JP2004144187A

JP2004144187A - ガイド装置

Info

Publication number: JP2004144187A
Application number: JP2002309295A
Authority: JP
Inventors: Masanori Mochizuki; 望月　正典
Original assignee: ISEL Co Ltd
Current assignee: ISEL Co Ltd
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】非磁性体材料から構成されたガイド装置において、構造を簡略化し、高面圧に耐え得るようにする。
【解決手段】ガイド軸２と、非磁性体材料から構成され、ガイド軸２に外挿するコラム３とを有し、コラム３をガイド軸２に対して軸方向移動自在に支持するガイド装置１において、ガイド軸２およびコラム３間にローラベアリング４を設ける。ローラベアリング４は、非磁性体材料から構成され、複数の保持孔４０ａを有する薄肉の筒状リテーナ４０と、非磁性体材料から構成され、リテーナ４０の各保持孔４０ａにそれぞれ回転自在に保持された複数のローラ４２とから構成されている。各ローラ４２が転動するガイド軸２およびコラム３の各平面部２ａ，３ａには、各ローラ４２の外周面の母線に沿いつつ軸方向に延びる石英ガラスプレート２０，３０がそれぞれ設けられている。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガイド装置に関し、詳細には、ガイド軸とこれに外挿するコラムとを備えたものにおいて、コラムをガイド軸に対して軸方向移動自在に支持するガイド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
一般に、電子顕微鏡のような検査機器においては、磁気が電子の動きに影響を及ぼすため、機器の材料としては、非磁性体が用いられており、電子顕微鏡用の直動軸受においても同様に非磁性体であることが要求される。
【０００３】
直動軸受が非磁性体材料で構成されたものとして、例えば特開２０００−７４０５６号公報には、セラミック製の玉がセラミック製の丸棒の上を転動するように構成された直動玉軸受が示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−７４０５６号公報（段落番号［００２２］〜［００２３］）
【０００５】
この場合には、玉の転動面を構成するのに、４本の丸棒を用いており、あるいは特殊な断面形状を有する２本また４本の棒材を用いているため、構造がやや複雑である。
【０００６】
そこで、転動面にセラミックや超硬を溶射することにより、セラミック製の棒材を用いないようにすることも考えられるが、この場合には、セラミックや超硬により厚い層を形成するのが難しく、転動面の面圧を上げることができなかった。
【０００７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、非磁性体材料から構成されたガイド装置において、構造を簡略化でき、しかも高面圧に耐えることができるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るガイド装置は、断面多角形状のガイド軸と、非磁性体材料からなり、ガイド軸に外挿するコラムとを備え、コラムをガイド軸に対して軸方向移動自在に支持するガイド装置であって、ガイド軸の外周面上を軸方向に転動し得る各々円柱状の複数の転動体を有している。転動体は非磁性体材料から構成されており、円柱状の転動体の外周面の母線が接触するガイド軸の転動面が、母線に沿いつつガイド軸の軸方向に延びる石英ガラスから形成されている。
【０００９】
この場合には、ガイド軸の転動面が、転動体の直線状の母線に沿いつつ延びる非磁性体材料の石英ガラスから構成されているので、ガイド軸の一つの転動面を構成するのに一つの石英ガラスを設けるだけでよく、しかも、この場合、平坦状面を有する石英ガラスを用意すればよいので、構造を簡略化できる。また、この場合、石英ガラスの板厚を厚くすることが簡単に行えるので、高面圧に耐え得るガイド装置を容易に実現できる。
【００１０】
請求項２の発明では、ガイド軸の転動面に石英ガラス製のプレートが固着されている。
【００１１】
請求項３の発明では、ガイド軸自体が石英ガラスから構成されているので、構造を一層簡略化できる。
