JP4749124B2 - 真空用直線搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空用直線搬送装置に関するものであり、更に具体的には、真空環境下や清浄環境下で使用するワークの直線搬送のための搬送装置に関するものである。

真空対応が可能な直線搬送装置として、駆動力伝達部にマグネットカップリング式の非接触伝達方式，軸受部にすべり軸受やボールブッシュなど接触支持方式を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、軸受部が接触支持方式の場合、駆動速度上昇に伴うダスト発生による清浄度低下，軸受摩擦進行による耐久性低下を回避するために駆動速度の高速化が制限され、ワーク処理生産性の低下を招くという問題があった。

また、真空プロセス室に設けられた開口を介して該真空プロセス室内に搬送ロッドを挿入し、該開口と該搬送ロッドとを差動排気シールによりシールし、該差動排気シールを該搬送ロッドを支持する静圧気体軸受のハウジングと同じハウジング内に構成したものも公知である（例えば、特許文献２参照）。
しかし、特許文献２に記載されたものは、静圧気体軸受から流出する空気が搬送装置を設置した室内に直接排気され、また、上記搬送ロッドを上記静圧気体軸受の他にボールブッシュなどの接触支持方式の軸受で支持しているため、基本的にダストの発生を防止することができず、ロッドの駆動速度の上昇に伴ってダストの発生がより増大し、それによって該装置を設置したクリーンルームの清浄度が低下し、軸受摩耗の進行により該装置の耐久性が低下するという問題があった。

特開平７−２０５０７８号公報 特開２００２−３０３３２３号公報

本発明の技術的課題は、上記問題点を解決し、ダスト発生による清浄度低下抑制と、駆動速度向上が両立する真空用直線搬送装置を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、搬送ロッドを非接触で搬送することができ、また、搬送ロッドや搬送ロッドの駆動機構の接触による摩擦やダストの発生を抑制することができる真空用直線搬送装置を提供することにある。
また、本発明の他の技術的課題は、搬送ロッドを安定的に非接触支持することができ、また、たとえ搬送ロッドの駆動機構でダストが発生したとしても、静圧気体軸受の排気手段を利用して該ダストを完全に排除することができる真空用直線搬送装置を提供することにある。
また、本発明の他の技術的課題は、静圧気体軸受で支持された搬送ロッドの軸心確保が容易で、また、搬送ロッドの回転を抑制することができる真空用直線搬送装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の真空用直線搬送装置は、一端側が真空プロセスチャンバーの開口を通じて該真空プロセスチャンバー内に挿入されて軸線方向に移動する搬送ロッドと、該搬送ロッドを上記真空プロセスチャンバーに近い側と遠い側との２箇所で軸受部材により支持する２つの静圧気体軸受と、上記搬送ロッドを駆動するマグネットカップリング式の駆動機構と、上記真空プロセスチャンバーに連通して外部環境から隔離され、上記搬送ロッドと上記駆動機構の内部移動体とが移動可能に収納されると共に上記静圧気体軸受の軸受部材が設けられたロッド収容筒部と、該ロッド収容筒部に設けられた排気手段とを有し、上記駆動機構が、上記ロッド収容筒部の外側の駆動手段により駆動されて上記ロッド収容筒部の一部を形成するチューブの外周面に沿って軸方向に移動する外部移動体と、上記搬送ロッドの他端側に連結され、上記外部移動体に磁気結合されて非接触で動力が伝達される上記内部移動体とを有し、上記排気手段が、上記ロッド収容筒部における少なくとも上記真空プロセスチャンバーの開口と該開口に近い側に位置する静圧気体軸受との間の部分に設けられ、該排気手段により低下する該ロッド収容筒部内の圧力を上記真空プロセス室の圧力よりも低くしたことを特徴とするものである。

本発明の真空用直線搬送装置の好ましい実施形態においては、上記内部移動体が、動力が伝達される磁石を備え上記チューブの内周面に対し非接触で移動する本体部と、該本体部の軸方向両側に設けられ該本体部の軸部を支持し上記チューブの内周面に転がり接触する軸受部とを有し、上記軸受部が、複数の転動軸受と、該複数の転動軸受を保持すると共にこれらを上記軸部の傾斜面に沿って半径方向に移動させる移動手段とを備え、上記複数の転動軸受を半径方向に移動させることにより上記チューブの内周面とのクリアランスを調整可能であるものとして構成される。

本発明の真空用直線搬送装置の他の好ましい実施形態においては、上記真空用直線搬送装置が、上記搬送ロッドと上記内部移動体との間に両者を接続するフローティング継ぎ手を有し、該フローティング継ぎ手が、一方の部材に対し他方の部材を揺動可能に接続する揺動部と、一方の部材の軸心と直交する面に対し他方の部材を平行移動できるように接続する平行移動部とを有し、上記揺動部及び平行移動部が、接続する２つの部材の一方及び他方にそれぞれ連結されると共に互いに連結されているものとして構成される。

