静圧気体軸受直線案内装置
【課題】ガイドレールの軽量化、生産効率の向上、低コスト化を図ると共に、ガイドレールに沿って可動体を移動させて位置決めする際、負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することを可能にする。
【解決手段】一方向に沿って形成された凹部６ｇが同一向きに整列するようにレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせたガイドレール２には、一方向に沿って延出した第１及び第２のガイド面６ｃ,６ｂが直交配置され、可動体４は、第１のガイド面６ｃに対向する第１の軸受パッド４ａ、第２のガイド面６ｂに対向する第２の軸受パッド４ｂを備え、各軸受パッド４ａ、４ｂの気体噴出部８から加圧気体を噴射すると共に、各軸受パッド４ａ、４ｂの磁石部１０とガイドレール２の磁性材Ｍとが互いに吸引し合って磁気吸引力を発生させることで、可動体４は、ガイドレール２に対して所定量浮上しつつ非接触で支持された状態で移動可能となる。
【解決手段】一方向に沿って形成された凹部６ｇが同一向きに整列するようにレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせたガイドレール２には、一方向に沿って延出した第１及び第２のガイド面６ｃ,６ｂが直交配置され、可動体４は、第１のガイド面６ｃに対向する第１の軸受パッド４ａ、第２のガイド面６ｂに対向する第２の軸受パッド４ｂを備え、各軸受パッド４ａ、４ｂの気体噴出部８から加圧気体を噴射すると共に、各軸受パッド４ａ、４ｂの磁石部１０とガイドレール２の磁性材Ｍとが互いに吸引し合って磁気吸引力を発生させることで、可動体４は、ガイドレール２に対して所定量浮上しつつ非接触で支持された状態で移動可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧された気体（例えば、圧縮空気）を軸受隙間に導入することで、負荷を非接触で支持する静圧気体軸受直線案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、高精度な工作機械、加工装置、測定装置、検査装置、及び半導体製造装置等の分野においては、試料、工具、及び検出器等を高精度に移動させて位置決めする必要がある。そのため、かかる移動並びに位置決めに際して例えば摩擦等の影響を殆ど受けない静圧気体軸受直線案内装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
静圧気体軸受直線案内装置は、潤滑剤として加圧された気体（例えば、圧縮空気）を用いた滑り軸受けの一種であり、その一般的な構造としては、所定部位に固定されるガイドレールと、ガイドレールに沿って移動可能な可動体（スライダ）とを備えて構成されている。一例として、特許文献１に示された可動体は、ガイドレールの上側面に対向配置される垂直方向軸受パッドと、当該ガイドレールの片側面に対向配置される水平方向軸受パッドとをＬ字状に組み合わせて構成されている。
【０００４】
そして、各々の軸受パッドには、可動体とガイドレールとの間に加圧された気体（例えば、圧縮空気）を噴射して導入することにより、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、当該可動体に収納された磁石部とが設けられている。そして、ガイドレールは、その全体が、或いは、可動体の移動方向に沿って上記した磁石部に対向する部位が、磁性材によって形成されており、磁石部と磁性材とが互いに吸引し合うことにより、可動体とガイドレールとの間に磁気吸引力を発生させることができるようになっている。
【０００５】
この場合、気体噴出部から可動体とガイドレールとの間に圧縮空気を噴射して導入することにより、垂直方向軸受パッドには、ガイドレールに対して垂直方向の浮上力が付与され、水平方向軸受パッドには、ガイドレールに対して水平方向の浮上力が付与される。同時に、磁石部が設けられた可動体と磁性材が施されたガイドレールとの間に上記した磁気吸引力を発生させることにより、垂直方向軸受パッドには、ガイドレールに対して垂直方向の磁気吸引力が付与され、水平方向軸受パッドには、ガイドレールに対して水平方向の磁気吸引力が付与される。
【０００６】
ここで、上記した浮上力と磁気吸引力とのバランス調整を行うことにより、垂直方向軸受パッドは、ガイドレールから垂直方向に適正量だけ浮上すると共に、水平方向軸受パッドは、ガイドレールから水平方向に適正量だけ浮上する。このとき、可動体とガイドレールとの間には、気体潤滑膜が生成された状態となり、これにより、可動体は、ガイドレールに対して垂直方向及び水平方向に非接触で支持された状態で、当該ガイドレールに沿って移動可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５０２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）関連をはじめ各種の製造ラインにおいては、上記した可動体によって移動させるワークの大型化に伴って、ガイドレールを長尺化させる必要がある。そうなると、長尺化させた分だけガイドレールの形成に要する材料が増加し、その結果、当該ガイドレールの質量が増大するだけでなく、ガイドレールの生産プロセスが煩雑化して生産効率が低下すると共に、製造コストも上昇してしまう。
【０００９】
この場合、可動体（磁石部）とガイドレール（磁性材）との間に磁気吸引力を発生させるために、当該ガイドレールに施される磁性材は、その質量が大きいものであるため、可動体の磁石部に対向する部位に沿ってガイドレールに磁性材を一部形成した場合には、その分だけ当該ガイドレールの質量がさらに増大してしまう。特に、ガイドレールの全体を磁性材で形成した場合には、当該ガイドレール全体の質量が大幅に増大してしまう。
【００１０】
更に、この場合、静圧気体軸受直線案内装置には、ガイドレールに沿って可動体を移動させて位置決めする際において、ピッチング、ヨーイング、ローリングの各方面から当該可動体に作用する外力（特に、モーメント）に対して、負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することが要求されている。
【００１１】
本発明は、上記したような問題や要求に対応するためになされており、その目的は、ガイドレールの軽量化、生産効率の向上、低コスト化を図ると共に、当該ガイドレールに沿って可動体を移動させて位置決めする際において、負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することを可能にする静圧気体軸受直線案内装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために、本発明の静圧気体軸受直線案内装置は、一方向に沿って連続して延出し、かつ所定部位に固定可能なガイドレールと、ガイドレールに沿って移動可能な可動体とを有し、ガイドレールは、その一側面を一部窪ませた凹部が一方向に沿って連続して形成された一対のレール構造体を備え、これら凹部が同一向きに整列するように当該レール構造体を相互に組み合わせて構成されていると共に、当該ガイドレールには、一方向に沿って連続して延出した第１のガイド面と、第１のガイド面に直交し、かつ第１のガイド面の端縁に沿って一方向に連続して延出した第２のガイド面と、第１及び第２のガイド面に沿って一方向に連続して延出した磁性材とが設けられており、可動体は、第１のガイド面に対向配置される第１の軸受パッドと、第２のガイド面に対向配置される第２の軸受パッドとを備え、第１及び第２の軸受パッドには、それぞれ、ガイドレールに向けて加圧された気体を噴射する気体噴出部と、磁性材に対向配置された磁石部とが設けられており、気体噴出部から可動体とガイドレールとの間に加圧された気体を噴射して導入すると共に、磁石部と磁性材とが互いに吸引し合って可動体とガイドレールとの間に磁気吸引力を発生させることにより、可動体は、ガイドレールに対して所定量浮上しつつ、かつ非接触で支持された状態で、当該ガイドレールに沿って移動可能となる。
本発明において、一対のレール構造体は、それぞれ、一方向に沿って連続して延出した柱部と、柱部の両側から連続し、一方向に沿って互いに平行に、かつ対向して延出した一対のフランジ部とを備えており、当該レール構造体の一側面に形成された凹部は、柱部と一対のフランジ部とで囲まれた長尺の領域に構成されている。
