JP3985356B2 - 直動軸受装置 - Google Patents
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- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/306—Means to synchronise movements
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば、半導体ウエハを研磨する装置において、ウエハを研磨台に押圧するカバーに取り付けられ、カバーの僅かな上下動を許容するために使用される直動軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の直動軸受装置としては、図8に示すものがある。この直動軸受装置は、筒状の内側軌道台91と外側軌道台92との間に、軸方向および周方向に配列された複数の回転体93と、この複数の回転体93を保持するリテーナ95が配置されている。このリテーナ95の軸方向の両端に軸方向突起96,97が形成されている。一方、上記外側軌道台92と内側軌道台91の軸方向の両端には鍔100,101と102,103が形成されている。鍔100と102にはコップ状のバネ保持器105が当接され、鍔101と103にはコップ状のバネ保持器106が当接されている。そして、上記突起96とバネ保持器105との間に圧縮バネ107が配置され、上記突起97とバネ保持器106との間に圧縮バネ108が配置されている。
【0003】
この直動軸受装置は、リテーナ95に保持された回転体93によって、外側軌道台92と内側軌道台91とが相対的に周方向に移動可能になっている。また、回転体93が軸方向に回転することで、リテーナ95が軸方向に移動可能である。このリテーナ95の軸方向移動は、外側軌道台92両端の鍔100,101および内側軌道台91の両端の鍔102,103によって制限されている。また、上記リテーナ95は、圧縮バネ107,108によって、中立位置への復元力が与えられる。したがって、外力が働いて、内側軌道台91に対して外側軌道台92が軸方向に変位しても、上記外力が解除されると、圧縮バネ107,108の力で、外側軌道台92が内側軌道台91に対する所定の中立位置に戻される。
【0004】
この直動軸受装置は、直動方向へ変位でき、かつ、所定の中立位置から変位したときに、自動的に上記中立位置に復元させることが要求されるような用途に用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の直動軸受装置では、中立位置へ復元させるための圧縮ばねを、リテーナの両端に直動方向に隣接して配置しているので、直動方向の寸法が大きくなり、直動方向のコンパクト化が困難であるという問題がある。
【0006】
そこで、この発明の目的は、自動的に中立位置に復元させることができて、かつ、直動方向のサイズを小さくすることができる直動軸受装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、平面上に配置された複数の転動体と、この転動体を保持するリテーナと、上記転動体とリテーナを挟むように配置され、上記転動体とリテーナを所定の直動方向にだけ移動自在に案内する一対のガイドレールを備える直動軸受装置において、
上記転動体に対して、上記直動方向と略直交する方向に隣接していて、上記直動方向に伸縮するように、上記リテーナ側部に嵌め込まれたコイルバネと、
上記コイルバネの中央部を上記ガイドレールに係止する係止部材とを備え、
上記リテーナ側部は上記直動方向の両端の段部と上記両端の段部間で上記直動方向と略直交する方向に切り欠かれた切り欠き部とを有すると共に、上記コイルバネは、両端が上記段部に対向するように、上記切り欠き部に収容されており、
上記リテーナがリニア移動範囲の中立位置から変位したときに、上記コイルバネが上記リテーナを上記中立位置に復元させるようにしたことを特徴としている。
【0008】
