JP2010107019A - 静圧空気軸受直線案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺な部材や横断面サイズが大きくなっても自重たわみを改善することができるガイド部材を備え、製造コストの低減化を図ることができる静圧空気軸受直線案内装置を提供する。
【解決手段】案内方向に延在するガイド部材４と、ガイド部材に沿って案内方向に移動する可動体５と、この可動体を気体によって支持・案内する空気軸受部１３ａ〜１３ｈと、を備えた静圧気体軸受直線案内装置である。ガイド部材は、長尺方向が案内方向に平行に延在する一対の側板ガイド部材４ａ，４ａと、一対の側板ガイド部材の案内方向に直交する短尺方向の一端に結合し、案内方向に沿って延在する底板ガイド部材４ｂとを備えた横断面コ字状の部材である。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば製造装置、検査装置、搬送装置等に用いられる静圧気体軸受直線案内装置に関する。

例えば特許文献１に記載されている静圧空気軸受直線案内は、案内方向に延在するガイド部材（特許文献１ではガイドレール）と、このガイド部材に沿って案内方向に移動する可動体（特許文献１では主軸受）と、可動体のガイド部材に摺動する面に設けられ、可動体を気体によって支持・案内する空気軸受部（特許文献１では静圧パッド）とを備えた装置である。この特許文献１のガイド部材は、横断面形状をコ字状とした単一部品である。
特開２００８−１０１６４２号公報

しかし、特許文献１の単一部材としたガイド部材は、長尺な部材、横断面サイズが大きくなると、自重たわみの面で問題がある。
ガイド部材の自重たわみ対策として、ガイド部材を中空構造にすることが考えられるが、例えばセラミックス等の機械的強度が大きい材料で一体中空構造のガイド部材を成形すると、高精度の成形型が必要となり、多品種のガイド部材を短期間で成形することができず、製造コストの面で問題がある。

そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、長尺な部材や横断面サイズが大きくなっても自重たわみを改善することができるガイド部材を備え、製造コストの低減化を図ることができる静圧空気軸受直線案内装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る請求項１記載の静圧気体軸受直線案内装置は、案内方向に延在するガイド部材と、このガイド部材に沿って前記案内方向に移動する可動体と、この可動体を気体によって支持・案内する空気軸受部と、を備えた静圧気体軸受直線案内装置において、前記ガイド部材は、長尺方向が前記案内方向に平行に延在する一対の側板ガイド部材と、これら一対の側板ガイド部材の前記案内方向に直交する短尺方向の一端に結合し、前記案内方向に沿って延在する底板ガイド部材とを備えた少なくとも３つの部材からなる横断面コ字状の部材であることを特徴としている。

また。請求項２記載の発明は、請求項１記載の静圧気体軸受直線案内装置において、前記一対の側板ガイド部材の少なくとも一方は、前記短尺方向に複数分割された部材である。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の静圧気体軸受直線案内装置において、前記底板ガイド部材は、前記短尺方向に複数分割された部材である。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載の静圧気体軸受直線案内装置において、前記側板ガイド部材は、前記案内方向に複数分割された部材である。
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の静圧気体軸受直線案内装置において、前記底板ガイド部材は、前記案内方向に複数分割された部材である。
また、請求項６記載の発明は、請求項４記載の静圧気体軸受直線案内装置において、前記短尺方向及び前記案内方向に分割されて前記短尺方向に隣接する前記側板ガイド部材同士は、他の側板ガイド部材と前記案内方向に結合する位置が互いにずれている。

また、請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の静圧気体軸受直線案内装置において、前記短尺方向及び前記案内方向に分割されて前記短尺方向に隣接する前記底板ガイド部材同士は、他の底板ガイド部材と前記案内方向に結合する位置が互いにずれている。
さらに、請求項８記載の発明は、請求項５乃至７の何れか１項に記載の静圧気体軸受直線案内装置において、前記案内方向に分割された前記底板ガイド部材同士が結合する位置と、前記案内方向に分割された前記側板ガイド部材同士が結合する位置が、前記案内方向に互いにずれている。

本発明の静圧気体軸受直線案内装置によると、可動体を案内方向に案内するガイド部材を、案内方向に平行に延在する一対の側板ガイド部材と、これら一対の側板ガイド部材の案内方向に直交する短尺方向の一端に結合し、案内方向に沿って延在する底板ガイド部材とを備えた少なくとも３つの部材からなる横断面コ字状の部材としているので、従来のようにセラミックス等の機械的強度が大きい材料で一体中空構造のガイド部材を形成する場合と比較して、各部品を容易に形成し、多品種のガイド部材を短期間で成形することで、製造コスト低減化を図ることができる。また、本発明に係るガイド部材は、長尺、或いは横断面サイズが大きいガイド部材になっても、自重たわみの剛性が高い部材となる。

