KR101386304B1

KR101386304B1 - 직동장치

Info

Publication number: KR101386304B1
Application number: KR1020127022010A
Authority: KR
Inventors: 카즈히토 야마모토; 츠토무 오오쿠보
Original assignee: 닛본 세이고 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2014-04-17
Also published as: KR20140026995A; JPWO2014020649A1; TWI470157B; WO2014020649A1; TW201407064A; EP2853775A4; CN103703279A; EP2853775A1; DE12747876T1

Abstract

전동체 전주로와 전동체와의 사이에서 발생한 미립자가 장치 외부로 누출되는 양을 극력 억제할 수 있는 반도체 제조장치나 액정표시패널 제조장치 등의 클린 환경에 적합한 직동장치를 제공한다. 직동장치(1)에 있어서, 한 쌍의 시일 부재(7)의 각각은 이동 부재(3)에 부착된 상태에서, 궤도 부재(2)의 축 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 절단하였을 때에, 궤도 부재(2)에 대하여 0.025∼0.15mm의 범위의 극간(δ)을 가지는 형상으로 형성되고, 전동체 전주로(5)와 전동체(4)와의 사이에는 혼화조도 175 이상 250 이하의 그리스가 도포되어 있다.

Description

직동장치{LINEAR DEVICE}

본 발명은, 반도체 제조장치나 액정표시패널 제조장치 등의 클린 환경에 사용되는 볼 나사나 볼 스플라인, 리니어 가이드 등의 직동장치에 관한 것이다.

반도체의 웨이퍼나 액정패널은 초정밀부품이므로 매우 미세한 먼지 등에 의해 불량이 된다. 그 때문에, 웨이퍼나 액정패널의 제조라인 또는 제조라인의 각 장치 내는 청정도가 높은 공간에 있다. 그런데 반도체 제조장치나 액정패널 제조장치 등의 구동부에는 볼 나사나 리니어 가이드 등의 직동장치가 많이 사용되고 있다.

이 볼 나사나 리니어 가이드 등의 직동장치는, 전동체 전주부(轉走部)를 외주면에 가지는 궤도 부재와, 전동체 전주부에 대향하는 부하 전동체 전주부를 내주면에 가지고, 궤도 부재에 대하여 상대적으로 이동가능한 이동 부재와, 전동체 전주부와 부하 전동체 전주부에 의해 형성되는 전동체 전주로 내에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 전동체와, 전동체 전주로의 시발점과 종점을 연통시켜서 무단(無端)형상의 전동체 통로를 형성하는 전동체 순환로를 구비하고 있다.

볼 나사를 예로 설명하면, 궤도 부재가 나사 축, 이동 부재가 너트, 전동체가 볼이 된다. 볼 나사는, 나선형상의 볼 전주홈(轉走溝)(전동체 전주부)를 외주면에 가지는 나사 축과, 나사 축의 볼 전주홈(전동체 전주부)과 대향하는 부하 볼 전주홈(부하 전동체 전주부)을 내주면에 가지는 너트와, 볼 전주홈(전동체 전주부)과 부하 볼 전주홈(부하 전동체 전주부)에 의하여 형성되는 나선형상의 볼 전주로(전동체 전주로) 내에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼을 구비하고 있다. 그리고 볼을 개재하여 나사 축에 나사결합되어 있는 너트와 나사 축을 상대 회전운동시키면, 볼의 전동을 개재하여 나사 축과 너트가 축 방향으로 상대이동하도록 되어 있다. 그리고 볼 나사에는 볼 전주로의 시발점과 종점을 연통시켜 무단형상의 볼 통로(전동체 통로)를 형성하는 볼 순환로(전동체 순환로)가 구비되어 있다.

그런데 이 볼 나사에 있어서, 너트와 나사 축이 상대회전운동할 때에는, 볼은 회전방향과 축 방향의 합성력을 받아서 미끄럼을 수반하면서 전동하기 때문에, 볼과 볼 전주로와의 접촉 부에서는 구름마찰과 미끄럼마찰이 동시에 생긴다. 또 볼끼리가 접촉하면, 인접하고 있는 볼끼리의 회전방향이 반대가 되기 때문에, 볼 사이의 상대미끄럼속도가 2배가 되어 큰 마찰력을 일으킨다. 이 때문에 그리스나 오일 등의 윤활제를 볼 전주로와 전동체와의 사이에 도포하여 상기 마찰력의 경감을 도모해왔다.

여기서 전동체의 구름운동에 의해 볼 전주로와 전동체와의 사이에 도포 된 그리스 중의 유분이 미립자가 되어 비산된다. 이 비산된 미립자는 웨이퍼나 액정패널 등의 제품에 있어 불량의 원인이 된다. 이 때문에, 반도체 제조설비나 액정패널 제조장치 등과 같은 청정도가 필요해지는 경우에는, 클린용의 그리스, 진공용의 그리스(유체 윤활제)나 고체 윤활제 등이 사용되고, 이에 따라 볼과 볼 접촉부에 있는 윤활제로부터 발생하는 미립자(유분)의 양을 억제하고 있다.

