JP3552793B2

JP3552793B2 - Object transfer device

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Publication number: JP3552793B2
Application number: JP17276695A
Authority: JP
Inventors: 芳樹橋本
Original assignee: Kaijo Corp
Current assignee: Kaijo Corp
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1995-06-15
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JPH098097A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は超音波の放射圧を利用して物体を空中に浮揚させ、その状態により物体を搬送する物体搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣチップの元となるシリコンウェーハや液晶ディスプレイなどとして利用されるガラス基板等の基板は、塵埃の付着、並びに、微細にても傷が発生することを可能な限り避けねばならない。従って、これらの基板を取り扱う場合、特にシリコンウェーハに関しては回路形成のための工程にその前段の工程から搬送する際、注意を要する。従来、シリコンウェーハを搬送する搬送手段として、下記の種々のものが採用されている。
【０００３】
まず、シリコンウェーハを１枚ずつ搬送する、すなわち枚葉形式の搬送手段の一例として、図１２に示すアーム式ロボット１５１が挙げられる。
【０００４】
図示のように、このアーム式ロボット１５１は、先端部がシリコンウェーハ（以下、単にウェーハと呼ぶ）１５３を担持する担持部１５５ａとされたアーム１５５と、該アーム１５５を往復動（矢印Ｘ６にて示す）自在に支持すると共に駆動する支持駆動手段１５６と、該支持駆動手段１５６を搭載してこれを回転（矢印Ｒ６にて示す）させるθテーブル１５８とを有している。但し、図示のように、該アーム１５５の往復動と支持駆動手段１５６の回転は、水平面内でなされる。
【０００５】
上記アーム式ロボット１５１の側方にはエレベータ１６０が配設されており、該エレベータ１６０が具備して昇降動作（矢印Ｚ６にて示す）を行う昇降台１６０ａ上には、複数枚のウェーハ１５３を配列して収容し得るキャリア１６２が載置されている。
【０００６】
かかる構成においては、例えば、図示のようにキャリア１６２とは反対側に突出した状態にあるアーム１５５の担持部１５５ａ上に、図示しない別のロボットあるいは作業者によって、１枚のウェーハ１５３が載置される。すると、該アーム１５５が引込み動作させられると共に、支持駆動手段１５６がθテーブル１５８の作動によって１８０°回転せしめられる。続いて、該支持駆動手段１５６の作動によってアーム１５５が突出させられ、該ウェーハ１５３はこれを担持した担持部１５５ａと共にキャリア１６２内に挿入される。この状態で、エレベータ１６０の昇降台１６０ａが僅かに上昇し、該ウェーハ１５３はキャリア１６２に形成された棚部（図示せず）によって持ち上げられるようにして担持部１５５ａから離脱し、該棚部上に乗る。
【０００７】
この後、アーム式ロボット１５１は図１２に示す状態へと復帰動作し、キャリア１６２内に所定枚数のウェーハ１５３が収容されるまで、この一連の動作が繰り返される。
【０００８】
なお、逆に、キャリア１６２内に収容されているウェーハ１５３を順に取り出して供給する場合は、上記とは逆の過程を辿って行われる。
【０００９】
次に、枚葉形式の他の搬送手段であるベルトローダを図１３に示す。
【００１０】
図示のように、このベルトローダ１６５は、平行に配置されてウェーハ１５３を協働して担持する例えば２本の無端状ベルト１６７と、該各ベルト１６７が掛け回されるべく列設された複数のプーリ１６８と、該各プーリ１６８のうち所要のものを回転駆動する駆動手段（図示せず）とを有している。
【００１１】
当該ベルトローダ１６５においては、上記駆動手段によってプーリ１６８が回転駆動され、これによって両ベルト１６７が送給され、ウェーハ１５３が搬送される。但し、ウェーハ１５３の搬送（矢印Ｘ７にて示している）は水平方向においてなされる。
【００１２】
続いて、キャリア形式の搬送手段の一例であるアーム式搬送装置を図１４に基づいて説明する。該キャリア形式とは、前述した枚葉形式に対するものであり、複数枚のウェーハ１５３を配列したキャリア１７１を搬送の対象とする。
【００１３】
図示のように、このアーム式搬送装置１７２では、搬送すべき経路に沿って延在する案内レール１７４と、該案内レール１７４によって案内される可動ベース１７５と、該可動ベース１７５を移動させる駆動手段（図示せず）と、該可動ベース１７５上に設けられてキャリア１７１を保持するアーム１７６とを有している。
【００１４】
当該アーム式搬送装置１７２においては、上記駆動手段の作動によって可動ベース１７５が移動（矢印Ｚ８及びα８にて示している）し、キャリア１７１が搬送される。
【００１５】
なお、このアーム式搬送装置１７２では、キャリア１７１の搬送は、水平方向のみならず垂直方向及び斜め方向と、その経路の設定は自在である。
【００１６】
図１５は、キャリア形式の他の搬送手段であるリニアモータ式搬送装置を示すものである。
【００１７】
図示のように、当該リニアモータ式搬送装置１８１は、可動マグネット型のものにて、一列に並ぶ多数の電機子コイル１８３からなる一次側を固定ベース１８４上に設け、二次側である界磁マグネット１８６を該各電機子コイル１８３と対向可能にスライダ１８７の下面に固着している。そして、複数枚のウェーハ１５３を配列収容したキャリア１８９が、このスライダ１８７上に搭載される。
【００１８】
このリニアモータ式搬送装置１８１においては、上記電機子コイル１８３各々に所定タイミングを以て電流を供給することによって、一次側及び二次側の両者間にフレミングの左手の法則に基づく推力が生じてスライダ１８７が移動し、キャリア１８９が搬送される。但し、キャリア１８９の搬送（矢印Ｘ９及びＸ１０にて示す）は水平方向にて行われる。
【００１９】
図１６に、キャリア形式の搬送手段の第３例としてのロボット移動式搬送装置を示す。
【００２０】
図示のように、このロボット移動式搬送装置１９２は、車輪１９３ａを有して自走するロボット本体１９３を備えている。複数枚のウェーハ１５３を配列収容したキャリア１９５は該ロボット本体１９３上に搭載され、該ロボット本体１９３が走行することによって水平方向に搬送（矢印Ｘ１１及びＸ１２にて示している）される。
【００２１】
なお、上記ロボット本体１９３上には、該ロボット本体１９３上に対するキャリア１９５の搬入及び搬出を行うアームロボット１９７が設けられている。
【００２２】
上述した各種の搬送手段においては、いずれも、ウェーハ１５３がアーム１５５（の担持部１５５ａ）、ベルト１６７、キャリア１７１，１８９，１９５に接触した状態にて搬送される。それ故、これら各接触対象とウェーハ１５３との摩擦によってウェーハ１５３にミクロ的な傷が生じたり塵埃が少なからず発生し、しかも静電気等によって該塵埃がウェーハ１５３に付着し易いという不都合がある。
【００２３】
従って、特に、後工程でウェーハ１５３に微細な加工を施す場合、例えば４メガビットのＩＣを得るべく回路形成を行う場合などは、この塵埃の発生や付着が大きな問題となり、生産されるＩＣの不良率を低減して歩留りの向上を図る上で解決されるべき問題となっていた。
【００２４】
そこで、この問題を解消するために、超音波の放射圧を利用して物体を空中に浮揚させる物体浮揚装置を具備し、物体を完全に非接触の状態で搬送し得る物体搬送装置が本願出願人によって提案された。この提案は特開平７−２４４１５号公報において開示されており、その開示内容の一部である物体搬送装置を図１７乃至図２０に示す。
【００２５】
図示のように、当該物体搬送装置は、矩形板状に形成された振動体２０１を有している。この振動体２０１はその中心部にてホーン２０２の先端に螺子２０３（図１８に図示）によって締結されている。
【００２６】
図１７において、ホーン２０２による超音波振動の振動方向を矢印Ｕにて示す。このように、ホーン２０２は縦振動を行う。振動体２０１は、ホーン２０２から伝達される振動に基づいて、図１７において曲線Ｗにて示すような撓み振動をする。この撓み振動は振動体２０１の長さ方向及び幅方向において生じ、従って振動体２０１は全体として格子状の振動モードにて振動する。なお、振動体２０１の寸法を適切な寸法にすれば、稿状振動モードのみの振動となる。
【００２７】
図１７に示すように、ホーン２０２は、振動体２０１に対する結合部とは反対側において振動子２０４と結合されている。この振動子２０４の電極２０４ａと発振器２０５とが接続されており、振動子２０４は該発振器２０５によって励振されて超音波振動を発生する。ホーン２０２は、この振動子２０４が発する振動を機械的に増幅するものである。
【００２８】
なお、ホーン２０２にはフランジ部２０２ｂが形成されており、振動子２０４及び該ホーン２０２を内蔵するケース２０６に対して該フランジ部２０２ｂがパッキン２０２ｃを介して締結されている。
【００２９】
上述したホーン２０２と、振動子２０４と、発振器２０５とによって、振動体２０１を励振する超音波励振手段が構成される。
【００３０】
図１８及び図１９に示すように、物体２０７が搬送されるべき物体搬送路の両側に沿って板状の音波反射部材２０８が配設されており、且つ、上記ケース２０６に取り付けられている。
【００３１】
次に、上記した構成よりなる物体搬送装置の作用について説明する。
【００３２】
まず、当該物体搬送装置が含む物体浮揚装置の作用について説明する。
【００３３】
装置の作動に際し、図１７に示すように、振動体２０１が仮想水平面２１０に対して平行となるように装置の姿勢が調整される。この状態で超音波励振手段への給電がなされ、発振器２０５によって振動子２０４が励振され、振動体２０１が撓み振動を行う。振動体２０１が振動することにより、該振動体２０１から音波（図示せず）が放射される。
【００３４】
上記のように振動体２０１が振動を開始したら、物体２０７を振動体２０１上に持ち来し、静かに手を離す。但し、物体２０７は、振動体２０１の振動開始以前に予め振動体２０１上に載置しておいてもよい。
【００３５】
図１７に示すように、振動体２０１から発せられる音波の放射圧によって、物体２０７は振動体２０１の表面から距離ｅ_２を隔てた状態で浮揚する。
