JP2020197303A

JP2020197303A - ガイド部材

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Publication number: JP2020197303A
Application number: JP2020095560A
Authority: JP
Inventors: 大崎　誠; Makoto Osaki; 誠大崎; 幸寛前田; Yukihiro Maeda; 隆大米田; Takahiro Yoneda
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2020-06-01
Publication date: 2020-12-10
Anticipated expiration: 2040-06-01
Also published as: JP7394705B2

Abstract

【課題】長尺化に対応可能な構造のガイド部材を提供する。【解決手段】本開示のガイド部材は、一軸方向に並んで位置する、複数の第１部材を備える。また、前記一軸方向において一体であり、前記第１部材の外周において、前記一軸方向に並ぶ前記複数の第１部材に跨って位置する、複数の第２部材を備える。そして、ガイド部材において、前記第１部材の外周の周方向にあたる、前記第２部材における外表面がエアスライド面である。【選択図】図１

Description

本開示は、可動体を浮上させながら移動させるための固定体として用いられる、ガイド部材に関する。

半導体の製造におけるウェハやマスク等の搬送、液晶の製造における検査、対象物へのレーザー加工などにエアスライダが用いられている。このエアスライダは、固定体と可動体とを備える。そして、可動体は、角柱状の固定体を覆うように位置し、可動体と固定体との間に供給されるエアにより移動可能となるものであり、可動体の移動によって、対象物の搬送、測定、対象物への加工が行なわれる（例えば、特許文献１参照）。

なお、固定体は、可動体を浮上させながら移動させるというものであることから、ガイド部材とも呼ばれるため、以下において、ガイド部材と記載する。

国際公開２０１１／０８９７５２号

近年、搬送、検査、加工などの対象物の大型化に伴い、エアスライダには大型化が要求され、特にガイド部材には長尺化が求められている。また、エアスライダには、生産効率向上、寸法精度向上、検査精度向上が求められているため、ガイド部材における可動体と対向する面（以下、エアスライド面と記載する。）の平面度規格は厳しくなってきている。

これらの要求に応えるには、一軸方向において固定体を長くする必要があり、長くする方法として、複数の部材を一軸方向に組み合わせることが考えられる。しかしながら、ガイド部材は、可動体を浮上させながら移動させるというものであることから、エアスライド面に部材同士の境目が存在する複数の部材の組み合わせでは、厳しい平面度規格（８μｍ）を満たすことができない。

本開示は、このような事情に鑑みて案出されたものであり、長尺化に対応可能な構造のガイド部材を提供することを目的とする。

本開示のガイド部材は、一軸方向に並んで位置する、複数の第１部材と、前記一軸方向において一体であり、前記第１部材の外周において、前記一軸方向に並ぶ前記複数の第１部材に跨って位置する、複数の第２部材と、を備える。そして、前記第１部材の外周の周方向にあたる、前記第２部材における外表面がエアスライド面である。

本開示のガイド部材は、長尺化に対応可能である。

本開示のガイド部材の一例を模式的に示す斜視図である。図１に示す例のガイド部材における複数の第１部材の一例を模式的に示す斜視図である。図１に示す例のガイド部材における複数の第２部材の一例を模式的に示す斜視図である。本開示のガイド部材の他の例を模式的に示す斜視図である。本開示のガイド部材の他の例を模式的に示す斜視図である。本開示のガイド部材の他の例を模式的に示す斜視図である。本開示のガイド部材の他の例を模式的に示す斜視図である。図３に示す領域Ａの拡大図である。

本開示のガイド部材について、図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。

図１は、本開示のガイド部材の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す例のガイド部材における複数の第１部材の一例を模式的に示す斜視図である。図３は、図１に示す例のガイド部材における複数の第２部材の一例を模式的に示す斜視図である。

本開示のガイド部材１０は、一軸方向に並んで位置する、複数の第１部材１（１ａ〜１ｃ）を備える。また、一軸方向において一体であり、第１部材１（１ａ〜１ｃ）の外周において、一軸方向に並ぶ複数の第１部材１（１ａ〜１ｃ）に跨って位置する、複数の第２部材２（２ａ〜２ｄ）を備える。そして、第１部材１の外周の周方向にあたる、第２部材２における外表面がエアスライド面２ｅである。

