JP4678165B2 - 直動テーブル装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、半導体製造装置、工作機械、またはそれらの部品の製造または処理等に使用される真空チャンバ内に設置される直動テーブル装置に関する。

直動テーブル装置は、例えば図１０に示すように、ベース２、リニアガイド３Ａ，３Ｂ、移動テーブル４を備えており、さらに、移動機構５００としてボールねじ５１０およびナットブラケット５５０等を備えている（例えば特許文献１参照）。
ところで、直動テーブル装置は、例えば、半導体製造装置、工作機械、またはそれらの部品の製造または処理等において使用される真空チャンバ内に設置されるものがある。

このような真空チャンバ内に設置される直動テーブル装置では、直動テーブル装置を構成する軸受やボールねじ等の構成要素には、真空用のものが用いられるが、真空度の維持を図ることを考慮すると、例えば潤滑剤等は使用可能なものが限られる。そのため、このような真空仕様の直動テーブル装置の場合、大気用の直動テーブル装置の構成要素と比べると、相対的に寿命が短くなる傾向がある。したがって、直動テーブル装置を構成する軸受やボールねじ等の構成要素は、比較的メンテナンスの頻度が高くなるため、真空チャンバ内に設置される直動テーブル装置の構成要素のメンテナンスを効率良く行なうことは重要である。
特開２００３−２３９９６５号公報

ここで、直動テーブル装置を真空チャンバ内に設置する場合、直動テーブル装置を構成する軸受やボールねじ等の構成要素は、個々の構成要素を最初に組み付けて調整するときは、真空チャンバの外で組み付けや調整が行なえるので、比較的楽にその組み付け作業をすることができる。
しかしながら、真空チャンバ内に直動テーブル装置を設置後は、真空チャンバ内部で分解や組み付け等のメンテナンス作業を実施することになるが、真空チャンバ内は複雑かつ狭小な構造となっているため、十分なメンテナンス空間を確保することは困難である。そのため、直動テーブル装置を真空チャンバ内に設置した後は、直動テーブル装置の構成要素のメンテナンス作業には多大な手間を要する。また、メンテナンス作業中は、生産ラインの停止を伴うとともに、メンテナンス後においても真空引き等、生産ラインの再開までにはかなりの時間を要するという問題があるため、真空チャンバ内でのメンテナンスの作業性を改善することは重要な課題である。

例えば、上記特許文献１に記載の技術では、直動テーブル装置は、移動テーブル４に固定されたナットブラケット５５０に直接固定されたナット５１０ｂ、および該ナット５１０ｂを軸方向に駆動するねじ軸５１０ｃを有するボールねじ５１０を備えている。ここで、ナットブラケット５５０とナット５１０ｂとは相互の組み付け位置の調整代を確保するために相対位置に自由度が必要なため、例えばナットブラケット５５０とナット５１０ｂとを直接インロー結合とすることは難しい。そのため、仮に真空チャンバ内部で直動テーブル装置の構成要素であるボールねじ５１０のメンテナンス作業を行なうときは、ナット５１０ｂをナットブラケット５５０に対してその都度相互の組み付け位置の調整を行ないつつ装着する必要がある。

しかし、ボールねじのメンテナンス作業において、移動テーブルの走り精度やボールねじの軸線を所望の平行度に納めるように組み付けるには、専門的な技術が必要であり、特に、狭い真空チャンバ内においてボールねじのねじ軸が所望の平行度になるようにしつつ、ボールねじを高精度に組み付け直すのはさらに困難である。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、真空チャンバ内に設置される直動テーブル装置のメンテナンスの作業性を改善することを目的としており、特に、真空チャンバ内での直動テーブル装置のボールねじのメンテナンスの作業性を改善することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、真空チャンバ内に設置される直動テーブル装置であって、ベースと、該ベースに対して直動可能に支持される移動テーブルと、該移動テーブルに取付けられたナットブラケットと、該ナットブラケットに着脱可能に支持されるナットおよび該ナットに螺合して当該ナットを軸方向に駆動するねじ軸を有するボールねじと、を備え、前記ナットブラケットは、前記ナットの径方向の相対位置を決める位置決め部が形成された位置決め部材を取付けてなり、前記ナットは、円筒部を有し、前記位置決め部材は、前記位置決め部として前記円筒部とインロー結合する開口部を有することを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、真空チャンバ内に設置される直動テーブル装置であって、ベースと、該ベースに対して直動可能に支持される移動テーブルと、該移動テーブルに取付けられたナットブラケットと、該ナットブラケットに着脱可能に支持されるナットおよび該ナットに螺合して当該ナットを軸方向に駆動するねじ軸を有するボールねじと、を備え、前記ナットブラケットは、前記ナットの径方向の相対位置を決める位置決め部が形成された位置決め部材を取付けてなり、前記ナットは、円筒部を有し、前記位置決め部材は、複数の部材の組から構成されるとともに、当該複数の部材に、前記位置決め部として前記円筒部の周囲と当接させる当接面をそれぞれ有することを特徴としている。

