JP5678703B2 - 静圧気体軸受直線案内装置、精密形状測定機、工作機械及び半導体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、精密形状測定機などにおいて、試料、工具や検出器などを移動させる際に用いられる静圧気体軸受直線案内装置、精密形状測定機、工作機械及び半導体製造装置の改良に関する。

精密形状測定機などにおいては、試料、工具や検出器などを高精度で位置決めする必要がある。このため、例えば、試料などの載置台を位置決めする装置として、摩擦のほとんど生じない静圧気体軸受直線案内装置(以下、直線案内装置ともいう)が従来から用いられている。
かかる直線案内装置には、ガイドレールに対して可動体を非接触に浮上して移動させる静圧気体軸受装置が設けられている。静圧気体軸受装置には、試料などの載置台とな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浮上させ、当該可動体を非接触に支持する静圧気体軸受部と、可動体とガイドレールとの間に永久磁石などの磁性材による磁気吸引力を発生させて可動体をガイドレールに引き寄せる吸引部が備えられている。

図１１には、このような直線案内装置５０の一構成を例示している。この場合、ガイドレール５４が基台５２の上に所定方向(一例として、当該基台５２の長尺方向)へ直線状に延設され、当該ガイドレール５４の上面(垂直方向上面)に可動体(可動テーブル)５６が摺動自在に嵌合されている。可動体５６の下部には、ガイドレール５４を両側から挟み込み、当該ガイドレール５４の両側面と対向するように、テーブル側レール５８がガイドレール５４と平行をなして設けられている。

テーブル側レール５８の下部(基台５２との対向部)には、所定の多孔質部材からなる静圧気体軸受部(垂直方向静圧気体軸受部)６０がそれぞれ設けられているとともに、当該テーブル側レール５８の内側部(ガイドレール５４の両側面との対向部)にも、所定の多孔質部材からなる静圧気体軸受部(水平方向静圧気体軸受部)６２がそれぞれ設けられている。これらの静圧気体軸受部６０,６２は、基台５２およびガイドレール５４の両側面に圧縮空気を噴出して可動体５６をガイドレール５４に対して浮上させ、当該可動体５６を非接触に支持する構造となっている。また、基台５２の両端部(一例として、短尺方向の両端部)には、一対の吸引レール６４がガイドレール５４と同一方向(一例として、基台５２の長尺方向)へ平行な直線状をなして延設されている。そして、可動体５６の下部両端部には、これらの吸引レール６４の上面(垂直方向上面)と対向するように、永久磁石やヨークなどからなる一対の吸引部６６が設けられている。すなわち、これらの吸引部６６から吸引レール６４に対して磁気吸引力を発生させることで、可動体５６を当該吸引レール６４、ひいてはガイドレール５４および基台５２へ引き寄せる構造となっている。

このように、直線案内装置５０は、静圧気体軸受部(垂直方向静圧気体軸受部６０および水平方向静圧気体軸受部６２)から噴出される圧縮空気による浮上力と、吸引部６６による磁気吸引力とを調整してバランスを図ることにより、可動体５６をガイドレール５４に対して浮上させつつ、当該ガイドレール５４に沿って自在に往復移動させることを可能としている。

特開２００１−５０２７１号公報

しかしながら、かかる直線案内装置５０においては、可動体５６をガイドレール５４に対して浮上させるべく、圧縮空気を噴出するための空気噴出部である静圧気体軸受部(垂直方向静圧気体軸受部６０および水平方向静圧気体軸受部６２)が可動体５６のテーブル側レール５８に配設された構造となっている。したがって、静圧気体軸受部６０,６２から圧縮空気を噴出させるためには、所定の供給源(図示しない)から配管(一例として、チューブ)６８を引き回し、当該配管６８を可動体５６と連結させる必要がある。
その一方で、直線案内装置５０の稼働中、可動体５６は、ガイドレール５４に沿って(換言すれば、基台５２に対して)常に移動し、その位置変動を繰り返している。

このため、直線案内装置５０のように空気噴出部(静圧気体軸受部６０,６２)を可動体５６に配設した構造では、上述したように、圧縮空気供給源と可動体５６との間で配管６８の引き回しや連結などの手間を生じさせることが不可避となるだけでなく、当該配管６８が可動体５６とともに位置変動を繰り返すこととなる。この結果、その変動の程度によっては、配管６８の寿命を縮め、配管６８自体や配管６８と可動体５６との連結部分７０などからの漏気を誘発させる虞があり、可動体５６の移動精度に悪影響を及ぼしてしまう虞もある。

