JPS6228518A - 静圧気体軸受 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は静圧気体軸受に係シ、特に軸受作動気体を軸受
外部に漏らさない方式にして、汚れた空気、塵埃等を嫌
うクリーンルーム内等で使用するに好適な静圧気体軸受
に関するものである。

〔発明の背景〕

静圧軸受において、作動流体の軸受外部への漏出を防ぐ
方法として、例えば特開昭５８−５５２５号に開示され
ているように、排出配管を通して大気圧に開放されてい
る作動油回収用の油流に、流出流体を吸引する手段を接
続したものが知られている。

この方式は、軸受外への油の漏出を防げる利点を有する
反面、逆に大気が軸受すきま内に侵入し、これとともに
外部の異物が入シ込んで軸受を損傷する可能性があると
いう問題点を有している。また、この方式を静圧気体軸
受に応用した場合、上記の外気の軸受すきまへの吸引の
流れによシ外気自体が乱されることに加え、給気道を通
過して溝に流入する気体流量と比較して軸受外から溝に
流入する気体流量の方が多いため、不必要に大容量の吸
引ポンプが必要となる。また、特に最近半導体製造装置
関係をはじめ、各種精密組立、検査装置の案内機構に静
圧空気軸受が多く用いられるようになってきているか、
これらの装置の多くはクリーンルーム内で使用されるこ
とが多い。クリーンルーム内ではゴミや汚れた空気が嫌
われるのはもちろん、空気中の塵埃を除去するためのダ
ウンフローの流れが乱されることも非常にいやがられる
等の問題点を有していた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、軸受外への作動気体の漏出を防止でき
るとともに、外気の軸受すきまへの吸引を少量にするこ
とによシゴミの軸受すきまへの浸入や外気を乱すことを
防ぎ、かつ吸引ポンプの小型化を図れる静圧気体軸受を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、案内軸に外嵌して支持された支持体との＠受
隙間内に導入した作動流体を回収するため、支持体の内
面に設けられた溝と真空ポンプを接続する気道の途中に
、上記溝内の圧力を雰囲気圧力よりわずかに低い圧力に
設定する絞り手段を設けた構成を有し、作動流体が軸受
隙間から外部に洩れることなく且つ実質的に外気が軸受
隙間にも流入しない特徴を有する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第４図により説明
する。第２図は静圧気体軸受を用いたスライド機構の正
面図、第１図は本発明による静圧気体軸受の断面図で、
第２図の■−■矢視拡犬面を示している。第３図は第１
図におけるＡ部の詳細並びに加圧ポンプおよび真空ポン
プ装置を示す図、第４図は第１図におけるスライダの一
つの内面を示す正面図である。第２図において、１は案
内軸、２は案内軸１に摺動可能に嵌合するスライダを示
してｈる。第１図において、前記案内＠１は＠断面形状
が矩形となされ、かつ前記スライダ２も断面矩形となっ
ている。そして案内軸１の４つの外面６とスライダ２の
４つの内面８との間には軸受隙間７が形成されている。

一方、スライダ２側には、軸受隙間７へ加圧気体を作動
流体として導入させる気体導入手段と、軸受隙間７内の
気体を吸引回収する気体吸引手段とが備えられている。

第１図および第３図において、前記気体導入手段は、ス
ライダ２に設けられて一端が加圧ポンプ装置２６に接続
され他端が軸受隙間７に開孔する給気道３と、その給気
道３の開口端に設けられた絞り機構４とから構成されて
いる。５は給気道３の出口を示す。前記気体吸引手段は
、スライダ２の内面に設けられる矩形環状の溝９と真空
ポンプ装置１１と、その真空ポンプ装置１１と前記溝９
とを連通ずる回収気道１０と、前記溝９の内部の圧力を
雰囲気圧よシわずかに低い圧力に調節保持するために回
収気道１０の出口と前記真空ポンプ装置１１とをつなぐ
配管の途中に設けられた可変絞り１２とから構成されて
いる。詳しく説明するとスライダ２の各内面８に設けら
れた気体回収手段の矩形環状の溝９には複数個（図示で
は６個）の回収気道１０が設けられている。特に図示し
ないが、これらの回収気道１０は全て前記の真空ポンプ
装置１１に接続されている。また気体導入手段の給気道
３は、スライダ２の各内面８において前記１′＃９の内
側に複数個（図示では４個）設けられている。図示しな
いが、これらの給気道３は全て前記の加圧ポンプ装置２
６に絞り手段１２を介して接続されている。そして、前
記給気道３は案内軸１をはさんで対向して配置され、か
つ前記溝９も案内軸１をはさんで対向して配置されてい
る。