本発明において、一対のレール構造体は、それぞれ、非磁性材で形成されている。
本発明では、ガイドレールにおいて、磁性材は、第１及び第２のガイド面の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出しており、第１及び第２の軸受パッドにおいて、磁石部は、可動体の移動方向に沿って磁性材に対向して複数設けられていると共に、気体噴出部は、複数の磁石部の両側に並列しかつ可動体の移動方向に沿って複数設けられている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガイドレールの軽量化、生産効率の向上、低コスト化を図ると共に、当該ガイドレールに沿って可動体を移動させて位置決めする際において、負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することを可能にする静圧気体軸受直線案内装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置の全体の構成を概略的に示す斜視図。
【図２】(ａ)は、図１の矢印Ｘ方向から見た静圧気体軸受直線案内装置の構成を概略的に示す平面図、(ｂ)は、図１の矢印Ｙ方向から見た静圧気体軸受直線案内装置の構成を概略的に示す平面図。
【図３】本発明の変形例に係る静圧気体軸受直線案内装置の構成を一部拡大して示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置について、添付図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の静圧気体軸受直線案内装置は、一方向に沿って連続して延出し、かつ所定部位に固定可能なガイドレール２と、ガイドレール２に沿って矢印Ｓ方向に移動可能な可動体４とを有している。
【００１６】
なお、ガイドレール２が固定される所定部位としては、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて、例えば、水平面、垂直面、傾斜面などを設定することができるが、ここでは一例として、ガイドレール２が固定される所定部位を固定用水平面（図示しない）とし、当該固定用水平面に固定されたガイドレール２に沿って、可動体４を水平方向に平行移動させて位置決めする場合を想定する。
【００１７】
ガイドレール２は、その一側面６ａを一部窪ませた凹部６ｇが一方向に沿って連続して形成された一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを備え、これら凹部６ｇが同一向きに整列するように当該レール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせて構成されている。一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔは、それぞれ、一方向に沿って連続して延出した柱部６ｐと、柱部６ｐの両側から連続し、一方向に沿って互いに平行に、かつ対向して延出した一対のフランジ部ｆ１,ｆ２とを備えている。そして、これら一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔの一側面６ａに形成された凹部６ｇは、柱部６ｐと一対のフランジ部ｆ１,ｆ２とで囲まれた長尺の領域に構成されている。
【００１８】
ここでは一例として、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔの一側面６ａは、上記した固定用水平面に対して垂直方向に延在する垂直面とする。また、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔの凹部６ｇは、互いに同じような形状を成しており、当該一側面６ａの一部を一方向に沿って連続して矩形状に窪ませて形成されているものとする。この場合、当該一側面６ａを窪ませる量（深さＧｄ、幅Ｇｗ）は、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００１９】
更に、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔには、凹部６ｇが形成された一側面６ａとは反対側（即ち、上記した柱部６ｐの反凹部６ｇ側）に、上記した固定用水平面に対して垂直方向に延在する他側面６ｂが形成されている。また、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔにおいて、一対のフランジ部ｆ１,ｆ２のうち、一方のフランジ部ｆ２は、上記した固定用水平面に固定されるようになっており、当該フランジ部ｆ２に対向した他方のフランジ部ｆ１には、凹部６ｇとは反対側に、柱部６ｐの他側面６ｂに対して鉛直方向に延在する上側面６ｃが形成されている。これにより、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔにおいて、他側面６ｂと上側面６ｃとは、互いに直交し、かつＬ字状を成して構成されている。
【００２０】
ここで、一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせる方法としては、例えば、一方のレール構造体６Ｓの一側面６ａを他方のレール構造体６Ｔの他側面６ｂに結合させる。これにより、それぞれの凹部６ｇが同一向きに整列するように一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせたガイドレール２が構成される。なお、他方のレール構造体６Ｔの一側面６ａを一方のレール構造体６Ｓの他側面６ｂに結合させてもよい。これによれば、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔの上側面６ｃは、互いに同一の水平面上に連続して位置付けられ、単一の水平面として構成される。
【００２１】
この場合、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔの一側面６ａと他側面６ｂとを結合させる方法としては、例えば、一側面６ａと他側面６ｂとを接着剤で接着させる方法、一側面６ａと他側面６ｂとをボルトで締結させる方法、或いは、接着剤とボルトを併用して結合させる方法などを適用することができる。要するに、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて、一側面６ａと他側面６ｂとを結合させる方法を選択すればよい。
【００２２】
また、上記した一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせたガイドレール２には、一方向に沿って連続して延出した第１のガイド面と、第１のガイド面に対してＬ字状に直交し、かつ第１のガイド面の端縁に沿って一方向に連続して延出した第２のガイド面とが構成されている。この場合、第１のガイド面としては、互いに同一の水平面上に連続して位置付けられ、単一の水平面として構成された双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔ（フランジ部ｆ１）の上側面６ｃを適用することができ、また、第２のガイド面として、一方のレール構造体６Ｓ（柱部６ｐ）の他側面６ｂを適用することができる。
【００２３】
このようなガイドレール２に沿って移動可能な可動体４は、第１のガイド面（即ち、２つの上側面６ｃ）に対向配置される第１の軸受パッド４ａと、第２のガイド面（即ち、他側面６ｂ）に対向配置される第２の軸受パッド４ｂとを備えており、双方の軸受パッド４ａ,４ｂは、互いにＬ字状を成して連結されている。なお、双方の軸受パッド４ａ,４ｂを連結する方法としては、例えば、接着剤で接着させる方法、ボルトで締結させる方法、或いは、接着剤とボルトを併用して連結させる方法などを適用することができる。
【００２４】
