JPH0932803A - エアーシリンダー及びそれを用いた搬送装置及び半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】エアーシリンダーの速度コントロールを機械的
に行う構成とすることで機構を簡略化し、故障率の低
減、メンテナンスの簡略化、低価格化を図る。 【解決手段】シリンダー４の両側の第１の配管、即ち駆
動用エアー配管８に、エアーの流量を調整することによ
りピストン５の速度を調整するスピードコントローラ１
０及び１５と、エアーの圧力変化によって開閉するエア
ーオペレートバルブ１１及び１６、及びシリンダー４方
向にのみエアーが通過可能な逆止弁９及び１４を設けて
いる。ピストン５が図面左方向へ移動する場合、まず切
替バルブ７はＳ２が導入となっておりエアーを供給する
と、エアーは逆止弁９及びスピードコントローラー１０
を通過しシリンダー４のピストン５より右側に導入され
る。そのエアーの圧力によりピストン５は左方向へ移動
する。ピストン５は速度を減速させながら移動しシリン
ダー４の一端に到達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置等の電子部
品やその他精密機器の部品等の製造分野に関するもので
あり、特に製造設備の搬送系統に用いられるエアーシリ
ンダーやそれを用いた搬送装置、その他製造装置の駆動
系統に利用して有効なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置等の電子部品やその他精密機
器の部品等の製造設備において、その搬送系統には、エ
アーを駆動源として内部のピストンをシリンダー内で移
動させることにより搬送装置の駆動力とするエアーシリ
ンダーが広くが用いられている。図６にエアーシリンダ
ーを用いた半導体基板の搬送装置の一例を示す。搬送装
置３２はエアーシリンダー３３及び搬送部３４から構成
され、搬送部３４の先端は真空吸着等により半導体基板
３７を保持するように構成されている。搬送部３４の下
部には例えば磁石３６を設けており、エアーシリンダー
３３内のピストン３５がエアー圧によって移動すること
に伴い、磁石３６がピストン３５に誘導されて搬送部３
４も移動する。その他にもピストンにシャフトを接続し
て外部の搬送部へ駆動を伝達する方法等も用いられてい
る。このような移動により半導体基板３７等の搬送物が
搬送される。ピストン３５の移動は、移動の最終段階に
おいては停止時のショックを和らげるために徐々に速度
を落すように制御される。このようなエアーシリンダー
は搬送装置のような２地点間の直線移動する装置に広く
用いられている。

【０００３】図７（ａ）に従来のエアーシリンダーの構
造を示す。従来のエアーシリンダー３３は、切替バルブ
３９からエアーを導入しその圧力でピストン３５を移動
させる際、２方向に設けられたエアーオペレートバルブ
４０、４２、及びスピードコントローラー４１、４３に
よってその流量及び速度が調節されるが、エアーオペレ
イトバルブ４０、４２、及びスピードコントローラ４
１、４３の制御は、コンピューター等からなるコントロ
ーラーとタイマー又はセンサーによって電気的に行われ
ている。図７（ｂ）にコントローラー４４を用いたエア
ーシリンダー３３の制御の一例を示す。例えば図７
（ａ）のエアーシリンダー３３のピストン３５を左側へ
移動させる場合は、まず、切替バルブ３９のエアー導入
モードをＳ１セットしエアーを導入する。次にエアーオ
ペレートバルブ４０及び４２を順次開き、タイマーをＯ
Ｎとする。ピストン３５はエアー圧により左側へ移動す
る。タイマーを用いた場合はカウント開始から終了まで
をピストンの通常速度での移動時間とし、カウント終了
後エアーオペレートバルブ４２を閉めることによりピス
トン３５がスピードコントローラーで速度制御されて一
方へ到達する。センサー４６を用いた場合は、センサー
４６をピストン３５の速度変更地点に設置しておき、ピ
ストン３５の通過を検知した信号をコントローラー４４
へ伝達することにより、コントローラーはエアーオペレ
ートバルブ４２を閉とする。

