TWI504821B - Static pressure gas bearings and the use of the static pressure gas bearing linear motion guide device - Google Patents

Description

靜壓氣體軸承及使用該靜壓氣體軸承之直線運動引導裝置

本發明係關於靜壓氣體軸承及使用該靜壓氣體軸承之直線運動引導裝置。

精密工作機械及半導體曝光裝置等，要求高精度地定位加工工具及基板等被加工物。因此，於被加工物之載置台之定位裝置，使用具備幾乎不產生摩擦之靜壓氣體軸承之直線運動引導裝置。如此之直線運動引導裝置係構成為：於作為被加工物之載置台之可動平台與作為引導構件之導軌之間，介在有壓縮空氣之潤滑膜，且該可動平台係相對於導軌非接觸地移動。

作為使用於該直線運動引導裝置之靜壓氣體軸承之空氣吹出口之節流形式，有多孔質節流、表面節流、小孔節流、自成節流等；具備該等節流形式之靜壓氣體軸承，係按照各用途調節負荷容量及軸承剛性等而使用。

例如，專利文獻1中，於將被支撐體或支撐體之任一者單方固定，且利用經由其軸承構件而供給至軸承表面之加壓空氣，而變得以使支撐體移動自如之方式支承之靜壓軸承墊中，作為軸承構件，提議有材料粒子之直徑大致均一，可獲得開氣孔之均等性之種類之碳石墨系材料。

又，專利文獻2中，作為一面保持較高之剛性，一面實現高衰減性之氣體軸承裝置，提議有至少具有一條經由小孔將氣體供應至於2個相對向之實質平行之軸承面及兩軸 承面間之軸承間隙之氣體管道之氣體軸承裝置。

此外，專利文獻3中提議一種靜壓氣體軸承，其係具備：由多孔質體所構成之母材；及由接合於該母材上，且為達到預先所期望之空氣穿透量而調整貫通孔之直徑及分佈所製作之多孔板所構成之表面節流層；且其使氣體經由表面節流層噴出，利用其靜壓支撐被支撐體。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開昭63-231020號公報

[專利文獻2]日本特表2006-510856號公報

[專利文獻3]日本特開2001-56027號公報

[專利文獻4]日本特開2008-82449號公報

上述先前之靜壓氣體軸承雖可實現超低摩擦、超高精度及超高速運動，但因主要使用高強度之金屬或陶瓷作為軸承材料，且需對由該等軸承材料所構成之軸承表面施加高精度之研磨完工等，故必然地有造價高昂之問題。

然而，並不要求達到上述之超低摩擦、超高精度及超高速運動，例如，於非接觸地搬運液晶螢幕等物品，或不使溫度產生變化地水平移動物品之用途上，若使用靜壓氣體軸承，雖有簡化裝置之構成等優點，但另一方面，因靜壓氣體軸承本身較貴，故實際情況為其無法廣泛地應用於該用途上。

鑒於上述實際情況，為提供一種於各種領域皆可應用之廉價之靜壓氣體軸承，本申請人首先提議一種靜壓氣體軸承，其使以下構件一體化：合成樹脂製之軸承構件，其於上表面具有自成節流形狀或小孔節流形狀之複數個空氣吹口，並於下表面具有與該複數個空氣吹出口連通之供氣槽；及軸承基體，其以覆蓋上述供氣槽之方式接合於該軸承構件之下表面，並具有與該供氣槽連通之供氣口(專利文獻4)。

根據該專利文獻4所揭示之靜壓氣體軸承，因可使用金屬模具藉由射出成型來形成形成靜壓氣體軸承之合成樹脂製之軸承構件，故可不需要機械加工，且軸承基體之構造亦只要形成與該軸承體連通之供氣口，只要將該軸承體與軸承基體接合，即可組裝靜壓氣體軸承，故靜壓氣體軸承可進行大量生產，而可提供廉價之靜壓氣體軸承。

然而，因專利文獻4所揭示之靜壓氣體軸承之空氣吹出口係使用金屬模具以射出成型來形成，故成為其直徑為0.2~0.4 mm左右之直徑較大之自成節流或小孔節流形狀，而有因來自該空氣吹出口之供氣吹出量過大，造成產生自激振動之虞，故為實際應用需要加以改良。

本發明係鑒於上述諸問題點而完成者，其目的在於提供一種可大量生產且廉價之靜壓氣體軸承、及使用該靜壓氣體軸承之直線運動引導裝置。

本發明之靜壓氣體軸承，其特徵在於具備：合成樹脂製 之軸承體，其具有形成於一面上之圓環狀凹部、連接於該圓環狀凹部之外周壁面且相對於該外周壁面直徑擴大之環狀肩部面、於另一面上開口之環狀凹槽、及一端朝環狀凹槽開口且另一端於圓環狀凹部之環狀底面上開口之作為自成節流之複數個空氣吹出口；環狀密封構件，其接觸並安裝於環狀肩部面上；及軸承基體，其於與軸承體之一面對向之一面上，具備一端於与該軸承體之一面對向之一面上開口，而另一端於外周面上開口之供氣通道；且軸承體使圓環狀凹部之開口部連通於軸承基體之供氣通道，且經由複數個緊固構件緊固固定於該軸承基體上，而與軸承基體一體化；環狀凹槽係具有至少0.3 mm之寬度與至少0.01 mm之深度；空氣吹出孔係於其一端至少具有30 μm之直徑，並於圓環狀凹部與環狀凹槽之間形成有自成節流。