그러나 최근, 반도체 분야에서는 하이쓰루풋(High throughput)(고생산성)에 의한 고속반송이나 한층 더 청정도의 요구가 높아지고, 현상의 클린용의 그리스, 진공용의 그리스나 고체 윤활제 등을 사용하는 수단에서 당해 미립자의 발생을 억제하였어도 그 억제량이 불충분한 것으로 되어 왔다. 즉, 최근 반도체 분야에서는 고집적화가 진행되고, 도전패턴이 점점 미세화되어 오고 있다. 앞 공정(반도체의 제조공정 중에서 실리콘을 절단하고, 웨이퍼를 제작하는 공정에서 웨이퍼 중에 회로를 형성하고, 그 회로의 통전패턴을 검사할 때까지의 공정)에 있어서의 반도체 웨이퍼나 액정패널 상으로의 미립자의 부착은 제품불량의 원인이 되어 점점 경원된다. 게다가, 고집적화에 더하여 쓰루풋(생산성)의 향상을 목적으로 한 웨이퍼 반송장치의 고속화에 수반하는 미립자량의 증가에 대한 대책이 불가결하게 되어 있는 것이다.

여기서, 종래 진공환경에서 사용되는 리니어 가이드로서, 예를 들어 도 7에 나타내는 것이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

도 7에 나타내는 리니어 가이드(101)는, 전동체 전주부(102a)를 가지는 궤도 부재(102)와, 전동체 전주부(102a)에 대향하는 부하 전동체 전주부(도시생략)를 포함하는 전동체 순환로를 가지고, 궤도 부재(102)에 대하여 상대적으로 이동가능한 이동 부재(103)와, 전동체 순환로에 배열되는 복수의 전동체(도시생략)와, 이동 부재(103)에 마련되고, 궤도 부재(102)에 접촉하는 일 없이 궤도 부재(102)와 이동 부재(103)와의 사이의 극간을 막는 극간 시일(104, 105)을 구비하고 있다. 극간 시일(104)은 부착 나사(106)에 의해 이동 부재(103)의 축 방향 단부에 부착된다.

그리고 이동 부재(103)의 축 방향 단부에 부착되는 극간 시일(104)은 번갈아 적층된 박판 형상의 여러 장의 제1 및 제2 플레이트(107, 108)와, 이들 제1 및 제2 플레이트(107, 108)가 부착되는 누름 플레이트(109)로 구성되어 있다. 극간 시일(104)을 구성하는 제1 및 제2 플레이트(107, 108)는 궤도 부재(102)에 접촉하는 일없이, 작은 극간을 유지하면서 안내레일 궤도 부재(102)를 따라 이동한다. 이 극간에 대하여 설명하면, 도 8에 나타내는 바와 같이 제2 플레이트(218)와 궤도 부재(102)와의 극간 β는 제1 플레이트(107)와 궤도 부재(102)와의 극간 α보다도 크게 요철형상을 이루고 있다. 이와 같이, 극간 시일(104)과 궤도 부재(102)와의 극간을 요철형상으로 함으로써, 극간 시일(104)과 궤도 부재(102)와의 사이를 윤활유가 증발한 기체가 흐를 때, 평면형상으로 형성하는 경우에 비하여 보다 큰 저항이 생기게 되어 직동안내장치 내부의 윤활제가 기화되고, 리니어 가이드의 외부로 누출되는 것을 더욱 억제할 수 있다.

또 종래, 클린 환경에서 사용가능한 볼 나사로서, 예를 들어 도 9에 나타내는 것도 알려져 있다(특허문헌 2 참조).

도 9에 나타내는 볼 나사(201)에 있어서, 너트(203)의 오목부(204) 내에 축 방향 내측으로부터 순서대로 환형상의 스페이서(205), 비접촉 시일(206), 환형상의 스페이서(205), 비접촉 시일(206)을 배치하고, 이들을 볼트(207)로 오목부(204)의 단면(204a)에 고정한다. 이에 따라, 서로 이웃하는 비접촉 시일(206)과 스페이서(205)와 나사축(202)으로 둘러싸인 공간(208)과, 내측의 비접촉 시일(206)과 스페이서(205)와 오목부(204)의 단면(204a)으로 둘러싸인 공간(209)이 생겨, 이들 공간(208, 209)이 그리스 체류공간이 되는 것이다.

