JP4276667B2

JP4276667B2 - 搭載真空発生装置を有する真空予荷重空気軸受け

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Description

本発明は予荷重空気圧空気軸受けに関する。

軸受けは、動作部品間に摩擦を軽減する、または動作荷重を支持する器具である。軸受けには２つの主要なタイプがある。転がり軸受けは、ころ軸受けまたは玉軸受けのような器具を使用して、摩擦を最小限に抑える。これに対して、摩擦または滑り軸受けは、動作部品間の動作を容易にするために、活性的潤滑または他の手段を使用して摩擦を最小限に抑える。多くの軸受けアセンブリは、両方の原理を利用する。例えば潤滑した玉軸受けアセンブリである。

空気軸受けは、摩擦または滑り軸受けの例である。これは圧縮した気体を使用して一定の気体薄膜を生成し、その上に軸受けが載り、動作する。気体薄膜は、実質的に摩擦がない潤滑剤として作用し、これは空気軸受けとそれが載る表面との間の滑らかな動作を容易にする。潤滑気体薄膜が生成される軸受け表面を、「活性表面（ａｃｔｉｖｅｓｕｒｆａｃｅ）」と呼ぶ。通常、空気軸受けは、潤滑気体薄膜を維持するために圧縮気体の少なくとも安定した発生源を必要とする。また、空気軸受けは、剛性を提供するために「予荷重」を加えることが多い。予荷重力は、潤滑気体薄膜によって生じる揚力に対抗する。剛性は、潤滑気体薄膜の厚さを特定量だけ変更するために、活性表面に対して垂直の方向にどの程度の追加の力が必要かの尺度である。予荷重には、重力によって例えば重量などを提供することができる。予荷重には、磁力も提供するか、これを反対に位置決めした活性表面によって生成することができる。必要な安定化および剛性の程度に応じて、重大な予荷重力が必要になることもある。

空気軸圧の例示的環境は、半導体リソグラフィの分野である。ここでは、空気軸受けが幾つかの利点を提供する。空気軸受けは実質的に摩擦なしであり、したがって動作しても粒状摩耗材料を生じない。このような粒状物質は、極めて清浄な半導体製造環境では問題となる。また、玉軸受けまたはころ軸受け中に存在する潤滑剤は、汚染物質の分子を放出することがあり、これも半導体製造環境で有害である。空気軸受けは、必要とする保守または定期的修理も比較的少ない。最後に、適切に予荷重を加えた空気軸受けは、半導体リソグラフィ・ツールの走査段階で必要とされる厳格な公差にとって十分な剛性を提供する。

活性表面に平行な方向で測定した剛性、つまり「面内（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）」剪断は、ゼロであることが理想である。実際の面内剛性が低いほど、空気軸受けはそのペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）を面内ベース振動から良好に隔離することができる。空気薄膜自体は剪断荷重を支持することができないので、本質的にゼロ面内剛性（ｚｅｒｏｉｎ−ｐｌａｎｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を有する。したがって、全ての面内剛性は、軸受けに供給する気体ホースの曲げ剛性のような軸受けへの外部接続によって引き起こされる「寄生（ｐａｒａｓｔｉｃ）」剛性である。寄生剛性は、ペイロードを面内ベース振動から隔離する軸受けの能力にとって有害である。寄生剛性を軽減する一つの方法は、空気軸受けへの外部接続数を減少させることである。

活性表面に対して直角の方向で測定した剛性、つまり「面外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ）」剛性は、非常に大きいことが理想である。面外振動が、空気薄膜の剛性を通してペイロードへと直接伝達される。したがって、空気軸受けは、ペイロードを面外振動から完全に隔離することができない。面外振動を軽減する一つの方法は、空気軸受けペイロード・システムの共振振動数が、面外振動の励起振動数より非常に高くなるように、十分な剛性の空気薄膜を作成することである。この特徴を達成すると、システムの応答が共振によって増幅されない。半導体リソグラフィ・ツールの状況では、典型的な面外剛性は１インチ当たり数百万ポンドのオーダでよい。

