JP4809667B2

JP4809667B2 - 静圧水軸受直動スライドシステム

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Publication number: JP4809667B2
Application number: JP2005337942A
Authority: JP
Inventors: 正人菊地; エッチスロッカムアレクサンダ−; 明紀由井
Original assignee: 株式会社岡本工作機械製作所
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2025-11-24
Also published as: JP2007146868A

Description

本発明は、セラミック製スライドウエイ（キャリッジともいう）をセラミック製ガイドウエイ（レールともいう）上に静圧水軸受を利用して直線状に移動可能な静圧水軸受直動スライドシステムに関する。この静圧水軸受直動スライドシステムは、環境に易しく、工作機械のワークテーブルやツールテーブルに利用できる。

静圧流体軸受直動スライドシステムの静圧流体軸受としては、一般に空気を利用した静圧気体軸受、潤滑油を使用する静圧油軸受、水を利用する静圧水軸受が提案され、工作機械分野では静圧油軸受が主流で、静圧水軸受直動スライドシステムとして成功した実例としては１９９４年に米国Oregon州所在のCoorsTec社がM.I.T.のAlexander H. Slocum教授と共同で開発したオール・セラミック製研削装置があるのみである（例えば、非特許文献１参照。）。

一方、半導体製造装置の検査装置や測定装置では、小型であることと精度が要求されるゆえにセラミック製もしくはアルミニウム製スライドウエイ（slide-way）をセラミック製または花崗岩製ガイドウエイ上に静圧空気軸受を利用して直線状に移動可能な静圧気体軸受直動スライドシステムが主流となっている。例えば、セラミック製または花崗岩製基台上をアルミナセラミック製ガイド部材(guide-way)の案内方向に移動可能なアルミナセラミック製テーブル可動体（slide-way）と、当該テーブル可動体を気体によって支持・案内する空気軸受部と、当該可動体を当該基台に対して吸引する吸引力付与部とを備えた静圧気体軸受直線案内装置であって、前記吸引力付与部は前記基台に固定される吸引レール部を備え、当該吸引レール部の熱膨張係数は、前記基台素材のセラミックまたは花崗岩の熱膨張係数とほぼ同じである静圧気体軸受直線案内装置が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。

前記非特許文献１には、M.I.T.と米国Overbeck社が共同で２００２年に開発した断面Ｌ字状の鉄製スライドウエイを花崗岩製ガイドウエイ上にリニアモーターで直動させる静圧空気軸受を利用したＬ／Ｔ研削装置が開示されている。このＬ／Ｔ研削装置のスライドシステムは、図６、図７および図８に示すように断面Ｌ字状のキャリッジ３００の平板３０５底面中央にコイル２０１を約３０度傾斜して取り付け、キーパー（側板）３０４の内面に２個のパッド３０１Ａ，３０１Ｂと平板３０５底面の前記コイルを挟んで４個のパッド３０２Ａ，３０２Ｂ，３０３Ａ，３０３Ｃをエポキシ樹脂で接着したキャリッジ（slide-way）３００を、中央傾斜溝１０４にマグネットトラック２００を傾斜して備えたレール(guide-way)１００とから構成される。キャッリジ３００素材として鉄の他に非磁性体のアルミナも使用できることも示唆されている（例えば、特許文献３、非特許文献２参照。）。

静圧水軸受直動スライドシステムは、静圧油軸受直動スライドシステムと比較して環境に易しいこと、およびスライドウェイとガイドウエイ間のギャップが静圧油軸受のそれと比較して約半分（７〜１０μｍ）で済む故に水を送るポンプの馬力が静圧油軸受で使用されるポンプの馬力より小さくて済む利点があることが指摘されている（非特許文献３参照。）。