なお、ここでいう一軸方向とは、ガイド部材１０における長手方向であり、図１においては、左下から右上に向かう方向のことである。また、エアスライド面２ｅとは、ガイド部材１０を覆うように位置する可動体と対向する面のことである。図１に示す構成において、第２部材２における外表面において、一軸方向の一端に位置する外表面（図１において視認できる面）と、一軸方向の他端に位置する外表面（図１においては視認できない面）と、第２部材２同士が対向している外表面は、エアスライド面２ｅではない。

第１部材１は、図２に示すように、３つの第１部材１ａ〜１ｃからなる、第２部材２は、図３に示すように、４つの第２部材２ａ〜２ｄからなる。このため、図１に示すガイド部材１０は、３つの第１部材１ａ〜１ｃと、４つの第２部材２ａ〜２ｄの組み立て体である。

なお、第１部材１として、一軸方向に直交する断面形状が四角形状である例を示しているが、円形状であってもよく、断面形状はこれに限らない。また、図示において視認される第１部材１が、中空部３を有している例を示しているが、第１部材１ａ〜１ｃの少なくとも１つが中空部３を有するものであってもよいし、すべてが中空部３を有するものであってもよいし、すべてが中実体であっても構わない。第１部材１ａ〜１ｃの少なくとも１つが中空部３を有しているときには、中実体であるときに対し、軽量化が図れる。第１部材１ａ〜１ｃのすべてが中空部３を有するときには、更なる軽量化が図れる。そして、中空部３を有する第１部材１を備えるガイド部材１０を構成部材とするエアスライダの軽量化が図れる。さらに、中空部３の一軸方向に直交する断面形状として、外周形状と内周形状とが同じ例を示しているが、同じでなくてもよい。例えば、外周形状が四角形状で内周形状が円形状であってもよい。また、第１部材１の角部１ｄは、丸みを帯びたものであってもよい。

本開示のガイド部材１０は、一軸方向に複数の第１部材１（１ａ〜１ｃ）を並べていることにより、長尺化を図ることができる。また、一軸方向において一体であり、一軸方向に並ぶ複数の第１部材１（１ａ〜１ｃ）に跨って位置する複数の第２部材２（２ａ〜２ｄ
）がエアスライド面２ｅを有していることにより、エアスライド面２ｅには、複数の部材の組み合わせによる境目は存在しないため、平面度規格（８μｍ）を満たすことができる。このように、本開示のガイド部材１０は、複数の部材の組み合わせにより長尺化が図られたものであっても、平面度規格を満たすことができる構造である。本開示のガイド部材１０は、エアスライド面２ｅの一軸方向における平面度が５μｍ以下も可能である。

本開示のガイド部材１０によれば、一軸方向における長さとして１．５ｍ以上が可能であり、搬送、検査、加工などの対象物の大型化に伴う、エアスライダへの大型化の要求に応えることができる。

また、図１に示すように、第１部材１の外周において、第２部材２が存在していない部分を設けることができるのであれば、平面度規格を満たすものとすべき領域が少なくなる。また、第１部材１の外周において、第２部材２が存在していない部分は、平面度規格を満たすものとするための加工において、固定箇所に用いることもできる。

また、第１部材１が、一軸方向に直交する断面形状が四角形状であり、第２部材２が、第１部材１の角部１ｄに沿うように位置していてもよい。本開示のガイド部材１０は、第１部材１と第２部材２との組み合わせられたものであるが、このような構成を満たすときには、第１部材１に対して第２部材２を組み合わせやすい。ここで組み合わせやすいとは、第１部材１に対して第２部材２の位置決めがしやすいということである。

また、図２に示す例において、複数の第１部材１が、一軸方向における長さが同じである例を示しているが、個数およびそれぞれの長さはこれに限るものではない。ただし、複数の第１部材１が、一軸方向における長さが同じであり、３＋２ｎ個（ｎ≧０）の組み合わせであるときには、ガイド部材１０の長手方向における中央に第１部材１における境目は位置せず、中央からの境目までおよび端部までの距離は同じものとなるため、複数からなる第１部材１は、剛性に優れたものとなり、延いてはガイド部材１０の信頼性が向上する。

