(57)【要約】【課題】高速移動可能、かつ移動ストロークの広い静圧気体軸受直線案内装置に適する気体配管の構造を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の静圧気体軸受直線案内装置は、駆動源と直動案内部と気体により直動案内部に浮上して移動可能な移動体とを有する直動案内アクチュエータと、一端が移動体に回転自在に固定され、他端が直動案内アクチュエータ外に回転自在に固定される、マジックハンド構造の支持機構と、支持機構に屈曲可能に固定され、移動体に気体を供給するチューブと、を備えることが特徴とするものである。これにより、気体供給チューブは移動体の直線運動に合わせて回転・伸縮運動をすることができ、高速移動による配管の破損や撓みなどを防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源、直動案内部、気体により前記直動案内部に浮上して移動可能な移動体を有する直動案内アクチュエータと、
一端が前記移動体に回転自在に固定され、他端が前記直動案内アクチュエータ外に回転自在に固定されるマジックハンド構造の支持機構と、
前記支持機構に屈曲可能に固定され、前記移動体に気体を供給する為のチューブと、を備えることを特徴とする静圧気体軸受直線案内装置。
【請求項２】
前記気体供給チューブは、前記支持機構のリンクに沿って、屈曲可能に固定されることを特徴とする請求項１に記載の静圧気体軸受直線案内装置。
【請求項３】
前記支持機構の他端が前記直動案内アクチュエータの上方に固定され、かつ、該支持機構に形成される面は水平面に対して略垂直又は略平行であることが特徴とする請求項２に記載の静圧気体軸受直線案内装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度な工作機械、加工装置、測定装置、検査装置および半導体製造装置等において、これらの試料、工具及び検出器等を移動する際に用いる静圧気体軸受直線案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高精度な工作機械、加工装置、測定装置、検査装置および半導体製造装置等においては、これらの試料、工具および検出器等を高精度で位置決める必要がある。その為、例えば、試料等の載置台の位置決め装置に摩擦の殆どない静圧気体軸受直線案内装置を用いる。静圧気体軸受直線案内装置は、外部から供給された気体により移動体が常に浮上しているため、スライド面の摩擦が極めて小さく、高精度でスムーズな動作が可能である。また、発塵が少ないためクリーンルームでの使用にも適している。
【０００３】
静圧気体軸受直線案内装置に使用される静圧気体軸受では、常時軸受部分に圧力空気を供給する必要がある。従来より、静圧気体軸受へ圧力空気を供給する構造としては、特許文献１及び特許文献２に示すものが知られている。
【０００４】
特許文献１に示すものは、多軸エアスライドテーブルの空気軸受に、圧力空気を供給するものである。ガイドとスライダとの間の摺動面に供給される圧力空気により形成される空気軸受で、スライダを摺動自在に支持する摺動ユニットを所要軸数結合して構成したもので、各摺動ユニットの空気軸受の形成される摺動面に摺動ユニットの許容摺動範囲にわたって圧力空気供給溝を設けると共に、圧力空気供給溝に連通する通気孔をスライダ側に設け、摺動ユニットに供給される圧力空気を、圧力空気供給溝及び通気孔を経って、摺動ユニットのスライダに結合される次段の摺動ユニットに供給するように構成されている。
【０００５】
特許文献２に示す静圧気体軸受は、空気噴出用多孔面を有していると共に、空気噴出用多孔面における多数の開口に高圧空気を供給する通路手段を有している固定の円柱状の軸部材と、軸部材の空気噴出用多孔面に微小幅の隙間をもって対面する噴出空気受容面を有している軸部材に可動に装着された可動の円筒状の軸受部材とを具備している。
【０００６】
固定の軸部材が空気噴出用多孔面における多数の開口に高圧気体を供給する通路手段を有しており、通路手段に高圧空気供給用の配管を連結できるので、軸受部材の移動に対して不確定な抵抗の負荷がなくなり、軸受部材の微妙な位置制御、速度制御等を正確に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５‐０６９２５６号公報
