JP2001221269A - 石英コイルスプリングとその製造法 - Google Patents
石英コイルスプリングとその製造法Info
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B27/00—Other grinding machines or devices
- B24B27/06—Grinders for cutting-off
- B24B27/0675—Grinders for cutting-off methods therefor
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C19/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by mechanical means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/021—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant characterised by their composition, e.g. comprising materials providing for particular spring properties
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所望のバネ定数を備えた石英コイルスプリン
グおよび該石英コイルスプリングを容易に製造できる方
法の提供。 【解決手段】 螺旋コイル体が石英帯状体からなる石英
コイルスプリング。予備工程で石英管内にコイルスプリ
ング全長より長い心棒及び該心棒と石英管内壁との間を
埋めるワックス充填体を配置し、切断工程で心棒の端部
を介して石英管を軸回転させつつ研削ディスクにより石
英管をワックス充填体と共に予め定められた幅および深
さで螺旋状に切断して石英管から螺旋コイル体を切り出
し、該螺旋コイル体を暖めてワックスの溶解除去と共に
心棒から螺旋コイル体を取り外し、取り外された螺旋コ
イル体をフッ酸中に浸漬して予め定められた肉厚までエ
ッチングする石英コイルスプリングの製造法。
グおよび該石英コイルスプリングを容易に製造できる方
法の提供。 【解決手段】 螺旋コイル体が石英帯状体からなる石英
コイルスプリング。予備工程で石英管内にコイルスプリ
ング全長より長い心棒及び該心棒と石英管内壁との間を
埋めるワックス充填体を配置し、切断工程で心棒の端部
を介して石英管を軸回転させつつ研削ディスクにより石
英管をワックス充填体と共に予め定められた幅および深
さで螺旋状に切断して石英管から螺旋コイル体を切り出
し、該螺旋コイル体を暖めてワックスの溶解除去と共に
心棒から螺旋コイル体を取り外し、取り外された螺旋コ
イル体をフッ酸中に浸漬して予め定められた肉厚までエ
ッチングする石英コイルスプリングの製造法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエピタキシ
ャル成長炉内で半導体ウエハを保持するなど、高温環境
下で使用される石英コイルスプリングおよびその製造法
に関するものである。
ャル成長炉内で半導体ウエハを保持するなど、高温環境
下で使用される石英コイルスプリングおよびその製造法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的な半導体ウエハの製造加工工程に
おいては、シリコン単結晶インゴットから一定の厚さに
切り出されたウエハ基板を、ラッピング、エッチング、
鏡面研磨等の工程を経て、最終洗浄上りで高清浄度表面
を得た後、例えばＨ−Ｓｉ−Ｃｌ系ＣＶＤ法により、基
板表面上にシリコン単結晶を堆積、成長させるエピタキ
シャル成長工程に供される。
おいては、シリコン単結晶インゴットから一定の厚さに
切り出されたウエハ基板を、ラッピング、エッチング、
鏡面研磨等の工程を経て、最終洗浄上りで高清浄度表面
を得た後、例えばＨ−Ｓｉ−Ｃｌ系ＣＶＤ法により、基
板表面上にシリコン単結晶を堆積、成長させるエピタキ
シャル成長工程に供される。
【０００３】このようなエピタキシャル成長には、対象
となる半導体ウエハをシールドチャンバ内のサセプタ上
に保持し、例えば、ハロゲンランプや赤外線ランプ等に
よる輻射加熱方式で加熱しつつ材料ガスをチャンバ内に
送り込む構成を持った成長炉装置が用いられている。装
置のチャンバ内で半導体ウエハを水素等の基準ガス雰囲
気中で加熱した後、基準ガス中に新たに材料ガスを放出
してウエハ表面上に供給することによって、基準ガスに
材料ガスが混ざった反応ガスを生じせしめ、その表面上
にエピタキシャル成長層が形成される。
となる半導体ウエハをシールドチャンバ内のサセプタ上
に保持し、例えば、ハロゲンランプや赤外線ランプ等に
よる輻射加熱方式で加熱しつつ材料ガスをチャンバ内に
送り込む構成を持った成長炉装置が用いられている。装
置のチャンバ内で半導体ウエハを水素等の基準ガス雰囲
気中で加熱した後、基準ガス中に新たに材料ガスを放出
してウエハ表面上に供給することによって、基準ガスに
材料ガスが混ざった反応ガスを生じせしめ、その表面上
