(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材製のガイドレールに直線移動可能に支持される可動テーブルに取付けられ、
前記ガイドレールに圧縮空気を噴出して前記可動テーブルを前記ガイドレールに対して浮上させ非接触で支持する空気軸受部と、磁気吸引力により前記可動テーブルを前記ガイドレールに接近させる磁石部とを有する静圧気体軸受装置において、
前記静圧気体軸受装置は一辺が前記可動テーブルの移動方向に延びる矩形板状であり、該静圧気体軸受装置の前記ガイドレールに対向する面には、前記移動方向に延びる両縁付近において前記移動方向に垂直な方向に並んで配置される２つの前記空気軸受部と、該２つの空気軸受部間の略中央において前記移動方向に並置される複数の前記磁石部とが、前記移動方向に２組設けられていることを特徴とする静圧気体軸受装置。
【請求項２】
一方向に延び、Ｖ字状断面を形成する一対のレール側支持面を有する磁性材製のガイドレールと、
前記レール側支持面に対応してＶ字状断面を形成する一対のテーブル側支持面を有し、前記ガイドレールに直線移動可能に支持される可動テーブルと、
前記テーブル側支持面の各々に取付けられ、前記テーブル側支持面と前記レール側支持面との間に介装される一対の静圧気体軸受装置とを有し、
該静圧気体軸受装置の各々は前記レール側支持面に圧縮空気を噴出して前記可動テーブルを前記ガイドレールに対して浮上させ非接触で支持する空気軸受部と、磁気吸引力により前記可動テーブルを前記ガイドレールに接近させる磁石部とを有し、
前記空気軸受部の圧縮空気による浮上力と、前記磁石部による磁気吸引力とをバランスさせ、前記可動テーブルを前記ガイドレールに沿って非接触状態で直線移動させる静圧直線案内装置において、
前記静圧気体軸受装置の各々は一辺が前記可動テーブルの移動方向に延びる矩形板状であり、該静圧気体軸受装置の各々の前記レール側支持面に対向する面には、前記移動方向に延びる両縁付近において前記移動方向に垂直な方向に並んで配置される２つの前記空気軸受部と、該２つの空気軸受部間の略中央において前記移動方向に並置される複数の前記磁石部とが、前記移動方向に２組設けられていることを特徴とする静圧直線案内装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、および検出器等を移動する際に用いる静圧直線案内装置に関し、詳しくは、小型化および軽量化を図ることができ、せん断応力の発生を抑制することができ、磁性体の塵芥等の付着を防止でき、しかも、外部からのモーメント負荷の影響を殆ど受けることのない静圧直線案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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する必要がある。そのため、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直線案内装置を用いている。
【０００３】
この静圧直線案内装置には、ガイドレールに対して可動体を非接触で浮上して移動する静圧気体軸受装置（パッド）が設けてある。この静圧気体軸受装置（パッド）には、試料等の載置台である可動体とガイドレールとの間に圧縮空気を噴出して可動体をガイドレールに対して非接触で支持する空気軸受部と、載置台の可動体とガイドレールとの間に永久磁石等により磁気吸引力を発生して可動体をガイドレールに接近させる磁石部とが設けてある。
【０００４】
この静圧直線案内装置の一例を図４に示す。基台１の上に、ガイドレール２が紙面に垂直に延在してあり、このガイドレール２の上面に、可動テーブル３が摺動自在に嵌合してある。この可動テーブル３には、ガイドレール２の両側に対向するように、テーブル側レール４，４が設けてある。
【０００５】
このテーブル側レール４，４の下面には、それぞれ、多孔質からなる上下方向空気軸受部５，５が設けてあり、テーブル側レール４，４の側面には、それぞれ、多孔質からなる水平方向空気軸受部６，６が設けてある。これら空気軸受部５，６は、基台１およびガイドレール２の側面に圧縮空気を噴出して可動テーブル３を非接触で支持するようになっている。
【０００６】
基台１の両端部には、それぞれ、一対の吸引レール７，７が延在してあり、この吸引レール７，７に対向するように、可動テーブル３の両端部に、永久磁石やヨークからなる一対の磁石部８，８が設けてある。この磁石部８，８は、永久磁石等により吸引レール７，７に対して磁気吸引力を発生して、可動テーブル３を基台１に接近させるようになっている。
【０００７】