【００３６】
また、超音波励振手段への給電を断てば振動体２０１よりの音波は直ちに停止し、物体２０７は振動体２０１に接触する。
【００３７】
なお、当該装置によれば、磁性体であるや否やなど、扱う物体２０７の材質等の制約を受けることがなく、また、磁界中におくことができないもの等、あらゆる物体を浮揚させ、搬送することができる。しかも、扱う物体の重量及び寸法が比較的大きくとも、浮揚させ、搬送させることができるものである。
【００３８】
続いて、上述した物体浮揚装置を含む物体搬送装置の作用について説明する。この物体搬送装置は、前述した物体浮揚装置の構成に、浮揚した状態の物体２０７を走行させる走行手段を付加したものである。
【００３９】
この走行のための手段の一例として、図２０に示すような構成を採用している。すなわち、振動体２０１の表面が仮想水平面２１０に対して角度θ_２だけ傾斜するようになされる。この傾斜により、浮揚状態の物体２０７に重力に基づく加速度が生じ、走行する訳である。
【００４０】
ところで、上記のようにして物体２０７が搬送される際、下記の作用によって物体搬送路からの逸脱が防止される。
【００４１】
すなわち、図１８及び図１９に示すように、該物体搬送路の両側に沿って音波反射部材２０８が配設されている。図１９から明らかなように、これらの音波反射部材２０８は振動体２０１とは非接触の状態であり、図において矢印にて示すように振動体２０１の下面側より放射される音波を反射しつつ上記物体搬送路の側方へと導く。物体搬送路の側方にはこのように導かれた音波が存在することとなるため、これが壁となり、物体２０７が搬送路から逸脱しようとするとこれを押し戻す作用をなす。よって、物体２０７は搬送路から逸脱することがなく、また、音波反射部材２０８と接触することもなく、完全に非接触の状態にて搬送される。
【００４２】
次に、上述のように重力を利用して物体２０７を走行させる形式とは異なる走行手段を備えた他の物体搬送装置について、図２１に基づいて説明する。但し、この物体搬送装置は、以下に説明する部分以外は図１７乃至図２０に示した第１例目の物体搬送装置と同様に構成されているので、装置全体としての説明は重複する故に省略し、要部のみの説明に留める。また、以下の説明において、図１７乃至図２０に示した物体搬送装置の構成部分と同一の構成部分については同じ参照符号を用いて示している。
【００４３】
図２１に示すように、当該物体搬送装置においては、振動体２０１が、仮想水平面２１０に対して平行となされている。そして、物体２０７を走行させる走行手段が、該物体２０７が走行すべき方向に沿って所定間隔を隔てて並設された複数のノズル２１５を有している。これらのノズル２１５は例えば振動体２０１の上方に配設され、斜め後方より物体２０７に向けて圧搾空気を噴出する。物体２０７はこの噴出する圧搾空気によって加速され、搬送される。
【００４４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した物体搬送装置によれば、前述したウェーハ１５３（図１２など参照）を上記物体１０７として、完全に非接触の状態にて搬送することができる。
【００４５】
しかしながら、当該物体搬送装置では、搬送方向は水平方向に限られ、垂直方向や斜め方向へは搬送できない。
【００４６】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであって、その主目的とするところは、ウェーハ等の物体を完全に非接触状態にて搬送し得ると共に、水平方向のみならず垂直方向及び斜め方向の搬送も可能とし、しかも方向転換も自在に行えるなど、搬送経路の制限がない物体搬送装置を提供することである。
【００４７】
また、本発明は、更に、上記効果に加えて他の効果をも併せ奏し得る物体搬送装置を提供することを目的とする。
【００４８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、超音波振動発生部と、略円盤状で直径が共振長に形成され、かつ、中央部において、前記超音波振動発生部と結合される振動体と、少なくとも前記超音波振動発生部及び前記振動体を保持して搬送する搬送手段とを備え、前記振動体の厚みが中央部から外周側に向って漸次薄くなるように構成して、前記振動体の超音波の放射圧が前記振動体の外周側が中央側に比して大であるように設定し、該振動体の表面上に物体を浮揚させて、物体を浮揚させた状態で前記搬送手段により物体の搬送を行う構成としたことを特徴とする。
【００４９】
【作用】
上記構成の物体搬送装置によれば、浮揚状態の物体には振動体の中央に留めようとする力が常に作用し、物体が該中央から外周側に逸脱しようとすると外周側の大きな放射圧によって中央側へと押し戻されて、物体が振動体の中央位置に保たれ、この状態で搬送手段によって任意の方向へと搬送される。
【００５１】
【実施例】
次に、本発明の実施例について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００５２】
図１に、本発明の第１実施例として、物体浮揚装置１を含む物体搬送装置を示す。
【００５３】
図示のように、当該物体搬送装置は、上記物体浮揚装置１に加え、該物体浮揚装置のうち発振器（後述）を除く部分を保持して搬送する搬送手段としてのアーム式ロボット３を備えている。但し、該発振器も搬送するようにしてもよい。
【００５４】
このアーム式ロボット３は、物体浮揚装置１のうち発振器を除く部分が先端に装着されたアーム５と、該アーム５を往復動（矢印Ｘ_１にて示す）自在に支持すると共に駆動する支持駆動手段６と、該支持駆動手段６を搭載してこれを回転（矢印Ｒ_１にて示す）させるθテーブル８とを有している。但し、図示のように、該アーム５の往復動と支持駆動手段６の回転は、水平面内にてなされる。
【００５５】
上記アーム５及び支持駆動手段６は、具体的には、例えば、該アーム５を出力ロッドとするエアシリンダ若しくは油圧シリンダからなる。
【００５６】
なお、物体浮揚装置１の振動部など、比較的大きな重量を先端にて支える上記アーム５の出没動作に基づく当該物体搬送装置全体としてのバランスを維持すべく、支持駆動手段６の後端部にカウンターウェイト１０が設けられている。更に、このカウンターウェイト１０は、アーム５の出没動作と連動して往復動（矢印Ｘ_２にて示す）を行うように構成され、アーム５の突出量に応じて装置全体のモーメントが完全に釣り合うようになされている。
【００５７】
一方、上記物体浮揚装置１は、次のように構成されている。
【００５８】
すなわち、図１乃至図３に示すように、略円盤状に形成された振動体１５と、超音波振動発生部１６と、発振器１７（図１に図示）とを備えている。該超音波振動発生部１６及び発振器１７は、該振動体１５を励振する超音波励振手段を構成する。振動体１５は、該超音波励振手段によって励振され、搬送されるべき物体としてのシリコンウェーハ（以下、単にウェーハと呼ぶ）２０をその表面上で浮揚させる。
【００５９】
図１乃至図３に示すように、上記超音波振動発生部１６は、上記振動体１５と結合されるホーン２２を有している。このホーン２２は、後述する振動子が発する振動の振幅を機械的に増幅するものであり、その材質としてジュラルミン等が選定される。
【００６０】
図４に示すように、振動体１５は、ホーン２２に対し、その主面中央部において皿ねじ２４によって締着されている。詳しくは、ホーン２２の先端部に該皿ねじ２４が螺合するねじ孔２２ａが形成され、振動体１５の上面側には該皿ねじ２４の頭部が嵌合するテーパ状の座ぐり部１５ａが形成されている。この座ぐり部１５ａは、皿ねじ２４の頭部の高さ寸法より深く形成されており、それ故に、該頭部が振動体１５の上面から突出することがない。
【００６１】
上記した皿ねじ２４と、ホーン２２のねじ孔２２ａと、振動体１５に形成された座ぐり部１５ａとを、締結手段と総称する。このように締結手段によって振動体１５とホーン２２とを結合した構成においては、締結を解除すること、すなわち皿ねじ２４を緩めて取り外すことによって振動体１５の着脱が可能である。
【００６２】
なお、振動体１５とホーン２２との結合は、上記した締結手段による他、半田付け、ロウ付け、溶接、接着、嵌合（焼きばめ等）などを用いてもよい。但し、上述のように締結手段を用いて着脱可能に結合すれば、振動体１５上に浮揚させるべき物体の大きさ、形状、重量等に応じて振動体１５を適当なものに自在に交換することができ、実作業上有用である。これら各種の結合手段は、後述する他の実施例においても同様に適用される。
【００６３】
続いて、上記ホーン２２を含む超音波振動発生部１６について詳述する。
【００６４】
図２及び図３から明らかなように、該超音波振動発生部１６において、ホーン２２は、振動体１５に対する結合部とは反対側、すなわち下端側において振動子２６と結合されている。この振動子２６の電極２６ａと図１に示す発振器１７とが接続ケーブル２８によって接続されており、振動子２６は該発振器１７によって駆動されて超音波振動を発生する。
【００６５】
なお、図２において、振動子２６及びホーン２２による超音波振動の振動方向を矢印Ｕにて示している。このように、振動子２６及びホーン２２は縦振動を行う。
【００６６】
上記ホーン２２にはフランジ部２２ｂが形成されており、振動子２６及び該ホーン２２を内蔵するケース３０に対して該フランジ部２２ｂが、ボルト３１によって、且つパッキン２２ｃを介して締結されている。
【００６７】
上記ケース３０の上端部側面には、ハンド３３がその一端で溶接あるいはボルト締め等にて取り付けられている。図１に示すように、このハンド３３の他端と、アーム式ロボット３が有するアーム５の先端とには、夫々フランジ部３３ａ，５ａが設けられている。そして、該両フランジ部３３ａ，５ａをボルト３５及びナット３６によって互いに締結することにより、発振器１７を除いた物体浮揚装置１が該アーム５に装着されている。
【００６８】
なお、図２及び図３に示すように、上記ハンド３３は中空とされ、前述した接続ケーブル２８は該ハンド３３内をグロメット３９等を介して案内され、図１に示した発振器１７に導かれる。但し、該接続ケーブル２８は、アーム式ロボット３の出没動作に追従するように、余裕をもった長さに設定されている。
【００６９】
ここで、振動体１５の形状について詳述する。
【００７０】
この振動体１５は材質をジュラルミン等とする単一の部材からなり、前述したように全体としては略円盤状に形成され、図２から明らかなように、その上面１５ｃは平坦となされている。そして、下面側はホーン２２に向って縮径するテーパ面１５ｄとされている。これにより、振動体１５の厚みが、該振動体１５の中央部から外周部に向って漸次、この場合連続的に薄くなるように変化している。