また、本発明の真空用直線搬送装置の一つの実施形態として、上記真空用直線搬送装置が上記搬送ロッドの回転を抑制する回転抑制機構を有しているものとすることができる。
また、本発明の真空用直線搬送装置の他の実施形態として、上記搬送ロッドが、少なくとも断面円形の中空軸部分を有し、上記回転抑制機構が、上記中空軸部分の内側に配置され端部側が該中空軸部分に連結された回り止めシャフトと、該回り止めシャフトにスプライン結合された周方向に複数の磁石を有する内部磁石と、上記中空軸部分の外側の上記ロッド収容筒部に取付けられ周方向に上記内部磁石の各磁石と対応する複数の磁石を有する外部磁石とで構成され、該外部磁石と内部磁石の磁力結合により上記搬送ロッドの回転を抑制するものとすることができる。

また、本発明の真空用直線搬送装置の更に他の実施形態として、上記搬送ロッドが、少なくとも断面円形の中空軸部分を有し、上記回転抑制機構が、該中空軸部分内に偏在して配設された軸方向に延びるウエイトであるものとすることができる。
また、本発明の真空用直線搬送装置の更に他の実施形態として、上記２つの静圧気体軸受が、一方が固定支持された第１の静圧気体軸受であり、他方が可動支持機構を介して支持された第２の静圧気体軸受であり、上記可動支持機構が、二つの静圧気体軸受に支持される搬送ロッドの表面の一部がそれらの静圧気体軸受と接触するのを抑止する方向に、第１の静圧気体軸受に対して第２の静圧気体軸受の軸心を相対的に変位させるアクチュエータを備えているものとすることができる。

上記構成を有する本発明の真空用直線搬送装置においては、一端側が真空プロセス室に設けられた開口を介して該真空プロセス室内に挿入される搬送ロッドを２つの静圧気体軸受により支持し、該搬送ロッドをマグネットカップリング式の駆動機構で駆動し、該搬送ロッド及び該搬送ロッドの他端側に連結された上記駆動機構の内部移動体とを排気手段を備えたロッド収納筒部内に移動可能に収納し、該ロッド収納筒部の一部を形成するチューブの外周面に沿って軸方向に移動する駆動機構の外部移動体から上記内部移動体に磁気結合により非接触式で動力を伝達しているため、搬送ロッドを２箇所で安定的に非接触支持することができ、搬送ロッドをチューブや軸受に対し非接触で搬送することができる。

また、上記真空用直線搬送装置は、搬送ロッドが非接触で搬送され、該搬送ロッドを駆動する駆動機構の内部移動体がマグネットカップリング式の磁気結合により非接触で動力伝達されるため、搬送ロッドや該搬送ロッドを駆動する駆動機構の接触による摩擦を抑制することができ、そのため、搬送ロッドや搬送ロッドの駆動機構でのダストの発生を抑制できると共に搬送ロッドの駆動速度を向上させることができる。

また、本発明の真空用直線搬送装置は、搬送ロッド及び該搬送ロッドを駆動する駆動機構の内部移動体を排気手段を備えたロッド収納筒部内に移動可能に収納し、該排気手段を少なくとも真空プロセス室の開口と該開口に近い側の静圧気体軸受との間のロッド収納筒部の部分に設け、該排気手段により低下する該ロッド収納筒部内の圧力を真空プロセス室の圧力よりも低くしたため、たとえ搬送ロッドの駆動機構でダストが発生したとしても、静圧気体軸受の排気手段を利用して該ダストを完全に排除することができ、また、ダストが真空プロセス室内に流入することがない。

また、上記内部移動体を、動力が伝達される磁石を備え上記チューブの内周面に対し非接触で移動する本体部と、該本体部の軸方向両側に設けられ該本体部の軸部を支持し上記チューブの内周面に転がり接触する軸受部とで構成し、該軸受部を、複数の転動軸受と、該複数の転動軸受を保持すると共にこれらを上記軸部の傾斜面に沿って半径方向に移動させる移動手段とで構成すると、内部移動体が移動する際の摩擦を更に低減することができ、また、上記複数の転動軸受を上記移動手段で半径方向に移動させることにより上記内部移動体の軸受部と上記チューブの内周面とのクリアランスを調整することができるため、マグネットカップリングにより発生する内部移動体の軸受部の半径方向の抵抗を小さくなるように調整することができ、そのため、ダストの発生を更に抑制することができる。

また、上記搬送ロッドと上記内部移動体との間に両者を接続するフローティング継ぎ手を設けた場合には、静圧気体軸受に支持される搬送ロッドと転がり接触する軸受部により機械的に拘束される内部移動体の接続部分の移動量の差異を吸収することができ、また、搬送ロッドを長尺のものにした場合の撓み量増加や直進度低下においても静圧気体軸受との軸心確保が容易になるから、非接触支持に必要な自由度が確保される。
また、上記真空用直線搬送装置は、上記搬送ロッドの回転を抑制する回転抑制機構を設けることにより、上記搬送ロッドの軸の回りの回転を抑制することができる。

