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支承单元以及采用了该支承单元的移动作业台装置和线性移动导向装置

申请号 CN200480008597.9 申请日 2004-06-25 公开(公告)号 CN1768392A 公开(公告)日 2006-05-03
申请人 喜开理株式会社; 日本东北先锋公司; 发明人 梅津茂裕; 下山龙郎; 内田孝二;
摘要 一种支承单元,使得移动作业台装置中 基台 和作业台之间的连接变得容易。支承单元(Uα)具有一对平面 轴承 板(31a、31b),在两 平面轴承 板(31a、31b)的内侧分别配置了球面轴承板(34a、34b)。而且,夹在两球面轴承板(34a、34b)间而配置了球面轴(35)。并且,在平面轴承板(31a、31b)和球面轴承板(34a、34b)之间构成了平面轴承,在球面轴承板(34a、34b)和球面轴(35)之间构成了球面轴承,使得支承单元(Uα)对于5轴方向有一定的 自由度 。借助于该自由度的高度,就能在基台和作业台之间容易地连接支承单元(Uα)。
权利要求

1.一种支承单元,安装在第1对手侧部件和第2对手侧部件上, 用于把第2对手侧部件支承在第1对手侧部件上,其特征在于,
具有安装到第1对手侧部件上的第1安装部件和安装到第2对手 侧部件上的第2安装部件,
在第1安装部件和第2安装部件之间,设有对于沿着互相正交的 X、Y、Z各方向的直线轴和该各直线轴在回转方向的回转轴的6轴中 除了1个直线轴以外的所有的轴,确保移动的自由度轴承构造。
2.根据权利要求1所述的支承单元,其特征在于,所述轴承构 造由球面轴承和平面轴承构成。
3.根据权利要求1所述的支承单元,其特征在于,所述轴承构 造由球面轴承、第1直线轴承和与该第1直线轴承正交的第2直线轴 承构成。
4.一种支承单元,其特征在于,
具有轴体、夹着该轴体而配置的一对第1轴承体和再从外侧夹着 这些第1轴承体而配置的一对第2轴承体,
轴支承所述轴体的第1轴承部设在所述第1轴承体上,轴支承该 第1轴承体的第2轴承部设在所述第1轴承体或所述第2轴承体上,
所述两个第1轴承部或所述两个第2轴承部中的一方构成为球面 轴承,并且另一方构成为平面轴承。
5.根据权利要求4所述的支承单元,其特征在于,设有连接所 述两个第2轴承体彼此的连接体。
6.根据权利要求5所述的支承单元,其特征在于,设有一对所 述连接体,由所述两个第2轴承体和所述两个连接体构成框架状,在 该框架内配置了所述两个第1轴承体和所述轴体。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的支承单元,其特征在 于,所述第1轴承部和第2轴承部都由静压轴承构成。
8.根据权利要求7所述的支承单元,其特征在于,在所述第1 轴承体上设有向第1轴承部导入从第2轴承部喷出的压缩气体的导入 口。
9.一种支承单元,其特征在于,
具有安装轴、围着该安装轴而配置的一对第1轴承体、夹着该第 1轴承体而配置的一对第2轴承体和再从外侧夹着这些第2轴承体而 配置的一对第3轴承体,
轴支承所述安装轴的第1轴承部设在所述第1轴承体上,轴支承 该第1轴承体的第2轴承部设在所述第2轴承体上,轴支承该第2轴 承体的第3轴承部设在所述第2轴承体或所述第3轴承体上,
所述第1轴承部构成为对所述安装轴在轴线方向的移动进行导向 的直线轴承,所述两个第2轴承部或所述两个第3轴承部中的一方构 成为球面轴承,并且另一方构成为对在与所述轴线方向正交的方向的 移动进行导向的直线轴承。
10.根据权利要求9所述的支承单元,其特征在于,设有连接所 述两个第3轴承体彼此的连接体。
11.根据权利要求10所述的支承单元,其特征在于,设有一对 所述连接体,由所述两个第3轴承体和所述两个连接体构成框架状, 在该框架内配置了所述两个第1轴承体、两个第2轴承体和所述安装 轴。
12.一种移动作业台装置,具有:基台;在该基台上以规定间隔 配置的3个或以上的支承单元;与该各支承单元对应设置,与对应的 支承单元分别连接的各线性作动器;以及与所述各支承单元连接的作 业台,通过对所述各线性作动器进行驱动控制,使所述作业台相对于 所述基台进行移动和回转,其特征在于,
