WO2006054439A1

WO2006054439A1 - 真空環境用運動案内装置

Info

Publication number: WO2006054439A1
Application number: PCT/JP2005/019982
Authority: WO
Inventors: Hidekazu Michioka; Masahiko Yoshino
Original assignee: Thk Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2006-05-26
Also published as: KR101268210B1; JPWO2006054439A1; KR20070091149A; JP5069470B2; US20090148083A1; EP1830079A1; US8033729B2; EP1830079A4; CN101084383B; TWI352170B; TW200624687A; CN101084383A

Abstract

　真空環境でグリースの基油が気化し、外部に漏れ出るのを抑制できる真空環境用運動案内装置を提供する。　本発明の真空環境用運動案内装置は、転動体転走部１ａを有する軌道部材１と、転動体転走部１ａに対向する負荷転動体転走部２ａを含む転動体循環路を有し、軌道部材１に対して相対的に移動可能な移動部材２と、転動体循環路に配列される複数の転動体３と、移動部材２に設けられ、軌道部材１に接触することなく、軌道部材１と移動部材２との間のすきまを塞ぐすきまシール５，６と、を備える。

Description

明細書

真空環境用運動案内装置

技術分野

[0001] 本発明は、軌道部材と移動部材との間にボール、ローラ等の転動体を介在させたリユアガイド、ボールスプライン、ボールねじ等の運動案内装置に関し、特に真空環境で使用される真空環境用運動案内装置に関する。

背景技術

[0002] 直線運動を行う移動物体の案内部分にボールやローラ等の転動体を介し、転動体のころがり運動によって案内機能を果たす運動案内装置が使用されるようになってきた。このような運動案内装置は近年、半導体'液晶製造装置、医療関連など、タリーン環境下で使用されるケースが多くなつてきている。半導体の高集積ィ匕等に伴い、半導体製造ラインも真空雰囲気でのプロセスが不可欠になっている。

[0003] グリースを真空環境で使用すると、一般的なグリースではグリース中の油分が蒸発して潤滑性が失われる。通常の使用条件では問題なく使用されている運動案内装置も、真空環境では、内部のグリースが潤滑性を早期に失うのみならず、グリースが蒸発によりガスを放出するため、外部環境を汚染するおそれもある。

[0004] このため、真空環境で使用される運動案内装置の潤滑剤には、大気中で使用されている鉱油を基油としたグリースと比較して、一般に蒸気圧が低ぐ不活性なフッ素系オイルを基油とした真空グリースが使用されている。より一層の高真空環境では、真空グリースを使用しても油分の蒸発が避けられないので、固体潤滑剤が使用される。発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかし、これら真空グリース及び固体潤滑剤は、価格が高いという欠点を有する。また、真空グリースを使用しても、真空環境中ではやはり僅かながら基油が気化し、外部に漏れ出るおそれがある。運動案内装置の内部を密封すれば、気化したグリースが外部に漏れ出るのを防止できる。ただし、密封するのに、移動部材に設けたゴム製のシールを軌道部材に接触させたのでは、シールと軌道部材との摺動に伴ってシールが摩耗し、これが原因で塵が発生してしまう。真空環境では塵の発生がきらわれるから、真空用運動案内装置には、軌道部材に接触するシールは取り付けられていなかった。

[0006] そこで本発明は、真空環境でグリースの基油が気化し、外部に漏れ出るのを抑制できると共に塵も発生することがない真空環境用運動案内装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。

[0008] 上記課題を解決するために請求項 1の発明は、真空環境に用いられる運動案内装置であって、転動体転走部（la)を有する軌道部材（1)と、前記転動体転走部（la) に対向する負荷転動体転走部（2a)を含む転動体循環路を有し、前記軌道部材（1) に対して相対的に移動可能な移動部材 (2)と、前記転動体循環路に配列される複数の転動体 (3)と、前記移動部材 (2)に設けられ、前記軌道部材 (1)に接触することなぐ前記軌道部材 (1)と前記移動部材 (2)との間のすきまを塞ぐすきまシール (5, 6, 31 , 33)と、を備えることを特徴とする真空環境用運動案内装置により、上述した課題を解決する。ここで、真空とは大気よりも圧力の低い空間をいう。

[0009] 請求項 2の発明は、請求項に 1に記載の真空環境用運動案内装置において、前記すきまシール（5, 31, 33)の前記軌道レール（1)に対向する面は、凹凸形状に形成されることを特徴とする。

[0010] 請求項 3の発明は、請求項 1又は 2に記載の真空環境用運動案内装置において、前記すきまシール（5, 6, 31, 33)と前記軌道レール（1)との間のすきまは、前記すきまシール（5, 6, 31, 33)が前記軌道レール（1)に最も接近する部分で 0. 25mm 以下に設定されることを特徴とする。

