JP2005229122A - 移送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明はベース(base)面に対するエアーベアリング(air bearing)の回動自由度を保証しながらキャリア(carrier)を平衡状態で移動させることができるようにした移送装置に関する。
【解決手段】 本発明による移送装置は、ベース１０上に設けられるエアーベアリング２０と；エアーベアリング２０の上側に結合され、中央領域にはエアーベアリング２０をベース１０面に対して自由に回動可能にするフレキシャヒンジ(flexure hinge)構造の支持部３２が設けられている連結部材３０と；連結部材３０の支持部３２に支持されて、ベース１０面に対して平衡を維持した状態で移動するキャリア(carrier)４０とを含んで構成される。これにより、キャリアがエアーベアリングの傾動に全く影響を受けないことによって移送装置の精密度及び信頼度を向上させることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は移送装置(transporting apparatus)に係り、より詳しくは、ベース(base)面に対するエアーベアリング(air bearing)の回動自由度を維持しながらキャリア(carrier)を平衡状態で移動させることができるようにした移送装置に関する。

一般に、各種産業に使用される機械は大量生産及び性能向上などのような所定の目的を達成するために大容量化・小型軽量化（微細化）・高速化のための開発が着実に進められている。特に、半導体ウエハー／ＬＣＤなどの精密検査のための装置においては低発塵(clean)、耐久性及び精密度に優秀性が要求されることによってエアーベアリング(air bearing)の導入が次第に増加している傾向にある。

エアーベアリング(air bearing)はベース面との接触による摩擦力が発生しないので高速の駆動が可能であるだけでなく、静かでスムーズな駆動が可能であるという長所がある。また、他の種類のベアリングより精密度が高く、オイル(oil)を使用しないことによって汚染が相対的に少ない。このようなエアーベアリングはマスプレロード(mass pre-load)、マグネットプレロード(magnet pre-load)及びバキュームプレロード(vacuum pre-load)タイプに大別され、特にバキュームプレロード(vacuum pre-load)タイプは平面に対する移送が容易であるだけでなく、精密度が優れていてその使用が増加している。

従来の精密部品用移送装置は図１に示されているように、エアーベアリング１及びキャリア(carrier)２が連結部材３によって相互堅固に連結されている構造を有しており、ボール形状の連結部材３の下部はリテイナー(retainer)４によってエアーベアリング１に傾動可能なように拘束されると同時に、その上部は締結用ナット５によってキャリア２と締結される。

エアーベアリング１は空気圧によってベース６面から一定の距離浮上された状態で移動し、特に不規則的なベース６面上を移動する場合には連結部材３がエアーベアリング１の回動自由度及び精密部品が安着するキャリア２の平衡状態を保証しなければ移送装置の精密度及び信頼度に問題が発生する。そして、締結用ナット５によってキャリア２の高さを調節することができるようになっている。

前記のような構造の移送装置は、マスプレロード(mass pre-load)またはマグネットプレロード(magnet pre-load)タイプのエアーベアリング１を使用する場合には、連結部材３が垂直方向に常に一定の荷重を受けるためリテイナー４による連結部材３の拘束時に生じる微細なギャップ(gap)を除去することができる。したがって、エアーベアリング１が不規則的なベース６面を通過する場合にも連結部材３との裕隔が発生しないためキャリア２の平衡状態を維持することに大きな問題はない。

その反面、バキュームプレロード(vacuum pre-load)タイプのエアーベアリング１はマスプレロード(mass pre-load)またはマグネットプレロード(magnet pre-load)タイプとは異なって、空気の排出及び吸入によってベース６面との離隔距離を一定に維持する構造である。したがって、エアーベアリング１が不規則的なベース６面を通過する場合にはリテイナー４による連結部材３の拘束時に生じる微細なギャップ(gap)によって連結部材３及びエアーベアリング１の結合部間に裕隔が発生し、これは結局、キャリア２に振動を誘発させてその平衡状態を破ることによって移送装置の精密度及び信頼度を低下させる結果を招く。

