JP4602168B2

JP4602168B2 - エアスライドの組立方法

Info

Publication number: JP4602168B2
Application number: JP2005170268A
Authority: JP
Inventors: 了一福永; 一将阿隅; 晃庸萬矢
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: JP2006341350A

Description

本発明は、直線搬送装置やＸ−Ｙステージ等に用いられるエアスライドおよびその組立方法に関する。

半導体デバイスや液晶表示装置等の製造分野においては、被処理物を高精度で移動（搬送）、位置決めするための装置として、エアスライドが用いられている（例えば、特許文献１参照）。例えば、図６（ａ）に、上板部１０１と下板部１０２と側板部１０３ａ，１０３ｂから構成されるスライドテーブル１００の内部空間にガイドレール１０４が挿入された構造を有するエアスライドを示す。なお、スライドテーブル１００は、上板部１０１と下板部１０２の間に側板部１０３ａ，１０３ｂを挟んでボルト等（図示せず）で固定することができる。

図６（ｂ）は図６（ａ）中の領域Ａを拡大して示しており、この図６（ｂ）に示すように、スライドテーブル１００の内周面とガイドレール１０４の外周面との間の間隙部１０５ａ（上下），１０５ｂ（左右）に空気を供給することでスライドテーブル１００をガイドレール１０４に非接触支持させ、その状態で図示しないボールネジやリニアモータによりスライドテーブル１００を紙面に垂直な方向に移動させることができる。

このようなエアスライドでは、側板部１０３ａ，１０３ｂの厚さとガイドレール１０４の厚さを予め機械加工により調整しておくことで、スライドテーブル１００の組み立て時に、上板部１０１および下板部１０２とガイドレール１０４との間のクリアランス（つまり、間隙部１０５ａの幅）を所定値に設定することができるが、その際に、側板部１０３ａ，１０３ｂとガイドレール１０４との間のクリアランス（つまり、間隙部１０５ｂの幅）を設定するためには、側板部１０３ａ，１０３ｂを精密に位置決めする必要がある。

この間隙部１０５ｂの幅を定める方法として、例えば、上板部１０１と下板部１０２と側板部１０３ａを強固に固定し、ガイドレール１０４を側板部１０３ａに押し当て、さらにガイドレール１０４と側板部１０３ｂの間に間隙部１０５ｂの設定厚さの２倍の厚さの金属箔を挟み込んで側板部１０３ｂをガイドレール１０４に押し当てて側板部１０３を強固に固定し、その後に金属箔を取り除く方法等がある。また、側板部１０３ａ，１０３ｂ間の距離を決める治具を用いてこれらを位置決めする方法がある。

しかしながら、上記の金属箔を用いる方法では、金属箔はガイドレール１０４と側板部１０３ｂの間で圧迫されているので、これを取り除くことは困難であり、金属箔を取り除く際にガイドレール１０４と側板部１０３ｂの表面を傷付けるおそれもある。一方、上記の治具を用いる方法では、治具の取り付けの精度が大きな問題となり、例えば、ボルトとネジ穴の位置には一定の許容誤差があるため、間隙部１０５ｂの幅を５μｍ以下とすることが困難である。この間隙部１０５ｂの幅が広くなると、空気の消費量が多くなり、また間隙部１０５ｂにおける空気の流れが不安定になってスライドテーブル１００に振動が発生することがある。さらに、スライドテーブル１００に重量物が載置された場合、スライドテーブル１００の左右（図６（ａ）の左右）で、ぶれが大きくなる。
特開平１０−２６３９６３号

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、スライドテーブルとガイドレールとの間のクリアランスを狭めたエアスライドおよびその組立方法を提供することを目的とする。

