JP2013210059A - 回転軸支持機構及び回転導入機構 - Google Patents

Abstract

【課題】中空型回転型導入機に導入される真空機器の回転軸の振れを大幅に抑制することができ、利便性を向上させる回転軸支持機構及び該回転軸支持機構を有する回転導入機構を提供する。
【解決手段】回転軸支持機構４０は、少なくとも、真空容器に取付可能な取付フランジ４１と、該取付フランジに回転可能に支持される回転フランジ１３とを有し、ガスケット２０により機内の中空部が封止可能とされる中空型回転導入機に取付けられ、一端側が前記真空容器内に延在するように前記ガスケット及び前記中空型回転導入機に軸挿され、前記回転フランジの回転に基づき回転可能とされる回転軸１の延在方向に沿って延設されるガイドチューブ４２と、該ガイドチューブの先端側に配された第１の外輪４４と、転動体４３と、バネ４５、固定ねじ４６、回転軸の先端部１ｂとで軸受機構を構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、真空容器に取付けられる中空型回転導入機の回転軸支持機構及び該回転軸支持機構を有する回転導入機構に関する。

真空容器内へ大気側から真空側へ回転運動を伝達するため、回転導入機が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
前記回転導入機は、一般に大気側と真空側で回転軸が繋がったものと、途切れたものとに大別することができる。前者は、回転軸をＯリングや磁性流体を用いて回転軸と軸受部の真空気密を保持し、直接的に回転動力を大気側から真空側に伝達させる構造を有する。後者は、ベローズのみそすり運動や磁気結合によって間接的に回転動力を大気側から真空側に伝達させる構造を有する。
しかしながら、いずれの構造を有する前記回転導入機においても、真空側に位置させる回転軸の長さが長い場合、該回転軸の反りや歪みにより、その先端部で振れが起こる問題がある。

大気側から真空容器内に挿入され、該真空容器内で回転力を必要とする低温恒温装置、分析器、ゴニオメータ等の真空機器に対して、大気中で発生させた回転力を該真空機器に伝達させる機器として、中空型回転導入機が用いられる（例えば、特許文献２参照）。
該中空型回転導入機においては、前記真空機器と該中空型回転導入機の１対の真空フランジ間にガスケットを挟み込み、該真空フランジを絞付け、該ガスケットに変形を与えることで気密性を保持する。
前記ガスケットとしては、真空フランジよりも軟らかく、容易に変形できることが求められ、ゴムのようなエラストマー、無酸素銅や純アルミニウム製の硬度の低い金属シールが用いられる。
よって、前記中空型回転導入機に取付けられる前述した前記真空機器の回転軸における振れは、取付する前記真空機器の製作精度とともに前記ガスケットの取付精度に依存する。

この様子を図１を用いて説明する。図１は、中空型回転導入機にガスケットを用いて真空機器を取付けた際に起こる回転軸先端部の振れを示す説明図である。
該図１において、真空機器を取付可能な回転軸１００は、外部から中空型回転導入機１１０の中空部内に軸挿され、その先端側の一部が真空容器（不図示）側に延在するように配される。中空型回転導入機１１０は、前記真空容器に取付可能な取付フランジ１１１と、該取付フランジ１１１により回転導入用軸受１１２を介して回転可能に支持される回転フランジ１１３と、回転フランジ１１３を回転駆動させる回転ギア１１４を有する。回転ギア１１４は、一対のウォームギア１１４ａとホィールギア１１４ｂで構成され、回転ギア１１４内のステッピングモータの回転運動を回転フランジ１１３に伝達させる。
中空型回転導入機１１０の回転フランジ１１３には、ガスケット１２０を介して真空フランジ１２１が固定可能とされる。該ガスケット１２０及び真空フランジ１２１には、回転軸１００を軸挿する挿通部が形成され、該挿通部に回転軸１００が軸挿される。また、回転フランジ１１３と真空フランジ１２１でガスケット１２０を挟持するように真空フランジ１２１を回転フランジ１１３側に絞付けることで、回転軸１００が軸挿された状態の中空型回転導入機１１０の中空部の気密性を保持する。ガスケット１２０及び真空フランジ１２１に軸挿される回転軸１００は、その基端側が真空フランジ１２１に軸支され、真空フランジ１２１の回転運動と同期した回転運動が可能とされる。

