JP4116167B2 - 静圧空気軸受直線案内装置 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、高精度な加工装置及び測定装置、半導体製造や検査装置などにおいて、試料、工具、検出器などを高い位置決め精度をもって移動させることが可能な静圧気体軸受直線案内装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の静圧気体軸受直線案内装置には、案内方向に延びるガイドレールと、このガイドレールの上側に跨がるように配置され且つ前記案内方向に移動可能な可動体と、この可動体を気体によって支持・案内する空気軸受部と、可動体を基台に対して吸引する吸引力付与部と、を備えて構成されたものがある。
【0003】
このような静圧気体軸受直線案内装置としては、例えば、図3に示すように、上面に水平な基準面50aを備えて案内方向に延びる基台50を有し、この基台50の上面の幅方向(案内方向に直交する水平方向)中心から若干偏位した位置にガイドレール51が突設されている。このガイドレール51は、基準面50aに沿って案内方向に延びている。この基台50の基準面50aの上方に、所定間隔をあけて可動体であるテーブル55の下面が、基準面50aに対して平行に対向配置されている。
【0004】
テーブル55の下面には、ガイドレール51を両側から挟むように、ガイドレール51の各側面に所定間隔をあけて対向する対向面を持った対向部56及び57がそれぞれ形成されている。この対向部56及び57のガイドレール51の側面に対向する面には、水平方向を支持する水平方向空気軸受部53がそれぞれ配置されている。また、対向部56の下面には、上下方向を支持する上下方向空気軸受部54が配置されている。また、テーブル55の下面であって、対向部56と幅方向で対象な位置には、対向部58が形成されている。この対向部58の下面には、前記と同様に上下方向を支持する上下方向空気軸受部54が配置されている。これらの対向部56〜58は、案内方向に所定間隔をあけて複数個設けられている。
【0005】
さらに、上下方向空気軸受部54の幅方向外側には、吸引力発生部59が各々設けられている。この吸引力発生部59は、基台50の基準面50aに設けられてガイドレール51と平行に延びる、例えば強磁性体からなる吸引レール59aと、テーブル55の下面に支持されて吸引レール59aの上面と所定間隔をあけて対向した磁石59bと、から構成されている。
【0006】
なお、符号60は、テーブル55の移動を行う公知の駆動装置である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の静圧気体軸受直線案内装置は、ガイドレールを基台上に設けた構造を備えているため、このガイドレールの分だけ上下方向の寸法を大きくする必要があり、さらなる薄形化を行うことが困難である。
【0008】
また、このガイドレールは、人手により曲りを直しながら組み立てる必要があるため、手間がかかり、組立時間も長くなるという問題もある。
【0009】
本発明は、このような従来の問題点を解決することを課題とするものであり、ガイドレールなどのガイド部材を設けることなく可動体の正確な移動が行え、薄形化が達成されると共に、部品点数を削減してコストダウンが可能な静圧気体軸受直線案内装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、基台上を案内方向に移動可能な、テーブルからなる可動体と、当該可動体を気体によって支持・案内する空気軸受部と、当該可動体を当該基台に対して吸引する吸引力付与部と、前記可動体を前記案内方向に移動させるリニアモータと、を備え、前記可動体の側面部に、水平方向を支持する空気軸受部を配置し、かつ前記可動体及び前記基台の側面部に吸引力付与部を配置した静圧気体軸受直線案内装置であって、前記基台の幅方向の両側には、前記案内方向に沿った基準面を形成し、前記リニアモータの前記基台の幅方向の両側のそれぞれにおいて、前記可動体の下面と前記基台の基準面とを所定の間隔になるように位置させる、上下方向空気軸受を設け、前記可動体下面の前記リニアモータの両側に設けられた前記上下方向空気軸受の内側には、前記基台の前記基準面に沿った内側に形成した吸引レールと所定間隔をあけて対向配置された磁石とからなる上下方向吸引力付与部を一対設けてなる、静圧気体軸受直線案内装置を提供するものである。
【0011】
この構成を備えた静圧気体軸受直線案内装置は、可動体の移動をガイドするガイド部材を基台上に設ける必要がないため、薄形化が達成できると共に、部品点数を少なくすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態に係る静圧気体軸受直線案内装置について、図面を参照して説明する。
【0013】