にエピタキシャル成長層が形成される。
【０００４】上記のごときエピタキシャル成長層が表面
に形成される半導体ウエハは、反応工程中、反応ガスが
供給されるべき表面がなにものにも覆われることなく炉
内の所定位置に固定されなければならない。通常、半導
体ウエハは、ウエハホルダを介してサセプタ上に載置固
定されるが、このような位置固定には、バネ部材を用
い、例えば周方向からのバネ付勢によってウエハをホー
ルドするホルダの使用が考えられる。
に形成される半導体ウエハは、反応工程中、反応ガスが
供給されるべき表面がなにものにも覆われることなく炉
内の所定位置に固定されなければならない。通常、半導
体ウエハは、ウエハホルダを介してサセプタ上に載置固
定されるが、このような位置固定には、バネ部材を用
い、例えば周方向からのバネ付勢によってウエハをホー
ルドするホルダの使用が考えられる。
【０００５】バネ部材としては、炉内の高温に晒される
ことと、ウエハへの汚染防止のため、石英製のものを利
用するのが最も望ましい。主な石英製バネとしては積層
板バネやコイルスプリングが挙げられる。
ことと、ウエハへの汚染防止のため、石英製のものを利
用するのが最も望ましい。主な石英製バネとしては積層
板バネやコイルスプリングが挙げられる。
【０００６】しかし、積層板バネは石英板を互いに所定
角度を持って上下に積層して構成するものであり、一つ
のバネを製造するのに各板バネを接着していくなど製造
工程が長く、また、接着部の強度の問題など、製造面か
ら見ると、一部材で構成されるコイルスプリングが好ま
しい。通常、石英コイルスプリングは、細い石英棒を高
温下でコイル状に巻いて作製されている。
角度を持って上下に積層して構成するものであり、一つ
のバネを製造するのに各板バネを接着していくなど製造
工程が長く、また、接着部の強度の問題など、製造面か
ら見ると、一部材で構成されるコイルスプリングが好ま
しい。通常、石英コイルスプリングは、細い石英棒を高
温下でコイル状に巻いて作製されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の石英コイルスプリングは、使用素材の石英棒
が極細いものに限られ、バネ定数の小さなものしかでき
なかった。たとえ、太い石英棒を用いても、精度良く作
製することが困難で工業的に実用に適さないものであ
る。
如き従来の石英コイルスプリングは、使用素材の石英棒
が極細いものに限られ、バネ定数の小さなものしかでき
なかった。たとえ、太い石英棒を用いても、精度良く作
製することが困難で工業的に実用に適さないものであ
る。
【０００８】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、所望
のバネ定数を備えた石英コイルスプリングおよび該石英
コイルスプリングを容易に製造できる方法を提供するこ
とにある。
のバネ定数を備えた石英コイルスプリングおよび該石英
コイルスプリングを容易に製造できる方法を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明に係る石英コイルスプリング
は、石英製のコイルスプリングであって、該コイルスプ
リングの螺旋コイル体が石英帯状体からなるものであ
る。
め、請求項１に記載の発明に係る石英コイルスプリング
は、石英製のコイルスプリングであって、該コイルスプ
リングの螺旋コイル体が石英帯状体からなるものであ
る。
【００１０】また、請求項２に記載の発明に係る石英コ
イルスプリングは、請求項１の石英コイルスプリングに
おいて、前記石英帯状体が、長辺と短辺で囲まれた矩形
横断面形状を有するものである。
イルスプリングは、請求項１の石英コイルスプリングに
おいて、前記石英帯状体が、長辺と短辺で囲まれた矩形
横断面形状を有するものである。
【００１１】さらに、請求項３に記載の発明に係る石英
コイルスプリングは、請求項２に記載の石英スプリング
において、前記螺旋コイル体の周面が前記長辺によって
形成されているものである。
コイルスプリングは、請求項２に記載の石英スプリング
において、前記螺旋コイル体の周面が前記長辺によって
形成されているものである。
【００１２】また、請求項４に記載の発明に係る石英コ
イルスプリングの製造法は、請求項１に記載の石英コイ
ルスプリングの製造法であって、石英管内にコイルスプ
リング全長より長い心棒及び該心棒と石英管内壁との間
を埋めるワックス充填体を配置する予備工程と、前記心
棒の端部を介して前記石英管を軸回転させつつ研削ディ
スクにより前記石英管をワックス充填体と共に予め定め
られた幅および深さで螺旋状に切断して石英管から螺旋
コイル体を切り出す切断工程と、前記切断工程の後、螺
旋コイル体を暖めてワックスの溶解除去と共に前記心棒
から螺旋コイル体を取り外す取り外し工程と、取り外さ
れた前記螺旋コイル体をフッ酸中に浸漬して予め定めら
れた肉厚までエッチングするエッチング工程と、を備え
たことを特徴とするものである。
イルスプリングの製造法は、請求項１に記載の石英コイ
ルスプリングの製造法であって、石英管内にコイルスプ
リング全長より長い心棒及び該心棒と石英管内壁との間
を埋めるワックス充填体を配置する予備工程と、前記心
棒の端部を介して前記石英管を軸回転させつつ研削ディ
