(57)【要約】【課題】ベローズのねじれを吸収でき耐久性の高いベローズ機構を提供する。【解決手段】固定ベローズブロック１２ｂに配置したベローズ１６ｃは、伸縮ベローズブロック１２ａに配置したべローズ１６ａ，１６ｂよりも、シャフト８の円周方向の捻れ応力に対して大なる捻れ応力吸収性能を有し、シャフト８の円周方向の捻れがベローズ機構１２に加わった場合には、べローズ１６ａ，１６ｂよりも板厚が小さく柔軟なベローズ１６ｃが優先的にシャフト８の円周方向に捻れて捻れ応力を吸収し、伸縮ベローズブロック１２ａの内側に収納したべローズ１６ａ，１６ｂにはシャフト８の円周方向の捻れ力は及ばない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト外側に複数のベローズブロックを配置してなるベローズ機構において、前記複数のベローズブロックのうち少なくとも一のベローズブロックをその内側に配置したベローズを伸縮を規制した固定ベローズブロックとし、その他のベローズブロックをその内側に配置したベローズが伸縮する伸縮ベローズブロックとし、固定ベローズブロックに配置したベローズが、伸縮ベローズブロックに配置したベローズよりも、前記シャフトの円周方向の捻れ応力に対して大なる捻れ応力吸収性能を有することを特徴とするベローズ機構。
【請求項２】
固定ベローズブロックに配置するベローズの板厚を伸縮ベローズブロックに配置するベローズの板厚よりも小さくすることによって固定ベローズブロックに配置したベローズが、伸縮ベローズブロックに配置したベローズよりも大なる捻れ応力吸収性能を有する様にした請求項１記載のベローズ機構。
【請求項３】
伸縮ベローズブロックに支持するベローズよりも固定ベローズブロックに支持するベローズの材質強度を小さくして固定ベローズブロックに配置したベローズが伸縮ベローズブロックに配置したベローズよりも大なる捻れ応力吸収性能を有する様にした請求項１又は請求項２記載のベローズ機構。
【請求項４】
シャフト外周面に嵌合するブッシュを介しシャフト外側に中間リングを配置し、その中間リングによってベローズを配置する複数のベローズブロックを区画し、前記ブッシュと前記中間リングとを相互に揺動可能にしてなる請求項１〜請求項３のいずれか一に記載のベローズ機構。
【請求項５】
前記ブッシュ外周面に設けた溝部に配置した丸リングによって前記ブッシュと前記中間リングとを相互に揺動可能にしてなる請求項４に記載のベローズ機構。
【請求項６】
前記ベローズ機構の上端を基板搬送装置に取り付けると共に、前記ベローズ機構の下端を真空室として構成した昇降機構に取付け、前記シャフトを前記基板搬送装置の搬送ロボットのシャフトとした請求項１〜請求項５のいずれか一に記載のベローズ機構。
【請求項７】
搬送ロボットのシャフト外側に複数のベローズブロックを配置して請求項１〜請求項５のいずれか一に記載のベローズ機構を構成し、前記ベローズ機構の下端を真空室とした昇降機構に取付てなることを特徴とする基板搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば基板を搬送する搬送アームを有する基板搬送装置に用いるベローズ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ロードロックチャンバの待機室に設置したボートエレベータの昇降台の上下に第一ベローズと第二ベローズとを配設し、第一ベローズ、第二ベローズに複数枚の変形防止板を上下方向に等間隔に介設し、中空部内外の圧力差でベローズが変形するのを変形防止板で防止した半導体装置などの基板搬送装置である被処理物搬送装置を開示した。
【０００３】
以上の特許文献１に開示された被処理物搬送装置が第一ベローズ若しくは第二ベローズ等として備える従来のベローズ機構を図８（ａ）（ｂ）に示す。図８（ａ）はベローズ伸長時を示し、図８（ｂ）はベローズ短縮時を示す。