本発明は、上板部および下板部ならびにこれら上板部と下板部とを連結する二つの側板部とからなるスライドテーブルを、当該スライドテーブルの移動方向に垂直な断面の形状が長方形であるガイド部を有するガイドレールに非接触支持させて当該ガイドレールのガイド方向に移動させるエアスライドの組立方法であって、
前記上板部と前記下板部と一つの前記側板部とを連結して略コの字型の部材に組み立てる工程と、
前記コの字型の部材をその側板部が下となるように静置し、その凹み部分に前記ガイド部を挿入する工程と、
前記ガイドレールの上側に前記上板部に残る一つの前記側板部を微少可動に仮固定する工程と、
前記側板部の移動方向端にそれぞれ、前記ガイドレールと接触して前記側板部を前記ガイドレールに対して持ち上げるように変位する圧電アクチュエータを備えた間隙調整用治具を取り付ける工程と、
前記圧電アクチュエータを３μｍ〜１０μｍの範囲の所望の長さだけ伸張させて、前記側板部を前記ガイド部から持ち上げて保持し、その状態で当該側板部を前記上板部に対して強固に固定する工程と、
前記圧電アクチュエータの駆動を解除して、前記間隙調整用治具を取り外す工程と、
を有することを特徴とするエアスライドの組立方法、を提供する。

このエアスライドの組立方法では、前記下板部は二つに分かれているエアスライドの場合には、その一方の下板部が前記略コの字型の部材を組み立てる工程で用いられ、その他方の下板部は前記一つの側板部を前記上板部に対して微少可動に仮固定する工程において、前記側板部とともに前記上板部に対して微少可動に仮固定されるように用いる。

本発明によれば、スライドテーブルとガイドレールとのクリアランスを５μｍ以下に容易に調整して、エアスライドを組み立てることができる。このような狭いクリアランスを実現することができることによって、エアスライド使用時の空気消費量を低減し、スライドテーブルにおける振動の発生を防止し、重量物の安定した移動を行うことができるようになる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、所謂、馬乗り型と呼ばれるエアスライド１０の概略構造を示しており、図１（ａ）はその正面図であり、図１（ｂ）はその側面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）中の領域Ｂの拡大図である。

エアスライド１０は、スライドテーブル１１と、スライドテーブル１１を非接触支持するガイドレール１２とを有している。スライドテーブル１１は、上板部２１と、２枚の下板部２２ａ，２２ｂと、２枚の側板部２３ａ，２３ｂから構成されている。上板部２１と下板部２２ａが側板部２３ａを挟んでボルト３１ａで締め付けられて固定され、同様に、上板部２１と下板部２２ｂが側板部２３ｂを挟んでボルト３１ｂで締め付けられて固定されている。また、側板部２３ｂの外側面には、後に図２を参照して説明する間隙調整用治具５０を取り付けるためのネジ穴５がＸ方向の端部側にそれぞれ設けられている。

ガイドレール１２は、スライドテーブル１１を非接触支持するためのガイド部２５と、ガイド部２５を支える正面凸型の土台部２６とを有している。スライドテーブル１１には図示しないリニアモータやボールネジ等の送り装置が取り付けられ、また、スライドテーブル１１には図示しない空気供給口が設けられ、その空気供給口からスライドテーブル１１とガイド部２５との間に空気を供給してスライドテーブル１１をガイドレール１２に非接触支持させた状態で、このような送り装置を駆動することにより、スライドテーブル１１をＸ方向にスライドさせることができる。

図１（ｃ）に示す、スライドテーブル１１とガイドレール１２のガイド部２５との間に形成すべき上下方向の間隙部の幅ｄ_１，ｄ_２（エアスライド１０の駆動時に形成される間隙部の幅を指し、‘ｄ_１’は上板部２１の下面とガイド部２５の上面との間に形成される間隙部の幅、‘ｄ_２’はガイド部２５の下面と下板部２２ａ・２２ｂの上面との間に形成される間隙部の幅）は、側板部２３ａ，２３ｂの厚さ（Ｚ方向厚さ）とガイド部２５の厚さを機械加工で調整することにより、設定することができる。つまり、側板部２３ａ，２３ｂの厚さをガイド部２５の厚さよりも、例えば１０μｍだけ厚く調整すると、エアスライド１０を駆動して上板部２１，下板部２２ａ，２２ｂがガイド部２５に対して非接触状態となったときの、間隙部の幅ｄ_１，ｄ_２の和（ｄ_１＋ｄ_２）が１０μｍとなる。なお、理想的には幅ｄ_１，ｄ_２はそれぞれ同じ幅値となる。

