JPH07305724A - 能動静圧軸受装置 - Google Patents
能動静圧軸受装置Info
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- JPH07305724A JPH07305724A JP6119759A JP11975994A JPH07305724A JP H07305724 A JPH07305724 A JP H07305724A JP 6119759 A JP6119759 A JP 6119759A JP 11975994 A JP11975994 A JP 11975994A JP H07305724 A JPH07305724 A JP H07305724A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/02—Sliding-contact bearings
- F16C29/025—Hydrostatic or aerostatic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0629—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion
- F16C32/064—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion the liquid being supplied under pressure
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 制御系の安定性を向上させるとともに、変位
センサが流体の影響を受けないようにする。 【構成】 軸受隙間に圧縮流体を噴出して圧縮流体膜を
形成し、これによって、静圧軸受１０２，１０３が取り
付けられた可動負荷部１０５が前記静圧軸受に付与する
負荷を支える静圧軸受装置であって、前記静圧軸受を前
記可動負荷部に対し前記軸受隙間方向に移動させるアク
チュエータまたは圧電素子１０４と、このアクチュエー
タの変位またはこの圧電素子に蓄積された電荷を検出す
る検出手段１０６と、その検出信号と前記アクチュエー
タまたは圧電素子への指令信号とに基づき前記静圧軸受
に加わった外力の信号を出力する外力検出手段とを備
え、前記変位または電荷の検出信号および外力の信号を
フィードバックして所定の目標値に対し前記アクチュエ
ータまたは圧電素子の駆動制御を行う。
センサが流体の影響を受けないようにする。 【構成】 軸受隙間に圧縮流体を噴出して圧縮流体膜を
形成し、これによって、静圧軸受１０２，１０３が取り
付けられた可動負荷部１０５が前記静圧軸受に付与する
負荷を支える静圧軸受装置であって、前記静圧軸受を前
記可動負荷部に対し前記軸受隙間方向に移動させるアク
チュエータまたは圧電素子１０４と、このアクチュエー
タの変位またはこの圧電素子に蓄積された電荷を検出す
る検出手段１０６と、その検出信号と前記アクチュエー
タまたは圧電素子への指令信号とに基づき前記静圧軸受
に加わった外力の信号を出力する外力検出手段とを備
え、前記変位または電荷の検出信号および外力の信号を
フィードバックして所定の目標値に対し前記アクチュエ
ータまたは圧電素子の駆動制御を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種工作機械や半導体
製造装置の可動部の案内に使用される能動静圧軸受装置
に関するものである。
製造装置の可動部の案内に使用される能動静圧軸受装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、能動静圧軸受は図３に示すような
構成になっている。同図において、３０１は可動部を案
内するためのガイド、３０２は圧縮流体を噴出するパッ
ド部、３０３は圧縮流体を供給するための供給口、３０
４は静圧軸受を駆動するためのアクチュエータである圧
電素子、３０５は静圧軸受を介してガイド３０１により
支持されたスライダー等の可動負荷部、３０６は可動負
荷部３０５のＹ方向変位を検出するための変位センサ、
３０７はガイド３０１に固定され変位センサ３０６を保
持するための部材である。
構成になっている。同図において、３０１は可動部を案
内するためのガイド、３０２は圧縮流体を噴出するパッ
ド部、３０３は圧縮流体を供給するための供給口、３０
４は静圧軸受を駆動するためのアクチュエータである圧
電素子、３０５は静圧軸受を介してガイド３０１により
支持されたスライダー等の可動負荷部、３０６は可動負