また、上記２つの静圧気体軸受を、一方を固定支持された第１の静圧気体軸受、他方を可動支持機構を介して支持された第２の静圧気体軸受とし、上記可動支持機構を、二つの静圧気体軸受に支持される搬送ロッドの表面の一部がそれらの静圧気体軸受と接触するのを抑止する方向に、第１の静圧気体軸受に対して第２の静圧気体軸受の軸心を相対的に変位させるアクチュエータを備えているものとした場合は、搬送ロッドを更に安定的に非接触支持することができる。

以上に詳述したように、本発明の真空用直線搬送装置によれば、搬送ロッドを非接触で搬送させることができ、搬送ロッドや搬送ロッドの駆動機構の接触による摩擦やダスト発生を抑制することができ、ダスト発生による清浄度低下抑制と、駆動速度向上が両立する真空用直線搬送装置を提供することができる。

図１は、本発明に係る真空用直線搬送装置の一実施例を示している。
同図から分かるように、上記真空用直線搬送装置は、概略的には、半導体の製造等に供する真空プロセスチャンバー１に対してワークの出し入れ等を行う水平駆動の搬送用ロッド２を備え、該ロッド２の先端にトレー（図示省略）を取り付けて、該ロッド２をその軸線方向に駆動するようにしたもので、水平配置の上記ロッド２を支持するための静圧気体軸受機構３と、上記ロッド２をその軸線方向に駆動するマグネットカップリング式の駆動機構５と、該駆動機構５の内部移動体５２と上記ロッド２を連結するフローティング継ぎ手６と、ロッド２の回転を抑制する回転抑制機構７とを備えている。

上記ロッド２を含むその駆動系は、上記プロセスチャンバー１と連通して真空系を構成するロッド収容筒部２０内に配置され、それらが外部環境から隔離されている。
更に具体的には、上記ロッド２と、それに連結された回転抑制機構７における筒部内収容部材と、フローティング継ぎ手６と、マグネットカップリング式の駆動機構５における内部移動体５２等は、以下に説明する支持ブロック１０、軸受ハウジング１１、チューブ５１等の内部に形成されているロッド収容筒部２０内にある。
なお、ここでは、上記ロッド２を、その先端に上記トレーを取り付けて軸線方向に駆動し、ワークを搬送するようにしたものとして説明するが、該ロッド２は、ワークの搬送用ばかりでなく、該ロッド２の先端に各種作業用器材を設けて、任意の作業用ロッドとすることもできる。

上記ロッド２を支持する静圧気体軸受機構３は、図２に明瞭に示すように、ロッド２をその軸線方向の間隔を置いた２個所で支持する第１及び第２の静圧気体軸受３１，３２を備えている。上記第１の静圧気体軸受３１は、それ自体が固定支持されたものであり、すなわち、図示しない基台上に設置された第２の静圧気体軸受３２の支持ブロック１０から、第１の静圧気体軸受３１側に軸受ハウジング１１が突設され、この軸受ハウジング１１内に、軸受部材３１ａを収容することにより、第１の静圧気体軸受３１が構成されている。

上記軸受部材３１ａは、多孔または多孔質材料からなり、ロッド２との間に微少間隙を介在させて、その間隙に形成される空気層を介してロッド２を非接触で支持するようにしたものであり、上記軸受ハウジング１１内には上記空気層を形成するための圧縮空気を送給する送気口１２を設けている。
また、上記軸受ハウジング１１内における軸受部材３１ａのチャンバー１側に、上記送気口１２から送給した空気を吸引排出するための吸引口１３を開設している。

この吸引口１３において適切な吸引を行わなければ、第１の静圧気体軸受３１において送気口１２から供給する空気がプロセスチャンバー１内に流入し、該チャンバー１内の真空維持が困難になる。そのため、プロセスチャンバー１と吸引口１３内とを微少通気断面で連通させ、吸引口１３の部分は、そこに接続される真空ポンプにより、第１の静圧気体軸受３１からチャンバー１内へ空気が流入するのを抑止できるように、上記チャンバー１内の圧力よりも若干低く設定される。その結果、プロセスチャンバー１内の真空維持が可能となり、しかも、上記吸引口１３からの排気によりプロセスチャンバー内へのダスト流入防止による清浄度確保が可能となる。また、この吸引口１３からの吸引は、上記プロセスチャンバー１の真空度確保と同時に、第１の静圧気体軸受３１から空気を排出しながらも軸受背圧を確保し、ロッドの非接触支持を可能にするものであることが必要である。

