KR100816360B1

KR100816360B1 - 내모멘트 대책 정압기체 베어링기구

Info

Publication number: KR100816360B1
Application number: KR1020060109323A
Authority: KR
Inventors: 소이치 사토; 타카시 아베; 에이코 미야사토; 미가쿠 타카하시; 마사키요 츠노다
Original assignee: 에스엠시 가부시키가이샤; 도호쿠 다이가쿠
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2008-03-24
Also published as: US20070110347A1; US7802920B2; JP2007132466A; KR20070050823A; JP4749123B2; TW200730740A; TWI300826B

Abstract

로드를 축선방향의 2개소에 있어서 비접촉으로 지지하는 제1 및 제2정압기체 베어링을 갖고, 이 중 제1정압기체 베어링은 베어링 하우징에 고정 지지되고, 제2정압기체 베어링은 가동지지기구를 통해 변위 가능하게 지지되어 있고, 이 가동지지기구는 엑츄에이터를 갖고, 상기 로드에 작용하는 부하에 따라 이 엑츄에이터로 제2정압기체 베어링의 축심을 제1정압기체 베어링에 대하여 변위시킴으로써, 상기 로드가 상기 정압기체 베어링과 접촉하는 것을 억제한다.

Description

내모멘트 대책 정압기체 베어링기구{ANTI-MOMENT STATIC-PRESSURE GAS BEARING MECHANISM}

도 1은, 본 발명에 따른 정압기체 베어링기구를 구비한 진공용 반송장치의 실시예의 전체적인 구성을 나타내는 종단면도이다.

도 2는, 상기 실시예에 있어서의 정압기체 베어링기구의 제어계를 포함하는 종단면도이다.

도 3은, 상기 정압기체 베어링기구에 있어서의 접촉검출기의 부분 확대 종단면도이다.

도 4는, 상기 실시예에 있어서의 구동기구의 구성을 나타내는 부분 확대 종단면도이다.

도 5는, 상기 실시예에 있어서의 플로팅 이음매의 구성을 나타내는 부분 확대 종단면도이다.

도 6은, 상기 실시예에 있어서의 회전억제기구의 구성을 나타내는 부분 확대 종단면도이다.

도 7은, 도 6에 있어서의 Ⅶ-Ⅶ선에서의 단면도이다.

본 발명은, 변동부하가 작용하는 로드때문에 내모멘트 대책을 실시한 정압기체 베어링기구에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는, 진공환경하나 청정환경하에서 사용하는 워크의 직선반송을 위한 로드의 지지에 적합한 정압기체 베어링기구에 관한 것이다.

진공환경 대응이 가능한 직선반송장치나, 클린룸 등의 청정환경하에 있어서 사용하는 반송장치에 있어서는, 상기 반송을 위한 로드를 구비하고, 그 로드의 베어링부에 슬라이딩 베어링이나 볼부시 등의 접촉 지지방식을 이용하고, 필요에 따라, 그 베어링부분의 더스트 발생에 대처하는 것이 일반적이다. 이렇게 베어링부가 접촉 지지방식인 경우에는, 기본적으로 더스트의 발생을 방지할 수 없고, 또한, 로드의 구동속도의 상승에 따라 더스트의 발생이 보다 증대되고, 그것에 의해서 청정도가 저하되고, 베어링 마모의 진행이 현저해져서, 장치의 내구성이 저하된다는 문제가 있다.

이러한 문제를 피하기 위해서는, 구동속도의 고속화를 제한할 필요가 있고, 그것에 의해 워크처리 생산성의 저하를 초래하게 된다.

한편, 로드를 비접촉 지지방식의 정압기체 베어링으로 지지하는 것이, 종래부터 매우 일반적으로 알려져 있다. 이 비접촉 지지방식의 정압기체 베어링을 상술한 반송장치에 있어서의 로드의 지지에 적용하면, 더스트의 발생을 극한적으로 억제할 수 있고, 진공환경하나 청정환경하에서 워크의 반송의 고속화를 꾀하는 것도 가능해진다.

그러나, 로드의 자체 중량 혹은 로드에 작용하는 외력에 의해, 정압기체 베어링으로 지지하는 로드의 지지부분에 모멘트가 작용하고, 그것에 의해 로드의 일부가 정압기체 베어링에 접촉할 가능성이 있고, 이 경우에는, 상기 접촉 지지방식의 경우와 같은 문제가 발생하게 된다.

