CN102395518B - 自由滚珠轴承、轴承装置、支承台、搬运设备、转台 - Google Patents

Abstract

一种自由滚珠轴承、轴承装置、支承台、搬运设备及转台。本发明的自由滚珠轴承具备：具有球支承部(23)的主体、配设于球支承部的多个支承球(41)、由支承球旋转自如地支承的主球(42)、确保规定的内侧空间并包围球支承部的罩部(32、33)、在按压支承球的按压位置与释放支承球的释放位置之间可移动地设置的支承球扣环(50)、与内侧空间连通的气孔(25a)，支承球扣环具备配置于球支承部的外周面与罩部的内周面之间的圆筒部(52)，在圆筒部的内周面与球支承部的外周面之间、及圆筒部的外周面与罩部的内周面之间，分别形成可流通气体的间隙(12a、12b)，两间隙的大小形成为在经由气孔吸引内侧空间内的气体时，对支承球扣环施加向按压位置侧的位移力的尺寸。

Description

自由滚珠轴承、轴承装置、支承台、搬运设备、转台

技术领域

本发明涉及自由滚珠轴承，其为突出有在全方向自如旋转的一个滚珠(主球)的构造，适用于物品的搬运或定位使用的支承台、转台等。

本发明涉及适于在例如对半导体基板及印刷配线基板的加工、电子零件的安装、平板的制造、半导体元件及半导体封装等电子零件的制造、食品及医药品的制造等中采用的清洁室内使用的自由滚珠轴承、使用该轴承的轴承装置、支承台、搬运设备、转台。

背景技术

例如，搬运物品的搬运设备多采用如下构成，即，使用在全方向上自如旋转的一个滚珠(主球)突出的构造的自由滚珠轴承，可移送地支承搬运的物品。

这样的搬运设备中，为了使搬运中的物品的移动停止或减速，除自由滚珠轴承之外还设有使物品冲撞的限制器、缓冲器、使物品接触的引导部件等。另外，近年来提出有自由滚珠轴承自身可对搬运中的物品施加制动力的构成(例如，专利文献1)。使用了这样的自由滚珠轴承的搬运设备具有可以不需要限制器、缓冲器、引导部件等的设置的优点。

上述专利文献1的图1(a)、(b)记载的自由滚珠轴承(移送用球体支承装置)具备经由多个副球在凹球面旋转自如地支承主球的凹球面部件、具有使上述主球的上部伸入的内孔的盖部件，能够在主球的自由运动状态和主球的制动状态之间进行切换，所述主球的自由运动状态为在所述内孔的缘部与所述主球之间保持微小间隙而接近的状态，所述主球的制动状态为所述内孔的缘部按压接触所述主球的状态。

另外，在专利文献1的图2(a)、(b)中，公开有如下构成的自由滚珠轴承(移送用球体支承装置)，即，通过驱动装置(具体而言，由电磁线圈构成的电磁铁34)使具有环状的副球接触部的加压部件升降，在所述加压部件下降时，使所述副球接触部与副球组的上缘部接触，由此限制副球的转动而对主球的旋转施加制动作用。

专利文献1：(日本)特开2004-19877号公报

在上述专利文献1的图1(a)、(b)记载的自由滚珠轴承(移送用球体支承装置)那样地使盖部件与主球接触而进行主球制动的构成中，存在以下问题，即，由于长期使用而损坏主球，由于形成于主球表面的槽成为与物品之间的间隙而难以对移动的物品施加移动阻力。

如专利文献1的图2(a)、(b)那样，通过升降的加压部件压入副球的构成在可长期稳定地维持对物品施加所期望的移动阻力的性能方面是有利的。

但是，作为在例如对半导体基板及印刷配线基板的加工、电子零件的安装、平板的制造、半导体元件及半导体封装等电子零件的制造、食品及医药品的制造等中采用的清洁室内使用的自由滚珠轴承，对扬尘要求高，要求高的防尘性。

上述专利文献1的图1(a)、(b)记载的自由滚珠轴承(移送用球体支承装置)由于盖部件与主球的接触而产生微量粉尘，专利文献1的图2(a)、(b)记载的自由滚珠轴承(移送用球体支承装置)由于在盖部件(专利文献1中符号5a)的下侧升降的加压部件与副球的接触而产生微量粉尘。因此，为了维持清洁室的清洁度，要求防止粉尘飞散。

对此，例如也可采用如下对策(下压吹送：down blow)，即，作为安装自由滚珠轴承的台，采用形成有多个通气孔的构成，在清洁室内形成从上述台的上方经由上述通气孔向上述台的下侧流动的气流，从而防止粉尘的飞散。但是，如专利文献1的图2(a)、(b)记载的自由滚珠轴承(移送用球体支承装置)，通过在盖部件的下侧升降的加压部件压入副球的构成难以将在支承主球及副球使其旋转自如的凹球面部件与盖部件之间产生的粉尘回收，在稳定维持洁净度方面是不利的。

另外，例如专利文献1的图1(a)、(b)记载的自由滚珠轴承(移送用球体支承装置)的构成中，如将缸部13与盖部件5结合而成的流体压力缸12那样沿支承主球及副球使其旋转自如的凹球面部件的外周面滑动移动的筒状体(专利文献1的图1(a)、(b)记载的发明中的流体压力缸12)通过气压等流体压力而进行驱动。该情况下，就多个自由滚珠轴承而言，在同时实现主球的旋转抑制(旋转阻力的增大)方面是有利的。该构成也可适用于专利文献1的图2(a)、(b)记载的自由滚珠轴承(移送用球体支承装置)的加压部件的移动。

