JP2006063391A

JP2006063391A - 皮膜形成用ワーク保持装置

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Publication number: JP2006063391A
Application number: JP2004247400A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Urabe; 満浦辺
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: JP4234652B2

Abstract

【課題】ワークの大きさに応じてワークの自転の軸間距離をより小さくし、且つワークの公転の軌道径をより大きくすることができ、一度にＰＶＤ処理できるワークの数をより多くすることができる皮膜形成用ワーク保持装置の提供。
【解決手段】回転不能の中央歯車１１に同軸的に、回転可能なテーブル１２が設けられ、テーブル１２の周縁部にはガイド部１２Ｂが設けられている。ガイド部１２Ｂと中央歯車１１との間には、ギヤユニット２０が設けられており、ギヤユニット２０の１次遊星ギヤ２１は中央歯車１１に噛合し、２次遊星ギヤ２２は１次遊星ギヤ２１に噛合する。ワークたるピストンリング２は２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａと一体に回転する載置台に載置される。回転軸２２Ａにはスペーサ２３が設けられ、スペーサ２３はガイド部１２Ｂに当接するとともに、スペーサ２３どうしが互いに当接する。
【選択図】図１

Description

本発明は皮膜形成用ワーク保持装置に関し、特に、ピストンリング等の外周表面に均一にＰＶＤ皮膜等を生成するための皮膜形成用ワーク保持装置に関する。

皮膜形成用ワーク保持装置を用いてＰＶＤ処理を行うことによりピストンリング等のワークの外周表面にＰＶＤ皮膜を生成する際には、当該ＰＶＤ皮膜をワークの外周表面全体に均一に生成するために、ワークの外周表面全体に均一にＰＶＤ処理を行う必要がある。そこで、従来より、皮膜形成用ワーク保持装置の、ピストンリング等のワークを載置するための載置台は、自転しながら中央に配置された太陽歯車の周囲を公転するように構成されており、皮膜形成用ワーク保持装置に対向配置されたイオン源から、イオン化された蒸発物質を均一に照射することができるように構成されている。

特公平７−９４７１１号公報には、この構成の皮膜形成用ワーク保持装置が記載されている。皮膜形成用ワーク保持装置は、回転不能な太陽歯車と、ワーク載置台をなす円形のホルダ保持ディスクと、ホルダ保持ディスクを支承するための回転体と、回転体に固定された歯車と、ワークと一体回転可能なピニオンとを備えている。

回転体は、太陽歯車に同軸的に配置されており、太陽歯車と同軸的に回転可能である。ホルダ保持ディスクは歯車により構成されており、回転体上においてその周方向に等間隔で複数配置されており、回転体に対して回転可能であり、太陽歯車に噛合している。従って、太陽歯車に同軸的に回転体が回転すると、ホルダ保持ディスクは、あたかも太陽歯車の回りを転がるように自転することで遊星運動するように構成されている。

歯車は、ホルダ保持ディスクと同軸的に設けられている。ピニオンは、ホルダ保持ディスク上の周方向に等間隔で複数配置されて、その軸がホルダ保持ディスクを貫通することによりホルダ保持ディスクに回転可能に支承されており、歯車に噛合している。歯車は前述のように回転体に固定されているため、回転体が太陽歯車に同軸的に回転すると、前述のようにホルダ保持ディスクが回転し、これに伴いピニオンがホルダ保持ディスクと一体にホルダ保持ディスクの回転軸を中心として公転する。このときピニオンは、回転体に対して回転不能な歯車と噛合しているためワークと一体で自転する。

皮膜形成用ワーク保持装置から離間した位置には、ワークの外周表面に向けてイオン化された蒸発物質を照射するためのイオン源が設けられている。ワークは、太陽歯車の周囲を公転しながら自転するため、イオン源からの蒸発物質は、ワーク外周表面に均一に照射されるように構成されている。
特公平７−９４７１１号公報（２〜３頁、図２、図３）

上述した従来の皮膜形成用ワーク保持装置では、ワーク載置台をなす円形のホルダ保持ディスク上には、複数のワークを載置することができ、一度に複数のワークをＰＶＤ処理することができる。しかし、ホルダ保持ディスク上で回転するワークの回転軸の位置は、ピニオンの回転軸の位置と一致しており、ピニオンの回転軸はホルダ保持ディスクを貫通していることからワークの大きさに応じて任意にワークの自転の軸の位置を変えることはできなかった。

また、ワークが小さい場合には、ワークの自転の軸間の距離を小さくできれば、ホルダ保持ディスク上により多くのワークを載置させることができ、一度にＰＶＤ処理することができるワークの数をより多くすることができる。しかし、自転の軸の位置を変えることはできないため自転軸間の距離を小さくすることはできず、ワーク間の隙間が大きくなってしまうことを余儀なくされていた。

