JP5630253B2 - Static pressure gas bearing linear guide device - Google Patents
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本発明は、加圧された気体(例えば、圧縮空気)を軸受隙間に導入することで、負荷を非接触で支持する静圧気体軸受直線案内装置に関する。 The present invention relates to a static pressure gas bearing linear guide device that supports a load in a non-contact manner by introducing a pressurized gas (for example, compressed air) into a bearing gap.
従来、例えば、高精度な工作機械、加工装置、測定装置、検査装置、及び半導体製造装置等の分野においては、試料、工具、及び検出器等を高精度に移動させて位置決めする必要がある。そのため、かかる移動並びに位置決めに際して例えば摩擦等の影響を殆ど受けない静圧気体軸受直線案内装置が用いられている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, for example, in the fields of high-precision machine tools, processing devices, measuring devices, inspection devices, semiconductor manufacturing devices, and the like, it is necessary to move and position samples, tools, detectors, and the like with high accuracy. Therefore, a static pressure gas bearing linear guide device that is hardly affected by, for example, friction during such movement and positioning is used (for example, see Patent Document 1).
静圧気体軸受直線案内装置は、潤滑剤として加圧された気体(例えば、圧縮空気)を用いた滑り軸受けの一種であり、その一般的な構造としては、所定部位に固定されるガイドレールと、ガイドレールに沿って移動可能な可動体(スライダ)とを備えて構成されている。一例として、特許文献1に示された可動体は、ガイドレールの上側面に対向配置される垂直方向軸受パッドと、当該ガイドレールの片側面に対向配置される水平方向軸受パッドとをL字状に組み合わせて構成されている。
The static pressure gas bearing linear guide device is a kind of a sliding bearing using a pressurized gas (for example, compressed air) as a lubricant. As a general structure thereof, a guide rail fixed to a predetermined portion, And a movable body (slider) movable along the guide rail. As an example, the movable body disclosed in
そして、各々の軸受パッドには、可動体とガイドレールとの間に加圧された気体(例えば、圧縮空気)を噴射して導入することにより、可動体をガイドレールに対して非接触で支持する空気軸受部と、当該可動体に収納された磁石部とが設けられている。そして、ガイドレールは、その全体が、或いは、可動体の移動方向に沿って上記した磁石部に対向する部位が、磁性材によって形成されており、磁石部と磁性材とが互いに吸引し合うことにより、可動体とガイドレールとの間に磁気吸引力を発生させることができるようになっている。 Each bearing pad supports the movable body in a non-contact manner with respect to the guide rail by injecting and introducing a pressurized gas (for example, compressed air) between the movable body and the guide rail. And an air bearing portion and a magnet portion housed in the movable body are provided. And the guide rail is formed of a magnetic material in its entirety, or a portion facing the above-described magnet portion along the moving direction of the movable body, and the magnet portion and the magnetic material attract each other. Thus, a magnetic attractive force can be generated between the movable body and the guide rail.
この場合、気体噴出部から可動体とガイドレールとの間に圧縮空気を噴射して導入することにより、垂直方向軸受パッドには、ガイドレールに対して垂直方向の浮上力が付与され、水平方向軸受パッドには、ガイドレールに対して水平方向の浮上力が付与される。同時に、磁石部が設けられた可動体と磁性材が施されたガイドレールとの間に上記した磁気吸引力を発生させることにより、垂直方向軸受パッドには、ガイドレールに対して垂直方向の磁気吸引力が付与され、水平方向軸受パッドには、ガイドレールに対して水平方向の磁気吸引力が付与される。 In this case, by injecting and introducing compressed air between the movable body and the guide rail from the gas ejection portion, a vertical levitation force is applied to the vertical bearing pad with respect to the guide rail. The bearing pad is given a floating force in the horizontal direction with respect to the guide rail. At the same time, by generating the magnetic attractive force described above between the movable body provided with the magnet portion and the guide rail provided with the magnetic material, the vertical bearing pad has a magnetic force perpendicular to the guide rail. An attraction force is applied, and a horizontal magnetic attraction force is applied to the horizontal bearing pad with respect to the guide rail.
ここで、上記した浮上力と磁気吸引力とのバランス調整を行うことにより、垂直方向軸受パッドは、ガイドレールから垂直方向に適正量だけ浮上すると共に、水平方向軸受パッドは、ガイドレールから水平方向に適正量だけ浮上する。このとき、可動体とガイドレールとの間には、気体潤滑膜が生成された状態となり、これにより、可動体は、ガイドレールに対して垂直方向及び水平方向に非接触で支持された状態で、当該ガイドレールに沿って移動可能となる。 Here, by adjusting the balance between the levitation force and the magnetic attraction force, the vertical bearing pad floats in the vertical direction from the guide rail by an appropriate amount, and the horizontal bearing pad moves horizontally from the guide rail. Ascend to the appropriate amount. At this time, a gas lubrication film is generated between the movable body and the guide rail, whereby the movable body is supported in a non-contact manner in the vertical and horizontal directions with respect to the guide rail. It becomes possible to move along the guide rail.