专利文献1的图1(a)、(b)记载的技术为了提高凹球面部件的外周面与筒状部之间的密封性，在凹球面部件的外周设有O型环。但是，这样使用O型环将气压等的流体压力作为驱动源进行驱动的机构通常为了降低可动部件(专利文献1的图1(a)、(b)中的流体压力缸12)的移动阻力而需要使用润滑脂，具有润滑脂的挥发成分造成清洁室内污染的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种自由滚珠轴承、使用该轴承的轴承装置、支承台、搬运设备、转台，该自由滚珠轴承可防止粉尘向清洁室内飞散，并且，通过不使用润滑脂的无润滑脂方式将用于压入支承球来增大主球的旋转阻力的支承球扣环的移动阻力抑制得较低。

为了解决上述课题，本发明提供以下的构成。

(1)本发明第一方面，提供一种自由滚珠轴承，其具备：主体，其具有球支承部，该球支承部形成有以半球状凹面为内面的球支承用凹部；多个支承球、及主球，所述多个支承球配置在所述主体的所述半球状凹面，所述主球的直径比所述支承球的直径大，所述主球经由所述支承球被旋转自如地支承；罩部，其在确保规定的内侧空间的同时包围所述主体的所述球支承部；支承球扣环，其具有环状按压片，该按压片插入所述主体的所述半球状凹面与所述主球之间，按压所述支承球，所述支承球扣环在按压所述支承球的按压位置与释放所述支承球的释放位置之间，可沿所述球支承用凹部的深度方向在所述内侧空间内移动；按压解除机构，其对所述支承球扣环施加位移力，使所述支承球扣环从所述按压位置移动到所述释放位置，在所述罩部形成具有比所述主球的直径小的直径的开口部，所述主球的局部从所述开口部朝向前端侧突出，在所述主体及/或所述罩部形成与所述内侧空间连通且在所述前端侧的相反侧即基端侧开口的气体吸引孔，所述支承球扣环具有配置在所述球支承部的外周面与所述罩部的内周面之间的驱动用环部，所述驱动用环部具有隔着可流通气体的第一间隙而与所述球支承部的外周面接近配置的内周面、隔着可流通气体的第二间隙而与所述罩部的内周面接近配置的外周面，在所述驱动用环部的所述内周面及/或所述外周面设有沿其周向延伸的槽或磨损环，所述第一间隙及所述第二间隙的大小如下设定，即，在经由所述气体吸引孔吸引所述内侧空间内的气体时，对所述支承球扣环施加向所述内侧空间的基端侧的位移力。

(2)在上述(1)所述的自由滚珠轴承中，作为所述按压解除机构，可以在所述内侧空间还具有用于对所述支承球扣环施加位移力，从所述按压位置向所述释放位置对所述支承球扣环进行弹性施力的弹簧。

(3)在上述(1)或(2)所述的自由滚珠轴承中，可以构成为，所述主体还具有在所述球支承部的基端侧突出设置的丝杠轴，所述气体吸引孔形成于所述主体，在所述丝杠轴的轴心方向上贯通所述丝杠轴，并在所述球支承部的外周面开口。

(4)在上述(1)或(2)所述的自由滚珠轴承中，所述罩部可以具有：环状基端侧罩部件，其螺纹安装在所述主体的所述丝杠轴；环状帽，其嵌合或螺纹安装在所述基端侧罩部件的外周部，形成有所述主球突出用开口部。

(5)本发明第二方面，提供一种轴承装置，其具有：上述(1)或(2)所述的自由滚珠轴承；与所述自由滚珠轴承的所述气体吸引孔连接的吸引装置。

(6)本发明第三方面，提供一种支承台，其设有上述(5)所述的轴承装置，将所述轴承装置的所述自由滚珠轴承安装在水平基台的多处，用于将所述吸引装置与所述自由滚珠轴承的所述气体吸引孔可进行气体吸引地连接的配管从所述基台的下侧与所述气体吸引孔连接。

(7)本发明第四方面，提供一种搬运设备，其具有上述(6)所述的支承台。

(8)本发明第五方面，提供一种转台，其具有基体部件、可旋转地设置在所述基体部件上的旋转台、使所述旋转台旋转的旋转驱动装置，通过安装于所述基体部件及/或所述旋转台的上述(1)或(2)所述的自由滚珠轴承，相对于所述基体部件可旋转地支承所述旋转台，所述吸引装置与各自由滚珠轴承连接。

根据本发明，通过经由形成于自由滚珠轴承的主体及/或罩部的气孔(以下也称为气体吸引孔)吸引所述内侧空间内的气体，可对支承球扣环作用向自由滚珠轴承内侧空间的基端侧的位移力。由此，可通过在支承球扣环突出设置的环状按压片压入支承球来增大主球的旋转阻力。在进行来自气孔的气体吸引时，以将支承球扣环的驱动用环部向自由滚珠轴承内侧空间的基端侧吸引的方式，对支承球扣环施加向内侧空间的基端侧的位移力。支承球扣环的驱动用环部的槽或磨损环对支承球扣环的位移力的产生具有有效地作用。

另外，所述支承球扣环的驱动用环部的内周面隔着可流通气体的微小间隙而接近配置在所述球支承部的外周面，外周面隔着可流通气体的微小间隙而接近配置在隔着所述内侧空间与球支承部的外周面相对的罩部的内周面。因此，在从气孔吸引所述内侧空间内的气体时，在所述间隙形成气流。在使用磨损环的情况下，通过磨损环的切缝状不连续部来确保所述间隙的气流。因此，在从气孔吸引所述内侧空间内的气体时，在自由滚珠轴承的内侧空间，也可以从所述支承球扣环的驱动用环部吸引释放端侧(主球突出用开口部、球支承用凹部侧)的气体。由此，可防止伴随支承球扣环的移动而产生的、扬尘从罩部向外侧排出。

而且，本发明的自由滚珠轴承由于在所述球支承部及所述罩部与支承球扣环之间不设有润滑脂，故而可将支承球扣环的向球支承部高度方向的移动阻力抑制得较低。因此，通过来自气孔的气体吸引等可容易地实现支承球扣环的移动。