【００１２】
請求項４の発明に係るガイド装置は、断面多角形状のガイド軸とこれに外挿するコラムとを備え、コラムをガイド軸に対して軸方向移動自在に支持するガイド装置であって、ガイド軸の外周面上を軸方向に転動する各々円柱状の複数の転動体を有している。転動体は非磁性体材料から構成されており、円柱状の転動体の外周面の母線が接触するガイド軸の転動面は、母線に沿いつつガイド軸の軸方向に延びるセラミック製または超硬製のプレートから構成されている。
【００１３】
この場合には、ガイド軸の転動面が、転動体の直線状の母線に沿って延設されたセラミック製または超硬製のプレートから構成されているので、ガイド軸の転動面を構成するのに一つのセラミック製プレートまたは超硬製プレートを設けるだけでよく、しかも、この場合、平坦状面を有するプレートを用意すればよいので、構造を簡略化できる。また、この場合には、セラミック製プレートまたは超硬製プレートの板厚を厚くすることが簡単に行えるので、高面圧に耐え得るガイド装置を容易に実現できる。
【００１４】
超硬製のプレートは、請求項５の発明に記載されているように、多孔性を有しているのが好ましい。この場合には、超硬製のプレートの含油性を向上でき、転動体および転動面の摩耗を抑制できるとともに、超硬製のプレートの接着性を向上できる。
【００１５】
請求項６の発明においては、複数の保持孔を有し、非磁性体材料からなる断面多角形状の薄肉の筒状リテーナがガイド軸およびコラムの間に介装されており、各転動体がリテーナの各保持孔に各々回転自在に保持されている。すなわち、この場合には、ガイド装置が、直動軸受としてローラベアリングを有している。
【００１６】
請求項７の発明においては、非磁性体材料から構成されかつ各転動体にそれぞれ対応する複数の支軸がコラムに設けられており、各転動体が各支軸を介してコラムにそれぞれ回転自在に支持されている。すなわち、この場合には、ガイド装置がリテーナレスベアリングを有している。
【００１７】
請求項８の発明においては、ガイド軸が複数の平面部からなる断面多角形状の外周面を有するとともに、コラムがガイド軸の前記各平面部に対応する複数の平面部からなる断面多角形状の貫通穴を有しており、各転動体がコラムの貫通穴の隅部において、貫通穴に形成された一対のポケット穴に収容されている。転動体には、ポケット穴の内部に配設された支軸が挿通しており、転動体は、支軸の回りに配設された多数のニードルローラを介して支軸の回りに回転自在に構成されている。
【００１８】
この場合には、ガイド軸の外周面の角部が転動体によって保持されることになるので、ガイド軸の強固な保持が可能になる。これにより、ガイド軸およびコラム間に大きな捩じれが発生した場合でも、このような捩じれに対応でき、各転動体にスキューが発生するのを防止できる。
【００１９】
コラムの貫通穴の隅部において一対のポケット穴に収容された各転動体の外周面の母線は、請求項９の発明では互いに直交しており、請求項１０の発明では互いに平行に配置されている。
【００２０】
本ガイド装置が適用される好適な機器または装置は、請求項１１の発明に記載されているように、電子顕微鏡または半導体製造装置のＸ−Ｙテーブルである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施態様によるガイド装置の縦断面図、図２はそのＩＩ−ＩＩ　線断面図である。
【００２２】
図１および図２に示すように、このガイド装置１は、断面多角形状（ここでは六角形状）の外周面を有し、軸方向に延びるガイド軸２と、断面多角形状（ここでは六角形状）の貫通穴を有し、ガイド軸２との間に所定の間隔を隔ててガイド軸２に外挿されたコラム３と、ガイド軸２とコラム３の間に嵌装されたローラベアリング４とを有している。
【００２３】
ガイド軸２の外周面は６個の平面部２ａから構成されており、コラム３の貫通穴の内周面は、ガイド軸２の外周面の各平面部２ａに対応する６個の平面部３ａから構成されている。
【００２４】
ローラベアリング４は、断面多角形状（ここでは六角形状）の薄肉の筒状リテーナ４０と、リテーナ４０に貫通形成された矩形状の複数の保持孔４０ａにそれぞれ回転自在に支持され、ガイド軸２およびコラム３の各平面部２ａ，３ａ上を軸方向に転動し得る複数の円柱状のローラ（転動体）４２とから構成されている。この構成により、ローラベアリング４を介して、コラム３がガイド軸２に対して軸方向移動自在に支持されている。
【００２５】
