JP6743656B2 - パレット及び処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、内部空間を有する部材を処理する処理装置に用いられるパレット、及びその処理装置に関する。

従来、自動車部品や電気電子部品として使用される中空の部材に対して様々な検査や加工が行われている。例えば、特許文献１には、中空の部材の内部と連通可能なジョイントブロックと、当該ジョイントブロックと接続可能な流体供給部と、を備えた搬送パレット装置が記載されている。ジョイントブロックは、部材を搬送するパレットに設けられている。この搬送パレット装置では、部材の内部の気密を検査するとき、部材とジョイントブロックとを接続した後、ジョイントブロックと流体供給部とを接続し、流体供給部から部材の内部に流体を供給する。

一般に、流体の供給配管と部材とを接続した部位には、流体が外部へ漏れないようにシールが必要である。従来、このシール方法やシール部材の材料等は、耐圧力、許容漏れ量、耐久回数、耐熱温度等の条件から適宜選定するようにしていた。

特開平６−２９８１４１号公報

加工の一例として、例えば部材内面に成膜加工を行う場合には、３００℃以上といった比較的高い温度状態に部材を加熱することが必要な場合がある。そして、気相の成膜材料を含むガス供給用の配管と高温になった部材とを接続し、配管を介して成膜用ガスを部材内へ供給する。こうした加工工程においては、ガスの供給配管の接続を繰り返し実施したいものの、高温下で繰り返し使用できるシール部材は存在しないため、高温用のシールを１回もしくは数回で交換していく必要があり、工程数の多い加工方法では交換の都度時間を要し、非効率的であり、また、シール部材のコストがかかるという問題があった。

上記成膜加工は、部材の処理における一例である。その他、部材が冷却されており、設備側への断熱が求められる場合などもあり、配管接続において高温となる部位と、当該部位と相対して低温となる部位とで熱分離できることが求められていた。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、部材の内部空間の気密を保ちつつ、効率的に部材の内部空間に流体を導入して処理することが可能な処理装置を提供することにある。

本発明のパレットは、部材（９０）が有する内部空間（９１）の気密を保ちつつ内部空間に所定の流体を導入し処理可能な処理装置（１）において、部材を支持するパレットである。パレットは、パレットベース（２１）と、部材接続用開口（２２１，２３１）と、配管接続用開口（２６１，２７１）と、連通路（２０１，２０２）と、断熱部（２５）と、を備える。
部材接続用開口（２２１，２３１）は、パレットベースの一方側に配され内部空間に連通可能である。配管接続用開口（２６１，２７１）は、パレットベースの他方側に配され、接続される配管（４２，４３）の内部に形成される接続通路（４２１，４３１）に連通可能である。連通路（２０１，２０２）は、部材接続用開口と配管接続用開口とを連通する。
断熱部は、パレットベースと部材接続用開口との間に設けられる。

本発明の構成によれば、部材接続用開口と配管接続用開口とは、パレットベースを隔てて反対側に位置する。例えば部材を加熱した状態で処理する場合など、流体供給用の配管を有する処理装置にパレットを接続した際に、高温となる部材側の接続部位と、相対して低温となる配管側の接続部位とを熱分離することができる。これにより、部材の内部空間の気密を保ちつつ、効率的に部材の内部空間に流体を導入して処理することが可能となる。
なお、ここでの「処理」には、例えば部材の内壁への表面処理、部材の気密検査処理などが含まれる。

本発明の第１実施形態による処理装置の模式図である。 図１のＩＩ矢視図である。 本発明の第１実施形態による処理装置の模式図であり、図１とは異なり、パレットと搬送台とが接続された状態を示す。 本発明の第１実施形態による処理装置の模式図であり、図３に示す状態からさらにパレットと搬送台とが上昇した状態を示す。 本発明の第１実施形態による処理装置の模式図であり、パレットと搬送台とが上昇端に位置する状態を示す。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〈第１実施形態〉
［構成］
本発明の第１実施形態の構成について、図１、図２を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態の処理装置としての成膜処理装置１は、搬送レール１０によって部材９０を搬送しつつ、部材９０の内部に形成される内部通路９１の内壁に成膜処理の一工程を施す装置である。本実施形態において「所定の流体」は、例えば気相の成膜材料を含む成膜用ガスである。

成膜処理装置１は、搬送レール１０、パレット２０、チャンバ３０、搬送台４０、リフタ５０などを備える。なお、各図において、紙面の上側を「天」側とし、紙面の下側を「地」側として説明する。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面に対応しているが、後述するリフタ５０については内部のピストン５２の動作が明確になるように、一部断面で図示している。図３〜図５についても同様である。