[0011] 請求項 4の発明は、真空環境に用いられる運動案内装置であって、転動体転走部

(la)を有する軌道部材（1)と、前記転動体転走部（la)に対向する負荷転動体転走部（2a)を含む転動体循環路を有し、前記軌道部材（1)に対して相対的に移動可能な移動部材 (2)と、前記転動体循環路に配列される複数の転動体 (3)と、前記移動部材 (2)の移動方向の端部に設けられ、前記軌道部材（1)の断面形状に形状を合わせた開口（9a, 10a)が形成されるエンドすきまシール（5)と、を備え、前記エンドすきまシール (5)は、前記軌道部材（1)に接触することなぐ且つ前記エンドすきまシール (5)と前記軌道部材 (1)との間のすきまが、前記移動部材 (2)と前記軌道部材 (1) との間のすきまよりも小さいことを特徴とする真空環境用運動案内装置により、上述した課題を解決する。

[0012] 請求項 5の発明は、請求項 4に記載の真空環境用運動案内装置において、前記ェンドすきまシール（5)の前記軌道レール（1)に対向する面は、凹凸形状に形成されることを特徴とする。

[0013] 請求項 6の発明は、請求項 5に記載の真空環境用運動案内装置において、前記ェンドすきまシール (5)は、交互に積層された複数枚の薄板状の第 1のプレート（9)と複数枚の薄板状の第 2のプレート（10)とを有し、前記第 1のプレート (9)及び前記第 2のプレート（10)には、前記軌道部材（1)の形状に合わせた開口（9a, 10a)が形成され、前記第 1のプレート（9)及び前記第 2のプレート（10)を積層した状態で、前記エンドすきまシール（5)の前記軌道部材（1)に対向する面が凹凸に形成されるように、前記第 2のプレート（10)と前記軌道部材（1)との間のすきま（j8 )は、前記第 1のプレート（9)と前記軌道部材（1)との間のすきま（ a )よりも大き、ことを特徴とする。

[0014] 請求項 7の発明は、真空環境に用いられる運動案内装置であって、上面及び側面を有すると共に長手方向に沿って伸びる転動体転走部（la)が形成される軌道部材( 1)と、前記軌道部材（1)の上面に対向する中央部 (4a)と、側面に対向する脚部 (4b )とを有し、全体が鞍形状に形成されると共に、前記転動体転走部（la)に対向する負荷転動体転走部（2a)を含む転動体循環路を有し、前記軌道部材（1)に対して相対的に移動可能な移動部材 (2)と、前記転動体循環路に配列される複数の転動体（ 3)と、前記移動部材 (3)の前記脚部 (4b)に設けられ、前記移動部材 (3)の移動方向の一端部力も他端部まで伸びるサイドすきまシール (6, 31, 33)と、を備え、前記サイドすきまシール (6, 31, 33)は、前記軌道部材（1)に接触することなぐ且つ前記サイドすきまシール (6, 31, 33)と前記軌道部材（1)との間のすきまが、前記軌道部材（1)と前記移動部材 (3)との間のすきまよりも小さいことを特徴とする真空環境用運動案内装置により、上述した課題を解決する。

[0015] 請求項 8の発明は、請求項 7に記載の真空環境用運動案内装置において、前記真空環境用運動案内装置はさらに、前記移動部材 (2)の移動方向の端部に設けられ、前記軌道部材（1)の断面形状に形状を合わせた開口（9a, 10a)が形成されるエンドすきまシール (5)と、を備え、前記エンドすきまシール (5)は、前記軌道部材（1)に接触することなぐ且つ前記エンドすきまシール (5)と前記軌道部材（1)との間のすきま力前記軌道部材（1)と前記移動部材 (2)との間のすきまよりも小さいことを特徴とする。

[0016] 請求項 9の発明は、請求項 7又は 8に記載の真空環境用運動案内装置において、前記サイドすきまシール（31, 33)の前記軌道部材に対向する面（31a, 33a)には、前記移動部材の移動方向に伸びる溝（32, 34)が複数形成されることを特徴とする。発明の効果

[0017] 請求項 1の発明によれば、移動部材にすきまシールを設けるので、運動案内装置内部の潤滑剤が気化し、外部に漏れ出るのを抑制できる。したがって、潤滑剤の寿命が延び、また外部の環境が汚染するのを防止できる。またすきまシールと軌道部材とは接触して、な、ので、摩耗により塵が発生することもな、。

[0018] 請求項 2の発明によれば、すきまシールの軌道部材に対向する面を凹凸形状に形成するので、軌道部材とすきまシールとの間を潤滑油が蒸発した気体が流れるとき、平面形状に形成する場合に比べてより大きな抵抗が生じる。したがって、運動案内装置内部の潤滑剤が気化し、外部に漏れ出るのをより抑制できる。

[0019] 請求項 3の発明によれば、すきまを 0. 25mm以下にすることで、外部に漏れ出る量を効果的に減らすことができる。

[0020] 請求項 4の発明によれば、移動部材に設けたエンドすきまシールが、運動案内装置内部の潤滑剤が気化し、外部に漏れ出るのを抑制する。

[0021] 請求項 5の発明によれば、エンドすきまシールの軌道部材に対向する面を凹凸形状に形成するので、平面形状に形成する場合に比べて、軌道部材とエンドすきまシールとの間を潤滑油が蒸発した気体が流れるとき、より大きな抵抗が生じる。したがつて、運動案内装置内部の潤滑剤が気化し、外部に漏れ出るのをより抑制できる。

