JPH1149357A

JPH1149357A - 直進移動台

Info

Publication number: JPH1149357A
Application number: JP20280197A
Authority: JP
Inventors: Kunio Harada; ▲邦▼男原田; Yoshimasa Fukushima; 芳雅福嶋; Hiroyuki Sakai; 広之酒井; Masami Katsuyama; 正己勝山; Hidetoshi Sato; 秀寿佐藤; Masabumi Kanetomo; 正文金友; Tatsuharu Yamamoto; 立春山本; Yasuhide Matsumura; 泰秀松村; Hideo Kashima; 秀夫鹿島; Masakazu Sugaya; 昌和菅谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 1999-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】精度と剛性を落とすことなく転動体および保
持器のずれを防止し、装置のスループット向上に寄与す
る直進移動台を提供すること。【解決手段】直動ベアリングの保持器７’および転動
体（ボール，ローラーなど）６がずれないようにするた
めの手段として、可動部２の両側に設けられた直動ベア
リング３に配置されている２枚の保持器を一体化し、可
動部２の直進移動方向に回転可能な歯車１２を取り付
け、さらに該歯車１２を挟み込むようにベース１と該可
動部２それぞれにラック１３，１３’をその長手方向が
該可動部２の進行方向と同一方向になるように配置して
取り付ける。これにより、該保持器７’および該転動体
６がずれないようにすることが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
でウェーハの精密移動等に使うのに好適な直動移動台に
関し、特に、剛性を落とすことなく保持器および転動体
のずれ防止を図った直進移動台に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、直進移動台のガイドとして直
動ベアリングが広く用いられている。直動ベアリング
は、例えば、ＴＨＫ株式会社のカタログ「ＴＨＫ直動シ
ステムＮｏ．２００」のＡ−１３０ページからＡ−５０
９ページにかけて記載されているような循環式と、同じ
くＴＨＫ株式会社のカタログ「ＴＨＫ直動システムＮ
ｏ．２００」のＡ−５２４ページからＡ−５４８ページ
にかけて記載されているような非循環式とに大別される
が、このうち非循環式は構造が簡単で剛性が大きい上に
高精度が得られるため、半導体製造装置等でウェーハの
精密移動等に広く採用されている。

【０００３】以下、従来の１軸の直動移動台を図面を用
いて説明する。図８，図９，および図１０は従来の１軸
の直進移動台の構造を示す図である。図８は直進移動台
の平面図、図９は図８の長手方向に直角な方向から見た
断面図、図１０は図９の左側のガイド部分の部分拡大図
である。これらの図において、１は固定側のベース、２
はベース１上を移動する可動部、３はベース１と可動部
２の間に設けられ可動部２がベース上をスムーズに移動
可能なようにするための直動ベアリングであり、直進移
動台は、固定側のベース１の上を可動部２が直動ベアリ
ング３によってスライド可能なようになっている。

【０００４】非循環式の直動ベアリング３は、ベース１
に取り付けられた固定側ガイド４、可動部２に取り付け
られた移動側ガイド５と、それらに挟まれ転がり移動す
るボールやローラーからなる転動体６、およびその転動
体６がバラバラにならないように保持する１枚の保持器
７から構成され、通常１軸の直進移動台にこれらが可動
部２の両サイドに２組設けられる。なお、図９および図
１０において、８は予圧ねじ、１４および１５は固定ね
じである。固定側ガイド４と移動側ガイド５は、スペー
サ９を介して予圧ねじ８により転動体６を挟み込んで一
定圧力で押しつけられた後、固定側ガイド４は固定ねじ
１４によりベース１に、移動側ガイド５は固定ねじ１５
により可動部２にそれぞれ固定されている。

【０００５】図１１および図１２は、従来の１軸の直進
移動台の移動の様子と移動の際に発生する問題点を説明
するための図である。これらの図の参照符号は図８〜１
０と同一の参照符号を用いている。図１１は、直進移動
台において可動部２がベース１に対して右に移動する様
子を示しており、可動部２がベース１に対して、最も左
に位置している状態を（ａ）に、中央部に位置する状態
を（ｂ）に、最も右に位置する状態を（ｃ）として示し
ている。

