JP2020535359A - デバイスおよび真空チャンバ - Google Patents

Abstract

本発明は、真空中で、摺動摩擦のない、潤滑剤のない移動をさせるための装置に関し、装置は、固定位置レールと、それに対して磁力によって移動可能なレールと、を有する。本発明はさらに、本発明による装置を有する、例えば塗装プラントのための、真空チャンバに関する。【選択図】図２

Description

本発明は、真空中で、摩擦のない、潤滑剤のない移動を摺動させるための装置に関し、装置は、固定位置レールと、磁力によってそれに対して移動可能なレールとを含む。本発明はさらに、本発明による装置を有する、例えば、塗装プラントのための、真空チャンバに関する。

多くの超高真空プラントおよび真空プラントは、真空中における移動のための機構を必要とし、これは、例えばロックプッシャーなどの固定構成要素の移動、または例えば、塗装プラント内のワークピースの伝達のためかどうかにかかわらない。機構は、真空内での移動を可能にすること、およびまた、真空の外側から内側へ、およびその逆の移動を伝達することができることの両方の必要がある。

この点で、少なくとも超高真空プラントに関しては、チャンバ内の必要な残留圧力が＜１０^−７Ｐａであるため、測定可能な蒸気圧を有する潤滑剤またはその他の材料は、チャンバ内で使用され得ない。かかる超高真空プラントでの滑り摩擦を回避するために、エッジと溝との相互作用によって直線的に案内されるローリングシリンダを使用する機構が提案されている。

しかしながら、これらのローラー、ならびに関連するガイド歯およびガイド軌跡の製造は、滑らかな運転および長い動作時間（耐用期間）を達成するために、非常に低い製造公差で行われなければならないことが分かっている。

このことから、本発明の目的は、より容易な様式で製造し得る機構であって、機構が再現可能な様式でより長い期間使用され得るように、装置のより円滑な運転、および改善された動作時間を超高真空中においても可能にする機構を提案することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する主題によって満たされる。

摩擦のない、潤滑剤のない移動を真空中で摺動させるためのかかる装置は、固定位置レールと、磁力によって移動可能なレールと、固定位置レールに対する可動レールの移動、好ましくは直線移動を可能にするように構成されている、少なくとも２つ、最大４つの球形状本体および／またはボールであって、固定位置レールと可動レールとの間に配置されている球形状本体と、固定位置レールに対して磁気結合によって可動レールを移動させ、可動レールの正常な移動後に、可動レールを静止状態に保持するように構成されているユニットと、を含む。

エッジと溝との相互作用、およびシリンダが使用されていないという事実により、装置は、非常に容易かつコスト効率良く製造され得る。例えば、ボールベアリングのためのボールとして販売されている一般的なボールは、切り込みを備える複雑な円筒形状を設ける必要がないように使用され得る。また、可動レールおよび固定位置レールの構造は、これらがもはやシリンダと協働する歯を有する必要がないので、よりはるかに容易な様式で作られ得る。

さらに、球形状本体によって利用可能にされた点接触によって、より長い動作時間を実現し得ることも見出されている。これは、先行技術とは対照的であり、先行技術では、円筒面は、ボールの点接触よりもはるかに高い負荷が可能であり、耐摩耗性があると見なされるため、円筒表面の使用が規定されている。しかしながら、本発明を使用すると、反対のことが当てはまる、すなわち、既知の円筒形状の場合よりも、ボールおよび／または球形状本体の点接触によって、より長い動作時間を達成し得ることが分かった。

球形状本体は、すなわち、可動レールの直線移動が少なくとも２点間で規定されるように可動レールを案内することを目的としてこのように構成されている。点接触を使用することにより、摩耗、それぞれ、摩滅を大幅に低減し得、工具寿命の延長をもたらす。

磁力によって移動可能なレールは、この駆動を可能にし、駆動は、外側から伝達可能であり、駆動は、磁気結合によって確立され得るため、駆動は、例えば、真空チャンバのチャンバ壁に、接触面を必要としない。

装置は、直線軌跡または平面内で湾曲した軌跡（固定位置レール）に沿った可動部分（可動レール）の移動を可能にする。

したがって、本発明は、特に超高真空（ＵＨＶ）中において、潤滑剤なしで、摩擦のない直線または準直線移動構成要素を摺動させるための機構を説明する。移動は、ボールを転動させることによって可能になり、移動本体の最後から２番目の自由度は、大気側からハウジングを通る真空中での使用時に、大気側からハウジングを通る磁気結合によって決定される。同時に、この結合は、力および移動の伝達に役立つ。

力は、転がり摩擦のみが発生し、滑り摩擦が回避されるように大きさが設定されている。静摩擦によるボールの案内により、装置は、滑り摩擦がなく、滑り摩擦がないため、潤滑剤を必要とせず、したがって、これは、潤滑剤なしで操作され得る。

例えば、装置は、（ＵＨＶ中において）潤滑を行う必要なしに、３×１０^７サイクルを超えて使用され得る。したがって、機構は、先行技術を１００倍上回る信頼性特性を達成する。装置を７．５Ｈｚで作動させたときの圧力上昇は、移動されていない装置と比較して、≦５×１０^−１３ミリバール（５×１０^−１１ Ｐａ）であり、したがって、達成された純度特性も同様に、先行技術を１００倍上回る。

