本发明涉及一种具有保持器的防偏离机构的有限线性运动导向装置，该保持器适用于半导体制造装置、精密测定·检查仪器、精密组装器、各种自动仪器等各种装置。

近年来，在半导体制造装置、精密测定·检查仪器、精密组装器等各种装置中，为了线性引导零件等，大多使用有限线性运动导向装置。于是，作为有限线性运动导向装置，要求能够对应于高速度和高加、减速度的轨道台的相对移动，同时装置的结构要紧凑，作为机器的线性运动导向能够符合高精度、低滑动阻力等性能。
过去，已知组装有可以防止保持器偏离、能够可靠地控制轨道构件移动的有限线性运动式导轨的有限线性运动导向装置。该有限线性运动导向装置，被保持在保持器中的圆辊可以在轨道构件的轨道槽中转动，可自由旋转地支撑在保持器中的小齿轮啮合到固定于退刀槽中的齿条中。由于在该齿条的齿中形成有避免与圆辊干扰的凹部，将齿制成模量大的齿以提高与小齿轮的啮合强度，以能够防止相对于保持器的轨道构件的偏离。并且，由于轨道构件的轨道槽的退刀槽不大，所以可确保较宽的轨道面(例如参照特开平11-108056号公报)。
并且，已知可以可靠地控制轨道构件的移动的有限线性运动用滚动轴承。该有限线性运动用滚动轴承，以与轨道槽对向的方式平行地配置轨道构件，在形成于轨道槽中的磨削退刀槽内设置齿条，在轨道槽之间安装组装有圆辊和与齿条啮合的小齿轮的保持器(例如，参照特开平7-91445号公报)。
并且，作为有限线性运动导向装置，已知设有可以将小齿轮成一体地嵌装在保持器中的轴承的装置。该有限线性运动导向装置，在保持器宽度方向的中央部设置小齿轮，在工作台和床体的宽度方向的中央部设置齿条构件，沿保持器的宽度方向于长度方向的中央部上形成长孔，在内周面上沿宽度方向夹着长孔、敞开的槽形轴承突出形成在下表面侧(如，参照特开平3-24318号公报)。
但是，过去的有限线性运动导向装置，设有可以将小齿轮成一体地嵌入安装到保持器上的轴承，由于轴承与保持器是一体成形而成，所以不得不分别对每一种尺寸、即大小的保持器准备成形模具等，不能灵活应对。并且，在过去的有限线性运动导向装置内，齿轮保持件的组装复杂，不能可靠地系紧齿轮保持件，装置本身难以小型化。并且，在上述有限线性运动用滚动轴承中，由于齿轮保持件是系紧到保持器的系紧爪部上的结构，所以不能将齿轮保持件牢固地保持在保持器上，由齿轮保持件形成的小齿轮的保持力小。
于是，本申请人早先开发出了一种有限线性运动导向装置，并进行了专利申请(例如，特开2003-28157号公报)，该有限线性运动导向装置仅对现有的结构作略微的改变便可简单地组装保持器的防偏离机构，能够适用于从大型到小型的移动体，能够准确且高精度地进行工作台等移动体的直线移动，能够与移动体的高速移动和高加减速移动相对应，同时，可以紧凑地构成该装置，能够发挥低滑动阻力等性能。在先申请的该有限线性运动导向装置，在保持件的四角上设置有销，上述销插入形成于保持器上的销孔中，对销的伸出部分进行铆接而固定到保持器上。但是，上述在先申请的有限线性运动导向装置，为了将保持件安装到保持器上，必须在保持件上形成销，在保持器上形成销孔，而且，必须对销的前端进行铆接加工。

本发明的目的是解决上述课题，提供一种具有保持器的防偏离机构的有限线性运动导向装置，该装置可以适用于半导体制造装置、精密机械、精密检查仪器、精密组装器、工作机械、各种自动仪器等设备，特别是，可以小型且紧凑地构成防偏离机构，可以一次性地轻易地将保持件安装到保持器上，可以可靠且高精度地进行工作台等移动体的线性移动，可以应对安装在轨道台上的移动体等的高速移动和高加减速移动，同时可以简单地将防偏离机构安装到保持器上。