【０００６】同図には、可動部移動範囲（可動部最大移
動距離）Ａと保持器移動範囲（保持器最大移動距離）Ｂ
も示してある。可動部２が（ａ）の状態から（ｃ）の状
態まで可動部最大移動距離Ａを移動すると、転動体６と
それを保持している保持器７は保持器最大移動距離Ｂだ
け移動する。非循環式の直動ベアリング３を用いた直進
移動台は、正しく動作した場合には、その構造上、可動
部２の直進移動量に対しその半分の量だけ転動体６が転
がりながら移動し、保持器７も転動体６と一緒に同量だ
け移動する。つまり、可動部２と転動体６および保持器
７の移動量には２対１の関係、すなわち、保持器最大移
動距離Ｂ＝可動部最大移動距離Ａの関係が成り立つ。し
かし、転動体６が上手く転がらず、この２対１の関係が
崩れ、左右両方もしくは片方の転動体２と保持器７がだ
んだんずれていくという現象が現れる場合がある。

【０００７】図１２は、転動体６と保持器７がずれてい
る状態を示している。このようなずれの現象は、可動部
２の加速度が大きい場合（急激な力を加えて移動させよ
うとした場合など）や可動部２に大きな負荷がかかった
場合（重量が大きい場合や余分な負荷がある場合な
ど）、また、可動部側ガイド５が、固定側ガイド４およ
び保持器７よりも短く、移動時に転動体が２本のガイド
の間から出入りするような構成の場合に多く発生する。
この現象が発生すると直進移動台の精度を低下さたり、
移動不可能になる可能性がある。

【０００８】そこで、従来、このような構造にせざるを
得ない場合は、可動部２をある一定時間もしくはある一
定距離を動かしたならば、そこで一旦保持器７を正常な
位置に戻すなどの回復動作を行うことによって対処する
のが普通であるが、このような付加的な回復動作を本体
作業中に組み入れることは、装置のスループットを落と
す原因となっていた。また、この現象を発生させないよ
うにするため、ラックと歯車を用いて保持器７を強制的
に可動部２の２分の１だけ移動させるようにした、ＮＩ
ＫＫＥＩＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ１９９６．５．１３
ｎｏ．４８０８０ページに記載のようなアイデアも
提案されているが、直進移動台の剛性を落とすことなく
ラックと歯車を配置することが難しく、まだ実用化され
たものは出ていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、上記
従来技術は、可動部を一定時間もしくはある一定距離動
かしたならば一旦保持器を正常な位置に戻す回復動作を
本体作業中に組み入れた場合には、装置のスループット
が落ちてしまうという問題点があり、また、精度と剛性
が重要な精密直進移動台において、高精度を維持し、か
つ、剛性を落とさないように、転動体と保持器のずれ防
止機構を組み込むことができないという問題点があっ
た。本発明は、精度と剛性を落とすことなく転動体およ
び保持器のずれを防止し、装置のスループット向上に寄
与する直進移動台を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、直動ベアリングの保持器および転動体
（ボール，ローラーなど）がずれないようにするための
手段として、可動部（２）の両側に設けられる直動ベア
リング（３）の２枚の保持器を一体化し、該一体化した
保持器（７’）の該転動体（６）を保持していない面
に、可動部（２）の直進移動方向に回転可能な歯車（１
２）を取り付け、さらに該歯車（１２）を挟み込むよう
にベース（１）と可動部（２）それぞれにラック（１
３，１３’）をその長手方向が該可動部（２）の進行方
向と同一方向になるように配置して取り付けるようにし
たものである。これにより、該保持器（７’）および該
転動体（６）がずれないようにすることが可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて詳細に説明する（なお、参照符号は従来技術のもの
と同じ符号を対応させている）。図１および図２は、本
発明を実施した直動ベアリングおよびその直動ベアリン
グを用いた直進移動台の構成略図であり、図１は平面
図、図２は長手方向に直角な方向の断面図を表してい
る。これらの図において、１は固定側のベース、２はベ
ース１上を移動する可動部、３はベース１と可動部２の
間に設けられ可動部２がベース上をスムーズに移動可能
なようにするための直動ベアリングであり、直進移動台
は、固定側のベース１の上を可動部２が直動ベアリング
３によってスライド可能なようになっている。

