除振機構
【課題】 本発明は除振機構に関し、装置の高さを増やすことなく、除振性能を向上させることができる除振機構を提供することを目的としている。
【解決手段】 精密装置で、ターボポンプ等の振動発生を伴う装置を利用する時に必要とされる除振機構であって、2段以上のダンパを直列構成で用いる真空シール用ベローズを利用するものにおいて、前記ベローズを同心状に配置する構成と、真空圧による力を支持するゴム部材の一方を除振対象の外側に配置する構成と、を含んで構成される。
【解決手段】 精密装置で、ターボポンプ等の振動発生を伴う装置を利用する時に必要とされる除振機構であって、2段以上のダンパを直列構成で用いる真空シール用ベローズを利用するものにおいて、前記ベローズを同心状に配置する構成と、真空圧による力を支持するゴム部材の一方を除振対象の外側に配置する構成と、を含んで構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は除振機構に関し、更に詳しくは電子顕微鏡等に用いて好適な除振機構に関する。
【背景技術】
【0002】
電子顕微鏡や、荷電粒子ビーム描画装置等の高真空を必要とする装置には、油拡散ポンプ(DP)やターボ分子ポンプ(TMP)などの真空ポンプが利用される。近年、DPに用いられているオイルが真空中に蒸気として放出され、検査対象や、加工対象を汚染することが問題視されるようになり、クリーンな真空を得るためにTMPが採用されることが多くなってきた。
【0003】
TMPは、高速に羽を回転させることによって真空排気を行なうものであるため、その回転数に比例した振動を発生する。一方、上述の装置は、微細構造の観察・加工に用いられているため、振動により正確な画像を得ることができなくなる。そこで、TMPと装置との間に除振器を配置して、TMPから発生される振動伝達を抑制するのが通常である。
【0004】
図8は従来の1段ダンパ(除振器)を用いた構成例を示す図である。図において、1は装置側フランジ、2は一対のフランジ、3はベローズである。4はベローズ3の外側に配置されたゴムである。一対のフランジ2と、ベローズ3と、ゴム4とで除振器(ダンパ)を構成している。ベローズ3はフランジ2に溶接されている。この除振器は、クランプ5によって装置側フランジ1に固定されている。6は除振器の下段に設けられたTMPである。該TMP6は、クランプ5によって除振器に固定されている。
【0005】
真空は、ベローズ3とOリング7によりシールされている。この真空圧により、ベローズ3は図中上方に縮められるが、ゴム4が圧縮されてこれに対抗する力を発生する。図9は、図8に示す除振機構の力学モデルを示す図である。図8と同一のものは、同一の符号を付して示す。ここでは、図中上下方向の1自由度振動系のみについて考える。このモデルは、TMP6とフランジ2とクランプ5からなるマスa(質量M1)が、装置側フランジ1に対して、ベローズ3とゴム4からなるバネb(バネ定数k1)と、主にゴム4による減衰項cとを介して接続されている集中定数系と見なせる。
【0006】
この時、マスaから装置側フランジ1への上下方向の振動伝達関数を図10に示す。図10は図8に示す除振機構の伝達関数特性を示す図である。横軸は対数でとった周波数[Hz]、縦軸は伝達率[dB]である。伝達率は、低周波数域では0[dB]を示し、折れ点周波数f1[Hz]に共振ピークがあり、その後は−40dB/decadeで下がる。ここで、折れ点周波数f1は
f1=(1/2π)√(k1/M1)
で表される。図10中に示したfTはTMPの回転数であり、この周波数において除振器によりG0[dB]だけ振動伝達が抑制されることを示している。
【0007】
しかしながら、これでは振動伝達の抑制が不十分であることがある。この場合、図11に示すように、除振器を2段に直列接続して用いることがある。図11は従来の2段のダンパ(除振器)を用いた構成例を示す図である。図8と同一のものは、同一の符号を付して示す。図12は図11に示す除振機構の力学モデルを示す図である。図9と同一のものは、同一の符号を付して示す。マスd(質量M2)は、直列した除振器接続部のフランジ2の2枚分と、クランプ5を含めた質量に相当している。
【0008】
そして、その上下にそれぞれバネbと減衰項cが接続される。この時の伝達関数は、図13に示すようなものとなる。図13において、一つ目の折点周波数f1’はバネb(図12参照)が2本直列になったことによって図10のf1[Hz]よりも低い周波数に移行する。そして、マスdの上下方向の固有振動がf2[Hz]に発生するため、これによる共振ピークが見られ、f2以上の周波数で、伝達関数は−80[dB/decade]で小さくなる。この二つ目の折点周波数f2[Hz]をfT[Hz]よりも低くすることにより、図に示すようにfT[Hz]における伝達率をより低くすることができる。この時、除振器によりG1[dB]だけ振動伝達が抑制されることを示している。この結果、図10の抑制値G0に対してG1>G0になり、1段のダンパよりも2段のダンパにした方が抑制値が大きくなり、装置側に振動を伝えにくくなっていることが分かる。