これにより、空気軸受部５，５，６，６から噴出される圧縮空気による浮上力と、磁石部８，８による磁気吸引力とがバランスされて、可動テーブル３は、ガイドレール２に対して非接触で浮上して移動する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示した静圧直線案内装置では、圧縮空気を噴出するためめの空気軸受部５，５，６，６が可動テーブル３の略中央に配置してある一方、磁気吸引力を発生するための磁石部８，８が可動テーブル３の両端部に配置してあり、両者が比較的大きく離間しているため、小型化および軽量化が困難であるといった問題がある。
【０００９】
また、浮上力は、主として可動テーブル３の中央で上向きに発生しているのに対し、磁気吸引力は、可動テーブル３の両端部で下向きに発生しているため、可動テーブル３には、せん断応力によるモーメントが作用して、可動テーブル３が変形する虞れがある。その結果、ガイドレール２と可動テーブル３との間の所定の軸受隙間が得られず、軸受性能が低減するといった問題がある。
【００１０】
さらに、磁石部８，８が可動テーブル３の両端部に設けてあり、この両端部で吸引レール７，７に対して磁気吸引力を発生するようになっているため、外部から可動テーブル３にモーメント負荷が加えられて、可動テーブル３が揺動すると、磁石部８，８と吸引レール７，７との間の隙間は、著しく大きく変動する。その結果、狭くなった磁石部８，８と吸引レール７，７との間の隙間では、磁気吸引力が急激に増大し、この磁気吸引力の増大分だけ、負荷能力が低減するといったことがある。
【００１１】
さらに、磁石部８，８が可動テーブル３の両端部に設けてあるため、外部から磁性体の塵芥等が磁石部６，６の永久磁石に付着するといった問題がある。
【００１２】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、小型化および軽量化を図ることができ、せん断応力の発生を抑制することができ、磁性体の塵芥等の付着を防止でき、しかも、外部からのモーメント負荷の影響を殆ど受けることのない静圧直線案内装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る静圧気体軸受装置は、磁性材製のガイドレールに直線移動可能に支持される可動テーブルに取付けられ、前記ガイドレールに圧縮空気を噴出して前記可動テーブルを前記ガイドレールに対して浮上させ非接触で支持する空気軸受部と、磁気吸引力により前記可動テーブルを前記ガイドレールに接近させる磁石部とを有する静圧気体軸受装置において、
前記静圧気体軸受装置は一辺が前記可動テーブルの移動方向に延びる矩形板状であり、該静圧気体軸受装置の前記ガイドレールに対向する面には、前記移動方向に延びる両縁付近において前記移動方向に垂直な方向に並んで配置される２つの前記空気軸受部と、該２つの空気軸受部間の略中央において前記移動方向に並置される複数の前記磁石部とが、前記移動方向に２組設けられていることを特徴とする。
また、請求項２に係る静圧直線案内装置は、一方向に延び、Ｖ字状断面を形成する一対のレール側支持面を有する磁性材製のガイドレールと、前記レール側支持面に対応してＶ字状断面を形成する一対のテーブル側支持面を有し、前記ガイドレールに直線移動可能に支持される可動テーブルと、前記テーブル側支持面の各々に取付けられ、前記テーブル側支持面と前記レール側支持面との間に介装される一対の静圧気体軸受装置とを有し、該静圧気体軸受装置の各々は前記レール側支持面に圧縮空気を噴出して前記可動テーブルを前記ガイドレールに対して浮上させ非接触で支持する空気軸受部と、磁気吸引力により前記可動テーブルを前記ガイドレールに接近させる磁石部とを有し、前記空気軸受部の圧縮空気による浮上力と、前記磁石部による磁気吸引力とをバランスさせ、前記可動テーブルを前記ガイドレールに沿って非接触状態で直線移動させる静圧直線案内装置において、
前記静圧気体軸受装置の各々は一辺が前記可動テーブルの移動方向に延びる矩形板状であり、該静圧気体軸受装置の各々の前記レール側支持面に対向する面には、前記移動方向に延びる両縁付近において前記移動方向に垂直な方向に並んで配置される２つの前記空気軸受部と、該２つの空気軸受部間の略中央において前記移動方向に並置される複数の前記磁石部とが、前記移動方向に２組設けられていることを特徴とする。
【００１４】
このように、本発明によれば、磁石部を静圧気体軸受装置の略中央に配置すると共に、空気軸受部をその両側に配置しているため、圧縮空気の噴出と磁気吸引力の発生とを同一平面に構成することができ、小型化および軽量化を図ることができる。
【００１５】
また、磁石部を静圧気体軸受装置の略中央に配置すると共に、空気軸受部をその両側に配置することにより、磁石部と空気軸受部を比較的近接して配置し、圧縮空気の噴出と磁気吸引力の発生とを比較的近い位置で行えるようにしている。そのため、静圧気体軸受装置内でのせん断応力によるモーメントの発生を極めて少なくすることができ、この静圧気体軸受装置の変形の虞れを殆どなくすことができる。
