JP2024010483A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送装置を小型化する。【解決手段】搬送装置（１０）は、軌道（１０１）に沿って走行する台車（１）と、台車（１）に昇降可能に懸下された移載機構（４）と、を備える。移載機構（４）は、移載機構（４）に配された回転中心の周りを公転する複数のチャック（４１）を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、搬送装置に関する。

ＯＨＴ（Over Head Hoist Transport）、ＯＨＳ（Over Head Shuttle）などの搬送装置は、軌道上を走行する台車によって被搬送物を所定の場所に搬送する装置として半導体製造、液晶製造などの分野において好適に用いられている。例えば、特許文献１には、ウェハを格納する２つのキャリアを把持する２式のフィンガ機構を備え、キャリアの積込みおよび積下ろしを個別に行なうことができるＯＨＴ搬送台車が開示されている。

特開２００５－２２５３９号公報

上記のＯＨＴ搬送台車は、２つのキャリアが水平方向に並ぶように配されているので大型化し、特に搬送方向のスペースを大きく占有する。このため、複数のＯＨＴ搬送台車を搬送方向に近接して配置できる台数が少なくなる。それゆえ、搬送効率が低下するという問題があり、搬送装置の小型化が求められていた。

本発明の一態様は、搬送装置を小型化することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る搬送装置は、軌道に沿って走行する台車と、前記台車に昇降可能に懸下された移載部と、を備え、前記移載部は、前記移載部に配された回転中心の周りを公転する複数の把持部を有している。

本発明の一態様によれば、搬送装置を小型化することができる。

本発明の一実施形態に係る搬送装置を含む移載システムの構成を示す正面図である。 上記移載システムの構成を示す側面図である。 上記移載システムの天井側から見た構成を示す上面図である。 移載時に移載機構が下降している状態の上記搬送装置を示す正面図である。 移載時に移載機構が下降している状態の上記搬送装置を示す側面図である。 移載時に移載機構が回転している状態の上記搬送装置を示す正面図である。 移載機構が水平移動機構により搬送方向に直交する方向に移動した位置で移載を行う状態の上記搬送装置を示す側面図である。

〔移載システムの構成〕
本発明の実施形態に係る搬送装置が用いられる移載システムについて、図１～図３を参照して説明する。図１は、移載システムの構成を示す側面図である。図２は、移載システムの構成を示す側面図である。図３は、移載システムの天井１００側から見た構成を示す上面図である。

図１～図３に示すように、移載システムは、天井１００に吊り下げられるように設けられている。移載システムは、搬送装置１０と、軌道１０１と、吊下金具１０２とを備えている。

軌道１０１は、搬送装置１０の移動経路に配置されており、複数の吊下金具１０２によって天井１００に吊り下げられるように支持されている。軌道１０１は、上面部１０１ａと、一対の側部１０１ｂと、一対の下面部１０１ｃとを有している。上面部１０１ａは、吊下金具１０２に取り付けられる部分であり、天井１００に対向するように配置されている。側部１０１ｂは、上面部１０１ａの両側端縁から垂下するように設けられた側壁の部分である。下面部１０１ｃは、側部１０１ｂの下端縁から側部１０１ｂの内壁面側に伸びるように短く形成されており、台車１に設けられた後述する車輪１３が転動する軌道面を形成している。

搬送装置１０は、軌道１０１に懸下された状態で軌道１０１に沿って搬送方向（Ｘ１方向またはＸ１方向とは逆のＸ２方向）に走行することにより、容器２００（搬送対象物）を搬送先に搬送する。容器２００は、収容部２００ａを有しており、収容部２００ａ内に、例えば、半導体製造に用いられるウェハ、レチクルなどの物品を収容する。収容部２００ａの上端面には、フランジ部２００ｂが設けられている。