【０００４】尚、エアーシリンダーを駆動手段として用
いた搬送装置に関しては、例えば特公平６−７１０１８
号公報等に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、エアー
シリンダーの速度コントロールを電気的に行う場合、コ
ントローラーとタイマー又はセンサーとの信号のやり取
りで行うため、コントロール系統が複雑化してしまう。
そのため、電気部品を多数使用するので故障のポテンシ
ャルが高くなり、また、価格が高額なものとなってしま
う。

【０００６】本発明者は、シリンダー内部において、ピ
ストンの通過前と通過後とではエアーの圧力が変化して
いることに着目し、その現象をピストンの速度コントロ
ールに利用して機構を簡略化する方法について鋭意検討
した。

【０００７】そこで本発明は、エアーシリンダーの速度
コントロールを機械的に行う構成とすることで機構を簡
略化し、故障率の低減、メンテナンスの簡略化、低価格
化を図ることを目的とする。

【０００８】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになる
であろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
のとおりである。すなわち、シリンダーと、外部へ運動
を伝達する手段を備え、前記シリンダー内部を直線的に
移動するピストンと、前記シリンダーの一端又は他端か
らエアーを供給しその圧力により前記ピストンを他端方
向又は一端方向へ移動させるエアー供給手段からなるエ
アーシリンダーであって、前記シリンダー内部の前記ピ
ストンの移動方向には前記シリンダー内部に入り口を有
する第１の配管と第２の配管が設けられ、前記第１の配
管は前記ピストンの移動方向の終点部に入り口が設けら
れ、エアーの流量を調整することにより前記ピストンの
速度を制御するスピードコントローラー及び前記シリン
ダー内部のエアーの圧力変化によって開閉するエアーオ
ペレートバルブが並列に接続されており、前記第２の配
管は前記ピストンの移動方向の速度変更点に入り口が設
けられ、前記エアーオペレートバルブの開閉手段に接続
されてなるものである。

【００１０】

【作用】上述した手段によると、シリンダー内の一端方
向へ移動しているピストンが第２の配管を通過後に第２
の配管内にピストンを移動させるエアー圧が印加され、
その圧力変化によってエアーオペレートバルブが閉ま
る。これに伴い、ピストンの移動方向のエアーはスピー
ドコントローラのみを通ることとなる。従って、シリン
ダー内の圧力変化を利用してピストンの移動速度を機械
的にコントロールすることができる。このようにエアー
シリンダーの速度コントロールを機械的に行う構成とす
ることによって、エアーシリンダーの機構を簡略化し、
故障率の低減、メンテナンスの簡略化、低価格化を図る
ことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い説明す
る。図１は、本発明のエアーシリンダーの機構を示すも
のである。エアーシリンダー１は、主に、両端からエア
ーを導入・排出可能なシリンダー４と、シリンダー４の
どちらか一方から導入されるエアーの圧力によりシリン
ダー４内を直線的に移動するピストン５、シリンダー４
の両端に第１の配管８で接続され、ピストン５の移動に
寄与するエアーを導入・排出するための切替バルブ７か
ら構成される。切替バルブ７には、シリンダー４の一端
又は他端からエアーを供給するためのエアー供給手段、
即ちエアー導入用配管２と、ピストン５の移動方向のエ
アーを排出するためのエアー排出用配管が接続されてい
る。切替バルブ７は、エアーの導入・排出の方向を自動
的に切替可能なもの、例えばシリンダー４の両端からピ
ストン５の到達を示す信号を発生させ、その信号により
電磁的にエアーの導入・排出の方向を切替るソレノイド
バルブが用いられる。

【００１２】本発明では、シリンダー４の両側の第１の
配管、即ち駆動用エアー配管８に、エアーの流量を調整
することによりピストン５の速度を調整するスピードコ
ントローラ１０及び１５と、エアーの圧力変化によって
開閉するエアーオペレートバルブ１１及び１６、及びシ
リンダー４方向にのみエアーが通過可能な逆止弁９及び
１４を設けている。エアーオペレートバルブ１１及び１
６はノーマルオープンのものを用い、シリンダー４内の
ピストン５を減速させる位置とエアーオペレートバルブ
１１及び１６の開閉手段とを第２の配管、即ちバルブ開
閉用エアー配管１３及び１８によって接続している。図
２にバルブ１６の断面を示す。バルブ１６は、エアー通
過孔２２をシャッター１９によって遮断する。ノーマル
オープンのものを用い、通常はシャッター１９がバネ２
０等で引き寄せられていることによりエアーを通過させ
る。シャッター１９はバルブ開閉用エアー配管１８に接
続されており、バルブ開閉用エアー配管１８のエアー圧
が高くなるとその圧力でシャッター１９が閉まるように
なっている。

