JP5501880B2

JP5501880B2 - フリーボールベアリングおよびベアリング装置

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Publication number: JP5501880B2
Application number: JP2010158650A
Authority: JP
Inventors: 薫井口
Original assignee: Iguchi Kiko Co Ltd
Current assignee: Iguchi Kiko Co Ltd
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-07-13
Also published as: TW201211413A; TWI443271B; JP2012021555A; WO2012008485A1

Description

本発明は、物品の搬送あるいは位置決めに用いられる支持テーブル、ターンテーブル等に適用して好適なフリーボールベアリングおよびベアリング装置に係り、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、食品や医薬品の製造等にて使用できるフリーボールベアリング、およびこれを用いたベアリング装置に関する。

例えば物品を搬送する搬送設備にあっては、全方向に回転自在な１個のボール（主球）が突出された構造のフリーボールベアリングを用いて搬送する物品を移送可能に支持する構成のものが多く採用されている。
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た構成のものがあるが、近年、フリーボールベアリング自体が搬送中の物品に制動力を与えることが可能な構成となっているものが提案されている（例えば特許文献１）。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、ガイド部材等の設置を不要にできる利点がある。

上述の特許文献１の図１（ａ）、（ｂ）記載のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）は、複数の副球を介して凹球面に主球を回転自在に支持した凹球面部材と、前記主球の上部が突出する内孔を有する蓋部材とを備え、前記内孔の縁部が前記主球との間に微小間隙をもって接近した主球の自由転動状態と、前記内孔の縁部が前記主球に押圧接触した主球の制動状態とが切り換え可能になっている。
また、特許文献１の図２（ａ）、（ｂ）には、環状の副球接触部を有する加圧部材を駆動手段（具体的には電磁線輪によって構成した電磁石３４）によって昇降させ、前記加圧部材の下降時に前記副球接触部を副球群の上縁部に接触させることで副球の転動を拘束して主球の回転に制動作用を与える構成のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）が開示されている。

特開２００４−１９８７７号公報

上述の特許文献１の図１（ａ）、（ｂ）記載のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）のように、蓋部材を主球に接触させて主球の制動を行う構成では、長期の使用によって主球を傷付けることがあり、主球表面に形成された溝が物品との間の隙間の原因になって移動する物品に移動抵抗を与えづらくなる、といった不都合がある。
特許文献１の図２（ａ）、（ｂ）のように、昇降する加圧部材によって副球を押さえ込む構成の方が、物品に所望の移動抵抗を与える性能を長期にわたって安定に維持できる点で有利である。

ところで、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、食品や医薬品の製造等に用いられるフリーボールベアリングには、高い防塵性が要求される。
上述の特許文献１の図１（ａ）、（ｂ）記載のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）では蓋部材の主球との接触が起こり、特許文献１の図２（ａ）、（ｂ）記載のフリーボールベアリング（移送用球体支持装置）では蓋部材（特許文献１において符号５ａ）の下側にて昇降する加圧部材と副球との接触が起こる。このため、パーティクルの飛散を防止したいという要求があった。

また、前記構造のフリーボールベアリングでは、主球の制動を行う構成が複雑であり、小型化および低コスト化が容易ではなかった。

本発明は、前記課題に鑑みて、構造の簡略化が可能であり、かつパーティクルの飛散を防止することができるフリーボールベアリングおよびベアリング装置の提供を目的としている。

