JP2006322531A - 静圧気体軸受を有したエアスライド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 可動台の上下方向の自励振動を効果的に抑えることができると共に可動台の走行方向の振動を低減できて短時間で可動台の位置決め停止を行い得、しかも、静圧気体軸受の利点を生かし得るエアスライド装置を提供すること。
【解決手段】 エアスライド装置１は、可動台２と、可動台２の走行を案内する案内基台３と、案内基台３と可動台２との間に空気層４を形成して案内基台３に対して可動台２を空気層４を介して可動に支持する静圧気体軸受５と、案内基台３により案内されて走行する可動台２を制動する制動手段６とを具備しており、制動手段６は、可動台２に設けられた磁界発生手段３１と、磁界発生手段３１により発生された磁界により渦電流を生じるように案内基台３に設けられた導体手段３２とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、静圧気体軸受を有したエアスライド装置に関する。

特開２００２−１８９０９０公報 特開平１０−２８８２２５公報 特開平８−３９３７５公報 特開平５−１１１２３５公報

静圧気体軸受は、すぐれた高速安定性に加えて高い負荷容量並びに摩耗のない極めて小さい移動抵抗をもつ軸受として知られていると共にこれら優れた利点のために多くの分野に用いられている。

ところで、静圧気体軸受では、気体の圧縮性と低い減衰性能とのために、支持する可動台に上下方向の自励振動が生じ易いと共に走行後の目的位置での可動台の位置決めにおいて走行方向の比較的長い振動が可動台に生じて短時間での制動停止が困難となる場合がある。これに対処するために、静圧気体軸受においてその給気孔に連通してチャンバ又は溝を設ける手段が提案されているが、これによっても、気体を使用する限り気体の圧縮性に起因する自励振動を完全になくして、しかも、短時間に制動停止を行うことが困難である。

また、接触子を機械的に可動台に接触させて可動台の制動停止を短時間で行わせる手段では、接触子の可動台への接触で可動台に外乱を生じさせることになる結果、微小位置決めを必要とする露光装置及び計測検査装置等の精密機械には適用し難い。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、可動台の上下方向の自励振動を効果的に抑えることができると共に可動台の走行方向の振動を低減できて短時間で可動台の位置決め停止を行い得、しかも、静圧気体軸受の利点を生かし得るエアスライド装置を提供することにある。

本発明によるエアスライド装置は、可動台と、この可動台が設けられていると共に可動台の走行を案内する案内基台と、この案内基台と可動台との間に空気層を形成して案内基台に対して可動台を空気層を介して可動に支持する静圧気体軸受と、案内基台により案内されて走行する可動台を制動する制動手段とを具備しており、この制動手段は、可動台と案内基台との少なくとも一方に設けられた磁界発生手段と、この磁界発生手段により発生された磁界により渦電流を生じるように可動台と案内基台との少なくとも他方に設けられた導体手段とを具備している。

本発明のエアスライド装置によれば、制動手段が可動台と案内基台との少なくとも一方に設けられた磁界発生手段とこの磁界発生手段により発生された磁界により渦電流を生じるように可動台と案内基台との少なくとも他方に設けられた導体手段とを具備しているために、可動台の上下方向の変動及び走行方向の移動に際して渦電流に起因する磁力でもって可動台に対して非接触で制動を与えることができる結果、静圧気体軸受の減衰性能を高めることができ、而して、可動台の上下方向の自励振動を効果的に抑えることができると共に可動台の位置決め停止時の走行方向の振動をも低減できて短時間で可動台の位置決め停止を行い得、しかも、静圧気体軸受の利点を生かし得る。

本発明の好ましい例では、静圧気体軸受は、給気孔が設けられた軸受本体と、この軸受本体に取り付けられていると共に給気孔からの高圧空気を噴出する多孔面を有した多孔質体とを具備しており、磁界発生手段は、多孔質体に設けられた永久磁石又は磁心部材を有した電磁石を具備しており、この場合、永久磁石又は電磁石の磁心部材は、その磁束発生面が多孔面と面一となるようにして多孔質体に埋め込まれているとよい。磁界発生手段に磁心部材を有した電磁石を用いる場合には、電磁石への電流の大きさ及び／又はその供給時間を制御することにより、可動台に適宜の制動を与えることができる。

本発明では、上記のように静圧気体軸受を介して磁界発生手段を可動台と案内基台との少なくとも一方に間接的に設けてもよいのであるが、これに代えて、磁界発生手段を可動台と案内基台との少なくとも一方に直接的に設けてもよい。

多孔質体は、好ましい例では、多孔質金属焼結層を具備しており、多孔質金属焼結層の一方の面が多孔面となっている。多孔質金属焼結層としては金属粉末と無機質粉末とを混合、焼結してなるものを好ましい一例として挙げることができ、ここで、金属粉末は、少なくとも錫、燐及び銅を含んでおり、更には、ニッケル及びマンガンのうちの少なくとも一方を含んでいるとよく、無機質粉末は、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少なくとも一つを含んでいるとよいが、本発明はこれらに限定されない。

