(57)【要約】【課題】移動テーブル装置において、基台とテーブルとの間に連結することが容易な支持ユニットを得る。【解決手段】支持ユニットＵαは、一対の平面軸受プレート３１ａ，３１ｂを備え、両平面軸受プレート３１ａ，３１ｂの内側には球面軸受プレート３４ａ，３４ｂがそれぞれ配置されている。さらに、両球面軸受プレート３４ａ，３４ｂ間には球面軸３５が挟まれるように配置されている。そして、平面軸受プレート３１ａ，３１ｂと球面軸受プレート３４ａ，３４ｂとの間に平面軸受が構成されるとともに、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂと球面軸３５との間に球面軸受が構成されていることにより、支持ユニットＵαは５軸方向について一定の自由度がある。この自由度の高さにより、支持ユニットＵαを基台とテーブルとの間に容易に連結することができる。【選択図】      図４
2005017180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の相手側部材と第２の相手側部材とに取り付けられて第１の相手側部材に対して第２の相手側部材を支持するための支持ユニットであって、
第１の相手側部材へ取り付けられる第１取付部材と、第２の相手側部材へ取り付けられる第２取付部材とを備え、
第１取付部材と第２取付部材との間には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各方向に沿った直線軸及びそれら各直線軸の回転方向への回転軸の６軸のうち、１の直線軸を除いた全ての軸について移動の自由度を確保する軸受構造を設けたことを特徴とする支持ユニット。
【請求項２】
前記軸受構造は、球面軸受と、平面軸受とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の支持ユニット。
【請求項３】
前記軸受構造は、球面軸受と、第１直線軸受と、その第１直線軸受に直交する第２直線軸受とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の支持ユニット。
【請求項４】
軸体と、その軸体を挟むように配置された一対の第１軸受体と、それら第１軸受体をさらに外側から挟むように配置された一対の第２軸受体とを備え、
前記軸体を軸受する第１軸受部を前記第１軸受体に設け、その第１軸受体を軸受する第２軸受部を前記第１軸受体又は前記第２軸受体に設け、
前記両第１軸受部又は前記両第２軸受部のうち一方を球面軸受として構成するとともに、他方を平面軸受として構成したことを特徴とする支持ユニット。
【請求項５】
前記両第２軸受体同士を連結する連結体を設けたことを特徴とする請求項４に記載の支持ユニット。
【請求項６】
前記連結体を一対設け、前記両第２軸受体及び前記両連結体により枠状に構成し、その枠内に前記両第１軸受体及び前記軸体を配置したことを特徴とする請求項５に記載の支持ユニット。
【請求項７】
前記第１軸受部及び第２軸受部をいずれも静圧軸受により構成したことを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の支持ユニット。
【請求項８】
前記第２軸受部から噴出される圧縮ガスを前記第１軸受部に導入する導入口を前記第１軸受体に設けたことを特徴とする請求項７に記載の支持ユニット。
【請求項９】
取付軸と、その取付軸を囲むように配置された第１軸受体と、その第１軸受体を挟むように配置された一対の第２軸受体と、それら第２軸受体をさらに外側から挟むように配置された一対の第３軸受体とを備え、
前記取付軸を軸受する第１軸受部を前記第１軸受体に設け、その第１軸受体を軸受する第２軸受部を前記第２軸受体に設け、その第２軸受体を軸受する第３軸受部を前記第２軸受体又は前記第３軸受体に設け、
前記第１軸受部を前記取付軸の軸線方向への移動を案内する直線軸受として構成し、前記両第２軸受部又は前記両第３軸受部のうち一方を球面軸受として構成するとともに、他方を前記軸線方向と直交する方向への移動を案内する直線軸受として構成したことを特徴とする支持ユニット。
【請求項１０】
前記両第３軸受体同士を連結する連結体を設けたことを特徴とする請求項９に記載の支持ユニット。
【請求項１１】
前記連結体を一対設け、前記両第３軸受体及び前記両連結体により枠状に構成し、その枠内に前記両第１軸受体、両第２軸受体及び前記取付軸を配置したことを特徴とする請求項１０に記載の支持ユニット。
【請求項１２】
基台と、該基台上に所定間隔をおいて配置された３又はそれ以上の支持ユニットと、これら各支持ユニットに対応して設けられ、対応する支持ユニットがそれぞれ連結された各リニアアクチュエータと、前記各支持ユニットが連結されたテーブルとを備え、前記各リニアアクチュエータを駆動制御することにより前記基台に対して前記テーブルを移動及び旋回させる移動テーブル装置において、
前記各支持ユニットを請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の支持ユニットによって構成し、
各支持ユニットの前記第１取付部材又は第２取付部材のうち一方を前記リニアアクチュエータに連結するとともに、他方を前記テーブルに連結したことを特徴とする移動テーブル装置。
【請求項１３】
前記基台には前記テーブルの荷重を受けるテーブル軸受部を設けたことを特徴とする請求項１２に記載の移動テーブル装置。
【請求項１４】
前記テーブル軸受部を静圧軸受により構成し、該静圧軸受に圧縮ガスを供給することにより前記基台に対して前記テーブルを非接触状態で支持する一方、前記静圧軸受を介してガスを吸引することにより前記基台に対して前記テーブルを吸着固定するように構成したことを特徴とする請求項１３に記載の移動テーブル装置。
【請求項１５】
長尺状のガイド部材と、そのガイド部材に沿って直線移動可能に支持されたスライダと、そのスライダを前記ガイド部材に沿って移動させる駆動機構とを備え、その駆動機構とスライダとの間に両者を連結するための支持ユニットを設けた直動案内装置において、