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、可動体をガイドレールに対して浮上させるための圧縮空気を当該ガイドレールから噴出させることで、可動体をチューブレス構造とした静圧気体軸受直線案内装置、精密形状測定機、工作機械及び半導体製造装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、第１の発明に係る静圧気体軸受直線案内装置は、所定方向に延出し、基台に対して一面を固定して配されるガイドレールと、当該ガイドレールに跨設され、その延出方向に沿って往復移動可能な可動体と、圧縮空気を噴出して前記可動体を前記ガイドレールに対して浮上させ、当該可動体を非接触に支持する静圧気体軸受部と、磁気吸引力により前記可動体を前記ガイドレールに引き寄せる吸引部とを備え、前記静圧気体軸受部からの圧縮空気による前記可動体の前記ガイドレールに対する浮上力と、前記可動体を前記ガイドレールへ引き寄せる前記吸引部からの磁気吸引力とのバランスを図り、前記可動体を前記ガイドレールに対して浮上させつつ、当該ガイドレールに沿って往復移動させる静圧気体軸受直線案内装置であって、前記ガイドレールは、圧縮空気を供給するためにその内部を前記ガイドレールの前記延出方向へ貫通する軸受給気主孔と、 前記軸受給気主孔の孔径より小寸で、当該軸受給気主孔と前記静圧気体軸受部とを連通する軸受給気枝孔とを備え、前記静圧気体軸受部は、前記ガイドレールに配され、前記静圧気体軸受部から前記可動体へ向けて、前記圧縮空気を噴出させる。

第２の発明に係る前記ガイドレールは、前記可動体を跨設して往復移動させる方向へ直線状に延出した略直方体状をなし、前記静圧気体軸受部は、多孔質部材でなり、前記ガイドレールの前記延出方向に延在する４表面のうち、前記基台に固定される面以外の３面から前記可動体へ向けて圧縮空気を噴出させるように配されている。
第３の発明に係る前記ガイドレールは、前記基台の上面に固定され、前記可動体は、略矩形の平面板状の垂直方向受板と、一対の略矩形の平面板状の水平方向受板で構成され、前記水平方向受板は、前記垂直方向受板と一体的に組み付けられ、前記軸受給気主孔は、同一径寸法で２本平行に設けられ、前記軸受給気枝孔は、前記軸受給気主孔から前記水平方向受板及び前記垂直方向受板へ向けて配されている。
第４の発明に係る前記多孔質部材は、円板状をなして前記延出方向へ略等間隔に複数個配され、前記延出方向において、可動体全長に対し、前記可動体内にある前記多孔質部材の個数と外径寸法との積の長さが半分以上となる。

第５の発明に係る前記磁気吸引力は、永久磁石と磁気吸引部材との対向間隔で調整する。
第６の発明に係る前記永久磁石は円板状である。
第７の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の静圧気体軸受直線案内装置を備えた精密形状測定機である。
第８の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の静圧気体軸受直線案内装置を備えた工作機械である。
第９の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の静圧気体軸受直線案内装置を備えた半導体製造装置である。

本発明に係る静圧気体軸受直線案内装置、精密形状測定機、工作機械及び半導体製造装置によれば、可動体をガイドレールに対して浮上させるための圧縮空気を当該ガイドレールから噴出させることで、可動体をチューブレス構造とすることができる。

本発明の第１実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置の要部断面図である。 本発明の第１実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置の全体側面図である。 本発明の第１実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置のガイドレールの延出方向に対する端面図である。 本発明の第１実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置を垂直方向の上方から示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置を垂直方向の下方から示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置の要部断面図である。 本発明の第２実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置の全体側面図である。 本発明の第２実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置のガイドレールの延出方向に対する端面図である。 本発明の第２実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置を垂直方向の上方から示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置を垂直方向の下方から示す平面図である。 従来の静圧気体軸受直線案内装置のガイドレールの延出方向に対する端面図である。

