JPH06330944A

JPH06330944A - 静圧移動案内装置

Info

Publication number: JPH06330944A
Application number: JP5121358A
Authority: JP
Inventors: Koji Arai; 洸二新井; Nobumichi Takahata; 宜道高畑; Yoichi Ito; 洋一伊藤
Original assignee: Miyachi Systems Co Ltd
Current assignee: Miyachi Systems Co Ltd
Priority date: 1993-05-24
Filing date: 1993-05-24
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】精密測定や精密位置決めなどに適する静圧移動
案内装置、特に流体の吹き出し部に多孔質ブロックを用
いた静圧移動案内装置に関し、磁気を嫌う環境でも磁力
に代わって与圧を与えることができ、かつ静圧浮上力と
与圧との釣合いをとるための機構部品を必要とせず、ま
た環境汚染の恐れの無い静圧移動案内装置を実現するこ
とを目的とする。【構成】少なくとも浮上部が多孔質ブロック５からなる
スライダＳが、平面度の高いベース３と対向し、浮上状
態で相対移動する静圧移動案内装置において、前記多孔
質ブロック５の吹き出し部５ａ以外から空気が漏れない
構成にすると共に、前記吹き出し部を囲むように形成さ
れた環状の凹溝６を設け、該環状凹溝６を排気装置に接
続してなる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、精密測定や精密位置決
めなどに適する静圧移動案内装置、特に流体の吹き出し
部に多孔質ブロックを用いた静圧移動案内装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、特開昭64−6515号公報などに
も記載されている公知の静圧移動案内装置であり、少な
くとも浮上部が多孔質ブロック１からなるスライダＳ
が、平面度の高いベース３と対向し、浮上状態で相対移
動する。多孔質ブロック１は、金属粉末を焼結してフィ
ルターや含油軸受けなどとして用いられている公知の材
料を利用できる。あるいは、セラミック材料、アルミ
ナ、窒化珪素、等方性黒鉛なども利用できる。

【０００３】多孔質ブロック１は、無数の孔が連続して
いるため、外周１ａを接着剤などで封孔処理すると共
に、多孔質ブロック１の背面に面する給気孔４をホルダ
ー２に形成して、圧縮空気源に接続すると、多孔質ブロ
ック１のベース３との対向面１ｂの全面から圧縮空気が
吹き出し、スライダＳが浮上する。

【０００４】この場合、スライダＳに作用する荷重が小
さいと、浮上隙間Ｇが大きくなって流動抵抗も減少する
ので剛性が低下し、逆にスライダＳに作用する荷重が大
きいと、浮上隙間Ｇが小さくなって流動抵抗が増大し、
剛性も強大となり、安定した動作が得られる。剛性を大
きくするには、例えば特開昭61−290231号公報などでも
提案されているように、磁力でベース３とスライダＳと
の間を吸引させる手法が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のよう
に磁石を用いて吸引する手法では、相手側を磁性体で構
成する必要があり、磁気を嫌う環境には適しない。特
に、磁石や相手側の磁性体に、磁性体の粉塵が吸着する
ため、特性が不安定となったり、傷が発生するなどの問
題があり、しかも一旦付着した粉塵の清掃が困難であ
る。

【０００６】また、静圧による浮上力と磁石による吸引
力との釣合いをとるため、磁石と磁性材料定盤とのギャ
ップを調整するネジや圧電素子などの機構が必要とな
り、調整作業も面倒である。

【０００７】さらに別の問題として、静圧浮上力を得る
ための供給流体が周囲の空間に流れ出すため、クリーン
ルームなどのように環境汚染を嫌う雰囲気には適しな
い。

【０００８】本発明の技術的課題は、このような問題に
着目し、磁気を嫌う環境でも磁力に代わって与圧を与え
ることができ、かつ静圧浮上力と与圧との釣合いをとる
ための機構部品を必要としない静圧移動案内装置を実現
することにある。また静圧浮上力を発生させる流体は、
その浮上力とつりあう与圧を発生させる排気装置にすべ
て回収することができるため、その流体による環境汚染
のない静圧移動案内装置を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明による静圧
移動案内装置の基本構成を説明する断面図である。本発
明は、少なくとも浮上部が多孔質ブロック５からなるス
ライダＳが、平面度の高いベース３と対向し、浮上状態
で相対移動する静圧移動案内装置を対象としている。請
求項１は、このような静圧移動案内装置において、前記
多孔質ブロック５の吹き出し部５ａ以外から空気が漏れ
ない構成とし、かつ前記吹き出し部５ａ以外の領域に、
排気装置Ｐに接続される凹部領域６が設けられている。

