JP6402459B2 - 静圧気体軸受回転案内装置 - Google Patents

Description

本発明は、静圧気体軸受回転案内装置に関する。

回転軸を支持する支持構造として、静圧気体軸受が知られている。静圧気体軸受は、回転軸を非接触の状態で回転可能に支持することができる。例えば、特許文献１には、ラジアル軸受部分およびスラスト軸受部分を備えた軸受ハウジングと、軸受ハウジングのラジアル軸受部分およびスラスト軸受部分のそれぞれに保持された静圧軸受パッドと、を備える静圧流体軸受が記載されている。

特開平５−７１５３５号公報

特許文献１の技術では、ラジアル軸受、スラスト軸受および多孔質の円筒パッド等の部材が、回転軸の周方向の全周に設けられている。このため、特許文献１の技術を用いる場合、回転軸の径方向の大きさを大型化すると、ラジアル軸受、スラスト軸受および円筒パッド等の部材が、回転軸の大型化に応じて大きくなる。しかし、部材の加工精度および多孔質材の気孔率の安定性には限界がある。このため、回転軸が大型化する場合、回転軸に作用する圧力が周方向で不均一となり、軸受負荷容量および軸受剛性が低下する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転部材に作用する圧力が周方向で均一になり、軸受負荷容量および軸受剛性の低下を抑制できる静圧気体軸受回転案内装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、静圧気体軸受回転案内装置は、軸周りに回転する円盤形状の部材であって、前記軸を含む平面で切った断面の前記軸方向の大きさが径方向外側に向かって大きくなっているコニカル部と、前記コニカル部の表面であって前記軸に対して傾斜する第１傾斜面と、前記コニカル部の表面であって前記軸に対して前記第１傾斜面とは異なる方向に傾斜する第２傾斜面と、前記コニカル部の表面であって前記軸方向から見て円形である側面と、を備える回転部材と、第１ハウジングと、前記第１ハウジングに設けられて前記第１傾斜面に向かって気体を噴出する第１エアパッドと、を備え、前記回転部材の周方向に等間隔に配置される複数の第１静圧気体軸受と、第２ハウジングと、前記第２ハウジングに設けられて前記第２傾斜面に向かって気体を噴出する第２エアパッドと、を備え、前記回転部材の周方向に等間隔に配置される複数の第２静圧気体軸受と、第３ハウジングと、前記第３ハウジングに設けられて前記側面に向かって気体を噴出する第３エアパッドと、を備え、前記回転部材の周方向に等間隔に配置される複数の第３静圧気体軸受と、を備えることを特徴とする。

これにより、回転部材が大型化する場合であっても、第１静圧気体軸受、第２静圧気体軸受および第３静圧気体軸受の大型化は抑制される。このため、第１静圧気体軸受、第２静圧気体軸受および第３静圧気体軸受が備える各部材の大きさが一定の大きさ以下に留まり、各部材の加工精度の低下および多孔質材の気孔率のバラつきが抑制される。これにより、回転部材に作用する圧力が周方向で均一になりやすくなる。よって、本発明に係る静圧気体軸受回転案内装置は、軸受負荷容量および軸受剛性の低下を抑制できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、静圧気体軸受回転案内装置は、軸周りに回転する円盤形状であって、前記軸方向に貫通する貫通孔と、前記軸を含む平面で切った断面の前記軸方向の大きさが径方向外側に向かって大きくなっているコニカル部と、前記コニカル部の表面であって前記軸に対して傾斜する第１傾斜面と、前記コニカル部の表面であって前記軸に対して前記第１傾斜面とは異なる方向に傾斜する第２傾斜面と、を備える回転部材と、第１ハウジングと、前記第１ハウジングに設けられて前記第１傾斜面に向かって気体を噴出する第１エアパッドと、を備え、前記回転部材の周方向に等間隔に配置される複数の第１静圧気体軸受と、第２ハウジングと、前記第２ハウジングに設けられて前記第２傾斜面に向かって気体を噴出する第２エアパッドと、を備え、前記回転部材の周方向に等間隔に配置される複数の第２静圧気体軸受と、を備えることを特徴とする。

これにより、回転部材が大型化する場合であっても、第１静圧気体軸受および第２静圧気体軸受の大型化は抑制される。このため、第１静圧気体軸受および第２静圧気体軸受が備える各部材の大きさが一定の大きさ以下に留まり、各部材の加工精度の低下および多孔質材の気孔率のバラつきが抑制される。これにより、回転部材に作用する圧力が周方向で均一になりやすくなる。よって、本発明に係る静圧気体軸受回転案内装置は、軸受負荷容量および軸受剛性の低下を抑制できる。