図１及び図２(ａ),(ｂ)に示すように、上記した一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔは、それぞれ、非磁性材で形成されており、これらレール構造体６Ｓ,６Ｔが相互に組み合わされたガイドレール２には、第１のガイド面（２つの上側面６ｃ）及び第２のガイド面（他側面６ｂ）に沿って一方向に連続して延出した磁性材Ｍが設けられている。この場合、磁性材Ｍは、第１及び第２のガイド面６ｃ,６ｂの幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出して形成配置されている。なお、非磁性材としては、例えば、アルミニウム合金、セラミックスなどを適用することができる。一方、磁性材Ｍとしては、磁石に引き付く特性を有する金属材料（例えば、鉄、ニッケル、コバルトなど）を適用することができる。また、上記したガイド面６ｃ,６ｂの幅方向とは、可動体４の移動方向Ｓに直交する方向に沿った当該ガイド面６ｃ,６ｂの幅方向を指す。
【００２５】
第１及び第２の軸受パッド４ａ,４ｂには、それぞれ、ガイドレール２（具体的には、第１のガイド面６ｃ、第２のガイド面６ｂ）に向けて加圧された気体（例えば、圧縮空気）を噴射する気体噴出部８と、可動体４をガイドレール２（第１のガイド面６ｃ、第２のガイド面６ｂ）に吸引させるために上記した磁性材Ｍに対向配置された磁石部１０とが設けられている。図面では一例として、磁石部１０は、可動体４の移動方向Ｓに沿って磁性材Ｍに対向して複数（具体的には、４個）設けられている。
【００２６】
気体噴出部８は、幅方向中央部位に配置された複数（４個）の磁石部１０の両側に並列しかつ可動体４の移動方向Ｓに沿って複数設けられている。図面では一例として、８個の気体噴出部８が、４個の磁石部１０の両側にそれぞれ４個ずつ当該磁石部１０に並列して設けられている。この場合、気体噴出部８は、例えば多孔質材が略同心円板状に埋め込まれ、かつガイドレール２（具体的には、第１のガイド面６ｃ、第２のガイド面６ｂ）に対向して構成されている。そして、当該多孔質材を通して加圧された気体（例えば、圧縮空気）を噴射することにより、浮上力を発生させることができるようになっている。なお、かかる浮上力を発生させる方法としては、例えば、自成絞り、表面絞り、多孔質絞り、オリフィス絞り、スロット絞り、毛細管絞りなど、従来から知られている方法を適用すればよい。
【００２７】
また、上記した気体噴出部８相互間に設けられている各磁石部１０は、ガイドレール２（具体的には、第１のガイド面６ｃ、第２のガイド面６ｂ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出して形成配置された磁性材Ｍに対向し、当該磁性材Ｍとの間で磁気吸引力を発生させることができるようになっている。この場合、磁石部１０としては、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石などの永久磁石を適用することができる。
【００２８】
ここで、磁性材Ｍをガイドレール２（具体的には、第１のガイド面６ｃ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させる方法としては、例えば、上記した一方のレール構造体６Ｓの各フランジ部ｆ１,ｆ２を同量だけ延長させ、そのフランジ部ｆ１の上側面６ｃにおいて、当該延長させた部位を可動体４の移動方向Ｓに沿って一側面６ａに亘り連続して窪ませて長尺の凹所６ｄを構成する。そして、上記したように一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせると、このとき、凹所６ｄの両側には、互いに同一の形状（幅）を成す第１のガイド面６ｃが構成される。そして、当該凹所６ｄに沿って磁性材Ｍを形成して配置させることで、磁性材Ｍをガイドレール２（第１のガイド面６ｃ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させることができる。
【００２９】
また、磁性材Ｍをガイドレール２（具体的には、第２のガイド面６ｂ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させる方法としては、例えば、上記した一方のレール構造体６Ｓの柱部６ｐの他側面６ｂにおいて、その幅方向中央部位を可動体４の移動方向Ｓに沿って連続して窪ませて長尺の凹所６ｅを構成する。このとき、凹所６ｅの両側には、互いに同一の形状（幅）を成す第２のガイド面６ｂが構成される、そして、当該凹所６ｅに沿って磁性材Ｍを形成して配置させることで、磁性材Ｍをガイドレール２（第２のガイド面６ｂ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させることができる。
【００３０】
ここで、上記した凹所６ｄ,６ｅに磁性材Ｍを形成配置させる方法としては、例えば、凹所６ｄ,６ｅの内部形状と同一の輪郭形状を成す長尺の磁性材Ｍを用意し、これを凹所６ｄ,６ｅに嵌め込んだ状態で、接着剤で接着させる方法、ボルトで締結させる方法、或いは、接着剤とボルトを併用して結合させる方法などを適用することができる。なお、図面では一例として、断面矩形状の凹所６ｄ,６ｅと、これに嵌め込み可能な断面矩形状の磁性材Ｍとを示したが、これに代えて、例えば、円弧形状、楕円形状、台形状など各種の形状で凹所６ｄ,６ｅを構成し、当該凹所６ｄ,６ｅの内部形状と同一の輪郭形状を成す長尺の磁性材Ｍを用意してもよい。
【００３１】
また、図面では一例として、８個の気体噴出部８を、４個の磁石部１０の両側にそれぞれ４個ずつ並列して設けた構成が示されているが、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて、気体噴出部８を配置する個数や位置が設定されるため、ここでは特に限定しない。なお、気体噴出部８は、気体供給路８ｒを介してコンプレッサ（図示しない）に接続されており、磁石部１０による磁気吸引力（強さ）は、例えば、気体噴出部８による浮上力を考慮して予め設定されている。
【００３２】
この場合、コンプレッサから気体供給路８ｒを通して供給された加圧された気体（例えば、圧縮空気）を、気体噴出部８から適宜の圧力に絞られた状態で可動体４とガイドレール２との間に噴射して導入することにより、第１の軸受パッド４ａには、ガイドレール２に対して垂直方向の浮上力が付与され、第２の軸受パッド４ｂには、ガイドレール２に対して水平方向の浮上力が付与される。
【００３３】
同時に、磁石部１０と磁性材Ｍとが互いに吸引し合って可動体４とガイドレール２との間に磁気吸引力を発生させることにより、第１の軸受パッド４ａには、ガイドレール２に対して垂直方向の磁気吸引力が付与され、第２の軸受パッド４ｂには、ガイドレール２に対して水平方向の磁気吸引力が付与される。
【００３４】
このとき、図示しない制御装置によってコンプレッサを制御し、可動体４の重力と上記した磁気吸引力とに基づいて、浮上力のバランス調整を行うことにより、第１の軸受パッド４ａは、ガイドレール２から垂直方向に適正量だけ浮上すると共に、第２の軸受パッド４ｂは、ガイドレール２から水平方向に適正量だけ浮上する。このとき、可動体４とガイドレール２との間には、気体潤滑膜が生成された状態となり、これにより、可動体４は、ガイドレール２に対して垂直方向及び水平方向に非接触で支持された状態で、当該ガイドレール２に沿って移動可能となる。
【００３５】
以上、本実施形態によれば、凹部６ｇが一方向に沿って連続して形成された一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔによってガイドレール２を構成したことにより、当該ガイドレール２を長尺化させた場合でも、凹部６ｇを形成した分だけ当該ガイドレール２の形成に要する材料を削減することができる。これにより、当該ガイドレール２の大きさは一定に維持しつつ、その質量を大幅に減少させることができると共に、製造コストを飛躍的に低減させることができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔを互いに同じような形状に構成することにより、一方のレール構造体６Ｓの一側面６ａを他方のレール構造体６Ｔの他側面６ｂに結合させても、逆に、他方のレール構造体６Ｔの一側面６ａを一方のレール構造体６Ｓの他側面６ｂに結合させても、常に同様のガイドレール２を生産することができる。これにより、ガイドレール２の生産プロセスが簡素化して生産効率を向上させることができると共に、製造コストの低減を図ることもできる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔによってガイドレール２を構成した状態において、外部に面している凹部６ｇ内の一方のフランジ部ｆ２に、例えば固定用孔を形成することができる。これにより、ガイドレール２の設置スペースを広く確保する必要がなくなるため、静圧気体軸受直線案内装置の全体のコンパクト化を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、加工精度が出し易く経年変化が極めて少ない材料、例えばセラミックス等の高価な非磁性材でガイドレール２（即ち、一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔ）を構成した場合でも、凹部６ｇを形成した分だけ当該ガイドレール２の形成に要する非磁性材（例えば、セラミックス材）を削減することができる。これにより、超精密用途のガイドレール２を低コストで実現することができる。
