CN106015431B - 空气弹簧用气压调节单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在流量控制部中产生了不良情况也能够抑制空气弹簧的内压变得过高的空气弹簧用气压调节单元。气压调节单元(1)具备：流量控制部(3)，对供给到空气弹簧(2)的空气的量进行控制；及切换部(5)，设置于空气弹簧(2)与流量控制部(3)之间的供给流路(L3)上，并且切换供给到空气弹簧(2)以及从空气弹簧(2)排出的空气的流路。根据气压调节单元(1)，能够通过切换部(5)切换对空气弹簧(2)供给空气和从空气弹簧(2)排出空气的空气流路。其结果，能够抑制空气弹簧(2)的内压变得过高。

Description

空气弹簧用气压调节单元

本申请主张基于2015年3月27日申请的日本专利申请第2015-066540号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种空气弹簧用气压调节单元。

背景技术

以往，为了调节使用于振动抑制装置等的空气弹簧内部的气压，使用对供给到空气弹簧的空气的量进行控制的流量控制部(例如，参考专利文献1)。

专利文献1：日本专利公开2005-147318号公报

在上述专利文献1中记载的技术中，流量控制部受到混入在流入空气中的杂质的影响等，有时会产生不良情况。若流量控制部产生了不良情况，则会出现例如供给到空气弹簧的空气的量变得过多，导致空气弹簧的内压变得过高的问题。

发明内容

对此，本发明的目的在于提供一种即使在流量控制部中产生了不良情况也能够抑制空气弹簧的内压变得过高的空气弹簧用气压调节单元。

为了解决上述问题，本发明所涉及的空气弹簧用气压调节单元具备：流量控制部，对供给到空气弹簧的空气的量进行控制；及切换部，设置于空气弹簧与流量控制部之间的空气的流路上，并且切换供给到空气弹簧以及从空气弹簧排出的空气的流路。

以往，通过流量控制部来控制供给到空气弹簧的空气的量，从而将空气弹簧的内压保持为适当的压力，但是若流量控制部中产生了不良情况，则空气弹簧的内压有可能会变得过高。在本发明所涉及的空气弹簧用气压调节单元中，能够通过切换部切换供给到空气弹簧以及从空气弹簧排出的空气的流路。其结果，能够抑制空气弹簧的内压变得过高。由此，即使在流量控制部中产生了不良情况，也能够抑制空气弹簧的内压变得过高。

并且，在本发明所涉及的空气弹簧用气压调节单元中，可以在流量控制部与切换部之间的空气的流路上设置过滤器。该情况下，例如即使在从空气弹簧流向流量控制部的空气中混入有杂质等，该空气在通过过滤器时被过滤器去除杂质等之后流入到流量控制部。因此，能够抑制因该杂质等而在流量控制部产生不良情况。

并且，在本发明所涉及的空气弹簧用气压调节单元中，切换部可以是三通阀。该情况下，使用三通阀来进行基于切换部的空气流路的切换，因此与组合多个阀而构成切换部的情况相比，能够以紧凑的结构实现空气弹簧用气压调节单元。

并且，在本发明所涉及的空气弹簧用气压调节单元中，流量控制部和切换部均安装于流路形成模块上，并且在流路形成模块中形成有构成供给或排出空气的流路的管路。该情况下，由于流量控制部和切换部安装于同一个流路形成模块上，因而能够将空气弹簧用气压调节单元构成为一体。另外，由于在流路形成模块中形成有构成供给或排出空气的流路的管路，因此通过一个流路形成模块能够集中形成供给或排出空气的多个空气流路。由此，能够以紧凑的结构形成空气弹簧用气压调节单元。

并且，本发明所涉及的空气弹簧用气压调节单元还可以具备切换控制部，该切换控制部根据空气弹簧内的压缩空气的压力状态来控制切换部的切换动作。该情况下，由于通过切换控制部自动进行切换部的切换动作，因此能够容易抑制空气弹簧的内压变得过高。

