(57)【要約】【課題】  表面処理装置において、搬入、搬出手段の選択の自由度を高められるようにする。【解決手段】  表面処理装置３は、上側構造部１０と下側構造部２０とを備えている。下側構造部２０は昇降機構３０により、上側構造部１０に当接し上側構造部１０と協働して密封された処理室を形成する閉じ位置と、上側構造部１０から離間した開き位置との間で昇降され、この昇降に際して、垂直の複数のガイドシャフト４１，４２により案内される。下側構造部１０が開き位置にある時、構造部１０，２０間の搬入・搬出空間Ｓは、３方向にわたって連続した開口１００を有している。この連続開口１００に対応する位置に配置された第１のガイドシャフト４１は第２ガイドシャフト４２より短く、その上端が上側構造部１０から離れている。上側構造部１０は、第２ガイドシャフト４２の上端部に支持されるとともに、連続開口１００を横切らない支持機構５０により支持される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ア）上側構造部と、
（イ）下側構造部と、
（ウ）下側構造部を、上側構造部に当接し上側構造部と協働して密封された処理室を形成する閉じ位置と、上側構造部から離間した開き位置との間で昇降させる昇降手段と、
（エ）下側構造部を案内する垂直の複数のガイドシャフトと、
を備え、下側構造部が開き位置にある時に上側構造部と下側構造部との間に形成される空間が、ワークの搬入・搬出空間として提供される表面処理装置において、
上記搬入・搬出空間は、水平な第１座標軸に沿う互いに逆向きの２方向のうちの一方と、この第１座標軸と直交する水平な第２座標軸に沿う互いに逆向きの２方向の、計３方向にわたって連続した開口を有し、
上記複数のガイドシャフトは第１、第２のガイドシャフトを含み、第１ガイドシャフトは上記搬入・搬出空間の連続開口に対応する位置に配置され、第２ガイドシャフトは上記第１座標軸に沿う２方向のうちの他方に配置されており、第１ガイドシャフトが第２ガイドシャフトより短く、第１ガイドシャフトの上端部が上側構造部から離れており、
上記上側構造部は、上記第２ガイドシャフトの上端部に支持されるとともに、上記搬入・搬出空間の連続開口に対応する部位において、この連続開口を横切らない支持手段により支持されることを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
さらに回動支持手段を備え、この回動支持手段が上記上側構造部を、上記第１ガイドシャフトから見て上記支持手段の反対側を中心として回動可能に支持しており、これにより、上側構造部は下側構造部に対峙する水平な処理位置と下側構造部から遠ざかるメンテナンス位置との間で回動可能であり、
上記上側構造部は上記処理位置において、その下面が上記第２ガイドシャフトの上端に当たることにより支持されるとともに、上記支持手段に着脱可能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
上記上側構造部は、上記メンテナンス位置にある時に上下逆になることを特徴とする請求項２に記載の表面処理装置。
【請求項４】
上記下側構造部の下面には、スペーサを介してガイドブッシュが固定され、下側構造部が閉じ位置と開き位置との間で昇降する過程で、このガイドブッシュが上記第１ガイドシャフトに挿通されて案内されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面処理装置。
【請求項５】
上記複数のガイドシャフトが、２本の上記第１ガイドシャフトと２本の上記第２ガイドシャフトからなり、上記下側構造部の四隅部にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表面処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の表面処理装置と搬入手段と搬出手段とを備え、上記搬入手段は上記第２座標軸の一方側からワークを水平旋回させながら上記下側構造部に搬入し、上記搬出手段は上記ワーク搬入と同時期に、処理済みワークを下側構造部から水平旋回させながら上記第２座標軸の他方側へと搬出することを特徴とする表面処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉された処理室内でワークを表面処理する装置およびこの装置を組み込んだ表面処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すプラズマ表面処理装置は、上側構造部と、この上側構造部に当接した閉じ位置と上側構造部から離れた開き位置との間で昇降可能な下側構造部とを備えている。下側構造部が開き位置にある状態で、上側構造部と下側構造部との間の空間（搬入・搬出空間）にワークを把持したロボットが入り込み、このワークを下側構造部に載せる。次に、下側構造部が閉じ位置まで上昇し、上側構造部と下側構造部との間に密閉された処理室を形成する。次に、この処理室内のワークをプラズマ表面処理する。次に、下側構造部が開き位置まで下降する。次に、ロボットが上記搬入・搬出空間に入り込んで上記ワークを把持し、搬出する。