荷部３０５のＹ方向変位を検出するための変位センサ、
３０７はガイド３０１に固定され変位センサ３０６を保
持するための部材である。
【０００３】供給口３０３から供給された圧縮流体はパ
ッド部３０２を介してガイド３０１との間に流体膜を生
成し、可動負荷部３０５を浮上させる。そして、可動負
荷部３０５の変位Ｙｓを検出し、図６に示すような構成
の制御系にてフィードバック制御を行って変位Ｙｓを制
御している。図６において、６０１は可動負荷部３０５
のＹ方向変位の目標位置指令値、６０２は目標位置指令
値６０１と変位センサ３０６で検出した実際の位置との
差を計算する減算器、６０３は本図の構成のフィードバ
ック制御系を安定させ、制御性能を調整するためのＰＩ
Ｄ調整器、６０４はＰＩＤ調整器６０３と併用して制御
系を安定させるためのフィルタ、６０５は減算器６０２
で計算された位置偏差信号に基づいて圧電素子３０４を
伸縮させるための駆動装置、６０６は図３に示したパッ
ド部３０２から圧電素子３０４までに代表される構成部
品からなる能動静圧軸受及びそれによって支持された可
動負荷部３０５を含む可動部である。変位センサ３０６
は可動部６０６のガイド３０１からのＹ方向変位Ｙｓを
ガイド３０１を基準として検出する。
ッド部３０２を介してガイド３０１との間に流体膜を生
成し、可動負荷部３０５を浮上させる。そして、可動負
荷部３０５の変位Ｙｓを検出し、図６に示すような構成
の制御系にてフィードバック制御を行って変位Ｙｓを制
御している。図６において、６０１は可動負荷部３０５
のＹ方向変位の目標位置指令値、６０２は目標位置指令
値６０１と変位センサ３０６で検出した実際の位置との
差を計算する減算器、６０３は本図の構成のフィードバ
ック制御系を安定させ、制御性能を調整するためのＰＩ
Ｄ調整器、６０４はＰＩＤ調整器６０３と併用して制御
系を安定させるためのフィルタ、６０５は減算器６０２
で計算された位置偏差信号に基づいて圧電素子３０４を
伸縮させるための駆動装置、６０６は図３に示したパッ
ド部３０２から圧電素子３０４までに代表される構成部
品からなる能動静圧軸受及びそれによって支持された可
動負荷部３０５を含む可動部である。変位センサ３０６
は可動部６０６のガイド３０１からのＹ方向変位Ｙｓを
ガイド３０１を基準として検出する。
【０００４】目標位置指令値６０１は減算器６０２にて
変位センサ３０６で検出された変位と比較され、位置偏
差信号となる。この位置偏差信号はＰＩＤ調整器６０３
及びフィルタ６０４を介して、駆動装置６０５に与えら
れる。駆動装置６０５は位置偏差をなくすように圧電素
子３０４を駆動し、変位Ｙｓを目標位置指令値６０１に
到達させる制御を行う。
変位センサ３０６で検出された変位と比較され、位置偏
差信号となる。この位置偏差信号はＰＩＤ調整器６０３
及びフィルタ６０４を介して、駆動装置６０５に与えら
れる。駆動装置６０５は位置偏差をなくすように圧電素
子３０４を駆動し、変位Ｙｓを目標位置指令値６０１に
到達させる制御を行う。
【０００５】図４は他の従来例に係る能動静圧軸受装置
を示す。同図において、４０６は可動負荷部３０５のＹ
方向変位を検出するための変位センサであり、可動負荷
部３０５を基準としてガイド３０１と可動負荷部３０５
との間のＹ方向変位Ｙｓを検出する。図３のものと異な
るのはこの点のみであり、図３のものと同様に図６で示
した構成の制御系にてフィードバック制御が行われる。
を示す。同図において、４０６は可動負荷部３０５のＹ
方向変位を検出するための変位センサであり、可動負荷
部３０５を基準としてガイド３０１と可動負荷部３０５
との間のＹ方向変位Ｙｓを検出する。図３のものと異な
るのはこの点のみであり、図３のものと同様に図６で示
した構成の制御系にてフィードバック制御が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来例では以下のような課題を抱えている。先ず、図３
のような能動静圧軸受の構成によれば、ガイドに固定さ
れた部材３０７を基準として可動負荷部の変位Ｙｓを検
出しており、可動負荷部３０５がＸ方向もしくはＺ方向
に移動するため、検出点と駆動点を常に同一線上に配置
することはできない。その結果、図６の能動静圧軸受の
制御系において、可動負荷部３０５の各振動モードが制
御ループに入ってきて、制御系の安定性確保に問題を生
じる。また、図４のような能動静圧軸受の構成では、可
動負荷部３０５を基準としてガイド３０１を見ているの
で、検出点と駆動点を常に同一線上に配置できるが、変
位センサ４０６が流体供給口３０３の近傍に位置してい