各ローラ４２が転動するガイド軸２およびコラム３の各平面部２ａ，３ａ（つまり転動面）には、石英ガラスプレート２０，３０を嵌め込むための凹部がそれぞれ形成されており、石英ガラスプレート２０，３０は該各凹部内にそれぞれ固着されている。各石英ガラスプレート２０，３０は、その外表面がローラ４２の外周面の母線に沿いつつ、ガイド軸２およびコラム３の軸方向に延びている。
【００２６】
好ましくは、ガイド軸２、コラム３およびリテーナ４０は、アルミニウム、セラミック、超硬、硬質プラスチックなどの非磁性体材料から形成されており、ローラ４２は、セラミック、超硬などの非磁性体材料から形成されている。ガイド軸２およびコラム３をアルミニウムのような比較的軟らかい材料から構成した場合には、ガイド軸２およびコラム３の加工性を向上でき、その結果、製造コストを低減できる。
【００２７】
また、この場合には、ガイド軸２の転動面が、ローラ４２の直線状の母線に沿いつつ延びる非磁性体材料の石英ガラスから構成されているので、ガイド軸２の一つの転動面を構成するのに一枚の石英ガラスを設けるだけでよく、しかも、この場合、平坦状面を有する石英ガラスを用意すればよいので、構造を簡略化できる。また、この場合、石英ガラスの板厚を簡単に厚くすることができるので、高面圧に耐え得るガイド装置を容易に実現できる。
【００２８】
なお、ガイド軸２自体を石英ガラスから構成する、つまり六角柱状の石英ガラスによりガイド軸２を構成するようにしてもよく、この場合には、構造を一層簡略化できる。
【００２９】
また、石英ガラスプレート２０，３０のかわりに、セラミック製または超硬製のプレートを用いるようにしてもよい。超硬製プレートの場合、多孔性を有するものが好ましい。この場合には、超硬製プレートの含油性が向上してローラ４２および転動面の摩耗を抑制できるとともに、超硬製プレートの接着性を向上できる。
【００３０】
〔他の実施態様〕
前記実施態様では、転動体としてのローラがリテーナに保持されたものを示したが、本発明の適用はこれに限定されない。図３ないし図５は本発明の他の実施態様によるガイド装置を示しており、図３はガイド装置の縦断面図、図４はそのＩＶ−ＩＶ　線断面図、図５は図４の一部拡大図である。
【００３１】
図３および図４に示すように、このガイド装置１００は、断面多角形状（ここでは矩形状）の外周面を有し、軸方向に延びるガイド軸１０２と、断面多角形状（ここでは矩形状）の貫通穴を有し、ガイド軸１０２との間に所定の間隔を隔ててガイド軸１０２に外挿されたコラム１０３と、ガイド軸１０２とコラム１０３の間に嵌装されたニードルローラベアリング１１０とを有している。
【００３２】
ガイド軸１０２の外周面は４個の平面部１０２ａから構成されており、コラム１０３の貫通穴の内周面は、ガイド軸１０２の外周面の各平面部１０２ａに対応する４個の平面部１０３ａから構成されている。
【００３３】
ニードルローラベアリング１１０は、図５の拡大図に示すように、ガイド軸１０２の平面部１０２ａ上を軸方向（同図紙面垂直方向）に転動し得る円筒状の外輪１１１と、その内周側に配設された複数のニードルローラ１１２とから構成されている。外輪１１１には支軸１１３が挿通しており、外輪１１１は、ニードルローラ１１２を介して支軸１１３に回転自在に支持されている。この構成により、ニードルローラベアリング１１０を介して、コラム１０３がガイド軸１０２に対して軸方向移動自在に支持されている。
【００３４】
なお、外輪１１１は、コラム１０３の矩形状の貫通穴の隅部に形成されたポケット穴１０４内に収容されている。図３に示すように、ポケット穴１０４は、その軸方向端部が開口しており、その開口端は、コラム１０３の両端にそれぞれ配置されたエンドプレート１１５により閉塞されている。また支軸１１３は、ガイド軸１０２の各平面部１０２ａと平行に延びる軸穴１０５内に支持されている。これにより、コラム１０３の貫通穴の隅部において隣り合う各支軸１１３の軸線、したがって各外輪１１１の外周面の母線は互いに直交している。
【００３５】
ニードルローラベアリング１１０の各外輪１１１が転動するガイド軸１０２の各平面部１０２ａ（つまり転動面）には、石英ガラスプレート１２０を嵌め込むための凹部がそれぞれ形成されており、石英ガラスプレート１２０は該各凹部内にそれぞれ固着されている。各石英ガラスプレート１２０は、その外表面が外輪１１１の外周面の母線に沿いつつ、ガイド軸１０２の軸方向に延びている。
【００３６】