前記支持ユニットを請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の支持ユニットによって構成し、
その支持ユニットの前記第１取付部材又は第２取付部材のうち一方を前記駆動機構に連結するとともに、他方を前記スライダに連結し、その連結状態において自由度のない前記１の直線軸が前記スライダの直線移動方向とされていることを特徴とする移動テーブル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密測定装置、精密組立装置、半導体製造装置等に利用される移動テーブル装置及び該装置に使用される支持ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路においては、０．２５〜０．３μｍの線幅を実現するために、アライメント精度を０．１μｍ以下とすることが要求されている。このような高精度な位置決めを行うために、半導体製造装置には移動テーブル装置が利用されている。また、精密測定装置や精密組立装置などにおいても高精度な位置決めが要求されており、かかる各装置においても移動テーブル装置が利用されている。
【０００３】
従来の移動テーブル装置として、いわゆるＸ−Ｙ−θテーブルが知られている。Ｘ−Ｙ−θテーブルではＸ，Ｙ及びθの三軸方向のそれぞれの移動機構を基台から積み重ね、その上側にテーブルを支持する構成が一般的である。
【０００４】
しかしながら、Ｘ、Ｙ及びθの三軸方向のそれぞれの移動機構を積み重ねるものでは、部品点数が増大する、基台からテーブルまでの高さが高くなり不安定であるとともに上側の移動機構が順次下側の移動機構の影響を受けてしまい精度が低下する、Ｘ，Ｙ及びθの三軸方向のそれぞれの移動機構を組合わせる際の組立て精度の確保が困難である、各Ｘ，Ｙ，θ用のそれぞれのケーブルが動くのでケーブル等の損傷による故障が発生し易いといった各種問題が存在する。
【０００５】
かかる問題点を解決するものとして、案内部材と移動部材とからなる一対の直動案内軸受のそれぞれの移動部材を回動自在に結合して支持ユニットを構成し、一方の案内部材を基台に、他方の案内部材をテーブルに連結したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２７０００５０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の支持ユニットでは、移動部材同士が結合されており、また移動部材に対して案内部材が案内方向への自由度しか許容しないものであるため、各案内部材及び各移動部材の自由度が殆どない。そのため、基台とテーブルとがほぼ完全な平行（具体的には０．０５μｍ以下）を保ってないと上手く支持ユニットを取り付けることができず、支持ユニットの取り付け作業が煩雑であるばかりか、無理に取り付けた場合には軸受部分が歪んでしまい円滑な動作を妨げる可能性があった。
【０００８】
また、同様の問題を抱えるものとして、直動案内装置が挙げられる。直動案内装置では、ガイドブロックに沿ってスライダを直線移動させるものであり、そのスライダを駆動させるためにボールネジとボールナットとを利用した駆動機構を設け、駆動機構とスライダとを支持ユニットによって連結したものが知られている。かかる直動案内装置にあっても、支持ユニットの取り付けに際しては上記と同様の問題が生じ得る。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、取り付け作業が容易でかつ軸受部分に歪みを生じることのない支持ユニット並びにその支持ユニットを利用した移動テーブル装置及び直動案内装置を得ることを主たる目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するために、支持ユニットを次のように構成した。すなわち、第１の相手側部材（基台１２、ボールナット７７）と第２の相手側部材（テーブル１３、スライダ７３）とに取り付けられて第１の相手側部材に対して第２の相手側部材を支持するための支持ユニットであって、第１の相手側部材へ取り付けられる第１取付部材（取付プレート３２，８４）と、第２の相手側部材へ取り付けられる第２取付部材（球面軸３５、取付軸９１）とを備え、第１取付部材と第２取付部材との間には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各方向に沿った直線軸及びそれら各直線軸の回転方向への回転軸の６軸のうち、１の直線軸を除いた全ての軸について移動の自由度を確保する軸受構造を設けた。
【００１１】
かかる構成によれば、第１取付部材と第２取付部材との間では全６軸中の５軸について移動の自由度が確保される。従って、これを移動テーブル装置に適用するに際して、例えば基台のリニアアクチュエータに第１取付部材を連結した状態でテーブルに第２取付部材を連結しようとした場合を想定すると、それらの間の位置精度が不十分であったとしても、上記自由度の高さでカバーすることができ、支持ユニットの連結作業が容易になる。同様に、支持ユニットを直動案内装置に適用するに際して、例えば駆動機構に第１取付部材を連結した状態でスライダに第２取付部材を連結しようとした場合を想定すると、それらの間の位置精度が不十分であったとしても、上記自由度の高さでカバーすることができ、ジョイントとしての支持ユニットの連結作業が容易になる。
【００１２】
上記支持ユニットにおいて、１の直線軸を除いた全ての軸について移動の自由度を確保する軸受構造としては、球面軸受（球面軸受プレート３４ａ，３４ｂと球面軸３５との間の軸受構造）と平面軸受（平面軸受プレート３１ａ，３１ｂと球面軸受プレート３４ａ，３４ｂとの間の軸受構造）との組合せによって実現することができる。また、球面軸受（球面軸受プレート８８ａ，８８ｂと球面体８９との間の軸受構造）と第１直線軸受（球面体８９と取付軸９１との間の軸受構造）とそれに直交する第２直線軸受（間隔保持プレート８３ａ，８３ｂと球面軸受プレート８８ａ，８８ｂとの間の軸受構造）との組合せによって実現することもできる。
