专利名称：静压气体轴承及使用该静压气体轴承的直动引导装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种静压气体轴承及使用该静压气体轴承的直动引导装置。
背景技术：
在精密机床、半导体曝光装置等中，要求以高精度定位加工工具、基板等被加工物。为此，使用安装有与被加工物的载置台的定位装置几乎没有摩擦的静压气体轴承的直动引导装置。在这种直动引导装置中，在作为被加工物的载置台的可动台与作为引导构件的导轨之间设置压缩空气的润滑膜，以使该可动台相对于导轨非接触地移动。作为用于该直动引导装置的静压气体轴承的空气吹出孔的节流形式，有多孔质节流、表面节流、小孔节流、自成节流等，具有上述节流形式的静压气体轴承可根据不同的用途，一边调节负载容量及轴承刚性等一边使用。例如，在专利文献I中记载有在静压轴承垫中使用材料颗粒的直径大致均匀且能获得开气孔的均等性的一种石墨碳类的材料作为轴承构件，其中，上述静压轴承垫固定于被支承体或支承体中的任一方，经由其轴承构件并利用供给到轴承面的加压空气将支承体支承成能自由移动。此外，在专利文献2中，作为能保持较高的刚性且能实现较高的衰减性的气体轴承装置，提出了一种气体轴承装置，该气体轴承装置具有两个相对的实质平行的轴承面及通过小孔将气体供给到两轴承面间的轴承间隙的至少一个气体通道。此外，在专利文献3中，提出了一种静压气体轴承，该静压气体轴承包括:由多孔质体构成的母材；以及接合在该母材上，且由为了实现所期望的空气通过量，预先调整好通孔的直径及分布而制作成的多孔板形成的表面节流孔层，该静压气体轴承通过表面节流孔层喷出气体，并利用其静压对被支承体进行支承。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开昭63 - 231020号公报专利文献2:日本专利特表2006 - 510856号公报专利文献3:日本专利特开2001-56027号公报专利文献4:日本专利特开2008-82449号公报上述以往的静压气体轴承尽管能实现超低摩擦、超高精度及超高速运转，但存在以下问题:作为轴承材料主要使用高强度的金属、陶瓷，需要对由上述轴承材料形成的轴承面进行高精度的研磨精加工等，因此，必然存在成本高的问题。然而，在不要求上述超低摩擦、超高精度及超高速运转的、例如非接触地搬运液晶屏等物品或不产生温度变化地使物品水平移动的用途中，尽管存在使用静压气体轴承时装置的结构得以简化等的优点，但另一方面，由于静压气体轴承自身较贵，在上述用途中并不能得到广泛地应用，这也是实际情况。鉴于上述实际情况，为了提供能在各种领域中应用的廉价的静压气体轴承，本申请人首先提出了一种静压气体轴承，该静压气体轴承一体地包括:合成树脂制的轴承构件，该轴承构件在上表面具有自成节流孔形状或小孔节流孔形状的多个空气吹出口，在下表面具有与上述多个空气吹出口连通的供气槽；以及轴承基体，该轴承基体以覆盖上述供气槽的方式接合在上述轴承构件的下表面，并具有与上述供气槽连通的供气口(专利文献4)。根据该专利文献4所记载的静压气体轴承，能使用模具通过射出成形来形成构成静压气体轴承的合成树脂制的轴承构件，不需要机械加工，此外，轴承基体的结构也仅需形成与该轴承体连通的供气口，只需使该轴承体与轴承基体接合就能组装成静压气体轴承，能进行静压气体轴承的大量生产，从而能提供廉价的静压气体轴承。然而，由于专利文献4中记载的静压气体轴承中的空气吹出口是使用模具通过射出成形而形成的，形成直径为0.2 0.4_左右的直径比较大的自成节流孔或小孔形状，存在从该空气吹出口吹出的供气吹出量过多而导致自激振动的可能，在实际实用时依然需要改进。
发明内容