【００７１】
次に、上記した構成の物体搬送装置の動作を説明する。
【００７２】
まず、図１に示す発振器１７が予め作動せしめられ、振動体１５が励振される。振動体１５は、ホーン２２を通じて伝達される縦振動に基づいて、半径方向の撓み振動を行う。このため、振動体１５の直径は共振長に設定されている。すなわち、振動体１５には、何箇所かに定常波の腹及び節が同心的に生ずる。
【００７３】
この振動状態で、図１に示したアーム式ロボット３のアーム５が突出せしめられ、振動体１５及び超音波振動発生部１６が、同図において実線で示す位置から二点鎖線にて示す位置に移動する。そして、搬送されるべきウェーハ２０が、図示しない他のロボットあるいは作業者によって該振動体１５上に供給される。
【００７４】
すると、該ウェーハ２０は、振動体１５が発する音波の放射圧によって、該振動体１５の上面１５ｃ（図２参照）から浮揚した状態となる。図２において、この浮揚の高さを記号ｅ_１にて示している。
【００７５】
ところで、上記振動体１５は、前述したように、その厚みが中央部から外周部に向って漸次変化、具体的には漸次小となるように設定されている。かかる構成の故、該振動体１５の撓み振動の振幅は、図２において記号Ｈにて示すように、中央部から外周に向って漸次大となる。これにより、同図において多数の矢印４１と曲線Ｉとで示すように、振動体１５が発する音波の放射圧は、該振動体１５の外周側が中央側に比して大となる。
【００７６】
上記構成によれば、ウェーハ２０には振動体１５の中央に留めようとする力が常に作用し、ウェーハ２０が該中央から外周側に逸脱しようとすると外周側の大きな放射圧によって中央側へと押し戻される。
【００７７】
上記のようにして振動体１５上へのウェーハ２０の供給が完了したら、図１において、アーム式ロボット３のアーム５が引込み動作させられると共に、θテーブル８の作動によって支持駆動手段６が１８０°回転（紙面に直角な水平面内での回転）せしめられる。続いて、該支持駆動手段６の作動によってアーム５が突出させられ、ウェーハ２０はこれを担持した振動体１５と共に後段の工程へ向けて送り込まれ、回収される。
【００７８】
この後、アーム式ロボット３は図１において実線で示す状態へと復帰動作し、以降、次々と前段工程から供給されるウェーハについて上記一連の動作が繰り返される。
【００７９】
上記から明らかなように、当該物体搬送装置においては、搬送物体としてのウェーハ２０は完全に非接触状態にて水平方向に搬送され、また、１８０°の方向転換がなされる。
【００８０】
なお、上記構成では、ウェーハ２０は振動体１５の中央位置にほぼ静止した状態にて搬送される故、搬送による該ウェーハ２０の位置決めの精度は、上記アーム式ロボット３自体が有する高い作動精度に基づいて高められている。
【００８１】
また、上記のような振動体１５上におけるウェーハ２０の逸脱防止作用は、本実施例のように振動体１５にその半径方向において厚みの変化をもたせること等によって比較的簡単に実施できるからコストが安く済むものであり、しかも、物体浮揚装置１の構造の簡略化と小型化も併せて達成され、実用上非常に有効である。
【００８２】
特に、上記のように、振動体１５の厚みを中央部から外周部に向って漸次変化させて上記音波の放射圧の変化を得る構成では、複雑な加工を要することもなく、安価であり、放射圧の強弱や変化の率を自在に設定できるものである。具体的には、本実施例のように、振動体１５の厚みを連続的に変化させる構成では、厚さｔ（図２参照）を有するジュラルミン製等の平板状の単一の素材に切削加工や研削加工を施すことによって容易に形成することができる。
【００８３】
図５は、本発明の第２実施例としての物体搬送装置の要部にしてホーン２２に結合される略円盤状の振動体４５について、その直径に沿って縦に切断した状態を示す縦断面図である。但し、当該物体搬送装置は、この振動体４５を除いては図１乃至図４に示した第１実施例としての物体搬送装置と同様に構成されており、装置全体としての構成及び動作の説明は重複する故に省略し、該振動体４５のみの説明に留める。また、以下の説明において、上記第１実施例の物体搬送装置の構成部分と同一又は対応する構成部分については同じ参照符号を付して示している。また、このことは、後述する第３実施例乃至第８実施例に関しても同様である。
【００８４】
図示のよう、この振動体４５も単一の部材からなり、その下面側に複数、この場合７段の段差部４５ａ乃至４５ｇが同心的に形成されている。これにより、該振動体４５の厚みが、中央部から外周部に向って段階的に小さくなるように変化している。
【００８５】
図６に、本発明の第３実施例としての物体搬送装置の要部であって略円盤状に形成された振動体４６について、その直径に沿って縦に切断した断面形状を示す。図示のように、この振動体４６は、直径の異なる例えば７枚の板状部材４６ａ乃至４６ｇを直径の大きさの順に重ねて結合してなる。そして、該各板状部材４６ａ乃至４６ｇの外周部の下面側にはテーパ面が形成され、各板状部材４６ａ乃至４６ｇはその各々のテーパ面が面一に連なるようになされている。従って、当該振動体４６は、全体として、その下面側にテーパ面を有し、これによって、該振動体４６の厚みが、中央部から外周部に向って漸次連続的に小さくなるように変化している。
【００８６】
図７は、本発明の第４実施例としての物体搬送装置の要部である略円盤状の振動体４７について、その直径に沿って縦に切断した断面形状を示すものである。
【００８７】
図示のように、この振動体４７も、直径の異なる複数、この場合８枚の板状部材４７ａ乃至４７ｈを直径の大きさの順に重ねて結合してなる。但し、この場合、各板状部材４７ａ乃至４７ｈは単に円形の平板状に形成され、外周部にテーパ面は形成されていない。この構成によって、該振動体４７の厚みが、中央部から外周部に向って漸次変化、具体的には段階的に小さくなるように変化している。
【００８８】
上記第２実施例乃至第４実施例側の各物体搬送装置においても、夫々の物体搬送装置が備える各振動体４５，４６及び４７が発する音波の放射圧は、該各振動体の外周側が中央側に比して大となる。従って、前述した第１実施例の物体搬送装置と同様に、これら振動体４５乃至４７上で浮揚するウェーハ２０には該各振動体の中央に留めようとする力が常に作用し、ウェーハ２０が該中央から外周側に逸脱しようとすると外周側の大きな放射圧によって中央側へと押し戻される。よって、搬送物体としてのウェーハ２０は、完全に非接触の状態で搬送される。
【００８９】
なお、図５に示した振動体４５のように単一の部材の厚みを段階的に変化させる構成では、図１乃至図４に示した第１実施例の物体搬送装置が備える振動体１５、すなわち厚みが連続的に変化するものと同様、平板状の素材に切削加工等を施すことによって容易に形成することができる。
【００９０】
一方、図６及び図７に示した振動体４６，４７のように、直径の異なる複数の薄い板状部材４６ａ乃至４６ｇ、４７ａ乃至４７ｈを重ねて結合する構成では、これら薄い板状部材は素材を単に切断（但し、図６に示すものでは外周部下面側にテーパ面を形成すべくプレス加工等も併用）するだけで得られ、該各板状部材を重ねて結合する作業も特に困難ではないので、上記切削加工等による場合に比して大量生産に適する。
【００９１】
図８乃至図１０は、夫々、本発明の第５実施例乃至第７実施例としての各物体搬送装置の要部である振動体とその周辺の部材を示す図である。
【００９２】
なお、これら第５実施例乃至第７実施例の各物体搬送装置が具備する振動体は、前述した第１実施例の物体搬送装置が有する振動体１５と同じものとされている。
【００９３】
図８に示す第５実施例においては、振動子２６がホーン（２２：図２等を参照）などを介さず、振動体１５に直結結合されている。従って、該ホーン等を設けない分、装置の小型化、具体的には、ウェーハ２０を浮揚状態にて担持する部分（図８に示す構成）の薄型化が達成され、狭いスペースでも物体浮揚装置を用いることができる。
【００９４】
なお、この第５実施例のものでは、図示のように、上記振動子２６にフランジ部２６ｃが形成されており、このフランジ部２６ｃが図１に示すアーム式ロボット３のアーム５の先端に取り付けられる。この取付けのための構造については、その説明を省略する。
【００９５】
図９に示す第６実施例においては、振動子としてリング型振動子５１が採用され、該リング型振動子５１が振動体１５に直接結合されている。該リング型振動子５１は薄形であり、装置全体の更なるコンパクト化、特に、ウェーハ２０を浮揚状態にて担持する部分（図９に示す構成）の薄型化が図られている。
【００９６】
一方、この第６実施例においては、図示のように、振動体１５がリング状の受け治具５３によって支持される。該受け治具５３は、ハンド３３を介して図１に示すアーム式ロボット３のアーム５に取り付けられる。この受け治具５３は、振動体１５の振動の節位に結合され、これによって該振動体１５が搬送される。このように振動の節位を保持することによって、搬送手段としてのアーム式ロボット３（図１に図示）に対して振動のエネルギーが無駄に伝わることがなく、ウェーハ２０の浮揚に有効に費される。この構成は、本実施例のようにリング型振動子５１を用い、該振動子５１自体によっては振動体１５を支え持たせることをしない構成において有効である。
【００９７】
図１０に示す第７実施例においては、振動子として更に薄形のディスク型振動子５５が採用されており、該ディスク型振動子５５が振動体１５に直接結合されている。この構成では、物体浮揚装置、特に、ウェーハ２０を浮揚状態にて担持する部分（図１０に示す構成）を極限まで薄くすることが可能となっている。
【００９８】
この第７実施例においても、振動体１５がリング状の受け治具５３によって支持される。該受け治具５３は、ハンド３３を介して図１に示すアーム式ロボット３のアーム５に取り付けられる。この受け治具５３は、振動体１５の振動の節位に結合され、これによって該振動体１５が搬送される。このように振動の節位を保持することにより、前述した第６実施例のものと同様、搬送手段としてのアーム式ロボット３（図１に図示）に対して振動のエネルギーが無駄に伝わることがなく、ウェーハ２０の浮揚に有効に費される。
【００９９】
図１１に、本発明の第８実施例として、エレベータ形式の物体搬送装置を示す。
【０１００】
図示のように、当該物体搬送装置においては、振動体１５及び超音波振動発生部１６が可動ベース５７上に搭載されている。該可動ベース５７には、スライダ５８が取り付けられ、該スライダ５８を直線的に案内するトラックレール５９が設けられている。該トラックレール５９は、斜めに設置された架台６０上に固定されている。すなわち、可動ベース５７は斜め方向において往復動自在となっている。なお、超音波振動発生部１６が含む振動子（２６：図２参照）を駆動する発振器１７（図１参照）は、固定側である該架台６０上の所定位置に設けられている（図示はしない）。
