WO2011104790A1 - 移載装置及びワーク載置装置 - Google Patents

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WO2011104790A1
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work
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中西秀明
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村田機械株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a transfer device for transferring a work and a work placement device used together with the transfer device.
  • Patent Document 1 discloses a transfer device (transfer device) using a Bernoulli chuck that generates a suction force by ejecting high pressure air.
  • the transfer device disclosed in Patent Document 1 takes out a sheet-like substrate (work) from a flat stage and transfers it, and a Bernoulli chuck as a suction means and a work disposed on the flat stage. And a control guide for controlling the position of the workpiece.
  • the control guide includes a control unit having an inclined surface formed thereon, and when the sheet-like work is sucked by the Bernoulli chuck by bringing the end of the work into contact with the inclined surface formed on the control unit, It prevents the two from contacting each other. Furthermore, the control guide regulates the movement of the work in the planar direction by the inclined surface of the control unit when the work is transported in a suctioned state.
  • a solar cell wafer as a work, an electrode of a lithium ion battery, etc. are thin and weak in strength.
  • the sheet-like substrate is moved by the Bernoulli chuck by bringing the end portion of the sheet-like work into contact with the inclined surface formed in the control unit. When it is aspirated, it prevents both from contacting. Therefore, when taking out a sheet-like work from a flat stage, there is a possibility that breakage such as breakage of the work may occur.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and when taking out and holding a work from the work mounting device on which the work is mounted, and the work mounting device holding the work
  • a transfer device capable of preventing a guide member for preventing lateral displacement of a workpiece from coming into contact with the peripheral portion of the workpiece during transfer, and a workpiece mounting device used together with the transfer device. Intended to be provided.
  • the transfer apparatus when the work is transported around the non-contact holding unit, the non-contact holding unit for holding the work in a non-contact state, the base member to which the non-contact holding unit is attached
  • the plurality of guide members are spaced apart from each other so as to surround the work, and have a plurality of guide members protruding from the base member, and a moving mechanism for moving the base member in the space, the plurality of guide members being at least
  • the parts are configured to be movable in directions away from each other, and when the work is taken out from the work mounting device on which the work is mounted, or the held work is mounted on the work mounting device
  • the non-contact holding unit approaches the workpiece placement surface of the workpiece placement device, at least a portion of the plurality of guide members is formed in the workpiece placement device. Along, thus being moved away from each other.
  • the periphery of the non-contact holding unit is approached as the non-contact holding unit approaches the workpiece mounting surface of the workpiece mounting apparatus on which the workpiece is placed or on which the workpiece is placed.
  • a plurality of guide members arranged in the direction move in the direction away from each other along a guide guide formed in the work placement device. Therefore, when taking out the work or placing the work, each of the plurality of guide members is spread outside the periphery of the work.
  • the guide member is the peripheral portion of the workpiece and It is possible to prevent contact.
  • the plurality of guide members be disposed to face each other across the non-contact holding unit. This arrangement makes it possible to effectively prevent lateral displacement of the work held by the non-contact holding unit at the time of work conveyance.
  • the transfer device includes an urging member that applies an urging force to the plurality of guide members to move the guide members toward each other as the plurality of guide members move away from each other, and the plurality of guide members As the non-contact holding unit is separated from the workpiece mounting surface of the workpiece mounting device, the biasing members of the biasing member move along the guide guide formed in the workpiece mounting device in a direction approaching each other. preferable.
  • the plurality of guide members expanded when taking out the work move closer to each other by the biasing force of the biasing member as the non-contact holding unit is separated from the workpiece mounting surface of the workpiece mounting device. For example, it moves to a position substantially in contact with the periphery of the workpiece. Therefore, when the held work is transported, it is possible to appropriately restrict the lateral movement of the work.
  • the guide member preferably includes a cylindrical proximal end and a conical distal end continuous from the proximal end. In this way, when transporting the workpiece, the contact area between the peripheral portion of the workpiece and the guide member can be further reduced. In addition, when the guide member is guided to the guide guide portion formed in the work placement device, it is possible to move more smoothly.
  • the biasing member is preferably a torsion spring.
  • the spring force of the torsion spring it is possible to apply an urging force to the respective guide members, which causes the respective guide members to approach each other as the plurality of guide members move away from each other.
  • the movable mechanism can be made smaller and lighter.
  • the guide member is preferably formed of an elastic body.
  • the elasticity of the elastic body can be used to expand each of the plurality of guide members outside the peripheral edge of the work.
  • the plurality of guide members are deformed to be separated from each other by utilizing the restoring force of the elastic body, it is possible to apply an urging force to the respective guide members 40 which acts in the direction in which the plurality of guide members approach each other.
  • the guide member is preferably a plate-like member having a constant width in the direction along the outer edge of the workpiece to be held. In this way, the guide member can be easily deformed and expanded. In addition, lateral movement of the workpiece can be stably regulated when the workpiece is transported.
  • the transfer device it is preferable to use a Bernoulli chuck as the non-contact holding unit.
  • the Bernoulli effect is generated by the high pressure air ejected from the Bernoulli chuck being discharged from between the workpiece and the workpiece, and a suction force is generated.
  • the workpiece can be held in a noncontact manner.
  • the transfer device it is preferable to use, as the movement mechanism, a parallel mechanism robot that moves the base member horizontally while keeping the base member horizontal via a plurality of links.
  • the parallel mechanism robot has features that there are no actuators in the movable part, can be reduced in weight, and can be driven at high speed and with high precision, so the base member to which the noncontact holding unit and guide member are attached is moved at high speed. be able to. Therefore, by using the parallel mechanism robot as the moving mechanism, it is possible to transfer the work at high speed while preventing lateral displacement of the work.
  • a work placement device is a work placement device used together with any of the above-described transfer devices, and a plurality of guides as the non-contact holding unit constituting the transfer device approaches the work placement surface. It is characterized by having a guide guide part which guides each guide member in a direction in which the members move away from each other.
  • the non-contact holding unit is mounted on the work mounting surface by guiding the plurality of guide members disposed around the non-contact holding unit along the guide guide portion.
  • a plurality of guide members can be moved away from each other. Therefore, when taking out a work or placing a work, it becomes possible to extend a plurality of guide members outside the periphery of the work.
  • the present invention when the workpiece is taken out from the workpiece placement device on which the workpiece is placed and held, and when the workpiece being held is placed on the workpiece placement device, lateral displacement of the workpiece at the time of transportation It is possible to prevent the guide member preventing the contact with the peripheral portion of the work.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the work-loading tray on the removal side, taken along line VI-VI of FIG. 5; It is a top view of the workpiece mounting tray by the side of mounting.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an entire configuration of a parallel mechanism robot 100 to which the noncontact holding device 1 is attached.
  • FIG. 2 is a view showing the parallel mechanism robot 100 viewed from the direction of arrow A1 in FIG.
  • the parallel mechanism robot 100 has a base portion 102 at the top.
  • the parallel mechanism robot 100 is supported by fixing a flat mounting surface 102a (see FIG. 2) formed on the lower surface side of the base portion 102 to, for example, a horizontal ceiling or the like.
  • three support members 103 are provided on the lower surface side of the base portion 102.
  • Each support member 103 supports an electric motor 104, respectively.
  • the electric motor 104 is supported such that the axis C2 of the motor shaft is parallel (i.e., horizontal) to the mounting surface 102 a of the base portion 102.
  • each electric motor 104 is also centered on the vertical axis C1 of the base portion 102. They are placed at equal angles (120 degrees) (see FIG. 2).
  • each electric motor 104 On the output shaft of each electric motor 104, an arm support member 105 having a substantially hexagonal column shape is fixed coaxially with the axis C2. The arm support member 105 rotates about the axis C2 by driving the electric motor 104.
  • Each electric motor 104 is connected to an electronic control unit 130 including a motor driver, and the rotation of the output shaft of the electric motor 104 is controlled by the electronic control unit 130.
  • the parallel mechanism robot 100 has three arm bodies 106, and each arm body 106 is configured to include a first arm 107 and a second arm 108.
  • the first arm 107 is a long hollow cylindrical member formed of, for example, carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the proximal end of the first arm 107 is attached to the side surface of the arm support member 105.
  • the first arm 107 is fixed so that its axis is orthogonal to the above-mentioned axis C2.
  • the base end of the second arm 108 is connected to the free end of the first arm 107 so that the second arm 108 can swing around the free end of the first arm 107.
  • the second arm 108 is configured to include a pair of elongated rods 109 and 109, and the pair of rods 109 and 109 are arranged to be parallel to each other in the longitudinal direction.
  • the rod 109 is also a long hollow cylindrical member formed of, for example, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or the like.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the proximal end of each rod 109 is connected to the free end of the first arm 107 by a pair of ball joints 110, 110.
  • the axis C3 connecting between the ball joints 110 and 110 at the base end of each rod 109 is disposed parallel to the axis C2 of the electric motor 104.
  • one rod 109 and the other rod 109 are connected to each other by the connecting member 111 near the base end of the second arm 108, and one rod 109 and the other are connected near the free end of the second arm 108.
  • the rod 109 is connected to each other by a connecting member 112.
  • the connecting member 111 and the connecting member 112 each have, for example, a tension coil spring as a biasing member, and bias the pair of rods 109 and 109 in a direction to draw each other.
  • the connecting member 111 and the connecting member 112 may have different structures, but preferably have the same structure from the viewpoint of low cost.
  • Each connecting member 111, 112 has a function to prevent each rod 109 from rotating about an axis parallel to its own longitudinal direction.
  • the parallel mechanism robot 100 also has a bracket 114 for rotatably mounting the noncontact holding device 1 (details will be described later).
  • the bracket 114 is a plate-like member having a substantially regular triangle shape.
  • the mounting surface 114a (the lower surface of the bracket 114 in FIG. 1) of the non-contact holding device 1 of the bracket 114 becomes parallel (that is, horizontal) to the mounting surface 102a of the base portion 102 by the three arm bodies 106. To be held.
  • each mounting piece 115 is a free end portion of each arm main body 106 (a free end portion of a pair of rods 109 and 109 constituting the second arm 108
  • the bracket 114 swings relative to each arm body 106 about the free end of each arm body 106.
  • each end of each mounting piece 115 of the bracket 114 is connected to the free end of each corresponding rod 109, 109 by each ball joint 116, 116.
  • the axis C4 (see FIG. 2) connecting the pair of ball joints 116, 116 is parallel to the axis C3 corresponding to each arm body 106 because the distances between the ball joints 110 and 116 of each rod 109 are all equal.
  • bracket 114 swings with respect to each arm main body 106 by moving in parallel with the horizontal plane.
  • the bracket 114 is supported by the three arm bodies 106 so as to be able to move parallel to the horizontal plane on all sides of the substantially regular triangular bracket 114.
  • the distance between the pair of ball joints 110 at the connecting portion between the first arm 107 and the second arm 108 and the pair of balls at the connecting portion between each rod 109 of the second arm 108 and the bracket 114 The distance between the joints 116, 116 is set equal. Therefore, the pair of rods 109 and 109 constituting the second arm are always disposed parallel to each other over the entire length in the longitudinal direction.
  • the bracket since all of the axes C2, C3, and C4 are parallel to the mounting surface 102a of the base portion 102, the bracket is provided regardless of how each of the three first arms 107 rotates about the axis C2.