由权利要求1至3中任意一项所述的支承单元构成所述各支承单 元,
各支承单元的所述第1安装部件或第2安装部件中的一方与所述 线性作动器连接,并且另一方与所述作业台连接。
13.根据权利要求12所述的移动作业台装置,其特征在于,在 所述基台上设有承受所述作业台的负荷的作业台轴承部。
14.根据权利要求13所述的移动作业台装置,其特征在于构成 为,由静压轴承构成所述作业台轴承部,对该静压轴承供给压缩气体, 从而使作业台以非接触状态支承在基台上,另一方面,通过静压轴承 而吸引气体,从而使所述作业台吸着固定在基台上。
15.一种移动作业台装置,是直动导向装置,该直动导向装置具 有长尺状的导向部件、可沿着该导向部件直线移动地受到支承的滑 和使该滑块沿着所述导向部件移动的驱动机构,在该驱动机构和滑块 之间设有用于连接两者的支承单元,所述移动作业台装置的特征在 于,
由权利要求1至3中任意一项所述的支承单元构成所述各支承单 元,
该支承单元的所述第1安装部件或第2安装部件中的一方与所述 驱动机构连接,并且另一方与所述滑块连接,在该连接状态下没有自 由度的所述1个直线轴为所述滑块的直线移动方向。

说明书全文

技术领域

发明涉及精密测量装置、精密组装装置、半导体制造装置等中 利用的移动作业台装置和该装置中使用的支承单元。

背景技术

近几年,在半导体集成电路中,为了实现0.25~0.3μm的线宽, 要求准直精度为0.1μm以下。为了进行这种高精度定位,移动作业台 装置被用于半导体制造装置中。还有,在精密测量装置和精密组装装 置等中也要求高精度定位,因而移动作业台装置也被用于该各装置中。
作为现有移动作业台装置,所谓的X-Y-θ作业台是公知的。X-Y- θ作业台一般是把X、Y和θ三轴方向各自的移动机构从基台重叠起 来,在其上侧支承作业台的构成。
然而,X、Y和θ三轴方向各自的移动机构重叠起来的装置存在以 下各种问题:部件数量增加;从基台到作业台的高度变高,不稳定, 并且上侧的移动机构依次受到了下侧的移动机构的影响,精度下降; 使X、Y和θ三轴方向各自的移动机构组合时的组装精度的确保很困 难;以及由于各X、Y、θ用的各自的电缆的移动,容易发生由电缆等 损伤引起的故障。
作为解决该问题点的装置,例如日本国特许第2700050号公报提 出了使由导向部件和移动部件构成的一对直动导向轴承各自的移动部 件可回转地结合,构成支承单元,一方导向部件与基台,另一方导向 部件与作业台连接的装置。
然而,上述现有支承单元中,移动部件彼此结合,而且导向部件 只容许移动部件在导向方向的自由度,因而各导向部件和各移动部件 的自由度基本上不存在。因此,基台和作业台不保持大体上完全平行(具 体为0.05μm以下)就不能很好地安装支承单元,不仅支承单元的安装 作业繁杂,而且勉强安装了时轴承部分有可能歪斜而妨碍顺畅的动 作。
还有,作为具有同样问题的装置,可以列举直动导向装置。直动 导向装置中公知的是,设有用于使滑沿着导向块直线移动、为了驱 动该滑块而采用了滚珠螺栓滚珠螺母的驱动机构,由支承单元来连 接驱动机构和滑块的装置。该直动导向装置在支承单元的安装时也会 产生与上述同样的问题。
本发明是鉴于上述情况而提出的,其主要的目的在于获得一种安 装作业容易且对轴承部分不产生歪斜的支承单元以及采用了该支承单 元的移动作业台装置和直动导向装置。

发明内容

本发明所涉及的支承单元如下构成。即,一种支承单元,安装在 第1对手侧部件和第2对手侧部件上,用于把第2对手侧部件支承在 第1对手侧部件上,其中,具有安装到第1对手侧部件上的第1安装 部件和安装到第2对手侧部件上的第2安装部件,在第1安装部件和 第2安装部件之间,设有对于沿着互相正交的X、Y、Z各方向的直 线轴和该各直线轴在回转方向的回转轴的6轴中除了1个直线轴以外 的所有的轴,确保移动的自由度的轴承构造。