【００１０】請求項２は、前記のように浮上状態で相対
移動する静圧移動案内装置において、前記多孔質ブロッ
ク５の吹き出し部５ａ以外から空気が漏れない構成にす
ると共に、前記吹き出し部５ａを囲むように形成された
環状凹溝６を設け、該環状凹溝６を排気装置Ｐに接続し
てなる構成である。

【００１１】請求項３は、請求項１または２記載の静圧
移動案内装置を複数個用い、互いに角度を持たせて配置
してなる構成である。

【００１２】なお、本発明における「気体」とはすべて
の流体を含むものとする。また、多孔質ブロック５は、
スライダ側およびベース側のどちらに設けてもよい。

【００１３】

【作用】請求項１のように、スライダＳの浮上面側にお
いて、多孔質ブロック５を設けるとともに、その吹き出
し部５ａ以外から空気が漏れない構成とし、かつ吹き出
し部５ａ以外の領域に、排気装置Ｐに接続される凹部領
域６を設けた構成とすることにより、ベース３とスライ
ダＳとの間が負圧で吸引され、ベース３と吹き出し部５
ａとの間のギャップＧが狭くなるように作用する。その
結果、ギャップＧにおける加圧流体の流動抵抗が増大
し、強大な剛性が発生するとともに、浮上量が一定す
る。

【００１４】請求項２のように、多孔質ブロック５の吹
き出し部５ａを囲むように環状凹溝６を形成し、排気装
置Ｐに接続した構成とすることにより、吹き出し部５ａ
から吹き出した流体はすべて排気装置Ｐで排気されるの
で、周囲の環境を汚染することはなく、特にクリーンル
ームなどにおいて有効である。

【００１５】請求項１のように、吹き出し部５ａの周囲
が大気圧になっていると、給気圧が例えば５ｋｇであれ
ば５ｋｇの浮上力しか得られないが、請求項２のように
吹き出し部５ａの周囲が負圧になっていると、給気圧が
５ｋｇであれば５ｋｇ＋負圧に相当する浮上力が得られ
る。その結果、剛性がさらに高くなり、あるいは給気圧
を５ｋｇより小さくできる。

【００１６】また、請求項３のように、請求項１または
２の静圧移動案内装置を複数組用い、同一面上に配置す
るのでなく、互いに角度を持たせて配置してなる構成に
すると、スライダＳの移動方向が一方向に規制されるこ
とになり、高精度な静圧移動案内が実現される。

【００１７】

【実施例】次に本発明による静圧移動案内装置が実際上
どのように具体化されるかを実施例で説明する。図２は
本発明による静圧移動案内装置の実施例を示す図であ
り、（ａ）図は縦断面図、（ｂ）はスライダの底面図で
ある。スライダＳは、全体を多孔質ブロック５のみで構
成することも可能ではあるが、通常は金属などからなる
ホルダー７のベース３との対向面に多孔質ブロック５を
取り付け固定する構成が好ましい。

【００１８】そして、浮上ギャップＧは、多孔質ブロッ
ク５に供給される浮上流体の圧力を制御することによっ
て、または排気圧を制御することによって、容易に制御
できる。したがって、従来のように構造が複雑な調整機
構は不要となり、しかも調整操作も簡単になる。また、
環状凹溝６の面積が大きいほど、浮上面とベース３間の
吸引力が増大し、ギャップＧを小さくできる。

【００１９】しかしながら、多孔質ブロック５の目の粗
さによって、あるいは多孔質ブロック５の厚さ方向の寸
法によって、流体が多孔質ブロック５を通過する際の流
動抵抗が変化する。その結果、多孔質ブロック５からの
吹き出し圧力が変化するので、ギャップ調整を安定かつ
確実に行なうことができる。多孔質ブロック５の目の粗
さは、多孔質ブロックの材料によって、あるいは製造方
法や製造条件によって選択できる。

【００２０】図３は別の実施例を示す断面図である。こ
の実施例では、円盤状のホルダー71の中央に円形に窪ん
だ吸引領域１２を設け、外周に設けた段状凹部に、リン
グ状の多孔質ブロック５１が嵌め込まれている。このリ
ング状多孔質ブロック５１は、内周側と外周側の側面が
接着剤などで封孔処理されている。吸引領域１２とリン
グ状多孔質ブロック５１との間に、リング状凹部８を設
けて、貫通孔９によって大気に開放してある。

