JP6156716B2

JP6156716B2 - 搬送装置

Info

Publication number: JP6156716B2
Application number: JP2012182091A
Authority: JP
Inventors: 前田　豊; 豊前田; 洋介村口; 守小▲崎▼; 藤原　崇; 崇藤原
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: TW201410568A; TWI574898B; US20140054136A1; KR20140024818A; KR102151460B1; US9156632B2; JP2014042366A

Description

本発明は、リニアモータ駆動の搬送装置に関するものである。

リニアモータ駆動の搬送装置は広く知られている。この一例として、特許文献１に記載の搬送装置がある。これは、被搬送物を載せることのできる可動部を長手方向に移動（往復動）可能としたものである。筐体の底面には、上方に突出して長手方向に延びる一次側磁極部を備える。また、可動部には、下方に突出し、前記一次側磁極部を幅方向両外側から挟む二次側磁極部を備える。

特許文献１に記載の搬送装置では、一次側磁極部は筐体の幅方向における中央に１本が位置し、二次側磁極部は一次側磁極部を幅方向両外側から挟むため、可動部の移動可能な範囲にわたって、一次側磁極部の幅方向両外側に二次側磁極部が通過できるスペースを確保する必要があった。このため、筐体内部における中央スペースの使用が制限される。

特開２０１０−４１８８９公報

前記のように、筐体内部における中央スペースの使用が制限されることにより、センサ類や、被搬送物をテーブル上で持ち上げるための装置等、各種装置を配置する際に、配置可能なスペースの制限を受けることがあった。

そこで本発明は、各種装置を配置するためのスペース制限の少ない搬送装置を提供することを課題とする。

本発明は、固定部と、前記固定部に対して移動可能に設けられた可動部と、前記固定部と前記可動部との間で構成される一対のリニアモータと、前記可動部の移動方向を規定するリニアガイドと、負荷軽減機構と、を備え、前記リニアモータは、一次側磁極部と二次側磁極部とにより一組を構成し、当該一次側磁極部と二次側磁極部は、前記可動部を前記固定部に対して移動可能となるように対向配置され、前記可動部は、被搬送物を搬送することが可能な移動体と、当該移動体における前記可動部の移動方向と直交する幅方向の両端部に分かれて位置する前記一次側磁極部または二次側磁極部のうち一方と、を備え、前記固定部は前記一次側磁極部または二次側磁極部のうち他方を備え、前記リニアガイド及び負荷軽減機構は、前記幅方向の両端部に分かれて位置し、前記リニアガイドの直上位置または直下位置に前記負荷軽減機構を備え、前記負荷軽減機構は、磁気反発力または磁気吸引力により前記可動部を上方に押圧することで、当該リニアガイドにかかる重量負荷を軽減する搬送装置である。なお、前記「両端部」とは、端縁の位置のみに限られず、端縁近傍の位置も含む。また、前記「直上」「直下」とは、垂直上・下方のみに限られず垂直上・下方の近傍位置も含む。

この構成によれば、可動部は幅方向における両端部に一対のリニアモータにおける一次側磁極部または二次側磁極部のうち一方を備える。このため、一方のリニアモータと他方のリニアモータとの間にスペースを確保できる。更に、リニアガイドの直上位置または直下位置に備えられた負荷低減機構は、磁気反発力または磁気吸引力により可動部を上方に押圧することで、当該リニアガイドにかかる重量負荷を軽減する。このため、重量負荷の軽減によりリニアガイドを長寿命化できる。

そして、前記固定部は、前記可動部を下方から支持する支持部を備え、前記支持部は、前記可動部の移動方向を規定するための、長手方向に延び、前記リニアガイドの一部を構成するガイド部を備え、前記可動部は、前記ガイド部に係合しつつ移動可能な、前記リニアガイドの一部を構成する被ガイド部を備え、前記ガイド部及び被ガイド部は、前記固定部及び可動部の前記幅方向における両端部に分かれて位置し、前記負荷軽減機構は前記ガイド部及び被ガイド部にかかる重量負荷を軽減するものであって、前記可動部は、前記幅方向における両端部であり、前記ガイド部及び被ガイド部よりも前記幅方向における外側または内側に、前記一次側磁極部または二次側磁極部のいずれかを取り付けるための取付部を備えるものとできる。