次に、図４は、本開示のガイド部材の他の例を模式的に示す斜視図である。図４に示すガイド部材２０が、図１に示すガイド部材１０と異なるのは、図４において着色して示した第１部材における角の領域に窪み部１ｅを有していることにある。この相違点により、図４において第１部材に、「１’」の符号を付している。図４においては、第２部材２が組み合わされた例を示しているため、窪み部１ｅ自体を視認することはできないが、第１部材１’において窪み部１ｅは、一軸方向に沿って延びている。そして、この窪み部１ｅに第２部材２が位置している。なお、窪み部１ｅが設けられる位置、形状は図に示されたものに限らず、第１部材１’の厚みが部分的に薄くなっており、第２部材２が組み込まれるものであれば、どのようなものであてもよい。

このような構成を満たしているときには、窪み部１ｅが第２部材２の組み合わせ箇所と認識できることから、第１部材１’に対して第２部材２を組み合わせやすい。ここでいうここで組み合わせやすいとは、上述したのと同様に、第１部材１’に対して第２部材２の位置決めがしやすいということである。

図５に示すように、ガイド部材３０は、第１部材１の中空部３に第３部材４を有していてもよい。第３部材４は、第１部材１の中空部３の内周面に接していてもよい。

このような構成を満たしているときには、ガイド部材３０は高い剛性を有し、更なる長尺化が可能となる。

図６に示すように、ガイド部材４０は、第１部材１の中空部３に第３部材４を有していてもよい。第３部材４は、第１部材１の中空部３の内周面に接していてもよい。

このような構成を満たしているときには、ガイド部材４０は高い剛性を有し、更なる長尺化が可能となる。

図７に示すように、ガイド部材５０は、第１部材１の外周面において、第２部材２が存在していない部分に位置していてもよい。

このような構成を満たしているときには、第１部材１における第２部材２が位置していない部分の剛性を高めることができる。したがって、ガイド部材５０は高い剛性を有し、更なる長尺化が可能となる。

図８は、図３に示す第２部材２の領域Ａにおける拡大図である。図８に示すように、第２部材２は、複数の溝部５を有していてもよい。複数の溝部５は、第２部材２において一軸方向に沿って位置していてもよい。図１、図４、図５、図６および図７において、第２部材２と第１部材１との間に、接合剤を有していてもよい。

第２部材２は、複数の溝部５を有しているため、接合剤との接触面積が大きい。そのため、接合剤を介した第１部材１および第２部材２の接合強度が向上しやすい。

なお、第１部材１の外周面が複数の溝５を有していてもよい。第１部材１の外周面は、複数の溝部５を有しているため、接合剤との接触面積が大きい。そのため、接合剤を介した第１部材１および第２部材２の接合強度が向上しやすい。

また、第１部材１の内周面が複数の溝５を有していてもよい。第１部材１の内周面は、複数の溝部５を有しているため、接合剤との接触面積が大きい。そのため、接合剤を介した第１部材１および第２部材２の接合強度が向上しやすい。

また、第３部材４の外表面が複数の溝５を有していてもよい。第３部材４の外表面は、複数の溝部５を有しているため、接合剤との接触面積が大きい。そのため、接合剤を介した第１部材１および第３部材４の接合強度が向上しやすい。

そして、第１部材１、１’および第２部材２は、セラミックスからなるものであってもよい。ここでセラミックスとしては、酸化アルミニウム質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたは炭化珪素質セラミックス等を用いることができる。そして、セラミックスの中でも、酸化アルミニウム質セラミックスからなるときには、セラミックスの中で、原料価格や作製コストまで含めて比較的安価でありながら、優れた機械的特性を有する。

ここで、酸化アルミニウム質セラミックスとは、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、酸化アルミニウムを７０質量％以上含有するものである。なお、他のセラミックスについても同様である。

なお、材質は、以下の方法により確認することができる。まず、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて、対象試料を測定し、得られた２θ（２θは、回折角度である。）の値より、ＪＣＰＤＳカードと照合する。ここでは、ＸＲＤにより酸化アルミニウムの存在が確認された場合を例に挙げて説明する。次に、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ）または蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて、アルミニウム（Ａｌ）の定量分析を行なう。そして、ＩＣＰまたはＸＲＦで測定したＡｌの含有量から酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）に換算し
た値である含有量が７０質量％以上であれば、その材質は酸化アルミニウム質セラミックスである。

そして、セラミックスにおいては、一体物の角柱状体からなる１．５ｍ以上の長尺体を得ること自体困難である。これは、セラミックスが難焼結材であり、亀裂などの不具合が一部分でもあれば、一体物として不良品となってしまうからである。そして、これは、体積が大きければ大きいほど、不具合が生じる可能性のある領域は増加し、一部分の不具合により不良品となった場合の影響は大きくなる。