【０１０１】
上記可動ベース５７を移動させる駆動手段が設けられており、該駆動手段は下記のように構成されている。
【０１０２】
すなわち、上記架台６０の上下には、一対の歯付ベルト車６３及び６４が、ブラケット６５，６６を各々介して取り付けられている。そして、該両歯付ベルト車６３，６４に歯付ベルト６８が掛け回されている。図示のように、該歯付ベルト６８は、上記可動ベース５７に連結されている。また、図示してはいないが、該歯付ベルト６８を送給すべく、該両歯付ベルト車６３，６４の少なくとも一方に駆動力を付与するためのモータが設けられている。
【０１０３】
上記構成において、上記モータの作動によって歯付ベルト６８が送給されることにより、可動ベース５７が移動（矢印Ｄにて示す）する。これによって、振動体１５上に浮揚している搬送物体としてのウェーハ２０は、完全に非接触状態にて斜め方向に搬送される。
【０１０４】
当該物体搬送装置はエレベータ形式のものであるが、この構成では、ウェーハ２０は振動体１５の中央位置にほぼ静止した状態にて搬送される故、搬送による該ウェーハ２０の位置決めの精度は、エレベータが有する高い作動精度に基づいて高められている。
【０１０５】
本実施例においては、ウェーハ２０が斜めに搬送されるが、垂直方向あるいは水平方向に搬送するようにすることも可能である。
【０１０６】
なお、上記各実施例においては、各振動体１５，４５，４６及び４７が撓み振動を行うものとしているが、縦振動など、他の形態の振動とすることも可能であり、これら各種振動形態においてウェーハ２０等が浮揚することが実験によって確認されている。
【０１０７】
また、これら振動体１５，４５，４６及び４７は円盤状に形成されているが、ウェーハ２０を浮揚状態で担持する上面の形状は楕円形、三角形、四角形等、必要に応じてどのような形状としてもよい。
【０１０８】
更に、上記各実施例においては、上記各振動体１５，４５，４６，４７を超音波振動発生部１６と共に搬送する搬送手段として、アーム式ロボット３（図１参照）やエレベータ（図１１参照）を採用しているが、他に、図１３乃至図１６に示したものなど、各種の搬送手段を適用可能であることは勿論である。
【０１０９】
また、上記各実施例においては、各振動体１５、４５、４６、４７は、その厚みの変化が中央部から外周部にわたっているが、外周部及びその近傍のみについて厚みを変化させて中央部を含むその他の部分については平板状としてもよい。この構成でも、該各振動体の外周側の音波放射圧が中央側に比して大となる。
【０１１０】
更に、図９に示した構成に関しては、実施例のように振動体１５に厚みの変化を持たせることをせず、単純な平板状のものとし、その代わり、リング型振動子５１を大径のものとして該平板状振動体の外周部に対して振動を加えるようになしてもよい。この構成によっても該振動体の音波の放射圧が、外周側が中央側よりも大となる。
【０１１１】
また、本発明は、前述した各実施例の構成に限らず、これら各実施例が含む構成の一部ずつを互いに組み合わせたり、応用させ合うことなどにより、多岐にわたる構成を実現できるものである。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による、物体搬送装置においては、ウェーハ等の物体を表面上にて浮揚させるための振動体に生ずる音波の放射圧が、該振動体の外周側が中央側に比して大であるように設定されている。かかる構成によれば、物体にはこれを振動体の中央に留めようとする力が常に作用し、物体が該中央から外周側に逸脱しようとすると外周側の大きな放射圧によって中央側へと押し戻される。
従って、上記振動体を保持して搬送する搬送手段としてアーム式ロボットやエレベータなど適宜のものを選定して用いることにより、物体を完全に非接触状態にて搬送し得ると共に、水平方向、垂直方向及び斜め方向の搬送、並びに方向転換も自在に行うことができ、搬送経路を選ばず、汎用性が高い。
更に、上記の構成では、上記物体は上記振動体の中央位置にほぼ静止した状態にて搬送される故、搬送による該物体の位置決めの精度は、上記アーム式ロボット等が有する高い作用精度に基づいて高められる。
また、上記のような物体の逸脱防止作用は、振動体にその半径方向において厚みの変化をもたせること等によって比較的簡単に実施できるからコストが安く済むものであり、しかも、物体搬送装置の構造の簡略化と小型化も併せて達成され、実用上非常に有効である。
特に、振動体の厚みを外周側に向って漸次変化させて上記放射圧の変化を得る構成では、複雑な加工を要すこともなく、安価であり、放射圧の強弱や変化の率を自在に設定できるものである。
具体的には、振動の厚みを連続的若しくは段階的に変化させる構成では、平板状の素材に切削加工などを施すことによって容易に形成することができる。
また、振動体の厚みを変化させるには、上記のように比較的厚手の単一の素材に切削加工等を施すことによる他、直径の異なる複数の薄い板状部材を直径の大きさの順に重ねて結合することによっても実施できる。この構成では、これら薄い板状部材は素材を単に切断するだけで得られ、各板状部材を重ねて結合する作業も特に困難ではないので、上記切削加工等による場合に比して大量生産に適する。
また、本発明による物体搬送装置においては、上記振動体が、超音波励振手段に対して締結手段を用いて着脱可能に結合されている。故に、浮揚させるべき物体の大きさ、形状、重量等に応じて振動体を適当なものに自在に交換することができ、実作業上有用である。
更に、本発明による物体搬送装置においては、上記振動体を励振する超音波励振手段が、超音波振動を発する振動子と、該振動子を駆動する発振器とを有し、該振動子がホーンなどを介さず上記振動体に直接結合されている。従って、該ホーン等を設けない分、装置の小型化、具体的には、物体を浮揚状態にて担持する部分の薄型化が達成され、狭いスペースでも当該物体搬送装置を用いることができる。
また、本発明による物体搬送装置においては、この構成を基に、具体的に下記の構成が採用され、夫々固有の効果が奏される。
まず、第１例として、上記振動子としてリング型振動子が用いられる。リング型振動子は薄形であり、装置全体の更なるコンパクト化、特に、物体を浮揚状態にて担持する部分の薄型化が図られる。
次に、第２例として、更に薄形のディスク型振動子を用いるものである。この構成では、物体搬送装置をほぼ極限まで薄くすることが可能となる。
また、本発明による物体搬送装置においては、上記振動体はその振動の節位を前述の搬送手段によって保持されて搬送される。よって、振動のエネルギーが該搬送手段側に無駄に伝わることがなく、物体の浮揚に有効に費される。この構成は、特に、上記したリング型やディスク型の振動子を用いる場合など、振動子自体によっては振動体を支え持たせることをしない構成において有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施例として、物体浮揚装置を含む物体搬送装置（アーム式ロボット形式）の側面図である。
【図２】図２は、図１に示した物体搬送装置が具備する振動体と超音波振動発生部を示す、一部断面を含む側面図である。
【図３】図３は、図２に示した構成の、一部断面図を含む斜視図である。
【図４】図４は、図２及び図３に示した構成が含む振動体とその周辺の部材の一部を示す、拡散分解斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施例としての物体搬送装置の要部である振動体とホーンの縦断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施例としての物体搬送装置の要部である振動体とホーンの縦断面図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施例としての物体搬送装置の要部である振動体とホーンの側面図である。
【図８】図８は、本発明の第５実施例としての物体搬送装置の要部である振動体と振動子を示す、一部断面を含む側面図である。
【図９】図９は、本発明の第６実施例としての物体搬送装置の要部である振動体、リング型振動子等を示す側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第７実施例としての物体搬送装置の要部である振動体、ディスク型振動子等を示す、一部断面を含む側面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第８実施例としての物体搬送装置（エレベータ形式）の要部の側面図である。
【図１２】図１２は、従来の搬送手段の第１例であるアーム式ロボットを含む装置の斜視図である。
【図１３】図１３は、従来の搬送手段の第２例であるベルトローダの要部の斜視図である。
【図１４】図１４は、従来の搬送手段の第３例であるアーム式搬送装置の要部の斜視図である。
【図１５】図１５は、従来の搬送手段の第４例であるリニアモータ式搬送装置の一部の、縦断面図である。
【図１６】図１６は、従来の搬送手段の第５例であるロボット移動式搬送装置の側面図である。
【図１７】
図１７は、従来の超音波浮揚型物体搬送装置の、一部断面を含む正面図である。
【図１８】
図１８は、図１７に示した物体搬送装置の平面図である。
【図１９】
図１９は、図１７に関するＰ−Ｐ矢視図である。
【図２０】
図２０は、図１７乃至図１９に示した物体搬送装置の動作説明図である。
【図２１】
図２１は、他の従来例としての物体搬送装置の要部を示す正面図である。
【符号の説明】
１物体浮揚装置
３アーム式ロボット（搬送手段）
５アーム
６支持駆動手段
８ θテーブル
１５振動体
１６超音波振動発生部
１７発振器
２０シリコンウェーハ（搬送物体）
２２ホーン
２６振動子
３０ケース
３３ハンド
４５，４６，４７振動体
５１リング型振動子
５３受け治具
５５ディスク型振動子
５７可動ベース
５８スライダ
５９トラックレール
６０架台
６３，６４歯付ベルト車
６８歯付ベルト[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an object transport device that levitates an object in the air using the radiation pressure of an ultrasonic wave and transports the object according to the state.