본 발명의 기술적 과제는, 상기의 문제를 해결하고, 변동부하가 작용하는 로드를 더스트 발생에 의한 청정도의 저하, 베어링 마모의 진행을 억제하면서 지지하고, 청정도의 저하 억제와 구동속도 향상을 실현한 내모멘트 대책 정압기체 베어링기구를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 진공환경하나 청정환경하에서 워크의 직선반송 등을 위해서 사용되는 로드의 지지에 적합한 정압기체 베어링기구를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 내모멘트 대책 정압기체 베어링기구는, 베어링 하우징의 내부를 축선방향으로 구동되는 로드와, 상기 로드의 축선방향의 2개소에 설치되고 상기 로드를 공기층의 개재에 의해 비접촉으로 지지하는 제1 및 제2정압기체 베어링을 구비하고, 상기 제1정압기체 베어링은 상기 베어링 하우징에 고정적으로 지지되고, 상기 제2정압기체 베어링은 상기 베어링 하우징에 가동지지기구를 통해 변위 가능하도록 지지되고, 상기 가동지지기구가 상기 제2정압기체 베어링의 축심을 제1정압기체 베어링에 대하여 변위시키는 엑츄에이터와, 상기 엑츄에이터를 구동하는 제어장치를 갖고 있고, 상기 로드에 작용하는 부하에 따라 상기 제어장치로 상기 엑츄에이터를 구동하고, 상기 제2정압기체 베어링의 축심을 변위시킴으로써, 상기 로드가 상기 양 정압기체 베어링과 접촉하는 것을 억제하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 있어서는, 상기 로드가 수평으로 배치되고 선단에 작업용기재를 갖는 작업용 로드이며, 또한 상기 제어장치가 상기 로드의 정압기체 베어링으로부터 돌출되는 부분의 중량과 상기 작업용기재에 작용하는 외력의 한쪽 또는 양쪽에 기인해서 상기 로드에 작용하는 모멘트를 상기 부하로 하고, 이 부하를 상기 로드의 구동 프로그램에 따라 연산하고, 그 연산결과에 기초해서 상기 엑츄에이터를 구동하도록 구성되어 있다.

본 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 엑츄에이터가 상기 제2정압기체 베어링을 지지하는 수압부재를 구비하고, 또한 상기 제어장치가 압력조정밸브로부터 상기 수압부재의 양면측에 공급되는 유체압을 제어함으로써, 상기 수압부재를 통해 상기 제2정압기체 베어링의 위치를 제어하도록 구성되어 있는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 제1정압기체 베어링의 양단부에 상기 로드의 접촉을 검출하기 위한 접촉검출기를 설치하고, 또한 상기 제어장치에 상기 접촉검출기로부터의 로드접촉신호에 기초해서, 상기 로드의 정지동작 또는 상기 접촉에 의해 발생하는 더스트의 배제동작을 행하게 하기 위한 제어기능을 갖게 할 수 있다.

본 발명에 있어서 바람직하게는, 고정식의 상기 제1정압기체 베어링이 로드 의 전방측에 설치되고, 변위식의 상기 제2정압기체 베어링이 로드의 후방측에 설치되어 있는 것이다.

또한, 상기 제1 및 제2정압기체 베어링에 대하여 각각 공기층 형성용의 압축공기를 공급하기 위한 송기구와, 공급된 압축공기를 각 정압기체 베어링의 부근에 있어서 흡인에 의해 배출하기 위한 흡인구를 갖는 것이 바람직하다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 정압기체 베어링기구에 있어서는, 로드의 축선방향 구동에 따라 상기 로드의 정압기체 베어링으로부터 돌출되는 부분의 중량이 변화되거나, 혹은, 로드의 선단의 작업용기재에 외력 등이 작용하는 것을 알고 있으면, 이들에 기초하는 모멘트가 미리 제어장치에 있어서의 연산에 의해 얻어지므로, 그 연산결과에 기초해서 상기 제2정압기체 베어링의 엑츄에이터를 구동함으로써, 즉, 제어장치에 의해 제어되는 압력조정밸브로부터, 제2정압기체 베어링을 지지하는 수압부재의 양면측에 필요한 공기압력을 급배하고, 제2정압기체 베어링의 축심에 필요한 변위를 부여함으로써, 2개의 정압기체 베어링에 지지되는 로드의 표면의 일부가 이들 정압기체 베어링과 접촉하는 것을 피할 수 있다.