根据该构成,在第1安装部件和第2安装部件之间,对于所有6 轴中的5轴,移动的自由度得以确保。因此,将其用于移动作业台装 置时,假定例如在基台的线性作动器上连接了第1安装部件的状态下, 要对作业台连接第2安装部件的话,即使它们之间的位置精度不足, 也能以上述自由度的高度来填补,支承单元的连接作业就很容易。同 样,在把支承单元用于直动导向装置时,假定例如在驱动机构上连接 了第1安装部件的状态下,要对滑块连接第2安装部件的话,即使它 们之间的位置精度不足,也能以上述自由度的高度来填补,作为接头 的支承单元的连接作业就很容易。
上述支承单元中,作为对于除了1个直线轴以外的所有轴都确保 移动的自由度的轴承构造,可以通过球面轴承和平面轴承的组合来实 现。还可以通过球面轴承、第1直线轴承和与其正交的第2直线轴承 的组合来实现。
在把以上的支承单元用于使作业台相对于基台移动和回转的移动 作业台装置的场合,把支承单元的上述第1安装部件或第2安装部件 中的一方与配置在基台上的线性作动器连接,并把另一方与上述作业 台连接即可。在该情况下优选的是,在上述基台上设置承受上述作业 台的负荷的作业台轴承部。以前是支承单元其自身支承着作业台的负 荷,不过,原本支承单元具有多个可动部件,因而不能说作业台的支 承刚性高。对于这一点,如果在支承单元以外,另外设置专用的轴承 部,就能提高作业台的支承刚性,并且不对支承单元施加不合理的负 荷,这是其优点。
还有,在该情况下也可以构成为,由静压轴承构成上述作业台轴 承部,对该静压轴承供给压缩气体,从而把作业台以非接触状态支承 在基台上,另一方面,通过静压轴承而吸引气体,从而把作业台吸着 固定在基台上。如果这样构成,在作业台的移动和回转的位置调整完 成之后,就吸着固定在基台上,所以在作业台侧的作业中不会有该作 业台产生振动的不良情况,能进行高精度作业。
还有,作为支承单元的其它用途的例子,可以列举用于直动导向 装置的情况。即,可以用于具有导向部件、可沿着该导向部件直线移 动地受到支承的滑块和驱动该滑块的驱动机构的直动导向装置。在该 情况下,把支承单元的上述第1安装部件或第2安装部件中的一方与 驱动机构连接,并把另一方与滑块连接,在该连接状态下没有自由度 的上述1个直线轴为滑块的直线移动方向,这样配置即可。根据这样 的构成,即使导向部件所致的导向方向和驱动机构所致的滑块的移送 方向的平行度低,也能不困难地安装支承单元,此时也不产生轴承部 分的歪斜。
此处,作为上述支承单元的第1具体例,可以列举如下:具有轴 体、夹着该轴体而配置的一对第1轴承体和再从外侧夹着这些第1轴 承体而配置的一对第2轴承体,轴支承上述轴体的第1轴承部设在上 述第1轴承体上,轴支承该第1轴承体的第2轴承部设在上述第1轴 承体或上述第2轴承体上,上述两个第1轴承部或上述两个第2轴承 部中的一方构成为球面轴承,并且另一方构成为平面轴承。
根据该构成,以第2轴承体和轴体的关系来看的话,平面轴承所 给出的在平面方向的自由度和基于球面轴承的回转自由度得以确保。 因此,将其用于移动作业台装置时,假定例如在基台的线性作动器上 连接了轴体的状态下,要对作业台连接第2轴承体的话,即使它们之 间的位置精度不足,也能以上述自由度的高度来填补,支承单元的连 接作业就很容易。
在作为第1具体例而给出的上述支承单元中,优选的是,设置连 接上述两个第2轴承体彼此的连接体。这是由于通过用连接体进行连 接,就能做成用支承单元单体来固定两个第2轴承体的位置关系的装 置。还有,在该情况下优选的是,设置一对上述连接体,由两个第2 轴承体和两个连接体构成框架状,在该框架内配置上述两个第1轴承 体和上述轴体。
还有,优选的是,上述第1轴承部和第2轴承部都由静压轴承来 构成。这是因为这样就能提高轴承部的精度。还有,该情况下更优选 的是,在第1轴承体上设置向第1轴承部导入从第2轴承部喷出的压 缩气体的导入口。这样就能由第1轴承部和第2轴承部共用用于从外 部供给压缩气体的流路,使流路构成简化,这是其优点。
还有,作为上述支承单元的第2具体例,可以列举如下:具有安 装轴、围着该安装轴而配置的一对第1轴承体、夹着该第1轴承体而 配置的一对第2轴承体和再从外侧夹着这些第2轴承体而配置的一对 第3轴承体,轴支承上述安装轴的第1轴承部设在上述第1轴承体上, 轴支承该第1轴承体的第2轴承部设在上述第2轴承体上,轴支承该 第2轴承体的第3轴承部设在上述第2轴承体或上述第3轴承体上, 上述第1轴承部构成为对上述安装轴在轴线方向的移动进行导向的直 线轴承,上述两个第2轴承部或上述两个第3轴承部中的一方构成为 球面轴承,并且另一方构成为对在与上述轴线方向正交的方向的移动 进行导向的直线轴承。
