(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上に配置された複数の転動体と、この転動体を保持するリテーナと、上記転動体とリテーナを挟むように配置され、上記転動体とリテーナを所定の直動方向にだけ移動自在に案内する一対のガイドレールを備える直動軸受装置において、
上記転動体に対して、上記直動方向と略直交する方向に隣接していて、上記直動方向に伸縮するように、上記リテーナ側部に嵌め込まれたコイルバネと、
上記コイルバネの中央部を上記ガイドレールに係止する係止部材とを備え、
上記リテーナ側部は上記直動方向の両端の段部と上記両端の段部間で上記直動方向と略直交する方向に切り欠かれた切り欠き部とを有すると共に、上記コイルバネは、両端が上記段部に対向するように、上記切り欠き部に収容されており、
上記リテーナがリニア移動範囲の中立位置から変位したときに、上記コイルバネが上記リテーナを上記中立位置に復元させるようにしたことを特徴とする直動軸受装置。
【請求項２】
平面上に配置された複数の転動体と、この転動体を保持するリテーナと、上記転動体とリテーナを挟むように配置され、上記転動体とリテーナを所定の直動方向にだけ移動自在に案内する一対のガイドレールを備える直動軸受装置において、
上記直動方向に対して略直交する方向に延在し、略中央部が上記リテーナに係合し、両端部が上記ガイドレールに係止され、上記リテーナがリニア移動範囲の中立位置から変位したときに、上記リテーナを上記中立位置に復元させる弾性部材を備え、
上記弾性部材は直線状のピアノ線であり、
上記直動方向に延在する上記一対のガイドレールの内側面に形成されたピンホールに上記ピアノ線の両端が差し込まれることを特徴とする直動軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば、半導体ウエハを研磨する装置において、ウエハを研磨台に押圧するカバーに取り付けられ、カバーの僅かな上下動を許容するために使用される直動軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の直動軸受装置としては、図８に示すものがある。この直動軸受装置は、筒状の内側軌道台９１と外側軌道台９２との間に、軸方向および周方向に配列された複数の回転体９３と、この複数の回転体９３を保持するリテーナ９５が配置されている。このリテーナ９５の軸方向の両端に軸方向突起９６,９７が形成されている。一方、上記外側軌道台９２と内側軌道台９１の軸方向の両端には鍔１００,１０１と１０２,１０３が形成されている。鍔１００と１０２にはコップ状のバネ保持器１０５が当接され、鍔１０１と１０３にはコップ状のバネ保持器１０６が当接されている。そして、上記突起９６とバネ保持器１０５との間に圧縮バネ１０７が配置され、上記突起９７とバネ保持器１０６との間に圧縮バネ１０８が配置されている。
【０００３】
この直動軸受装置は、リテーナ９５に保持された回転体９３によって、外側軌道台９２と内側軌道台９１とが相対的に周方向に移動可能になっている。また、回転体９３が軸方向に回転することで、リテーナ９５が軸方向に移動可能である。このリテーナ９５の軸方向移動は、外側軌道台９２両端の鍔１００,１０１および内側軌道台９１の両端の鍔１０２,１０３によって制限されている。また、上記リテーナ９５は、圧縮バネ１０７,１０８によって、中立位置への復元力が与えられる。したがって、外力が働いて、内側軌道台９１に対して外側軌道台９２が軸方向に変位しても、上記外力が解除されると、圧縮バネ１０７,１０８の力で、外側軌道台９２が内側軌道台９１に対する所定の中立位置に戻される。
【０００４】
この直動軸受装置は、直動方向へ変位でき、かつ、所定の中立位置から変位したときに、自動的に上記中立位置に復元させることが要求されるような用途に用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の直動軸受装置では、中立位置へ復元させるための圧縮ばねを、リテーナの両端に直動方向に隣接して配置しているので、直動方向の寸法が大きくなり、直動方向のコンパクト化が困難であるという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、自動的に中立位置に復元させることができて、かつ、直動方向のサイズを小さくすることができる直動軸受装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、平面上に配置された複数の転動体と、この転動体を保持するリテーナと、上記転動体とリテーナを挟むように配置され、上記転動体とリテーナを所定の直動方向にだけ移動自在に案内する一対のガイドレールを備える直動軸受装置において、
