KR101798325B1 - 공기스프링용 공기압 조정유닛 - Google Patents

공기스프링용 공기압 조정유닛 Download PDF

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Abstract

유량제어부에 문제가 발생한 경우이더라도, 공기스프링의 내압이 과잉으로 높아지는 것을 억제할 수 있는 공기스프링용 공기압 조정유닛을 제공한다.
공기압 조정유닛(1)은, 공기스프링(2)에 공급되는 공기의 양을 제어하는 유량제어부(3)와, 공기스프링(2)과 유량제어부(3) 사이의 공급유로(L3)에 마련되어, 공기스프링(2)에 대하여 공급 및 배출되는 공기의 흐름을 전환하는 전환부(5)를 구비한다. 공기압 조정유닛(1)에 의하면, 전환부(5)에 의하여, 공기스프링(2)에 대하여 공급 및 배출되는 공기의 흐름을 전환할 수 있다. 그 결과, 공기스프링(2)의 내압이 과잉으로 높아지는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.

Description

공기스프링용 공기압 조정유닛 {AIR PRESSURE ADJUSTING UNIT FOR AIR SPRING}
본 출원은, 2015년 3월 27일에 출원된 일본 특허출원 제2015-066540호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은, 공기스프링용 공기압 조정유닛에 관한 것이다.
종래, 진동억제장치 등에 이용되는 공기스프링 내의 공기압을 조정하기 위하여, 공기스프링에 공급하는 공기의 양을 제어하는 유량제어부가 이용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2005-147318호
상기 특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서, 유량제어부는, 흐르는 공기에 혼입된 이물의 영향 등에 의하여, 문제가 발생하는 경우가 있다. 유량제어부에 문제가 발생하면, 예를 들면 공기스프링에 공급되는 공기의 양이 과잉이 되어, 공기스프링의 내압이 과잉으로 높아진다는 문제가 있다.
따라서 본 발명은, 유량제어부에 문제가 발생한 경우이더라도, 공기스프링의 내압이 과잉으로 높아지는 것을 억제할 수 있는 공기스프링용 공기압 조정유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛은, 공기스프링에 공급되는 공기의 양을 제어하는 유량제어부와, 공기스프링과 유량제어부 사이의 공기의 유로에 마련되어, 공기스프링에 대하여 공급 및 배출되는 공기의 흐름을 전환하는 전환부를 구비한다.
종래, 유량제어부에 의하여 공기스프링에 공급되는 공기의 양을 제어하여 공기스프링의 내압을 적절히 유지하도록 제어하고 있지만, 유량제어부에 문제가 발생한 경우에는 공기스프링의 내압이 과잉으로 높아질 가능성이 있다. 본 발명에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛에서는, 전환부에 의하여, 공기스프링에 대하여 공급 및 배출되는 공기의 흐름을 전환할 수 있다. 그 결과, 공기스프링의 내압이 과잉으로 높아지는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이상으로부터, 유량제어부에 문제가 발생한 경우이더라도, 공기스프링의 내압이 과잉으로 높아지는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛에 있어서, 유량제어부와 전환부 사이의 공기의 유로에 필터가 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 예를 들면 공기스프링으로부터 유량제어부를 향하여 흐르는 공기에 이물 등이 혼입된 경우이더라도, 당해 공기는, 필터를 통과하고, 필터에 의하여 이물 등이 제거된 후에 유량제어부로 유입된다. 따라서, 당해 이물 등에 의하여 유량제어부에 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛에 있어서, 전환부는, 삼방(三方)밸브여도 된다. 이 경우, 전환부에 의한 공기의 흐름의 전환을 삼방밸브로 행하므로, 복수의 밸브를 조합하여 전환부를 구성하는 경우보다, 공기스프링용 공기압 조정유닛을 콤팩트한 구성으로 실현할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛에 있어서, 유량제어부와 전환부는, 유로형성 블록에 설치되어 있고, 유로형성 블록에는, 공기가 공급 또는 배출되는 흐름을 구성하는 관로가 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 유량제어부와 전환부가 동일한 유로형성 블록에 설치되어 있음으로써, 공기스프링용 공기압 조정유닛을 일체적으로 구성할 수 있다. 또한, 유로형성 블록에는, 공기가 공급 또는 배출되는 흐름을 구성하는 관로가 형성되어 있으므로, 공기가 공급 또는 배출되는 복수의 흐름을 하나의 유로형성 블록에 의하여 일괄적으로 형성할 수 있다. 이상으로부터, 공기스프링용 공기압 조정유닛을 콤팩트한 구성으로 실현할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛에 있어서, 공기스프링 내의 압축공기의 압력상태에 따라 전환부의 전환을 제어하는 전환제어부를 더 구비해도 된다. 이 경우, 전환제어부에 의하여 전환부의 전환이 자동적으로 행해지므로, 공기스프링의 내압이 과잉으로 높아지는 것을 용이하게 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, 유량제어부에 문제가 발생한 경우이더라도, 공기스프링의 내압이 과잉으로 높아지는 것을 억제할 수 있는 공기스프링용 공기압 조정유닛을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛이 적용되는 스테이지장치를 나타내는 개략상면도 및 개략측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛의 개략을 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 공기스프링용 공기압 조정유닛의 개략구성도이다.
