（登録商標）層２６ｄとの最短の離間距離となる隙間ｔ１が、例えば０、３ｍｍとなるように、架台１２に対する発動部材２６の取り付け位置は調整される。
【００３０】
また、押圧部材２３の底部側の作用点部分２３ｂには、図６〜図８に示すように、当該押圧部材２３の底部側の両面に粘弾性体３０を、接着などにより例えば二つずつ並べて接合するための接合部材２９が設けられている。これら四つの接合部材２９を介して、各々ほぼ円板状に形成された四つの粘弾性体３０は、押圧部材２３の上記作用点部分２３ｂに接合されている。ここで、本実施形態では、図８に示すように、（接合部材２９及び）押圧部材２３を挟んで各々対向する円板状の粘弾性体３０の重心位置どうしを結ぶ線分の中点を、上記作用点部分２３ｂの位置とする。
【００３１】
次いで、押圧力増大機構３５の構造について詳述する。図６〜図８に示すように、押圧力増大機構３５は、上述したストッパ部材２８を一組備えている。個々のストッパ部材２８は、プレート状の部材をＬ字状に折曲したかたちで各々形成されており、上記ストッパ部２８ｂと、このストッパ部２８ｂに直交する床面取付部２８ｃとで構成されている。ストッパ部材２８の床面取付部２８ｃは、床面１１上にボルト２８ａを介して締結されている。ここで、床面取付部２８ｃには、ボルト２８ａのねじ部分を挿通させるための挿通穴が長穴で形成されており、押圧部材２３上の作用点部分２３ｂ及びその両面の各粘弾性体３０を挟んで対向する個々のストッパ部２８ｂどうしの離間距離を、取付調整可能となっている。
【００３２】
ここで、押圧部材２３は、図８に示すように、当該押圧部材２３上の支点部分２５ｂ及び作用点部分２３ｂ間の離間距離である第２の長さｍ２と、押圧部材２３上の支点部分２５ｂ及び力点部分２２ａ間の離間距離である第１の長さｍ１と、の長さ比であるｍ２／ｍ１が例えば４／１になるように構成されている。つまり、押圧部材２３上端の力点部分２２ａに位置する始動部２２が変位したストロークの４倍分、押圧部材２３上の作用点部分２３ｂでのストロークが増幅され、これにより、図８に示すように、押圧部材２３で粘弾性体３０を矢印Ｓ３−Ｓ４方向に押圧する押圧力が増大される。
【００３３】
したがって、このようなダンパユニット２１を備える除振装置１では、図８に示すように、架台支持ユニット４１に支持された架台１２（の底部の発動部２６ｂ）が、振動で変位する動作にほぼ連動して押圧部材２３（の始動部２２及び作用点部分２３ｂ）が変位し、この押圧部材２３の変位により粘弾性体３０を押圧できる。しかも、除振装置１では、その押圧力を増大させることが可能なので、粘弾性体３０とこれを押圧する押圧部材２３（作用点部分２３ｂ）との密着性が高まり、粘弾性体３０自身が持つ振動の減衰性能を効果的に発揮させることができる。これにより、ＸＹステージ９の移動により生じる振動を迅速に減衰させることが可能となる。
【００３４】
さらに、当該ダンパユニット２１を備える除振装置１では、発動部２６ｂと始動部２２との間に隙間（クリアランス）ｔ１が設けられていることにより、架台１２が変位して初めて押圧部材２３が動き出し粘弾性体３０の押圧が開始されるので、架台１２の支持部分の剛性が向上してしまうことが抑制され、これにより、例えば床面１１側からの外来振動の絶縁などを目的とする除振性能の低下を極力抑えながら、振動の減衰性能を高めることができる。
【００３５】
ここで、上述した除振装置１においては、図１に示すように、ＸＹステージ９の構成要素のうちで、一般に質量の大きいＸ軸移動体（ガントリ本体部）９ａのＸ１−Ｘ２方向の移動に伴う振動を減衰し易くすることを考慮して、ダンパユニット２１の押圧部材２３の揺動方向Ｓ３−Ｓ４が、上記Ｘ１−Ｘ２方向に沿った方向になるように、意図的に向きを定めてダンパユニット２１を設置している。また、設置の向きを同一としたダンパユニット２１をもう２セット用意し、これを、図１に示す矩形状の架台１２の四つのコーナ部のうちの、残りのコーナ部の近傍位置６、８の二箇所に追加し、四つのダンパユニット２１を備えた除振装置を構成してもよい。
【００３６】
さらに、これに代えて、上記向きと同一の設置向きとした単一のダンパユニット２１を架台１２の中央部分の底部に設置した除振装置を構成してもよい。また、これに代えて、四つのダンパユニット２１を除振装置に設ける場合、所定の２つのダンパユニット２１が、他の２つのダンパユニット２１に対して押圧部材２３の揺動方向が９０度異なる向きとなるように（押圧部材２３の揺動方向が、例えばＸ１−Ｘ２方向に沿った向きと、この向きと９０度異なるＹ１−Ｙ２方向に沿った向きになるように）、個々のダンパユニットの設置向きを定めた除振装置を構成してもよい。
