JPH0719692Y2 - 静圧案内装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、高速かつ高精度が要求される半導体製造装
置や、ビデオティスク，オーディオディスクの原盤加工
機のような精密加工装置、或いは精密測定器など、各種
の装置・測定器の位置決め機構に組み込まれる静圧案内
装置に関する。

〔従来の技術〕

例えばディスク原盤加工機は、原盤を保持するスピンド
ルや加工ヘッドが乗る案内に、原盤の加工精度より１桁
高い0.1μｍ以上の回転、直進精度を必要とする。この
精度を実現できる軸受としては、外部から供給する高圧
気体で荷重を支える静圧気体軸受がある。この気体軸受
は、一般的に広く用いられている転がり軸受の場合のよ
うな固体接触がないから、経年変化による精度低下は生
じないし、また潤滑剤としてグリスや液体潤滑油を使用
しないから、雰囲気を汚染するおそれがなく、クリーン
ルーム内でも好適に利用できる利点がある。

もっとも、このような利点は有するものの、潤滑剤が空
気などの気体で圧縮性であるから、その軸受剛性を高め
るためには軸受すきまを小さくするとともに、供給気体
にできるだけ大きな圧力降下を生じさせる絞りを設ける
等の配慮が必要である。

このような静圧気体軸受を組み込んだ従来の静圧案内装
置としては、例えば第９図〜第11図に示すようなものが
ある。第9,10図のものは、ベース定盤１にはりつけられ
たＴ字状断面を有する案内軸２に、その案内軸の上及び
左右の三面を包み込み、下方は開放されている形状のい
わゆる開放型の静圧気体軸受３を１個取付けたもので、
軸受側面の給気口４からの圧力空気を軸受すきま５に送
り込んで形成した空気膜で荷重を支えつつ、軸受３が案
内軸２に沿い移動するようになっている。

一方、第11図のものは、ベース定盤１上に、両端の軸端
部支持台６を介して支持された断面四角形の案内軸７
に、その案内軸外周を完全に包み込むタイプの静圧気体
軸受８を１個取付け、上記と同様に、軸受すきまに送り
込んだ圧力空気の空気膜で荷重を支えつつ、軸受８が案
内軸７に沿い移動するようにしたものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

前者のタイプ、すなわち従来の開放型静圧気体軸受を備
えた静圧案内装置にあっては、Ｔ型案内軸はベース定盤
１上にはりつけてあるため高剛性であるが、静圧気体軸
受の方は一部が切り開かれているから、負荷される圧力
気体の静圧力により軸受に偏荷重が作用して変形し、軸
受すきまが拡大する傾向があり、そのため空気膜の剛性
が上がらない。これに対して、後者のタイプは、静圧気
体軸受が包み込み型であるため空気膜の剛性は高くでき
るが、案内軸は両端で支持されているだけであるから、
特に軸長が長くなると撓み易くなり案内軸の真直度が悪
化するなど、案内軸の剛性が低い。

このように、従来は二つのタイプそれぞれに一長一短が
あり、いずれにしても全体としての剛性をあまり大きく
できないという問題点があった。

そこでこの考案は、軸受に送給した気体圧力で軸受が変
形することがなく、また案内軸の高度の真直度が容易か
つ完全に維持できる静圧案内装置を提供することを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的と達成するこの考案は、両者の軸端部支持手
段と長手方向ほぼ中央にある軸中間支持手段とにより支
持された案内軸と、その案内軸外周を完全に包み込む形
で、一方の軸端部支持手段と軸中間支持手段との間の案
内軸部分及び軸中間支持手段と他方の軸端部支持手段と
の間の案内軸部分に、それぞれ遊嵌された一個づつ計２
個の静圧軸受と、その２個の静圧軸受に固定された移動
テーブルとよりなり、前記軸中間支持手段は、前記案内
軸の上下方向及び横方向の真直度微調整機構を備えたも
のである。

〔作用〕 案内軸の支持手段を軸両端と軸中央との３ヶ所とし、軸
中間支持手段は案内軸の上下方向及び横方向の真直度微
調整機構を備えたものとしたため、案内軸の剛性が向上
して自重による軸撓みがなく、常に高い真直度を維持す
る高精度の案内軸が実現できる。また、静圧軸受は案内
軸の外周を完全に包み込む形状としたため、軸受と案内
軸との間のすきまに作用する潤滑気体の圧力が平衡し、
変形のない軸受とすることができ、ひいては高精度・高
剛性の静圧案内装置を得ることができる。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第８図はこの考案の一実施例を示すもの
で、案内軸10は中空の四角柱状をなし、その両端は、第
３図に示すような軸端部支持手段11A,11Bの取付け溝12
に嵌合し、ボルト13で固着されている。軸端部支持手段
11A,11Bは所定の基台14にボルト15で取付けられる。