磁気結合は、力も軌跡に沿って伝達できるように実行される。これは、可動レールの変位に役立つ。

ＤＥ１０２００７０１２３７０Ａ１は、円筒形状ローラーが、固定位置レールに対する可動レールの移動を実行するために構成されている装置を示す。これにより、本体の安定した保管は、少なくとも３つの接触点、それぞれ３つの接触線によって記載される。しかしながら、本発明の重要な態様は、本発明による装置は、可動レールの安定した保管をさらに達成するために、２つの接触点のみを必要とすることである。これは、本発明に従って、ボールの正確な配置によって行われ、したがって、ｙｚ平面におけるｙおよびｚでの位置決めは、球形中心によって、および磁気結合に関連してｘ軸を中心とした回転によって、可動レールの移動軸に対して行われる。かかる移動は、ＤＥ１０２００７０１２３７０Ａ１に記載されているように、シリンダによって把握され得ず、この理由のため、当業者は、必要な移動がボールによって保証されないと仮定せざるを得ないため、シリンダをボールに置き換えることは決して明白ではない。

さらに、通常のボールベアリングは、ボールと２つのリングとの間に一定の隙間を有することに留意されたい。鉱物性粉塵種などの汚染物がボールとリングのうちの１つとの間に到着した場合、粉塵種が隙間よりも小さい限り、これは問題ではない。しかしながら、粉塵種が隙間よりも大きい場合、種、ならびにボールおよびリングとのその接触面に作用する力は、非常に急速に増加し、種の大きさに非常に強く依存し、ボールおよびリングは、硬化鋼で形成されており、この理由のため、それらの変形には大きな力を使用する必要がある。これにより、特に真空中でのボールベアリングの早い摩耗および破壊をもたらし得る。汚染物により切り込み、または研磨材が生成され、研磨材は、真空中でボールに付着してケージをこすり、このようにして短時間で多くの材料摩耗をもたたらし、したがって、ボールベアリングは、通常の操作において、ボールをブロックするケージの曲げによって機能しなくなる。

本教示で開示されたベアリングに関して、表面圧力は、磁性を有し、力は、鋼と比較して、間隔によって著しく弱く変化するだけなので、この影響は存在しない。干渉粒子を通過する際、粒子を通過する際にボールに作用する力は、通常の表面圧力に制限され、それによって、通常は、鉱物粉塵種によるボールまたは軌跡の損傷をもたらさない。滑り摩擦を回避することで摩耗を低減することに加えて、内部機構に到達する異物による摩耗も最小限である。

最後に、開示されたベアリングは、継続的に作用する磁力のため、隙間を有しない。通常のボールベアリングとは対照的に、ボールおよびレースは、常に一定の力で間隔を空けずに互いに押し付けられる。したがって、支持体は、この方向に隙間がなく、より正確な様式で設定され得る。

好ましくは、可動レールは、各球形状本体について別個の表面を有し、そこには、例えば、ボールのような球形状本体が位置し得る。可動レールがユニットによって移動されるとすぐに、球形状本体は、固定位置レールに沿って転動し、したがって、固定位置レールに対する可動レールの直線移動を可能にする。

好ましくは、各別個の表面は、２つの当接部を有し、好ましくは、各球形状本体は、２つの当接部との間を前後に直線的に移動されるように構成されている。移動の案内は、軌跡の平面に垂直に配置された面、好ましくは、可動部分に、そして場合によっては固定位置軌跡に設けられた曲面によって行われ、案内は、球形状本体、例えばボールによって伝達され、ボールは、可動レールと固定位置レールの間で転動する。

好ましくは、直線的に変位可能な可動レールが走行し得る経路長は、少なくとも２つの当接部間の間隔から球形状本体の直径を引いたものによって形成される。ボールの移動範囲は、当接部によって制限される。このようにして、全体的な移動はまた、軌跡の有限部分に制限される。

これに関連して、当接部は、可動レールまたは固定位置レールに設けられ得ることに留意されたい。好ましくは、それらは、可動レールに設けられている。

ボールは、可動レールと固定位置レールとの間の対応する高い磁力によって当接部間に非常に強く保持されるため、滑り摩擦は生じない。周期的な移動の間、ボールは、このようにして端部当接部間に位置し、全体的な移動は、滑り摩擦なしで行われる。このようにして、摩滅は最小限に抑えられる。

好ましい実施形態によれば、可動レールは、少なくとも２つの凹部を含み、各凹部は、球形状本体を収容するように構成されている。凹部は、可動レールが走行し得る事前に規定された移動範囲を形成する。

２つの凹部は、可動範囲の片側に、またはこれの代替として、可動レールの両側上にも配置され得る。

好ましくは、各凹部は、別個の表面および２つの当接部を有し、２つの当接部は、好ましくは、別個の表面に対して少なくとも実質的に垂直または垂直に配置されており、別個の表面は、固定位置レールに対して少なくとも実質的に平行に配置されている。このようにして、凹部は、容易な様式で可動レールの移動範囲を規定する。

