JP4286461B2 - 移載機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移載機に関し、特に、クリーンルーム内を高速で搬送される液晶などの大形の基板の移載を、発塵を抑制しつつ、高速で、精度良く行うことができるようにした移載機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クリーンルーム内を液晶などの大形の基板の搬送を行う場合、その移載機として、例えば、図５〜図６に示すように、先端にピックアップフォークを備えた水平多関節を用いたり、テレスコピックアームを用いたロボットが汎用されている。
そして、このいずれの方式においても、本体Ｈに昇降機構及び旋回機構を備え、フォーク又はアームの出入、昇降、旋回の各動作を組み合せて、搬器３を、図５において、左右方向へ移動して、液晶などの移載を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の移載機は、水平多関節を用いたものにおいては、水平多関節のリンク機構Ａの死点を回避するために、ギア、ベルト、ロープなどを利用するようにしている。
また、クリーンルームでは、液晶のガラス基板や半導体のウエーハなどの薄板状の被搬送物を移載するため、ピックアップフォークやテレスコピックアームの先端は、狭い場所に挿入する必要があり、このため、片持ち梁の形式の薄型に形成し、これを支持する水平多関節のリンク機構Ａやフレームは、その外側に配置されている。
【０００４】
このため、従来の移載機は、次のような問題点があった。
（１）ピックアップフォークやテレスコピックアームの先端を支持する水平多関節のリンク機構Ａやフレームは、剛性を高めるため、所定の高さ方向の寸法が必要であり、ピックアップフォークやテレスコピックアームの外側に配置せざるを得ないため、被搬送物の移載に際して、旋回動作が不可欠で、旋回動作のために時間がかかり、高速での移載に限度がある。
（２）旋回時に被搬送物及び移載機の最大半径のスペースを確保する必要があり、工場全体のレイアウト上の制約が生じる。
（３）水平多関節を用いたものにおいては、リンク機構に死点があり、これを回避するため、ギア、ベルト、ロープなどを利用すると、発塵、給油、伸び等の点から保守、停止精度、耐久性などにおいて、高精度のクリーンルームでの使用上の難点がある。
（４）テレスコピックアームを用いたものにおいては、多段式にすることにより、旋回せずに被搬送物を移載するようにすることができるが、移載機の構造が複雑になり、また、その駆動装置を完全にシールすることが難しく、クリーン度を維持することに限界があり、給油及び信頼性の点から保守上の難点がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の移載機の有する問題点に鑑み、ギア、ベルト、ロープなどによる旋回動作をなくし、リンク機構で円滑に死点を通過できるように構成することにより、発塵を抑制し、かつ高速での移載を可能とし、さらに、移載先の装置のレイアウト上、移載時に旋回が必要な場合でも簡単な方法で、被搬送物を反転させることができるようにした移載機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の移載機は、両端と中間に支点を有し、一端の支点を直線状のガイドレールを移動する移動体に、他端の支点を搬器に、それぞれ軸着した１つの部材からなる主レバーと、該主レバーの２分の１の長さで、両端に支点を有し、一端の支点を前記移動体が移動する直線状のガイドレールの延長線上のフレームに軸着し、他端の支点を前記主レバーの中間位置に軸着した副レバーと、前記主レバー及び副レバー、該主レバー及び副レバーにそれぞれ平行な２本の平行リンク並びにこれらを接続する平行リンクからなり、フレーム及び搬器を接続する平行四辺形の形状をした２組の平行リンク体と、該平行リンク体の駆動装置とで構成し、平行リンク体の死点通過時に前記２組の平行リンク体の構成部材が前記直線状のガイドレールが含まれる線上に位置するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
この移載機は、移載機の旋回動作なしで、移載機の反対側に被搬送物を移載するようにしているので、移載の時間を短縮できるとともに、移載点には枢軸となるピン形式の支点のみが移動するため、高度のクリーン度が維持でき、ガイドレールが移載機の中央にあり、前後の移動がないので、発塵源が固定され、塵埃の巻き上げがわずかで、クリーン度対策がテレスコピックアームにくらべ容易で、軽量かつ安価に対策でき、また、出入り動作の両先端ではリンク機構上、緩起動緩停止が可能でショックが少なく、高速化が容易であり、さらに、リンク機構のため、構造が単純となり、寿命や保守の点で有利である。