이와 같이, 축 방향에서 너트(203)의 가장 외측에 배치되는 외측 시일을 비접촉 시일(206)로 하고, 그리스 체류공간(208, 209)을 마련하였기 때문에, 외측 시일을 접촉 시일로서 그리스 체류공간을 마련한 경우와 비교하여, 접촉 시일의 마모에 따른 먼지의 발생이 경감된다. 또 외측 시일을 비접촉 시일로서 그리스 체류공간을 마련하지 않은 경우와 비교하여 그리스의 비산에 의한 먼지의 발생이 경감되고, 윤활성능도 양호하게 된다.

국제공개 제2006/054439호 팜플렛 일본국 특개2010-169114호 공보

그러나 도 7에 나타내는 리니어 가이드(101) 및 도 9에 나타내는 볼 나사(201)에 있어서는 아래의 문제점이 있었다.

즉, 도 7에 나타내는 리니어 가이드(101)의 경우, 극간 시일(104)을 이동 부재(103)에 부착한 상태에서, 도 8에 나타내는 제1의 플레이트(107)와 궤도 부재(102)와의 사이의 극간 α는, 제1 플레이트(107)가 궤도 부재(102)에 가장 접근한 위치에서 0.25mm이하로 설정된다고 되어 있다. 그리고 극간 α는 작으면 작을수록 통로에 기체가 흐를 때의 저항이 커지므로, 극간 α의 목표치를 0.05∼0.06mm 정도 혹은 그 이하로 설정하는 것이 바람직하다고 되어 있다.

그러나 반도체 분야에서 생각되고 있는 미립자의 입자지름은 서브 미크론이라고 하는 오더이기 때문에, 0.25mm의 극간량은 매우 크다. 또 극간 α의 목표치를 0.05∼0.06mm 정도 혹은 그 이하로 설정하는 것이 바람직하다고 하고 있으나, 실제로 시일 단체와 궤도 부재와의 극간을 0.05mm 혹은 그 이하로 설정하면, 시일부재의 부착에 따라서는(특히 볼 나사의 경우), 시일 부재가 궤도 부재에 접촉할 가능성이 높다. 시일 부재가 궤도 부재에 접촉하면, 거꾸로 그것에 의하여 미립자가 발생해버린다고 하는 문제가 있다. 따라서, 이동 부재나 시일 부재의 가공상의 공차를 고려하면, 실제로 시일 부재와 궤도 부재와의 극간은 0.05mm 이상이 되고, 반도체 분야에서 생각되고 있는 미립자가 외부로 누출될 가능성이 있다.

또 도 9에 나타내는 볼 나사(201)의 경우, 비접촉 시일(206)과 나사 축과의 극간량이 어느 정도인지 명기되어 있지 않다. 이 때문에 그리스 체류공간(208, 209)을 마련하였다 하여도 반도체 분야에서 생각되고 있는 미립자가 외부로 누출될 가능성이 있다.

따라서, 본 발명은 위에서 설명한 문제점에 비추어 이루어진 것이고, 그 목적은 전동체 전주로와 전동체와의 사이에서 발생한 미립자가 장치 외부로 누출되는 양을 극력 억제할 수 있는 반도체 제조장치나 액정표시패널 제조장치 등의 클린환경에 적합한 직동장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 한 형태에 관한 직동장치는 축 방향으로 신장되고, 전동체 전주부를 외주면에 가지는 궤도 부재와, 상기 전동체 전주부에 대향하는 부하 전동체 전주부를 내주면에 가지고, 상기 궤도 부재에 대하여 상대적으로 이동가능한 이동 부재와, 상기 전동체 전주부와 상기 부하 전동체 전주부에 의하여 형성되는 전동체 전주로 내에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 전동체와, 상기 전동체 전주로의 시발점과 종점을 연통시켜 무단형상의 전동체 통로를 형성하는 전동체 순환로와, 상기 이동 부재의 축 방향 양단에 부착된 한 쌍의 시일 부재를 구비한 직동장치에 있어서, 상기 한 쌍의 시일 부재의 각각은 상기 이동 부재에 부착된 상태에서, 상기 궤도 부재의 축 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 절단하였을 때에, 상기 궤도 부재에 대하여 0.025∼0.15mm의 범위의 극간을 가지는 형상으로 형성되고, 상기 전동체 전주로와 상기 전동체와의 사이에 혼화조도(混和稠度) 175 이상 250 이하의 그리스를 도포한 것을 특징으로 하고 있다.

또 이 직동장치에 있어서, 상기 궤도 부재의 축 방향을 따르는 상기 한 쌍의 시일 부재의 각각의 두께가 0.1mm 이상 1.2mm 미만인 것이 바람직하다.

게다가, 이 직동장치에 있어서, 상기 한 쌍의 시일 부재의 각각의 재질이, 수지재료 또는 금속재료이면 된다.

더하여, 이 직동장치에 있어서, 상기 한 쌍의 시일 부재의 각각이 여러 장의 시일체로 구성되고, 이 여러 장의 시일체가 상기 이동 부재의 축 방향을 따라 상기 각 시일체의 두께 이상의 간격을 둔 피치로 배치되어도 된다.

