(57)【要約】本発明は、それぞれシリンダ内に案内される移動されるワークピストンと移動されるブースタピストンとを包含する非常にコンパクトな構造形態をした回転対称のリフトシステムによって容器を閉鎖するための液圧によるパワーストロークをさせるための装置に関する。ワークピストンは水圧により、ブースタピストンは気圧により駆動され、これら両方のピストンは、ワークシリンダの底面とブースタピストン間の空所内に存在する液体を介して直接的な軸方向の作用結合している。この場合、ワークピストンの端面は、少なくとも部分的に容器の閉鎖部を構成するか、不動に容器の閉鎖部分と結合されている。
2006508306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ１つのワークシリンダ（７）を有する少なくとも１つの移動されるワークピストン（１）と、同様にそれぞれ１つのブースタシリンダ（８）を有する少なくとも１つの移動されるブースタピストン（２）とを有し、全てが回転対称であり、ワークピストン（１）とそのワークシリンダ（７）並びにブースタピストン（２）とそのブースタシリンダ（８）が、回転軸に沿って配設されており、ワークピストン（１）が、ワークシリンダ（７）内に存在するピストンエンドに、外表面で半径方向に取り巻いている少なくとも１つの増幅部を備え、従って、ワークシリンダ（７）とワークピストン（１）間の内部空間が、少なくとも２つの空所（３及び５）に分割され、ワークシリンダ（７）内の少なくとも１つの孔（１０及び１１）が、これらの空所のそれぞれに通じており、ワークピストン（１）が水圧により、またブースタピストン（２）が気圧により駆動される、少なくとも１つのベース部分と閉鎖部分とから成る容器を閉鎖するためのリフトシステムにおいて、
−ワークピストン（１）とブースタピストン（２）が、ワークピストン（１）の底面（１９）とブースタピストン（２）の端面（１８）間の空所（３）内に存在する液体を介して回転軸に関して直接的な軸方向の作用結合をしており、その際、
−ワークピストン（１）の端面が、少なくとも部分的に容器（９）の閉鎖部であるか、不動に容器（９）の閉鎖部分と結合されており、
−この閉鎖部分が、ワークピストン（１）と関連して同様に本質的に回転軸に沿って移動され、容器（９）が、ワークピストン（１）の端面に相対して配設されており、
−シリンダ内面及びピストン表面において、シリンダ面とピストン面が接するように向かい合って位置し、かつ回転軸に対して平行に相互に移動される領域に限定されている摺動面（１３〜１６）の少なくとも１つが、６０％以上の支持率を備え、その際、この支持率が、表面構造における凹部の割合に対する凸部の割合の比であり、
−ピストンシステムが、作動媒体の給排ラインに関して開放している
ことを特徴とするリフトシステム。
【請求項２】
シリンダ内面とピストン表面において、シリンダ面とピストン面が接するように向かい合って位置し、かつ回転軸に対して平行に相互に移動される領域に限定されている摺動面（１３〜１６）の少なくとも１つが、硬化されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
・ワークシリンダ（７）のシリンダ空間（３及び５）の給排を調整するワークバルブ（２１）の調整により、少なくとも１つの圧力ライン及び孔（１０）を介して、液体がブースタピストン（２）の端面（１８）とワークピストン（１）の底面（１９）間の空所（３）内に誘導されることによって、ワークピストン（１）の底面（１９）が液体の作用を受け、従って、
・ワークピストンが、初期ポジション「閉じてない容器」から予圧ポジション「閉じた容器」へと移動され、容器（９）を閉鎖し、
・ワークバルブ（２１）が、引き続き、ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）に付設されている孔（１０及び１１）への全ての誘導路が閉鎖されるように切り換えられ、後続の
・ブースタピストンのシリンダ空間（４及び６）の給俳を調整するブースタバルブ（２２）の切換えにより、少なくとも１つの圧力ライン及びシリンダ壁内の孔（１２）を介して、液体がブースタピストン（２）の底面（２０）の下のシリンダ空間（４）内に誘導されることによって、ブースタピストン（２）の底面（２０）が液体の作用を受け、従って、
・ブースタピストン（２）が、最終ポジション「ロックされた容器」へと移動され、このポジション「ロックされた容器」が任意の期間の間保持され、引き続き、
・ブースタバルブ（２２）が開放され、ブースタピストン（２）の底面（２０）の下のシリンダ空間（４）内の液体が緊張を除去され、次いで、
・少なくとも１つの圧力ライン及び孔（１１）を介して、ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）の上の空所（５）が液体の作用を受け、圧力が、ワークピストン（１）の底面（１９）に向かい合って位置する、本質的に平行で本質的に環状のピストン増幅部の面に作用し、従って、ワークピストン（１）が初期ポジション「開いた容器」へと移動するように、ワークバルブ（２１）が調整され、その際、
・ワークピストン（１）の下の空所内に閉じ込められている液体が、ブースタピストン（２）の端面（１８）に作用し、このブースタピストンを同様に初期ポジションへと移動させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）の空間内の液体として、エタノール、メタノール、イソプロパノール及び比較可能な物質又はこれらの混合物によって構成されているグループから成る易揮発性の媒体、又は本質的にＣＯ２、酸素、窒素、希ガス又はこれらの混合物から成る気体が使用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
