JP2001234996A - 直進運動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置重量の軽減やスライダの運動性能の向上
等を図った直進運動装置を提供する。 【解決手段】 スライダ５の上面にスライダ側ステー３
１がボルト止めされる一方、タイミングベルト１７には
ベルト側ステー３３が固着され、両ステー３１，３３の
間には、可撓連結手段としてばね鋼板製のコネクティン
グプレート３５が介装されている。タイミングベルト１
７が上下方向に振動（ヨーイング振動）した場合、コネ
クティングプレート３５がＳ字状（または、逆Ｓ字状）
に弾性変形し、これによりヨーイング振動の吸収が行わ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
に用いられる直進運動装置に係り、詳しくは、装置重量
の軽減やスライダの運動性能の向上等を図る技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】直進運動装置としては、従来よりボール
ねじ式や油空圧シリンダ式等、種々の形式のものが知ら
れているが、半導体の製造装置や検査装置ではベルト式
の直進運動装置が多用されている。この種の直進運動装
置は、ドライブプーリが取り付けられたアクチュエー
タ、直進ガイドに案内されて直進移動するスライダ、ド
ライブプーリの回転をスライダに伝達する無端状に形成
されたベルト（例えばタイミングベルト）、各構成要素
が搭載されるベース等から構成されている。通常、スラ
イダとタイミングベルトとは、鋼板製のブラケットやボ
ルト（あるいは、リベット）等を介して、直に連結され
ている。ベルト式の直進運動装置には、構造が比較的簡
素で製造コストも低くできる他、運動部材の慣性質量が
小さいためにスライダの移動速度等を比較的高くできる
長所がある。なお、前記ベルトとしては、タイミングベ
ルトの他、平ベルトやＶベルトなどもあり、プーリはベ
ルトの種類に応じたものとされる。また、「無端状に形
成された」とは、もともと無端のベルトの他、もともと
直線状のベルトの両端を接続して無端状としたものを含
む。本明細書で「無端ベルト」という場合、このような
ものも含むものとする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、スライダを駆
動する際において、タイミングベルトは進行方向以外に
もスライダを種々の方向に付勢し、この付勢力がスライ
ダと直進ガイドとの間に外力として作用する。特に、タ
イミングベルトはベルトの幅方向にずれを生じやすいた
め、ドライブプーリやドリブンプーリの軸心が垂直に配
置されている場合、スライダは直進ガイドに対して上下
方向に強く押し付けられることになる。これは、合成ゴ
ム等の弾性体や繊維撚糸を素材とするタイミングベルト
をドライブプーリとドリブンプーリとの間に掛け渡し、
完全に平行な状態に組み立てることが極めて難しいこと
による。尚、一般的な無端ベルトを用いた場合において
も、製造工程上の制約からベルト本体に対する中心線の
偏りが避けられず、この問題を解消することはできな
い。さらに、例えばＶベルトを使用した場合では、ベル
トの幅方向のずれは生じにくいが、スライダの移動方向
と、ベルトの心線の方向とを完全に平行に組立てるのが
困難であることに変わりはないため、スライダが直進ガ
イドに対し、上下方向方向に強く押し付けられる可能性
は残る。

【０００４】スライダが直進ガイドに対して強く押し付
けられると、スライダと直進ガイドとの間に発生する応
力を緩和するべく、両者の大型化が必要となる。このこ
とは、装置重量の増大や製造コストの上昇をもたらす
他、慣性質量の増大によってスライダの移動速度や加速
性能が低下し、半導体の製造装置に用いる場合には製造
効率を悪化させる原因となり、ベルト式の直進運動装置
を用いるメリットが少なくなる。また、ベルトの振動も
スライダと直進ガイドとの間に不要な付勢力を生じる原
因となる。

【０００５】本発明は、上記状況に鑑みなされたもの
で、装置重量の軽減やスライダの運動性能の向上等を図
った直進運動装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明では、直進ガイドに案内されて直進
移動するスライダと、当該スライダの駆動に供されるア
クチュエータと、このアクチュエータの駆動力を前記ス
ライダに伝達する無端ベルトとを有する直進運動装置で
あって、前記スライダと前記無端ベルトとの間に介装さ
れ、当該スライダと当該無端ベルトとを当該スライダの
進行方向以外に可撓的に連結する可撓連結手段を備えた
ものを提案する。この発明では、無端ベルトが進行方向
以外に振動しても、可撓連結手段がその振動を吸収し、
スライダと直進ガイドとの間に不要な付勢力が作用しな
くなる。

