JP2009153253A - 真空搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製作が容易で安価な装置構成とすることができ、かつ、できる限り大きな出力トルクを得ることができる真空搬送装置を提供する。
【解決手段】仕切り壁１０より上方の真空空間内においてワークを搬送させる搬送機構２と、この搬送機構２を駆動するために鉛直軸周りに回転可能であり、仕切り壁１０を貫通して延びる駆動軸１１〜１３とを備えた真空搬送装置Ａであって、駆動軸１１〜１３は、仕切り壁１０より下方に配置されたダイレクトドライブモータ部１４〜１６によって回転駆動させられるようになっており、仕切り壁１０と駆動軸１１との間には、真空シール３１が設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、たとえば平板状の液晶パネルなどといったワークを真空空間内において水平に搬送するための真空搬送装置に関する。

この種の真空搬送装置としては、たとえば特許文献１に開示されたものがある。この真空搬送装置は、真空空間内においてワークを水平移動させるリンクアーム機構と、このリンクアーム機構を鉛直軸周りに回転させるための外側回転軸および内側回転軸と、これら回転軸の外周面に環状に設けられた複数のロータ（磁石）と、複数のロータと対向するように環状に設けられた複数の電磁ステータと、真空空間に対する隔壁となり、ロータと電磁ステータとの間を仕切るように設けられたカンシールとを有して構成されている。ロータおよび電磁ステータは、いわゆるダイレクトドライブモータの主要部品として構成される。このようなダイレクトドライブモータの磁気的動力により、外側回転軸および内側回転軸は、減速機を介することなく直接回転させられる。このダイレクトドライブモータにおいては、ロータの配置箇所が真空空間に通じている一方、カンシールの側壁によって電磁ステータの配置箇所が真空空間と仕切られている。

特開２００１−１１２２２３号公報

しかしながら、上記従来の真空搬送装置では、カンシールの側壁を高真空度にも対応するように厚みを大きくすれば、ロータと電磁ステータとの離間距離が長くなるので、ダイレクトドライブモータの出力トルクが減少することになる。その一方、カンシールの側壁の厚みをできる限り薄くすると、ロータと電磁ステータとの離間距離にばらつきが生じやすくなるため、寸法精度が高くて比較的高価なカンシールを製作する必要があった。つまり、従来の真空搬送装置では、大気中で使用するダイレクトドライブモータよりも高精度な仕様のダイレクトドライブモータを組み込まなければならず、これにより装置全体としても製作が困難で高価になるという難点があった。

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、製作が容易で安価な装置構成とすることができ、かつ、できる限り大きな出力トルクを得ることができる真空搬送装置を提供することをその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用している。

本発明により提供される真空搬送装置は、仕切り壁より上方の真空空間内においてワークを搬送させる搬送機構と、この搬送機構を駆動するために鉛直軸周りに回転可能であり、上記仕切り壁を貫通して延びる駆動軸と、を備えた真空搬送装置であって、上記駆動軸は、上記仕切り壁より下方に配置されたダイレクトドライブモータ部によって回転駆動させられるようになっており、上記仕切り壁と上記駆動軸との間には、真空シールが設けられていることを特徴としている。

好ましくは、上記搬送機構は、ワークを水平方向に移動させるリンクアーム機構であり、上記駆動軸は、上記リンクアーム機構を全体的に旋回させるためる中空状の第１駆動軸と、この第１駆動軸の内部を貫通するように配置され、上記リンクアーム機構の一部を変形駆動するための第２駆動軸とを含んでいるとともに、上記第１駆動軸は、第１のダイレクトドライブモータ部によって、上記第２駆動軸は、上記第１のダイレクトドライブモータ部の下方に積層状に配置された第２のダイレクトドライブモータ部によって、それぞれ回転駆動させられるようになっており、上記仕切り壁と上記第１駆動軸との間には、第１の真空シールが設けられているとともに、上記第１駆動軸の内周と上記第２駆動軸の外周との間には、第２の真空シールが設けられている。