【０００３】
特許文献１の表面処理装置では、下側構造部の４隅部にガイドシャフトが貫通しており、これにより、下側構造部が昇降の際に案内されるようになっている。これら４本のシャフトの上端部に上側構造部が固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９２２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の表面処理装置では、下側構造部の案内と上側構造部の支持の役割を担う４本のシャフトが上記搬入・搬出空間を垂直に横切っているため、ロボットおよびワークは、これらシャフトと干渉しない軌跡で移動しなくてはならず、制約が大きかった。そのため、使用できるロボットは、リニアにワークを移動させるタイプしか使用できず、例えばワークを水平旋回させながら移動させる多関節タイプのロボットを用いることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、本発明は、（ア）上側構造部と、（イ）下側構造部と、（ウ）下側構造部を、上側構造部に当接し上側構造部と協働して密封された処理室を形成する閉じ位置と、上側構造部 から離間した開き位置との間で昇降させる昇降手段と、
（エ）下側構造部を案内する垂直の複数のガイドシャフトと、を備え、下側構造部が開き位置にある時に上側構造部と下側構造部との間に形成される空間が、ワークの搬入・搬出空間として提供される表面処理装置において、
上記搬入・搬出空間は、水平な第１座標軸に沿う互いに逆向きの２方向のうちの一方と、この第１座標軸と直交する水平な第２座標軸に沿う互いに逆向きの２方向の、計３方向にわたって連続した開口を有し、
上記複数のガイドシャフトは第１、第２のガイドシャフトを含み、第１ガイドシャフトは上記搬入・搬出空間の連続開口に対応する位置に配置され、第２ガイドシャフトは上記第１座標軸に沿う２方向のうちの他方に配置されており、第１ガイドシャフトが第２ガイドシャフトより短く、第１ガイドシャフトの上端部が上側構造部から離れており、
上記上側構造部は、上記第２ガイドシャフトの上端部に支持されるとともに、上記搬入・搬出空間の連続開口に対応する部位において、この連続開口を横切らない支持手段により支持されることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、搬入・搬出空間が３方向にわたって連続した開口を有しているので、ワークを搬入、搬出するための軌跡に対する制約を減じることができる。その結果、搬入、搬出手段の選択の自由度が広がり、ワークをリニアに水平移動させるロボットのみならず、水平旋回させるロボットも用いることができる。
また、ワークを水平旋回させながら搬入、搬出させる方法を採用する場合、ワークの搬入時の軌跡と搬出時の軌跡を異ならせることができるため、別体をなす搬入手段と搬出手段を用いてワークの搬入と搬出をほぼ同時期に行うことも可能となる。
【０００８】
好ましくは、さらに回動支持手段を備え、この回動支持手段が上記上側構造部を、上記第１ガイドシャフトから見て上記支持手段の反対側を中心として回動可能に支持しており、これにより、上側構造部は下側構造部に対峙する水平な処理位置と下側構造部から遠ざかるメンテナンス位置との間で回動可能であり、上記上側構造部は上記処理位置において、その下面が上記第２ガイドシャフトの上端に当たることにより支持されるとともに、上記支持手段に着脱可能に支持されている。
この構成によれば、上側構造部と下側構造部の内側の保守、点検、修理を行う際に、上側構造部を下側構造部から遠ざかるメンテナンス位置まで回動することにより、簡単な段取りでこれら作業を行うことができる。
【０００９】
好ましくは、上記上側構造部は、上記メンテナンス位置にある時に上下逆になる。
これによれば、上側構造部の内側が上になるので、保守、点検、修理がより一層容易となる。
【００１０】
好ましくは、上記下側構造部の下面には、スペーサを介してガイドブッシュが固定され、下側構造部が閉じ位置と開き位置との間で昇降する過程で、このガイドブッシュが上記第１ガイドシャフトに挿通されて案内される。
これによれば、下側構造部の下面にスペーサを介してガイドブッシュを固定したことにより、第１ガイドシャフトによる下側構造部の円滑な案内作用を確保することができる。
【００１１】
好ましくは、上記複数のガイドシャフトが、２本の上記第１ガイドシャフトと２本の上記第２ガイドシャフトからなり、上記下側構造部の四隅部にそれぞれ配置されている。
