(57)【要約】【課題】ガイドとスライダの軸受間隙を容易に調整することができ、組立作業性を向上することができる空気軸受の組立方法及び空気軸受並びに備える直線駆動装置を提供する。【解決手段】固定側のガイド２に対して可動側のスライダ１２を相対移動可能に浮上支持する空気軸受の組立方法において、ガイド２の両側に配置される一対の対向部材１３，１４のうち、一方の対向部材１３とガイド２の密着している対向面間に所定圧力の圧縮空気を供給し、他方の対向部材１４とガイド２の対向面を密着させた状態で、対向面間に設計上目標とする軸受間隙の２倍の間隙を形成する段階と、一対の対向部材１３，１４とガイド２の対向面間に所定圧力の圧縮空気を供給し、一対の対向部材１３，１４とガイド２の両側の対向面間に設計上目標とする軸受間隙を形成する段階と、を備える。【選択図】図１
2007182911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側のガイドに対して可動側のスライダを相対移動可能に浮上支持する空気軸受の組立方法において、
前記ガイドの両側に配置される一対の対向部材のうち、一方の対向部材と前記ガイドの密着している対向面間に所定圧力の圧縮空気を供給し、他方の対向部材と前記ガイドの対向面を密着させた状態で、前記対向面間に設計上目標とする軸受間隙の２倍の間隙を形成する段階と、
前記一対の対向部材と前記ガイドの対向面間に所定圧力の圧縮空気を供給し、前記一対の対向部材と前記ガイドの両側の対向面間に前記設計上目標とする軸受間隙を形成する段階と、
を備えることを特徴とする空気軸受の組立方法。
【請求項２】
前記圧縮空気を供給する前に、前記ガイドと前記一対の対向部材の両対向面を磁力で密着させておくことを特徴とする請求項１記載の空気軸受の組立方法。
【請求項３】
固定側のガイドと、該ガイドに相対移動可能に浮上支持された可動側のスライダと、を備えた空気軸受において、
前記スライダは、前記ガイドの互いに直交する二方向で対向して配置された二対の対向部材を有し、一対の対向部材のうち、一方の対向部材と前記ガイドの密着している対向面間に所定圧力の圧縮空気が供給され、他方の対向部材と前記ガイドの対向面が密着した状態で、前記対向面間に設計上目標とする軸受間隙の２倍の間隙が形成され、前記一対の対向部材と前記ガイドの対向面間に所定圧力の圧縮空気が供給されて、前記一対の対向部材と前記ガイドの両側の対向面間に前記設計上目標とする軸受間隙が形成されたことを特徴とする空気軸受。
【請求項４】
前記ガイドの互いに直交する二方向で、前記設計上目標とする軸受間隙が形成されたことを特徴とする請求項３記載の空気軸受。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の空気軸受の前記対向部材又は前記ガイドの一方に磁石が設けられ、他方に該磁石と協働して磁界を形成する駆動コイルが設けられたことを特徴とする直線駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械や測定機械などに適用され、固定側のガイドに対して可動側のスライダを相対移動可能に浮上支持する空気軸受の組立方法及び空気軸受並びにそれを備える直線駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガイドに対して相対移動可能に浮上支持されたスライダを備えた空気軸受として、図８に開示されているものがある（特許文献１参照）。図示される空気軸受１００は、対向する二面に軸受面１０１ａが形成されたガイド１０１と、軸受間隙１０２を介して軸受面１０１ａに対向する対向面１０３ａを有し、ガイド１０３に浮上支持されて直線移動するスライダ１０３とを備えている。
【０００３】
スライダ１０３は、軸受間隙１０２に圧力気体（圧縮空気）を供給するための流路１０４を有している。圧力気体が、この流路１０４を通して軸受間隙１０２に供給されることで、スライダ１０３が浮上支持されるようになっている。ガイド１０１の上下に形成された軸受間隙１０２の寸法ｄは、数μｍ〜数１０μｍに設定されている。これにより、ガイド１０１とスライダ１０３は非接触となり、スライダ１０３をスムーズに移動させることが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８５６５号公報（２頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
