JPS62258223A - 静圧空気直線案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、半導体の製造工程における露出装置や、精密
測定機などにおける高精度の位置決めが必要な装置にお
ける静圧空気直線案内装置に関するものである。

「従来の技術および発明が解決しようとする問題点」 従来、案内軸に可動体を外嵌めし可動体を移動自在とし
た直線案内装置として、案内軸外周面と可動体内周面と
の間に可動体内周面より加圧空気を供給する静圧空気を
利用する方式が用いられている。案内軸と可動体とを金
属材料で構成した直線案内装置では、加工時の歪や、組
立時、使用時の温度変化による変形が大きいために高い
運動精度を確保することができない。この解決のために
、案内軸および可動体にセラミック材を用いている。す
なわち、セラミック製案内軸および可動体は熱膨張係数
が小さいために温度による変形が少なく、加工歪もない
ために高い部材積度が保持されやすい。この高精度加工
された部材を用いて直線案内装置として組立を行うに際
し、案内軸外周面と可動体内周面との空気介在隙間を高
精度に保持し、組立てることが−ａ・要である。

しかしながら、案内軸に可動体を空気介在隙間を高精度
に保持して組立てるのは、熟練した技術をもってしても
長時間を要するのが常である。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、案内軸に空気隙間を高精度に介在させて外嵌
め状に組立調整する困難さを解決する手段を提供するも
のである。すなわち、案内軸を挾むように上下または左
右に空気噴出面を対向配置して可動体を外嵌めする。空
気噴出面を対向配置した案内装置において、高い精度に
隙間を確保し運動精度を維持しながら、且一つ負荷容量
を所定の空気供給量の範囲で達成する静圧空気直線案内
装置を得るための手段を提供するものである。

すなわち、案内軸を挾んで、例えば上下に空気噴出面が
対向するように配置する時に、上側および下側の空気供
給系統を別々に独立させて設け、加圧空気の供給条件を
個別に調整し組立時の調整の誤差が実際に使用されても
影響を及ぼさないようにするものである。

また、空気噴出面を対向配置した案内装置は、案内軸上
を移動する可動体に載せる他の装置の重さに耐えるなど
の負荷容量が要求される。負荷容量は、空気噴出面を上
下に対向配置した案内装置についてみれば可動体上側の
上板および下側の下板と案内軸との隙間によって決定さ
れる。なお、空気噴出面を上下に対向配置した案内装置
では、上下それぞれの隙間の合計は常に一定となる。

案内軸と可動体との隙間に加圧空気が供給されると、可
動体は案内軸に対し浮き上がり、可動体とのバランスに
より隙間が決定される。

次に、負荷がかかると異なった隙間でバランスする。す
なわち、可動体の上側隙間により上向きの力が作用し、
下側隙間により下向きの力が作用する。

これに下向きに作用する力として可動体の自重と負荷が
加わることになる。この４つの力が釣り合うように案内
軸と可動体との空気が介在する隙間が決定される。ここ
において、下側空気噴出面の機能としては、許容される
負荷を小さくする方向に作用していることになる。しか
し、下側空気噴出面の目的としては、高精度の案内軸に
対向して上下における合計隙間を確保することにより、
安定して高精度の運動精度を保持することにあり必ず必
要な機構である。

いずれにしても、許容される負荷は設定される案内軸と
可動体との隙間の大きさで決定される。この隙間が、運
動精度向上のために小さく設定されるが、実際上は前述
のとおり組立に技能と時間が要求される。この解決のた
めに、運動精度が確保されるレベルで大きな隙間を許容
し、負荷に対しては上下の供給する空気圧力を変化させ
、負荷に応じようとするものである。すなわち、上側隙
間の空気圧力を下側隙間の空気圧力より、大きくするこ
とにより、負荷を大きくするものである。なお、左右方
向についても自重分収外について同一の考え方が適用で
きる。

「実施例」 従来からの金属製直線空気案内装置においては、案内軸
と可動体との隙間を小さくできる限界は１０μ−程度で
ある。これは、部品精度の点から、また使用時における
焼付防止の点からこの程度が限界となっている。したが
うて、運動精度も通常の状態σ使用においては、１００
龍当たり０．５μｍ程度である。これに対し、案内軸お
よび可動体をセラミック材とした空気直′ａ案内装置に
おいては、隙間を５μｍ程度まで小さくすることが可能
となり、運動精度も１００鶴当たりＯｏｌ　μ階以下が
達成されている。また、小さい隙間のために供給空気圧
力が同一の条件においては、大きな負荷容量が可能とな
る。以下、実施例について説明する。