【0009】
従来のこの種の装置としては、真空雰囲気内で除振対象物を支持する除振機構を備える除振装置であって、前記除振機構は、複数の金属ベローズがそれぞれの間に結合部材を互いに連通するように介在させて上下方向に連結され、内部に圧縮気体が封入されるベローズ結合体と、一端が前記結合部材の側面に取り付けられ、前記結合部材を前記ベローズ結合体の軸線方向と交差する交差方向に弾性支持するバネ部材とを備えた除振装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
【0010】
また、除振対象を支持する天板の下部に除振機構9を備える除振装置において、除振機構は上金属ベローズと下金属ベローズとの間に任意の質量を有する結合部材を互いに連通するように介在させて直列に連結されたベローズ結合体を備えた除振装置が知られている(例えば特許文献2参照)。
【0011】
【特許文献1】特開2007−205543号公報(段落0012〜0021、図1〜図4)
【特許文献2】特開2006−220204号公報(段落0017〜0031、図1、図2)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
前述したように、除振器を2段にすると、1段の場合よりも振動の遮断特性が向上する。しかしながら、図11に示すような除振器の直列構成をとると、除振器の高さが2倍以上になってしまう。装置によっては、床とのクリアランスを大きくとることができない場合があり、その場合には2段構成をとることができず、振動の遮断性能が低下するという問題があった。
【0013】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、装置の高さを増やすことなく、除振性能を向上させることができる除振機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0014】
請求項1記載の発明は、精密装置で、ターボポンプ等の振動発生を伴う装置を利用する時に必要とされる除振機構であって、2段以上のダンパを直列構成で用いる真空シール用ベローズを利用するものにおいて、前記直列構成した2つのベローズ間に動吸振器を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、2つのベローズ間の中間部に設けた中間質量にダンパを設けることにより、折点周波数における遮断特性の悪化を抑制し、或いは折点周波数の共振ピークを低くすることができ、振動の遮断特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態を示す構成図である。図8と同一のものは、同一の符号を付して示す。本発明の特徴は、図に示すようにベローズを同心上に二重に配置したことである。13は外側に配置されたベローズ、14は内側に配置されたベローズである。図2はベローズの接続部分の詳細を示す図である。外側のベローズ13と内側のベローズ14とがフランジ18で接続されている。
【0017】
外側のベローズ13は、その一端がフランジ17と接続され、他端がフランジ18と接続されている。一方、内側のベローズ14は、その一端がフランジ18と接続され、他端がフランジ28と接続されている。以上の説明で明らかなように、ベローズ13とベローズ14とは直列に接続されていることが分かる。1は装置側フランジである。フランジ17と、ベローズ13と、フランジ18と、ベローズ14と、フランジ28はそれぞれ溶接で接続されている。ベローズ13の外側には、その真空圧を支持するゴム15が配置されている。
【0018】
フランジ28には、フランジ29がボルトで接続され、該フランジ29とフランジ18との間にはゴム16が配置され、ベローズ14にかかる真空圧を支持するようになっている。TMP6は、フランジ28にクランプ30で固定される。フランジ18の外側には、粘弾性材19を介してマス27が配置されている。
【0019】
粘弾性材19とマス27は、フランジ18の振動に対する制振機構を形成している。この実施の形態によれば、ゴム16がTMP6の外側に配置されているので、全体を高さ方向に短くすることができる。この実施の形態は、1段の除振器を用いた場合に比べて、高さ方向は僅かしか(例えば9mm)伸びていない。よって、床8と装置側フランジ1とのクリアランスが小さいため、1段の除振器しか利用できなかった装置に対しても、2段の除振器を適用することが可能である。このように構成された装置の動作を以下に説明する。
【0020】
