JP2008285255A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローラへの動力伝達手段である歯車の磨耗、摩擦による塵埃が発生しない搬送装置を提供する。
【解決手段】本発明の搬送装置は、一対のローラ３１，３２に回転を伝達する動力伝達手段１０を備え、一対のローラ間に被搬送物５０を挟持させつつ一対のローラを回転させることにより被搬送物を搬送するものである。動力伝達手段１０は、駆動源１によって軸心回りに回転駆動され、その端面に永久磁石１５をＮ極、Ｓ極と交互に放射状に異極配列して形成した第１磁気面１７を有する円盤１１と、一対のローラにそれぞれ連結され、その外周に永久磁石２７をＮ極、Ｓ極と交互に螺旋状に異極配列して形成した第２磁気面２９を有する一対の円筒２１，２２とを備え、一対の円筒を、円盤との間に所定の空隙を保ち、且つ、第２磁気面を第１磁気面に対向させるように配置し、磁気の引用及び反発力を利用して、円盤１１から一対の円筒２１，２２へ動力を伝達させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一対のローラ間に被搬送物を挟持させつつ一対のローラを回転させることによって被搬送物を搬送する装置に関する。

従来、一対のローラ間に被搬送物を挟持させつつ一対のローラを回転させることによって被搬送物を搬送する装置が知られている。このような搬送装置は、例えば、プリント基板等の製造工程において、基板表面に付着した塵埃を除去するための洗浄装置に設けられている（例えば特許文献１を参照）。このプリント基板等の洗浄装置（以下、省略して「基板洗浄装置」という）は、上下に対向して配置された一対の粘着性を有するクリーニングローラと、このクリーニングローラに動力を伝達する動力伝達手段とを備えており、一対のクリーニングローラの間に基板を挟持させつつ一対のクリーニングローラを回転させることによって、基板を搬送させながら基板に付着した塵埃をクリーニングローラ表面に吸着させるようにしたものである。

特開２０００−８４５１４号公報

ところで、上記のような基板洗浄装置においては、駆動源の回転力をクリーニングローラへ伝達するための機構として、駆動源によって軸心回りに回転駆動する駆動側歯車と、クリーニングローラに連結された被駆動側歯車とからなる歯車機構等が用いられる。しかしながら、従来の機械的接触を伴う歯車機構における伝達方式では、歯車の磨耗、摩擦により塵埃が発生し、この塵埃が基板に付着したり、歯車の潤滑油が気化することにより基板が汚染される等の事態が生じる虞があり、基板を洗浄するための装置であるにも拘らず基板を清浄な状態で搬送することができないといったことが起こり得る。

また、上記の基板洗浄装置では、上下に対向配置されたクリーニングローラのうち上側のクリーニングローラが、基板表面に実装された電気部品等の凹凸に追従して上下動できる構成となっている。すなわち、予め設定された両ローラ間の間隔よりも厚みの大きい基板の凸部を両ローラ間に挟持させる際に、この凸部により上側クリーニングローラが上方に押し上げられるようになっている。従来の機械的接触を伴う歯車機構の場合、上側クリーニングローラが上動する際に、上側クリーニングローラに連結された被駆動側歯車の噛み合い具合が変化しないように別の手段で対応しており、機構が複雑になるという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑み、ローラへの動力伝達手段である歯車の磨耗、摩擦等による塵埃が発生しない搬送装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る搬送装置は、一対のローラに回転を伝達する動力伝達手段を備え、前記一対のローラ間に被搬送物を挟持させつつ前記一対のローラを回転させることにより被搬送物を搬送する搬送装置において、前記動力伝達手段は、駆動源によって軸心回りに回転駆動され、その端面に永久磁石をＮ極、Ｓ極と交互に放射状に異極配列して着設することにより形成した第１磁気面を有する円盤と、前記一対のローラにそれぞれ連結され、その外周に永久磁石をＮ極、Ｓ極と交互に螺旋状に異極配列して着設することにより形成した第２磁気面を有する一対の円筒とを備え、前記一対の円筒を、前記円盤との間に所定の空隙を保ち、且つ、前記第２磁気面を前記第１磁気面に対向させるように配置し、前記永久磁石の磁気の引力及び反発力を利用して、前記円盤から前記一対の円筒へ動力を伝達させることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る搬送装置は、上記請求項１において、複数対の前記ローラを並設した場合に、前記円盤を同一軸心上に配置したことを特徴とする。