【００３９】
更に、本実施形態によれば、Ｌ字状を成してガイドレール２に構成された第１及び第２のガイド面６ｃ,６ｂに対して、第１及び第２の軸受パッド４ａ,４ｂを対向させて可動体４を構成したことにより、ガイドレール２に沿って可動体４を移動させて位置決めする際において、ピッチング、ヨーイング、ローリングの各方面から当該可動体４に作用する外力（特に、モーメント）に対して、その負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することができる。
【００４０】
この場合、各軸受パッド４ａ,４ｂにおいて、複数の磁石部１０を幅方向中央部位に可動体４の移動方向Ｓに沿って配置すると共に、複数の気体噴出部８を当該磁石部１０の両側に並列しかつ可動体４の移動方向Ｓに沿って配置したことにより、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るため、ピッチング、ヨーイング、ローリングの各方面から当該可動体４に作用する外力（特に、モーメント）に対する負荷を面状に受けることができる。これにより、高い真直度精度で可動体４をガイドレール２に沿って移動させ、所定位置で精度良く位置決めすることができる。
【００４１】
また、各軸受パッド４ａ,４ｂにおいて、各磁石部１０とその両側の各気体噴出部８とを相互に近接して配置することが可能であり、そうすることにより、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うことができる。このため、各軸受パッド４ａ,４ｂ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可能となり、その結果、当該軸受パッド４ａ,４ｂの変形の虞れを殆どなくすことができる。
【００４２】
更に、各軸受パッド４ａ,４ｂにおいて、各磁石部１０とその両側の各気体噴出部８とを相互に近接して配置することにより、各軸受パッド４ａ,４ｂにモーメント負荷が加えられて、当該軸受パッド４ａ,４ｂが揺動するような場合が生じても、磁石部１０とガイドレール２（第１及び第２のガイド面６ｃ,６ｂ）との間の隙間は殆ど変動することがない。このため、各磁石部１０と上記した磁性材Ｍとの間において、磁気吸引力が急激に増減変化することはなく、これにより、静圧気体軸受直線案内装置の負荷能力を常に一定に維持することができる。
【００４３】
また、各軸受パッド４ａ,４ｂにおいて、複数の磁石部１０の両側に並列して複数の気体噴出部８を配置構成したことにより、例えば、可動体４をガイドレール２に沿って移動させている間に磁性材Ｍの塵芥等が発生した場合でも、当該塵芥等は各気体噴出部８からの圧縮空気によって吹き払われるため、当該塵芥等が各磁石部１０に付着するといった事態を未然に防止することができる。これにより、静圧気体軸受直線案内装置の負荷能力を常に一定に維持しつつ、高い真直度精度で可動体４をガイドレール２に沿って移動させ、所定位置で精度良く位置決めすることができる。
【００４４】
なお、上記した一実施形態では、凹部６ｇとして矩形状のものを示したが、これに限定されることはなく、例えば、円弧形状、楕円形状、台形状など各種の形状で凹部６ｇを構成してもよい。
【００４５】
また、上記した一実施形態では、磁性材Ｍをガイドレール２（第１のガイド面６ｃ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させる方法として、上記した一方のレール構造体６Ｓの各フランジ部ｆ１,ｆ２を同量だけ延長させ、そのフランジ部ｆ１の上側面６ｃにおいて、当該延長させた部位を可動体４の移動方向Ｓに沿って一側面６ａに亘り連続して窪ませて長尺の凹所６ｄを構成したが、これに代えて、例えば図３に示すような方法であってもよい。
【００４６】
即ち、互いに同一形状を成す一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを用意（構成）する。そして、一方のレール構造体６Ｓのフランジ部ｆ１の上側面６ｃにおいて、一側面６ａ寄りの部位を、可動体４の移動方向Ｓに沿って一側面６ａに亘り連続して窪ませて長尺の凹所６ｄ-１を構成する。また、他方のレール構造体６Ｔのフランジ部ｆ１の上側面６ｃにおいて、柱部６ｐの他側面６ｂ寄りの部位を、可動体４の移動方向Ｓに沿って他側面６ｂに亘り連続して窪ませて長尺の凹所６ｄ-２を構成する。この場合、双方の凹所６ｄ-１,６ｄ-２の形状（窪ませ幅、窪ませ深さ）は、互いに同一に設定する。
【００４７】
そして、一方のレール構造体６Ｓの一側面６ａを他方のレール構造体６Ｔの他側面６ｂに結合させる。これにより、それぞれの凹部６ｇが同一向きに整列するように一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせたガイドレール２が構成され、その第１のガイド面（即ち、２つの上側面６ｃ）の幅方向中央部位には、双方の凹所６ｄ-１,６ｄ-２によって構成された１本の凹所が、可動体４の移動方向Ｓに沿って連続して延出する。
【００４８】
このとき、当該凹所６ｄ-１,６ｄ-２の両側には、互いに同一の形状（幅）を成す第１のガイド面６ｃが構成される。そして、当該凹所に沿って磁性材Ｍを形成して配置させることで、磁性材Ｍをガイドレール２（第１のガイド面６ｃ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させることができる。
【符号の説明】
【００４９】
２ ガイドレール
４ 可動体
４ａ 第１の軸受パッド
４ｂ 第２の軸受パッド
６ｃ 第１のガイド面
６ｂ 第２のガイド面
６ｇ 凹部
６Ｓ,６Ｔ レール構造体
８ 気体噴出部
１０ 磁石部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧された気体（例えば、圧縮空気）を軸受隙間に導入することで、負荷を非接触で支持する静圧気体軸受直線案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、高精度な工作機械、加工装置、測定装置、検査装置、及び半導体製造装置等の分野においては、試料、工具、及び検出器等を高精度に移動させて位置決めする必要がある。そのため、かかる移動並びに位置決めに際して例えば摩擦等の影響を殆ど受けない静圧気体軸受直線案内装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
静圧気体軸受直線案内装置は、潤滑剤として加圧された気体（例えば、圧縮空気）を用いた滑り軸受けの一種であり、その一般的な構造としては、所定部位に固定されるガイドレールと、ガイドレールに沿って移動可能な可動体（スライダ）とを備えて構成されている。一例として、特許文献１に示された可動体は、ガイドレールの上側面に対向配置される垂直方向軸受パッドと、当該ガイドレールの片側面に対向配置される水平方向軸受パッドとをＬ字状に組み合わせて構成されている。
【０００４】
そして、各々の軸受パッドには、可動体とガイドレールとの間に加圧された気体（例えば、圧縮空気）を噴射して導入することにより、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、当該可動体に収納された磁石部とが設けられている。そして、ガイドレールは、その全体が、或いは、可動体の移動方向に沿って上記した磁石部に対向する部位が、磁性材によって形成されており、磁石部と磁性材とが互いに吸引し合うことにより、可動体とガイドレールとの間に磁気吸引力を発生させることができるようになっている。
【０００５】
