CN104204571A - 静压气体轴承及使用该静压气体轴承的直动引导装置 - Google Patents

Abstract

静压气体轴承(1)包括：合成树脂制的轴承体(2)；轴承基体(4)，该轴承基体(4)通过紧固构件(3)一体地与轴承体(2)接合；环状密封构件(5)，该环状密封构件(5)安装于轴承体(2)，以防止压缩空气从一体地接合后的轴承体(2)及轴承基体(4)之间的间隙漏出；以及自激振动衰减机构(6)。

Description

静压气体轴承及使用该静压气体轴承的直动引导装置

技术领域

本发明涉及一种静压气体轴承及使用该静压气体轴承的直动引导装置。

背景技术

在精密机床、半导体曝光装置等中，要求以高精度定位加工工具、基板等被加工物。因而，作为被加工物的载置台的定位装置，采用的是使用几乎没有摩擦的静压气体轴承的直动引导装置。在这种直动引导装置中，在作为被加工物的载置台的可动台与作为引导构件的导轨之间设置压缩空气的润滑膜，并构成为使上述可动台相对于导轨以不接触的方式移动。

作为上述直动引导装置所使用的静压气体轴承的空气吹出口的节流形式，有多孔质节流、表面节流、小孔节流、自成节流等，可根据不同的用途，一边调节载荷容量及轴承刚性等一边使用具有上述节流形式的静压气体轴承。

例如，在专利文献1中记载有在静压气体轴承垫中使用材料颗粒的直径大致均匀且能获得开气孔的均等性这样的碳石墨类的材料来作为轴承构件，其中，上述静压气体轴承垫固定于被支承体和支承体中的任一方，经由其轴承构件利用供给到轴承面的加压空气将支承体支承成能自由移动。

另外，在专利文献2中，提出了一种静压气体轴承，该静压气体轴承包括：由多孔质体构成的母材；以及由多孔板构成的表面节流孔层，上述表面节流孔层接合在上述母材上，上述多孔板是通过预先对通孔的直径及分布进行调节以实现所期望的空气通过量而制作成的，上述静压气体轴承通过表面节流孔层喷出气体，并利用其静压对被支承体进行支承。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开昭63－231020号公报

专利文献2：日本专利特开2001-56027号公报

专利文献3：日本专利特开2008－82449号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

上述以往的静压气体轴承尽管能实现超低摩擦、超高精度及超高速运转，但由于主要使用高强度的金属或陶瓷作为轴承材料，并且需要对由上述轴承材料构成的轴承面进行高精度的研磨精加工等，因此，存在成本必然高的问题。

然而，在不要求上述超低摩擦、超高精度及超高速运转的、例如以不接触的方式搬运液晶屏等物品或是在不发生温度变化的情况下使物品水平移动的用途中，尽管使用静压气体轴承具有可使装置的结构简化等优点，但另一方面，由于静压气体轴承自身昂贵，因此，在上述用途中并未广泛地应用，这是实际情况。

鉴于上述实际情况，为了提供能在各种领域中应用的廉价的静压气体轴承，本申请人先前提出了一种静压气体轴承，该静压气体轴承的轴承构件和轴承基体形成为一体，其中，上述轴承构件是合成树脂制的，且在上表面具有自成节流孔形状或小孔节流孔形状的多个空气吹出口，在下表面具有与上述多个空气吹出口连通的供气槽，上述轴承基体以覆盖上述供气槽的方式接合在上述轴承构件的下表面，并具有与上述供气槽连通的供气口(专利文献3)。

根据上述专利文献3记载的静压气体轴承，能使用模具通过注塑成型来形成构成静压气体轴承的合成树脂制的轴承构件，不需要进行机械加工，并且上述轴承基体也仅形成与上述轴承体连通的供气口，仅通过将轴承体与轴承基体接合，就能对静压气体轴承进行组装，从而能廉价地大量生产。

然而，由于专利文献3中记载的静压气体轴承中的空气吹出口是使用模具通过注塑成型而形成的，因此，形成直径为0.2～0.4mm左右的、直径比较大的自成节流孔或小孔节流孔形状，存在从上述空气吹出口吹出的供气吹出量过多而导致自激振动的可能性，使得静压气体轴承对被支承体的支承不稳定，在实际使用时仍需要进行改进。

本发明为解决上述问题而作，其目的在于提供一种能在不导致自激振动的情况下稳定地对被支承体进行支承的廉价的静压气体轴承以及使用该静压气体轴承的直动引导装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的静压气体轴承包括：合成树脂制的轴承体，该轴承体具有圆环状凹部、环状凹槽及作为自成节流孔的多个空气吹出孔，其中，上述圆环状凹部在上述轴承体的一个面上开口且形成于该一个面，上述环状凹槽在上述轴承体的另一个面上开口且形成于该另一个面，上述多个空气吹出孔的一端开口于环状凹槽，另一端在圆环状凹部中开口；轴承基体，该轴承基体包括供气通路，该供气通路的一端在上述轴承基体的与上述轴承体的一个面相对的一个面上开口，且在该一端处与圆环状凹部连通，朝上述供气通路的另一端供给气体，并且，上述轴承基体与上述轴承体一体地结合；以及自激振动衰减机构，自激振动衰减机构包括空气室和至少一个节流孔，其中，上述空气室形成于轴承体或轴承基体，上述至少一个节流孔的一端在轴承体的另一个面的中央部开口，且另一端朝空气室开口。