本発明によれば、回転部材に作用する圧力が周方向で均一になり、軸受負荷容量および軸受剛性の低下を抑制できる静圧気体軸受回転案内装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る静圧気体軸受回転案内装置を、筐体の上面部を除いて示す平面図である。 図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面を示す図である。 図３は、回転部材の第１傾斜面側から見た第１ハウジングおよび第１エアパッドを示す図である。 図４は、回転部材の側面側から見た第３ハウジングおよび第３エアパッドを示す図である。 図５は、図４におけるＢ−Ｂ’断面を示す図である。 図６は、変形例に係る静圧気体軸受回転案内装置を、回転部材の軸を含む平面で切った断面を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態）
図１は、本実施形態に係る静圧気体軸受回転案内装置を、筐体の上面部を除いて示す平面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面を示す図である。図３は、回転部材の第１傾斜面側から見た第１ハウジングおよび第１エアパッドを示す図である。図４は、回転部材の側面側から見た第３ハウジングおよび第３エアパッドを示す図である。図５は、図４におけるＢ−Ｂ’断面を示す図である。図１、２に示すように、静圧気体軸受回転案内装置１は、例えば、筐体１０と、回転部材６と、３つの第１静圧気体軸受ａｂ１と、３つの第２静圧気体軸受ａｂ２と、３つの第３静圧気体軸受ａｂ３と、を備える。静圧気体軸受回転案内装置１は、例えば、ウェハーの検査装置において、被検査物であるウェハーを回転させる機構として用いられる。なお、第１静圧気体軸受ａｂ１と、第２静圧気体軸受ａｂ２と、第３静圧気体軸受ａｂ３は、必ずしもそれぞれ３つでなくてもよく、それぞれ２つであってもよいし、それぞれ４つ以上であってもよい。

図１に示すように、筐体１０は、環状である。また、図２に示すように、筐体１０は、上面部１０１と、底面部１０２と、側面部１０３と、を備える。上面部１０１は、円環形状の板状部材である。底面部１０２は、上面部１０１に平行である円環形状の板状部材である。側面部１０３は、上面部１０１および底面部１０２を連結する部材である。例えば本実施形態において、筐体１０は、上面部１０１および底面部１０２が鉛直方向に対して直交するように配置されている。

回転部材６は、軸Ｚ周りに回転する円盤形状の部材である。例えば本実施形態において、軸Ｚは、水平面に対して直交している。回転部材６は、例えばステンレス鋼で形成されている。回転部材６は、軸Ｚに対して直交する板状であって、軸Ｚ方向に貫通する貫通孔６ｈを有する平坦部６４を備える。回転部材６は、軸Ｚを含む平面で切った断面の軸Ｚ方向の大きさが径方向外側に向かって大きくなっているコニカル部６ｃを備える。コニカル部６ｃは、平坦部６４の径方向外側の端部に設けられている。回転部材６は、コニカル部６ｃの表面であって軸Ｚに対して傾斜する第１傾斜面６１と、コニカル部６ｃの表面であって軸Ｚに対して第１傾斜面６１とは異なる方向に傾斜する第２傾斜面６２と、コニカル部６ｃの表面であって軸Ｚ方向から見て円形である側面６３と、を備える。側面６３は、曲面であって、第１傾斜面６１の径方向外側の端部と第２傾斜面６２の径方向外側の端部とを接続している。また、平坦部６４は、貫通孔６ｈよりも径方向外側の位置に、軸Ｚ方向に貫通する複数の取付孔６１ｈを備える。取付孔６１ｈは、例えば、回転部材６の周方向に等間隔に配置されている。例えば、ウェハー等の被検査物を保持する機台（チャック）が、ボルト等の固定具および取付孔６１ｈを用いて、回転部材６に固定される。

図１に示すように、３つの第１静圧気体軸受ａｂ１は、回転部材６の周方向に等間隔に配置されている。図２に示すように、第１静圧気体軸受ａｂ１は、第１ハウジング４と、第１エアパッド５と、を備える。

