(57)【要約】【課題】小型化を図ることができる非接触支持装置を得る。【解決手段】スクイズ空気軸受１０は、駆動されて超音波振動を生じるピエゾ素子１６と、軸方向の一端面４０Ａと金属ブロック１８との間にピエゾ素子１６を同軸的に挟み込んで保持したホーン２０を備える。ホーン２０は、ピエゾ素子１６にて加振されることで、外周部に形成された支持面４２Ａと回転浮上体１２との間に生成されるスクイズ空気膜を介して該回転浮上体１２を非接触状態で支持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動されて超音波振動を生じる起振体と、
軸方向の一端面と第１部材との間に前記起振体を同軸的に挟み込んで保持し、前記起振体に加振されることで、外周部に形成された支持面と第２部材との間に該第２部材との非接触状態を維持するための空気膜を生成させる第３部材と、
を備えた非接触支持装置。
【請求項２】
前記起振体は、圧電効果によって超音波振動を生じ得る圧電素子であり、
前記第３部材は、前記第１部材との間に前記起振体を圧縮状態で挟み込んでいる請求項１記載の非接触支持装置。
【請求項３】
前記第３部材は、前記起振体に加振された場合に、前記支持面及び軸方向の他端面と第２部材との間に生成される空気膜を介して該第２部材との非接触状態が維持される請求項１又は請求項２記載の非接触支持装置。
【請求項４】
前記第３部材の支持面は、該第３部材と同軸の円筒面とされている請求項１乃至請求項３記載の何れか１項記載の非接触支持装置。
【請求項５】
前記第３部材は、軸方向の長さが、前記起振体に加振されて該第３部材を伝わる超音波の波長の１／４の自然数倍となるように設計されている請求項１乃至請求項４記載の何れか１項記載の非接触支持装置。
【請求項６】
前記第３部材は、軸線との直交方向に張り出すと共に外周部に前記支持面が形成された張出部を有する請求項１乃至請求項５記載の何れか１項記載の非接触支持装置。
【請求項７】
前記張出部は、前記第３部材における前記起振体に加振されて該第３部材を軸方向に伝わる超音波の節位置から、該第３部材の軸線との直交方向に張り出している請求項６記載の非接触支持装置。
【請求項８】
前記第３部材は、軸心から前記張出部の支持面までの距離が、前記起振体に加振されて該第３部材を伝わる超音波の波長の１／４となるように設計されている請求項７記載の非接触支持装置。
【請求項９】
前記張出部の支持面は、前記起振体に加振されて該第３部材を軸方向に伝わる超音波の節位置に対する軸方向の両側に形成されている請求項６乃至請求項８の何れか１項記載の非接触支持装置。
【請求項１０】
前記支持面は、前記第３部材の径方向外側及び軸方向の一端側を共に向くテーパ面を含む請求項１乃至請求項９の何れか１項記載の非接触支持装置。
【請求項１１】
前記第３部材は、機台に支持されて前記第２部材を被支持体として非接触で支持する支持体である請求項１乃至請求項１０の何れか１項記載の非接触支持装置。
【請求項１２】
前記第３部材は、前記第１部材を介して前記機台に支持されている請求項１１記載の非接触支持装置。
【請求項１３】
前記第１部材は、前記起振体と接触する端面に沿って延設されたフランジにおいて前記機台に固定されている請求項１２記載の非接触支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被支持体を非接触で支持するための非接触支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械の回転案内要素として、超音波振動を利用したスクイズ空気軸受が知られている（例えば、非特許文献１参照）。このスクイズ空気軸受は、圧電素子を挟み込んだ一対の金属ブロックをボルトにて連結したボルト締めランジュバン型超音波振動子と、軸方向の一端面が上記超音波振動子（一方の金属ブロックの端面）に接合されたホーンとを備えて構成されている。ホーンは、超音波振動子の作動によって、その他端面と回転浮上体との間に形成した空気膜で該回転浮上体をスラスト方向に支持すると共に、径拡大部の外周面と回転浮上体の内周面との間に形成した空気膜で該回転浮上体をラジアル方向に支持するようになっている。
【非特許文献１】大岩、加藤、「超音波振動を用いたアクティブエアベアリング（第５報）−振動方向変換体を用いた空気軸受の試作−」第１５回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム、平成１５年５月３０日
【特許文献１】特開２００６−８４０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の如き従来の技術では、装置の小型化について改善の余地がある。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、小型化を図ることができる非接触支持装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る非接触支持装置は、駆動されて超音波振動を生じる起振体と、軸方向の一端面と第１部材との間に前記起振体を同軸的に挟み込んで保持し、前記起振体に加振されることで、外周部に形成された支持面と第２部材との間に該第２部材との非接触状態を維持するための空気膜を生成させる第３部材と、を備えている。
【０００６】
請求項１記載の非接触支持装置では、起振体が駆動されて超音波振動が生じると、この超音波振動が第３部材に伝達され、第３部材のポアソン効果に基づく径方向への振動方向変換作用によって、該第３部材の外周部に形成された支持面が超音波振動し、該支持面と第２部材との間に空気膜（スクイズ空気膜）が生成される。この空気膜によって、第２部材が第３部材に対して、又は第３部材が第２部材に対して、非接触状態で支持される。ここで、本非接触支持装置では、第２部材との間に空気膜が生成される第３部材が第１部材との間に起振体を挟み込んでいるため、換言すれば、第３部材が起振体に直接的に接触しているため、例えば一対の金属ブロック間に圧電素子（起振体）を挟み込んだ超音波振動子を備えた構成と比較して、軸方向の寸法を小型化することができる。
【０００７】
このように、請求項１記載の非接触支持装置では、小型化を図ることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項１記載の非接触支持装置において、前記起振体は、圧電効果によって超音波振動を生じ得る圧電素子であり、前記第３部材は、前記第１部材との間に前記起振体を圧縮状態で挟み込んでいる。
【０００９】
請求項２記載の非接触支持装置では、圧電素子である起振体が予圧を受けつつ第３部材と第１部材との間に挟み込まれている。このように、簡単な構造で非接触支持装置が構成される。第１部材と第３部材とは、例えば、締結具による締結によって起振体を圧縮状態で挟み込んだ状態を維持することができる。
【００１０】
請求項３記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項１又は請求項２記載の非接触支持装置において、前記第３部材は、前記起振体に加振された場合に、前記支持面及び軸方向の他端面と第２部材との間に生成される空気膜を介して該第２部材との非接触状態が維持される。
【００１１】
請求項３記載の非接触支持装置では、第３部材の他端面と第２部材との間に空気膜が生成されることで、第３部材と第２部材との軸方向一方側への相対変位が非接触状態を維持したまま規制される。
【００１２】
請求項４記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の非接触支持装置において、前記第３部材の支持面は、該第３部材と同軸の円筒面とされている。
【００１３】
