JP7437082B1 - 空気浮上ガイドレール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作成手順が簡単化され製造コストの節約が期待できる空気浮上ガイドレール装置を提供する。【解決手段】ガイドレールユニット１０と、スライダユニット２０と、リニアモータユニット３０と、を備える空気浮上ガイドレール装置である。ガイドレールユニット１０はガイドレール体１０１と、ガイドレール体１０１と異なる材料により作成された２つの空気浮上ブロックセット１０２と、を有し、各ガイドレール体１０１は、いずれも上空気浮上ブロック１６とサイド空気浮上ブロック１７とを有する。リニアモータユニット３０は、固定子３１と、スライダユニット２０のメインスライドシート２１に固定されて固定子３１に対して相対移動可能な可動子３２とを有し、固定子３１に対して相対移動することにより、スライダユニット２０をガイドレールユニット１０に対して相対移動させるように駆動する。【選択図】図１

Description

本発明はガイドレール装置に関し、特に、空気浮上ガイドレール装置に関する。

例えば特許文献１には、ガイドレール体と、リニアモータと、スライドキャリッジと、を備えた従来の空気浮上ガイドレール装置の一例が記載されている。該従来の空気浮上ガイドレール装置が備えるガイドレール体は、蟻継ぎ交差部を有する。スライドキャリッジは、上スライドキャリッジ体と、上スライドキャリッジ体の反対する両側にそれぞれ接続される２つのサイドスライドキャリッジ体と、を有する。上スライドキャリッジ体内に２つの上スロットルが配置され、各サイドスライドキャリッジ体には、それぞれサイドスロットルが１つ配置されている。上スライドキャリッジ体は２つのサイドスライドキャリッジ体と共に、それらの間にガイドレール体が収容される蟻継ぎ状の収容空間を画成する。リニアモータは固定子と可動子とを有する。固定子は固定子接続部材によりガイドレール体に固定され、可動子は可動子接続部材により上スライドキャリッジ体に固定される。該従来の空気浮上ガイドレール装置において、ガイドレール体はアルミニウム材料に対して表面処理を行って作成されたものである。具体的には、アルミニウム押出成形処理と、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）による加工処理と、研磨処理と、硬質陽極酸化処理と、極低温処理と、高精度研磨処理と、の一連のプロセスを行う必要がある。しかし、作成するガイドレール体の必要なサイズに対し、硬質陽極酸化処理と極低温処理において使用される容器のサイズが比較的に小さいので、硬質陽極酸化処理と極低温処理を行う際のコストと難易度と所要時間が高くなっている問題点がある。

中国実用新案第２０９８３０８８２号明細書

従って、本発明の目的は、従来技術の少なくとも１つの欠点を解決する空気浮上ガイドレール装置を提供することである。

上記目的を達成すべく、本発明は、ガイドレールユニットと、スライダユニットと、リニアモータユニットと、を備える空気浮上ガイドレール装置であって、
前記ガイドレールユニットは、
第１の材料により作成され、２つのレールシートと、該２つのレールシートの間に配置される凹陥部とを有し、且つ、各前記レールシートはいずれも上位置決定面と前記上位置決定面を横切る方向に沿って設けられるサイド位置決定面とを有するガイドレール体と、
前記ガイドレール体が有する２つの前記レールシートにそれぞれ固定装着され、且つ、前記第１の材料より硬度が高くて展延性が低い第２の材料により作成される２つの空気浮上ブロックセットと、を有し、且つ、各前記空気浮上ブロックセットは、いずれも対応する前記レールシートの前記上位置決定面に固定される上空気浮上ブロックと、対応する前記レールシートの前記サイド位置決定面に固定されるサイド空気浮上ブロックと、を有するように構成されており、
前記スライダユニットは前記ガイドレールユニットに対してスライド可能に構成されたものであり、メインスライドシートと、前記メインスライドシートを挟むように前記メインスライドシートの両側においてそれぞれ前記メインスライドシートと一体的に形成された２つのサイドスライドシートと、を有するように形成されており、更に、各前記サイドスライドシートは、いずれも対応する前記空気浮上ブロックセットにおける前記上空気浮上ブロックに隣接する第１の案内面と、対応する前記空気浮上ブロックセットにおける前記サイド空気浮上ブロックに隣接し、且つ、前記第１の案内面を横切る方向に沿って設けられる第２の案内面と、前記第１の案内面から外部空間まで延伸する第１の空気案内通路と、前記第２の案内面から外部空間まで延伸する第２の空気案内通路と、を有するように形成されており、
前記リニアモータユニットは、前記ガイドレールユニットに形成された前記凹陥部に配置され、且つ、前記ガイドレールユニットに沿って延伸する固定子と、前記スライダユニットにおける前記メインスライドシートに固定されることにより、前記固定子に対するリニア移動で前記スライダユニットを前記ガイドレールユニットに対して相対リニア移動させる可動子と、を有するように構成されていることを特徴とする空気浮上ガイドレール装置を提供する。