第１ハウジング４は、第１傾斜面６１に対向するように配置されている。第１ハウジング４は、例えばステンレス鋼で形成されている。第１ハウジング４を第１傾斜面６１から見た形状は、例えば扇形状である。図２に示すように、第１ハウジング４は、第１傾斜面６１と対向する面とは反対側の面に、球状の窪みであるソケット部４８を備える。ソケット部４８には、ボールスタッドｂの球状の先端部が嵌まっている。ボールスタッドｂは、上面部１０１を貫通しており、緩み止めナットｎによって位置決めされている。これにより、第１ハウジング４は、上面部１０１に揺動可能に支持されている。また、ボールスタッドｂの先端部の位置は、緩み止めナットｎを緩めることで調整することができる。

第１エアパッド５は、例えばグラファイトにより形成された板状の多孔質材であって、第１ハウジング４に支持される。図２に示すように、第１ハウジング４は、第１傾斜面６１と対向する面に第１凹部４９を備える。第１エアパッド５は、第１凹部４９に嵌まっている。第１エアパッド５は、例えば、接着剤によって第１凹部４９に固定されている。図３に示すように、第１エアパッド５は、例えばそれぞれの第１ハウジング４に５つずつ固定されている。５つの第１エアパッド５は、例えば回転部材６の周方向で等間隔に並べられている。なお、第１エアパッド５は、ボルト等によって第１凹部４９に固定されていてもよい。また、それぞれの第１ハウジング４に固定される第１エアパッド５は、必ずしも５つでなくてもよく、４つ以下であってもよいし６つ以上であってもよい。

図１に示すように、３つの第２静圧気体軸受ａｂ２は、回転部材６の周方向に等間隔に配置されている。第２静圧気体軸受ａｂ２は、例えば、回転部材６の軸方向から見た場合に第１静圧気体軸受ａｂ１と重なるように配置されている。図２に示すように、第２静圧気体軸受ａｂ２は、第２ハウジング７と、第２エアパッド８と、を備える。

第２ハウジング７は、第２傾斜面６２に対向するように配置されている。第２ハウジング７は、例えばステンレス鋼で形成されている。第２ハウジング７を第２傾斜面６２から見た形状は、例えば扇形状である。図２に示すように、第２ハウジング７は、第２傾斜面６２と対向する面とは反対側の面に、球状の窪みであるソケット部７８を備える。ソケット部７８には、ボールスタッドｂの球状の先端部が嵌まっている。ボールスタッドｂは、底面部１０２を貫通しており、緩み止めナットｎによって位置決めされている。これにより、第２ハウジング７は、底面部１０２に揺動可能に支持されている。

第２エアパッド８は、例えばグラファイトにより形成された板状の多孔質材であって、第２ハウジング７に支持される。第２ハウジング７は、第２傾斜面６２と対向する面に第１凹部７９を備える。第２エアパッド８は、第１凹部７９に嵌まっている。第２エアパッド８は、例えば、接着剤によって第１凹部７９に固定されている。第２エアパッド８は、例えばそれぞれの第２ハウジング７に５つずつ固定されている。５つの第２エアパッド８は、例えば回転部材６の周方向で等間隔に並べられている。なお、第２エアパッド８は、ボルト等によって第１凹部７９に固定されていてもよい。また、それぞれの第２ハウジング７に固定される第２エアパッド８は、必ずしも５つでなくてもよく、４つ以下であってもよいし６つ以上であってもよい。

図１に示すように、３つの第３静圧気体軸受ａｂ３は、回転部材６の周方向に等間隔に配置されている。第３静圧気体軸受ａｂ３は、例えば、第１静圧気体軸受ａｂ１および第２静圧気体軸受ａｂ２と回転部材６の周方向の位置が同じになるように配置されている。図２に示すように、第３静圧気体軸受ａｂ３は、第３ハウジング２と、第３エアパッド３と、を備える。

第３ハウジング２は、側面６３に対向するように配置されている。第３ハウジング２は、例えばステンレス鋼で形成されている。図４に示すように、第３ハウジング２を側面６３から見た形状は、例えば長方形である。図２に示すように、第３ハウジング２は、側面６３と対向する面とは反対側の面に、球状の窪みであるソケット部２８を備える。ソケット部２８には、ボールスタッドｂの球状の先端部が嵌まっている。ボールスタッドｂは、側面部１０３を貫通しており、緩み止めナットｎによって位置決めされている。これにより、第３ハウジング２は、側面部１０３に揺動可能に支持されている。