根据本发明的静压气体轴承，由于自激振动衰减机构包括空气室和至少一个节流孔，上述至少一个节流孔的一端在轴承体的一个面的中央部开口，且另一端朝空气室开口，能利用上述自激振动衰减机构来抑制自激振动的产生，因此，能稳定地进行被支承体的支承。

在本发明的优选例中，圆环状凹部由圆环状的内侧小径外周面、圆环状的内侧大径外周面以及圆环状台阶部面限定，其中，上述内侧大径外周面相对于上述内侧小径外周面扩径，上述圆环状台阶部面在内周缘处与内侧小径外周面的下缘连接，在外周缘处与内侧大径外周面的上缘连接，在这种情况下，本发明的静压气体轴承也可以还包括环状密封构件，该环状密封构件与内侧大径外周面及圆环状台阶部面接触而配置于圆环状凹部，并且与轴承基体的一个面弹性接触，若包括上述环状密封构件，则能具有高密闭性地将轴承基体与轴承体一体地结合。

圆环状凹部还可以由截头圆锥面限定，该截头圆锥面从轴承体的一个面朝向另一个面连续地形成为尾端宽。

在本发明的静压气体轴承中，环状凹槽优选具有至少0.3mm的宽度，更优选具有0.3～0.1mm的宽度，并优选具有至少0.01mm的深度，更优选具有0.01～0.05mm的深度。空气吹出孔在一端优选具有至少30μm的直径，更优选具有30～120μm的直径，只要在圆环状凹部与环状凹槽之间形成自成节流孔即可。

在本发明的静压气体轴承中，空气室既可以形成于轴承体，作为代替，也可以形成于轴承基体，在优选例中，空气室包括在轴承体的一个面上开口且形成于该轴承体的凹部，上述凹部在轴承体的一个面上的开口被与轴承体的一个面相对的轴承基体的另一个面封闭，在上述例子的情况下，凹部也可以由从轴承体的另一个面朝向一个面形成为尾端宽的截头圆锥面限定，而形成为研钵状。

至少一个节流孔优选具有0.8～1.2mm的直径，更优选具有1mm的直径，此外，在自激振动衰减机构具有多个节流孔的情况下，多个节流孔也可以分别具有50～65μm的直径，此外，自激振动衰减机构也可以具有直径为0.8～1.2mm的至少一个节流孔和直径为50～65μm的至少一个节流孔。

环状凹槽、空气吹出孔及节流孔优选分别利用能从二氧化碳激光、YAG激光、UV激光及受激准分子激光等中进行选择的加工用激光，通过激光加工形成。

当环状凹槽、空气吹出孔及多个节流孔分别通过激光加工形成时，与切削等机械加工相比，能瞬间形成上述环状凹槽、空气吹出孔及多个节流孔，不仅能实现大量生产，而且能廉价地制作。

在本发明的静压气体轴承中，轴承体也可以还包括：大径环状凹槽，该大径环状凹槽形成在轴承体的另一个面上，并且在上述环状凹槽的外侧包围该环状凹槽；多个第一放射状凹槽，这些第一放射状凹槽的一个端部朝上述环状凹槽开口，另一个端部朝大径环状凹槽开口；小径环状凹槽，该小径环状凹槽形成在轴承体的另一个面上，并且在上述环状凹槽的内侧被该环状凹槽包围；以及多个第二放射状凹槽，这些第二放射状凹槽的一个端部朝环状凹槽开口，另一个端部朝小径环状凹槽开口，上述第一放射状凹槽及第二放射状凹槽只要分别通过激光加工形成即可。

本发明的静压气体轴承也可以还包括球体收容元件，该球体收容元件设于轴承基体，并且具有球体收容凹部，上述球体收容元件也可以具有在轴承基体的另一个面上开口且形成于该轴承基体的截头圆锥凹部或半球凹部作为球体收容部，此外，既可以包括：圆柱状凹部，该圆柱状凹部在轴承基体的另一个面上开口并形成于该轴承基体；以及块体，该块体具有在一个面上开口的截头圆锥凹部作为球体收容凹部，并且嵌合固定于上述圆柱状凹部，也可以包括：圆柱状凹部，该圆柱状凹部在轴承基体的另一个面上开口并形成于该轴承基体；以及块体，该块体具有在一个面上开口的半球凹部作为球体收容凹部，并且嵌合固定于圆柱状凹部。

