JP4856420B2 - ロードポート - Google Patents
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Description
しかし、この駆動装置には、以下の問題があった。
(1)扉部材の移動は、蓋体に付着した微細なゴミが落下しないように行う必要があるので、駆動装置は、水平方向及び垂直方向の方向を変換するときの動作を、滑らかにする必要があり、制御が複雑であった。
(2)このような2軸駆動では、センサ等によって扉部材の高さを検出し、モータ等によって扉部材を垂直方向に移動、支持しなければならない。このため、機械のガタ、経時変化等によるズレがある場合、扉部材の垂直方向の高さが不安定になり、扉部材を水平方向に移動しているときに、蓋体の扉部材への着脱を、うまく行えない場合があった。
(3)駆動装置は、各方向への独立した移動機構を備えるため、構造が複雑であり、経時変化にともなう各部品のひずみ、ズレ等にともない、複雑なアライメントが必要であった。
(4)駆動装置は、各方向にアクチュエータと移動機構とを備えるため、コスト高であった。
請求項3の発明は、請求項2に記載のロードポートにおいて、前記第2アーム(151d,251d)と前記第3アーム(151d,251d)とを兼用すること、を特徴とするロードポートである。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のロードポートにおいて、前記第2アームは、カムフォロア(151e,251e,351e)が設けられ、前記回転制約ガイド部(152a,252,352)及び前記回転ガイド部(152b,252,352)は、前記カムフォロア(151e,251e,351e)をガイドするカム(151d,151e)であること、を特徴とするロードポートである。
請求項5の発明は、請求項4に記載のロードポートにおいて、前記カム(151d)の形状は、前記回転軸(151a,251a,351a)と前記カムフォロア(151e,251e,351e)との間の長さ(R2−R4)を半径(R3)とする円弧であること、を特徴とするロードポートである。
請求項6の発明は、請求項4又は請求項5に記載のロードポートにおいて、前記開閉方向は、水平方向であり、前記回転ガイド部(152b,252,352)は、形状が鉛直面上の円弧であり、前記円弧が前記カムフォロア(151e,251e,351e)の下側に接して前記カムフォロア(151e,251e,351e)をガイドし、前記蓋体(P3)の開閉位置で、前記円弧の前記カムフォロア(151e,251e,351e)と接する点の接線が略水平であること、を特徴とするロードポートである。
請求項7の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のロードポートにおいて、前記駆動力供給部(120,220,320)は、回転力を発生する回転駆動源(122,222,322)と、前記回転駆動源(122,222,322)と前記駆動力伝達部(150,151,152,251,252,351,352)と間の少なくとも一部に、前記回転駆動源(122,222,322)の回転力を前記退避方向への駆動力に変換する変換機構(124,123,126a,223,324等)と、を備えることを特徴とするロードポートである。
(1)本発明は、駆動ストロークの第1の範囲で、退避方向移動機構に、駆動力供給部の駆動力を伝達し、扉部材を蓋体の開閉方向とは異なる退避方向に移動する。また、駆動ストロークの第2の範囲で、開閉方向移動機構に、駆動力供給部の駆動力を伝達し、扉部材を開閉方向に移動する。これにより、1つの駆動力供給部から駆動力を、開閉方向移動機構と退避方向移動機構とに伝達すればよいので、駆動力供給部の制御を、容易にかつ低コストで行うことができる。
図1は、実施例1のロードポート100の外観を示す図であり、図2は、ロードポート100の断面図である。
