KR20140133902A - 직동 부상 장치 - Google Patents

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Abstract

직동 부상 장치의 일 형태인 에어 슬라이드 장치(1)는, 각기둥형의 슬라이드 축(2)과, 슬라이드 축(2)의 각 지지 대상(21)과 대향하는 평면 형상의 정압 기체 베어링면(31A~31D)을 가지는 틀 형상의 슬라이더(3)를 가지고 있다. 슬라이더(3)는, 각 정압 기체 베어링면(31A~31D)을 형성하는 다공질층(32A~32D)의 뒤편에, 슬라이드 축(2)의 각 지지 대상면(21)의 테두리를 따른 패턴의 급기 홈을 포함하는 급기로(33A~33D)를 가지고 있다. 이것에 의해, 보다 정밀도가 높은 직선 안내를 실현할 수 있는 직동 부상 장치를 실현할 수 있다.

Description

직동 부상 장치{DIRECT LEVITATION DEVICE}
본 발명은, 정압 기체 베어링을 이용하고, 슬라이더를, 슬라이드 축으로부터 부상시키면서, 슬라이드 축에 대해 축심 방향으로 상대적으로 비접촉으로 이동시키는 직동(直動) 부상 장치에 관한 것이고, 특히, 보다 정밀도가 높은 직선 안내를 실현 가능한 급기(給氣) 경로의 구조에 관한 것이다.
각기둥 형상의 슬라이드 축(고정체)의 축심 방향을 따라서, 이 슬라이드 축의 외주면을 둘러싸도록 배치된 슬라이더(이동체)를 안내하는 에어 슬라이드 장치(직동 부상 장치)로서, 진공 챔버 내에서 반도체 등을 반송하기 위해 사용되는 특허 문헌 1에 기재된 안내 장치가 알려져 있다.
이 안내 장치는, 4개의 평면 형상의 안내면을 외주(外周)에 가지는 각기둥 형상의 슬라이드 축과, 슬라이드 축의 각 안내면에 대향하는 운동면을 내주(內周)에 가지는 통 형상의 슬라이더를 가지고 있다.
슬라이드 축의 4개의 안내면에는, 각각, 슬라이드 축의 축심 방향(슬라이더의 이동 방향)을 따라서 에어 패드가 설치되어 있고, 슬라이드 축의 내부에는, 모든 에어 패드에 연결되는 공통의 압축 기체 공급 유로가 형성되어 있다. 또, 슬라이드 축 4개의 안내면에는, 각각, 에어 패드의 주위를 둘러싸도록, 공급된 압축 기체를 회수하기 위한 고리 형상의 회수 홈이 형성되어 있고, 슬라이드 축의 내부에는, 회수 홈에 연결되는 배기로가 형성되어 있다.
이러한 구성에서, 슬라이드 축의 공급 유로에 압축 기체가 공급되면, 슬라이드 축 4개의 안내면의 에어 패드로부터 압축 기체가 같은 압력으로 분출하여 슬라이드 축의 외주면(4개의 안내면)과 슬라이더의 내주면(4개의 운동면)과의 사이에 공기층이 형성되어, 슬라이더가, 슬라이드 축으로부터 부상한 상태로, 슬라이드 축의 축심 방향을 따라서 이동 가능하게 된다. 또, 슬라이드 축의 각 안내면 상의 에어 패드로부터 분출한 압축 기체는, 각각의 에어 패드를 둘러싸는 회수 홈에 의해 회수되기 때문에, 슬라이드 축의 안내면과 슬라이더의 운동면과의 사이에서 누출되지 않고, 슬라이드 축 내의 배기로를 통하여 진공 챔버의 외부로 배기된다.
일본 공개특허공보 2011－247405호
특허 문헌 1에 기재된 안내 장치의 슬라이드 축의 안내면에는, 에어 패드가, 슬라이드 축의 축심 방향을 따른 중심선을 포함하는 중앙 영역 부근에만 부착되어 있고, 슬라이드 축 폭 방향의 단부(端部) 부근에는 부착되어 있지 않다. 이 때문에, 압축 기체가, 슬라이드 축의 안내면 및 슬라이더 운동면의, 폭 방향 양단부 부근에까지 고루 미치지 않을 가능성이 있다. 따라서, 슬라이드 축의 안내면과 슬라이더의 운동면과의 빈틈 내의 압력은, 슬라이드 축의 폭 방향에 있어서, 에어 패드가 위치하는 중앙 영역으로부터 슬라이드 축 운동면의 양단에 가까워질수록 저하하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 압력 구배가 생긴 경우, 예를 들면 슬라이드 축 또는 슬라이더가 충격 등의 하중 변동을 받았을 때, 슬라이드 축의 축심 주위로 슬라이더와 슬라이드 축이 상대적으로 요동할 가능성이 있다.