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たハウジング状のカバー部と、を備え、前記カバー部に、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、前記カバー部が、前記本体の前記半球状凹面と前記主球との間に挿入し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し、前記本体は、前記カバー部に対し、前記球受け用凹所の深さ方向に一致する方向である球受け部高さ方向に移動可能とされ、この移動によって、前記押さえ片が受け球の移動を規制する位置と、前記押さえ片が受け球から離隔して前記規制が解除された位置とを切り替え可能であるフリーボールベアリングである。
本発明のフリーボールベアリングは、前記カバー部が、前記本体の球受け部を取り囲む基端側部分を有し、前記本体が、前記球受け部から突出する軸部を有し、前記軸部が、前記基端側部分から突出し、この突出部分を前記球受け部の方向に移動させることで、前記本体を球受け部高さ方向に移動可能であることを特徴とす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、前記カバー部が、カバー部本体と、前記カバー部本体内に設けられた受け球押さえリングとを備え、前記押さえ片が、前記受け球押さえリングに形成されているフリーボールベアリングである。
本発明のフリーボールベアリングは、前記押さえ片が、前記カバー部に一体に形成されているフリーボールベアリングである。
本発明のフリーボールベアリングは、前記本体を前記押さえ片から離れる方向に付勢する規制解除機構を備えているフリーボールベアリングである。
本発明のベアリング装置は、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ベアリング装置である。

本発明のフリーボールベアリングによれば、本体が球受け部高さ方向に移動可能とされ、この本体の移動によって、押さえ片が半球状凹面と主球との間に挿入されて受け球の移動を規制する位置と、規制が解除された位置とを切り替え可能である。
移動規制位置では、半球状凹面と主球との間に押さえ片が挿入されるため、押さえ片は球受け用凹所からのパーティクルの飛散を抑える機能を果たす。
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。
また、本体は、カバー部に囲まれた構造であるため、中央位置において本体を高さ方向に移動させる機構によって前記高さ方向移動を実現できる。
従って、構造を簡略化でき、小型化および低コスト化を図ることができる。

本発明に係る第１実施形態のフリーボールベアリングにおいて、受け球押さえリングによる受け球の制動を行っていない状態を示す図であり、（ａ）は部分断面図であり、（ｂ）は下面図である。前図のフリーボールベアリングの受け球の制動状態を示す部分断面図である。本発明に係る第２実施形態のフリーボールベアリングにおいて、受け球押さえリングによる受け球の制動を行っていない状態を示す部分断面図である。前図のフリーボールベアリングの受け球の制動状態を示す部分断面図である。本発明に係る第３実施形態のフリーボールベアリングにおいて、受け球押さえリングによる受け球の制動を行っていない状態を示す部分断面図である。前図のフリーボールベアリングの受け球の制動状態を示す部分断面図である。本発明に係る第４実施形態のフリーボールベアリングにおいて、受け球押さえリングによる受け球の制動を行っていない状態を示す部分断面図である。前図のフリーボールベアリングの受け球の制動状態を示す部分断面図である。本発明に係るベアリング装置の一実施形態を示す部分断面図である。前図のベアリング装置において、被支持物を支持した状態を示す部分断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１および図２を参照して、本発明に係る第１実施形態のフリーボールベアリングを説明する。以下の説明において、図１（ａ）における上側を上、下側を下とする。
図１は、第１実施形態のフリーボールベアリング１０Ａを示すもので、（ａ）は受け球４１の制動を行っていない状態の部分断面図であり、（ｂ）は下面図である。図２は、フリーボールベアリング１０Ａの受け球４１の制動状態を示す部分断面図である。

フリーボールベアリング１０Ａは、本体２０と、本体２０の球受け部２３を取り囲むように設けられたハウジング状のカバー部３０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を球受け部高さ方向の下方に弾性付勢するスプリング６０（規制解除機構）とを備えている。
符号８０は被支持物（図示略）を載置する載置テーブルであり、符号８０ａはフリーボールベアリング１０Ａが通過可能な通過口である。

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の球受け部２３と、球受け部２３の球受け用凹所２２の開口部とは反対側（基端側）の端部から下方に突出された軸部２４を有する。
図１（ａ）において符号２０ａで示す仮想線は、本体２０の軸部２４の中心軸線である。本体２０の球受け用凹所２２の開口部の中央及び球受け用凹所２２の最深部は中心軸線２０ａ上に位置している。以下、中心軸線２０ａを本体軸線とも言う。
本体２０は、球受け用凹所２２の深さ方向に一致する方向である球受け部高さ方向（図１（ａ）および図２において上下方向。中心軸線２０ａ方向）に移動可能に構成されている。