スクにより前記石英管をワックス充填体と共に予め定め
られた幅および深さで螺旋状に切断して石英管から螺旋
コイル体を切り出す切断工程と、前記切断工程の後、螺
旋コイル体を暖めてワックスの溶解除去と共に前記心棒
から螺旋コイル体を取り外す取り外し工程と、取り外さ
れた前記螺旋コイル体をフッ酸中に浸漬して予め定めら
れた肉厚までエッチングするエッチング工程と、を備え
たことを特徴とするものである。
【００１３】本発明の石英コイルスプリングにおいて
は、コイルスプリングの螺旋コイル体が、石英帯状体か
らなるものであるため、石英帯状体の幅やピッチ等の設
計上の設定で容易に所望のバネ定数とすることができ
る。
は、コイルスプリングの螺旋コイル体が、石英帯状体か
らなるものであるため、石英帯状体の幅やピッチ等の設
計上の設定で容易に所望のバネ定数とすることができ
る。
【００１４】特に、請求項２に記載した如く、石英帯状
体が長辺と短辺で囲まれた矩形横断面形状を有するもの
であるとすれば、石英帯の厚みを制御することによって
容易にバネ定数を制御することができ、従来の石英棒を
用いて作製されていた円形横断面形状のコイルスプリン
グに比べて、バネ定数の高精度な制御が可能となる。
体が長辺と短辺で囲まれた矩形横断面形状を有するもの
であるとすれば、石英帯の厚みを制御することによって
容易にバネ定数を制御することができ、従来の石英棒を
用いて作製されていた円形横断面形状のコイルスプリン
グに比べて、バネ定数の高精度な制御が可能となる。
【００１５】なお、前記長辺と短辺のうち、長辺によっ
て螺旋コイル体の周面が形成されるものとした場合、こ
れは即ちコイルの伸縮方向の部材の厚みを大きくするこ
とであり、バネ定数を大きくすることができる。従っ
て、従来太い棒を用いていた場合は困難であった上記の
如く高精度なバネ定数の制御を大きい範囲で容易に行う
ことができる。
て螺旋コイル体の周面が形成されるものとした場合、こ
れは即ちコイルの伸縮方向の部材の厚みを大きくするこ
とであり、バネ定数を大きくすることができる。従っ
て、従来太い棒を用いていた場合は困難であった上記の
如く高精度なバネ定数の制御を大きい範囲で容易に行う
ことができる。
【００１６】また、本発明の石英コイルスプリング製造
法は、石英管を螺旋状に切断して螺旋コイル体を切り出
すものであるため、従来の石英棒を高温下で曲げながら
巻いていくという方法に比べて非常に製造が容易であ
り、大量生産可能な実用に適したものである。さらに石
英管の厚さを適宜選択することによって容易に所望のバ
ネ定数を得ることができる。
法は、石英管を螺旋状に切断して螺旋コイル体を切り出
すものであるため、従来の石英棒を高温下で曲げながら
巻いていくという方法に比べて非常に製造が容易であ
り、大量生産可能な実用に適したものである。さらに石
英管の厚さを適宜選択することによって容易に所望のバ
ネ定数を得ることができる。
【００１７】また、石英管を螺旋状に切断する方法とし
ては、金属のねじ切り加工に用いられている技術を用い
ればよく、例えば研削ディスクにダイヤモンドホイルを
取付けて、石英管を軸回転しながら研削を進めていけ
ば、容易に螺旋コイル体を切り出すことができる。この
とき、切断の幅を予め設定することによって、バネ定数
の制御が行える。
ては、金属のねじ切り加工に用いられている技術を用い
ればよく、例えば研削ディスクにダイヤモンドホイルを
取付けて、石英管を軸回転しながら研削を進めていけ
ば、容易に螺旋コイル体を切り出すことができる。この
とき、切断の幅を予め設定することによって、バネ定数
の制御が行える。
【００１８】なお、本発明の製造法では、予備工程とし
て、石英管内に、心棒および該心棒と石英管内壁とを埋
めるワックス充填体を配置しており、これにより、切断
工程の間、心棒を介して石英管を保持することができる
と共に、石英管への切込み時に、管内を充たすワックス
によって切込み部の欠落が生じることなく、スムーズな
研削が進められる。これら心棒とワックスは、切断工程
後に暖めてワックスを熔解することで容易に除去でき
る。
て、石英管内に、心棒および該心棒と石英管内壁とを埋
めるワックス充填体を配置しており、これにより、切断
工程の間、心棒を介して石英管を保持することができる
と共に、石英管への切込み時に、管内を充たすワックス
によって切込み部の欠落が生じることなく、スムーズな
研削が進められる。これら心棒とワックスは、切断工程
後に暖めてワックスを熔解することで容易に除去でき
る。
【００１９】また、本発明の製造法においては、螺旋コ
イル体をフッ酸中に浸漬するエッチング工程を備えてお
り、この工程によってコイル体の肉厚を所定の厚さまで
エッチングできるため、浸漬時間等のエッチング条件の
制御によって、高精度に肉厚調整が行えるので、高精度
なバネ定数の制御も可能となる。また、切断時の微細な
傷をエッチングにより除去することができ、コイルスプ
リングの破壊強度が向上する。
イル体をフッ酸中に浸漬するエッチング工程を備えてお
り、この工程によってコイル体の肉厚を所定の厚さまで
エッチングできるため、浸漬時間等のエッチング条件の
制御によって、高精度に肉厚調整が行えるので、高精度
なバネ定数の制御も可能となる。また、切断時の微細な
