JP5937189B2 - 包装済石英ガラスルツボ用クレーン装置およびこの装置を用いる包装済石英ガラスルツボの梱包方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば単結晶シリコンの引上げに使用する石英ガラスルツボ、特に包装済の石英ガラスルツボの搬送に供するクレーン装置およびその装置を用いる梱包方法に関する。

一般に、石英ガラスルツボ（以下、単にルツボとも示す）は、製造後に洗浄され、その後検査過程を経て袋詰めされて出荷される。近年、半導体材料の高純度化に伴い、その製造に直接使用するルツボについても汚染を最小限に抑える努力がなされている。例えば、ルツボを単結晶シリコンの引き上げに使用する際には、更に超純水等で洗浄してから使用に供している。また、単結晶シリコンの製造効率を高める観点から、ルツボのサイズは大径化する傾向にあり、このような大径のルツボの取扱いは難しく、製造後の検査や袋詰め工程においてルツボの汚染、とりわけルツボ外周部に残存する粉末が内周部に入り込む汚染をまねき易い。

このような汚染の問題を避けるには、洗浄後の清浄な状態のルツボが人手を介さずに機械的に包装されることが有効であるが、大型のルツボを包装するのは必ずしも容易ではない。特に、ルツボの内周部の汚染を可能な限り回避することが希求されるが、ルツボ全体を単に袋詰めしたのでは、ルツボ外周の付着物が内周部に入り込む虞があり、この場合、内周部を清浄な状態に保てなくなる。さらに、ルツボ全体の包装を開封した後に引き上げ装置に設置するまでの作業中にルツボ内部が汚染される懸念がある。

上記した諸問題を解決する技術として、特許文献１には、ルツボの洗浄、乾燥に引き続き、その清浄ルツボの少なくとも開口部を自動的にシールし、さらにビニール製の袋状シートにルツボを挿入して包装することができる、ルツボの自動洗浄密封装置が提案されている。この装置によってルツボの開口部をシールし該ルツボを袋詰めすることを機械的に行うことによって、包装したルツボを開封した後に引き上げ装置に設置するまでの期間にわたって、ルツボの内周部の汚染を回避できる。

特開２００１−１０６１１号公報

ここで、上記の如く包装されたルツボは、例えば段ボール箱や木箱などの容器（コンテナ）に収容する梱包を経て、出荷されるのが通例である。この梱包は、ポリエチレン製袋などの袋に詰めたルツボを扱うこと、すなわち袋との間で滑りやすいルツボをハンドリングしなくてはならないため、２名以上の作業者がルツボを抱えてコンテナ内に運び込む、人手による作業が基本であった。

この作業は、とりわけ大型化したルツボを扱う際には、作業者への負荷が大きく、その改善が希求されていた。また、上記のように、ルツボの包装までを自動化した結果、包装外側の清浄度も上がっているのに反し、その後の梱包作業を人手で行って汚染を誘発する事態は避けることが望ましく、この点の改善も必要とされていた。

そこで、本発明は、包装済ルツボのハンドリングを人手に頼ることなく機械を介して実現する、包装済ルツボのハンドリングに適したクレーン装置およびこの装置を用いる包装済ルツボの梱包方法について提供することを目的とする。

本発明の要旨構成は、次のとおりである。
（１）ポリエチレン製袋により包装済の石英ガラスルツボを配置した吊り上げ場所の上方と梱包用コンテナを配置した吊り降ろし場所の上方との間の経路上を往復動可能に、かつ該経路から前記吊り上げ場所および吊り降ろし場所のそれぞれにおいて前記経路に対して昇降可能に設置されるクレーン装置であって、
前記昇降方向に延びる４本のアームを有し、該４本のアームを四角形の頂点に配置するとともに、該四角形の対角線上のアーム対を相互に進退可能に設け、各アームは先端に前記アームの進行方向に延びる爪を有することを特徴とし、
前記爪は、前記包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持するよう前記アームの先端に形成され、
前記アームは、前記爪にて前記包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持した際に、当該アームと前記ポリエチレン製袋とが非接触となるよう形成されている包装済石英ガラスルツボ用クレーン装置。