るため、流体の影響を受け、使用できる変位センサ３０
３が制限される。例えば、流体として油を使用した場合
には、光学式のレーザ測長期などの変位測定器は使えな
くなる。
従来例では以下のような課題を抱えている。先ず、図３
のような能動静圧軸受の構成によれば、ガイドに固定さ
れた部材３０７を基準として可動負荷部の変位Ｙｓを検
出しており、可動負荷部３０５がＸ方向もしくはＺ方向
に移動するため、検出点と駆動点を常に同一線上に配置
することはできない。その結果、図６の能動静圧軸受の
制御系において、可動負荷部３０５の各振動モードが制
御ループに入ってきて、制御系の安定性確保に問題を生
じる。また、図４のような能動静圧軸受の構成では、可
動負荷部３０５を基準としてガイド３０１を見ているの
で、検出点と駆動点を常に同一線上に配置できるが、変
位センサ４０６が流体供給口３０３の近傍に位置してい
るため、流体の影響を受け、使用できる変位センサ３０
３が制限される。例えば、流体として油を使用した場合
には、光学式のレーザ測長期などの変位測定器は使えな
くなる。
【０００７】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、能動静圧軸受装置において、制御系の安定
性を向上させるとともに、変位センサが流体の影響を受
けないようにすることにある。
題点に鑑み、能動静圧軸受装置において、制御系の安定
性を向上させるとともに、変位センサが流体の影響を受
けないようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の能動静圧軸受装置は、軸受隙間に圧縮流体を噴
出して圧縮流体膜を形成し、これによって、静圧軸受が
取り付けられた可動負荷部が前記静圧軸受に付与する負
荷を支える静圧軸受装置であって、前記静圧軸受を前記
可動負荷部に対し前記軸受隙間方向に移動させるアクチ
ュエータまたは圧電素子と、このアクチュエータの変位
またはこの圧電素子に蓄積された電荷を検出する検出手
段と、その検出信号と前記アクチュエータまたは圧電素
子への指令信号とに基づき前記静圧軸受に加わった外力
の信号を出力する外力検出手段とを備え、前記変位また
は電荷の検出信号および外力の信号をフィードバックし
て所定の目標値に対し前記アクチュエータまたは圧電素
子の駆動制御を行うことを特徴とする。
本発明の能動静圧軸受装置は、軸受隙間に圧縮流体を噴
出して圧縮流体膜を形成し、これによって、静圧軸受が
取り付けられた可動負荷部が前記静圧軸受に付与する負
荷を支える静圧軸受装置であって、前記静圧軸受を前記
可動負荷部に対し前記軸受隙間方向に移動させるアクチ
ュエータまたは圧電素子と、このアクチュエータの変位
またはこの圧電素子に蓄積された電荷を検出する検出手
段と、その検出信号と前記アクチュエータまたは圧電素
子への指令信号とに基づき前記静圧軸受に加わった外力
の信号を出力する外力検出手段とを備え、前記変位また
は電荷の検出信号および外力の信号をフィードバックし
て所定の目標値に対し前記アクチュエータまたは圧電素
子の駆動制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
【作用】これによれば、アクチュエータ自身の変位また
は圧電素子の電荷を検出してフィードバックするととも
に、加わった外力をも検出してフィードバックするよう
にしたため、可動負荷部に加わった外力に対し、その力
を打ち消す方向にアクチュエータまたは圧電素子を駆動
制御することにより、軸受のコンプライアンス特性の向
上が図られる。また、検出手段は、静圧軸受の軸受面と
は反対側の面を検出ターゲットとし、可動負荷部が移動
しても常に同じターゲット面を見るようにして、駆動点
と計測点が常に同一線上にあるようにできるため、ある
いは圧電素子の電荷を検出すればよいため、制御系の安
定性確保が容易になる。また、検出手段が軸受隙間の流
体の影響を受けないため、検出手段の選択における自由
度が増加する。
は圧電素子の電荷を検出してフィードバックするととも
に、加わった外力をも検出してフィードバックするよう
にしたため、可動負荷部に加わった外力に対し、その力
を打ち消す方向にアクチュエータまたは圧電素子を駆動
制御することにより、軸受のコンプライアンス特性の向
上が図られる。また、検出手段は、静圧軸受の軸受面と
は反対側の面を検出ターゲットとし、可動負荷部が移動
しても常に同じターゲット面を見るようにして、駆動点
と計測点が常に同一線上にあるようにできるため、ある
いは圧電素子の電荷を検出すればよいため、制御系の安
