WO2010119675A1 - フリーボールベアリング、ベアリング装置、支持テーブル、搬送設備、ターンテーブル - Google Patents

フリーボールベアリング、ベアリング装置、支持テーブル、搬送設備、ターンテーブル Download PDF

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WO2010119675A1
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ring
peripheral surface
ball bearing
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井口薫
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株式会社井口機工製作所
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    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/045—Ball or roller bearings having rolling elements journaled in one of the moving parts
    • F16C29/046—Ball or roller bearings having rolling elements journaled in one of the moving parts with balls journaled in pockets

Definitions

  • the present invention has a structure in which a single ball (main ball) that is rotatable in all directions is projected, and is a free ball bearing suitable for application to a support table, a turntable, etc. used for conveying or positioning articles.
  • the present invention is applied to a clean room employed in processing of semiconductor substrates and printed wiring boards, mounting of electronic components, manufacturing of flat panels, manufacturing of electronic components such as semiconductor elements and semiconductor packages, and manufacturing of foods and pharmaceuticals.
  • the present invention relates to a free ball bearing that is suitable for use, a bearing device using the same, a support table, a transport facility, and a turntable.
  • the article to be transported is supported so as to be transported using a free ball bearing having a structure in which a single ball (main ball) that is rotatable in all directions is projected.
  • a configuration provided with a stopper that impacts the article, a cushion, a guide member that contacts the article, etc., apart from the free ball bearing There are things.
  • a configuration has been proposed in which a free ball bearing itself can apply a braking force to an article being conveyed (for example, Patent Document 1).
  • Such a transfer equipment using a free ball bearing has an advantage that it is unnecessary to install a stopper, a cushion, a guide member, and the like.
  • the free ball bearing (transfer sphere support device) described in FIGS. 1A and 1B of Patent Document 1 described above is a concave spherical member in which a main sphere is rotatably supported on a concave spherical surface via a number of subspheres. And a lid member having an inner hole from which the upper part of the main sphere protrudes, and a free rolling state of the main sphere in which an edge of the inner hole approaches with a small gap between the main sphere and the inner sphere The braking state of the main sphere in which the edge of the hole is in press contact with the main sphere can be switched.
  • a pressurizing member having an annular subsphere contact portion is moved up and down by a driving means (specifically, an electromagnet 34 constituted by an electromagnetic wire ring), A free ball bearing (transfer) which restrains the rolling of the secondary sphere by bringing the secondary sphere contact portion into contact with the upper edge of the secondary sphere group when the pressure member is lowered, and gives a braking action to the rotation of the primary sphere.
  • a driving means specifically, an electromagnet 34 constituted by an electromagnetic wire ring
  • a free ball bearing (transfer) which restrains the rolling of the secondary sphere by bringing the secondary sphere contact portion into contact with the upper edge of the secondary sphere group when the pressure member is lowered, and gives a braking action to the rotation of the primary sphere.
  • Sphere support device
  • Patent Document 1 The dust generated between the concave spherical member that rotatably supports the main sphere and the sub sphere and the lid member is difficult to collect, which is disadvantageous in terms of maintaining a stable cleanliness.
  • a fluid pressure cylinder 12 formed by coupling a cylinder portion 13 to a lid member 5 is used.
  • a cylindrical body that slides and moves along the outer peripheral surface of a concave spherical member that rotatably supports the main sphere and the sub sphere in the invention described in FIGS. 1A and 1B of Patent Document 1, fluid The pressure cylinder 12) is driven by fluid pressure such as air pressure.
  • fluid pressure such as air pressure.
  • This configuration is also applicable to the movement of the pressure member of the free ball bearing (transfer sphere support device) described in FIGS. 2A and 2B of Patent Document 1.
  • an O-ring is provided on the outer periphery of the concave spherical member in order to improve the sealing performance between the outer peripheral surface of the concave spherical member and the cylindrical portion.
  • a mechanism that uses an O-ring to drive a fluid pressure such as air pressure as a drive source is usually a movable member (see FIGS. 1A and 1B of Patent Document 1).
  • it is necessary to use grease to reduce the movement resistance of the fluid pressure cylinder 12) there is a problem that the volatile component of the grease causes contamination in the clean room.
  • the present invention can prevent dust from scattering into the clean room, and further, the movement resistance of the receiving ball pressing ring for pressing the receiving ball to increase the rotation resistance of the main ball,
  • the purpose is to provide a free ball bearing that can be kept low by a non-grease system that does not use grease, a bearing device using the same, a support table, a transport facility, and a turntable.
  • a free ball bearing includes: a main body having a ball receiving portion in which a ball receiving recess having a hemispherical concave surface as an inner surface is formed; and disposed on the hemispherical concave surface of the main body A plurality of receiving balls and a main sphere having a diameter larger than that of the receiving balls and rotatably supported via the receiving balls; a cover portion surrounding the ball receiving portion of the main body while securing a predetermined inner space; A ring-shaped pressing piece that is inserted between the hemispherical concave surface of the main body and the main ball and presses the receiving ball; a pressing position that presses the receiving ball; and an open position that opens the receiving ball; A receiving ball pressing ring provided so as to be movable in the inner space along the depth direction of the ball receiving recess; and applying a displacement force to the receiving ball pressing ring,
  • a pressing release mechanism for moving the grip and an opening having a diameter smaller than the diameter of the main sphere is formed in the cover portion; a part of the main sphere is directed from the opening toward the tip side.
  • An air suction hole is formed in the main body and / or the cover portion so as to communicate with the inner space and open to a base end side opposite to the tip end side;
  • a driving ring portion disposed between the outer peripheral surface of the portion and the inner peripheral surface of the cover portion; the driving ring portion is a first that is capable of air circulation to the outer peripheral surface of the ball receiving portion.
  • the size of the first gap and the second gap is such that when the air in the inner space is sucked through the air suction hole, It is the magnitude
  • the main body further includes a screw shaft protruding from a proximal end side of the ball receiving portion, and the air suction hole is formed in the main body.
  • the screw shaft may pass through in the axial direction of the screw shaft, and may be opened on the outer peripheral surface of the ball receiving portion.
  • the cover portion is: a ring-shaped base end side cover member screwed to the screw shaft of the main body; And a ring-shaped cap that is fitted or screwed to the outer peripheral portion and in which the opening for projecting the main sphere is formed.
  • a bearing device includes the above-described free ball bearing (1) or (2); and a suction device connected to the air suction hole of the free ball bearing.
  • a support table is provided with the bearing device of (5) above, wherein the free ball bearings of the bearing device are attached to a plurality of locations on a horizontal base, A support table, wherein a pipe for connecting the suction device to the air suction hole so as to be capable of air suction is connected to the air suction hole from the lower side of the base.
  • a transport facility includes the support table according to (6) above.
  • a turntable includes a base member, a rotary table rotatably installed on the base member, and a rotation drive device that rotates the rotary table, and the base member And / or the rotary table is rotatably supported with respect to the base member by the free ball bearing of (1) or (2) attached to the rotary table, and the suction device is connected to each free ball bearing. ing.
  • the air in the inner space is sucked through the air holes (hereinafter also referred to as air suction holes) formed in the main body and / or the cover part of the free ball bearing.
  • air suction holes A displacement force toward the base end side of the inner space of the free ball bearing can be applied.
  • the receiving ball can be pressed by the ring-shaped pressing piece projecting from the receiving ball pressing ring, and the rotational resistance of the main sphere can be increased.
  • the drive ring part of the receiving ball holding ring is sucked to the proximal side of the inner space of the free ball bearing so that the receiving ball holding ring has the proximal side of the inner space. Displacement force to is given.
  • the groove or wear ring of the driving ring portion of the receiving ball holding ring effectively contributes to the generation of the displacement force of the receiving ball holding ring.
  • the drive ring portion of the receiving ball pressing ring is disposed close to the outer peripheral surface of the ball receiving portion through a minute gap whose inner peripheral surface allows air flow, and the outer peripheral surface is the outer periphery of the ball receiving portion. It is arranged close to the inner peripheral surface of the cover portion facing the surface through the inner space via a minute gap that allows air to flow. For this reason, when the air in the inner space is sucked from the air holes, an air flow is formed in the gap. When the wear ring is used, the air flow in the gap is secured by the slit-like discontinuous portion of the wear ring.
  • the free ball bearing according to the present invention does not include grease between the ball receiving portion and the cover portion and the receiving ball holding ring, the movement resistance of the receiving ball holding ring in the height direction of the ball receiving portion. Can be kept low. For this reason, the movement of the receiving ball pressing ring can be easily realized by air suction or the like from the air hole. Furthermore, since no grease is used, it is possible to avoid the disadvantage that the clean room is contaminated by the volatile components of the grease.
  • FIG. 1A It is a fragmentary sectional view showing the composition of the free ball bearing concerning one embodiment of the present invention.
  • the state where the receiving ball is not braked by the receiving ball holding ring is shown.
  • It is a free ball bearing of Drawing 1A, and shows the braking state of a receiving ball by a receiving ball press ring.
  • It is an expanded sectional view which shows the ring part for a drive of the receiving ball pressing ring of the free ball bearing of FIG. 1A, 1B.
  • FIG. 1A and 1B It is a top view explaining the support table of the substrate processing equipment of FIG. It is a graph which shows the test result which investigated the frictional resistance of the free ball bearing of FIG. 1A and 1B. It is a figure which shows the structure of the free ball bearing of 1 embodiment which concerns on this invention, and is an expanded sectional view which shows the drive ring part vicinity of a receiving ball pressing ring. It is a perspective view which shows an example of a wear ring. It is a side view which shows an example of a turntable.
  • the free ball bearing 10 will be described with the vertical upper side as the upper side and the vertical lower side as the lower side, taking as an example an installation configuration in which the main sphere protrudes upward.
  • the free ball bearing 10 can be installed in any direction other than the above with respect to the vertical direction.
  • the free ball bearing 10 described here includes a substrate positioning table 80 (support table) for precisely positioning the substrate 1 such as a display mother glass, a silicon substrate (wafer), and the like. To the horizontal base 81).
  • the substrate positioning table 80 is installed in a clean room 82 of a processing facility that performs film deposition on the substrate 1.
  • a plurality of processing chambers 83 chambers for processing such as film formation, resist coating, exposure, and etching are installed.
  • the substrate positioning table 80 is provided outside the substrate loading / unloading gate (openable / closable shutter 83a) of each processing chamber 83 in the clean room 82, and is provided for each processing chamber 83 in the clean room 82.
  • the substrate 1 loaded by the apparatus 84 functions to position the substrate 1 before being transferred by the substrate transfer device (processing chamber transfer device) in the processing chamber 83.
  • the transfer device 84 is provided between a center robot 85 provided in the clean room 82 and a substrate positioning table 80 provided corresponding to each processing chamber 83.
  • the substrate 1 is transferred to and from the table 80.
  • the center robot 85 transfers the substrate 1 between the transfer devices 84 and transfers the substrate 1 between the transfer device 84 and the transfer device 84 for loading / unloading the substrate 1 with respect to the clean room 82.
  • the substrate 1 carried on the base 81 is horizontally placed on a main ball 42 (described later) protruding above the free ball bearing 10 protruding at a plurality of locations on the base 81. Supported.
  • the pair of L-shaped positioning members 87 of the positioning device provided on the substrate positioning table 80 are provided at the corners of the four corners of the rectangular plate-shaped substrate 1.
  • substrate 1 is positioned by contact
  • the pair of positioning members 87 are moved by a driving device provided in the positioning device so that the distance between them is variable.
  • the pair of positioning members 87 are positioned by sandwiching the substrate 1 from both sides, and then moved away from each other so that they are retracted to a position where they do not hinder the next transport operation of the substrate 1.