図3は本発明の第1の実施の形態の力学モデルを示す図である。装置側フランジ1に対して、フランジ18に相当するマスdがベローズ13とゴム15に相当するバネeと減衰項fによって支持されている。マスdの下部(質量M3)は、TMP6とフランジ28、フランジ29に相当するマスa(質量M1)に対して、ベローズ14とゴム16に相当するバネbと減衰項cで接続されている。また、マスdには、粘弾性材19に相当するバネgと、減衰項h及びマスiからなる制振機構が接続されている。
【0021】
この力学モデルにおける伝達関数を図4に示す。一つ目の折点周波数f1''は、図10に示す折点周波数f1よりも小さい値である。なお、図7に示す特性の折点周波数f1'と前記折点周波数f''とは必ずしも一致しない。ここで、マスdの質量M3を図12のマスbよりも大きくし(M2<M3)、上下のバネ定数k1',k2を図12の場合と同程度にすることにより、二つ目の折点周波数f2'を図13のf2よりも低くすることができる。これによってfTにおける伝達率はより低くなり、TMP回転数の振動伝達をより抑えることができる。即ち、図4におけるfTにおける減衰量をG2として、G2>G1とすることができる。
【0022】
次に、f2'に発生する共振ピークについては、図3中のM4,k3,c3による制振機構がM3の固有振動(f2'[Hz])を抑制するように調整されており、伝達関数のピークを小さくすることができる。従って、f2'[Hz]の共振による伝達率の悪化を抑制することができる。
【0023】
以上説明したように、二つ目の折点周波数をより低周波側に移動し、またこの周波数における共振倍率を抑えることによって、良好な伝達関数を有する除振機構を実現することができる。
【0024】
図5は本発明の第2の実施の形態を示す構成図である。この実施の形態は、図1に示す実施の形態と異なり、ダンパを同心状に配置せず、縦方向に直列接続し、1段目の除振器と2段目の除振器の間にダンパを設けたものである。図において、40は1段目の除振器、41は2段目の除振器である。42は1段目の除振器40と2段目の除振器41の間に取り付けられたダンパである。ダンパ42において、53はマス、54は粘弾性材、55はフランジである。1段目の除振器40と2段目の除振器41とは、ダンパ42により結合されている。
【0025】
このように構成された実施の形態の動作を説明する。図6は本発明の第2の実施の形態の力学モデルを示す図である。aはマス(質量M1)、bはバネ、cは減衰項である。dはマス(質量M3)で、該マスdと装置側フランジ1間に接続されるバネと減衰項の定数は、マスaとマスd間に接続されるバネと減衰項の定数と同じである。マスdに接続されるマス(質量M4)iとバネgと減衰項hとで動吸振器を構成しており、この部分は図5のダンパ42の力学モデルに対応している。
【0026】
図7は本発明の第2の実施の形態の伝達関数特性を示す図である。第1の折点周波数f1'は、図10に示す折点周波数f1よりも低周波側に移動し、第2の折点周波数f2'も図13に示す折点周波数f2よりも低周波側に移動している。この結果、TMPの回転周波数fTにおける減衰量G2は十分に大きな値となり、TMPの振動を装置側フランジ1に伝えなくすることができる。
【0027】
この実施の形態によれば、2つのベローズ間の中間部に設けた中間質量にダンパを設けることにより、折点周波数低くすることができ、振動の遮断特性を向上させることができる。
【0028】
上述の実施の形態では、上下方向の振動について論じてきたが、水平方向の振動についても全く同様に考えることができる。この場合、圧縮方向のバネと減衰項ではなく、水平せん断方向のバネと減衰項によって伝達関数が決定される。この場合も、ベローズに挟まれた中間質量の水平方向振動モードが二つ目の折点周波数を決定する。この質量を大きくすることにより、上下方向の場合と同様に、二つ目の折点周波数を低くする効果がある。
【0029】
また、粘弾性材19(図1参照)とマス27は、水平方向の振動に対してもこの周波数の吸振ピークを抑制できるようになっており、同様に共振による伝達関数の悪化を防ぐことができる。よって、上下方向と同様に、水平方向の振動伝達関数の特性も良好なものとなる。
【0030】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下の効果がある。
1)同心に二重のベローズを配置し、TMPの外側の空間を有効利用することにより、2段の除振器でも1段のものとほとんど同じ使用高さにすることができ、高さ方向のスペースのとれない装置にも、より高い除振性能を提供することができる。
2)ベローズ間の中間質量を大きくすることにより、伝達関数の二つ目の折点周波数を低くし、TMP回転周波数の含まれる高周波域の除振性能を高めることができる。