定性確保が容易になる。また、検出手段が軸受隙間の流
体の影響を受けないため、検出手段の選択における自由
度が増加する。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例に係る能動静圧軸受
の構成を示す。同図において、１０１は可動部を案内す
るためのガイド、１０２は圧縮流体が噴出するパッド
部、１０３は静圧軸受に圧縮流体を供給するための供給
口、１０４は静圧軸受部を駆動するための圧電素子、１
０５は静圧軸受を介してガイド１０１により支持される
スライダー等の可動負荷部分、そして、１０６は静電容
量方式等の変位測定のできる変位センサである。
の構成を示す。同図において、１０１は可動部を案内す
るためのガイド、１０２は圧縮流体が噴出するパッド
部、１０３は静圧軸受に圧縮流体を供給するための供給
口、１０４は静圧軸受部を駆動するための圧電素子、１
０５は静圧軸受を介してガイド１０１により支持される
スライダー等の可動負荷部分、そして、１０６は静電容
量方式等の変位測定のできる変位センサである。
【００１１】供給口１０３より供給された定圧の圧縮流
体はパッド部１０２を介してガイド１０１との間に流体
膜を生成し、可動負荷部１０５を浮上させる。その結
果、可動負荷部１０５は同図に示すＸ方向もしくはＺ方
向に滑らかに移動できる。しかし、静圧軸受だけでは可
動負荷部１０５のＹ方向に力が加わるとＹ方向の位置ず
れを生じる。そこで圧電素子１０４を駆使して、加わっ
た力と反対方向の力を発生させ位置ずれを補正する構成
になっている。
体はパッド部１０２を介してガイド１０１との間に流体
膜を生成し、可動負荷部１０５を浮上させる。その結
果、可動負荷部１０５は同図に示すＸ方向もしくはＺ方
向に滑らかに移動できる。しかし、静圧軸受だけでは可
動負荷部１０５のＹ方向に力が加わるとＹ方向の位置ず
れを生じる。そこで圧電素子１０４を駆使して、加わっ
た力と反対方向の力を発生させ位置ずれを補正する構成
になっている。
【００１２】図５はこの補正を行うための制御系のブロ
ック図である。同図において５０１は圧電素子１０４の
変位量を決めるための目標値、５０２は目標値と実際の
変位との偏差を計算するための減算器、５０３は制御系
の安定性や応答性等を調整するためのＰＩＤに代表され
る調整器、５０４は制御系の安定性を確保するためのフ
ィルタ、５０５は静圧軸受を駆動するための圧電素子１
０４及び圧電素子を変位させるための電力増幅器を含む
駆動装置、５０６は静圧軸受と静圧軸受によって支持さ
れているスライダ等の可動負荷部を含む可動部、５０８
は圧電素子１０４の変位量を検出するための変位セン
サ、５０９は変位センサ５０８によって検出した信号を
増幅するための増幅器、５１０は駆動装置５０５への指
令信号とセンサ５０８からの検出信号からスライダ等の
可動負荷部１０５に加わった外力を推定する推定器、５
１１は推定器の一部であって駆動装置５０５から変位セ
ンサ５０８までの伝達特性を数式で表した数式モデル
部、５１２も推定器５１０の一部であって数式モデル部
５１１の出力と変位センサ５０８の検出結果との差をと
る減算器、５１３は外力推定器５１０で得られた信号を
増幅するための増幅器、５１４は外力推定器５１０の出
力から不要な周波数成分を取り除くためのフィルタ、５
１５は変位センサ５０８によって検出した信号と外力推
定器５１０によって推定された信号を加算するための加
算器、５１６はスライダ等の可動負荷部１０５に加わる
であろう想定外力、Ｙは制御対象パラメータである可動
負荷部１０５のガイド面からの変位、Ｙｓは圧電素子の
変位量である。
ック図である。同図において５０１は圧電素子１０４の
変位量を決めるための目標値、５０２は目標値と実際の
変位との偏差を計算するための減算器、５０３は制御系
の安定性や応答性等を調整するためのＰＩＤに代表され
る調整器、５０４は制御系の安定性を確保するためのフ
ィルタ、５０５は静圧軸受を駆動するための圧電素子１
０４及び圧電素子を変位させるための電力増幅器を含む
駆動装置、５０６は静圧軸受と静圧軸受によって支持さ
れているスライダ等の可動負荷部を含む可動部、５０８
は圧電素子１０４の変位量を検出するための変位セン
サ、５０９は変位センサ５０８によって検出した信号を
増幅するための増幅器、５１０は駆動装置５０５への指
令信号とセンサ５０８からの検出信号からスライダ等の
可動負荷部１０５に加わった外力を推定する推定器、５
１１は推定器の一部であって駆動装置５０５から変位セ
ンサ５０８までの伝達特性を数式で表した数式モデル