  • the free ball bearing 10 described here includes the following parts.
  • the main body 20 includes a block-shaped (specifically, cylindrical) ball receiving portion 23 in which a ball receiving recess 22 having a hemispherical concave surface 21 as an inner surface is formed, and the ball receiving recess of the ball receiving portion 23.
  • the screw shaft 24 protrudes from the end opposite to the opening 22 (base end side).
  • the housing-like cover portion 30 is provided so as to surround the ball receiving portion 23 of the main body 20.
  • a large number of receiving balls 41 are arranged on the hemispherical concave surface 21 of the ball receiving portion 23.
  • the main sphere 42 has a larger diameter than the receiving sphere 41 and is rotatably supported on the hemispherical concave surface 21 via the receiving sphere 41.
  • the receiving ball holding ring 50 has a ball receiving portion height which is a direction that coincides with the depth direction of the ball receiving recess 22 in the inner space 11 secured between the ball receiving portion 23 and the cover portion 30. It is provided to be movable in the vertical direction (vertical direction in FIGS. 1A and 1B).
  • the spring 60 (press release mechanism) is incorporated inside the cover portion 30 and elastically biases the receiving ball pressing ring 50 in a direction opposite to the base end side of the inner space in the height direction of the ball receiving portion. To do. A part of the main sphere 42 protrudes from a main sphere protruding opening 31 formed in the cover 30. The cover part 30 prevents the main sphere 42 from jumping out.
  • the inner diameter of the opening 31 for protruding the main sphere of the cover 30 is smaller than the outer diameter of the main sphere 42.
  • the main sphere 42 is supported by a large number of receiving spheres 41 that are in contact with the hemispherical concave surface 21 of the sphere receiving portion 23 of the main body 20.
  • the inner diameter of the main sphere protruding opening 31 is large enough to ensure a clearance C that allows the main sphere 42 to move between the inner peripheral surface of the main sphere protruding opening 31 and the main sphere 42. Yes.
  • an imaginary line indicated by reference numeral 20a is a central axis of the screw shaft 24 of the main body 20.
  • the imaginary line indicated by reference numeral 20a is such that the center of the opening of the ball receiving recess 22 of the main body 20 and the deepest part of the ball receiving recess 22 are located on the central axis 20a.
  • the central axis 20a is also referred to as a main body axis.
  • the free ball bearing 10 has a main body axis line so that the screw shaft 24 is screwed into the base 81 of the substrate positioning table 80 and the opening of the ball receiving recess 22 is positioned above the ball receiving portion 23.
  • 20a is fixed in a vertical orientation.
  • this free ball bearing 10 can also be used in a direction in which the main body axis 20a is inclined such that the opening of the ball receiving recess 22 is positioned above the ball receiving portion 23. It can also be used in a direction in which the height direction of the receiving part is horizontal.
  • the main ball 42 is supported by the receiving ball 41 and can be rotated in all directions, and the receiving ball 41 is received by the receiving ball holding ring 60 as described later. As long as it is not depressed, the rotation resistance of the main sphere 42 is small, and the main sphere 42 can smoothly rotate with a light force.
  • the main body 20, the cover 30, the receiving ball 41 and the main ball 42, and the receiving ball holding ring 50 of the free ball bearing 10 according to the present invention are made of metal, plastic, or the like. it can.
  • the main sphere 42 is conductive so as to have a surface resistivity of 103 to 1010 ⁇ / ⁇ in order to prevent generation of sparks due to static electricity charged on the substrate 1. It is preferable to adopt a structure composed of (conductive in a narrow sense) or a semiconductive resin, and further having a ground energization portion in contact with the main sphere 42.
  • the main sphere 42 having the surface resistivity of 103 to 1010 ⁇ / ⁇ described above is adopted, the receiving ball 41 formed of a conductive metal such as stainless steel is adopted, and the main body 20 is made of a conductive metal such as stainless steel.
  • the base material made of an insulating material such as a plastic or an insulating material.
  • the receiving ball 41 and the main body 20 can also be made of a semiconductive resin.
  • a screw shaft 24 as an attachment portion is integrally formed with the main body 20. Therefore, the screw shaft 24 is made of the same conductive or semiconductive resin as the main body 20, but the screw shaft can be formed separately. In that case, the screw shaft portion may be made of a conductive metal.
  • a base resin in which a conductive metal filler is dispersed and mixed, or a base resin to which an antistatic polymer is added can be used.
  • the surface resistivity should be ⁇ 1010 ⁇ / ⁇ .
  • Base resins include POM (polyacetal), PAI (polyamideimide), PBI (polybenzimidazole), PCTFE (polychlorotrifluoroethylene), PEEK (polyetheretherketone), PEI (polyetherimide), PI (polyimide) ), PPS (polyphenylene sulfide), melamine resin, aromatic polyamide resin (aramid resin), and the like.
  • LCP liquid crystal polymer
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PES polyether sulfone
  • Vespel registered trademark of DuPont, which is an aromatic polyamide resin
  • PBI are preferable from the viewpoint of stability of characteristics with respect to the environment in the vacuum apparatus.
  • the cover portion 30, and the receiving ball pressing ring 50 those formed of the same conductive resin material can be employed.
  • the conductive resin has a broad meaning in contrast to the insulating resin, and includes a so-called semiconductive resin and a narrowly-defined conductive resin.
  • a synthetic resin having a volume resistivity of about 1013 ⁇ cm or less can be referred to as a conductive resin in a broad sense compared to an insulating resin.
  • those having a volume resistivity of about 105 to 1013 ⁇ cm can be referred to as semiconductive resins
  • those having a volume resistivity of about 105 to 1010 ⁇ cm are suitable for controlling electrostatic disturbances. Also called antistatic resin.
  • the conductive resin (conductive resin molded product) constituting the main sphere or the like in the free ball bearing of the present invention can also be referred to as a conductive or antistatic resin.
  • a material having no conductivity or semiconductivity for example, metal, It is also possible to adopt one formed of plastic or the like.
  • the screw shaft 24 of the main body 20 protrudes from an end surface (bottom surface 23 a) on the proximal end side of a block-shaped (specifically, columnar) ball receiving portion 23.
  • the main body 20 has a structure in which a cylindrical ball receiving portion 23 having an outer appearance thicker than the screw shaft 24 is provided at one end of the screw shaft 24.
  • the cover portion 30 is formed on the outer periphery of a ring-shaped base end side cover member 32 screwed to the screw shaft 24 of the main body 20.
  • the ring-shaped cap 33 in which the projecting opening 31 is formed is screwed and integrated.
  • the base end side cover member 32 has a configuration in which a peripheral wall portion 32b protruding from one side of the bottom plate 32a is provided on the outer periphery of the ring-shaped bottom plate 32a. And this base end side cover member 32 is screwed and attached to the outer side of the said screw shaft 24 by the internal thread hole 32c which penetrates the center part of the said baseplate 32a,
  • the surrounding wall part 32b is the ball
  • the cap 33 has a configuration in which a side wall portion 33b projecting to one side of the lid plate portion 33a is provided around the outer periphery of the ring-shaped lid plate portion 33a in which the main sphere projecting opening 31 is formed. And the inner screw portion 33c formed on the inner peripheral side of the side wall portion 33b is screwed into the outer screw portion 32d formed on the outer peripheral side of the peripheral wall portion 32b of the proximal end side cover member 32 to be proximal end side cover member 32.
  • the cover plate portion 33a is provided so as to cover the end surface (tip surface 23b) around the opening of the ball receiving recess 22 of the ball receiving portion 23 of the main body 20.
  • the cap 33 may be configured as follows instead of the above configuration.
  • annular inner groove 33c is formed on the inner peripheral side of the side wall 33b.
  • annular outer groove portion 32 d is formed on the outer peripheral side of the peripheral wall portion 32 b of the base end side cover member 32. Then, the inner groove 33c and the outer groove 32d may be fitted (or fitted or snap-in).
  • the receiving ball holding ring 50 is inserted in the inner space 11 between the ball receiving portion 23 and the cover portion 30 so as to be extrapolated to the ball receiving portion 23 of the main body 20. It is a ring-shaped member accommodated so as to be movable along the height direction.
  • the receiving ball holding ring 50 includes a ring-shaped top plate portion 51 disposed between the lid plate portion 33 a of the cap 33 and the tip end surface 23 b of the ball receiving portion 23, and the entire outer periphery of the top plate portion 51.
  • a main body ring 53 composed of a cylindrical portion 52 disposed between them, and an outer peripheral surface 23c of the ball receiving portion 23 extending from an end portion of the main body ring 53 on the cylindrical portion 52 side, and the inner space 11 on the outer peripheral surface 23c.
  • the hemispherical concave surface 21 of the main body 20 and the main It is constructed by inserting by and a ring-shaped pressing piece 55 for press down the receiving balls 41 wherein between 42.
  • the driving ring portion 54 has a minute gap 12 a (hereinafter also referred to as an inner circumferential side minute clearance or a first gap) that allows air to flow on the outer peripheral surface 23 c of the ball receiving portion 23.
  • a minute gap 12b (hereinafter referred to as air flow) that can flow through the inner peripheral surface 34a of the cover portion 30 that faces the outer peripheral surface 23c of the ball receiving portion 23 via the inner space 11.
  • an outer peripheral surface 54b that are arranged close to each other via an outer peripheral minute clearance or a second gap
  • a groove 54c extending in the circumferential direction is provided on each of the inner peripheral surface 54a and the outer peripheral surface 54b. It is a formed (circumferential) configuration.
  • the grooves 54c are formed at a plurality of locations (two locations in the illustrated example) in the central axis direction of the drive ring portion 54 on each of the inner circumferential surface 54a and the outer circumferential surface 54b.
  • the width of the inner circumferential minute clearance 12a (the distance between the outer circumferential surface 23c of the ball receiving portion 23 and the inner circumferential surface 54a of the driving ring portion 54) is, for example, about 0.03 to 0.07 mm.
  • the width of the outer peripheral minute clearance 12b (the distance between the inner peripheral surface 34 of the cover portion 30 and the outer peripheral surface 54b of the drive ring portion 54) is also set to the same size.
  • the widths of the inner circumferential side minute clearance 12a and the outer circumferential side minute clearance 12b are such that when the air in the inner space 11 is sucked through an air hole 25 to be described later, the receiving ball pressing ring has a base end of the inner space. This is the magnitude that gives a lateral displacement force. This size can be adjusted to an appropriate size according to the elastic force of the spring 60 and the like.
  • the main body 20 is formed with air holes 25 (air suction holes) for sucking air in the inner space 11 by a suction device 70 installed outside the free ball bearing 10.
  • the air hole 25 is specifically a main hole drilled so as to reach the ball receiving portion 23 from the protruding tip of the screw shaft 24 protruding from the bottom surface 23 a of the ball receiving portion 23. 25a and the inner end of the main hole 25a (the end on the side of the ball receiving portion 23) extending in a direction perpendicular to the main hole 25a and opening to the outer peripheral surface 23c of the ball receiving portion 23.
  • a branch hole 25b a branch hole 25b. Therefore, the suction device 70 is connected to the suction port 25c that is the opening of the air hole 25 that opens to the tip of the screw shaft 24 (the tip that protrudes from the ball receiving portion 23). The suction force of the suction device 70 can be applied.
  • the free ball bearing 10 is attached to the base 81 by screwing the screw shaft 24 into the screw hole 81 a of the base 81 of the substrate positioning table 80 from above the base 81.
  • the screw shaft 24 passes through the base 81, and a tip portion of the screw shaft 24 protrudes below the base 81.