この請求項1の発明では、上記転動体を保持するリテーナは、上記一対のガイドレールに挟まれた状態で、直動方向に移動できる。この直動時に、上記リテーナに嵌め込まれていて、一部がガイドレールに係止されているコイルバネは、この係止部分を境に伸縮して、リテーナを中立位置に復元させるように付勢する。したがって、このコイルバネによる復元力でもって、リテーナを自動的に中立位置に復元させることができる。
【0009】
また、上記コイルバネは、転動体に対して、上記直動方向と略直交する方向に隣接していて、リテーナ側部に嵌め込まれているから、コイルバネの存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。
【0010】
また、請求項2の発明は、平面上に配置された複数の転動体と、この転動体を保持するリテーナと、上記転動体とリテーナを挟むように配置され、上記転動体とリテーナを所定の直動方向にだけ移動自在に案内する一対のガイドレールを備える直動軸受装置において、
上記直動方向に対して略直交する方向に延在し、略中央部が上記リテーナに係合し、両端部が上記ガイドレールに係止され、上記リテーナがリニア移動範囲の中立位置から変位したときに、上記リテーナを上記中立位置に復元させる弾性部材を備え、
上記弾性部材は直線状のピアノ線であり、
上記直動方向に延在する上記一対のガイドレールの内側面に形成されたピンホールに上記ピアノ線の両端が差し込まれることを特徴としている。
【0011】
この請求項2の発明では、上記転動体を保持するリテーナは、上記一対のガイドレールに挟まれた状態で、直動方向に移動できる。この直動時に、上記リテーナに係合しており、両端部がガイドレールに係止されている弾性部材は、この係止部分を中心に撓んで、リテーナを中立位置に復元させるように付勢する。したがって、この弾性部材による復元力でもって、リテーナを自動的に中立位置に復元させることができる。
【0012】
また、上記弾性部材は、直動方向に略直交する方向に延在し、略中央部がリテーナに係合しているから、この弾性部材の存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0014】
〔第1の実施の形態〕
図1に、この発明の直動軸受装置の第1実施形態の分解図を示す。この直動軸受装置は、リテーナ1と、このリテーナ1のポケット2,3に嵌め込まれる円柱形のころ5,6を備えている。ポケット2と3は、直動方向に配列されており、ころ5,6は直動方向に配列される。上記リテーナ1は、ポケット2と3の間に、貫通孔7が形成されており、この貫通孔7に、スプリングピン8が挿入される。図2(C)に示すように、このスプリングピン8の軸端に形成された切り欠き8Aに、ピアノ線10の略中央部10Aが係合する。このピアノ線10の両端10Bと10Cは、リテーナ1を両サイドから挟むように配置される1対のサイドカバー11,12の直動方向に延在する内側面11A,12Aの略中央に形成されたピンホール15,16に差し込まれる。なお、ピアノ線10はステンレス製でも硬鋼線材でもよい。この1対のサイドカバー11,12は、内側面11A,12Aの前部で内側のリテーナ1に向かって突き出した縁突起17,18を有している。この縁突起17,18は、リテーナ1の前面1Aの両側の縁で窪んでいて、直動方向の端から端まで延在している窪み20,21に嵌合するようになっている。
【0015】
上記1対のサイドカバー11,12の間に、上記ピアノ線10,リテーナ1,スプリングピン8,ころ5,6を組み込んだ状態で、サイドカバー11,12を、六角穴付きボルト22,23で、インナーレース25の両側部26,27に締結される。このインナーレース25は、中央に直動方向に延びる平らな転動面26を有し、この転動面26上を上記ころ5,6が直動方向に転動できる。また、転動面26の略中央には、直動方向に長い長溝28が形成されており、この長溝28にスプリングピン8の端部8Bが嵌合する。そして、上記ころ5,6の直動方向への転動時、つまり、リテーナ1の直動時に、上記スプリングピン8は、ピアノ線10を撓ませながら、リテーナ1と一緒に直動するが、スプリングピン8が上記長溝28の端に達すると、スプリングピン8の直動が止められ、リテーナ1の直動が止められる。そして、リテーナ1への外力が解除されると、このピアノ線10の弾性力で、スプリングピン8,リテーナ1が中立位置に復帰する。
【0016】
