JP2008298337A - クリーンルーム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーンルーム装置において、ワークの搬入、搬出時にも、内部の作業室のクリーン度を保つことができるようにする。
【解決手段】吸気口２ｄ、通気孔４ａ、およびワーク１３を出し入れするための前面開口部２ａを有する作業室２ｂと、前面開口部２ａを開閉する扉３と、吸気口２ｄにクリーン度が良好なクリーンガス１６の供給するクリーンユニット５と、通気孔４ａを通して作業室２ｂの排気を行う排気ユニット７とを備えるクリーン精密機器組立装置１であって、扉３の開閉状態を検知する開閉検知器１０と、開閉検知器１０によって扉３の開状態が検知されたときに、排気側の流路抵抗を増大させて、作業室２ｂを正圧に保つ隔壁開閉扉６とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、クリーンルーム装置に関する。例えば、開閉自在に設けられた開口部から、作業用のワークを搬入し、クリーン度が良好に保たれた作業室の内部で、例えば、組立作業などの作業をワークに対して行うことができるクリーンルーム装置に関する。

従来、例えば、電子部品や光学部品などの精密部品の組立工程においては、工程内にゴミが混入すると製品の不良につながることから、作業用空間を箱状に覆い、クリーンユニット等によってクリーン度が良好なエアを内部の作業用空間に供給するクリーンルーム装置を用いて、作業を行うのが一般的である。
例えば、特許文献１には、このようなクリーンルーム装置の一例として、装置内部が、隔壁によって、作業領域、クリーンエア停留排気領域、機構部領域に分けられ、作業領域が陽圧とされ、クリーンエア停留排気領域、機構部領域の順に、より低圧となるようにすることで、作業領域内に外部のゴミを流入させないようにしたクリーン組立モジュール装置が記載されている。
特開２００４−１２０４８号公報

しかしながら、上記のような従来のクリーンルーム装置には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、扉を閉じた状態で装置内部の圧力を調整することで、作業領域から機構部領域に向かうクリーンエアの気流を発生させるため、作業中は作業領域内のクリーン度が保つことができるものの、装置の扉を開けて、装置内にワークを搬入、搬出する際には、外部のゴミを含むエアも機構部領域に吸引されるため、ゴミを含む外部のエアが大量に装置内部に流入してしまう。こうしてワークの搬入、搬出時に内部に流入したゴミは、扉を閉じた状態で内部に形成される気流によって外部に排出されるまでは、装置内部を循環するので、ワークなどに付着してしまうという問題がある。
ワークの搬入後、装置内部のクリーン度が回復するまで、作業を中断することも考えられるが、この場合、作業効率が著しく悪くなってしまうという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、ワークの搬入、搬出時にも、作業室の内部のクリーン度を保つことができるクリーンルーム装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、吸気口、排気口、およびワークを出し入れするための開口部を有する作業室と、前記開口部を開閉する開閉機構と、前記吸気口にクリーン度が良好なクリーンガスの供給するクリーンガス供給機構と、前記排気口を通して前記作業室の排気を行う排気機構とを備えるクリーンルーム装置であって、前記開閉機構の開閉状態を検知する開閉検知器と、該開閉検知器によって前記開閉機構の開状態が検知されたときに、排気側の流路抵抗を増大させて、前記作業室を正圧に保つ正圧形成手段とを備えた構成とする。
この発明によれば、開閉検知器を備え、開閉検知器によって開閉機構の開状態が検知されたときには、正圧形成手段によって排気側の流路抵抗を増大させて、作業室を正圧に保つことができるので、開閉機構を開いたときに、開口部から外部のゴミ含んだ空気が作業室内に流入しないようにすることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のクリーンルーム装置において、前記正圧形成手段は、前記排気口の面積または前記排気口近傍の流路を可変する流路抵抗制御機構を備える構成とする。
この発明によれば、流路抵抗制御機構により、排気口の面積または排気口近傍の流路を可変することで、排気側の流路抵抗を増大させることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のクリーンルーム装置において、前記正圧形成手段は、前記排気機構の排気量を可変する排気量制御機構を備える構成とする。
この発明によれば、排気量制御機構により排気機構の排気量を可変することで、排気側の流路抵抗を増大させることができる。

