(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動する運動部と、該運動部を支える基部と、該基部と運動部間にエアー膜による空間を形成し、該エアー膜による空間を介して該基部に該運動部を支えるエアーベアリングと、を備え、回転テーブルに用いられる駆動装置において、
前記運動部は円柱状の外形を有するロータ及び該ロータよりも大径を有し該ロータの軸心に直交する上板下面を持ち、また、前記基部は該上板下面のみに対向するスラスト平面部及び該ロータをラジアル方向に支える内筒部を持ち、該ロータを中心に該上板下面を回転運動自在とし、
また、前記上板下面のみに対向する前記スラスト平面部に設けられ、該上板下面と該スラスト平面部との間に前記エアー膜による空間を形成するエアーを該上板下面に吹き出し、該上板下面に浮上力を作用させるための吹出口と、
前記吹出口に前記エアーを供給する供給手段と、
前記上板下面のみに対向する前記スラスト平面部に設けられ、該上板下面を該スラスト平面部方向に吸引し、該上板下面に吸引力を作用させるための吸引口と、
前記吸引口を介して前記スラスト平面部方向に前記上板下面を吸引する吸引手段と、
前記吹出口からの前記エアーの吹き出しによる前記浮上力と前記吸引口の前記吸引力を調整する調整手段と、
を備え、前記上板下面に対向する前記スラスト平面部のみに、前記吹出口及び前記吸引口を設けたことを特徴とするエアーベアリングを用いた駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のエアーベアリングを用いた駆動装置において、前記スラスト平面部は１個所のみであることを特徴とするエアーベアリングを用いた駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のエアーベアリングを用いた駆動装置において、
前記ロータが前記内筒部の中心部にエアー膜による空間を介して位置決めされるように、前記供給手段からのエアーを該ロータのラジアル方向に吹き出す吹出口が該内筒部に設けられていることを特徴とするエアーベアリングを用いた駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のエアーベアリングを用いた駆動装置において、少なくとも前記吹出口と前記吸引口の何れかは、溝状であることを特徴とするエアーベアリングを用いた駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のエアーベアリングを用いた駆動装置において、前記運動部は前記基部からの抜け止め部を更に備えることを特徴とするエアーベアリングを用いた駆動装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のエアーベアリングを用いた駆動装置において、前記回転テーブルは真円度測定機の回転テーブルであることを特徴とするエアーベアリングを用いた駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のエアーベアリングを用いた駆動装置において、前記基部と運動部間のエアー膜による空間が平行で及び所定厚となるように、前記運動部に浮上力及び吸引力を作用させた状態で、該運動部に作用する浮上力と吸引力のバランスの調整を前記調整手段に行わせる制御手段を更に備え、
前記吹出口及び吸引口の少なくとも何れか一方は、前記基部に複数配置され、
前記調整手段は、前記基部に複数配置された前記吹出口及び吸引口の少なくとも何れか一方の、前記浮上力及び吸引力の少なくとも何れか一方を個々に調節し、
前記制御手段は、前記基部と運動部間のエアー膜による空間が平行で及び所定厚となるように、前記運動部に浮上力及び吸引力を作用させた状態で前記基部に複数配置された各口での、前記浮上力及び吸引力の少なくとも何れか一方を個々に前記調整手段に調節させることを特徴とするエアーベアリングを用いた駆動装置。
【請求項８】
請求項７記載のエアーベアリングを用いた駆動装置において、前記制御装置は、前記ロータの軸心を中心とする同心円上に配置されて前記スラスト平面部に対する前記運動平面部の浮上高さを測定する少なくとも一つの隙間センサーを含むことを特徴とするエアーベアリングを用いた駆動装置。
【請求項９】
