JP4608742B2

JP4608742B2 - 移動体システム

Info

Publication number: JP4608742B2
Application number: JP2000217725A
Authority: JP
Inventors: 洋中川
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-07-18
Also published as: JP2002037435A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、部品搬送装置や部品実装装置などを搭載した移動体を周回軌道に沿って移動させる移動体システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体工場などにおいて、半導体部品の搬送や実装を行うために、搬送装置や実装装置を搭載した移動体を備える移動体システムが用いられている。半導体部品搬送や部品実装に精度および自動化が要求されるため、このような半導体工場に設置される移動体システムとしては、リニアモータやボールスクリュー方式などが用いられている。
【０００３】
ここで、図１に上記のような搬送装置等を搭載した移動体を移動させる移動体システムの概略を示す。同図に示すように、このシステムでは、Ｘ軸方向に敷設される軌道１および移動体３およびこれを案内支持する軌道１などを含むリニアモータシステム１６自体をボールスクリュー方式でＹ軸方向に移動できるようにしている。具体的には、リニアモータシステム１６をボールスクリュー１５によって駆動される架台に固定し、ボールスクリュー１５をモータ１７で駆動することにより、リニアモータシステム１６全体をＹ軸方向に移動させることができるようになっている。このシステムによれば、ボールスクリュー１５およびリニアモータの両者の駆動を制御することにより、移動体３をＸＹ平面の任意の位置に移動させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した移動体システムでは、ＸＹ平面上の任意に位置に移動体３を移動させることができるが、このシステムで駆動できる移動体３は１つだけである。従って、多数の部品を上記ＸＹ平面内の第１の位置から第２の位置に搬送する場合には、搬送する部品の数だけ移動体３を第１の位置と第２の位置との間で往復させる必要があり、多大な搬送時間を要することになってしまう。複数の移動体を移動させれば、搬送時間等を短縮することはできるが、上記のような従来の移動体システムでは、複数の移動体を駆動することは不可能である。
【０００５】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、同一軌道に沿って複数の移動体を精度よく移動させることが可能な移動体システム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】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の移動体システムは、同一の周回軌道に沿って移動可能に設けられる複数の移動体と、前記移動体に対応して設けられ、前記周回軌道の中央部に積層配置される回転駆動機構と、対応する前記回転駆動機構と前記移動体を連結し、所定の作業を行う作業実行手段を有する連結部材と、前記作業実行手段によって前記所定の作業が行われる作業台と、前記作業台を前記周回軌道の中央部と前記周回軌道上の間で移動可能に制御し、当該作業台を回転可能に制御する駆動機構とを具備し、前記回転駆動機構が前記連結部材を回転させることにより、当該連結部材に連結された前記移動体を前記周回軌道に沿って移動させることを特徴としている。
また、本発明の請求項２に記載の移動体システムは、同一の直線軌道と円弧軌道とが組み合わせられた周回軌道に沿って移動可能に設けられ、所定の作業を行う作業実行手段を各々有する複数の移動体と、前記移動体に対応して設けられ、前記周回軌道の中央部に積層配置される回転駆動機構と、対応する前記回転駆動機構と前記移動体を連結する連結部材と、前記周回軌道に沿って前記移動体を案内するガイド部材と、前記ガイド部材と前記移動体が接する部分に当該移動体を接触させる部材とを具備し、前記回転駆動機構が前記連結部材を回転させることにより、当該連結部材に連結された前記移動体を前記ガイド部材に沿って移動させ、前記直線軌道上において当該移動体の前記作業実行手段により前記所定の作業を行うことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３に記載の移動体システムは、請求項２に記載の移動体システムにおいて、前記ガイド部材は、前記直線軌道を有するガイド部材と前記円弧軌道を有するガイド部材とで構成されていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項４に記載の移動体システムは、請求項２に記載の移動体システムにおいて、前記連結部材は、その一端部が前記回転駆動機構に固定され、他端部側で前記移動体を前記回転駆動機構の回転円の半径方向に移動可能に支持していることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項５に記載の移動体システムは、請求項１ないし４のいずれかに記載の移動体システムにおいて、前記回転駆動機構は、ダイレクトドライブモータであることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