本発明のクリーンルーム装置によれば、開閉検知器により開閉機構の開状態を検知したときに正圧形成手段によって作業室を正圧に保つことができるので、ワークの搬入、搬出時にも、内部の作業室のクリーン度を保つことができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係るクリーンルーム装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るクリーンルーム装置を示す模式的な斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るクリーンルーム装置の概略構成を示す図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。

本実施形態のクリーン精密機器組立装置１（クリーンルーム装置）は、ゴミの付着などが不良の発生につながる精密部品や光学部品などの部品を用いて精密機器を組み立てるため、装置内部に良好なクリーン度の環境を形成する装置である。
クリーン精密機器組立装置１の概略構成は、図１、２に示すように、装置本体２、扉３（開閉機構）、隔壁開閉扉６（流路抵抗制御機構）、クリーンユニット５（クリーンガス供給機構）、排気ユニット７、クリーンエア噴射機構８、および制御部９からなる。

装置本体２は、箱形の筐体からなり、その内部が、複数の通気孔４ａを有する隔壁４によって、上側の作業室２ｂと下側の排気室２ｃとに仕切られている。
作業室２ｂは、ワーク１３の組み立て作業を行う空間であり、ワーク１３の収容および組立に必要なスペースを確保する大きさとされている。
そして、作業室２ｂの一側面（前面側）に、ワーク１３を出し入れするための前面開口部２ａ（開口部）が形成されている。
また、作業室２ｂの上面には、クリーンエアを作業室２ｂ内に導入するための吸気口２ｄが設けられている。

扉３は、前面開口部２ａを気密に覆うためのもので、観音開きとなるように、２枚が、前面開口部２ａの側方の端部にヒンジ１５（図３参照）を介して開閉自在に取り付けられている。
各扉３の内側には、装置本体２の内側に設けられた検知板１１との距離に応じて、扉３の開閉状態を検知する開閉検知器１０が設けられている。開閉検知器１０は、制御部９に電気的に接続され、開閉検知器１０による検知出力を制御部９に送出できるようになっている。
開閉検知器１０に用いるセンサとしては、扉３の開閉が検知できれば、例えば、光電センサのような非接触式センサでもよいし、リミットスイッチのような接触式スイッチでもよい。本実施形態の開閉検知器１０は、ロッド形のアクチュエータ１０ａでマイクロスイッチを作動させるリミットスイッチを用いている。

隔壁４は、本実施形態では、矩形状の通気孔４ａ（排気口）が２次元格子状に適宜ピッチで複数設けられた金属板からなる。そして、隔壁４の上面側の通気孔４ａ以外の場所に、ワーク１３を配置する作業台１２や、ワーク１３を組立位置に移動したり固定したりする組立ロボット１４が設置されている。組立ロボット１４は、制御部９に電気的に接続され、不図示の操作部を通じて、外部から組立動作を制御できるようになっている。

各通気孔４ａの近傍には、排気室２ｃ側に、ロータリアクチュエータ６ａによって回動可能に支持された隔壁開閉扉６が設けられている。
各隔壁開閉扉６は、図２の水平方向に回動されることで、各通気孔４ａを全面的に塞ぐことができるようになっている。また、各隔壁開閉扉６の水平面に対する回動角を変更することで、各通気孔４ａ近傍での流路を変化させ、通気孔４ａを通して、作業室２ｂ側から排気室２ｃ側に流通するエアに対する流路抵抗を可変できるようになっている。
各ロータリアクチュエータ６ａは、制御部９に電気的に接続され、制御部９からの制御信号に応じて、回動量が個別に制御できるようになっている。

クリーンユニット５は、装置本体２の上面に取り付けられ、制御部９からの制御信号に応じて、作業室２ｂに良好なクリーン度を有するクリーンエア１６（クリーンガス）供給するもので、本実施形態では、例えば、ファンなどの送風機構とエアからゴミを除去するフィルタとを内蔵し、周囲のエアを吸引して、図２の下方側にクリーンエア１６として送出するものである。
このクリーンユニット５は、装置本体２の吸気口２ｄを覆うように、吸気口２ｄの上側に取り付けられている。