請求項４記載の非接触支持装置では、支持面が円筒面であるため、第３部材と第２部材との相対回転が許容され、回転案内装置として機能するができる。
【００１４】
請求項５記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の非接触支持装置において、前記第３部材は、軸方向の長さが、前記起振体に加振されて該第３部材を伝わる超音波の波長の１／４の自然数倍となるように設計されている。
【００１５】
請求項５記載の非接触支持装置では、上記長さを有する第３部材における起振体の接触面（加振面）が振動の節となる。これにより、第３部材は、支持面（他端面等）の振幅を確保しつつ最短に構成することができる。また、第３部材の長さを上記波長の１／４とすれば、装置全長を短く構成することができる。
【００１６】
請求項６記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の非接触支持装置において、前記第３部材は、軸線との直交方向に張り出すと共に外周部に前記支持面が形成された張出部を有する。
【００１７】
請求項６記載の非接触支持装置では、第３部材に径方向超音波振動の放射（出力）面となる支持面を有する張出部を設けたので、換言すれば、該張出部の軸方向の両側にポアソン効果を阻害する部分がないため、軸方向に入力された超音波振動を、効果的に径方向の振動に変換することができる。
【００１８】
請求項７記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項６記載の非接触支持装置において、前記張出部は、前記第３部材における前記起振体に加振されて該第３部材を軸方向に伝わる超音波の節位置から、該第３部材の軸線との直交方向に張り出している。
【００１９】
請求項７記載の非接触支持装置では、第３部材における超音波振動の節位置から張出部が張り出すので、ポアソン効果による支持面の径方向振動の振幅が大きくなる。特に、第３部材の軸方向長さを波長の１／４として起振体による加振面を振動の節とした構成では、加振面の直近に張出部が配置されるので、小型でありながらポアソン効果による支持面の径方向振動の振幅が大きくなる。
【００２０】
請求項８記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項７記載の非接触支持装置において、前記第３部材は、軸心から前記張出部の支持面までの距離が、前記起振体に加振されて該第３部材を伝わる超音波の波長の１／４となるように設計されている。
【００２１】
請求項８記載の非接触支持装置では、支持面が軸方向振動の節位置から上記波長の１／４の位置に位置するので、ポアソン効果による支持面の径方向振動の振幅を最大にすることができる。また、支持面を上記波長の１／４の整数倍の位置に配置する構成と比較して、張出部が小型化される。
【００２２】
請求項９記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項６乃至請求項８の何れか１項記載の非接触支持装置において、前記張出部の支持面は、前記起振体に加振されて該第３部材を軸方向に伝わる超音波の節位置に対する軸方向の両側に形成されている。
【００２３】
請求項９記載の非接触支持装置では、超音波振動の節位置に対する軸方向両側に支持面が形成されているので、支持面が節位置に対し軸方向一方側にのみ形成される構成と比較して、支持面の振幅が大きい範囲を広く設定することができる。これにより、支持剛性の向上に寄与する。なお、例えば、第３部材における起振体が接触する軸方向一端面が振動に節になる構成においては、張出部における軸方向の一部は、起振体の軸方向の少なくとも一部を外周側から覆うように構成すれば良い。
【００２４】
請求項１０記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項１乃至請求項９の何れか１項記載の非接触支持装置において、前記支持面は、前記第３部材の径方向外側及び軸方向の一端側を共に向くテーパ面を含む。
【００２５】
請求項１０記載の非接触支持装置では、テーパ面において、第２部材と第３部材との軸方向他方側への相対変位を非接触で規制（自由度を拘束）することができる。
【００２６】
請求項１１記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項１乃至請求項１０の何れか１項記載の非接触支持装置において、前記第３部材は、機台に支持されて前記第２部材を被支持体として非接触で支持する支持体である。
【００２７】
請求項１１記載の非接触支持装置では、起振体から超音波振動が直接的に入力される第３部材が、支持体として第２部材を支持するため、被支持体である第２部材の残留振動を抑制することができる。
【００２８】
請求項１２記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項１１記載の非接触支持装置において、前記第３部材は、前記第１部材を介して前記機台に支持されている。
【００２９】
請求項１２記載の非接触支持装置では、起振体によって加振される第３部材が機台に対して直接的に拘束されないので、第３部材の支持面の超音波振動が減衰されることが防止される。
【００３０】
請求項１３記載の発明に係る非接触支持装置は、請求項１２記載の非接触支持装置において、前記第１部材は、前記起振体と接触する端面に沿って延設されたフランジにおいて前記機台に固定されている。
【００３１】
請求項１３記載の非接触支持装置では、第１部材における振動の節に近い部分から延設されたフランジにおいて機台に固定されるので、第３部材の支持面の超音波振動が減衰されることが効果的に防止される。すなわち、第１部材と第３部材と起振体とで構成する（と把握することができる）振動子の振動が減衰されることが防止される。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように本発明に係る非接触支持装置は、小型化を図ることができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の第１の実施形態に係る非接触支持装置としてのスクイズ空気軸受１０について、図１乃至図３に基づいて説明する。なお、図中に適宜示す矢印Ｕは、重力方向の上側を表している。
【００３４】
図１には、スクイズ空気軸受１０の概略全体構成が断面図にて示されている。この図に示される如く、スクイズ空気軸受１０は、第２部材又は被支持部材としての回転浮上体１２を、機台１４に対して非接触で、軸線周りに回転自在に支持する装置すなわち非接触回転ガイド手段として把握される。以下、具体的に説明する。
【００３５】
スクイズ空気軸受１０は、起振体又は圧電素子としてのピエゾ素子１６と、第１部材としての金属ブロック１８と、金属ブロック１８との間にピエゾ素子１６を挟み込んだ第３部材としてのホーン２０と、金属ブロック１８とホーン２０とを締結するためのボルト２２とを、機械部分の主要構成要素としている。
【００３６】
ピエゾ素子１６は、圧電効果によって変位を生じるセラミック等より成り、交流電圧の印加を受けて超音波振動を発生し得る構成とされている。この実施形態では、ピエゾ素子１６は、２枚設けられており、それぞれボルト２２を貫通可能なワッシャ状に形成されている。２つのピエゾ素子１６間、及び下側のピエゾ素子１６と金属ブロック１８との間には、それぞれ図示を省略した電極が挟み込まれており、これらの電極に交番（交流）電圧を印加することで、各ピエゾ素子１６が印加電圧の周波数に応じた周波数の超音波振動を生じる構成とされている。この実施形態では、発信器２６で生成した交番信号を増幅器２８にて増幅し、さらに変換器３０にて電圧に変換して電極すなわちピエゾ素子１６に印加する構成とされている。