【００１３】
以上の支持ユニットを、基台に対してテーブルを移動及び旋回させる移動テーブル装置に適用する場合には、支持ユニットの前記第１取付部材又は第２取付部材のうち一方を基台に配置されたリニアアクチュエータに連結するとともに、他方を前記テーブルに連結すればよい。この場合、前記基台には前記テーブルの荷重を受けるテーブル軸受部（リング多孔質体２１）を設けることが好ましい。従来では支持ユニットそれ自体がテーブルの荷重を支えていたが、そもそも支持ユニットは可動部を複数備えているため、テーブルの支持剛性が高いとはいえない。この点、支持ユニットとは別に専用の軸受部を設ければ、テーブルの支持剛性を向上させることができるし、支持ユニットに無理な負荷がかからないという利点も生じる。
【００１４】
また、この場合、前記テーブル軸受部を静圧軸受により構成し、その静圧軸受に圧縮ガスを供給することにより基台に対してテーブルを非接触状態で支持する一方、静圧軸受を介してガスを吸引することにより基台に対してテーブルを吸着固定するように構成するとなお良い。このように構成すれば、テーブルの移動及び旋回という位置調整が完了した後は、基台に対して吸着固定されるので、テーブル側における作業の際に当該テーブルが振動する不都合がなく、高精度な作業を行うことができる。
【００１５】
また、支持ユニットの他の用途例として、直動案内装置への適用が挙げられる。すなわち、ガイド部材（ガイドブロック７２）と、そのガイド部材に沿って直線移動可能に支持されたスライダと、そのスライダを駆動する駆動機構とを備えた直動案内装置に適用することができる。この場合には、支持ユニットの前記第１取付部材又は第２取付部材のうち一方を駆動機構に連結するとともに、他方をスライダに連結し、その連結状態において自由度のない前記１の直線軸がスライダの直線移動方向となるように配置されていればよい。このような構成により、ガイド部材によるガイド方向と駆動機構によるスライダの送り方向との平行度が低くても難なく支持ユニットを取り付けることができるし、その際の軸受部分の歪みも生じない。
【００１６】
ここで、上記支持ユニットの第１の具体例としては、軸体（球面軸３５）と、その軸体を挟むように配置された一対の第１軸受体（球面軸受プレート３４ａ，３４ｂ）と、それら第１軸受体をさらに外側から挟むように配置された一対の第２軸受体（平面軸受プレート３１ａ，３１ｂ）とを備え、前記軸体を軸受する第１軸受部（球面多孔質板４７ａ，４７ｂ）を前記第１軸受体に設け、その第１軸受体を軸受する第２軸受部（平面多孔質板４１ａ，４１ｂ）を前記第１軸受体又は前記第２軸受体に設け、前記両第１軸受部又は前記両第２軸受部のうち一方を球面軸受として構成するとともに、他方を平面軸受として構成したものが挙げられる。
【００１７】
かかる構成によれば、第２軸受体と軸体との関係でみると、平面軸受の平面方向への自由度及び球面軸受に基づく回転自由度が確保される。従って、これを移動テーブル装置に適用するに際して、例えば基台のリニアアクチュエータに軸体を連結した状態でテーブルに第２軸受体を連結しようとした場合を想定すると、それらの間の位置精度が不十分であったとしても、上記自由度の高さでカバーすることができ、支持ユニットの連結作業が容易になる。
【００１８】
第１の具体例として示した上記支持ユニットにおいては、前記両第２軸受体同士を連結する連結体（取付プレート３２及び支持プレート３３）を設けることが好ましい。連結体で連結することにより、支持ユニット単体で両第２軸受体の位置関係を確固たるものとすることができるからである。また、この場合において、前記連結体を一対設け、両第２軸受体及び両連結体により枠状に構成し、その枠内に前記両第１軸受体及び前記軸体を配置することが好ましい。
【００１９】
また、前記第１軸受部及び第２軸受部をいずれも静圧軸受により構成することが好ましい。これにより、軸受部の精度を高めることができるためである。また、この場合において、第２軸受部から噴出される圧縮ガスを第１軸受部に導入する導入口（連通孔４９ａ，４９ｂ）を第１軸受体に設けることが一層好ましい。これにより、外部から圧縮ガスを供給するための流路を第１軸受部と第２軸受部とで共通化することができ、流路構成が簡素化される利点がある。
【００２０】
また、上記支持ユニットの第２の具体例としては、取付軸と、その取付軸を囲むように配置された第１軸受体（球面体８９）と、その第１軸受体を挟むように配置された一対の第２軸受体（球面軸受プレート８８ａ，８８ｂ）と、それら第２軸受体をさらに外側から挟むように配置された一対の第３軸受体（間隔保持プレート８３ａ，８３ｂ）とを備え、前記取付軸を軸受する第１軸受部を前記第１軸受体に設け、その第１軸受体を軸受する第２軸受部を前記第２軸受体に設け、その第２軸受体を軸受する第３軸受部を前記第２軸受体又は前記第３軸受体に設け、前記第１軸受部を前記取付軸の軸線方向への移動を案内する直線軸受として構成し、前記両第２軸受部又は前記両第３軸受部のうち一方を球面軸受として構成するとともに、他方を前記軸線方向と直交する方向への移動を案内する直線軸受として構成したものが挙げられる。
【００２１】
かかる構成によれば、取付軸と第３軸受体との関係でみると、一対の互いに直交する直線軸受による平面方向への自由度及び球面軸受に基づく回転自由度が確保される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、一実施の形態について図１乃至図５を参照しつつ説明する。なお、図１は移動テーブル装置１１の平面図、図２は同移動テーブル装置１１の側面図、図３は同移動テーブル装置１１の一部破断正面図（図２，３とも１の支持ユニットＵαのみ図示）、図４は図２のＡ−Ａ線断面図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２３】