請求項７記載のエアーベアリングを用いた駆動装置において、前記制御装置は、前記吸引力を測定する、少なくとも一つの吸引力センサーを含むことを特徴とするエアーベアリングを用いた駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエアーベアリングを用いた駆動装置、特に基部と運動部間にエアーベアリングにより形成されるエアー膜による空間の制御機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば円柱、円筒等の被測定回転物について、真円度、同心度あるいは同軸度などの真円度に関する各種データを採取するため、真円度測定機が周知である。真円度測定機においては、回転テーブル上に被測定物を載置し、回転テーブルにより被測定物を回転させつつ、被測定物の表面形状を検出ヘッドで検出することで、被測定物の表面形状を集積し、真円度を測定、算出している。
例えば、前記真円度測定機の回転テーブルの回転運動、検出ヘッドの送り移動等の直線運動をはじめ、様々な精密駆動装置には、ボールベアリング等に比較し摩擦抵抗、発熱、回転振動等が極めて少ないエアーベアリングが多用されている（特開平２０００−１２０６８６号公報、特開平２０００−３４８４２９号公報等）。
【０００３】
一般に、図１に示されるようなエアーベアリングを用いた回転駆動装置１０では、ステータ（基部）１２、ロータ１４と、上板（運動部）１６と、下板１８を備える。ロータ１４は上板１６、下板１８が一体化され、ステータ１２に支えられる。
そして、上板１６下面とステータ１２上面間のエアー膜による空間２０及びステータ１２下面と下板１８上面間のエアー膜による空間２２（上下面）、ロータ１４外径面とステータ１２内径面間のエアー膜による空間（内径面）２４の３方向にエアー２６を供給することにより、エアー膜による空間を形成し、ステータ１２に対してロータ１４を上板１６及び下板１８と共に、滑らかに回転運動することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来のエアーベアリングを用いた駆動装置では、一般に全ての基部と運動部間にエアー膜による空間を形成している。例えば、前記図１に示した回転駆動装置１０では、エアーの噴出す方向が前記上下面２０，２２、及び内径面２４の３方向となる。そして、各基部と運動部間にエアー膜による空間を一定に保ってロータ１４を上板１６及び下板１８と共に高精度に回転するためには、前記上下面２０，２２、及び内径面２４の全てに対して、例えば、以下に示すような非常に厳しい幾何学精度が要求される。
現状の幾何学精度として、例えば、ステータ１２には上下面平面度、平面間平行度、内径軸と平面の直角度、内径円筒度等が要求される。ロータ１４には上下面平面度、平面間平行度、外径軸と平面の直角度、外径円筒度等が要求される。上板１６には上下面平面度、下板１８には上面平面度等が要求される。
【０００５】
しかしながら、前述のような非常に厳しい幾何学精度を満たすためには、加工、仕上げが非常に大変であり、コストがかかるので、駆動の高精度及び安定化を損なうことなく、コストの低減が強く望まれていた。
さらに、上板１６に載置されて真円度を測定される被測定回転物の、回転中心と重心が一致していない場合は、回転する上板１６に対して偏心荷重がかかり、被測定回転物の回転に伴って上板１６下面とステータ１２上面との間のエアー膜の厚みが変化する。そのために被測定回転物の回転中心軸に傾きを生じて精度の高い真円度測定が難しいという課題があった。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的はコスト低減を図りつつ駆動の高精度化及び安定化を図ることのできるエアーベアリングを用いた駆動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明にかかるエアーベアリングを用いた駆動装置は、回転運動する運動部と、該運動部を支える基部と、該基部と運動部間にエアー膜による空間を形成し、該エアー膜による空間を介して該基部に該運動部を支えるエアーベアリングと、を備え、回転テーブルに用いられる駆動装置において、
前記運動部は円柱状の外形を有するロータ及び該ロータよりも大径を有し該ロータの軸心に直交する上板下面を持ち、また、前記基部は該上板下面のみに対向するスラスト平面部及び該ロータをラジアル方向に支える内筒部を持ち、該ロータを中心に該上板下面を回転運動自在とし、
また、吹出口と、供給手段と、吸引口と、吸引手段と、調整手段と、を備え、
