(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバーの中に設けた回転もしくは直動する移動テーブルと、
この移動テーブルに収納されると共に前記真空チャンバーの一部に載置された複数のローラと、
前記移動テーブルと対峙した位置に当該移動テーブルと結合されると共に、前記ローラを収納するための貫通したローラ収納孔を設けた第１プレートと、
前記真空チャンバーと別体に設けられ、かつ、前記移動テーブルと前記第１プレートの間に独立して設けられると共に、前記ローラを載置するための第２プレートと、
を備えた転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置において、
前記第２プレートの第１プレートと対向する面には、前記第１プレートの移動方向に沿うように台形状の断面を有する溝部を設けてあり、
前記移動テーブルを移動しながら前記ローラの円筒面以外の部分を押すことでローラに水平方向の力を作用させ、ローラを転がしながら固体潤滑剤により成膜するようにしたものであることを特徴とする転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置。
【請求項２】
前記第１プレートと前記第２プレートの何れか一方の向かい合う表面には、前記ローラが前記第１プレートの移動方向と同じ方向に移動できるように、前記ローラの両側面に空隙を介してローラの水平方向の動きを規制するガイド部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置。
【請求項３】
真空チャンバーの中に設けた回転もしくは直動する移動テーブルと、
この移動テーブルに収納されると共に前記真空チャンバーの一部に載置された複数のローラと、
前記移動テーブルと対峙した位置に当該移動テーブルと結合されると共に、前記ローラを収納するための貫通したローラ収納孔を設けた第１プレートと、
前記真空チャンバーと別体に設けられ、かつ、前記移動テーブルと前記第１プレートの間に独立して設けられると共に、前記ローラを載置するための第２プレートと、
を備えた転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置において、
前記第２プレートの第１プレートと対向する面に、前記第１プレートの移動方向に沿うように略コ字状の断面を有する溝部を設けてあり、
当該溝部に溝幅より直径が大きなボールを複数載置すると共に、隣り合う前記ボール間に前記ローラを載置してあり、
前記移動テーブルを移動しながら前記ローラの円筒面以外の部分を押すことでローラに水平方向の力を作用させ、ローラを転がしながら固体潤滑剤により成膜するようにしたものであることを特徴とする転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置。
【請求項４】
前記ローラ収納孔は、円形もしくは多角形状の孔であることを特徴とする請求項１または３に記載の転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置。
【請求項５】
前記ローラ収納孔の直径を、前記ローラの軸方向における対角線の長さより僅かに大きくしたものであることを特徴とする請求項１または３に記載の転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリ−ン、真空といった特殊環境下で使用される半導体製造装置や宇宙機器などに適用する転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クリ−ン、真空といった特殊環境下で使用される半導体製造装置や宇宙機器などに適用する転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置は、図９のようになっている。図９は従来技術を示すスパッタ装置であって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う治具の平面図である。図９において、１は真空チャンバー、２はターゲット、３は回転テーブル、３１は軸、４は治具、４ａは穴、５はシャッタ、６はローラ、７はベース、８はカバーである。真空チャンバー１の中の上部に二硫化モリブデンからなるターゲット２を設け、真空チャンバー１下方のベース７には回転移動する回転テーブル３を設けており、回転テーブル３は図示しない駆動装置により回転軸３１を介して回転させるものである。この回転テーブル３上に治具４を固定し、治具４上のターゲット２に対向する位置に設けた穴４ａにローラ６を載置する。ターゲット２とローラ６との間にはシャッタ５を設け、成膜時間を調節している。詳細には、治具４にはローラ６の直径よりもわずかに大きい直径の穴４ａを複数個設けて、その穴４ａにローラ６を入れ、ローラ６の高さの半分以上が治具４から露出した状態で、真空チャンバー１内を真空に引いてスパッタを行う。その後、真空チャンバー１を大気に開放して、治具４で隠れているため固体潤滑膜が形成されなかった部分を、治具４の外側に露出するように反転させ、再びスパッタを行う（例えば、特開平５−９７０７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記構成の方法ではローラ６の半面をタ−ゲット２に対向させて成膜した後、一度大気に開放して、ローラ６を反転した後にローラ６の残りの半面を成膜するため、次のような課題があった。