本発明によれば、真空チャンバ内に組み付けられる直動テーブル装置のメンテナンス作業性を改善し得る直動テーブル装置を提供することができる。特に、ナットブラケットに対するナットの相対位置を位置決め部材によって容易に決めることができるため、真空チャンバ内での直動テーブル装置のボールねじのメンテナンスの作業性を改善することができる。

以下、本発明に係る直動テーブル装置の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す図であり、同図は本発明に係る直動テーブル装置の概略構成を示す斜視図である。
この直動テーブル装置１は、図１に示すように、真空チャンバ１０内に設置されるものであり、ベース２、リニアガイド３Ａ，３Ｂ、移動テーブル４を備えるとともに、移動機構５としてボールねじ５１、ナットブラケット５５およびサポートブラケット５４Ａ，５４Ｂ等を備えて構成されている。

ベース２は、平板部２ａと、この平板部２ａの左右両端部から上方に延長する案内レール取付け部２ｂ，２ｃとで横断面が略コ字状に形成されたブロックであり、剛性が高い金属材料から製作されている。そして、各案内レール取付け部２ｂ，２ｃの上面には、案内レール取付け面２ｄ，２ｅがそれぞれ形成されている。この案内レール取付け面２ｄ，２ｅは、移動テーブル４を移動させる走り方向に対して、リニアガイド３Ａ，３Ｂを平行に設置できる精度を有してそれぞれ加工されている。そして、この各案内レール取付け面２ｄ，２ｅにリニアガイド３Ａ，３Ｂの各案内レール３１Ａ，３１Ｂが、不図示の多数本のボルトによって移動テーブル４を移動させる走り方向に対して平行に取付けられる。

図２は、図１に示すリニアガイドの正面図である。
各リニアガイド３Ａ，３Ｂは、図２に示すように、それぞれの案内レール３１Ａ，３１Ｂと、各案内レール３１Ａ，３１Ｂ上をスライド可能な２つのスライダ３２とを備えて構成されている。各スライダ３２内には、案内レール３１Ａ，３１Ｂに同レールの長手方向に沿って形成された転動体転動溝に転動自在に係合する多数の球状転動体３３が組み込まれている。

そして、移動テーブル４は、図１に示すように、リニアガイド３Ａ，３Ｂのスライダ３２上に固定される。さらに、この移動テーブル４を移動させる移動機構５は、リニアガイド３Ａ，３Ｂと平行に設けられたボールねじ５１と、このボールねじ５１のねじ軸５１ｃを支持するサポートブラケット５４Ａ，５４Ｂとを備えている。
ここで、このサポートブラケット５４Ａ，５４Ｂ部分について図３を参照しつつより詳しく説明する。なお、図３は、本発明の直動テーブル装置を示す断面図である。

各サポートブラケット５４Ａ，５４Ｂは、図３に示すように、ボールねじ５１を支持するそれぞれのサポートユニット５２Ａ，５２Ｂを介してボールねじ５１のねじ軸５１ｃの軸方向両端をベース２上で支えている。
サポートユニット５２Ａ，５２Ｂは、図３に示すように、玉軸受等の転がり軸受５２ａ，５２ａを内装する軸受ハウジング５２ｂと、外輪押え５２ｆとを備えて構成されている。