排気ユニット７は、排気室２ｃ内のエアを装置本体２の外部に排気するもので、排気量制御可能な排風ファンを備えており、排気室２ｃにおいて、前面開口部２ａと反対側の側面（背面側）に設けられた排気室出口２ｅの外側に取り付けられている。
排気ユニット７は、制御部９と電気的に接続されており、排気ユニット７の排気量は、制御部９からの制御信号に応じて制御される。
排気室２ｃは、各通気孔４ａからの排気室出口２ｅまでの間で、エアの流路とエア貯留空間を兼ねている。そして、排気室２ｃ、排気ユニット７は、通気孔４ａから作業室２ｂの排気を行う排気機構を構成している。

クリーンエア噴射機構８は、装置本体２の背面側の上部に取り付けられ、不図示の供給源からクリーン度が良好なクリーンエア１７の供給を受けて、所定圧に圧縮し、作業室２ｂ内の上部側に設置された噴射ノズル８ａから圧縮したクリーンエア１７を噴射するものである。クリーンエア噴射機構８は、制御部９に電気的に接続され、制御部９からの制御信号に応じて、クリーンエア１７（クリーンガス）の噴射を行う。
噴射ノズル８ａは、組立作業中のワーク１３に向けて噴射できるようになっている。なお、噴射ノズル８ａは、必要に応じて適宜のアクチュエータによって姿勢制御可能に保持し、噴射方向や、噴射目標を変えて、クリーンエア１７を噴射できるようにしてもよい。

制御部９は、クリーン精密機器組立装置１の装置動作を制御するもので、本実施形態では、クリーンユニット５、排気ユニット７、開閉検知器１０、クリーンエア噴射機構８、および組立ロボット１４と電気的に接続されている。そして、それらの動作を制御する制御信号をそれぞれに対して送出できるようになっている。
制御部９の装置構成としては、ＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース、外部記憶装置などを備えるコンピュータや適宜のハードウェアなどからなる。

次に、クリーン精密機器組立装置１の動作について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係るクリーンルーム装置に用いる開閉機構の閉状態および開状態における開閉検知器の動作について説明する模式的な断面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係るクリーンルーム装置の開閉機構が閉状態の気流について説明する動作説明図である。

クリーン精密機器組立装置１では、制御部９によって、扉３が開状態にあるか、閉状態にあるかを判定し、それぞれの状態に応じて異なる動作を行う。
扉３が閉状態にあると、図３（ａ）に示すように、開閉検知器１０のアクチュエータ１０ａが検知板１１に押圧される。そのため、開閉検知器１０から、閉状態を検知した検知信号が制御部９に送出される。
一方、図３（ｂ）に示すように、扉３が開状態にあると、アクチュエータ１０ａが検知板１１から離間するので、開閉検知器１０から、開状態を検知した検知信号が制御部９に送出される。

扉３が閉状態の場合、制御部９は、ロータリアクチュエータ６ａを駆動して、各隔壁開閉扉６を水平状態から回動させて、各通気孔４ａを通る流体に作用する流路抵抗が低い状態とする（図４参照）。例えば、９０°近くまで回動し、上から下方向に流れる流路を開放状態とする。
また、制御部９は、排気ユニット７を作動させ、排気室２ｃ内に貯留されたエア１９を吸引して排気室出口２ｅから排気する。
これにより、装置本体２内には、吸気口２ｄから、作業室２ｂに流入し、通気孔４ａを通して排気室２ｃに流れるクリーンエア１６の定常流が形成される。
このとき、扉３は閉じられ、装置本体２内は、吸気口２ｄ、排気室出口２ｅを除いて気密となっているので、作業室２ｂ内のクリーン度が良好に保たれる。
そのため、作業室２ｂでは、このようなクリーン度が良好な状態で、組立ロボット１４を用いて、ワーク１３の組立作業を行うことができる。

なお、作業開始前、または作業中に、必要に応じて、ワーク１３に向けて噴射ノズル８ａからクリーンエア１７を噴射し、ワーク１３に搬入時から付着しているゴミを除去するようにしてもよい。クリーンエア１７によって、ワーク１３から離間されたゴミは、クリーンエア１６の定常流に沿って移動し、通気孔４ａを通して、排気室２ｃに移動され、排気ユニット７によってエア１９とともに外部に排出される。

