JP2007307624A

JP2007307624A - 位置決め装置

Info

Publication number: JP2007307624A
Application number: JP2006136185A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Maekawa; 幸弘前川; Kentaro Nishiwaki; 健太郎西脇
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2026-05-16
Also published as: JP4799264B2

Abstract

【課題】簡単な構造でベローズにねじり力が作用せず、密閉容器内の被操作体を容器外から良好に回転、直進運動させることを可能にする。
【解決手段】複数の操作棒６を、密閉容器７を密閉するために該密閉容器７とＺ軸ステージ４の上面プレート５の間に、ベローズ９内を貫通させて配設することにより気密性を図る。前記ベローズ９におけるＺ軸ステージ４の上面プレート５の接続面と、該ベローズ９における密閉容器７との接続面とにおいて、中心位置を偏心させて取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、密閉容器内の被操作体を容器外から、操作棒を介して回転および直進させて位置決めを行う位置決め装置に関するものである。

特許文献１に記載されているように、密閉容器内の被操作体を容器外から回動および直線移動操作する位置決め装置において、密閉容器を貫通して一端が被操作体に連結された一対の操作棒と、該操作棒の他端をそれぞれ支持して密閉容器外に配設された揺動腕と、被操作体を所定の直交軸それぞれの回りに回動せしめる各軸別の回動機構を積層してなる回動操作手段、および前記直交軸のそれぞれによって直進せしめる各軸別の直進機構を積層してなる直線移動操作手段とを備え、揺動腕を回動操作手段で支承し、さらに該回動操作手段を直線移動操作手段で支承し、操作棒と被操作体および操作棒と揺動腕をそれぞれ操作棒のねじり方向に回転する回転支持手段を介して接続した装置が知られている。

さらに、特許文献１に記載された位置決め装置では、密閉容器に挿入される操作棒の周囲をベローズで覆い、密閉容器内に対する気密性を図っており、また、操作棒と被操作体を接続する回転支持手段として回転板ばねを用いることが開示されている。
特許第２６３８９４６号公報

前記特許文献１に記載の位置決め装置では、密閉容器内での発塵を抑え、ベローズにねじり力が加わらないようにするために、前記のように回転支持手段として回転板ばねを使用している。このため構造が複雑になることが課題となる。

本発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、簡単な構造でベローズにねじり力が作用せず、密閉容器内の被操作体を容器外から良好に回転、直進運動させることを可能にする位置決め装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、密閉容器内の被操作体を、前記密閉容器外から回転および直線移動操作する位置決め装置であって、前記密閉容器を貫通して一端が前記被操作体に連結された複数の操作棒と、該操作棒の他端をそれぞれ支持して前記密閉容器外に配設されたプレートと、前記被操作体を前記操作棒と略平行な軸回りに回転せしめる回転機構と、前記被操作体を前記操作棒と略平行な軸と該軸に略直交しかつ互いに略直交する２軸との３方向に直進せしめる直進機構を備えた位置決め装置において、前記操作棒をベローズ内に貫通させ、該ベローズの前記密閉容器に接続する端面の中心と、前記プレートに接続する端面の中心とを偏心させて設置したことを特徴とする。

本発明によれば、密閉容器に挿入される操作棒における気密性を保持するため該操作棒に設けられたベローズにおいて、密閉容器に接続する端面の中心と、固定側のプレートに接続する端面の中心とを偏心させて設置することにより、ねじり力が作用にないようにすることができ、従来に比して、簡単な構造で、密閉容器内の被操作体を容器外から良好に回転、直進運動させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態である位置決め装置の構成を示す正面断面図である。

図１において、１はベースプレート、２はＸＹθ軸ステージ、３はあおり調整機構、４はＺ軸ステージ、５は上面プレート、６は操作棒、７は密閉容器、８は被操作体、９はベローズを示す。

図１に示すように、ベースプレート１の上に水平方向の移動のためのＸＹθ軸ステージ２があおり調整機構３を介して取り付けられている。ここで、ＸＹは図では水平方向と紙面に垂直な方向との２方向の軸を示し、θはＺ軸（垂直方向の軸）回りの回転軸を示す。ＸＹθ軸ステージ２は、図示していないが、駆動源としてモータを使用し、ギヤなどの駆動力伝達系によりなる公知の回転機構および直進機構が設けられており、また、あおり調整機構３は、本実施形態では、最も簡単な構造として押しボルト，引きボルトによりなるを採用している。さらに、ＸＹθ軸ステージ２の上に、Ｚ軸ステージ４を積み重ねるように配置されている。

また、本実施形態では、Ｚ軸ステージ４としてクサビを利用したステージを採用している。このＺ軸ステージ４の上面プレート５に複数の操作棒６が垂直方向に立設され、かつ一部が密閉容器７に挿入され、密閉容器７内において被操作体８が操作棒６の端部に固定されている。

前記複数の操作棒６は、密閉容器７を密閉するために該密閉容器７とＺ軸ステージ４の上面プレート５の間においてベローズ９内に貫通され、周囲が覆われて気密性が図られている。このような構造にすることによって、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，θ軸の各方向にステージが移動しても、被操作体８および被操作体８上に載置されたワーク（図示せず）を密閉された状態で移動させることができる。