これによれば、４本のガイドシャフトにより安定して下側構造部を案内することができる。
【００１２】
本発明の他の態様は、上記表面処理装置と搬入手段と搬出手段とを備え、上記搬入手段は上記第２座標軸の一方側からワークを水平旋回させながら上記下側構造部に搬入し、上記搬出手段は上記ワーク搬入と同時期に、処理済みワークを下側構造部から水平旋回させながら上記第２座標軸の他方側へと搬出することを特徴とする。
この構成によれば、ワークの搬入と搬出をほぼ同時期に行うため、生産効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ワークを搬入、搬出するための軌跡の制約を小さくすることができ、その結果、搬入、搬出手段の選択の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面処理装置を備えた表面処理システムの概略平面図である。
【図２】同表面処理装置を一部断面にして示す側面図であり、同装置の下側構造部が上側構造部から離れた開き位置にある状態で示す。
【図３】同表面処理装置を一部断面にして示す側面図であり、同装置の下側構造部が上側構造部に当接した閉じ位置にある状態で示す。
【図４】同表面処理装置を一部断面にして示す側面図であり、上側構造部を水平な処理位置から１８０°回して上下を逆転させた状態で示す。
【図５】同上側構造部のための回動支持機構の一部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、表面処理システムは、互いに平行をなす搬入コンベア１と搬出コンベア２とを備えている。以下の説明では、コンベア１，２の長手方向に水平に延びる第１座標軸をＸ軸とし、このＸ軸と直交して水平に延びる第２座標軸をＹ軸とする。
【００１６】
搬入コンベア１の終端部と搬出コンベア２の始端部との間には、２台の同一構造をなす表面処理装置３、４が、Ｘ軸方向に離間して配置されている。
上記表面処理装置３、４間には、同一構造をなす搬入ロボット５（搬入手段）と搬出ロボット６（搬出手段）がＹ軸方向に離間して配置されている。
上記ロボット５，６は、多関節のアーム５ａ，６ａと、このアーム５ａ，６ａの先端に設けられたチャック部５ｂ，６ｂとを、それぞれ備えている。
【００１７】
次に、上記表面処理装置３について主に図２、図３を参照しながら説明する。表面処理装置３は、上側構造部１０と、その下方に配置された下側構造部２０と、下側構造部２０を図２に示す上側構造部１０から離れた開き位置と図３に示す上側構造部１０に当接した閉じ位置との間で昇降する昇降機構３０（昇降手段）とを、備えている。
【００１８】
上側構造部１０は、シェル部材１１と、このシェル部材１１の下面に設けられたプラズマ処理部１２とを有している。上記シェル部材１１は、平面形状がほぼ矩形をなす天板部１１ａと、周壁部１１ｂとを有しており、これら天板部１１ａと周壁部１１ｂにより下側が開放された浅い凹部１１ｃが形成されている。
【００１９】
下側構造部２０は、上記シェル部材１１にほぼ対応した平面形状の板状をなすシェル部材２１と、このシェル部材２１の上面に設けられたプラズマ処理部２２とを有している。
さらに下側構造部２０のシェル部材２１の上面には、ワークＷをプラズマ処理部２２から離れた状態で支持する支持部２３が設けられている。
【００２０】
上記プラズマ処理部１２，２２は、公知の構造であるので詳細な説明を省略するが、高周波電圧を印加されて放電を生成する多数の電極を有しており、図示しないガス源から供給された処理ガスをプラズマ化し活性化して、ワークＷに供給するようになっている。
【００２１】
図２に示すように下側構造部２０が開き位置にある時、上側構造部１０と下側構造部２０との間にはワークＷを搬入・搬出するための空間Ｓが形成される。
【００２２】
図３に示すように上記下側構造部２０が閉じ位置にある時、シェル部材２１，２２が当接して密閉された処理室Ｒが形成される。上記シェル部材１１の周壁部１１ｂの下端面と上記シェル部材２１の上面のいずれか一方にはシールリング（図示しない）が設けられている。
【００２３】
上記昇降機構３０は、ボールねじ機構３１と、このボールねじ機構３１を駆動するモータ３２とを有している。ボールねじ機構３１は、ベース８（固定系）に回転可能に支持されて上方に垂直に延びるねじロッド３１ａと、このねじロッド３１ａに螺合するナット３１ｂとを有している。このナット３１ｂは、下側構造部２０のシェル部材２１の下面中央部に、垂直に延びるスペーサ３３を介して固定されている。
【００２４】
上記モータ３２は上記ベース８に固定され、その出力軸がプーリ３４およびタイミングベルト３５を介してねじロッド３１ａの下端部に連結されている。
上記モータ３２が一方向に回転すると、ボールねじ機構３１を介して下側構造部２０が上昇し、逆方向に回転すると下側構造部２０が下降する。