따라서, 로드에 있어서의 모멘트 발생시에 축지지 능력이 대폭 감소하는 정압기체 베어링 특성에 대하여, 제2정압기체 베어링의 가동지지기구에 있어서의 엑츄에이터를 통해, 발생 모멘트 상쇄 부하를 인가하게 되고, 그것에 의해, 정압기체 베어링 지지능력의 저감특성을 회피하여, 베어링 지지능력을 대폭 저하시키지 않고, 정압기체 베어링기구에 의한 로드의 비접촉 지지가 가능해진다.

또한, 상기 제1정압기체 베어링의 양단부에 로드와의 접촉을 검출하는 접촉 검출기를 설치하고, 로드의 구동을 제어하는 제어장치에 그 접촉검출기에 의해 검출한 로드의 접촉신호에 기초해서 로드의 구동제어기능을 갖게 하면, 진공환경 혹은 청정환경으로의 더스트의 침입을 방지할 수 있다.

이상에 상세하게 서술한 바와 같이, 본 발명의 정압기체 베어링기구에 의하면, 변동부하가 작용하는 로드를 더스트 발생에 의한 청정도의 저하, 베어링 마모의 진행을 억제하면서 지지하여, 청정도의 저하 억제와 구동속도 향상을 실현할 수 있고, 진공환경하나 청정환경하에서 사용하는 워크의 직선반송을 위한 로드의 지지에 적합한 정압기체 베어링기구를 얻을 수 있다. 또한, 로드와 베어링의 접촉에 의해 더스트가 발생할 가능성이 있는 상태를 검출하여, 긴급적으로 더스트 발생을 억제할 수 있게 할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 정압기체 베어링기구를 진공용 반송장치에 적용한 실시의 일례를 나타내고 있다.

동도로부터 알 수 있듯이, 상기 진공용 반송장치는, 개략적으로는 반도체의 제조 등에 제공하는 진공 프로세스 챔버(1)에 대하여 워크의 출납 등을 행하는 수평 구동의 작업용 로드(2)를 구비하고, 상기 로드(2)의 선단에 트레이(도시 생략)를 부착하고, 상기 로드(2)를 그 축선방향으로 구동하도록 한 것이며, 수평배치의 상기 로드(2)를 지지하기 위한 본 발명에 따른 정압기체 베어링기구(3)와, 상기 로드(2)를 그 축선방향으로 구동하는 구동기구(5)와, 상기 구동기구(5)의 구동축과 상기 로드(2)를 연결하는 플로팅 이음매(6)와, 로드(2)의 회전을 억제하는 회전억제기구(7)를 구비하고 있다.

상기 로드(2)를 포함하는 그 구동계는 상기 프로세스 챔버(1)와 연통해서 진공계를 구성하는 로드 수용통부(20) 내에 배치되고, 이들이 외부 환경으로부터 격리되어 있다.

더욱 구체적으로는, 상기 로드(2)와, 그것에 연결된 회전억제기구(7)에 있어서의 통부내 수용부재와, 플로팅 이음매(6)와, 구동기구(5)에 있어서의 내부 이동체(52) 등은, 이하에 설명하는 지지블럭(10), 베어링블럭(11), 튜브(51) 등의 내부에 형성된 상기 로드 수용통부(20) 내에 있다.

또한, 여기에서는, 상기 로드(2)를 그 선단에 상기 트레이를 부착해서 축선방향으로 구동하고, 워크를 반송하도록 한 것으로서 설명하지만, 상기 로드(2)는 워크의 반송용 뿐만 아니라, 상기 로드(2)의 선단에 각종 작업용기재를 설치하여, 임의의 작업용 로드로 할 수도 있다.

상기 로드(2)를 지지하는 정압기체 베어링기구(3)는, 도 2에 명료하게 나타내는 것처럼, 로드(2)를 그 축선방향의 간격을 둔 2개소에서 지지하는 제1 및 제2정압기체 베어링(31, 32)을 구비하고 있고, 이들 정압기체 베어링이 상기 지지블럭(10)과 베어링블럭(11)으로 이루어지는 베어링 하우징(9)에 지지되어 있다. 이 중 상기 제1정압기체 베어링(31)은, 상기 베어링 하우징(9)에 고정적으로 지지되어 있다. 즉, 도시하지 않은 기대상에 설치된 제2정압기체 베어링(32)을 위한 상기 지지블럭(10)으로부터, 상기 로드(2)의 전방측을 향해서 상기 베어링블럭(11)이 돌출 설치되고, 이 베어링블럭(11) 내에 베어링부재(31a)를 수용함으로써, 상기 제1정압기체 베어링(31)이 구성되어 있다.