軸部２４は、球受け部２３の基端側の端面（底面２３ａ）から突出する軸部本体２６と、軸部本体２６に取り付けられた受け部材２５とを有する。
軸部本体２６には、先端部２６ａ（下端部）に開口する取付け孔部２６ｂが形成され、取付け孔部２６ｂには受け部材２５が取り付けられている。

受け部材２５は、スプリング６０下端部が当接する受け部となるもので、ヘッド部２５ａと、ヘッド部２５ａの上面２５ｂから延出するねじ軸２５ｃとを有し、ねじ軸２５ｃは取付け孔部２６ｂに挿入され、取付け孔部２６ｂ内面のねじ部（図示略）に螺着される。
軸部本体２６および受け部材２５の下端部は、筒状軸部３２ｃ（後述）の下端部３２ｉよりも下方に突出している。
図示例では、球受け部２３に軸部２４を一体成形しているが、本発明はこれに限らず、軸部を球受け部とは別体で構成することも可能である。その場合には、軸部を金属で構成することも可能である。

カバー部３０は、カバー部本体３０Ａと、球受け部２３とカバー部本体３０Ａとの間に確保された内側空間１１内に設けられた受け球押さえリング５０とを備えている。
カバー部本体３０Ａは、基端側カバー部材３２（基端側部分）の外周部に、リング状のキャップ３３を取り付けて構成されている。
基端側カバー部材３２は、リング状の底板３２ａと、底板３２ａの外周に設けられて該底板３２ａの上面側に突出する周壁部３２ｂと、底板３２ａの下面側に突出する筒状軸部３２ｃとを備えている。
周壁部３２ｂは、本体２０の球受け部２３の周囲を取り囲んで形成されている。

筒状軸部３２ｃ外面には雄ねじ３２ｆが形成されており、筒状軸部３２ｃは、支持体８１の雌ネジ穴８１ａに挿入され、雌ネジ穴８１ａ内面の雌ねじ８１ｂに螺着している。
筒状軸部３２ｃに形成された挿通孔３２ｇの内面には、筒状軸部３２ｃの下端部３２ｉから所定の高さ範囲に薄化凹部３２ｈが形成されている。薄化凹部３２ｈの上端の段部３２ｅは、スプリング６０の上端が当接する受け部となる。
図１（ａ）に示す状態（待機状態）において、基端側カバー部材３２の底板３２ａは、球受け部２３の底面２３ａに当接している。

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の内周側に形成された嵌合凸部３３ｃを、基端側カバー部材３２の周壁部３２ｂの外周側に形成された嵌合凹部３２ｄに嵌合させることによって基端側カバー部材３２に装着される。

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（ａ）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が確保される大きさとなっている。

受け球押さえリング５０は、キャップ３３の蓋板部３３ａと球受け部２３の先端面２３ｂとの間に配置されたリング状の天板部５１と、天板部５１の内周端の全周にわたってリブ状に下方に突設されたリング状の押さえ片５２とを備えている。
押さえ片５２は、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を移動規制することができるように構成されている。
押さえ片５２の外径は球受け用凹所２２の開口部の内径よりも若干小さく、本体２０が上昇位置にあるとき（図２参照）、押さえ片５２は球受け用凹所２２の半球状凹面２１に接触しない。このとき、押さえ片５２は主球４２にも接触しない。

主球４２は、受け球４１よりも大径に形成され受け球４１を介して半球状凹面２１に回転自在に支持されている。

図示例のフリーボールベアリング１０Ａは、本体軸線２０ａが鉛直の向きで固定されているが、これに限らず、本体軸線２０ａが鉛直方向に対して傾斜する向きで使用することも可能である。

フリーボールベアリング１０Ａの本体２０、カバー部本体３０Ａ、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。
主球４２としては、導電性（表面抵抗率は例えば１０^３〜１０^１０Ω／□）ないし半導電性樹脂で構成したものを採用することもできる。

主球ボール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。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（芳香族ポリア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。
受け球４１、本体２０は、半導電性樹脂で構成することもできる。

