JPS61284349A - 微動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、工作機械、半導体製造装置′ｆｉ精密な動き
を要する装置において、微小変位を発生させる機構に関
するものである。

［従来技術］ 従来、空気圧を利用した直動１１４１ＩＢとしてはエア
ーシリンダ等があるが、これはシリンダとピストンから
構成されているため接触部分（ピストンリング）が存在
し、摩擦により非線形な動きを生、しそのため微動機構
としては用いられなかった。また非接触で空気圧を利用
した変位機構としては第５図に示すように静圧軸受２の
パッド３Ａ、　　３Ｂ。

３Ｃまたは３Ｄに加える空気圧を変化させて軸４の微小
変位を得るものがあった。しかし静圧軸受の特性上変位
のストロークが大きくとれない欠点があった。

［発明が解決しようとする問題点とその解決手段］本発
明の目的は、線形で比較的長いストロークの動きを保証
する微動機構を提供することである。

この目的は本発明に従って、テーパ付き軸とこれを支持
する空気軸受とから微動機構を構成し、空気軸受に加え
る空気圧を制御することによりテーパ付き軸に軸方向の
推力を発生させテーパの傾き分だけストロークを拡大す
ることにより達成される。すなわち、本発明の微動機構
は、軸中心に対し対称なテーパ付部分を有する軸と、こ
の軸のテーパ付部分と相補的な形のテーパをつけた軸受
と、この軸受を固定したハウジングと、前記の軸受に圧
縮空気を供給するノズルとを備えており、特に前記の軸
テーパ付部分は、前記の軸中心から前記の軸の両端を見
る方向に広がるか、または収斂する円錐台の形をしてい
る。

また、本発明に従って前記の軸受を軸の周りの円周上に
配置した複数の独立した軸受子として構成し、各軸受子
にノズルを設けてそれぞれを別のサーボ弁で制御するこ
とにより軸を微小に傾けることを可能としている。本発
明の一実施例で最大５自由度の微小変位が可能となる。

［実施例１ 第１図（ａ）は本発明の微動ｍＭ４の一実施例の縦断面
図であり、第１図（ｂ）は端面図である。

第１図において、１はハウジング、２ａ、　２ｂは１に
取付けられたテーパ付き空気軸受、３は空気軸受２ａ、
　２ｂに圧縮空気を供給するノズル、４は空気軸受によ
って支えられるテーパ付軸であり、軸中心Ｏに対し対称
なテーパ付部分４ａ、　４ｂを有し、この実施例では軸
中心０から軸の両端を見る方向に広がる円錐台の形をし
ている。　・ ノズル３に圧縮空気を供給すると空気軸受２ａ。

２ｂから空気が噴出し、テーパ付軸４は浮上する。

この状態では通常の空気軸受として作用する。次に一方
の空気軸受２ａの圧力を上昇させ、他方の空気軸受２ｂ
の圧力を下降させると、軸４のテーパ付部分４ａ、　４
ｂにはそれぞれ軸線に沿って反対方向にテーパ傾斜角の
正弦と圧力との積に等しい推力が作用する。テーパ部分
４ａに作用する左向きの推力がテーパ付部分４ｂに作用
する右向きの推力よりも大きいので、テーパ付軸４は左
へ移動する。そのためテーパ付部分４ａと軸受２ａとの
間隙は増加して軸受面圧力は降下し、逆にテーパ付部分
４ｂと軸受２ｂとの間隙は減少して軸受面圧力は上昇し
、それぞれの部分に作用する方向反対の推力が平衡し、
その平衡点で軸４は停止する。テーパ付部分４ａ。

４ｂに働く、テーパ傾斜角の余弦と圧力との積に等しい
ラディカル方向の押圧力は軸４を浮動させるように作用
する。

第２図（ａ）は本発明の微動機構の別の実施例の縦断面
図であり、第２図（ｂ）は端面図である。

第２図において第１図の実施例と同じ部分には同じ参照
数字を付しである。この実施例ではテーパ付部分４ａ　
、　４ｂは軸中心Ｏから軸の両端を見る方向に収斂する
円錐台の形をしている。動作においても第１図の実施例
の場合と同様であるが、第１図の実施例の場合、空気軸
受２ａの圧力が上昇するとテーパ付部分４ａに働く推力
は中心Ｏに対して遠ざかる方向に作用するが、第２図の
実施例の場合には中心Ｏに向かうように作用して平衡点
に到達する。

第３図は本発明の微動機構の更に別の実施例の端面図で
ある。この実施例では軸受２ａ、　２ｂを軸４の周りの
円周上に配置した４個の独立した軸受子とから構成し、
各軸受子にノズル３を設けている。

この実施例では上下左右に独立した軸受子を構成してい
るので供給空゛気圧をｉ制御することにより５自由度の
微動機構として作動する。第４図に制御方法とテーパ付
軸の変位の様子を示した。

［発明の効果］ 本発明の微動機構の効果としては次のものがある。

１、可動ストローク拡大 テーパ軸受を用いることによりテーパ角をθとするとデ
ーパのないスラスト軸受に比べて１／ｓｉｎθだけスト
ロークが拡大される。

２、非線形な動きの除去 空気軸受を用いることにより完全非接部となり、非線形
な動きを除去できる。

３．第３．４図に示す実施例では多自由度の動きが可能
となる。

さらにラジアル方向にも剛性を持つため軸を回転させる
ことも可能であり、２個の軸受に加える空気圧を制御す
ることにより軸受剛性を可変とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例の縦断面図、第１図（ｂ
）は同実施例の端面図である。 第２図（ａ）は本発明の別の実施例の縦断面図、第２図
（ｂ）は同実施例の端面図である。 第３図は本発明の更に別の実施例の端面図である。 第４図は第３図の実施例のノズルの圧力変化とテーパ付
軸の動きとの関係を示す表である。 第５図は従来の微動機構の斜視図である。 図中： １：ハウジング、２ａ　；　２ｂ　：テーパ付空気軸受
、３：圧縮空気供給ノズル、４ａ　；　４ｂ　：軸のテ
ーパ付部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軸中心に対し対称なテーパ付部分を有する軸と、 この軸のテーパ付部分と相補的な形のテーパをつけた軸
   受と、 この軸受を固定したハウジングと、 前記の対称な軸受に異なる圧力の圧縮空気を供給するノ
   ズルとを備えるごとを特徴とする微動機構。 ２、前記の軸のテーパ付部分は、前記の軸中心から前記
   の軸の両端を見る方向に広がる円錐台の形をしている特
   許請求の範囲第１項に記載の微動機構。 ３、前記の軸のテーパ付部分は、前記の軸中心から前記
   の軸の両端を見る方向に収斂する円錐台の形をしている
   特許請求の範囲第１項に記載の微動機構。 ４、前記の軸受が前記の軸の周りに配置した複数の独立
   した軸受子であり、前記のノズルが各軸受子に設けられ
   ている特許請求の範囲第１、２または３項に記載の微動
   機構。