移動テーブル装置１１は、基台１２に対してテーブル１３をＸ−Ｙ−θの３軸方向に移動及び旋回させるための装置である。なお、Ｘ−Ｙ平面は基台１２上面に沿った仮想平面であり、θ方向はＸ−Ｙ平面に直交するＺ軸を中心とした回転方向である。本実施の形態では、基台１２の中央部に上下方向へ貫通する中央孔１４が形成されている。また、テーブル１３は円筒状に形成され、その内周空間が前記中央孔１４に連通されている。テーブル１３には図３において二点鎖線で示すように治具１５が取り付けられ、治具１５の下端位置が作業部１６とされている。作業部１６は例えば特定の部品を支持したものや、特定の作業機器を備えたものなど、作業内容に応じて任意に設定することができる。
【００２４】
図３に示すように、基台１２上面における中央孔１４の周縁位置には、当該中央孔１４を囲むように多孔質体からなるリング多孔質板２１が埋め込まれている。なお、リング多孔質板２１は、例えば焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステンレス等の金属材料によって構成することができるが、それ以外にも、焼結三フッ化樹脂、焼結四フッ化樹脂、焼結ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等の合成樹脂材料や、焼結カーボン、焼結セラミックスなどによって構成することもできる。本明細書で以降説明する各多孔質体についても同様である。
【００２５】
リング多孔質板２１の背面側には流通溝２２が形成されており、流通溝２２に連通するように第１流路２３が形成されている。第１流路２３は基台１２の一側面に形成された第１ポート２４に連通されている。なお、第１ポート２４は、例えば配管が接続されるための雌ネジが形成された雌ネジ孔として形成したり、ワンタッチ継手を設けたりする等、各種形態が考えられる。本明細書で以降説明する各ポートについても同様である。
【００２６】
第１ポート２４には図示しない圧力給排源からの配管が接続される。従って、圧力給排源から圧縮エア等の圧縮ガスを供給することにより、その圧縮ガスは第１ポート２４、第１流路２３及び流通溝２２を介してリング多孔質板２１の表面、即ち上面全体から噴出される。その結果、基台１２に対してテーブル１３が非接触状態で支持される。この非接触状態でテーブル１３のＸ−Ｙ−θ方向への移動旋回調整が行われる。一方、圧力給排源によって圧縮ガスを排出することにより、リング多孔質板２１の表面にあるガスが流通溝２２、第１流路２３及び第１ポート２４を介して吸引される。その結果、基台１２に対してテーブル１３が接触状態でその位置に保持される。このように保持状態とすることでＸ−Ｙ−θ方向の移動旋回調整が行われた後に作業部１６における作業途中でテーブル１３が不安定になるのを防止することができる。
【００２７】
なお、基台１２上面における中央孔１４の周縁位置において、リング多孔質板２１の内周側には、当該中央孔１４を囲むようにかつ上方に開口する環状溝２６が形成されている。また、環状溝２６の底面に連通するように第２流路２７が形成され、第２流路２７は基台１２の一側面に形成された第２ポート２８に連通されている。
【００２８】
第２ポート２８には図示しない真空源からの配管が接続される。従って、真空源からの吸引力により、環状溝２６上方のエア等のガスは第２流路２７及び第２ポート２８を介して吸引される。その結果、リング多孔質板２１からの圧縮ガスの噴出によるテーブル１３の浮上が不安定となりがちなところ、環状溝２６からのガス吸引によって軸受剛性が高められ、テーブル１３は基台１２に対して安定した状態で非接触支持される。また、リング多孔質板２１の内周側においてガス吸引を行う結果、リング多孔質板２１から噴出される圧縮ガスが作業部１６側に至るのを阻止又は低減し、圧縮ガスの流れが半導体等の作業対象に悪影響を及ぼすことがなくなる。
【００２９】
前記基台１２とテーブル１３との間には、複数の支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγが設けられている。すなわち、テーブル１３の外周側において、中央孔１４の中心を中心点とした同心円上に複数の支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγが設けられている。本実施の形態では支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγは３つ用いられており、それらが前記同心円上で１２０度間隔に配置されている。支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγは基台１２に対してテーブル１３をＸ−Ｙ−θ方向へ移動及び旋回させるために設けられている。各支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγのローカル座標系をα、β、γで区別して説明すると、例えば支持ユニットＵαは横軸αｘを前記同心円の法線方向に、縦軸αｙを接線方向になるように配置されている。なお、他の支持ユニットＵβ，Ｕγも同様である。各支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγはいずれも同一構成であるため、以下においては、図１において右側に配置されている支持ユニットＵαを中心にその構成を説明する。
【００３０】
支持ユニットＵαは、平行に配置される一対の平面軸受プレート３１ａ，３１ｂと、両平面軸受プレート３１ａ，３１ｂの一端側に配置される取付プレート３２と、両平面軸受プレート３１ａ，３１ｂの他端側に配置される支持プレート３３とを備えている。そして、これら各プレート３１〜３３の端部間が互いにボルトによって締結されることにより、各プレート３１〜３３が全体として枠状に組立てられている。その組立状態では、両平面軸受プレート３１ａ，３１ｂが平行となるとともに、取付プレート３２と支持プレート３３とが平行となる矩形枠とされている。