部、５１２も推定器５１０の一部であって数式モデル部
５１１の出力と変位センサ５０８の検出結果との差をと
る減算器、５１３は外力推定器５１０で得られた信号を
増幅するための増幅器、５１４は外力推定器５１０の出
力から不要な周波数成分を取り除くためのフィルタ、５
１５は変位センサ５０８によって検出した信号と外力推
定器５１０によって推定された信号を加算するための加
算器、５１６はスライダ等の可動負荷部１０５に加わる
であろう想定外力、Ｙは制御対象パラメータである可動
負荷部１０５のガイド面からの変位、Ｙｓは圧電素子の
変位量である。
【００１３】与えられた目標値５０１は、減算器５０２
によって、変位センサ５０８で検出された結果等との差
である偏差に変換される。そして、その偏差信号がＰＩ
Ｄ調整器５０３およびフィルタ５０４を介し偏差指令と
して駆動装置５０５に与えられる。駆動装置５０５は与
えられた偏差指令に従って、圧電素子１０４を変位させ
る。圧電素子１０４の変位Ｙｓは変位センサ５０８で検
出され、増幅器５０９を介して減算器５０２にフィード
バックされる。こうすることで圧電素子１０４の変位Ｙ
ｓが与えられた目標値に従って決定できる。
によって、変位センサ５０８で検出された結果等との差
である偏差に変換される。そして、その偏差信号がＰＩ
Ｄ調整器５０３およびフィルタ５０４を介し偏差指令と
して駆動装置５０５に与えられる。駆動装置５０５は与
えられた偏差指令に従って、圧電素子１０４を変位させ
る。圧電素子１０４の変位Ｙｓは変位センサ５０８で検
出され、増幅器５０９を介して減算器５０２にフィード
バックされる。こうすることで圧電素子１０４の変位Ｙ
ｓが与えられた目標値に従って決定できる。
【００１４】しかしながら、上記構成の制御だけでは可
動負荷部１０５に外力が加わった場合、静圧軸受の流体
膜の厚さが変動するためＹ方向の変位Ｙが変動してしま
う。そこで、上記圧電素子１０４自身の変位Ｙｓを制御
するための制御系に外力推定器５１０を設けている。外
力推定器５１０は図５に示すように、駆動装置５０５に
与えられる指令信号に基づき数式モデル部５１１におい
て圧電素子１０４の変位量Ｙｓを推定し、その推定結果
と変位センサ５０８の出力とを減算器５１２において比
較する。もし、外力５１６がない場合には数式モデル部
５１１における推定結果と変位センサ５０８で検出した
結果とが等しくなり、外力推定器５１０からは信号は出
力されない。逆に言うと、外力推定器５１０から信号が
出力されるときにはその信号は圧電素子１０４の変位で
生じたものではなく、外力によるものであるといえるの
である。
動負荷部１０５に外力が加わった場合、静圧軸受の流体
膜の厚さが変動するためＹ方向の変位Ｙが変動してしま
う。そこで、上記圧電素子１０４自身の変位Ｙｓを制御
するための制御系に外力推定器５１０を設けている。外
力推定器５１０は図５に示すように、駆動装置５０５に
与えられる指令信号に基づき数式モデル部５１１におい
て圧電素子１０４の変位量Ｙｓを推定し、その推定結果
と変位センサ５０８の出力とを減算器５１２において比
較する。もし、外力５１６がない場合には数式モデル部
５１１における推定結果と変位センサ５０８で検出した
結果とが等しくなり、外力推定器５１０からは信号は出
力されない。逆に言うと、外力推定器５１０から信号が
出力されるときにはその信号は圧電素子１０４の変位で
生じたものではなく、外力によるものであるといえるの
である。
【００１５】よって、この外力推定器５１０で推定した
信号を、圧電素子１０４の変位を制御するための制御系
にフィードバックしてやると、圧電素子１０４は静圧軸
受を駆動し、静圧軸受の流体膜の厚さを変動させ、軸受
部に力を発生させる。この発生した力が外力を打ち消す
方向に働き、外力に対する可動負荷部１０５のＹ方向の
位置ずれを抑える。
信号を、圧電素子１０４の変位を制御するための制御系
にフィードバックしてやると、圧電素子１０４は静圧軸
受を駆動し、静圧軸受の流体膜の厚さを変動させ、軸受
部に力を発生させる。この発生した力が外力を打ち消す
方向に働き、外力に対する可動負荷部１０５のＹ方向の
位置ずれを抑える。
【００１６】図７は本実施例を適用した時のシミュレー
ション結果として、外力５１６に対する可動負荷部１０
５のＹ方向変位Ｙの伝達特性を示す。また、図８は外力
推定器５１０を用いたフィードバックを行わない場合の
伝達特性を示し、これは静圧軸受だけで可動負荷部１０
５を支持したときと同じ特性である。両結果を比較して
みると４０Ｈｚ以下の周波数領域に限られているが、図
７におけるゲイン特性が下がっている。これは外力に対