特に好ましい実施形態によれば、可動レールは、ユニットとの磁気結合のために構成される結合ウェブを含む。これにより、固定位置レールに対する可動レールの移動は、結合ウェブの移動によって引き起こされる。

好ましくは、結合ウェブは、少なくとも１つの凹部に隣接して設けられている。このようにして、可動レールの駆動は、可動レールの移動範囲を規定する可動レールの一部に隣接して引き起こされ得る。したがって、特に好ましくは、結合ウェブは、２つの凹部間に設けられている。

好ましくは、少なくとも１つのガイド溝は、可動レールに、好ましくは別個の表面に設けられており、そこに、球形状本体は、可動レールの直線移動を事前に規定するために案内され得る。また、特に、少なくとも１つのガイド溝は、球形状本体が案内される固定位置レールに設けられている。かかるガイド溝は、ガイドレールに対する可動レールの正確な直線案内に役立つ。

好ましくは、２つ、特に正確には２つの球形状本体は、可動レールの直線移動方向に平行な平面内に配置される。

４つの可動球形状本体を使用する場合、２つの球形状本体は、好ましくは、それぞれ平面ごとに配置され、２つの平面は、少なくとも実質的に互いに垂直に、または互いに垂直に位置する。

これに関連して、ボールは、一方では、転がり面の可能な限り大きな半径を達成し、このようにして摩耗を最小限にするために、可能な限り大きい寸法に設定されることに留意されたい。他方では、それらは、加速移動中の慣性力がボールの滑りを引き起こさないように、可能な限り小さい寸法に設定されている。

速い移動の場合、可動レールの質量を可能な限り小さく維持することが一般に有利である。この理由のため、可動レールは、可動レールの質量を低減するために、例えば中央領域に、例えば、溝、切り込み、または穴など切り欠きを有し得る。

特に好ましくは、固定位置レールは、ユニットと可動レールとの間に配置されており、ユニットは、固定位置レールに対して可動レールを移動させるように構成されている。このようにして、コンパクトな設置が保証され得る。

好ましくは、可動レールおよび／または結合ウェブは、磁性材料、好ましくは非強磁性材料を含む。これは、真空中に永久磁石は設けられていないことを意味し、このようにして、装置は、ＵＨＶ領域でも操作され得る。これに関連して、可動レールは、好ましくは、一体に構成されており、したがって、ボール、および場合によっては、例えば真空チャンバ内のある位置に可動レールを保持するように構成される保持要素、および装置ができるだけ少ない部品で構成されていることに留意されたい。このようにして、最小の表面積を真空に導入し得、チャンバ内の純度は、可能な限り影響を受けない。

好ましくは、ユニットは、可動レールを特に直線的に移動させ、可動レールを静止状態に保持するように構成されている磁石を含む。

好ましくは、ユニットは、磁性材料と、可動レールに対する磁気結合を利用可能にする少なくとも一対の反対方向に分極した磁石と、を含む。かかる配置により、ユニットと可動レールとの間の磁気結合に加えて、特に小さな散乱磁場を可能にするリング形状の力線が生成される。

特に好ましくは、ユニットは、２つのローラーを含み、それにより、ユニットは、固定位置レールに対して変位され得る。ローラーは、固定位置レールに対するユニットの比較的低い摩擦移動を可能にする。

任意選択的に、第２のユニットは、ユニットの反対（上）側に配置され得、第２のユニットは、第１のユニットに対して、移動方向に固定して機械的に結合されたより弱い磁石を有する。これは、可動レールの上面にある２つの追加のタペットで磁気的に相互作用し、伝達され得る力を増加させる。初めに、それは、移動方向の軸を中心とした回転力に対して可動レールを安定させる。また、それは、ボールへの接触圧を減少させ、さらに、それにより摩耗をさらに減少させる。

任意選択的に、ユニットは、外見上、真空中での配置に関して鏡像として、「２階建て」の２つの部品で形成され得る。これに関連して、ハウジングに近い階は、半分の速度で移動し、これは、真空中のボールのようなものである。ハウジングから離れて位置する階は、可動レールのように移動する。可動レールに対する結合磁石は、さらに離れて配置されたこの平面に取り付けられている。（磁性）鋼ボールを使用する場合、結合磁石は、真空中のボールの位置においてユニットに近い平面に配置され得、磁石は、ボールに直接作用する。これにより、移動方向へのボールのより強力な案内をもたらし、このようにして、滑り摩擦による摩耗が増加する前に、滑り摩擦がさらに減少し、および／またはより高い加速度が可能になる。

必要に応じて、ユニットは、ユニットの移動範囲を規定するガイド内に配置されている。ガイドによって、可動レールが規定の移動範囲で移動されることを外側から確認し得る。

好ましくは、可動レールは、プッシュロッドに配置されている対象物を押すため、特に対象物を直線的に押すために、プッシュロッドとして構成されている。例えば、可動レールは、真空チャンバ内で、アパーチャ、ターゲット、ワークピースなどを、使用時に導入および除去し得るように、複数の点の間で変位させ得る。

