(57)【要約】      （修正有）【課題】チャック機構自体の構造が大きく、かつ複雑化すること及びチャックの駆動手段を真空チャンバー内に直接設置できないことを改善する。【解決手段】ボールスプラインシャフト５の上端部に固定された位置決めステージ１と、該位置決めステージ１の下部分の両側に設けられた一対の磁石６ｃと、該磁石６ｃに対向した位置の前記水平腕部３に設けられた電磁石６ｄと、前記電磁石６ｄに対向した位置の前記垂直腕部２に設けられた前記磁石６ｃと同じ極性の磁石６ｂと、前記垂直腕部２に前記磁石６ｂに対向して設けられた前記磁石６ｂと異なる極性の磁石６ａと、からなり、前記電磁石６ｄに通電する電流の流れる方向を切換えて前記水平腕部３を昇降及び前記垂直腕部２を前記水平腕部３に設けた関節部３ａを中心に揺動させて開閉させワークあるいはキャリアＷを把持し、位置決めステージ１に位置決め及び固定することを特徴とする磁力を利用したチャック開閉機構。【選択図】図１
2009290038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台８に鉛直に設けられたボールスプラインシャフト５と、
該ボールスプラインシャフト５に螺合したボールスプライン部４と、
該ボールスプライン部４に水平に設けられた一対の水平腕部３と、
該水平腕部３にそれぞれ一対ずつ、かつ揺動自在に設けられた垂直腕部２と、
前記ボールスプラインシャフト５の上端部に固定された位置決めステージ１と、
該位置決めステージ１の下部分の両側に設けられた少なくとも一対の磁石６ｃと、
該磁石６ｃに対向した位置の前記水平腕部３に設けられた電磁石６ｄと、
前記電磁石６ｄに対向した位置の前記垂直腕部２に設けられた前記磁石６ｃと同じ極性の磁石６ｂと、
前記垂直腕部２に前記磁石６ｂに対向して設けられた前記磁石６ｂと異なる極性の磁石６ａと、
からなり、
前記電磁石６ｄに通電する電流の流れる方向を切換えて前記水平腕部３を昇降及び前記垂直腕部２を前記水平腕部３に設けた関節部３ａを中心に揺動させてワークあるいはキャリアＷを前記位置決めステージ１の上面に位置決め及び固定することを特徴とする磁力を利用したチャック開閉機構。
【請求項２】
前記ワークあるいはキャリアＷの形状が、平面視方形であることを特徴とする請求項１に記載のチャック開閉機構。
【請求項３】
前記ワークあるいはキャリアの形状が、平面視円形であることを特徴とする請求項１に記載のチャック開閉機構。
【請求項４】
前記水平腕部３が、少なくとも一対の十字状に配置された腕部からなり、前記水平腕部３の両端にそれぞれ垂直腕部２が揺動自在に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のチャック開閉機構。
【請求項５】
前記垂直腕部２の上端にチャッキング用爪２ａが着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のチャック開閉機構。
【請求項６】
前記電磁石６ｄの磁力の強弱を、前記電磁石６ｄに通電する電流の量を調整することにより制御することを特徴とする請求項１に記載のチャック開閉機構。
【請求項７】
前記磁石６ａ，６ｂ，６ｃの磁力の強弱を、それらの間の対向距離を調整することにより制御することを特徴とする請求項１に記載のチャック開閉機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石及び電磁石を用いて極めて簡単な機構により、ワーク、またはワークを搬送するキャリア等の位置決め及び固定を同時に行うチャック開閉機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶振動子、ウェハー等のワークあるいはこれらワークを多数搬送するキャリア等を、加工装置の所定位置に位置決めし、固定する機構の動力源として、電動モーター、エアシリンダー等が使用されていた。
【０００３】
例えば、図３（ａ）に示すように（特許文献１）、この種の基板チャッキング装置では、チャック１４は、水平腕部１６と、この水平腕部１６から立上った垂直腕部１７とからなる略Ｌ字形をしていて、この垂直腕部１７の上端には、基板（ワーク）Ｗを保持する基板保持部１５が設けられている。そして、チャック１４は、基部（図示なし）から植設された２本のサポート部材１８に設けられているガイド用透孔９に、その水平腕部１６が水平方向にスライドできるように挿通されている。
【０００４】
さらに、チャック開閉ガイド部材１０の上部には、上端部が中央寄りに、また下端部が外側寄りに位置するように、傾斜したガイド長孔１１が形成され、このガイド長孔１１にチャック１４の水平腕部１６の末端に穿設されたガイドピン１２が滑動自在に係合されている。そして、このチャック開閉部材１０の下端に、電動モーターやエアシリンダー等の駆動手段１３が接続され、チャック開閉ガイド１０を上下方向にスライドさせて、任意位置で停止させることができるようになっている。
【０００５】