상기 베어링부재(31a)는, 다공 또는 다공질 재료로 이루어지고, 로드(2)와의 사이에 미소 간극을 개재시켜서, 그 간극에 형성되는 공기층을 통해 로드(2)를 비접촉으로 지지하도록 한 것이며, 상기 베어링블럭(11) 내에는 상기 공기층을 형성하기 위한 압축공기를 송급하는 송기구(12)를 설치하고 있다.

또한 상기 베어링블럭(11) 내에 있어서의 베어링부재(31a)의 챔버(1)측에 상기 송기구(12)로부터 송급한 공기를 흡인 배출하기 위한 흡인구(13)를 개설하고 있다.

이 흡인구(13)에 있어서 적절한 흡인을 행하지 않으면, 제1정압기체 베어링(31)에 있어서 송기구(12)로부터 공급하는 공기가 프로세스 챔버(1) 내에 유입하고, 상기 챔버(1) 내의 진공유지가 곤란해진다. 그 때문에 프로세스 챔버(1)와 흡인구(13) 내를 미소 통기 단면으로 연통시키고, 흡인구(13)의 부분은 거기에 접촉되는 진공펌프에 의해, 제1정압기체 베어링(31)으로부터 챔버(1) 내로 공기가 유입되는 것을 억제할 수 있도록, 상기 챔버(1) 내의 압력보다 약간 낮게 설정된다. 그 결과, 프로세스 챔버(1) 내의 진공유지가 가능해지고, 또한, 상기 흡인구(13)로부터의 배기에 의해 프로세스 챔버 내로의 더스트 유입 방지에 의한 청정도 확보가 가능해진다. 또한, 이 흡인구(13)로부터의 흡인은, 상기 프로세스 챔버(1)의 진공도 확보와 동시에, 제1정압기체 베어링(31)으로부터 공기를 배출하면서도 베어링 배압을 확보하고, 로드의 비접촉 지지를 가능하게 하는 것이 필요하다.

한편, 상기 제2정압기체 베어링(32)은, 상기 제1정압기체 베어링(31)보다는 로드(2)의 후방측에 가까운 위치, 즉, 상기 제1정압기체 베어링(31)에 대하여 프로 세스 챔버(1)와는 반대인 측에 있어서, 상기 지지블럭(10) 내에 형성된 베어링실(10a) 내에 베어링부재(32a)를 수용한 베어링블럭(33)을 설치함으로써 구성되고, 가동지지기구(34)에 의해 상하로 변위 가능하도록 지지되어 있다.

베어링블럭(33) 내에 수용된 베어링부재(32a)는, 상기 제1정압기체 베어링(31)에 있어서의 베어링부재(31a)와 마찬가지로, 다공 또는 다공질 재료로 이루어지고, 로드(2)와의 사이에 미소 간극을 개재시켜서, 그 간극에 형성되는 공기층 을 통해 로드(2)를 비접촉으로 지지하는 것이다.

상기 가동지지기구(34)는, 상기 로드(2)에 작용하는 변동부하(모멘트)에 따라, 제1 및 제2정압기체 베어링(31, 32)에 지지되는 로드(2)의 표면의 일부가 이들 정압기체 베어링(31, 32)에 있어서의 베어링부재(31a 또는 32a)와 접촉하는 것을 억제하는 방향으로 제1정압기체 베어링(31)에 대하여 제2정압기체 베어링(32)의 축심을 상대적으로 변위시키는 것으로, 그 변위를 위한 엑츄에이터(35)를 구비하고 있다.

더욱 구체적으로 설명하면, 상기 제2정압기체 베어링(32)의 베어링블럭(33)은, 그 상면에 연결된 연결부재(36)의 주위를 벨로스로 이루어지는 가동시일부재(37)로 지지블럭(10) 내의 베어링실(10a)에 있어서의 상부 개구의 주위에 적하함으로써, 상기 가동시일부재(37)의 외측의 베어링실(10a) 내공간을 외부로부터 격리시키고, 상기 베어링실(10a)의 내저에 개구시킨 흡인구(15)에 의해 그 공간을 진공 펌프에 접속하도록 하고 있다.

또한, 상기 연결부재(36)는 그 중앙에 송기구(38)를 설치하고, 그것을 베어 링블럭(33)의 개구를 통해서 베어링부재(32a)의 주위에 연통시키고, 상기 송기구(38)를 통해서, 베어링부재(32a)와 로드(2)의 표면 사이에 공기층을 형성하기 위한 압축공기를 송급하도록 하고 있다. 송기구(38)를 통해서 베어링부재(32a) 내에 공급되고, 베어링실(10a) 내에 배출된 압축공기는, 상기 흡인구(15)로부터 흡인 배출되지만, 이 공기의 배출을 행하면서도 베어링 배압을 확보하고, 로드(2)의 비접촉 지지를 가능하게 하기 위한 압력관계를 유지시키는 것이 필요하다.