この構成によれば、固定部と可動部との上下方向における距離を保持することによりガイド部及び被ガイド部にかかる重量負荷を軽減する負荷軽減機構を備える。このため、重量負荷の軽減によりガイド部及び被ガイド部を長寿命化できる。更に、ガイド部及び被ガイド部と取付部とを接近できることにより、リニアモータの推進力による可動部の変位を小さくできる。このため、負荷の軽減によりガイド部及び被ガイド部を長寿命化できる。

そして、前記二次側磁極部は前記一次側磁極部に対向する位置に永久磁石を備えるものとできる。この構成によれば、永久磁石を長手方向に沿って並列させるだけで二次側磁極部を製造できる。このため、二次側磁極部を製造する際に、磁気反発力の働く中で永久磁石の同一磁極同士を貼り合わせる作業を行う必要がなく、作業効率が良い。

本発明は、各対のリニアモータ間にスペースを確保できる。このため、各種装置を配置するためのスペース制限の少ない搬送装置を提供できる。

本実施形態の搬送装置を示す斜視図（透視図）である。本実施形態の搬送装置を示す縦断面図である。他の実施形態を示す縦断面図である。更に他の実施形態を示す縦断面図である。

本発明につき、一実施形態を取り上げて図面とともに以下説明を行う。以下の説明においては、方向の表示として、筐体１の長手方向に一致する方向を長手方向とし、この長手方向に対して直交する方向を幅方向として説明する。なお、上下左右の方向に関しては本実施形態の状態を基準としているが、例えば本実施形態と上下逆方向の形態（被搬送物を吊り下げて搬送するような形態）も実施可能であり、本発明は本実施形態の方向における態様に限定されるものではない。また、内外方向に関しては、筐体１の幅方向における中央に向かう方向を内側方向、逆に筐体１の幅方向における中央から離れる方向を外側方向として説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の搬送装置は、筐体１、搬送テーブル２、リニアモータ３、リニアガイド４、負荷軽減機構５を備える。前記各構成要素は、幅方向中央に対して線対称に配置される。

筐体１は固定部として機能し、外形が直方体箱状である。なお前記固定部は、筐体１、リニアモータ３の一部、リニアガイド４の一部、負荷軽減機構５の一部から構成される。この筐体１は、下方に位置する底壁部１１、四方側方に位置する側壁部１２、上方に位置する天壁部を備える（天壁部は説明上、図示を省略している）。底壁部１１の上面には、リニアモータ３を構成する一次側磁極部３１が配置されている。また、側壁部１２は、長手方向に延びる上向きの面を有する段部を備えている。この段部は、下側段部１３と上側段部１４の上下二つの部分から構成されている。下側段部１３は、搬送テーブル２を下方から支持する支持部として機能し、この下側段部１３の上面には、リニアガイド４を構成するガイドレール４１が配置されている。また、上側段部１４の上面には、負荷軽減機構５を構成する吸着プレート５１が配置されている。

前記各壁部により、囲まれた空間であり長手方向に延びる処理室が形成される。本実施形態では、底壁部１１及び側壁部１２がアルミニウム合金で一体に形成され、各壁部が気密に組み合わされるため、この処理室を真空状態または減圧状態とできる。

搬送テーブル２は、固定部に対して移動可能に設けられた可動部における移動体として機能し、筐体１の上方（詳しくは底壁部１１の上方）に位置する。なお前記可動部は、搬送テーブル２、リニアモータ３の一部、リニアガイド４の一部、負荷軽減機構５の一部から構成され、長手方向に移動可能である。この搬送テーブル２は、リニアモータ３が駆動することで筐体１内を長手方向に移動（往復動）可能である。この搬送テーブル２は、幅方向における中央側に位置する載置部２１と両端側に位置する被支持部２２とを備える。載置部２１の上面に電子部品等の被搬送物（例えばシリコンウエハ）が載せられて搬送される。ちなみに、搬送テーブル２の長手方向寸法は、被搬送物の寸法に応じて設定される。この載置部２１には、例えばロボットアーム等、被搬送物を搬送テーブル２上で移動させたり、持ち上げたり、回転させたり等できる装置が配置されていてもよい。また、被支持部２２は載置部２１よりも一段下方に形成されており、この被支持部２２の下方にはリニアガイド４が位置し、上方には負荷軽減機構５が位置する。

