JP4357481B2 - 真空供給継手 - Google Patents

Description

本発明は固定台とこれに回転自在に装着される回転体との間で真空の供給が行なわれる真空供給継手に関する。

半導体チップのような精密な微細ワークの搬送装置には、回転体である回転テーブルの上面に微細ワークを載置して目標位置にまで搬送するとともに、載置した状態で加工や検査を行なう形式のものがある。このうち、回転テーブルの上面に高い精度で微細ワークを載置することが可能な搬送装置として、回転テーブルの上面にエアー吸着部を設けるとともに、回転テーブルを支持する固定台に真空供給源を接続するようにした真空供給継手が知られている。回転テーブルと固定台にはエアー吸着部と真空供給源とを連通させるための連通路が形成されており、エアー吸着部に載置された微細ワークを高い精度で吸着固定することができる。
上述の真空供給継手には、回転テーブルがいかなる回転角度にあっても真空を供給することができるように、回転テーブルの底面と固定台の上面の少なくとも一方に回転テーブルの回転軸を中心とした環状連通溝を形成するとともに、エアー吸着部に連通する連通路と真空供給源に連通する連通路のそれぞれを環状連通溝の円周上に開口するようにしたものがある。そして、環状連通溝の外周側と内周側において回転テーブルと固定台とに接触するシール部材が装着され、連通路の気密性を確保するようにしている。
しかしながら、このようにシール部材を装着してしまうと回転テーブルを回転駆動させる際には摩擦が生じるので、正確な回転角度で円滑に回転テーブルを回転させることが困難となってしまう。
本発明の目的は、真空供給時には連通路の気密性を確保するとともに、回転体の回転駆動時には摩擦の発生を抑制することが可能な真空供給継手を提供することにある。

本発明の真空供給継手は、真空供給源が接続される真空ポートが形成される固定台と、前記固定台に回転自在に装着され、前記固定台の固定面に対して隙間を介して対向する回転面を有するとともに真空ポートが形成される回転体と、前記固定台と前記回転体のそれぞれに形成され、２つの前記真空ポートを前記隙間を介して連通させる連通路と、前記固定面と前記回転面とにより区画形成されるシール部材収容スペースと、前記シール部材収容スペース内に配置され、前記連通路に対して真空の供給を停止している際には前記固定面と前記回転面の少なくとも一方から離れ、前記連通路に対して真空を供給している際には前記固定面と前記回転面に接触して前記隙間をシールするシール部材とを有することを特徴とする。
本発明の真空供給継手は、前記シール部材収容スペースは前記固定面と前記回転面の少なくとも一方に形成される環状溝であり、前記シール部材はその太さ径が前記環状溝で前記連通路の開口部に近い側の縁部における前記隙間よりも大きく前記環状溝内における前記隙間よりも小さいシール部材であることを特徴とする。
本発明の真空供給継手は、前記環状溝は前記連通路から遠ざかるほど深くなることを特徴とする。
本発明の真空供給継手は、前記固定面および前記回転面は前記回転体の回転軸中心と直交する面であることを特徴とする。
本発明の真空供給継手は、前記固定面および前記回転面は前記回転体の回転軸中心を中心軸とした回転体側面であることを特徴とする。
本発明にあっては、真空供給停止時におけるシール部材は回転面と固定面の少なくとも一方から離れて摩擦を発生させない状態となるので、回転体の回転駆動力の損失が低減されるとともに、正確な回転角度で円滑に回転させることができる。
本発明にあっては、真空供給時におけるシール部材は回転面と固定面に接触してこれらの間の隙間をシールするので、連通路の気密性を確保して効率的に真空を供給することができる。
本発明にあっては、シール部材が収容されるシール部材収容スペースは連通路から遠ざかるほど深くなる環状溝であり、連通路内部に正圧を供給したときにシール部材が固定台と回転体との間に挟み込まれる事態を防止することができる。

図１は本発明の一実施の形態であるワーク搬送テーブルを示す斜視図である。
図２（Ａ）は図１の２Ａ−２Ａ線に沿う方向の部分断面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＸ方向から見た矢視図であり、図２（Ｃ）は図２（Ａ）の２Ｃ−２Ｃ線に沿う方向の断面図である。
図３（Ａ）は真空供給停止時のシール部材の変形状態を示す説明図であり、図３（Ｂ）は真空供給時のシール部材の変形状態を示す説明図である。
図４（Ａ）は正圧供給時のシール部材の変形状態を示す説明図であり、図４（Ｂ）はシール部材収容スペースの他の実施の形態を示す断面図である。
図５は本発明の他の実施の形態の真空供給継手を示す断面図である。
図６（Ａ）は本発明の他の実施の形態の真空供給継手を示す断面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う方向の断面図である。
図７は本発明の他の実施の形態の真空供給継手を示す断面図である。

