JPH0123262B2 - - Google Patents

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JPH0123262B2
JPH0123262B2 JP59145149A JP14514984A JPH0123262B2 JP H0123262 B2 JPH0123262 B2 JP H0123262B2 JP 59145149 A JP59145149 A JP 59145149A JP 14514984 A JP14514984 A JP 14514984A JP H0123262 B2 JPH0123262 B2 JP H0123262B2
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JP
Japan
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guide
bearing
guide member
magnet
air supply
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Shizuka Yamazaki
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NTN Toyo Bearing Co Ltd
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/02—Sliding-contact bearings
    • F16C29/025—Hydrostatic or aerostatic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/12—Arrangements for adjusting play
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
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  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は各種の加工機を保持する移動テーブ
ルをガイド部材に沿つて非接触状態で移動させ
て、高精度な案内及び位置決めを行い得るように
したガイド装置に関するものである。
従来の技術 超精密工作機械や測定器の如く、サブミクロン
の高精度な案内及び位置決めが要求されるもので
は、その案内として、近年、静圧空気軸受を備え
たガイド装置が用いられている。このガイド装置
は、例えば第４図及び第５図に示す様に、レール
状のガイド部材１に角筒状の移動テーブル２を抱
持させると共に前記ガイド部材１の外周面と移動
テーブル２の内周面との間に微小な軸受すきま３
を設け、移動テーブル２内に給気通路４及び給気
孔５，５…を形成したもので、外部のコンプレツ
サで発生させた圧縮空気をエアーホース６を介し
て移動テーブル２の給気通路４へ供給し、さらに
給気通路４から給気孔５，５…を介して軸受すき
ま３へ噴出させて適当な圧力分布を作り、これに
よりガイド部材１と移動テーブル２との間に上下
左右において静圧空気軸受６ａ，６ｂ，６ｃ，６
ｄを構成して移動テーブル２の荷重を負荷せるよ
うにしてある。そしてこの負荷状態でボールネジ
等の適宜の駆動手段にて移動テーブル２をガイド
部材１に沿つて移動させ、移動テーブル２の上面
に載せた機械（図示せず）で加工を行う。
尚、前記ガイド装置は、移動テーブル２の上下
に構成される静圧空気軸受６ａ，６ｂ、を互いに
釣り合せ、且つ左右に構成される静圧空気軸受６
ｃ，６ｄを互いに釣り合わせてある。
上記の如きガイド装置は、高精度な直進性及び
位置決め精度が得られるが、剛性を高くできない
といつた問題があつた。
即ち上記ガイド装置の剛性ｋは、静圧空気軸受
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの剛性kAとガイド部材
１の剛性kBとで決定され、両剛性kA，kBが大き
い程全体剛性ｋが高くなる。従つて剛性kA、kB
を共に大きくすればよいが、移動テーブル２の移
動ストロークが長く、ガイド部材１が長尺になる
と、ガイド部材１は下部に支えが無い為に剛性kB
が小さくなり、静圧空気軸受の剛性kAを大きく
しても、全体剛性ｋが低く、第５図に示す様に、
ガイド部材１に作用する荷重Ｗにてガイド部材１
が中央部で撓みを生じて移動テーブル２の直進性
が損なわれ、極端な場合には移動テーブル２がガ
イド部材１に接触して移動不可能になるといつた
問題がある。
そこでガイド部材の剛性を高くする為に、第６
図に示す様に、移動テーブル２の下部中央部を欠
除８させて鞍型に形成し、ガイド部材１の下部に
支持部材９を設け、この支持部材９を欠除部８か