また、ワークの回転は、ホルダ保持ディスクと同軸的に設けられた歯車の周囲を公転するピニオンの遊星運動によるものであり、太陽歯車の周囲を公転する公転の軌道径を大きくすることができれば、より多くのワークをホルダ保持ディスク上に載置することができるようになる。しかし、上述のようにワークの回転軸の位置をホルダ保持ディスク上で変えることができないため、公転の軌道径をワークの大きさに応じて任意に大きくすることはできなかった。

従って、上述の従来の皮膜形成用ワーク保持装置では、一度にＰＶＤ処理できるワークの数は、ワークの大きさに因らず一定であり、ワークの大きさに応じて皮膜形成用ワーク保持装置の処理能力を最大限に高めることはできなかった。

そこで本発明は、ワークの大きさに応じてワークの自転の軸間距離をより小さくし、且つワークの公転の軌道径をより大きくすることができ、一度にＰＶＤ処理できるワークの数をより多くすることができる皮膜形成用ワーク保持装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、回転不能に固定された中央歯車と、該中央歯車と同心に配置され、軸心を中心に回転駆動され、該中央歯車を取り囲む内周円形のガイド部を備えるテーブルと、該中央歯車と該ガイド部との間に配置された複数のギヤユニットと、該複数のギヤユニットにそれぞれ着脱可能に設けられ、該ガイド部にガイドされ、少なくとも該テーブルの周方向に関して第１の幅を有する複数の第１スペーサと、第１の幅よりも大きい第２の幅を有する複数の第２スペーサと、それぞれの該ギヤユニットに設けられワークを載置する載置台とを備え、それぞれの該ギヤユニットは、支持部材と、該支持部材に支持され該中央歯車に噛合して自己の軸心を中心に回転可能な１次遊星ギヤと、該１次遊星ギヤと噛合する２次遊星ギヤと、該支持部材に対して回転可能に支持され該２次遊星ギヤと一体回転可能な支持軸とを有し、該載置台は該支持軸に同軸に着脱可能にかつ該支持軸に対して回転不能に設けられて、該中央歯車の周りを公転しながら該支持軸と共に該支持軸の軸心を中心に回転し、該複数のスペーサは、該支持軸に対して同軸に着脱可能に設けられるともに、隣合う該ギヤユニットの該支持軸に装着されている状態で、該テーブルの回転により隣り合う該スペーサは互いに当接可能であり、装着された該スペーサの幅に応じて、隣り合う支持軸間の距離が変更可能となる皮膜形成用ワーク保持装置を提供している。

ここで、該中央歯車に同軸に第１ボスが一体に設けられ、該１次遊星ギヤと同軸に該第１ボスと当接する第２ボスが一体に設けられて、該中央歯車と該１次遊星ギヤとの過度の噛合を規制することすることが好ましい。

また、該複数の第１スペーサ及び第２スペーサは、円形であるのが好ましい。又は、該複数の第１スペーサ及び第２スペーサはそれぞれ、対向する２辺が該テーブルの半径方向に延びる一対の直線辺部と、該直線辺部の外端同士をつなぎ該ガイド部の曲率に合致する外周側湾曲辺部と、該直線辺部の内端同士をつなぎ、該外周側湾曲辺部より短い内周側湾曲辺部とを有して４辺からなる略扇形形状をなしているのが好ましい。

また、本発明は、軸心を中心に回転駆動される中央歯車と、該中央歯車と同心にかつ回転不能に配置され、該中央歯車を取り囲む内周円形のガイド部を備えるテーブルと、該中央歯車と該ガイド部との間に配置された複数のギヤユニットと、該複数のギヤユニットにそれぞれ着脱可能に設けられ、該ガイド部にガイドされ、少なくとも該テーブルの周方向に関して第１の幅を有する複数の第１スペーサと、第１の幅よりも大きい第２の幅を有する複数の第２スペーサと、該ギヤユニットの少なくとも１つを該中央歯車の回転方向と反対方向に付勢する付勢手段と、それぞれの該ギヤユニットに設けられワークを載置する載置台と、を備え、それぞれの該ギヤユニットは、支持部材と、支持部材に支持され該中央歯車に噛合して自己の軸心を中心に回転可能な１次遊星ギヤと、該１次遊星ギヤと噛合する２次遊星ギヤと、該支持部材に対して回転可能に支持され該２次遊星ギヤと一体回転可能な支持軸とを有し、該載置台は該支持軸に同軸に着脱可能にかつ該支持軸に対して回転不能に設けられて、該中央歯車の周りを公転しながら該支持軸と共に該支持軸の軸心を中心に回転し、該付勢手段は該支持軸を付勢し、該複数のスペーサは、該支持軸に対して同軸に着脱可能に設けられるともに、隣合う該ギヤユニットの該支持軸に装着されている状態で、該付勢手段の付勢により隣り合う該スペーサは互いに当接可能であり、装着された該スペーサの幅に応じて、隣り合う該支持軸間の距離が変更可能とする皮膜形成用ワーク保持装置を提供している。

