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静压气体轴承

阅读：907发布：2020-05-12

IPRDB可以提供静压气体轴承专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种静压气体轴承。在真空环境下使用的静压气体轴承具备：引导轴；及容纳引导轴且沿轴向能够移动的筒状的滑块(20)。滑块(20)通过将多个板状部件(20A～20D)连结而构成。在板状部件彼此之间的接合面存在由弹性模量小于板状部件的弹性模量且比板状部件柔软的材料制成的膜(24)。，下面是静压气体轴承专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种静压气体轴承，其在真空环境下使用，并且具备：引导轴；及容纳该引导轴且沿轴向能够移动的筒状的滑块，所述静压气体轴承的特征在于，所述滑块通过将多个板状部件连结而构成，在所述板状部件彼此之间的接合面存在由弹性模量小于所述板状部件的弹性模量且比所述板状部件柔软的材料制成的膜。

2.根据权利要求1所述的静压气体轴承，其特征在于，所述板状部件由陶瓷制成，所述膜通过铝蒸镀而形成。

说明书全文

静压气体轴承

技术领域

[0001] 本发明涉及一种在真空环境下使用的静压气体轴承。

背景技术

[0002] 在真空环境下使用的轴承要求不污染真空腔室内。作为这种轴承，已知有静压气体轴承。静压气体轴承构成为，通过从设置于滑块内的空气垫喷出压缩气体，使滑块相对于引导轴能够平滑地移动。静压气体轴承具有：不会像滚动轴承或线性引导件那样产生来自润滑油或滑动面的微细杂质的优点。

[0003] 在将板材接合在一起而形成滑块的情况下，为了防止真空腔室内的真空度大幅下降，重点需要防止供给至滑块内的压缩气体从板材彼此之间的接合面泄漏。例如，在专利文献1中记载有：在由顶板、底板、侧板构成的可动体的板之间的间隙中涂布气密保持性较高的溶剂的内容。而且，在专利文献2中记载有：在利用螺栓将顶板、底板及侧板彼此连结而成的移动体的连结面封入粘接剂作为密封剂并使其固化的内容。

[0004] 以往技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本特开2004-28214号公报

[0007] 专利文献2：日本特开2002-333022号公报

发明内容

[0008] 发明要解决的技术课题

[0009] 如专利文献1那样在板之间的间隙中涂布溶剂的情况下，存在因溶剂的老化而导致密封效果下降或者老化的溶剂从间隙中脱落而成为微细的杂质的问题。并且，如专利文献2那样，若用粘接剂粘接板彼此之间，则存在难以为了维修或调整而分解移动体的问题。

[0010] 本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于提供一种在真空环境下使用的静压气体轴承中，减少或防止气体从构成滑块的板状部件的接合面泄漏的技术。

[0011] 用于解决技术课题的手段

[0012] 本发明的一种实施方式提供一种静压气体轴承，其具备：引导轴；及容纳引导轴且沿轴向能够移动的筒状的滑块。滑块通过将多个板状部件连结而构成，在板状部件彼此之间的接合面存在由弹性模量小于板状部件的弹性模量且比板状部件柔软的材料制成的膜。

[0013] 根据该实施方式，在将板状部件彼此连结的情况下，比板状部件更柔软的膜被压扁而填补接合面的间隙，因此无需使用粘接剂或溶剂等，仅通过连结即可减少或防止气体从接合面的泄漏。

[0014] 板状部件可以由陶瓷制成，膜可以通过铝蒸镀而形成。由此，能够轻松地在板状部件的接合面上形成膜。

[0015] 另外，将以上的构成要件的任意组合、本发明的构成要件及表现在装置、方法及系统等之间相互替换的方式也作为本发明的方式而有效。

[0016] 发明效果

[0017] 根据本发明，在真空环境下使用的静压气体轴承中，能够减少或防止气体从构成滑块的板状部件的接合面的泄漏。

附图说明

[0018] 图1是本发明的一种实施方式所涉及的静压气体轴承的概略立体图。

[0019] 图2是构成静压气体轴承的滑块的立体图。

[0020] 图3是用于说明静压气体轴承的工作原理的图。

[0021] 图4是表示一种实施例所涉及的滑块的空气泄漏量的表。

具体实施方式

[0022] 以下，在各附图中，对相同或相等的构成要件、部件标注相同符号，并适当省略重复说明。并且，在各附图中，为了方便理解，适当放大、缩小表示了部件的尺寸。并且，在各附图中，省略了在实施方式的说明中并不重要的部件的一部分。