まず、本装置において成膜処理される部材９０について説明する。部材９０は、内部通路９１、接続用フランジ９２，９３を有する。内部通路９１は、二つの開口を介して部材９０の外部と連通している。部材９０は、第一開口９１１及び第二開口９１２を有する。第一開口９１１及び第二開口９１２は、接続用フランジ９２，９３において後述するパレット２０内に連通可能な位置に形成されている。本実施形態では、部材９０の地側に形成されている。成膜処理装置１では、内部通路９１の気密を保ちつつ部材９０の内壁を成膜処理可能な成膜用ガスを導入可能である。

次に、成膜処理装置１の構成について説明する。図１、図２には、部材９０が移動する移動方向を示す移動軸Ｄ１を示す。搬送レール１０は、二本のレール１０１，１０２から形成されている。レール１０１，１０２のそれぞれは、水平方向に延びるよう形成され、レール１０１とレール１０２とは略平行に設けられている。

パレット２０は、パレットベース２１、天側フランジ２２，２３、反射板２４、断熱部２５、地側フランジ２６，２７などを有する。天側フランジ２２，２３、反射板２４、及び断熱部２５は、パレットベース２１の一方側である天側に配されている。パレットベース２１の天側に、天側へ向けて断熱部２５、反射板２４、天側フランジ２２，２３の順に位置している。地側フランジ２６，２７は、パレットベース２１の他方側である地側に位置している。
パレット２０には、第一連通路２０１及び第二連通路２０２が、天側から地側へ貫通して設けられている。

パレットベース２１は、部材９０を支持しつつ二本のレール１０１，１０２の天側の面１１１，１１２を移動可能に設けられている。パレットベース２１は、レール１０１とレール１０２との間の距離に比べて長く形成され、例えば、図示しない回転可能なローラを有する。当該ローラは、二本のレール１０１，１０２の天側の面１１１，１１２に当接し、パレット２０がレール１０１，１０２上をスムーズに移動することを可能とする。

パレットベース２１の天側の面２１１の周縁部には、例えば、弾性材料から形成される当接部材２１２が設けられている。当接部材２１２は、パレット２０が天方向に移動するとき、チャンバ３０と当接しパレット２０の移動によるチャンバ３０及びパレットベース２１の破損を防止する。

天側フランジ２２，２３の天側には部材９０の接続用フランジ９２，９３が接続可能である。これにより、パレット２０は、部材９０を支持しつつ搬送レール１０上を移動可能である。天側フランジ２２，２３は、天方向に開口する開口２２１，２３１を有する。開口２２１は、部材９０の第一開口９１１に連通可能に形成されている。開口２３１は、部材９０の第二開口９１２に連通可能に形成されている。開口２２１は、特許請求の範囲に記載の「第一部材接続用開口」の一例に相当する。開口２３１は、特許請求の範囲に記載の「第二部材接続用開口」の一例に相当する。

開口２２１，２３１の外縁近傍には、高温高圧に耐えうるように、高温側の部材側シール部材としてのメタルリング２８，２９が配されている。なお、天側フランジ２２，２３のうち少なくとも一方は、天地方向と交差する方向に若干の可動が許容されるようにパレットベース２１に取り付けられており、高温処理時に部材９０の熱延びを吸収できるようになっている。

断熱部２５は、熱伝導率の低い例えば発泡プレスチック系の断熱部料により形成され、パレットベース２１の天側に当接している。反射板２４は、板状部材を曲げ加工により形成されており、部材９０を加熱する際に輻射加熱の熱効率化を図るために設けられている。

地側フランジ２６，２７は、パレットベース２１の地側の面２１３に設けられている。地側フランジ２６，２７は、それぞれ地方向に開口する開口２６１，２７１を有する。

天側の開口２２１と地側の開口２６１とは、パレット２０が有する第一連通路２０１を介して連通している。また、天側の開口２３１と地側の開口２７１とは、パレット２０が有する第二連通路２０２を介して連通している。開口２６１は、特許請求の範囲に記載の「第一配管接続用開口」の一例に相当する。開口２７１は、特許請求の範囲に記載の「第二配管接続用開口」の一例に相当する。

