JP3143582B2 - 静圧軸受装置およびこれを用いた位置決めステージ - Google Patents
静圧軸受装置およびこれを用いた位置決めステージInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種工作機械のス
ライダや主軸あるいは半導体露光装置の位置決めステー
ジ等に用いられる高精度で安定性の高い静圧軸受装置お
よびこれを用いた位置決めステージに関するものであ
る。
ライダや主軸あるいは半導体露光装置の位置決めステー
ジ等に用いられる高精度で安定性の高い静圧軸受装置お
よびこれを用いた位置決めステージに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種工作機械のスライダや主軸あ
るいは半導体露光装置の位置決めステージ等に用いられ
る静圧軸受装置は、位置決め精度の向上や位置決めの高
速化等のために、より一層高精度でしかも安定性の高い
ものが望まれている。
るいは半導体露光装置の位置決めステージ等に用いられ
る静圧軸受装置は、位置決め精度の向上や位置決めの高
速化等のために、より一層高精度でしかも安定性の高い
ものが望まれている。
【０００３】そこで、外乱のためにスライダや主軸ある
いは位置決めステージの姿勢が変化したときに、圧電素
子によって軸受パッドを変位させて前記外乱を相殺し、
スライダや位置決めステージ等の姿勢を迅速にもとの状
態にもどす機能を備えたいわゆる能動型の静圧軸受装置
が開発された。このような能動型の静圧軸受装置は、外
乱によるスライダ等の変位や共振を回避するとともに、
軸受剛性をより一層強化して安定性を高めるのに極めて
有効である。
いは位置決めステージの姿勢が変化したときに、圧電素
子によって軸受パッドを変位させて前記外乱を相殺し、
スライダや位置決めステージ等の姿勢を迅速にもとの状
態にもどす機能を備えたいわゆる能動型の静圧軸受装置
が開発された。このような能動型の静圧軸受装置は、外
乱によるスライダ等の変位や共振を回避するとともに、
軸受剛性をより一層強化して安定性を高めるのに極めて
有効である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、能動型の静圧軸受装置に用いる軸受パ
ッドは、比較的安価で軸受隙間が１０μｍ程度の自成絞
り型かオリフィス絞り型であるため、全体的に軸受剛性
が低く、外乱をキャンセルするための圧電素子の駆動ス
トロークを大きくしなければならず、その結果、圧電素
子の大型化を招き、静圧軸受装置全体が大型化するうえ
に消費電力および発熱量等も増大するという未解決の課
題がある。
の技術によれば、能動型の静圧軸受装置に用いる軸受パ
ッドは、比較的安価で軸受隙間が１０μｍ程度の自成絞
り型かオリフィス絞り型であるため、全体的に軸受剛性
が低く、外乱をキャンセルするための圧電素子の駆動ス
トロークを大きくしなければならず、その結果、圧電素
子の大型化を招き、静圧軸受装置全体が大型化するうえ
に消費電力および発熱量等も増大するという未解決の課
題がある。
【０００５】すなわち、自成絞り型やオリフィス絞り型
の軸受パッドを用いた場合は、図３の直線（ａ）で示す
ように軸受剛性の周波数特性がフラットであるが、軸受
剛性の絶対値が小さい。前述のように外乱をキャンセル
するための圧電素子の駆動ストロークは、（外乱／軸受
剛性）で得られるものであり、軸受パッドの軸受剛性が
低いと圧電素子の駆動ストロークが大きくなり、圧電素
子の必要駆動力が増大し、大型の圧電素子が必要とな
る。その結果、静圧軸受装置全体の大型化と消費電力や
発熱量の増大を招き、加えて、静電容量が増大して電流
アンプが高コスト化するという不都合もある。
の軸受パッドを用いた場合は、図３の直線（ａ）で示す
ように軸受剛性の周波数特性がフラットであるが、軸受
剛性の絶対値が小さい。前述のように外乱をキャンセル
するための圧電素子の駆動ストロークは、（外乱／軸受
剛性）で得られるものであり、軸受パッドの軸受剛性が
低いと圧電素子の駆動ストロークが大きくなり、圧電素
子の必要駆動力が増大し、大型の圧電素子が必要とな
る。その結果、静圧軸受装置全体の大型化と消費電力や
発熱量の増大を招き、加えて、静電容量が増大して電流
アンプが高コスト化するという不都合もある。
【０００６】さらに、圧電素子の駆動ストロークが大き
くなれば軸受パッドが変位するときの加速度が増大し、
圧電素子に大きな引張力がかかるために圧電素子が短命