根据本发明，能够提供一种即使在流量控制部中产生了不良情况也能够抑制空气弹簧的内压变得过高的空气弹簧用气压调节单元。

附图说明

图1(a)及图1(b)是表示适用了本发明的一种实施方式所涉及的空气弹簧用气压调节单元的工作台装置的概略俯视图及概略侧视图。

图2是表示本发明的一种实施方式所涉及的空气弹簧用气压调节单元的概要的分解立体图。

图3是图2所示的空气弹簧用气压调节单元的概略结构图。

图4是表示控制部的动作的一例的流程图。

图5(a)及图5(b)是表示气压调节单元中的压缩空气的流路的概略示意图。

图中：1-气压调节单元、3-流量控制部、5-切换部、7-歧管、13-过滤器、40-控制部、L1-第一排气流路、L2-第二排气流路、L3-供给流路。

具体实施方式

以下，参考附图，对本发明所涉及的空气弹簧用气压调节单元的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，对相同或相等的要件标注相同的符号，并省略重复说明。

本实施方式所涉及的空气弹簧用气压调节单元(以下，也称作“气压调节单元”)例如适用于对半导体进行曝光的半导体曝光装置中使用的工作台装置。图1(a)及图1(b)是表示适用了本发明的一种实施方式所涉及的空气弹簧用气压调节单元的工作台装置的概略俯视图及概略侧视图。其中，图1(a)表示工作台装置的概略俯视图，图1(b)表示工作台装置的概略侧视图。

如图1(a)及图1(b)所示，工作台装置20具有：XY板工作台21；支承XY板工作台21的精密工作台22；支承精密工作台22的多个(在本实施方式中为4个)空气弹簧2。XY板工作台21呈板状，并且XY板工作台21在精密工作台22上可以沿X方向及Y方向水平移动。

在空气弹簧2上经由本实施方式所涉及的气压调节单元1连接有空气压缩机4。压缩空气从空气压缩机4供给到空气弹簧2。向空气弹簧2的压缩空气的供给量以及从空气弹簧2的压缩空气的排出量是通过气压调节单元1进行调节的。通过由气压调节单元1来调节空气弹簧2内的气压，能够抑制精密工作台22因XY板工作台21的水平移动所致的重心偏移而倾斜。

接着，参考图2及图3对气压调节单元1进行详细说明。图2是表示本发明的一种实施方式所涉及的气压调节单元1的概要的分解立体图。图3是图2所示的气压调节单元1的概略结构图。

如图2及图3所示，气压调节单元1具备歧管7、流量控制部3、切换部5、控制部40及过滤器11、13。气压调节单元1通过将流量控制部3和切换部5安装于歧管7上而构成。歧管7例如是形成为一体的金属制模块。歧管7具有供流量控制部3安装的安装部7a和供切换部5安装的安装部7b。即，流量控制部3及切换部5在与歧管7的各安装部7a、7b相对应的位置设置于歧管7。以下，对歧管7、流量控制部3、切换部5、控制部40及过滤器11、13进行详细说明。

歧管7为形成有管路的流路形成模块，该管路构成从空气压缩机4供给压缩空气的流路或者从空气弹簧2排出压缩空气的流路。即，在歧管7上形成有构成压缩空气的流路的开口部及管路等。具体而言，在歧管7上形成有供给口12、流入口18、第一排气口14、第二排气口16、连通孔31、32、33、34、35、36及管路10a、10b、10c、10d、10e等。

供给口12是在歧管7上开口的开口部，用于使来自空气压缩机4的压缩空气供给到气压调节单元1内。在供给口12上连接有空气压缩机4。流入口18是在歧管7上开口的开口部，用于使流过歧管7内部的压缩空气从歧管7流入到空气弹簧2内。在流入口18上连接有空气弹簧2。第一排气口14及第二排气口16是在歧管7上开口的开口部，用于使空气弹簧2内的压缩空气向气压调节单元1的外部排出。

连通孔31～33形成于歧管7中的流量控制部3的安装部7a的位置。连通孔31～33是在歧管7上开口的开口部，用于使流过歧管7内部的压缩空气流向流量控制部3内。连通孔34～36形成于歧管7中的切换部5的安装部7b的位置。连通孔34～36是在歧管7上开口的开口部，用于使流过歧管7内部的压缩空气流向切换部5内。

