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高刚性隔振基座改善精密设备的安装环境

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采用高刚性隔振基座改善洁净室内的微振动环境
精密设备对安装场地有振动规范要求,半导体洁净厂房的双层楼板结构中,高架地板振动无法满足精密设备需求。本应用案例,采取在建筑楼板或横梁上设置高刚性隔振基座的方法,达到隔振效果,满足了设备对安装环境的振动要求。

高刚性隔振基座的隔振案例

与厂房的建筑结构相比,洁净室(双层楼板结构)高架地板上的振动较大,会出现超出精密设备安装场地的振动允许值的状况。这是因为高架地板构造强度和稳定性不足,还有来自各种动态振源的因素。工作人员的走动,货物搬运,机器运转,动力设备等都属于振源。本隔振方案是通过在建筑楼板和大梁上架设隔振基座,隔绝高架地板的振动,控制和降低直接的振动传递影响。(参见图1)

此外,除了隔绝来自地面的振动,分步重复光刻机等光刻设备在加工时会产生内部振动,为承受动态负荷和振动,设备对安装场地有刚度的需求。高刚性隔振基座也适合于这种需求。

当建筑楼板,梁的振动超过振动允许范围时,可采取高刚性隔振基座与隔振系统结合的方案解决振动问题。



图1:洁净室双层楼板结构的高刚性隔振基座振动对策

高刚性隔振基座的振动特性

虽然根据隔振基座的结构(紧固螺栓,焊接,形状,高度),固定条件和设备重量等不同会有所变化,但通常是水平方向的固有频率低于垂直方向的固有频率,固有频率附近的楼板振动会被放大。
因此,需事先测试场地振动,对安装隔振基座后的振动是否满足振动允许值进行计算和预估。在垂直方向,只要结构构造不是非常薄弱,增幅幅度相对偏小。

采用高刚性隔振基座满足振动允许值的实例

<概要>
安装场地:厂房1楼洁净室
产品尺寸: 宽1360×深970×高490mm
设备:半导体检测装置(测试时还未安装)

<测点分布图>



图2:测点分布图

<振动诺模图>
【图3】【图4】是常时微动测试结果,是基座周围行人走动时的振动诺模图(左: 水平方向,右:垂直方向)
高架地板的常时微动(黑线)超过振动允许值(蓝线),周围行人走动时振动加大,大幅超标。高刚性隔振基座的振动(深蓝线)则低于振动允许值,有行人走动时也处在振动允许值范围内。

水平方向的诺模图中,绿色虚线圈内的隔振基座振动(深蓝线)比楼板振动(红线)大,这是由隔振基座固有频率所造成。因此可见,在规划设置高刚性隔振基座时,事先根据楼板振动数据,用有限元法(FEM)等对隔振基座的振动特性进行分析,判断性能效果是否达标极为重要。


图3:振动诺模图(常时微动)



图4:振动诺模图(基座周围有行人走动)

<传递特性>
【图5】是楼板到高刚性隔振基座的传递特性(左: 水平方向,右:垂直方向)。
基座的水平方向固有频率在80Hz附近,可见此处振动相比楼板振动约增幅20dB(10倍)
特征值(固有频率)取决于基座的刚度(包括安装条件等),放大倍数基本取决于钢材特性,通常可放大20~30dB(约10~30倍)。


图5:隔振基座传递特性

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