化するという問題も生じる。
くなれば軸受パッドが変位するときの加速度が増大し、
圧電素子に大きな引張力がかかるために圧電素子が短命
化するという問題も生じる。
【０００７】このようなトラブルを回避するために、安
価な自成絞り型やオリフィス絞り型の軸受パッドに替え
て多孔質軸受パッドを用いることも提案されている。と
ころが、一般的な焼結金属製あるいはセラミック系の多
孔質軸受パッドの軸受剛性は、図３の曲線（ｂ）に示す
ように、高周波数領域で著しく軸受剛性が低下するとい
う特性を有する。このように軸受剛性が外乱の周波数に
大きく依存する特性を持つ場合には、外乱に応じて圧電
素子の駆動ストロークを複雑に制御しなければならず、
実質的に低い周波数の外乱しか対応できない。
価な自成絞り型やオリフィス絞り型の軸受パッドに替え
て多孔質軸受パッドを用いることも提案されている。と
ころが、一般的な焼結金属製あるいはセラミック系の多
孔質軸受パッドの軸受剛性は、図３の曲線（ｂ）に示す
ように、高周波数領域で著しく軸受剛性が低下するとい
う特性を有する。このように軸受剛性が外乱の周波数に
大きく依存する特性を持つ場合には、外乱に応じて圧電
素子の駆動ストロークを複雑に制御しなければならず、
実質的に低い周波数の外乱しか対応できない。
【０００８】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであって、外乱による位置
決めステージ等の変位や共振を相殺する圧電素子を備え
た能動型の静圧軸受装置において、目止めを施した多孔
質軸受パッドを用いることで軸受剛性を強化するととも
にその周波数特性を改善し、これによって、前記圧電素
子の小型化や長寿命化を大きく促進できる静圧軸受装置
およびこれを用いた位置決めステージを提供することを
目的とするものである。
の課題に鑑みてなされたものであって、外乱による位置
決めステージ等の変位や共振を相殺する圧電素子を備え
た能動型の静圧軸受装置において、目止めを施した多孔
質軸受パッドを用いることで軸受剛性を強化するととも
にその周波数特性を改善し、これによって、前記圧電素
子の小型化や長寿命化を大きく促進できる静圧軸受装置
およびこれを用いた位置決めステージを提供することを
目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の静圧軸受装置は、固定体と、軸受面に目止
めを施した多孔質軸受パッドを備えた可動体と、位置セ
ンサと、該位置センサの出力に基づき前記可動体を前記
固定体に対して相対的に変位させるための圧電素子を有
する能動型とする。
め、本発明の静圧軸受装置は、固定体と、軸受面に目止
めを施した多孔質軸受パッドを備えた可動体と、位置セ
ンサと、該位置センサの出力に基づき前記可動体を前記
固定体に対して相対的に変位させるための圧電素子を有
する能動型とする。
【００１０】圧電素子がリング状であるとよい。
【００１１】圧電素子に予圧を与える予圧機構が配設さ
れているとよい。
れているとよい。
【００１２】圧電素子が可動体と固定体の間の空間部に
密封されているとよい。
密封されているとよい。
【００１３】
【作用】多孔質軸受パッドの軸受面に目止めを施して多
孔率を低減すると、多孔質軸受パッドの軸受剛性が強化
され、その周波数特性も改善される。すなわち、目止め
を施さない多孔質軸受パッドに比べて軸受剛性が高くし
かも外乱の周波数が高くなってもほとんど軸受剛性の変
化しないすぐれた軸受特性を得ることができる。外乱に
よる位置決めステージ等の変位や共振を相殺する圧電素
子を備えた能動型の静圧軸受装置において、このように
軸受剛性が高く外乱の周波数の影響を受けない多孔質軸
受パッドを用いることで、圧電素子の駆動ストロークを
短縮し、圧電素子を小型化できる。その結果、静圧軸受
装置全体の小型化を促進するとともに、圧電素子の消費
電力や発熱量を低減し、エネルギーロスや熱歪による精
度低下の少ない位置決めステージ等を実現できる。
孔率を低減すると、多孔質軸受パッドの軸受剛性が強化
され、その周波数特性も改善される。すなわち、目止め
を施さない多孔質軸受パッドに比べて軸受剛性が高くし
かも外乱の周波数が高くなってもほとんど軸受剛性の変
化しないすぐれた軸受特性を得ることができる。外乱に
よる位置決めステージ等の変位や共振を相殺する圧電素
子を備えた能動型の静圧軸受装置において、このように
軸受剛性が高く外乱の周波数の影響を受けない多孔質軸
受パッドを用いることで、圧電素子の駆動ストロークを
