专利名称：除振台装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及除振台装置，尤其涉及相对于除振对象物被直接或间接设置以除去除振对象物的振动的除振台装置。更为详细而言，涉及在精密设备等中用于抑制来自地面的微振动或由装置主体引起的自激振动的除振台装置。
背景技术：
在现有技术中，例如在半导体制造装置中制造存储器、IC的情况下，使用具有印相装置的步进装置，应用了电子照相技术而在晶片基板上形成电路。在实际使用步进装置时，为了提高生产效率而有必要迅速且高精度地将晶片基板或者印相装置移动到既定位置来定位。
但是，越要进行迅速的移动以及停止，步进装置越会必然产生振动这样的问题。尤其是，在要求IC的高集成度的现今规格下，尽管微小振动，若不将其完全除去，也会产生电路线双重或是短路(发生电路的重叠)这样的问题。为了解决这种问题而在现有技术中提出了各种除去步进装置的微振动的除振台装置。
例如，为了除去精密设备中来自地面的微振动而保持恒定位置，为了使除振台装置发挥除振功能，在现有技术中提出使用各种流体弹簧组件(主要是空气弹簧)。更为具体而言采用使用了隔膜型、波纹管(ベロ-ズ)型的流体弹簧的除振装置。
但是，在将隔膜型流体弹簧作为垂直方向的弹簧使用的情况下，存在的问题是，垂直方向为柔软的弹簧，而水平方向为较硬的弹簧。
为了解决这种问题而进行了如下尝试，使用被称为万向架活塞那样的振子式的弹簧，或者是以球面体来支承负荷而在水平方向成为柔软的弹簧。
但是，由于这些球面体等的中间介质而在接触面上的接触部位形成凹部或伤痕等，有可能不能得到初期动作中期待的特性。
另一方面，波纹管型的流体弹簧，在水平方向以及垂直方向上具有比较柔软的弹簧特性，而相对于近年来要求的精准特性(尤其是水平方向柔软的弹簧特性)，仅靠这种弹簧本身是难以充分满足应对。即、在是水平方向格外柔软的弹簧而使得膜刚性降低或者加大膜部的情况下，产生缺乏稳定性而不能够定位的不良情况。
另外，作为与本申请类似的技术来说，存在有在特开平5-321979号公报中公开的技术。但是，其结构是相对于水平方向的步进外力的作用以仅维持水平平移振动、限制垂直方向为目的而被提出的，不同于要求有垂直方向柔软的弹簧特性的本申请发明。
本发明鉴于这种实际情况而提出来，其目的是提供一种除振装置，在垂直方向以及水平方向具备柔软的弹簧特性，而且定位等稳定性良好。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的除振台装置，相对于除振对象物被直接或间接地设置以除去除振对象物的振动，其中，该除振台装置包括包括顶板，与除振对象物直接或间接地接触；下垂板，从该顶板的周缘下垂；基台部，被这些顶板和下垂板覆盖，在上述顶板的内侧面和基台部之间，从基台部向着顶板的内侧面依次设置有垂直方向流体弹簧和流体支承件(ベアリング)，在上述至少1个下垂板的内侧面和基台部之间设置有水平方向流体弹簧，在通过上述垂直方向流体弹簧使顶板和下垂板上浮以进行水平调整(水準出し)之后，可通过上述流体支承件非接触地进行使顶板上浮的操作。
此外，作为本发明的优选方式，上述流体支承件呈在内部具备中空部的大致圆柱形状，与顶板的内侧面接触的一方的大致圆形平面由多孔质烧结面构成，位于与该一方的大致圆形平面相反侧的另一方的大致圆形平面与垂直方向流体弹簧实质上抵接，使流体支承件用的压力流体从外部注入到上述中空部中。
此外，作为本发明的优选方式，上述垂直方向流体弹簧包括具有滚动(ロ-リング)动作膜结构的隔膜或波纹管。
此外，作为本发明的优选方式，介于上述顶板的内侧面和基台部之间的垂直方向流体弹簧和流体支承件配置为支承垂直方向的负荷，介于上述下垂板的内侧面和基台部之间的水平方向流体弹簧被配置为主要以水平方向的定位为目的。