ところで、近年、例えばFPD(フラットパネルディスプレイ)関連をはじめ各種の製造ラインにおいては、上記した可動体によって移動させるワークの大型化に伴って、ガイドレールを長尺化させる必要がある。そうなると、長尺化させた分だけガイドレールの形成に要する材料が増加し、その結果、当該ガイドレールの質量が増大するだけでなく、ガイドレールの生産プロセスが煩雑化して生産効率が低下すると共に、製造コストも上昇してしまう。 By the way, in recent years, for example, in various production lines including FPD (flat panel display) -related, it is necessary to lengthen the guide rail with an increase in the size of the work to be moved by the movable body. As a result, the material required to form the guide rail increases by the length of the guide rail, which not only increases the mass of the guide rail, but also complicates the guide rail production process and reduces production efficiency. The manufacturing cost will also increase.
この場合、可動体(磁石部)とガイドレール(磁性材)との間に磁気吸引力を発生させるために、当該ガイドレールに施される磁性材は、その質量が大きいものであるため、可動体の磁石部に対向する部位に沿ってガイドレールに磁性材を一部形成した場合には、その分だけ当該ガイドレールの質量がさらに増大してしまう。特に、ガイドレールの全体を磁性材で形成した場合には、当該ガイドレール全体の質量が大幅に増大してしまう。 In this case, in order to generate a magnetic attractive force between the movable body (magnet part) and the guide rail (magnetic material), the magnetic material applied to the guide rail has a large mass. When a part of the magnetic material is formed on the guide rail along the part facing the magnet part of the body, the mass of the guide rail further increases accordingly. In particular, when the entire guide rail is formed of a magnetic material, the mass of the entire guide rail is significantly increased.
更に、この場合、静圧気体軸受直線案内装置には、ガイドレールに沿って可動体を移動させて位置決めする際において、ピッチング、ヨーイング、ローリングの各方面から当該可動体に作用する外力(特に、モーメント)に対して、負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することが要求されている。 Further, in this case, in the static pressure gas bearing linear guide device, when the movable body is moved and positioned along the guide rail, an external force acting on the movable body from each of the pitching, yawing and rolling directions (particularly, For the moment), it is required to support the load stably and efficiently without contact.
本発明は、上記したような問題や要求に対応するためになされており、その目的は、ガイドレールの軽量化、生産効率の向上、低コスト化を図ると共に、当該ガイドレールに沿って可動体を移動させて位置決めする際において、負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することを可能にする静圧気体軸受直線案内装置を提供することにある。 The present invention has been made to cope with the above-described problems and demands, and its purpose is to reduce the weight of the guide rail, improve the production efficiency, reduce the cost, and move the movable body along the guide rail. An object of the present invention is to provide a static pressure gas bearing linear guide device that can stably and efficiently support a load in a non-contact manner when moving and positioning.
このような目的を達成するために、本発明の静圧気体軸受直線案内装置は、固定用水平面に固定されるガイドレールと、前記ガイドレールに沿って水平方向に移動可能な可動体とを有し、前記ガイドレールには、可動体の移動方向に沿って連続して延出した第1のガイド面と、前記第1のガイド面に直交して可動体の移動方向に沿って連続して延出した第2のガイド面と、前記第1のガイド面及び前記第2のガイド面に沿ってそれぞれ可動体の移動方向に連続して延出した磁性材とが設けられており、前記可動体は、前記第1のガイド面に対向配置される第1の軸受パッドと、前記第2のガイド面に対向配置される第2の軸受パッドとを備え、前記第1の軸受パッド及び前記第2の軸受パッドには、それぞれ、前記ガイドレールに向けて加圧された気体を噴射する気体噴出部と、前記磁性材に対向配置された磁石部とが設けられており、前記気体噴出部から前記可動体と前記ガイドレールとの間に加圧された気体を噴射して導入すると共に、前記磁石部と前記磁性材とが互いに吸引し合って前記可動体と前記ガイドレールとの間に磁気吸引力を発生させることにより、前記可動体は、前記ガイドレールに対して所定量浮上しつつ、かつ非接触で支持された状態で、前記ガイドレールに沿って移動可能となる静圧気体軸受直線案内装置であって、前記ガイドレールは、一対のレール構造体を相互に組みあわせて構成されており、前記それぞれのレール構造体は、セラミックス材で形成され、前記固定用水平面から鉛直方向に立ち上がり、かつ可動体の移動方向に沿って連続して延出した柱部と、前記柱部の鉛直方向上下端から連続して水平方向に対向して延出するとともに、可動体の移動方向に沿って連続して延出した一対のフランジ部と、前記一対のフランジ部と柱部とで囲まれた可動体の移動方向で連続した長尺の領域に形成される凹部とで構成されており、前記一対のレール構造体における、一方のレール構造体の前記フランジ部先端面を、他方のレール構造体の柱部に当接させて一体に結合させ、一体に結合させた後の一方のレール構造体の前記フランジ部を含む上側面と、他方のレール構造体の前記フランジ部を含む上側面が前記第1のガイド面を構成し、前記一方のレール構造体の柱部が前記第2のガイド面を構成し、前記一方のレール構造体の上側面と前記他方のレール構造体の上側面の少なくともいずれか一方に、可動体の移動方向で連続した長尺の凹所を形成するとともに、この凹所に前記磁性材が組み込まれ、前記一方のレール構造体の柱部において、可動体の移動方向で連続した長尺の凹所を形成するとともに、この凹所に前記磁性材が組み込まれている。 