以下、本発明の実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置(以下、直線案内装置ともいう)について、添付図面を参照して説明する。なお、本発明に係る静圧気体軸受直線案内装置は、主として精密形状測定機などにおいて、試料、工具や検出器などを移動させる際に用いられる場合を一例として想定するが、その用途はこれに限定されるものではない。例えば、高精度な工作機械、加工装置、検査装置、および半導体製造装置などにおける試料等の移動用などとしても適用することが可能である。

図１から図５には、本発明の第１実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置が示されている。かかる直線案内装置は、所定方向に延出し、基台(図示しない)に固定されるガイドレール２と、当該ガイドレール２に跨設され、その延出方向に沿って往復移動可能な可動体４と、圧縮空気を噴出して前記可動体４を前記ガイドレール２に対して浮上させ、当該可動体４を非接触に支持する静圧気体軸受部６と、磁気吸引力により前記可動体４を前記ガイドレール２に引き寄せる吸引部８とを備えている。

ガイドレール２は、可動体４を往復移動させる方向へ直線状に延出した略直方体状をなしており、前記基台の上面(垂直方向(図１から図３においては、上下方向)の上方へ向く面)に対して所定の固定部材により固定されている。本実施形態においては、図５に示すように、ガイドレール２の底面２ａに固定用のねじ穴２ｂを形成し、当該ねじ穴２ｂへ前記基台を介してねじを螺合させることで、ガイドレール２が前記基台に締結固定されている。なお、ガイドレール２の前記基台への固定方法は、このようなねじによる締結の他、リベットやビス止め、接着剤による接合、溶接など、任意の方法で構わない。

可動体４は、垂直方向受板４２と水平方向受板４４で構成されている。垂直方向受板４２は、可動体４がガイドレール２に跨設された状態で下面４５がガイドレール２の上面２ｃと対向する、略矩形の平板状をなしている。水平方向受板４４は、垂直方向受板４２の下面４５の両端部(可動体４の移動方向と直交する方向(図１および図３においては、左右方向)に対する端部)から当該下面４５と略直角をなして延出される一対の略矩形の平板状をなしており、垂直方向受板４２と一体的に組み付けられ、可動体４がガイドレール２に跨設された状態で内面４６がガイドレール２の側面２ｄと対向している。
本実施形態においては、図１に示すように、垂直方向受板４２の前記両端部には、当該垂直方向受板４２を垂直方向に貫通するボルト孔４７が穿孔されており、水平方向受板４４には、当該ボルト孔４７と連通するボルト穴４８が形成されている。そして、連通するボルト孔４７およびボルト穴４８へボルト(一例として、六角穴付ボルト)１０を螺合させることで、垂直方向受板４２と水平方向受板４４が一体的に組み付けられている。この場合、ボルト孔４７は、ボルト１０の頭部を固定する(埋め込む)ための座ぐり付きの孔として穿孔されている。これにより、垂直方向受板４２と水平方向受板４４をボルト１０で締結固定した状態であっても、当該ボルト１０の頭部がボルト孔４７から突出せず、垂直方向受板４２の上面(すなわち、可動体４の上面)４３を略平坦状に保つことができる。なお、垂直方向受板４２と水平方向受板４４の固定方法は、このようなボルト１０による締結の他、リベットやビス止め、接着剤による接合、溶接など、任意の方法で構わない。また、垂直方向受板４２と水平方向受板４４を別体構成ではなく、一体構成とすることも想定可能である。

静圧気体軸受部(空気噴出部)６は、ガイドレール２に配され、可動体４へ向けて圧縮空気を噴出させる。本実施形態において、静圧気体軸受部６は、多孔質部材でなり、ガイドレール２の表面のうち、垂直方向の上面２ｃおよび延出方向に沿った両側面２ｄの３面から、当該３面２ｃ,２ｄと可動体４が対向する面である垂直方向受板４２の下面４５および水平方向受板４４の内面４６へ向けて圧縮空気を噴出させるように配されている。
静圧気体軸受部６を構成する多孔質部材は円板状をなしており、ガイドレール２の上面２ｃおよび両側面２ｄに当該多孔質部材の円板形態(形状、径寸法および肉厚)に対応して形成された穴部２０,２１へ埋設されている。なお、静圧気体軸受部(多孔質部材)６とガイドレール２は、静圧気体軸受部(多孔質部材)６を穴部２０,２１へ埋設した状態で一体研削し、静圧気体軸受部(多孔質部材)６の肉厚(別の捉え方をすれば、穴部２０,２１の深さ)を調整することで、穴部２０,２１から露出される静圧気体軸受部(多孔質部材)６の円板面がガイドレール２の上面２ｃおよび両側面２ｄとそれぞれ面一となるように仕上げられている。これにより、静圧気体軸受部(多孔質部材)６が穴部２０,２１から突出することがなく、ガイドレール２の上面２ｃおよび両側面２ｄを略平坦状に保ち、可動体４をガイドレール２に沿って移動させる際の障害となることを防止している。

