JP2000314441A - 同調質量型動吸収器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制振対象物に取り付けられ該制振対象物の固
有振動数に対応する周期で振動するように構成された同
調質量型動吸収器において、同吸収器の設置前の制振対
象物の固有振動数の測定を不要とする。 【解決手段】 制振対象物５に該制振対象物５の振動方
向に沿って揺動する腕３を設けてその先端部に質量体８
を取付け、更に、該腕３と所定間隔隔てて且つ平行に板
ばね６を片端固定する。該板ばね６と腕３との間には両
者を結合するための結合部材７を介設して、該結合部材
７の結合位置を前記質量体８が前記制振対象物５の固有
振動数に対応する振動の周期で振動する位置に設定した
後、該接合部材７により前記腕３と板ばね６とを結合す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はばねと質量体とを有
して制振対象物の振動を吸収する同調型動吸収器に関す
るものであり、特に、ばねとして板ばねを利用する形式
の同調型動吸収器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】制振対
象物の振動を制振するための技術として、制振対象物
の振動の腹にマス（質量体）を配置し、マスにより振動
を停止するもの、制振対象物の振動面をリブ、スティ
フナ等の補強材で剛性を高め、共振点を常用周波数帯域
より移行するもの、制振対象物をばねと質量体より成
る動吸振器を取付け、該質量体の振動によって制振する
ものが試みられている。しかし、いずれの技術も、良好
な制振のためには、予め、制振対象物の固有振動数の測
定が必要となり、大型構造物の制振装置としては適して
いない。また、オイルダンパにより振動を減衰するよう
にした種々の動吸収器も知られているが、クリーンルー
ムの如く清浄な環境に使用するには別途特別な対応が必
要となる。

【０００３】そこで、制振対象物の固有振動数に同調さ
せて質量体を振動させる質量型動吸収器において、制振
対象物の固有振動数の測定を不要とするために解決すべ
き技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題
を解決することを第１の目的とする。また、オイルダン
パによらず減衰可能とすることを他の目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案せられたものであり、制振対象物に取り
付けられ該制振対象物の固有振動数に対応する周期で振
動するように構成された同調質量型動吸収器において、
前記制振対象物に該制振対象物の振動方向に沿って揺動
する腕を設けてその先端部に質量体を取付け、更に、該
腕と所定間隔隔てて且つ平行に板ばねを片端固定し、該
板ばねと腕との間に両者を結合するための結合部材を介
設して、前記質量体が前記制振対象物の固有振動数に対
応する振動の周期で振動する位置で前記接合部材により
前記腕と板ばねとを結合するように構成した同調質量型
動吸収器を提供し、また、制振対象物に取り付けられ該
制振対象物の固有振動数に対応する周期で振動するよう
に構成された同調質量型動吸収器において、前記制振対
象物に該制振対象物の振動方向に沿って振動する腕を片
端固定してその先端部に質量体を取付けると共に、該腕
と所定間隔隔てて且つ平行に板ばねを片端固定し、更
に、前記板ばねと前記腕との間に両者を結合するための
結合部材を介設して、前記質量体が前記制振対象物の固
有振動数に対応する振動の周期で振動する位置で前記接
合部材により前記腕と板ばねとを結合するように構成し
た同調質量型動吸収器を提供し、更に、制振対象物に取
り付けられ該制振対象物の固有振動数に対応する周期で
振動するように構成された同調質量型動吸収器におい
て、前記制振対象物に板ばねから構成され該制振対象物
の振動方向に沿って振動する腕を左右対象に一対設けて
各腕の先端部に夫々質量体を取付け、更に、各腕と所定
間隔隔てて且つ平行に板ばねを夫々片端固定すると共
に、各板ばねと各腕との間に両者を結合する結合部材を
夫々介設して、前記各質量体が前記制振対象物の固有振
動数に対応する振動の周期で振動する位置で前記接合部
材により前記各腕と各板ばねとを結合するように構成し
た同調質量型動吸収器を提供するものである。

