(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイド部材に対してスライドブロックが非接触状態に維持される移動部と、外部駆動子が往復動可能に配設された駆動部とからなるアクチュエータにおいて、移動部に断面の外周が円形の複数のガイド部材が配設され、スライドブロックの内面に断面の内周が円形の軸受面が形成され、ガイド部材の表面とスライドブロックの軸受面との間に送り込まれる流体の静圧によりスライドブロックがガイド部材から浮上し、外部駆動子とスライドブロックの両対向面の一方又は双方に複数個の磁石が配設され、外部駆動子とスライドブロックとの間に隙間を介して磁石の吸引力が発生するようにされ、磁石の吸引力によってスライドブロックが外部駆動子の移動に従って移動するようにされたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
スライドブロック本体の内面に円筒状の複数の軸受本体が配設され、軸受本体に複数個の噴出孔が形成され又は多孔質材料が用いられ、スライドブロック本体と軸受本体との間に環状室が形成され、各環状室間が流路によって連通され、スライドブロック本体に形成された供給ポートが前記環状室又は前記流路に連通された請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
ガイド部材の両端がエンドプレートの上部又は下部に連結され、駆動部の両端がエンドプレートの下部又は上部に連結された請求項１又は２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
非磁性材製の板状体によって駆動部全体が被覆されて駆動部が密閉され、外部駆動子とスライドブロックとの間の隙間が前記板状体により区画された請求項１ないし３のいずれか１つに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
駆動部がロッドレスシリンダ、リニアモータ又はボールねじからなる請求項１ないし４のいずれか１つに記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム内において、ガイド部材と非接触状態のスライドブロックにより物体を移送するためのアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造ライン、ハードディスク組立ライン等のクリーンルームでは、半導体ウエハ上への微小な塵埃の付着防止等のために、半導体ウエハ、ハードディスク基盤等の物体は、外界から遮断されたクリーンルーム内でガイド部材と非接触な状態で搬送する必要がある。そして、ガイド部材に対して移動部材を非接触状態にする手段の一つとして、空気の静圧を利用するものがある（例えば特開平５−２３８５４８号公報を参照のこと）。なお、精密加工機械に組み込まれる空気案内装置として、四角柱状のガイド部材の外側に四角筒状の滑動体（移動部材）を嵌め、ガイド部材と滑動体との間に空気を吹き出し、滑動体をガイド部材から浮上させ非接触で案内するものが知られている（特開平４−１４５２２０号公報参照）。
【０００３】
前記特開平５−２３８５４８号公報に記載された従来例のエアスライド装置（アクチュエータ）では、上面の断面形状を山形とした中空のガイド部材と、ガイド部材の上面に配置したスライダ（移動部材）と、ガイド部材の内部で進退駆動される内部移動体とで構成されている。スライダの下面はガイド部材の上面に沿う溝形にされており、その溝形下面の両側部分にエア吹出し口が形成されるとともに磁石が配設され、内部移動体の上面に磁石が配設されて、両磁石間に吸引力が発生するように配置されている。エア吹出し口から噴出される圧縮空気の静圧により、スライダがガイド部材から浮上し非接触状態に維持され、浮上量は静圧と両磁石間の吸引力とによって定まる。そして、内部移動体を駆動装置により移動させると、内部移動体とスライダ間に作用する磁気吸引力により、スライダは内部移動体に連動して移動する。
【０００４】
前記従来の案内装置は、四角柱状のガイド部材の外側に四角筒状の滑動体を用いており、四角形の部品を高精度で安価に製造することは困難であり、実用性に乏しい。