  • the parallel relationship between the mounting surface 114 a of the non-contact holding device 1 114 and the mounting surface 102 a of the base portion 102 is maintained.
  • the rotational position of the arm support member 105 fixed to the output shaft of each electric motor 104 is controlled in accordance with the command from the electronic control unit 130, whereby the position of the free end of each first arm 107 It is controlled.
  • the position of the free end of each second arm 108 follows the position of the controlled free end of each first arm 107, and as a result, the position of the mounting surface 114a of the non-contact holding device 1 of the bracket 114 is Uniquely determined. At this time, as described above, the bracket 114 moves while maintaining the horizontal posture.
  • the parallel mechanism robot 100 has, at its center, a pivot rod 120 extending downward from the base portion 102 and an electric motor 121 for rotating the pivot rod 120.
  • the electric motor 121 is fixed to the base portion 102 with its axis output directed vertically downward.
  • One end of the pivot rod 120 is connected to the output shaft of the electric motor 121 via a universal joint (hereinafter referred to as "universal joint") 122 and a reduction gear 124 configured by a combination of a plurality of gears.
  • the reduction gear ratio of the reduction gear 124 is five.
  • the other end of the pivot rod 120 is connected to the noncontact holding device 1 via the universal joint 123.
  • the lower connection portions of the non-contact holding device 1 and the universal joint 123 are rotatably fixed to the bracket 114 via a bearing or the like so that the central axes thereof are in the vertical direction.
  • the pivot rod 120 is realized by a rod 120 a and a cylinder 120 b and is configured to be extensible.
  • the pivot rod 120 is a ball spline and can transmit the rotation of the rod 120a to the cylinder 120b.
  • the universal joints 122 and 123 are adopted at both ends of the pivot rod 120, the pivot rod is moved even if the bracket 114 is moved to the predetermined position vertically and horizontally by the drive of the three electric motors 104. 120 can move following the predetermined position.
  • a configuration including the pivot rod 120 and the universal joints 122 and 123 will be referred to as a pivot 125.
  • the electronic control unit 130 drives the arm body 106 by controlling the three electric motors 104 to move the noncontact holding device 1 to the target position. Further, the electronic control device 130 drives the pivot rod 120 by controlling the electric motor 121, and rotates the non-contact holding device 1 to the target rotation angle position.
  • a programmable logic controller PLC
  • the electronic control unit 130 is configured of a microprocessor that performs computations, a ROM that stores programs and the like for causing the microprocessors to execute each process, and a RAM that temporarily stores various data such as computation results.
  • the electronic control unit 130 is connected with an input / output device 131 as a setting means for receiving an operation input by the operator and a display means for displaying the state of the parallel mechanism robot 100 and the setting contents.
  • an input / output device 131 for example, a touch panel display, a liquid crystal display, and a keyboard are preferably used.
  • the operator can set control data of the electric motors 104 and 121 using the input / output device 131.
  • the electronic control device 130 drives the electric motor 104 and the electric motor 121 by executing the program stored in the ROM using the set control data, and thereby the position of the non-contact holding device 1 in the three-dimensional space Control (x, y, z) and rotation angle ( ⁇ ).
  • FIG. 3 is a perspective view of the noncontact holding device 1 as viewed from the bottom side.
  • the noncontact holding device 1 ejects high pressure air to generate suction force, and a Bernoulli chuck 20 for holding a workpiece 80 (see FIG. 8 etc.) in a noncontact state, and a predetermined distance around the Bernoulli chuck 20. And a plurality of (eight in the present embodiment) guide members 30 for preventing lateral displacement of the work 80 during conveyance of the work 80, and a chuck base to which the Bernoulli chuck 20 and the guide member 30 are attached And 10).
  • the chuck base 10 is a square plate-like member whose outer dimension is formed one size larger than the workpiece 80 to be held.
  • the chuck base 10 is formed of an industrial plastic or the like which is light in weight and excellent in strength.
  • the shape, size, and the like of the chuck base 10 are preferably set in accordance with the shape, size, and the like of the workpiece to be held.
  • An attachment 12 is attached to the center of the upper surface of the chuck base 10.
  • the chuck base 10 is connected to the pivot rod 120 via the bracket 114 by the attachment 12, and is configured to be pivotable by the pivot rod 120.
  • the Bernoulli chuck 20 has a cylindrical main body 21 attached to the lower surface side of the chuck base 10. A recess 22 is formed on the end face of the cylindrical main body 21.
  • the Bernoulli chuck 20 is mounted such that the opening surface of the recess 22 formed in the main body 21 faces the workpiece 80 to be held, that is, the opening surface of the recess 22 faces downward.
  • the opening surface of the main body 21 of the Bernoulli chuck 20 forms a workpiece holding surface for holding the workpiece 80 in a noncontact manner.
  • a plurality of (three at an interval of 90 degrees in this embodiment) ejection holes 23 for ejecting high pressure air into the recess 22 are formed on the surface of the main body 21 facing the recess 22, a plurality of (three at an interval of 90 degrees in this embodiment) ejection holes 23 for ejecting high pressure air into the recess 22 are formed.
  • the jet holes 23 are formed so as to penetrate the main body 21 obliquely downward in a direction in contact with the inner peripheral surface of the recess 22 from the side surface of the main body 21 to the bottom surface of the recess 22.
  • An air pipe (not shown) is attached to each jet hole 23.
  • the air pipe is connected to an air pump (not shown) for supplying high pressure air.
  • the Bernoulli chuck 20 functions as a noncontact holding unit described in the claims.
  • a plurality of (eight in the present embodiment) pin-shaped guide members 30 are provided to protrude in the vertical direction with respect to the chuck base 10.
  • the eight guide members 30 are arranged around the Bernoulli chuck 20 so as to surround the workpiece 80 when the workpiece 80 is transported. More specifically, the guide members 30 are arranged in pairs (two in total) at intervals at the end of each side of the chuck base 10 (four sets in total), and the guide members 30 of each set are the Bernoulli chuck 20. It is disposed so as to face each other.
  • the guide member 30 and the respective sides of the work 80 have a clearance of about 0.1 to 0.2 mm so that the guide member 30 substantially contacts the held work 80 in a steady state.
  • the arrangement of the guide member 30 is preferably set according to the shape of the work 80 or the like.
  • Each guide member 30 is configured to include a cylindrical proximal end 30 a whose one end is attached to the chuck base 10 and a substantially conical distal end 30 b continuous from the proximal end 30 a.
  • the total length of each guide member 30 is set longer than the dimension in the height direction of the Bernoulli chuck 20, and the tip of each guide member 30 protrudes below the workpiece holding surface of the Bernoulli chuck 20.
  • Each guide member 30 is, for example, filled with UHPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene: ultra high molecular weight polyethylene), PEEK (polyether ether ketone), or PTFE (tetrafluoroethylene) or the like to reduce friction. It is formed of a polymer material or the like.
  • the opposing guide members 30 are configured to be movable in directions away from each other, and the work 80 is taken out from the work placement tray 70 (see FIGS. 5 and 6) on the removal side on which the work 80 is placed. Or when the workpiece 80 being held is placed on the workpiece placement tray 71 on the placement side (see FIG. 7), the workpiece placement surface 75 of the workpiece placement trays 70 and 71 is held in a non-contact manner As the apparatus 1 (Bernoulli chuck 20) approaches, it moves away from each other along the guide guide holes 72 formed in the work placement trays 70 and 71.
  • the work placement trays 70 and 71 correspond to the work placement device described in the claims.
  • the guide guide hole 72 corresponds to the guide guide part as described in a claim.
  • FIG. 4 is a schematic view showing the movable mechanism of one guide member 30 in an enlarged manner.
  • the movable mechanism of the other guide member 30 is also set as the same structure.
  • a long hole 11 is formed in the direction orthogonal to the side.
  • the guide member 30 is provided such that the upper end thereof penetrates the elongated hole 11 and two washers 31 and 32 disposed so as to sandwich the chuck base 10 from above and below.
  • the guide member 30 and the washers 31 and 32 are fastened by screws 33 from the upper end side of the guide member 30.
  • the pin-shaped guide member 30 is attached to the long hole 11 so as to be slidable along the long hole 11 without coming off the long hole 11.
  • a torsion spring 34 is attached to the top surface of the chuck base 10.
  • the torsion spring 34 is disposed inside the elongated hole 11 along the axis of the elongated hole 11 so that a biasing force (tensile force) is generated in the inward direction along the axial direction of the elongated hole 11.
  • One end of the torsion spring 34 is locked to the upper surface of the chuck base 10 through a pin 36, and the other end is locked to a washer 31 attached to the upper surface of the chuck base 10 through a pin 37.
  • the other end of the torsion spring 34 may be coaxially engaged with the head of the screw 33.
  • the torsion spring 34 applies an urging force to the guide member 30 which acts in a direction in which the guide member 30 abuts on one end (inner side) of the elongated hole 11.
  • the guide member 30 is in contact with one end side (inner side) of the long hole in the steady state. More specifically, the guide member 30 and the respective sides of the work 80 have a clearance of about 0.1 to 0.2 mm so that the guide member 30 substantially contacts the held work 80 in a steady state.
  • guide guide holes 72 formed in the workpiece placement trays 70 and 71. The opposing guide members 30 move along the elongated holes 11 in a direction (outside) away from each other.
  • the torsion springs 34 apply an urging force to the guide members 30 so that the guide members 30 move closer to each other. Therefore, after taking out the work 80 from the work mounting tray 70 or after mounting the work 80 on the work mounting tray 71, the Bernoulli chuck 20 is separated from the work mounting surface of the work mounting trays 70 and 71.
  • the opposing guide members 30 move in directions approaching each other along the guide guide holes 72 formed in the work placement trays 70 and 71 by the biasing force of the torsion springs 34, and return to the steady position.
  • FIG. 5 is a plan view of the work placement tray 70 on the takeout side
  • FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the work placement tray 70 along the line VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of the work placement tray 71 on the placement side.
  • the take-out work placement tray 70 on which the work 80 to be held is placed and the work placement tray 71 on the placement side on which the held work 80 is placed may be placed The only difference is the number of work pieces 80 that can be made, and the other configurations are the same.
  • the work placement tray 70 on the take-out side has two work placement surfaces 75 so that two works 80 can be placed.
  • the workpiece placement tray 71 on the placement side has six (2 ⁇ 3) workpiece placement surfaces 75 so that six workpieces 80 can be placed.
  • FIG. 5 shows a state in which the work 80 is mounted only on the work mounting surface 75 on the left side of the drawing.
  • FIG. 6 the state in which the workpiece
  • a square work placement surface 75 on which the work 80 is placed is formed on the upper surfaces of the work placement trays 70 and 71.
  • the workpiece mounting surface 75 is formed to have substantially the same dimensions as the dimensions of the workpiece 80.
  • a substantially rectangular guide guide hole 72 for guiding the guide member 30 is formed along each side on the outer side of the substantially central portion of each side of the work placement surface 75.
  • the inner side surface of the guide guide hole 72 is an inclined portion (inclined region) 72a which is inclined from the opening toward the center of the hole, and a vertical portion (vertical region) which smoothly continues downward from the inclined portion 72a. And 72b.