본 발명에 관한 직동장치에 의하면, 한 쌍의 시일 부재의 각각은 이동 부재에 부착된 상태에서 궤도 부재의 축 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 절단하였을 때에, 궤도 부재에 대하여 0.025∼0.15mm범위의 극간을 가지는 형상으로 형성되고, 전동체 전주로와 전동체와의 사이에 혼화조도 175 이상 250 이하의 그리스를 도포하였으므로, 전동체를 개재하여 이동 부재와 궤도 부재가 상대회전운동하면, 궤도 부재와 시일 부재와의 사이에 단단한 그리스층(시일 막)이 형성된다. 이 때문에 시일 부재 단체로 궤도 부재에 대하여 극간을 마련하는 경우와 비교하여 시일 부재와 궤도 부재와의 사이의 극간이 매우 작아지고, 전동체 전주로와 전동체와의 사이에 발생한 미립자를 이동 부재 내에 밀봉할 수 있고, 전동체 전주로와 전동체와의 사이에서 발생한 미립자가 장치 외부로 누출되는 양을 극력 억제할 수 있다. 이 때문에, 반도체 제조장치나 액정표시패널 제조장치 등의 클린환경에 적합한 직동장치로 할 수 있다.

그리스로서 혼화조도가 250보다도 큰 것을 사용하면, 그리스가 부드러워서 궤도 부재와 시일 부재와의 사이에 그리스층(시일 막)이 형성되기 어렵다. 이 때문에 그리스로서 혼화조도가 250 이하의 것을 사용한다. 한편, 그리스로서 혼화조도가 175보다도 작은 것을 사용하면 그리스가 너무 단단해져버려 궤도 부재와 시일 부재와의 사이에 그리스층(시일 막)이 형성되기 어렵다. 이 때문에 그리스로서 혼화조도가 175 이상의 것을 사용한다.

또 혼화조도 175 이상 250 이하의 그리스를 사용하면, 시일 부재와 궤도 부재와의 사이의 극간이 0에서 0.025mm에 도달할 때까지 장치 외부로 누출되는 미립자의 양이 감소하고, 당해 극간이 0.025mm에서 0.15mm의 상태까지는 장치 외부로 누출되는 미립자의 양이 거의 변동은 없고, 당해 극간이 0.15mm보다도 커지면 극간량의 증가에 거의 비례하여 장치 외부로 누출되는 미립자의 양이 증가한다. 이 때문에, 시일 부재의 각각을 이동 부재에 부착된 상태에서 궤도 부재의 축 방향으로 직교하는 절단면에서 절단하였을 때에, 궤도 부재에 대하여 0.025∼0.15mm의 범위의 극간을 가지는 형상으로 형성하였다. 또한, 시일 부재와 궤도 부재와의 사이의 극간이 0.025mm보다도 작으면, 시일 부재 등의 가공정밀도나 조립정밀도를 고려하면, 시일 부재가 궤도 부재에 접촉할 가능성이 높고, 시일 부재가 궤도 부재에 접촉하면 그것에 의해 미립자가 발생해 버릴 우려가 있다.

또 이 직동장치에 있어서, 상기 궤도 부재의 축 방향을 따르는 상기 한 쌍의 시일 부재의 각각의 두께가 0.1mm 이상 1.2mm 미만이면, 직동장치를 볼 나사로 하고 궤도 부재를 나사 축으로 한 경우에, 시일 부재와 나사 축의 홈 저부와의 사이의 극간을 적절한 크기로 유지할 수 있는 동시에, 시일 부재의 가공이 용이하고 적당한 강성을 확보할 수 있어 시일성도 안정된다. 즉, 시일 부재의 각각의 두께가 1.2mm보다도 두꺼우면, 시일 부재와 나사 축의 홈 저부와의 사이의 극간이 0.15mm보다도 커져 버린다. 한편, 시일 부재의 각각의 두께가 0.1mm 보다도 얇으면 시일 부재의 가공이 곤란해지는 동시에, 그 강성도 저하되어 버리고, 시일성도 안정되지 않는다.

게다가, 이 직동장치에 있어서, 상기 한 쌍의 시일 부재의 각각의 재질이 수지재료 또는 금속재료이면, 기계적 강도, 내열성, 내마모성, 내약품성, 기계가공성 및 코스트면을 고려하여 적절히 수지재료 혹은 금속재료를 선정하면 된다.