〔搬送装置の構成〕
搬送装置１０は、台車１と、昇降機構２と、水平移動機構３と、移載機構４（移載部）と、制御部５とを有している。

台車１は、軌道１０１に沿って走行する走行機構である。台車１は、フレーム１１と、駆動部１２と、車輪１３と、支持部材１４とを有している。

フレーム１１は、台車１の走行時に、昇降機構２、水平移動機構３および移載機構４を収納する構造体である。フレーム１１は、上部１１ａと、一対の垂下部１１ｂとを有している。上部１１ａは、水平方向に配置された板状の部分である。垂下部１１ｂは、上部１１ａの搬送方向に対向する辺側の端縁から垂下するように設けられた板状の部分である。一対の垂下部１１ｂは、平行に対向するように配置されている。フレーム１１は、容器２００の昇降と、搬送方向と水平面で直交する直交方向（Ｙ１方向またはＹ１方向とは逆のＹ２方向）への移載機構４の移動とが可能となるように、下部および側部が開放されている。

駆動部１２は、車輪１３を駆動する動力の発生源であり、モータなどにより構成されている。駆動部１２は、駆動軸１２ａを有している。駆動軸１２ａは、車輪１３側に突出するように設けられており、車輪１３の車軸に直結されている。車輪１３は、それぞれ対応する下面部１０１ｃの上端面上を転動する位置に配置されている。

支持部材１４は、フレーム１１を駆動部１２に吊り下げるように支持する部材である。支持部材１４は、駆動部１２の下端面とフレーム１１における上部１１ａの上端面とを接続するように設けられている。

昇降機構２は、移載機構４を昇降させる機構である。昇降機構２は、昇降装置２ａと、複数の昇降ベルト２ｂとを有している。

昇降装置２ａは、モータの回転駆動力により、昇降ベルト２ｂを巻き上げ、または巻き下げる装置である。昇降装置２ａは、昇降ベルト２ｂを巻き上げることにより移載機構４を上昇させ、昇降ベルト２ｂを巻き下げることにより移載機構４を下降させる。昇降ベルト２ｂは、例えば、昇降装置２ａの四隅付近に１本ずつの、合計で４本設けられている。

水平移動機構３は、昇降装置２ａを直交方向に移動（水平移動）させる機構である。水平移動機構３については、後に詳しく説明する。

移載機構４は、搬送先となる後述するポート３０１（図４参照）に載置された容器２００を台車１によって搬送するために取り上げるとともに、台車１によって搬送された容器２００をポート３０１上に載置することにより容器２００を移載する機構である。移載機構４は、昇降機構２によりフレーム１１に昇降可能に懸下される。移載機構４は、支持体４０（支持部）と、２つのチャック４１（把持部）と、回転機構４２とを有している。

支持体４０は、棒状の部材であり、支持体４０の長手方向がＸ１方向およびＸ２方向に一致し、かつ同じ高さで一定の間隔をおいて互いに平行となるように配置されている。支持体４０の両端の付近には、それぞれ１本の昇降ベルト２ｂの端部が固定されている。このようにして、支持体４０は、２本の昇降ベルト２ｂによって昇降装置２ａに懸下されている。

支持体４０には、後述するように、回転アーム４２ａを支持する支持軸４２ｂが設けられている。支持体４０の内部には、少なくとも一部に、後述する駆動装置４２ｄを内蔵するための空洞が設けられている。

チャック４１は、容器２００を保持する機構である。移載機構４に配された回転中心の周りを公転する。チャック４１は、本体部４１ａと、一対の把持爪４１ｂとを有している。本体部４１ａは、把持爪４１ｂを支持するとともに、内部に把持爪４１ｂをＸ１方向およびＸ２方向に開閉駆動する駆動機構が設けられている。一対の把持爪４１ｂは、対向する先端部を有しており、当該先端部の間隔が最も狭くなる把持位置で、当該先端部により、容器２００のフランジ部２００ｂをフランジ部２００ｂの下面側で支持する。一対の把持爪４１ｂは、上記先端部の間隔が最も広くなる開放位置において、フランジ部２００ｂの幅よりも広がる。

