本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
(実施形態)
図1は、本実施形態に係る搬送装置を示す斜視図である。図2は、本実施形態に係る搬送装置を示す正面図である。図3は、本実施形態に係る搬送装置を示す平面図である。図4は、図2におけるA−A断面である。図5は、本実施形態に係る第1レール及び第1可動部材を拡大して示す斜視図である。図6は、本実施形態に係る第2可動部材の周辺を拡大して示す斜視図である。
本実施形態に係る搬送装置1は、例えば半導体等の製造装置に用いられる。搬送装置1は、ある加工機械からワーク10を受け取った後、次の加工機械の位置までワーク10を搬送する。搬送装置1によって搬送されたワーク10は、次の加工機械に引き取られる。
図1から図4に示すように、搬送装置1は、フレーム2と、第1レール3aと、第2レール3bと、駆動ユニット9と、第1スライダユニット4aと、第2スライダユニット4bと、中間支持部材6と、アーム51と、を備える。搬送装置1において、ワーク10は、第1スライダユニット4a及び第2スライダユニット4bによって、例えば水平方向に搬送される。第1スライダユニット4a及び第2スライダユニット4bは、それぞれ第1停止位置P1と第2停止位置P2との間を往復する。図1から図4においては、第1スライダユニット4aが第1停止位置P1に位置し、第2スライダユニット4bが第2停止位置P2に位置している。
以下の説明において、水平方向のうち第1停止位置P1と第2停止位置P2とを結ぶ直線に平行な方向はX方向と記載され、水平方向のうちX方向に対する直交方向はY方向と記載され、X方向及びY方向の両方に対する直交方向はZ方向と記載される。すなわち、Z方向は鉛直方向(上下方向)である。また、X方向のうち第1停止位置P1から第2停止位置P2に向かう方向は+X方向と記載され、+X方向とは反対方向は−X方向と記載される。水平面上において+X方向に向かったときの左方向は+Y方向と記載され、+Y方向とは反対方向は−Y方向と記載される。Z方向のうち上方へ向かう方向は+Z方向と記載され、+Z方向とは反対方向は−Z方向と記載される。
フレーム2は、第1レール3a、第2レール3b、中間支持部材6及び駆動ユニット9を支持するための部材である。図1から図3に示すように、フレーム2は、上板21と、下板22と、横板23と、横板24と、脚25と、脚26と、を備える。上板21は、例えば水平面に平行な表面を有する板状部材である。下板22は、上板21に平行な板状部材であって、上板21に対して隙間を空けて配置されている。横板23及び横板24は、上板21及び下板22の端部同士を連結する板状部材であって、上板21から下板22までの距離を規制している。脚25及び脚26は、下板22に取り付けられた板状部材であって、下板22のZ方向の高さを規制している。
図1から図3に示すように、第1レール3aは、X方向に沿う長尺部材であって、フレーム2の+Z方向側の表面に取り付けられている。第2レール3bは、X方向に沿う長尺部材であって、フレーム2の+Z方向側の表面に取り付けられている。第2レール3bは、第1レール3aに平行に配置されており、且つ第1レール3aよりも−Y方向に位置している。
駆動ユニット9は、第1スライダユニット4a及び第2スライダユニット4bに動力を伝える装置である。駆動ユニット9は、モータ91と、駆動プーリー92と、従動プーリー94と、ベルト93と、を備える。
モータ91は、例えばサーボモータ等である。図2に示すように、モータ91は、例えばフレーム2の下板22に支持されている。具体的には、モータ91は、下板22の−X方向の端部に配置されている。モータ91は、上板21と下板22との間に位置するシャフト911を備える。駆動プーリー92は、シャフト911に取り付けられており、シャフト911と一体に回転する。従動プーリー94は、下板22の+X方向の端部に設けられた軸受941に取り付けられている。ベルト93は、環状の部材であって、図2に示すように駆動プーリー92及び従動プーリー94に取り付けられている。また、ベルト93は、第1スライダユニット4a及び第2スライダユニット4bに連結されている。これにより、モータ91で生じた動力が、ベルト93を介して第1スライダユニット4a及び第2スライダユニット4bに伝達される。すなわち、駆動ユニット9は、動力伝達機構としてのベルトドライブを構成している。駆動ユニット9は、1つのモータ91により第1スライダユニット4a及び第2スライダユニット4bを移動させることができるので、第1スライダユニット4a及び第2スライダユニット4bが独立して移動させられる場合よりも部品数を削減しながら搬送効率を向上できる。
