(57)【要約】【課題】被支持体の急速な動きに対しても、被支持体の位置または姿勢を修正可能な静圧軸受装置および静圧軸受装置による被支持体の支持方法の提供。【解決手段】静圧軸受装置の制御装置は、位置センサ５ａ〜５ｃによる検出結果に基づき、スライドテーブル２の基台１に対する変位速度が所定値Ｇよりも大きい場合には、容積変更装置４のピエゾアクチュエータを作動させて、ポケット部２７ａ、２７ｅの容積を増減させポケット部２７ａ、２７ｅ内の圧力を変更することにより、スライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を修正する。また、スライドテーブル２の基台１に対する変位速度が所定値Ｇ以下の場合には、油圧装置によってポケット部２７ａ〜２７ｆ内に供給する油圧の圧力または量のうちの少なくともいずれかを変化させて、スライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を修正する。【選択図】図１
2009299726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定体と、
被支持体とを備え、
前記固定体は、前記被支持体の外周面と対向して狭小の間隙が形成される案内面を備え、
前記固定体および前記被支持体のうちの少なくとも一側には、周囲を前記間隙に取り囲まれるように形成された凹部により所定の容積のポケット部が形成され、
前記ポケット部内には流体圧供給手段により非圧縮性の流体による圧力が供給され、前記ポケット部内に供給された圧力は前記間隙により絞られて前記ポケット部内において保持され、保持された圧力が前記被支持体を押圧することにより前記被支持体が前記固定体の前記案内面に沿って移動可能に支持される静圧軸受装置において、
前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を検出する被支持体検出手段と、
前記固定体および前記被支持体のうちの少なくとも一側に設けられ、少なくとも一部が前記ポケット部内に臨むように形成され、前記ポケット部内から後退あるいは前記ポケット部内において収縮することにより前記ポケット部の容積を増大させ、前記ポケット部内に突出あるいは前記ポケット部内において膨張することにより前記ポケット部の容積を減少させるポケット部容積変更手段と、
前記被支持体検出手段により検出された前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢に基づき、前記ポケット部容積変更手段を作動させることにより、前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を修正する制御手段と、
を備えたことを特徴とする静圧軸受装置。
【請求項２】
前記ポケット部容積変更手段は、
前記ポケット部内に進退可能なように前記固定体または前記被支持体に対して液密的に取り付けられたピストンと、
該ピストンに当接するように設けられ、電圧を印加することにより伸縮して前記ピストンを前記ポケット部内に進退させる圧電素子と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の静圧軸受装置。
【請求項３】
前記固定体または前記被支持体には、冷却流体が流動することにより前記圧電素子を冷却する流路が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の静圧軸受装置。
【請求項４】
前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢の変化速度を検出する変位速度検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記変位速度検出手段により検出された前記被支持体の前記固定体に対する変位速度が所定値よりも大きい場合には、前記ポケット部容積変更手段を作動させて前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を修正し、
前記変位速度検出手段により検出された前記被支持体の前記固定体に対する変位速度が前記所定値以下の場合には、前記流体圧供給手段によって前記ポケット部内に供給する流体の圧力または流体の量のうちの少なくともいずれかを変化させて、
前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を修正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の静圧軸受装置。
【請求項５】
前記ポケット部容積変更手段は、前記凹部の開口面積を減少させない位置に設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の静圧軸受装置。
【請求項６】
前記被支持体検出手段は前記固定体および前記被支持体のうちの一方に取り付けられ、前記固定体および前記被支持体のうちの他方に当接することなしに、前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を検出する非接触タイプのセンサであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の静圧軸受装置。
【請求項７】
固定体と、
被支持体とを備え、