する変位量が減ったことを意味し、軸受のコンプライア
ンス特性の向上が図られていると言える。
ション結果として、外力５１６に対する可動負荷部１０
５のＹ方向変位Ｙの伝達特性を示す。また、図８は外力
推定器５１０を用いたフィードバックを行わない場合の
伝達特性を示し、これは静圧軸受だけで可動負荷部１０
５を支持したときと同じ特性である。両結果を比較して
みると４０Ｈｚ以下の周波数領域に限られているが、図
７におけるゲイン特性が下がっている。これは外力に対
する変位量が減ったことを意味し、軸受のコンプライア
ンス特性の向上が図られていると言える。
【００１７】一般に本実施例のような数式モデルを使用
した制御系を構成した場合、その数式モデルの正確さ等
が問題となってくる。しかし、本実施例の場合、数式モ
デルの対象がアクチュエータとその変位計測のためのセ
ンサまでの伝達特性であり、その間に複雑な機構等が介
在しない点や、駆動系と計測系を同一直線上に配置でき
る構成になっている点から、数式モデルが簡単になり、
正確なモデルが得られる。
した制御系を構成した場合、その数式モデルの正確さ等
が問題となってくる。しかし、本実施例の場合、数式モ
デルの対象がアクチュエータとその変位計測のためのセ
ンサまでの伝達特性であり、その間に複雑な機構等が介
在しない点や、駆動系と計測系を同一直線上に配置でき
る構成になっている点から、数式モデルが簡単になり、
正確なモデルが得られる。
【００１８】図２は他の実施例を示す。この例は図１の
装置から変位センサ１０６を取り外し、その代わりに圧
電素子１０４の電荷を検出するようにしたものである。
圧電素子１０４の電荷はその変位と比例関係にあるの
で、変位Ｙｓの検出の代用として使える。そして、その
制御系は図５に示したものにおいて変位センサ１０６を
電荷検出系に置き換えただけのものを用いることができ
る。この場合、変位センサを省略できるためコストダウ
ンを図ることができる。
装置から変位センサ１０６を取り外し、その代わりに圧
電素子１０４の電荷を検出するようにしたものである。
圧電素子１０４の電荷はその変位と比例関係にあるの
で、変位Ｙｓの検出の代用として使える。そして、その
制御系は図５に示したものにおいて変位センサ１０６を
電荷検出系に置き換えただけのものを用いることができ
る。この場合、変位センサを省略できるためコストダウ
ンを図ることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、軸
受のコンプライアンス特性の向上を図ることができると
ともに、駆動点と計測点を同一線上に配置でき、あるい
は圧電素子の電荷を検出すればよいため、制御系の安定
化を容易にすることができる。また、検出手段は静圧軸
受の流体による拘束がないため、設計の自由度を向上さ
せることができる。
受のコンプライアンス特性の向上を図ることができると
ともに、駆動点と計測点を同一線上に配置でき、あるい
は圧電素子の電荷を検出すればよいため、制御系の安定
化を容易にすることができる。また、検出手段は静圧軸
受の流体による拘束がないため、設計の自由度を向上さ
せることができる。
【図１】 本発明の一実施例に係る能動静圧軸受の構成
図である。
図である。
【図２】 本発明の他の実施例に係る能動静圧軸受の構
成図である。
成図である。
【図３】 従来の能動静圧軸受の構成図である。
【図４】 従来の他の能動静圧軸受の構成図である。
【図５】 図１の装置における制御系のブロック図であ
る。
る。
【図６】 図３の装置における制御系のブロック図であ
る。
る。
【図７】 図１の装置におけるコンプライアンス特性図
である。
である。
【図８】 静圧軸受のコンプライアンス特性図である。
１０１，３０１：可動部の案内のためのガイド、１０
２，３０２：静圧軸受のパッド部、１０３，３０３：圧
縮流体の供給口、１０４，３０４：圧電素子、１０５，
３０５：可動部、１０６，３０６，４０６：変位セン
サ、５０１：目標値、５０２，５１２，６０２：減算
器、５０３，６０３：ＰＩＤ調整器、５０４，５１４，
６０４：フィルタ、５０５，６０５：静圧軸受駆動装
置、５０６，６０６：静圧軸受及びその負荷部、５０
９：増幅器、５１０：外力推定器、５１１：数式モデル
部、５１３：増幅器、５１５：加算器、５１６，６０
９：加わってくる想定外力。
２，３０２：静圧軸受のパッド部、１０３，３０３：圧
縮流体の供給口、１０４，３０４：圧電素子、１０５，
３０５：可動部、１０６，３０６，４０６：変位セン
サ、５０１：目標値、５０２，５１２，６０２：減算