有利には、固定位置レールは、真空チャンバの少なくとも１つのチャンバ壁によって形成されている。このように、真空中の移動の伝達は、磁力、およびチャンバ壁で構成される固定レールと可動レールとの間の２つの転動する球形状本体によって可能になる。

例えば、真空側で鋼製部品を使用する場合、真空チャンバは、非常に高く、例えば４００°Ｃまで加熱され得る。大気側で対応する材料を同時に選択すると、＞３００℃の動作温度もここでは可能である。装置の動作温度は、材料、例えば装置の使用された鋼合金の高温特性によってのみ制限される。

さらなる態様によれば、本発明は、本明細書に記載されるような装置、および可動レールに配置され、例えばアパーチャを空間内の２点間で変位させ得るプッシュロッドを有する真空チャンバ、例えば塗装プラントに関し、装置は、真空チャンバ内においてアパーチャに対してプッシュロッドを移動させる、好ましくは直線的に移動させるように構成されている。

本発明による装置に関連して考察された利点は、本発明による真空チャンバに同様に当てはまる。

本発明は、図面を参照して、単に例として以下に詳細に説明される。以下が示される。
ハウジングを通る縦断面を備える側面図における、本発明による装置の概略図である。 図１の装置の等角図である。 図２の図面を通る切断線Ａ−Ａに沿って視線方向において、長手方向軸を横切る断面である。 磁気トロリーガイドおよび安全クリップを備えた図１の装置のさらなる等角図である。 本発明によるさらなる装置の概略図である。 本発明によるさらなる装置の概略図である。 本発明によるさらなる装置の概略図である。 本発明によるさらなる装置の概略図である。 本発明によるさらなる装置の概略図である。

図１は、ハウジング１を通る長手方向断面を備える側面図において、本発明による装置５０の概略図を、シャッター機構５０’の例によって示す。ハウジング１は、この例示的な設計において、非磁性ステンレス鋼管２（サイズ１８×１）が溶接され、カバープレート３が溶接された、超高真空フランジ１（ステンレス鋼サイズＤＮ ＣＦ４０）から形成されている。

プッシュロッド４として構成された可動レール４’、および２つの鋼穴５がハウジング１内に配置されている。プッシュロッド４は、ステンレス鋼１．４１１２の特定の場合において、磁性材料、つまり、非強磁性材料から構成されている。このように達成され得る付着力は、プッシュロッド４の正しい機能を達成するのに十分であり、さらに、永久磁石は非常に強い磁場を有するが、超高真空にすぐに対応しないようなＮｄＦｅＢまたはＣｏＳｍなどの材料の使用を回避する。

プッシュロッド４は、単に鋼ボール５上の２点に位置する。鋼ボール５は、ステンレス鋼管２の下側内面６に沿って転動し、このようにしてプッシュロッド４の直線移動を可能にする。ステンレス鋼管２は、固定位置レール２’を形成し、可動レール４’は、固定位置レール２’に対して移動可能である。

装置５０、５０’は、プッシュロッド４と、固定位置レール２’と、磁気トロリー７’を有するユニット７と、固定位置レール２’と可動レール４’との間に配置されている２つのボール５を含む。可動レール４’は、ユニット７によって固定位置レール２’に対して同時に移動され、磁気結合によってこれに対して保持される。この目的のために、ユニット７は、２つのラウンド磁石８を備えた磁気トロリー７’を有する。

本例では、レール磁石８は、高さ５ｍｍに対して直径１０ｍｍを有する。一般的に言えば、ラウンド磁石は、５〜２０ｍｍの範囲で選択された直径を有し、３〜１０ｍｍの高さを有し得る。ラウンド磁石８は、ＮｄＦｅＢで製造されている。

ラウンド磁石８は、可動レール４’に設けられているタペット９と磁気的に結合する。タペット９は、可動レール４’の結合ウェブ１０に配置されており、これらは、結合ウェブ１０の下側から内面６の方向に突出する。固定位置レール２’に対する可動レール４’の移動は、ユニット７’の移動によって、およびこのようにして結合ウェブ１０の移動によって引き起こされる。

可動レール４’の重量を減らすために、結合ウェブ１０は、さらに４つの穴１１を含む。本例では、結合ウェブ１０の側壁はまた、当接部１４を形成する。凹部１２は、可動レール４の一方側、すなわち可動レール４’の、タペット９と同じ側上に配置されている。

結合ウェブ１０は、２つの凹部１２の間に配置されている。各凹部１２は、それぞれのボール５が位置する別個の表面１３、および別個の表面１３に対して垂直に配置されている２つの当接部１４を有する。それぞれのボール４は、凹部１２の２つの当接部１４の間を前後に直線的に案内され得る。２つの当接部１４の間の間隔は、直線的に変位可能な可動レール４’が走行し得る経路長を規定する。別個の表面１３は、固定位置レール２’に平行に配置されている。当接部１４と別個の表面との間の移行部は、この位置における疲労破壊を防止するために曲面として構成され、長方形などとしても形成され得る。移行部の曲率半径は、ボール５がこれらの移行部に当接せず、最初に当接部１４でのみ当接することを確実にするために、それぞれのボール５の半径よりも小さい。