前記上板下面に対向する前記スラスト平面部のみに、前記吹出口及び前記吸引口を設けたことを特徴とする。
ここで、前記吹出口は、前記上板下面のみに対向する前記スラスト平面部に設けられ、該上板下面と該スラスト平面部との間に前記エアー膜による空間を形成するエアーを該上板下面に吹き出し、該上板下面に浮上力を作用させる。
また、供給手段は、前記吹出口に前記エアーを供給する。
前記吸引口は、前記上板下面のみに対向する前記スラスト平面部に設けられ、該上板下面を該スラスト平面部方向に吸引し、該上板下面に吸引力を作用させるためのものとする。
前記吸引手段は、前記吸引口を介して前記スラスト平面部方向に前記上板下面を吸引する。
前記調整手段は、前記吹出口からの前記エアーの吹き出しによる前記浮上力と前記吸引口の前記吸引力を調節する。
【０００７】
本発明によれば、運動部と基部の間のエアー膜の厚みを吹出口と吸引口によって調節することとしたため、エアーベアリングの構造寸法を大型化することなく、エアー膜の厚みの調節を精密に行うことが容易となる。
本発明はさらに、前記運動部は円柱状の外形を有するロータと該ロータの軸心に直交する運動平面部を備えると共に、前記基部は前記運動平面部に対向配置されるスラスト平面部を備え、前記吹出口と前記吸引口は前記スラスト平面部に設けられ、前記運動平面部は、前記スラスト平面部に対して前記エアー膜により、一定高さに浮上することが好適である。
【０００８】
本発明によれば、特に運動部のスラスト方向の浮上高さが制御されて非接触位置決めが容易となる。
本発明はまた、前記スラスト平面部は１個所のみであることが好適である。
【０００９】
本発明によれば、エアーベアリングを用いた駆動装置において、高精度加工を必要とする個所を少なくすることができるので、熟練工でなくとも加工が可能となり、駆動装置の回転精度を犠牲にすることなく、加工コストの低減が可能となる。
本発明はさらに、前記基部は前記ロータをラジアル方向に支える内筒部を備え、前記吹出口を該内筒部に設けられ、前記ロータを前記内筒部の中心部に位置決めされることが好適である。
【００１０】
本発明によれば、ロータを基部内筒部の中心に非接触位置決めできるので、エアーベアリングを用いた駆動装置のラジアル軸受とスラスト軸受を一体化でき、駆動装置の小型化が可能となる。
本発明はまた、少なくとも前記吹出口と前記吸引口の何れかは、溝状であることが好適である。
【００１１】
本発明によれば、基部と運動部間のエアー膜の厚さの制御が容易になって厚さの変動を減少させることが出来るので、駆動装置の精度を高めることが出来る。本発明はさらに、前記運動部は前記基部からの抜け止め部を更に備えることが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、運搬中などにおける不慮の事故を未然に防止することが出来る。
本発明はまた、前記駆動装置は真円度測定機の回転テーブルに用いられることが好適である。
【００１３】
本発明によれば、高精度の回転駆動機構を備えた真円度測定機を低コストで実現できる利点がある。
本発明はさらに、前記基部と運動部間のエアー膜による空間が平行で及び所定厚となるように、前記運動部に浮上力及び吸引力を作用させた状態で、該運動部に作用する浮上力と吸引力のバランスの調整を前記調整手段に行わせる制御手段を更に備え、前記吹出口及び吸引口の少なくとも何れか一方は、前記基部に複数配置され、前記調整手段は、前記基部に複数配置された前記吹出口及び吸引口の少なくとも何れか一方の、前記浮上力及び吸引力の少なくとも何れか一方を個々に調節し、前記制御手段は、前記基部と運動部間のエアー膜による空間が平行で及び所定厚となるように、前記運動部に浮上力及び吸引力を作用させた状態で前記基部に複数配置された各口での、前記浮上力及び吸引力の少なくとも何れか一方を個々に前記調節手段に調節させることが好適である。
ここにいうエアー膜による空間が平行で及び所定厚となるようにとは、例えば基部に対する運動部の高さ調節は勿論、基部に対する運動部の角度調節を行い、該エアー膜による空間の平面間平行度等を調節するこという。
【００１４】
本発明によれば、上板に載置される被測定回転物の、回転中心と重心が一致していない場合に、回転する上板に対して偏心荷重がかかっても、被測定回転物の回転に伴って上板下面とステータ上面との間のエアー膜の厚みが一定に制御されるので、そのため被測定回転物の回転中心軸に傾きを生じず精度の高い回転が可能となる。