또, 특허 문헌 1에 기재된 안내 장치에 있어서는, 구조상, 압축 기체가, 슬라이드 축의 안내면 및 슬라이더의 운동면의, 축심 방향 양단부 부근에까지 고루 미치지 않을 가능성이 있다. 이 때문에, 슬라이드 축이 굴곡 하중을 받았을 경우, 슬라이드 축이 휘어, 슬라이더의 직진도(直進度)가 저하할 가능성이 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 보다 정밀도가 높은 직선 안내를 실현할 수 있는 직동 부상 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 에어 슬라이드 장치는,
축심 방향을 따른 복수의 측면을 가지는 각기둥형의 슬라이드 축과,
상기 슬라이드 축의 축심 주위로 상기 슬라이드 축을 둘러싸고, 상기 슬라이드 축의 상기 각 측면에 대향하는 내벽면을 가지며, 상기 슬라이드 축에 대하여, 상기 축심 방향을 따라서 상대적으로 이동하는 슬라이더를 구비하고,
상기 슬라이드 축의 측면 및 상기 슬라이더의 내벽면 중, 어느 한쪽 면은, 당해 면에 대향하는 다른 쪽 면을 지지 대상면으로 하여 비접촉으로 지지하는 정압 기체 베어링면(aerostatic bearing surfaces)을 포함하며,
상기 슬라이드 축 및 상기 슬라이더 중, 상기 정압 기체 베어링면을 가지는 한쪽 부품은,
상기 각 지지 대상면측을 향하게 되고, 상기 정압 기체 베어링면으로부터 상기 각 지지 대상면을 향하여 분출되는 압축 기체가 공급되는 급기 홈이, 상기 정압 기체 베어링면의 테두리를 따른 패턴으로 형성된 홈 형성면을 가지는 베이스재와,
상기 베이스재의 상기 홈 형성면에 적층되어, 상기 정압 기체 베어링면을 형성하는 다공질층을 가진다.
본 발명에 의하면, 각기둥 형상의 슬라이드 축의 각 측면, 또는 슬라이더의 슬라이드 축의 각 측면에 대향하는 내벽면이, 그 외주영역에 충분한 부력을 받기 때문에, 슬라이더 또는 슬라이드 축의 축심 주위의 요동을 방지할 수 있음과 함께, 슬라이드 축의 모멘트 강성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 보다 고정밀의 직선 안내를 실현할 수 있다.
도 1(A)는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 에어 슬라이드 장치(1)의 외관도이며, 도 1(B)는, 도 1(A)에 나타내는 에어 슬라이드 장치(1)의 A－A단면도이다.
도 2(A)는, 슬라이더(3)의 외관도이며, 도 2(B)는, 도 2(A)에 나타내는 슬라이더(3)의 B－B단면도이다.
도 3(A) 및 도 3(B)는, 슬라이더(3)에서 대향 배치되는 2매의 플레이트(30B, 30D)의 정면도 및 하면도이고, 도 3(C) 및 도 3(D)는, 도 3(A)에 나타내는 플레이트(30B, 30D)의 C－C단면도 및 D－D단면도이다.
도 4(A) 및 도 4(B)는, 슬라이더(3)에서 대향 배치되는 다른 2매의 플레이트(30A, 30C) 중, 한쪽 플레이트(30A)의 정면도 및 배면도이며, 도 4(C), 도 4(D) 및 도 4(E)는, 도 4(A)에 나타내는 플레이트(30A)의 E－E단면도, F－F단면도 및 G－G단면도이다.
도 5(A)는, 슬라이더(3)에서 대향 배치되는 다른 2매의 플레이트(30A, 30C) 중, 다른 쪽 플레이트(30C)의 정면도이며, 도 5(B), 도 5(C) 및 도 5(D)는, 도 5(A)에 나타내는 플레이트(30A)의 H－H단면도, I－I단면도 및 J－J단면도이다.
도 6은, 슬라이드 축(2)이 받는 부력을 설명하기 위한 도이다.
이하에, 본 발명의 일실시의 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 본 실시의 형태에 따른 에어 슬라이드 장치(1)의 구성에 대하여 설명한다. 여기에서는, 고정밀도 위치 결정이 요구되는 반도체 실장 장치 등의 고정밀도 위치 결정 장치의 Z축 가동 기구로서 이용되는 에어 슬라이드 장치(1)를 일례로 들고, 고정된 슬라이더(3)에 의해 슬라이드 축(2)이 그 길이방향으로 직선 안내되는 구성에 대해 설명한다.