  • the guide guide holes 72 guide the respective guide members 30 in the direction in which the opposing guide members 30 move away from each other along the inclined portion 72a as the Bernoulli chuck 20 descends and approaches the workpiece mounting surface 75. Further, the guide guide holes 72 guide the respective guide members 30 in the direction in which the opposing guide members 30 approach each other along the inclined portion 72a as the Bernoulli chuck 20 is lifted and separated from the work placement surface 75. Note that two guide members 30 can enter into one guide guide hole 72.
  • work guide protrusions 74 having a trapezoidal cross section are provided along the respective sides of the work placement surface 75.
  • the work guide projection 74 guides the work 80 to a predetermined position when the work 80 is placed. That is, when the work 80 held by the Bernoulli chuck 20 is placed, it is guided along the inclined surface of the work guide projection 74 and placed at a predetermined position of the work placement surface 75.
  • a circular through hole 73 is formed in the central portion of the workpiece mounting surface 75.
  • the through holes 73 are provided to prevent the work placement trays 70 and 71 from being pulled by a negative pressure by supplying air from the lower side when the work 80 is taken out by the Bernoulli chuck 20. , Air vent holes.
  • FIG. 8 is a view for explaining the operation of the guide member 30 of the non-contact holding device 1, and the motion of the guide member 30 when the Bernoulli chuck 20 takes out the work 80 in chronological order from the top It is shown.
  • the Bernoulli chuck 20 descends in the vertical direction (arrow A2) and approaches the workpiece placement surface 75 of the workpiece placement tray 70.
  • the Bernoulli chuck 20 holds the work 80 in a noncontact manner in a state where the opposing guide members 30 are expanded by the guide guide holes 72. Therefore, the workpiece 80 can be held and taken out without the guide member 30 coming into contact with the peripheral portion of the workpiece 80.
  • the opposing guide member 30 is attached with a torsion spring 34. By the force, it moves in a direction approaching each other along the inner side surface of the guide guide hole 72 formed in the work mounting tray 70, and returns to the steady position.
  • the workpiece 80 is held by suction by the Bernoulli chuck 20, and the relative position between the workpiece 80 and the guide member 30 does not change in the height direction, and the clearance gradually decreases. Therefore, the movement of the workpiece 80 in the lateral direction is restricted without being rubbed in the axial direction of the guide member 30. This prevents lateral displacement of the workpiece 80 during transport.
  • the noncontact holding device 1 (Bernoulli chuck 20) takes out the solar cell wafer 230 from the work placement tray 70 on the takeout side, and then the solar cell wafer 230
  • the case of conveying to the workpiece placement tray 71 on the placement side while aligning the rotational angle position of the above will be described as an example.
  • the movement operation after transfer of the solar cell wafer 230 to removal of the next solar cell wafer 230 is the same as or similar to the operation to be described below except that the operation direction is reversed. I omit explanation.
  • FIG. 9 is a bird's-eye view for demonstrating the outline
  • the first conveyor 200 and the second conveyor 201 are arranged in parallel with each other, and the parallel mechanism robot 100 is installed above the two conveyors.
  • Each of the first conveyor 200 and the second conveyor 201 is moved by pitch feeding while repeating a predetermined speed or pause from the right side to the left side of the drawing.
  • a solar cell wafer 230 placed on the work placement tray 70 on the take-off side is flowing.
  • the solar cell wafer 230 is, for example, a square thin plate of length 156 ⁇ width 156 ⁇ thickness 0.1 to 0.2 mm.
  • a work placement tray 71 on the placement side on which the solar battery wafers 230 are aligned and stored is carried on the second conveyor 201 and is flowing.
  • the workpiece placement tray 71 on the placement side has six (2 ⁇ 3) workpiece placement surfaces 75 partitioned in a grid shape, and is placed on the workpiece placement tray 70 by the parallel mechanism robot 100.
  • the disposed solar cell wafer 230 is transferred to each work mounting surface 75 of the work mounting tray 71.
  • the parallel mechanism robot 100 drives the arm body 106 to move the non-contact holding device 1 (Bernoulli chuck 20), and after approaching the solar cell wafer 230 mounted on the work mounting tray 70, the solar cell
  • the operation of taking out the wafer 230 by the non-contact holding device 1 and conveying it to the work mounting tray 71 is repeatedly executed.
  • the parallel mechanism robot 100 rotates the non-contact holding device 1 when holding and transporting the solar cell wafer 230 in the direction of the square solar cell wafer 230 so that the work mounting surface of the work mounting tray 71
  • the solar cell wafer 230 is stored in the workpiece mounting surface 75 of the workpiece mounting tray 71 in accordance with the direction 75.
  • the first conveyor 200 is provided with a first encoder 210 for detecting the amount of movement of the first conveyor 200.
  • the first encoder 210 outputs the detected movement amount of the first conveyor 200 to the electronic control device 130.
  • a second encoder 211 for detecting the amount of movement of the second conveyor 201 is attached to the second conveyor 201.
  • the second encoder 211 outputs the detected amount of movement of the second conveyor 201 to the electronic control device 130.
  • an imaging device 220 such as a CCD camera is attached above the first conveyor 200.
  • the image pickup device 220 picks up an image of the solar cell wafer 230 placed on the flowing work placement tray 70, obtains the center of gravity position and direction (angle) of the solar cell wafer 230, and outputs it to the electronic control device 130. .
  • an optical sensor 221 for detecting the leading end of the work placement tray 71 is attached to the second conveyor 201.
  • the optical sensor 221 outputs a detection signal to the electronic control unit 130.
  • the work placement tray 70 flows on the first conveyor 200 at an uneven pitch or an arbitrary direction (angle) by the rotation of the non-contact holding device 1 and the position detection of the imaging device 220. Even in this case, the electronic control device 130 can appropriately control the position of the noncontact holding device 1 and take out the solar cell wafer 230.
  • the electronic control unit 130 calculates the position of the solar cell wafer 230 based on the position of the center of gravity of the solar cell wafer 230 and the amount of movement of the first conveyor 200. Further, the electronic control unit 130 calculates the position of the work placement tray 71 based on the detection signal of the tip of the work placement tray 71 and the movement amount of the second conveyor 201. The electronic control unit 130 rotates the respective electric motors 104 to drive the arm main body 106 based on the determined position of the solar cell wafer 230 and the position of the work mounting tray 71, and is horizontal to the work mounting tray 70. The solar cell wafer 230 placed on top is accessed from the top to take out the solar cell wafer 230, and then the inside of the space is transported, and the work cell mounting tray 71 is accessed from the top and held. The tray 71 is horizontally placed.
  • the Bernoulli chuck 20 descends in the vertical direction and approaches the work placement surface 75 of the work placement tray 70. Thereafter, the guide member 30 contacts the inner side surface of the guide guide hole 72, and as the Bernoulli chuck 20 descends and approaches the work placement surface 75, the guide member 30 facing along the inclined portion 72a of the guide guide hole 72. Are gradually expanded in the direction away from each other. Then, with the guide member 30 expanded by the guide guide hole 72, the Bernoulli chuck 20 holds the solar cell wafer 230 in a noncontact manner. Therefore, the solar cell wafer 230 can be held and taken out without the guide member 30 coming into contact with the peripheral portion of the solar cell wafer 230.
  • the opposing guide member 30 is biased by the torsion spring 34. It moves in a direction approaching each other along the inner side surface of the guide guide hole 72 formed in the work mounting tray 70 and returns to the steady position. This prevents lateral displacement of the solar cell wafer 230 during transport.
  • the Bernoulli chuck 20 holding the solar cell wafer 230 descends in the vertical direction, and the work mounting surface 75 of the work mounting tray 71 is approach. Thereafter, the guide member 30 contacts the inner side surface of the guide guide hole 72, and as the Bernoulli chuck 20 descends and approaches the work placement surface 75, the guide member 30 facing along the inclined portion 72a of the guide guide hole 72. Are gradually expanded in the direction away from each other. Then, the Bernoulli chuck 20 places the solar cell wafer 230 on the workpiece placement surface 75 of the workpiece placement tray 71 in a state where the guide member 30 is expanded by the guide guide hole 72.
  • the solar cell wafer 230 can be mounted without the guide member 30 coming into contact with the peripheral portion of the solar cell wafer 230.
  • guide member 30 opposed by the urging force of torsion spring 34 as Bernoulli chuck 20 separates from work mounting surface 75 of work mounting tray 71. It moves in a direction approaching each other along the inner side surface of the guide guide hole 72 formed in the work mounting tray 71 and returns to the steady position.
  • the electronic control device 130 drives the electric motor 121 based on the obtained orientation of the solar cell wafer 230 while transporting the solar cell wafer 230, and the pivot shaft (that is, the noncontact holding device 1) To align the direction of the solar cell wafer 230 with the workpiece mounting surface 75 of the workpiece mounting tray 71.
  • the above operation is repeatedly performed in real time, so that the solar cell wafer 230 placed on the work placement tray 70 flowing on the first conveyor 200 flows on the second conveyor 201.
  • the tray 71 is aligned and stored.
  • the hand position accuracy of the parallel mechanism robot 100 When taking out the solar cell wafer 230 from the work placement tray 70 or placing it on the work placement tray 71, the hand position accuracy of the parallel mechanism robot 100, the position accuracy of the first conveyor 200 and the second conveyor 201, imaging In addition to the detection position accuracy of the device 220, the relative position between the non-contact holding device 1 and the work placement trays 70 and 71 slightly deviates due to vibration of each part of the device. According to the present embodiment, by the extension of the guide member 30, it is possible to absorb the displacement and take it out or place it without contacting the peripheral portion of the solar cell wafer 230.
  • the workpiece mounting tray 20 approaches the workpiece mounting tray It moves in the direction away from each other along the guide guide holes 72 formed in 70 and 71. Therefore, when taking out the work 80 or placing the work 80, each of the eight guide members 30 is spread outside the peripheral edge of the work 80. As a result, when the work 80 is taken out from the work placement tray 70 on which the work 80 is placed, or when the held work 80 is placed on the work placement tray 71, the guide member 30 Can be prevented from coming into contact with the peripheral portion of the work 80. As a result, it is possible to prevent the deterioration of the performance due to the damage to the edge of the workpiece, for example, when taking out or placing the workpiece such as a solar cell wafer.
  • the eight guide members 30 are disposed to face each other with the Bernoulli chuck 20 interposed therebetween. Therefore, the lateral displacement of the workpiece 80 held by the Bernoulli chuck 20 is effective when the workpiece 80 is transported. Can be prevented.
  • the eight guide members 30 expanded when taking out the workpiece 80 move away from the workpiece loading surface 75 of the workpiece loading tray 70 from the Bernoulli chuck 20, the biasing force of the torsion spring 34 Thus, they move in directions approaching each other, and move, for example, to a position substantially in contact with the peripheral portion of the workpiece 80. Therefore, when the held work 80 is transported, it is possible to appropriately restrict the lateral movement of the work 80.
  • the guide member 30 is composed of the cylindrical proximal end 30a and the conical distal end 30b continuous from the proximal end 30a, when transporting the workpiece 80, The contact area between the peripheral portion of the work 80 and the guide member 30 can be further reduced. Further, when the guide member 80 is guided to the guide guide holes 72 formed in the work placement trays 70 and 71, it can be moved more smoothly.
  • the urging forces are applied to the respective guide members 30 such that the guide members 30 move closer to one another as the eight guide members 30 move away from one another by utilizing the spring force of the torsion spring 34.
  • the movable mechanism can be reduced in size and weight.