【００３１】
前記矩形枠内において両平面軸受プレート３１ａ，３１ｂの内側には、それぞれ球面軸受プレート３４ａ，３４ｂが配置されている。平面軸受プレート３１ａ，３１ｂと球面軸受プレート３４ａ，３４ｂとの対向面はそれぞれ平坦面とされている。また、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂは、その幅が矩形枠内における平面軸受プレート３１ａ，３１ｂの幅よりも狭く形成されるとともに、その高さが平面軸受プレート３１ａ，３１ｂの高さよりも低く形成されている。従って、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂは平面軸受プレート３１ａ，３１ｂの平坦面に沿って相対移動できるように構成されている。
【００３２】
前記矩形枠内において両球面軸受プレート３４ａ，３４ｂの内側には、両球面軸受プレート３４ａ，３４ｂに挟み込まれるように球面軸３５が配置されている。球面軸受プレート３４ａ，３４ｂと球面軸３５との対向面はそれぞれ同一曲率の球面とされており、球面軸３５は球面軸受プレート３４ａ，３４ｂの球面に沿って相対回転できるように構成されている。
【００３３】
両平面軸受プレート３１ａ，３１ｂには、その対向面に表面を平坦に形成された多孔質体からなる平面多孔質板４１ａ，４１ｂがそれぞれ埋め込まれている。両平面多孔質板４１ａ，４１ｂの略中央部には表裏方向に貫通する貫通孔３７ａ，３７ｂが形成されており、両平面多孔質板４１ａ，４１ｂの表面側には貫通孔３７ａ，３７ｂを囲むように環状の仕切溝３８ａ，３８ｂが形成されている。両平面多孔質板４１ａ，４１ｂの背面側には流通凹所４２ａ，４２ｂがそれぞれ形成されている。両平面軸受プレート３１ａ，３１ｂ及び支持プレート３３には、両流通凹所４２ａ，４２ｂに連通する共通の第３流路４３が形成されている。第３流路４３は支持プレート３３の一側面に形成された第３ポート４４に連通されている。
【００３４】
第３ポート４４には配管４５の一端が接続されており、その配管４５の他端は基台１２の上面側に接続されている。基台１２には図示しない流路を介して配管４５と連通される第４ポート４６が形成されている。なお、第４ポート４６は、各支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγ毎に設けられている。第４ポート４６には図示しない圧力供給源からの配管が接続される。
【００３５】
従って、圧力供給源から圧縮エア等の圧縮ガスを供給することにより、その圧縮ガスは第４ポート４６、基台１２内の流路、配管４５、第３ポート４４、第３流路４３及び流通凹所４２ａ，４２ｂを介して平面多孔質板４１ａ，４１ｂの表面全体から噴出される。ここで、貫通孔３７ａ，３７ｂの存在により、平面多孔質板４１ａ，４１ｂの表裏両面間の圧力差がなくなることから、平面多孔質体４１ａ，４１ｂと球面軸受プレート３４ａ，３４ｂとの間に静圧が発生しなくなるおそれがある。しかし、本実施の形態では、上述のとおり、貫通溝３７ａ，３７ｂを囲むように仕切溝３８ａ，３８ｂが形成されている。従って、仕切溝３８ａ，３８ｂに連通する図示しない大気開放溝から圧力を逃すことにより、仕切溝３８ａ，３８ｂの外周側では表裏表面間の圧力差が大きくなって静圧を発生させることができる。その結果、平面軸受プレート３１ａ，３１ｂに対して球面軸受プレート３４ａ，３４ｂが非接触状態で支持される。
【００３６】
両球面軸受プレート３４ａ，３４ｂには、その対向面に表面を球面に形成された多孔質体からなる球面多孔質板４７ａ，４７ｂがそれぞれ埋め込まれている。両球面多孔質板４７ａ，４７ｂの背面側には流通凹部４８ａ，４８ｂがそれぞれ形成されている。両流通凹部４８ａ，４８ｂの底面側には、流通凹部４８ａ，４８ｂと平面多孔質板４７ａ，４７ｂとの間を連通させる連通孔４９ａ，４９ｂがそれぞれ形成されている。連通孔４９ａ，４９ｂは平面多孔質板４１ａ，４１ｂの貫通孔３７ａ，３７ｂと連通されている。従って、平面多孔質板４７ａ，４７ｂの貫通孔３７ａ，３７ｂから供給される圧縮ガスが連通孔４９ａ，４９ｂ及び流通凹部４８ａ，４８ｂを介して球面多孔質板４７ａ，４７ｂの表面全体から噴出される。その結果、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂに対して球面軸３５が非接触状態で支持される。
【００３７】
基台１２には、αｙ方向に延びるリニアアクチュエータ５１が設けられている。リニアアクチュエータ５１は基台１２にボルト等により固定されたガイドレール５２と、そのガイドレール５２に沿ってスライドするスライダ５３と、スライダ５３を駆動する図示しない駆動部とを備えている。駆動部は例えばリニアモータ等により構成され、図示しない制御装置により駆動制御される。なお、リニアアクチュエータ５１は基台１２上に固定されているため、支持ユニットＵαの動作によって駆動部への配線が影響を受けることはない。スライダ５３には、前記球面軸３５が固定されている。すなわち、球面軸３５の中心位置には上下方向に貫通するボルト孔５４が形成され、そのボルト孔５４に挿通されたボルト５５によって球面軸３５がスライダ５３に固定されている。
【００３８】
テーブル１３における支持ユニットＵαとの取付部分には、その取付のための平坦取付面５７が形成されており、平坦取付面５７に取付プレート３２が固定されている。すなわち、平坦取付面５７は正面視で取付プレート３２より若干大きく形成されており、平面取付面５７の面内に取付プレート３２を配置させた状態でボルト５８によって固定されている。
【００３９】
他の支持ユニットＵβ，Ｕγも以上説明した支持ユニットＵαと同一の構成を備え、その取付位置及び取付方向のみが前述のとおり異なっている。