好ましくは、ガイド軸１０２、コラム１０３、およびニードルローラベアリング１１０の構成部品である外輪１１１、ニードルローラ１１２、支軸１１３は、アルミニウム、セラミック、超硬、硬質プラスチックなどの非磁性体材料から形成されている。ガイド軸２およびコラム３をアルミニウムのような比較的軟らかい材料から構成した場合には、ガイド軸２およびコラム３の加工性を向上でき、その結果、製造コストを低減できる。
【００３７】
また、この場合には、ガイド軸１０２の転動面が、ニードルローラベアリング１１０の外輪１１１の直線状の母線に沿いつつ延びる非磁性体材料の石英ガラスから構成されているので、ガイド軸１０２の一つの転動面を構成するのに一枚の石英ガラスを設けるだけでよく、しかも、この場合、平坦状面を有する石英ガラスを用意すればよいので、構造を簡略化できる。また、この場合、石英ガラスの板厚を簡単に厚くすることができるので、高面圧に耐え得るガイド装置を容易に実現できる。
【００３８】
なお、ガイド軸１０２自体を石英ガラスから構成する、つまり四角柱状の石英ガラスによりガイド軸１０２を構成するようにしてもよく、この場合には、構造を一層簡略化できる。
【００３９】
また、石英ガラスプレート１２０のかわりに、セラミック製または超硬製のプレートを用いるようにしてもよい。超硬製プレートの場合、多孔性を有するものが好ましい。この場合には、超硬製プレートの含油性が向上してニードルローラベアリング１１０および転動面の摩耗を抑制できるとともに、超硬製プレートの接着性を向上できる。
【００４０】
さらに、コラム１０３の貫通穴の各平面部１０３ａに配置される各ニードルローラベアリング１１０が、コラム１０３の貫通穴の各隅部に配置されていることにより、ガイド軸１０２の外周面１０２ａの各角部を隣り合う各ニードルベアリング１１０によって保持できるようになり、これにより、ガイド軸１０２を強固に保持できるようになる。その結果、ガイド軸１０２およびコラム１０３間に大きな捩じれが発生した場合でも、このような捩じれに対応でき、各ニードルローラ１１２にスキューが発生するのを防止できる。
【００４１】
なお、コラム１０３の貫通穴の隅部において隣り合う各ニードルローラベアリング１１０の各支軸１１３の軸線、したがって各外輪１１１の外周面の母線は、互いに平行に配置されていてもよい。図６は、このようなニードルローラベアリングの例を示しており、同図中において図５と同一符号は同一または相当部分を示している。
【００４２】
図６に示すように、このガイド軸１０２は、その角部に矩形状の突出部１０２′を有している。突出部１０２′は、コラム１０３の多角形状の貫通穴の隅部に貫通形成された矩形状の貫通穴１０３ｂに収容されている。
【００４３】
ガイド軸１０２の突出部１０２′において互いに平行に配置された相対する各平面部１０２′ａには、石英ガラスプレート１２０がそれぞれ設けられている。一方、コラム１０３内には、ガイド軸１０２の突出部１０２′を挟んで、一対のポケット穴１０４および軸穴１０５が互いに平行に形成されており、これらのポケット穴１０４および軸穴１０５には、それぞれ外輪１１１および支軸１１３が配置されている。これにより、各ニードルローラベアリング１１０の各外輪１１１の外周面の母線が互いに平行になっている。
【００４４】
この場合には、ガイド軸１０２の各角部において、矩形状突出部１０２′の対向平面部１０２′ａが、隣り合う各ニードルベアリング１１０によって挟持されるので、ガイド軸１０２の一層強固な保持が可能になり、ガイド軸１０２およびコラム１０３間の過大な捩じれに対応できるようになる。
【００４５】
また、前記他の実施態様では、ニードルローラベアリング１１０がコラム１０３の両端側にのみ配置された例を示したが、コラム１０３のその他の個所にニードルローラベアリング１１０を配置するようにしてもよい。
【００４６】
たとえばコラム１０３の長手方向中央部にニードルローラベアリング１１０を配置する場合には、ニードルローラベアリング１１０の支軸１１３の軸穴中心線を通る断面でコラム１０３を二つの割型コラムに分割することにより、このコラム中央部のニードルローラベアリング１１０のコラム１０３への組込みが容易に行えるようになるとともに、支軸１１３をセンタリングピンとして利用することによって二つの割型コラムのセンタリングを簡単に行えるようになる。これにより、長尺のコラムの製作が容易になる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るガイド装置によれば、非磁性体材料から構成されたものにおいて、構造を簡略化でき、しかも高面圧に耐えることができるようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様によるガイド装置の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ　線断面図である。る。