[0002]
[Prior art]
A substrate such as a silicon wafer used as a base of an IC chip or a glass substrate used as a liquid crystal display or the like has to avoid the attachment of dust and the generation of scratches even if minute. Therefore, when handling these substrates, in particular, with regard to a silicon wafer, care must be taken when transporting the substrate from the previous stage to the process for forming the circuit. 2. Description of the Related Art Conventionally, the following various means have been employed as a transfer means for transferring a silicon wafer.
[0003]
First, an arm type robot 151 shown in FIG. 12 is used as an example of a single wafer type transfer unit that transfers silicon wafers one by one.
[0004]
As shown in the figure, this arm type robot 151 has an arm 155 having a tip portion serving as a holding portion 155a for holding a silicon wafer (hereinafter, simply referred to as a wafer) 153, and reciprocatingly moves the arm 155 (arrow X6). (Shown) that freely supports and drives and a θ table 158 on which the support driving means 156 is mounted and rotated (indicated by an arrow R6). However, as shown, the reciprocating motion of the arm 155 and the rotation of the support driving means 156 are performed in a horizontal plane.
[0005]
An elevator 160 is provided beside the arm type robot 151, and a plurality of wafers 153 are placed on an elevator 160a provided with the elevator 160 and performing an elevating operation (indicated by an arrow Z6). Carriers 162 that can be arranged and accommodated are placed.
[0006]
In such a configuration, for example, one wafer 153 is placed by another robot or an operator (not shown) on the holding portion 155a of the arm 155 projecting to the side opposite to the carrier 162 as shown in the figure. Is done. Then, the arm 155 is retracted, and the support driving means 156 is rotated 180 ° by the operation of the θ table 158. Subsequently, the arm 155 is protruded by the operation of the supporting and driving means 156, and the wafer 153 is inserted into the carrier 162 together with the supporting portion 155a for supporting the wafer 153. In this state, the elevator 160a of the elevator 160 slightly rises, the wafer 153 is lifted up by a shelf (not shown) formed on the carrier 162, detaches from the support section 155a, and moves on the shelf. get on.
[0007]
Thereafter, the arm type robot 151 returns to the state shown in FIG. 12, and this series of operations is repeated until a predetermined number of wafers 153 are stored in the carrier 162.
[0008]
Conversely, when the wafers 153 housed in the carrier 162 are sequentially taken out and supplied, the process is performed by following the reverse process.
[0009]
Next, FIG. 13 shows a belt loader which is another conveying means of a single-wafer type.
[0010]
As shown, the belt loader 165 includes, for example, two endless belts 167 that are arranged in parallel and cooperatively support the wafer 153, and a plurality of belts 167 arranged in a row so that the respective belts 167 can be looped around. And a driving means (not shown) for rotating a required one of the pulleys 168.
[0011]
In the belt loader 165, the pulley 168 is rotationally driven by the driving means, whereby both belts 167 are fed and the wafer 153 is transferred. However, the transfer of the wafer 153 (indicated by the arrow X7) is performed in the horizontal direction.
[0012]
Next, an arm-type transfer device as an example of a carrier-type transfer means will be described with reference to FIG. The carrier type corresponds to the above-described single-wafer type, and a carrier 171 in which a plurality of wafers 153 are arranged is a target to be conveyed.
[0013]
As shown in the figure, in the arm-type transfer device 172, a guide rail 174 extending along a path to be transferred, a movable base 175 guided by the guide rail 174, and a driving unit for moving the movable base 175 (Not shown), and an arm 176 provided on the movable base 175 to hold the carrier 171.
[0014]
In the arm-type transfer device 172, the movable base 175 moves (indicated by arrows Z8 and α8) by the operation of the driving means, and the carrier 171 is transferred.
[0015]
In the arm-type transfer device 172, the transfer of the carrier 171 can be freely set not only in the horizontal direction but also in the vertical and oblique directions.
[0016]
FIG. 15 shows a linear motor type transfer apparatus which is another transfer means of the carrier type.
[0017]
As shown in the figure, the linear motor type transfer device 181 is a movable magnet type, in which a primary side including a large number of armature coils 183 arranged in a row is provided on a fixed base 184, and a field side which is a secondary side is provided. A magnet 186 is fixed to the lower surface of the slider 187 so as to be able to face each armature coil 183. Then, a carrier 189 in which a plurality of wafers 153 are arranged and accommodated is mounted on the slider 187.
[0018]
In the linear motor type transfer device 181, by supplying a current to each of the armature coils 183 at a predetermined timing, a thrust based on Fleming's left hand rule is generated between the primary side and the secondary side, and the slider 187 is provided. Moves, and the carrier 189 is transported. However, the transport of the carrier 189 (indicated by arrows X9 and X10) is performed in the horizontal direction.
[0019]
FIG. 16 shows a robot movable transfer device as a third example of the carrier type transfer means.
[0020]
As shown in the figure, the robot movable transfer device 192 includes a robot main body 193 having wheels 193a and running independently. A carrier 195 in which a plurality of wafers 153 are arranged and accommodated is mounted on the robot main body 193, and is conveyed horizontally (indicated by arrows X11 and X12) as the robot main body 193 travels.
[0021]
Note that an arm robot 197 is provided on the robot main body 193 to carry in and carry out the carrier 195 to and from the robot main body 193.
[0022]
In any of the above-described various transporting means, the wafer 153 is transported in a state in which the wafer 153 is in contact with the (arm 155a of) the arm 155, the belt 167, and the carriers 171, 189, and 195. Therefore, there is an inconvenience that microscopic scratches or dust are generated on the wafer 153 due to friction between the respective contact objects and the wafer 153, and the dust easily adheres to the wafer 153 due to static electricity or the like.
[0023]
Therefore, particularly when fine processing is performed on the wafer 153 in a later process, for example, when a circuit is formed to obtain a 4-megabit IC, the generation and adhesion of the dust becomes a serious problem, and the defect of the produced IC becomes poor. This has been a problem to be solved in reducing the rate and improving the yield.
[0024]
Therefore, in order to solve this problem, the present invention is applied to an object transfer device that includes an object levitation device that levitates an object in the air using the radiation pressure of an ultrasonic wave and that can transfer an object completely in a non-contact state. Suggested by people. This proposal is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-24415, and an object transport device which is a part of the disclosure is shown in FIGS.
[0025]
As shown in the drawing, the object transport device has a vibrating body 201 formed in a rectangular plate shape. The vibrating body 201 is fastened to the tip of a horn 202 at its center by screws 203 (shown in FIG. 18).
[0026]
In FIG. 17, the direction of the ultrasonic vibration by the horn 202 is indicated by an arrow U. Thus, the horn 202 performs longitudinal vibration. The vibrating body 201 performs bending vibration as shown by a curve W in FIG. 17 based on the vibration transmitted from the horn 202. This bending vibration occurs in the length direction and the width direction of the vibrating body 201, and thus the vibrating body 201 vibrates in a lattice-like vibration mode as a whole. If the size of the vibrating body 201 is set to an appropriate size, the vibration becomes the vibration only in the draft vibration mode.
[0027]
As shown in FIG. 17, the horn 202 is coupled to the vibrator 204 on the side opposite to the coupling portion to the vibrating body 201. The electrode 204a of the vibrator 204 and the oscillator 205 are connected, and the vibrator 204 is excited by the oscillator 205 to generate ultrasonic vibration. The horn 202 mechanically amplifies the vibration generated by the vibrator 204.
[0028]
The horn 202 is formed with a flange portion 202b, and the flange portion 202b is fastened to a vibrator 204 and a case 206 containing the horn 202 via a packing 202c.
[0029]
The horn 202, the vibrator 204, and the oscillator 205 described above constitute an ultrasonic exciting unit that excites the vibrating body 201.
[0030]
As shown in FIGS. 18 and 19, a plate-like sound wave reflecting member 208 is provided along both sides of the object transport path to which the object 207 is to be transported, and is attached to the case 206.
[0031]
Next, the operation of the object transport device having the above configuration will be described.
[0032]
First, the operation of the object levitation device included in the object transport device will be described.
[0033]
At the time of operation of the device, the posture of the device is adjusted such that the vibrating body 201 is parallel to the virtual horizontal plane 210 as shown in FIG. In this state, power is supplied to the ultrasonic excitation unit, the oscillator 204 is excited by the oscillator 205, and the vibration body 201 performs bending vibration. When the vibrating body 201 vibrates, a sound wave (not shown) is emitted from the vibrating body 201.
[0034]
When the vibrating body 201 starts to vibrate as described above, the object 207 is brought onto the vibrating body 201 and the hand is gently released. However, the object 207 may be placed on the vibrating body 201 before the vibration of the vibrating body 201 starts.
[0035]
As shown in FIG. 17, the object 207 is moved away from the surface of the vibrating body 201 by a distance e by the radiation pressure of the sound wave emitted from the vibrating body 201. ₂ Levitate with a space between them.
[0036]
Further, if the power supply to the ultrasonic excitation means is cut off, the sound wave from the vibrating body 201 stops immediately, and the object 207 comes into contact with the vibrating body 201.
[0037]
In addition, according to the device, there is no restriction on the material of the object 207 to be handled, such as whether or not it is a magnetic material, and any object such as an object that cannot be placed in a magnetic field is levitated and transported. be able to. Moreover, even if the weight and size of the object to be handled are relatively large, the object can be levitated and transported.
