JP2009257680A - 作業設備および作業設備における局所クリーンルーム - Google Patents

Abstract

【課題】必要な清浄度を確保することができ、しかも、設備の再構築が容易で、ラインの短期立ち上げが可能な、作業設備および作業設備における局所クリーンルームを提供する。
【解決手段】隣り合う工作機械のクリーン作業ルームユニット１０同士を、必要に応じて互いに連結することで、周囲の空間に比較して高清浄度の作業空間を構成した局所クリーンルーム３３を備える作業工程ラインを構築可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、作業設備および作業設備における局所クリーンルームに関するものである。

従来、例えば特許文献１のように、無菌状況下において作業を行うための必要最小限のクリーン作業空間を備えた作業装置がある。
すなわち特許文献１では、高清浄度雰囲気下のクリーン作業空間と、空気を清浄化してクリーン作業空間に供給すると共に、回収して清浄化し再びクリーン作業空間に供給するようにした空調手段と、クリーン作業空間および内部周辺を滅菌するための滅菌手段とを備え、クリーン作業空間を形成する外壁に横移動可能なスライドカバーを設けて、このスライドカバーに外部からクリーン作業空間に臨入させた作業用手袋を設けるとしている。
そして、空調室には、ファンを設けて、ヘパフィルタを配置している。
これにより、従来のクリーンルームによらず、無菌作業が可能なので、設備費自体も抑制することができるとしている。

特開平６−２２６１１３号公報

ところで、クリーンルーム１に組み立てラインや加工ラインを設置する場合は、クリーンルーム１（建屋）と加工機２（設備）を別々の要素として考えてきたため、クリーンルーム１が完成後、生産する製品の内容に合わせて工程を決め、加工機２を配置していた。
例えば図７に示すように、ラインを設置後、ワークや材料を設備外に取り出す必要のある工程では、設備内部の清浄度を作業者領域でも確保する必要が有ることから、局所的に囲い３を設けて局所クリーンブース４とし、ファンフィルタユニット(ＨＥＰＡフィルタを設けたファンユニットＦ）を天井に設置し、局所クリーンブース４を構成することで対応してきた（図８参照）。

この局所クリーンブース４では、囲い３によって形成された作業空間Ａ１（クラス１０００）とし、加工機２による加工エリアＡ２にさらに高い清浄度（クラス１００）を確保するために、囲い５を設け、天部にファンユニットＦを設けている。

清浄度には種々の規格があるが、ここでいうクラス１００とは、空気中の塵埃数を表示したもので、１ｆ³（キュービックフィート）の空気中に長さ０．５μ（ミクロン）以上の塵埃数が１００以下ということを意味している。従って、かかる清浄度クラスの数値は小さければ小さいほど、清浄度が高いことになる。
しかしながら、以上のような局所クリーンブース４を設備エリア毎に設置し作業域の清浄度を確保する方式では、作業領域に加え加工機２全体も局所クリーンブース４で覆うことになるため、ブース内部の気流の制御が困難で設備から発生するパーティクル（ゴミの微粒子）を効率よくワーク加工エリアＡ２から隔離することが困難である（図８、図１０参照）。

そこで、結果的に大型のファンフィルタユニットを設けたり、局所クリーンブース４の気密性を高めるなど大掛かりな対応が必要となることから、コストやエネルギー消費が大きくなる問題があった。
また、このような後付けの局所クリーンブース４は、ライン編成が変わる際には、局所クリーンブース４形状や大きさに過不足が生じ、ライン編成が変わるたびに局所クリーンブース４環境の再構築に多大な時間を要し、ラインの短期立ち上げを阻害する要因にもなっている（図９参照）。
このようなわずらわしさを避けるために、現実的には、クリーンルーム１全体の清浄度を高める方向に対応することが多く、過剰な清浄度を確保するために過剰なエネルギーを要している。
また、設置する設備に対しても、クリーンルーム１内の環境に合わせた清浄度を要求するため、加工エリアＡ２のみに必要な清浄度を設備全体に求めることとなり、過剰な清浄度を要求し、煩雑で高価な設備構成となっている。
さらに、ＣＯ_２削減が求められている現在、局所クリーンブース４による省エネルギーなクリーン環境の構築は、急務の課題となっている。
本発明は、以上のような観点から提案されたものであって、設備と建屋を分けて考える従来の区分を見直し、ワークに必要な清浄度を確保する空間と、ワークや、材料が暴露されることの無い空間を綿密に分けることで、必要な清浄度を確保することができ、しかも、設備の再構築が容易で、ラインの短期立ち上げが可能な、作業設備および作業設備における局所クリーンルーム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記載の発明は、複数の工作機械が配設された作業設備（３０）であって、複数の工作機械は、工作機械のベースに一体に設けられたクリーン作業ルームユニット（１０）をそれぞれ備え、隣り合う工作機械のクリーン作業ルームユニット（１０）同士が連結されて、周囲の空間に比較して高清浄度の局所クリーンルーム（３３）を構成し、工作機械が、局所クリーンルーム（３３）内に配置されることを特徴とする。

