JP6774295B2 - 案内チェーン - Google Patents

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Description

本発明は、ケーブルや配管等の用力供給部材の移動を案内する案内チェーンに関する。
例えば、半導体製造に用いられる研削装置には、ウエーハを吸引保持するチャックテーブルと、複数のチャックテーブルを支持するターンテーブルとを備えるものが存在する。複数のチャックテーブルは、ターンテーブルの上面に対して周方向に等間隔で配置される。ターンテーブルが間欠回転されることにより、チャックテーブルが所定位置(例えば、ウエーハが搬入される搬入位置や加工が実施される加工位置)に移動される。
ところで、上記したチャックテーブルやターンテーブルには、電力を供給するためのケーブル、エアや水を供給するための配管等(以下、これらを用力供給部材と呼ぶことがある)が接続される。これらの用力供給部材は、チャックテーブルやターンテーブルの移動に伴って変形(移動)する。このため、用力供給部材には、チャックテーブルやターンテーブルの移動に追従するように、用力供給部材の移動を案内する案内チェーンが設けられる(例えば、特許文献1、2参照)。
案内チェーンは、複数のリンクを鎖状に連結したキャタピラ等で構成される。ケーブルや配管は、案内チェーンの内部に形成される所定空間で、案内チェーンの延在方向に沿うように配設される。
特表2000−509798号公報 特表2015−521253号公報
ところで、案内チェーン内の所定空間に配設される用力供給部材は、移動が案内されることで所定空間内でバタつく(ねじれたり、用力供給部材同士が接触する)ことが想定される。そこで、上記所定空間を用力供給部材毎に仕切板で区切ることにより、用力供給部材の移動を規制することが考えられる。
この場合、用力供給部材同士の接触が防止されるものの、単体の用力供給部材は、区切られた空間内で移動が可能である。このため、区切られた空間内で用力供給部材が内壁に接触し、摩耗するおそれがある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、用力供給部材の移動を許容しつつも、用力供給部材の摩耗を抑制することができる案内チェーンを提供することを目的の1つとする。
本発明の一態様の案内チェーンは、回転軸を立設する基台と、回転軸を軸に自転可能なターンテーブルと、ターンテーブルに配設され被加工物を保持する保持手段と、保持手段が保持した被加工物を加工する加工手段とを備える加工装置において、ターンテーブルに配設された保持手段に接続して作用を施す用力供給部材をターンテーブルの回転に追従させて案内する多数のチェーンリンクを連結した案内チェーンであって、チェーンリンクは、上板と下板とを連結する内側壁と外側壁と、用力供給部材を囲繞して内側壁と外側壁との間を移動可能とするすべり部と、を備える。
この構成によれば、用力供給部材の周囲は、すべり部によって囲繞され、用力供給部材及びすべり部は、上板、下板、内側壁、及び外側壁で囲まれる空間内に配置される。ターンテーブルが回転し、当該回転に追従して用力供給部材の移動が案内されると、用力供給部材及びすべり部は、上記空間内を移動する。このとき、用力供給部材は、すべり部によって覆われているため、直にチェーンリンクの内壁(上板、下板、内側壁、及び外側壁)に接触することがない。すなわち、用力供給部材をすべり部で保護することができる。よって、用力供給部材の移動を許容しつつも、用力供給部材の摩耗を抑制することができる。
また、本発明の上記案内チェーンは、内側壁と外側壁とに接続して上板と下板との間を仕切る棚板を備え、すべり部は、用力供給部材を囲繞して棚板の上で内側壁と外側壁との間を移動する。
本発明によれば、用力供給部材の移動を許容しつつも、用力供給部材の摩耗を抑制することができる。