【００３７】
金属ブロック１８は、略円柱状に形成されたブロック本体３２の軸心部を貫通した貫通孔３４にめねじ部３５が形成されてナットの如く構成されている。ブロック本体３２の外径は、ピエゾ素子１６の外径と同等又はわずかに大とされている。このブロック本体３２の軸方向の一端側である上端面３２Ａからは、フランジ３６が径方向外向きに張り出している。フランジ３６は、ブロック本体３２の全周に亘るリング状に形成されても良く、周方向に部分的に張り出しても良い。金属ブロック１８は、フランジ３６において、複数の支柱３８を介して機台１４に固定的に支持されている。すなわち、各支柱３８は、それぞれの上端３８Ａがフランジ３６に固定されると共に、それぞれの下端３８Ｂが機台１４に固定されている。
【００３８】
ホーン２０は、略円柱状に形成された縦振動伝達部４０と、縦振動伝達部４０の下端側から径方向外向きに張り出して設けられた張出部としての横振動伝達部４２とを含んで構成されている。縦振動伝達部４０は、その外径がピエゾ素子１６の外径と同等又はわずかに大とされており、その軸心部に下向きに開口するねじ孔４４にめねじ４５が形成されて袋ナット状に形成されている。ホーン２０は、一端側が金属ブロック１８のめねじ３５に螺合したボルト２２の他端側をめねじ４５に螺合させることで、その縦振動伝達部４０の下端面４０Ａと、金属ブロック１８を構成するブロック本体３２の上端面３２Ａとの間に各ピエゾ素子１６及び電極を同軸的に挟み込んでいる。すなわち、ピエゾ素子１６、金属ブロック１８、ホーン２０、電極が、ボルト２２を用いた締結によって互いに固定されている。この締結状態で、ピエゾ素子１６には、所定の予圧力（圧縮変位）が付与されている。
【００３９】
したがって、この実施形態に係るスクイズ空気軸受１０では、ピエゾ素子１６、金属ブロック１８、ホーン２０、ボルト２２、及び電極が、一方の金属ブロックをホーン２０に置き換えた、又は一方の金属ブロックにホーン２０が一体化された如き、所謂ボルト締めランジュバン型超音波振動子を構成していると把握することができる。
【００４０】
そして、図２に示される如く、ホーン２０の縦振動伝達部４０は、その下端面４０Ａから上端面４０Ｂまでの軸方向に沿った長さＬが、ピエゾ素子１６にて加振されたホーン２０を伝播する超音波振動の波長λの略１／４とされている。ここで、この実施形態のピエゾ素子１６の加振によりホーン２０を軸方向に伝播する超音波振動を縦波（以下、超音波縦振動Ｖｌ（図２参照）という）と考えると、波長λ（ｍ）は、ホーン２０を伝播する超音波の周波数ｆ（Ｈｚ）と、ホーン２０内を伝播する縦波の音速Ｃ（ｍ／ｓ）とによって決まる。これにより、縦振動伝達部４０では、その上端面４０Ｂが超音波縦振動Ｖｌの腹位置（軸方向の振幅が最大となる位置）となる一方、下端面４０Ａが上記した超音波縦振動Ｖｌの節位置となる構成である。
【００４１】
横振動伝達部４２は、略円環状（縦振動伝達部４０を含めて短円柱状）に形成されており、上記の通り縦振動伝達部４０の下端側から全周に亘って径方向外向きに張り出している。横振動伝達部４２は、一体に形成されている縦振動伝達部４０に伝播する縦振動によって軸方向に伸縮するのに伴って、その体積を一定に保とうとするポアソン効果によって、振動方向を径方向に（軸方向に対する直交面に沿って）変換するようになっている。この横振動伝達部４２は、その円筒面として形成された外周面が支持面４２Ａとされており、径方向に伝播する超音波横振動Ｖｒ（図２参照）を空気に伝える放射面を成している。
【００４２】
そして、ホーン２０では、その軸心から支持面４２Ａまでの距離（横振動伝達部４２の半径）が上記した超音波縦振動Ｖｌの波長λの略１／４とされている。この横振動伝達部４２は、縦振動伝達部４０における超音波縦振動Ｖｌの節位置から張り出しているため、支持面４２Ａは、超音波横振動Ｖｒ（超音波縦振動Ｖｌと波長λが略一致する径方向振動）の腹位置（径方向の振幅が最大となる位置）となる構成である。
【００４３】
また、横振動伝達部４２の下端面４２Ｂは、縦振動伝達部４０の下端面４０Ａよりも下側に位置している。すなわち、横振動伝達部４２の支持面４２Ａは、縦振動伝達部４０の軸方向において、縦振動伝達部４０における超音波縦振動Ｖｌの節位置である下端面４０Ａに対する上下両側に位置し、所定の上下幅Ｗを有している。この形状によって横振動伝達部４２は、その下部４２Ｃの径方向内側にピエゾ素子１６（の軸方向の少なくとも一部）を入り込ませている。
【００４４】
以上説明したホーン２０は、この実施形態では、一方のピエゾ素子１６に直接的に接触し電極としても機能するため、ボルト２２を介して金属ブロック１８（に接触する電極）に導通するように、導電性の金属材料（例えば、ＪＩＳ  Ａ２０１７Ｐ等のアルミニウム合金）にて構成されている。なお、ホーン２０の構成材料として、金属材料以外のものを用いる場合、軽くて剛性のあり超音波振動を減衰しない材料が望ましく、導電性のない材料を用いる場合にはホーン２０とピエゾ素子１６との間にも電極を挟み込む。そして、この電極のピエゾ素子１６との接触端面から上端面４０Ｂまでの長さをλ／４として設計する。すなわち、この構成においては、電極を含めたホーン２０を第３部材として把握することになる。
【００４５】
一方、被支持体である回転浮上体１２は、下向きに開口する有底円筒状に形成されている。具体的には、回転浮上体１２は、横振動伝達部４２の外径よりもわずかに大きな内径を有する円筒部４６と、円筒部４６の上部を閉止するテーブル部４８とを主要部として構成されている。この回転浮上体１２は、その内部にホーン２０を収容するように該ホーン２０に被せられている。そして、スクイズ空気軸受１０では、ピエゾ素子１６に超音波振動を発生させることで、テーブル部４８の下面４８Ａと縦振動伝達部４０の上端面４０Ｂとの間、及び円筒部４６の内周面４６Ａと横振動伝達部４２の支持面４２Ａとの間にスクイズ空気膜が生成され、回転浮上体１２がホーン２０すなわち機台１４に対し非接触で支持される構成とされている。
【００４６】
これにより、スクイズ空気軸受１０では、テーブル部４８の下面４８Ａと縦振動伝達部４０の上端面４０Ｂとの間に生成されるスクイズ空気膜の圧力に基づく支持力と、回転浮上体１２に作用する重力とのバランスとによって、回転浮上体１２が機台１４に対してスラスト方向に支持されている。さらに、スクイズ空気軸受１０では、円筒部４６の内周面４６Ａと横振動伝達部４２の支持面４２Ａとの間に生成されたスクイズ空気膜の圧力バランスによって、回転浮上体１２が機台１４に対してラジアル方向に支持されている。したがって、スクイズ空気軸受１０は、回転浮上体１２の機台１４に対する６自由度のうち、５自由度を拘束して自軸廻りの回転のみを許容する構成である。
【００４７】
回転浮上体１２には、スクイズ空気軸受１０が適用された装置を構成する回転駆動手段が接続され、自軸廻りに回転駆動されて、例えばテーブル部４８上に載置したワークや試料を高精度で回転させるようになっている。
【００４８】
なお、発信器２６、増幅器２８、変換器３０で構成される電源回路の発信周波数は多少とも調整できるようにしてあるのが普通であるから、加振波長も当然に幅を持った値となり、また、雰囲気温度や長時間駆動によりピエゾ素子１６、金属ブロック１８、ホーン２０が発熱、熱膨張などもするので、縦振動伝達部４０の軸方向長さ、横振動伝達部４２の径等の各寸法は厳密に１ポイント的に定まるものではなく、最頻稼働予定の周波数などから設計し、その後に試行してみて、真に最大振幅等が得られる寸法を確認してから、最終製作するのが望ましい。その意味で、波長λを基準にした場合の寸法は、目標寸法になるように「設計されて」いるものとし、又は、ある程度の幅をもった寸法であることを示す「略」を付して表している。
【００４９】
次に、第１の実施形態の作用を説明する。