かかる静圧水軸受直動スライドシステムとして、対向するキャリッジ（slide-way）軸受面を有し、それに沿って及びその間に軸受レール(guide-way)を受容し、さらに、各軸受面がその面内に同様の対称的なポケットを備え、そのポケットから加圧水がレールとキャリッジ面の間のギャップに水薄膜を生じるように発散される線形運動静水圧軸受における、軸受の両側の負荷の変化を自己補償する方法であって、各軸受面上に、対応するポケットから縦方向に間隔をおいて、分析的に表現可能な幾何学形状の加圧流体受容溝を設け、各溝から反対側に配置されたポケットに流体が前記表面の外部に供給され、溝からの流体流れに対する抵抗が、軸受が通常の平衡位置にあり、ギャップが外部力により負荷を受けない場合に、反対側の表面のポケットからの流体流れに対する抵抗の割合に等しくなるように調整され、それにより、外部力が加わると加えられた負荷を補償するように対向するポケットに差圧が確立されて流体流れが規制されて加えられた負荷により生じる軸受ギャップの変化に比例して負荷を自己補償することから成る自己補償型静圧水軸受直動スライドシステムが提案されている（例えば、特許文献４参照。）。

Alexander H. Slocum "Get a preload of this"、〔online〕、Mastercam.〔平成１７年１０月１３日検索〕、インターネット<URL:http://www.americanmachinist.com/304/Technologies/Grinding/Article/False/8279> 特開２０００−１３６８２４号公報特開２００４−６０７４８号公報米国特許第６１５０７４０号明細書 Alexander H. Slocum et al著、Linear motion carriage with aerostatic bearings preloaded by inclined iron core linear electric motor・雑誌「Precision Engineering 27」, 382-394頁,2003年発行特開平６−２１３２３５号公報 Alexander H. Slocum et al著、Design of self-compensated, water-hydrostatic bearings・雑誌「Precision Engineering 17」,173-185頁,1995年発行

本発明者等は、静圧水軸受直動スライドシステムを利用した前記オール・セラミック研削装置のスライドウエイ直線往復移動時の横揺れを小さくする目的および該スライドウエイの洗浄を容易とする目的で、前記リニアモーター直動Ｌ／Ｔ研削装置のリニアモーター直動キャリッジを応用することを検討した。

本発明は、リニアモーターで直線駆動可能な静圧水軸受直動スライドシステムであって、セラミック製スライドウエイの取り外し、取り付け作業、洗浄作業が容易な構造の静圧水軸受直動スライドシステムを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、セラミック製ガイドウエイ（Ａ）上を断面逆凸字状のセラミック製スライドウエイ（Ｂ）がリニアモーター駆動により直動駆動する静圧水軸受スライドウエイシステムであって、
このセラミック製ガイドウエイ（Ａ）は一対のセラミック製長尺状直方体レールを上面高さを同一水平面にしてセラミック製長尺状直方体レールベース上面に平行離間して設け、これらの長尺状直方体レール間に永久磁石または電磁石を前記長尺状直方体レールベース上面に向けて設けたガイドウエイ（Ａ）であり、
前記断面逆凸字状のスライドウエイ（Ｂ）はセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジベースの底面に二対のセラミック製パッドを平行離間して前記長尺状直方体レール上方に位置するよう設けるとともに、その長尺状直方体キャリッジベースの底面中央位置であって前記二対のセラミック製小径パッド間にモーターコイルをその底面が前記永久磁石または電磁石の上面に平行となるよう設けるとともに、そのモーターコイルとガイドウエイ（Ａ）に設けた一方のセラミック製長尺状直方体レール間に長尺状直方体キャリッジベースの底面より下方に伸び長手方向側面下部であって前記セラミック製長尺状直方体レールの長手方向内側面に対向する位置に一対のセラミック製パッドを離間して設けたセラミック製キーパーを設け、これらのセラミック製パッドに水を供給する噴出孔を設けた断面逆凸字状のセラミック製スライドウエイ（Ｂ）であることを特徴とする、静圧水軸受直動スライドウエイシステムを提供するものである。