To achieve the above object, the externally pressurized gas bearing linear guide unit of the present invention is used, the number and the guide rails fixed to the fixing horizontal plane, and a horizontally movable movable member along said guide rail and, wherein the guide rail, a first guide surface extending continuously along the moving direction of the movable body, successively the first perpendicular to the guide surface along the moving direction of the movable body a second guide surface extending, the provided first guide surface and provided with a magnetic material extending in a continuous in the moving direction of the second, respectively along the guide surface movable body, the movable body, a first bearing pad disposed opposite to said first guide surface, and a second bearing pads disposed opposite to said second guide surface, said first bearing pad and the second the second bearing pads, respectively, toward the guide rail pressure The a gas blowout part for ejecting a gas, wherein are arranged to face the magnet portion is provided in the magnetic material, the pressurized gas between said movable member from the gas blowout unit and the guide rail is introduced by injection, by generating a magnetic attraction force between said magnet portion and said magnetic material each other and sucked each other by the movable member and the guide rail, the movable body, the guide rail in a state of being supported by with a predetermined flying height, and non-contact against the a movable become externally pressurized gas bearing linear guide device along the guide rail, said guide rail, a pair of rail structure Each rail structure is formed of a ceramic material, rises vertically from the fixing horizontal surface, and continuously extends along the moving direction of the movable body. A column part, a pair of flange parts continuously extending from the upper and lower ends in the vertical direction of the column part, facing the horizontal direction, and continuously extending along the moving direction of the movable body, and the pair of The flange of one rail structure in the pair of rail structures is configured with a recess formed in a long region continuous in the moving direction of the movable body surrounded by the flange portion and the column portion. The top surface including the flange portion of one rail structure after the front end surface of the rail is brought into contact with the pillar portion of the other rail structure and integrally joined together, and the other rail structure The upper side surface including the flange portion constitutes the first guide surface, the column portion of the one rail structure constitutes the second guide surface, and the upper side surface of the one rail structure and the At least one of the upper surfaces of the other rail structure On the other hand, a long recess that is continuous in the moving direction of the movable body is formed, and the magnetic material is incorporated in the recess, and the column portion of the one rail structure is continuous in the moving direction of the movable body. A long recess is formed, and the magnetic material is incorporated in the recess.
本発明によれば、ガイドレールの軽量化、生産効率の向上、低コスト化を図ると共に、当該ガイドレールに沿って可動体を移動させて位置決めする際において、負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することを可能にする静圧気体軸受直線案内装置を実現することができる。 According to the present invention, the weight of the guide rail is reduced, the production efficiency is improved, and the cost is reduced. In addition, when the movable body is moved and positioned along the guide rail, the load is stably contactless and A static pressure gas bearing linear guide device that enables efficient support can be realized.