【００５０】
上記構成のスクイズ空気軸受１０では、ピエゾ素子１６に交番電圧を印加すると、ピエゾ素子１６は印加電圧の周波数に応じた周波数の超音波振動を生じる。この超音波振動は、縦振動伝達部４０の下端面４０Ａからホーン２０に入力され、縦振動伝達部４０を軸方向に伝播し、また横振動伝達部４２のポアソン効果によって振動方向が９０°変換されて該横振動伝達部４２を径方向に伝播する。縦振動伝達部４０を伝播した超音波縦振動Ｖｌは、縦振動伝達部４０の上端面４０Ｂに超音波振動を生じさせて回転浮上体１２のテーブル部４８との間にスクイズ空気膜を生成し、横振動伝達部４２を伝播したＶｒは、支持面４２Ａに超音波振動を生じさせて回転浮上体１２の円筒部４６との間にスクイズ空気膜を生成する。
【００５１】
これにより、回転浮上体１２は、スラスト方向及びラジアル方向共にホーン２０すなわち機台１４に対し非接触で（浮上して）、自軸廻りに回転自在に支持されると共に残余の５自由度が拘束される。このスクイズ空気軸受１０は、スクイズ空気膜の形成面として単純な形状である円筒面、平坦面としているので、構成部品の加工精度を高めてスクイズ空気膜の膜厚すなわちホーン２０と回転浮上体１２との隙間を小さく設定することができる。このため、スクイズ空気軸受１０では、高い支持剛性を得ることができる。また、スクイズ空気軸受１０では、縦振動伝達部４０の一端面である下端面４０Ａにのみ超音波振動を入力する構成にて各部（上端面４０Ｂ及び支持面４２Ａの全周）にスクイズ空気膜を生成する構成を実現している。また、回転浮上体１２に対する機台１４側にピエゾ素子１６、ホーン２０が設けられているため、回転浮上体１２側にピエゾ素子１６、ホーン２０等を設けた構成と比較して、被支持側に残留振動が生じることが抑制される。
【００５２】
ここで、スクイズ空気軸受１０では、ホーン２０の縦振動伝達部４０の下端面４０Ａにピエゾ素子１６が生じた超音波振動が直接的に入力されるため、軸方向の寸法が大幅に短縮された。そして、スクイズ空気軸受１０では、縦振動伝達部４０の下端面４０Ａから上端面４０Ｂまでの軸方向に沿った長さが、該縦振動伝達部４０を軸方向に伝播する超音波振動の波長λの略１／４であるため、上端面４０Ｂを超音波振動の腹位置に略一致させると共に、下端面４０Ａを超音波振動の節位置に略一致させることができた。これにより、上端面４０Ｂの超音波振動の振幅を最大化するための軸方向に最も短い構成が実現された。しかも、ピエゾ素子１６からの超音波振動が直接的に入力されるホーン２０は、超音波振動の損失（減衰等）が少なく、該超音波振動を効率的に上端面４０Ｂ、支持面４２Ａまで伝播することができる。
【００５３】
さらに、スクイズ空気軸受１０では、ホーン２０の径方向の超音波放射面である支持面４２Ａが径方向に張り出した横振動伝達部４２の外周面とされているため、ポアソン効果により径方向に伝播する超音波振動が他の部分との干渉等を受けることがなく、支持面４２Ａでの振幅を大きくすることができる。特に、縦振動伝達部４０における上記した節位置である下端面４０Ａから径方向外側延設された横振動伝達部４２は、該節位置から超音波振動が伝わるので、支持面４２Ａの径方向の振幅が大きくなりすく、しかも、縦振動伝達部４０の軸心から支持面４２Ａまでの長さすなわち横振動伝達部４２の半径がλ／４に設定されているので、該支持面４２Ａにおける径方向の振幅を最大化した（理論上の最大値に近づけた）構成が実現された。また、支持面４２Ａは、その上下（軸方向に沿った）幅の範囲に縦振動伝達部４０における上記した節位置である下端面４０Ａが含まれる構成であるため、換言すれば、縦振動伝達部４０の下端面４０Ａに対する軸方向両側に支持面４２Ａが跨って位置するため、径方向の振幅が大きい部分の面積が確保されている。
【００５４】
またここで、スクイズ空気軸受１０では、金属ブロック１８に設けたフランジ３６が複数の支柱３８を介して機台１４に支持されているため、換言すれば、ホーン２０は機台１４に対する非拘束状態でピエゾ素子１６から加振を受けるため、ピエゾ素子１６からの超音波振動が上端面４０Ｂ、支持面４２Ａ（この実施形態では、特に支持面４２Ａ）に効率的に伝播される。特に、金属ブロック１８は、ブロック本体３２の上端面３２Ａに沿って延設されたフランジ３６において機台１４に固定されているので、換言すれば、ピエゾ素子１６との接触面すなわち超音波縦振動Ｖｌの節位置（図２参照）のごく近傍で機台１４に対し支持されるので超音波振動が機台１４を介して機外に伝達されることが防止される。
【００５５】
以上により、スクイズ空気軸受１０では、装置の小型化が図られ、超音波振動の減衰等による損失が少ないのでエネルギ効率が高く、支持剛性が高いといった効果が得られる。これらの点につき、図１１に示す比較例に係るスクイズ空気軸受２００と比較しつつ補足する。
【００５６】
先ず、図１１に示すスクイズ空気軸受２００について説明すると、スクイズ空気軸受２００は、上下一対の金属ブロック２０２間にピエゾ素子１６及び電極を挟み込んで構成された所謂ボルト締めランジュバン型の超音波振動子２０４と、一方の金属ブロック２０２の端面に接合されたホーン２０６とを含む。ホーン２０６は、縦振動伝達部２０８の長さが該縦振動伝達部２０８を軸方向に伝播する超音波振動の波長λの略１／２とされており、縦振動伝達部２０８は、下上の端面２０８Ａ、２０８Ｂで超音波縦振動Ｖｌの腹を生じ、上下方向中央部で超音波縦振動Ｖｌの節を生じる。縦振動伝達部２０８の上端面２０８Ｂは、超音波振動することでテーブル部４８との間にスクイズ空気膜を生成するようになっている。この縦振動伝達部２０８の上下方向中央部（超音波縦振動Ｖｌの節位置）からは、横振動伝達部２１０が径方向外向きに延設されており、横振動伝達部２１０の円筒面である外周面は、超音波振動することで円筒部４６との間にスクイズ空気膜を生成する支持面２１０Ａとされている。横振動伝達部２１０の直径は、上記波長λの略１／２とされている。横振動伝達部２１０における内周側部分は、複数の支柱３８を介して機台１４に固定的に支持されている。複数の支柱３８は、それぞれ上部が横振動伝達部２１０に設けられた孔２１０Ｂに挿入され、上端３８Ａが例えばビス止めによって孔底壁２１０Ｃに固着されている。
【００５７】
ところで、このスクイズ空気軸受２００では、一対の金属ブロック２０２を有する超音波振動子２０４と、縦振動伝達部２０８の軸方向長さが略λ／２であるホーン２０６とを軸方向に直列して接合することで構成されているので、その全長が縦振動伝達部２０８を軸方向に伝播する超音波振動の略１波長分となる。これに対してスクイズ空気軸受１０では、ピエゾ素子１６をホーン２０と金属ブロック１８とで挟み込むため、縦振動伝達部４０の軸方向長さを略λ／４としてホーン２０を短縮し、また上側の金属ブロック２０２に相当する部品が不要となり、金属ブロック１８の軸方向長さはλ／４以下にすることができるので、スクイズ空気軸受２００と比較して軸方向長さを略λ／２程度にまで短縮することができた。同じピエゾ素子１６を用いた試作品の比較では、スクイズ空気軸受２００が超音波振動子２０４の下側のピエゾ素子１６の下端から縦振動伝達部２０８の上端面２０８Ｂまでの長さＬ２≒１１６ｍｍであったのに対し、スクイズ空気軸受１０では、下側のピエゾ素子１６の下端から縦振動伝達部４０の上端面４０Ｂまでの長さＬ≒５７ｍｍであり、略４９％に短縮された。なお、これらの試作品では、横振動伝達部４２、２１０の外径（λ／２に相当）は７０ｍｍに統一した。
【００５８】