請求項２の発明は、セラミック製ガイドウエイ（Ａ）上を断面逆凸字状のセラミック製スライドウエイ（Ｂ）がリニアモーター駆動により直動駆動する静圧水軸受スライドウエイシステムであって、
このセラミック製ガイドウエイ（Ａ）は一対のセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体レールを上面高さが同一水平面に位置するセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体レールベース上面に平行離間して設け、これらの長尺状直方体レール間に永久磁石または電磁石を前記長尺状直方体レールベース上面に向けて設けたガイドウエイ（Ａ）であり、
前記断面逆凸字状のスライドウエイ（Ｂ）はセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジベースの底面に二対のセラミック製パッドを平行離間して前記長尺状直方体レール上方に位置するよう設けるとともに、その長尺状直方体キャリッジベースの底面中央位置であって前記二対のセラミック製小径パッド間にモーターコイルをその底面が前記永久磁石または電磁石の上面に平行となるよう設けるとともに、そのモーターコイルとガイドウエイ（Ａ）に設けた一方のハニカム構造のセラミック製長尺状直方体レール間に長尺状直方体キャリッジベースの底面より下方に伸び長手方向側面下部であって前記セラミック製長尺状直方体レールの長手方向内側面に対向する位置に一対のセラミック製パッドを離間して設けたセラミック製キーパーを設け、これらのセラミック製パッドに水を供給する噴出孔を設けた断面逆凸字状のセラミック製スライドウエイ（Ｂ）であることを特徴とする、静圧水軸受直動スライドウエイシステムを提供するものである。

セラミック製パッドのポケット面に設けた噴出孔に供給される水（潤滑水）の圧力バランスによりガイドウエイ（Ａ）とスライドウエイ（Ｂ）間のギャップを７〜１０μｍに保つことができる。このセラミック製スライドウエイはハニカム構造を成しており、このハニカム空洞にセラミック製パッドに設けられた噴出孔に水を供給する供給管が配設できる。セラミックの比重は２．２〜２．８であり、鉄の比重７．９と比較すると小さく、さらにスライドウエイはハニカム構造を採用したことにより嵩密度が更に小さく軽いものとなるので、リニアモーターの馬力も小さくてよい。また、スライドウエイ（Ｂ）に取り付けるリニアモーターの永久磁石または電磁石を２５〜３３度傾斜して設けることによりキーパーとの荷重バランスを良くし、スライドウエイの横揺れを防ぐ。

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は本発明の静圧水軸受直動スライドシステムを上方から見た斜視図、図２はスライドウエイシステムをスライドウエイ底面側から見た斜視図、図３はスライドウエイ底面のセラミック製パッドの配置を示す斜視図、図４はフレ−ム上に置かれた静圧水軸受直動スライドシステムの断面図、および図５は図静圧水軸受直動スライドシステムを利用したワークピース端面研削装置の正面図である。

図１および図２に示す静圧水軸受直動スライドシステム１は、ガイドウエイ２と断面逆凸字状のスライドウエイ３を有する。ガイドウエイ２は、一対のセラミック製ハニカム構造２３ｂの長尺状直方体レール２１ａ，２１ｂの上面２２ａ，２２ｂの高さを同一水平面としてセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体レールベース２３の上面２３ａに平行離間して設け、これらの長尺状直方体レール２１ａ，２１ｂ間に永久磁石または電磁石２４を前記長尺状直方体レールベース上面２３ａに対して２５〜３５度傾斜して上面傾斜支持台２５を介して設けたガイドウエイである。長尺状直方体レールベース２３への長尺状直方体レール２１ａ，２１ｂの固定は、ボルト締めもしくはエポキシ樹脂接着剤を用いて行われる。また、スライドウエイシステム１のガイドウエイ２は、図４および図５に示す研削装置１０の鋳鉄製あるいは花崗岩製フレ−ム９上に搭載される。このガイドウエイの長尺状直方体レールベース２３および長尺状直方体レール２１ａ，２１ｂは、ハニカム構造２３ｂであっても、空洞のない忠実セラミックス製長尺状直方体であってもよい。