【０００５】そして、前記同調質量型動吸収器におい
て、更に、板ばねを前記質量体側に延出させて板ばねの
延出端部と質量体の対峙面とを粘弾性体を介して接合し
た同調質量型動吸収器を提供すると共に、前記板ばねの
延出端部側のばね定数が前記制振対象物側のばね定数よ
りも低く設定された同調質量型動吸収器を提供し、更
に、前記結合部材を磁石より構成してその一方の磁極を
前記板ばね又は前記腕の一方に固定して、他方の磁極の
磁力により前記板ばね又は前記腕の他方に結合するよう
に構成された同調質量型動吸振器を提供するものであ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図１３を参照して詳述する。

【０００７】図１において１は同調型動吸収器を示し、
振り子２の腕３の支点部４を制振対象物５の振動方向に
沿って揺動自在に軸支し、該振り子２の振動周期の調節
のために、前記制振対象物５に板ばね６を支持し、該板
ばね６と振り子２の腕３との間に結合部材７を介設して
結合している。もちろん、この場合に、板ばね６の長
さ、断面二次モーメント及びヤング率より定まるばね定
数ならびに前記腕３の先端部に取り付けられている質量
体８の質量は、予め、所定の振動帯域に対応させて決定
される。

【０００８】前記板ばね６は前記腕３から所定間距離隔
られており、前記結合部材７により前記腕３に結合され
たとき、該腕３に対して平行となるように前記制振対象
物５に片端固定される。このため、板ばね６の一端部よ
り他端部の間で前記結合部材７の結合点を移動すれば、
質量体２の振動の周期を変えることが可能となり、制振
対象物の固有振動数に振り子２の振動の周期が同調する
よう結合部材７の結合点を設定することが可能となる。
よって、制振対象物５に動吸収器を取り付ける前の制振
対象物５の固有振動数の測定を廃止することできる。

【０００９】この場合、前記動吸収器１において、板ば
ねにより前記振り子２の腕３を構成して、図２に示すよ
うに、該腕３を制振対象物５に片端固定し、そして、腕
３と前記板ばね６とを前記結合部材７により剛結合して
も良い。

【００１０】然るときは、質量体８に対するばね定数が
増し、更に、腕３及び板ばね６に互いの曲げ軌跡の相違
を吸収しながら曲げ変形から並進変形に強制することが
可能となる。

【００１１】前記腕３を板ばねで構成する場合、図３に
示すように、板ばね６を質量体８側に延出させ、その延
出部と質量体８の対峙面に粘弾性体９を介設し、該粘弾
性体９により板ばね６と質量体８とを結合する構造とし
てもよい。然るときは、質量体８の振動時に、腕３と板
ばね６との弾性曲げ変形の軌跡との相違に対応したずれ
変形力が粘弾性体９に作用し、粘弾性体９にずれ変形力
に応じたすべり摩擦変形、及び剪断変形が発生する。こ
のため変形に伴うエネルギが吸収され、振動が減衰され
る。なお、粘弾性体にはエネルギ吸収効果の高いゲル材
もしくは低反発ゴムあるいは、ゴムと鋼板とを順次積層
してなる粘弾性体であってもよい。

【００１２】図４は粘弾性体としてゲル材を用いた場合
の固有振動数−制振対象物の振幅特性を示す。同図に示
すように、粘弾性体を用いずに板ばねと質量体とを直接
結合した場合（Ａ）は、特定の周波数領域を挟んで制振
対象物の振幅が増大するが、ゲル材を使用した場合
（Ｂ）は、この振幅が大幅に低下し、全体として固有振
動数に対する振幅の変化幅が小さくなる。

【００１３】振動、特に、微振動に対しても顕著な粘弾
性体９の減衰効果を得るには、図５に示すように、前記
板ばね６の延出端側のみ厚さを薄くして、その曲げ剛性
を下げ、質量体８の振動の周期の調節は、板ばね６の固
定端側で調節するように構成するか、あるいは、先端側
の幅を狭く、又は先端側の幅及び厚みの双方を小さして
剪断方向に剛性が高く曲げ方向に剛性を低くすればよ
い。もちろん、腕３又は板ばね６の一方の曲げ剛性を低
く設定することにより、微振動に対して粘弾性体９の減
衰効果を顕著としてもよい。