上記案内軸10の長さのほぼ中央付近は、その下面側にお
いて更に軸中間支持手段16で支持されている。この軸中
間支持手段16は案内軸10の真直度の微調整機構として、
横方向（第１図に矢符号イで示される、案内軸取付け面
と平行する方向）と、上下方向（第２図に矢符号ロで示
される、案内軸取付け面と離接する方向）への微動調整
機構を備えており、その詳細は、第５〜第８図に示され
る。すなわち、軸中間支持手段16のベース板21は、その
長手方向を案内軸10に対して直交方向に向けて、基台14
上にボルト20で固定されている。このベース板21の一端
には、横ずれ調整ねじ22が螺合された立上げ部23が設け
られ、かつ上面には、長手方向に案内溝24が形成されて
いる。ベース板21上には、両端に立上げ部25a,25bが形
成されると共に底面に凸部26が形成されたコ字型の横移
動台25が載置され、その底面の凸部26が前記案内溝24に
摺動自在に嵌合されている。その横移動台25上に、更に
コ字型の案内軸保持台27が、基台14に対して離設する上
下方向に摺動可能に嵌め込まれている。この案内軸保持
台27の底面27aは長手方向に緩い勾配を有する斜面に形
成されており、その底面27aと先に述べた横移動台25と
の間に、上記と同勾配の斜面28aを有する高さ調整板28
が長手方向に摺動可能に介挿されている。そして、この
高さ調整板28の長手方向の一側端面は、横移動台25の一
方の立上げ部25bに螺合した高さ調整ねじ29の先端に係
合させてある。また、横移動台25の立上げ部25aと25bと
には、案内軸保持台27を両側から締め付けて固定する固
定ねじ30,31が螺合されている。

案内軸10は、上記軸中間支持手段16のコ字型案内軸保持
台27の凹部に嵌め込まれ、ボルト32,33で固定して保持
されるようになっている。

而して、案内軸10の両端の軸端部支持手段11A,11Bのう
ちの、一方の軸端部支持手段11Aと上記軸中間支持手段1
6との間の部分には、１個の静圧気体軸受40Aが遊嵌され
ており、又他方の軸端部支持手段11Bと上記軸中間支持
手段16との間の部分には他の１個の静圧気体軸受40Bが
それぞれ遊嵌されている。これら２個の静圧気体軸受40
A,40Bは、第４図に示される同一の構成を備えている。
すなわち、直方体外形をなす案内軸本体41の軸心に、案
内軸10を挿通する貫通孔42を有して案内軸外周を完全に
包み込む形に形成されており、案内軸10の外周面と貫通
孔42の内周面（軸受面）との間には、微少な軸受すきま
Ｃが設けられ、その軸受すきまＣに例えば自成絞り43を
介して給気穴44からの圧力気体が送給されるものであ
る。

上記２個一組の静圧気体軸受40A,40Bには、移動テーブ
ル50が固定される。

次に作用を説明する。

基台14面上に取付けられた静圧案内装置の案内軸10に
は、その軸自重のほか、静圧気体軸受40A,40Bに取付け
られた移動テーブル50及びこれに取付けられた被移動体
等の荷重力が作用して、案内軸10は撓んで湾曲しょうと
する。その湾曲方向は、基台14面が水平であれば基台面
に接近する下方向であり、基台14面が垂直であれば基台
面に平行して下方向となる。

いずれにしても、案内軸10の両端を支持する軸端部支持
手段11A,11B間のスパンが長い程、撓み量は大きくなる
が、この実施例では案内軸10の中央部を支持する軸中間
支持手段16がその撓みを阻止して、案内軸10の真直度を
保つ。

例えば、基台14面が水平の場合は、移動テーブル50のテ
ーブル面（移動テーブル50の取付け以前であれば、ほぼ
水平に保持されている案内軸10の上面）に水準器を置
き、傾きを検出しながら軸中間支持手段16の支持高さを
調整する。その場合は、先ず案内軸保持台の固定ねじ3
0,31を緩めて案内軸保持台27の上下移動を可能としてか
ら、高さ調整ねじ29を回動させることにより高さ調整板
28を進退させて行う。高さ調整板28を前進させれば案内
軸保持台27は上昇し、高さ調整板28を後退させれば案内
軸保持台27は下降して、軸端部支持手段11A,11Bと軸中
間支持手段16とを、簡単に同レベルに合わせることがで
きる。

