JP2001248788A

JP2001248788A - 作動機構及びそれを用いたｉｃハンドラ

Info

Publication number: JP2001248788A
Application number: JP2000056736A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Fujimori; 広明藤森
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2001-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】低高温の特殊温度環境下でも潤滑剤の粘性を
適切に管理することで、その流動性および潤滑性を適切
に維持し、安定した動作が得られる作動機構を提供する
こと。【解決手段】回転軸２１と、回転軸２１を支持する軸
受２４と、回転軸２１面上で動作する装置２７を備えた
作動機構において、回転軸２１として内部が中空の中空
回転軸２１を用い、その中空部に温度調整した流体を通
過させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低温あるいは高温の
特殊温度環境下における作動（駆動、伝動、支持、ガイ
ド機能などの動作）機構に関連するもので、それは例え
ば、検査のために所定の温度に設定された恒温槽内でＩ
Ｃを操作するＩＣハンドラなどに用いられる。

【０００２】

【従来の技術】図５はボールネジ伝動機構の一例を示す
構造図である。この機構は、ネジ軸１を回すと点Ａにあ
る鋼球３がネジ溝２の作られたネジ軸１とナット４との
間にかみ込まれてその間を転がりながら進行し、ネジ溝
２を回って点Ｂでリターンチューブ５に入り、チューブ
５内を通って再び点Ａに戻る循環運動を行う構造になっ
ている。このようにボールネジ伝動は、ネジ軸１とナッ
ト４が鋼球３を介して作動するものである。また、図６
は滑りネジ伝動機構の一例を示すネジ切り旋盤の構造図
で、滑りネジ６と噛み合うナット８が往復台７に固定さ
れ、滑りネジ６の両端はベッド９に固定の軸受１０で支
持されている。この図の場合、滑りネジ６の回転を利用
して往復台７を動作させ、往復台７に備えたカッタ（図
示せず）で工作物１１にネジ溝を切ろうとするものであ
る。

【０００３】これらのボールネジや滑りネジなどを利用
した直線・回転機構、あるいはリニアボールベアリング
やボールスプラインベアリングを利用した直線ガイド機
構は、低温あるいは高温の温度環境下にあって、無潤滑
状態で、あるいは固体潤滑剤を用いて、その潤滑状態に
おいて動作可能な範囲で動作されてきた。また、低温環
境下における直線・回転運動機構において、潤滑剤を用
いる場合には、その粘度の増加が比較的少ない弗素系グ
リスやシリコン系グリスが用いられてきた。さらに、ボ
ールネジシャフト機構を有する工作機械などでは、加工
精度の安定性を高める為、動作による摺動抵抗の発熱に
よって生じるボールネジシャフトの熱膨張を抑える目的
で、中空ボールを使用しその中空部に冷却水を通過させ
ているものがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低温環
境下における直線・回転運動において、固体潤滑剤を用
いて動作させる場合には、その潤滑能力が常温で使用さ
れる潤滑剤に比べて低いことから、高負荷、高荷重、高
速条件での動作が困難であった。一方、低温環境下にお
ける直線・回転運動において、潤滑剤として弗素系グリ
スやシリコン系グリスを用いる場合、その使用環境温度
に依存する粘性変化が大きく、使用温度範囲が狭かっ
た。また、低温環境下では、潤滑剤の粘性抵抗がある温
度から急激に増加し、従って、大きなトルクで駆動する
か、動作速度及び加速度を制限するしかなかった。さら
に、低温環境下でグリスなどは流動性が低くなるため、
それが一旦作動機構の軌道面から押し出されると、潤滑
が必要な軌道面に戻りにくくなり、十分な潤滑が行えな
いという問題があった。また、高温環境下では、潤滑剤
の劣化が早まり、その寿命が低下するため、常温使用に
比べて頻繁なグリスなどの潤滑剤交換が必要となってい
る。以上のように、従来の作動機構において、高低温の
温度環境下では、十分な潤滑が行われなかったり、潤滑
剤寿命が低下することにより、それを利用した装置の可
動条件、可動速度、負荷条件などに大きな制約が生じる
ことになっていた。