次に、一般にステーションと呼ばれる設備側の構成について説明する。設備側には、チャンバ３０、搬送台４０、リフタ５０が備えられている。

チャンバ３０は、搬送レール１０の天側に固定されている部材である。チャンバ３０は、地側に開口３１を有する収容室３２を有する。収容室３２は、部材９０を収容可能な大きさに形成されている。チャンバ３０は、図示しない成膜用ガス供給部が供給する成膜用ガスが部材９０の内壁を表面処理するのに適した温度に、部材９０を加熱可能である。チャンバ３０は、特許請求の範囲に記載の「加熱装置」の一例に相当する。

搬送台４０は、取付板４１、２つの配管４２，４３、冷却板４４、ばね４５などを有している。配管部材としての配管４２，４３は、取付板４１に取り付けられている。冷却板４４は、取付板４１の天側に配され、成膜処理時には、地側からパレットベース２１の地側の面２１３に当接する。冷却板４４の内部には、図示しない冷媒用配管が設けられており、この冷媒用配管内に冷媒が供給可能に構成されている。

配管４２，４３は、接続通路４２１，４３１を有する中空筒状のベローズ部材であり、地側フランジ４２２，４３２、本体部４２３，４３３、天側フランジ４２４，４３４を有している。地側フランジ４２２，４３２、本体部４２３，４３３、天側フランジ４２４，４３４は連続して形成され、地側フランジ４２２，４３２は取付板４１に固定されている。本体部４２３，４３３は、蛇腹形状をなしている。

ばね４５は、地側フランジ４２２，４３２と天側フランジ４２４，４３４とに接続している。ばね４５は、本体部４２３，４３３の外周に略等間隔に複数配置されている。このばね４５の作用により、天側フランジ４２４，４３４はフローティング可能であり、製品の個体差による誤差を吸収し、冷却板４４とパレットベース２１とが確実に密着するように構成されている。

配管４２，４３の接続通路４２１，４３１の天側の開口４２５，４３５は、パレット２０の開口２６１，２７１に連通可能に形成されている。接続通路４２１，４３１の天側の開口４２５，４３５の外縁近傍には、低温側の配管側シール部材としてのＯリング４６，４７が配されている。

また、接続通路４２１の地側の開口４２６から図示しない成膜用ガス供給用のノズルが挿入され、図２において矢印Ａ１に示すように、成膜用ガスが配管４２の接続通路４２１及びパレット２０の連通路２０１を流通して部材９０の内部通路９１まで供給される。供給されたガスは、パレット２０の連通路２０２及び配管４３の接続通路４３１を流通して矢印Ａ２に示すように、接続通路４３１の地側の開口４３６から外部へ排出される。

リフタ５０は、搬送台４０及びパレット２０を天側へリフトするものである。リフタ５０は、シリンダ５１、ピストン５２を有する。リフタ５０は、例えば、シリンダ５１内に気体を加圧注入することによってピストン５２を水平方向に移動可能に形成されている。ピストン５２は、取付板４１と連結している。リフタ５０は、搬送台４０及びパレット２０を天方向に移動可能な駆動力を発生する。

［作用］
次に、本実施形態の成膜処理装置１の作用について図３〜図５を参照して説明する。
まず、成膜処理が行われる前提として、部材９０はパレット２０に接続されている。パレット２０の天側フランジ２２，２３と部材９０の接続用フランジ９２，９３とが当接している。このとき、部材９０の開口９１１，９１２とパレット２０の天側の開口２２１，２３１とが連通し、すなわち、部材９０の内部通路９１とパレット２０の連通路２０１，２０２とが連通している。

部材９０を支持するパレット２０がチャンバ３０の地方向に来ると、リフタ５０によって搬送台４０を天方向に移動する。図３に示すように、天方向に移動する搬送台４０は、冷却板４４の天側の面４４１がパレットベース２１の地側の面２１３と当接する。このとき、パレット２０の地側の開口２６１，２７１と配管４２，４３の接続用開口４２５，４３５とが連通する。すなわち、パレット２０の連通路２０１と配管４２の接続通路４２１とが連通する。また、パレット２０の連通路２０２と配管４３の接続通路４３１とが連通する。

搬送台４０がリフタ５０によってさらに天方向に移動すると、パレット２０は搬送台４０とともに天方向に移動し、図４に示すようにレール１０１，１０２から離間する。
さらに、図５に示すようにパレット２０の移動上昇端まで移動すると、パレット２０の当接部材２１２がチャンバ３０に当接し、パレット２０及び搬送台４０の天方向への移動が停止する。このとき、部材９０はチャンバ３０の収容室３２に収容される。