  • the high pressure air jetted from the Bernoulli chuck 20 is discharged from between the workpiece 80 and the workpiece 80 to generate the Bernoulli effect, and a suction force is generated.
  • the workpiece 80 can be held in a noncontact manner.
  • the parallel mechanism robot 100 has features that there is no actuator at the movable part, can be reduced in weight, and can be driven at high speed and with high precision. Therefore, the base member 10 to which the Bernoulli chuck 20 and the guide member 30 are attached is very fast. Can be moved by Therefore, by using the parallel mechanism robot 100 as the movement mechanism, it is possible to transfer the work 80 at high speed while preventing lateral displacement of the work 80.
  • the work placement surface is provided by guiding the eight guide members 30 disposed around the Bernoulli chuck 20 along the guide guide holes 72. As the Bernoulli chuck 20 approaches 75, the eight guide members 30 can be moved away from one another. Therefore, when the workpiece 80 is taken out or when the workpiece 80 is mounted, the eight guide members 30 can be spread outside the peripheral edge of the workpiece 80.
  • FIG. 10 is a side view showing the configuration of the noncontact holding device 2.
  • FIG. 11 is a perspective view of the non-contact holding device 2 holding the work 80 as viewed from the bottom side. 10 and 11, the same or equivalent components as or to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the noncontact holding device 2 is different from the noncontact holding device 1 in that the noncontact holding device 2 includes a plate shaped guide member 40 formed of an elastic body instead of the pin shaped guide member 30.
  • the noncontact holding device 2 is different from the noncontact holding device 1 in that the noncontact holding device 2 does not have the movable mechanism shown in FIG.
  • the other configuration is the same as that of the non-contact holding device 1 described above, and thus the description thereof is omitted here.
  • the configuration of the parallel mechanism robot other than the non-contact holding device 2 is also the same as that of the parallel mechanism robot 100 according to the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted here.
  • a plurality of (four in the present embodiment) plate-like guide members 40 are vertically provided to protrude from the lower surface of the chuck base 10A.
  • the four guide members 40 are arranged at intervals around the Bernoulli chuck 20 so as to surround the workpiece 80 when the workpiece 80 is transported. More specifically, the guide members 40 are disposed at the end of each side of the chuck base 10A, and the guide members 40 are disposed to face each other with the Bernoulli chuck 20 interposed therebetween. Further, in more detail, the guide member 40 and each side of the work 80 have a clearance of about 0.1 to 0.2 mm so that the guide member 40 substantially contacts the held work 80 in a steady state. Are arranged to have The arrangement of the guide member 40 is preferably set in accordance with the shape of the work 80 or the like.
  • each guide member 40 is set longer than the dimension in the height direction of the Bernoulli chuck 20, and the tip of each guide member 40 protrudes below the workpiece holding surface of the Bernoulli chuck 20.
  • the tip of the guide member 40 is obliquely cut on the inside. Thereby, the inner side surface of the guide guide hole 72 can be smoothly contacted.
  • the guide member 40 has a constant width (for example, about 35 mm) in the direction along the outer edge of the workpiece 80 to be held.
  • Each guide member 40 is formed of, for example, an elastic body such as fluorine rubber, urethane rubber or silicone rubber.
  • the surface may be provided with, for example, a DLC (diamond like carbon) coating or the like in order to improve sliding and to improve abrasion resistance.
  • the opposing guide members 40 are configured to be able to deform (move) in the direction in which the lower end portions thereof are separated from each other by utilizing its elasticity. Therefore, when the work 80 is taken out from the work placement tray 70 on the take-out side on which the work 80 is placed and placed, or the held work 80 is placed on the work placement tray 71 on the placement side
  • the non-contact holding device 2 (Bernoulli chuck 20) approaches the work placement surface 75 of the work placement trays 70 and 71, along the guide guide holes 72 formed in the work placement trays 70 and 71.
  • the lower end portions of the opposing guide members 40 are deformed so as to warp in the direction away from each other.
  • the opposing guide members 40 deform in directions away from each other, a restoring force (biasing force) is generated in the directions in which the opposing guide members 40 approach each other. Therefore, after taking out the work 80 from the work mounting tray 70 or after mounting the work 80 on the work mounting tray 71, the Bernoulli chuck 20 is separated from the work mounting surface of the work mounting trays 70 and 71.
  • the opposing guide members 40 move in directions approaching each other by their own restoring force (biasing force) along the guide guide holes 72 formed in the work placement trays 70 and 71, and return to the steady position. That is, the guide member 40 also functions as a biasing member described in the claims.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the movement of the guide member 40 of the noncontact holding device 2.
  • the Bernoulli chuck 20 descends in the vertical direction and approaches the workpiece placement surface 75 of the workpiece placement tray 70.
  • the Bernoulli chuck 20 descends and approaches the work placement surface 75, the lower end of the guide member 40 along the inclined portion 72a of the guide guide hole 72. The parts gradually deform away from one another.
  • the Bernoulli chuck 20 holds the work 80 in a noncontact manner. Therefore, the workpiece 80 can be held and taken out without the guide member 40 coming into contact with the peripheral portion of the workpiece 80.
