JP2531316B2 - 直線運動軸支持機構 - Google Patents

直線運動軸支持機構

Info

Publication number
JP2531316B2
JP2531316B2 JP3175952A JP17595291A JP2531316B2 JP 2531316 B2 JP2531316 B2 JP 2531316B2 JP 3175952 A JP3175952 A JP 3175952A JP 17595291 A JP17595291 A JP 17595291A JP 2531316 B2 JP2531316 B2 JP 2531316B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
linear motion
rolling element
shaft
flexible rolling
support mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3175952A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04370413A (ja
Inventor
哲二 稲葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP3175952A priority Critical patent/JP2531316B2/ja
Publication of JPH04370413A publication Critical patent/JPH04370413A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2531316B2 publication Critical patent/JP2531316B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/002Elastic or yielding linear bearings or bearing supports

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は超高真空中しかも高温
下で直線往復運動をする軸を支持することのできる機構
に関する。たとえば分子線結晶成長装置(MBE)や各
種の真空を必要とする測定分析装置、MOCVD装置な
どの直線導入機その他の直線運動する軸の支持のために
用いることができる。
【0002】
【従来の技術】直線運動する軸を支持するため、従来は
スライドベアリング、ボ−ルベアリングなどを用いてい
た。前者は軸と軸受部材のすべりによって軸を支承す
る。後者は摩擦を減ずるためにボ−ルを介在させてい
る。常温常圧であればこのような軸受は十分に支持機構
としての機能を発揮しうる。しかし超高真空中になると
このような軸受けはその欠陥を露呈する。超高真空中で
は一般に部品相互の摩擦係数が増大する。そのため金属
同士が接触し互いに摺動するようになったスライドベア
リングのようなものは抵抗が大きくなりすぎて使えな
い。金属ボ−ルを介在させたボ−ルベアリングであって
もころがり摩擦抵抗が増えるので進退させるのに強い力
が必要になる。
【0003】そこでボ−ルの表面に金や銀などの貴金属
の薄膜を被覆したボ−ルベアリングが超高真空部材に対
して用いられる。これら柔らかい貴金属は固体潤滑剤と
して機能し摩擦抵抗を下げる作用がある。液体潤滑剤
(オイル、グリス)は真空容器の内部に拡散し試料や基
板を汚染する惧れがあるので使えない。さらに超高真空
に加えて高温という条件も加わることがある。すると、
セラミックのスライドベアリングの使用が考えられる。
しかし、実際には摩擦が大きいのでこれもあまりよい軸
受けではない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】固体潤滑剤として金や
銀をコ−テイングしたものは、超高真空中であってもか
なり低い摩擦係数を持つから十分に使える。しかしなが
らこのようなベアリングはかなり高価なものになる。特
殊なものであるから入手するのに時間がかかるという難
点があった。また被覆した金や銀がやがて剥離するの
で、摩擦が増えやがて使用できなくなってしまう。つま
り寿命が短い。
【0005】もうひとつの難点はボ−ル同士、ボ−ルと
インナレ−ス、アウタレ−スの間の摩擦によってパ−テ
イクルが発生する。汚れを嫌うクリ−ンな超高真空容器
を汚染する惧れがあり望ましくない。超高真空中高温下
であっても低摩擦で作動しうる直線運動軸支持機構を提
供することが本発明の目的である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の直線運動軸支持
機構は、高真空高温下にある直線運動をする軸を支持す
る機構であって、直線運動軸を囲む複数の長い支持平板
と、帯状の薄板を丸めて作られた筒状体を変形させ直線
運動軸の外側面と前記支持平板との間に設けられた撓み
転動体とよりなり、撓み転動体の一部が支持平板に固定
され、撓み転動体の反対側の一部が直線運動軸に固定さ
れており、一定範囲内で直線運動軸が撓み転動体によっ
て弾性的に支持されて進退できるように構成した事を特
徴とする。
【0007】
【作用】高温に耐える金属の薄板を丸めて筒にしこれを
支持平板と直線運動軸の間に介在させている。この撓み
転動体は薄板の弾性によって軸を支持する事ができる。
薄板の面と支持平板、軸の面とが接触しているが、軸方
向には運動の障害となるものが存在しないので軸を押し
たり引いたりすればこれが動く。支持平板から軸がある
一定高さに支持されるのでこれは軸受と等価な作用をす
るのである。重要なことは撓み転動体と軸の間、撓み転
動体と支持平板との間にはすべりが全くないから真空中
であっても抵抗が大きくならないという事である。
【0008】
【実施例】図1は本発明の実施例に係る直線運動軸支持
機構の縦断面図、図2は図1の中のII−II拡大断面図で
ある。直線運動する軸1は直線状の棒状体である。これ
を上下で囲むように2枚の平行平板2、2が設けられ
る。平行平板2、2と直線運動軸1の間に薄板を丸めて
筒状にした撓み転動体3、3を設ける。これをTa、W
など高融点金属の薄板とすると、高温下でも十分に機能
するものが得られる。400℃程度であればステンレス