短縮し、圧電素子を小型化できる。その結果、静圧軸受
装置全体の小型化を促進するとともに、圧電素子の消費
電力や発熱量を低減し、エネルギーロスや熱歪による精
度低下の少ない位置決めステージ等を実現できる。
【００１４】圧電素子がリング状であれば、圧電素子の
駆動力を極めて効果的に可動体に伝達できるため、圧電
素子の必要駆動力を大きく低減できる。これによってよ
り一層圧電素子を小型化できるうえに、圧電素子の体積
を縮小して静電容量を低減し、圧電素子の駆動回路に用
いる電流アンプ等の高コスト化を回避できる。
駆動力を極めて効果的に可動体に伝達できるため、圧電
素子の必要駆動力を大きく低減できる。これによってよ
り一層圧電素子を小型化できるうえに、圧電素子の体積
を縮小して静電容量を低減し、圧電素子の駆動回路に用
いる電流アンプ等の高コスト化を回避できる。
【００１５】圧電素子に予圧を与える予圧機構が配設さ
れていれば、可動体の慣性による引張力等を低減し、圧
電素子の長寿命化等に大きく貢献できる。
れていれば、可動体の慣性による引張力等を低減し、圧
電素子の長寿命化等に大きく貢献できる。
【００１６】また、圧電素子が可動体と固定体の間の空
間部に密封されていれば、圧電素子が外気から遮断され
るため、マイグレーション等による圧電素子の劣化を防
ぎ、圧電素子をより一層長寿命化できる。
間部に密封されていれば、圧電素子が外気から遮断され
るため、マイグレーション等による圧電素子の劣化を防
ぎ、圧電素子をより一層長寿命化できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１８】図１は一実施例による静圧軸受装置を示す
模式断面図であって、これは、工作機械のスライダある
いは露光装置の位置決めステージ等の台盤Ｆに固定され
た固定体である軸受ベース１と、該軸受ベース１に接近
離間自在に支持された可動体である軸受ハウジング２
と、軸受ベース１と軸受ハウジング２の間に配設された
リング状の圧電素子３と、軸受ハウジング２に保持され
た多孔質軸受パッドである多孔質体４と、圧電素子３に
予圧を与えて多孔質体４の軸受面である表面４ａの高さ
を所定の初期値に保つための予圧機構５を有し、予圧機
構５は、軸受ハウジング２の中央のボス部２１に設けら
れたねじ穴に螺合するボルト５１と、該ボルト５１の頭
部によって軸受ベース１の内側フランジ部材１１に押圧
されるさらバネ５２によって構成されている。
模式断面図であって、これは、工作機械のスライダある
いは露光装置の位置決めステージ等の台盤Ｆに固定され
た固定体である軸受ベース１と、該軸受ベース１に接近
離間自在に支持された可動体である軸受ハウジング２
と、軸受ベース１と軸受ハウジング２の間に配設された
リング状の圧電素子３と、軸受ハウジング２に保持され
た多孔質軸受パッドである多孔質体４と、圧電素子３に
予圧を与えて多孔質体４の軸受面である表面４ａの高さ
を所定の初期値に保つための予圧機構５を有し、予圧機
構５は、軸受ハウジング２の中央のボス部２１に設けら
れたねじ穴に螺合するボルト５１と、該ボルト５１の頭
部によって軸受ベース１の内側フランジ部材１１に押圧
されるさらバネ５２によって構成されている。
【００１９】圧電素子３は、図２に示すように一対のリ
ード線３１を有し、各リード線３１は、軸受ハウジング
２の外部へ引き出されて外部電源に接続されている。ま
た、圧電素子３は、図示上下両端を軸受ハウジング２と
軸受ベース１にそれぞれ接着され、その接着力を予圧機
構５によって強化された状態となっており、加えて予圧
機構５は、圧電素子３を高周波数で駆動したときに軸受
ハウジング２や多孔質体４の重量によって発生する引張
力を低減して、該引張力による圧電素子３の短命化を防
ぐ働きをする。なお、さらバネ５２の剛性は、圧電素子
３の駆動ストロークが実質的に減少しないように圧電素
子３の剛性より充分小さくする必要がある。一般的に
は、さらバネ５２の剛性が圧電素子３の剛性の１／１０
０程度であれば充分である。
ード線３１を有し、各リード線３１は、軸受ハウジング
２の外部へ引き出されて外部電源に接続されている。ま
た、圧電素子３は、図示上下両端を軸受ハウジング２と
軸受ベース１にそれぞれ接着され、その接着力を予圧機
構５によって強化された状態となっており、加えて予圧
機構５は、圧電素子３を高周波数で駆動したときに軸受
ハウジング２や多孔質体４の重量によって発生する引張
力を低減して、該引張力による圧電素子３の短命化を防