回転ギア１１４の回転駆動により回転フランジ１１３が回転運動すると、その回転運動が真空フランジ１２１を介して回転軸１００に伝達され、回転軸１００が回転する。
このとき、真空フランジ１２１に軸支された基端側から前記真空容器内に延在する回転軸１００の先端側では、該真空フランジ１２１に対する回転軸１００の組付誤差、回転軸１００自身の反り及び歪みに加え、ガスケット１２０に対する回転軸１００の取付精度に依存して振れが生じる。
特に、回転軸１００の基端側から延在する先端側の長さＬが長い程、振れ量が大きくなるが、真空容器内に回転軸１００を導入する場合、回転軸１００の先端に配される前記真空機器の機能を確保する関係上、前記長さＬを短くすることには制約がある。

図２に、市販の中空型回転導入機の回転フランジ側に前記真空機器が取付可能な支柱を組込んだ真空フランジを取付け、該回転フランジの回転運動に基づく該支柱の先端部の面内方向の振れ量を測定した結果を示す。なお、組込んだ状態で外部から中空型回転導入機側に延在する支柱の長さＬは、６２０ｍｍとした。
該図２に示す測定結果においては、先端部の振れ量が約±０．２６ｍｍとなり、回転軸からのずれ角（振れ角）が約±０．２４°となった。
このような真空機器の回転軸の振れは、微小な材料の評価を困難とするとともに、光学素子等の装置及び機器の高精度な回転制御装置として中空型回転導入機の利用を困難とさせる問題がある。

特開昭６３− ４７５６９号公報 特開２０１１−１７４６０９号公報

本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、中空型回転導入機に導入される真空機器の回転軸の振れを大幅に抑制することができ、中空型回転導入機の利便性を向上させる回転軸支持機構及び該回転軸支持機構を有する回転導入機構を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 少なくとも、真空容器に取付可能な取付フランジと、該取付フランジに回転可能に支持される回転フランジとを有し、ガスケットにより機内の中空部が封止可能とされる中空型回転導入機に取付けられ、一端側が前記真空容器内に延在するように前記ガスケット及び前記中空型回転導入機に軸挿され、前記回転フランジの回転に基づき回転可能とされる回転軸の延在方向に沿って延設されるガイド部材と、該ガイド部材の基端部を前記取付フランジに固定する固定部と、該ガイド部材の先端側に配され、前記回転軸を回転可能に軸支する軸受機構と、を有することを特徴とする回転軸支持機構。
＜２＞ 軸受機構が、テーパ面を有する第１の外輪部と、該第１の外輪部のテーパ面と逆勾配のテーパ面を有する第２の外輪部と、前記第１の外輪部と前記第２の外輪部の内周側に配される内輪部と、前記第１の外輪部を前記第２の外輪部側に付勢する弾性部材と、前記第１の外輪部及び前記第２の外輪部の各テーパ面と前記内輪部に当接して支持される転動体と、を有し、回転軸のラジアル方向の変位に対し、前記転動体が該ラジアル方向に進退動可能とされる前記＜１＞に記載の回転軸支持機構。
＜３＞ 軸受機構が、テーパ面を有する第１の内輪部と、該第１の内輪部のテーパ面と逆勾配のテーパ面を有する第２の内輪部と、前記第１の内輪部と前記第２の内輪部の外周側に配される外輪部と、前記第１の内輪部を前記第２の内輪部側に付勢する弾性部材と、前記第１の内輪部及び前記第２の内輪部の各テーパ面と前記外輪部に当接して支持される転動体と、を有し、回転軸のラジアル方向の変位に対し、前記転動体が該ラジアル方向に進退動可能とされる前記＜１＞に記載の回転軸支持機構。
＜４＞ 軸受機構が、回転軸又はガイド部材に対して摺動可能に配される前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の回転軸支持機構。
＜５＞ 軸受機構の軌道面が、セラミックコーティングされる前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の回転軸支持機構。
＜６＞ 軸受機構の軌道輪が、非磁性で高硬度の合金で形成される前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の回転軸支持機構。
＜７＞ 軸受機構の軌道輪が、耐熱性樹脂で形成される前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の回転軸支持機構。
＜８＞ 軸受機構の転動体が、セラミックで形成される前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の回転軸支持機構。
＜９＞ ガイド部材が、軸受機構の外輪として形成される前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の回転軸支持機構。
＜１０＞ 少なくとも、真空容器に取付可能な取付フランジと、該取付フランジに回転可能に支持される回転フランジとを有し、ガスケットにより機内の中空部が封止可能とされる中空型回転導入機と、一端側が前記真空容器内に延在するように前記ガスケット及び前記中空型回転導入機に軸挿され、前記回転フランジの回転に基づき回転可能とされる回転軸と、該回転軸の延在方向に沿って延設されるガイド部材と、該ガイド部材の基端部を前記取付フランジに固定する固定部と、該ガイド部材の先端側に配され、前記回転軸を軸受の内輪として転動体により直接軸支する軸受機構とを有する回転軸支持機構と、を備えることを特徴とする回転導入機構。