これにより、隣り合う工作機械のクリーン作業ルームユニット（１０）同士を、必要に応じて互いに連結することで、高清浄度の作業空間を容易に構築することができる。

請求項２記載の発明は、クリーン作業ルームユニット（１０）は、少なくとも、工作機械により所定の作業を施す施工エリア（１１）と、工作機械の駆動部等を囲う駆動部等発塵エリア（１２）と、この駆動部等発塵エリア（１２）に連通し、作業者が入室して作業を行う作業エリア（１３）とを備え、駆動部等発塵エリア（１２）は排気手段（１５）を備えると共に、作業エリア（１３）は、ファンフィルタユニット（１８）を備え、作業エリア（１３）に、ファンフィルタユニット（１８）を介して、加圧状態で外気を導入すると共に、駆動部等発塵エリア（１２）における排気手段（１５）を通じて排気する構成としたことを特徴とする。

これにより、作業エリア（１３）は、加圧状態で清浄空気が導入され、例え、作業者や、工作機械の駆動部等からパーティクルが発せられても、駆動部等発塵エリア（１２）における排気手段（１５）を通じて排気することができるので、局所クリーンルーム（３３）内は清浄度を維持することができる。

請求項３記載の発明は、クリーン作業ルームユニット（１０）は、上面（１６ｔ）および背面（１６ｂ）を、静電シートを用いたカバー（１６）で構成すると共に、床面にグレーチング（１７）を配し、側面は、各ユニット（１０）間を連結可能に開口していることを特徴とする。

これにより、必要に応じてクリーン作業ルームユニット（１０）を側面において連結して、局所クリーンルーム（３３）を構築することができる。

請求項４記載の発明は、グレーチング（１７）下方に排気手段（２６）を接続したことを特徴とする。

これにより、作業エリア（１３）におけるパーティクルは、グレーチング１７を通して落下し、再飛散することなく、排気手段（２６）により排出することができる。

請求項５記載の発明は、グレーチング（１７）下方に表面を粘着シートで構成した床板（１８）を配設したことを特徴とする。

これにより、作業エリア（１３）内空間に存在するパーティクルを、グレーチング（１７）を通して、表面が粘着シートの床板（１８）上に落とし、再飛散させないように捕捉することができる。

さらに請求項６記載の発明は、複数の工作機械が配設された作業設備（３０）における局所クリーンルーム（３３）において、工作機械により所定の作業を施す施工エリア（１１）と、工作機械の駆動部等を囲う駆動部等発塵エリア（１２）と、この駆動部等発塵エリア（１２）に連通し、作業者が入室して作業を行う作業エリア（１３）とを備えたクリーン作業ルームユニット（１０）同士が連結されて周囲の空間に比較して高清浄度を要する作業空間を構成することを特徴とする。

これにより、隣り合う工作機械のクリーン作業ルームユニット（１０）同士を、必要に応じて互いに連結することで、高清浄度の作業空間を容易に構築することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

図１にクリーン作業設備（後述）に用いられるクリーン作業ルームユニット１０を、２ユニット、結合して、一体化した状態を示している。
クリーン作業ルームユニット１０は、高度に清浄化された雰囲気下で、作業員が所定の作業を施す、最小ルームユニットである。

すなわち、クリーン作業ルームユニット１０は、実質的には、内部構成が、施工エリア１１と駆動部発塵エリア１２と作業エリア１３とよりなる（図２参照）。

施工エリア１１は、所定の工作機械、すなわち加工機や、組立機（図示省略）により、治具ｊに載せられたワークに対し、所定の施工を行うエリアである。治具ｊは、駆動部発塵エリア１２を画成する仕切壁１４の天板部（後述）上において、作業エリア１３から施工エリア１１との間で図示しない駆動部により、移動可能に設けられている。かかる治具ｊに、作業エリア１３において、作業員によってワークを載置した後に、施工エリア１１へ移動させ、ワークに対し、上述のごとく、加工を施すようにしている。

駆動部発塵エリア１２は、施工エリア１１下部に位置していて、仕切壁１４によって仕切られ、施工エリア１１における加工機や、組立機の駆動部から発生する塵埃類を排出する他、後述する作業エリア１３内の雰囲気を吸引する排気ファン１５を備えている。