상기 지지블럭(10)상에는, 상술한 바와 같이, 제2정압기체 베어링(32)의 축심을 변위시키기 위한 가동지지기구(34)를 구성하는 상기 엑츄에이터(35)를 설치하고 있다. 이 엑츄에이터(35)는, 상기 지지블럭(10)상에 고정된 수용바디(40) 내에 수압부재로서의 다이어프램(41)으로 상하로 구획된 압력실(42a, 42b)을 구비하고, 상기 다이어프램(41)에 고정판(43a, 43b)을 통해 세워 설치한 다이어프램축(44a, 44b)을 수용바디(40)에 시일을 통해 슬라이딩 가능하게 지지시키고, 이들 다이어프램축(44a, 44b) 내에는, 상기 연결부재(36)에 설치한 송기구(38)에 연통하는 통과구멍(45a, 45b)을 설치하고, 외부로 도출되는 다이어프램축(44a)의 선단에는, 압축공기의 공급원에 접속하기 위한 이음매(46)를 연결하고, 또한 상기 베어링블럭(33)측으로 연장되는 다이어프램축(44b)은, 그 선단을 상기 연결부재(36)에 세워 설치한 볼록축부(36a)에 연결되어 있다. 또한, 상기 다이어프램(41)으로 구획된 수용바디(40) 내의 압력실(42a, 42b)은 각각, 관이음매(47a, 47b)를 통해, 제어장치에 의해 제어된 유체압을 출력하는 압력조정밸브에 접속되어 있다.

따라서, 상기 가동지지기구(34)에 의하면, 압력조정밸브로부터 출력되는 유 체압에 의해 상기 엑츄에이터(35)의 다이어프램(41)이 상하로 구동되고, 그 다이어프램(41)의 양면측으로 급배되는 공기압력의 밸런스에 의해, 그 다이어프램(41)에 연결된 다이어프램축(44a, 44b) 및 연결부재(36)를 통해, 베어링블럭(33)이 상하방향의 제어된 위치로 변위하게 된다.

또한, 상기 엑츄에이터(35)는, 로드(2)에 작용하는 모멘트량에 따라 제2정압기체 베어링(32)의 축심을 조정할 수 있는 것이면 좋고, 그 때문에 상기 수압부재로서는, 다이어프램(41) 뿐만 아니라, 피스톤의 양측으로 제어된 유체압력을 작용시키는 실린더 등을 이용할 수도 있다.

이렇게, 상기 베어링부재(32a)를 수용한 베어링블럭(33)은, 다이어프램(41)에 다이어프램축(44a, 44b) 및 연결부재(36)를 통해 지지되는 동시에, 벨로스로 이루어지는 가동시일부재(37)에 의해서도 지지되어 있지만, 상기 가동시일부재(37)로서는 용수철 정수가 매우 작은 것을 사용하기 때문에, 그 지지작용은 매우 작은 것이며, 결과적으로 상기 베어링블럭(33)은 가동지지기구(34)에 의해 그 위치가 제어되게 된다. 또한, 가령 벨로스에 의해 베어링블럭(33)에 추력이 작용했다고 해도, 그것은 상기 엑츄에이터(35)의 힘으로 상쇄할 수 있다.

상기 제어장치는, 로드(2)에 작용하는 부하(모멘트)에 따라, 상기 압력조정밸브에 의해 엑츄에이터(35)에 있어서의 압력실(42a, 42b)에 필요한 유체압을 공급하도록 제어하기 위한 것이다. 상기 로드에 작용하는 부하란, 로드(2)의 축선방향 구동에 따라 변동되는 로드(2)의 제1정압기체 베어링(31)으로부터 프로세스 챔버(1)측으로 돌출되는 부분의 중량이나, 로드(2)의 선단에 부착한 작업용기재에 작용하는 외력에 기초하는 모멘트로서, 이들을 제어장치에 있어서의 상기 로드(2)의 구동 프로그램, 예를 들면 제어장치에 있어서 미리 구동기구(5)에 있어서의 내부 이동체(52)의 이동위치나, 로드(2)의 선단에 부하되는 외력에 따라 연산한 엑츄에이터이며, 제2정압기체 베어링(32)은, 그 연산결과에 기초해서 상기 엑츄에이터(35)가 구동되는 것이다.