図５に示す処理状態において、図示しない成膜用ガス供給部は、接続通路４２１側から内部通路９１に成膜用ガスを供給する。このとき、チャンバ３０は、部材９０の温度が部材９０の内壁の表面処理に適した温度となるように部材９０を加熱する。本実施形態では、３００℃以上の比較的高い温度まで部材９０を加熱する。これにより、内部通路９１の内壁が表面処理される。

このとき、搬送台４０側の温度は、成膜用ガスの温度と同等に維持される。高温となる部材９０側の接続部位と、相対して低温となる配管４２，４３側の接続部位とが熱分離された構造となっており、断熱部２５、パレットベース２１、及び、冷却板４４を介することにより、部材９０から配管４２，４３への熱伝達が抑制されるためである。

内部通路９１の内壁の表面処理が終了すると、リフタ５０のピストン５２を駆動し、搬送台４０及びパレット２０を地方向に移動する。地方向に移動するパレット２０は、レール１０１，１０２に当接し、レール１０１，１０２上に戻される。搬送台４０は、さらに地方向に移動し、図１及び図２に示す状態となる。レール１０１，１０２上に戻されたパレット２０は、部材９０を支持しつつ次の工程のためにレール１０１，１０２上を移動する。

［効果］
第１実施形態の効果について説明する。
（１）第１実施形態では、部材９０が接続される高温側と、配管４２，４３が接続される低温側とを熱分離し、搬送台４０の配管接続を低温側で行うようにしている。これにより、低温側のシールは、耐熱性のある通常のＯリング４６，４７を用いることができ、繰り返し使用可能である。

例えば、高温となる部材９０を配管４２，４３に直に接続する構成の場合には、高温耐熱用のメタルリングを一つの部材９０に対して加工工程毎に交換する必要がある。工程数の多い加工方法では非常に時間を要し非効率的である。その点、本実施形態では、配管４２，４３での接続においては、繰り返し使用可能なＯリング４６，４７を用いることができ、一つの部材毎に都度シール部材を交換する必要がなく、複数の部材に対して該当する処理工程を実施することができるため、効率的である。また、自動化も容易である。さらに、コストも削減できる。このように、本実施形態では、部材９０の内部空間の気密を保ちつつ、効率的に部材９０の内部通路９１に流体を導入して処理することができる。

（２）第１実施形態では、パレットベース２１の天側に断熱部２５を設けている。さらに、搬送台４０には冷却板４４を設けることで断熱効果が増し、高温側と低温側とを効率的に熱分離することができる。

（３）さらに、効率的な熱分離構造が可能なため、装置全体をコンパクトにすることができる。高温側と低温側とを断熱するには、単純に高温側と低温側とをある程度離間させて、その離間距離を長くすることが考えられる。しかし、この場合必然的に配管長が長くなってしまい装置が大型化してしまう。その点、本実施形態では装置をコンパクトにすることができ、さらに、配管長が短いことから流体の供給時間も短くできることから、効率的な処理が可能となる。

〈他の実施形態〉
上記実施形態では、本発明のパレット及び処理装置を、成膜処理装置に用いられるパレット及び成膜処理装置に適用した。しかし、本発明のパレット及び処理装置の適用形態はこれに限定されるものではなく、部材内部の洗浄処理、仕上げ処理等その他の表面処理や、部材の気密検査処理等に適用することができる。部材９０が有する内部通路９１の気密を保ちつつ内部通路９１に所定の流体を導入して処理可能な工程であればよい。

具体的には、部材９０を冷却して処理する工程に適用しても良い。この場合、チャンバ１５は部材を冷却可能であり、搬送台４０側の冷却板４４は省略することができる。部材９０が冷却される工程においては、部材が冷却されることで、配管が接続される部位まで低温となることはＯリングが破損する虞もあり好ましくない。その点、本構成によれば、部材側と配管接続部側とが熱分離されることで、部材から配管側への熱伝達を抑えることができる。

上記実施形態では、部材９０は二つの開口を有するとした。しかし、一つの開口しか有していない部材であっても良い。この場合、パレット２０は、一つの部材接続用開口と、一つの配管接続用開口を有するものとし、流体の供給と排出を共通の配管で行うようにしても良い。

上記実施形態では、リフタ５０により、搬送台４０及びパレット２０がチャンバ１５側へ上昇する構成としたが、例えば、チャンバ１５がパレット２０側に下降する構成でも良く、処理時に図５に示す状態になっていれば良い。また、図示した天地方向が重力上下方向に完全に一致している必要はない。装置構成上、可能な範囲で適宜変更可能である。