此外，作为本发明的优选方式，上述顶板和上述下垂板被一体化而具有作为浮游部的功能，上述基台部具有作为固定部的功能。
此外，作为本发明的优选方式，上述垂直方向流体弹簧是具有滚动动作膜结构的隔膜，上述基台部具有形成有流体室的基台主体；在与流体室连通的状态下被覆盖在该基台主体上的凸缘部件；与该凸缘部件的周缘部固定安装而被一体化的缸构成部件，通过上述凸缘部件和缸构成部件的组合，隔膜的周缘凸缘部被固定安装，且形成滚动动作膜的缸部，上述流体支承件作为滚动动作膜的活塞部形成。
此外，作为本发明的优选方式，流体弹簧用的压力流体从外部注入到形成在上述基台主体的流体室内，通过压力流体的注入使滚动动作膜滚动移动，流体支承件上下运动。
此外，作为本发明的优选方式，上述垂直方向流体弹簧为波纹管，该波纹管具备相对置的一对环状的对置面部；以相互连接对置面的各外周缘部的方式设置的侧面部，上述基台部具有形成有流体室的基台主体，在与流体室连通的状态下，将上述波纹管的一方的环状的对置面部固定在该基台主体上，另一方的环状对置面部和上述流体支承件实质上相固定。
此外，作为本发明的优选方式，流体弹簧用的压力流体从外部注入到形成在上述基台主体的流体室内，通过压力流体的注入使波纹管在轴方向上扩张，流体支承件上下运动。
此外，作为本发明的优选方式，形成在上述至少1个下垂板的内侧面和基台部之间的水平方向流体弹簧是具有滚动动作膜结构的隔膜、波纹管或者活塞结构体。
此外，作为本发明的优选方式，在上述至少1个下垂板的内侧面和基台部之间，从基台部向着下垂板的内侧面依次设置有水平方向流体弹簧和流体支承件，通过上述流体支承件形成其与下垂板的非接触状态。
图1是用于说明本发明的除振装置1的优选第1实施方式的半剖视图，图2是图1的俯视图，
图3是用于说明本发明的除振台装置的动作的半剖视图，图4是用于说明本发明的除振台装置的动作的半剖视图，图5(A)是表示在放置了作为除振对象物的步进装置的板状步进装置支承台下直接或间接地设置除振台装置的状态的主视图，图5(B)是图5(A)的俯视图，以及图6是表示波纹管的一例的立体图。
具体实施例方式
下面对于本发明的实施方式进行详细说明。
图1中示出用于说明本发明的除振台装置1的优选第1实施方式的半剖视图。图2中示出图1的概要俯视图(但是为了便于理解内部的结构，而除去后述的顶板加以描述)。图3以及图4中示出用于说明本发明的除振台装置1的动作的半剖视图。图5(A)以及(B)是分别表示本发明的除振动台装置1的使用状况的一例的主视图以及俯视图。
本发明的除振台装置1如图5(A)、(B)所示，被直接或间接设置在放置了除振对象物(例如步进装置3)的板状步进装置支承台4之下，用以除去由步进装置3(除振对象物)产生的振动或者是不使来自地面的振动传递给步进装置(stepper)3。
考虑到载置的稳定性，通常使用3个以上的除振装置1，被适当配置在适合的位置以支承负荷。
(本发明的除振台装置的优选实施方式的说明)如图1所示，除振台装置1具备例如大致四角形状的顶板10，与除振对象物直接或间接接触；下垂板20，从该顶板10的周缘下垂；基台部30，被这些顶板10和下垂板20覆盖。
顶板10和下垂板20通常被一体化，在除振台装置1之中，作为以浮游状态被使用的所谓除去振动用的“浮游部”发挥作用。此外，基台部30在除振台装置1之中，作为在地面上以固定状态被使用的所谓“固定部”发挥作用。
本发明中的除振台装置1如图1所示，在顶板10的内侧面10a和基台部30的上部之间，从基台部30向着顶板10的内侧面10a依次设置垂直方向流体弹簧40(通常为空气弹簧)和流体支承件60(通常为空气支承件)。介于顶板10内侧面10a和基台部30的上部之间的垂直方向流体弹簧40被配置为主要支承垂直方向的负荷。