回転機構４２は、チャック４１を直交方向の回転中心の周りを公転するように回転させる機構である。回転機構４２は、一対の回転アーム４２ａ（アーム部）と、一対の支持軸４２ｂと、複数の支持ピン４２ｃと、駆動装置４２ｄとを有している。

回転アーム４２ａは、細長い短冊状の板部材である。回転アーム４２ａは、チャック４１がそれぞれ接続された２つの端部を有している。また、回転アーム４２ａは、チャック４１の本体部４１ａに回転可能に支持されている。回転アーム４２ａは、回転機構４２がフレーム１１内に収容されている状態では、図１に示すように、上下方向に向く位置で静止している。これにより、回転アーム４２ａに支持される２つのチャック４１は、上下方向に並ぶように配される。

支持軸４２ｂは、回転アーム４２ａを回転駆動するように支持する軸であり、回転アーム４２ａの回転中心を構成する。支持軸４２ｂは、Ｙ１方向およびＹ２方向に伸びるように、直交方向、すなわち台車１が走行する走行方向（搬送方向と同じ方向）と水平面で直交する方向に向けて配されている。支持軸４２ｂは、その一端部で回転アーム４２ａの中央部に固定されている。また、支持軸４２ｂは、支持体４０の内部を貫通しており、支持軸４２ｂの他端が支持体４０の側面に露出している。

支持ピン４２ｃは、チャック４１の本体部４１ａを回転アーム４２ａに回転可能に支持させるピンである。支持ピン４２ｃは、Ｙ１方向およびＹ２方向に伸びるように配されており、軸部と、軸部の直径より大きい直径を有する頭部とを有している。支持ピン４２ｃの軸部は、回転アーム４２ａの端部に設けられた孔を貫通しており、先端から中央部にわたる部分が、本体部４１ａの側面における中央部から内部に埋め込まれて固定されている。支持ピン４２ｃの頭部は、回転アーム４２ａが支持ピン４２ｃから抜け出ないように回転アーム４２ａを保持する。

駆動装置４２ｄは、上述したように支持体４０に内蔵されており、支持軸４２ｂを回転駆動する。２つの支持体４０にそれぞれ設けられた駆動装置４２ｄは、同じ回転方向および同じ回転速度で動作するように制御される。

回転アーム４２ａは、駆動装置４２ｄの回転駆動力によって回転する支持軸４２ｂを中心に回転する。また、回転アーム４２ａは、端部の孔が支持ピン４２ｃの軸部の直径よりも大きい直径を有する。これにより、回転機構４２は、支持ピン４２ｃを回転中心として自由回転するようにチャック４１を回転アーム４２ａに支持している。それゆえ、チャック４１は、容器２００を把持した状態で容器２００の重量が付加されることにより重心が下方に移るため、非回転状態および回転状態において、搬送方向に対して容器２００を常に水平の姿勢に保つ。

なお、支持軸４２ｂにロータリーダンパが組み込まれてもよい。これにより、チャック４１の回転開始時および回転停止時に、チャック４１の質点に作用する慣性力による振動をダンピングし、容器２００への振動の影響を軽減することができる。

また、支持軸４２ｂの回転駆動力を、傘歯車構造を介して移載機構４の支持体４０に伝達することにより、移載機構４が常に下向きになるようにしてもよい。具体的には、傘歯歯車構造は、図示はしないが、第１傘歯歯車と、一対の第２傘歯歯車と、両端に傘歯歯車を有する一対の歯車軸とを有する。

第１傘歯歯車は、支持軸４２ｂと同じ中心軸を有するように設けられており、回転しないように支持軸４２ｂと分離した状態で回転アーム４２ａの例えば内側に固定されている。第２傘歯歯車は、支持ピン４２ｃと同じ中心軸を有するように設けられており、例えば、支持ピン４２ｃの軸部の周囲に形成されている。このため、チャック４１の本体部４１ａと回転アーム４２ａの内側との間には、第２傘歯歯車が配置される空間が設けられている。また、一対の歯車軸は、それぞれ、歯車軸の軸中心の周りに回転可能となるように回転アーム４２ａの内側に支持されている。歯車軸の一端側（支持軸４２ｂ側）に設けられた傘歯歯車は第１傘歯歯車に噛み合い、歯車軸の他端側（チャック４１側）に設けられた傘歯歯車は第２傘歯歯車に噛み合っている。