本発明はまた、前記制御装置は、前記ロータの軸心を中心とする同心円上に配置されて前記スラスト平面部に対する前記運動平面部の浮上高さを測定する複数の隙間センサーを含むことが好適である。
【００１５】
本発明によれば、スラスト平面部に対する運動平面部の浮上高さを精密に測定できるので、運動平面部の傾きをより精密に計算でき、浮上高さの制御をより精密に行うことが可能となって、より精度の高い回転が可能となる。
本発明はまた、前記制御装置は、少なくとも一つの前記吸引力センサーを含むことが好適である。
【００１６】
本発明によれば、吸引口から吸引を行うための引出配管内の負圧を測定するセンサーを設け、この負圧が一定となるように吸引力を調整すれば被測定物の重量にかかわらずスラスト平面部に対する運動平面部の浮上高さを一定にすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図２には本発明の一実施形態にかかるエアーベアリングを用いた駆動装置を、真円度測定機の回転テーブルの回転駆動に適用した概略構成が示されている。
同図に示す真円度測定機１５０は、本体部１５２と、電装部１５４と、コンピュータ１５６を備える。
本体部１５２の基台１５８の上には、本実施形態にかかるエアーベアリングを用いた駆動装置１１０を介して回転テーブル１６０が設けられ、この回転テーブル１６０上に被測定物１６２が載置される。コンピュータ１５６からの駆動指令は電装部１５４に入力され、一定速度で回転テーブル１６０を回転する。この回転速度は回転テーブル１６０下方のロータリーエンコーダ（図示省略）で逐次検出され、デジタル信号としてコンピュータ１５６に入力される。
【００１８】
一方、形状の凹凸を測定する検出ヘッド１６４からの変位検出信号は、電装部１５４でデジタル信号に変換され逐次、コンピュータ１５６に入力される。検出ヘッド１６４にはスタイラス１６６が取り付けられており、このスタイラス１６６は検出ヘッド１６４に対して、例えば回転テーブル１６０の半径方向へ常に付勢されている。測定の際には、このスタイラス１６６の先端を被測定物１６２に接触させた状態で、被測定物１６２を回転テーブル１６０により回転させると、被測定物１６２の形状の凹凸によるスタイラス１６６の変位量が検出器ヘッド１６４により検出される。検出ヘッド１６４からの変位検出信号は、ロータリーエンコーダからの回転角度の検出信号と共にコンピュータ１５６に記憶される。測定データは適宜、例えば最小自乗法、最小領域法等により真円度計算、同軸度計算等が行われる。
【００１９】
ところで、例えば、真円度測定機１５０の回転テーブル１６０の精密な回転運動には、摩擦抵抗、発熱、回転振動等が極めて少ないエアーベアリングを用いた駆動装置が一般に用いられる。エアーベアリングを用いた駆動装置１１０は、例えば図３に示すように本体部１５２の回転テーブル１６０の下部に設置されている。エアーベアリングを用いた回転テーブルの回転精度は非常に高精度が要求される。その実現には例えば、各基部と運動部に非常に厳しい幾何学精度が要求されるが、その加工、仕上げは非常に大変であり、コストがかかる。
そこで、本実施形態では、コストのかかる幾何学精度の要求絶対数を減らすために、図４〜５に示すような自己吸引浮上型エアーベアリングを用い、例えば平面間平行度を従来の部品の加工、仕上げで引出すことに代えて、自己吸引浮上型エアーベアリングのエアー膜による空間の一定制御で調節している。図４は本実施形態のエアーベアリングの縦断面図及びそれを用いた駆動装置の概略構成、図５は本実施形態のエアーベアリングのエアー吹出口及び吸引口を上方より見た図である。
【００２０】
すなわち、本実施形態にかかるエアーベアリングを用いた駆動装置１１０は、エアー膜による空間制御機構をステータ１１２（基部）上面（スラスト平面部）と上板（運動部）１１６下面（ロータ１１４の軸心に直交する運動平面部）間のエアー膜による空間に設けており、このためにエアーの吹き出し方向を、内径面及び上面方向としている。
ステータ１１２の上面には、同心円上に所定間隔で複数のエアー吹出口１７０ａ〜１７０ｈを設けている。またエアー供給配管１７１と、エアー供給手段（供給手段）１７２と、エアー調節手段（調節手段）１７４と、コンピュータ（制御手段）１５２を備える。
【００２１】
そして、各エアー吹出口１７０ａ〜１７０ｈとエアー調節手段１７４間がエアー供給配管１７１で接続され、エアー調節手段１７４とエアー供給手段１７２がエアー供給配管１７１で接続されている。