このように、この第1実施形態によれば、ピアノ線10が発生する復元力によって、リテーナ1を自動的に中立位置に復帰させることができる。また、このピアノ線10は、直動方向に略直交する方向に延在していて、略中央部10Aがスプリングピン8でリテーナ1に係合しているから、このピアノ線10の存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。
【0017】
この第1実施形態の直動軸受装置の具体的な使用例および組み付け方法を図4および図5を参照しながら説明する。図4において、61は第1軸、62は玉、63は第2軸、65は軸箱である。この直動軸受装置60は、第2軸63と軸箱65の間の3箇所に取り付けられて、第2軸63と軸箱65との間の相対的な軸方向移動を許容するものである。図5および図1に示すように、この直動軸受装置のサイドカバー11,12に形成されたボルト孔66,67,68,69およびインナーレース25に形成されたボルト孔70,71,72,73に六角穴付ボルト75,76,77,78を挿通させ、このボルト75,76,77,78を第2軸63に螺合する。これにより、直動軸受装置60を第2軸63に固定する。次に、4本の六角穴付ボルト85を、軸箱65に形成されたボルト孔(図示せず)に挿通し、アウターレース80の四隅に形成されたネジ孔81に螺合させ、アウターレース80を軸箱65にゆるく仮止めする。次に、軸箱65に第2軸63を挿入してから、上記4本の六角穴付ボルト85を緩める。一方、軸箱65のねじ孔65Aに六角穴付止ねじ87を螺合し、この六角穴付止めねじ87の先端87Aでアウターレース80の略中央を押圧して、アウターレース80をころ5,6に当接させる。これにより、アウターレース80がころ5,6の転動面を提供する。次に、4本の六角穴付ボルト85を締め付けて、アウターレース80を軸箱65に固定する。上記した六角穴付止ねじ87によって、アウターレース80ところ5,6との間の僅かなギャップを調節し設定することができる。
【0018】
この図4に示した使用例では、直動軸受装置60が軸箱65に対して第2軸63を軸方向に移動自在に支持する。そして、第1軸61は第2軸63に対して回転自在かつ軸方向相対移動不可に係合している。そして、第1軸61の先端には、例えば研磨部が取り付けられ、この研磨部を回転させて半導体ウエハ等を研磨する。このとき、第2軸63の先端にはウエハを所定の基台に押しつけるための押し付け部が取り付けられる。この押し付け部は、スプリング等の付勢手段でもって押し付け方向に付勢されている。したがって、この押し付け部を付勢力に抗して軸方向に持ち上げることで、ウエハを押し付け部および研磨部から簡単に取り外すことができる。
【0019】
尚、上記第1実施形態では、1本のピアノ線10とスプリングピン8とを用いて、リテーナ1をインナーレース25に弾性結合したが、図3に示すように、2本のピアノ線31,32を、サイドカバー11と12の直動方向の両端に固定し、直動方向の両端面に山状突起35,36が形成されたリテーナ38を採用してもよい。この場合、リテーナ38が直動方向に変位すると、山状突起35または36がピアノ線31または32を撓ませ、リテーナ38を中立位置に復帰させる力をピアノ線31または32に発生させる。図3の変形例では、図1に示したスプリングピン8が不要になるが、ピアノ線が2本必要になる。
【0020】
〔第2の実施の形態〕
次に、図6に、この発明の直動軸受装置の第2実施形態を示す。この第2実施形態は、次の(1),(2)の点が、図1に示す第1実施形態と異なる。この第2実施形態は、第1実施形態と異なる点を重点的に説明する。
【0021】
(1) ピアノ線10に替えて、コイルバネ51,52およびピン57,58を用いた点。
【0022】
(2) スプリングピン8に替えて、円管状のストッパー53を用いた点。
【0023】
この第2実施形態は、第1実施形態のリテーナ1に替えてリテーナ43を備える。図6(B)に示すように、このリテーナ43は、上面43Aの両側の縁において直動方向の両端の段部44,45および46,47が形成されている。この段部44と45の間、および段部46と47の間は底面まで切り欠かれた切り欠き部55,56になっている。そして、この切り欠き部55,56に、コイルバネ51,52が配置されている。このコイルバネ51と52は、直動方向に延在しており、その中央部51Aと52Aは、インナーレース25に突き立てられたピン57と58によって、インナーレース25に対して直動方向に係止されている。また、円管形状のストッパー53は、リテーナ1の略中央に形成された貫通孔7に嵌合されて固定されており、リテーナ背面に突出している。そして、このリテーナ背面に突き出した突出部分53Aは、インナーレース25の長溝28内に位置している。