一方、上記第２の静圧気体軸受３２は、上記第１の静圧気体軸受３１のプロセスチャンバー１とは反対の側において、上記支持ブロック１０内に形成した軸受室１０ａ内に、軸受部材３２ａを収容した軸受ハウジング３３を、可動支持機構３４を介して上下に可動に支持させることにより構成している。
軸受ハウジング３３内に収容された軸受部材３２ａは、上記第１の静圧気体軸受３１における軸受部材３１ａと同様に、多孔または多孔質材料からなり、ロッド２との間に微少間隙を介在させて、その間隙に形成される空気層を介してロッド２を非接触で支持するものである。

上記可動支持機構３４は、上記ロッド２に作用する変動負荷（モーメント）に応じて、第１及び第２の静圧気体軸受３１，３２に支持されるロッド２の表面の一部が、それらの静圧気体軸受３１，３２における軸受部材３１ａまたは３２ａと接触するのを抑止する方向に、第１の静圧気体軸受３１に対して第２の静圧気体軸受３２の軸心を相対的に変位させるもので、その変位のためのアクチュエータ３５を備えている。

更に具体的に説明すると、上記第２の静圧気体軸受３２の軸受ハウジング３３は、その上面に連結した連結部材３６の周囲を、ベローズからなる可動シール部材３７で支持ブロック１０内の軸受室１０ａにおける上部開口の周囲に吊下することにより、該可動シール部材３７の外側の軸受室１０ａ内空間を外部から隔離し、該軸受室１０ａの内底に開口させた吸引口１５によりその空間を真空ポンプに接続するようにしている。
また、上記連結部材３６は、その中央に送気口３８を設けて、それを軸受ハウジング３３の開口を通して軸受部材３２ａの周囲に連通させ、上記送気口３８を通して、軸受部材３２ａとロッド２の表面との間に空気層を形成するための圧縮空気を送給するようにしている。送気口３８を通して軸受部材３２ａ内に供給され、軸受室１０ａ内に排出された圧縮空気は、上記吸引口１５から吸引排出されるが、この空気の排出を行いながらも軸受背圧を確保し、ロッド２の非接触支持を可能にするための圧力関係を保持させることが必要である。

上記支持ブロック１０上には、上述したように、第２の静圧気体軸受３２の軸心を変位させるための可動支持機構３４を構成する上記アクチュエータ３５を設けている。このアクチュエータ３５は、上記支持ブロック１０上に固定された収容ボディ４０内に、受圧部材としてのダイヤフラム４１で上下に区画された圧力室４２ａ，４２ｂを備え、該ダイヤフラム４１に固定板４３ａを介して立設したダイヤフラム軸４４ａ，４４ｂを収容ボディ４０にシールを介して摺動自在に支持させ、それらのダイヤフラム軸４４ａ，４４ｂ内には、上記連結部材３６に設けた送気口３８に連通する通孔４５ａ，４５ｂを設けて、外部に導出するダイヤフラム軸４４ａの先端には、圧縮空気の供給源に接続するための継ぎ手４６を連結し、また、上記軸受ハウジング３３側に延びるダイヤフラム軸４４ｂは、その先端を上記連結部材３６に立設した凸軸部３６ａに連結している。更に、上記ダイヤフラム４１で区画された収容ボディ４０内の圧力室４２ａ，４２ｂは、それぞれ、管継ぎ手４７ａ，４７ｂを介して、制御装置によって制御された流体圧を出力する圧力調整弁に接続している。

従って、上記可動支持機構３４によれば、圧力調整弁から出力される流体圧により上記アクチュエータ３５のダイヤフラム４１が上下に駆動され、そのダイヤフラム４１の両面側に給排される空気圧力のバランスにより、そのダイヤフラム４１に連結したダイヤフラム軸４４ａ，４４ｂ及び連結部材３６を介して、軸受ハウジング３３が上下方向の制御された位置に変位することになる。
なお、上記アクチュエータ３５は、ロッド２に作用するモーメント量に応じて第２の静圧気体軸受３２の軸心を調整できるものであればよく、そのため、上記受圧部材としては、ダイヤフラム４１だけでなく、ピストンの両側に制御された流体圧力を作用させるシリンダ等を用いることもできる。

上記制御装置は、ロッド２に作用する負荷（モーメント）に応じて、上記圧力調整弁によりアクチュエータ３５における圧力室４２ａ，４２ｂに必要な流体圧を供給するように制御するためのものである。上記ロッドに作用する負荷とは、ロッド２の軸線方向駆動に伴って変動するロッド２の静圧気体軸受３１からプロセスチャンバー１側に突出する部分の重量や、ロッド２の先端に取り付けた作業用器材に作用する外力に基づくモーメントであって、それらを制御装置における上記ロッド２の駆動プログラム、例えば、制御装置において予め駆動機構５における内部移動体５２の移動位置や、ロッド２の先端に負荷される外力に応じて演算したモーメントであり、第２の静圧気体軸受３２は、その演算結果に基づいて上記アクチュエータ３５が駆動されるものである。