根據本發明之靜壓氣體軸承，因合成樹脂製之軸承體係介隔接觸並安裝於環狀肩部面之環狀密封構件而緊固於軸承基體上，故合成樹脂製之軸承體與軸承基體係具有高密封性牢固地一體化；並且，因合成樹脂製之軸承體具有於另一面上開口之環狀凹槽、及一端朝環狀凹槽開口且另一端於圓環狀凹部之環狀底面開口之複數個空氣吹出口；環狀凹槽係具有至少0.3 mm之寬度與至少0.01 mm之深度；空氣吹出孔係於其一端具有至少30 μm之直徑，並於圓環狀凹部與環狀凹槽之間形成自成節流；因無需機械加工即可形成該環狀凹槽及複數個空氣吹出口，故可進行大量生產，可實現廉價之製作。

較佳之例為：環狀凹槽係具有0.3~1.0 mm或0.3~0.7 mm之寬度、與0.01~0.05 mm或0.01~0.03 mm之深度；空氣吹出孔係於其一端具有30~120 μm之直徑。

較佳為環狀凹槽及空氣吹出孔係分別以雷射加工形成。自二氧化碳雷射、YAG雷射、UV雷射、準分子雷射等中選擇加工用雷射。

若分別以雷射加工形成環狀凹槽及空氣吹出孔，則較切削等機械加工，可瞬間形成該等，故不僅可大量生產，且可廉價地進行製作。

本發明之靜壓氣體軸承中，圓環狀凹部之內周壁面亦可形成於自開口部至環狀底面逐漸擴展之截頭圓錐面。

本發明之靜壓氣體軸承中，亦可於軸承基體之另一面上形成球體受壓凹部。

本發明之靜壓氣體軸承中，球體受壓凹部亦可具有於軸承基體之另一面開口之截頭圓錐凹部或凹球面部，該等球體受壓凹部亦可直接形成於該軸承體之另一面上。

本發明之靜壓氣體軸承中，球體受壓凹部具備於軸承基體之另一面上具有開口部而形成之圓柱狀凹部；於該圓柱狀凹部，亦可嵌合固定有橋部，該橋部係於一面上具有截頭圓錐凹部，且使該截頭圓錐凹部朝圓柱狀凹部之開口部開口。

本發明之靜壓氣體軸承中，球體受壓凹部係具備於軸承基體之另一面具有開口部而形成之圓柱狀凹部，於該圓柱狀凹部，亦可嵌合固定有橋部，該橋部於一面上具有凹球 面部，且使該凹球面部朝圓柱狀凹部之開口部開口。

於軸承基體之另一面上具備球體受壓凹部之靜壓氣體軸承中，於該球體受壓凹部上例如亦可滑接配置球螺椿之球體，於該情形中，對靜壓氣體軸承附加該球體旋轉之自動調芯功能。

附加有該自動調芯功能之靜壓氣體軸承，適合應用於作為被加工物之載置台之定位裝置之直線運動引導裝置。

本發明之靜壓氣體軸承中，軸承體係除了環狀凹槽外，亦可具備：大直徑環狀凹槽，其亦形成於其一面上，且於該環狀凹槽之外側包圍該環狀凹槽；複數個第一放射狀凹槽，其一端部朝該環狀凹槽開口，且另一端部朝大直徑環狀凹槽開口；小直徑環狀凹槽，其係形成於該環狀凹槽之內側；及複數個第二放射狀凹槽，其係一端部朝環狀凹槽開口，且另一端部朝小直徑環狀凹槽開口。

具備本發明之靜壓氣體軸承之直線運動引導裝置亦可於具有作為引導面之上表面引導面及兩側引導面之引導構件之外側，配置有可動平台，該可動平台係具備與上表面引導面對向之上板、及與兩側引導面對向之一對側板；該可動平台之上板之下表面及一對側板之各個內面上，亦可立設有球螺椿，該各個球螺椿係將球體朝內；並且，於該球螺椿與導向構件之上表面及兩側面之間，亦可配置有該靜壓氣體軸承，其使球體受壓凹部滑接於該球螺椿之球體，且使軸承體與導向構件之上表面引導面及兩側引導面對向。