[0022] 請求項 6の発明によれば、薄い第 1及び第 2のプレートを重ねることで、凹凸形状を形成することができる。

[0023] 請求項 7の発明によれば、移動部材に設けたサイドすきまシールが、運動案内装置内部の潤滑剤が気化し、外部に漏れ出るのを抑制する。

[0024] 請求項 8の発明によれば、エンドすきまシール及びサイドすきまシールが鞍形状の移動部材と軌道部材との間に生じるすきまを囲むことができる。

[0025] 請求項 9の発明によれば、サイドすきまシールの軌道部材に対向する面を凹凸形状に形成することができるので、平面形状に形成する場合に比べて、軌道部材とサイドすきまシールとの間を潤滑油が蒸発した気体が流れるとき、より大きな抵抗が生じる。したがって、運動案内装置内部の潤滑剤が気化し、外部に漏れ出るのをより抑制できる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明の一実施形態における運動案内装置の斜視図

[図 2]上記運動案内装置の側面図

[図 3]上記運動案内装置の正面図 (一部断面図を含む）

[図 4]エンドすきまシールを取り付けた運動案内装置の正面図

[図 5]エンドすきまシールの分解斜視図

[図 6]積層したエンドすきまシールを示す図（図 (A)は正面図を示し、図（B)は (A)の B— B線断面図を示し、図（C)は (A)の C— C線断面図を示し、図（D)は（C)の D部詳細図を示す）

[図 7]エンドすきまシールの軌道レールに対向する面の断面形状を示す図

[図 8]真空容器と真空ポンプを通路で結んだときの流れの模式図を示す図

[図 9]通路の側面形状をストレート形状と三角形状にした場合のコンダクタンスの違いを示す図（図 (A)は通路の斜視図を示し、図（B)及び (C)は通路に沿った通路の断面図を示す）

[図 10]移動ブロックに取り付けられたサイドすきまシールを示す正面図

[図 11]サイドすきまシールの斜視図 [図 12]サイドすきまシールと軌道レールとの間のすきまの大きさを示す図

[図 13]サイドすきまシールの他の例を示す図（移動ブロックに取り付けられた状態）

[図 14]サイドすきまシールの他の例を示す斜視図

[図 15]サイドすきまシールの他の例を示す正面図（一部拡大図を含む）

[図 16]サイドすきまシールのさらに他の例を示す斜視図

[図 17]サイドすきまシールのさらに他の例の正面図

[図 18]コンダクタンスの試算に用いたすきまの形状

[図 19]真空チャンバ内を真空に引いたときの圧力試験の結果

符号の説明

[0027] 1…軌道レール (軌道部材）

la- ··ボール転走溝 (転動体転走部）

2…移動部材

2a- · '負荷ボール転走溝 (負荷ボール転走部）

3…ボール (転動体）

4…移動ブロック

4a…中央部

4b…脚部

5…エンドすきまシール（すきまシール）

6, 31, 33· · ·サイドすきまシール（すきまシール）

9…第 1のプレート

10…第 2のプレート

9a, 10a…開口

12, 20· · ·すきま

31a, 33a…サイドすきまシールの軌道レールに対向する面

32, 34· · ·溝

a , j8…すきま

発明を実施するための最良の形態

[0028] 図 1ないし図 3は本発明の一実施形態における真空環境用運動案内装置 (以下単に運動案内装置という）を示す。運動案内装置は真空環境、具体的には大気よりも圧力の低い空間で使用される。

[0029] 図 1は運動案内装置の斜視図を示し、図 2は側面図を示し、図 3は正面図（一部断面を含む)を示す。この実施形態の運動案内装置は、リニアガイドと呼ばれ、直線状に延びる軌道部材としての軌道レール 1と、この軌道レール 1に多数の転動体としてのボール 3を介して移動自在に組み付けられた移動部材 2とを備える。

[0030] 軌道レール 1の左右側面には、長手方向に沿って伸びる転動体転走部としてボール転走溝 laが形成される。ボール転走溝 laは、その断面が円弧形状で、ボール 3の半径よりも若干大きい曲率半径を有する。この実施形態では、軌道レール 1の左右側面に、上下に 2条ずつ合計 4条のボール転走溝 laが設けられるが、勿論その条数- 配置は負荷荷重等によって様々に設定される。

[0031] 移動部材 2は、ボール転走溝 laに対向する負荷ボール転走溝 2aを含むボール循環路が形成される移動ブロック 4と、移動ブロック 4に取り付けられるすきまシール 5, 6 とで構成される。すきまシールは、移動ブロックの移動方向の両端面に取り付けられるエンドすきまシール 5と、移動ブロックの側面に取り付けられるサイドすきまシール 6 と〖こ分けられる。

[0032] 図 3に示されるように、移動ブロック 4は全体が鞍形状に形成され、軌道レール 1の上面に対向する中央部 4aと、中央部 4aの左右両側から下方に延びて軌道レール 1 の左右側面に対向する脚部 4bとを備える。