【００２５】
さらに表面処理装置３は、下側構造部２０が昇降する際に、下側構造部２０を水平姿勢を維持したまま案内するガイド機構４０を備えている。
ガイド機構４０は、上記ベース８に固定されて上方に垂直に延びる合計４本のガイドシャフトを有しており、図１に示すように下側構造部２０の４隅部を案内するようになっている。ロボット５，６に近い方の２本のガイドシャフト（第１ガイドシャフト）を符号４１で示し、遠い方の２本のガイドシャフト（第２ガイドシャフト）を符号４２に示す。
【００２６】
上記ガイドシャフト４１は、ガイドシャフト４２に比べて短く、その上端４１ａは上側構造部１０から離れている。ガイドシャフト４２の上端４２aは上側構造部１０のシェル部材１１の下面に当たっており、上側構造部１０の荷重の一部を負担している。
【００２７】
上記下側構造部２０のシェル部材２１において、ロボット５，６側の２つの隅部には、上記ガイドシャフト４１と同軸をなす貫通穴２１ａが形成されている。さらに、シェル部材２１の下面には、貫通穴２１ａおよびガイドシャフト４１と同軸をなして筒形状のスペーサ４５が固定され、さらにその下端にボールブッシュ４６（ガイドブッシュ）が同軸をなして固定されている。上記ボールブッシュ４６は、ガイドシャフト４１の外周に接した状態で、ガイドシャフト４１に上下動可能に支持されている。なお、上記貫通穴２１ａおよびスペーサ４５の内周は、上記ガイドシャフト４１の外周と接しておらず、両者の間にはギャップが形成されている。
【００２８】
上記下側構造部２０のシェル部材２１において、ロボット５，６の反対側の２つの隅部には、上記ガイドシャフト４２と同軸をなす貫通穴２１ｂが形成されている。シェル部材２１の下面には、貫通穴２１ｂおよびガイドシャフト４２と同軸をなしてボールブッシュ４７（ガイドブッシュ）が固定されている。このボールブッシュ４７は、ガイドシャフト４２に上下動可能に支持されている。
【００２９】
図２、図３に示すように、上側構造部１０は、通常は所定高さで水平をなして下側構造部２０に対峙する処理位置で支持されている。この処置位置において上側構造部１０におけるロボット５，６の反対側の縁部は、前述したように２本の長いガイドシャフト４２の上端４２ａに乗ることにより支持されている。
上側構造部１０のロボット５，６側の縁部は、短いガイドシャフト４２の上端４２ａから離れているため、このガイドシャフト４２によって支持されていないが、その代わりに、支持機構５０により着脱可能に支持されている。
【００３０】
上記支持機構５０について説明する。上記表面処理装置３，４およびロボット５、６を支持するフレーム（固定系）の上側ビーム５１には、垂直な支柱５２を介して水平支持ビーム５３が固定されている。他方、上側構造部１０のシェル部材１１のロボット５，６側の縁部には、フック１５が固定されており、このフック１５が上記水平支持ビーム５３の一端に載せられてねじ（図示しない）により固定されている。
上記フック１５は、本実施形態ではシェル部材１１におけるロボット５，６側の縁部において、Ｙ軸方向の一端に固定してもよいし中央に固定してもよい。
【００３１】
上側構造部１０においてロボット５，６の反対側の縁部は、回動支持機構６０（回動支持手段）に連結されている。この回動支持機構６０は、ベース８に固定された垂直な支柱６１と、上側構造部１０のシェル部材１１に固定されたブラケット６２と、このブラケット６２を支柱６１の上端部に回転可能に連結する水平シャフト６３と、駆動機構６５（図５にのみ示す）とを有している。
【００３２】
図５に示すように、上記水平シャフト６３は、支柱６１に回動可能に貫通されてブラケット６２に固定されており、水平シャフト６３の端部には、駆動機構６５の減速ギア列６５ａが接続されている。駆動機構６５はさらに、減速ギア列６５ａの原動側歯車に噛み合うウオーム６５ｂを有している。このウオーム６５ｂがハンドルまたはモータ（図示しない）により回転されると、上側構造部１０が図２、図３に示す処理位置と図４に示すメンテナンス位置との間で１８０°にわたって回動される。
【００３３】
他方の表面処理装置４は、上述した一方の表面処理装置３と向かい合うようにして配置されている。すなわち、表面処理装置４の短い方のシャフト４１がロボット５，６に近い位置に配置される。
他方の表面処理装置４のフック（表面処理装置３のフック１５に対応する）は、水平支持ビーム５３の他端に固定されている。
【００３４】
次に、上記構成をなす表面処理システムの作用を説明する。最初、表面処理装置３の下側構造部２０は図２に示す開き位置にある。この状態で、上下の構造部１０，２０間の搬入・搬出空間Ｓは、Ｘ軸に沿う逆向きの２方向のうちの一方（ロボット５，６側）およびＹ軸に沿う逆向きの２方向の、合計３方向にわたって連続した開口１００を有している。