ブースタピストン（２）のブースタシリンダ（８）の空間（４及び６）内の液体として、エタノール、メタノール、イソプロパノール及び比較可能な物質又はこれらの混合物によって構成されているグループから成る易揮発性の媒体、又は本質的にＣＯ２、酸素、窒素、希ガス又はこれらの混合物から成る気体が使用されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
ワークピストン（１）の端面（１７）で、規則的に１８０ｂａｒ以上の作動圧が得られることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
容器（９）内で、規則的に１８０ｂａｒ以上の圧力が得られることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
装置がクリーンルーム内で使用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項９】
装置が、半導体産業及び／又はウエハ製造における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項１０】
装置が、光学産業における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項１１】
装置が、薬品又は医薬品産業における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項１２】
それぞれ１つのワークシリンダ（７）を有する少なくとも１つの移動されるワークピストン（１）と、同様にそれぞれ１つのブースタシリンダ（８）を有する少なくとも１つの移動されるブースタピストン（２）とから成り、全てが回転対称であり、ワークピストン（１）とそのワークシリンダ（７）並びにブースタピストン（２）とそのブースタシリンダ（８）が、それぞれ１つの回転軸に沿って配設されており、ワークピストン（１）が、ワークシリンダ（７）内に存在するピストンエンドに、外表面で半径方向に取り巻いている少なくとも１つの増幅部を備え、従って、ワークシリンダ（７）とワークピストン（１）間の内部空間が、少なくとも２つの空所（３及び５）に分割され、ワークシリンダ（７）内の少なくとも１つの孔（１０及び１１）が、これらの空所（３及び５）のそれぞれに通じており、ワークピストン（１）が水圧により、またブースタピストン（２）が気圧により駆動される、回転対称のリフトシステムによって少なくとも１つの半製品をプレス又は変形する装置において、
−ワークピストン（１）とブースタピストン（２）が、ワークピストン（１）の底面（１９）とブースタピストン（２）の端面（１８）間の空所（３）内に存在する液体を介して回転軸に関して直接的な軸方向の作用結合をしており、その際、ワークピストン（１）の端面が、少なくとも部分的にプレス又は変形工具であるか、不動にプレス又は変形工具と結合されており、このプレス又は変形工具が、ワークピストン（１）と関連して同様に本質的に回転軸に沿って移動され、半製品が、ワークピストン（１）の端面（１７）に相対して配設されており、
−シリンダ内面及びピストン表面において、シリンダ面とピストン面が接するように向かい合って位置し、かつ回転軸に対して平行に相互に移動される領域に限定されている摺動面（１３〜１６）の少なくとも１つが、６０％以上の支持率を備え、その際、この支持率が、表面構造における凹部の割合に対する凸部の割合の比である
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
シリンダ内面とピストン表面において、シリンダ面とピストン面が接するように向かい合って位置し、かつ回転軸に対して平行に相互に移動される領域に限定されている摺動面の少なくとも１つが、硬化されていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
・ワークシリンダ（７）のシリンダ空間（３及び５）の給排を調整するワークバルブ（２１）の調整により、少なくとも１つの圧力ライン及び孔（１０）を介して、液体がブースタピストン（２）の端面（１８）とワークピストン（１）の底面（１９）間の空所内に誘導されることによって、ワークピストン（１）の底面（１９）が液体の作用を受け、従って、
・ワークピストンが、初期ポジション「接触してない半製品」から予圧ポジション「接触した半製品」へと移動され、
・ワークバルブ（２１）が、引き続き、ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）に付設されている孔（１０及び１１）への全ての誘導路が閉鎖されるように切り換えられ、後続の
・ブースタピストン（２）のシリンダ空間（４及び６）の給俳を調整するブースタバルブ（２２）の切換えにより、少なくとも１つの圧力ライン及びシリンダ壁内の孔（１２）を介して、液体がブースタピストン（２）の底面（２０）の下のシリンダ空間（４）内に誘導されることによって、ブースタピストン（２）の底面（２０）が液体の作用を受け、従って、
・ブースタピストン（２）が、最終ポジション「プレスされた半製品」へと移動され、このポジション「プレスされた半製品」が任意の期間の間保持され、引き続き、
・ブースタバルブ（２２）が開放され、ブースタピストン（２）の底面（２０）の下のシリンダ空間（４）内の液体が緊張を除去され、次いで、
