JP6500335B2 - Static pressure gas bearing rotation guide device - Google Patents
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Description
本発明は、静圧気体軸受回転案内装置に関する。 The present invention relates to a static pressure gas bearing rotation guide device.
回転軸を支持する支持構造として、静圧気体軸受が知られている。静圧気体軸受は、回転軸を非接触の状態で回転可能に支持することができる。例えば、特許文献1には、ラジアル軸受部分およびスラスト軸受部分を備えた軸受ハウジングと、軸受ハウジングのラジアル軸受部分およびスラスト軸受部分のそれぞれに保持された静圧軸受パッドと、を備える静圧流体軸受が記載されている。 A static pressure gas bearing is known as a support structure for supporting a rotating shaft. The static pressure gas bearing can rotatably support the rotating shaft without contact. For example, Patent Document 1 discloses a hydrostatic fluid bearing including a bearing housing having a radial bearing portion and a thrust bearing portion, and hydrostatic bearing pads held by the radial bearing portion and the thrust bearing portion of the bearing housing, respectively. Is described.
特許文献1の技術では、ラジアル軸受、スラスト軸受および多孔質の円筒パッド等の部材が、回転軸の周方向の全周に設けられている。このため、特許文献1の技術を用いる場合、回転軸の径方向の大きさを大型化すると、ラジアル軸受、スラスト軸受および円筒パッド等の部材が、回転軸の大型化に応じて大きくなる。しかし、部材の加工精度および多孔質材の気孔率の安定性には限界がある。このため、回転軸が大型化する場合、回転軸に作用する圧力が周方向で不均一となり、軸受負荷容量および軸受剛性が低下する可能性がある。 In the technique of Patent Document 1, members such as a radial bearing, a thrust bearing, and a porous cylindrical pad are provided all around the circumferential direction of the rotation shaft. Therefore, in the case of using the technology of Patent Document 1, when the size in the radial direction of the rotating shaft is increased, members such as radial bearings, thrust bearings and cylindrical pads become larger as the rotating shaft is increased. However, there is a limit to the processing accuracy of the member and the stability of the porosity of the porous material. For this reason, when the rotating shaft is enlarged, the pressure acting on the rotating shaft may become uneven in the circumferential direction, and the bearing load capacity and the bearing rigidity may be reduced.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転部材に作用する圧力が周方向で均一になり、軸受負荷容量および軸受剛性の低下を抑制できる静圧気体軸受回転案内装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a static pressure gas bearing rotation and guiding device capable of uniforming pressure acting on a rotating member in the circumferential direction and suppressing reduction in bearing load capacity and bearing rigidity. The purpose is
上述した課題を解決し、目的を達成するために、静圧気体軸受回転案内装置は、軸周りに回転する円盤形状の部材である回転部材と、ハウジングと、多孔質材であって、前記ハウジングに前記回転部材の周方向に並べて設けられて前記回転部材に向かって気体を噴出する複数のエアパッドと、を備え、前記回転部材の周方向に等間隔に配置される複数の静圧気体軸受と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the problems described above and achieve the object, the static pressure gas bearing rotary guide device is a rotary member that is a disk-shaped member that rotates around an axis, a housing, and a porous material, and the housing And a plurality of air pads provided side by side in the circumferential direction of the rotating member and injecting gas toward the rotating member, and a plurality of static pressure gas bearings disposed at equal intervals in the circumferential direction of the rotating member; , And.
これにより、回転部材が大型化する場合であっても、静圧気体軸受の大型化は抑制される。このため、静圧気体軸受が備える各部材の大きさを一定の大きさ以下に留まり、各部材の加工精度の低下が抑制される。また、ハウジングに複数のエアパッドが設けられるので、エアパッドの大型化が抑制される。このため、回転部材が大型化する場合であっても、多孔質材であるエアパッドの気孔率の安定性が保たれやすくなる。これにより、回転部材に作用する圧力が周方向で均一になりやすくなる。よって、本発明に係る静圧気体軸受回転案内装置は、軸受負荷容量および軸受剛性の低下を抑制できる。 Thereby, even when the rotating member is enlarged, the enlargement of the static pressure gas bearing is suppressed. For this reason, the magnitude | size of each member with which a static pressure gas bearing is equipped is less than fixed size, and the fall of the processing precision of each member is suppressed. In addition, since a plurality of air pads are provided in the housing, upsizing of the air pads is suppressed. Therefore, even when the rotating member is enlarged, the stability of the porosity of the air pad, which is a porous material, can be easily maintained. Thereby, the pressure acting on the rotating member is likely to be uniform in the circumferential direction. Therefore, the static pressure gas bearing rotation and guiding device according to the present invention can suppress the lowering of the bearing load capacity and the bearing rigidity.
