JPS63232912A - 流体軸受装置 - Google Patents

流体軸受装置

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JPS63232912A
JPS63232912A JP62062735A JP6273587A JPS63232912A JP S63232912 A JPS63232912 A JP S63232912A JP 62062735 A JP62062735 A JP 62062735A JP 6273587 A JP6273587 A JP 6273587A JP S63232912 A JPS63232912 A JP S63232912A
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magnetic
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hydrodynamic bearing
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崎野　茂夫
Masato Negishi
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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】 ［発明の分野］ 本発明は半導体露光装置用Ｘ−Ｙステージ、あるいは工
作機械、測定器などに用いられる流体軸受からなる静圧
案内装置の高剛性化、高精度化に関するものである。
［従来の技術］ 軸受面に加圧流体を供給しその静圧力により軸受部材同
志を非接触で支持した流体軸受を用いた高精度の静圧案
内装置が従来から用いられている。
このような静圧案内装置において、移動体の軸受面と案
内面とを相互に吸引させる磁気手段により予圧を付与し
装置の高剛性化、高精度化、薄型化を図った静圧案内軸
受が特開昭１ｉ１−２９０２３１号公報に記載されてい
る。この従来の静圧案内軸受は、移動体の軸受面側と案
内面側の各々に永久磁石と磁性体または電磁石と磁性体
を対向させて固定した構造であった。しかしながら、こ
のような従来の技術においては、磁石および磁性体がと
もに移動体および案内部材の各々に対し固定された構造
であるため、磁力の調整ができず軸受交換時または部品
交換時等に適正な予圧に調整することが困難となり、ま
た磁石の特性のバラつきによって移動体が受ける力が変
化し姿勢変動が生ずる場合があった。また電磁石を用い
た場合には熱が発生して案内部材が変形し精度の低下を
来す場合があった。
［発明の目的コ 本発明は前記従来技術の欠点に鑑みなされたものであっ
て、軸受面に予圧を付与するためのｌｉｎ力手段の磁力
を調整可能として磁石の特性のバラつきにかかわらず常
に適正な予圧を付与して安定した姿勢を保ち、電磁石に
よる熱等を発生することなく、高剛性、高精度でかつ薄
型化を図った流体軸受装置の提供を目的とする。
［実施例］ 第１図は本発明の第１の実施例の構成図であり、（ａ）
図は側面図、（ｂ）図は（ａ）図のＸ−Ｘ矢視図であり
移動体の底面を示す図である。１は非磁性体からなる移
動体（テーブル）、２は静圧軸受、３は永久磁石、４は
ヨーク、５は非磁性体からなる取付板であり永久磁石３
およびヨーク４が取付けられる。６は隙間調整ネジ、８
は磁性体からなるガイドである。ガイド８は上面を案内
面とする定盤である。永久磁石３およびヨーク４により
移動体１とガイド８とを相互に吸引するための磁力手段
が構成される。矢印Ｂは磁界の方向を示す。
上記構成において静圧軸受２に加圧流体を給気すること
によりテーブル１は浮上する。この際磁石の予圧が無い
状態では軸受の特性のバラつきによりテーブル１に傾き
が生じる。
磁石による予圧の力は、磁石３、エアーギャップ（ヨー
ク４とガイド８の間の隙間）、ガイド８の磁気抵抗をそ
れぞれＲ１、Ｒ２、Ｆｔ３とし、また磁石の長さをλ、
磁石面積を８１空気の透磁率をμｏ、磁界をＨ，磁束密
度をＢとすると、ＨＡ＝ＢＡ　（Ｒ１＋Ｒ２＋　Ｒ３）
の関係式よりＢ、　Ｈが定まり、吸引力ｆはｆ＝８２Ｓ
／２μ。で表わすことができる。
したがって予圧力Ｆは自重をＷとするとＦ＝ｆ＋Ｗで表
わされ、この値はエアーギャップを変えることにより可
変である。したがってテーブル１に発生した傾きはエア
ーギャップを調整することにより修正できる。
第１の実施例においては、静圧軸受２に予圧を付与する
ための磁力手段は永久磁石３とその両側のヨーク４によ
り構成され、ヨーク４が磁性体からなるガイド８に対面
している。このような磁力手段の部分詳細図を第２図に
示し、またその分解斜視図を第３図に示す。取付板５に
装着した調整ネジ６の操作によりヨーク４とガイド８と
の間の隙間が調整され一定な姿勢を得るために最適な予
圧力を付与することができる。
予圧力の計算例を第４図に示す。この計算例は、磁石の
長さＩＩ　＝　２０ｍｍ、面積Ａ　＝　２００ｍｍ２、
ヨーク面積Ｓ　＝　３００ｍｍ”として計算した結果で
ある。
第５図に本発明の第２の実施例を示す。この実施例では
前述の第１の実施例の隙間調整用の調整ネジ６に代えて
圧電素子９が設けられている。このような圧電素子９を
設けることにより、テーブル１の移動中に、テーブルの
姿勢を検知手段（図示しない）により検出しこの検知出
力に応じて圧電素子９に電圧を印加してテーブル１の姿