【００１４】また、制振対象物５に対するねじれモーメ
ントを解消するには、例えば、前記動吸収器１ｃを図６
に示すように、制振対象物５に対して左右対象に設置す
ればよい。もちろん、図１乃至図３に示した構造の動吸
収器１，１ｃを上記の如く左右対象に配置して制振対象
物５に作用するねじりモーメントを打ち消してもよい。
また、図７に示すように、前記腕３を挟んで前記板ばね
６を一対配設して、該板ばね６，６の一端部を前記制振
対象物５に片端固定し、各板ばね６と腕３との間に、上
記結合部材７を介設して該結合部材７により結合する構
造としてもよい。然るときには、周期の調節幅をより広
げることが可能となる。

【００１５】図８乃至図１０は、前記結合部材の一実施
の形態を示している。図８に示すように、結合部材７を
磁石から構成し、磁極の一方を腕３又は板ばね６に固定
してもよい。然るときは、振動の吸収時の板ばね６の弾
性曲げ変形時のずれ変形力によって板ばね６と結合部材
７との間にすべり摩擦が発生し、この摩擦による減衰が
達成されることになる。従って、結合部材７の磁力の設
定によって接合力を調節し、減衰度を加減することも可
能となるが、摩擦係数の高い磁石あるいは、過剰な磁力
とすると結合部材との摩擦係数が大きすぎ、応答に遅れ
が発生する場合も想定される。

【００１６】このような場合は、図９に示すように、磁
石より成る連結部材６と腕７との結合面の少なくとも何
れか一方に対して摩擦係数の小さいすべり層（例えば、
樹脂シート等）９を被着し、該すべり層により減衰度を
調節しても良い。然るときには、ずれによるエネルギ吸
収が可能となると共に、振動吸収の応答遅れを無くすこ
とができる。なお、磁石によりエネルギ吸収効率を更に
向上するには、腕３又は板ばね６を予め磁化しておいて
もよい。

【００１７】また、摩擦係数を減少するためには、図１
０に示すように、磁性材より成るケース１０に回転軸１
１を設け、該回転軸１１に磁石１２を取付けて、回転軸
１１と一体のノブ１３の回転によって磁極を換えるよう
にして前記結合部材７を構成し、該結合部材７のノブ１
３により、磁石１２を作用位置と非作用位置に切り換え
てもよい。

【００１８】もちろん、各実施の形態において、腕３及
び板ばね６に対する接合部材７の接合力、接合面積なら
びに板ばね７と質量体８に対する接合力、接合面積を変
化可能に構成して結合条件の変化により振動周波数、も
しくは減衰係数を変更するこしてもよい。

【００１９】図１１は前記質量体８と前記粘弾性体９の
接合構造を一実施の形態を示し、図１２及び図１３は接
合部材７による腕３と板ばね６との接合構造の一実施の
形態を示している。

【００２０】図１１に示すように、所定摩擦係数の一対
の低反発ゴム板９Ａ，９Ｂを夫々粘弾性体として、質量
体８上面に質量体８側から低反発ゴム９Ａ、板ばね６、
低反発ゴム９Ｂを順次載置した後、これらにサドル４０
を載置して、該サドル４０の両端部を質量体８の上面の
両端部にボルトにより固定している。よって、低反発ゴ
ム９Ａ，９Ｂのゴム硬度、厚さ、形状を最適に設定し、
サドル４０を固定するための一対のボルトの螺合度の調
節によって、板ばね６に対する低反発ゴムの抗力を調節
し、相互間の摩擦力及び接触面積を調節すれば、粘弾性
体８の減衰係数を最適に調節することができる。

【００２１】また、図１２に示すように、前記接合部材
７を前記板ばね６と腕３間に介設する接合部材本体７Ａ
と、板ばね６を挟んで腕３側と板ばね６側とに配置さ
れ、ボルト（図示せず）により互いに締結されたとき、
板ばね６及び腕３を挟持する挟持体７Ｂから構成してい
る。そして、一対のボルトの締結度の調節により、腕
３、板ばね６に対する抗力を調節し、すべり摩擦力を調
節すれば、すべりによる減衰効果が得られる。