도 1(A)는, 본 실시의 형태에 따른 에어 슬라이드 장치(1)의 외관도이며, 도 1(B)는, 이 에어 슬라이드 장치(1)의 A－A단면도이다. 또, 도 2(A)는, 이 에어 슬라이드 장치(1)를 구성하는 슬라이더(3)의 외관도이며, 도 2(B)는, 이 슬라이더(3)의 B－B단면도이다. 또한, 편의상, 도 1(A)에서, 슬라이드 축(2)의 길이방향을 z, 슬라이드 축(2)의 가로 폭 및 세로 폭 방향을 x 및 y로 하는 직교좌표계를 정의하고, 다른 도면의 설명에서도, 적절히, 이 좌표계를 이용한다.
도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에 따른 에어 슬라이드 장치(1)는, 고정밀도 위치 결정 장치의 Z축 등에 고정되는 슬라이더(3)와, 슬라이더(3)에 의해 바깥 둘레(21)가 비접촉으로 지지되어 슬라이더(3)의 축심(Z)을 따라서(즉 z방향으로) 안내되는 슬라이드 축(2)을 구비하고 있다.
슬라이드 축(2)은, 요구되는 이동거리에 따른 길이의 사각기둥 형상을 가지고 있고, 슬라이더(3)의 축심(Z)을 따른 4개의 측면(21)(중, 2면은 도시하지 않음)이, 슬라이더(3)에 의해 비접촉 지지되어 가이드되는 면(이하, 지지 대상면)(21)을 형성하고 있다. 또, 고정밀도 위치 결정 장치의 용도에 따라, 슬라이드 축(2)의 한쪽 단면(端面)(22)에는, 예를 들면, 워크를 척(chuck)하는 흡착 콜릿(collet)용의 홀더를 고정하기 위한 나사구멍(25) 및 흡착 콜릿 내를 감압하는 진공 펌프로부터의 흡인관을 통과시키기 위한 흡인로(24)의 개구 등이 형성된다.
한편, 슬라이더(3)는, 슬라이드 축(2)의 축심(Z) 주위로 슬라이드 축(2)을 둘러싸도록, 슬라이드 축(2)의 각 지지 대상면(21)과 대향하는 평면 형상의 내벽면(31A~31D)을 가지는 틀 형상을 가지고 있고, 각 내벽면(31A~31D)이, 기체층을 사이에 두고 슬라이드 축(2)의 지지 대상면(21)과 소정의 빈틈(d)으로 대향하는 평면 형상의 정압 기체 베어링면(31A~31D)을 형성하고 있다. 이 슬라이더(3)는, 통기성을 가지는 다공질층(32A~32D)과 그 뒤편에 위치하는 급기로(33A~33D)를 가지는 이하의 2조의 플레이트(합계 4매의 플레이트) (30A~30D)를, 각 조(組)의 플레이트의 다공질층(32A와 32C, 32B와 32D)이 서로 마주 보도록 조합하여 복수의 육각구멍 붙이 볼트(37)로 고정함으로써 형성된다.
2조의 플레이트(30A~30D) 중, 한쪽 조를 구성하는 2매의 플레이트(30B, 30D)는, 동일한 구조를 가지는 것이고, 슬라이드 축(2)의 가로 폭 치수에 따라 간격을 두고 대향 배치된다. 도 3(A) 및 도 3(B)는, 대향하여 배치되는 2매의 플레이트(30B, 30D)의 정면도 및 하면도이며, 도 3(C) 및 도 3(D)는, 도 3(A)에 나타내는 플레이트(30B, 30D)의 C－C단면도 및 D－D단면도이다.
도시하는 바와 같이, 플레이트(30B, 30D)는, 각각, 4각 형상으로 성형(成形)된 백 메탈(back metal, 베이스재)(34)과, 백 메탈(34)의 한쪽 면(다공질층 형성면)(343) 전체에 적층된 다공질층(32B, 32D)을 가지고 있다.
백 메탈(34)에는, 대향 배치되는 다른 2매의 플레이트(30A, 30C) 측으로 향해지는 양측의 측면(341)을 관통한 복수의 볼트 삽입 구멍(342)이 형성되어 있다. 이들 볼트 삽입 구멍(342)에는, 플레이트(30A)의 후술하는 볼트구멍(359)을 통하여 육각구멍 붙이 볼트(37)가 삽입된다.