磁気トロリー７の中央本体２６（図２を参照）は、同様に、磁性材料、特にステンレス鋼１．４１１２から作られている。ラウンド磁石８は、それらの磁性のためにラウンド磁石８がそれ自体に付着する磁気トロリー７’上に反対の極性で設置されている。したがって、さらなるホルダーは、必要ではない。

反対の極性（上部に北極を有する磁石８、下部に北極を有する磁石８）によって、磁力線は、大気側と真空側の小さな隙を除いて、透過性の高い材料を通って延在し、このようにして最小限の散乱場を形成するリングに近い。したがって、反対に配向された結合磁石８と対で配置された偶数個の結合磁石を使用することが有利である。

力線によって、２つのタペット９、およびこのように、可動レール４’は、磁石８に対して静止して保持される。管２に対するユニット７の移動時に、タペット９は、磁気結合によりユニットの移動を進め、したがって、可動レール４’がユニット７と同じ方向に、すなわち長手方向Ｌの方向に案内される。

ボール５が、可動レール４’と固定位置レール２’との間で挟持されるように、可動レール４’がユニット７の方向に、およびこのように、ボール５の方向にひきつけられるため、磁石８の磁気強度は、強力であるように選択される。しかしながら、この挟持は、ボール５が２つのレール４’、２’で弾性的に転動せず、非常に強く圧縮されて、ボールおよびレールが相互に塑性変形し、それによって、結果として生じる材料の摩耗（「フレッティング」）によって相互に破壊されるほど強力であってはならない。この挟持圧力の設定は、一方では高周波数での移動を達成するための、または他方では最小限の摩耗を達成するための実質的な最適化タスクである。

磁石８の対称軸の間隔は、好ましくは異なって選択され、好ましくはタペット９の中央の面の間隔よりもわずかに小さく選択される。これにより、移動方向の結合がより強固になり、それは、可動レール４’およびユニット７’の互いの相対たわみに対する復元力のより速い増加を意味する。磁石８の直径の、移動方向におけるタペット９の幅の偏差、およびタペット９および磁石８の一般的に偏差する形状は、同じ効果を有し得、さらなる最適化のために使用され得る。

図２は、図１の装置の等角図を示す。この図において、磁気トロリー７’がステンレス鋼管２の外側を転動し得るように、磁気トロリー７’に２つのプラスチックローラー１５が設けられている。

これに関連して、ボールベアリングも使用され得るが、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）のローラーは、非常に優れた耐摩耗性（通常３，０００万サイクル以上の潤滑）を有し、動作時の静音性が非常に高いことが示されている。

磁気トロリー７’はさらに、両側に２つの滑走板１６を有し、そのうちの一つは、示された図では見えない。滑走板１６も同様に、ＰＯＭで製造されている。滑走板１６は、磁気トロリーガイド１７（図４参照）において磁気トロリー７’を支持し、したがって。磁気トロリー７’は、管の長手方向軸Ｌに平行な直線に沿って移動される。

図３は、図２の図面を通る切断線Ａ−Ａに沿って後方からの視線方向において、長手方向軸Ｌを横切る断面を示す。プッシュロッド４の、ボール５上で転動する表面１３は、ガイド溝１８として湾曲して製造される。ガイド溝１８は、ボール５の半径よりも約４％大きい半径を有する。この半径の比率は、ほとんどのボールベアリングで使用されており、この場合にも成功することが証明されている。半径の差が小さすぎるため、これを画像に表示することはできない。

したがって、プッシュロッド４の横方向の案内は、磁石の外側位置決めを介して行われ、磁石は、可動レール４’の、ボールへの接触力およびボールから固定位置レール２’への接触力、ならびに移動遷移の他に、ボール５上に位置する可動レール４’の内側の曲率、およびボール５が転動する管２の内側の曲率の両方を介して、横方向の復元力を及ぼし得る。このようにして管２の曲率は、先行技術ではさらに別の構成要素によってまだ実現されている、下部ガイドレールの機能を果たし、このようにして固定位置レール２に設けられているガイド溝を形成する。

固定位置レール２’は、ユニット７と可動レール４’との間に配置されており、可動レール４’は、固定位置レール２’に対して移動可能である。

図４は、磁気トロリーガイド１７を備えた図１の装置のさらなる等角図を示す。磁気トロリーガイド１７は、典型的には、陽極酸化アルミニウムで製造される。シャッター機構５０’が接続された真空チャンバ１を加熱する必要がある場合、それは、工具なしで磁気トロリー７’と共に２つのローレットネジ（図示せず）によって取り外し得る。

磁気トロリーガイド１７は、ガイドフレーム２１、およびそれに垂直に配置された保持リング２０を含む。ガイドフレーム２１は、磁気トロリー７’を有するユニット７が案内される開口部２４を含む。開口部２４は、磁気トロリー７’よりもわずかに（約０．２ｍｍ）広いだけであり、これは、滑走板１６の外面１６’との間の間隔を意味し、したがって、横方向の大幅な変位が可能となって、それにより、場合により直線移動からの偏差が生じることがない。開口部２４の長さは、磁気トロリー７’が走行し得る経路長を規定する。このようにして、開口部の長さはまた、可動レール４’が管２内を走行し得る経路長に対応する。磁気結合は強固ではないので、開口部２４の長さは、有利には、ボール５が当接部１４に接触する前の、可動レール４’の経路長よりわずかに短く選択される。このようにして、ボール５が当接部１４に接触することなく、最終位置に到達する際の可動レール４’の過励磁が可能である。