此外，如图所示，在至少1个下垂板20的内侧面20a和基台部30的侧面之间设置有水平方向流体弹簧80(通常为空气弹簧)，该水平方向流体弹簧80，主要来说以主体的定位控制为目的而被配置。水平方向流体弹簧80如图5所示，可以为了易于进行除振控制而根据除振台装置1的整体布局适当设置。因而，无需以全部包围图1所示的基台部30的周围的方式设置水平方向流体弹簧80。
这样的除振台装置1，通过垂直方向流体弹簧40使顶板10和下垂板20上浮以进行水平调整之后，可通过流体支承件60进行使顶板10非接触地上浮的操作。该动作说明在后面详细叙述。
垂直方向流体弹簧40优选为隔膜，即、优选具有夹布橡胶制的滚动动作膜结构的隔膜，或者是夹布橡胶制波纹管。也可使用金属波纹管。在图1中作为垂直方向流体弹簧40的优选例来说，示出隔膜40。
在图1所示的实施方式中，基台部30，在其内部具有形成流体室31的四棱柱形状的基台主体33，在与流体室31连通的状态下，大致环状的凹状凸缘部件34被覆盖在该基台主体33的上侧。而且，在该凸缘部件34的周缘部固定安装有大致环状的缸构成部件35，通过凸缘部件34和缸构成部件35的组合，不仅夹持并固定隔膜40的周缘凸缘部41，而且还形成滚动动作膜发挥作用的缸部。另一方面，既抵接在隔膜40上又处于载置状态下的流体支承件60，作为滚动动作膜的活塞部发挥作用。
即、构成为通过隔膜40的滚动作用，放置在隔膜40上的流体支承件60上下运动。即、构成为流体弹簧用的压力流体从外部注入到形成在上述基台主体33的流体室31内(位于图中的下部中央的注入口39)，通过压力流体的注入，隔膜40的滚动动作膜滚动移动以抬起流体支承件60。
对隔膜40进行详细说明，隔膜40的动作膜(滚动动作膜)，通过缸部和活塞部的滑动可滚动移动，借助其支承垂直方向的实质上的负荷。滚动动作膜是所谓的称为“隔膜”的有底的大致圆筒形状的膜，是一种通过压折(押し返し)安装而具有较长的行程和较深的折返(折り返し)部(convolution)，在动作中它的有效受压面积被恒定不变地保持的大致圆筒形的隔膜。即、动作膜具备折返部，压力作用在滚动动作膜面上时，膜面的大部分被推靠在缸部和活塞部的动作膜面上，剩余的折返底部通过由压力引起的拉伸应力来保持压力平衡。
另外，在本发明的实施方式中，如上所述滚动动作膜的周缘凸缘41，通过凸缘部件34和缸构成部件35的组合而被固定，而且滚动动作膜的底部，通过保持板37而被固定在活塞部的顶部(相当于流体支承件60的活塞头65的地方)。
例如，夹布橡胶制的滚动动作膜设计得极薄，在构成上来说，在强力聚酯(涤特纶)布等上覆盖橡胶地制作。
如上所述，流体可从外部经注入口39供给到基台部30的流体室31，该流体室31为了使上述橡胶制的动作膜可滚动移动，而与在缸部和活塞部之间形成的动作空间连通。通过设置这样的流体室31，可加大实质上的内容积，可缩小垂直方向的弹簧常数。
流体支承件60在内部形成具备中空部的大致圆柱形状，在一对大致圆形平面内，与顶板10的内侧面10a接触的大致圆形平面61由多孔质烧结面构成，另一方的大致圆形平面65位于与该大致圆形平面61相反的一侧，该另一方的大致圆形平面65构成活塞头65，处于与作为垂直方向流体弹簧的隔膜40相抵接的状态(载置状态)。构成为，流体支承件用的压力流体，从外部经注入口67注入到流体支承件60的中空部。而且，通过注入流体支承件用的压力流体，使压力流体从由多孔质烧结面构成的大致圆形平面61侧的有孔面喷出，以进行非接触地使顶板10上浮的操作。
但是，如上所述在本发明的除振台装置1中，水平方向流体弹簧80介于至少1个下垂板20的内侧面20a和基台部30的侧面之间。作为本实施方式中的水平方向流体弹簧80，将具有滚动动作膜结构的隔膜80作为优选例示出在图1中。
即、在基台部30的侧面固定安装具备圆筒状的凹部结构的缸构成部件71，而且在该缸构成部件71的周缘部固定安装凸缘部件75，通过凸缘部件75和缸构成部件71的组合，既可夹持并固定安装隔膜80的周缘凸缘部81，又可形成滚动动作膜发挥作用的缸部。另一方面，活塞部件78被固定安装在下垂板20的内侧面20a，活塞部件78的活塞头部78a成为被隔膜80覆盖的状态。