上述したように、半導体リソグラフィ・ツールの状況で使用する空気軸受けの１つの欠点は、実際の動作で必要な物理的接続の数である。空気軸受けは、少なくとも圧縮空気の発生源が必要である。また、半導体リソグラフィ・ツールの分野では、空気軸受けは、４次元（ｘ、ｙ、ｚ、時間）全部で動的位置決めを精密に制御しなければならないウェハ、レチクル、および他のペイロードを支持し、担持することが多い。このような制御には、空気軸受けの精密な位置決め手段が必要である。したがって、空気軸受けは、直接的に、または空気軸受けペイロードとの物理的接続によって、無数の物理的接続部を支持するために必要であることが多い。

例えば、予加重を電磁石で遂行する場合は、電気を供給するために線（ｗｉｒｅ）が必要である。活性表面上で反作用する真空を使用して、予加重を遂行する場合は、真空発生源に接続するために、追加の接続部が必要になる。また、軸受けは干渉計のような位置決め補助具も含んでよく、これも空気軸受けとの物理的接続が必要である。空気軸受けへの物理的接続の数が増加するにつれ、軸受けへの望ましくない抵抗、振動および寄生も増加する。

空気軸受けの設計における改善が常に必要とされる。これは、半導体リソグラフィ・ツールの技術で特に真実であり、その場合は常に、製造ツールがより精密な公差およびさらに速い速度になるようにする。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付図面は、本発明を図示するものである。説明とともに、これはさらに、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作成し、使用できるようにする働きをする。図面では、同様の参照番号は同一または機能的に同様の要素を示す。また、大部分の図では、参照番号の最左桁は、その参照番号が最初に現れた図面を識別する。

次に、本発明を貼付図面に関して説明する。

概要
本概要は、半導体リソグラフィ技術の状況で提供される。この環境は、本発明の特定の特徴を最もよく例示するために選択された。しかし、環境は、添付請求の範囲で言及された特徴を越えて、本発明を制限するものと解釈してはならない。言うまでもなく、半導体リソグラフィ・ツールの状況以外に、本明細書で説明する特徴を有する空気軸受けの多数の使用法が、当業者には想像することができる。

上述したように、空気軸受けは、所望の安定性および面外剛性を達成するために、重大な予荷重を必要とすることが多い。また、半導体リソグラフィ・ツールの状況では、空気軸受けは多数の外部接続部を有することが多く、これは抵抗を増加させ、その結果、寄生面内剛性および振動が軸受けに伝達される。複数の接続部は、潜在的な故障ポイントも追加する。本発明の発明者は、空気軸受けへの外部接続数を減少させながら、同時に十分な予荷重特徴を達成する方法を認識した。特に、本発明の発明者は、空気を動力とする真空発生装置を空気軸受けと統合した。空気を動力とする真空発生装置は、活性表面に予荷重力を提供する。軸受け自体の一体部品として空気軸受けに予加重する手段を使用すると、少なくとも１つの潜在的外部接続部（例えば真空発生源または他の予荷重機構）およびそれに付随する抵抗および振動を解消することができる。

半導体リソグラフィ・ツールの状況では、このような空気軸受けは、アルミ、鋼または他の同様の材料から作成することができ、通常は硬化した表面を有する。当技術分野で知られているように、軸受けの設計は、空気が空気薄膜に流入するために、小数の別個の内部流路およびオリフィスがある中実材料を使用するのではなく、炭素、シリコンカーバイド、焼結粉末金属または非常に多数の孔がある他の多孔性材料の多孔性ブロックを、置換することもできる。このような軸受けは、50 McDonald Blvd Aston, PA, 19014のＮｅｗＷａｙ（登録商標）ＡｉｒＢｅａｒｉｎｇから入手可能である。空気軸受けは、機械加工、鋳造、またはその両方を組み合わせることができる。空気軸受けの重量は、考慮すべき要素でもある。というのは、半導体リソグラフィ・ツールの技術では、フォトリソグラフィ走査段階で使用する空気軸受けが通常は、短い移動長さにて２ｍ／秒以上の走査速度を達成するために、大きい加速度（例えば４ｇ以上）を経験する。走査速度がさらに大きくなると、生産量が増加し、その結果、全体的なチップの生産費が低下する。

真空予加重空気軸受けについて最初に説明し、一体の空気を動力とする真空発生装置を有する真空予加重空気軸受けの幾つかの実施形態がそれに続く。以下で明白になるように、真空発生装置を空気軸受けと一体化するには幾つかの方法がある。また、このような空気軸受けは、幾つかの異なる方法で構成することができる。