【００２２】更に、図１３に示すように、接合部材本体
７Ａに、軸芯を通る貫通孔４１を設け、該貫通孔４１に
腕３及び板ばね６に弾発するコイルばね４２を挿入して
弾発させれば、広範囲のすべり摩擦の調節が可能とな
り、更に、コイルばね４２に変えて低反発ゴム等より成
る粘弾性体（図示せず）を挿入すれば、すべり摩擦とと
もに、ずれ変形による減衰が可能となる。もちろん、図
１２及び図１３に示すように、板ばね６及び腕３を一対
の低反発ゴム９Ａ，９Ｂで挟み込む構成として、減衰度
を調節しても良い。

【００２３】（実施例）以下に、半導体を製造するため
のクリーンルーム及び半導体製造装置の制振装置に適用
した本発明の一実施例を図１４乃至図１８に基づいて詳
述する。

【００２４】図１４はクリーンルーム１４を示し、クリ
ーンルーム１４の床梁１５に、根太１６を所定間隔隔て
て敷設し、根太１６にパンチメタルより成る床材１７を
敷設することによって通気性を確保している。そして、
天井１８と床下１９と連通する通気ダクト（図示せず）
を多数形成し、該ダクトに雰囲気を浄化するためのフィ
ルタ２０を設置して、ファン（図示せず）により床下１
９から吸い込んだ雰囲気を清浄化してクリーンルーム１
４に戻している。

【００２５】前記クリーンルーム１４には、図１５に示
すように、前記根太１６に定盤２１が固定され、該定盤
２１に半導体製造装置２２を支持固定し、該定盤２１の
下面又は該定盤２１を支持する根太１６に対して１又は
２以上の動吸収器２４を取付けて制振している。

【００２６】図１６乃至図１８は前記動吸収器２４の構
造を示し、前記定盤２１下面に下方からボルトにより固
定される取り付けベース２５を本体としてこれに上下方
向の振動を制振するための第１動吸収器４０と、横方向
の振動を制振するための第２動吸収器４１とを支持して
いる。

【００２７】図１６及び図１７に示すように、第１動吸
収器４０は、取付けベース２５より前記床下１９側に延
びる一対の第１板ばね２７Ａ，２７Ａをそれぞれ第１腕
２７，２７としており、該一対の第１腕２７，２７の先
端部間に夫々一体の第１質量体２８を介設して各腕２
７，２７の先端部を貫通するボルト２９，２９，２９，
２９を夫々反対側から第１質量体２８に螺入して締結し
ている。

【００２８】また、取付けベース２５の下面から床下１
９側に所定長さ延び且つ前記第１腕２７，２７の外側に
ばね定数の大きい第１板ばね３０，３０を垂設して、各
第１板ばね３０，３０にばね定数の低い第２板ばね３
１，３１の一端端部をねじ止めし、各第２板ばね３１，
３１の他端部を、粘弾性体３２，３２を介して第２質量
体３３，３３に夫々結合している。前記第１腕２７，２
７間に結合のために磁化された第１連成部材３４，３４
を上下方向に間隔を隔てて一対介設すると共に、前記第
１板ばね３０，３０と第１腕２７，２７間に夫々結合部
材３５，３５を介設している。前記定盤２１の横方向
（前後又は左右方向）の振動に対応している。

【００２９】一方、図１７及び図１８に示すように、第
２動吸収器４１は、前記第１質量体２８の上面に、断面
二次モーントの大きい第３板ばね３４を取付け、該第３
板ばね３４の両端部に、ばね定数の小さい第４板ばね３
５を重ねてネジ止めしている。このため第１質量体２８
が二つの動吸収器の質量体として共用され、コンパクト
化が達成される。