本発明に係る搬送装置によれば、駆動源によって回転駆動される円盤、及び、一対のローラにそれぞれ連結された円筒にそれぞれ着設された磁石の磁気の引力及び反発力を利用して、駆動側の円盤から被駆動側の円筒へ動力を伝達させる構成としたことで、駆動側から被駆動側へ非接触で動力を伝達させることが可能となり、従来の歯車機構における伝達方式のように、歯車の機械的噛み合いにより塵埃等が発生するといったことがなく、被搬送物を清浄な状態に保持した状態で搬送することができる。

また、本発明に係る搬送装置によれば、前記円盤の端面に永久磁石をＮ極、Ｓ極と交互に放射状に異極配列して着設することにより第１磁気面を形成するとともに、前記一対の円筒の外周に永久磁石をＮ極、Ｓ極と交互に螺旋状に異極配列して着設することにより第２磁気面を形成し、一対の円筒を、円盤との間に所定の空隙を保ち、且つ、第２磁気面を円盤の第１磁気面に対向させるように配置したことで、駆動側の円盤に対して被駆動側の円筒が上動あるいは下動しても、円盤との空隙は一定に保たれるため、円筒に伝達される回転トルクが極端に小さくなるようなことがない。その結果、一対のローラ間に挟持される被搬送物の凹凸に拘らず、所望の回転トルクを維持でき、安定した搬送機能を確保することが可能となる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る搬送装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は本発明の実施の形態である搬送装置を適用した基板洗浄装置の一部を概略的に示した斜視図である。なお、本実施の形態において対象となる「基板」とは、表面上に電気部品等が実装されたプリント基板、電気部品実装前のプリント基板、液晶基板、プラズマディスプレイ基板等を示すものである。

この基板洗浄装置３０は、シリコンゴム等の粘着性弾性ゴム材料から構成された一対のクリーニングローラ３１，３２と、このクリーニングローラ３１，３２よりも粘着性の強い材料から構成される粘着テープローラ３３，３４と、一対のクリーニングローラ３１，３２に動力を伝達する動力伝達手段１０とを備えている。なお、実際の基板洗浄装置３０は、上記各ローラを複数組並設した構成となっているが、図１では説明の便宜上、一対のみを示し、他のローラの図示を省略している。

一対のクリーニングローラ３１，３２は、所定の間隔をあけて上下に対向して配置され、回転軸２５，２６を介して側壁板（図１では図示を省略）に回転可能に支持されている。図１に示すように、各回転軸２５，２６の一方の端部は、後述する動力伝達手段１０の被駆動側円盤２１，２２にそれぞれ連結してある。以下、クリーニングローラ３１を「上側クリーニングローラ３１」、クリーニングローラ３２を「下側クリーニングローラ３２」という。また、粘着テープローラ３３，３４は、上側・下側クリーニングローラ３１，３２に接触した状態でクリーニングローラ３１，３２の外側にそれぞれ配置され、回転軸を介して側壁板に回転可能に支持されている。

上記構成を有する基板洗浄装置３０では、図１に示すように、クリーニングローラ３１，３２の間に基板５０を挟持させつつ、後述する動力伝達手段１０によってクリーニングローラ３１，３２を回転させることによって基板５０を水平方向に搬送し、それと同時に基板５０に付着した塵埃をクリーニングローラ３１，３２の表面に吸着させて、基板５０の表面から塵埃を除去する。なお、クリーニングローラ３１，３２に付着した塵埃は、クリーニングローラ３１，３２と接触しながら回転する粘着テープローラ３３，３４に転写される。