本发明鉴于上述情况而作，其目的在于提供一种能大量生产且廉价的静压气体轴承及使用该静压气体轴承的直动引导装置。本发明的静压气体轴承的特征是，包括:合成树脂制的轴承体，该轴承体具有圆环状凹部、环状肩部面、环状凹槽及多个空气吹出孔，上述圆环状凹部形成于轴承体的一方的面上，上述环状肩部面与上述圆环状凹部的外周壁面连接且直径比该外周壁面的直径大，上述环状凹槽在轴承体的另一方的面上开口，上述多个空气吹出孔形成为自成节流孔(日文:自成絞D )，其在一端开口于环状凹槽，在另一端开口于圆环状凹部的环状底面；环状密封构件，该环状密封构件被与环状肩部面接触地安装；以及轴承基体，该轴承基体在与轴承体的一方的面相对的一方的面上具有供气通路，上述供气通路在一端开口于与上述轴承体的一方的面相对的轴承基体的一方的面上，在另一端开口于轴承基体的外周面上，轴承体使圆环状凹部的开口部与轴承基体的供气通路连通，并被多个旋紧构件旋紧固定于上述轴承基体，从而与轴承基体一体化，环状凹槽具有至少0.3mm的宽度、至少0.0lmm的深度，空气吹出孔在其一端具有至少30 μ m的直径，在圆环状凹部与环状凹槽之间形成有自成节流孔。根据本发明的静压气体轴承，合成树脂制的轴承体隔着与环状肩部面接触地安装的环状密封构件旋紧固定于轴承基体，因此，合成树脂制的轴承体与轴承基体以较高的密封性被牢固地一体化，此外，合成树脂制的轴承体具有在另一方的面上开口的环状凹槽及在一端开口于环状凹槽并在另一端开口于圆环状凹部的环状底面的多个空气吹出孔，环状凹槽具有至少0.3mm的宽度、至少0.0lmm的深度，空气吹出孔在其一端具有至少30 μ m的直径，在圆环状凹部与环状凹槽之间形成自成节流孔，不进行机械加工就能形成上述环状凹槽及多个空气吹出孔，因此，能进行大量生产，且能廉价地制造出。在优选例中，环状凹槽具有0.3 1.0mm或0.3 0.7mm的宽度、0.01 0.05mm或0.01 0.03mm的深度，空气吹出孔在其一端具有30 120 μ m的直径。较为理想的是，环状凹槽及空气吹出孔分别通过激光加工而形成。作为加工用激光，能从二氧化碳激光、YAG激光、UV激光、受激准分子激光等中进行选择。
环状凹槽及空气吹出孔分别通过激光加工而形成，与切削等机械加工相比，能瞬间形成，不仅能大量生产，还能廉价地制造出。在本发明的静压气体轴承中，圆环状凹部的内周壁面可形成为从开口部朝环状底面逐渐扩展的截头圆锥面。在本发明的静压气体轴承中，也可在轴承基体的另一方的面上形成球体受压凹部。在本发明的静压气体轴承中，球体受压凹部可具有在轴承基体的另一方的面上开口的截头圆锥凹部或凹球面部，这些球体受压凹部可直接形成于上述轴承体的另一方的面上。在本发明的静压气体轴承中，球体受压凹部包括在轴承基体的另一方的面上具有开口部的圆柱状凹部，块体可嵌合固定于该圆柱状凹部，该块体在一方的面上具有截头圆锥凹部，且使该截头圆锥凹部朝圆柱状凹部的开口部开口。在本发明的静压气体轴承中，球体受压凹部包括在轴承基体的另一方的面上具有开口部的圆柱状凹部，块体可嵌合固定于该圆柱状凹部，该块体在一方的面上具有凹球面部，且使该凹球面部朝圆柱状凹部的开口部开口。在轴承基体的另一方的面上具有球体受压凹部的静压气体轴承中，球销的球体例如可与该球体受压凹部滑动接触地配置，在该情况下，静压气体轴承具有绕该球体的自动调芯功能。上述具有自动调芯功能的静压气体轴承适用于作为被加工物的载置台的定位装置的直动引导装置。在本发明的静压气体轴承中，轴承体除了环状凹槽之外，还可包括:大径环状凹槽，该大径环状凹槽形成于轴承体的一方的面上，并在环状凹槽的外侧围住该环状凹槽；多个第一放射状凹槽，这些第一放射状凹槽的一方的端部开口于所述环状凹槽，另一方的端部开口于大径环状凹槽；小径环状凹槽，该小径环状凹槽形成于所述环状凹槽的内侧；以及多个第二放射状凹槽，这些第二放射状凹槽的一方的端部开口于环状凹槽，另一方的端部开口于小径环状凹槽。本发明的包括静压气体轴承的直动引导装置可在具有作为引导面的上引导面及两侧引导面的引导构件的外侧配置有可动台，该可动台具有与上引导面相对的上板及与两侧引导面相对的一对侧板，各球销可使球体朝向内侧地立设于该可动台的上板的下表面及一对侧板各自的内表面，此外，在该球销与引导构件的上表面及两侧面之间，配置有上述静压气体轴承，该静压气体轴承使球体受压凹部与上述球销的球体滑动接触，并使轴承体与引导构件的上引导面及两侧引导面相对。