【０００５】本発明は、これらの課題を解決するために
なされたもので、低高温の特殊温度環境下でも、潤滑の
必要な部分の温度変化を抑えることにより、潤滑剤の粘
性を適切に維持して、安定した動作及び潤滑剤の寿命低
下を抑えることが可能な作動機構及びそれを用いた装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、運動する軸と
該軸を支持する軸受とを備えた作動機構において、前記
軸として内部が中空の中空軸を用い、その中空部に温度
調整した流体を通過させるものである。これによれば、
軸表面を所望の温度に調整できるので、動作部分の適切
な潤滑が可能となり、その動作を安定させることができ
る。また、前記軸が回転ネジ軸であり、該ネジ軸面上で
動作する装置を備えたものである。また、前記装置の前
記ネジ軸近傍あるいは前記軸受に温度調節装置を備えた
ものである。これらによれば、ネジ軸軌道面の潤滑剤の
温度を適切な温度に保つことができ、これにより潤滑性
が維持され、機構の安定した動作を確保できる。そし
て、これらの作動機構を駆動機構として作用させるもの
である。さらに、前記軸の端部に回転流体継手を配置
し、該継手を介して前記流体を前記軸の内部に導入しか
つ該内部から排出するものである。これにより、回転す
る軸の中空部に温度調整した流体を容易に通過させるこ
とが可能となる。

【０００７】本発明は、また、軸、該軸を保持するホル
ダ、該軸面上で動作する装置を備えた作動機構におい
て、前記軸として内部が中空の中空軸を用い、その中空
部に温度調整した流体を通過させるようにしたものであ
る。また、前記装置の前記軸近傍に温度調節装置を備え
たものである。これらによれば、軸表面の潤滑性が確保
され、機構の安定した動作を確保できる。そして、これ
らの作動機構を支持機構として作用させるものである。

【０００８】本発明は、さらに、上記の少なくとも一つ
の機構を、恒温槽内でＩＣ搬送ハンドを動かしてＩＣを
操作するＩＣハンドラのＩＣ搬送ハンド駆動機構に利用
したものである。これによれば、ＩＣの動作試験温度な
どに設定された恒温槽内であっても、潤滑剤が安定した
状態を維持できるので、ＩＣ搬送ハンドの駆動及び支持
動作が安定し、かつ駆動部分の熱膨張あるいは熱収縮な
どによる位置の変動も少なくなることから、ＩＣに対す
る正確な操作が可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１に係るボールネジを利用した作動機構（ねじ
伝動機構）を示す構成図である。ここで、２１はその軸
表面にネジ溝２２が切られその軸芯に沿って内部が中空
に形成された中空ボールネジである。中空ボールネジ２
１はその両側が軸受２４により支持されるとともに、そ
の両端には、回転する中空ボールネジ２１の中空部と外
部流路２６とを連絡するために回転流体継手２５が配置
されている。また、中空ボールネジ２１の軸表面には、
鋼球（図示せず）を介して中空ボールネジ２１上を移動
するボールネジナット２７が設けられている。なお、中
空ボールネジ２１のネジ溝２２には、弗素系グリスやシ
リコン系グリスなどの潤滑剤が塗布または供給されてい
るものとする。

【００１０】以上の中空ボールネジ作動機構では、モー
タ２８の回転力が、例えば歯車２９，３０を介して中空
ボールネジ２１に伝達されると、その回転に伴ってボー
ルネジナット２７が中空ボールネジ２１上を移動する。
なお、この駆動力の伝達は、タイミングベルトなど、ホ
ールネジ軸と芯がずれても力伝達が可能な他の要素で代
用することができる。この中空ボールネジ作動機構にお
いて、その動作前あるいは動作中に、この機構が低温環
境下にある場合には、中空ボールネジ２１の中空部に加
熱流体、例えば、圧縮空気、窒素、不凍液など（不活性
流体）を外部流路２６から取り込んで、中空ボールネジ
２１表面の温度低下を抑えることにより、潤滑剤が適切
な粘度及び潤滑性を維持できるよう、中空ボールネジ２
１の温度を調整する。

【００１１】このように、中空ボールネジ２１の中空部
に温度調整された流体を通過させることで、低温環境下
にあっても、潤滑剤の粘性の変化が抑制され、しかもボ
ールネジ軌道面の潤滑性が確保されるため、中空ボール
ネジ２１とボールネジナット２７の間での安定した伝動
が実現される。なお、ボールネジナット２７や軸受２４
の中空ボールネジ２１表面に近接する部分にヒータをつ
けておくと、そのヒータの調整により、ボールネジナッ
トや軸受内部の潤滑剤の粘性や潤滑性をより一層適切に
制御することが可能になる。