（２）ポリエチレン製袋により包装済の石英ガラスルツボをクレーン装置にて吊り上げて該クレーン装置を四角柱状の梱包用コンテナまで移動し、該梱包用コンテナ内に石英ガラスルツボを吊り降ろすに当たり、
前記クレーン装置として、前記吊り上げ方向に延びる４本のアームを有し、該４本のアームを前記梱包用コンテナの四隅に対応する四角形の頂点に配置するとともに、該四角形の対角線上のアーム対を相互に進退可能に設け、各アームの先端に前記アームの進行方向に延びる爪を設けたクレーン装置を用いて、前記４本のアームを前記ポリエチレン製袋と非接触とし、かつ前記爪にて包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持することによって、前記吊り上げ、移動および吊り降ろしを行い、梱包用コンテナ内に石英ガラスルツボを積み込むことを特徴とする包装済石英ガラスルツボの梱包方法。

本発明によれば、特にハンドリングが困難な包装済のルツボに適したクレーン装置を提供することができる。従って、従来は手作業を余儀なくされていた包装済ルツボの梱包作業を、該クレーン装置を用いて機械化することが可能であり、作業効率が向上するほか、クリーンな環境での梱包作業も可能になり、包装の外側における清浄度を維持すると同時に包装済石英ガラスルツボのルツボ内面の汚染度の低減にも寄与することができる。

クレーン装置の配置場所の平面図である。 クレーン装置の配置場所の側面図である。 クレーン装置の主要部を示す斜視図である。 梱包用コンテナ内におけるクレーン装置のアームおよび爪の動作を示す平面図である。 クレーン装置のアームおよび爪の動作を示す側面図である。

以下に、本発明のクレーン装置について、図面を参照して詳しく説明する。
まず、図１および図２に示すように、本発明のクレーン装置１は、包装済ルツボ２を配置した吊り上げ場所（例えば、包装工程からの搬送コンベア終点）３の上方と、梱包用コンテナ４を配置した吊り降ろし場所（例えば、最終梱包工程へ至る搬送コンベア中間点）５の上方との間の経路６上を往復動可能に、かつ該経路６から前記吊り上げ場所３および吊り降ろし場所５のそれぞれにおいて前記経路６に対して昇降可能に設置されている。

該クレーン装置１は、図２に示すように、吊り上げ場所３および吊り降ろし場所５のそれぞれに設置した支柱６０の間にレール６１を張り渡し、このレール６１にて経路６を形成し、このレール６１上を移動機構９にて往復動可能にフレーム１０を取り付けてある。
該フレーム１０には、昇降機構１１を介して、図３に示すように、図示例において相互に間隔を置いて積層した３枚の支持板１２、１３および１４が、フレーム１０に対して昇降可能に吊り下げ固定されている。この支持板１２と１３との間には、リンク機構１５ａ〜１５ｄを配置し、かつ支持板１４上にスライダー１６ａ〜１６ｄを設け、これらリンク機構１５ａ〜１５ｄ並びにスライダー１６ａ〜１６ｄを介して、前記昇降方向に延びる４本のアーム１７ａ〜１７ｄを支持板に取り付けている。

ここで、４本のアーム１７ａ〜１７ｄは、図４に示すように、四角柱状の梱包用コンテナ４の四角形の頂点に配置するとともに、該四角形の対角線上のアーム対１７ａおよび１７ｃ、そして１７ｂおよび１７ｄが、リンク機構１５ａ〜１５ｄおよびスライダー１６ａ〜１６ｄを介して、相互に進退可能に設けることが肝要である。なお、リンク機構１５ａ〜１５ｄは、モータＭを駆動源として上記の動作をアーム１７ａ〜１７ｄに与えている。さらに、アーム１７ａ〜１７ｄの各々には、その先端に前記アームの進行方向に延びる爪１８ａ〜１８ｄを有し、またアーム１７ａ〜１７ｄの外周にはクッション材１９ａ〜１９ｄを巻き付けてある。また、アーム１７ａ〜１７ｄの各々が当該アーム１７ａ〜１７ｄの先端に有する爪１８ａ〜１８ｄは、図３乃至図５で示すように、アームの進行方向に向かって水平に延びる部材の先端から上方へ向かって突出する爪である。爪１８ａ〜１８ｄは、上方へ向かって突出する部分に包装済ルツボ２の底面縁部を支持する接触面（斜面）を有している。