前記真空ポンプ装置１１は、真空ポンプ１３および駆動
用モータ１４とから成っている。また、前記加圧ポンプ
装置２６は、加圧ポンプ２８および駆動用モータ２９と
、可変絞り２７とから成っている。

次に本実施例の作用について説明する。

加圧ポンプ装置２６の加圧ポンプ２８によって外気が雰
囲気以上に加圧される。加圧された気体は給気道３から
絞り機構４を通して軸受隙間７に流入し、これにより案
内軸ｌの外面６とスライダ２の内面８との間は気体潤滑
状態になる。軸受隙間７に流入した気体は軸受周辺部に
向って流れた後、外側の四角形の溝９に流入して回収気
道１０、可変絞り１２を通シ、真空ポンプ１３によって
軸受外部に吸引回収される。このとき、溝９の内部の圧
力は可変絞り１２によって雰囲気よυわずかに低い圧力
になるよう調節保持されているため、溝９に流入した気
体が溝９から更に外側に漏出することはない。逆に溝９
の内部の圧力が雰囲気圧以下であるため軸受外から溝９
に外気が流入しようとするが、雰囲気圧と溝９の内部の
圧力との差圧が小さいだめ、この外部からの空気流入量
は小さく実質的に無視できる。

以上の如く、上記実施例の静圧気体軸受においては、作
動気体回収用の溝９の内部の圧力が雰囲気圧以下に保た
れるので、軸受隙間７から作動気体が軸受外部に漏出す
ることはない。また、雰囲気圧と溝９内の圧力との差圧
は小さいため、軸受外部から溝９に流入する空気流量が
極めて少ないので、外気を乱すことがなく、また真空ポ
ンプ設備の小型化を図ることができる。

第５図は本発明の第２の実施例を示したもので、第２図
に示すスライド機構の■−■矢視断面位置を示している
。

この実施例は、スライダ２の各内面８に設けられた矩形
環状の溝９が、となりあう内面８の各溝９間で回収気道
１０を気道３０によって接続することによシ隣シ合う矩
形環状の溝９を互いに連通しておシ、シだがって、案内
軸をはさんで対向して配置された溝同志が隣シ合う内面
の溝を介し連通している構成となっている。各内面８に
設けられた溝９が分離され、それぞれの溝９に対し独立
に絞り１２を設けた場合、スライダ２の内面８と案内細
工の外面６との距離が変化した場合に対応して生じる各
溝９の内部の圧力の変化は、スライド機構の軸受剛性を
低下させる方向に働く。例えば前記距離が小さくなると
溝９に流入する気体流量は減少し、各内面８に設けられ
た溝９のそれぞれに独立に接続された絞り１２を通過す
る気体流量が減少することから絞り１２による圧力降下
量が減る。したがって、溝９の内部の圧力が低くなシ、
これによシ軸受隙間７内の圧力は低くなる。

すなわち、スライド機構の軸受剛性は、すべての溝９内
の圧力が一様の場合と比較して小さくなる。

本実施例においては、スライダ２の対向する内面８に設
けられた矩形環状の溝９が互いに連通していることから
、案内軸１に対してスライダ２が変位した場合でも谷溝
９の内部の圧力の変化は非常に小さく、スライド機構の
軸受剛性が低下することはない。

本実施例と同様な作用効果は、案内軸をはさんで対向し
て配置された谷溝９に開孔する回収気道１０をすべて配
管で接続し、その接続よシ下流、すなわち真空ポンプ装
置１１の側に共通の絞り１２を設ける構成によっても得
ることができる。

第６図は本発明の第３の実施例を示したもので、第１図
に示す本発明による静圧気体軸受の断面図におけるＡ部
および加圧ポンプ装置、真空ポンプ装置の他の実施例を
示す。

この実施例は、溝９と真空ポンプ装置の間に設けられる
絞り手段が、固定絞り３１として回収気道１０に介設さ
れている。即ち、絞り手段とスライダ２が一体となる構
成となっている。その他の部分は第３図の実施例と同様
でめるから同符号を付しその説明を省略する。

