JP2010106927A - Hydrostatic bearing unit - Google Patents

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Shizuka Yamazaki
静 山崎
Junichi Hirata
淳一 平田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrostatic bearing unit capable of adjusting a clearance of a hydrostatic bearing pad easily. <P>SOLUTION: A linear guide device includes a plurality of admission pipes 21-24 for supplying compressed air, a plurality of groups of pressure control portions 25-26 and flow meters 29-32 which control the pressure and the flow rate of the compressed air which flows through the respective admission pipes 21-24 and a plurality of hydrostatic bearing pads 6-9 which inject the compressed air supplied via the respective admission pipes 21-24 toward rails 2, 3 and support a movable table 4 in non-contact manner. Then, The pressure and flow rate of the compressed air can be controlled individually for each hydrostatic bearing pad. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は静圧軸受ユニットに関し、特に、各々が圧縮気体を噴射して可動部を非接触で支持する複数の静圧軸受パッドを備えた静圧軸受ユニットに関する。   The present invention relates to a hydrostatic bearing unit, and more particularly, to a hydrostatic bearing unit including a plurality of hydrostatic bearing pads, each of which injects compressed gas to support a movable part in a non-contact manner.

従来、大型移動ステージを案内したり、大型の回転体を支持するために転がり案内部や転がり軸受が用いられてきたが、近年、それらの代わりに静圧軸受パッドを使用する例が増えている。この静圧軸受パッドによれば、可動部を非接触で支持できるので、高精度な直進性、高精度位置決め、低振動、低騒音、長寿命、高速高精度回転などを実現することができる。   Conventionally, a rolling guide part and a rolling bearing have been used to guide a large moving stage or support a large rotating body, but in recent years, an example of using a hydrostatic bearing pad instead of them has increased. . According to this hydrostatic bearing pad, since the movable part can be supported in a non-contact manner, it is possible to realize high accuracy straightness, high accuracy positioning, low vibration, low noise, long life, high speed and high accuracy rotation, and the like.

図５（ａ）（ｂ）は、そのような静圧軸受パッドを用いた大型移動ステージの構成を示す図である。図５（ａ）（ｂ）において、ベース５１上には２本のレール５２，５３が所定の間隔を開けて平行に設けられ、レール５２，５３にはそれぞれ移動体５４，５５が設けられている。   5 (a) and 5 (b) are diagrams showing the configuration of a large moving stage using such a hydrostatic bearing pad. 5 (a) and 5 (b), two rails 52 and 53 are provided in parallel at a predetermined interval on a base 51, and moving bodies 54 and 55 are provided on the rails 52 and 53, respectively. Yes.

レール５２と移動体５４との間には、静圧軸受パッド５６が設けられている。静圧軸受パッド５６は、レール５２に対して移動体５４を水平方向に非接触の状態で支持し、Ｘ軸方向にガイドしている。また、移動体５４にはベース５１に対して静圧軸受パッド５７が設けられている。これにより、移動体５４は、ベース５１によってＺ軸方向にガイドされ、レール５２に沿ってＹ軸方向に移動する。同様に、移動体５５にも静圧軸受パッド５６，５７が設けられており、移動体５５はレール５３に沿ってＹ軸方向に移動可能となっている。   A hydrostatic bearing pad 56 is provided between the rail 52 and the moving body 54. The hydrostatic bearing pad 56 supports the moving body 54 in a non-contact state in the horizontal direction with respect to the rail 52 and guides it in the X-axis direction. The moving body 54 is provided with a hydrostatic bearing pad 57 with respect to the base 51. Thereby, the moving body 54 is guided in the Z-axis direction by the base 51 and moves in the Y-axis direction along the rail 52. Similarly, the hydrostatic bearing pads 56 and 57 are also provided on the moving body 55, and the moving body 55 is movable along the rail 53 in the Y-axis direction.

移動体５４と５５の間にはビーム５８が設けられている。ビーム５８の一方端は移動体５４に固定され、ビーム５８の他方端は移動体５５に板バネ構造によって連結されている。ビーム５８には、移動体５９が設けられている。移動体５９はビーム５８をガイドとして、Ｘ軸方向に移動する。移動体５９にはベース５１に対して静圧軸受パッド６０〜６２が設けられており、移動体５９は静圧軸受パッド６０〜６２によってベース５１に対してＺ軸方向にガイドされつつＸ軸方向に移動する。また、ビーム５８の中央部の下端には、ベース５１に対して静圧軸受パッド６３が設けられており、ビーム５８は静圧軸受パッド６３によってベース５１に対してＺ軸方向にガイドされつつＹ軸方向に移動する（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０００−３５６６９３号公報 A beam 58 is provided between the moving bodies 54 and 55. One end of the beam 58 is fixed to the moving body 54, and the other end of the beam 58 is connected to the moving body 55 by a leaf spring structure. A moving body 59 is provided on the beam 58. The moving body 59 moves in the X-axis direction using the beam 58 as a guide. The moving body 59 is provided with hydrostatic bearing pads 60 to 62 with respect to the base 51. The moving body 59 is guided in the Z-axis direction with respect to the base 51 by the hydrostatic bearing pads 60 to 62, and is in the X-axis direction. Move to. A hydrostatic bearing pad 63 is provided at the lower end of the central portion of the beam 58 with respect to the base 51. The beam 58 is guided by the hydrostatic bearing pad 63 in the Z-axis direction with respect to the base 51. It moves in the axial direction (see, for example, Patent Document 1).
JP 2000-356893 A