このため、エアー供給手段１７２からのエアー１２６は、エアー供給配管１７１によりエアー調節手段１７４を介して各エアー吹出口１７０ａ〜１７０ｈに供給されている。
【００２２】
このエアー調節手段１７４には、コンピュータ１５２が接続されており、コンピュータ１５２は、各エアー吹出口１７０ａ〜１７０ｈからのエアーの吹出量が、個別に調節可能となるようにエアー調節手段１７４の動作を制御している。この各エアー吹出口１７０ａ〜１７０ｈからのエアーの吹出量を調節することにより、上板１１６下面に作用する浮上力を各エアー吹出口１７０ａ〜１７０ｈ毎に調節可能にしている。
なお、ロータ外径面とステータ内径面間（内径面）へのエアーの吹出量は基本的に一定となっている。
【００２３】
また、本実施形態において、前述のようにエアー膜による空間制御機構をステータ１１２上面と上板１１６下面間に設けているために、吸引方向を上面方向にしており、略Ｏリング状の真空吸引溝（吸引口）１７６をステータ１２６上面に、エアー吹出口１７０ａ〜１７０ｈの内周側に設けている。また、引出配管１７７と、真空発生手段（吸引手段）１７８と、吸引調節手段（調節手段）１８０と、コンピュータ１５２（制御手段）を備える。
そして、真空吸引溝部１７６と吸引調節手段１８０間が、１本或いは複数本の引出配管１７７で接続され、吸引調節手段１８０と真空発生手段１７８が引出配管１７７で接続されている。
このため、真空発生手段１７８による吸引は、引出配管１７７により吸引調節手段１８０を介して真空吸引溝１７６に達する。
【００２４】
この吸引調節手段１８０にはコンピュータ１５２が接続されており、コンピュータ１５２は、吸引量が調節可能となるように、吸引調節手段１８０の動作を制御している。真空吸引溝１７６からの吸引量を調節することにより、上板１１６下面に作用する吸引力を調節可能にしている。
また、ステータ１１２上面には、ロータ１１４の軸心を中心とする円上に相当する位置に１２０度間隔で３個の静電容量式隙間センサー（図示省略）が設置されており、上板１１６下面との距離が測定される。この隙間センサーの出力はコンピュータ１５２へ入力されて、３個所の隙間距離から、ステータ１１２上面に対する上板１１６下面の傾きが計算される。この結果、コンピュータ１５２はエアー調節手段１７４を制御して、各エアー吹出口１７０ａ〜１７０ｈからのエアーの吹出量を個別に調節して、上板１１６の傾きを修正する。これらの傾き修正動作は常時行われるので、上板１１６が回転して傾きの方向が変化しても、その都度、最適なエアー吹出量に調整されて傾き修正が行われる。
【００２５】
この結果、本実施形態では、従来のように平面間平行度の幾何学精度を部品の加工、仕上げにより高めることなく、図６〜図７に示すように、コンピュータ１５２が、ステータ１１２上面と上板１１６下面間にエアー膜による空間が平行で及び所定厚で形成されるように、上板１１６にエアー吹出口の浮上力及び真空吸引溝の吸引力を作用させた状態で浮上力と吸引力のバランスを調節するように各調節手段の動作を制御するので、上板１１６はステータ１１２に非接触で位置決めされる。
したがって、ステータ１１２上面と上板１１６下面間のエアー膜による空間を平行に及び所定厚に制御し、ステータ１１２上面と上板１１６下面間の平面間平行度を高めることができる。
【００２６】
これにより、回転テーブルを高精度に安定して回転駆動することができ、しかも従来のように平面間平行度の幾何学精度を、コストのかかる部品の加工、仕上げにより高める必要性がなくなる。
例えば、図６（Ａ）に示すようにステータ１１２に対し上板１１６が所望高さ（ｄ）より高く浮上している時（高さｄ＋）は、コンピュータ、調節手段は、上板１１６下面に真空吸引溝１７６からの吸引力１８２が作用している状態で、例えば吸引量を一定に制御したうえで、エアー吹出口１７０からの吹出量１２６を弱める。すると、上板１１６下面には、エアー吹出口１７０からのエアー吹出による浮上力１２６と真空吸引溝１７６からの吸引力１８２が共に作用しているが、真空吸引溝部１７６からの吸引量、つまり吸引力が相対的に大きくなるので、同図（Ｂ）に示すように上板１１６がステータ１１２方向に下降し、ステータ１１２上面と上板１１６下面間のエアー膜による空間が平行で及び所望の高さｄとなる。
【００２７】