  • the free ball bearing 10 is attached to the base 81 with the bottom plate 32 a of the base end side cover member 32 abutting against the upper surface of the base 81.
  • the substrate positioning table 80 shown in FIG. 4 has the free ball bearings 10 attached to a plurality of locations on a base 81 and protrudes below the base 81 of the screw shaft 24 of each free ball bearing 10.
  • the suction device 70 is connected to the distal end portion via a pipe 71.
  • the bearing device according to the present invention is configured by connecting the suction device 70 to the air hole 25 of the free ball bearing 10 through the pipe 71.
  • the substrate positioning table 80 in the illustrated example is a bearing device in which all of the plurality of free ball bearings 10 (the inner space 11 thereof) attached to the base 81 are connected to one suction device 70 via a pipe 71.
  • the present invention is not limited to this, and the substrate positioning table is provided with a plurality of suction devices 70, and the plurality of free ball bearings 10 attached to the base 81 are different from each other. It is good also as a structure connected with the suction device.
  • a suction force of the suction device 70 can be applied to the inner space 11 through the pipe 71 and the air hole 25 on the free ball bearing 10.
  • the receiving ball pressing ring 50 of the free ball bearing 10 is caused by the elasticity of the spring 60, and the pressing piece 55 is moved to the ball receiving portion 23.
  • a position spaced from the position where the receiving ball 41 is pressed (the position shown in FIG. 1B; hereinafter also referred to as the receiving ball pressing position or pressing position) to the side of the cover plate portion 33a of the cap 33 (the open end side of the inner space 11). (Also referred to as a standby position or an open position; the position shown in FIG.
  • the top plate portion 51 does not contact the lid plate portion 33a of the cap 33, and a slight gap is formed between the lid plate portion 33a of the cap 33 and the top plate portion 51. Is a secured position.
  • the suction force of the suction device 70 is not applied to the inner space 11 of the free ball bearing 10, and the suction force of the suction device 70 is changed to the inner space in a state where the receiving ball pressing ring 50 is in the standby position shown in FIG. 1A. 11, as shown in FIG. 1B, a displacement force to the base end side (the lower side in FIGS. 1A and 1B) of the inner space 11 is applied to the receiving ball pressing ring 50, so that the receiving ball pressing ring 50 is The ball is moved from the standby position to the base end side of the inner space 11 (the pressing direction for pressing the receiving ball 41), and the pressing piece 55 of the receiving ball pressing ring 50 presses the receiving ball 41 of the ball receiving portion 23.
  • the rotation of the receiving sphere 41 of the ball receiving portion 23 is suppressed, and the rotational resistance of the main sphere 42 increases compared to when the displacement force to the proximal end side of the inner space 11 is not applied.
  • the driving ring portion 54 has a minute inner surface 54 a and an outer peripheral surface 54 b that allow air to flow with respect to the outer peripheral surface 23 c of the ball receiving portion 23 and the inner peripheral surface 34 of the cover portion 30. They are arranged close to each other through the gaps 12a and 12b.
  • FIG. 1A when the receiving ball pressing ring 50 is in the standby position, the cylindrical portion 52 and the pressing piece 55 of the main body ring 53 of the receiving ball pressing ring 50 are covered with the outer peripheral surface 23c of the ball receiving portion 23 or the cover.
  • a gap air gap communicating with the gaps 12 a and 12 b on both sides of the drive ring portion 54) between the ball receiving portion 23 and the cover portion 30 is ensured without being in close contact with the inner peripheral surface 34 of the portion 30. It is in the state.
  • a displacement force toward the proximal end side of the inner space 11 acts on the receiving ball pressing ring 50, and a displacement force that exceeds the elasticity of the spring 60 is applied to the receiving ball pressing ring 50 by the suction force of the suction device 70.
  • the receiving ball pressing ring 50 is moved to the proximal end side (pressing direction) of the inner space 11.
  • the receiving ball holding ring 50 has an outer peripheral surface 23c of the ball receiving portion 23 and an inner peripheral surface 34 of the cover portion 30 by an air flow flowing through the gaps 12a and 12b on the outer peripheral side and inner peripheral side of the driving ring portion 54.
  • the non-contact state with respect to is kept stable. Accordingly, since it is possible to suppress the occurrence of movement resistance due to the contact between the ball receiving portion 23 and the cover portion 30 of the ball receiving ring holding ring 50, the movement of the ball receiving ring holding ring 50 is brought into contact with the ball receiving portion 23 and the cover portion 30. The movement resistance due to is hardly involved.
  • Lubrication grease for reducing the movement resistance of the receiving ball pressing ring 50 is not provided in the outer circumferential side and inner circumferential side gaps 12a, 12b of the driving ring portion 54.
  • this free ball bearing 10 as described above, there is no need to provide grease between the receiving ball holding ring 50 and the ball receiving portion 23 and between the receiving ball holding ring 50 and the cover portion 30.
  • the non-contact state with respect to the outer peripheral surface 23c of the ball receiving portion 23 and the inner peripheral surface 34 of the cover portion 30 is stably maintained by the air flow flowing through the gaps 12a and 12b on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the ring portion 54. Further, the movement resistance of the receiving ball pressing ring 50 can be kept low.
  • the receiving ball pressing ring 50 can be moved smoothly. Therefore, it is not necessary to greatly increase the suction force of the suction device 70 required for the movement of the receiving ball pressing ring 50 (movement from the standby position to the receiving ball pressing position), although the configuration does not use grease. It is possible to realize the movement of the receiving ball pressing ring 50 without increasing the height. Moreover, since it is the structure which does not use grease, it cannot be overemphasized that the problem of the contamination in the clean room by the volatile component discharge
  • the gap between the receiving ball pressing ring 50 in the standby position and the ball receiving portion 23 of the main body 20 is between the pressing piece 55 of the receiving ball pressing ring 50 and the ball receiving portion 23.
  • the outer diameter of the holding piece 55 of the receiving ball holding ring 50 is slightly smaller than the inner diameter of the opening of the ball receiving recess 22, and when the holding piece 55 is in the receiving ball holding position, The outer periphery does not come into contact with the hemispherical concave surface 21 of the ball receiving recess 22, and a gap through which air can flow is secured between the pressing piece 55 and the hemispherical concave surface 21. For this reason, air suction in the ball receiving recess 22 by the suction device 70 is continuously performed even when the pressing piece 55 is in the receiving ball pressing position.
  • the substrate 1 is loaded onto the base 81 in a state where the receiving ball pressing ring 50 of each free ball bearing 10 is in the standby position. The Then, after the positioning operation of the substrate 1 by the pair of L-shaped positioning members 87 of the positioning device (the substrate 1 is sandwiched by the pair of positioning members 87), the suction force of the suction device 70 in the inner space 11 of each free ball bearing 10 Then, the receiving ball 41 is pressed by the receiving ball pressing ring 50 to suppress the rotation of the receiving ball 41 and the main ball 42, and then the sandwiching of the substrate 1 by the pair of positioning members 87 of the positioning device is released.
  • the substrate 1 (particularly a large-sized substrate) may have a slight bend when placed on the base 81, and the bend is eliminated even when it is sandwiched and positioned by a plurality of positioning members 87. There are many things that are not done. If the positioning members are separated from each other and the sandwiching of the substrate 1 is released in a state where such bending remains, a slight displacement may occur due to the influence of the bending. If the positional deviation of the substrate 1 on the substrate positioning table 80 is large and is not eliminated even after the substrate is transferred into the processing chamber 83 by the substrate transfer device (processing chamber transfer device) in the processing chamber 83 (see FIG.
  • a free ball bearing used for a substrate positioning table has been required to have a rotational resistance of a main sphere as small as possible.
  • the rotational resistance of the main sphere is very small as described above, when the sandwiching of the substrate 1 is released by separating the positioning members that are positioned by sandwiching the substrate, the positional shift caused by the bending of the substrate 1 is caused. Turned out to be large.
  • the inventor presses the receiving ball 41 with the receiving ball holding ring 50 to suppress the rotation of the receiving ball 41 and the main ball 42, and then the substrate 1 by the pair of positioning members 87 of the positioning device. It has been found that the positional deviation of the substrate 1 after releasing the sandwiching of the substrate 1 by the positioning member can be suppressed or eliminated by releasing the sandwiching of the substrate 1. Further, the rotation suppression of the receiving ball 41 and the main ball 42 by pressing the receiving ball 41 by the receiving ball holding ring 50 is more effective than the fixing of the main ball 42 so as not to rotate after releasing the pinching of the substrate 1 by the positioning member.
  • the follow-up rotation of the main sphere 42 with respect to the fine movement of the substrate 1 is allowed and the displacement of the substrate 1 is suppressed by the rotational resistance of the main sphere 42. It turned out to be preferable.
  • the pressing of the receiving ball 41 by the receiving ball pressing ring 50 does not need to fix the receiving ball 41 so that the receiving ball 41 does not rotate, and the rotation of the receiving ball 41 is suppressed. It is sufficient if the rotation of the sphere 42 can be suppressed. Therefore, the pressing force (in other words, the suction force of the suction device 70) applied to the receiving ball pressing ring 50 required for pressing the receiving ball 41 does not need to be a strong force that can fix the main ball 42 so as not to rotate.
  • the inventor manufactured a test support table in which three free ball bearings 10 were fixed to a plate material, and placed an aluminum plate on the three free ball bearings 10 of the support table, and the suction force of the suction device.
  • a state where rotation of the receiving ball 41 and the main ball 42 by the receiving ball holding ring 50 is not suppressed released state
  • a receiving ball 41 and the main ball by the receiving ball holding ring 50 by applying a suction force was examined. The result is shown in FIG. Two types of aluminum plates having a weight (work weight) of 300 g and 500 g were used.
  • the suction force (vacuum degree relative to the atmospheric pressure) per free ball bearing 10 applied by the suction device is ⁇ 90 kPa
  • the suction flow rate (air suction amount) per free ball bearing 10 is 9.0 L. / Min.
  • the minute clearances 12a and 12b on the inner peripheral side and outer peripheral side of the receiving ball pressing ring 50 are both 0.05 mm.
  • the free ball bearing 10 a main body, a cover portion, a main ball, a receiving ball pressing member made of POM, and a configuration using a stainless ball as the receiving ball were used.
  • this free ball bearing 10 has a much higher coefficient of friction than that at the time of release when restrained, it goes without saying that a method of fixing the main ball so as not to rotate at the time of restraint is also possible.
  • the free ball bearing of the embodiment described here is an outer peripheral surface 54 b of the driving ring portion 54 of the receiving ball pressing ring 50 of the free ball bearing 10 of the first embodiment described above.
  • the wear ring 13 is attached to the side.
  • the wear ring 13 protrudes from the outer peripheral surface 54 b of the drive ring portion 54 and abuts on the inner peripheral surface 34 of the cover portion 30.
  • the wear ring 13 slides on the inner peripheral surface 34 of the cover portion 30 so that the receiving ball pressing ring 50 moves in the height direction of the ball receiving portion. .
  • the wear ring 13 is a discontinuous ring-shaped member having a slit 13a (cut portion).
  • a slit 13a cut portion
  • the wear ring 13 is preferably one having a small frictional resistance on its outer peripheral surface, and for example, a plastic one such as polyimide can be suitably employed.
  • the wear ring 13 may be made of any material that can keep the frictional resistance of the outer peripheral surface low, and is not particularly limited.
  • the wear ring 13 since the wear ring 13 has chamfered portions 13b at both ends in the central axis direction of the receiving ball pressing ring 50, the chamfered portion 13b effectively contributes to reduction of frictional resistance (sliding resistance). To do.
  • the free ball bearing of this embodiment has a configuration in which the receiving ball pressing ring can be smoothly moved without using grease (non-grease).