以下、本発明の一実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置について、添付図面を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態の静圧気体軸受直線案内装置は、一方向に沿って連続して延出し、かつ所定部位に固定可能なガイドレール2と、ガイドレール2に沿って矢印S方向に移動可能な可動体4とを有している。
Hereinafter, a static pressure gas bearing linear guide device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the static pressure gas bearing linear guide device of the present embodiment includes a
なお、ガイドレール2が固定される所定部位としては、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて、例えば、水平面、垂直面、傾斜面などを設定することができるが、ここでは一例として、ガイドレール2が固定される所定部位を固定用水平面(図示しない)とし、当該固定用水平面に固定されたガイドレール2に沿って、可動体4を水平方向に平行移動させて位置決めする場合を想定する。
In addition, as a predetermined site | part to which the
ガイドレール2は、その一側面6aを一部窪ませた凹部6gが一方向に沿って連続して形成された一対のレール構造体6S,6Tを備え、これら凹部6gが同一向きに整列するように当該レール構造体6S,6Tを相互に組み合わせて構成されている。一対のレール構造体6S,6Tは、それぞれ、一方向に沿って連続して延出した柱部6pと、柱部6pの両側から連続し、一方向に沿って互いに平行に、かつ対向して延出した一対のフランジ部f1,f2とを備えている。そして、これら一対のレール構造体6S,6Tの一側面6aに形成された凹部6gは、柱部6pと一対のフランジ部f1,f2とで囲まれた長尺の領域に構成されている。
The
ここでは一例として、双方のレール構造体6S,6Tの一側面6aは、上記した固定用水平面に対して垂直方向に延在する垂直面とする。また、双方のレール構造体6S,6Tの凹部6gは、互いに同じような形状を成しており、当該一側面6aの一部を一方向に沿って連続して矩形状に窪ませて形成されているものとする。この場合、当該一側面6aを窪ませる量(深さGd、幅Gw)は、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。
Here, as an example, one
更に、双方のレール構造体6S,6Tには、凹部6gが形成された一側面6aとは反対側(即ち、上記した柱部6pの反凹部6g側)に、上記した固定用水平面に対して垂直方向に延在する他側面6bが形成されている。また、双方のレール構造体6S,6Tにおいて、一対のフランジ部f1,f2のうち、一方のフランジ部f2は、上記した固定用水平面に固定されるようになっており、当該フランジ部f2に対向した他方のフランジ部f1には、凹部6gとは反対側に、柱部6pの他側面6bに対して鉛直方向に延在する上側面6cが形成されている。これにより、双方のレール構造体6S,6Tにおいて、他側面6bと上側面6cとは、互いに直交し、かつL字状を成して構成されている。
Further, the
ここで、一対のレール構造体6S,6Tを相互に組み合わせる方法としては、例えば、一方のレール構造体6Sの一側面6aを他方のレール構造体6Tの他側面6bに結合させる。これにより、それぞれの凹部6gが同一向きに整列するように一対のレール構造体6S,6Tを相互に組み合わせたガイドレール2が構成される。なお、他方のレール構造体6Tの一側面6aを一方のレール構造体6Sの他側面6bに結合させてもよい。これによれば、双方のレール構造体6S,6Tの上側面6cは、互いに同一の水平面上に連続して位置付けられ、単一の水平面として構成される。
Here, as a method of combining the pair of
この場合、双方のレール構造体6S,6Tの一側面6aと他側面6bとを結合させる方法としては、例えば、一側面6aと他側面6bとを接着剤で接着させる方法、一側面6aと他側面6bとをボルトで締結させる方法、或いは、接着剤とボルトを併用して結合させる方法などを適用することができる。要するに、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて、一側面6aと他側面6bとを結合させる方法を選択すればよい。
In this case, as a method of joining one
また、上記した一対のレール構造体6S,6Tを相互に組み合わせたガイドレール2には、一方向に沿って連続して延出した第1のガイド面と、第1のガイド面に対してL字状に直交し、かつ第1のガイド面の端縁に沿って一方向に連続して延出した第2のガイド面とが構成されている。この場合、第1のガイド面としては、互いに同一の水平面上に連続して位置付けられ、単一の水平面として構成された双方のレール構造体6S,6T(フランジ部f1)の上側面6cを適用することができ、また、第2のガイド面として、一方のレール構造体6S(柱部6p)の他側面6bを適用することができる。
In addition, the
このようなガイドレール2に沿って移動可能な可動体4は、第1のガイド面(即ち、2つの上側面6c)に対向配置される第1の軸受パッド4aと、第2のガイド面(即ち、他側面6b)に対向配置される第2の軸受パッド4bとを備えており、双方の軸受パッド4a,4bは、互いにL字状を成して連結されている。なお、双方の軸受パッド4a,4bを連結する方法としては、例えば、接着剤で接着させる方法、ボルトで締結させる方法、或いは、接着剤とボルトを併用して連結させる方法などを適用することができる。
Such a movable body 4 movable along the
図1及び図2(a),(b)に示すように、上記した一対のレール構造体6S,6Tは、それぞれ、非磁性材で形成されており、これらレール構造体6S,6Tが相互に組み合わされたガイドレール2には、第1のガイド面(2つの上側面6c)及び第2のガイド面(他側面6b)に沿って一方向に連続して延出した磁性材Mが設けられている。この場合、磁性材Mは、第1及び第2のガイド面6c,6bの幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出して形成配置されている。なお、非磁性材としては、例えば、アルミニウム合金、セラミックスなどを適用することができる。一方、磁性材Mとしては、磁石に引き付く特性を有する金属材料(例えば、鉄、ニッケル、コバルトなど)を適用することができる。また、上記したガイド面6c,6bの幅方向とは、可動体4の移動方向Sに直交する方向に沿った当該ガイド面6c,6bの幅方向を指す。