上記マグネットカップリング式の駆動機構５は、図１及び図３に示すように、支持部材５０に支持されて、上記ロッド収容筒部２０の一部を形成するチューブ５１内に、上記内部移動体５２を収容すると共に、そのチューブ５１の外側に、上記内部移動体５２と磁気的に結合する外部移動体５６を設けている。
上記外部移動体５６は、外部に配置した適宜駆動手段で上記チューブ５１の外周面に沿ってその軸線方向に移動するように構成される。この駆動手段は、平均駆動速度を最大化するショックレスアクチュエータを用いることが望まれる。

上記内部移動体５２及び外部移動体５６は、それぞれの移動体の軸線方向に着磁されたリング状のマグネット５３ａ，５７ａと、リング状のヨーク５３ｂ，５７ｂとを交互に積層してそれらを結合することにより構成した本体部５３，５７を備えている。
上記本体部５３のリング状のマグネット５３ａ及びヨーク５３ｂの外径は、上記チューブ５１の内径よりも僅かに小さく、また、上記本体部５７のリング状のマグネット５７ａ及びヨーク５７ｂの内径は、上記チューブ５１の外径よりも僅かに大きい。
従って、上記内部移動体５２及び外部移動体５６のマグネットカップリングによる動力伝達は非接触式の動力伝達である。

更に詳述すると、上記本体部５３は、上記交互に積層されたリング状のマグネット５３ａ及びヨーク５３ｂをサンドイッチ状に挟む一対のリング状の端板５８，５８と、これらの部材の中央部の孔を貫通すると共に該端板５８，５８の両側から軸方向に突出して延びるシャフト５９と、該シャフト５９に挿入される一対の軸部６０，６０とを有しており、該端板５８，５８の径は上記ヨーク５３ｂの径よりも僅かに小さい。
従って、上記内部移動体５２の本体部５３は、その径が上記チューブ５１の内径よりも小さいから、該本体部５３は上記チューブ５１の内周面に対し非接触で移動可能である。

上記シャフト５９は、上記リング状の端板５８、マグネット５３ａ、ヨーク５３ｂの中央部の孔とほぼ同径でこれらの部材が挿入される中央シャフト部５９ａと、該中央シャフト部５９ａの左側に隣接し該中央シャフト部５９ａの径よりも大径で左側の端板５８の移動を規制するストッパー部５９ｂと、該ストッパー部５９ｂの左側及び上記中央シャフト部５９ａの右側からそれぞれ突出し上記中央シャフト部５９ａよりも小径である左側シャフト部５９ｃ及び右側シャフト部５９ｄとから成る１本の棒で構成されている。

上記左側シャフト部５９ｃ及び右側シャフト部５９ｄは、上記一対の軸部６０，６０及び後述する移動手段８３の本体部８３ａがそれぞれ挿入され、また、該左側シャフト部５９ｃ及び右側シャフト部５９ｄの先端部には、後述するナット部８４，８５が螺入される雄ネジ部５９ｅ，５９ｆがそれぞれ形成されている。
また、上記右側シャフト部５９ｄの上記中央シャフト部５９ａと隣接する箇所にはナット８１が螺入される雄ネジ部５９ｇが形成されている。
上記シャフト５９に、左側の端板５８、交互に積層したリング状のヨーク５３ｂとリング状のマグネット５３ａ及び右側の端板５８をシャフト５９の右側から順次挿入し、これらの部材を上記雄ネジ部５９ｇに螺入する上記ナット８１で締め付けて上記ストッパー部５９ｂに押し付けることにより、これらの部材はシャフト５９に一体的に結合される。

上記軸部６０は、その軸方向の一方の側に軸心に対し傾斜した傾斜面６０ａを有し、他方の側に端板５８に当接する端面６０ｂを有し、また、その内部には上記シャフト５９が挿入される孔と上記ストッパー部５９あるいはナット８１が収納される空間部６０ｄとを有している。
また、上記内部移動体５２は、上記本体部５３の軸部６０，６０を支持し上記チューブの内周面に転がり接触する一対の軸受部５４，５４を有し、該軸受部５４は、上記軸部６０を支持するために上記チューブの内周面に転がり接触する複数の転動軸受８２と、該複数の転動軸受８２を保持すると共にこれらを上記軸部６０の傾斜面６０ａに沿って半径方向に移動させる移動手段８３とを備えている。
上記複数の転動軸受８２は、この実施例では、図４に示すように、周方向に均等な間隔で３個設けられている。
また、上記転動軸受８２には、パーティクル発生低減効果がある特殊表面処理を施している。

上記移動手段８３は、上記シャフト５９の左側シャフト部５９ｃあるいは右側シャフト部５９ｄが挿入される貫通孔を有する軸方向に移動可能な本体部８３ａと、上記転動軸受８２を保持すると共に上記軸部６０の傾斜面６０ａに摺動可能に当接する傾斜面を有し上記本体部８３ａに対し半径方向（すなわち、上記シャフト５９の軸と直交する方向）に移動可能な移動子８３ｂと、上記シャフト５９の先端部に形成した上記雄ネジ部５９ｅ，５９ｆに螺入され、該螺入により上記本体部８３ａを軸方向に移動するように押圧するナット部８４，８５とを有している。