【０００８】
この場合において、平行リンク体の死点通過時に、搬器側の平行リンク体の平行四辺形の形状が維持されるようにするか、又は、平行四辺形の形状が維持されず主レバーを含む向かい合った平行リンクが交差する形となるようにするかを制御する、電磁石と、該電磁石と相対位置関係にある永久磁石とからなる形状制御機構を備えることができる。
【０００９】
これにより、搬器を安定的に平行に移動又は反転させながら移動して、被搬送物の移載を行うことができる。
【００１０】
また、形状制御機構を、電磁石と、該電磁石と相対位置関係にある永久磁石とで構成することにより、形状制御機構を、構造が単純で、制御が容易で、信頼性が高く、発塵のない構造とすることができる。
【００１１】
また、搬器を含むフレーム全体を昇降させる昇降装置を備えることができる。
【００１２】
これにより、発塵源が固定され、塵埃の巻き上げがわずかで、クリーン度対策が一層容易となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の移載機の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図４に、本発明の移載機の一実施例を示す。
【００１５】
この移載機は、次のように構成されている。
【００１６】
被搬送物Ｇを移載する移載距離に適した長さを備えた主レバー１の基端側をピンＰ７を介して移動体４に軸着するとともに、先端側をピンＰ１を介して搬器３に軸着する。
【００１７】
この搬器３には、その上にガラス基板などの被搬送物Ｇを、必要に応じて、吸盤（図示省略）により吸着等させることにより、載置可能に構成する。
なお、本実施例において、搬器３の形状は、Ｈ形のものを示したが、特にこれに限定されるものではなく、パン状のもの、チャック式のもの等、任意の形状のものを採用することができる。
そして、この搬器３は、その中心位置で、ピンＰ１を介し主レバー１に軸着するようにする。
また、搬器３は、その移動方向Ｙと直角方向ＸにピンＰ１より適当な距離をおいて、主レバー１と平行に配設する平行リンクＬ１の先端に、ピンＰ２を介して軸着するようにする。
【００１８】
主レバー１の基端側には、ピンＰ７を介して移動体４を軸着し、この移動体４を、搬器３の移動方向Ｙと直角方向Ｘに自由に移動できるように、ガイドレール５にて案内するように構成する。
また、ガイドレール５は、リニアベアリング、車輪式のもの等を採用することができ、必要に応じて、給電線、制御線を連結するケーブルキャリア（図示省略）を側面に取付けることができる。
【００１９】
平行リンクＬ１は、主レバー１の２分の１の長さで、主レバー１の下方に配設し、搬器３が移動方向Ｙに移動中に、互いに干渉しないように配置される。
また、平行リンクＬ１は、搬器３のピンＰ１，Ｐ２を結ぶ方向と平行となるように配設する平行リンクＬ２とピンＰ３を介して軸着する。
【００２０】
この平行リンクＬ２は、平行リンクＬ１の下方位置に配設し、搬器３が移動方向Ｙに移動中に、互いに干渉しないように配置される。
また、平行リンクＬ２の一端は、主レバー１の中間位置に、ピンＰ４を介して軸着されるとともに、平行リンクＬ２を平行リンクＬ１の下方位置に配設し、同様に搬器３が移動方向Ｙに移動中に干渉しないように配置される。
このようにして、ピンＰ１，ピンＰ２，ピンＰ３及びピンＰ４を介して、軸着される主レバー１、平行リンクＬ１、平行リンクＬ２及び搬器３により、平行四辺形の形状をした平行リンク体を形成し、これにより、搬器３と平行リンクＬ２は、移動方向Ｙに移動中も平行の位置関係を維持するようにする。
【００２１】
そして、平行リンクＬ２には、ピンＰ３を介して主レバー１の２分の１の長さを有する平行リンクＬ３を軸着する。
この平行リンクＬ３は、平行リンクＬ２の下方に位置し、移動方向Ｙに移動中に干渉しないように配置される。
平行リンクＬ３は、フレーム６にピンＰ５を介して軸着されている。
【００２２】
また、副レバー２は、平行リンクＬ３と平行に配設され、主レバー１の中間位置にてピンＰ４を介して軸着され、この副レバー２の他端は、フレーム６に揺動可能にピンＰ６を介して軸着される。
この副レバー２は、平行リンクＬ３と同様に、主レバー１の２分の１の長さで、平行リンクＬ３の下方位置に配設し、移動方向Ｙに移動中に干渉しないように配置される。