しかし、従来の大型移動ステージでは、静圧軸受パッド５６，５７，６０〜６３の組み付けが容易でなかった。すなわち、パッドの組み付け時においては、可動部を垂直方向に支持する静圧軸受パッド５７，６０〜６３については、各パッドがベース５１に対して均一に接触するように各パッドの位置を調整する。また、レール５２，５３に対して移動体５４，５５を水平方向に支持する静圧軸受パッド５６については、静圧軸受パッド５６とレール５２または５３の間に軸受隙間に相当する厚さのスペーサを挿入し、パッド５６がスペーサに均一に接触するよう位置調整し、その後スペーサを除去し、静圧軸受パッド５６，５７，６０〜６３に給気して可動部を浮上させる。   However, it is not easy to assemble the hydrostatic bearing pads 56, 57, and 60 to 63 on the conventional large moving stage. That is, at the time of assembling the pads, the position of each pad is adjusted so that each pad contacts the base 51 uniformly with respect to the hydrostatic bearing pads 57 and 60 to 63 that support the movable portion in the vertical direction. . Further, with respect to the hydrostatic bearing pad 56 that supports the moving bodies 54 and 55 in the horizontal direction with respect to the rails 52 and 53, a spacer having a thickness corresponding to the bearing gap between the hydrostatic bearing pad 56 and the rail 52 or 53. Is inserted, the position of the pad 56 is adjusted so as to be in uniform contact with the spacer, the spacer is then removed, and air is supplied to the hydrostatic bearing pads 56, 57, 60 to 63 to float the movable portion.

ところが、このような大型移動ステージにおいては、静圧軸受パッド５６，５７，６０〜６３を保持する可動部の寸法が大きくて弾性変形を生じ易く、かつ静圧軸受パッド５６，５７，６０〜６３を背後より保持している部分も含め、静圧軸受パッド保持部の各部分の剛性が同一にはなっていない。また、従来、給気源に繋がる１つの圧力制御部から給気経路を分岐させ、複数の静圧軸受パッド５６，５７，６０〜６３に対して同一圧力の圧縮空気を供給していた。   However, in such a large moving stage, the size of the movable part holding the hydrostatic bearing pads 56, 57, 60 to 63 is large, and elastic deformation is likely to occur, and the hydrostatic bearing pads 56, 57, 60 to 63 are easily generated. The rigidity of each part of the hydrostatic bearing pad holding part is not the same, including the part holding the bearing from behind. Conventionally, the air supply path is branched from one pressure control unit connected to the air supply source, and compressed air having the same pressure is supplied to the plurality of hydrostatic bearing pads 56, 57, 60 to 63.

このため、静圧軸受パッド５６，５７，６０〜６３に給気しても、静圧軸受パッド５６，５７，６０〜６３で均一な軸受隙間が得られるとは限らず、隙間調整が必要であった。静圧軸受パッドの軸受隙間は、各パッド近傍の狭いスペースに変位計を取り付け、給気のオン／オフを行なった時の測定箇所の位置変化から求める。測定の結果、所望の軸受隙間が得られていない静圧軸受パッドに対しては、浮上量を測定しつつ、パッド背後からの押力を弱めたり強めたりする試行錯誤を繰り返して調整する。この軸受隙間の調整にはミクロンオーダの微調整が必要とされるため、軸受隙間の測定および微調整は容易でなく、各軸受パッドにおける最適隙間の調整には大変手間を要していた。このような調整における手間は、上記大型移動ステージのみならず複数の静圧軸受パッドによって可動部を支持する大型回転装置においても同様である。   For this reason, even if air is supplied to the hydrostatic bearing pads 56, 57, 60 to 63, a uniform bearing gap is not always obtained with the hydrostatic bearing pads 56, 57, 60 to 63, and the gap adjustment is necessary. there were. The bearing gap of the hydrostatic bearing pad is obtained from the change in position of the measurement location when a displacement meter is attached in a narrow space near each pad and the air supply is turned on / off. As a result of the measurement, for a hydrostatic bearing pad where a desired bearing clearance is not obtained, trial and error in which the pressing force from behind the pad is weakened or strengthened is repeatedly adjusted while measuring the flying height. Since the adjustment of the bearing gap requires a fine adjustment on the order of microns, the measurement and fine adjustment of the bearing gap is not easy, and adjustment of the optimum gap in each bearing pad is very troublesome. The labor for such adjustment is the same for not only the large moving stage but also a large rotating device that supports the movable part by a plurality of hydrostatic bearing pads.

それゆえに、この発明の主たる目的は、静圧軸受パッドの隙間調整を容易に行なうことが可能な静圧軸受ユニットを提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a hydrostatic bearing unit capable of easily adjusting the gap of the hydrostatic bearing pad.

この発明に係る静圧軸受ユニットは、圧縮気体を供給するための複数の給気路と、それぞれ複数の給気路に対応して設けられ、各々が対応する給気路を流れる圧縮気体の圧力および流量のうちの少なくともいずれか一方を制御する複数の制御部と、それぞれ複数の給気路に対応して設けられ、各々が対応する給気路を介して供給された圧縮気体を固定部に向けて噴出し、可動部を非接触で支持する複数の静圧軸受パッドとを備えたものである。   The hydrostatic bearing unit according to the present invention is provided with a plurality of air supply passages for supplying compressed gas and a plurality of air supply passages, and the pressure of the compressed gas flowing through the corresponding air supply passages. And a plurality of control units for controlling at least one of the flow rates, and a plurality of supply passages, respectively, and compressed gas supplied through the corresponding supply passages to the fixed portions. And a plurality of hydrostatic bearing pads that support the movable part in a non-contact manner.

