(57)【要約】【課題】ステージのθ回転を、気体制御アクチュエータによって可能とすることである。【解決手段】気体制御回転移動装置１０は、本体部１２と、本体部１２に対し、回転可能なテーブル３０と、本体部１２に設けられる複数の気体制御駆動部１００と、テーブル３０の回転移動を検出するためのセンサ４０及び測定部４２と、これらの要素の全体動作を制御する制御部５０を含んで構成される。気体制御駆動部１００は、テーブル３０の矩形軸３２の各辺に対応してそれぞれ設けられ、案内部に案内され気体圧で駆動される可動体を有し、矩形軸３２の対応する辺を気体受面として、可動体の先端面と気体受面との間に供給される気体を介して矩形軸３２に駆動力を与える。複数の気体制御駆動部１００が矩形軸３２に与える駆動力の協働により、テーブル３０が回転駆動される。【選択図】図１
2006210659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多角形軸を有し、軸方向に垂直な平面内で移動可能なテーブルと、
テーブルの多角形軸の各辺に対応してそれぞれ設けられる駆動部であって、案内部に案内され気体圧で駆動される可動体を有し、多角形軸の対応する辺を気体受面として、可動体の先端面と気体受面との間に供給される気体を介して多角形軸に駆動力を与える複数の気体制御駆動部と、
各気体制御駆動部を制御し、多角形軸の各辺に与えられる駆動力の協働によって、テーブルの平面内移動又は軸周りの任意角度の回転の少なくともいずれか１の制御を含む制御部と、
を備えることを特徴とする気体制御回転移動装置。
【請求項２】
多角形軸を有し、軸方向に垂直な平面内で移動可能なテーブルと、
テーブルの多角形軸の各辺に対応してそれぞれ設けられる駆動部であって、先端面が多角形軸の対応する辺に向かい合い底面部が球面座によって支持される球面可動体を有し、多角形軸の対応する辺を気体受面として、球面可動体の先端面と気体受面との間に供給される気体を介して多角形軸に駆動力を与える複数の気体制御駆動部と、
各気体制御駆動部を制御し、多角形軸の各辺に与えられる駆動力の協働によって、テーブルの平面内移動又は軸周りの任意角度の回転の少なくともいずれか１の制御を含む制御部と、
を備え、
各気体制御駆動部は、
球面座と球面可動体との間の隙間、及び球面可動体の先端部と気体受面との間の隙間にそれぞれ気体を供給する気体供給路を含み、
制御部は、気体供給路に供給する気体圧を制御し、他の気体制御駆動部より受ける押付力と釣り合わせつつ球面可動体の先端面と気体受面との間の隙間量を調整してテーブルを微小移動又は微小回転させることを特徴とする気体制御回転移動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の気体制御回転移動装置において、
各気体制御駆動部は、
案内部に案内され、気体圧で駆動される第１可動体と、
テーブルの気体受面と第１可動体との間に配置される第２可動体と、
第１可動体を駆動する気体を、さらに、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体と気体受面との隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、
を含むことを特徴とする気体制御回転移動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の気体制御回転移動装置において、
第１可動体は、先端に球面座を有し、
第２可動体は、先端面が気体受面に向かい合い底面部が第１可動体の球面座に対応する曲面を有することを特徴とする気体制御回転移動装置。
【請求項５】
請求項１に記載の気体制御回転移動装置において、
各気体制御駆動部は、
案内部に案内され、気体圧で駆動され、先端に球面座を有する第１可動体と、
テーブルの気体受面と第１可動体との間に配置され、先端面が気体受面に向かい合い底面部が第１可動体の球面座に対応する曲面を有する第２可動体と、
第１可動体に供給される気体圧とは独立の気体圧を、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び気体受面に向かい合う第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、
を含み、
制御部は、第１可動体の駆動とは独立に、連通気体供給路に供給する気体圧を制御し、他の気体制御駆動部より受ける押付力と釣り合わせつつ、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間を調整してテーブルを微小移動又は微小回転させることを特徴とする気体制御回転移動装置。
【請求項６】
請求項２に記載の気体制御回転移動装置において、
各気体制御駆動部は、
案内部に案内され、気体圧で駆動され、先端に球面座を有する第１可動体と、
テーブルの気体受面と第１可動体との間に配置され、先端面が気体受面に向かい合い底面部が第１可動体の球面座に対応する曲面を有する第２可動体と、
第１可動体を駆動する気体を、さらに、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び気体受面に向かい合う第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、
を含み、
制御部は、連通気体供給路に供給する気体圧を制御し、他の気体制御駆動部より受ける押付力と釣り合わせつつ、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間を調整してテーブルを微小移動又は微小回転させることを特徴とする気体制御回転移動装置。
【請求項７】
請求項１、請求項３、請求項４のいずれか１に記載の気体制御回転移動装置において、
テーブルの回転移動を検出し制御部に出力するセンサを備えることを特徴とする気体制御回転移動装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１に記載の気体制御回転移動装置において、
制御部は、さらに、テーブルを平面内の任意の位置に移動させる制御を行うことを特徴とする気体制御回転移動装置。
【請求項９】
移動対象物の気体受面と可動体の先端面との間に供給される気体を介して移動対象物を可動体の駆動によって移動させる気体制御アクチュエータであって、
先端面が気体受面に向かい合い、底面部が球面座によって支持される球面可動体と、
球面座と球面可動体との間の隙間、及び球面可動体の先端面とこれに向かい合う移動対象物の気体受面との間の隙間にそれぞれ気体を供給する気体供給路と、
気体受面に向かって各隙間の気体を圧縮しつつ移動対象物と球面可動体とを押し付ける押付力発生部と、
気体供給路に供給する気体圧を制御し、押付力と釣り合わせつつ球面可動体の先端面と気体受面との間の隙間量を調整して移動対象物を微小移動させる制御部と、
を備えることを特徴とする気体制御アクチュエータ。
【請求項１０】
移動対象物の気体受面と可動体の先端面との間に供給される気体を介して移動対象物を可動体の駆動によって移動させる気体制御アクチュエータであって、
案内部に案内され、気体圧で駆動され、先端に球面座を有する第１可動体と、
移動対象物の気体受面と第１可動体との間に配置され、先端面が気体受面に向かい合い、底面部に第１可動体の球面座に対応する曲面を有する第２可動体と、
第１可動体を駆動する気体を、さらに、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体と気体受面との隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、
気体圧の制御により第１可動体及び第２可動体を駆動して移動対象部を移動させる制御部と、
を含むことを特徴とする気体制御アクチュエータ。