したがって、電動モーターやエアシリンダー等の駆動手段１３によってチャック開閉ガイド１０を任意の位置で停止させることにより、任意のサイズの基板Ｗを基板保持部１５で保持できるとともに、チャック１４が左右方向にのみ移動するので、基板Ｗのチャック作業の際の基板Ｗの位置決めをスムースかつ容易に行なえるようになっている。
【０００６】
しかしながら、従来のこの種のチャッキング装置では、チャック開閉ガイド１０の移動のための駆動手段１３として、電動モーターやエアシリンダーを用いるので、それら駆動手段の取り付けスペース等を確保するために、チャック機構自体が構造上大きなものとなってしまうとともに、これらの駆動手段を真空チャンバー内に直接設置して使用できないと、する問題点があった。
【０００７】
また、ワーク等の位置決め及び固定を垂直方向及び水平方向の別々の方向に同時に行なおうとすると、高価な動力源（駆動手段）が２個必要となり、チャック機構が複雑化し、高価なものになってしまう、問題点もあった。
【特許文献１】特開２００５−２０３６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、チャック機構自体の構造が大きく、かつ、複雑化する点と、チャックの駆動手段を真空チャンバー内に直接設置できない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、基台に鉛直に設けられたボールスプラインシャフトと、該ボールスプラインシャフトに螺合したボールスプライン部と、該ボールスプライン部に水平に設けられた一対の水平腕部と、該水平腕部にそれぞれ一対ずつ、かつ揺動自在に設けられた垂直腕部と、前記ボールスプラインシャフトの上端部に固定された位置決めステージと、該位置決めステージの下部分の両側に設けられた少なくとも一対の磁石と、該磁石に対向した位置の前記水平腕部に設けられた電磁石と、前記電磁石に対向した位置の前記垂直腕部に設けられた前記磁石と同じ極性の磁石と、前記垂直腕部に前記磁石に対向して設けられた前記磁石と異なる極性の磁石と、からなり、前記電磁石に通電する電流の流れる方向を切換えて前記水平腕部を昇降及び前記垂直腕部を前記水平腕部に設けた関節部を中心に揺動させて、前記垂直腕部を閉じてワークあるいはキャリアを位置決め及び固定することを特徴とする磁力を利用したチャック開閉機構に関する。
【発明の効果】
【００１０】
磁力を用いた簡単なチャック機構によりワークあるいはワークを搬送するキャリアを一つの動力源により、垂直方向及び水平方向から、真空雰囲気下においても、同時に所定位置に位置決めし固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の磁力を利用したチャック開閉機構（以下、“チヤック開閉機構”という）の実施例について添付した図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１に示すように、本発明のチャック開閉機構は、ワーク（例えば、水晶振動子）あるいは複数のワークを収納して搬送するキャリアＷ（以下、“ワーク”という）を位置決め及び固定する平面視任意形状（例えば方形あるいは円形）の位置決めステージ１と、この位置決めステージ１の左右端に回転自在にブラケットにより取り付けられているローラー１ａとからなり、後述する垂直腕部がその閉鎖時に、まず、このローラー１ａに当接して、直接ワークＷに垂直腕部２が当ってワークにダメージを与えるのが防止される。
【００１３】
さらに、位置決めステージ１に直立して取り付けられ、かつ基台８に支持・固着されたボールネジシャフト５と、このボールネジシャフト５のネジ部に螺合して回転・昇降するボールスプライン部４と、このボールスプライン部４の上面に支承され、ボールスプライン部４と一緒に昇降し、かつ、図１（ｂ）に示すように、平面視十字状に配設された、例えば４個（二対）の水平腕部３と、この水平腕部３に関節部３ａを介して水平方向に所定範囲で揺動自在とした二対の垂直腕部２とからなる。
【００１４】
各垂直腕部２の先端には、ワークＷをその上面から把持して位置決めステージ１に固定するチャック爪２ａが取り付けられている。そして、水平腕部３の所定位置には、例えば４個の電極石６ｄが、また、二対の垂直腕部２の所定位置には、それぞれＳ極、Ｎ極の磁石６ａ，６ｂが対向して取り付けられている。さらに、位置決めステージ１の所定位置（内蔵してある）には、二対の垂直腕部２に取り付けられたＮ極の磁石６ｃが、電磁石６ｄに対向して設けられている。
【００１５】
なお、垂直腕部２の開閉角度は、垂直腕部２に設けた調節ネジの出入りを調整して、位置決めステージ１の側面との当接具合を調節する。
【００１６】
ここで、電磁石６ｄから発生する磁力の強弱は、これにケーブル７ａ，７ｂを介して通電する電流の量を調整することにより制御し、また、磁石（永久磁石）６ａ〜６ｃの磁力の強弱は、それらの対向距離を取付けボルト等の位置を調節して、調整することにより、制御するようになっている。
【００１７】
次に、本発明のチャック開閉機構の操作方法について説明する。
【００１８】