一方、図７（Ａ）に示すようにステータ１１２に対し上板１１６が、所望高さ（ｄ）より低く浮上している時（高さｄ−）は、コンピュータ、調節手段は、上板１１６に真空吸引溝部１７６からの吸引力１８２が作用している状態で、吸引力１８２を一定に制御したうえで、エアー吹出量を高める。すると、上板１１６下面にはエアー吹出口１７０からのエアー吹出による浮上力１２６と真空吸引溝部１７６からの吸引による吸引力１８２が共に作用しているが、エアー吹出口１７０からの吹出量、つまり浮上力が大きくなるので、同図（Ｂ）に示すように上板１１６が上昇し、ステータ１１２上面と上板１１６下面間のエアー膜による空間が平行で及び所望の高さｄとなる。
【００２８】
エアー吹出口１２４は基部の内筒部の内径面に設けられており、エアーによって円柱状のロータ１１４の外径面を押圧しているので、ロータ１１４の軸心は基部１１２の内筒部の軸心に一致するように非接触位置決めされる。
ロータ１１４の下面には抜け止め部材１９０が固定されており、運搬中などにおける万が一のロータ抜け事故を防止している。ロータ１１４の下面とこの抜け止め部材１９０については、高精度な加工は全く必要がない。
【００２９】
以上のように本実施形態では、従来のように平面間平行度の幾何学精度を部品の加工、仕上げにより高めることなく、コンピュータ、調節手段が、ステータ１１２上面と上板１１６下面間にエアー膜による空間が平行で及び所定厚で形成されるように、上板１１６にエアー吹出口の浮上力及び真空吸引溝の吸引力を作用させた状態で、浮上力と吸引力のバランスを調節することにより、ステータ１１２上面と上板１１６下面間の平面間平行度を高めることができる。これにより、高精度、高安定な回転テーブルの回転駆動が可能となる。
【００３０】
また、従来は必要であった例えばステータ上面と上板下面との平面平行度等の幾何学精度を減らす。しかも従来は下板が必要であったが、本実施形態では、この部分は、単に不慮の際のロータの抜け防止の役目をになう抜け止め部材１９０等を設けるだけで済む。したがって、従来は必要であった例えばステータ下面と下板上面との平面間平行度等の幾何学精度も減らす。平面平行度等の幾何学精度の要求絶対数が例えば、従来比約２／３に減る。これにより単純構造化ができ、回転精度が引出しやすくなる。部品の加工、仕上げの工数減によるコスト低減を図ることができる。
【００３１】
ここで、従来は、単にエアー膜形成のためのエアーの吹き出し、そのエアー膜形成後のエアーの回収のための吸引は行われていたが、エアー膜厚による空間の制御に対する考慮が一切なされていない。
本実施形態のような高精度なエアー膜厚による空間の一定制御は、上板にはエアー吹出口からのエアー吹出による浮上力及び吸引溝からの吸引力が作用させた状態で吹出量と吸引量を調節することによりはじめて実用上可能となったものである。
【００３２】
例えば、一般的なエアーの吹き出し、回収だけでは、また単にエアー吹出口からのエアーの吹き出し、或いは真空吸引溝の吸引の一方だけでもエアー膜による空間の一定制御を精度良く行なえない。エアー膜による空間の一定制御をエアーの吹き出しだけで行おうとすると、エアーの噴出量をかえたとき、その変動により上板が振動、揺動してしまったり、エアーの噴出量を所望通りに制御しても、実際のエアー膜による空間は所望通りに変化しないことが多く、きめ細やかに及び迅速に所望のエアー膜による空間の制御を行うのが困難である。
【００３３】
これに対し、本実施形態のように上板にはエアー吹出口の浮上力と真空吸引溝の吸引力を共に作用させた状態で吹出量と吸引量を調節することにより、エアーの吹出、吸引等の調節時、指示されたエアーの吹出量、吸引量に合わせて、所望通りに上板が動き、所望通りにエアー膜による空間の厚みが変化する。このように上板の動きがより確実に制御しやすくなるので、エアー膜による空間をきめ細やかに及び迅速に制御することができる。これは、本実施形態のように上板にはエアー吹出口の浮上力と真空吸引溝の吸引力を共に作用させた状態で吹出量と吸引量を調節することによりはじめて得られる作用効果である。
なお、本実施形態では、エアーベアリングを真円度測定機の回転テーブルの回転運動に適用した例について説明したが、例えば前記真円度測定機では、検出器の送り移動等の高精度、高安定な送りが要求される直線運動にも好適に適用することができる。また真円度測定機に限定されず、エアーベアリングを用いた任意の駆動装置に適用することができる。
【００３４】
また、前記エアー吹出口、吸引口の形状は、前記構成の形状に限定されない。