好ましくは、さらに、各給気路に対応して設けられ、対応する給気路を流れる圧縮気体の流量を検出する流量計を備え、各制御部は、対応する流量計の検出結果に基づいて、圧縮気体の圧力を制御する。   Preferably, the apparatus further includes a flow meter that is provided corresponding to each air supply path and detects a flow rate of the compressed gas flowing through the corresponding air supply path, and each control unit is based on a detection result of the corresponding flow meter. Control the pressure of the compressed gas.

また好ましくは、各制御部は、対応する流量計の検出結果に基づいて、対応する静圧軸受パッドと固定部との間の軸受隙間が所定の値になるように、圧縮気体の圧力を制御する。   Preferably, each control unit controls the pressure of the compressed gas based on the detection result of the corresponding flowmeter so that the bearing clearance between the corresponding hydrostatic bearing pad and the fixed unit becomes a predetermined value. To do.

また好ましくは、各制御部は、対応する静圧軸受パッドと固定部との間の軸受隙間が所定の値になるように、圧縮気体の流量を制御する。   Preferably, each control unit controls the flow rate of the compressed gas so that the bearing gap between the corresponding hydrostatic bearing pad and the fixed portion has a predetermined value.

また好ましくは、さらに、各静圧軸受パッドに対応して設けられ、それぞれ対応する静圧軸受パッドの軸受面の一方端部および他方端部における圧縮気体の圧力を検出する第１および第２の圧力センサを備え、各制御部は、対応する第１および第２の圧力センサの検出値の平均値が予め定められた第１の値になるように、対応する給気路を流れる圧縮気体の圧力を制御する。   Further preferably, the first and the second are provided corresponding to each hydrostatic bearing pad and detect the pressure of the compressed gas at one end and the other end of the bearing surface of the corresponding hydrostatic bearing pad, respectively. Each control unit includes a pressure sensor, and each control unit is configured to detect the compressed gas flowing through the corresponding air supply path so that the average value of the detection values of the corresponding first and second pressure sensors becomes a predetermined first value. Control the pressure.

また好ましくは、さらに、第１および第２の圧力センサの検出値の差が予め定められた第２の値を超えた場合に異常信号を出力する信号発生部を備える。   Further preferably, a signal generation unit is further provided that outputs an abnormal signal when a difference between detection values of the first and second pressure sensors exceeds a predetermined second value.

この発明に係る静圧軸受ユニットでは、各静圧軸受パッド毎に給気路および制御部を設けたので、各静圧軸受パッドに供給する圧縮空気の圧力または流量を個別に制御することができる。したがって、各静圧軸受パッドの軸受隙間を容易に所定の値に微調整することができる。   In the hydrostatic bearing unit according to the present invention, since the air supply path and the control unit are provided for each hydrostatic bearing pad, the pressure or flow rate of the compressed air supplied to each hydrostatic bearing pad can be individually controlled. . Therefore, the bearing clearance of each hydrostatic bearing pad can be easily finely adjusted to a predetermined value.

[実施の形態１]
図１は、この発明の実施の形態１による直動案内装置の機構部の構成を示すための、可動テーブル長手方向の手前側における断面図である。図１において、この直動案内装置は、ベース１と、ベース１上に所定の間隔を開けて平行に設けられた２本のレール２，３とを備える。レール２，３の各々は、四角形の断面形状を有する。レール２，３を覆うようにして可動テーブル４が設けられ、可動テーブル４上にはワーク５が搭載される。可動テーブル４は、コの字形の断面形状を有する。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view on the front side in the longitudinal direction of the movable table, illustrating the configuration of the mechanism portion of the linear guide apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the linear motion guide device includes a base 1 and two rails 2 and 3 provided on the base 1 in parallel with a predetermined interval. Each of the rails 2 and 3 has a square cross-sectional shape. A movable table 4 is provided so as to cover the rails 2 and 3, and a work 5 is mounted on the movable table 4. The movable table 4 has a U-shaped cross-sectional shape.

可動テーブル４の下面とレール２，３の上面との間にそれぞれ静圧軸受パッド６，７が設けられ、可動テーブル４の両側面とレール２，３の側面との間にそれぞれ静圧軸受パッド８，９が設けられている。静圧軸受パッド６〜９の軸受面はレール２または３に対向して配置される。静圧軸受パッド６〜９の背面（軸受面と反対側の面）の中央の穴（図示せず）にはそれぞれボールスタッド１０〜１３先端の球体部が挿入され、ボールスタッド１０〜１３の各々の基端は可動テーブル４の対応する面のネジ孔（図示せず）に螺合されている。   Hydrostatic bearing pads 6 and 7 are respectively provided between the lower surface of the movable table 4 and the upper surfaces of the rails 2 and 3, and the hydrostatic bearing pads are respectively provided between both side surfaces of the movable table 4 and the side surfaces of the rails 2 and 3. 8, 9 are provided. The bearing surfaces of the hydrostatic bearing pads 6 to 9 are arranged to face the rail 2 or 3. The ball studs at the tips of the ball studs 10 to 13 are inserted into the center holes (not shown) of the back surfaces (surfaces opposite to the bearing surfaces) of the hydrostatic bearing pads 6 to 9, respectively. The base end is screwed into a screw hole (not shown) on the corresponding surface of the movable table 4.