另外，由于不使用润滑脂，故而可避免由于润滑脂的挥发成分而污染清洁室内的不良情况。

附图说明

图1A是表示本发明一实施方式的自由滚珠轴承的构成的局部剖面图，表示未进行基于支承球扣环的、支承球制动的状态；

图1B是图1A的自由滚珠轴承，表示基于支承球扣环进行的支承球的制动状态；

图2是表示图1A、1B的自由滚珠轴承的支承球扣环的驱动用环部附近的放大剖面图；

图3是说明应用了本发明的自由滚珠轴承、使用该自由滚珠轴承的轴承装置、使用该自由滚珠轴承的支承台的搬运设备即基板处理设备之一例的俯视图；

图4是说明图3的基板处理设备的支承台的正面图；

图5是说明图3的基板处理设备的支承台的俯视图；

图6是表示对图1A、1B的自由滚珠轴承的摩擦阻力进行探讨后的试验结果的图；

图7是表示本发明一实施方式的自由滚珠轴承的构成的图，是表示支承球扣环的驱动用环部附近的放大剖面图；

图8是表示磨损环之一例的立体图；

图9是表示转台之一例的侧面图。

标记说明

1：基板

10：自由滚珠轴承

11：内侧空间

20：主体

23：球支承部

30：罩部

41：支承球

42：主球

50：支承球扣环。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一实施方式。

(第一实施方式)

首先，参照图1A、1B说明本发明第一实施方式的自由滚珠轴承。

另外，在图1A、1B中，关于该自由滚珠轴承10，以主球向上突出的设置方式为例，以垂直上侧为上、垂直下侧为下进行说明。该自由滚珠轴承10相对垂直方向也可以朝向上述以外的任意方向设置。

如图3、图4所示，在此说明的自由滚珠轴承10可安装在将例如液晶用母玻璃、硅基板(晶圆)等基板1精密地定位的基板用定位台80(支承台)的水平基台81上。

如图3所示，上述基板定位用台80设置在对基板1进行加膜等的处理设备的清洁室82内。在清洁室82内设置有进行成膜、抗蚀剂涂敷、曝光、蚀刻等处理的多个处理室83(腔室)。上述基板定位用台80设于清洁室82内的各处理室83的基板搬入搬出门(可开关的闸门83a)的外侧，起到如下的作用，即，在清洁室82内将由在每个处理室83都设置的搬运装置84搬入的基板1，在被处理室83内的基板搬运装置(处理室内搬运装置)搬运之前进行定位。

上述搬运装置84分别设置在设于清洁室82内的中央机械手(センタ一ロボツト)85与对应于各处理室83设置的基板定位用台80之间，进行在中央机械手85与基板定位用台80之间的基板1的搬运。中央机械手85进行在搬运装置84之间的基板1的转移、及基板1相对于对清洁室82的搬入搬出用的、在搬入搬出装置86与搬运装置84间的基板1的转移。

搬入到基台81的基板1以载置于主球42(后述)上的状态被水平支承，所述主球42在突出设置于基台81上的多处的自由滚珠轴承10的上部突出。而且，如图5所示，在该状态下，设于基板定位用台80的定位装置的L形的一对定位部件87与矩形板状基板1的四角隅角部中位于对角线上的一组角部抵接，通过从两侧夹持基板1而对基板1进行定位。

如图5中箭头标记G所示，上述一对定位部件87通过设于定位装置的驱动装置而进行移动，相互间隔方向的距离可变。上述一对定位部件87在从两侧夹持基板1进行定位后，以相互分离的方式移动，避让到不妨碍基板1的下一搬运动作的位置。

如图1A、1B所示，在此说明的自由滚珠轴承10包括以下部分。主体20具有形成有以半球状凹面21为内面的球支承用凹部22的块状(具体而言为圆柱状)球支承部23及从该球支承部23的上述球支承用凹部22的开口部相反侧(基端侧)的端部突出的丝杠轴24。壳体状的罩部30以包围该主体20的上述球支承部23的方式设置。多个支承球41配置于上述球支承部23的上述半球状凹面21。主球42形成为直径比该支承球41大，经由上述支承球41旋转自如地支承于上述半球状凹面21。支承球扣环50在由上述球支承部23与上述罩部30之间确保的内侧空间11内，可在与上述球支承用凹部22的深度方向一致的方向即球支承部高度方向(图1A、1B中的上下方向)移动。弹簧60(按压解除机构)组装在上述罩部30的内侧，将上述支承球扣环50向上述球支承部高度方向上的、与上述内侧空间的基端侧相反的方向弹性施力。上述主球42的一部分从在上述罩部30形成的主球突出用开口部31突出。通过上述罩部30防止上述主球42的飞出。

上述罩部30的主球突出用开口部31的内径比主球42的外径小。如图1A、1B所示，在主球42被与主体20的球支承部23的半球状凹面21接触的多个支承球41支承且未从上述支承球41浮起的状态下，该主球突出用开口部31的内径大小为，在主球突出用开口部31的内周面与主球42之间可确保主球42浮动的间隙C。

图1A、1B中，符号20a表示的假想线是上述主体20的丝杠轴24的中心轴线。上述主体20的上述球支承用凹部22的开口部中央及上述球支承用凹部22的最深部位于符号20a表示的假想线即上述中心轴线20a上。以下，也将上述中心轴线20a称作主体轴线。

在图4中，该自由滚珠轴承10在基板定位用台80的基台81上拧入丝杠轴24，以球支承用凹部22的开口部位于球支承部23上部的方式以主体轴线20a垂直的朝向进行固定。

但是，该自由滚珠轴承10也可以以球支承用凹部22的开口部位于球支承部23的上部的方式以主体轴线20a倾斜的朝向而使用，另外，也可以以球支承部高度方向水平的朝向而使用。