以下、本発明に係る静圧空気軸受直線案内装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の静圧空気軸受直線案内装置を示す平面図であり、図２は静圧空気軸受直線案内装置を示す側面図であり、図３は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

本実施形態の静圧空気軸受直線案内装置は、図１及び図２に示すように、駆動プーリ１と、従動プーリ２と、駆動プーリ１及び従動プーリ２に掛け渡されている歯付きベルト３と、歯付きベルトが延在している方向（以下、案内方向と称する）に延在しているガイド部材としてのガイドレール４と、可動体としての主軸受５と、カウンタガイドレール６，６と、カウンタ軸受７とで構成されている。

フレームの機能を兼ねるガイドレール４の両端には、レール支持板８，９が固定されており、レール支持板８，９に掛け渡されるようにして、丸軸状のカウンタガイドレール６，６が、ガイドレール４に平行して配置されている。
右側のレール支持板９には、モータ１０が回転軸１０ａを水平に且つガイドレール４の軸線に直交する方向に突出させた状態で取り付けられている。回転軸１０ａには、歯付きの駆動プーリ１が取り付けられている。左側のレール支持板８には、歯付きの従動プーリ２を回転自在に支持するプーリハウジング１１が取り付けられている。駆動プーリ１と従動プーリ２との間には、ガイドレール４に沿った方向に、歯付きベルト３が掛け渡されている。そのため、レール支持板８、９は、歯付きベルト３を通すのに必要な開口を有する。

歯付きベルト３の一部は、折れ曲がった板状の固定具１２により主軸受５に取り付けられている。主軸受５は、ガイドレール４を内包している。
主軸受５は、図３に示すように、底板５ａと、底板５ａの両端部から互いに平行に立ち上がっている一対の側板５ｂ，５ｂと、一対の側板５ｂ，５ｂに連結された一対の頂板５ｃ，５ｃとで構成されている。

底板５ａの内面の両端側、一対の側板５ｂ，５ｂの内面の上部及び下部、一対の頂板５ｃ，５ｃの内面には、それぞれグラファイト多孔質で形成された静圧パッド１３ａ〜１３ｈが配置されている。
ガイドレール４は、図３に示すように、主軸受５の一対の頂板５ｃ，５ｃ及び一対の側板５ｂ，５ｂの内面に対向する一対の側板ガイド部材４ａ，４ａと、これら一対の側板ガイド部材４ａ，４ａの下端部間に位置して、一対の側板ガイド部材４ａ，４ａに連結ボルト１４を介して結合され、主軸受５の底板５ａに対向している底板ガイド部材４ｂとからなる横断面コ字形状の部材である。

一対の側板ガイド部材４ａ，４ａは、レール支持板８，９の間まで延在する直方体中実形状の単一金属部材、或いはセラミックス製の単一部材である。また、底板ガイド部材４ｂは、連結ボルト１４を挿入する凹部４ｂ１が長手方向に所定間隔をあけて形成されており、レール支持板８，９の間まで延在する直方体中実形状の単一金属部材、或いはセラミックス製の単一部材である。

このように、一対の側板ガイド部材４ａ，４ａの短尺方向の端部に底板ガイド部材４ｂを結合することで横断面コ字形状としたガイドレール４は、自重によるたわみが殆どない。
そして、静圧パッド１３ａ〜１３ｈには、不図示の空気源から圧縮空気が供給され、静圧パッド１３ａ〜１３ｈからガイドレール４に向かって吐出された気体の圧力によって、ガイドレール４に対し主軸受５がわずかに離隔するようになり、殆ど摩擦なく移動できるようになっている。

本実施形態の静圧空気軸受直線案内装置の動作について説明する。主軸受５の下面には検査用のカメラ（不図示）が取り付けられ、図２に示すワークＷの上面を走査可能となっている。まず、不図示の空気源から供給された圧縮空気によって、ガイドレール４に対し主軸受５がわずかに離隔するようになり、カウンタガイドレール６，６に対しカウンタ軸受７，７がわずかに離隔した状態に維持される。

