(57)【要約】【課題】  クリーンルーム等における使用に適したキャスタを提供する。【解決手段】  車体側に結合されるブラケット２０と、車輪が連結される旋回アーム３０と、このブラケット２０と旋回アーム３０の間に介装される旋回軸受１５とを備えるキャスタにおいて、旋回軸受１５は複数のボール１６と、各ボール１６を挟むようして各ボール１６に接触するアッパレース２１とロアレース３１とを備え、アッパレース２１とロアレース３１の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜２９，３９をそれぞれ形成した。【選択図】    図５
2006027450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側に結合されるブラケットと、車輪が連結される旋回アームと、このブラケットに対して旋回アームを回動可能に支持する旋回軸受とを備え、旋回アームが回動することにより車輪の向きがかわる構成としたキャスタにおいて、
前記旋回軸受は複数のボールと、各ボールを挟むようして各ボールに接触するアッパレースとロアレースとを備え、このアッパレースとロアレースの表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜をそれぞれ形成したことを特徴とするキャスタ。
【請求項２】
前記ブラケットと前記旋回アームに前記アッパレースと前記ロアレースをそれぞれプレス加工により一体形成し、前記ＤＬＣコーティング膜を前記アッパレースと前記ロアレースが形成される前記ブラケットと前記旋回アームの各表面に形成したことを特徴とする請求項１に記載のキャスタ。
【請求項３】
前記ＤＬＣコーティング膜は、前記アッパレースと前記ロアレース上に金属ターゲットのみをスパッタしてボンド層を形成し、このボンド層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を次第に変化させることにより中間層を形成し、この中間層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を略一定にすることにより金属の比率を３〜１８％の範囲にしたトップ層を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のキャスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回軸受を介して車輪の向きがかわるキャスタの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のキャスタとして、例えば特許文献１に開示されたものがある。このキャスタは、車体側に結合されるブラケットと、車輪が連結される旋回アームと、このブラケットに対して旋回アームを回動可能に支持する旋回軸受とを備え、旋回アームが回動することにより車輪の向きがかわるようになっている。
【０００３】
また、キャスタに使用できる旋回軸受の構造として、特許文献２に開示されたものがある。
【特許文献１】特開２０００−８５３０８号公報
【特許文献２】特開２００２−４８１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば半導体等を製造するクリーンルームでシリコンウエハー等の部品を運搬するデシケータ（台車）には、路面を走行するキャスタが取り付けられるが、このキャスタから発生する摩耗粉等の塵埃を抑える必要がある。
【０００５】
しかしながら、従来のキャスタにあっては、旋回軸受から摩耗粉等の塵埃が発生する可能性があるため、この塵埃がシリコンウエハーに付着して半導体の不良品が発生する原因になった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、クリーンルーム等における使用に適したキャスタ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】
本発明は、車体側に結合されるブラケットと、車輪が連結される旋回アームと、このブラケットと旋回アームの間に介装される旋回軸受とを備えるキャスタに適用する。
【０００８】
そして、旋回軸受は複数のボールと、各ボールを挟むようして各ボールに接触するアッパレースとロアレースとを備え、アッパレースとロアレースの表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜をそれぞれ形成したことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、旋回軸受はボールを挟むようして各ボールに接触するロアレースとアッパレースの表面にＤＬＣコーティング膜を形成する構造のため、摩擦係数が低い平滑なＤＬＣコーティング膜によってボールに対する軌道面の形状が維持され、ボールに働く摩擦力を低減し、旋回アームを旋回させるトルクを小さく抑えられ、円滑な作動性を保つことができる。
【００１０】