なお、静圧気体軸受部(多孔質部材)６は、可動体４がガイドレール２の上面２ｃおよび両側面２ｄと対向する面(垂直方向受板４２の下面４５と水平方向受板４４の内面４６)のうち、各面４５,４６の可動体４の移動方向に対する長さ(図２、図４および図５における左右方向に対する長さ(以下、可動体全長という))の半分以上を占める面域と常時対向可能となるように、ガイドレール２の上面２ｃおよび両側面２ｄに対して複数個整列して配することが好ましい。すなわち、静圧気体軸受部(多孔質部材)６の外径寸法と配設間隔は、可動体４がガイドレール２の延出方向のいずれに位置付けられていても、可動体全長に対して静圧気体軸受部(多孔質部材)６の長さ(例えば、図２に示す状態においては、静圧気体軸受部(多孔質部材)６の外径寸法の略４倍の長さに相当)が、最低でも当該可動体全長の半分以上を占めて可動体４の下面４５および内面４６とそれぞれ対向するように設定すればよい。
これにより、静圧気体軸受部(多孔質部材)６から圧縮空気を可動体４の下面４５および内面４６へ向けて噴出させた際、当該可動体４をガイドレール２に対して安定して浮上させることができるとともに、当該ガイドレール２に沿って移動させる際の安定性も維持することができる。なお、このような可動体４の移動安定性の観点からは、可動体４の下面４５および内面４６と静圧気体軸受部(多孔質部材)６とが対向する面長さの可動体全長に占める割合(以下、可動体４と静圧気体軸受部６との対向割合という)はできるだけ長い方が好ましい。

一例として、本実施形態においては、ガイドレール２の上面２ｃの両側面２ｄに沿った両端部にそれぞれ９個の静圧気体軸受部(多孔質部材)６を延出方向へ略等間隔で１列ずつ(合計２列)配するとともに、当該ガイドレール２の両側面２ｄにそれぞれ９個の静圧気体軸受部(多孔質部材)６を延出方向へ略等間隔(前記上面２ｃに配した各列と同一間隔)で１列ずつ配した構成(ガイドレール２全体で、４列で合計３６個の静圧気体軸受部(多孔質部材)６を配した構成)としている(図２、図４および図５)。ただし、可動体４と静圧気体軸受部６との対向割合が可動体全長の半分以上となっていれば、静圧気体軸受部(多孔質部材)６の配設数、外径寸法、および配設間隔は、任意に設定することが可能である。

また、ガイドレール２には、静圧気体軸受部(多孔質部材)６に対して圧縮空気を供給するためにその内部を延出方向へ貫通し、当該延出方向の両端面２ｅにおいて開口(以下、当該開口を軸受給気口３１という)する通し孔(同、軸受給気主孔という)３０が形成されている。さらに、軸受給気主孔３０と静圧気体軸受部(多孔質部材)６とを連通させるために、当該軸受給気主孔３０から枝分かれし、ガイドレール２の上面２ｃおよび両側面２ｄに配された各静圧気体軸受部(多孔質部材)６へ向けて延出する枝孔(以下、軸受給気枝孔という)３４が形成されている。