【００３７】
次に、図１、図２及び図５〜図８に示したダンパユニット２１を備える除振装置１の除振性能及び振動の減衰性能を図９〜図１６に基づき説明する。ここで、図９は、除振装置１の除振性能の測定方法を説明するための図であり、図１０は、除振装置１の振動の減衰性能の測定方法を説明するための図である。また、図１１は、従来のダンパユニット９１の構造を模式的に示す図である。また、図１２は、本実施形態の除振装置１から各ダンパユニット２１を削除した場合の除振性能を示す図であり、図１３は、図２に示す本実施形態の除振装置１の除振性能を示す図である。さらに、図１４は、本実施形態の除振装置１から各ダンパユニット２１を削除した場合の振動の減衰性能を示す図であり、図１５は、図２に示す本実施形態の除振装置１の振動の減衰性能を示す図である。また、図１６は、本実施形態の除振装置１が備える各ダンパユニット２１に代えて、図１１に示す従来のダンパユニット９１を適用した場合の除振性能を示す図である。
【００３８】
すなわち、図９に示すように、同一スペックの加速度センサＫ１、Ｋ２を用意し、加速度センサＫ１で床面１１上の加速度を測定すると同時に、本実施形態に係る除振装置１の架台１２上面の加速度を加速度センサＫ２で測定した。上記図１３は、この加速度センサＫ２の出力を加速度センサＫ１の出力で除算した振動伝達率（ｄＢ）を周波数解析した結果を示している。また、図１０に示すように、本実施形態に係る除振装置１の架台１２における所定の側面に矢印Ｘ１方向から荷重Ｆ１を瞬間的に加えると同時に、矢印Ｘ１−Ｘ２方向における架台１２の変位量を変位センサＫ３で測定した。上記図１５は、この変位センサＫ３により得られた、時間経過に伴う架台１２の変位量を示している。
【００３９】
ここで、図１１は、上述したように従来のダンパユニット９１の構造を示すものであり、従来のこのダンパユニット９１は、架台１２の底部側に固定された挟持プレート９２と、床面１１側に固定された挟持プレート９３と、で二つの粘弾性体３０を両側から挟持する構造を適用している。さらに、従来のダンパユニット９１では、振動の減衰性能のさらなる向上を図るために、挟持プレート９２及び挟持プレート９３の設置間隔ｔ２を狭め、二つの粘弾性体３０に高い押圧力Ｆ２を加えている。
【００４０】
上記の高い押圧力Ｆ２を粘弾性体３０に加えることで、粘弾性体３０と挟持プレート９２、９３との密着性が向上し、粘弾性体３０自体が有する振動の吸収（減衰）性能を効果的に発揮させることができる。しかしながら、このような構造を採用すると、ダンパユニット９１全体の剛性が高まり、ダンパユニット９１及び架台支持ユニット４１を含む架台の共振周波数（例えば図１３に示した１．５Ｈｚ近辺の周波数）が、高域側にシフト（図１６に示すように３Ｈｚ近辺にシフト）することになる。このため、外来振動の絶縁に必要な比較的高い帯域における振動の抑制効果が低減し、図１６に示すように、良好な除振性能を得ることが難しくなる。
【００４１】
ここで、図１２は、上述したように、図９に示す本実施形態の除振装置１から各ダンパユニット２１を削除した除振装置を測定対象とし、同図９に例示する測定方法と同様に測定した除振性能を示している。さらに、図１４は、図１０に示す本実施形態の除振装置１から各ダンパユニット２１を削除した除振装置を測定対象とし、同図１０に例示する測定方法と同様に測定を行った、時間経過に伴う架台１２の変位量を示している。さらに、上記図１６は、図９に示す本実施形態の除振装置１の各ダンパユニット２１を、図１１に示す従来のダンパユニット９１にそれぞれ代えた除振装置を測定対象とし、同図９に例示する測定方法と同様に測定した除振性能を示している。
【００４２】
図１２〜図１６に示す結果から明らかなように、本実施形態のダンパユニット２１を備える除振装置１は、図１４、図１５に示すように、ダンパユニット２１を備えていない除振装置よりも優れた振動の減衰性能を発揮できることに加え、図１２、図１３に示すように、ダンパユニット２１を設けていない除振装置とほぼ同様の除振性能を得ることができる。つまり、粘弾性体３０に対する密着性を高めるために、粘弾性体３０に絶えず高い押圧力Ｆ２を加える図１１に示す従来のダンパユニット９１は、比較的高い振動減衰性能が得られる一方で、除振性能の低下を招くことになる。これに対し、ダンパユニット２１を備えることで、除振性能の低下を抑制しつつ、粘弾性体３０に高い押圧力を加えることができる（粘弾性体３０に対する密着性を実質的に高められる）本実施形態のダンパユニット２１は、粘弾性体３０自身が持つ優れた振動減衰性能が十分に発揮される。