Ａ．第１実施形態
Ａ−１．全体構成
まず、図２は本発明の第１実施形態に係る移動体システムの構成を示す平面図である。同図に示すように、この移動体システムは、筒状のガイド部材２０の内壁に沿って６つの移動体２１が移動可能になされている。各移動体２１には半導体部品等を実装する実装ヘッド（作業実行手段）２４が搭載されている。また、各移動体２１には、ガイドロール２１ａが設けられており、移動体２１の移動時には、これらのガイドロール２１ａがガイド部材２０の内壁上を回転することになる。
【００１５】
ガイド部材２０の中央部には、アウターロータタイプのダイレクトドライブモータ（回転駆動機構）２２が配置されている。図３に示すように、ダイレクトドライブモータ２２は上下方向に６つ積層配置されている。図２および図３に示すように、各々のダイレクトドライブモータ２２のロータ２２ａには、ダイレクトドライブモータ２２の回転円の半径方向に伸びる連結部材２３の一端が取り付けられており、連結部材２３はロータ２２ａの回転に伴って回転するようになっている。
【００１６】
上述した６つの移動体２１は、それぞれ積層配置された６つのダイレクトドライブモータ２２に取り付けられた連結部材２３の他端側に取り付けられている。ここで、図２に示すように、移動体２１は、連結部材２３に形成された半径方向に伸びる長孔２３ａに沿って移動可能になされている。つまり、移動体２１は、連結部材２３によって半径方向に沿って移動可能に保持されている。また、移動体２１は、ガイド部材２０の内壁側に図示せぬマグネット等により吸引されており、これによりその軌道上のいずれの位置にある場合にも、ガイドロール２１ａがガイド部材２０の内壁と接するようになっている。
【００１７】
本実施形態では、ガイド部材２０は、平面的にみると、２つの直線ガイド２０ａと２つの円弧状ガイド２０ｂとが組み合わされた形状となっている。従って、ダイレクトドライブモータ２２のロータ２２ａが回転して連結部材２３およびこれに保持される移動体２１が回転すると、通常移動体２１は円軌道に沿って移動することになるが、この場合、円軌道ではなく直線と円弧が組み合わされた平面形状のガイド部材２０に沿った周回軌道に沿って移動する。このような軌道に沿った移動を可能とするために、上記のように移動体２１が半径方向に移動可能に連結部材２３に保持されており、常にガイド部材２０の内壁に沿って移動できるようになっている。また、図２に示すように、円弧状ガイド２０ｂには、上述した連結部材２３の端部が円弧状ガイド２０ｂと交錯しないように溝２０ｃが形成されている。また、図示はしないが直線ガイド２０ａにも、連結部材２３との交錯を回避するための貫通孔が設けられている。
【００１８】
Ａ−２．ダイレクトドライブモータ
次に、上記移動体２１を駆動するダイレクトドライブモータ２２について説明する。ダイレクトドライブモータ２２としては、公知の種々のものを用いることができるが、本実施形態では、特開平３−１２４２５７号公報に開示されたモータを利用しており、以下このダイレクトドライブモータ２２について図４を参照しながら説明する。
【００１９】
図４に示すように、このダイレクトドライブモータ２２は、円筒状の磁性体であるロータ２２ａを有しており、その内周面に等間隔に歯部３０ａと凹溝３０ｂが交互に形成されている。各凹溝３０ｂには、隣り合うもの同士の極性が互いに逆方向となるように永久磁石３１が挿入配置されている。また、歯部３０ａの内周面には、歯部３０ａの磁極を強める方向に作用する補助永久磁石３２が配置されている。
【００２０】
ステータ３３は、Ａ相磁極３５ａ、Ｂ相磁極３５ｂおよびＣ相磁極４３ｃを有する鉄心３５と、各相磁極３５ａ〜３５ｃに券回されたコイル３６ａ〜３６ｃとを備えている。ここで、各相磁極３５ａから３５ｃは、周方向に順次Ｐ／３ずつずらして配置される（Ｐは歯部３０ａのピッチ（形成間隔））。このような鉄心３５がシャフト３７に固定されている。この構成の下、図５に示すような励磁シーケンスでＡ相磁極３５ａに券回されるコイル３６ａ、Ｂ相磁極３５ｂに券回されるコイル３６ｂ、Ｃ相磁極３５ｃに券回されるコイル３６ｃに極性が反転するパルス電流を供給して駆動する、いわゆるバイポーラ駆動を行えば、ステータ３３に対するロータ２２ａの磁気的安定点が移り変わり、これに伴ってロータ２２ａが回転する。