根据本发明的直动引导装置，由于从轴承体的多个空气吹出孔朝引导构件的引导面喷射压缩空气，因此，能利用在引导面之间形成的空气润滑膜使可动台相对于引导面保持非接触状态。此外，若轴承体与引导面之间的轴承间隙(几Pm 几十μπι左右)不均匀，则会在轴承间隙各部分产生压力差，由于该压力差，轴承体能朝轴承间隙均匀的方向自动调芯，从而能保持相对于引导面平行的状态。因此，引导构件及可动台的平行度、直角度等零件精度能采用较粗的精度，除了能降低上述静压气体轴承自身的成本以外，还能提供一种廉价的直动引导装置。
在本发明的静压气体轴承中，轴承体优选由聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂等可热塑性合成树脂形成，此外，轴承基体优选由聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂等可热塑性合成树脂，或者在这些可热塑性合成树脂中含有30 50质量％的玻璃纤维、玻璃粉末、碳纤维或无机填充材的含有加强填充材的可热塑性合成树脂，或者铝或铝合金形成。这些合成树脂制的轴承体及轴承基体可通过对合成树脂材料进行机械加工而形成，也可使用模具通过射出成形而形成。根据本发明，能提供一种可大量生产且廉价的静压气体轴承及使用该静压气体轴承的直动引导装置。
图1是本发明实施方式的优选例的俯视说明图。图2是图1的II — II线向视剖视说明图。图3是图2的仰视说明图。图4是图2的轴承体的仰视说明图。图5是图2的局部放大剖视说明图。图6是轴承基体的仰视说明图。图7是图6的VI1- VII线向视剖视说明图。图8是轴承体的仰视说明图。图9是图8的IX — IX线向视剖视说明图。图10是图8的立体说明图。图11是轴承基体和轴承体的组装体的剖视说明图。图12是轴承体的其它实施方式的俯视说明图。图13是轴承基体的其它实施方式的仰视说明图。图14是图13的XIV — XIV线向视剖视说明图。图15是图14所示的轴承基体和轴承体的组装体的剖视说明图。图16是具有自动调芯功能的静压气体轴承的剖视说明图。图17是轴承基体的另一实施方式的仰视说明图。图18是图17的XVIII — XVIII线向视剖视说明图。图19是图18所示的轴承基体和轴承体的组装体的剖视说明图。图20是具有自动调芯功能的静压气体轴承的剖视说明图。图21是轴承基体的其它实施方式的仰视说明图。图22是图21的XXII — XXII线向视剖视说明图。图23是图21的立体说明图。图24是块体的剖视说明图。图25是嵌合固定有图21所示的块体的轴承基体的剖视说明图。图26是图25所示的轴承基体和轴承体的组装体的剖视说明图。图27是具有自动调芯功能的静压气体轴承的剖视说明图。图28是块体的其它实施方式的剖视说明图。图29是嵌合固定有图28所示的块体的轴承基体的剖视说明图。
图30是图29所示的轴承基体和轴承体的组装体的剖视说明图。图31是具有自动调芯功能的静压气体轴承的剖视说明图。图32是使用静压气体轴承的直动引导装置的剖视说明图。(符号说明)I静压气体轴承2轴承基体3环状密封构件4旋紧构件5轴承体13供气通路22圆环状凹部23外周壁面24环状肩部面31空气吹出孔