本発明によれば、従来技術における前記諸問題を解決することができ、中空型回転型導入機に導入される真空機器の回転軸の振れを大幅に抑制することができ、中空型回転導入機の利便性を向上させる回転軸支持機構及び該回転軸支持機構を有する回転導入機構を提供することができる。

中空型回転導入機にガスケットを用いて真空機器を取付けた際に起こる回転軸先端部の振れを示す説明図である。 市販の中空型回転導入機の回転フランジ側に真空機器を取付可能な支柱を組込んだ真空フランジを取付け、該回転フランジの回転運動に基づく該支柱の先端部の面内方向の振れ量を測定した結果を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る回転軸支持機構を説明する部分断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る回転軸支持機構を説明する部分断面図である。 Ｔ_Ｉ＝Ｔ_Ｏにおける外輪を分割した場合の軸受機構を示す説明図である。 Ｔ_Ｉ＜Ｔ_Ｏにおける外輪を分割した場合の軸受機構を示す説明図である。 Ｔ_Ｉ＞Ｔ_Ｏにおける外輪を分割した場合の軸受機構を示す説明図である。 Ｔ_Ｉ＝Ｔ_Ｏにおける内輪を分割した場合の軸受機構を示す説明図である。 Ｔ_Ｉ＜Ｔ_Ｏにおける内輪を分割した場合の軸受機構を示す説明図である。 Ｔ_Ｉ＞Ｔ_Ｏにおける内輪を分割した場合の軸受機構を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る回転軸支持機構を説明する部分断面図である。 実施例における回転軸の回転運動に伴う振れ量を測定した結果を示すグラフである。

（第１の実施形態）
図３を用いて、本発明の第１の実施形態を説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る回転軸支持機構を説明する部分断面図である。
図示の例では、回転軸１と、中空型回転導入機１０と、ガスケット２０と、真空フランジ２１と、回転軸支持機構３０とが示されている。

中空型回転導入機１０は、従来の中空型回転導入機（図１参照）と同様の構成であり、真空容器（不図示）に固定状態で取付可能な取付フランジ１１と、該取付フランジ１１に支持される回転導入用軸受１２と、該回転導入用軸受１２を介して取付フランジ１１に支持される回転フランジ１３と、該回転フランジ１３を回転軸１の周方向に回転駆動させる回転ギア１４を有する。回転ギア１４は、一対のウォームギア１４ａとホィールギア１４ｂで構成され、回転ギア１４内のステッピングモータの回転運動を回転フランジ１３に伝達させる。

ガスケット２０は、真空フランジ２１と回転フランジ１３の間に挟持され、真空フランジ２１を回転フランジ１３側に絞付けることで、中空型回転導入機１０に取付けられる。これにより、中空型回転導入機１０の外部（大気側）と中空型回転導入機１０の中空部との気密性が保持される。
真空フランジ２１は、ネジ止め等により回転フランジ１３に固定され、回転フランジ１３の回転駆動が伝達され、回転フランジ１３と同期した回転運動が可能である。

回転軸１は、円柱状の部材からなり、ガスケット２０及び真空フランジ２１の挿通部から中空型回転導入機１０の中空部側に軸挿される。ここで、回転軸１の基端側１ａは、真空フランジ２１に軸支され、真空フランジ２１の回転運動と同期して回転運動可能とされる。また、回転軸１の先端側１ｂは、中空型回転導入機１０の取付フランジ１１から真空容器内に延在して配される。