請求項１記載の皮膜形成用ワーク保持装置によれば、載置台の公転軌道は、スペーサとガイド部との当接により規定され、テーブルの回転によりなされる。また載置台の自転は、テーブルの回転と、中央歯車と１次遊星ギヤとの噛合と、１次遊星ギヤと２次遊星ギヤとの噛合とによりなされる。そしてＰＶＤ皮膜を形成すべきワークのサイズが小さいときは、第１の幅を有する第１スペーサをそれぞれの支持軸に装着することにより、隣り合う支持軸間の距離を小さく設定できる。従ってテーブル上の限定された領域内において、載置台を密に配置することができ、結果的にワークを密に配置することができる。また、ＰＶＤ皮膜を形成すべきワークのサイズが大きいときは、第２の幅を有する第２スペーサをそれぞれの支持軸に装着することにより、支持軸間の距離を大きく設定できる。よって、大きなサイズのワークであっても互いに干渉することなく載置台をそれぞれ支持軸に互いに干渉することなく固定できる。また、第１の幅を有する第１スペーサと第２の幅を有する第２スペーサを混在させて、互いに当接させることにより、サイズの異なる複数のワークに同時にＰＶＤ皮膜を形成することができる。

また、スペーサは、中央歯車を取り囲む内周円形のガイド部にガイドされるため、ワークの外周面表面位置をスペーサの周縁部近傍の位置、即ち、テーブルのガイド部近傍の位置に維持することができ、ワークの最外周位置の変化、即ち、イオン源とワークとの間の距離の変化を少なくすることができ、一度にＰＶＤ処理される複数のワークの大きさが互いに異なっている場合であっても、それぞれのワークの外周表面に生成される皮膜の質の変化を少なくすることができる。

請求項２記載の皮膜形成用ワーク保持装置によれば、第１ボスと第２ボスとが互いに当接して、中央歯車と１次遊星ギヤとの過度の噛合を規制しているので、１次遊星ギヤが過度に中央歯車に噛み込んで回転が停止してしまうことが防止できる。

請求項３記載の皮膜形成用ワーク保持装置によれば、第１スペーサ及び第２スペーサは円形であるので、製造が容易である。

請求項４記載の皮膜形成用ワーク保持装置によれば、複数の第１スペーサ及び第２スペーサはそれぞれ、対向する２辺が該テーブルの半径方向に延びる一対の直線辺部と、直線辺部の外端同士をつなぎガイド部の曲率に合致する外周側湾曲辺部と、直線辺部の内端同士をつなぎ、外周側湾曲辺部より短い内周側湾曲辺部とを有して４辺からなる略扇形形状をなしているので、隣り合うスペーサの直線辺部同士を当接させて、スペーサ自体を自転不能とすることができる。一般に被膜材料はワークのみならず、ワーク保持装置にも付着するが、少なくともスペーサとそれより下側のワーク保持装置部分に対して被膜材料の付着を防止する目的で、スペーサと載置台との間に複数のカバーを設ける場合に、スペーサ自体が自転しないために、それぞれのカバーはそれぞれのスペーサに容易に固定できる。

請求項５記載の皮膜形成用ワーク保持装置によれば、載置台の公転軌道は、スペーサとガイド部との当接により規定され、付勢手段の付勢によりなされる。また載置台の自転は、中央歯車の回転と、中央歯車と１次遊星ギヤとの噛合と、１次遊星ギヤと２次遊星ギヤとの噛合とによりなされる。そして請求項１記載の皮膜形成用ワーク保持装置と同様に、ＰＶＤ皮膜を形成すべきワークのサイズが小さいときは、第１の幅を有する第１スペーサをそれぞれの支持軸に装着することにより、隣り合う支持軸間の距離を小さく設定できる。従ってテーブル上の限定された領域内において、載置台を密に配置することができ、結果的にワークを密に配置することができる。また、ＰＶＤ皮膜を形成すべきワークのサイズが大きいときは、第２の幅を有する第２スペーサをそれぞれの支持軸に装着することにより、支持軸間の距離を大きく設定できる。よって、大きなサイズのワークであっても互いに干渉することなく載置台をそれぞれ支持軸に互いに干渉することなく固定できる。また、第１の幅を有する第１スペーサと第２の幅を有する第２スペーサを混在させて、互いに当接させることにより、サイズの異なる複数のワークに同時にＰＶＤ皮膜を形成することができる。