第３エアパッド３は、例えばグラファイトにより形成された板状の多孔質材であって、第３ハウジング２に支持される。第３ハウジング２は、側面６３と対向する面に第１凹部２９を備える。第３エアパッド３は、第１凹部２９に嵌まっている。第３エアパッド３は、例えば、接着剤によって第１凹部２９に固定されている。図４に示すように、第３エアパッド３は、例えばそれぞれの第３ハウジング２に５つずつ固定されている。５つの第３エアパッド３は、例えば回転部材６の周方向で等間隔に並べられている。なお、第３エアパッド３は、ボルト等によって第１凹部２９に固定されていてもよい。また、それぞれの第３ハウジング２に固定される第３エアパッド３は、必ずしも５つでなくてもよく、４つ以下であってもよいし６つ以上であってもよい。

図４、５に示すように、第３ハウジング２は、内部に設けられる流路である内部流路２１を備える。内部流路２１の一端は、第３ハウジング２の外部に開口している。第３ハウジング２は、第１凹部２９の底面に設けられる第１凹部２９よりも小さい凹部であって内部流路２１に接続される第２凹部２３を備える。例えば、第２凹部２３は、側面６３から見た形状が矩形である矩形部２３ａと、側面６３から見た形状が十字形である十字部２３ｂと、を備える。十字部２３ｂは、矩形部２３ａの内側に配置されている。十字部２３ｂの端部は、矩形部２３ａの４辺それぞれの中間部に連結されている。

図５に示すように、第３エアパッド３は、回転部材６の側面６３に対向する表面である噴出面３１と、噴出面３１とは反対側の表面である裏面３２を備える。噴出面３１は、例えば、第３エアパッド３が対向する回転部材６の側面６３に沿う曲面状である。これにより、噴出面３１と側面６３との間に生ずる隙間Ｇは一定になっている。例えば本実施形態において、隙間Ｇは、１０μｍ程度である。裏面３２は、平坦面であり、第１凹部２９の底面に接している。

内部流路２１には、外部から圧縮空気が導入される。内部流路２１に導入された圧縮空気は、第２凹部２３を通じて、第３エアパッド３の裏面３２の広範囲に接する。第３エアパッド３が多孔質材であるため、圧縮空気は、裏面３２側から噴出面３１側へ第３エアパッド３の内部を移動する。圧縮空気は、第３エアパッド３の内部の気孔を通じて拡散するので、噴出面３１の全体から回転部材６の側面６３に向かって噴出する。このため、第３静圧気体軸受ａｂ３によって、径方向内側向きの力が回転部材６に加えられる。

また、第１ハウジング４は、図３に示すように、第３ハウジング２の内部流路２１に相当する内部流路４１と、第３ハウジング２の第２凹部２３に相当する第２凹部４３と、を備える。内部流路４１および第２凹部４３を通じて圧縮空気が第１エアパッド５に導入され、第１エアパッド５から第１傾斜面６１に向かって圧縮空気が噴出する。このため、第１静圧気体軸受ａｂ１によって、鉛直方向下向きの力および径方向外側向きの力が回転部材６に加えられる。また、第１エアパッド５の圧縮空気が噴出する面と第１傾斜面６１の間の隙間の大きさは、上述した隙間Ｇの大きさと同程度である。

また、第２ハウジング７は、例えば内部流路４１と同じ形状の内部流路と、第２凹部４３と同じ形状の第２凹部と、を備える。第２ハウジング７における内部流路および第２凹部を通じて圧縮空気が第２エアパッド８に導入され、第２エアパッド８から第２傾斜面６２に向かって圧縮空気が噴出する。このため、第２静圧気体軸受ａｂ２によって、鉛直方向上向きの力および径方向外側向きの力が回転部材６に加えられる。また、第２エアパッド８の圧縮空気が噴出する面と第２傾斜面６２の間の隙間の大きさは、上述した隙間Ｇの大きさと同等である。