第1スライダユニット4aは、第1レール3aに支持されており、第1レール3aに沿って移動することができる。図1から図4に示すように、第1スライダユニット4aは、第1スライダ41aと、第1可動部材42と、第2可動部材43と、カムフォロア44と、第1ベルト連結部材48aと、第1テーブル49aと、を備える。
第1スライダ41aは、X方向にスライドできるように第1レール3aに取り付けられた部材である。すなわち、第1レール3aは、第1スライダ41aをX方向に案内する。図5に示すように、第1スライダ41aは、第1レール3aの表面31に対向可能な第1対向面411と、第1レール3aの側面32に対向可能な第2対向面412と、第2対向面412から突出する2つの爪部413と、少なくとも一部が第1レール3aの凹部33に接する転動体414と、を備える。2つの爪部413は、それぞれ凹部33に嵌まっている。すなわち、第1スライダ41aは、第1レール3aをY方向の両側から挟んでいる。これにより、第1スライダ41aは、第1レール3aに沿ってX方向にスライドすることができる。転動体414は、例えば玉である。転動体414は、凹部33の内壁に接触しながら転がる。すなわち、第1レール3a及び第1スライダ41aが直動型玉軸受(Linear Ball Bearing)を構成している。凹部33に沿って転動体414が転がることによって、第1スライダ41aは第1レール3aを円滑に移動することができる。より具体的には、複数の転動体414は、環状に配置されており、且つX方向に沿う2列を形成している。2列のうち一方の列に位置する転動体414が凹部33の内壁に接触する。2列のうち他方の列に位置する転動体414は、例えば第2対向面412に設けられた案内溝によって案内される。また、転動体414は、それぞれ転がりながら移動する。すなわち、複数の転動体414が無限循環路を形成している。なお、転動体414はころであってもよい。
第1可動部材42は、第1スライダ41aに取り付けられ、第1スライダ41aと共にX方向にスライドする部材である。図4に示すように、第1可動部材42は、X方向から見て略L字状の部材であり、Y方向に対して直交する表面を有する。例えば、第1可動部材42は、図4及び図6に示すように−Y方向側の表面に第3スライダ421を備える。
第2可動部材43は、第1可動部材42と共にX方向にスライドし、且つ第1可動部材42に対してZ方向にスライドする部材である。図2に示すように、第2可動部材43は、Y方向から見て略矩形の板状部材であり、Y方向に対して直交する表面を有する。例えば、第2可動部材43は、図6に示すように+Y方向側の表面に第3レール431を備える。
図6に示すように、第3スライダ421は、第3レール431の表面4311に対向可能な第1対向面4211と、第3レール431の側面4312に対向可能な第2対向面4212と、第2対向面4212から突出する2つの爪部4213と、少なくとも一部が第3レール431の凹部4313に接する転動体4214と、を備える。2つの爪部4213は、それぞれ凹部4313に嵌まっている。すなわち、第3スライダ421は、第3レール431をX方向の両側から挟んでいる。転動体4214は、例えば玉である。転動体4214は、凹部4313の内壁に接触しながら転がる。すなわち、第3レール431及び第3スライダ421が直動型玉軸受を構成している。凹部4313に沿って転動体4214が転がることによって、第3スライダ421は第3レール431を円滑に移動することができる。より具体的には、複数の転動体4214は、環状に配置されており、且つZ方向に沿う2列を形成している。2列のうち一方の列に位置する転動体4214が凹部4313の内壁に接触する。2列のうち他方の列に位置する転動体4214は、例えば第2対向面4212に設けられた案内溝によって案内される。また、転動体4214は、それぞれ転がりながら移動する。すなわち、複数の転動体4214が無限循環路を形成している。なお、転動体4214はころであってもよい。