  • the wear ring 13 may be provided on the inner peripheral side of the receiving ball pressing ring 50 (specifically, the driving ring portion 54), or may be provided on both the outer peripheral side and the inner peripheral side.
  • the wear ring 13 may be provided at a plurality of locations in the central axis direction of the drive ring portion 54 on the inner peripheral side and / or the outer peripheral side of the drive ring portion 54.
  • the groove 54 c is formed at one or a plurality of locations in the central axis direction of the driving ring portion 54 only on one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the driving ring portion 54. And one formed on each of the inner and outer peripheral sides of the drive ring portion 54, and further, on the inner peripheral side and / or outer peripheral side of such a receiving ball pressing ring.
  • a configuration provided with the wear ring 13 can also be adopted.
  • FIG. 9 shows a turntable 90 configured by using a free ball bearing 10 according to the present invention and a bearing device in which a suction device 70 is connected to the air holes 25 of a plurality of free ball bearings 10 via a pipe 71.
  • the turntable 90 is a turntable that is rotatably supported by a plate-like base member 91 and a plurality of (three or more) free ball bearings 10 attached to the base member 91 and projecting from the base member 91. 93 and a rotation drive device 92 (motor) for rotating the turntable 93.
  • each free ball bearing 10 is connected to the suction device 70 via the pipe 71, the rotation of the rotary table 93 is suppressed by applying the suction force of the suction device 70 to the inner space 11. Can be stopped.
  • the structure which attached the free ball bearing 10 to the turntable and the structure attached to the turntable and the base member are also employable.
  • a support table having the same configuration as the above-described substrate positioning table 80 can be used as a part of a transport device for transporting a substrate or other articles.
  • Free ball bearings and support tables according to the present invention include, for example, processing on semiconductor substrates and printed wiring boards, mounting of electronic components, manufacturing of flat panels, manufacturing of electronic components such as semiconductor elements and semiconductor packages, food and pharmaceuticals It can be widely used for transportation of articles in a clean room (for example, use as a part of a transportation device), positioning, and the like.
  • the free ball bearing according to the present invention may be configured as follows: a main body having a ball receiving portion formed with a ball receiving recess having an inner surface of a hemispherical concave surface, and the hemisphere of the main body.
  • a large number of receiving balls disposed on the concave surface, a main sphere formed larger in diameter than the receiving ball and supported rotatably via the receiving ball, and provided to surround the ball receiving portion of the main body A housing-shaped cover portion, and a ring-shaped pressing piece that increases the rotational resistance of the main sphere by inserting between the hemispherical concave surface of the main body and the main sphere and pressing the receiving ball.
  • a receiver provided in an inner space secured between the ball receiver and the cover so as to be movable in the height direction of the ball receiver, which is a direction coinciding with the depth direction of the recess for the ball receiver.
  • the ball holding ring and the receiving ball holding ring A stand-by position that is separated from the receiving ball pressing position in which the receiving ball pressing ring presses the receiving ball by the pressing piece by applying a displacement force opposite to the pressing direction in which the receiving ball is pressed by the pressing piece in the height direction of the receiving portion.
  • an air hole for air suction in the inner space has a main sphere protruding opening in the cover portion in the height direction of the ball receiving portion in the inner space. Is formed so as to open to the base end on the opposite side, and the receiving ball holding ring faces the outer peripheral surface of the ball receiving portion through the inner space and the outer peripheral surface of the ball receiving portion.
  • a driving ring portion disposed between the inner peripheral surface of the ball receiving portion, and the driving ring portion is disposed close to the outer peripheral surface of the ball receiving portion via a minute gap capable of air circulation.
  • It has a peripheral surface and an outer peripheral surface that is disposed close to the inner peripheral surface of the cover part via a minute gap that allows air to flow, and further extends in the circumferential direction to the inner peripheral surface and / or the outer peripheral surface.
  • a groove or a wear ring is provided, and air in the inner space is sucked through the air hole, so that a displacement force to the proximal end side of the inner space is given to the receiving ball pressing ring.
  • the holding ball holding ring is arranged at the standby position by the holding release mechanism. Freevo characterized by Ball bearing.
  • the air in the inner space is sucked through the air holes formed in the main body and / or the cover portion of the free ball bearing, so that the receiving ball holding ring has the inner space of the free ball bearing.
  • a displacement force toward the base end side can be applied, whereby the receiving ball is pressed by the ring-shaped pressing piece protruding from the receiving ball pressing ring, and the rotational resistance of the main sphere can be increased.

Abstract