器、５０３，６０３：ＰＩＤ調整器、５０４，５１４，
６０４：フィルタ、５０５，６０５：静圧軸受駆動装
置、５０６，６０６：静圧軸受及びその負荷部、５０
９：増幅器、５１０：外力推定器、５１１：数式モデル
部、５１３：増幅器、５１５：加算器、５１６，６０
９：加わってくる想定外力。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｋ
Claims (2)
- 【請求項１】 軸受隙間に圧縮流体を噴出して圧縮流体
膜を形成し、これによって、静圧軸受が取り付けられた
可動負荷部が前記静圧軸受に付与する負荷を支える静圧
軸受装置であって、前記静圧軸受を前記可動負荷部に対
し前記軸受隙間方向に移動させるアクチュエータと、こ
のアクチュエータの変位を検出する変位検出手段と、そ
の検出信号と前記アクチュエータへの指令信号とに基づ
き前記静圧軸受に加わった外力の信号を出力する外力検
出手段とを備え、前記変位および外力の信号をフィード
バックして所定の目標値に対し前記アクチュエータの駆
動制御を行うことを特徴とする能動静圧軸受装置。 - 【請求項２】 軸受隙間に圧縮流体を噴出して圧縮流体
膜を形成し、これによって、静圧軸受が取り付けられた
可動負荷部が前記静圧軸受に付与する負荷を支える静圧
軸受装置であって、前記静圧軸受を前記可動負荷部に対
し前記軸受隙間方向に移動させる圧電素子と、この圧電
素子に蓄積された電荷を検出する電荷検出手段と、その
検出信号と前記アクチュエータへの指令信号とに基づき
前記静圧軸受に加わった外力の信号を出力する外力検出
手段とを備え、前記電荷の検出信号および外力信号をフ
ィードバックして所定の目標値に対し前記圧電素子の駆
動制御を行うことを特徴とする能動静圧軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6119759A JPH07305724A (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | 能動静圧軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6119759A JPH07305724A (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | 能動静圧軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07305724A true JPH07305724A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14769473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6119759A Pending JPH07305724A (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | 能動静圧軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07305724A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6064467A (en) * | 1997-04-21 | 2000-05-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Alignment apparatus, and exposure apparatus with the alignment apparatus |
| US6936951B1 (en) * | 2000-11-27 | 2005-08-30 | Grq Instruments, Inc. | Smart sonic bearings and method for frictional force reduction and switching |
| US20110025171A1 (en) * | 2008-04-18 | 2011-02-03 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for testing piezoelectric/electrostrictive device, testing apparatus, and method for adjusting piezoelectric/electrostrictive device |