【００４３】
既述したように、本実施形態の（架台支持ユニット４１及び）ダンパユニット２１を備える除振装置１では、図８に示すように、架台支持ユニット４１に支持された架台１２が、振動で変位する動作にほぼ連動してダンパユニット２１の押圧部材２３が変位し、この押圧部材２３の変位により粘弾性体３０を押圧できる。しかも、除振装置１では、その押圧力を増大させることが可能なので、粘弾性体３０とこれを押圧する押圧部材２３との密着性が高まり、粘弾性体３０自身が持つ振動の減衰性能を効果的に発揮させることができる。したがって、本実施形態の除振装置１によれば、床面１１側からの外来振動を絶縁するための除振性能を極力低下させることなく、振動の減衰性能を向上させることができる。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明は前記の実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前記実施形態の除振装置１が備えていた図３に示す空気ばね吊り下げ式の各架台支持ユニット４１に代えて、図１７に示すゴム併用型の架台支持ユニット５１を適用してもよい。この架台支持ユニット５１は、水平方向に柔らかい複数の防振ゴム（又は積層ゴム）５４で空気ばね５５を支持していると共に、架台１２の底部と接触する検出部５３の矢印Ｚ１−Ｚ２方向の昇降動作と連動するカンチレバー５２の動作に基づき、空気ばね５５内の給排気を機械的に自動制御するものである。
【００４５】
また、上記除振装置１が備えていた各架台支持ユニット４１に代えて、図１８に示すように、いわゆるジンバル機構６２を空気ばね６３に搭載した架台支持ユニット６１を適用することもできる。この架台支持ユニット６１では、架台１２の荷重は、ディスク部６４で支持され、このディスク部６４は、ダイアフラム６６の下方のピストン部６７の底部に対し、ロッド部６５を介してピポット６８により支持されている。これにより、架台支持ユニット６１では、架台１２に対する垂直方向（矢印Ｚ１−Ｚ２方向）の除振に加え、スイング動作により架台１２における揺動方向（矢印Ｓ５−Ｓ６方向）の除振が可能となる。
【００４６】
さらに、上記のダンパユニット２１及び架台支持ユニット４１（又は５１若しくは６１）に加えて、図１９に示すように、ケーシング７３内にオイル７２を貯留したオイルダンパ７１を、図２に示す除振装置１に設けてもよい。
【００４７】
また、上述した実施形態では、架台１２の水平方向の変位を連動機構３６が取り出し、この変位を押圧力増大機構３５が増幅して、緩衝材である粘弾性体３０への押圧力を増大させるものであったが、これに代えて、架台の垂直方向の変位を取り出せる連動機構と、この垂直方向の変位を増幅して緩衝材を押圧できる押圧力増大機構と、を備えたダンパユニットを本発明の除振装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る除振装置の平面図。
【図２】図１に示す除振装置の正面図。
【図３】図２に示す除振装置が備える架台支持ユニットを一部断面で示す図。
【図４】図３の架台支持ユニットの構造を概略的に示す図。
【図５】図１に示す除振装置が備えるダンパユニットの平面図。
【図６】図５に示すダンパユニットの右側面図。
【図７】図５、図６に示すダンパユニットの正面図。
【図８】図７のダンパユニットの構造を模式的に示す図。
【図９】図２に示す除振装置の除振性能の測定方法を説明するための図。
【図１０】図２に示す除振装置における振動の減衰性能の測定方法を説明するための図。
【図１１】従来のダンパユニットの構造を模式的に示す図。
【図１２】図２に示す除振装置から各ダンパユニットを削除した場合の除振性能を示す図。
【図１３】図２に示す除振装置の除振性能を示す図。
【図１４】図２に示す除振装置から各ダンパユニットを削除した場合の振動の減衰性能を示す図。
【図１５】図２に示す除振装置の振動の減衰性能を示す図。
【図１６】図２に示す除振装置が備える各ダンパユニットに代えて、図１１に示す従来のダンパユニットを適用した場合の除振性能を示す図。
【図１７】図３に示す架台支持ユニットと構造の異なる他の架台支持ユニットを示す図。
【図１８】図３及び図１７に示す架台支持ユニットと構造の異なる他の架台支持ユニットを示す図。