この場合、気体噴出部から可動体とガイドレールとの間に圧縮空気を噴射して導入することにより、垂直方向軸受パッドには、ガイドレールに対して垂直方向の浮上力が付与され、水平方向軸受パッドには、ガイドレールに対して水平方向の浮上力が付与される。同時に、磁石部が設けられた可動体と磁性材が施されたガイドレールとの間に上記した磁気吸引力を発生させることにより、垂直方向軸受パッドには、ガイドレールに対して垂直方向の磁気吸引力が付与され、水平方向軸受パッドには、ガイドレールに対して水平方向の磁気吸引力が付与される。
【０００６】
ここで、上記した浮上力と磁気吸引力とのバランス調整を行うことにより、垂直方向軸受パッドは、ガイドレールから垂直方向に適正量だけ浮上すると共に、水平方向軸受パッドは、ガイドレールから水平方向に適正量だけ浮上する。このとき、可動体とガイドレールとの間には、気体潤滑膜が生成された状態となり、これにより、可動体は、ガイドレールに対して垂直方向及び水平方向に非接触で支持された状態で、当該ガイドレールに沿って移動可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５０２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）関連をはじめ各種の製造ラインにおいては、上記した可動体によって移動させるワークの大型化に伴って、ガイドレールを長尺化させる必要がある。そうなると、長尺化させた分だけガイドレールの形成に要する材料が増加し、その結果、当該ガイドレールの質量が増大するだけでなく、ガイドレールの生産プロセスが煩雑化して生産効率が低下すると共に、製造コストも上昇してしまう。
【０００９】
この場合、可動体（磁石部）とガイドレール（磁性材）との間に磁気吸引力を発生させるために、当該ガイドレールに施される磁性材は、その質量が大きいものであるため、可動体の磁石部に対向する部位に沿ってガイドレールに磁性材を一部形成した場合には、その分だけ当該ガイドレールの質量がさらに増大してしまう。特に、ガイドレールの全体を磁性材で形成した場合には、当該ガイドレール全体の質量が大幅に増大してしまう。
【００１０】
更に、この場合、静圧気体軸受直線案内装置には、ガイドレールに沿って可動体を移動させて位置決めする際において、ピッチング、ヨーイング、ローリングの各方面から当該可動体に作用する外力（特に、モーメント）に対して、負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することが要求されている。
【００１１】
本発明は、上記したような問題や要求に対応するためになされており、その目的は、ガイドレールの軽量化、生産効率の向上、低コスト化を図ると共に、当該ガイドレールに沿って可動体を移動させて位置決めする際において、負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することを可能にする静圧気体軸受直線案内装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために、本発明の静圧気体軸受直線案内装置は、一方向に沿って連続して延出し、かつ所定部位に固定可能なガイドレールと、ガイドレールに沿って移動可能な可動体とを有し、ガイドレールは、その一側面を一部窪ませた凹部が一方向に沿って連続して形成された一対のレール構造体を備え、これら凹部が同一向きに整列するように当該レール構造体を相互に組み合わせて構成されていると共に、当該ガイドレールには、一方向に沿って連続して延出した第１のガイド面と、第１のガイド面に直交し、かつ第１のガイド面の端縁に沿って一方向に連続して延出した第２のガイド面と、第１及び第２のガイド面に沿って一方向に連続して延出した磁性材とが設けられており、可動体は、第１のガイド面に対向配置される第１の軸受パッドと、第２のガイド面に対向配置される第２の軸受パッドとを備え、第１及び第２の軸受パッドには、それぞれ、ガイドレールに向けて加圧された気体を噴射する気体噴出部と、磁性材に対向配置された磁石部とが設けられており、気体噴出部から可動体とガイドレールとの間に加圧された気体を噴射して導入すると共に、磁石部と磁性材とが互いに吸引し合って可動体とガイドレールとの間に磁気吸引力を発生させることにより、可動体は、ガイドレールに対して所定量浮上しつつ、かつ非接触で支持された状態で、当該ガイドレールに沿って移動可能となる。
本発明において、一対のレール構造体は、それぞれ、一方向に沿って連続して延出した柱部と、柱部の両側から連続し、一方向に沿って互いに平行に、かつ対向して延出した一対のフランジ部とを備えており、当該レール構造体の一側面に形成された凹部は、柱部と一対のフランジ部とで囲まれた長尺の領域に構成されている。
本発明において、一対のレール構造体は、それぞれ、非磁性材で形成されている。
本発明では、ガイドレールにおいて、磁性材は、第１及び第２のガイド面の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出しており、第１及び第２の軸受パッドにおいて、磁石部は、可動体の移動方向に沿って磁性材に対向して複数設けられていると共に、気体噴出部は、複数の磁石部の両側に並列しかつ可動体の移動方向に沿って複数設けられている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガイドレールの軽量化、生産効率の向上、低コスト化を図ると共に、当該ガイドレールに沿って可動体を移動させて位置決めする際において、負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することを可能にする静圧気体軸受直線案内装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置の全体の構成を概略的に示す斜視図。
【図２】(ａ)は、図１の矢印Ｘ方向から見た静圧気体軸受直線案内装置の構成を概略的に示す平面図、(ｂ)は、図１の矢印Ｙ方向から見た静圧気体軸受直線案内装置の構成を概略的に示す平面図。
【図３】本発明の変形例に係る静圧気体軸受直線案内装置の構成を一部拡大して示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置について、添付図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の静圧気体軸受直線案内装置は、一方向に沿って連続して延出し、かつ所定部位に固定可能なガイドレール２と、ガイドレール２に沿って矢印Ｓ方向に移動可能な可動体４とを有している。
【００１６】
なお、ガイドレール２が固定される所定部位としては、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて、例えば、水平面、垂直面、傾斜面などを設定することができるが、ここでは一例として、ガイドレール２が固定される所定部位を固定用水平面（図示しない）とし、当該固定用水平面に固定されたガイドレール２に沿って、可動体４を水平方向に平行移動させて位置決めする場合を想定する。
【００１７】
ガイドレール２は、その一側面６ａを一部窪ませた凹部６ｇが一方向に沿って連続して形成された一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを備え、これら凹部６ｇが同一向きに整列するように当該レール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせて構成されている。一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔは、それぞれ、一方向に沿って連続して延出した柱部６ｐと、柱部６ｐの両側から連続し、一方向に沿って互いに平行に、かつ対向して延出した一対のフランジ部ｆ１,ｆ２とを備えている。そして、これら一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔの一側面６ａに形成された凹部６ｇは、柱部６ｐと一対のフランジ部ｆ１,ｆ２とで囲まれた長尺の領域に構成されている。
【００１８】