具体实施例方式接着，根据如图所示的优选实施方式的例子对本发明进行进一步详细的说明。另外，本发明并不限定于这些例子。在图1至图5中，静压气体轴承I包括:轴承基体2，该轴承基体2优选由聚缩醛树脂(POM)、聚酰胺树脂(PA)、聚苯硫醚树脂(PPS)等可热塑性合成树脂，或者在这些可热塑性合成树脂中含有30 50质量％的玻璃纤维、玻璃粉末、碳纤维或无机填充材的含有加强填充材的可热塑性合成树脂，或者铝或铝合金形成；以及合成树脂制的轴承体5，该轴承体5被旋紧构件4旋紧而隔着环状密封构件3与轴承基体2 —体化，优选由聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂等可热塑性合成树脂形成。尤其如图6及图7所示，轴承基体2包括:供气孔9，该供气孔9在一端6具有开口于俯视呈圆形的一方的面7的圆形的开口部8 ;供气通路13，该供气通路13在一端10与供气孔9连通，在另一端11开口于外周面12 ；以及螺栓插通孔18，该螺栓插通孔18在一端14开口于一方的面7，在另一端15通过环状台阶部16而直径扩大并开口于另一方的面17，该螺栓插通孔18沿圆周方向等间隔地形成有多个。在供气通路13的开口于外周面12的端部19形成有阴螺纹20，在该阴螺纹20中螺合固定有供气插头(未图示)。尤其如图8至图10所示，轴承体5具有:形成于与轴承基体2的一方的面7相对的一方俯视呈圆形的面21上的圆环状凹部22 ;由环状肩部面24形成且在一方的面21上开口的扩径凹部25 ;在另一方的俯视呈圆形的面26上开口的环状凹槽27 ;在一端28与环状凹槽27连通并在另一端29开口于圆环状凹部22的环状底面30的多个空气吹出孔31 ；以及在一方的面21的外周缘沿圆周方向等间隔地形成的多个阴螺纹孔32。环状肩部面24具有:与圆环状凹部22的圆筒状的外周壁面23连接并朝径向外方延伸的径向环状肩部面24a;以及与径向环状肩部面24a连接并朝轴向延伸的轴向圆筒状肩部面24b。
如图5所示，由轴承体5的环状面33和彼此相对的圆筒面34形成的环状凹槽27具有至少0.3mm的宽度W和至少0.0lmm的深度d，在本例中，空气吹出孔31在其一端28从一端28至另一端29具有至少30 μ m的直径D，在圆环状凹部22的环状底面30与环状凹槽27之间形成有自成节流孔。如图8至图10所示，圆环状凹部22的内周壁面35形成为从圆环状凹部22的开口部36至圆环状凹部22的环状底面30逐渐扩展地延伸的截头圆锥面37，通过使内周壁面35形成为截头圆锥面37，形成于圆环状凹部22的环状底面30与一方的面21之间的环状薄壁部38在径向上不会变大，能增大圆环状凹部22的容积，因此，不会使具有环状薄壁部38的轴承体5的强度降低。圆环状凹部22由开设有空气吹出孔31的另一端29的环状底面30、与环状底面30的外缘连接的圆筒状的外周壁面23、具有与环状底面30的内缘连接的截头圆锥面37的内周壁面35形成。尤其如图2所示，作为环状密封构件3的〇形环以具有压溃量的方式从圆环状凹部22的开口部36突出地安装于轴承体5的扩径凹部25，〇形环被按压于轴承体5的一方的面21与轴承基体2的一方的面7之间的接合面而被夹持设置，来对面21及面7之间进行密封。根据上述静压气体轴承I，轴承体5被作为旋紧构件4的内六角螺栓隔着安装于扩径凹部25的〇形环而与轴承基体2旋紧一体化，因此，可实现廉价的制造。此外，空气吹出孔31是直径D至少为30 μ m的极小的直径，能抑制因从空气吹出孔31喷射出大量的空气而导致自激振动的产生。接着，对图1至图5所示的静压气体轴承I的制造方法的例子进行说明，首先，准备图6及图7所示的含有加强填充材的合成树脂制或者铝或铝合金制的轴承基体2、在图8至图10所示的合成树脂制的轴承体5中没有环状凹槽27及空气吹出孔31的轴承体5a，如图11所示，使轴承体5a 的圆环状凹部22的开口部36隔着安装于扩径凹部25的O形环与轴承基体2的供气孔9的开口部8连通，并使轴承体5a的阴螺纹孔32与轴承基体2的螺栓插通孔18的一端14对齐，然后，使作为旋紧构件4的内六角螺栓贯穿螺栓插通孔18并使内六角螺栓的阳螺纹部与轴承体5的阴螺纹孔32螺合固定，以使轴承基体2与轴承体5旋紧一体化，从而形成组装体39。