本発明の望ましい態様として、前記ハウジングは、内部に設けられる流路である内部流路と、前記回転部材に対向する面に設けられる複数の第1凹部と、前記第1凹部の底面に設けられる前記第1凹部よりも小さい凹部であって、前記内部流路に接続される第2凹部と、を備え、前記エアパッドは、前記第1凹部に嵌まっており、前記内部流路および前記第2凹部を通じて前記気体を供給されることが好ましい。これにより、内部流路に導入された気体は、第2凹部を通じて、エアパッドの広範囲に接する。このため、気体は、エアパッドの全体から噴出されやすくなる。よって、静圧気体軸受回転案内装置は、エアパッドから噴出する気体によって回転部材に加えられる力の位置によるバラつきを抑制できる。このため、静圧気体軸受回転案内装置は、回転部材の回転運動の安定性を向上させることができる。 As a desirable mode of the present invention, the housing is provided on an inner flow passage which is a flow passage provided therein, a plurality of first recesses provided on a surface facing the rotating member, and a bottom surface of the first recess. And a second recess connected to the internal flow passage, the air pad being fitted in the first recess, the inner flow passage and the second Preferably, the gas is supplied through the recess. Thus, the gas introduced into the internal flow path contacts the wide area of the air pad through the second recess. For this reason, the gas is likely to be ejected from the entire air pad. Therefore, the static pressure gas bearing rotation guide device can suppress the variation due to the position of the force applied to the rotating member by the gas ejected from the air pad. Therefore, the static pressure gas bearing rotation guide device can improve the stability of the rotation movement of the rotation member.
本発明の望ましい態様として、前記複数のエアパッドのうち一部のエアパッドは、前記回転部材の曲面状の側面に向かって気体を噴出し、前記側面に対向する前記エアパッドの気体が噴出する表面である噴出面は、前記側面に沿う曲面状であることが好ましい。これにより、噴出面と側面との間に生ずる隙間は一定になりやすくなる。よって、静圧気体軸受回転案内装置は、エアパッドから噴出する気体によって回転部材に加えられる力の位置によるバラつきを抑制できる。このため、静圧気体軸受回転案内装置は、回転部材の回転運動の安定性を向上させることができる。 As a desirable mode of the present invention, a part of air pads among the plurality of air pads are surfaces from which gas is ejected toward the curved side surface of the rotating member and gas of the air pad opposed to the side surface is ejected. It is preferable that the jet surface is a curved surface along the side surface. Thereby, the gap generated between the jet surface and the side surface tends to be constant. Therefore, the static pressure gas bearing rotation guide device can suppress the variation due to the position of the force applied to the rotating member by the gas ejected from the air pad. Therefore, the static pressure gas bearing rotation guide device can improve the stability of the rotation movement of the rotation member.
本発明の望ましい態様として、環状の筐体を備え、前記ハウジングは、前記筐体に揺動可能に支持されることが好ましい。これにより、回転部材の径方向の位置に変化が生じた場合、または回転部材の軸に対する傾きに変化が生じた場合であっても、ハウジングが搖動できるので、回転部材とエアパッドとが非接触の状態が保たれやすい。よって、静圧気体軸受回転案内装置は、軸受負荷容量および軸受剛性の低下をさらに抑制できる。 As a desirable mode of the present invention, it is preferred to have an annular case, and the above-mentioned housing is rockably supported by the above-mentioned case. As a result, even if the radial position of the rotary member changes, or the tilt with respect to the axis of the rotary member changes, the housing can swing, so the rotary member and the air pad do not contact. It is easy to maintain the state. Therefore, the static pressure gas bearing rotation guide device can further suppress the decrease in the bearing load capacity and the bearing rigidity.
本発明によれば、回転部材に作用する圧力が周方向で均一になり、軸受負荷容量および軸受剛性の低下を抑制できる静圧気体軸受回転案内装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a static pressure gas bearing rotation and guide device capable of making the pressure acting on the rotating member circumferentially uniform and suppressing the decrease in bearing load capacity and bearing rigidity.
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 A mode (embodiment) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. Further, the components described below include those which can be easily conceived by those skilled in the art and those which are substantially the same. Furthermore, the components described below can be combined as appropriate.