【００２３】
また、平行リンクＬ３の基端側をフレーム６に軸着するピンＰ５及び副レバー２の基端側をフレーム６に軸着するピンＰ６は、移動体４の移動方向Ｘの延長上に配置され、これらのピンＰ３、ピンＰ４、ピンＰ５及びピンＰ６にて連結される平行リンクＬ２、平行リンクＬ３、副レバー２及びフレーム６の一部により、平行四辺形の形状をした平行リンク体を形成し、これにより、平行リンクＬ２は、搬器３が移動方向Ｙに移動中においても移動体４の移動方向Ｘと平行の位置関係を維持するようにする。
【００２４】
そして、この副レバー２の基端側は、ピンＰ６を介して、副レバー駆動装置７の回転軸に固定され、副レバー駆動装置７を駆動することにより、ピンＰ６を中心として揺動するようにする。
これにより、副レバー駆動装置７は、上記ピンＰ１，ピンＰ２，ピンＰ３及びピンＰ４を介して、軸着される主レバー１、平行リンクＬ１、平行リンクＬ２及び搬器３により形成される平行四辺形の形状をした平行リンク体、及びピンＰ３、ピンＰ４、ピンＰ５及びピンＰ６にて連結される平行リンクＬ２、平行リンクＬ３、副レバー２及びフレーム６の一部により形成される平行四辺形の形状をした平行リンク体の駆動装置を構成する。
なお、平行リンク体の駆動装置としては、副レバー２をピンＰ６を中心として揺動させるもののほか、平行リンクＬ３をピンＰ５を中心として揺動させるものや移動体４を搬器３の移動方向Ｙと直角方向Ｘに移動させるものを、任意に採用することができる。
【００２５】
また、フレーム６は昇降装置８に連結され、搬器３、主レバー１、副レバー２、及び平行リンクＬ１，Ｌ２，Ｌ３などと共に、昇降可能に構成する。
【００２６】
また、搬器３には、平行リンク体の死点通過時に、平行リンク体の形状を制御する形状制御機構として、ピンＰ１とピンＰ２を結ぶ延長上位置に永久磁石Ｍ１を、フレーム６上には電磁石Ｅ１をそれぞれ取り付け、この永久磁石Ｍ１と電磁石Ｅ１とは相対して平行リンクＬ１、Ｌ３の死点通過時に互いに作用するように相対位置関係を有するようにする。
【００２７】
また、平行リンクＬ２の先端又はその延長上に電磁石Ｅ２を、平行リンクＬ３上に永久磁石Ｍ２をそれぞれが取りつけ、この電磁石Ｅ２と永久磁石Ｍ２とは、相対して平行リンクＬ２、平行リンクＬ３の死点通過時に互いに作用するように相対位置関係を有するようにする。
この場合、電磁石Ｅ１，Ｅ２は、図３に示すように、それぞれ１対のコイルＥＣ１，ＥＣ２からなり、平行リンクＬ１、平行リンクＬ２及び平行リンクＬ３の移動方向を制御できるように構成されている。
【００２８】
また、フレーム６内には、副レバー駆動装置７を配設し、副レバー２を介して平行リンク体が屈伸動作をするようにするとともに、ガイドレール５を側方方向へ突設し、移動体４の移動方向を規制しつつ移動可能に支持し、さらには、昇降装置８によりフレーム６全体を昇降するようにする。
【００２９】
なお、主レバー１、副レバー２及び平行リンクＬ１，Ｌ２，Ｌ３の形状は、図示のものに限定されず、丸棒、パイプ形状、Ｈ形、湾曲したもの等を任意に採用することができる。
また、主レバー１、副レバー２及び平行リンクＬ１，Ｌ２，Ｌ３の寸法を変更することにより、移載点や旋回角度の調整が可能となる。このため、平行リンク体の主レバー１、副レバー２及び平行リンクＬ１，Ｌ２，Ｌ３に、必要に応じて、長さ調整用手段、例えば、調整ねじ等を付設することもできる。
【００３０】
平行リンク体の形状を制御する形状制御機構としての永久磁石Ｍ１，Ｍ２及び電磁石Ｅ１，Ｅ２は、図１に示すように、左右方向、上下方向、挟み込み、円弧状等各種の配設形態を採用することができる。
【００３１】
次に、この移載機の動作について、図２〜図４に基づいて説明する。
搬器３上に載置された被搬送物Ｇを移載する場合、副レバー駆動装置７により副レバー２を揺動させることにより行うことができる。
例えば、図２に示す実線位置からピンＰ６を中心に副レバー２を揺動させ、副レバー２を破線位置まで移動させると、副レバー２は主レバー１の２分の１の長さを有するので、ピンＰ１，Ｐ４，Ｐ６間を結んで形成される三角形と、ピンＰ４，Ｐ６，Ｐ７間を結んで形成される三角形は、いずれも二等辺三角形となる。この場合、主レバー１、副レバー２及び平行リンク、ガイドレール等のなす角度は、２α＋γ＝２β＋δ＝１８０°、γ＋δ＝１８０°となる。
したがって、α＋β＝９０°となるので、ピンＰ７は移動体と共に直線状のガイドレール５上を移動するので、ピンＰ１の位置は常にガイドレール５に直角の位置にあり、直線上を移動することとなる。
【００３２】