そして、旋回軸受はボールに対するアッパレースとロアレースの軌道面に高硬度のＤＬＣコーティング膜を形成する構造のため、アッパレースとロアレースの摩耗が抑えられ、摩耗粉の発生を抑制することができる。さらに、旋回軸受は潤滑油を供給しなくても円滑な作動性が確保されるため、無給油状態で作動させることが可能となり、潤滑油から塵埃が発生することを回避できる。この結果、キャスタを例えばクリーンルーム内を走行するデシケータに取り付けて使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１において、１は例えば半導体等を製造するクリーンルームでシリコンウエハー等の部品を運搬するデシケータ（台車）である。例えば直径８〜１２インチ程度のシリコンウエハーが２０〜３０枚で一つの小函に収納され、この小函が数セット重なってデシケータ１内に収められる。
【００１３】
デシケータ１は金属フレームからなる車体３を備え、この車体３の下部に複数のキャスタ１０が取り付けられる。各キャスタ１０は金属製のグレーチング２上を走行し、静電気をグレーチング２に逃がす放電機能を果たす。
【００１４】
図２に示すように、キャスタ１０はデシケータ１の車体３に締結されるブラケット２０と、このブラケット２０に対して垂直軸Ｏ回りに回動する旋回アーム３０と、この旋回アーム３０に対して水平軸回りに回動するフォーク１３と、旋回アーム３０とフォーク１３の間に介装される油圧ダンパ１４と、このフォーク１３の先端部に回転可能に支持される車輪１２とを備える。
【００１５】
フォーク１３はその基端部が旋回アーム３０に対して支持ピン１８を介して回動可能に支持される。油圧ダンパ１４は旋回アーム３０とフォーク１３の間に介装され、フォーク１３の回動に伴って伸縮作動する。油圧ダンパ１４は例えばシリコンオイル等の作動油が充填され、車体３に加わる荷重を支持する懸架スプリングの機能と、フォーク１３の振動を減衰するダンパ機能を果たす。
【００１６】
旋回アーム３０はブラケット２０に旋回軸受１５を介して回動可能に支持される。旋回アーム３０は垂直軸まわりに回動して車輪１２が進行方向を向くようになっている。
【００１７】
図５に示すように、旋回軸受１５はブラケット２０に一体形成されるアッパレース２１と、旋回アーム３０に一体形成されるロアレース３１と、両者の間に介装される複数のボール１６とを備え、旋回アーム３０をブラケット２０に対して回動可能に支持する。
【００１８】
図３はブラケット２０を下方から見た平面図である。アッパレース２１がブラケット２０の下面に対して環状に延びている。ブラケット２０の中央部には中央穴２２が開口し、この中央穴２２に図示しない旋回軸が挿通される。ブラケット２０には４つのボルト穴２３が開口し、各ボルト穴２３に挿通する図示しないボルトを介してデシケータ１の車体３に締結される。
【００１９】
ブラケット２０はステンレス板をプレス成形して形成され、アッパレース２１、中央穴２２、各ボルト穴２３がそれぞれ一体形成される。
【００２０】
図４は旋回アーム３０を上方から見た平面図である。ロアレース３１が旋回アーム３０の下面に対して環状に延びている。旋回アーム３０の中央部には中央穴３２が開口し、この中央穴３２に図示しない旋回軸が挿通される。旋回アーム３０には左右のヨーク部３３が形成され、このヨーク部３３にフォーク１３の支持ピン１８と油圧ダンパ１４の支持ピン１１が貫通して取り付けられる。
【００２１】
旋回アーム３０はステンレス板をプレス成形して形成され、ロアレース３１、中央穴３２、ヨーク部３３が一体形成される。
【００２２】
そして本発明の要旨とするところであるが、少なくとも旋回軸受１５を構成するボール１６を挟むようして各ボール１６に接触するアッパレース２１とロアレース３１の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜２９，３９を形成する。なお、図５に示したＤＬＣコーティング膜２９，３９の厚さは、便宜上実際よりも誇張して大きくしてあるが、実際には例えば数μ程度以下の寸法である。
【００２３】
アッパレース２１はブラケット２０にプレス加工により一体形成されているが、ＤＬＣコーティング膜２９はアッパレース２１が形成されるブラケット２０の下面２４の全域に形成する。
【００２４】
ロアレース３１は旋回アーム３０にプレス加工により一体形成されているが、ＤＬＣコーティング膜３９はロアレース３１が形成される旋回アーム３０の上面３４の全域に形成する。
【００２５】
ＤＬＣコーティング膜２９，３９は、アンバランスマグネトロンスパッタ法（以下、「ＵＢＭスパッタ法」と称する）によって形成される。
【００２６】
スパッタの原理は、図７に示すように、アルゴン等の不活性ガスを導入した真空中でターゲット４１を陰極として陽極の間でグロー放電させてプラズマを形成し、このプラズマ中のイオンをターゲット４１に衝突させてターゲット４１の原子を弾き飛ばし、この原子をターゲット４１と対向して配置されたロアレース３１またはアッパレース２１上に堆積させて皮膜を形成するようになっている。
【００２７】