・少なくとも１つの圧力ライン及び孔（１１）を介して、ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）の上の空所（５）が液体の作用を受け、圧力が、ワークピストン（１）の底面（１９）に向かい合って位置する、本質的に平行で本質的に環状のピストン増幅部の面に作用し、従って、ワークピストン（１）が初期ポジション「接触してない半製品」へと移動するように、ワークバルブ（２１）が調整され、その際、
・ワークピストン（１）の下の空所（３）内に閉じ込められている液体が、ブースタピストン（２）の端面（１８）に作用し、このブースタピストンを同様に初期ポジションへと移動させる
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）の空間（３及び５）内の液体として、エタノール、メタノール、イソプロパノール及び比較可能な物質又はこれらの混合物によって構成されているグループから成る易揮発性の媒体、又は本質的にＣＯ２、酸素、窒素、希ガス又はこれらの混合物から成る気体が使用されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
ブースタピストン（２）のブースタシリンダ（８）の空間（４及び６）内の液体として、エタノール、メタノール、イソプロパノール及び比較可能な物質又はこれらの混合物によって構成されているグループから成る易揮発性の媒体、又は本質的にＣＯ２、酸素、窒素、希ガス又はこれらの混合物から成る気体が使用されることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
ワークピストン（１）の端面（１７）で、規則的に１８０ｂａｒ以上の作動圧が得られることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１８】
装置がクリーンルーム内で使用されることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項１９】
装置が、半導体産業及び／又はウエハ製造における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項２０】
装置が、光学産業における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項２１】
装置が、薬品又は医薬品産業における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１つに記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれシリンダ内に案内される移動されるワークピストンと移動されるブースタピストンとを包含する非常にコンパクトな構造形態をした回転対称のリフトシステムによって容器を閉鎖するためもしくは半製品を変形又はプレスするための装置に関する。ワークピストンは水圧により、ブースタピストンは気圧により駆動され、これら両方のピストンは、ワークシリンダの底面とブースタピストン間の空所内に存在する液体を介して直接的な軸方向の作用結合している。この場合、ワークピストンの端面は、少なくとも部分的に容器の閉鎖部を構成するか、不動に容器の閉鎖部分と結合されているか、もしくはワークピストンの端面が工具を構成するか、不動に工具と結合されている。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造、即ち光電子産業及び他の産業部門では、増々、主要機能をマイクロ又はナノ構造によって又はこれに基づいて実現する製品が開発される。これらのマイクロ及びナノ構造は、特にその生産中は、最小の汚染に対して極端に敏感である。従って、製造方法の構成要素に対して許容可能なエミッションに関して最高の要求が提起される。ナノ構造にされた表面のための必要な洗浄ステップは、部分的に通常の洗浄液ではもはや不可能であるか、非常に困難にしか可能でない。従って、しばらくの間、大きなスケールで、改善された湿潤及び洗浄特性を備える臨界超過の液体が使用された。このため、特別な装備を要する１５０から３００ｂａｒを越えるまでのプロセス圧が必要である。機械的に適した高圧ユニットは、これまで全くクリーンルームに適していなかったか、直接的にクリーンルームに適していなかった。本発明は、この高圧ユニットは、高い圧力レベルでの負荷変動が早い場合に最小のエミッションしか発生させず、かつ非常にコンパクトな構造形態で構成されているクリーンルーム内で使用するための高圧ユニットを説明する。
【０００３】
１５０ｂａｒを越える圧力のためのリフトユニットは、多様な技術的な使用において及び特許及び専門文献において十分に説明されている。
【０００４】
同様に、文献から、特にワークピストン及びブースタピストンを包含し、ブースタピストンの端面が軸方向に、ワークピストンの底面の下のシリンダ空間内に入っており、ワークピストンのワークストローク又は最大出力を生じさせる作動媒体に作用するリフトユニットが公知である。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２には、ワークピストンの作動媒体と圧力変換器の作動媒体が一致している前記リフトシステムが記載されている。特許文献３には、このようなリフトシステムが開示されており、このリフトシステムは、排除された作動液が一時的に収容される付加的な容器を備えている。特許文献２には、更にワークピストンのリセット機構が説明されており、このリセット機能は、ワークピストンのプランジャが、パワーストロークの際にシリンダヘッドとピストン下部間で緊張されるバネに案内されているように構成されている。ピストンに対する力の作用が終了した場合、バネは緊張を除去され、ワークピストンを初期ポジションへと案内する。