【００４０】
さて、以上のように構成された移動テーブル装置１１において、テーブル１３のＸ−Ｙ−θ方向の位置調整を行う場合には、まず、第１ポート２４に接続されている圧力給排源から圧縮ガスを供給し、テーブル１３を基台１２に対して浮上させる。それとともに、第２ポート２８に接続されている真空源により吸引力を発生させ、テーブル１３を基台１２側に吸引させる。これにより、テーブル１３は基台１２に対して軸受剛性を高められた状態で非接触支持され、テーブル１３を安定させることができるとともに、各支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγによるテーブル１３の位置調整時の負荷を低減させることができる。
【００４１】
次に、この状態で、各支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγのそれぞれのリニアアクチュエータ５１を所定量Δαｙ、Δβｙ、Δγｙだけ動作させる。これにより、この動作量Δαｙ、Δβｙ、Δγｙによって一義的にテーブル１３のＸ−Ｙ−θ方向の変位が決定され、その位置調整がなされる。なお、その位置調整に際しては、例えば支持ユニットＵαにおいて、図４（ｂ）に示すように、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂに対して平面軸受プレート３１ａ，３１ｂ等がαｘ方向へスライドされたり、球面軸３５に対してそれ以外の部分がαθ方向に回動されたりする。
【００４２】
また、この位置調整の最中には、各第４ポート４６からも常時圧縮ガスが供給されるようにすることで、平面軸受プレート３１ａ，３１ｂと球面軸受プレート３４ａ，３４ｂとの間のスライド移動や、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂと球面軸３５との間の回転移動も円滑に行われる。
【００４３】
その位置調整後には、第１ポート２４に接続されている圧力給排源により吸引を行い、基台１２に対してテーブル１３を接触させて保持される状態とする。これにより、テーブル１３のＸ−Ｙ−θ方向の移動旋回調整が行われた後に続く作業部１６での作業において、テーブル１３が不安定になるのを防止することができる。なお、第２ポート２８からはテーブル１３を吸引する力が常に作用しているため、第１ポート２４からの積極的な吸引を行わずに単に圧縮ガスの供給を停止して大気開放するだけでもテーブル１３を接触状態で保持することができる。
【００４４】
以上説明した支持ユニットＵαは、平面軸受プレート３１ａ，３１ｂ間において、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂがαｘ方向及びαｚ方向へ移動でき、球面軸３５がαｘ軸、αｙ軸、αｚ軸を中心とした全ての回転方向へ回転できる。すなわち、平面軸受プレート３１ａ，３１ｂ間の間隔が一定であり、かつαｙ方向へはリニアアクチュエータ５１によって移動が制約されているだけであり、全６軸のうち５軸について自由度があることとなる。その結果、基台１２とテーブル１３との間に支持ユニットＵαを連結する作業が極めて容易になる。すなわち、従来の支持ユニットでは組付けの際に各軸が直角になっていないと上手く組付けることができないか又は軸受部分が歪んでしまうおそれがあったが、このような不具合がなくなる。例えば、図５（ｂ）に示すように傾いていても支持ユニットＵαの連結を行うことができる。
【００４５】
また、支持ユニットＵαにおいては、両平面軸受プレート３１ａ，３１ｂ間においてαｘ方向の位置決めを行うことなく球面軸受プレート３４ａ，３４ｂ及び球面軸３５を組付けることができるため、支持ユニットＵαの組立作業が一層容易になる。
【００４６】
また、支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγが直接テーブル１３の荷重を支えるのではなく、基台１２に設けられた１つのスラスト軸受、すなわちリング多孔質板２１から噴出される圧縮ガスによる非接触支持によるいわゆる静圧軸受によって前記荷重を支えているので、テーブル１３の支持剛性が高い。しかも、リング多孔質体２１を介してその表面のガスを吸引することによりテーブル１３を吸着固定することができるので、作業部１６による作業中に振動が発生するなどの不都合がなく、精度の高い作業を実現し得る。
【００４７】
なお、以上説明した一実施の形態に限らず、例えば以下に別例として示した形態で実施することも可能である。
【００４８】
（ａ）前記実施の形態では、平面軸受プレート３１ａ，３１ｂに平面多孔質板４１ａ，４１ｂを、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂに球面多孔質板４７ａ，４７ｂを設けたが、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂに平面多孔質板４１ａ，４１ｂを設けるようにしてもよい。すなわち、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂの内側面に球面多孔質板４７ａ，４７ｂを設けるとともに、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂの外側面に平面多孔質板４１ａ，４１ｂを設けてもよい。
【００４９】
前記実施の形態では、平面軸受プレート３１ａ，３１ｂの軸受面に沿って球面軸受プレート３４ａ，３４ｂがスライドした場合に球面軸受と平面軸受の軸芯がずれるため偏荷重がかかり、平面軸受の軸受面と直交する方向（図４のαｙ方向）の軸受剛性が低下する。この点、本例によれば、球面多孔質板４７ａ，４７ｂ及び平面多孔質板４１ａ，４１ｂをいずれも球面軸受プレート３４ａ，３４ｂに設けているため、偏荷重による軸受剛性のばらつきをなくすことができる。なお、以下に説明する各別例においても同様の理由に基づく軸受部の配置変更が可能である。