【特許文献２】特開２００５‐２１４２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の構成では、各軸の固定ベースを通して空気を供給する為、各軸のスライダはスライダの移動範囲全体において、固定ベースの空気取出し孔をカバーする必要があるため、スライダの移動範囲を広くすることができないという課題があった。
【０００９】
また、特許文献２においては、軸部材全体から常に空気が噴出しているので、全長が長くなるほど圧縮空気の必要流量が多くなり、大容量の空気供給源が必要となってしまう。しかも空気は一部しか使用されないので効率が悪い。また、移動体のない部分から噴出した空気がダストを噴き上げてしまうため、クリーン環境での使用には適されないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するために、移動ストロークの広く、かつ移動体が高速移動の静圧気体軸受直線案内装置に適する配管構造を提供している。本発明の静圧気体軸受直線案内装置は、駆動源、直動案内部、気体により直動案内部に浮上して移動可能な移動体を有する直動案内アクチュエータと、一端が移動体に回転自在に固定され、他端が直動案内アクチュエータ外に回転自在に固定される、マジックハンド構造の支持機構と、支持機構に屈曲可能に固定され、移動体に気体を供給するチューブと、を備えることが特徴とするものである。これにより、気体供給チューブは移動体の直線運動に合わせて回転・伸縮運動をすることができ、高速移動による配管の破損や撓みを防止できる。
また、直動案内アクチュエータが水平に設置される場合、支持機構に形成される面は、水平面に対して垂直、又は平行（水平面と重なる場合も含む）であることが好ましい。これにより、移動体移動時、支持機構がスムーズに伸縮することができる。また、支持機構の一端を移動体に固定し、他端を直線案内装置の上方、下方、側面の何れか一方に固定してよい。
その他、支持機構への気体供給チューブの固定の一例として、気体供給チューブは支持機構のリンクに沿ってリンクの本体に固定し、且つ各リンクの連結回転部近傍では気体供給チューブを固定しない。これにより、チューブの屈曲が最小屈曲半径以下になることを防ぐことができる。
なお、本発明の直動案内アクチュエータは、公知のものを利用している。例えば、主軸移動体のみ有するもの、若しくは主軸移動体とカウンタ軸移動体両方を有するものの何れにしてもよい。主軸移動体とカウンタ軸移動体両方を有するものの一例として、特開２００８−１０１６４２に開示されているアクチュエータを利用することができる。
その他、本発明のマジックハンド構造の支持機構は、空気配管の固定に用いることに限らず、直線案内装置の移動体に搭載される各種機器の配線などを支持するために用いてもよい。たとえば移動体に搭載される電気装置の電気配線に用いることができる。この場合、空気配管の代わりに、配線が支持機構に固定される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、気体供給の為に、マジックハンド構造の支持機構と屈曲可能のチューブの組合せたものを利用することで、高速移動によるチューブの破損や撓みの発生を抑制できる。チューブは移動体に空気を供給する構造である為、前述の従来構造のように移動ストロークの全長に渡って気体を供給することが不要となり、気体の放出量を低減できる。この構造は、特に移動ストロークが広く、かつ移動体が高速移動する直線案内装置に適しているという効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】静圧気体軸受直線案内装置の斜視図である。
【図２】図１の静圧気体軸受直線案内装置の支持機構の動きを説明する概略図である。
【図３】図１の静圧気体軸受直線案内装置のリンクベースとリンクの組立図である。
【図４】図１の静圧気体軸受直線案内装置の第1リンクおよび第2リンクの組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、図１を参照して、本実施形態の静圧気体軸受直線案内装置の全体構造について説明する。静圧気体軸受直線案内装置１０００は、マジックハンド構造の空気供給配管支持リンク１００（支持機構）と、直線案内アクチュエータ２００と、空気配管（チューブ）５０１と、図示していない空気供給源から構成される。
