JPWO2012008156A1 - シール装置及び搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の分解を不要とすることで、作業者による労力、時間及びコストを減らすことができ、また、動力源の無駄なエネルギーの消費を抑制することができるシール装置及び搬送装置を提供すること。【解決手段】作業者は、調整ネジ７を押圧リング９の上面に当接させながら調整ネジ７を下降させて押圧リング９を下降させる。これにより、押圧リング９がシールリング１３を押圧し、シールリング１３がつぶれるように作用する。このようにしてシールリング１３の所期のシール性が確保された後、作業者は固定ネジ６によりカバー８に対して押圧リング９を固定する。これにより、シールリング１３のシール力を適切に調整することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば回転軸に適用されるシール装置及びこれを備えた搬送装置に関する。

気密な環境を維持する真空チャンバ内に設けられた機械や部品等を回転させるための装置は、その動力源となるモータが大気圧下に配置される場合、その回転軸部分にシール機能を備えている。

特許文献１に記載の真空シールユニットでは、気密室に設けられた作業テーブルに回転軸が接続され、その回転軸はＯリングをそれぞれ備えた複数のスリーブにより回転可能に支持される。このような機構により回転軸を回転可能としつつ気密室内が気密に保たれる（例えば、特許文献１の明細書段落[００２４]、図１参照）。

特許文献２に記載の真空シール機構は、回転軸に適用されるシール機構ではないが、真空装置の管、ポンプ、弁等を互いに連結するときに継手として用いられるフランジにＯリングが設けられた構造が開示されている。例えばそれらのフランジ同士はボルトにより接続されて固定される（例えば、特許文献２の明細書段落[０００２]、図３参照）。

特開平１１−１０８１９６号公報 特開平５−３０６７７５号公報

特許文献１のような真空シールユニットでは、その回転軸とＯリング等のシール部材とが接触しているため、真空シールユニットの継続使用によりシール部材が磨耗し、緊迫力が低下する。こうしたシール部材の磨耗による劣化を防ぐため、定期的にシール部材の交換が必要になり、そのたびに装置を部品ごとに分解しなければならない。したがって、作業者による労力及び時間が必要であり、そのコストも必要である。また、高真空で用いられるシール部材は高価であるためコストがさらに増大する。

また、このようにシール部材がある程度磨耗してもシール性能を発揮できるように、予め、シール部材を介しての回転軸とシール部材との接触力を高めておく方法もある。しかしながら、この場合、摺動抵抗が高くなり、例えば回転軸を回転させる動力源の動力を、予め高めに設定しておかなければならない。したがってこの場合、無駄なエネルギー及びコストがかかる。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、シール部材の長寿命化を図ることで、装置の分解を不要とし、作業者による労力、時間及びコストを減らすことができ、また、動力源の無駄なエネルギーの消費を抑制することができるシール装置及びこれを備えた搬送装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るシール装置は、回転軸と、シール部材と、調整部材とを具備する。
前記シール部材は、前記回転軸に接触して設けられている。
前記調整部材は、前記回転軸との間で前記シール部材を挟み込み、前記回転軸との相対的位置が調整されることで、前記シール部材に加えられる力を調整する。

本発明に係る搬送装置は、回転軸と、シール部材と、調整部材と、シール部材と、調整部材と、アーム機構とを具備する。
前記シール部材は、前記回転軸に接触して設けられている。
前記調整部材は、前記回転軸との間で前記シール部材を挟み込み、前記回転軸との相対的位置が調整されることで、前記シール部材に加えられる力を調整する。
前記アーム機構は、前記回転軸に接続され、被搬送物を搬送する。

本発明によれば、装置の分解を不要とすることで、作業者による労力、時間及びコストを減らすことができ、また、動力源の無駄なエネルギーの消費を抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るシール装置を示す断面図である。 図２は、図１に示すシール装置を示す平面図である。 図３は、シールリングのシール力の調整工程を示す図である。 図４は、シールリングのシール力の調整工程を示す図である。 図５は、本発明の第２の実施形態に係るシール装置を示す断面図である。 図６は、上記第２の実施形態に係る２軸のシール装置が適用された基板搬送装置を示す平面図である。