【００５０】
（ｂ）図６に示す移動テーブル装置１１Ａにおいては、支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγをテーブル１３の周方向に９０度間隔で配置している。すなわち、支持ユニットＵαと支持ユニットＵβとを平行に配置し、それらに直交するように支持ユニットＵγを配置している。この構成によれば、上記のように１２０度間隔で各支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγを配置する場合に比べ、テーブル１３の位置調整の際の制御がシンプルになる利点がある。
【００５１】
（ｃ）球面軸受プレート３４ａ，３４ｂへの圧縮ガス供給を、平面軸受プレート３１ａ，３１ｂへの圧縮ガス供給と兼用させたが、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂへの圧縮ガス供給を別途専用の配管を用いることによって行ってもよい。この場合、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂの動作の妨げとならないよう、配管は細く柔らかいチューブによって構成することが好ましい。以上のように構成すれば、平面多孔質板４１ａ，４１ｂに形成した貫通孔３７ａ，３７ｂ及び仕切溝３８ａ，３８ｂが不要となるとともに、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂに形成した連通孔４９ａ，４９ｂも不要となり、部品の加工が容易になる。
【００５２】
（ｄ）図７に示す移動テーブル装置１１Ｂにおいては、テーブル１３（本例のテーブルは、組み付けの関係上、上下分離されたテーブル構成体を互いに連結してなる。）に溝１３Ａを形成し、その溝１３Ａに基台１２における中央孔１４周縁部が一定のクリアランスをもたせた状態で嵌め合わされた状態としている。そして、基台１２の下面側にもリング多孔質板２１Ａを嵌め込んでその背面側に前記第１流路２３と連通される流通溝２２Ａを形成している。この構成によれば、テーブル１３に対する偏荷重に対抗できる支持強度を実現することができ、また必要に応じて移動テーブル装置１１Ｂを上下逆にして用いることも可能となる利点がある。さらに、前記実施の形態における吸引用の環状溝２６を利用しなくても十分な軸受剛性を確保できるという利点もある。
【００５３】
（ｅ）図８に示す支持ユニットＵＡにおいては、前記実施の形態とは軸受部分の配列順序が異なっている。すなわち、外側から順に、球面軸受プレート６１ａ，６１ｂ、その内側に平面軸受プレート６２ａ，６２ｂ、さらにその内側に角軸６３を配している。球面軸受プレート６１ａ，６１ｂの対向面側には球面多孔質板６４ａ，６４ｂを埋め込んで平面軸受プレート６２ａ，６２ｂの球面部６５ａ，６５ｂを非接触状態で回動可能に支持するようにし、平面軸受プレート６２ａ，６２ｂの対向面側には平面多孔質板６６ａ，６６ｂを埋め込んで角軸６３を非接触状態で対向面に沿って移動可能に支持するようにしている。流路構成などは前記実施の形態と殆ど変わりないため説明を省略する。なお、図８（ａ）の初期状態から平面軸受プレート６２ａ，６２ｂ及び角軸６３が回動した状態を図８（ｂ）に示している。この構成においても、前記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５４】
（ｆ）支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγそれ単体では、矩形枠状に組み付けられた平面軸受プレート３１ａ，３１ｂ、取付プレート３２及び支持プレート３３に対して、球面軸受プレート３４ａ，３４ｂ及び球面軸３５が上下方向に抜け落ち得る構成となっている。そこで、その抜け落ちを防止するストッパを支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγに設けてもよい。ストッパとしては、例えば、平面軸受プレート３１ａ，３１ｂの対向面のうち球面軸受プレート３４ａ，３４ｂの上下端部に近接した位置に突設したストッパ部が挙げられる。
【００５５】
（ｇ）支持ユニットＵα，Ｕβ，Ｕγを３つ用いるものに限らず、４つの支持ユニットを用いてもよい。また、各軸受部分において、多孔質板２１，４１，４７を用いた静圧軸受以外のスベリ軸受や転がり軸受を用いてもよい。さらに、リニアアクチュエータ５１は、上記のものに限らず、ボールねじとナットとからなる構成を採用する等、他の構成からなるものであってもよい。
【００５６】
（ｈ）図９に示すように、前記支持ユニットＵを直動案内装置７１のためのジョイントに適用してもよい。すなわち、一方向に延びるガイドブロック７２の外周側にスライダ７３を配置し、それらの間に静圧を発生させることによりガイドブロック７２に対しスライダ７３を非接触支持する。これにより、非接触状態を維持しながらガイドブロック７２に沿ってスライダ７３を移動させることができる。スライダ７３の移動はガイドブロック７２に隣接して配置された駆動機構７４によって実現される。
【００５７】
駆動機構７４は、ガイドブロック７２にほぼ平行に配置された支持枠７５と、支持枠７５の長手方向両端にて回転可能に支持されたボールネジ７６と、ボールネジ７６の回転に伴い当該ボールネジ７６の軸線方向に移動可能なボールナット７７と、ボールナット７７の回り止めのために前記支持枠７５の底面に設けられたリニアガイドレール７８とを備えている。また、支持枠７５端部にはモータ８０が固定されており、モータ８０の出力軸８１がカップリング７９を介してボールネジ７６に連結されている。従って、モータ８０を正逆回転制御することにより、ボールナット７７がリニアガイドレール７８に沿って直線移動される。
【００５８】