回転軸支持機構３０は、中空型回転導入機１０に取付けられ、固定部としての固定フランジ３１と、ガイド部材としてのガイドチューブ３２と、軸受３３と、軸受固定板３４とを有する。
固定フランジ３１は、取付フランジ１１にネジ止め等により固定され、ガイドチューブ３２の基端側を取付フランジ１１に固定する機能を有する。また、固定フランジ３１の中心部は、回転軸１を挿通するように開口されている。なお、該固定フランジ３１は、真空容器（不図示）に取付けられる固定フランジを利用して構成することができる。
ガイドチューブ３２は、ガスケット２０及び中空型回転導入機１１に軸挿されて前記真空容器内に延在される回転軸１の延在方向に沿って延設される全体略円筒状の部材からなり、その軸心方向に回転軸１が案内されるように配される。
軸受３３は、ガイドチューブ３２の先端側に配され、回転軸１を回転可能に軸支する。
例えば、図示のように、軸受３３は、その外輪部がガイドチューブ３２と該ガイドチューブ３２の先端に配される軸受用固定板３４とにより固定されて支持される一方、その内輪部が回転軸１の外周部と当接して回転軸１を回転可能に軸支する。
なお、軸受３３としては、内輪側を回転軸１に固定してもよいが、熱伸縮によりアキシャル方向に変位する回転軸１を移動可能に軸支する観点から、図示の例のように、外輪側のみを固定することで、内輪側をアキシャル方向に変位する回転軸１に対して摺動可能とすることが好ましい。若しくは、軸受３３の内輪側を回転軸１に固定し、外輪側をガイドチューブ３２と摺動可能とすることが好ましい。また、本明細書において、軸受機構と称する場合、軸受３３と同様に軌道輪（外輪、内輪）と転動体とを有して構成される機構を示す。

このように構成される回転軸支持機構３０においては、ガイドチューブ３２により回転軸１の振れが抑制される。
即ち、回転ギア１４の回転駆動に基づき、回転フランジ１３及び真空フランジ２１を介して回転軸１が回転すると、回転軸１と真空フランジ２１の組付誤差、回転軸１とガスケット２０の取付精度等により、回転軸１に振れが生じるが、固定フランジ３１に固定され、該回転軸１の延在方向に延設されるガイドチューブ３２により、回転軸１の振れが抑制されて案内されるため、回転軸支持機構３０は、大幅に振れ量を軽減することができる。
また、回転軸１がガイドチューブ３２の先端側に配される軸受３３により回転可能に軸支されるため、回転軸１の回転運動を阻害することなく、中空型回転導入機の利便性を向上させることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図４を用いて説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る回転軸支持機構を説明する部分断面図である。なお、図４中で図３における符号と同じ符号で表される回転軸１、中空型回転導入機１０、ガスケット２０及び真空フランジ２１の構成については、第１の実施形態について説明した構成と同様であるため、説明を省略する。

回転軸支持機構４０は、固定フランジ４１と、ガイドチューブ４２と、転動体４３と、第１の外輪部４４と、バネ４５と、固定ネジ４６とを有する。
ガイドチューブ４２は、先端部がフランジ状に形成される。この先端部において、ガイドチューブ４２自身が軸受の外輪部として機能する。
また、回転軸１は、転動体４３により直接軸支され、自身が軸受の内輪部として機能する。
このように本実施形態においては、ガイドチューブ４２自身及び回転軸１自身を、それぞれ軸受の外輪及び内輪として機能させることで、シンプルな構造をとることができ、中空型回転導入機の利便性を向上させることができる。

また、ここで、ガイドチューブ４２の先端部は、第２の外輪部として第１の外輪部４４と協働し、軸受の外輪として機能する。また、この第２の外輪部と、第１の外輪部４４と、転動体４３と、バネ４５と、固定ネジ４６と、回転軸１とで軸受機構を構成する。
本実施形態では、このように分割された外輪部を有する構成の軸受とすることで、以下の利点を有する。

回転軸１の先端にヒータや冷却装置を組込んだ場合、例えば、ガイドチューブと大きな温度差が生じる。例えば、第１の実施形態において、ガイドチューブ３２の長さを１，０００ｍｍとし、回転軸１及びガイドチューブ３２の構造材をステンレスとすると、軸受３３の外輪を保持するガイドチューブ３２と、軸受３３の内輪側に軸支される回転軸１との間で１℃の温度差が起きた場合、回転軸１のアキシャル方向に沿って１０μｍ〜１７μｍ程度の熱伸縮の差が生じる。
そのため、ガイドチューブ３２又は回転軸１のいずれか一方に対して、軸受３３の軌道輪をアキシャル方向に固定せず、摺動可能にすることが求められる。そこで、第１の実施形態に関する図３に示す例では、軸受３３の外輪側のみをガイドチューブ３２に固定することで、内輪側をアキシャル方向に変位する回転軸１に対して摺動可能としている。