スライドウエイ３は、セラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジベース３１の底面３１ａに二対のセラミック製パッド３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを平行離間して前記長尺状直方体レール２１ａ，２１ｂ上方に位置するよう設けるとともに、その長尺状直方体キャリッジベースの底面中央位置であって前記二対のセラミック製小径パッド間にモーターコイル３４をその底面が前記永久磁石または電磁石２４の上面に平行となるよう設けるとともに、そのモーターコイル３４とガイドウエイ（２）に設けた一方のハニカム構造のセラミック製長尺状直方体レール２１ａ間に長尺状直方体キャリッジベース３１の底面より下方に伸び長手方向側面下部であって前記セラミック製長尺状直方体レール２１ａの長手方向内側面に対向する位置に一対のセラミック製パッド３３ｅ，３３ｆを離間して設けたセラミック製キーパー３２を設け、これらのセラミック製パッド３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆ各々に水を供給する噴出孔３５を設けたスライドウエイ（Ｂ）である。

セラミック製パッドは、セラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジ製造時に一体に焼成して成型してもよいし、セラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジベース３１の溝部に市販のセラミック製パッドを接着させてもよい。セラミック製パッドの形状は、スライドウエイの寸法、ク−ラント水供給システムにより適宜選択される。図１および図３に示すセラミック製パッドは、パッド中央部のポケット部４１ｂに噴出孔３５を設け、この噴出孔３５を中心に左右対称に中央ランド部を２個有し、この中央ランド部４２ａ，４２ｂを囲綾するよう水受け入れポケット部（溝）４１ａを有し、更にこのポケット部（溝）４１ａ，４１ｂを囲繞するように外側ランド４３を有する。噴出孔３５の径は５〜１０ｍｍでよい。

ポケット部（溝）４１ａ，４１ｂの深さは、５〜１５ｍｍ、セラミック製パッド３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆのランド部４２ａ，４２ｂとガイドウエイ２の長尺状直方体レール２１ａ，２１ｂ表面間の距離（ギャップ）は、５〜２０μｍ、好ましくは５〜１０μｍと極めて小さい。

図３に示すように、水供給ポケット４１ａに設けられた噴出孔３５は、水供給配管８１に接続され、水供給配管８１の先はギヤ−ポンプ８３に接続されている。図３において８４は圧力計、８５はレリーフ弁、８６は抗圧弁、Ｍはモーターである。セラミック製パッドに接続する水供給配管８１の内径は、５〜８ｍｍ程度である。水供給配管８１は、スライドウエイ３のハニカム空洞内に配管され、噴出孔３５に接続される。水供給配管８１のスライドウエイ３のハニカム壁への固定は、非磁性体である強化樹脂製またはセラミックス製固定バンド、ボルトを使用して行われる。塞板３７は、スライドウエイ３のハニカム開放口３３ｇを塞ぐと共に、分岐した水供給配管８１を固定する。

セラミック製ガイドウエイ２、セラミック製スライドウエイ３、セラミック製パッド３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆ、塞板３７のセラミック素材としては、例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックス、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）セラミックス、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）セラミックス、窒化炭素（ＳｉＣ）セラミックス、ジルコニアセラミックス、サーメット、サイアロン等が挙げられる。アルミナセラミックスは安価であり、ガイドウエイ２、スライドウエイ３、パッドの素材として適している。窒化炭素セラミックス、ジルコニアセラミックスは耐久性に富む。

ガイドウエイ２、スライドウエイ３、パッド３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆは、同一セラミック素材が好ましく、これらは、ノンポーラスセラミック製品が好ましい。

セラミックス製品２，３の製造方法について説明する。最初に、ハウジングとなるハニカム構造のセラミック部材２１ａ，２１ｂ，２３，３１、キーパー（側板）３２および支持台２４，３６となるセラミック素材を用いて焼成し、成型する。例えば、アルミナ等のセラミックス粉末に所定量のバインダを加えて造粒処理し、これを一軸プレス成形し、さらにＣＩＰ成形して角板状または支持台用の傾斜構造のプレス成形体を作製する。次いで、角板状プレス成形体をハニカム状に加工して、その底面に所定パターンのパッド嵌合用溝部を形成し、さらにこの溝部に開口する噴出孔３５を形成する。必要により、ガイドウエイ構成用部材のレール部材、レールベース部材、支持台を接合、スライドウエイ３構成部材の長尺状直方体キャリッジベース３１とセラミック製パッド成型体、支持台を接合しておいてもよい。得られた加工体を必要に応じて脱脂処理した後、所定の雰囲気、温度、時間で焼成することによりハウジングとなるハニカム構造セラミック部材や支持台が得られる。なお、プレス成形体を８００〜９５０℃で仮焼して得た仮焼体に溝部等を形成する加工を施し、その後に１，０００〜１，２５０℃で焼成処理を行ってもよい。バインダとしては、メチルメタクリレート／ｎ−ブチルメタクリレート／アクリル酸共重合体、メチルメタクリレート／イソプロピルメタクリレ−ト／メタクリル酸共重合体、メチルメタクリレート／ｔ−ブチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体、メチルメタクリレート／エチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体、メチルメタクリレート／エチルメタクリレート／イタコン酸共重合体等が焼成時の黒煙の発現がなく、強度の高いセラミック製品が得られる。