説明される実施形態、および本明細書で「１つの実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」などと言及する場合、それは説明される実施形態が特定の特色、構造または特徴を含むことができるが、全ての実施形態が必ずしも特定の特色、構造または特徴を含まないことを示す。さらに、特定の特色、構造、または特徴を実施形態と関連して説明する場合は、このような特色、構造、または特徴を他の実施形態と関連して実行することが、明示的に説明されているか、否かに関係なく、当業者の知識にあることが提示される。

真空予加重空気軸受け
図１Ａおよび図１Ｂは、真空予加重空気軸受け１００を示す。空気軸受け１００は、圧縮気体入口１２０、および真空発生源１７４と接続する開口１２５を有する軸受け本体１０２を有する。空気軸受け１００は、上に気体薄膜を維持する活性表面１１０も有する。図１Ｂで示すように、活性表面１１０は、揚力部分１１２と予荷重部分１１４に分割される。

軸受け本体１０２内には、１組の気体流路（点線で示す）がある。第１気体流路１５０は、圧縮気体入口１２０を通して圧縮気体を受け取る。圧縮気体は、可撓性ホース１２７（例えばポリウレタン・ホース）または空気軸受けを動作可能にする他の同様の可撓性マニホルドによって提供することができる。第２気体流路１３０は、真空を活性表面１１０の予荷重部分１１４に供給する。第３組の気体流路１４０は、圧縮気体を活性表面１１０の揚力部分１１２に分散させる。気体流路１３０、１４０および１５０は、軸受け本体１０２内に配管、穿孔、または他の方法で形成されるので、製造プロセスの結果として軸受け本体１０２内に追加の開口があり得る。したがって、栓１８０を設けて、このような開口を密封し、圧縮気体または真空を軸受け本体１０２内に限定する。

上述した気体流路の構成は例示的であることに留意されたい。空気軸受けを使用する環境、選択される軸受け本体のタイプ、またはその望ましい動作特徴に応じて、当業者は代替構成を想定することができる。例えば、発泡シリコンカーバイドのような多孔性媒体を使用した場合、図示の別個の流路は、一様に分布して非常に小型化した流路の連続体になる。

図１Ａから図１Ｂは、真空予荷重真空軸受けの動作を示す。圧縮気体発生源１７２および真空発生源１７４を動作可能な状態で空気軸受け１００に接続すると、活性表面１１０上に薄い気体薄膜（蛇行線で示す）が確立され、空気軸受け１００が載るほぼ摩擦がない薄膜を生成する。圧縮気体は、活性表面１００の揚力部分１１２上の連続的に移動し、軸受け本体１０２の外縁部に排出されるか、予荷重部分１１４および第２気体流路１３０を通って引っ張られ、ここには真空が供給されている。空気軸受け１００内には、空気軸受け１００の外側にあって、そこから分離した発生源（１７２、１７４）から可撓性ホース１２７を介して、圧縮気体および真空が供給される。

活性表面１１０の構成は、単に例示的である。例えば、当業者は、軸受けの望ましい揚力輪郭に応じて様々な方法で気体を活性表面１１０へと供給する開口を構成することができる。さらに、活性表面の揚力部分１１２が、発泡シリコンカーバイドのような多孔性媒体で構成されている場合は、別個の開口が、活性表面１１０の揚力部分１１２に一様に分散する小さい開口の連続体になる。

真空発生装置
図２は、真空発生装置２００を示す。真空発生装置２００は、空気を動力とするベンチュリ・ノズルである。圧縮気体は、面積Ａ₁を有する入口２０２にて、初期圧力Ｐ₁および速度Ｖ₁で真空発生装置２００に入る。圧縮気体がベンチュリ・ノズル２０８ののど部に入ると、断面積Ａ₂が小さくなるので、気体速度Ｖ₂が増加する。よく知られたベルヌーイの流体力学の式によると、流速が増加した結果として、気体の圧力が低下する。圧力の低下により、真空開口２０６に真空が形成される。ベンチュリ・ノズル２００ののど部２０８を出た後、圧縮気体はベンチュリ・ノズル２００の発散排出２０４部分に入り、これはのど部２０８より大きい断面を有する。気体膨張（熱力学的に不可逆的なプロセスである）に固有の摩擦損のせいで、流速が低下しても、圧力Ｐ₂は入口における初期圧力Ｐ₁まで戻らない。この時点で圧力が低下している圧縮気体は、発生した真空の結果として真空開口２０６を通って引き込まれる気体があれば、それと共に真空発生装置の排出部２０４へと進む。以下で説明するように、このような真空発生装置２００は、真空予荷重空気軸受け１００と一体化することができる。