図１は本発明の一実施の形態である真空供給継手を備えるワーク搬送テーブルを示す斜視図である。ワーク搬送テーブル１は、回転体である回転テーブル２を回転させることにより、その上面に載置された半導体チップなどの微細ワーク３をワーク検査位置やワーク加工位置などの目標位置まで搬送するものであり、エアー吸着部であるワーク台６が設けられた回転テーブル２と、回転テーブル２が回転自在に装着される固定台４と、固定台４を下方から支持する支持台５とを有している。
微細ワーク３は、図示しない外部搬送装置によってワーク台６の上面に載置され、図示しない駆動装置によって回転テーブル２を回転させることにより上記所定の目標位置にまで搬送される。微細ワーク３は、この回転搬送時にはワーク台６に吸着されていないが、微細ワーク３を高い精度で固定する必要のある載置時や検査加工時には、回転テーブル２の回転が停止されるとともに図示しない真空供給源から供給される真空によりワーク台６に吸着される。
図２（Ａ）は図１の２Ａ−２Ａ線に沿う方向の部分断面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＸ方向から見た矢視図であり、図２（Ｃ）は図２（Ａ）の２Ｃ−２Ｃ線に沿う方向の断面図である。図２（Ａ）に示されるように、回転テーブル２は円板状のテーブル本体２ａと固定台４に装着される円柱状のテーブル回転軸２ｂとを有している。固定台４の内部には２つのボールベアリング９が組み込まれており、テーブル回転軸２ｂを回転自在に支持している。テーブル本体２ａには軸方向に貫通する回転側連通路８が形成され、固定台４には回転側連通路８に開口して軸方向に貫通する固定側連通路１０が形成されている。固定台４の固定面１２および固定面１２と所定の隙間を介して対向する回転テーブル２の回転面１１は、回転テーブル２の回転軸中心と直交する面となっている。なおボールベアリング９の数は必要に応じて増減することができる。
回転テーブル２において、テーブル本体２ａの回転面１１とテーブル回転軸２ｂの外周面が交差する隅には環状突起２ｃが形成されており、この環状突起２ｃがボールベアリング９のインナーレース９ａに係止されることによって回転テーブル２を回転自在に支持するとともに、テーブル回転軸２ｂの挿入深さが規制されることによって回転面１１と固定面１２の間の隙間寸法がＤｂに設定されている。
固定側連通路１０の支持台５に向けて開口する開口部には入力側の真空ポート１３が設けられ、回転側連通路８の回転テーブル２の上面に開口する開口部には出力側の真空ポート１４が設けられている。真空ポート１４には図１に示されるワーク台６が接続されており、真空ポート１３には図示しない真空供給源が接続されており、真空ポート１３から入力される真空は固定側連通路１０、固定面１２と回転面１１との間の隙間、および回転側連通路８を介して真空ポート１４に出力され、ワーク台６に載置された微細ワーク３を吸着するようになっている。
図３（Ａ）は真空供給停止時のシール部材の変形状態を示す説明図であり、図３（Ｂ）は真空供給時のシール部材の変形状態を示す説明図である。固定面１２には、回転テーブル２の回転軸中心を中心とする環状のシール部材収容スペース１５，１６が固定側連通路１０を挟み込むように区画形成されている。シール部材収容スペース１５，１６のそれぞれには、固定側連通路１０の開口部に近い側に回転面１１に向かって突出する環状突起部１７，１８が形成されており、固定面１２上でこれら２つの環状突起部１７，１８に挟まれた範囲が環状連通溝１９を形成している。この環状連通溝１９は回転テーブル２の回転により回転側連通路８の開口部が描く円形軌跡と略一致しており、回転テーブル２がいかなる回転角度にあっても回転側連通路８と固定側連通路１０とは環状連通溝１９を介して常時連通している。
シール部材収容スペース１５，１６のそれぞれには環状のシール部材２０，２１が配置されている。これらのシール部材２０，２１は弾性材により形成され、その太さ径Ｄｓは環状突起部１７，１８と回転面１１との間の隙間寸法Ｄｃより大きくシール部材収容スペース１５，１６の底面１５ａ，１６ａと回転面１１との間の隙間寸法Ｄｇより小さく設定されている。つまり、シール部材２０，２１のそれぞれはシール部材収容スペース１５，１６に所定の遊びを持って配置されており、とくに真空供給停止時には回転面１１から離れた状態となっている（図３（Ａ）参照）ため、回転面１１とシール部材２０，２１との間で摩擦が生じることなく正確な回転角度で円滑に回転テーブル２を回転させることができる。
一方、真空供給時には環状連通溝１９の内部が負圧状態となり、各シール部材２０，２１は回転面１１と環状突起部１７，１８との間の隙間Ｄｃに吸引されるように変形および移動する（図３（Ｂ）参照）。その結果、各シール部材２０，２１は回転面１１と固定面１２の環状突起部１７，１８の両方に接触してその間の隙間Ｄｃをシールし環状連通溝１９を密閉することになる。これにより固定側連通路１０と回転側連通路８は密閉された環状連通溝１９を介して気密的に連通することになり、負圧の漏れを少なくして効率的に真空を供給することができるようになる。
固定面１２と回転面１１の間の隙間Ｄｂがシール部材２０，２１の太さ径Ｄｓに対して十分に狭い場合には、環状突起部１７，１８を形成する必要はない。この場合でも、真空供給時にシール部材２０，２１を固定面１２と回転面１１の間の隙間Ｄｂに接着させて環状連通溝１９を密閉することができる。また、回転テーブル２を停止させたい時には、真空を供給して回転面１１と固定面１２の環状突起部１７，１８とにシール部材２０，２１を接触させることにより、回転テーブル２の回転動作を止めるブレーキとして作動させることも可能である。