また、主レバー１は片側のガイドレール５上に支持されているので、これにより、剛性が高く、マニュピュレータ方式に比べ、レバーの断面寸法を小さくでき、軽量化が可能で、小型化、高速化に適している。
ピンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４間を結んで形成される四角形と、ピンＰ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６間を結んで形成される四角形は、いずれも平行四辺形の形状をした平行リンク体からなるため、ピンＰ１，Ｐ２を結ぶ線は固定点であるピンＰ５，Ｐ６を結ぶ線と常に平行であり、したがって、搬器３の方向も一定となる。
これにより、副レバー２がガイドレール５上を越え、さらに揺動させることにより、平行リンク体の平行四辺形が維持されると、搬器３は向きを変えることなく、ガイドレール５の反対側へ移動するものとなる。
【００３３】
このように、平行リンク体の平行四辺形が維持されると、搬器３はそのまま方向を変えずに連続して移動が可能となり、したがって、旋回動作を行うことなく、高速で被搬送物の移載が可能となる。
【００３４】
ところで、主レバー１及び副レバー２がガイドレール５上にあるときは、平行リンク体が死点上にあり、平行四辺形が維持される保証がない。
このため、本実施例においては、平行リンク体が死点上を通過する時に、平行リンク体の形状を制御する形状制御機構として、永久磁石Ｍ１，Ｍ２及び電磁石Ｅ１，Ｅ２を相対的に配設するようにしている。
【００３５】
この形状制御機構の作用を、永久磁石Ｍ１及び電磁石Ｅ１を例に説明する。
永久磁石Ｍ１は、Ｎ極とＳ極を有し、例えば、Ｎ極を図３（ａ）に示すように配置する。
一方、電磁石Ｅ１は、２個のコイルＥＣ１，ＥＣ２から形成され、それぞれ独立して励磁することができるようにされ、その中心をガイドレール５の中心に一致するように配置する。
そして、永久磁石Ｍ１が図３（ａ）に示す方向に移動し、コイルＥＣ１，ＥＣ２を中央がＮ極、両端がＳ極となるように励磁すると、そのときの反発力は、図３（ｂ）に示す曲線のようになる。
永久磁石Ｍ１の中心がコイルＥＣ１，ＥＣ２の中心を通過する時に、力の方向が反転するので、永久磁石Ｍ１の中心がコイルＥＣ１の中心を通過する時に励磁し、永久磁石の中心がコイルＥＣ２の中心を通過する時に消磁すると、永久磁石Ｍ１は平行リンク体の死点通過時に反発力を受け、ピンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４間を結んで形成される平行リンク体の四角形は、図４（ａ）に示すように、平行四辺形が維持される。
【００３６】
また、永久磁石Ｍの移動方向が逆の場合も同様である。
【００３７】
また、同様に、永久磁石Ｍ２及び電磁石Ｅ２からなる形状制御機構も、同様の制御により、ピンＰ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６間を結んで形成される平行リンク体の四角形は、平行四辺形を維持できる。
【００３８】
一方、レイアウト上、搬器３の前後を、例えば、１８０°反転して、被搬送物を移載する必要がある場合がある。
この場合は、平行リンク体の死点通過時に、電磁石Ｅ１（又は電磁石Ｅ２）のコイルＥＣ１，ＥＣ２の励磁方向を逆にして、中央をＳ極、両端をＮ極となるように励磁すると、吸引力を生じ、図４（ｂ）に示すように、ピンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４間を結んで形成される平行リンク体の四角形は、平行四辺形が維持されず、向かい合った平行リンク１，Ｌ１が交差する形となり、結果的に搬器３を旋回させることができる。この場合、平行リンク体の主レバー１、副レバー２及び平行リンクＬ１，Ｌ２，Ｌ３の長さを適当に選定することにより、旋回角度を調整することができる。
【００３９】
また、永久磁石Ｍの移動方向が逆の場合も同様である。
【００４０】
これにより、リンク機構にギア、ベルト、ロープなどを利用することなく、平行リンク体の形状を制御して死点を通過させることができ、摩耗部品もなく、長寿命、発塵のないクリーンルーム用に適した移載機を得ることができる。
【００４１】
以上、本発明の移載機について、その一実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、平行リンク体の死点通過時に、平行リンク体の形状を制御する形状制御機構に、上記実施例の電磁石と永久磁石の組み合わせ以外の任意の機構を用いることができる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