勢を補正することができる。その他の構成、作用、効果
は第１の実施例と同様である。
第６図に本発明の第３の実施例を示す。この実施例では
永久磁石３を２分割しその中間部にヨーク４を設けて両
側の永久磁石３同士を磁気的に連結している。したがっ
て、この例では永久磁石４がガイド８に対面している。
また、静圧軸受２は両永久磁石３間に設けられ、磁力手
段とともに一体的にユニット化されて移動体１に装着さ
れている。その他の構成、作用、効果は前記第２の実施
例と同様である。このような構成により、静圧軸受およ
び磁力手段を一体的にユニットとして交換することがで
きる。
第７図は本発明の第４の実施例を示す。この実施例では
磁力手段からなる予圧ユニットＡを構造体１１の下面の
みではなく４方向の側面にも設けている。このような構
成により構造体１１はＺ方向（上下方向）に予圧を受け
て拘束されるだけでなくｘ、ｙ方向（左右前後方向）に
も予圧を受けて拘束されるため、Ｚ方向、ローリング、
ピッチングといった姿勢制御に加え、ｘ、ｙ方向、ヨー
イングの姿勢制御も可能になる。第８図はこの予圧ユニ
ットＡの拡大図である。この例では磁力調整のために隙
間を調整するための圧電素子９は変位拡大機構１０を介
してヨーク４に連結されている。
このような構成により、サーボマウント１２により支え
られた定盤等の大型な大変位構造体１１に対し６軸の姿
勢制御、振動制御が可能となる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては、位置制御すべ
ぎ移動体を静圧軸受により浮上させてガイド上に支持し
、永久磁石を用いた予圧機構により移動体とガイドとを
相互に吸引させて予圧を付与し、さらに永久磁石または
ヨークとガイド面間の隙間を調整して磁力の調整を可能
としているため、永久磁石の磁力のバラつき等にかかわ
らず常に一定の姿勢を保つことができ、高精度、高剛性
の機能を高めかつ装置の薄型、軽量化が達成される。ま
た、静圧軸受のクリアランスを調整することにより空気
粘性による振動減衰が十分得られる。また予圧調整が可
能なため軸受の汎用性が増し軸受交換時等に軸受の選択
、調整作業等が不要になるとともに、軸受特性が変化し
てもギャップ調整により一定の姿勢を保つことができる
。
なお、ガイド側に永久磁石を設け、移動体側に磁性体を
装着してもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明実施例の側面図、第１図（ｂ）は
第１図（ａ）のＸ−Ｘ矢視図、第２図は本発明に係る磁
力手段の斜視図、第３図は第２図の磁力手段の分解図、
第４図はギャップと磁気吸引力との関係の計算結果のグ
ラフ、第５図および第６図は各々本発明の各別の実施例
の側面図、第７図は本発明のさらに別の実施例の斜視図
、第８図は第７図の実施例の部分詳細図である。 １：移動体、 ２：静圧軸受、 ３；永久磁石、 ４：ヨーク、 ６：隙間調整ネジ、 ８ニガイド、 ９：圧電素子。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 第２図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ガイドと、該ガイド上を移動する移動体と、前記ガ
    イドと移動体との対向部に設けた流体軸受と、前記ガイ
    ドまたは移動体のいずれか一方の少くとも一部を構成す
    る磁性体と、該磁性体に対向して前記ガイドまたは移動
    体の他の一方に設けた永久磁石を含む磁力手段と、該磁
    力手段と前記磁性体間の隙間を調整するための隙間調整
    手段とを具備したことを特徴とする流体軸受装置。 ２、前記ガイドはその上面を案内面とする磁性体からな
    る定盤であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載の流体軸受装置。 ３、前記磁力手段は、移動体に設けた永久磁石およびヨ
    ークからなり、該ヨークが前記ガイド上面に対面するよ
    うに配置したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記
    載の流体軸受装置。 ４、前記磁力手段は、移動体に設けた２つの永久磁石お
    よび両永久磁石同士を磁気的に連結するために両永久磁
    石間に設けたヨークからなり、該２つの永久磁石が前記
    ガイド上面に対面するように配置したことを特徴とする
    特許請求の範囲第２項記載の流体軸受装置。 ５、前記隙間調整手段は調整ネジからなる特許請求の範
    囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の流体軸受
    装置。 ６、前記隙間調整手段は圧電素子からなる特許請求の範
    囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の流体軸受
    装置。 ７、前記磁力手段を移動体の上面または下面に設けると
    ともに移動体の側面にも設けたことを特徴とする特許請
    求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の流
    体軸受装置。
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