3)前記中間質量に制振機能を設けることによって、折点周波数における共振による伝達率の悪化を防ぐことができる。
【0031】
このように、本発明によれば、良好な伝達関数を有し、かつ高さ方向に省スペースな除振機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す構成図である。
【図2】ベローズの接続部分の詳細を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の力学モデルを示す図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の伝達関数特性を示す図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す構成図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態の力学モデルを示す図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態の伝達関数特性を示す図である。
【図8】従来の1段ダンパを用いた構成例を示す図である。
【図9】図8に示す除振機構の力学モデルを示す図である。
【図10】図8に示す除振機構の伝達関数特性を示す図である。
【図11】従来の2段ダンパを用いた構成例を示す図である。
【図12】図11に示す除振機構の力学モデルを示す図である。
【図13】図11に示す除振機構の伝達関数特性を示す図である。
【符号の説明】
【0033】
1 装置側フランジ
6 TMP(ターボ分子ポンプ)
7 Oリング
13 ベローズ
14 ベローズ
15 ゴム
16 ゴム
17 フランジ
18 フランジ
19 粘弾性材
27 マス
28 フランジ
29 フランジ
30 クランプ
【技術分野】
【0001】
本発明は除振機構に関し、更に詳しくは電子顕微鏡等に用いて好適な除振機構に関する。
【背景技術】
【0002】
電子顕微鏡や、荷電粒子ビーム描画装置等の高真空を必要とする装置には、油拡散ポンプ(DP)やターボ分子ポンプ(TMP)などの真空ポンプが利用される。近年、DPに用いられているオイルが真空中に蒸気として放出され、検査対象や、加工対象を汚染することが問題視されるようになり、クリーンな真空を得るためにTMPが採用されることが多くなってきた。
【0003】
TMPは、高速に羽を回転させることによって真空排気を行なうものであるため、その回転数に比例した振動を発生する。一方、上述の装置は、微細構造の観察・加工に用いられているため、振動により正確な画像を得ることができなくなる。そこで、TMPと装置との間に除振器を配置して、TMPから発生される振動伝達を抑制するのが通常である。
【0004】
図8は従来の1段ダンパ(除振器)を用いた構成例を示す図である。図において、1は装置側フランジ、2は一対のフランジ、3はベローズである。4はベローズ3の外側に配置されたゴムである。一対のフランジ2と、ベローズ3と、ゴム4とで除振器(ダンパ)を構成している。ベローズ3はフランジ2に溶接されている。この除振器は、クランプ5によって装置側フランジ1に固定されている。6は除振器の下段に設けられたTMPである。該TMP6は、クランプ5によって除振器に固定されている。
【0005】
真空は、ベローズ3とOリング7によりシールされている。この真空圧により、ベローズ3は図中上方に縮められるが、ゴム4が圧縮されてこれに対抗する力を発生する。図9は、図8に示す除振機構の力学モデルを示す図である。図8と同一のものは、同一の符号を付して示す。ここでは、図中上下方向の1自由度振動系のみについて考える。このモデルは、TMP6とフランジ2とクランプ5からなるマスa(質量M1)が、装置側フランジ1に対して、ベローズ3とゴム4からなるバネb(バネ定数k1)と、主にゴム4による減衰項cとを介して接続されている集中定数系と見なせる。
【0006】
この時、マスaから装置側フランジ1への上下方向の振動伝達関数を図10に示す。図10は図8に示す除振機構の伝達関数特性を示す図である。横軸は対数でとった周波数[Hz]、縦軸は伝達率[dB]である。伝達率は、低周波数域では0[dB]を示し、折れ点周波数f1[Hz]に共振ピークがあり、その後は−40dB/decadeで下がる。ここで、折れ点周波数f1は
f1=(1/2π)√(k1/M1)
で表される。図10中に示したfTはTMPの回転数であり、この周波数において除振器によりG0[dB]だけ振動伝達が抑制されることを示している。
【0007】
しかしながら、これでは振動伝達の抑制が不十分であることがある。この場合、図11に示すように、除振器を2段に直列接続して用いることがある。図11は従来の2段のダンパ(除振器)を用いた構成例を示す図である。図8と同一のものは、同一の符号を付して示す。図12は図11に示す除振機構の力学モデルを示す図である。図9と同一のものは、同一の符号を付して示す。マスd(質量M2)は、直列した除振器接続部のフランジ2の2枚分と、クランプ5を含めた質量に相当している。