図1に示すように、ロードポート100は、高クリーン度の空間Aと低クリーン度の空間Bとを区画する仕切板101と、仕切板101に形成され、高クリーン度の空間Aと低クリーン度の空間Bとを連通する開口部102と、仕切板101の開口部102を開閉する扉部材103と、扉部材103に設けられた位置決めピン104a,104b及びT字キー104c,104dとを有し、低クリーン度の空間B側に設けられ、搬送容器Pが載置され、位置決めピン105a,105b,105c及びロックキー105dを有するテーブル105等とを備えている。
以上の構造により、扉部材103は、蓋体P3を着脱可能に保持する。
扉部材103は、図2に示すように、ケース106内に設けられた駆動装置110によって、ロードポート100内側に引き込まれる(矢印D1)と共に、下降して(矢印D2)、搬送容器Pの内部空間Cと、仕切板101の内部空間Aとが、高クリーン度を保ったまま連通する。
図3、図4は、駆動装置110を示す図であり、図3は、側面図であり、図4(a)は、斜視図、図4(b)は、クランクの斜視図である。
なお以下の説明において、水平方向の内、蓋体P3の開閉方向が矢印X方向(閉側である水平方向左側が矢印X1方向、開側である水平方向右側が矢印X2方向)、X方向に対して垂直な方向がY方向であり、また、鉛直方向(退避方向)は、矢印Z方向(鉛直方向上側が矢印Z1方向、鉛直方向下側が矢印Z2方向)である。
図3、図4に示すように、駆動装置110は、駆動力供給部120と、退避方向移動機構130と、開閉方向移動機構140と、駆動力伝達部150とを備えている。
駆動力供給部120は、基材121と、モータ122(駆動源、回転駆動源)と、ネジ軸123と、ベルト124と、ガイド軸125と、上下動板126とを備えている。
モータ122は、回転力を発生するための駆動源であり、ACモータ、DCモータ、サーボモータ、ステップモータ(パルスモータ)等の中から、必要な精度に応じて適宜選択される。モータ122は、駆動軸が垂直になるように基材121に固定され、駆動軸の先端にプーリ122aが設けられている。モータ122の回転制御は、制御部(図示せず)により行われる。
ネジ軸123は、上下動板126を退避方向にガイドし、上下動板126に駆動力を伝達するための部材であり、回転軸が退避方向になるように配置されている。ネジ軸123は、上下にそれぞれ設けられた軸受(軸受121a等)により、回転可能に支持されている。ネジ軸123は、下部先端にプーリ123bが設けられている。
ガイド軸125は、上下動板126を退避方向にガイドするための軸体であり、ケース106内に、中心軸が退避方向になるように固定されている。
上下動板126は、退避方向移動機構130及び開閉方向移動機構140に駆動力を伝達するための平板状の部材であり、表面が鉛直方向を向くように配置されている。上下動板126は、軸受126a,126bを備えている。軸受126aは、内部にボールが収容され、ネジ軸123が螺合した軸受であり、ネジ軸123と一緒にボールネジを構成する。軸受126bは、ガイド軸125が挿通され、上下動板126を退避方向に移動可能に支持する軸受である。
なお、駆動力供給部120は、ネジ軸123と軸受126aとを、ボールがないタイプの通常の送りネジにしてもよいが、ボールネジとした方が、ネジ軸123を回転するときの抵抗が少ないので、好適である。
ガイド軸131は、退避方向移動ブロック132を退避方向にガイドするための、断面が矩形の軸体であり、軸方向が退避方向になるようにケース106に固定されている。
2つのガイド溝132a,132bは、退避方向移動ブロック132を退避方向にガイドするために退避方向移動ブロック132の側面の上側及び下側を窪ませて設けられた溝であり、ガイド軸131に係合している。
回転軸孔132cは、クランク151(後述する)を回転可能に支持するために、退避方向移動ブロック132の側面に、矢印Y方向に平行に設けられた軸孔である。
開閉方向ガイド突起132dは、開閉方向移動ブロック141(後述する)を、開閉方向にガイドするために、退避方向移動ブロック132の上面を突出させて設けられている。開閉方向ガイド突起132dは、退避方向移動ブロック132の上面に、開閉方向に延在するように設けられている。