図に示すベローズ機構１２では、シャフト８の外側に配置し垂直伸縮するべローズ１６を取り付けた積層板１５ａと積層板１５ｂとの中間にブッシュ１８を介して中間リング１７を配置し、この中間リング１７によって、積層板１５ａと中間リング１７との間の上側べローズ１６ａ及び中間リング１７と積層板１５ｂとの間の下側べローズ１６ｂにべローズ１６を区画して左右の芯ずれを低減している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし以上のように中間リング１７を備えて、左右の芯ずれを低減しても、伸縮する過程でべローズ１６ａ，１６ｂには捻れ方向の応力が加わり、係るべローズ１６ａ，１６ｂの捻れは中間リング１７の配置によって解消することはできなかった。
【０００６】
この場合に、ベローズ機構１２の初期設計段階からその使用態様における捻れに起因する両端の位相ずれが想定できる場合には、回転フランジ等を用いて、べローズ１６ａ，１６ｂのねじれに対応することができる。しかし、その様に回転フランジ等を取り付けたとしても、完全に捻れを発生しないように回転フランジの位置調整を行うことは困難であり、使用過程においては不可避的にねじれが発生する問題があった。
【０００７】
この様にべローズ１６ａ，１６ｂに捻れが生じる場合には、その状態で伸縮をすることによって上側べローズ１６ａ及び下側べローズ１６ｂにより構成されるベローズ１６全体でねじりを吸収することとなり、極端に短命で破損する原因となる。
また、べローズ１６ａ，１６ｂに捻れが生じる場合にはせん断方向の力が加わり、繰り返し変位に対するベローズの耐久性評価のノイズとなり、耐久性評価が困難となる。
【０００８】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑み、ベローズのねじれを吸収でき耐久性の高いベローズ機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明のベローズ機構は、シャフト外側に複数のベローズブロックを配置してなるベローズ機構において、前記複数のベローズブロックのうち少なくとも一のベローズブロックをその内側に配置したベローズを伸縮を規制した固定ベローズブロックとし、その他のベローズブロックをその内側に配置したベローズが伸縮する伸縮ベローズブロックとし、固定ベローズブロックに配置したベローズが、伸縮ベローズブロックに配置したベローズよりも、前記シャフトの円周方向の捻れ応力に対して大なる捻れ応力吸収性能を有することを特徴とする。
【００１０】
固定ベローズブロックに配置するベローズの板厚を伸縮ベローズブロックに配置するベローズの板厚よりも小さくすることによって固定ベローズブロックに配置したベローズが、伸縮ベローズブロックに配置したベローズよりも大なる捻れ応力吸収性能を有する様にすることができる。
【００１１】
伸縮ベローズブロックに支持するベローズよりも固定ベローズブロックに支持するベローズの材質強度を小さくして固定ベローズブロックに配置したベローズが伸縮ベローズブロックに配置したベローズよりも大なる捻れ応力吸収性能を有する様にしてもよい。
【００１２】
シャフト外周面に嵌合するブッシュを介しシャフト外側に中間リングを配置し、その中間リングによってベローズを配置する複数のベローズブロックを区画し、前記ブッシュと前記中間リングとを相互に揺動可能にしてもよい。
【００１３】
前記ブッシュ外周面に設けた溝部に配置した丸リングによって前記ブッシュと前記中間リングとを相互に揺動可能にすることができる。
【００１４】
前記ベローズ機構の上端を基板搬送装置に取り付けると共に、前記ベローズ機構の下端を真空室として構成した昇降機構に取付け、前記シャフトを前記基板搬送装置の搬送ロボットのシャフトとしてもよい。
【００１５】
