JP2638955B2

JP2638955B2 - 無塵室用作動装置

Info

Publication number: JP2638955B2
Application number: JP63175843A
Authority: JP
Inventors: 雅幸片平
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: US4955244A; JPH0226045A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、被操作体を無塵環境下に直線移動操作する
無塵室用作動装置に関する。

〔従来の技術〕

露光装置やワイヤーボンダ、スキャナなどに用いられ
るXYテーブル等の精密位置決め装置にあっては、被操作
体の高精度の直線移動や位置決めを保証するため、ボー
ルねじ装置や直線移動案内機構等からなる作動装置が組
み込まれている。一方、このような精密位置決め装置を
利用する例えば半導体製造技術等の分野では、μｍオー
ダ以下の極めて微小な粒子の存在が問題となる。そこ
で、位置決め装置自体を無塵室（クリーンルーム）な
ど、浮遊微粒子濃度が所定レベルに制御された無塵環境
下に置いて作動させる。ところが、精密位置決め装置を
構成するボールねじ装置や直線移動案内機構等の作動装
置の可動部からは、摩耗粉や潤滑剤等の微粒子（以下、
ダストという）が発生する。このような作動装置自体か
らの発生ダストにより、所定のダストレベルに維持すべ
き無塵環境が汚染されることを防止するため、作動装置
内に発生したダストの吸引除去手段を備えた無塵室用作
動装置が要求されている。

従来のこのような作動装置における可動部の防塵対策
としては、例えば特開昭62−184277号公報に記載された
ものがある。このものは、防塵すべき可動部としての駆
動用回転軸（ボールねじ軸）の軸受やナットを隙間を介
してシール部材で囲み、該シール部材で囲まれた内部を
真空排出するための真空吸引口を該シール部材に設けた
ものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の防塵構造にあって
は、わざわざ真空吸引口を別に設けたシール部材で可動
部を囲むものであり、防塵構造が複雑になるという問題
点があった。

また、可動部の潤滑手段については何等の対策も施さ
れていない。一般的に行われているようにグリースを可
動部に充填すると、真空排気の効果が損なわれるばかり
か、過剰のグリースがダスト化して汚染源となる。した
がってダスト低減のためにはグリース塗布量のコントー
ルが必要であるが、塗布量が少な過ぎると可動部の耐久
性が低下し、騒音も増加する。しかも、上記ダストの発
生はねじ軸の回転数とも相関性があり、塗布量を減らせ
ばダスト発生量を一義的に低減できるものでもない。

また、可動部を排気するには真空吸引口に排気管を取
り付けて排気装置と接続しなければならないが、可動部
は高精度で直線移動させるものであり、その移動に伴う
排気管の動き、追従性をも考慮する必要がある。

また、完全な製品を保証するべく、上記作動装置の始
動は、無塵室内のダストレベルが規定範囲内に維持され
ているときにのみ行われるように配慮することも重要で
ある。

そこで本発明の目的とするところは、作動装置の排気
と共に潤滑材剤の供給条件をも考慮し、簡単な構造にも
かかわらず、高度の無塵環境下で高精度の作動を可能と
した無塵室用作動装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、被作動体を無塵
環境下で直線作動させるボールねじ装置と、該ボールね
じ装置内に発生したダストの吸引除去手段とを備えた無
塵室用作動装置において、前記ボールねじ装置の駆動用
回転軸に螺合されたナットに予め設けられている給油孔
に、前記吸引除去手段の吸引ホースを接続したものであ
る。

また、ボールねじ装置の駆動用回転軸にグリースプレ
ーチィングを施して潤滑剤からのダストの発生を抑制す
るものである。

また、吸引除去手段の吸引ホースに螺旋状部を設け、
該螺旋状部を前記ボールねじ装置の駆動用回転軸と平行
に設けた支持手段により支持すれば、作動装置の動きが
円滑に行われる。