【００１３】図３にスピードコントローラー１５の断面
を示す。スピードコントローラー１５は、そのエアー通
過孔２５を流量調節手段２３を移動させることによりエ
アーの流量が変化し、それに伴いピストン５の速度を調
節することができる。

【００１４】次に、エアーシリンダー１の動作について
説明する。ピストン５が図面左方向へ移動する場合、ま
ず切替バルブ７はＳ２が導入となっておりエアーを供給
すると、エアーは逆止弁９及びスピードコントローラー
１０を通過しシリンダー４のピストン５より右側に導入
される。そのエアーの圧力によりピストン５は左方向へ
移動する。その時、ピストン５の移動方向のエアーはエ
アーオペレートバルブ１６及びスピードコントローラー
１５を通過し切替バルブ７のエアー排出管３から排出さ
れている。ピストン５がバルブ開閉用エアー配管１８を
通過すると、バルブ開閉用エアー配管１８にピストン５
を駆動させている高圧のエアーが印加されバルブ１６の
シャッターが閉じる。その時からピストン５の移動方向
のエアーが通過するのはスピードコントローラー１５の
みとなる。スピードコントローラー１５は予めエアーの
流量が例えば手動で調節されているため、ピストン５は
速度を減速させながら移動しシリンダー４の一端に到達
する。この時、ピストン５の到達を示す信号が切替バル
ブ７へ伝達され、切替バルブ７のエアー導入側がＳ１に
切替られる。引き続きエアーが導入されている場合は、
エアーは逆止弁１４及びスピードコントローラー１５を
通過しシリンダー４のピストン５より左側に導入され
る。そのエアーの圧力によりピストン５は右方向へ移動
し、左方向への移動の際のエアーオペレートバルブ１６
及びスピードコントローラー１５の動作と同様の動作を
エアーオペレートバルブ１１及びスピードコントローラ
ー１０が実行する。

【００１５】このように、シリンダー内のエアーの圧力
変化を直接利用してバルブのシャッターを閉じることに
より、スピードコントローラーのみでピストンの速度を
制御できる。また、電磁式の切替バルブと併用すること
により、エアー導入の制御のみで、ピストンの駆動、速
度変更、方向転換を行うことができる。

【００１６】従って、エアーシリンダーの速度コントロ
ールを機械的に行うことができるので、電気的な制御系
を設けることなく機構を簡略化でき、故障率の低減、メ
ンテナンスの簡略化、低価格化を図ることができる。

【００１７】次に、本発明のエアーシリンダーを利用し
た装置の駆動機構について説明する。図４は半導体基板
のクランプ機構の部分断面図を示す。スパッタ装置やイ
オン打ち込み装置等、ステージ上に半導体基板を保持し
て処理する装置では、半導体基板の周縁部をクランプす
ることにより処理中の半導体基板の保持を図っている。
エアーシリンダー１のピストンにはシャフト２９が連結
されており、シャフト２９の先端部は半導体基板２８の
周縁部をステージ３０側へ押え込むクランプ手段となる
クランプリング２７が取り付けられている。すなわち、
半導体基板の交換時はエアーシリンダーを動作させるこ
とによりクランプリング２７がステージ３０に対し略垂
直方向に移動し、半導体基板を交換するものである。こ
のような半導体製造装置に用いることにより、装置自体
の機構を簡略化することができ、低価格化を図ることが
できるとともに、故障率の低減、メンテナンスの簡略化
を図ることができるので、装置のダウンタイムを低減さ
せることができる。

【００１８】以下、本発明の作用効果について説明す
る。

【００１９】（１）シリンダー内のエアーの圧力変化を
直接利用してバルブのシャッターを閉じることにより、
スピードコントローラーのみでピストンの速度を制御で
きる。従って、エアーシリンダーの速度コントロールを
機械的に行うことができるので、電気的な制御系を設け
ることなく機構を簡略化でき、故障率の低減、メンテナ
ンスの簡略化、低価格化を図ることができる。