【0008】
そして、その上下にそれぞれバネbと減衰項cが接続される。この時の伝達関数は、図13に示すようなものとなる。図13において、一つ目の折点周波数f1’はバネb(図12参照)が2本直列になったことによって図10のf1[Hz]よりも低い周波数に移行する。そして、マスdの上下方向の固有振動がf2[Hz]に発生するため、これによる共振ピークが見られ、f2以上の周波数で、伝達関数は−80[dB/decade]で小さくなる。この二つ目の折点周波数f2[Hz]をfT[Hz]よりも低くすることにより、図に示すようにfT[Hz]における伝達率をより低くすることができる。この時、除振器によりG1[dB]だけ振動伝達が抑制されることを示している。この結果、図10の抑制値G0に対してG1>G0になり、1段のダンパよりも2段のダンパにした方が抑制値が大きくなり、装置側に振動を伝えにくくなっていることが分かる。
【0009】
従来のこの種の装置としては、真空雰囲気内で除振対象物を支持する除振機構を備える除振装置であって、前記除振機構は、複数の金属ベローズがそれぞれの間に結合部材を互いに連通するように介在させて上下方向に連結され、内部に圧縮気体が封入されるベローズ結合体と、一端が前記結合部材の側面に取り付けられ、前記結合部材を前記ベローズ結合体の軸線方向と交差する交差方向に弾性支持するバネ部材とを備えた除振装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
【0010】
また、除振対象を支持する天板の下部に除振機構9を備える除振装置において、除振機構は上金属ベローズと下金属ベローズとの間に任意の質量を有する結合部材を互いに連通するように介在させて直列に連結されたベローズ結合体を備えた除振装置が知られている(例えば特許文献2参照)。
【0011】
【特許文献1】特開2007−205543号公報(段落0012〜0021、図1〜図4)
【特許文献2】特開2006−220204号公報(段落0017〜0031、図1、図2)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
前述したように、除振器を2段にすると、1段の場合よりも振動の遮断特性が向上する。しかしながら、図11に示すような除振器の直列構成をとると、除振器の高さが2倍以上になってしまう。装置によっては、床とのクリアランスを大きくとることができない場合があり、その場合には2段構成をとることができず、振動の遮断性能が低下するという問題があった。
【0013】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、装置の高さを増やすことなく、除振性能を向上させることができる除振機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0014】
請求項1記載の発明は、精密装置で、ターボポンプ等の振動発生を伴う装置を利用する時に必要とされる除振機構であって、2段以上のダンパを直列構成で用いる真空シール用ベローズを利用するものにおいて、前記直列構成した2つのベローズ間に動吸振器を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、2つのベローズ間の中間部に設けた中間質量にダンパを設けることにより、折点周波数における遮断特性の悪化を抑制し、或いは折点周波数の共振ピークを低くすることができ、振動の遮断特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態を示す構成図である。図8と同一のものは、同一の符号を付して示す。本発明の特徴は、図に示すようにベローズを同心上に二重に配置したことである。13は外側に配置されたベローズ、14は内側に配置されたベローズである。図2はベローズの接続部分の詳細を示す図である。外側のベローズ13と内側のベローズ14とがフランジ18で接続されている。
【0017】
外側のベローズ13は、その一端がフランジ17と接続され、他端がフランジ18と接続されている。一方、内側のベローズ14は、その一端がフランジ18と接続され、他端がフランジ28と接続されている。以上の説明で明らかなように、ベローズ13とベローズ14とは直列に接続されていることが分かる。1は装置側フランジである。フランジ17と、ベローズ13と、フランジ18と、ベローズ14と、フランジ28はそれぞれ溶接で接続されている。ベローズ13の外側には、その真空圧を支持するゴム15が配置されている。
【0018】