ここでは一例として、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔの一側面６ａは、上記した固定用水平面に対して垂直方向に延在する垂直面とする。また、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔの凹部６ｇは、互いに同じような形状を成しており、当該一側面６ａの一部を一方向に沿って連続して矩形状に窪ませて形成されているものとする。この場合、当該一側面６ａを窪ませる量（深さＧｄ、幅Ｇｗ）は、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００１９】
更に、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔには、凹部６ｇが形成された一側面６ａとは反対側（即ち、上記した柱部６ｐの反凹部６ｇ側）に、上記した固定用水平面に対して垂直方向に延在する他側面６ｂが形成されている。また、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔにおいて、一対のフランジ部ｆ１,ｆ２のうち、一方のフランジ部ｆ２は、上記した固定用水平面に固定されるようになっており、当該フランジ部ｆ２に対向した他方のフランジ部ｆ１には、凹部６ｇとは反対側に、柱部６ｐの他側面６ｂに対して鉛直方向に延在する上側面６ｃが形成されている。これにより、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔにおいて、他側面６ｂと上側面６ｃとは、互いに直交し、かつＬ字状を成して構成されている。
【００２０】
ここで、一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせる方法としては、例えば、一方のレール構造体６Ｓの一側面６ａを他方のレール構造体６Ｔの他側面６ｂに結合させる。これにより、それぞれの凹部６ｇが同一向きに整列するように一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせたガイドレール２が構成される。なお、他方のレール構造体６Ｔの一側面６ａを一方のレール構造体６Ｓの他側面６ｂに結合させてもよい。これによれば、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔの上側面６ｃは、互いに同一の水平面上に連続して位置付けられ、単一の水平面として構成される。
【００２１】
この場合、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔの一側面６ａと他側面６ｂとを結合させる方法としては、例えば、一側面６ａと他側面６ｂとを接着剤で接着させる方法、一側面６ａと他側面６ｂとをボルトで締結させる方法、或いは、接着剤とボルトを併用して結合させる方法などを適用することができる。要するに、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて、一側面６ａと他側面６ｂとを結合させる方法を選択すればよい。
【００２２】
また、上記した一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせたガイドレール２には、一方向に沿って連続して延出した第１のガイド面と、第１のガイド面に対してＬ字状に直交し、かつ第１のガイド面の端縁に沿って一方向に連続して延出した第２のガイド面とが構成されている。この場合、第１のガイド面としては、互いに同一の水平面上に連続して位置付けられ、単一の水平面として構成された双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔ（フランジ部ｆ１）の上側面６ｃを適用することができ、また、第２のガイド面として、一方のレール構造体６Ｓ（柱部６ｐ）の他側面６ｂを適用することができる。
【００２３】
このようなガイドレール２に沿って移動可能な可動体４は、第１のガイド面（即ち、２つの上側面６ｃ）に対向配置される第１の軸受パッド４ａと、第２のガイド面（即ち、他側面６ｂ）に対向配置される第２の軸受パッド４ｂとを備えており、双方の軸受パッド４ａ,４ｂは、互いにＬ字状を成して連結されている。なお、双方の軸受パッド４ａ,４ｂを連結する方法としては、例えば、接着剤で接着させる方法、ボルトで締結させる方法、或いは、接着剤とボルトを併用して連結させる方法などを適用することができる。
【００２４】
図１及び図２(ａ),(ｂ)に示すように、上記した一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔは、それぞれ、非磁性材で形成されており、これらレール構造体６Ｓ,６Ｔが相互に組み合わされたガイドレール２には、第１のガイド面（２つの上側面６ｃ）及び第２のガイド面（他側面６ｂ）に沿って一方向に連続して延出した磁性材Ｍが設けられている。この場合、磁性材Ｍは、第１及び第２のガイド面６ｃ,６ｂの幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出して形成配置されている。なお、非磁性材としては、例えば、アルミニウム合金、セラミックスなどを適用することができる。一方、磁性材Ｍとしては、磁石に引き付く特性を有する金属材料（例えば、鉄、ニッケル、コバルトなど）を適用することができる。また、上記したガイド面６ｃ,６ｂの幅方向とは、可動体４の移動方向Ｓに直交する方向に沿った当該ガイド面６ｃ,６ｂの幅方向を指す。
【００２５】
第１及び第２の軸受パッド４ａ,４ｂには、それぞれ、ガイドレール２（具体的には、第１のガイド面６ｃ、第２のガイド面６ｂ）に向けて加圧された気体（例えば、圧縮空気）を噴射する気体噴出部８と、可動体４をガイドレール２（第１のガイド面６ｃ、第２のガイド面６ｂ）に吸引させるために上記した磁性材Ｍに対向配置された磁石部１０とが設けられている。図面では一例として、磁石部１０は、可動体４の移動方向Ｓに沿って磁性材Ｍに対向して複数（具体的には、４個）設けられている。
【００２６】
気体噴出部８は、幅方向中央部位に配置された複数（４個）の磁石部１０の両側に並列しかつ可動体４の移動方向Ｓに沿って複数設けられている。図面では一例として、８個の気体噴出部８が、４個の磁石部１０の両側にそれぞれ４個ずつ当該磁石部１０に並列して設けられている。この場合、気体噴出部８は、例えば多孔質材が略同心円板状に埋め込まれ、かつガイドレール２（具体的には、第１のガイド面６ｃ、第２のガイド面６ｂ）に対向して構成されている。そして、当該多孔質材を通して加圧された気体（例えば、圧縮空気）を噴射することにより、浮上力を発生させることができるようになっている。なお、かかる浮上力を発生させる方法としては、例えば、自成絞り、表面絞り、多孔質絞り、オリフィス絞り、スロット絞り、毛細管絞りなど、従来から知られている方法を適用すればよい。
【００２７】
また、上記した気体噴出部８相互間に設けられている各磁石部１０は、ガイドレール２（具体的には、第１のガイド面６ｃ、第２のガイド面６ｂ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出して形成配置された磁性材Ｍに対向し、当該磁性材Ｍとの間で磁気吸引力を発生させることができるようになっている。この場合、磁石部１０としては、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石などの永久磁石を適用することができる。
【００２８】
ここで、磁性材Ｍをガイドレール２（具体的には、第１のガイド面６ｃ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させる方法としては、例えば、上記した一方のレール構造体６Ｓの各フランジ部ｆ１,ｆ２を同量だけ延長させ、そのフランジ部ｆ１の上側面６ｃにおいて、当該延長させた部位を可動体４の移動方向Ｓに沿って一側面６ａに亘り連続して窪ませて長尺の凹所６ｄを構成する。そして、上記したように一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせると、このとき、凹所６ｄの両側には、互いに同一の形状（幅）を成す第１のガイド面６ｃが構成される。そして、当該凹所６ｄに沿って磁性材Ｍを形成して配置させることで、磁性材Ｍをガイドレール２（第１のガイド面６ｃ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させることができる。
【００２９】