本发明涉及一种有限线性运动导向装置，其特征在于，具有：相对移动的一对轨道台，在长度方向的壁面上分别形成相互对置的轨道槽；沿前述长度方向延伸的板状保持器，保持设置在前述轨道台的前述轨道槽之间形成的轨道路径上的多个转动体；以及防止前述保持器在前述轨道台之间偏离的防偏离机构，前述防偏离机构具有保持件和小齿轮，该保持件在变形之后系紧并支撑在前述保持器上形成的嵌装孔中，该小齿轮具有分别设置在前述轨道台上的齿条和分别与前述齿条啮合的齿部，且可自由旋转地安装到前述保持件上。
在前述保持件上形成贯穿孔和轴支撑孔，具有前述小齿轮的齿部的圆盘部可自由旋转地贯穿插入该贯穿孔，前述小齿轮的轴部可自由旋转地与该轴支撑孔动配合，在前述轴支撑孔上形成有在两侧面上突出的凸部，用于可自由旋转地支撑前述小齿轮。
前述保持件具有：从端面突出且与形成于前述保持器上的前述嵌装孔的一侧边缘面接触的凸缘部、以及从前述端面突出且在变形之后系紧到前述嵌装孔的另一侧的边缘面上的系紧爪部。具体而言，前述保持件实质上形成长方形，前述保持件的前述端面由沿着前述保持器的长度方向延伸的一对长边端面和与前述长边端面正交的一对短边端面构成，前述凸缘部从前述长边端面和前述短边端面中的一个端面的一侧突出，前述系紧爪部从其中另一个端面的另一侧突出。该有限线性运动导向装置，作为另一个实施例，前述凸缘部从前述长边端面和前述短边端面中的前述另一个端面的前述一侧突出。
在前述保持件上，为了将前述保持件的前述系紧爪部卡合到前述嵌装孔的前述另一侧的边缘面上，形成使前述保持件向前述贯通孔侧变形的作业孔。另外，为了使前述系紧爪部能够向内侧挠曲弹性变形，在前述保持件上，与前述系紧爪部相邻接的部分上形成凹部。
前述小齿轮具有沿圆周方向形成均匀间隔设置的前述齿部和前述齿部之间的凹部的圆盘部和构成前述圆盘部的旋转中心且可自由旋转地保持在前述保持件部上的前述轴部。
在形成于前述轨道台的前述轨道槽中的退刀槽中，沿着长度方向形成前述齿条。进而，前述齿条由用于与前述小齿轮啮合的以预定间隔分隔设置的齿部和在前述齿部的两侧面上沿长度方向连续延伸且将至少相邻的前述齿部相互连接起来的侧壁部构成。
在该有限线性运动导向装置中，一个前述轨道台为轨道导轨，另一个前述轨道台为滑动台，前述轨道导轨和前述滑动台分别形成有用于形成转动体滚动的一对前述轨道路径的相互对向的前述轨道槽，前述保持器分别配置在前述轨道路径中，前述保持器由连接板部相互连接起来，在前述连接板部上配置构成前述防偏离机构的前述保持件。进而，在前述轨道导轨和前述滑动台上，在对向的中央部上形成凹槽，在前述凹槽中分别配置构成前述防偏离机构的前述齿条。
前述转动体是在形成于前述轨道台的前述轨道槽中的一对轨道面之间滚动的圆辊、或者在前述轨道台的前述轨道槽之间滚动的球体。并且，在前述轨道台上设有使保持器停止从前述轨道台脱出的挡块。
该有限线性运动导向装置设有固定机构，用于将前述轨道台安装在工作台等移动体之间、或者将前述轨道台安装到前述移动体和床体等固定体之间。
由于该有限线性运动导向装置是按上述方式构成的，所以对于保持器的轨道台的相对移动没有偏差，不会产生蠕变现象(轴承的蠕变)(防蠕变)，可以可靠地进行相对运动，可实现轨道台的高精度相对运动。并且，该有限线性运动导向装置，可以一次性地可靠且容易地将保持件安装到保持器上，小齿轮的组装变得很容易，同时，可以及其紧凑且小型化地形成保持器的防偏离机构，而且，可以对小型设备进行安装，可以构成小型的装置，特别是能够扩大应当安装具有防偏离机构的有限线性运动导向装置的设备的适用范围。并且，对于保持件，通过使系紧爪部突出于前述保持件的长边端面、使凸缘部突出于保持件的短边端面，在保持件的制造工序中可以以极其简单的形状形成成形模具，降低保持件的制造成本，可以容易地进行制造，可高精度地制造保持件。