例如，即使在以支承部高度方向水平的朝向使用的情况下，主球42被支承球41支承，也可全方向地旋转，如后所述，只要不由支承球扣环60压入支承球41，则主球42的旋转阻力小，主球42能够以轻力顺畅地旋转。

图1A、1B中，作为本发明的自由滚珠轴承10的主体20、罩部30、支承球41及主球42、支承球扣环50可采用金属制或塑料制等。

另外，从防止在基板1与主球42接触时基板1上的静电引起的电火花的产生的观点出发，作为主球42采用以具有103～1010Ω/□的表面电阻率的方式由导电性(狭义的导电性)及半导电性树脂构成，而且，优选形成具有与该主球42相接的接地用通电部的构成。例如，采用上述具有103～1010Ω/□的表面电阻率的主球42，采用由不锈钢等导电性金属形成的支承球41，而且，作为主体20，采用由不锈钢等导电性金属形成的构成，或在由塑料等绝缘材料构成的基材内具有由电线等构成的通电电路(包括与支承球41相接来确保电导通的接触部)的构成，由此，可得到具有由支承球41和主体20构成的接地用通电部的构成的自由滚珠轴承。通过将接地用通电部与自由滚珠轴承的外部的接地用电路连接，可防止基板1与主球滚珠42相接时的电火花的产生。由于电火花的产生是造成基板1损伤的原因，故而通过采用上述构成的自由滚珠轴承10可防止由电火花引起的基板1的损伤，可实现产品成品率的提高等。

支承球41、主体20也可以由半导电性树脂构成。

另外，图示例的自由滚珠轴承10将作为安装部的丝杠轴24与主体20一体成形。因此，丝杠轴24为与主体20相同的导电性或半导电性树脂，但也可以将丝杠轴独立构成。该情况下，也可由导电性金属构成丝杠轴的一部分。

作为形成主球滚珠42的导电性树脂材料，可采用向基体树脂中分散混入有导电性金属填充剂而成的材料、或向基体树脂中添加防带电聚合物而成的材料等，通过这样的材料，具有103～1010Ω/□的表面电阻率。作为基体树脂，可采用POM(聚甲醛)、PAI(聚酰胺-酰亚胺)、PBI(聚苯并咪唑)、PCTFE(聚氯三氟乙烯)、PEE K(聚醚醚酮)、PEI(聚醚酰亚胺)、PI(聚酰亚胺)、PPS(聚苯硫醚)、蜜胺树脂、芳香族聚酰胺树脂(聚酰胺树脂)等。另外，也可以使用LCP(液晶聚合物)、PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)、PES(聚醚砜)、其它树脂。从对真空装置内的环境的特性稳定性等方面出发，ベスペル(芳香族聚酰胺树脂即杜邦公司的注册商标)及PBI合适。

主体20及罩部30、支承球扣环50也可由同样的导电性树脂材料形成。

另外，导电性树脂是指与绝缘性树脂相比广义的意思，包括所谓的半导电性树脂和狭义的导电性树脂。

通常，体积电阻率为1013Ωcm程度以下的合成树脂可在与绝缘性树脂相比的广义上称为导电性树脂。其中，体积电阻率为105～1013Ωcm程度的树酯可称为半导电性树脂，另外，体积电阻率为105～1010Ωcm程度的树酯作为适于控制静电妨障碍的半导电性树脂也被称为制电性树脂(制電樹脂)。根据该意思，本发明的自由滚珠轴承中构成主球等的导电性树脂(导电性树脂成形品)也可称为导电性及制电性树脂。

另外，作为本发明的自由滚珠轴承的主体20、罩部30、支承球41及主球42、支承球扣环50，可由不具有导电性、半导电性的材质(例如金属、塑料等)形成。

如图1A、1B所示，主体20的丝杠轴24从块状(具体而言为圆柱状)的球支承部23的基端侧的端面(底面23a)突出。

换言之，上述主体20在丝杠轴24的一端突设有比该丝杠轴24粗的外观圆柱状的球支承部23。

图示例的自由滚珠轴承10中，具体而言，上述罩部30在螺纹安装于上述主体20的上述丝杠轴24的环状基端侧罩部件32的外周部螺纹安装形成有上述主球突出用开口部31的环状帽33而一体化构成。

上述基端侧罩部件32在环状底板32a的外周整周设有向该底板32a的一面侧突出的周壁部32b。而且，该基端侧罩部件32通过贯通上述底板32a中央部的阴螺纹孔32c螺纹安装于上述丝杠轴24的外侧而进行安装，以其周壁部32b包围主体20的球支承部23的周围的方式配置。另外，图1A、1B中，基端侧罩部件32的底板32a与球支承部23的底面23a抵接。

另外，帽33为在形成有上述主球突出用开口部31的环状盖板部33a的外周整周设有向该盖板部33a的一面侧突出的侧壁部33b的构成，将在上述侧壁部33b的内周侧形成的内螺纹部33c旋入在基端侧罩部件32的周壁部32b的外周侧形成的外螺纹部32d而螺纹安装于基端侧罩部件32，以通过盖板部33a覆盖上述主体20的球支承部23的球支承用凹部22的开口部的周围的端面(前端面23b)的方式设置。

另外，帽33也可以代替上述构成而如下构成。在上述侧壁部33b的内周侧形成圆环形内侧槽部33c。另外，在基端侧罩部件32的周壁部32b的外周侧形成圆环形外侧槽部32d。而且，也可以使上述内侧槽部33c和上述外侧槽部32d嵌合(或啮入、或嵌入)。