【００１６】
さらに、磁石部を静圧気体軸受装置の略中央に配置すると共に、空気軸受部をその両側に配置して、両者を比較的近接して配置しているため、外部から静圧気体軸受装置にモーメント負荷が加えられて、静圧気体軸受装置が揺動する場合であっても、磁石部とガイドレールとの間の隙間は殆ど変動することがない。そのため、磁石部とガイドレールとの間の隙間で、磁気吸引力が急激に増大することもなく、負荷能力が低減するといったこともなく、外部からのモーメント負荷の影響を殆ど受けることがない。
【００１７】
さらに、磁石部を静圧気体軸受装置の略中央に配置すると共に、空気軸受部をその両側に配置しているため、磁性体の塵芥等が磁石部の永久磁石等に付着するといったことを効果的に防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る静圧直線案内装置を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係る静圧直線案内装置の静圧気体軸受装置（パッド）の側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した静圧気体軸受装置（パッド）の平面図である。図２（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係る静圧直線案内装置の側面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した静圧直線案内装置の正面図である。
【００２０】
図１に示すように、静圧気体軸受装置（パッド）１０の進行方向の直角方向（幅方向）の略中央には、一対の有底孔１１，１１が形成してあり、各有底孔１１内には、永久磁石やヨークからなる一対の磁石部１２，１２が収納してある。
【００２１】
この磁石部１２は、永久磁石等によりガイドレール１３に対して磁気吸引力を発生して、パッド１０をガイドレール１３に接近させるようになっている。また、このように、有底孔１１に磁石部１２が収納してあるため、外部からの磁性粉等の浸入を防止することができる。
【００２２】
また、有底孔１１の底部には、スペーサ１４が設けてあり、これにより、磁石部１２とガイドレール１３との間の隙間を調整して、磁気吸引力の調整が容易に行えるようになっている。
【００２３】
パッド１０の進行方向に直角方向（幅方向）の両脇部には、多孔質からなる空気軸受部１５，１５が設けてある。この空気軸受部１５は、ガイドレール１３に圧縮空気を噴出してパッド１０を非接触で支持するようになっている。
【００２４】
ガイドレール１３は、磁気吸引力を得るため磁性材で形成するが、母材をアルミニウム合金、セラミックス、石などの非磁性材で形成する一方、磁気吸引に必要な箇所のみを磁性材により形成して、ボルト固定や接着固定により別部品としてもよい。
【００２５】
このように構成した２個の静圧気体軸受装置（パッド）をＬ字型に組み合わせて、図２に示すように、ガイドレール１３の上面と側面に配置すれば、静圧直線案内装置を構成することができる。これにより、Ｌ字型に構成した上パッド１０ａと横パッド１０ｂがガイドレール１３の上面と側面に対して、非接触で浮上して移動することができる。
【００２６】
なお、ガイドレール１３は、軸受面となる上面と側面、および取付面となる底面の合計３つの面の加工精度を良好にするだけでよく、対向する面の平行度を考慮する必要がないため、部品点数も削減でき、コストを低減することができる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態では、磁石部１２をパッド１０の幅方向略中央に配置すると共に、空気軸受部１５をその両側に配置しているため、圧縮空気の噴出と磁気吸引力の発生とを同一平面に構成することができ、小型化および軽量化を図ることができる。
【００２８】
また、磁石部１２をパッド１０の幅方向略中央に配置すると共に、空気軸受部１５をその両側に配置することにより、磁石部１２と空気軸受部１５を比較的近接して配置し、圧縮空気の噴出と磁気吸引力の発生とを比較的近い位置で行えるようにしている。そのため、パッド１０内でのせん断応力によるモーメントの発生を極めて少なくすることができ、このパッド１０の変形の虞れを殆どなくすことができる。
【００２９】