또, 백 메탈(34)의 다공질층 형성면(343)에는, 다공질층(32B, 32D) 뒤편에 위치하는 급기로(33B, 33D)가 형성되어 있다. 이 급기로(33B, 33D)는, 백 메탈 외형의 대칭선(z방향 대칭선(O1)과, y방향 대칭선(O2))에 관하여 대칭인 패턴을 가지고 있고, 백 메탈(34)의 다공질층 형성면(343)의 4개의 모서리 영역(3431)을 통과하는 급기 홈(331)과, 이 급기 홈(331)과 연결되며, y방향 양측의 측면(341)에서 개구한 통기 홈(332)을 포함하고 있다. 본 실시의 형태에 있어서는, 급기 홈(331)은, 백 메탈(34)의 다공질층 형성면(343)의 바깥 테두리를 따라서, 백 메탈(34)의 다공질층 형성면(343)의 중앙 영역(3432)을 둘러싸는 바깥둘레 영역(3433)(백 메탈(34)의 테두리로부터 소정 폭의 띠 형상의 영역) 내에 형성되어 있고(즉, 대향하는 슬라이드 축(2)의 지지 대상면(21)의 테두리를 따라서 형성되어 있음), 통기 홈(332)은, 이 급기 홈(331)과 교차하도록, 백 메탈 외형의 y방향 대칭선(O2) 상에 형성되어 있다.
백 메탈(34)의 다공질층 형성면(343) 전체에 다공질층(32B, 32D)이 적층됨으로써, 이 다공질층(32B, 32D)의 뒤편에는, 한쪽 측면(341) 측의 통기 홈(332)의 개구로부터, 백 메탈(34)의 다공질층 형성면(343)의 바깥 테두리를 따른 급기 홈(331)을 통하여, 다른 쪽 측면(341) 측의 통기 홈(332)의 개구까지 연결되는 압축 기체의 유로가 형성된다. 그리고, 다공질층(32B, 32D)의 표면(31B, 31D)은, 이 유로를 통하여 공급되는 압축 기체를 분출하는 정압 기체 베어링면(31B, 31D)을 형성한다.
2조의 플레이트(30A~30D) 중, 다른 쪽 조를 구성하는 2매의 플레이트(30A, 30C)는, 한쪽 조의 플레이트(30B, 30D)를 그 양측의 측면(341) 측으로부터 사이에 끼우도록, 슬라이드 축(2)의 세로 폭 치수에 따라 간격을 두고 대향 배치된다.
도 4(A) 및 도 4(B)는, 대향하여 배치되는 다른 2매의 플레이트(30A, 30C) 중, 한쪽 플레이트(30A)의 정면도 및 배면도이며, 도 4(C), 도 4(D) 및 도 4(E)는, 도 4(A)에 나타내는 플레이트(30A)의 E－E단면도, F－F단면도 및 G－G단면도이다.
도시하는 바와 같이, 다른 2매의 플레이트(30A, 30C) 중, 한쪽 플레이트(30A)는, 4각 형상으로 성형된 스틸판 등의 백 메탈(베이스재) (35)과, 백 메탈(35)의 한쪽 면(다공질층 형성면)(353)에 적층된 다공질층(32A)을 가지고 있다.
백 메탈(35)의 다공질층 형성면(353)에는, z방향을 따른 양측 테두리(351)로부터 각각 플레이트(30B, 30D)의 판 두께 정도의 띠 형상 영역(플레이트 부착 영역)(354)을 남기고 오목부(355)가 형성되어 있다. 오목부(355)에는 다공질층(32A)이 배치되고, 이 오목부(355) 양측의 플레이트 부착 영역(354)에는, 대향 배치된 한쪽 조의 플레이트(30B, 30D)의 한쪽 측면(341)이 위치하게 된다.
이 오목부(355)의 바닥면에는, 다공질층(32A) 뒤편에 위치하는 급기로(33A)가 형성되어 있다. 이 급기로(33A)는, 백 메탈 외형의 대칭선(z방향 대칭선(O3)과 x방향 대칭선(O4))에 관하여 대칭인 패턴을 가지고 있고, 오목부(355)의 바닥면(3554)의 4개의 모서리 영역(3551)을 통과하는 급기 홈(333)과, 이 급기 홈(333)에 연결되며, x방향으로 연장하여 플레이트 부착 영역(354) 내에까지 도달한 통기 홈(334)을 포함하고 있다. 본 실시의 형태에 있어서는, 급기 홈(333)은, 오목부(355)의 바닥면 외형을 따라서, 오목부(355)의 바닥면(3554)의 중앙 영역(3552)을 둘러싸는 바깥둘레 영역(3553)(오목부(355)의 바닥면(3554)의 윤곽선으로부터 소정 폭의 띠 형상 영역) 내에 형성되어 있고(즉, 대향하는 슬라이드 축(2)의 지지 대상면(21)의 테두리를 따라 형성되어 있음), 통기 홈(334)은, 급기 홈(333)과 교차하도록, 백 메탈 외형의 x방향 대칭선(O4) 상에 형성되어 있다.
그리고, 백 메탈(35)의 다른 쪽 면(356)에는, 통기 홈(334)을 통하여 급기 홈(333)으로 연결되는 급기구(357)가 형성되어 있다.
