(57)【要約】【課題】クリーンルーム等において使用できる球体支持ユニットを提供する。【解決手段】凹球面１９に多数の小球１３を介して主球１２を回転自在に支持し、凹球面と主球との間の小球収容間隙上側に蓋１４を設けてなる球体支持器２を複数設けてなる球体支持ユニット１において、球体支持器を隣接させて配置し、小球収容間隙の各々の上部を連通する吸引通路３７を設け、吸引通路に接続する吸引ポート３０を設けた。球体支持器が、凹球面部材の下部をピストン部２２に形成し、ピストン部をブロック状本体１０に形成したシリンダ穴１８に挿入してなり、ビストン部下側の圧力室２５に圧力流体を供給することによりピストン部が上昇して主球が物体支持位置となる。球体支持器が、主球が物体支持位置に上昇した状態で上部が突出する突出穴２０を備えた外蓋５を設け、その外蓋下側を各球体支持器の間で連通する吸引通路３７に形成した。【選択図】　　　　図１
2004044640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹球面に多数の小球を介して主球を回転自在に支持し、前記凹球面と主球との間の小球収容間隙上側に蓋を設けてなる球体支持器を複数設けてなる球体支持ユニットにおいて、前記球体支持器を隣接させて配置し、前記小球収容間隙の各々の上部を連通する吸引通路を設け、前記吸引通路に接続する吸引ポートを設けたことを特徴とする球体支持ユニット。
【請求項２】
前記球体支持器が、前記凹球面部材の下部をピストン部に形成し、前記ピストン部をブロック状本体に形成したシリンダ穴に挿入してなり、ビストン部下側に形成される圧力室に圧力流体を供給することによりピストン部が上昇して主球が物体支持位置となることを特徴とする請求項１に記載の球体支持ユニット。
【請求項３】
前記球体支持器が、前記主球が物体支持位置に上昇した状態で上部が突出する突出穴を備えた外蓋を設け、その外蓋下側を各球体支持器の間で連通する前記吸引通路に形成したことを特徴とする請求項２に記載の球体支持ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転自在に設けられた球体によって物体等を移動可能に支持するための球体支持ユニットに関し、より詳細には、クリーンルーム等において使用可能な構成のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、球体によって物体を支持して小さい力で移動させるための球体支持ユニットはよく使用されている。しかし、従来の球体支持ユニットは、内部で発生した塵埃を積極的に外部に排出しうる機能を持たない。粉塵対策を施したものとしては、例えば、特開２００１−１４０８７３号に開示されているものがある。これは、ケース内に粉塵などが入り込んでも、それを容易に排出できるようにした搬送用ボールユニットとして示されている。その概略の構成は、略球面状の凹部を形成する底部材と、側面部材と、上蓋部材とでケースを構成し、そのケースの底に受けボールを敷き詰め、受けボール上にメインボールを配置し、そのメインボールで物体を支持して搬送するようにしたものにおいて、底部材に溝や貫通孔を設けて底に溜まる粉塵を重力により自然に落下することを利用して排出するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の球体支持ユニットは、外部から侵入する粉塵に対して対策を講じたものは存在するが、侵入した粉塵の排出は自重による自然落下に依存しており、積極的に排出する機能は持たないものである。このため球体同士の摩擦により発生する塵埃のような、浮遊するほどの微細な粉塵に対しては殆ど機能しない。また、メインボールに付着した粉塵はそのまま回転することにより移送物に付着する。このような球体支持ユニットは、清浄な環境であることを厳しく要求される半導体工場などのクリーンルーム、バイオ関連施設、食品関連施設等においては使用できない。
本発明は、クリーンルーム等において使用できる球体支持ユニットを提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の手段は、凹球面に多数の小球を介して主球を回転自在に支持し、前記凹球面と主球との間の小球収容間隙上側に蓋を設けてなる球体支持器を複数設けてなる球体支持ユニットにおいて、前記球体支持器を隣接させて配置し、前記小球収容間隙の各々の上部を連通する吸引通路を設け、前記吸引通路に接続する吸引ポートを設けたことを特徴とする。
【０００５】
この手段では、吸引ポートに吸引手段を接続して適宜排気することにより、小球収容間隙内の気体が排気され、この排出気体に伴って内部で発生する塵埃やガス等が排出される。また、排気により内部が負圧になるから、主球の露出している外部の空気が内部を通って排出されることはあっても、塵埃等を含む内部気体が外部に漏れ出すことはない。これによって塵埃等の異物の発生が許されないクリーンルーム等で球体支持ユニットの使用が可能となる。また、球体支持ユニットが複数の球体支持器で構成されているが、吸引ポートは一箇所に設けるだけでよい。
【０００６】
前記球体支持器が、前記凹球面部材の下部をピストン部に形成し、前記ピストン部をブロック状本体に形成したシリンダ穴に挿入してなり、ビストン部下側に形成される圧力室に圧力流体を供給することによりピストン部が上昇して主球が物体支持位置となる構成とするのが良い。この構成では、圧力室に圧力流体を給排することによって、主球が物体支持位置に上昇している状態と、物体を支持しない下降している状態とに変更できるから、主球上昇状態で物体を位置決め移動して主球を下降状態とすることにより、物体を位置決めした位置に置くことが出来る。
【０００７】
前記球体支持器に前記主球が物体支持位置に上昇した状態で上部が突出する突出穴を備えた外蓋を設け、その外蓋下側を各球体支持器の間で連通する前記吸引通路に形成した構成とするのが良い。この構成では、塵埃排出機能がない昇降型の球体支持器を用いて、あるいは塵埃排出機能がない昇降型の球体支持ユニットを、外蓋を設けるという比較的簡単な変更により、塵埃排出機能を備えた昇降型の球体支持ユニットとすることが出来る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図１〜図２を用いて説明する。第１の実施形態の球体支持ユニット１は、図１に示すように、昇降型の球体支持器２を複数個、例えば、３個用いて構成したもので、球体支持器２の他に、ポート部材３、基盤４、外蓋５等からなる。
【０００９】
球体支持器２は、その一つを説明すると、本体１０、凹球面部材１１、主球１２、小球１３、蓋部材１４、底部材１５等で形成されている、本体１０は、直方体状のブロックに上下に貫通した円孔１６を穿設し、円孔１６の途中に段差部１７を設けて下方がやや大径のシリンダ穴１８に形成されている。凹球面部材１１は、略短円柱状の部材の上面に凹球面１９を形成し、凹球面１９に多数の小球１３を介して主球１２を回転自在に支持している。その主球１２が凹球面支持位置から脱出しないように、主球１２の上部が突出する穴２０を有する蓋部材１４を凹球面部材１１の上部に螺合させて装着してある。図中２１がねじ部である。凹球面部材１１の下部は段をなして拡大したピストン部２２に形成されている。ピストン部２２が前記本体１０のシリンダ穴１８に挿入され、その下側にシリンダ穴１８の下端を閉じる円板状の底部材１５が装着されている。図中、２３はピストンのＯリング、２４底部材のＯリングである。
【００１０】
このピストン部２２と底部材１５との間は圧力室２５であり、圧縮空気、又は圧油等の加圧流体が供給されるように本体１０外面からシリンダ穴１８に達し、さらに反対側の外面に達するように同一軸線上に２個の流体給排口２６、２７が設けられている。本体１０の上端は、図示のように、凹球面部材１１が下降している状態で主球１２の上端とほぼ同じ高さになるように形成されており、前記流体給排口２６、２７の上方の位置に上端面を切り欠いて溝を形成し連通路２８、２９となるようにしてある。
【００１１】
基盤４は、前記球体支持器２を３個と、ポート部材３を１個とを、図示のように直線状に並べて配置し、一体に固定するもので、長方形の板状体である。３個の球体支持器２を所定の向きで基盤４上に配列固定した状体は、図１（ｂ）に示すように、隣合うものと連通路２８、２９が一致して夫々が連通している。
【００１２】
ポート部材３は、前記球体支持器２の本体１０の側面形状に一致する側面形状の直方体のブロックに、吸引ポート３０と、流体の給排ポート３１とを上下に設けたものである。吸引ポート３０は、これに続く通路が上方に屈曲して上部に設けた切欠溝３２に達しており、給排ポート３１は、これに続いてブロックを貫通する通路３３を形成されている。このポート部材３は図示のように基盤４に取付けた状態で、切欠溝３２が隣接する球体支持器２の連通路２８に一致し、通路３３が流体給排口２６に一致して夫々連通している。なお、球体支持器の本体１０、及びポート部材３は、基盤４の下面から夫々に達して螺合した取付ねじで取付け固定されており、取付ねじの図示は省略してある。また、ポート部材３とは反対側端の球体支持器２の外部に面した連通路と給排口とは適宜封鎖するか、元々ないものを使用する。
【００１３】
外蓋５は、基盤４に取付けられた３個の球体支持器２、および１個のポート部材３の上部を覆う板状体であり、上昇した主球１２の上部が突出する大きさの円孔３４を穿設してあり、ねじ３５によりポート部材３、球体支持器の本体１０に、取付けられている。
【００１４】
この球体支持ユニット１は、主球が上昇して物体３６を支持するような所望位置に基盤４を固定し、ポート３０、３１に、吸引手段、加圧流体給排手段を接続する配管を行なって使用する。流体給排ポート３１から加圧流体を供給すると通路３３から、流体給排口２６、２７を介して順次各圧力室２５内に送られ、凹球面部材１１が主球１２と共に、図１（ｂ）に仮想線で示すように、所定位置まで上昇する。主球１２は上昇した位置で外蓋５の円孔３４の内縁に微小間隙が残るように接近している。この状態で主球１２は転動自在であり、また、外蓋５の下側に一連の吸引通路３７が形成される。この吸引通路３７は、主球１２と凹球面１９との間の小球収容間隙に、主球１２と蓋部材１４の穴２０との間隙を介して連通し、また、主球１２と外蓋５の円孔３４内縁との間の微小間隙を介して外部と連通している。この状態で吸引ポート３０から気体を吸引すると小球収容間隙内から気体が吸引されるから、これに伴って内部で発生する粉塵やガス等が吸引されて排出される。また、主球１２と外蓋５の円孔３４内縁との間の微小間隙を通って外部の気体も吸引されるが、内部の粉塵やガスが漏れ出すことはない。また、連通路２８、２９の断面積を適宜調整しオリフィス状とすることにより、主球１２が上昇していない状態でも、主球１２と外蓋５の円孔３４との隙間からいたずらに外側の空気を吸い込むことがなく、いつでも吸引によって内部の塵埃や発生ガスの吸引が可能である。従って、外蓋５の外側が清浄な空間であるとき、その空間は内側で発生する塵埃やガスで汚染されることはない。従って、この球体支持ユニット１は、清浄な環境であることを厳しく要求される半導体工場などのクリーンルーム、バイオ関連施設、食品関連施設等において使用可能である。
【００１５】
第２の実施形態を図２に示す。この球体支持ユニット１ａは、３個の球体支持器２を連設した構成であるが、第１の実施形態とは、吸引通路の構成が異なるのみであるから、吸引通路３７ａについて説明し、同と部分を同一符号で示して説明を省略する。なお、この実施形態のものには外蓋はない。吸引通路３７ａは、球体支持器２の本体１０側面両側に開口する連通路２８ａ、２９ａを穿設し、この連通路２８ａ、２９ａを、蓋部１４と本体１０の円孔１６との間に形成した環状の隙間４１に連通させ、そしてこの隙間４１が、主球１２と凹球面１９との間の小球収容間隙上部に接続するように複数個の、例えば６個の接続孔４０を凹球面部材１１に装着された蓋部材１４に周方向に等間隔で穿設（図２（ｃ）参照）することにより、構成してある。そしてポート部材３ａにおいては吸引ポート３０に続く通路３０ａが、前記連通路２８ａに接続するように穿設されている。これにより、通路３０ａに一端の球体支持器２の連通路２８ａが接続し、３個配列された球体支持器２の一端のものから他端のものまで、順次連通路２８ａ、隙間４１、接続孔４０、小球収容間隙、接続孔４０、隙間４１、連通路２９ａが繰り返し接続した状態となって吸引通路３７ａを構成している。なお、端部の連通口は適当に封鎖されている。
【００１６】
この球体支持ユニット１ａは、第１の実施形態のものと同様に使用され、同様な効果を奏する。
【００１７】
前記実施形態では球体支持器２を３個用いる構成を示したが、２個以上特に制限はなく、吸引作用が十分に及ぶ範囲で個数を増加しても差支えない。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、複数の球体支持器を一箇所からの排気により複数の球体支持器内部の汚染を防止でき、塵埃やガス等の異物が漏れ出さないから、異物の進入が許されないクリーンルーム等の環境で使用できる球体支持ユニットを提供できる効果を奏する。
請求項２に記載の発明は、クリーンルーム等の環境で使用できる位置決め装置に使用できる効果を奏する。
請求項３に記載の発明は、外蓋を設けるという比較的簡単な変更により、塵埃排出機能を備えた昇降型の球体支持ユニットとすることが出来る効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１、１ａ　　球体支持ユニット
２　　　球体支持器
３、３ａ　　ポート部材
４　　　基盤
５　　　外蓋
１０　　本体
１１　　凹球面部材
１２　　主球
１３　　小球
１４　　蓋部材
１５　　底部材
１６　　円孔
１７　　段差部
１８　　シリンダ穴
１９　　凹球面
２０　　穴
２１　　ねじ部
２２　　ピストン部
２３、２４　　Ｏリング
２５　　圧力室
２６、２７　　流体給排口
２８、２８ａ、２９、２９ａ　　連通路
３０　　吸引ポート
３１　　給排ポート
３２　　切欠溝
３３　　通路
３４　　円孔
３５　　ねじ部
３６　　物体
３７　　吸引通路
４０　　接続孔
４１　　隙間
【図１】
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【図２】
2004044640.tif 000004