【請求項１１】
移動対象物の気体受面と可動体の先端面との間に供給される気体を介して移動対象物を可動体の駆動によって移動させる気体制御アクチュエータであって、
案内部に案内され、気体圧で駆動され、先端に球面座を有する第１可動体と、
移動対象物の気体受面と第１可動体との間に配置され、先端面が気体受面に向かい合い、底面部に第１可動体の球面座に対応する曲面を有する第２可動体と、
第１可動体に供給される気体圧とは独立の気体圧を、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び気体受面に向かい合う第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、
気体受面に向かって各隙間の気体を圧縮しつつ移動対象物と第２可動体とを押し付ける押付力発生部と、
第１可動体の駆動とは独立に、連通気体供給路に供給する気体圧を制御し、押付力と釣り合わせつつ、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間を調整して移動対象物を微小移動させる制御部と、
を含むことを特徴とする気体制御アクチュエータ。
【請求項１２】
移動対象物の気体受面と可動体の先端面との間に供給される気体を介して移動対象物を可動体の駆動によって移動させる気体制御アクチュエータであって、
案内部に案内され、気体圧で駆動され、先端に球面座を有する第１可動体と、
移動対象物の気体受面と第１可動体との間に配置され、先端面が気体受面に向かい合い、底面部に第１可動体の球面座に対応する曲面を有する第２可動体と、
第１可動体を駆動する気体を、さらに、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び気体受面に向かい合う第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、
気体受面に向かって各隙間の気体を圧縮しつつ移動対象物と第２可動体とを押し付ける押付力発生部と、
連通気体供給路に供給する気体圧を制御し、押付力と釣り合わせつつ、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間を調整して移動対象物を微小移動させる制御部と、
を含むことを特徴とする気体制御アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気体制御回転移動装置及び気体制御アクチュエータに係り、特にテーブルを平面内で移動又は軸方向に回転させる気体制御回転移動装置及びそれに用いることができる気体制御アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
物を保持して移動させ位置決めを行うために、テーブルの移動、回転機構が広く用いられている。例えば、半導体製造において、露光装置やボンディング装置等でウエファ等をテーブルに保持し、精密な位置決めの下で作業が行われるが、ここではＸ軸とＹ軸方向の精密な移動と、Ｚ軸周りのθ回転が行われる。
【０００３】
これらテーブルの移動、回転機構のうち、Ｘ軸とＹ軸方向の精密な移動には、いわゆるＸＹテーブル移動機構が用いられ、例えば、Ｘ軸方向に移動可能なＸテーブルと、Ｙ軸方向に移動可能なＹテーブルとを２段重ねにし、それぞれを精密モータで移動させるものが周知である。
【０００４】
この他に、モータによる騒音や振動等の問題がない気体圧制御アクチュエータが用いられる。気体圧制御アクチュエータとは、いわゆるシリンダ・ピストン機構を用いるもので、シリンダとピストンの協働によりシリンダ内部のピストンの前後に気体室を形成し、両気体室に供給する気体圧を制御することでピストンを精密に移動させるものである。たとえば、特許文献１には、流体圧サーボ機構を用い、流体圧を制御することで移動体を駆動する流体圧アクチュエータが開示される。気体圧制御アクチュエータのピストンにテーブルを接続することにより、気体圧により駆動されるテーブル送り機構を得ることができる。
【０００５】
テーブルの回転機構には、円形の回転テーブルを用い、その回転軸をやはり精密な回転モータで駆動させるものを用いることが多い。精度を向上させるために、回転軸にモータを直結することや、精密な減速機構を用いる場合もある。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５７−５１００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、精密モータを用いたＸＹθ移動回転機構は広く用いられている。また、気体制御アクチュエータを用いて、振動を抑制して高精度化を図ることも提案されている。しかし、気体制御アクチュエータは、いわゆるシリンダ・ピストン機構で代表されるように、直進機構が基本であるため、テーブルのθ回転がそのままでは実現できない。
【０００８】
そこで、コンタミネーションが少ないほか、電磁的ノイズを発生せず、振動、騒音も少ない気体制御アクチュエータによる精密なＸＹθ移動回転機構が望まれる。
【０００９】
本発明の目的は、テーブルのθ回転を可能とする気体制御回転移動装置及び気体制御アクチュエータを提供することである。また、他の目的は、テーブルのＸＹθ位置決めを可能とする気体制御回転移動装置及び気体制御アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る気体制御回転移動装置は、多角形軸を有し、軸方向に垂直な平面内で移動可能なテーブルと、テーブルの多角形軸の各辺に対応してそれぞれ設けられる駆動部であって、案内部に案内され気体圧で駆動される可動体を有し、多角形軸の対応する辺を気体受面として、可動体の先端面と気体受面との間に供給される気体を介して多角形軸に駆動力を与える複数の気体制御駆動部と、各気体制御駆動部を制御し、多角形軸の各辺に与えられる駆動力の協働によって、テーブルの平面内移動又は軸周りの任意角度の回転の少なくともいずれか１の制御を含む制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る気体制御回転移動装置は、多角形軸を有し、軸方向に垂直な平面内で移動可能なテーブルと、テーブルの多角形軸の各辺に対応してそれぞれ設けられる駆動部であって、先端面が多角形軸の対応する辺に向かい合い底面部が球面座によって支持される球面可動体を有し、多角形軸の対応する辺を気体受面として、球面可動体の先端面と気体受面との間に供給される気体を介して多角形軸に駆動力を与える複数の気体制御駆動部と、各気体制御駆動部を制御し、多角形軸の各辺に与えられる駆動力の協働によって、テーブルの平面内移動又は軸周りの任意角度の回転の少なくともいずれか１の制御を含む制御部と、を備え、各気体制御駆動部は、球面座と球面可動体との間の隙間、及び球面可動体の先端部と気体受面との間の隙間にそれぞれ気体を供給する気体供給路を含み、制御部は、気体供給路に供給する気体圧を制御し、他の気体制御駆動部より受ける押付力と釣り合わせつつ球面可動体の先端面と気体受面との間の隙間量を調整してテーブルを微小移動又は微小回転させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る気体制御回転移動装置において、各気体制御駆動部は、案内部に案内され、気体圧で駆動される第１可動体と、テーブルの気体受面と第１可動体との間に配置される第２可動体と、第１可動体を駆動する気体を、さらに、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体と気体受面との隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る気体制御回転移動装置において、第１可動体は、先端に