一例として、本実施形態においては、ガイドレール２の一方(一例として、図１の左側)の側面２ｄ(２２)寄りに当該ガイドレール２の内部を延出方向へ貫通する軸受給気主孔３０(３２)と、他方(一例として、同図の右側)の側面２ｄ(２３)寄りに当該ガイドレール２の内部を延出方向へ貫通する軸受給気主孔３０(３３)の２本の軸受給気主孔３０(３２,３３)を延出方向(貫通方向)へ平行に、かつ垂直方向に対して同一高さで形成した構成としている。そして、ガイドレール２の側面２２寄りの軸受給気主孔３２から枝分かれし、側面２２および上面２ｃの当該側面２２寄りに配された各静圧気体軸受部(多孔質部材)６へ向けて１本ずつ、合計１８本の軸受給気枝孔３４(３５)を延出させている。同様に、ガイドレール２の側面２３寄りの軸受給気主孔３３から枝分かれし、側面２３および上面２ｃの当該側面２３寄りに配された各静圧気体軸受部(多孔質部材)６へ向けて１本ずつ、合計１８本の軸受給気枝孔３４(３６)を延出させている。

この場合、各軸受給気主孔３０(３２,３３)はいずれも同一径寸法(同一孔径)に設定されているとともに、各軸受給気枝孔３４(３５,３６)もすべて同一径寸法(同一孔径)に設定されている。また、各軸受給気枝孔３４(３５,３６)の孔径は、軸受給気主孔３０(３２,３３)の孔径よりも小寸に設定されている。軸受給気主孔３０(３２,３３)および軸受給気枝孔３４(３５,３６)の孔径をこのような設定とすることで、ガイドレール２の上面２ｃおよび側面２ｄ(２２,２３)に配された静圧気体軸受部(多孔質部材)６に対し、均一の所定圧で圧縮空気を供給(給気)することができる。なお、軸受給気主孔３０には、軸受給気口３１を介して所定の供給源(図示しない)から圧縮空気を送出させる。その際、ガイドレール２の両端面２ｅに開口する軸受給気口３１のうち、いずれか一方、もしくは双方から軸受給気主孔３０に対し、前記供給源から送出された圧縮空気を給気すればよい。いずれか一方の端面２ｅの軸受給気口３１からのみ軸受給気主孔３０に対して圧縮空気を給気する場合、他方の端面２ｅの軸受給気口３１は、所定の封止部材で塞いだ状態にすればよい。

このように、本実施形態によれば、可動体４をガイドレール２に対して浮上させるための圧縮空気を当該ガイドレール２に配した静圧気体軸受部(多孔質部材)６から可動体４へ向けて噴出させることで、従来のように空気噴出部である静圧気体軸受部を可動体４に配する必要がなく、当該可動体４をチューブレス構造とすることができる。
なお、前記圧縮空気供給源と軸受給気主孔３０とは、軸受給気口３１に連結した配管などで連通させればよいが、かかる配管などで連通させた場合であっても、ガイドレール２は前記基台に固定して静置されているため、当該配管の引き回しや連結などの手間を従来よりも軽減させることができる。また、かかる配管が位置変動を繰り返すことがないため、従来よりも配管の長寿命化を図ることができ、漏気の防止や可動体４の移動精度の向上を図ることも可能となる。

吸引部８は、磁気吸引部材８ａと永久磁石８ｂでなり、磁気吸引部材８ａは、ガイドレール２の上面２ｃに、当該ガイドレール２の延出方向と直交する方向(図１および図３においては左右方向、つまり短尺方向)に対する幅寸法の略中央部位へ前記延出方向(図４においては、左右方向、つまり長尺方向)に沿って一直線状に配されている。これに対し、永久磁石８ｂは、可動体４がガイドレール２の上面２ｃと対向する面(垂直方向受板４２の下面４５)に、磁気吸引部材８ａと対向可能に配されている。