이 구동은 2개의 정압기체 베어링(31, 32)에 지지되는 로드(2)의 표면의 일부가 이들 정압기체 베어링(31, 32)에 있어서의 베어링부재(31a, 32a)와 접촉하는 것을 억제하는 방향으로 제1정압기체 베어링(31)에 대해서 제2정압기체 베어링(32)의 축심을 상대적으로 변위시키는 것으로, 구체적으로는, 예를 들면 로드(2) 축선방향으로 구동되고 프로세스 챔버(1)측으로 돌출됨으로써, 그것에 작용하는 상기 모멘트가 커질 때에는, 가동지지기구(34)에 의해 베어링블럭(33)을 밀어 내리는 방향으로 변위시키게 된다.

또한, 도 2 및 도 3에 나타내는 것처럼, 상기 제1정압기체 베어링(31)에는, 로드(2)의 접촉검출기구(17)를 설치하고 있다.

이 접촉검출기구(17)는, 로드(2)와 일정한 클리어런스를 갖는 베어링부재(31a)의 양단부에 로드(2)의 접촉을 검출하는 접촉검출기로서, 상기 로드(2)가 경동해서 접촉했을 때에 전기적으로 도통되는 전도체(18, 18)를 설치하고, 전원(19)으로부터 통전단자(19a)를 통해, 이들 전도체(18, 18)와 로드(2) 사이에 전압을 인가하고, 제어장치에 있어서 그들의 접촉에 의한 전압변화로부터 접촉검출을 행하고, 접촉검출기구(17)에 의한 로드의 접촉신호에 기초해서 필요한 대응 동작, 예를 들면, 로드(2)의 구동 정지 또는 상기 접촉에 기초해서 발생하는 더스트의 배제동작을 행하게 하는 것이다.

또한, 상기 접촉검출기에 있어서의 접촉검출을 행하는 제어장치로서는, 상술한 제2정압기체 베어링(32)의 축심을 변위시키기 위한 제어장치와 공통인 것을 이용하거나, 혹은, 다른 제어장치를 이용할 수도 있다.

상기 로드(2)를 그 축선방향으로 직선구동하는 상기 구동기구(5)로서는, 임의 구동기구를 이용할 수 있지만, 여기에서는, 마그넷 커플링식인 것을 이용하고 있다. 이 마그넷 커플링식의 구동기구(5)는, 도 1 및 도 4에 나타내는 것처럼, 지지부재(50)에 지지되고, 상기 로드 수용통부(20)의 일부를 형성하는 상기 튜브(51) 내에 상기 내부 이동체(52)를 수용함과 아울러, 상기 튜브(51)의 외측에 상기 내부 이동체(52)와 자기적으로 결합된 외부 이동체(56)를 설치하고 있다.

상기 내부 이동체(52) 및 외부 이동체(56)는, 축선방향으로 착자된 링상의 마그넷(53a, 57a)과, 링상의 요크(53b, 57b)를 교대로 적층해서 이들을 결합함으로써 구성한 본체부(53, 57)를 구비하고 있다. 상기 내부 이동체(52)는, 그 본체부(53)를 튜브(51)의 내면에 대해서 비접촉이도록 형성함과 아울러, 상기 본체부(53)의 축방향 양단부에 튜브(51)의 내면을 따라 전동하는 전동자(54)를 상기 튜브 내면과의 사이의 클리어런스(접촉압)를 조정가능하게 설치한 것이며, 이 구성에 의해 상기 내부 이동체(52)가 상기 튜브(51)의 내부를 비슬라이딩 상태로 이동가능하다. 또한, 상기 외부 이동체(56)는 외부에 배치한 적당한 구동수단으로 그 축선방향으로 구동하도록 구성된다. 이 구동수단은, 평균 구동속도를 최대화하는 쇼크리스 엑츄에이터를 이용하는 것이 요구된다.

또한, 상기 마그넷 커플링식의 구동기구(5) 대신에, 예를 들면, 피스톤을 직선구동하도록 한 실린더를 이용할 수도 있다. 또한, 상기 마그넷 커플링식의 구동기구(5)를 포함하는 이들 구동기구(5)에 있어서, 일부에 더스트가 발생할 가능성이 있는 경우에는, 이 구동기구(5)의 부근에 있어서 그 더스트를 함유하는 기체를 진공배기하도록 구성할 수도 있다.