本発明の基板搬送装置は、搬送ロボットのシャフト外側に複数のベローズブロックを配置した前記ベローズ機構の下端を真空室である昇降機構に取付てなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のベローズ機構によれば複数のベローズブロックのうち少なくとも一のベローズブロックを伸縮方向に変位しない固定ベローズブロックとし、その他のベローズブロックを伸縮方向に変位する伸縮ベローズブロックとし、固定ベローズブロックが伸縮ベローズブロックよりも少なる剛性を有する様にしたことにより、伸縮方向に変位しない固定ベローズブロックでベローズ機構の捻れや曲がりを吸収して高い耐久性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明のベローズ機構を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明のベローズ機構を適用してなる基板処理装置の概略構成を示し、図に示すように基板処理装置１は、基板搬送装置２を介して基板処理室３及び基板収納室４を配置してなり、基板搬送装置２内側には搬送ロボット５を配置する。
例えば荷電粒子線を応用したエッチング処理装置においては液晶基板ステージを真空室である基板処理室３内に収納することが必須である。従って、その基板処理室３内に液晶基板等の被処理基板を供給したり搬出したりする基板搬送装置２も真空室として構成する必要がある。
そのため、以上の基板搬送装置２、基板処理室３は何れも図示しない真空ポンプによって抜気し、その内側を真空状態に保持するように気密に構成する。
【００１８】
搬送ロボット５は液晶基板等の被処理物６を載置する搬送アーム７を備え、その搬送アーム７はシャフト８に連結し、このシャフト８は基板搬送装置２に対して進退自在にかつ気密に取り付ける。
【００１９】
被処理物６を扱う基板搬送装置２の外部に搬送ロボット５全体を昇降させる昇降機構９を配置する。この昇降機構９は昇降部１０及び支持部１１で構成する。
前記昇降機構９における動きを基板搬送装置２内の搬送ロボット５に伝えるシャフト８は、下端を昇降部１０の支持部１１に固定し、基板搬送装置２の底部から気密に内部に挿通して上端を搬送ロボット５の搬送アーム７に連結する。
【００２０】
シャフト８が進退する基板搬送装置２を気密に保持するために、シャフト８を取り巻くように外周に被せてベローズ機構１２を配設し、ベローズ機構１２はその上端を基板搬送装置２に取り付けると共に、その下端を真空室として構成される昇降機構９の支持部１１に取付け、これによりベローズ機構１２内外の気密を確保する。なお、ベローズ機構１２の材質には高耐圧、高耐熱とするために例えばステンレス鋼を使用する。
【００２１】
図２に示す様にベローズ機構１２は、積層板１５と第一の中間リング１７−Ｉとによって構成される伸縮ベローズブロック１２ａと第一の中間リング１７−Ｉと基板１９とによって構成される固定ベローズブロック１２ｂを一連に配置してなる。
伸縮ベローズブロック１２ａにはべローズ１６ａ，１６ｂを配置し、一方固定ベローズブロック１２ｂにはベローズ１６ｃを配置する。
【００２２】
固定ベローズブロック１２ｂはべローズ１６ｂの下端を支持する第一の中間リング１７−Ｉとベローズ１６ｃの下端を支持する基板１９と、基板１９に固定した支柱２０とによって構成し、第一の中間リング１７−Ｉは支柱２０に支持され、基板１９と対向して固定する。
【００２３】
したがって、固定ベローズブロック１２ｂを構成する第一の中間リング１７−Ｉと基板１９との間隔は支柱２０によって固定しており、固定ベローズブロック１２ｂの内側に収納して保持したベローズ１６ｃは第一の中間リング１７−Ｉと基板１９とによって伸縮を規制しており、伸縮動作は行わない。
【００２４】