在包括上述球体收容元件的静压气体轴承中，例如球销的球体也可以以与轴承基体或块体自由滑动地接触的方式配置在球体收容凹部，在这种情况下，在静压气体轴承上附带绕球体旋转的自动调芯功能。

附带上述自动调芯功能的静压气体轴承能理想地用于作为被加工物的载置台的定位装置的直动引导装置。

本发明的包括静压气体轴承的直动引导装置包括：引导构件，该引导构件具有上表面引导面及两侧引导面；可动台，该可动台配置在上述引导构件的外侧，并且具有与上表面引导面相对的上板及与两侧引导面相对的一对侧板；球销，该球销以使球体朝向引导构件的方式立设在上述可动台的上板的下表面及一对侧板各自的内表面中的至少一个面上；上述静压气体轴承，该静压气体轴承配置在上述球销的球体与和上述至少一个面相对的上表面引导面及两侧引导面之间；以及未必具有球体收容元件的上述静压气体轴承，该静压气体轴承配置在上述至少一个面以外的可动台的上板的下表面及一对侧板各自的内表面与和上述至少一个面以外的可动台的上板的下表面及一对侧板各自的内表面相对的上表面引导面及两侧引导面之间，球销的球体分别收容在具有球体收容元件的上述静压气体轴承的球体收容元件的球体收容部中，以使该静压气体轴承的轴承基体以上述球体为中心相对于球销自由摆动，未必具有球体收容元件的上述静压气体轴承中的至少一个静压气体轴承的轴承基体固定在上述至少一个面以外的可动台的上板的下表面及一对侧板各自的内表面上。

根据本发明的直动引导装置，通过从轴承体的多个空气吹出孔对引导构件的引导面喷射压缩空气，从而能利用在轴承体的一个面与引导面之间形成的空气润滑膜来将可动台保持成与引导面不接触的状态，在这种情况下，由于经由节流孔而在轴承体的一个面与引导面之间连通的空气室发挥振动衰减作用，因此，静压气体轴承能抑制自激振动的产生，此外，即便轴承体的一个面与引导面之间的轴承间隙(几μm～几十μm程度)不均匀，在轴承间隙中产生压力差，也能利用上述压力差，将轴承体朝轴承间隙变得均匀的方向自动调芯，并保持与引导面平行的状态，因此，引导构件及可动台的平行度、直角度等部件精度能够是比较粗的精度，能提供除了静压气体轴承自身的低成本之外，还廉价的直动引导装置。

在本发明的静压气体轴承中，轴承体优选由聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂等热塑性合成树脂形成，此外，轴承基体优选由聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂等热塑性树脂形成，抑或由在这些热塑性树脂中含有30～50质量％的玻璃纤维、玻璃粉末、碳素纤维或无机填充材料的含加强填充材料的热塑性合成树脂形成，抑或是由铝或铝合金形成。上述合成树脂制的轴承体及轴承基体既可以通过机械加工合成树脂原材料而形成，也可以使用模具通过注塑成型来形成。