【００２１】
Ａ−３．動作
次に、上記構成の移動体システムによる動作について説明する。ここでは、各移動体２１に搭載された実装ヘッド２４を用いて半導体部品実装を行う場合について図６を参照しながら説明する。
【００２２】
例えば、品置き場から半導体部品を取り出し、実装台にある基板等にこの部品を実装する場合、まず、図６（ａ）に示すように、部品置き場近傍にある移動体２１が部品置き場の前に移動させられる。そして、これに搭載される実装ヘッド２４が半導体部品を取り出し、その移動体２１を駆動するダイレクトドライブモータ２２（図２参照）によっていずれかの方向で実装台の位置まで移動させられる（以下、図の時計方向に移動するものとする）。
【００２３】
上記の実装ヘッド２４による部品取り出し時には、図６（ａ）に示すように、他の移動体２１はそれぞれ対応するダイレクトドライブモータ２２によって部品置き場の近傍まで移動させられる。そして、１台目の移動体２１に搭載された実装ヘッド２４が半導体部品を取り出して実装台へ移動を開始すると、次の移動体２１が部品置き場の前に移動し、これに搭載される実装ヘッド２４が半導体部品を取り出す。このように順番に各移動体２１に搭載される実装ヘッド２４が半導体部品を部品置き場から取り出す。
【００２４】
そして、図６（ｂ）に示すように、最初に半導体部品を取り出した実装ヘッド２４を搭載する移動体２１が実装台の前に停止し、この位置で実装ヘッド２４による部品実装が行われる。このような実装が行われている間、部品置き場から半導体部品を取り出した実装ヘッド２４を搭載する移動体２１が順次実装台近傍を移動する。そして、前の移動体２１に搭載された実装ヘッド２４による実装作業が終了すると、待機している移動体２１が順次実装台の前に移動して実装を行う。
【００２５】
このようにして各移動体２１がガイド部材２０を１回転すると、部品置き場から６つの半導体部品を取り出して実装台で基板に実装するといった作業を行うことができる。従来の半導体部品実装に用いられる移動体システム（図１参照）では、１つの移動体しか移動させることができなかったため、複数回の実装作業を繰り返す場合には、移動体が部品置き場から実装台へ複数回往復しなくてはならず、多大な作業時間を必要としていた。これに対し、本実施形態では、上述したように移動体２１が１回転する間に、最大６つ（つまり、ガイド部材２０に移動可能に設けられた移動体２１の数）の半導体部品実装作業を行うことができる。
【００２６】
また、このような半導体部品実装作業は、実装位置などに非常に高い精度が要求されるが、本実施形態に係る移動体システムでは、高精度の位置決めが可能なダイレクトドライブモータを用いているので、半導体部品実装作業に用いられる移動体システムとしても好適である。また、ガイド部材２０における円弧状ガイド２０ｂの部分で移動体２１の位置決めを高精度に行うのは困難であるが、上記のように部品置き場や実装台といった移動体２１が停止する必要がある場所をガイド部材２０における直線ガイド２０ａの部分とすることにより、高精度の位置決めを容易に行うことができる。
【００２７】
また、各移動体２１は、それぞれに対応して設けられたダイレクトドライブモータ２２によって駆動されているため、各移動体２１を個別に制御することができる。従って、上記のような半導体実装作業において、特定の移動体２１は部品置き場を通過させるといったことも可能となる。従って、様々な工程に対応した、つまり他品種の製品を製造するために用いる移動体システムとしても好適である。また、このような各移動体２１を個別に制御できるようにするために、６つのダイレクトドライブモータ２２を設けるようにしたが、これらを上述したように積層配置することにより、平面的な設置スペースの増加を抑制している。特に、半導体工場などでは、工場内をクリーンルームとすることが多く、設置スペースの増加は、設備の製造コストに多大な影響を与えることになるが、本実施形態に係る移動体システムでは、上記のように設置スペースの増加を抑制できるので、コストの増加を抑制することができる。
【００２８】
Ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る移動体システムについて説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００２９】
図７に示すように、第２実施形態に係る移動体システムは、上記第１実施形態のように移動体２１を案内するガイド部材を有しておらず、移動体２１は連結部材２３の端部に位置に支持されている。従って、第２実施形態では、移動体２１に対応して積層配置されたダイレクトドライブモータ２２のロータ２２ａの回転に伴って各移動体２１が円軌道に沿って移動させられることになる。
【００３０】