[0038]
Next, the operation of the object transport device including the above-described object levitation device will be described. This object transport device is obtained by adding a traveling unit for traveling the levitated object 207 to the configuration of the aforementioned object levitating device.
[0039]
As an example of the means for this traveling, a configuration as shown in FIG. 20 is employed. That is, the surface of the vibrating body 201 has an angle θ with respect to the virtual horizontal plane 210. ₂ It is only made to incline. Due to this inclination, an acceleration based on gravity is generated in the levitating object 207, and the object 207 travels.
[0040]
By the way, when the object 207 is transported as described above, deviation from the object transport path is prevented by the following operation.
[0041]
That is, as shown in FIGS. 18 and 19, the sound wave reflecting members 208 are provided along both sides of the object conveyance path. As is clear from FIG. 19, these sound wave reflecting members 208 are in a non-contact state with the vibrating body 201 while reflecting sound waves radiated from the lower surface side of the vibrating body 201 as shown by arrows in the figure. It is guided to the side of the object transport path. Since the sound wave guided as described above exists on the side of the object conveyance path, the sound wave acts as a wall. When the object 207 tries to deviate from the conveyance path, it acts to push it back. Therefore, the object 207 is transported in a completely non-contact state without deviating from the transport path and without contacting the sound wave reflecting member 208.
[0042]
Next, another object transport device provided with a traveling unit different from the type in which the object 207 travels using gravity as described above will be described with reference to FIG. However, this object transport device is configured in the same manner as the first example of the object transport device shown in FIGS. 17 to 20 except for the parts described below, and the description of the entire device is omitted because it is duplicated. Only the main part will be described. In the following description, the same components as those of the object transport device shown in FIGS. 17 to 20 are denoted by the same reference numerals.
[0043]
As shown in FIG. 21, in the object transport device, the vibrating body 201 is parallel to the virtual horizontal plane 210. The traveling means for traveling the object 207 has a plurality of nozzles 215 arranged side by side at predetermined intervals along the direction in which the object 207 should travel. These nozzles 215 are disposed, for example, above the vibrating body 201 and eject compressed air toward the object 207 from diagonally rearward. The object 207 is accelerated and conveyed by the squirting compressed air.
[0044]
[Problems to be solved by the invention]
According to the object transfer device described above, the above-described wafer 153 (see FIG. 12 and the like) can be transferred as the object 107 in a completely non-contact state.
[0045]
However, in the object transfer device, the transfer direction is limited to the horizontal direction, and the transfer cannot be performed in the vertical direction or the oblique direction.
[0046]
The present invention has been made in view of the above points, and a main object of the present invention is to transfer an object such as a wafer in a completely non-contact state, and not only in a horizontal direction but also in a vertical direction and an oblique direction. It is an object of the present invention to provide an object transporting apparatus which does not limit the transport path, for example, it can also transport in a direction and can freely change directions.
[0047]
Another object of the present invention is to provide an object transporting device that can exhibit other effects in addition to the above effects.
[0048]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an ultrasonic vibration generating section, a vibrating body which is formed in a substantially disk shape and has a resonance length, and is coupled to the ultrasonic vibration generating section at a central portion, and at least the ultrasonic vibration generating section And conveying means for holding and conveying the vibrating body, wherein the thickness of the vibrating body is configured to gradually decrease from the central portion toward the outer peripheral side, and the radiation pressure of the ultrasonic wave of the vibrating body is A configuration in which the outer peripheral side of the vibrating body is set to be larger than the center side, and the object is levitated on the surface of the vibrating body, and the object is conveyed by the conveying means in a state where the object is levitated. It is characterized by having done.
[0049]
[Action]
According to the object conveyance device having the above-described configuration, a force that tends to stay at the center of the vibrating body always acts on the floating object, and when the object attempts to deviate from the center to the outer periphery, a large radiation pressure on the outer periphery causes The object is pushed back to the center side, and the object is kept at the center position of the vibrating body. In this state, the object is conveyed in an arbitrary direction by the conveying means.
[0051]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0052]
FIG. 1 shows an object transportation device including an object levitation device 1 as a first embodiment of the present invention.
[0053]
As shown in the figure, in addition to the object levitation device 1, the object conveyance device includes an arm-type robot 3 as a conveyance unit that holds and conveys a portion of the object levitation device other than an oscillator (described later). . However, the oscillator may also be carried.
[0054]
The arm-type robot 3 reciprocates the arm 5 having a part excluding the oscillator of the object levitation device 1 attached to the end thereof (arrow X). ₁ ), Which is freely supported and driven, and which is mounted and rotated (arrow R). ₁ ) Table 8). However, as shown, the reciprocation of the arm 5 and the rotation of the support driving means 6 are performed in a horizontal plane.
[0055]
Specifically, the arm 5 and the support driving means 6 are, for example, an air cylinder or a hydraulic cylinder using the arm 5 as an output rod.
[0056]
In addition, in order to maintain the balance as a whole of the object transfer device based on the retracting operation of the arm 5 that supports a relatively large weight at the tip, such as the vibrating portion of the object levitation device 1, the support drive means 6 has a rear end portion. A counterweight 10 is provided. Further, the counterweight 10 reciprocates (arrow X) in conjunction with the movement of the arm 5. ₂ ), So that the moment of the entire apparatus is perfectly balanced in accordance with the amount of protrusion of the arm 5.
[0057]
On the other hand, the object levitation device 1 is configured as follows.
[0058]
That is, as shown in FIG. 1 to FIG. 3, a vibration body 15 formed in a substantially disk shape, an ultrasonic vibration generation section 16, and an oscillator 17 (shown in FIG. 1) are provided. The ultrasonic vibration generator 16 and the oscillator 17 constitute an ultrasonic excitation unit that excites the vibrator 15. The vibrating body 15 is excited by the ultrasonic exciting means, and floats a silicon wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) 20 as an object to be conveyed on its surface.
[0059]
As shown in FIGS. 1 to 3, the ultrasonic vibration generator 16 has a horn 22 coupled to the vibrator 15. The horn 22 mechanically amplifies the amplitude of vibration generated by a vibrator described later, and duralumin or the like is selected as the material.
[0060]
As shown in FIG. 4, the vibrating body 15 is fastened to the horn 22 by a flathead screw 24 at the center of the main surface. Specifically, a screw hole 22a into which the countersunk screw 24 is screwed is formed at the tip of the horn 22, and a tapered counterbore 15a into which the head of the countersunk screw 24 fits is formed on the upper surface side of the vibrating body 15. Is formed. The counterbore portion 15a is formed deeper than the height of the head of the countersunk screw 24. Therefore, the head does not protrude from the upper surface of the vibrating body 15.
[0061]
The countersunk screw 24, the screw hole 22a of the horn 22, and the counterbore 15a formed in the vibrating body 15 are collectively referred to as fastening means. In the configuration in which the vibrating body 15 and the horn 22 are coupled by the fastening means as described above, the vibrating body 15 can be attached and detached by releasing the fastening, that is, by loosening and removing the flathead screw 24.
[0062]
The connection between the vibrating body 15 and the horn 22 may be performed by soldering, brazing, welding, bonding, fitting (shrink fit, or the like) instead of the above-described fastening means. However, if the connecting means is detachably connected using the fastening means as described above, the vibrating body 15 can be freely replaced with an appropriate one according to the size, shape, weight, etc. of the object to be levitated on the vibrating body 15. Can be practically useful. These various coupling means are similarly applied to other embodiments described later.
[0063]
Next, the ultrasonic vibration generator 16 including the horn 22 will be described in detail.
[0064]
As is clear from FIGS. 2 and 3, in the ultrasonic vibration generating section 16, the horn 22 is coupled to the vibrator 26 on the opposite side to the coupling section to the vibrator 15, that is, on the lower end side. The electrode 26a of the vibrator 26 and the oscillator 17 shown in FIG. 1 are connected by a connection cable 28, and the vibrator 26 is driven by the oscillator 17 to generate ultrasonic vibration.
[0065]
In FIG. 2, the direction of ultrasonic vibration by the vibrator 26 and the horn 22 is indicated by an arrow U. Thus, the vibrator 26 and the horn 22 perform longitudinal vibration.
[0066]
The horn 22 is formed with a flange portion 22b, and the flange portion 22b is fastened to the vibrator 26 and a case 30 containing the horn 22 by bolts 31 and via packings 22c.
[0067]
A hand 33 is attached to one side of the upper end of the case 30 by welding or bolting at one end. As shown in FIG. 1, flanges 33a and 5a are provided at the other end of the hand 33 and the tip of the arm 5 of the arm type robot 3, respectively. The object levitation device 1 excluding the oscillator 17 is mounted on the arm 5 by fastening the flange portions 33a and 5a to each other with a bolt 35 and a nut 36.
[0068]
As shown in FIGS. 2 and 3, the hand 33 is hollow, and the connection cable 28 described above is guided inside the hand 33 via a grommet 39 and the like, and is guided to the oscillator 17 shown in FIG. . However, the connection cable 28 is set to have a sufficient length so as to follow the movement of the arm type robot 3.
[0069]
Here, the shape of the vibrating body 15 will be described in detail.
[0070]
The vibrating body 15 is made of a single member whose material is duralumin or the like, and is formed in a substantially disk shape as a whole as described above, and its upper surface 15c is flat as is clear from FIG. The lower surface side is a tapered surface 15 d whose diameter decreases toward the horn 22. As a result, the thickness of the vibrating body 15 changes gradually from the central portion to the outer peripheral portion of the vibrating body 15, in this case, so as to be continuously reduced.
[0071]
Next, the operation of the object transport device having the above configuration will be described.
[0072]
First, the oscillator 17 shown in FIG. 1 is operated in advance, and the vibrator 15 is excited. The vibrating body 15 performs bending vibration in the radial direction based on longitudinal vibration transmitted through the horn 22. For this reason, the diameter of the vibrating body 15 is set to the resonance length. That is, antinodes and nodes of the standing wave are formed concentrically at several places on the vibrating body 15.