また、本実施の形態では、下側クリーニングローラ３２及び粘着テープローラ３４を側壁板に対して回転可能に固定する一方、上側クリーニングローラ３１及び粘着テープローラ３３を、図２に示すように側壁板に対して上下方向にスライド可能に支持させてある。より詳細に説明すると、図２に示すように、上側クリーニングローラ３１の回転軸２５及び粘着テープローラ３３の回転軸３５は、それぞれ軸受部４１を介して側壁板４０に支持されている。この軸受部４１は、ボス４３が側壁板４０に設けられた長孔４４に上下動可能に嵌め込まれるとともに、軸受部４１を側壁板４０に固定する複数のボルト４２がボルト用長孔４５に上下動可能に嵌め込まれ、これにより各ローラを支持した状態で上下方向にスライド可能となっている。また、粘着テープローラ３３の軸受部４１には、図示しないエアシリンダによって所定の空気圧が掛けられ、粘着テープローラ３３を常にクリーニングローラ３１に密着させた構成としてある。上記構成とすることで、例えば電気部品が実装された基板のように、表面に凹凸が形成された被搬送物を搬送する場合に、被搬送物の凹凸に追従して上側クリーニングローラ３１及び粘着テープローラ３３を上下動させることが可能である。

次に、上側・下側クリーニングローラ３１，３２に回転を伝達する動力伝達手段１０について説明する。図３は、図１において上側・下側クリーニングローラ３１，３２及び動力伝達手段１０を正面から見た図である。なお、図３では被搬送物である基板５０を省略して示している。図３に示すように、動力伝達手段１０は、駆動源であるモータ（図７を参照）によって軸心回りに回転駆動される円盤１１と、回転軸２５，２６を介して上側・下側クリーニングローラ３１，３２に連結された一対の円筒２１，２２とを備えている。なお、以下の説明では、説明の便宜上、駆動側の円盤１１を円盤型磁気歯車１１と呼び、被駆動側の円筒２１，２２を、それぞれ円筒型磁気歯車２１，２２と呼ぶことにする。

図４は、動力伝達手段１０を概略的に示す図であり、上図は動力伝達手段１０の正面図、中図及び下図は円盤型磁気歯車１１と円筒型磁気歯車２１，２２の磁気的な噛み合いを示す概念図である。円盤型磁気歯車１１は、磁性体（例えば軟鉄材）からなる円盤形状の磁性盤１２と、この磁性盤１２とモータとを連結する回転軸１３、及び、磁性盤１２の端面１６に永久磁石を接着剤等の適宜手段にて等間隔に放射状に着設することにより形成された第１磁気面１７とから構成されるものである。なお、磁性盤１２の端面とは、磁性盤１２の片面部分（平面部分）１６を示すものとする。以下、第１磁気面１７を構成する個々の永久磁石を磁気歯１５と呼ぶ。図５に示すように、この磁気歯１５は、隣り合う磁気歯の極性がＮ極（１５Ｎ）、Ｓ極（１５Ｓ）と交互になるように配置してある。

一方、被駆動側である円筒型磁気歯車２１，２２は、磁性体からなる磁性円筒２３，２４と、この磁性円筒２３，２４と上側・下側クリーニングローラ３１，３２とを連結する回転軸２５，２６、及び、磁性円筒２３，２４の各外周面２８の一周に亘って永久磁石を等間隔に螺旋状に着設することにより形成された第２磁気面２９とから構成されている。以下、第２磁気面２９を構成する個々の永久磁石を磁気歯２７と呼ぶ。この磁気歯２７は、隣り合う磁気歯の極性がＮ極（２７ｎ）、Ｓ極（２７ｓ）と交互になるように配置してある。なお、上記磁気歯１５，２７を構成する永久磁石としては、例えば４０ＭＧＯｅの高エネルギー積を有する希土類材が用いられる。