次ぎに、スライドウエイ３のパッド用溝に市販のセラミック製パッドセラミック製パッド３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆをエポキシ樹脂接着剤で固定する。または、パッド形成セラミックススラリ−を溝部に塗布し、焼成してセラミック製パッドを形成させる。

セラミック製パッドを形成する素材のセラミックススラリーの調製は、セラミックス粉末（例えば、アルミナ粉末や窒化珪素、炭化珪素粉末など、必要によりガラス粉末を添加）に、水またはアルコール等の溶剤を加えて、ボールミル、ミキサー等の公知の方法により混合することにより調製することができる。なお、水またはアルコール等の添加量は特に限定されるものではないが、セラミックス粉末の粒度を考慮して、所望の流動性が得られるように調節する。

次に、前記で作製したハニカム構造のハウジング３１、キーパー３２（焼成後のセラミック部材）に形成されているパッド用溝部と噴出孔３５に樹脂等の焼失材料を充填する。次いで、前記の調製したセラミックススラリーをハウジングの溝に充填して、後の焼成により多孔質セラミックパッドとなる部分を成形する。その際に必要に応じて、スラリー中の残留気泡を除去するための真空脱泡処理や充填率を高めるための振動を加えるとよい。

こうしてスラリーが充填されたハウジング３１，キーパー３２を十分に乾燥させた後、多孔質パッド形成材を９００℃以上の温度で焼成し、セラミック製パッドを形成する。この焼成時に、溝部と噴出孔３５に充填された樹脂等は消失し、ポケット部４１ａ，４１ｂ（空洞）が形成される。

続いて、得られた焼成体の表面全体を研削し、必要に応じて研磨処理することにより、静圧軸受装置が得られる。パッドのランド面、セラミック製ハニカム構造の長尺状直方体レール、スライドウエイのセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジベース表面は、表面粗さ（Ｒ_ａ）０．０５〜２．０μｍに研削・研磨加工しておくのが好ましい。

ハニカム構造長尺状直方体レールベース２３と長尺状直方体レール２１ａ，２１ｂの一体化は、前記焼成時に接合し、一緒に焼成してもよいが、後工程の研削・研磨加工作業を容易とするため、後述する制振パッド接着剤２７を用いて研削・研磨加工後に接着してもよい。

スライドウエイ３のセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジベース３１およびキーパー３２に設けるセラミック製パッドの個数および位置関係は、スライドウエイ３のサイズ、剛性による。但し、少なくともセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジベース３１の底面に二対のセラミック製パッド３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを平行離間してガイドウエイ２の長尺状直方体レール上方に位置するよう設けるとともに、その底面中央位置であって前記二対のセラミック製パッド間にモーターコイル３４をその底面が前記永久磁石または電磁石２４の上面に平行となるよう２５〜３５度傾斜して設けるとともに、その長尺状直方体キャリッジベース３１底面より下方にセラミック製キーパー３２を伸長させ、そのキーパー３２の長手方向側面下部であって前記セラミック製長尺状直方体レール２１ａの長手方向内側面に対向する位置に一対のセラミック製パッド３３ｅ，３３ｆを離間して設ける。