백 메탈(35)의 다공질층 형성면(353) 측의 오목부(355)에 다공질층(32A)이 적층됨으로써, 이 다공질층(32A)의 뒤편에는, 백 메탈(35)의 다른 쪽 면(356)의 중앙부에 위치하는 급기구(357)로부터, 백 메탈(35)의 오목부(355)의 바닥면 외형을 따른 급기 홈(333)을 통하여, 플레이트 부착 영역(354) 내의 통기 홈 단부(3341)까지 연결되는 압축 기체의 유로가 형성된다. 그리고, 다공질층(32A)의 표면(31A)은, 이 유로를 통하여 공급되는 압축 기체를 분출하는 정압 기체 베어링면(31A)을 형성한다.
또, 백 메탈(35)의 다른 쪽 면(356)에는, 플레이트 부착 영역(354)에 위치되는 플레이트(30B, 30D)의 한쪽 측면(341)의 볼트 삽입 구멍(342)에 대응하는 위치에 각각 볼트구멍(359)이 형성되어 있다.
도 5(A)는, 대향하여 배치되는 다른 플레이트(30A, 30C) 중, 다른 쪽 플레이트(30C)의 정면도이며, 도 5(B), 도 5(C) 및 도 5(D)는, 도 5(A)에 나타내는 플레이트(30C)의 H－H단면도, I－I단면도 및 J－J단면도이다.
도시하는 바와 같이, 다른 2매의 플레이트(30A, 30C) 중, 다른 쪽 플레이트(30C)는, 4각 형상으로 성형된 스틸판 등의 백 메탈(베이스재) (36)과 백 메탈(36)의 한쪽 면(다공질층 형성면) (363)에 적층된 다공질층(32C)을 가지고 있다.
백 메탈(36)의 다공질층 형성면(363)은, 한쪽 플레이트(30A)와 동일한 표면 형상을 가지고 있다. 구체적으로는, 백 메탈(36)의 다공질층 형성면(363)에는, z방향을 따른 양측 테두리(361)로부터 각각 플레이트(30B, 30D)의 판 두께 정도의 띠 형상 영역(플레이트 부착 영역) (364)을 남기고, 다공질층(32C)이 배치되는 오목부(365)가 형성되어 있으며, 이 오목부(365)의 바닥면에, 다공질층(32C)의 뒤편에 위치하는 급기로(33C)가 형성되어 있다. 이 급기로(33C)는, 백 메탈 외형의 대칭선(z방향 대칭선(O5)과 x방향 대칭선(O6))에 관하여 대칭인 패턴을 가지고 있고, 오목부(365)의 바닥면의 4개의 모서리 영역을 통과하는 급기 홈(335)과, 이 급기 홈(335)에 연결되며, 플레이트 부착 영역(364) 내에까지 도달한 통기 홈(336)을 포함하고 있다. 본 실시의 형태에 있어서는, 급기 홈(335)은, 백 메탈(36)의 다공질층 형성면(363)의 오목부(365)의 바닥면 외형을 따라서, 이 오목부(365)의 바닥면(3655)의 중앙 영역(3652)을 둘러싸는 바깥둘레 영역(3653)(오목부(365)의 바닥면(3655)의 윤곽선으로부터 소정 폭의 띠 형상 영역) 내에 형성되어 있고(즉, 대향하는 슬라이드 축(2)의 지지 대상면(21)의 테두리를 따라서 형성되어 있음), 통기 홈(336)은, 이 급기 홈(335)과 교차하도록, 백 메탈 외형의 x방향 대칭선(O6) 상에 형성되어 있다.
백 메탈(36)의 다공질층 형성면(363) 측의 오목부(365)에 다공질층(32C)이 적층됨으로써, 이 다공질층(32C)의 뒤편에는, 플레이트 부착 영역(364)의 통기 홈 단부(3361)로부터, 백 메탈(36)의 오목부(365)의 바닥면 외형을 따른 급기 홈(336)에 연결되는 압축 기체의 유로가 형성된다. 그리고, 다공질층(32C)의 표면(31C)은, 이 유로를 통하여 공급되는 압축 기체를 분출하는 정압 기체 베어링면(31C)을 형성한다.
또, 백 메탈(36)의 플레이트 부착 영역(364)에는, 이 플레이트 부착 영역(364)에 위치되는 플레이트(30B, 30D)의 다른 쪽 측면(341)의 볼트 삽입 구멍(342)에 대응하는 위치에 각각 복수의 나사구멍(369)이 형성되어 있다.
슬라이더(3)는, 이러한 4매의 플레이트(30A~30D)를, 이하와 같이 조립함으로써 작성된다.
2매의 플레이트(30B, 30D)를, 다공질층(32B, 32D)이 서로 마주 보도록 대향시킨 상태에서 플레이트(30C) 양측의 플레이트 부착 영역(364) 상에 한 매씩 배치한다. 이때, 플레이트(30B, 30D)의 다른 쪽 측면(341)의 볼트 삽입 구멍(342)을 플레이트(30C)의 플레이트 부착 영역(364)의 나사구멍(369)에 위치 맞춤시킴으로써, 플레이트(30B, 30D)의 다른 쪽 측면(341)에서의 통기 홈(332)의 개구가 플레이트(30C)의 플레이트 부착 영역(364)의 통기 홈 단부(3361)에 연결된다.
또한, 플레이트(30A)를, 그 플레이트 부착 영역(354)이 2매의 플레이트(30B, 30D)의 다른 쪽 측면(341)에 접촉하도록, 2매의 플레이트(30B, 30D)의 한쪽 측면(341) 상에 배치한다. 이때, 플레이트(30A)의 양측 플레이트 부착 영역(354)의 볼트구멍(359)을 플레이트(30B, 30D)의 한쪽 측면(341)의 볼트 삽입 구멍(342)에 위치맞춤시킴으로써, 플레이트(30B, 30D)의 한쪽 측면(341)에서의 통기 홈(332)의 개구가 플레이트(30D)의 플레이트 부착 영역(354)의 통기 홈 단부(3341)에 연결된다.
이것에 의해, 4매의 플레이트(30A~30D)의 급기로(33A~33D)는, 도 1(A)에 파선으로 나타내는 바와 같이 서로 연결된다. 이 상태에서, 플레이트(30A)의 볼트 구멍(359)으로부터 플레이트(30B, 30D)의 볼트 삽입 구멍(342)에 각각 육각구멍 붙이 볼트(37)를 삽입하고, 이들 육각구멍 붙이 볼트(37)의 나사부를 플레이트(30C)의 나사구멍(369)에 체결한다. 이것에 의해, 4매의 플레이트(30A~30D)가 틀 형상으로 고정되고, 슬라이더(3)가 완성된다. 이와 같이 하여 제작되는 틀 형상의 슬라이더(3)와 사각기둥 형상의 슬라이드 축(2)과 조합함으로써, 슬라이더(3)의 축심(Z) 주위의 슬라이드 축(2)의 회전을 방지할 수 있는 에어 슬라이드 장치(1)가 제작된다.
그리고, 이러한 슬라이더(3)에 의하면, 1매의 플레이트(30A)의 급기구(357)에 연결된 펌프의 급기관으로부터 압축 기체가 공급되면, 압축 기체가, 4매의 플레이트(30A~30D)의 다공질층(32A~32D) 뒤편의 급기로(33A~33D) 전체에 두루 미치고, 4매의 플레이트(30A~30D)의 다공질층(32A~32D) 내의 미세 구멍을 통하여 정압 공기 베어링면(31A~31D) 전체로부터 분출한다.
여기서, 다공질층(32A~32D) 뒤편에는, 슬라이드 축(2)의 각 지지 대상면(21)의 테두리를 따른 패턴의 급기 홈(331, 333, 335)이 존재하고 있기 때문에, 슬라이더(3)의 정압 공기 베어링면(31A~31D)과, 슬라이더(3) 내에 삽입된 슬라이드 축(2)의 각 지지 대상면(21)과의 빈틈 내의 압력은, 급기 홈(331, 333, 335)이 존재하지 않는 영역보다, 급기 홈(331, 333, 335) 상의 영역, 즉, 슬라이드 축(2)의 지지 대상면(21)의 바깥둘레 영역에서 높아진다. 이 때문에, 도 6(B)에 나타내는 바와 같이, xy면 내에서는, 슬라이드 축(2)의 지지 대상면(21)의 양단부(슬라이드 축(2)의 가로 폭 및 세로 폭의 양단부)가 충분한 부력에 의해 지지된다. 이 때문에, 슬라이드 축(2)이 충격 등의 하중 변동을 받은 경우라도, 슬라이드 축(2)의 축심 주위의 요동을 방지할 수 있다. 또, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 슬라이드 축(2)의 축심 상의 2개소의 위치에서, 슬라이드 축(2)의 외주 전체 둘레에 걸친 띠 형상 영역(60, 61)에 충분한 부력을 받기 때문에, 슬라이드 축(2)의 모멘트 강성이 향상된다. 이 때문에, 슬라이드 축(2)의 직진도의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 정압 기체 베어링면(31A~31D) 전체로부터 압축 기체가 분출하기 때문에, 슬라이드 축(2)의 각 지지 대상면(21)과 슬라이더(3)의 정압 기체 베어링면(31A~31D)과의 빈틈 내의 압력 분포가, 슬라이드 축의 안내면의 중앙 영역에만 에어 패드가 설치되어 있는 종래의 안내 장치보다 균일화된다. 이 때문에, 슬라이드 축(2)의 부상 안정성이 향상된다. 따라서, 본 실시의 형태에 따른 에어 슬라이드 장치(1)에 의하면, 슬라이드 축(2)의 보다 정밀도가 높은 직선 안내를 실현할 수 있다.