[0033] 軌道レール 1のボール転走溝 laと移動ブロック 4の負荷ボール転走溝 2aとの間には、複数のボール 3が介在される。このボール転走溝 laと負荷ボール転走溝 2aとの間の負荷ボール転走路を転がるボール 3には予圧がかけられる。

[0034] 移動ブロック 4の移動方向の両端部には、 U字状の方向転換路が形成されるエンドプレート 7 (図 1参照）が取り付けられる。移動ブロック 4の負荷ボール転走路の一端まで荷重を受けながら転がったボール 3は、エンドプレート 7に設けられた U字状の方向転換路に入る。ボールは U字状の方向転換路を経由した後、負荷ボール転走路と平行に伸びる無負荷ボール戻し通路 8 (図 3参照）に入る。無負荷ボール戻し通路 8 を通過したボール 3は、反対側のエンドプレート 7の方向転換路を経由した後、再び負荷ボール転走路に入る。直線状の負荷ボール転走路、 U字状の方向転換路及び直線状の無負荷ボール戻し通路 8でサーキット状のボール循環路が形成される。

[0035] これら軌道レール 1、移動ブロック 4、エンドプレート 7の材質には、真空環境で気体を発生し難いように、又は鲭を発生し難いように、金属、具体的にはステンレスが用いられる。標準的な運動案内装置では、エンドプレート 7の材質にトレ力等の樹脂が用いられる。しかし、そうすると、榭脂が水分を保持してしまうので、真空環境でエンドプレートから気体 (水蒸気）が発生してしまう。ステンレスを用いることで、この問題を解決することができる。なお、ステンレスの代わりに、榭脂でも水分を保持し難い弗素榭脂、 PEEK材等を用いてもよい。

[0036] 図 1に示されるように、移動ブロック 4の移動方向の両端面には、すきまシールとしてのエンドすきまシール 5が取り付けられる。エンドすきまシール 5は、交互に積層した薄板状の複数枚の第 1及び第 2のプレート 9, 10と、これら第 1及び第 2のプレート 9 , 10が取り付けられる押さえプレート 11とで構成される。エンドすきまシール 5には、軌道レール 1の外形形状に合わせた開口 9a, 10aが形成される。

[0037] 図 3に示されるように、移動ブロック 4の移動方向力見て、移動ブロック 4と軌道レールとの間にはかなりのすきまが空く。エンドプレート 7を取り付けても、エンドプレート 7と軌道レール 1との間にはすきまが空く。エンドすきまシール 5は、エンドすきまシール 5と軌道レール 1との間のすきまをできるだけ小さくするために設けられる。

[0038] 図 4はエンドすきまシール 5を取り付けた運動案内装置の正面図を示す。エンドすきまシール 5には、軌道レール 1の外形形状に合わせた開口 9a, 10aが形成される。この開口 9a, 10aの大きさは軌道レール 1の外形形状よりも大きぐエンドすきまシール 5と軌道レール 1との間には軌道レール 1に沿った僅かなすきま 12が空く。このため、エンドすきまシール 5は軌道レール 1に接触することなぐ僅かなすきまを保ちな力軌道レール 1に沿って移動する。すきま 12の詳細については後述する。

[0039] 図 5はエンドすきまシール 5の分解斜視図を示す。第 1のプレート 9は、金属製 (例えばステンレス製)の薄板をプレスで打ち抜くことで製造される。第 1のプレート 9は、略矩形状に形成されると共にその下部の中央部分に軌道レール 1の断面形状に合わせた開口 9aを有する。開口 9aの形状は軌道レール 1の断面形状よりも僅かに大きい。第 1のプレート 9の開口 9aの周囲には、第 1のプレート 9及び第 2のプレート 10を押えプレート 11に取り付けるためのねじ 13等が通る貫通孔 9bが形成される。また第 1 のプレートの開口 9aの上部の貫通孔 9bの両脇には、エンドすきまシール 5を移動ブロック 4に取り付けるためのねじ 14 (図 1参照）等が通る貫通孔 9cが形成される。第 1 のプレート 9の側面には、三角形状の切り欠き 9eが形成される。

[0040] 第 2のプレート 10も略矩形状に形成されると共に、その下部の中央部分に軌道レール 1の断面形状に形状を合わせた開口 10aが形成される。詳しくは後述するが、第 2のプレート 10の開口 10aの形状は第 1のプレート 9の開口 9aの形状よりも僅かに大きい。このため、第 1のプレート 9と第 2のプレート 10とを積層すると、開口部分に凹凸形状が形成される。第 2のプレート 10の開口 10a周囲にも、ねじ 13等が通る貫通孔 1 Obが形成される。第 2のプレート 10も例えばステンレス製等の金属製の薄板をプレスで打ち抜くことで製造される。また第 2のプレート 10の側面には、第 1のプレート 9と上下方向に位置をずらせて三角形状の切り欠き 10eが形成され、これにより第 1のプレート 9と第 2のプレート 10とを組み立てた後に、これらを外側から区別することができる。第 1のプレート 9及び第 2のプレート 10をプレスで打ち抜く代わりに、レーザー加工やワイヤ力卩ェで作成すると、第 1のプレート 9及び第 2のプレート 10の寸法精度を高めることができる。

