JP4342331B2 - 非接触搬送装置 - Google Patents

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Description

本発明は被搬送物をこれに非接触の状態で保持して搬送する非接触搬送装置に関する。
半導体ウエハなどをワークつまり被搬送物としてこれを非接触の状態で搬送する非接触搬送装置としては、先端面に環状の保持面と中心部からこの保持面に向けてなだらかに連なる気体案内面を有する凹部が形成された搬送ヘッドと、凹部内に設けられるノズルとを有し、円板状のノズル頭部と搬送ヘッドの先端面との間に形成されたスリットから空気を吐出するようにしたものが開発されている（特許文献１参照）。このタイプの非接触搬送装置は、ノズルのスリットから吐出した気体が気体案内面に沿ってこれに付着されて保持面にまで到達した後に径方向外方に流れて、搬送ヘッドの先端面前方には先端面に向かう気流により常に負圧状態となるので、搬送ヘッドの前方に被搬送物が配置されると被搬送物は負圧により搬送ヘッドに吸い寄せられるように接近することになる。保持面にはこれに沿って流れる気流により被搬送物が直接接触することが防止されて、被搬送物は非接触状態で搬送ヘッドに保持されることになり、搬送ヘッドを移動させることにより被搬送物を搬送することができる。
特開平１０−１８１８７９号公報
このような非接触搬送装置によって保持されて搬送される被搬送物には種々のものがあり、その荷重も被搬送物の種類によって相違し、被搬送物を保持するための吸引力は、気体案内面および保持面に沿って流れる気体の流速と流量とにより設定される。従来の非接触搬送装置においては、ノズル頭部と搬送ヘッドの先端面との間に形成されるスリットの隙間寸法は一定となっており、重量が異なる種々の被搬送物を一種類の非接触搬送装置で吊り下げて搬送するには、スリットから吐出する気体の圧力を変化させるために、流量制御弁を外部に設けるかあるいは内蔵する必要があった。
また、被搬送物としてたとえば食品を搬送するために使用される非接触搬送装置においては、ノズルを含めて装置を定期的に洗浄することがあり、洗浄時に洗浄液などが異物として気体供給孔にスリットを介して入り込むおそれがあり、その場合には入り込んだ異物の除去に時間がかかるという問題点がある。
本発明の目的は、搬送ヘッドの先端面に沿って流れる気体の流速や流量を調整し得るようにすることにある。
本発明の他の目的は、搬送ヘッドの洗浄時にスリット内から異物が入り込むことを防止することにある。
本発明の非接触搬送装置は、気体供給孔の開口部が形成された気体供給面と、この気体供給面よりも突出した環状の保持面と、前記気体供給面から前記保持面になだらかに連なる気体案内面とが先端面に形成された搬送ヘッドと、前記搬送ヘッドに装着される基部と、前記気体供給面に対向するとともに前記気体供給面との間で環状の気体吐出用のスリットを形成する円板部とを備えたノズルと、前記ノズルを前記搬送ヘッドに対して軸方向に移動して前記スリットの幅を変化させるノズル移動部材とを有し、前記円板部の外周部に前記気体供給面に対向させてシール部材を装着し、前記スリットを閉じたときに前記気体供給孔内への異物の混入を防止することを特徴とする。
本発明の非接触搬送装置は、前記ノズル移動部材は前記ノズルに装着されて前記搬送ヘッドにねじ結合されるねじ部材であり、前記ノズルに対して前記スリットの幅を大きくする方向の弾性力を加える弾性部材を前記搬送ヘッドに設けることを特徴とする。