吸引部８を構成する磁気吸引部材８ａは、磁性体金属、永久磁石やヨークなどからなり、その長尺方向の寸法がガイドレール２の延出方向の寸法と略同寸の平板状をなしており、ガイドレール２の上面２ｃに当該磁気吸引部材８ａの平板形態(形状、幅寸法や肉厚)に対応して形成された溝部２４へ埋設されている。なお、磁気吸引部材８ａの肉厚と溝部２４の深さは、磁気吸引部材８ａを溝部２４へ埋設した状態で、当該溝部２４から露出される磁気吸引部材８ａの平板面がガイドレール２の上面２ｃと略面一となるように相互に設定されている。これにより、磁気吸引部材８ａが溝部２４から突出することがなく、ガイドレール２の上面２ｃを略平坦状に保ち、可動体４をガイドレール２に沿って移動させる際の障害となることを防止している。また、ガイドレール２には、溝部２４と連通するとともに、当該ガイドレール２を垂直方向に貫通して底面２ａに開口するボルト孔２ｈが穿孔されており、磁気吸引部材８ａには、当該ボルト孔２ｈと連通するボルト穴８０が形成されている。そして、連通するボルト孔２ｈおよびボルト穴８０へボルト(一例として、六角穴付ボルト)１２を螺合させることで、磁気吸引部材８ａを溝部２４に対して位置決め固定している。この場合、ボルト孔２ｈは、ボルト１２の頭部を固定する(埋め込む)ための座ぐり付きの孔として穿孔されている。これにより、磁気吸引部材８ａをボルト１２で締結固定した状態であっても、当該ボルト１２の頭部がボルト孔２ｈから突出することがなく、ガイドレール２の底面２ａ(前記基台に対する固定面)を略平坦状に保ち、ガイドレール２を基台に対して固定する際の障害となることを防止している。

一方、吸引部８を構成する永久磁石８ｂは円板状をなしており、可動体４の垂直方向受板４２の下面４５に当該永久磁石８ｂの円板形態(形状、径寸法および肉厚)に対応して形成された穴部４９へ埋設されている。なお、永久磁石８ｂの肉厚と穴部４９の深さは、永久磁石８ｂを穴部４９へ埋設した状態で、当該穴部４９から露出される永久磁石８ｂの円板面が垂直方向受板４２の下面４５と略面一となるように相互に設定されている。これにより、永久磁石８ｂが穴部４９から突出することがなく、垂直方向受板４２の下面４５を略平坦状に保ち、可動体４がガイドレール２に沿って移動する際の障害となることを防止している。この場合、例えば、螺旋状の溝部(一例として、雄ねじ部)を穴部４９から永久磁石８ｂへ向けて露出させるようなボルト１４を可動体４の垂直方向受板４２に埋設し、永久磁石８ｂに当該ボルト１４の溝部と螺合可能な溝部(一例として、雌ねじ部)を有する穴部を形成し、双方の溝部を螺合させる構成とすれば、永久磁石８ｂを穴部４９に対して位置決め固定するとともに、当該永久磁石８ｂと磁気吸引部材８ａとの対向間隔(隙間)を調整し、これらの間で生じさせる磁気吸引力の調整を容易に行うことも可能となる。
一例として、本実施形態においては、可動体４(垂直方向受板４２)の下面４５の移動方向と直交する方向(図１および図３においては左右方向)に対する幅寸法の略中央部位へ前記移動方向(図４においては、左右方向)の両側寄りに１つずつ、合計２つの永久磁石８ｂを配した構成としている。ただし、永久磁石８ｂの形状や大きさ(径寸法および肉厚)、配設位置や配設数などは、磁気吸引部材８ａとの間で発生させる磁気吸引力の大きさなどに応じて任意に設定することが可能である。

このように、磁気吸引部材８ａと永久磁石８ｂをガイドレール２と可動体４に対向可能に配し、これらの磁気吸引部材８ａおよび永久磁石８ｂのうちいずれか一方をＳ極、他方をＮ極とすることで、磁石部８からの磁気吸引力(磁気吸引部材８ａと永久磁石８ｂとの間に作用する磁気吸引力)を可動体４に対して作用させることができ、当該可動体４をガイドレール２へ引き寄せることができる。
そして、ガイドレール２に静圧気体軸受部(多孔質部材)６を配するとともに、吸引部８の磁気吸引部材８ａを配し、当該磁気吸引部材８ａと対向可能に吸引部８の永久磁石８ｂを配することで、静圧気体軸受部(多孔質部材)６からの圧縮空気による可動体４のガイドレール２に対する浮上力と、当該可動体４をガイドレール２へ引き寄せる磁石部８からの磁気吸引力(磁気吸引部材８ａと永久磁石８ｂとの間に作用する磁気吸引力)とを調整してバランスを図ることができる。これにより、可動体４をガイドレール２に対して浮上させつつ、当該ガイドレール２に沿って往復移動させることが可能となる。その際、可動体４の往復移動および停止は、所定の位置決め機構(例えば、ボールねじ機構、ベルト機構、およびリニアモータ機構など)によって行えばよい。