開閉方向移動ブロック141は、開閉方向移動機構140と退避方向移動機構130とを接続するための部材である。開閉方向移動ブロック141は、開閉方向に細長い部材であり、後端部(矢印X2方向の端部)に扉部材103が載置される。開閉方向移動ブロック141は、ガイド溝141aと、カム板141bとを有している。
ガイド溝141aは、開閉方向移動ブロック141を開閉方向にガイドするために、開閉方向移動ブロック141の下面を窪ませて設けられている。ガイド溝141aは、開閉方向に延在するように設けられている。ガイド溝141aは、退避方向移動ブロック132の開閉方向ガイド突起132dに係合することにより、開閉方向移動ブロック141をガイドし、また、退避方向移動機構130と開閉方向移動機構140とを接続する。
カム板141bは、開閉方向移動ブロック141を開閉方向に移動するための部分であり、開閉方向移動ブロック141の下面から突出するように設けられている。カム板141bは、退避方向に長い有底のカム穴141cを有し、これにクランク151(後述する)が接続されている。
回転軸151aは、クランク151を回転可能にするために、退避方向移動ブロック132の回転軸孔132cに挿通された軸体である。
第1アーム151bは、一端に回転軸151aが設けられ、他の一端に駆動コロ151cが設けられた部材である。第1アーム151bは、駆動コロ151cが上下動板126の上面に当接し、この上面を転がって移動することにより、回転軸151aを中心に回転する。第1アーム151bは、上下動板126の退避方向の駆動力が駆動コロ151cに伝達されることにより、この退避方向の駆動力をクランク151の回転軸151aを中心とした回転力に変換する。
回転制約ガイド部152aは、駆動ストロークの第1の範囲DZで第2アーム151dの回転を制約するためのカム孔である。回転制約ガイド部152aは、退避方向の長さが駆動ストロークの第1の範囲DZであり、退避方向に長いカム孔である。回転制約ガイド部152aは、開閉方向閉方側の側面152dに、垂直コロ151eの外周面が押し当てられることにより、第2アーム151dの回転を制約する。
図5は、駆動装置110が動作中の状態を示す側面図であり、図5(a)は、扉部材103を退避方向上側に移動する状態、図5(b)は、扉部材103の移動を退避方向から開閉方向に変換する状態、図5(c)は、扉部材103を閉じる状態を示す図である。
最初に、駆動力供給部120は、モータ122を駆動させネジ軸123を回転駆動することにより、上下動板126を退避方向上側に移動する(図3参照)。上下動板126は、上面に、クランク151の第1アーム151bに設けられた駆動コロ151cと当接しているので、クランク151は、回転軸151aを中心に回転しようとする。しかし、クランクガイド部152は、回転制約ガイド部152aに垂直コロ151eが挿入されているので、この回転を制約する。このため、駆動力供給部120からの駆動力は、回転軸151aを介して退避方向移動ブロック132(すなわち、退避方向移動機構130)に、退避方向上側へと伝達され、退避方向移動ブロック132は、扉部材103と一体で退避方向上側に移動する。
そして、図5(c)に示すように、駆動ストロークの第2の範囲DXの左端で、扉部材103を閉位置に移動する。
また、モータ122の駆動は、制御部(図示せず)に制御される。この制御は、基本的に、クランクガイド部152に沿った垂直コロ151eの位置を検出することにより行われる。具体的には、回転制約ガイド部152aの下部及び上部に、垂直コロ151eの位置を検出するためのセンサが設けられている。下部のセンサは、垂直コロ151eの位置をイニシャライズするためのものであり、上部のセンサは、退避方向上側に垂直コロ151eが移動したことを検出するためのものである。そして、制御部は、垂直コロ151eが、これらのセンサの出力に基づいて、回転制約ガイド部152a内を下部から上部に移動したと判断したとき、垂直コロ151eの移動速度を減速するようにモータ122を制御する。これにより、回転ガイド部152bに垂直コロ151eが移動する前に、扉部材103の移動速度を減速し、より滑らかに扉部材103の移動方向の変換を行うことができる。このような制御は、2方向にそれぞれ駆動モータを設けて駆動させる複雑な制御に比較して、安定かつ、容易に行うことができる。