第１図は静圧空気面′ｆＩＡ案内装置の全体構成の概要
を示し、符号ｌが案内軸、２が可動体である。

第２図は従来の空気供給源が一個所の場合の静圧空気直
線案内装置の断面図を示し、符号１０１が案内軸、１０
２が可動体である。空気供給管１０３より供給した加圧
空気は可動体１０２内に連ねて設けた流路１０４を経て
可動体１０２内周面の噴孔１０５より案内軸１０１と可
動体１０２との隙間に流入する。可動体１０２内周面の
上下および両側面の噴孔１０４とも同−空気供給−源で
ある空気供給管１０３に連通している。したがって、上
下左右の空気噴出面単位ごとの加圧空気の調整はできな
い。

第３図は本発明の静圧空気直線案内装置の断面を示す。

断面正方形状の案内軸ｌに可動体２を外嵌めする。可動
体２は上下板３・４を側板５・６にて挾持しボルト（図
示せず）にて螺締する。

案内軸ｌは　　　　５０酊×５０鶴　　長さ３５０ｍ＠
可動体２は　　　　９０鶴Ｘ９Ｇｍｍ　　　長さ　２（
ｈｎ移動ストロークは　１００龍である。

上板３・下板４・左側板５・右側板６には、それぞれ別
個の空気供給源より供給した加圧空気がフィルターＦ、
圧力コントロールＰＣより上板３・下板４・左側板５・
右側板６内に設けた流路７・８・９・１０を経て、内面
に穿設した噴孔１）・１２・１３・１４の別個の空気供
給系統より案内軸１と可動体２との隙間に加圧空気を供
給する。したがって、各噴孔１）・１２・１３・１４の
空気噴出単位面ごとに加圧空気の調整が可能である。

案内軸ｌおよび可動体２のセラミック材は純度９９％の
アルミナである。

設計条件としては、隙間５μ霞、負荷容量２０ｋｇ、圧
力４ｋｇ／ｃｍ”、流１）０ｆ／ｍ１ｎ（標準状、＄１
−１以下同じ）、運動真直度１００１−当たり０．１　
μｍとした。

設計仕様どおりの直線案内とするために、従来の静圧空
気直線案内装置では最終組立調整に８日間を要した。

これに対し、本発明の静圧空気直線室内装置では２日を
要した。

この時の隙間は、上下方向の合計隙間１２．３μ−１左
右は１０．２μｍである。

この状態で上下、左右の４個所からのＵｊ給−空気圧力
を４　ｋｇ　／　ｃｍ　”で一定とした場合（従来の静
圧空気直線案内装置）の結果は次のとおりであった。

運動真直度　０．０８　μｍ　／１００１負６；１８量
　　」１下４ｋｇ　　　　　左右２０ｋｇ流　　酎」１
下ＩＱｌ／ｗｉｎ　　左右５１／１ｕｒｎ計１５Ｉ／ｍ
ｒｎすなわち、負荷容量が小さく流星が多くなっている
。

これに対し、上側空気圧力３ｋＨ／ｃｍ”、下側空気圧
力’ｌ　ｋｇ　／　ｔｓ　２左右方向は両１）！すとも
４ｋｔｒ／ｃｒａ２とした（本発明の静圧空気直線案内
４Ａ置）。

この時の結果は次のとおりであった。

運動真直度　０．０７μＩｆ　／１００龍負荷容量　　
上下、左右とも２０ｋｇ 流　　量　　上下ｉ）＆／＋ｎｉｎ　　左右５１　／ｓ
ｉｎ　ａｔｉｔ　ｊ！　／ｍｉｎ流量が若干多くなって
いるが、運動真直度および負荷容量は確保された。

なお、上記の実施例では案内軸の断面は正方形状のちの
について述べたが、これに限定されるものでなく、Ｔ字
状、１字状あるいは円形状であってもよい。

「発明の効果」 本発明は、上述のように、案内軸および可動体にセラミ
ック材を用いた高精度の静圧空気直線案内装置が、従来
の同一の加圧空気供給源から空気噴出面に加圧空気を供
給する静圧空気直線案内装置に比較して短時間に高精度
で製作が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は静圧空気直線案内装置の全体構成の概要を示す
正面図、第２図は従来の静圧空気直線案内装置の縦断面
図、第３図は本発明の具体的一実施例の静圧空気直線案
内装置の縦断面図である。 １・・・案内軸 ２・・・可動体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）案内軸に可動体を外嵌めし、案内軸外周面と可動
   体内周面との間に可動体内周面より加圧空気を供給し、
   可動体を移動自在とした静圧空気直線案内装置において
   、案内軸および可動体をセラミック材で構成し、可動体
   内周面の空気噴出面単位ごとに独立して加圧空気を供給
   するようにしたことを特徴とする静圧空気直線案内装置