そして、モータ１０が駆動プーリ１を駆動すると、歯付きベルト３を介して、ガイドレール４に沿って主軸受５が殆ど摩擦なく、またカウンタガイドレール６，６に対しカウンタ軸受７，７が殆ど摩擦なく移動される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態のガイドレール４は、一対の側板ガイド部材４ａ，４ａと、底板ガイド部材４ｂとからなる３部材で構成されており、従来のようにセラミックス等の機械的強度が大きい材料で一体中空構造のガイドレールを形成する場合と比較して、各部品を容易に形成することができ、多品種のガイド部材を短期間で成形することができるので、製造コスト低減化を図ることができる。

また、本実施形態のガイドレール４は、一対の側板ガイド部材４ａ，４ａの短尺方向の端部に底板ガイド部材４ｂを結合して横断面コ字形状とされているので、長尺なガイドレール、或いは横断面サイズが大きいガイドレールになっても、自重たわみの剛性が高い部材とすることができる。

（第２、第３実施形態）
ここで、図４及び図５は、第２及び第３実施形態のガイドレールの横断面形状を示すものである。
図４に示す第２実施形態のガイドレール１５は、一対の側板ガイド部材１５ａ，１５ａと、これら一対の側板ガイド部材１５ａ，１５ａの下端部間に位置し、一対の側板ガイド部材１５ａ，１５ａに連結ボルト１４を介して結合される一対の底板ガイド部材１５ｂ，１５ｂとからなる横断面コ字形状の部材であり、一対の底板ガイド部材１５ｂ，１５ｂは、第１実施形態の底板ガイド部材４ｂを短尺方向に２分割した部材であり、連結ボルト１６により結合されている。

一対の側板ガイド部材１５ａ，１５ａは、レール支持板８，９の間まで延在する直方体中実形状の単一金属部材、或いはセラミックス製の単一部材である。また、一対の底板ガイド部材１５ｂ，１５ｂも、レール支持板８，９の間まで延在する直方体中実形状の単一金属部材、或いはセラミックス製の単一部材である。
本実施形態のガイドレール１５も、一対の側板ガイド部材１５ａ，１５ａと、これら一対の側板ガイド部材１５ａ，１５ａの短尺方向の端部に結合された一対の底板ガイド部材１５ｂ，１５ｂからなる４部材で構成されており、各部品を容易に形成することができ、多品種のガイド部材を短期間で成形することができるので、製造コスト低減化を図ることができる。

また、本実施形態のガイドレール１５も、一対の側板ガイド部材１５ａ，１５ａの短尺方向の端部に一対の底板ガイド部材１５ｂ，１５ｂを結合して横断面コ字形状とされているので、長尺なガイドレール、或いは横断面サイズが大きいガイドレールになっても、自重たわみの剛性が高い部材とすることができる。
一方、図５に示す第３実施形態のガイドレール１７は、互いに結合されている一方（左側）の側板ガイド部材１７ａ，１７ｂと、互いに結合されている他方（右側）の側板ガイド部材１７ａ，１７ｂと、一方の側板ガイド部材１７ｂ及び他方の側板ガイド部材１７ｂに、連結ボルト１４により結合されている一対の底板ガイド部材１７ｃ，１７ｃとからなる横断面コ字形状の部材である。一方の側板ガイド部材１７ａ，１７ｂは、第１実施形態の一方（左側）の側板ガイド部材４ａを短尺方向に２分割した部材であり、連結ボルト１８により結合されている。他方の側板ガイド部材１７ａ，１７ｂも、第１実施形態の一方（左側）の側板ガイド部材４ａを短尺方向に２分割した部材であり、連結ボルト１８により結合されている。一対の底板ガイド部材１７ｃ，１７ｃは、第１実施形態の底板ガイド部材４ｂを短尺方向に２分割した部材であり、連結ボルト１６により結合されている。

そして、一方及び他方の側板ガイド部材１７ａ，１７ｂは、レール支持板８，９の間まで延在する直方体中実形状の単一金属部材、或いはセラミックス製の単一部材である。また、一対の底板ガイド部材１７ｃ，１７ｃも、レール支持板８，９の間まで延在する直方体中実形状の単一金属部材、或いはセラミックス製の単一部材である。
本実施形態のガイドレール１７も、一方及び他方の側板ガイド部材１７ａ，１７ｂと、一対の底板ガイド部材１７ｃ，１７ｃからなる６部材で構成されており、各部品を容易に形成することができ、多品種のガイド部材を短期間で成形することができるので、製造コスト低減化を図ることができる。

また、本実施形態のガイドレール１７も、複数の部材１７ａ，１７ｂ、１７ｃを横断面コ字形状に結合しているので、長尺なガイドレール、或いは横断面サイズが大きいガイドレールになっても、自重たわみの剛性が高い部材とすることができる。