도 4는 제어부의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 5는 공기압 조정유닛에 있어서의 압축공기의 흐름을 나타내는 개략모식도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛의 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 상당 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복하는 설명을 생략한다.
본 실시형태에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛(이하, "공기압 조정유닛"이라고도 함)은, 예를 들면 반도체를 노광하기 위한 반도체 노광장치에 사용되는 스테이지장치에 적용된다. 도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛이 적용되는 스테이지장치를 나타내는 개략상면도 및 개략측면도이다. 도 1의 (a)는, 스테이지장치의 개략상면도를 나타내고, 도 1의 (b)는, 스테이지장치의 개략측면도를 나타내고 있다.
도 1의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 스테이지장치(20)는, 플레이트XY스테이지(21)와, 플레이트XY스테이지(21)를 지지하는 정밀스테이지(22)와, 정밀스테이지(22)를 지지하는 복수(본 실시형태에서는, 4개)의 공기스프링(2)을 갖고 있다. 플레이트XY스테이지(21)는, 판형상을 이루고, 정밀스테이지(22) 상에 있어서 X방향 및 Y방향으로 수평 이동 가능하다.
공기스프링(2)에는, 본 실시형태에 관한 공기압 조정유닛(1)을 개재하여 에어컴프레서(4)가 접속되어 있다. 공기스프링(2)에는, 에어컴프레서(4)로부터 압축공기가 공급된다. 공기스프링(2)으로의 압축공기의 공급량, 및 공기스프링(2)으로부터의 압축공기의 배출량은, 공기압 조정유닛(1)에 의하여 조정된다. 공기압 조정유닛(1)에 의하여 공기스프링(2) 내의 공기압이 조정됨으로써, 플레이트XY스테이지(21)의 수평 이동에 의하여 무게중심이 벗어나서 정밀스테이지(22)가 경사지는 것이 억제된다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여, 공기압 조정유닛(1)을 상세히 설명한다. 도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 공기압 조정유닛(1)의 개략을 나타내는 분해사시도이다. 도 3은, 도 2에 나타내는 공기압 조정유닛(1)의 개략구성도이다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 공기압 조정유닛(1)은, 매니폴드(7)와, 유량제어부(3)와, 전환부(5)와, 제어부(40)와, 필터(11, 13)를 구비하고 있다. 공기압 조정유닛(1)은, 매니폴드(7)에 대하여 유량제어부(3)와 전환부(5)가 설치됨으로써 구성되어 있다. 매니폴드(7)는, 예를 들면 일체 형성된 금속제의 블록이다. 매니폴드(7)는, 유량제어부(3)가 장착되는 장착부(7a)와, 전환부(5)가 장착되는 장착부(7b)를 가지고 있다. 즉, 유량제어부(3) 및 전환부(5)는, 매니폴드(7)에 있어서의 각 장착부(7a, 7b)에 대응하는 위치에서 매니폴드(7)에 설치되어 있다. 이하, 매니폴드(7), 유량제어부(3), 전환부(5), 제어부(40), 및 필터(11, 13)에 대하여 상세하게 설명한다.
매니폴드(7)는, 에어컴프레서(4)로부터의 압축공기가 공급되는 흐름, 또는 공기스프링(2)으로부터의 압축공기가 배출되는 흐름을 구성하는 관로가 형성된 유로형성 블록이다. 즉, 매니폴드(7)에는, 압축공기의 흐름을 구성하는 개구부 및 관로 등이 형성되어 있다. 구체적으로는, 매니폴드(7)에는, 공급구(12), 유입구(18), 제1 배기구(14), 제2 배기구(16), 연통(連通)구멍(31, 32, 33, 34, 35, 36), 및 관로(10a, 10b, 10c, 10d, 10e) 등이 형성되어 있다.