本実施の形態に係る案内チェーンが適用される研削装置の斜視図である。 比較例に係る案内チェーンの模式図である。 本実施の形態に係る案内チェーンを構成する1チェーンリンク単位の分解斜視図である。 本実施の形態に係るチェーンリンクの断面模式図である。
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る案内チェーンが適用される研削装置について説明する。図1は、本実施の形態に係る案内チェーンが適用される研削装置の斜視図である。なお、本実施の形態では、案内チェーンが適用される加工装置として研削装置を例に挙げて説明するが、この構成に限定されない。本実施の形態に係る案内チェーンは、例えば、研削加工及び研磨加工を一連の流れで実施する研削研磨装置に適用されてもよい。また、図1に示す研削装置は、説明の便宜上、一部の構成を省略している。
図1に示すように、研削装置1は、フルオートタイプの加工装置であり、被加工物であるウエーハWに対して搬送処理、粗研削加工、仕上げ研削加工、洗浄処理、搬出処理等からなる一連の作業を全自動で実施するように構成されている。研削装置1は、直方体状の筐体2内にターンテーブル3、加工手段(後述する粗研削手段4、仕上げ研削手段5)等を収容して構成される。研削対象となるウエーハW(被加工物)は、略円形状の板状体で構成され、図示しない搬送機構により、筐体2内の所定位置に搬入される。なお、ウエーハWは、シリコン、ガリウムヒ素等の半導体基板でもよいし、セラミック、ガラス、サファイア等の無機材料基板でもよいし、さらに半導体製品のパッケージ基板等でもよい。
ターンテーブル3は、筐体2内の略中央に配置されている。ターンテーブル3の前側空間は、ウエーハWが搬送される搬送エリアを構成し、ターンテーブル3の後側空間は、ウエーハWが研磨加工される加工エリアを構成する。ターンテーブル3は、回転軸(不図示)を立設する基台30の上部に設けられ、回転軸を軸(中心)に自転可能に構成される。
ターンテーブル3の上面には、回転軸を中心に3つのチャックテーブル31が周方向に均等間隔で配設されている。各チャックテーブル31の上面には、ウエーハWの下面を保持する保持面が形成されている。チャックテーブル31は、図示しない回転手段により自転可能に構成される。ターンテーブル3が間欠回転されることにより、チャックテーブル31が所定位置に移動される。具体的に、チャックテーブル31は、ウエーハWが搬入される搬入位置や研削加工が実施される加工位置に移動される。
ターンテーブル3の外周には、上面視円弧状に延在する案内チェーン6が設けられている。案内チェーン6は、多数のチェーンリンク60を相互に回動可能に連結して構成される。案内チェーン6の一端は、固定側ブラケット6aを介して基台30の側面に取り付けられる。一方、案内チェーン6の他端は、可動側ブラケット6bを介してターンテーブル3の側面に取り付けられる。固定側ブラケット6a(案内チェーン6の一端)は、可動側ブラケット6b(案内チェーン6の他端)に対して低い位置に設けられている。また、案内チェーン6は、全体として側面視U字状に折り曲げて配設されている。
案内チェーン6内には、チャックテーブル31に接続して何らかの作用を施す用力供給部材が収容される。詳細は後述するが、用力供給部材には、例えば、電力を供給するためのケーブルC、エアや水を供給するための配管T(共に図4参照)等が挙げられる。これらのケーブルCや配管Tは、案内チェーン6と共にターンテーブル3の外周に沿って配設される。案内チェーン6は、ケーブルCや配管Tの移動を、ターンテーブル3の回転に追従させて案内する。なお、案内チェーン6の詳細構成については後述する。
また、ターンテーブル3の周囲には、コラム40、50が立設されている。コラム40には、粗研削手段4を上下動させる移動機構41が設けられている。移動機構41は、コラム40の前面に配置されたZ軸方向に平行な一対のガイドレール42と、一対のガイドレール42にスライド可能に設置されたモータ駆動のZ軸テーブル43とを有している。
