JPH0749806B2 - 静圧空気直線案内装置 - Google Patents
静圧空気直線案内装置Info
- Publication number
- JPH0749806B2 JPH0749806B2 JP61101670A JP10167086A JPH0749806B2 JP H0749806 B2 JPH0749806 B2 JP H0749806B2 JP 61101670 A JP61101670 A JP 61101670A JP 10167086 A JP10167086 A JP 10167086A JP H0749806 B2 JPH0749806 B2 JP H0749806B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- movable body
- air
- guide shaft
- guide device
- linear guide
- Prior art date
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- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、半導体の製造工程における露出装置や、精密
測定機などにおける高精度の位置決めが必要な装置にお
ける静圧空気直線案内装置に関するものである。
測定機などにおける高精度の位置決めが必要な装置にお
ける静圧空気直線案内装置に関するものである。
「従来の技術および発明が解決しようとする問題点」 従来、案内軸に可動体を外嵌めし可動体を移動自在とし
た直線案内装置として、案内軸外周面と可動体内周面と
の間に可動体内周面より加圧空気を供給する静圧空気を
利用する方式が用いられている。案内軸と可動体とを金
属材料で構成した直線案内装置では、加工時の歪や、組
立時、使用時の温度変化による変形が大きいために高い
運動精度を確保することができない。この解決のため
に、案内軸および可動体にセラミック材を用いている。
すなわち、セラミック製案内軸および可動体は熱膨張係
数が小さいために温度による変形が少なく、加工歪もな
いために高い部材精度が保持されやすい。この高精度加
工された部材を用いて直線案内装置として組立を行うに
際し、案内軸外周面と可動体内周面との空気介在隙間を
高精度に保持し、組立てることが必要である。しかしな
がら、案内軸に可動体を空気介在隙間を高精度に保持し
て組立てるのは、熟練した技術をもってしても長時間を
要するのが常である。
た直線案内装置として、案内軸外周面と可動体内周面と
の間に可動体内周面より加圧空気を供給する静圧空気を
利用する方式が用いられている。案内軸と可動体とを金
属材料で構成した直線案内装置では、加工時の歪や、組
立時、使用時の温度変化による変形が大きいために高い
運動精度を確保することができない。この解決のため
に、案内軸および可動体にセラミック材を用いている。
すなわち、セラミック製案内軸および可動体は熱膨張係
数が小さいために温度による変形が少なく、加工歪もな
いために高い部材精度が保持されやすい。この高精度加
工された部材を用いて直線案内装置として組立を行うに
際し、案内軸外周面と可動体内周面との空気介在隙間を
高精度に保持し、組立てることが必要である。しかしな
がら、案内軸に可動体を空気介在隙間を高精度に保持し
て組立てるのは、熟練した技術をもってしても長時間を
要するのが常である。
「問題点を解決するための手段」 本発明は、案内軸に空気隙間を高精度に介在させて外嵌
め状に組立調整する困難さを解決する手段を提供するも
のである。すなわち、案内軸を挾むように上下または左
右に空気噴出面を対向配置して可動体を外嵌めする。空
気噴出面を対向配置した案内装置において、高い精度に
隙間を確保し運動精度を維持しながら、且つ負荷容量を
所定の空気供給量の範囲で達成する静圧空気直線案内装
置を得るための手段を提供するものである。
め状に組立調整する困難さを解決する手段を提供するも
のである。すなわち、案内軸を挾むように上下または左
右に空気噴出面を対向配置して可動体を外嵌めする。空
気噴出面を対向配置した案内装置において、高い精度に
隙間を確保し運動精度を維持しながら、且つ負荷容量を
所定の空気供給量の範囲で達成する静圧空気直線案内装
置を得るための手段を提供するものである。
すなわち、案内軸を挾んで、例えば上下に空気噴出面が
対向するように配置する時に、上側および下側の空気供
給系統を別々に独立させて設け、加圧空気の供給条件を
個別に調整し組立時の調整の誤差が実際に使用されても
影響を及ぼさないようにするものである。
対向するように配置する時に、上側および下側の空気供
給系統を別々に独立させて設け、加圧空気の供給条件を
個別に調整し組立時の調整の誤差が実際に使用されても
影響を及ぼさないようにするものである。
また、空気噴出面を対向配置した案内装置は、案内軸上
を移動する可動体に載せる他の装置の重さに耐えるなど