好ましくは、上記駆動軸は、中空状とした上記第２駆動軸の内部を貫通するように配置され、上記リンクアーム機構の一部を変形駆動するための第３駆動軸をさらに含んでいるとともに、この第３駆動軸は、上記第２のダイレクトドライブモータ部の下方に積層状に配置された第３のダイレクトドライブモータ部によって回転駆動させられるようになっており、上記第２駆動軸の内周と上記第３駆動軸の外周との間には、第３の真空シールが設けられている。

好ましくは、上記ダイレクトドライブモータ部は、上記駆動軸の外周に設けられた複数の磁石と、これらの磁石と対向するように環状に配置された複数の電磁ステータとによって構成されている。

好ましくは、上記ダイレクトドライブモータ部の配置箇所近傍には、上記駆動軸の回転位置を検出するための回転位置検出手段が設けられている。

好ましくは、上記真空シールは、磁性流体シールである。

好ましくは、上記リンクアーム機構は、平行四辺形リンク機構を組み合わせたものである。

このような構成によれば、たとえば磁性流体シールからなる真空シールによってダイレクトドライブモータ部が真空空間と仕切られるので、カンシールなどを要することなくダイレクトドライブモータ部を容易に構成することができ、ひいては製作が容易で安価な装置構成とすることができる。たとえば、ダイレクトドライブモータ部を構成する磁石と電磁ステータとの間には、真空空間と仕切るための隔壁などといった部材が存在せず、ダイレクトドライブモータ部全体が大気圧下に配置されるため、これら磁石と電磁ステータとの離間距離をできる限り詰めることができ、これによりできる限り大きな出力トルクを得ることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１〜５は、本発明が適用された真空搬送装置の一実施形態を示している。

図１および図２に示すように、本実施形態の真空搬送装置Ａは、駆動ユニットＭが組み込まれた状態で設置面Ｇに埋設される筐体１と、液晶パネルなどといった平面状のワークを水平移動させる搬送機構としてのリンクアーム機構２とを有して構成される。リンクアーム機構２は、駆動ユニットＭによって駆動される。設置面Ｇよりも上部は、ワークを搬送する真空空間とされ、筐体１の内部は、大気圧の空間とされる。筐体１の上部には、設置面Ｇより上方の真空空間と設置面Ｇより下方の大気圧空間との仕切り壁となる開口カバー１０が設けられている。

図２によく示すように、駆動ユニットＭは、第１駆動軸１１、第２駆動軸１２、第３駆動軸１３、第１のダイレクトドライブモータ部（以下、「ＤＤＭ」と略する）１４、第２のＤＤＭ１５、第３のＤＤＭ１６、第１の回転位置検出手段１７、第２の回転位置検出手段１８、および第３の回転位置検出手段１９を有して構成される。第１〜３のＤＤＭ１４〜１６は、開口カバー１０よりも下方で駆動軸１１〜１３に沿って積層状に配置されている。

第１駆動軸１１は、中空状に形成されている。この第１駆動軸１１は、開口カバー１０の開口部を貫通しつつ、その開口部内周壁との間に真空シールとしての磁性流体シール３１を介して回転自在となるように設けられている。この磁性流体シール３１よりも下方で第１駆動軸１１の外周側には、取り付けカバー４１を介して第１のＤＤＭ１４が設けられている。取り付けカバー４１は、開口カバー１０の下部に固定された状態で軸受け５１を介して第１駆動軸１１を支持しており、この取り付けカバー４１と第１駆動軸１１との間に第１のＤＤＭ１４が設けられている。このような磁性流体シール３１によれば、開口カバー１０の開口部内周壁と第１駆動軸１１の外周面との間が密閉させられ、この磁性流体シール３１よりも下方となる第１のＤＤＭ１４の配置箇所は、真空空間と仕切られた大気圧空間となる。