前記固定体は、前記被支持体の外周面と対向して狭小の間隙が形成される案内面を備え、
前記固定体および前記被支持体のうちの少なくとも一側には、周囲を前記間隙に取り囲まれるように形成された凹部により所定の容積のポケット部が形成され、
前記ポケット部内には流体圧供給手段により非圧縮性の流体による圧力が供給され、前記ポケット部内に供給された圧力は前記間隙により絞られて前記ポケット部内において保持され、保持された圧力が前記被支持体を押圧することにより前記被支持体が前記固定体の前記案内面に沿って移動可能に支持される静圧軸受装置による被支持体の支持方法において、
前記静圧軸受装置は、
前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を検出する被支持体検出手段と、
前記固定体および前記被支持体のうちの少なくとも一側に設けられ、少なくとも一部が前記ポケット部内に臨むように形成され、前記ポケット部内から後退あるいは前記ポケット部内において収縮することにより前記ポケット部の容積を増大させ、前記ポケット部内に突出あるいは前記ポケット部内において膨張することにより前記ポケット部の容積を減少させるポケット部容積変更手段と、
を備え、
前記被支持体検出手段により検出された前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢に基づき、前記ポケット部容積変更手段を作動させることにより、前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を修正することを特徴とする静圧軸受装置による被支持体の支持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被支持体を流体の圧力により支持する静圧軸受装置および静圧軸受装置による被支持体の支持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スライドテーブル等の被支持体を、案内体に形成されたポケット部に対向するように配置し、ポケット部に供給された流体の圧力により、被支持体を案内体に対して案内可能に支持する静圧軸受装置に関しては従来より様々なものがあった。
その一つとして、流体圧源とポケット部とを接続する案内体の管路にテーパ孔を形成し、このテーパ孔内にテーパピンを移動可能に設けた従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。これは、案内体に対してテーパピンを螺合させ、テーパピンを螺子操作することによりテーパ孔との間の隙間を調整し、供給する流体の量を変化させることによりポケット部内の圧力を制御しているものである。これにより、少ないテーパピンの移動量でポケット部内の圧力を大きく変化させ、被支持体の位置を制御することが可能となる。
【特許文献１】特開平４−３７０４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら本願発明の発明者は長期間に亘る鋭意努力の結果、従来の方法によっては、被支持体の急速な動き（高周波の動き）に対応して、被支持体の位置を修正することは困難であることを発見した。
すなわち、ポケット部へ供給する流体の量を増減して被支持体へ印加する押圧力を変化させ、被支持体の位置を修正する方法、または流体源の圧力を増減する、もしくは流体源とポケット部間の管路に設けられた圧力調整弁を操作して、ポケット部へ供給する流体の圧力を変化させることにより、被支持体の位置を修正する方法では、被支持体の緩慢な移動に対してはその修正が可能であっても、被支持体の急速な動きにまでは追従できない。特に、被支持体の静止状態からの立上り時におけるスクイーズ膜効果による被支持体の姿勢変化や、工作機械の加工負荷による高周波数の振動等には対応できない。このような場合には被支持体の位置の修正遅れが発生することがわかった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被支持体の急速な動きに対しても、被支持体の位置または姿勢を修正可能な静圧軸受装置および静圧軸受装置による被支持体の支持方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
（手段１）手段１に係る静圧軸受装置は、
固定体と、
被支持体とを備え、
前記固定体は、前記被支持体の外周面と対向して狭小の間隙が形成される案内面を備え、
前記固定体および前記被支持体のうちの少なくとも一側には、周囲を前記間隙に取り囲まれるように形成された凹部により所定の容積のポケット部が形成され、
前記ポケット部内には流体圧供給手段により非圧縮性の流体による圧力が供給され、前記ポケット部内に供給された圧力は前記間隙により絞られて前記ポケット部内において保持され、保持された圧力が前記被支持体を押圧することにより前記被支持体が前記固定体の前記案内面に沿って移動可能に支持される静圧軸受装置において、
前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を検出する被支持体検出手段と、
前記固定体および前記被支持体のうちの少なくとも一側に設けられ、少なくとも一部が前記ポケット部内に臨むように形成され、前記ポケット部内から後退あるいは前記ポケット部内において収縮することにより前記ポケット部の容積を増大させ、前記ポケット部内に突出あるいは前記ポケット部内において膨張することにより前記ポケット部の容積を減少させるポケット部容積変更手段と、