本発明の実施の形態による皮膜形成用ワーク保持装置について図１乃至図３に基づき説明する。皮膜形成用ワーク保持装置１はＰＶＤ皮膜をワークたるピストンリング２（図２）の外周表面に生成するための装置であり、イオン化された蒸発物質を照射する図示せぬイオン源に所定の距離を隔てて対向配置されており、図１又は図２に示されるように、太陽歯車をなす中央歯車１１と、テーブル１２と、ギヤユニット２０とを備えている。また、ＰＶＤ皮膜としては、例えば、イオンプレーティングや真空蒸着やスパッタ等の皮膜が挙げられる。

中央歯車１１は、図示せぬイオン源が固定されている図示せぬ装置本体に対して回転不能である。中央歯車１１の径は、後述の１次遊星ギヤ２１、２次遊星ギヤ２２のいずれよりも遥かに大きく、後述のテーブル１２に対向する中央歯車１１の図２における下側には、中央歯車１１の全周に渡って中央歯車１１の周縁部から半径方向外方に突出して全体として円形状をなす第１ボス１１Ａ（図２）が、中央歯車１１と一体且つ同軸的に設けられている。なお、図１、図３では、説明の便宜上、中央歯車１１、１次遊星ギヤ２１、２次遊星ギヤ２２については円で簡略化して表している。

テーブル１２は略円形の板状をなし、中央歯車１１と同心の位置関係で配置されている。図２に示されるように、テーブル１２の軸心位置には貫通孔１２ａが形成されており、貫通孔１２ａには軸受１２Ａが設けられている。また、貫通孔１２ａには中央歯車１１に対して回転不能な中央歯車１１の軸１１Ｂが貫通しており、テーブル１２は、軸受１２Ａを介して中央歯車１１の軸１１Ｂに、当該軸１１Ｂを中心として回転可能に支承されている。中央歯車１１はテーブル１２の上面側、即ち、図２の上方側に位置している。テーブル１２の周囲には、テーブル１２の周囲を取囲むようにしてガイド部１２Ｂが設けられている。ガイド部１２Ｂは、テーブル１２の周縁部からテーブル１２の軸方向へ延出する壁部からなり、テーブル１２の全周に渡って設けられ、内周が円形をなす。テーブル１２の上面には支持部材案内溝１２ｂが形成されている。支持部材案内溝１２ｂは、テーブル１２の上面上において中央歯車１１と同軸的に中央歯車１１よりも径の大きい円を描くように形成されており、後述の支持部材２５を貫通する回転軸２１Ａの突出部２１Ｃが係合可能である。

テーブル１２の外周には、全周に渡ってギヤ１２Ｃ（図２）が設けられており、ギヤ１２Ｃは、図示せぬモータの出力軸３１の一端に設けられた歯車３２に噛合している。テーブル１２は、図示せぬモータが駆動することにより、中央歯車１１の軸心を中心として図１の時計方向に回転するように構成されている。図示せぬイオン源は、テーブル１２の半径方向外方に所定の距離だけ離間した位置に、テーブル１２に向けて配置されている。

ギヤユニット２０は、図１に示されるように、中央歯車１１とテーブル１２のガイド部１２Ｂとの間に複数配置されており、１次遊星ギヤ２１と、２次遊星ギヤ２２と、スペーサ２３と、載置台２４（図２）とを備えている。なお、図１においてはギヤユニット２０は５つ現れているが、図示を省略した図１の左側の部分においても、中央歯車１１とガイド部１２Ｂとの間に隙間なく密に設けられている。

１次遊星ギヤ２１と２次遊星ギヤ２２は、テーブル１２の軸方向から見て略楕円形状をなす支持部材２５（図２）の、図２に示される上面側にそれぞれ設けられており、支持部材２５の一端部と他端部とにおいてテーブル１２の軸方向に貫通する貫通孔２５ａ、２５ｂにそれぞれ挿嵌された回転軸２１Ａ、２２Ａを中心に、回転可能に支承されている。１次遊星ギヤ２１と２次遊星ギヤ２２とは互いに噛合し合い、１次遊星ギヤ２１は、自己の軸心を中心として回転可能である。図２に示されるように、テーブル１２に対向する支持部材２５の下面はテーブル１２に当接しており、テーブル１２に対して摺動可能である。

１次遊星ギヤ２１の回転軸２１Ａは、支持部材２５の貫通孔２５ａに圧入されており、支持部材２５に対して回転不能である。１次遊星ギヤ２１の軸心位置には貫通孔２１ａが形成されており、貫通孔２１ａ内には軸受２１Ｂが設けられ、また、回転軸２１Ａが貫通している。軸受２１Ｂを介して１次遊星ギヤ２１は回転軸２１Ａに対して回転可能に構成されている。