導体手段は、可動台の走行方向において連続して設けられた単列又は複列の導体帯でもよいが、これに代えて、可動台の走行方向において断続して単列又は複列に配列された複数の導体片を具備していてもよい。導体帯及び導体片は、銅製等の導板を可動台と案内基台との少なくとも他方に貼り付けて又は埋め込んで可動台と案内基台との少なくとも他方に設けてもよいが、可動台と案内基台との少なくとも他方に蒸着により銅製等の薄膜を形成して設けてもよい。導体手段としては上記のように導体帯又は導体片であってもよいが、これに代えて、可動台及び／又は案内基台を有意な渦電流が生じるような金属材料から形成し、斯かる可動台及び／又は案内基台を導体手段として用いてもよく、このような態様の可動台及び／又は案内基台も、本発明にいう可動台と案内基台との少なくとも他方に設けられた導体手段に含まれるものである。また、制動手段は、可動台の走行範囲の全てにおいて当該可動台を制動するようになっている必要はなく、制動を必要とする範囲又は位置、例えば可動台の走行方向における案内基台の両端又は中央部においてのみ可動台を制動するようになっていてもよい。

可動台としては、特に精密機械工作用の加工ヘッド、計測検査装置のセンサヘッド等が搭載される可動テーブルを一例として挙げることができるが、本発明はこれらに限定されず、例えば、液晶若しくはプラズマディスプレイ装置製造装置若しくは半導体製造装置、露光装置、三次元測定機若しくは真円度測定機等の精密測定機械、ＮＣ旋盤若しくはフライス盤等の加工機械の可動テーブルであってもよい。

本発明によれば、可動台の上下方向の自励振動を効果的に抑えることができると共に走行方向の振動を低減できて短時間で可動台の位置決め停止を行い得、しかも、静圧気体軸受の利点を生かし得るエアスライド装置を提供することができる。

次に本発明及びそれを実施するための最良の形態を図に示す好ましい実施例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に何等限定されないのである。

図１から図３において、本例のエアスライド装置１は、Ａ方向に走行自在なテーブル等の可動台２と、可動台２が設けられていると共に可動台２のＡ方向の走行を案内するレール等の案内基台３と、案内基台３と可動台２との間に空気層４を形成して案内基台３に対して可動台２をＡ方向に可動に支持する複数個の静圧気体軸受５と、案内基台３により案内されてＡ方向に走行する可動台２を制動する制動手段６とを具備している。

断面コ字状の可動台２は、水平部１１と、水平部１１の各端部に一体的に設けられていると共に水平部１１の各端部から垂れ下がった垂下部１２及び１３とを具備している。

断面矩形状であってＡ方向に伸びた長尺の案内基台３は、水平部１１の下面１４並びに垂下部１２及び１３の夫々の内側面１５及び１６に夫々対面する上面１７並びに側面１８及び１９を有している。可動台２は、これら上面１７、側面１８及び１９に対して隙間２０をもって案内基台３を跨いで設けられている。

各静圧気体軸受５は、給気孔２５が設けられている軸受本体２６と、軸受本体２６に取り付けられていると共に給気孔２５からの高圧空気を噴出する多孔面２７を有した円盤状の多孔質体２８とを具備している。

給気孔２５は、案内基台３に形成されていると共に給気孔２５に連通した給気通路２９及び給気通路２９に連通された可撓性の供給管３０を介して高圧空気発生源３１に接続されており、高圧空気発生源３１で発生された高圧空気は、供給管３０及び給気通路２９を介して給気孔２５に供給されるようになっている。

多孔質体２８は、金属粉末と無機質粉末との混合物を裏金としての軸受本体２６に焼結してなる多孔質金属焼結層を具備しており、多孔質金属焼結層の一方の平坦な面が多孔面２７となっており、給気孔２５に供給された高圧空気を多孔質金属焼結層の多数の細孔を介して多孔面２７から案内基台３に向かって噴出するようになっている。

水平部１１の下面１４と案内基台３の上面１７との間に配された静圧気体軸受５の軸受本体２６は、水平部１１の下面１４に固着されており、垂下部１２の内側面１５と案内基台３の側面１８との間に配された静圧気体軸受５の軸受本体２６は、垂下部１２の内側面１５に固着されており、垂下部１３の内側面１６と案内基台３の側面１９との間に配された静圧気体軸受５の軸受本体２６は、垂下部１３の内側面１６に固着されている。

軸受本体２６が水平部１１の下面１４に固着された各静圧気体軸受５の多孔面２７と案内基台３の上面１７との間、軸受本体２６が垂下部１２の内側面１５に固着された静圧気体軸受５の多孔面２７と案内基台３の側面１８との間及び軸受本体２６が垂下部１３の内側面１６に固着された静圧気体軸受５の多孔面２７と案内基台３の側面１９との間の夫々に空気層４が形成されるようになっている。

制動手段６は、可動台２と案内基台３との少なくとも一方、本例では可動台２に設けられた磁界発生手段３１と、磁界発生手段３１により発生された磁界により渦電流を生じるように案内基台３に設けられた導体手段３２とを具備している。