球面座を有し、第２可動体は、先端面が気体受面に向かい合い底面部が第１可動体の球面座に対応する曲面を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る気体制御回転移動装置において、各気体制御駆動部は、案内部に案内され、気体圧で駆動され、先端に球面座を有する第１可動体と、テーブルの気体受面と第１可動体との間に配置され、先端面が気体受面に向かい合い底面部が第１可動体の球面座に対応する曲面を有する第２可動体と、第１可動体に供給される気体圧とは独立の気体圧を、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び気体受面に向かい合う第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、を含み、制御部は、第１可動体の駆動とは独立に、連通気体供給路に供給する気体圧を制御し、他の気体制御駆動部より受ける押付力と釣り合わせつつ、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間を調整してテーブルを微小移動又は微小回転させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る気体制御回転移動装置において、各気体制御駆動部は、案内部に案内され、気体圧で駆動され、先端に球面座を有する第１可動体と、テーブルの気体受面と第１可動体との間に配置され、先端面が気体受面に向かい合い底面部が第１可動体の球面座に対応する曲面を有する第２可動体と、第１可動体を駆動する気体を、さらに、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び気体受面に向かい合う第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、を含み、制御部は、連通気体供給路に供給する気体圧を制御し、他の気体制御駆動部より受ける押付力と釣り合わせつつ、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間を調整してテーブルを微小移動又は微小回転させることを特徴とする
。
【００１６】
また、本発明に係る気体制御回転移動装置において、テーブルの回転移動を検出し制御部に出力するセンサを備えることが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る気体制御回転移動装置において、制御部は、さらに、テーブルを平面内の任意の位置に移動させる制御を行うことが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る気体制御アクチュエータは、移動対象物の気体受面と可動体の先端面との間に供給される気体を介して移動対象物を可動体の駆動によって移動させる気体制御アクチュエータであって、先端面が気体受面に向かい合い、底面部が球面座によって支持される球面可動体と、球面座と球面可動体との間の隙間、及び球面可動体の先端面とこれに向かい合う移動対象物の気体受面との間の隙間にそれぞれ気体を供給する気体供給路と、気体受面に向かって各隙間の気体を圧縮しつつ移動対象物と球面可動体とを押し付ける押付力発生部と、気体供給路に供給する気体圧を制御し、押付力と釣り合わせつつ球面可動体の先端面と気体受面との間の隙間量を調整して移動対象物を微小移動させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る気体制御アクチュエータは、移動対象物の気体受面と可動体の先端面との間に供給される気体を介して移動対象物を可動体の駆動によって移動させる気体制御アクチュエータであって、案内部に案内され、気体圧で駆動され、先端に球面座を有する第１可動体と、移動対象物の気体受面と第１可動体との間に配置され、先端面が気体受面に向かい合い、底面部に第１可動体の球面座に対応する曲面を有する第２可動体と、第１可動体を駆動する気体を、さらに、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体と気体受面との隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、気体圧の制御により第１可動体及び第２可動体を駆動して移動対象部を移動させる制御部と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る気体制御アクチュエータは、移動対象物の気体受面と可動体の先端面との間に供給される気体を介して移動対象物を可動体の駆動によって移動させる気体制御アクチュエータであって、案内部に案内され、気体圧で駆動され、先端に球面座を有する第１可動体と、移動対象物の気体受面と第１可動体との間に配置され、先端面が気体受面に向かい合い、底面部に第１可動体の球面座に対応する曲面を有する第２可動体と、第１可動体に供給される気体圧とは独立の気体圧を、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び気体受面に向かい合う第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、気体受面に向かって各隙間の気体を圧縮しつつ移動対象物と第２可動体とを押し付ける押付力発生部と、第１可動体の駆動とは独立に、連通気体供給路に供給する気体圧を制御し、押付力と釣り合わせつつ、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間を調整して移動対象物を微小移動させる制御部と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る気体制御アクチュエータは、移動対象物の気体受面と可動体の先端面との間に供給される気体を介して移動対象物を可動体の駆動によって移動させる気体制御アクチュエータであって、案内部に案内され、気体圧で駆動され、先端に球面座を有する第１可動体と、移動対象物の気体受面と第１可動体との間に配置され、先端面が気体受面に向かい合い、底面部に第１可動体の球面座に対応する曲面を有する第２可動体と、第１可動体を駆動する気体を、さらに、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び気体受面に向かい合う第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間に、それぞれ供給する連通気体供給路と、気体受面に向かって各隙間の気体を圧縮しつつ移動対象物と第２可動体とを押し付ける押付力発生部と、連通気体供給路に供給する気体圧を制御し、押付力と釣り合わせつつ、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体の先端面と気体受面との間の隙間を調整して移動対象物を微小移動させる制御部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成により、テーブルは多角形軸を有し、その各辺に気体圧による駆動力が与えられ、多角形軸の各辺に与えられる駆動力の協働によってテーブルは平面内の移動及び軸周りに任意の角度で回転する。したがって、気体制御アクチュエータによるテーブルの平面内移動又はθ回転が可能となる。
【００２３】
また、案内の球面座に対応する曲面を有する球面可動体を用い、球面座と球面可動体との間の隙間及び球面可動体の先端面と気体受面との間の隙間にそれぞれ供給する気体圧を制御し、他の気体制御駆動部より受ける押付力と釣り合わせつつ球面可動体の先端面と気体受面との間の隙間量を調整してテーブルを微小回転させるので、気体制御アクチュエータによるテーブルの精密な回転が可能となる。また球面座の効果により、微小移動又は微小回転がスムーズに行われる。