上記実施形態では、地側フランジ２６，２７に部材接続用の開口２２１，２３１を形成したが、例えば開口をパレットベース２１に直に形成しても良い。

上記実施形態では、搬送レール１０を設けたが、搬送レール１０はなくても良い。

上記実施形態において、部材９０は内部通路９１と少なくとも一つの開口を有していれば良く、その形状については適宜変更可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１ ・・・成膜処理装置
２０ ・・・パレット
２１ ・・・パレットベース
２０１，２０２ ・・・連通路
２６１，２７１ ・・・配管接続用開口
２２１，２３１ ・・・部材接続用開口
２５ ・・・断熱部
２８，２９ ・・・メタルリング（部材側シール部材）
３０ ・・・チャンバ（加熱装置）
４０ ・・・搬送台
４２，４３ ・・・配管
４４ ・・・冷却板
４２１，４３１ ・・・接続通路
４６，４７ ・・・Ｏリング（配管側シール部材）
５０ ・・・リフタ
９０ ・・・部材
９１ ・・・内部通路（内部空間）
９１１，９１２ ・・・開口

Claims (6)

1. 部材（９０）が有する内部空間（９１）の気密を保ちつつ前記内部空間に所定の流体を導入し処理可能な処理装置（１）において、前記部材を支持するパレットであって、
   パレットベース（２１）と、
   前記パレットベースの一方側に配され前記内部空間に連通可能な部材接続用開口（２２１，２３１）と、
   前記パレットベースの他方側に配され、接続される配管（４２，４３）の内部に形成される接続通路（４２１，４３１）に連通可能な配管接続用開口（２６１，２７１）と、
   前記部材接続用開口と前記配管接続用開口とを連通する連通路（２０１，２０２）と、
   前記パレットベースと前記部材接続用開口との間に設けられる断熱部（２５）と、
   を備えるパレット。
2. 前記部材は、前記内部空間と外部とを連通する第一開口（９１１）、及び、前記第一開口とは別に前記内部空間と外部とを連通する第二開口（９１２）を有し、
   前記第一開口に連通可能な前記部材接続用開口としての第一部材接続用開口（２２１）、前記第一部材接続用開口に連通し前記内部空間側へ流体が流入する前記連通路としての第一連通路（２０１）、前記第一連通路に連通する前記配管接続用開口としての第一配管接続用開口（２６１）、前記第二開口に連通可能な前記部材接続用開口としての第二部材接続用開口（２３１）、前記第二部材接続用開口に連通し前記内部空間から流体が流出する前記連通路としての第二連通路（２０２）、前記第二連通路に連通する前記配管接続用開口としての第二配管接続用開口（２７１）、を有するものである請求項１に記載のパレット。
3. 請求項１または請求項２のうちいずれか一項に記載のパレット（２０）と、
   前記パレットの前記配管接続用開口と接続可能な配管（４２，４３）と、
   前記連通路の前記部材接続用開口側と外部との間をシールする部材側シール部材（２８，２９）と、
   前記連通路の前記配管接続用開口側と外部との間をシールする配管側シール部材（４６，４７）と、
   を備える処理装置。
4. 前記パレットベースに当接可能な冷却板（４４）をさらに備える請求項３に記載の処理装置。
5. 部材（９０）が有する内部空間（９１）の気密を保ちつつ前記内部空間に所定の流体を導入し処理可能な処理装置（１）であって、
   パレットベース（２１）と、前記パレットベースの一方側に配され前記内部空間に連通可能な部材接続用開口（２２１，２３１）と、前記パレットベースの他方側に配され、接続される配管（４２，４３）の内部に形成される接続通路（４２１，４３１）に連通可能な配管接続用開口（２６１，２７１）と、前記部材接続用開口と前記配管接続用開口とを連通する連通路（２０１，２０２）と、を備え、前記部材を支持するパレット（２０）と、
   前記パレットの前記配管接続用開口と接続可能な配管（４２，４３）と、
   前記連通路の前記部材接続用開口側と外部との間をシールする部材側シール部材（２８，２９）と、
   前記連通路の前記配管接続用開口側と外部との間をシールする配管側シール部材（４６，４７）と、
   前記パレットベースに当接可能な冷却板（４４）と、
   を備える処理装置。
6. 前記パレットに配される前記部材を加熱する加熱装置（３０）と、
   接続した前記配管及び前記パレットを前記加熱装置側にリフトするリフタ（５０）と、
   をさらに備える請求項３〜請求項５のうちいずれか一項に記載の処理装置。

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