　球受け部２３を有する本体と、球受け部２３に配された複数の受け球４１と、受け球４１により回転自在に支持された主球４２と、球受け部２３を所定の内側空間を確保しつつ取り囲むカバー部３２，３３と、受け球を押さえる押さえ位置と受け球を開放する開放位置との間で移動可能に設けられた受け球押さえリング５０と、内側空間に連通するエア孔２５ａとを備え、前記受け球押さえリング５０は、球受け部２３の外周面とカバー部３２，３３の内周面と間に配置された円筒部５２を備え、円筒部５２の内周面と球受け部２３の外周面との間、及び円筒部５２の外周面とカバー部３２，３３の内周面との間には、それぞれエア流通可能な隙間１２ａ，１２ｂが形成され、両隙間１２ａ，１２ｂの大きさは、エア孔２５ａを介して内側空間内のエアが吸引されたとき、受け球押さえリング５０に押さえ位置側への変位力が与えられる大きさに形成されたフリーボールベアリング。

Description

フリーボールベアリング、ベアリング装置、支持テーブル、搬送設備、ターンテーブル
　本発明は、全方向に回転自在な１個のボール（主球）が突出された構造であり、物品の搬送あるいは位置決めに用いられる支持テーブル、ターンテーブル等に適用して好適なフリーボールベアリングに係る。
　本発明は、例えば半導体基板やプリント配線基板に対する加工、電子部品の実装、フラットパネルの製造、半導体素子や半導体パッケージ等の電子部品の製造、食品や医薬品の製造等にて採用されるクリーンルーム内での使用に好適なフリーボールベアリング、これを用いたベアリング装置、支持テーブル、搬送設備、ターンテーブルに関する。
　本願は、２００９年４月１４日に、日本に出願された特願２００９－０９８５０１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　例えば物品を搬送する搬送設備にあっては、全方向に回転自在な１個のボール（主球）が突出された構造のフリーボールベアリングを用いて搬送する物品を移送可能に支持するようにした構成のものが多く採用されている。
　このような搬送設備にあっては、搬送中の物品の移動を停止あるいは減速させるために、フリーボールベアリングとは別に、物品を衝突させるストッパ、クッション、物品を接触させるガイド部材などを設けた構成のものがある。更に近年、フリーボールベアリング自体が搬送中の物品に制動力を与えることが可能な構成が提案されている（例えば特許文献１）。このようなフリーボールベアリングを用いた搬送設備には、ストッパ、クッション、ガイド部材等の設置を不要にできる利点がある。
　上述の特許文献１の図１（ａ）、（ｂ）記載のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）は、多数の副球を介して凹球面に主球を回転自在に支持した凹球面部材と、前記主球の上部が突出する内孔を有する蓋部材とを備え、前記内孔の縁部が前記主球との間に微小間隙をもって接近した主球の自由転動状態と、前記内孔の縁部が前記主球に押圧接触した主球の制動状態とが切り換え可能になっている。
　また、特許文献１の図２（ａ）、（ｂ）には、環状の副球接触部を有する加圧部材を駆動手段（具体的には電磁線輪によって構成した電磁石３４）によって昇降させ、前記加圧部材の下降時に前記副球接触部を副球群の上縁部に接触させることで副球の転動を拘束して主球の回転に制動作用を与える構成のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）が開示されている。
日本国特開２００４－１９８７７号公報
　上述の特許文献１の図１（ａ）、（ｂ）記載のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）のように、蓋部材を主球に接触させて主球の制動を行う構成では、長期の使用によって主球を傷付けることがあり、主球表面に形成された溝が物品との間の隙間の原因になって移動する物品に移動抵抗を与えづらくなる、といった不都合がある。
　特許文献１の図２（ａ）、（ｂ）のように、昇降する加圧部材によって副球を押さえ込む構成の方が、物品に所望の移動抵抗を与える性能を長期にわたって安定に維持できる点で有利である。
　ところで、例えば半導体基板やプリント配線基板に対する加工、電子部品の実装、フラットパネルの製造、半導体素子や半導体パッケージ等の電子部品の製造、食品や医薬品の製造等にて採用されるクリーンルーム内で用いられるフリーボールベアリングとしては発塵を高い防塵性が要求される。
　上述の特許文献１の図１（ａ）、（ｂ）記載のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）では蓋部材の主球との接触、特許文献１の図２（ａ）、（ｂ）記載のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）では蓋部材（特許文献１において符号５ａ）の下側で昇降する加圧部材と副球との接触、によって微量の粉塵が生じることがある。このため、クリールームの清浄度の維持のため、粉塵の飛散を防止したいという要求があった。
　この点、例えば、フリーボールベアリングを取り付けるテーブルとして通気孔を多数形成したものを採用して、クリーンルーム内に前記テーブルの上方から前記通気孔を介して前記テーブルの下側へ流れる気流を形成し粉塵の飛散を防止する対策（ダウンブロー）も採用可能である。しかし、特許文献１の図２（ａ）、（ｂ）記載のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）のように蓋部材の下側にて昇降する加圧部材によって副球を押さえ込む構成では、主球及び副球を回転自在に支持した凹球面部材と蓋部材との間にて発生した粉塵の回収が難しく、清浄度の安定維持の点で不利となっていた。
　また、例えば特許文献１の図１（ａ）、（ｂ）記載のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）の構成では、蓋部材５にシリンダ部１３を結合してなる流体圧シリンダ１２のように、主球及び副球を回転自在に支持した凹球面部材の外周面に沿ってスライド移動する筒状体（特許文献１の図１（ａ）、（ｂ）記載の発明にあっては流体圧シリンダ１２）をエア圧等の流体圧によって駆動する。この場合、多数のフリーボールベアリングについて主球の回転抑制（回転抵抗の増大）を同時に実現する点で有利である。この構成は、特許文献１の図２（ａ）、（ｂ）記載のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）の加圧部材の移動にも適用可能である。
　特許文献１の図１（ａ）、（ｂ）記載の技術は、凹球面部材の外周面と筒状部との間のシール性を高めるために凹球面部材の外周にＯリングを設けている。しかしながら、このように、Ｏリングを使用して、エア圧等の流体圧を駆動源として駆動する機構は、通常、可動部材（特許文献１の図１（ａ）、（ｂ）にあっては流体圧シリンダ１２）の移動抵抗の低減のためにグリスを用いる必要があるが、グリスの揮発成分がクリーンルーム内の汚染の原因となるといった問題がある。
　本発明は、前記課題に鑑みて、クリーンルーム内への粉塵の飛散を防止することができ、しかも、受け球を押さえ込んで主球の回転抵抗を増大させるための受け球押さえリングの移動抵抗を、グリスを使用しないノングリス方式にて低く抑えることができるフリーボールベアリング、これを用いたベアリング装置、支持テーブル、搬送設備、ターンテーブルの提供を目的としている。
　上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を提供する。
（１）　本発明の一態様に係るフリーボールベアリングは：半球状凹面を内面とする球受け用凹所が形成された球受け部を有する本体と；前記本体の前記半球状凹面に配された複数の受け球及び前記受け球よりも大径であり前記受け球を介して回転自在に支持された主球と；前記本体の前記球受け部を所定の内側空間を確保しつつ取り囲むカバー部と；前記本体の前記半球状凹面と前記主球との間に挿入されて前記受け球を押さえるリング状の押さえ片を有し、前記受け球を押さえる押さえ位置と前記受け球を開放する開放位置との間を前記球受け用凹所の深さ方向に沿って前記内側空間内で移動可能に設けられた受け球押さえリングと；前記受け球押さえリングに変位力を与えて、前記押さえ位置から前記開放位置　まで前記受け球押さえリングを移動させる押さえ解除機構と；を備え、前記カバー部に、前記主球の直径より小さい径を持つ開口部が形成され；前記主球の一部は、前記開口部から先端側に向けて突出し；前記本体及び／又は前記カバー部に、前記内側空間に連通し、前記先端側と反対側である基端側に開口するエア吸引孔が形成され；前記受け球押さえリングは、前記球受け部の外周面と、前記カバー部の内周面と、の間に配置された駆動用リング部を有し；前記駆動用リング部は、前記球受け部の外周面にエア流通可能な第１隙間を介して接近配置された内周面と、前記カバー部の内周面にエア流通可能な第２隙間を介して接近配置された外周面とを有し；前記駆動用リング部の前記内周面及び／又は前記外周面に、その周方向に延在する溝、あるいはウェアリングが設けられており；前記第１隙間および前記第２隙間の大きさは、前記エア吸引孔を介して前記内側空間内のエアが吸引されたとき、前記受け球押さえリングに前記内側空間の基端側への変位力が与えられる大きさである。
（２）　上記（１）のフリーボールベアリングにおいて、前記押さえ解除機構として、前記受け球押さえリングに変位力を与えて、前記押さえ位置から前記開放位置に向けて前記受け球押さえリングに弾性付勢するためのスプリングが前記内側空間に更に備えられていてもよい。
（３）　上記（１）又は（２）のフリーボールベアリングにおいて、前記本体は、前記球受け部の基端側に突設されたねじ軸を更に備え、前記エア吸引孔は前記本体に形成されており、前記ねじ軸を前記ねじ軸の軸心方向に貫通し、前記球受け部の外周面に開口していてもよい。
（４）　上記（１）又は（２）のフリーボールベアリングにおいて、前記カバー部が：前記本体の前記ねじ軸に螺着されたリング状の基端側カバー部材と；前記基端側カバー部材の外周部に嵌合または螺着され、前記主球突出用開口部が形成されているリング状のキャップと；を有してもよい。
（５）　本発明の一態様に係るベアリング装置は、上記（１）又は（２）のフリーボールベアリングと；前記フリーボールベアリングの前記エア吸引孔に接続される吸引装置と；を有する。
（６）　本発明の一態様に係る支持テーブルは、上記（５）のベアリング装置が設けられ、前記ベアリング装置の前記フリーボールベアリングが水平の基台の複数箇所に取り付けられ、前記フリーボールベアリングの前記エア吸引孔に前記吸引装置をエア吸引可能に接続するための配管が、前記基台の下側から前記エア吸引孔に接続されていることを特徴とする支持テーブル。
（７）　本発明の一態様に係る搬送設備は、上記（６）の支持テーブルを具備する。
（８）　本発明の一態様に係るターンテーブルは、ベース部材と、前記ベース部材上に回転可能に設置された回転テーブルと、前記回転テーブルを回転させる回転駆動装置とを有し、前記ベース部材及び／又は前記回転テーブルに取り付けられた上記（１）又は（２）のフリーボールベアリングによって前記回転テーブルが前記ベース部材に対して回転可能に支持され、各フリーボールベアリングに前記吸引装置が接続されている。
　本発明によれば、フリーボールベアリングの本体及び／カバー部に形成されているエア孔（以下エア吸引孔とも言う）を介して前記内側空間内のエアを吸引することで、受け球押さえリングに、フリーボールベアリングの内側空間の基端側への変位力を作用させることができる。これにより受け球押さえリングに突設されているリング状の押さえ片によって受け球を押さえ込んで主球の回転抵抗を増大させることができる。エア孔からのエア吸引を行ったとき、受け球押さえリングの駆動用リング部がフリーボールベアリングの内側空間の基端側へ吸引されるようにして、受け球押さえリングに内側空間の基端側への変位力が与えられる。受け球押さえリングの駆動用リング部の溝あるいはウェアリングが、受け球押さえリングの変位力の発生に有効に寄与する。
　また、前記受け球押さえリングの駆動用リング部は、その内周面がエア流通可能な微小な隙間を介して前記球受け部の外周面に接近配置され、外周面が、球受け部の外周面に前記内側空間を介して対面するカバー部の内周面にエア流通可能な微小な隙間を介して接近配置されている。このため、エア孔から前記内側空間内のエアを吸引したとき、前記隙間にエア流が形成される。ウェアリングを用いる場合は、ウェアリングのスリット状の不連続部によって前記隙間のエア流が確保される。このため、エア孔から前記内側空間内のエアを吸引したとき、フリーボールベアリングの内側空間において前記受け球押さえリングの駆動用リング部から開放端側（主球突出用開口部、球受け用凹所の側）のエアも吸引することができる。これにより、受け球押さえリングの移動に伴う発塵のカバー部から外側への放出を防止することができる。
　しかも、本発明に係るフリーボールベアリングは、前記球受け部及び前記カバー部と受け球押さえリングとの間にグリスを設けていないため、受け球押さえリングの球受け部高さ方向への移動抵抗を低く抑えることができる。このため、エア孔からのエア吸引等によって受け球押さえリングの移動を容易に実現できる。
　更に、グリスを使用していないため、グリスの揮発成分によってクリーンルーム内を汚染するといった不都合を回避できる。