真空発生装置２００に動力を与えるために使用する気体のタイプは、空気軸受けを使用するシステムまたは環境の必要性に応じて、変更することができる。例えば、空気軸受けが動作する環境が、空気中の複合気体に反応しない場合、気体は通常の空気でよい。しかし、半導体フォトリソグラフィのように化学、光、または温度に反応する環境では、敏感な製造プロセスと干渉しないように、気体を選択することができる。例えば、窒素ガスを使用することができる。

一体の真空発生装置を有する再構成可能な真空予荷重空気軸受け
図３Ａから図３Ｆは、空気を動力とする一体の真空発生装置２００を有する再構成可能な真空予荷重空気軸受けを示す。例えば図３Ａで示すように、空気を動力とする真空発生装置２００は、軸受け本体１０２内に配置され、その一体部品である。しかし、真空発生装置２００は、空気軸受けの一体部品と見なされるために、軸受け本体１０２内に配管する必要はない。例えば、図５Ａから図５Ｆは、軸受け本体１０２上に配置された一体の真空発生装置２００を示す。さらに、複数の真空発生装置を単一の軸受け本体に一体化することができる。

幾つかの気体流絞り（例えば止めねじ、栓（着脱式など）、シールなど）によって、図３Ａから図３Ｆの真空予荷重空気軸受けを、以下で説明する様々な構成のように変更することができる。特に、高圧流絞り３５６は、圧縮気体入口１２０および第１流路１５０から、活性表面１１０の揚力部分１１２に圧縮気体を供給する第３組の流路１４０への圧縮気体の流れを制限するか、完全に妨げるように、位置決めされる。空気を動力とする真空発生装置２００の排出部２０４に排出流絞り３５２を位置決めし、したがってその存在が、軸受け本体１０２内に排出圧縮気体を制約する。この構成では、低い方の圧力の排出気体も、第３組の流路１４０を通して活性表面１１０の揚力部分１１２へと配向される。排出流絞り３５２がないと、排出した気体が軸受け本体１０２から直接逃げることができる。低圧流絞り３５４は、空気を動力とする真空発生装置２００の排出部２０４から第３組の流路１４０への低圧排出気体を制限するか、完全に妨げるように位置決めされる。

以下で示すように、様々な気体流絞りの位置を変更して、再構成した空気軸受けを様々な構成内に配置することができる。また、気体流絞り３５６および３５４の位置は、活性表面１１０の揚力部分１１２に適用する所望の空気圧を達成するために、正確に位置決めされる。上述した流絞りは単に例示的であることに留意されたい。流絞りの代替位置、または手動、機械、またはコンピュータで制御可能な空気弁およびスロットルのような代替タイプの気体流絞り器具が、当業者には予想される。上述した流絞りを使用する例示的構成は、特に図３Ａから図３Ｆで図示されている。

特に、図３Ａから図３Ｂは、直列並列構成の空気軸受け３００ＳＰを示す。直列並列構成では、圧縮気体が圧縮気体入口１２０、第１流路１５０を通して、および空気を動力とする真空発生装置２００の入口２０２へと配向される。圧縮気体は、第１流路１５０を通して第３組の流路１４０へも配向され、これは圧縮気体を活性表面１１０の揚力部分１１２に配向する。図示のように、高圧流絞り３５６第３組の流路１４０に直接入る圧縮気体によって加えられる空気圧を精密に制御するために、真空発生装置入口２０２の下流で第１流路１５０に部分的に影響する。この方法で、活性表面１１０の揚力部分１１２に供給される圧縮気体の圧力を制御することができる。半導体リソグラフィ・ツールの状況で典型的な圧縮気体の圧力範囲は、例えば２から７バールでよい。

