(57)【要約】【課題】流体軸受け面の圧力分布を任意に調整し、浮上時の変形を抑制することを可能としたスライダーを実現する。【解決手段】底面よりステージに向かって流体を噴出させて形成される流体軸受けを介して前記ステージ上を浮上して移動するスライダーにおいて、前記底面に形成された複数個の流体抜け穴と、前記流体抜け穴から流出する流体量を個別に調整する流体調整手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面よりステージに向かって流体を噴出させて形成される流体軸受けを介して前記ステージ上を浮上して移動するスライダーにおいて、
前記底面に形成された複数個の流体抜け穴と、
前記流体抜け穴から流出する流体量を個別に調整する流体調整手段と、
を備えることを特徴とするスライダー。
【請求項２】
前記底面が複数の領域に分割されるとともに、各領域内にまたは近接して少なくとも１個の流体抜け穴が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のスライダー。
【請求項３】
前記流体調整手段は、減圧弁であることを特徴とする請求項１または２に記載のスライダー。
【請求項４】
前記流体調整手段は、前記流体抜け穴から流出する流体をオンオフする開閉手段であることを特徴とする請求項１または２に記載のスライダー。
【請求項５】
前記分割領域毎の前記ステージ上面からの浮上量の最大値と最小値との差が、所定値以下となるように前記複数の流体調整手段を操作することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のスライダー。
【請求項６】
磁気回路を構成するコア及び励磁コイルを備え、前記ステージに形成された固定子コアと対向して移動制御されるハイブリッド型パルスモータの可動子を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスライダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底面よりステージに向かって流体を噴出させて形成される流体軸受けを介して前記ステージ上を浮上して移動するスライダーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超精密加工機や検査装置等のワークを搭載して、高速で高精度に位置決めする移動ステージに用いられるスライダーでは、浮上したスライダーのワーク搭載面の平面度を均一に管理する必要がある。特許文献１には、このような課題を解決する構成を備えるスライダーの開示がある。尚、流体としては加圧した空気を利用するのが一般である。
【０００３】
図４は、特許文献１に開示されている従来のスライダーの構成例を示す底面図である。スライダー１０の底面は、格子状に形成された区切り溝１１により複数の領域１０ａ，１０ｂ，…１０ｉに分割されている。
【０００４】
各領域中央部には、流体軸受けを形成するための流体噴出穴１２ａ乃至１２ｉが形成されている。これら流体噴出穴に対し、高圧の流体Ａが流体供給手段１４からレギュレータ１５および流体供給穴１３を介して供給される。供給された流体は流体噴出穴から噴出され、対向するステージとの間に流体軸受け面が形成される。
【０００５】
図５は、従来のスライダー及びステージの構成例を示す縦断面図である。スライダー１０及びステージ２０は、ハイブリッド型パルスモータを形成しており、スライダー１０には超精密加工機や検査装置等のワーク３０が搭載されている。
【０００６】
スライダー１０は、フレーム１０ａの底部に流体噴出穴１２及び流体供給穴１３が形成され、内部には磁気回路を構成する可動子コア１０ｂ及びこのコアに巻回された励磁コイル１０ｃ及びこのコア内に配置されたバイアス磁石１０ｄを備えている。ステージ２０は、ベースフレーム２０ａとスライダー側のコア１０ｂに流体軸受け面を介して対向する固定子コア２０ｂを備えている。
【０００７】
このような構成において、所定の圧力で流体受け面に流体を導入することにより、スライダー１０がステージ２０上面より浮上する。このとき、磁気回路の吸引力と流体軸受けの負荷容量が釣り合う浮上量Ｌで安定する。
【０００８】
図６は、従来のスライダーの浮上変形を示す斜視図である。この測定例ではレベルＬの変形の最大値と最小値との差は約３０μｍである。スライダーの浮上量は、１５〜２０μm程度と小さいため、変形が大きい場合スライダー１０とステージ２０が擦れる可能性がある。
【０００９】
また、用途によっては浮上量Ｌが数μｍの平面度を求められる場合もある。スライダーの浮上量の測定には、分解能が０．１μｍ程度の市販の電気マイクロメータを使用することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１３２６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来構成のスライダーでは、次のような問題がある。
（１）磁気吸引力も流体軸受けの圧力も夫々分布を持ち、完全に均一ではないため、浮上することによりスライダーが変形し、上面レベルＬが場所により変動する。
【００１２】
（２）流体軸受けのパターンは、磁気吸引力と釣り合ったときにスライダーの変形が小さくなるように、シミュレーションで最適化して設計してあるが、スライダーの内部構造が複雑なため、数μｍオーダーの変形まで解析のみで合わせ込むことができない。
【００１３】
（３）流体軸受けの構造(噴出穴の個数及び位置、区切り溝のパターンの幅及び深さ)は、予め機械加工で作成するため、加工後に流体軸受け面の圧力分布を自由に変えることはできない。
【００１４】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、流体軸受け面の圧力分布を任意に調整し、浮上時の変形を抑制することを可能としたスライダーの実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）底面よりステージに向かって流体を噴出させて形成される流体軸受けを介して前記ステージ上を浮上して移動するスライダーにおいて、
前記底面に形成された複数個の流体抜け穴と、
前記流体抜け穴から流出する流体量を個別に調整する流体調整手段と、
を備えることを特徴とするスライダー。
【００１６】
（２）前記底面が複数の領域に分割されるとともに、各領域内にまたは近接して少なくとも１個の流体抜け穴が形成されたことを特徴とする（１）に記載のスライダー。
【００１７】
（３）前記流体調整手段は、減圧弁であることを特徴とする（１）または（２）に記載のスライダー。