また、本発明の移載機は、固定側に設置して用いるほか、被搬送物の搬送装置側に設置して用いることもできるものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の移載機によれば、移載機の旋回動作なしで、移載機の反対側に被搬送物を移載するようにしているので、移載の時間を短縮できるとともに、移載点には枢軸となるピン形式の支点のみが移動するため、高度のクリーン度が維持できる。
また、ガイドレールが移載機の中央にあり、前後の移動がないので、発塵源が固定され、塵埃の巻き上げがわずかで、クリーン度対策がテレスコピックアームにくらべ容易で、軽量かつ安価に対策できる。
また、出入り動作の両先端ではリンク機構上、緩起動緩停止が可能でショックが少なく、高速化が容易であり、さらに、リンク機構のため、構造が単純となり、寿命や保守の点で有利である。
これにより、クリーンルーム内を高速で搬送される液晶などの大形の基板の移載を、発塵を抑制しつつ、高速で、精度良く行うために好適な移載機を、低コストで得ることができる。
【００４３】
また、平行リンク体の死点通過時に、必要に応じて、平行リンク体の形状の維持又は非維持を、選択的に行うことができる形状制御機構を備えることにより、搬器を安定的に平行に移動又は反転させながら移動して、被搬送物の移載を行うことができる。
【００４４】
また、形状制御機構を、電磁石と、この電磁石と相対位置関係にある永久磁石とで構成することにより、形状制御機構を、構造が単純で、制御が容易で、信頼性が高く、発塵のない構造とすることができる。
【００４５】
また、搬器を含むフレーム全体を昇降させる昇降装置を備えることにより、発塵源が固定され、塵埃の巻き上げがわずかで、クリーン度対策が一層容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の移載機の一実施例を示す外観斜視図である。
【図２】 移載機のスケルトンである。
【図３】 電磁石と永久磁石との関係を示す説明図である。
【図４】 移載機の動作状態を示し、（ａ）は平行リンク体の形状を維持する場合を、（ｂ）は平行リンク体の形状を維持しない場合を、それぞれ示す。
【図５】 従来の移載機を示す平面図である。
【図６】 従来の移載機を示す外観図である。
【符号の説明】
１ 主レバー
２ 副レバー
３ 搬器
４ 移動体
５ ガイドレール
６ フレーム
７ 副レバー駆動装置（平行リンク体の駆動装置）
８ 昇降装置
Ｇ 被搬送物
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 平行リンク
Ｅ１，Ｅ２ 電磁石（形状制御機構）
Ｍ１，Ｍ２ 永久磁石（形状制御機構）
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７ ピン
Ｘ 移動体の移動方向
Ｙ 搬器の移動方向

Claims (3)

1. 両端と中間に支点を有し、一端の支点を直線状のガイドレールを移動する移動体に、他端の支点を搬器に、それぞれ軸着した１つの部材からなる主レバーと、該主レバーの２分の１の長さで、両端に支点を有し、一端の支点を前記移動体が移動する直線状のガイドレールの延長線上のフレームに軸着し、他端の支点を前記主レバーの中間位置に軸着した副レバーと、前記主レバー及び副レバー、該主レバー及び副レバーにそれぞれ平行な２本の平行リンク並びにこれらを接続する平行リンクからなり、フレーム及び搬器を接続する平行四辺形の形状をした２組の平行リンク体と、該平行リンク体の駆動装置とで構成し、平行リンク体の死点通過時に前記２組の平行リンク体の構成部材が前記直線状のガイドレールが含まれる線上に位置するようにしたことを特徴とする移載機。
2. 平行リンク体の死点通過時に、搬器側の平行リンク体の平行四辺形の形状が維持されるようにするか、又は、平行四辺形の形状が維持されず主レバーを含む向かい合った平行リンクが交差する形となるようにするかを制御する、電磁石と、該電磁石と相対位置関係にある永久磁石とからなる形状制御機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の移載機。
3. 搬器を含むフレーム全体を昇降させる昇降装置を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の移載機。

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