搬送テーブル２は、幅方向両端部に、リニアモータ３を構成する二次側磁極部３２を支持するための二次側支持ブラケット２３を備えている。この二次側支持ブラケット２３は板状で、載置部２１の下面から下方に延びる。また、搬送テーブル２は、前記二次側支持ブラケット２３よりも更に幅方向外側の位置に、リニアガイド４を構成するガイドブロック４２を備えている。また、搬送テーブル２の幅方向両端部における上面には、負荷軽減機構５を構成する永久磁石５２が取り付けられている。また、搬送テーブル２の長手方向位置を検知するセンサのうち一部が設けられている。本実施形態では、磁歪センサ６１の磁石部６１２である。なお、この磁歪センサ６１は、図１に示すように、筐体１に設けられた長手方向に延びる磁歪線部６１１に対して磁石部６１２が与えるねじり歪みを磁歪線部６１１の一端に位置する検出部６１３が検出することにより、磁石部６１２の（つまり搬送テーブル２の）長手方向位置を検知できる。また、必要により、搬送テーブル２上はロボットアーム等の装置に給電を行うための給電機構を備える（図示しない）。

次にリニアモータ３について説明する。このリニアモータ３は、固定部と可動部との間で（固定部と可動部とにまたがって）構成される。本実施形態のリニアモータ３は同期型リニアモータであり、二次側に永久磁石を用いたものである。このリニアモータ３は、長手方向に直線状に延びる一列の一次側磁極部３１と、この一次側磁極部３１に対して並行に位置し、長手方向に直線状に延びる一列の二次側磁極部３２とから構成されている。つまり、このリニアモータ３は、一次側磁極部３１と二次側磁極部３２とにより一組を構成し、一次側磁極部３１と二次側磁極部３２とは、可動部を固定部に対して移動可能となるように対向配置される。つまり、発する推進力が搬送テーブル２を長手方向に移動させるように働くべく対向配置される。

筐体１は一次側磁極部３１を備え、搬送テーブル２は二次側磁極部３２を備える。そして、搬送テーブル２の幅方向における両端部（図２における左右端部）に一致するようにして一対のリニアモータ３，３が位置する。つまり、本実施形態の搬送装置は、搬送テーブル２の１台当たりで２台のリニアモータ３を、幅方向における一端部に１台、他端部に１台備えている。

一次側磁極部３１は、図示はしていないが、コア及びコアに巻かれたコイルを備える。なお、コアが無くコイルだけを備えた構造とすることもできる。前記コア及びコイルの組み合わせは、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する順に一列に並べられており、コイルへの通電により、主に幅方向における内側へと磁束を発する。コア及びコイルは、ステンレス合金等の非磁性体から構成されたカバー３１１により覆われている。このカバー３１１は、真空環境下または減圧環境下で搬送装置を用いる場合には、真空（減圧）領域と大気領域との隔壁として機能する。この一次側磁極部３１は、図１に示すように、長手方向については間欠配置されている。また、図１及び図２に示すように、幅方向については対向して配置されている。

二次側磁極部３２は、二次側支持ブラケット２３にスペーサ２３ａを介して固定された複数の永久磁石３２１〜３２１から構成される。この複数の永久磁石３２１〜３２１は、内側方向に露出する磁極につき、Ｎ極とＳ極とが長手方向に隣り合うように配置されている。この二次側磁極部３２は、前記一次側磁極部３１の内側にて、一次側磁極部３１に対して所定の間隔（ギャップ）を保つように対向している。つまり、二次側磁極部３２は一次側磁極部３１に対向する位置に永久磁石３２１〜３２１を備える。

ここで、従来の搬送装置では、１本の二次側磁極部を一次側磁極部が幅方向両側から挟むように構成されたものが存在していた。この構成における二次側磁極部は、発する磁束の方向を幅方向の一方（例えば左方向）と他方（例えば右方向）の両方とする必要がある。このため、永久磁石を用いて二次側磁極部を形成する場合には同一磁極同士を貼り合わせる必要があった。しかし、この貼り合わせは、磁気反発力の働く中で行う必要があり作業効率が良くなかった。