前記被支持体検出手段により検出された前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢に基づき、前記ポケット部容積変更手段を作動させることにより、前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を修正する制御手段と、
を備えている。
手段１に係る静圧軸受装置によれば、被支持体の位置を修正できる周波数帯域が広がり、被支持体に急速な動きが発生しても、被支持体の動きに対応して被支持体の固定体に対する位置または姿勢の修正を行うことができ、修正遅れが発生することがない。
【０００５】
（手段２）手段１に記載の静圧軸受装置において、
前記ポケット部容積変更手段は、
前記ポケット部内に進退可能なように前記固定体または前記被支持体に対して液密的に取り付けられたピストンと、
該ピストンに当接するように設けられ、電圧を印加することにより伸縮して前記ピストンを前記ポケット部内に進退させる圧電素子と、
を備えるとよい。
圧電素子は電圧の印加による伸縮の応答性が速く、手段２に係る静圧軸受装置によれば、よりいっそう被支持体の急速な動きに対応可能となる。
【０００６】
（手段３）手段２に記載の静圧軸受装置において、
前記固定体または前記被支持体には、冷却流体が流動することにより前記圧電素子を冷却する流路が形成されているとよい。
したがって、手段３に係る静圧軸受装置によれば、被支持体の急速な動きに対応して、圧電素子を高周波で駆動することによる発熱を解消することができる。
【０００７】
（手段４）手段１乃至３のいずれかの静圧軸受装置において、
前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢の変化速度を検出する変位速度検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記変位速度検出手段により検出された前記被支持体の前記固定体に対する変位速度が所定値よりも大きい場合には、前記ポケット部容積変更手段を作動させて前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を修正し、
前記変位速度検出手段により検出された前記被支持体の前記固定体に対する変位速度が前記所定値以下の場合には、前記流体圧供給手段によって前記ポケット部内に供給する流体の圧力または流体の量のうちの少なくともいずれかを変化させて、
前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を修正するとよい。
【０００８】
したがって、手段４に係る静圧軸受装置によれば、被支持体の変位速度が所定値よりも大きく、被支持体の位置または姿勢の変化速度が速い場合には、ポケット部の容積を変化させることにより、被支持体の急速な動きに対応して被支持体の固定体に対する位置または姿勢を修正することができる。また、被支持体の変位速度が所定値以下である場合には、ポケット部内に供給する流体の圧力または流体の量のうちの少なくともいずれかを変化させて被支持体の固定体に対する位置または姿勢を修正することにより、ポケット部容積変更手段では補償できない変化速度が遅い変位に対しても対応可能となる。
【０００９】
（手段５）手段１乃至４のいずれかの静圧軸受装置において、
前記ポケット部容積変更手段は、前記凹部の開口面積を減少させない位置に設けられているとよい。
したがって、手段５に係る静圧軸受装置によれば、ポケット部容積変更手段を設けることにより、固定体および被支持体のうちの相手側に対して対向する凹部の開口面積が変化してポケット部から被支持体に印加される押圧力が影響を受けるようなことがなく、被支持体の固定体に対する位置または姿勢の修正が正確に行える。
【００１０】
（手段６）手段１乃至５のいずれかの静圧軸受装置において、
前記被支持体検出手段は前記固定体および前記被支持体のうちの一方に取り付けられ、前記固定体および前記被支持体のうちの他方に当接することなしに、前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を検出する非接触タイプのセンサであるとよい。
したがって、手段６に係る静圧軸受装置によれば、被支持体検出手段は被支持体の前記固定体に対する動きにより位置ずれすることがなく、正確に被支持体の固定体に対する位置または姿勢を検出することができる。また、被支持体の動きにより損傷を受けることもなく、被支持体検出手段の耐久性を向上させることができる。
【００１１】
（手段７）手段７に係る静圧軸受装置による被支持体の支持方法は、
固定体と、
被支持体とを備え、
前記固定体は、前記被支持体の外周面と対向して狭小の間隙が形成される案内面を備え、
前記固定体および前記被支持体のうちの少なくとも一側には、周囲を前記間隙に取り囲まれるように形成された凹部により所定の容積のポケット部が形成され、
前記ポケット部内には流体圧供給手段により非圧縮性の流体による圧力が供給され、前記ポケット部内に供給された圧力は前記間隙により絞られて前記ポケット部内において保持され、保持された圧力が前記被支持体を押圧することにより前記被支持体が前記固定体の前記案内面に沿って移動可能に支持される静圧軸受装置による被支持体の支持方法において、