本発明の空気浮上ガイドレール装置は、ガイドレール体を作成する材料と、ガイドレールユニットの各空気浮上ブロックセットを作成する材料とが異なるので、ガイドレール体を作成する際、硬質陽極酸化処理と極低温処理は不要となる。従って、本発明の空気浮上ガイドレール装置の作成手順は簡単化され、製造コストの節約が期待できる。

本発明の空気浮上ガイドレール装置の１つの実施例の構成が示される断面図である。 図１におけるＩＩ‐ＩＩ線に沿った断面図である。

具体的説明に入る前に、本発明において同じ役割を担う構成要素に関しては、全く同じものでなくても、同じ符号が振り分けられている。また、以下の説明における「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」などの用語は、各部材の間の相対的位置関係をわかりやすく説明するために用いられるものであり、本発明の構成を限定するものではない。

図１と図２に示されるように、本発明の空気浮上ガイドレール装置の一例は、ガイドレールユニット１０と、スライダユニット２０と、リニアモータユニット３０と、２つのセンサ４０（図１にはその１つしか示されていない）と、を備える。

ガイドレールユニット１０は、第１の材料により作成されたガイドレール体１０１と、 ガイドレール体１０１の２つのレールシート１２にそれぞれ固定され、且つ、第２の材料により作成された２つの空気浮上ブロックセット１０２と、２つの第１のボルト１０３と、２つの第２のボルト１０４と、を有するように構成されている。

第２の材料は、第１の材料より硬度が高くて展延性が低いものが選択される。この実施例において、第１の材料はアルミニウムであり、第２の材料は鉄である。ガイドレール体１０１は、レールベース１１と、レールベース１１と一体的にレールベース１１の両側に形成される２つのレールシート１２と、を有し、且つ、２つのレールシート１２の間にある凹陥部１３と、２つの第１の固定孔１４と、２つの第２の固定孔１５と、が形成される。特に、レールベース１１は、２つのレールシート１２の下部に一体的に形成される。

各レールシート１２は、いずれも凹陥部１３に隣接する上表面１２１と、上表面１２１に接続し、且つ、上表面１２１に対して斜めになっている上位置決定面１２２と、上位置決定面１２２に形成されている上収容溝１２３と、上位置決定面１２２を横切る方向に沿って設けられるサイド位置決定面１２５と、上位置決定面１２２とサイド位置決定面１２５との間にあってこれら両方に接するターニング面１２４と、サイド位置決定面１２５に形成されている下収容溝１２６と、サイド位置決定面１２５に隣接し、且つ、上位置決定面１２２から離れた位置に形成されている第１の溝１２７と、を有する。各レールシート１２において、第１の溝１２７は、サイド位置決定面１２５に対して加工を行う研磨機材に触れないようにするために形成されたものである。

ガイドレール体１０１に形成される凹陥部１３は、溝底面１３１と、溝底面１３１の両側にある２つの溝側面１３２とにより画成され、そして溝底面１３１には、ガイドレールユニット１０に沿って延伸する位置決定溝１３３が形成されている。ちなみに、位置決定溝１３３の数については、１本に限らず、必要に応じて本数を変更することができる。