공급구(12)는, 에어컴프레서(4)로부터의 압축공기를 공기압 조정유닛(1) 내에 공급하기 위하여 매니폴드(7)에 개구된 개구부이다. 공급구(12)에는, 에어컴프레서(4)가 접속되어 있다. 유입구(18)는, 매니폴드(7) 내를 흐른 압축공기를 매니폴드(7)로부터 공기스프링(2) 내로 유입시키기 위하여 매니폴드(7)에 개구된 개구부이다. 유입구(18)에는, 공기스프링(2)이 접속되어 있다. 제1 배기구(14) 및 제2 배기구(16)는, 공기스프링(2) 내의 압축공기를 공기압 조정유닛(1) 외부로 배출하기 위하여 매니폴드(7)에 개구된 개구부이다.
연통구멍(31~33)은, 매니폴드(7)에 있어서의 유량제어부(3)의 장착부(7a)의 위치에 형성되어 있다. 연통구멍(31~33)은, 매니폴드(7) 내를 흐르는 압축공기를 유량제어부(3) 내에 유통시키기 위하여 매니폴드(7)에 개구된 개구부이다. 연통구멍(34~36)은, 매니폴드(7)에 있어서의 전환부(5)의 장착부(7b)의 위치에 형성되어 있다. 연통구멍(34~36)은, 매니폴드(7) 내를 흐르는 압축공기를 전환부(5) 내로 유통시키기 위하여 매니폴드(7)에 개구된 개구부이다.
관로(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)는, 매니폴드(7) 내를 흐르는 압축공기의 흐름을 구성하는 관로이다. 관로(10a)의 일단은, 공급구(12)와 연통되어 있다. 관로(10a)의 타단은, 유량제어부(3) 내에 형성된 관로(3a)와, 연통구멍(31)을 개재하여 연통되어 있다. 즉, 관로(10a)는, 연통구멍(31)을 개재하여, 공급구(12)와 유량제어부(3) 내의 관로(3a)를 연통하고 있다. 이로써, 관로(10a)는, 공급구(12)와 유량제어부(3) 내의 관로(3a)의 사이에 있어서의 압축공기의 흐름을 형성한다.
관로(10b)의 일단은, 유량제어부(3) 내에 형성된 각 관로(3a, 3b)와, 연통구멍(32)을 개재하여 연통되어 있다. 관로(10b)의 타단은, 전환부(5) 내에 형성된 관로(5a)와, 연통구멍(34)을 개재하여 연통되어 있다. 즉, 관로(10b)는, 연통구멍(32, 34)을 개재하여, 유량제어부(3) 내의 각 관로(3a, 3b)와, 전환부(5) 내의 관로(5a)를 연통하고 있다. 이로써, 관로(10b)는, 유량제어부(3) 내의 각 관로(3a, 3b)와 전환부(5) 내의 관로(5a)의 사이에 있어서의 압축공기의 흐름을 형성한다.
관로(10c)의 일단은, 전환부(5) 내에 형성된 각 관로(5a, 5b)와, 연통구멍(35)을 개재하여 연통되어 있다. 관로(10c)의 타단은, 유입구(18)와 연통되어 있다. 즉, 관로(10c)는, 연통구멍(35)을 개재하여, 전환부(5) 내의 각 관로(5a, 5b)와, 유입구(18)를 연통하고 있다. 이로써, 관로(10c)는, 전환부(5) 내의 각 관로(5a, 5b)와 유입구(18) 사이에 있어서의 압축공기의 흐름을 형성한다.
관로(10d)의 일단은, 유량제어부(3) 내에 형성된 관로(3b)와, 연통구멍(33)을 개재하여 연통되어 있다. 관로(10d)의 타단은, 제1 배기구(14)와 연통되어 있다. 즉, 관로(10d)는, 연통구멍(33)을 개재하여, 유량제어부(3) 내의 관로(3b)와, 제1 배기구(14)를 연통하고 있다. 이로써, 관로(10d)는, 유량제어부(3) 내의 관로(3b)와 제1 배기구(14) 사이에 있어서의 압축공기의 흐름을 형성한다.
관로(10e)의 일단은, 전환부(5) 내에 형성된 관로(5b)와, 연통구멍(36)을 개재하여 연통되어 있다. 관로(10e)의 타단은, 제2 배기구(16)와 연통되어 있다. 즉, 관로(10e)는, 연통구멍(36)을 개재하여, 전환부(5) 내의 관로(5b)와, 제2 배기구(16)를 연통하고 있다. 이로써, 관로(10e)는, 전환부(5) 내의 관로(5b)와 제2 배기구(16) 사이에 있어서의 압축공기의 흐름을 형성한다.