本発明の１実施形態に係るフリーボールベアリングの構成を示す部分断面図である。受け球押さえリングによる受け球の制動を行っていない状態を示す。 図１Ａのフリーボールベアリングであり、受け球押さえリングによる受け球の制動状態を示す。 図１Ａ，１Ｂのフリーボールベアリングの受け球押さえリングの駆動用リング部付近を示す拡大断面図である。 本発明に係るフリーボールベアリング、これを用いたベアリング装置、支持テーブルを適用した搬送設備である基板処理設備の一例を説明する平面図である。 図３の基板処理設備の支持テーブルを説明する正面図である。 図３の基板処理設備の支持テーブルを説明する平面図である。 図１Ａ，１Ｂのフリーボールベアリングの摩擦抵抗を調べた試験結果を示すグラフである。 本発明に係る１実施形態のフリーボールベアリングの構成を示す図であり、受け球押さえリングの駆動用リング部付近を示す拡大断面図である。 ウェアリングの一例を示す斜視図である。 ターンテーブルの一例を示す側面図である。
　以下、本発明の１実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
　まず、図１Ａ，１Ｂを参照して、本発明に係る第１実施形態のフリーボールベアリングを説明する。
　なお、図１Ａ，１Ｂにおいて、このフリーボールベアリング１０について、主球を上向きに突出する設置形態を例に取って、鉛直上側を上、鉛直下側を下として説明する。このフリーボールベアリング１０は、鉛直方向に対して、上記以外のいずれの方向に向かって設置することもできる。
　図３、図４に示すように、ここで説明するフリーボールベアリング１０は、例えばディスプレイ用マザーガラス、シリコン基板（ウェハ）などといった基板１を精密に位置決めするための基板用位置決めテーブル８０（支持テーブル）の水平な基台８１に取り付けることができる。
　図３に示すように、前記基板位置決め用テーブル８０は、基板１への膜付け等を行う処理設備のクリーンルーム８２内に設置されている。クリーンルーム８２内には、成膜、レジスト塗布、露光、エッチング等の処理を行う複数の処理室８３（チャンバー）が設置されている。前記基板位置決め用テーブル８０は、クリーンルーム８２内の各処理室８３の基板搬入出ゲート（開閉可能なシャッター８３ａ）の外側に設けられており、クリーンルーム８２内にて処理室８３毎に設けられた搬送装置８４によって搬入された基板１を、処理室８３内の基板搬送装置（処理室内搬送装置）による搬送前に位置決めする機能を果たす。
　前記搬送装置８４は、クリーンルーム８２内に設けられたセンターロボット８５と各処理室８３に対応して設けられた基板位置決め用テーブル８０との間にそれぞれ設けられており、センターロボット８５と基板位置決め用テーブル８０との間の基板１の搬送を行う。センターロボット８５は、搬送装置８４間での基板１の移設、及び、クリーンルーム８２に対する基板１の搬入出用の搬入出装置８６と搬送装置８４間の基板１の移設を行う。
　基台８１上に搬入された基板１は、基台８１上の多数箇所に突設されているフリーボールベアリング１０の上部に突出している主球４２（後述）上に載置された状態で水平支持される。そして、この状態にて、図５に示すように、基板位置決め用テーブル８０に設けられている位置決め装置のＬ字形の一対の位置決め部材８７が、矩形板状の基板１の４隅の角部のうち対角線上に位置するひと組の角部に当接して、基板１を両側から挟み込むことで基板１の位置決めがなされる。
　図５中矢印Ｇに示すように、前記一対の位置決め部材８７は、位置決め装置に設けられている駆動装置によって移動されて互いの間隔方向の距離が可変である。前記一対の位置決め部材８７は、基板１を両側から挟み込んで位置決めした後、互いに離隔するように移動されて、基板１の次の搬送動作の障害にならない位置に待避される。
　図１Ａ，１Ｂに示すように、ここで説明するフリーボールベアリング１０は以下の部分を含む。本体２０は、半球状凹面２１を内面とする球受け用凹所２２が形成されたブロック状（具体的には円柱状）の球受け部２３及び該球受け部２３の前記球受け用凹所２２の開口部とは反対側（基端側）の端部から突出されたねじ軸２４を有する。ハウジング状のカバー部３０は、この本体２０の前記球受け部２３を取り囲むように設けられる。多数の受け球４１は、前記球受け部２３の前記半球状凹面２１に配される。主球４２は、この受け球４１よりも大径に形成され前記受け球４１を介して前記半球状凹面２１に回転自在に支持される。受け球押さえリング５０は、前記球受け部２３と前記カバー部３０との間に確保された内側空間１１内に前記球受け用凹所２２の深さ方向に一致する方向である球受け部高さ方向（図１Ａ，１Ｂにおいて上下方向）に移動可能に設けられる。スプリング６０（押さえ解除機構）は、前記カバー部３０の内側に組み込まれて前記受け球押さえリング５０を前記球受け部高さ方向において前記内側空間の基端側とは反対の方向に弾性付勢する。前記カバー部３０に形成された主球突出用開口部３１から前記主球４２の一部が突出する。前記カバー部３０によって前記主球４２の飛び出しが防止されている。
　前記カバー部３０の主球突出用開口部３１の内径は主球４２の外径よりも小さい。図１Ａ，１Ｂに示すように、主球４２が、本体２０の球受け部２３の半球状凹面２１に接触した多数の受け球４１に支持され前記受け球４１からの浮き上がりが無い状態において、この主球突出用開口部３１の内径は、主球突出用開口部３１の内周面と主球４２との間には主球４２の遊動を可能にするクリアランスＣが確保される大きさとなっている。
　図１Ａ，１Ｂにおいて符号２０ａで示す仮想線は、前記本体２０のねじ軸２４の中心軸線である。符号２０ａで示す仮想線は、前記本体２０の前記球受け用凹所２２の開口部の中央及び前記球受け用凹所２２の最深部は前記中心軸線２０ａ上に位置している。以下、前記中心軸線２０ａを本体軸線とも言う。
　図４において、このフリーボールベアリング１０は、基板位置決め用テーブル８０の基台８１にねじ軸２４をねじ込んで球受け用凹所２２の開口部が球受け部２３の上部に位置するように本体軸線２０ａが鉛直の向きで固定している。
　但し、このフリーボールベアリング１０は、球受け用凹所２２の開口部が球受け部２３の上部に位置するようにして本体軸線２０ａが傾斜する向きで使用することも可能であり、また、球受け部高さ方向が水平となる向きでも使用可能である。
　例えば、受け部高さ方向が水平となる向きで使用した場合も、主球４２は受け球４１によって支持されて全方向に回転可能であり、後述のように受け球押さえリング６０によって受け球４１の押さえ込みを行わない限り、主球４２の回転抵抗は小さく、主球４２は軽い力で円滑に回転できる。
　図１Ａ，１Ｂにおいて、本発明に係るフリーボールベアリング１０の本体２０、カバー部３０、受け球４１及び主球４２、受け球押さえリング５０としては、金属製のもの、プラスチック製のもの等を採用できる。
　また、基板１が主球４２に接触したときに基板１に帯電している静電気によるスパークの発生を防止する点で、主球４２として１０３～１０１０Ω／□の表面抵抗率を持つように導電性（狭義の導電性）ないし半導電性樹脂で構成したものを採用し、さらに、この主球４２と接するグランド用通電部を有する構成とすることが好ましい。例えば、上述の１０３～１０１０Ω／□の表面抵抗率を持つ主球４２を採用し、ステンレス等の導電性金属で形成した受け球４１を採用し、さらに、本体２０としてステンレス等の導電性金属で形成したもの、あるいはプラスチック等の絶縁材料からなる母材内に電線等からなる通電回路（受け球４１と接して電気導通を確保する接触部を含む）を具備した構成のものを採用することで、受け球４１と本体２０とからなるグランド用通電部を有する構成のフリーボールベアリングが得られる。グランド用通電部を、フリーボールベアリングの外部のグランド用回路と接続しておくことで、基板１が主球ボール４２に接したときのスパークの発生を防ぐことができる。スパークの発生は、基板１の損傷の原因になるため、上述の構成のフリーボールベアリング１０を採用することで、スパークに起因する基板１の損傷を防止でき、製品歩留まりの向上等を実現できる。
　受け球４１、本体２０は、半導電性樹脂で構成することもできる。
　また、図示例のフリーボールベアリング１０は、本体２０に取付部としてのねじ軸２４を一体成形している。したがって、ねじ軸２４は本体２０と同じ導電性ないし半導電性樹脂であるが、ねじ軸を別体で構成することも可能である。その場合には、ねじ軸の部分を、導電性の金属で構成することも可能である。
　主球ボール４２を形成する導電性樹脂材料としては、ベース樹脂に導電性金属フィラーを分散混入したものや、ベース樹脂に帯電防止ポリマーを添加したものなどを採用でき、このような材料によって、１０３～１０１０Ω／□の表面抵抗率を持つようにする。ベース樹脂としては、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、メラミン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂（アラミド樹脂）等を採用できる。また、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、その他の樹脂も用いることができる。真空装置内の環境に対する特性安定性等の点で、ベスペル（芳香族ポリアミド樹脂であるデュポン社の登録商標）やＰＢＩが好適である。
　本体２０やカバー部３０、受け球押さえリング５０についても同様の導電性樹脂材料によって形成したものを採用可能である。
　なお、導電性樹脂とは、絶縁性樹脂と対比した広義の意味であり、いわゆる半導電性樹脂と狭義の導電性樹脂とを含む。
　一般に体積抵抗率が１０１３Ωｃｍ程度以下の合成樹脂は、絶縁性樹脂と対比させた広義には導電性樹脂ということができる。その中で体積抵抗率が１０５～１０１３Ωｃｍ程度のものは半導電性樹脂ということができ、さらに、体積抵抗率が１０５～１０１０Ωｃｍ程度のものは、静電気障害を制御するのに適した半導電性樹脂として制電性樹脂とも呼ばれる。この意味で、本発明のフリーボールベアリングにおいて主球等を構成する導電性樹脂（導電性樹脂成形品）は、導電性ないし制電性樹脂ということもできる。
　また、本発明に係るフリーボールベアリングの本体２０、カバー部３０、受け球４１及び主球４２、受け球押さえリング５０としては、導電性、半導電性を有していない材質（例えば、金属、プラスチック等）によって形成されたものを採用することも可能である。
　図１Ａ，１Ｂに示すように、本体２０のねじ軸２４は、ブロック状（具体的には円柱状）の球受け部２３の基端側の端面（底面２３ａ）から突出されている。
　換言すれば、前記本体２０は、ねじ軸２４の片端に、該ねじ軸２４よりも太い外観円柱状の球受け部２３を突設した構成になっている。
　図示例のフリーボールベアリング１０において、前記カバー部３０は、具体的には、前記本体２０の前記ねじ軸２４に螺着されたリング状の基端側カバー部材３２の外周部に、前記主球突出用開口部３１が形成されているリング状のキャップ３３を螺着して一体化して構成されたものである。
　前記基端側カバー部材３２は、リング状の底板３２ａの外周に該底板３２ａの片面側に突出する周壁部３２ｂが周設された構成になっている。そして、この基端側カバー部材３２は、前記底板３２ａの中央部を貫通する雌ねじ穴３２ｃによって前記ねじ軸２４の外側に螺着して取り付けられて、その周壁部３２ｂが本体２０の球受け部２３の周囲を取り囲むように配置されている。また、図１Ａ，１Ｂにおいて、基端側カバー部材３２は、その底板３２ａが、球受け部２３の底面２３ａに当接されている。
　また、キャップ３３は、前記主球突出用開口部３１が形成されているリング状の蓋板部３３ａの外周に該蓋板部３３ａの片面側に突出する側壁部３３ｂが周設された構成であり、前記側壁部３３ｂの内周側に形成された内ねじ部３３ｃを、基端側カバー部材３２の周壁部３２ｂの外周側に形成された外ねじ部３２ｄにねじ込んで基端側カバー部材３２に螺着して、蓋板部３３ａによって前記本体２０の球受け部２３の球受け用凹所２２の開口部の周囲の端面（先端面２３ｂ）を覆うようにして設けられている。
　なお、キャップ３３は、上記構成に変えて、以下のように構成してもよい。前記側壁部３３ｂの内周側に円環形の内側溝部３３ｃを形成する。また、基端側カバー部材３２の周壁部３２ｂの外周側に、円環形の外側溝部３２ｄを形成する。そして、上記内側溝部３３ｃと上記外側溝部３２ｄとを嵌合（又ははめ込み、又はスナップ・イン）させてもよい。
　図１Ａ，１Ｂに示すように、受け球押さえリング５０は、本体２０の球受け部２３に外挿するようにして前記球受け部２３とカバー部３０との間の内側空間１１に球受け部高さ方向に沿って移動可能に収納されたリング状の部材である。
　この受け球押さえリング５０は、キャップ３３の蓋板部３３ａと球受け部２３の先端面２３ｂとの間に配置されたリング状の天板部５１及び該天板部５１の外周の全周にわたって天板部５１の片面側にリブ状に突設されキャップ３３の球受け部２３の外周面２３ｃと該外周面２３ｃに前記内側空間１１を介して対面するカバー部３０の内周面３４との間に配置された円筒部５２からなる本体リング５３と、この本体リング５３の円筒部５２側の端部から延出されて球受け部２３の外周面２３ｃと該外周面２３ｃに前記内側空間１１を介して対面するカバー部３０の内周面３４との間に配置された駆動用リング部５４と、前記本体リング５３の天板部５１の内周端の全周にわたってリブ状に突設され前記本体２０の前記半球状凹面２１と前記主球４２との間に挿入して前記受け球４１を押さえ込むためのリング状の押さえ片５５とを具備して構成されている。
