JP3978936B2

JP3978936B2 - 直動ユニット

Info

Publication number: JP3978936B2
Application number: JP15963599A
Authority: JP
Inventors: 和夫鶴
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JP2000344473A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、清浄、かつ真空環境下で使用する直動ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
直動ユニットには、例えば、一直線上を往復運動するリニアガイドやボールスプラインガイドなど多くのタイプがあるが、その基本的な構成は、ガイドレールと、このガイドレールに沿って走行する移動部と、これを走行させる駆動部とから成る。ガイドレールと移動部との間には、スムーズな走行が可能なように軸受を介在させてあり、駆動部にはモータで回転するプーリにベルトを巻き掛けたものが用いられている。
ところで、例えば半導体の製造工程で用いられる蒸着装置においては、蒸着膜の歩留まりを低下させる塵の発生が極力抑えられた清浄な環境が求められる。したがって、この蒸着装置内部に設けられる直動ユニットには、清浄度を低下させないための対応が求められる。このため、駆動部を構成するプーリやベルトとして、ガスが発生したり摩耗を生じたりし易い合成樹脂製のものは用い難い。そこで上記プーリやベルトとして金属製のものが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記駆動部で用いられている金属製のベルトやプーリは、両者の接触部ですべりが起こるため、摩耗粉が発生するのを完全には防止できないとともに、移動部の位置決め精度が悪いという問題がある。
上記のような従来の問題点に鑑み、この発明は、清浄、かつ真空環境下での使用において、清浄度が低下するのを効果的に防止でき、位置決め精度が良好な直動ユニットを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためのこの発明の直動ユニットは、ガイドレールと、このガイドレールに沿って走行する移動部と、この移動部を駆動する駆動部とを備え、清浄、かつ真空環境下で用いられる直動ユニットにおいて、上記直動ユニットの駆動部が、外周に一定ピッチで設けた複数の係合部を有する駆動プーリと、上記駆動プーリと同一ピッチで設けた複数の係合部を有する従動プーリと、上記駆動プーリ及び従動プーリの各係合部に係合する複数の被係合部を、各プーリの係合部のピッチと同一ピッチで形成し、上記駆動プーリ及び上記従動プーリに巻き掛けて走行させる金属ロープまたは金属ベルトとを備え、上記駆動プーリ及び従動プーリの各係合部の少なくとも上記金属ロープ又は金属ベルトとの接触部と、金属ロープ又は金属ベルトの被係合部の表面との両方にフッ素系潤滑皮膜を形成したことを特徴とするものである。
上記構成の直動ユニットによれば、駆動プーリ及び従動プーリの係合部と金属ロープまたは金属ベルトの被係合部とを噛み合わせて動力を伝達することができるので、駆動プーリ及び従動プーリと金属ベルトまたは金属ロープとの間のすべりを抑制できる。
【０００５】
さらに、上記駆動プーリ及び従動プーリの各係合部の少なくとも上記金属ロープ又は金属ベルトとの接触部と、金属ロープ又は金属ベルトの被係合部の表面との両方にフッ素系潤滑皮膜が形成されているので、このフッ素系潤滑皮膜によって、駆動プーリ及び従動プーリと、金属ロープ又は金属ベルトとを滑らかに接触させることができる。
【０００６】
上記直動ユニットは、上記フッ素系潤滑皮膜が、エポキシ基、アミノ基、カルボニル基、水酸基、メルカプト基、イソシアネート基、スルフォン基及びエステル基からなる群から選択される官能基を有するフルオロポリエーテル重合体からなり、かつ流動性を有する潤滑薄膜であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記フッ素系潤滑皮膜が流動性を有しているので、潤滑皮膜の剥離や欠落を防止できる。
【０００７】
上記直動ユニットは、上記フッ素系潤滑皮膜が、含フッ素ポリウレタン高分子化合物からなり、かつ３次元の網状構造を有する固体膜であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、含フッ素ポリウレタン高分子化合物が、ウレタン結合となって、分子間が密に詰まって結合した固体膜を形成しているので、潤滑皮膜の剥離や欠落をより効果的に防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳述する。図１はこの発明の直動ユニットの一つの実施形態を示す正面図である。この発明の直動ユニットは、清浄度が要求され、かつ真空状態に保たれた環境下において、被搬送物を移動部２に載せ、これをガイドレール３に沿って走行させるためのもので、当該移動部２及びガイドレール３と、移動部２を上記ガイドレール３に沿って走行させる駆動部１とから構成される。
【０００９】
上記移動部２は、角柱状のものであり、その内部には上記ガイドレール３を隙間を有して挿通させる孔２１が設けられている。当該孔２１と上記ガイドレール３との隙間には、上記移動部２をスムーズに走行させるためのスライドベアリング２２を介在させている。
【００１０】
上記駆動部１は、途中部が上記移動部２の側面に設けられた固定部２３に連結され、当該移動部２に動力を伝達するための無端の金属ロープ１３と、上記ガイドレール３に隣接して設けられた一対の従動プーリ１２と、上記金属ロープ１３を介して上記移動部２を走行させるための駆動プーリ１１と、これらのプーリ１１，１２間に巻き掛けられた当該金属ロープ１３がたわまないように張力を付与するための一対のアイドルプーリ１５とから構成されている。
上記駆動プーリ１１は、一対の従動プーリ１２の中間位置において、図示しない駆動モータによって回動する軸１１ｃに一体回動可能に連結されている。上記一対の従動プーリ１２は、上記金属ロープ１３のガイドレール３に隣接する側を当該ガイドレール３に沿って平行に走行させることができ、かつ上記移動部２の走行範囲をカバーするように、上記ガイドレール３の両端部にそれぞれ隣接させて配置され、軸１２ｃに回動自在に支持されている。さらに、一対のアイドルプーリ１５は、上記駆動プーリ１１の両隣りに隣接して配置されている。
上記駆動プーリ１１と上記従動プーリ１２には、上記金属ロープ１３が巻き掛けられており、この金属ロープ１３には上記駆動プーリ１１の両隣りに隣接するアイドルプーリ１５によって、張力が付与されている。
【００１１】