カムフォロア44は、例えばシャフトと、シャフトの外周面に取り付けられたニードルベアリングと、ニードルベアリングの外周面で回転する外輪と、を備える部材である。図2に示すように、カムフォロア44は、第2可動部材43の−Y方向側の表面に取り付けられている。例えば、カムフォロア44のシャフトが第2可動部材43に固定されており、カムフォロア44の外輪がY方向に平行な回転軸を中心に回転することができる。
第1ベルト連結部材48aは、ベルト93の動力を第1スライダユニット4aに伝達するための部材である。第1ベルト連結部材48aは、例えば第1可動部材42と一体に形成されており、ベルト93に連結されている。具体的には、第1ベルト連結部材48aは、ベルト93を把持している(クランプしている)。第1ベルト連結部材48aとベルト93との間の摩擦力により、第1ベルト連結部材48aは、ベルト93と共に移動する。これにより、第1スライダユニット4aは、ベルト93と共に移動することができる。
第1テーブル49aは、ワーク10が載せられる部材である。第1テーブル49aは、例えば水平面に平行な板状部材である。第1テーブル49aは、第2可動部材43に取り付けられており、第1可動部材42の+Z方向に位置している。例えば、第1スライダユニット4aが第1停止位置P1又は第2停止位置P2に位置しているとき、第1テーブル49aの下面(−Z方向側の表面)が第1可動部材42に接している。この状態において、第1テーブル49aのZ方向の位置は第2テーブル49bのZ方向の位置に等しい。
第2スライダユニット4bは、第2レール3bに支持されており、第2レール3bに沿って移動することができる。図1から図4に示すように、第2スライダユニット4bは、第2スライダ41bと、第2テーブル49bと、第2ベルト連結部材48bと、を備える。
第2スライダ41bは、X方向にスライドできるように第2レール3bに取り付けられた部材である。すなわち、第2レール3bは、第2スライダ41bをX方向に案内する。また、上述した第1レール3a及び第1スライダ41aと同様に、第2レール3b及び第2スライダ41bが直動型玉軸受を構成している。
第2テーブル49bは、ワーク10が乗せられる部材である。第2テーブル49bは、例えば水平面に平行な板状部材である。第2テーブル49bは、第2スライダ41bに取り付けられている。
第2ベルト連結部材48bは、ベルト93の動力を第2スライダユニット4bに伝達するための部材である。例えば、第2ベルト連結部材48bの一端が第2テーブル49bに連結されており、第2ベルト連結部材48bの他端がベルト93に連結されている。具体的には、第2ベルト連結部材48bは、ベルト93を把持している(クランプしている)。第2ベルト連結部材48bとベルト93との間の摩擦力により、第2ベルト連結部材48bは、ベルト93と共に移動する。これにより、第2スライダユニット4bは、ベルト93と共に移動することができる。
中間支持部材6は、アーム51を支持するための部材である。図4に示すように、中間支持部材6は、例えばX方向から見て略L字状の部材であって、フレーム2の下板22に取り付けられている。中間支持部材6は、第1停止位置P1と第2停止位置P2との間に位置する中間位置P3に配置されている。例えば中間位置P3は、第1停止位置P1及び第2停止位置P2から等距離の位置である。すなわち、図2に示すように、第1停止位置P1から中間位置P3までの距離D2は、第1停止位置P1から第2停止位置P2までの距離D1の2分の1である。また、図4に示すように、中間支持部材6の先端は、第2可動部材43よりも−Y方向に位置している。中間支持部材6は、図2に示すようにシャフト60と、第1ストッパー61と、第2ストッパー62と、を備える。