ガイド部２５のＹ方向端面（スライドテーブル１１の移動方向であるＸ方向と平行な１対の対向するガイド面）７１と、これに対面する側板部２３ａ，２３ｂの内面（ガイド面）７２との間に形成される間隙部の幅（クリアランスｔ）の調整は、図２に示す間隙調整用治具５０を用いて行う。

図２は側板部２３ａ，２３ｂを上下に位置させた状態で間隙調整用治具５０の概略構造を示した斜視図である。この間隙調整用治具５０は、Ｌ字型に連結される２枚の板部材５２，５３と、板部材５２に取り付けられた圧電アクチュエータ５１とを有する。

板部材５３は、スライドテーブル１１を構成する側板部２３ｂに設けられたネジ穴５に螺合させるボルトを挿通させるためのボルト孔５３ａと、板部材５２を取り付けるためのネジ穴５３ｂを備えている。板部材５２は、板部材５３の側面に形成されたネジ穴５３ｂに螺合させるボルトを挿通させるためのボルト孔５２ａを備えている。圧電アクチュエータ５１は、所定の電圧を印加することにより図２中の矢印の方向に伸縮するｄ_３３タイプのものであり、伸縮方向端の一方は板部材５２に取り付けられている。

圧電アクチュエータ５１の他端がガイド部２５に密着するように、かつ、板部材５２が側板部２３ａに密着するように、板部材５３は側板部２３ｂに強固に固定され、かつ、板部材５２は板部材５３に強固に固定される。なお、圧電アクチュエータ５１をこのような状態で配置するために、例えば、ボルト孔５２ａ，５３ａの公差が大きく取られている。

次に、この間隙調整用治具５０を用いたエアスライド１０の組立方法について説明する。図３はエアスライド１０の組立工程を模式的に示す図である。図３の各図において、紙面に垂直な方向がＸ方向（図１のＸ方向と同じ）であり、紙面の上下方向が鉛直方向である。また、図３の各図を対比すると部品の対応は明確であるので、図毎に全ての部品に符号を付してはいない。

最初に、図３（ａ）に示すように、定盤４０上に上板部２１と下板部２２ａと側板部２３ａを並べて（つまり、図１（ａ）に示す状態をＸ方向軸回りに９０度回動して横倒しにした状態として）、これらをボルト３１ａで締め付けて、略コの字型の部材に組み立てる。続いて図３（ｂ）に示すように、この略コの字型の部材の凹部にガイドレール１２のガイド部２５を挿入する。

その後、図３（ｃ）に示すように、側板部２３ｂと下板部２２ｂを上板部２１に対してボルト３１ｂを用いて可動自在に仮固定する。この状態では、側板部２３ｂはガイド部２５に載置されており、ガイド部２５は側板部２３ａ，２３ｂの両方に密着しているので、図１（ｃ）に示したクリアランスｔは取れていない。そこで、続いて図３（ｄ）に示すように、間隙調整用治具５０を、先に図２を参照して説明した通りに、側板部２３ｂのＸ方向端にそれぞれ取り付ける。また、側板部２３ｂの鉛直方向での変位を測定することができるように、側板部２３ｂの上面に変位センサヘッド５８を配置する。この変位センサヘッド５８もまた側板部２３ｂのＸ方向端にそれぞれ配置することが好ましい。

そして、図３（ｅ）に示すように、変位センサヘッド５８の指示値を確認しながら圧電アクチュエータ５１に電圧を印加し、圧電アクチュエータ５１を伸張させて側板部２３ｂを持ち上げ、側板部２３ｂを一定の高さに保持する。これにより、ガイド部２５と側板部２３ｂとの間に間隙部６０が形成される。例えば、エアスライド１０の駆動時におけるガイド部２５と側板部２３ａ，２３ｂとの間のクリアランスｔを５μｍに設定したい場合には、側板部２３ｂを１０μｍ持ち上げればよい。その状態で、図３（ｆ）に示すように、側板部２３ｂを介して上板部２１と下板部２２ｂとをボルト３１ｂで締め付け、これらを固定する。これにより、スライドテーブル１１の組み立てが終了する。

なお、予め圧電アクチュエータ５１に印加する電圧と変位量との関係がわかっていれば、変位センサヘッド５８を配置することなく、圧電アクチュエータ５１を駆動して側板部２３ｂを持ち上げ、上板部２１と下板部２２ｂと側板部２３ｂとを固定することができる。