(実施形態)
図1は、本実施形態に係る静圧気体軸受回転案内装置を、筐体の上面部を除いて示す平面図である。図2は、図1におけるA−A’断面を示す図である。図3は、回転部材の第1端面側から見た第1ハウジングおよび第1エアパッドを示す図である。図4は、回転部材の側面側から見た第3ハウジングおよび第3エアパッドを示す図である。図5は、図4におけるB−B’断面を示す図である。図1、2に示すように、静圧気体軸受回転案内装置1は、例えば、筐体10と、回転部材6と、3つの第1静圧気体軸受ab1と、3つの第2静圧気体軸受ab2と、3つの第3静圧気体軸受ab3と、を備える。静圧気体軸受回転案内装置1は、例えば、ウェハーの検査装置において、被検査物であるウェハーを回転させる機構として用いられる。なお、第1静圧気体軸受ab1と、第2静圧気体軸受ab2と、第3静圧気体軸受ab3は、必ずしもそれぞれ3つでなくてもよく、それぞれ2つであってもよいし、それぞれ4つ以上であってもよい。
(Embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a static pressure gas bearing rotation and guiding device according to the present embodiment excluding an upper surface portion of a housing. FIG. 2 is a view showing a cross section AA 'in FIG. FIG. 3 is a view showing the first housing and the first air pad viewed from the first end face side of the rotation member. FIG. 4 is a view showing the third housing and the third air pad viewed from the side of the rotating member. FIG. 5 is a view showing a cross section BB 'in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, for example, the static pressure gas bearing rotation guide device 1 includes a
図1に示すように、筐体10は、環状である。また、図2に示すように、筐体10は、上面部101と、底面部102と、側面部103と、を備える。上面部101は、円環形状の板状部材である。底面部102は、上面部101に平行である円環形状の板状部材である。側面部103は、上面部101および底面部102を連結する部材である。例えば本実施形態において、筐体10は、上面部101および底面部102が鉛直方向に対して直交するように配置されている。
As shown in FIG. 1, the
回転部材6は、軸Z周りに回転する円盤形状の部材である。例えば本実施形態において、軸Zは、水平面に対して直交している。回転部材6は、例えばステンレス鋼で形成されている。回転部材6は、軸Zに対して直交する表面である第1端面61と、第1端面61に平行な表面である第2端面62と、軸Z方向から見て円形である表面である側面63と、を備える。側面63は、曲面であって、第1端面61の径方向外側の端部と第2端面62の径方向外側の端部とを接続している。また、回転部材6は、軸Z方向に貫通する貫通孔6hと、貫通孔6hの内周面に設けられる環状の溝65と、を備える。溝65は、例えば貫通孔6hの内周面を切削することで形成されている。これにより、回転部材6は、中実部材である場合に比較して軽量である。また、回転部材6は、第1端面61から溝65に向かって貫通する複数の取付孔61hと、第2端面62から溝65に向かって貫通する複数の取付孔62hと、を備える。取付孔61hおよび取付孔62hは、例えば、回転部材6の周方向に等間隔に配置されている。例えば、ウェハー等の被検査物を保持する機台(チャック)が、ボルト等の固定具および取付孔61h、62hを用いて、回転部材6に固定される。
The rotating
なお、回転部材6は、第1端面61を形成する部材と、第2端面62を形成する部材と、側面63を形成する部材とを組み立てて形成されていてもよい。このように別部材を組み立てて回転部材6を形成する場合、第1端面61を形成する部材と第2端面62を形成する部材との間の隙間が、溝65である。
The rotating
図1に示すように、3つの第1静圧気体軸受ab1は、回転部材6の周方向に等間隔に配置されている。図2に示すように、第1静圧気体軸受ab1は、第1ハウジング4と、第1エアパッド5と、を備える。
As shown in FIG. 1, the three first static pressure gas bearings ab1 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotating
第1ハウジング4は、第1端面61に対向するように配置されている。第1ハウジング4は、例えばステンレス鋼で形成されている。第1ハウジング4を第1端面61から見た形状は、例えば扇形状である。図2に示すように、第1ハウジング4は、第1端面61と対向する面とは反対側の面に、球状の窪みであるソケット部48を備える。ソケット部48には、ボールスタッドbの球状の先端部が嵌まっている。ボールスタッドbは、上面部101を貫通しており、緩み止めナットnによって位置決めされている。これにより、第1ハウジング4は、上面部101に揺動可能に支持されている。また、ボールスタッドbの先端部の位置は、緩み止めナットnを緩めることで調整することができる。
The
第1エアパッド5は、例えばグラファイトにより形成された板状の多孔質材であって、第1ハウジング4に支持される。図2に示すように、第1ハウジング4は、第1端面61と対向する面に第1凹部49を備える。第1エアパッド5は、第1凹部49に嵌まっている。第1エアパッド5は、例えば、接着剤によって第1凹部49に固定されている。図3に示すように、第1エアパッド5は、例えばそれぞれの第1ハウジング4に5つずつ固定されている。5つの第1エアパッド5は、例えば回転部材6の周方向で等間隔に並べられている。なお、第1エアパッド5は、ボルト等によって第1凹部49に固定されていてもよい。また、それぞれの第1ハウジング4に固定される第1エアパッド5は、必ずしも5つでなくてもよく、4つ以下であってもよいし6つ以上であってもよい。
The
図1に示すように、3つの第2静圧気体軸受ab2は、回転部材6の周方向に等間隔に配置されている。第2静圧気体軸受ab2は、例えば、回転部材6の軸方向から見た場合に第1静圧気体軸受ab1と重なるように配置されている。図2に示すように、第2静圧気体軸受ab2は、第2ハウジング7と、第2エアパッド8と、を備える。
As shown in FIG. 1, the three second static pressure gas bearings ab2 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotating
第2ハウジング7は、第2端面62に対向するように配置されている。第2ハウジング7は、例えばステンレス鋼で形成されている。第2ハウジング7を第2端面62から見た形状は、例えば扇形状である。図2に示すように、第2ハウジング7は、第2端面62と対向する面とは反対側の面に、球状の窪みであるソケット部78を備える。ソケット部78には、ボールスタッドbの球状の先端部が嵌まっている。ボールスタッドbは、底面部102を貫通しており、緩み止めナットnによって位置決めされている。これにより、第2ハウジング7は、底面部102に揺動可能に支持されている。
The
第2エアパッド8は、例えばグラファイトにより形成された板状の多孔質材であって、第2ハウジング7に支持される。第2ハウジング7は、第2端面62と対向する面に第1凹部79を備える。第2エアパッド8は、第1凹部79に嵌まっている。第2エアパッド8は、例えば、接着剤によって第1凹部79に固定されている。第2エアパッド8は、例えばそれぞれの第2ハウジング7に5つずつ固定されている。5つの第2エアパッド8は、例えば回転部材6の周方向で等間隔に並べられている。なお、第2エアパッド8は、ボルト等によって第1凹部79に固定されていてもよい。また、それぞれの第2ハウジング7に固定される第2エアパッド8は、必ずしも5つでなくてもよく、4つ以下であってもよいし6つ以上であってもよい。
The
図1に示すように、3つの第3静圧気体軸受ab3は、回転部材6の周方向に等間隔に配置されている。第3静圧気体軸受ab3は、例えば、第1静圧気体軸受ab1および第2静圧気体軸受ab2と回転部材6の周方向の位置が同じになるように配置されている。図2に示すように、第3静圧気体軸受ab3は、第3ハウジング2と、第3エアパッド3と、を備える。
As shown in FIG. 1, the three third static pressure gas bearings ab3 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotating
第3ハウジング2は、側面63に対向するように配置されている。第3ハウジング2は、例えばステンレス鋼で形成されている。図4に示すように、第3ハウジング2を側面63から見た形状は、例えば長方形である。図2に示すように、第3ハウジング2は、側面63と対向する面とは反対側の面に、球状の窪みであるソケット部28を備える。ソケット部28には、ボールスタッドbの球状の先端部が嵌まっている。ボールスタッドbは、側面部103を貫通しており、緩み止めナットnによって位置決めされている。これにより、第3ハウジング2は、側面部103に揺動可能に支持されている。
The
第3エアパッド3は、例えばグラファイトにより形成された板状の多孔質材であって、第3ハウジング2に支持される。第3ハウジング2は、側面63と対向する面に第1凹部29を備える。第3エアパッド3は、第1凹部29に嵌まっている。第3エアパッド3は、例えば、接着剤によって第1凹部29に固定されている。図4に示すように、第3エアパッド3は、例えばそれぞれの第3ハウジング2に5つずつ固定されている。5つの第3エアパッド3は、例えば回転部材6の周方向で等間隔に並べられている。なお、第3エアパッド3は、ボルト等によって第1凹部29に固定されていてもよい。また、それぞれの第3ハウジング2に固定される第3エアパッド3は、必ずしも5つでなくてもよく、4つ以下であってもよいし6つ以上であってもよい。