상기 구동기구(5)에 있어서의 내부 이동체(52)는, 그 본체부(53)로부터 축방향으로 돌출되는 구동축(55)을 구비하고, 이 구동축(55)과 상기 로드(2) 사이를 플로팅 이음매(6)로 연결하고 있다.

이 플로팅 이음매(6)는, 도 5에 상세하게 나타내는 것처럼, 구동기구(5)의 구동축(55)에 연결되는 연결부재(61)와, 상기 연결부재(61)와 캡(66) 사이에 상기 연결부재(61)의 축선에 대하여 직교하는 방향으로 이동가능하게 유지된 평행이동판(63)과, 상기 평행이동판(63)에 연결축(62b)으로 고정됨으로써 상기 평행이동판(63)과 일체로 되어서 상기 연결부재(61)의 축심과 직교하는 방향으로 이동하는 이음매부재(62)와, 상기 이음매부재(62)의 요동축 유지부(62a)에 볼부(65a)가 요동가능하게 유지된 요동축(65)을 구비하고 있다. 이 요동축(65)은 상기 로드(2)의 단부에 연결되어 있다.

상기 평행이동판(63)은, 리테이너에 유지된 복수의 볼(64a)을 갖는 전동부재(64)에 의해 양측으로부터 끼워져 있고, 상기 연결부재(61)의 단부에 나사결합되는 유저통상의 상기 캡(66) 내에 상기 전동부재(64)와 함께 변위되도록 수납되어 있다.

상기 구동기구(5)의 구동축(55)과 로드(2) 사이에 이러한 플로팅 이음매(6)를 개재시킴으로써, 정압기체 베어링에 지지되는 로드(2)와 기계적으로 구속되는 구동기구(5)에 있어서의 구동축(55)의 축선의 어긋남을 흡수시킬 수 있지만, 그 필요가 없으면 이 플로팅 이음매를 생략할 수도 있다.

또한, 로드(2)에는 그 회전을 억제하는 회전억제기구(7)를 구비하고 있다. 이 회전억제기구(7)는, 도 6 및 도 7에 나타내는 것처럼, 상기 로드(2)에 형성된 단면원형의 중공축 부분(71)에 설치된 것으로, 상기 중공축 부분(71)의 내부에 있어서 상기 로드(2)측에 부착된 내부자석 조립체(73)와, 상기 중공축 부분(71)의 외부에 있어서 지지부재(50)에 고정된 통상 하우징(75)에 설치된 외부자석 조립체(74)의 자기흡인력에 의해 상기 로드(2)의 회전을 억제하는 것이다.

보다 구체적으로, 상기 중공축 부분(71)의 내부에는, 스플라인 샤프트(72)가 상기 로드(2)와 일체를 이루도록 연결됨과 아울러, 상기 스플라인 샤프트(72)에 원기둥상의 자석홀더(73b)가 상기 스플라인 샤프트(72)에 대하여 축선방향으로는 슬라이딩가능하지만 회전방향으로는 서로 고정된 상태로 장착되고, 상기 자석홀더(73b)의 외주에 복수의 내부자석(73a)을 부착함으로써, 상기 내부자석 조립체(73)가 형성되어 있다. 이것에 대하여 상기 중공축 부분(71)의 외측에는, 상기 제2정압기체 베어링(32)에 있어서의 지지블럭(10)과 구동기구(5)에 있어서의 지지부재(50) 사이에 상기 통상 하우징(75)이 고정되고, 이 통상 하우징(75)의 내부에 원통상의 자석홀더(74b)를 통해 복수의 외부자석(74a)을 부착함으로써, 상기 외부 자석 조립체(74)가 구성되어 있다.

따라서, 구동기구(5)에 의해 로드(2)가 그 축선방향으로 구동되어도, 외부자석 조립체(74)와 그것에 대응하는 위치에 스플라인 샤프트(72)상을 이동하는 내부자석 조립체(73)의 자력결합에 의해, 로드(2)의 회전이 억제된다.

이렇게, 외부자석(74)을 로드(2)의 중공축 부분(71)에 접촉시키지 않고 상기 외부자석(74)의 위치를 고정시킴으로써, 비접촉식으로 로드(2)의 회전 억제가 가능해 지지만, 상기 외부자석(74)을 로드(2)의 중공축 부분(71)의 주위에서 회전시키도록 구성하면, 프로세스 챔버(1) 내에서 워크의 반전 등을 행하게 하는 것도 가능해진다.