【００２４】
また、気体圧により駆動される第１可動体とは別に第２可動体を設け、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び第２可動体とテーブルの多角形軸の対応する辺との隙間にも第１可動体を駆動した気体をそれぞれ供給するので、可動体が１つの場合に比べ、可動体全体の移動量を大きくでき、テーブルの回転量を増加させることができる。
【００２５】
また、第１可動体の先端に球面座を設け、第２可動体の底面部はこれに対応する曲面を有するものとしたので、第１可動体の直進駆動力をスムーズにテーブルの移動又は回転に変換できる。
【００２６】
また、第１可動体の先端に球面座を設け、第２可動体の底面部はこれに対応する曲面を有するものとし、第１可動体に供給される気体圧とは独立に、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び多角形軸の気体受面と第２可動体の先端面との間の隙間に別の気体圧を供給し、第１可動体の駆動とは独立に、この別の気体圧を制御し、他の気体制御駆動部より受ける押付力と釣り合わせつつ、気体受面と第２可動体の先端面との間の隙間を調整してテーブルを微小回転させることとする。したがって、移動量の大きい第１可動体と、微小移動量の第２可動体とを組み合わせ、移動量を粗動から微動まで幅広くでき、球面座により直進駆動力をスムーズにテーブルの移動又は回転に変換できる。
【００２７】
また、気体圧で駆動される第１可動体の先端に球面座を設け、第２可動体の底面部はこれに対応する曲面を有するものとし、第１可動体に供給される気体圧を、第１可動体と第２可動体との間の隙間、及び多角形軸の気体受面と第２可動体の先端面との間の隙間に、それぞれ供給し、この気体圧を制御し、他の気体制御駆動部より受ける押付力と釣り合わせつつ、気体受面と第２可動体の先端面との間の隙間を調整してテーブルを微小回転させることとする。したがって、可動体が１つの場合に比べ、可動体全体の微小移動量の幅を大きくでき、球面座により直進駆動力をスムーズにテーブルの移動又は回転に変換できる。
【００２８】
また、テーブルの回転移動を検出し制御部に出力するセンサを備えるので、テーブルを精度よく回転させることができる。
【００２９】
また、制御部は、さらに、テーブルを平面内の任意の位置に移動させる制御を行うので、気体制御アクチュエータによるＸＹθ位置決めが可能となる。
【００３０】
以上のように、本発明に係る気体制御回転移動装置及び気体制御アクチュエータによれば、テーブルのθ回転が可能となる。また、本発明に係る気体制御回転移動装置及び気体制御アクチュエータによれば、テーブルのＸＹθ位置決めが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１は、気体制御回転移動装置１０の構成図で、図１（ａ）は平面図で、そのＢ−Ｂ線に沿った断面図を図１（ｂ）に示す。気体制御回転移動装置１０は、本体部１２と、本体部１２に対し、図１に示すＸＹ平面内で移動し、Ｚ軸周りに回転可能なテーブル３０と、本体部１２に設けられる複数の気体制御駆動部１００と、テーブル３０に取り付けられ、テーブル３０の回転角度および移動位置を検出するためのセンサ４０及び測定部４２と、これらの要素の全体動作を制御する制御部５０を含んで構成される。なお、図１では気体制御駆動部１００は、テーブル３０の矩形軸３２の各辺に対応して４つ設けられ、向かい合う気体制御駆動部１００の駆動軸方向は、互いにオフセットを有するように配置される。
【００３２】
本体部１２は、テーブル３０をＸＹ平面内に移動可能及びＺ軸周りに回転可能に、制御気体によって支持する機能を有する基台である。本体部１２は、略立方体の形状で、中央にテーブル３０の矩形軸３２を支持する略矩形の支持穴１４を有する。本体部１２には、支持穴１４に向けて４つの気体制御駆動部１００が設けられる。支持穴１４の内面と、本体部１２の上下面は、テーブル３０とを気体圧で支持する機能を有するので、それらの表面は平坦に加工される。かかる本体部１２は、耐振動を考慮し、金属製又はセラミックのブロック等を加工して得ることができる。複数の部材を組み立てて得ることもできる。
【００３３】
テーブル３０は、矩形３２の上下に矩形軸３２より大きい矩形のステージ３４を備える形状を有し、矩形軸３２と本体部１２の支持穴１４との間、上下ステージ３４の各裏面と本体部１２の上下面との間においてそれぞれ気体圧で支持される部材である。テーブル３０は、矩形軸３２の各辺を気体受面として、対応する気体制御駆動部１００から気体圧による駆動力をそれぞれ受ける機能を有し、そして、それら複数の駆動力の協働により生ずる、矩形軸３２に対する回転トルクにより、本体部１２の支持穴１４の範囲で回転する機能を有する。また、ステージ３４の裏面は、本体部１２の上下面に向かい合い、図１には図示されていないが、後述するように、気体軸受機構により支持される。このように、テーブル３０は、本体部１２と非接触によって回転可能に支持される。かかるテーブル３０は、平坦化した表面を有する金属製又はセラミック製の矩形板と矩形軸とを組み合わせて得ることができる。
【００３４】
なお、本体部１２と、テーブル３０との間には、必要に応じ、図示されていない適当な反力機構が設けられる。反力機構は、本体部１２の各気体制御駆動部１００がテーブル３０を駆動したときに、テーブル３０の回転を制御できるようにするものである。例えば、図１に示すように、４つの気体制御駆動部１００がすべて同じ量の駆動力をテーブル３０に与えると、適当な復元力がなければ、テーブル３０は、支持穴１４の壁面に当たるまで反時計方向に回転を続ける。反力機構を設けることで、駆動力とつりあわせて所定の回転制御を行うことができる。なお、後述するように、複数の気体制御駆動部１００の配置によっては、向かい合う気体制御駆動部１００の相互作用で反力を生じさせることができ、その場合には、特別な反力機構を省略することもできる。
【００３５】
センサ４０及び測定部４２は、テーブル３０の回転角度、移動位置等を検出し、制御部５０に出力する機能を有する。制御部５０自身も精度よくテーブル３０の位置決めを行う機能を有しているので、センサ４０及び測定部４２は、制御部５０がオープンループの制御を行うときの精度以上のものが要求されるときに用いることとするのが効率的である。かかるセンサ４０及び測定部４２としては、非接触測定系が好ましく、例えば、ミラーをステージ３４に取り付け、レーザ測長機により位置変位、角度変化を測定するシステムを用いることができる。
【００３６】
制御部５０は、４つの気体制御駆動部１００の動作をそれぞれ制御し、その協働によって、テーブル３０の矩形軸３２に回転トルクを与え、テーブル３０を所望の角度だけ回転させる機能を有する。回転トルクとともに、ＸＹ平面内を移動するための推進力を矩形軸３２に重畳して与え、テーブル３０をＸＹ平面内の所望位置に移動させて回転させることもできる。具体的には、次のような手順を実行する機能を有する。すなわち、外部から指示される変位量、回転量を取得し、つぎに取得した変位量、回転量に応じて、４つの気体制御駆動部１００に要求されるそれぞれの移動量、駆動力を求める。そして、その駆動力を得るために気体制御駆動部１００に供給すべき制御気体圧を、予め定められた方法によってそれぞれ求める。次に、図示されていない気体源から供給される気体を、精密気体圧弁等を用いて調整して、各制御気体圧を生成する。生成された各制御気体圧は、それぞれ対応する気体制御駆動部１００に供給される。
【００３７】