本発明の一形態に係るシール装置は、回転軸と、シール部材と、調整部材とを具備する。
前記シール部材は、前記回転軸に接触して設けられている。
前記調整部材は、前記回転軸との間で前記シール部材を挟み込み、前記回転軸との相対的位置が調整されることで、前記シール部材に加えられる力を調整する。

本形態では、シール装置の使用によりシール部材が磨耗しても、回転軸と調整部材との間に配置されたシール部材に加えられる力が調整されることで、シール力を適切に調整することができる。これにより、シール部材の寿命が延び、シール性能が低下するたびに作業者が装置を分解してシール部材を交換する必要がなくなる。したがって、作業者による労力、時間及びコストを減らすことができる。また、調整部材により、シール部材と回転軸との接触力を適宜適切に保つことができるので、従来のように予めその接触力を高く設定する必要もなくなる。これにより、動力源の動力を予め高めに設定しておく必要がなくなり、無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。

前記回転軸は、前記調整部材との間で前記シール部材を保持するフランジを有してもよい。このような構成によれば、フランジに潤滑材を溜めやすくすることができる。例えば、回転軸方向が実質的に重力方向に沿うような姿勢でシール装置が設置される場合、フランジは実質的に水平方向に回転軸の本体から突出して設けられる。したがって、この場合、フランジに潤滑材を溜めやすくすることができ、シール部材の磨耗速度を減らすことができる。

前記シール装置は、ハウジングと、装着部材と、調整ネジとをさらに具備してもよい。前記ハウジングは、前記回転軸を回転可能に支持する。前記装着部材は、前記ハウジングに装着されている。前記調整ネジは、前記装着部材に螺着可能であり前記調整部材に接触可能である。これにより、例えば作業者が調整ネジを締めたり緩めたりすることで、調整ネジが調整部材に接触して装着部材に対して調整部材を移動させる。これにより、調整部材と回転軸と間のシール部材に加えられる力を容易に調整することができる。

前記ハウジングは、前記回転軸と同軸で回転可能に設けられた別の回転軸であってもよい。このように複数の同軸で回転する回転装置にも本シール装置を適用することができる。この場合、別の回転軸と調整部材とは一体的に回転し、中心（内側）に配置された回転軸は、それら別の回転軸及び調整部材と相対的に回転可能に構成される。

本発明の一形態に係る搬送装置は、回転軸と、シール部材と、調整部材と、アーム機構とを具備する。
前記シール部材は、前記回転軸に接触して設けられている。
前記調整部材は、前記回転軸との間で前記シール部材を挟み込み、前記回転軸との相対的位置が調整されることで、前記シール部材に加えられる力を調整する。
前記アーム機構は、前記回転軸に接続され、被搬送物を搬送する。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

[第１の実施形態]
図１は、本発明の第１の実施形態に係るシール装置を示す断面図である。図２は、このシール装置１００を示す平面図である。以下の説明では、回転軸方向を上下方向として説明する。

シール装置１００は、円筒状のハウジング２と、このハウジング２内に設けられた回転軸３とを備えている。ハウジング２の内周面には、回転軸３を支持する軸受４が取り付けられており、ハウジング２はこの軸受４を介して回転軸３を回転可能に支持する。

また、シール装置１００は、ハウジング２の上部に装着される装着部材としてのカバー８と、このカバー８に接続され、回転軸３の外周に設けられた調整部材としての押圧リング９とを備える。カバー８は、中央部に設けられた貫通穴８ａを有し、この貫通穴８ａを介して回転軸３の一部がハウジング２の外部へ露出している。なお、回転軸３は中空構造であってもよい。

カバー８とハウジング２とは複数のボルト５により固定されている。例えばカバー８の外周寄りの位置でカバー８の表面側からボルト５が挿入されて両者が固定される。また、カバー８と押圧リング９とは複数の固定ネジ６により固定することが可能となっている。例えば、押圧リング９の外周寄りの位置でカバー８の表面側から複数の固定ネジ６が挿入されて両者が固定される。

図１に示すように、押圧リング９の外周面及び内周面には外周溝９ａ及び内周溝９ｂがそれぞれ形成されている。これら外周溝９ａ及び内周溝９ｂに大径Ｏリング１１及びこれより小さい径を持つ小径Ｏリング１２がそれぞれ嵌め込まれている。大径Ｏリング１１により、押圧リング９の外周面とハウジング２の内周面との間がシールされている。また、小径Ｏリング１２により、押圧リング９の内周面と回転軸３の外周面との間がシールされている。