根据该构成,以安装轴和第3轴承体的关系来看的话,一对互相 正交的直线轴承所给出的在平面方向的自由度和基于球面轴承的回转 自由度得以确保。
附图说明
图1是一实施方式中的移动作业台装置的俯视图。
图2是该移动作业台装置的侧视图。
图3是该移动作业台装置的局部剖面主视图。
图4是图2中的A-A线剖视图。
图5是图4中的B-B线剖视图。
图6是另一例中的移动作业台装置的俯视图。
图7是又另一例中的移动作业台装置的局部剖面主视图。
图8是另一例中的支承单元的剖视图。
图9是表示用于直动导向装置的例子的俯视图。
图10是另一例中的支承单元的俯视图及其C-C线剖视图。

具体实施方式

以下,参照图1至图5来说明一实施方式。另外,图1是移动作 业台装置11的俯视图,图2是同移动作业台装置11的侧视图,图3 是同移动作业台装置11的局部剖面主视图(图2、3都只图示1个支承 单元Uα),图4是图2的A-A线剖视图,图5是图4的B-B线剖视 图。
移动作业台装置11是用于使作业台13相对于基台12在X-Y-θ 这3轴方向移动和回转的装置。另外,X-Y平面是沿着基台12上面 的假想平面,θ方向是以与X-Y平面正交的Z轴为中心的回转方向。 本实施方式中,在基台12的中央部形成了在上下方向贯通的中央孔 14。还有,作业台13形成为圆筒状,其内周空间与上述中央孔14连 通。在作业台13上,如图3中两点点划线所示,安装了夹具15,夹 具15的下端位置为作业部16。作业部16可以按照作业内容而任意设 定成例如支承特定的部件的装置,或具有特定的作业机器的装置等。
如图3所示,在基台12上面的中央孔14的周缘位置,围着该中 央孔14而埋入了由多孔质体组成的环形多孔质板21。另外,环形多 孔质板21可以由例如烧结、烧结、烧结不锈等金属材料来构 成,此外也可以由烧结三氟化树脂、烧结四氟化树脂、烧结尼龙树脂、 烧结聚缩树脂等合成树脂材料,或烧结、烧结陶瓷等来构成。本 说明书中以后说明的各多孔质体也同样。
在环状多孔质板21的背面侧形成了流通槽22,与流通槽22连 通而形成了第1流路23。第1流路23与在基台12的一侧面上形成的 第1端口24连通。另外,可以考虑第1端口24形成为为连接例如配 管而形成了雌螺栓的雌螺栓孔,或设置单按接口(ワンタツチ继手)等 各种形态。本说明书中以后说明的各端口也同样。
第1端口24与来自未图示的压给排源的配管连接。这样,从 压力给排源供给压缩空气等压缩气体,该压缩气体就通过第1端口24、 第1流路23和流通槽22,从环形多孔质板21的整个表面即上面喷出。 结果,作业台13就以非接触状态支承在基台12上。在该非接触状态 下进行作业台13在X-Y-θ方向的移动回转调整。另一方面,由压力 给排源排出压缩气体,从而通过流通槽22、第1流路23和第1端口 24来吸引位于环形多孔质板21的表面上的气体。结果,作业台13相 对于基台12就以接触状态保持在其位置上。以这种保持状态就能防 止在进行了X-Y-θ方向的移动回转调整之后在作业部16的作业途中 作业台13变得不稳定。
另外,在基台12上面的中央孔14的周缘位置,在环形多孔质板 21的内周侧,形成了围着该中央孔14且向上方开口的环状槽26。还 形成了与环状槽26的底面连通的第2流路27,第2流路27与在基台 12的一侧面上形成的第2端口28连通。
第2端口28与来自未图示的真空源的配管连接。因此,来自真 空源的吸引力通过第2流路27和第2端口28而吸引环状槽26上方 的空气等气体。结果,在来自环形多孔质板21的压缩气体的喷出所 进行的作业台13的悬浮有不稳定倾向时,由于来自环状槽26的气体 吸引而提高了轴承刚性,作业台13就以稳定的状态非接触地支承在 基台12上。还有,在环形多孔质板21的内周侧进行气体吸引,结果 就阻止或降低了从环形多孔质板21喷出的压缩气体达到作业部16一 侧,压缩气体的流动就不会给半导体等作业对象带来坏影响。