本発明のチャック機構を、例えば、真空チャンバー内に配置し、真空チャンバー内を真空状態に維持し、まず、図１（ａ）に示すように、例えば、４個の電磁石６ｄに所定方向に電流を流して、それらの極性をＳ極とする。これにより、位置決めステージ１に装着されているＮ極磁石６ｃと水平腕部３に装着されている電磁石６ｄとが引き合い、電磁石６ｄの上面がＮ極磁石６ｃの下面に接触するまで、ボールスプライン部４の上面とボールベアリングを介して接続されているので、水平腕部３の下面は回転・上昇するボールスプライン部４とともに上昇して、上下方向（Ｚ軸方向）のチャック爪２ａによる固定が解除される。
【００１９】
また、同時に、縦横方向（Ｘ−Ｙ軸方向）は、垂直腕部２に装着されたＮ極磁石６ｂと位置決めステージ１の下部に装着されたＮ極磁石６ｃとが互に反発して垂直腕部２が開放方向に関節部３ａを中心に揺動して、縦横方向（Ｘ−Ｙ軸方向）の位置決めが解除されて、チャック開閉機構は、開放状態となる。
【００２０】
この開放状態で、すでに加工・検査等が完了したワークＷを位置決めステージ１から取り出し、新たに位置決め、加工するワークＷを位置決めステージ１の上面に上方から搬送ロボット等のアームにより搬送して載置する。
【００２１】
次に、図２（ａ）に示すように、電磁石６ｄに、切換スイッチにより先の通電方向と逆方向に電流を流して、これら電磁石６ｄの極性をＳ極からＮ極に変更する。この極性の変更によって、位置決めステージ１の下部に装着されているＮ極磁石６ｃとＮ極に変更された電磁石６ｄとが互に反発して二対の水平腕部３が降下して二対の垂直腕部２の先端に設けられたチャッキング用爪２ａがワークＷに接触して上下方向（Ｚ軸方向）の位置決めステージ１への固定が行われる。同時に、位置決めステージ１に装着されたＮ極磁石６ｃと垂直腕部２に装着されたＳ極磁石６ｂとが引き合い、二対の垂直腕部２が関節部５ａを中心として内側へ揺動して閉じワークＷの端面に接触して縦横方向（Ｘ−Ｙ軸方向）の位置決め・把持が実施される。
【００２２】
このように構成された本発明の磁力を利用したチャック開閉機構によれば、動力源として電磁石及び磁石を使用するので、１つの動力源により垂直方向（Ｚ軸方向）及び水平方向（Ｘ−Ｙ軸方向）の位置決めと固定（いわゆるチャッキング）を同時に行うができるようになる。
【００２３】
ここで、チャッキングするワークＷとしては、方形のものの外に円形のもの（例えば半導体ウエハ）を位置決めし、固定できるが、この場合には、チャッキング用爪２ａの内側を円弧状にする。また、ワークＷの把持をチャッキング用爪２ａによらずに、直接、垂直腕部２の上端部内側で把持してもよい。
【００２４】
また、本発明のチャック開閉機構では、電動モーター、エアシリンダー等を動力源として使用していないため、電磁石・磁石からなる動力源を直接、真空チャンバー等の真空雰囲気下に配置して使用できる。
【００２５】
さらに、磁力を加減することにより、機械的なチャック開閉機構と比べて、ワーク、キャリア等を適当な圧力で固定できるため、それらの破損を防止できる。この結果、チャッキング機構を用いた生産設備の小型化・省スペース化がさらに促進される。
【００２６】
とくに本発明のチャック開閉機構では、同一寸法・形状のワークを把持し、ワークの製品公差を許容して把持できるので、ワークにダメージを与えることがない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の磁力を利用したチャック開閉機構は、水晶振動子、半導体ウェハー、ガラス基板等所定の位置に位置決め及び固定が不可欠な物品及びそれら物品のキャリアのチャッキングに広範囲に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の磁力を利用したチャック開閉機構の一実施例を示す図であって、図１（ａ）は、チャッキング用爪を開放し、ワークの固定を解除した状態を示す正面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した開放状態のチャック開閉機構を上方から見た平面図である。
【図２】図１に示した本発明の磁力を利用したチャック開閉機構の一実施例を示す図であって、図２（ａ）は、チャッキング用爪を閉じ、ワークを固定した状態の正面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した閉鎖状態のチャック開閉機構を上方から見た平面図である。
【図３】従来の電動モーター、エアシリンダーをチャック開閉機構の動力源として用いたワーク（基板）のチャック機構の正面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  位置決めステージ
２  垂直腕部
２ａ  チャッキング用爪
３  水平腕部
４  ボールスプライン部
５  ボールネジシャフト
６  磁石（電磁石）
７  ケーブル
８  基台
Ｗ  ワーク、ワーク用キャリア
【図１】
2009290038.tif 000003
【図２】
2009290038.tif 000004
【図３】
2009290038.tif 000005