【００１２】直動ベアリング３は、左右に１本ずつ配置
されベース１に取り付けられた２本の固定側ガイド４，
可動部２に取り付けられた２本の移動側ガイド５，それ
らに挟まり転がり移動するボールやローラーからなる左
右に複数個ずつ配置された転動体６，および左右に設け
られた転動体６がばらばらにならないように保持する保
持器７’から構成されている。保持器７’の転動体６を
保持していない面には、４ヶ所に軸受け１０が固定され
ており、軸受け１０の内部にはボールベアリング１１に
より回転可能にした歯車１２が配置されている。

【００１３】歯車１２は、上下とも軸受け１０から突出
し、上側で可動部２に固定されたラック１３と噛み合
い、下側でベース１に固定されたラック１３’と噛み合
っている。なお、図２において、８は予圧ねじ、１４お
よび１５は固定ねじである。固定側ガイド４と移動側ガ
イド５は、スペーサ９を介して予圧ねじ８により転動体
６を挟み込んで一定圧力で押しつけられた後、固定側ガ
イド４は固定ねじ１４によりベース１に、移動側ガイド
５は固定ねじ１５により可動部２にそれぞれ固定されて
いる。

【００１４】図３は、図１から転動体６および保持器
７’の部分のみを取り出して示した図であり、図４は、
図２から転動体６および保持器７’の部分のみを取り出
して示した図である。図４から明らかなように、保持器
７’は、コの字型に整形されており、左右両側で転動体
６を保持している。また、上述したように、保持器７’
の４ヶ所に設けられた軸受け１０の内部にはボールベア
リング１１により回転可能にした歯車１２が配置され、
上側で可動部２に固定されたラック１３と、下側でベー
ス１に固定されたラック１３’と噛み合っている。

【００１５】図５および図６は、軸受け１０の内部構造
およびその周辺を詳細に示す図である。図５は、図２の
左半分を拡大して示した図であり、図６は、図５のベー
ス１と可動部２を歯車１２の位置で長手方向に切断した
断面を横から見た図である。図６では、切断面（斜線
部）の向こう側にある転動体６，保持器７’も示してあ
る。図５および図６から明らかなように、軸受け１０の
内部にはボールベアリング１１により回転可能にされた
歯車１２が配置されており、歯車１２は上下とも軸受け
１０から突出し、上側で可動部２に固定されたラック１
３と、下側でベース１に固定されたラック１３’と噛み
合っている。

【００１６】次に、本実施例による直動ベアリングおよ
びその直動ベアリングを用いた直進移動台の各部の動作
を図７を用いて詳細に説明する。図７は、直進移動台に
おいて可動部２がベース１に対して右に移動する様子を
示すために、図１を歯車１２の位置で長手方向に切断し
て示した断面図であり、可動部２がベース１に対して、
最も左に位置している状態を（ａ）に、中央部に位置す
る状態を（ｂ）に、最も右に位置する状態を（ｃ）とし
て示している。なお、図７においては、切断面（斜線
部）の向こう側にある転動体６，保持器７’も示されて
いる。

【００１７】同図には、可動部移動範囲（可動部最大移
動距離）Ａと保持器移動範囲（保持器最大移動距離）Ｂ
も示してある。可動部２が（ａ）の状態から（ｃ）の状
態まで可動部最大移動距離Ａを移動すると、転動体６と
それを保持している保持器７’は保持器最大移動距離Ｂ
（可動部２の最大移動距離Ａの２分の１）だけ移動す
る。同様に、可動部２に固定されているラック１３が可
動部２と同時に最大移動距離Ａを移動すると、歯車１２
は転動体６，保持器７’と同時に正確に最大移動距離の
２分の１（保持器最大移動距離Ｂ）だけ移動する。本構
成によると、固定側ガイド４と移動側ガイド５との間で
転動体６が例え空転するようなことがあっても、歯車１
２とラック１３，１３’の働きにより、可動部２の移動
量と転動体６および保持器７’の移動量の関係は常に正
確に２対１に保たれ、転動体６および保持器７’がずれ
て行くことはない。