  • the guide members 40 facing each other have their own restoring force as the Bernoulli chuck 20 ascends in the vertical direction and moves away from the workpiece mounting surface 75 Due to the biasing force, it moves in the direction approaching each other along the inner side surface of the guide guide hole 72 formed in the work mounting tray 70, and returns to the steady position. This prevents lateral displacement of the workpiece 80 during transport.
  • the guide member 40 is formed of a plate-like elastic body. Therefore, when taking out the work 80 or placing the work 80, it is possible to expand each of the four guide members 40 outside the peripheral portion of the work 80 by utilizing the elasticity of the elastic body. Also, as the four guide members 40 are deformed so as to be separated from each other by utilizing the restoring force of the elastic body, it is possible to apply an urging force to the respective guide members 40 which acts in the direction in which the guide members 40 approach each other. .
  • the guide member 40 is formed in a plate shape having a constant width in the direction along the outer edge of the workpiece 80 to be held, the guide member 40 can be easily deformed and expanded. it can. In addition, when the workpiece 80 is transported, lateral movement of the workpiece 80 can be stably restricted.
  • the structure can be simplified, and therefore, the size, weight, and cost can be further reduced.
  • the shape, size, number, and arrangement of the guide member 30 and the guide member 40, the shape, size, and material of the base members 10 and 10A, and the size, number, arrangement, and the like of the Bernoulli chuck 20 are as described above. It is not limited and can be set arbitrarily according to the shape, size, weight, etc. of the workpiece 80 to be held.
  • the guide members do not necessarily have to be disposed opposite to each other.
  • three guide members are arranged at intervals of 120 ° around the circular work. It may be arranged. In that case, the guide guide holes of the work placement tray are formed in accordance with the arrangement of the guide members.
  • two pin-shaped guide members 30 are inserted into one rectangular guide guide hole 72, but the guide guide hole 72 may be formed into two circular or elliptical guide guide holes. Alternatively, one pin-shaped guide member may enter into each of the guide guide holes.
  • a tray (work placement trays 70 and 71) for placing one work 80 flatly and stored is used as a work placement device for placing the work 80 thereon, but in place of the tray, A cassette that stacks and accommodates a large number of works 80 may be used.
  • the application range of the parallel mechanism robot 100 is not limited to the palletizing process of the solar cell wafer 230.

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Abstract

 パラレルメカニズムロボット(100)に取り付けられた非接触保持装置(1)は、正方形の板状のベース部材(10)と、ベース部材(10)の裏面中央部に取り付けられたベルヌーイチャック(20)と、ベルヌーイチャック(20)を挟んで対向して配置されて、ベース部材(10)の裏面に突設された8本のピン状のガイド部材(30)とを備えている。対向するガイド部材(30)は、互いに離れる方向に移動可能に構成されており、ワーク載置トレイ(70,71)のワーク載置面(75)にベルヌーイチャック(20)が近づくに従って、該ワーク載置トレイ(70,71)に形成されているガイド案内孔(72)の内面に沿って、互いに離れる方向に移動する。

Description

移載装置及びワーク載置装置
 本発明は、ワークを移載する移載装置、及び該移載装置と共に用いられるワーク載置装置に関する。
 近年、例えば太陽電池ウェハー、リチウムイオン電池の電極などの比較的薄いワークを移載(ピックアンドプレース)する際に、ワークに直接触れることなくワークを保持することができる非接触保持装置を利用した移載装置が用いられている。このような非接触保持装置を利用した移載装置として高圧エアを噴出して吸引力を発生させるベルヌーイチャックを利用した搬送装置(移載装置)が特許文献1に開示されている。
 特許文献1に開示されている移載装置は、シート状の基板(ワーク)を平板状ステージから取り出して移載するものであり、吸引手段としてのベルヌーイチャックと、平板状ステージに配置されるワークの端部と当接する位置に設けられ、ワークの位置を制御する制御ガイドとを有している。この制御ガイドは、傾斜面が形成された制御部を含み、ワークの端部を制御部に形成された傾斜面に当接させることによって、ベルヌーイチャックによってシート状のワークが吸引されたときに、両者が接触することを防止している。さらに、制御ガイドは、ワークが吸引された状態で搬送される際に、制御部の傾斜面によってワークの平面方向の移動を規制している。
特開2004-83180号公報
 ところで、一般的に、ワークとしての太陽電池ウェハー、リチウムイオン電池の電極などは、厚さが薄く、強度的にも脆弱である。しかしながら、特許文献1に開示されている移載装置では、上述したように、シート状のワークの端部を制御部に形成された傾斜面に当接させることによって、ベルヌーイチャックによってシート状基板が吸引されたときに、両者が接触することを防止している。そのため、平板状ステージからシート状のワークを取り出す際に、ワークの割れ等の破損を生ずるおそれがある。
 また、特許文献1に開示されている移載装置では、平板状ステージからシート状のワークを取り出す際に、ベルヌーイチャック及び制御ガイドの位置がワークに対してずれると、制御部に形成された傾斜面がワークの周縁部に擦り付けられるおそれがある。このように、ワークを取り出して保持する際(ピックアップ時)、又はワークを載置する際(プレース時)に、ワークの周縁部が擦られることによってエッジにダメージが与えられると、例えば太陽電池ウェハーなどの性能を劣化させる要因となる。
 本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ワークが載置されているワーク載置装置からワークを取り出して保持する際、及び、保持しているワークをワーク載置装置に載置する際に、搬送時にワークの横ずれを防止するガイド部材がワークの周縁部と接触することを防止することが可能な移載装置、及び該移載装置と共に用いられるワーク載置装置を提供することを目的とする。
 本発明に係る移載装置は、ワークを非接触状態で保持する非接触保持ユニットと、非接触保持ユニットが取り付けられたベース部材と、非接触保持ユニットの周囲に、ワークが搬送される際に該ワークを包囲するように互いに間隔を空けて配置されて、ベース部材に突設された複数のガイド部材と、ベース部材を空間内で移動させる移動機構とを備え、複数のガイド部材は、少なくとも一部分が互いに離れる方向に移動可能に構成されており、ワークが載置されているワーク載置装置からワークが取出される際、又は、保持されているワークがワーク載置装置に載置される際に、ワーク載置装置のワーク載置面に非接触保持ユニットが近づくに従って、複数のガイド部材の少なくとも一部分が、ワーク載置装置に形成されているガイド案内部に沿って、互いに離れる方向に移動することを特徴とする。
 本発明に係る移載装置によれば、ワークが載置されている、又は、ワークを載置するワーク載置装置のワーク載置面に非接触保持ユニットが近づくに従って、非接触保持ユニットの周囲に配置されている複数のガイド部材が、ワーク載置装置に形成されているガイド案内部に沿って、互いに離れる方向に移動する。よって、ワークを取り出す際、又はワークを載置する際に、複数のガイド部材それぞれはワークの周縁部よりも外側に拡げられる。その結果、ワークが載置されているワーク載置装置からワークが取出される際、又は、保持されているワークがワーク載置装置に載置される際に、ガイド部材がワークの周縁部と接触することを防止することが可能となる。
 本発明に係る移載装置では、複数のガイド部材が、非接触保持ユニットを挟んで、対向して配置されていることが好ましい。このように配置すれば、ワーク搬送時に、非接触保持ユニットに保持されているワークの横ずれを効果的に防止することが可能となる。
 本発明に係る移載装置は、複数のガイド部材が互いに離れる程、複数のガイド部材が互いに近づく方向に作用する付勢力を各ガイド部材に付与する付勢部材を備え、複数のガイド部材が、ワーク載置装置のワーク載置面から非接触保持ユニットが離れるに従って、ワーク載置装置に形成されているガイド案内部に沿って、付勢部材の付勢力により、互いに近づく方向に移動することが好ましい。
 この場合、ワークを取り出す際に拡げられていた複数のガイド部材が、ワーク載置装置のワーク載置面から非接触保持ユニットが離れるに従って、付勢部材の付勢力により、互いに近づく方向に移動し、例えば、ワークの周縁部と略当接する位置に移動する。よって、保持されたワークが搬送される際に、ワークの横方向の移動を適切に規制することが可能となる。
 本発明に係る移載装置では、ガイド部材が、円筒状の基端部と、該基端部から連続する円錐状の先端部とを含むことが好ましい。このようにすれば、ワークを搬送する際に、ワークの周縁部とガイド部材との接触面積をより小さくすることができる。また、ガイド部材がワーク載置装置に形成されているガイド案内部に導かれる際に、よりスムーズに移動させることが可能となる。
 本発明に係る移載装置では、上記付勢部材が、トーションバネであることが好ましい。この場合、トーションバネのバネ力を利用して、複数のガイド部材が互いに離れる程、ガイド部材それぞれが互いに近づく方向に作用する付勢力を各ガイド部材に付与することができる。また、トーションバネを用いることにより、可動機構をより小型・軽量化することができる。
 本発明に係る移載装置では、ガイド部材が、弾性体から形成されていることが好ましい。このようにすれば、ワークを取り出す際、又はワークを載置する際に、弾性体の弾性を利用して、複数のガイド部材それぞれをワークの周縁部よりも外側に拡げることができる。また、弾性体の復元力を利用して、複数のガイド部材が互いに離れるように変形する程、複数のガイド部材が互いに近づく方向に作用する付勢力を各ガイド部材40に付与ことができる。
 ここで、当該ガイド部材は、保持されるワークの外縁に沿った方向に一定の幅を有する板状部材であることが好ましい。このようにすれば、ガイド部材を容易に変形させて拡げることができる。また、ワーク搬送時に、ワークの横方向の移動を安定して規制することができる。
 本発明に係る移載装置では、上記非接触保持ユニットとして、ベルヌーイチャックを用いることが好ましい。この場合、ベルヌーイチャックから噴出された高圧エアがワークとの間から排出されることによってベルヌーイ効果が生じ、吸引力が発生する。よって、ワークを非接触で保持することができる。
 本発明に係る移載装置では、移動機構として、複数のリンクを介して、上記ベース部材を水平に保ったまま移動させるパラレルメカニズムロボットを用いることが好ましい。パラレルメカニズムロボットは、可動部にアクチュエータがなく、軽量化が可能で、高速、高精度に駆動できるという特徴を有するため、非接触保持ユニット及びガイド部材が取り付けられたベース部材を非常に高速で動かすことができる。そのため、移動機構としてパラレルメカニズムロボットを用いることにより、ワークの横ずれを防止しつつ、ワークを高速に移載することが可能となる。