図３Ａから図３Ｂの直列並列構成では、空気を動力とする真空発生装置２００を出る低圧圧縮気体も、第３組の流路１４０を通して活性表面１１０の揚力部分１１２に配向される。このような構成によって、再使用可能な圧縮気体の部分が大きくなり、これは比較的高価な気体を使用する場合は有利になり得る。図２の状況で上述したように、一体化した真空発生装置２００は圧縮気体を使用して、第２流路１３０上に真空を引き込む。半導体リソグラフィ・ツールの状況の典型的な真空範囲は、例えば２２から２５インチ（５５．８８から６３．５ｃｍ）水銀でよい。揚力部分１１２に提供される揚力と予加重部分１１４上に引き込まれる真空との間で、活性表面１１０の多くにて薄い気体薄膜が維持される。半導体リソグラフィ・ツールの状況で、空気軸受けの活性表面上の気体薄膜の典型的厚さは、例えば１５ミクロン以下のオーダでよい。

図３Ｃから図３Ｄは、真空予荷重空気軸受けの代替実施形態を示す。空気軸受け３００Ｐは並列構成で図示され、圧縮気体が並列で活性表面１１０の揚力部分１１２および一体化した真空発生装置２００の入口２０２に供給される。図３Ｃで示すように、流絞り３５６は軸受け本体１０２内に完全に引き込まれ、したがって圧縮気体入口１２０から活性表面１１０の揚力部分１１２へと通る高圧気体の流れを妨げない。さらに、低圧流絞り３５４および排出流絞り３５２は、空気を動力とする真空発生装置２００からの排出気体が空気軸受けから離れて配向されるように位置決めされる。

代替実施形態（図示せず）では、排出気体は、冷却効果を提供するためにモータまたは電気回路へと配向することができる。さらに別の実施形態（図示せず）では、排出気体は、推進力を提供し、それによってこのような動作をさらに効率的にするために、空気軸受け３００Ｐの動作の１次路に沿った方向に配向することができる。

図３Ｅから図３Ｆは、直列構成の空気軸受け３００Ｓを示し、圧縮気体が最初に一体真空発生装置２００の入口２０２に供給される。次に、一体真空発生装置２００の排出部２０４を出る低圧圧縮気体は、第３組の流路１４０を介して活性表面１１０の揚力部分１１２に供給される。これを達成するために、高圧流絞り３５６は、圧縮気体が活性表面１１０の揚力部分１１２に直接経路指示されるのを完全に妨げるように位置決めされる。真空発生装置２００の排出部２０４には、排出流絞り３５２が位置決めされて、軸受け本体１０２への排出気体を制約し、低圧流絞り３５４は、排出部２０４から、活性表面１１０の揚力部分１１２に供給する第３組の流路１４０への排出気体の流れを妨げるように位置決めされる。

内部に一体化した真空発生装置を有する空気軸受け
再構成可能な空気軸受け（３００ＳＰ、３００Ｐおよび３００Ｓ）に関して上述したように、真空発生装置２００を軸受け本体１０２の内部に一体化する場合に実現可能な様々な構成がある。図４Ａから図４Ｆは、再構成不可能な形態で同様の構成を示す。例えば、図４Ａおよび図４Ｂは、再構成不可能な直列並列構成４００ＳＰを示す。３００ＳＰに関して上述した実施形態のように、空気軸受け４００ＳＰ内では、圧縮気体が圧縮気体入口１２０を通って軸受け本体１０２に入る。圧縮気体は、真空発生装置２００の入口２０２および第３組の流路１４０の両方へと配向され、後者は活性表面１１０の揚力部分１１２に供給する。空気で駆動する真空発生装置２００からの低圧排出気体も、第３流路１４０を介して活性表面１１０の揚力部分１１２に配向される。図示のように、圧縮気体流絞り４０２は、第１流路１５０と第３組の流路１４０との間に配置され、したがって活性表面１１０の揚力部分１１２に供給する気体の圧力は、第１流路１５０から直接来ても、空気で駆動する真空発生装置２００の排出部２０４から来てもほぼ同じである。

図４Ｃから図４Ｄは、空気で駆動する内部一体真空発生装置２００を有する空気軸受け４００Ｐの再構成不可能な並列構成を示す。動作原理は、図３Ｃから図３Ｄで示した空気軸受け３００Ｐとほぼ同様であるので、ここでは繰り返さない。同様に、図４Ｅから図４Ｆは、空気軸受け４００Ｓの再構成不可能な直列構成を示し、動作原理は、図３Ｃから図３Ｄで示した空気軸受け３００Ｓとほぼ同様である。