【００３０】そして、前記第１質量体２８の下面に前記
第４板ばね３５とほぼ同長の板ばねより成る腕３６を下
方から取付けて前記第４板ばね３５に下方より対峙さ
せ、該腕３６の両端部上面に夫々第２質量体３３，３３
を載置して固設し、各第２質量体３３，３３の上面に夫
々第２粘弾性体３７，３７を取付けて、該第２粘弾性体
３７，３７に前記第４板ばね３５の両端部を結合し、第
１質量体２８の両外方位置で第４板ばね３５と第２腕３
６とを磁化された第２結合部材３８により結合し、該第
２結合部材３８による結合点の変更により、前記定盤２
１の上下方向の振動に対応している。

【００３１】従って、この第２動吸収器４１の各第２結
合部材３８，３８の配置位置を夫々定盤２１の上下方向
の振動の周期に同調する位置に設定し、更に、第１動吸
収器４０の第１結合部材３９，３９の設置位置を定盤２
１の固有振動数と周期が同調する位置に設定すれば、定
盤２１の固有振動数と同調する周期で第１質量２８体及
び第２質量体３３，３３が振動する。

【００３２】このため、半導体製造装置２２の振動が相
対的に制振される。また、一対の第１粘弾性体３２と、
一対の第２粘弾性体３７のずれ変形、及びすべり変形に
より振動エネルギを吸収することができるため、効率の
良い制振が可能とになる。

【００３３】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。

【００３４】

【発明の効果】請求項１の記載発明は、質量体が前記制
振対象物の固有振動数に対応する振動の周期で振動する
位置に接合部材を介設して接合するので、振動対象物の
固有振動数の測定の測定を廃止することができる。ま
た、板ばねにより質量体の振動周期を調節するので、振
動吸収の応答性を大幅に向上できる。

【００３５】請求項２記載の発明は、更に、腕を板ばね
で構成しているので、振動周期の調整範囲を広げること
ができる。

【００３６】請求項３記載の発明は、制振対象物の両側
に左右対象に動吸振器を構成するので、ねじれモーメン
トを無くし、制振対象物のねじれ運動を抑制することが
できる。

【００３７】請求項４記載の発明は、更に、板ばねを質
量体上に延長して板ばねの延出端部と質量体上面とが粘
弾性体を介して接合して粘弾性体のずれ変形により振動
エネルギを吸収するので、外部を汚すことなく良好に振
動を減衰することができる。

【００３８】請求項５記載の発明は、更に、板ばねの延
出端部側のばね定数を前記制振対象物側のばね定数より
も低く設定するので、粘弾性体体のずれ変形による減衰
の信頼性を可及的に向上することができる。

【００３９】請求項６記載の発明は結合部材を磁石より
構成してその一方の磁極を前記板ばね又は前記腕の一方
に固定して、他方の磁極の磁力により前記板ばね又は前
記腕の他方に結合するので、容易に着脱できると共に、
すべり摩擦による振動の減衰が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示し、振り子の振動を
周期を板ばねにより調節するように構成した同調質量型
動吸収器の正面図である。