管路10a、10b、10c、10d、10e是构成流过歧管7内部的压缩空气的流路的管路。管路10a的一端与供给口12连通。管路10a的另一端经由连通孔31与形成于流量控制部3内的管路3a连通。即，供给口12经由管路10a以及连通孔31与流量控制部3内的管路3a连通。由此，管路10a形成供给口12与流量控制部3内的管路3a之间的压缩空气的流路。

管路10b的一端经由连通孔32与形成于流量控制部3内的各管路3a、3b连通。管路10b的另一端经由连通孔34与形成于切换部5内的管路5a连通。即，流量控制部3内的各管路3a、3b经由管路10b以及连通孔32、34与切换部5内的管路5a连通。由此，管路10b形成流量控制部3内的各管路3a、3b与切换部5内的管路5a之间的压缩空气的流路。

管路10c的一端经由连通孔35与形成于切换部5内的各管路5a、5b连通。管路10c的另一端与流入口18连通。即，切换部5内的各管路5a、5b经由管路10c以及连通孔35与流入口18连通。由此，管路10c形成切换部5内的各管路5a、5b与流入口18之间的压缩空气的流路。

管路10d的一端经由连通孔33与形成于流量控制部3内的管路3b连通。管路10d的另一端与第一排气口14连通。即，流量控制部3内的管路3b经由管路10d以及连通孔33与第一排气口14连通。由此，管路10d形成流量控制部3内的管路3b与第一排气口14之间的压缩空气的流路。

管路10e的一端经由连通孔36与形成于切换部5内的管路5b连通。管路10e的另一端与第二排气口16连通。即，切换部5内的管路5b经由管路10e以及连通孔36与第二排气口16连通。由此，管路10e形成切换部5内的管路5b与第二排气口16之间的压缩空气的流路。

流量控制部3根据输入的电信号，高精度以及高响应地控制从空气压缩机4供给到空气弹簧2的压缩空气的量。流量控制部3若接收到例如设置于空气弹簧2的压力传感器(未图示)所检测出的表示空气弹簧2内的气压状态的信号，则控制供给到空气弹簧2的压缩空气的量，以使该信号所表示的气压状态成为使精密工作台22保持水平的适当的状态。

具体而言，在空气弹簧2内的气压小于使精密工作台22保持水平的适当的值时，流量控制部3使来自空气压缩机4的压缩空气供给到空气弹簧2，而在空气弹簧2内的气压大于使精密工作台22保持水平的适当的值时，流量控制部3使压缩空气从空气弹簧2排出。

并且，流量控制部3若接收到例如设置于精密工作台22的振动传感器(未图示)所检测出的表示精密工作台22的振动状态的信号，则控制供给到空气弹簧2的压缩空气的量，以便在空气弹簧2内产生能够抵消该信号所表示的精密工作台22的振动的压力变动。流量控制部3例如为滑阀式或喷嘴挡板式伺服阀。另外，若使用滑阀式伺服阀作为流量控制部3，则能够使空气以大容量流过。并且，若使用喷嘴挡板式伺服阀作为流量控制部3，则能够提高响应性。流量控制部3连续监控来自空气压缩机4的压缩空气的供给量及空气弹簧2内的压缩空气的排出量以保持精密工作台22的水平度。在流量控制部3的内部形成有管路3a、3b。管路3a、3b形成流过流量控制部3内部的压缩空气的流路。

切换部5配置于从空气压缩机4供给到空气弹簧2的空气流路上的空气弹簧2与流量控制部3之间(即，空气弹簧2与流量控制部3之间的空气流路)。即，在空气从空气压缩机4流向空气弹簧2的方向上，切换部5配置于比流量控制部3更靠下游侧。在切换部5的内部形成有管路5a、5b。管路5a、5b形成流过切换部5内部的压缩空气的流路。

切换部5切换供给到空气弹簧2以及从空气弹簧2排出的压缩空气的流路。切换部5例如包括三通阀等电磁阀和打开或关闭该阀的致动器而构成。切换部5的致动器由控制部40控制。通过由控制部40控制切换部5的致动器，致动器能够改变切换部5的管路5a、5b的开闭状态。

若切换部5的管路5a控制为打开状态且切换部5的管路5b控制为关闭状态，则压缩空气可以在管路5a内流通，而压缩空气无法在管路5b内流通。若切换部5的管路5a控制为关闭状态且切换部5的管路5b控制为打开状态，则压缩空气可以在管路5b内流通，而压缩空气无法在管路5a内流通。由此，切换部5将经过切换部5的压缩空气切换为在管路5a中流通且在管路5b中不流通的空气流路或在管路5a中不流通而在管路5b中流通的空气流路。