【００２１】いま、給気ポート１０、環状溝１１の順に
圧縮空気が供給され、リング状多孔質ブロック５１の下
面から圧縮空気が吹き出すと、ベース３との隙間Ｇを通
過して、外周側から大気中に逃げると共に、リング状凹
部８、貫通孔９の順に大気中に流出する。同時に、排気
ポンプＰで吸引領域１２が排気されるため、吸引面７１
ａとベース３との間に吸引力が作用して、浮上ギャップ
Ｇが狭くなり、剛性が増大し、かつ浮上ギャップＧが一
定となる。

【００２２】請求項２に対応する図２の実施例では、多
孔質ブロック５から吹き出した流体は、排気装置Ｐで回
収されるので周囲の環境汚染の恐れがないのに対し、請
求項１に対応する図３の実施例では、リング状多孔質ブ
ロック５１から吹き出した流体が周囲に流出するので、
環境汚染の恐れのない流体を選択使用することになる。

【００２３】図４は本発明による静圧移動案内装置の用
途を例示する平面図と正面図である。例えば平面度測定
などを行なう場合に適した例であり、平坦度の高い定盤
31上に、Ｘ−Ｙテーブル１３が載置されている。Ｘ−Ｙ
テーブル１３の下面には、図２に例示した静圧移動案内
装置１４が４か所に取り付けられており、Ｘ方向駆動軸
１５を介してＸ方向駆動モータＭｘが連結され、またＹ
方向駆動軸１６を介してＹ方向駆動モータＭｙが連結さ
れている。

【００２４】スライダ１７は、Ｘ−Ｙテーブル１３に対
しＹ方向にスライド可能であり、またスライダ１８は、
Ｘ−Ｙテーブル１３に対しＸ方向にスライド可能であ
る。なお、各静圧移動案内装置１４の給気用および排気
用の配管は省略されている。

【００２５】定盤31上に、例えばダイヤルゲージなどの
ような測定子を設置し、Ｘ−Ｙテーブル１３上に被測定
物を取り付けてＸ−Ｙ方向に移動させることで、被測定
物の平面度を測定できる。この実施例のように、平面上
で複数の静圧移動案内装置を介してＸ−Ｙテーブル１３
を任意の方向に移動させることで、面方向の状態を精密
に測定できる。

【００２６】図５は本発明を回転方向の支持に応用した
例であり、ラップ加工装置の平面図と正面図である。ラ
ップ定盤３２の上下両面は、高精度に平面仕上げされて
おり、ラップ定盤の回転軸19を支持するベース20上に、
回転軸19から等距離の位置に、本発明による多孔質ブロ
ック14が１２０度の間隔をおいて上向きに配設されてい
る。この実施例における多孔質ブロックも、図２、図３
の円形状のものが適用されている。

【００２７】この装置において、周知のラップ加工装置
と同様に、ラップ定盤32の上に、ワークＷを貼り付けた
ワーク保持治具21を載置して、自転自在に支持する。こ
の状態で、ラップ定盤32が回転すると、該ラップ定盤32
が、本発明の静圧移動案内装置14によって、微小隙間だ
け浮上し安定して回転するため、ワークＷをμｍ代の高
精度に平面仕上げできる。

【００２８】また、長期間使用して、ラップ定盤32の加
工面の平面度が低下すると、修正装置による修正を行な
うことにより、本発明の多孔質ブロックによる支持が高
精度かつ安定しているため、ラップ定盤の加工面の平面
仕上げもサブμｍ代の高精度に行なうことができる。

【００２９】以上の実施例からも明らかなように、本発
明による静圧移動案内装置は、平面度の高いベースに対
し上向きに取り付けてもよく、下向きに取り付けてもよ
い。また、静圧移動案内装置を固定側に取り付けてもよ
く、可動側に取り付けてもよい。

【００３０】図６は本発明による多孔質ブロックの別の
実施例であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、
（ｃ）は底面図、（ｄ）は（ａ）図におけるｄ−ｄ断面
図である。この実施例は、矩形の多孔質ブロック５２の
浮上面側の中央に逃げ用の溝２２を設け、その両側に細
長い吹き出し部５ａ、５ａが形成されている。そして、
吹き出し部５ａ、５ａを囲むように、長方形の環状凹溝
６、６が形成され、排気孔２３、２３に接続されてい
る。