上記駆動プーリ１１及び従動プーリ１２は、図２に示すように、外周に沿って設けられた円周溝１１ｂと、当該円周溝１１ｂに対して斜めに交差する複数の係合溝（係合部）１１ａを有している。上記円周溝１１ｂは金属ロープ１３を導入する部分であり、各プーリ１１，１２の全周に設けられている。上記係合溝１１ａは、各プーリ１１，１２の外周に沿って一定ピッチで複数形成されている。また、上記係合溝１１ａの少なくとも上記金属ロープ１３との接触部には、フッ素系潤滑皮膜１４を形成している。
【００１２】
上記金属ロープ１３は、図３に示すように、１本の可撓性を有する直線状ロープ１３ｂと、この直線状ロープ１３ｂの周囲にらせん状に巻き付けたらせん状線条体１３ａとで構成される。当該らせん状線条体１３ａは、上記駆動プーリ１１及び従動プーリ１２の上記係合溝１１ａに係合させる被係合部として構成されており、一定のピッチで上記直線状ロープ１３ｂに巻き付けられている。上記らせん状線条体１３ａの表面には、フッ素系潤滑皮膜１４が形成されている。
【００１３】
上記円周溝１１ｂは、上記金属ロープ１３の半径に相当する深さに設定されている（図４参照）。上記係合溝１１ａは、上記円周溝１１ｂと同一の深さを有し、かつ、上記らせん状線条体１３ａを無理なく係合させるために、上記円周溝１１ｂに対して傾斜させて設けられている（図２参照）。さらに、当該係合溝１１ａのピッチと、上記らせん状線条体１３ａのピッチとは等ピッチに設定されている。したがって、上記金属ロープ１３が、上記円周溝１１ｂに嵌め込まれて巻き掛けられた状態で走行すると、上記らせん状線条体１３ａは、上記係合溝１１ａに順次係合されることになる。
【００１４】
上記フッ素系潤滑皮膜１４は、官能基を有する含フッ素重合体からなる潤滑薄膜からなるものである。この含フッ素重合体は、−Ｃ_ｘＦ_２ｘ−Ｏ―という一般式（ｘは１〜４の整数）で示される単位を主要構造単位とし、いずれも平均分子量が１０００〜５００００のフルオロポリエーテル重合体で、官能基は金属に対して親和性の高いエポキシ基、アミノ基、カルボニル基、水酸基、メルカプト基、イソシアネート基、スルフォン基またはエステル基などが好ましい。
上記フッ素系潤滑皮膜１４は、流動性を有しているので、上記駆動プーリ１１及び従動プーリ１２と金属ロープ１３とが接触した時に、接触面から剥離し難い。
【００１５】
上記構成によれば、金属ロープ１３のらせん状線条体１３ａを駆動プーリ１１の複数個所の係合溝１１ａに係合させ、この状態で駆動プーリ１１を回動させることにより、金属ロープ１３は駆動プーリ１１との間ですべることなく、動力を移動部２に伝達できる。また、金属ロープ１３は、従動プーリ１２の係合溝１１ａにもらせん状線条体１３ａを係合させて巻き掛けられているので、従動プーリ１２との間でもすべることはない。
したがって、駆動プーリ１１及び従動プーリ１２と、金属ロープ１３との間のすべりが抑制されることにより、接触部の摩耗が抑えられるので、摩耗粉によって清浄度が低下することはない。
【００１６】
また、上記係合溝１１ａと金属ロープ１３に形成されたフッ素系潤滑皮膜１４により、金属どうしの直接的な接触を防止できて、摩耗をさらに低いレベルに抑えることができる。しかも、当該フッ素系潤滑皮膜１４は、真空環境下でも安定で、かつ高い潤滑性能を有しているので、上記駆動プーリ１１及び従動プーリ１２と金属ロープ１３との接触部の摩耗が効果的に防止される。
さらに、各プーリ１１，１２と金属ロープ１３との間のすべりが抑制されることにより、金属ロープ１３に連結された移動部２をガイドレール３の所定の位置に移動させる際の位置決め精度が低下することがない。
【００１７】
上記フッ素系潤滑皮膜１４は、含フッ素ポリウレタン高分子化合物の固体膜であっても良い。含フッ素ポリウレタン高分子化合物の固体膜は、−Ｃ_ｘＦ_２ｘ−Ｏ―という一般式（ｘは１〜４の整数）で示される単位を主要構造単位とし、いずれも平均分子量が数百万以上で硬化反応により分子間がウレタン結合されて、分子間が網状のように連続した３次元の網状構造を有しているものである。
含フッ素ポリウレタン高分子化合物の固体膜は、３次元の網状構造を有しているので、接触面に均質な膜を形成することができる。このため、上記駆動プーリ１１及び従動プーリ１２と金属ロープ１３とが接触した時に、含フッ素ポリウレタン高分子化合物の固体膜が接触面から剥離するのを抑えることができる。
【００１８】
なお、上記スライドベアリング２２の潤滑剤には、固体潤滑剤を転動面に形成したものを用いている。このため、上記ガイドレール３に沿って転動する際に、真空度と清浄度とを低下させることはない。
また、上記実施の形態において、金属ロープ１３の被係合部をらせん状線条体１３ａで構成した場合を説明したが、これに限定されるものではなく、図５に示しているように、被係合部としての歯１３ｄを一定ピッチで設けた金属ベルト１３ｃと、この歯１３ｄと同一ピッチで設けられた被係合部としての凹溝１１ｄを有する駆動プーリ１１及び従動プーリ１２との組み合わせでも同様の効果が得られる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る直動ユニットによれば、駆動プーリ及び従動プーリと、金属ロープ又は金属ベルトとが、係合部と被係合部とを噛み合わせて動力を伝達するので、相互のすべりが抑制できる。このため、摩耗粉の発生が抑制されるので、清浄度が低下するのを効果的に防止することができる。また、すべりが抑制できるので、位置決め精度も向上させることができる。したがって、例えば、半導体製造工程での半導体製品の歩留まり向上が図れる。
【００２０】
さらに、フッ素系潤滑皮膜が、金属どうしの接触を防止し、その潤滑能によって駆動プーリ及び従動プーリと金属ロープ又は金属ベルトとを滑らかに接触させるので、摩耗による金属粉の発生をより効果的に抑制することができる。このため、清浄度が低下するのをより効果的に防止することができる。
【００２１】
請求項２に係る直動ユニットによれば、フッ素系潤滑皮膜が流動性を有しているので、潤滑皮膜の剥離や欠落が起こり難い。このため、清浄度を高いレベルにすることができる。
【００２２】
請求項３に係る直動ユニットによれば、含フッ素ポリウレタン高分子化合物が、ウレタン結合となって、分子間が密に詰まって結合した固体膜であるため、潤滑皮膜の剥離や欠落をより効果的に防止できる。このため、さらに清浄度を高いレベルにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の直動ユニットの一つの実施の形態を示す正面図である。
【図２】駆動プーリの斜視図である。
【図３】金属ロープの一部欠載正面図である。
【図４】金属ロープと駆動プーリの係合状態を示す一部欠載正面図である。
【図５】他の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１駆動部
１１駆動プーリ
１１ａ係合溝（係合部）
１２従動プーリ
１３金属ロープ
１３ａらせん状線条体（被係合部）
１４フッ素系潤滑皮膜
２移動部
３ガイドレール