空気軸受の軸受間隙は、大きくなりすぎると軸受剛性が低下して振動を生じるという問題があり、逆に小さく成りすぎると、剛性が強くなるもののガイドとスライダが接触して精密な位置決めを行うことができないという問題がある。したがって、一般的な空気軸受では、ガイドとスライダの軸受間隙が精密シムやダイヤルゲージなどの精密機器を用いて、数μｍ程度になるように組み立てられている。しかしながら、軸受間隙が数μｍとなるようにガイドとスライダを組み立てることは非常に難しく、加工や組み立ての試行錯誤により蓄積された勘や経験などの熟練が必要とされ、作業性が良いものではなかった。また、組み立てに非常に時間がかかり、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した点に鑑み、ガイドとスライダの設計上目標とする軸受間隙を容易に設定することができ、組立作業性を向上することができる空気軸受の組立方法及び空気軸受並びにそれを備える直線駆動装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の空気軸受の組立方法の発明は、固定側のガイドに対して可動側のスライダを相対移動可能に浮上支持する空気軸受の組立方法において、前記ガイドの両側に配置される一対の対向部材のうち、一方の対向部材と前記ガイドの密着している対向面間に所定圧力の圧縮空気を供給し、他方の対向部材と前記ガイドの対向面を密着させた状態で、前記対向面間に設計上目標とする軸受間隙の２倍の間隙を形成する段階と、前記一対の対向部材と前記ガイドの対向面間に所定圧力の圧縮空気を供給し、前記一対の対向部材と前記ガイドの両側の対向面間に前記設計上目標とする軸受間隙を形成する段階と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の空気軸受の組立方法において、前記圧縮空気を供給する前に、前記ガイドと前記一対の対向部材の両対向面を磁力で密着させておくことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３記載の空気軸受の発明は、固定側のガイドと、該ガイドに相対移動可能に浮上支持された可動側のスライダと、を備えた空気軸受において、前記スライダは、前記ガイドの互いに直交する二方向で対向して配置された二対の対向部材を有し、一対の対向部材のうち、一方の対向部材と前記ガイドの密着している対向面間に所定圧力の圧縮空気が供給され、他方の対向部材と前記ガイドの対向面が密着した状態で、前記対向面間に設計上目標とする軸受間隙の２倍の間隙が形成され、前記一対の対向部材と前記ガイドの対向面間に所定圧力の圧縮空気が供給されて、前記一対の対向部材と前記ガイドの両側の対向面間に前記設計上目標とする軸受間隙が形成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の空気軸受において、前記ガイドの互いに直交する二方向で、前記設計上目標とする軸受間隙が形成されたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５記載の直線駆動装置は、請求項３又は４に記載の空気軸受の前記一対の対向部材又は前記ガイドの一方に磁石が設けられ、他方に該磁石と協働して磁界を形成する駆動コイルが設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上の如く、請求項１又は３の発明によれば、ガイドの両側に配置された一対の対向部材のうち、互いに密着している一方の対向部材とガイドの対向面間に一方のルートから所定圧力の圧縮空気を供給して設計上目標とする軸受間隙の２倍の間隙を形成し、次に、一対の対向部材とガイドの対向面間に同じ圧力の圧縮空気を供給することで、一対の対向部材とガイドの両側の対向面間に設計上目標とする軸受間隙を形成することができ、空気軸受の組立作業性を向上することができる。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、ガイドと一対の対向部材の両対向面を磁力で密着させておくことで、ガイドと一対の対向部材を密着させる作業が不要となり、空気軸受の組立作業性を向上することができる。
【００１４】