図1は、本実施の形態に係る静圧気体軸受直線案内装置の正面図、図2は、図1に示す静圧気体軸受直線案内装置の側面図である。
【0014】
図1及び図2に示すように、本実施の形態に係る静圧気体軸受直線案内装置は、上面に水平な基準面1aを備え且つ案内方向に延びる基台1と、基台1の上面1aの案内方向に移動する可動体の構成要素であるテーブル3と、テーブル3を支持・案内する水平方向空気軸受部5及び上下方向空気軸受部6a及び6bと、水平方向空気軸受部5に隣接して設けられ、テーブル3を基台1に対して吸引する水平方向吸引力付与部7と、上下方向空気軸受部6a及び6bに各々隣接して設けられ、テーブル3を基台1に対して吸引する上下方向吸引力付与部8と、を備えて構成されている。
【0015】
基台1の幅方向の両側には、案内方向に沿った基準面1aが形成されている。基台1の両基準面1aに沿った内側には、後に詳述する上下方向吸引力付与部8の吸引レール8aが、案内方向に延びている。また、基台1の一方の側面の下部(図1では、左側下部)には、後に詳述する水平方向吸引力付与部7の吸引レール7aが、図2に示すように、案内方向に延びている。すなわち、この基台1は、その上面が上下方向空気軸受面となり、一方の側面が水平方向空気軸受面となっている。これらの面は、空気軸受面となるため、真直、平面、平行及び直角精度が良好に設計されている。
【0016】
テーブル3は、基台1の基準面1aの上方に所定間隔をあけた状態で、基準面1aに対して下面が平行となるよう配置されている。テーブル3の下面の幅方向一端には、複数の上下方向空気軸受部6aが、案内方向に沿って互いに所定の間隔をおいて配置されている。これらの上下方向空気軸受部6aは、基準面1aと所定の間隔をおいて対向するように設けられている。一方、テーブル3の下面の幅方向他端には、複数の上下方向空気軸受部6bが、案内方向に沿って互いに所定の間隔をおいて配置されている。これらの上下方向空気軸受部6bも、基準面1aと所定の間隔をおいて対向するように設けられている。
【0017】
この上下方向空気軸受部6a及び6bは、その下面に基準面1aに向けて空気を吹き出す空気穴が形成されている。この空気穴から基準面1aに空気を吹き出すことで、テーブル3の下面と基準面1aとの間に上下方向空気軸受10が形成され、テーブル3は、基準面1a対して上下方向に支持される。また、空気穴から吹き出される空気の圧力は、各上下方向空気軸受部6a及び6bに対しそれぞれ独立に設定することができるようになっている。このため、例えばテーブル3の変形によって、上下方向空気軸受部6a及び6bと、基準面1aとの間の隙間が変化しても、前記空気の給気圧力を調整することで微調整ができるようになっている。
【0018】
テーブル3の下面の上下方向空気軸受部6a及び6bが形成された内側には、案内方向に沿って延びたスペーサ8cを介して永久磁石8bが、吸引レール8aと所定の間隔をあけて対向配置されている。なお、この永久磁石8b及びスペーサ8cは、吸引レール8aと共に上下方向吸引力付与部8を構成する。このスペーサ8cは、吸引レール8aと永久磁石8bとの間隙の調整、つまり永久磁石8bの高さ位置を調整し易くするために設けられている。
【0019】
なお、上下方向吸引力付与部8を上下方向空気軸受6a及び6bに隣接したことで、テーブル3の吸引と浮上のせん断応力が、テーブル3に作用しないようにしている。
【0020】
また、テーブル3の一方の端部(テーブル3の移動方向に対して直角方向で、吸引レール7aが形成されている側)には、水平方向空気軸受部5を支持する支持部9が形成されている。支持部9の基台1との対向面には、水平方向空気軸受部5が支持されている。この水平方向空気軸受部5は、基台1の側面に対し所定の間隔をあけて対向配置されている。
【0021】
水平方向空気軸受部5は、基台1の側面に水平に空気を吹き出す空気穴が形成されている。この空気穴から基台1の側面に対し空気を吹き出すことで、基台1との間に水平方向空気軸受11が形成され、そして水平方向吸引力付与部7の吸引によりテーブル3は、基台1の側面に対し水平方向に支持される。
【0022】
支持部9の下部(水平方向空気軸受部5が設けられた位置の下方)には、スペーサ7cを介して永久磁石7bが、吸引レール7aと所定の間隔をあけて対向配置されている。なお、この永久磁石7b及びスペーサ7cは、吸引レール7aと共に水平方向吸引力付与部7を構成する。このスペーサ7cは、吸引レール7aと永久磁石7bとの間隙の調整、つまり永久磁石7bの水平方向の位置を調整し易くするために設けられている。
【0023】
このように、本発明に係る静圧気体軸受直線案内装置は、基台1の一方の端部に、水平方向を支持する水平方向空気軸受部5及び水平方向吸引力付与部7を配置したため、基台の上面にガイド部材を設けていた従来の静圧気体軸受直線案内装置に比べ、このガイド部材が無い分、上下方向のサイズを小さくすることができる。すなわち、薄形化を達成することができる。