[0041] エンドすきまシール 5に多数の凹凸を形成するためには、第 1のプレート 9及び第 2 のプレート 10は薄い方が望ましい。また、ねじ 13で締めたときに変形し難くするためには、第 1のプレート 9及び第 2のプレート 10は有る程度の厚みを持つ方が望ましい。これらの要求から、第 1のプレート 9及び第 2のプレート 10の厚みは、例えば 0. 2m m程度に設定される。勿論、移動ブロック 4の大きさ等に合わせてこれ以外の任意の厚さに設定してもよい。

[0042] 押えプレート 11は、第 1及び第 2のプレート 9, 10よりも肉厚に形成される。この押えプレート 11にも、軌道レール 1の形状に合わせた開口 11aが形成される。開口 11aの周囲には、ねじ 13に螺合する雌螺子部 l ibが形成される。組み立て治具に第 1のプレート 9,第 2のプレート 10及び押えプレート 11を突き当て、位置決めした状態で、ねじ 13によってこれらを結合する。 [0043] 図 6は積層した状態のエンドすきまシール 5を示す。図 6 (A)に示されるように、第 2 のプレート 10の開口 10aの形状は第 1のプレート 9の開口 9aの形状よりも若干大きい。このため図 6 (C)及び（D)に示されるように、エンドすきまシール 5の軌道レール 1に対向する面は凹凸形状に形成される（図 7も参照)。第 1のプレート 9及び第 2のプレート 10を積層した状態で、第 2のプレート 10と軌道レール 1との間のすきま |8は、第 1 のプレート 9と軌道レール 1との間のすきま αよりも大きい。

[0044] 複数枚の第 1及び第 2のプレートを交互に積層しなくても、一体ものの部材に複数の溝を形成することでも、エンドすきまシール 5に凹凸形状を形成することができる。しかしこの場合、凹凸の繰り返しの回数を増やせば増やすほど加工が困難になる。加工の問題を解決できたら、一体ものの部材に複数の溝を形成してもよ、。

[0045] ここで、エンドすきまシール 5を移動ブロック 4に取り付けた状態で、第 1のプレート 9 と軌道レール 1との間のすきま αは、第 1のプレート 9が軌道レール 1に最も接近した位置で 0. 25mm以下に設定される。このすきま αが小さければ小さいほど、通路に気体が流れるときの抵抗が大きくなる (すなわち気体が外部に漏れ難くなる)ので、すきま αの目標値を 0. 05〜0. 06mm程度あるいはそれ以下に設定するのが望ましい。しかし、軌道レール 1にはカ卩ェ上の公差があるので、あまり小さく設定するとエンドすきまシール 5と軌道レール 1が接触するおそれがある。このためこの実施形態では、軌道レール 1の公差 ±0. lmm,すきまシール 1の公差 ±0. 05mm,及び運動案内装置に力かる荷重によるすきま αの変化量 0. 02-0. 03mmをカ卩味して、すきま αを 0. 02〜0. 25mm程度、望ましく ίま 0. 05〜0. 15mm程度に設定して!/ヽる。

[0046] 第 1のプレート 9と第 2のプレート 10との高さの差 γ (段差）は、この実施形態では、第 1及び第 2のプレート 9, 10の厚さ tと略等しぐ例えば 0. 2mm程度に設定される。この高さの差 γは大きければ大きいほど、表面積が大きくなつて、通路に気体が流れるときの抵抗が大きくなる。勿論、厚さ t及び高さの差 γは 0. 2mmに限定されるものではなぐ 0. lmm, 0. 3mm等適宜定めることができる。

[0047] 移動ブロック 4にエンドすきまシール 5を取り付ける前に、移動ブロック 4にはグリース等の潤滑油が供給される。潤滑油は例えば給油ニップル、潤滑油供給経路等を介して移動ブロックのボール 3に塗られる。ボール 3が移動するうちに、潤滑油がボール 3 全体、ボール転走溝 la、及び負荷ボール転走溝 2aに供給される。潤滑油が真空環境に置かれると、潤滑油の基油が蒸発して気体になる。

[0048] エンドすきまシール 5は軌道レール 1に接触することなく移動する。エンドすきまシール 5の内側と軌道レール 1との間のすきま 12は、可及的に小さくされ、し力もエンドすきまシール 5の軌道レール 1に対向する面は凹凸形状に形成される。このため、ェンドすきまシール 5と軌道レール 1との間の通路を気体が流れるとき、大きな抵抗が生じる。

[0049] エンドすきまシール 5を設けることで気体が外部に漏れ難くなるので、潤滑剤の寿命が延び、また外部の環境が汚染するのを防止できる。また、グリースの種類を最も気化し難いフッ素グリースから 1ランク下げたグリースも使用できるようになる。

[0050] 気体の流れの抵抗は電気の抵抗と略同様に考えることができる。抵抗の逆数をコンダクタンスといい、気体の流れやすさを表す。図 8は真空容器 21と真空ポンプ 22を通路 23 (コンダクタンス C)で結んだときの流れの模式図を示す。コンダクタンス C (m³ •s ¹)のオリフィスや間の両端の圧力が P , P (Pa)のときに、この間を通って流れる気