真空供給後に回転テーブル２を回転させる際には、固定面１２と回転面１１とに接触しているシール部材２０，２１をシール部材収容スペース１５，１６に配置し直す必要がある。ところが、ワーク搬送テーブル１は使用により装置温度が上昇するので、弾性部材により形成されるシール部材２０，２１は環状突起部１７，１８などの突起部に噛み込み易くなっており、シール部材２０，２１の有する復元力だけではシール部材収容スペース１５，１６内に配置されない場合がある。この場合には、シール部材２０，２１を確実にシール部材収容スペース１５，１６に配置し直すために、図示しない正圧供給源から環状連通溝１９に正圧を供給して、外気圧との差圧によりシール部材２０，２１を押圧する圧力制御を行なう。
図４（Ａ）は正圧供給時のシール部材の変形状態を示す説明図であり、図４（Ｂ）はシール部材収容スペースの他の実施の形態を示す断面図である。図４（Ａ）に示されるように、環状連通溝１９に正圧を供給しながらもシール部材２０，２１がシール部材収容スペース１５，１６に配置されない場合には、シール部材２０，２１は固定台４と回転テーブル２との間に挟まってしまうおそれがある。そこで、図４（Ｂ）に示されるように、環状溝であるシール部材収容スペース１５の底部に連通路から遠ざかるほど深くなるテーパー部１５ｂを形成し、正圧によって変形したシール部材の上部に正圧空気の抜け道を確保することによって、シール部材２０，２１が固定台４と回転テーブル２との間に挟み込まれる事態を防止することができる。作図の都合上図示しないが、シール部材収容スペース１６にもこれと同様のテーパー部を形成することができる。
シール部材収容スペース１５，１６は固定面１２に限られず、図５に示されるように回転面１１に形成することも可能である。これと同様に、固定面１２と回転面１１の両方に形成するようにしても良い。どちらの場合にも、シール部材収容スペース１５，１６に配置されるシール部材２０，２１が所定の遊びをもつ寸法に形成する必要がある。加えて、固定面１２と回転面１１の間の隙間Ｄｂがシール部材２０，２１の太さ径Ｄｓに対して十分に狭い場合を除いて、シール部材２０，２１が固定面１２と回転面１１の両方に接触するように環状突起部１７，１８を設ける必要がある。
図６（Ａ）は本発明の他の実施の形態の真空供給継手を示す断面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う方向の断面図である。これらの図においては、図２に示される部材と共通する部材や形状部分には同一の符号が付されている。
真空供給継手２２は、大径の円柱形状に形成される固定台２５と、小径の円柱形状に形成され、固定台２５にボールベアリング９を介して回転自在に装着される連通回転軸２３とを有している。連通回転軸２３には、その軸方向の途中位置において軸中心から半径方向に向けて延びる径方向連通路２４ａと、軸中心上で径方向連通路２４ａから連通回転軸２３の一端部に向けて延びる軸方向連通路２４ｂとにより構成される回転側連通路２４が形成されている。一方、固定台２５には、径方向連通路２４ａと同じ軸方向位置に固定台２５の半径方向に向けて延びる固定側連通路２８が形成されている。
固定台２５の内周面である固定面２７および固定面２７に対して隙間を介して対抗する連通回転軸２３の外周面である回転面２６は、連通回転軸２３の回転軸中心を中心軸とした回転体側面となっている。回転面２６と固定面２７との間の隙間Ｄｂは、ボールベアリング９のインナーレース９ａの半径と固定面２７の半径との差である。なお、ボールベアリング９の数は必要に応じて増減できる。
固定側連通路２８の外周側の開口部には入力側の真空ポート１３が設けられ、軸方向連通路２４ｂの一端側の開口部には出力側の真空ポート１４が設けられている。固定面２７には固定側連通路２８を挟み込むようにシール部材収容スペース２９，３０が区画形成されている。シール部材収容スペース２９，３０の固定側連通路２８の開口部に近い側の縁部には回転面２６に向けて突出する環状突起部３１，３２が形成されており、固定面２７上で環状突起部３１，３２に挟まれる範囲が環状連通溝３３を形成している。この環状連通溝３３は連通回転軸２３の回転により径方向連通路２４ａの開口部が描く円形軌跡と略一致しており、連通回転軸２３がいかなる回転角度にあっても径方向連通路２４ａと固定側連通路２８とは環状連通溝３３を介して常時連通している。各シール部材収容スペース２９，３０にはシール部材３４，３５が所定の遊びをもって配置されている。シール部材３４，３５の太さ径と各隙間との寸法関係は図３に示される場合と同様である。
このような真空供給継手２２において、真空の供給を停止して連通回転軸２３を回転させている際には、各シール部材３４，３５は回転面２６から離れて摩擦を発生させないため回転駆動力の損失が低減されるとともに、連通回転軸２３を正確な回転角度で円滑に回転させることができる。一方、連通回転軸２３の回転を停止して真空を供給している際には、各シール部材３４，３５が吸引されて回転面２６と固定面２７の環状突起部３１，３２の間の隙間をシールし、環状連通溝３３の気密性を確保することができる。
なお、シール部材収容スペース２９，３０は回転面２６に区画形成しても良く、固定面２７と回転面２６の間の隙間Ｄｂがシール部材３４，３５の太さ径Ｄｓに対して十分に狭い場合には環状突起部３１，３２を形成しなくとも良い。さらに、固定面２７および回転面２６は、回転体の回転軸中心を中心軸とした回転体側面であれば円筒形状である必要はない。たとえば、固定面２７と回転面２６をそれぞれ円錐の側面形状のように形成しても良い。真空供給継手２２の変形例として、図７に示すように、配置されるシール部材３４，３５の数を増やすことで環状連通溝３３を更に高い気密性で確実に密閉することもできる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、シール部材は断面形状が円形のものに限られず、Ｖ字やＣ字の断面形状に形成されたシール部材を用いることも可能である。とくに、Ｖ字の上方やＣ字の右側に形成される開口部がリングの外周方向を向くような断面形状とすれば、真空の供給と停止の切り換えに対する変形の反応性が良くなる。入力側の真空ポートを回転体に設けるとともに出力側の真空ポートを固定台に設け、回転体から固定台へ真空を供給するようにした真空供給継手に対しても本発明を適用することができる。