回転軸３の所定の位置にはフランジ３１が形成されている。シール部材としてのシールリング１３が、このフランジ３１及び押圧リング９に接触して挟み込まれるようにして保持されている。具体的には、このフランジ３１上に設けられた円形の溝３１ａと、押圧リング９の下面に形成された円形の溝９ｃとの間にシールリング１３が嵌め込まれている。シールリング１３は、小径Ｏリング１２と同様に、回転軸３及び押圧リング９の間をシールするものである。本実施形態では、シールリング１３の直径は、大径Ｏリング１１の直径より小さく、小径Ｏリング１２の直径より大きい。

これらの大径Ｏリング１１、小径Ｏリング１２及びシールリング１３には潤滑油が供給される。例えばハウジング２や押圧リング９に形成された図示しない油路を通じて、外部からこれらリング１１、１２及び１３に潤滑油が供給される。

ハウジング２の外周面も図示しないシール部材によってシールされている。これらの大径Ｏリング１１、小径Ｏリング１２及びシールリング１３等により、図１中、押圧リング９より上側の領域と、押圧リング９より下側の領域とで、気圧の異なる領域を形成することができる。典型的には、例えばこのシール装置１００が後述するように搬送機構に適用される場合、図１中、押圧リング９より下側の領域が大気圧領域となり、押圧リング９より上側の領域が真空領域となる。しかしながら、分けられる２つの領域がそれぞれ気体の領域である場合に限られず、例えば２つの領域が気体の領域と液体の領域とがシール装置によってシールされてもよい。

カバー８には調整ネジ穴８ｂが設けられている。図２に示すように、調整ネジ穴８ｂはカバー８に円周状に複数設けられている。この調整ネジ穴８ｂには、調整ネジ７が螺着されるようになっており、この調整ネジ７の先端（下端）が押圧リング９の上面に当接可能となっている。すなわち、調整ネジ７により、押圧リング９の、回転軸３のフランジ３１に対する相対的な高さ位置が調整され、これによりシールリング１３に加えられる力が調整される。

調整ネジ穴８ｂは、シールリング１３が配置される位置（押圧リング９の溝９ｃやフランジ３１の溝３１ａが配置される位置）から、実質的に回転軸３の軸方向で並ぶ位置に配置されている。これにより、調整ネジ７とシールリング１３との間の距離を最小にすることができる。したがって、調整ネジ７から押圧リング９を介してシールリング１３へ効率的に力を加えることができ、すなわち調整ネジ７の最小の締結力でシールリング１３を押圧することができる。

なお、カバー８は肉厚部８ｃを有し、この肉厚部８ｃが押圧リング９の凹部９ｄに嵌め込まれるように、カバー８が押圧リング９に装着されている。

回転軸３の下部には図示しない動力源としてモータが接続されている。モータは、図示しない回転伝達機構を介して回転軸３の下部に接続される場合もある。回転伝達機構としては、ベルト及びプーリ、あるいはギア等の公知の機構が用いられる。

以上のように構成されたシール装置１００は、搬送装置、その他の処理装置に応用される。搬送装置は、例えば半導体デバイス、液晶デバイス、太陽電池デバイス等の製造設備で用いられる、図示しない公知のアーム機構を有する基板搬送装置である。この場合、回転軸３がアームの肩部の回転軸として利用される。

シール装置１００が、上記のその他の処理装置に適用される場合、上記各種デバイスの製造工程の塗布液の塗布工程において用いられるスピンコータ等に適用され得る。スピンコータに限られず、例えば処理された基板を検査する検査装置にもシール装置が適用され得る。

以上のように構成されたシール装置１００のシールリング１３のメンテナンス方法について説明する。

図１は、シールリング１３の磨耗がほとんどない、シール装置１００の初期状態を示している。シール装置１００が所定の期間の使用された後、作業者は、固定ネジ６を取り外し、調整ネジ７の位置を調整することにより押圧リング９の位置を調整する。具体的には、図３に示すように、作業者は、調整ネジ７を押圧リング９に当接させながら調整ネジ７を下降させて押圧リング９を下降させる。これにより、押圧リング９がシールリング１３を押圧し、シールリング１３がつぶれるように作用する。このようにしてシールリング１３の所期のシール性が確保された後、作業者は固定ネジ６（図１参照）によりカバー８に対して押圧リング９を固定する。