この円筒型磁気歯車２１，２２は、円盤型磁気歯車１１との間に所定の空隙ｇを保ち、且つ、第２磁気面２９を円盤型磁気歯車１１の第１磁気面１７に対向させるように配置してある。円筒型磁気歯車２１，２２の軸線方向長さは、第１磁気面１７の半径とほぼ同じ長さに形成され、その軸線は第１磁気面１７に対してほぼ平行である。円盤型磁気歯車１１の第１磁気面を、図４の中図に示すようなＸＹ座標平面とした場合、上側の円筒型磁気歯車２１は、円盤型磁気歯車１１の第１磁気面１７の第１象限に対向するように配置される。一方、下側の円筒型磁気歯車２１は、第１磁気面１７の第３象限に対向するように配置される。

ここで、図５を用いて、円筒型磁気歯車の磁気歯の外形が螺旋曲線である場合における、円盤型磁気歯車の磁気歯の外形曲線の式について説明する。図５において、ｒ₁₂は円盤型磁気歯車１１０の外周の半径であり、ｒ₁₁は円盤の軸部分の外周の半径である。ここで、ｒ₁₂−ｒ₁₁＝ｈとする。また、円盤型磁気歯車１１０の中心Ｏと円盤外の定点Ｑとを結ぶ直線をＯ−Ｑとし、この直線上に曲線の始点Ａ点があるものとする。図ａに示すように、直線Ｏ−Ｑから時計回りにθ回転した点における中心Ｏから曲線までの距離をｒとすると、始点であるＡ点（θ＝０）から、終点であるＢ点（θ＝θ₁）までの曲線は
（数１式）
ｒ＝ｈ・（θ／θ₁）＋ｒ₁₁
で表すことができる。

一方、円筒型磁気歯車（図示せず）は、θ₂回転した場合に螺旋曲線は長さｈ進む。そうすると、円盤型磁気歯車１１０の角速度をω₁、円筒型磁気歯車の角速度をω₂とすると、円盤型磁気歯車１１０がθ₁回転する間に、円筒型磁気歯車はθ₂回転しなければならないから、
（数２式）
ω₂／ω₁＝θ₂／θ₁
が成り立つ。さらに、円盤型磁気歯車１１０の磁気歯の数をｐ₁、円筒型磁気歯車の磁気歯の数をｐ₂とする。このとき、円盤型磁気歯車１１０においては、磁気歯は、３６０°／ｐ₁の間隔で配置され、円筒型磁気歯車においては、磁気歯は、３６０°／ｐ₂の間隔で配置される。そうすると、円盤型磁気歯車１１０が３６０°／ｐ₁回転する間に、円筒型磁気歯車は３６０°／ｐ₂回転するから、
（数３式）
ω₂／ω₁＝（３６０°／ｐ₂）／（３６０°／ｐ₁）
が成り立つ。（数２式）と（数３式）とを（数１式）に代入すると、（数１式）は、
（数４式）
ｒ＝ｈ・（θ／θ₂）・（ｐ₁／ｐ₂）＋ｒ₁₁
と表すことができる。この（数４式）が、円盤型磁気歯車１１０の磁気歯の外形曲線の式である。

上述した磁気歯車では、円盤型磁気歯車と円筒型磁気歯車の磁気歯の数（極数）を適宜に設定することで所望の回転比を得る。例えば、本実施の形態では、図４に示すように、円盤型磁気歯車１１の歯数は１６、円筒型磁気歯車２１，２２の歯数はそれぞれ８に設定してある。従って、円盤型磁気歯車１１から円筒型磁気歯車２１，２２に回転が伝わるときに、円盤型磁気歯車１１に比べて円筒側磁気歯車２１，２２の角速度が２倍に増える。