第１エアパッド５から噴出させる圧縮空気の量、第２エアパッド８から噴出させる圧縮空気の量および第３エアパッド３から噴出させる圧縮空気の量は、それぞれ独立に調整することができる。これにより、第２静圧気体軸受ａｂ２によって回転部材６に加えられる鉛直方向上向きの力が、第１静圧気体軸受ａｂ１によって回転部材６に加えられる鉛直方向下向きの力と回転部材６にかかる重力との合力に釣り合う。このため、回転部材６が第１エアパッド５および第２エアパッド８に非接触の状態で、回転部材６の軸方向の位置が規制される。また、第１静圧気体軸受ａｂ１および第２静圧気体軸受ａｂ２が回転部材６の周方向に等間隔に配置されているため、回転部材６の軸Ｚに対する傾きの規制が容易である。また、回転部材６の軸Ｚに対する傾きに変化が生じた場合であっても、第１ハウジング４および第２ハウジング７が揺動できるので、回転部材６が第１エアパッド５および第２エアパッド８に非接触である状態が保たれやすい。

また、第３静圧気体軸受ａｂ３によって回転部材６に加えられる径方向内側向きの力が、第１静圧気体軸受ａｂ１および第２静圧気体軸受ａｂ２によって回転部材６に加えられる径方向外側向きの力の合力に釣り合う。このため、回転部材６が第１エアパッド５、第２エアパッド８および第３エアパッド３に非接触である状態で、回転部材６の径方向の位置が規制される。また、回転部材６の径方向の位置に変化が生じた場合であっても、第１ハウジング４、第２ハウジング７および第３ハウジング２が揺動できるので、回転部材６が第１エアパッド５、第２エアパッド８および第３エアパッド３に非接触である状態が保たれやすい。

また、上述したように、第２静圧気体軸受ａｂ２は、回転部材６の軸方向から見た場合に第１静圧気体軸受ａｂ１と重なるように配置されている。さらに、第３静圧気体軸受ａｂ３は、第１静圧気体軸受ａｂ１および第２静圧気体軸受ａｂ２と回転部材６の周方向の位置が同じになるように配置されている。これにより、回転部材６の周方向の同じ位置に配置される１組の第１静圧気体軸受ａｂ１、第２静圧気体軸受ａｂ２および第３静圧気体軸受ａｂ３によって、回転部材６の軸方向の位置および径方向の位置の両方が規制される。これにより、静圧気体軸受回転案内装置１は、回転部材６の軸方向の位置および径方向の位置を規制しやすくなる。静圧気体軸受回転案内装置１は、回転部材６の回転運動の安定性を向上させることができる。

また、第１静圧気体軸受ａｂ１、第２静圧気体軸受ａｂ２および第３静圧気体軸受ａｂ３は、それぞれ３つである。これにより、第１静圧気体軸受ａｂ１、第２静圧気体軸受ａｂ２および第３静圧気体軸受ａｂ３がそれぞれ２つである場合に比較して、静圧気体軸受回転案内装置１は、回転部材６の軸Ｚ方向の位置および回転部材６の軸Ｚに対する傾きを規制しやすくなる。よって、静圧気体軸受回転案内装置１は、回転部材６の回転運動の安定性を向上させることができる。

また、第２静圧気体軸受ａｂ２は、回転部材６の軸Ｚ方向から見た場合に第１静圧気体軸受ａｂ１と重なるように配置される。これにより、第１静圧気体軸受ａｂ１によって回転部材６に加えられる力の作用点と、第２静圧気体軸受ａｂ２によって回転部材６に加えられる力の作用点とが、回転部材６の周方向で一致しやすくなる。このため、第１エアパッド５から噴出させる圧縮空気の量および第２エアパッド８から噴出させる圧縮空気の量の調整が容易になる。よって、静圧気体軸受回転案内装置１は、回転部材６の回転運動の安定性を容易に維持することができる。

なお、第１静圧気体軸受ａｂ１および第２静圧気体軸受ａｂ２は、必ずしも同じ数で配置されていなくてもよい。例えば、第２静圧気体軸受ａｂ２の数が、第１静圧気体軸受ａｂ１の数よりも多くてもよい。上述したように、第２静圧気体軸受ａｂ２によって回転部材６に加えられる鉛直方向上向きの力は、第１静圧気体軸受ａｂ１によって回転部材６に加えられる鉛直方向下向きの力と回転部材６にかかる重力との合力に釣り合う必要がある。このため、第２静圧気体軸受ａｂ２の数を第１静圧気体軸受ａｂ１の数よりも多くすることで、１つの第１エアパッド５から噴出する圧縮空気の量と１つの第２エアパッド８から噴出する圧縮空気の量とが、より均一になる。これにより、回転部材６の回転運動の安定性が向上する可能性がある。