유량제어부(3)는, 입력된 전기신호에 따라, 고정밀도 및 고응답으로 에어컴프레서(4)로부터 공기스프링(2)에 공급되는 압축공기의 양을 제어한다. 유량제어부(3)는, 예를 들면 공기스프링(2)에 마련된 압력센서(도시하지 않음)에 의하여 검출된 공기스프링(2) 내의 공기압 상태를 나타내는 신호가 입력되면, 당해 신호가 나타내는 공기압 상태가 정밀스테이지(22)를 수평으로 유지하는 데 적절한 상태가 되도록, 공기스프링(2)에 공급되는 압축공기의 양을 제어한다.
구체적으로, 유량제어부(3)는, 공기스프링(2) 내의 공기압이 정밀스테이지(22)를 수평으로 유지하는 데 적절한 값보다 적은 경우에는, 에어컴프레서(4)로부터의 압축공기를 공기스프링(2)에 공급하고, 공기스프링(2) 내의 공기압이 정밀스테이지(22)를 수평으로 유지하는 데 적절한 값보다 많은 경우에는, 공기스프링(2)으로부터 압축공기를 배출한다.
또, 유량제어부(3)는, 예를 들면 정밀스테이지(22)에 마련된 진동센서(도시하지 않음)에 의하여 검출된 정밀스테이지(22)의 진동상태를 나타내는 신호가 입력되면, 당해 신호가 나타내는 정밀스테이지(22)의 진동을 상쇄하는 압력변동이 공기스프링(2) 내에 발생하도록, 공기스프링(2)에 공급되는 압축공기의 양을 제어해도 된다. 유량제어부(3)는, 예를 들면 스풀형 또는 노즐플래퍼형의 서보밸브이다. 다만, 유량제어부(3)로서 스풀형의 서보밸브를 이용한 경우에는, 대용량으로 공기를 흘려보낼 수 있다. 또, 유량제어부(3)로서 노즐플래퍼형의 서보밸브를 이용한 경우에는, 응답성을 빠르게 할 수 있다. 유량제어부(3)는, 정밀스테이지(22)의 수평도가 유지되도록, 에어컴프레서(4)로부터의 압축공기의 공급량 및 공기스프링(2) 내의 압축공기의 배출량을 연속적으로 감시하여 제어한다. 유량제어부(3)의 내부에는, 관로(3a, 3b)가 형성되어 있다. 관로(3a, 3b)는, 유량제어부(3) 내를 흐르는 압축공기의 흐름을 형성한다.
전환부(5)는, 에어컴프레서(4)로부터 공기스프링(2)으로 공급되는 공기의 흐름에 있어서의 공기스프링(2)과 유량제어부(3) 사이(즉, 공기스프링(2)과 유량제어부(3) 사이의 공기의 유로)에 배치되어 있다. 즉, 전환부(5)는, 에어컴프레서(4)로부터 공기스프링(2)으로 공기가 흐르는 방향으로, 유량제어부(3)보다 하류측에 배치되어 있다. 전환부(5)의 내부에는, 관로(5a, 5b)가 형성되어 있다. 관로(5a, 5b)는, 전환부(5) 내를 흐르는 압축공기의 흐름을 형성한다.
전환부(5)는, 공기스프링(2)에 대하여 공급 및 배출되는 압축공기의 흐름을 전환한다. 전환부(5)는, 예를 들면 삼방밸브 등의 전자(電磁)밸브와 그 밸브 개폐를 행하는 액추에이터를 포함하여 구성된다. 전환부(5)의 액추에이터는, 제어부(40)에 의하여 제어되고 있다. 제어부(40)에 의하여 전환부(5)의 액추에이터가 제어됨으로써, 액추에이터는 전환부(5)의 관로(5a, 5b)의 개폐상태를 변화시킨다.
전환부(5)의 관로(5a)가 개방상태가 되고, 전환부(5)의 관로(5b)가 폐쇄상태가 되면, 관로(5a) 내를 압축공기가 유통 가능하게 되고, 관로(5b) 내를 압축공기가 유통 불가능하게 된다. 전환부(5)의 관로(5a)가 폐쇄상태가 되고, 전환부(5)의 관로(5b)가 개방상태가 되면, 관로(5a) 내를 압축공기가 유통 불가능하게 되고, 관로(5b) 내를 압축공기가 유통 가능하게 된다. 이로써, 전환부(5)는, 전환부(5)를 경유하는 압축공기의 흐름을, 관로(5a)를 유통하고 또한 관로(5b)를 유통하지 않는 흐름과, 관로(5a)를 유통하지 않고 관로(5b)를 유통하는 흐름으로 전환한다.