これに対し、本開示のガイド部材１０のように、第１部材１を複数で構成し、同じ大きさの一体物の角柱状体よりも体積の小さい第２部材２でエアスライド面２ｅを構成するものとすれば、一体物の角柱状体を得るときよりも高い歩留まりでガイド部材１０を得ることができる。

以下、本開示のガイド部材の製造方法の一例について説明する。以下、図１に示すガイド部材を作製する方法について記載し、第１部材および第２部材の材質がセラミックスからなる例について記載する。

まず、純度が９０％以上であり平均粒径が１μｍ程度のセラミック原料を用意し、これに焼結助剤、バインダ、溶媒および分散剤等を所定量添加してスラリーとした後、これを噴霧造粒法（スプレードライ法）により造粒し、２次原料とする。そして、この２次原料を所定形状のゴム型内へ投入し、静水圧プレス成形法（ラバープレス法）により成形し、その後、成形体をゴム型から取り外して第１部材となるように切削加工を施す。これにより、第１部材となる角筒状の成形体を３つ得ることができる。

なお、このとき、１つの成形体には、両端部に一軸方向に凹となる部分および凹となる部分の一軸方向に直交する方向に第１貫通孔を設ける。残りの２つの成形体の一方の端部には、一軸方向に凸となる部分および凸となる部分の一軸方向に直交する方向に第２貫通孔を設ける。次に、焼成炉に入れて所定温度で焼成し、得られた焼結体に研削加工を施すことにより、第１部材を得ることができる。

次に、純度が９０％以上であり平均粒径が１μｍ程度のセラミック原料を用意し、これに所定量の焼結助剤、バインダおよび溶媒を添加して攪拌混合機で混合・撹拌する。さらに、ニーダーで混練して坏土を得た後、この坏土を所定形状に押出可能な金型を取り付けた押出成形機を用いて押出成形する。このように、所定形状の金型を取り付けて押し出して成形することによって、断面形状がＬ字状の成形体が得られ、所望の長さで切断することにより、断面形状がＬ字状で長尺状の第２部材となる成形体を４つ得ることができる。そして、必要に応じて切削加工を施した後、焼成し、必要に応じて研削加工を行なうことにより、第２部材を得ることができる。

次に、両端に凹となる部分を有する第１部材に、それぞれ一端に凸となる部分を有する第１部材を嵌め、第１貫通孔と第２貫通孔とを連通させるとともに、凹と凸を組み合わせる。そして、連通した孔にボルトを通してナットにより締結する。

次に、組み合わされた第１部材の４つの角部のそれぞれに、接合剤を用いて第２部材を接合する。その後、第１部材の外周の周方向にあたる、第２部材における外表面を加工することにより、エアスライド面を形成することにより、本開示のガイド部材を得ることができる。

また、図４に示すガイド部材を作製するには、第１部材の形成において、窪み部を形成
しておけばよい。

なお、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

１（１ａ〜１ｃ）：第１部材
１ｄ：角部
１ｅ：窪み部
２（２ａ〜２ｄ）：第２部材
２ｅ：エアスライド面
３：中空部
４：第３部材
５；溝部
１０、２０、３０、４０、５０：ガイド部材

Claims

一軸方向に並んで位置する、複数の第１部材と、
前記一軸方向において一体であり、前記第１部材の外周において、前記一軸方向に並ぶ前記複数の第１部材に跨って位置する、複数の第２部材と、を備え、
前記第１部材の外周の周方向にあたる、前記第２部材における外表面がエアスライド面である、ガイド部材。
前記第１部材が、前記一軸方向に直交する断面形状が四角形状であり、前記第２部材が、前記第１部材の角部に沿うように位置している、請求項１に記載のガイド部材。
前記第１部材は、前記一軸方向に沿った窪み部を有し、該窪み部に前記第２部材が位置している、請求項１または請求項２に記載のガイド部材。
前記複数の第１部材が、前記一軸方向における長さが同じであり、３＋２ｎ個（ｎ≧０）の組み合わせである、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガイド部材。
前記複数の第１部材の少なくとも一つが中空である、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のガイド部材。
前記一軸方向における長さが１．５ｍ以上である、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のガイド部材。
前記エアスライド面は、前記一軸方向における平面度が５μｍ以下である、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のガイド部材。