傷をエッチングにより除去することができ、コイルスプ
リングの破壊強度が向上する。
【００２０】通常、エピタキシャル成長炉では、１００
０℃以上という高温環境となるが、本発明による石英コ
イルスプリングは、エピタキシャル成長炉内での使用に
限らず、同様の高温環境下において広く使用可能であ
り、特にその使用環境に高清浄度が求められる場合、汚
染源となることなく有効である。
０℃以上という高温環境となるが、本発明による石英コ
イルスプリングは、エピタキシャル成長炉内での使用に
限らず、同様の高温環境下において広く使用可能であ
り、特にその使用環境に高清浄度が求められる場合、汚
染源となることなく有効である。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態として、以
下に汎用機械旋盤をガラス研削用に改造した旋盤を用い
て石英ガラス管から切り出してなる石英コイルスプリン
グおよびその製造方法を示す。図１は、本実施形態によ
る石英コイルスプリングの製造法を説明する各過程にお
ける石英管の概略構成図であり、（ａ）〜（ｃ）には断
面図、（ｄ）〜（ｇ）には正面図を示した。
下に汎用機械旋盤をガラス研削用に改造した旋盤を用い
て石英ガラス管から切り出してなる石英コイルスプリン
グおよびその製造方法を示す。図１は、本実施形態によ
る石英コイルスプリングの製造法を説明する各過程にお
ける石英管の概略構成図であり、（ａ）〜（ｃ）には断
面図、（ｄ）〜（ｇ）には正面図を示した。
【００２２】外径１０ｍｍ、内径８ｍｍ、長さ１８０ｍ
ｍの石英管１を用意する（図１（ａ））。予備工程とし
て、この石英管１を４０℃の環境下で暖めてからその一
端をコルク栓２で塞いで管内に溶けたワックス３を流し
込んで充填し、ワックス３が軟らかいうちに、パイレッ
クスガラス製の直径６ｍｍ、長さ２００ｍｍの心棒４を
その一端部がコルク栓２にほぼ達するまでワックス３内
に差し込み、全体を冷ましてワックス３を固化して心棒
４を固定する（図１（ｂ））。なお、ガラス心棒４の挿
入は、石英管１の中心軸と同軸になるように調整する。
ｍの石英管１を用意する（図１（ａ））。予備工程とし
て、この石英管１を４０℃の環境下で暖めてからその一
端をコルク栓２で塞いで管内に溶けたワックス３を流し
込んで充填し、ワックス３が軟らかいうちに、パイレッ
クスガラス製の直径６ｍｍ、長さ２００ｍｍの心棒４を
その一端部がコルク栓２にほぼ達するまでワックス３内
に差し込み、全体を冷ましてワックス３を固化して心棒
４を固定する（図１（ｂ））。なお、ガラス心棒４の挿
入は、石英管１の中心軸と同軸になるように調整する。
【００２３】次に、石英管１およびワックス３から突出
している心棒４の他端部を旋盤の回転軸に連結固定して
石英管１を回転可能に保持する。この石英管１を所定速
度で軸周り回転させると共に、旋盤に取付けられたダイ
ヤモンドホイル（Ｖフェイス）５を回転させながら石英
管１の軸方向に沿って所定速度で水平移動させることに
よって、石英管１に予め定められたピッチの螺旋状の切
込み加工を行う（図１（ｃ））。
している心棒４の他端部を旋盤の回転軸に連結固定して
石英管１を回転可能に保持する。この石英管１を所定速
度で軸周り回転させると共に、旋盤に取付けられたダイ
ヤモンドホイル（Ｖフェイス）５を回転させながら石英
管１の軸方向に沿って所定速度で水平移動させることに
よって、石英管１に予め定められたピッチの螺旋状の切
込み加工を行う（図１（ｃ））。
【００２４】この切り込み加工は、金属加工のネジの切
込みと同様の工程である。但し、一度の切込み加工は、
切込み深さ０．２ｍｍ以下とする。これは石英管への負
担を小さくし破断を防ぐためである。従って、本実施形
態において、肉厚１ｍｍの石英管１を螺旋状に切断する
ためには、同じ切込み溝上を少なくとも５回はなぞるよ
うに切込み加工を繰り返し、最終的にはワックス３に切
込みが入るまで行う。
込みと同様の工程である。但し、一度の切込み加工は、
切込み深さ０．２ｍｍ以下とする。これは石英管への負
担を小さくし破断を防ぐためである。従って、本実施形
態において、肉厚１ｍｍの石英管１を螺旋状に切断する
ためには、同じ切込み溝上を少なくとも５回はなぞるよ
うに切込み加工を繰り返し、最終的にはワックス３に切
込みが入るまで行う。
【００２５】この切込み加工によって、帯状の螺旋コイ
ル体１ｃが石英管１から切り出される（図１（ｄ））。
本実施形態では、ピッチ間隔ｄ＝３ｍｍ、コイル幅Ｌ＝
２ｍｍ、全長４０ｍｍの螺旋コイル体１ｃを得た。
ル体１ｃが石英管１から切り出される（図１（ｄ））。
本実施形態では、ピッチ間隔ｄ＝３ｍｍ、コイル幅Ｌ＝
２ｍｍ、全長４０ｍｍの螺旋コイル体１ｃを得た。
【００２６】次に、心棒４及びワックス３を残して螺旋
コイル体１ｃを両端平行に切断して所望の長さのコイル
スプリング１ｓを得る（図１（ｅ））。本実施形態では
全長４０ｍｍのものを得た。切断後のコイルスプリング
１ｓを暖めてワックス３を溶解除去すると共に心棒４を
取り除く（図１（ｆ））。
コイル体１ｃを両端平行に切断して所望の長さのコイル
スプリング１ｓを得る（図１（ｅ））。本実施形態では
全長４０ｍｍのものを得た。切断後のコイルスプリング