利用激光加工机对如上所述旋紧一体化的组装体39中的轴承体5a的另一方的面26照射激光，以形成环状凹槽27和多个自成节流孔形状的空气吹出孔31，从而制作出静压气体轴承I，其中，上述环状凹槽27的宽度W为0.3 1.0mm、深度d为0.01 0.05mm，上述空气吹出孔31在形成环状凹槽27的环状面33从环状面33贯通轴承体5a而开口于圆环状凹部22的环状底面30，其直径D至少为30 μ m,优选为30 120 μ m。作为所使用的加工用激光，能从二氧化碳激光、YAG激光、UV激光或受激准分子激光等中进行选择，优选使用二氧化碳激光。使用激光输出功率为9.5W的二氧化碳激光，以1000mm/S的扫描速度进行一次重叠印刻，加工时间为2秒，以在由聚苯硫醚树脂形成的轴承体5的面26上形成并加工出以直径为30mm的圆弧为中心、宽度为0.5mm、深度为0.05mm的环状凹槽27，此外，在环状凹槽27的环状面33上，以14W的激光输出功率、15秒加工时间，在圆周方向上的10等分位置上加工形成出10个自成节流孔形状的空气吹出孔31，该空气吹出孔31从环状面33贯通轴承体5而开口于圆环状凹部22的环状底面30，其直径为0.06mm。上述静压气体轴承I的轴承体5具有一个环状凹槽27，但除了环状凹槽27以外，轴承体5也可如图12所示，还具有大径环状凹槽40、多个放射状凹槽43、小径环状凹槽44和多个放射状凹槽47，其中，上述环状凹槽40形成于轴承体5的一方的面26并在环状凹槽27的外侧围住环状凹槽27且与环状凹槽27同心，上述放射状凹槽43的一方的端部41开口于环状凹槽27，另一方端部42开口于大径环状凹槽40，上述小径环状凹槽44形成于环状凹槽27的内侧且与环状凹槽27同心，上述放射状凹槽47的一方的端部45开口于环状凹槽27，另一方的端部46开口于小径环状凹槽44。在具有图12所示的轴承体5的静压气体轴承I中，被供气到环状凹槽27的空气经由放射状凹槽43及47被供给至大径环状凹槽40及小径环状凹槽44，因此，供给面积变大，例如在物品浮起时，能进行稳定的浮起。图13至图16表示静压气体轴承I的其它实施方式，在轴承基体2的另一方的俯视呈圆形的面17的中央部形成有在面17上具有俯视呈圆形的开口部48的凹部49，凹部49具有俯视呈圆形的底面50、从底面50朝向开口部48逐渐扩展地延伸的截头圆锥面51。与上述静压气体轴承I同样，具有凹部49的轴承基体2在使供气孔9的开口部8与在扩径凹部25安装有〇形环的轴承体5的圆环状凹部22的开口部36连通并使轴承体5的阴螺纹孔32与轴承基体2的螺栓插通孔18的一端14对齐之后，使作为旋紧构件4的内六角螺栓贯穿螺栓插通孔18并使内六角螺栓的阳螺纹部与轴承体5的阴螺纹孔32螺合固定，以使轴承基体2与轴承体5旋紧一体化，从而形成组装体52。利用激光加工机对如上所述旋紧一体化的组装体52中的轴承体5的另一方的面26照射激光，以形成环状凹槽27和多个自成节流孔形状的空气吹出孔31，从而制作出静压气体轴承I，其中，上述环状凹槽27的宽度W为0.3 1.0mm、深度d为0.01 0.05mm，上述空气吹出孔31在形成环状 凹槽27的环状面33从环状面33贯通轴承体5而开口于圆环状凹部22的环状底面30，其直径D至少为30 μ m,优选为30 120 μ m。在如上所述形成的静压气体轴承I中，如图16所示，球销53的球体54被与轴承基体2的凹部49的截头圆锥面51滑动接触地配置，因而具有自动调芯功能。图17及图20表示静压气体轴承I的另一实施方式，在轴承基体2的另一方的俯视呈圆形的面17的中央部形成有在面17上具有俯视呈圆形的开口部48的凹部49，凹部49具有凹球面55，该凹球面55从底面50朝向开口部48扩开。与上述静压气体轴承I同样，包括具有凹球面55的凹部49的轴承基体2在使供气孔9的开口部8与在扩径凹部25安装有〇形环的轴承体5的圆环状凹部22的开口部36连通并使轴承体5的阴螺纹孔32与轴承基体2的螺栓插通孔18的一端14对齐之后，使作为旋紧构件4的内六角螺栓贯穿螺栓插通孔18并使内六角螺栓的阳螺纹部与轴承体5的阴螺纹孔32螺合固定，以使轴承基体2与轴承体5旋紧一体化，从而形成组装体56。