此外，作为水平方向流体弹簧80，也可使用波纹管或活塞结构体(流体缸结构)以替代隔膜80。波纹管由夹布橡胶制或可使用金属波纹管。
而且还构成为，在下垂板20的内侧面20a和基台部30的侧面之间，从基台部30的侧面向着下垂板20的内侧面20a依次设置水平方向流体弹簧80以及流体支承件(未图示)，通过流体支承件，可以成为摩擦大致为零的状态，以形成与下垂板的非接触状态。在该情况下，还可降低垂直方向的弹簧常数。作为采用这样的流体支承件的结构，例如可以设想如下图面，即将图1的活塞部件78置换成流体支承件，且解除与下垂板20的内侧面20a的固定而成为自由的状态。流体支承件的流体喷出侧成为内侧面20a的地方。
(图1中示出的除振台装置1的动作说明)在图1示出的状态中，垂直方向流体弹簧40以及流体支承件60还未动作。
接下来如图3所示，流体弹簧用的压力流体从外部经注入口39注入到形成在基台主体33上的流体室31。通过该压力流体的注入产生作用，以使隔膜40的滚动动作膜滚动移动而抬起流体支承件60。通过流体支承件60的上抬，包括顶板10的浮游部也抬起。距此时的载置基准位置的浮游距离，在图3中以“α”表示。
接下来，流体支承件用的压力流体经注入口67从外部注入到流体支承件60的中空部。通过注入该流体支承件用的压力流体，压力流体从由多孔质烧结面构成的大致圆形平面61侧的有孔面喷出，顶板10非接触地上浮大致“β”的距离(图4)。
即、可进行使顶板10非接触地上浮的操作。此时距载置基准位置的浮游距离为“α+β”(图4)。另外，图面上为了易于理解上浮的状态而夸大表示距离，而实际的上浮距离为，“α”为数毫米、“β”为数微米左右，水平方向流体弹簧80处于覆盖在固定着的活塞部件78上的状态，对于该水平方向流体弹簧80在轴方向几乎没有影响。
(本发明的除振台装置的变形构成例的说明)作为垂直方向流体弹簧40，可以使用图6中示出的一级以上的波纹管90(如图所示如是3级波纹管)以替代图1中示出的隔膜40。在该情况下，波纹管90具备相对置的一对环状对置面部91、95；相互连接对置面部91、95的各外周缘部地设置的侧面部93(例如蛇腹壁面部93)。例如，若是夹布橡胶制的波纹管这样的形态，则波纹管90被埋入在对置面部91、95以及蛇腹状壁面部93上连续的布内。
优选的变形例结构的基本观点是，将图1中的隔膜80置换成夹布橡胶制波纹管90(图6)，并显示出同样的作用。即、可以采取如下方式，在与流体室31连通的状态下，将波纹管90的一方的环状对置面部95实质上固定在图1示出的基台主体33上，将另一方的环状的对置面部91与流体支承件60的下表面部实质上相固定。“实质上”这一词语的含义为，并不限定于直接固定的方法，也可例如附加新的固定部件，经由该固定部件间接地固定波纹管。原因在于，按照原封不动的状态固定对置面部91、95，会缺乏稳定性。
在上述本发明中，可提供一种除振台装置，在垂直方向以及水平方向具备柔软的弹簧特性，而且定位等的稳定性良好。
即、通过垂直方向流体弹簧上浮负荷而进行水平调整，还通过流体支承件使负荷非接触地上浮，而成为水平方向的摩擦大致为零的状态。因而，由于水平方向的弹簧常数可以仅考虑水平方向的致动器(水平方向流体弹簧)，所以水平方向的弹簧常数较低。
而且，在水平方向的致动器侧也设置流体支承件，从而还可降低垂直方向的弹簧常数。
此外，在垂直方向以及水平方向都使用了流体弹簧，因而，通过使内容积增加，垂直方向的弹簧常数也较低。
本发明的除振台装置，是一种在精密设备等中用于抑制来自地面的微振动和由装置主体引起的自激振动的除振台装置，在使用各种精密设备驱动装置同时需要除振的产业中可广泛利用。
权利要求