1 0

体の流量 Qは、

[0051] (数 1)

Q = C (P -P ) (Pa-m³- s^_1)

1 o で与えられる。

[0052] 図 9は、通路 23の側面形状をストレート形状と三角形状にした場合のコンダクタンスの違いを示す。図 (A)は計算に使用された通路 23の斜視図を示し、図 (B)及び (C) は通路 23に沿った通路 23の断面図を示す。図（B)は通路 23の側面に凹凸形状として三角形状が繰り返し現れる場合を示し、図（C)は通路 23の側面がストレート形状の場合を示す。図中 a, bは通路の断面形状の縦'横寸法を表し、 Lは奥行き方向の長さを表す。

[0053] 図（B)で示される通路形状が三角形状のときのコンダクタンスは下記数 2式で表される。

[0054] (数 2) C = C1 XK= 11. 6ab X 10 XK= 1. 67 X 10 [1/S] 数式中の kは凹凸による補正係数を表し、 C 1は断面積 abのオリフィスのコンダクタンスを表す。

[0055] また図（C)で示される通路形状力ストレート形状のときのコンダクタンスは下記数 3 式で表される。

[0056] (数 3)

0=Κ_&¾²/ π (a + b) L = 4. 05 X 10— ¾/S]

[0057] 数 2式及び数 3式を比較すると、通路 23の断面形状が三角形状のときはストレート形状のときょり、コンダクタンスが 41%まで小さくなることがわかる。すなわち通路 23 の側面形状をストレート形状よりも、三角形状にするほうがコンダクタンスは小さくなる。本実施形態では、プレス成形した第 1のプレートと第 2のプレートを積層して凹凸形状を形成しているので、凹凸形状は必然的に四角形状になる。ここでは四角形状の場合のコンダクタンスは算出していないが、三角形状の場合と同様に小さくなるものと推測される。

なお、上記数 2式及び数 3式は、図 9に示される通路 23を仮定した上で、通路 23が三角形状のときにコンダクタンスが低減することを説明している。しかし、本実施形態のエンドすきまシール 5は、そのすきま形状が図 9に示される通路 23とは相違するので、そのコンダクタンスも数 2式及び数 3式のものとは異なる。エンドすきまシール 5のコンダクタンスの試算については下記の実施例において説明する。

[0058] 本実施形態では、板厚 0. 2mmのプレートを 40枚程度重ねて奥行き方向の長さが 8mmのエンドすきまシール 5を製造してみた力勿論寸法はこれに限られることはない。エンドすきまシール 5の奥行き方向の長さ Lが長ければ長いほどコンダクタンスは小さくなる。しかし長さ Lが長くなると、その分移動ブロック 4のストロークが短くなる。これらの兼ね合、から長さ Lが決定される。

[0059] また凹凸の繰り返し回数が多ければ多いほどコンダクタンスは小さくなる。凹凸を設けることで、奥行き方向の長さ Lを短くすることができる。

[0060] 図 10及び図 11は、移動ブロック 4に取り付けられるサイドすきまシール 6を示す。移動ブロック 4は全体が鞍形状に形成され、軌道レール 1の上面に対向する中央部 4a と、軌道レール 1の側面に対向する脚部 4bとを有する。脚部 4bの下端にサイドすきまシール 6が取り付けられる。サイドすきまシール 6は移動ブロック 4の移動方向に細長く伸び、サイドすきまシール 6の両端は移動ブロックに設けられたエンドすきまシールに接触する。したがって、移動ブロック 4と軌道レール 1との間のすきまの周囲は、移動ブロック 4の両端に設けた一対のエンドすきまシール 5及び移動ブロック側面の一対のサイドすきまシールによって覆われる。

[0061] サイドすきまシール 6は、サイドすきまシール 6を移動ブロック 4に取り付けるための平板部 6bと、軌道レール 1に向力つて突出し、サイドすきまシール 6と軌道レール 1との間のすきまを狭くする突出部 6aとを有する。平板部 6bには、ねじ 19等（図 3参照）の結合手段でサイドすきまシール 6を移動ブロックに結合するための孔 6cが空けられる。突出部 6aは軌道レール 1の側面の形状に合わされ、軌道レール 1と突出部 6aとの間には僅かなすきま 20が形成される。

[0062] より詳しく説明すると、図 10に示されるように、軌道レール 1の側面には、底部 24cと側壁 24a, 24bからなる溝が形成される。一方の側壁 24bには下側のボール転走溝 1 aが形成される。突出部 6aは溝の底部 24cと側壁部 24aに接近する。図 12に示されるように、突出部 6aと底部 24cとの間のすきま S 1は突出部 6aと側壁部 24aとの間のすきま S 2よりも小さい。これは軌道レール 1の底部 24cの公差が側壁部 24aの交差よりも小さ、からである。このように軌道レール 1の公差が小さ!/、部分は大き、部分に比較してすきまを小さく設定することができる。すきま S I, S2の大きさは、上記エンドすきまシーノレ 5の場合と同様に f列えば、 0. 02〜0. 25mm,望ましくは 0. 05〜0. 15m mに設定される。