図３に示すように、第１のＤＤＭ１４は、第１駆動軸１１の外周面に環状に固定された複数の永久磁石１４Ａ、および、これら複数の永久磁石１４Ａと対向するように取り付けカバー４１の内面に環状に固定された電磁ステータ１４Ｂとで構成される。この電磁ステータ１４Ｂに流れる電流の向きや大きさを制御することにより、電磁ステータ１４Ｂと永久磁石１４Ａとの間に適当な磁力を発生させ、これを磁気的動力として第１駆動軸１１が直接回転させられる。第１のＤＤＭ１４よりも下方となる第１駆動軸１１の外周面には、たとえば等角度間隔に開けられたスリットを有する光学ディスク６０が固定されている。この光学ディスク６０と対向する取り付けカバー４１の内面適部には、たとえばフォトインタラプタ方式によってスリットを検出する光学センサ６１が固定されている。これら光学ディスク６０および光学センサ６１によって光学式エンコーダとしての第１の回転位置検出手段１７が構成され、第１駆動軸１１の回転位置が光学的に検出される。このような永久磁石１４Ａおよび電磁ステータ１４Ｂ、ならびに光学ディスク６０および光学センサ６１のいずれについても、開口カバー１０および磁性流体シール３１によって真空空間から仕切られた大気圧空間に配置された状態にある。

第２駆動軸１２は、中空状に形成されている。この第２駆動軸１２は、第１駆動軸１１の内部を貫通しつつ、その内周面との間に真空シールとしての磁性流体シール３２を介して回転自在となるように設けられている。この磁性流体シール３２よりも下方で第２駆動軸１２の外周側には、取り付けカバー４２を介して第２のＤＤＭ１５が設けられている。取り付けカバー４２は、上部の取り付けカバー４１に固定された状態で軸受け５２を介して第２駆動軸１２を支持しており、この取り付けカバー４２と第２駆動軸１２との間に第２のＤＤＭ１５が設けられている。このような磁性流体シール３２によれば、第１駆動軸１１の内周面と第２駆動軸１２の外周面との間が密閉させられ、この磁性流体シール３２よりも下方となる第２のＤＤＭ１５や第２の回転位置検出手段１８の配置箇所は、真空空間と仕切られた大気圧空間となる。なお、第２のＤＤＭ１５や第２の回転位置検出手段１８も、図３に示すような第１のＤＤＭ１４や第１の回転位置検出手段１７と同様の構成からなる。このような第２ＤＤＭ１５によって第２駆動軸１２が直接回転させられ、第２駆動軸１２の回転位置が第２の回転位置検出手段１８により光学的に検出される。

第３駆動軸１３は、第２駆動軸１２の内部を貫通しつつ、その内周面との間に真空シールとしての磁性流体シール３２を介して回転自在となるように設けられている。この磁性流体シール３２よりも下方で第３駆動軸１３の外周側には、取り付けカバー４３を介して第３ＤＤＭ１６が設けられている。取り付けカバー４３は、上部の取り付けカバー４２に固定された状態で軸受け５３を介して第３駆動軸１３を支持しており、この取り付けカバー４３と第３駆動軸１３との間に第３のＤＤＭ１６が設けられている。このような磁性流体シール３３によれば、第２駆動軸１２の内周面と第３駆動軸１３の外周面との間が密閉させられ、この磁性流体シール３３よりも下方となる第３のＤＤＭ１６や第３の回転位置検出手段１９の配置箇所は、真空空間と仕切られた大気圧空間となる。なお、第３のＤＤＭ１６や第３の回転位置検出手段１９も、図３に示すような第１のＤＤＭ１４や第１の回転位置検出手段１７と同様の構成からなる。このような第３のＤＤＭ１６によって第３駆動軸１３が直接回転させられ、第３駆動軸１３の回転位置が第３の回転位置検出手段１９により光学的に検出される。

リンクアーム機構２は、平行四辺形リンク機構を上下に組み合わせたものを２組備えたものからなり、旋回ベース２０、左手側の一対の下段アーム２１Ｌ、中間ベース２２Ｌ、一対の上段アーム２３Ｌ、水平移動ベース２４Ｌ、および水平ハンド２５Ｌ、ならびに、右手側の一対の下段アーム２１Ｒ、中間ベース２２Ｒ、一対の上段アーム２３Ｒ、水平移動ベース２４Ｒ、および水平ハンド２５Ｒを有して構成される。各対の下段アーム２１Ｌ，２１Ｒ、および各対の上段アーム２３Ｌ，２３Ｒは、対ごとに常時平行をなす。