また前記構成では、エアー吹出口を複数の吹出口とし、吸引口を溝状とし、運動部には、吹出口からの浮上力と吸引口からの吸引力が共に作用させている状態で、吸引力を一定に制御したうえで浮上力を調節し、吹出口からの浮上力と吸引力をバランスさせた例について説明したが、吹出口からのエアー吹き出しによる浮上力と吸引口からの吸引力を共に作用させた状態で浮上力と吸引力を調節し、エアー膜による空間の制御を行うのであれば、他の方法を採用することもできる。
例えば、エアー吹出口を溝状とし、吸引口を複数の吸引口とし、運動部には、エアー吹出口からの浮上力と吸引口からの吸引力を共に作用させた状態で、浮上力を一定に制御したうえで吸引力を調節し、エアー吹出口からの浮上力と吸引力をバランスさせることも好適である。
【００３５】
また、運動部には、エアー吹出口からの浮上力と吸引口からの吸引力を共に作用させた状態で浮上力と吸引力をバランスさせることも好適である。
例えば、制御前、ステータに対し上板が、エアー吹出口１７０ａ，１７０ｅ間を中心線として右上がりの状態、つまりエアー吹出口１７０ｇ付近のエアー膜による空間が最も狭く、エアー吹出口１７０ｃ付近が最も広い状態にあるとする。
そして、このエアー膜による空間の平面間平行度、つまり、ステータに対し上板が平行で及び所定厚となるように、制御時、コンピュータ、調節手段は、上板下面に吸引溝からの吸引力が作用している範囲内で、各エアー吹出口１７０ａ〜１７０ｈからのエアーの吹出量を個々に制御する。
この結果、ステータに対し上板が平行で所定厚となり、前記実施形態と同様、平面間平行度を、上面、ステータ等の部品の加工、仕上げの幾何学精度を高めることなく、得ることができる。これにより前記実施形態と同様、部品の加工、仕上げ等にかかるコストの低減を図りつつ、高精度、高安定な回転テーブルの駆動が可能となる。
【００３６】
一方、例えば、制御前、ステータに対し上板が、エアー吹出口１７０ａ，１７０ｅ間を中心線として左上がりの状態、つまりエアー吹出口１７０ｇ付近のエアー膜による空間が最も広く、エアー吹出口１７０ｃ付近が最も狭い状態にあるとする。
そして、このエアー膜による空間の平面間平行度、つまり、ステータに対し上板が平行で及び所定厚となるように、制御時、コンピュータ、調節手段は、上板下面に吸引溝からの吸引力が作用している範囲内で、各エアー吹出口１７０ａ〜１７０ｈからのエアーの吹出量を個々に制御する。
この結果、ステータに対し上板が平行で所定厚となり、前記実施形態と同様、平面間平行度を、上面、ステータ等の部品の加工、仕上げの幾何学精度を高めることなく、得ることができる。これにより前記実施形態と同様、部品の加工、仕上げ等にかかるコストの低減を図りつつ、高精度、高安定な回転テーブルの駆動が可能となる。
【００３７】
このように制御手段が、上板１１６下面にはエアー吹き出し口１７０からの浮上力１２６と真空吸引溝部１７６からの吸引力１８２が共に作用している状態で、上板１１６下面に浮上力１２６を生じさせるエアーの吹き出しと吸引力１８２をバランスさせることにより、ステータ１１２上面と上板１１６下面間のエアー膜による空間を平行で及び所定厚に制御できるので、高精度、高安定な回転テーブルの駆動が可能となる。
さらに、前記構成では、例えば前記エアー膜による空間の厚みの自動検出、該検出結果に基づく平面間平行度の自動制御を行う機構を付加することも、操作簡易化の点で好ましい。
【００３８】
例えば、前記実施形態では、３個の隙間センサーを用いたが、これに代えて、前記各エアー吹出口での前記上板とステータ間のエアー膜による空間の厚み（隙間）を検出するセンサーを設け、該センサーを前記電装部を介して前記コンピュータに接続する。また、このコンピュータの記憶手段には、例えば前記上板とステータ間の平面間平行度を引き出すための制御情報、各エアー膜による空間の厚みに応じた吹出量、吸引量に関する制御情報が記憶されている。
そして、入力手段より、前記エアー膜による空間の制御を指示する信号がコンピュータのＣＰＵに入力されると、ＣＰＵは該センサーからの検出結果を、電装部を介して読取る。
【００３９】
ＣＰＵは、読取られた検出結果に基づいて、前記記憶手段に記憶されている制御情報より、平面間平行度を引き出すための各吹出量、吸引量を求め、その指示値を調節手段に入力する。調節手段は、指示値で動作し、これにより、例えば、前述のようなセンサーによる各エアー膜による空間の厚みの検出、コンピュータ、調節手段による該検出結果に基づく平面間平行度の自動制御を行うことができる。