２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａが挿嵌されている支持部材２５の貫通孔２５ｂ内には軸受２５Ａが設けられており、また、回転軸２２Ａが貫通している。軸受２５Ａを介して２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａは支持部材２５に対して回転可能である。２次遊星ギヤ２２の軸心位置には貫通孔２２ａが形成されており、回転軸２２Ａは貫通孔２２ａに圧入されて２次遊星ギヤ２２を貫通し、回転軸２２Ａに対して２次遊星ギヤ２２は回転不能である。

１次遊星ギヤ２１は２次遊星ギヤ２２よりも小径のギヤからなり、１次遊星ギヤ２１を支承する回転軸２１Ａは、１次遊星ギヤ２１が支承されている支持部材２５の、図２における上面側に対する下面側から突出しており、当該突出している部分は突出部２１Ｃをなす。突出部２１Ｃは、支持部材案内溝１２ｂに係合して案内されることにより、１次遊星ギヤ２１の回転軸２１Ａの位置を、常に中央歯車１１の軸１１Ｂから所定の半径の円の位置に維持することができる。このため、常に１次遊星ギヤ２１を中央歯車１１に噛合させた状態に維持させておくことができる。支持部材２５は、１次遊星ギヤ２１の回転軸２１Ａを中心としてテーブル１２の上面上で振り子状に揺動可能である。

テーブル１２に対向する１次遊星ギヤ２１の図２における下側には、１次遊星ギヤ２１の全周に渡って１次遊星ギヤ２１の周縁部から半径方向内方に位置する第２ボス２１Ｄが設けられている。第２ボス２１Ｄは全体として円形状をなし、１次遊星ギヤ２１と一体且つ同軸的に設けられている。１次遊星ギヤ２１の第２ボス２１Ｄは中央歯車１１の第１ボス１１Ａと当接可能であり、中央歯車１１が１次遊星ギヤ２１と噛合しているときに第１ボス１１Ａと第２ボス２１Ｄとが当接することにより、過度の噛合を規制し過度のバックラッシュを防止することができる。このため、１次遊星ギヤ２１が回転不能の状態となって１次遊星ギヤ２１又は中央歯車１１の歯のカケを防止することができる。

支持部材２５を貫通している２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａの一端に対する他端部２２Ｂは、その軸方向に垂直な面で切った断面が多角形状をなしており、当該他端部２２Ｂには載置台２４が設けられている。２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａは載置台２４の支持軸をなし、載置台２４は当該支持軸に同軸的な位置関係をなす。載置台２４は、略円盤形状をなす底部２４Ａと、底部２４Ａからその軸心方向に同軸的に延出する円筒状部２４Ｂとを備えている。底部２４Ａの軸心位置には、底部２４Ａの軸方向に垂直に切った断面が、２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａの他端部２２Ｂの多角形状と一致する形状をなす凹部２４ａが形成されている。凹部２４ａには、２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａの他端部２２Ｂが嵌合可能であり、また、回転軸２２Ａの他端部２２Ｂは凹部２４ａから取外し可能である。

他端部２２Ｂが凹部２４ａに嵌合した状態で２次遊星ギヤ２２が回転することにより、２次遊星ギヤ２２と２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａと載置台２４の底部２４Ａとが一体で、２次遊星ギヤ２２の軸心を中心に回転する。他端部２２Ｂが凹部２４ａから外された状態のときに、後述のスペーサ２３を２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａから着脱可能に構成されている。

載置台２４の底部２４Ａの周縁部は、底部２４Ａの軸方向に肉厚の薄い薄肉部２４Ｃとなっている。薄肉部２４Ｃの形状は円筒状部２４Ｂの一端の形状に一致しており、円筒状部２４Ｂの一端が薄肉部２４Ｃに嵌合することにより載置台２４と円筒状部２４Ｂが同軸的に一体となるように構成されている。円筒状部２４Ｂの外周には、図２に示されるように、ＰＶＤ処理されるワークたる複数のピストンリング２が円筒状部２４Ｂと同軸的に、円筒状部２４Ｂの軸方向に積層された状態で環装されて最置台に載置される。円筒状部２４Ｂの外周へのピストンリング２の環装に際しては、ピストンリング２の合口が広げられてピストンリング２の内周面側に円筒状部２４Ｂが挿通されて環装が行われる。

スペーサ２３は、２次遊星ギヤ２２と載置台２４の底部２４Ａとの間に延びる回転軸２２Ａの位置に設けられている。スペーサ２３は円盤形状をなし、複数のギヤユニット２０にそれぞれ１つずつ設けられている。スペーサ２３は、図１に示されるような大径のスペーサ２３−１と、図２、図３に示されるような小径のスペーサ２３−２との２種類が用意されており、小径のスペーサ２３−２は第１の直径を有し、大径のスペーサ２３−１は第１の直径よりも大きい第２の直径を有する。いずれのスペーサ２３−１、２３−２も複数のギヤユニット２０それぞれに対して１つずつ用意されており、大径のスペーサ２３−１と小径のスペーサ２３−２とのいずれか一方のみをギヤユニット２０に装着することができるように構成されている。