【００１８】
（４）前記流体調整手段は、前記流体抜け穴から流出する流体をオンオフする開閉手段であることを特徴とする（１）または（２）に記載のスライダー。
【００１９】
（５）前記分割領域毎の前記ステージ上面からの浮上量の最大値と最小値との差が、所定値以下となるように前記複数の流体調整手段を操作することを特徴とする（２）乃至（４）のいずれかに記載のスライダー。
【００２０】
（６）磁気回路を構成するコア及び励磁コイルを備え、前記ステージに形成された固定子コアと対向して移動制御されるハイブリッド型パルスモータの可動子を形成することを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載のスライダー。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の構成によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）磁気吸引力及び流体軸受けの圧力分布の不均一に起因するスライダーの変形を、複数個の流体抜け穴からの流出量を個別に調整することにより抑制し、上面レベルＬを均一化することが可能となる。
【００２２】
（２）最適化設計による変形解析による合わせ込みの限界を、流体抜け穴からの流出量を個別に調整することで有効に補間することができる。
【００２３】
（３）予め機械加工で作成した流体軸受けの構造のままで、加工後に流体軸受け面の圧力分布を自由に変えることができる。
【００２４】
（４）浮上後に変形を制御できることにより、剛性が小さく変形しやすいスライダーでも実用が可能となる。また、面積が大きいスライダーでも変形を抑えることができるため、大型化もしやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用したスライダーの一実施形態を示す縦断面図である。図４及び図５説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】
従来構成に追加された本発明の構成上の特徴部は、スライダー１０の底面に流体抜け穴１００を形成し、流体軸受け面の流体の一部Ａ´を、流体調整手段２００を介して外気に逃がす点にある。
【００２７】
流体抜け穴１００から流体を抜くと、穴周辺の流体軸受け面の圧力が低下し、この部分の浮上量が小さくなる。圧力の低下量は流体の抜ける量によって変化するため、流体抜き量を変えることにより部分的に浮上量を制御することができる。
【００２８】
流体調整手段２００の実現手段としては種々の形態が可能であり、例えばスピードコントローラや減圧弁等による流量または力等の調整機手段が採用される。場合によっては、流体抜け穴から流出する流体をオンオフする開閉手段を採用するようにしてもよい。
【００２９】
図２は、本発明を適用したスライダーの底面図である。この実施形態では、スライダー１０の底面は、格子状に形成された区切り溝１１により４個の領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに分割されている。
【００３０】
各領域中央部には、流体軸受けを形成するための流体噴出穴１２ａ乃至１２ｄが形成されている。図示されていないが、図４で説明した従来構造のスライダーと同様に、これら流体噴出穴に対し、高圧の流体が流体供給手段からレギュレータおよび流体供給穴を介して供給される。供給された流体は流体噴出穴から噴出され、対向するステージとの間に流体軸受け面が形成される。
【００３１】
分割領域１０ａを代表して示せば、この領域周辺に他の領域１０ｂ，１０ｃとの境界部に流体抜け穴１００ａｂ，１００ａｃが設けられ、各領域に対する中心部に流体抜け穴１００ｅが形成されている。
【００３２】
流体抜け穴の配置場所は、この実施形態に限定されず分割領域内でもよく、領域外配置との併用配置でもよい。要は、底面全域に亘って変形の補正効果が得られる配置と個数が選択される。
【００３３】
分割領域毎にステージ上面からの浮上量を測定し、浮上量の最大値と最小値との差が、所定値以下となるように複数の流体調整手段を操作して全体の変形を制御する。変形が充分小さくなったところで調整を固定し、変形を保つようにする。
【００３４】
図３は、本発明を適用したスライダーの浮上変形を示す斜視図である。この測定例ではレベルＬの変形の最大値と最小値との差は１０μｍ以下であり、図６との対比で明らかなように、スライダーの変形が大幅に抑制されていることが分かる。
【００３５】
製造装置においては搬送・移動時間は無駄時間となるため、高タクト化が求められている。移動するスライダーが軽くなると同じ推力でも大きな加速が得られるため、高タクト化につながる。通常、軽量化するとスライダー全体の剛性が落ちて変形が大きくなってしまうが、本発明によりスライダーの軽量化と変形の抑制を両立させることが可能となる。
【００３６】
以上説明した実施形態は、ハイブリッド型パルスモータへの適用例であるが、本発明はモータに限らず、全ての静圧流体軸受け機器に応用可能である。また、流体軸受けの種類にもよらない。例えば、回転軸を流体軸受けで支える場合等、ノズルや溝等の加工誤差による回転軸の偏りがあるときに流体の抜き量を調整することにより任意に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用したスライダーの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明を適用したスライダーの底面図である。
【図３】本発明を適用したスライダーの浮上変形を示す斜視図である。
【図４】従来のスライダーの構成例を示す底面図である。
【図５】従来のスライダー及びステージの構成例を示す縦断面図である。
【図６】従来のスライダーの浮上変形を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  スライダー
１０ａ  フレーム
１０ｂ  可動子コア
１０ｃ  励磁コイル
１０ｄ  バイアス磁石
１２  流体噴出穴
１３  流体供給穴
２０  ステージ
２０ａ  ベースフレーム
２０ｂ  固定子コア
１００  流体抜け穴
２００  流体調整手段
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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【図６】
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