上記ナット部８５は、上記雄ネジ部５９ｆに螺入される通常の六角ナットであり、該六角ナットを六角レンチ等の工具で締め付けると、上記本体部８３ａを上記シャフト５９に対し軸方向に移動させることができる。
該本体部８３ａが軸方向に移動すると、上記移動子８３ｂが上記軸部６０の傾斜面６０ａに沿って該本体部８３ａに対し半径方向に移動するから、該移動子８３ｂに保持された上記転動軸受８２を半径方向に移動させることができ、そのため、上記転動軸受８２と上記チューブ５１の内周面とのクリアランスを調整することができる。

また、上記ナット部８４は、上記雄ネジ部５９ｅに螺入されるフローティング継ぎ手６側に位置するナット部であり、図３〜図４に示すように、外周面に連結用の雄ネジ部が形成された頭部８４ａと、該頭部８４ａより小径の首部８４ｂと、該頭部８４ａより大径で外周面の一部に工具が挿入される２面幅が設けられた胴部８４ｃとを備え、これらの内部に上記雄ネジ部５９ｅが螺入する雌ねじ部が形成されている。
上記ナット部８４は、上記頭部８４ａを介して上記フローティング継ぎ手６に連結することができると共に、フローティング継ぎ手６との連結を解除した状態では、上記胴部８４ｃの２面幅にレンチ等の工具を挿入してナット部８４を回動させて上記本体部８３ａを軸方向に移動させることにより、上述のように、上記本体部８３ａ及び移動子８３ｂを介して上記転動軸受８２を半径方向に移動させ、上記転動軸受８２と上記チューブ５１の内周面とのクリアランスを調整することができる。

上記駆動機構５の内部移動体５２は、その軸受部５４が上記チューブ５１の内周面に転がり接触し、その本体部５３が上記チューブ５１の内周面に非接触であるから、上記内部移動体５２が移動する際の接触による摩擦を低減でき、ダストの発生を抑制することができる。
また、上記内部移動体５２は、その軸受部５４，５４と上記チューブ５１の内周面とのクリアランスを調整することができるため、マグネットカップリングにより発生する内部移動体５２の軸受部５４の半径方向の抵抗を小さくなるように調整することができ、そのため、ダストの発生を更に抑制することができる。

また、上記駆動機構５の内部移動体５２と上記ロッド２を連結するフローティング継ぎ手６は、図５に詳細に示すように、上記内部移動体５２の軸受部５４のナット部８４に連結される連結部材６１と、該連結部材６１にその軸線に対して直交する方向に平行移動自在に保持された平行移動板６３と、該平行移動板６３に連結部６２ｂを介して連結することによりその軸線が上記連結部材６１の軸心と直交する方向に平行移動する平行移動軸６２と、該平行移動軸６２の揺動軸保持部６２ａに揺動可能に接続された揺動軸６５とを備えている。

上記平行移動板６３は、リテーナに保持された複数のボール６４を有する転動体によって両側から挟持されると共に、上記連結部材６１の端部に螺合される有底筒状のキャップ６６内に該転動体と一緒に収納されている。
該キャップ６６は、底部壁に上記平行移動軸６２の連結部６２ｂが通る開口を有すると共に、上記連結部材６１の雄ネジ部６１ａに螺合されることにより、上記平行移動板６３をその両側の上記転動体と共に上記連結部材６１の端面６１ｂに押し付けて、該平行移動軸６２を上記連結部材６１の軸線に対して直交する方向に平行移動自在に保持している。
また、上記平行移動軸６２は、揺動軸６５のボール部６５ａを回動自在に保持する上記揺動軸保持部６２ａと、該揺動軸保持部６２ａを上記平行移動板６３に連結する上記連結部６２ｂとを有し、この揺動軸６５は、上記ロッド２の端部に連結されている。
上記揺動軸６５と上記平行移動軸６２の揺動軸保持部６２ａとにより上記フローティング継ぎ手６の揺動部が構成され、上記平行移動板６３により上記フローティング継ぎ手６の平行移動部が構成され、上記平行移動軸６２の連結部６２ｂにより上記揺動部と平行移動部が互いに連結されている。

上記駆動機構５の内部移動体５２と上記ロッド２との間にこのようなフローティング継ぎ手６を介在させることにより、静圧気体軸受に支持される上記ロッド２と上記チューブ５１の内周面に転がり接触する軸受部５４により機械的に拘束される上記駆動機構５の内部移動体５２の軸線のずれを吸収させることができ、また、搬送ロッド２を長尺のものにした場合の撓み量増加や直進度低下においても静圧気体軸受３１，３２との軸心確保が容易になるから、非接触支持に必要な自由度が確保される。なお、これらの必要が低い場合には、このフローティング継ぎ手６を省略することもできる。