【図３】本発明の他の実施態様によるガイド装置の縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ　線断面図である。
【図５】図４の一部拡大図である。
【図６】図５の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１：　ガイド装置
２：　ガイド軸
２ａ：　平面部
２０：　石英ガラスプレート
３：　コラム
３ａ：　平面部
３０：　石英ガラスプレート
４：　ローラベアリング
４０ａ：　保持孔
４２：　ローラ
１０１：　ガイド装置
１０２：　ガイド軸
１０２ａ：　平面部
１２０：　石英ガラスプレート
１０３：　コラム
１０３ａ：　平面部
１１０：　ニードルローラベアリング
１１１：　外輪
１１２：　ニードルローラ
１１３：　支軸

Claims

断面多角形状のガイド軸と、非磁性体材料からなり、前記ガイド軸に外挿するコラムとを備え、前記コラムを前記ガイド軸に対して軸方向移動自在に支持するガイド装置において、
非磁性体材料から構成されるとともに、前記ガイド軸の外周面上を軸方向に転動し得る各々円柱状の複数の転動体が設けられており、
前記転動体の外周面の母線が接触する前記ガイド軸の転動面が、前記転動体の前記母線に沿いつつ前記ガイド軸の軸方向に延びる石英ガラスから構成されている、
ことを特徴とするガイド装置。
請求項１において、
前記ガイド軸の前記転動面に石英ガラス製のプレートが固着されている、
ことを特徴とするガイド装置。
請求項１において、
前記ガイド軸自体が石英ガラスから構成されている、
ことを特徴とするガイド装置。
断面多角形状のガイド軸とこれに外挿するコラムとを備え、前記コラムを前記ガイド軸に対して軸方向移動自在に支持するガイド装置において、
非磁性体材料から構成されるとともに、前記ガイド軸の外周面上を軸方向に転動し得る各々円柱状の複数の転動体が設けられており、
前記転動体の外周面の母線が接触する前記ガイド軸の転動面が、前記転動体の前記母線に沿いつつ前記ガイド軸の軸方向に延びるセラミック製または超硬製のプレートから構成されている、
ことを特徴とするガイド装置。
請求項４において、
前記超硬製のプレートが多孔性を有している、
ことを特徴とするガイド装置。
請求項１または４において、
前記ガイド軸および前記コラムの間には、非磁性体材料から構成されかつ複数の保持孔を有する、断面多角形状の薄肉の筒状リテーナが介装されており、前記各転動体が前記各保持孔に各々回転自在に保持されている、
ことを特徴とするガイド装置。
請求項１または４において、
前記コラムには、非磁性体材料から構成されかつ前記各転動体にそれぞれ対応する複数の支軸が設けられており、前記各転動体が、前記各支軸を介して前記コラムにそれぞれ回転自在に支持されている、
ことを特徴とするガイド装置。
請求項７において、
前記ガイド軸が、複数の平面部からなる断面多角形状の外周面を有し、
前記コラムが、前記ガイド軸の前記各平面部に対応する複数の平面部からなる断面多角形状の貫通穴を有しており、
前記各転動体が、前記コラムの前記貫通穴の隅部において、前記貫通穴に形成された一対のポケット穴に収容されており、前記ポケット穴の内部に配設された支軸が前記転動体を挿通するとともに、前記支軸の回りに配設された多数のニードルローラを介して、前記転動体が前記支軸の回りを回転自在になっている、
ことを特徴とするガイド装置。
請求項８において、
前記貫通穴の前記隅部において前記一対のポケット穴に収容された前記各転動体の外周面の母線が互いに直交している、
ことを特徴とするガイド装置。
請求項８において、
前記貫通穴の前記隅部において前記一対のポケット穴に収容された前記各転動体の外周面の母線が互いに平行に配置されている、
ことを特徴とするガイド装置。
請求項１ないし１０のいずれかにおいて、
前記ガイド装置が、電子顕微鏡用または半導体製造装置のＸ−Ｙテーブル用のガイド装置である、
ことを特徴とするガイド装置。