本体２０、カバー部本体３０Ａ、受け球押さえリング５０についても、前記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、本発明に係るフリーボールベアリングの本体２０、カバー部本体３０Ａ、受け球４１及び主球４２、受け球押さえリング５０としては、導電性または半導電性を有していない材質（例えば、金属、プラスチック等）によって形成されたものを採用することも可能である。

図１（ａ）に示す状態では、スプリング６０によって受け部材２５のヘッド部２５ａが下方に付勢されるため、本体２０は下方の待機位置（球受け部２３の底面２３ａが基端側カバー部材３２の底板３２ａに当接する位置）にある。
本体２０が待機位置にあるため、受け球押さえリング５０は、球受け部２３内の受け球４１に対し上方に離間した位置にある。この状態では、受け球４１の移動が制限されないため、主球４２の回転抵抗は比較的小さい。
本体２０が待機位置にあるとき、押さえ片５２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５２がほぼ塞いだ状態となるため、押さえ片５２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に示すように、押し上げシャフト８２によって軸部２４の突出部分（軸部２４が筒状軸部３２ｃから突出した部分）を上方（球受け部２３方向）に押圧し、本体２０をスプリング６０の付勢力に抗して押し上げると、押さえ片５２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。
この結果、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。
図２に示す状態では、受け部材２５のヘッド部２５ａの上面２５ｂが筒状軸部３２ｃの下端部３２ｉに当接して本体２０の上方移動が規制される。このため、球受け部２３や受け球４１に過大な力が加えられて破損が生じるのを防止できる。
また、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。

押さえ片５２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５２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５２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。
押上げシャフト８２を下降させると、スプリング６０の付勢力によって本体２０は下降して待機位置に戻り、受け球４１の移動規制が解除されて、主球４２の回転抵抗は再び小さくなる。

フリーボールベアリング１０Ａは、例えば次のように使用できる。
図１（ａ）に示すように、本体２０が待機位置にあって主球４２が回転の制限を受けない状態で、主球４２上に被支持物（ディスプレイ用マザーガラス、シリコン基板（ウェハ）など）を載せる。
この状態で、位置決め装置（図示略）によって被支持物の位置決め操作（被支持物の面方向の位置決め）を行う。例えば、位置決め部材（図示略）によって被支持物の面方向の位置を確定し、その位置で被支持物の面方向移動を規制する。主球４２の回転が抑制されていないため、位置決め操作は容易である。
位置決め装置による位置決めを行った後、図２に示すように、フリーボールベアリング１０Ａの本体２０を押し上げ、受け球押さえリング５０によって受け球４１を移動規制して受け球４１及び主球４２の回転を抑制することによって、被支持物の面方向の位置ずれを防ぐことができる。

前記位置決め部材による被支持物の移動規制の解除は、主球４２の回転を抑制した状態で行うことが好ましい。これによって、位置決め装置による移動規制を解除した後の被支持物の位置ずれを防止できる。

受け球押さえリング５０による受け球４１の移動規制は、受け球４１の循環および回転を完全に阻止する必要はなく、受け球４１の循環および回転を抑制し、その結果、主球４２の回転を抑制できればよい。
また、主球４２を、被支持物の微動に追従してわずかに回転可能とすることによって、主球４２の回転を完全に停止するよりも被支持物が主球４２上で滑りにくくなるため、被支持物を確実に制動することができる。

フリーボールベアリング１０Ａによれば、本体２０が球受け部２３の高さ方向に移動可能とされ、この本体２０の移動によって、押さえ片５２が半球状凹面２１と主球４２との間に挿入されて受け球４１の移動を規制する位置と、規制が解除された位置とを切り替え可能である。
移動規制位置では、半球状凹面２１と主球４２との間に押さえ片５２が挿入されるため、押さえ片５２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。
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。