また、上記ロッド２には、その回転を抑制する回転抑制機構７を備えている。
この回転抑制機構７は、図６及び図７に示すように、上記ロッド２における断面円形の中空軸部分７１内に配置されて該ロッド２と一体的に回転するように端部が該ロッド２に連結されたスプラインシャフト７２と、該シャフト７２にその軸線方向に摺動自在で回転方向には拘束されるように嵌挿され、周方向に複数の磁石７３ａを配した内部磁石７３と、上記中空軸部分７１の外側において、上記第２の静圧気体軸受３２における支持ブロック１０と駆動機構５における支持部材５０との間に固定的に配置された筒状ハウジング７５に固定され、周方向に上記内部磁石７３の各磁石７３ａと対応する複数の磁石７４ａを有する外部磁石７４とで構成されたものである。

従って、駆動機構５によってロッド２がその軸線方向に駆動されても、外部磁石７４とそれに対応する位置にスプラインシャフト７２上を移動する内部磁石７３との磁力結合により、ロッド２の回転が抑制している。
上記スプラインシャフト７２としては、通常のスプラインシャフトに代えて上記内部磁石７３にスプライン結合される六角シャフトを用いてもよい。

このように、外部磁石７４をロッド２の中空軸部分７１に接触させることなく該外部磁石７４の位置を固定することにより、非接触式でロッド２の回転抑制が可能となるが、上記外部磁石７４をロッド２の中空軸部分７１の周囲で回転させるように構成すると、プロセスチャンバー１内でワークの反転等を行わせることも可能になる。

図８及び図９は、回転抑制機構７の他の実施例を示す図である
この回転抑制機構７は、上記ロッド２における断面円形の中空軸部分７１内に偏在して配設された軸方向に延びる断面切欠き円状のウエイト７７で構成されており、該ウエイト７７は、該中空軸部分７１の両端に挿入される固定用の一対のプラグでその両側から挟持されることにより、該中空軸部分７１内にその軸線から偏在して固定される。
この回転抑制機構７は、上記搬送ロッド２の中空軸部分７１内にウエイト７７が偏在して配設されているため、上記搬送ロッド２に回転挙動が生じた場合でも回転を抑制することができ、また、たとえロッド２が回転したとしても、起上がり小坊師と同様の原理で、回転したロッド２を元の状態に自動的に復元させることができる。

上記真空用直線搬送装置は、一端側が真空プロセス室１内に挿入される搬送ロッド２が非接触で搬送され、該搬送ロッド２を駆動する駆動機構５の内部移動体５２がマグネットカップリング式の磁気結合により非接触で動力伝達されるため、搬送ロッド２や該搬送ロッド２を駆動する駆動機構５の接触による摩擦を抑制することができ、そのため、搬送ロッド２や搬送ロッド２の駆動機構５でのダストの発生を抑制できると共に搬送ロッド２の駆動速度を向上させることができる。

また、上記真空用直線搬送装置は、搬送ロッド２及び該搬送ロッド２を駆動する駆動機構５の内部移動体５２を排気手段（吸引口１３，１５）を備えたロッド収納筒部２０内に移動可能に収納し、該排気手段を少なくとも真空プロセス室１の開口と該開口に近い側の静圧気体軸受３１との間のロッド収納筒部２０の部分に設け、該排気手段（吸引口１３）により低下する該ロッド収納筒部２０内の圧力を真空プロセス室１の圧力よりも低くしたため、たとえ搬送ロッド２の駆動機構５でダストが発生したとしても、静圧気体軸受３１の排気手段を利用して該ダストを完全に排除することができ、また、ダストが真空プロセス室１内に流入することがない。

以上において、本発明に係る真空用直線搬送装置について詳述したが、本発明は、必ずしも上記実施例に限定されるものではない。
例えば、上記実施例では、上記転動軸受８２にパーティクル発生低減効果がある特殊表面処理を施しているが、摩擦が発生する恐れがある他の箇所に該パーティクル発生低減効果がある特殊表面処理を施してもよい。
また、上記実施例では、ロッド収容筒部の吸引口１３，１５に真空ポンプを接続して真空排気しているが、排気手段を該吸引口１３，１５からの真空排気に限定する必要はなく、上記駆動機構５において、一部にダストが発生する可能性がある場合には、この駆動機構５の近辺においてそのダストを含む気体を真空排気するように構成してもよい。

本発明に係る真空用直線搬送装置の一実施例の全体的な構成を示す縦断面図である。 上記実施例における静圧気体軸受機構の制御系を含む縦断面図である。 上記実施例における駆動機構の構成を示す部分拡大縦断面図である。 図３におけるＢ−Ｂ位置での断面図である。 上記実施例におけるフローティング継ぎ手の構成を示す部分拡大縦断面図である。 上記実施例における回転抑制機構の構成を示す部分拡大縦断面図である。 図６におけるＡ−Ａ位置での断面図である。 回転抑制機構の他の実施例を示す縦断面図である。 図６におけるＣ−Ｃ位置での拡大断面図である。