さらに、磁石部１２をパッド１０の幅方向略中央に配置すると共に、空気軸受部１５をその両側に配置して、両者を比較的近接して配置しているため、外部からパッド１０にモーメント負荷が加えられて、パッド１０が揺動する場合であっても、磁石部１２とガイドレール１３との間の隙間は殆ど変動することがない。そのため、磁石部１２とガイドレール１３との間の隙間で、磁気吸引力が急激に増大することもなく、負荷能力が低減するといったこともなく、外部からのモーメント負荷の影響を殆ど受けることがない。
【００３０】
さらに、磁石部１２をパッド１０の幅方向略中央に配置すると共に、空気軸受部１５をその両側に配置しているため、磁性体の塵芥等が磁石部１２の永久磁石等に付着するといったことを効果的に防止できる。
【００３１】
次に、図３（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係る静圧直線案内装置の側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した静圧直線案内装置の正面図である。
【００３２】
本第２実施の形態では、Ｖ字状のガイドレール１６の上部に、三角形状のテーブル１７が摺動自在に設けてあり、これらガイドレール１６と、テーブル１７との間に、２個の静圧気体軸受装置（パッド）１０，１０が介装してある。なお、テーブルをＶ字状に形成し、ガイドレールを三角形状に形成してもよい。
【００３３】
このように、本実施の形態においても、圧縮空気の噴出と磁気吸引力の発生とを同一平面に構成することができ、小型化および軽量化を図ることができる。また、パッド１０内でのせん断応力によるモーメントの発生を極めて少なくすることができ、このパッド１０の変形の虞れを殆どなくすことができる。さらに、外部からのモーメント負荷の影響を殆ど受けることがない。さらに、磁性体の塵芥等が磁石部１２の永久磁石等に付着するといったことを効果的に防止できる。
【００３４】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁石部を静圧気体軸受装置の略中央に配置すると共に、空気軸受部をその両側に配置しているため、圧縮空気の噴出と磁気吸引力の発生とを同一平面に構成することができ、小型化および軽量化を図ることができる。
【００３６】
また、磁石部を静圧気体軸受装置の略中央に配置すると共に、空気軸受部をその両側に配置することにより、磁石部と空気軸受部を比較的近接して配置し、圧縮空気の噴出と磁気吸引力の発生とを比較的近い位置で行えるようにしている。そのため、静圧気体軸受装置内でのせん断応力によるモーメントの発生を極めて少なくすることができ、この静圧気体軸受装置の変形の虞れを殆どなくすことができる。
【００３７】
さらに、磁石部を静圧気体軸受装置の略中央に配置すると共に、空気軸受部をその両側に配置して、両者を比較的近接して配置しているため、外部から静圧気体軸受装置にモーメント負荷が加えられて、静圧気体軸受装置が揺動する場合であっても、磁石部とガイドレールとの間の隙間は殆ど変動することがない。そのため、磁石部とガイドレールとの間の隙間で、磁気吸引力が急激に増大することもなく、負荷能力が低減するといったこともなく、外部からのモーメント負荷の影響を殆ど受けることがない。
【００３８】
さらに、磁石部を静圧気体軸受装置の略中央に配置すると共に、空気軸受部をその両側に配置しているため、磁性体の塵芥等が磁石部の永久磁石等に付着するといったことを効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係る静圧直線案内装置の静圧気体軸受装置（パッド）の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した静圧気体軸受装置（パッド）の平面図。
【図２】（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係る静圧直線案内装置の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した静圧直線案内装置の正面図。
【図３】（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係る静圧直線案内装置の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した静圧直線案内装置の正面図。
【図４】従来に係る静圧直線案内装置の正面図。
【符号の説明】
１０  静圧気体軸受装置（パッド、可動体）
１１  有底孔
１２  磁石部
１３  ガイドレール（基台）
１４  スペーサ
１５  空気軸受部
１６  Ｖ字状のガイドレール
１７  三角形状のテーブル
【図１】
0004215899.tif 000002
【図２】
0004215899.tif 000003
【図３】
0004215899.tif 000004
【図４】
0004215899.tif 000005