図6(a)及び図6(b)は、扉部材103の退避方向及び開閉方向移動時におけるクランク151、クランクガイド部152を模式的に拡大して示す図である。
なお、以下の説明において、
α及びβ:第1アーム151b及び第2アーム151dと水平方向(開閉方向)の軸とがなす角
R1:回転軸151aと駆動コロ151cの取付軸との長さ
R2:回転軸151aと垂直コロ151eの取付軸との長さ
W:扉部材103等により、回転軸151aにかかる荷重
である。
M1=F1・R1cosα
である。
回転制約ガイド部152aの側面152dが垂直コロ151eを、開閉方向に押す力(反力)F2による、回転軸151a回りの回転モーメントM2は、時計回りに、
M2=F2・R2sinβ
である。また、
M1=M2より、
F2=F1・(R1cosα)/(R2sinβ)
である。
しかし、垂直コロ151eは、回転制約ガイド部152aの側面152dにより、開閉方向への移動が制約されている。このため、F1=W であれば、退避方向(鉛直方向)における力がついあい、上下動板126は、移動しない。一方、F1>W であれば、上下動板126、クランク151等は、扉部材103と一体で、退避方向上側に移動することになる。
さらに、蓋体P3の開閉位置(2点鎖線で示す)で、側面152eは、円弧の形状が、垂直コロ151eと接する点の接線Lが略水平になるように設けられ、荷重Wを完全に受け止めることができる。加えて、第1アーム151bと第2アーム151d(第3アーム)とは、回転軸151aを中心としてなす角が略直角である。これにより、駆動力伝達部150は、駆動力供給部120の駆動力を、蓋体P3の開閉に効果的に用いることができる。
これにより、1つの駆動力供給部120の駆動力を、退避方向移動機構130と開閉方向移動機構140とに機械的に伝達すればよいので、駆動力供給部120の制御を、容易にかつ低コストで行うことができる。
実施例2のロードポートは、主に、実施例1のクランク151の形状を変更したものである。
なお、以下の説明において、前述した実施例1と同様の機能を果たす部分には、同一の名称を付して、重複する説明を適宜省略する。
図7は、本実施例の駆動装置210を示す図であり、図7(a)は、内部構造の一部を断面で示す側面図、図7(b)は、側面図、図7(c)は、背面図である。また、本実施例では、開閉方向閉側が矢印X2方向、開閉方向開側が矢印X1方向である。
図7(a)に示すように、クランク251の第1アーム251b及び第2アーム251dは、回転軸251aを中心になす角ang2が、約30度である。
駆動装置210は、同じガイド軸231A,231Bによって、退避方向移動ブロック132と上下動板部226とを、退避方向にガイドすることにより、構造の簡略化を図っている。
図8〜図10は、駆動装置210が動作中の状態を示す側面図(各図(a))及び背面図(各図(b))であり、図8は、扉部材を退避方向上側に移動する状態、図9は、扉部材の移動を退避方向から開閉方向に変換する状態、図10は、扉部材を閉じる状態を示す図である。
図8に示すように、実施例1と同様にして、駆動ストロークの第1の範囲DZにおいて、駆動力が、上下動板部226から駆動コロ251cに伝達される。クランク251は、垂直コロ251e及びクランクガイド部252により開閉方向の移動が制約されるので、回転軸251aを中心とした回転が制約され、回転軸251aを介して退避方向移動ブロック232に退避方向上側へと力が働き、退避方向移動ブロック232を退避方向上側に移動する。
そして、図9に示すように、駆動ストロークが、第1の範囲DZの上端を介して、第2の範囲DXへと切り替わると、垂直コロ251e及びクランクガイド部252により、クランク251は、回転の制約が解除される。そして、開閉方向移動ブロック241は、クランク251の回転にともなって、カム板241b、開閉コロ251gの作用によって、扉部材と一体で開閉方向閉側に移動する。
そして、図10に示すように、扉部材が閉められる状態の位置に移動する。