ら突出させて床上に載させた構造のものがある。
このガイド装置ではガイド部材１は支持部材９
にて支持されるので、ガイド部材１の剛性kBが高
くなる。しかし、移動テーブル２は、下部を一部
欠除８させてあるので、下部の静圧空気軸受６ｂ
の剛性が低くなるので上下方向の釣合いを保つた
めに、移動テーブル２の上部内面に溝１０を形成
して上部の静圧空気軸受６ａの剛性を抑えねばな
らず、軸受の剛性kAが低下する。
そこで、ガイド部材１と移動テーブル２との間
の軸受すきま３を小さくして剛性kAを高くする
と、移動テーブル２が第７図に示す様に、下部が
外方に拡がり、剛性が低くなる。従つてこのガイ
ド装置では静圧空気軸受の剛性kAが低かつた。
従来の２種のガイド装置では全体の剛性ｋを高
くすることができず、高荷重に使用できなかつ
た。
また上記ガイド装置は何れも軸受すきま３を所
定の間隔に形成せねばならず、ガイド部材１及び
移動テーブル２を高精度に製作しなければならな
いので、製作が非常に困難であつた。
さらに移動テーブル２の下方に移動テーブル２
を移動させる駆動手段を配置させねばならず、そ
れだけ移動テーブル２を床から高い位置に配置す
る必要があり、ガイド部材１が大型となり装置全
体も大型となるといつた問題もあつた。
そこで、上記の如き問題点を解決するものとし
て第８図及び第９図に示すものが開発された。こ
れは磁性体で形成したＬ字形のガイド部材１６上
に移動テーブル１１を載せ、この移動テーブル１
１のガイド部材１６と対向する２面の中央部に
夫々磁石１２，１３を埋設し、且つ磁石１２，１
３の両側に給気孔１４，１５を形成したもので、
各給気孔１４，１５から供給される圧縮空気にて
構成される静圧空気軸受の反発力と磁石１２，１
３がガイド部材１６を吸引する吸引力とを釣合わ
せて移動テーブル１１を支持するようにしたもの
である。
発明が解決しようとする問題点 前記ガイド装置は、移動テーブル１１の交差す
る２面でのみ静圧空気軸受を形成すればよく、ま
た移動テーブル１１でガイド部材１６を抱持させ
る必要もないので、全体を小型にすることができ
る。
ところで、上記の如く静圧空気軸受を用いたガ
イド装置では、静圧空気軸受の剛性と、ガイド部
材１６と移動テーブル１１との間の隙間とは第１
０図に示す様な相関関係にあり、隙間が狭い程剛
性が高くなる。従つてガイド部材１６と移動テー
ブル１１とのすきま１７は非常に狭い範囲（５〜
15μm）で設定される。そのため移動テーブル１
１の移動時に移動テーブル１１とガイド部材１６
との間にごみ等が侵入すると、両部材１１，１６
の表面に傷をつけたり、或いは焼付きやかじりを
生じるといつた問題がある。特に磁石１２，１３
を用いたガイド装置では磁石１２，１３にてごみ
を吸着することが多く、従来の如く磁石１２，１
３の表面が移動テーブル１１の表面と面一になつ
ていると、吸着されたごみがすぐにガイド部材１
６と移動テーブル１１との間に侵入して前記の如
き問題を生じていた。
問題点を解決するための手段 この発明は交差する少なくとも２つのガイド面
を有し、各ガイド面の中央部に案内方向に沿つて
その全長に亘つて磁性体若しくは磁石を一部突出
させて埋設固定したガイド部材と、前記ガイド部
材のガイド面と対向する軸受面を有し、各軸受面
の中央部に前記磁性体若しくは磁石と対応させて
磁石若しくは磁性体を全長に亘つて埋設固定する
と共に磁石若しくは磁性体の両側にこれを挟むよ
うに複数の給気孔を案内方向に対称に形成し、さ
らに内部に各給気孔と連通する給気通路を形成す
ると共に軸受面に給気孔を囲むように流出溝を形
成し、且つ前記磁石若しくは磁性体の表面側に前
記流出溝と連通する排気溝を形成し、この排気溝
の両端を開放させた移動テーブルと、移動テーブ
ルを移動させる駆動手段とでガイド装置を構成
し、ガイド部材に移動テーブルを被せ、ガイド面
と軸受面との間に微小な軸受すきまを形成すると
共に移動テーブル内で磁石と磁性体とを適当なす
きまを持たせて対向させ、給気孔から軸受すきま
へ供給される圧縮空気にて構成する静圧空気軸受
の反発力と、磁石と磁性体との吸引力とを釣合わ
せて移動テーブルを非接触状態で支持させると共
に軸受すきま内の圧縮空気を流出溝から排出溝を
経て大気中へ放出させるようになし、排出溝を流
れる圧縮空気にて磁石に吸着されたごみ等を放出
させるようにしたものである。
実施例 第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す図
面で、同図において、２０はガイド部材で、矩形
の長尺なバー材で形成し、直交する少なくとも２
つ面、例えば上面２０ａ及び側面２０ｂを平滑な
ガイド面に形成してある。
２１はガイド部材２０の下面中央部にボルト結
合した支持部材で、ガイド部材２０を全長に亘つ
て支持する。
２２，２３はガイド部材２０の各ガイド面２０
ａ，２０ｂの中央部に案内方向（移動方向）に沿