제어부(40)는, 유량제어부(3)가 정상적으로 작동하고 있는지 여부에 따라, 전환부(5)의 전환을 제어하는 전환제어부이다. 제어부(40)는, 예를 들면 공기스프링(2) 내의 압축공기의 압력상태에 따라, 유량제어부(3)가 정상적으로 작동하고 있는지 여부를 판정하여, 그 판정결과에 따라 전환부(5)의 전환을 제어한다. 제어부(40)는, 공기스프링(2) 내의 공기압이 정밀스테이지(22)를 수평으로 유지하는 데 적절한 값이 되도록 적절히 유량제어부(3)에 의하여 조정되고 있는 경우에는, 유량제어부(3)가 정상적으로 작동하고 있다고 판정한다.
한편, 제어부(40)는, 예를 들면 소정 시간을 경과해도 공기스프링(2) 내의 공기압이 정밀스테이지(22)를 수평으로 유지하는 데 적절한 값이 되지 않는 경우, 예를 들면 공기스프링(2)에 공급되는 압축공기의 양이 과잉으로 되어 있는 경우에는, 유량제어부(3)에 문제가 발생했다고 판정한다. 제어부(40)는, 판정결과에 근거하여, 전환부(5)의 액추에이터를 제어한다. 다만, 제어부(40)의 제어방법의 상세는 후술한다.
제어부(40)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), 및 RAM(Random Access Memory) 등을 구비하고 있고, ROM에 기재되어 있는 프로그램 등을 RAM에 로드하여, CPU에서 실행함으로써 각종 제어를 행한다.
필터(11, 13)는, 유량제어부(3)에 혼입될 가능성이 있는 이물을 제거하는 필터이다. 필터(11)는, 에어컴프레서(4)로부터 공기스프링(2)으로 압축공기가 공급되는 방향에서, 적어도 유량제어부(3)보다 상류측에 마련되어 있다. 필터(11)는, 예를 들면 관로(10a)와 관로(3a) 사이의 연통구멍(31)의 위치에 마련되어 있다. 필터(11)는, 에어컴프레서(4)측으로부터 유량제어부(3)로 유입되는 압축공기 내의 이물을 제거한다.
필터(13)는, 공기스프링(2)으로부터 제1 배기구(14)로 압축공기가 배출되는 방향에서, 적어도 유량제어부(3)보다 상류측에 마련되어 있다. 필터(13)는, 예를 들면 관로(10b)와 관로(5a) 사이의 연통구멍(34)의 위치에 마련되어 있다. 필터(13)는, 전환부(5)측으로부터 유량제어부(3)로 유입되는 압축공기 내의 이물을 제거한다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 이상의 구성에 의하여 공기압 조정유닛(1) 내에 형성되는 압축공기의 흐름에 대하여 상세하게 설명한다.
매니폴드(7), 유량제어부(3), 및 전환부(5)가 이상과 같이 구성됨으로써, 공기압 조정유닛(1)에는, 공급구(12), 관로(10a), 연통구멍(31), 관로(3a), 연통구멍(32), 관로(10b), 연통구멍(34), 관로(5a), 연통구멍(35), 관로(10c), 및 유입구(18)에 의하여 구성되는 압축공기의 공급유로(L3)가 형성되어 있다. 공급유로(L3)는, 압축공기가, 공급구(12), 관로(10a), 연통구멍(31), 관로(3a), 연통구멍(32), 관로(10b), 연통구멍(34), 관로(5a), 연통구멍(35), 관로(10c), 및 유입구(18)를, 이 나열된 순서로 흐름으로써 형성되어 있다. 전환부(5)의 내부에 형성된 관로(5a)는, 공급유로(L3)의 일부를 구성하고 있다. 전환부(5)는, 공급유로(L3) 상에 마련되어 있으며, 구체적으로는, 공기스프링(2)과 유량제어부(3) 사이의 공급유로(L3)에 마련되어 있다.
공급유로(L3)는, 에어컴프레서(4)로부터의 압축공기가 유량제어부(3) 및 전환부(5)를 통과하여 공기스프링(2)에 공급되는 흐름을 형성하는 유로이다. 공급유로(L3)에 있어서, 압축공기는, 에어컴프레서(4)와 공기스프링(2) 사이를 흐르고, 또한, 그 도중에 유량제어부(3) 및 전환부(5)를 경유한다. 에어컴프레서(4)와 유량제어부(3) 사이의 공급유로(L3)에는, 상술한 필터(11)가 위치하고 있다. 즉 상술한 필터(11)는, 공급유로(L3)에 있어서의 유량제어부(3)보다 상류측에 위치하고 있다.