シャフト60、第1ストッパー61及び第2ストッパー62は、例えば−Y方向に突出する円柱状の突起である。例えば、シャフト60は中間位置P3に配置されている。第1ストッパー61は、シャフト60の第1停止位置P1側に配置されている。第2ストッパー62は、シャフト60の第2停止位置P2側に配置されている。また、第1ストッパー61のZ方向の位置は、第2ストッパー62のZ方向の位置に等しい。シャフト60は、第1ストッパー61及び第2ストッパー62の−Z方向側に配置されている。
アーム51は、第2可動部材43と共に第1テーブル49aを+Z方向に移動させるための部材である。図2に示すように、アーム51は、軸受52を介してシャフト60に支持されている。軸受52は、例えば深溝玉軸受である。これにより、アーム51は、シャフト60を中心に回転可能である。第1スライダユニット4aが第1停止位置P1にあるとき、アーム51は第1ストッパー61に接している。これにより、アーム51の長手方向がYZ平面に対してなす角度が保持されている。また、アーム51は、例えば板状部材であって、先端に凹部511を備える。Y方向から見て、凹部511は、カムフォロア44の外輪が描く円形の曲率に略等しい円弧を描いている。図2に示すように、第1スライダユニット4aが第1停止位置P1にある時、凹部511のZ方向の位置がカムフォロア44のZ方向の位置に等しい。また、図3に示すように、凹部511のY方向の位置がカムフォロア44のY方向の位置に等しい。すなわち、第1スライダユニット4aが第1停止位置P1にあるとき、凹部511はカムフォロア44とX方向に対向している。
図7は、カムフォロアがアームの凹部に接したときの、本実施形態に係る搬送装置を示す斜視図である。図1の状態から第1スライダユニット4aが+X方向に向かって移動を始めると、図7に示すようにカムフォロア44がアーム51の凹部511に嵌まる。図7の状態から第1スライダユニット4aが+X方向に移動すると、アーム51は、カムフォロア44からX方向の力を受けることで回転する。これにより、凹部511が+X方向に移動しながら+Z方向に移動するので、カムフォロア44に+Z方向に向かう力が加えられる。このため、第2可動部材43と共に第1テーブル49aが+Z方向に移動する。
図8は、第1スライダユニットが中間位置に位置するときの、本実施形態に係る搬送装置を示す斜視図である。図9は、第1スライダユニットが中間位置に位置するときの、本実施形態に係る搬送装置を示す正面図である。図10は、図9におけるB−B断面である。図9に示すように、第1スライダユニット4aが中間位置P3に位置するとき、アーム51の長手方向がYZ平面と平行になる。中間位置P3において第1テーブル49aのZ方向の位置が第2テーブル49bのZ方向の位置とずれるので、第1テーブル49aが第2テーブル49bと立体交差することができる。
図8に示す状態から、第1スライダユニット4aが+X方向に向かって移動すると凹部511が+X方向に移動しながら−Z方向に移動する。そして、アーム51が第2ストパー62に接すると、カムフォロア44が凹部511から外れる。その後、第1スライダユニット4aが第2停止位置P2に至る。第1スライダユニット4aが第2停止位置P2にあるとき、第1テーブル49aのZ方向の位置は第2テーブル49bのZ方向の位置に等しい。
第1スライダユニット4aが第2停止位置P2にあるとき、アーム51は第2ストッパー62に接している。これにより、アーム51の長手方向がYZ平面に対してなす角度が保持されている。第1スライダユニット4aが第2停止位置P2にあるとき、凹部511のZ方向の位置がカムフォロア44のZ方向の位置に等しく、且つ凹部511のY方向の位置がカムフォロア44のY方向の位置に等しい。すなわち、第1スライダユニット4aが第2停止位置P2にあるとき、凹部511はカムフォロア44とX方向に対向している。
なお、駆動ユニット9は、必ずしもベルトドライブでなくてもよい。例えば、駆動ユニット9は、ローラーチェーン及びスプロケットを備えるチェーンドライブ等であってもよい。また、駆動ユニット9が備えるモータ91は必ずしも1つでなくてもよく、例えば2つのモータ91を備えていてもよい。例えば、駆動ユニット9は、2つのモータ91の一方で第1スライダユニット4aを移動させ、2つのモータ91の他方で第2スライダユニット4bを移動させてもよい。これにより、搬送効率が向上する。
