JPS6248252A - リニアガイド機構 - 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） この出願の発明は、高周波振動部材を垂直、水平方向に
振動できるようにガイド部材で支承し。

ガイド部材に非接触のま一移動可能なリニアガイド機構
に関する。

（従来技術） 従来よりの高周波振動部材を使用して、可動部材を非接
触の状態で支持する非接触軸受としてスクイズ空気軸受
が用いられている。今第７図、第８図を参照してこのス
クイズ軸受について説明する。第７図はこの軸受の原理
を図示する。

符号１は高周波により振動する高周波振動体で、その上
面に微少間隙３をおいて可動部としての浮上体２を４ｉ
！置する。高周波振動体１の表面を高周波振動させると
、この振動体と浮上体２とで形成する微少間隙３に存在
する空気膜に正圧が発生する。然して空％膜は成程度の
粘性を有しているために、高周波振動体ｌの振動周波数
を高く保つと、微少間隙３の周辺部に存在する空気膜の
微少間隙３への出入が拘束されるので、あたかも密閉し
た圧縮性流体に対して高周波を用いて体積変化をもたら
したと同様の状態を惹起する。

但しこの場合高周波振動体１の周波数が高すぎると、浮
上体２は慣性力のために追従できず、はとんど振動しな
くなる。又既にボイルの法則におい明示されているよう
に、密閉した圧縮性流体である空気等に高周波による体
積変化を起させると、変位に対する圧力発生状態が非線
形となり、その結果平均的な正圧が得られる。すなわち
第１図に図示の浮−ヒ体２は非接触状態で高周波振動体
１の上方に微少間隙３をおいて支持される。

上述のようなスクイズ空気軸受は圧電材料で形成した振
動子とこれを振動させる駆動源として電力アンプが必要
であるが、磁気軸受のように変位センサや制御回路を必
要としないから、駆動電気回路の規模が比較的小さく且
低コスト構成できるばかりか、軸受へのエネルギの供給
を電線によって行うことができるから、小形で簡単な構
成で間に合う等の長所を持っている。

上記の原理を採用したスクイズ空気軸受機構を第８図に
もとづき説明する。円板状に形成された一対の振動体４
．５と固定軸７との対向面間には、円筒状に形成された
複数の振動子６が軸７に嵌装されて円周方向に等間隔に
配化されスーｖ迫動体４，５には１円錐筒状に形成され
た振動面を有する軸受板８．９が一体に形成される。ロ
ータ１０は端部円錐部１０ａ、１０ｂと中央円筒部１０
ｃとよりなり、前記端部円錐部１０ａ。

１０ｂは前記軸受板８．９に対面するよう配設され、両
部材間に微少間隙１１．１２を構成する。

振動体４．５と共に振動板８，９が振動し１間隙ｔｔ、
ｔ２内に存在するスクイズ空気膜により、ロータ１０は
前記振動部材と非接触状態に支持されつ一回転する。

（発明の解決しようとする問題点） 」二連の従来例においては非接触状態のま〜ロータを回
転することは可能である。然し乍ら振動部材を所定方向
例えばリニア方向への移動は不可能である等の問題があ
った。又ボールベアリングを用いた軸受により、リニヤ
方向への移動を回旋とする構成もあるが、これらの軸受
は作動中発生する工９！耗粉やオイルミストのためクリ
ーンルーム等において用いることは不利である等の問題
点もあった。

（問題点を解決するための手段、作用）本発明において
はガイド部材に支承されてこのガイド部材に非接触状態
ま！リニア方向へ移動可能な構成を提供するものである
。すなわち、本発明の構成においては、可動部材である
高周波振動子部材を振動の節で押える構成を設けること
により、振動子とガイド部材との間に垂直、水平方向に
スクイズ空気膜を形成せしめ、可動部材をガイド部材に
対し非接触状態で浮上支持し、その部材がガイド部材に
沿って直線方向に運動できるように構成したリニアガイ
ドを提供する。

（実施例） 以下添付図面を参照として本発明に係る実施例を説明す
る。第１図、第２図、第３図は、その一実施例を図示す
る。ガイド部材例えば断面コ字状のレール１６内に上下
両端部に電極部２０　、２０を蒸着した振動体１７を嵌
挿させ、前記レール１６と振動体１７とで微少な間隙１
３，１４゜１５を形成するように配設する。電極部２０
に通電して振動体１７を圧電振動子として振動させれば
、矢印図示方向に垂直に振動が発生するが、圧電振動子
の材料として等方性のもの例えばジルコン・チタン酸鉛
（ＰＺＴ）系の材料を採用し、振動子の＋Ｏと厚さの比
をＷ／Ｔ　＞　１として形成すれば、この振動子は垂直
方向は勿論水平方向にも振動を発生させることができる
。