根據本發明之直線運動引導裝置，藉由自軸承體之複數個空氣吹出孔朝引導構件之引導面噴射壓縮空氣，利用形成於與引導面之間之空氣潤滑膜可使可動平台相對於引導面保持非接觸之狀態。又，若軸承體與引導面之間之軸承間隙(數μm~數十μm左右)不均一，於軸承間隙各部便會產生壓力差，利用該壓力差，使軸承體朝軸承間隙變為均一之方向自動調芯，而保持相對引導面平行之狀態。因此，引導構件及可動平台之平行度、直角度等零件精度可設為較粗略之精度，加上上述靜壓氣體軸承本身之低成本，而可提供一種廉價之直線運動引導裝置。

本發明之靜壓氣體軸承中，軸承體較佳為由聚縮醛樹脂、聚醯胺樹脂、聚苯硫醚樹脂等熱可塑性合成樹脂形成；並且，軸承基體較佳為由聚縮醛樹脂、聚醯胺樹脂、聚苯硫醚樹脂等熱可塑性合成樹脂，或使該等熱可塑性合成樹脂含有30~50質量%之玻璃纖維、玻璃粉末、碳纖維或無機填充材料之含有強化填充材料熱可塑性合成樹脂，或鋁或鋁合金所形成。該等合成樹脂製之軸承體及軸承基體，係亦可藉由機械加工合成樹脂材料來形成，亦可使用金屬模具以射出成型而形成。

根據本發明，可提供一種可大量生產且廉價之靜壓氣體軸承、及使用該靜壓氣體軸承之直線運動引導裝置。

接著，基於圖中所示之較佳之實施形態之例，進一步詳 細說明本發明。另外，本發明並非限定於該等之例。

圖1至圖5中，靜壓氣體軸承1係具備：軸承基體2，其較佳為由聚縮醛樹脂(POM)、聚醯胺樹脂(PA)、聚苯硫醚樹脂(PPS)等熱可塑性合成樹脂、或使該等熱可塑性合成樹脂含有30~50質量%之玻璃纖維、玻璃粉末、碳纖維或無機填充材料之含有強化填充材料之熱可塑性合成樹脂、或鋁、或鋁合金所形成；及合成樹脂製之軸承體5，其介隔環狀密封構件3藉由緊固構件4而與軸承基體2緊固一體化，且較佳為由聚縮醛樹脂、聚醯胺樹脂、聚苯硫醚樹脂等熱可塑性合成樹脂所形成。

如圖6及圖7所示，軸承基體2特別具備：供氣孔9，其具有一端6於平面視成圓形之一面7上開口之圓形開口部8；供氣通道13，其一端10連通於供氣孔9，且另一端11於外周面12上開口；螺栓插通孔18，其一端14於一面7上開口，而另一方面，另一端15介隔環狀階部16直徑擴大，並於另一面17上開口，且沿圓周方向等間隔地形成有複數個。

於供氣通道13之在外周面12上開口之端部19，形成有母螺紋20，將供氣塞(未圖示)螺合固定於母螺紋20。

如圖8至圖10所示，軸承體5特別具備：圓環狀凹部22，其形成於與軸承基體2之一面7對向之一平面視成圓形之面21上；擴徑凹部25，其受環狀肩部面24規制且於一面21上開口；環狀凹槽27，其於另一平面視成圓形之面26上開口；複數個空氣吹出孔31，其一端28連通於環狀凹槽27， 且另一端29於圓環狀凹部22之環狀底面30上開口；及複數個母螺紋孔32，其於一面21上，於外周緣沿圓周方向等間隔地形成。

環狀肩部面24係具備：徑向環狀肩部面24a，其連接於圓環狀凹部22之圓筒狀之外周壁面23，且朝徑向外側延伸；及軸向圓筒狀肩部面24b，其連接於徑向環狀肩部面24a，且朝軸方向延伸。

如圖5所示，由軸承體5之環狀面33與彼此對向之圓筒面34所規制之環狀凹槽27，具有至少0.3 mm之寬度W與至少0.01 mm之深度d；而空氣吹出孔31，於其一端28，於本例中為自一端28到另一端29具有至少30 μm之直徑D，而於圓環狀凹部22之環狀底面30與環狀凹槽27之間形成自成節流。

如圖8至圖10所示，圓環狀凹部22之內周壁面35係形成於自圓環狀凹部22之開口部36至圓環狀凹部22之環狀底面30逐漸擴展並延伸之截頭圓錐面37上；因藉由以內周壁面35作為截頭圓錐面37，而無需使形成於圓環狀凹部22之環狀底面30與一面21之間之環狀薄壁部38向直徑方向增大，即可增大圓環狀凹部22之容積，故具有環狀薄壁部38之軸承體5並不會有強度下降之問題。

圓環狀凹部22係由空氣吹出口31之另一端29開口之環狀底面30、連接於環狀底面30之外緣之圓筒狀之外周壁面23、及具有連接於環狀底面30之內緣之截頭圓錐面37之內周壁面35所規制。