发明效果

根据本发明，可提供一种能抑制自激振动的产生并能大量生产且廉价的静压气体轴承以及使用该静压气体轴承的直动引导装置。

附图说明

图1是本发明实施方式的优选例的俯视说明图。

图2是图1所示的例子的沿II－II线的向视剖视说明图。

图3是图1所示的例子的仰视说明图。

图4是图2所示的轴承体的仰视说明图。

图5是图4所示的轴承体的沿V－V线的向视剖视说明图。

图6是图2所示的轴承体的局部放大剖视说明图。

图7是图2所示的轴承基体的仰视说明图。

图8是图7所示的VIII－VIII线的向视剖视说明图。

图9是用于对图1所示的例子的制造方法进行说明的、轴承体原材料与轴承基体的组装体的剖视说明图。

图10是本发明实施方式的优选的另一例子的俯视说明图。

图11是图10所示的例子的沿XI－XI线的向视剖视说明图。

图12是用于对图10所示的例子的制造方法进行说明的、轴承体原材料与轴承基体的组装体的剖视说明图。

图13是本发明实施方式的优选的又一例子的俯视说明图。

图14是轴承基体的另一实施方式的优选例的仰视说明图。

图15是图14所示的例子的轴承基体的沿XV－XV线的向视剖视说明图。

图16是在图14所示的例子中增加了自动调芯功能的、本发明实施方式的例子的剖视说明图。

图17是轴承基体的又一实施方式的优选例的仰视说明图。

图18是图17所示的例子的轴承基体的沿XVIII－XVIII线的向视剖视说明图。

图19是在图17所示的例子中增加了自动调芯功能的、本发明实施方式的例子的剖视说明图。

图20是轴承基体的又一实施方式的优选例的仰视说明图。

图21是图20所示的例子的轴承基体的沿XXI－XXI线的向视剖视说明图。

图22是图20所示的轴承基体的立体图。

图23是块体的实施方式的优选例的剖视说明图。

图24是嵌合固定有图23所示的块体的轴承基体的优选例的剖视说明图。

图25是在图20所示的例子中增加了自动调芯功能的、本发明的静压气体轴承的优选的另一例的剖视说明图。

图26是块体的另一实施方式的优选例的剖视说明图。

图27是嵌合固定有图26所示的块体的轴承基体的优选例的剖视说明图。

图28是在图27所示的例子中增加了自动调芯功能的、本发明的静压气体轴承的优选的又一例的剖视说明图。

图29是使用静压气体轴承的直动引导装置的优选例的剖视说明图。

具体实施方式

接着，根据如图所示的优选实施方式的例子对本发明进行更详细的说明。另外，本发明并不限定于这些例子。

在图1至图8中，静压气体轴承1包括：合成树脂制的轴承体2；轴承基体4，该轴承基体4通过紧固构件3而与轴承体2一体地接合；环状密封构件5，该环状密封构件5安装在轴承体2上，以防止压缩空气(气体)从一体地接合后的轴承体2及轴承基体4之间的间隙漏出；以及自激振动衰减机构6。

如图4至图6中特别示出的那样，轴承体2具有：圆环状凹部12，该圆环状凹部12形成在俯视呈圆形的轴承体2的一个面11上，并在该面11上开口；环状凹槽14，该环状凹槽14形成在俯视呈圆形的轴承体2的另一个面13上，并在该面13上开口；作为自成节流孔(日文：自成絞り)的多个空气吹出孔17，这些空气吹出孔17形成为一端15在环状凹槽14中开口，另一端16在圆环状凹部12中开口，并且上述空气吹出孔17在圆周方向R上等间隔地排列；以及多个阴螺纹孔18，这些阴螺纹孔18在面11上开口，并形成为在圆周方向R上等间隔地排列。

圆环状凹部12由轴承体2的圆环状的内侧小径外周面21、轴承体2的圆环状的内侧大径外周面22、轴承体2的圆环状台阶部面23、轴承体2的顶面24、轴承体2的截头圆锥面25限定，其中，上述圆环状的内侧大径外周面22相对于内侧小径外周面21扩径，上述圆环状台阶部面23在内周缘与内侧小径外周面21的下缘连接，在外周缘与内侧大径外周面22的上缘连接，上述顶面24在外周缘与内侧小径外周面21的上缘连接，上述截头圆锥面25在上缘与顶面24的内周缘连接，并且从面11朝向面13连续地逐渐扩径并延伸到上缘，通过利用上述从面11朝向面13连续地形成为尾端宽的截头圆锥面25来限定圆环状凹部12，从而能在径向上不增长形成于面11与顶面24间的环状薄壁部26的情况下，增大圆环状凹部12的容积，因此，不会使具有环状薄壁部26的轴承体2的强度降低。

如图6所示，由轴承体2的环状面27和彼此相对的轴承体2的成对的圆筒面28限定的环状凹槽14具有至少0.3mm的宽度W和至少0.01mm的深度d，在本例中，空气吹出孔17在其一端15从一端15至另一端16整体具有至少30μm的直径D，在环状凹槽14与圆环状凹部12之间形成自成节流孔。

特别是如图7及图8所示，轴承基体4包括：供气通路35，该供气通路35的一端31在与面11相对的轴承基体14的俯视呈圆形的一个面32上开口，以在上述一端31处与圆环状凹部12连通，上述供气通路35的另一端33在轴承基体4的外周面34上开口，以将压缩空气(气体)供给到上述另一端33；以及多个螺栓插通孔39，这些螺栓插通孔39形成为一端36在一个面32上开口，另一端37在轴承基体4的另一个面38上开口，并且这些螺栓插通孔39沿圆周方向R等间隔地排列。

供气通路35包括：具有一端31的纵供气孔41；以及横供气孔43，该横供气孔43的一端42与纵供气孔41连通，并具有另一端33，在靠另一端33一侧的横供气孔43的轴承基体4上形成有阴螺纹44，该阴螺纹44与供气塞(未图示)螺合连接。

各螺栓插通孔39通过环状台阶部46在一端36侧缩径，在另一端37侧扩径，在各螺栓插通孔39中插通有与阴螺纹孔18螺合的、作为紧固构件3的带六角孔的螺栓，通过上述带六角孔的螺栓，将轴承基体4与轴承体2一体地接合。

特别是如图2所示，以与内侧大径外周面22及圆环状台阶部面23接触且从面11突出的方式具有压溃量地在圆环状凹部12内配置有作为环状密封构件5的O形环，该O形环被压溃而与面32弹性按压接触，从而将面11及面32之间的间隙密封。

自激振动衰减机构6包括：空气室51，该空气室51通过轴承体2及轴承基体4的协作而形成；以及直径为1mm的节流孔54，该节流孔54的一端52在面13的中央部处朝外部开口，另一端53朝空气室51开口。