本発明によれば、ノズルと搬送ヘッドとの間に形成される空気吐出用のスリットから吐出した空気などの気体は、気体案内面に付着されてこれに沿って流れた後に保持面に付着されてこれに沿って流れ、搬送ヘッドの先端面には気体の層が形成され、気体がスリットから吐出されているときには常に搬送ヘッドの前方は負圧状態となる。これにより、被搬送物を搬送ヘッドに直接接触させることなくこれに吸着させて保持させることができ、搬送ヘッドを移動することにより被搬送物を非接触の状態で搬送することができる。被搬送物を搬送ヘッドに吊り下げた状態で搬送することもでき、浮かした状態で搬送することもでき、スリットの隙間を調整することにより、被搬送物の荷重に応じて気体層の厚みを変化させることができる。これにより、１種類の非接触搬送装置により複数種類の被搬送物を搬送することができる。
また、ノズルの円板部を搬送ヘッドの気体供給面に接触させてスリットの隙間をゼロとすると、気体供給孔がノズルにより閉塞されるので、搬送ヘッドの洗浄時などにおいて外部から気体供給孔内に異物が入り込むことを確実に防止することができる。ノズルにシール部材を設けると異物の混入を確実に防止することができる。
さらに、ノズルに対してスリットを大きくする方向の弾性力を加えると、ノズルがずれることなく、ノズルを搬送ヘッドに対して所定の軸方向位置に保持することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２は本発明の一実施の形態である非接触搬送装置を示す断面図であり、図３は非接触搬送装置の先端面を示す斜視図であり、図４は非接触搬送装置の分解斜視図である。
この非接触搬送装置１０は円板形状のベース板１１と搬送ヘッド１２とを有し、搬送ヘッド１２は複数本のボルト１３によりベース板１１に取り付けられている。ベース板１１には図示しない移動部材が取り付けられるようになっており、搬送ヘッド１２はその移動部材により搬送移動される。なお、図４において複数本のボルト１３のうち１本のみが示されている。ベース板１１には圧縮空気を供給するための給気配管がねじ結合されるねじ孔１４が設けられており、ベース板１１にはこのねじ孔１４に連通させて連通スペース１５が形成されている。ベース板１１と搬送ヘッド１２との間には連通スペース１５よりも大径のシール部材１６が組み込まれ、ベース板１１と搬送ヘッド１２との間からの空気の漏れが防止されている。
搬送ヘッド１２の先端には凹部１７が形成され、この凹部１７の底面は気体供給面１８となっており、気体供給面１８に開口して搬送ヘッド１２に形成された複数の気体供給孔１９は連通スペース１５に連通している。搬送ヘッド１２の先端面には気体供給面１８よりも搬送ヘッド１２の前方側に突出した環状の保持面２１が形成され、気体供給面１８と保持面２１との間には気体供給面１８から保持面２１に向けて、流線形状となってなだらかに連なる気体案内面２２が形成されている。さらに、搬送ヘッド１２の外周面と保持面２１との間には、搬送ヘッド１２の基端部に向けて傾斜したテーパ面２３が形成されている。
搬送ヘッド１２には基部２４ａと円板部２４ｂとを備えたノズル２４が装着されるようになっており、円板部２４ｂは気体供給面１８にこれを覆うように対向しており、凹部１７の底面のうち円板部２４ｂが対向する部分が気体供給面１８となっている。円板部２４ｂの外周部には気体供給面１８との間で気体吐出用のスリット２５を形成するスリット形成面２６が環状に形成され、このスリット形成面２６は気体供給面１８に対して平行となっており、スリット形成面２６の径方向内側にはエアポケット２７が形成されている。したがって、複数の気体供給孔１９からエアポケット２７内に入り込んだ空気は、スリット２５からノズル２４の円周方向全体から径方向外方に吐出し、気体案内面２２に付着された状態の流れとなってこれに沿って径方向外方に流れた後に、保持面２１に付着された状態の流れとなってこれに沿って径方向外方に流れる。次いで、保持面２１を通過した流れは、テーパ面２３に付着された状態となって搬送ヘッド１２の基端部側に向けて折り曲げられて搬送ヘッド１２の外方に向けて流れる。