この固定ベローズブロック１２ｂの内側に収納して保持したベローズ１６ｃは伸縮ベローズブロック１２ａの内側に収納したべローズ１６ａ，１６ｂよりもその板厚が小さい。その結果、固定ベローズブロック１２ｂに配置したベローズ１６ｃは、伸縮ベローズブロック１２ａに配置したべローズ１６ａ，１６ｂよりも、シャフト８の円周方向の捻れ応力に対して大なる捻れ応力吸収性能を有する
したがって、シャフト８の円周方向の捻れがベローズ機構１２に加わった場合には、べローズ１６ａ，１６ｂよりも板厚が小さく柔軟なベローズ１６ｃが優先的にシャフト８の円周方向に捻れて捻れ応力を吸収し、伸縮ベローズブロック１２ａの内側に収納したべローズ１６ａ，１６ｂにはシャフト８の円周方向の捻れ力は及ばない。
【００２５】
この場合、ベローズ１６ｃの材質に伸縮ベローズブロック１２ａの内側に収納したべローズ１６ａ，１６ｂの材質よりも、強度が低く、若しくは柔軟な材質を選択することによって、シャフト８の円周方向の捻れをより一層効果的にベローズ１６ｃの捻れによって吸収するようにすることができる。
【００２６】
べローズ１６ａ，１６ｂ間には第二の中間リング１７−ＩＩを取り付ける。
一方、シャフト８の外側面にはブッシュ１８−Ｉ及びブッシュ１８−ＩＩを嵌合し、このブッシュ１８−Ｉに第一の中間リング１７−Ｉを揺動可能に支持し、ブッシュ１８−ＩＩに第二の中間リング１７−ＩＩを揺動可能に支持している。
【００２７】
図３〜図５に示すようにシャフト８の外側面に嵌合したブッシュ１８−Ｉ及びブッシュ１８−ＩＩにはその外周面に沿ってＵ溝１８ａを形成しており、このＵ溝１８ａに丸リング１９を装着した状態で、ブッシュ１８−Ｉ及びブッシュ１８−ＩＩそれぞれによって第一の中間リング１７−Ｉ若しくは第二の中間リング１７−ＩＩを支持する。
なお、図４、図５についてはブッシュ１８−ＩＩ及び第二の中間リング１７−ＩＩについて示し、以下ブッシュ１８−ＩＩ及び第二の中間リング１７−ＩＩについて説明するが、ブッシュ１８−Ｉ及び第一の中間リング１７−Ｉに関してもブッシュ１８−ＩＩ及び第二の中間リング１７−ＩＩと同様である。
【００２８】
図５に示すように第二の中間リング１７−ＩＩの内側にブッシュ１８−ＩＩを収納してブッシュ１８−ＩＩによって第二の中間リング１７−ＩＩを支持する状態では、第二の中間リング１７−ＩＩの内側面には丸リング１９が当接し、また第二の中間リング１７−ＩＩの上下内側面１７ａ，１７ｂとブッシュ１８−ＩＩの上下外側面１８ａ，１８ｂ間には相互の位置ずれを許容する遊び、すなわち間隙δ１及びδ２を設ける。また第二の中間リング１７−ＩＩの両外側端面１７ｃ，１７ｄとシャフト８の外側面間には相互の接近離反を一定範囲で許容する間隙δ３を設ける。
【００２９】
以上のようにシャフト８の外側面にブッシュ１８−ＩＩを嵌合し、このブッシュ１８−ＩＩに第二の中間リング１７−ＩＩを揺動可能に支持する結果、図６に示すように、べローズ１６ａ，１６ｂが伸縮する過程で芯ずれを生じても、その芯ずれは第二の中間リング１７−ＩＩの内側面における丸リング１９と第二の中間リング１７−ＩＩの内側面との接触点を支持点として第二の中間リング１７−ＩＩが揺動することによって吸収される。
【００３０】
その結果、べローズ１６ａ，１６ｂが伸縮する過程で生じる芯ずれに起因して第二の中間リング１７−ＩＩとブッシュ１８−ＩＩ、そのブッシュ１８−ＩＩとシャフト８間に負荷が加わり、摩耗やかじりを生じることによって結果としてベローズ機構１２の耐久性が低下することを防止する。
【００３１】
次に以上の様に構成した本発明のベローズ機構１２を用いてなる基板搬送装置２の動作につき説明する。
基板搬送装置２と昇降機構９との協働により被処理物６を保持している基板搬送装置２を、基板処理室３への被処理物６挿入高さ位置に合せる。基板搬送装置２を駆動して搬送アーム７を基板処理室３側へ伸ばし、被処理物６を基板処理室３内の載置位置まで搬送する。