また、請求項４記載の発明によれば、ガイドの互いに直交する二方向で、設計上目標とする軸受間隙が形成されたことで、ガイドの周囲に一様な空気層を形成することができる。このため、この空気軸受を鉛直方向に配置し、スライダを鉛直方向にスライドさせた場合でも、スライダとガイドとの非接触性を維持することができる。
【００１５】
また、請求項５記載の発明によれば、磁石と駆動コイルとの協働により、対向部材とガイドとの間に磁界を形成することができ、駆動抵抗の低いリニアモータとして利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る空気軸受の第１の実施形態を図１に基づいて説明する。本実施形態の空気軸受は、図示しないベースと、ベースに固定されたガイド２と、ガイド２に相対移動可能に浮上支持された可動側のスライダ１２と、ガイド２とスライダ１２の対向面間に圧縮空気を供給する空気供給手段とから構成されている。
【００１７】
ガイド２は、スライダ１２の直動を案内するために真直状をなし、図示しない工作機械や測定機器などのベースに固定されている。ガイド２は左右対称形状をなし、上下面及び左右側面には軸受面（対向面）３〜６を有している。上側の軸受面５は溝９の両側に配置され、左右の軸受面３，４は、凹所７の両側にそれぞれ配置されている。
【００１８】
図２に示すように、左右の凹所７には、ガイド２の軸受面３，４とスライダ１２の対向面１３ａ，１４ａとを密着させるための磁石８がそれぞれ設けられている。磁石８は、空気軸受の軸受間隙１０（図３，４）の調整の前段階で、ガイド２の軸受面３，４とスライダ１２の対向面１３ａ，１４ａとを弱い磁力で密着させるためのものである。ガイド２の左右両側で、軸受面３，４と対向面１３ａ，１４ａとを密着させておくことで、後述する軸受間隙１０の調整を容易に行うことができるようになっている。
【００１９】
ガイド２の上側に形成された軸受面５は、スライダ１２の上側の対向部材１５の対向面１５ａに摺接する。軸受面５及び対向面１５ａの中間部分には、非密着部分が形成されるように溝９，１８がそれぞれ形成されている（図２参照）。このため、軸受面５と対向面１５ａは、その両側部分においてバランス良く接触するようになっている。ガイド２の下側に形成された軸受面６は、スライダ１２の下側の対向部材１６の対向面１６ａに摺接する。このようにして、ガイド２の上下の軸受面５，６がスライダ１２の上下の対向面１５ａ，１６ａに摺接することで、空気軸受の上下方向の剛性が高められるようになっている。
【００２０】
スライダ１２は、ガイド２の互いに直交する二方向、すなわち上下方向及び左右方向で、対向して配置された二対の対向部材１３〜１６を有し、これらの対向部材１３〜１６は複数のボルト３０（図１）で枠状に組み立てられている。ボルト３０の締付け程度によって、左右方向の対向部材１３，１４は、上下方向に配置された対向部材１５，１６に対して仮固定された状態と本固定された状態の二つの状態をとることができるように組み立てられる。
【００２１】
すなわち、左右方向の対向部材１３，１４は、ボルト３０と孔３１とのがたつきを生じるようにボルト３０を緩く締付けることによって、上下方向の対向部材１５，１６に対して仮固定された状態となり、ボルト３０と孔３１とのがたつきを生じないようにボルト３０を強く締付けることによって、上下方向の対向部材１５，１６に対して本固定された状態となる。仮固定状態では、ボルト３０の雄ねじ部と孔３１の雌ねじ部のがたの大きさだけ、対向部材１３，１４が左右方向に動くことができるようになっている。本固定された状態では、左右方向の対向部材１３，１４の位置が上下方向の対向部材１５，１６に固定された状態となる。
【００２２】
後述されるように、対向部材１３，１４の仮固定状態において、ガイド２の軸受面３，４と対向部材１３，１４の対向面１３ａ，１４ａ間の間隙が調整され、対向部材１３，１４の本固定状態において、その間隙が所望の寸法に固定され、スライダ１２がガイド２の左右両側で相対移動可能に浮上支持されるようになっている。
【００２３】
左右の一対の対向部材１３，１４には、レギュレータ２６によって所定の圧力に調整された圧縮空気を流すための流路１９，２０が貫通形成されている。流路１９，２０は、ガイド２の軸受面３，４と対向部材１３，１４の対向面１３ａ，１４ａとの間に圧縮空気を供給することができる位置で、個々の対向部材１３，１４の２カ所に貫通形成されている。ガイド２とスライド１２との間には隙間があって、供給された圧縮空気はその隙間から漏れるため、この漏れを考慮して所定圧力の圧縮空気が流路１９，２０を通して常時供給されるようになっている。