しかしながら、極低温恒温装置などの真空機器に用いられる回転軸では、例えば、回転軸１の先端部近傍付近の構造材が銅とされ、その直径を５０ｍｍとすると、室温（２７℃程度）から３００℃程度冷却した場合、該回転軸１は、ラジアル方向に０．１５ｍｍ〜０．２６ｍｍ程度縮む。その結果、回転軸１と軸受３３の内輪との間に０．１５ｍｍ〜０．２６ｍｍ程度の「遊び」が生じ、ラジアル方向の面振れを引き起こす。
逆に、回転軸１の先端部に高温加熱機構を組込んだ場合、同じく先端部近傍付近の構造材を直径５０ｍｍの銅とし、室温から３００℃程度加熱すると、ラジアル方向に０．１５ｍｍ〜０．２６ｍｍ程度膨張する。その結果、回転軸１のラジアル方向の膨張による過度の圧迫を受けて軸受３３の破損を引き起こす。
このため、市販の軸受と同様に構成可能な軸受３３の構成では、軌道輪（外輪、内輪）のいずれか一方を固定しないことにより、アキシャル方向の熱伸縮には追随できるものの、ラジアル方向の熱伸縮には追随できないこととなる。

この問題は、外輪又は内輪を分割して転動体をラジアル方向に進退動可能とさせるように軸受を構成することで解決することができる。この点を図５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は、外輪を分割した場合の軸受機構を示す説明図である。

図５（ａ）に示すように、この軸受機構５０は、テーパ面を有する第１の外輪部５１と、該第１の外輪部５１のテーパ面と逆勾配のテーパ面を有する第２の外輪部５２と、第１の外輪部５１及び第２の外輪部５２の内周側に配される内輪部５３（本例では、回転軸１が内輪部５３を兼ねる）と、第１の外輪部５１及び第２の外輪部５２の各テーパ面と内輪部５３に当接して支持される転動体５４と、第１の外輪部５１を第２の外輪部５２側に付勢する弾性部材としてのバネ５５と、該バネ５５が外挿された状態で第１の外輪部５１に軸挿され、第２の外輪部５２に螺合される固定ネジ５６とを有する。なお、バネ５５としては、付勢する力を充分大きくとるために、皿バネ等を用いることが好ましい。
この図５（ａ）では、内輪側の温度Ｔ_Ｉと、外輪側の温度Ｔ_Ｏが等しい場合の状態を示している。

今、内輪側の温度Ｔ_Ｉを外輪側の温度Ｔ_Ｏよりも低くし、内輪部５３（回転軸１）を熱収縮させると、バネ５５に付勢される第１の外輪部５１からの圧力により、転動体５４が内輪部５３（回転軸１）のラジアル方向（内輪側）に進動し、内輪部５３（回転軸１）の熱収縮に追随させることができる（図５（ｂ）参照）。
一方、内輪側の温度Ｔ_Ｉを外輪側の温度Ｔ_Ｏよりも高くし、内輪部５３（回転軸１）を熱膨張させると、その膨張による圧力をバネ５５で吸収することにより、転動体５４が内輪部５３（回転軸１）のラジアル方向（外輪側）に退動し、内輪部５３（回転軸１）の熱膨張に追随させることができる（図５（ｃ）参照）。
したがって、こうした軸受機構５０によれば、回転軸のラジアル方向とともにアキシャル方向の熱伸縮に追随でき、熱を取扱う真空機器を用いた場合の中空型回転導入機の利便性を格別に向上させることができる。

また、このような軸受機構５０は、内輪を分割して同様の構成とすることもできる。この点を図６（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、内輪を分割した場合の軸受機構を示す説明図である。

即ち、図６（ａ）に示すように、この軸受機構６０は、テーパ面を有する第１の内輪部６１と、該第１の内輪部６１のテーパ面と逆勾配のテーパ面を有する第２の内輪部６２（本例では、回転軸が内輪部６２を兼ねる）と、第１の内輪部６１及び第２の内輪部６２の外周側に配される外輪部６３と、第１の内輪部６１及び第２の内輪部６２の各テーパ面と外輪部６３に当接して支持される転動体６４と、第１の内輪部６１を第２の内輪部６２側に付勢する弾性部材としてのバネ６５と、該バネ６５が外挿された状態で第１の内輪部６１に軸挿され、第２の内輪部６２に螺合される固定ネジ６６とを有する。
この図６（ａ）では、内輪側の温度Ｔ_Ｉと、外輪側の温度Ｔ_Ｏが等しい場合の状態を示している。