これに対し、本実施形態の二次側磁極部３２は、永久磁石３２１〜３２１を長手方向に沿って並列させるだけで製造できる。このため、前記のように磁気反発力の働く中で永久磁石の同一磁極同士を貼り合わせる作業を行う必要がなく、二次側磁極部３２を製造する際の作業効率が良い。

前記一次側磁極部３１と二次側磁極部３２とから単体のリニアモータ３が構成される。そして、一対のリニアモータ３，３は幅方向に分かれて位置する。これにより、図２に示すように、筐体１の中央であり、搬送テーブル２の下方にスペースＳを確保できる。本実施形態では、このように確保されたスペースＳに、図１に示すように、搬送テーブル２の長手方向位置を検知するためのセンサ（レーザーセンサ６２）が設けられている。レーザーセンサ６２のレーザー照射部６２１から照射されるレーザーを反射してレーザーセンサ６２に返すため、図示はしていないが、搬送テーブル２における載置部２１の下部であり、反射面が前記レーザー照射部６２１に対向するようにして反射鏡部が設けられている。なお、このレーザーセンサ６２は前記磁歪センサ６１とは別のセンサである。本実施形態では、搬送テーブル２の長手方向位置の検知はレーザーセンサ６２が主に行うものとされており、磁歪センサ６１はバックアップ用である。このようにスペースＳを確保できるため、搬送装置の各種構成要素を配置する際の自由度を高めることができる。

また、単体のリニアモータ３における一次側磁極部３１と二次側磁極部３２の対向箇所は一箇所であり、各磁極部３１，３２の面同士が対向するため、従来存在した、一次側磁極部の幅方向における両側に二次側磁極部が位置する構成に比べると、一次側磁極部３１と二次側磁極部３２との間隔（ギャップ）を適正値に設定する作業が容易である。

また、搬送テーブル２を移動させるための駆動力が、搬送テーブル２の幅方向における両端部で発生することから、搬送テーブル２をたわませる力の発生源が集中せずに分散する。このため、搬送テーブル２のたわみを小さくできる。

リニアガイド４は、図２に示すように、筐体１側の長手方向に延びるガイド部としてのガイドレール４１に対して、被ガイド部として搬送テーブル２に固定されたガイドブロック４２が跨るように構成されている。この構成により、搬送テーブル２の移動方向が規定される。

ガイドレール４１とガイドブロック４２との間にはボールベアリング（図示しない）が位置しており、小さな抵抗でガイドブロック４２をガイドレール４１に沿って移動させることができる。このリニアガイド４は、リニアモータ３よりも幅方向における更に外側に位置する。

従来のように筐体１の中央にリニアモータ３を備えた構成に比べると、リニアモータ３とリニアガイド４とを接近させることができる。このため、リニアモータ３の推進力により生じる搬送テーブル２の変位を小さくできる。よって、リニアガイド４（特にボールベアリング）にかかる負荷を軽減できる。特に、真空環境下または減圧環境下で使用される搬送装置では、潤滑油が飛散することによる汚染を防止するため、潤滑油を用いたベアリングに比べて耐久性の低いオイルレスベアリングが用いられることから、この負荷軽減によりリニアガイド４を長寿命化できる。

負荷軽減機構５は、筐体１側に位置する磁性体を有する吸着プレート５１と、搬送テーブル２側に位置する永久磁石５２とを有している。吸着プレート５１は永久磁石５２の上方に位置する。この負荷軽減機構５はリニアガイド４の直上に位置している（なお、本明細書における「直上」とは、概念上、垂直上方のみに限られず垂直上方の近傍位置も含む）。この構成により、吸着プレート５１に対する永久磁石５２の磁気吸引力で搬送テーブル２が上方（真上）に付勢される。この搬送テーブル２に働く付勢力の分、リニアガイド４にかかる重量負荷が軽減される。このため、リニアガイド４のボールベアリングにかかる負担を小さくでき、リニアガイド４を長寿命化できる。また、永久磁石を用いることにより、負荷軽減機構５の構成を簡略化できる。

以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態の搬送装置は筐体１内の処理室を真空環境または減圧環境とするものであるが、これに限らず、大気環境で用いられるものであってもよい。また、処理室を不活性ガス環境としてもよい。