フランジ28には、フランジ29がボルトで接続され、該フランジ29とフランジ18との間にはゴム16が配置され、ベローズ14にかかる真空圧を支持するようになっている。TMP6は、フランジ28にクランプ30で固定される。フランジ18の外側には、粘弾性材19を介してマス27が配置されている。
【0019】
粘弾性材19とマス27は、フランジ18の振動に対する制振機構を形成している。この実施の形態によれば、ゴム16がTMP6の外側に配置されているので、全体を高さ方向に短くすることができる。この実施の形態は、1段の除振器を用いた場合に比べて、高さ方向は僅かしか(例えば9mm)伸びていない。よって、床8と装置側フランジ1とのクリアランスが小さいため、1段の除振器しか利用できなかった装置に対しても、2段の除振器を適用することが可能である。このように構成された装置の動作を以下に説明する。
【0020】
図3は本発明の第1の実施の形態の力学モデルを示す図である。装置側フランジ1に対して、フランジ18に相当するマスdがベローズ13とゴム15に相当するバネeと減衰項fによって支持されている。マスdの下部(質量M3)は、TMP6とフランジ28、フランジ29に相当するマスa(質量M1)に対して、ベローズ14とゴム16に相当するバネbと減衰項cで接続されている。また、マスdには、粘弾性材19に相当するバネgと、減衰項h及びマスiからなる制振機構が接続されている。
【0021】
この力学モデルにおける伝達関数を図4に示す。一つ目の折点周波数f1''は、図10に示す折点周波数f1よりも小さい値である。なお、図7に示す特性の折点周波数f1'と前記折点周波数f''とは必ずしも一致しない。ここで、マスdの質量M3を図12のマスbよりも大きくし(M2<M3)、上下のバネ定数k1',k2を図12の場合と同程度にすることにより、二つ目の折点周波数f2'を図13のf2よりも低くすることができる。これによってfTにおける伝達率はより低くなり、TMP回転数の振動伝達をより抑えることができる。即ち、図4におけるfTにおける減衰量をG2として、G2>G1とすることができる。
【0022】
次に、f2'に発生する共振ピークについては、図3中のM4,k3,c3による制振機構がM3の固有振動(f2'[Hz])を抑制するように調整されており、伝達関数のピークを小さくすることができる。従って、f2'[Hz]の共振による伝達率の悪化を抑制することができる。
【0023】
以上説明したように、二つ目の折点周波数をより低周波側に移動し、またこの周波数における共振倍率を抑えることによって、良好な伝達関数を有する除振機構を実現することができる。
【0024】
図5は本発明の第2の実施の形態を示す構成図である。この実施の形態は、図1に示す実施の形態と異なり、ダンパを同心状に配置せず、縦方向に直列接続し、1段目の除振器と2段目の除振器の間にダンパを設けたものである。図において、40は1段目の除振器、41は2段目の除振器である。42は1段目の除振器40と2段目の除振器41の間に取り付けられたダンパである。ダンパ42において、53はマス、54は粘弾性材、55はフランジである。1段目の除振器40と2段目の除振器41とは、ダンパ42により結合されている。
【0025】
このように構成された実施の形態の動作を説明する。図6は本発明の第2の実施の形態の力学モデルを示す図である。aはマス(質量M1)、bはバネ、cは減衰項である。dはマス(質量M3)で、該マスdと装置側フランジ1間に接続されるバネと減衰項の定数は、マスaとマスd間に接続されるバネと減衰項の定数と同じである。マスdに接続されるマス(質量M4)iとバネgと減衰項hとで動吸振器を構成しており、この部分は図5のダンパ42の力学モデルに対応している。
【0026】
図7は本発明の第2の実施の形態の伝達関数特性を示す図である。第1の折点周波数f1'は、図10に示す折点周波数f1よりも低周波側に移動し、第2の折点周波数f2'も図13に示す折点周波数f2よりも低周波側に移動している。この結果、TMPの回転周波数fTにおける減衰量G2は十分に大きな値となり、TMPの振動を装置側フランジ1に伝えなくすることができる。
【0027】
この実施の形態によれば、2つのベローズ間の中間部に設けた中間質量にダンパを設けることにより、折点周波数低くすることができ、振動の遮断特性を向上させることができる。
【0028】
上述の実施の形態では、上下方向の振動について論じてきたが、水平方向の振動についても全く同様に考えることができる。この場合、圧縮方向のバネと減衰項ではなく、水平せん断方向のバネと減衰項によって伝達関数が決定される。この場合も、ベローズに挟まれた中間質量の水平方向振動モードが二つ目の折点周波数を決定する。この質量を大きくすることにより、上下方向の場合と同様に、二つ目の折点周波数を低くする効果がある。
【0029】