（第４実施形態）
次に、図６は、第４実施形態のガイドレールを示す平面図である。
本実施形態のガイドレール１９は、一方（図６の上側）の側板ガイド部材２０と、この一方の側板ガイド部材２０と平行に長尺方向（案内方向）に延在する他方の側板ガイド部材２１と、これら側板ガイド部材２０，２１の短尺方向の一端に結合されている底板ガイド部材２２とからなる横断面コ字形状の部材である。
一方の側板ガイド部材２０は、長尺方向（案内方向）に３分割され、第１分割側板ガイド部材２０ａ，第２分割側板ガイド部材２０ｂ及び第３分割側板ガイド部材２０ｃで構成されており、これらの部材は、２液性のエポキシ系樹脂接着剤等の接着剤を使用して結合されている。

また、他方の側板ガイド部材２１も、長尺方向（案内方向）に３分割され、第１分割側板ガイド部材２１ａ，第２分割側板ガイド部材２１ｂ及び第３分割側板ガイド部材２１ｃで構成されており、これらの部材も、２液性のエポキシ系樹脂接着剤等の接着剤により結合されている。
また、底板ガイド部材２２は、短尺方向に２分割され、且つ長尺方向（案内方向）にも２分割された部材であり、一方の側板ガイド部材２０側に配置した第１分割底板ガイド部材２２ａ及び第２分割底板ガイド部材２２ｂと、他方の側板ガイド部材２１側に配置した第３底板ガイド部材２２ｃ及び第４底板ガイド部材２２ｄとで構成されている。

第１分割底板ガイド部材２２ａ及び第２分割底板ガイド部材２２ｂは、連結ボルトにより一方の側板ガイド部材２０（第１分割側板ガイド部材２０ａ，第２分割側板ガイド部材２０ｂ及び第３分割側板ガイド部材２０ｃ）に結合されている。また、第３底板ガイド部材２２ｃ及び第４底板ガイド部材２２ｄは、連結ボルトにより他方の側板ガイド部材２１（第１分割側板ガイド部材２１ａ，第２分割側板ガイド部材２１ｂ及び第３分割側板ガイド部材２１ｃ）に結合されている。

また、一方の側板ガイド部材２０側に配置した第１分割底板ガイド部材２２ａ及び第２分割底板ガイド部材２２ｂは、他方の側板ガイド部材２１側に配置した第３底板ガイド部材２２ｃ及び第４底板ガイド部材２２ｄと、連結ボルトにより結合されている。
そして、第１分割底板ガイド部材２２ａ及び第２分割底板ガイド部材２２ｂは、上述した２液性のエポキシ系樹脂接着剤等の接着剤により結合されている。また、他方の側板ガイド部材２１側に配置した第３底板ガイド部材２２ｃ及び第４底板ガイド部材２２ｄは、接着剤により結合されている。

ここで、図６に示すように、一方の側板ガイド部材２０の第１分割側板ガイド部材２０ａ及び第２分割側板ガイド部材２０ｂが結合する位置（符号Ｂ）と、第２分割側板ガイド部材２０ｂ及び第３分割側板ガイド部材２０ｃが結合する位置（符号Ｃ）とは、底板ガイド部材２２を構成する第１分割底板ガイド部材２２ａ及び第２分割底板ガイド部材２２ｂが結合する位置（符号Ｄ）に対して長尺方向（案内方向）にずれて形成されている。

また、底板ガイド部材２２を構成する第１分割底板ガイド部材２２ａ及び第２分割底板ガイド部材２２ｂが結合する位置（符号Ｄ）と、これらに隣接する第３分割底板ガイド部材２２ｃ及び第４分割底板ガイド部材２２ｄが結合する位置（符号Ｅ）も、長尺方向（案内方向）にずれて形成されている。
さらに、他方の側板ガイド部材２１の第１分割側板ガイド部材２１ａ及び第２分割側板ガイド部材２１ｂが結合する位置（符号Ｆ）と、第２分割側板ガイド部材２１ｂ及び第３分割側板ガイド部材２１ｃが結合する位置（符号Ｇ）とは、底板ガイド部材２２を構成する第３分割底板ガイド部材２２ｃ及び第４分割底板ガイド部材２２ｄが結合する位置（符号Ｅ）に対して長尺方向（案内方向）にずれて形成されている。