控制部40是根据流量控制部3是否正常工作来控制切换部5的切换动作的切换控制部。控制部40例如根据空气弹簧2内的压缩空气的压力状态来判定流量控制部3是否正常工作，并根据该判定结果来控制切换部5的切换动作。在空气弹簧2内的气压准确地被流量控制部3调节为能够使精密工作台22保持水平的值的情况下，控制部40判定为流量控制部3正常工作。

另一方面，例如经过规定时间后空气弹簧2内的气压仍未成为能够使精密工作台22保持水平的适当的值时，例如供给到空气弹簧2的压缩空气的量过多时，控制部40判定为在流量控制部3中产生了不良情况。控制部40根据判定结果来控制切换部5的致动器。另外，控制部40的控制方法的详细内容将在后面进行叙述。

控制部40具备CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及RAM(Random AccessMemory)等，并且通过将存储于ROM的程序等下载到RAM并使CPU执行，从而进行各种控制。

过滤器11、13是用于去除有可能混入到流量控制部3中的杂质的过滤器。在从空气压缩机4向空气弹簧2供给压缩空气的方向上，过滤器11设置在至少比流量控制部3更靠上游侧位置。过滤器11例如设置于管路10a与管路3a之间的连通孔31的位置。过滤器11去除从空气压缩机4侧流入到流量控制部3的压缩空气中的杂质。

在从空气弹簧2向第一排气口14排出压缩空气的方向上，过滤器13设置在至少比流量控制部3更靠上游侧位置。过滤器13例如设置于管路10b与管路5a之间的连通孔34的位置。过滤器13去除从切换部5侧流入到流量控制部3的压缩空气中的杂质。

接着，参考图3对通过上述结构形成于气压调节单元1内的压缩空气的流路进行详细说明。

歧管7、流量控制部3及切换部5的结构如上述。因此，在气压调节单元1中形成有由供给口12、管路10a、连通孔31、管路3a、连通孔32、管路10b、连通孔34、管路5a、连通孔35、管路10c及流入口18构成的压缩空气的供给流路L3。压缩空气依次流过供给口12、管路10a、连通孔31、管路3a、连通孔32、管路10b、连通孔34、管路5a、连通孔35、管路10c及流入口18而形成供给流路L3。形成于切换部5的内部的管路5a构成供给流路L3的一部分。切换部5设置于供给流路L3上，具体而言，切换部5设置于空气弹簧2与流量控制部3之间的供给流路L3上。

供给流路L3是形成来自空气压缩机4的压缩空气经过流量控制部3及切换部5供给到空气弹簧2的空气流的流路。在供给流路L3中，压缩空气流过空气压缩机4与空气弹簧2之间，并且在其中途经由流量控制部3及切换部5。上述过滤器11位于空气压缩机4与流量控制部3之间的供给流路L3上。即，上述过滤器11位于供给流路L3上的比流量控制部3更靠上游侧位置。

并且，在气压调节单元1中，形成有由流入口18、管路10c、连通孔35、管路5a、连通孔34、管路10b、连通孔32、管路3b、连通孔33、管路10d及第一排气口14构成的第一排气流路L1。压缩空气依次流过流入口18、管路10c、连通孔35、管路5a、连通孔34、管路10b、连通孔32、管路3b、连通孔33、管路10d及第一排气口14而形成第一排气流路L1。形成于切换部5的内部的管路5a构成第一排气流路L1的一部分。切换部5设置于第一排气流路L1上，具体而言，切换部5设置于空气弹簧2与流量控制部3之间的第一排气流路L1上。

第一排气流路L1是形成来自空气弹簧2的压缩空气经过切换部5及流量控制部3排出至气压调节单元1的外部的空气流的流路。在第一排气流路L1中，压缩空气流过空气弹簧2与第一排气口14之间，并且在其中途经由切换部5及流量控制部3。上述过滤器13设置在切换部5与流量控制部3之间的第一排气流路L1上。即，上述过滤器13位于第一排气流路L1上的比流量控制部3更靠上游侧。