[0073]
In this vibration state, the arm 5 of the arm type robot 3 shown in FIG. 1 is protruded, and the vibrating body 15 and the ultrasonic vibration generator 16 are moved from the position indicated by the solid line to the position indicated by the two-dot chain line in FIG. Moving. Then, the wafer 20 to be transferred is supplied onto the vibrating body 15 by another robot or operator (not shown).
[0074]
Then, the wafer 20 floats from the upper surface 15c (see FIG. 2) of the vibrating body 15 due to the radiation pressure of the sound wave generated by the vibrating body 15. In FIG. 2, the height of the levitation is represented by the symbol e. ₁ Is indicated by.
[0075]
As described above, the thickness of the vibrating body 15 is set so as to gradually change from the central portion to the outer peripheral portion, specifically, to gradually decrease. Due to such a configuration, the amplitude of the flexural vibration of the vibrating body 15 gradually increases from the center to the outer periphery, as indicated by the symbol H in FIG. As a result, as shown by a large number of arrows 41 and a curve I in the figure, the radiation pressure of the sound wave emitted from the vibrating body 15 is larger on the outer peripheral side of the vibrating body 15 than on the center side.
[0076]
According to the above configuration, a force to keep the wafer 20 at the center of the vibrating body 15 always acts on the wafer 20, and when the wafer 20 tries to deviate from the center to the outer peripheral side, the wafer 20 moves to the central side by a large radiation pressure on the outer peripheral side. Pushed back.
[0077]
When the supply of the wafer 20 onto the vibrating body 15 is completed as described above, in FIG. 1, the arm 5 of the arm type robot 3 is retracted, and the support driving means 6 is turned 180 ° by the operation of the θ table 8. It is rotated (rotated in a horizontal plane perpendicular to the paper). Subsequently, the arm 5 is made to protrude by the operation of the supporting and driving means 6, and the wafer 20 is sent together with the vibrating body 15 carrying the same toward a subsequent process and collected.
[0078]
Thereafter, the arm type robot 3 returns to the state shown by the solid line in FIG. 1, and thereafter, the above-described series of operations is repeated for the wafers supplied from the preceding step one after another.
[0079]
As is clear from the above, in the object transfer apparatus, the wafer 20 as the transfer object is transferred in the horizontal direction in a completely non-contact state, and the direction is changed by 180 °.
[0080]
In the above configuration, since the wafer 20 is conveyed in a substantially stationary state at the center position of the vibrating body 15, the positioning accuracy of the wafer 20 by the conveyance is set to the high operation accuracy of the arm type robot 3 itself. Based on enhanced.
[0081]
Further, the above-described action of preventing the wafer 20 from deviating on the vibrating body 15 can be performed relatively easily by giving the vibrating body 15 a change in thickness in the radial direction as in the present embodiment, so that the cost is reduced. It is inexpensive, and the simplification of the structure of the object levitation device 1 and the downsizing are achieved at the same time, which is extremely effective in practical use.
[0082]
In particular, as described above, in the configuration in which the thickness of the vibrating body 15 is gradually changed from the central portion toward the outer peripheral portion to obtain the change in the radiation pressure of the sound wave, it is inexpensive without complicated processing, The intensity of radiation pressure and the rate of change can be set freely. Specifically, in a configuration in which the thickness of the vibrating body 15 is continuously changed as in this embodiment, a single plate-shaped material such as duralumin having a thickness t (see FIG. 2) is cut and processed. It can be easily formed by performing a grinding process.
[0083]
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a substantially disk-shaped vibrating body 45 which is a main part of the object transporting apparatus according to a second embodiment of the present invention and which is coupled to the horn 22 and which is cut vertically along its diameter. FIG. However, the object transporting apparatus is configured similarly to the object transporting apparatus as the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 except for the vibrating body 45, and the configuration and operation of the entire apparatus will be described. Are omitted because they overlap, and only the vibration member 45 will be described. In the following description, components that are the same as or correspond to the components of the object transport device of the first embodiment are given the same reference numerals. This is the same for the third to eighth embodiments described later.
[0084]
As shown, the vibrating body 45 is also formed of a single member, and a plurality of, in this case, seven step portions 45a to 45g are formed concentrically on the lower surface side. Thus, the thickness of the vibrating body 45 changes so as to decrease stepwise from the center to the outer periphery.
[0085]
FIG. 6 shows a cross section of a vibrating body 46 which is a main part of a substantially disk-shaped vibrating body 46 and is longitudinally cut along the diameter thereof as a third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the vibrating body 46 is composed of, for example, seven plate-like members 46a to 46g having different diameters stacked in the order of the diameter. Further, a tapered surface is formed on the lower surface side of the outer peripheral portion of each of the plate members 46a to 46g, and each of the plate members 46a to 46g is formed so that the respective tapered surfaces are continuous with each other. Therefore, the vibrating body 46 has a tapered surface on the lower surface side as a whole, whereby the thickness of the vibrating body 46 changes so as to decrease gradually from the central portion to the outer peripheral portion. ing.
[0086]
FIG. 7 shows a cross-sectional shape of a substantially disk-shaped vibrating body 47, which is a main part of an object transfer device according to a fourth embodiment of the present invention, cut vertically along the diameter thereof.
[0087]
As shown, the vibrating body 47 is also formed by connecting a plurality of plate members 47a to 47h having different diameters, in this case, in the order of the diameter. However, in this case, each of the plate members 47a to 47h is simply formed in a circular flat plate shape, and the outer peripheral portion has no tapered surface. With this configuration, the thickness of the vibrating body 47 changes gradually from the central portion to the outer peripheral portion, specifically, so as to gradually decrease.
[0088]
In each of the object transfer devices of the second to fourth embodiments, the radiation pressure of the sound waves generated by the vibrators 45, 46, and 47 included in each of the object transfer devices is such that the outer peripheral side of each of the vibrators has a center. Larger than the side. Therefore, similarly to the object transfer device of the first embodiment described above, a force to keep the wafer 20 floating on these vibrators 45 to 47 at the center of each vibrator always acts, and the wafer 20 When trying to deviate from the center to the outer peripheral side, it is pushed back to the central side by the large radiation pressure on the outer peripheral side. Therefore, the wafer 20 as a transfer object is transferred in a completely non-contact state.
[0089]
In the configuration in which the thickness of a single member is changed stepwise as in the case of the vibrating body 45 shown in FIG. 5, the vibrating body 15 provided in the object transfer device of the first embodiment shown in FIGS. That is, as in the case where the thickness changes continuously, the flat material can be easily formed by cutting or the like.
[0090]
On the other hand, in a configuration in which a plurality of thin plate members 46a to 46g and 47a to 47h having different diameters are overlapped and connected like the vibrators 46 and 47 shown in FIGS. 6 and 7, these thin plate members are made of a material. (However, in the case shown in FIG. 6, press work or the like is also used to form a tapered surface on the lower surface side of the outer peripheral portion), and it is not particularly difficult to overlap and join the plate members. Since it is not available, it is more suitable for mass production than when it is made by the above-mentioned cutting or the like.
[0091]
FIG. 8 to FIG. 10 are views showing a vibrating body which is a main part of each object transfer device as a fifth embodiment to a seventh embodiment of the present invention and members around the vibrating body.
[0092]
Note that the vibrating body included in each of the object transporting apparatuses of the fifth to seventh embodiments is the same as the vibrating body 15 included in the above-described object transporting apparatus of the first embodiment.
[0093]
In the fifth embodiment shown in FIG. 8, the vibrator 26 is directly connected to the vibrator 15 without a horn (22: see FIG. 2). Accordingly, since the horn or the like is not provided, the size of the apparatus can be reduced, specifically, the thickness of the portion (the configuration shown in FIG. 8) for supporting the wafer 20 in a floating state can be reduced. Can be used.
[0094]
In the fifth embodiment, as shown, a flange 26c is formed on the vibrator 26, and the flange 26c is attached to the tip of the arm 5 of the arm type robot 3 shown in FIG. Can be The description of the structure for this attachment is omitted.
[0095]
In the sixth embodiment shown in FIG. 9, a ring-shaped vibrator 51 is employed as a vibrator, and the ring-shaped vibrator 51 is directly coupled to the vibrator 15. The ring-shaped vibrator 51 is of a thin type, and the overall size of the apparatus is further reduced, and in particular, a portion (the configuration shown in FIG. 9) for supporting the wafer 20 in a floating state is made thinner.
[0096]
On the other hand, in the sixth embodiment, the vibrating body 15 is supported by a ring-shaped receiving jig 53 as shown. The receiving jig 53 is attached to the arm 5 of the arm type robot 3 shown in FIG. The receiving jig 53 is coupled to a node of the vibration of the vibrating body 15, whereby the vibrating body 15 is conveyed. By maintaining the vibration nodal point in this manner, the energy of the vibration is not transmitted to the arm type robot 3 (shown in FIG. 1) as the transfer means in a wasteful manner, and is effectively consumed for floating the wafer 20. You. This configuration is effective in a configuration in which the ring-shaped vibrator 51 is used as in the present embodiment and the vibrator 15 is not supported by the vibrator 51 itself.
[0097]
In the seventh embodiment shown in FIG. 10, a thinner disk-type vibrator 55 is employed as a vibrator, and the disk-type vibrator 55 is directly coupled to the vibrator 15. With this configuration, it is possible to reduce the thickness of the object levitation device, particularly, the portion (the configuration illustrated in FIG. 10) that supports the wafer 20 in a levitated state as much as possible.
[0098]
Also in the seventh embodiment, the vibrating body 15 is supported by the ring-shaped receiving jig 53. The receiving jig 53 is attached to the arm 5 of the arm type robot 3 shown in FIG. The receiving jig 53 is coupled to a node of the vibration of the vibrating body 15, whereby the vibrating body 15 is conveyed. By holding the nodes of the vibrations in this manner, the energy of the vibrations can be wasted to the arm-type robot 3 (shown in FIG. 1) as the transfer means, similarly to the sixth embodiment described above. In other words, the wafer 20 is effectively used for floating.