大径のスペーサ２３−１は、ＰＶＤ処理されるワークたるピストンリング２の径が、当該大径のスペーサ２３−１の径と略同一の場合にギヤユニット２０に装着される。小径のスペーサ２３−２は、ピストンリング２の径が当該小径のスペーサ２３−２の径と略同一の場合にギヤユニット２０に装着される。小径のスペーサ２３−２の直径は第１の直径に相当し、大径のスペーサ２３−１の直径は第２の直径に相当する。

図２に示されるように、スペーサ２３の軸心位置にはそれぞれ貫通孔２３ａが形成されており、貫通孔２３ａ内には軸受２３Ａが設けられ、また、２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａが貫通している。スペーサ２３は、軸受２３Ａを介して２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａに回転可能に支承されており、スペーサ２３の周縁部はテーブル１２のガイド部１２Ｂに当接可能である。図示せぬモータが駆動することによりテーブル１２が回転しているときには、ガイド部１２Ｂの周縁部がテーブル１２のガイド部１２Ｂに当接して、スペーサ２３はテーブル１２のガイド部１２Ｂにガイドされるように構成されている。

軸受２３Ａと貫通孔２３ａを画成するスペーサ２３の部分との間は、５０μｍ程度のプラス公差のクリアランスで緩みばめされているため、軸受２３Ａからスペーサ２３を容易に取外すことができる。一方、軸受２３Ａと２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａとの間は、圧入によりマイナス公差で締まりばめされているため、２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａから軸受２３Ａは簡単には外れないようになっている。

図示せぬモータが駆動してテーブル１２が図１の時計方向に回転すると、テーブル１２とギヤユニット２０の支持部材２５との摺動により、ギヤユニット２０が１次遊星ギヤ２１の回転軸２１Ａを中心として時計方向に揺動し、スペーサ２３の周縁部がテーブル１２のガイド部１２Ｂの内周面に当接する。この状態でテーブル１２が回転し続けると、スペーサ２３の周縁部はガイド部１２Ｂの内周面に対して摺動せず、また、スペーサ２３は２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａを中心に回転せずに、ガイド部１２Ｂとともに一体となって中央歯車１１の周囲を公転する。スペーサ２３の公転に伴い、スペーサ２３が設けられているギヤユニット２０は中央歯車１１の周囲を公転する。

このとき、中央歯車１１に噛合する１次遊星ギヤ２１は、中央歯車１１の周りを公転しながら自転し、同様に、１次遊星ギヤ２１に噛合する２次遊星ギヤ２２は、中央歯車１１の周りを公転しながら自転する。これに伴い、ピストンリング２が載置されている載置台２４の支持軸をなす２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａも回転し、載置台２４は、中央歯車１１の周りを公転しながら支持軸と共に支持軸の軸心を中心に回転する。このため、図示せぬイオン源からのイオン化された蒸発物質の照射を、載置台２４に載置されたワークたるピストンリング２の外周面に均一に行うことができる。

テーブル１２が回転し続けると、各ギヤユニット２０間の距離は互いに狭められてゆき、各スペーサ２３の周縁部は互いに当接し、図１に示されるように、中央歯車１１とテーブル１２のガイド部１２Ｂとの間にギヤユニット２０が密に配置された状態となる。

ワークたるピストンリング２の径が小さい場合には、大径のスペーサ２３−１の代わりに小径のスペーサ２３−２を用いられるが、この場合であっても図３に示されるように、中央歯車１１とテーブル１２のガイド部１２Ｂとの間にギヤユニット２０が密に配置され、従って載置台２４が密に配置された状態となり、この結果として、載置台２４に載置されたピストンリング２が密に配置される。

テーブル１２のガイド部１２Ｂに当接するスペーサ２３によって載置台２４の支持軸間の距離を規定するようにしたため、ピストンリング２が載置されている載置台２４の支持軸をなす２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａの、中央歯車１１の周囲を公転する際の公転軌道径を、スペーサ２３がテーブル１２のガイド部１２Ｂの内周面に当接することで決定することができる。また、テーブル１２上における、ワークたるピストンリング２を載置するための載置台２４の数も、スペーサ２３により決定することができる。

このため、ギヤユニット２０に装着されたスペーサ２３の直径に応じて、隣り合う支持軸間の距離を変更可能とすることができる。この結果、ピストンリング２の直径に応じたスペーサ２３をギヤユニット２０に装着することにより、ピストンリング２の直径に応じた半径が最大の公転軌跡を規定することができ、且つ、載置されているピストンリング２の軸心及び載置台２４の支持軸に一致する２次遊星ギヤ２２の回転軸２２Ａどうしの距離を最小にすることができ、一度にＰＶＤ処理することができるピストンリング２数を、ピストンリング２の直径に応じた最大数とすることができる。また、大きな径のピストンリングであっても、回転している最中に互いに干渉することなく載置台２４をそれぞれ支持軸に互いに干渉することなく固定することができる。