또, 공기압 조정유닛(1)에는, 유입구(18), 관로(10c), 연통구멍(35), 관로(5a), 연통구멍(34), 관로(10b), 연통구멍(32), 관로(3b), 연통구멍(33), 관로(10d), 및 제1 배기구(14)에 의하여 구성되는 제1 배기유로(L1)가 형성되어 있다. 제1 배기유로(L1)는, 압축공기가, 유입구(18), 관로(10c), 연통구멍(35), 관로(5a), 연통구멍(34), 관로(10b), 연통구멍(32), 관로(3b), 연통구멍(33), 관로(10d), 및 제1 배기구(14)를, 이 나열된 순서로 흐름으로써 형성되어 있다. 전환부(5)의 내부에 형성된 관로(5a)는, 제1 배기유로(L1)의 일부를 구성하고 있다. 전환부(5)는, 제1 배기유로(L1) 상에 마련되어 있으며, 구체적으로는, 공기스프링(2)과 유량제어부(3) 사이의 제1 배기유로(L1)에 마련되어 있다.
제1 배기유로(L1)는, 공기스프링(2)으로부터의 압축공기가, 전환부(5) 및 유량제어부(3)를 통과하여 공기압 조정유닛(1) 외부로 배출되는 흐름을 형성하는 유로이다. 제1 배기유로(L1)에 있어서, 압축공기는, 공기스프링(2)과 제1 배기구(14) 사이를 흐르고, 그 도중에 전환부(5) 및 유량제어부(3)를 경유한다. 전환부(5)와 유량제어부(3) 사이의 제1 배기유로(L1)에는, 상술한 필터(13)가 마련되어 있다. 즉 상술한 필터(13)는, 제1 배기유로(L1)에 있어서의 유량제어부(3)보다 상류측에 위치하고 있다.
또, 공기압 조정유닛(1)에는, 유입구(18), 관로(10c), 연통구멍(35), 관로(5b), 연통구멍(36), 관로(10e), 및 제2 배기구(16)에 의하여 구성되는 제2 배기유로(L2)가 형성되어 있다. 제2 배기유로(L2)는, 압축공기가, 유입구(18), 관로(10c), 연통구멍(35), 관로(5b), 연통구멍(36), 관로(10e), 및 제2 배기구(16)를, 이 나열된 순서로 흐름으로써 형성되어 있다. 전환부(5)의 내부에 형성된 관로(5b)는, 제2 배기유로(L2)의 일부를 구성하고 있다. 전환부(5)는, 제2 배기유로(L2) 상에 마련되어 있다.
제2 배기유로(L2)는, 공기스프링(2)으로부터의 압축공기가, 전환부(5)를 통과하며 또한 유량제어부(3)를 통과하지 않고 공기압 조정유닛(1) 외부로 배출되는 흐름을 형성하는 유로이다. 제2 배기유로(L2)에 있어서, 압축공기는, 공기스프링(2)과 제2 배기구(16) 사이를 흐르고, 그 도중에 전환부(5)를 경유하며 또한 유량제어부(3)는 경유하지 않는다. 즉 제2 배기유로(L2)는, 공급유로(L3)에 있어서의 적어도 유량제어부(3)보다 하류측의 위치로부터 공기스프링(2) 내의 압축공기가 공기압 조정유닛(1) 외부로 배출되는 흐름을 형성하는 유로이다.
다음으로, 상기와 같이 구성된 공기압 조정유닛(1)에 있어서의 제어부(40)의 제어방법의 일례 및 당해 제어부(40)의 제어에 의하여 전환되는 압축공기의 흐름에 대하여, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4는, 제어부(40)의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다. 도 5는, 공기압 조정유닛(1)에 있어서의 압축공기의 흐름을 나타내는 개략모식도이다. 도 5의 (a)는, 유량제어부(3)가 정상적으로 작동하고 있는 경우를 나타내고, 도 5의 (b)는, 유량제어부(3)의 작동에 문제가 발생한 경우를 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 공기압 조정유닛(1)에 있어서, 제어부(40)에 의하여 유량제어부(3)가 정상적으로 작동하고 있다고 판정되고 있는 경우에는, 제어부(40)는 정상모드로서의 제어를 행한다(S1). 구체적으로는, 제어부(40)에 의하여 전환부(5)의 액추에이터가 제어되어, 전환부(5)의 관로(5a)(도 3 참조)가 개방상태가 됨과 함께, 전환부(5)의 관로(5b)(도 3 참조)가 폐쇄상태가 된다. 전환부(5)의 관로(5a)가 개방상태가 됨으로써, 관로(5a) 내를 압축공기가 유통 가능하게 되어, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 공급유로(L3) 및 제1 배기유로(L1)가 형성된다. 그리고, 유량제어부(3)는, 공급유로(L3)에 있어서의 압축공기의 공급량 및 제1 배기유로(L1)에 있어서의 압축공기의 배출량을 제어한다. 이와 같이 하여, 정상모드에 있어서는 유량제어부(3)에 의하여 공기스프링(2) 내의 압축공기의 공급 및 배출이 적절히 행해진다. 이때, 전환부(5)의 관로(5b)가 폐쇄상태가 됨으로써, 제2 배기유로(L2)는 차단된다.
