JP4799264B2 - Positioning device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a positioning device that performs positioning by rotating and straightly moving an object to be operated in an airtight container from outside the container via an operation rod.
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。 As described in Patent Document 1, in a positioning device that rotates and linearly moves an object to be operated in a sealed container from the outside of the container, a pair of one end that is connected to the object to be operated through the sealed container An operating rod, a swing arm that supports the other end of the operating rod and is disposed outside the sealed container, and a rotation mechanism for each axis that rotates the object to be operated about each of predetermined orthogonal axes Rotating operation means formed by laminating and linear movement operation means formed by laminating linear movement mechanisms for each axis that are caused to move straight by the orthogonal axes, and the swinging arm is supported by the turning operation means, Further, there is known an apparatus in which the rotation operating means is supported by a linear movement operating means, and the operating rod and the object to be operated, and the operating rod and the swinging arm are connected via rotation support means for rotating in the torsion direction of the operating rod. ing.
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。
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。 In the positioning device described in Patent Document 1, a rotating leaf spring is used as the rotation support means as described above in order to suppress dust generation in the sealed container and prevent a torsional force from being applied to the bellows. . For this reason, the problem is that the structure is complicated.
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。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and allows a torsional force to be applied to the bellows with a simple structure, and allows an object to be operated in a sealed container to be rotated and moved straight from the outside of the container. An object is to provide a positioning device.
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、前記複数の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、前記複数の操作棒を介して前記被操作体と連結した前記プレートを、前記操作棒と平行な軸回りに回転せしめる回転機構と、前記複数の操作棒を介して前記被操作体と連結した前記プレートを、前記操作棒と平行な軸と該軸に直交しかつ互いに直交する2軸との3方向に直進せしめる直進機構と、両端を前記密閉容器と前記プレートに接続し内部に前記操作棒を貫通させたベローズと、により構成し、前記回転機構と前記直進機構による前記プレートの可動範囲内で、前記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が常に偏心するように、前記ベローズを設置したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a positioning device for rotating and linearly moving an object to be operated in a sealed container from the outside of the sealed container. the object but via a plurality of operation rods which are connected the operated element, a plate and the other end of said plurality of operating rod disposed outside the sealed container and respectively support a plurality of operating rods said plate connected to the operating body, said a rotation mechanism for rotating the operating rod and flat line around an axis, said plate coupled with the operated member via the plurality of operating rod, said operating rod and flat ascending such a shaft and the shaft straight interlinked and bellows is communicated transmural 3 and the rectilinear mechanism allowed to go straight direction, the operating rod therein to connect the ends to the plate and the closed container with straight interlinking two axes to each other If, by configured, the linear and the rotary mechanism Within the movable range of the plate according to configuration, the center of the end surface to be connected to the sealed container of the bellows, so that the center of the end face to be connected to the plate is always eccentric, characterized in that installed the bellows .
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常に偏心させることにより、ねじり力が作用し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。 According to the present invention, in order to maintain the airtightness of the operation rod inserted into the sealed container, in the bellows provided on the operation rod, the center of the end surface connected to the sealed container and the end surface connected to the fixed plate are provided. by always eccentric with the center, torsional forces can be prevented from acting, compared to the conventional, with a simple structure, good rotate the operated element in the closed container from the outside of the container, straight Can exercise.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。 FIG. 1 is a front sectional view showing a configuration of a positioning device according to an embodiment of the present invention.
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。 In FIG. 1, 1 is a base plate, 2 is an XYθ-axis stage, 3 is a tilt adjustment mechanism, 4 is a Z-axis stage, 5 is a top plate, 6 is an operating rod, 7 is a sealed container, 8 is an object to be operated, and 9 is a bellows. Indicates.
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。 As shown in FIG. 1, an XYθ axis stage 2 for horizontal movement is mounted on a base plate 1 via an adjustment mechanism 3. Here, XY represents a two-direction axis in the drawing, a horizontal direction and a direction perpendicular to the paper surface, and θ represents a rotation axis about the Z-axis (vertical axis). Although not shown, the XYθ-axis stage 2 uses a motor as a drive source and is provided with a known rotation mechanism and a straight-ahead mechanism including a driving force transmission system such as a gear. In the present embodiment, the simplest structure employs a push bolt and a pull bolt. Further, the Z-axis stage 4 is arranged on the XYθ-axis stage 2 so as to be stacked.