【０００６】
同様に、文献から、ブースタピストンの作動媒体とは異なっているワークピストンのための作動媒体を備えるリフトユニットが公知であり、十分に説明されている。特許文献４又は特許文献５に記載された液圧−気圧式の装置は、ここでは、模範的にこのような組み合わせのリフトユニットのために挙げられている。
【０００７】
作動媒体として、液体及び気体が使用され、その際、約１６０ｂａｒまでの水及び１６０ｂａｒを越える作動油が使用される。不活性ガス及び空気は、通常のガス状の作動手段である。作動油は、特に摺動面の潤滑、僅かな圧縮性及び高い温度安定性に存在する重要な正の特性を備える。
【０００８】
完全には補償できない不利なピストンシステムにおける効果は、特に材料損失並びに作動媒体の漏れである。例えば摩耗のような摩擦及び圧力に条件付けられる材料損失、気化及び液化は、僅かな程度でベース材料自身及び特にシールシステムにおいて生じる。リフトユニットにおける材料損失は、本質的に摺動面の表面の性質及び構造部分の製造公差、シール材料及びシールの半径方向の圧力並びに温度に依存する。
【０００９】
各パワーストロークにおいてある程度の量で共に案内される作動媒体の漏れは、特に機能的に表面の性質、粘度、シリンダ空間内の流体静力学的な圧力並びにシール構造及びその半径方向の圧力に依存する。
【００１０】
高い作動圧は、接触する、また互いに経過する面の十分な潤滑を必要とし、これは、相応の漏れ量を導く。この効果は、適切なシールシステム及び高価な表面処理を介して最小化することができる。漏れを拘束するための圧力を高めるという可能性は、もちろん、圧力の上昇と共にシール材料の破壊もしくは損失も上昇し、これが、同様にエミッションを意味し、後から漏れ量を増加させることによって制限されている。更に機械的な負荷能力及び経済的な運転方法の制限が得られる。
【００１１】
材料損失からの汚染及び上記の発生源からの漏れは、生産範囲において、特にクリーンルームプロセスにとって非常に不利である。清浄度クラスは、例えばＤＩＮ  ２０８３又は米国連邦基準２０９Ｄにおいて定義されている。それぞれの様式のエミッションは、直接的にこれらのプロセスにおける製品品質に影響を与え、高い機器的及び組織的な費用と共に最小化され、これは、相応のコストと結び付いている。特に重要かつ不利であるのは、オイルミストによる汚染である。何故なら、油を含んだ環境汚染が、しばしば化学的に活性化しており、溶剤を含んだ物質をもってしか再び除去することができず、これらの物質は、更にまたクリーンルーム内では望ましくないかもしくは非常に不利であるからである。
【００１２】
油圧式のリフトシステムのクリーンルームでの使用は問題があるが、適当な吸引によってクリーンルームへの適用に適合させることができる（非特許文献１）ことが公知である。ＣＤプレートの生産のためにプレス工具を使用する際に、半製品にオイルの付着が生じる。検査から、この汚染の発生源が作動油であることが得られた。工具の連接棒に閉じたスリーブを装着し、プレスのハウジング並びにスリーブからの空気を吸引することによって、所望のクリーンルームへの適性を生み出すことができる
【００１３】
別の専門記事には、ピストンロッドのない構成をした空気圧シリンダが開示されている（非特許文献２）。クリーンルームへの適性は、カバーベルトとシールベルト間の空間に部分真空が発生させられることによって得られる。このため、真空接続部がシリンダチューブに取り付けられ、エミッションが導きだされる。
【００１４】
設置し、永続的に運転しなければならない最小のパーティクル濃度を保証するための付加的なシステムが必要であることが、前記の吸引装置を有するリフトユニットにおける欠点である。
【００１５】
クリーンルームに適した構成要素がほとんど適していない構成要素と同時に使用される複雑な製造チェーンのために、空間的な分離が実現される。いわゆる「メンテナンス領域」には、クリーンルームに適していない装備が、またいわゆる「ホワイトルーム」には、クリーンルームに適した装備部分が収容される。このような解決策は、「メンテナンス領域」からの汚染の拘束を保証するために、費用のかかるエアロックと組織的な予防措置を要する。
【００１６】
特許文献６には、臨界超過のＣＯ２によってウエハディスクを乾燥するための装置及び方法が開示されており、その際、空気圧−機械式の閉鎖システムが説明されている。容器カバーの閉鎖は、空気圧によるピストン及びレバー装置を介して実現され、その際、この装置を介して予圧が得られる。カバーのロックは、クランプによって行なわれる。プロセス空間の空気圧−機械による閉鎖の後、１つ又は複数の静的なクランプが、カバーの縁部に沿って対称に位置決めされる。これらのクランプ閉鎖は、機械的に容器カバーと容器底部の縁部を介して行なわれ、内圧が上昇する際にプロセス中の容器の気密性を保証する。
【００１７】
エミッションに関して臨界的であると見なすことができ、時間単位毎のストローク数もしくは可能なプロセスサイクルを必要な方法によって強く制限する移動される多くの部分が、前記の発明における欠点である。
【特許文献１】独国特許出願公開第１００  ２６  ６１６号明細書
【特許文献２】国際公開第０１／６９０８８号パンフレット
【特許文献３】特開昭５５−１２６１０３号公報
【特許文献４】特開平０９−２８０２０２号公報
【特許文献５】独国特許出願公開第１９９  ４６  ６７８号明細書
【特許文献６】米国特許第６，０６７，７２８号明細書
【非特許文献１】SWISS Contamination Control 5 (1992) Nr.5, S. 8 ff.