図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、Ｚ軸ステージ４の上面プレート５に操作棒６が３本接続された場合を示している。図示したように、各操作棒６の周囲を覆うように、それぞれベローズ９が取り付けられ、ベローズ９とＺ軸ステージ４の上面プレート５の接続面（図では実線で示す）と、ベローズ９と密閉容器７との接続面（図では２点鎖線で示す）は、中心位置が偏心して取り付けられ、図１に示すように、ベローズ９全体としては対向する上下面において中心がずれて斜めに設置される。

図３，図４を参照してベローズに作用するねじり力について説明する。

図３は図２における１つのベローズ９を拡大して示す説明図であり、灰色で示す四角い領域Ａは、ＸＹθ軸ステージ２の可動範囲を示す。ＸＹθ軸ステージ２がθ軸まわりに最大可動量だけ回転し、かつ、ベローズ最上面の中心ＯがＯ’に移動し、さらにＸＹ軸が移動した場合に、本実施形態のように、ベローズ上面と下面の中心が偏心していると、ＸＹθ軸がどのように移動しても、ベローズ９の上面と下面の中心はずれた状態にある。

一方、図４は従来の位置決め装置におけるベローズと操作棒とを示す説明図であり、灰色で示す四角い領域Ａは前記と同様に、ＸＹθ軸ステージの可動範囲を示す。図４に示すように、従来ではベローズ上面と下面の中心が一致しているため、θ軸回りに回転し、かつＸＹ軸方向にも移動すると、ベローズ６の上下面の中心が一致する場合がある。

図５（ａ），（ｂ）はベローズ９の中心軸の変形状態を示す説明図であり、ベローズ９の上下面の中心がずれている場合は、図５（ａ）に示すように、ベローズ９の中心軸Ｃが螺旋状に変形するため、ベローズ９にはねじり力が作用しない。一方、図５（ｂ）に示すように、ベローズ９の上下面の中心が一致している場合には、中心軸Ｃは螺旋状に変形することができずに、ねじり力が作用することになるため、ねじり力によってベローズ９が破損してしまう。

以上のように、本実施形態の構成により、被操作体８および位置決め用のステージ２，４が可動範囲内でどのように移動しても、常にベローズ９の上下面の中心が偏心した状態になるようにすることによって、ベローズ９の破損の原因となるねじり力を発生させない構造にすることができる。

このベローズ９の上下面の偏心量は大きい程良いが、偏心量を大きくすると、ベローズ９の全長が長くなる。このため、最低限１．５ｍｍ以上の偏心量をとることが望ましい。また、本実施形態において、前記θ軸回りの可動範囲が小さい程、また、被操作体８の回転軸とベローズ９の中心軸の距離が大きい程、効果がある。

なお、本実施形態に上述した構成に限定されるものではなく、さまざまな変更が可能である。

例えば、あおり調整機構３は球面を利用した構造のステージを利用してもよいし、ＸＹθ軸ステージ２はスペース的な制約がなければ、Ｘ軸ステージ，Ｙ軸ステージ，θ軸ステージを積み重ねた構造でもよい。また、ＸＹＺθ軸を積み重ねる順番はどのような順番でもよい。

また、Ｚ軸ステージ４についても、図１に示す構成例ではクサビを利用した構造にしているが、垂直方向にボールねじ、ＬＭ（リニアモータ）ガイドを配置した構造など、他の方法を用いてもよい。

また、ベローズ９の上下面の偏心方向については、ＸＹθ軸の可動範囲外になるように配置すれば、どの方向でもよい。

さらに、本実施形態では、ＸＹＺθの４軸の変位について示したが、θ軸を含む最低２軸以上の移動をさせる場合に、本実施形態を利用することができる。また、本実施形態では、被操作体８が垂直軸回りに回転する場合を示しているが、水平軸回りの回転についても前記と同様の構成を採用することが可能である。

本発明は、半導体製造装置など真空容器内でウエハの位置決めを行って処理を行う装置に用いて有効であって、密閉容器内にてワークの位置決めを行う必要がある場合など、様々な技術分野に利用可能である。

本発明の一実施形態である位置決め装置の構成を示す正面断面図図１におけるＡ−Ａ断面図本実施形態のベローズに作用するねじり力を説明するためのベローズ部分を拡大して示す説明図従来の位置決め装置のベローズに作用するねじり力を説明するためのベローズ部分を拡大して示す説明図（ａ），（ｂ）はベローズの中心軸の変形状態を示す説明図

符号の説明

１ベースプレート
２ＸＹθ軸ステージ
３あおり調整機構
４Ｚ軸ステージ
５上面プレート
６操作棒
７密閉容器
８被操作体
９ベローズ

Claims

密閉容器内の被操作体を、前記密閉容器外から回転および直線移動操作する位置決め装置であって、前記密閉容器を貫通して一端が前記被操作体に連結された複数の操作棒と、該操作棒の他端をそれぞれ支持して前記密閉容器外に配設されたプレートと、前記被操作体を前記操作棒と略平行な軸回りに回転せしめる回転機構と、前記被操作体を前記操作棒と略平行な軸と該軸に略直交しかつ互いに略直交する２軸との３方向に直進せしめる直進機構を備えた位置決め装置において、
前記操作棒をベローズ内に貫通させ、該ベローズの前記密閉容器に接続する端面の中心と、前記プレートに接続する端面の中心とを偏心させて設置したことを特徴とする位置決め装置。