并且，在气压调节单元1中，形成有由流入口18、管路10c、连通孔35、管路5b、连通孔36、管路10e及第二排气口16构成的第二排气流路L2。压缩空气依次流过流入口18、管路10c、连通孔35、管路5b、连通孔36、管路10e及第二排气口16而形成第二排气流路L2。形成于切换部5的内部的管路5b构成第二排气流路L2的一部分。切换部5设置于第二排气流路L2上。

第二排气流路L2是形成来自空气弹簧2的压缩空气不经过流量控制部3而经过切换部5排出至气压调节单元1的外部的空气流的流路。在第二排气流路L2中，压缩空气流过空气弹簧2与第二排气口16之间，并且在其中途经由切换部5而不经由流量控制部3。即，第二排气流路L2是形成空气弹簧2内的压缩空气从供给流路L3中的至少比流量控制部3更靠下游侧的位置排出至气压调节单元1的外部的空气流的流路。

接着，参考图4至图5(b)，对上述结构的气压调节单元1中的控制部40的控制方法的一例以及通过该控制部40的控制而被切换的压缩空气的流路进行说明。图4是表示控制部40的动作的一例的流程图。图5(a)及图5(b)是表示气压调节单元1中的压缩空气的流路的概略示意图。其中，图5(a)表示流量控制部3正常工作时的情况，图5(b)表示流量控制部3中产生了不良情况时的情况。

如图4所示，在气压调节单元1中，在控制部40判定为流量控制部3正常工作的情况下，控制部40进行正常模式的控制(S1)。具体而言，控制部40控制切换部5的致动器，将切换部5的管路5a(参考图3)设为打开状态，并且将切换部5的管路5b(参考图3)设为关闭状态。通过将切换部5的管路5a设为打开状态，压缩空气可以在管路5a内流通，如图5(a)所示，形成供给流路L3及第一排气流路L1。而且，流量控制部3控制供给流路L3中的压缩空气的供给量及第一排气流路L1中的压缩空气的排出量。由此，在正常模式下，通过流量控制部3准确地进行空气弹簧2内的压缩空气的供给及排出。此时，通过将切换部5的管路5b设为关闭状态，第二排气流路L2得到切断。

接着，控制部40判定流量控制部3中是否产生了不良情况(S2)。例如，在经过规定时间后空气弹簧2内的气压仍为过量的情况下，控制部40判定为流量控制部3中产生了不良情况。若控制部40判定为流量控制部3中未产生不良情况(S2中为否)，则返回S1，并继续进行正常模式的控制。

若控制部40判定为流量控制部3中产生了不良情况(S2中为是)，则进行异常模式的控制(S3)。具体而言，控制部40控制切换部5的致动器，将切换部5的管路5b(参考图3)设为打开状态，并且将切换部5的管路5a(参考图3)设为关闭状态。通过将切换部5的管路5b设为打开状态，压缩空气可以在管路5b内流通，如图5(b)所示，形成第二排气流路L2。由于空气弹簧2内的压缩空气流过第二排气流路L2，因此不经由流量控制部3即可从第二排气口16排出空气。由此，即使在流量控制部3中产生了不良情况，空气弹簧2内的压缩空气可以通过第二排气流路L2而适当地排出。此时，通过将切换部5的管路5a设为关闭状态，供给流路L3及第一排气流路L1得到切断。该状态下，空气不会从流量控制部3供给到空气弹簧2内。

接着，控制部40执行异常通知(S4)，以向工作人员通知流量控制部3中产生了不良情况的情况。只要能够向工作人员通知流量控制部3发生异常的情况，则异常通知的方法可以是任意方法。作为异常通知的方法，例如可以举出点亮照明灯、点亮LED灯以及显示液晶显示等通过视觉通知的方法，或者发出蜂鸣音以及语音等通过听觉通知的方法等。由此结束基于控制部40的动作。

接着，对本实施方式所涉及的气压调节单元1的作用及効果进行说明。

以往，为了调节使用于振动抑制装置等的空气弹簧内的气压而使用流量控制部。然而，若流量控制部中产生了不良情况，则会出现例如供给到空气弹簧的空气的量变得过多，导致空气弹簧的内压变得过高的问题。