| JP5149627B2 (ja) * | 2005-12-15 | 2013-02-20 | 京セラ株式会社 | 静圧スライダ |
| US9416829B2 (en) | 2011-06-09 | 2016-08-16 | Beijingwest Industries Co. Ltd. | Pivot pad brake caliper |
| CN108161488A (zh) * | 2016-12-07 | 2018-06-15 | 东芝机械株式会社 | 机床以及机床的控制方法 |
| CN112727926A (zh) * | 2020-12-19 | 2021-04-30 | 北京工业大学 | 一种可控空气静压径向轴承系统 |
-
1994
- 1994-05-10 JP JP6119759A patent/JPH07305724A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6064467A (en) * | 1997-04-21 | 2000-05-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Alignment apparatus, and exposure apparatus with the alignment apparatus |
| US6936951B1 (en) * | 2000-11-27 | 2005-08-30 | Grq Instruments, Inc. | Smart sonic bearings and method for frictional force reduction and switching |
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| US20110025171A1 (en) * | 2008-04-18 | 2011-02-03 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for testing piezoelectric/electrostrictive device, testing apparatus, and method for adjusting piezoelectric/electrostrictive device |
| US8304961B2 (en) * | 2008-04-18 | 2012-11-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for testing piezoelectric/electrostrictive device, testing apparatus, and method for adjusting piezoelectric/electrostrictive device |
| US8664828B2 (en) | 2008-04-18 | 2014-03-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Testing apparatus for piezoelectric/electrostrictive device |
| US8680742B2 (en) | 2008-04-18 | 2014-03-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for adjusting piezoelectric/electrostrictive device |
| US9416829B2 (en) | 2011-06-09 | 2016-08-16 | Beijingwest Industries Co. Ltd. | Pivot pad brake caliper |
| CN108161488A (zh) * | 2016-12-07 | 2018-06-15 | 东芝机械株式会社 | 机床以及机床的控制方法 |
| US10610990B2 (en) | 2016-12-07 | 2020-04-07 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Machine tool and control method of machine tool |
| CN112727926A (zh) * | 2020-12-19 | 2021-04-30 | 北京工业大学 | 一种可控空气静压径向轴承系统 |
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