Z軸テーブル43の前面には、ハウジング44を介して粗研削手段4が支持されている。Z軸テーブル43の背面側にはボールネジが螺合されており、ボールネジの一端には駆動モータ(共に不図示)が連結されている。駆動モータによってボールネジが回転駆動され、粗研削手段4がガイドレール42に沿ってZ軸方向に移動される。
同様に、コラム50には、仕上げ研削手段5を上下動させる移動機構51が設けられている。移動機構51は、コラム50の前面に配置されたZ軸方向に平行な一対のガイドレール52と、一対のガイドレール52にスライド可能に設置されたモータ駆動のZ軸テーブル53とを有している。
Z軸テーブル53の前面には、ハウジング54を介して仕上げ研削手段5が支持されている。Z軸テーブル53の背面側にはボールネジが螺合されており、ボールネジの一端には駆動モータ(共に不図示)が連結されている。駆動モータによってボールネジが回転駆動され、仕上げ研削手段5がガイドレール52に沿ってZ軸方向に移動される。
加工手段としての粗研削手段4及び仕上げ研削手段5は、円筒状のスピンドル46、56の下端に研削ホイール45、55を回転可能に装着して構成される。粗研削手段4では、チャックテーブル31に保持されたウエーハWが粗研削される。粗研削手段4の研削ホイール45には、複数の粗研削砥石(不図示)が環状に配設されている。粗研削砥石は、例えば、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドやビトリファイドボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成される。
また、仕上げ研削手段5では、チャックテーブル31に保持されたウエーハWが仕上げ研削される。仕上げ研削手段5の研削ホイール55には、複数の仕上げ研削砥石(不図示)が環状に配設されている。仕上げ研削砥石は、粗研削砥石よりも粒径が細かい砥粒で形成される。粗研削加工及び仕上げ研削加工では、それぞれの研削砥石によってウエーハWが所定の厚みまで研削されて薄化される。
このように構成される研削装置1では、搬入位置に位置付けられたチャックテーブル31上にウエーハWが搬送されると、ターンテーブル3が所定角度回転されることにより、チャックテーブル31上のウエーハWが加工位置に位置付けられる。このとき、案内チェーン6は、固定側(一端側)に対して可動側(他端側)が周方向に移動される。このため、上記した用力供給部材は、ターンテーブル3の回転に追従して移動が案内される。
具体的に、案内チェーン6及び用力供給部材は、ターンテーブル3の回転に伴って、側面視U字状の湾曲部分Bがターンテーブル3の周方向に沿って移動される。すなわち、案内チェーン6は、用力供給部材の移動を、上面視で周方向に案内すると共に側面視で水平方向に案内する。
ところで、従来の案内チェーンでは、ターンテーブルの回転に追従させて複数の用力供給部材の移動を案内することができるが、案内チェーン内で用力供給部材同士が接触して摩耗するおそれがあった。そこで、案内チェーン内の空間を用力供給部材毎に仕切ることで、用力供給部材同士の接触を防止するものが提案されている。
ここで、図2を参照して、比較例に係る案内チェーンについて説明する。図2は、比較例に係る案内チェーンの模式図である。具体的に図2Aは比較例に係る案内チェーンの上面模式図を示し、図2Bは比較例に係る案内チェーンを延在方向に直交する平面で(図2AのA−A線に沿って)切断した断面図である。図2では説明の便宜上、ターンテーブル及びチャックテーブルを本実施の形態と同一の符号で示し、その説明は省略する。また、図2Aの案内チェーンは、一部の構成を省略している。更に図2Aでは、図示の都合上、配管同士が接触しているように見えるが、実際は図2Bに示すように配管同士は接触していないものとする。
図2Aに示すように、案内チェーン7は、多数のチェーンリンク70を連結して構成され、ターンテーブル3の外周に沿って配設されている。用力供給部材としての配管Tは、チェーンリンク70によって形成される空間内に収容されている。具体的には、図2Bに示すように、チェーンリンク70は、上下に対向配置される上板71及び下板72と、上板71及び下板72の両端を上下で連結する内側壁73及び外側壁74とによって、左右に長い断面視矩形状の所定空間Rを形成する。更に、所定空間Rは、3つの仕切板75によって左右方向で4つの空間R1−R4に仕切られている。各空間R1−R4内には、それぞれ配管Tが1本ずつ収容されている。