作業エリア１３は、作業員が立位状態で作業が可能な高さの作業ルームとするべく、所定の高さ寸法の背面１６ｂと、上面１６ｔとを、静電シートを用いたカバー１６で構成している。
また、作業エリア１３の床面には、グレーチング１７（すのこ状の板）と、グレーチング１７直下に、表面を粘着シート（図示省略）で構成した床板１８が配設されている。作業エリア１３内空間に存在するパーティクル（微小な粒子状ごみ）を、グレーチング１７を通して、表面が粘着シートの床板１８上に落とし、再飛散させないように捕捉している。
そして、かかる作業エリア１３のフロント、すなわち、施工エリア１１における加工機や、組立機（図示省略）類が配される駆動部発塵エリア１２の上方、正面１６ｆには、作業エリア１３内の空間に、清浄空気を送り込むファンフィルタユニット１９が配設されている（図３参照）。このファンフィルタユニット１９は、モータ２０とファン２１と高度な塵埃除去フィルタである、ヘパフィルタ２２とで構成している。かかるファンフィルタユニット１９を介して、作業エリア１３内の空間に、加圧状態で、ルームユニット外から空気をヘパフィルタ２２を通して清浄化して導入するようにしている。

なお、作業エリア１３内の空間と駆動部発塵エリア１２とは、駆動部発塵エリア１２を画成する仕切壁１４に設けた通気板２３、駆動部発塵エリア１２の天板部に設けた治具ｊを支持する通気性天板２４を介して通気可能としている。
これにより、作業エリア１３内および駆動部発塵エリア１２内の雰囲気は、ファンフィルタユニット１９の押込み作用下に、駆動部等発塵エリア１２における排気ファン１５を通じて排気されるようになっている。

そして、以上のように構成されるクリーン作業ルームユニット１０は、各ユニットごと、開口された側面を介して、任意数、順次連結して一体化構成することができ、連結されたクリーン作業ルームユニット１０における両端の側面に、側面扉２５を取付けて、内部に、一つの遮蔽された作業空間を形成するようにしている（図１、図３参照）。

次に、図４に、上述のクリーン作業ルームユニット１０を用いて構築された、作業設備３０の一例を示す。
かかる作業設備３０においては、四方を外壁３１で囲ったクリーンルーム３２内に、コ形状に各工機を列設してラインが形成され、矢印で示す方向に、加工すべきワークが進行して加工が施されるようになっている。またクリーンルーム３２内は、コ形状に列設された各工作機械の正面側に面し、且つ作業者が行き来するクリーンゾーンＣｚと、各工作機械の背面側、すなわち、排気側に面するダーティゾーンＤｚとしている。なお、クリーンルーム３２は、清浄度がクラス１００００としている。

そして、クリーンルーム３２内のラインに、クリーン作業ルームユニット１０を、図中、上側のラインに４台、下のラインに３台それぞれ連結して局所クリーンルーム３３として配置した構成を示している。これらは、クリーン作業ルームユニット１０を側面同士を介して連結することで、クリーンゾーンＣｚより高い、清浄度（例えばクラス１００）の作業空間を形成することができ、連結された３台、４台のクリーン作業ルームユニット１０の、両端の開口面に側面扉２５を接続するようにしている。

以上のような作業設備３０は、例えば、具体的な例として、プリント配線基板を製造する工程において用いられる。かかるプリント配線基板の製造工程として、樹脂シート配線パターンを乗せたプリント配線基板を積み重ねて一括プレスにより、多層基板とする方法がある。
上述の作業設備３０におけるクリーンルーム３２では、半導体工場に見られるようなダウンフロー構造を採用していないことから、清浄度はクラス１００００程度となり、プリント配線基板上の微細な回路パターンに対し清浄度が十分とはいえない。

しかし、ワーク投入段階で配線パターンを乗せたプリント配線基板を両面ラミネートし、再び基材表面が露出するまでに付着した異物は、ラミネート材を剥離する際に共に除去される工法を採用することで、上述のような作業設備３０におけるクリーンルーム３２内のラインにおける、クラス１００００の環境でも必要な加工を行うことができる。

ところが、ラミネート材を剥離した後の加工工程においては、クラス１００、望ましくはクラス１０の清浄度が要求されるため、上述の作業設備３０におけるライン上のうち、ラミネート材剥離後の加工工程の箇所に、クリーン作業ルームユニット１０を複数連結して構成した局所クリーンルーム３３が必要となるのである。