つて、その全長に亘つて埋設固定した磁性体で、
一部をガイド面２０ａ，２０ｂから適当寸法突出
させてある。
２４はガイド部材２０に装着した移動テーブル
で、適当な大きさの２枚の板材を直交させて結合
し、その上部内面２４ａ及び内側面２４ｂを平滑
な軸受面に形成してある。この移動テーブル２４
は各軸受面２４ａ，２４ｂに略田字状の流出溝２
５，２６を形成し、且つ軸受面２４ａ，２４ｂの
中央部に移動方向に沿つて深さの深い排気溝２
７，２８を形成し、流出溝２５，２６と排気溝２
７，２８とを連通させると共に排気溝２７，２８
の両端部を移動テーブル２４の端面に開口させて
ある。排気溝２７，２８はその溝幅をガイド部材
２０に埋設した磁性体２２，２３の幅寸法より広
い溝幅に形成してあり、磁性体２２，２３が排気
溝２７，２８内に入るようにしてある。
２９，３０は移動テーブル２４の軸受面２４
ａ，２４ｂに形成した排気溝２７，２８の奥部に
埋設固定した磁石で、移動テーブル２４の全長に
亘つて配設してあり、排気溝２７，２８内で夫々
ガイド部材２０に設けられた磁性体２２，２３と
対向している。
３１，３１…は移動テーブル２４の軸受面２４
ａに埋設された磁石２９を挟んで対称形に、複数
個、例えば２個宛移動方向に沿つて移動テーブル
２４に設けた給気孔で、内端には圧縮空気を絞る
為のオリフイス３２，３２…を形成してある。こ
の給気孔３１，３１…は圧縮空気を、ガイド部材
２０のガイド面２０ａと移動テーブル２４の軸受
面２４ａとの間に供給して、両者間の軸受すきま
３３に均一な圧力分布を形成して静圧空気軸受を
構成する。
３４，３４…は移動テーブル２４の軸受面２４
ｂに埋設された磁石３０を挟んで対称形に、複数
個、例えば２個移動方向に沿つて移動テーブル２
４に設けた給気孔で、内端には圧縮空気を絞る為
のオリフイス３５，３５…を形成してある。この
給気孔３４，３４…は圧縮空気を、ガイド部材２
０のガイド面２０ｂと移動テーブル２４の軸受面
２４ｂとの間に供給して両者間の軸受すきま３６
に均一な圧力分布を形成して静圧空気軸受を構成
する。
３７は移動テーブル２４内に形成した給気通路
で、前記各給気孔３１，３１…及び３４，３４…
と連通している。３８は給気通路３７に接続した
エアーホースで、コンプレツサ（図示せず）にて
発生させられた圧縮空気を給気通路３７へ供給
し、さらに給気通路３７から給気孔３１，３１…
及び３４，３４…を介して軸受すきま３３，３６
へ噴出させる。
３９は移動テーブル２４の下部に設けた駆動手
段で、例えば、移動テーブル２４の下部に保持体
４０を取付け、この保持体４０にナツト部材４１
を固設してあり、このナツト部材４１に送りネジ
４２を螺合させてある。前記送りネジ４２は両端
をガイド部材２０或いは支持部材２１に回転自在
に支持させて回転モータ（図示せず）に接続して
ある。
尚、上記ガイド装置は、ガイド部材２０のガイ
ド面２０ａに埋設した磁性体２２と移動テーブル
２４の軸受面２４ａに埋設した磁石２９との吸引
力と、圧縮空気にて両者２０ａ，２４ａ間に構成
される静圧空気軸受の反発力とを釣合わせて軸受
すきま３３の間隔が最も高い剛性となるように設
定する。またガイド部材２０のガイド面２０ｂに
埋設した磁性体２３と移動テーブル２４の軸受面
２４ｂに埋設した磁石３０との吸引力と、圧縮空
気にて両者２０ｂ，２４ｂ間に構成される静圧空
気軸受の反発力とを釣合わせて軸受すきま３６の
間隔が最も高い剛性となるように設定する。
前記ガイド装置はコンプレツサにて発生した圧
縮空気を、エアーホース３８を介して移動テーブ
ル２４に設けた給気通路３７へ供給し、給気通路
３７から各給気孔３１，３１…及び３４，３４…
へ供給して、オリフイス３２，３２…，３５，３
５…からガイド部材２０のガイド面２０ａ，２０
ｂに向けて噴出させ、各軸受すきま３３，３６に
静圧空気軸受を構成する。そしてこの静圧空気軸
受と、ガイド部材２０に埋設した磁性体２２，２
３と移動テーブル２４に埋設した磁石２９，３０
との吸引力とを釣合わせて移動テーブル２４を非
接触状態でガイド部材２０に支持させる。この状
態で回転モータにて送りネジ４２を回転させ、送
りネジ４２とナツト部材４１との螺合関係により
ナツト部材４１及び保持体４０を介して移動テー
ブル２４をガイド部材２０に沿つて移動させ、移
動テーブル２４上に配置した加工機にて加工を行
う。
また、軸受すきま３３，３６に噴出された圧縮
空気は移動テーブル２４の軸受面２４ａ，２４ｂ
に形成された流出溝２５，２６を経て排気溝２
７，２８へ流れ込み、排気溝２７，２８から大気
中へ放出される。
第３図は他の実施例を示す図面で、移動テーブ
ル２４の軸受面２４ａ，２４ｂにおいて給気孔３
１，３１…，３４，３４…とこれらを取囲む流出
溝２５，２６との間に圧縮空気を効果的に分散さ
せる補助溝４３，４３…を形成したものである。