（１）２回の成膜によってローラの一部に膜が二重となる合わせ面ができ、高品質の固体潤滑膜が得られない。（２）ローラの反転時の取り扱いや大気との接触によって、ごみ、酸化、吸湿などで汚染されるため、清浄な固体潤滑膜が得られない。
（３）２回の成膜処理が必要であるため、ローラの反転や真空引きに手数と時間がかかり、生産性が悪い。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、浄で均一な潤滑膜が得られ、かつ、成膜に手数や時間のかからない、生産性の良い転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、真空チャンバーの中に設けた回転もしくは直動する移動テーブルと、この移動テーブルに収納されると共に前記真空チャンバーの一部に載置された複数のローラと、前記移動テーブルと対峙した位置に当該移動テーブルと結合されると共に、前記ローラを収納するための貫通したローラ収納孔を設けた第１プレートと、前記真空チャンバーと別体に設けられ、かつ、前記移動テーブルと前記第１プレートの間に独立して設けられると共に、前記ローラを載置するための第２プレートと、を備えた転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置において、前記第２プレートの第１プレートと対向する面には、前記第１プレートの移動方向に沿うように台形状の断面を有する溝部を設けてあり、前記移動テーブルを移動しながら前記ローラの円筒面以外の部分を押すことでローラに水平方向の力を作用させ、ローラを転がしながら固体潤滑剤により成膜するようにしたものであることを特徴としている。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置において、前記第１プレートと前記第２プレートの何れか一方の向かい合う表面には、前記ローラが前記第１プレートの移動方向と同じ方向に移動できるように、前記ローラの両側面に空隙を介してローラの水平方向の動きを規制するガイド部材を設けたことを特徴としている。
また、請求項３の発明は、真空チャンバーの中に設けた回転もしくは直動する移動テーブルと、この移動テーブルに収納されると共に前記真空チャンバーの一部に載置された複数のローラと、前記移動テーブルと対峙した位置に当該移動テーブルと結合されると共に、前記ローラを収納するための貫通したローラ収納孔を設けた第１プレートと、前記真空チャンバーと別体に設けられ、かつ、前記移動テーブルと前記第１プレートの間に独立して設けられると共に、前記ローラを載置するための第２プレートと、を備えた転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置において、前記第２プレートの第１プレートと対向する面に、前記第１プレートの移動方向に沿うように略コ字状の断面を有する溝部を設けてあり、当該溝部に溝幅より直径が大きなボールを複数載置すると共に、隣り合う前記ボール間に前記ローラを載置してあり、前記移動テーブルを移動しながら前記ローラの円筒面以外の部分を押すことでローラに水平方向の力を作用させ、ローラを転がしながら固体潤滑剤により成膜するようにしたものであることを特徴としている。
また、請求項４の発明は、請求項１または３に記載の転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置において、前記ローラ収納孔は、円形もしくは多角形状の孔であることを特徴としている。
また、請求項５の発明は、請求項１または３に記載の転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置において、前記ローラ収納孔の直径を、前記ローラの軸方向における対角線の長さより僅かに大きくしたものであることを特徴としている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例を示すものであって、（ａ）はスパッタ装置の側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う具４の平面図である。図２は図１のローラ６とローラ収納孔４３の位置関係を示した拡大図である。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについては説明を省略し、異なる点について説明する。また、本実施例に係る移動テーブルについては、従来技術と同様に回転テーブルの例を用いて述べる。