本実施例においては、スライド装置の軸受特性に対応し
て予じめ適当な固定絞り３１が設置されていることから
、可変玖シ３２による溝９内の圧力の調整、保守が容易
になるという効果がある。

第７図および第８図は本発明の第４の実施例を示したも
ので、第７図は静圧気体軸受の断面図、第８図は第７図
におけるスライダの内面の周方向展開図を示す。

この実施例は、案内軸１の軸断面形状およびスライダ２
の断面形状が円形となっている場合で、スライダ内面８
の給気道３と溝９とが周方向に交互に配置されている。

つまシ、隣シ合９２つの給気道３の間に一つの溝９が存
在する構成となっている。

本実施例においては、スライダ２の内面８および案内軸
１の外面６が円筒形であることから、スライダ内面８、
案内軸外面６の加工において、容易に高い加工精度を得
ることができる。また溝９がすべて連通していることか
ら、例え、軸受隙間にかたよりが生じてもスライド機構
の軸受剛性が低下することはない。

第９図および第１０図は本発明の第５の実施例を示した
もので、第９図は静圧気体軸受の断面図、第１０図は第
９図におけるスライダの内面の周方向展開図を示す。

この実施例も、案内軸１の軸断面形状およびスライダ２
の断面形状が円形となっている場合で溝９がスライダ２
の外気に近い部分の内面８の両端に、該内面８０周にわ
たって１本ずつ設けられた構成となっている。

本実施例においては、溝９をスライダ内面８の周方向の
みに設けたので、該溝９の加工が容易となる。また溝９
が周方向に連通しているので、例え、軸受隙間にかだよ
υが発生しても、スライド機構の軸受剛性が低下するこ
とはない。

次に、前記給気道３に介設される絞り機構４の具体例に
ついて第１１図ないし第１４図により説明する。この絞
り機構としては、第１１図に示す毛細管絞り、第１２図
に示すオリフィス絞ム第１３図に示す自戒絞り、第１４
図に示す表面絞りである。

第１１図の毛細管絞りは、給気道３と軸受隙間７との間
に細長い管路４Ａを設け、この管路４Ａの絞り抵抗を利
用する絞りである。第１２図のオリフィス絞υは、給気
道３と軸受隙間７との間にくびれ４Ｂを設け、このくび
れ４Ｂの絞り抵抗を利用する絞りである。第１３図の自
戒絞りは、給気道３の軸受隙間７への出口と案内軸外面
６との隙間４Ｃの絞り抵抗を利用する絞りである。第１
４図の表面絞りは、スライダ２の内面８に、軸受隙間７
と同程度の深さのポケットまたは溝４Ｄを設け、このポ
ケットまたは溝４Ｄに給気道３を開口させた絞υである
。