なお、図１は可動テーブル長手方向の手前側の断面図であるが、可動テーブル長手方向の奥側の断面図も図１と同じである。すなち、本装置には、手前側に４個の静圧軸受パッド６〜９が配置されるとともに、奥側にも４個の静圧軸受パッド６〜９が配置され、合計８個の静圧軸受パッドが配置されている。これらの８個の静圧軸受パッドにより、可動部のヨーイング方向およびピッチング方向の角度剛性を高めている。   1 is a cross-sectional view of the front side of the movable table in the longitudinal direction, but the cross-sectional view of the back side of the movable table in the longitudinal direction is also the same as FIG. That is, in this apparatus, four hydrostatic bearing pads 6-9 are arranged on the front side, and four hydrostatic bearing pads 6-9 are arranged on the rear side, so that a total of eight hydrostatic bearing pads 6-9 are arranged. A hydrostatic bearing pad is arranged. These eight hydrostatic bearing pads increase the angular rigidity of the movable part in the yawing direction and the pitching direction.

図２は、静圧軸受パッド６の構成を示す断面図である。図２では、静圧軸受パッド６がレール２の上面から浮上している状態が示されている。静圧軸受パッド６は、支持板１６および噴射板１７を含む。支持板１６の上面の中央には半球形の穴１６ａが形成されており、その穴１６ａにはボールスタッド１０先端の球頭部が挿入されている。また、支持板１６の下面の中央領域には浅い凹部１６ｂが形成され、支持板１６の上面から凹部１６ｂに貫通する給気孔１６ｃが形成されている。噴射板１７は、たとえばカーボンなどの潤滑性を有する中実の材料で形成されており、支持板１６の下面に固定されている。噴射板１７には多数の貫通孔１７ａが形成されている。噴射板１７の下面が静圧軸受パッド６の軸受面となる。なお、多数の貫通孔１７ａが形成された噴射板１７の代わりに、多孔質材料で形成された噴射板を用いてもよい。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the hydrostatic bearing pad 6. FIG. 2 shows a state in which the hydrostatic bearing pad 6 floats from the upper surface of the rail 2. The hydrostatic bearing pad 6 includes a support plate 16 and an injection plate 17. A hemispherical hole 16a is formed in the center of the upper surface of the support plate 16, and the ball head at the tip of the ball stud 10 is inserted into the hole 16a. A shallow recess 16b is formed in the central region of the lower surface of the support plate 16, and an air supply hole 16c penetrating from the upper surface of the support plate 16 to the recess 16b is formed. The injection plate 17 is formed of a solid material having lubricity, such as carbon, and is fixed to the lower surface of the support plate 16. A large number of through holes 17 a are formed in the ejection plate 17. The lower surface of the injection plate 17 becomes the bearing surface of the hydrostatic bearing pad 6. Note that an injection plate formed of a porous material may be used instead of the injection plate 17 in which a large number of through-holes 17a are formed.

静圧軸受パッド６は、ボールスタッド１０により、レール２の上面に沿った角度に自由に傾くことができ、かつレール２の上面の方向に押し付けられた状態で支持されており、軸受面から不要なモーメント荷重を受けないようになっている。給気孔１６ｃに圧縮空気を供給すると、圧縮空気は多数の貫通孔１７ａを介してレール２の上面に噴射され、圧縮空気の圧力によって静圧軸受パッド６がレール２の上面から浮上する。他の静圧軸受パッド７〜９も、静圧軸受パッド６と同じ構成である。したがって、手前側と奥側の静圧軸受パッド６〜９に圧縮空気を供給すると、ワーク５を搭載した可動テーブル４は、レール２，３およびベース１から浮上する。   The hydrostatic bearing pad 6 can be freely tilted at an angle along the upper surface of the rail 2 by the ball stud 10 and is supported in a state of being pressed in the direction of the upper surface of the rail 2, and is unnecessary from the bearing surface. The moment load is not received. When compressed air is supplied to the air supply holes 16c, the compressed air is jetted onto the upper surface of the rail 2 through a large number of through holes 17a, and the hydrostatic bearing pad 6 floats from the upper surface of the rail 2 due to the pressure of the compressed air. The other hydrostatic bearing pads 7 to 9 have the same configuration as the hydrostatic bearing pad 6. Accordingly, when compressed air is supplied to the hydrostatic bearing pads 6 to 9 on the near side and the far side, the movable table 4 on which the workpiece 5 is mounted floats from the rails 2 and 3 and the base 1.

図１に戻って、レール２，３の間の領域には、リニアモータ１４およびエンコーダ１５が設けられている。可動部長手方向の手前側断面図（図１）と奥側断面図は同じであり、レール２，３、リニアモータ１４、およびエンコーダ１５は手前側から奥側に延在している。リニアモータ１４の固定子１４ａはレール２に隣接してベース１に固定され、可動子１４ｂは可動テーブル４の下面に固定されている。リニアモータ１４は、可動テーブル４を長さ方向に移動させる。エンコーダ１５のスケール１５ａはレール３の側面に設けられ、センサ１５ｂはスケール１５ａに対向して可動テーブル４の下面に固定されている。エンコーダ１５は、可動テーブル４の基準点の位置を検出する。コントローラ（図示せず）は、エンコーダ１５の検出結果に基づいてリニアモータ１４を制御し、可動テーブル４をレール２，３の長さ方向の任意の位置に移動させる。   Returning to FIG. 1, a linear motor 14 and an encoder 15 are provided in a region between the rails 2 and 3. The front side sectional view (FIG. 1) in the longitudinal direction of the movable part is the same as the rear side sectional view, and the rails 2, 3, the linear motor 14, and the encoder 15 extend from the front side to the rear side. The stator 14 a of the linear motor 14 is fixed to the base 1 adjacent to the rail 2, and the mover 14 b is fixed to the lower surface of the movable table 4. The linear motor 14 moves the movable table 4 in the length direction. A scale 15 a of the encoder 15 is provided on the side surface of the rail 3, and a sensor 15 b is fixed to the lower surface of the movable table 4 so as to face the scale 15 a. The encoder 15 detects the position of the reference point of the movable table 4. A controller (not shown) controls the linear motor 14 based on the detection result of the encoder 15 to move the movable table 4 to an arbitrary position in the length direction of the rails 2 and 3.