【０００６】
図１において、４は治具、４１は第１プレート、４２は第２プレート、４２ａは固定バ−、４３はローラ収納孔、４５は継ぎ手である。本発明が従来技術と異なる点は、以下のとおりである。治具４を、回転テーブル３と対峙した位置に当該回転テーブル３と継ぎ手４５を介して同軸状態で結合されると共に、円形状のローラ６を収納するための貫通したローラ収納孔４３を設けた第１プレート４１と、真空チャンバー１と別体に設けられ、かつ、回転テーブル３と第１プレート４１の間に独立して設けられ、ローラ６を載置するための第２プレート４２とで構成した点である。この場合、第２プレート４２は、固定バ−４２ａにより真空チャンバー１に固定されている。また、ローラ収納孔４３の直径は、ローラ６の軸方向における対角線の長さより僅かに大きくしたものとなっている。
【０００７】
次に動作について説明する。このような構成において、真空チャンバー１内を真空に引いてスパッタを行う際、回転テーブル３が回転すると、回転テーブル３と同軸に結合された第１プレート４１が回転し、第２プレート４２に載置されたローラ６は第１プレート４１によってローラ収納孔４３内で水平方向の力を受け、ローラ６の肩のＲ部６３で押されるため、ローラ６はローラ収納孔４３内を転がり、ターゲット２側に対向するローラ６の面が時間変化と共に順次変化するため、ローラ６の全面について均一にスパッタが行われることになる。
【０００８】
したがって、治具４を、回転テーブル３と対峙した位置に当該回転テーブル３と同軸状態で結合されると共に、ローラを収納するための貫通したローラ収納孔４３を設けた第１プレート４１と、回転テーブルと第１プレート４１の間に独立して設けられ、ローラ６を載置するための第２プレート４２とで構成し、また、ローラ収納孔４３の直径を、ローラ６の軸方向における対角線の長さより僅かに大きくした構成にしたので、ローラ収納孔４３内に収納されたローラ６は、第１プレート４１に押されて転がる作用をローラ６の肩のＲ部６３で受け、ローラ６の円筒面６１は第１プレート４１に接触することはなく、また、ローラの一部に固体潤滑膜が二重となる合わせ面を生じることがない。この結果、ローラ６の円筒面６１上に形成される固体潤滑膜は成膜中に傷がつかず、清浄で均一な潤滑膜が得られ、高品質な転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置を提供することができる。また、スパッタ処理において、ローラ６は真空チャンバー１を大気開放して反転させる必要がなくなり、ローラ６の取り扱いや大気との接触によって、ごみ、酸化、吸湿などで汚染される心配が無い。さらに、大気解放による長時間の真空引きの必要がなく、さらにローラ６の反転に手数や時間がかかることなくスパッタ処理を一括で行うことができ、生産性が向上する。
【０００９】
次に本発明の第２実施例について説明する。図３は本発明の第２実施例におけるローラを載置した状態を示す第２プレート４２の側断面図である。第２実施例が第１実施例と異なる点は、第２プレート４２の第１プレート４１と対向する面に、第１プレート４１の移動方向と同じ方向にローラ６が移動できるように、第１プレート４１の移動方向に沿うように台形状の断面を有する溝部１０を設けた点である。溝部１０は、図３に示すように溝の表面における幅ｘをローラの幅Ｌより大きく、かつ、底部の幅ｙをローラの幅Ｌより小さくした形状となっている。
【００１０】
したがって、第２プレート４２の第１プレート４１と対向する面に、第１プレート４１の移動方向に沿うように台形状の断面を有する溝部１０を設けたので、第１プレート４１を回転させたときに、ローラ６は第１プレート４１によって押されながら第２プレート４２の溝部１０上を移動すると共に、ローラ６は円筒面で接することなく、肩のＲ部で第２プレート４２と接することになる。その結果、ローラ６の円筒面６１上に形成される固体潤滑膜は成膜中に傷がつかず、高品質なものとなる。
【００１１】
次に本発明の第３実施例について説明する。図４は本発明の第３の実施例における第２プレートの側断面図である。第３の実施例が第１実施例と異なる点は、第２プレート４２の第１プレート４１と対向する面に、第１プレート４１の移動方向と同じ方向にローラ６が移動できるように、第１プレート４１の移動方向に沿うように略コ字状の断面を有する溝部１１を設け、当該溝部１１に溝幅より直径が大きなボール１２を複数載置し、隣り合うボール間にローラを載置した点である。
【００１２】
したがって、第２プレート４２の第１プレート４１と対向する面に第１プレート４１の移動方向と同じ方向にローラ６が移動できるように、第１プレート４１の移動方向に沿うように設けた溝部１１と、当該溝部１１に載置したボール１２と、ボール間に載置したローラ６を備えたので、第２実施例と同様にローラ６は円筒面で接することなく、肩のＲ部でボールと接することになる。その結果、円筒面６１上に形成される固体潤滑膜は成膜中に傷がつかず、高品質なものとなる。
【００１３】