また、回転部材６、第１ハウジング４、第２ハウジング７および第３ハウジング２は、必ずしもステンレス鋼で形成されていなくてもよく、他の材料で形成されていてもよい。ただし、回転部材６、第１ハウジング４、第２ハウジング７および第３ハウジング２は、熱膨張率が低い金属で形成されることが好ましい。また、第１エアパッド５、第２エアパッド８および第３エアパッド３は、必ずしもグラファイトで形成されていなくてもよく、他の材料で形成されていてもよい。ただし、第１エアパッド５、第２エアパッド８および第３エアパッド３がグラファイトで形成されている場合、回転部材６に接触したときでも回転部材６との摩擦が生じにくい点で好ましい。

以上述べたように、静圧気体軸受回転案内装置１は、軸Ｚ周りに回転する円盤形状の部材であって、軸Ｚを含む平面で切った断面の軸Ｚ方向の大きさが径方向外側に向かって大きくなっているコニカル部６ｃと、コニカル部６ｃの表面であって軸Ｚに対して傾斜する第１傾斜面６１と、コニカル部６ｃの表面であって軸Ｚに対して第１傾斜面６１とは異なる方向に傾斜する第２傾斜面６２と、コニカル部６ｃの表面であって軸Ｚ方向から見て円形である側面６３と、を備える回転部材６を備える。静圧気体軸受回転案内装置１は、第１ハウジング４と、第１ハウジング４に設けられて第１傾斜面６１に向かって気体（圧縮空気）を噴出する第１エアパッド５と、を備え、回転部材６の周方向に等間隔に配置される複数の第１静圧気体軸受ａｂ１を備える。静圧気体軸受回転案内装置１は、第２ハウジング７と、第２ハウジング７に設けられて第２傾斜面６２に向かって気体（圧縮空気）を噴出する第２エアパッド８と、を備え、回転部材６の周方向に等間隔に配置される複数の第２静圧気体軸受ａｂ２を備える。静圧気体軸受回転案内装置１は、第３ハウジング２と、第３ハウジング２に設けられて側面６３に向かって気体（圧縮空気）を噴出する第３エアパッド３と、を備え、回転部材６の周方向に等間隔に配置される複数の第３静圧気体軸受ａｂ３と、を備える。

これにより、回転部材６が大型化する場合であっても、第１静圧気体軸受ａｂ１、第２静圧気体軸受ａｂ２および第３静圧気体軸受ａｂ３の大型化は抑制される。このため、第１静圧気体軸受ａｂ１、第２静圧気体軸受ａｂ２および第３静圧気体軸受ａｂ３が備える各部材の大きさが一定の大きさ以下に留まり、各部材の加工精度の低下が抑制される。よって、静圧気体軸受回転案内装置１は、回転部材６が大きい場合でも、回転部材６を非接触で支持することができる。「回転部材６を非接触で支持する」とは、第１エアパッド５と回転部材６との間、第２エアパッド８と回転部材６との間、および第３エアパッド３と回転部材６との間にある気体（圧縮空気）によって、回転部材６の軸Ｚ方向および径方向の位置が規制されている状態を意味する。すなわち、「回転部材６を非接触で支持する」とは、気体（圧縮空気）によって回転部材６が宙に浮かんでいる状態を意味する。また、各部材の加工精度の低下および多孔質材の気孔率のバラつきが抑制されることで、回転部材６に作用する圧力が周方向で均一になりやすくなる。よって、静圧気体軸受回転案内装置１は、回転部材６が大きい場合でも軸受負荷容量および軸受剛性の低下を抑制できる。ここで、軸受負荷容量とは、静圧気体軸受回転案内装置１が回転部材６を非接触で支持することができる最大荷重である。軸受剛性とは、回転部材６の回転中において衝撃または振動等が回転部材６に加えられたとき、回転部材６が第１エアパッド５、第２エアパッド８または第３エアパッド３に接触せずに回転できる度合である。軸受剛性の単位は、例えば[Ｎ／μｍ]である。すなわち、軸受剛性は、回転中の回転部材６を１μｍ移動させるのに要する荷重[Ｎ]を意味する。

（変形例）
図６は、変形例に係る静圧気体軸受回転案内装置を、回転部材の軸を含む平面で切った断面を示す図である。上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