【００１４】
直線案内アクチュエータ２００は、図１に示すように、ベース２０１ａ，２０１ｂと、ベース２０１ａに固定された駆動モータ２０２と，駆動モータ２０２の出力軸に連結された駆動プーリ２０３と、ベース２０１bに回転自在に支持される従動プーリ２０４と、駆動プーリ２０３と従動プーリ２０４にかけられた歯付きベルト２０５と、ベース２０１に固定されたコの字状の主軸ガイド３０１（主軸直動案内部）と、主軸ガイド３０１上に移動する主軸移動体３０２と、主軸移動体３０２（主軸受）と歯付きベルト２０５を連結する主軸連結部材３０３と、ベース２０１に固定された２本のカウンタ軸ガイド４０１（カウンタ軸直動案内部）と、カウンタ軸ガイド４０１の軸上を移動するカウンタ軸移動体４０２（カウンタ軸受）と、カウンタ軸移動体４０２と歯付きベルト２０５を連結するカウンタ軸連結部材４０３からなる。主軸移動体３０２とカウンタ軸移動体４０２をほぼ同重量とし、移動体の移動ストローク中心に対して対称な位置に取り付けると、移動体が動く際の反力が相殺されるため、装置全体の振動を抑制することができる。
【００１５】
また、主軸移動体３０２とカウンタ軸移動体４０２には図示しない空気供給源から空気配管５０１を通して圧縮空気が供給される。それぞれ主軸ガイド３０１とカウンタ軸ガイド４０１の表面とわずかな間隔をおいて浮上している。
【００１６】
静圧気体軸受直線案内装置１０００の動作に関しては、駆動モータ２０２を回転させると、歯付きの駆動プーリ２０３が回転し、従動プーリ２０４とにかけられた歯付きベルト２０５が駆動され、歯付きベルト２０５に連結された主軸移動体３０２およびカウンタ軸移動体４０２がそれぞれのガイド軸上を直線案内されて移動する。
【００１７】
直線案内アクチュエータ２００は、全体バランスをよくする為、主軸移動体３０２のほかには、カウンタ軸移動体４０２も採用しているが、主軸移動体３０２のみを備える形態にしてもよい。この場合、従動プーリ２０４、カウンタ軸ガイド４０１を備えない構造である。そのほか、本実施形態では、歯付きベルトを採用しているが、Ｖベルトを利用する形態にしてもよい。
【００１８】
空気供給配管支持リンク１００は、一端のリンクベース１０１を直線案内装置１００の上方の不動部位に固定し、他端の回転軸を直線案内装置の移動体に回転自在に連結する。空気供給配管支持リンク１００の伸縮する平面が直線案内装置の移動体の動く平面に対し垂直になっている。これにより、空気供給配管支持リンク１００は、移動体の動作に追従して空気供給配管支持リンク１００が伸縮しながら、移動体の移動ストロークに応じて回転可能となる。
【００１９】
空気配管５０１は、空気供給配管支持リンク１００の各リンクに沿うように固定されており、かつリンクの回転軸付近では、空気配管５０１はその許容曲率以内の曲率で固定される。これにより、直線案内装置の移動体が高速で移動しても、空気配管５０１が安定に空気供給配管支持リンク１００に固定されている。
【００２０】
また、本実施形態では、直線案内装置の上方に空気供給配管支持リンク１００を設置しているが、直線案内装置の側面又は下方に設置してもよい。ただし、空気供給配管支持リンク１００の必要伸縮寸法を考慮すると、直線案内装置上方の移動ストローク中央に設置することが好ましい。
【００２１】
次に、本実施形態の空気供給配管支持リンク１００の構造と組立てについて、図２〜４を参照しながら、説明する。
【００２２】
図２には、移動体移動時の支持機構の動きを示している。移動体が移動ストローク中央の上方に位置する際に、マジックハンドがやや短くなり、移動体が中央から移動ストローク両端のいずれの方向へ移動すると、マジックハンドが回転角度を変えると同時に伸びていく。
【００２３】
図３は、空気供給配管支持リンク１００の基本構成のみを示しており、リンクの重複する部分を省略している。空気供給配管支持リンク１００は、リンクベース１０１と、複数本の第１リンク１１０と、複数本の第２リンク１２０と、２本の第３リンク１３０と、２本の第４リンク１４０から構成される。リンクベース１０１は、図示しない直線案内アクチュエータ２００上方にある固定部に固定される。空気供給配管支持リンク１００の固定位置と、直線案内装置の移動体の移動ストロークによって、空気供給配管支持リンク１００の必要伸縮範囲が決まるので、それに応じて各リンクの長さや第１リンク１１０と第２リンク１２０の本数を調整すればよい。