如图1A、1B所示，支承球扣环50是以外插于主体20的球支承部23的方式在上述球支承部23与罩部30之间的内侧空间11沿球支承部高度方可移动地被收纳的环状部件。

该支承球扣环50的构成具备：主体环53，其由配置在帽33的盖板部33a与球支承部23的前端面23b之间的环状顶板部51及遍及该顶板部51的整个外周在顶板部51的一面侧肋状地突出设置并配置在帽33的球支承部23的外周面23c与隔着上述内侧空间11面对该外周面23c的罩部30的内周面34之间的圆筒部52构成；驱动用环部54，其从该主体环53的圆筒部52侧的端部延伸出且配置在球支承部23的外周面23c与隔着上述内侧空间11面对该外周面23c的罩部30的内周面34之间；环状按压片55，其遍及上述主体环53的顶板部51的内周端整周而肋状地突出设置，插入上述主体20的上述半球状凹面21与上述主球42之间，用于压入上述支承球41。

如图2所示，上述驱动用环部54的构成为，具有隔着可流通气体的微小间隙12a(以下，也称为内周侧微小间隙、或第一间隙)与上述球支承部23的外周面23c接近配置的内周面54a、和隔着可流通气体的微小间隙12b(以下，也称为外周侧微小间隙、或第二间隙)与隔着上述内侧空间11面对上述球支承部23的外周面23c的罩部30的内周面34接近配置的外周面54b，而且，在内周面54a及外周面54b分别形成(整周设置)有沿其周向延伸的槽54c。上述槽54c形成在内周面54a及外周面54b各自的驱动用环部54的中心轴线方向的多处(图示例为两处)。

内周侧微小间隙12a的宽度(球支承部23的外周面23c与驱动用环部54的内周面54a之间的距离)为例如0.03～0.07mm程度。外周侧微小间隙12b的宽度(罩部30的内周面34与驱动用环部54的外周面54b之间的距离)也设定为同程度大小。内周侧微小间隙12a及外周侧微小间隙12b的宽度大小为在经由后述的气孔25吸引内侧空间11的气体时对上述支承球扣环施加向上述内侧空间的基端侧的位移力的大小。该大小可根据弹簧60的弹力等调整为适度的大小。

在上述主体20形成有用于通过设置在该自由滚珠轴承10外部的吸引装置70进行内侧空间11内的气体吸引的气孔25(气体吸引孔)。

如图1A、1B所示，具体而言，上述气孔25的构成具备：以从自球支承部23的底面23a突出的丝杠轴24的突出前端达到球支承部23的方式穿设的主孔25a、从该主孔25a的内端(球支承部23侧的端部)沿与该主孔25a正交的方向延伸并在球支承部23的外周面23c开口且与内侧空间11连通的支孔25b。因此，通过在丝杠轴24的前端(自球支承部23的突出前端)开口的气孔25的开口部即吸引口25c连接吸引装置70，可在自由滚珠轴承10的内侧空间11作用吸引装置70的吸引力。

图4中，自由滚珠轴承10在基板定位用台80的基台81的螺纹孔81a从该基台81的上侧拧入丝杠轴24而安装于上述基台81。上述丝杠轴24贯通基台81，其前端部向基台81的下侧突出。另外，自由滚珠轴承10使基端侧罩部件32的底板32a与基台81上表面抵接而安装于基台81。

图4所示的基板定位用台80的构成为，在基台81的多处安装有上述自由滚珠轴承10，另外，具备经由配管71与从各自由滚珠轴承10的丝杠轴24的向基台81的下侧突出的前端部连接的吸引装置70。本发明的轴承装置经由配管71将吸引装置70与自由滚珠轴承10的气孔25连接。

示例了图示例的基板定位用台80具备将安装于基台81的多个自由滚珠轴承10(其内侧空间11)全部经由配管71与一个吸引装置70连接而成的轴承装置的构成，但不限于此，也可以为在基板定位用台设置多个吸引装置70的构成，也可以为将安装于基台81的多个自由滚珠轴承10与相互不同的吸引装置连接的构成。

在该自由滚珠轴承10经由配管71、气孔25可使上述吸引装置70的吸引力作用于内侧空间11。

如图1A所示，在上述吸引装置70的吸引力未对内侧空间11作用时，自由滚珠轴承10的支承球扣环50通过弹簧60的弹性从按压片55压入球支承部23的支承球41的位置(图1B所示的位置。以下，也称为支承球按压位置、或按压位置)配置于与帽33的盖板部33a的侧(内侧空间11的开放端侧)分离的位置(也称为待机位置或释放位置；图1A所示的位置)。

图示例的自由滚珠轴承10中，在支承球扣环50的主体环53与相对该主体环53向其外周侧稍微错开的位置的驱动用环部54之间的台阶部分形成的抵接面56(驱动用环部54的主体环侧的端面)通过弹簧60的弹性从内侧空间11的基端侧抵接于向帽33的侧壁部33b的内周侧伸出的突壁部35的位置为支承球扣环50的待机位置。在支承球扣环50处于待机位置时，其顶板部51不与帽33的盖板部33a抵接，为在帽33的盖板部33a与顶板部51之间确保微小间隙的位置。

在使上述吸引装置70的吸引力对自由滚珠轴承10的内侧空间11不进行作用，支承球扣环50处于图1A所示的待机位置的状态下，当使上述吸引装置70的吸引力作用于内侧空间11时，如图1B所示，对支承球扣环50施加向内侧空间11的基端侧(图1A、1B中下侧)的位移力，支承球扣环50从上述待机位置向内侧空间11的基端侧(将支承球41压入的按压方向)移动，该支承球扣环50的按压片55压入球支承部23的支承球41。其结果，抑制球支承部23的支承球41的旋转，与未施加向内侧空间11的基端侧的位移力相比，主球42的旋转阻力增大。

如上所述，驱动用环部54的内周面54a及外周面54b相对球支承部23的外周面23c及罩部30的内周面34隔着可流通气体的微小间隙12a、12b接近配置。另外，如图1A所示，在支承球扣环50处于待机位置时，支承球扣环50的主体环53的圆筒部52及按压片55不与球支承部23的外周面23c或罩部30的内周面34紧密接触，处于在与球支承部23及罩部30之间确保可流通气体的间隙(与驱动用环部54的两侧的间隙12a、12b连通的间隙)的状态。