図４に示すように、スライドウエイシステム１はフレ−ム（機枠）９上に設置される。ガイドウエイ２の長尺状直方体レール２１ａ，２１ｂの長手方向側面上部には一対のシリコンカーバイド製基準バ−９０，９０がそのバー上面が長尺状直方体レール２１ａ，２１ｂ上面に面一となるように取り付けられている。このバー９０，９０上方に、４個のギャップセンサー９２をスライドウエイ３のセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジベース３１長手方向側面下部に取り付け、スライドウエイ底面とガイドウエイ２の長尺状直方体レール２１ａ，２１ｂ上面間のギャップ（隙間）を測定できるようになっている。ギャップセンサー９２としては、渦巻電流ギャップセンサー、超音波ギャップセンサーなどが使用できる。スライドウエイ３滑走中、基準バ−９０上面には常時、水が供給されるようにしておくのが好ましい。セラミック製ハニカム構造の長尺状直方体レールベース２３の下部には樋９３を設け、スライドウエイシステム１のセラミク製パッドに供給された水を集水し、フレ−ム９外へ排出する。

スライドウエイシステム１のガイドウエイ２を支持するフレーム素材９は、セラミックでも、花崗岩でも鋳鉄でもよい。鋳鉄は安価であり、製造も容易である。花崗岩はセラミックと比較して防黴性に優れる。フレームへのガイドウエイ２の固定は、ボルトナットを用いてもよいが、制振パッド接着剤２７を用いるのが好ましい。

制振パッド接着剤２７の素材としては、カルボキシル基や水酸基等の官能基を有するネオプレンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム等の液状ラバーに、アクリル系ビニル単量体、硬化剤を配合した液状接着剤組成物が使用される。この組成物は、更に、ポリエ−テルポリオール・ポリイソシアネートウレタンエラストマー、エチレン・プロピレン・ブタジエン共重合体ゴム、エチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴム、水添スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、水添スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、低密度ポリエチレン等の軟質樹脂またはエラストマー、炭酸カルシウム、酸化チタン、クレイ、アスファルト等の充填材、酸化防止剤などを含有していてもよい。例えば、特開２００４−９９６５１号公報は（Ａ）酸無水物基を有する液状イソプレン１００質量部と、（Ｂ）アミン系潜在性硬化剤１〜４質量部と、（Ｃ）酸化防止剤０．５〜５質量部と、（Ｄ）アクリル化合物０．５〜５質量部と、を含有する制振接着剤組成物を開示する。また、特開２００５−４１９４３号公報は、極性基を有するユニットを１質量％以上含有するビニル重合体、ポリエステル樹脂、ゴム状弾性体樹脂の三成分を少なくとも含有する樹脂組成物であって、極性基を有するユニットを１質量％以上含有するビニル重合体のマトリックス中に、ポリエステル樹脂相及びゴム状弾性体樹脂相がそれぞれ独立して分散してなる制振材料用樹脂組成物を開示する。

制振パッド２７は、積層構造であってもよい。例えば、予め芯材となる高減衰ゴムの層を半加硫し、この高減衰ゴムの表裏面に制振接着剤組成物を塗布した後、フレーム上に置き、この上にガイドウエイ２を載せることにより型押しし、ついで、硬化させることにより高減衰ゴムの層とゴムの層とが一体化された制振パッドとすることができる。制振パッドの厚みは、１〜５ｍｍで充分である。

スライドウエイ３の駆動手段としては、コイル３４と電磁磁石または永久磁石２４とを用いるリニアモーターが使用される。これらは、ファナック株式会社、独国ジーメンス社、米国アーノルド社等より市販されている。スライドウエイ３のサイズが小さいときは、図２、図３に示すようにハニカム構造の長尺状直方体レールベース２３の上面に対し２５〜３５度傾斜するようにしてコイル３４および磁石２４を設けるのが好ましい。スライドウエイ３のサイズが大きいときは、コイル３４および磁石２４は２５〜３５度傾斜させても、傾斜させなくてもよい。