As shown in FIGS. 1 and 2 (a) and 2 (b), the pair of
第1及び第2の軸受パッド4a,4bには、それぞれ、ガイドレール2(具体的には、第1のガイド面6c、第2のガイド面6b)に向けて加圧された気体(例えば、圧縮空気)を噴射する気体噴出部8と、可動体4をガイドレール2(第1のガイド面6c、第2のガイド面6b)に吸引させるために上記した磁性材Mに対向配置された磁石部10とが設けられている。図面では一例として、磁石部10は、可動体4の移動方向Sに沿って磁性材Mに対向して複数(具体的には、4個)設けられている。
In the first and
気体噴出部8は、幅方向中央部位に配置された複数(4個)の磁石部10の両側に並列しかつ可動体4の移動方向Sに沿って複数設けられている。図面では一例として、8個の気体噴出部8が、4個の磁石部10の両側にそれぞれ4個ずつ当該磁石部10に並列して設けられている。この場合、気体噴出部8は、例えば多孔質材が略同心円板状に埋め込まれ、かつガイドレール2(具体的には、第1のガイド面6c、第2のガイド面6b)に対向して構成されている。そして、当該多孔質材を通して加圧された気体(例えば、圧縮空気)を噴射することにより、浮上力を発生させることができるようになっている。なお、かかる浮上力を発生させる方法としては、例えば、自成絞り、表面絞り、多孔質絞り、オリフィス絞り、スロット絞り、毛細管絞りなど、従来から知られている方法を適用すればよい。
A plurality of
また、上記した気体噴出部8相互間に設けられている各磁石部10は、ガイドレール2(具体的には、第1のガイド面6c、第2のガイド面6b)の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出して形成配置された磁性材Mに対向し、当該磁性材Mとの間で磁気吸引力を発生させることができるようになっている。この場合、磁石部10としては、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石などの永久磁石を適用することができる。
Moreover, each
ここで、磁性材Mをガイドレール2(具体的には、第1のガイド面6c)の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させる方法としては、例えば、上記した一方のレール構造体6Sの各フランジ部f1,f2を同量だけ延長させ、そのフランジ部f1の上側面6cにおいて、当該延長させた部位を可動体4の移動方向Sに沿って一側面6aに亘り連続して窪ませて長尺の凹所6dを構成する。そして、上記したように一対のレール構造体6S,6Tを相互に組み合わせると、このとき、凹所6dの両側には、互いに同一の形状(幅)を成す第1のガイド面6cが構成される。そして、当該凹所6dに沿って磁性材Mを形成して配置させることで、磁性材Mをガイドレール2(第1のガイド面6c)の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させることができる。
Here, as a method of continuously extending the magnetic material M along one direction to the central portion in the width direction of the guide rail 2 (specifically, the
また、磁性材Mをガイドレール2(具体的には、第2のガイド面6b)の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させる方法としては、例えば、上記した一方のレール構造体6Sの柱部6pの他側面6bにおいて、その幅方向中央部位を可動体4の移動方向Sに沿って連続して窪ませて長尺の凹所6eを構成する。このとき、凹所6eの両側には、互いに同一の形状(幅)を成す第2のガイド面6bが構成される、そして、当該凹所6eに沿って磁性材Mを形成して配置させることで、磁性材Mをガイドレール2(第2のガイド面6b)の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させることができる。
In addition, as a method of continuously extending the magnetic material M along one direction to the central portion in the width direction of the guide rail 2 (specifically, the
ここで、上記した凹所6d,6eに磁性材Mを形成配置させる方法としては、例えば、凹所6d,6eの内部形状と同一の輪郭形状を成す長尺の磁性材Mを用意し、これを凹所6d,6eに嵌め込んだ状態で、接着剤で接着させる方法、ボルトで締結させる方法、或いは、接着剤とボルトを併用して結合させる方法などを適用することができる。なお、図面では一例として、断面矩形状の凹所6d,6eと、これに嵌め込み可能な断面矩形状の磁性材Mとを示したが、これに代えて、例えば、円弧形状、楕円形状、台形状など各種の形状で凹所6d,6eを構成し、当該凹所6d,6eの内部形状と同一の輪郭形状を成す長尺の磁性材Mを用意してもよい。
Here, as a method of forming and arranging the magnetic material M in the
また、図面では一例として、8個の気体噴出部8を、4個の磁石部10の両側にそれぞれ4個ずつ並列して設けた構成が示されているが、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて、気体噴出部8を配置する個数や位置が設定されるため、ここでは特に限定しない。なお、気体噴出部8は、気体供給路8rを介してコンプレッサ(図示しない)に接続されており、磁石部10による磁気吸引力(強さ)は、例えば、気体噴出部8による浮上力を考慮して予め設定されている。
In the drawing, as an example, a configuration in which four