制御部５０の機能について、一例を上げて説明する。図１で、テーブル３０の矩形軸３２が正方形軸とし、４つの気体制御駆動部１００の駆動軸方向は、その正方形軸の各辺の面にそれぞれ垂直で、向かい合う気体制御駆動部１００の駆動軸方向は互いに１０ｃｍのオフセットを有するものとする。いま、テーブル３０をΔθ＝ｔａｎ-1（１／１００）回転させたいとすると、各気体制御駆動部１００によって矩形軸３２の各辺の面を１ｍｍ押せばよいことになる。したがって、制御部５０は、テーブル３０の慣性モーメントから各気体制御駆動部１００がテーブル３０の矩形軸３２を１ｍｍ押すために必要な推進力を求め、その推進力に相当する気体圧を供給するように制御する。
【００３８】
さらに、これに加え、テーブル３０を＋Ｘ方向に１０μｍ移動させたいときは、駆動軸方向がＹ軸の２つの各気体制御駆動部１００はそのままにして、駆動軸方向がＸ軸の２つの各気体制御駆動部１００について一方の推進力を大きくする。すなわち、テーブル３０の慣性モーメントからテーブル３０の矩形軸３２を＋１０μｍ押すことになるために必要な推進力を求め、その推進力に相当する気体圧を上記回転のために必要な気体圧に加えて、＋Ｘ方向に駆動軸方向を有する気体制御駆動部１００に供給する。このようにして、テーブル３０を、＋Ｘ方向に１０μｍ移動させ、Δθ＝ｔａｎ-1（１／１００）回転させることができる。
【００３９】
このように、制御部５０は、あらかじめ定められた方法に従い、所望変位量、回転量二対応する各制御気体圧を算出し、これを生成するので、いわゆるオープンループ制御によって各気体制御駆動部１００の動作を制御する。そして、よりよい精度で回転を含めた位置決めを行いたいときは、上記のように、センサ４０と測定部４２を用い、テーブル３０の実際の変位、回転情報を制御部５０に供給し、クローズドループ制御とすることができる。
【００４０】
気体制御駆動部１００は、案内部に案内される可動部を気体圧によって駆動し、可動部の先端面をテーブル３０の矩形軸３２の対応する辺に向かい合わせて、矩形軸３２に駆動力を与える機能を有する気体制御アクチュエータである。ここで、可動部の先端面は、矩形軸３２に直接接触するのではなく、その間は気体によって駆動力が伝達される。すなわち、気体制御駆動部１００の先端面は、気体が噴出し、矩形軸３２の対応する辺は、その気体を受け止める気体受面となる。可動部を駆動する気体圧、可動部の先端から噴出す気体、可動部の構造等によって、様々な構成の気体制御駆動部が可能であるが、以下に、テーブルを回転駆動するのに適する構成の気体制御駆動部の詳細をいくつか説明する。これら各種構成の気体制御駆動部は、気体制御回転移動装置に要求される性能、例えば、回転移動や位置決めの精度、回転移動の可能範囲等に応じて、いずれかを用いることができる。以下では、気体制御回転移動装置における気体制御駆動部の周辺部分の構成のみに絞って説明する。その他の要素は図１で説明したものを用いることができる。なお、以下では図１と同様の要素については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【実施例１】
【００４１】
図２は、シリンダ・ピストン機構においてピストンロッド等がなく、単に案内の中に可動部のみがあるいわゆるラム型アクチュエータと呼ばれているものを用いたラム型気体制御駆動部１１０の構成を示す図である。ラム型気体制御駆動部１１０は、本体部１２に設けられた案内１１２と、案内１１２に案内されてその軸方向に移動可能な可動体１１４とを含む。案内１１２は、シリンダ状の内壁を有するものであり、可動体１１４は円柱状のものである。案内１１２は本体部１２に設けられるが、具体的には、案内１１２の底板部を本体部１２の筐体の一部とし、そこに円筒部材を取り付け、その部分を案内１１２とすることができる。
【００４２】
なお、案内１１２の形状と、可動体１４４の形状との関係は、滑らかに移動可能な相互に対応する形状であればよく、円筒状のものの他、矩形、多角形等の断面形状を有する組合せであってもよい。以下における他の形態の気体制御駆動部の構成においても同様である。
【００４３】
案内１１２の底部には、制御部５０からの制御気体圧がＣＰ１で示される制御気体圧供給口から導入される気体室１１６が設けられる。また、案内１１２の内壁にＳＢで示されるものは、可動体１１４の外周壁に向かって気体を噴出させ、気体軸受作用で可動体１１４を案内内壁から浮上させるための気体軸受用気体供給口で、ＥＸで示されるものはその排気口である。なお、以下でも、同様の符号を用いるものとする。
【００４４】
可動体１１４の中心を通って設けられる気体供給路１１８は、一端は気体室１１６に開口し、他端は絞り部１２０を介し、可動体１１４の先端部１２２に開口する。絞り部１２０は、テーブル３０の矩形軸３２の対応する辺を気体受面１２４として、気体受面１２４に向かって噴出す気体の流れを滑らかにするためのものである。このような構成のラム型気体制御駆動部１１０においては、制御部５０の制御の下に供給された制御気体圧は、気体室１１６に導入され、その気体圧に応じて可動体１１４を軸方向に移動させる駆動力を与える。そして、それとともに、気体室１１６に導入された気体は、気体供給路１１８を通り、絞り部１２０を介して可動体１１４の先端部１２２から矩形軸３２の気体受面１２４に向かって噴出する。したがって、可動体１１４は、矩形軸３２に接触することなく、駆動力を矩形軸３２に伝達することができる。
【００４５】
図３は、絞り部として好ましい２つの例を示す図である。図３（ａ）は、可動体６０のポケット開口６４の中に設けられる平行隙間絞り７０である。平行隙間絞り７０は、ドーナツ状に中央穴を有する円環板７２と、円環板７２と外形が同じの円板７４とが狭い平行隙間で配置され、その平行隙間の間を気体が流れる間に整流され、その流れが乱れなく形成されるものである。平行隙間は、例えば、気体供給路６２に供給される気体圧を０．５Ｍｐａとし、その流速を３０ｍ／ｓｅｃとして、これを絞りにより流速３００ｍ／ｓｅｃの層流とするときの場合で、５０μｍが好ましい。そのときの円環板７２と円板７４との間の平行隙間の長さは、５０μｍに対し、十分長いことが望ましい。例えば５−１０ｍｍ程度とすることができる。
【００４６】
このように平行隙間絞りの整流作用により絞り部に流れる気体を乱れなく形成することで、例えば絞りとして一般的に用いられるオリフィス絞り等により気体を絞る場合に生ずる、乱流や渦流等を抑制できる。特に、高圧かつ高速の気体を扱うときにオリフィスのエッジ等から生ずる衝撃波を抑制することもできる。したがって、気体圧制御において、このようなノイズの影響を少なくでき、気体制御回転移動装置１０の制御性の向上を図ることができる。
【００４７】
図３（ｂ）は、絞り部のもう１つの好ましい例として、多孔質材料７６をポケット開口６４の中に配置するものを示す図である。この場合も、多孔質の微小孔の整流作用により絞り部に流れる気体を乱れなく形成することができる。
【００４８】
図４は、用いることができるその他の絞り部の例を示す図で、（ａ）は、気体を噴出す対象物６６に向かって単純に細い開口を設ける自成絞り７８である。（ｂ）は、表面にごく浅い溝を開口から外周側に向かって放射状に設ける表面絞り８０である。（ｃ）は、気体供給路６２を細く絞るとともに、対象物６６の気体受面６８に向かい合う気体受壁６９にごく浅い溝を開口から外周側に向かって放射状に設けるポケット絞り８２である。ごく浅い溝の深さは、気体受壁６９と気体受面６８との隙間より少なめが好ましく、例えば７−２０μｍとすることができる。
【００４９】
これらの絞り部は、製作の容易性、整流性、絞り特性等にそれぞれ特徴がある。したがって、気体制御回転移動装置１０に要求される応答性、耐ノイズ性、気体条件等を考慮し、コストと性能の兼ね合いで最も適する構成を選択することが好ましい。
【実施例２】
【００５０】