このように構成される傘歯歯車構造は、回転アーム４２ａが回転すると、歯車軸の一端側の傘歯歯車が第１傘歯歯車と噛み合いながら回転することにより、歯車軸が軸中心の周りに回転する。これにより、歯車軸の回転駆動力が他端側の傘歯歯車に噛み合う第２傘歯歯車に伝達される。それゆえ、第２傘歯歯車は、第１傘歯歯車とは逆方向に、回転アーム４２ａが回転した角度と同じ角度で回転する。したがって、移載機構４は、回転アーム４２ａの回転とは逆方向に、回転アーム４２ａが回転する角度と同じ角度回転する。よって、移載機構４は、回転アーム４２ａが回転しても、常に下向きに姿勢が維持される。

制御部５は、移載システムの全体を管理する図示しない制御装置と連携して、昇降機構２、水平移動機構３、移載機構４および駆動部１２の動作を制御する。具体的には、制御部５は、台車１を走行させるときには、駆動部１２を動作するように制御する。また、制御部５は、容器２００を移載するときには、昇降機構２の動作を制御し、必要に応じて水平移動機構３の動作を制御するとともに、移載機構４におけるチャック４１および駆動装置４２ｄの動作を制御する。

〔搬送装置の動作〕
上記のように構成される搬送装置１０の移載動作について説明する。図４は、移載時に移載機構４が下降している状態の搬送装置１０を示す正面図である。図５は、移載時に移載機構４が下降している状態の搬送装置１０を示す側面図である。図６は、移載時に移載機構４が回転している状態の搬送装置１０を示す正面図である。

図１および図２に示すように、搬送装置１０は、搬送状態では移載機構４をフレーム１１内に収容している。移載機構４において、上側に配されたチャック４１が容器２００を把持しており、下側に配されたチャック４１が容器２００を把持していない。上側のチャック４１に把持された容器２００には、装置３００による処理が行われていない物品が収容されている。

図４および図５に示すように、搬送装置１０は、容器２００の移載位置の上方に到達すると走行を停止し、昇降機構２により移載機構４を下降させる。この状態では、移載機構４において、２つのチャック４１が上下方向に並んだ状態に配されている。

移載機構４が移載位置まで下降すると、昇降機構２が下降動作を停止し、下側のチャック４１がポート３０１上に載置された容器２００を把持する。この容器２００には、装置３００による処理が行われた物品が収容されている。図６に示すように、移載機構４は、回転機構４２の回転アーム４２ａを回転させることにより、上下のチャック４１の位置を入れ替える。そして、移載機構４は、上側のチャック４１が下側に移動すると、チャック４１の把持を解除させて、このチャック４１が把持していた容器２００をポート３０１上に載置する。

このようにして、容器２００の移載が完了すると、昇降機構２は移載機構４を図１および図２に示す収容位置まで上昇させる。

〔搬送装置の変形例〕
上述したように、回転機構４２は、直交方向に向いた回転中心の周りを公転するようにチャック４１を回転駆動するが、搬送方向に向いた回転中心の周りを公転するようにチャック４１を回転駆動してもよい。以下にこのような構成について説明する。図７は、移載機構４が水平移動機構３により直交方向に移動した位置で移載を行う状態の搬送装置１０を示す側面図である。

図７に示すように、水平移動機構３は、支持機構３ａと、可動機構３ｂとを有している。

支持機構３ａは、フレーム１１の上部１１ａにおける下面に固定されている。支持機構３ａは、下面に図示しないスライドレールを有している。スライドレールは、スライドレールの長手方向がＹ１方向およびＹ２方向に向くように直線状に形成されている。また、スライドレールは、支持機構３ａの下面に対してＹ１方向またはＹ２方向に進退移動可能となるように設けられている。