外部に一体化した真空発生装置を有する空気軸受け
図５Ａから図５Ｆは、図３Ａから図３Ｆおよび図４Ａから図４Ｆに関して上述したものとほぼ同じ構成を示す。しかし、図５Ａから図５Ｆで示した実施形態では、空気で駆動する真空発生装置２００は、軸受け本体１０２内ではなく軸受け本体１０２上に配置される。図示の実施形態は、図３および図４の対応する実施形態とほぼ同様の方法で機能する。図５Ａから図５Ｆで示した構造の追加の利点は、図１で示すような真空予荷重空気軸受けは、一体化した真空発生装置２００に追加するように改造することができる。

気体薄膜を空気軸受けに供給する方法
図６は、本発明の代替実施形態を示す。図６で示す方法によると、気体薄膜が空気軸受けの活性表面に供給される。ステップ６０５によると、圧縮気体を空気軸受けの本体で受ける。空気軸受けは、空気を動力とする一体の真空発生装置を有する。上述したように、真空発生装置は、空気軸受けの本体内に一体で配置されるか、空気軸受けの本体上に一体で配置することができる。

圧縮気体は、ステップ６１０で空気を動力とする真空発生装置の入口に配向される。ある実施形態では、真空発生装置はベンチュリ・ノズルであり、その動作原理は図２に関して上述されている。圧縮気体は、空気軸受けを使用する環境に応じて空気、または他の気体でよい。

ステップ６１５では、次に圧縮気体を使用し、空気を動力とする真空発生装置を使用して活性表面の予荷重部分に真空を引き込む。予荷重を使用して、空気軸受けに剛性を提供する。上述したように、半導体リソグラフィ・ツールの状況で空気軸受けを使用する場合、剛性は重要な考慮事項である。

最後に、圧縮気体を活性表面の揚力部分に提供する。上述したように、圧縮気体を揚力部分に供給する方法は、気体流路の特定の考慮事項によって決定される。圧縮気体を真空発生装置の入口および活性表面の揚力部分の両方に直接供給する場合、空気軸受けは並列構成である。低圧圧縮気体を真空発生装置の排出部から活性表面の揚力部分へと供給する場合、空気軸受けは直列構成である。最後に、活性表面の揚力部分は、圧縮気体発生源および真空発生装置の排出部の両方から圧縮気体を受け取り、これで空気軸受けは直列並列構成である。特定の構成の選択は、空気軸受けに必要な剛性の量、活性表面上に潤滑気体薄膜を形成するために使用する気体のタイプ、または他の特定の動作特徴によって決定することができる。

本発明の様々な実施形態について説明してきた。これらの実施形態は、例示によってのみ提示され、制限的ではないことを理解されたい。請求の範囲で定義されているような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、上述した実施形態の形態および細部には様々な変更が可能であることが、当業者には理解される。例えば、圧縮気体流路の精密な配置、および流絞りの位置および位置決めは例示的であり、請求の範囲で言及された特徴を超えて制限するとは解釈されない。一体真空発生装置の位置および活性表面のレイアウトも例示的であり、制限するものではない。要するに、本発明の幅および範囲は、上述した例示的実施形態のいずれにも制限されず、請求の範囲および同等物によってのみ定義される。

図１Ａおよび図１Ｂは、最新技術の空気軸受けを示す。真空発生装置を示す。直列並列構成で一体真空発生装置を有する空気軸受けの一般的実施形態を示す。直列並列構成で一体真空発生装置を有する空気軸受けの一般的実施形態を示す。並列構成で一体真空発生装置を有する空気軸受けの一般的実施形態を示す。並列構成で一体真空発生装置を有する空気軸受けの一般的実施形態を示す。直列構成で一体真空発生装置を有する空気軸受けの一般的実施形態を示す。直列構成で一体真空発生装置を有する空気軸受けの一般的実施形態を示す。直列並列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。直列並列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。並列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。並列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。直列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。直列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。直列並列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。直列並列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。並列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。並列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。直列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。直列構成で軸受け本体内に配置された真空発生装置を有する空気軸受けの実施形態を示す。気体薄膜の空気軸受けの活性表面を供給する方法を示す。