また、従来のエアスライド装置は、ガイド部材の上面が山形で、スライダの下面が山形のガイド部材の上面に沿う形状であって、高精度で安価に製造することは困難である。そして、精度の向上が困難なため、スライダの浮上量を一定に制御することが困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、静圧を利用したアクチュエータにおいて、ガイド部材に対して移動部材を非接触状態にする手段を高精度で安価なものにし、高精度なアクチュエータのコストを低減化することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガイド部材に対してスライドブロックが非接触状態に維持される移動部と、外部駆動子が往復動可能に配設された駆動部とからなるアクチュエータにおいて、移動部に断面の外周が円形の複数のガイド部材(13A,13B) が配設され、スライドブロック(11)の内面に断面の内周が円形の軸受面(14)が形成され、ガイド部材(13A,13B) の表面とスライドブロック(11)の軸受面(14)との間に送り込まれる流体の静圧によりスライドブロック(11)がガイド部材(13A,13B) から浮上し、外部駆動子(12)とスライドブロック(11)の両対向面の一方又は双方に複数個の磁石(31,33) が配設され、外部駆動子(12)とスライドブロックとの間に隙間を介して磁石の吸引力が発生するようにされ、磁石の吸引力によってスライドブロック(11)が外部駆動子(12)の移動に従って移動するようにされたことを第１の構成とする。
本発明は、第１の構成において、スライドブロック本体の内面に円筒状の複数の軸受本体(51A,51B) が配設され、軸受本体(51A,51B) に複数個の噴出孔(54)が形成され又は多孔質材料が用いられ、スライドブロック本体と軸受本体(51A,51B) との間に環状室(46A,46B) が形成され、各環状室間(46A,46B) が流路(48)によって連通され、スライドブロック本体に形成された供給ポート(49)が前記環状室(46A,46B) 又は前記流路(48)に連通されたことを第２の構成とする。
本発明は、第１又は第２の構成において、ガイド部材(13A,13B) の両端がエンドプレート(25A,25B) の上部又は下部に連結され、駆動部の両端がエンドプレート(25A,25B) の下部又は上部に連結されたことを第３の構成とする。
本発明は、第１ないし第３の構成において、非磁性材製の板状体によって駆動部全体が被覆されて駆動部が密閉され、外部駆動子(12)とスライドブロック(11)との間の隙間が前記板状体により区画されたことを第４の構成とする。
本発明は、第１ないし第４の構成において、駆動部がロッドレスシリンダ(10)、リニアモータ又はボールねじからなることを第５の構成とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜４は、本発明のアクチュエータの実施の形態を示す。アクチュエータは、ロッドレスシリンダ10等からなる駆動部の上側に、スライドブロック（スライドテーブル）11を備えた移動部が連設され、駆動部の外部駆動子12の移動をスライドブロック11に磁石の吸引力を用いて伝達している。駆動部として、磁石方式のロッドレスシリンダ10が図示されているが、他の方式のロッドレスシリンダやリニアモータ、ボールねじ等を用いることができる。移動部に断面の外周が円形の複数のガイドロッド（ガイド部材）13Ａ、13Ｂが配設され、スライドブロック11の内面に断面の内周が円形の軸受面14が形成され、ガイドロッド13Ａ、13Ｂと軸受面14との間に送り込まれる圧縮空気（流体）の静圧によりスライドブロック11がガイドロッド13Ａ、13Ｂから浮上する。
【０００８】
図１、図３(a) 及び図４(b) に示すように、ロッドレスシリンダ10として、例えば特開平７−１５８６１４号公報等に記載の既存のものを使用することとし、ここではその概要を説明する。非磁性材製のシリンダチューブ16の内部に非磁性材製のピストン18が摺動自在に嵌合され、シリンダチューブ16の外部に非磁性材製の外部駆動子12が摺動自在に嵌合されている。ピストン18の外周部に複数個の磁石19及びヨーク20が交互に配設された内部移動子磁石21が形成され、外部駆動子12の内周部に複数個の磁石22及びヨーク23が交互に配設された外部移動子磁石24が形成され、ピストン18の内部移動子磁石21と外部駆動子12の外部移動子磁石24とが相互に吸引するように配置されている。
【０００９】