また、スクイズ空気軸受２００では、金属ブロック２０２とホーン２０６との接合部が超音波振動の伝達を阻害することが懸念される。さらに、スクイズ空気軸受２００では、横振動伝達部２１０が複数の支柱３８を介して機台１４に固定されているため、換言すれば、超音波振動の節位置（径方向では縦振動伝達部２０８の軸心部）から離間した振動を生じる部位が機台１４に対する支持部位となっているため、径方向の振動伝播が阻害されることが懸念される。そして、図３（Ｂ）には、上記したスクイズ空気軸受２００の試作機を用いた実験結果が示されている。この図は、加振周波数に対するホーン２０６における上端面２０８Ｂ、支持面２１０Ａの振幅応答が示されている。なお、各部の振幅測定には、ギャップセンサ（Ｐｈｉｌｔｅｃ社製  光ファイバ式変位計Ｄ６３Ｈ、周波数特性：ＤＣ〜５０ｋＨｚ）を用いた。この図３（Ｂ）から、スクイズ空気軸受２００の試作品における軸方向、径方向の各共振周波数は、略４３．３Ｈｚであり、上端面２０８Ｂにおける軸方向の最大振幅（両振幅、以下同じ）が１．９１μｍ、支持面２１０Ａにおける径方向の最大振幅が略１．２２μｍであったことがわかる。
【００５９】
一方、図３（Ａ）には、スクイズ空気軸受１０の試作品についての同条件での実験結果を示している。この図３（Ａ）からは、スクイズ空気軸受１０の試作品における軸方向、径方向の各共振周波数は、略４５．３Ｈｚであり、上端面４０Ｂの最大振幅（両振幅、以下同じ）が１．９７μｍ、支持面４２Ａの最大振幅が略１．８３μｍであったことがわかる。
【００６０】
スクイズ空気軸受１０において、軸方向の最大振幅がスクイズ空気軸受２００に対し向上（略３％増加）しているのは、ピエゾ素子１６をホーン２０と金属ブロック１８とで挟み込んだことにより、超音波振動子２０４とホーン２０６との接合部による振動伝達の損失がなくなったことに主に起因する。また、スクイズ空気軸受１０において、軸方向の最大振幅に対する径方向の最大振幅の比（略９３％）が、スクイズ空気軸受２００における軸方向の最大振幅に対する径方向の最大振幅の比（略６４％）に対し大幅に向上しているのは、ホーン２０を機台１４に対し直接的に拘束せず、金属ブロック１８を介して機台１４に固定することで、横振動伝達部２１０を機台１４に固定したことにより生じていた径方向の振動伝達の阻害要因が排除されたことに主に起因する。
【００６１】
そして、スクイズ空気軸受１０では、スクイズ空気軸受２００と比較して径方向の最大振幅が増加（略１５０％）したことにより、回転浮上体１２のラジアル方向の支持剛性を向上することが実現された。具体的には、スクイズ空気軸受２００の試作機で１．１８Ｎ／μｍであったラジアル方向の支持剛性が、スクイズ空気軸受１０の試作機では、２．１１Ｎ／μｍとなり、スクイズ空気軸受２００に対し略７９％の剛性向上が図られた。
【００６２】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受１０では、比較例に係るスクイズ空気軸受２００と比較して、性能を向上しながら小型化を図ることが実現された。また、スクイズ空気軸受１０では、加振周波数を高めて波長λを短くすることで、さらなる小型化が可能となる。
【００６３】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施形態又は前出の構成と基本的に同一の部品・部分については、上記第１の実施形態又は前出の構成と同一の符号を付して説明を省略し、また図示を省略する場合がある。
【００６４】
（第２の実施形態）
図４には、第２の実施形態に係るスクイズ空気軸受５０が断面図にて示されている。この図に示される如く、スクイズ空気軸受５０は、ホーン５２が、円筒面である支持面４２Ａを有する横振動伝達部４２に代えて、テーパ状の支持面５４Ａ、５４Ｂを有する横振動伝達部５４を有する点で、第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受１０とは異なる。以下、具体的に説明する。
【００６５】
横振動伝達部５４は、縦振動伝達部４０の下端部から径方向外向きに全周に亘って延設されており、縦振動伝達部４０の下端面４０Ａよりも上側に位置する上部５４Ｃの外周面が、径方向外側及び上側を共に向く上向き支持面５４Ａとされると共に、縦振動伝達部４０の下端面４０Ａの下端面４０Ａよりも下側に位置する下部５４Ｄの外周面が、径方向外側及び下側を共に向く下向き支持面５４Ｂとされている。この実施形態では、上向き支持面５４Ａ、下向き支持面５４Ｂは、それぞれ縦振動伝達部４０の軸心からの平均距離（半径）がλ／４とされている。
【００６６】
一方、回転浮上体１２は、円筒部４６に代えて円筒部５６を有している。円筒部５６の下向き開口端は、面取り形状とされており、上向き支持面５４Ａと対向して該上向き支持面５４Ａとの間にスクイズ空気膜を生成し得るテーパ面５６Ａとされている。また、円筒部５６の開口端には、リング部材５８が同軸的に接合されている。リング部材５８の内縁形状は、下向き支持面５４Ｂと対向して該下向き支持面５４Ｂとの間にスクイズ空気膜を生成し得るテーパ面５８Ａとされている。
【００６７】
スクイズ空気軸受５０における他の構成は、図示しない部分を含め、スクイズ空気軸受１０の対応する構成と同じである。したがって、スクイズ空気軸受５０では、小型化、支持剛性の向上（上向き支持面５４Ａ、下向き支持面５４Ｂでの振幅増加）に係る作用効果は、第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受１０と同じである。
【００６８】
上記構成のスクイズ空気軸受５０では、ピエゾ素子１６に交番電圧を印加すると、ピエゾ素子１６は印加電圧の周波数に応じた周波数の超音波振動を生じる。この超音波振動は、縦振動伝達部４０の下端面４０Ａからホーン２０に入力され、縦振動伝達部４０を軸方向に伝播し、また横振動伝達部５４のポアソン効果によって振動方向が９０°変換されて該横振動伝達部５４を径方向に伝播する。縦振動伝達部４０を伝播した超音波縦振動Ｖｌは、縦振動伝達部４０の上端面４０Ｂに超音波振動を生じさせて回転浮上体１２のテーブル部４８との間にスクイズ空気膜を生成し、横振動伝達部５４を伝播した超音波横振動Ｖｒは、上向き支持面５４Ａ、下向き支持面５４Ｂに超音波振動を生じさせて回転浮上体１２のテーパ面５６Ａ、５８Ａとの間にそれぞれスクイズ空気膜を生成する。
【００６９】
これにより、回転浮上体１２は、スラスト方向及びラジアル方向共にホーン２０すなわち機台１４に対し非接触で（浮上して）、自軸廻りに回転自在に支持されると共に残余の５自由度が拘束される。特に、スクイズ空気軸受５０では、回転浮上体１２は、その下向きの変位が（自由度）が上端面４０Ｂとの間に生成されるスクイズ空気膜、及び上向き支持面５４Ａとテーパ面５６Ａとの間に生成されるスクイズ空気膜によって拘束され、その上向きの変位が下向き支持面５４Ｂとテーパ面５８Ａとの間に生成されるスクイズ空気膜によって拘束される。すなわち、スクイズ空気軸受５０では、回転浮上体１２のスラスト方向（上側）の拘束もスクイズ空気膜によって成される。
【００７０】
（第３の実施形態）
図５には、第３の実施形態に係るスクイズ空気軸受６０が断面図にて示されている。この図に示される如く、スクイズ空気軸受６０は、ホーン６２が、円筒面のみで構成された支持面４２Ａを有する横振動伝達部４２に代えて、円筒面である支持面６４Ａの下側にテーパ状の支持面６４Ｂを有する横振動伝達部６４を有する点で、第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受１０とは異なる。以下、具体的に説明する。
【００７１】
横振動伝達部６４は、縦振動伝達部４０の下端部から径方向外向きに全周に亘って延設されており、その外周面における下部を除く部分が、縦振動伝達部４０の軸心からの距離（半径）がλ／４とされた支持面６４Ａである。横振動伝達部６４の外周面における支持面６４Ａの下側部分は、径方向外側及び下側を共に向くテーパ状のテーパ支持面６４Ｂとされている。
【００７２】