【非特許文献２】Dr.-Ing. E. Fritz; Schrift zum 1. Int. Forum Fluidtechnisches Kolloquium, Band 2, S. 283 ff.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、付加的な吸引及び安全システムもしくは空間的な分割を本来のリフトピストンにおける技術的な解決によって不要にすることである。更に、安全な運転の要求をできるだけ僅かな運動と僅かな運動される部分によって獲得する構造形態が得られるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、主請求項によれば、リフトシリンダが、水圧によって駆動される少なくとも１つのワークピストンから成り、このワークピストンが、気圧によって駆動されるブースタピストンと液体を介して直接的な軸方向の作用結合をしており、その際、ワークピストンの端面が、統合された容器の構造部分として形成されており、容器の閉鎖部分であることを特徴とする、リフトシリンダによってプロセスのための容器を閉鎖するための装置が構成されていることによって、この課題を解決する。
【００２０】
更に本発明によれば、少なくとも摺動面の一部分が、６０％以上の表面構造の支持率を備える。
【００２１】
本発明の更なる形成では、摺動面の少なくとも一部分が硬化されている。
【００２２】
更なる実施例では、シリンダ空間内で、他の液体が水として使用され、この液体が、好ましくは易揮発性の媒体であるか、気体が、作動媒体として使用される。気圧によるワークピストンは、有利に、圧縮空気又は他の気体又は気体の混合物によって作動させることができる。
【００２３】
実施例の別の有利な変化形では、シリンダ空間内に閉じ込められた液体を介するワークピストンのリセットにより、液体がブースタピストンの端面に作用し、このブースタピストンを初期ポジションへと戻すことによって、直接的にブースタピストンのリセットが実現される。
【００２４】
実施例の先導的な形成の変化形は、容器内で実施されるプロセスサイクルとのリフト及び閉鎖ユニットのタイミング調整にある。
【００２５】
実施例の別の有利な変化形では、規則的に１８０ｂａｒ以上であるワークピストンの端面での及び／又は容器内の圧力が得られ、その際、端面における圧力は、少なくとも容器内の圧力と等しいか、これよりも大きい。
【００２６】
本発明は、更に、容器内で少なくとも１つの臨界超過の気体が使用されるプロセスのための装置の使用を含む。
【００２７】
従って、本発明による装置及び方法は、有利に、直接的又は間接的にクリーンルーム又は比較可能な研究所又は作業施設において行なわれるプロセスのために使用される。
【００２８】
更に、本発明は、直接的又は間接的に半導体産業及び／又はウエハ製造、光学産業並びに薬品及び／又は医薬産業における適用、生産又は方法の少なくとも１つと関連しているプロセスのための装置及び／又は方法の使用を含む。
【００２９】
装置の別の有利な構成では、ワークピストンの端面が、プレス工具として形成されているか、プレス工具と不動に結合されており、ワークピストンと関連したこのプレス工具は、同様に本質的に軸方向に移動される。従って、例えばクリーンルームの条件下で造形、接着又は材料投入をするためのプレス工程のために使用される前記のプレス工具を使用するプレス方法は本発明に含まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１〜４は、装置を縦断面図で示す。
図１：リフトシステム
図２：リフト工程の初期ポジション（「開いた容器」）にあるリフトシステム及びバルブの切換え
図３：予圧段階の終了後のリフトシステム及びバルブの切換えと初期ポジション（「閉じた容器」）にある圧力ブースタ
図４：高負荷段階の間のリフトシステム及びバルブの切換えと最終ポジション（「ロックされた容器」）にある圧力ブースタ
【００３１】
本発明を、以下で、更なる解説、例並びに図１〜４を基にして詳細に説明する。図１は、本発明による液圧−気圧によるリフト及び閉鎖ユニットを示し、このユニット内で、水圧によるワークピストン１は、空気圧によるブースタピストン２と、軸方向にシリンダ空間３内に存在する液体を介して直接的な作用結合をしている。圧力ブースタの端面１８は、前記の液体に作用し、ワークシリンダの下面１９に対して平行に配設されている。ワークピストン１の前端部は、更に圧力容器９の閉鎖部を構成し、この構成にあっては、容器９の底板である。本発明によるリフト及び閉鎖ユニットの摺動面１３〜１６は、これらが高い分担率及び／又は高い硬さを備えるように構成されている。
【００３２】
図２〜４は、概略的に、試験設備内で工業スケール１：１で実現された装置及び方法を示す。１０週間にわたって、継続運転中は全負荷で、この試験設備は運転された。シリンダ空間３内の予備調整圧力は、付加的な圧力上昇部のない大きな水道網から調節され、約６ｂａｒになった。気圧によるシリンダ空間４のための作動媒体として、圧力容器パックからのＮ２が使用され、その際、２５ｂａｒの圧力が、相応の緊張除去によって得られた。この試験装置もしくはこの方法では、１０週間の内、中断無く、約２０ｂａｒのワークピストン１の端面１７における作動圧の約１０００００回の負荷変動を行なわれた。試験構造にあって、ワークピストン１の端面は、ヨークに対して移動され、各サイクルで約３秒の間保たれた。
【００３３】
材料の摺動面の準備に関して、摺動面のくい込みを防止するためには、摺動面が６０％以上の分担率を備えなければならず、この面の硬化が有利であることが分かった。オーステナイトの材料が使用され、その際、この装置は、この材料群に限定されていない。
【００３４】
高い分担率を生み出すための方法は、文献に広範に記載されている。可能な方法として、例えばホーニング、ラップ又はローラバニッシュが使用される。このようにして前処理された表面の硬化は、プラスマ窒化、コルスタライジング（Kolsterisierung）又は硬質クロムメッキによって実現することができ、同様に従来技術と見なすことができ、専門会社によって商業的に提供される。