【図１９】図２に示す除振装置に適用可能なオイルダンパの構造を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１…除振装置、９…ＸＹステージ、１１…床面（又は設置基礎）、１２…架台（定盤）、１２…架台、２１…ダンパユニット、２２…始動部、２２ａ…力点部分、２３…押圧部材、２３ｂ…作用点部分、２３ｃ…被支持部分、２４…ベアリングホルダ、２４ａ…揺動支持部、２５ｂ…支点部分、２６…発動部材、２６ｂ…発動部、２８…ストッパ部材、２８ｂ…ストッパ部、３０…粘弾性体、３５…押圧力増大機構、３６…連動機構、４１，５１，６１…架台支持ユニット、７１…オイルダンパ、ｍ１…第１の長さ、ｍ２…第２の長さ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
除振対象物が搭載される架台と、
前記架台を底部側から弾性的に支持する架台支持ユニットと、
緩衝材と、前記架台支持ユニットに支持された前記架台の変位にほぼ連動して変位し前記緩衝材を押圧する押圧部材を備えた連動機構と、前記押圧部材の変位量を増幅して前記緩衝材への押圧力を増大させる押圧力増大機構と、を有するダンパユニットと、
を具備することを特徴とする除振装置。
【請求項２】
前記連動機構は、前記架台の水平方向の変位を取り出して前記押圧部材を変位させることを特徴とする請求項１記載の除振装置。
【請求項３】
前記押圧力増大機構は、前記連動機構が備える前記押圧部材の変位量をてこを用いて増幅することを特徴とする請求項１又は２記載の除振装置。
【請求項４】
前記連動機構は、
前記押圧部材を起立させた姿勢で揺動可能に支持する揺動支持部と、
前記架台に設けられかつ前記揺動支持部に支持された前記押圧部材上の被支持部分から第１の長さだけ上部側へ離れた力点部分を、隙間を空けた状態で当該押圧部材の揺動可能な方向から挟むように配置された発動部と、を備え、
さらに、前記押圧力増大機構は、前記揺動支持部に支持された前記押圧部材上の前記被支持部分から前記第１の長さよりも長い第２の長さだけ底部側へ離れた作用点部分を、当該押圧部材の揺動可能な両方向から前記緩衝材越しに挟持するストッパ部を備える、
ことを特徴とする請求項３記載の除振装置。
【請求項５】
前記架台支持ユニットは、空気ばねを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の除振装置。
【請求項１】
除振対象物が搭載される架台と、
前記架台を底部側から弾性的に支持する架台支持ユニットと、
緩衝材と、前記架台支持ユニットに支持された前記架台の変位にほぼ連動して変位し前記緩衝材を押圧する押圧部材を備えた連動機構と、前記押圧部材の変位量を増幅して前記緩衝材への押圧力を増大させる押圧力増大機構と、を有するダンパユニットと、
を具備することを特徴とする除振装置。
【請求項２】
前記連動機構は、前記架台の水平方向の変位を取り出して前記押圧部材を変位させることを特徴とする請求項１記載の除振装置。
【請求項３】
前記押圧力増大機構は、前記連動機構が備える前記押圧部材の変位量をてこを用いて増幅することを特徴とする請求項１又は２記載の除振装置。
【請求項４】
前記連動機構は、
前記押圧部材を起立させた姿勢で揺動可能に支持する揺動支持部と、
前記架台に設けられかつ前記揺動支持部に支持された前記押圧部材上の被支持部分から第１の長さだけ上部側へ離れた力点部分を、隙間を空けた状態で当該押圧部材の揺動可能な方向から挟むように配置された発動部と、を備え、
さらに、前記押圧力増大機構は、前記揺動支持部に支持された前記押圧部材上の前記被支持部分から前記第１の長さよりも長い第２の長さだけ底部側へ離れた作用点部分を、当該押圧部材の揺動可能な両方向から前記緩衝材越しに挟持するストッパ部を備える、
ことを特徴とする請求項３記載の除振装置。
【請求項５】
前記架台支持ユニットは、空気ばねを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の除振装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−１６２２７３（Ｐ２００９−１６２２７３Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３４０８７０（Ｐ２００７−３４０８７０）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（５９４１９２０９５）株式会社昭和サイエンス (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（５９４１９２０９５）株式会社昭和サイエンス (6)
【Ｆターム（参考）】
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