このように内輪を分割して構成される軸受機構６０においても、外輪を分割して構成した軸受機構５０と同様の作用を得ることができる。
即ち、内輪側の温度Ｔ_Ｉを外輪側の温度Ｔ_Ｏよりも低くし、第２の内輪部６２（回転軸）を熱収縮させると、バネ６５に付勢される第１の内輪部６１からの圧力により、転動体６４が第２の内輪部６２（回転軸）のラジアル方向（内輪側）に進動し、第２の内輪部６２（回転軸）の熱収縮に追随させることができる（図６（ｂ）参照）。
また、内輪側の温度Ｔ_Ｉを外輪側の温度Ｔ_Ｏよりも高くし、第２の内輪部６２（回転軸）を熱膨張させると、その膨張による圧力をバネ６５で吸収することにより、転動体６４が第２の内輪部６２（回転軸）のラジアル方向（外輪側）に退動し、第２の内輪部６２（回転軸）の熱膨張に追随させることができる（図６（ｃ）参照）。

再び、図４を参照して、第２の実施形態に係る回転軸支持機構を説明する。
ガイドチューブ４２は、その先端部が第２の外輪部として機能する。転動体４３は、該先端部の内壁側に形成されたテーパ面及び第１の外輪部４４のテーパ面と内輪部として機能する回転軸１とに当接して支持される。第１の外輪部４４は、バネ４５によりガイドチューブ４２の先端部側に付勢される。固定ネジ４６は、バネ４５が外挿された状態で第１の外輪部４４に軸挿され、ガイドチューブ４２の先端側に螺合される。
したがって、第２の実施形態に係る回転軸支持機構によれば、前述の軸受機構５０と同様に回転軸１のラジアル方向の熱伸縮に追随することができる。
また、同時に回転軸１を転動体４３で軸支することで、これら部材が摺動可能とされ、回転軸１のアキシャル方向の熱伸縮に追随させることができる。

なお、本実施形態では、ガイドチューブ４２自身に外輪としての機能を付与して構成したが、ガイドチューブ４２とは別に外輪を配し（例えば、図３参照）、この外輪を図５（ａ）に示すように分割させた構成としてもよい。
また、本実施形態では、回転軸１自身に内輪としての機能を付与して構成したが、回転軸１とは別に内輪を配し（例えば、図３参照）、この内輪を分割させた構成としてもよい。
この他の説明は、第１の実施形態における説明と同様であるため、説明を省略する。

なお、本発明の回転導入機構としては、図４に例示される中空型回転導入機１０と、回転軸１と、ガイド部材としてのガイドチューブ４２、固定部としての固定フランジ４１、及びガイドチューブ４２の先端側に配され、回転軸１を軸受の内輪として該回転軸１を直接軸支する転動体４３とを有する回転軸支持機構４０と、により構成することができ、前記真空容器内に回転軸１を通じて回転運動を導入することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図７を用いて説明する。図７は、本発明の第３の実施形態に係る回転軸支持機構を説明する部分断面図である。なお、図７中で図３における符号と同じ符号で表される回転軸１、中空型回転導入機１０、ガスケット２０及び真空フランジ２１の構成については、第１の実施形態について説明した構成と同様であるため、説明を省略する。

回転支持機構７０は、固定フランジ７１と、ガイドロッド７２と、転動体７３と、第１の外輪部７４ａと、第２の外輪部７４ｂと、バネ７５と、固定ネジ７６とを有する。
本実施形態では、ガイド部材としてガイドチューブに代えて複数のガイドロッド７２を採用する。
即ち、前記ガイド部材としては、回転軸１の延在方向に延設されて回転軸１の振れを抑制可能であるものであれば、特に制限はなく、任意の構成をとることができる。