由于该有限线性运动导向装置是按照上述方式构成的，所以优选适用于半导体制造装置、精密机械等的装置，可以以一次性的嵌入式构成保持件向保持器的安装结构，减少齿条、小齿轮内置式的防偏离机构的零件数目并构成小型的结构，而且，可以容易地制造保持件，可以适用于各种有限线性运动导向装置，可以扩大有限线性运动导向装置的机器的应用范围。并且，该有限线性运动导向装置，仅通过在保持器上形成嵌装孔，便可以安装支撑小齿轮的保持件，可以简单且正确地组装由齿条和小齿轮构成的防偏离机构，可以适用于小型的各种装置，可以使安装在轨道台上的工作台等移动体可靠且高精度地直动移动，可以应对于工作台等移动体的高速移动和高加、减速移动，同时，可以紧凑地构成该装置，而且可以发挥低滑动阻力等性能。
附图说明
图1是表示根据本发明的具有保持器防偏离机构的有限线性运动导向装置的第一个实施例的正视图；图2是表示图1的有限线性运动导向装置中小齿轮所在位置的I-I剖面的放大剖视图；图3a是表示图1的有限线性运动导向装置中的轨道台和齿条的放大剖视图；图3b是表示图3a的VI-VI剖面的剖视图；图4是表示图1的有限线性运动导向装置中的保持器组装体的平面图；图5是表示图4的保持器组装体的正视图；图6是表示图4的保持器组装体的底面图；图7是表示将图1的保持器组装体中的保持件拆下的状态的平面图；图8是表示构成防偏离机构的保持件的平面图；图9是表示图8的保持件的正视图；图10是表示图8的保持件的左视图；图11是表示图8的保持件的II-II剖面的剖视图；图12是表示构成防偏离机构的小齿轮的正视图；图13是表示图12的小齿轮的侧视图；图14是表示使图8的保持件弹性变形的状态的说明图；图15是表示构成防偏离机构的第二个实施例的保持件的平面图；图16是表示构成防偏离机构的第三个实施例的保持件的平面图；图17是表示图16的保持件的正视图；图18是表示图16的保持件的左视图；图19是表示图16的保持件的III-III剖面的剖视图；图20a是说明图16和图19的第三个实施例的保持件的系紧爪部区域的弹性挠曲变形状态的说明图；图20b是图20a的剖视图；图21是表示第四个实施例的有限线性运动导向装置的概括情况的正视图；图22是表示图21的有限线性运动导向装置的局部剖面状态的侧视图。

下面，参照附图说明根据本发明的有限线性运动导向装置的实施例。该有限线性运动导向装置适用于半导体制造装置、精密测定·检查仪器、精密组装器、自动仪器等各种装置。
首先，参照图1～图14，说明根据本发明的有限线性运动导向装置的第一个实施例。
该有限线性运动导向装置设有固定机构，用于将轨道台1、2安装在工作台、安装台等移动体之间、或者将轨道台1、2安装到移动体和床体等固定体之间。如图1和图2所示，该有限线性运动导向装置具有：在构成相互对向面的长度方向的壁面15、16上分别形成轨道槽10的相对移动的一对轨道台1、2、配置在轨道台1、2的轨道槽10之间的轨道路径7上且在分别形成于轨道槽10中的轨道面11、12上转动的多个转动体8、保持转动体8的板状保持器3、以及防止保持器3在轨道台1、2之间偏离的由齿条、小齿轮构成的防偏离机构17。在一对轨道台1、2上，以截面呈矩形的形状沿一边的长度方向在对向面的壁面15、16上分别形成轨道槽10，在对向的轨道槽10上夹装有转动体8，该转动体8是圆辊，经由转动体8轨道台1、2相互相对移动。