The
図4、5に示すように、第3ハウジング2は、内部に設けられる流路である内部流路21を備える。内部流路21の一端は、第3ハウジング2の外部に開口している。第3ハウジング2は、第1凹部29の底面に設けられる第1凹部29よりも小さい凹部であって内部流路21に接続される第2凹部23を備える。例えば、第2凹部23は、側面63から見た形状が矩形である矩形部23aと、側面63から見た形状が十字形である十字部23bと、を備える。十字部23bは、矩形部23aの内側に配置されている。十字部23bの端部は、矩形部23aの4辺それぞれの中間部に連結されている。
As shown to FIG.4, 5, the
図5に示すように、第3エアパッド3は、回転部材6の側面63に対向する表面である噴出面31と、噴出面31とは反対側の表面である裏面32を備える。噴出面31は、例えば、第3エアパッド3が対向する回転部材6の側面63に沿う曲面状である。これにより、噴出面31と側面63との間に生ずる隙間Gは一定になっている。例えば本実施形態において、隙間Gは、10μm程度である。裏面32は、平坦面であり、第1凹部29の底面に接している。
As shown in FIG. 5, the
内部流路21には、外部から圧縮空気が導入される。内部流路21に導入された圧縮空気は、第2凹部23を通じて、第3エアパッド3の裏面32の広範囲に接する。第3エアパッド3が多孔質材であるため、圧縮空気は、裏面32側から噴出面31側へ第3エアパッド3の内部を移動する。圧縮空気は、第3エアパッド3の内部の気孔を通じて拡散するので、噴出面31の全体から回転部材6の側面63に向かって噴出する。このため、第3静圧気体軸受ab3によって、径方向内側向きの力が回転部材6に加えられる。3つの第3静圧気体軸受ab3は、上述したように回転部材6の周方向に均等に配置されている。これにより、3つの第3静圧気体軸受ab3から回転部材6に加えられる力が釣り合う。このため、回転部材6と第3エアパッド3とが非接触の状態で、回転部材6の径方向の位置が規制される。また、回転部材6の径方向の位置に変化が生じた場合であっても、第3ハウジング2が揺動できるので、回転部材6が第3エアパッド3に非接触である状態が保たれやすい。
Compressed air is introduced into the
また、第1ハウジング4は、図3に示すように、第3ハウジング2の内部流路21に相当する内部流路41と、第3ハウジング2の第2凹部23に相当する第2凹部43と、を備える。内部流路41および第2凹部43を通じて圧縮空気が第1エアパッド5に導入され、第1エアパッド5から第1端面61に向かって圧縮空気が噴出する。このため、第1静圧気体軸受ab1によって、鉛直方向下向きの力が回転部材6に加えられる。また、第1エアパッド5の圧縮空気が噴出する面と第1端面61の間の隙間の大きさは、上述した隙間Gの大きさと同程度である。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、第2ハウジング7は、例えば内部流路41と同じ形状の内部流路と、第2凹部43と同じ形状の第2凹部と、を備える。第2ハウジング7における内部流路および第2凹部を通じて圧縮空気が第2エアパッド8に導入され、第2エアパッド8から第2端面62に向かって圧縮空気が噴出する。このため、第2静圧気体軸受ab2によって、鉛直方向上向きの力が回転部材6に加えられる。また、第2エアパッド8の圧縮空気が噴出する面と第2端面62の間の隙間の大きさは、上述した隙間Gの大きさと同程度である。
Further, the
第1エアパッド5から噴出させる圧縮空気の量および第2エアパッド8から噴出させる空気の量は、それぞれ独立に調整することができる。これにより、第2静圧気体軸受ab2によって回転部材6に加えられる力が、第1静圧気体軸受ab1によって回転部材6に加えられる力と回転部材6にかかる重力との合力に釣り合う。このため、回転部材6が第1エアパッド5および第2エアパッド8に非接触の状態で、回転部材6の軸方向の位置が規制される。また、第1静圧気体軸受ab1および第2静圧気体軸受ab2が回転部材6の周方向に等間隔に配置されているため、回転部材6の軸Zに対する傾きの規制が容易である。また、回転部材6の軸Zに対する傾きに変化が生じた場合であっても、第1ハウジング4および第2ハウジング7が揺動できるので、回転部材6が第1エアパッド5および第2エアパッド8に非接触である状態が保たれやすい。
The amount of compressed air ejected from the
また、第1静圧気体軸受ab1、第2静圧気体軸受ab2および第3静圧気体軸受ab3は、それぞれ3つである。これにより、第1静圧気体軸受ab1、第2静圧気体軸受ab2および第3静圧気体軸受ab3がそれぞれ2つである場合に比較して、静圧気体軸受回転案内装置1は、回転部材6の軸Z方向の位置および回転部材6の軸Zに対する傾きを規制しやすくなる。よって、静圧気体軸受回転案内装置1は、回転部材6の回転運動の安定性を向上させることができる。