の薄板を使う事ができる。撓み転動体3は同じ厚さの薄
板であるので、これを一定半径の半円形状RNMに曲げ
た時の弾性力は同じである。したがって直線運動軸1は
両方の撓み転動体3、3から常に一定の弾性力を受ける
事になる。
【0009】撓み転動体3はある一箇所に於いて固定金
具4により平行平板2に固定される。これは撓み転動体
3が平行平板2に対して滑らないようにするためであ
る。撓み転動体3の反対側の一箇所が固定金具5によっ
て直線運動軸1に固定されている。これも軸1に対して
撓み転動体3がすべらないようにするためである。軸1
には上下に平坦面6、6があって撓み転動体3と正しく
接触するようにしてある。この例では2枚の上下平行平
板の間に直線運動軸1が挟まれる。上下の撓み転動体
3、3は前後に半円形に彎曲した弾性変形部分を持って
いる。これは加えられた力の増減によって撓みが変化す
る。押圧力が増すと、半円形の変形部分の半径が減少す
る。従って直線運動軸の重さと、上方の撓み転動体の弾
性力とを加えたものが、下方の撓み転動体の弾性力と等
しくなるように変形して相互につりあうようになるわけ
である。
【0010】より詳しく説明する。薄板の彎曲部MNR
について考えよう。平板との接触点の端がM、Rであ
り、Nは自由部分である。M、Rに加わる力をFとす
る。薄板の自重を無視すると、M、Rに加わる力は等し
いので、ここではどちらもFとしている。円弧RNMで
のモ−メントはいずれに於いても同一である。これをM
とする。半円弧RNMの曲率半径をaとする。モ−メン
トMが一定であるのでRNMは円弧となりR、Mで接線
が平行であるので、RNMは半円弧となる。薄板のヤン
グ率をE、断面二次モ−メントをIとすると、薄板の厚
みをb、幅をdとして、 I = db3 /12 (1) である。半円弧RNMが有する弾性エネルギ−Uは U = (∫M2 ds)/(2IE) (2) である。M=Faである。これは一定である。積分ds
は円弧MNRに沿うものである。Mは一定であるので、
これは常にπaになる。これを代入するとUは U = (πaM2 )/(2IE) (3) となる。弾性エネルギ−を力で微分するとこの力に共役
な変位が求められる。M点を基準としてR点の角度撓み
はπであるので ∂U/∂M = π (4) という撓みの関係が成り立つ。これを計算して Ma = IE (5) という式が得られるがこれを力Fに直すと F = IE/a2 (6) となる。つまりMNRの彎曲部の曲率半径の2乗に反比
例して力Fが増大する。先述のようにこの関係があるの
で、撓み転動体によって直線運動軸を支持する事ができ
るのである。(6)式は一方の彎曲部における力である
が、両端に2つの彎曲部があるのであるから、撓み転動
体の力は(6)の2倍になる。
【0011】直線運動軸1の重さをW、上側の撓み転動
体のヤング率、断面二次モ−メント、彎曲部半径をそれ
ぞれE1 、I1 、a1 とする。下側の撓み転動体のヤン
グ率、断面二次モ−メント、彎曲部半径をE2 、I2
2 とする。力のつりあいは 2I11 /a1 2 + W = 2I22 /a2 2 (7) という事になる。a1 =a2 である必要はないが、a1
=a2 にしようとすればできる。IやEを少し違えれば
よいのである。同じ材料であればEは同じになるがそれ
でもb、dを変えることによりIを変えることができ
る。
【0012】注意すべきことは撓みと力が2乗に反比例
するということで関係づけられていることである。これ
は軸1がある一定高さから外れ難いということを意味し
ている。薄板による弾性支持であるから高さについて狂
いがでそうにも思われるがそうでない。
【0013】図3は3本の平行な支持平板を用いるもの
である。これは中心角120°をなす位置に平板が3つ
設けられている。直線運動軸1も上と、斜め下方にあわ
せて3つの平坦面6を備えている。直線運動軸1、平坦
面6と支持平板2の間に3つの撓み転動体を設けてい
る。これも直線運動軸1を定位置に支持でき、力のつり
あいは(7)式と同じになる。ただし図3の下2本の撓
み転動体に対するパラメ−タがE2 、I2 、a2 に当た
る。Wが無視できれば3つの撓み転動体は等価のものを
用いることができる。図1、図2のものは左右方向への
ズレをなんらかの手段で規制しなければならなかった。
図3のものは左右方向のズレが起こらないのでより優れ
ている。
【0014】図4に示すのは第3の実施例である。これ
は4本の支持平板を中心角90°をなる位置に設けてい
る。撓み転動体は4つあり、この内2つは横になるが、
固定金具4、5があるので撓み転動体が下方に落下する
ということはない。
【0015】
【発明の効果】本発明の支持機構は摺動部を持たない。
超高真空中ですべり摩擦抵抗が大きくなっても、摺動部
がないので、抵抗は増えない。軸を進退させると、撓み
転動体はキャタピラのような運動をして接触面が変わっ
てゆくが相互にすべりはない。固定金具で一部を固定す
るので軸の往復運動の範囲が限定される。これは撓み転
動体の長さによる限定である。しかし、多くの場合真空
中での直線運動軸はある一定範囲で動ければよいのであ
るから、この限定はあまり重大な欠点とはならない。
【0016】ボ−ルを用いる軸受に比べて構造が簡単で
ある。固定潤滑剤が剥離するというようなこともなく長
寿命である。摺動部がないので操作が軽いということの
他に、摺動部での摩擦がないので微小な物質が剥離して
パ−テイクルとなって飛散し、容器内部を汚すというこ
とがない。汚れを嫌う超高真空装置に最適である。
【0017】この構造の欠点は軸の位置が厳密に定まら
ないという事であろうが、実際には直線運動軸の一端は
直線導入機に連結されこれは常温であって他の軸受など
によって支持される事が多い。つまり必要であれば他の
手段によって厳密な位置決めがなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る直線運動軸支持機構の縦
断面図。
【図2】図1のII−II拡大断面図。
【図3】本発明の他の実施例であって3つの支持平板と
3つの撓み転動体を有する直線運動軸支持機構の断面
図。
【図4】本発明の第3の実施例であって4つの支持平板
と4つの撓み転動体を有する直線運動軸支持機構の断面
図。
【符号の説明】
1 直線運動軸 2 支持平板 3 撓み転動体 4 固定金具 5 固定金具 6 平坦面