前記静圧軸受装置は、
前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を検出する被支持体検出手段と、
前記固定体および前記被支持体のうちの少なくとも一側に設けられ、少なくとも一部が前記ポケット部内に臨むように形成され、前記ポケット部内から後退あるいは前記ポケット部内において収縮することにより前記ポケット部の容積を増大させ、前記ポケット部内に突出あるいは前記ポケット部内において膨張することにより前記ポケット部の容積を減少させるポケット部容積変更手段と、
を備え、
前記被支持体検出手段により検出された前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢に基づき、前記ポケット部容積変更手段を作動させることにより、前記被支持体の前記固定体に対する位置または姿勢を修正する。
【００１２】
したがって、手段７に係る静圧軸受装置による被支持体の支持方法によれば、被支持体の位置を修正できる周波数帯域が広がり、被支持体に急速な動きが発生しても、被支持体の動きに対応して被支持体の固定体に対する位置または姿勢の修正を行うことができ、修正遅れが発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１乃至図５に基づき、本発明の一実施形態による静圧軸受装置および静圧軸受装置による被支持体の支持方法について説明する。尚、図２において、油圧管路は実線にて表し、電気的接続は破線にて表している。図１に示すように、本実施形態の静圧軸受装置は基台１（本発明の固定体に該当する）およびスライドテーブル２（本発明の被支持体に該当する）とを備えている。基台１の上面には大きく掘り下げられた移動領域１１が形成されており、移動領域１１内にはスライドテーブル２が収容されている。移動領域１１の底部に設けられたマグネット１２と、スライドテーブル２の最下部に配置されたリニヤコイル２１によりリニヤモータの機能を有し、リニヤコイル２１に図示しない電源から電力が供給されることにより、スライドテーブル２は基台１に対して図１において紙面に垂直な方向に移動可能とされている。
【００１４】
図１におけるスライドテーブル２の両側端部には、矩形状に突出した一対のガイド部２２ａ、２２ｂが形成されている。また、基台１の移動領域１１の側端部には、スライドテーブル２のガイド部２２ａ、２２ｂをそれぞれ収容するようにへこんだ、一対のガイド収容部１３ａ、１３ｂが形成されている。ガイド収容部１３ａ、１３ｂには、案内面１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ（本発明の案内面に該当する）が形成されている。
【００１５】
図３および図４に示すように、それぞれガイド収容部１３ａ、１３ｂの下面を形成する案内面１４ａ、１４ｂは、スライドテーブル２のガイド部２２ａ、２２ｂの底面２３ａ、２３ｂと対向している。また、それぞれガイド収容部１３ａ、１３ｂの側面を形成する案内面１５ａ、１５ｂは、スライドテーブル２のガイド部２２ａ、２２ｂの側端面２４ａ、２４ｂと対向している。さらに、それぞれガイド収容部１３ａ、１３ｂの上面を形成する案内面１６ａ、１６ｂは、スライドテーブル２のガイド部２２ａ、２２ｂの上面２５ａ、２５ｂと対向している。いずれの案内面１４ａ〜１６ｂも、対向するガイド部２２ａ、２２ｂの外周面２３ａ〜２５ｂとの間において狭小の間隙（符号なし）を形成している。
【００１６】
また、スライドテーブル２の外周面には、基台１の案内面１４ａ〜１６ｂと対向するように複数の凹部２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ（本発明の凹部に該当する）が形成されている。各々の凹部２６ａ〜２６ｆは周囲を上述した間隙により取り囲まれており、基台１の外周面との間に所定の容積のポケット部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆ（本発明のポケット部に該当する）を形成している。
【００１７】
スライドテーブル２には、各々のポケット部２７ａ〜２７ｆ内に、作動油等の非圧縮性の流体による圧力を供給するための流体管路２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆが形成されている。流体管路２８ａ〜２８ｆ中には、基台１に対するスライドテーブル２の変位により、各々のポケット部２７ａ〜２７ｆから流体圧力の変動が伝播しないように、絞り管路２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅ、２９ｆが設けられている（図３および図４示）。
【００１８】
基台１には、２つのポケット部２７ａ、２７ｅ内に各々その一部が臨むように容積変更装置４（後述するアクチュエータドライバ７と包括して、本発明のポケット部容積変更手段に該当する）が内蔵されている。図３に基づいて、ポケット部２７ａに対して取り付けられた容積変更装置４について詳述する。容積変更装置４は、ポケット部２７ａに連通するようにスライドテーブル２に形成されたアクチュエータ収容孔３０内に設けられている。容積変更装置４は、先端がポケット部２７ａ内に突出した略円柱形のピストン４１（本発明のピストンに該当する）を具備している。ピストン４１はシール材４２を介してスライドテーブル２に液密的に取り付けられ、かつ、ポケット部２７ａ内に進退可能なように、スライドテーブル２に対して移動可能に設けられている。