の負荷容量が要求される。負荷容量は、空気噴出面を上
下に対向配置した案内装置についてみれば可動体上側の
上板および下側の下板と案内軸とも隙間によって決定さ
れる。なお、空気噴出面を上下に対向配置した案内装置
では、上下それぞれの隙間の合計は常に一定となる。
を移動する可動体に載せる他の装置の重さに耐えるなど
の負荷容量が要求される。負荷容量は、空気噴出面を上
下に対向配置した案内装置についてみれば可動体上側の
上板および下側の下板と案内軸とも隙間によって決定さ
れる。なお、空気噴出面を上下に対向配置した案内装置
では、上下それぞれの隙間の合計は常に一定となる。
案内軸と可動体との隙間に加圧空気が供給されると、可
動体は案内軸に対し浮き上がり、可動体とのバランスに
より隙間が決定される。
動体は案内軸に対し浮き上がり、可動体とのバランスに
より隙間が決定される。
次に、負荷がかかると異なった隙間でバランスする。す
なわち、可動体の上側隙間により上向きの力が作用し、
下側隙間により下向きの力が作用する。これに下向きに
作用する力として可動体の自重と負荷が加わることにな
る。この４つの力が釣り合うように案内軸と可動体との
空気が介在する隙間が決定される。ここにおいて、下側
空気噴出面の機能としては、許容される負荷を小さくす
る方向に作用していることになる。しかし、下側空気噴
出面の目的としては、高精度の案内軸に対向して上下に
おける合計隙間を確保することにより、安定して高精度
の運動精度を保持することにあり必ず必要な機構であ
る。
なわち、可動体の上側隙間により上向きの力が作用し、
下側隙間により下向きの力が作用する。これに下向きに
作用する力として可動体の自重と負荷が加わることにな
る。この４つの力が釣り合うように案内軸と可動体との
空気が介在する隙間が決定される。ここにおいて、下側
空気噴出面の機能としては、許容される負荷を小さくす
る方向に作用していることになる。しかし、下側空気噴
出面の目的としては、高精度の案内軸に対向して上下に
おける合計隙間を確保することにより、安定して高精度
の運動精度を保持することにあり必ず必要な機構であ
る。
いずれにしても、許容される負荷は設定される案内軸と
可動体との隙間の大きさで決定される。この隙間が、運
動精度向上のために小さく設定されるが、実際上は前述
のとおり組立に技能と時間が要求される。この解決のた
めに、運動精度が確保されるレベルで大きな隙間を許容
し、負荷に対しては上下の供給する空気圧力を変化さ
せ、負荷に応じようとするものである。すなわち、上側
隙間の空気圧力を下側隙間の空気圧力より、大きくする
ことにより、負荷を大きくするものである。なお、左右
方向についても自重分以外について同一の考え方が適用
できる。
可動体との隙間の大きさで決定される。この隙間が、運
動精度向上のために小さく設定されるが、実際上は前述
のとおり組立に技能と時間が要求される。この解決のた
めに、運動精度が確保されるレベルで大きな隙間を許容
し、負荷に対しては上下の供給する空気圧力を変化さ
せ、負荷に応じようとするものである。すなわち、上側
隙間の空気圧力を下側隙間の空気圧力より、大きくする
ことにより、負荷を大きくするものである。なお、左右
方向についても自重分以外について同一の考え方が適用
できる。
「実施例」 従来からの金属製直線空気案内装置においては、案内軸
と可動体との隙間を小さくできる限界は10μｍ程度であ
る。これは、部品精度の点から、また使用時における焼
付防止の点からこの程度が限界となっている。したがっ
て、運動精度も通常の状態の使用においては、100mm当
たり0.5μｍ程度である。これに対し、案内軸および可
動体をセラミック材とした空気直線案内装置において
は、隙間を５μｍ程度まで小さくすることが可能とな
り、運動精度も100mm当たり0.1μｍ以下が達成されてい
る。また、小さい隙間のために供給空気圧力が同一の条
件においては、大きな負荷容量が可能となる。以下、実
施例について説明する。
と可動体との隙間を小さくできる限界は10μｍ程度であ
る。これは、部品精度の点から、また使用時における焼
付防止の点からこの程度が限界となっている。したがっ
て、運動精度も通常の状態の使用においては、100mm当
たり0.5μｍ程度である。これに対し、案内軸および可
動体をセラミック材とした空気直線案内装置において
は、隙間を５μｍ程度まで小さくすることが可能とな
り、運動精度も100mm当たり0.1μｍ以下が達成されてい
る。また、小さい隙間のために供給空気圧力が同一の条
件においては、大きな負荷容量が可能となる。以下、実
施例について説明する。
第１図は静圧空気直線案内装置の全体構成の概要を示
し、符号１が案内軸、２が可動体である。
し、符号１が案内軸、２が可動体である。
第２図は従来の空気供給源が一個所の場合の静圧空気直
線案内装置の断面図を示し、符号101が案内軸、102が可
動体である。空気供給管103より供給した加圧空気は可