　図２に示すように、前記駆動用リング部５４は、前記球受け部２３の外周面２３ｃにエア流通可能な微小な隙間１２ａ（以下、内周側微小クリアランス、または第１隙間とも言う）を介して接近配置された内周面５４ａと、前記球受け部２３の外周面２３ｃに前記内側空間１１を介して対面するカバー部３０の内周面３４にエア流通可能な微小な隙間１２ｂ（以下、外周側微小クリアランス、または第２隙間とも言う）を介して接近配置された外周面５４ｂとを有し、さらに内周面５４ａ及び外周面５４ｂのそれぞれにその周方向に延在する溝５４ｃが形成（周設）された構成になっている。前記溝５４ｃは、内周面５４ａ及び外周面５４ｂのそれぞれにおける、駆動用リング部５４の中心軸線方向の複数箇所（図示例では２箇所）に形成されている。
　内周側微小クリアランス１２ａの幅（球受け部２３の外周面２３ｃと駆動用リング部５４の内周面５４ａとの間の距離）は例えば０．０３～０．０７ｍｍ程度である。外周側微小クリアランス１２ｂの幅（カバー部３０の内周面３４と駆動用リング部５４の外周面５４ｂとの間の距離）も同程度の大きさに設定される。　内周側微小クリアランス１２ａおよび外周側微小クリアランス１２ｂの幅の大きさは、後述するエア孔２５を介して内側空間１１のエアが吸引されたとき、前記受け球押さえリングに前記内側空間の基端側への変位力が与えられる大きさである。この大きさは、スプリング６０の弾性力などに応じて適度な大きさに調整することができる。
　前記本体２０には、該フリーボールベアリング１０の外部に設置された吸引装置７０によって内側空間１１内のエア吸引を行うためのエア孔２５（エア吸引孔）が形成されている。
　図１Ａ，１Ｂに示すように、前記エア孔２５は具体的には、球受け部２３の底面２３ａから突出するねじ軸２４の突出先端から球受け部２３に達するように穿設された主孔２５ａと、この主孔２５ａの奥端（球受け部２３側の端部）から該主孔２５ａに直交する方向に延在して球受け部２３の外周面２３ｃに開口し内側空間１１に連通する枝孔２５ｂとを具備して構成されている。したがって、ねじ軸２４の先端（球受け部２３からの突出先端）に開口するエア孔２５の開口部である吸引口２５ｃに吸引装置７０を接続することで、フリーボールベアリング１０の内側空間１１に吸引装置７０の吸引力を作用させることができる。
　図４において、フリーボールベアリング１０は、基板位置決め用テーブル８０の基台８１のねじ穴８１ａに該基台８１の上側からねじ軸２４をねじ込んで前記基台８１に取り付けられている。前記ねじ軸２４は基台８１を貫通しており、その先端部が基台８１の下側に突出されている。また、フリーボールベアリング１０は、基端側カバー部材３２の底板３２ａを基台８１上面に当接させて基台８１に取り付けられている。
　図４に示す基板位置決め用テーブル８０は、基台８１の複数箇所に前記フリーボールベアリング１０が取り付けられており、また、各フリーボールベアリング１０のねじ軸２４の基台８１の下側に突出された先端部に配管７１を介して接続された吸引装置７０を具備する構成となっている。フリーボールベアリング１０のエア孔２５に配管７１を介して吸引装置７０を接続したものが本発明に係るベアリング装置である。
　図示例の基板位置決め用テーブル８０は、基台８１に取り付けられている複数のフリーボールベアリング１０（その内側空間１１）の全てが配管７１を介してひとつの吸引装置７０と接続されてなるベアリング装置を具備する構成を例示しているが、これに限定されず、基板位置決め用テーブルを複数の吸引装置７０を設けた構成とし、基台８１に取り付けられている複数のフリーボールベアリング１０を互いに異なる吸引装置と接続した構成としても良い。
　このフリーボールベアリング１０には、配管７１、エア孔２５を介して前記吸引装置７０の吸引力を内側空間１１に作用させることができる。
　前記吸引装置７０の吸引力を内側空間１１に作用させていないときには、図１Ａに示すように、フリーボールベアリング１０の受け球押さえリング５０はスプリング６０の弾性によって、押さえ片５５が球受け部２３の受け球４１を押さえ込む位置（図１Ｂに示す位置。以下、受け球押さえ位置、または押さえ位置とも言う）からキャップ３３の蓋板部３３ａの側（内側空間１１の開放端側）に離隔した位置（待機位置または開放位置とも言う；図１Ａに示す位置）に配置されている。
　図示例のフリーボールベアリング１０にあっては、受け球押さえリング５０の本体リング５３と該本体リング５３に対してその外周側に若干ずれて位置する駆動用リング部５４との間の段差部分に形成された当接面５６（駆動用リング部５４の本体リング側の端面）が、キャップ３３の側壁部３３ｂの内周側に張り出されている突壁部３５に、スプリング６０の弾性によって内側空間１１の基端側から当接された位置が、受け球押さえリング５０の待機位置となっている。受け球押さえリング５０が待機位置にあるとき、その天板部５１はキャップ３３の蓋板部３３ａに当接せず、キャップ３３の蓋板部３３ａと天板部５１との間に僅かな隙間が確保された位置となっている。
　前記吸引装置７０の吸引力をフリーボールベアリング１０の内側空間１１に作用させておらず、受け球押さえリング５０が図１Ａに示す待機位置にある状態で、前記吸引装置７０の吸引力を内側空間１１に作用させると、図１Ｂに示すように、受け球押さえリング５０に内側空間１１の基端側（図１Ａ，１Ｂにおいて下側）への変位力が与えられて受け球押さえリング５０が前記待機位置から内側空間１１の基端側（受け球４１を押さえ込む押さえ方向）へ移動され、該受け球押さえリング５０の押さえ片５５が球受け部２３の受け球４１を押さえ込む。この結果、球受け部２３の受け球４１の回転が抑制されて、内側空間１１の基端側への変位力が与えられていないときに比べて、主球４２の回転抵抗が増大する。
　既述のように、駆動用リング部５４は、その内周面５４ａ及び外周面５４ｂが、球受け部２３の外周面２３ｃ及びカバー部３０の内周面３４に対してエア流通可能な微小な隙間１２ａ、１２ｂを介して接近配置されている。また、図１Ａに示すように、受け球押さえリング５０が待機位置にあるとき、受け球押さえリング５０の本体リング５３の円筒部５２及び押さえ片５５は、球受け部２３の外周面２３ｃあるいはカバー部３０の内周面３４に密接せず、球受け部２３及びカバー部３０との間にエア流通可能な隙間（駆動用リング部５４の両側の隙間１２ａ、１２ｂと連通する隙間）が確保された状態にある。
　フリーボールベアリング１０の内側空間１１にエア孔２５を介して前記吸引装置７０の吸引力を作用させると、内側空間１１の駆動用リング部５４よりも主球突出用開口部３１側に存在するエアが隙間１２ａ、１２ｂを通って内側空間１１の駆動用リング部５４よりも基端側へ流れる。そして、隙間１２ａ、１２ｂを流れるエア流の一部が、駆動用リング部５４に形成されている溝５４ｃに入り込む乱流を形成し、溝５４ｃの特に駆動用リング部５４の先端側（内側空間１１の基端側。受け球押さえリング５０の天板部５１が設けられている前端側とは反対の後端側）に位置する内側面５４ｄを押圧する押圧力を発生する。これにより、受け球押さえリング５０に内側空間１１の基端側への変位力が作用し、吸引装置７０の吸引力によって受け球押さえリング５０にスプリング６０の弾性に勝る変位力を作用させることにより、図１Ｂに示すように、受け球押さえリング５０が内側空間１１の基端側（押さえ方向）へ移動されることになる。
　さらなる検証が必要であるが、溝５４ｃの数を多くすると、吸引装置７０の吸引力によって受け球押さえリング５０に作用する変位力を増強できるものと考えられる。
　また、前記受け球押さえリング５０は、駆動用リング部５４の外周側及び内周側の隙間１２ａ、１２ｂを流れるエア流によって、球受け部２３の外周面２３ｃ及びカバー部３０の内周面３４に対する非接触状態が安定に保たれる。したがって、受け球押さえリング５０の球受け部２３及びカバー部３０との接触による移動抵抗の発生を抑えることができるため、受け球押さえリング５０の移動に球受け部２３及びカバー部３０との接触による移動抵抗は殆ど関与しない。
　駆動用リング部５４の外周側及び内周側の隙間１２ａ、１２ｂには、受け球押さえリング５０の移動抵抗を低減するための潤滑用のグリスは設けられていない。
　このフリーボールベアリング１０にあっては、受け球押さえリング５０と球受け部２３との間、受け球押さえリング５０とカバー部３０との間にグリスを設けなくても、上述のように駆動用リング部５４の外周側及び内周側の隙間１２ａ、１２ｂを流れるエア流によって、球受け部２３の外周面２３ｃ及びカバー部３０の内周面３４に対する非接触状態が安定に保たれることで、受け球押さえリング５０の移動抵抗を低く抑えることができる。しかも、受け球押さえリング５０の移動を円滑に行うことができる。
　したがって、グリスを用いない構成でありながら、受け球押さえリング５０の移動（待機位置から受け球押さえ位置への移動）に要する吸引装置７０の吸引力を大幅に高める必要はなく、吸引力を大幅に高めることなく受け球押さえリング５０の移動を実現できる。
　また、グリスを用いない構成であるため、グリスから放出される揮発成分によるクリーンルーム内の汚染の問題が生じないことは言うまでも無い。
　また、図１Ａに示すように、待機位置にある受け球押さえリング５０と本体２０の球受け部２３との間の隙間は、受け球押さえリング５０の押さえ片５５と球受け部２３との間にも確保されており、吸引装置７０による内側空間１１のエア吸引が開始されると、受け球押さえリング５０と本体２０の球受け部２３との間の隙間を介して球受け部２３の球受け用凹所２２内のエアも吸引装置７０に吸引されることになる。
　前記受け球押さえリング５０の押さえ片５５の外径は球受け用凹所２２の開口部の内径よりも若干小さく、また、前記押さえ片５５が受け球押さえ位置にあるとき、この押さえ片５５の外周は球受け用凹所２２の半球状凹面２１に接触せず、押さえ片５５と前記半球状凹面２１との間にはエア流通可能な隙間が確保されるようになっている。このため、吸引装置７０による球受け用凹所２２内のエア吸引は、押さえ片５５が受け球押さえ位置にあるときも継続して行われる。したがって、押さえ片５５が受け球４１に接触することにより微量の粉塵（発塵）が生じたとしても、吸引装置７０による球受け用凹所２２内のエア吸引によってこの粉塵を吸引装置７０に回収でき、粉塵がカバー部３０の主球突出用開口部３１から外に放出されることを防止できる。
　なお、押さえ片５５が受け球押さえ位置にあるとき、この押さえ片５５は主球４２に接触しない。
　図４、図５に示すように、基板位置決め用テーブル８０にあっては、各フリーボールベアリング１０の受け球押さえリング５０が待機位置にある状態にて、基台８１上に基板１が搬入される。そして、位置決め装置のＬ字形の一対の位置決め部材８７による基板１の位置決め動作（一対の位置決め部材８７によって基板１を挟み込む）の後に、各フリーボールベアリング１０の内側空間１１に吸引装置７０の吸引力を作用させて受け球押さえリング５０によって受け球４１を押さえ込んで受け球４１及び主球４２の回転を抑制した状態としてから、位置決め装置の一対の位置決め部材８７による基板１の挟み込みを解除する。
　基板１（特にサイズが大きい基板）は、基台８１上に載置したときに微小な撓みが存在しているときがあり、複数の位置決め部材８７によって挟み込んで位置決めしたときにも前記撓みが解消されないことが多々ある。そして、このような撓みが残った状態にて、位置決め部材同士の間を離隔して基板１の挟み込みを解除すると、前記撓みの影響で若干の位置ずれが生じることがある。基板位置決め用テーブル８０上での基板１の位置ずれが大きく、処理室８３（図３参照）内の基板搬送装置（処理室内搬送装置）によって処理室８３内に搬入した後にも解消されないと、処理室内にて行う処理プロセスにも影響を与えるため、基板位置決め用テーブル８０上での基板１の位置ずれを縮小あるいは解消することは、基板１の加工等の処理精度の確保の点でも好ましい。
　従来、基板位置決め用テーブルに用いられるフリーボールベアリングとしては主球の回転抵抗が出来るだけ小さいものが求められていた。しかしながら、このように主球の回転抵抗が非常に小さいと、基板を挟み込んで位置決めした位置決め部材同士の間を離隔して基板１の挟み込みを解除したときに、基板１の撓みに起因する位置ずれが大きくなる傾向があることが判明した。
　本発明者は、既述のように、受け球押さえリング５０によって受け球４１を押さえ込んで受け球４１及び主球４２の回転を抑制した状態としてから、位置決め装置の一対の位置決め部材８７による基板１の挟み込みを解除することで、位置決め部材による基板１の挟み込みを解除した後の基板１の位置ずれを抑制あるいは解消できることを見出した。
　また、受け球押さえリング５０によって受け球４１を押さえ込むことによる受け球４１及び主球４２の回転抑制は、位置決め部材による基板１の挟み込みを解除した後に主球４２が回転しないように固定するよりも、基板１の微動に対する主球４２の追従回転を許容し、主球４２の回転抵抗によって基板１の変位を抑えるようにすることが、位置決め部材による挟み込み解除後の基板１の位置ずれ抑制の点で好ましいことが判明した。
　このため、受け球押さえリング５０による受け球４１の押さえ込みは、受け球４１が回転しないように受け球４１を固定するものである必要はなく、受け球４１の回転を抑制し、その結果、主球４２の回転も抑制できるものであれば良い。
　したがって、受け球４１の押さえ込みに要する受け球押さえリング５０に作用させる押圧力（換言すれば吸引装置７０の吸引力）は、主球４２を回転しないように固定できる強い力である必要はない。