なお、モータ91は、サーボモータに限定されず、例えばステッピングモータ、ダイレクトドライブモータであってもよい。また、駆動ユニット9が備える駆動源は必ずしもモータ91でなくてもよく、例えばエアシリンダ等を用途に応じて適宜用いることができる。
なお、第1スライダユニット4aが第1停止位置P1又は第2停止位置P2にあるときの、アーム51の長手方向がYZ平面となす角度は、必ずしも第1ストッパー61及び第2ストッパー62によって規定されていなくてもよい。例えば、アーム51の先端に+Y方向に突出するストッパーが設けられており、このストッパーが下板22に接することでアーム51の長手方向がYZ平面となす角度が規定されていてもよい。
以上で説明したように、搬送装置1は、フレーム2と、フレーム2に取り付けられた第1レール3a及び第2レール3bと、第1スライダユニット4aと、第2スライダユニット4bと、駆動ユニット9と、中間支持部材6と、アーム51と、を備える。第1スライダユニット4aは、第1レール3aに沿って移動できる第1可動部材42、第1可動部材42と共に移動し且つ上下方向に移動できる第2可動部材43、第2可動部材43に設けられたカムフォロア44、及び第2可動部材43と共に上下方向に移動できる第1テーブル49aを備える。駆動ユニット9は、第1スライダユニット4a及び第2スライダユニット4bを第1停止位置P1及び第2停止位置P2の間で往復させる。中間支持部材6は、第1停止位置P1と第2停止位置P2との間に位置する中間位置P3に配置されている。アーム51は、中間支持部材6に軸受52を介して支持され且つカムフォロア44に嵌まることができる凹部511を有する。第1スライダユニット4aが第1停止位置P1又は第2停止位置P2にあるとき、アーム51の長手方向は鉛直面(YZ平面)に対して角度をなしており且つ第1レール3aに沿う方向でカムフォロア44が凹部511に対向している。
これにより、第1スライダユニット4aが移動するとカムフォロア44が凹部511に嵌まる。アーム51は、カムフォロア44から第1レール3aに沿う方向(X方向)の力を受けることで回転する。これにより、凹部511が第1レール3aに沿う方向(X方向)に移動しながら上方(+Z方向)に移動するので、カムフォロア44に上方(+Z方向)に向かう力が加えられる。このため、第2可動部材43と共に第1テーブル49aが上方(+Z方向)に移動する。このように、中間位置P3において第1テーブル49aの上下方向(Z方向)の高さが変わる。このため、第1テーブル49a及び第2テーブル49bは、立体交差することで、互いに干渉せずに交互にワーク10を搬送することができる。さらに、従来技術のようにカムフォロア及びカム面が用いられる場合に比較して、カムフォロア44がアーム51に接する時間が短いので振動が抑制される。したがって、搬送装置1は、搬送効率を向上させることができ且つ振動の発生を抑制することができる。
また、本実施形態に係る搬送装置1において、中間支持部材6は、軸受52よりも第1停止位置P1側に配置された突起である第1ストッパー61と、軸受62よりも第2停止位置P2側に配置された突起である第2ストッパー62と、を備える。
これにより、第1スライダユニット4aが第1停止位置P1又は第2停止位置P2にあるときの、アーム51の長手方向が鉛直面(YZ平面)に対して角度が規定される。また、アーム51の根本側の移動速度は、アーム51の先端側の移動速度よりも小さい。仮に、アーム51の先端側に設けられたストッパーによってこの角度が規定される場合、ストッパーには比較的大きな衝撃が繰り返し加わる。これに対して、中間支持部材6に第1ストッパー61及び第2ストッパー62が設けられることで、アーム51の根元側が第1ストッパー61及び第2ストッパー62に接する。このため、第1ストッパー61及び第2ストッパー62に加わる衝撃が比較的小さくなるので、第1ストッパー61及び第2ストッパー62の耐久性が向上する。