与上述同样，利用激光加工机对如上所述旋紧一体化的组装体56中的轴承体5的另一方的面26照射激光，以形成环状凹槽27和多个自成节流孔形状的空气吹出孔31，从而制作出静压气体轴承I，其中，上述环状凹槽27的宽度W为0.3 1.0mm、深度d为0.01 0.05mm，上述空气吹出孔25在形成环状凹槽27的环状面33从环状面33贯通轴承体5而开口于圆环状凹部22的环状底面30，其直径D至少为30 μ m,优选为30 120 μ m。在如上所述形成的静压气体轴承I中，如图20所示，球销53的球体54被与轴承基体2的凹部49的凹球面55滑动接触地配置，因而具有自动调芯功能。图21至图27表示具有自动调芯功能的静压气体轴承I的其它实施方式。在轴承基体2的另一方的俯视呈圆形的面17的中央部形成有在面17上具有俯视呈圆形的开口部57且具有圆形的底面58的圆柱状凹部59，如图24所示，块体68使一方的面62朝向圆柱状凹部59的底面58地嵌合固定于圆柱状凹部59，其中，上述块体68包括:圆柱体60 ;在一端61开口于圆柱体60的一方的面62的圆孔63 ;以及与圆孔63的另一端64连接且从另一端64朝向另一方的面65逐渐扩展地延伸并在圆柱体60的另一方的面65上开口而具有截头圆锥面66的凹部67。与上述静压气体轴承I同样，嵌合固定有块体68的轴承基体2在使供气孔9的开口部8与在扩径凹部25安装有〇形环的轴承体5的圆环状凹部22的开口部36连通并使轴承基体2的螺栓插通孔18的一端14与轴承体5的阴螺纹孔32对齐之后，使作为旋紧构件4的内六角螺栓贯穿螺栓插通孔18并使内六角螺栓的阳螺纹部与轴承体5的阴螺纹孔32螺合固定，以使轴承基体2与轴承体5旋紧一体化，从而形成组装体70。与上述同样，利用激光加工机对如上所述旋紧一体化的组装体70中的轴承体5的另一方的面26照射激光，以形成环状凹槽27和多个自成节流孔形状的空气吹出孔31，从而制作出静压气体轴承I，其中 ，上述环状凹槽27的宽度W为0.3 1.0mm、深度d为0.01 0.05mm，上述空气吹出孔25在形成环状凹槽27的环状面33从环状面33贯通轴承体5而开口于圆环状凹部22的环状底面30，其直径D至少为30 μ m,优选为30 120 μ m。在如上所述形成的静压气体轴承I中，如图27所示，球销53的球体54被与嵌合固定于轴承基体2的另一方的面17上的块体68的凹部67的截头圆锥面66滑动接触地配置，因而具有自动调芯功能。图28至图31表示具有自动调芯功能的静压气体轴承I的另一实施方式。在轴承基体2的另一方的俯视呈圆形的面17的中央部形成有在面17上具有俯视呈圆形的开口部57且具有圆形的底面58的圆柱状凹部59，如图28所示，块体68使一方的面62朝向圆柱状凹部59的底面58地嵌合固定于圆柱状凹部59，其中，上述块体68包括:圆柱体60 ;在一端61开口于圆柱体60的一方的面62的圆孔63 ;以及具有与圆孔63的另一端64连接且从另一端64朝向另一方的面65扩开的凹球面69的凹部67。与上述静压气体轴承I同样，嵌合固定有块体68的轴承基体2在使供气孔9的开口部8与在扩径凹部25安装有〇形环的轴承体5的圆环状凹部22的开口部36连通并使轴承基体2的螺栓插通孔18的一端14与轴承体5的阴螺纹孔32对齐之后，使作为旋紧构件4的内六角螺栓贯穿螺栓插通孔18并使内六角螺栓的阳螺纹部与轴承体5的阴螺纹孔32螺合固定，以使轴承基体2与轴承体5旋紧一体化，从而形成组装体71。与上述同样，利用激光加工机对如上所述旋紧一体化的组装体71中的轴承体5的另一方的面26照射激光，以形成环状凹槽27和多个自成节流孔形状的空气吹出孔31，从而制作出静压气体轴承1，其中，上述环状凹槽27的宽度W为0.3 1.0mm、深度d为0.01 0.05mm，上述空气吹出孔25在形成环状凹槽27的环状面33从环状面33贯通轴承体5而开口于圆环状凹部22的环状底面30，其直径D至少为30 μ m,优选为30 120 μ m。