１ｓを暖めてワックス３を溶解除去すると共に心棒４を
取り除く（図１（ｆ））。
【００２７】最後にこのコイルスプリング１ｓを一般的
に半導体洗浄に用いられている５０％フッ酸液１１が満
たされたバス１０中に浸漬して所望の肉厚までエッチン
グを行った。本工程では液温２５℃，３０分の浸漬で肉
厚を１ｍｍから０．９ｍｍまでエッチングし、その後洗
浄してバネ定数ｋ＝０．１kgf/mmの石英コイルスプリン
グを得た。
に半導体洗浄に用いられている５０％フッ酸液１１が満
たされたバス１０中に浸漬して所望の肉厚までエッチン
グを行った。本工程では液温２５℃，３０分の浸漬で肉
厚を１ｍｍから０．９ｍｍまでエッチングし、その後洗
浄してバネ定数ｋ＝０．１kgf/mmの石英コイルスプリン
グを得た。
【００２８】以上の石英コイルスプリング製造工程にお
いて、石英管１はワックス３および心棒４によって保持
されるため、部材が欠落することなく、スムーズに切込
みおよび切断加工が行えた。
いて、石英管１はワックス３および心棒４によって保持
されるため、部材が欠落することなく、スムーズに切込
みおよび切断加工が行えた。
【００２９】本製造方法においては、螺旋状の切込み加
工において、同じピッチ間隔でも、コイル幅Ｌを変更す
ることによって、各種異なるバネ定数のものを製造する
ことができる。また、エッチング工程での浸漬時間を調
整することにより、石英のエッチング量、即ちコイルス
プリングの肉厚を制御して、バネ定数を高精度に制御す
ることができる。
工において、同じピッチ間隔でも、コイル幅Ｌを変更す
ることによって、各種異なるバネ定数のものを製造する
ことができる。また、エッチング工程での浸漬時間を調
整することにより、石英のエッチング量、即ちコイルス
プリングの肉厚を制御して、バネ定数を高精度に制御す
ることができる。
【００３０】例えば、所定全長、所定肉厚のコイルスプ
リングのあるピッチ間隔ｄにおいて、コイル幅Ｌの変更
に対応したバネ定数を検討した。ここでは全長４０ｍ
ｍ，肉厚０．９ｍｍでピッチ間隔ｄ＝３ｍｍ，４ｍｍ，
５ｍｍの３種それぞれについて検討したところ、いずれ
もコイル幅Ｌとバネ定数との間に比例関係が見られ、コ
イル幅Ｌが大きいほどバネ定数も大きくなっていた。
リングのあるピッチ間隔ｄにおいて、コイル幅Ｌの変更
に対応したバネ定数を検討した。ここでは全長４０ｍ
ｍ，肉厚０．９ｍｍでピッチ間隔ｄ＝３ｍｍ，４ｍｍ，
５ｍｍの３種それぞれについて検討したところ、いずれ
もコイル幅Ｌとバネ定数との間に比例関係が見られ、コ
イル幅Ｌが大きいほどバネ定数も大きくなっていた。
【００３１】また、エッチング工程においてフッ酸液へ
の浸漬時間に対する石英コイルスプリングのエッチング
量、即ち肉厚減少量を検討した結果、図３に示すよう
に、フッ酸液（５０％，２５℃）浸漬時間に対するエッ
チング量は比例関係にあり、浸漬時間の調整によって所
望量のエッチングを行うことが可能であることが明らか
である。
の浸漬時間に対する石英コイルスプリングのエッチング
量、即ち肉厚減少量を検討した結果、図３に示すよう
に、フッ酸液（５０％，２５℃）浸漬時間に対するエッ
チング量は比例関係にあり、浸漬時間の調整によって所
望量のエッチングを行うことが可能であることが明らか
である。
【００３２】さらに、石英コイルスプリング（全長４０
ｍｍ，ピッチ間隔ｄ＝３ｍｍ）の肉厚に対するバネ定数
の関係を検討したところ、図４に示すように、肉厚が大
きくなるほどこれに比例してバネ定数も大きくなってお
り。従って、図３および図４所望のバネ定数に応じた肉
厚を予め求めておけば、その所望の肉厚になるようにフ
ッ酸液浸漬時間を適宜設定してエッチング量を調整すれ
ば、容易に所望のバネ定数を持つ石英コイルスプリング
を得ることができる。
ｍｍ，ピッチ間隔ｄ＝３ｍｍ）の肉厚に対するバネ定数
の関係を検討したところ、図４に示すように、肉厚が大
きくなるほどこれに比例してバネ定数も大きくなってお
り。従って、図３および図４所望のバネ定数に応じた肉
厚を予め求めておけば、その所望の肉厚になるようにフ
ッ酸液浸漬時間を適宜設定してエッチング量を調整すれ
ば、容易に所望のバネ定数を持つ石英コイルスプリング
を得ることができる。
【００３３】上記の実施形態で示した製造方法によって
得られる石英コイルスプリングは、１０００℃以上とい
う高温環境となるエピタキシャル成長炉内での使用にお
いて適しており、これに限らず、同様の高温環境下にお
いて広く使用可能であり、特にその使用環境に高清浄度
が求められる場合、汚染源となることなく有効である。
また、このような石英スプリングコイルは、単独の使用
に限らず、対象となる支持物などのスプリングに作用す
る負荷に応じて複数本を組み合わせ、適した強度のスプ
リング部材を構成することができる。
得られる石英コイルスプリングは、１０００℃以上とい
う高温環境となるエピタキシャル成長炉内での使用にお
いて適しており、これに限らず、同様の高温環境下にお
いて広く使用可能であり、特にその使用環境に高清浄度
が求められる場合、汚染源となることなく有効である。
また、このような石英スプリングコイルは、単独の使用
に限らず、対象となる支持物などのスプリングに作用す
る負荷に応じて複数本を組み合わせ、適した強度のスプ
リング部材を構成することができる。