The first static pressure gas bearing ab1, the second static pressure gas bearing ab2, and the third static pressure gas bearing ab3 are each three. Thereby, compared with the case where the first static pressure gas bearing ab1, the second static pressure gas bearing ab2, and the third static pressure gas bearing ab3 are each two, the static pressure gas bearing rotation guide device 1 is a rotating member It becomes easy to regulate the position of the
また、第2静圧気体軸受ab2は、回転部材6の軸Z方向から見た場合に第1静圧気体軸受ab1と重なるように配置される。これにより、第1静圧気体軸受ab1によって回転部材6に加えられる力の作用点と、第2静圧気体軸受ab2によって回転部材6に加えられる力の作用点とが、回転部材6の周方向で一致しやすくなる。このため、第1エアパッド5から噴出させる圧縮空気の量および第2エアパッド8から噴出させる圧縮空気の量の調整が容易になる。よって、静圧気体軸受回転案内装置1は、回転部材6の回転運動の安定性を容易に維持することができる。
Further, the second static pressure gas bearing ab2 is disposed so as to overlap the first static pressure gas bearing ab1 when viewed from the direction of the axis Z of the
また、回転部材6は、軸Z方向に貫通する貫通孔6hと、貫通孔6hの内周面に設けられる環状の溝65と、を備える。これにより、回転部材6は、中実部材である場合に比較して軽量になる。このため、回転部材6を回転させるときに回転部材6に作用する慣性力が小さくなる。よって、静圧気体軸受回転案内装置1は、回転部材6の回転速度の制御を容易にすることができる。
Further, the rotating
なお、第1静圧気体軸受ab1および第2静圧気体軸受ab2は、必ずしも同じ数で配置されていなくてもよい。例えば、第2静圧気体軸受ab2の数が、第1静圧気体軸受ab1の数よりも多くてもよい。上述したように、第2静圧気体軸受ab2によって回転部材6に加えられる力は、第1静圧気体軸受ab1によって回転部材6に加えられる力と回転部材6にかかる重力との合力に釣り合う必要がある。このため、第2静圧気体軸受ab2の数を第1静圧気体軸受ab1の数よりも多くすることで、1つの第1エアパッド5から噴出する圧縮空気の量と1つの第2エアパッド8から噴出する圧縮空気の量とが、より均一になる。これにより、回転部材6の回転運動の安定性が向上する可能性がある。
The first static pressure gas bearing ab1 and the second static pressure gas bearing ab2 may not necessarily be arranged in the same number. For example, the number of second static pressure gas bearings ab2 may be larger than the number of first static pressure gas bearings ab1. As described above, the force applied to the rotating
また、回転部材6、第1ハウジング4、第2ハウジング7および第3ハウジング2は、必ずしもステンレス鋼で形成されていなくてもよく、他の材料で形成されていてもよい。ただし、回転部材6、第1ハウジング4、第2ハウジング7および第3ハウジング2は、熱膨張率が低い金属で形成されることが好ましい。また、第1エアパッド5、第2エアパッド8および第3エアパッド3は、必ずしもグラファイトで形成されていなくてもよく、他の材料で形成されていてもよい。ただし、第1エアパッド5、第2エアパッド8および第3エアパッド3がグラファイトで形成されている場合、回転部材6に接触したときでも回転部材6との摩擦が生じにくい点で好ましい。
The rotating
以上述べたように、静圧気体軸受回転案内装置1は、軸Z周りに回転する円盤形状の部材である回転部材6を備える。静圧気体軸受回転案内装置1は、ハウジング(第1ハウジング4、第2ハウジング7または第3ハウジング2)と、多孔質材であって、ハウジングに回転部材6の周方向に並べて設けられて回転部材6に向かって気体を噴出する複数のエアパッド(第1エアパッド5、第2エアパッド8または第3エアパッド3)と、を備え、回転部材6の周方向に等間隔に配置される複数の静圧気体軸受(第1静圧気体軸受ab1、第2静圧気体軸受ab2または第3静圧気体軸受ab3)と、を備える。
As described above, the static pressure gas bearing rotation guide device 1 includes the