[0099]
FIG. 11 shows an elevator-type object transfer device as an eighth embodiment of the present invention.
[0100]
As shown in the figure, the vibrating body 15 and the ultrasonic vibration generator 16 are mounted on a movable base 57 in the object transport device. A slider 58 is attached to the movable base 57, and a track rail 59 for guiding the slider 58 linearly is provided. The track rail 59 is fixed on a frame 60 installed diagonally. That is, the movable base 57 is reciprocally movable in an oblique direction. An oscillator 17 (see FIG. 1) for driving a vibrator (26: see FIG. 2) included in the ultrasonic vibration generator 16 is provided at a predetermined position on the gantry 60, which is a fixed side (not shown). do not do).
[0101]
Driving means for moving the movable base 57 is provided, and the driving means is configured as follows.
[0102]
That is, a pair of toothed belt wheels 63 and 64 are mounted above and below the gantry 60 via the brackets 65 and 66, respectively. A toothed belt 68 is wound around the double toothed belt wheels 63 and 64. As shown, the toothed belt 68 is connected to the movable base 57. Although not shown, a motor for applying a driving force to at least one of the two toothed belt wheels 63 and 64 is provided to feed the toothed belt 68.
[0103]
In the above configuration, the movable base 57 moves (indicated by an arrow D) by feeding the toothed belt 68 by the operation of the motor. As a result, the wafer 20 as a transfer object floating on the vibrator 15 is transferred in an oblique direction in a completely non-contact state.
[0104]
Although the object transfer device is of an elevator type, in this configuration, since the wafer 20 is transferred in a substantially stationary state at the center position of the vibrator 15, the positioning accuracy of the wafer 20 by transfer is determined by the elevator. Has been enhanced based on the high operating accuracy of the.
[0105]
In the present embodiment, the wafer 20 is transferred obliquely, but may be transferred vertically or horizontally.
[0106]
In each of the above embodiments, each of the vibrators 15, 45, 46, and 47 performs bending vibration. However, other types of vibration such as longitudinal vibration can be used. It has been confirmed by experiments that the wafer 20 and the like float in the above.
[0107]
Further, these vibrators 15, 45, 46 and 47 are formed in a disk shape, but the shape of the upper surface for supporting the wafer 20 in a floating state, such as an elliptical shape, a triangular shape, a quadrangular shape, etc. It may be.
[0108]
Further, in each of the above-described embodiments, the arm type robot 3 (see FIG. 1) and the elevator (see FIG. 11) are used as transfer means for transferring the respective vibrators 15, 45, 46, and 47 together with the ultrasonic vibration generator 16. However, it is a matter of course that various transporting means such as those shown in FIGS. 13 to 16 can be applied.
[0109]
Further, in each of the above embodiments, each of the vibrators 15, 45, 46, and 47 varies in thickness from the central portion to the outer peripheral portion. Other parts including the above may be flat. Also in this configuration, the sound wave radiation pressure on the outer peripheral side of each of the vibrators becomes larger than that on the central side.
[0110]
Further, with respect to the configuration shown in FIG. 9, the vibrating body 15 is not made to have a change in thickness as in the embodiment, but is made to be a simple flat plate. The vibration may be applied to the outer peripheral portion of the plate-shaped vibrating body. Even with this configuration, the radiation pressure of the sound wave of the vibrating body is larger on the outer peripheral side than on the central side.
[0111]
Further, the present invention is not limited to the configurations of the above-described embodiments, but can realize a wide variety of configurations by combining or applying some of the configurations included in each of the embodiments to each other.
[0112]
【The invention's effect】
As described above, in the object transfer device according to the present invention, the radiation pressure of the sound wave generated in the vibrating body for levitating an object such as a wafer on the surface is larger on the outer peripheral side of the vibrating body than on the center side. Are set to be large. According to this configuration, a force is applied to the object to keep it at the center of the vibrating body, and when the object attempts to deviate from the center toward the outer periphery, the object is pushed back toward the center by a large radiation pressure on the outer periphery. It is.
Therefore, by selecting and using an appropriate means such as an arm type robot or an elevator as the transfer means for holding and transferring the vibrating body, it is possible to transfer the object completely in a non-contact state, and to transfer the object in the horizontal and vertical directions. It is also possible to freely perform transfer in a diagonal direction and change directions, and is highly versatile, regardless of the transfer route.
Further, in the above configuration, since the object is conveyed in a substantially stationary state at the center position of the vibrating body, the positioning accuracy of the object by the conveyance is based on the high operation accuracy of the arm type robot or the like. Can be enhanced.
In addition, the above-described function of preventing the object from deviating can be performed relatively easily by giving the vibrating body a change in thickness in the radial direction or the like, so that the cost can be reduced, and the structure of the object transport device can be reduced. Simplification and miniaturization are also achieved, which is very effective in practice.
In particular, in the configuration in which the thickness of the vibrating body is gradually changed toward the outer peripheral side to obtain the above-mentioned change in the radiation pressure, it is inexpensive without any complicated processing, and the intensity of the radiation pressure and the rate of change can be freely adjusted. Can be set to
Specifically, in a configuration in which the thickness of the vibration is changed continuously or stepwise, it can be easily formed by performing cutting or the like on a flat material.
In addition, in order to change the thickness of the vibrating body, a plurality of thin plate members having different diameters are arranged in the order of the diameter in addition to performing a cutting process or the like on a single relatively thick material as described above. It can also be implemented by overlapping and combining. In this configuration, these thin plate-shaped members can be obtained by simply cutting the material, and it is not particularly difficult to combine the respective plate-shaped members in an overlapping manner. Suitable.
Further, in the object transfer device according to the present invention, the vibrating body is detachably connected to the ultrasonic excitation means using a fastening means. Therefore, the vibrating body can be freely replaced with an appropriate one according to the size, shape, weight, etc. of the object to be levitated, which is useful in actual work.
Further, in the object transfer device according to the present invention, the ultrasonic excitation unit that excites the vibrator has a vibrator that emits ultrasonic vibrations and an oscillator that drives the vibrator, and the vibrator includes a horn or the like. And is directly coupled to the vibrating body without any intervening member. Therefore, since the horn or the like is not provided, the size of the apparatus can be reduced, specifically, the thickness of a portion for supporting the object in a floating state can be reduced, and the object transfer apparatus can be used even in a narrow space.
Further, in the object transfer device according to the present invention, based on this configuration, the following configuration is specifically adopted, and each has its own effect.
First, as a first example, a ring-type vibrator is used as the vibrator. The ring-type vibrator is thin, so that the overall size of the apparatus can be further reduced, and in particular, the thickness of the portion that supports the object in a floating state can be reduced.
Next, as a second example, a thinner disk-type vibrator is used. With this configuration, it is possible to make the object transfer device as thin as possible.
Further, in the object transfer device according to the present invention, the vibrating body is conveyed while holding the nodal point of the vibration by the above-described conveying means. Therefore, the energy of the vibration is not wastefully transmitted to the transport means side, and is effectively spent for levitating the object. This configuration is particularly effective in a configuration in which the vibrator itself does not support the vibrator, such as when the above-described ring-type or disk-type vibrator is used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an object transfer device (arm type robot type) including an object levitation device as a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view, including a partial cross section, showing a vibrating body and an ultrasonic vibration generator provided in the object transporting device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view, including a partial cross-sectional view, of the configuration shown in FIG. 2;
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a vibrating body included in the configuration shown in FIGS. 2 and 3 and a part of members around the vibrating body.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a vibrating body and a horn, which are main parts of an object transfer device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a vibrating body and a horn, which are main parts of an object transfer device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side view of a vibrating body and a horn, which are main parts of an object transport device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a side view, including a partial cross section, showing a vibrating body and a vibrator, which are main parts of an object transport device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a side view showing a vibrating body, a ring-type vibrator, and the like, which are main parts of an object transport device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a side view including a partial cross section showing a vibrating body, a disk-type vibrator, and the like, which are main parts of an object transporting apparatus as a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a side view of a main part of an object transfer device (elevator type) as an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view of an apparatus including an arm type robot which is a first example of a conventional transfer means.
FIG. 13 is a perspective view of a main part of a belt loader which is a second example of the conventional transporting means.
FIG. 14 is a perspective view of a main part of an arm type transfer device which is a third example of the conventional transfer means.
FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a part of a linear motor-type transfer device which is a fourth example of the conventional transfer means.
FIG. 16 is a side view of a robot movable transfer device which is a fifth example of the conventional transfer means.
FIG.
FIG. 17 is a front view including a partial cross section of a conventional ultrasonic levitation type object transfer device.
FIG.
FIG. 18 is a plan view of the object transport device shown in FIG.
FIG.
FIG. 19 is a view on arrow PP of FIG.
FIG.
FIG. 20 is a diagram illustrating the operation of the object transport device shown in FIGS. 17 to 19.
FIG. 21
FIG. 21 is a front view showing a main part of another conventional object transport device.
[Explanation of symbols]
1 Object levitating device
3 arm type robot (transportation means)
5 arm
6 Support driving means
8 θ table
15 vibrator
16 Ultrasonic vibration generator
17 Oscillator
20 Silicon wafer (transport object)
22 Horn
26 vibrator
30 cases
33 hands
45, 46, 47 vibrator
51 Ring type vibrator
53 Receiving jig
55 disk type vibrator
57 Movable base
58 Slider
59 track rail
60 trestle
63, 64 toothed belt wheel
68 Toothed belt

Claims

An ultrasonic vibration generating unit, a vibrating body that is formed in a substantially disc shape and has a resonance length and is coupled to the ultrasonic vibration generating unit at a central portion, and at least the ultrasonic vibration generating unit and the vibrating body Conveying means for holding and conveying the vibration member, wherein the thickness of the vibrating body is configured to gradually decrease from the central portion toward the outer peripheral side, and the radiation pressure of the ultrasonic wave of the vibrating body is reduced at the outer periphery of the vibrating body. The side is set to be larger than the center side, the object is levitated on the surface of the vibrating body, and the object is conveyed by the conveying means in a state where the object is levitated. Object transfer device.