その後、図３（ｇ）に示すように、変位センサヘッド５８と間隙調整用治具５０を取り外し、さらに図３（ｈ）に示すように、スライドテーブル１１とガイドレール１２をＸ方向軸回りに９０度回動させる。この図３（ｈ）に示す状態は、図１（ａ）に示す状態と同じである。スライドテーブル１１とガイドレール１２との間に空気を供給することで、ガイド部２５の側板部２３ａ側と側板部２３ｂ側にそれぞれ同等幅の間隙部が形成される。その間隙部のクリアランスｔは上記の例によれば５μｍとなる。

上記エアスライド１０の組立方法によるクリアランスｔの調整結果について図４および図５を参照して説明する。図３（ｄ）〜（ｆ）にしたがって、側板部２３ｂのＸ方向端にそれぞれ間隙調整用治具５０を取り付け、各圧電アクチュエータ５１に１２０Ｖの電圧を印加し、その状態で下板部２２ｂと側板部２３ｂを上板部２１に対して固定し、その後に図３（ｈ）に示した状態とする。

図４は図３（ｈ）を左側から見た側面図である。この図４では、２つの圧電アクチュエータ５１の位置をそれぞれ‘アクチュエータＬ’、‘アクチュエータＲ’で示している。組み立てたスライドテーブル１１をＹ方向奥（紙面に垂直な方向の奥）側に押し込むと、ガイド部２５と側板部２３ｂとが接触した状態となる。この状態は、図示しない側板部２３ａとガイド部２５との間に間隙が形成された状態でもある。

そこで、側板部２３ｂの外面に３点の‘測定点Ｌ’、‘測定点Ｃ’、‘測定点Ｒ’を設けて各測定点Ｌ，Ｃ，Ｒに変位センサヘッドを取り付け、スライドテーブル１１をＹ方向手前側へずらして、ガイド部２５と図示しない側板部２３ａとを密着させ、逆に側板部２３ｂとガイド部２５との間に間隙部を形成させる。このとき変位センサヘッドにより測定される側板部２３ｂのずれ変位量（移動量）の値が、側板部２３ａ，２３ｂとガイド部２５との間に形成される間隙部の幅（クリアランスｔ）の２倍の値となる。

図５はその測定結果を示したグラフである。図５中の圧電アクチュエータＬ，Ｒの変位量は無負荷時の変位特性であり、１２０Ｖの電圧印加によりともに１０．５μｍの変位を示した。これらの圧電アクチュエータＬ，Ｒを用いてスライドテーブル１１を組み立てたときの各測定点Ｌ，Ｃ，Ｒにおける変位量は全て１０μｍとなった。このことは、ガイド部２５のガイド面７１と側板部２３ａ，２３ｂのガイド面７２との間のクリアランスｔ（図１（ｃ）参照）を５μｍに設定し、かつ、これらガイド面７１，７２を平行にすることができたことを示している。

同様にして、圧電アクチュエータＬ，Ｒに印加する電圧を８０Ｖとした場合には、圧電アクチュエータＬ，Ｒの変位特性に個体差があったために、ガイド部２５のガイド面７１と側板部２３ａ，２３ｂのガイド面７２とは完全に平行にはならなかった。しかし、この問題は、例えば、圧電アクチュエータＬの印加電圧を下げてその変位量を圧電アクチュエータＲと同じ６μｍとする等、圧電アクチュエータＬ，Ｒの変位量を印加電圧の値を調整して同じとすることにより、解決することができる。また、圧電アクチュエータＬ，Ｒに印加する電圧を５０Ｖとした場合にも、ガイド部２５のガイド面７１と側板部２３ａ，２３ｂのガイド面７２とは完全に平行にはならなかったが、この問題もまた圧電アクチュエータＬ，Ｒの変位量を調整することで解決することができる。図５より、ガイド部２５のガイド面７１と側板部２３ａ，２３ｂのガイド面７２との間のクリアランスｔを１．５μｍ以上５μｍ以下に設定できることが確認できた。