この場合、コンプレッサから気体供給路8rを通して供給された加圧された気体(例えば、圧縮空気)を、気体噴出部8から適宜の圧力に絞られた状態で可動体4とガイドレール2との間に噴射して導入することにより、第1の軸受パッド4aには、ガイドレール2に対して垂直方向の浮上力が付与され、第2の軸受パッド4bには、ガイドレール2に対して水平方向の浮上力が付与される。
In this case, the pressurized gas (for example, compressed air) supplied from the compressor through the
同時に、磁石部10と磁性材Mとが互いに吸引し合って可動体4とガイドレール2との間に磁気吸引力を発生させることにより、第1の軸受パッド4aには、ガイドレール2に対して垂直方向の磁気吸引力が付与され、第2の軸受パッド4bには、ガイドレール2に対して水平方向の磁気吸引力が付与される。
At the same time, the
このとき、図示しない制御装置によってコンプレッサを制御し、可動体4の重力と上記した磁気吸引力とに基づいて、浮上力のバランス調整を行うことにより、第1の軸受パッド4aは、ガイドレール2から垂直方向に適正量だけ浮上すると共に、第2の軸受パッド4bは、ガイドレール2から水平方向に適正量だけ浮上する。このとき、可動体4とガイドレール2との間には、気体潤滑膜が生成された状態となり、これにより、可動体4は、ガイドレール2に対して垂直方向及び水平方向に非接触で支持された状態で、当該ガイドレール2に沿って移動可能となる。
At this time, the
以上、本実施形態によれば、凹部6gが一方向に沿って連続して形成された一対のレール構造体6S,6Tによってガイドレール2を構成したことにより、当該ガイドレール2を長尺化させた場合でも、凹部6gを形成した分だけ当該ガイドレール2の形成に要する材料を削減することができる。これにより、当該ガイドレール2の大きさは一定に維持しつつ、その質量を大幅に減少させることができると共に、製造コストを飛躍的に低減させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、双方のレール構造体6S,6Tを互いに同じような形状に構成することにより、一方のレール構造体6Sの一側面6aを他方のレール構造体6Tの他側面6bに結合させても、逆に、他方のレール構造体6Tの一側面6aを一方のレール構造体6Sの他側面6bに結合させても、常に同様のガイドレール2を生産することができる。これにより、ガイドレール2の生産プロセスが簡素化して生産効率を向上させることができると共に、製造コストの低減を図ることもできる。
Further, according to the present embodiment, both
また、本実施形態によれば、一対のレール構造体6S,6Tによってガイドレール2を構成した状態において、外部に面している凹部6g内の一方のフランジ部f2に、例えば固定用孔を形成することができる。これにより、ガイドレール2の設置スペースを広く確保する必要がなくなるため、静圧気体軸受直線案内装置の全体のコンパクト化を図ることができる。
Further, according to the present embodiment, in the state where the
また、本実施形態によれば、加工精度が出し易く経年変化が極めて少ない材料、例えばセラミックス等の高価な非磁性材でガイドレール2(即ち、一対のレール構造体6S,6T)を構成した場合でも、凹部6gを形成した分だけ当該ガイドレール2の形成に要する非磁性材(例えば、セラミックス材)を削減することができる。これにより、超精密用途のガイドレール2を低コストで実現することができる。
Further, according to the present embodiment, when the guide rail 2 (that is, the pair of
更に、本実施形態によれば、L字状を成してガイドレール2に構成された第1及び第2のガイド面6c,6bに対して、第1及び第2の軸受パッド4a,4bを対向させて可動体4を構成したことにより、ガイドレール2に沿って可動体4を移動させて位置決めする際において、ピッチング、ヨーイング、ローリングの各方面から当該可動体4に作用する外力(特に、モーメント)に対して、その負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the first and
この場合、各軸受パッド4a,4bにおいて、複数の磁石部10を幅方向中央部位に可動体4の移動方向Sに沿って配置すると共に、複数の気体噴出部8を当該磁石部10の両側に並列しかつ可動体4の移動方向Sに沿って配置したことにより、圧縮空気の噴出と磁気吸引力の発生とを同一平面に構成することができるため、ピッチング、ヨーイング、ローリングの各方面から当該可動体4に作用する外力(特に、モーメント)に対する負荷を面状に受けることができる。これにより、高い真直度精度で可動体4をガイドレール2に沿って移動させ、所定位置で精度良く位置決めすることができる。
In this case, in each of the
また、各軸受パッド4a,4bにおいて、各磁石部10とその両側の各気体噴出部8とを相互に近接して配置することが可能であり、そうすることにより、圧縮空気の噴出と磁気吸引力の発生とを比較的近い位置で行うことができる。このため、各軸受パッド4a,4b内でのせん断応力によるモーメントの発生を極めて少なくすることが可能となり、その結果、当該軸受パッド4a,4bの変形の虞れを殆どなくすことができる。
Moreover, in each
更に、各軸受パッド4a,4bにおいて、各磁石部10とその両側の各気体噴出部8とを相互に近接して配置することにより、各軸受パッド4a,4bにモーメント負荷が加えられて、当該軸受パッド4a,4bが揺動するような場合が生じても、磁石部10とガイドレール2(第1及び第2のガイド面6c,6b)との間の隙間は殆ど変動することがない。このため、各磁石部10と上記した磁性材Mとの間において、磁気吸引力が急激に増減変化することはなく、これにより、静圧気体軸受直線案内装置の負荷能力を常に一定に維持することができる。
Furthermore, in each
また、各軸受パッド4a,4bにおいて、複数の磁石部10の両側に並列して複数の気体噴出部8を配置構成したことにより、例えば、可動体4をガイドレール2に沿って移動させている間に磁性材Mの塵芥等が発生した場合でも、当該塵芥等は各気体噴出部8からの圧縮空気によって吹き払われるため、当該塵芥等が各磁石部10に付着するといった事態を未然に防止することができる。これにより、静圧気体軸受直線案内装置の負荷能力を常に一定に維持しつつ、高い真直度精度で可動体4をガイドレール2に沿って移動させ、所定位置で精度良く位置決めすることができる。