【図２】本発明の一実施の形態を示し、振り子を固定し
た同調質量型動吸収器同調質量型動吸収器の正面図であ
る。

【図３】本発明の一実施の形態を示し、腕と板ばねとを
粘弾性体を介して接合した同調質量型動吸収器の正面図
である。

【図４】粘弾性体としてゲル材を用いた動吸収器と、粘
弾性体を用いずに板ばねと質量体とを直接結合した場合
の固有振動数−制振対象物の振幅特性を示す図である。

【図５】板ばねのばね定数制振対象側と質量体側で変
え、粘弾性体に対する応答性を高めるように構成した同
調質量型動吸収器の正面図である。

【図６】動吸収器に左右対象に動吸収器を取付けてねじ
れを規制するように構成した同調質量型動吸収器の正面
図である。

【図７】板ばねの増設により周期の調節範囲を拡大する
ように構成した同調質量型動吸収器の正面図である。

【図８】接合部材として磁石により構成された接合部材
の一実施の形態を示す一部切欠正面図である。

【図９】すべり摩擦を改善するための滑り層を示し一部
切欠正面図である。

【図１０】接合部材として磁石により構成された接合部
材の他の実施の形態を示す一部切欠正面図である。

【図１１】質量体、粘弾性体、及び板ばねの結合構造の
一実施の形態を示す一部切欠断面図である。

【図１２】接合部材と腕との結合構造の一実施の形態を
示す一部切欠断面図である。

【図１３】接合部材と腕との結合構造の一実施の形態を
示す一部切欠断面図である。

【図１４】クリーンルームの縦断面図である。

【図１５】クリーンルームの要部詳細縦断面図を示し、
同調質量型動吸振器の取付けを示す図である。

【図１６】本発明の一実施例に係る半導体製造装置の制
振装置の側面図である。

【図１７】本発明の一実施例に係る半導体製造装置の制
振装置の正面図である。

【図１８】本発明の一実施例に係る半導体製造装置の制
振装置の上面図である。

【符号の説明】

３ 腕 ５ 制振対象物 ６ 板ばね ７ 接合部材 ８ 質量体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 清光 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 安田 正志 兵庫県尼崎市南初島町10番地133 特許機 器株式会社内 Ｆターム(参考） 3J048 AA02 AC01 AC05 AD02 AD07 BC04 BD08 BE06 BF05 CB01 CB22

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制振対象物に取り付けられ該制振対象物
   の固有振動数に対応する周期で振動するように構成され
   た同調質量型動吸収器において、 前記制振対象物に該制振対象物の振動方向に沿って揺動
   する腕を設けてその先端部に質量体を取付け、更に、該
   腕と所定間隔隔てて且つ平行に板ばねを片端固定し、該
   板ばねと腕との間に両者を結合するための結合部材を介
   設して、 前記質量体が前記制振対象物の固有振動数に対応する振
   動の周期で振動する位置で前記接合部材により前記腕と
   板ばねとを結合するように構成したことを特徴とする同
   調質量型動吸収器。
2. 【請求項２】 制振対象物に取り付けられ該制振対象物
   の固有振動数に対応する周期で振動するように構成され
   た同調質量型動吸収器において、 前記制振対象物に該制振対象物の振動方向に沿って振動
   する腕を片端固定してその先端部に質量体を取付けると
   共に、該腕と所定間隔隔てて且つ平行に板ばねを片端固
   定し、更に、前記板ばねと前記腕との間に両者を結合す
   るための結合部材を介設して、 前記質量体が前記制振対象物の固有振動数に対応する振
   動の周期で振動する位置で前記接合部材により前記腕と
   板ばねとを結合するように構成したことを特徴とする同
   調質量型動吸収器。
3. 【請求項３】 制振対象物に取り付けられ該制振対象物
   の固有振動数に対応する周期で振動するように構成され
   た同調質量型動吸収器において、 前記制振対象物に板ばねから構成され該制振対象物の振
   動方向に沿って振動する腕を左右対象に一対設けて各腕
   の先端部に夫々質量体を取付け、更に、各腕と所定間隔
   隔てて且つ平行に板ばねを夫々片端固定すると共に、各
   板ばねと各腕との間に両者を結合する結合部材を夫々介
   設して、 前記各質量体が前記制振対象物の固有振動数に対応する
   振動の周期で振動する位置で前記接合部材により前記各
   腕と各板ばねとを結合するように構成したことを特徴と
   する同調質量型動吸収器。
4. 【請求項４】 前記板ばねを前記質量体側に延出させて
   板ばねの延出端部と質量体の対峙面とを粘弾性体を介し
   て接合した請求項２又は３記載の同調質量型動吸収器。
5. 【請求項５】 前記板ばねの延出端部側のばね定数が前
   記制振対象物側のばね定数よりも低く設定された請求項
   ２，３又は４記載の同調質量型動吸収器。
6. 【請求項６】 前記結合部材を磁石より構成してその一
   方の磁極を前記板ばね又は前記腕の一方に固定して、他
   方の磁極の磁力により前記板ばね又は前記腕の他方に結
   合するように構成された請求項１，２，３，４又は５記
   載の同調質量型動吸振器。