【００１８】以上述べたように、本実施例によれば、保
持器および転動体のずれ防止機構を、従来左右に１枚づ
つ２枚ある保持器をコの字型に一体化し、転動体を保持
していない面に歯車を、さらに該歯車を挟み込むように
ベースと可動部それぞれにラックを取り付けることによ
り構成している。これにより、コンパクトにして、か
つ、直進移動台の剛性を落とすことなく保持器および転
動体のずれを防止することが可能になり、保持器および
転動体のずれ修正作業時間を不要にし、スループット向
上に寄与する直進移動台が得られる。

【００１９】なお、上記実施例では、ラック１３，１
３’の組み合わせが２組に対し、歯車１２の数量がそれ
ぞれ２個ずつで計４個であるが、最低限ラック１３，１
３’と歯車１２が１個の組み合わせがあればよい。ま
た、上記実施例で用いているラック１３，１３’の長さ
は、可動部２の最大移動距離の２分の１すなわち保持器
７’の最大移動距離Ｂに歯車間距離を加えた長さ以上が
必要であるが、ラック１３，１３’と歯車１２が１個の
組み合わせの場合は、歯車間距離分の長さを加えなくと
もよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、精度と剛性が重要な直
進移動台において、精度に悪影響を及ぼす保持器および
転動体のずれを防止し、かつ、その防止機構を直進移動
台の剛性を落とすことなく組み込むことができ、装置の
スループット向上に寄与する直進移動台を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す平面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す図１の長手方向に直角
な方向の断面図である。

【図３】本発明の一実施例に用いた転動体６および保持
器７’を平面から見た詳細図である。

【図４】本発明の一実施例に用いた転動体６および保持
器７’をの詳細図である。

【図５】図２の左半分の拡大図である。

【図６】図５の長手方向に直角な方向の断面図である。

【図７】可動部７の移動の様子とそれに伴う各部の動き
を表した、図１の長手方向の断面図である。

【図８】従来の直進移動台の平面図である。

【図９】従来の直進移動台の長手方向に直角な方向の断
面図である。

【図１０】図９の左側のガイド部分の部分拡大図であ
る。

【図１１】従来の直進移動台の移動の状態を示す図であ
る。

【図１２】従来の直進移動台の平面図で、転動体と保持
器がずれた状態を示す図である。

【符号の説明】

１：ベース、２：可動部、３：直動ベアリング、４：固
定側ガイド、５：移動側ガイド、６：転動体（ボール、
ローラーなど）、７，７’：保持器、８：予圧ねじ、
９：スペーサ、１０：軸受け、１１：ボールベアリン
グ、１２：歯車、１３，１３’：ラック。

フロントページの続き (72)発明者勝山正己茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者佐藤秀寿東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者金友正文東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者山本立春東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者松村泰秀東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者鹿島秀夫東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者菅谷昌和東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定側のベースと、移動側の可動部と、
前記可動部が前記ベースをスムーズに移動可能なように
するために前記可動部の両側に平行に設けられた２つの
直動ベアリングとからなる直進移動台において、前記直動ベアリングの各々は、前記ベースに取り付けら
れた固定側ガイドと前記可動部に取り付けられた移動側
ガイド部と、前記固定側ガイド部と前記移動側ガイド部
に挟まれ転がり移動する転動体と、前記転動体がバラバ
ラにならないように保持する保持器とから構成され、前記保持器は前記２つの直動ベアリングに跨って一体化
されて設けられることを特徴とする直動移動台。
【請求項２】請求項１記載の直動移動台において、さらに、軸受けを介して前記保持器に少なくとも１つの
歯車が設置され、前記ベースと前記可動部の各々に、前記歯車と噛み合う
ラックが、前記歯車を挟み込むようにかつその長手方向
が前記可動部の進行方向と同一方向になるように設置さ
れることを特徴とする直動移動台。
【請求項３】請求項２記載の直動移動台において、前記歯車は、前記保持器の前記転動体が保持されていな
い、前記固定側のベースと前記移動側の可動部の対向面
部分に設けられることを特徴とする直動移動台。