保持リング２０とガイドフレーム２１との間の接続ねじ（図示せず）のための湾曲した溝２２は、磁気トロリー７’の方位角位置の無段階の設定を可能にする。湾曲した溝２２は、フランジ１’の固定穴２３の一部の円上に角度のある複数の穴間隔を含むように構成されており（この場合は６０°）、したがって、ハウジングを、真空チャンバへ任意の配向に事実上ねじ込み得るが、シャッター機構１０は、プッシュロッド４がボールに対して垂直な状態で、示された垂直配置で常に動作され得る。これは、機械部品の均一な摩耗、およびこのようにして最大寿命を保証するために有利である。

より長い動作時間の後に、磁気トロリーの方位角位置が数度移動されると、固定レール２’の摩耗軌跡が、それまで使用されていなかった表面上に変位する場合、寿命をさらに延ばし得ることも示されている。

図４はさらに、安全クリップ１９を示し、それは、特に、装置５０が真空チャンバ（図示せず）に垂直に結合されている場合に、可動レール４’およびボール５が脱落して磁気トロリー７’が管２から分離されることを防止する。安全クリップ１９は、管２の内面６の溝に固定される。したがって、安全クリップ１９は、通常、この目的のために提供されたプライヤで挿入され得、その後再び取り外され得る。

このようにして、装置５０の組み立ておよび分解のために、さらなるツールは必要とされない。特に、ねじ込み接続、溶接接続、リベット接続は不要であり、それにより、隙に存在する汚染物または仮想リークによる超高真空の偶発的な汚染は回避される。ハウジング１を除いて、真空と接触するすべての部品は、この問題を回避するために１つの部品から製造されている。

ハウジング１、それぞれ真空チャンバのチャンバ壁を形成する管２は、固定位置レール２’として機能し、このようにして、装置５０は、その製造において、容易、頑丈、かつコスト効果が高い。

図５は、本発明によるさらなる装置５０の概略図を示す。この装置５０では、ボール５は、可動レール４’の両側に配置されている。磁気トロリー７’は、それがもはや移動されないように強く引き付けられる必要がないように、ボール５に対して一方側において間隔を維持する必要があるだけなので、この変形例は、少し短く形成され得る。この変形例に関して、図１〜図４に示す変形例とは対照的に、結合ウェブ１０は、１つの凹部１２のみに隣接して設けられている。この場合の中央の当接部１４は、両方の凹部１２のための当接部を形成する。

しかしながら、この変形例において、（図５の画像平面に垂直な）横方向の平衡位置が不安定であることも示されている。これは、後部ボール５の下の領域の底部側上にある第２の磁気トロリー（図示せず）によって修正され得る。しかしながら、プッシュロッド４の形状、ボール５の大きさ、および管２の内径に対する寸法許容差は、この変形例の不必要に正確な製造が必要とされるように合計される。これは、信頼性への影響も有する。しかしながら、両側に配置されたボール５を備える変形例はまた、互いに垂直に位置する２つの平面内に拡張され得（図７を参照）、これは大きなストロークに対して重要な利点を有する。

図５に示す変形例に関して、アパーチャ２５は、プッシュロッド４に設けられている。かかるアパーチャ２５は、例えば、分子線堆積プラントなどの塗装プラントで使用され得る。

可動レール４’は、アパーチャ２５など対象物を前後に直線的に移動させるためにプッシュロッド４として構成され、対象物は、プッシュロッド４に配置されている。

図６は、本発明によるさらなる装置の概略図を示す。図１〜図５にそれぞれ示す実施形態に関して、それぞれ、正確には２つのボール５は、可動レール４’の直線移動方向に平行な平面内に配置されている。

図７の変形例と同様に、図６に示す変形例に関して、２対のボール５は、それぞれ、矩形管２内に設けられている。図６の例では、矩形の固定位置レール２’が管２として設けられている。可動レール４’は、固定位置レール２’に対して４５°に向けられている。４つのボール５は、可動レール４’の平らな側面と固定位置レール２’の端部との間の空間に配置されている。このようにして、４つのボールは、２つの平面内に配置され、２つの平面は、互いに垂直に、移動方向に平行に位置する。

図７は、本発明によるさらなる装置の概略図を示す。この実施形態に関して、向かい合って配置されたボール５を有する図５に示す変形例は、可動レール４’が図５に示されるような、互いに垂直に位置する２つの可動レール４’によって疑似形成される変形例に拡張される。

このようにして、可動レール４’の両側に交差して配置されている４つの凹部１２は、可動レール４’に設けられ、２つの凹部１２は、可動レール４’の前方領域において互いに直角に配置され、したがって、それらの別個の表面１３は、二次管２の内面６に面して存在する。同様に、２つの凹部１２は、可動レール４’の後方領域において互いに対して直角に配置され、したがって、それらの別個の表面１３は、二次管２の内面に面して存在する。このようにして中央に配置された十字形状のウェブ（図示せず）は、４つのすべての凹部１２のための当接部１４を形成する。