前記支持ユニットＵの球面軸３５はボールナット７７に固定され、前記支持ユニットＵの取付プレート３２はボルト５８によりスライダ７３に固定されている。従って、ボールナット７７の直線移動に伴い、スライダ７３がガイドブロック７２に沿って図中矢印方向に直線移動される。ここで、支持ユニットＵは前記実施の形態で説明したとおりの構成を備えているため、ガイドブロック７２とリニアガイドレール７８（またはボールネジ７６）の平行度が低くても、支持ユニットＵの自由度の高さによりその誤差を吸収することができるので、組立作業が容易になるとともに軸受部分が歪んでしまうおそれもない。
【００５９】
なお、この場合、支持ユニットＵとスライダ７３とが一体的に直線移動することになるため、スライダ７３とガイドブロック７２との間に静圧を発生させるための圧縮ガスを、支持ユニットＵを介して供給することも可能である。
【００６０】
（ｉ）図１０に示す支持ユニットＵＢは、前記実施の形態とは異なり、静圧を利用しないタイプのものである。すなわち、支持ユニットＵＢは、平行に配置される一対の間隔保持プレート８３ａ，８３ｂと、両間隔保持プレート８３ａ，８３ｂの一端側に配置される取付プレート８４と、両間隔保持プレート８３ａ，８３ｂの他端側に配置される支持プレート８５とを備えており、これら各プレート８３〜８５の端部間が互いにボルトによって締結されることにより、各プレート８３〜８５が全体として枠状に組立てられている。その組立状態では、両間隔保持プレート８３ａ，８３ｂが平行となるとともに、取付プレート８４と支持プレート８５とが平行となる矩形枠とされている。
【００６１】
前記矩形枠内において両間隔保持プレート８３ａ，８３ｂの内側には、横方向に延びるガイドレール８６ａ，８６ｂが固定されている。そして、両ガイドレール８６ａ，８６ｂに沿って横方向に移動するスライダ８７ａ，８７ｂがそれぞれ設けられ、そのスライダ８７ａ，８７ｂと一体に球面軸受プレート８８ａ，８８ｂが設けられている。従って、スライダ８７ａ，８７ｂ及び球面軸受プレート８８ａ，８８ｂがガイドレール８６ａ，８６ｂに沿って横方向に相対移動できるように構成されている。
【００６２】
前記矩形枠内において両球面軸受プレート８８ａ，８８ｂの内側には、両球面軸受プレート８８ａ，８８ｂに挟み込まれるように球面体８９が配置されている。球面軸受プレート８８ａ，８８ｂと球面体８９との対向面はそれぞれ同一曲率の球面とされており、球面体８９は球面軸受プレート８８ａ，８８ｂの球面に沿って相対回転できるように構成されている。
【００６３】
球面体８９の中心部には上下方向に貫通する挿通孔９０が形成され、その挿通孔９０に取付軸９１が挿通されている。取付軸９１は挿通孔９０内をその軸線方向（上下方向）に相対移動可能とされている。取付軸９１の下部にはネジ孔９２が形成され、ネジ孔９２は下面側において開口されている。なお、球面軸受プレート８８ａ，８８ｂ及び球面体８９の間や、挿通孔９０及び取付軸９１の間には、図示しないが、摺動抵抗を低減させるためのすべり軸受，ころがり軸受等の軸受が設けられている。
【００６４】
以上のように構成された支持ユニットＵＢでは、例えば前記実施の形態における移動テーブル装置１１に適用する場合であれば、ネジ孔９２を利用して取付軸９１を基台１２に固定し、取付プレート８４をテーブル１３に固定する。そうすると、取付軸９１に対し球面体８９が上下方向（Ｚ方向）へ移動でき、球面体８９に対し球面軸受プレート８８ａ，８８ｂが回転方向（θ方向）へ移動でき、球面軸受プレート８８ａ，８８ｂに対し間隔保持プレート８３ａ，８３ｂを含む前記矩形枠が横方向（Ｘ方向）に対し移動できる。その結果、支持ユニットＵＢにおいても前記実施の形態と同様、５軸方向の自由度を確保することができる。さらに、この例によれば、静圧を発生させる必要がなくなってそのための圧縮ガス供給用配管が不要となる利点があり、配管の輻輳や破損に伴う故障を回避し得る。
【００６５】
なお、本例において、支持ユニットＵＢの内側から順に上下方向、回転方向、横方向の自由度を確保しているが、この順序はどのようなものであってもよい。例えば、内側で横方向の自由度を確保し、その外側で上下方向の自由度を確保し、さらにその外側で回転方向の自由度を確保するよう構成することは、各部材の配置及び形状の変更のみで容易に対応することができる。また、取付軸９１は円柱状でなくても角柱状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態における移動テーブル装置の平面図。
【図２】移動テーブル装置の側面図。
【図３】移動テーブル装置の一部破断正面図。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】別例における移動テーブル装置の平面図。
【図７】さらに別例における移動テーブル装置の一部破断正面図。
【図８】別例における支持ユニットの断面図。
【図９】直動案内装置への適用例を示す平面図。
【図１０】別例における支持ユニットの平面図及びそのＣ−Ｃ線断面図。
【符号の説明】
１１…移動テーブル装置、１２…基台、１３…テーブル、３１ａ，３１ｂ…平面軸受プレート、３２…取付プレート、３３…支持プレート、３４ａ，３４ｂ…球面軸受プレート、３５…球面軸、４１ａ，４１ｂ…平面多孔質板、４７ａ，４７ｂ…球面多孔質板、５１…リニアアクチュエータ、５２…ガイドレール、５３…スライダ、７１…直動案内装置、７２…ガイドブロック、７３…スライダ、７４…駆動機構、Ｕ，Ｕα，Ｕβ，Ｕγ，ＵＡ，ＵＢ…支持ユニット。
【図１】
2005017180.tif 000003
【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】
2005017180.tif 000009
【図８】
2005017180.tif 000010
【図９】
2005017180.tif 000011
【図１０】
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