本実施例において上述の等方性の物質を採用して振動体
１７を形成し、上下、水平方向にそれぞれ＃ＩＫ動可能
となし、更に垂直、水平方向の共通な振動に対し節と考
えられる位置の振動体１７に支持柱１９．１９を固定し
これを支持板１８で連結する。振動体１７に振動を発生
させると、振動体１７とガイド部材であるレール１６と
の微少間隙１３．１４．１５に正圧が発生し、振動体１
７をレール１６に対し非接触状態に浮上支持する。

従って支持板１８等を用いて可動状態にある振動体１７
をガイｌ”　ｆｆｉ材のレール１６内で浮上させつ一１
直線方向に移動することができる（添付図面第４図参照
）６第５図は、一対の振動体２４をレール２３−Ｌでリ
ニア方向に移動させるように構成した別の実施例である
。中央部に仕！；７Ｊ壁２２を突設した断面逆Ｔ字型レ
ール２３の中央仕切壁２２の両側に沿ってリニア方向へ
移動できる一対の断面コ字状の高周波振動体２４を設け
る。一対の振動体２４の上面と下面にはそれぞれ電極部
２５ａ、２５ｂを蒸着する。前記振動体２４は前述のよ
うにジルコン、チタン酸鉛系の材料により構成され、そ
の巾と厚さの比は臀／Ｔ〉１に形成することは勿論であ
る。振動体２４が、電極２５に通電することにより垂直
、水平方向に振動する場合それらの節に当る位置にそれ
ぞれ突起ねじ部２７．２７で螺着した支持柱２６．２６
を断面コ字状の振動体２４の内側に装着し、これらの支
持柱に支持板２８を架設する。前記突起ねじ部２７．２
７は、それぞれ振動体２４．２４と支持柱２６．２６と
を螺着する。一対の振動体２４゜２４は電極ｉ’！’Ｒ
２５ａ、２５ｂの通電による垂直。

水平方向への振動作用により、支持柱２６．支持板２８
と共にガイド部材であるレール２３の上面、並に仕切壁
２２の側面との間に微少隙間を形成しつ覧浮」；シ、リ
ニア方向へ移動可能である。

次に圧電振動子材料として異方性のチタン酸鉛（ＰｂＴ
ｉＯ３）系セラミックスを使用し、振動子の巾と厚さの
比がＷ／Ｔ　＜　１である場合の一実施例を第６図に図
示する。断面逆Ｔ字状のレール３０の中央仕切壁３１の
両側にそれぞれ断面り字状縦振動体３２と断面コ字状横
振動体３３とを相対向して対をなすように配設し、それ
ぞれの振動体３２．３３の−Ｌ下面、側面等に電Ｊ４ｉ
３４ａｓ３４ｂ、３５ａ・３５ｂをノＮ７７する。振動
体３２．３３はそれぞれ１Ｆ、方性のチタン酸鉛系セラ
ミックス材より構成され、しかも［ＩＪと厚さの比はＷ
／ｌ　＜　１であるように形成されているから、それぞ
れ電極３４ａ・３４ｂ、３５ａ−３５ｂに通′ｌｔして
振動体３２．３３を振動せしめた際に、振動体３２は垂
直方向に、振動体３３は水平方向にそれぞれ振動するの
で、これらの振動体のうち振動体３２の東面方向の振動
の節に当る位ごにおいて支持柱３８の振動体３２に対面
する面３８ａに突起ねじ部３６の底部３６ａを固着し、
そのねじ部３６ｂが振動体３２の一側を貫通して底部３
６ａに螺合し、振動体３２は支持柱３８に固定される。

又振動体３３の水平方向の振動の節に当る位置に支柱３
８の振動体３３に対面する面３８ｂに突起ねじ部３７の
底部３７ａを固着し、そのねじ部３７ｂが振動体３３の
一側を貫通して底！￥［ｌ３７ａに螺合することにより
振動体３３は支持柱３８に固定される。尚一対の支持柱
３８．３８には支持板３９を架設する。相対向する一対
の振動体３２．３３の電極部３４ａ＊３４ｂ、３５ａ・
３５ｂにそれぞれ通電することにより高周波振動が惹起
され、レール３０の上面と中央仕切壁３１との間に微少
隙間を形成して振動体群は浮上し、支持柱３８．支持板
３９と共にレール３０上面を中央仕切壁３１に沿って移
動可能となる。