또 이 직동장치에 있어서, 상기 한 쌍의 시일 부재의 각각이 여러 장의 시일체로 구성되고, 이 여러 장의 시일체가 상기 이동 부재의 축 방향을 따라 상기 각 시일체의 두께 이상의 간격을 둔 피치로 배치되면, 전동체 전주로와 전동체와의 사이에서 발생한 미립자가 장치 외부로 누출되는 양을 더욱 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 직동장치의 실시형태를 나타내는 궤도 부재의 축 방향을 따라 절단한 단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 2-2선을 따라 절단(궤도 부재의 축 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 절단) 한 상태의 단면도이다.
도 3은 시일 부재와 궤도 부재와의 사이의 극간 근변을 모식적으로 표시한 도면이다.
도 4는 시일 부재와 궤도 부재와의 사이의 극간량과, 장치 외부로 누출되는 미립자의 양과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 시일 부재의 두께의 차이에 의한 시일 부재와 궤도 부재와의 사이의 극간량의 차이를 나타내고, (A)는 시일 부재가 두꺼운 경우의 모식도, (B)는 시일 부재가 얇은 경우의 모식도이다.
도 6은 시일 부재의 부착방법을 나타내고, (A)는 시일 부재를 스냅 링에 의해 이동 부재에 부착하는 경우의 단면도, (B)는 시일 부재를 고정나사에 의해 이동 부재에 부착하는 경우의 단면도이다.
도 7은 종래예의 진공환경에서 사용되는 리니어 가이드를 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에 나타내는 리니어 가이드에 있어서의 시일 부재와 궤도 부재와의 사이의 극간의 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 종래 예의 클린환경에서 사용가능한 볼 나사를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 직동장치의 실시형태를 나타내는 궤도 부재의 축 방향을 따라 절단한 단면도이다. 도 2는, 도 1에 있어서의 2-2선을 따라 절단(궤도 부재의 축 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 절단) 한 상태의 단면도이다. 도 3은 시일 부재와 궤도 부재와의 사이의 극간 근변을 모식적으로 표시한 도면이다.

도 1에 나타내는 직동장치(1)는, 반도체 제조장치나 액정표시패널 제조장치 등의 클린환경에 적합한 볼 나사이고, 궤도 부재(나사 축)(2)와, 이동 부재(너트)(3)와 복수의 전동체(볼)(4)를 구비하고 있다.

궤도 부재(2)는, 중심축(CL)을 따라 축 방향으로 신장되는 원통형상이고, 그 외주면(2b)에 소정의 리드를 가지는 전동체 전주부(전동체 전주홈)(2a)가 형성되어 있다. 전동체 전주부(전동체 전주홈)(2a)의 홈 저부에는 도출부를 마련하지 않는 것이 바람직하다.

이동 부재(3)는 대략 원통형상을 이루고, 그 내경은 궤도 부재(2)의 외경보다도 크게 형성되어 있고, 이동 부재(2)에 소정의 간격을 두고 외감되어 있다. 이동 부재(3)의 내주면에는 궤도 부재(2)의 전동체 전주부(2a)와 동일한 리드를 가지고, 전동체 전주부(2a)에 대향하는 부하 전동체 전주부(부하 전동체 전주홈)(3a)가 형성되어 있다. 그리고 궤도 부재(2)의 전동체 전주부(2a)와 이동 부재(3)의 부하 전동체 전주부(3a)에 의하여 단면 대략 원형상의 전동체 전주로(5)가 형성되어 있다. 이 전동체 전주로(5) 내에 복수의 전동체(4)가 전동 가능하게 충전 배치되어 있다. 이동 부재(3)에는, 전동체 전주로(5)에 급지(給脂)하기 위한 급지구멍(3b)이 마련되어 있다.

또 직동장치(1)는, 전동체 전주로(5)의 시발점과 종점을 연통시켜 무단형상의 전동체 통로를 형성하는 전동체 순환로(6)를 가지고 있다. 이 전동체 순환로(6)는 이동 부재(3)의 내부에 형성되고, 축 방향을 따라 직선형상으로 신장되는 단면 원형상의 순환로(6a)와, 순환로(6a)의 축 방향 일단에 마련된 끌어올림 부재(6b)에 형성된 통로(6c)와, 순환로(6a)의 축 방향 타단에 마련된 끌어올림 부재(6b)에 형성된 통로(6c)로 이루어져 있다. 순환로(6a)의 축 방향 일단에 마련된 끌어올림 부재(6b)에 형성된 통로(6c)는 전동체 전주로(5)의 시발점에 접속되고, 순환로(6a)의 축 방향 타단에 마련된 끌어올림 부재(6b)에 형성된 통로(6c)는 전동체 전주로(5)의 종점에 접속된다. 이 전동체 순환로(6)에 의하여 전동체 전주로(5)의 종점을 향하여 굴러오는 전동체(4)를 궤도 부재(2)의 지름방향으로 끌어올리고, 나아가 궤도 부재(2)의 나사산을 타고 넘게 하여, 전동체 전주로(5)의 시발점으로 되돌리는 것으로 전동체(4)를 순환가능하게 되어 있다. 그리고 이 전동체 전주로(5) 및 전동체 순환로(6)에 의하여 궤도 부재(2)의 외측에 대략 무한 순환로가 형성된다. 이에 따라 이동 부재(3)에 대한 궤도 부재(2)의 상대적인 회전에 수반하여 복수의 전동체(4)가 무한 순환로 내를 무한순환함으로써, 이동 부재(3)가 궤도 부재(2)에 대하여 궤도 부재(2)의 축 방향으로 직선운동하는 것이 가능하게 된다.