図５に示す平面研削装置は、この静圧水軸受直動スライドシステム１を利用したセラミック製ワークピース端面研削装置１０である。図５において、ｗはセラミック製ワークピース、８１は水供給配管、８３はポンプ、８８はアルコールを０．５％含有する純水よりなる静圧水を貯蔵するタンク、８９は攪拌翼とサーモスタットを備えた温度調整器、１４はダイヤモンドカップホイール型砥石、１５は砥石頭、１６は砥石軸、１７は昇降機構、１７ａは昇降板、１７ｂはサーボモーター、１７ｃはボールネジ、１８はコラム、１９は案内レール、２０は前後移動可能なツールテーブル、６０は水飛散防止樹脂シート製カバーである。

ワークピ−スは、静圧水軸受直動スライドシステム１のスライドウエイ３上に載置される。スライドウエイ３は、リニアモーター１３を駆動することによりスライドウエイ３下面に傾斜すて設けたリニアモーターにより左右方向に駆動されることによりワークピースの端面がダイヤモンドカップホイール型砥石１４方向（右方向）に移動し、また、ダイヤモンドカップホイール型砥石１４から遠ざかる方向（左方向）に移動することができる。このスライドウエイ３の左右移動の際、ガイドウエイ２とスライドウエイ３間の摺動面のセラミック製パッドにタンク１１内の静圧水はポンプ８３により供給され、水供給ポケットより供給され、ガイドウエイ２とスライドウエイ３間の隙間（gap）を５〜１０μｍ程度に保つ。

コラム１８は、ツールテーブル２０より起立して設けられ、ツールテーブル２０は案内レ−ル１９上をサーボモーター駆動のボ−ルネジ（図示されていない）の回転を受け、前後方向に移動可能となっている。砥石頭１５はこのコラム１８に取り付けられ、昇降機構１７により上下方向に移動する。砥石軸１６に回転自在に軸承されたダイヤモンドカップホイール型砥石１４は、図示されていないサーボモーターにより砥石軸廻りに回転する。ダイヤモンドカップホイール型砥石の刃先１４ａとワークピース端面が接する加工点近傍には、カップホイール型砥石１４の台座の環状溝に斜めに設けられた水噴出孔より研削水であるクーラントが供給される。

ツールテーブル２０の前後移動、砥石頭１５の昇降移動、スライドウエイ３の左右移動を利用することにより、ワークピースとダイヤモンドカップホイール型砥石１４の相対的な動きによりワークピース端面はダイヤモンドカップホイール型砥石の刃先１４ａにより切り込み、研削される。研削終了後、次ぎのワークピースを加工するまでの間が短い場合は、ガイドウエイの表面およびスライドウエイを乾燥させぬよう常時水を供給し、常に湿潤状態に維持することが大切である。研削終了後、次ぎのワークピースを加工するまでの間が長期であるときは、ガイドウエイの表面およびスライドウエイを水洗浄し、乾燥させる。

リニアモーター駆動のアルミナセラミック製スライドウエイ３を使用し、水静圧０．５ＭＰａ、スライドウエイ２０ｍｍ／分の移動速度、砥石回転数１００ｒｐｍの加工条件で端面研削されたアルミナセラミック製ワークピースの凹凸の振れ高さは、１２〜２０μｍ程度である。

以上、ワークピース端面研削装置１０に利用された静圧水軸受直動スライドシステムを例に挙げて説明したが、本発明の静圧水軸受直動スライドシステムはプランジ加工研削装置、トラバース加工研削装置等の平面研削装置および旋盤に使用されるワークテーブルやツールテーブルの静圧水軸受直動スライドシステムとして利用できることは勿論である。

本発明の静圧水軸受直動スライドシステム１は、断面逆凸字状のスライドウエイ３を用い、セラミック製静圧パッド３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆがスライドウエイ３の底面およびキーパー３２側面のみに設けられているので、スライドウエイ３のガイドウエイからの取り外し、あるいはガイドウエイへの取り付けが容易であるとともに、スライドシステム１の洗浄が容易である。また、スライドウエイおよびガイドウエイ素材をハニカム構造のセラミック製とすることによりシステム１の軽量化が可能となる。