【０００７】前記可撓連結手段としては、例えば板ばね
がある。この場合、振動を効果的に吸収しながら、スラ
イダと無端ベルトとの連結剛性が比較的高く保たれる。
特に無端ベルトが上下方向にずれて、偏って走行しても
その偏りを板バネの変形により吸収することにより、ス
ライダと直進ガイドとの間に大きな押付力が生じるのを
防ぐことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る直進運動装置
の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は
実施形態の全体構成を示す斜視図、図２は図１中のＡ矢
視図である。これらの図に示したように、直進運動装置
は、ベース１上に設置された矩形断面の直進ガイドたる
ガイドレール３、ガイドレール３に案内されて直進移動
するスライダ５、ベース１の一端にブラケット７を介し
て設置されたアクチュエータたるモータ９、モータ９の
下端に取り付けられたドライブプーリ１１、ベース１の
他端にブラケット１３を介して設置されたドリブンプー
リ１５、ドライブプーリ１１とドリブンプーリ１５との
間にガイドレール３と平行となるように掛け渡された無
端のタイミングベルト１７等から構成されている。

【０００９】ガイドレール３は、本発明者が特開平１１
−１５３１３７号公報で開示した静圧直動気体軸受と同
様の多孔質素材から形成されており、図示しない圧縮空
気配管から供給された圧縮空気をその表面から噴出する
ことによりスライダ５を非接触で支持する。

【００１０】また、図２に二点鎖線で示したように（図
１ではその図示を省略）、スライダ５の上部にはガイド
レール３の全長にわたって軸受カバー２１が配設される
一方、軸受カバー２１の上面には両プーリ１１，１５や
タイミングベルト１７を囲繞するベルトカバー２３が装
着されており、これらカバー２１，２３により閉空間２
５が形成されている。また、モータ９側のブラケット７
には集塵孔２７が穿設されており、閉空間２５内で発生
するタイミングベルト１７等からの粉塵等を吸引するべ
く、この集塵孔２７に図示しない集塵機の吸込管が接続
している。

【００１１】本実施形態の場合、スライダ５の上面にス
ライダ側ステー３１がボルト止めされる一方、タイミン
グベルト１７にはベルト側ステー３３が固着され、両ス
テー３１，３３の間には、可撓連結手段としてコネクテ
ィングプレート３５が介装されている。コネクティング
プレート３５は、ばね鋼板を打ち抜き成形したいわゆる
板ばねであり、スライダ５の進行方向に対して水平に配
置されている。尚、前述した軸受カバー２１には、スラ
イダ側ステー３１の移動範囲にわたって貫通孔４１が形
成されている。

【００１２】以下、本実施形態の作用を述べる。直進運
動装置が半導体製造装置等に組み込まれ、図示しない駆
動制御ユニットからモータ９に電流が供給されると、モ
ータ９は供給された電流に応じて正転あるいは逆転す
る。モータ９の回転力はドライブプーリ１１を介してタ
イミングベルト１７に伝達され、タイミングベルト１７
がドライブプーリ１１とドリブンプーリ１５との間で正
方向または逆方向に走行する。

【００１３】すると、タイミングベルト１７に固着され
たベルト側ステー３３がガイドレール３と平行に前進ま
たは後退し、ベルト側ステー３３にコネクティングプレ
ート３５とスライダ側ステー３１とを介して連結された
スライダ５がガイドレール３上を前進または後退する。
これにより、スライダ５の側面に固着された搬送治具や
切断工具等がシリコンウェファの搬送や切断等を行うこ
とになる。

【００１４】この際、ガイドレール３に非接触支持され
ているため、スライダ５の移動は極めて円滑に行われ、
モータ９の駆動損失もごく小さくなる。また、両プーリ
１１，１５やタイミングベルト１７が両カバー２１，２
３により形成された閉空間２５内に収納されると共に、
閉空間２５内で発生するタイミングベルト１７等からの
粉塵等が集塵機に吸引されるため、ガイドレール３上に
異物が付着してスライダ５の作動を妨げることが防止さ
れるので円滑な作動が長期にわたり維持される。