[0063] サイドすきまシール 6は、弗素榭脂又は PEEK材等の樹脂製であってもステンレス等の金属製であってもよい。この実施形態では、突出部 6aの軌道レール 1に対向する面 6fは、凹凸ではなぐ平面に形成される。サイドすきまシール 6を榭脂で製造する場合、図 11に示されるように突出部 6aの軌道レール 1に対向する面 6f以外の部分には、榭脂の厚みを各部分で概ね一定にするための肉削り部 6dが形成される。榭脂の厚みが厚、部分と薄、部分ができると、榭脂の引けによりサイドすきまシール 6の寸法がずれる。肉肖り部 6dを設けることにより、サイドすきまシール 6の寸法がずれるのを防止することができる。

[0064] 移動ブロック 4に取り付けられるサイドすきまシール 6は軌道レール 1に接触することなく移動する。サイドすきまシール 6と軌道レール 1との間のすきま 20は、可及的に小さくされる。このため、サイドすきまシール 6と軌道レール 1との間の通路 23を、軌道レール 1に沿って下方向に気体が流れるとき、大きな抵抗が生じる。

[0065] サイドすきまシール 6は、軌道レール 1から移動ブロック 4を取り外す際に、移動ブロック 4からボール 3が落下するのを防止する機能も有する。この機能を持たせるために、図 10に示されるように、サイドすきまシール 6の上端 6eと負荷ボール転走溝 2aの上端 25との間の距離は、ボール 3の直径よりも小さい。また移動ブロック 4の中央部 4a の下面にも、上側の負荷ボール転走溝 2aを転がるボール 3が移動ブロック 4から落下するのを防止するボール保持部材 26が設けられる。

[0066] 図 13ないし図 15はサイドすきまシールの他の例を示す。この例のサイドすきまシール 31では、サイドすきまシール 31の軌道レール 1に対向する面 31aに、溝 32が形成され、これにより面 31aに凹凸形状が形成される。溝 32は図 14に示されるように、サイドすきまシール 31の伸びる方向（移動ブロック 4の移動方向）と平行に伸びる。溝 3 2の断面形状は図 15に示されるように三角形状である。サイドすきまシール 31が平板部と突出部を有する点、及びボール保持機能も有する点は図 12に示されるサイドすきまシール 6と同一である。

[0067] この例のサイドすきまシールでは、凹凸形状を形成することで、平らに形成する場合に比べて、サイドすきまシール 31と軌道レール 1との間の通路を気体が流れるとき、より大きな抵抗が発生する。

[0068] 図 16及び図 17はサイドすきまシールのさらに他の例を示す。この例のサイドすきまシール 33では、サイドすきまシール 33の軌道レール 1に対向する面 33aに断面四角形状の溝 34が形成される。溝 34の断面形状はこの例に示される四角形状であってちょい。

[0069] なお本発明は、本発明の要旨を変更しなヽ範囲で種々変更可能である。例えば本発明の運動案内装置は、リニアガイド以外にボールスプライン、ボールねじ等に適用することができる。ボールスプラインに適用した場合、軌道部材としては円筒形状の軌道軸が用いられ、移動部材には軌道軸に嵌り合う円筒形状の外筒が用いられる。ボールねじに適用した場合、軌道部材としてはねじ軸が用いられ、移動部材にはねじ軸に嵌り合うナットが用いられる。また、転動体にはボールの替わりにローラを用いることちでさる。

実施例

[0070] エンドすきまシールを移動ブロックに取り付けない場合のコンダクタンスと、取り付けた場合とでコンダクタンスを試算 ·比較した。図 18は試算に用ヽたすきまの形状を示す。寸法 bがすきまの幅、 aがすきまの長さ、 Lがすきまの奥行き方向の厚さを表す。表 1はコンダクタンスの比較を示す。計算結果から、エンドすきまシールを移動ブロックに取り付けると、コンダクタンスを約 1/150に低減できることがわ力つた。

[0071] [表 1]

[0072] 計算結果から、運動案内装置を真空環境でも使用できるようにするには、コンダクタンスの値を 3. Ο Χ 10— ² (L/s)以下に低減させる必要があることがわ力つた。

[0073] 上記実施形態の運動案内装置を製造し、真空チャンバ内に入れた。そして、どれだけの量のグリースが蒸発して気体になるか、すなわち真空の度合いがどの程度落ちるかの試験を行った。図 19は、真空チャンバを真空に引いたときの圧力試験の結果を示す。縦軸はチャンバ内の圧力を示し、横軸は時間を示す。

[0074] 図中実線は、真空チャンバ内に運動案内を入れていないときの圧力の変化、すなわち真空チャンバ自体の性能を示す。真空引きの時間の経過と共に圧力が下がり、やがて平衡になることがわかる。

[0075] 図中破線は、グリースを給油していない運動案内装置を、真空チャンバ内に入れたときの圧力の変化を示す。この場合、空の真空チャンバの圧力に近い低い値を示すことがわかる。僅かに高くなるのは、運動案内装置の金属製の部品から僅かに気体が発生するからである。

