フリーボールベアリングおよびベアリングユニット

【課題】運搬室内の汚染を引き起こさずに主球の回転を抑制できるフリーボールベアリングおよびベアリングユニットの提供。
【解決手段】球受け部２３を有する本体２０と、複数の受け球４１と、受け球４１を介して半球状凹面２１に回転自在に支持された主球４２と、主球突出用開口部３１が形成されたハウジング３０と、半球状凹面２１と主球４２との間に挿入されて受け球４１の移動を規制することで主球４２の回転抵抗を増大させる押さえ片５５を有する受け球押さえリング５０と、ハウジング３０内に移動可能に設けられた可動体６０と、可動体６０を弾性付勢する付勢手段６１と、可動体６０を受け球押さえリング５０に連結する駆動力伝達部７１と、を備えたフリーボールベアリング１１０。可動体６０は、押さえ片５５が受け球の移動を規制する位置と、前記付勢力に抗して前記規制を解除する位置とを切り替え可能である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリーボールベアリングおよびベアリングユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
フリーボールベアリングを用いた搬送テーブルや位置決め用テーブルを用いると、搬送物を任意の水平方向に移動及び回転でき、この際の搬送物に対する摩擦抵抗を極めて小さくできる。このためフリーボールベアリングは、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工程に採用されている（例えば特許文献１）。
この例としては、基板の加工ライン（成膜、レジスト塗布、露光、エッチング等）があり、具体的な搬送物は、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）のディスプレイ用マザーガラス等のガラス基板、半導体素子や半導体パッケージ等の電子部品用のシリコン基板（ウェハ）が例示できる。
フリーボールベアリングは、このような処理において、基板の処理を行う真空装置の処理室（処理チャンバ）や、真空装置の入口付近に基板の位置決めを行うために設置されるロードロックチャンバといった真空チャンバ（真空室）、あるいは、クリーンルーム内で使用できる。この場合、フリーボールベアリングはワーク（物品、搬送品）の搬送、支持、位置決めに好適に用いることができる。
【０００３】
ところで、フリーボールベアリングを用いた搬送テーブルは、例えば、鋼板の製造ラインや加工ライン、建材の製造ライン、段ボール詰めされた搬送物の搬送ライン等にも広く用いられている。
このような搬送設備にあっては、搬送中の物品の移動を停止あるいは減速させるために、フリーボールベアリングとは別に、物品を衝突させるストッパ、クッション、物品を接触させるガイド部材などを設けることがある。
近年では、フリーボールベアリング自体に、主球の回転を抑制する回転抑制部材が内蔵され、制動力を与えることが可能な構成が提案されている（例えば特許文献２）。このようなフリーボールベアリングを用いた搬送設備は、ストッパ、クッション、ガイド部材等を不要にできる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２２８９４号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、主球に直接接触する回転抑制部材を用いる構成では、摩擦による主球の損耗がおこり、この結果生じるパーティクルがチャンバやクリーンルームなどの運搬室内に飛散する問題がある。
本発明は、前記課題に鑑みて、運搬室内の汚染を引き起こさずに主球の回転を抑制できるフリーボールベアリングおよびベアリングユニットの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のフリーボールベアリングは、半球状凹面を内面とする球受け用凹所が形成された球受け部を有する本体と、前記本体の前記半球状凹面に配された複数の受け球と、前記受け球よりも大径に形成され前記受け球を介して前記半球状凹面に回転自在に支持された主球と、前記本体の前記球受け部を取り囲むように設けられ、前記主球の一部を突出させる主球突出用開口部が形成されたハウジングと、前記半球状凹面と前記主球との間に挿入されて前記受け球の移動を規制することで前記主球の回転抵抗を増大させる押さえ片を有する受け球押さえリングと、前記ハウジング内に、前記主球突出方向およびその反対の方向に移動可能に設けられた可動体と、前記可動体を、前記主球突出方向とは反対の方向に弾性付勢する付勢手段と、前記可動体を前記受け球押さえリングに連結して、前記可動体に加えられた駆動力を前記受け球押さえリングに伝達する駆動力伝達部と、を備え、前記付勢手段は、前記付勢力によって、前記押さえ片が受け球の移動を規制する位置に前記可動体を配置することができ、前記可動体は、前記押さえ片が受け球の移動を規制する位置と、前記付勢力に抗した前記主球突出方向の移動によって前記規制が解除される位置とを切り替え可能である。
本発明のフリーボールベアリングは、半球状凹面を内面とする球受け用凹所が形成された球受け部を有する本体と、前記本体の前記半球状凹面に配された複数の受け球と、前記受け球よりも大径に形成され前記受け球を介して前記半球状凹面に回転自在に支持された主球と、前記本体の前記球受け部を取り囲むように設けられ、前記主球の一部を突出させる主球突出用開口部が形成されたハウジングと、前記ハウジング内に、前記主球突出方向およびその反対の方向に移動可能に設けられた可動体と、前記可動体を、前記主球突出方向とは反対の方向に弾性付勢する付勢手段と、前記可動体を前記ハウジングに連結して、前記可動体に加えられた駆動力をハウジングに伝達する駆動力伝達部と、を備え、前記ハウジングには、前記半球状凹面と前記主球との間に挿入されて前記受け球の移動を規制することで前記主球の回転抵抗を増大させる押さえ片が形成され、前記付勢手段は、前記付勢力によって、前記押さえ片が受け球の移動を規制する位置に前記可動体を配置することができ、前記可動体は、前記押さえ片が受け球の移動を規制する位置と、前記付勢力に抗した前記主球突出方向の移動によって前記規制が解除される位置とを切り替え可能である。