또 이동 부재(3)의 축 방향 양단에는, 한 쌍의 시일 부재(7)가 부착되고, 이 한 쌍의 시일 부재(7)에 의하여 이동 부재(3)의 내부로부터의 먼지의 발생을 억제하고 있다. 특히, 직동장치(1)의 미립자(파티클)는, 전동체(4)와 전동체 전주로(5)와의 사이에서 전동체(4)가 공전할 때의 마찰로 윤활제(그리스나 오일)가 감아 올려짐으로써 발생한다. 이동 부재(3) 내의 미립자를 어떻게 이동 부재(3) 내로 밀봉하는지가 청정도 향상에는 불가결하다. 특히, 반도체 제조장치나 액정표시패널 제조장치 등의 클린환경에 사용되는 직동장치에 있어서 중요하다.

여기서 각 시일 부재(7)는, 한 장의 시일체로 구성되고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 이동 부재(3)에 부착된 상태에서 궤도 부재(2)의 축 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 절단하였을 때에, 궤도 부재(2)에 대하여 0.025∼0.15mm의 범위의 극간 δ를 가지는 형상으로 형성되어 있다. 즉, 각 시일 부재(7)는, 원형상으로 형성되고, 내부에는 궤도 부재(2)가 관통하는 관통구멍(7a)을 가지고, 이 관통구멍(7a)은 시일 부재(7)가 이동 부재(3)에 부착된 상태에서 궤도 부재(2)의 축 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 절단하였을 때에, 궤도 부재(2)에 대하여 0.025∼0.15mm의 범위의 극간 δ을 가지는 형상으로 되어 있다.

여기서 상기 극간 δ는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 궤도 부재(2)(도 3의 경우는, 궤도 부재(2)의 전동체 전주부(2a)의 홈면)으로부터 시일 부재(7)의 선단의 어느 한쪽의 우각부까지의 거리 중 기하학적으로 최소가 되는 거리를 의미한다.

이와 같이 시일 부재(7)와 궤도 부재(2)와의 사이의 극간 δ가 0.025mm이상이므로, 시일 부재(7)가 궤도 부재(2)에 접촉하지 않고, 시일 부재(7) 자신으로부터의 미립자는 발생하지 않는다. 시일 부재(7)와 궤도 부재(2)와의 사이의 간격 δ가 0.025mm보다도 작으면, 시일 부재(7) 등의 가공정밀도나 조립정밀도를 고려하면, 시일 부재(7)가 궤도 부재(2)에 접촉할 가능성이 높고, 시일 부재(7)가 궤도 부재(2)에 접촉하면 그것에 의하여 미립자가 발생해버릴 우려가 있다.

또 직동장치(1)에 있어서, 직동체 전주로(5)와 전동체(4)와의 사이에 혼화조도 175 이상 250 이하의 그리스가 도포되어 있다. 이 그리스는, 예를 들어 클린용의 그리스 혹은 진공용의 그리스를 사용하는 것이 적합하다. 이와 같이, 전동체 전주로(5)와 전동체(4)와의 사이에 혼화조도 175 이상 250 이하의 그리스를 도포하면, 전동체(4)를 개재하여 이동 부재(3)와 궤도 부재(2)가 상대회전운동하였을 때에, 도 3에 나타내는 바와 같이, 궤도 부재(2)와 시일 부재(7)와의 사이에 단단한 그리스층(시일 막)(G)이 형성된다. 이것에 의해, 시일 부재(7) 단체에서 궤도 부재(2)에 대하여 극간δ를 마련하는 경우와 비교하여 시일 부재(7)와 궤도 부재(2)와의 사이의 극간이 도 3에 나타내는 바와 같이 그리스 층(G) 분량만큼 작아져 Δ가 된다. 이것에 의해, 전동체 전주로(5)와 전동체(4)와의 사이에 발생한 미립자를 이동 부재(3) 내에 밀봉할 수 있고, 전동체 전주로(5)와 전동체(4)와의 사이에서 발생한 미립자가 장치 외부로 누출되는 양을 극력 억제할 수 있다. 이 때문에, 반도체 제조장치나 액정표시패널 제조장치 등의 클린환경에 적합한 직동장치(1)로 할 수가 있다.