【００２４】
空気供給手段は、空気を供給するためのパイプ２５と、供給する空気の圧力を調整するレギュレータ２６と、空気圧力を測定する圧力計２７と、空気の供給を停止する２つのバルブ２８ａ，２８ｂとから構成されている。圧縮空気がスライダ１２に供給される手前に、レギュレータ２６と圧力計２７が配置されているから、供給される圧縮空気の圧力を確認しながらスライダ１２に空気を供給できるようになっている。レギュレータ２６及び圧力計２７を通って流れる空気は、二股に分岐した後、個々のバルブ２８ａ，２８ｂを通って供給されるため、左右の対向部材１３，１４に供給される空気は、個々にその供給が制限（遮蔽）されるようになっている。
【００２５】
次に、図２〜４に基づいて本実施形態の空気軸受の組立方法について説明する。図２に示すように、スライド１２がガイド２の周囲を取り囲むようにして空気軸受が構成されている。ガイド２の両側面は、スライダ１２に対向する軸受面３，４となっている。圧縮空気は、レギュレータ２６により遮断されている。左右一対の対向部材１３，１４のうち、左側の対向部材１３は、連結部材としての上下の対向部材１５，１６にボルト３０（図１）で本固定され、右側の対向部材１４は、上下の対向部材１５，１６に仮固定されている。すなわち、右側の対向部材１４は、ボルト３０がゆるい状態で締め付けられており、ボルト３０の雄ねじ部と対向部材１５，１６の雌ねじ部とのがたつきに相当する分だけ左右方向に移動できるようになっている。
【００２６】
この状態において、一方の対向部材１３はガイド２に組み込まれた磁石８の吸引力でガイド２の左側の軸受面３に密着し、他方の対向部材１４は同じく磁石８の吸引力で右側の軸受面４に密着する。
【００２７】
図３に示すように、一方の対向部材１３の流路１９を通して所定圧力の圧縮空気を供給すると、圧縮空気の圧力が磁石８の吸引力に逆らうことで一方の対向部材１３の対向面１３ａとガイド２の軸受面３とが離れ、対向面１３ａと軸受面３との間に間隙が形成される。この間隙は、空気軸受構造の設計上目標となる軸受間隙１０の２倍の寸法になるように設定される。間隙の大きさは、供給する圧縮空気の圧力に依存し、あらかじめ計測しておく事で、その後計測しなくとも再現可能である。この状態で、磁石８の吸引力により、ガイド２に密着している他方の対向部材１４と上下一対の対向部材１５，１６とをボルト３０によって本固定する。
【００２８】
そして、図４に示すように、一対の対向部材１３，１４の流路１９，２０を通して、対向部材１３，１４の対向面１３ａ，１４ａとガイド２の軸受面３，４との間に適当な圧力の圧縮空気を供給することで、ガイド２の左右両側に設計上目標とする軸受間隙１０を容易に形成することができる。
【００２９】
次に、図５〜７に基づいて、本発明に係る空気軸受及び空気軸受の組立方法の第２の実施形態について説明する。本実施形態の空気軸受（図７）１Ａは、ガイド２の上下方向で、ガイド２と一対の対向部材１５，１６との間に同一の軸受間隙１０が形成された点で、ガイド２の左右方向で、ガイド２と一対の対向部材１３，１４との間に同一の軸受間隙１０が形成された第１の実施形態の空気軸受（図４）１と相違する。なお、本実施形態の空気軸受１Ａと第１の実施形態の空気軸受１の重複する構成部分は、同一符号を付して説明を省略することとする。
【００３０】
図５に示すように、左右方向でガイド２の両側には予め間隙が形成されている。上下一対の対向部材１５，１６には、ガイド２との間に供給される圧縮空気の流路２１，２２がそれぞれ形成されている。圧縮空気が対向部材１５，１６に供給される手前に、レギュレータ２６と圧力計２７が配置されている点や、個々の対向部材１５，１６に対して、独立して圧縮空気を供給したり遮断したりできる点は、第１の実施形態と同じである。
【００３１】
上下一対の対向部材１５，１６は、ボルト３０（図１）によって、左右一対の対向部材１３，１４と相互に結合されるようになっている。上下の対向部材１５，１６の仮固定時、すなわち、ボルト３０を緩めているときはボルト３０の雄ねじ部と雌ねじ部のがたの大きさだけ、対向部材１５，１６は上下方向に動くことができ、対向間隔を微調整できるようになっている。
【００３２】