ガイドロッド７２の先端には、テーパ面を有する第２の外輪部７４ｂが固定される。該第２の外輪部７４ｂに、バネ７５を外挿した状態で第１の外輪部７４ａに軸挿される固定ネジ７６が螺合されることで、該第２の外輪部７４ｂにバネ７５及び第１の外輪部７４ａが支持される。
第１の外輪部７４ａは、第２の外輪部７４ｂと逆勾配のテーパ面を有し、これらのテーパ面と内輪として機能する回転軸１とで転動体７３が支持される。
したがって、図５を用いて説明したように、回転軸支持機構７０を回転軸１のラジアル方向の熱伸縮に追随させることができる。
また、同時に回転軸１を転動体７３で軸支することで、これら部材が摺動可能とされ、回転軸１のアキシャル方向の熱伸縮に追随させることができる。
なお、この他の説明は、第１の実施形態における説明と同様であるため、説明を省略する。

なお、前記各実施形態は、本発明の構成を例示したものであり、本発明の機能を阻害しない限り、本発明の技術的思想は、前記各実施形態以外の実施形態をとることができる。

次に、第１の実施形態から第３の実施形態における軸受の軌道輪及び転動体の形成材料及び形成方法について説明する。なお、前記軌道輪には、外輪として機能するガイド部材及び内輪として機能する回転軸を含む。

前記軌道輪及び前記転動体としては、真空雰囲気下で利用されるため、無潤滑材での使用が望まれる。即ち、前記軌道輪及び前記転動体の特性としては、使用時のガス放出が少ないことが望まれる。また、高硬度であり、低摩擦抵抗であり、かつ、耐摩耗性を有することが求められる。更に、材料の評価や分析に用いられる場合には、非磁性であることが求められる。
ここで、汎用の軸受材料として用いられる高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ材）やマルテンサイト系ステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ）等は、高い硬度を有するものの、磁性を有することに加え、潤滑材なしでは耐摩耗性が十分でなく、用途が制限される。
また、非磁性のオーステナイト系ステンレスは、真空中で利用可能な汎用材料であるが、硬度が十分でなく、使用時に大きな応力を受ける前記軌道輪及び前記転動体の形成材料としては、耐久性が十分でない。

一方、セラミックは、非磁性であり、高硬度であり、低摩擦抵抗であり、かつ、耐摩耗性を有することから、無潤滑材での使用が望まれる前記転動体材料に適している。
したがって、前記転動体の形成材料としては、特に制限はないが、セラミックが好ましい。また、このような転動体としては、市販されている真円度の高いセラミック真球を用いることができる。なお、本明細書において、低摩擦抵抗とは、摩擦係数が０．１以下であることを示す。また、耐摩耗性とは、真空中、無潤滑材下での使用で回転軸を１，０００回転させた際に、初期の回転精度が維持されることを示す。

もっとも、セラミックは加工もろさがあり、加工が難しいことから、複雑な形状をした前記軌道輪をセラミックで形成することは、加工費用及び耐久性の観点から、現実的ではないことがある。そこで、前記軌道輪としては、前記転動体と接触する軌道面がセラミックコーティングされた非磁性金属材料が好ましい。

また、前記軌道輪の材料として、非磁性で高硬度の合金、例えば、シルバーロイ（Ｑタイプ、ＱＳタイプ）も好ましい。なお、本明細書において、高硬度とは、ビッカース硬度が６００以上であることを示す。
更に、前記軌道輪の他の形成材料としては、特に制限はないが、非磁性であり、低摩擦抵抗であり、かつ、耐摩耗性及び耐熱性を有する樹脂材、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）も好ましい。なお、本明細書において、耐熱性とは、ガラス転移温度が１４０℃以上であることを示す。

本発明の有用性を確認するために、図４と同様の構成に係る実施例の回転軸支持機構を作製した。この際、回転軸の固定フランジからの延在長さを６２０ｍｍとし、その先端側に転動体が当接するように構成した。
前記回転軸の回転運動に伴う振れ量を測定した結果を図８に示す。該図８に示すように、前記回転軸の振れは、ほとんど確認することができず、その振れ量は、約±０．０１ｍｍであり、また、前記回転軸からのずれ角（振れ角）は、０．０１°以下と見積もられる。

以上のように、本発明の回転軸支持機構及び該回転軸支持機構を有する回転導入機構によれば、真空機器に取付られる回転軸の振れを大幅に抑制することができ、高精度な回転制御が可能となる。これにより、従来では成し得なかった微小な材料の評価が可能となるとともに、光学素子等の装置及び機器の超高精度回転制御が可能となり、中空型回転導入機の利便性を向上させることができる。