このように構成される案内チェーン7では、ターンテーブル3の旋回に応じて各空間R1−R4内で配管Tが移動する。これは、各空間R1−R4内における配管Tの曲げ半径がそれぞれ異なることや、配管Tの湾曲部分が移動することに起因して生じるものである。
特に、チャックテーブル31に対してエアや水を供給する配管Tにあっては、エアや水が配管T内を流れることに伴って配管Tが振動する。この結果、図2Bに示すように、配管Tが各空間R1−R4内で暴れてチェーンリンク70の内壁(上板71、下板72、内側壁73、外側壁74)に接触し、配管Tが摩耗してしまうおそれがある。
そこで、本発明者は、上記の課題に基づいて、用力供給部材の移動を許容しつつも、用力供給部材の摩耗を抑制することを着想した。
具体的に本実施の形態では、配管Tの周囲を樹脂スペーサ67(後述するすべり部(図3参照))で覆い、配管Tが収容される空間内で樹脂スペーサ67をスライド可能な構成とした。これにより、配管Tの周囲が樹脂スペーサ67で保護されるため、配管Tが収容される空間内で配管Tが移動したとしても、配管Tが内壁に直接接触するのを防止することができる。したがって、配管Tの移動を許容しつつも、配管Tの摩耗を抑制することが可能になった。
次に、図3及び図4を参照して、本実施の形態に係る案内チェーンの詳細構成について説明する。図3は、本実施の形態に係る案内チェーンを構成する1チェーンリンク単位の分解斜視図である。図4は、本実施の形態に係るチェーンリンクの断面模式図である。具体的に図4は、本実施の形態に係る案内チェーンを延在方向に直交する平面(図2AのA−A線に対応する平面)で切断した断面図である。
図3及び図4に示すように、案内チェーン6(図1参照)を構成するチェーンリンク60は、上下に対向配置される一対ずつの上板61及び下板62と、対向する上板61及び下板62の両端を上下で連結するそれぞれ一対の内側壁63及び外側壁64とを備えている。特に図4に示すように、上下左右の4つの壁(上板61、下板62、内側壁63、外側壁64)によって、配管T及びケーブルCを収容する所定空間Rが形成される。所定空間Rは、左右に長い断面視矩形状に形成される。
一対の外側壁64a、外側壁64bは、ターンテーブル3の周方向に長い側面視長円形状を有している。一方の外側壁64aの両端(前後端)には、外側から内側に向かって円形状に凹む凹部64cが形成される。当該凹部64cには、他方の外側壁64bのR部分が嵌め込まれる。これにより、外側壁64bは、外側壁64aに対して凹部64cを中心に回動可能に構成される。また、各外側壁64の内側面には、上辺部及び下辺部の中心からそれぞれ内側壁63に向かって突出する一対の突出部64dが形成されている。
内側壁63は、外側壁64に対向し、上下に延びる長尺体で形成される。内側壁63の上下幅は、外側壁64の上下幅に一致している。内側壁63の外側面には、上下端から外側に向かって突出する一対の突出部63aが形成されている。また、内側壁63の上下方向の略中央には、周方向(前後方向)に並んで2つの貫通孔63bが形成されている。
上板61及び下板62は、ターンテーブル3の径方向(図4の左右方向)に延びる長尺体で形成される。上板61及び下板62の左右端部には、外側壁64の突出部64d及び内側壁63の突出部63aを受容可能な収容部61a、62aが形成されている。また、上板61及び下板62の長手方向の両側面(前後面)には、上板61及び下板62の左右幅に対応する溝61b、62bが形成されている。
更にチェーンリンク60は、所定空間Rを上下方向に仕切る棚板65と、所定空間Rを左右方向に仕切る複数(本実施の形態では3つ)の仕切板66と、配管Tの外周を覆う樹脂スペーサ67とを備えている。