【００１９】
ピストン４１の後端部にはピストン凹部４１ａが形成され、この中には圧電素子により形成されたピエゾアクチュエータ４３（本発明の圧電素子に該当する）が内蔵されている。ピエゾアクチュエータ４３は、水晶、ロッシェル塩、圧電セラミックス等のいかなる圧電素子を使用してもよい。ピエゾアクチュエータ４３の先端はピストン４１の後端に当接するように設けられ、ピストン４１から離隔しないように接着剤等で接合されている。ピエゾアクチュエータ４３の後端には、電力供給用のハーネス４４が接続されている。
【００２０】
ハーネス４４を介して電圧を印加させることにより、ピエゾアクチュエータ４３が伸縮して、ピストン４１をポケット部２７ａ内に進退させる。容積変更装置４は、ピストン４１がポケット部２７ａ内から後退することによりポケット部２７ａの容積を増大させ、ポケット部２７ａ内に突出することによりポケット部２７ａの容積を減少させる。ここで、図３に示すように、容積変更装置４は基台１に対向したポケット部２７ａを形成する凹部２６ａの開口面積を減少させないように、凹部２６ａの側面等ではなく、ポケット部２７ａの底部に臨むように設けられている。
【００２１】
また、ピストン４１の側面には複数の円環状の冷却溝４１ｂが形成されており、これらは各々スライドテーブル２中に形成された複数の流路３１（本発明の流路に該当する）と連通している。スライドテーブル２に形成された流路３１を介して冷却溝４１ｂに作動油等の冷却流体を流動（供給および排出）させることにより、その駆動によって発熱するピエゾアクチュエータ４３を冷却している。図４に示したポケット部２７ｅに設けられた容積変更装置４も、上述した容積変更装置４と同様であるため説明は省略する。
【００２２】
図１に示すように、スライドテーブル２の側端部上面には、一対の取付ステー３２ａ、３２ｂが突出している。図１の左方に取り付けられた取付ステー３２ａには、一対の位置センサ５ａ、５ｂが取り付けられており、右方に取り付けられた取付ステー３２ｂには、単一の位置センサ５ｃが取り付けられている。取付ステー３２ａに設けられた位置センサ５ａは、基台１から突出した検出部１７の上面に対して離れた状態で対向するように取り付けられている。また、取付ステー３２ａに設けられた位置センサ５ｂは、検出部１７の側面に対して離れた状態で対向するように取り付けられている（図３示）。一方、取付ステー３２ｂに設けられた単一の位置センサ５ｃは、基台１の上面に対して離れた状態で対向するように取り付けられている（図４示）。
【００２３】
これらの位置センサ５ａ〜５ｃ（本発明の被支持体検出手段に該当する）は同一のものであって、渦電流式の位置センサまたは静電容量式の位置センサもしくはレーザー式の位置センサ等が使用され、基台１に当接することなしにスライドテーブル２の基台１に対する位置またはスライドテーブル２の基台１に対する姿勢を検出する非接触タイプのものである。尚、位置センサ５ａ〜５ｃのすべてあるいはいずれかは、基台１側に取り付けられていてもよい。
【００２４】
図２に示すように、油圧装置６（本発明の流体圧供給手段に該当する）は油圧を発生させるポンプユニット６１（駆動回路を含む）、各々ポンプユニット６１に油圧管路により接続された電磁弁である複数の減圧弁６２、および減圧弁６２に駆動電流を供給する駆動回路である減圧弁ドライバ６３により構成されている。
【００２５】
それぞれの減圧弁６２は上述した流体管路２８ａ〜２８ｆへと接続され、ポンプユニット６１により発生された油圧が減圧弁６２により減圧後された後、各ポケット部２７ａ〜２７ｆへと供給される。ポケット部２７ａ〜２７ｆ内に供給された油圧は、上述した基台１とスライドテーブル２との間の間隙により絞られてポケット部２７ａ〜２７ｆ内において保持され、保持された油圧がスライドテーブル２を押圧することによりスライドテーブル２が基台１の案内面１４ａ〜１６ｂに沿って移動可能に支持される。
【００２６】
駆動回路により形成されたアクチュエータドライバ７は、ハーネス４４を介して容積変更装置４のピエゾアクチュエータ４３と接続されており、ピエゾアクチュエータ４３に対して駆動電流を供給することにより作動させ、ポケット部２７ａ、２７ｅの容積を増減させポケット部２７ａ、２７ｅ内の圧力を変更している。ポンプユニット６１、減圧弁ドライバ６３およびアクチュエータドライバ７は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により形成された制御装置８（本発明の制御手段および変位速度検出手段に該当する）と電気的に接続されており、制御装置８には上述した位置センサ５ａ〜５ｃが電気的に接続されている。
【００２７】
これにより、制御装置８は位置センサ５ａ〜５ｃにより検出された基台１に対するスライドテーブル２の位置または姿勢に基づいて、ポンプユニット６１、減圧弁ドライバ６３およびアクチュエータドライバ７に対して駆動信号を発信してこれらの作動を制御し、各ポケット部２７ａ〜２７ｆへ供給する油圧の圧力または量、もしくはポケット部２７ａ、２７ｅの容積を変更している。
【００２８】