【００３５】
更に、ワークピストン１が流体静力学的な水圧によって負荷ポジション（図３）へと移動される本発明による装置を運転するための方法が含まれている。ワークバルブ２１は、孔１０及び１１が閉鎖されるように調整される。ブースタバルブ２２を調整することによって、ブースタピストンの底面２０は、圧力の作用を受け、このピストンは移動される。この場合、端面１８に対する底面２０の面積比により、遮断されたシリンダ空間３内の最終圧力が構成され、シール２３において、ワークピストン１を介して容器９に対する端面１８の必要な圧力が発生される。
【００３６】
負荷サイクルの終了後、ブースタバルブ２２は開放され、シリンダ空間４が緊張を除去され、その際、圧力ブースタ２の作動媒体は、大気中に排出される。次いで、ワークバルブ２１は、シリンダ空間５が水圧により圧力の作用を受け、従って、ワークピストン１がブースタピストン２と同期して初期ポジションへと移動する。
【００３７】
このサイクルは、新たにポジション「開いた容器」（図２）から、ワークバルブ２１を調整することによって作動媒体が孔１０を経てシリンダ空間３内に誘導されることによって開始する。
【００３８】
ワークピストン１のリセットの進行に圧力ブースタ２が依存することが、従来技術に関連して特に有利である。この関連によって、ブースタピストン２の独立したリセット及びバルブの正確なタイミング調整を行なう必要がなくなる。同様に負荷サイクルの開始時点でのバルブ調整が十分に解除されている。シリンダ空間３内での最初の圧力作用のために、ブースタバルブ２２は、負荷の終了の際に切り換えられた（ポジション「ロックされた容器」；図４）の位置に留まっていることができる。公知のシステムと比べて、ピストンのリセットの同期化、負荷サイクルの開始時点でのバルブ調整の解除並びに非常に短い行程経路によって、装置が費用のかかる制御を何ら必要とせず、特に高速の負荷変動及び高い圧力に適していることが得られる。
【００３９】
公知のシステムと比べて、機械的な損傷は、ブースタピストンからシリンダ空間３内の液体ブリッジを介するワークピストンへの間接的な動力伝達が実現されていることによって十分に防止される。これは、シリンダ空間５及び６がピストン最終位置であるポジション「閉じた容器」において完全には空にされず、従って、ピストンの表面が、シリンダ壁と軸方向にストローク方向に決して直接的に接触しないことによって保証される。同じことが、ワークピストンの底面と関連したブースタピストンの端面にも当て嵌まる。
【００４０】
公知のリフトシステムと比べて特に有利であるのは、液圧で運転されるワークピストン１の穏やかな移動方法であり、従って、シール２５及び２６は、僅かにしか負荷を受けない。圧力ブースタ２を介して最大出力を使用する際のワークピストン１の最終位置で、相対運動は、もはやシール面とピストン壁部１３及び１５間では何ら行なわれない。シール２４及び２６に起因する可能なエミッションは、シリンダ空間３，４及び６内に拘束され、孔１０、１２及び２４を介して標準的な作動サイクルにおいて導き出される。付加的な部分真空は、必要なく、従って、従来技術に関して本質的な利点が得られている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】リフトシステムを示す。
【図２】リフト工程の初期ポジション（「開いた容器」）にあるリフトシステム及びバルブの切換えを示す。
【図３】予圧段階の終了後のリフトシステム及びバルブの切換えと初期ポジション（「閉じた容器」）にある圧力ブースタを示す。
【図４】高負荷段階の間のリフトシステム及びバルブの切換えと最終ポジション（「ロックされた容器」）にある圧力ブースタを示す。
【符号の説明】
【００４２】
１      ワークピストン
２      ブースタピストン
３      シリンダ中間空間
４      シリンダ空間
５      シリンダ空間
６      シリンダ空間
７      ワークシリンダ
８      ブースタシリンダ
９      圧力容器
１０    孔
１１    孔
１２    孔
１３    摺動面
１４    摺動面
１５    摺動面
１６    摺動面
１７    ワークピストンの端面
１８    ブースタピストンの端面
１９    ワークピストンの底面
２０    ブースタピストンの底面
２１    ワークバルブ
２２    ブースタバルブ
２３    シール
２４    シール
２５    シール
２６    シール
２７    シール
【図１】
2006508306.tif 000003
【図２】
2006508306.tif 000004
【図３】
2006508306.tif 000005
【図４】
2006508306.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月16日(2004.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ１つのワークシリンダ（７）を有する少なくとも１つの移動されるワークピストン（１）と、同様にそれぞれ１つのブースタシリンダ（８）を有する少なくとも１つの移動されるブースタピストン（２）とを有し、全てが回転対称であり、ワークピストン（１）とそのワークシリンダ（７）並びにブースタピストン（２）とそのブースタシリンダ（８）が、回転軸に沿って配設されており、ワークピストン（１）が、ワークシリンダ（７）内に存在するピストンエンドに、外表面で半径方向に取り巻いている少なくとも１つの増幅部を備え、従って、ワークシリンダ（７）とワークピストン（１）間の内部空間が、少なくとも２つの空所（３及び５）に分割され、ワークシリンダ（７）内の少なくとも１つの孔（１０及び１１）が、これらの空所のそれぞれに通じており、ワークピストン（１）が水圧により、またブースタピストン（２）が気圧により駆動される、少なくとも１つのベース部分と閉鎖部分とから成る容器を閉鎖するためのリフトシステムにおいて、
−ワークピストン（１）とブースタピストン（２）が、ワークピストン（１）の底面（１９）とブースタピストン（２）の端面（１８）間の空所（３）内に存在する液体を介して回転軸に関して直接的な軸方向の作用結合をしており、その際、