４つのボール５は、それぞれ、固定位置レール２’の平坦な側面の中央に配置され、このようにして可動レール４’を支持する。この変形例に関して、２つの個別のボールは、互いに垂直に位置する平面ごとに設けられている。

この目的のために、図５に示す可動レール４’と同様の可動レール４’は、各平面内に構成され、これは、一対のボールのうちの２つのボール５が可動レール４’の前方領域に配置され、それぞれの対の他の２つのボール５は、可動レール４’の後方領域に配置されていることを意味する。

図８は、本発明５０’’によるさらなる装置の概略図を示す。この変形例に関して、結果として生じる移動は、直線的には行われず、円弧に沿って行われる。かかる配置は、凸状と凹状の両方の湾曲で可能であり、したがって、機能的能力を確保するために使用された領域内に結合磁石８とプッシュロッド４との間に十分に小さい間隔が残っている限り、円形軌跡で発生しない移動でさえも可能である。

図９は、図６と同様の本発明によるさらなる装置５０’の概略図を示す。図６のそれとは対照的に、ボール５は、固定位置レール２’として、矩形管２ではなく、円筒管２に配置されている。２対のボール５は、それぞれ、可動レール４’の向かい合って配置された側に配置されている。４つのボール５は、同様に２つの平面内に設けられており、２つの平面は互いに垂直に位置し、移動方向に平行に配置されている。円筒形状の外管２内の配置により、ボール５は各々、固定位置レール２’との１つの接触点による接触のみを有する。図６では、ボールは、それぞれ、固定位置レール２’との２つの接触点に位置する。図９の配置により、図７の実施形態の転がり移動と同様に、接触点を中心とした追加の回転のない転がり移動により、摩擦および摩耗の低減がもたらされる。

さらに、可動レール４は、安定化のために必要な力の対応する共回転のために、図面の平面に垂直に位置する軸を中心に、任意の回転位置に回転され得る。

変形例に応じて、固定位置レール２’は、可動レール４’の移動軸に垂直な円形、正方形、または長方形の断面を有し得る。

以上説明したような装置５０、５０’、５０”と共に使用され得る塗装プラントのための不図示の真空チャンバは、少なくとも一つの真空ポンプを含み得、それによって、≦０．１Ｐａ、好ましくは≦５×１０^−３ＰＡ≦５×１０^−７・Ｐａの真空が、チャンバ内、およびフランジ内で製造され得、フランジには、例えば、真空チャンバ内のアパーチャ２５を移動させるために、プッシュロッド４の可動レール４’を移動させるために、装置５０、５０’、５０’’のハウジング１が接続され得る。

これに関連して、ボール５は、０．５ｍｍ〜１ｍまでのボール直径を有し得ることに留意されたいが、好ましくは、３ｍｍ〜１５ｍｍまでの範囲のボール直径を有するボール５が使用される。ここに示すボール５に関しては、８ｍｍの直径が使用されている。

ここに示す結合磁石は、０．５Ｔの磁場強度を有する。管２の材料、および管２の壁厚さに応じて、０．２Ｔ〜１Ｔの範囲の磁場強度が使用され得る。

好ましくは、ステンレス鋼のボール５が装置５０、５０’、５０’’で使用されるが、シリコンまたはシリコン合金のボール５、あるいは例えば二酸化ジルコニウムのセラミックボールをボール５として使用し得る。

１、１’ ハウジング、フランジ
２、２’ ステンレス鋼管、固定位置レール
３ カバープレート
４、４’ プッシュロッド、可動レール
５ ボール
６ ２の内面
７、７’ ユニット、磁気トロリー
８ ラウンド磁石
９ タペット
１０ 結合ウェブ
１１ 穴
１２ 凹部
１３ 別個の表面
１４ 当接部
１５ ローラー
１６、１６’ 滑走板、外面
１７ 磁気トロリーガイド
１８ ガイド溝
１９ 安全クリップ
２０ 保持リング
２１ ガイドフレーム
２２ 溝
２３ 固定開口部
２４ 開口部
２５ アパーチャ
２６ 中央本体
５０、５０’、５０”装置、シャッター機構、装置
Ｌ 長手方向軸

Claims (30)