各第１の固定孔１４は、いずれもレールベース１１と、対応する１つのレールシート１２を通過して該対応のレールシート１２に形成される上収容溝１２３ まで延伸し、且つ太径孔部と、該太径孔部より細い細径孔部と、を有する。

各第２の固定孔１５は、いずれも凹陥部１３から対応するレールシート１２を通過して該対応のレールシート１２に形成される下収容溝１２６まで延伸し、且つ太径孔部と、該第２の固定孔１５が有する太径孔部より細い細径孔部と、を有する。

各空気浮上ブロックセット１０２は、いずれも対応するレールシート１２の上位置決定面１２２に固定される上空気浮上ブロック１６と、該対応のレールシート１２のサイド位置決定面１２５に固定されるサイド空気浮上ブロック１７と、を有する。各空気浮上ブロックセット１０２がそれぞれ有する上空気浮上ブロック１６は、いずれも第１のＴ字形状交差部を有し、そしてこの第１のＴ字形状交差部は、対応のレールシート１２の上位置決定面１２２に当接する外側部分１６１と、該外側部分１６１と一体的に形成され、且つ、該対応のレールシート１２の上収容溝１２３内に収容される挿入部分１６２とを有する上、外側部分１６１から挿入部分１６２まで延伸する第１のねじ穴１６３が形成されている。各空気浮上ブロックセット１０２がそれぞれ有するサイド空気浮上ブロック１７は、いずれも第２のＴ字形状交差部を有し、そしてこの第２のＴ字形状交差部は、対応のレールシート１２のサイド位置決定面１２５に当接する第１部分１７１と、該第１部分１７１と一体的に形成され、且つ、該対応のレールシート１２の下収容溝１２６内に収容される第２部分１７２とを有する上、第１部分１７１から第２部分１７２までまで延伸する第２のねじ穴１７３が形成されている。

各第１のボルト１０３はいずれも対応する１つの第１の固定孔１４を通過してから対応する空気浮上ブロックセット１０２が有する上空気浮上ブロック１６に形成される第１のねじ穴１６３に係合する。

各第２のボルト１０４はいずれも対応する１つの第２の固定孔１５を通過してから対応する空気浮上ブロックセット１０２が有するサイド空気浮上ブロック１７に形成される第２のねじ穴１７３に係合する。

スライダユニット２０は、ガイドレールユニット１０に対してスライド可能に構成されている。スライダユニット２０は、メインスライドシート２１と、メインスライドシート２１と一体的に形成された２つのサイドスライドシート２２と、メイン空気通路２３と、を有するように形成されている。これらのサイドスライドシート２２は、メインスライドシート２１の両側とそれぞれ一体的に連結してレールシート１２を挟む構成になっている。メイン空気通路２３は、メインスライドシート２１及び２つのサイドスライドシート２２を通過する。各サイドスライドシート２２は、いずれも対応する空気浮上ブロックセット１０２の上空気浮上ブロック１６に隣接するように配置される第１の案内面２２１と、第１の案内面２２１を横切り、且つ、対応の空気浮上ブロックセット１０２のサイド空気浮上ブロック１７に隣接するように配置される第２の案内面２２２と、第１の案内面２２１を外部空間と空間的に連通させる第１の空気案内通路２４と、第２の案内面２２２を外部空間と空間的に連通させる第２の空気案内通路２５と、第１の案内面２２１と第２の案内面２２２との間に形成され、且つ、対応のレールシート１２のターニング面１２４に隣接する第２の溝２２３と、第１の案内面２２１から離れるように第２の案内面２２２から延伸し、且つ、対応のレールシート１２の第１の溝１２７ に隣接する延伸面２２４と、を有するように形成されている。メイン空気通路２３は、第１の空気案内通路２４及び第２の空気案内通路２５と連通することにより、各サイドスライドシート２２と第１の空気案内通路２４と第２の空気案内通路２５とは、それぞれメイン空気通路２３を経由して第１の案内面２２１と第２の案内面２２２とを外部空間と空間的に連通させることができるように構成される。各サイドスライドシート２２において、第２の溝２２３は、第２の案内面２２２に対して加工を行う研磨機材に触れないようにするために形成されたものである。