 本発明に係るワーク載置装置は、上記いずれかの移載装置と共に用いられるワーク載置装置であって、移載装置を構成する非接触保持ユニットがワーク載置面に近づくに従って、複数のガイド部材が互いに離れる方向に各ガイド部材を案内するガイド案内部を有することを特徴とする。
 本発明に係るワーク載置装置によれば、非接触保持ユニットの周囲に配置されている複数のガイド部材を、ガイド案内部に沿って案内することにより、ワーク載置面に非接触保持ユニットが近づくに従って、複数のガイド部材を互いに離れる方向に移動させることができる。よって、ワークを取り出す際、又はワークを載置する際に、複数のガイド部材をワークの周縁部よりも外側に拡げることが可能となる。
 本発明によれば、ワークが載置されているワーク載置装置からワークを取り出して保持する際、及び、保持しているワークをワーク載置装置に載置する際に、搬送時にワークの横ずれを防止するガイド部材がワークの周縁部と接触することを防止することが可能となる。
第1実施形態に係る、非接触保持装置が取り付けられたパラレルメカニズムロボットの全体構成を示す斜視図である。 図1中の矢印A1方向から見たパラレルメカニズムロボットを示す図である。 非接触保持装置を底面側から見た斜視図である。 非接触保持装置のガイド部材の可動機構を拡大して示す模式図である。 取出側のワーク載置トレイの平面図である。 図5のVI-VI線に沿った取出側のワーク載置トレイの断面図である。 載置側のワーク載置トレイの平面図である。 非接触保持装置のガイド部材の動作を説明するための図である。 太陽電池ウェハーのパレタイジング工程の概要を説明するための鳥瞰図である。 第2実施形態に係る非接触保持装置の構成を示す側面図である。 第2実施形態に係る非接触保持装置を底面側から見た斜視図である。 第2実施形態に係る非接触保持装置のガイド部材の動きを説明するための図である。
 以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
(第1実施形態)
 まず、図1及び図2を併せて用いて、第1実施形態に係る、非接触保持装置1が取り付けられたパラレルメカニズムロボット100(特許請求の範囲に記載の移載装置に相当)の全体構成について説明する。図1は、非接触保持装置1が取り付けられたパラレルメカニズムロボット100の全体構成を示す斜視図である。また、図2は、図1中の矢印A1方向から見たパラレルメカニズムロボット100を示す図である。
 パラレルメカニズムロボット100は、上部にベース部102を有している。パラレルメカニズムロボット100は、ベース部102の下面側に形成された平らな取付面102a(図2参照)が例えば水平な天井等に固定されることによって支持される。一方、ベース部102の下面側には、3つの支持部材103が設けられている。各支持部材103には、それぞれ電動モータ104が支持されている。電動モータ104は、モータ軸の軸線C2がベース部102の取付面102aに対して平行(すなわち水平)となるように支持されている。それぞれの支持部材103は、ベース部102の鉛直方向軸線C1を中心として等しい角度(120度)を開けて配置されており、各電動モータ104もまた、ベース部102の鉛直方向軸線C1を中心として等しい角度(120度)を開けて配置される(図2参照)。
 各電動モータ104の出力軸には、軸線C2に対して同軸に略六角柱形状のアーム支持部材105が固定されている。アーム支持部材105は、電動モータ104が駆動されることにより軸線C2を中心として回転する。なお、各電動モータ104は、モータドライバを含む電子制御装置130に接続されており、電動モータ104の出力軸の回転がこの電子制御装置130によって制御される。
 パラレルメカニズムロボット100は、3本のアーム本体106を有しており、各アーム本体106は、第1アーム107及び第2アーム108を含んで構成される。第1アーム107は、例えば炭素繊維強化プラスチック(CFRP)等で形成された長尺の中空円筒部材である。第1アーム107の基端部は、アーム支持部材105の側面に取り付けられている。第1アーム107は、その軸線が上述した軸線C2と直交するように固定される。
 第1アーム107の遊端部には、第2アーム108の基端部が連結され、第2アーム108が、第1アーム107の遊端部を中心として揺動できるように構成されている。第2アーム108は、一対の長尺のロッド109,109を含んで構成されており、一対のロッド109,109は、その長手方向において互いに平行となるように配置されている。ロッド109も、例えば炭素繊維強化プラスチック(CFRP)等で形成された長尺の中空円筒部材である。各ロッド109の基端部は、第1アーム107の遊端部に、一対のボールジョイント110,110によって連結されている。なお、各ロッド109の基端部における各ボールジョイント110,110間を結ぶ軸線C3は、電動モータ104の軸線C2に対して平行となるよう配置されている。
 また、第2アーム108の基端部付近において一方のロッド109と他方のロッド109とが連結部材111で互いに連結されており、第2アーム108の遊端部付近において一方のロッド109と他方のロッド109とが連結部材112で互いに連結されている。連結部材111、及び連結部材112は、例えば、付勢部材としての引張コイルバネを有しており、一対のロッド109,109を互いに引き合う方向に付勢する。なお、連結部材111と連結部材112とは、異なる構造であっても構わないが同一構造であることが低コストの観点から好ましい。いずれの連結部材111,112も、各ロッド109が自身の長手方向に平行な軸線まわりに回転することを防止する機能を有する。
 また、パラレルメカニズムロボット100は、非接触保持装置1(詳細は後述する)を回動可能に取り付けるためのブラケット114を有している。ブラケット114は、略正三角形状をした板状部材である。このブラケット114は、3本のアーム本体106によって、ブラケット114の非接触保持装置1の取付面114a(図1におけるブラケット114の下面)がベース部102の取付面102aと平行(すなわち水平)になるように保持される。
 すなわち、ブラケット114の各辺には取付片115が形成されており、各取付片115がそれぞれのアーム本体106の遊端部(第2アーム108を構成する一対のロッド109,109の遊端部)に連結されることで、ブラケット114は、各アーム本体106に対して、各アーム本体106の遊端部を中心として揺動する。詳しくは、ブラケット114の各取付片115の各端部が、対応する各ロッド109,109の遊端部に各ボールジョイント116,116によって連結される。一対のボールジョイント116,116を結ぶ軸線C4(図2参照)は、各ロッド109のボールジョイント部110と116との間の距離が全て等しいことにより各アーム本体106に対応する軸線C3と平行になるため、電動モータ104の軸線C2に対しても平行となる。このため、各アーム本体106が駆動される際に、ブラケット114は、水平面に対して平行に移動することにより各アーム本体106に対して揺動する。そして、略正三角形状のブラケット114のすべての辺において、水平面に対して平行に移動できるように、ブラケット114が3本のアーム本体106によって支持されている。
 上述したように、第1アーム107と第2アーム108との連結部における一対のボールジョイント110,110間の距離と、第2アーム108の各ロッド109とブラケット114との連結部における一対のボールジョイント116,116間の距離とは等しく設定されている。そのため、第2アームを構成する一対のロッド109,109は、必ずその長手方向の全長において互いに平行に配置される。ここで、軸線C2,C3,C4のいずれもが、ベース部102の取付面102aに平行であるから、3つの第1アーム107それぞれが軸線C2を中心にどのように回動したとしても、ブラケット114の非接触保持装置1の取付面114aとベース部102の取付面102aとの平行関係が維持される。
 そして、電子制御装置130からの指令に応じて、各電動モータ104の出力軸に固定されたアーム支持部材105の回転位置が制御されることで、各第1アーム107の遊端部の位置が制御される。この制御された各第1アーム107の遊端部の位置に、各第2アーム108の遊端部の位置が追従し、その結果、ブラケット114の非接触保持装置1の取付面114aの位置が一意に決まる。このとき、上述したように、ブラケット114は、水平姿勢を維持したまま移動する。
 また、パラレルメカニズムロボット100は、その中央にベース部102から下方に延びる旋回軸ロッド120と、この旋回軸ロッド120を回転するための電動モータ121とを有する。電動モータ121は、その軸出力を鉛直下方に向けた状態でベース部102に固定されている。旋回軸ロッド120の一端部は、自在継手(以下「ユニバーサルジョイント」という)122、及び、複数のギヤの組み合わせにより構成された減速機124を介して電動モータ121の出力軸に連結されている。なお、本実施形態では減速機124の減速比を5とした。一方、旋回軸ロッド120の他端部は、ユニバーサルジョイント123を介して非接触保持装置1に接続されている。さらに、非接触保持装置1及びユニバーサルジョイント123の下方接続部は、その中心軸が鉛直方向となるようにベアリング等を介してブラケット114に回転自在に固定されている。
 旋回軸ロッド120は、ロッド120aとシリンダ120bとにより実現され、伸縮自在に構成されている。ここで、旋回軸ロッド120はボールスプラインであり、ロッド120aの回転をシリンダ120bに伝達することが可能である。また、旋回軸ロッド120の両端部にユニバーサルジョイント122,123が採用されているため、ブラケット114が3つの電動モータ104の駆動により上下、前後左右の所定の位置に移動したとしても、旋回軸ロッド120は、その所定位置に追従して移動することができる。なお、以下、旋回軸ロッド120、及びユニバーサルジョイント122,123を含む構成を旋回軸125という。
 すなわち、電動モータ121と非接触保持装置1との間では、減速機124、ユニバーサルジョイント122、旋回軸ロッド120(ロッド120a,シリンダ120b)、ユニバーサルジョイント123の機械要素が直列に接続されており、電動モータ121の回転駆動力は、直列に接続されたこれらの機械要素を介して、非接触保持装置1に伝達される。電動モータ121は、電子制御装置130に接続されており、電動モータ121の回転がこの電子制御装置130により制御されることにより、非接触保持装置1の回転角度位置が制御される。
 上述したように、電子制御装置130は、3つの電動モータ104を制御することによってアーム本体106を駆動し、非接触保持装置1を目標位置まで動かす。また、電子制御装置130は、電動モータ121を制御することによって旋回軸ロッド120を駆動し、非接触保持装置1を目標回転角度位置まで回転させる。電子制御装置130としては、例えば、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)、又は専用の制御用コンピュータ等が好適に用いられる。電子制御装置130は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するROM、演算結果などの各種データを一時的に記憶するRAM等により構成されている。
 また、電子制御装置130には、オペレータによる操作入力を受け付ける設定手段およびパラレルメカニズムロボット100の状態や設定内容を表示する表示手段としての入出力装置131が接続されている。なお、入出力装置131としては、例えば、タッチパネルディスプレイ、又は、液晶ディスプレイとキーボード等が好適に用いられる。オペレータは、入出力装置131を用いて、電動モータ104,121の制御データを設定することができる。電子制御装置130は、設定された制御データを用いてROMに記憶されているプログラムを実行することにより、電動モータ104及び電動モータ121を駆動して、非接触保持装置1の3次元空間における位置(x,y,z)及び回転角度(θ)を制御する。
 続いて、図3を用いて、ブラケット114を介して旋回軸ロッド120の他端に取り付けられている非接触保持装置1の構造について説明する。ここで、図3は、非接触保持装置1を底面側から見た斜視図である。
 非接触保持装置1は、高圧エアを噴出して吸引力を発生させ、ワーク80(図8等参照)を非接触状態で保持するベルヌーイチャック20と、ベルヌーイチャック20の周囲に所定の間隔を空けて配置され、ワーク80の搬送時に該ワーク80の横ずれを防止する複数(本実施形態では8本)のガイド部材30と、ベルヌーイチャック20及びガイド部材30が取り付けられるチャックベース(特許請求の範囲に記載のベース部材に相当)10とを備えている。
 チャックベース10は、外形寸法が、保持されるワーク80よりも一回り大きく形成された、正方形の板状の部材である。チャックベース10は、軽量で強度に優れる工業用プラスチック等から形成されている。なお、チャックベース10の形状、寸法などは、保持されるワークの形状、寸法などに応じて設定されることが好ましい。チャックベース10の上面中央部にはアタッチメント12が取り付けられている。このアタッチメント12により、チャックベース10は、ブラケット114を介して旋回軸ロッド120と接続されており、旋回軸ロッド120によって回動可能に構成されている。
 ベルヌーイチャック20は、チャックベース10の下面側に取り付けられる円柱状の本体21を有している。円柱状の本体21の端面には凹部22が形成されている。そして、ベルヌーイチャック20は、本体21に形成された凹部22の開口面が、保持されるワーク80と対向するように、すなわち、凹部22の開口面が下側を向くようにして取り付けられる。ベルヌーイチャック20の本体21の開口面は、ワーク80を非接触で保持するワーク保持面を形成する。
 本体21の凹部22に臨む面には、凹部22内に高圧エアを噴出するための噴出孔23が複数(本実施形態では90度間隔で4つ)形成されている。噴出孔23は、本体21の側面から凹部22の底面にかけて、凹部22の内周面と接する方向に、本体21を斜め下方向に貫通するように形成されている。各噴出孔23にはエア配管(図示省略)が取り付けられている。このエア配管は、高圧エアを供給するエアポンプ(図示省略)に接続されている。