図２および図４に示すように、旋回ベース２０は、第１駆動軸１１の先端に固定されている。これにより、旋回ベース２０は、第１駆動軸１１によって鉛直軸Ｐ１周りに旋回させられる。第１駆動軸１１の固定位置からずれた旋回ベース２０の適部には、左右両側それぞれ一つの下段アーム２１Ｌ，２１Ｒの基端部が鉛直軸Ｐ２周りに回転自在に連結されている。その余の左手側の下段アーム２１Ｌの基端部は、旋回ベース２０を貫通するように配置された第２駆動軸１２の先端に固定されている。これにより、その左手側の下段アーム２１Ｌは、旋回ベース２０と同軸となる鉛直軸Ｐ１周りに第２駆動軸１２によって回転させられる。その余の右手側の下段アーム２１Ｒの基端部は、さらに左手側の下段アーム２１Ｌの基端部を貫通するように配置された第３駆動軸１３の先端に固定されている。この右手側の下段アーム２１Ｒも、旋回ベース２０や左手側の下段アーム２１Ｌと同軸となる鉛直軸Ｐ１周りに第３駆動軸１３によって回転させられる。

図４および図５に主として左手側を示すように、中間ベース２２Ｌには、主動軸２２０，２２１および従動軸２２２，２２３が設けられている。これら主動軸２２０，２２１と従動軸２２２，２２３との間隔は、鉛直軸Ｐ１，Ｐ２の離間距離に等しい。主動軸２２０，２２１には、互いに交差して逆回転するようにクロスベルトＶが掛けられている。一方の主動軸２２０は、一つの下段アーム２１Ｌの先端部に固定されており、その余の主動軸２２１は、上段アーム２３Ｌの基端部に固定されている。従動軸２２２，２２３のそれぞれには、下段アーム２１Ｌの先端部および上段アーム２３Ｌの基端部が連結されている。なお、右手側の中間ベース２２Ｒも、左手側と同様の構成になっている。

上段アーム２３Ｌの先端部は、支軸２４０，２４１を介して回転自在に水平移動ベース２４Ｌに連結されている。水平移動ベース２４Ｌには、ワークを水平に保持する水平ハンド２５Ｌが設けられている。左右両側の水平移動ベース２４Ｌ，２４Ｒおよび水平ハンド２５Ｌ，２５Ｒは、互いに接触することなく所定の間隔をもって重なるようになっている。たとえば左手側においては、一方の下段アーム２１Ｌの基端部が鉛直軸Ｐ１周りに回転すると、それに平行して他方の下段アーム２１Ｌが同一方向に回転し、さらにそれに連動して一対の上段アーム２３Ｌが平行を保ちながら逆方向に回転する。すなわち、下段アーム２１Ｌおよび上段アーム２３Ｌが伸縮するようなリンク動作を行うことにより、水平ハンド２５Ｌが水平方向に往復移動させられ、この水平ハンド２５Ｌに載せられたワークが水平に搬送される。なお、右手側においても、左手側と同様の構成によってワークが水平に搬送される。

第１駆動軸１１が回転して旋回ベース２０が旋回動作させられる際には、第１駆動軸１１との回転に同期して第２駆動軸１２および第３駆動軸１３も回転する。これにより、水平ハンド２５Ｌ，２５Ｒは、旋回ベース２０と同方向に回転させられる。すなわち、リンクアーム機構２が全体的に回転させられ、それに応じて水平ハンド２５Ｌ，２５Ｒに載せられたワークの搬送方向が方向転換される。

このような真空搬送装置Ａでは、永久磁石１４Ａや電磁ステータ１４Ｂの配置箇所が真空シールとなる磁性流体シール３１〜３３によって完全に真空空間と仕切られるので、これらの間に何ら遮蔽部材を介在させる必要はない。そのため、永久磁石１４Ａと電磁ステータ１４Ｂとの間隔をできる限り詰めることができ、ひいては第１〜３のＤＤＭ１４〜１６の磁気的動力を容易に高めることができる。

また、第１〜３の回転位置検出手段１７〜１９の配置箇所も磁性流体シール３１〜３３によって完全に真空空間と仕切られるので、大気圧空間での使用に何ら支障のない光学式エンコーダを採用することができる。

