JP4591450B2 - 直線案内軸受装置 - Google Patents

Description

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直線案内軸受装置に関する。

従来の直線案内軸受装置には、例えば、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手段と、を備えて構成されたものがある。

このような直線案内軸受装置としては、例えば、特開平１−２１６１２０号公報に記載されたものがある。この公報に記載の直線案内軸受装置は、図５にその斜視図を示すが、ガイドレール１２の側面が、スライダ１３を案内方向（矢印Ｘ）に移動させるためのガイド面１２ａとなっている。このガイド面１２ａには、磁性体などからなる吸着板１４が固定されている。そして、この吸着板１４が固定されたガイド面１２ａと対向する位置に非磁性体のスライダ１３が配置されている。このスライダ１３には、前記ガイド面１２ａと対向する空気軸受１９が設置されており、この空気軸受１９の浮上力と釣り合う力で、ガイドレール１２の側面１２ａとスライダ１３とを、吸着板１４を介してマグネット２１で吸引するように構成したものである。
特開平１−２１６１２０号公報

しかしながら、この従来の直線案内軸受装置は、マグネットに対する異物の付着に関して、なんら考慮されていなかった。すなわち、図５に示すように、マグネットや吸着板が外部に露出された状態で設けられているため、前記マグネットに異物が付着し易く、この異物の付着によって、所定の磁気力が得られなくなるという虞がある。

さらにまた、最悪の場合には、空気軸受の隙間内や、マグネットと吸引板との隙間内にも異物が侵入し、焼き付け事故の発生につながる虞もある。

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、吸引力付与手段に異物が侵入・付着することを防止することが可能な直線案内軸受装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明は、基台上を案内方向に移動可能な可動体と、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、当該吸引力付与部に設けられた異物侵入防止用カバーとを備えた直線案内軸受装置であって、吸引力付与部は、基台側に設けられた吸引部材と、当該吸引部材と所定間隔をあけ、前記可動体側に設けられた磁石と、を備えており、異物侵入防止用カバーは、前記吸引部材に設けられ、当該吸引部材および磁石の案内方向に沿った両側を覆う吸引部材カバーと、前記可動体の下面側に設けられ、前記磁石および前記吸引部材カバーの案内方向に沿った両側を覆う第１の磁石カバーと、前記可動体の下面側に設けられ、前記磁石の案内方向の両端面を覆う第２の磁石カバーと、を備え、前記第２の磁石カバーと前記吸引部材との間の隙間は、前記可動体の移動範囲全体において、前記磁石と前記吸引部材との間に形成される隙間に比較して微小である、ことを特徴とする直線案内軸受装置を提供するものである。

この構成を備えた直線案内軸受装置は、吸引力付与部に異物侵入防止用のカバーが設けられているため、前記吸引力付与部における磁石と吸引部材との隙間に異物が侵入することを阻止することができる。また、第２の磁石カバーと吸引部材との間に形成される隙間を可能な限り小さくできるので、磁石を直線運動（案内方向への移動）させながら、吸引部材の上面に付着した異物を除去することが可能となる。

以上説明したように、本発明に係る直線案内軸受装置は、吸引力付与手段に異物侵入防止用のカバーを設けた構造を備えているため、当該吸引力付与手段に異物が侵入し、付着することを防止することができる。この結果、安定した磁気力が得られ、焼き付け事故などの発生を防止するという効果を得ることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る直線案内軸受装置について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る直線案内軸受装置の正面図、図２は、 図１に示す直線案内軸受装置の吸引力付与部付近を示す拡大正面図、図３は、図２のIII−III線に沿った断面図、図４は、図２及び図３に示す吸引力付与部付近の斜視図である。

図１ないし図４に示すように、本実施の形態に係る直線案内軸受装置は、上面に水平な基準面１ａを備え且つ案内方向（図３及び図４に矢印Ｘで示す）に延びる基台１と、基台１の上面１ａの幅方向（案内方向に垂直な方向）の略中央部に、案内方向Ｘに沿って設けられたガイドレール２と、ガイドレール２に案内されて移動する可動体としてのテーブル３と、テーブル３を支持・案内する空気軸受部４と、テーブル３を基台１に対して吸引する吸引力付与部５と、吸引力付与部５に設けられた異物侵入防止用カバー６と、を備えて構成されている。

ガイドレール２は、断面長方形を備えたレール部材からなり、基準面１ａの案内方向Ｘに沿って配置されている。このガイドレール２は、底面（基準面１ａ側）と、左右側面の計３面が、真直、平面、平行、及び直角精度が良好に設定されている。

なお、このガイドレール２の幅を狭く構成することで、ナローガイド状態とすることができる。これによって、一対の水平方向空気軸受４ａの間の距離が狭くなり、モーメント剛性の強いものとすることができる。