また、移動体２１は、連結部材２３の端部に設けられた回転軸７２によって回転自在に支持されている。この回転軸７２は、ダイレクトドライブモータ２２上に設けられた回転軸７０とスチールベルト７１によって連結されている。この構成の下、図示せぬ駆動源により回転軸７０が回転させられると、回転軸７２が回転し、これに伴って移動体２１が連結部材２３の端部において回転することができるようになっている。
【００３１】
また、第２実施形態に係る移動体システムでは、図の下方側にワーク台７５が設けられており、移動体２１に設けられた実装ヘッド（図示略）が、このワーク台７５上に載置された基板等に対して部品実装作業等を実行するようになっている。ここで、ワーク台７５は、リニアモータ等の駆動機構によって図の上下方向であるダイレクトドライブモータ２２の回転円の半径方向に移動可能になされている。
【００３２】
第２実施形態に係る移動体システムにおいても、上述した第１実施形態と同様に同一軌道上で複数の移動体２１を個別に制御して移動させることができ、上述したように作業時間の短縮といった効果が得られる。また、これらの移動体２１もダイレクトドライブモータ２２によって駆動されているため、高精度の位置決めを行うこともできる。また、この実施形態では、移動体２１の移動可能な軌道が円軌道に規制されるため、作業場所と実装ヘッド２４との位置関係の調整が必要となることもあり得るが、上述したように、作業場所であるワーク台７５を移動可能に設けるとともに、移動体２１を回転させて向き調整などを行えるようにしたため、上記のような位置関係の調整を行うことができる。
【００３３】
Ｃ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態に係る移動体システムについて説明する。なお、第３実施形態において、第１および第２実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００３４】
図８に示すように、第３実施形態に係る移動体システムは、上記第１実施形態のように移動体を案内支持するガイド部材を有しておらず、実装ヘッド（移動体、作業実行手段）２４が連結部材２３の端部に取り付けられている。これにより、実装ヘッド２４に対応して積層配置されたダイレクトドライブモータ２２のロータ２２ａの回転に伴って実装ヘッド２４は円軌道に沿って移動させられることになる。
【００３５】
ここで、実装ヘッド２４は連結部材２３の端部にダイレクトドライブモータ８０を介して取り付けられている。すなわち、実装ヘッド２４は連結部材２３の端部においてダイレクトドライブモータ８０の回転に伴って回転可能に設けられている。一方、第３実施形態においても、上記第２実施形態と同様に移動可能になされたワーク台７５が設けられている。
【００３６】
第３実施形態に係る移動体システムにおいても、上記第１および第２実施形態と同様に同一軌道上で複数の移動体２１を個別に制御して移動させることができ、上述したように作業時間の短縮といった効果が得られる。また、これらの移動体２１もダイレクトドライブモータ２２によって駆動されているため、高精度の位置決めを行うこともできる。また、この実施形態では、移動体２１の移動可能な軌道が円軌道に規制されるため、作業場所と実装ヘッド２４との位置関係の調整が必要となることもあり得るが、上述したように、作業場所であるワーク台７５を移動可能に設けるとともに、実装ヘッド２４をダイレクトドライブモータ２２により所望の角度に回転させて向き調整などを行えるようにしたため、上記のような位置関係の調整を行うことができる。
【００３７】
Ｄ．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態に係る移動体システムについて説明する。なお、第４実施形態において、第１ないし第３実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００３８】
図９に示すように、第４実施形態に係る移動体システムは、上記第１実施形態のように移動体を案内支持するガイド部材を有しておらず、実装ヘッド（移動体）２４が連結部材２３の端部に取り付けられている。これにより、実装ヘッド２４に対応して積層配置されたダイレクトドライブモータ２２のロータ２２ａの回転に伴って２４は円軌道に沿って移動させられることになる。
【００３９】
第４実施形態においては、実装ヘッド２４は連結部材２３の端部に固定されており、実装ヘッド２４自体を移動させて向き調整等を行うことは不可能である。しかしながら、図９および図１０に示すように、本実施形態に係る移動体システムでは、作業を行うワーク台９０が、リニアモータ９３によって第２および第３実施形態と同様にダイレクトドライブモータ２２の回転円の半径方向に移動可能になされているとともに、ワーク台９０がダイレクトドライブモータ９１によって回転自在になされている。従って、上述した実装ヘッド２４がワーク台９０上の所定の位置に停止した後、ワーク台９０を半径方向に移動させたり、回転させたりすることにより、実装ヘッド２４とワーク台９０との位置関係を適正なものに調整することができる。