本発明は、回転テーブルの上面に半導体チップなどの微細ワークを載置して目標位置にまで搬送するとともに、真空吸着した状態で加工や検査を行なうワーク搬送装置に適用することができる。

Claims (6)

1. 固定台と当該固定台に回転自在に装着される回転体との間の真空の流れをシールする真空供給継手であって、
   前記固定台に設けられた真空ポートが開口する固定面と、
   前記回転体に設けられた前記真空ポートに連通する真空ポートが開口するとともに前記固定面に隙間を介して対向する回転面と、
   前記固定面と前記回転面とにより前記真空ポートの両側に区画されるシール部材収容スペースのそれぞれに配置されるシール部材とを有し、
   それぞれの前記シール部材の間の前記隙間にそれぞれの真空ポートに連通する環状連通溝を形成し、
   前記ポート間に対する真空の供給を停止している際には前記固定面と前記回転面との少なくとも一方からそれぞれの前記シール部材が離れ、前記ポート間に対して真空を供給している際には前記固定面と前記回転面にそれぞれの前記シール部材が接触して前記環状連通溝をシールすることを特徴とする真空供給継手。
2. 請求項１記載の真空供給継手において、それぞれの前記シール部材収容スペースは前記固定面と前記回転面の少なくとも一方に形成される環状溝であり、前記シール部材はその太さ径が前記開口部に近い側の前記環状溝の縁部における前記隙間よりも大きく、前記環状溝内における前記固定面と前記回転面との間の前記隙間よりも小さいシール部材であることを特徴とする真空供給継手。
3. 請求項２記載の真空供給継手において、前記環状溝は前記環状連通溝から遠ざかるほど深くなることを特徴とする真空供給継手。
4. 請求項１記載の真空供給継手において、前記固定面および前記回転面は前記回転体の回転軸中心と直交する面であることを特徴とする真空供給継手。
5. 請求項１記載の真空供給継手において、前記固定面および前記回転面は前記回転体の回転軸中心を中心軸とした回転体側面であることを特徴とする真空供給継手。
6. 請求項１記載の真空供給継手において、前記ポートに対する真空の供給を停止した後に前記環状連通溝に正圧を供給して前記シール部材を押圧することを特徴とする真空供給継手。

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