このように、スライドテーブル１１とガイドレール１２との間のクリアランスｔを５μｍ以下とすることにより、エアスライド１０の使用時の空気消費量を低減することができ、また、スライドテーブル１１の振動発生を防止することができ、さらに、スライドテーブル１１に重量物を載置または固定した場合の移動を安定して行うことができる。

なお、圧電アクチュエータとして、図５に示した変位量よりも大きな変位量を得ることができるものを用いれば、５μｍよりも広いクリアランスｔでスライドテーブル１１をガイド部２５に対してセッティングすることができることは明らかである。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、本発明が適用されるエアスライドは、図１に示す構造のものに限られず、図６に示す構造のものであってもよい。また、スライドテーブルとして、側板部を上板部と下板部とで挟み込む構造のものを取り上げたが、上板部を側板部で挟み込む構造のものにも、本発明に係るエアスライドの組立方法を適用することができる。

間隙調整用治具５０としては、図２に示されるように、板部材５２の幅を板部材５３の半分の幅としたものを示したが、この場合には、１枚の板部材５３に対して２枚の板部材５２を取り付けた構成としてもよい。その場合、４個の圧電アクチュエータ５１を駆動する必要があるが、これにより側板部２３ｂの位置調節をさらに精密に行うことができるようになる。また、板部材５２は板部材５３と同じ幅としてもよい。

本発明は、リニア搬送装置やＸ−Ｙテーブル等に好適である。

エアスライドの概略構造を示す正面図、側面図、正面図中の領域Ｂの拡大図。間隙調整用治具の概略構造を示す斜視図。エアスライドの組立工程を模式的に示す図。図３（ｈ）の側面図であって、ガイドレールのガイド部とスライドテーブルの側板部との間のクリアランスを測定するための測定点の設定を示す図。ガイド部と側板部のクリアランスの測定結果を示すグラフ。エアスライドの概略構造を示す断面図。

符号の説明

５；ネジ穴（間隙調整用治具取り付け部）
１０；エアスライド
１１；スライドテーブル
１２；ガイドレール
２１；上板部
２２ａ・２２ｂ；下板部
２３ａ・２３ｂ；側板部
２５；ガイド部
２６；土台部
３１ａ・３１ｂ；ボルト
５０；間隙調整用治具
５１；圧電アクチュエータ
５２・５３；板部材
５８；変位センサヘッド
６０；間隙部
７１・７２；ガイド面
１００；スライドテーブル
１０１；上板部
１０２；下板部
１０３ａ・１０３ｂ；側板部
１０４；ガイドレール
１０５ａ・１０５ｂ；間隙部

Claims

上板部および下板部ならびにこれら上板部と下板部とを連結する二つの側板部とからなるスライドテーブルを、当該スライドテーブルの移動方向に垂直な断面の形状が長方形であるガイド部を有するガイドレールに非接触支持させて当該ガイドレールのガイド方向に移動させるエアスライドの組立方法であって、
前記上板部と前記下板部と一つの前記側板部とを連結して略コの字型の部材に組み立てる工程と、
前記コの字型の部材をその側板部が下となるように静置し、その凹み部分に前記ガイド部を挿入する工程と、
前記ガイドレールの上側に前記上板部に残る一つの前記側板部を微少可動に仮固定する工程と、
前記側板部の移動方向端にそれぞれ、前記ガイドレールと接触して前記側板部を前記ガイドレールに対して持ち上げるように変位する圧電アクチュエータを備えた間隙調整用治具を取り付ける工程と、
前記圧電アクチュエータを３μｍ〜１０μｍの範囲の所望の長さだけ伸張させて、前記側板部を前記ガイド部から持ち上げて保持し、その状態で当該側板部を前記上板部に対して強固に固定する工程と、
前記圧電アクチュエータの駆動を解除して、前記間隙調整用治具を取り外す工程と、
を有することを特徴とするエアスライドの組立方法。
前記下板部は二つに分かれており、
その一方の下板部は、前記略コの字型の部材を組み立てる工程で用いられ、
その他方の下板部は、前記一つの側板部を前記上板部に対して微少可動に仮固定する工程において、前記側板部とともに前記上板部に対して微少可動に仮固定されることを特徴とする請求項１に記載のエアスライドの組立方法。