このように搬送ヘッド１２の先端面にはこれに付着された状態となってこれに沿う流れが形成されることから、搬送ヘッド１２の先端面の前方は負圧状態となり、搬送ヘッド１２の先端面前方側からこれに向かう流れが形成されて被搬送物が搬送ヘッド１２の先端面に向けて吸引されることになる。これにより、被搬送物の搬送過程では、被搬送物が搬送ヘッド１２の先端面に直接接触することなく、先端面に空気の層を介して保持された状態となる。したがって、搬送ヘッド１２を下向きに配置すれば被搬送物を吊り下げた状態として搬送することができ、搬送ヘッド１２を上向きとして被搬送物を搬送することもできる。
搬送ヘッド１２の中心部には取付孔３１が形成され、この取付孔３１には支持ブロック３２が組み込まれており、支持ブロック３２は図３および図４に示すねじ部材３３により搬送ヘッド１２に固定されている。ただし、支持ブロック３２を搬送ヘッド１２に圧入して固定するようにしても良く、また支持ブロック３２を搬送ヘッド１２に一体に形成しても良い。支持ブロック３２の中心部にはねじ孔３４が形成され、このねじ孔３４にはノズル移動部材としてのねじ部材３５がねじ結合されるようになっている。このねじ部材３５をノズル２４の基部２４ａに形成された貫通孔３６に組み込むことにより、ノズル２４は搬送ヘッド１２に装着されるとともに、ねじ部材３５を回転させることによりノズル２４は軸方向に調整移動することになる。
支持ブロック３２とノズル２４との間には弾性部材としてのゴム材３７が組み込まれており、このゴム材３７によりノズル２４にはスリット２５の幅を大きくする方向に弾性力が加えられている。したがって、ねじ部材３５によりスリット２５の幅を調整することができるとともに、ゴム材３７によりノズル２４に加えられる弾性力によりノズル２４は固定されてスリット２５の幅寸法が一定に保持される。図１はねじ部材３５によりスリット２５が所定の幅寸法となった状態を示しており、ノズル２４をそのスリット形成面２６が気体供給面１８に接触するまで移動させると、幅寸法はゼロとなる。このように、スリット２５の幅寸法をゼロから所定の最大値の範囲で調整することができる。
このようにしてスリット２５の幅寸法を調整すると、搬送ヘッド１２の先端面に沿って流れる流量を調整することができるので、空気層の厚さを変化させることができ、被搬送物の荷重に応じて被搬送物を吊り下げて搬送する場合における吊り下げ能力を変化させることができ、浮かして搬送する場合にも搬送ヘッド１２と被搬送物との距離を調整することができる。一方、搬送ヘッド１２の保持面２１などを洗浄する場合には、図２に示すようにねじ部材３５を回転させることによりスリット形成面２６が気体供給面１８に接触するまでノズル２４を軸方向に移動させる。これにより、スリット２５の幅がゼロになり、気体供給孔１９はノズル２４の円板部２４ｂにより閉じられる。この状態のもとで搬送ヘッド１２に洗浄液を吹き付けてこれを洗浄してもエアポケット２７および気体供給孔１９内には洗浄液などの異物が入り込むことが防止される。
上述した非接触搬送装置を用いて被搬送物を搬送する場合には、搬送ヘッド１２はベース板１１の部分でロボットアームや上下方向および水平方向に往復動する移動部材に取り付けられる。被搬送物の搬送形態としては、搬送ヘッド１２の下に被搬送物を吸着させて吊り下げた状態で搬送する場合と、搬送ヘッド１２の上に被搬送物を浮かして搬送する場合とがあり、いずれの場合も被搬送物は搬送ヘッド１２に接触することなく非接触状態で搬送される。たとえば、吊り下げた状態で搬送する場合には、搬送ヘッド１２をその先端面に沿って空気を流した状態で被搬送物に接近させると、搬送ヘッド１２の前方に形成される負圧空気によって被搬送物は浮き上がって搬送ヘッド１２に接近して非接触で搬送ヘッド１２に吸着される。このときには、先端面に沿って流れる空気はテーパ面２３の部分に付着されて搬送ヘッド１２の基端部側に流れるので、搬送ヘッド１２から離れた空気が被搬送物に対して影響を与えることが防止される。