軸受ハウジング５２ｂは、転がり軸受５２ａ，５２ａの外輪を収容する円筒部５２ｄを有し、この円筒部５２ｄの一方の軸方向端部における内周面に、内方に突出する円環状の外輪受部５２ｃが形成されている。また、他方の軸受端部には、外方に突出する取付けフランジ５２ｅが形成された構成を有する。そして、円筒部５２ｄ内に転がり軸受５２ａ，５２ａを、その外輪が外輪受部５２ｃに当接するように挿入した状態で取付けフランジ５２ｅ側から外輪押え５２ｆを挿入することにより転がり軸受５２ａ，５２ａを保持するようになっている。そして、転がり軸受５２ａ，５２ａは、ねじ軸５１ｃに形成した段部５１ｈを有する軸受装着軸部５１ｉをその内輪内に挿入し、その他端側に螺合されたロックナット５６で締付けることにより、ねじ軸５１ｃに装着される。

なお、サポートユニット５２Ｂの構成は、必ずしもサポートユニット５２Ａと同じ構成でなくてもよい。例えば、軸受ハウジングに内嵌される転がり軸受は１個とし、外輪受部５２ｃ及び外輪押え５２ｆを省略してもよい。
各サポートブラケット５４Ａ，５４Ｂには、サポートユニット５２Ａ，５２Ｂにおける軸受ハウジング５２ｂの円筒部５２ｄを装着する装着口５４ａがねじ軸５１ｃの軸方向に貫通形成されている。そして、図３に示すように、軸受ハウジング５２ｂの円筒部５２ｄが各サポートブラケット５４Ａ，５４Ｂの装着口５４ａに挿入されるとともに、外輪押え５２ｆが軸受ハウジング５２ｂとともに４つの止めねじ５７によって各サポートブラケット５４Ａ，５４Ｂの側面に形成された雌ねじにねじ止めされる。

さらに、移動機構５を構成するボールねじ５１は、図３に示すように、移動テーブル４にナットブラケット５５を介して固定された円筒状のナット５１ｂと、このナット５１ｂを軸方向に駆動するねじ軸５１ｃとを備えており、ナット５１ｂ内にはねじ軸５１ｃに形成された螺旋状のボール転動溝５１ｄに転動自在に係合する多数のボール５１ｅが組み込まれている。なお、ナット５１ｂの一端には、ナットブラケット５５にナット５１ｂを固定するための略長方形状に形成されたナットフランジ５１ｆが設けられている。

ここで、ナットブラケット５５にナット５１ｂを固定している部分について図３および図４を参照しつつ詳しく説明する。
ナットブラケット５５は、ねじ軸５１ｃに螺合されたナット５１ｂを支持するものであり、図３および図４に示すように、平行六面体状をなすブロック部材である。図３に示すように、同図でナットブラケット５５の左右方向の面には、その中央部分にねじ軸５１ｃの軸方向に貫通して、円筒状のナット５１ｂの円筒部５１ｐを収容する開口部５５ｐが形成されている。この開口部５５ｐの内径はナット５１ｂの円筒部５１ｐの外径より一回り大きい。そのため、ナットブラケット５５とナット５１ｂとは径方向での相対位置に自由度があるため、相互の組付け位置の調整代が確保される。

そして、このナットブラケット５５には、ナットブラケット５５に対するナット５１ｂの相対位置を決める位置決め部５３ｐが形成された位置決め部材５３をナットブラケット５５のナットフランジ５１ｆ側の側面に取付けている。なお、ナットフランジ５１ｆを形成する側は特に限定されないが、本実施形態の例では、図３に示すように、ボールねじ５１を駆動する駆動機構部の側にナットフランジ５１ｆを形成している。

位置決め部材５３は、図４に示すように、ナットフランジ５１ｆとナットブラケット５５のナットフランジ５１ｆ側の側面との間に介装されるスペーサであり、略長方形状に形成された一枚の板から形成されている。この位置決め部材５３の略中央部には、円筒状のナット５１ｂの円筒部５１ｐを収容する円形の開口部が位置決め部５３ｐとして形成されている。この位置決め部５３ｐは、ナット５１ｂの円筒部５１ｐのもつ外径寸法に対してインロー結合する内径寸法を有して形成されている。