次に、図５に基づいて、制御装置８によるスライドテーブル２を支持するための制御方法について説明する。上述したように、ポンプユニット６１により発生させた油圧を減圧弁６２により調圧した後、各ポケット部２７ａ〜２７ｆへそれぞれ供給してスライドテーブル２を基台１により支持している。それとともに、マグネット１２とリニヤコイル２１の作動によりスライドテーブル２を基台１の案内面１４ａ〜１６ｂに沿って移動させている。
【００２９】
図５のステップＳ５０１に示したように、位置センサ５ａ〜５ｃによりスライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を検出し、ステップＳ５０２において、検出したスライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢に基づき、制御装置８により位置偏差および変位速度が演算される。スライドテーブル２の基台１に対する位置偏差とは、制御装置８に記憶されているスライドテーブル２の基台１に対する正規の位置または姿勢に対する検出された位置または姿勢の偏差をいう。また、スライドテーブル２の基台１に対する変位速度とは、検出されたスライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢の変化速度をいい、本実施形態においては検出されたスライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢の微分値を使用している。
【００３０】
次に、ステップＳ５０３において、演算されたスライドテーブル２の基台１に対する位置偏差が、制御装置８に記憶されている値Ｄ以下であると判定されると、スライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢の修正を行う必要はないため本制御フローは終了する。ステップＳ５０３において、演算されたスライドテーブル２の基台１に対する位置偏差が値Ｄより大きいと判定されるとステップＳ５０４へと進み、演算されたスライドテーブル２の基台１に対する変位速度が、制御装置８に記憶されている値Ｇより大きいか否かが判定される。
【００３１】
ステップＳ５０４において、スライドテーブル２の基台１に対する変位速度が値Ｇより大きいと判定されると、ステップＳ５０５へと進み、演算されたスライドテーブル２の基台１に対する位置偏差および変位速度に基づき、容積変更装置４のピエゾアクチュエータ４３の駆動量（駆動電流）を演算する。その後、ステップＳ５０６において、演算された駆動電流によりピエゾアクチュエータ４３を作動させる（既に、スライドテーブル２の位置または姿勢を修正するためにピエゾアクチュエータ４３が作動している場合は、演算された駆動電流に変更してピエゾアクチュエータ４３の作動を継続する）ことにより、ポケット部２７ａ、２７ｅの双方あるいは一方の容積を変化させてポケット部２７ａ、２７ｅ内の圧力を増減させ、スライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を修正する。
【００３２】
具体的には、図１において、スライドテーブル２が制御目標位置よりも鉛直下方に移動した場合、スライドテーブル２の下方に位置するポケット部２７ａの容積を減少させるように、ピストン４１をポケット部２７ａ内に突出させる。これにより、ポケット部２７ａの圧力が増加し、また、ポケット部２７ａから流出して、基台１とスライドテーブル２との間の間隙や絞り管路２９ａを流れる流体の量が増加することにより、スライドテーブル２を上方に押し上げる荷重を発生させ、制御目標位置に押し戻す。
【００３３】
一方、図１において、スライドテーブル２が制御目標位置よりも上方に移動した場合、上述した場合とは逆に、ポケット部２７ａの容積を増大させるように、ピストン４１をポケット部２７ａ内において後退させる。
また、スライドテーブル２が制御目標位置に対して傾いた場合、スライドテーブル２が基台１に近づいた側に位置するポケット部２７ａ、２７ｅの容積を減少させるように、ピストン４１をポケット部２７ａ、２７ｅ内に突出させる。これにより、スライドテーブル２を、変位した方向に対する反対方向に回転させる荷重を発生させ、制御目標位置に押し戻す。
【００３４】
この場合、スライドテーブル２が基台１に近づいた側に位置するポケット部２７ａ、２７ｅの容積を減少させることに代えて、スライドテーブル２が基台１から離れた側に位置するポケット部２７ａ、２７ｅの容積を増大させるように、ピストン４１をポケット部２７ａ、２７ｅ内において後退させてもよい。
あるいは、スライドテーブル２が基台１に近づいた側に位置するポケット部２７ａ、２７ｅの容積を減少させることに加えて、スライドテーブル２が基台１から離れた側に位置するポケット部２７ａ、２７ｅの容積を増大させてもよい。
【００３５】
ステップＳ５０４において、スライドテーブル２の基台１に対する変位速度が値Ｇ以下であると判定されると、ステップＳ５０７へと進み、演算されたスライドテーブル２の基台１に対する位置偏差および変位速度に基づき、ポンプユニット６１の駆動量（ポンプユニット６１へ供給される駆動電流）および減圧弁６２の駆動量（減圧弁ドライバ６３から各減圧弁６２へと供給される駆動電流）を演算する。その後、ステップＳ５０８において、演算された駆動電流を供給することにより、ポンプユニット６１の回転速度および少なくとも一つの減圧弁６２の減圧値の双方、またはいずれかを変更して、各ポケット部２７ａ〜２７ｆ内に供給する油圧の圧力および量、あるいはいずれか一方を変化させ、スライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を修正する。