動体102内に連ねて設けた流路104を経て可動体102内周
面の噴孔105より案内軸101と可動体102との隙間に流入
する。可動体102内周面の上下および両側面の噴孔104と
も同一空気供給源である空気供給管103に連通してい
る。したがって、上下左右の空気噴出面単位ごとに加圧
空気の調整はできない。
線案内装置の断面図を示し、符号101が案内軸、102が可
動体である。空気供給管103より供給した加圧空気は可
動体102内に連ねて設けた流路104を経て可動体102内周
面の噴孔105より案内軸101と可動体102との隙間に流入
する。可動体102内周面の上下および両側面の噴孔104と
も同一空気供給源である空気供給管103に連通してい
る。したがって、上下左右の空気噴出面単位ごとに加圧
空気の調整はできない。
第３図は本発明の静圧空気直線案内装置の断面を示す。
断面正方形状の案内軸１に可動体２を外嵌めする。可動
体２は上下板３・４を側板５・６にて挾持しボルト（図
示せず）にて螺締する。
断面正方形状の案内軸１に可動体２を外嵌めする。可動
体２は上下板３・４を側板５・６にて挾持しボルト（図
示せず）にて螺締する。
案内軸１は 50mm×50mm 長さ350mm 可動体２は 90mm×90mm 長さ 20mm 移動ストロークは 100mmである。
上板３・下板４・左側板５・右側板６には、それぞれ別
個の空気供給源より供給した加圧空気がフィルターＦ、
圧力コントロールPCより上板３・下板４・左側板５・右
側板６内に設けた流路７・８・９・10を経て、内面に穿
設した噴孔11・12・13・14の別個の空気供給系統より案
内軸１と可動体２との隙間に加圧空気を供給する。した
がって、各噴孔11・12・13・14の空気噴出単位面ごとに
加圧空気の調整が可能である。
個の空気供給源より供給した加圧空気がフィルターＦ、
圧力コントロールPCより上板３・下板４・左側板５・右
側板６内に設けた流路７・８・９・10を経て、内面に穿
設した噴孔11・12・13・14の別個の空気供給系統より案
内軸１と可動体２との隙間に加圧空気を供給する。した
がって、各噴孔11・12・13・14の空気噴出単位面ごとに
加圧空気の調整が可能である。
案内軸１および可動体２のセラミック材は純度99％のア
ルミナである。
ルミナである。
設計条件としては、隙間５μｍ、負荷容量20kg、圧力4k
g/cm2、流量10/min（標準状態…以下同じ）、運動真
直度100mm当たり0.1μｍとした。
g/cm2、流量10/min（標準状態…以下同じ）、運動真
直度100mm当たり0.1μｍとした。
設計仕様どおりの直線案内とするために、従来の静圧空
気直線案内装置では最終組立調整に８日間を要した。
気直線案内装置では最終組立調整に８日間を要した。
これに対し、本発明の静圧空気直線案内装置では２日を
要した。
要した。
この時の隙間は、上下方向の合計隙間12.3μｍ、左右は
10.2μｍである。
10.2μｍである。
この状態で上下、左右の４個所からの供給空気圧力を4k
g/cm2で一定とした場合（従来の静圧空気直線案内装
置）の結果は次のとおりであった。
g/cm2で一定とした場合（従来の静圧空気直線案内装
置）の結果は次のとおりであった。
運動真直度 0.08μm/100mm 負荷容量 上下4kg 左右20kg 流 量 上下10/min 左右５/min 計15/min すなわち、負荷容量が小さく流量が多くなっている。
これに対し、上側空気圧力3kg/cm2、下側空気圧力2kg/c
m2左右方向は両側とも4kg/cm2とした（本発明の静圧空
気直線案内装置）。
m2左右方向は両側とも4kg/cm2とした（本発明の静圧空
気直線案内装置）。
この時の結果は次のとおりであった。
運動真直度 0.07μm/100mm 負荷容量 上下、左右とも20kg 流 量 上下６/min 左右５/min 計11/min 流量が若干多くなっているが、運動真直度および負荷容
量は確保された。
量は確保された。
なお、上記の実施例では案内軸の断面は正方形状のもの
について述べたが、これに限定されるものでなく、Ｔ字
状、Ｉ字状あるいは円形状であってもよい。
について述べたが、これに限定されるものでなく、Ｔ字
状、Ｉ字状あるいは円形状であってもよい。
「発明の効果」 本発明は、上述のように、案内軸を完全に取り囲むよう
に可動体を外嵌めし、案内軸外周面と可動体内周面との
隙間に可動体内周面から加圧空気を供給して可動体を移
動自在とした静圧空気直線案内装置において、案内軸お
よび可動体をセラミック材で構成するとともに、可動体
内周面の上下および左右の各空気噴射面単位ごとに独立
して加圧空気を供給できるようにし、上下および左右に
対向する各空気噴射面の空気供給量を調整することによ
り運動真直度を100mm当たり0.1μｍ以下としてなる静圧
空気直線案内装置であるので、従来の同一の加圧空気供
給源から空気噴出面に加圧空気を供給する静圧空気直線