在经由气孔25对自由滚珠轴承10的内侧空间11作用上述吸引装置70的吸引力时，存在于内侧空间11的比驱动用环部54更靠主球突出用开口部31侧的气体通过间隙12a、12b向内侧空间11的比驱动用环部54更靠基端侧的部位流通。而且，在间隙12a、12b流通的气流的一部分形成进入在驱动用环部54形成的槽54c的湍流，产生按压位于槽54c的特别是驱动用环部54的前端侧(内侧空间11的基端侧。与支承球扣环50的设有顶板部51的前端侧相反的后端侧)的内侧面54d的按压力。由此，对支承球扣环50作用向内侧空间11的基端侧的位移力，通过吸引装置70的吸引力对支承球扣环50作用比弹簧60的弹性大的位移力，由此，如图1B所示，支承球扣环50向内侧空间11的基端侧(按压方向)移动。

需要进一步验证，但可以认为，当槽54c的数量多时，可增强通过吸引装置70的吸引力对支承球扣环50作用的位移力。

另外，上述支承球扣环50通过在驱动用环部54的外周侧及内周侧的间隙12a、12b流通的气流可稳定地确保与球支承部23的外周面23c及罩部30的内周面34的非接触状态。因此，可抑制由于与支承球扣环50的球支承部23及罩部30的接触引起的移动阻力的发生，所以，与球支承部23及罩部30的接触引起的移动阻力与支承球扣环50的移动基本无关。

在驱动用环部54的外周侧及内周侧的间隙12a、12b未设置用于降低支承球扣环50的移动阻力的润滑用润滑脂。

该自由滚珠轴承10中，在支承球扣环50与球支承部23之间、支承球扣环50与罩部30之间也可以不设置润滑脂，如上所述，通过由在驱动用环部54的外周侧及内周侧的间隙12a、12b流通的气流稳定地确保与球支承部23的外周面23c及罩部30的内周面34的非接触状态，可将支承球扣环50的移动阻力抑制得较低。而且，可顺畅地进行支承球扣环50的移动。

因此，为不使用润滑脂的构成，且不需要大幅提高支承球扣环50的移动(从待机位置向支承球按压位置的移动)所需的吸引装置70的吸引力，可实现不大幅提高吸引力而进行支承球扣环50的移动。

另外，因为是不使用润滑脂的构成，所以，当然也不产生由于从润滑脂释放出的挥发成分带来的清洁室内的污染的问题。

另外，如图1A所示，在支承球扣环50的按压片55与球支承部23之间也确保处于待机位置的支承球扣环50与主体20的球支承部23之间的间隙，当开始吸引装置70进行的内侧空间11的气体吸引时，经由支承球扣环50与主体20的球支承部23之间的间隙将球支承部23的球支承用凹部22内的气体也吸引到吸引装置70。

上述支承球扣环50的按压片55的外径比球支承用凹部22的开口部的内径稍小，另外，在上述按压片55位于支承球按压位置时，该按压片55的外周不与球支承用凹部22的半球状凹面21接触，在按压片55与上述半球状凹面21之间确保气体可流通的间隙。因此，吸引装置70进行的球支承用凹部22内的气体吸引在按压片55处于支承球按压位置时也继续进行。即使由于按压片55与支承球41接触产生微量的粉尘(扬尘)，也可通过由吸引装置70进行的球支承用凹部22内的气体吸引将该粉尘回收到吸引装置70，可防止粉尘从罩部30的主球突出用开口部31向外释放出。

另外，在按压片55处于支承球按压位置时，该按压片55不与主球42接触。

如图4、图5所示，基板定位用台80在各自由滚珠轴承10的支承球扣环50处于待机位置的状态下将基板1搬入基台81上。而且，在定位装置的L形的一对定位部件87进行基板1的定位动作(通过一对定位部件87夹持基板1)后，对各自由滚珠轴承10的内侧空间11作用吸引装置70的吸引力，通过支承球扣环50压入支承球41而形成抑制支承球41及主球42的旋转的状态，然后解除由定位装置的一对定位部件87进行的基板1的夹持。

基板1(特别是尺寸大的基板)在载置于基台81上时，有时存在微小的弯曲，通过多个定位部件87夹持定位时，通常也不消除上述弯曲。而且，在残留这样的弯曲的状态下，将定位部件彼此之间分离开来解除基板1的夹持时，有时由于上述弯曲的影响而产生稍许错位。若基板定位用台80上的基板1的错位大，通过处理室83(参照图3)内的基板搬运装置(处理室内搬运装置)将其搬入到处理室83内后也不消除，则对在处理室内进行的处理工艺也带来影响，因此，从确保基板1的加工等处理精度方面出发，优选缩小或消除在基板定位用台80上的基板1的错位。

以往，作为基板定位用台使用的自由滚珠轴承，希望主球的旋转阻力尽量小。但是，判明了当主球的旋转阻力非常小时，将夹持基板进行定位的定位部件彼此之间分离开来解除基板1的夹持时，存在由基板1的弯曲引起的错位变大的倾向。

如上所述，本发明的发明者发现，通过支承球扣环50压入支承球41而形成抑制支承球41及主球42的旋转的状态，然后解除由定位装置的一对定位部件87对基板1的夹持，由此可抑制或消除解除了定位部件对基板1的夹持后的基板1的错位。

另外，判明了，由支承球扣环50压入支承球41进行的支承球41及主球42的旋转抑制，与在解除定位部件对基板1的夹持后以主球42不旋转的方式固定相比，允许主球42相对基板1的微动的跟随旋转，通过主球42的旋转阻力抑制基板1的位移，在抑制定位部件的夹持解除后的基板1的错位方面是理想的。