かように構成されたクレーン装置１は、図１および２に示したように、包装済ルツボ２を吊り上げて四角柱状の梱包用コンテナ４まで移動し、該梱包用コンテナ４内にルツボ２を吊り降ろす際に使用する。
クレーン装置１による包装済ルツボ２の吊り上げは、まず、吊り上げ場所３にクレーン装置１を移動し、ここでフレーム１０から昇降機構１１を介して支持板１２、１３および１４を下降させる。その際、モータＭにてリンク機構１５ａ〜１５ｄを作動し、アーム１７ａ〜１７ｄ並びに爪１８ａ〜１８ｄが包装済ルツボ２と干渉しない位置まで退避させておく。アーム１７ａ〜１７ｄ先端の爪１８ａ〜１８ｄが包装済ルツボ２の載置面まで下降した段階にて下降を停止し、モータＭにてリンク機構１５ａ〜１５ｄを作動し、図５に示すように、包装済ルツボ２の軸心に向かってアーム１７ａ〜１７ｄを進行させ、爪１８ａ〜１８ｄを包装済ルツボ２の底面縁部付近に当接した段階でアーム１７ａ〜１７ｄの進行を停止する。ここで、図５に示すように、爪１８ａ〜１８ｄに設けられた接触面にて包装済ルツボ２の底面縁部を支持した際に、アーム１７ａ〜１７ｄをルツボの包装（例えば、ポリエチレン製袋）と非接触とすることが、包装外側の汚染を抑制する上で肝要である。

次いで、フレーム１０へ向けて昇降機構１１を介して支持板１２、１３および１４を上昇させ、４本のアーム１７ａ〜１７ｄの爪１８ａ〜１８ｄにて四方から支持された状態の包装済ルツボ２を、吊り上げる。その後、クレーン装置１を、梱包用コンテナ４を配置した吊り降ろし場所５まで経路６に沿って水平移動する。この吊り降ろし場所５にクレーン装置１が到達した後は、フレーム１０から昇降機構１１を介して支持板１２、１３および１４を梱包用コンテナ４に向けて下降する。その際、アーム１７ａ〜１７ｄは、梱包用コンテナ４の四隅に対応する四角形の頂点に配置されているから、図４に示すように、包装済ルツボ２と梱包用コンテナ４との隙間のうちの最大の隙間空間に、アーム１７ａ〜１７ｄを要領良く収めることができる。そして、この最大の隙間空間にアーム１７ａ〜１７ｄを挿入することにより、図４に矢印で示すように、アーム１７ａ〜１７ｄの可動範囲を大きくとることが可能になり、図５に示す、アーム１７ａ〜１７ｄ並びに爪１８ａ〜１８ｄの包装済ルツボ２に対する進退が可能になる。

従って、アーム１７ａ〜１７ｄを包装済ルツボ２の包装と非接触とし、かつ爪１８ａ〜１８ｄにて包装済ルツボ２の底面を支持することが実現する。さらに、アーム１７ａ〜１７ｄが梱包用コンテナ４の四隅に収まることから、梱包用コンテナ４の辺長を収容ルツボの開口径に近付けることができ、梱包用コンテナ４の省スペース化を達成できる。

上記の支持形態の下に包装済ルツボ２を下降させ、当該ルツボ２の底面が梱包用コンテナ４内側の底面に到達したら、下降を停止し、次いで、リンク機構１５ａ〜１５ｄを作動し、図４に示すように、包装済ルツボ２からアーム１７ａ〜１７ｄおよび爪１８ａ〜１８ｄを退避させる。その後、昇降機構１１を介して支持板１２、１３および１４をフレーム１０まで上昇させる。
一方、包装済ルツボ２が収められた梱包用コンテナ４は、例えば搬送コンベアにて梱包行程に移送され、ここでコンテナ開口を塞ぐ蓋の取り付けや、その後のコンテナへの縄掛けなどの荷造りを施され、出荷される。

次に、図１に示すこの発明に従う包装済石英ガラスルツボ用クレーン装置を用いて、包装済石英ガラスルツボを梱包した場合の、石英ガラスルツボの汚染度について調査した。また、比較として、包装済石英ガラスルツボを従来のように２名の作業員により手作業にて梱包する場合についても、同様の調査を行った。

石英ガラスルツボの汚染度は、包装済石英ガラスルツボを梱包した後に、クリーンルーム内にて包装から石英ガラスルツボを取り出し、ルツボ内面に粘着テープを貼り付けてから、該テープを剥がし、テープの粘着部分に貼り付いた付着物の数を目視にて確認し、単位面積当たりの個数を合算することにより評価した。手作業により包装済石英ガラスルツボを梱包した場合の汚染度を１００として指数化し、この発明に従うクレーン装置により包装済石英ガラスルツボを梱包した場合の汚染度を相対値にて算出し、評価した。なお、数値が小さいほど汚染度が低いことを表す。その調査結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、この発明に従うクレーン装置を用いることにより、従来の手作業による梱包に比べ、石英ガラスルツボの汚染が抑制された。また、機械的に石英ガラスルツボを梱包可能となったことから、梱包の省力化が達成された。