空气室51具有研钵状的凹部55，该凹部55在面11上开口并形成于轴承体2，凹部55在轴承体2的面11上的开口被与面11相对的面32封闭。

在面11的中央部开口的凹部55由轴承体2的俯视呈圆形的顶面56以及截头圆锥面57限定而形成为钵状，其中，上述截头圆锥面57与顶面56的外缘连接，并且从面13朝向面11以尾端宽的方式延伸，节流孔54的另一端53在顶面56上朝凹部55开口，以将外部与空气室51连通。

接着，对图1至图8所示的静压气体轴承1的制造方法的例子进行说明，首先，准备与如图4及图5所示的合成树脂制的轴承体2同样的、但不具有环状凹槽14及空气吹出孔17的轴承体原材料2a以及如图7及图8所示的轴承基体4，如图9所示，以将配置于圆环状凹部12的作为环状密封构件5的O形环夹着的方式使轴承体原材料2a的圆环状凹部12的开口端与轴承基体4的纵供气孔41的一端对齐，并且使轴承体原材料2a的阴螺纹孔18的开口端与轴承基体4的螺栓插通孔39的一端36对齐，然后，将作为紧固构件3的带六角孔的螺栓插通到螺栓插通孔39中，并且将带六角孔的螺栓的阳螺纹部螺合固定到轴承体原材料2a的阴螺纹孔18，以形成将轴承基体4与轴承体原材料2a紧固一体化后的组装体。

接着，通过激光加工机对图9所示的组装体61中的轴承体原材料2a的面照射激光，来形成宽度W为0.3～1.0mm、深度d为0.01～0.05mm的环状凹槽14和直径D为至少30μm、优选为30～120μm的多个自成节流孔形状的空气吹出孔17，其中，这些空气吹出孔17从限定环状凹槽14的环状面27贯穿轴承体原材料2a的环状薄壁部26而在限定圆环状凹部12的顶面24上开口，藉此，获得具有轴承体2和轴承基体4的、图1至图8所示的静压气体轴承1。

所使用的加工用激光能从二氧化碳激光、YAG激光、UV激光及受激准分子激光等中进行选择，优选是二氧化碳激光。

在这样制造而成的静压气体轴承1中，由于轴承体2与轴承基体4隔着作为环状密封构件5的O形环，通过作为紧固构件3的带六角孔的螺栓而被紧固一体化，因此，由轴承体2和轴承基体4的面11及面32构成的接合面的间隙相对于圆环状凹部12、供气通孔35及空气室51被牢固地密封，此外，由于通过激光加工来形成在轴承体2的面13上形成的环状凹槽14及多个自成节流孔形状的空气吹出孔17，因此，其制造价格显著降低，而且由于能利用自激振动衰减机构6来抑制自激振动的产生，因此，能利用静压气体轴承1稳定地对被支承体支承。

在上述例子中，自激振动衰减机构6包括空气室51和一个节流孔54，但作为替代，也可以如图10及图11所示，包括空气室51和多个、具体来说是4～24个直径分别为50μm～65μm的节流孔54，其中，这些节流孔54各自的一端52在面13的中央部及中央部周围朝外部开口，而各自的另一端53朝空气室51开口。

如图12所示，在通过紧固构件3将与图4及图5所示的合成树脂制的轴承体2同样的但除了环状凹槽14及空气吹出孔17之外还不具有节流孔54的轴承体原材料2a与轴承基体4紧固一体化后的组装体61中，当利用激光加工机在轴承体原材料2a的面13上形成环状凹槽14和空气吹出孔17时，也可以同样地利用上述激光加工机形成上述节流孔54。

在由具有多个节流孔54的轴承体2和轴承基体4构成的、图10及图11所示的静压气体轴承1中，由轴承体2和轴承基体4的面11及面32构成的接合面的间隙相对于圆环状凹部12、供气通路35及空气室51牢固地密封，此外，其制造价格显著降低，而且利用静压气体轴承1能稳定地对被支承体进行支承。

上述静压气体轴承1的轴承体2包括一个环状凹槽14，但除了上述环状凹槽14之外，也可以如图13所示，还包括：大径环状凹槽65，该大径环状凹槽65与环状凹槽14同心地形成在面13上，并且在环状凹槽14的外侧包围环状凹槽14；多个放射状凹槽68，这些放射状凹槽68形成为一个端部66朝环状凹槽14中开口，另一个端部67朝大径环状凹槽65开口，并且沿着圆周方向R等间隔地排列在面13上；小径环状凹槽69，该小径环状凹槽69与环状凹槽14同心地形成在面13上，且在环状凹槽14的内侧被环状凹槽14包围；以及多个放射状凹槽72，这些放射状凹槽72形成为一个端部70朝环状凹槽14开口，而另一个端部71朝小径环状凹槽69开口，并且沿着圆周方向R等间隔地排列在面13上。