【００１５】さて、直進運動装置の運転時には、前述し
たように、タイミングベルト１７が進行方向以外に振動
することが避けられない。しかし、本実施形態において
は、コネクティングプレート３５あるいはタイミングベ
ルト１７が変形することにより、タイミングベルト１７
の振動がスライダ５に伝達されることが抑制される。例
えば、図３，図４に示したように、タイミングベルト１
７が上下方向にずれてきたり、あるいは振動した場合に
は、ばね鋼板製のコネクティングプレート３５がＳ字状
（または、逆Ｓ字状）に弾性変形し、これによりタイミ
ングベルト１７の上下方向の変位の吸収が行われる。ま
た、タイミングベルト１７の左右方向、すなわちベルト
の厚さ方向に関しては、タイミングベルト１７が全体的
に撓み変形し、これにより振動や誤差の吸収が行われ
る。尚、スライダ５に対してヨーイングすなわち沿直軸
まわりの回転方向の力あるいは振動やピッチングすなわ
ち、水平かつ、スライダの移動方向に垂直な軸まわりの
回転方向の力あるいは振動がモーメント力としてスライ
ダ５に伝達されることを防ぐべく、コネクティングプレ
ート３５の前後方向長さは短い方が好ましい。

【００１６】本実施形態では、上述したような構成を採
ったことにより、スライダ５がガイドレール３に不要に
押し付けられることがなくなり、スライダ５の小型・軽
量化が実現できた。その結果、直進運動装置全体の軽量
化はもとより、慣性質量の低減によってスライダ５の移
動速度や加速性能が向上し、従来装置に比べて半導体の
製造効率を大幅に高めることが可能となった。

【００１７】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、可撓連結手段として板ばね
を用いたが、他種の弾性体を用いるようにしてもよい
し、リンク等を用いるようにしてもよい。また、上記実
施形態では、ガイドレール３の表面から圧縮空気を噴出
する静圧直動気体軸受を用いたが、スライダ５の内面か
ら圧縮空気を噴出する静圧直動気体軸受を用いてもよい
し、鋼球を循環させる方式の直動案内軸受を用いてもよ
い。その他、直進運動装置各部の具体的構成について
も、設計上あるいは製作上の都合等により、適宜変更可
能である。

【００１８】

【発明の効果】本発明の直進運動装置によれば、直進ガ
イドに案内されて直進移動するスライダと、当該スライ
ダの駆動に供されるアクチュエータと、このアクチュエ
ータの駆動力を前記スライダに伝達する無端ベルトとを
有する直進運動装置であって、前記スライダと前記無端
ベルトとの間に介装され、当該スライダと当該無端ベル
トとを当該スライダの進行方向以外に可撓的に連結する
可撓連結手段を備えるようにしたため、無端ベルトが進
行方向以外に振動しても、可撓連結手段がその振動を吸
収し、スライダと直進ガイドとの間に不要な付勢力が作
用しなくなり、スライダの軽量化やそれに伴う運動性能
の向上を図ることが可能となり、半導体製造装置等に用
いた場合には製造効率の向上を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す斜視図であ
る。

【図２】図１中のＡ矢視図である。

【図３】実施形態の作用を示す説明図である。

【図４】実施形態の作用を示す説明図である。

【符号の説明】

１‥‥ベース ３‥‥ガイドレール ５‥‥スライダ ９‥‥モータ １１‥‥ドライブプーリ １５‥‥ドリブンプーリ １７‥‥タイミングベルト ３１‥‥スライダ側ステー ３３‥‥ベルト側ステー ３５‥‥コネクティングプレート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直進ガイドに案内されて直進移動するスラ
   イダと、 当該スライダの駆動に供されるアクチュエータと、 このアクチュエータの駆動力を前記スライダに伝達する
   無端ベルトとを有する直進運動装置であって、 前記スライダと前記無端ベルトとの間に介装され、当該
   スライダと当該無端ベルトとを当該スライダの進行方向
   以外に可撓的に連結する可撓連結手段を備えたことを特
   徴とする直進運動装置。