一方、回転浮上体１２は、円筒部４６の下端近傍の内周面４６Ａが支持面６４Ａとの間にスクイズ空気膜を生成するようになっており、この横振動伝達部６４の開口端には、リング部材６６が同軸的に接合されている。リング部材６６の内縁形状は、テーパ支持面６４Ｂと対向して該テーパ支持面６４Ｂとの間にスクイズ空気膜を生成し得るテーパ面６６Ａとされている。
【００７３】
スクイズ空気軸受６０における他の構成は、図示しない部分を含め、スクイズ空気軸受１０の対応する構成と同じである。したがって、スクイズ空気軸受６０では、小型化、支持剛性の向上（支持面６４Ａ、テーパ状の支持面６４Ｂでの振幅増加）に係る作用効果は、第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受１０と同じである。
【００７４】
上記構成のスクイズ空気軸受６０では、ピエゾ素子１６に交番電圧を印加すると、ピエゾ素子１６は印加電圧の周波数に応じた周波数の超音波振動を生じる。この超音波振動は、縦振動伝達部４０の下端面４０Ａからホーン２０に入力され、縦振動伝達部４０を軸方向に伝播し、また横振動伝達部６４のポアソン効果によって振動方向が９０°変換されて該横振動伝達部６４を径方向に伝播する。縦振動伝達部４０を伝播した超音波縦振動Ｖｌは、縦振動伝達部４０の上端面４０Ｂに超音波振動を生じさせて回転浮上体１２のテーブル部４８との間にスクイズ空気膜を生成し、横振動伝達部６４を伝播した超音波横振動Ｖｒは、支持面６４Ａ、６４Ｂに超音波振動を生じさせて回転浮上体１２の円筒部４６の内周面４６Ａ、リング部材６６のテーパ面６６Ａとの間にそれぞれスクイズ空気膜を生成する。
【００７５】
これにより、回転浮上体１２は、スラスト方向及びラジアル方向共にホーン２０すなわち機台１４に対し非接触で（浮上して）、自軸廻りに回転自在に支持されると共に残余の５自由度が拘束される。特に、スクイズ空気軸受６０では、回転浮上体１２は、その下向きの変位が（自由度）が上端面４０Ｂとの間に生成されるスクイズ空気膜によって拘束され、その上向きの変位がテーパ支持面６４Ｂとテーパ面６６Ａとの間に生成されるスクイズ空気膜によって拘束される。すなわち、スクイズ空気軸受６０では、回転浮上体１２のスラスト方向（上側）の拘束もスクイズ空気膜によって成される。
【００７６】
（第４の実施形態）
図６（Ａ）には、第４の実施形態に係る非接触支持としてのスクイズ空気リニアガイド７０が横断面図にて示されており、図６（Ｂ）には、スクイズ空気リニアガイド７０が縦断面図にて示されている。これらの図に示される如く、スクイズ空気リニアガイド７０は、第２部材又は被支持体としてのスライダ７２を機台１４に対し軸方向に変位可能に非接触で支持するものである点で、回転浮上体１２を機台１４に対し回転自在に支持するスクイズ空気軸受１０、５０、６０とは異なる。
【００７７】
スクイズ空気リニアガイド７０は、ホーン７４を備えている。ホーン７４は、軸方向を水平方向に略一致させて配置された縦振動伝達部７６を備えている。縦振動伝達部７６は、その軸方向両端面７６Ａと金属ブロック１８との間にピエゾ素子１６及び電極を挟み込んでいる。縦振動伝達部７６の軸方向長さは、該縦振動伝達部７６を伝播する超音波振動の波長λの略１／２（λ／４の２倍）とされている。これにより、縦振動伝達部７６では、軸方向中央部が超音波振動の腹位置となり、軸方向の各端面７６Ａがそれぞれ超音波振動の節位置となる構成である（図６（Ａ）の超音波縦振動Ｖｌ参照）。
【００７８】
そして、ホーン７４は、縦振動伝達部７６における上記超音波振動の節となる位置すなわち軸方向両端部から、径方向に張り出した張出部としての横振動伝達部７８を有する。横振動伝達部７８は、図６（Ｂ）及び図７に示される如く、軸方向視で略正方形状に形成されている。横振動伝達部７８の外周面は、支持面７８Ａとされている。この実施形態では、縦振動伝達部４０の軸心から横振動伝達部７８の外周面までの平均距離が略λ／４とされている。ホーン７４の横振動伝達部７８は、第１の実施形態における横振動伝達部４２と同様に、軸方向両端面７６Ａに対し軸方向の両側に位置する幅を有する。
【００７９】
また、スクイズ空気リニアガイド７０では、それぞれ水平に配置された各金属ブロック１８のフランジ３６は、支持梁８０を介してブラケット８２に支持されており、ブラケット８２が機台に固定されている。
【００８０】
スライダ７２は、矩形筒状に形成されており、支持面７８Ａの各面と所定間隔をもって対向し得るように形成されている。この実施形態では、図６（Ｂ）に示される如く、スライダ７２は、一対の側壁部材８４の上端間を天板部材８６にて架け渡すと共に、一対の側壁部材８４の下端間を底板部材８８にて架け渡して構成されている。
【００８１】
上記構成のスクイズ空気リニアガイド７０では、軸方向両側のピエゾ素子１６を同期して駆動すると、ホーン７４の縦振動伝達部７６には軸方向に超音波振動が伝播し、各軸方向両端面７６Ａはこの超音波引導の節位置となる。ホーン７４の各横振動伝達部７８は、この超音波振動による変形に伴いポアソン効果によって該超音波振動の伝播方向を９０°変換し、支持面７８Ａに超音波振動を生じさせる。すると、支持面７８Ａとスライダ７２（一対の側壁部材８４、天板部材８６、底板部材８８）の内面との間にはスクイズ空気膜が生成され、スライダ７２は、非接触で、機台１４に対する軸方向の移動が許容されると共に残余の５自由度が拘束される。
【００８２】
ここで、スクイズ空気リニアガイド７０では、ホーン７４の軸方向両端面７６Ａにピエゾ素子１６が生じた超音波振動が直接的に入力されるため、軸方向の寸法が大幅に短縮された。そして、スクイズ空気リニアガイド７０では、縦振動伝達部７６の軸方向に沿った長さが、該縦振動伝達部７６を軸方向に伝播する超音波振動の波長λの略１／２であるため、超音波振動の節を２つ有しながら、略１波長程度（λと同等）に短くした構成が実現された。これにより、軸方向に離間した２箇所に支持面７８Ａ（横振動伝達部７８）を設け、スライダ７２を安定して軸方向に移動可能に支持することができる。しかも、ピエゾ素子１６からの超音波振動が直接的に入力されるホーン２０は、超音波振動の損失（減衰等）が少なく、該超音波振動を効率的に上端面４０Ｂ、支持面４２Ａまで伝播することができる。
【００８３】
さらに、スクイズ空気リニアガイド７０では、ホーン７４の径方向の超音波放射面である支持面７８Ａが径方向に張り出した横振動伝達部７８の外周面とされているため、ポアソン効果により径方向に伝播する超音波振動が他の部分（２つの横振動伝達部７８間の部分）との干渉等を受けることがなく、支持面７８Ａでの振幅を大きくすることができる。特に、縦振動伝達部７６における上記した節位置である軸方向の各端面７６Ａから径方向外側延設された各横振動伝達部７８は、該節位置から超音波振動が伝わるので、支持面７８Ａの径方向の振幅が大きくなりすく、しかも、縦振動伝達部７６の軸心から７８Ａまでの平均長さが略λ／４に設定されているので、該支持面７８Ａにおける径方向の振幅をほぼ最大化した（理論上の最大値に近づけた）構成が実現された。また、支持面７８Ａは、その軸方向に沿った幅の範囲に縦振動伝達部７８における上記した節位置である端面７６Ａが含まれる構成であるため、径方向の振幅が大きい部分の面積が確保されている。
【００８４】
またここで、スクイズ空気リニアガイド７０では、金属ブロック１８に設けたフランジ３６が複数の支持梁８０及びブラケット８２を介して機台１４に支持されているため、換言すれば、ホーン７４が機台１４に対する非拘束状態で１６から加振を受けるため、ピエゾ素子１６からの超音波振動が支持面７８Ａに効率的に伝播される。特に、金属ブロック１８は、ブロック本体３２の上端面３２Ａに沿って延設されたフランジ３６において機台１４に固定されているので、超音波振動が機台１４を介して機外に伝達されることが防止される。
