[發(fā)明專利]靜壓軸承裝置以及具備靜壓軸承裝置的工作臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010293517.6
• 申請(qǐng)日: 2010-09-21
• 公開（公告）號(hào): CN102135137A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 內(nèi)村勝次;伊藤守
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新東工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): F16C32/06
• 分類號(hào): F16C32/06
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王軼;李偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通過加壓氣體使移動(dòng)體相對(duì)于固定體浮起，對(duì)其進(jìn)行支承并使其移動(dòng)的高精度的靜壓軸承裝置以及具備靜壓軸承裝置的工作臺(tái)。

背景技術(shù)

以往，在要求高精度定位的加工裝置、檢查裝置、半導(dǎo)體制造裝置等中使用采用靜壓氣體的靜壓軸承裝置。圖9表示現(xiàn)有的靜壓軸承裝置的例子。如圖9(A)所示，靜壓軸承裝置100的構(gòu)成包括：形成為方柱狀的固定體120、和形成為包圍固定體120并能夠沿著固定體120移動(dòng)地構(gòu)成的移動(dòng)體110。圖9(B)表示圖9(A)的X-X截面放大說明圖。在移動(dòng)體110的滑動(dòng)面110a上形成有靜壓衰減器111，該靜壓衰減器111具備：與加壓氣體的供給源連通并噴出加壓氣體的噴出口111a、將從噴出口111a噴出的加壓氣體沿著滑動(dòng)面110a分配的通氣槽111b。通氣槽111b例如形成為槽深度大約30μm、槽寬度1000μm的矩形截面形狀的槽。

在靜壓軸承裝置100中，能夠使加壓氣體從靜壓衰減器111噴出到移動(dòng)體110的滑動(dòng)面110a與固定體120之間形成的軸承間隙G1中，從而能夠使移動(dòng)體110在固定體120上浮起，并使其沿著固定體120的延伸方向移動(dòng)。這樣，由于靜壓軸承裝置100是移動(dòng)體110與固定體120非接觸的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此不易發(fā)生振動(dòng)且能夠高精度地定位。

近年來，在用靜壓軸承裝置進(jìn)行超高精度的加工、測(cè)量時(shí)，要求更高的定位精度，例如要求定位精度為10nm以下，這就使至今為止不是問題的移動(dòng)體的微小振動(dòng)成為問題。

移動(dòng)體的振動(dòng)起因于軸承間隙G1內(nèi)流動(dòng)的加壓氣體成為不穩(wěn)定的狀態(tài)。加壓氣體雖然在層流區(qū)域或紊流區(qū)域均成為穩(wěn)定的氣流，但在兩者的中間區(qū)域，由于氣體的壓力變動(dòng)劇烈因此氣流成為不穩(wěn)定的狀態(tài)。在此，由于層流和紊流的遷移區(qū)域處于雷諾數(shù)Re＝2000～3000的范圍，因此如果Re≤2000時(shí)則為層流狀態(tài)。由于在層流狀態(tài)下加壓氣體為平緩的氣流，因此不產(chǎn)生振動(dòng)。

為了抑制這樣的靜壓軸承裝置中移動(dòng)體的振動(dòng)，例如在專利文獻(xiàn)1中公開了對(duì)通氣槽的流路模式形狀進(jìn)行改進(jìn)，從而難以發(fā)生紊流的流路形成技術(shù)。

在專利文獻(xiàn)2中公開了通過減小靜壓衰減器的滑動(dòng)面的表面粗糙度，來減小氣體流動(dòng)的粘性阻力從而不發(fā)生紊流的技術(shù)。

在專利文獻(xiàn)3中公開了以與專利文獻(xiàn)1或2相反的想法，通過使靜壓衰減器的滑動(dòng)面的氣體流出部粗糙化，消除紊流和層流的遷移并形成穩(wěn)定的紊流區(qū)域從而防止振動(dòng)的技術(shù)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2003-194059號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開平6-307449號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利3260869號(hào)公報(bào)

然而，如專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)那樣，在使用具有角部的流路模式形狀、矩形狀的通氣槽時(shí)，存在以下問題：在角部等處由于軸承間隙的變化等而易使加壓空氣的氣流散亂，特別是在為了提高靜壓軸承的剛性而增大加壓氣體的流量時(shí)容易發(fā)生紊流從而發(fā)生振動(dòng)。

如專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)那樣，當(dāng)將靜壓衰減器的滑動(dòng)面的表面粗糙度Ra加工成0.1μm以下的非常平滑的面時(shí)，則存在制造成本增加的問題。

另外，由于移動(dòng)體和固定體的軸承間隙在移動(dòng)體的移動(dòng)過程中容易變化，因此如專利文獻(xiàn)3記載的技術(shù)那樣，即使將滑動(dòng)面的表面粗糙度做得粗糙而積極地形成紊流，也會(huì)變成層流和紊流的中間區(qū)域。由紊流產(chǎn)生的振動(dòng)不具有固定的振動(dòng)頻率，而是從十到幾十kHz這樣寬范圍頻率的振動(dòng)，因此不能使靜壓軸承裝置的共振頻率脫離該微小振動(dòng)頻率的頻帶。在因該微小振動(dòng)而使靜壓軸承裝置產(chǎn)生了共振時(shí)，還能引起增大到數(shù)百nm的振動(dòng)振幅的情況。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)高精度的靜壓軸承裝置以及具備靜壓軸承裝置的工作臺(tái)，根據(jù)適用的供氣壓力，構(gòu)成節(jié)流孔、通氣槽等，，以在加壓氣體的通氣路徑的全體區(qū)域維持層流狀態(tài)，由此防止振動(dòng)的發(fā)生。