【００２４】
リンクベース１０１は図１に示すように直動案内アクチュエータ上方にある固定側の固定に用いる。また、図３に示すように、第１リンク１１０と第２リンク１２０は、長さが同じであり、それらの中央と両端に回転軸を有している。また、第３リンク１３０と第４リンク１４０は、第１リンク１１０の半分の長さで、それらの両端に回転軸を有している。
【００２５】
各リンクの組立て順番について、まず、第３リンク１３０と第４リンク１４０の一端の回転軸をリングベース１０１に回転自由に連結する。次に、第３リンク１３０のもう一端の回転軸と第２リンク１２０の一端の回転軸を回転自由に連結し、第４リンク１４０のもう一端の回転軸と第1リンク１１０の一端の回転軸を回転自由に連結するとともに、第１リンク１１０と第２リンク１２０の中央の回転軸を回転自由に連結する。そして、同様に第１リンク１１０と第２リンク１２０を交互に回転自由に連結する。最後に、第１リンク１１０のもう一端の回転軸に第４リンク１４０の一端の回転軸を回転自由に連結し、第２リンク１２０の一端の回転軸を第３リンク１３０の一端の回転軸に回転自由に連結するとともに、第３リンク１３０と第４リンク１４０のもう一端の回転軸を回転自由に連結し、さらにその回転軸を移動体に回転自由に連結する。これにより菱形が連なるような、伸縮可能なリンク機構が形成される。
【００２６】
図４には、第1リンク１１０と第２リンク１２０の組立を示す。第１リンク１１０は、リンク板１１１、ベアリンピン１１３、玉軸受１１４、スペーサー１１５から構成される。リンク板１１１には、その中央と両端対称に段付穴１１２が形成されている。スペーサー１１５の外径は、玉軸受１１４の内輪端面と接するような寸法とする。第２リンク１２０は、第１リンク１１０と同じリンク板１１１、玉軸受１１４、ベアリングピンカラー１２１から構成される。ベアリンピンカラー１２１の外径は玉軸受１１４の内輪端面と接するような寸法とする。
【００２７】
第1リンク１１０と第２リンク１２０の組立て順番について、まず、リンク板１１１の段付穴１１２に玉軸受１１４を挿入する。次に、スペーサー１１５を介して両リンクの玉軸受１１４にベアリングピン１１３を挿入し、第２リンク１２０の背面側からベアリングピンカラー１２１をベアリンピン１１３に圧入する。これにより両リンクの玉軸受１１４の内輪同士が固定されるとともに、第１リンク１１０と第２リンク１２０が回転自由に連結される。また、ベアリングピン１１３とベアリングカラー１２１のかわりに、端部にねじが形成されたベアリングピンと内径にめねじが形成されたベアリング押さえを用いてもよい。
【００２８】
第３リンク１３０と第４リンク１４０の組立ては、上述した第1リンク１１０と第２リンク１２０の組立てと同様である。
【００２９】
本実施形態では、上述のマジックハンド構造の支持機構により、空気配管が直動案内アクチュエータ上方に伸縮可能に固定され、移動体の移動とともに、円滑に回転・伸縮運動を行うことができるので、移動体の高速移動に阻害することなく、移動体の浮上に必要な空気量を供給することができる。
【００３０】
その他、本発明の静圧気体軸受直線案内装置は、本実施形態に限定するものではなく、本発明の技術的思想から、脱逸しない転用・改良された技術内容についても、本発明の権利範囲に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
配管が伸縮しながら案内装置の移動体の直線運動とともに安定に移動できる気体静圧軸受案内装置を提供するので、産業上の有用なものである。
【符号の説明】
【００３２】
１００   空気供給配管支持リンク
１０１   リンクベース
１１０   第１リンク
１２０   第２リンク
１３０   第３リンク
１４０   第４リンク
２００   直線案内アクチュエータ
５０１   空気配管
【図１】
2011247367.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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