因此，支承球扣环50对支承球41的压入不需要以支承球41不旋转的方式固定支承球41，只要抑制支承球41的旋转，其结果也可抑制主球42的旋转即可。

因此，支承球41的压入所需的、作用于支承球扣环50的押压力(即吸引装置70的吸引力)不需要为固定主球42不旋转的强力。

本发明的发明者制作了在板材上固定有三个自由滚珠轴承10的试验用支承台，将铝板载置于该支承台的三个自由滚珠轴承10上，对不作用吸引装置的吸引力，支承球扣环50对支承球41及主球42不进行旋转抑制的状态(释放状态)；和作用吸引力，支承球扣环50对支承球41及主球42进行了旋转抑制的状态(抑制状态)的自由滚珠轴承10的摩擦系数进行探讨。图6表示其结果。

作为铝板，使用重量(工件重量)为300g、500g的两种板材。另外，通过吸引装置作用的自由滚珠轴承10的每一个的吸引力(相对大气压的真空度)为-90kPa、自由滚珠轴承10的每一个的吸入流量(气体吸入量)为9.0L/min。

支承球扣环50的内周侧、外周侧的微小间隙12a、12b都是0.05mm。

另外，作为自由滚珠轴承10，主体、罩部、主球、支承球按压部件为POM制，作为支承球，使用不锈钢滚珠构成。

如图6所示，该自由滚珠轴承10在释放状态下作用吸引装置的吸引力时，短时间内立即成为抑制状态，另外，从抑制状态向释放状态的切换也在短时间内进行，可得到高的响应速度。

另外，工件重量在300g的情况下，相对释放时(释放状态)的摩擦系数为0.01，抑制时(抑制状态)的摩擦系数为0.06，可得到释放时的6倍左右的摩擦系数。

在工件重量为500g的情况下，相对释放时(释放状态)的摩擦系数为0.01，抑制时(抑制状态)的摩擦系数为0.08，可得到释放时的8倍左右的摩擦系数。

该自由滚珠轴承10在抑制时可得到比释放时格外高的摩擦系数，所以，显然也可使用在抑制时将主球固定不旋转的使用方法。

(第二实施方式)

以下，说明本发明的第二实施方式。

如图7、图8所示，在此说明的实施方式的自由滚珠轴承为在上述第一实施方式的自由滚珠轴承10的支承球扣环50的驱动用环部54的外周面54b侧安装磨损环(ウエアルング)13的构成。

上述磨损环13从驱动用环部54的外周面54b突出，并与罩部30的内周面34抵接。而且，该实施方式的自由滚珠轴承通过使磨损环13在罩部30的内周面34滑动，使支承球扣环50沿球支承部高度方向移动。

在对自由滚珠轴承的内侧空间11作用吸引装置70的吸引力时，将作用于外周侧微小间隙12b的吸引力通过磨损环13变换为支承球扣环50的位移力(向基端侧的位移力)。

如图8所示，磨损环13为具有切缝13a(切断部)的不连续的环状部件。

在对自由滚珠轴承的内侧空间11作用吸引装置70的吸引力时，经由上述切缝13a在外周侧微小间隙12b形成气流。

另外，在内周侧微小间隙12a形成气流的结构与第一实施方式相同。

另外，作为磨损环13，优选其外周面的摩擦阻力小，例如，可适宜采用聚酰亚胺等塑料制。作为磨损环13的材质，只要抑制外周面的摩擦阻力较低即可，没有特别限定。

另外，该上述磨损环13因为在支承球扣环50的中心轴线方向的两端部具有倒角部13b，该倒角部13b对摩擦阻力(滑动阻力)的降低很有效。

由此，该实施方式的自由滚珠轴承构成为不使用润滑脂(无润滑脂)而可实现支承球扣环的顺畅移动。

本发明中，磨损环13可设于支承球扣环50(详细而言为驱动用环部54)的内周侧，另外，也可设于外周侧和内周侧的两方。

另外，上述磨损环13也可以在驱动用环部54的内周侧及/或外周侧，设于驱动用环部54的中心轴线方向的多处。

另外，作为本发明的支承球扣环，也采用槽54c只在驱动用环部54的内周侧及外周侧的一方形成于驱动用环部54的中心轴线方向的一处或多处的构成、在驱动用环部54的内周侧及外周侧双方一个个地形成槽54c的构成，而且，也可采用这样的在支承球扣环的内周侧及/或外周侧设置有磨损环13的构成。

(第三实施方式)

以下，参照图9说明本发明的第三实施方式。

图9表示使用将吸引装置70经由配管71与本发明的自由滚珠轴承10、多个自由滚珠轴承10的气孔25连接而成的轴承装置构成的转台90。

该转台90具有板状基体部件91、安装于该基体部件91且通过突设于该基体部件91上的多个(3个以上)自由滚珠轴承10支承并可旋转的旋转台93、使该旋转台93旋转的旋转驱动装置92(电动机)。如上所述，各自由滚珠轴承10经由配管71与吸引装置70连接，因此，通过使吸引装置70的吸引力作用在内侧空间11，可进行旋转台93的旋转的抑制、停止等。

另外，作为转台，可采用将自由滚珠轴承10安装于旋转台的构成、也可采用安装于旋转台和基体部件的构成。

作为本发明的支承台，可将与上述基板定位用台80相同的构成作为用于搬运基板及其它物品的搬运装置的一部分使用。

作为本发明的自由滚珠轴承、支承台，除了可广泛使用于例如对半导体基板及印刷配线基板的加工、电子零件的安装、平板的制造、半导体元件及半导体封装等电子零件的制造外，还可广泛使用于食品及医药品的制造等、清洁室内的物品的搬运(例如作为搬运装置的部分使用)、定位等。