シリンダチューブ16の両端に段付のヘッドカバー17Ａ、17Ｂが連結され、ヘッドカバー17Ａ、17Ｂの両端側に小径部26Ａ、26Ｂが形成されている。直方体のエンドプレート25Ａ、25Ｂの下方部に挿通孔27Ａ、27Ｂと小径支持孔28Ａ、28Ｂとが同一軸線上に形成され、小径支持孔28Ａ、28Ｂが挿通孔27Ａ、27Ｂの内側に配置されている。ヘッドカバー17Ａ、17Ｂの小径部26Ａ、26Ｂがエンドプレート25Ａ、25Ｂの小径支持孔28Ａ、28Ｂに嵌合され、小径部26Ａ、26Ｂの表面の雄ねじにナット29Ａ、29Ｂが螺合されている。ヘッドカバー17Ａ、17Ｂの段部とナット29Ａ、29Ｂにより小径支持孔28Ａ、28Ｂの周辺が挟持され、ロッドレスシリンダ10がエンドプレート25Ａ、25Ｂに固定される。ヘッドカバー17Ａ、17Ｂには不図示のポートが形成され、ポートを介して圧縮空気が供給され又は排気される。外部駆動子12の外面のうちスライドブロック11に対向する平面（図３(a) 、図４(b) では上面）に磁石31及びヨーク32が交互に配置されたアクチュエータ側磁石列56が形成されている。外部移動子12の外面のうちベース30に対向する平面（下面）には、回り止め用スペーサ59が配設されている。回り止め用スペーサ59の下面がベース30に当接することにより外部移動子12の揺動を防ぎ、アクチュエータ側磁石列56とスライドブロック側磁石列57（後述）との接触を防止する。
【００１０】
図１〜図４から分かるように、エンドプレート25Ａ、25Ｂの上方部に横に並んだ２個の支持部がそれぞれ形成され、支持部には内側から嵌合孔35Ａ、35Ｂ、小径挿通孔36Ａ、36Ｂ及び大径孔37Ａ、37Ｂが形成されている。２個の断面の外周が円形（例えば中実の丸棒、中空の丸棒）のガイドロッド13Ａ、13Ｂの両端に軸線方向のボルト穴39Ａ、39Ｂが形成され、各ガイドロッド13Ａ、13Ｂの両端がエンドプレート25Ａ、25Ｂの嵌合孔35Ａ、35Ｂに嵌合されている。ボルト40Ａ、40Ｂが大径孔37Ａ、37Ｂ及び小径挿通孔36Ａ、36Ｂを通してガイドロッド13Ａ、13Ｂのボルト穴39Ａ、39Ｂの開口部に当接され、ボルト40Ａ、40Ｂの両端の六角穴に工具を挿入してボルト40Ａ、40Ｂをボルト穴39Ａ、39Ｂに螺合させ、ガイドロッド13Ａ、13Ｂがエンドプレート25Ａ、25Ｂに固定されている。
【００１１】
スライドブロック11のスライドブロック本体は第１端部材42、中間部材44及び第２端部材43から構成され、中間部材44の両側に第１端部材42及び第２端部材43が４個のボルト１及びナット２により連結されている。中間部材44には２個の貫通孔47Ａ、47Ｂが形成され、貫通孔47Ａと貫通孔47Ｂとは流路48により連通されている。第１端部材42及び第２端部材43にはそれぞれ２個の挿通孔52Ａ、52Ｂが形成されており、挿通孔52Ａ、52Ｂと貫通孔47Ａ、47Ｂとは同一軸線上に位置している。挿通孔52Ａ、52Ｂの中間部材44寄りの位置には嵌合溝53Ａ、53Ｂが形成され、嵌合溝53Ａ、53Ｂには軸受本体51Ａ、51Ｂの両端部が嵌合され固定されている。軸受本体51Ａ、51Ｂには複数の噴出孔54が形成されており、軸受本体51Ａ、51Ｂの内面の軸受面14Ａ、14Ｂとガイドロッド13Ａ、13Ｂの表面との間には、所定の微小間隔（例えば10μmm）が維持されている。なお、軸受本体51Ａ、51Ｂとして焼結金属等の多孔質材料を用いる場合には、多孔質材料中を空気が通過するので、噴出孔54を形成する必要はない。
【００１２】
嵌合溝53Ａ、53Ｂに大環状溝が形成され、各大環状溝にＯリング３Ａ、３Ｂが装着され、Ｏリング３Ａ、３Ｂによって軸受本体51Ａ、51Ｂの両端部の外面と第１端部材42及び第２端部材43との間が密封されている。第１端部材42・第２端部材43の各内側面42Ａ・43Ａで中間部材44と当接する部分であり、かつ貫通孔47Ａ、47Ｂの外側に相当する箇所に環状溝が形成され、この各環状溝にＯリング４Ａ，４Ｂが装着されている。４個のＯリング４Ａ，４Ｂにより第１端部材42・第２端部材43の各内側面42Ａ・43Ａと中間部材44との間が密封されている。貫通孔47Ａ、47Ｂの内周面と軸受本体51Ａ、51Ｂの内周面と第１端部材42の内側面42Ａと第２端部材43の各内周面43Ａとにより囲まれた環状室46Ａ、46Ｂが形成されている。貫通孔47Ｂの外壁には供給ポート49が形成されている。なお、供給ポート49を流路48に直接連通される箇所に設けることができ、また第１端部材42及び第２端部材43に供給ポート49を形成することもできる。空気圧源からの圧縮空気がゴムホース（不図示）から供給ポート49、流路48を通って環状室46Ａ、46Ｂに供給される。スライドブロック11とガイドロッド13Ａ、13Ｂとにより静圧軸受が構成されている。
【００１３】