ここで、位置決め部材５３の固定ねじ５９はナット５１ｂの固定ねじ５８とは別個に備えられている。すなわち、図３および図４に示すように、位置決め部材５３はナット５１ｂのナットフランジ５１ｆを固定している４本の固定ねじ５８によってナットフランジ５１ｆと共締めされるが、２本の固定ねじ５９は単独で位置決め部材５３を固定するようになっている。なお、ナットフランジ５１ｆに形成される固定ねじ５８の取付け孔、および位置決め部材５３に形成される固定ねじ５９の取付け孔は、それぞれ必要な調整代の範囲で取付け位置を動かすことができるように、いわゆるバカ穴になっている。

さらに、移動機構５は、ボールねじ５１を駆動する駆動機構部を備えて構成されている。駆動機構部としては、例えば図３に示すように、ボールねじ５１のねじ軸５１ｃにカップリング９３等を介してシール機能を備えたトルク伝達機構９５を連結し、このトルク伝達機構９５に駆動モータ９８を接続し、その駆動モータ９８をモータブラケット９６等によって真空チャンバ１０の外壁に固定するものを例示できる。このような構成であれば、真空チャンバ内の真空環境を損うことなく駆動モータ９８の回転がトルク伝達機構９５からカップリング９３等を介してボールねじ５１のねじ軸５１ｃに伝わると、ボールねじ５１のナット５１ｂが軸方向に駆動されて、移動テーブル４がリニアガイド３Ａ，３Ｂの案内レール３１上をスライダ３２と共に移動可能となる。

次に、上述した直動テーブル装置１の真空チャンバ内でのメンテナンス作業、およびその作用・効果について図５を参照しつつ詳しく説明する。なお、図５は、この直動テーブル装置１におけるボールねじ５１のメンテナンス作業を説明する斜視図であり、同図では、ナットブラケット５５およびボールねじ５１のナット５１ｂ部分のみを示し、他の機構部材はその図示を省略している。

上述した構成からなる直動テーブル装置１によれば、位置決め部材５３の位置決め部５３ｐは、ナット５１ｂの円筒部５１ｐのもつ外径寸法に対してインロー結合する内径寸法を有して形成されている。そして、位置決め部材５３の固定ねじ５９はナット５１ｂの固定ねじ５８とは別個に備えられている。このような構成であれば、まず、真空チャンバ１０の外でナットブラケット５５にナット５１ｂを組み付ける際に、固定ねじ５９を仮止めしておき、位置決め部材５３がバカ穴の範囲で動ける状態にしておいてナットブラケット５５に対するナット５１ｂの位置を決める。そして、ナット５１ｂの位置が確定したら固定ねじ５８及び５９を本締めして、ナット５１ｂ及び位置決め部材５３をナットブラケット５５に固定する。

すなわち、この直動テーブル装置１によれば、ナットブラケット５５とナット５１ｂとを最初に組み付けて調整するときは、真空チャンバの外で移動テーブルの走り精度やボールねじの軸線を所望の平行度に納めるように組み付けや調整を行なうことができる。そして、真空チャンバ内に直動テーブル装置を設置後に、ボールねじ５１のメンテナンス作業を行なう場合等のため、ボールねじ５１を取り外す際には、図５（ａ）に示すように、ナット５１ｂを取り外しても、位置決め部材５３の位置を、すでに調整された位置に残したままにすることができる。そのため、真空チャンバ１０内でナット５１ｂを再び組み付ける際には、図５（ｂ）〜（ｃ）に示すように、ナット５１ｂは、ねじ軸５１ｃに螺合させた状態で、その円筒部５１ｐを前記当接部として、位置決め部材５３に形成された位置決め部５３ｐに、ナット５１ｂの円筒部５１ｐをインロー結合するような当接をさせて前記相対位置を再現するように組み付けることができる。すなわち、ナットブラケット５５に上述のように位置決め部材５３を取付けているため、ボールねじ５１のねじ軸５１ｃの径方向でのナット５１ｂの位置を容易に再現することができる。したがって、複雑かつ狭小な構造となっており十分な作業空間が確保できない真空チャンバ１０内であっても、ボールねじ５１のメンテナンス作業を効率良く実施することができる。