在利用激光加工机形成环状凹槽14时，也可以利用上述激光加工机同样地形成上述大径环状凹槽65、小径环状凹槽69及放射状凹槽68、72。

在图13所示的具有轴承体2的静压气体轴承1中，供给到环状凹槽14的空气经由放射状凹槽68、72被供给到大径环状凹槽65及小径环状凹槽69，因此，除了例如会使空气向被支承体的供给面积变大，并能使被支承体稳定地上浮之外，与上述同样地，由轴承体2和轴承基体4的面11及面32构成的接合面的间隙通过环状密封构件5相对于圆环状凹部12、供气通路35及空气室51牢固地密封，此外，在利用激光加工机形成环状凹槽14、放射状凹槽68、72以及大径环状凹槽65及小径环状凹槽69时，其制造价格能显著降低，而且通过包括节流孔54的自激振动衰减机构6，利用静压气体轴承1能稳定地对被支承体进行支承。

如图14及图15所示，静压气体轴承1还可以包括球体收容元件76，该球体收容元件76形成于轴承基体4的面38并设于轴承基体4，并且具有在轴承基体4的面38的中央部开口的研钵状的截头圆锥凹部75，以作为球体收容凹部75。

截头圆锥凹部75由顶面81和截头圆锥面82限定，其中，上述顶面81俯视呈圆形，且形成于轴承基体4，上述截头圆锥面82从顶面81朝向面38以尾端宽的方式延伸。

如图16所示，在具有球体收容元件76的静压气体轴承1上，通过将具有比截头圆锥凹部75的开口直径小的直径的球销85的球体86与截头圆锥面82滑动接触而配置于该截头圆锥凹部75，从而带有自动调芯功能。

如图17及图18所示，球体收容元件76也可以具有半球凹部91作为球体收容凹部，以代替截头圆锥凹部75，其中，上述半球凹部91在轴承基体4的面38的中央部开口，并形成在该轴承基体4的面38上，并且上述半球凹部91由凹球面90限定。

如图19所示，在包括具有半球凹部91以作为球体收容凹部的球体收容元件76的静压气体轴承1中，通过使具有与半球凹部91的开口直径相同直径或是比半球凹部91的开口直径小的直径的球销85的球体86与凹球面90滑动接触而配置于该半球凹部91，从而带有自动调芯功能。

如图20至图24所示，球体收容元件76也可以包括圆柱状凹部95和块体100，以代替包括直接形成在轴承基体4的面38上作为球体收容凹部的截头圆锥凹部75或半球凹部91，其中，上述圆柱状凹部95在轴承基体4的面38上开口并形成于该轴承基体4，上述块体100具有在一个面96上开口的、作为球体收容凹部的截头圆锥凹部97及在另一个面98上开口的圆柱凹部99，并且上述块体100嵌合固定于圆柱状凹部95。

圆柱状凹部95由形成于轴承基体4的俯视呈圆形的顶面101以及与顶面101连接且形成于轴承基体4的圆筒状面102限定，截头圆锥凹部97由形成于块体100且在从面98朝向面96的方向上呈尾端宽形状地扩径的截头圆锥面103限定，圆柱凹部99的一端104在面98上开口，而另一端105与截头圆锥凹部97连通，具有圆筒状的外周面106的块体100的上述外周面106与圆筒状面102紧密接触，块体100的面98与顶面101紧密接触，从而块体100使面96与面38共面，而嵌合固定于圆柱状凹部95。

如图25所示，在包括形成于块体100的截头圆锥凹部97作为球体收容凹部的静压气体轴承1中，与上述同样地，通过使具有比截头圆锥凹部97的开口直径小的直径的球销85的球体86与截头圆锥面103滑动接触而配置于截头圆锥凹部97，从而带有自动调芯功能。

图20至图25所示的球体收容元件76是将截头圆锥凹部97作为球体收容凹部设置在块体100的例子，但作为代替，也可以如图26及图27所示，在块体100上设置半球凹部110来作为球体收容凹部，半球凹部110与上述同样地由在块体100的面96的中央部开口而形成于该块体100的凹曲面111限定。

在具有包括圆柱状凹部95和块体100的球体收容元件76的静压气体轴承1中，上述圆柱状凹部95在轴承基体4的面38上开口且形成于该轴承基体4，上述块体100具有在面96上开口的半球凹部110以作为球体收容凹部，且上述块体100嵌合固定于圆柱状凹部95，其中，如图28所示，与上述同样地，通过使具有与半球凹部110的开口直径相同直径或是比半球凹部110的开口直径小的直径的球销85的球体86与凹球面111滑动接触而配置于该半球凹部110，从而带有自动调芯功能。

如上所述，通过使用与轴承基体4分体的块体100，并在块体100上设置球体收容凹部，并由滑动性优异的材料、例如聚缩醛树脂或聚酰胺树脂、聚酯树脂等热塑性合成树脂或是铜或铜合金等形成块体100，从而能更顺畅地进行块体100的截头圆锥面103或凹球面111与球销85的球体86的滑动接触。