このようなメンテナンス作業により、シール装置１００が所定の期間使用されてシールリング１３が磨耗した場合であっても、シールリング１３のシール性能を回復させることができる。

この後、さらにシール装置１００が所定期間使用された場合、図４に示すように作業者は同様のメンテナンスを繰り返せばよい。

以上のように、回転軸３と押圧リング９との間に配置されたシールリング１３に加えられる力が調整されることで、シールリング１３のシール力を適切に調整することができる。これにより、シール部材の寿命が延び、シール性能が低下するたびに作業者が装置を分解してシールリング１３を交換する必要がなくなる。したがって、作業者による労力、時間及びコストを減らすことができる。また、押圧リング９により、シールリング１３と回転軸３との接触力を適宜適切に保つことができるので、従来のように予めその接触力を高く設定する必要もなくなる。これにより、動力源の動力を予め高めに設定しておく必要がなくなり、無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。

本実施形態では、作業者が調整ネジ７を締めたり緩めたりすることで、調整ネジ７が押圧リング９に接触してカバー８に対して押圧リング９を移動させる。これにより、押圧リング９と回転軸３と間のシールリング１３に加えられる力を容易に調整することができる。

本実施形態では、シールリング１３は、回転軸３のフランジ３１と押圧リング９との間に設けられている。従来では小径Ｏリング１２のみで回転軸３周りをシールする構成があった。本実施形態に係るシール装置１００によれば、小径Ｏリング１２が配置される部分に比べ、シールリング１３が配置される部分であるフランジ３１に潤滑油を溜めやすくすることができる。本実施形態のように、回転軸方向が実質的に重力方向に沿うような姿勢でシール装置１００が設置される場合、フランジ３１に潤滑材を溜めやすくすることができ、シールリング１３の磨耗速度を減らすことができる。

[第２の実施形態]
図５は、本発明の第２の実施形態に係るシール装置を示す断面図である。これ以降の説明では、図１等に示した実施形態に係るシール装置１００が含む部材や機能等について同様のものは説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

この実施形態に係るシール装置２００は、同軸で２軸の回転軸３及び３３を備え、すなわち外側回転軸３３及び内側回転軸３を備えている。中空に形成された外側回転軸３３内に、内側回転軸３が回転可能に配置されている。外側回転軸３３は、円筒状のハウジング３２内で軸受３４により回転可能に支持されている。内側回転軸３と外側回転軸３３との間には小径の押圧リング９が配置され、内側回転軸３とこの小径押圧リング９との間には小径のシールリング１３が配置されている。

小径押圧リング９は、上記第１の実施形態における押圧リング９と同様の機能を有する。

外側回転軸３３とハウジング３２との間には、大径の押圧リング３９が配置されている。大径押圧リング３９は、固定ネジ３６によりハウジング３２に接続、固定されている。また、外側回転軸３３とこの大径押圧リング３９との間には大径のシールリング４３が配置されている。また、外側回転軸３３にもフランジ３３１が形成され、このフランジ３３１に大径シールリング４３が設けられている。

大径押圧リング３９は、ハウジング３２に上部に設けられた調整ネジ穴３２ｂから挿入された調整ネジ３７により、上下動が可能となっている。これにより大径シールリング４３に加えられる力を調整することができ、大径シールリング４３が磨耗しても、所期のシール性能を発揮することができる。

内側回転軸３及び外側回転軸３３の下部には、図示しないモータ（あるいは、回転伝達機構を介してモータ）がそれぞれ接続され、内側回転軸３及び外側回転軸３３が独立して駆動されるようになっている。

このように２軸のシール装置２００に限られず、３軸以上のシール装置であっても、押圧リング及びシールリングをその分増やすことによりシール装置を実現可能である。

図６は、第２の実施形態に係る２軸のシール装置２００が適用された基板搬送装置を示す平面図である。この基板搬送装置２０は、被搬送物を保持するハンド２６を有するアーム機構２５と、アーム機構２５を駆動する駆動装置２１０とを備える。この駆動装置２１０にシール装置２００が適用される。シール装置２００の内側回転軸３が、例えばアーム機構２５の肩部に回転可能に接続され、公知のようにアーム機構２５のアーム部が伸縮可能に構成される。また、シール装置２００の外側回転軸３３が、アーム機構２５の全体を旋回させる旋回台４０に接続、固定され、公知のようにアーム機構２５全体が旋回可能となる。