在上述基台12和作业台13之间设有多个支承单元Uα、Uβ、 Uγ。即,在作业台13的外周侧,在把中央孔14的中心作为中心点 的同心圆上设有多个支承单元Uα、Uβ、Uγ。本实施方式中,采用 3个支承单元Uα、Uβ、Uγ,它们在上述同心圆上以120度间隔来 配置。支承单元Uα、Uβ、Uγ是为了使作业台13相对于基台12在 X-Y-θ方向移动和回转而设置的。用α、β、γ来区别说明各支承单 元Uα、Uβ、Uγ的本地(ロ一カル)坐标系的话,例如支承单元Uα 配置成以横轴αx为上述同心圆的法线方向,以纵轴αy为切线方向。 另外,其它支承单元Uβ、Uγ也同样。各支承单元Uα、Uβ、Uγ 都为同一构成,因而以下以图1中配置在右侧的支承单元Uα为中心 来说明该构成。
支承单元Uα具有:平行配置的一对平面轴承板31a、31b;配 置在两平面轴承板31a、31b的一端侧的安装板32;以及配置在两平 面轴承板31a、31b的另一端侧的支承板33。并且,该各板31~33 的端部间互相由螺栓紧固,各板31~33整体组装成框架状。在该组 装状态下,成为两平面轴承板31a、31b平行、且安装板32和支承 板33平行的矩形框架。
在上述矩形框架内,在两平面轴承板31a、31b的内侧,分别配 置了球面轴承板34a、34b。平面轴承板31a、31b和球面轴承板34 a、34b的相对面分别为平坦面。还有,球面轴承板34a、34b的宽 度比矩形框架内的平面轴承板31a、31b的宽度窄,且其高度比平面 轴承板31a、31b的高度低。因此,球面轴承板34a、34b能沿着平 面轴承板31a、31b的平坦面相对移动。
在上述矩形框架内,在两球面轴承板34a、34b的内侧,配置有 被两球面轴承板34a、34b夹着的球面轴35。球面轴承板34a、34b 和球面轴35的相对面分别为同一曲率的球面,球面轴35能沿着球面 轴承板34a、34b的球面相对回转。
在两平面轴承板31a、31b上,在其相对面上分别埋入了由平坦 地形成了表面的多孔质体构成的平面多孔质板41a、41b。在两平面 多孔质板41a、41b的大致中央部形成了在表背方向贯通的贯通孔37 a、37b,在两平面多孔质板41a、41b的表面侧围着贯通孔37a、37b 形成了环状的分隔槽38a、38b。在两平面多孔质板41a、41b的背 面侧分别形成了流通凹所42a、42b。在两平面轴承板31a、31b和 支承板33上形成了与两流通凹所42a、42b连通的共用的第3流路43。 第3流路43与在支承板33的一侧面上形成的第3端口44连通。
第3端口44与配管45的一端连接,该配管45的另一端连接到 基台12的上面侧。在基台12上形成了通过未图示的流路而与配管45 连通的第4端口46。另外,第4端口46设在各支承单元Uα、Uβ、 Uγ的每一个上。第4端口46与来自未图示的压力供给源的配管连接。
这样,从压力供给源供给压缩空气等压缩气体,该压缩气体就通 过第4端口46、基台12内的流路、配管45、第3端口44、第3流路 43和流通凹所42a、42b而从平面多孔质板41a、41b的整个表面上 喷出。此处,由于贯通孔37a、37b的存在,平面多孔质板41a、41b 的表背两面间的压力就会消失,所以在平面多孔质体41a、41b和球 面轴承板34a、34b之间就可能不会产生静压。可是,在本实施方式 中,如上所述,围着贯通槽37a、37b而形成了分隔槽38a、38b。 因此,压力就会从与分隔槽38a、38b连通的未图示的大气开放槽释 放,从而在分隔槽38a、38b的外周侧,表背面间的压力差就会变大, 就能产生静压。结果,球面轴承板34a、34b就以非接触状态支承在 平面轴承板31a、31b上。
在两球面轴承板34a、34b上,在其相对面上分别埋入了由球面 地形成了表面的多孔质体构成的球面多孔质板47a、47b。在两球面 多孔质板47a、47b的背面侧,分别形成了流通凹部48a、48b。在 两流通凹部48a、48b的底面侧,分别形成了使流通凹部48a、48b 和平面多孔质板47a、47b之间连通的连通孔49a、49b。连通孔49 a、49b与平面多孔质板41a、41b的贯通孔37a、37b连通。因此, 从平面多孔质板47a、47b的贯通孔37a、37b供给的压缩气体就通 过连通孔49a、49b和流通凹部48a、48b而从球面多孔质板47a、 47b的整个表面上喷出。结果,球面轴35就以非接触状态支承在球面 轴承板34a、34b上。