以上的自动调芯功能也可以附带在图11所示的静压气体轴承1上。

上述静压气体轴承1也可以在图29所示这样的直动引导装置120中使用，图29所示的直动引导装置120包括：引导构件123，该引导构件123具有作为引导面的上表面引导面121及两侧引导面122；横截面呈コ字形的可动台126，该可动台126在引导构件123的外侧以横跨引导构件123的方式配置，并且具有与上表面引导面121相对的上板124及与两侧引导面122相对的一对侧板125；球销85，该球销85以使球体86朝向引导构件123的方式固定在可动台126的上板124的下表面127及侧板125各自的内表面128中的至少一个面上，在本例中固定在侧板125各自的内表面128上；图25所示的静压气体轴承1，该静压气体轴承1配置在球销85的球体86中的各球体与两侧引导面122中的各引导面之间，且上述两侧引导面122与作为上述至少一个面的侧板125各自的内表面128相对；以及图2所示的静压气体轴承1，该静压气体轴承1配置在作为上述至少一个面之外的面的上板124的下表面127与和下表面127相对的上表面引导面121之间。

在直动引导装置120中，球销85的球体86分别与截头圆锥面103自由滑动地接触并收容在球体收容元件76各自的截头圆锥凹部97中，以使静压气体轴承1各自的轴承基体4以该球体86为中心相对于球销85自由摆动。

配置在上板124的下表面127与和下表面127相对的上表面引导面121之间的、图2所示的静压气体轴承1的轴承基体4固定在可动台126的上板124的下表面127上。

根据上述直动引导装置120，通过将分别供给到供气通路35的压缩空气从轴承体2的多个空气吹出孔17朝向引导构件123的上表面引导面121及两侧引导面122喷射，能利用形成在轴承体2的面13与上表面引导面121及两侧引导面122之间的轴承间隙的空气润滑膜，将可动台126保持成与上表面引导面121及两侧引导面122不接触的状态。此外，若轴承体2的面13与两侧引导面122间的轴承间隙不均匀，则在轴承间隙各部上会产生压力差，由于利用上述压力差，将静压气体轴承1朝使轴承间隙均匀的方向自动调芯，并保持与两侧引导面122平行的状态，因此，引导构件123及可动台126的平行度、直角度等部件精度能够是比较粗的精度，除了实现静压气体轴承1自身的低成本之外，还能实现直动引导装置120的制作简易化及成本的降低。

此外，根据直动引导装置120，由于轴承体2的面13与上表面引导面121及两侧引导面122间的轴承间隙的空气压力能经由节流孔54传递到空气室51，因此，能抑制静压气体轴承1的自激振动，并能稳定地进行作为被支承体的可动台126的支承。

在直动引导装置120中，作为附带自动调芯功能的静压气体轴承，也可以使用图16、图19及图28所示的静压气体轴承1，此外，不局限于附带自动调芯功能，在任意的静压气体轴承中，均可使用图11所示的静压气体轴承1。

(符号说明)

1 静压气体轴承

2 轴承体

3 紧固构件

4 轴承基体

5 环状密封构件

6 自激振动衰减机构

11、13、32 面

12 圆环状凹部

14 环状凹槽

17 空气吹出孔

51 空气室

54 节流孔

Claims (19)

1.一种静压气体轴承，包括：

合成树脂制的轴承体，该轴承体具有圆环状凹部、环状凹槽及作为自成节流孔的多个空气吹出孔，其中，所述圆环状凹部在所述轴承体的一个面上开口且形成于该一个面，所述环状凹槽在所述轴承体的另一个面上开口且形成于该另一个面，所述多个空气吹出孔的一端开口于环状凹槽，另一端在圆环状凹部中开口；轴承基体，该轴承基体包括供气通路，该供气通路的一端在所述轴承基体的与所述轴承体的一个面相对的一个面上开口，且在该一端处与圆环状凹部连通，朝所述供气通路的另一端供给气体，并且，所述轴承基体与所述轴承体一体地结合；以及自激振动衰减机构，自激振动衰减机构包括空气室和至少一个节流孔，其中，所述空气室形成于轴承体或轴承基体，所述至少一个节流孔的一端在轴承体的另一个面的中央部开口，且另一端朝空气室开口。

2.如权利要求1所述的静压气体轴承，其特征在于，

圆环状凹部由圆环状的内侧小径外周面、圆环状的内侧大径外周面以及圆环状台阶部面限定，其中，所述内侧大径外周面相对于所述内侧小径外周面扩径，所述圆环状台阶部面在内周缘处与内侧小径外周面的下缘连接，在外周缘处与内侧大径外周面的上缘连接，静压气体轴承还包括环状密封构件，该环状密封构件与内侧大径外周面及圆环状台阶部面接触而配置于圆环状凹部，并且与轴承基体的一个面弹性接触。