また、連結部材３の構造的特徴によって、キャリア２の位置がベース６面に対して相対的に高い所に位置するようになり、これも同様に移送装置の精密度及び信頼度を低下させる一つの要因として作用する。

そこで，本発明は前記のような問題点を解決するために創出されたものであって、エアーベアリングの傾動に拘わらずキャリアを常に平衡状態で移動させると共に、ベース面に対するキャリアの位置を相対的に低くすることができる移送装置を提供することにその目的がある。

前記のような目的を達成するために本発明は、ベース(base)面に沿って移動可能に設置される移送装置において、前記ベース上に設けられるエアーベアリングと；前記エアーベアリングの上側に結合され、中央領域には前記エアーベアリングを前記ベース面に対して自由に回動可能にするフレキシャヒンジ(flexure hinge)構造の支持部が設けられている連結部材と；前記連結部材の支持部に支持されて、前記ベース面に対して平衡を維持した状態で移動するキャリア(carrier)とを含んで構成されることにその特徴がある。

前記連結部材の支持部は二重フレキシャヒンジ(flexure hinge)構造を有し、同一平面上に同心に配置される第１支持部及び第２支持部を含むのが好ましい。

前記連結部材の支持部及び前記キャリアのうちのいずれか一つには結合突起が形成され、他の一つには前記結合突起と対応結合する結合ホールが形成されているのが好ましい。

前記エアーベアリングには前記連結部材が安着する安着部が設けられ、前記安着部には前記エアーベアリングが前記連結部材の支持部と相互干渉せず回転動作することができるように干渉防止溝が形成されているのが好ましい。

前記エアーベアリングはバキュームプレロードタイプ(vacuum pre-load type)であるのが好ましい。

前記キャリアと連結されて、前記キャリアをスライディング移動させるアクチュエータをさらに含むのが好ましい。

本発明によると、キャリアがエアーベアリングの傾動に全く影響を受けないことにより移送装置の精密度及び信頼度を相対的に向上させることができる。

また、従来のものに比べてキャリアの設置位置を相対的に低くすることができるという長所がある。

以下に添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を説明する。

図２は本発明による移送装置の全体的な構成を概略的に示した平面図であり、図３は本発明による移送装置の結合構造を示した分解斜視図であり、図４は図３の結合斜視図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線による断面図であり、図６は本発明による移送装置の連結部材構造を示した正面図である。

図面に示されているように、本発明による移送装置はベース(base)１０上に設けられるエアーベアリング(air bearing)２０と；エアーベアリング２０の上側に結合され、中央領域にはエアーベアリング２０をベース１０面に対して自由に回動可能にするフレキシャヒンジ(flexure hinge)構造の支持部３２が設けられている連結部材３０と；連結部材３０の支持部３２に支持されて、ベース１０面に対して平衡を維持した状態で移動するキャリア(carrier)４０とを含んで構成される。

ベース１０上には異物質または製作上の欠陥などによって不規則な面が発生する可能性が十分にあり、このような不規則な面がキャリア４０に影響を与える場合にはキャリア４０の平衡状態を破って移送装置の精密度及び信頼度を低下させる結果を招く。したがって、ベース１０上の不規則な面がキャリア４０に影響を与えないようにすることが非常に重要である。

エアーベアリング２０は一定の圧力で提供される空気を利用して空気膜を形成することによってベース２０面から一定の距離浮上した状態で移動できる構造を有し、このようなエアーベアリング２０は必要によって公知の形態のものを多様に適用することができるが、平面上での使用が容易なだけでなく精密度が相対的に優れたバキュームプレロード(vacuum pre-load)タイプを適用するのが好ましい。

バキュームプレロード(vacuum pre-load)タイプのエアーベアリング２０はマスプレロード(mass pre-load)またはマグネットプレロード(magnet pre-load)タイプとは異なり、空気排出及び空気吸入を同時に行ってベース１０面との離隔距離を一定に維持した状態で安定的に移動可能であり、このようなバキュームプレロード(vacuum pre-load)タイプのエアーベアリング２０は公知の技術の一部であるので、その構成及び機能に関する詳細な説明は省略する。