上記転動体に対して、上記直動方向と略直交する方向に隣接していて、上記直動方向に伸縮するように、上記リテーナ側部に嵌め込まれたコイルバネと、
上記コイルバネの中央部を上記ガイドレールに係止する係止部材とを備え、
上記リテーナ側部は上記直動方向の両端の段部と上記両端の段部間で上記直動方向と略直交する方向に切り欠かれた切り欠き部とを有すると共に、上記コイルバネは、両端が上記段部に対向するように、上記切り欠き部に収容されており、
上記リテーナがリニア移動範囲の中立位置から変位したときに、上記コイルバネが上記リテーナを上記中立位置に復元させるようにしたことを特徴としている。
【０００８】
この請求項１の発明では、上記転動体を保持するリテーナは、上記一対のガイドレールに挟まれた状態で、直動方向に移動できる。この直動時に、上記リテーナに嵌め込まれていて、一部がガイドレールに係止されているコイルバネは、この係止部分を境に伸縮して、リテーナを中立位置に復元させるように付勢する。したがって、このコイルバネによる復元力でもって、リテーナを自動的に中立位置に復元させることができる。
【０００９】
また、上記コイルバネは、転動体に対して、上記直動方向と略直交する方向に隣接していて、リテーナ側部に嵌め込まれているから、コイルバネの存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、平面上に配置された複数の転動体と、この転動体を保持するリテーナと、上記転動体とリテーナを挟むように配置され、上記転動体とリテーナを所定の直動方向にだけ移動自在に案内する一対のガイドレールを備える直動軸受装置において、
上記直動方向に対して略直交する方向に延在し、略中央部が上記リテーナに係合し、両端部が上記ガイドレールに係止され、上記リテーナがリニア移動範囲の中立位置から変位したときに、上記リテーナを上記中立位置に復元させる弾性部材を備え、
上記弾性部材は直線状のピアノ線であり、
上記直動方向に延在する上記一対のガイドレールの内側面に形成されたピンホールに上記ピアノ線の両端が差し込まれることを特徴としている。
【００１１】
この請求項２の発明では、上記転動体を保持するリテーナは、上記一対のガイドレールに挟まれた状態で、直動方向に移動できる。この直動時に、上記リテーナに係合しており、両端部がガイドレールに係止されている弾性部材は、この係止部分を中心に撓んで、リテーナを中立位置に復元させるように付勢する。したがって、この弾性部材による復元力でもって、リテーナを自動的に中立位置に復元させることができる。
【００１２】
また、上記弾性部材は、直動方向に略直交する方向に延在し、略中央部がリテーナに係合しているから、この弾性部材の存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１４】
〔第１の実施の形態〕
図１に、この発明の直動軸受装置の第１実施形態の分解図を示す。この直動軸受装置は、リテーナ１と、このリテーナ１のポケット２,３に嵌め込まれる円柱形のころ５,６を備えている。ポケット２と３は、直動方向に配列されており、ころ５,６は直動方向に配列される。上記リテーナ１は、ポケット２と３の間に、貫通孔７が形成されており、この貫通孔７に、スプリングピン８が挿入される。図２(Ｃ)に示すように、このスプリングピン８の軸端に形成された切り欠き８Ａに、ピアノ線１０の略中央部１０Ａが係合する。このピアノ線１０の両端１０Ｂと１０Ｃは、リテーナ１を両サイドから挟むように配置される１対のサイドカバー１１,１２の直動方向に延在する内側面１１Ａ,１２Ａの略中央に形成されたピンホール１５,１６に差し込まれる。なお、ピアノ線１０はステンレス製でも硬鋼線材でもよい。この１対のサイドカバー１１,１２は、内側面１１Ａ,１２Ａの前部で内側のリテーナ１に向かって突き出した縁突起１７,１８を有している。この縁突起１７,１８は、リテーナ１の前面１Ａの両側の縁で窪んでいて、直動方向の端から端まで延在している窪み２０,２１に嵌合するようになっている。