3.如权利要求1或2所述的静压气体轴承，其特征在于，

圆环状凹部由截头圆锥面限定，该截头圆锥面从轴承体的一个面朝向另一个面连续地形成为尾端宽。

4.如权利要求1至3中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于，

环状凹槽具有至少0.3mm的宽度和至少0.01mm的深度，空气吹出孔在其一端具有至少30μm的直径，并且在圆环状凹部与环状凹槽之间形成自成节流孔。

5.如权利要求1至4中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于，

环状凹槽具有0.3～1.0mm的宽度和0.01～0.05mm的深度，空气吹出孔在其一端具有至少30～120μm的直径。

6.如权利要求1至5中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于，

空气室包括在轴承体的一个面上开口而形成于该轴承体的凹部，所述凹部在轴承体的一个面上的开口被与轴承体的一个面相对的轴承基体的一个面封闭。

7.如权利要求6所述的静压气体轴承，其特征在于，

凹部由从轴承体的另一个面朝一个面形成为尾端宽的截头圆锥面限定。

8.如权利要求1至7中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于，

至少一个节流孔具有0.8～1.2mm的直径。

9.如权利要求1至7中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于，

自激振动衰减机构具有多个节流孔，多个节流孔各自具有50～65μm的直径。

10.如权利要求1至7中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于，

自激振动衰减机构具有直径为0.8～1.2mm的至少一个节流孔和直径为50～65μm的直径的至少一个节流孔。

11.如权利要求1至10中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于，

环状凹槽、空气吹出孔及节流孔分别通过激光加工形成。

12.如权利要求1至11中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于，

轴承体还包括：大径环状凹槽，该大径环状凹槽形成在轴承体的另一个面上，并且在所述环状凹槽的外侧包围该环状凹槽；多个第一放射状凹槽，这些第一放射状凹槽的一个端部朝所述环状凹槽开口，另一个端部朝大径环状凹槽开口；小径环状凹槽，该小径环状凹槽形成在轴承体的另一个面上，并且在所述环状凹槽的内侧被该环状凹槽包围；以及多个第二放射状凹槽，这些第二放射状凹槽的一个端部朝环状凹槽开口，另一个端部朝小径环状凹槽开口。

13.如权利要求12所述的静压气体轴承，其特征在于，

第一放射状凹槽及第二放射状凹槽分别通过激光加工形成。

14.如权利要求1至13中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于，

所述静压气体轴承还包括球体收容元件，该球体收容元件设置于轴承基体且具有球体收容凹部。

15.如权利要求14所述的静压气体轴承，其特征在于，

球体收容元件具有在轴承基体的另一个面上开口并形成于所述轴承基体的截头圆锥凹部作为球体收容凹部。

16.如权利要求14所述的静压气体轴承，其特征在于，

球体收容元件具有在轴承基体的另一个面上开口并形成于所述轴承基体的半球凹部作为球体收容凹部。

17.如权利要求14所述的静压气体轴承，其特征在于，

球体收容元件包括：圆柱状凹部，该圆柱状凹部在轴承基体的另一个面上开口并形成于该轴承基体；以及块体，该块体具有在一个面上开口的截头圆锥凹部作为球体收容凹部，并且嵌合固定于所述圆柱状凹部。

18.如权利要求14所述的静压气体轴承，其特征在于，

球体收容元件包括：圆柱状凹部，该圆柱状凹部在轴承基体的另一个面上开口并形成于该轴承基体；以及块体，该块体具有在一个面上开口的半球凹部作为球体收容凹部，并且嵌合固定于圆柱状凹部。

19.一种直动引导装置，包括：引导构件，该引导构件具有上表面引导面及两侧引导面；可动台，该可动台配置在上述引导构件的外侧，并且具有与上表面引导面相对的上板及与两侧引导面相对的一对侧板；球销，该球销以使球体朝向引导构件的方式立设在上述可动台的上板的下表面及一对侧板各自的内表面中的至少一个面上；权利要求14至18中任一项所述的静压气体轴承，该静压气体轴承配置在所述球销的球体与和所述至少一个面相对的上表面引导面及两侧引导面之间；以及权利要求1至13中任一项所述的静压气体轴承，该静压气体轴承配置在所述至少一个面以外的可动台的上板的下表面及一对侧板各自的内表面与和所述至少一个面以外的可动台的上板的下表面及一对侧板各自的内表面相对的上表面引导面及两侧引导面之间，球销的球体分别收容在权利要求14至18中任一项所述的静压气体轴承的球体收容元件的球体收容部中，以使权利要求14至18中任一项所述的静压气体轴承的轴承基体以所述球体为中心相对于球销自由摆动，权利要求1至13中任一项所述的静压气体轴承中的至少一个静压气体轴承的轴承基体固定在所述至少一个面以外的可动台的上板的下表面及一对侧板各自的内表面上。