また、磁性材Ｍをガイドレール２（具体的には、第２のガイド面６ｂ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させる方法としては、例えば、上記した一方のレール構造体６Ｓの柱部６ｐの他側面６ｂにおいて、その幅方向中央部位を可動体４の移動方向Ｓに沿って連続して窪ませて長尺の凹所６ｅを構成する。このとき、凹所６ｅの両側には、互いに同一の形状（幅）を成す第２のガイド面６ｂが構成される、そして、当該凹所６ｅに沿って磁性材Ｍを形成して配置させることで、磁性材Ｍをガイドレール２（第２のガイド面６ｂ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させることができる。
【００３０】
ここで、上記した凹所６ｄ,６ｅに磁性材Ｍを形成配置させる方法としては、例えば、凹所６ｄ,６ｅの内部形状と同一の輪郭形状を成す長尺の磁性材Ｍを用意し、これを凹所６ｄ,６ｅに嵌め込んだ状態で、接着剤で接着させる方法、ボルトで締結させる方法、或いは、接着剤とボルトを併用して結合させる方法などを適用することができる。なお、図面では一例として、断面矩形状の凹所６ｄ,６ｅと、これに嵌め込み可能な断面矩形状の磁性材Ｍとを示したが、これに代えて、例えば、円弧形状、楕円形状、台形状など各種の形状で凹所６ｄ,６ｅを構成し、当該凹所６ｄ,６ｅの内部形状と同一の輪郭形状を成す長尺の磁性材Ｍを用意してもよい。
【００３１】
また、図面では一例として、８個の気体噴出部８を、４個の磁石部１０の両側にそれぞれ４個ずつ並列して設けた構成が示されているが、静圧気体軸受直線案内装置の使用目的や使用環境に応じて、気体噴出部８を配置する個数や位置が設定されるため、ここでは特に限定しない。なお、気体噴出部８は、気体供給路８ｒを介してコンプレッサ（図示しない）に接続されており、磁石部１０による磁気吸引力（強さ）は、例えば、気体噴出部８による浮上力を考慮して予め設定されている。
【００３２】
この場合、コンプレッサから気体供給路８ｒを通して供給された加圧された気体（例えば、圧縮空気）を、気体噴出部８から適宜の圧力に絞られた状態で可動体４とガイドレール２との間に噴射して導入することにより、第１の軸受パッド４ａには、ガイドレール２に対して垂直方向の浮上力が付与され、第２の軸受パッド４ｂには、ガイドレール２に対して水平方向の浮上力が付与される。
【００３３】
同時に、磁石部１０と磁性材Ｍとが互いに吸引し合って可動体４とガイドレール２との間に磁気吸引力を発生させることにより、第１の軸受パッド４ａには、ガイドレール２に対して垂直方向の磁気吸引力が付与され、第２の軸受パッド４ｂには、ガイドレール２に対して水平方向の磁気吸引力が付与される。
【００３４】
このとき、図示しない制御装置によってコンプレッサを制御し、可動体４の重力と上記した磁気吸引力とに基づいて、浮上力のバランス調整を行うことにより、第１の軸受パッド４ａは、ガイドレール２から垂直方向に適正量だけ浮上すると共に、第２の軸受パッド４ｂは、ガイドレール２から水平方向に適正量だけ浮上する。このとき、可動体４とガイドレール２との間には、気体潤滑膜が生成された状態となり、これにより、可動体４は、ガイドレール２に対して垂直方向及び水平方向に非接触で支持された状態で、当該ガイドレール２に沿って移動可能となる。
【００３５】
以上、本実施形態によれば、凹部６ｇが一方向に沿って連続して形成された一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔによってガイドレール２を構成したことにより、当該ガイドレール２を長尺化させた場合でも、凹部６ｇを形成した分だけ当該ガイドレール２の形成に要する材料を削減することができる。これにより、当該ガイドレール２の大きさは一定に維持しつつ、その質量を大幅に減少させることができると共に、製造コストを飛躍的に低減させることができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、双方のレール構造体６Ｓ,６Ｔを互いに同じような形状に構成することにより、一方のレール構造体６Ｓの一側面６ａを他方のレール構造体６Ｔの他側面６ｂに結合させても、逆に、他方のレール構造体６Ｔの一側面６ａを一方のレール構造体６Ｓの他側面６ｂに結合させても、常に同様のガイドレール２を生産することができる。これにより、ガイドレール２の生産プロセスが簡素化して生産効率を向上させることができると共に、製造コストの低減を図ることもできる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔによってガイドレール２を構成した状態において、外部に面している凹部６ｇ内の一方のフランジ部ｆ２に、例えば固定用孔を形成することができる。これにより、ガイドレール２の設置スペースを広く確保する必要がなくなるため、静圧気体軸受直線案内装置の全体のコンパクト化を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、加工精度が出し易く経年変化が極めて少ない材料、例えばセラミックス等の高価な非磁性材でガイドレール２（即ち、一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔ）を構成した場合でも、凹部６ｇを形成した分だけ当該ガイドレール２の形成に要する非磁性材（例えば、セラミックス材）を削減することができる。これにより、超精密用途のガイドレール２を低コストで実現することができる。
【００３９】
更に、本実施形態によれば、Ｌ字状を成してガイドレール２に構成された第１及び第２のガイド面６ｃ,６ｂに対して、第１及び第２の軸受パッド４ａ,４ｂを対向させて可動体４を構成したことにより、ガイドレール２に沿って可動体４を移動させて位置決めする際において、ピッチング、ヨーイング、ローリングの各方面から当該可動体４に作用する外力（特に、モーメント）に対して、その負荷を非接触で安定してかつ効率良く支持することができる。
【００４０】
この場合、各軸受パッド４ａ,４ｂにおいて、複数の磁石部１０を幅方向中央部位に可動体４の移動方向Ｓに沿って配置すると共に、複数の気体噴出部８を当該磁石部１０の両側に並列しかつ可動体４の移動方向Ｓに沿って配置したことにより、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るため、ピッチング、ヨーイング、ローリングの各方面から当該可動体４に作用する外力（特に、モーメント）に対する負荷を面状に受けることができる。これにより、高い真直度精度で可動体４をガイドレール２に沿って移動させ、所定位置で精度良く位置決めすることができる。
【００４１】
また、各軸受パッド４ａ,４ｂにおいて、各磁石部１０とその両側の各気体噴出部８とを相互に近接して配置することが可能であり、そうすることにより、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うことができる。このため、各軸受パッド４ａ,４ｂ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可能となり、その結果、当該軸受パッド４ａ,４ｂの変形の虞れを殆どなくすことができる。
【００４２】
更に、各軸受パッド４ａ,４ｂにおいて、各磁石部１０とその両側の各気体噴出部８とを相互に近接して配置することにより、各軸受パッド４ａ,４ｂにモーメント負荷が加えられて、当該軸受パッド４ａ,４ｂが揺動するような場合が生じても、磁石部１０とガイドレール２（第１及び第２のガイド面６ｃ,６ｂ）との間の隙間は殆ど変動することがない。このため、各磁石部１０と上記した磁性材Ｍとの間において、磁気吸引力が急激に増減変化することはなく、これにより、静圧気体軸受直線案内装置の負荷能力を常に一定に維持することができる。
【００４３】
また、各軸受パッド４ａ,４ｂにおいて、複数の磁石部１０の両側に並列して複数の気体噴出部８を配置構成したことにより、例えば、可動体４をガイドレール２に沿って移動させている間に磁性材Ｍの塵芥等が発生した場合でも、当該塵芥等は各気体噴出部８からの圧縮空気によって吹き払われるため、当該塵芥等が各磁石部１０に付着するといった事態を未然に防止することができる。これにより、静圧気体軸受直線案内装置の負荷能力を常に一定に維持しつつ、高い真直度精度で可動体４をガイドレール２に沿って移動させ、所定位置で精度良く位置決めすることができる。
【００４４】