[0023] 图1是本发明的一种实施方式所涉及的静压气体轴承10的概略立体图。静压气体轴承10包括：沿一个方向延伸的引导轴12；在内部容纳引导轴12且沿着引导轴12能够在轴向上移动的筒状的滑块20。引导轴12的两端支承于底座14。

[0024] 滑块20以与引导轴12之间具有微小间隙的方式安装于引导轴12上。如后面详细叙述，通过从设置于滑块20的内部的空气垫喷出压缩气体(例如空气)，滑块20能够沿着引导轴12平滑地移动。

[0025] 静压气体轴承10例如在电子束曝光装置等在真空腔室内工作的装置中用于可动载物台的驱动。在与电子束曝光装置一同使用的情况下，若静压气体轴承为磁性体，则有可能对电子束的轨道带来影响，因此，引导轴12、底座14及滑块20由非磁性体材料(例如，陶瓷)制成。

[0026] 例如，与使用滚动轴承或线性引导件的滑块相比，静压气体轴承10不会产生来自润滑油等溶剂或滑动面的微细杂质，因此，尤其适合在真空环境下使用。

[0027] 图2是滑块20的立体图。滑块20是剖面形状呈长方形的筒状，其通过组合四张板状部件20A～20D而构成。板状部件通过多个螺栓22而彼此连结在一起。在组装静压气体轴承10时，在将板状部件彼此连结时需要进行微调，以便在引导轴12与滑块20的内表面之间形成所希望的间隙。

[0028] 在各个板状部件20A～20D的内侧(即，与引导轴12相对的面)形成有多个空气垫30。空气垫30喷出从未图示的供气系统供给过来的高压气体而在滑块20与引导轴12之间的微小间隙中形成高压气体层，由此使滑块20从引导轴12浮起。

[0029] 在各个板状部件20A～20D的两端，以包围多个空气垫30的方式形成有差动排气用的排气槽34、36。排气槽34、36分别与排气泵(未图示)连接，从而向外部排出滑块20的内部空间的气体。由此，不让压缩气体从引导轴12与滑块20之间的间隙泄漏，从而防止真空腔室内的真空度下降。另外，由于这种滑块的结构众所周知，因此在本说明书中省略进一步的详细说明。

[0030] 图3是用于说明组装有静压气体轴承10的气动致动器的工作原理的图。如图3所示，在引导轴12上固定有将形成于滑块20的内部的气动伺服室40沿轴向区划为两个伺服室40A、40B的隔壁42。在伺服室40A连接有用于实现从伺服室40A排出压缩气体或向伺服室40A送入压缩气体的供气系统17A，在伺服室40B连接有用于实现从伺服室40B排出压缩气体或向伺服室40B送入压缩气体的供气系统17B。供气系统17A具备伺服阀16A及压缩气体供给源
18A，供气系统17B具备伺服阀16B及压缩气体供给源18B。

[0031] 若向空气垫30供给压缩空气，则滑块20相对于引导轴12稍微浮起。在此，例如，若向伺服室40A供给压缩空气并且从伺服室40B排出压缩空气，则隔壁42作为活塞起作用，使得滑块20向图中的左侧方向移动。如此，通过控制伺服阀16A、16B的开度，能够使滑块20相对于引导轴12移动至任意的位置。由于这种气动致动器的工作原理众所周知，因此在本说明书中省略进一步的详细说明。

[0032] 返回图2，由于构成滑块20的各个板状部件的材料(即，陶瓷)的硬度较高且出于加工精确度及加工成本的问题，无法将板状部件的接合面形成为完全平滑的面。因此，如图2中箭头所示，在板状部件的接合面产生自滑块20内朝向外部的气体的泄漏。若该气体的泄漏量较大，则会导致真空腔室内的真空度下降，从而无法确保规定的真空度。

[0033] 因此，在本实施方式中，在构成滑块20的板状部件20A～20D的接合面设置由弹性模量小于板状部件的材料的弹性模量且比板状部件柔软的材料制成的膜24。如此一来，在利用螺栓22将板状部件彼此连结的情况下，接合面的膜24被压扁而填补接合面上的微细凹凸，因此能够减少从接合面的气体的泄漏量。膜24例如优选通过铝蒸镀而形成。利用蒸镀，能够轻松地在接合面上形成膜。