ぐ働きをする。なお、さらバネ５２の剛性は、圧電素子
３の駆動ストロークが実質的に減少しないように圧電素
子３の剛性より充分小さくする必要がある。一般的に
は、さらバネ５２の剛性が圧電素子３の剛性の１／１０
０程度であれば充分である。
【００２０】多孔質体４は、耐摩耗性にすぐれたセラミ
ック系の材料によって作られており、その表面（軸受
面）４ａには、樹脂の塗布あるいは含浸による目止めが
施されている。一般的に、目止めを施して多孔率を低減
した多孔質軸受パッドの軸受剛性は、図３の直線（ｃ）
に示すように、低周波数領域のいわゆる静的な軸受剛性
が自成絞り型等の約５倍近くあり、高周波数領域におい
ても、目止めを施さない多孔質軸受パッドのように軸受
剛性が低下することなく、周波数が約１ｋＨｚに達する
までほぼ一定であるという特性を有する。
ック系の材料によって作られており、その表面（軸受
面）４ａには、樹脂の塗布あるいは含浸による目止めが
施されている。一般的に、目止めを施して多孔率を低減
した多孔質軸受パッドの軸受剛性は、図３の直線（ｃ）
に示すように、低周波数領域のいわゆる静的な軸受剛性
が自成絞り型等の約５倍近くあり、高周波数領域におい
ても、目止めを施さない多孔質軸受パッドのように軸受
剛性が低下することなく、周波数が約１ｋＨｚに達する
までほぼ一定であるという特性を有する。
【００２１】このように、目止めを施した多孔質軸受パ
ッドである多孔質体４は、外乱の周波数が高くなっても
軸受剛性はほとんど変動することなく、共振モードにな
り難しいというすぐれた長所を有する。
ッドである多孔質体４は、外乱の周波数が高くなっても
軸受剛性はほとんど変動することなく、共振モードにな
り難しいというすぐれた長所を有する。
【００２２】軸受ハウジング２の多孔質体４に接する側
の表面には給気溝２２が設けらており、図示しない加圧
空気供給源から供給された加圧空気は、軸受ハウジング
２の給気孔２３を経て給気溝２２に分配され、多孔質体
４の微孔を通って多孔質体４の表面４ａに噴出される。
このようにして多孔質体４と図示しないスライダや位置
決めステージ等位置決め台の間の隙間に供給された加圧
空気は、その静圧（浮上力）によってスライダや位置決
めステージ等を多孔質体４上に非接触で支持する。
の表面には給気溝２２が設けらており、図示しない加圧
空気供給源から供給された加圧空気は、軸受ハウジング
２の給気孔２３を経て給気溝２２に分配され、多孔質体
４の微孔を通って多孔質体４の表面４ａに噴出される。
このようにして多孔質体４と図示しないスライダや位置
決めステージ等位置決め台の間の隙間に供給された加圧
空気は、その静圧（浮上力）によってスライダや位置決
めステージ等を多孔質体４上に非接触で支持する。
【００２３】外乱によってスライダや位置決めステージ
等が変位したときは、これを、図示しない位置センサに
よって感知して該位置センサの出力に基づき圧電素子３
を駆動し、軸受ハウジング２とともに多孔質体４を変位
させて軸受隙間の寸法を変化させ、これによって加圧空
気の静圧を増減することでスライダや位置決めステージ
等の変位を相殺し、速やかにもとの位置に復帰させる。
等が変位したときは、これを、図示しない位置センサに
よって感知して該位置センサの出力に基づき圧電素子３
を駆動し、軸受ハウジング２とともに多孔質体４を変位
させて軸受隙間の寸法を変化させ、これによって加圧空
気の静圧を増減することでスライダや位置決めステージ
等の変位を相殺し、速やかにもとの位置に復帰させる。
【００２４】外乱によるスライダや位置決めステージ等
の変位を相殺するために圧電素子３に必要な駆動ストロ
ークは、前述のように（外乱／軸受剛性）に比例する。
すなわち、軸受剛性が大きいほど圧電素子３の駆動力が
少なくてすみ、圧電素子３の大型化、消費電力および発
熱量の増大を回避できる。
の変位を相殺するために圧電素子３に必要な駆動ストロ
ークは、前述のように（外乱／軸受剛性）に比例する。
すなわち、軸受剛性が大きいほど圧電素子３の駆動力が
少なくてすみ、圧電素子３の大型化、消費電力および発
熱量の増大を回避できる。
【００２５】本実施例によれば、多孔質体４が目止めを
施した多孔質軸受パッドであり、自成絞り型やオリフィ
ス絞り型に比べて静的な軸受剛性が約５倍であって、し
かも、目止めを施さない多孔質軸受パッドのように軸受
剛性が外乱の周波数とともに著しく変化するおそれもな
いため、圧電素子３の駆動力が小さくてもスライダや位
置決めステージ等の変位を充分に相殺できる。従って、