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。
In the present embodiment, a stage using wedges is employed as the Z-axis stage 4. A plurality of
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。
The plurality of
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。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 and shows a case where three
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。 The torsional force acting on the bellows will be described with reference to FIGS.
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。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing one
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。
On the other hand, FIG. 4 is an explanatory view showing the bellows and the operating rod in the conventional positioning device, and the square area A shown in gray shows the movable range of the XYθ-axis stage as described above. As shown in FIG. 4, the center of the upper and lower surfaces of the bellows coincides with the center of the bellows, and therefore the center of the upper and lower surfaces of the
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。
5 (a) and 5 (b) are explanatory views showing a deformed state of the central axis of the
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。
As described above, according to the configuration of the present embodiment, the center of the upper and lower surfaces of the
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。
The larger the amount of eccentricity of the upper and lower surfaces of the
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。 The present embodiment is not limited to the configuration described above, and various modifications can be made.
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。 For example, the tilt adjusting mechanism 3 may use a stage having a spherical structure, and the XYθ-axis stage 2 has a structure in which an X-axis stage, a Y-axis stage, and a θ-axis stage are stacked if there is no space limitation. But you can. Further, the order of stacking the XYZθ axes may be any order.
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。 Also, the Z-axis stage 4 has a structure using wedges in the configuration example shown in FIG. 1, but other methods such as a structure in which a ball screw and an LM (linear motor) guide are arranged in the vertical direction are used. Also good.
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。
Further, the eccentric direction of the upper and lower surfaces of the
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。 Furthermore, in the present embodiment, the four-axis displacement of XYZθ is shown, but this embodiment can be used when moving at least two axes including the θ axis. Further, in the present embodiment, the case where the operated body 8 rotates around the vertical axis is shown, but the same configuration as described above can be adopted for rotation around the horizontal axis.
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。 The present invention is effective for use in an apparatus for performing processing by positioning a wafer in a vacuum vessel such as a semiconductor manufacturing apparatus, and various technical fields such as when it is necessary to position a workpiece in a sealed vessel. Is available.
1 ベースプレート
2 XYθ軸ステージ
3 あおり調整機構
4 Z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
1 Base plate 2 XYθ axis stage 3 tilt adjustment mechanism 4
Claims (1)
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、
前記複数の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、
前記複数の操作棒を介して前記被操作体と連結した前記プレートを、前記操作棒と平行な軸回りに回転せしめる回転機構と、
前記複数の操作棒を介して前記被操作体と連結した前記プレートを、前記操作棒と平行な軸と該軸に直交しかつ互いに直交する2軸との3方向に直進せしめる直進機構と、
両端を前記密閉容器と前記プレートに接続し内部に前記操作棒を貫通させたベローズと、
により構成し、前記回転機構と前記直進機構による前記プレートの可動範囲内で、前記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が常に偏心するように、前記ベローズを設置したことを特徴とする位置決め装置。 A positioning device for rotating and linearly moving an object to be operated in a sealed container from the outside of the sealed container,
A plurality of operating rods penetrating the sealed container and having one end connected to the object to be operated;
A plate disposed outside the hermetic container, each supporting the other end of the plurality of operating rods;
The plates coupled with the operated member via the plurality of operating rod, and a rotation mechanism for rotating the operating rod and the flat line around an axis,
Straight to allowed to straight the plates connected with the operated member via the plurality of operating rod, in the three directions of said operating rod and flat row axis and shaft immediately interlinked and each other straight interlinking two axes Mechanism ,
A bellows is communicated transmural said control rod therein to connect the ends to the plate and the closed container,
In the movable range of the plate by the rotation mechanism and the rectilinear mechanism , the center of the end surface connected to the sealed container of the bellows and the center of the end surface connected to the plate are always eccentric . A positioning apparatus comprising the bellows .
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