ＵＢＭスパッタ法は、スパッタ蒸発源１０にターゲット４１の中心部と周辺部で異なる磁気特性を有する磁石４２，４３が配置されて、プラズマを形成しつつ強力な磁石４２により発生する磁力線の一部がロアレース３１またはアッパレース２１の近傍に達し、ロアレース３１またはアッパレース２１にバイアス電圧を印加することによって、ターゲット材４１を構成する物質がロアレース３１またはアッパレース２１上に堆積される。
【００２８】
図９は、ＵＢＭスパッタ装置５０の基本構成を示す。真空チャンバ５１に４つのスパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄが設けられ、その中央に配置された自公転式ワークテーブル５６上にロアレース３１またはアッパレース２１が置かれ、ロアレース３１またはアッパレース２１にコーティングが行われる。スパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄには皮膜材料となる平板状ターゲットが取り付けられる。真空チャンバ５１にはアルゴン等の不活性ガスとメタンガス等の炭化水素ガスが所定量充填される。
【００２９】
スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃにはターゲットとしてグラファイトを使用し、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄにはターゲットとして金属を使用する。
【００３０】
ＤＬＣコーティング膜２９，３９は、図６に示すように、ワークとしてロアレース３１またはアッパレース２１の表面にニッケルメッキ層６１を形成し、このニッケルメッキ層６１の表面にボンド層６２、中間層６３、トップ層６４が順に積層して形成される。
【００３１】
図９は、上記ＤＬＣコーティング膜２９，３９を形成するのにあたって、ターゲット出力が変化する様子を示している。
【００３２】
ボンド層６２は、金属ターゲット４０ｂ，４０ｄのみをスパッタして、金属膜として形成される。このボンド層６２を形成するのにあたって、図９に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％と一定にして、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３３】
中間層６３は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を次第に変化させて金属と炭素の傾斜組成膜として形成される。この中間層６３を形成するのにあたって、図９に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％から一次的に減少させる一方、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％から一次的に増加させて、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３４】
トップ層６４は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を略一定にしてスパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットのスパッタ率を所定範囲に保って、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３５】
このトップ層６４を形成するのにあたって、図９に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１０％程度とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を９０％程度と一定にして、トップ層６４に含まれる金属の比率は３〜１８％の範囲に設定する。さらに望ましくは、トップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定する。
【００３６】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００３７】
ステンレス製のロアレース３１またはアッパレース２１の表面にニッケルメッキ層６１を形成した後、金属の比率を１００％にしたボンド層６２を設けることにより、母材に対するＤＬＣコーティング膜２９，３９の結合強度を高められる。
【００３８】
金属の比率を１００％にしたボンド層６２上に金属の比率を次第に減らす金属と炭素の傾斜組成膜からなる中間層６３を設け、中間層６３の上に炭素を主成分とするトップ層６４を設けることにより、ＤＬＣコーティング膜２９，３９におけるトップ層６４の結合強度を高められる。
【００３９】
トップ層６４の金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の密着性や靱性を高められ、高荷重によってロアレース３１またはアッパレース２１が変形するような場合、割れや、剥離が生じることを防止できる。そして、トップ層６４の硬度の低下を抑えられ、耐摩耗性を確保できる。
【００４０】