（発明の効果） 本発明においては、振動子部材を箇で押えることにより
振動子部材の垂直、水平方向への高周波振動を可能とな
したものであるから、振動子部材を振動させることによ
り、ガイド部材と振動子部材の間に微少隙間を形成して
振動子部材を浮上させて、ガイド部材と非接触状態でガ
イド部材に沿ってリニア方向に移動することを可能とな
した。従って通常のポールベアリングを採用した軸受に
おいて問題とされる摩耗による摩耗粉オイルミストの飛
散を防止に役立ち、塵埃等の異物をきらう特種な作業所
例えばクリーンルーム等における搬送用リニア軸受等と
して使用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るリニアガイド機構の一実施例の側
面図、第２図は第１図の平面図、第３図は第１図の縦断
面図、第４図は第１図の実施例の斜視図、第５図は本発
明に係る別の実施例の斜視図。第６図はも一つの実施例
の斜視図、第７図はスクイズ空気軸受の原理図、第８図
は従来例のスクイズ空気軸受の断面図。 ｌ・・・高周波振動体 ２・・・浮上体 ３・・・微少間隙 １３・・・隙　間 工４・・・　／１ １５・・・　　ｌ！ １６・・・レール １７・・・振動体 １８・・・支持板 １９・・・支持柱 ２０・・・電極部 ２２・・・中央仕切壁 ２３・・・レール ２４・・・コ字状振動体 ２５ａ、２５ｂ＝”＠極部 ２６・・・支持柱 ２７・・・突起ねじ部 ２８・・・支持板 ３０・・・レール ３１・・・中央仕切壁 ３２・・・Ｌ字状振動体 ３３・・・コ字状振動体 ３４ａ、３４ｂ−・電極部 ３５ａ、３５ｂ・・Ｔｔｊ極部 ３６・・・突起ねじ部 ３７・・・突起ねじ部 ３８・・・支持柱 ３９・・・支持板 特許出願人　　コパル電子株式会社 代理人　弁理士　　小　　林　　　　栄第　　１　　図 ＩＩ　３　図 曇りし−Ｉし 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガイド部材とガイド部材に支持されてリニア方向に
   移動可能な可動部材を有する機構において、可動部材で
   ある振動体の所定の面に電極部を構成し、振動体の電極
   部による垂直、水平方向の振動の節を押える部材を設け
   、振動体の振動作用によりガイド部材との隙間に生じる
   空気圧力で振動子を浮上せしめてリニア方向に移動可能
   となしたことを特徴とするリニアガイド機構。 ２、断面コ字状のガイド部材の凹部に嵌挿された振動体
   の振動の節に支持柱を設けこの支持柱に支持板を連結し
   てなる特許請求の範囲第１項に記載のリニアガイド機構
   。 ３、ガイド部材の中央仕切壁をはさんでガイド部材の両
   側上面に接するように設けた一対の振動体の上・下面に
   電極を形成し、これらの振動体の垂直、水平方向の振動
   の節に設けた部材により振動体内側に位置する、一対の
   支持柱と振動体とをそれぞれ連結し、一対の支持柱に支
   持板を架設した特許請求の範囲第１項に記載のリニアガ
   イド機構。 ４、振動体の振動の節部に設けた突起ねじにより振動体
   と支持柱とを螺着した特許請求の範囲第３項に記載のリ
   ニアガイド機構。 ５、ガイド部材の中央仕切壁の一側に対面し長手方向に
   のびた壁面と両側壁面よりなるコ字状第１振動体の長手
   方向壁面と両側壁面の端部とに電極部を形成し、コ字状
   第１振動体の長手方向の壁面と対向するようにその一対
   の両側壁面間に設けたＬ字状第２振動体の上面とそのガ
   イド部材に接する面に電極部を形成し、前記第１、第２
   振動体で形成する空隙部に配設した支持柱の一側面と第
   １振動子の両側壁面の一つとを第１振動体の水平振動の
   節部に設けた部材で連結し、支持柱の他の側面と第２振
   動体の立設壁面とを第２振動体の垂直方向の振動の節部
   に設けた部材で連結してなり、ガイド部中央仕切壁の他
   側に配設した前記と同一構成を有する第１、第２振動体
   とを支持柱、支持板により連結した特許請求の範囲第１
   項に記載のリニアガイド機構。 ６、水平方向並に垂直方向の振動の節部に設けた部材は
   突起ねじ部である特許請求の範囲第５項に記載のリニア
   ガイド機構。 ７、圧電振動子の材料として等方性のジルコン、チタン
   酸鉛（ＰＺＴ）系を用い振動子の巾と厚さの比をＷ／Ｔ
   ＞１となした特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、
   第４項にそれぞれ記載のリニアガイド機構。 ８、圧電振動子材料として異方性チタン酸鉛系セラミッ
   クスを使用し、振動子の巾と厚さの比をＷ／Ｔ＜１とな
   した特許請求の範囲第５項に記載のリニアガイド機構。