【００１２】一方、この中空ボールネジ作動機構の動作
前あるいは動作中において、この機構が高温環境下にあ
る場合には、中空ボールネジ２１の中空部に常温空気あ
るいは冷却用の流体などを流して、潤滑剤の温度上昇を
抑え、潤滑剤の寿命の低下を抑制する。

【００１３】ねじ伝動機構としては、他に従来例に示し
たような滑りネジ及び滑りネジナットを利用したものが
あるが、その場合にも、内部が中空の滑りネジを用い、
上記の中空ボールネジの場合と同様の構成を採用するこ
とで、滑りネジと滑りネジナットの間で安定した伝動が
達成でき、かつ潤滑剤の寿命低下も抑制できる。

【００１４】実施の形態２．図２は、本発明の実施の形
態２に係るリニアボールベアリングを利用した作動機構
（直線ガイド機構）を示す構成図である。ここでは、軸
芯に沿って内部が中空に形成された中空軸３１を用い、
その両側をホルダ３２で支持している。中空軸３１の両
端にはその中空部と外部流路２６とを連絡するための流
体継手３３が配置されている。また、中空軸３１の表面
にはリニアボールベアリング３４が中空軸３１上をスラ
イド可能に取り付けられている。なお、中空軸３１表面
やリニアボールベアリング３４のボール溝には、弗素系
グリスやシリコン系グリスなどの潤滑剤が塗布または供
給されているものとする。

【００１５】この直線ガイド機構の動作前あるいは動作
中において、使用している潤滑剤に対する環境温度の影
響をできるだけ最小限にしてその粘度を適正に保持する
ため、実施の形態１で説明したように、中空軸３１の中
空部に加熱流体または冷却流体を流し、中空軸３１表面
の温度を調整する。

【００１６】このようにすることで、低温環境下では、
潤滑剤の粘性の変化を抑制して中空軸３１の表面やリニ
アボールベアリング３４のボール溝の潤滑性を確保し、
リニアボールベアリング３４の安定した移動を実現し、
一方、高温環境下では、潤滑剤の温度上昇を抑えること
で、潤滑剤の寿命の低下を抑制している。

【００１７】なお、リニアボールベアリング３４の表面
に近接する部分にヒータをつけておくと、そのヒータの
調整により、潤滑剤の粘性や潤滑性をより一層適切に制
御することが可能になる。

【００１８】直線ガイド機構としては、他にスプライン
軸上でスプラインベアリングをスライドさせるものなど
があるが、この場合にも、内部が中空の中空スプライン
軸を用い、上記のリニアボールベアリングの場合と同様
の構成を採用することで、中空スプライン軸のキー溝や
スプラインベアリングに塗布された潤滑剤の環境温度に
よる影響を抑制して、スプラインベアリングの安定した
移動、及び潤滑剤の劣化防止を実現することができる。
さらに、直線運動軸受（リニアモーションガイド）のガ
イドのように矩形断面の形状のものでも、内部に中空孔
を設けることにより同様の効果が得られる。

【００１９】実施の形態３．図３は、本発明の実施の形
態３に係るＩＣハンドラを説明するための概念図であ
る。ＩＣハンドラ３５は、ＩＣ搬送ハンド３６を使っ
て、検査前のＩＣトレイからＩＣ３８を取り上げ、所定
の検査位置に位置決めまたは位置決め加圧し、検査終了
後、そのＩＣ３８を検査済ＩＣトレイへ戻す機能を有す
る。また、ＩＣの検査は、低温や高温を含むいろいろな
範囲温度で実施されるため、ＩＣハンドラ３５には、Ｉ
Ｃを検査するための恒温槽としてのチャンバ３７が備え
られている。なお、図中、ＩＣハンドラ３５の下部に配
置されているのは、ＩＣを検査測定するためのテスタ３
９である。

【００２０】図４は、図３で説明したＩＣハンドラのチ
ャンバ３７内におけるＩＣ搬送ハンド３６の駆動に、実
施の形態１と実施の形態２の作動機構を適用したもので
ある。すなわち、中空ボールネジ２１を利用した作動機
構を駆動側とし、中空軸３１を利用した作動機構を支持
側として、それらを平行に配置し、その中央部にＩＣ搬
送ハンド３６を配置して、一端をボールナット２７に、
他端をリニアボールベアリング３４の取り付け、ＩＣ搬
送ハンド３６を水平方向に移動させようとしたものであ
る。