【００８５】
以上により、スクイズ空気リニアガイド７０では、装置の小型化が図られ、超音波振動の減衰等による損失が少ないのでエネルギ効率が高く、支持剛性が高いといった効果が得られる。これらの点につき、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す比較例に係るスクイズ空気リニアガイド３００と比較しつつ補足する。
【００８６】
先ず、図１２に示すスクイズ空気リニアガイド３００について説明すると、スクイズ空気リニアガイド３００は、２つのボルト締めランジュバン型の超音波振動子２０４が軸方向の両端にそれぞれに接合されたホーン３０２を備える。ホーン３０２は、縦振動伝達部３０４の長さが該縦振動伝達部３０４を軸方向に伝播する超音波振動の波長λと同等とされており、縦振動伝達部３０４は、軸方向の両端面３０４Ａ及び中央部で超音波振動の腹を生じ、軸方向の両端面３０４Ａからの軸方向の距離が略λ／４の位置で超音波振動の節を生じる。縦振動伝達部３０４における上記した振動の節が生じる軸方向位置部からは、軸方向氏で略正方形状に形成された横振動伝達部３０６が径方向外向きに延設されており、横振動伝達部３０６外周面は、超音波振動することでスライダ７２との間にスクイズ空気膜を生成する支持面３０６Ａとされている。縦振動伝達部３０４の軸心から支持面３０６Ａまでの平均距離は、上記波長λの略１／４とされている。また、横振動伝達部２１０は、複数の支持梁８０及びブラケット８２を介して機台１４に固定的に支持されている。複数の支持梁８０は、それぞれ一部が３０６に設けられた孔３０６Ｂに挿入され、自由端８０Ａが例えばビス止めによって孔底壁３０６Ｃに固着されている。したがって、比較例に係るスクイズ空気リニアガイド３００においても、非接触でスライダ７２を機台１４に対し軸方向の変位（スライド）可能にかつ残余の５自由度を拘束するように支持することができる。
【００８７】
ところで、このスクイズ空気リニアガイド３００では、一対の超音波振動子２０４と、縦振動伝達部３０４の軸方向長さがλであるホーン３０２とを軸方向に直列して接合することで構成されているので、その全長が縦振動伝達部３０４を軸方向に伝播する超音波振動の略２波長分となる。これに対してスクイズ空気リニアガイド７０では、ピエゾ素子１６をホーン７４と金属ブロック１８とで挟み込むため、縦振動伝達部７６の軸方向長さをλ／２としてホーン７４を短縮し、また縦振動伝達部３０４との接合側の金属ブロック２０２に相当する部品が不要となり、さらに金属ブロック１８の軸方向長さはλ／４以下にすることができるので、スクイズ空気リニアガイド３００と比較して軸方向長さを大幅に短縮することができた。
【００８８】
また、スクイズ空気リニアガイド７０では、超音波振動子２０４と縦振動伝達部３０４との接合部に相当する振動伝達阻害部が存在しないので、ピエゾ素子１６からホーン７４に効率よく超音波振動が伝達される。そして、金属ブロック１８において機台１４に支持されるスクイズ空気リニアガイド７０では、横振動伝達部７８すなわちホーン７４が機台１４に対する非拘束状態でピエゾ素子１６から加振を受けるので、横振動伝達部３０６において機台１４に支持されるスクイズ空気リニアガイド３００のように径方向振動の伝播が阻害されることがなく、支持面７８Ａの径方向振幅を支持面３０６Ａの径方向振幅と比較して大幅に増加することができる。これにより、スクイズ空気リニアガイド７０では、スクイズ空気リニアガイド３００と比較してスライダ７２の支持剛性が向上する。
【００８９】
以上説明したように、本発明の第４の実施形態に係るスクイズ空気リニアガイド７０では、比較例に係るスクイズ空気リニアガイド３００と比較して、性能を向上しながら小型化を図ることが実現された。また、スクイズ空気リニアガイド７０では、加振周波数を高めて波長λを短くすることで、更なる小型化が可能となる。
【００９０】
（第５の実施形態）
図８には、第５の実施形態に係るスクイズ空気リニアガイド９０が断面図にて示されている。この図に示される如く、スクイズ空気リニアガイド９０は、被支持体としてのスライダ９２がスライダ７２に対し軸方向に短く、ホーン９４が１つの横振動伝達部７８を有する点で、第４の実施形態に係るスクイズ空気リニアガイド７０とは異なる。以下、具体的に説明する。
【００９１】
スライダ９２の軸方向長さは、スライダ７２の軸方向長さに対し略半分とされている。ホーン９４は、軸方向を水平方向に一致させた縦振動伝達部４０の一端面４０Ａから横振動伝達部７８が径方向に延設されて構成されている。ホーン９４では、軸方向において横振動伝達部７８の幅の範囲内に一端面４０Ａが位置するように、横振動伝達部７８の軸方向一端側の一部がピエゾ素子１６を外周側から覆っている。スクイズ空気リニアガイド９０の他の構成は、スクイズ空気リニアガイド７０の対応する構成と同じである。
【００９２】
したがって、スクイズ空気リニアガイド９０では、基本的にスクイズ空気リニアガイド７０と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。スクイズ空気リニアガイド９０について補足すると、スクイズ空気リニアガイド９０では、ホーン９４の縦振動伝達部４０の軸方向長さが略λ／４であり、軸方向の一端面４０Ａのみがピエゾ素子１６から加振される構造であるため、金属ブロック１８、ピエゾ素子１６、及びホーン９４を軸方向に直列下部分の全長が略λ／２とすることができた。スクイズ空気リニアガイド９０は、スクイズ空気リニアガイド７０と比較して小型のワークや試料を取り扱う用途に適する。
【００９３】
（第６の実施形態）
図９には、第６の実施形態に係るスクイズ空気ガイド１００が断面図にて示されている。この図に示される如く、スクイズ空気ガイド１００は、被支持体としての浮上体１０２を自軸廻りの回転及び軸方向の変位（スライド）可能に支持し、残余の４自由度を拘束する点で、第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受１０、第５の実施形態に係るスクイズ空気リニアガイド９０とは異なる。
【００９４】
スクイズ空気ガイド１００は、回転浮上体１２に代えて浮上体１０２を備える以外はスクイズ空気軸受１０と同様に構成されており、浮上体１０２は、回転浮上体１２の円筒部４６と同様に、すなわち、上端面４０Ｂとの間にスラスト方向の支持用のスクイズ空気膜を生成させるためのテーブル部４８を備えずに構成されている。これにより、浮上体１０２は、自軸廻りの回転及び軸方向の変位が許容される。
【００９５】
このスクイズ空気ガイド１００では、小型化、支持剛性の向上（支持面４２Ａでの振幅増加）に係る作用効果は、第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受１０と同じである。なお、スクイズ空気ガイド１００は、金属ブロック１８を支持梁８０、ブラケット８２を介して機台１４に対し固定することで、ホーン２０の軸方向を水平方向に一致させて配置しても良い。
【００９６】
（第７の実施形態）
図１０には、第７の実施形態に係るスクイズ空気球面ジョイント１１０が断面図にて示されている。この図に示される如く、スクイズ空気球面ジョイント１１０は、被支持体としての浮上体１１２を自軸廻りの球面運動（３自由度の回転）可能に支持し、残余の３自由度を拘束するためのホーン１１４を備える点で、第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受１０とは異なる。
【００９７】