図３は、静圧軸受パッド６〜９に圧縮空気を供給する給気部の構成を示すブロック図である。図３において、給気部は、給気源２０、給気管２１〜２４、圧力制御部２５〜２８、および流量計２９〜３２を備える。なお、静圧軸受パッド６〜９は手前側と奥側に１組ずつ合計２組設けられているので、給気管２１〜２４、圧力制御部２５〜２８、および流量計２９〜３２も２組設けられている。手前側と奥側は同じ構成であるので、以下、１組の静圧軸受パッド６〜９に対応する部分について説明する。給気源２０は、所定の圧力の圧縮空気を供給する。給気管２１〜２４の一方端は給気源２０の給気口に接続され、それらの他方端はそれぞれ静圧軸受パッド６〜９の給気孔に接続される。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an air supply unit that supplies compressed air to the hydrostatic bearing pads 6 to 9. In FIG. 3, the air supply unit includes an air supply source 20, air supply pipes 21 to 24, pressure control units 25 to 28, and flow meters 29 to 32. Since the hydrostatic bearing pads 6 to 9 are provided in total on the front side and the back side, two sets in total, so two sets of the air supply pipes 21 to 24, the pressure control units 25 to 28, and the flow meters 29 to 32 are provided. Is provided. Since the front side and the back side have the same configuration, the following description will be made on portions corresponding to one set of hydrostatic bearing pads 6-9. The air supply source 20 supplies compressed air having a predetermined pressure. One ends of the air supply pipes 21 to 24 are connected to the air supply port of the air supply source 20, and the other ends thereof are connected to the air supply holes of the hydrostatic bearing pads 6 to 9, respectively.

圧力制御部２５〜２８は、それぞれ給気管２１〜２４の所定の位置に介挿される。流量計２９〜３２は、それぞれ給気管２１〜２４の圧力制御部２５〜２８の下流側の所定の位置に介挿される。流量計２９〜３２は、それぞれ給気管２１〜２４に流れる圧縮空気の流量を測定し、測定した流量を示す信号を出力する。圧力制御部２５〜２８は、それぞれ流量計２９〜３０の出力信号に基づいて、それぞれ給気管２１〜２４に予め定められた流量の圧縮空気が流れるように、圧縮空気の圧力を制御する。したがって、静圧軸受パッド６〜９の圧縮空気の流量は、個別に制御可能になっている。   The pressure controllers 25 to 28 are inserted at predetermined positions of the supply pipes 21 to 24, respectively. The flow meters 29 to 32 are inserted at predetermined positions on the downstream side of the pressure control units 25 to 28 of the supply pipes 21 to 24, respectively. The flow meters 29 to 32 measure the flow rate of the compressed air flowing through the supply pipes 21 to 24, respectively, and output a signal indicating the measured flow rate. The pressure control units 25 to 28 control the pressure of the compressed air based on the output signals of the flow meters 29 to 30 so that the compressed air having a predetermined flow rate flows through the supply pipes 21 to 24, respectively. Therefore, the flow rate of the compressed air of the hydrostatic bearing pads 6 to 9 can be individually controlled.

この直動案内装置の組み立て時には、静圧軸受パッド６，７の軸受面がそれぞれレール２，３の上面に全面均一に接するように、ボールスタッド１０，１１の各々の突出量を調整する。また、静圧軸受パッド８の軸受面とレール２の側面との間に所定の軸受隙間に相当するスペーサを挿入するとともに、静圧軸受パッド９の軸受面とレール３の側面との間に所定の軸受隙間に相当するスペーサを挿入し、静圧軸受パッド８，９の軸受面がスペーサに全面均一に接するように、ボールスタッド１２，１３の各々の突出量を調整する。   At the time of assembling the linear motion guide device, the protruding amount of each of the ball studs 10 and 11 is adjusted so that the bearing surfaces of the hydrostatic bearing pads 6 and 7 are in contact with the upper surfaces of the rails 2 and 3 uniformly. Further, a spacer corresponding to a predetermined bearing gap is inserted between the bearing surface of the hydrostatic bearing pad 8 and the side surface of the rail 2, and a predetermined amount is provided between the bearing surface of the hydrostatic bearing pad 9 and the side surface of the rail 3. A spacer corresponding to the bearing gap is inserted, and the protruding amount of each of the ball studs 12 and 13 is adjusted so that the bearing surfaces of the hydrostatic bearing pads 8 and 9 are in contact with the spacer uniformly.