그리스로서 혼화조도가 250보다도 큰 것을 사용하면, 그리스가 부드러워 궤도 부재(2)와 시일 부재(7)와의 사이에 그리스층(시일 막)(G)이 형성되기 어렵다. 이 때문에, 그리스로서 혼화조도가 250 이하의 것을 사용한다. 한편, 그리스로서 혼화조도가 175보다도 작은 것을 사용하면, 그리스가 너무 단단해져버려 궤도 부재와 시일 부재와의 사이에 그리스층(시일 막)이 형성되기 어렵다. 이 때문에 그리스로서 혼화조도가 175 이상의 것을 사용한다.

다음으로, 시일 부재(7)와 궤도 부재(2)와의 사이의 극간(δ)량과, 장치 외부로 누출되는 미립자의 양과의 관계를 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 시일 부재와 궤도 부재와의 사이의 극간량과 장치 외부로 빠져나가는 미립자의 양과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 4에는 혼화조도 280의 그리스를 사용하여 당해 극간 량을 0mm, 0.025mm, 0.050mm, 0.10mm, 0.15mm, 0.20mm, 0.30mm, 0.50mm로 한 경우와, 혼화조도 250의 그리스를 사용하여 당해 극간 량을 0mm, 0.025mm, 0.050mm, 0.10mm, 0.15mm, 0.20mm, 0.30mm, 0.50mm로 한 경우의 당해 극간 량과 장치 외부로 누출되는 미립자의 양과의 관계가 나타나 있다.

도 4를 참조하면, 혼화조도 280의 그리스에서는, 혼화조도 250의 그리스보다도 장치 외부로 누출되는 미립자의 양이 많고, 당해 극간량을 크게 하면, 비례하여 미립자의 양이 증가하고 있다. 이에 대하여, 혼화조도 250의 그리스에서는 당해 극간량이 0에서 0.025mm에 도달할 때까지 장치 외부로 누출되는 미립자의 양이 감소하고, 당해 극간이 0.025mm에서 0.15mm의 상태까지는 장치 외부로 누출되는 미립자의 양이 거의 변동은 없으며, 당해 극간이 0.15mm보다도 커지면, 혼화조도 280의 그리스와 마찬가지로, 극간량의 증가에 거의 비례하여 장치 외부로 누출되는 미립자의 양이 증가하고 있다. 이러한 경향은, 혼화조도 250의 그리스뿐만 아니라, 혼화조도 175 이상 250 이하의 그리스를 사용한 경우도 마찬가지의 결과가 얻어지고 있다. 이 때문에, 시일 부재(7)의 각각을 이동 부재(3)에 부착된 상태에서, 궤도 부재(2)의 축 방향으로 직교하는 절단면에서 절단하였을 때에 궤도 부재(2)에 대하여 0.025~0.15mm의 범위의 극간δ를 가지는 형상으로 형성하였다.

다음으로, 궤도 부재(2)의 축 방향을 따르는 각 시일 부재(7)의 두께 t(도 3 참조)에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 시일 부재의 두께의 차이에 의한 시일 부재와 궤도 부재와의 사이의 극간량의 차이를 나타내고, (A)는 시일 부재가 두꺼운 경우의 모식도, (B)는 시일 부재가 얇은 경우의 모식도이다.

도 5(A) 및 도 5(B)에 있어서, 궤도 부재(2)의 전동체 전주부(전동체 전주홈)(2a)는, 곡률을 가진 2개의 원호로 연결한 형상이고, 홈저부에서 2개의 원호가 연결되어 있다. 시일 부재(7)의 두께 t를 도 5(A)에 나타내는 바와 같이 두껍게 하여 t1으로 하면, 시일 부재(7)와 전동체 전주부(2a)와의 접촉을 회피하기 때문에, 시일 부재(7)와 홈 저부까지의 거리가 길어지고, 시일 부재(7)와 궤도 부재(2)와의 사이의 극간량이 δ1로 커진다. 한편, 시일 부재의 두께 t를 도 5(B)에 나타내는 바와 같이 얇게 하여 t2로 하면, 시일 부재(7)의 가공이 곤란해지는 동시에 강성이 약해져 시일성이 안정되지 않는다. 이 때문에 시일 부재(7)의 두께 t를 0.1mm 이상 1.2mm 미만으로 하였다. 이에 따라, 직동장치(1)를 볼 나사로 하고, 궤도 부재(2)를 나사 축으로 한 경우에, 시일 부재와 나사 축의 홈저부와의 사이의 극간을 적절한 크기로 유지할 수 있는 동시에, 시일 부재의 가공이 용이하고 적당한 강성을 확보할 수 있어 시일성도 안정된다. 시일 부재(7)의 각각의 두께 t가 1.2mm보다도 두꺼우면, 시일 부재와 나사 축의 홈 저부와의 사이의 극간이 0.15mm보다도 커져 버린다. 한편, 시일 부재(7)의 각각의 두께 t가 0.1mm보다도 얇으면, 시일 부재의 가공이 곤란해지는 동시에, 그 강성도 저하되어 버려 시일성이 안정되지 않는다.