１，１００ 回転軸
１ａ 基端部
１ｂ 先端部
１０，１１０ 中空型回転導入機
１２，１１２ 回転軸導入用軸受
１３，１１３ 回転フランジ
１４，１１４ 回転ギア
１４ａ，１１４ａ ウォームギア
１４ｂ，１１４ｂ ホィールギア
２０，１２０ ガスケット
２１，１２１ 真空フランジ
３０，４０，７０ 回転軸支持機構
３１，４１，７１ 固定フランジ
３２，４２ ガイドチューブ
３３ 軸受
３４ 軸受用固定板
４３，５４，６４，７３ 転動体
４４，５１，６１，７４ａ 第１の外輪部
４５，５５，６５，７５ バネ
４６，５６，６６，７６ 固定ネジ
５０，６０ 軸受機構
５２、７４ｂ 第２の外輪部
６１ 第１の内輪部
６２ 第２の内輪部
６３ 外輪部
７２ ガイドロッド

Claims (10)

1. 少なくとも、真空容器に取付可能な取付フランジと、該取付フランジに回転可能に支持される回転フランジとを有し、ガスケットにより機内の中空部が封止可能とされる中空型回転導入機に取付けられ、
   一端側が前記真空容器内に延在するように前記ガスケット及び前記中空型回転導入機に軸挿され、前記回転フランジの回転に基づき回転可能とされる回転軸の延在方向に沿って延設されるガイド部材と、
   該ガイド部材の基端部を前記取付フランジに固定する固定部と、
   該ガイド部材の先端側に配され、前記回転軸を回転可能に軸支する軸受機構と、を有することを特徴とする回転軸支持機構。
2. 軸受機構が、テーパ面を有する第１の外輪部と、該第１の外輪部のテーパ面と逆勾配のテーパ面を有する第２の外輪部と、前記第１の外輪部と前記第２の外輪部の内周側に配される内輪部と、前記第１の外輪部を前記第２の外輪部側に付勢する弾性部材と、前記第１の外輪部及び前記第２の外輪部の各テーパ面と前記内輪部に当接して支持される転動体と、を有し、回転軸のラジアル方向の変位に対し、前記転動体が該ラジアル方向に進退動可能とされる請求項１に記載の回転軸支持機構。
3. 軸受機構が、テーパ面を有する第１の内輪部と、該第１の内輪部のテーパ面と逆勾配のテーパ面を有する第２の内輪部と、前記第１の内輪部と前記第２の内輪部の外周側に配される外輪部と、前記第１の内輪部を前記第２の内輪部側に付勢する弾性部材と、前記第１の内輪部及び前記第２の内輪部の各テーパ面と前記外輪部に当接して支持される転動体と、を有し、回転軸のラジアル方向の変位に対し、前記転動体が該ラジアル方向に進退動可能とされる請求項１に記載の回転軸支持機構。
4. 軸受機構が、回転軸又はガイド部材に対して摺動可能に配される請求項１から３のいずれかに記載の回転軸支持機構。
5. 軸受機構の軌道面が、セラミックコーティングされる請求項１から４のいずれかに記載の回転軸支持機構。
6. 軸受機構の軌道輪が、非磁性で高硬度の合金で形成される請求項１から５のいずれかに記載の回転軸支持機構。
7. 軸受機構の軌道輪が、耐熱性樹脂で形成される請求項１から５のいずれかに記載の回転軸支持機構。
8. 軸受機構の転動体が、セラミックで形成される請求項１から７のいずれかに記載の回転軸支持機構。
9. ガイド部材が、軸受機構の外輪として形成される請求項１から８のいずれかに記載の回転軸支持機構。
10. 少なくとも、真空容器に取付可能な取付フランジと、該取付フランジに回転可能に支持される回転フランジとを有し、ガスケットにより機内の中空部が封止可能とされる中空型回転導入機と、
    一端側が前記真空容器内に延在するように前記ガスケット及び前記中空型回転導入機に軸挿され、前記回転フランジの回転に基づき回転可能とされる回転軸と、
    該回転軸の延在方向に沿って延設されるガイド部材と、該ガイド部材の基端部を前記取付フランジに固定する固定部と、該ガイド部材の先端側に配され、前記回転軸を軸受の内輪として転動体により直接軸支する軸受機構とを有する回転軸支持機構と、
    を備えることを特徴とする回転導入機構。