在轨道台1、2上，具有构成防止保持器3脱落用的挡块的头部的端部螺栓23螺旋固定到形成于轨道台1、2的端部上的螺纹孔(图中未示出)中，而分别固定。并且，在轨道台1、2上，作为固定机构形成以规定间距沿长度方向形成的锪孔、螺纹孔等安装用孔24，将轨道台1或2中的一个固定到固定侧的床体等固定体(图中未示出)上，并且，将另一个轨道台2或1固定到可动侧的工作台等移动台(图中未示出)上，以正好旋转180度的状态配置轨道台1、2。从而，该有限线性运动导向装置，在配置有轨道台1或2的床体的固定体上引导安装有轨道台2或1的工作台等移动台做直线运动。
该有限线性运动导向装置组装有由齿条、小齿轮构成的防偏离机构17，将构成保持器3的防偏离机构17的小齿轮5可自由旋转地安装到系紧在保持器3上的保持件6上，将构成防偏离机构17的齿条4安装在轨道台1、2上。防偏离机构17具有：在自身变形之后系紧、卡合并支撑在形成于保持器3中的嵌装孔30内的保持件6，分别设置在轨道台1、2上的齿条4、以及具有分别啮合到齿条4上的齿部14且可自由旋转地安装于保持件6上的小齿轮5。保持件6系紧、即卡合到保持器3上。
如图2和图3所示，齿条4沿长度方向设置在形成于轨道台1、2的轨道槽10上的退刀槽9中。齿条4是由如用于与小齿轮5啮合的以预定间隔分隔设置的齿部18、以及在齿部18的两侧部上沿长度方向连续延伸且将至少相邻的齿部18相互连接起来的侧壁部31构成。在图1所示的实施例中，侧壁部31在齿部18的两侧各自壁厚不同，由于采用同一构件的齿条4，在轨道台1和轨道台2中壁厚不同的侧壁部31的位置呈现出相反的状态。并且，虽然齿条4由齿部18和与相邻的齿部18相互连接的侧壁部31构成，但是，为了确保齿部18之间的强度，也可以设有连接于侧壁部31之间的底部。
如图4～图7所示，为了安装保持件6，在保持器3上形成有比将圆辊8嵌入到中央部中的保持孔27更大的嵌装孔30。在此，嵌装孔30在长度方向上为跨越两个保持孔27的尺寸。如图7所示，保持器3的嵌装孔30形成将具有平行于保持器3的侧面的边的正方形等矩形的角部切去而成的八角形形状、换而言之，实质上形成长方形形状。在保持件6上可自由旋转地保持小齿轮5。如图8～图11所示，保持件6为了系紧于嵌装孔30，具有从端面42突出且与形成于保持器3上的嵌装孔30的一侧(例如内面侧)的边缘面34接触的凸缘部46、以及从端面42突出且系紧于嵌装孔30的另一侧(例如外面侧)的边缘面35的系紧爪部40。
在图4～图6中，表示配置在轨道台1、2的对向的壁面15、16上的保持器组装体25。保持器组装体25由保持器3，在保持器3上保持转动状态的转动体的圆辊8，安装在保持器3上的保持件6，以及可自由旋转地安装在保持件6上的小齿轮5构成。此外，如图4～7所示，保持在保持器3上的转动体是截面呈正方形、且由圆形的转动面29及其两个端面28构成的圆辊8，相邻的圆辊8，其旋转轴心成垂直状态相互交叉地配置。保持器3由沿长度方向延伸的矩形薄板形成，分别由保持爪26保持嵌合到沿长度方向以规定的间距形成的保持孔27上的转动体的圆辊8的端面28。
此外，在保持件6上形成有具有小齿轮5的齿部14的圆盘部13可自由旋转地插入贯通的贯通孔33，以及小齿轮5的轴部36可自由旋转地动配合的轴支承孔32。为了可自由旋转地支承小齿轮5的轴部36，在轴支承孔32上形成有在两个侧面上突出的凸部39。通过在轴支承孔32的两个侧面上形成凸部39，在对向的实质的回旋支承面48上形成轴支承孔32，利用凸部39可自由旋转支承小齿轮5的轴部36。为了将小齿轮5以可自由旋转的状态嵌入到保持件6内，通过将小齿轮5的圆盘部13插入贯通到贯通孔33内，然后，将小齿轮5的轴部36越过保持件6的凸部39，卡合嵌入到轴支承孔32来达到。这时，保持件6形成与两个端面42(44)的下部接触并构成一停止面、即构成接触面的凸缘部46，形成一个突出到两个端面42(43)的上部构成的系紧爪部40，系紧固定到保持器3上。