エアーベアリング２０は一定の圧力で提供される空気を均等に分散・排出させることができるようにカーボン(carbon)素材が主に用いられ、その底面には空気を吸入することができる空気吸入口２１が形成されている。

エアーベアリング２０には連結部材３０が安着する安着部２２が設けられ、安着部２２の中央領域にはエアーベアリング２０が連結部材３０の支持部３２と相互干渉せず自由に回転動作することができるように干渉防止溝２３が形成されている。安着部２２にはスクリューホール２４が形成されており、安着部２２及び干渉防止溝２３の構造は適用される連結部材３０によって適切に変更可能である。

連結部材３０はエアーベアリング２０とキャリア４０を相互連結させてエアーベアリング２０の回動自由度を保証しながらキャリア４０を平衡状態でスライディング移動させる役割を果たす。つまり、外郭領域の結合部３４はエアーベアリング２０と連動されるように結合され、中央領域に形成されている支持部３２はキャリア４０と連結されてキャリア４０のｚ軸の動きを制限すると共に、エアーベアリング２０が不規則なベース１０面上を移動する時にｘ軸、ｙ軸に対してα、β方向に回動自由度を有することができるフレキシャヒンジ(flexure hinge)構造を有している。

連結部材３０の結合部３４にはエアーベアリング２０のスクリューホール２４と対応する複数のスクリューホール３５が形成されて、スクリュー５０などのような結合手段によってエアーベアリング２０と連結部材３０を堅固に結合させることができるようになっている。

連結部材３０の支持部３２は二重フレキシャヒンジ(flexure hinge)構造を有しており、その構造は必要によって多様に変更可能であるが、構造を単純化させると共にベース１０面に対するキャリア４０の位置を相対的に低くすることができるように同一平面上に同心に配置される第１支持部３２ａ及び第２支持部３２ｂを含むのが好ましい。

ｘ軸に対する回転方向αに対しては第１支持部３２ａと第２支持部３２ｂを連結する対称構造の第１フレキシャヒンジ７０によって回動自由度を保証し、ｙ軸に対する回転方向βに対しては第２支持部３２ｂと結合部３４を連結する対称構造の第２フレキシャヒンジ８０によって回動自由度を保証する。したがって、キャリア４０を支持する連結部材３０の第１支持部３２ａはエアーベアリング２０が傾動しても全く動かないためキャリア４０の平衡状態を安定的に維持することができる。

第１、第２フレキシャヒンジ７０，８０はワイヤーカッティング(wire cutting)によって形成するのが好ましい。

エアーベアリング２０のα、β方向の回動自由度は第１、第２フレキシャヒンジ７０，８０の間隔を調節することによって曲がり剛性を調節することができ、また、第１、第２フレキシャヒンジ７０，８０の厚さを調節することによってｚ軸に対する剛性を適切に調節することができるので、エアーベアリング２０の上部に位置するキャリア４０の重量による設計をすることができる。

連結部材３０の第１支持部３２ａには結合突起３６が形成され、キャリア４０には結合突起３６と対応する結合ホール４６が形成されて、相互堅固に結合される。これは一実施例に過ぎず、連結部材３０の第１支持部３２ａ及びキャリア４０のうちのいずれか一つに結合突起３６が形成され、他の一つに結合突起３６と対応結合される結合ホール４６が形成されている構造を有すればよい。そして、連結部材３０及びキャリア４０の結合構造はその結合状態を堅固に維持することができる範囲内で必要によって多様に変更可能である。

キャリア４０は半導体ウエハー／ＬＣＤなどのような精密部品を移動させる役割を果たし、非常に微細な傾動によっても検査によるエラーを発生させることがあるので、その平衡状態を一定に維持することが重要である。

一方、キャリア４０は一側に連結されるアクチュエータ６０によって移動し、アクチュエータ６０としてはシリンダー、ボールスクリューなどのように公知の形態のものを選択的に適用することができる。