また、フリーボールベアリング１０Ａでは、本体２０がカバー部３０に囲まれた構造であるため、中央位置にある軸部２４のみを高さ方向に移動させる機構によって、本体２０の高さ方向移動を実現できる。
従って、本体２０の移動のための構造を簡略化でき、全体の小型化および低コスト化を図ることができる。

フリーボールベアリング１０Ａは、本体２０の上昇時に押さえ片５２によって受け球４１の移動が規制されるため、主球４２が上昇した位置で主球４２の回転が抑制される。
このため、被支持物の移動規制が必要なときに主球４２を被支持物に確実に当接させることができる。従って、被支持物の位置ずれ防止を確実に行うことができる。

（第２実施形態）
図３および図４を参照して、本発明に係る第２実施形態のフリーボールベアリングを説明する。以下の説明において、既出の構成については、同一符号を付してその説明を省略または簡略化する。
フリーボールベアリング１０Ｂは、スプリング６０を備えていない点で、第１実施形態のフリーボールベアリング１０Ａと異なる。

図３に示す状態では、本体２０は自重により待機位置にあり、受け球４１の回転が制限されないため、主球４２の回転抵抗は比較的小さい。
図４に示すように、本体２０を上方移動させると、押さえ片５２は半球状凹面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。この結果、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。
押上げシャフト８２を下降させると、本体２０は、自重により下降して待機位置に戻り、受け球４１の回転抑制が解除されて、主球４２の回転抵抗は再び小さくなる。

フリーボールベアリング１０Ｂにおいても、押さえ片５２によって、球受け用凹所２２からのパーティクル飛散が抑えられる。

（第３実施形態）
図５および図６を参照して、本発明に係る第３実施形態のフリーボールベアリングを説明する。
フリーボールベアリング１０Ｃは、受け球押さえリング５０が設けられていない点で、第１実施形態のフリーボールベアリング１０Ａと異なる。
本体１２０は、球受け用凹所２２が形成された球受け部１２３と、球受け部１２３から下方に突出された軸部１２４を有する。
軸部１２４の下端部１２４ａは、筒状軸部３２ｃの下端部３２ｉから下方に突出している。
カバー部１３０のキャップ１３３は、蓋板部１３３ａと、その外周縁から垂下する側壁部１３３ｂと、蓋板部１３３ａの内周縁から下方に突出する押さえ片１５２とを備えている。

押さえ片１５２は、第１実施形態のフリーボールベアリング１０Ａにおける受け球押さえリング５０の押さえ片５２と同様の機能（受け球４１の移動規制による主球４２の回転規制）を果たすもので、蓋板部１３３ａと一体に形成されている。
図５に示す状態では、本体１２０は待機位置にあり、受け球４１の回転が制限されないため、主球４２の回転抵抗は比較的小さい。
図６に示すように、押上げシャフト８２によって軸部１２４を上方に押圧し、本体１２０を上方移動させると、キャップ１３３の押さえ片１５２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。この結果、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。
図６に示す状態では、押上げシャフト８２は、筒状軸部３２ｃに形成された挿通孔３２ｇより径が大きいため筒状軸部３２ｃの下端部３２ｉに当接しており、これによって本体１２０の上方移動が規制される。このため、球受け部１２３や受け球４１に過大な力が加えられて破損が生じるのを防止できる。
押上げシャフト８２を下降させると、本体１２０は、自重により下降して待機位置に戻り、受け球４１の回転抑制が解除されて、主球４２の回転抵抗は再び小さくなる。

（第４実施形態）
図７および図８を参照して、本発明に係る第４実施形態のフリーボールベアリングを説明する。
フリーボールベアリング１０Ｄは、球受け用凹所２２が形成された球受け部２２３を有する本体２２０と、カバー部２３０と、球受け部２３の半球状凹面２１に配された受け球４１と、半球状凹面２１に回転自在に支持された主球４２と、スプリング２６０（規制解除機構）とを備えている。
カバー部２３０のキャップ２３３は、蓋板部２３３ａと、その外周縁から垂下する側壁部２３３ｂと、蓋板部２３３ａの内周縁から下方に突出する押さえ片２５２とを備えている。
本体２２０は、球受け用凹所２２が形成された球受け部２２３と、球受け部２２３から下方に突出された軸部２２４を有する。