なお、本発明に係る直動テーブル装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、位置決め部材５３は、ナットフランジ５１ｆと、ナットブラケット５５のナットフランジ５１ｆ側の側面との間に介装されるスペーサであり、略長方形状に形成された一枚の板から形成されており、さらに、この位置決め部材５３の略中央部には位置決め部５３ｐが、ナット５１ｂの円筒部５１ｐのもつ外径寸法に対してインロー結合する内径寸法を有して形成されている例について説明したが、本発明に係る位置決め部材は、これに限定されるものではない。そこで、次に、位置決め部材の他の例について説明する。

図６は本発明の第一の変形例を示す斜視図であり、同図では、ナットブラケット６５、ボールねじ５１のナット５１ｂ部分、および位置決め部材のみを示し、他の機構部材はその図示を省略している。なお、この第一の変形例では、上述した実施形態に対して、位置決め部材の構成のみが異なっており、他の構成については同様であるため位置決め部材の構成以外の説明は省略する。

この第一の変形例では、ナットブラケット６５に、同図（ａ）に示すように、ナットブラケット６５に対するナット５１ｂの相対位置を決める位置決め部６４ｐ，６４ｑをもつ二つの位置決め部材６４ａ，６４ｂの組を、ナットフランジ５１ｆと、ナットブラケット６５のナットフランジ５１ｆ側の側面との間に介装されるスペーサとして備えている。すなわち、この二つの位置決め部材６４ａ，６４ｂは、上述した実施形態の位置決め部材を上下方向に分割した構成である。そのため、この二つの位置決め部材６４ａ，６４ｂでは、各位置決め部材６４ａ，６４ｂの位置決め部６４ｐ，６４ｑを組み合わせることによって円形の当接面が形成される。しかし、この第一の変形例では、位置決め部６４ｐ，６４ｑを組み合わせた円形の当接面は、ナット５１ｂの円筒部５１ｐのもつ外径寸法に対してインロー結合するような内径寸法を有して形成しなくてもよい。すなわち、この第一の変形例では、二つの位置決め部材６４ａ，６４ｂを別個に調整することができるから高い精度が必要なインロー結合となるように当接面を加工しなくとも、少なくともナット５１ｂの円筒部５１ｐの外径寸法より大きければ、ナット５１ｂの真円度が出ていれば、位置決め部を当接部に突き当てるだけで、ボールねじ５１のねじ軸５１ｃの径方向でのナット５１ｂの位置を所望の平行度に容易に再現することができるものである。また、加工を簡素化してコストを下げることもできる。

なお、各位置決め部材６４ａ，６４ｂに形成される、固定ねじ５８及び５９の取付け孔は、必要な調整代の範囲で取付け位置を動かすことができるように、それぞれバカ穴になっている（以下、他の例において同じ。）。これにより、同図（ａ）〜（ｃ）に示すように、ナット５１ｂの円筒部５１ｐを前記当接部として、二つの位置決め部材６４ａ，６４ｂに形成された位置決め部６４ｐ，６４ｑに、ナット５１ｂの円筒部５１ｐをそれぞれ当接させて前記相対位置を再現するように組み付けることができる。

さらに、この第一の変形例では、下側の位置決め部材６４ｂで二点支持するような当接面としておけば、同図（ａ）に示すように、上側の位置決め部材６４ａを取り外す、または位置決め部材６４ａの固定ねじ６０を緩めておいても、下側の位置決め部材６４ｂのみで前記相対位置を再現するように組み付けることができる。この場合、ナット５１ｂの円筒部５１ｐ全周でインロー結合となる拘束状態に比べて、ボールねじ５１を挿入する軸方向の角度の自由度を大きくできるとともに、位置決め部材６４ｂの加工精度を要求されず、製作も容易であるため、狭い真空チャンバ１０内での組付け作業が行ない易くなるという効果がある。一方、インロー結合となるような精度寸法となるように二つの位置決め部材６４ａ，６４ｂを製作した場合は、前記第一の実施形態の場合と比べるとナット５１ｂを軸方向に嵌合させずに済む分、組み立てが容易になるとともに、より高精度な位置決めの再現ができる。
なお、この第一の変形例では、位置決め部材を、二つの位置決め部材６４ａ，６４ｂに分割した例で説明したが、分割する個数を３個以上としてもよい。