符号の説明

１００空気軸受け
１０２軸受け本体
１１０活性表面
１１２揚力部分
１１４予荷重部分
１２０圧縮気体入口
１２５開口
１２７可撓性ホース
１３０第２気体流路
１４０第３組の気体流路
１５０第１気体流路
１７２圧縮気体発生源
１７４真空発生源
１８０栓
２００真空発生装置
２０２入口
２０４排出部
２０６真空開口
２０８ベンチュリ・ノズル
３００空気軸受け
３５２排出流絞り
３５４低圧流絞り
３５６高圧流絞り
４００空気軸受け
４０２圧縮気体流絞り

Claims

ペイロードを支持する空気軸受けであって、
揚力部分と予荷重部分とに分割された活性表面を有する軸受け本体と、
軸受け本体内の複数の気体分配流路と、を備え、
複数の気体分配流路は、圧縮気体を受け取る第１流路と、活性表面の予荷重部分に真空を供給する第２流路と、活性表面の揚力部分に正圧を供給する第３流路と、を含み、
軸受け本体は、空気を動力とする一体の真空発生装置を有し、この真空発生装置は、第１流路に結合された入口と、第２流路に結合された真空開口と、第３流路に結合された排出部と、を具備する、
空気軸受け。
第３流路が真空発生装置の入口および排出部の両方に結合される、
請求項１に記載の空気軸受け。
空気を動力とする真空発生装置を軸受け本体上に配置する、
請求項１に記載の空気軸受け。
空気を動力とする真空発生装置を軸受け本体内に配置する、
請求項１に記載の空気軸受け。
真空発生装置の排気を使用して、空気軸受けの選択された部分を冷却する、
請求項１に記載の空気軸受け。
真空発生装置の排気を、選択された運動軸線に沿って配向し、それによって選択された動作軸沿いの動作を容易にする、請求項１に記載の空気軸受け。
さらに、
第１流路と第３流路の間の高圧気体流絞りと、
真空発生装置の排出部と第３流路との間の低圧気体流絞りと、
真空発生装置の排出部から排出される圧縮気体を軸受け本体内に閉じ込める排出気体流絞りと、を有し、
各流絞りが、（ｉ）真空発生装置と並列で供給される活性表面の揚力部分と、（ｉｉ）真空発生装置の排出部から直列で供給される活性表面の揚力部分と、（ｉｉｉ）真空発生装置の排出部から直列、および真空発生装置と並列との両方で供給される活性表面の揚力部分と、を有するグループから選択される活性表面の揚力部分に圧縮気体を供給するように位置決めされる、
請求項１に記載の空気軸受け。
活性表面の揚力部分が、圧縮気体が流れる別個の幾つかの開口を有する中実材料から形成される、
請求項１に記載の空気軸受け。
活性表面の揚力部分が、一様に分布して圧縮気体が流れる開口の連続体を有する多孔性材料から形成される、
請求項１に記載の空気軸受け。
気体薄膜を空気軸受けの活性表面に供給する方法であって、
圧縮気体を空気軸受けの本体内で受けることを含み、空気軸受けは、空気を動力とする一体の真空発生装置を有し、さらに、
圧縮気体を真空発生装置の入口に配向することと、
真空発生装置を使用して、活性表面の予荷重部分上に真空を引き込むことと、
圧縮気体を活性表面の揚力部分に提供することと、を含み、
提供するステップがさらに、圧縮気体を真空発生装置の排出部から活性表面の揚力部分へと配向することを含む、
方法。
提供するステップがさらに、圧縮気体を（ｉ）活性表面の揚力部分へと直接、および（ｉｉ）真空発生装置の排出部から活性表面の揚力部分へと配向することを含む、
請求項１０に記載の方法。
真空発生装置を空気軸受け上に配置する、
請求項１０に記載の方法。
真空発生装置を空気軸受け内に配置する、
請求項１０に記載の方法。
真空発生装置の排気を使用して、空気軸受けの選択された部分を冷却する、
請求項１０に記載の方法。
真空発生装置の排気が、選択された動作軸線に沿って配向され、それによって選択された動作軸線沿いの動作を容易にする、
請求項１０に記載の方法。