可動機構３ｂは、スライドレールの下端面に配されており、スライドレールとともにＹ１方向またはＹ２方向に進退移動する。可動機構３ｂは、モータ、プーリ、ベルトなどを含む、回転運動を直線運動に変換する機構を有しており、Ｙ１方向またはＹ２方向への当該直線運動による力をスライドレールに対して作用させる。なお、支持機構３ａおよび可動機構３ｂは、上記の構成に限定されず、水平移動に関する各種の構成を採用することができる。

また、移載機構４において、支持軸４２ｂは、搬送方向、すなわち台車１が走行する走行方向に向くように配されている。

軌道１０１の下方には、ポート３０１が配されている。また、装置３００は、ポート３０１のＹ２方向側にポート３０１と隣接するように配されている。

上記のように構成される搬送装置１０が、ポート３０１上に載置された容器２００を回収し、把持している容器２００をポート３０１上に載置する場合、まず、昇降機構２が移載機構４を下降させる。移載機構４の下側のチャック４１がポート３０１上に載置された容器２００を把持すると、水平移動機構３の可動機構３ｂがＹ１方向に図７に示す位置まで移動する。

次に、移載機構４は、下側のチャック４１が容器２００を把持した状態で回転すると、破線で示すような最大の回転範囲で回転する。この回転範囲は、装置３００から離れている。これにより、移載機構４は、装置３００に干渉することなく回転することができる。それゆえ、上下のチャック４１を支障なく入れ替えることができる。そして、水平移動機構３の可動機構３ｂがＹ２方向に移動することにより元の位置に戻ると、昇降機構２が移載機構４を上昇させる。

〔搬送装置の他の変形例〕
搬送装置１０において、フレーム１１は、移載機構４を収容している状態で移載機構４が回転可能となるように、搬送方向の幅を拡縮する拡縮機構を有していてもよい。拡縮機構は、例えば、水平移動機構３のような機構や他の公知の水平移動機構により、上部１１ａにおいて中央部分から分離された両端部を、それぞれ拡張方向（Ｘ１方向およびＸ２方向）に移動させる一方、縮小方向（拡張時の逆方向）に移動させる。

図１に示すように移載機構４が搬送方向に沿って回転する場合、複数のポート３０１が搬送方向に沿って近接して配置されていれば、移載機構４が目的のポート３０１上まで下降した位置で回転すると、隣のポート３０１における移載動作に影響を及ぼす。このような不都合を回避するため、フレーム１１の幅を拡張することにより、移載機構４がフレーム１１内に収容された状態で回転することができる。これにより、搬送方向における所定範囲あたりに存在できる搬送装置１０の数を増やすことができる。

〔搬送装置の効果〕
以上のように、本発明の態様１に係る搬送装置１０は、軌道１０１に沿って走行する台車１と、台車１に昇降可能に懸下された移載機構４とを備えている。移載機構４は、移載機構４に配された回転中心の周りを公転する２つのチャック４１を有している。本実施形態では、移載機構４が２つのチャック４１を有する構成について説明したが、複数であれば、移載機構４が３つ以上のチャック４１を有していてもよい。

上記構成によれば、チャック４１が回転することでチャック４１の位置を入れ替えることができる。これにより、チャック４１を上下に配することができる。したがって、搬送装置１０の台車１が走行する方向への小型化が可能になる。よって、複数の搬送装置１０を搬送方向に近接して配置できる台数が従来の装置に比べて多くすることができる。

本発明の態様２に係る搬送装置１０は、上記態様１において、移載機構４が、チャック４１がそれぞれ接続された複数の端部を有する回転アーム４２ａと、回転アーム４２ａを支持し、かつ回転中心を構成する支持軸４２ｂが設けられた支持体４０とを有する。

上記構成によれば、回転アーム４２ａによりチャック４１間で所望の間隔を確保することができる。これにより、チャック４１が所定の大きさの容器２００を把持した状態で回転アーム４２ａが支持軸４２ｂの周りに回転しても、容器２００の回転が妨げられることはない。