浮上体１１２は、少なくとも内面が球面とされており、この実施形態では、略半球殻状に形成されている。ホーン１１４は、縦振動伝達部１１６が、下端面１１６Ａと金属ブロック１８との間にピエゾ素子１６及び電極を挟み込んでいる。縦振動伝達部１１６の上端面は、浮上体１１２の内面に対応する球面に形成された支持面１１６Ｂとされている。また、ホーン１１４は、縦振動伝達部１１６の下端から径方向に延設された横振動伝達部１１８を備えている。横振動伝達部１１８の外周面は、浮上体１１２の内面に対応する球面とされた支持面１１８Ａとされている。この実施形態では、支持面１１６Ｂ、１１８Ａは、縦振動伝達部４０の下端面４０Ａにおける軸心を中心とする互いに同心の球面とされている。また、ホーン１１４では、縦振動伝達部１１６の下端面１１６Ａから支持面１１６Ｂまでの平均距離がλ／４とされ、横振動伝達部１１８の平均直径がλ／２とされている。
【００９８】
スクイズ空気球面ジョイント１１０の他の構成は、スクイズ空気軸受１０の対応する構成と同じである。したがって、このスクイズ空気球面ジョイント１１０では、小型化、支持剛性の向上（支持面１１８Ａでの振幅増加）に係る作用効果は、第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受１０と同じである。
【００９９】
上記構成のスクイズ空気球面ジョイント１１０では、ピエゾ素子１６に交番電圧を印加すると、ピエゾ素子１６は印加電圧の周波数に応じた周波数の超音波振動を生じる。この超音波振動は、縦振動伝達部１１６の下端面１１６Ａからホーン２０に入力され、縦振動伝達部１１６を軸方向に伝播し、また横振動伝達部１１８のポアソン効果によって振動方向が９０°変換されて該横振動伝達部１１８を径方向に伝播する。縦振動伝達部１１６を伝播した超音波振動は、縦振動伝達部１１６の支持面１１６Ｂに超音波振動を生じさせて浮上体１１２の内面との間にスクイズ空気膜を生成し、横振動伝達部５４を伝播した超音波振動は、支持面１１８Ａに超音波振動を生じさせて浮上体１１２の内面との間にそれぞれスクイズ空気膜を生成する。これにより、浮上体１１２は、ホーン１１４すなわち機台１４に対し非接触で（浮上して）、３自由度の回転すなわち球面運動自在に支持されると共に残余の３自由度が拘束される。
【０１００】
なお、上記した各実施形態では、スクイズ空気軸受１０、５０、６０、スクイズ空気リニアガイド７０、９０、スクイズ空気ガイド１００、スクイズ空気球面ジョイント１１０を構成するホーンが縦振動伝達部４０から径方向に張り出した横振動伝達部を有する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、縦振動伝達部の外周面を径方向に超音波振動する支持面としても良い。したがって、縦振動伝達部の断面形状は、円形に限定されることはなく、用途（運動を許容する自由度）に応じた形状を採ることができる。
【０１０１】
また、上記した各実施形態では、軸方向において横振動伝達部４２の幅方向の範囲内にピエゾ素子１６の加振面（縦振動伝達部４０の下端面４０Ａ等）が位置する好ましい例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、横振動伝達部４２の下面４２Ｂ等をピエゾ素子１６による加振面（縦振動伝達部４０の下端面４０Ａ）と面一に形成しても良い。
【０１０２】
さらに、上記した各実施形態では、起振体としてピエゾ素子を備えた例を示したが、本発明はこれに限定されず、超音波振動を生じ得る（ホーンを加振し得る）各種起振体を採用することができる。
【０１０３】
さらにまた、上記した各実施形態では、被支持部材を非接触で支持する機台１４側にピエゾ素子１６及びホーンを設けた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、被支持体側に超音波振動の発生源（起振体等）を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受の寸法を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るスクイズ空気軸受の駆動周波数に対する出力振幅の実験結果を示す線図、（Ｂ）は、比較例に係るスクイズ空気軸受の駆動周波数に対する出力振幅の実験結果を示す線図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るスクイズ空気軸受を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るスクイズ空気軸受を示す断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るスクイズ空気リニアガイドを示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るスクイズ空気リニアガイドを構成するホーンの斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係るスクイズ空気リニアガイドを示す断面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係るスクイズ空気ガイド１００を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るスクイズ空気球面ジョイント１１０を示す断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態との比較例に係るスクイズ空気軸受を示す断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態との比較例に係るスクイズ空気リニアガイドを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０      スクイズ空気軸受（非接触支持装置）
１２      回転浮上体（第２部材）
１４      機台
１６      ピエゾ素子（起振体、圧電素子）
１８      金属ブロック（第１部材）
２０      ホーン（第３部材）
３６      フランジ
４０      縦振動伝達部（第３部材）
４０Ａ    下端面（第３部材の一端面）
４０Ｂ    上端面（第３部材の他端面）
４２      横振動伝達部（張出部）
４２Ａ    支持面
５０      スクイズ空気軸受（非接触支持装置）
５２      ホーン（第３部材）
５４      横振動伝達部（張出部）
５４Ａ    上向き支持面（支持面）
５４Ｂ    下向き支持面（支持面）
６０      スクイズ空気軸受（非接触支持装置）
６２      ホーン（第３部材）
６４      横振動伝達部（張出部）
６４Ａ    支持面
６４Ｂ    支持面
７０      スクイズ空気リニアガイド（非接触支持装置）
７２      スライダ（第２部材）
７４      ホーン（第３部材）
７６      縦振動伝達部（第３部材）
７６Ａ    端面（第３部材の一端面）
７８      横振動伝達部（張出部）
７８Ａ    支持面
９０      スクイズ空気リニアガイド（非接触支持装置）
９２      スライダ（第２部材）
９４      ホーン（第３部材）
１００      スクイズ空気ガイド（非接触支持装置）
１０２      浮上体（第２部材）
１１０      スクイズ空気球面ジョイント（非接触支持装置）
１１２      浮上体（第２部材）
１１４      ホーン（第３部材）
１１６      縦振動伝達部（第３部材）
１１６Ａ    下端面（第３部材の一端面）
１１６Ｂ    支持面（第３部材の他端面）
１１８      横振動伝達部（張出部）
１１８Ａ    支持面
【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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