尚、上記実施例ではガイド部材２０側に磁性体
２２，２３を設け、移動テーブル２４側へ磁石２
９，３０を設けたが、逆にガイド部材２０側に磁
石を設け、移動テーブル２４側に磁性体を設けて
もよい。
発明の効果 本発明のガイド装置は、ガイド部材の下部に支
持部材を設けてあるので、ガイド部材の剛性が高
く、しかも圧縮空気の圧力と、磁石及び磁性体の
吸引力を釣合わせて調整することにより軸受すき
まを最適すきまに設定して容易に軸受剛性を高く
することができ、装置全体の剛性が非常に高くな
る。また移動テーブルはガイド部材を抱持しない
ので、ガイド部材及び移動テーブルの寸法管理が
厳しく要求されず、製作が非常に簡単となる。
さらに磁石と磁性体との対向面を移動テーブル
の軸受面より内部に設定して軸受面と段差を設け
ると共に前記対向面を排気溝内に設けたので、軸
受の剛性を高くするために軸受すきまを狭くして
も、排気溝から大気中へ放出される圧縮空気が磁
石及び磁性体の表面を流れて清浄化しており、磁
石にてごみが吸着されても圧縮空気にて大気中に
放出されるので、磁石に付着したごみが軸受すき
ま内に侵入することがなく、軸受面やガイド面を
損傷することがなく、且つごみの噛込みによる焼
付きやかじり等も生じることがない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るガイド装置の縦断面図、
第２図は移動テーブルの軸受面を示す要部平面
図、第３図は他の実施例を示す要部平面図、第４
図は従来のガイド装置の縦断面図、第５図はその
不具合を示す側面図、第６図は従来の他のガイド
装置を示す縦断面図、第７図はその不具合を示す
略図、第８図及び第９図は従来のさらに他のガイ
ド装置を示す縦断面図、第１０図は静圧空気軸受
の軸受すきまと剛性との関係を示す図面である。 ２０…ガイド部材、２０ａ，２０ｂ…ガイド
面、２１…支持部材、２２，２３…磁性体若しく
は磁石、２４…移動テーブル、２４ａ，２４ｂ…
軸受面、２５，２６…流出溝、２７，２８…排気
溝、２９，３０…磁石若しくは磁性体、３１，３
４…給気孔、３２，３５…オリフイス、３７…給
気通路、３９…駆動手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 交差する少なくとも２つのガイド面を有し、
    各ガイド面の中央部に案内方向に沿つて、その全
    長に亘つて磁性体若しくは磁石を一部突出させて
    埋設したガイド部材と、前記ガイド部材のガイド
    面と対向する軸受面を有し、各軸受面に前記磁性
    体若しくは磁石と対応させて磁石若しくは磁性体
    を全長に亘つて埋設固定すると共に、各々の磁石
    若しくは磁性体の両側にこれを挟んで対称となる
    ように複数の給気孔を案内方向に沿つて形成し、
    さらに内部に各給気孔と連通する給気孔通路を形
    成すると共に軸受面に給気孔を囲むように流出溝
    を形成し、且つ磁石若しくは磁性体の表面側に前
    記流出溝と連通する排気溝を形成し、この排気溝
    の両端を開放させた移動テーブルを有し、ガイド
    部材に移動テーブルを被せ、ガイド面と軸受面と
    の間に微小な軸受すきまを形成すると共に移動テ
    ーブル内で磁石と磁性体とを適当な隙間を持たせ
    て対向配置させ、給気孔から軸受すきまへ供給さ
    れる圧縮空気の反発力と、磁石と磁性体との吸引
    力とを釣り合わせて静圧軸受を構成すると共に軸
    受すきま内の圧縮空気を排気溝から大気中へ排気
    させるようにしたことを特徴とするガイド装置。
JP14514984A 1984-07-11 1984-07-11 ガイド装置 Granted JPS6125742A (ja)

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JP14514984A JPS6125742A (ja) 1984-07-11 1984-07-11 ガイド装置

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JP14514984A JPS6125742A (ja) 1984-07-11 1984-07-11 ガイド装置

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JPH0123262B2 true JPH0123262B2 (ja) 1989-05-01

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JP14514984A Granted JPS6125742A (ja) 1984-07-11 1984-07-11 ガイド装置

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