(57)【要約】  【課題】  支持面の面精度に関わらず、高い剛性で支持可能な静圧軸受を提供する。  【解決手段】  ガイドレール２の支持面が局所的に傾いていたとしても、それに応じて軸受部３ｂが傾くことにより、軸受部３ｂと支持面との間隙を全体的に均一に近づけるようにし、それにより軸受部３ｂと支持面との間に吐出される空気の圧力の不均衡を是正し、高い剛性でガイドレール２に対してスライダ３を支持できる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と第２の部材とを、互いに相対移動可能に非接触的に支持する静圧軸受において、
流体を吐出可能に前記第１の部材の支持面に対向する複数の軸受部が、各々独立して傾き可能に、前記第２の部材に取り付けられていることを特徴とする静圧軸受。
【請求項２】
前記複数の軸受は、前記第１の部材の支持面に対向して多孔質部材を配置しており、前記多孔質部材を介して流体が吐出されることを特徴とする請求項１に記載の静圧軸受。
【請求項３】
前記複数の軸受部は、相対移動方向にのみ傾き可能となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の静圧軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密可動テーブル等を支持するための静圧軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、精密な位置決め精度を要するテーブル位置決め装置において、案内装置として、静圧軸受を用いる場合がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、特許文献１の静圧軸受においては、スライダに対して円盤状の多孔質材がボルト或いは接着等の適宜の手段により固定されており、多孔質材を介して吐出される空気によって、スライダはガイドから浮上して移動可能に支持されている。
【０００４】
図６は、特許文献１に代表される従来技術の静圧軸受を含むスライダの概略断面図である。３つの多孔質材Ｐを固定したスライダＳが、ガイドＧの上面に沿って移動可能に支持されている。しかるに、図６（ａ）に示すように、ガイドＧが完全な平面を有する場合には、多孔質材ＰからガイドＧの上面に向かって吐出される空気は、スライダＳの下面全体に均一となり、高い剛性でスライダＳを支持することができる。ところが、図６（ｂ）に示すように、精度の関係からガイドＧの上面がわずかにでも凸状になっていると、両側の多孔質材Ｐと、それに対向するガイドＧの上面との間隙が広まり、それにより両側の多孔質材ＰからガイドＧの上面に向かって吐出される空気の一部が、広い間隙から外方へと漏れ出てしまうため十分な静圧が生じず、スライダＳを高い剛性で支持できないという問題が生じる。かかる問題は、ガイドＧの上面が凹状になっている場合にも生じうる。例えば、スライダＳの移動方向の長さが数１００ｍｍにもなる場合で、軸受スキマを数μｍに保つことは極めて困難を伴う。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、支持面の面精度に関わらず、高い剛性で支持可能な静圧軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の静圧軸受は、第１の部材と第２の部材とを、互いに相対移動可能に非接触的に支持する静圧軸受において、
流体を吐出可能に前記第１の部材の支持面に対向する複数の軸受部が、各々独立して傾き可能に、前記第２の部材に取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の静圧軸受によれば、流体を吐出可能に前記第１の部材の支持面に対向する複数の軸受部が、各々独立して傾き可能に、前記第２の部材に取り付けられているので、前記第１部材の支持面が局所的に傾いていたとしても、それに応じて前記軸受部が傾くことにより、前記軸受部と前記支持面との間隙を全体的に均一に近づけるようにし、それにより前記軸受部と前記支持面との間に吐出される流体の圧力の不均衡を是正し、高い剛性で前記第１の部材に対して前記第２の部材を支持できる。
【０００８】
尚、前記複数の軸受部を、各々独立して前記支持面に対して平行移動可能に、前記第２の部材に取り付けることによって、面精度の悪い前記支持面に追従させることも考えられる。しかし、軸受部の平行移動を実現すべく、前記複数の軸受部と前記第２部材との間に弾性変形する部材を介在させたような場合には、その弾性変形分だけ静圧軸受の支持剛性が低くなる恐れがある。従って、前記軸受部は、前記第２の部材に対して傾き可能にのみ取り付けられていることが、より望ましい。