なお、上述した第１実施形態(図１から図５)においては、静圧気体軸受部(多孔質部材)６を円板状とし、当該円板状の静圧気体軸受部(多孔質部材)６を複数個(一例として、９個)、ガイドレール２の上面２ｃに２列、各側面２ｄ(２２,２３)に１列ずつ合計４列、延出方向へ略等間隔で配した構成としているが、静圧気体軸受部(多孔質部材)６の構成はこれに限定されない。例えば、図６から図１０に示す本発明の第２実施形態に係る構成とすることで、より一層、可動体４のガイドレール２に対する浮上量を安定させることが可能となるとともに、ガイドレール２に対してより一層高度な真直度で可動体４を往復移動させることが可能となる。以下、本発明の第２実施形態に係る静圧気体軸受直線案内装置について説明する。なお、本実施形態に係る直線案内装置の基本的な構成は、上述した第１実施形態に係る直線案内装置(図１から図５)と同様であり、同一もしくは類似の構成部材については、図面上で同一符号を付してその説明を省略もしくは簡略化し、以下においては、本実施形態に係る直線案内装置(具体的には、静圧気体軸受部(多孔質部材)６)に特有の構成についての説明に止める。

本実施形態において、静圧気体軸受部６を構成する多孔質部材は、その長尺方向の寸法がガイドレール２の延出方向の寸法と略同寸の平板状をなしており、ガイドレール２の上面２ｃおよび両側面２ｄに当該多孔質部材の平板形態(形状、短尺方向に対する幅寸法、肉厚)に対応して形成された穴部２０,２１へ埋設されている。なお、静圧気体軸受部(多孔質部材)６とガイドレール２は、静圧気体軸受部(多孔質部材)６を穴部２０,２１へ埋設した状態で一体研削し、静圧気体軸受部(多孔質部材)６の肉厚(別の捉え方をすれば、穴部２０,２１の深さ)を調整することで、穴部２０,２１から露出される静圧気体軸受部(多孔質部材)６の平板面がガイドレール２の上面２ｃおよび両側面２ｄとそれぞれ面一となるように仕上げられている。これにより、静圧気体軸受部(多孔質部材)６が穴部２０,２１から突出することがなく、ガイドレール２の上面２ｃおよび両側面２ｄを略平坦状に保ち、可動体４をガイドレール２に沿って移動させる際の障害となることを防止していることは、上述した第１実施形態の場合と同様である。
一例として、本実施形態においては、ガイドレール２の上面２ｃの両側面２ｄに沿った両端部にそれぞれ平板状の静圧気体軸受部(多孔質部材)６を延出方向へ１枚ずつ(合計２枚)配するとともに、当該ガイドレール２の両側面２ｄにそれぞれ同様の平板状の静圧気体軸受部(多孔質部材)６を延出方向へ１枚ずつ配した構成(ガイドレール２全体で４枚の平板状の静圧気体軸受部(多孔質部材)６を配した構成)としている(図６から図１０)。ただし、平板状の静圧気体軸受部(多孔質部材)６の配設数、短尺方向に対する幅寸法は、任意に設定することが可能である。

このように、静圧気体軸受部(多孔質部材)６を長尺方向の寸法がガイドレール２の延出方向の寸法と略同寸の平板状とすることで、可動体４がガイドレール２の延出方向のいずれに位置付けられていても、可動体４とガイドレール２との対向割合を可動体全長の半分以上とすることができるのみならず、可動体４の下面４５および内面４６に対し、可動体全長に亘って隙間なく静圧気体軸受部(多孔質部材)６から圧縮空気を噴出させることができる。したがって、上述した第１実施形態よりも、可動体４をガイドレール２に対してより安定して浮上させること(浮上量を安定させること)が可能となるとともに、当該ガイドレール２に沿って移動させる際の安定性も高めることが可能となる。結果として、ガイドレール２に対してより一層高度な真直度で可動体４を往復移動させることも可能となる。