基板搬送装置として図６に示した形態に限られず、アーム部に平行リンクを用いた搬送装置、あるいは、複数のアーム機構を備える搬送装置にも、シール装置２００を適用可能である。

２軸のシール装置２００は、このように搬送装置に適用される形態に限られず、上記したように他の処理装置にも適用可能である。

[その他の実施形態]
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が実現される。

上記各実施形態では、小径Ｏリング１２が設けられていたが、小径Ｏリング１２がない構造であってもよい。すなわち、回転軸３と押圧リング９との間はシールリング１３のみでシールされる構造であってもよい。

上記第１の実施形態に係るシール装置１００では、回転軸３にシールリング１３が設けられたフランジ３１が形成された。しかし、フランジ３１のような部分に限られず、回転軸３が、第１の直径を有する部分と、それより大きい第２の直径を有する部分とを有し、その第２の直径を有する部分と、押圧リング９との間の領域にシールリング１３が配置されている構造であれば、何でもよい。例えばその第２の直径を有する部分の、押圧リング９と対面する面がテーパ面（断面で見て斜面）であってもよい。第２の実施形態に係るシール装置２００も同様である。

上記第１の実施形態では、調整ネジ穴８ｂは、シールリング１３が配置される位置から、実質的に回転軸３方向で並ぶ位置に配置されていた。しかし、このような形態には限られない。例えば、調整ネジ穴８ｂは図１に示したものよりさらに外周側に配置され、固定ネジ６が調整ネジ穴８ｂの位置より内周側に配置されてもよい。第２の実施形態に係るシール装置２００も同様である。

上記第１の実施形態では、調整ネジ７の先端が押圧リング９の上面に当接して押圧リング９の位置が調整される、といった構成であった。しかし、押圧リング９の上面に調整ネジ７が挿入されるネジ穴が設けられ、これにより押圧リング９の位置が調整されてもよい。第２の実施形態に係るシール装置２００も同様である。

上記実施形態では、シール装置１００、２００が基板搬送装置等として用いられる場合、回転軸が重力方向に沿うような姿勢でシール装置が設置される例を示した。しかし、回転軸が水平方向や斜め方向に沿うような姿勢でシール装置が設置されてもよい。

上記実施形態に係るシールリングとしてＯリングが用いられたが、Ｘリング（断面形状がＸ形状のリング）が用いられてもよい。

２、３２…ハウジング
３…回転軸
７、３７…調整ネジ
８…カバー
８ｂ、３２ｂ…調整ネジ穴
９、３９…押圧リング
９ｃ…溝
１３、４３…シールリング
２０…基板搬送装置
２５…アーム機構
３１、３３１…フランジ
３１ａ…溝
３３…外側回転軸
３４…軸受
１００、２００…シール装置

Claims (5)

1. 回転軸と、
   前記回転軸に接触して設けられたシール部材と、
   前記回転軸との間で前記シール部材を挟み込み、前記回転軸との相対的位置が調整されることで、前記シール部材に加えられる力を調整する調整部材と
   を具備するシール装置。
2. 請求項１に記載のシール装置であって、
   前記回転軸は、前記調整部材との間で前記シール部材を保持するフランジを有する
   シール装置。
3. 請求項１または２に記載のシール装置であって、
   前記回転軸を回転可能に支持するハウジングと、
   前記ハウジングに装着された装着部材と、
   前記装着部材に螺着可能であり前記調整部材に接触可能な調整ネジと
   をさらに具備するシール装置。
4. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載のシール装置であって、
   前記ハウジングは、前記回転軸と同軸で回転可能に設けられた別の回転軸である
   シール装置。
5. 回転軸と、
   前記回転軸に接触して設けられたシール部材と、
   前記回転軸との間で前記シール部材を挟み込み、前記回転軸との相対的位置が調整されることで、前記シール部材に加えられる力を調整する調整部材と
   前記回転軸に接続され、被搬送物を搬送するアーム機構と
   を具備する搬送装置。

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