変形例に係る静圧気体軸受回転案内装置１は、回転部材６Ａを備える。回転部材６Ａは、軸Ｚ周りに回転する円盤形状の部材である。回転部材６Ａは、例えばステンレス鋼で形成されている。回転部材６Ａは、軸Ｚを含む平面で切った断面の軸Ｚ方向の大きさが径方向外側に向かって大きくなっているコニカル部６ｃＡを備える。コニカル部６ｃＡは、平坦部６４の径方向外側の端部に設けられている。回転部材６Ａは、コニカル部６ｃＡの表面であって軸Ｚに対して傾斜する第１傾斜面６１Ａと、コニカル部６ｃＡの表面であって軸Ｚに対して第１傾斜面６１Ａとは異なる方向に傾斜する第２傾斜面６２Ａと、コニカル部６ｃＡの表面であって軸Ｚ方向から見て円形である側面６３Ａと、を備える。回転部材６Ａは、側面６３Ａに設けられる環状の溝６５を備える。溝６５は、例えば側面６３Ａを切削することで形成されている。

回転部材６Ａは、側面６３Ａに設けられる溝６５を備えるので、上述した実施形態の回転部材６に比較して軽量になる。このため、回転部材６Ａを回転させるときに回転部材６Ａに作用する慣性力が小さくなる可能性がある。よって、変形例に係る静圧気体軸受回転案内装置１は、回転部材６Ａの回転速度の制御を容易にすることができる可能性がある。

第１エアパッド５から噴出させる圧縮空気の量および第２エアパッド８から噴出させる空気の量は、それぞれ独立に調整することができる。これにより、第２静圧気体軸受ａｂ２によって回転部材６Ａに加えられる鉛直方向上向きの力が、第１静圧気体軸受ａｂ１によって回転部材６Ａに加えられる鉛直方向下向きの力と回転部材６Ａにかかる重力との合力に釣り合う。このため、回転部材６Ａが第１エアパッド５および第２エアパッド８に非接触の状態で、回転部材６Ａの軸Ｚ方向の位置が規制される。また、第１静圧気体軸受ａｂ１および第２静圧気体軸受ａｂ２が回転部材６Ａの周方向に等間隔に配置されているため、回転部材６Ａの軸Ｚに対する傾きの規制が容易である。また、回転部材６Ａの軸Ｚに対する傾きに変化が生じた場合であっても、第１ハウジング４および第２ハウジング７が揺動できるので、回転部材６Ａが第１エアパッド５および第２エアパッド８に非接触である状態が保たれやすい。

また、第１静圧気体軸受ａｂ１および第２静圧気体軸受ａｂ２によって、径方向外側向きの力が回転部材６Ａに加えられる。３つの第１静圧気体軸受ａｂ１および３つの第２静圧気体軸受ａｂ２は、上述したように回転部材６Ａの周方向に等間隔に配置されている。これにより、３つの第１静圧気体軸受ａｂ１および３つの第２静圧気体軸受ａｂ２から回転部材６Ａに加えられる力が釣り合う。このため、回転部材６Ａが第１エアパッド５および第２エアパッド８に非接触である状態で、回転部材６Ａの径方向の位置が規制される。また、回転部材６Ａの径方向の位置に変化が生じた場合であっても、第１ハウジング４および第２ハウジング７が揺動できるので、回転部材６Ａが第１ハウジング４および第２ハウジング７に非接触である状態が保たれやすい。

また、変形例における静圧気体軸受回転案内装置１は、実施形態で説明した第３静圧気体軸受ａｂ３を備えない。このため、変形例における静圧気体軸受回転案内装置１は、必要とする部材の数を抑制することができるので、装置全体を小型化することができる。

以上述べたように、変形例に係る静圧気体軸受回転案内装置１は、軸Ｚ周りに回転する円盤形状の部材であって、軸Ｚを含む平面で切った断面の軸Ｚ方向の大きさが径方向外側に向かって大きくなっているコニカル部６ｃＡと、コニカル部６ｃＡの表面であって軸Ｚに対して傾斜する第１傾斜面６１Ａと、コニカル部６ｃＡの表面であって軸Ｚに対して第１傾斜面６１Ａとは異なる方向に傾斜する第２傾斜面６２Ａと、を備える回転部材６Ａを備える。変形例に係る静圧気体軸受回転案内装置１は、第１ハウジング４と、第１ハウジング４に設けられて第１傾斜面６１Ａに向かって気体（圧縮空気）を噴出する第１エアパッド５と、を備え、回転部材６Ａの周方向に等間隔に配置される複数の第１静圧気体軸受ａｂ１を備える。変形例に係る静圧気体軸受回転案内装置１は、第２ハウジング７と、第２ハウジング７に設けられて第２傾斜面６２Ａに向かって気体（圧縮空気）を噴出する第２エアパッド８と、を備え、回転部材６Ａの周方向に等間隔に配置される複数の第２静圧気体軸受ａｂ２を備える。