【００３６】
本実施形態によれば、基台１とスライドテーブル２を備え、基台１の外周にはスライドテーブル２の外周面２３ａ〜２５ｂと対向して狭小の間隙が形成される案内面１４ａ〜１６ｂが形成され、スライドテーブル２には周囲が間隙に取り囲まれた凹部２６ａ〜２６ｆが設けられ、凹部２６ａ〜２６ｆと案内面１４ａ〜１６ｂとの間には所定の容積のポケット部２７ａ〜２７ｆが形成され、ポケット部２７ａ〜２７ｆ内には油圧装置６により油圧が供給され、ポケット部２７ａ〜２７ｆ内に供給された油圧は間隙により絞られてポケット部２７ａ〜２７ｆ内において保持され、保持された油圧がスライドテーブル２を押圧することによりスライドテーブル２が基台１の案内面１４ａ〜１６ｂに沿って移動可能に支持されている。また、スライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を検出する位置センサ５ａ〜５ｃと、スライドテーブル２に設けられ、一部がポケット部２７ａ、２７ｅ内に臨むように形成され、ポケット部２７ａ、２７ｅ内から後退することによりポケット部２７ａ、２７ｅの容積を増大させ、ポケット部２７ａ、２７ｅ内に突出することによりポケット部２７ａ、２７ｅの容積を減少させる容積変更装置４と、位置センサ５ａ〜５ｃにより検出されたスライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢に基づき、容積変更装置４を作動させることにより、ポケット部２７ａ、２７ｅの容積を変化させて圧力を増減させ、スライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を修正する制御装置８を備えている。
【００３７】
油圧を含んだポケット部２７ａ、２７ｅの容積を変化させると、非圧縮性の流体が、基台１とスライドテーブル２との間の間隙や絞り管路２９ａ、２９ｅを介して、ポケット部２７ａ、２７ｅに対して出入りするため、間隙や絞り管路２９ａ、２９ｅを通過する際の流体抵抗により動的な力が発生し、ポケット部２７ａ、２７ｅ内の圧力が動的に増減する。この現象を利用して、スライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を修正すれば、スライドテーブル２の急速な動きに追従可能となる。
【００３８】
したがって、上述した静圧軸受装置および静圧軸受装置によるスライドテーブル２の支持方法によれば、スライドテーブル２の位置または姿勢を修正できる周波数帯域が広がり、工作機械の加工負荷による振動等の高い周波数領域においてもスライドテーブル２の基台１に対する位置、姿勢を修正でき、スライドテーブル２に急速な動きが発生しても、スライドテーブル２の動きに対応してその位置、姿勢の修正を行うことができ、修正遅れが発生することがない。
【００３９】
尚、ここで、容積変更装置４を作動させ、ポケット部２７ａ、２７ｅの容積を変化させて、ポケット部２７ａ、２７ｅ内の圧力を動的に増減させる場合の動的とは、油圧装置６によるポケット部２７ａ〜２７ｆ内に供給する流体の圧力または流体の量を変化させて、スライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を修正する静的な変更手段に比較して、圧力等の時間的変化が大きく、その変化速度が速いことを意味している。
【００４０】
また、本実施形態によれば、容積変更装置４は、ポケット部２７ａ、２７ｅ内に進退可能なようにスライドテーブル２に対して液密的に取り付けられたピストン４１と、ピストン４１に当接するようにスライドテーブル２に取り付けられ、電圧を印加することにより伸縮してピストン４１をポケット部２７ａ、２７ｅ内に進退させるピエゾアクチュエータ４３により形成されている。
圧電素子により形成されたピエゾアクチュエータ４３は電圧の印加による伸縮の応答性が速く、したがって、上述した静圧軸受装置によれば、よりいっそうスライドテーブル２の急速な動きに対応可能となる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、スライドテーブル２には、作動油が流動することによりピエゾアクチュエータ４３を冷却する流路３１が形成されている。
したがって、上述した静圧軸受装置によれば、スライドテーブル２の急速な動きに対応して、ピエゾアクチュエータ４３を高周波で駆動することによる発熱を解消することができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、制御装置８はスライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢の変化速度を演算し、演算されたスライドテーブル２の基台１に対する変位速度が所定値Ｇよりも大きい場合には、容積変更装置４を作動させてポケット部２７ａ、２７ｅの容積を増減させることにより、圧力を変化させてスライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を修正する。また、演算されたスライドテーブル２の基台１に対する変位速度が所定値Ｇ以下の場合には、油圧装置６によってポケット部２７ａ〜２７ｃ内に供給する油圧の圧力および量、またはそのいずれかを変化させて、スライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を修正する。