図７及び図８は本発明による移送装置のエアーベアリングの傾動による作動状態を示した断面図であって、実際のエアーベアリングの回動角は非常に微細であるが、図面では少し誇張して表現した。

図７のように、エアーベアリング２０がｘ軸方向を基準に回動する場合には、エアーベアリング２０及びキャリア４０を連結する連結部材３０の第１支持部３２ａは平衡状態をそのまま維持し、第２支持部３２ｂ及び結合部３４がエアーベアリング２０と連動して一定の角度で回動する。そして、図８のように、エアーベアリング２０がｙ軸方向を基準に回動する場合には、エアーベアリング２０及びキャリア４０を連結する連結部材３０の第１支持部３２ａ及び第２支持部３２ｂは平衡状態をそのまま維持し、結合部３４のみがエアーベアリング２０と連動して一定の角度で回動する。

前記で説明したように、キャリア４０を支持する第１支持部３２ａはベース（図示せず）面の不規則性によるエアーベアリング２０の傾動に拘わらずキャリア４０の平衡状態を常に一定に維持させることによって移送装置の精密度及び信頼度を一層強化することができる。

従来の移送装置の結合構造を示した断面図である。 本発明による移送装置の全体的な構成を概略的に示した平面図である。 本発明による移送装置の結合構造を示した分解斜視図である。 図３の移送装置の結合斜視図である。 図４のＶ−Ｖ線による断面図である。 本発明による移送装置の連結部材構造を示した正面図である。 本発明による移送装置のエアーベアリングの回動による連結部材の動作状態を示した断面図である。 本発明による移送装置のエアーベアリングの回動による連結部材の動作状態を示した断面図である。

符号の説明

１０ ベース
２０ エアーベアリング
２１ 空気吸入口
２２ 安着部
２３ 干渉防止部
２４，３５ スクリューホール
３０ 連結部材
３２ 支持部
３６ 結合突起
４０，５０ キャリア
４６ 結合ホール
６０ アクチュエータ
７０ 第１フレキシャヒンジ
８０ 第２フレキシャヒンジ

Claims (9)

1. ベース面に沿ってスライディング移動可能に設置される移送装置において、
   前記ベース上に設けられるエアーベアリングと、
   前記エアーベアリングの上側に結合され、中央領域には前記エアーベアリングを前記ベース面に対して自由に回転可能にするフレキシャヒンジ構造の支持部が設けられている連結部材と、
   前記連結部材の支持部に支持され、前記ベース面に対して平衡を維持した状態でスライディング移動するキャリアと、
   を含むことを特徴とする移送装置。
2. 前記連結部材の支持部は二重フレキシャヒンジ構造を有し、同一平面上に同心に配置される第１支持部及び第２支持部を含むことを特徴とする請求項１に記載の移送装置。
3. 前記連結部材の支持部及び前記キャリアのうちのいずれか一つには結合突起が形成され、他の一つには前記結合突起と対応結合する結合ホールが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の移送装置。
4. 前記エアーベアリングには前記連結部材が安着する安着部が設けられ、
   前記安着部には前記エアーベアリングが前記連結部材の支持部と相互干渉せず回転動作することができるように干渉防止溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の移送装置。
5. 前記連結部材の支持部及び前記キャリアのうちのいずれか一つには結合突起が形成され、他の一つには前記結合突起と対応結合する結合ホールが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の移送装置。
6. 前記エアーベアリングには前記連結部材が安着する安着部が設けられ、
   前記安着部には前記エアーベアリングが前記連結部材の支持部と相互干渉せず回転動作することができるように干渉防止溝が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の移送装置。
7. 前記エアーベアリングはバキュームプレロードタイプであることを特徴とする請求項１に記載の移送装置。
8. 前記エアーベアリングはバキュームプレロードタイプであることを特徴とする請求項２に記載の移送装置。
9. 前記キャリアと連結されて、前記キャリアをスライディング移動させるアクチュエータをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の移送装置。
   

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