[0076] 図中二点鎖線は、グリースを給油した運動案内装置を真空チャンバ内に入れたときの圧力の変化を示す。この運動案内装置には、すきまシールは取り付けられておらず、運動案内装置内部のグリースが気化して外部に漏れ易い状態になっている。ダリースを給油しない破線の場合に比べて、グリースが気化して外部に漏れ出た分だけ、全体的に高い圧力になる。

[0077] 図中一点鎖線は、すきまシールが取り付けられた運動案内装置を真空チャンバ内に入れたときの圧力の変化を示す。この運動案内装置には、グリースが給油され、且つすきまシールとしてエンドすきまシール及びサイドすきまシールが取り付けられる。すきまシールを取り付けることによって、グリースが気化して外部に漏れ出るのを防止することができ、その結果、グリースを給油しない破線の場合と略等しい低い圧力になることがわ力る。

[0078] 図中三点鎖線は、運動案内装置の標準品 (真空環境用ではなぐエンドプレートが榭脂からなる汎用品）を真空チャンバ内に入れたときの圧力の変化を示す。グリース力発生する気体と共に榭脂製のエンドプレートからも気体が多量に発生するので、他の運動案内装置に比べて一桁高い圧力になってしまった。

[0079] 本明細書は、 2004年 11月 22日出願の特願 2004— 337045及び 2005年 10月 2 8曰出願の特願 2005— 315300【こ基づく。この内容 ίますべてここ【こ含めておく。

Claims

請求の範囲

[1] 真空環境に用いられる運動案内装置であって、

転動体転走部を有する軌道部材と、

前記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有し、前記軌道部材に対して相対的に移動可能な移動部材と、

前記転動体循環路に配列される複数の転動体と、

前記移動部材に設けられ、前記軌道部材に接触することなぐ前記軌道部材と前記移動部材との間のすきまを塞ぐすきまシールと、を備えることを特徴とする真空環境用運動案内装置。

[2] 前記すきまシールの前記軌道レールに対向する面は、凹凸形状に形成されることを特徴とする請求項 1に記載の真空環境用運動案内装置。

[3] 前記すきまシールと前記軌道レールとの間のすきまは、前記すきまシールが前記軌道レールに最も接近する部分で 0. 25mm以下に設定されることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の真空環境用運動案内装置。

[4] 真空環境に用いられる運動案内装置であって、

転動体転走部を有する軌道部材と、

前記転動体循環路に配列される複数の転動体と、

前記移動部材の移動方向の端部に設けられ、前記軌道部材の断面形状に形状を合わせた開口が形成されるエンドすきまシールと、を備え、

前記エンドすきまシールは、前記軌道部材に接触することなぐ

且つ前記エンドすきまシールと前記軌道部材との間のすきまが、前記移動部材と前記軌道部材との間のすきまよりも小さいことを特徴とする真空環境用運動案内装置。

[5] 前記エンドすきまシールの前記軌道レールに対向する面は、凹凸形状に形成されることを特徴とする請求項 4に記載の真空環境用運動案内装置。

[6] 前記エンドすきまシールは、交互に積層された複数枚の薄板状の第 1のプレートと複数枚の薄板状の第 2のプレートとを有し、前記第 1のプレート及び前記第 2のプレートには、前記軌道部材の形状に合わせた開口が形成され、

前記第 1のプレート及び前記第 2のプレートを積層した状態で、前記エンドすきまシールの前記軌道部材に対向する面が凹凸に形成されるように、前記第 2のプレートと前記軌道部材との間のすきまは、前記第 1のプレートと前記軌道部材との間のすきまよりも大きいことを特徴とする請求項 5に記載の真空環境用運動案内装置。

[7] 真空環境に用いられる運動案内装置であって、

上面及び側面を有すると共に長手方向に沿って伸びる転動体転走部が形成される軌道部材と、

前記軌道部材の上面に対向する中央部と、側面に対向する脚部とを有し、全体が鞍形状に形成されると共に、前記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有し、前記軌道部材に対して相対的に移動可能な移動部材と、前記転動体循環路に配列される複数の転動体と、

前記移動部材の前記脚部に設けられ、前記移動部材の移動方向の一端部から他端部まで伸びるサイドすきまシールと、を備え、

前記サイドすきまシールは、前記軌道部材に接触することなぐ

且つ前記サイドすきまシールと前記軌道部材との間のすきまが、前記軌道部材と前記移動部材との間のすきまよりも小さいことを特徴とする真空環境用運動案内装置。

[8] 前記真空環境用運動案内装置はさらに、

且つ前記エンドすきまシールと前記軌道部材との間のすきまが、前記軌道部材と前記移動部材との間のすきまよりも小さいことを特徴とする請求項 7に記載の真空環境用運動案内装置。

[9] 前記サイドすきまシールの前記軌道部材に対向する面には、前記移動部材の移動方向に伸びる溝が複数形成されることを特徴とする請求項 7又は 8に記載の真空環境用運動案内装置。