実施例3のロードポートは、実施例1の駆動力供給部120とクランク151とを主に変更したものである。
図11は、本実施例の駆動装置310を示す図であり、図11(a)は、左側面図、図11(b)は、正面図、図11(c)は、右側面図、図11(d)は、クランクガイド部352を取り除いた状態の右側面図である。
図11に示すように、本実施例の駆動力供給部320は、駆動軸が水平方向になるように配置されたモータ322と、駆動軸先端のプーリ322a及び鉛直方向上側に配置されたプーリ327に巻きかけられたベルト324と、ベルト324に接続された上下動板部326とを備え、上下動板部326を退避方向に移動する。このプーリ322a,327、ベルト324等の組合わせは、ベルト部材として、シンクロベルト、スチールベルト、チェーン、ワイヤ等を選択することにより、適宜変更可能である。
クランク351は、T型をしたアーム351b(第1アーム及び第2アーム)に回転軸351aと、駆動コロ351cと、垂直コロ351eとが設けられている。また、アーム351bと一体で回転軸351aを中心に回転する第3アーム351hが新たに追加され、この先端に開閉コロ351gが設けられている。開閉コロ351gは、開閉方向移動ブロック341に設けられたカム板341bのカム穴に挿入されている。
図12〜図14は、駆動装置310が動作中の状態を示す右側面図(各図(a))、正面図(各図(b))及び右側面図(各図(c))であり、図12は、扉部材を退避方向上側に移動する状態、図13は、扉部材の移動を退避方向から開閉方向に変換する状態、図14は、扉部材を閉じる状態を示す図である。
図12に示すように、モータ322及びベルト324が駆動されることにより、上下動板部326が、退避方向上側に移動する。実施例1と同様にして、駆動ストロークの第1の範囲DZにおいて、クランク351は、上下動板部326から駆動コロ351cに駆動力が伝達されるが、垂直コロ351e及びクランクガイド部352により回転軸351aを中心とした回転が制約され、回転軸351aに退避方向上側に力が働き、退避方向移動ブロック332(図12(b)参照)を退避方向上側に移動する。
そして、図13に示すように、駆動ストロークが、第2の範囲DXへと切り替わると、垂直コロ351e及びクランクガイド部352により、クランク351の回転の制約が解除される第3アーム351hが、回転軸351aを中心に矢印θ3方向に回転する。第3アーム351hに設けられた開閉コロ351gは、カム板341bのカム穴に挿入されているので、開閉方向移動ブロック341は、第3アーム351hの回転にともなって扉部材と一体で開閉方向閉側(矢印X1方向)に移動する。
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
(1)各実施例において、駆動力供給部の駆動源は、回転駆動するDCモータ等である例を示したが、これに限定されない。例えば、駆動源は、退避方向への力を発生する直動駆動源(油圧シリンダ、空圧シリンダ備えたシリンダ駆動による駆動源、リニアモータ等)でもよい。
103 扉部材
110,210,310 駆動装置
120,220,320 駆動力供給部
122,222,322 モータ
123,223 ネジ軸
126 上下動板
130 退避方向移動機構
132,232,332 退避方向移動ブロック
140 開閉方向移動機構
141,241,341 開閉方向移動ブロック
150 駆動力伝達部
151,251,351 クランク
151a,251a,351a 回転軸
151b,251b 第1アーム
151c,251c,351c 駆動コロ
151d,251d 第2アーム
151e,251e,351e 垂直コロ
151g,251g,351g 開閉コロ
152,252,352 クランクガイド部
152a 回転制約ガイド部
152b 回転ガイド部
226,326 上下動板部
351b アーム
351h 第3アーム
P 搬送容器
P3 蓋体
Claims (7)
- 半導体ウエハを搬送する搬送容器の蓋体が着脱可能に取り付けられる扉部材と、
駆動力を供給する1つの駆動力供給部と、