これにより、回転部材6が大型化する場合であっても、第1静圧気体軸受ab1、第2静圧気体軸受ab2および第3静圧気体軸受ab3の大型化は抑制される。このため、第1静圧気体軸受ab1、第2静圧気体軸受ab2および第3静圧気体軸受ab3が備える各部材の大きさを一定の大きさ以下に留まり、各部材の加工精度の低下が抑制される。よって、静圧気体軸受回転案内装置1は、回転部材6が大きい場合でも、回転部材6を非接触で支持することができる。「回転部材6を非接触で支持する」とは、第1エアパッド5と回転部材6との間、第2エアパッド8と回転部材6との間、および第3エアパッド3と回転部材6との間にある気体(圧縮空気)によって、回転部材6の軸Z方向および径方向の位置が規制されている状態を意味する。すなわち、「回転部材6を非接触で支持する」とは、気体(圧縮空気)によって回転部材6が宙に浮かんでいる状態を意味する。また、ハウジングに複数のエアパッドが設けられるので、エアパッドの大型化が抑制される。このため、回転部材6が大型化する場合であっても、多孔質材であるエアパッドの気孔率の安定性が保たれやすくなる。これにより、回転部材6に作用する圧力が周方向で均一になりやすくなる。よって、静圧気体軸受回転案内装置1は、回転部材6が大きい場合でも軸受負荷容量および軸受剛性の低下を抑制できる。ここで、軸受負荷容量とは、静圧気体軸受回転案内装置1が回転部材6を非接触で支持することができる最大荷重である。軸受剛性とは、回転部材6の回転中において衝撃または振動等が回転部材6に加えられたとき、回転部材6が第1エアパッド5、第2エアパッド8または第3エアパッド3に接触せずに回転できる度合である。軸受剛性の単位は、例えば[N/μm]である。すなわち、軸受剛性は、回転中の回転部材6を1μm移動させるのに要する荷重[N]を意味する。
Thereby, even when the
また、ハウジング(第1ハウジング4、第2ハウジング7または第3ハウジング2)は、内部に設けられる流路である内部流路(内部流路21、41等)と、回転部材6に対向する面に設けられる複数の第1凹部(第1凹部29、49、79)と、第1凹部の底面に設けられる第1凹部よりも小さい凹部であって、内部流路に接続される第2凹部(第2凹部23、43等)と、を備える。エアパッド(第1エアパッド5、第2エアパッド8または第3エアパッド3)は、第1凹部に嵌まっており、内部流路および第2凹部を通じて気体を供給される。これにより、内部流路に導入された気体(圧縮空気)は、第2凹部を通じて、エアパッドの広範囲に接する。このため、気体(圧縮空気)は、エアパッドの全体から噴出されやすくなる。よって、静圧気体軸受回転案内装置1は、エアパッドから噴出する気体(圧縮空気)によって回転部材6に加えられる力の位置によるバラつきを抑制できる。このため、静圧気体軸受回転案内装置1は、回転部材6の回転運動の安定性を向上させることができる。
Further, the housing (the
また、複数のエアパッド(第1エアパッド5、第2エアパッド8または第3エアパッド3)のうち一部のエアパッド(第3エアパッド3)は、回転部材6の曲面状の側面63に向かって気体(圧縮空気)を噴出し、側面63に対向するエアパッド(第3エアパッド3)の気体(圧縮空気)が噴出する表面である噴出面31は、側面63に沿う曲面状である。これにより、噴出面31と側面63との間に生ずる隙間Gは一定になりやすくなる。よって、静圧気体軸受回転案内装置1は、エアパッドから噴出する気体(圧縮空気)によって回転部材6に加えられる力の位置によるバラつきを抑制できる。このため、静圧気体軸受回転案内装置1は、回転部材6の回転運動の安定性を向上させることができる。
Further, some of the plurality of air pads (
また、静圧気体軸受回転案内装置1は、環状の筐体10を備え、ハウジング(第1ハウジング4、第2ハウジング7または第3ハウジング2)は、筐体10に揺動可能に支持される。これにより、回転部材6の径方向の位置に変化が生じた場合、または回転部材6の軸Zに対する傾きに変化が生じた場合であっても、ハウジング(第1ハウジング4、第2ハウジング7または第3ハウジング2)が搖動できるので、回転部材6とエアパッド(第1エアパッド5、第2エアパッド8または第3エアパッド3)とが非接触の状態が保たれやすい。よって、静圧気体軸受回転案内装置1は、軸受負荷容量および軸受剛性の低下をさらに抑制できる。
In addition, the static pressure gas bearing rotation guide device 1 includes an
(変形例)
図6は、変形例に係る静圧気体軸受回転案内装置を、回転部材の軸を含む平面で切った断面を示す図である。上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
(Modification)
FIG. 6 is a cross-sectional view of a static pressure gas bearing rotary guide according to a modification taken along a plane including the axis of the rotary member. The same components as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted.