在基台12上设有在αy方向延伸的线性作动器51。线性作动器51 具有:由螺栓等固定在基台12上的导轨52;沿着该导轨52滑动的滑 块53;以及驱动滑块53的未图示的驱动部。驱动部例如由线性达 等构成,由未图示的控制装置进行驱动控制。另外,线性作动器51 固定在基台12上,因而到驱动部的配线不会由于支承单元Uα的动作 而受影响。上述球面轴35固定在滑块53上。即,在球面轴35的中 心位置形成了在上下方向贯通的螺栓孔54,由插通该螺栓孔54的螺 栓55把球面轴35固定在滑块53上。
在作业台13上的对支承单元Uα的安装部分,形成了用于该安 装的平坦安装面57,安装板32固定在平坦安装面57上。即,从正面 看,平坦安装面57比安装板32少许大些,在平面安装面57的面内 配置了安装板32的状态下由螺栓58固定。
其它支承单元Uβ、Uγ也具有与以上说明了的支承单元Uα同 样的构成,只是其安装位置和安装方向与上述的不同。
在按以上方式构成的移动作业台装置11中,在进行作业台13的 X-Y-θ方向的位置调整时,首先,从与第1端口24连接的压力给排 源供给压缩气体,使作业台13相对于基台12悬浮。与此一起,由与 第2端口28连接的真空源来产生吸引力,向基台12一侧吸引作业台 13。这样,作业台13就在提高了轴承刚性的状态下非接触地支承在 基台12上,能使作业台13稳定,并且能降低各支承单元Uα、Uβ、 Uγ所进行的作业台13的位置调整时的负荷。
其次,在该状态下,各支承单元Uα、Uβ、Uγ各自的线性作 动器51按规定量Δαy、Δβy、Δγy进行动作。这样,由该动作量 Δαy、Δβy、Δγy唯一地决定作业台13的X-Y-θ方向的位移, 进行该位置调整。另外,在该位置调整时,例如在支承单元Uα中, 如图4(b)所示,使平面轴承板31a、31b等相对于球面轴承板34a、 34b在αx方向滑动,使此外的部分相对于球面轴35在αθ方向回转。
还有,在该位置调整进行中,从各第4端口46也常时供给压缩 气体,使得平面轴承板31a、31b和球面轴承板34a、34b之间的滑 动移动、球面轴承板34a、34b和球面轴35之间的回转移动也顺畅 进行。
在该位置调整后,由与第1端口24连接的压力给排源进行吸引, 成为作业台13与基台12接触而被保持的状态。这样就能防止在进行 了作业台13的X-Y-θ方向的移动回转调整之后,在后续的作业部16 处的作业中,作业台13变得不稳定。另外,从第2端口28总有吸引 作业台13的力起作用,所以不进行来自第1端口24的积极的吸引, 而是仅仅停止压缩气体的供给,对大气开放,就能以接触状态来保持 作业台13。
以上说明了的支承单元Uα中,在平面轴承板31a、31b间,球 面轴承板34a、34b能在αx方向和αz方向移动,球面轴35能在把 αx轴、αy轴、αz轴作为中心的所有回转方向回转。即,平面轴承 板31a、31b间的间隔是一定的,且在αy方向只由线性作动器51来 制约移动,所有6轴中的5轴有自由度。结果,在基台12和作业台13 之间连接支承单元Uα的作业就极为容易。即,不会出现像现有支承 单元中,在装配时各轴不是直的话就不能很好地组装,或轴承部分 有可能歪斜这种不良情况。例如,如图5(b)所示,倾斜着也能进行支 承单元Uα的连接。
还有,在支承单元Uα中,在两平面轴承板31a、31b间不进行 αx方向的定位就能装配球面轴承板34a、34b和球面轴35,因而支 承单元Uα的组装作业就会更容易。
还有,支承单元Uα、Uβ、Uγ不是直接支承作业台13的负荷, 而是由从设在基台12上的1个推力轴承,即环形多孔质板21喷出的 压缩气体所进行的非接触支承所给出的所谓静压轴承来支承上述负 荷,因而作业台13的支承刚性高。而且,能通过环形多孔质体21而 吸引其表面的气体,从而吸着固定作业台13,所以在作业部16所进 行的作业中不会产生振动等不良情况,能实现精度高的作业。
另外,不限于以上说明了的一实施方式,也可以以例如以下作为 别的例子而给出的方式来实施。