 エアポンプからエア配管を通して噴出孔23に高圧エアが供給されると、噴出孔23を通して凹部22内に高圧エアが噴出される。噴射された高圧エアは、凹部22の内周面に沿って斜め下方向に進み、開口端面とワーク80との隙間から排出される。これによって、高圧エアが凹部22の内周面から開口端面に突入する際に流速が上がり、凹部22の内部圧力が下降する。この負圧によって、ワーク80に対して吸引力が発生する。その結果、ワーク80が非接触保持される。ベルヌーイチャック20は、特許請求の範囲に記載の非接触保持ユニットとして機能する。
 チャックベース10の下面側には、複数(本実施形態では8本)のピン状のガイド部材30が、チャックベース10に対して垂直方向に突設されている。8本のガイド部材30は、ベルヌーイチャック20の周囲に、ワーク80が搬送される際に該ワーク80を包囲するように互いに間隔を空けて配置されている。より詳細には、ガイド部材30は、チャックベース10の各辺の端部に間隔を空けて2本ずつ組となって(合計4組)配置され、各組のガイド部材30がベルヌーイチャック20を挟んで、対向するように配置されている。また、ガイド部材30は、定常状態で、保持されたワーク80と略当接するように、より詳細には、ガイド部材30とワーク80の各辺とが、0.1~0.2mm程度のクリアランスを有するように配置されている。なお、ガイド部材30の配置は、ワーク80の形状等に応じて設定することが好ましい。
 各ガイド部材30は、その一端がチャックベース10に取り付けられる円柱状の基端部30aと、該基端部30aから連続する略円錐状の先端部30bとを含んで構成されている。各ガイド部材30の全長は、ベルヌーイチャック20の高さ方向の寸法よりも長く設定されており、各ガイド部材30の先端は、ベルヌーイチャック20のワーク保持面よりも下側に突出している。各ガイド部材30は、例えば、UHPE(Ultra High Molecular Weight Polyethylene:超高分子量ポリエチレン)やPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、あるいは、これらにPTFE(四フッ化エチレン)等を充填して摩擦を低減した高分子材料などから形成されている。
 対向するガイド部材30は、互いに離れる方向に移動可能に構成されており、ワーク80が載せて置かれている取出側のワーク載置トレイ70(図5,6参照)からワーク80が取出される際、又は、保持されているワーク80が載置側のワーク載置トレイ71(図7参照)に載置される際に、ワーク載置トレイ70,71のワーク載置面75に非接触保持装置1(ベルヌーイチャック20)が近づくに従って、ワーク載置トレイ70,71に形成されているガイド案内孔72に沿って、互いに離れる方向に移動する。なお、ワーク載置トレイ70,71は、特許請求の範囲に記載のワーク載置装置に相当する。また、ガイド案内孔72は、特許請求の範囲に記載のガイド案内部に相当する。
 ここで、図4を参照しつつ、ガイド部材30の可動機構について説明する。図4は、一つのガイド部材30の可動機構を拡大して示す模式図である。なお、他のガイド部材30の可動機構も同一の構成とされている。チャックベース10の各辺の端部には、当該辺と直交する方向に長孔11が形成されている。ガイド部材30は、その上端が、長孔11、及び、チャックベース10を上下から挟むように配設された2枚のワッシャ31,32を貫くように設けられる。そして、ガイド部材30とワッシャ31,32とは、ガイド部材30の上端側から螺子33により締結されている。これにより、ピン状のガイド部材30が長孔11から抜けることなく、且つ長孔11に沿って摺動可能に、長孔11に取り付けられる。
 また、チャックベース10の上面には、トーションバネ34が取り付けられている。トーションバネ34は、長孔11の軸線方向に沿って内部方向に付勢力(引張り力)が発生するように、長孔11の軸線に沿って該長孔11よりも内側に配置される。トーションバネ34の一端は、チャックベース10の上面にピン36を介して係止されており、他端はチャックベース10の上面側に取り付けられたワッシャ31にピン37を介して係止されている。なお、トーションバネ34の他端は、螺子33の頭部に同軸に係止されていてもよい。これにより、トーションバネ34は、ガイド部材30が長孔11の一端(内部側)に当接する方向に作用する付勢力をガイド部材30に付与する。
 このようにトーションバネ34によって付勢されることにより、ガイド部材30は、定常状態において、長孔の一端側(内部側)に当接される。すなわち、ガイド部材30は、定常状態で、保持されたワーク80と略当接するように、より詳細には、ガイド部材30とワーク80の各辺とが、0.1~0.2mm程度のクリアランスを有するように配置される。一方、後述するワーク載置トレイ70からワーク80を取り出す際、又は、ワーク載置トレイ71にワーク80を載置する際には、ワーク載置トレイ70,71に形成されたガイド案内孔72により、対向するガイド部材30が互いに離れる方向(外部側)に長孔11に沿って移動する。このとき、トーションバネ34は、対向するガイド部材30が長孔11に沿って互いに離れる方向に移動する程、ガイド部材30が互いに近づく方向に作用する付勢力を各ガイド部材30に付与する。そのため、ワーク載置トレイ70からワーク80を取り出した後、又は、ワーク載置トレイ71にワーク80を載置した後に、ワーク載置トレイ70,71のワーク載置面からベルヌーイチャック20が離れるに従って、対向するガイド部材30は、トーションバネ34の付勢力により、ワーク載置トレイ70,71に形成されているガイド案内孔72に沿って、互いに近づく方向に移動し、定常位置に戻る。
 ここで、図5~7を併せて参照しつつ、ワーク80を移載する際に、非接触保持装置1が取り付けられたパラレルメカニズムロボット100と共に用いられるワーク載置トレイ70,71について説明する。図5は、取出側のワーク載置トレイ70の平面図であり、図6は、図5のVI-VI線に沿った、ワーク載置トレイ70の縦断面図である。図7は、載置側のワーク載置トレイ71の平面図である。なお、保持するワーク80が載せて置かれている取出側のワーク載置トレイ70と、保持しているワーク80を載置する載置側のワーク載置トレイ71とは、載せて置くことができるワーク80の数のみが異なり、その他の構成は同一である。ちなみに、取出側のワーク載置トレイ70は、2枚のワーク80を載置できるように、2つのワーク載置面75を有している。一方、載置側のワーク載置トレイ71は、6枚のワーク80を載置できるように、6つ(2×3)のワーク載置面75を有している。なお、図5では、図面左側のワーク載置面75にのみワーク80が載置された状態を示している。また、図6では、4つのワーク載置面75にワーク80が載置された状態を示している。
 ワーク載置トレイ70,71の上面には、ワーク80を載置する正方形のワーク載置面75が形成されている。ワーク載置面75は、ワーク80の寸法と略同一の寸法に形成されている。ワーク載置面75の各辺の略中央部の外側には、各辺に沿って、ガイド部材30を案内する略矩形のガイド案内孔72が形成されている。ガイド案内孔72の内側面は、開口部から孔の中心方向に向かって傾斜している傾斜部(傾斜領域)72aと、該傾斜部72aから下側に滑らかに連続する垂直部(垂直領域)72bとを含んでいる。ガイド案内孔72は、ベルヌーイチャック20が下降してワーク載置面75に近づくに従って、傾斜部72aに沿って、対向するガイド部材30が互いに離れる方向に各ガイド部材30を案内する。また、ガイド案内孔72は、ベルヌーイチャック20が上昇してワーク載置面75から離れるに従って、傾斜部72aに沿って、対向するガイド部材30が互いに近づく方向に各ガイド部材30を案内する。なお、1つのガイド案内孔72には、2本のガイド部材30が進入できるように構成されている。
 また、ワーク載置トレイ70,71のガイド案内孔72の両側には、ワーク載置面75の各辺に沿って、断面が台形状をしたワーク案内突起74が設けられている。ワーク案内突起74は、ワーク80が載置される際に、該ワーク80を所定の位置に誘導するものである。すなわち、ベルヌーイチャック20に保持されたワーク80は、載置される際に、ワーク案内突起74の傾斜面に沿って誘い込まれ、ワーク載置面75の所定位置に載置される。
 さらに、ワーク載置面75の中心部分には、円形の貫通孔73が形成されている。この貫通孔73は、ベルヌーイチャック20でワーク80を取り出すときに、下側からエアが供給されることにより、ワーク載置トレイ70,71が負圧で引っ張られないようにするために設けられた、エア抜き用の孔である。
 ここで、図8を参照しつつ、ベルヌーイチャック20がワーク80を取り出しに行くときのガイド部材30の動きを説明する。なお、図8は、非接触保持装置1のガイド部材30の動作を説明するための図であり、ベルヌーイチャック20がワーク80を取り出しに行くときのガイド部材30の動きを上から順に時系列に示したものである。まず、図8の上段に示されるように、ベルヌーイチャック20が鉛直方向(矢印A2)に下降し、ワーク載置トレイ70のワーク載置面75に接近する。
 その後、図8の中段に示されるように、ガイド部材30がガイド案内孔72の内側面と接し、ベルヌーイチャック20が下降してワーク載置面75に接近するに従って、ガイド案内孔72の傾斜部72aに沿って、対向するガイド部材30が互いに離れる方向(矢印A3)に徐々に拡張される。そのため、各ガイド部材30は、ワーク80の周縁部と接触しない。
 そして、図8の下段に示されるように、対向するガイド部材30がガイド案内孔72により拡張された状態で、ベルヌーイチャック20がワーク80を非接触保持する。よって、ガイド部材30がワーク80の周縁部と接触することなく、ワーク80を保持して取り出すことができる。なお、ベルヌーイチャック20がワーク80を取り出した後、ベルヌーイチャック20が鉛直方向に上昇し、ワーク載置トレイ70のワーク載置面75から離れるに従って、対向するガイド部材30は、トーションバネ34の付勢力により、ワーク載置トレイ70に形成されているガイド案内孔72の内側面に沿って互いに近づく方向に移動し、定常位置に戻る。その間、ワーク80は、ベルヌーイチャック20により吸着保持されており、ワーク80とガイド部材30との相対位置は、高さ方向には変わることなく、徐々にクリアランスが小さくなっていく。そのため、ワーク80は、ガイド部材30の軸方向に擦られることなく横方向の移動が規制される。これにより、搬送中のワーク80の横ずれが防止される。
 次に、図9を用いて、パラレルメカニズムロボット100の動作について説明する。ここでは、太陽電池用ウェハー(ワーク)のパレタイジング工程において、非接触保持装置1(ベルヌーイチャック20)が、取出側のワーク載置トレイ70から太陽電池ウェハー230を取り出した後に、該太陽電池ウェハー230の回転角度位置を合わせつつ、載置側のワーク載置トレイ71まで搬送する場合を例にして説明する。なお、太陽電池ウェハー230の搬送後から、次の太陽電池ウェハー230の取り出しまでの移動の動作は、以下に説明する動作と動作方向が逆になること以外は同一又は同様であるので、ここでは説明を省略する。なお、図9は、太陽電池のパレタイジング工程の概要を説明するための鳥瞰図である。
 まず、図9を参照しつつ、太陽電池ウェハー230のパレタイジング工程の概要について説明する。この工程では、第1コンベア200、及び第2コンベア201が互いに並行に配置されるとともに、これら2本のコンベアの上方にパラレルメカニズムロボット100が設置されている。第1コンベア200及び第2コンベア201それぞれは、図面右側から左側へ所定の速度もしくは一時停止を繰り返しながらピッチ送りで移動している。第1コンベア200上には取出側のワーク載置トレイ70に載置された太陽電池ウェハー230が流れている。ここで、太陽電池ウェハー230は、例えば、縦156×横156×厚さ0.1~0.2mmの正方形の薄板である。一方、第2コンベア201には太陽電池ウェハー230が揃えて収納される載置側のワーク載置トレイ71が乗って流れている。ここで、載置側のワーク載置トレイ71は、升目状に仕切られた6つ(2×3)のワーク載置面75を有し、パラレルメカニズムロボット100により、ワーク載置トレイ70に載置されている太陽電池ウェハー230がワーク載置トレイ71の各ワーク載置面75に移載される。
 パラレルメカニズムロボット100は、アーム本体106を駆動して非接触保持装置1(ベルヌーイチャック20)を移動させ、ワーク載置トレイ70に載置されている太陽電池ウェハー230に近づいた後、該太陽電池ウェハー230を非接触保持装置1で取り出してはワーク載置トレイ71まで搬送するといった動作を繰り返し実行する。また、パラレルメカニズムロボット100は、正方形の太陽電池ウェハー230の向きを、該太陽電池ウェハー230を保持して搬送するときに非接触保持装置1を回転させてワーク載置トレイ71のワーク載置面75の向きに合わせ、太陽電池ウェハー230をワーク載置トレイ71のワーク載置面75に収納する。
 より詳細に説明すると、第1コンベア200には、第1コンベア200の移動量を検出する第1エンコーダ210が取り付けられている。第1エンコーダ210は、検出された第1コンベア200の移動量を電子制御装置130に出力する。一方、第2コンベア201には、第2コンベア201の移動量を検出する第2エンコーダ211が取り付けられている。第2エンコーダ211は、検出された第2コンベア201の移動量を電子制御装置130に出力する。また、第1コンベア200の上方には、例えばCCDカメラ等の撮像装置220が取り付けられている。撮像装置220は、流れてくるワーク載置トレイ70に載置されている太陽電池ウェハー230を撮像して、太陽電池ウェハー230の重心位置と向き(角度)を求め、電子制御装置130に出力する。さらに、第2コンベア201には、ワーク載置トレイ71の先端部を検出する光学センサ221が取り付けられている。光学センサ221は、検出信号を電子制御装置130に出力する。上記のごとく、非接触保持装置1の回転と撮像装置220の位置検出とにより、ワーク載置トレイ70が第1コンベア200上を不等ピッチあるいは任意の向き(角度)で流れてきた場合であっても、電子制御装置130が非接触保持装置1の位置を適切に制御し、太陽電池ウェハー230を取り出すことが可能となる。