【００２０】（２）第１の配管に、エアーオペレートバ
ルブ及びスピードコントローラーと並列に、シリンダー
方向にのみエアーが通過する逆止弁を接続したことによ
り、エアー導入の際には高圧力でシリンダーへエアーを
供給することができ、エアー排出の際にはエアーが通過
しないのでスピードコントローラーのみでピストンのス
ピードを制御することができる。

【００２１】（３）シリンダー内のエアーの圧力変化を
直接利用してバルブのシャッターを閉じるとともに、電
磁式の切替バルブと併用することにより、エアー導入の
制御のみで、ピストンの駆動、速度変更、方向転換を行
うことができる。

【００２２】以上、本発明者によって、なされた発明を
実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、上記実施例では、シリンダー内へエアーを導入する
際、エアーは主にエアー導入側の逆止弁及びスピードコ
ントローラーを通過し、若干エアーオペレートバルブも
通過するが、ピストンがエアー導入側のバルブ開閉用エ
アー配管を通過後、その圧力変化によりエアーオペレー
トバルブが閉じるため、ピストンの移動方向側のエアー
オペレートバルブが閉じる前にエアー圧が変化し、スピ
ードが若干ではあるが低下する場合がある。そこで図５
に示すように、エアーオペレートバルブ１１の前又は後
に逆止弁３１（エアー排出方向のみ通過）を設け、エア
ー導入時に導入側のエアーオペレートバルブ１１にエア
ーを通過させないようにして、シリンダー４へ導入され
るエアー圧を一定とする。これにより、ピストンの移動
方向側のバルブ開閉用エアー配管を通過するまではエア
ー圧の降圧を防ぎ、ピストンのスピードを一定とさせる
ことができる。

【００２３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００２４】すなわち、シリンダー内のエアーの圧力変
化を直接利用してバルブのシャッターを閉じて、スピー
ドコントローラーのみでピストンの速度を制御できるの
で、電気的な制御系を設けることなくエアーシリンダー
の速度コントロールを機械的に行う構成とすることで機
構を簡略化でき、故障率の低減、メンテナンスの簡略
化、低価格化を図ることができるものである。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエアーシリンダーの概略を示す図であ
る。