リニアモータユニット３０は、ガイドレールユニット１０の凹陥部１３に取り付けられ、且つ、ガイドレールユニット１０に沿って延伸する固定子３１と、スライダユニット２０のメインスライドシート２１に固定するように取り付けられる可動子３２と、を有する。可動子３２が固定子３１に対して相対移動することにより、スライダユニット２０を駆動し、ガイドレールユニット１０に対して相対移動するようになる。また、この実施例において、固定子３１は溝底面１３１に取り付けられる。

図２に示されるように、２つのセンサ４０は、位置決定溝１３３のガイドレールユニット１０に沿った両端にそれぞれ取り付けられ、ガイドレールユニット１０に対して移動するスライダユニット２０の位置を検知するように構成される。この実施例において、各センサ４０は複数のネジにより位置決定溝１３３に固定されるが、センサ４０を固定する手段に関しては、ネジに限定されることなく、他の固定手段を利用することも当然可能である。

以下では本発明の空気浮上ガイドレール装置のこの実施形態が作動する状態について詳しく説明する。

図１に示されるように、組み立てられたこの実施形態の空気浮上ガイドレール装置において、各空気浮上ブロックセット１０２がそれぞれ有する各上空気浮上ブロック１６と各サイド空気浮上ブロック１７は、複数の第１のボルト１０３と複数の第２のボルト１０４により、各レールシート１２のガイドレール体１０１に固定され、スライダユニット２０はガイドレールユニット１０に配置される。各サイドスライドシート２２が有する第１の案内面２２１と対応の空気浮上ブロックセット１０２が有する上空気浮上ブロック１６との間には、幅が約０.０１ｍｍの隙間がある。各サイドスライドシート２２が有する第２の案内面２２２と対応の空気浮上ブロックセット１０２が有するサイド空気浮上ブロック１７との間には、幅が約０.０１ｍｍの隙間がある。各第１の案内面２２１と対応の上空気浮上ブロック１６との間、及び各第２の案内面２２２と対応のサイド空気浮上ブロック１７との間にあるこれらの隙間の存在により、これらの隙間にガスフィルムが生成されるようになり、第１の案内面２２１は対応の空気浮上ブロックセット１０２の上空気浮上ブロック１６と接触できなくなり、第２の案内面２２２も対応の空気浮上ブロックセット１０２のサイド空気浮上ブロック１７と接触できなくなる。

リニアモータユニット３０が起動されると、高圧空気がメイン空気通路２３に導入されると共に、各第１の空気案内通路２４に流れ込んで各第１の案内面２２１と対応の上空気浮上ブロック１６との間にある隙間と、各第２の空気案内通路２５と対応のサイド空気浮上ブロック１７との間にある隙間とに案内されてガスフィルムを生成する。従って、このように生成されるガスフィルムはエアベアリングとしての役割を果たし、スライダユニット２０はガイドレールユニット１０に対してスムーズに相対移動できるようになる。

更に、リニアモータユニット３０及び各センサ４０の働きにより、スライダユニット２０のガイドレールユニット１０に対する相対位置が検知できるようになり、これに基づいてスライダユニット２０のストロークを制御することができる。