【０００９】
本発明の静圧軸受において、前記複数の軸受は、前記第１の部材の支持面に対向して多孔質部材を配置しており、前記多孔質部材を介して流体（気体又は液体）が吐出されると、前記軸受部と前記支持面との間に吐出される流体の圧力をより均一化できるので好ましい。
【００１０】
本発明の静圧軸受において、前記複数の軸受部は、相対移動方向にのみ傾き可能となっていると、かかる相対移動方向に交差する方向の支持剛性を高めることができるので好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の静圧軸受を含むリニアガイド機構の側面図であり、図２は、図１の矢印II方向に見た断面図であり、図３は、図２の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た拡大断面図であり、図４（Ａ）は、図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図であり、図４（Ｂ）は、本体３Ｂを図４（Ａ）と同方向に見た図である。
【００１２】
図１、２において、定盤１の上に、一対の脚部２ａを据え付けた角柱状のガイドレール２が定盤１と並行に延在している。第１の部材であるガイドレール２を取り巻くようにして、角管状のスライダ３が配置されている。スライダ３の上面は、ワーク（不図示）を支持するテーブルとして利用できる。
【００１３】
スライダ３は、隣接するもの同士がボルト止めされた各２枚（計４枚）の板状の本体（第２の部材）３Ａ、３Ｂと、図３に示すように、各本体３Ａ、３Ｂに取り付けられる３つの矩形板状の軸受部３ｂとからなる。図２で上下に配置した本体３Ａは、図２で上下壁を貫通する孔３ｃ及び３ｇと、ガイドレール２と対向する面において孔３ｃの周囲に環状に形成された連結部３ｄとを有する（図４（Ａ）参照）。図２で左右に配置した本体３Ｂは、図２で左右壁を貫通する孔３ｃ及びガイドレール２と対向する面において孔３ｃの周囲に環状に形成された連結部３ｄと、上下面に設けられ前記貫通孔３ｇに対応する位置に設けられたねじ孔３ｈとを有する（図４（Ｂ）参照）。尚、以下、１つの本体３Ａについてのみ説明するが、残りの本体３Ａ、３Ｂと軸受部３ｂも同様な構成を有する。
【００１４】
各軸受部３ｂは、上面中央にねじ孔３ｅを有しており、またガイドレール２の表面である支持面に対向する下面には袋孔状の開口３ｆを形成している。本体３Ａの孔３ｃにボルト４を挿通し、ねじ孔３ｅに螺合させることによって、各軸受部３ｂは本体３Ａに連結されている。即ち、連結部３ｄを除く本体３Ａの下面と、各軸受部３ｂとは、連結部３ｄの厚さ分だけ隔置配置されている。即ち、各軸受部３ｂは、それより曲げ剛性の低い連結部３ｄを介して本体３Ａに連結されているため、本体３Ａに対して独立的に傾き可能となっている。連結部３ｄの大きさは、ガイドレール２や軸受部３ｂの加工精度や軸受スキマ、必要な負荷容量等の条件により適宜定められる。例えば、図４（Ａ）に示される連結部３ｄの面積としては、本体３Ａと軸受部３ｂとの締結のボルトの締め付けによる局部的変形を抑制するためには、ボルトの座面と同等の面積以下が好ましい。又、連結部３ｄの高さとしては、例えば、本体３Ａの移動方向の長さが数１００ｍｍの場合で、０．５ｍｍもあれば十分である。
【００１５】
軸受部３ｂの開口３ｆには、多孔質部材５が配置されている。開口３ｆは、軸受部３ｂの内部を通る不図示の通路、及びこれに接続された不図示の配管（フレキシブルであると好ましい）を介して外部の空気圧源に連結されている。軸受部３ｂは、ガイドレール２に対向するスライダ３の４つの内面全てに設けられている。
【００１６】
本実施の形態の動作を説明すると、外部の空気圧源から供給された空気を多孔質部材５を介して、ガイドレール２の支持面に吐出することにより、スライダ３はガイドレール２に対して非接触的に浮上支持されることとなる。かかる状態で、不図示のアクチュエータにより駆動されることで、スライダ３はガイドレール２に対して低摩擦状態で移動可能となる。
【００１７】
ここで、図３（ｂ）に示すように、ガイドレール２の支持面が局所的に上凸状態であった場合、例えば右端の軸受部３ｂにおいては、多孔質部材５と、それに対向するガイドレール２の支持面との間隙が均一でなくなり、その多孔質部材５から図で左側に吐出される空気の圧力が、図で右側に吐出される空気の圧力より大となる。即ち、右端の軸受部３ｂは、時計回りのモーメントを受けることとなる。
【００１８】