図５は、可動体と矩形軸との間の隙間に供給する気体圧を制御し、他の気体制御駆動部より受ける押付力と釣り合わせつつ可動体と矩形軸との間の隙間量を調整することで可動体に対し矩形軸を微小移動させることができる、隙間量調整型気体制御駆動部１３０の構成を示すものである。隙間量調整型気体制御駆動部１３０は、隙間量が重要なので、矩形軸が回転したときに、可動体との隙間量がその対向領域で不均一になることは好ましくない。そこで、図５に示すように、本体部１２には先端に球面座１３２が設けられ、この球面座に対応する球面可動体１３４が用いられる。図５において球面座１３２は凹状球面であるが、これを凸状球面としてもよい。また、本体部１２と可動体との間の形状は、矩形軸３２の回転に滑らかに追随できるものであれば、一部に球面形状を設けるのであってもよく、テーブル３０の移動の平面度によっては、円弧状の曲面であってもよく、またそれ以外の曲面形状を用いてもよい。かかる球面座１３２及び球面可動体１３４は、適当な金属材料又はセラミックの素材を成形及び精密な球面表面加工して得ることができる。
【００５１】
なお、球面可動体１３４の先端部の気体供給路１３６には、図２で説明したと同様な絞り部１２０が設けられる。また、気体供給路１３６が球面座１３２と球面可動体１３４との間の隙間に開口する部分には、適当な絞り機構を設けるのが好ましい。この場合、ＣＰ２からの気体を利用し、さらに、球面可動体１３４の先端部１２２からも流したいので、図４で説明した自成絞り７８又は表面絞り８０のいずれかを用いるのがよい。
【００５２】
制御部５０の制御の下に供給された制御気体圧は、符号ＣＰ２で示される隙間量調整用気体供給口から気体供給路１３６を通り、好ましくは図示されていない絞り機構を介して球面座１３２と球面可動体１３４との間の隙間に一部供給され、球面可動体１３４の中を通って、球面可動体１３４の先端部１２２から矩形軸３２の気体受面１２４に向かって流れ出す。このとき、他の気体制御駆動部より受ける押付力Ｆと釣り合ったところで球面可動体１３４と矩形軸３２との間の隙間量が定まる。したがって、制御部５０は、他の気体制御駆動部より受ける押付力Ｆを計算に入れ、矩形軸３２の必要変位量に対応した隙間量になるように、隙間量調整用気体圧を設定することになる。このようにして、隙間量調整型気体制御駆動部１３０の構成を用いることで、矩形軸３２と球面可動体１３４、及び球面可動体１３４と本体部１２とを接触させずに、テーブル３０をきわめて微小な角度で回転させることができる。
【実施例３】
【００５３】
図６は、ラム型気体制御駆動部に、２つの連動する可動体を用いて、移動量を大きくする連動ラム型気体制御駆動部１４０の構成を示す図である。基本的な構成は図２のラム型気体制御駆動部１１０と同じで、可動体が第１可動体１４４と、第２可動体１４６と分かれる。したがって、気体供給路も第１可動体１４４と第２可動体１４６とを連通する連通気体供給路１４８となる。図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５４】
なお、第２可動体１６４の先端部の気体供給路１４８には、図２で説明したと同様な絞り部１２０が設けられる。また、図示されていないが、気体供給路１４８が第１可動体１４４と第２可動体１４６との間の隙間に開口する部分に絞り機構を設ける場合は、ＣＰ１からの気体を利用し、さらに、第２可動体１４６の先端部１２２からも流したいので、図４で説明した自成絞り７８又は表面絞り８０のいずれかを用いるのがよい。
【００５５】
このような構成の連動ラム型気体制御駆動部１４０においては、制御部５０の制御の下に制御気体圧供給口ＣＰ１から気体室１１６に制御気体圧が供給され、その気体圧に応じて第１可動体１４４を軸方向に移動させる駆動力が与えられる。そして、それとともに、気体室１１６に導入された気体は、連通気体供給路１４８を通り、好ましくは図示されていない絞り機構を介して第１可動体１１４と第２可動体１４６との間の平面状隙間に流れ、そこで第２可動体１４６にその気体圧に応じた駆動力を与える。そしてさらに第２可動体１４６の中を通る連通気体供給路１４８から図示されていない絞り部を介して第２可動体１４６の先端部１２２から矩形軸３２の気体受面１２４に向かって噴出する。したがって、第２可動体１４６の先端部１２２は、第１可動体１４４の移動量と第２可動体１４６の移動量の和に相当する移動を行って、矩形軸３２に接触することなく、駆動力を矩形軸３２に伝達することができる。
【実施例４】
【００５６】
図７は、連動ラム型気体制御駆動部において、第２可動体を球面可動体とする球面可動体連動ラム型気体制御駆動部１５０の構成を示す図である。基本的な構成は図６の連動ラム型気体制御駆動部１４０と同じで、第１可動体１５２の先端には球面座１５４が設けられ、第２可動体１５６は、その球面座に対応する曲面を有する。球面座１５４およびこれに対応する曲面については、図５で説明した内容と同様である。気体供給路も第１可動体１５２と第２可動体１５６とを連通する連通気体供給路１５８となる。図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５７】
なお、第２可動体１５６の先端部の気体供給路１５８には、図２で説明したと同様な絞り部１２０が設けられる。また、図示されていないが、気体供給路１５８が第１可動体１５２の球面座１５４と第２可動体１５６との間の隙間に開口する部分に絞り機構を設ける場合は、ＣＰ１からの気体を利用し、さらに、第２可動体１５６の先端部１２２からも流したいので、図４で説明した自成絞り７８又は表面絞り８０のいずれかを用いるのがよい。
【００５８】
このような構成の球面可動体連動ラム型気体制御駆動部１５０においても、制御部５０の制御の下に制御気体圧供給口ＣＰ１から気体室１１６に制御気体圧が供給され、その気体圧に応じて第１可動体１５２を軸方向に移動させる駆動力が与えられる。そして、それとともに、気体室１１６に導入された気体は、連通気体供給路１５８を通り、好ましくは図示されていない絞り機構を介して第１可動体１５２と第２可動体１５６との間の球面状隙間に流れ、そこで第２可動体１５６にその気体圧に応じた駆動力を与える。そしてさらに第２可動体１５６の中を通る連通気体供給路１５８から図示されていない絞り部を介して第２可動体１５６の先端部１２２から矩形軸３２の気体受面１２４に向かって噴出する。したがって、第２可動体１５６の先端部１２２は、球面座１５４の作用によって矩形軸３２の傾きに滑らかに追従しつつ、第１可動体１５２の移動量と第２可動体１５６の移動量の和に相当する移動を行って、矩形軸３２に接触することなく、駆動力を矩形軸３２に伝達することができる。
【実施例５】
【００５９】
図８は、隙間量調整型気体制御駆動部の微小移動と、それよりは移動量の大きく取れるラム型気体制御駆動部の粗動移動とを組み合わせた粗微動連動型気体制御駆動部１６０の構成を示す図である。基本的な構成は、図７の球面可動体連動ラム型気体制御駆動部１５０において、第１可動体を駆動する気体と独立に、第２可動体を駆動する気体を隙間量調整用気体供給口ＣＰ２から供給するようにしたものである。したがって、第１可動体１６２には制御気体供給口ＣＰ１から気体室１１６を経てその駆動用気体圧が供給され、球面可動体である第２可動体１６６の先端部１２２と気体受面１２４との間の隙間には、これと独立に連通気体供給路１６８を用いて隙間量調整用気体供給口ＣＰ２から隙間量調整用気体圧が供給される。球面座１６４およびこれに対応する曲面については、図５、図７で説明した内容と同様である。図７と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６０】
なお、第２可動体１６６の先端部の気体供給路１６８には、図２で説明したと同様な絞り部１２０が設けられる。また、図示されていないが、気体供給路１６８が第１可動体１６２の球面座１６４と第２可動体１６６との間の隙間に開口する部分に絞り機構を設ける場合は、ＣＰ２からの気体を利用し、さらに、第２可動体１６６の先端部１２２からも流したいので、図４で説明した自成絞り７８又は表面絞り８０のいずれかを用いるのがよい。