또, 4매의 플레이트(30A~30D)의 조립에 의해, 4매의 플레이트(30A~30D)의 다공질층(32A~32D) 뒤편의 급기 홈(331, 333, 335)이 통기 홈(332, 334, 336)에 의해 서로 연결되기 때문에, 압축 기체를 공급하기 위한 급기구(357)는 1매의 플레이트(30A)에 1개소 설치되어 있으면 충분하다. 이 때문에, 펌프로부터 복수의 급기관을 둘 필요가 없기 때문에, 급기관과 다른 부품과의 간섭 등이 생기기 어려워, 조립시의 조정이 용이하게 된다.
한편, 본 실시의 형태에 있어서는, 슬라이더(3)를 고정하고, 그 축심(Z)을 따라서 슬라이드 축(2)을 안내하는 경우에 대해 설명했지만, 슬라이드 축(2)을 고정하고, 그 길이방향(z)으로 슬라이더(3)를 안내하도록 해도 좋다. 이와 같이 한 경우에는, 슬라이더(3)의 정밀도가 높은 직선 안내를 실현할 수 있다.
또, 반도체 실장 장치 등의 고정밀도 위치 결정 장치의 Z축 가동 기구로서 이용되는 에어 슬라이드 장치(1)를 예로 들었지만, 본 실시의 형태에 따른 에어 슬라이드 장치(1)의 용도는, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 검사 장치 등의 스테이지 이동 기구와 같은 정밀도가 높은 직선 안내가 요구되는 다른 장치의 이동 기구로 해도 적용 가능하다.
또, 본 실시의 형태에 있어서는, 2매의 플레이트(30B, 30D)의 백 메탈(34)의 다공질층 형성면(343)의 바깥둘레 영역에 급기 홈(331)을 형성하고 있지만, 슬라이더(3)의 사이즈에 따라서는, 급기 홈(331)에 둘러싸인 중앙 영역 내에, 급기 홈(331) 또는 통기 홈(332)에 연결되는 급기 홈을 더 형성해도 좋다. 다른 2매의 플레이트(30A, 30C)에 대해서도 마찬가지이다.
또, 본 실시의 형태에 있어서는, 2매의 플레이트(30B, 30D)의 백 메탈(34)의 다공질층 형성면(343)에, 급기 홈(331)과 교차하고, 백 메탈(34)의 양측 측면(341)에서 개구하는 통기 홈(332)을 형성하고 있지만, 이 통기 홈(332)을 대신하여, 급기 홈(331)과 교차하는 관통 구멍을, 백 메탈(34)의 한쪽 측면(341)으로부터 다른 쪽 측면(341)을 향하여 형성해도 좋다. 다소 위치 엇갈림이 생겨도, 이 관통 구멍과 다른 2매의 플레이트(30A, 30C)의 후술하는 통기 홈 단부(3341, 3361)에 연결되도록, 플레이트(30B, 30D)의 양측 측면(341)에, 이 관통 구멍의 개구를 통과하는 적당한 길이의 홈을 형성해도 좋고, 다른 2매의 플레이트(30A, 30D)의 플레이트 부착 영역(354, 364)에, 통기 홈 단부(3341, 3361)와 z방향으로 교차하는 적당한 길이의 홈을 형성해도 좋다.
또, 본 실시의 형태에 있어서는, 4개의 측면(21)을 지지 대상면으로 하는 사각기둥 형상의 슬라이드 축(2)을 이용하고 있지만, 슬라이드 축(2)은, 사각형 이외의 다각형을 단면(斷面)으로 하는 다각 기둥 형상이라도 좋다. 이 경우, 슬라이드 축(2) 주위를 둘러싸는 슬라이더(3)의 형상은, 슬라이드 축(2)의 단면 형상에 대응하는 테두리 형상으로 하면 좋다.