一方、扉３の開状態が検知された場合、図２に示すように、制御部９は、クリーンユニット５を作動させた状態で、ただちにロータリアクチュエータ６ａを駆動して、各隔壁開閉扉６が水平状態となるように回動させ、各通気孔４ａを閉じる。
このとき、各通気孔４ａは、気密に密閉すれば、流路抵抗が最大となるため好ましいが、作業室２ｂ内が正圧となるような流路抵抗が発生できる程度に通気孔４ａを塞ぐことができればこのような気密性までは必要はなく、隙間を残した状態で閉じていてもよい。
例えば、各隔壁開閉扉６は、通気孔４ａに近接する角度まで回動させた状態で回動を停止させた状態としてもよい。
また、全体として、作業室２ｂの正圧状態が実現できれば、各隔壁開閉扉６の回動角度は場所によって変化させ、流路抵抗を場所によって変化させてもよい。
また、排気ユニット７は、各通気孔４ａが閉じられたときに、作業室２ｂ内が負圧とならない程度の排気力であれば、そのまま排気運転を続けてもよいが、扉３が開状態にある間は、排気能力を低下させるモードに移行したり、運転を一時停止したりしてもよい。

このように、隔壁開閉扉６によって各通気孔４ａまたは各通気孔４ａ近傍の流路抵抗を増大させることで、クリーンユニット５から供給されるクリーンエア１６は、より流路抵抗の小さい前面開口部２ａから外部に流れ、作業室２ｂが正圧状態となる。
このため、外部側からゴミなどを含んだエアは、作業室２ｂ内に流入することができなくなる。したがって、扉３を開放しても、作業室２ｂ内のクリーン度が良好に保たれ、前面開口部２ａを通して、ワーク１３の出し入れを行った後、扉３を閉めることで、すぐに、次の組立工程を実施することが可能となる。
また、併せて噴射ノズル８ａからクリーンエア１７を常時噴射するようにしておけば、搬入したワーク１３にゴミが付着していても、ただちにゴミを除去することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係るクリーンルーム装置について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係るクリーンルーム装置の概略構成を示す図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。

本実施形態のクリーンルーム装置５０は、図５に示すように、上記第１の実施形態の隔壁開閉扉６、ロータリアクチュエータ６ａを削除し、制御部９に代えて制御部９０を備えたものである。以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。

クリーン精密機器組立装置５０では、隔壁開閉扉６が削除されているため、隔壁４に形成された通気孔４ａの断面積は一定であり、作業室２ｂと排気室２ｃとは、常に連通されている。
制御部９０は、開閉検知器１０からの検知信号に応じて排気ユニット７の排気量を可変できるようになっている点が、制御部９と異なる。

制御部９０は、開閉検知器１０の検知信号によって扉３の閉状態が検知される間は、上記第１の実施形態の制御部９と同様の制御を行う。
一方、制御部９０は、扉３の開状態を検知すると、排気室２ｃからの排気量を、作業室２ｂが正圧状態となる程度にまで低下させる。例えば、排気ユニット７の排風ファンの回転数を低減させる。本実施形態では、排気ユニット７を停止させる。
このように本実施形態では、制御部９０は、排気ユニット７の排気量を可変する排気量制御機構を構成しており、排気ユニット７とともに、作業室２ｂを正圧に保つ正圧形成手段を構成している。

このような構成により、クリーン精密機器組立装置５０の扉３が開放されると、排気ユニット７が停止され、排気室２ｃからクリーンエア１６がほとんど排気されなくなる。そのため、排気室２ｃ内に貯留されるエア１９の圧力が高まり、作業室２ｂから通気孔４ａを通して排気室２ｃ内に流入するクリーンエア１６の流れが停止する。そのため、作業室２ｂが正圧状態となり、行き場がなくなったクリーンエア１６は、前面開口部２ａを通して外部に流れる。したがって、上記第１の実施形態と同様に、扉３が開放されても作業室２ｂ内のクリーン度を良好に保つことができる。