【0024】
なお、符号12は、テーブル3の移動を行う公知の駆動装置である。この駆動装置としては、各種アクチュエータを使用可能であるが、例えば、精度に悪影響を及ぼさないブラシレスリニアモータ(コアレス)などが好適に使用できる。
【0025】
この静圧気体軸受直線案内装置が作動する際は、上下方向空気軸受部6a及び6bの空気穴から空気を基準面1aに向けて吹き出し、これによってテーブル3は、基準面1aに対して上下方向に浮上支持されて水平となる。また、水平方向空気軸受部5の空気穴から空気を基台1の側面2に向けて吹き出しと水平方向吸引力付与部7の吸引により、テーブル3は、幅方向の位置決めがなされる。そして、テーブル3は、駆動装置12によって駆動されて、案内方向に移動される。この時、上下方向吸引力付与部8と、上下方向空気軸受部6a及び6bとが、近接して設けられているため、上下方向吸引力付与部8による吸引力と、上下方向空気軸受部6a及び6bによる浮上力によるせん断応力が、ほとんどテーブル3に作用せず、テーブル3の良好な移動が行える。
【0026】
また、水平方向吸引力付与部7と、水平方向空気軸受部5とが、近接して設けられているため、水平方向吸引力付与部7による吸引力と、水平方向空気軸受部5による離間力によるせん断応力が、ほとんどテーブル3に作用せず、テーブル3の良好な移動が行える。
【0027】
そしてまた、吸引レール7a及び8aを強磁性体から構成することで、小さな面積で大きな吸引力を得ることができ、軽量化を図ることができる。
【0028】
なお、本実施の形態では、磁気吸引力を与える永久磁石7b及び8bをテーブル3側に設置し、吸引レール7a及び8aを基台1に設置した場合について説明したが、これに限らず、吸引レール7a及び8aをテーブル3側に設置し、永久磁石7b及び8bを基台1に設置してもよいことは勿論である。
【0029】
また、本実施の形態では、磁気吸引力を与える手段として、永久磁石を使用した場合について説明したが、これに限らず、電磁石や真空吸引などその他の非接触手段を使用することもできる。
【0030】
そしてまた、テーブル3の支持部9は、テーブル3と一体に形成してもよく、また、別体として形成してもよい。そして、支持部9は、テーブル3の両面にあってもよい。
【0031】
さらにまた、水平方向空気軸受部、水平方向吸引力付与部、上下方向空気軸受部及び上下方向吸引力付与部の設置数及び設置箇所は、本発明の趣旨を逸脱しない限り任意に設定してよい。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る静圧気体軸受直線案内装置は、基台及び可動体の側面部に、水平方向を支持する空気軸受部及び吸引力付与部を配置した構成を備えているため、基台の上面に可動体を案内するためのガイド部材を設けることなく、可動体を案内方向に良好に移動させることができる。この結果、薄形化を達成することができると共に、部品点数を少なくすることができ、コストの削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る静圧気体軸受直線案内装置の正面図である。
【図2】図1に示す静圧気体軸受直線案内装置の側面図である。
【図3】従来の静圧気体軸受直線案内装置の正面図である。
【符号の説明】
1 基台
1a 基準面
3 テーブル
5 水平方向空気軸受部
6a、6b 上下方向空気軸受部
7 水平方向吸引力付与部
8 上下方向吸引力付与部
9 支持部
10 上下方向空気軸受
11 水平方向空気軸受
Claims (1)
- 基台上を案内方向に移動可能な、テーブルからなる可動体と、当該可動体を気体によって支持・案内する空気軸受部と、当該可動体を当該基台に対して吸引する吸引力付与部と、前記可動体を前記案内方向に移動させるリニアモータと、を備え、前記可動体の側面部に、水平方向を支持する空気軸受部を配置し、かつ前記可動体及び前記基台の側面部に吸引力付与部を配置した静圧気体軸受直線案内装置であって、
前記基台の幅方向の両側には、前記案内方向に沿った基準面を形成し、
前記リニアモータの前記基台の幅方向の両側のそれぞれにおいて、前記可動体の下面と前記基台の基準面とを所定の間隔になるように位置させる、上下方向空気軸受を設け、
前記可動体下面の前記リニアモータの両側に設けられた前記上下方向空気軸受の内側には、前記基台の前記基準面に沿った内側に形成した吸引レールに対向配置された磁石からなる上下方向吸引力付与部を1対設けてなり、当該磁石は、前記可動体が前記基準面に対して水平になるような間隔を前記吸引レール対して持つように、スペーサを介して当該吸引レールに対向している、静圧気体軸受直線案内装置。
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