軸承體5之擴徑凹部25中，特別是如圖2所示，作為環狀密封構件3之O型環，係以具有壓縮率地自圓環狀凹部22之開口部36突出地安裝；將O型環按壓於軸承體5之一面21與軸承基體2之一面7之接合面上，介在並密封面21及7間。

以上之靜壓氣體軸承1由於軸承體5介隔安裝於擴徑凹部25上之O型環，並利用作為緊固構件4之內六角圓柱頭螺栓而與軸承基體2緊固一體化，故可廉價製作。且，由於空氣吹出孔31為至少30 μm之直徑D，為極小之直徑，故可抑制起因於空氣吹出孔31之大量空氣噴射所產生之自激振動。

接著，若說明圖1至圖5所示之靜壓氣體軸承1之製造方法之例，則首先準備：軸承基體2，其係如圖6及圖7所示般為含有強化填充材料合成樹脂製、或鋁或鋁合金製；及軸承體5a，其係如圖8至圖10所示般為合成樹脂製者，且不具有環狀凹槽27及空氣吹出孔31；如圖11所示，介隔安裝於擴徑凹部25上之O型環而使軸承體5a之圓環狀凹部22之開口部36連通於軸承基體2之供氣孔9之開口部8，且於使軸承體5a之母螺紋孔32對準軸承基體2之螺栓插通孔18之一端14後，將作為緊固構件4之內六角圓柱頭螺栓插通螺栓插通孔18，並將內六角圓柱頭螺栓之公螺紋部螺合固定於軸承體5之母螺紋孔32，形成使軸承基體2與軸承體5緊固一體化之組裝體39。

利用雷射加工機對如此緊固一體化之組裝體39中軸承體5a之另一面26進行雷射照射，形成：環狀凹槽27，其寬度 W為0.3~1.0 mm、深度d為0.01~0.05 mm；及複數個自成節流形狀之空氣吹出孔31，其形成於規制環狀凹槽27之環狀面33上，自環狀面33貫通軸承體5a而朝圓環狀凹部22之環狀底面30開口，直徑D至少為30 μm，較佳為30~120 μm；且藉此製作靜壓氣體軸承1。

自二氧化碳雷射、YAG雷射、UV雷射或準分子雷射等中，選擇所使用之加工用雷射，但較佳為使用二氧化碳雷射。

以直徑30 mm之圓弧為中心、寬0.5 mm深0.05 mm之環狀凹槽27，係可使用雷射輸出為9.5 W之二氧化碳雷射，以掃描速度為1000 mm/s、重複印字次數為1次、加工時間為2秒之方式，於由聚苯硫醚樹脂所形成之軸承體5之面26上形成並加工；並且，於環狀凹槽27之環狀面33上，自環狀面33貫通軸承體5而朝圓環狀凹部22之環狀底面30開口之直徑為0.06 mm之自成節流形狀之空氣吹出孔31，係可以雷射輸出為14W、加工時間為15秒之方式，沿圓周方向於10等分之位置上加工10個。

雖上述靜壓氣體軸承1之軸承體5具備一個環狀凹槽27，但除了環狀凹槽27外，如圖12所示，軸承體5亦可具備：大直徑環狀凹槽40，其係形成於軸承體5之一面26上，且於環狀凹槽27之外側包圍環狀凹槽27，並與環狀凹槽27同心；複數個放射狀凹槽43，其係一端部41朝環狀凹槽27開口，且另一端部42朝大直徑環狀凹槽40開口；小直徑環狀凹槽44，其係形成於環狀凹槽27之內側，且與環狀凹槽27 同心；及複數個放射狀凹槽47，其係一端部45朝環狀凹部27開口，且另一端部46朝小直徑環狀凹槽44開口。

具有圖12所示之軸承體5之靜壓氣體軸承1中，因供給環狀凹槽27之空氣會經由放射狀凹槽43及47供給至大直徑環狀凹槽40及小直徑環狀凹槽44，故供給面積變大，例如於物品之浮起，可實現穩定之浮起。

圖13至圖16係顯示靜壓氣體軸承1之另一實施形態者，於軸承基體2之另一平面視成圓形之面17之中央部，形成有於面17上具有平面視成圓形之開口部48之凹部49；凹部49係具有平面視成圓形之底面50、及自底面50至開口部48逐漸擴展延伸之截頭圓錐面51。

具有凹部49之軸承基體2，係與上述靜壓氣體軸承1同樣地，使供氣孔9之開口部8連通於於擴徑凹部25上安裝有O型環之軸承體5之圓環狀凹部22之開口部36，且於使軸承體5之母螺紋孔32對準軸承基體2之螺栓插通孔18之一端14後，將作為緊固構件4之內六角圓柱頭螺栓插通螺栓插通孔18，並將內六角圓柱頭螺栓部之公螺紋部螺合固定於軸承體5之母螺紋孔32，形成使軸承基體2與軸承體5緊固一體化化之組裝體52。