ラミネート材剥離後の加工工程の際に、作業員は、ラインの対応する箇所に設置された局所クリーンルーム３３における側面扉２５から、ルーム内の作業空間に入る。作業員は、作業エリア１３の床面のグレーチング１７を踏込むことになる。
局所クリーンルーム３３内の作業エリア１３が結合された作業空間内は、ファンフィルタユニット１９により、加圧状態で、局所クリーンルーム３３外から空気をヘパフィルタ２２を通して導入しているため、作業員の出入りによって、清浄度が低下するようなことはない。
ここで、作業員から、例え、塵埃等、微小な異物が生じたとしても、ファンフィルタユニット１９により、加圧状態で、局所クリーンルーム３３外から空気をヘパフィルタ２２を通して導入する一方、駆動部等発塵エリア１２における排気ファン１５を作動させているため、上記塵埃等は、駆動部発塵エリア１２を画成する仕切壁１４に設けた通気板２３を通して駆動部発塵エリア１２側にもたらされ、排気ファン１５を通じて、局所クリーンルーム３３外へ排出される。
排気ファン１５を通じて排出されたパーティクルは、クリーンルーム３２内の、コ形状ライン外周のダーティーゾーンＤｚにもたらされる。
その他、作業員からの塵埃等、微小な異物は、グレーチング１７を通して落下し、グレーチング１７直下の、表面が粘着シートの床板１８によって、再飛散させないように捕捉することができる。

局所クリーンルーム３３において、作業員は、ラミネート材剥離後のワークを、駆動部発塵エリア１２を画成する仕切壁１４の天板部における治具ｊに載せ、かかる治具ｊを、作業エリア１３から施工エリア１１へ移動させ、ワークに対し、加工機や、組立機により、所定の加工が施される。

以上のような作業の際、局所クリーンルーム３３内の作業エリア１３が結合された作業空間内は、ファンフィルタユニット１９により、加圧状態で、局所クリーンルーム３３外から空気をヘパフィルタ２２を通して清浄化し導入する一方、駆動部等発塵エリア１２における排気ファン１５を作動させている。
このため、上述の作業中に、治具ｊ、加工機や、組立機から、パーティクルが生じたとしても、作業エリア１３内および駆動部発塵エリア１２内の雰囲気は、ファンフィルタユニット１９の押込み作用下に、駆動部等発塵エリア１２における排気ファン１５を通じて排気されるため、局所クリーンルーム３３を所定の清浄度に維持することができる。

以上、図４に示す作業設備３０を用いて、プリント配線基板を製造する工程を行う具体例を挙げ、説明したが、作業設備３０は四方を外壁３１で囲繞されたクリーンルーム３２内に、コ形状に各工機を列設してラインを形成して、ラインの中央をクリーンゾーンＣｚ、外周をダーティーゾーンＤｚに区分され、局所クリーンルーム（３３）から、ダーティーゾーンＤｚに排出されたパーティクルを、クリーンルーム３２外に排気するようにすれば、全体の清浄度を高めることが可能となる。

また、上記作業設備３０において、クリーンルーム３２内のラインに、クリーン作業ルームユニット１０を、適宜数連結することで、高い清浄度の局所クリーンルーム３３として構成することができるので、従来の懸案事項であった、ライン編成の変更に際しても、切り離しや追加によって短時間に編成を行うことが可能になり、変更後の立ち上げも置き換えによって生じたパーティクルが除去され、清浄度が復帰した時点で生産が開始できるなど、従来方法では望めなかった立ち上げ速度の向上をも図ることができる。

さらに、上述の作業設備３０では、設備が発生する塵埃等を、従来のように作業エリア１３内の空間に放出することがないから、機械部品をクリーンルーム対応にする必要性が減少し、設備コストの低減や、保全性の向上など、相乗的な効果も得られる。
特に、クリーンルーム全体の清浄度を維持するために要するエネルギーは、クリーン作業ルームユニット１０を側面同士を介して連結する構成によって、高い清浄度の作業空間を限定的なものとしたことで、大幅に低減することができ、局所クリーン環境の構成（例えば、設備の前後に無人服の着替えとエヤーシャワーブースを連結）によっては、一般工場でも、清浄度の高い環境を実現することで高品質な生産ラインを構成することが可能となる。

また、作業設備３０によれば、パーティクルのフローコントロールが従来より容易になることから、例えば、設備後部に設けた排気口をクリーンルーム外へ排気するダクトに接続することで、クリーンルーム内に設備が放出するパーティクルを低減することができる。

また、作業者が移動する際に発生するパーティクルについても、グレーチング１７下部に排気手段２６を設けたり、図２に示したように粘着シートを設置して回収するなどの簡易的なパーティクル除去手段で大幅な清浄度の改善が可能になるなど、安価な装置でこれまで以上の清浄度を得ることができる。