(a)上述实施方式中,在平面轴承板31a、31b上设有平面多孔 质板41a、41b,在球面轴承板34a、34b上设有球面多孔质板47a、 47b,不过,也可以在球面轴承板34a、34b上设置平面多孔质板41 a、41b。即,也可以在球面轴承板34a、34b的内侧面上设置球面 多孔质板47a、47b,并且在球面轴承板34a、34b的外侧面上设置 平面多孔质板41a、41b。
上述实施方式中,球面轴承板34a、34b沿着平面轴承板31a、 31b的轴承面滑动了时,因球面轴承和平面轴承的轴芯偏离而出现偏 负荷,与平面轴承的轴承面正交的方向(图4的αy方向)的轴承刚性就 会下降。对于这一点,根据本例,球面多孔质板47a、47b和平面多 孔质板41a、41b都设在球面轴承板34a、34b上,因而能消除偏负 荷所引起的轴承刚性的偏差。另外,在以下说明的各其它例子中也可 以基于同样的理由来变更轴承部分的配置。
(b)在图6所示的移动作业台装置11A中,在作业台13的周方向 以90度间隔配置了支承单元Uα、Uβ、Uγ。即,平行配置了支承 单元Uα和支承单元Uβ,与其正交而配置了支承单元Uγ。根据该 构成,与上述以120度间隔配置了各支承单元Uα、Uβ、Uγ的场合 相比,作业台13的位置调整时的控制会变得简单,这是其优点。
(c)使向球面轴承板34a、34b的压缩气体供给与向平面轴承板31 a、31b的压缩气体供给兼用,不过,也可以另外采用专用的配管来 进行向球面轴承板34a、34b的压缩气体供给。在该情况下优选的是, 配管由细软的管子构成,要不妨碍球面轴承板34a、34b的动作。如 果按以上方式构成,就不需要在平面多孔质板41a、41b上形成贯通 孔37a、37b和分隔槽38a、38b,也不需要在球面轴承板34a、34b 上形成连通孔49a、49b,部件的加工就会变得容易。
(d)在图7所示的移动作业台装置11B中,在作业台13(本例的作 业台在装配的关系上由上下分离的作业台构成体互相连接而成。)上形 成了槽13A,该槽13A与基台12上的中央孔14周缘部在具有一定的 空隙的状态下成为嵌合的状态。并且,在基台12的下面侧嵌入了环 形多孔质板21A,在其背面侧形成了与上述第1流路23连通的流通 槽22A。根据该构成,就能实现可对抗相对于作业台13的偏负荷的 支承强度,还可以根据需要上下反过来使用移动作业台装置11B,这 是其优点。而且,即使不采用上述实施方式中的吸引用的环状槽26 也能确保充分的轴承刚性,这也是其优点。
(e)在图8所示的支承单元UA中,轴承部分的排列顺序与上述实 施方式不同。即,从外侧按顺序配置了球面轴承板61a、61b,在其 内侧配置了平面轴承板62a、62b,再在其内侧配置了棱轴63。在球 面轴承板61a、61b的相对面侧埋入了球面多孔质板64a、64b,它 以非接触状态支承平面轴承板62a、62b的球面部65a、65b,使其 可回转,在平面轴承板62a、62b的相对面侧埋入了平面多孔质板66 a、66b,它以非接触状态支承棱轴63,使其可沿着相对面移动。流 路构成等与上述实施方式几乎没有不同,因而省略说明。另外,图8(b) 表示平面轴承板62a、62b和棱轴63从图8(a)的初期状态回转后的 状态。在该构成中,也能获得与上述实施方式相同的效果。
(f)支承单元Uα、Uβ、Uγ其单体中,相对于装配成矩形框架 状的平面轴承板31a、31b、安装板32和支承板33,球面轴承板34 a、34b和球面轴35成为在上下方向能脱落的构成。因而,可以在支 承单元Uα、Uβ、Uγ上设置防止其脱落的止件。作为锁止件,可 以列举例如在平面轴承板31a、31b的相对面中与球面轴承板34a、 34b的上下的端部接近的位置突设的锁止件部。
(g)不限于采用3个支承单元Uα、Uβ、Uγ的装置,可以采用 4个支承单元。还有,对于各轴承部分,可以采用除使用了多孔质板 21、41、47的静压轴承以外的滑动轴承滚动轴承。再有,线性作动 器51,不限于上述装置,可以采用由滚珠螺栓和螺母组成的构成等其 它构成的装置。