また、本実施形態では、一次側磁極部３１が幅方向において外側に位置し、二次側磁極部３２が内側に位置しているが、図３に示すように、一次側磁極部３１が内側に位置し、二次側磁極部３２が外側に位置してもよい。また、本実施形態では、一次側磁極部３１と二次側磁極部３２とが水平方向（左右方向）に並列しているが、図４に示すように、上下方向に並列していてもよい。

また、本実施形態では、筐体１が一次側磁極部３１を備え、搬送テーブル２が二次側磁極部３２を備えるが、逆に、筐体１が二次側磁極部３２を備え、搬送テーブル２が一次側磁極部３１を備えてもよい。

また、本実施形態の一次側磁極部３１は長手方向に間欠配置されているが、連続配置されていてもよい。また、本実施形態の一次側磁極部３１は幅方向における中心線に対して対称配置されているが、偏って配置されていてもよい。ただし、搬送装置を真空環境下または減圧環境下で用いる場合では、減圧に伴う各構成要素の変形が不均一になることを抑制するため、対象配置とすることが望ましい。

また、二次側磁極部３２がコア及びコアに巻かれるコイルを備えてもよい。

また、負荷軽減機構５は、リニアガイド４の直下（本明細書における「直下」とは、概念上、垂直下方のみに限られず垂直下方の近傍位置も含む）に位置してもよい。また、例えば永久磁石の同一磁極を対向させ、磁気反発力により搬送テーブル２を上方に付勢してもよい。また、永久磁石の代わりに電磁石が用いられてもよい。

また、本実施形態における長手方向は直線方向（直線に沿う方向）であったが、これに限られず、筐体１が湾曲した形状や環状とされたことにより、長手方向が曲線に沿う方向となってもよい。

１固定部、筐体
２移動体、搬送テーブル
２３取付部、二次側支持ブラケット
３リニアモータ
３１一次側磁極部
３２二次側磁極部
４リニアガイド
４１ガイド部、ガイドレール
４２被ガイド部、ガイドブロック
５負荷軽減機構

Claims

固定部と、
前記固定部に対して移動可能に設けられた可動部と、
前記固定部と前記可動部との間で構成される一対のリニアモータと、
前記可動部の移動方向を規定するリニアガイドと、
負荷軽減機構と、を備え、
前記リニアモータは、一次側磁極部と二次側磁極部とにより一組を構成し、当該一次側磁極部と二次側磁極部は、前記可動部を前記固定部に対して移動可能となるように対向配置され、
前記可動部は、
被搬送物を搬送することが可能な移動体と、
当該移動体における前記可動部の移動方向と直交する幅方向の両端部に分かれて位置する前記一次側磁極部または二次側磁極部のうち一方と、を備え、
前記固定部は前記一次側磁極部または二次側磁極部のうち他方を備え、
前記リニアガイド及び負荷軽減機構は、前記幅方向の両端部に分かれて位置し、
前記リニアガイドの直上位置または直下位置に前記負荷軽減機構を備え、
前記負荷軽減機構は、磁気反発力または磁気吸引力により前記可動部を上方に押圧することで、前記リニアガイドにかかる重量負荷を軽減する搬送装置。
前記固定部は、前記可動部を下方から支持する支持部を備え、
前記支持部は、前記可動部の移動方向を規定するための、長手方向に延び、前記リニアガイドの一部を構成するガイド部を備え、
前記可動部は、前記ガイド部に係合しつつ移動可能な、前記リニアガイドの一部を構成する被ガイド部を備え、
前記ガイド部及び被ガイド部は、前記固定部及び可動部の前記幅方向における両端部に分かれて位置し、
前記負荷軽減機構は前記ガイド部及び被ガイド部にかかる重量負荷を軽減するものであって、
前記可動部は、前記幅方向における両端部であり、前記ガイド部及び被ガイド部よりも前記幅方向における外側または内側に、前記一次側磁極部または二次側磁極部のいずれかを取り付けるための取付部を備える、請求項１に記載の搬送装置。
前記二次側磁極部は前記一次側磁極部に対向する位置に永久磁石を備える、請求項１または２に記載の搬送装置。