第１端部材42、中間部材44及び第２端部材43からなるスライドブロック本体の外面のうち、外部駆動子12に対向する平面（図３(a) では下面）に磁石33及びヨーク34が順次に配設されたスライドブロック側磁石列57か形成されている。外部駆動子12のアクチュエータ側磁石列56（磁石31・ヨーク32）とスライドブロック11のスライドブロック側磁石列57（磁石33・ヨーク34）との間隔（クリアランス）を所定の狭い間隔（例えば約１ｍｍ）とし、外部駆動子12のアクチュエータ側磁石列56とスライドブロック11のスライドブロック側磁石列57に吸引力が作用するように配置されている。なお、外部駆動子12とスライドブロック11との対向面のうち、一方の面に磁石を適宜配設し、他方の面に磁性体を配置することによっても、両対向面間に吸引力を発生させることができる。
【００１４】
非磁性材製の板状体（不図示）によって駆動部全体を被覆し、ロッドレスシリンダ10の摺動部分から発生する摩耗発塵をクリーンルームに放出しないようにすることができる。この場合には、エンドプレート25Ａ・25Ｂを上下に分割して、下半分を駆動部用エンドプレートとし、上半分を移動部用エンドプレートにするとよい。そして、板状体により下半分の駆動部用エンドプレートをロッドレスシリンダ10とともに被覆し、外部駆動子12のアクチュエータ側磁石列56とスライドブロック11のスライドブロック側磁石列57との間隔を板状体によって上下に区分する。板状体を介して移動部用エンドプレートと駆動部用エンドプレートとが連結され、板状体の被覆からはロッドレスシリンダ10に連結された２本の配管のみが外部へ出されている。
【００１５】
本発明の実施の形態のアクチュエータの作動について説明する。圧縮空気が空気圧源からゴムホースを介して供給ポート49に供給されると、圧縮空気は環状室46Ｂ、流路48、環状室46Ａを通過し、軸受本体51Ａ、51Ｂの噴出孔54から噴出される。噴出された空気は、軸受本体51Ａ、51Ｂの軸受面14とガイドロッド13Ａ、13Ｂとの間に送り込まれ、空気の静圧によりスライドブロック11がガイドロッド13Ａ、13Ｂから浮上する。ロッドレスシリンダ10に制御された圧縮空気を給排しすると、ピストン18が移動し、ピストン18の移動に従って外部駆動子12が移動する。外部駆動子12とスライドブロック11との間に磁石の吸引力が作用しているので、外部駆動子12の移動に従ってスライドブロック11が移動する。図３(a) に示すように、外部駆動子12側の複数の磁石31とスライドブロック11側の複数の磁石33とが配置されたときは、スライドブロック11が外部駆動子12と同期して移動し、両者間のズレをなくすことができる。このアクチュエータをクリーンルームに入れ、スライドブロック11上に半導体ウエハ、ハードディスク基盤等の物体を載置して移動させることができる。なお、ロッドレスシリンダ10を上方に配置し、ガイドロッド13Ａ、13Ｂ及びスライドブロック11を下方に配置することができ、その場合には物体をスライドブロック11につり下げて移動する。
【００１６】
【発明の効果】
本発明においては、移動部に断面の外周が円形の複数のガイド部材が配設され、スライドブロックの内面に断面の内周が円形の軸受面が形成され、ガイド部材の表面とスライドブロックの軸受面との間に送り込まれる流体の静圧によりスライドブロックがガイド部材から浮上するようにされている。このように、複数の断面の外周が円形のガイド部材と複数の断面の内周が円形の軸受面とを組み合わせたので、スライドブロックを安定した姿勢で移動させることができる。そして、ガイド部材及び軸受面の加工すべき表面の断面が円形であるので、精度の高い加工を安価に行うことができ、ロッドレスシリンダ等の駆動部も安価であるので、アクチュエータ全体として高精度を維持しつつコストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクチュエータの実施の形態の縦断正面図であり、図４のＩ−Ｉ線断面に相当する図である。
【図２】図２(a) は本発明のアクチュエータの実施の形態の横断平面図であり、図４のII−II線断面に相当する図であり、図２(b) は図２(a) の要部Ａの部分拡大図である。
【図３】図３(a) は図１の要部拡大図であり、図３(b) は図２(a) の要部拡大図である。
【図４】図４(a) は図１の右側面図であり、図４(b) は図２のIV(b) −IV(b) 線断面図である。
【符号の説明】
10  ロッドレスシリンダ
11  スライドブロック
12  外部駆動子
13  ガイドロッド（ガイド部材）
14  軸受面
25  エンドプレート
31  磁石
33  磁石
46  環状室
48  流路
51  軸受本体
54  噴出孔
【図１】
0003781393.tif 000002
【図２】
0003781393.tif 000003
【図３】
0003781393.tif 000004
【図４】
0003781393.tif 000005