【００２１】なお、中空ボールネジ２１を支持する軸受
２４や、中空軸３１を支持するホルダ３２を、チャンバ
３７を形成するチャンバ壁４０に取り付けたが、それら
は、チャンバ３７の内側または外側に配置してもよい。
また、図４においては、ＩＣ搬送ハンド３６の垂直方向
の移動機構を省略しているが、それについても、この水
平方向の移動と同じ構成を採用することができる。

【００２２】このＩＣハンドラ３５によれば、ＩＣを低
温または高温の環境下で検査する際にも、ＩＣ搬送ハン
ド３６を動かすための駆動及び支持機構において、使用
される潤滑剤の粘性及び潤滑性を適切に保つことが可能
となり、従って、ＩＣ搬送ハンド３６を滑らかにかつ安
定して動作させることが可能となる。

【００２３】なお、本発明の各作動機構のＩＣハンドラ
３５への適用は一例であり、これらの機構は、上記と同
様な低高温の温度環境下で使用するその他の機械の駆
動、支持機構にも応用できることは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、上記の構成により、次のよう
な効果を奏する。・低温環境下での駆動において、潤滑剤の粘性増加を抑
え摺動抵抗の増加を低減できるので、所定の速度及び加
速度で作動させることが可能になる。・各種の軸を利用した伝動機構あるいは移動機構におい
て、環境温度が変化してもそれら作動部に使用されてい
る潤滑剤の潤滑性を確保し、かつ、潤滑剤の劣化も予防
できる。・低温環境下で使用する潤滑剤である弗素系グリスやシ
リコン系グリスの標準使用温度範囲を超えて作動する機
構を実現できる。・温度範囲によっては、高価で長期潤滑性能に劣る弗素
系グリスやシリコン系グリスを使用する必要がなくな
り、従来、低温環境下では使用できなかった安価な潤滑
剤の代用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るボールネジを利用
した伝動機構を示す構成図。

【図２】本発明の実施の形態２に係るリニアボールベア
リングを利用した直線ガイド機構を示す構成図。

【図３】ＩＣハンドラの概要を説明する概念図。

【図４】本発明の実施の形態３に係るＩＣハンドラのＩ
Ｃ搬送ハンド動作機構の構成を示す平面図。

【図５】従来のボールネジ伝動機構の一例を示す構造
図。

【図６】従来の滑りネジ伝動機構の一例を示すネジ切り
旋盤の構造図。

【符号の説明】

２１中空ボールネジ２２ネジ溝２４軸受２５回転流体継手２６外部流路２７ボールネジナット３１中空軸３２ホルダ３３流体継手３４リニアボールベアリング３５ＩＣハンドラ３６ＩＣ搬送ハンド３７チャンバ４０チャンバ壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運動する軸と該軸を支持する軸受とを備
えた作動機構において、前記軸として内部が中空の中空
軸を用い、その中空部に温度調整した流体を通過させる
事を特徴とする作動機構。
【請求項２】前記軸が回転するネジ軸であり、該ネジ
軸面上で動作する装置を備えた事を特徴とする請求項１
記載の作動機構。
【請求項３】前記装置の前記ネジ軸近傍に温度調節装
置を備えたことを特徴とする請求項２記載の作動機構。
【請求項４】前記軸受に温度調節装置を備えたことを
特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の作動機
構。
【請求項５】前記作動機構が駆動機構として作用する
事を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の作動
機構。
【請求項６】前記軸の端部に回転流体継手を配置し、
該継手を介して前記流体を前記軸の内部に導入しかつ該
内部から排出することを特徴とする請求項２から５のい
ずれかに記載の作動機構。
【請求項７】軸、該軸を保持するホルダ、該軸面上で
動作する装置を備えた作動機構において、前記軸として
内部が中空の中空軸を用い、その中空部に温度調整した
流体を通過させる事を特徴とする作動機構。
【請求項８】前記装置の前記軸近傍に温度調節装置を
備えたことを特徴とする請求項７記載の作動機構。
【請求項９】前記作動機構が支持機構として作用する
事を特徴とする請求項７または８に記載の作動機構。
【請求項１０】請求項１から９の少なくとも一つの機
構を、恒温槽内でＩＣ搬送ハンドを動かしてＩＣを操作
するＩＣハンドラのＩＣ搬送ハンド駆動機構に利用して
なるＩＣハンドラ。