1.一种除振台装置，相对于除振对象物直接或间接地设置以除去除振对象物的振动，其特征在于，该除振台装置包括顶板，与除振对象物直接或间接地接触；下垂板，从该顶板的周缘下垂；基台部，被这些顶板和下垂板覆盖，在上述顶板的内侧面和基台部之间，从基台部向着顶板的内侧面依次设置有垂直方向流体弹簧和流体支承件，在上述至少1个下垂板的内侧面和基台部之间设置有水平方向流体弹簧，通过上述垂直方向流体弹簧使顶板和下垂板上浮以进行水平调整之后，可通过上述流体支承件非接触地进行使顶板上浮的操作。
2.如权利要求1所述的除振台装置，其特征在于，上述流体支承件呈在内部具备中空部的大致圆柱形状，与顶板的内侧面接触的一方的大致圆形平面由多孔质烧结面构成，位于与该一方的大致圆形平面相反侧的另一方的大致圆形平面与垂直方向流体弹簧实质上抵接，流体支承件用的压力流体从外部注入到上述中空部中。
3.如权利要求1所述的除振台装置，其特征在于，上述垂直方向流体弹簧是具有滚动动作膜结构的隔膜或波纹管。
4.如权利要求1所述的除振台装置，其特征在于，介于上述顶板的内侧面和基台部之间的垂直方向流体弹簧和流体支承件被配置为支承垂直方向的负荷，介于上述下垂板的内侧面和基台部之间的水平方向流体弹簧被配置为主要以水平方向的定位为目的。
5.如权利要求1所述的除振台装置，其特征在于，上述顶板和上述下垂板被一体化而具有作为浮游部的功能，上述基台部具有作为固定部的功能。
6.如权利要求1所述的除振台装置，其特征在于，上述垂直方向流体弹簧是具有滚动动作膜结构的隔膜，上述基台部具有形成有流体室的基台主体；在与流体室连通的状态下被覆盖在该基台主体上的凸缘部件；与该凸缘部件的周缘部固定安装而被一体化的缸构成部件，通过上述凸缘部件和缸构成部件的组合，隔膜的周缘凸缘部被固定安装，且形成滚动动作膜的缸部，上述流体支承件作为滚动动作膜的活塞部形成。
7.如权利要求6所述的除振台装置，其特征在于，流体弹簧用的压力流体从外部注入到形成在上述基台主体的流体室内，通过压力流体的注入使滚动动作膜滚动移动，流体支承件上下运动。
8.如权利要求1所述的除振台装置，其特征在于，上述垂直方向流体弹簧为波纹管，该波纹管具备相对置的一对环状的对置面部；以相互连接对置面的各外周缘部的方式设置的侧面部，上述基台部具有形成有流体室的基台主体，在与流体室连通的状态下，将上述波纹管的一方的环状的对置面部固定在该基台主体上，另一方的环状对置面部和上述流体支承件实质上相固定。
9.如权利要求8所述的除振台装置，其特征在于，流体弹簧用的压力流体从外部注入到形成在上述基台主体的流体室内，通过压力流体的注入使波纹管在轴方向上扩张，流体支承件上下运动。
10.如权利要求1所述的除振台装置，其特征在于，形成在上述至少1个下垂板的内侧面和基台部之间的水平方向流体弹簧是具有滚动动作膜结构的隔膜、波纹管或者活塞结构体。
11.如权利要求10所述的除振台装置，其特征在于，在上述至少1个下垂板的内侧面和基台部之间，从基台部向着下垂板的内侧面依次设置有水平方向流体弹簧以及流体支承件，通过上述流体支承件形成其与下垂板的非接触状态。
全文摘要
本发明的除振台装置包括顶板，直接或间接与除振对象物接触；下垂板，从该顶板的周缘下垂；基台部，被这些顶板和下垂板覆盖，在顶板的内侧面和基台部之间，从基台部向着顶板的内侧面依次设置有垂直方向流体弹簧和流体支承件，在至少1个下垂板的内侧面和基台部之间设置有水平方向流体弹簧，在通过垂直方向流体弹簧使顶板和下垂板上浮以进行水平调整之后，可通过流体支承件使顶板非接触地上浮，由此可在水平方向摩擦大致为零这样的柔和状态下进行操作，因而，在垂直方向以及水平方向具备柔软的弹簧特性，而且定位等稳定性良好。
文档编号F16F15/02GK101018959SQ200580030919
公开日2007年8月15日 申请日期2005年9月7日 优先权日2004年9月14日
发明者林明宏 申请人:藤仓橡胶工业株式会社