前記扉部材が設けられ、前記蓋体の開閉方向に移動する開閉方向移動機構と、
前記開閉方向移動機構が接続され、前記開閉方向とは異なる退避方向に移動する退避方向移動機構と、
前記駆動力供給部からの駆動力を、駆動ストロークの第1の範囲で前記退避方向移動機構に伝達し、駆動ストロークの第2の範囲で前記開閉方向移動機構に伝達する駆動力伝達部とを備えること、
前記駆動力伝達部は、前記第1の範囲で、伝達された駆動力を前記退避方向移動機構の前記退避方向へと伝達し、前記第2の範囲で、前記伝達された駆動力を回転軸を中心とした回転力に変換しさらに前記開閉方向に変換して前記開閉方向移動機構に伝達すること、
前記駆動力伝達部は、
前記伝達された駆動力により、前記回転軸を中心として回転する第1アームと、
前記回転軸を中心として前記第1アームと一体で回転し、前記扉部材を退避方向に移動する扉移動カムフォロアが設けられた第2アームとを有し、
前記回転軸を介して前記退避方向移動機構に前記駆動力供給部からの駆動力を伝達し、
前記第1の範囲で、前記第2アームの前記回転を制約する回転制約ガイド部と、
前記第2の範囲で、前記第2アームの前記回転の制約を解除する回転ガイド部とを備えること、
前記退避方向移動機構は、
前記第1の範囲で、前記第1アームの回転が前記第2アーム及び前記回転制約ガイド部により制約されることにより、前記回転軸の回転が制約され、前記回転軸を介して前記退避方向への駆動力が伝達され、前記扉部材を前記退避方向に移動し、
前記第2の範囲で、前記第1アームの回転の制約が前記第2アーム及び前記回転ガイド部により解除され、前記回転軸が所定の位置で回転することにより、前記扉部材の前記退避方向の移動を停止すること、
前記開閉方向移動機構は、
前記扉部材と一体で設けられ、前記第2アームの前記扉移動カムフォロアに係合する扉移動カムを備え、
前記第2の範囲で、前記第2アームが回転し、前記扉移動カムフォロアが前記扉移動カムに沿って移動することにより、前記扉部材を前記退避方向に移動させることなく前記開閉方向に移動すること、
を特徴とするロードポート。 - 請求項1に記載のロードポートにおいて、
前記駆動力伝達部は、前記回転軸を中心として前記第1アームと一体で回転する第3アームとを有し、
前記開閉方向移動機構は、前記第2の範囲で、前記第1アームの回転の制約が前記第2アーム及び前記回転ガイド部により解除され、前記第1アームと一体で前記第3アームが回転し、前記第3アームの回転力が前記開閉方向の駆動力に変換されて伝達され、前記扉部材を前記開閉方向に移動すること、
を特徴とするロードポート。 - 請求項2に記載のロードポートにおいて、
前記第2アームと前記第3アームとを兼用すること、
を特徴とするロードポート。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のロードポートにおいて、
前記第2アームは、カムフォロアが設けられ、
前記回転制約ガイド部及び前記回転ガイド部は、前記カムフォロアをガイドするカムであること、
を特徴とするロードポート。 - 請求項4に記載のロードポートにおいて、
前記カムの形状は、前記回転軸と前記カムフォロアとの間の長さを半径とする円弧であること、
を特徴とするロードポート。 - 請求項4又は請求項5に記載のロードポートにおいて、
前記開閉方向は、水平方向であり、
前記回転ガイド部は、形状が鉛直面上の円弧であり、前記円弧が前記カムフォロアの下側に接して前記カムフォロアをガイドし、前記蓋体の開閉位置で、前記円弧の前記カムフォロアと接する点の接線が略水平であること、
を特徴とするロードポート。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のロードポートにおいて、
前記駆動力供給部は、
回転力を発生する回転駆動源と、
前記回転駆動源と前記駆動力伝達部と間の少なくとも一部に、前記回転駆動源の回転力を前記退避方向への駆動力に変換する変換機構と、
を備えることを特徴とするロードポート。
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