棚板65は、ターンテーブル3の径方向(図4の左右方向)に延びる長尺体で形成され、上板61及び下板62と略同一の長さを有している。棚板65の左右端部には、外側又は内側に向かって2つずつ突出するピン部65aが形成されている。ピン部65aは、貫通孔63bに挿入可能となっている。
仕切板66は、上下に延びる長尺体で形成される。仕切板66の上下幅は、外側壁64及び内側壁63の上下幅と略同一である。仕切板66の上下端部には、上板61の溝61b及び下板62の溝62bにそれぞれ係合可能な係合部66aが2つずつ形成されている。また、仕切板66の上下方向の略中央には、棚板65を挿通可能なスリット66bが形成されている。
樹脂スペーサ67は、配管Tの外周を覆うように、下方が開放された断面視コの字(逆U字)形状を有している。樹脂スペーサ67の内側空間は、配管Tの外径に対応した大きさを有している。具体的に樹脂スペーサ67の内側空間は、配管Tの周囲を覆う際に、配管Tの外面に対して僅かに隙間が空く程度の大きさを有している。
また、樹脂スペーサ67の一対の下端部には、棚板65の短手方向の幅(前後幅)に対応した切欠き67aが形成されている。当該切欠き67aに棚板65が係合することにより、樹脂スペーサ67は、棚板65の上で棚板65の外形に沿ってスライド可能となる。すなわち、樹脂スペーサ67は、配管Tを囲繞して内側壁63と外側壁64との間を移動可能とするすべり部を構成する。
なお、樹脂スペーサ67の材質は、ポリアセタール等の合成樹脂で構成されるが、これに限定されない。例えば、樹脂スペーサ67の材質は、スライド移動を妨げない程度にクッション性を有してもよい。この場合、配管Tの振動を樹脂スペーサ67で効果的に吸収することが可能である。
次に、チェーンリンク60及び案内チェーン6の組み立て例について説明する。予め配管Tに樹脂スペーサ67を取り付けておき、当該樹脂スペーサ67を棚板65に取り付ける。そして、棚板65に仕切板66を複数枚通した後、棚板65の下側空間にケーブルCを収容した状態で、仕切板66の上下端部に上板61及び下板62を取り付ける。更に、上板61及び下板62の左右から外側壁64及び内側壁63を取り付ける。
これにより、1つのチェーンリンク60が組み立てられ、複数のチェーンリンク60を連結することで案内チェーン6が組み立てられる。なお、組み立ての方法は、上記の例に限らず、適宜変更が可能である。例えば、配管TやケーブルCは、チェーンリンク60及び案内チェーン6が組み上がった後、所定空間に挿入されてもよい。
このように構成されるチェーンリンク60では、棚板65及び3つの仕切板66により、所定空間Rが、上下方向で2分割、左右方向で4分割される。この結果、合計8つの空間が形成される。図4に示すように、8つの空間のうち、上側の4つの空間Raには、それぞれ樹脂スペーサ67が取り付けられた配管Tが収容されており、下側の4つの空間Rbには、それぞれ1本又は2本のケーブルCが収容されている。
特に、空間Raでは、樹脂スペーサ67内に配管Tが収容され、配管Tの周囲が樹脂スペーサ67によって囲繞されている。例えば、ターンテーブル3の回転し、当該回転に追従して配管Tの移動が案内されると、周方向においては、配管Tと樹脂スペーサ67とが一体となって棚板65に沿って移動する。また、樹脂スペーサ67内では、上下方向に十分な隙間があるため、配管Tの上下方向の折り曲げ(図1に示す湾曲部分B)の移動に伴って、配管Tが樹脂スペーサ67内を僅かに移動することが可能である。更に、エアや水が配管T内を流れることに伴って配管Tが振動したとしても、配管Tと樹脂スペーサ67とが一体となって棚板65に沿って移動可能である。
このように、チェーンリンク60の空間Ra内で余裕をもって配管Tを移動させることができるため、ターンテーブル3の旋回時の配管Tのねじれを防止することができる。また、空間Ra内で配管Tが移動したとしても、配管Tの周囲が樹脂スペーサ67で覆われているため、直にチェーンリンク60の内壁(上板61、下板62、内側壁63、外側壁64、棚板65及び仕切板66)に接触することがない。すなわち、配管Tを樹脂スペーサ67で保護することができる。