上記構成を有する動力伝達手段１０では、円盤型磁気歯車１１の磁気歯１５と円筒型磁気歯車２１，２２の磁気歯２７との磁気的な噛み合い、すなわち、対向する磁石のＮ極とＳ極との間の引力と、Ｎ極とＮ極及びＳ極とＳ極との間の反発力とによって、円盤型磁気歯車１１から円筒型磁気歯車２１，２２に、非接触で回転トルクが伝達される。例えば、円盤型磁気歯車１１を図４の中図及び下図に示すように半時計方向に回転させると、円筒型磁気歯車２１，２２との間に働く磁石の引力及び反発力によって、円筒型磁気歯車２１，２２は、円盤型磁気歯車１１の回転方向に動く。すなわち、円筒型磁気歯車２１，２２は、それぞれ図４に示す矢印の方向に回転することになり、上側の円筒型磁気歯車２１と下側の円筒型磁気歯車２２の回転方向は逆になる。

上述した上側の円筒型磁気歯車２１に連結された上側クリーニングローラ３１と、下側の円筒型磁気歯車２２に連結された下側クリーニングローラ３２は、図１に示すように回転方向が逆向きとなる。これによって、被搬送物である基板５０は、上側・下側クリーニングローラ３１，３２間に挟持されつつ、水平方向に搬送されることになる。

図６は、上述した動力伝達手段１０を複数セット配置した状態を示す図である。上述したクリーニングローラ３１，３２を複数対並設する場合、図６に示すように、複数の円盤型磁気歯車１１がモータ１の同一軸心上に配置され、各円盤型磁気歯車１１と所定の空隙を保って複数の円筒型磁気歯車２１，２２が配置される。すなわち、モータ１の回転軸１３に複数セットの動力伝達手段１０が配置される。複数の円盤型磁気歯車１１の配置間隔は、上側・下側クリーニングローラ３１，３２の配置位置に対応して自由に設定することが可能である。

また、図７は、基板５０の表面の凹凸に応じて上側クリーニングローラ３１が上下動する状態を模式的に示した図であり、図８は、上側の円筒型磁気歯車２１が上方に移動した場合の円盤型磁気歯車１１に対する位置を示したものである。図７に示すように、予め設定された上側・下側クリーニングローラ３１，３２の間隔よりも大きい厚みを有する凸部５１によって上側クリーニングローラ３１が上方に押し上げられると、これに伴って、上側クリーニングローラ３１に連結された円筒型磁気歯車２１も上方に押し上げられることになる。図８の上図に示すように、円筒型磁気歯車２１が通常位置から上方へ移動すると、円盤型磁気歯車１１との噛み合い面積は通常位置にある場合と比べて小さくなるものの、下図に示すように、円盤型磁気歯車１１との間の空隙（エアギャップ）は一定に保たれる。このため、円筒型磁気歯車２１が上方へ移動しても、上側クリーニングローラ３１へ伝えられる回転トルクが極端に小さくなることはない。

以上説明したように、本実施の形態の基板洗浄装置３０によれば、円盤型磁気歯車１１及び円筒型磁気歯車２１，２２に着設された磁石の磁気の引力及び反発力を利用して、円盤型磁気歯車１１から円筒型磁気歯車２１，２２へ動力を伝達させる構成としたことで、駆動側から被駆動側へ非接触で動力を伝達させることが可能となり、従来のように、歯車の機械的噛み合いによる塵埃等が発生するといったことがなく、被搬送物である基板５０を清浄な状態に保持した状態で搬送することができる。

また、本実施の形態では、円盤型磁気歯車１１の端面１６に永久磁石をＮ極、Ｓ極と交互に放射状に異極配列して第１磁気面１７を形成するとともに、円筒型磁気歯車２１，２２の各外周面２８に永久磁石をＮ極、Ｓ極と交互に螺旋状に異極配列して第２磁気面２９を形成し、円筒型磁気歯車２１，２２を、円盤型磁気歯車１１との間に所定の空隙を保ち、且つ、第２磁気面を第１磁気面に対向させるように配置した。上記構成とすることで、円盤型磁気歯車１１に対して円筒型磁気歯車２１，２２が上動あるいは下動しても、円盤型磁気歯車１１との空隙は一定に保たれるため、円筒型磁気歯車２１，２２に伝達される回転トルクが極端に小さくなるようなことがない。その結果、一対のローラ間に挟持される被搬送物の凹凸に拘らず、所望の回転トルクを維持でき、安定した搬送機能を確保することが可能となる。