在如上所述形成的静压气体轴承I中，如图31所示，球销53的球体54被与嵌合固定于轴承基体2的圆柱状凹部59中的块体68的凹部67的凹球面69滑动接触地配置，因而具有自动调芯功能。利用滑动特性优异的材料、例如聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂等具有自润滑性的可热塑性合成树脂或者铜或铜合金等形成与形成于轴承基体2的另一方的俯视呈圆形的面17的中央部上的圆柱状凹部59嵌合固定的块体68，因此，能使块体68的凹部67的截头圆锥面66或凹球面69与球销53的球体54的滑动接触更加顺畅地进行。图32表示使用了图27所示的静压气体轴承I的直动引导装置72，直动引导装置72由引导构件75、横截面呈-字形的可动台78、球销53、静压气体轴承I形成，其中，上述引导构件75具有作为引导面的上引导面73及两侧引导面74、74，上述可动台78跨在引导构件75的外侧配置，包括与上引导面73相对的上板76及与两侧引导面74、74相对的一对侧板77、77，上述球销53使球体54朝向内侧地固定于可动台78的上板76的下表面79及一对侧板77各自的内表面80、80，上述静压气体轴承I配置在球销53与引导构件75的上引导面73及两侧引导面74、74之间，使块体68的截头圆锥面66与球销53的球体54滑动接触并使轴承体5的一方的面26与引导构件75的上引导面73及两侧引导面74、74相对。根据该直动引导装置72，由于从轴承体5的多个空气吹出孔31对引导构件75的上引导面73及两侧引导面74、74喷射压缩空气，因此，能利用在上引导面73及两侧引导面74,74之间形成的空气润滑膜使可动台78相对于上引导面73及两侧引导面74、74保持非接触状态。此外，若轴承体5与上引导面73及两侧引导面74、74之间的轴承间隙不均匀，则会在轴承间隙各部分产生压力差，但由于该压力差，静压气体轴承I能朝轴承间隙均匀的方向自动调芯，从而能保持相对于上引导面73及两侧引导面74、74平行的状态。因此，引导构件75及可动台78的平行度、直角度等零件精度能采用较粗的精度，除了能降低静压气体轴承I自身的成本以外，还能容易地制作出直动引导装置72及实现成本降低。在直动引导装置72中，也可使用图16、图20及图31所示的静压气体轴承I作为具有自动调芯功能的静压气体轴承I。如上所述，轴承体和轴承基体被旋紧构件隔着环状密封构件旋紧而一体化，因此，轴承体与轴承基体之间的接合面被牢固地密封，在轴承体的一方的面上形成有环状凹槽和多个自成节流孔形状的空气吹出孔，其中，上述环状凹槽的宽度W为0.3 1.0mm、深度d为
0.01 0.05mm，上述空气吹出孔在形成环状凹槽的环状面从环状面贯通轴承体而开口于圆环状凹部的环状底面，其直径D至少为30 μ m,由于不通过机械加工就能形成该环状凹槽和空气吹出孔，因此，不仅能提供可大量生产、廉价的静压气体轴承，还能提供使用了该静压气体轴承的制作容易且实现了成本降低的直动引导装置。
权利要求
1.一种静压气体轴承，其特征在于，包括: 合成树脂制的轴承体，该轴承体具有圆环状凹部、环状肩部面、环状凹槽及多个空气吹出孔，所述圆环状凹部形成于轴承体的一方的面上，所述环状肩部面与所述圆环状凹部的外周壁面连接且直径比该外周壁面的直径大，所述环状凹槽在轴承体的另一方的面上开口，所述多个空气吹出孔形成为自成节流孔，其在一端开口于环状凹槽，在另一端开口于圆环状凹部的环状底面； 环状密封构件，该环状密封构件被与环状肩部面接触地安装；以及 轴承基体，该轴承基体在与轴承体的一方的面相对的一方的面上具有供气通路，所述供气通路在一端开口于与所述轴承体的一方的面相对的轴承基体的一方的面上，在另一端开口于轴承基体的外周面上， 轴承体使圆环状凹部的开口部与轴承基体的供气通路连通，并被多个旋紧构件旋紧固定于所述轴承基体，从而与轴承基体 一体化，环状凹槽具有至少0.3mm的宽度、至少0.0lmm的深度，空气吹出孔在其一端具有至少30 μ m的直径，在圆环状凹部与环状凹槽之间形成有自成节流孔。