基台14の面が垂直の場合は、移動テーブル50のテーブル
面の垂直であるから、水準器を案内軸10の上側面に置
き、傾きを検出しながら軸中間支持手段16の横ずれ調整
ねじ22を回動させることにより、横移動台25をベース板
21上で長手方向に進退させて行う。

位置合わせが終われば、固定ねじ30,31を締め付けて案
内軸10を固定すればよい。

かくして、案内軸10は高度の真直度と、剛性が維持でき
る。

また、静圧気体軸受40A,40Bは案内軸10の外周を完全に
包み込んでいるから、潤滑剤である気体の圧力はバラン
スを保ち、偏荷重は発生しないから、この点からも案内
軸10の真直度が保たれる。

通常、出荷時の製品の組立ては高精度を維持すべく、恒
温室で行われるが、納品時の輸送途中で外気温度の影響
により精度が狂うことがある。しかしこの実施例によれ
ば、静圧案内装置を組立てた状態でも案内軸10の真直度
を精密に微調整した高精度を出すことができるから、例
えばクリーンルーム内に据付後でも、精度調整が容易に
行える利点がある。

組立てられた静圧案内装置の移動テーブル50は、案内軸
10の軸方向に沿い、端部の支持手段11A（または11B）と
中央部の軸中間支持手段16間の間隔とほぼ等しい距離だ
け、移動できる。

なお、上記実施例にあっては、静圧気体軸受40A,40Bは
自成絞りを備えたものとしたが、その他オリフィス絞
り，表面絞り，多孔質絞り等を備えたものでもよい。

また、案内軸10は四角柱とは限らず、その他円柱などで
もよい。その場合は、案合軸の形状に合わせて静圧気体
軸受40A,40Bの軸受面の形状も変え得ることは勿論であ
る。

また、上記実施例にあっては１軸の静圧案内装置につい
てのみ説明したが、２軸組み合わせとしてもよいことは
言うまでもない。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案によれば、静圧案内装置
の案内軸をその両端部と中央部との３個所の支持手段で
支持し、軸中間支持手段は案内軸の上下方向及び横方向
の真直度微調整機構を備えたものとすると共に、その案
内軸の外周を完全に包み込む静圧軸受を、案内軸の中央
部の支持手段を挟み両側にそれぞれ１個づつ取付けて、
移動テーブルを支承するものとした。そのため、静止軸
受の圧力が完全にバランスされ、また案内軸の湾曲変形
も阻止できて、静圧軸受に送給した気体圧力で軸受が変
形することがなく、また案内軸の高度の真直度を容易か
つ完全に維持する静圧案内装置を提供できるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図はこの考案の一実施例を示すもの
で、第１図は平面図、第２図は側面図、第３図は軸端部
支持手段の斜視図、第４図は静圧気体軸受の横断面図、
第５図は軸中間支持手段の拡大平面図、第６図は第５図
のVI矢視図、第７図は第５図のVII矢視図、第８図は第
５図のVIII矢視図、第９図は従来の静圧案内装置の斜視
図、第10図はその横断面図、第11図は他の従来の静圧案
内装置の側面図である。 10は案内軸、11A,11Bは軸端部支持手段、16は軸中間支
持手段、22は横ずれ調整ねじ、25は横移動台、27は案内
軸保持台、28は高さ調整板、29は高さ調整ねじ、40A,40
Bは静圧軸受、50は移動テーブルである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】両端の軸端部支持手段と長手方向ほぼ中央
   にある軸中間支持手段とにより支持された案内軸と、そ
   の案内軸外周を完全に包み込む形で、一方の軸端部支持
   手段と軸中間支持手段との間の案内軸部分及び軸中間支
   持手段と他方の軸端部支持手段との間の案内軸部分に、
   それぞれ遊嵌された一個づつ計２個の静圧軸受と、その
   ２個の静圧軸受に固定された移動テーブルとよりなり、
   前記軸中間支持手段は、前記案内軸の上下方向及び横方
   向の真直度微調整機構を備えたことを特徴とする静圧案
   内装置。