また、吸引除去手段に無塵環境内のダスト濃度の測定
信号を発信するダストカウンタと、該ダストカウンタの
ダスト濃度測定信号のレベルに応じてオン・オフ信号を
発信する制御装置を設け、該制御装置のオン信号でボー
ルねじ装置の駆動用回転軸を始動させるように構成する
と、常に規定の無塵環境が維持できる。

〔作用〕

本発明にあっては、ボールねじ装置の駆動用回転軸に
螺合されたナットに予め設けられている給油孔を利用し
て吸引除去手段の吸引ホースを接続するから、従来のよ
うに吸引排気孔を別途に設ける必要はなくなり、構造も
簡単にできる。

また、上記駆動用回転軸にグリースプレーチィングを
施す。これにより、潤滑剤からのダストの発生が効果的
に抑制できて、無塵室の環境を容易に維持できる。

また、ボールねじ装置の駆動用回転軸と平行に設けた
支持手段により、吸引除去手段の吸引ホースの螺旋状部
を支持すれば、作動装置の直線移動と共に吸引ホースが
伸縮し、作動装置の移動がより円滑に行われる。

また、ダストカウンタのダスト濃度測定信号のレベル
に応じてボールねじ装置の駆動用回転軸を始動させるこ
とで常に規定の無塵環境を維持すれば、塵埃によるトラ
ブルが未然に防止され、製品の品質が保証できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図とともに説明する。

第１図は本発明の一実施例で、本発明に係る無塵室用
作動装置であるボールねじ装置を組み込んだ１軸精密位
置決め装置のシステムの構成を示すものである。１軸精
密位置決め装置１は、外気遮断用カバー２で形成された
無塵室３内に設置されている。この１軸精密位置決め装
置１の詳細は第２図ないし第４図に示される。ベース４
に、２組のリニアガイド装置５の案内レール６が平行に
配設固定されている。各案内レール６には、それぞれス
ライダ７が２台づつ跨架されている。案内レール６とス
ライダ７の対向側面には、それぞれ断面略半円形のボー
ル転動溝が対向して形成されている。スライダ７は、周
知のとおり、この対向するボール転動溝内の多数のボー
ル９の転動と循環移動を介して案内レール６上を軽く移
動できる。４台のスライダ７の上面にテーブル10が固定
されている。テーブル10の下面中央にはナット収納部11
が固着され、これにボールねじ装置８の駆動用回転軸で
あるねじ軸12に螺合されたナット13が取付けられてい
る。このナット13は、両端にそれぞれ、ねじ軸12の表面
と僅かに隙間を保たせて装着されたプラスチック製のシ
ール部材Ｓを有する。また取付け用フランジ14の面に給
油孔15を備えている。この給油孔15は、予め標準的に設
けられるもので、給油ニップル30を螺着するためのねじ
が形成され、ナット内面のボール溝に通じている。ねじ
軸12の両端部は、それぞれにころがり軸受を介して支柱
16,17で支持されている。更に、一方の軸端は、カップ
リング18を介して駆動モータＭに接続されている。駆動
モータＭは発塵防止カバー20で覆い、駆動モータＭの可
動部から発生したダストが無塵室３内へ飛散することを
防いでいる。この駆動モータＭの軸シール及びねじ軸12
の軸受部における軸シールとして、磁性流体を用いても
良い。

無塵室３の外には、ダストの吸引手段としてダスト吸
引ポンプ21が配設してある。このダスト吸引ポンプ21の
吐出側には、所定の濾過精度を有するエアーフィルタ22
が配設され、これで濾過された空気は無塵室３内に還流
される。23は無塵室３内のダスト濃度を計測するダスト
カウンタで、吸引管24を経て無塵室３内の空気をサンプ
リングして濾過し、そのサンプルエアー中のダスト数を
計数し、ダスト量が規定値以下のとき、オン信号を発信
する。25はねじ軸12及びダスト吸引ポンプ21の始動・停
止を制御する制御装置で、ダストカウンタ23からのオン
信号を受けたとき、ねじ軸12の始動信号を発信する。ま
た、ねじ軸12の駆動を停止させた時は、その後所定時間
経過してからダスト吸引ポンプ21の停止信号を発信す
る。