1. 真空中で、摺動摩擦のない、潤滑剤のない移動をさせるための装置（５０、５０’、５０”）であって、
   固定位置レール（２’）と、
   磁力によって移動可能なレール（４’）と、
   前記固定位置レール（２’）に対する前記可動レール（４’）の移動を可能にするように構成されている、少なくとも２つ、最大４つの球形状本体（５）であって、前記固定位置レール（２’）と前記可動レール（４’）との間に配置されている球形状本体（５）と、
   前記固定位置レール（２’）に対して磁気結合により前記可動レール（４’）を移動させ、正常な移動後、前記可動レール（４’）を静止状態に保持するように構成されているユニット（７）と、
   を備える装置。
2. 前記球形状本体（５）は、前記固定位置レール（２’）に対する前記可動レール（４’）の直線移動を可能にするように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記可動レール（４）は、各球形状本体（５）に対して別個の表面（１３）を有し、その別個の表面において前記球形状本体（５）が接触することを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 各別個の表面（１３）は、２つの当接部（１４）を有することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 各球形状本体（５）は、前記２つの当接部（１４）の間を前後に直線的に案内されるように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 前記直線的に変位可能な可動レール（４’）が走行し得る経路長は、前記少なくとも２つの当接部（１４）の間の間隔によって形成されることを特徴とする、請求項４または５に記載の装置。
7. 前記当接部（１４）は、前記可動レール（４’）または前記固定位置レール（２’）に設けられていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記可動レール（２’）は、少なくとも２つの凹部（１２）を有し、
   各凹部（１２）は、１つの球形状本体（５）を収容するように構成されており、
   好ましくは、２つの凹部（１２）が、前記可動レール（４’）の片側に配置されていることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 各凹部（１２）は、前記別個の表面（１３）および前記２つの当接部（１４）を有することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記２つの当接部（１４）は、前記別個の表面（１３）に対して少なくとも実質的に垂直に配置されており、
    前記別個の表面（１３）は、前記固定位置レール（２’）に対して少なくとも実質的に平行に配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 前記可動レール（４’）は、前記ユニット（７）との前記磁気結合のために構成されている結合ウェブ（１０）を含み、
    前記固定位置レール（２’）に対する前記可動レール（４’）の移動は、前記結合ウェブ（１０）の移動によって引き起こされることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記可動レール（４’）は、前記ユニット（７）との前記磁気結合のために構成されている結合ウェブ（１０）を有し、
    前記固定位置レール（２’）に対する前記可動レール（４’）の移動は、前記結合ウェブ（１０）の移動によって引き起こされ、
    前記結合ウェブ（１０）は、少なくとも１つの凹部（１２）に隣接して設けられていることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記結合ウェブ（１０）は、前記２つの凹部（１２）の間に設けられていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 少なくとも１つのガイド溝（１８）は、前記可動レール（４’）に、好ましくは前記別個の表面（１３）に設けられており、
    前記少なくとも１つのガイド溝に、前記球形状本体（５）は、前記可動レール（４’）の前記直線移動を事前に規定するために案内されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 少なくとも１つのガイド溝は、前記球形状本体（５）が案内される前記固定位置レール（２１）に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. ２つ、好ましくは正確に２つの球形状本体（５）が、前記可動レール（４’）の前記直線移動方向に平行な平面内に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. ４つの球形状本体（５）を使用する場合、２つの球形状本体は、平面ごとに設けられており、
    前記２つの平面は、少なくとも実質的に互いに平行、または互いに垂直に配置されていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
18. 前記ユニット（７）は、
    磁性材料と、
    前記可動レール（２’）に対する前記磁気結合を利用可能にする少なくとも一対の反対方向に分極された磁石（８）と、を含むことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記ユニット（７）はさらに、２つのローラーを含み、前記２つのローラーによって、前記ユニット（７）は、前記固定位置レール（２’）に対して変位され得ることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記ユニット（７）は、前記ユニット（７）の移動範囲を事前に規定するガイド（１７）内に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記固定位置レール（２’）は、前記ユニット（７）と前記可動レール（４’）との間に配置されており、
    前記ユニット（７）は、前記固定位置レール（２’）に対して前記可動レール（４’）を移動させるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 前記可動レール（４’）および／または前記結合ウェブ（１０）は、磁性材料を含むことを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の装置。
23. 前記磁性材料は、非強磁性材料を含むことを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
24. 前記ユニット（７）は、前記可動レール（４’）を移動させ、前記可動レールを静止状態に保持するように構成されている磁石（８）を含むことを特徴とする、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の装置。
25. 前記磁石（８）は、前記可動レール（４’）を直線的に移動させ、前記可動レールを静止状態に保持するように構成されていることを特徴とする、請求項２４に記載の装置。
26. 前記可動レール（４’）は、対象物を押すために、プッシュロッド（４）として構成されており、前記対象物は、前記プッシュロッド（４）に配置されていることを特徴とする、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の装置。
27. 前記可動レール（４’）は、対象物を直線的に移動させるために、プッシュロッド（４）として構成されており、
    前記対象物は、前記プッシュロッド（４）に配置されていることを特徴とする、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の装置。
28. 前記固定位置レール（２’）は、真空チャンバ（１）の少なくとも１つのチャンバ壁（２）によって形成されていることを特徴とする、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の装置。
29. 前記固定位置レール（２’）は、前記可動レール（４’）の移動軸に垂直な円形、正方形、または長方形の断面を有することを特徴とする、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の装置。
30. 請求項１〜２９のいずれか一項に記載の装置（５０、５０’、５０’’）、および例えば前記可動レール（４’）に配置されているアパーチャ（２５）のためのプッシュロッド（４）を有する、塗装プラント用の真空チャンバ（１）であって、
    前記装置（５０、５０’、５０’’）は、前記真空チャンバ（１）内の前記プッシュロッド（４）を移動させる、好ましくは直線的に移動させるように構成されている、真空チャンバ。

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