本発明のフリーボールベアリングは、前記付勢手段が複数設けられ、これら複数の付勢手段が、前記可動体の中央から外れた位置に、前記可動体の周方向に均等に設けられている構成とすることができる。
本発明のフリーボールベアリングは、前記付勢手段が前記可動体の中央に１つのみ設けられている構成とすることができる。
本発明のベアリングユニットは、前記フリーボールベアリングと、前記フリーボールベアリングを支持する支持体と、前記フリーボールベアリングの本体を前記球受け部高さ方向に移動させる昇降機構とを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、押さえ片によって、球受け用凹所からのパーティクルの飛散を抑制することができる。また、押さえ片が受け球に作用することによって、間接的に主球の回転抵抗が制御されるため、主球が損耗せず、このような損耗に伴うパーティクルの飛散が起こらない。従って、パーティクルの飛散による汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る第１実施形態のベアリングユニットのフリーボールベアリングを示す部分断面図である。
【図２】図１のフリーボールベアリングの動作を示す部分断面図である。
【図３】図１のベアリングユニットを基板位置決め用テーブルに適用した真空装置の一例を説明する平面図である。
【図４】図３の基板処理設備の支持テーブル（位置決め用テーブル）を説明する正面図である。
【図５】図３の基板処理設備の支持テーブル（位置決め用テーブル）を説明する平面図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態のベアリングユニットのフリーボールベアリングを示す部分断面図である。
【図７】図６のフリーボールベアリングの動作を示す部分断面図である。
【図８】本発明に係る第３実施形態のベアリングユニットのフリーボールベアリングを示す部分断面図である。
【図９】図８のフリーボールベアリングの動作を示す部分断面図である。
【図１０】図８のフリーボールベアリングのＡ−Ａ断面図である。
【図１１】フリーボールベアリングの昇降機構を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る第１実施形態（本実施形態のベアリングユニット１００、フリーボールベアリング１１０、支持テーブル８９）について、図１〜図５を参照して説明する。
以下の説明においては、主球がケースから突出する方向を上（先端側）、主球の突出方向の反対方向を下（基端側）と定義する。また、主球の中心を通り、主球の突出方向に平行な軸をユニット中心軸とする。径方向においてこのベアリングの中心軸に近づく方向を内側、中心軸から遠ざかる方向を外側とする。
【００１０】
ベアリングユニット１００は、図３〜図５に示すように、ディスプレイ用マザーガラス、シリコン基板（ウェハ）などといった基板１（被支持物）を精密に位置決めするための基板位置決め用テーブル８９（支持テーブル。以下、単に位置決め用テーブルとも言う）を含む。
台板８９ａ（支持体）上（図４において台板８９ａの上側）の複数箇所には、フリーボールベアリング１１０が突設されている。
【００１１】
図３に示すように、位置決め用テーブル８９は、プロセス設備８０を構成する真空装置８１に設けられているロードロックチャンバ８２、トランスファーチャンバ８３、処理室といった真空チャンバ（真空室）内に設置される。本実施形態においては、一例として、位置決め用テーブル８９がロードロックチャンバ８２内に設置される場合について説明する。
【００１２】
真空装置８１は、基板１に膜付け、レジスト塗布、露光、エッチングといった処理を行うための複数（図示例では３つ）の処理室８４ａ、８４ｂ、８４ｃ（処理チャンバ）と、ロードロックチャンバ８２と、トランスファーチャンバ８３とを具備する。
符号８５ａはロードロックチャンバ８２に設けられている大気ゲート、符号８５ｂはロードロックチャンバ８２とトランスファーチャンバ８３との間を開閉するゲート（以下、中間ゲートとも言う）、８５ｃ、８５ｄ、８５ｅは、第１〜３処理室８４ａ、８４ｂ、８４ｃとトランスファーチャンバ８３との間を開閉するゲート（以下、処理チャンバゲートとも言う）である。トランスファーチャンバ８３内には、基板１を移動するためのロボット８６（基板移送装置。以下、真空ロボットとも言う）が設置されている。ロードロックチャンバ８２内の位置決め用テーブル８９と処理室８４ａ、８４ｂ、８４ｃとの間の基板１の移送は、この真空ロボット８６によって行われる。
ロードロックチャンバ８２、トランスファーチャンバ８３、処理室８４ａ、８４ｂ、８４ｃは、本実施形態の真空室に相当する。また、真空装置８１全体も本実施形態に係る真空室に相当する。
【００１３】
プロセス設備８０は、真空装置８１の外に設置されているカセット８７及びロボット８８（基板移送装置。以下、大気ロボットとも言う）と、上述の真空装置８１とを具備する。