此外，为了将保持件6的系紧爪部40卡合到保持器3的嵌装孔30的边缘面35上，在保持件6上形成使保持件6向贯通孔33侧弹性变形的作业孔50。如图14所示，为了将工具等系紧到作业孔50上将系紧爪部40移动到内侧，使保持件6变形，将保持件6从系紧爪部40侧插入到保持器3的嵌装孔30内，当保持件6的凸缘部46与保持器3的嵌装孔30周围的一侧边缘面34接触后，把工具等从作业孔50卸下，使保持件6的变形复原时，系紧爪部40旋合到保持器3的嵌装孔30周围的另一侧边缘面35上，卡合到保持器3上系紧固定。其次，将小齿轮5的圆盘部13插入保持件6的贯通孔33内，通过将小齿轮5的轴部36卡合嵌入到保持件6的轴支承孔32内，将小齿轮5组装到保持件6内。保持件6不会因组装进来的小齿轮5向内侧变形，也不会从保持器3中脱落。作业孔50是使保持件6变形的基础下，在使用工具等时，易于进行机械作业用的孔，为了将保持件6嵌入到保持器3内，并不一定必须使用该孔。此外，不使用工具等，使系紧爪部40容易发生弹性变形，可以使保持件6卡合到保持器3的嵌装孔30内，而系紧固定。
如图12及图13所示，小齿轮5由圆盘部13和从圆盘部13的两个侧面突出的成为小齿轮旋转中心的轴部36构成。即，小齿轮5包括：沿圆周方向形成以均匀的间距隔开设置的多个齿部14和在齿部14之间构成齿槽的凹部49的圆盘部13，以及，成为圆盘部13的旋转中心的可自由旋转地保持在由对向的回旋支承面48构成的保持件部21上的轴部36。此外，小齿轮5可以制成与现有的如具有渐开曲线作为基本的齿形的齿轮不同类型的齿轮。在图12中，小齿轮5具有8个齿部14。此外，在圆盘部13的中心，成一体地设置与圆盘部13正交的轴部36。形成于小齿轮5上的齿部14，通过形成所需的齿形，缩小与齿条4的齿条齿部的啮合阻力，可以构成比较厚的齿厚，所以齿的强度大，可以形成大的刚性，可以加长齿根的高度，所以，成为相互啮合脱离少的结构。
保持件6，为了与形成在保持器3上的嵌装孔30整合，形成实质上的长方形形状。保持件6的端面42由沿保持器3的长度方向延长的一对长边端面43与分别和长边端面43垂直的一对短边端面44构成。将保持件6安装到保持器3上的系紧爪部40，从保持件的长边端面43上突出，此外，与沿着保持器3的嵌装孔30的边缘面34相碰的、即接触的凸缘部46，从保持件6的短边端面44突出。此外，虽然图中没有示出，但是将保持件6安装到保持器3上的系紧爪部40，也可以与上述结构相反，从保持件的短边端面44上突出，此外，与沿着保持器3的嵌装孔30的边缘面34相碰、即接触的凸缘部46，也可以构成从保持件6的长边端面43上突出的结构。
参照图15，说明根据本发明的有限线性运动导向装置的第二个实施例。