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に対して下面及び上面が平行となるよう配置されている。テーブル３の下面であって、ガイドレール２を挟んだ両側に対応する位置には、ガイドレール２と所定の間隔をあけて且つガイドレール２を挟むように、一対の空気軸受部４が対向配置されている。

各々の空気軸受部４は、ガイドレール２に対向する面に、ガイドレール２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。そして、この空気穴からガイドレール２に対し空気を吹き出すことで、ガイドレール２との間に水平方向空気軸受４ａが形成され、テーブル３は、ガイドレール２に対し、水平方向に支持される。このように、水平方向空気軸受４ａは、ガイドレール２を両側から挟み込むように配置されているため、ガイドレール２に対して偏った力がかからないため、ガイドレール２の変形を低減することができる。

また、各々の空気軸受部４の下面（基準面１ａと対向する面）には、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。そして、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４ｂが形成され、テーブル３は、基準面１ａに対し、上下方向に支持される。

なお、一対の空気軸受部４は、テーブル３の案内方向Ｘに、互いに間隔をおいて、任意の設置数で設けることができる。また、上下方向空気軸受４ｂの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４ｂに対し、それぞれ独立に設定することもできる。このようにすることで、例えば、テーブル３の変形によって、上下方向空気軸受４ｂ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、テーブル３を安定して支持することができる。

吸引力付与部５は、基台１の基準面１ａ上の幅方向両側端部に設けられた吸引部材５ａと、テーブル３の下面であって、幅方向両端部に設けられたスペーサ５ｃと、スペーサ５ｃの下面に設けられた永久磁石５ｂと、から構成されている。

吸引部材５ａは、断面長方形を備えたレール部材からなり、基準面１ａの案内方向Ｘに沿って配置されている。

永久磁石５ｂは、スペーサ５ｃを介して吸引部材５ａと所定の間隔をあけて設けられている。このスペーサ５ｃは、吸引部材５ａと永久磁石５ｂとの間隙の調整、つまり永久磁石５ｂの高さ位置を調整し易くするために設けられている。この吸引力付与部５により、テーブル３は基台１に対して吸引される。

なお、吸引力付与部５を空気軸受部４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。また、この吸引力付与部５及び空気軸受部４は、案内方向Ｘに、互いに間隔をおいて、任意の設置数で設けることができる。

異物侵入防止用カバー６は、吸引部材５ａを覆う吸引部材カバー６ａと、永久磁石５ｂを覆う第１の磁石カバー６ｂと、第２の磁石カバー６ｃと、から構成されている。

吸引部材カバー６ａは、吸引部材５ａの案内方向Ｘに沿った両側に、互いに平行となるよう設けられている。この吸引部材カバー６ａは、特に、図１、図２及び図４に示すように、永久磁石５ｂの案内方向Ｘに沿った両側をもカバーすることになる。

第１の磁石カバー６ｂは、スペーサ５ｃの案内方向Ｘに沿った両側に互いに平行に設けられており、結果として、永久磁石５ｂの案内方向Ｘに沿った両側をカバーするものである。この第１の磁石カバー６ｂは、吸引部材カバー６ａの外側に配置されている。すなわち、第１の磁石カバー６ｂは、永久磁石５ｂ及び吸引部材カバー６ａを覆うように設置されている。

第２の磁石カバー６ｃは、永久磁石５ｂの案内方向Ｘの両端面をカバーするように、スペーサ５ｃの下面に設けられている。

このように、永久磁石５ｂ及び吸引部材５ａは、吸引部材カバー６ａ、第１の磁石カバー６ｂ及び第２の磁石カバー６ｃによって覆われるため、異物が侵入・付着することを防止することができる。

なお、吸引部材カバー６ａと、第１の磁石カバー６ｂとの間に形成される隙間、及び吸引部材カバー６ａと、第２の磁石カバー６ｃとの間に形成される隙間は、テーブル３の移動範囲全体において、吸引部材５ａと永久磁石５ｂとの間に形成される隙間に対して十分に微小であり、且つ互いに非接触であるように設定した。これによって、テーブル３の移動精度に悪影響を及ぼさないようにすることができる。

また、特に、吸引部材５ａの上面は、異物が付着しやすいため、第２の磁石カバー６ｃと、吸引部材５ａとの間に形成される隙間は、永久磁石５ｂと吸引部材５ａとの間に形成される隙間より小さくすることが好ましい。すなわち、第２の磁石カバー６ｃと、吸引部材５ａとの間に形成される隙間は、可能な限り小さくすることが好ましい。これにより、永久磁石５ｂ及びスペーサ５ｃを直線運動（案内方向Ｘへの移動）させながら、吸引部材５ａ上面に付着した異物を除去することが可能となる。