【００３１】また、吹き出し部５ａ、５ａの真裏の位置
には、細長い給気溝２４、２４が形成されており、この
給気溝２４、２４および前記の吹き出し部５ａ、５ａ以
外の面はすべて樹脂ないし接着剤などで封孔処理されて
いる。したがって、この多孔質ブロックの背面をホルダ
ーに取り付け、給気溝２４、２４を圧力空気源に接続
し、排気孔２３、２３を排気装置に接続し、平坦なベー
ス上に載置すると、吹き出し部５ａ、５ａから圧縮空気
が吹き出して浮上し、その周りの環状凹溝６、６が排気
されることで、多孔質ブロックとベース間で吸引力が発
生する。

【００３２】図７はこの多孔質ブロック52をホルダー72
に取り付けた状態であり、（ａ）図のように、ホルダー
72には、多孔質ブロック背面の給気溝２４、２４と圧力
空気源との間を接続する給気通路２５が形成されてい
る。また、（ｂ）図のように、多孔質ブロックの排気孔
２３、２３と排気装置Ｐとの間を接続する排気通路２６
が形成されている。なお、平坦度の高いベース３には、
他の基台にボルトで取り付けるための取り付け孔２７が
形成されている。

【００３３】図８は多孔質ブロックの他の実施例であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面
図、（ｄ）は（ｃ）図におけるｄ−ｄ断面図である。こ
の実施例は、矩形の多孔質ブロック53の浮上面側に、２
本の細長い吹き出し部５ａ、５ａが形成され、両吹き出
し部５ａ、５ａを囲むように、共通の環状凹溝６が形成
されている。すなわち、図６における２組の環状凹溝
６、６が接近して一体に連通し、日の字状になってお
り、中央の凹溝６ａに排気孔２８が形成されている。

【００３４】多孔質ブロックの背面には、２本の吹き出
し部５ａ、５ａの真裏の位置に、給気溝２９、２９が形
成され、連通溝２９ａによってＨ字状に連通している。
そして、吹き出し部５ａ、５ａおよびＨ字状の溝２９、
２９ａ以外は、接着剤などで封孔処理されている。

【００３５】したがって、この多孔質ブロックの背面を
ホルダーに取り付け、Ｈ字状の給気溝２９、２９ａを圧
力空気源に接続し、排気孔２８を排気装置に接続する
と、吹き出し部５ａ、５ａから圧縮空気が吹き出して浮
上力が発生し、その周りの共通凹溝６が排気されること
で、多孔質ブロックとベース間で吸引力が発生する。な
お、この実施例における各部の寸法は、図示のとおりで
ある。

【００３６】図９は図６〜図８の静圧移動案内装置を一
方向案内装置に実施した例であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図である。この実施例におけるベースは、
片側に左右対称の山状のレール３３が形成され、これと
平行に平坦なレール３４が形成されている。

【００３７】テーブル３１３の下面には、前記の山状レ
ール３３の左斜面と平行する位置に前後２つの多孔質ブ
ロック５４、５４が取り付けられ、右斜面と平行する位
置には前後２つの多孔質ブロック５ｓ、５ｓが取り付け
られている。また、前記の平坦レール３４と対応する位
置には、前後２つの多孔質ブロック５６、５６が取り付
けられている。各多孔質ブロック５４〜５６は、図６、
図８のような多孔質ブロックのままで足りるが、図７の
ようにホルダーに取り付けた状態のものであってもよ
い。

【００３８】このように、片側に山状レールを有し、そ
の両斜面に静圧移動案内装置が対向している構成にする
と、左右両方の多孔質ブロック５４、５５によって、テ
ーブル３１３が浮上するとともに、左右方向の移動が規
制される。また、右側の平坦な多孔質ブロック５６は、
面内方向の規制力は生じないが、テーブル３１３を浮上
させる力が発生する。したがって、この実施例によれ
ば、テーブル３１３が山状レール33で案内されて、山状
レール33の方向のみに浮上移動可能となる。

【００３９】なお、テーブル３１３の全体において、剛
性を均一化し、浮上を安定させるために、山状レールの
多孔質ブロック54、55の２組の面方向の面積と、右側の
平坦な多孔質ブロック５６の面積とが、同等となるよう
に設計するのが好ましい。

【００４０】この実施例において、平坦な多孔質ブロッ
ク５６に代えて、左側と同様に山状レールを用い、２本
の山状レールでガイドすることも可能ではあるが、レー
ル間隔方向の寸法変化や寸法誤差などが生じた場合に、
テーブル３１３の安定移動に支障を来す恐れがある。