【００４３】
したがって、上述した静圧軸受装置によれば、スライドテーブル２の変位速度が所定値Ｇよりも大きく、スライドテーブル２の位置または姿勢が動的に変化している場合には、ポケット部２７ａ、２７ｅの容積を変化させてポケット部２７ａ、２７ｅ内の圧力を動的に増減させることにより、スライドテーブル２の急速な動きに対応してスライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を修正することができる。
【００４４】
また、スライドテーブル２の変位速度が所定値Ｇ以下であり、スライドテーブル２の位置または姿勢が静的に変化している場合には、ポケット部２７ａ〜２７ｆ内に供給する油圧の圧力および量、またはそのいずれかを変化させてスライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を修正することにより、容積変更装置４では補償できない静的な変位に対しても対応可能となる。
尚、ここで、被支持体の位置または姿勢が動的に変化する場合の動的とは、被支持体の位置または姿勢の変化周波数が高く、その変化速度が速いことを意味している。
【００４５】
また、本実施形態によれば、容積変更装置４は、基台１に対して対向するポケット部２７ａ、２７ｅを形成する凹部２６ａ、２６ｅの開口面積を減少させない位置に設けられている。
したがって、上述した静圧軸受装置によれば、容積変更装置４を設けることにより、基台１に対して対向する凹部２６ａ、２６ｅの開口面積が変化してポケット部２７ａ、２７ｅからスライドテーブル２に印加される押圧力が影響を受けるようなことがなく、スライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢の修正が正確に行える。
【００４６】
また、本実施形態によれば、位置センサ５ａ〜５ｃはスライドテーブル２に取り付けられ、基台１に当接することなしにスライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を検出する非接触タイプのセンサである。
したがって、上述した静圧軸受装置によれば、位置センサ５ａ〜５ｃはスライドテーブル２の基台１に対する動きにより位置ずれすることがなく、正確にスライドテーブル２の基台１に対する位置または姿勢を検出することができる。また、スライドテーブル２の動きにより損傷を受けることもなく、位置センサ５ａ〜５ｃの耐久性を向上させることができる。
【００４７】
＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
凹部２６ａ〜２６ｆは、スライドテーブル２側ではなく基台１側に設けてもよいし、双方に形成してもよい。
【００４８】
容積変更装置４も、スライドテーブル２側ではなく基台１側に設けてもよいし、双方に形成してもよい。
容積変更装置４は、ポケット部２７ａ、２７ｅ以外のポケット部２７ｂ〜２７ｄ、２７ｆに設けてもよいし、すべてのポケット部２７ａ〜２７ｆに設けてもよい。
【００４９】
容積変更装置４は、ピストン４１を設けずに、ポケット部２７ａ〜２７ｆ内に圧電素子が直接に臨むように形成し、圧電素子がポケット部２７ａ〜２７ｆ内で膨張または収縮することにより、ポケット部２７ａ〜２７ｆ内の圧力を変化させるように形成してもよい。
ポケット部２７ａ〜２７ｆ内へ供給される圧力媒体は、非圧縮性の流体であればどのようなものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態による静圧軸受装置の基台とスライドテーブルの構造を示した断面図
【図２】図１に示したスライドテーブルを支持するための制御装置等を表したブロック図
【図３】図１に示したスライドテーブルの左方のガイド部の部分詳細図
【図４】図１に示したスライドテーブルの右方のガイド部の部分詳細図
【図５】図１および図２に示した静圧軸受装置によるスライドテーブルの支持方法を示すフローチャート
【符号の説明】
【００５１】
図面中、１は基台（固定体）、２はスライドテーブル（被支持体）、４は容積変更装置（ポケット部容積変更手段）、５ａ，５ｂ，５ｃは位置センサ（被支持体検出手段）、６は油圧装置（流体圧供給手段）、７はアクチュエータドライバ（ポケット部容積変更手段）、８は制御装置（制御手段、変位速度検出手段）、１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂは案内面、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂはスライドテーブルの外周面、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆは凹部、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ，２７ｆはポケット部、３１は流路、４１はピストン、４３はピエゾアクチュエータ（圧電素子）を示している。
【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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