次に、位置決め部を構成する他の例についてさらに説明する。
図７は本発明の第二の変形例を示す図であり、同図では、ナットブラケット７５、ボールねじ５１のナット５１ｂ部分、および位置決め部材のみを示し、他の機構部材はその図示を省略している。なお、この第二の変形例では、上述した実施形態に対して、位置決め部材の構成のみが異なっており、他の構成については同様であるため位置決め部材の構成以外の説明は省略する。

この第二の変形例では、同図（ａ）に示すように、位置決め部材５３は、ナットブラケット５５のナットフランジ５１ｆとは反対の側の側面に装着される点のみが異なっている。このように、本発明に係る位置決め部材は、必ずしもナットフランジと、ナットブラケットのナットフランジ側の側面との間に介装されるスペーサとして取付ける場合に限定されない。なお、作用・効果は上記実施形態と同様である。

また、例えば第三の変形例として、図８に示すように、上述した第一の変形例と第二の変形例とを組み合わせた構成としてもよい。すなわち、位置決め部材を、二つの位置決め部材６４ａ，６４ｂの組から構成するとともに、ナットブラケット５５のナットフランジ５１ｆとは反対の側の側面に位置決め部材を装着するようにしてもよい。
また、例えば第四の変形例として、図９に示すように、位置決め部材を、３つの位置決め部材７４ａ，７４ｂ，７４ｃの組から構成するとともに、ナットブラケット５５のナットフランジ５１ｆとは反対の側の側面に装着するようにしてもよい。

本発明に係る直動テーブル装置の概略構成を示す斜視図である。 図１に示すリニアガイドの正面図である。 本発明に係る直動テーブル装置の概略構成を示す断面図である。 図３に示す直動テーブル装置のＡ方向矢視図である。 ボールねじのメンテナンス作業を説明する斜視図である。 本発明の変形例を説明する斜視図である。 本発明の変形例を説明する斜視図である。 本発明の変形例を説明する斜視図である。 本発明の変形例を説明する斜視図である。 従来の直動テーブル装置の概略構成例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 直動テーブル装置
２ ベース
２ａ 平板部
３Ａ，３Ｂ リニアガイド
４ 移動テーブル
５ 移動機構
１０ 真空チャンバ
５１ ボールねじ
５１ｂ ナット
５１ｃ ねじ軸
５１ｆ ナットフランジ
５１ｐ 円筒部（当接部）
５２Ａ，５２Ｂ サポートユニット
５３ 位置決め部材
５３ｐ 位置決め面（位置決め部）
５４Ａ，５４Ｂ サポートブラケット
５５ ナットブラケット
５６ ロックナット

Claims (2)

1. 真空チャンバ内に設置される直動テーブル装置であって、
   ベースと、該ベースに対して直動可能に支持される移動テーブルと、該移動テーブルに取付けられたナットブラケットと、該ナットブラケットに着脱可能に支持されるナットおよび該ナットに螺合して当該ナットを軸方向に駆動するねじ軸を有するボールねじと、を備え、
   前記ナットブラケットは、前記ナットの径方向の相対位置を決める位置決め部が形成された位置決め部材を取付けてなり、
   前記ナットは、円筒部を有し、前記位置決め部材は、前記位置決め部として前記円筒部とインロー結合する開口部を有することを特徴とする直動テーブル装置。
2. 真空チャンバ内に設置される直動テーブル装置であって、
   ベースと、該ベースに対して直動可能に支持される移動テーブルと、該移動テーブルに取付けられたナットブラケットと、該ナットブラケットに着脱可能に支持されるナットおよび該ナットに螺合して当該ナットを軸方向に駆動するねじ軸を有するボールねじと、を備え、
   前記ナットブラケットは、前記ナットの径方向の相対位置を決める位置決め部が形成された位置決め部材を取付けてなり、
   前記ナットは、円筒部を有し、前記位置決め部材は、複数の部材の組から構成されるとともに、当該複数の部材に、前記位置決め部として前記円筒部の周囲と当接させる当接面をそれぞれ有することを特徴とする直動テーブル装置。

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