次に、静圧軸受パッド８，９の軸受面とレール２，３の側面との間のスペーサを除去し、静圧軸受パッド６〜９の各々に圧縮空気を供給する。静圧軸受パッド６〜９の軸受隙間と流量計２９〜３２の測定値との間には相関があるので、流量計２９〜３２の測定値から静圧軸受パッド６〜９の軸受隙間を容易に求めることができる。したがって、静圧軸受パッド６〜９の固定部の剛性が異なっていても、静圧軸受パッド６〜９への給気圧を個別に変えることによって各軸受隙間が所定量になるように容易に制御することができる。   Next, the spacers between the bearing surfaces of the hydrostatic bearing pads 8 and 9 and the side surfaces of the rails 2 and 3 are removed, and compressed air is supplied to each of the hydrostatic bearing pads 6 to 9. Since there is a correlation between the bearing gap of the hydrostatic bearing pads 6-9 and the measured values of the flow meters 29-32, the bearing gap of the hydrostatic bearing pads 6-9 can be easily determined from the measured values of the flow meters 29-32. Can be requested. Therefore, even if the fixing portions of the static pressure bearing pads 6 to 9 are different in rigidity, the bearing clearance can be easily controlled to be a predetermined amount by individually changing the supply air pressure to the static pressure bearing pads 6 to 9. can do.

軸受隙間の所定量からのずれ量が大きい場合には、圧縮空気の流量を見ながら静圧軸受パッド６〜９を背後から押しているボールスタッド１０〜１３の締め付け力を再調整して概略所定の隙間に調整し、さらに上記個別の圧力制御によって微調整することもできる。   When the amount of deviation of the bearing gap from the predetermined amount is large, the tightening force of the ball studs 10 to 13 pressing the static pressure bearing pads 6 to 9 from the back is readjusted while watching the flow rate of the compressed air, It is also possible to make fine adjustments by adjusting the gap and further by the individual pressure control.

このように、各静圧軸受パッド毎の浮上量測定のための新たな変位計の設置作業や測定作業も不要であり、個々の静圧軸受パッドにおける軸受隙間調整を容易に能率よく行なうことが可能である。   In this way, there is no need to install or measure a new displacement meter for measuring the flying height of each hydrostatic bearing pad, and the bearing clearance adjustment in each hydrostatic bearing pad can be performed easily and efficiently. Is possible.

なお、本機構は、浮上中における静圧軸受パッド６〜９への急激な負荷変動などには対応し難いが、急激な負荷変動が無い上記用途において、組付け給気時の初期軸受隙間の調整や、可動テーブル４の中心からずれた偏荷重が搭載または付加された場合などにおける可動テーブル４の傾き防止などにも有効である。   Although this mechanism is difficult to cope with sudden load fluctuations to the hydrostatic bearing pads 6 to 9 during levitation, in the above application where there is no sudden load fluctuation, the initial bearing clearance during assembly air supply This is also effective for adjustment and prevention of tilting of the movable table 4 when an eccentric load deviating from the center of the movable table 4 is mounted or added.

また、流量計２９〜３２は給気管２１〜２４に設ければよいので、静圧軸受パッド６〜９の取り付け部のスペースに関係なく、簡単に取り付けることができる。   Moreover, since the flow meters 29-32 should just be provided in the supply pipes 21-24, they can be easily attached irrespective of the space of the attachment part of the static pressure bearing pads 6-9.

また、この実施の形態１では、流量計２９〜３２の出力信号を圧力制御部２５〜２８にフィードバックしたが、流量計２９〜３２の出力信号を圧力制御部２５〜２８にフィードバックさせずに、流量計２９〜３２の測定値を見ながら手動で圧力調整を行なってもよい。   In the first embodiment, the output signals of the flow meters 29 to 32 are fed back to the pressure control units 25 to 28, but the output signals of the flow meters 29 to 32 are not fed back to the pressure control units 25 to 28. You may adjust pressure manually while observing the measured value of the flow meters 29-32.

また、圧力制御部２５〜２８および流量計２９〜３２の代わりに、流量コントローラによって各静圧軸受パッドの圧縮空気の流量を一定に制御してもよい。   Further, instead of the pressure controllers 25 to 28 and the flow meters 29 to 32, the flow rate of the compressed air of each static pressure bearing pad may be controlled to be constant by a flow rate controller.

[実施の形態２]
図４は、この発明の実施の形態２による直動案内装置の要部を示すブロック図である。この直動案内装置の機構部の概略構成は、図１で示したものと略同じであり、２組の静圧軸受パッド６〜９を備える。 [Embodiment 2]
FIG. 4 is a block diagram showing a main part of a linear guide apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The schematic structure of the mechanism part of this linear motion guide device is substantially the same as that shown in FIG. 1, and includes two sets of hydrostatic bearing pads 6-9.

図４において、静圧軸受パッド６の長手方向の両端部には、支持板１６の上面から噴射板１７の下面まで貫通する孔３５，３６が形成されている。他の静圧軸受パッド７〜９の各々においても、同様に、貫通孔３５，３６が形成されている。２組の静圧軸受パッド６〜９の各々に対応して、チューブ３７，３８、圧力センサ３９，４０、演算部４１、給気管４３および圧力制御部４４が設けられ、２組の静圧軸受パッド６〜９に共通の給気源４２が設けられる。   In FIG. 4, holes 35 and 36 penetrating from the upper surface of the support plate 16 to the lower surface of the injection plate 17 are formed at both ends in the longitudinal direction of the hydrostatic bearing pad 6. Similarly, through holes 35 and 36 are formed in each of the other hydrostatic bearing pads 7 to 9. Corresponding to each of the two sets of hydrostatic bearing pads 6-9, tubes 37, 38, pressure sensors 39, 40, a calculation unit 41, an air supply pipe 43 and a pressure control unit 44 are provided, and two sets of hydrostatic bearings are provided. An air supply source 42 common to the pads 6 to 9 is provided.