図４はスペーサの変形例を示す説明図である。上述した実施の形態ではスペーサ２３−１、２３−２は円形形状であるが、変形例では略扇形形状をしている。具体的には、スペーサ１２３−１はテーブル１２の周方向に関して幅が大きく、スペーサ１２３−２は、スペーサ１２３−１よりも幅が小さい。それぞれのスペーサは、対向する２辺がテーブル１２の半径方向に延びる一対の直線辺部１２３ａ、１２３ｂと、直線辺部１２３ａ、１２３ｂの外端同士をつなぎガイド部１２Ｂの曲率に合致する外周側湾曲辺部１２３ｃと、直線辺部１２３ａ、１２３ｂの内端同士をつなぎ、外周側湾曲辺部１２３ｃより短い内周側湾曲辺部１２３ｄとを有して４辺からなる略扇形形状をなしている。これらスペーサはそれぞれ回転軸２２Ａに接続される。なお「テーブル１２の周方向に関する幅」とは、スペーサ同士がテーブル周方向に当接配置されている状態で、隣り合う回転軸２２Ａのテーブル周方向における距離を規定する幅である。

かかる構成によれば、スペーサ１２３−１、１２３−２の外周側湾曲辺部１２３ｃが、ガイド部１２Ｂに沿って配列され、隣り合うスペーサの直線辺部同士（例えば１２３ａと１２３ｂ）とを互いに当接させて、スペーサ自体を自転不能とすることができる。一般に被膜材料はワークのみならず、ワーク保持装置にも付着するが、少なくともスペーサ１２３−１、１２３−２とそれより下側のワーク保持装置に対して被膜材料の付着を防止する目的で、スペーサ１２３と載置台２４との間に複数の図示せぬカバーを設ける場合に、スペーサ自体が自転しないために、それぞれのカバーはそれぞれのスペーサに容易に固定することができる。

本発明による皮膜形成用ワーク保持装置は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば本実施の形態では、中央歯車１１は回転せずにテーブル１２が回転したが、テーブルを回転不能として中央歯車が回転するようにしてもよい。

この場合には、複数のギヤユニットのうちの少なくとも１つの支持軸を、中央歯車の回転方向と反対方向に付勢する付勢手段を設けるようにして、中央歯車の回転方向に対して相対的にギヤユニットを公転させるようにする。更に、ギヤユニットがテーブル上の一定の位置に止まった状態とならないようにするため、中央歯車の回転速度とギヤユニットの公転速度とが異なる値となるようにする。

また、第１の実施の形態では、すべてのギヤユニット２０に小径のスペーサ２３−２又は大径のスペーサ２３−１を装着したが、所定のギヤユニット２０に小径のスペーサ２３−２を装着させ、残りのギヤユニット２０には大径のギヤユニット２０を装着させるようにして混在させてもよい。また、スペーサは第１スペーサと第２スペーサの２種類に限定されず、テーブルの周方向において互いに幅の異なる３種以上のスペーサを用意して、それらを適宜選択する。ワークたるピストンリングの径が様々である場合には、それらに応じた幅のスペーサを用意して、それぞれギヤユニット２０に装着させるようにしてもよい。

このようにすることによって、サイズの異なる複数のピストンリングに同時にＰＶＤ皮膜を形成することができる。また、スペーサは、中央歯車を取り囲む内周円形のガイド部１２Ｂにガイドされるため、ピストンリングの最外周位置の変化、即ち、イオン源とピストンリングとの間の距離の変化を少なくすることができ、一度にＰＶＤ処理される複数のピストンリングの大きさが互いに異なっている場合であっても、それぞれのピストンリングの外周表面に生成される皮膜の質の変化を少なくすることができる。

また、皮膜形成用ワーク保持装置１は、ＰＶＤ皮膜をワークたるピストンリングの外周表面に生成するための装置であったが、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）成膜用の装置であってもよい。

本発明は、皮膜形成用ワーク保持装置の分野であって、特に、ＰＶＤ皮膜やダイヤモンドライクカーボン皮膜を生成するための皮膜形成用ワーク保持装置の分野において極めて有用である。

本発明の実施の形態による皮膜形成用ワーク保持装置において、大径のスペーサがギヤユニットに装着された状態を示す部分断面平面図。本発明の実施の形態による皮膜形成用ワーク保持装置を示す要部断面図。本発明の実施の形態による皮膜形成用ワーク保持装置において、小径のスペーサがギヤユニットに装着された状態を示す部分断面平面図。スペーサの変更例を示す説明図。