【００３４】例えば、図５に示すような、同サイズの複
数本（ここでは５本）の石英コイルスプリング１１を互
いに対向する上下２枚の石英板（１３，１２）の間に並
設してなるスプリング部材１０は容易に構成でき、使用
も簡便である。この場合、各石英コイルスプリング１１
は、内部のピストン構造で支持されるものとする。
数本（ここでは５本）の石英コイルスプリング１１を互
いに対向する上下２枚の石英板（１３，１２）の間に並
設してなるスプリング部材１０は容易に構成でき、使用
も簡便である。この場合、各石英コイルスプリング１１
は、内部のピストン構造で支持されるものとする。
【００３５】即ち、下側石英板１２上に石英コイルスプ
リング１１の内径より小さい外径を有する石英パイプ１
４を一体に立設し、上側石英板１３の下側石英板１２対
向面下の各石英パイプ１４の配置に対応した位置に石英
パイプ１４の内径より小さい外径の石英棒１５を一体に
突設し、外周に石英コイルスプリング１０が嵌められた
各石英パイプ１４内にそれぞれ対応する石英棒１５を石
英パイプ１４の上端開口から挿入状態としたものであ
る。各石英棒１５は、石英パイプ１４内をその軸方向に
沿って上下方向に移動可能となっている。
リング１１の内径より小さい外径を有する石英パイプ１
４を一体に立設し、上側石英板１３の下側石英板１２対
向面下の各石英パイプ１４の配置に対応した位置に石英
パイプ１４の内径より小さい外径の石英棒１５を一体に
突設し、外周に石英コイルスプリング１０が嵌められた
各石英パイプ１４内にそれぞれ対応する石英棒１５を石
英パイプ１４の上端開口から挿入状態としたものであ
る。各石英棒１５は、石英パイプ１４内をその軸方向に
沿って上下方向に移動可能となっている。
【００３６】以上のごとき構成において、上側石英板１
３に荷重が係って下方へ押圧されると、各石英棒１５が
石英パイプ１４内を下方へ移動すると共に、石英コイル
スプリング１０は内部の石英パイプ１４および石英棒１
５に沿って真直ぐに収縮することができる。
３に荷重が係って下方へ押圧されると、各石英棒１５が
石英パイプ１４内を下方へ移動すると共に、石英コイル
スプリング１０は内部の石英パイプ１４および石英棒１
５に沿って真直ぐに収縮することができる。
【００３７】なお、上記実施の形態においては、予備工
程で石英管内にワックスを充填してから心棒を差し込ん
だが、本発明の製造法はこの手順に限定されるものでは
なく、例えば、石英管内に心棒を同軸で挿入した状態を
維持しながら心棒の周りにワックスを流し込んでも良
く、最終的に石英管内に心棒が同軸状態で配置されると
共に心棒と石英管内壁との間にワックスが充填されれば
良い。
程で石英管内にワックスを充填してから心棒を差し込ん
だが、本発明の製造法はこの手順に限定されるものでは
なく、例えば、石英管内に心棒を同軸で挿入した状態を
維持しながら心棒の周りにワックスを流し込んでも良
く、最終的に石英管内に心棒が同軸状態で配置されると
共に心棒と石英管内壁との間にワックスが充填されれば
良い。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
所望のバネ定数を備えた石英コイルスプリングが得られ
るという効果がある。また、本発明の製造法によれば、
所望のバネ定数を備えた石英コイルスプリングを大量生
産可能な実用に適した手順で容易に製造できると共に、
バネ定数の高精度な制御が可能である。
所望のバネ定数を備えた石英コイルスプリングが得られ
るという効果がある。また、本発明の製造法によれば、
所望のバネ定数を備えた石英コイルスプリングを大量生
産可能な実用に適した手順で容易に製造できると共に、
バネ定数の高精度な制御が可能である。
【図１】本発明の一実施の形態としての石英コイルスプ
リングおよびその製造法を説明する各過程における石英
管の概略構成図であり、（ａ）〜（ｃ）は断面図、
（ｄ）〜（ｇ）は正面図である。
リングおよびその製造法を説明する各過程における石英
管の概略構成図であり、（ａ）〜（ｃ）は断面図、
（ｄ）〜（ｇ）は正面図である。
【図２】図１の実施形態の製造法で得られる石英コイル
スプリングの３種（ピッチ間隔ｄ＝３mm，４mm，５mm）
についてそれぞれコイル幅の変更に対するバネ定数の変
化を検討した結果を示す線図（横軸：コイル幅（mm），
縦軸：バネ定数（kgf/mm））である。
スプリングの３種（ピッチ間隔ｄ＝３mm，４mm，５mm）
についてそれぞれコイル幅の変更に対するバネ定数の変
化を検討した結果を示す線図（横軸：コイル幅（mm），
縦軸：バネ定数（kgf/mm））である。
【図３】図１の実施形態で得られた石英コイルスプリン
グのフッ酸液浸漬時間に対するエッチング量の変化を示
す線図（横軸：浸漬時間（min），縦軸：エッチング量
（mm））である。
グのフッ酸液浸漬時間に対するエッチング量の変化を示
す線図（横軸：浸漬時間（min），縦軸：エッチング量
（mm））である。
【図４】図１の実施形態で得られた石英コイルスプリン
グの肉厚変化に対するバネ定数の変化を示す線図（横
軸：肉厚（mm），縦軸：バネ定数（kgf/mm））である。
グの肉厚変化に対するバネ定数の変化を示す線図（横
軸：肉厚（mm），縦軸：バネ定数（kgf/mm））である。