利用雷射加工機對如此緊固一體化之組裝體52中軸承體5之另一面26進行雷射照射，形成：環狀凹槽27，其寬度W為0.3~1.0 mm、深度d為0.01~0.05 mm；及複數個自成節流形狀之空氣吹出孔31，其形成於規制環狀凹槽27之環狀面33上，自環狀面33貫通軸承體5而朝圓環狀凹部22之環 狀底面30開口，直徑D至少為30 μm，較佳為30~120 μm；藉此製作靜壓氣體軸承1。

如圖16所示，如此形成之靜壓氣體軸承1中，藉由於軸承基體2之凹部49之截頭圓錐面51，滑接配置球螺椿53之球體54，來附加自動調芯功能。

圖17至圖20係顯示靜壓氣體軸承1之進一步另一實施形態者；軸承基體2之另一平面視成圓形之面17之中央部上，形成有於面17上具有平面視成圓形之開口部48之凹部49，凹部49具有自底面50至開口部48擴展之凹球面55。

具備具有凹球面55之凹部49之軸承基體2，係與上述靜壓氣體軸承1同樣地，使供氣孔9之開口部8連通擴徑凹部25上安裝有O型環之軸承體5之圓環狀凹部22之開口部36，且於使軸承基體2之螺栓插通孔18之一端14對準軸承體5之母螺紋孔32後，將作為緊固構件4之內六角圓柱頭螺栓插通螺栓插通孔18，並將內六角圓柱頭螺栓之公螺紋部螺合固定於軸承體5之母螺紋孔32，形成使軸承基體2與軸承體5緊固一體化之組裝體56。

於如此地緊固一體化之組裝體56中軸承體5之另一面26上，與上述同樣地利用雷射加工機進行雷射照射，形成：環狀凹槽27，其寬度W為0.3~1.0 mm、深度d為0.01~0.05 mm；及複數個自成節流形狀之空氣吹出孔31，其形成於規制環狀凹槽27之環狀面33上，自環狀面33貫通軸承體5而朝圓環狀凹部22之環狀底面30開口，直徑D至少為30 μm，較佳為30~120 μm；藉此製作靜壓氣體軸承1。

如圖20所示，如此地形成之靜壓氣體軸承1中，藉由於軸承基體2之凹部49之凹球面55，滑接配置球螺椿53之球體54，來附加自動調芯功能。

圖21至圖27係顯示附加有自動調芯功能之靜壓氣體軸承1之另一實施形態者。軸承基體2之另一平面視成圓形之面17之中央部上，形成有於面17上具有平面視成圓形之開口部57且具有圓形之底面58之圓柱狀凹部59；於圓柱狀凹部59上將橋部68一面62朝向圓柱狀凹部59之底面58嵌合固定，如圖24所示，該橋部68係具備：圓柱體60；圓孔63，其於一端61在圓柱體60之一面62上開口；及凹部67，其連接於圓孔63之另一端64，自另一端64朝另一面65逐漸擴展延伸，且於圓柱體60之另一面65上開口，並具有截頭圓錐面66。

嵌合固定有橋部68之軸承基體2，係與上述靜壓氣體軸承1同樣地，使供氣孔9之開口部8連通擴徑凹部25上安裝有O型環之軸承體5之圓環狀凹部22之開口部36，且於使軸承基體2之螺栓插通孔18之一端14對準軸承體5之母螺紋孔32後，將作為緊固構件4之內六角圓柱頭螺栓插通螺栓插通孔18，並將內六角圓柱頭螺栓之公螺紋部螺合於軸承體5之母螺紋孔32，形成使軸承基體2與軸承體5緊固一體化之組裝體70。

於如此地緊固一體化之組裝體70中軸承體5之另一面26上，與上述同樣地，利用雷射加工機進行雷射照射，形成：環狀凹槽27，其深度W為0.3~1.0 mm、深度d為 0.01~0.05 mm；及複數個自成節流形狀之空氣吹出口31，其形成於規制環狀凹槽27之環狀面33上，自環狀面33貫通軸承體5而朝圓環狀凹部22之環狀底面30開口，直徑D至少為30 μm，較佳為30~120 μm之；藉此製作靜壓氣體軸承1。

如圖27所示，於如此形成之靜壓氣體軸承1中，藉由於嵌合固定於軸承基體2之另一面17上之橋部68之凹部67之截頭圓錐面66，滑接配置球螺椿53之球體54，來附加自動調芯功能。

圖28至圖31係顯示附加有自動調芯功能之靜壓氣體軸承1之進一步另一實施形態者。軸承基體2之另一平面視成圓形之面17之中央部上，形成有於面17上具有平面視成圓形之開口部57且具有圓形底面58之圓柱狀凹部59；如圖28所示，於圓柱狀凹部59上將橋部68一面62朝向圓柱狀凹部59之底面58嵌合固定，如圖28所示，該橋部68係具備：圓柱體60；及凹部67。該凹部67係具有：圓孔63，其於一端61在圓柱體60之另一面62上開口；及凹球面69，其連接於圓孔63之另一端64，並自另一端64朝另一面65擴展。