符号の説明

１皮膜形成用ワーク保持装置
２ピストンリング
１１中央歯車
１１Ａ第１ボス
１２テーブル
１２Ｂガイド部
２０ギヤユニット
２１１次遊星ギヤ
２１Ｄ第２ボス
２２２次遊星ギヤ
２３、１２３スペーサ
２３−１大径のスペーサ
２３−２小径のスペーサ
１２３−１大幅のスペーサ
１２３−２小幅のスペーサ
２４載置台
２５支持部材

Claims

回転不能に固定された中央歯車と、
該中央歯車と同心に配置され、軸心を中心に回転駆動され、該中央歯車を取り囲む内周円形のガイド部を備えるテーブルと、
該中央歯車と該ガイド部との間に配置された複数のギヤユニットと、
該複数のギヤユニットにそれぞれ着脱可能に設けられ、該ガイド部にガイドされ、少なくとも該テーブルの周方向に関して第１の幅を有する複数の第１スペーサと、第１の幅よりも大きい第２の幅を有する複数の第２スペーサと、
それぞれの該ギヤユニットに設けられワークを載置する載置台とを備え、
それぞれの該ギヤユニットは、支持部材と、該支持部材に支持され該中央歯車に噛合して自己の軸心を中心に回転可能な１次遊星ギヤと、該１次遊星ギヤと噛合する２次遊星ギヤと、該支持部材に対して回転可能に支持され該２次遊星ギヤと一体回転可能な支持軸とを有し、
該載置台は該支持軸に同軸に着脱可能にかつ該支持軸に対して回転不能に設けられて、該中央歯車の周りを公転しながら該支持軸と共に該支持軸の軸心を中心に回転し、
該複数のスペーサは、該支持軸に対して同軸に着脱可能に設けられるともに、隣合う該ギヤユニットの該支持軸に装着されている状態で、該テーブルの回転により隣り合う該スペーサは互いに当接可能であり、装着された該スペーサの幅に応じて、隣り合う支持軸間の距離が変更可能となることを特徴とする皮膜形成用ワーク保持装置。
該中央歯車に同軸に第１ボスが一体に設けられ、該１次遊星ギヤと同軸に該第１ボスと当接する第２ボスが一体に設けられて、該中央歯車と該１次遊星ギヤとの過度の噛合を規制することを特徴とする請求項１記載の皮膜形成用ワーク保持装置。
該複数の第１スペーサ及び第２スペーサは、円形であることを特徴とする請求項１乃至２記載の被膜形成用ワーク保持装置。
該複数の第１スペーサ及び第２スペーサはそれぞれ、対向する２辺が該テーブルの半径方向に延びる一対の直線辺部と、該直線辺部の外端同士をつなぎ該ガイド部の曲率に合致する外周側湾曲辺部と、該直線辺部の内端同士をつなぎ、該外周側湾曲辺部より短い内周側湾曲辺部とを有して４辺からなる略扇形形状をなしていることを特徴とする請求項１乃至２記載の被膜形成用ワーク保持装置。
軸心を中心に回転駆動される中央歯車と、
該中央歯車と同心にかつ回転不能に配置され、該中央歯車を取り囲む内周円形のガイド部を備えるテーブルと、
該中央歯車と該ガイド部との間に配置された複数のギヤユニットと、
該複数のギヤユニットにそれぞれ着脱可能に設けられ、該ガイド部にガイドされ、少なくとも該テーブルの周方向に関して第１の幅を有する複数の第１スペーサと、第１の幅よりも大きい第２の幅を有する複数の第２スペーサと、
該ギヤユニットの少なくとも１つを該中央歯車の回転方向と反対方向に付勢する付勢手段と、
それぞれの該ギヤユニットに設けられワークを載置する載置台と、を備え、
それぞれの該ギヤユニットは、支持部材と、支持部材に支持され該中央歯車に噛合して自己の軸心を中心に回転可能な１次遊星ギヤと、該１次遊星ギヤと噛合する２次遊星ギヤと、該支持部材に対して回転可能に支持され該２次遊星ギヤと一体回転可能な支持軸とを有し、該載置台は該支持軸に同軸に着脱可能にかつ該支持軸に対して回転不能に設けられて、該中央歯車の周りを公転しながら該支持軸と共に該支持軸の軸心を中心に回転し、
該付勢手段は該支持軸を付勢し、
該複数のスペーサは、該支持軸に対して同軸に着脱可能に設けられるともに、隣合う該ギヤユニットの該支持軸に装着されている状態で、該付勢手段の付勢により隣り合う該スペーサは互いに当接可能であり、装着された該スペーサの幅に応じて、隣り合う該支持軸間の距離が変更可能となることを特徴とする皮膜形成用ワーク保持装置。