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高真空高温下にある直線運動をする軸を
    支持する機構であって、直線運動軸を囲む複数の長い支
    持平板と、帯状の薄板を丸めて作られた筒状体を変形さ
    せ直線運動軸の外側面と前記支持平板との間に設けられ
    た撓み転動体とよりなり、撓み転動体の一部が支持平板
    に固定され、撓み転動体の反対側の一部が直線運動軸に
    固定されており、一定範囲内で直線運動軸が撓み転動体
    によって弾性的に支持されて進退できるように構成した
    事を特徴とする直線運動軸支持機構。
JP3175952A 1991-06-19 1991-06-19 直線運動軸支持機構 Expired - Fee Related JP2531316B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3175952A JP2531316B2 (ja) 1991-06-19 1991-06-19 直線運動軸支持機構

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3175952A JP2531316B2 (ja) 1991-06-19 1991-06-19 直線運動軸支持機構

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04370413A JPH04370413A (ja) 1992-12-22
JP2531316B2 true JP2531316B2 (ja) 1996-09-04

Family

ID=16005124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3175952A Expired - Fee Related JP2531316B2 (ja) 1991-06-19 1991-06-19 直線運動軸支持機構

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2531316B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6842118B2 (en) 2001-07-23 2005-01-11 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Overload detector of vehicle for high lift work

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001518170A (ja) * 1997-02-11 2001-10-09 1...アイピーアール リミテッド モータ、及びモータのための軸受
CN1076799C (zh) * 1999-07-16 2001-12-26 中国科学院低温技术实验中心 轮式无润滑直线运动轴承
JP5676437B2 (ja) 2008-06-24 2015-02-25 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 折返し板バネを使用するリニア軸受

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6842118B2 (en) 2001-07-23 2005-01-11 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Overload detector of vehicle for high lift work

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04370413A (ja) 1992-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2532426B2 (ja) 固体潤滑軸受装置
JP4525991B2 (ja) 長さ測定装置
JP2531316B2 (ja) 直線運動軸支持機構
JPS5848767B2 (ja) フォイル軸受
TW201118046A (en) Force monitoring methods and apparatus
JP2840778B2 (ja) 移動体案内装置
JPH08159333A (ja) 2つの非平行軸受間で圧縮された液密性継手を有する装置
EP0357748A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR THE STRESS-FREE STORAGE OF OPTICAL COMPONENTS.
JP3613937B2 (ja) 無潤滑直線案内装置
Miyake et al. Small-angle oscillatory performance of solid-lubricant film-coated ball bearings for vacuum applications
WO1994011710A1 (en) Method and equipment for dosing small amounts of liquid quantitatively
JP6857090B2 (ja) ノギスのサムローラー定圧機構
US4806027A (en) Apparatus for strain-free mounting of optical components
Ando Lowering friction coefficient under low loads by minimizing effects of adhesion force and viscous resistance
JPH116837A (ja) 微小領域走査装置
US20230323913A1 (en) Joint for a device moveable in vacuum, mechanism for moving a device in vacuum and device
JP4388516B2 (ja) 摺動体および摺動方法ならびに摺動体を有する機械装置
US6384493B1 (en) Drive device and apparatus equipped with said drive device
JPH0678787B2 (ja) 環状封止体
JP3644005B2 (ja) 無潤滑摺動形ブッシュ装置
JP2529231B2 (ja) スライドテ−ブル
CN215928132U (zh) 一种防蠕动导轨副
JP2008075847A (ja) ころがり軸受装置
Ramalingam et al. Tribological characteristics of sputtered thin films in rolling hertzian contacts
JP4862571B2 (ja) 真空用摺動部材

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees