(57)【要約】【課題】  静電気障害を生じさせないフリーボールベアリングを得る。【解決手段】  フリーボールベアリング１は、本体２に形成した半球状凹面２ａに多数の小ボール３を配し、その上に１つの大ボール４を乗せてこの大ボール４を全方向に回転可能に保持し、大ボール及び小ボールの飛び出しを防ぐキャップ５を設けた構造である。これを基台に多数個配置して搬送テーブル等を構成する。少なくとも大ボール４を１０３〜１０１０Ω／□の表面抵抗率を持つ導電性ないし半導電性樹脂で構成する。他の部分は金属でもよい。帯電した搬送物を乗せた時、搬送物の電荷が瞬時に移動せず、緩やかな除電が行なわれるので、積載物の静電気障害を防止できる。【選択図】  図１
2005119838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半球状凹面を持つ本体と、この本体の前記半球状凹面に配された多数の小ボールと、前記多数の小ボールの上に乗せた１つの大ボールと、前記大ボール及び小ボールの飛び出しを防ぐキャップとを備えたフリーボールベアリングにおいて、
少なくとも前記大ボールを導電性樹脂で構成し、小ボール、本体及びキャップを導電性樹脂又は金属で構成したことを特徴とするフリーボールベアリング。
【請求項２】
前記本体の下面に取り付け用のねじ軸を一体に設け、このねじ軸を導電性樹脂又は金属で構成した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。
【請求項３】
前記導電性樹脂で構成した各部品が１０３〜１０１０Ω／□の表面抵抗率を持つ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。
【請求項４】
請求項１〜３のフリーボールベアリングの複数個を水平な基台に分布させて取り付けて、積載物を水平面内の任意の方向に移動可能に受ける支持テーブルであって、前記基台の少なくとも当該フリーボールベアリングに接触する部分が、接地された良導体であることを特徴とする支持テーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、全方向に回転自在な1個のボールで荷重を受ける構造で、積載物の搬送・位置決めテーブル等の支持テーブルに用いて好適なフリーボールベアリングに関し、特に、積載物に静電気障害を生じさせないフリーボールベアリング及びこれを用いた支持テーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
生産工場等において被加工物の搬送・位置決め等のための装置として、全方向に回転自在で積載物に直接接触する1個のボールを備えた構造のフリーボールベアリングを基台上に多数配置して、積載物の円滑な移動を可能にする搬送・位置決めテーブル等の支持テーブルを構成する場合がある。
前記フリーボールベアリングの構造は、外観としては図１に示した本発明の一実施例のものと基本的には同様であるが、本体に形成した半球状凹面に多数の小ボールを配し、その上に１つの大ボールを乗せてこの大ボールを全方向に回転可能に保持し、前記大ボール及び小ボールの飛び出しを防ぐキャップを設けた構造である。
このフリーボールベアリングを用いた搬送テーブルは、任意の方向への移動ないし姿勢転換が可能であるとともに、積載物に対する摩擦抵抗が極めて小さいことから、厳格な傷付き防止あるいは高い位置決め精度の確保を必要とする製造ライン等に採用されており、例えば、ガラス板加工ラインにおけるガラス板の搬送テーブルや、液晶パネル等のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）製造ラインにおけるガラス基板の搬送・位置決めテーブル等にも用いられている。
【０００３】
この種の従来のフリーボールベアリングは一般的には、大ボール、小ボール、本体、キャップがいずれも金属製である。しかし、積載物によっては金属との接触で傷付き易いものもあることから、傷付き防止の目的で、主として大ボールを合成樹脂で構成したものもある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第２６４１１８７号公報
【特許文献２】特開平７−１６４０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えばＦＰＤ製造ラインにおいて、液晶用ガラス板等のガラス基板が静電気を帯びると、搭載したデバイスにいわゆる静電破壊が生じる恐れがあり、歩留まり低下を招く。このため、ガラス基板の帯電を避けることが求められ、製造ラインの各工程において、種々の静電気障害対策が採られているが、従来は、ＦＰＤ製造ラインの各工程において静電気障害対策を施すことが主であり、各工程間の搬送途中における静電気障害対策については、例えばガラス基板を収容して搬送される格納棚に対して対策を施す等であり、搬送装置自体の静電気障害対策はあまり考慮されていなかった。
【０００５】
合成樹脂で構成した従来のフリーボールベアリングの場合、傷付き防止の点では有効であるが、一般に絶縁体である合成樹脂は静電気を帯び易いことから、フリーボールベアリング及びこれに接触するガラス基板が帯電し、ガラス基板上のデバイスに静電気障害が生じる恐れがある。
また、一般的な金属製のフリーボールベアリングの場合、フリーボールベアリング自体が帯電するという問題はないが、既に帯電しているガラス基板に接触した時に、ガラス基板の電荷を瞬時に移動させて、デバイスの静電破壊が生じる恐れがある。
【０００６】
上記のように、従来のＦＰＤ製造ライン等では、搬送装置自体の静電気障害対策はあまり考慮されていないが、近年、さらに厳格な静電気障害対策が求められるようになってきており、一層の静電気障害対策が望まれている。
【０００７】
本発明は上記背景のもとになされたもので、積載物に静電気障害を生じさせない支持テーブルを構成できるフリーボールベアリング、及びこれを用いた支持テーブル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】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、半球状凹面を持つ本体と、この本体の前記半球状凹面に配された多数の小ボールと、前記多数の小ボールの上に乗せた１つの大ボールと、前記大ボール及び小ボールの飛び出しを防ぐキャップとを備えたフリーボールベアリングにおいて、少なくとも前記大ボールを導電性樹脂で構成し、小ボール、本体及びキャップを導電性樹脂又は金属で構成したことを特徴とする。
この場合、大ボールのみを導電性樹脂で構成し、小ボール、本体及びキャップを金属とすることができる。また、大ボール、本体及びキャップを導電性樹脂で構成し、小ボールを金属とすることができる。また、大ボール、小ボール、本体及びキャップのすべてを導電性樹脂で構成することができる。
また、本体の下面に取り付け用のねじ軸を一体に設け、このねじ軸を導電性樹脂又は金属で構成することもできる。
前記大ボール等を構成する導電性樹脂としては、１０３〜１０１０Ω／□の表面抵抗率を持つ導電性樹脂（導電性樹脂成形品）が好適である。
【０００９】
ここで、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大ボール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。
【００１０】
請求項４は、請求項１〜３のフリーボールベアリングの複数個を水平な基台に分布させて取り付けて、積載物を水平面内の任意の方向に移動可能に受ける支持テーブルであって、前記基台の少なくとも当該フリーボールベアリングに接触する部分が、接地された良導体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のフリーボールベアリングあるいは支持テーブルによれば、積載物に直接接触する大ボールが樹脂からなるので、積載物が傷付くことをを防止できる。また、その樹脂は絶縁性樹脂ではなく、導電性樹脂（狭義の導電性樹脂）ないし半導電性樹脂なので、積載物に接触することで積載物を帯電させることはない。また、積載物が既に帯電している場合には、高導電性の金属で構成されている場合と異なり、積載物の電荷が比較的遅い電荷移動速度で除電される。このように、帯電防止が図られ、帯電自体に伴う障害あるいは急激な除電に伴う静電破壊等の静電気障害を防止できる。
この場合、用途ないし積載物の性質に応じて、表面抵抗率の値を適切に選択するとよい。半導体デバイスに接触する場合には、例えば１０６〜１０１０Ω／□の表面抵抗率がよいとされる。ＦＰＤのガラス基板に接触する場合であれば、その範囲を広げることができる。
この場合、除電性能は、主として導電性ないし半導電性樹脂の特性（表面抵抗率）で大きく左右されるが、さらに、大ボールのみを導電性ないし半導電性樹脂とする場合、大ボール、本体部及びキャップのみを導電性ないし半導電性樹脂とする場合、大ボール、小ボール、本体部及びキャップのすべてを導電性ないし半導電性樹脂とする場合（いずれも残りの部品は金属）を適宜選択することで、除電性能を適切に設定することができる。
また、本体の下面に取り付け用のねじ軸を一体に設けた場合、本体の下面自体とねじ軸との両方が電荷移動経路となり、除電性能に有効である。
また、大ボールだけでなく小ボール、本体及びキャップも含めて全ての部品を同一材料で構成した場合には、厳格なクリーンルームで使用する場合に利点がある。すなわち、搬送・位置決めテーブルを構成するこのフリーボールベアリングから摩耗等によりゴミが発生しても、同一材料であれば一種類のゴミが発生することになるので、そのゴミの特定（それがどんな材料かの特定）が容易であり、したがって、クリーンルームからゴミを排出する処理も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施したフリーボールベアリング及び支持テーブルについて、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の一実施例のフリーボールベアリング１を正面図と断面図とに２分して示した図である。このフリーボールベアリング１の本体２は、上面側に半球状凹面２ａを持つ円筒状をなし、下面側に後述の搬送・位置決めテーブルに取り付けるためのねじ軸２ｂを一体に備えている。そして、前記本体２の半球状凹面２ａに多数の小ボール３を配し、その上に１つの大ボール４を乗せて、この大ボール４を全方向に回転可能に保持している。また、前記大ボール４の頂部を突出させる開口５ａを有するキャップ５を、前記本体２に上から被せるように取り付けて、大ボール４及び小ボール３の飛び出しを防いでいる。キャップ５は本体２の外周に形成した周溝２ｃに係合する係止突起５ｂを下端縁に有し、外れ防止が図られている。
【００１４】
このフリーボールベアリング１は、外観としては従来のものと同じであるが、本発明では、少なくとも前記大ボールを１０３〜１０１０Ω／□の表面抵抗率を持つ導電性（狭義の導電性）ないし半導電性樹脂で構成する。
具体的には例えば、大ボール４のみを導電性ないし半導電性樹脂で構成し、小ボール３、本体２及びキャップ５を金属で構成することができる。また、大ボール４、本体２及びキャップ５を導電性ないし半導電性樹脂で構成し、小ボール３を金属で構成することもできる。また、大ボール４、小ボール３、本体２及びキャップ５のすべてを導電性ないし半導電性樹脂で構成することもできる。
【００１５】
実施例のフリーボールベアリング１は、本体２の下面に取付部としてのねじ軸２ｂを一体成形している。したがって、ねじ軸２ｂは本体２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、金属で構成することも可能である。
【００１６】
本発明において、導電性ないし半導電性樹脂を得る手段、すなわち絶縁材料であるベース樹脂に導電性を付与する手段としては、ベース樹脂に金属や炭素材料等の導電性のフィラーを分散させる方法、あるいは、ベース樹脂に帯電防止ポリマーを添加する方法等があるが、その導電性付与手段は任意である。但し、表面に帯電防止剤をコーティングする方法は適切でない。また、導電性を付与するための前記導電性フィラーや帯電防止ポリマーの種類も特に限定されない。得ようとする表面抵抗率の値や使用するベース樹脂その他種々の条件に応じて、適切なものを選定するとよい。
【００１７】
導電性ないし半導電性樹脂のベース樹脂としては、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）等を用いることができる。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）、その他の樹脂を用いることもできる。なお、フリーボールベアリングに用いる樹脂としては、ベスペル（芳香族ポリイミド樹脂であるデュポン社の登録商標）やＰＥＥＫは好適である。
【００１８】
また、小ボール３、本体２、キャップ５等は、場合により金属で構成することができるが、金属とする場合は、ステンレス鋼あるいはスチール等を用いることができる。
【００１９】
上記のフリーボールベアリング１を、例えば図２のように、その多数個を水平な基台７に分布させて取り付けて、例えば搬送・位置決めテーブル８を構成する。この搬送・位置決めテーブル８は、ＦＰＤ製造ラインにおいて、ガラス基板の工程間の搬送テーブルとして機能するとともに、個々の工程に達した後は微小な移動を許容する位置決めテーブルとして機能する。フリーボールベアリング１は、基台７に形成したねじ穴にねじ軸２ｂをねじ込んで基台７に取り付けるが、この基台７の少なくとも当該フリーボールベアリング１に接触する部分（すなわち、ねじ軸２ｂがねじ込まれるねじ穴部分、又は、本体２の下面部分、又はその両方）は、金属の良導体であり、接地されている。
【００２０】
上記のように構成した搬送・位置決めテーブル８において、フリーボールベアリング１の大ボール４は、多数の小ボール３上で任意の方向にかつ極めて小さな摩擦抵抗で転動自在であり、その上に点接触で乗せたガラス基板（図１に符号９で示す）等を積載物を、水平面内の任意の方向にかつ極めて小さな摩擦抵抗で移動させることができる。そして、積載物に接触する大ボール４が樹脂からなるので、積載物が傷付くことを防止できる。そして、少なくとも大ボール４を導電性ないし半導電性樹脂で構成していることで、次に述べる除電特性の測定結果から分かるように、積載物の静電気障害の発生を効果的に防止できる。
【００２１】
図１に示した構造で、大ボール４を１０４〜１０５Ω／□の表面抵抗率の樹脂成形品（前述のベスペルを使用）で構成し、小ボール３、本体２及びキャップ５をステンレス鋼で構成した本発明の一実施例のフリーボールベアリングと、比較のために全てを通常の絶縁性樹脂で構成したフリーボールベアリングとについて、次のような測定を行なった。絶縁体の基台に３つのフリーボールベアリングを取り付け、フリーボールベアリングの本体を接地した。これらのフリーボールベアリングの大ボール４上に、静電気発生装置により測定直前に１２００Ｖ程度に帯電させた５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板を乗せ、静電気測定器をガラス板に近接させて、ガラス板の静電気電圧の推移を測定した。
その測定結果は、図３の除電特性図に示した通りであり、横軸が時間（秒）、縦軸が電圧（Ｖ）である。同図において、▲印は絶縁性樹脂によるフリーボールベアリングの場合、記号◆印は本発明のフリーボールベアリングの場合である。図から明らかな通り、絶縁性樹脂からなるフリーボールベアリングでは、６０秒経過後も静電気電圧が初期電圧の９０％程度もあり殆ど除電されていないが、本発明の導電性ないし半導電性樹脂からなるフリーボールベアリングでは、静電気電圧が約３０秒間かけて緩やかに低下し約１０％程度になっている。なお、小ボール３、本体２及びキャップ５も導電性ないし半導電性樹脂で構成した場合には、さらに緩やかに除電されることが推定される。したがって、このフリーボールベアリングによれば、例えばＦＰＤ製造ラインにおいて、ガラス基板の搬送及び位置決めを行なう際に、静電気障害が発生することを防止できる。
【実施例２】
【００２２】
本発明において、フリーボールベアリングの構造は上記実施例のものに限らず、例えば図４のような構造でもよい。図示のフリーボールベアリング１１は、基本的な構造としては図１のものと概ね同様であり、半球状凹面１２ａを持つ本体１２の前記半球状凹面１２ａに多数の小ボール１３を配し、その上に１つの大ボール１４を乗せてこの大ボール１４を全方向に回転可能に保持し、大ボール４の頂部を突出させる開口１５ａ及び取付用のフランジ部１５ｂを有するキャップ１５を、座金１６を介在させて本体１２に上から被せ、フランジ部１５ｂにあけた取付穴１５ｃに通したボルトを基台側のねじ穴に締結して、このフリーボールベアリング１１を固定する構造である。座金１６は小ボール１３の飛び出しを防ぎ、キャップ１５は大ボール１４の飛び出しを防ぐ。
このフリーボールベアリング１１においても、前述と同様に、少なくとも大ボール１４は導電性ないし半導電性樹脂で構成し、他の部分は導電性ないし半導電性樹脂又は金属で構成する。
フリーボールベアリングの構造自体はその他種々の態様が考えられ、要するに、半球状凹面を持つ本体と、この本体の前記半球状凹面に配された多数の小ボールと、前記多数の小ボールの上に乗せた１つの大ボールと、前記大ボール及び小ボールの飛び出しを防ぐキャップとを備えた構造であればよい。なお、キャップの形状は種々考えられるが、要するに大ボール及び小ボールの飛び出しを防ぐことができるものであればよい。また、基台への取付手段は種々考えられる。さらに、複数個のフリーボールベアリングを一体化した構造、例えば、共通する１つの本体に複数の半球状凹面を形成して、本体を共通にする複数のフリーボールベアリングを構成したものでもよい。
【００２３】
本発明のフリーボールベアリングは、ＦＰＤ製造ラインにおけるガラス基板の搬送・位置決めテーブルに用いて好適であるが、単なる搬送テーブルとしてもあるいは単なる位置決めテーブルとしても適用することができ、その他、積載物の水平面での円滑な移動を必要とする場合の種々の支持テーブルに適用することができる。
また、積載物はガラス基板に限るものではなく、静電気を嫌うと同時に瞬時の除電では不都合な種々の物品に適用することができ、例えば半導体ウエハの搬送テーブルや、その他、電子機器製造設備における種々の支持テーブルに適用することができる。
【００２４】
また、積載物が単に静電気を嫌うものに過ぎず、瞬時の除電を問題としないものである場合には、少なくとも大ボールを１０３Ω／□以下の低い表面抵抗率を持つ導電性樹脂で構成し、小ボール、本体及びキャップ等の他の部品は、金属又は１０３Ω／□以下の低い表面抵抗率を持つ導電性樹脂で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施例のフリーボールベアリングを正面図と断面図とに２分して示した図である。
【図２】図１のフリーボールベアリングを用いた搬送・位置決めテーブル（支持テーブル）の一部分を示した斜視図である。
【図３】第１実施例のフリーボールベアリングについて測定した除電特性図である。
【図４】第２実施例のフリーボールベアリングを正面図と断面図とに２分して示した図である。
【符号の説明】
【００２６】
１、１１  フリーボールベアリング
２、１２  本体
２ａ、１２ａ  半球状凹面
３、１３  小ボール
４、１４  大ボール
５、１５  キャップ
５ａ、１５ａ  開口
５ｂ  周溝
１５ｂ  フランジ部
１５ｃ  取付穴
７  基台
８  搬送・位置決めテーブル（支持テーブル）
１６  座金
【図１】
2005119838.tif 000003
【図２】
2005119838.tif 000004
【図３】
2005119838.tif 000005
【図４】
2005119838.tif 000006