−ワークピストン（１）の端面が、少なくとも部分的に容器（９）の閉鎖部であるか、不動に容器（９）の閉鎖部分と結合されており、
−この閉鎖部分が、ワークピストン（１）と関連して同様に本質的に回転軸に沿って移動され、容器（９）が、ワークピストン（１）の端面に相対して配設されており、
−シリンダ内面及びピストン表面において、シリンダ面とピストン面が接するように向かい合って位置し、かつ回転軸に対して平行に相互に移動される領域に限定されている摺動面（１３〜１６）の少なくとも１つが、６０％以上の支持率を備え、その際、この支持率が、表面構造における凹部の割合に対する凸部の割合の比であり、
−ピストンシステムが、作動媒体の給排ラインに関して開放している
ことを特徴とするリフトシステム。
【請求項２】
シリンダ内面とピストン表面において、シリンダ面とピストン面が接するように向かい合って位置し、かつ回転軸に対して平行に相互に移動される領域に限定されている摺動面（１３〜１６）の少なくとも１つが、硬化されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
・ワークシリンダ（７）のシリンダ空間（３及び５）の給排を調整するワークバルブ（２１）の調整により、少なくとも１つの圧力ライン及び孔（１０）を介して、液体がブースタピストン（２）の端面（１８）とワークピストン（１）の底面（１９）間の空所（３）内に誘導されることによって、ワークピストン（１）の底面（１９）が液体の作用を受け、従って、
・ワークピストンが、初期ポジション「閉じてない容器」から予圧ポジション「閉じた容器」へと移動され、容器（９）を閉鎖し、
・ワークバルブ（２１）が、引き続き、ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）に付設されている孔（１０及び１１）への全ての誘導路が閉鎖されるように切り換えられ、後続の
・ブースタピストンのシリンダ空間（４及び６）の給俳を調整するブースタバルブ（２２）の切換えにより、少なくとも１つの圧力ライン及びシリンダ壁内の孔（１２）を介して、液体がブースタピストン（２）の底面（２０）の下のシリンダ空間（４）内に誘導されることによって、ブースタピストン（２）の底面（２０）が液体の作用を受け、従って、
・ブースタピストン（２）が、最終ポジション「ロックされた容器」へと移動され、このポジション「ロックされた容器」が任意の期間の間保持され、引き続き、
・ブースタバルブ（２２）が開放され、ブースタピストン（２）の底面（２０）の下のシリンダ空間（４）内の液体が緊張を除去され、次いで、
・少なくとも１つの圧力ライン及び孔（１１）を介して、ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）の上の空所（５）が液体の作用を受け、圧力が、ワークピストン（１）の底面（１９）に向かい合って位置する、本質的に平行で本質的に環状のピストン増幅部の面に作用し、従って、ワークピストン（１）が初期ポジション「開いた容器」へと移動するように、ワークバルブ（２１）が調整され、その際、
・ワークピストン（１）の下の空所内に閉じ込められている液体が、ブースタピストン（２）の端面（１８）に作用し、このブースタピストンを同様に初期ポジションへと移動させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）の空間内の液体として、エタノール、メタノール、イソプロパノール及び比較可能な物質又はこれらの混合物によって構成されているグループから成る易揮発性の媒体、又は本質的にＣＯ２、酸素、窒素、希ガス又はこれらの混合物から成る気体が使用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
ブースタピストン（２）のブースタシリンダ（８）の空間（４及び６）内の液体として、エタノール、メタノール、イソプロパノール及び比較可能な物質又はこれらの混合物によって構成されているグループから成る易揮発性の媒体、又は本質的にＣＯ２、酸素、窒素、希ガス又はこれらの混合物から成る気体が使用されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
ワークピストン（１）の端面（１７）で、規則的に１８０ｂａｒ以上の作動圧が得られることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
容器（９）内で、規則的に１８０ｂａｒ以上の圧力が得られることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
装置がクリーンルーム内で使用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項９】
装置が、半導体産業及び／又はウエハ製造における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項１０】
装置が、光学産業における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項１１】
装置が、薬品又は医薬品産業における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項１２】
それぞれ１つのワークシリンダ（７）を有する少なくとも１つの移動されるワークピストン（１）と、同様にそれぞれ１つのブースタシリンダ（８）を有する少なくとも１つの移動されるブースタピストン（２）とから成り、全てが回転対称であり、ワークピストン（１）とそのワークシリンダ（７）並びにブースタピストン（２）とそのブースタシリンダ（８）が、それぞれ１つの回転軸に沿って配設されており、ワークピストン（１）が、ワークシリンダ（７）内に存在するピストンエンドに、外表面で半径方向に取り巻いている少なくとも１つの増幅部を備え、従って、ワークシリンダ（７）とワークピストン（１）間の内部空間が、少なくとも２つの空所（３及び５）に分割され、ワークシリンダ（７）内の少なくとも１つの孔（１０及び１１）が、これらの空所（３及び５）のそれぞれに通じており、ワークピストン（１）が水圧により、またブースタピストン（２）が気圧により駆動される、少なくとも１つの半製品をプレス又は変形するリフトシステムにおいて、