小型の圧電素子を用いることで静圧軸受装置全体を小型
化して消費電力や発熱量を大幅に低減できる。
施した多孔質軸受パッドであり、自成絞り型やオリフィ
ス絞り型に比べて静的な軸受剛性が約５倍であって、し
かも、目止めを施さない多孔質軸受パッドのように軸受
剛性が外乱の周波数とともに著しく変化するおそれもな
いため、圧電素子３の駆動力が小さくてもスライダや位
置決めステージ等の変位を充分に相殺できる。従って、
小型の圧電素子を用いることで静圧軸受装置全体を小型
化して消費電力や発熱量を大幅に低減できる。
【００２６】また、圧電素子３の駆動ストロークが小さ
いために、多孔質体４を軸受ハウジング２とともに変位
させるときの加速度も小さくなり、その結果、圧電素子
３にかかる引張力も大幅に低減される。この点は、圧電
素子３の長寿命化に大きく役立つものである。
いために、多孔質体４を軸受ハウジング２とともに変位
させるときの加速度も小さくなり、その結果、圧電素子
３にかかる引張力も大幅に低減される。この点は、圧電
素子３の長寿命化に大きく役立つものである。
【００２７】加えて、前述のように圧電素子３にリング
状のものを用いることで駆動力を効果的に利用し、圧電
素子３の体積を小さくして静電容量を縮小できる。一般
的に、多孔質体４の表面４ａの平面度を損うことなくこ
れを変位させるためには、圧電素子３の支持面積すなわ
ち圧電素子３と軸受ハウジング２の接合面を広くするの
が望ましいが、圧電素子３の支持面積が増大するとこれ
に比例して静電容量も大きくなり、その結果、大きな駆
動電流が必要となって圧電素子３の消費電力と発熱量が
増大し、かつ、高価な電流アンプも必要になる。そこ
で、圧電素子３をリング状にすることでその支持面積を
有効に活用し、静電容量の増加を回避する。
状のものを用いることで駆動力を効果的に利用し、圧電
素子３の体積を小さくして静電容量を縮小できる。一般
的に、多孔質体４の表面４ａの平面度を損うことなくこ
れを変位させるためには、圧電素子３の支持面積すなわ
ち圧電素子３と軸受ハウジング２の接合面を広くするの
が望ましいが、圧電素子３の支持面積が増大するとこれ
に比例して静電容量も大きくなり、その結果、大きな駆
動電流が必要となって圧電素子３の消費電力と発熱量が
増大し、かつ、高価な電流アンプも必要になる。そこ
で、圧電素子３をリング状にすることでその支持面積を
有効に活用し、静電容量の増加を回避する。
【００２８】圧電素子３の直径と幅寸法は、最も小さい
支持面積で多孔質体４を安定して変位させることができ
るように、シミューレーション等によって選定する。こ
れらを適切に選定することで、例えば、圧電素子を中実
形状にした場合に比べて圧電素子の消費電力と発熱量を
約１／２に低減できることが判明している。
支持面積で多孔質体４を安定して変位させることができ
るように、シミューレーション等によって選定する。こ
れらを適切に選定することで、例えば、圧電素子を中実
形状にした場合に比べて圧電素子の消費電力と発熱量を
約１／２に低減できることが判明している。
【００２９】なお、軸受ベース１と軸受ハウジング２の
間で圧電素子３を収容する環状の空間部Ｖは、一対の同
軸的に配設されたＯ−リング６ａ，６ｂによって外気か
ら遮断される。これは、マイグレーションによる圧電素
子３の短命化を回避するためである。
間で圧電素子３を収容する環状の空間部Ｖは、一対の同
軸的に配設されたＯ−リング６ａ，６ｂによって外気か
ら遮断される。これは、マイグレーションによる圧電素
子３の短命化を回避するためである。
【００３０】一例として、外径３２ｍｍ、内径２４ｍ
ｍ、発生力１２０００Ｎ、静電容量７μＦ、駆動ストロ
ーク５μｍ／１５０Ｖのリング状の圧電素子を軸受隙間
５μｍ、軸受外径５６ｍｍ、給気圧０．５ＭＰａの静圧
軸受装置に取り付けて、このような静圧軸受装置を、例
えば５軸の方向にそれぞれ１個ずつ合計５個配設したス
ライダの場合には、３００Ｈｚの外乱で１μｍの変位を
相殺するために必要な電流アンプは、市販の１Ａ程度の
小型のものでよいことが判明している。また、圧電素子
自体の剛性も２４００Ｎ／μｍと充分大きいために、全
体の軸受剛性が低下するおそれもない。
ｍ、発生力１２０００Ｎ、静電容量７μＦ、駆動ストロ
ーク５μｍ／１５０Ｖのリング状の圧電素子を軸受隙間
５μｍ、軸受外径５６ｍｍ、給気圧０．５ＭＰａの静圧
軸受装置に取り付けて、このような静圧軸受装置を、例
えば５軸の方向にそれぞれ１個ずつ合計５個配設したス