なお、上記した一実施形態では、凹部６ｇとして矩形状のものを示したが、これに限定されることはなく、例えば、円弧形状、楕円形状、台形状など各種の形状で凹部６ｇを構成してもよい。
【００４５】
また、上記した一実施形態では、磁性材Ｍをガイドレール２（第１のガイド面６ｃ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させる方法として、上記した一方のレール構造体６Ｓの各フランジ部ｆ１,ｆ２を同量だけ延長させ、そのフランジ部ｆ１の上側面６ｃにおいて、当該延長させた部位を可動体４の移動方向Ｓに沿って一側面６ａに亘り連続して窪ませて長尺の凹所６ｄを構成したが、これに代えて、例えば図３に示すような方法であってもよい。
【００４６】
即ち、互いに同一形状を成す一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを用意（構成）する。そして、一方のレール構造体６Ｓのフランジ部ｆ１の上側面６ｃにおいて、一側面６ａ寄りの部位を、可動体４の移動方向Ｓに沿って一側面６ａに亘り連続して窪ませて長尺の凹所６ｄ-１を構成する。また、他方のレール構造体６Ｔのフランジ部ｆ１の上側面６ｃにおいて、柱部６ｐの他側面６ｂ寄りの部位を、可動体４の移動方向Ｓに沿って他側面６ｂに亘り連続して窪ませて長尺の凹所６ｄ-２を構成する。この場合、双方の凹所６ｄ-１,６ｄ-２の形状（窪ませ幅、窪ませ深さ）は、互いに同一に設定する。
【００４７】
そして、一方のレール構造体６Ｓの一側面６ａを他方のレール構造体６Ｔの他側面６ｂに結合させる。これにより、それぞれの凹部６ｇが同一向きに整列するように一対のレール構造体６Ｓ,６Ｔを相互に組み合わせたガイドレール２が構成され、その第１のガイド面（即ち、２つの上側面６ｃ）の幅方向中央部位には、双方の凹所６ｄ-１,６ｄ-２によって構成された１本の凹所が、可動体４の移動方向Ｓに沿って連続して延出する。
【００４８】
このとき、当該凹所６ｄ-１,６ｄ-２の両側には、互いに同一の形状（幅）を成す第１のガイド面６ｃが構成される。そして、当該凹所に沿って磁性材Ｍを形成して配置させることで、磁性材Ｍをガイドレール２（第１のガイド面６ｃ）の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出させることができる。
【符号の説明】
【００４９】
２ ガイドレール
４ 可動体
４ａ 第１の軸受パッド
４ｂ 第２の軸受パッド
６ｃ 第１のガイド面
６ｂ 第２のガイド面
６ｇ 凹部
６Ｓ,６Ｔ レール構造体
８ 気体噴出部
１０ 磁石部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に沿って連続して延出し、かつ所定部位に固定可能なガイドレールと、
ガイドレールに沿って移動可能な可動体とを有し、
ガイドレールは、その一側面を一部窪ませた凹部が一方向に沿って連続して形成された一対のレール構造体を備え、これら凹部が同一向きに整列するように当該レール構造体を相互に組み合わせて構成されていると共に、
当該ガイドレールには、一方向に沿って連続して延出した第１のガイド面と、第１のガイド面に直交し、かつ第１のガイド面の端縁に沿って一方向に連続して延出した第２のガイド面と、第１及び第２のガイド面に沿って一方向に連続して延出した磁性材とが設けられており、
可動体は、第１のガイド面に対向配置される第１の軸受パッドと、第２のガイド面に対向配置される第２の軸受パッドとを備え、第１及び第２の軸受パッドには、それぞれ、ガイドレールに向けて加圧された気体を噴射する気体噴出部と、磁性材に対向配置された磁石部とが設けられており、
気体噴出部から可動体とガイドレールとの間に加圧された気体を噴射して導入すると共に、磁石部と磁性材とが互いに吸引し合って可動体とガイドレールとの間に磁気吸引力を発生させることにより、可動体は、ガイドレールに対して所定量浮上しつつ、かつ非接触で支持された状態で、当該ガイドレールに沿って移動可能とな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】
一対のレール構造体は、それぞれ、一方向に沿って連続して延出した柱部と、柱部の両側から連続し、一方向に沿って互いに平行に、かつ対向して延出した一対のフランジ部とを備えており、
当該レール構造体の一側面に形成された凹部は、柱部と一対のフランジ部とで囲まれた長尺の領域に構成されてい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】
一対のレール構造体は、それぞれ、非磁性材で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の静圧気体軸受直線案内装置。
【請求項４】
ガイドレールにおいて、磁性材は、第１及び第２のガイド面の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出しており、
第１及び第２の軸受パッドにおいて、磁石部は、可動体の移動方向に沿って磁性材に対向して複数設けられていると共に、気体噴出部は、複数の磁石部の両側に並列しかつ可動体の移動方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の静圧気体軸受直線案内装置。
【請求項１】
一方向に沿って連続して延出し、かつ所定部位に固定可能なガイドレールと、
ガイドレールに沿って移動可能な可動体とを有し、
ガイドレールは、その一側面を一部窪ませた凹部が一方向に沿って連続して形成された一対のレール構造体を備え、これら凹部が同一向きに整列するように当該レール構造体を相互に組み合わせて構成されていると共に、
当該ガイドレールには、一方向に沿って連続して延出した第１のガイド面と、第１のガイド面に直交し、かつ第１のガイド面の端縁に沿って一方向に連続して延出した第２のガイド面と、第１及び第２のガイド面に沿って一方向に連続して延出した磁性材とが設けられており、
可動体は、第１のガイド面に対向配置される第１の軸受パッドと、第２のガイド面に対向配置される第２の軸受パッドとを備え、第１及び第２の軸受パッドには、それぞれ、ガイドレールに向けて加圧された気体を噴射する気体噴出部と、磁性材に対向配置された磁石部とが設けられており、
気体噴出部から可動体とガイドレールとの間に加圧された気体を噴射して導入すると共に、磁石部と磁性材とが互いに吸引し合って可動体とガイドレールとの間に磁気吸引力を発生させることにより、可動体は、ガイドレールに対して所定量浮上しつつ、かつ非接触で支持された状態で、当該ガイドレールに沿って移動可能とな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】
一対のレール構造体は、それぞれ、一方向に沿って連続して延出した柱部と、柱部の両側から連続し、一方向に沿って互いに平行に、かつ対向して延出した一対のフランジ部とを備えており、
当該レール構造体の一側面に形成された凹部は、柱部と一対のフランジ部とで囲まれた長尺の領域に構成されてい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】
一対のレール構造体は、それぞれ、非磁性材で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の静圧気体軸受直線案内装置。
【請求項４】
ガイドレールにおいて、磁性材は、第１及び第２のガイド面の幅方向中央部位に一方向に沿って連続して延出しており、
第１及び第２の軸受パッドにおいて、磁石部は、可動体の移動方向に沿って磁性材に対向して複数設けられていると共に、気体噴出部は、複数の磁石部の両側に並列しかつ可動体の移動方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の静圧気体軸受直線案内装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１２７４１５（Ｐ２０１２−１２７４１５Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９２６５（Ｐ２０１０−２７９２６５）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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