계속해서, 제어부(40)는, 유량제어부(3)에 문제가 발생했는지 여부를 판정한다(S2). 예를 들면, 제어부(40)는, 소정 시간을 경과해도 공기스프링(2) 내의 공기압이 과잉으로 되어 있는 경우에는 유량제어부(3)에 문제가 발생했다고 판정한다. 제어부(40)는, 유량제어부(3)에 문제가 발생하지 않았다고 판정하면(S2; NO), S1로 되돌아가 정상모드로서의 제어를 속행한다.
제어부(40)는, 유량제어부(3)에 문제가 발생했다고 판정하면(S2; Yes), 이상모드로서의 제어를 행한다(S3). 구체적으로는, 제어부(40)에 의하여 전환부(5)의 액추에이터가 제어되어, 전환부(5)의 관로(5b)(도 3 참조)가 개방상태가 됨과 함께, 전환부(5)의 관로(5a)(도 3 참조)가 폐쇄상태가 된다. 전환부(5)의 관로(5b)가 개방상태가 됨으로써, 관로(5b) 내를 압축공기가 유통 가능하게 되어, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제2 배기유로(L2)가 형성된다. 공기스프링(2) 내의 압축공기는, 제2 배기유로(L2)를 흐름으로써, 유량제어부(3)를 경유하지 않고 제2 배기구(16)로부터 배출된다. 이로써, 유량제어부(3)에 문제가 발생한 경우에도 제2 배기유로(L2)에 의하여 공기스프링(2) 내의 압축공기가 적절히 배출된다. 이때, 전환부(5)의 관로(5a)가 폐쇄상태가 됨으로써, 공급유로(L3) 및 제1 배기유로(L1)는 차단된다. 이 경우, 유량제어부(3)로부터 공기스프링(2) 내로는 공기가 공급되지 않는다.
계속해서, 제어부(40)는, 작업자에게 유량제어부(3)에 문제가 발생한 것을 알리기 위하여, 이상발생을 통지한다(S4). 이상발생의 통지방법은, 작업자에게 유량제어부(3)의 이상발생을 통지할 수 있다면 어떠한 방법이어도 된다. 이상발생의 통지방법으로서는, 예를 들면 램프 점등, LED 점등, 및 액정 표시 등의 시각을 통하여 알리는 방법, 또는 버저 및 음성 등의 청각을 통하여 알리는 방법 등을 들 수 있다. 이상과 같이 하여, 제어부(40)에 의한 동작이 종료된다.
다음으로, 본 실시형태에 관한 공기압 조정유닛(1)의 작용 및 효과를 설명한다.
종래, 진동억제장치 등에 사용되는 공기스프링 내의 공기압을 조정하기 위하여, 유량제어부가 이용되고 있다. 그러나, 유량제어부에 문제가 발생한 경우에는, 예를 들면 공기스프링에 공급되는 공기의 양이 과잉이 되어, 공기스프링의 내압이 과잉으로 높아진다는 문제가 있었다.
이 문제에 대하여, 본 실시형태에 관한 공기압 조정유닛(1)에 의하면, 전환부(5)에 의하여, 공기의 흐름을 전환하는 결과, 공기스프링의 내압이 과잉으로 높아지는 것을 억제할 수 있다. 즉, 공기스프링(2)으로부터 배출되는 공기의 흐름을, 유량제어부(3)를 통과하여 공기가 배출되는 제1 배기유로(L1)와, 공급유로(L3)에 있어서의 적어도 유량제어부(3)보다 하류측으로부터 공기가 배출되는 제2 배기유로(L2)로 전환할 수 있다. 이로써, 유량제어부(3)에 문제가 발생하여 예를 들면 공기스프링(2)에 공기가 과잉으로 공급된 경우 등에, 제2 배기유로(L2)에 의하여 유량제어부(3)를 경유하지 않고 공기스프링(2)으로부터 적절히 배출시킬 수 있고, 그 결과, 공기스프링(2)의 내압이 과잉으로 높아지는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이상으로부터, 유량제어부(3)에 문제가 발생한 경우이더라도, 공기스프링(2)의 내압이 과잉으로 높아지는 것을 억제할 수 있다.