【００１５】
上記１対のサイドカバー１１,１２の間に、上記ピアノ線１０,リテーナ１,スプリングピン８,ころ５,６を組み込んだ状態で、サイドカバー１１,１２を、六角穴付きボルト２２,２３で、インナーレース２５の両側部２６,２７に締結される。このインナーレース２５は、中央に直動方向に延びる平らな転動面２６を有し、この転動面２６上を上記ころ５,６が直動方向に転動できる。また、転動面２６の略中央には、直動方向に長い長溝２８が形成されており、この長溝２８にスプリングピン８の端部８Ｂが嵌合する。そして、上記ころ５,６の直動方向への転動時、つまり、リテーナ１の直動時に、上記スプリングピン８は、ピアノ線１０を撓ませながら、リテーナ１と一緒に直動するが、スプリングピン８が上記長溝２８の端に達すると、スプリングピン８の直動が止められ、リテーナ１の直動が止められる。そして、リテーナ１への外力が解除されると、このピアノ線１０の弾性力で、スプリングピン８,リテーナ１が中立位置に復帰する。
【００１６】
このように、この第１実施形態によれば、ピアノ線１０が発生する復元力によって、リテーナ１を自動的に中立位置に復帰させることができる。また、このピアノ線１０は、直動方向に略直交する方向に延在していて、略中央部１０Ａがスプリングピン８でリテーナ１に係合しているから、このピアノ線１０の存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。
【００１７】
この第１実施形態の直動軸受装置の具体的な使用例および組み付け方法を図４および図５を参照しながら説明する。図４において、６１は第１軸、６２は玉、６３は第２軸、６５は軸箱である。この直動軸受装置６０は、第２軸６３と軸箱６５の間の３箇所に取り付けられて、第２軸６３と軸箱６５との間の相対的な軸方向移動を許容するものである。図５および図１に示すように、この直動軸受装置のサイドカバー１１,１２に形成されたボルト孔６６,６７,６８,６９およびインナーレース２５に形成されたボルト孔７０,７１,７２,７３に六角穴付ボルト７５,７６,７７,７８を挿通させ、このボルト７５,７６,７７,７８を第２軸６３に螺合する。これにより、直動軸受装置６０を第２軸６３に固定する。次に、４本の六角穴付ボルト８５を、軸箱６５に形成されたボルト孔(図示せず)に挿通し、アウターレース８０の四隅に形成されたネジ孔８１に螺合させ、アウターレース８０を軸箱６５にゆるく仮止めする。次に、軸箱６５に第２軸６３を挿入してから、上記４本の六角穴付ボルト８５を緩める。一方、軸箱６５のねじ孔６５Ａに六角穴付止ねじ８７を螺合し、この六角穴付止めねじ８７の先端８７Ａでアウターレース８０の略中央を押圧して、アウターレース８０をころ５,６に当接させる。これにより、アウターレース８０がころ５,６の転動面を提供する。次に、４本の六角穴付ボルト８５を締め付けて、アウターレース８０を軸箱６５に固定する。上記した六角穴付止ねじ８７によって、アウターレース８０ところ５,６との間の僅かなギャップを調節し設定することができる。
【００１８】
この図４に示した使用例では、直動軸受装置６０が軸箱６５に対して第２軸６３を軸方向に移動自在に支持する。そして、第１軸６１は第２軸６３に対して回転自在かつ軸方向相対移動不可に係合している。そして、第１軸６１の先端には、例えば研磨部が取り付けられ、この研磨部を回転させて半導体ウエハ等を研磨する。このとき、第２軸６３の先端にはウエハを所定の基台に押しつけるための押し付け部が取り付けられる。この押し付け部は、スプリング等の付勢手段でもって押し付け方向に付勢されている。したがって、この押し付け部を付勢力に抗して軸方向に持ち上げることで、ウエハを押し付け部および研磨部から簡単に取り外すことができる。
【００１９】
尚、上記第１実施形態では、１本のピアノ線１０とスプリングピン８とを用いて、リテーナ１をインナーレース２５に弾性結合したが、図３に示すように、２本のピアノ線３１,３２を、サイドカバー１１と１２の直動方向の両端に固定し、直動方向の両端面に山状突起３５,３６が形成されたリテーナ３８を採用してもよい。この場合、リテーナ３８が直動方向に変位すると、山状突起３５または３６がピアノ線３１または３２を撓ませ、リテーナ３８を中立位置に復帰させる力をピアノ線３１または３２に発生させる。図３の変形例では、図１に示したスプリングピン８が不要になるが、ピアノ線が２本必要になる。
【００２０】
〔第２の実施の形態〕
次に、図６に、この発明の直動軸受装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、次の(1),(2)の点が、図１に示す第１実施形態と異なる。この第２実施形態は、第１実施形態と異なる点を重点的に説明する。
【００２１】
(1) ピアノ線１０に替えて、コイルバネ５１,５２およびピン５７,５８を用いた点。
【００２２】
(2) スプリングピン８に替えて、円管状のストッパー５３を用いた点。
【００２３】
この第２実施形態は、第１実施形態のリテーナ１に替えてリテーナ４３を備える。図６(Ｂ)に示すように、このリテーナ４３は、上面４３Ａの両側の縁において直動方向の両端の段部４４,４５および４６,４７が形成されている。この段部４４と４５の間、および段部４６と４７の間は底面まで切り欠かれた切り欠き部５５,５６になっている。そして、この切り欠き部５５,５６に、コイルバネ５１,５２が配置されている。このコイルバネ５１と５２は、直動方向に延在しており、その中央部５１Ａと５２Ａは、インナーレース２５に突き立てられたピン５７と５８によって、インナーレース２５に対して直動方向に係止されている。また、円管形状のストッパー５３は、リテーナ１の略中央に形成された貫通孔７に嵌合されて固定されており、リテーナ背面に突出している。そして、このリテーナ背面に突き出した突出部分５３Ａは、インナーレース２５の長溝２８内に位置している。
【００２４】
この第２実施形態では、外力が働いて、リテーナ１がインナーレース２５に対して直動方向に変位すると、上記コイルバネ５１,５２がピン５７,５８を境に伸縮し、コイルバネ５１,５２に復元力が蓄えられる。したがって、上記外力が解除されると、上記コイルバネ５１,５２の復元力にしたがって、リテーナ１はインナーレース２５に対する所定の中立位置に復帰する。このように、この第２実施形態では、コイルバネ５１,５２が発生する復元力によって、リテーナ１を自動的に中立位置に復帰させることができる。
【００２５】
また、上記コイルバネ５１,５２は、ころ５,６の直動方向に対して直交する方向に隣接していて、リテーナ１両側に形成された切り欠き部５５,５６に収容されている。したがって、コイルバネ５１,５２の存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。なお、この実施形態では、コイルバネ５１(５２)を１本のバネとしたが、この１本のバネの半分の長さの２本のコイルバネをピン５７(５８)の直動方向の両側に配置して、このピン５７(５８)に上記半分の長さの２本のコイルバネの端を連結してもよい。
この第２実施形態も、前述の第１実施形態と同じように、半導体ウエハの研磨装置に適用することができるが、ピアノ線を採用した第１実施形態の方が省スペース性が優れている。反面、この第２実施形態のようにコイルバネを採用した場合には、第１実施形態に比べてリテーナの移動量を大きく設定することができる利点がある。
【００２６】
なお、上記第１，第２の実施の形態では、リテーナ１,インナーレース２５,アウターレース８０をステンレスにフッ素樹脂をコーティングした部材で構成して、耐食性を向上させた。また、ころ５,６をセラミックローラとして、耐食性と耐摩耗性を向上させた。
【００２７】
〔第３の実施形態〕
さらに、図７に、この発明の第３実施形態の分解図を示す。この直動軸受装置は、耐食性を向上させるために、インナーレース２５とアウターレース８０を耐食性が高くなお且つ、機械加工が容易なオーステナイト系ステンレス鋼(ＳＵＳ３０４等)製とすると共に、転動面のみをセラミックス(窒化けい素等)製の別部品６６とした構成としている点が特徴であり、その他の点は、上記第１,第２の実施形態と同じである。
【００２８】
一対の軌道面部材６６は、インナーレース２５とアウターレース８０にそれぞれ設けられた溝部６１,６２内に配設されている。また、軌道面部材６６とインナーレース２５,アウターレース８０は、軌道面部材６６自身とインナーレース２５とアウターレース８０にそれぞれ穿設された固定孔６３,６４にスプリングピン６８,６９を嵌入することで固定されている。なお、インナーレース２５側のスプリングピン６８は先端部がリテーナ４３の貫通孔７に挿入されてリテーナ４３のストッパを兼ねている。
【００２９】
このような構成とすると、軌道面の耐久性を向上できるとともに、インナーレースとアウターレース全体をセラミックス製とするよりも容易に製造できる。また、セラミックス製の軌道部材６６はスプリングピンの弾性で固定されているので、ネジ止め等した場合に比べて割れや欠けを少なくすることができる。
【００３０】
なお、上記第１,第２,第３実施形態では、アウターレース８０は単なる板状に形成されているだけであるが、アウターレース８０を円筒状の軸箱の内周円筒面に取り付け易いように、アウターレース８０の外周面を軸箱の内周円筒面と同じ曲率を有する曲面形状にしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明は、転動体を保持するリテーナは、一対のガイドレールに挟まれた状態で、直動方向に移動できる。この直動時に、リテーナに嵌め込まれていて、一部がガイドレールに係止されているコイルバネは、この係止部分を境に伸縮して、リテーナを中立位置に復元させるように付勢する。したがって、このコイルバネによる復元力でもって、リテーナを自動的に中立位置に復元させることができる。
【００３２】
また、コイルバネは、転動体に対して、直動方向と略直交する方向に隣接していて、リテーナ側部に嵌め込まれているから、コイルバネの存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。
【００３３】
また、請求項２の発明は、転動体を保持するリテーナは、一対のガイドレールに挟まれた状態で、直動方向に移動できる。この直動時に、リテーナに係合しており、両端部がガイドレールに係止されている弾性部材は、この係止部分を中心に撓んで、リテーナを中立位置に復元させるように付勢する。したがって、この弾性部材による復元力でもって、リテーナを自動的に中立位置に復元させることができる。また、上記弾性部材は、直動方向に対して略直交する方向に延在し、略中央部がリテーナに係合しているから、この弾性部材の存在が直動方向のサイズを増大させることがなく、直動方向のサイズを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の直動軸受装置の第１実施形態の分解図である。
【図２】  図２(Ａ)は上記第１実施形態の正面図であり、図２(Ｂ)は上記第１実施形態の平面図であり、図２(Ｃ)は上記第１実施形態の側面図である。
【図３】  上記第１実施形態の変形例を示す平面図である。
【図４】  上記実施形態の使用例を示す模式図である。
【図５】  上記使用例での直動軸受装置の取り付け構造を説明する図である。
【図６】  図６(Ａ)はこの発明の第２実施形態の正面図であり、図６(Ｂ)は上記第２実施形態の平面図であり、図６(Ｃ)は上記第２実施形態の側面図である。
【図７】  図７(Ａ)はこの発明の第３の実施形態の正面図であり、図７(Ｂ)は上記第３実施形態の平面図であり、図７(Ｃ)は上記第３実施形態の側面図である。
【図８】  従来の直動軸受装置の部分断面図である。
【符号の説明】
１…リテーナ、２,３…ポケット、５,６…ころ、７…貫通孔、
８…スプリングピン、８Ａ…切り欠き、１０…ピアノ線、
１１,１２…サイドカバー、１５,１６…ピンホール、１７,１８…縁突起、
２０,２１…窪み、２２,２３…六角穴付きボルト、２５…インナーレース、
２６…転動面、２８…長溝、５１,５２…コイルバネ、５３…ストッパー、
５７,５８…ピン。
【図１】
0003985356.tif 000002
【図２】
0003985356.tif 000003
【図３】
0003985356.tif 000004
【図４】
0003985356.tif 000005
【図５】
0003985356.tif 000006
【図６】
0003985356.tif 000007
【図７】
0003985356.tif 000008
【図８】
0003985356.tif 000009