【００６１】
このような構成の粗微動連動型気体制御駆動部１６０においては、制御部５０の制御の下に制御気体圧供給口ＣＰ１から気体室１１６に制御気体圧が供給され、その気体圧に応じて第１可動体１６２を軸方向に移動させる駆動力が与えられる。そして、それと独立に、隙間量調整用気体供給口ＣＰ２から連通気体供給路１６８に導入された気体は、好ましくは図示されていない絞り機構を介して第１可動体１６２と第２可動体１６６との間の球面状隙間に流れ、また、第２可動体１６６の中の連通気体供給路１６８を通り図示されていない絞り部を介して第２可動体１６６の先端部１２２から矩形軸３２の気体受面１２４に向かって流れ出す。
【００６２】
このとき、図２で説明したように、他の気体制御駆動部より受ける押付力Ｆと釣り合ったところで、第１可動体１６２と第２可動体１６６との間の球面隙間、及び球面可動体である第２可動体１６６と矩形軸３２との間の隙間量がそれぞれ定まる。したがって、制御部５０は、他の気体制御駆動部より受ける押付力Ｆを計算に入れ、矩形軸３２の必要変位量に対応した隙間量になるように、隙間量調整用気体圧を設定することになる。
【００６３】
したがって、第２可動体１４６の先端部１２２は、第１可動体１４４の制御気体圧による移動量の比較的大きい粗動と、第２可動体１４６の隙間量調整用気体圧による精密に制御された微小移動量との和に相当する移動を行うことができる。そして、球面座１６４の作用によって矩形軸３２の傾きに滑らかに追従しつつ、矩形軸３２に接触することなく、駆動力を矩形軸３２に伝達することができる。
【実施例６】
【００６４】
図９は、隙間量調整型気体制御駆動部に、２つの連動する可動体を用いて、微小移動量の範囲を大きくする連動隙間量調整型気体制御駆動部１７０の構成を示す図である。基本的な構成は図３の隙間量調整型気体制御駆動部１３０と同じで、可動体が第１可動体１７２と、第２可動体１７６と分かれる。球面座１７４は第１可動体１７２の先端に設けられ、第２可動体１７６にはそれに対応する曲面が設けられる。これらについては、図５等で説明した内容と同様である。そして、隙間量調整用気体供給口ＣＰ２からの気体供給路も第１可動体１７２と第２可動体１７６とを連通する連通気体供給路１７８となる。図５と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６５】
なお、第２可動体１７６の先端部の気体供給路１７８には、図２で説明したと同様な絞り部１２０が設けられる。また、図示されていないが、気体供給路１７８が本体部１２と第１可動体１７２との間の隙間に開口する部分、及び第１可動体１７２の球面座１７４と第２可動体１７６との間の隙間に開口する部分にそれぞれ絞り機構を設ける場合は、ＣＰ２からの気体をそれぞれ利用し、さらに、第２可動体１７６の先端部１２２からも流したいので、図４で説明した自成絞り７８又は表面絞り８０のいずれかを用いるのがよい。
【００６６】
このような構成の連動隙間量調整型気体制御駆動部１７０においては、制御部５０の制御の下に隙間量調整用気体圧供給口ＣＰ１から隙間量調整用気体圧が供給され、その気体は、連通気体供給路１７８を通り、好ましくは図示されていない絞り機構を介し本体部１２と第１可動体１７２との間の隙間にながれ、第１可動体１７２の中を通る連通気体供給路１７８から、好ましくは図示されていない絞り機構を介し第１可動体１７２と第２可動体１７６との間の球面状隙間に流れ、さらに第２可動体１７６の中を通る連通気体供給路１７８から図示されていない絞り部を介して第２可動体１７６の先端部１２２から矩形軸３２の気体受面１２４に向かって流れ出す。
【００６７】
このとき、図２で説明したように、他の気体制御駆動部より受ける押付力Ｆと釣り合ったところで、本体部１２と第１可動体１７２との間の隙間、第１可動体１７２と第２可動体１７６との間の球面隙間、及び球面可動体である第２可動体１７６と矩形軸３２との間の隙間量がそれぞれ定まる。したがって、制御部５０は、他の気体制御駆動部より受ける押付力Ｆを計算に入れ、矩形軸３２の必要変位量に対応した隙間量になるように、隙間量調整用気体圧を設定することになる。
【００６８】
したがって、第２可動体１７６の先端部１２２は、第１可動体１７２の微小移動量との和に相当する拡大された範囲の微小移動を行うことができる。そして、球面座１７４の作用によって矩形軸３２の傾きに滑らかに追従しつつ、矩形軸３２に接触することなく、駆動力を矩形軸３２に伝達することができる。
【実施例７】
【００６９】
つぎに、複数の気体制御駆動部１００の配置について説明する。複数の気体制御駆動部１００と矩形軸３２との相対的な配置は、気体制御回転移動装置１０の回転方向、回転角度の範囲、移動量の範囲等に合わせ、様々な態様をとることが可能である。図１０に、そのいくつかの例を示す。これらの図において、本体部１２とテーブル３０の矩形軸３２とに対する配置関係を示すため、複数の気体制御駆動部はそれぞれ斜線で示してある。図１０（ａ）に示す配置関係は、図１で説明したものと同じである。これら４つの気体制御駆動部は、矩形軸３２の各辺に対応して１つずつ設けられ、向かい合う気体制御駆動部の駆動軸方向は、互いにオフセットを有している。このオフセットは、矩形軸３２の各辺に対する各気体制御駆動部の駆動軸の位置が、図１０（ａ）の紙面上で、矩形軸３２の各辺の中心から反時計方向にずらした位置となっている。したがって、図１０（ａ）の配置を用いることで、各気体制御駆動部を駆動させ、矩形軸３２の各辺を押したとき、矩形軸３２を反時計方向（ＣＣＷ：Ｃｏｕｎｔｅｒ  ＣｌｏｃｋＷｉｓｅ）に回転させることができる。その意味で、気体制御駆動部にＣＣＷの符号を付した。この場合図１に関連して説明したように、図示されていない適当な反力機構を用いることで、最小の数の気体制御駆動部を用い図１０（ａ）の配置構成で、Ｘ−Ｙ−θ移動を行うことができる。また、図１の説明で述べたように、この構成で、回転に加えて、ＸＹ平面内で矩形軸３２の移動を行うことも可能である。
【００７０】
図１０（ｂ）は、矩形軸３２を、紙面上で時計方向（ＣＷ：ＣｌｏｃｋＷｉｓｅ）にも回転できるように、複数の気体制御駆動部を配置する例を示す図である。ＣＣＷの符号を付した気体制御駆動部を駆動することで、矩形軸３２を反時計方向に回転でき、ＣＷの符号を付した気体制御駆動部を駆動することで、矩形軸３２を時計方向に回転できる。またこれらの組み合わせで、回転に加えて、ＸＹ平面内で矩形軸３２の移動を行うことも可能である。
【００７１】
この場合、上記のように、ＣＷまたはＣＣＷのみを駆動するようにしてもよく、各気体制御駆動部に標準気体圧を常に供給することで矩形軸３２の位置を中立に維持し、移動又は回転のときに、各気体制御駆動部に標準気体圧からのプラス差圧又はマイナス差圧をさらに与えることとしてもよい。例えば、図１０（ｂ）において、ＣＣＷに対応する各気体制御駆動部に（標準気体圧＋ΔＰ）を供給し、ＣＷに対応する各気体制御駆動部に（標準気体圧−ΔＰ）を供給することで、矩形軸３２を、反時計方向に回転できる。このときは、標準気体圧を中心に、向かい合う各気体制御駆動部がお互いに反力を及ぼし合っているので、図１０（ａ）で必要である反力機構を特に必要としない。なお、反力機構を特に必要としないことは、以下の図１０（ｃ），（ｄ），（ｅ）の場合も同じである。
【００７２】
図１０（ｃ）は、矩形軸３２の辺の中央に駆動軸方向を有する気体制御駆動部を配置する例を示すもので、この種類の気体制御駆動部には中立（Ｎｕｔｒａｌ）の意味でＮの符号を付してある。Ｎの符号を付した気体制御駆動部は、それに向かい合うＣＷ，ＣＣＷの符号を付した気体制御駆動部に対し、紙面上での時計方向、反時計方向の駆動の効果的な支点として用いることができる。また、ＸＹ平面内で矩形軸３２の移動を行うときも便利である。
【００７３】