　本発明者は、板材にフリーボールベアリング１０を３個固定した試験用の支持テーブルを作製し、この支持テーブルの３個のフリーボールベアリング１０上にアルミニウム板を載置し、吸引装置の吸引力を作用させておらず受け球押さえリング５０による受け球４１及び主球４２の回転抑制を行っていない状態（解放状態）と、吸引力を作用させて受け球押さえリング５０による受け球４１及び主球４２の回転抑制を行った状態（抑制状態）とにおける、フリーボールベアリング１０の摩擦係数を調べた。その結果を図６に示す。
　アルミニウム板としては、その重量（ワーク重量）が３００ｇのもの、５００ｇのものの２種類を用いた。また、吸引装置によって作用させたフリーボールベアリング１０の１個あたりの吸引力（大気圧に対する真空度）は－９０ｋＰａ、フリーボールベアリング１０の１個あたりの吸入流量（エア吸入量）は９．０Ｌ／ｍｉｎである。
　受け球押さえリング５０の内周側、外周側の微小クリアランス１２ａ、１２ｂはいずれも０．０５ｍｍである。
　また、フリーボールベアリング１０としては、本体、カバー部、主球、受け球押さえ部材がＰＯＭ製のもの、受け球としてステンレスボールを使用した構成のものを用いた。
　図６に示すように、このフリーボールベアリング１０は、解放状態にて吸引装置の吸引力を作用させると短時間で直ちに抑制状態となり、また、抑制状態から解放状態への切り換えも短時間で行え、高い応答速度を得ることができる。
　また、ワーク重量が３００ｇの場合は、解放時（解放状態）の摩擦係数が０．０１であったのに対して、抑制時（抑制状態）の摩擦係数は０．０６であり、解放時の６倍程度の摩擦係数が得られる。
　ワーク重量が５００ｇの場合は、解放時（解放状態）の摩擦係数が０．０１であったのに対して、抑制時（抑制状態）の摩擦係数は０．０８であり、解放時の８倍程度の摩擦係数が得られる。
　このフリーボールベアリング１０は、抑制時には解放時に比べて格段に高い摩擦係数が得られるため、抑制時に主球を回転しないように固定する使用方法も可能であることは言うまでも無い。
（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態を説明する。
　図７、図８に示すように、ここで説明する実施形態のフリーボールベアリングは、既述の第１実施形態のフリーボールベアリング１０の受け球押さえリング５０の駆動用リング部５４の外周面５４ｂ側に、ウェアリング１３を取り付けた構成のものである。
　前記ウェアリング１３は、駆動用リング部５４の外周面５４ｂから突出されており、カバー部３０の内周面３４に当接されている。そして、この実施形態のフリーボールベアリングは、ウェアリング１３がカバー部３０の内周面３４に摺動することで、受け球押さえリング５０が球受け部高さ方向に移動するようになっている。
　フリーボールベアリングの内側空間１１に吸引装置７０の吸引力を作用させたときには、外周側微小クリアランス１２ｂに作用する吸引力がウェアリング１３によって受け球押さえリング５０の変位力（基端側への変位力）に変換される。
　図８に示すようにウェアリング１３は、スリット１３ａ（切断部）を有する不連続なリング状部材である。
　フリーボールベアリングの内側空間１１に吸引装置７０の吸引力を作用させたときには、前記スリット１３ａを介して外周側微小クリアランス１２ｂにエア流が形成される。
　なお、内周側微小クリアランス１２ａにエア流が形成されることは第１実施形態と同様である。
　また、ウェアリング１３としては、その外周面の摩擦抵抗が小さいものが好ましく、例えばポリイミド等のプラスチック製のものを好適に採用できる。ウェアリング１３の材質としては、外周面の摩擦抵抗を低く抑えることができるものであれば良く、特に限定は無い。
　また、この前記ウェアリング１３は、受け球押さえリング５０の中心軸線方向における両端部に面取り部１３ｂを有しているため、この面取り部１３ｂが摩擦抵抗（摺動抵抗）の低減に有効に寄与する。
　これにより、この実施形態のフリーボールベアリングは、グリスを使用せず（ノングリス）に、受け球押さえリングの円滑な可動を実現できる構成となっている。
　本発明において、ウェアリング１３は、受け球押さえリング５０（詳細には駆動用リング部５４）の内周側に設けても良く、また、外周側と内周側の両方に設けても良い。
　また、前記ウェアリング１３は、駆動用リング部５４の内周側及び／又は外周側において、駆動用リング部５４の中心軸線方向の複数箇所に設けても良い。
　また、本発明に係る受け球押さえリングとしては、溝５４ｃが、駆動用リング部５４の内周側及び外周側の一方のみに駆動用リング部５４の中心軸線方向の１又は複数箇所に形成されている構成、駆動用リング部５４の内周側及び外周側の両方にひとつずつ形成されている構成も採用であり、さらに、このような受け球押さえリングの内周側及び／又は外周側にウェアリング１３を設けた構成も採用可能である。
（第３実施形態）
　次に本発明の第３実施形態を図９を参照して説明する。
　図９は、本発明に係るフリーボールベアリング１０、複数のフリーボールベアリング１０のエア孔２５に配管７１を介して吸引装置７０を接続してなるベアリング装置を用いて構成したターンテーブル９０を示す。
　このターンテーブル９０は、板状のベース部材９１と、このベース部材９１に取り付けて該ベース部材９１上に突設された複数（３以上）のフリーボールベアリング１０によって回転可能に支持された回転テーブル９３と、この回転テーブル９３を回転させる回転駆動装置９２（モータ）とを有している。既述のように、各フリーボールベアリング１０は、配管７１を介して吸引装置７０に接続されているため、吸引装置７０の吸引力を内側空間１１に作用させることで回転テーブル９３の回転の抑制、停止等を行うことができる。
　なお、ターンテーブルとしては、フリーボールベアリング１０を回転テーブルに取り付けた構成、回転テーブルとベース部材とに取り付けた構成も採用可能である。
　本発明に係る支持テーブルとしては、既述の基板位置決め用テーブル８０と同様の構成のものを、基板やその他の物品を搬送するための搬送装置の一部として使用することも可能である。
　本発明に係るフリーボールベアリング、支持テーブルとしては、例えば半導体基板やプリント配線基板に対する加工、電子部品の実装、フラットパネルの製造、半導体素子や半導体パッケージ等の電子部品の製造の他、食品や医薬品の製造等、クリーンルーム内での物品の搬送（例えば搬送装置の一部としての使用）、位置決め等に幅広く使用することができる。
　なお、本発明に係るフリーボールベアリングは、以下のように構成してもよい：半球状凹面を内面とする球受け用凹所が形成された球受け部を有する本体と、この本体の前記半球状凹面に配された多数の受け球及び該受け球よりも大径に形成され前記受け球を介して回転自在に支持された主球と、前記本体の前記球受け部を取り囲むように設けられたハウジング状のカバー部と、前記本体の前記半球状凹面と前記主球との間に挿入して前記受け球を押さえ込むことで前記主球の回転抵抗を増大させるリング状の押さえ片を有し、前記球受け部と前記カバー部との間に確保された内側空間内に前記球受け用凹所の深さ方向に一致する方向である球受け部高さ方向に移動可能に設けられた受け球押さえリングと、この受け球押さえリングに前記球受け部高さ方向において前記押さえ片によって前記受け球を押さえ込む押さえ方向とは逆方向の変位力を与えて、受け球押さえリングを前記押さえ片によって前記受け球を押さえ込む受け球押さえ位置から離隔した待機位置に配置するための押さえ解除機構とを具備し、前記カバー部に形成された主球突出用開口部から前記主球の一部が突出されているとともに前記カバー部によって前記主球の飛び出しが防止され、前記本体及び／又は前記カバー部には、前記内側空間内のエア吸引用のエア孔が、前記内側空間の前記球受け部高さ方向において前記カバー部の主球突出用開口部とは反対側の基端側に開口して形成され、前記受け球押さえリングは、前記球受け部の外周面と前記内側空間を介して前記球受け部の外周面に対面する前記カバー部の内周面との間に配置された駆動用リング部を有し、前記駆動用リング部は、前記球受け部の外周面にエア流通可能な微小な隙間を介して接近配置された内周面と、前記カバー部の内周面にエア流通可能な微小な隙間を介して接近配置された外周面とを有し、さらに内周面及び／又は外周面にその周方向に延在する溝、あるいはウェアリングが設けられており、前記エア孔を介して前記内側空間内のエアが吸引されることで前記受け球押さえリングに前記内側空間の基端側への変位力が与えられて前記受け球押さえリングが前記待機位置から前記受け球押さえ位置へ移動され、前記内側空間内のエア吸引が行われていないときには前記押さえ解除機構によって前記受け球押さえリングが前記待機位置に配置されることを特徴とするフリーボールベアリング。
　本発明によれば、フリーボールベアリングの本体及び／カバー部に形成されているエア孔を介して前記内側空間内のエアを吸引することで、受け球押さえリングに、フリーボールベアリングの内側空間の基端側への変位力を作用させることができ、これにより受け球押さえリングに突設されているリング状の押さえ片によって受け球を押さえ込んで主球の回転抵抗を増大させることができる。
　１…基板、１０…フリーボールベアリング、１１…内側空間、２０…本体、２３…球受け部、３０…カバー部、４１…受け球、４２…主球、５０…受け球押さえリング。

Claims (8)

  1. 　半球状凹面を内面とする球受け用凹所が形成された球受け部を有する本体と；
    　前記本体の前記半球状凹面に配された複数の受け球及び前記受け球よりも大径であり前記受け球を介して回転自在に支持された主球と；
    　前記本体の前記球受け部を所定の内側空間を確保しつつ取り囲むカバー部と；
    　前記本体の前記半球状凹面と前記主球との間に挿入されて前記受け球を押さえるリング状の押さえ片を有し、前記受け球を押さえる押さえ位置と前記受け球を開放する開放位置との間を前記球受け用凹所の深さ方向に沿って前記内側空間内で移動可能に設けられた受け球押さえリングと；
    　前記受け球押さえリングに変位力を与えて、前記押さえ位置から前記開放位置　まで前記受け球押さえリングを移動させる押さえ解除機構と；
    　を備え、
    　前記カバー部に、前記主球の直径より小さい径を持つ開口部が形成され；
    　前記主球の一部は、前記開口部から先端側に向けて突出し；
    　前記本体及び／又は前記カバー部に、前記内側空間に連通し、前記先端側と反対側である基端側に開口するエア吸引孔が形成され；
    　前記受け球押さえリングは、前記球受け部の外周面と、前記カバー部の内周面と、の間に配置された駆動用リング部を有し；
    　前記駆動用リング部は、前記球受け部の外周面にエア流通可能な第１隙間を介して接近配置された内周面と、前記カバー部の内周面にエア流通可能な第２隙間を介して接近配置された外周面とを有し；
    　前記駆動用リング部の前記内周面及び／又は前記外周面に、その周方向に延在する溝、あるいはウェアリングが設けられており；
    　前記第１隙間および前記第２隙間の大きさは、前記エア吸引孔を介して前記内側空間内のエアが吸引されたとき、前記受け球押さえリングに前記内側空間の基端側への変位力が与えられる大きさである
    　ことを特徴とするフリーボールベアリング。
  2. 　前記押さえ解除機構として、前記受け球押さえリングに変位力を与えて、前記押さえ位置から前記開放位置に向けて前記受け球押さえリングに弾性付勢するためのスプリングが前記内側空間に更に備えられていることを特徴とする請求項１記載のフリーボールベアリング。
  3. 　前記本体は、前記球受け部の基端側に突設されたねじ軸を更に備え、
    　前記エア吸引孔は前記本体に形成されており、前記ねじ軸を前記ねじ軸の軸心方向に貫通し、前記球受け部の外周面に開口していることを特徴とする請求項１又は２記載のフリーボールベアリング。
  4. 　前記カバー部が：
    　前記本体の前記ねじ軸に螺着されたリング状の基端側カバー部材と；
    　前記基端側カバー部材の外周部に嵌合または螺着され、前記主球突出用開口部が形成されているリング状のキャップと；
    　を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のフリーボールベアリング。
  5. 　請求項１又は２に記載のフリーボールベアリングと；
    　前記フリーボールベアリングの前記エア吸引孔に接続される吸引装置と；
    　を有することを特徴とするベアリング装置。
  6. 　請求項５記載のベアリング装置が設けられた支持テーブルであって、
    　前記ベアリング装置の前記フリーボールベアリングが水平の基台の複数箇所に取り付けられ、前記フリーボールベアリングの前記エア吸引孔に前記吸引装置をエア吸引可能に接続するための配管が、前記基台の下側から前記エア吸引孔に接続されていることを特徴とする支持テーブル。
  7. 　請求項６記載の支持テーブルを具備することを特徴とする搬送設備。
  8. 　ベース部材と、前記ベース部材上に回転可能に設置された回転テーブルと、前記回転テーブルを回転させる回転駆動装置とを有し、前記ベース部材及び／又は前記回転テーブルに取り付けられた請求項１又は２に記載のフリーボールベアリングによって前記回転テーブルが前記ベース部材に対して回転可能に支持され、各フリーボールベアリングに前記吸引装置が接続されていることを特徴とするターンテーブル。
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