【図２】本発明のエアーシリンダーに用いられるバルブ
の機構を示す図である。

【図３】本発明のエアーシリンダーに用いられるスピー
ドコントローラーの機構を示す図である。

【図４】本発明のエアーシリンダーを半導体基板のクラ
ンプ機構に利用した例を示す図である。

【図５】本発明のエアーシリンダーのバルブ用配管に逆
止弁を設けた例を示す図である。

【図６】エアーシリンダーの使用例を示す図である。

【図７】（ａ）は従来のエアーシリンダーの概略を示す
図、（ｂ）は従来のエアーシリンダーの動作を示すフロ
ー図である。

【符号の説明】

１……エアーシリンダー，２……エアー導入用配管，３
……エアー排出用配管，４……シリンダー，５……ピス
トン，６……ピストンパッキン，７……切替バルブ，８
……駆動用エアー配管，８ａ、８ｄ……バルブ用配管，
８ｂ、８ｅ……スピードコントローラー用配管，８ｃ、
８ｆ……逆止弁用配管，９、１４……逆止弁，１０、１
５……スピードコントローラー，１１、１６……エアー
オペレートバルブ，１２、１７……エアー流量計，１
３、１８……バルブ開閉用エアー配管，１９……シャッ
ター，２０……バネ，２１……エアー，２２……エアー
通過孔，２３……流量調節手段，２４……流量調節ノ
ブ，２５……エアー通過孔，２６……クランプ機構，２
７……クランパー，２８……半導体基板，２９……シャ
フト，３０……ステージ，３１……逆止弁，３２……搬
送装置，３３……エアーシリンダー，３４……搬送部，
３５……ピストン，３６……磁石，３７……半導体基
板，３８……駆動用エアー配管，３８ａ、３８ｃ……バ
ルブ用配管，３８ｂ、３８ｄ……スピードコントローラ
ー用配管，３９……切替バルブ，４０、４２……エアー
オペレートバルブ，４１、４３……スピードコントロー
ラー，４４……コントローラー，４５……タイマー，４
６……センサー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダーと、外部へ運動を伝達する手段
   を備え、前記シリンダー内部を直線的に移動するピスト
   ンと、前記シリンダーの一端又は他端からエアーを供給
   しその圧力により前記ピストンを他端方向又は一端方向
   へ移動させるエアー供給手段からなるエアーシリンダー
   であって、前記シリンダー内部の前記ピストンの移動方
   向には前記シリンダー内部に入り口を有する第１の配管
   と第２の配管が設けられ、前記第１の配管は前記ピスト
   ンの移動方向の終点部に入り口が設けられ、エアーの流
   量を調整することにより前記ピストンの速度を制御する
   スピードコントローラー及び前記シリンダー内部のエア
   ーの圧力変化によって開閉するエアーオペレートバルブ
   が並列に接続されており、前記第２の配管は前記ピスト
   ンの移動方向の速度変更点に入り口が設けられ、前記エ
   アーオペレートバルブの開閉手段に接続されてなること
   を特徴とするエアーシリンダー。
2. 【請求項２】前記第１の配管には、前記エアーオペレー
   トバルブ及び前記スピードコントローラーと並列に、シ
   リンダー方向にのみエアーが通過する逆止弁が接続され
   ていることを特徴とする請求項１記載のエアーシリンダ
   ー。
3. 【請求項３】前記シリンダーの両端には、前記ピストン
   のどちらか一端への到達を示す信号により電磁的にエア
   ーの導入・排出の方向を切替る切替バルブが接続されて
   いることを特徴とする請求項１又は２記載のエアーシリ
   ンダー。
4. 【請求項４】搬送手段と、該搬送手段を駆動させるエア
   ーシリンダーとを備え、該エアーシリンダーは、シリン
   ダーと、外部へ運動を伝達する手段を備え、前記シリン
   ダー内部を直線的に移動するピストンと、前記シリンダ
   ーの一端又は他端からエアーを供給しその圧力により前
   記ピストンを他端方向又は一端方向へ移動させるエアー
   供給手段からなる搬送装置であって、前記シリンダー内
   部の前記ピストンの移動方向には前記シリンダー内部に
   入り口を有する第１の配管と第２の配管が設けられ、前
   記第１の配管は前記ピストンの移動方向の終点部に入り
   口が設けられ、エアーの流量を調整することにより前記
   ピストンの速度を制御するスピードコントローラー及び
   前記シリンダー内部のエアーの圧力変化によって開閉す
   るエアーオペレートバルブが並列に接続されており、前
   記第２の配管は前記ピストンの移動方向の速度変更点に
   入り口が設けられ、前記エアーオペレートバルブの開閉
   手段に接続されてなることを特徴とする搬送装置。
5. 【請求項５】半導体基板を支持し処理を行うステージ
   と、該ステージに前記半導体基板の周縁部を押圧して固
   定するクランプ手段と、該クランプ手段を前記ステージ
   面に対して略垂直方向に駆動させるエアーシリンダーと
   を備え、該エアーシリンダーは、シリンダーと、前記ク
   ランプ手段へ運動を伝達するシャフトを接続し、前記シ
   リンダー内部を直線的に移動するピストンと、前記シリ
   ンダーの一端又は他端からエアーを供給しその圧力によ
   り前記ピストンを他端方向又は一端方向へ移動させるエ
   アー供給手段からなる半導体製造装置であって、前記シ
   リンダー内部の前記ピストンの移動方向には前記シリン
   ダー内部に入り口を有する第１の配管と第２の配管が設
   けられ、前記第１の配管は前記ピストンの移動方向の終
   点部に入り口が設けられ、エアーの流量を調整すること
   により前記ピストンの速度を制御するスピードコントロ
   ーラー及び前記シリンダー内部のエアーの圧力変化によ
   って開閉するエアーオペレートバルブが並列に接続され
   ており、前記第２の配管は前記ピストンの移動方向の速
   度変更点に入り口が設けられ、前記エアーオペレートバ
   ルブの開閉手段に接続されてなることを特徴とする半導
   体製造装置。