貫通孔３５，３６の支持板１６の上面側の開口部は、それぞれチューブ３７，３８を介して圧力センサ３９，４０に接続される。これにより、噴射板１７の下面の一方端および他方端とレール２の上面との間の軸受圧（空気圧）Ｐａ，Ｐｂが、貫通孔３５，３６およびチューブ３７，３８を介して圧力センサ３９，４０に伝達される。圧力センサ３９，４０は、それぞれ軸受圧Ｐａ，Ｐｂを測定し、測定値を示す信号を出力する。   Openings on the upper surface side of the support plate 16 of the through holes 35 and 36 are connected to pressure sensors 39 and 40 via tubes 37 and 38, respectively. As a result, bearing pressures (air pressures) Pa and Pb between one end and the other end of the lower surface of the injection plate 17 and the upper surface of the rail 2 are transferred to the pressure sensors 39 and 36 via the through holes 35 and 36 and the tubes 37 and 38. 40. The pressure sensors 39 and 40 measure the bearing pressures Pa and Pb, respectively, and output signals indicating the measured values.

演算部４１は、圧力センサ３９，４０の出力信号に基づいて、２つの軸受圧Ｐａ，Ｐｂの平均値（Ｐａ＋Ｐｂ）／２と差（Ｐａ−Ｐｂ）を求める。噴射板１７の貫通孔１７ａの詰まりや、支持板１６とボールスタッド１０の接触の不具合などに起因して、静圧軸受パッド６が大きく傾いていると、軸受圧Ｐａ，Ｐｂが不均一になり、噴射板１７のエッジとレール２の上面とが接触し易くなる。これを防止するため、軸受圧の差（Ｐａ−Ｐｂ）が所定の値を超えたとき、演算部４１は異常信号を出力する。異常信号に応答して、たとえば、軸受異常の表示やシステムの運転停止が実施される。   The calculation unit 41 obtains an average value (Pa + Pb) / 2 and a difference (Pa−Pb) of the two bearing pressures Pa and Pb based on the output signals of the pressure sensors 39 and 40. If the hydrostatic bearing pad 6 is greatly inclined due to clogging of the through-hole 17a of the injection plate 17 or a contact failure between the support plate 16 and the ball stud 10, the bearing pressures Pa and Pb become uneven. The edge of the injection plate 17 and the upper surface of the rail 2 are easy to contact. In order to prevent this, when the bearing pressure difference (Pa−Pb) exceeds a predetermined value, the calculation unit 41 outputs an abnormal signal. In response to the abnormality signal, for example, a bearing abnormality display or system shutdown is performed.

給気源４２は、所定の圧力の圧縮空気を供給する。給気管４３の一方端は給気源４２の給気口に接続され、その他方端は静圧軸受パッド６の給気孔１６ｃに接続される。圧力制御部４４は、給気管４３の所定の位置に介挿され、軸受圧の平均値（Ｐａ＋Ｐｂ）／２が所定の値になるように、圧縮空気の圧力を制御する。なお、このときの圧力調整も、軸受圧の平均値（Ｐａ＋Ｐｂ）／２を見て手動で行ってもよい。   The air supply source 42 supplies compressed air having a predetermined pressure. One end of the air supply pipe 43 is connected to the air supply port of the air supply source 42, and the other end is connected to the air supply hole 16 c of the hydrostatic bearing pad 6. The pressure control unit 44 is inserted at a predetermined position of the air supply pipe 43 and controls the pressure of the compressed air so that the average value (Pa + Pb) / 2 of the bearing pressure becomes a predetermined value. The pressure adjustment at this time may also be performed manually by looking at the average value (Pa + Pb) / 2 of the bearing pressure.

この実施の形態２でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。
なお、上記説明においては、複数の静圧軸受パッドを用いた静圧軸受ユニットの具体例として直動案内装置について説明したが、本発明は、回転型の大型空気軸受ユニットにおける静圧軸受パッドへの給気システムにも同様に適用し得る。 Also in this second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
In the above description, the linear motion guide device has been described as a specific example of a hydrostatic bearing unit using a plurality of hydrostatic bearing pads. However, the present invention is directed to a hydrostatic bearing pad in a rotary large air bearing unit. The same can be applied to other air supply systems.

また、大型空気軸受ユニットは、移動ステージとしては各種検査装置や測定装置などに使用され、回転装置としてはウエハ検査装置や形状測定器などに使用され、稼動時に静圧軸受パッドに急激に大きな負荷変動が加わることの無い用途に多数使用されている。本発明は、特に、急激な変動荷重の加わらない用途に使用される大型空気軸受ユニットに適用される。   The large air bearing unit is used as a moving stage for various inspection devices and measuring devices, and as a rotating device for wafer inspection devices and shape measuring instruments. It is used in many applications that do not add fluctuation. The present invention is particularly applied to a large air bearing unit used for an application where a sudden fluctuating load is not applied.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態１による直動案内装置の機構部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the mechanism part of the linear guide apparatus by Embodiment 1 of this invention. 図１に示した静圧軸受パッドの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the hydrostatic bearing pad shown in FIG. 図１に示した複数の静圧軸受パッドに圧縮空気を供給する給気部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the air supply part which supplies compressed air to the several static pressure bearing pad shown in FIG. この発明の実施の形態２による直動案内装置の要部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of the linear guide apparatus by Embodiment 2 of this invention. 従来の大型移動ステージの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional large sized moving stage.