嵌合固定橋部68之軸承基體2，係與上述靜壓氣體軸承1同樣地，使供氣孔9之開口部8連通擴徑凹部25上安裝有O環之軸承體5之圓環狀凹部22之開口部36，且於使軸承基體2之螺栓插通孔18之一端14對準軸承體5之母螺紋孔32後，將作為緊固構件4之內六角圓柱頭螺栓插通螺栓插通孔18，並將內六角圓柱頭螺栓之公螺紋部螺合於軸承體5 之母螺紋孔32，形成使軸承基體2與軸承體5緊固一體化之組裝體71。

於如此地緊固一體化之組裝體71中軸承體5之另一面26上，與上述同樣地，利用雷射加工機進行雷射照射，形成：環狀凹槽27，其寬度W為0.3~1.0 mm、深度d為0.01~0.05 mm；及複數個自成節流形狀之空氣吹出口31，其形成於規制環狀凹槽27之環狀面33上，自環狀面33貫通軸承體5而朝圓環狀凹部22之環狀底面30開口，直徑D至少為30 μm，較佳為30~120 μm；藉此製作靜壓氣體軸承1。

如圖31所示，於如此地形成之靜壓氣體軸承1中，藉由對嵌合固定於軸承基體2之圓柱狀凹部59上之橋部68之凹部67之凹球面69，滑接配置球螺椿53之球體54，來附加自動調芯功能。

藉由以滑動性優異之材料，例如聚縮醛樹脂、聚醯胺樹脂、聚酯樹脂等具有自潤性之熱可塑性合成樹脂，或銅、或銅合金等，形成嵌合固定於形成於軸承基體2之另一平面視成圓形之面17之中央部之圓柱狀凹部59之橋部68，可更順利地進行橋部68之凹部67之截頭圓錐面66或凹球面69與球螺椿53之球體54之滑接。

圖32係顯示使用圖27所示之靜壓氣體軸承1之直線運動引導裝置72者；直線運動引導裝置72係包含：引導構件75，其具有作為引導面之上表面引導面73及兩側引導面74及74；可動平台78，其橫剖面為字型，且具備跨越引導構件75之外側而配置之與上表面引導面73對向之上板76、 及與兩側引導面74及74對向之一對側板77及77；球螺椿53，其將球體54朝內固定於可動平台78之上板76之下表面79及一對側板77之各個內面80及80上；及靜壓氣體軸承1，其配置於球螺椿53與引導構件75之上表面引導面73及兩側引導面74及74間，使橋部68之截頭圓錐面66滑接於球螺椿53之球體54，且使軸承體5之一面26與引導構件75之上表面引導面73及兩側引導面74及74對向。

根據該直線運動引導裝置72，藉由自軸承體5之複數個空氣吹出口31朝引導構件75之上表面引導面73及兩側引導面74及74噴射壓縮空氣，利用於上表面引導面73及兩側引導面74及74之間所形成之空氣潤滑膜，可使可動平台78相對於上表面引導面73及兩側引導面74及74保持非接觸狀態。又，若軸承體5與上表面引導面73及兩側引導面74及與74之間之軸承間隙不均一，雖然會於軸承間隙各部產生壓力差，但利用該壓力差，使靜壓氣體軸承1朝軸承間隙變為均一之方向自動調芯，而保持相對於上表面引導面73及兩側引導面74及74平行之狀態。因此，可將引導構件75及可動平台78之平行度、直角度等零件精度設為較粗略之精度，除了靜壓氣體軸承1本身低成本外，亦可謀求直線運動引導裝置72之製作之容易化及成本之降低。

直線運動引導裝置72中，亦可將圖16、圖20及圖31所示之靜壓氣體軸承1，作為附加有自動調芯功能之靜壓氣體軸承1。

如上，因軸承體與軸承基體係介隔環狀密封構件並利用 緊固構件而緊固一體化，故軸承體與軸承基體之接合面被牢固密封；於軸承體之一面上形成有：環狀凹槽，其寬度W為0.3~1.0 mm，深度d為0.01~0.05 mm；及複數個自成節流形狀之空氣吹出孔，其形成於規制環狀凹槽之環狀面上，自環狀面貫通軸承體而朝圓環狀凹部之環狀底面開口，直徑D為至少30 μm；因無需機械加工即可形成該環狀凹槽及空氣吹出孔，故不僅可提供一種可大量生產且廉價之靜壓氣體軸承，亦可提供一種使用該靜壓氣體軸承之可謀求製作之容易化及成本之降低之直線運動引導裝置。