(h)如图9所示,在用于直动导向装置71的接头中也可以采用上 述支承单元U。即,在向一方向延伸的导向块72的外周侧配置滑块73, 使它们之间产生静压,从而把滑块73非接触地支承在导向块72上。 这样就能维持非接触状态而使滑块73沿着导向块72移动。滑块73 的移动由与导向块72邻接而配置的驱动机构74来实现。
驱动机构74具有:与导向块72大体上平行配置的支承框架75; 由支承框架75的较长方向两端可回转地支承的滚珠螺栓76;可随滚 珠螺栓76的回转而在该滚珠螺栓76的轴线方向移动的滚珠螺母77; 以及用于止挡滚珠螺母77的回转的设置在上述支承框架75的底面上 的线性导轨78。还有,马达80固定在支承框架75的端部,马达80 的输出轴81通过耦合件79而与滚珠螺栓76连接。因此,通过对马 达80进行正逆回转控制,滚珠螺母77就会沿着线性导轨78直线移 动。
上述支承单元U的球面轴35固定在滚珠螺母77,上述支承单 元U的安装板32由螺栓58固定在滑块73上。因此,随着滚珠螺母 77的直线移动,滑块73就沿着导向块72在图中箭头方向直线移动。 此处,支承单元U具有以上述实施方式中说明了的构成,因而即使导 向块72和线性导轨78(或滚珠螺栓76)的平行度低,由于支承单元U 的自由度的高度,也能吸收该误差,因而组装作业很容易,并且轴承 部分不会歪斜。
另外,在该情况下,支承单元U和滑块73会一体地进行直线移 动,因而可以通过支承单元U而供给用于在滑块73和导向块72之间 产生静压的压缩气体。
(i)图10所示的支承单元UB与上述实施方式不同,是不采用静 压的类型的装置。即,支承单元UB具有平行配置的一对间隔保持板 83a、83b、在两间隔保持板83a、83b的一端侧配置的安装板84以 及在两间隔保持板83a、83b的另一端侧配置的支承板85,该各板83~ 85的端部间互相由螺栓紧固,从而把各板83~85整体组装成框架状。 在该组装状态下,成为两间隔保持板83a、83b平行、安装板84和 支承板85平行的矩形框架。
在上述矩形框架内,在横方向延伸的导轨86a、86b固定在两间 隔保持板83a、83b的内侧。并且,分别设有沿着两导轨86a、86b 在横方向移动的滑块87a、87b,与该滑块87a、87b一体设有球面 轴承板88a、88b。因此,滑块87a、87b和球面轴承板88a、88b 能沿着导轨86a、86b在横方向相对移动。
在上述矩形框架内,在两球面轴承板88a、88b的内侧,被两球 面轴承板88a、88b夹着而配置了球面体89。球面轴承板88a、88b 和球面体89的相对面都是同一曲率的球面,球面体89能沿着球面轴 承板88a、88b的球面相对回转。
在球面体89的中心部形成了在上下方向贯通的插通孔90,该插 通孔90被安装轴91插通。安装轴91在插通孔90内在其轴线方向(上 下方向)可相对移动。在安装轴91的下部形成了螺栓孔92,螺栓孔92 在下面侧开口。另外,在球面轴承板88a、88b和球面体89之间, 插通孔90和安装轴91之间,未图示,设有用于使滑动阻力降低的滑 动轴承、滚转轴承等轴承。
按以上方式构成的支承单元UB,如果用于例如上述实施方式中 的移动作业台装置11时,利用螺栓孔92把安装轴91固定在基台12 上,把安装板84固定在作业台13上。于是,球面体89就能相对于 安装轴91在上下方向(Z方向)移动,球面轴承板88a、88b就能相对 于球面体89在回转方向(θ方向)移动,包括间隔保持板83a、83b的 上述矩形框架就能相对于球面轴承板88a、88b在横方向(X方向)移 动。结果,在支承单元UB中,与上述实施方式一样,也能确保5轴 方向的自由度。而且,根据该例,不需要产生静压,不需要用于此的 压缩气体供给用配管,这是其优点,能避免与配管的阻塞和破损伴随 的故障。
另外,在本例中,从支承单元UB的内侧按顺序确保了上下方向、 回转方向、横方向的自由度,不过,该顺序可以是任意的。例如,在 内侧确保横方向的自由度,在其外侧确保上下方向的自由度,再在其 外侧确保回转方向的自由度,这样的构成只要变更各部件的配置和形 状就能容易地应对。还有,安装轴91也可以不是圆柱状而是棱柱状。
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