Moreover, in each
なお、上記した一実施形態では、凹部6gとして矩形状のものを示したが、これに限定されることはなく、例えば、円弧形状、楕円形状、台形状など各種の形状で凹部6gを構成してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記した一実施形態では、磁性材Mをガイドレール2(第1のガイド面6c)の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させる方法として、上記した一方のレール構造体6Sの各フランジ部f1,f2を同量だけ延長させ、そのフランジ部f1の上側面6cにおいて、当該延長させた部位を可動体4の移動方向Sに沿って一側面6aに亘り連続して窪ませて長尺の凹所6dを構成したが、これに代えて、例えば図3に示すような方法であってもよい。
In the above-described embodiment, the above-described one rail structure is used as a method of continuously extending the magnetic material M along one direction to the central portion in the width direction of the guide rail 2 (
即ち、互いに同一形状を成す一対のレール構造体6S,6Tを用意(構成)する。そして、一方のレール構造体6Sのフランジ部f1の上側面6cにおいて、一側面6a寄りの部位を、可動体4の移動方向Sに沿って一側面6aに亘り連続して窪ませて長尺の凹所6d-1を構成する。また、他方のレール構造体6Tのフランジ部f1の上側面6cにおいて、柱部6pの他側面6b寄りの部位を、可動体4の移動方向Sに沿って他側面6bに亘り連続して窪ませて長尺の凹所6d-2を構成する。この場合、双方の凹所6d-1,6d-2の形状(窪ませ幅、窪ませ深さ)は、互いに同一に設定する。
That is, a pair of
そして、一方のレール構造体6Sの一側面6aを他方のレール構造体6Tの他側面6bに結合させる。これにより、それぞれの凹部6gが同一向きに整列するように一対のレール構造体6S,6Tを相互に組み合わせたガイドレール2が構成され、その第1のガイド面(即ち、2つの上側面6c)の幅方向中央部位には、双方の凹所6d-1,6d-2によって構成された1本の凹所が、可動体4の移動方向Sに沿って連続して延出する。
Then, one
このとき、当該凹所6d-1,6d-2の両側には、互いに同一の形状(幅)を成す第1のガイド面6cが構成される。そして、当該凹所に沿って磁性材Mを形成して配置させることで、磁性材Mをガイドレール2(第1のガイド面6c)の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させることができる。
At this time, the first guide surfaces 6c having the same shape (width) are formed on both sides of the
2 ガイドレール
4 可動体
4a 第1の軸受パッド
4b 第2の軸受パッド
6c 第1のガイド面
6b 第2のガイド面
6g 凹部
6S,6T レール構造体
8 気体噴出部
10 磁石部
2 Guide rail 4
Claims (1)
前記ガイドレールに沿って水平方向に移動可能な可動体とを有し、
前記ガイドレールには、可動体の移動方向に沿って連続して延出した第1のガイド面と、
前記第1のガイド面に直交して可動体の移動方向に沿って連続して延出した第2のガイド面と、
前記第1のガイド面及び前記第2のガイド面に沿ってそれぞれ可動体の移動方向に連続して延出した磁性材とが設けられており、
前記可動体は、前記第1のガイド面に対向配置される第1の軸受パッドと、
前記第2のガイド面に対向配置される第2の軸受パッドとを備え、
前記第1の軸受パッド及び前記第2の軸受パッドには、それぞれ、前記ガイドレールに向けて加圧された気体を噴射する気体噴出部と、
前記磁性材に対向配置された磁石部とが設けられており、
前記気体噴出部から前記可動体と前記ガイドレールとの間に加圧された気体を噴射して導入すると共に、前記磁石部と前記磁性材とが互いに吸引し合って前記可動体と前記ガイドレールとの間に磁気吸引力を発生させることにより、前記可動体は、前記ガイドレールに対して所定量浮上しつつ、かつ非接触で支持された状態で、前記ガイドレールに沿って移動可能となる静圧気体軸受直線案内装置であって、
前記ガイドレールは、一対のレール構造体を相互に組みあわせて構成されており、
前記それぞれのレール構造体は、セラミックス材で形成され、前記固定用水平面から鉛直方向に立ち上がり、かつ可動体の移動方向に沿って連続して延出した柱部と、
前記柱部の鉛直方向上下端から連続して水平方向に対向して延出するとともに、可動体の移動方向に沿って連続して延出した一対のフランジ部と、
前記一対のフランジ部と柱部とで囲まれた可動体の移動方向で連続した長尺の領域に形成される凹部とで構成されており、
前記一対のレール構造体における、一方のレール構造体の前記フランジ部先端面を、他方のレール構造体の柱部に当接させて一体に結合させ、
一体に結合させた後の一方のレール構造体の前記フランジ部を含む上側面と、他方のレール構造体の前記フランジ部を含む上側面が前記第1のガイド面を構成し、前記一方のレール構造体の柱部が前記第2のガイド面を構成し、
前記一方のレール構造体の上側面と前記他方のレール構造体の上側面の少なくともいずれか一方に、可動体の移動方向で連続した長尺の凹所を形成するとともに、この凹所に前記磁性材が組み込まれ、
前記一方のレール構造体の柱部において、可動体の移動方向で連続した長尺の凹所を形成するとともに、この凹所に前記磁性材が組み込まれていることを特徴とする静圧気体軸受直線案内装置。
A guide rail fixed to the fixing horizontal surface ;
And a movable movable member in the horizontal direction along the guide rail,
The guide rail includes a first guide surface extending continuously along the moving direction of the movable body ,