【0024】
この第2実施形態では、外力が働いて、リテーナ1がインナーレース25に対して直動方向に変位すると、上記コイルバネ51,52がピン57,58を境に伸縮し、コイルバネ51,52に復元力が蓄えられる。したがって、上記外力が解除されると、上記コイルバネ51,52の復元力にしたがって、リテーナ1はインナーレース25に対する所定の中立位置に復帰する。このように、この第2実施形態では、コイルバネ51,52が発生する復元力によって、リテーナ1を自動的に中立位置に復帰させることができる。
【0025】
また、上記コイルバネ51,52は、ころ5,6の直動方向に対して直交する方向に隣接していて、リテーナ1両側に形成された切り欠き部55,56に収容されている。したがって、コイルバネ51,52の存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。なお、この実施形態では、コイルバネ51(52)を1本のバネとしたが、この1本のバネの半分の長さの2本のコイルバネをピン57(58)の直動方向の両側に配置して、このピン57(58)に上記半分の長さの2本のコイルバネの端を連結してもよい。
この第2実施形態も、前述の第1実施形態と同じように、半導体ウエハの研磨装置に適用することができるが、ピアノ線を採用した第1実施形態の方が省スペース性が優れている。反面、この第2実施形態のようにコイルバネを採用した場合には、第1実施形態に比べてリテーナの移動量を大きく設定することができる利点がある。
【0026】
なお、上記第1,第2の実施の形態では、リテーナ1,インナーレース25,アウターレース80をステンレスにフッ素樹脂をコーティングした部材で構成して、耐食性を向上させた。また、ころ5,6をセラミックローラとして、耐食性と耐摩耗性を向上させた。
【0027】
〔第3の実施形態〕
さらに、図7に、この発明の第3実施形態の分解図を示す。この直動軸受装置は、耐食性を向上させるために、インナーレース25とアウターレース80を耐食性が高くなお且つ、機械加工が容易なオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304等)製とすると共に、転動面のみをセラミックス(窒化けい素等)製の別部品66とした構成としている点が特徴であり、その他の点は、上記第1,第2の実施形態と同じである。
【0028】
一対の軌道面部材66は、インナーレース25とアウターレース80にそれぞれ設けられた溝部61,62内に配設されている。また、軌道面部材66とインナーレース25,アウターレース80は、軌道面部材66自身とインナーレース25とアウターレース80にそれぞれ穿設された固定孔63,64にスプリングピン68,69を嵌入することで固定されている。なお、インナーレース25側のスプリングピン68は先端部がリテーナ43の貫通孔7に挿入されてリテーナ43のストッパを兼ねている。
【0029】
このような構成とすると、軌道面の耐久性を向上できるとともに、インナーレースとアウターレース全体をセラミックス製とするよりも容易に製造できる。また、セラミックス製の軌道部材66はスプリングピンの弾性で固定されているので、ネジ止め等した場合に比べて割れや欠けを少なくすることができる。
【0030】
なお、上記第1,第2,第3実施形態では、アウターレース80は単なる板状に形成されているだけであるが、アウターレース80を円筒状の軸箱の内周円筒面に取り付け易いように、アウターレース80の外周面を軸箱の内周円筒面と同じ曲率を有する曲面形状にしてもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項1の発明は、転動体を保持するリテーナは、一対のガイドレールに挟まれた状態で、直動方向に移動できる。この直動時に、リテーナに嵌め込まれていて、一部がガイドレールに係止されているコイルバネは、この係止部分を境に伸縮して、リテーナを中立位置に復元させるように付勢する。したがって、このコイルバネによる復元力でもって、リテーナを自動的に中立位置に復元させることができる。