1‧‧‧靜壓氣體軸承

2‧‧‧軸承基體

3‧‧‧環狀密封構件

4‧‧‧緊固構件

5‧‧‧軸承體

5a‧‧‧軸承體

6‧‧‧一端

7‧‧‧軸承基體2之一面

8‧‧‧開口部

9‧‧‧供氣孔

10‧‧‧一端

11‧‧‧另一端

12‧‧‧外周面

13‧‧‧供氣通道

14‧‧‧一端

15‧‧‧另一端

16‧‧‧環狀階部

17‧‧‧軸承基體2之另一面

18‧‧‧螺栓插通孔

19‧‧‧端部

20‧‧‧母螺紋

21‧‧‧面

22‧‧‧圓環狀凹部

23‧‧‧外周壁面

24‧‧‧環狀肩部面

24a‧‧‧環狀肩部面

24b‧‧‧軸向圓筒狀肩部面

25‧‧‧擴徑凹部

26‧‧‧面

27‧‧‧環狀凹槽

28‧‧‧一端

29‧‧‧另一端

30‧‧‧環狀底面

31‧‧‧空氣吹出孔

32‧‧‧母螺紋孔

33‧‧‧環狀面

34‧‧‧圓筒面

35‧‧‧內周壁面

36‧‧‧開口部

37‧‧‧截頭圓錐面

38‧‧‧環狀薄壁部

39‧‧‧組裝體

40‧‧‧大直徑環狀凹槽

41‧‧‧一端部

42‧‧‧另一端部

43‧‧‧放射狀凹槽

44‧‧‧小直徑環狀凹槽

45‧‧‧一端部

46‧‧‧另一端部

47‧‧‧放射狀凹槽

48‧‧‧開口部

49‧‧‧凹部

50‧‧‧底面

51‧‧‧截頭圓錐面

52‧‧‧組裝體

53‧‧‧球螺椿

54‧‧‧球體

55‧‧‧凹球面

56‧‧‧組裝體

57‧‧‧開口部

58‧‧‧底面

59‧‧‧圓柱狀凹部

60‧‧‧圓柱體

61‧‧‧一端

62‧‧‧圓柱體之一面

63‧‧‧圓孔

64‧‧‧另一端

65‧‧‧圓柱體之另一面

66‧‧‧截頭圓柱面

67‧‧‧凹部

68‧‧‧橋部

69‧‧‧凹球面

70‧‧‧組裝體

71‧‧‧組裝體

72‧‧‧直線運動引導裝置

73‧‧‧上表面引導面

74‧‧‧兩側引導面

75‧‧‧引導構件

76‧‧‧上板

77‧‧‧側板

78‧‧‧可動平台

79‧‧‧下表面

80‧‧‧內面

圖1係本發明之實施形態之較佳例的平面說明圖。

圖2係圖1之II-II線箭頭方向剖面說明圖。

圖3係圖2之仰視說明圖。

圖4係圖2之軸承體之仰視說明圖。

圖5係圖2之一部放大剖面說明圖。

圖6係軸承基體之仰視說明圖。

圖7係圖6之VII-VII線箭頭方向剖面說明圖。

圖8係軸承體的仰視說明圖。

圖9係圖8之IX-IX線箭頭方向剖面說明圖。

圖10係圖8之立體說明圖。

圖11係軸承基體與軸承體之組裝體的剖面說明圖。

圖12係軸承體之另一實施形態的平面說明圖。

圖13係軸承基體之另一實施形態的仰視說明圖。

圖14係圖13之XIV-XIV線箭頭方向剖面說明圖。

圖15係圖14所示之軸承基體與軸承體之組裝體的剖面說明圖。

圖16係附加有自動調芯功能之靜壓氣體軸承的剖面說明圖。

圖17係軸承基體之進一步另一實施形態的仰視說明圖。

圖18係圖17之XVIII-XVIII線箭頭方向剖面說明圖。

圖19係圖18所示之軸承基體與軸承體之組裝體的剖面說明圖。

圖20係附加有自動調芯功能之靜壓氣體軸承的剖面說明圖。

圖21係軸承基體之另一實施形態的仰視說明圖。

圖22係圖21之XXII-XXII線箭頭方向剖面說明圖。

圖23係圖21的立體說明圖。

圖24係橋部的剖面說明圖。

圖25係圖21所示之嵌合固定有橋部之軸承基體的剖面說明圖。

圖26係圖25所示之軸承基體與軸承體之組裝體的剖面說明圖。

圖27係附加有自動調芯功能之靜壓氣體軸承的剖面說明圖。

圖28係橋部之另一實施形態的剖面說明圖。

圖29係嵌合固定有圖28所示之橋部之軸承基體的剖面說明圖。

圖30係圖29所示之軸承基體與軸承體之組裝體的剖面說 明圖。

圖31係附加有自動調芯功能之靜壓氣體軸承的剖面說明圖。