また、前記真空ポンプ装置１１として、第３図あるいは
第６図に示しだモータ駆動の通常の真空ポンプ１３に代
えて、第１５図に示すベンチュリー管式ポンプ１５、ま
たは第１６図に示すエゼクタ式ポンプ１６を用いること
もできる。なお、第１５図において、１７はスロート部
、１８は吸引ボート、１９はポンプ２０および駆動モー
タ２１を備える高圧流体源ユニットを示している。また
第１６図において、２２は吸引ボート、２３はノズル、
１９はポンプおよび駆動モータ２１を備える高圧流体源
ユニットを示している。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、軸受外への作動
気体の副出を防止できるとともに、外気の軸受すきまへ
の吸引を少量にすることにより、ゴミの軸受隙間への侵
入、外気を乱すことを防ぎ、かつ吸引ポンプの小型化を
図ることができる。本発明の静圧気体軸受は作動空気を
吹き出すことも、外気を吸引することもないので、外気
を汚したり、ダウンフローを乱しだりすることがなく、
クリーンルーム内に配置される静圧軸受として最適な構
造を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す静圧気体軸受の断面図
で、第２図の■−■線矢視断面を示す。 第２図は静圧気体軸受を使用したスライド機構の正面図
である。第３図は第１図におけるＡ部の詳細および加圧
ポンプ装置、真空ポンプ装置を示す図、第４図は第１図
におけるスライダの１つの内面を示す正面図である。第
５図は本発明の他の実施例を示す静圧気体軸受の断面図
で、第２図の■−ｎ矢視断面図、第６図も本発明の更に
他の実施例を示し、第１図におけるＡ部と同じ対象部分
の詳細および加圧ポンプ装置、真空ポンプ装置を示す図
、第７図は本発明の更に他の実施例を示す静圧気体軸受
の断面図、第８図は第７図におけるスライダ内面の周方
向展開図、第９図もまた本発明の他の実施例を示す静圧
気体軸受の断面図、第１０図は第９図におけるスライダ
の内面の周方向展開図、第１１図乃至第１４図は本発明
における給気道に介設される絞り機構の具体例を示す部
分断面図、第１５および第１６図は本発明における真空
ポンプ装置の他の実施例を示す断面図である。 １・・・案内軸、２・・・スライダ、３・・・給気道、
４・・・絞り機構、７・・・軸受隙間、９・・・溝、１
０・・・回収気道、１１・・・真空ポンプ装置、１２・
・・可変絞り、２６・・・加圧ポンプ装置、３１・・・
固定絞り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、案内軸の外周面と、その案内軸に外嵌する支持体の
   内周面との隙間に気体を流入させて気体膜を形成し、前
   記支持体を案内軸に支持させる静圧気体軸受であって、
   前記支持体側に前記隙間内へ外気を導入させる気体導入
   手段と、隙間内の気体を外部へ吸引して該隙間内の圧力
   を雰囲気圧力以下に保つ気体吸引手段とが備えられ、前
   記気体導入手段が、支持体内に設けられて一端が外気側
   に、他端が隙間内にそれぞれ開口する気道と、その気道
   の途中に設けられる絞り手段とから構成され、前記気体
   吸引手段が、支持体の内周面に設けられる溝と、真空ポ
   ンプ装置と、その真空ポンプ装置と前記溝とを連通する
   気道と、この気道の途中に設けられ前記溝内の圧力を雰
   囲気圧力よりわずかに低い圧力に設定する絞り手段とか
   ら構成され、前記気体導入手段の気道が案内軸をはさん
   で対向して配置され、かつ前記気体吸引手段の溝が案内
   軸をはさんで対向して配置されていることを特徴とする
   静圧気体軸受。 ２、案内軸の外周面と支持体の内周面で形成される軸受
   間隙が、すくなくとも平行な二面に形成されている特許
   請求の範囲第１項記載の静圧気体軸受。 ３、案内軸の外周面と支持体の内周面で形成される軸受
   間隙が、それぞれ平行な二面を有する多角形に形成され
   ている特許請求の範囲第１項記載の静圧気体軸受。 ４、軸内軸の外周面と支持体の内周面で形成される軸受
   間隙が、円筒形に形成されて特許請求の範囲第１項記載
   の静圧気体軸受。 ５、気体吸引手段の溝が、気体導入手段の気道開口部を
   囲むように環状に設けられている特許請求の範囲第１項
   記載の静圧気体軸受。 ６、気体吸引手段の気道が溝内に開口している特許請求
   の範囲第１項または第５項記載の静圧気体軸受。 ７、気体吸引手段の溝が、支持体内周面の外気近い部分
   の内側全周に亘つて両端に夫々環状溝が形成されている
   特許請求の範囲第４項記載の静圧気体軸受。 ８、両側の環状溝を連絡する軸方向の溝が、複数個形成
   されこの溝と給気用の気道が交互に配置されている特許
   請求の範囲第６項記載の静圧気体軸受。 ９、案内軸をはさんで対向して設けられた支持体の内周
   面の溝が互に連通していることを特徴とする特許請求の
   範囲第６項記載の静圧気体軸受。 １０、気体吸引手段の気道の他端をすべて一つに接続し
   、この接続部より下流に絞りを設けた特許請求の範囲第
   １項記載の静圧気体軸受。 １１、気体導入手段の気道に設けられた絞りが、オリフ
   ィス絞り、自成絞り、表面絞り、手細管絞りのいずれか
   １つである特許請求の範囲第１項記載の静圧気体軸受。 １２、気体吸引手段の気道に絞りを設けた特許請求の範
   囲第１項記載の静圧気体軸受。 １３、絞りを気道出口と真空ポンプをつなぐ配管の途中
   に設けた特許請求の範囲第１２項記載の静圧気体軸受。