2.按权利要求1所述的静压气体轴承，其特征在于， 环状凹槽具有0.3 1.0臟或0.3 0.7臟的宽度、0.01 0.05臟或0.01 0.03臟的深度，空气吹出孔在其一端具有30 120 μ m的直径。
3.按权利要求1或2所述的静压气体轴承，其特征在于， 环状凹槽及空气吹出孔分别通过激光加工而形成。
4.按权利要求1至3中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于， 圆环状凹部的内周壁面形成为从开口部朝环状底面逐渐扩展的截头圆锥面。
5.按权利要求1至4中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于， 在轴承基体的另一方的面上形成有球体受压凹部。
6.按权利要求5所述的静压气体轴承，其特征在于， 球体受压凹部具有在轴承基体的另一方的面上开口的截头圆锥凹部。
7.按权利要求5所述的静压气体轴承，其特征在于， 球体受压凹部具有在轴承基体的另一方的面上开口的凹球面部。
8.按权利要求5所述的静压气体轴承，其特征在于， 球体受压凹部包括在轴承基体的另一方的面上具有开口部的圆柱状凹部,块体嵌合固定于该圆柱状凹部，该块体在一方的面上具有截头圆锥凹部，且使该截头圆锥凹部朝圆柱状凹部的开口部开口。
9.按权利要求5所述的静压气体轴承，其特征在于， 球体受压凹部包括在轴承基体的另一方的面上具有开口部的圆柱状凹部，块体嵌合固定于该圆柱状凹部，该块体在一方的面上具有凹球面部，且使该凹球面部朝圆柱状凹部的开口部开口。
10.按权利要求1至9中任一项所述的静压气体轴承，其特征在于， 轴承体除了环状凹槽之外，还包括: 大径环状凹槽，该大径环状凹槽形成于轴承体的一方的面上，并在环状凹槽的外侧围住该环状凹槽；多个第一放射状凹槽，这些第一放射状凹槽的一方的端部开口于所述环状凹槽，另一方的端部开口于大径环状凹槽； 小径环状凹槽，该小径环状凹槽形成于所述环状凹槽的内侧；以及多个第二放射状凹槽，这些第二放射状凹槽的一方的端部开口于环状凹槽，另一方的端部开口于小径环状凹槽。
11.一种直动引导装置，其特征在于， 在具有作为引导面的上引导面及两侧引导面的引导构件的外侧配置有可动台，该可动台具有与上引导面相对的上板及与两侧引导面相对的一对侧板，各球销使球体朝向内侧地立设于该可动台的上板的下表面及一对侧板各自的内表面，在该球销与弓I导构件的上表面及两侧面之间,配置有权利要求1至10中任一项所述的静压气体轴承，该静压气体轴承使球体受压凹部与所述球销的球体滑动接触，并使轴承体与引导构件的上引导面及两侧引导面 相对。
全文摘要
一种静压气体轴承及使用该静压气体轴承的直动引导装置，该静压气体轴承(1)包括轴承基体(2)，该轴承基体(2)优选由聚缩醛树脂(POM)、聚酰胺树脂(PA)、聚苯硫醚树脂(PPS)等可热塑性合成树脂，或者在这些可热塑性合成树脂中含有30～50质量％的玻璃纤维、玻璃粉末、碳纤维或无机填充材的含有加强填充材的可热塑性合成树脂，或者铝或铝合金形成；以及合成树脂制的轴承体(5)，该轴承体(5)被旋紧构件(4)旋紧而隔着环状密封构件(3)与轴承基体(2)一体化，优选由聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂等可热塑性合成树脂形成。
文档编号F16M11/04GK103089814SQ20121042572
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月30日 优先权日2011年10月31日
发明者佐藤光 申请人:奥依列斯工业株式会社