以上にように、本実施の形態によれば、配管Tの移動自由度の確保と、配管Tの保護を両立することが可能である。すなわち、配管Tの移動を許容しつつも、配管Tの摩耗を抑制することができる。特に、本実施の形態では、既存の案内チェーンに対して樹脂スペーサ67を追加する(交換する)だけで上記作用効果を得ることができる。このため、メンテナンス性を向上することができるだけでなく、設計変更の工数を削減することが可能である。
上記実施の形態においては、加工装置として研削装置1を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本実施の形態に係る案内チェーン6は、他の加工装置にも適用可能である。
上記実施の形態においては、案内チェーン6がターンテーブル3の外周に配設される構成としたが、これに限定されない。案内チェーン6の配設先は、他の駆動機構であってもよい。
上記実施の形態においては、樹脂スペーサ67が配管Tに取り付けられる構成としたが、これに限定されない。例えば、樹脂スペーサ67は、ケーブルCに取り付けられてもよい。
上記実施の形態においては、チェーンリンク60内の空間が8つに仕切られる構成としたが、これに限定されない。仕切られる空間の数は適宜変更が可能である。
上記実施の形態においては、樹脂スペーサ67が棚板65に沿って移動可能な構成としたが、これに限定されない。棚板65は必ずしも設けられなくてもよく、この場合、樹脂スペーサ67を上板61又は下板62に沿って移動可能に構成してもよい。
上記実施の形態においては、用力供給部材として、電力を供給するためのケーブルCや、エアや水を供給するための配管Tを例にして説明したが、これに限定されない。用力供給部材は、その他に例えば、光ファイバ等の通信ケーブルであってもよい。
上記実施の形態においては、樹脂スペーサ67の内側空間が、配管Tの周囲を覆う際に、配管Tの外面に対して僅かに隙間が空く程度の大きさを有する構成としたが、これに限定されない。樹脂スペーサ67の内側空間(内面)は、配管Tの外面に対して密着してもよい。
また、本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
以上説明したように、本発明は、用力供給部材の移動を許容しつつも、用力供給部材の摩耗を抑制することができるという効果を有し、特に、エアや水を供給する配管の移動を案内する案内チェーンに有用である。
1 研削装置(加工装置)
3 ターンテーブル
30 基台
31 チャックテーブル(保持手段)
4 粗研削手段(加工手段)
5 仕上げ研削手段(加工手段)
6 案内チェーン
60 チェーンリンク
61 上板
62 下板
63 内側壁
64 外側壁
65 棚板
67 樹脂スペーサ(すべり部)
T 配管(用力供給部材)
C ケーブル(用力供給部材)
W ウエーハ(被加工物)

Claims (2)

  1. 回転軸を立設する基台と、
    該回転軸を軸に自転可能なターンテーブルと、
    該ターンテーブルに配設され被加工物を保持する保持手段と、
    該保持手段が保持した被加工物を加工する加工手段とを備える加工装置において、
    該ターンテーブルに配設された該保持手段に接続して作用を施す用力供給部材を該ターンテーブルの回転に追従させて案内する多数のチェーンリンクを連結した案内チェーンであって、
    該チェーンリンクは、上板と下板とを連結する内側壁と外側壁と、該用力供給部材を囲繞して該内側壁と該外側壁との間を移動可能とするすべり部と、を備える案内チェーン。
  2. 該内側壁と該外側壁とに接続して該上板と該下板との間を仕切る棚板を備え、
    該すべり部は、該用力供給部材を囲繞して該棚板の上で該内側壁と該外側壁との間を移動する請求項1記載の案内チェーン。
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