大気ロボット８８は、例えば基板１をＸＹＺ方向に移動可能な可動アーム８８ａによって搬送する。ロボット８８の構成はこれに限定されず、真空装置にて使用される周知のものを採用できる。また、真空装置８１内の真空ロボット８６も真空装置にて使用される周知のものを採用できる。
【００１４】
大気ロボット８８は、カセット８７から取り出した基板１の真空装置８１への搬入、及び真空装置８１での処理の完了した基板１の真空装置８１からの搬出を行う。
大気ロボット８８による真空装置８１への基板１の搬入では、真空装置８１における基板１の搬入出口を開閉する大気ゲート８５ａを開放し（中間ゲート８５ｂは閉じておく）、基板１をロードロックチャンバ８２内の位置決め用テーブル８９上に載せる。
【００１５】
位置決め用テーブル８９の台板８９ａ上に搬入された基板１は、台板８９ａ上の多数箇所に突設されているフリーボールベアリング１１０の上部に突出している主球４２（図１参照。後述）上に載置された状態で水平支持される。そして、この状態にて、図５に示すように、基板位置決め用テーブル８９に設けられている位置決め装置のＬ字形の一対の位置決め部材８９ｂが、矩形板状の基板１の４隅の角部のうち対角線上に位置するひと組の角部に当接して、基板１を両側から挟み込むことで基板１の位置決めがなされる。
図５中矢印Ｇに示すように、一対の位置決め部材８９ｂは、位置決め装置に設けられている駆動装置によって移動されて互いの間隔方向の距離が可変である。一対の位置決め部材８９ｂは、基板１を両側から挟み込んで位置決めした後、互いに離隔するように移動されて、基板１の次の搬送動作の障害にならない位置に待避される。
なお、位置決め装置としては、上述の構成のものに限定されず、例えば、２本の平行板の間に基板を挟み込む第１位置決め装置と、この第１位置決め装置とは向きが９０度異なる２本の平行板の間に基板を挟み込む第２位置決め装置とからなる構成等、周知のものを採用できる。
【００１６】
大気ロボット８８が位置決め用テーブル８９上に基板１が載置された後、大気ゲート８５ａを閉じてロードロックチャンバ８２内を減圧する。これとともに、位置決め用テーブル８９上での基板１の位置決めを行う。そして減圧完了後に中間ゲート８５ｂを開放して、位置決め用テーブル８９上にて位置決め完了済みの基板１を真空ロボット８６によって複数の処理室８４ａ〜８４ｃのいずれかに搬入して処理を行う。なお、ロードロックチャンバ８２内の減圧開始は、位置決め用テーブル８９上における基板１の位置決め開始の前、位置決め完了後、位置決め動作中のいずれのタイミングであっても良い。中間ゲート８５ｂはロードロックチャンバ８２とトランスファーチャンバ８３との間での基板１の移送時のみ開放する。
【００１７】
基板１の処理は、膜付け等の処理工程に従い、処理室から取り出した基板１を別の処理室に搬入（あるいは、元の処理室に搬入する）して進行させる。基板１の処理室に対する搬入出は真空ロボット８６によって行う。
なお、処理室から取り出した基板１を別の処理室に搬入（あるいは、元の処理室に搬入）する場合、処理室から取り出した基板１を、一旦、位置決め用テーブル８９での位置決めを経てから、別の処理室に入れる。
処理工程が完了したら、真空ロボット８６が基板１を処理室から取り出してロードロックチャンバ８２内の位置決め用テーブル８９上に載置する。このとき中間ゲート８５ｂは開放し、大気ゲート８５ａは閉じておく。この後、中間ゲート８５ｂを閉じてロードロックチャンバ８２内の大気圧への昇圧及び位置決め用テーブル８９上での基板１の位置決めを行う。この後、大気ゲート８５ａを開放して大気ロボット８８によって基板１を真空装置８１外に搬出する。
【００１８】
次に、ベアリングユニット１００について説明する。
図１に示すように、このベアリングユニット１００は、位置決め用テーブル８９の台板８９ａ（ベアリング取付板、ベアリング支持体）の複数箇所に取り付けられたフリーボールベアリング１１０を有する。
【００１９】
フリーボールベアリング１１０は、球受け部２３を有する本体２０と、球受け部２３の半球状凹面２１に配された複数の受け球４１と、受け球４１を介して半球状凹面２１に回転自在に支持された主球４２と、本体２０の球受け部２３を囲むハウジング３０と、ハウジング３０内に設けられた受け球押さえリング５０と、ハウジング３０内に設けられた可動部材６０（可動体）と、可動部材６０を下方に弾性付勢するスプリング６１と、駆動力伝達部７１とを備えている。
【００２０】
本体２０は、半球状凹面２１を内面とする球受け用凹所２２が形成されたブロック状（具体的には円柱状）の球受け部２３を有する。
多数の受け球４１は、球受け部２３の半球状凹面２１に配される。
主球４２は、受け球４１よりも大径とされており、受け球４１を介して半球状凹面２１に回転自在に支持される。
受け球４１は、主球４２の回転に伴って半球状凹面２１に沿って転動し、受け球４１相互の位置関係が循環する。つまり、主球４２を回転させると、主球４２に接触している受け球４１が主球４２に従動回転し、半球状凹面２１を転動し移動する。その結果、半球状凹面２１内側にて受け球４１の循環が生じる。
【００２１】
ハウジング３０は、ベース４０と、本体２０の球受け部２３を取り囲むリング状のキャップ３３とを備えている。
キャップ３３は、主球突出用開口部３１が形成されているリング状の蓋板部３３ａと、その外周縁から垂下する側壁部３３ｂとを有する構成であり、蓋板部３３ａによって球受け部２３の球受け用凹所２２の開口部の周囲の端面（先端面２３ｂ）を覆うように設けられている。
キャップ３３は、側壁部３３ｂの内周面に形成されたねじ部３３ｃを、ベース４０の側壁部４０ｂの外周面に形成されたねじ部４０ｄに嵌合させることによってベース４０に装着される。
【００２２】
主球突出用開口部３１の内径は、主球４２の直径より小さくされて主球４２の脱落を阻止でき、しかも主球４２の一部を外方（図１において上方）に突出させるよう設定されている。
主球突出用開口部３１の内径は、主球４２が受け球４１に支持された状態（半球状凹面２１に接触した受け球４１に主球４２が支持された状態）において、主球突出用開口部３１の内周面と主球４２との間に、主球４２の遊動を可能にするクリアランスＣが確保されるよう設定される。
【００２３】
ベース４０は、略円板状の天板部４０ａと、天板部４０ａの周縁から垂下する略円筒状の側壁部４０ｂと、側壁部４０ｂの下端から径方向外側に延出するフランジ４０ｃを有する。
ベース４０の内部（天板部４０ａと側壁部４０ｂに囲まれた空間）は、円筒形のシリンダ空間４５とされている。本実施形態では、シリンダ空間４５は、球受け部２３の基端側に、球受け部２３と同軸となるように形成されている。
天板部４０ａには、駆動力伝達部７１が挿通する１または複数の貫通孔４３がユニット中心軸方向に沿って形成されている。
フランジ４０ｃには、固定部材（図示略）が挿通する挿通孔４０ｅが形成されており、フランジ４０ｃは前記固定部材によって台板８９ａに固定することができる。
【００２４】
受け球押さえリング５０は、本体リング５３と、基端側リング部５４と、本体リング５３から突出した押さえ片５５とを具備する。
本体リング５３は板状に形成され、キャップ３３の蓋板部３３ａと球受け部２３の先端面２３ｂとの間（内側空間１１）に配置されている。
基端側リング部５４は、本体リング５３の外周縁部に、本体リング５３から下方に突出して設けられている。
押さえ片５５は、本体リング５３の内周縁部の全周にわたって下方に突設され、本体２０の半球状凹面２１と主球４２との間に挿入して受け球４１を押さえ込むことができる。
受け球押さえリング５０は、球受け部２３とハウジング３０との間に確保された内側空間１１内で、球受け用凹所２２の深さ方向（図１において上下方向；主球４２が突出する方向）に移動可能である。
受け球押さえリング５０と球受け部２３外面との間、あるいは受け球押さえリング５０とハウジング３０内面との間などには、受け球押さえリング５０の移動抵抗を低減する潤滑用のグリスは使用しない。これは、グリスから放出されるアウトガスによるチャンバ内の汚染を回避するためである。
【００２５】
本体２０、ハウジング３０、受け球４１及び主球４２、受け球押さえリング５０としては、金属製のもの、プラスチック製のもの等を採用できる。
また、基板１が主球４２に接触したときに基板１に帯電している静電気によるスパークの発生を防止する点で、主球４２が１０^３〜１０^１０Ω／□（オーム・パー・スクウェア）の表面抵抗率を持つように導電性（狭義の導電性）ないし半導電性樹脂で構成し、さらに、この主球４２と接するグランド用通電部を設けてもよい。
主球４２を形成する導電性樹脂材料としては、ベース樹脂に導電性金属フィラーを分散混入したものや、ベース樹脂に帯電防止ポリマーを添加したものなどを採用できる。
ベース樹脂としては、ＰＯＭ（ポリアセタール）、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）等を採用できる。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）、その他の樹脂も用いることができる。特に、真空装置内の環境に対する特性安定性等の点で、ベスペル（全芳香族ポリイミド樹脂であるデュポン社の登録商標）やＰＢＩが好適である。
本体２０やハウジング３０、受け球押さえリング５０についても同様の導電性樹脂材料によって形成したものを採用可能である。
また、被搬送物の重量や特性によっては、主球４２、受け球４１、および本体２０等をステンレスなどの金属で構成することもできる。
【００２６】
可動部材６０は、略円板状に形成され、シリンダ空間４５内でユニット中心軸方向（図１において上下方向）に移動可能である。
可動部材６０の上面には、スプリング６１が嵌合する嵌合凹部６２が形成されている。
可動部材６０には、駆動力伝達ロッド７１ａが挿通する１または複数の貫通孔６３が形成されている。貫通孔６３は、可動部材６０の周方向に間隔をおいて複数形成するのが好ましい。貫通孔６３は２以上、好ましくは３以上形成することができる。
【００２７】
駆動力伝達部７１（連結部材）は、可動部材６０を受け球押さえリング５０に連結して、可動部材６０に加えられた駆動力を受け球押さえリング５０に伝達するものであって、駆動力伝達ロッド７１ａと、駆動力伝達ロッド７１ａが挿通する略円筒形のカラー７１ｂとを有する。
駆動力伝達ロッド７１ａの上端部は、受け球押さえリング５０（具体的には基端側リング部５４）の固定孔部５４ａに挿入され、固定孔部５４ａの内面にネジ止めなどにより固定されている。このため、駆動力伝達部７１は受け球押さえリング５０と一体的に上下動可能となっている。
受け球押さえリング５０に駆動力伝達ロッド７１ａを固定する構造はネジ止めに限らず、埋め込み固定（インサートモールド成形）や溶接等も可能である。
【００２８】
カラー７１ｂはベース４０の天板部４０ａの貫通孔４３に挿通している。カラー７１ｂの下端部に形成された段部７１ｄは、可動部材６０の貫通孔６３の上部開口の周縁部に当接可能である。
駆動力伝達ロッド７１ａの下端部には、可動部材６０からの抜け止めのため、ロッド７１ａより径が大きい抜け止め部７１ｃが形成されている。
駆動力伝達ロッド７１ａは可動部材６０の貫通穴６３に挿通している。
駆動力伝達部７１は、ベース４０の天板部４０ａの貫通孔４３内で長さ方向に摺動可能であり、可動部材６０と一体的に上下動可能である。
【００２９】
スプリング６１（付勢手段）としては、コイルスプリングが好適である。なお、スプリング６１としては、板ばね等も採用可能である。
スプリング６１は、上端６１ａが天板部４０ａの下面４０ｄに当接し、下端６１ｂが嵌合凹部６２の底面に当接しており、可動部材６０を下方に弾性付勢することによって、可動部材６０に連結された受け球押さえリング５０を下方に付勢する。
スプリング６１は複数使用するのが好ましく、これら複数のスプリング６１は、可動部材６０の中央から外れた位置に、可動部材６０の周方向に均等に配置するのが好適である。
この構成によって、可動部材６０の動作を安定化することができる。
【００３０】
図１に示す状態では、可動部材６０は、スプリング６１の付勢力によって比較的下方に位置している。このため、可動部材６０に連結された受け球押さえリング５０も比較的下方に位置している。以下、この受け球押さえリング５０の位置を移動規制位置ということがある。
この状態では、押さえ片５５は、球受け部２３の球受け用凹所２２の開口部側から半球状凹面２１と主球４２との間に挿入されて、受け球４１の移動を規制するため、球受け部２３の受け球４１の回転が抑制されて、主球４２の回転抵抗が増大する。
【００３１】
押さえ片５５が受け球４１の移動を規制する位置（移動規制位置）は、球受け用凹所２２の開口部よりも下方（球受け用凹所２２の底部側）の位置である上、球受け用凹所２２の開口部付近の内面と主球４２との間を押さえ片５５がほぼ塞いだ状態になっているため、この位置にて押さえ片５５と受け球４１との接触によって生じたパーティクルの球受け用凹所２２からの飛散は生じにくい。
【００３２】
図２に示すように、押上げシャフト７２によってスプリング６１の弾性力に抗して可動部材６０を上方に押圧し、可動部材６０をスプリング６１の付勢力に抗して押し上げると、スプリング６１が圧縮され、これに連動して駆動力伝達部７１とともに受け球押さえリング５０が上昇し、押さえ片５５は受け球４１に対し上方に離間した位置に移動する。
この状態では、受け球４１の移動規制が解除されるため、主球４２の回転抵抗は比較的小さくなる。以下、この受け球押さえリング５０の位置を待機位置ということがある。
【００３３】
受け球押さえリング５０が待機位置にあるとき、押さえ片５５は、球受け用凹所２２からの受け球４１の飛び出しを防止可能な位置に配置される。
このため、この待機位置にあっても、球受け用凹所２２の開口部付近の内面と主球４２との間を押さえ片５５がほぼ塞いだ状態となるため、押さえ片５５は球受け用凹所２２からのパーティクルの飛散を抑える機能を果たす。
図２に示す状態では、可動部材６０は天板部４０ａの下面４０ｄに当接しており、さらなる上方移動は規制された状態にある。受け球押さえリング５０も上方移動が規制されるため、受け球押さえリング５０に過大な力が加えられて破損が生じるのを防止できる。
【００３４】
押上げシャフト７２を下降させると、スプリング６１の付勢力によって可動部材６０が下降するとともに受け球押さえリング５０も下降し、押さえ片５５が主球４２との間に挿入されて受け球４１の移動を規制するため、主球４２の回転抵抗が再び増大する。
【００３５】
（第２実施形態）
以下、本発明に係る第２実施形態のベアリングユニット２００について、図６および図７を参照して説明する。なお、第１実施形態との共通部分については同じ符号を付して説明を省略する。
図６に示すように、ベアリングユニット２００は、位置決め用テーブル８９の台板８９ａに取り付けられたフリーボールベアリング２１０を有する。
【００３６】
フリーボールベアリング２１０は、球受け部１２３を有する本体１２０と、球受け部１２３の半球状凹面２１に配された複数の受け球４１と、受け球４１を介して半球状凹面２１に回転自在に支持された主球４２と、本体１２０の球受け部１２３を囲むハウジング１３０と、ハウジング１３０内に設けられた可動部材１６０（可動体）と、可動部材１６０を下方に弾性付勢するスプリング１６１と、駆動力伝達部１７１とを備えている。
【００３７】
ハウジング１３０は、本体１２０の球受け部１２３を取り囲むリング状のキャップ１３３を有する。
キャップ１３３は、主球突出用開口部１３１が形成されているリング状の蓋板部１３３ａと、その外周縁から垂下する側壁部１３３ｂと、側壁部１３３ｂから下方に突出して形成された押さえ片１５５とを有する。
押さえ片１５５は、本体１２０の半球状凹面２１と主球４２との間に挿入して受け球４１を押さえ込むことができる。
【００３８】
本体１２０は、半球状凹面２１を内面とする球受け用凹所２２が形成されたブロック状（具体的には円柱状）の球受け部１２３と、ベース１４０とを有する。
ベース１４０は、球受け部１２３から径方向外側に延出する延出部１４０ａと、延出部１４０ａの周縁から垂下する略円筒状の側壁部１４０ｂとを有する。
延出部１４０ａには、駆動力伝達部１７１が挿通する１または複数の貫通孔１４３がユニット中心軸方向に沿って形成されている。
側壁部１４０ｂの内部は、円筒形のシリンダ空間１４５とされている。側壁部１４０ｂには、固定部材１４６が挿通する挿通孔１４０ｃが形成されており、側壁部１４０ｂは固定部材１４６によって台板８９ａに固定される。
【００３９】
可動部材１６０は、略円板状に形成され、シリンダ空間１４５内でユニット中心軸方向（図６において上下方向）に移動可能である。
可動部材１６０の上面には、スプリング１６１が嵌合する嵌合凹部１６２が形成されている。
可動部材１６０には、駆動力伝達ロッド１７１ａが挿通する１または複数の貫通孔１６３が形成されている。
【００４０】
駆動力伝達部１７１（連結部材）は、可動部材１６０をキャップ１３３に連結し、可動部材１６０に加えられた駆動力をキャップ１３３に伝達するものであって、駆動力伝達ロッド１７１ａと、駆動力伝達ロッド１７１ａが挿通する略円筒形のカラー１７１ｂとを有する。
駆動力伝達ロッド１７１ａの上端部は、キャップ１３３（具体的には側壁部１３３ｂ）の固定孔部１３３ｃ内面にネジ止めなどにより固定されている。このため、駆動力伝達部１７１はキャップ１３３と一体的に上下動可能となっている。
駆動力伝達ロッド１７１ａの下端部には抜け止め部１７１ｃが形成されている。
駆動力伝達部１７１は、ベース１４０の延出部１４０ａの貫通孔１４３に対し長さ方向に摺動可能であり、可動部材１６０と一体的に上下動可能である。
【００４１】
スプリング１６１（付勢手段）は、上端１６１ａが球受け部１２３下面１２３ａに形成された嵌合凹部１２３ｂの天面に当接し、下端１６１ｂが嵌合凹部１６２の底面に当接しており、可動部材１６０を下方に弾性付勢することによって、可動部材１６０に連結されたキャップ１３３を下方に付勢する。
この例では、スプリング１６１は、可動部材１６０の中央位置に１つのみ設けられている。この構成によって、構造を簡略化し、組立の容易化、製造コスト削減を図ることができる。
【００４２】
図６に示す状態では、可動部材１６０は、スプリング１６１の付勢力によって比較的下方に位置しているため、可動部材１６０に連結されたキャップ１３３も比較的下方に位置している（移動規制位置）。
この状態では、押さえ片１５５は、球受け部１２３の球受け用凹所２２の開口部側から半球状凹面２１と主球４２との間に挿入されて、受け球４１の移動を規制するため、球受け部１２３の受け球４１の回転が抑制されて、主球４２の回転抵抗が増大する。
【００４３】
図７に示すように、押上げシャフト７２によってスプリング１６１の弾性力に抗して可動部材１６０を押し上げると、これに連動して駆動力伝達部１７１とともにキャップ１３３が上昇し、押さえ片１５５は受け球４１に対し上方に離間した位置（待機位置）に移動する。この状態では、受け球４１の移動規制が解除されるため、主球４２の回転抵抗は比較的小さくなる。
押上げシャフト７２を下降させると、スプリング１６１の付勢力によって可動部材１６０が下降するとともにキャップ１３３も下降し、押さえ片１５５が半球状凹面２１と主球４２との間に挿入されて受け球４１の移動を規制するため、主球４２の回転抵抗が再び増大する。
【００４４】
（第３実施形態）
以下、本発明に係る第３実施形態のベアリングユニットのフリーボールベアリング３１０について、図８および図９を参照して説明する。なお、第１実施形態との共通部分については同じ符号を付して説明を省略する。
図８は、本実施形態のフリーボールベアリング３１０を示す部分断面図であり、図９は、フリーボールベアリングの動作を示す部分断面図であり、図１０は、図８のＡ−Ａ断面図である。
【００４５】
図８に示すように、フリーボールベアリング３１０は、球受け部２２３を有する本体２２０と、球受け部２２３の半球状凹面２１に配された複数の受け球４１と、受け球４１を介して半球状凹面２１に回転自在に支持された主球４２と、本体２２０の球受け部２３を囲むハウジング２３０と、ハウジング２３０内に設けられた受け球押さえリング２５０と、ハウジング２３０内に設けられた可動部材２６０（可動体）と、可動部材２６０を下方に弾性付勢するスプリング２６１と、駆動力伝達部２７１と、可動部材２６０を上下方向に移動させる移動部材２８０と、を備えている。
【００４６】
本体２２０は、半球状凹面２１を内面とする球受け用凹所２２が形成されたブロック状（具体的には円柱状）の球受け部２２３を有する。
ハウジング２３０は、ベース２４０と、本体２２０の球受け部２２３を取り囲むリング状のキャップ２３３と、ベース２４０を保持する保持部２９０とを備えている。
キャップ２３３は、主球突出用開口部２３１が形成されているリング状の蓋板部２３３ａと、その外周縁から垂下する側壁部２３３ｂとを有する。
キャップ２３３は、側壁部２３３ｂの内周側に形成された嵌合凹部２３３ｃに、ベース２４０に形成された嵌合凸部２４０ｃが嵌合することによってベース２４０に装着される。
【００４７】
ベース２４０は、略円板状の天板部２４０ａと、天板部２４０ａの周縁から垂下する略円筒状の側壁部２４０ｂとを有する。
側壁部２４０ｂの内部は、円筒形のシリンダ空間２４５とされている。
天板部２４０ａには、駆動力伝達部２７１が挿通する１または複数の貫通孔２４３がユニット中心軸方向に沿って形成されている。
【００４８】
受け球押さえリング２５０は、板状の本体リング２５３と、本体リング２５３の内周縁部から突出した押さえ片２５５とを具備する。
【００４９】
可動部材２６０は、略円板状に形成され、シリンダ空間２４５内で上下方向に移動可能である。
可動部材２６０の上面には、スプリング２６１が嵌合する嵌合凹部２６２が形成されている。
可動部材２６０には、駆動力伝達ロッド２７１ａが挿通する貫通孔２６３が形成されている。
可動部材２６０には、可動部材２６０を貫通する通気口２６０ｃを形成することによって、シリンダ空間２４５内での可動部材２６０の移動が容易になる。
【００５０】
駆動力伝達部２７１（連結部材）は、可動部材２６０を受け球押さえリング２５０に連結して、可動部材２６０に加えられた駆動力を受け球押さえリング２５０に伝達するものであって、駆動力伝達ロッド２７１ａと、駆動力伝達ロッド２７１ａが挿通する略円筒形のカラー２７１ｂとを有する。
駆動力伝達ロッド２７１ａは、受け球押さえリング２５０（具体的には本体リング２５３）の挿通孔２５３ａに挿通し、抜け止め部２７１ｃによって受け球押さえリング２５０に対して位置決めされ、受け球押さえリング２５０と一体的に上下動可能となっている。
カラー２７１ｂはベース２４０の天板部２４０ａの貫通孔２４３に挿通している。
駆動力伝達ロッド２７１ａの下端部は可動部材２６０の固定孔部２６０ａに挿入され、固定孔部２６０ａの内面にネジ止めなどにより固定されている。このため、駆動力伝達部２７１は可動部材２６０と一体的に上下動可能となっている。
【００５１】
スプリング２６１（付勢手段）は、上端２６１ａが天板部２４０ａの下面２４０ｄに当接し、下端２６１ｂが嵌合凹部２６２の底面に当接しており、可動部材２６０を下方に弾性付勢することによって、可動部材２６０に連結された受け球押さえリング５０を下方に付勢する。
図１０に示すように、スプリング２６１は複数使用するのが好ましく、これら複数のスプリング６１は、可動部材２６０の中央から外れた位置に、可動部材２６０の周方向に均等に配置するのが好適である。この構成によって、可動部材２６０の動作を安定化することができる。
【００５２】
保持部２９０は、略円板状の底板部２９１と、その周縁から上方に延出する側壁部２９２と、底板部２９１の中央部から下方に延出する筒状軸部２９３とを備えている。
保持部２９０は、側壁部２９２の内周面に形成されたねじ部２９２ａを、ベース２４０の側壁部２４０ｂの外周面に形成されたねじ部２４０ｃに嵌合させることによってベース２４０に装着される。
筒状軸部２９３の外周面には雄ねじ２９３ａが形成されており、支持体（図示略）のねじ部（図示略）に螺着可能である。
側壁部２９２には、側壁部２９２を貫通する通気口２９２ｂを形成することによって、シリンダ空間２４５内での可動部材２６０の移動が容易になる。
【００５３】
移動部材２８０は、筒状軸部２９３内に軸方向（ユニット中心軸方向）に沿って形成された挿通孔２９３ｂに挿通している。
移動部材２８０は、本体部２８１と、本体部２８１の上端から上方に延出する固定部２８２と、本体部２８１の下端に形成されたヘッド部２８３とを有する。
固定部２８２は、可動部材２６０の固定孔部２６０ｂに挿入され、固定孔部２６０ｂの内面にネジ止めなどにより固定されている。このため、本体部２８１は可動部材２６０と一体的に上下動可能となっている。
【００５４】
図８に示す状態では、可動部材２６０は、スプリング２６１の付勢力によって比較的下方に位置しているため、可動部材２６０に連結された受け球押さえリング２５０も比較的下方に位置している（移動規制位置）。
この状態では、押さえ片２５５は、球受け部２３の球受け用凹所２２の開口部側から半球状凹面２１と主球４２との間に挿入されて、受け球４１の移動を規制するため、球受け部２２３の受け球４１の回転が抑制されて、主球４２の回転抵抗が増大する。
【００５５】
図９に示すように、移動部材２８０によって、スプリング２６１の弾性力に抗して可動部材２６０を押し上げると、これに連動して駆動力伝達部２７１とともに受け球押さえリング２５０が上昇し、押さえ片２５５は受け球４１に対し上方に離間した位置（待機位置）に移動する。
この状態では、受け球４１の移動規制が解除されるため、主球４２の回転抵抗は比較的小さくなる。
図９に示す状態では、ヘッド部２８３の上面が筒状軸部２９３の下端部２９３ｃに当接して、移動部材２８０の上方移動が規制されている。
【００５６】
可動部材２６０が下降すると、受け球押さえリング５０も下降し、押さえ片５５が主球４２との間に挿入されて受け球４１の移動を規制するため、主球４２の回転抵抗が再び増大する。
【００５７】
図１１および図１２は、本発明に係るベアリングユニットの一例を示すものである。
このベアリングユニットは、複数のフリーボールベアリング３１０と、フリーボールベアリング３１０を支持する支持体３００と、支持体３００が固定される支持テーブル３１０と、支持体３００に挿通する押上げシャフト７２を昇降する昇降機構３２０とを備えている。
昇降機構３２０は、例えばエアシリンダなどの駆動部３２１と、駆動部３２１により昇降する昇降シャフト３２２と、昇降シャフト３２２の上端部に設けられた第１基台部３２３とを備えている。第１基台部３２３には、押上げシャフト７２の基端部が固定される。符号３２４は、昇降シャフト３２２上部を収納するベローズであり、ベローズ３２４の下端は、支持板３３０に設けられた第２基台部３２５に取り付けられる。
支持体３００には、筒状軸部２９３が挿入される挿入孔３０１が形成されており、筒状軸部２９３は、挿入孔３０１の内面のねじ部に螺着される。
昇降機構３２０は、昇降シャフト３２２を昇降することによって、押上げシャフト７２を昇降し、フリーボールベアリング３１０の本体２２０を高さ方向に移動させることができる。
支持テーブル３１０は、図示しない昇降機構によって昇降可能である。
【００５８】
このベアリングユニットは、次のような使用方法が可能である。
図１１に示すように、基板１（被支持物）を載置テーブル３４０上に載置した状態から、支持テーブル３１０を上昇させると、フリーボールベアリング３１０が通過口３４０ａを通って載置テーブル３４０上に突出し、基板１が主球４２上に載置された状態となる。
昇降機構３２０により昇降シャフト３２２および押上げシャフト７２の高さ位置を調整して受け球押さえリング２５０を移動規制位置に配置すれば（図８参照）、主球４２の回転抵抗は大きくなり、基板１の位置ずれを防止できる。このため、基板１を安定的に保持できる。
受け球押さえリング２５０を待機位置に配置すれば（図９参照）、主球４２の回転抵抗は小さくなり、基板１は、主球４２上で容易に移動可能となる。
【００５９】
このように、このベアリングユニットでは、昇降機構３２０により押上げシャフト７２の高さ位置を調整することによって、必要な操作に応じて主球４２の回転抵抗を調整することができるため、基板１の搬送をスムーズに、かつ正確に行うことができる。
【００６０】
本発明に係るフリーボールベアリングは、移動規制時に主球を回転しないように固定する使用方法も可能である。
本発明に係るフリーボールベアリングは、例えば、ディスプレイ用マザーガラス、シリコン基板（ウェハ）などといった基板を精密に位置決めするための基板用位置決めテーブル（支持テーブル）に好適に用いることができる。
本発明は、例えば半導体基板やプリント配線基板に対する加工、電子部品の実装、フラットパネルの製造、半導体素子や半導体パッケージ等の電子部品の製造の他、食品や医薬品の製造等、クリーンルーム内での物品の搬送（例えば搬送装置の一部としての使用）、位置決め等に幅広く使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、押さえ片によって、球受け用凹所からのパーティクルの飛散を抑制することができる。また、押さえ片が受け球に作用することによって、間接的に主球の回転抵抗が制御されるため、主球が損耗せず、このような損耗に伴うパーティクルの飛散が起こらない。従って、パーティクルの飛散による汚染を防止することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１１０、２１０、３１０・・・フリーボールベアリング、２０、１２０、２２０・・・本体、２１・・・半球状凹面、２３、１２３、１１２・・・球受け部、３０、１３０、２３０・・・ハウジング、３１、１３１、２３１・・・主球突出用開口部、４１・・・受け球、４２・・・主球、５０、１５０、２５０・・・受け球押さえリング、５２、１５２、２５２・・・押さえ片、６０、１６０、２６０・・・可動部材（可動体）、６１、１６１、２６１・・・スプリング（付勢手段）、７１、１７１、２７１・・・駆動力伝達部（連結部材）、３００・・・支持体、３２０・・・昇降機構。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
半球状凹面（２１）を内面とする球受け用凹所（２２）が形成された球受け部（２３）を有する本体（２０）と、
前記本体の前記半球状凹面に配された複数の受け球（４１）と、
前記受け球よりも大径に形成され前記受け球を介して前記半球状凹面に回転自在に支持された主球（４２）と、
前記本体の前記球受け部を取り囲むように設けられ、前記主球の一部を突出させる主球突出用開口部（３１）が形成されたハウジング（３０）と、
前記半球状凹面と前記主球との間に挿入されて前記受け球の移動を規制することで前記主球の回転抵抗を増大させる押さえ片（５５）を有する受け球押さえリング（５０）と、
前記ハウジング内に、前記主球突出方向およびその反対の方向に移動可能に設けられた可動体（６０）と、
前記可動体を、前記主球突出方向とは反対の方向に弾性付勢する付勢手段（６１）と、
前記可動体を前記受け球押さえリングに連結して、前記可動体に加えられた駆動力を前記受け球押さえリングに伝達する駆動力伝達部（７１）と、を備え、
前記付勢手段は、前記付勢力によって、前記押さえ片が受け球の移動を規制する位置に前記可動体を配置することができ、
前記可動体は、前記押さえ片が受け球の移動を規制する位置と、前記付勢力に抗した前記主球突出方向の移動によって前記規制が解除される位置とを切り替え可能であることを特徴とするフリーボールベアリング（１１０）。
【請求項２】
半球状凹面（２１）を内面とする球受け用凹所（２２）が形成された球受け部（１２３）を有する本体（１２０）と、
前記本体の前記半球状凹面に配された複数の受け球（４１）と、
前記受け球よりも大径に形成され前記受け球を介して前記半球状凹面に回転自在に支持された主球（４２）と、
前記本体の前記球受け部を取り囲むように設けられ、前記主球の一部を突出させる主球突出用開口部（１３１）が形成されたハウジング（１３０）と、
前記ハウジング内に、前記主球突出方向およびその反対の方向に移動可能に設けられた可動体（１６０）と、
前記可動体を、前記主球突出方向とは反対の方向に弾性付勢する付勢手段（１６１）と、
前記可動体を前記ハウジングに連結して、前記可動体に加えられた駆動力をハウジングに伝達する駆動力伝達部（１７１）と、を備え、
前記ハウジングには、前記半球状凹面と前記主球との間に挿入されて前記受け球の移動を規制することで前記主球の回転抵抗を増大させる押さえ片（１５５）が形成され、
前記付勢手段は、前記付勢力によって、前記押さえ片が受け球の移動を規制する位置に前記可動体を配置することができ、
前記可動体は、前記押さえ片が受け球の移動を規制する位置と、前記付勢力に抗した前記主球突出方向の移動によって前記規制が解除される位置とを切り替え可能であることを特徴とするフリーボールベアリング（２１０）。
【請求項３】
前記付勢手段が複数設けられ、
これら複数の付勢手段は、前記可動体の中央から外れた位置に、前記可動体の周方向に均等に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のフリーボールベアリング。
【請求項４】
前記付勢手段が前記可動体の中央に１つのみ設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のフリーボールベアリング。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のフリーボールベアリングと、前記フリーボールベアリングを支持する支持体（３００）と、前記フリーボールベアリングの本体を前記球受け部高さ方向に移動させる昇降機構（３２０）とを備えていることを特徴とするベアリングユニット。

【図１】