さらに従来の設備においても、クリーン作業ルームユニット１０におけるカバー１６によって、正面、上面、背面、床面のカバーを設置すれば、わずかな設備改造で同様の清浄度を確保できるなど応用範囲が広い。

また、本実施形態におけるクリーン作業ルームユニット１０では、ファンフィルタユニット１９を作業者の正面に配置しているが、設備の構成によっては上面カバーに設けるようにしてもよい。
また、ラインの構成によっては、ファンフィルタユニット１９が過剰となる場合もあるため、清浄度を適正に保ちつつ前後設備とのファンフィルタユニット１９の共有も可能である。

本発明にかかる作業設備に用いられるクリーン作業ルームユニットの一例を示した、模式的な平面構成説明図である。 図１に示すクリーン作業ルームユニットの側面説明図である。 図１に示すクリーン作業ルームユニットの正面説明図である。 本発明にかかる作業設備の一例を示した、模式的な平面構成説明図である。 図４に示す作業設備に用いられる局所クリーンルームを組立てるための平面説明図である。 図４に示す作業設備に用いられる局所クリーンルームを組立てるための側面説明図である。 従来の作業設備の一例を示した、模式的な平面構成説明図である。 図７に示す局所クリーンルームの不都合を説明するための側面説明図である。 図７に示す局所クリーンルームの不都合を説明するための平面説明図である。 図８に示す局所クリーンルームの正面説明図である。

符号の説明

１０ クリーン作業ルームユニット
１１ 加工エリア
１２ 駆動部発塵エリア
１３ 作業エリア
１４ 仕切壁
１５ 排気ファン
１６ カバー
１６ｂ 背面
１６ｔ 上面
１６ｆ 正面
１７ グレーチング
１８ 床板
１９ ファンフィルタユニット
２０ モータ
２１ ファン
２２ ヘパフィルタ
２３ 通気板
２４ 通気性天板
２５ 側面扉
２６ 排気手段
３０ 作業設備
３１ 外壁
３２ クリーンルーム
３３ 局所クリーンルーム
Ｃｚ クリーンゾーン
Ｄｚ ダーティゾーン

Claims (6)

1. 複数の工作機械が配設された作業設備（３０）であって、
   前記複数の工作機械は、前記工作機械のベースに一体に設けられたクリーン作業ルームユニット（１０）をそれぞれ備え、
   隣り合う前記工作機械の前記クリーン作業ルームユニット（１０）同士が連結されて、周囲の空間に比較して高清浄度の局所クリーンルーム（３３）を構成し、
   前記工作機械が、前記局所クリーンルーム（３３）内に配置されることを特徴とする作業設備。
2. 前記クリーン作業ルームユニット（１０）は、少なくとも、前記工作機械により所定の作業を施す施工エリア（１１）と、
   前記工作機械の駆動部等を囲う駆動部等発塵エリア（１２）と、
   この駆動部等発塵エリア（１２）に連通し、作業者が入室して作業を行う作業エリア（１３）とを備え、
   前記駆動部等発塵エリア（１２）は排気手段（１５）を備えると共に、
   前記作業エリア（１３）は、ファンフィルタユニット（１８）を備え、
   前記作業エリア（１３）に、前記ファンフィルタユニット（１８）を介して、加圧状態で外気を導入すると共に、前記駆動部等発塵エリア（１２）における排気手段（１５）を通じて排気する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の作業設備。
3. 前記クリーン作業ルームユニット（１０）は、上面（１６ｔ）および背面（１６ｂ）を、静電シートを用いたカバー（１６）で構成すると共に、床面にグレーチング（１７）を配し、
   側面は、各ユニット（１０）間を連結可能に開口していることを特徴とする請求項１または２に記載の作業設備。
4. 前記グレーチング（１７）下方に排気手段（２６）を接続したことを特徴とする請求項３に記載の作業設備。
5. 前記グレーチング（１７）下方に表面を粘着シートで構成した床板（１８）を配設したことを特徴とする請求項３に記載の作業設備。
6. 複数の工作機械が配設された作業設備（３０）における局所クリーンルーム（３３）において、
   前記工作機械により所定の作業を施す施工エリア（１１）と、
   前記工作機械の駆動部等を囲う駆動部等発塵エリア（１２）と、
   この駆動部等発塵エリア（１２）に連通し、作業者が入室して作業を行う作業エリア（１３）とを備えたクリーン作業ルームユニット（１０）同士が連結されて周囲の空間に比較して高清浄度を要する作業空間を構成することを特徴とする作業設備における局所クリーンルーム。

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