또 각 시일 부재(7)의 재질은, 기계적 강도, 내열성, 내마모성, 내약품성, 기계가공성 및 코스트면에서 뛰어난 폴리아세탈 등의 수지재료 또는 금속재료를 사용한다. 각 시일 부재(7)의 재질은 비흡수성이나 치수 안정성에 뛰어난 것이 바람직하다.

다음으로, 각 시일 부재(7)의 이동 부재(3)로의 부착방법에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 시일 부재의 부착방법을 나타내고, (A)는 시일 부재를 스냅 링에 의하여 이동 부재에 부착하는 경우의 단면도, (B)는 시일 부재를 고정나사에 의하여 이동 부재에 부착하는 경우의 단면도이다.

도 6(A) 및 도 6(B)에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 시일 부재(7)는 이동 부재(3)의 축 방향 양단부에 부착되고, 각 시일 부재(7)는 이동 부재(3)의 축 방향 단부에 도 6(A)에 나타내는 바와 같이 스냅링(8)으로 고정되거나, 혹은 도 6(B)에 나타내는 바와 같이 복수의 고정나사(9)에 의하여 고정된다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명해 왔으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 가지의 변경, 개량을 행할 수 있다.

예를 들어, 직동장치(1)로서는, 볼 나사뿐만 아니라 리니어 가이드나 볼 스플라인 등에 적용하여도 된다. 리니어 가이드에 적용한 경우에는, 궤도 부재는 안내 레일, 이동 부재는 슬라이더이다. 또 볼 스플라인에 적용한 경우에는, 궤도 부재는 원통형상의 궤도 부재가 사용되고, 이동 부재에는 볼 스플라인 너트가 사용된다.

또 한 쌍의 시일 부재(7)의 각각이 한 장의 시일체로 구성되어 있는 예에 대하여 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 한 쌍의 시일 부재(7)의 각각이 여러 장의 시일체로 구성되고, 이 여러 장의 시일체를 이동 부재(2)의 축 방향을 따라 각 시일체의 두께 이상의 간격을 둔 피치로 배치하여도 된다. 이 경우, 전동체 전주로(5)와 전동체(4)와의 사이에서 발생한 미립자가 장치 외부로 누출되는 양을 보다 억제할 수 있다.

1…직동장치 2…궤도 부재
2a…전동체 전주부 2b…궤도 부재의 외주면
3…이동 부재 3a…부하 전동체 전주부
3b…급지(給脂)구멍 4…전동체
5…전동체 전주로 6…전동체 순환로
6a…순환로 6b…끌어올림 부재
6c…통로 7…시일 부재
7a…관통구멍 (관통공) 8…스냅 링(Snap ring)
9…고정나사 δ…극간
t…시일 부재의 두께 G…그리스층

Claims

축 방향으로 신장되고, 전동체 전주부를 외주부에 가지는 궤도 부재와, 상기 전동체 전주부에 대향하는 부하 전동체 전주부를 내주면에 가지고, 상기 궤도 부재에 대하여 상대적으로 이동가능한 이동 부재와, 상기 전동체 전주부와 상기 부하 전동체 전주부에 의해 형성되는 전동체 전주로 내에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 전동체와, 상기 전동체 전주로의 시발점과 종점을 연통시켜 무단형상의 전동체 통로를 형성하는 전동체 순환로와, 상기 이동 부재의 축 방향 양단에 부착된 한 쌍의 시일 부재를 구비한 직동장치에 있어서,
상기 한 쌍의 시일 부재의 각각은, 상기 이동 부재에 부착된 상태에서, 상기 궤도 부재의 축 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 절단하였을 때에 상기 궤도 부재에 대하여 0.025∼0.15mm의 범위의 극간을 가지는 형상으로 형성되고, 상기 전동체 전주로와 상기 전동체와의 사이에 혼화조도 175 이상 250 이하의 그리스를 도포한 것을 특징으로 하는 직동장치.
제 1항에 있어서,
상기 궤도 부재의 축 방향을 따르는 상기 한 쌍의 시일 부재의 각각의 두께가 0.1mm 이상 1.2mm 미만인 것을 특징으로 하는 직동장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 한 쌍의 시일 부재의 각각이 여러 장의 시일체로 구성되고, 이 여러 장의 시일체가 상기 이동 부재의 축 방향을 따라 상기 각 시일체의 두께 이상의 간격을 둔 피치로 배치되는 것을 특징으로 하는 직동장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 한 쌍의 시일 부재의 각각의 재질이 수지재료 또는 금속재료인 것을 특징으로 하는 직동장치.
제 3항에 있어서,
상기 한 쌍의 시일 부재의 각각의 재질이 수지재료 또는 금속재료인 것을 특징으로 하는 직동장치.