次に本発明の第４実施例について説明する。図５は本発明の第４の実施例を示すものである。第４の実施例が第１実施例と異なる点は、第２プレート４２の第１プレート４１と向かい合う表面には、第１プレート４１の移動方向と同じ方向にローラ６が移動できるように、ローラ６の両側面に空隙を介してローラ６の水平方向の動きを規制するガイド部材１３を設け、これをスポット溶接などで固定した点である。
【００１４】
したがって、第２プレート４２の第１プレート４１と向かい合う表面には、第１プレート４１の移動方向と同じ方向に、ローラ６の両側面に空隙を介してローラ６の水平方向の動きを規制するガイド部材１３を設けたので、ローラ６が転がる際、正常時にはローラの転がり方向はローラの軸心に対し直交するのに対し、転がり方向が直交しなくなる、いわゆるローラのスキュー運動を防止することができる。その結果、滑り成分が無い状態でローラが転がり、高品質の固体潤滑膜を形成することができる。
【００１５】
次に、上記に述べた第１実施例乃至第４実施例による効果を検証した結果について説明する。いずれの実施例においても、ローラ６がローラ収納孔４３内を転がり、固体潤滑剤である二硫化モリブデンのターゲット２からスパッタされるので、その面が時間変化と共に順次変わり、ローラ６の全面に均一に成膜が行われ、いずれも均一な固体潤滑膜が得られた。また、ローラ６の円筒面に第１プレート４１や第２プレート４２が接することを制限したので、円筒面の固体潤滑膜の品質を高く保つことができ、寿命試験でも良好な結果が得られた。真空チャンバー１を大気開放しないため、転動体にごみが付着しなかった。さらに、大気解放による長時間の真空引きやさらに転動体の反転作業が不要となったので成膜処理を一括で行うことができ、生産性が大きく向上した。
【００１６】
なお、第４実施例の実施例において、第２プレート４２の第１プレート４１と対向する表面に、ローラ６の水平方向の動きを規制するガイド部材１３を設ける構成を説明したが、これに替えて図６に示すようにしても構わない。図６は本発明の第５実施例を示すものであって、（ａ）はガイド部材を備えた第１プレートの側断面図、（ｂ）は第２プレートの側断面図である。すなわち、ガイド部材１３を第１プレート４１側に設けるようにすることで、第４実施例同様にローラ６のスキュー運動を防止することができる。
【００１７】
また、第２実施例において、図３に示すごとく第２プレートに設けた溝部の構成に第４の実施例に示すガイド部材の機能を加えるようにしても構わない。この構成を図６（ｂ）に示す。この様な構成でも、第４実施例同様にローラのスキュー運動を防止することができ、その結果、滑り成分が無い状態でローラが転がり、高品質の固体潤滑膜が製造できる。
【００１８】
また、本実施例では、ローラ収納孔の形状について、円形のもので説明したが、図７に示すものでも構わない。図７は本発明の第６実施例を示すものであって、（ａ）は三角形状のローラ収納孔の平面図、（ｂ）は八角形状のローラ収納孔の平面図である。図７において、ローラ収納孔４３の形は、ローラ６の円筒面が第１プレート４１に接しなければ良いので、図２に示した円形に限らず、図７の（ａ）の様な３角形状でも、（ｂ）の様な８角形状でも良い。これにより、ローラ収納孔４３内に収納されたローラ６は、第１実施例同様に第１プレートに押されて転がる作用をローラ６の肩のＲ部６３で良好に受けることができる。
【００１９】
図８は本発明の第７実施例を示すものであって、（ａ）はクラウニングローラをローラ収納孔に収納した平面図、（ｂ）は球面ローラををローラ収納孔に収納した平面図である。ローラ６は図８の（ａ）の様なクラウニングを施したローラでも良く、その際はクラウニング面または肩のＲ部で第１プレート４１に接することで、円筒面が第１プレートに接しないようにしたら良い。
【００２０】
また、ローラ６は図８の（ｂ）の様な球面ローラでも良く、その際は、肩のＲ部で第１プレート４１に接することで、円筒面が第１プレートに接しないようにしたら良い。この様な構成で、いずれのローラにおいても円筒面６１上に形成される図示しない固体潤滑膜は成膜中に傷がつかず、高品質なものとなる。
【００２１】
また、本実施例では移動テーブルの例として、回転タイプのものについて説明したが、直動テーブルを用いたものでも構わない。直動テーブルにより、ローラを動かした際でも、ローラの肩のＲ部に水平方向の作用を作用させてローラを転がせれば、回転テーブルと同じく高品質の固体潤滑膜が得られる。
【００２２】
また、本実施例では、ローラ収納孔を有する第１プレートと回転テーブルを別体とし、真空チャンバーと第２プレートを別体として構成したものを示したが、回転テーブルあるいは直動テーブル自体がローラ収納孔を備え、真空チャンバーの一部が複数のローラを載置するための部位を兼ねる構成にしても構わない。
【００２３】