또, 본 실시의 형태에 있어서는, 슬라이드 축(2)의 각 측면(21)을 지지 대상면으로 하고, 슬라이드 축(2)의 축심(Z) 주위로 슬라이드 축(2)을 둘러싸는 틀 형상의 슬라이더(3)의 내벽면(31A~31D)을 정압 기체 베어링면으로 하고 있지만, 이것과는 반대로, 슬라이드 축(2)의 각 측면(21)을 정압 기체 베어링면으로 하며, 슬라이더(3)의 4면의 내벽면(31A~31D)을 지지 대상면으로 해도 좋다. 구체적으로는, 상술한 슬라이더(3)와 마찬가지로, 슬라이드 축(2)의 각 측면(21)에, 대향하는 지지 대상면(31A~31D)의 테두리를 따른 패턴의 급기 홈과, 서로 이웃하는 측면(21)의 급기 홈을 연결하는 통기 홈을 형성하고, 그 위에 다공질층을 적층하면 좋다. 이것에 의해, 슬라이더(3)의 각 지지 대상면(31A~31D)의 바깥둘레 영역이 충분한 부력에 의해 지지되고, 슬라이더(3)의 축심 주위의 요동이 방지됨과 함께 슬라이드 축(2)의 모멘트 강성이 향상되기 때문에, 상술한 경우와 마찬가지로, 슬라이더(3)의 정밀도가 높은 직선 안내를 실현할 수 있다. 또한, 이 경우, 상술한 슬라이더(3)에 이용한 플레이트(30A~30D)와 동일한 구조의 복수매의 플레이트를, 다공질층이 외측을 향하도록 조립함으로써, 슬라이드 축(2)을 구성해도 좋다.
이상에서, 다공질층(32A~32D)은, 다공질 금속, 세라믹 등, 통기성을 가지고 있으면, 어떠한 재료로 형성되어 있어도 좋다. 예를 들면, 다공질층(32A~32D)을 다공질 금속 소결층으로 하는 경우에는, 플레이트(30A~30D)로서, 예를 들면 오일레스고교(주)의 오일레스＃2000 등을 이용할 수 있다.
산업상의 이용 가능성
본 발명은, 직동 부상 장치에 있어서, 보다 정밀도가 높은 직선 안내가 요구되는 경우에 널리 적용 가능하다.
1：에어 슬라이드 장치 2：슬라이드 축
3：슬라이더
21：슬라이드 축의 지지 대상면(측면, 외주)
22：슬라이드 축의 단면(端面) 24：흡인로
25：나사구멍 30A~30D：플레이트
31A~31D：다공질층의 정압 공기 베어링면(다공질층의 표면, 슬라이더의 내벽면) 32A~32D：다공질층
33A~33D：급기로 34~36：백 메탈
37：육각구멍 붙이 볼트 331, 333, 335：급기 홈
332, 334, 336：통기 홈 341：백 메탈의 측면
342：볼트 삽입 구멍
343, 353, 363：백 메탈의 한쪽 면(다공질층 형성면)
351, 361：백 메탈의 다공질층 형성면의 양 테두리
354, 364：플레이트 부착 영역 355, 365：오목부
356：백 메탈의 다른 쪽 면 357：급기구
359：볼트구멍 369：나사구멍
3341, 3361：통기 홈 단부(端部)

Claims (3)

  1. 축심 방향을 따른 복수의 측면을 가지는 각기둥형의 슬라이드 축과,
    상기 슬라이드 축의 축심 주위로 상기 슬라이드 축을 둘러싸고, 상기 슬라이드 축의 상기 각 측면에 대향하는 내벽면을 가지며, 상기 슬라이드 축에 대하여, 상기 축심 방향을 따라서 상대적으로 이동하는 슬라이더를 구비하고,
    상기 슬라이드 축의 측면 및 상기 슬라이더의 내벽면 중, 어느 한쪽 면은, 당해 면에 대향하는 다른 쪽 면을 지지 대상면으로 하여 비접촉으로 지지하는 정압 기체 베어링면(aerostatic bearing surfaces)을 포함하며,
    상기 슬라이드 축 및 상기 슬라이더 중, 상기 정압 기체 베어링면을 가지는 한쪽 부품은,
    상기 각 지지 대상면측을 향하게 되고, 상기 정압 기체 베어링면으로부터 상기 각 지지 대상면을 향하여 분출되는 압축 기체가 공급되는 급기 홈이, 상기 정압 기체 베어링면의 테두리를 따른 패턴으로 형성된 홈 형성면을 가지는 베이스재와,
    상기 베이스재의 상기 홈 형성면에 적층되어, 상기 정압 기체 베어링면을 형성하는 다공질층을 가지는 것을 특징으로 하는 직동 부상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이더는, 각각 상기 베이스재 및 상기 다공질층을 가지고, 상기 슬라이드 축의 지지 대상면에 상기 다공질층을 향하여 조립된 복수의 플레이트를 구비하며,
    상기 각 플레이트의 상기 베이스재에는, 상기 베이스재에 형성된 상기 급기 홈과 교차하고, 상기 플레이트와 서로 이웃하는 다른 상기 플레이트의 상기 베이스재의 통기로에 연결되는 통기로가 더 형성되어 있으며,
    상기 복수의 플레이트 중, 1매의 상기 플레이트의 상기 베이스재에는, 상기 홈 형성면의 반대측 면에, 상기 베이스재에 형성된 상기 급기 홈과 연결되는 급기구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직동 부상 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다공질층은, 세라믹 또는 다공질 금속 소결층인 것을 특징으로 하는 직동 부상 장치.
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