在第二个实施例中，保持件56实质上形成长方形的形状，保持件56的端面42由沿保持器3的长度方向延伸的一对长边端面43和与长边端面43正交的一对短边端面44构成。凸缘部47从长边端面43的一个侧面突出，此外，系紧爪部55从短边端面44的另一个侧面43突出。此外，在保持件56上，例如，如图20a、图20b所示，为了能够将系紧爪部55向内侧挠曲弹性变形，所以，在邻接系紧爪部55的部分上形成凹部20。在图20a、图20b中，图20a表示保持件56的系紧爪部55的区域的平面图，图20b表示其剖面图。此外，图20a中的(a)表示系紧爪部55在弹性挠曲变形前的状态，图20a中的(b)表示系紧爪部55的弹性挠曲变形的状态。如上所述，当本实施例的保持件56以不设置与系紧爪部55对向的凸缘部的形状形成时，成形模具变得简单，制作容易。
其次，参照图16～图20a、图20b，说明根据本发明的有限线性运动导向装置的第三个实施例。
在第三个实施例中，保持件56实质上形成长方形的形状，保持件56的端面42由沿保持器3的长度方向延长的一对长边端面43与垂直于长边端面43的一对短边端面44构成。凸缘部46、47从长边端面43的一侧和短边端面44的一侧突出，此外，系紧爪部55与从短边端面44突出的凸缘部46对向、从短边端面44的另一侧突出。在保持件56的端面42(44)上，在系紧爪部55的前端侧的系紧部38与凸缘部46之间形成嵌入到保持器3的嵌装孔30内的配合槽19。此外，如图20a、图20b所示，在保持件56上，为了能够将系紧爪部55向内侧挠曲弹性变形，在与系紧爪部55邻接的部分形成有凹部20。
由于第三个实施例的保持件56构成如上所述地结构，所以，在将保持件56系紧固定于保持器3的嵌装孔30上时，如果将保持器3嵌入到保持件56的系紧爪部55与凸缘部46之间的配合槽19，则可以极其容易地将保持件56卡合嵌合到保持器3的嵌装孔30内，将保持件56配合安装到保持器3上。即，由于系紧爪部55形成在两个端部即两个端面42、44上，邻接系紧爪部55形成有凹部20，所以，如从图20a的(a)至(b)所示，通过系紧爪部55容易地弹性变形，保持件56可以很容易组装到保持器3的嵌装孔30内。即，使系紧爪部55弹性挠曲变形成(b)所示的状态，将保持件56的系紧爪部55插入贯通到保持器3的嵌装孔30内，其次，如果释放系紧爪部55的弹性挠曲变形，则系紧爪部55系紧固定到沿着保持器3的嵌装孔30的边缘面35上，凸缘部46与沿着保持器3的嵌装孔30的边缘面34接触，可以将保持器3卡合到保持件56的配合槽19内。这里为了确保保持件56向保持器3上稳定的固定，在保持件的端面43、44上也形成凸缘部47、46。
参照图21及图22，说明根据本发明的有限线性运动导向装置的第四个实施例。第一及第二个实施例适用于一对轨道台1、2的轨道槽10之间，但是，设置防偏离机构的位置17并不局限于轨道槽10之间，如果可以在保持器3上形成嵌装孔30，则防偏离机构17可以很容易配置在板状保持器3的任意位置上。这时，保持器3由保持转动体(在图21中，球体54)的两侧的保持部41，沿滑动台52和轨道导轨22的宽度方向延伸、将两侧的保持部41连接成一体结构的连接板部53构成。
在第四个实施例中，一个轨道台是轨道导轨22，另一个轨道台是滑动台52。此外，在轨道导轨22和滑动台52上，为了形成作为转动体的球体54滚动的一对轨道路径7，分别形成相互对向的轨道槽57。在轨道路径7上，分别配置保持转动体的保持器3的保持部41，两侧保持部41用连接板53相互连接。在轨道导轨22与滑动台52上，对向的中央部形成凹槽60、61，在凹槽60、61上分别配置齿条4。在连接板部53上，将构成防偏离机构17的保持件6配置在凹槽60、61的宽度方向的中央部。将保持件6向连接板部53上的嵌装，和第一个实施例的情况一样，可以使之卡合进行组装。此外，作为防止保持器3从轨道台1、2拔出的挡块的端板58、59用端部螺栓23固定在轨道导轨22和滑动台52上。