本実施形態のガイドレール１９は、さらに分割された単純な形状の複数の部材で構成されているので、各部品を容易に形成することができ、多品種のガイド部材を短期間で成形することができるので、製造コスト低減化を図ることができる。
また、本実施形態のガイドレール１９は、多数の分割された部材で構成されているが、
例えば前述した、第１分割側板ガイド部材２０ａ及び第２分割側板ガイド部材２０ｂが結合する位置（符号Ｂ）と、第２分割側板ガイド部材２０ｂ及び第３分割側板ガイド部材２０ｃが結合する位置（符号Ｃ）とが、第１分割底板ガイド部材２２ａ及び第２分割底板ガイド部材２２ｂが結合する位置（符号Ｄ）に対して案内方向にずれて形成されており、案内方向に分割し各部材の結合位置は、短尺方向に隣接している各部材の結合位置に対して案内方向にずれるように形成しているので、分割位置の剛性低下を防止している。したがって、長尺なガイドレール、或いは横断面サイズが大きいガイドレールになっても、自重たわみの剛性が高い部材とすることができる。

なお、図６の構造に限らず、図５に示したように側板ガイド部材を短尺方向に分割した構成とし、この分割した側板ガイド部材を長尺方向（案内方向）に複数分割した構成としても、同様の効果を奏することができる。
また、上記各実施形態では、側板ガイド部材と底板ガイド部材とを連結ボルトで結合しているが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、部材同士を、接着強度が強く、経年変化も極めて少ない２液性のエポキシ系樹脂接着剤を使用して接着結合してもよい。

また、本発明は各実施形態限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。主軸受５には、カメラに限らず種々の物体や処理装置等を搭載することができる。

本発明に係る第１実施形態の静圧空気軸受直線案内装置を示す平面図である。 第１実施形態の静圧空気軸受直線案内装置を示す側面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明に係る第２実施形態のガイド部材を示す横断面形状である。 本発明に係る第３実施形態のガイド部材を示す横断面形状である。 本発明に係る第４実施形態のガイド部材を示す平面図である。

符号の説明

４…ガイドレール（ガイド部材）、４ａ…側板ガイド部材、４ｂ…底板ガイド部材、５…主軸受（可動体）、１３ａ〜１３ｈ…静圧パッド、１４…連結ボルト、１５…ガイドレール（ガイド部材）、１５ａ…側板ガイド部材、１５ｂ…短尺方向に分割した底板ガイド部材、１６…連結ボルト、１７…ガイドレール（ガイド部材）、１７ａ，１７ｂ…短尺方向に分割した側板ガイド部材、１７ｃ，１７ｃ…短尺方向に分割した底板ガイド部材、１８…連結ボルト、１９…ガイドレール（ガイド部材）、２０，２１…側板ガイド部材、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…第１〜第３分割側板ガイド部材、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…第１〜第３分割側板ガイド部材、２２…底板ガイド部材、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ …第１〜第４分割底板ガイド部材

Claims (8)

1. 案内方向に延在するガイド部材と、このガイド部材に沿って前記案内方向に移動する可動体と、この可動体を気体によって支持・案内する空気軸受部と、を備えた静圧気体軸受直線案内装置において、
   前記ガイド部材は、長尺方向が前記案内方向に平行に延在する一対の側板ガイド部材と、これら一対の側板ガイド部材の前記案内方向に直交する短尺方向の一端に結合し、前記案内方向に沿って延在する底板ガイド部材とを備えた少なくとも３つの部材からなる横断面コ字状の部材であることを特徴とする静圧気体軸受直線案内装置。
2. 前記一対の側板ガイド部材の少なくとも一方は、前記短尺方向に複数分割された部材であることを特徴とする請求項１記載の静圧気体軸受直線案内装置。
3. 前記底板ガイド部材は、前記短尺方向に複数分割された部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の静圧気体軸受直線案内装置。
4. 前記側板ガイド部材は、前記案内方向に複数分割された部材であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の静圧気体軸受直線案内装置。
5. 前記底板ガイド部材は、前記案内方向に複数分割された部材であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の静圧気体軸受直線案内装置。
6. 前記短尺方向及び前記案内方向に分割されて前記短尺方向に隣接する前記側板ガイド部材同士は、他の側板ガイド部材と前記案内方向に結合する位置が互いにずれていることを特徴とする請求項４記載の静圧気体軸受直線案内装置。
7. 前記短尺方向及び前記案内方向に分割されて前記短尺方向に隣接する前記底板ガイド部材同士は、他の底板ガイド部材と前記案内方向に結合する位置が互いにずれていることを特徴とする請求項５又は６記載の静圧気体軸受直線案内装置。
8. 前記案内方向に分割された前記底板ガイド部材同士が結合する位置と、前記案内方向に分割された前記側板ガイド部材同士が結合する位置が、前記案内方向に互いにずれていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の静圧気体軸受直線案内装置。

Images