これにより、回転部材６Ａが大型化する場合であっても、第１静圧気体軸受ａｂ１および第２静圧気体軸受ａｂ２の大型化は抑制される。このため、第１静圧気体軸受ａｂ１および第２静圧気体軸受ａｂ２が備える各部材の大きさが一定の大きさ以下に留まり、各部材の加工精度の低下が抑制される。よって、静圧気体軸受回転案内装置１は、回転部材６Ａが大きい場合でも、回転部材６Ａを非接触で支持することができる。「回転部材６Ａを非接触で支持する」とは、第１エアパッド５と回転部材６Ａとの間、および第２エアパッド８と回転部材６Ａとの間にある気体（圧縮空気）によって、回転部材６Ａの軸Ｚ方向および径方向の位置が規制されている状態を意味する。すなわち、「回転部材６Ａを非接触で支持する」とは、気体（圧縮空気）によって回転部材６Ａが宙に浮かんでいる状態を意味する。また、各部材の加工精度の低下および多孔質材の気孔率のバラつきが抑制されることで、回転部材６Ａに作用する圧力が周方向で均一になりやすくなる。よって、静圧気体軸受回転案内装置１は、回転部材６Ａが大きい場合でも軸受負荷容量および軸受剛性の低下を抑制できる。

なお、回転部材６Ａは、第１傾斜面６１Ａを形成する部材と、第２傾斜面６２Ａを形成する部材と、を平坦部６４に連結して形成されていてもよい。このように別部材を組み立てて回転部材６Ａを形成する場合、第１傾斜面６１Ａを形成する部材と第２傾斜面６２Ａを形成する部材との間の隙間は、溝６５である。

１ 静圧気体軸受回転案内装置
１０ 筐体
１０１ 上面部
１０２ 底面部
１０３ 側面部
２ 第３ハウジング
２１ 内部流路
２３ 第２凹部
２３ａ 矩形部
２３ｂ 十字部
２８ ソケット部
２９ 第１凹部
３ 第３エアパッド
３１ 噴出面
３２ 裏面
４ 第１ハウジング
４１ 内部流路
４３ 第２凹部
４８ ソケット部
４９ 第１凹部
５ 第１エアパッド
６、６Ａ 回転部材
６ｃ、６ｃＡ コニカル部
６ｈ 貫通孔
６１、６１Ａ 第１傾斜面
６１ｈ 取付孔
６２、６２Ａ 第２傾斜面
６３、６３Ａ 側面
６４ 平坦部
６５ 溝
７ 第２ハウジング
７８ ソケット部
７９ 第１凹部
８ 第２エアパッド
ａｂ１ 第１静圧気体軸受
ａｂ２ 第２静圧気体軸受
ａｂ３ 第３静圧気体軸受
ｂ ボールスタッド
Ｇ 隙間
ｎ 緩み止めナット

Claims (1)

1. 軸周りに回転する円盤形状の部材であって、前記軸を含む平面で切った断面の前記軸方向の大きさが径方向外側に向かって大きくなっているコニカル部と、前記コニカル部の表面であって前記軸に対して傾斜する第１傾斜面と、前記コニカル部の表面であって前記軸に対して前記第１傾斜面とは異なる方向に傾斜する第２傾斜面と、前記コニカル部の外周面である側面と、を備える回転部材と、
   第１ハウジングと、前記第１ハウジングに設けられて前記第１傾斜面に向かって気体を噴出する第１エアパッドと、を備え、前記回転部材の周方向に等間隔に配置される複数の第１静圧気体軸受と、
   第２ハウジングと、前記第２ハウジングに設けられて前記第２傾斜面に向かって気体を噴出する第２エアパッドと、を備え、前記回転部材の周方向に等間隔に配置される複数の第２静圧気体軸受と、
   第３ハウジングと、前記第３ハウジングに設けられて前記側面に向かって気体を噴出する第３エアパッドと、を備え、前記回転部材の周方向に等間隔に配置される複数の第３静圧気体軸受と、
   を備えることを特徴とする静圧気体軸受回転案内装置。

Images