−ワークピストン（１）とブースタピストン（２）が、ワークピストン（１）の底面（１９）とブースタピストン（２）の端面（１８）間の空所（３）内に存在する液体を介して回転軸に関して直接的な軸方向の作用結合をしており、その際、ワークピストン（１）の端面が、少なくとも部分的にプレス又は変形工具であるか、不動にプレス又は変形工具と結合されており、このプレス又は変形工具が、ワークピストン（１）と関連して同様に本質的に回転軸に沿って移動され、半製品が、ワークピストン（１）の端面（１７）に相対して配設されており、
−シリンダ内面及びピストン表面において、シリンダ面とピストン面が接するように向かい合って位置し、かつ回転軸に対して平行に相互に移動される領域に限定されている摺動面（１３〜１６）の少なくとも１つが、６０％以上の支持率を備え、その際、この支持率が、表面構造における凹部の割合に対する凸部の割合の比である
ことを特徴とするリフトシステム。
【請求項１３】
シリンダ内面とピストン表面において、シリンダ面とピストン面が接するように向かい合って位置し、かつ回転軸に対して平行に相互に移動される領域に限定されている摺動面の少なくとも１つが、硬化されていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
・ワークシリンダ（７）のシリンダ空間（３及び５）の給排を調整するワークバルブ（２１）の調整により、少なくとも１つの圧力ライン及び孔（１０）を介して、液体がブースタピストン（２）の端面（１８）とワークピストン（１）の底面（１９）間の空所内に誘導されることによって、ワークピストン（１）の底面（１９）が液体の作用を受け、従って、
・ワークピストンが、初期ポジション「接触してない半製品」から予圧ポジション「接触した半製品」へと移動され、
・ワークバルブ（２１）が、引き続き、ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）に付設されている孔（１０及び１１）への全ての誘導路が閉鎖されるように切り換えられ、後続の
・ブースタピストン（２）のシリンダ空間（４及び６）の給俳を調整するブースタバルブ（２２）の切換えにより、少なくとも１つの圧力ライン及びシリンダ壁内の孔（１２）を介して、液体がブースタピストン（２）の底面（２０）の下のシリンダ空間（４）内に誘導されることによって、ブースタピストン（２）の底面（２０）が液体の作用を受け、従って、
・ブースタピストン（２）が、最終ポジション「プレスされた半製品」へと移動され、このポジション「プレスされた半製品」が任意の期間の間保持され、引き続き、
・ブースタバルブ（２２）が開放され、ブースタピストン（２）の底面（２０）の下のシリンダ空間（４）内の液体が緊張を除去され、次いで、
・少なくとも１つの圧力ライン及び孔（１１）を介して、ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）の上の空所（５）が液体の作用を受け、圧力が、ワークピストン（１）の底面（１９）に向かい合って位置する、本質的に平行で本質的に環状のピストン増幅部の面に作用し、従って、ワークピストン（１）が初期ポジション「接触してない半製品」へと移動するように、ワークバルブ（２１）が調整され、その際、
・ワークピストン（１）の下の空所（３）内に閉じ込められている液体が、ブースタピストン（２）の端面（１８）に作用し、このブースタピストンを同様に初期ポジションへと移動させる
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
ワークピストン（１）のワークシリンダ（７）の空間（３及び５）内の液体として、エタノール、メタノール、イソプロパノール及び比較可能な物質又はこれらの混合物によって構成されているグループから成る易揮発性の媒体、又は本質的にＣＯ２、酸素、窒素、希ガス又はこれらの混合物から成る気体が使用されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
ブースタピストン（２）のブースタシリンダ（８）の空間（４及び６）内の液体として、エタノール、メタノール、イソプロパノール及び比較可能な物質又はこれらの混合物によって構成されているグループから成る易揮発性の媒体、又は本質的にＣＯ２、酸素、窒素、希ガス又はこれらの混合物から成る気体が使用されることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
ワークピストン（１）の端面（１７）で、規則的に１８０ｂａｒ以上の作動圧が得られることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１８】
装置がクリーンルーム内で使用されることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項１９】
装置が、半導体産業及び／又はウエハ製造における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項２０】
装置が、光学産業における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１つに記載の装置の使用。
【請求項２１】
装置が、薬品又は医薬品産業における適用、生産又は方法と関連して使用されることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１つに記載の装置の使用。
【国際調査報告】
2006508306.tif 000007
2006508306.tif 000008
2006508306.tif 000009
2006508306.tif 000010
2006508306.tif 000011
2006508306.tif 000012