そして、センサーは真円度測定機の使用中は、リアルタイムに各エアー膜による空間の厚みの検出を行っており、もし変化が生じると、コンピュータ、調節手段は、該検出結果に基づいて平面間平行度の自動制御を行うことができる。これにより、操作が容易となると共に、常に高い平面間平行度等の幾何学精度を保つことができる。
【００４０】
また、前記隙間センサーは静電容量式のものを用いたが、電磁式、光学式などの非接触センサーを用いても良い。
前記実施形態においては、コンピュータ１５２を用いたが、これに代えて例えば、隙間センサーとして空気マイクロを用い、空気圧力を演算処理する圧力演算機構によってエアー調節手段１７４を自動調節しても良い。
【００４１】
さらに、前記実施形態では、吸引調節手段１７８とエアー調節手段１７４によってエアー調節を行っているが、これに代えて引出配管１７７に負圧センサー（吸引力センサー）を設けると共に、エアー吹出量を一定としておき、負圧（吸引力）が一定になるように吸引調節手段１８０を調節しても良い。このような構成では、回転テーブル１６０に載置される被測定物１６２の重量が大きい場合には、隙間が狭くなり、エアー吸込み量が減り負圧が上がる（真空度が上がる）ので、この負圧が一定になるように吸引力を押さえて負圧を下げれば（圧力としては上昇する）、吸引エアーが少なくなるので、隙間は広くなる。被測定物１６２の重量が軽くて隙間が広くなる場合は、この逆に吸引力を増加させて吸引エアーを増やせば、隙間を狭くすることが出来る。つまり吸引口から吸引を行うための引出配管内の負圧を測定するセンサーを設け、この負圧が一定となるように吸引力を調整すれば被測定物の重量にかかわらずスラスト平面部に対する運動平面部の浮上高さを一定にすることができる。この場合、負圧センサーは少なくとも１個あれば良いが、引出配管が複雑となる場合は、適宜複数個の負圧センサーを設ければ良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかるエアーベアリングを用いた駆動装置によれば、基部に設けられ、エアーを運動部に吹き出し、浮上力を作用させる吹出口と、該運動部を該基部方向に吸引し該運動部に吸引力を作用させる吸引口と、該吹出口の浮上力と吸引口の吸引力を調節する調節手段を備え、該エアー膜による空間が平行で及び所定厚となるように、該運動部に浮上力及び吸引力を作用させた状態で該浮上力と吸引力をバランスさせることとしたので、コストの低減を図りつつ駆動の高精度化、安定化が図られる。
また本発明において、前記吹出口及び吸引口の少なくとも何れか一方は、前記基部に複数配置され、前記調節手段は、該複数配置された吹出口及び吸引口の少なくとも何れか一方の、前記浮上力及び吸引力の少なくとも何れか一方を個々に調節し、また該複数配置された各口での、前記浮上力及び吸引力の少なくとも何れか一方を個々に調節させる制御手段を備えることにより、さらに駆動の高精度化、安定化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のエアーべアリングを用いた駆動装置の説明図である。
【図２】，
【図３】本発明の一実施形態にかかるエアーベアリングを用いた駆動装置を真円度測定機に適用した概略構成の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるエアーベアリングの縦断面図及びそれを用いた駆動装置の概略構成の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるエアーベアリングの吹出口及び吸引口を上方より見た図である。
【図６】，
【図７】本発明の一実施形態にかかるエアーベアリングの作用の説明図である。
【符号の説明】
１１０  回転駆動装置（駆動装置）
１１２  ステータ（基部）
１１６  上板（運動部）
１５６  コンピュータ（制御手段）
１７０ａ〜１７０ｈ  エアー吹出口（吹出口）
１７２  エアー供給手段（供給手段）
１７４  エアー調節手段（調節手段）
１７６  真空吸引溝（吸引口）
１７８  真空発生手段（吸引手段）
１８０  吸引調節手段（調節手段）
【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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