符号の説明Explanation of symbols

１，５１ ベース、２，３，５２，５３ レール、４ 可動テーブル、５ ワーク、６〜９，５６，５７，６０〜６３ 静圧軸受パッド、１０〜１３ ボールスタッド、１４ リニアモータ、１４ａ 固定子、１４ｂ 可動子、１５ エンコーダ、１５ａ スケール、１５ｂ センサ、１６ 支持板、１６ａ 穴、１６ｂ 凹部、１６ｃ 給気孔、１７ 噴射板、１７ａ 貫通孔、２０，４２ 給気源、２１〜２４，４３ 給気管、２５〜２８，４４ 圧力制御部、２９〜３２ 流量計、３５，３６ 貫通孔、３７，３８ チューブ、３９，４０ 圧力センサ、４１ 演算部、５４，５５，５９ 移動体、５８ ビーム。   1, 51 base, 2, 3, 52, 53 rail, 4 movable table, 5 workpiece, 6-9, 56, 57, 60-63 hydrostatic bearing pad, 10-13 ball stud, 14 linear motor, 14a stator , 14b Movable element, 15 Encoder, 15a Scale, 15b Sensor, 16 Support plate, 16a Hole, 16b Recess, 16c Air supply hole, 17 Injection plate, 17a Through hole, 20, 42 Air supply source, 21-24, 43 Air supply pipe 25-28,44 Pressure control part, 29-32 Flowmeter, 35,36 Through-hole, 37,38 Tube, 39,40 Pressure sensor, 41 Calculation part, 54,55,59 Moving body, 58 beam.

Claims (6)

圧縮気体を供給するための複数の給気路と、
それぞれ前記複数の給気路に対応して設けられ、各々が対応する給気路を流れる前記圧縮気体の圧力および流量のうちの少なくともいずれか一方を制御する複数の制御部と、
それぞれ前記複数の給気路に対応して設けられ、各々が対応する給気路を介して供給された前記圧縮気体を固定部に向けて噴出し、可動部を非接触で支持する複数の静圧軸受パッドとを備えた、静圧軸受ユニット。 A plurality of air supply passages for supplying compressed gas;
A plurality of control units each provided corresponding to the plurality of air supply passages, each of which controls at least one of the pressure and the flow rate of the compressed gas flowing through the corresponding air supply passages;
Each of the plurality of static airflows provided corresponding to the plurality of air supply paths, each of which ejects the compressed gas supplied through the corresponding air supply path toward the fixed portion and supports the movable portion in a non-contact manner. A hydrostatic bearing unit comprising a pressure bearing pad. さらに、各給気路に対応して設けられ、対応する給気路を流れる前記圧縮気体の流量を検出する流量計を備え、
各制御部は、対応する流量計の検出結果に基づいて、前記圧縮気体の圧力を制御する、請求項１に記載の静圧軸受ユニット。 Furthermore, provided with a flow meter that is provided corresponding to each air supply path and detects the flow rate of the compressed gas flowing through the corresponding air supply path,
The hydrostatic bearing unit according to claim 1, wherein each control unit controls the pressure of the compressed gas based on a detection result of a corresponding flow meter. 各制御部は、対応する流量計の検出結果に基づいて、対応する静圧軸受パッドと前記固定部との間の軸受隙間が所定の値になるように、前記圧縮気体の圧力を制御する、請求項２に記載の静圧軸受ユニット。   Each control unit controls the pressure of the compressed gas based on the detection result of the corresponding flow meter so that the bearing gap between the corresponding hydrostatic bearing pad and the fixed unit has a predetermined value. The hydrostatic bearing unit according to claim 2. 各制御部は、対応する静圧軸受パッドと前記固定部との間の軸受隙間が所定の値になるように、前記圧縮気体の流量を制御する、請求項１に記載の静圧軸受ユニット。   2. The hydrostatic bearing unit according to claim 1, wherein each control unit controls the flow rate of the compressed gas so that a bearing gap between the corresponding hydrostatic bearing pad and the fixed unit has a predetermined value. さらに、各静圧軸受パッドに対応して設けられ、それぞれ対応する静圧軸受パッドの軸受面の一方端部および他方端部における前記圧縮気体の圧力を検出する第１および第２の圧力センサを備え、
各制御部は、対応する第１および第２の圧力センサの検出値の平均値が予め定められた第１の値になるように、対応する給気路を流れる前記圧縮気体の圧力を制御する、請求項１に記載の静圧軸受ユニット。 Furthermore, a first pressure sensor and a second pressure sensor are provided corresponding to each hydrostatic bearing pad, and detect the pressure of the compressed gas at one end and the other end of the bearing surface of the corresponding hydrostatic bearing pad, respectively. Prepared,
Each control unit controls the pressure of the compressed gas flowing through the corresponding air supply path so that the average value of the detection values of the corresponding first and second pressure sensors becomes a predetermined first value. The hydrostatic bearing unit according to claim 1. さらに、前記第１および第２の圧力センサの検出値の差が予め定められた第２の値を超えた場合に異常信号を出力する信号発生部を備える、請求項５に記載の静圧軸受ユニット。   The hydrostatic bearing according to claim 5, further comprising a signal generator that outputs an abnormal signal when a difference between detection values of the first and second pressure sensors exceeds a predetermined second value. unit.
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