Claims

ガイドレールと、このガイドレールに沿って走行する移動部と、この移動部を駆動する駆動部とを備え、清浄、かつ真空環境下で用いられる直動ユニットにおいて、
上記直動ユニットの駆動部が、
外周に一定ピッチで設けた複数の係合部を有する駆動プーリと、
上記駆動プーリと同一ピッチで設けた複数の係合部を有する従動プーリと、
上記駆動プーリ及び従動プーリの各係合部に係合する複数の被係合部を、各プーリの係合部のピッチと同一ピッチで形成し、上記駆動プーリ及び上記従動プーリに巻き掛けて走行させる金属ロープまたは金属ベルトと
を備え、上記駆動プーリ及び従動プーリの各係合部の少なくとも上記金属ロープ又は金属ベルトとの接触部と、金属ロープ又は金属ベルトの被係合部の表面との両方にフッ素系潤滑皮膜を形成したことを特徴とする直動ユニット。
上記フッ素系潤滑皮膜が、エポキシ基、アミノ基、カルボニル基、水酸基、メルカプト基、イソシアネート基、スルフォン基及びエステル基からなる群から選択される官能基を有するフルオロポリエーテル重合体からなり、かつ流動性を有する潤滑薄膜である請求項１記載の直動ユニット。
上記フッ素系潤滑皮膜が、含フッ素ポリウレタン高分子化合物からなり、かつ３次元の網状構造を有する固体膜である請求項１記載の直動ユニット。