さらに、本実施の形態の基板洗浄装置３０によれば、複数対のクリーニングローラ３１，３２を並設した場合に、複数の円盤型磁気歯車１１を駆動用モータの同一軸心上に配置する構成としたので、複数セットの動力伝達装置１０に対して、駆動源であるモータ１が１個で済むという効果を奏する。また、複数の円盤型磁気歯車１１を同一軸心上に配置した場合、これらの配置間隔を自由に設定することが可能であり、その結果、複数対のクリーニングローラの設置間隔を自由に設定することができるという効果も奏する。

なお、上記実施の形態では、上側クリーニングローラ３１のみを上下に移動可能に構成したが、上側・下側クリーニングローラの両方を上下に移動可能に構成しても上記実施の形態と同様の効果が得られる。

以上のように、本発明に係る搬送装置は、上記実施の形態で示した基板洗浄装置をはじめ、一対のローラ間に挟持される被搬送物の凹凸に応じてローラを上下動させながらローラを回転させて被搬送物を搬送する搬送装置に有効に用いることができる。

本発明の実施の形態である搬送装置を備えた基板洗浄装置の一部を概略的に示した斜視図である。 基板洗浄装置におけるクリーニングローラ及び粘着テープローラの支持構造を示す図である。 図１においてクリーニングローラ及び動力伝達手段を正面から見た図である。 基板洗浄装置における動力伝達手段の正面図及び動力伝達手段の磁気的な噛み合いを示す概念図である。 円盤型磁気歯車における磁気歯の外形曲線を説明する図である。 複数セットの動力伝達手段が配置された状態を示す図である。 被搬送物表面の凹凸に応じてクリーニングローラが上下動する状態を模式的に示した図である。 円盤型磁気歯車に対する円筒型磁気歯車の位置を示す図である。

符号の説明

１ モータ（駆動源）
１０ 動力伝達手段
１１ 円盤型磁気歯車
１２ 磁性盤
１３ 回転軸
１５ 磁気歯（永久磁石）
１６ （円盤型磁気歯車の）端面
１７ 第１磁気面
２１，２２ 円筒型磁気歯車
２３，２４ 磁性円筒
２５，２６ 回転軸
２７ 磁気歯（永久磁石）
２８ （円筒型磁気歯車の）外周面
２９ 第２磁気面
３０ 基板洗浄装置
３１ 上側クリーニングローラ（ローラ）
３２ 下側クリーニングローラ（ローラ）
５０ 基板（被搬送物）

Claims (2)

1. 一対のローラに回転を伝達する動力伝達手段を備え、
   前記一対のローラ間に被搬送物を挟持させつつ前記一対のローラを回転させることにより被搬送物を搬送する搬送装置において、
   前記動力伝達手段は、
   駆動源によって軸心回りに回転駆動され、その端面に永久磁石をＮ極、Ｓ極と交互に放射状に異極配列して着設することにより形成した第１磁気面を有する円盤と、
   前記一対のローラにそれぞれ連結され、その外周に永久磁石をＮ極、Ｓ極と交互に螺旋状に異極配列して着設することにより形成した第２磁気面を有する一対の円筒とを備え、
   前記一対の円筒を、前記円盤との間に所定の空隙を保ち、且つ、前記第２磁気面を前記第１磁気面に対向させるように配置し、
   前記永久磁石の磁気の引力及び反発力を利用して、前記円盤から前記一対の円筒へ動力を伝達させることを特徴とする搬送装置。
2. 複数対の前記ローラを並設した場合に、前記円盤を同一軸心上に配置したことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。

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