変形例に係る静圧気体軸受回転案内装置1は、回転部材6Aを備える。回転部材6Aは、軸Z周りに回転する円盤形状の部材である。回転部材6Aは、例えばステンレス鋼で形成されている。回転部材6Aは、軸Zに対して直交する表面である第1端面61Aと、第1端面61に平行な表面である第2端面62Aと、軸Z方向から見て円形である表面である側面63と、を備える。また、回転部材6Aは、軸Z方向に貫通する貫通孔6hAと、貫通孔6hAの内周面に設けられる環状の溝66、67と、を備える。回転部材6Aは、溝66と溝67との間に固定部64を備える。固定部64は、軸Zに対して直交する板状であり、軸Z方向に貫通する複数の取付孔64hを備える。取付孔64hは、例えば回転部材6Aの周方向に等間隔に配置されている。例えば、ウェハー等の被検査物を保持する機台(チャック)が、ボルト等の固定具および取付孔64hを用いて、固定部64に固定される。
The static pressure gas bearing rotation and guide apparatus 1 according to the modification includes a
これにより、回転部材6Aは、実施形態で説明した取付孔61hおよび取付孔62hを備えなくてもよくなる。このため、第1端面61Aおよび第2端面62Aの面積は、上述した実施形態の第1端面61および第2端面62の面積よりも小さくすることができる。
また、ウェハー等の被検査物の重量による力は固定部64が負担するので、回転部材6Aにおける固定部64以外の部分の肉厚が薄くなる可能性がある。これにより、回転部材6Aは、上述した実施形態の回転部材6に比較して軽量になる可能性がある。このため、回転部材6Aを回転させるときに回転部材6Aに作用する慣性力が小さくなる可能性がある。よって、変形例に係る静圧気体軸受回転案内装置1は、回転部材6Aの回転速度の制御を容易にすることができる可能性がある。
As a result, the
In addition, since the fixed
1 静圧気体軸受回転案内装置
10 筐体
101 上面部
102 底面部
103 側面部
2 第3ハウジング
21 内部流路
23 第2凹部
23a 矩形部
23b 十字部
28 ソケット部
29 第1凹部
3 第3エアパッド
31 噴出面
32 裏面
4 第1ハウジング
41 内部流路
43 第2凹部
48 ソケット部
49 第1凹部
5 第1エアパッド
6、6A 回転部材
6h、6hA 貫通孔
61、61A 第1端面
61h 取付孔
62、62A 第2端面
62h 取付孔
63 側面
64 固定部
64h 取付孔
65、66、67 溝
7 第2ハウジング
78 ソケット部
79 第1凹部
8 第2エアパッド
ab1 第1静圧気体軸受
ab2 第2静圧気体軸受
ab3 第3静圧気体軸受
b ボールスタッド
G 隙間
n 緩み止めナット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Static pressure gas bearing
Claims (3)
前記回転部材の側面、第1端面及び第2端面であって周方向に沿って夫々等間隔に配置される複数組の静圧気体軸受と、
を備え、
前記静圧気体軸受は、ハウジングと、多孔質材であって、前記ハウジングに前記回転部材の周方向に並べて設けられて前記回転部材に向かって気体を噴出する複数のエアパッドと、を備え、
前記ハウジングは、内部に設けられる流路である内部流路と、前記回転部材に対向する面に設けられる複数の第1凹部と、前記第1凹部の底面に設けられる前記第1凹部よりも小さい凹部であって、前記内部流路に接続される第2凹部と、を備え、
前記エアパッドは、前記第1凹部に嵌まっており、前記内部流路および前記第2凹部を通じて前記気体を供給され、
前記第2凹部は、前記エアパッドに対向する前記回転部材の表面から見た形状が矩形且つ環状である矩形部と、前記エアパッドに対向する前記回転部材の表面から見た形状が十字形である十字部と、を備え、
前記矩形部及び前記十字部は、凹形状であり、
前記十字部の端部は、前記矩形部の4辺それぞれの中間部に連結される
ことを特徴とする静圧気体軸受回転案内装置。 A rotating member that is a disk-shaped member that rotates around an axis;
A plurality of sets of hydrostatic gas bearings which are the side surface, the first end surface and the second end surface of the rotating member and which are arranged at equal intervals along the circumferential direction;
Equipped with
The static pressure gas bearing is provided with a housing, and a porous material, and a plurality of air pads provided in the housing in the circumferential direction of the rotating member so as to eject gas toward the rotating member.
The housing is smaller than an internal flow passage which is a flow passage provided therein, a plurality of first recesses provided on a surface facing the rotating member, and a first recess provided on a bottom surface of the first recess. A recess, and a second recess connected to the internal flow path;
The air pad is fitted in the first recess and is supplied with the gas through the internal flow path and the second recess.
Said second recess has a rectangular section shape viewed from the surface of the rotating member facing the air pad is rectangular and circular, the shape viewed from the surface of the rotating member facing the air pad is cruciform cross With the department,
The rectangular portion and the cross portion have a concave shape,
An end portion of the cross portion is connected to an intermediate portion of each of four sides of the rectangular portion. A static pressure gas bearing rotation and guide device.
前記側面に対向する前記エアパッドの気体が噴出する表面である噴出面は、前記側面に沿う曲面状であることを特徴とする請求項1に記載の静圧気体軸受回転案内装置。 Some of the plurality of air pads eject gas toward the curved side surface of the rotating member,
The static pressure gas bearing rotation guide device according to claim 1, wherein an ejection surface which is a surface from which the gas of the air pad opposed to the side surface is ejected has a curved surface shape along the side surface.
前記ハウジングは、前記筐体に揺動可能に支持されることを特徴とする請求項1又は2に記載の静圧気体軸受回転案内装置。 Equipped with an annular housing,
The static pressure gas bearing rotation guide device according to claim 1, wherein the housing is swingably supported by the housing.
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JP2014054973A JP6500335B2 (en) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | Static pressure gas bearing rotation guide device |
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