本発明の態様３に係る搬送装置１０は、上記態様１または２において、制御部５が、移載機構４の複数のチャック４１のうち、１つのチャック４１のみが容器２００を把持した状態で、前記台車が走行をするように制御する。

上記構成によれば、１つのチャック４１が容器２００を搬送する一方、容器２００を把持していないチャック４１が搬送すべき容器２００を把持することができる。これにより、容器２００の搬送先への搬送とともに、搬送先での他の容器２００の取り上げとを行うことができる。

本発明の態様４に係る搬送装置１０は、上記態様３において、制御部５が、チャック４１が容器２００を上側で保持した状態で、台車１が走行するように制御する。

上記構成によれば、容器２００を把持していないチャック４１を下側に配することができる。これにより、所定の場所において、下側のチャック４１が搬送すべき容器２００を把持した後に移載機構４が回転すると、上側のチャック４１は、下側に下降して、把持している容器２００を降ろすことができる。したがって、容器２００の上げ下ろしを効率的に行うことができる。また、下側のチャック４１が容器２００を把持しないことにより、容器２００を搬送している状態の搬送装置１０を上下方向に小型化することができる。

本発明の態様５に係る搬送装置１０は、上記態様１から４のいずれかにおいて、支持軸４２ｂが、台車１の走行方向と水平面で直交する方向に向けて配されている。これにより、チャック４１を搬送方向に沿って回転させることができる。それゆえ、軌道１０１の周辺に障害物が存在する場合に、障害物と干渉することなく容器２００を把持したチャック４１を回転させることができる。

本発明の態様６に係る搬送装置１０は、上記態様１から４のいずれかにおいて、支持軸４２ｂが、台車１の走行方向に向けて配されている。これにより、チャック４１を搬送方向に交差するように回転させることができる。それゆえ、軌道１０１の周辺に障害物が存在する場合に、障害物と干渉することなく容器２００を把持したチャック４１を回転させることができる。

本発明の態様７に係る搬送装置１０は、上記態様１から６のいずれかにおいて、移載機構４を水平移動させる水平移動機構３を備えている。これにより、チャック４１を回転させる領域に何らかの障害物が存在する場合、水平移動機構３により移動した位置で移載機構４を回転させることで、障害物と干渉することなく容器２００を把持したチャック４１を回転させることができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
搬送装置１０（以下、「装置」と呼ぶ）の制御機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック（特に制御部５の各機能）としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現できる。

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。また、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 台車
２ 昇降機構
３ 水平移動機構
４ 移載機構（移載部）
５ 制御部
１０ 搬送装置
４０ 支持体（支持部）
４１ チャック（把持部）
４２ａ 回転アーム（アーム部）
４２ｂ 支持軸
１０１ 軌道
２００ 容器（搬送対象物）

Claims (7)

1. 軌道に沿って走行する台車と、
   前記台車に昇降可能に懸下された移載部と、を備え、
   前記移載部は、前記移載部に配された回転中心の周りを公転する複数の把持部を有している、搬送装置。
2. 前記移載部は、前記把持部がそれぞれ接続された複数の端部を有するアーム部と、前記アーム部を支持し、かつ前記回転中心を構成する支持軸が設けられた支持部と、を有する、請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記移載部の複数の前記把持部のうち、１つの前記把持部のみが搬送対象物を把持した状態で、前記台車が走行をするように制御する制御部をさらに備える、請求項１に記載の搬送装置。
4. 前記制御部は、前記把持部が前記搬送対象物を上側で保持した状態で、前記台車が走行するように制御する、請求項３に記載の搬送装置。
5. 前記支持軸は、前記台車が走行する走行方向と水平面で直交する方向に向けて配されている、請求項２に記載の搬送装置。
6. 前記支持軸は、前記台車が走行する走行方向に向けて配されている、請求項２に記載の搬送装置。
7. 前記移載部を水平移動させる水平移動機構をさらに備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の搬送装置。

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