A second guide surface extending continuously along the moving direction of the movable body perpendicular to the first guide surface;
It said first guide surface and have a magnetic material is provided extending continuously in the direction of movement of each movable member along the second guide surface,
The movable body includes a first bearing pads disposed opposite to said first guide surface,
A second bearing pad disposed opposite to the second guide surface,
Wherein the first bearing pads and said second bearing pads, respectively, a gas blowout part for ejecting a pressurized gas toward the guide rail,
Wherein the oppositely disposed magnet portion is provided in the magnetic material,
Is introduced by injecting pressurized gas between said guide rail and said movable member from the gas blowout part, the said movable member and said magnet portion and said magnetic material suddenly finds sucked together guide rail by generating a magnetic attraction force between the movable body, while a predetermined flying height relative to said guide rail, and in a state of being supported in a non-contact, and movable along the guide rail A static pressure gas bearing linear guide device ,
The guide rail is configured by combining a pair of rail structures with each other,
Each of the rail structures is formed of a ceramic material, rises in a vertical direction from the fixing horizontal plane, and continuously extends along the moving direction of the movable body,
A pair of flange portions that continuously extend from the upper and lower ends in the vertical direction of the column portion and face each other in the horizontal direction, and continuously extend along the moving direction of the movable body,
It is composed of a concave portion formed in a long region continuous in the moving direction of the movable body surrounded by the pair of flange portions and the column portion,
In the pair of rail structures, the flange portion front end surface of one rail structure is brought into contact with the pillar portion of the other rail structure and integrally coupled,
The upper side surface including the flange portion of one rail structure after being integrally joined and the upper side surface including the flange portion of the other rail structure constitute the first guide surface, and the one rail The pillar portion of the structure constitutes the second guide surface,
At least one of the upper side surface of the one rail structure and the upper side surface of the other rail structure is formed with a long recess continuous in the moving direction of the movable body, and the magnetic Material is incorporated,
A static pressure gas bearing characterized in that, in the pillar portion of the one rail structure, a long recess is formed which is continuous in the moving direction of the movable body, and the magnetic material is incorporated in the recess. Linear guide device.
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