【００４１】前記のような山状レールと平坦レールとを
平行に組み合わせた２組のテーブルを直交して重ねる
と、Ｘ−Ｙテーブルとして機能する。

【００４２】図９の山状レールを用いた静圧移動案内装
置と平坦レールを用いた静圧移動案内装置は、分離して
独立に用いることもできる。また、図９の山状レールに
代えて、図10のようにベース３５側にＶ溝を設け、左右
２個の多孔質ブロック５４、５５をテーブル３１３側に
Ｖ字状に配設することもできる。

【００４３】なお、以上の各実施例において、供給流体
として圧縮空気を例示したが、圧力を有する流体であれ
ば、空気に限定されるものではない。

【００４４】

【発明の効果】請求項１のように、多孔質ブロック５の
吹き出し部５ａ以外から空気が漏れない構成とし、かつ
排気装置Ｐに接続される凹部領域６を設けた構成とする
ことにより、ベース３と凹部領域６との間が負圧で吸引
され、ベース３と吹き出し部５ａとの間のギャップＧが
狭くなるように作用し、その結果、強大な剛性が発生す
るとともに、浮上量が一定する。

【００４５】また、磁石を要しないので、磁気を嫌う環
境においても静圧移動案内装置を実現でき、磁性の粉塵
による障害や清掃のわずらわしさから解消される。磁石
を用いる装置と異なって、複雑な調整機構を設ける必要
がなく、しかもバランス調整なども簡便となる。

【００４６】請求項２のように、多孔質ブロック５の吹
き出し部５ａを囲むように環状凹溝６を形成し、排気装
置Ｐに接続した構成とすることにより、吹き出し部５ａ
から吹き出した流体は総て確実に排気装置Ｐで排気され
るので、周囲の環境を汚染することはない。また、吹き
出し部５ａの外側がすべて負圧となるので、剛性がさら
に高くなり、あるいは給気圧を低減できる。

【００４７】請求項３のように、請求項１または２の静
圧移動案内装置を複数組用い、同一面上に配置するので
なく、互いに角度を持たせて配置してなる構成にする
と、スライダの移動方向が一方向に規制されることにな
り、高精度な静圧移動案内が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による静圧移動案内装置の基本構成を説
明する断面図である。

【図２】本発明による静圧移動案内装置の実施例を示す
縦断面図とスライダ側の底面図である。

【図３】本発明による静圧移動案内装置の実施例を示す
断面図である。

【図４】本発明による静圧移動案内装置の用途を例示す
る平面図と正面図である。

【図５】本発明による静圧移動案内装置をラップ加工装
置に実施した例を示す平面図と正面図である。

【図６】本発明による多孔質ブロックの別の実施例を示
す図である。

【図７】多孔質ブロックをホルダーに取り付けた状態を
示す縦断面図である。

【図８】多孔質ブロックの他の実施例を示す図である。

【図９】図６〜図８の多孔質ブロックを一方向案内装置
に実施した例を示す平面図と正面図である。

【図10】本発明をガイド溝つき静圧移動案内装置に実施
した例を示す断面図である。

【図11】従来の静圧移動案内装置の断面図である。

【符号の説明】

１多孔質ブロック３平面度の高いベース５多孔質ブロック 5a 吹き出し部ＳスライダＰ排気装置６凹部領域（環状の凹溝）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも浮上部が多孔質ブロック(5)
からなるスライダ(S) が、平面度の高いベース(3) と対
向し、浮上状態で相対移動する静圧移動案内装置におい
て、前記多孔質ブロック(5) の吹き出し部(5a)以外から空気
が漏れない構成とし、かつ前記吹き出し部(5a)以外の領域に、排気装置(P) に
接続される凹部領域(6) を設けてなることを特徴とする
静圧移動案内装置。
【請求項２】少なくとも浮上部が多孔質ブロック(5)
からなるスライダ(S) が、平面度の高いベース(3) と対
向し、浮上状態で相対移動する静圧移動案内装置におい
て、前記多孔質ブロック(5) の吹き出し部(5a)以外から空気
が漏れない構成にすると共に、前記吹き出し部を囲むよ
うに形成された環状の凹溝(6) を設け、該環状凹溝(6)
を排気装置に接続してなることを特徴とする静圧移動案
内装置。
【請求項３】請求項１または２記載の静圧移動案内装
置を複数個用い、互いに角度を持たせて配置してなるこ
とを特徴とする静圧移動案内装置。