【図５】図１の実施形態の製造法で得られる石英コイル
スプリングを５本組み合わせて構成したスプリング部材
の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図
である。
スプリングを５本組み合わせて構成したスプリング部材
の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図
である。
１：石英管 １ｃ：帯状螺旋コイル体 １ｓ：コイルスプリング ２：コルク栓 ３：ワックス ４：心棒 ５：ダイヤモンドホイル １０：バス １１：５０％フッ酸液 ｄ：ピッチ間隔 Ｌ：コイル幅 １０：スプリング部材 １１：石英コイルスプリング １２：下側石英板 １３：上側石英板 １４：石英パイプ １５：石英棒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 弘 宮城県仙台市青葉区片平２丁目１番１号 東北大学 反応化学研究所内 Ｆターム(参考） 3J059 AD04 BA08 BC20 EA01 EA07 GA50
Claims (4)
- 【請求項１】 石英製のコイルスプリングであって、該
コイルスプリングの螺旋コイル体が石英帯状体からなる
ことを特徴とする石英コイルスプリング。 - 【請求項２】 前記石英帯状体が、長辺と短辺で囲まれ
た矩形横断面形状を有することを特徴とする請求項１に
記載の石英コイルスプリング。 - 【請求項３】 前記螺旋コイル体の周面が前記長辺によ
って形成されていることを特徴とする請求項２に記載の
石英コイルスプリング。 - 【請求項４】 前記請求項１に記載の石英コイルスプリ
ングの製造法であって、 石英管内にコイルスプリング全長より長い心棒及び該心
棒と石英管内壁との間を埋めるワックス充填体を配置す
る予備工程と、 前記心棒の端部を介して前記石英管を軸回転させつつ研
削ディスクにより前記石英管をワックス充填体と共に予
め定められた幅および深さで螺旋状に切断して石英管か
ら螺旋コイル体を切り出す切断工程と、 前記切断工程の後、螺旋コイル体を暖めてワックスの溶
解除去と共に前記心棒から螺旋コイル体を取り外す取り
外し工程と、 取り外された前記螺旋コイル体をフッ酸中に浸漬して予
め定められた肉厚までエッチングするエッチング工程
と、を備えたことを特徴とする石英コイルスプリングの
製造法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000029003A JP2001221269A (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 石英コイルスプリングとその製造法 |
| US10/203,307 US20030011119A1 (en) | 2000-02-07 | 2000-12-27 | Quartz coil spring and method of producing the same |
| PCT/JP2000/009298 WO2001059323A1 (fr) | 2000-02-07 | 2000-12-27 | Ressort helicoidal en quartz et son procede de production |
| EP00985930A EP1283374A4 (en) | 2000-02-07 | 2000-12-27 | HELICOIDAL QUARTZ SPRING AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000029003A JP2001221269A (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 石英コイルスプリングとその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001221269A true JP2001221269A (ja) | 2001-08-17 |
Family
ID=18554330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000029003A Pending JP2001221269A (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 石英コイルスプリングとその製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030011119A1 (ja) |
| EP (1) | EP1283374A4 (ja) |
| JP (1) | JP2001221269A (ja) |
| WO (1) | WO2001059323A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005106819A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-04-21 | Asulab Sa | 温度調節されたばねてんぷ共振器 |