ダスト吸引ポンプ21の吸引配管26は、その端末部分が
フレキシブルなスパイラルチューブ27とされて、ポール
ねじ装置８の螺子軸12に螺合されたナット13の給油孔15
に、ニップル30を介して接続してある。

スパイラルチューブ27の螺旋状部は、ボールねじ装置
８のねじ軸12と平行に張設した支持棒31に挿通されて支
持されている。

また、リニアガイド装置５のスライダ７には、ダスト
吸引除去手段接続口として吸引口35を設けている。この
吸引口35はスライダ７と案内レール６との間の隙間空間
に連通させてあり、これに上記スパイラルチューブ27か
らの分岐管36が接続してある。

また、上記の精密位置決め装置１の案内レール６及び
ねじ軸12には、グリースプレーチィング処理が施してあ
る。この処理は、リチウム石けん基グリースのような潤
滑剤をベンジン、アルコール等の高揮発性の溶剤に僅か
に溶解させた溶液に被処理物を浸した後引き上げて短時
間で乾燥させることにより、被処理物の表面にごく薄い
潤滑剤の被膜を形成するものである。

このように構成した無塵室用作動装置の作用を説明す
る。

精密位置決め装置１の始動の際しては、制御装置25の
指令で前以ってダスト吸引ポンプ21を運転する。同時
に、ダストカウタ23による無塵室３内のダストレベルの
測定を始める。その測定の結果、所定容積吸引した空気
中の所定サイズ以上の微粒子の個数が予め設定された個
数を下回ったとき、ダストカウンタ23から制御装置25に
対しオン信号が発信される。このオン信号を受けると、
制御装置25はねじ軸13の駆動モータＭの始動指令を発信
する。これにより、ナット13を内蔵したテーブル10がリ
ニアガイド装置５に案内されつつ軸方向に直線移動す
る。

リニアガイド装置５の駆動で、ナット13内には、主と
してボール９の転動によるダストが発生する。しかし、
ダスト吸引ポンプ21が作動しているから、ねじ軸12とナ
ット13との隙間を通して周囲の空気がナット13の内部に
流れ込み、ナット13内で発生したダストを同伴して、ス
パイラルチューブ27から吸入配管26を経てダスト吸引ポ
ンプ21に吸引される。吸引されたダストはエアーフィル
タ22で濾過され、清浄化された空気は無塵室３内へ還流
される。

かくして、ナット13内で発生するダストが無塵室３内
に流出することは完全に防止できる。

また更に、リニアガイド装置５では、案内レール６と
スライダ７との隙間を通してスライダ７内に流れ込んだ
空気が、発生したダストを同伴して、スライダ７に設け
られた吸引口35から分岐管36、スパイラルチューブ27を
経てダスト吸引ポンプ21に吸引され、同様に除去され
る。

第５図のグラフは、本実施例の実験データの一例を示
すものである。縦軸は吸引空気量の単位容積当たりの0.
5μｍ以上のダストの個数（ダストレベル）を表してい
る。横軸は装置運転時間を表す。はじめ、無塵室３内の
ダスト個数は「０」の状態にしておく。ダスト吸引ポン
プ21を停止したまま精密位置決め装置１の運転を開始
し、途中でダスト吸引ポンプ21をオン・オフさせたとき
の無塵室３内のダストレベルの変化を記録している。

ダストレベルは吸引無し運転開始とともに急上昇し、
10数時間後に高水準で飽和状態に達する。Ｐ点でダスト
吸引ポンプ21を始動すると、ダストレベルは急降下し、
２時間程度で０になる。ダスト吸引ポンプ21の運転中
は、ダスト零が維持される。Ｑ点でダスト吸引ポンプ21
を停止すると、即座にダストレベルは上昇して再び高水
準に達する。

以上のデータから、本実施例によれば、ダスト吸引と
潤滑手段との相乗作用で、ダスト汚染防止の顕著な効果
が得られることが明白である。

本実施例よれば又、ボールねじ装置８のねじ軸12に螺
着されたナット13に、予め設けられている給油孔15を利
用して吸引除去手段の吸入配管26を接続するから、従来
のようにナット13に吸引排気孔を別途に設ける必要はな
くなり、構造も簡単にできる。