符号の説明

１ プロセス室
２ 搬送ロッド
３ 静圧気体軸受機構
５ 駆動機構
６ フローティング継ぎ手
７ 回転抑制機構
１３，１５ 吸引口
２０ ロッド収容筒部
３１ 第１の静圧気体軸受
３２ 第２の静圧気体軸受
３４ 可動支持機構
３５ アクチュエータ
５１ チューブ
５２ 内部移動体
５３ 本体部
５４ 軸受部
５６ 外部移動体
６０ 軸部
７１ 中空軸部分
７２ 回り止めシャフト
７３ 内部磁石
７４ 外部磁石
７７ ウェイト
８２ 転動軸受
８３ 移動手段

Claims (7)

1. 一端側が真空プロセスチャンバーの開口を通じて該真空プロセスチャンバー内に挿入されて軸線方向に移動する搬送ロッドと、該搬送ロッドを上記真空プロセスチャンバーに近い側と遠い側との２箇所で軸受部材により支持する２つの静圧気体軸受と、上記搬送ロッドを駆動するマグネットカップリング式の駆動機構と、上記真空プロセスチャンバーに連通して外部環境から隔離され、上記搬送ロッドと上記駆動機構の内部移動体とが移動可能に収納されると共に上記静圧気体軸受の軸受部材が設けられたロッド収容筒部と、該ロッド収容筒部に設けられた排気手段とを有し、
   上記駆動機構が、上記ロッド収容筒部の外側の駆動手段により駆動されて上記ロッド収容筒部の一部を形成するチューブの外周面に沿って軸方向に移動する外部移動体と、上記搬送ロッドの他端側に連結され、上記外部移動体に磁気結合されて非接触で動力が伝達される上記内部移動体とを有し、
   上記排気手段が、上記ロッド収容筒部における少なくとも上記真空プロセスチャンバーの開口と該開口に近い側に位置する静圧気体軸受との間の部分に設けられ、該排気手段により低下する該ロッド収容筒部内の圧力を上記真空プロセス室の圧力よりも低くした、
   ことを特徴とする真空用直線搬送装置。
2. 上記内部移動体が、動力が伝達される磁石を備え上記チューブの内周面に対し非接触で移動する本体部と、該本体部の軸方向両側に設けられ該本体部の軸部を支持し上記チューブの内周面に転がり接触する軸受部とを有し、
   上記軸受部が、複数の転動軸受と、該複数の転動軸受を保持すると共にこれらを上記軸部の傾斜面に沿って半径方向に移動させる移動手段とを備え、上記複数の転動軸受を半径方向に移動させることにより上記チューブの内周面とのクリアランスを調整可能である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空用直線搬送装置。
3. 上記真空用直線搬送装置が、上記搬送ロッドと上記内部移動体との間に両者を接続するフローティング継ぎ手を有し、
   該フローティング継ぎ手が、一方の部材に対し他方の部材を揺動可能に接続する揺動部と、一方の部材の軸心と直交する面に対し他方の部材を平行移動できるように接続する平行移動部とを有し、
   上記揺動部及び平行移動部が、接続する２つの部材の一方及び他方にそれぞれ連結されると共に互いに連結されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の真空用直線搬送装置。
4. 上記真空用直線搬送装置が、上記搬送ロッドの回転を抑制する回転抑制機構を有している、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空用直線搬送装置。
5. 上記搬送ロッドが、少なくとも断面円形の中空軸部分を有し、
   上記回転抑制機構が、上記中空軸部分の内側に配置され端部側が該中空軸部分に連結された回り止めシャフトと、該回り止めシャフトにスプライン結合された周方向に複数の磁石を有する内部磁石と、上記中空軸部分の外側の上記ロッド収容筒部に取付けられ周方向に上記内部磁石の各磁石と対応する複数の磁石を有する外部磁石とで構成され、該外部磁石と内部磁石の磁力結合により上記搬送ロッドの回転を抑制する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の真空用直線搬送装置。
6. 上記搬送ロッドが、少なくとも断面円形の中空軸部分を有し、
   上記回転抑制機構が、該中空軸部分内に偏在して配設された軸方向に延びるウエイトである、
   ことを特徴とする請求項４に記載の真空用直線搬送装置。
7. 上記２つの静圧気体軸受は、一方が固定支持された第１の静圧気体軸受であり、他方が可動支持機構を介して支持された第２の静圧気体軸受であり、
   上記可動支持機構は、二つの静圧気体軸受に支持される搬送ロッドの表面の一部がそれらの静圧気体軸受と接触するのを抑止する方向に、第１の静圧気体軸受に対して第２の静圧気体軸受の軸心を相対的に変位させるアクチュエータを備えている、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の真空用直線搬送装置。
   

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