図１０（ｄ），（ｅ）は、ＣＷ，ＣＣＷ，Ｎの各種類の気体制御駆動部を組み合わせ配置する他の例を示す図である。このように、気体制御回転移動装置１０の仕様に応じ、複数の気体制御駆動部について様々な態様をとることが可能である。
【実施例８】
【００７４】
図１１は、粗微動連動型気体制御駆動部１６０を用いた気体制御回転移動装置１８０の断面図である。粗微動連動型気体制御駆動部１６０の内部構成は図８に関連して説明した内容であるので、各要素の符号を省略した。また、図１と同様の要素については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００７５】
図１１において、本体部１２の上下面には、テーブル３０のステージ３４の裏面に向かって気体を噴出させ、気体軸受作用でステージ３４を本体部１２の上下面から浮上させるための気体軸受用気体供給口ＳＢと、その排気口ＥＸとが設けられる。粗微動連動型気体制御駆動部１６０と矩形軸３２との間も気体により駆動力が伝達されるので、これとあいまって、テーブル３０は、全体として本体部１２と接触しない。
【００７６】
この気体制御回転移動装置１８０においては、制御部５０から、各粗微動連動型気体制御駆動部１６０の、制御気体供給口ＣＰ１と、隙間制御用気体供給口ＣＰ２とに、それぞれ所定の気体圧の気体が供給される。制御気体供給口ＣＰ１に供給される気体圧は、粗動駆動用の気体圧で、要求される駆動力を可動体の気体受面積で徐した値を基準に設定される。隙間制御用気体供給口ＣＰ２に供給される気体圧は、微小駆動用の気体圧で、他の気体制御駆動部より受ける押付力Ｆ１又はＦ２を計算に入れ、矩形軸３２の必要微小変位量に対応した隙間量になるように設定される。
【００７７】
例えば、粗微動連動型気体制御駆動部１６０の先端部において、矩形軸を元の位置から１ｍｍ＋２μｍ移動させることが要求されるとすると、１ｍｍの移動駆動を制御気体供給口ＣＰ１からの気体圧によって行わせ、２μｍの移動駆動を隙間制御用気体供給口ＣＰ２からの気体圧によって行わせることができる。上記の例で、粗動の１ｍｍの移動については、μｍレベルの制御が困難なことがあり、１ｍｍ＋２μｍの移動に対応する角度変化を精密に制御するためには、センサ４０＋測定部４２のデータを制御部５０にフィードバックすることが好ましい。また、回転に加えて、ＸＹ平面内でテーブルを粗微小移動することもできる。
【実施例９】
【００７８】
図１２は、隙間量調整型気体制御駆動部１３０を用いた気体制御回転移動装置１９０の断面図である。隙間量調整型気体制御駆動部１３０は図５に関連して説明した内容であるので、各要素の符号を省略した。また、図１１と同様の要素については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００７９】
この気体制御回転移動装置１８０においては、制御部５０から、各隙間量調整型気体制御駆動部１３０の隙間制御用気体供給口ＣＰ２に、微小駆動用の隙間量調整用気体圧が供給される。この隙間量調整用気体圧は、他の気体制御駆動部より受ける押付力Ｆ１又はＦ２を計算に入れ、矩形軸３２の必要微小変位量に対応した隙間量になるように設定される。
【００８０】
例えば、隙間量調整型気体制御駆動部１３０の先端部において、矩形軸を元の位置から２μｍ移動させることが要求されるとすると、隙間量調整型気体制御駆動部１３０の先端部と、これに対応する矩形軸３２の辺との間の隙間を、押付力Ｆ１又はＦ２に抗して、２μｍ増加させるのに必要な気体圧の気体が制御部５０によって生成制御され、隙間制御用気体供給口ＣＰ２に供給される。このようにして、２μ移動に対応する微小角度の回転をテーブル３０に行わせることができる。また、回転に加えて、ＸＹ平面内でテーブルを粗微小移動することもできる。隙間量制御は、特に必要がなければ、オープンループの制御で十分なので、センサ４０＋測定部４２のデータを制御部５０にフィードバックしなくてもよい。
【００８１】
図１１、図１２は、代表的な構成の気体制御回転移動装置について説明したが、気体制御駆動部の種類をこれらに用いたものと異なる種類のものに代えて構成することもできる。また、上記では、テーブルは矩形軸を有するものとしたが、辺の数は４に限られず、多角形軸であってもよく、また円筒軸の円周に沿って適当な間隔で複数の気体受面を設けることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る実施の形態における気体制御回転移動装置の平面図および側面断面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、ラム型気体制御駆動部の構成を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、絞り部として好ましい２つの例を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、用いることができるその他の絞り部の例を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、隙間量調整型気体制御駆動部の構成を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、連動ラム型気体制御駆動部の構成を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、球面可動体連動ラム型気体制御駆動部を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、粗微動連動型気体制御駆動部の構成を示す図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、連動隙間量調整型気体制御駆動部の構成を示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態における複数の気体制御駆動部の配置について説明する図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態において、粗微動連動型気体制御駆動部を用いた気体制御回転移動装置の断面図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態において、隙間量調整型気体制御駆動部を用いた気体制御回転移動装置の断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０，１８０，１９０  気体制御回転移動装置、１２  本体部、１４  支持穴、３０  テーブル、３２  矩形軸、３４  ステージ、４０  センサ、４２  測定部、５０  制御部、６０，１１４  可動体、６２  気体供給路、６４  ポケット開口、６６  対象物、６８，１２４  気体受面、６９  気体受壁、７２  円環板、７４  円板、７６  多孔質材料、７８  自成絞り、８０  表面絞り、８２  ポケット絞り、１００  気体制御駆動部、１１０  ラム型気体制御駆動部、１１２  案内、１１６  気体室、１１８，１３６  気体供給路、１２０  絞り部、１２２  先端部、１３０  隙間量調整型気体制御駆動部、１３２，１５４，１６４，１７４  球面座、１３４  球面可動体、１４０  連動ラム型気体制御駆動部、１４４，１５２，１６２，１７２  第１可動体、１４６，１５６，１６６，１７６  第２可動体、１４８，１５８，１６８，１７８  連通気体供給路、１５０  球面可動体連動ラム型気体制御駆動部、１６０  粗微動連動型気体制御駆動部、１７０  連動隙間量調整型気体制御駆動部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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