なお、上記の第１の実施形態の説明では、流路抵抗制御機構として、隔壁開閉扉６を回動させて、通気孔４ａを塞いだり、通気孔４ａとの間の距離を変化させたりすることで、排気口の面積または排気口近傍の流路を可変するようにしたが、流路抵抗制御機構の具体的な構成は、これに限定されるものではない。
例えば、隔壁開閉扉６をエアシリンダなどによって、通気孔４ａの側方で水平方向に移動自在に保持し、隔壁開閉扉６によって通気孔４ａの面積を変化させて流路抵抗を可変する機構としてもよい。

また、上記の説明では、作業室の排気口が矩形状の開口からなる場合の例で説明したが、開口の形状はこれに限定されず、円形や多角形などでもよい。ない。また、排気口は、例えば、パンチングメタル、金網などのように、一定領域内に複数の開口が設けられた態様を採用してもよい。

また、上記第２の実施形態の説明では、排風機構の排風ファンの回転数を可変して排気量を制御する場合の例で説明したが、排気室出口２ｅ自体あるいはその近傍の流路抵抗を変化させる機構を設けて、排気量を可変してもよい。
例えば、排気室出口２ｅの面積を可変する絞り機構を設け、排気室出口２ｅの開口面積を可変するようにしてもよい。
また例えば、排気室出口２ｅの近傍に、流路を屈曲させたり、流路面積を低減したりする機構を設けて、流路抵抗を変化させる機構を設けてもよい。

また、上記の説明では、クリーンガスとして、クリーンエアを用いた場合の例で説明したが、クリーンガスは、クリーン度が良好であれば、必要に応じて種々の気体を用いることができる。例えば、不活性ガスや窒素ガスなどであってもよい。

また、上記の説明では、クリーンガス供給機構の他に、ワークに向けてクリーンガスを噴射するクリーンガス噴射機構であるクリーンエア噴射機構８を備える例で説明したが、例えば、搬入されるワークにゴミなどが付着していないような環境などでは、このようんばクリーンガス噴射機構を有しない構成としてもよい。

また、上記に説明した各実施形態および変形例の各構成要素は、技術的に可能であれば、本発明の技術的思想の範囲内で、適宜組み合わせたり、削除したりする変形を施してもよい。
例えば、正圧形成手段が、作業室の排気口の面積または排気口近傍の流路抵抗を可変するとともに、排気機構の排気量を可変することで、作業室を正圧に保つようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態に係るクリーンルーム装置を示す模式的な斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るクリーンルーム装置の概略構成を示す図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るクリーンルーム装置に用いる開閉機構の閉状態および開状態における開閉検知器の動作について説明する模式的な断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るクリーンルーム装置の開閉機構が閉状態の気流について説明する動作説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るクリーンルーム装置の概略構成を示す図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。

符号の説明

１、５０ クリーン精密機器組立て装置（クリーンルーム装置）
２ 装置本体
２ａ 前面開口部（開口部）
２ｂ 作業室
２ｃ 排気室（排気機構）
２ｄ 吸気口
２e 排気室出口
３ 扉（開閉機構）
４ 隔壁
４ａ 通気孔（排気口）
５ クリーンユニット
６ 隔壁開閉扉
６ａ ロータリアクチュエータ
７ 排気ユニット（排気機構）
８ クリーンエア噴射機構
９、９０ 制御部
１０ 開閉検知器
１３ ワーク
１６、１７ クリーンエア（クリーンガス）

Claims (3)

1. 吸気口、排気口、およびワークを出し入れするための開口部を有する作業室と、前記開口部を開閉する開閉機構と、前記吸気口にクリーン度が良好なクリーンガスの供給するクリーンガス供給機構と、前記排気口を通して前記作業室の排気を行う排気機構とを備えるクリーンルーム装置であって、
   前記開閉機構の開閉状態を検知する開閉検知器と、
   該開閉検知器によって前記開閉機構の開状態が検知されたときに、排気側の流路抵抗を増大させて、前記作業室を正圧に保つ正圧形成手段とを備えたことを特徴とするクリーンルーム装置。
2. 前記正圧形成手段は、
   前記排気口の面積または前記排気口近傍の流路を可変する流路抵抗制御機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム装置。
3. 前記正圧形成手段は、
   前記排気機構の排気量を可変する排気量制御機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のクリーンルーム装置。

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