【００４０】
また、上記第１ないし第３実施形態と同様に同一軌道上で複数の移動体２１を個別に制御して移動させることができ、上述したように作業時間の短縮といった効果が得られる。また、これらの移動体２１もダイレクトドライブモータ２２によって駆動されているため、高精度の位置決めを行うこともできる。
【００４１】
Ｅ．変形例
なお、上述した様々な実施形態では、実装ヘッド２４を移動させて半導体部品の実装を行うための移動体システムについて説明したが、移動させるものは、実装ヘッド２４に限定されるわけではなく、半導体部品搬送ロボット等であってもよい。また、半導体製造に関わるものに限定されるものではなく、他の用途に用いられるロボット等であってもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、同一軌道に沿って複数の移動体を精度よく移動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の半導体工場に用いられる移動体システムの概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る移動体システムの構成を示す平面図である。
【図３】第１実施形態に係る前記移動体システムを示す断面図である。
【図４】第１実施形態に係る前記移動体システムの構成要素であるダイレクトドライブモータの構成を示す図である。
【図５】前記ダイレクトドライブモータにおける励磁シーケンスを示す図である。
【図６】第１実施形態に係る前記移動体システムによる半導体部品実装動作を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る移動体システムの構成を示す平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る移動体システムの構成を示す平面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る移動体システムの構成を示す平面図である。
【図１０】第４実施形態に係る前記移動体システムを示す断面図である。
【符号の説明】
２０……ガイド部材、２０ａ……直線ガイド、２０ｂ……円弧状ガイド、２１……移動体、２２……ダイレクトドライブモータ（回転駆動機構）、２３……連結部材、２４……実装ヘッド（作業実行手段、移動体）、７０……回転軸、７１……スチールベルト、７２……回転軸、７５……ワーク台、８０……ダイレクトドライブモータ、９０……ワーク台、９１……ダイレクトドライブモータ、９２……リニアモータ

Claims

同一の周回軌道に沿って移動可能に設けられる複数の移動体と、
前記移動体に対応して設けられ、前記周回軌道の中央部に積層配置される回転駆動機構と、対応する前記回転駆動機構と前記移動体を連結し、所定の作業を行う作業実行手段を有する連結部材と、
前記作業実行手段によって前記所定の作業が行われる作業台と、
前記作業台を前記周回軌道の中央部と前記周回軌道上の間で移動可能に制御し、当該作業台を回転可能に制御する駆動機構とを具備し、
前記回転駆動機構が前記連結部材を回転させることにより、当該連結部材に連結された前記移動体を前記周回軌道に沿って移動させることを特徴とする移動体システム。
同一の直線軌道と円弧軌道とが組み合わせられた周回軌道に沿って移動可能に設けられ、所定の作業を行う作業実行手段を各々有する複数の移動体と、
前記移動体に対応して設けられ、前記周回軌道の中央部に積層配置される回転駆動機構と、対応する前記回転駆動機構と前記移動体を連結する連結部材と、
前記周回軌道に沿って前記移動体を案内するガイド部材と、
前記ガイド部材と前記移動体が接する部分に当該移動体を接触させる部材とを具備し、
前記回転駆動機構が前記連結部材を回転させることにより、当該連結部材に連結された前記移動体を前記ガイド部材に沿って移動させ、前記直線軌道上において当該移動体の前記作業実行手段により前記所定の作業を行うことを特徴とする移動体システム。
前記ガイド部材は、前記直線軌道を有するガイド部材と前記円弧軌道を有するガイド部材とで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の移動体システム。
前記連結部材は、その一端部が前記回転駆動機構に固定され、他端部側で前記移動体を前記回転駆動機構の回転円の半径方向に移動可能に支持していることを特徴とする請求項２に記載の移動体システム。
前記回転駆動機構は、ダイレクトドライブモータであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の移動体システム。