상기 실시예에서는, 로드의 회전억제기구(7)로서, 내부자석(73a)과 외부자석(74a)의 자기결합을 이용한 구성이 나타내어져 있지만, 상기 회전억제기구(7)는 이러한 구성에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 로드(2)의 일부의 편심위치에 웨이트를 부착 설치하는 등, 바람직하게는 더스트를 발생시키지 않는 것을 전제로 한 각종 회전억제의 기구를 채용할 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 정압기체 베어링기구는, 상기 로드(2)를 진공환경하에 있어서 사용하는 진공용 반송장치에 적용하는 경우에 대해서 설명했지만, 청정환경하에서 사용하는 워크의 직선반송을 위한 로드로 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 정압기체 베어링기구에 의하면, 변동부하가 작용하는 로드를 더스트 발생에 의한 청정도의 저하, 베어링 마모의 진행을 억제하면서 지지 하여, 청정도의 저하 억제와 구동속도 향상을 실현할 수 있고, 진공환경하나 청정환경하에서 사용하는 워크의 직선반송을 위한 로드의 지지에 적합한 정압기체 베어링기구를 얻을 수 있다. 또한, 로드와 베어링의 접촉에 의해 더스트가 발생할 가능성이 있는 상태를 검출하여, 긴급적으로 더스트 발생을 억제할 수 있게 할 수 있다.

Claims

베어링 하우징(9)의 내부를 축선방향으로 구동되는 로드(2)와, 상기 로드(2)의 축선방향의 2개소에 설치되고 상기 로드(2)를 공기층의 개재에 의해 비접촉으로 지지하는 제1 및 제2정압기체 베어링(31, 32)을 구비하고,

상기 제1정압기체 베어링(31)은 상기 베어링 하우징(9)에 고정적으로 지지되고, 상기 제2정압기체 베어링(32)은 상기 베어링 하우징(9)에 가동지지기구(34)를 통해 변위가능하도록 지지되고,

상기 가동지지기구(34)가 상기 제2정압기체 베어링(32)의 축심을 제1정압기체 베어링(31)에 대하여 변위시키는 엑츄에이터(35)와, 상기 엑츄에이터(35)를 구동하는 제어장치를 갖고 있고, 상기 로드(2)에 작용하는 부하에 따라 상기 제어장치로 상기 엑츄에이터(35)를 구동하고, 상기 제2정압기체 베어링(32)의 축심을 변위시킴으로써, 상기 로드(2)가 상기 양 정압기체 베어링(31, 32)과 접촉하는 것을 억제하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내모멘트 대책 정압기체 베어링기구.
제 1항에 있어서, 상기 로드(2)가 수평으로 배치되고 선단에 작업용기재를 갖는 작업용 로드이며,

또한, 상기 제어장치가 상기 로드(2)의 제1정압기체 베어링(31)으로부터 돌출되는 부분의 중량과 상기 작업용기재에 작용하는 외력의 한쪽 또는 양쪽에 기인해서 상기 로드(2)에 작용하는 모멘트를 상기 부하로 하고, 이 부하를 상기 로드(2)의 구동 프로그램에 따라 연산하고, 그 연산결과에 기초해서 상기 엑츄에이터(35)를 구동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내모멘트 대책 정압기체 베어링기구.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 엑츄에이터(35)가 상기 제2정압기체 베어링(32)을 지지하는 수압부재(41)를 구비하고, 또한 상기 제어장치가 압력조정밸브로부터 상기 수압부재(41)의 양면측에 공급되는 유체압을 제어함으로써, 상기 수압부재(41)를 통해 상기 제2정압기체 베어링(32)의 위치를 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내모멘트 대책 정압기체 베어링기구.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제1정압기체 베어링(31)의 양단부에 상기 로드(2)의 접촉을 검출하기 위한 접촉검출기(18)를 설치하고, 상기 제어장치에 상기 접촉검출기(18)로부터의 로드접촉신호에 기초해서 상기 로드(2)의 동작을 정지시키기 위한 제어기능을 갖게 한 것을 특징으로 하는 내모멘트 대책 정압기체 베어링기구.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 고정식의 상기 제1정압기체 베어링(31)이 로드(2)의 전방측에 설치되고, 변위식의 상기 제2정압기체 베어링(32)이 로드(2)의 후방측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내모멘트 대책 정압기체 베어링기구.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제1 및 제2정압기체 베어링(31, 32)에 대하여 각각 공기층 형성용의 압축공기를 공급하기 위한 송기구(12, 38)와, 공급된 압축공기를 각 정압기체 베어링의 부근에 있어서 흡인에 의해 배출하기 위한 흡인구(13, 15)를 갖는 것을 특징으로 하는 내모멘트 대책 정압기체 베어링기구.