軸部２２４は、球受け部２２３から下方に延出する中心軸部２２５と、中心軸部２２５外面のねじ部２２５ａに螺着されることにより中心軸部２２５に固定されて下方に延出する延出軸部２２６と、筒状軸部２３２ｃ内面のねじ部２３２ｇに螺着されるねじ部２２７ａを外面に有する規制筒部２２７とを有する。
延出軸部２２６の外面の長さ方向中間位置には、環状凸部２２６ａが形成され、環状凸部２２６ａの上面２２６ｂは、スプリング２６０（規制解除機構）の下端が当接する受け部となる。
延出軸部２２６の環状凸部２２６ａより下方の部分は、規制筒部２２７の挿通孔２２７ｂに上下動自在に挿通している。環状凸部２２６ａは、規制筒部２２７の上端に当接して延出軸部２２６の下方移動を規制できるように形成されている。
延出軸部２２６の下端部２２６ｃは、規制筒部２２７の下端部２２７ｃより下方に突出している。

基端側カバー部材２３２は、リング状の底板２３２ａと、底板２３２ａの下面側に突出する筒状軸部２３２ｃとを備えている。
筒状軸部２３２ｃ外面には雄ねじ２３２ｆが形成されており、筒状軸部２３２ｃは、支持体８１の雌ネジ穴８１ａに挿入され、雌ネジ穴８１ａ内面の雌ねじ８１ｂに螺着している。
筒状軸部２３２ｃの内面２３２ｄには、薄化凹部２３２ｄが形成されている。薄化凹部２３２ｄの上端の段部２３２ｅは、スプリング２６０の上端が当接する受け部となる。

図７に示す状態では、スプリング２６０によって延出軸部２２６の環状凸部２２６ａが下方に付勢されるため、本体２２０は待機位置にある。
図８に示すように、押上げシャフト８２によって軸部２２４（延出軸部２２６の下端部２２６ｃ）を上方に押圧し、本体２２０を上方移動させると、キャップ２３３の押さえ片２５２は半球状凹面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。この結果、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。
図８に示す状態では、押上げシャフト８２は規制筒部２２７の下端部２２７ｃに当接しており、これによって本体２２０の上方移動が規制されるため、球受け部２２３や受け球４１に過大な力が加えられて破損が生じるのを防止できる。
押上げシャフト８２を下降させると、スプリング２６０の付勢力によって本体２２０は下降して待機位置に戻り、主球４２の回転抵抗は再び小さくなる。

図９は、本発明に係るベアリング装置の一実施形態を示すものである。
このベアリング装置は、複数のフリーボールベアリング１０Ｃと、フリーボールベアリング１０Ｃを支持する支持体８１と、支持体８１が固定される支持テーブル８３と、支持体８１に挿通する押上げシャフト８２を昇降する昇降機構９０とを備えている。
昇降機構９０は、例えばエアシリンダなどの駆動部９１と、駆動部９１により昇降する昇降シャフト９２と、昇降シャフト９２の上端部に設けられた第１基台部９３とを備えている。第１基台部９３には、押上げシャフト８２の基端部が固定される。符号９４は、昇降シャフト９２上部を収納するベローズであり、ベローズ９４の下端は、支持板１１０に設けられた第２基台部９５に取り付けられる。
昇降機構９０は、昇降シャフト９２を昇降することによって、押上げシャフト８２を昇降し、フリーボールベアリング１０Ｃの本体１２０を高さ方向に移動させることができる。
支持テーブル８３は、図示しない昇降機構によって昇降可能である。