[0034] 另外，膜的材料只要是弹性模量小于滑块材料(本实施方式中为陶瓷)的弹性模量且比滑块材料柔软而且能够在接合面形成均匀的膜的材料均可，并不只限于铝。并且，也可以利用蒸镀法以外的方法来形成膜。例如，可以利用钛蒸镀或镀锌来在板状部件的接合面形成膜，也可以将铝薄膜或树脂片材等设置在板状部件的接合面。

[0035] (实施例)

[0036] 为了确认上述实施方式的效果，针对三种供试体A～C，实施了从滑块的板状部件的接合面的气体的泄漏量的比较试验。供试体A为仅通过螺栓连结而组装的滑块。供试体B为板状部件的接合面的表面粗糙度小于供试体A的板状部件的接合面的表面粗糙度且仅通过螺栓连结而组装的滑块。供试体C为板状部件的接合面的表面粗糙度与供试体B的板状部件的接合面的表面粗糙度相同并且在接合面形成铝蒸镀膜之后通过螺栓连结而组装的滑块。

[0037] 在该试验中，测定了将上述静压气体轴承10设置在真空腔室内并向滑块20的内部空间供给压缩空气时的、从板状部件的接合面的空气泄漏量。

[0038] 图4是表示该试验结果的图表。图表的横轴表示滑块的内部空间的空气压，图表的纵轴表示从滑块的板状部件的接合面的空气泄漏量。由图4可知，与仅通过螺栓进行连结的供试体A、B相比，在板状部件的接合面实施了铝蒸镀的供试体C的从接合面的泄漏量大幅减少。

[0039] 而且，针对组装完滑块后松开螺栓然后重新拧紧螺栓的滑块，也进行了同样的试验。在该情况下，与图4相同，也确认到了与供试体A、B相比，在板状部件的接合面实施了铝蒸镀的供试体C的从接合面的泄漏量大幅减少。

[0040] 如以上说明，根据本实施方式，通过在构成滑块的板状部件彼此之间的接合面设置由弹性模量小于板状部件的材料的弹性模量且比板状部件柔软的材料制成的膜，在将板状部件彼此连结的情况下，比板状部件柔软的膜被压扁而填补接合面上的间隙，因此无需使用粘接剂或溶剂等，仅通过连结即可减少或防止从接合面的气体的泄漏。

[0041] 由于不使用粘接剂，因此，即使在组装完滑块之后，为了维修或调整还能够分解或再组装滑块。并且，由于不使用溶剂，因此还能够避免因溶剂的老化而导致密封效果下降或产生微细杂质的问题。

[0042] 以上，对实施方式所涉及的静压气体轴承的结构进行了说明。该实施方式只是例示，本领域技术人员应该理解其各个构成要件的组合存在各种变形例，而且这样的变形例也包含于本发明的范围内。

[0043] 在实施方式中，对静压气体轴承由非磁性体(尤其由陶瓷)制成的情况进行了叙述，但是，本发明也能够适用于由磁性体制成的静压气体轴承。

[0044] 在实施方式中，对静压气体轴承的引导轴及滑块具有长方形的剖面形状的情况进行了叙述，但是，本发明也能够适用于具备具有任意剖面形状的引导轴及滑块的静压气体轴承。

[0045] 在实施方式中，对组装有静压气体轴承的气动致动器进行了说明，但是，本发明不管有没有致动器能够适用于任何静压气体轴承。

[0046] 符号说明

[0047] 10-静压气体轴承，12-引导轴，20-滑块，20A～20D-板状部件，22-螺栓，24-膜。

[0048] 产业上的可利用性

[0049] 根据本发明，在真空环境下使用的静压气体轴承中，能够减少或防止气体从构成滑块的板状部件的接合面泄漏。

标题	发布/更新时间	阅读量
气体轴承-专利编号CN101305192B	2020-05-11	278
气体轴承-专利编号CN101305192A	2020-05-11	328
中跨气体轴承-专利编号CN102753834B	2020-05-12	904
气体轴承-专利编号CN101484713A	2020-05-11	327
一种气体轴承-专利编号CN110594295A	2020-05-13	553
一种气体轴承-专利编号CN108412897A	2020-05-12	765
气体轴承密封件-专利编号CN107304685A	2020-05-12	470
静压气体轴承-专利编号CN107429742A	2020-05-12	905
多孔气体轴承-专利编号CN110578751A	2020-05-11	221
气体轴承-专利编号CN2490356Y	2020-05-13	1031

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