図５では、圧縮空気をレギュレータ２６により遮断している状態が示されている。上下一対の対向部材１５，１６のうち、上側の対向部材１５は、連結部材としての左右の対向部材１３，１４にボルト３０で本固定され、下側の対向部材１６は、左右の対向部材１３，１４に仮固定されている。すなわち、下側の対向部材１６は、ボルト３０がゆるい状態で締め付けられており、ボルト３０の雄ねじ部と対向部材１３，１４の雌ねじ部とのがたつきに相当する分だけ上下方向に移動できるようになっている。
【００３３】
上側の対向部材１５は、重力によりガイド２の軸受面５に密着している。下側の対向部材１６は、仮固定状態、すなわちボルト３０がゆるんでいる状態のため、ボルト３０の雄ねじ部と対向部材１３，１４の雌ねじ部とのがたの大きさだけ重力によって下側に離れている。
【００３４】
この状態で、図６に示すように、上側の対向部材１５に圧縮空気を供給すると、圧縮空気の内圧によって上側の対向部材１５が重力に逆らって上に移動し、下側の対向部材１６とガイド２が密着した状態で、上側の対向部材１５とガイド２との間に間隙が形成される。間隙の大きさは、圧縮空気の圧力に依存し、あらかじめ間隙の大きさと圧力の関係を調べておくことで、その後何度でも再現可能である。間隙は、空気軸受構造の設計上目標とする軸受間隙の２倍の間隙となるように圧縮空気の圧力が調整される。間隙が調整された後、下側の対向部材１６が連結部材としての左右一対の対向部材１３，１４に本固定される。
【００３５】
そして、図７に示すように、上下一対の対向部材１５，１６に所定圧力の圧縮空気を供給することで、ガイド２の上下方向でガイド２と対向部材１５，１６との間に設計上目標とする軸受間隙１０を形成することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、第１の実施形態と第２の実施形態の空気軸受の組立方法を組み合わせて、ガイド２の互いに直交する二方向で、設計上目標とする軸受間隙１０を形成することも可能である。また、第１の実施形態において、左右一対の対向部材１３，１４に磁石８と協働して磁界を形成する駆動コイルを設けることで、空気軸受１を駆動抵抗の低いリニアモータとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る空気軸受の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す空気軸受の組立方法を説明する断面図であり、レギュレータにより圧縮空気を遮断している状態を示している。
【図３】同じく空気軸受の組立方法を説明する断面図であり、一方のバルブを開放し、他方のバルブを閉じている状態を示している。
【図４】同じく空気軸受の組立方法を説明する断面図であり、両方のバルブを開放して圧縮空気を流している状態を示している。
【図５】本発明に係る空気軸受の第２の実施形態の組立方法を説明する断面図であり、レギュレータにより圧縮空気を遮断している状態を示している。
【図６】同じく空気軸受の組立方法を説明する断面図であり、一方のバルブを開放し、他方のバルブを閉じている状態を示している。
【図７】同じく空気軸受の組立方法を説明する断面図であり、両方のバルブを開放して圧縮空気を流している状態を示している。
【図８】従来の空気軸受の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，１Ａ    空気軸受
２    ガイド
３，４，５，６    軸受面
８    磁石
１０    軸受間隙
１２，１２Ａ    スライダ
１３，１４，１５，１６    対向部材
１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ    対向面
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ    バルブ
【図１】
2007182911.tif 000003
【図２】
2007182911.tif 000004
【図３】
2007182911.tif 000005
【図４】
2007182911.tif 000006
【図５】
2007182911.tif 000007
【図６】
2007182911.tif 000008
【図７】
2007182911.tif 000009
【図８】
2007182911.tif 000010