针对该问题，根据本实施方式所涉及的气压调节单元1，通过切换部5切换空气流路，其结果能够抑制空气弹簧的内压变得过高。即，能够将从空气弹簧2排出空气的流路切换为经过流量控制部3排出空气的第一排气流路L1或从供给流路L3中的至少比流量控制部3更靠下游侧排出空气的第二排气流路L2。由此，例如在流量控制部3中产生了不良情况导致过量的空气供给到空气弹簧2的情况下等，能够通过第二排气流路L2(不经由流量控制部3)从空气弹簧2适当地排出空气，其结果，能够抑制空气弹簧2的内压变得过高。由此，即使在流量控制部3中产生了不良情况，也能够抑制空气弹簧2的内压变得过高。

并且，在气压调节单元1中，在流量控制部3与切换部5之间的第一排气流路L1上设置有过滤器13。由此，例如即使在从空气弹簧2流向流量控制部3的空气中混入有杂质等，该空气在通过过滤器13时被过滤器13去除杂质等之后流入到流量控制部3。因而能够抑制因该杂质等而在流量控制部3中产生不良情况。

并且，在气压调节单元1中，切换部5为三通阀。即，通过三通阀进行第一排气流路L1与第二排气流路L2的切换，因此，与通过组合多个阀而构成的切换部进行该切换动作的情况相比，能够以紧凑的结构实现气压调节单元1。

并且，在气压调节单元1中，由于流量控制部3和切换部5安装于同一个歧管7上，因此能够使气压调节单元1构成为一体。另外，在歧管7中形成有构成供给或排出压缩空气的空气流路的管路10a、10b、10c、10d、10e，因此能够由一个歧管7集中构成供给或排出压缩空气的多个空气流路。由此，能够以紧凑的结构实现气压调节单元1。

并且，在气压调节单元1中，通过控制部40自动进行切换部5的切换动作，因此能够容易抑制空气弹簧2的内压变得过高。

以上，对本发明的一种实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式，在不改变记载于各权利要求中的主旨的范围内，可以进行变形或者用于其它用途。

例如，在上述实施方式中，对用于半导体曝光装置的工作台装置中使用的空气弹簧用气压调节单元进行了说明，但并不限定于此。本发明所涉及的空气弹簧用气压调节单元例如也可以使用于车辆的主动悬架或扫描式电子显微镜等中的空气弹簧的气压调节。

在上述实施方式中，通过控制部40控制切换部5的切换动作，但并不限定于此，例如也可以由工作人员以手动方式控制切换部5的切换动作。

切换部5并不限定于三通阀，例如也可以通过组合多个双向阀而构成。

供给流路L3、第一排气流路L1及第二排气流路L2可以不通过歧管7的开口部及管路构成，也可以通过不同于歧管7的部件等构成。例如，供给流路L3、第一排气流路L1及第二排气流路L2可以通过导管等构成。

Claims (5)

1.一种空气弹簧用气压调节单元，其特征在于，具备：

流量控制部，对供给到空气弹簧的空气的量进行控制；及

切换部，设置于所述空气弹簧与所述流量控制部之间的空气的流路上，并且切换供给到所述空气弹簧以及从所述空气弹簧排出的空气的流路，

所述切换部将第一流路与第二流路中的一方设为打开状态并将另一方设为关闭状态从而切换空气流路，其中，所述第一流路为形成经过所述流量控制部而排出来自于空气弹簧的空气的空气流的流路，所述第二流路为形成不经过所述流量控制部而排出来自于空气弹簧的空气的空气流的流路。

2.根据权利要求1所述的空气弹簧用气压调节单元，其特征在于，

在所述流量控制部与所述切换部之间的空气的流路上设置有过滤器。

3.根据权利要求1或2所述的空气弹簧用气压调节单元，其中，

所述切换部为三通阀。

4.根据权利要求1或2所述的空气弹簧用气压调节单元，其特征在于，

所述流量控制部和所述切换部均安装于流路形成模块上，

在所述流路形成模块中形成有构成供给或排出空气的流路的管路。

5.根据权利要求1或2所述的空气弹簧用气压调节单元，其特征在于，

还具备切换控制部，其根据所述空气弹簧内的压缩空气的压力状态控制所述切换部的切换动作。