図１０にトップ層６４に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示すように、金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を高められる。さらにトップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を著しく高められる。
【００４１】
これに対して従来は、トップ層に含まれる金属の比率が０％になっていたため、密着性や靱性が不足し、トップ層に割れや剥離が生じやすいという問題点があった。
【００４２】
この結果、各ボール１６を介して高荷重を受けるロアレース３１またはアッパレース２１の表面ににＤＬＣコーティング膜２９，３９を形成しても、ＤＬＣコーティング膜２９，３９の割れや剥離が生じることが回避され、実用化が可能となる。
【００４３】
旋回軸受１５はボール１６を挟むようして各ボール１６に接触するロアレース３１とアッパレース２１の表面にＤＬＣコーティング膜２９，３９を形成する構造のため、摩擦係数が低い平滑なＤＬＣコーティング膜２９，３９によってボール１６に対する軌道面の形状が維持され、ボール１６に働く摩擦力を低減し、旋回アーム３０を旋回させるトルクを小さく抑えられ、円滑な作動性を保つことができる。
【００４４】
旋回軸受１５はボール１６に対するアッパレース２１とロアレース３１の軌道面に高硬度のＤＬＣコーティング膜２９，３９を形成する構造のため、アッパレース２１とロアレース３１の摩耗が抑えられ、摩耗粉の発生を抑制し、摩耗粉がデシケータ１内のシリコンウエハーに付着することを防止できる。
【００４５】
さらに、旋回軸受１５は潤滑油を供給しなくても円滑な作動性が確保されるため、無給油状態で作動させることが可能となる。この結果、旋回軸受１５には潤滑油から塵埃が発生することが回避され、塵埃がデシケータ１内のシリコンウエハーに付着することを防止できる。
【００４６】
また、デシケータ１がクリーンルームのグレーチング２上を走行してシリコンウエハー等の部品を運搬する場合、キャスタ１０は路面から受ける衝撃に対して油圧ダンパ１４が伸縮作動することによって、車体３に伝わる衝撃を吸収し、車体３の振動を減衰する。
【００４７】
これにより、デシケータ１内に収められた小函どうしが擦れ合うことが抑えられ、静電気の発生や摩耗粉の発生を抑制し、摩耗粉がシリコンウエハーに付着することを防止できる。
【００４８】
デシケータ１内に静電気が発生しても導電材からなるキャスタ１０を介してグレーチング２に放電される。キャスタ１０は旋回軸受１５は無給油状態で作動することにより、キャスタ１０の導電性が維持され、デシケータ１内が帯電することを抑えられる。
【００４９】
さらに、炭素と金属によって形成されるＤＬＣコーティング膜２９，３９は、高い導電性を有し、デシケータ１内に静電気がキャスタ１０を介してグレーチング２に放電されることが促される。
【００５０】
ＤＬＣコーティング膜２９をアッパレース２１が形成されるブラケット２０の下面２４の全域に形成することにより、アッパレース２１に均一なＤＬＣコーティング膜２９を形成することが容易に行える。
【００５１】
ＤＬＣコーティング膜３９をロアレース３１が形成される旋回アーム３０の上面３４の全域に形成することにより、ロアレース３１に均一なＤＬＣコーティング膜３９を形成することが容易に行える。
【００５２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、例えばクリーンルームで使用されるデシケータに取り付けられるキャスタの他、種々の台車や器具等に取り付けられるキャスタに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態を示すデシケータの正面図。
【図２】同じくキャスタの側面図。
【図３】同じくブラケットの平面図。
【図４】同じく旋回アームの平面図。
【図５】同じく旋回軸受の断面図。
【図６】同じくＤＬＣコーティング膜の断面図。
【図７】同じくスパッタ法の原理を示す説明図。
【図８】同じくＵＢＭスパッタ装置の構成図。
【図９】同じくターゲット出力が変化する様子を示す特性図。
【図１０】同じくトップ層に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示す特性図。
【符号の説明】
【００５５】
１  デシケータ
３  車体
１０  キャスタ
１２  車輪
１４  油圧ダンパ
１５  旋回軸受
１６  ボール
２０  ブラケット
２１  アッパレース
３０  旋回アーム
３１  ロアレース
３９  ＤＬＣコーティング膜
４０ａ〜４０ｄ  スパッタ蒸発源
５０  ＵＢＭスパッタ装置
６１  メッキ層
６２  ボンド層
６３  中間層
６４  トップ層
【図１】
2006027450.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006027450.tif 000010
【図９】
2006027450.tif 000011
【図１０】
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