また、本実施形態においては、ガイドレール２の上面２ｃの穴部２０および両側面２ｄの穴部２１よりも小さな平板状をなす溝部(以下、給気連通溝という)２５,２６が各穴部２０,２１と連通するように、これらの穴部２０,２１よりもガイドレール２の内方にそれぞれ形成されている。このように給気連通溝２５,２６を形成することで、軸受給気枝孔３４(３５,３６)から各静圧気体軸受部(多孔質部材)６に対して供給(給気)した圧縮空気を給気連通溝２５,２６で流動させることができる。これにより、かかる圧縮空気を給気連通溝２５,２６を介して各静圧気体軸受部(多孔質部材)６の全体にそれぞれ略均一の所定圧で供給(給気)させることができる。なお、本実施形態においては、軸受給気主孔３０(３２,３３)から枝分かれし、ガイドレール２の上面２ｃおよび側面２ｄ(２２,２３)に配した４枚の平板状の静圧気体軸受部(多孔質部材)６へ向けて９本ずつ、合計３６本の軸受給気枝孔３４(３５,３６)を延出させた構成としているが、軸受給気枝孔３４(３５,３６)の本数は特に限定されず、任意に設定することが可能である。

２ ガイドレール
４ 可動体
６ 静圧気体軸受部(多孔質部材)
８ 吸引部
８ａ 磁気吸引部材
８ｂ 永久磁石
４２ 垂直方向受板
４４ 水平方向受板

Claims (9)

1. 所定方向に延出し、基台に対して一面を固定して配されるガイドレールと、
   当該ガイドレールに跨設され、その延出方向に沿って往復移動可能な可動体と、
   圧縮空気を噴出して前記可動体を前記ガイドレールに対して浮上させ、当該可動体を非接触に支持する静圧気体軸受部と、
   磁気吸引力により前記可動体を前記ガイドレールに引き寄せる吸引部とを備え、
   前記静圧気体軸受部からの圧縮空気による前記可動体の前記ガイドレールに対する浮上力と、前記可動体を前記ガイドレールへ引き寄せる前記吸引部からの磁気吸引力とのバランスを図り、前記可動体を前記ガイドレールに対して浮上させつつ、当該ガイドレールに沿って往復移動させる静圧気体軸受直線案内装置であって、
   前記ガイドレールは、圧縮空気を供給するためにその内部を前記ガイドレールの前記延出方向へ貫通する軸受給気主孔と、
   前記軸受給気主孔の孔径より小寸で、当該軸受給気主孔と前記静圧気体軸受部とを連通する軸受給気枝孔とを備え、
   前記静圧気体軸受部は、前記ガイドレールに配され、前記静圧気体軸受部から前記可動体へ向けて、前記圧縮空気を噴出させることを特徴とする静圧気体軸受直線案内装置。
2. 前記ガイドレールは、前記可動体を跨設して往復移動させる方向へ直線状に延出した略直方体状をなし、
   前記静圧気体軸受部は、多孔質部材でなり、
   前記ガイドレールの前記延出方向に延在する４表面のうち、前記基台に固定される面以外の３面から前記可動体へ向けて圧縮空気を噴出させるように配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。
3. 前記ガイドレールは、前記基台の上面に固定され、
   前記可動体は、略矩形の平面板状の垂直方向受板と、一対の略矩形の平面板状の水平方向受板で構成され、前記水平方向受板は、前記垂直方向受板と一体的に組み付けられ、
   前記軸受給気主孔は、同一径寸法で２本平行に設けられ、
   前記軸受給気枝孔は、前記軸受給気主孔から前記水平方向受板及び前記垂直方向受板へ向けて配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。
4. 前記多孔質部材は、円板状をなして前記延出方向へ略等間隔に複数個配され、前記延出方向において、可動体全長に対し、前記可動体内にある前記多孔質部材の個数と外径寸法との積の長さが半分以上となることを特徴とする請求項２に記載の静圧気体軸受直線案内装置。
5. 前記磁気吸引力は、永久磁石と磁気吸引部材との対向間隔で調整することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の静圧気体軸受直線案内装置。
6. 前記永久磁石は円板状であることを特徴とする請求項５に記載の静圧気体軸受直線案内装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の静圧気体軸受直線案内装置を備えたことを特徴とする精密形状測定機。
8. 請求項１から６のいずれかに記載の静圧気体軸受直線案内装置を備えたことを特徴とする工作機械。
9. 請求項１から６のいずれかに記載の静圧気体軸受直線案内装置を備えたことを特徴とする半導体製造装置。

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