| JP2008501967A (ja) * | 2004-06-08 | 2008-01-24 | セーエスエーエム サントル スイス ドュレクトロニック エ ドゥ ミクロテクニック エスアー ルシェルシュ エ デヴロプマン | 温度補償天輪／ヒゲゼンマイ発振器 |
| CN107417088A (zh) * | 2017-09-25 | 2017-12-01 | 徐姗姗 | 自动化切割医疗试管装置 |
| CN113146448A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-07-23 | 深圳市吉百顺科技有限公司 | 一种电感加工用线圈清理一体设备 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7849596B2 (en) * | 2007-11-19 | 2010-12-14 | Ocean Renewable Power Company, Llc | High efficiency turbine and method of making the same |
| CN104624876B (zh) * | 2015-02-03 | 2016-06-22 | 中南大学 | 一种异形弹簧的制造方法 |
| CN109769388B (zh) * | 2018-11-07 | 2023-12-08 | 江苏宝嵩机器人有限公司 | 一种温控器测量杆组件装配装置及其工作方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0616964B2 (ja) * | 1984-10-08 | 1994-03-09 | 株式会社東芝 | コイルの製作方法 |
| FR2588928B1 (fr) * | 1985-10-22 | 1989-09-01 | Labo Electronique Physique | Ressort de type cylindrique utilisable aux hautes temperatures et procede de realisation d'un tel ressort |
| US5041315A (en) * | 1989-05-15 | 1991-08-20 | Zircoa Inc. | Flexible ceramic member and method of production thereof |
| JP3283066B2 (ja) * | 1992-08-04 | 2002-05-20 | キヤノン株式会社 | 螺旋状部材の製造方法 |
| US6034532A (en) * | 1993-07-01 | 2000-03-07 | Alphatest Corporation | Resilient connector having a tubular spring |
| JPH10122285A (ja) * | 1996-10-22 | 1998-05-12 | Makino Milling Mach Co Ltd | 円筒形状ばねの製造方法およびそれにより製造された円筒形状ばね |
-
2000
- 2000-02-07 JP JP2000029003A patent/JP2001221269A/ja active Pending
- 2000-12-27 EP EP00985930A patent/EP1283374A4/en not_active Withdrawn
- 2000-12-27 WO PCT/JP2000/009298 patent/WO2001059323A1/ja not_active Application Discontinuation
- 2000-12-27 US US10/203,307 patent/US20030011119A1/en not_active Abandoned
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| JP2005106819A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-04-21 | Asulab Sa | 温度調節されたばねてんぷ共振器 |
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| CN107417088A (zh) * | 2017-09-25 | 2017-12-01 | 徐姗姗 | 自动化切割医疗试管装置 |
| CN113146448A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-07-23 | 深圳市吉百顺科技有限公司 | 一种电感加工用线圈清理一体设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1283374A4 (en) | 2004-08-18 |
| US20030011119A1 (en) | 2003-01-16 |
| WO2001059323A1 (fr) | 2001-08-16 |
| EP1283374A1 (en) | 2003-02-12 |
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