このベアリング装置は、次のような使用方法が可能である。
図９に示すように、支持テーブル８３を上昇させると、フリーボールベアリング１０Ｃが通過口８０ａを通って載置テーブル８０上に突出した状態となる。
ロボットアーム１００により被支持物１を搬入し、フリーボールベアリング１０Ｃの主球４２上に載置する。
この際、昇降機構９０により昇降シャフト９２および押上げシャフト８２の高さ位置を調整してフリーボールベアリング１０Ｃの本体１２０を待機位置に配置し、主球４２の回転抵抗が小さい状態（図５参照）としておくことによって、被支持物１は、主球４２上で容易に移動可能となる。
この状態で、位置決め装置（図示略）によって被支持物１の位置決め操作（被支持物１の面方向の位置決め）を行う。主球４２の回転抵抗が小さいため、被支持物１の位置決め操作は容易である。
次いで、昇降機構９０によりフリーボールベアリング１０Ｃの本体１２０を上昇させ、押さえ片１５２により主球４２の回転抵抗を高めることによって（図６参照）、被支持物１が面方向移動により所定の位置からずれるのを防ぐことができる。

図１０に示すように、支持テーブル８３とともにフリーボールベアリング１０Ｃを下降させると、被支持物１は載置テーブル８０に載置される。
被支持物１には、必要に応じて製膜等の処理を施すことができる。

図９に示すように、支持テーブル８３を上昇させ、再びフリーボールベアリング１０Ｃによって被支持物１を持ち上げる。
被支持物１を持ち上げる際には、押さえ片１５２により主球４２の回転抵抗を高めた状態（図６参照）とすることによって、被支持物１の面方向移動による位置ずれを防ぐことができる。
次いで、ロボットアーム１００により被支持物１を搬出することができる。
なお、搬出時には、位置決め装置（図示略）によって被支持物１の位置決め操作（被支持物の面方向の位置決め）を行うこともできる。すなわち、本体１２０を待機位置に配置して主球４２の回転抵抗が小さい状態（図５参照）として前記位置決め操作を行い、次いで再び主球４２の回転抵抗を高めた状態（図６参照）として被支持物１を搬出することができる。

このように、このベアリング装置では、昇降機構９０により押上げシャフト８２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、被支持物１の搬送をスムーズに、かつ正確に行うことができる。

本発明に係るフリーボールベアリングは、抑制時には解放時に比べて格段に高い摩擦係数が得られるため、抑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。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ・・・フリーボールベアリング、２０、１２０、２２０・・・本体、２１・・・半球状凹面、２３・・・球受け部、３０、１３０、２３０・・・カバー部、３０Ａ・・・カバー部本体、３１・・・主球突出用開口部、４１・・・受け球、４２・・・主球、５０・・・受け球押さえリング、５２・・・押さえ片、３２、１３２、２３２・・・基端側カバー部材（基端側部分）、２４、１２４、２２４・・・軸部、６０、２６０・・・スプリング（規制解除機構）、８１・・・支持体、９０・・・昇降機構。

Claims

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たハウジング状のカバー部（３０）と、を備え、
前記カバー部に、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、
前記カバー部が、前記本体の前記半球状凹面と前記主球との間に挿入し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（５２）を有し、
前記本体は、前記カバー部に対し、前記球受け用凹所の深さ方向に一致する方向である球受け部高さ方向に移動可能とされ、この移動によって、前記押さえ片が受け球の移動を規制する位置と、前記押さえ片が受け球から離隔して前記規制が解除された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（１０Ａ）。
前記カバー部は、前記本体の球受け部を取り囲む基端側部分（３２）を有し、
前記本体は、前記球受け部から突出する軸部（２４）を有し、
前記軸部は、前記基端側部分から突出し、この突出部分を前記球受け部の方向に移動させることで、前記本体を球受け部高さ方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のフリーボールベアリング。
前記カバー部が、カバー部本体（３０Ａ）と、前記カバー部本体内に設けられた受け球押さえリング（５０）とを備え、
前記押さえ片は、前記受け球押さえリングに形成さ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。
前記押さえ片は、前記カバー部に一体に形成さ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。
前記本体を前記押さえ片から離れる方向に付勢する規制解除機構（６０）を備えていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のフリーボールベアリング。
請求項１〜５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（８１）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（９０）とを備えていることを特徴とするベアリング装置。