【0032】
また、コイルバネは、転動体に対して、直動方向と略直交する方向に隣接していて、リテーナ側部に嵌め込まれているから、コイルバネの存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。
【0033】
また、請求項2の発明は、転動体を保持するリテーナは、一対のガイドレールに挟まれた状態で、直動方向に移動できる。この直動時に、リテーナに係合しており、両端部がガイドレールに係止されている弾性部材は、この係止部分を中心に撓んで、リテーナを中立位置に復元させるように付勢する。したがって、この弾性部材による復元力でもって、リテーナを自動的に中立位置に復元させることができる。また、上記弾性部材は、直動方向に対して略直交する方向に延在し、略中央部がリテーナに係合しているから、この弾性部材の存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の直動軸受装置の第1実施形態の分解図である。
【図2】 図2(A)は上記第1実施形態の正面図であり、図2(B)は上記第1実施形態の平面図であり、図2(C)は上記第1実施形態の側面図である。
【図3】 上記第1実施形態の変形例を示す平面図である。
【図4】 上記実施形態の使用例を示す模式図である。
【図5】 上記使用例での直動軸受装置の取り付け構造を説明する図である。
【図6】 図6(A)はこの発明の第2実施形態の正面図であり、図6(B)は上記第2実施形態の平面図であり、図6(C)は上記第2実施形態の側面図である。
【図7】 図7(A)はこの発明の第3の実施形態の正面図であり、図7(B)は上記第3実施形態の平面図であり、図7(C)は上記第3実施形態の側面図である。
【図8】 従来の直動軸受装置の部分断面図である。
【符号の説明】
1…リテーナ、2,3…ポケット、5,6…ころ、7…貫通孔、
8…スプリングピン、8A…切り欠き、10…ピアノ線、
11,12…サイドカバー、15,16…ピンホール、17,18…縁突起、
20,21…窪み、22,23…六角穴付きボルト、25…インナーレース、
26…転動面、28…長溝、51,52…コイルバネ、53…ストッパー、
57,58…ピン。
Claims (2)
- 平面上に配置された複数の転動体と、この転動体を保持するリテーナと、上記転動体とリテーナを挟むように配置され、上記転動体とリテーナを所定の直動方向にだけ移動自在に案内する一対のガイドレールを備える直動軸受装置において、
上記転動体に対して、上記直動方向と略直交する方向に隣接していて、上記直動方向に伸縮するように、上記リテーナ側部に嵌め込まれたコイルバネと、
上記コイルバネの中央部を上記ガイドレールに係止する係止部材とを備え、
上記リテーナ側部は上記直動方向の両端の段部と上記両端の段部間で上記直動方向と略直交する方向に切り欠かれた切り欠き部とを有すると共に、上記コイルバネは、両端が上記段部に対向するように、上記切り欠き部に収容されており、
上記リテーナがリニア移動範囲の中立位置から変位したときに、上記コイルバネが上記リテーナを上記中立位置に復元させるようにしたことを特徴とする直動軸受装置。 - 平面上に配置された複数の転動体と、この転動体を保持するリテーナと、上記転動体とリテーナを挟むように配置され、上記転動体とリテーナを所定の直動方向にだけ移動自在に案内する一対のガイドレールを備える直動軸受装置において、
上記直動方向に対して略直交する方向に延在し、略中央部が上記リテーナに係合し、両端部が上記ガイドレールに係止され、上記リテーナがリニア移動範囲の中立位置から変位したときに、上記リテーナを上記中立位置に復元させる弾性部材を備え、
上記弾性部材は直線状のピアノ線であり、
上記直動方向に延在する上記一対のガイドレールの内側面に形成されたピンホールに上記ピアノ線の両端が差し込まれることを特徴とする直動軸受装置。
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