また、上記ねじ軸12とリニアガイド装置５の案内レー
ル６とに、グリースプレーチィングを施すことにより、
潤滑剤からのダストの発生が効果敵に抑制でき、且つべ
た塗りグリースでダストの吸引が妨げられることもな
い。そのため、無塵室のダストレベルを容易に所定の水
準に維持できる。

また、ボールねじ装置８のねじ軸12と平行に設けた支
持棒31により、ダスト吸引ポンプ21のスパイラルチュー
ブ27を支持するから、ナット13の直線移動と共にスパイ
ラルチューブ27が支持棒31に案内されつつ円滑に伸縮
し、ナット13の移動の妨げとならない。

また、ダストカウンタ23のダスト濃度測定信号のレベ
ルに応じてボールねじ装置８のねじ軸12を始動させれ
ば、常に規定の無塵環境が維持でき、塵埃によるトラブ
ルが未然に防止される。

なお、図示しないが、ねじ軸12を支持する支柱16,17
における軸受の可動部や、駆動モータＭの軸受可動部等
も、ダスト吸引ポンプ21に接続してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように構成したため、以下のよ
うな効果が得られる。

ボールねじ装置のナットに一般的に設けられている給
油孔を利用して吸引除去手段を接続するから、わざわざ
吸引排気孔を別途に設ける必要はなく、構造も簡単にで
きる。

また、駆動用回転軸にグリースプレーチィングを施す
ことにより、潤滑剤からのダストの発生が効果的に抑制
できて、無塵室の環境を容易に維持できる。

また、駆動用回転軸と平行に設けた支持手段により、
吸引除去手段の吸引配管の螺旋状部を支持することで、
吸引配管の直線移動ひいてはナットの移動がより円滑に
行われる。

また、ダストカウンタから発信されるダスト濃度信号
に応じてボールねじ装置を始動させることで、常に規定
の無塵環境が維持され、塵埃によるトラブルが未然に防
止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシステム構成図、第２図は
１軸精密位置決め装置の平面図、第３図は第２図のIII
−III線断面図、第４図は第３図のIV−IV線断面図、第
５図は第１図に示す装置の運転態様とダストレベルの推
移を説明するグラフである。１は（１軸）精密位置決め装置、３は無塵室、５はリニ
アガイド装置、６は案内レール、７はスライダ、８はボ
ールねじ装置、12はねじ軸（駆動用回転軸）、13はナッ
ト、15は給油孔、21はダスト吸引ポンプ、23はダストカ
ウンタ、25は制御装置、26は（ポンプの）吸引配管、27
は螺旋状部（スパイラルチューブ）、31は支持棒（支持
手段）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被作動体を無塵環境下で直線作動させるボ
ールねじ装置と、該ボールねじ装置内に発生したダスト
の吸引除去手段とを備えた無塵室用作動装置において、
前記ボールねじ装置の駆動用回転軸に螺合されたナット
に予め設けられている給油孔に、前記吸引除去手段の吸
引配管を接続したことを特徴とする無塵室用作動装置。
【請求項２】前記ボールねじ装置の駆動用回転軸にグリ
ースプレーチィングを施してなる請求項（１）記載の無
塵室用作動装置。
【請求項３】前記吸引除去手段の吸引配管に螺旋状部を
設け、該螺旋状部を前記ボールねじ装置の駆動用回転軸
と平行に設けた支持手段により支持した請求項（１）又
は（２）記載の無塵室用作動装置。
【請求項４】前記吸引除去手段は無塵環境内のダスト濃
度の測定信号を発信するダストカウンタと、該ダストカ
ウンタのダスト濃度測定信号のレベルに応じてオン・オ
フ信号を発信する制御装置を備え、該制御装置のオン信
号で前記ボールねじ装置の駆動用回転軸を始動するよう
に構成してなる請求項（１）記載の無塵室用作動装置。