ライダの場合には、３００Ｈｚの外乱で１μｍの変位を
相殺するために必要な電流アンプは、市販の１Ａ程度の
小型のものでよいことが判明している。また、圧電素子
自体の剛性も２４００Ｎ／μｍと充分大きいために、全
体の軸受剛性が低下するおそれもない。
【００３１】この静圧軸受装置の軸受剛性は約１００Ｎ
／μｍであり、１０Ｎの外乱が加わった場合でも、圧電
素子に３Ｖの電圧をかけて多孔質体すなわち軸受ハウジ
ングを０．１μｍだけ外乱と同方向に変位させれば、ス
ライダ等に作用する浮上力が１０Ｎだけ増加して前記外
乱を相殺することができる。また圧電素子に７５Ｖの電
圧をかけた状態を中立位置に設定すれば、±２５０Ｎの
外乱を相殺できる能力を備えることができる。その結
果、スライダ等の送り方向のサーボ剛性を強化したり、
位置決めステージの位置決めの高速化や位置決め精度向
上に大きく貢献できる。
／μｍであり、１０Ｎの外乱が加わった場合でも、圧電
素子に３Ｖの電圧をかけて多孔質体すなわち軸受ハウジ
ングを０．１μｍだけ外乱と同方向に変位させれば、ス
ライダ等に作用する浮上力が１０Ｎだけ増加して前記外
乱を相殺することができる。また圧電素子に７５Ｖの電
圧をかけた状態を中立位置に設定すれば、±２５０Ｎの
外乱を相殺できる能力を備えることができる。その結
果、スライダ等の送り方向のサーボ剛性を強化したり、
位置決めステージの位置決めの高速化や位置決め精度向
上に大きく貢献できる。
【００３２】工作機械の主軸等の回転軸受の場合は、上
記の平面型の多孔質軸受パッドの替わりに曲面状等の多
孔質軸受パッドを複数個用いる。外乱によって主軸と多
孔質軸受パッドの相対位置が変化したときは、前述と同
様に圧電素子を駆動し、複数の多孔質軸受パッドを半径
方向や直角方向にそれぞれ移動させるか、あるいは、複
数の多孔質軸受パッドのうちの少なくとも１個を半径方
向と直角方向の双方に移動させる等の方法を選択的に採
用する。
記の平面型の多孔質軸受パッドの替わりに曲面状等の多
孔質軸受パッドを複数個用いる。外乱によって主軸と多
孔質軸受パッドの相対位置が変化したときは、前述と同
様に圧電素子を駆動し、複数の多孔質軸受パッドを半径
方向や直角方向にそれぞれ移動させるか、あるいは、複
数の多孔質軸受パッドのうちの少なくとも１個を半径方
向と直角方向の双方に移動させる等の方法を選択的に採
用する。
【００３３】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。
で、次に記載するような効果を奏する。
【００３４】外乱による変位や共振を相殺する圧電素子
を備えた能動型の静圧軸受装置において、圧電素子の小
型化や長寿命化を促進し、静圧軸受装置全体の小型化
と、消費電力および発熱量の低減と、耐久性の向上等に
大きく貢献できる。このような静圧軸受装置を用いるこ
とで、露光装置の位置決めステージ等の高精度化や高速
化を促進できる。
を備えた能動型の静圧軸受装置において、圧電素子の小
型化や長寿命化を促進し、静圧軸受装置全体の小型化
と、消費電力および発熱量の低減と、耐久性の向上等に
大きく貢献できる。このような静圧軸受装置を用いるこ
とで、露光装置の位置決めステージ等の高精度化や高速
化を促進できる。
【図１】一実施例による静圧軸受装置を示す断面図であ
る。
る。
【図２】図１の装置を示す平面図である。
【図３】自成絞り型等の軸受パッドの軸受剛性と多孔質
軸受パッドの軸受剛性と目止めを施した多孔質軸受パッ
ドの軸受剛性の周波数特性をそれぞれ示すグラフであ
る。
軸受パッドの軸受剛性と目止めを施した多孔質軸受パッ
ドの軸受剛性の周波数特性をそれぞれ示すグラフであ
る。
１ 軸受ベース ２ 軸受ハウジング ３ 圧電素子 ４ 多孔質体 ５ 予圧機構 ６ａ，６ｂ Ｏ−リング
Claims (5)
- 【請求項１】 固定体と、軸受面に目止めを施した多孔
質軸受パッドを備えた可動体と、位置センサと、該位置
センサの出力に基づき前記可動体を前記固定体に対して
相対的に変位させるための圧電素子を有する能動型の静
圧軸受装置。 - 【請求項２】 圧電素子がリング状であることを特徴と
する請求項１記載の静圧軸受装置。 - 【請求項３】 圧電素子に予圧を与える予圧機構が配設
されていることを特徴とする請求項１または２記載の静
圧軸受装置。 - 【請求項４】 圧電素子が可動体と固定体の間の空間部
に密封されていることを特徴とする請求項１ないし３い
ずれか１項記載の静圧軸受装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし４いずれか１項記載の静
圧軸受装置と、これによって支持された位置決め台を有
する位置決めステージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10834896A JP3143582B2 (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 静圧軸受装置およびこれを用いた位置決めステージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10834896A JP3143582B2 (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 静圧軸受装置およびこれを用いた位置決めステージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09273553A JPH09273553A (ja) | 1997-10-21 |
| JP3143582B2 true JP3143582B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=14482434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10834896A Expired - Fee Related JP3143582B2 (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 静圧軸受装置およびこれを用いた位置決めステージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3143582B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USD736771S1 (en) * | 2010-04-27 | 2015-08-18 | Kopin Corporation | Wearable electronic display |
| US9274341B2 (en) | 2013-10-10 | 2016-03-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Head mounted display |
| US9733482B2 (en) | 2010-04-27 | 2017-08-15 | Kopin Corporation | Wearable electronic display with pivoting display |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103836070B (zh) * | 2014-03-18 | 2016-07-13 | 华中科技大学 | 一种主动式气浮支承装置 |
| CN111880470B (zh) * | 2020-05-26 | 2023-02-03 | 吉林大学 | 压电驱动微定位平台的无抖振滑模控制方法 |
-
1996
- 1996-04-04 JP JP10834896A patent/JP3143582B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USD736771S1 (en) * | 2010-04-27 | 2015-08-18 | Kopin Corporation | Wearable electronic display |
| US9733482B2 (en) | 2010-04-27 | 2017-08-15 | Kopin Corporation | Wearable electronic display with pivoting display |
| US9274341B2 (en) | 2013-10-10 | 2016-03-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Head mounted display |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09273553A (ja) | 1997-10-21 |
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