案内装置に比較して短時間に高精度で製作が可能となっ
た。
に可動体を外嵌めし、案内軸外周面と可動体内周面との
隙間に可動体内周面から加圧空気を供給して可動体を移
動自在とした静圧空気直線案内装置において、案内軸お
よび可動体をセラミック材で構成するとともに、可動体
内周面の上下および左右の各空気噴射面単位ごとに独立
して加圧空気を供給できるようにし、上下および左右に
対向する各空気噴射面の空気供給量を調整することによ
り運動真直度を100mm当たり0.1μｍ以下としてなる静圧
空気直線案内装置であるので、従来の同一の加圧空気供
給源から空気噴出面に加圧空気を供給する静圧空気直線
案内装置に比較して短時間に高精度で製作が可能となっ
た。
第１図は静圧空気直線案内装置の全体構成の概要を示す
正面図、第２図は従来の静圧空気直線案内装置の縦断面
図、第３図は本発明の具体的一実施例の静圧空気直線案
内装置の縦断面図である。 １……案内軸 ２……可動体
正面図、第２図は従来の静圧空気直線案内装置の縦断面
図、第３図は本発明の具体的一実施例の静圧空気直線案
内装置の縦断面図である。 １……案内軸 ２……可動体
Claims (1)
- 【請求項１】案内軸を完全に取り囲むように可動体を外
嵌めし、案内軸外周面と可動体内周面との隙間に可動体
内周面から加圧空気を供給して可動体を移動自在とした
静圧気直体線案内装置において、案内軸および可動体を
セラミック材で構成するとともに、可動体内周面の上下
および左右の各空気噴射面単位ごとに独立して加圧空気
を供給できるようにし、上下および左右に対向する各空
気噴射面の空気供給量を調整することにより運動真直度
を100mm当たり0.1μｍ以下としてなる静圧空気直線案内
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61101670A JPH0749806B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 静圧空気直線案内装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61101670A JPH0749806B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 静圧空気直線案内装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62258223A JPS62258223A (ja) | 1987-11-10 |
| JPH0749806B2 true JPH0749806B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=14306802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61101670A Expired - Fee Related JPH0749806B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 静圧空気直線案内装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749806B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04107518U (ja) * | 1991-02-28 | 1992-09-17 | 京セラ株式会社 | 直線案内装置 |
| JP6319706B2 (ja) * | 2013-03-07 | 2018-05-09 | Toto株式会社 | 静圧気体軸受 |
| CN104482047A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-04-01 | 哈尔滨工程大学 | 带状复合节流静压气浮导轨 |
| CN111322312A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-06-23 | 苏州智润精工科技有限公司 | 空气静压导轨及空气静压导轨的控制方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57184723A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-13 | Nippon Seiko Kk | Direct driven guiding device |
-
1986
- 1986-04-30 JP JP61101670A patent/JPH0749806B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62258223A (ja) | 1987-11-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |