摺動装置

【課題】保持器のずれを抑えることができる。
【解決手段】
固定部材に固定され長さ方向に延びるＶ溝路を有する一対の第１ガイドレールと、移動部材に該一対の第１ガイドレールとそれぞれ平行になるように取り付けられると共に第１ガイドレールのＶ溝路と対向する長さ方向に延びるＶ溝路を有する一対の第２ガイドレールと、第１ガイドレールのＶ溝路と第２ガイドレールのＶ溝路と間で保持器に保持されＶ溝路を転動する複数のローラ又は球を備えた摺動装置において、第１ガイドレール及び第２ガイドレールに挟まれることによってローラ又は球が受ける予圧が、保持器の中央部に配設されたローラ又は球の方が保持器の両端部に配設されたローラ又は球より大きくなるように構成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体リソグラフィ用露光装置や走査型露光装置等の超精密加工装置や、ウエハ欠陥検査装置等の超精密測定装置に用いられる摺動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体リソグラフィ用露光装置や走査型露光装置等の超精密加工装置や、ウエハ欠陥検査装置や磁場測定装置等の超精密測定装置では、対象物を精度良く移動させるために摺動装置が用いられている。
【０００３】
図９は摺動装置の構成を示す一概略例である。図１０は摺動装置の一部のレール部を拡大した図である。
【０００４】
図９中の摺動装置は、センターレール１がベース２側に固定され、他方のサイドレール３がテーブル４側に固定され、これらのセンターレール１とサイドレール３の間に多数のローラ５が保持器６により保持されて介在されている。そのローラ５の転動により両レール(１，３)を介してテーブル４をベース２に対して円滑に直動される。テーブル４側に固定されたサイドレール３の移動に伴い、保持器５は多数のローラ５と共に同方向に移動する。
【０００５】
次に図１０を用いて保持器とその周辺について更に詳細に説明する。図中のサイドレール３とセンターレール１はＶ溝状の軌道面を有しており、それぞれ軌道面を対向させるようにして平行に配置され、複数のローラ６は、それぞれ直径寸法と軸方向長さ寸法とが等しいものであり、４５°の傾斜姿勢で対向する軌道面の間に転動自在に嵌置され、保持器５は、これらのローラ６を一列に整列した状態で交互に逆の傾斜姿勢に保持するものである。保持器５の移動距離は、テーブル４の移動ストロークの半分で、保持器５がレールから外れないように、保持器５の長さは、（サイドレール３の長さ）−（テーブル４の移動ストローク半分）に選ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３４９５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さて、上述したような摺動装置においては、テーブル４の往復運動を繰り返すと、保持器５のローラ６が微小な滑りを起こす。所謂、ミクロスリップ現象が生じる。このミクロスリップ現象を繰り返すと徐々に保持器５がずれてくるのである。
【０００８】
本発明者は、この原因をつきとめるために実験を重ねた。その結果、ガイドレール（センターレール１とサイドレール３）の仕上がり具合で保持器５のずれが多かったり少なかったりすることをつきとめ、実験したガイドレールに数μｍの形状変化が存在することが解った。
【０００９】
ガイドレールの形状変化によって保持器５がずれてくるメカニズムについて説明する。通常、テーブル４の移動と共に保持器５はテーブルの移動ストロークの半分の距離を移動するが、この場合、保持器がレールから外れるとはない。例えば、図１１に示すように片方端部で幅が広く形成されたセンターレール１´を使用すると、レールとレールに挟まれたローラが受ける予圧がレールの全長に渡って均一ではない。即ち、この場合、センターレール１´とサイドレール３との間隔が狭いところや広いところがあり、保持器５に配設されたそれぞれのローラ６が受ける予圧が異なる。
【００１０】
それぞれローラの受ける予圧が異なることで、図中のＡ部分のローラには矢印の方向、即ちレール間の間隔が狭い方から広い方向へとずれようとするミクロスリップ現象を起こす力が働き。そして、Ｂ部分のローラにはレール間の間隔が適当なので留まろうとする力が働く。このような状態になると、保持器５の中央部に徐々に応力が溜まり弾性変形が生じる。この保持器５の弾性変形が復元力に変わると、即ち復元力がローラ６の転動面と各々のレール（１´，３）の転動面との摩擦抵抗力より大きな力となる。すると、前記保持器５の変形が一気に開放され、図１２に示すように前記保持器５が一方向に大きくずれ、前記保持器５がレール（１´，３）から外れたり、又はレール（１´，３）の両端部に設置されたストッパー（図示せず）に当たったりして、動作が不能となる。
【００１１】
また、図１３に示すように一対のサイドレール３´の一端部が幅広に形成された場合においても上述と同様に保持器３がレール（１，３´）から外れる等の問題が生じる。
【００１２】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、新規な摺動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明の摺動装置は、固定部材に固定され長さ方向に延びるＶ溝路を有する一対の第１ガイドレールと、移動部材に該一対の第１ガイドレールとそれぞれ平行になるように取り付けられると共に前記第１ガイドレールのＶ溝路と対向する長さ方向に延びるＶ溝路を有する一対の第２ガイドレールと、第１ガイドレールのＶ溝路と第２ガイドレールのＶ溝路との間で保持器に保持されＶ溝路を転動する複数のローラ又は球を備えた摺動装置において、第１ガイドレール及び第２ガイドレールに挟まれることによってローラ又は球が受ける予圧が、前記保持器の中央部に配設されたローラ又は球の方が前記保持器の両端部に配設されたローラ又は球より大きくなるように構成した。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、中央部の形状を変えたレール、中央部を撓ませたレール、径を変えたローラ等を用いることにより、保持器に配設された中央部付近のローラには、保持器の両端部に配設されたローラが受ける予圧より大きな予圧が係るようになったので、保持器５がレールから飛び出すような大きなずれを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願発明の実施の形態１における摺動装置のレールのＶ溝部を水平に切り出し上方から見た断面図である。
【図２】本願発明の実施の形態２における摺動装置のレールのＶ溝部を水平に切り出し上方から見た断面図である。
【図３】本願発明の実施の形態３における摺動装置のレールのＶ溝部を水平に切り出し上方から見た断面図である。
【図４】本願発明の実施の形態４における摺動装置のレールのＶ溝部を水平に切り出し上方から見た断面図である。
【図５】本願発明の実施の形態５における摺動装置のレールのＶ溝部を水平に切り出し上方から見た断面図である。
【図６】本願発明の実施の形態６における摺動装置のレールのＶ溝部を水平に切り出し上方から見た断面図である。
【図７】本願発明の実施の形態６を説明するセンターレールのＶ溝部の断面図である。
【図８】本願発明の実施の形態６を説明する図６中Ａ−Ａ線断面で示した側面図である。
【図９】従来例の摺動装置の一例を示した斜視図である。
【図１０】従来例の摺動装置の一部を拡大した斜視図である。
【図１１】本願発明の課題を説明する図である。
【図１２】本願発明の課題を説明する図である。
【図１３】本願発明の課題を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本実施の形態１に係る発明は、固定側のセンターレールの中央部を幅広の形状にすることで、保持器の中央部に配設されたローラが受ける予圧を大きくさせるようにしたものである。
【００１７】
図１は本実施の形態１における摺動装置のレール部のＶ溝部を水平に切り出した上方から見た断面図である。図１中、図９及び図１０にて使用した記号と同一記号は同一構成要素を示す。
【００１８】
従来の形態と異なるところは、センターレール２０の中央部の幅をレール両端部より幅広に形成し、該レールの側面をなだらかな曲面形状にして、ボルト（図示せず）でベース２上に固定した点である。
【００１９】
このセンターレール２０の側面側には長手方向に沿ってＶ溝路８が形成されている。そして、前記センターレール２０を挟むように一対のサイドレール３がテーブル４の内側に配置され、ボルトでテーブル４に固定されている。そして、このセンターレール２０に対向するこの一対のサイドレール３には長手方向に沿ってＶ溝路９が形成されている。
【００２０】
なお、前記一対のサイドレール３は真っ直ぐなレール、前記センターレール２０のＶ溝路８とサイドレール３のＶ溝路９とで挟まれた空間には、同一形状の複数のローラ６を一列に整列され、交互に逆の傾斜姿勢になるように保持する保持器５が配置されている。
【００２１】
このような構成において、負荷Ｆを受けてテーブル４が往復運動すると、保持器５自体がテーブル４の移動と共に多少移動しながら、センターレール２０と対向するサイドレール６との間隔はレールの両端部よりレールの中央部の方が狭い状態に保たれているので、保持器５の中央部に配設されたローラ６が受ける予圧は保持器５の両端部に配設されたローラが受ける予圧より大きくなる。
すると、保持器５の中央部に配設されたローラ６は、ローラ６の転がり抵抗が増加し、センターレール２０のＶ溝路８の転動面とサイドレール３のＶ溝路９の転動面に対して滑ることなくテーブル４の動きに伴って転動し、保持器５の両端部に配設されたローラ６は、センターレール２０のＶ溝路８の転動面とサイドレール３のＶ溝路９の転動面に対して滑りながら転動する。
【００２２】
この際、保持器５には中央部に配設されたローラ６に留まろうとする強制力が生じるので、多少のずれは生じるが元の位置に戻る。このとき、従来のように保持器５自体を大きく弾性変形させるような力は生じない。
【００２３】
このように本発明によれば、固定側のセンターレール２０の中央部の幅をレール両端部よりの幅より幅広に形成したことで、保持器５の中央部に配設されたローラ６が受ける予圧を保持器５の両端部に配設されたローラが受ける予圧より大きくすることができるので、保持器５がレールから飛び出すような大きなずれを抑えることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態２に係る発明は、固定側のセンターレールではなく、移動側の一対のサイドレールの中央部の幅を幅広の形状にすることで、保持器の中央部に配設されたローラが受ける予圧を大きくさせるようにしたものである。
【００２４】
図２は、本実施の形態２における摺動装置のレール部のＶ溝部を水平に切り出した上方から見た断面図である。図２中、図９及び図１０にて使用した記号と同一記号は同一構成要素を示す。
【００２５】
実施の形態１と異なるのは、サイドレール６０を中央部の幅を両端部より幅広に成形し、レール側面をゆるやかな曲面形状に形成し、対向するセンターレールを真っ直ぐなレールに変更した点である。
【００２６】
このような構成において、負荷Ｆを受けてテーブル４が往復運動すると、テーブル４の移動に伴って保持器５自体も多少移動しながら、保持器５の中央部に配設されたローラ６が受ける予圧が保持器５の両端部に配設されたローラが受ける予圧より大きくなる状態を保つので、保持器５の中央部に配設されたローラ６には留まろうとする強制力が生じ、この強制力によって保持器５は多少のずれは生じるが元の位置に戻るのである。
【００２７】
このように本発明によれば、移動側のサイドレールの中央部の幅を両端部よりの幅広に形成したことで、保持器５の中央部に配設されたローラ６が受ける予圧を保持器５の両端部に配設されたローラが受ける予圧より大きくすることができ、保持器５がレールから飛び出すような大きなずれを抑えることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態３に係る発明は、移動側のテーブル４に固定されている一対のサイドレール３の中央部を撓ませ、保持器５の中央部に配設されたローラ６が受ける予圧を大きくさせるようにしたものである。
【００２８】
図３は、本実施の形態３における摺動装置のレール部のＶ溝部を水平断面で示した平面図である。図３中、図８及び図９にて使用した記号と同一記号は同一構成要素を示す。
【００２９】
実施の形態１と異なるのは、センターレール１を真っ直ぐなレールに変更し、該センターレール１と対向する一対のサイドレール３の中央部をセンターレール側に撓ませるように数ミクロンの厚みのシム３０をサイドレール３とテーブル４との間に配置させた点である。
【００３０】
このような構成において、シム３０を配置させたことにより、それぞれのサイドレール３の中央部がセンターレール側に撓むので、テーブル４の往復運動中も保持器５の中央部に配設されたローラ６に保持器５の両端部に配設されたローラより予圧が大きく係ることになり、保持器５の中央部に配設されたローラ６には留まろうとする強制力が生じ、この強制力によって保持器５は多少のずれは生じるが元の位置に戻るのである。
【００３１】
このように本発明によれば、シム３０を用いて一対のサイドレール３の中央部をセンターレール１側に撓ませることができるので、保持器５の中央部に配設されたローラ６が受ける予圧を保持器５の両端部に配設されたローラが受ける予圧より大きくすることができ、保持器５がレールから飛び出すような大きなずれを抑えることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態４に係る発明は、移動側のテーブル４に固定されているサイドレール３の中央部を撓ませる別の方法として、サイドレール３の中央部を撓ませる押しネジを用いて、保持器３の中央部に配設されたローラ６が受ける予圧を大きくさせるようにしたものである。
【００３２】
図４は本実施の形態４における摺動装置のレール部のＶ溝部を水平断面で示した平面図である。図４中、図８及び図９にて使用した記号と同一記号は同一構成要素を示す。
実施の形態３と異なるのは、センターレール１とサイドレール３との間にシムを配置させたが、該シム３０を取り除き、テーブルの両側面に一定間隔の貫通穴を形成し、該貫通穴にサイドレールを押圧するレール変形用押しネジ４０を配置させた点である。
【００３３】
このような構成において、一対のサイドレール３をレール変形用押しネジ４０で、サイドレール３の中央部を強く押圧して撓ませることができるので、テーブル４の往復運動中も保持器５の中央部に配設されたローラ６に保持器５の両端部に配設されたローラより予圧が大きく係ることになり、保持器５の中央部に配設されたローラ６には留まろうとする強制力が生じ、この強制力によって保持器５は多少のずれは生じるが元の位置に戻るのである。
【００３４】
この際、テーブル４の中央部に配設されたレール変形用押しネジ４０は、他の場所より予圧を基本静定格荷重の２％程度増し、レールの中央部で最も強く、中央から外側の方向に１％程度減じるような予圧勾配になるように調整する。
【００３５】
このように本発明によれば、押しネジを用いて一対のサイドレール３の中央部をセンターレール１側に撓ませることができるので、保持器５の中央部に配設されたローラ６が受ける予圧を保持器５の両端部に配設されたローラが受ける予圧より大きくすることができ、保持器５がレールから飛び出すような大きなずれを抑えることができる。
（実施の形態５）
本実施の形態５に係る発明は、保持器５の中央部に配設されたローラの径を大きくして、保持器５の中央部に配設されたローラが受ける予圧を大きくさせるようにしたものである。
【００３６】
図５は本実施の形態５における摺動装置のレール部のＶ溝部を水平断面で示した平面図である。図５中、図８及び図９にて使用した記号と同一記号は同一構成要素を示す。
【００３７】
実施の形態１と異なるところは、図５に示すように、センターレール１を真っ直ぐなレールに変更し、保持器５の中央部に配設されたローラ６Ｌの径を中央部以外に配設されたローラ６Ｓの径より大きくした点にある。
【００３８】
このような構成において、保持器５の中央部に配設されたローラの径が大きいため、テーブル４の往復運動中も保持器５の中央部に配設されたローラ６に保持器５の両端部に配設されたローラより予圧が大きく係ることになり、保持器５の中央部に配設されたローラ６には留まろうとする強制力が生じ、この強制力によって保持器５は多少のずれは生じるが元の位置に戻るのである。
【００３９】
このように本発明によれば、保持器５の中央部に配設されたローラ６Ｌの径を中央部以外に配設されたローラ６Ｓの径より大きくしたので、テーブルが移動している状態においても保持器５の中央部に配設されたローラ６が受ける予圧を保持器５の両端部に配設されたローラが受ける予圧より大きくすることができ、保持器５がレールから飛び出すような大きなずれを抑えることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態６に係る発明は、固定側のセンターレールの中央部において、センターレールとベースと間にシムを差し込んで、センターレールの中央部のＶ溝路を上方に撓ませ、保持器の中央部に配設されたローラが受ける予圧を大きくさせるようにしたものである。
【００４０】
図６は本実施の形態６における摺動装置のレール部のＶ溝部を水平断面に切った平面図である。図７はセンターレールのＶ溝路を示す図であり、図８は図６中の線Ａ−Ａにおける断面図である。図６、図７及び図８にて使用した記号と同一記号は同一構成要素を示す。
【００４１】
実施の形態１と異なるところは、図８に示すように、センターレール１を真っ直ぐなレールに変更し、該センターレール１の中央部において、センターレール１とベース２の間にシム５１を配置させ、センターレール１をボルト５０でベース２に固定した点にある。
【００４２】
このようにすれば、センターレール１の中央部付近が上方（一対のガイドレールを含む平面に対して直交する方向）（または下方でも良い）に撓み、テーブル４の往復運動中も保持器５の中央部に配設されたローラ６に保持器５の両端部に配設されたローラより予圧が大きく係ることになり、保持器５の中央部に配設されたローラ６には留まろうとする強制力が生じ、この強制力によって保持器５は多少のずれは生じるが元の位置に戻るのである。
【００４３】
このように本発明によれば、センターレール１の中央部を上方に歪ませ、センターレール１のＶ溝路とサイドレールのＶ溝部の位置関係をずらすことができたので、テーブルが移動している状態において保持器５の中央部に配設されたローラ６が受ける予圧を保持器５の両端部に配設されたローラが受ける予圧より大きくすることができ、保持器５がレールから飛び出すような大きなずれを抑えることができる。
【００４４】
なお、前記実施例の形態に係る発明の構成は、全てセンターレールの全長とサイドレールの全長が重なった状態の図を使用して説明している。
【００４５】
また、前記実施例ではガイドレールの間に保持器に保持されたＶ溝路を転動する転動体を複数のローラを挙げて説明したが、球体であっても良い。
【００４６】
また、前記実施の形態以外の他の実施の形態に係る発明として、センターレールの中央部がサイドレール側に曲がった曲面形状で、サイドレールの中央部も同じ方向に曲がった曲面形状で、サイドレールの曲率がセンターレールの曲率より小さくした構成であっても良い。
【００４７】
また、前記実施の形態の図面に示したレールの長さと保持器の長さとの相対比は実際の設計とは異なるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１ベース
２テーブル
３保持器
４、４´ センターレール
５、１３、５０ボルト
６、６０サイドレール
７ボルト
８、９Ｖ溝路
１０、１０Ｌ、１０Ｓローラ
１１開口部
１２板体
３０、５１シム
４０レール変形用押しネジ
５０ボルト

【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材に固定され長さ方向に延びるＶ溝路を有する一対の第１ガイドレールと、移動部材に該一対の第１ガイドレールとそれぞれ平行になるように取り付けられると共に前記第１ガイドレールのＶ溝路と対向する長さ方向に延びるＶ溝路を有する一対の第２ガイドレールと、第１ガイドレールのＶ溝路と第２ガイドレールのV溝路との間で保持器に保持されＶ溝路を転動する複数のローラ又は球を備えた摺動装置において、第１ガイドレール及び第２ガイドレールに挟まれることによってローラ又は球が受ける予圧が、前記保持器の中央部に配設されたローラ又は球の方が前記保持器の両端部に配設されたローラ又は球より大きくなるように構成したことを特徴とする摺動装置。
【請求項２】
前記第１ガイドレールと対向する前記第２ガイドレールとの間隔がレール両端部よりレール中央部の方が狭いことを特徴とする請求項１記載の摺動装置。
【請求項３】
一対の前記第１ガイドレールのＶ溝路の間隔が第１ガイドレールの両端部の方が中央部よりも狭いことを特徴とする請求項２記載の摺動装置。
【請求項４】
前記一対の第２ガイドレールのＶ溝路の間隔が、該第２ガイドレールの両端部の方が中央部よりも広いことを特徴とする請求項２又は３記載の摺動装置。
【請求項５】
前記第２ガイドレールの中央部を前記第１ガイドレール側に撓ませるようにしたことを特徴とする請求項４記載の摺動装置。
【請求項６】
前記第２ガイドレールと前記移動部材との間にシム材を配置し、該シム材で前記第２ガイドレールの中央部を撓ませることを特徴とする請求項５記載の摺動装置。
【請求項７】
前記移動部材に前記第２ガイドレールを前記第１ガイドレール側に押す押しネジが設けられ、該押しネジで前記第２ガイドレールの中央部を撓ませることを特徴とする請求項５記載の摺動装置。
【請求項８】
中央部に配設されているローラの径が両端部に配設されているローラの径より大きいことを特徴とする請求項１記載の摺動装置。
【請求項９】
前記一対の第１ガイドレールの中央部を一対のガイドレールを含む平面に対して直交する方向に撓ませたことを特徴とする請求項１記載の摺動装置。
【請求項１０】
前記第１ガイドレールと前記固定部材の間にシム材を配置し、前記第１ガイドレールの中央部を撓ませたことを特徴とする請求項９記載の摺動装置。

【図１】