また、本実施例では、スパッタによる成膜法に関し述べたが、スパッタ以外にＣＶＤ、イオンビームスパッタ、溶射でも構わない。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、以下の効果がある。第１の実施例は、治具を、回転テーブルと対峙した位置に当該回転テーブルと同軸状態で結合されると共に、ローラを収納するための貫通したローラ収納孔を設けた第１プレートと、回転テーブルと第１プレートの間に独立して設けられ、ローラを載置するための第２プレートとで構成し、また、ローラ収納孔４３の直径をローラ６の軸方向における対角線の長さより僅かに大きくしたため、ローラ収納孔内に収納されたローラは、第１プレートに押されて転がる作用をローラの肩のＲ部で受け、ローラの円筒面は第１プレートに接触することはなく、また、ローラの一部に固体潤滑膜が二重となる合わせ面を生じることがない。この結果、ローラの円筒面上に形成される固体潤滑膜は成膜中に傷がつかず、清浄で均一な潤滑膜が得られ、高品質な転がり軸受のローラへの固体潤滑膜形成装置を提供することができる。また、スパッタ処理において、ローラは真空チャンバーを大気開放して反転させる必要がなくなり、ローラの取り扱いや大気との接触によって、ごみ、酸化、吸湿などで汚染される心配が無い。さらに、大気解放による長時間の真空引きの必要がなく、さらにローラの反転に手数や時間がかかることなくスパッタ処理を一括で行うことができ、生産性が向上する。
【００２５】
第２実施例は、第２プレートの第１プレートと対向する面に、第１プレートの移動方向に沿うように台形状の断面を有する溝部を設けたので、第１プレートを回転させたときに、ローラは第１プレートによって押されながら第２プレートの溝部上を移動すると共に、ローラは円筒面で接することなく、肩のＲ部で第２プレートと接することになる。その結果、ローラの円筒面上に形成される固体潤滑膜は成膜中に傷がつかず、高品質なものとなる。
【００２６】
第３実施例は、第２プレートの第１プレートと対向する面に第１プレートの移動方向と同じ方向にローラが移動できるように、第１プレートの移動方向に沿うように設けた溝部と、当該溝部に載置したボールと、ボール間に載置したローラを備えたので、第２実施例と同様にローラは円筒面で接することなく、肩のＲ部でボールと接することになる。その結果、円筒面上に形成される固体潤滑膜は成膜中に傷がつかず、高品質なものとなる。
【００２７】
第４実施例は、第１プレートと第２プレートの何れか一方の表面には、第１プレートの移動方向と同じ方向に、ローラの両側面に空隙を介してローラの水平方向の動きを規制するガイド部材を設けたので、ローラが転がる際、正常時にはローラの転がり方向はローラの軸心に対し直交するのに対し、転がり方向が直交しなくなり、いわゆるローラのスキュー運動を防止することができる。その結果、滑り成分が無い状態でローラが転がり、高品質の固体潤滑膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すものであって、（ａ）はスパッタ装置の側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う具４の平面図である。
【図２】図１のローラ６とローラ収納孔４３の位置関係を示した拡大図である。
【図３】本発明の第２実施例における第２プレートの側断面図である。
【図４】本発明の第３実施例における第２プレートの側断面図である。
【図５】本発明の第４実施例におけるガイド部材を備えた第２プレートの側断面図である。
【図６】本発明の第５実施例を示すものであって、（ａ）はガイド部材を備えた第１プレートの側断面図、（ｂ）は第２プレートの側断面図である。
【図７】本発明の第６実施例を示すものであって、（ａ）は三角形状のローラ収納孔の平面図、（ｂ）は八角形状のローラ収納孔の平面図である。
【図８】本発明の第７実施例を示すものであって、（ａ）はクラウニングローラをローラ収納孔に収納した平面図、（ｂ）は球面ローラををローラ収納孔に収納した平面図である。
【図９】従来技術を示すスパッタ装置であって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う治具の平面図である。
【符号の説明】
１  真空チャンバー
２  ターゲット
３  回転テーブル（移動テーブル）
３１  軸
４  治具
４１  第１プレート
４２  第２プレート
４２ａ  固定バ−
４３  ローラ収納孔
４５  継ぎ手
５  シャッタ
６  ローラ
６１  円筒面
６２  端面
６３  肩のＲ部
７  ベース
８  カバー
８１  貫通穴
１０、１１  溝部
１２  ボール
１３  ガイド部材
【図１】
0003952373.tif 000002
【図２】
0003952373.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003952373.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003952373.tif 000008
【図８】
0003952373.tif 000009
【図９】
0003952373.tif 000010