【００３２】
昇降機構９でシャフト８を一定量降下させることにより基板搬送装置２を降下して、基板搬送装置２から基板処理室３に被処理物６を移載する。
次に基板搬送装置２の搬送アーム７を縮めて元の位置に戻し、再度、基板搬送装置２と昇降機構９を協働して基板搬送装置２を動かし、昇降機構９によりシャフト８を一定量上昇させることにより前記基板搬送装置２を上昇して、基板収納室４から搬送アーム７上に被処理物６を移載する。移載後、基板搬送装置２の搬送アーム７を縮めて搬送アーム７を元の位置に戻す。
【００３３】
以上の過程において昇降機構９をモータ（図示せず）によって駆動する都度に多ベローズ機構１２の伸長短縮が生じ、その伸長短縮は搬送ロボット５の動きに追随できる程度の加速度を伴ったものとする。
以上の１サイクルの動作におけるべローズ機構１２の伸縮サイクルを図７に示す。
図に示すように、多ベローズ機構１２の動作は単に最伸張状態Ａと最短縮状態Ｂとの間の伸縮を反復するものではなく、中間状態Ｃまで伸長して短縮する等の細かな動きを反復して、１サイクルの動作が完了する。
【００３４】
したがって、この様な伸縮サイクルの過程における伸縮の反復によって生じるシャフト８の円周方向の捻れ、さらには芯ずれによってベローズ機構１２の第一の中間リング１７−Ｉとブッシュ１８−Ｉ、そのブッシュ１８−Ｉとシャフト８及び第二の中間リング１７−ＩＩとブッシュ１８−ＩＩ、そのブッシュ１８−ＩＩとシャフト８との間には不可避的に負荷が加わる。
【００３５】
しかし、本発明のベローズ機構１２によれば、図７に示す伸縮サイクルの過程でシャフト８の円周方向の捻れが加わることがあっても、べローズ１６ａ，１６ｂよりも柔軟で捻れ吸収力が高いベローズ１６ｃが優先的にシャフト８の円周方向に捻れ、伸縮ベローズブロック１２ａの内側に収納したべローズ１６ａ，１６ｂにはシャフト８の円周方向の捻れ力が及ぶことはなくベローズ機構１２の耐久性を向上する。
【００３６】
またべローズ１６ａ，１６ｂ及びベローズ１６ｃ間に生じる芯ずれに起因する負荷は第一の中間リング１７−Ｉの内側面と丸リング１９との接触点を支持点として第一の中間リング１７−Ｉを揺動させて吸収し、同様に第二の中間リング１７−ＩＩの内側面と丸リング１９との接触点を支持点として第二の中間リング１７−ＩＩを揺動させることによって吸収し、第一の中間リング１７−Ｉとブッシュ１８−Ｉ、そのブッシュ１８−Ｉとシャフト８、第二の中間リング１７−ＩＩとブッシュ１８−ＩＩ、そのブッシュ１８−ＩＩとシャフト８との間に摩耗やかじりを生じることを防止しベローズ機構１２の耐久性を向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を実施するための最良の形態のベローズ機構を装着してなる基板処理装置の構成図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図２の部分拡大分解斜視図である。
【図４】図２の部分拡大斜視図である。
【図５】図２の部分拡大模式図である。
【図６】図１の部分拡大図であり、（ａ）伸長時、（ｂ）短縮時を示す。
【図７】図１の基板処理装置におけるべローズ機構の伸縮サイクルを示す説明図である。
【図８】従来のベローズ機構を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
２・・・基板搬送装置、９・・・昇降機構、６・・・被処理物、７・・・搬送アーム、１２・・・ベローズ機構、１６・・・べローズ、１７・・・中間リング、８・・・シャフト、１８・・・ブッシュ、１９・・・丸リング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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