本発明の静圧水軸受直動スライドシステムを上方から見た斜視図である。スライドウエイを底面側から見たスライドシステムの斜視図である。スライドウエイ底面のセラミック製パッドの配置を示す斜視図である。スライドシステムをフレ−ム上に置いた断面図である。静圧水軸受直動スライドシステムを利用したセラミック製ワークピース端面研削装置の正面図である。静圧空気軸受直動スライドシステムの斜視図である。（公知）静圧空気軸受直動スライドウエイを底面側から見た斜視図である。（公知）静圧空気軸受直動スライドシステムの正面図である。（公知）

符号の説明

１静圧水軸受直動スライドシステム
２ガイドウエイ
３スライドウエイ
１０セラミック端面研削装置
２１ａ，２１ｂ長尺状直方体レール
２３セラミック製ハニカム構造の長尺状直方体レールベース
２４モーターコイル
３１セラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジベース
３２キーパー
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆセラミック製パッド
３４磁石
３５水噴出孔
８１水供給配管

Claims

セラミック製ガイドウエイ（Ａ）上を断面逆凸字状のセラミック製スライドウエイ（Ｂ）がリニアモーター駆動により直動駆動する静圧水軸受スライドウエイシステムであって、
このセラミック製ガイドウエイ（Ａ）は一対のセラミック製長尺状直方体レールを上面高さを同一水平面にしてセラミック製長尺状直方体レールベース上面に平行離間して設け、これらの長尺状直方体レール間に永久磁石または電磁石を前記長尺状直方体レールベース上面に向けて設けたガイドウエイ（Ａ）であり、
前記断面逆凸字状のスライドウエイ（Ｂ）はセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジベースの底面に二対のセラミック製パッドを平行離間して前記長尺状直方体レール上方に位置するよう設けるとともに、その長尺状直方体キャリッジベースの底面中央位置であって前記二対のセラミック製小径パッド間にモーターコイルをその底面が前記永久磁石または電磁石の上面に平行となるよう設けるとともに、そのモーターコイルとガイドウエイ（Ａ）に設けた一方のセラミック製長尺状直方体レール間に長尺状直方体キャリッジベースの底面より下方に伸び長手方向側面下部であって前記セラミック製長尺状直方体レールの長手方向内側面に対向する位置に一対のセラミック製パッドを離間して設けたセラミック製キーパーを設け、これらのセラミック製パッドに水を供給する噴出孔を設けた断面逆凸字状のセラミック製スライドウエイ（Ｂ）であることを特徴とする、静圧水軸受直動スライドウエイシステム。
セラミック製ガイドウエイ（Ａ）上を断面逆凸字状のセラミック製スライドウエイ（Ｂ）がリニアモーター駆動により直動駆動する静圧水軸受スライドウエイシステムであって、
このセラミック製ガイドウエイ（Ａ）は一対のセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体レールを上面高さが同一水平面に位置するセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体レールベース上面に平行離間して設け、これらの長尺状直方体レール間に永久磁石または電磁石を前記長尺状直方体レールベース上面に向けて設けたガイドウエイ（Ａ）であり、
前記断面逆凸字状のスライドウエイ（Ｂ）はセラミック製ハニカム構造の長尺状直方体キャリッジベースの底面に二対のセラミック製パッドを平行離間して前記長尺状直方体レール上方に位置するよう設けるとともに、その長尺状直方体キャリッジベースの底面中央位置であって前記二対のセラミック製小径パッド間にモーターコイルをその底面が前記永久磁石または電磁石の上面に平行となるよう設けるとともに、そのモーターコイルとガイドウエイ（Ａ）に設けた一方のハニカム構造のセラミック製長尺状直方体レール間に長尺状直方体キャリッジベースの底面より下方に伸び長手方向側面下部であって前記セラミック製長尺状直方体レールの長手方向内側面に対向する位置に一対のセラミック製パッドを離間して設けたセラミック製キーパーを設け、これらのセラミック製パッドに水を供給する噴出孔を設けた断面逆凸字状のセラミック製スライドウエイ（Ｂ）であることを特徴とする、静圧水軸受直動スライドウエイシステム。