更に、本発明において、ガイドレール体１０１を作成する材料と、ガイドレールユニット１０の各空気浮上ブロックセット１０２を作成する材料とは異なる。すなわち、第１の材料は第２の材料より展延性が高く、そして第２の材料は第１の材料より硬度が高いので、ガイドレール体１０１を作成する際、アルミニウム押出成形処理を経たガイドレール体１０１の半製品にカットもしくは研磨処理が行われて各レールシート１２に上位置決定面１２２とサイド位置決定面１２５とが形成され、そして各第１の固定孔１４と各第２の固定孔１５も形成される。それから、各空気浮上ブロックセット１０２が有する上空気浮上ブロック１６とサイド空気浮上ブロック１７がガイドレール体１０１の各レールシート１２にそれぞれ取り付けられ、且つ、高精度の研磨処理が行われてガイドレールユニット１０が完成される。このように、ガイドレール体１０１を作成する際、硬質陽極酸化処理と極低温処理は不要となる。従って、本発明の空気浮上ガイドレール装置の作成手順は簡単化され、製造コストの節約が期待できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１０ ガイドレールユニット
１０１ ガイドレール体
１０２ 空気浮上ブロックセット
１０３ 第１のボルト
１０４ 第２のボルト
１１ レールベース
１２ レールシート
１２１ 上表面
１２２ 上位置決定面
１２３ 上収容溝
１２４ ターニング面
１２５ サイド位置決定面
１２６ 下収容溝
１２７ 第１の溝
１３ 凹陥部
１３１ 溝底面
１３２ 溝側面
１３３ 位置決定溝
１４ 第１の固定孔
１５ 第２の固定孔
１６ 上空気浮上ブロック
１６１ 外側部分
１６２ 挿入部分
１６３ 第１のねじ穴
１７ サイド空気浮上ブロック
１７１ 第１部分
１７２ 第２部分
１７３ 第２のねじ穴
２０ スライダユニット
２１ メインスライドシート
２２ サイドスライドシート
２２１ 第１の案内面
２２２ 第２の案内面
２２３ 第２の溝
２２４ 延伸面
２３ メイン空気通路
２４ 第１の空気案内通路
２５ 第２の空気案内通路
３０ リニアモータユニット
３１ 固定子
３２ 可動子
４０ センサ

Claims (8)