ロボット５，６側の短いシャフト４１は上側構造部１０から離れていて搬入・搬出空間Ｓを横切らない。また、支持機構５０も上側構造部１０の上方に配置されており、搬入・搬出空間Ｓを横切らない。
【００３５】
搬入ロボット５が、搬入コンベア１から送られてその終端に位置するワークＷを、そのチャック部５ｂで掴み、図１中矢印Ａで示すように搬入・搬出空間Ｓまで水平旋回させ、下側構造部２０にセットする。
次に、昇降機構３０の駆動により、下側構造部２０を図３の閉じ位置まで上昇させる。これにより、密閉された処理室Ｒが形成される。
次に、上記処理室Ｒにおいて、ワークＷの両面のプラズマ表面処理を行う。
次に、昇降機構３０を駆動させて、下側構造部２０を再び図２の開き位置にする。
【００３６】
次に、搬出ロボット６がそのチャック部６ｂを搬入・搬出空間Ｓに入り込ませ、ワークＷを掴んで図１中矢印Ｂ方向に水平旋回して搬出コンベア２の始端まで運ぶ。このワークＷは搬出コンベア２により次のステージへ送られる。
【００３７】
上記搬出ロボット６により処理済みのワークＷを搬出するのと同時期に、搬入ロボット５が搬入コンベア１の終端に配置された新しいワークＷを掴んで、図１中矢印Ａ方向に水平旋回して搬入・搬出空間Ｓに入り込み、上述と同様にしてワークＷを下側構造部２０にセットする。ここで同時期とは、両ロボット５，６がワークＷを搬送している時間が少なくとも部分的に重なることを言う。
【００３８】
上述したように、２台のロボット５，６を用いて、表面処理装置３からの処理済みワークＷの搬出と表面処理装置３への新たなワークＷの搬入とを同時期に行うので、作業時間が短縮され、生産性が向上する。搬入・搬出空間Ｓは、３方向にわたって連続した開口１００を有するので、ワークＷの搬入、搬出の軌跡を異ならせることができ、上記ロボット５，６の同時期の搬入・搬出作業を支障なく行える。
【００３９】
上記のようにして、表面処理装置３におけるワークＷの搬入・搬出と表面処理を繰り返す。他方の表面処理装置４では、上記表面処理装置３と時間差をもってワークＷの処理が行われる。すなわち、表面処理装置４でワークＷの表面処理を実行している時に、表面処理装置３でワークＷの搬入と搬出が行われ、表面処理装置３でワークＷの表面処理を実行している時に、表面処理装置４でワークＷの搬入と搬出が行われる。これにより、ロボット５，６を表面処理装置３、４で兼用することができる。
【００４０】
表面処理装置３，４を保守、点検したり修理する場合には、フック１５を支持機構５０に固定するねじを外し、上側構造部１０を回動支持機構６０により１８０°回動させて図４のように上下逆転させた状態にする。これにより、上側構造部１０の処理部１２と下側構造部２０の処理部２２を露出させた状態で、効率良く作業を行うことができる。
【００４１】
本発明は、上記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採用可能である。例えば、上側構造部１０は１８０°回動せず、例えば９０°回動させてメンテナンス位置としてもよい。
回動支持機構は、手動操作またはモータ駆動による駆動機構を付けず、単に回転可能に支持する構造だけであってもよい。
回動支持機構は省いてもよい。この場合、上側構造部１０を長いシャフト４２の上端部に固定するのが好ましい。
【００４２】
第１ガイドシャフトは１本でもよい。この場合、第２ガイドシャフトは複数本とするのが好ましい。
第２ガイドシャフトは、１本であってもよいし、３本であってもよい。
支持機構は、上側構造部を複数個所で支持してもよい。
昇降機構は流体圧シリンダであってもよい。
ワークの片面だけを表面処理してもよい。
【００４３】
搬入および搬出の手段として、リニアにワークを移動させるロボットを用いてもよい。この場合でも、搬入・搬出空間の連続開口により、ロボットのチャック部等の寸法上の制約が無くなり、ワークを確実に把持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、プラズマ表面処理のための装置及びシステムに適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
３，４  表面処理装置
５  搬入ロボット（搬入手段）
６  搬出ロボット（搬出手段）
１０  上側構造部
２０  下側構造部
３０  昇降機構（昇降手段）
４１  第１ガイドシャフト
４２  第２ガイドシャフト
４５  スペーサ
４６  ガイドブッシュ
５０  支持機構（支持手段）
６０  回動支持機構（回動支持手段）
１００  連続開口
Ｒ  処理室
Ｓ  搬入・搬出空間
【図１】
2012182338.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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