また、粘弾性材19(図1参照)とマス27は、水平方向の振動に対してもこの周波数の吸振ピークを抑制できるようになっており、同様に共振による伝達関数の悪化を防ぐことができる。よって、上下方向と同様に、水平方向の振動伝達関数の特性も良好なものとなる。
【0030】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下の効果がある。
1)同心に二重のベローズを配置し、TMPの外側の空間を有効利用することにより、2段の除振器でも1段のものとほとんど同じ使用高さにすることができ、高さ方向のスペースのとれない装置にも、より高い除振性能を提供することができる。
2)ベローズ間の中間質量を大きくすることにより、伝達関数の二つ目の折点周波数を低くし、TMP回転周波数の含まれる高周波域の除振性能を高めることができる。
3)前記中間質量に制振機能を設けることによって、折点周波数における共振による伝達率の悪化を防ぐことができる。
【0031】
このように、本発明によれば、良好な伝達関数を有し、かつ高さ方向に省スペースな除振機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す構成図である。
【図2】ベローズの接続部分の詳細を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の力学モデルを示す図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の伝達関数特性を示す図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す構成図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態の力学モデルを示す図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態の伝達関数特性を示す図である。
【図8】従来の1段ダンパを用いた構成例を示す図である。
【図9】図8に示す除振機構の力学モデルを示す図である。
【図10】図8に示す除振機構の伝達関数特性を示す図である。
【図11】従来の2段ダンパを用いた構成例を示す図である。
【図12】図11に示す除振機構の力学モデルを示す図である。
【図13】図11に示す除振機構の伝達関数特性を示す図である。
【符号の説明】
【0033】
1 装置側フランジ
6 TMP(ターボ分子ポンプ)
7 Oリング
13 ベローズ
14 ベローズ
15 ゴム
16 ゴム
17 フランジ
18 フランジ
19 粘弾性材
27 マス
28 フランジ
29 フランジ
30 クランプ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
精密装置で、ターボポンプ等の振動発生を伴う装置を利用する時に必要とされる除振機構であって、2段以上のダンパを直列構成で用いる真空シール用ベローズを利用するものにおいて、
前記直列構成した2つのベローズ間に動吸振器を設けたことを特徴とする除振機構。
【請求項1】
精密装置で、ターボポンプ等の振動発生を伴う装置を利用する時に必要とされる除振機構であって、2段以上のダンパを直列構成で用いる真空シール用ベローズを利用するものにおいて、
前記直列構成した2つのベローズ間に動吸振器を設けたことを特徴とする除振機構。
【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2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2012−32004(P2012−32004A)
【公開日】平成24年2月16日(2012.2.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−230417(P2011−230417)
【出願日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【分割の表示】特願2008−12447(P2008−12447)の分割
【原出願日】平成20年1月23日(2008.1.23)
【出願人】(000004271)日本電子株式会社 (811)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年2月16日(2012.2.16)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【分割の表示】特願2008−12447(P2008−12447)の分割
【原出願日】平成20年1月23日(2008.1.23)
【出願人】(000004271)日本電子株式会社 (811)
【Fターム(参考)】
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