なお、吸引部材カバー６ａ、第１の磁石カバー６ｂ及び第２の磁石カバー６ｃは、非磁性体で構成することが望ましい。さらにまた、この直線案内軸受装置には、特に図示しないが、テーブル３の移動を行う公知の駆動装置が設けられている。

次に、本実施の形態に係る直線案内軸受装置の具体的な動作について説明する。この直線案内軸受装置が作動する際は、各々の上下方向空気軸受４ｂ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、各々の水平方向空気軸受４ａの空気穴から空気をガイドレール２に向けて吹き出し、これによってテーブル３は、幅方向の位置決めがなされる。このテーブル３は、図示しない駆動装置によって駆動され、ガイドレール２に沿って案内方向Ｘに移動される。

この時、吸引力付与部５と、空気軸受部４とが、近接して設けられているため、吸引力付与部５による吸引力と、上下方向空気軸受４ｂ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、吸引力と浮上力とが釣り合った状態でテーブル３の良好な移動が行える。

この移動に際して、テーブル３は、その上下方向の支持が各々の上下方向空気軸受４ｂによって独立して制御されるため、基準面１ａに対して常に上下方向に安定して維持される。また、このテーブル３は、水平方向空気軸受４ａを対向配置していることによって、ガイドレール２に対して偏った力がかからないため、スムーズな移動が行われる。

この時、永久磁石５ｂ及び吸引部材５ａは、吸引部材カバー６ａ、第１の磁石カバー６ｂ及び第２の磁石カバー６ｃによって覆われるため、永久磁石５ｂ及び吸引部材５ａや、永久磁石５ｂと吸引部材５ａとの間に、異物が侵入して付着することが防止されるため、常に所定の磁気力を得ることができる。また、異物による焼き付け事故の発生も防止することができる。

なお、吸引部材カバー６ａ、第１の磁石カバー６ｂ、第２の磁石カバー６ｃ及び吸引部材５ａには、耐焼き付け性を向上させる目的で、固体潤滑剤などの皮膜を形成することもできる。

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。

本発明の本実施の形態に係る直線案内軸受装置の正面図である。 図１に示す直線案内軸受装置の吸引力付与部付近を示す拡大正面図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 図２及び図３に示す吸引力付与部付近の斜視図である。 従来の直線案内軸受装置の斜視図である。

符号の説明

１ 基台
１ａ 基準面
２ ガイドレール
３ テーブル
４ 空気軸受部
４ａ 水平方向空気軸受
４ｂ 上下方向空気軸受
５ 吸引力付与部
５ａ 吸引部材
５ｂ 永久磁石
５ｃ スペーサ
６ 異物侵入防止用カバー
６ａ 吸引部材カバー
６ｂ 第１の磁石カバー
６ｃ 第２の磁石カバー

Claims (5)

1. 基台上を案内方向に移動可能な可動体と、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、当該吸引力付与部に設けられた異物侵入防止用カバーとを備えた直線案内軸受装置であって、
   吸引力付与部は、
   基台側に設けられた吸引部材と、
   当該吸引部材と所定間隔をあけ、前記可動体側に設けられた磁石と、
   を備えており、
   異物侵入防止用カバーは、
   前記吸引部材に設けられ、当該吸引部材および磁石の案内方向に沿った両側を覆う吸引部材カバーと、
   前記可動体の下面側に設けられ、前記磁石および前記吸引部材カバーの案内方向に沿った両側を覆う第１の磁石カバーと、
   前記可動体の下面側に設けられ、前記磁石の案内方向の両端面を覆う第２の磁石カバーと、
   を備え、
   前記第２の磁石カバーと前記吸引部材との間の隙間は、前記可動体の移動範囲全体において、前記磁石と前記吸引部材との間に形成される隙間に比較して微小である、ことを特徴とする直線案内軸受装置。
2. 前記吸引力付与部は、前記可動体の下面に設けられたスペーサをさらに備え、前記磁石は、当該スペーサの下面に前記吸引部材と所定間隔をあけて設けられており、
   前記吸引部材カバーは、前記吸引部材の案内方向に沿った両側に設けられ、前記第１の磁石カバーは、前記スペーサの案内方向に沿った両側に設けられ、前記第２の磁石カバーは、前記スペーサの下面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の直線案内軸受装置。
3. 前記吸引部材カバー、前記第１の磁石カバー、および前記第２の磁石カバーは非磁性体で構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の直線案内軸受装置。
4. 基台上に設けられたガイドレールと、当該ガイドレールを挟むように設けられた一対の空気軸受部とをさらに備えており、
   前記吸引力付与部は、当該空気軸受部に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の直線案内軸受装置。
5. 前記空気軸受部は、ガイドレールの側面に空気を吹き出すことでガイドレールとの間に水平方向空気軸受を形成し、且つ基台の基準面に空気を吹き出すことで基準面との間に上下方向空気軸受を形成することを特徴とする請求項４記載の直線案内軸受装置。

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