この非接触搬送装置は、薄くて弾性変形し易い被搬送物や剛性の高い被搬送物のみならず、クッキーなどのような食品を被搬送物として搬送することができ、被搬送物の種類に対応させてスリット２５の幅を空気の圧力とともに調整することにより、被搬送物を最適な吸引力で保持しつつ搬送することができる。このことは、被搬送物を浮かして搬送する場合にも同様である。
図５は本発明の他の実施の形態である非接触搬送装置を示す断面図であり、図５においては、前記実施の形態における部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
この非接触搬送装置においては、ノズル２４に対してスリット２５の幅を大きくする方向に弾性力を加える弾性部材としてウエーブワッシャ３７ａが支持ブロック３２とノズル２４との間に組み込まれている。このように、弾性部材としてはウエーブワッシャ３７ａのように金属製のばね材を使用するようにしても良く、前述のようにゴム材３７を用いるようにしても良いし、ばねを用いるようにしても良い。また、ノズル２４の内面には、図５に示すように環状ゴム製のシール部材３８が取り付けられている。したがって、スリット２５の幅をゼロとしたときにはシール部材３８が気体供給面１８に接触して洗浄時に洗浄液や異物がエアポケット２７および気体供給孔１９内に混入するのを確実に防止することができる。このようにシール部材３８を設ける場合にはシール部材３８の表面がスリット形成面２６となる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示する場合には圧縮空気を気体供給孔１９を介してスリット２５から吐出させるようにしているが、不活性ガスなどの他の気体を供給するようにしても良い。
本発明の一実施の形態である非接触搬送装置を示す断面図である。 図１の状態からスリットを閉じた状態を示す断面図である。 非接触搬送装置の先端側から見た斜視図である。 非接触搬送装置の分解斜視図である。 本発明の他の実施の形態である非接触搬送装置を示す断面図である。
符号の説明
１０ 非接触搬送装置
１１ ベース板
１２ 搬送ヘッド
１３ ボルト
１４ ねじ孔
１５ 連通スペース
１６ シール部材
１７ 凹部
１８ 気体供給面
１９ 気体供給孔
２１ 保持面
２２ 気体案内面
２３ テーパ面
２４ ノズル
２４ａ 基部
２４ｂ 円板部
２５ スリット
２６ スリット形成面
２７ エアポケット
３１ 取付孔
３２ 支持ブロック
３３ ねじ部材
３４ ねじ孔
３５ ねじ部材
３６ 貫通孔
３７ ゴム材
３７ａ ウエーブワッシャ
３８ シール部材

Claims (2)

  1. 気体供給孔の開口部が形成された気体供給面と、この気体供給面よりも突出した環状の保持面と、前記気体供給面から前記保持面になだらかに連なる気体案内面とが先端面に形成された搬送ヘッドと、
    前記搬送ヘッドに装着される基部と、前記気体供給面に対向するとともに前記気体供給面との間で環状の気体吐出用のスリットを形成する円板部とを備えたノズルと、
    前記ノズルを前記搬送ヘッドに対して軸方向に移動して前記スリットの幅を変化させるノズル移動部材とを有し、
    前記円板部の外周部に前記気体供給面に対向させてシール部材を装着し、前記スリットを閉じたときに前記気体供給孔内への異物の混入を防止することを特徴とする非接触搬送装置。
  2. 請求項１記載の非接触搬送装置において、前記ノズル移動部材は前記ノズルに装着されて前記搬送ヘッドにねじ結合されるねじ部材であり、前記ノズルに対して前記スリットの幅を大きくする方向の弾性力を加える弾性部材を前記搬送ヘッドに設けることを特徴とする非接触搬送装置。
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