本実施の形態の静圧軸受においては、連結部３ｄの外径が小さく、それにより支持される各軸受部３ｂより曲げ剛性が小さいので、時計回りのモーメントを受けることで、右端の軸受部３ｂは時計回りに角度θだけ傾動することとなる。かかる角度θは微少であるが、ガイドレール２の支持面の精度誤差やたわみなどに起因する非平面形状には十分対応できる。尚、連結部３ｄは、その軸線方向の圧縮量はわずかであるので、本体３Ａの支持剛性を低下させることはない。
【００１９】
軸受部３ｂの傾動によって、多孔質部材５と、それに対向するガイドレール２の支持面との間隙が均一に近づき、その多孔質部材５から吐出される空気の圧力の不均衡が是正され、ガイドレール２に対してスライダ３を高い剛性で支持することができる。同様の作用により、左端の軸受部３ｂは反時計回りに傾動するので、多孔質部材５から吐出される空気の圧力の不均衡が是正され、ガイドレール２に対してスライダ３を高い剛性で支持することができる。
【００２０】
図５は、変形例にかかる静圧軸受の本体の斜視図であり、図５（Ａ）には上下に配置される本体３Ａ’を示し、図５（Ｂ）には左右に配置される本体３Ｂ’を示す。いずれも軸受部取り付け面を上面として示している。本変形例においては、連結部３ｄ’は環状でなく、本体３Ａ’、３Ｂ’の短手方向に延在する矩形板状となっている。かかる連結部３ｄ’を介して軸受部２ｂ（図３）を、孔３ｃ’に挿通した各々２本のボルト（不図示）で取り付けた場合、本体３Ａ’、３Ｂ’の長手方向（スライダ３の移動方向）にのみ軸受部３ｂを傾動させやすくすることができる。即ち、ガイドレール２は自重により長手方向において比較的たわみやすく、短手方向に比べ長手方向の面精度がでにくいということがあるので、かかる場合、本変形例の静圧軸受を用いることで、適切な支持剛性を得ることができる。又、これに加え、短手方向には軸受部３ｂが本体３Ａ’、３Ｂ’に対し、傾動しやすくなっていないため、スライダ３が受けるローリング荷重に対しては比較的高い剛性を示す。
【００２１】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。たとえば本体３Ａ、３Ｂと一体で連結部３ｄ又は３ｄ’を形成する代わりに、別体で同じ形状の間座を連結部として介在させても良く、それにより本体３Ａ、３Ｂの形状が簡素化される。更に、連結部３ｄ又は３ｄ’を軸受部３ｂと一体的に形成しても良いし、或いは本体３Ａ、３Ｂ又は３Ａ’、３Ｂ’及び軸受部３ｂの双方と一体的に形成しても良い。又、スライダに軸受部を設ける代わりに、ガイドレールに軸受部を設けても良い。加えて、上記実施の形態では、断面が矩形のガイドレールの４面を静圧軸受と対向するようにしているが、これに限らず、１〜３面が静圧軸受と対向するようにしても良い。１つの軸受部につき、複数の多孔質材を配置するようにしても良い。勿論、スライダ側を固定とし、ガイドレール側が移動する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態の静圧軸受を含むリニアガイド機構の側面図である。
【図２】図１の矢印II方向に見た断面図である。
【図３】図２の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た拡大断面図である。
【図４（Ａ）】図３の本体３ＡをIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。
【図４（Ｂ）】本体３Ｂを図４（Ａ）と同方向に見た図である。
【図５（Ａ）】変形例にかかる静圧軸受の本体３Ａ’の斜視図である。
【図５（Ｂ）】変形例にかかる静圧軸受の本体３Ｂ’の斜視図である。
【図６】従来技術の静圧軸受を含むスライダの断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ 定盤
２ ガイドレール
２ａ 脚部
２ｂ 軸受部
３ スライダ
３Ａ、３Ｂ、３Ａ’、３Ｂ’ 本体
３ｂ 軸受部
３ｃ、３ｃ’ 孔
３ｄ、３ｄ’ 連結部
３ｅ ねじ孔
３ｆ 開口
４ ボルト
５ 多孔質部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図５（Ａ）】
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【図５（Ｂ）】
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【図６】
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