１ クレーン装置
２ 包装済ルツボ
３ 吊り上げ場所
４ 梱包用コンテナ
５ 吊り降ろし場所
６ 経路
９ 移動機構
１０ フレーム
１１ 昇降機構
１２、１３、１４ 支持板
１５ａ〜１５ｄ リンク機構
１６ａ〜１６ｄ スライダー
１７ａ〜１７ｄ アーム
１８ａ〜１８ｄ 爪
１９ａ〜１９ｄ クッション材

Claims (6)

1. ポリエチレン製袋により包装済の石英ガラスルツボを配置した吊り上げ場所の上方と梱包用コンテナを配置した吊り降ろし場所の上方との間の経路上を往復動可能に、かつ該経路から前記吊り上げ場所および吊り降ろし場所のそれぞれにおいて前記経路に対して昇降可能に設置されるクレーン装置であって、
   前記昇降方向に延びる４本のアームを有し、該４本のアームを四角形の頂点に配置するとともに、該四角形の対角線上のアーム対を、リンク機構およびスライダーを介して相互に対角線方向にスライド移動可能なように進退可能に設け、各アームは先端に前記アームの進行方向に延びる爪を有することを特徴とし、
   前記爪は、前記包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持するよう前記アームの先端に形成され、
   前記アームは、前記爪にて前記包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持した際に、当該アームと前記ポリエチレン製袋とが非接触となるよう形成されている包装済石英ガラスルツボ用クレーン装置。
2. 請求項１に記載の包装済石英ガラスルツボ用クレーン装置であって、
   前記爪は、前記アームの進行方向に向かって水平に延びる部材の先端から上方へ向かって突出するよう構成されており、当該上方へ向かって突出する部分に前記包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持する接触面を有している包装済石英ガラスルツボ用クレーン装置。
3. 請求項１又は２に記載の包装済石英ガラスルツボ用クレーン装置であって、
   前記爪は、前記アームの進行方向に向かって水平に延びる部材の先端から上方へ向かって突出するよう構成されており、当該上方へ向かって突出する部分に前記包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持する斜面を有している包装済石英ガラスルツボ用クレーン装置。
4. ポリエチレン製袋により包装済の石英ガラスルツボをクレーン装置にて吊り上げて該クレーン装置を四角柱状の梱包用コンテナまで移動し、該梱包用コンテナ内に石英ガラスルツボを吊り降ろすに当たり、
   前記クレーン装置として、前記吊り上げ方向に延びる４本のアームを有し、該４本のアームを前記梱包用コンテナの四隅に対応する四角形の頂点に配置するとともに、該四角形の対角線上のアーム対を、リンク機構およびスライダーを介して相互に対角線方向にスライド移動可能なように進退可能に設け、各アームの先端に前記アームの進行方向に延びる爪を設けたクレーン装置を用いて、前記４本のアームを前記ポリエチレン製袋と非接触とし、かつ前記爪にて包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持することによって、前記吊り上げ、移動および吊り降ろしを行い、梱包用コンテナ内に石英ガラスルツボを積み込むことを特徴とする包装済石英ガラスルツボの梱包方法。
5. 請求項４に記載の包装済石英ガラスルツボの梱包方法であって、
   前記爪は、前記アームの進行方向に向かって水平に延びる部材の先端から上方へ向かって突出するよう構成されており、当該上方へ向かって突出する部分に前記包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持する接触面を有しており、
   前記爪が有する前記接触面にて包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持することによって、前記吊り上げ、移動および吊り降ろしを行う包装済石英ガラスルツボの梱包方法。
6. 請求項４又は５に記載の包装済石英ガラスルツボの梱包方法であって、
   前記爪は、前記アームの進行方向に向かって水平に延びる部材の先端から上方へ向かって突出するよう構成されており、当該上方へ向かって突出する部分に前記包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持する斜面を有しており、
   前記爪が有する前記斜面にて包装済の石英ガラスルツボの底面縁部を支持することによって、前記吊り上げ、移動および吊り降ろしを行う包装済石英ガラスルツボの梱包方法。