磁界発生手段３１は、各多孔質体２８に設けられた永久磁石３３を具備しており、永久磁石３３は、その磁束発生面３４が多孔面２７と面一となるようにして多孔質体２８に埋め込まれている。

案内基台３に固着された導体手段３２は、可動台２の走行方向であるＡ方向において連続して設けられた複列、本例では四列の銅板製の導体帯３５を具備している。Ａ方向に伸びた各導体帯３５は、その露出面が案内基台３の上面１７並びに側面１８及び１９の夫々と面一となるように、上面１７並びに側面１８及び１９の夫々において案内基台３に埋め込まれている。

以上のエアスライド装置１では、各静圧気体軸受５は、その多孔面２７から噴出する高圧空気でもって各多孔面２７と上面１７、側面１８及び１９の夫々との間に空気層４を形成して斯かる空気層４を介して可動台２を案内基台３に対してＡ方向に走行自在に支持し、こうしてＡ方向に走行自在に支持されていると共に加工ヘッド等が搭載された可動台２は、適宜の駆動手段によってＡ方向に走行されて目的位置に位置決めされるようになっている。

ところで、エアスライド装置１によれば、制動手段６が磁界発生手段３１と磁界発生手段３１とにより発生された磁界により渦電流を生じる導体手段３２とを具備しているために、上下方向であるＢ方向の可動台２の移動で導体手段３２の導体帯３５に生じる渦電流に起因して発生する磁力でもって当該可動台２のＢ方向の移動に非接触で制動が与えられる結果、可動台２のＢ方向の自励振動が効果的に抑えられ、同様にして、可動台２のＡ方向の走行で導体手段３２の導体帯３５に生じる渦電流に起因して発生する磁力でもって当該可動台２のＡ方向の走行に非接触で制動が与えられる結果、可動台２の位置決め停止におけるＡ方向の振動を低減できて短時間で可動台２の位置決め停止を行い得る。換言すれば、本エアスライド装置１では、静圧気体軸受５の減衰性能を高めることができる結果、可動台２のＢ方向の自励振動と位置決め停止におけるＡ方向の振動を低減できることになる。

上記のエアスライド装置１では、導体手段３２は、可動台２の走行方向であるＡ方向において連続して設けられた四列の銅板製の導体帯３５を具備しているが、これに代えて、図４に示すように、可動台２の走行方向であるＡ方向において複列、本例では四列に配列された複数の導体片４１を具備していてもよく、この場合、各導体片４１の相互のＡ方向の長さを同じにしてもよい一方、必要に応じて異ならせてもよい。

また上記のエアスライド装置１では、導体手段３２は、導体帯３５又は導体片４１を具備しているが、これに代えて、案内基台３の上面１７、側面１８及び１９を覆うように上面１７、側面１８及び１９に被着された断面コ字状の一個の導体部材であってもよく、加えて、導体帯３５又は導体片４１は、上面１７、側面１８及び１９の少なくとも一つの面に設けられていればよく、この場合、永久磁石３３はこれに対応して設けられればよい。

本発明の実施の形態の好ましい一例の斜視図である。 図１に示す例の断面説明図である。 図１の例の静圧気体軸受の平面説明図である。 本発明の実施の形態の好ましい他の例の斜視図である。

符号の説明

１ エアスライド装置
２ 可動台
３ 案内基台
４ 空気層
５ 静圧気体軸受
６ 制動手段
３１ 磁界発生手段
３２ 導体手段３２

Claims (5)

1. 可動台と、この可動台が設けられていると共に可動台の走行を案内する案内基台と、この案内基台と可動台との間に空気層を形成して案内基台に対して可動台を空気層を介して可動に支持する静圧気体軸受と、案内基台により案内されて走行する可動台を制動する制動手段とを具備しており、この制動手段は、可動台と案内基台との少なくとも一方に設けられた磁界発生手段と、この磁界発生手段により発生された磁界により渦電流を生じるように可動台と案内基台との少なくとも他方に設けられた導体手段とを具備しているエアスライド装置。
2. 静圧気体軸受は、給気孔が設けられた軸受本体と、この軸受本体に取り付けられていると共に給気孔からの高圧空気を噴出する多孔面を有した多孔質体とを具備しており、磁界発生手段は、多孔質体に設けられた永久磁石又は磁心部材を有した電磁石を具備している請求項１に記載のエアスライド装置。
3. 永久磁石又は電磁石の磁心部材は、その磁束発生面が多孔面と面一となるようにして多孔質体に埋め込まれている請求項２に記載のエアスライド装置。
4. 多孔質体は、多孔質金属焼結層を具備しており、多孔質金属焼結層の一方の面が多孔面となっている請求項２又は３に記載のエアスライド装置。
5. 導体手段は、可動台の走行方向において連続して設けられた単列又は複列の導体帯又は可動台の走行方向において単列又は複列に配列された複数の導体片を具備している請求項１から４のいずれか一項に記載のエアスライド装置。

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