또, 공기압 조정유닛(1)에서는, 유량제어부(3)와 전환부(5) 사이의 제1 배기유로(L1)에 필터(13)가 마련되어 있다. 이로써, 예를 들면 공기스프링(2)으로부터 유량제어부(3)를 향하여 흐르는 공기에 이물 등이 혼입된 경우이더라도, 당해 공기는, 필터(13)를 통과하고, 필터(13)에 의하여 이물 등이 제거된 후에 유량제어부(3)로 흘러들어온다. 따라서, 당해 이물 등에 의하여 유량제어부(3)에 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또, 공기압 조정유닛(1)에 있어서, 전환부(5)는, 삼방밸브이다. 즉, 제1 배기유로(L1)와 제2 배기유로(L2)의 전환을 삼방밸브에 의하여 행하므로, 복수의 밸브를 조합하여 전환부를 구성하여 당해 전환을 행하는 경우보다, 공기압 조정유닛(1)을 콤팩트한 구성으로 실현할 수 있다.
또, 공기압 조정유닛(1)에서는, 유량제어부(3)와 전환부(5)가 동일한 매니폴드(7)에 설치되어 있음으로써, 공기압 조정유닛(1)을 일체적으로 구성할 수 있다. 또한, 매니폴드(7)에는, 압축공기가 공급 또는 배출되는 흐름을 구성하는 관로(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)가 형성되어 있으므로, 압축공기가 공급 또는 배출되는 복수의 흐름을 하나의 매니폴드(7)에 의하여 일괄적으로 구성할 수 있다. 이상으로부터, 공기압 조정유닛(1)을 콤팩트한 구성으로 실현할 수 있다.
또, 공기압 조정유닛(1)에서는, 제어부(40)에 의하여 전환부(5)의 전환이 자동적으로 행해지므로, 공기스프링(2)의 내압이 과잉으로 높아지는 것을 용이하게 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 각 청구항에 기재한 요지를 변경하지 않는 범위에서 변형하거나, 또는 다른 곳에 적용해도 된다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 반도체 노광장치에 사용되는 스테이지장치에 사용되는 공기스프링용 공기압 조정유닛에 대하여 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 관한 공기스프링용 공기압 조정유닛은, 예를 들면 차량의 액티브 서스펜션, 또는 주사형 전자현미경 등에 사용되는 공기스프링의 공기압 조정을 위하여 이용되어도 된다.
상기 실시형태에서는, 제어부(40)에 의하여 전환부(5)의 전환이 제어된다고 했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 작업자에 의하여 수동으로 전환부(5)가 전환되어도 된다.
전환부(5)는, 삼방밸브에 한정되지 않고, 예를 들면 이방밸브를 복수 조합함으로써 구성해도 된다.
공급유로(L3), 제1 배기유로(L1), 및 제2 배기유로(L2)는, 매니폴드(7)의 개구부 및 관로에 의하여 구성되어 있지 않아도 되고, 매니폴드(7)와는 다른 부재 등으로 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 공급유로(L3), 제1 배기유로(L1), 및 제2 배기유로(L2)는, 파이프 등에 의하여 구성되어 있어도 된다.
본 발명은, 공기스프링용 공기압 조정유닛의 산업에 이용될 수 있다.
1…공기압 조정유닛
3…유량제어부
5…전환부
7…매니폴드
13…필터
40…제어부
L1…제1 배기유로
L2…제2 배기유로
L3…공급유로

Claims (5)

  1. 공기스프링에 공급되는 공기의 양을 제어하는 유량제어부와,
    상기 공기스프링과 상기 유량제어부 사이의 상기 공기의 유로에 마련되어, 상기 공기스프링에 대하여 공급 및 배출되는 공기의 흐름을 전환하는 전환부를 구비하는
    공기스프링용 공기압 조정유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유량제어부와 상기 전환부 사이의 상기 공기의 유로에 필터가 마련되어 있는,
    공기스프링용 공기압 조정유닛.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전환부는, 삼방밸브인,
    공기스프링용 공기압 조정유닛.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 유량제어부와 상기 전환부는, 유로형성 블록에 설치되어 있고,
    상기 유로형성 블록에는, 상기 공기가 공급 또는 배출되는 흐름을 구성하는 관로가 형성되어 있는,
    공기스프링용 공기압 조정유닛.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공기스프링 내의 압축공기의 압력상태에 따라 상기 전환부의 전환을 제어하는 전환제어부를 더 구비하는,
    공기스프링용 공기압 조정유닛.
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