1. ガイドレールユニットと、スライダユニットと、リニアモータユニットと、を備える空気浮上ガイドレール装置であって、
   前記ガイドレールユニットは、
   第１の材料により作成され、２つのレールシートと、該２つのレールシートの間に配置される凹陥部とを有し、且つ、各前記レールシートはいずれも上位置決定面と前記上位置決定面を横切る方向に沿って設けられるサイド位置決定面とを有するガイドレール体と、
   前記ガイドレール体が有する２つの前記レールシートにそれぞれ固定装着され、且つ、前記第１の材料より硬度が高くて展延性が低い第２の材料により作成される２つの空気浮上ブロックセットと、を有し、且つ、各前記空気浮上ブロックセットは、いずれも対応する前記レールシートの前記上位置決定面に固定される上空気浮上ブロックと、対応する前記レールシートの前記サイド位置決定面に固定されるサイド空気浮上ブロックと、を有するように構成されており、
   前記スライダユニットは前記ガイドレールユニットに対してスライド可能に構成されたものであり、メインスライドシートと、前記メインスライドシートを挟むように前記メインスライドシートの両側においてそれぞれ前記メインスライドシートと一体的に形成された２つのサイドスライドシートと、を有するように形成されており、更に、各前記サイドスライドシートは、いずれも対応する前記空気浮上ブロックセットにおける前記上空気浮上ブロックに隣接する第１の案内面と、対応する前記空気浮上ブロックセットにおける前記サイド空気浮上ブロックに隣接し、且つ、前記第１の案内面を横切る方向に沿って設けられる第２の案内面と、前記第１の案内面から外部空間まで延伸する第１の空気案内通路と、前記第２の案内面から外部空間まで延伸する第２の空気案内通路と、を有するように形成されており、
   前記リニアモータユニットは、前記ガイドレールユニットに形成された前記凹陥部に配置され、且つ、前記ガイドレールユニットに沿って延伸する固定子と、前記スライダユニットにおける前記メインスライドシートに固定されることにより、前記固定子に対するリニア移動で前記スライダユニットを前記ガイドレールユニットに対して相対リニア移動させる可動子と、を有するように構成されていることを特徴とする空気浮上ガイドレール装置。
2. 前記ガイドレール体を構成する前記第１の材料はアルミニウムであり、前記空気浮上ブロックセットを構成する前記第２の材料は鉄であることを特徴とする請求項１に記載の空気浮上ガイドレール装置。
3. 前記ガイドレール体における各前記レールシートは、いずれも前記上位置決定面にある上収容溝と、前記サイド位置決定面にある下収容溝と、が形成されており、
   各前記空気浮上ブロックセットがそれぞれ有する前記上空気浮上ブロックは、いずれも第１のＴ字形状交差部を有し、該第１のＴ字形状交差部は、対応する前記レールシートが有する前記上位置決定面に当接する外側部分と、前記外側部分に接続し、且つ、対応する前記レールシートに形成される前記上収容溝内に収容される挿入部分と、を有するように構成されており、
   各前記空気浮上ブロックセットがそれぞれ有する前記サイド空気浮上ブロックは、いずれも第２のＴ字形状交差部を有し、該第２のＴ字形状交差部は、対応する前記レールシートにおける前記サイド位置決定面に当接する第１部分と、前記第１部分に接続し、且つ、対応する前記レールシートにおける前記下収容溝内に収容される第２部分 と、により構成されることを特徴とする請求項２に記載の空気浮上ガイドレール装置。
4. 前記ガイドレールユニットにおける前記ガイドレール体は、
   前記レールシートの下部に接続されるレールベースと、
   前記レールベースを貫通してからそれぞれが対応する前記レールシートにある前記上収容溝まで延伸する２つの第１の固定孔と、
   前記凹陥部からそれぞれが対応する前記レールシートを貫通して該対応の前記レールシートにある前記下収容溝まで延伸する２つの第２の固定孔と、を更に有するように構成され、
   各前記空気浮上ブロックセットがそれぞれ有する前記上空気浮上ブロックは、前記外側部分から前記挿入部分まで延伸する第１のねじ穴を有するように形成され、
   各前記空気浮上ブロックセットがそれぞれ有する前記サイド空気浮上ブロックは、前記第１部分から前記第２部分まで延伸する第２のねじ穴を有するように形成されており、
   前記ガイドレールユニットは、各前記第１の固定孔に対応して挿通してそれぞれが対応する前記空気浮上ブロックセットが有する前記上空気浮上ブロックに形成される前記第１のねじ穴に係合する２つの第１のボルトと、各前記第２の固定孔に対応して挿通してそれぞれが対応する前記空気浮上ブロックセットが有する前記サイド空気浮上ブロックに形成される前記第２のねじ穴に係合する２つの第２のボルトと、を更に有することを特徴とする請求項３に記載の空気浮上ガイドレール装置。
5. 前記ガイドレール体における各前記レールシートは、いずれも、前記上位置決定面と前記サイド位置決定面とに連続するターニング面と、
   前記サイド位置決定面に隣接し、且つ、前記上位置決定面から離れた箇所に形成される第１の溝と、が更に形成されることを特徴とする請求項１に記載の空気浮上ガイドレール装置。
6. 前記スライダユニットにおける各前記サイドスライドシートは、いずれも、前記第１の案内面と前記第２の案内面との間に形成され、且つ、対応する前記レールシートが有する前記ターニング面に隣接する第２の溝と、前記第１の案内面から離れるように前記第２の案内面から延伸し、且つ、対応する前記レールシートが有する前記第１の溝に隣接する延伸面と、を有するように形成されることを特徴とする請求項５に記載の空気浮上ガイドレール装置。
7. 前記メインスライドシート及び各前記サイドスライドシート内に延伸し、且つ、各前記サイドスライドシートが有する各前記第１の空気案内通路及び各前記第２の空気案内通路に連通するメイン空気通路を更に有するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の空気浮上ガイドレール装置。
8. 前記ガイドレール体に形成される前記凹陥部は、溝底面と、前記溝底面の反対する両側端にそれぞれ接する２つの溝側面と、により画成され、更に、前記溝底面には、前記ガイドレールユニットに沿って延伸する位置決定溝が形成されており、
   前記空気浮上ガイドレール装置は、前記ガイドレールユニットに沿って前記位置決定溝に配置され、且つ、前記スライダユニットの位置を検知可能に構成された２つのセンサを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の空気浮上ガイドレール装置。

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