圖32係使用靜壓氣體軸承之直線運動引導裝置的剖面說明圖。

1‧‧‧靜壓氣體軸承

2‧‧‧軸承基體

3‧‧‧環狀密封構件

4‧‧‧緊固構件

5‧‧‧軸承體

7‧‧‧軸承基體2之一面

8‧‧‧開口部

9‧‧‧供氣孔

12‧‧‧外周面

13‧‧‧供氣通道

16‧‧‧環狀階部

17‧‧‧軸承基體2之另一面

18‧‧‧螺栓插通孔

19‧‧‧端部

20‧‧‧母螺紋

21‧‧‧面

22‧‧‧圓環狀凹部

24‧‧‧環狀肩部面

25‧‧‧擴徑凹部

26‧‧‧面

27‧‧‧環狀凹槽

30‧‧‧環狀底面

31‧‧‧空氣吹出孔

32‧‧‧母螺紋孔

33‧‧‧環狀面

35‧‧‧內周壁面

36‧‧‧開口部

37‧‧‧截頭圓錐面

38‧‧‧環狀薄壁部

39‧‧‧組裝體

Claims (11)

1. 一種靜壓氣體軸承，其特徵在於包含：合成樹脂製之軸承體，其包含形成於一面上之圓環狀凹部、連接於該圓環狀凹部之外周壁面且相對於該外周壁面而直徑擴大之環狀肩部面、於另一面上開口之環狀凹槽、及一端朝環狀凹槽開口且另一端於圓環狀凹部之環狀底面上開口之作為自成節流之複數個空氣吹出孔；環狀密封構件，其接觸並安裝於環狀肩部面上；及軸承基體，其於與軸承體之一面對向之一面上，包含一端於與該軸承體之一面對向之一面上開口，而另一端於外周面上開口之供氣通道；且軸承體使圓環狀凹部之開口部連通於軸承基體之供氣通道，且經由複數個緊固構件緊固固定於該軸承基體上，而與軸承基體一體化；環狀凹槽係具有至少0.3mm之寬度與至少0.01mm之深度；空氣吹出孔係於其一端至少具有30μm之直徑，並於圓環狀凹部與環狀凹槽之間形成自成節流。
2. 如請求項1之靜壓氣體軸承，其中環狀凹槽係具有0.3~1.0mm或0.3~0.7mm之寬度、與0.01~0.05mm或0.01~0.03mm之深度；而空氣吹出孔係於其一端具有30~120μm之直徑。
3. 如請求項1或2之靜壓氣體軸承，其中環狀凹槽及空氣吹出孔係分別由雷射加工形成。
4. 如請求項1或2之靜壓氣體軸承，其中圓環狀凹部之內周 壁面，係形成於自開口部至環狀底面逐漸擴展之截頭圓錐面。
5. 如請求項1或2之靜壓氣體軸承，其中軸承基體之另一面上，形成有球體受壓凹部。
6. 如請求項5之靜壓氣體軸承，其中球體受壓凹部係包含於軸承基體之另一面上開口之截頭圓錐凹部。
7. 如請求項5之靜壓氣體軸承，其中球體受壓凹部係包含於軸承基體之另一面上開口之凹球面部。
8. 如請求項5之靜壓氣體軸承，其中球體受壓凹部係包含於軸承基體之另一面上具有開口部而形成之圓柱狀凹部；於該圓柱狀凹部嵌合固定有橋部，該橋部係於一面上包含截頭圓錐凹部，且使該截頭圓錐凹部朝該圓柱狀凹部之開口部開口。
9. 如請求項5之靜壓氣體軸承，其中球體受壓凹部包含於軸承基體之另一面上具有開口部而形成之圓柱狀凹部；該圓柱狀凹部中嵌合固定有橋部，該橋部係於一面上包含凹球面部，且使該凹球面部朝圓柱狀凹部之開口部開口。
10. 如請求項1或2之靜壓氣體軸承，其中軸承體係除了環狀凹槽外，亦包含：大直徑環狀凹槽，其形成於其一面上，且於該環狀凹槽之外側包圍該環狀凹槽；複數個第一放射狀凹槽，其係一端部朝該環狀凹槽開口，且另一端部朝大直徑環狀凹槽開口；小直徑環狀凹槽，其係形成於該環狀凹槽之內側上；及複數個第二放射狀凹槽， 其係一端部朝環狀凹槽開口，且另一端部朝小直徑環狀凹槽開口。
11. 一種直線運動引導裝置，其特徵為：於包含作為引導面之上表面引導面及兩側引導面之引導構件之外側配置有可動平台，該可動平台係包含與上表面引導面對向之上板、及與兩側引導面對向之一對側板；於該可動平台之上板之下表面及一對側板之各個內面上，分別立設有球螺椿，該各個球螺樁係將球體朝內；且於該球螺椿與導向構件之上表面及兩側面之間，配置有如請求項1至請求項10中任一項之靜壓氣體軸承，其係使球體受壓凹部滑接於該球螺椿之球體，且使軸承體與導向構件之上表面引導面及兩側引導面對向。