另外，本发明的自由滚珠轴承也可以如下构成，其特征在于，具备：主体，其具有形成有将半球状凹面作为内面的球支承用凹部的球支承部；多个支承球及主球，该多个支承球配置于该主体的上述半球状凹面，该主球形成为直径比该支承球大且经由上述支承球支承并旋转自如；盖状的罩部，其以包围上述主体的上述球支承部的方式设置；支承球扣环，其具有插入上述主体的上述半球状凹面与上述主球之间且通过压入上述支承球来增大上述主球的旋转阻力的环状按压片，在上述球支承部与上述罩部之间确保的内侧空间内沿与上述球支承用凹部的深度方向一致的方向即球支承部高度方向可移动地设置；按压解除机构，其用于对该支承球扣环施加与在上述球支承部高度方向通过上述按压片压入上述支承球的按压方向相反方向的位移力，将支承球扣环配置在与通过上述按压片压入上述支承球的支承球按压位置分离的待机位置，上述主球的局部从形成于上述罩部的主球突出用开口部突出的同时，由上述罩部防止上述主球的飞出，在上述主体及/或上述罩部，在上述内侧空间的上述球支承部高度方向上在上述罩部的主球突出用开口部相反侧的基端侧开口形成上述内侧空间内的气体吸引用气孔，上述支承球扣环具有配置于上述球支承部的外周面与隔着上述内侧空间面对上述球支承部的外周面的上述罩部的内周面之间的驱动用环部，上述驱动用环部具有隔着可流通气体的微小间隙与上述球支承部的外周面接近配置的内周面、隔着可流通气体的微小间隙与上述罩部的内周面接近配置的外周面，而且，在内周面及/或外周面设有沿其周向延伸的槽或磨损环，通过经由上述气孔吸引上述内侧空间内的气体而对上述支承球扣环施加向上述内侧空间的基端侧的位移力，使上述支承球扣环从上述待机位置向上述支承球按压位置移动，在未进行上述内侧空间内的气体吸引时通过上述按压解除机构将上述支承球扣环配置于上述待机位置。

产业上的可利用性

根据本发明，通过经由形成于自由滚珠轴承的主体及/或罩部的气孔吸引上述内侧空间内的气体，对支承球扣环可作用向自由滚珠轴承的内侧空间的基端侧的位移力，由此，可通过突设于支承球扣环的环状按压片压入支承球来增大主球的旋转阻力。

本申请基于2009年4月14日在日本提出申请的特愿2009-098501号主张优先权，在此引用其内容。

Claims (8)

1.一种自由滚珠轴承，其特征在于，具备：

主体，其具有球支承部，该球支承部形成有以半球状凹面为内面的球支承用凹部；

多个支承球、及主球，所述多个支承球配置在所述主体的所述半球状凹面，所述主球的直径比所述支承球的直径大，所述主球经由所述支承球被旋转自如地支承；

罩部，其在确保规定的内侧空间的同时包围所述主体的所述球支承部；

支承球扣环，其具有环状按压片，该按压片插入所述主体的所述半球状凹面与所述主球之间，按压所述支承球，所述支承球扣环在按压所述支承球的按压位置与释放所述支承球的释放位置之间，可沿所述球支承用凹部的深度方向在所述内侧空间内移动；

按压解除机构，其对所述支承球扣环施加位移力，使所述支承球扣环从所述按压位置移动到所述释放位置，

在所述罩部形成具有比所述主球的直径小的直径的开口部，

所述主球的局部从所述开口部朝向前端侧突出，

在所述主体及/或所述罩部形成与所述内侧空间连通且在所述前端侧的相反侧即基端侧开口的气体吸引孔，

所述支承球扣环具有配置在所述球支承部的外周面与所述罩部的内周面之间的驱动用环部，

所述驱动用环部具有隔着可流通气体的第一间隙而与所述球支承部的外周面接近配置的内周面、隔着可流通气体的第二间隙而与所述罩部的内周面接近配置的外周面，

在所述驱动用环部的所述内周面及/或所述外周面设有沿其周向延伸的槽或磨损环，

所述第一间隙及所述第二间隙的大小如下设定，即，在经由所述气体吸引孔吸引所述内侧空间内的气体时，对所述支承球扣环施加向所述内侧空间的基端侧的位移力。

2.如权利要求1所述的自由滚珠轴承，其特征在于，

作为所述按压解除机构，在所述内侧空间还具有用于对所述支承球扣环施加位移力，从所述按压位置向所述释放位置对所述支承球扣环进行弹性施力的弹簧。

3.如权利要求1或2所述的自由滚珠轴承，其特征在于，

所述主体还具有在所述球支承部的基端侧突出设置的丝杠轴，

所述气体吸引孔形成于所述主体，在所述丝杠轴的轴心方向上贯通所述丝杠轴，并在所述球支承部的外周面开口。

4.如权利要求1或2所述的自由滚珠轴承，其特征在于，

所述主体还具有在所述球支承部的基端侧突出设置的丝杠轴，

所述罩部具有：

环状基端侧罩部件，其螺纹安装在所述主体的所述丝杠轴；

环状帽，其嵌合或螺纹安装在所述基端侧罩部件的外周部，形成有所述主球突出用开口部。

5.一种轴承装置，其特征在于，具有：

权利要求1或2所述的自由滚珠轴承；

与所述自由滚珠轴承的所述气体吸引孔连接的吸引装置。

6.一种支承台，其特征在于，设有权利要求5所述的轴承装置，

将所述轴承装置的所述自由滚珠轴承安装在水平基台的多处，用于将所述吸引装置与所述自由滚珠轴承的所述气体吸引孔可进行气体吸引地连接的配管从所述基台的下侧与所述气体吸引孔连接。

7.一种搬运设备，其特征在于，

具有权利要求6所述的支承台。

8.一种转台，其特征在于，

具有基体部件、可旋转地设置在所述基体部件上的旋转台、使所述旋转台旋转的旋转驱动装置，

通过安装于所述基体部件及/或所述旋转台的权利要求1或2所述的自由滚珠轴承，相对于所述基体部件可旋转地支承所述旋转台，所述吸引装置与各自由滚珠轴承连接。

Images