したがって、本実施形態の真空搬送装置Ａによれば、従来の装置において必須とされたカンシールが不要であり、磁性流体シール３１〜３３を所定箇所に設けるだけでよいので、製作が容易で安価な装置構成とすることができ、かつ、できる限り大きな出力トルクを得ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

たとえば磁性流体シールに代わる真空シールとしては、オーリング、オイルシール、あるいはダストシールを適用してもよい。

駆動軸の数は３つに限らず、たとえば１つあるいは２つであってもよい。

回転位置検出手段としては、たとえばレゾルバを適用してもよい。

下段アームおよび上段アームを連動させる機構としては、ベルトによる動力伝達に限らず、たとえば主動軸同士を歯車で連結させた歯車機構であってもよい。

本発明に係る真空搬送装置の一実施形態を示す外観斜視図である。 図１に示す真空搬送装置の内部断面図である。 図１に示す真空搬送装置の要部断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

符号の説明

Ａ 真空搬送装置
２ リンクアーム機構（搬送機構）
１０ 開口カバー（仕切り壁）
１１ 第１駆動軸
１２ 第２駆動軸
１３ 第３駆動軸
１４ 第１のダイレクトドライブモータ部（第１のＤＤＭ）
１４Ａ 永久磁石
１４Ｂ 電磁ステータ
１５ 第２のダイレクトドライブモータ部（第２のＤＤＭ）
１６ 第３のダイレクトドライブモータ部（第３のＤＤＭ）
１７ 第１の回転位置検出手段
１８ 第２の回転位置検出手段
１９ 第３の回転位置検出手段
３１〜３３ 磁性流体シール（真空シール）

Claims (7)

1. 仕切り壁より上方の真空空間内においてワークを搬送させる搬送機構と、この搬送機構を駆動するために鉛直軸周りに回転可能であり、上記仕切り壁を貫通して延びる駆動軸と、を備えた真空搬送装置であって、
   上記駆動軸は、上記仕切り壁より下方に配置されたダイレクトドライブモータ部によって回転駆動させられるようになっており、
   上記仕切り壁と上記駆動軸との間には、真空シールが設けられていることを特徴とする、真空搬送装置。
2. 上記搬送機構は、ワークを水平方向に移動させるリンクアーム機構であり、
   上記駆動軸は、上記リンクアーム機構を全体的に旋回させるためる中空状の第１駆動軸と、この第１駆動軸の内部を貫通するように配置され、上記リンクアーム機構の一部を変形駆動するための第２駆動軸とを含んでいるとともに、上記第１駆動軸は、第１のダイレクトドライブモータ部によって、上記第２駆動軸は、上記第１のダイレクトドライブモータ部の下方に積層状に配置された第２のダイレクトドライブモータ部によって、それぞれ回転駆動させられるようになっており、
   上記仕切り壁と上記第１駆動軸との間には、第１の真空シールが設けられているとともに、上記第１駆動軸の内周と上記第２駆動軸の外周との間には、第２の真空シールが設けられている、請求項１に記載の真空搬送装置。
3. 上記駆動軸は、中空状とした上記第２駆動軸の内部を貫通するように配置され、上記リンクアーム機構の一部を変形駆動するための第３駆動軸をさらに含んでいるとともに、この第３駆動軸は、上記第２のダイレクトドライブモータ部の下方に積層状に配置された第３のダイレクトドライブモータ部によって回転駆動させられるようになっており、
   上記第２駆動軸の内周と上記第３駆動軸の外周との間には、第３の真空シールが設けられている、請求項２に記載の真空搬送装置。
4. 上記ダイレクトドライブモータ部は、上記駆動軸の外周に設けられた複数の磁石と、これらの磁石と対向するように環状に配置された複数の電磁ステータとによって構成されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の真空搬送装置。
5. 上記ダイレクトドライブモータ部の配置箇所近傍には、上記駆動軸の回転位置を検出するための回転位置検出手段が設けられている、請求項１ないし４のいずれかに記載の真空搬送装置。
6. 上記真空シールは、磁性流体シールである、請求項１ないし５のいずれかに記載の真空搬送装置。
7. 上記リンクアーム機構は、平行四辺形リンク機構を組み合わせたものである、請求項２ないし６のいずれかに記載の真空搬送装置。

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