 電子制御装置130は、太陽電池ウェハー230の重心位置と第1コンベア200の移動量とに基づいて太陽電池ウェハー230の位置を演算する。また、電子制御装置130は、ワーク載置トレイ71の先端部の検出信号と第2コンベア201の移動量とに基づいてワーク載置トレイ71の位置を演算する。電子制御装置130は、求められた太陽電池ウェハー230の位置とワーク載置トレイ71の位置とに基づいて、各電動モータ104を回転してアーム本体106を駆動し、ワーク載置トレイ70に水平に置かれた太陽電池ウェハー230に上方からアクセスして太陽電池ウェハー230を取り出した後に空間内を搬送し、ワーク載置トレイ71に上方からアクセスして保持している太陽電池ウェハー230をワーク載置トレイ71に水平に載置する。
 より詳細には、太陽電池ウェハー230をワーク載置トレイ70から取り出す際には、ベルヌーイチャック20が鉛直方向に下降し、ワーク載置トレイ70のワーク載置面75に接近する。その後、ガイド部材30がガイド案内孔72の内側面と接し、ベルヌーイチャック20が下降してワーク載置面75に接近するに従って、ガイド案内孔72の傾斜部72aに沿って、対向するガイド部材30が互いに離れる方向に徐々に拡張される。そして、ガイド部材30がガイド案内孔72により拡張された状態で、ベルヌーイチャック20が太陽電池ウェハー230を非接触保持する。よって、ガイド部材30が太陽電池ウェハー230の周縁部と接触することなく、太陽電池ウェハー230を保持して取り出すことができる。ベルヌーイチャック20が太陽電池ウェハー230を取り出した後、ワーク載置トレイ70のワーク載置面75からベルヌーイチャック20が上昇して離れるに従って、対向するガイド部材30は、トーションバネ34の付勢力により、ワーク載置トレイ70に形成されているガイド案内孔72の内側面に沿って互いに近づく方向に移動し、定常位置に戻る。これにより、搬送中の太陽電池ウェハー230の横ずれが防止される。
 同様に、太陽電池ウェハー230をワーク載置トレイ71に載置する際には、太陽電池ウェハー230を保持したベルヌーイチャック20が鉛直方向に下降し、ワーク載置トレイ71のワーク載置面75に接近する。その後、ガイド部材30がガイド案内孔72の内側面と接し、ベルヌーイチャック20が下降してワーク載置面75に接近するに従って、ガイド案内孔72の傾斜部72aに沿って、対向するガイド部材30が互いに離れる方向に徐々に拡張される。そして、ガイド部材30がガイド案内孔72により拡張された状態で、ベルヌーイチャック20が太陽電池ウェハー230をワーク載置トレイ71のワーク載置面75に載置する。よって、ガイド部材30が太陽電池ウェハー230の周縁部と接触することなく、太陽電池ウェハー230を載置することができる。なお、ベルヌーイチャック20が太陽電池ウェハー230を載置した後、ワーク載置トレイ71のワーク載置面75からベルヌーイチャック20が離れるに従って、対向するガイド部材30は、トーションバネ34の付勢力により、ワーク載置トレイ71に形成されているガイド案内孔72の内側面に沿って互いに近づく方向に移動し、定常位置に戻る。
 また、電子制御装置130は、太陽電池ウェハー230を搬送しているときに、求められた太陽電池ウェハー230の向きに基づいて、電動モータ121を駆動して旋回軸(すなわち非接触保持装置1)を回転し、太陽電池ウェハー230の向きをワーク載置トレイ71のワーク載置面75に合わせる。以上の動作が実時間で繰り返して実行されることにより、第1コンベア200の上を流れるワーク載置トレイ70に載置されている太陽電池ウェハー230が、第2コンベア201の上を流れるワーク載置トレイ71に揃えて収納される。太陽電池ウェハー230をワーク載置トレイ70から取り出す際、又は、ワーク載置トレイ71に載置する際、パラレルメカニズムロボット100の手先位置精度、第1コンベア200及び第2コンベア201の位置精度、撮像装置220の検出位置精度の他、装置各所の振動等により、非接触保持装置1とワーク載置トレイ70,71との相対位置は若干のズレを生じる。本実施形態によれば、ガイド部材30の拡張により、そのズレを吸収して、太陽電池ウェハー230の周縁部と接触することなく、取り出し、又は載置することが可能となる。
 本実施形態によれば、ベルヌーイチャック20の周囲に配置されている8本のガイド部材30が、ワーク載置トレイ70,71のワーク載置面75にベルヌーイチャック20が近づくに従って、ワーク載置トレイ70,71に形成されているガイド案内孔72に沿って、互いに離れる方向に移動する。よって、ワーク80を取り出す際、又はワーク80を載置する際に、8本のガイド部材30それぞれはワーク80の周縁部よりも外側に拡げられる。その結果、ワーク80が載置されているワーク載置トレイ70からワーク80が取出される際、又は、保持されているワーク80がワーク載置トレイ71に載置される際に、ガイド部材30がワーク80の周縁部と接触することを防止することが可能となる。その結果、例えば太陽電池ウェハーなどのワークの取り出し時又は載置時に、ワークのエッジにダメージが与えられることによる性能の劣化を防止することができる。
 本実施形態によれば、8本のガイド部材30が、ベルヌーイチャック20を挟んで、対向して配置されているため、ワーク80搬送時に、ベルヌーイチャック20に保持されているワーク80の横ずれを効果的に防止することが可能となる。
 本実施形態によれば、ワーク80を取り出す際に拡げられていた8本のガイド部材30が、ワーク載置トレイ70のワーク載置面75からベルヌーイチャック20が離れるに従って、トーションバネ34の付勢力により、互いに近づく方向に移動し、例えば、ワーク80の周縁部と略当接する位置に移動する。よって、保持されたワーク80が搬送される際に、ワーク80の横方向の移動を適切に規制することが可能となる。
 本実施形態によれば、ガイド部材30が、円筒状の基端部30a、及び該基端部30aから連続する円錐状の先端部30bから構成されているため、ワーク80を搬送する際に、ワーク80の周縁部とガイド部材30との接触面積をより小さくすることができる。また、ガイド部材80がワーク載置トレイ70,71に形成されているガイド案内孔72に導かれる際に、よりスムーズに移動させることが可能となる。
 本実施形態によれば、トーションバネ34のバネ力を利用して8本のガイド部材30が互いに離れる程、ガイド部材30それぞれが互いに近づく方向に作用する付勢力を各ガイド部材30に付与することができる。また、トーションバネ34を用いることにより、可動機構を小型・軽量化することができる。
 本実施形態によれば、ベルヌーイチャック20から噴出された高圧エアがワーク80との間から排出されることによってベルヌーイ効果が生じ、吸引力が発生する。よって、ワーク80を非接触で保持することができる。
 パラレルメカニズムロボット100は、可動部にアクチュエータがなく、軽量化が可能で、高速、高精度に駆動できるという特徴を有するため、ベルヌーイチャック20及びガイド部材30が取り付けられたベース部材10を非常に高速で動かすことができる。そのため、移動機構としてパラレルメカニズムロボット100を用いることにより、ワーク80の横ずれを防止しつつ、ワーク80を高速に移載することが可能となる。
 本実施形態に係るワーク載置トレイ70,71によれば、ベルヌーイチャック20の周囲に配置されている8本のガイド部材30を、ガイド案内孔72に沿って案内することにより、ワーク載置面75にベルヌーイチャック20が近づくに従って、8本のガイド部材30を互いに離れる方向に移動させることができる。よって、ワーク80を取り出す際、又はワーク80を載置する際に、8本のガイド部材30をワーク80の周縁部よりも外側に拡げることが可能となる。
(第2実施形態)
 上述した非接触保持装置1ではピン状のガイド部材30を用いたが、ピン状のガイド部材30に代えて、板状のガイド部材を用いることもできる。次に、図10及び図11を用いて、第2実施形態に係る非接触保持装置2の構成について説明する。図10は、非接触保持装置2の構成を示す側面図である。また、図11は、ワーク80を保持した非接触保持装置2を底面側から見た斜視図である。なお、図10,11において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
 非接触保持装置2は、ピン状のガイド部材30に代えて、弾性体から形成された板状のガイド部材40を備えている点で非接触保持装置1と異なっている。また、非接触保持装置2は、図4で示した可動機構を有していない点で非接触保持装置1と異なっている。その他の構成は、上述した非接触保持装置1と同一であるので、ここでは説明を省略する。また、非接触保持装置2以外のパラレルメカニズムロボットの構成についても、上述した第1実施形態に係るパラレルメカニズムロボット100と同一であるので、ここでは説明を省略する。
 チャックベース10Aの下面側には、複数(本実施形態では4つ)の板状のガイド部材40が、チャックベース10Aの下面に対して垂直方向に突設されている。4つのガイド部材40は、ベルヌーイチャック20の周囲に、ワーク80を搬送する際に該ワーク80を包囲するように互いに間隔を空けて配置されている。より詳細には、各ガイド部材40は、チャックベース10Aの各辺の端部に配置され、ガイド部材40がベルヌーイチャック20を挟んで、対向するように配置されている。また、ガイド部材40は、定常状態で、保持されたワーク80と略当接するように、より詳細には、ガイド部材40とワーク80の各辺とが、0.1~0.2mm程度のクリアランスを有するように配置されている。なお、ガイド部材40の配置は、ワーク80の形状等に応じて設定することが好ましい。
 各ガイド部材40の高さは、ベルヌーイチャック20の高さ方向の寸法よりも長く設定されており、各ガイド部材40の先端は、ベルヌーイチャック20のワーク保持面よりも下側に突出している。ガイド部材40の先端部は、内側が斜めにカットされている。これにより、ガイド案内孔72の内側面とスムーズに接することができる。また、ガイド部材40は、保持されるワーク80の外縁に沿った方向に一定の幅(例えば35mm程度)を有している。各ガイド部材40は、例えば、フッ素ゴム、ウレタンゴム又はシリコンゴムなどの弾性体から形成されている。また、その表面には、滑りを良くし、耐磨耗性を向上させるために、例えば、DLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)コーティングなどを施してもよい。
 対向するガイド部材40は、その弾性を利用して、その下端部が互いに離れる方向に変形(移動)可能に構成されている。そのため、ワーク80が載せて置かれている取出側のワーク載置トレイ70からワーク80が取出される際、又は、保持されているワーク80が載置側のワーク載置トレイ71に載置される際に、ワーク載置トレイ70,71のワーク載置面75に非接触保持装置2(ベルヌーイチャック20)が近づくに従って、ワーク載置トレイ70,71に形成されているガイド案内孔72に沿って、対向するガイド部材40が互いに離れる方向に下端部が反り返るように変形する。
 このとき、対向するガイド部材40が互いに離れる方向に変形する程、各ガイド部材40には、対向するガイド部材40が互いに近づく方向に復元力(付勢力)が発生する。そのため、ワーク載置トレイ70からワーク80を取り出した後、又は、ワーク載置トレイ71にワーク80を載置した後に、ワーク載置トレイ70,71のワーク載置面からベルヌーイチャック20が離れるに従って、対向するガイド部材40は、ワーク載置トレイ70,71に形成されているガイド案内孔72に沿って、自身の復元力(付勢力)により、互いに近づく方向に移動し、定常位置に戻る。すなわち、ガイド部材40は、特許請求の範囲に記載の付勢部材としても機能する。
 ここで、図12を参照しつつ、ベルヌーイチャック20がワーク80を取り出しに行くときのガイド部材40の動きを説明する。なお、図12は、非接触保持装置2のガイド部材40の動きを説明するための図である。まず、ベルヌーイチャック20が鉛直方向に下降し、ワーク載置トレイ70のワーク載置面75に接近する。その後、ガイド部材40がガイド案内孔72の内側面と接し、ベルヌーイチャック20が下降してワーク載置面75に接近するに従って、ガイド案内孔72の傾斜部72aに沿って、ガイド部材40の下端部が互いに離れる方向に徐々に変形する。
 そして、図12に示されるように、ガイド部材40の下端部がガイド案内孔72により反り返るように変形された状態で、ベルヌーイチャック20がワーク80を非接触保持する。よって、ガイド部材40がワーク80の周縁部と接触することなく、ワーク80を保持して取り出すことができる。なお、ベルヌーイチャック20がワーク80を取り出した後、ベルヌーイチャック20が鉛直方向に上昇し、ワーク載置トレイ70のワーク載置面75から離れるに従って、対向するガイド部材40は、自身の復元力(付勢力)により、ワーク載置トレイ70に形成されているガイド案内孔72の内側面に沿って互いに近づく方向に移動し、定常位置に戻る。これにより、搬送中のワーク80の横ずれが防止される。
 本実施形態によれば、ガイド部材40が、板状の弾性体から形成されている。そのため、ワーク80を取り出す際、又はワーク80を載置する際に、弾性体の弾性を利用して、4つのガイド部材40それぞれをワーク80の周縁部よりも外側に拡げることができる。また、弾性体の復元力を利用して、4つのガイド部材40が互いに離れるように変形する程、ガイド部材40それぞれが互いに近づく方向に作用する付勢力を各ガイド部材40に付与することができる。
 本実施形態によれば、ガイド部材40が、保持されるワーク80の外縁に沿った方向に一定の幅を有する板状に形成されているため、ガイド部材40を容易に変形させて拡げることができる。また、ワーク80搬送時に、ワーク80の横方向の移動を安定して規制することができる。
 さらに、本実施形態によれば、図4で示した可動機構を廃止することができるため、構造を簡略化でき、よって、より小型・軽量化・低コスト化することができる。
 また、第1実施形態及び第2実施形態いずれの場合であっても、ガイド部材30,40とガイド案内孔72との接触はすべてワーク80より下側で起こる。したがって、万一、摩擦による磨耗粉が発生した場合であっても、磨耗粉がそのまま下方に落下すれば、ワーク80が磨耗粉により汚染されることはない。さらに、ガイド部材30,40の摺動部は、ワーク80と直接接触しないため、磨耗粉の付着からより安全に守られる。クリーンルーム内で使用される場合は、ダウンフローにより清浄な空気が下向きに流れているため、万一、磨耗粉が発生・浮遊しても、摺動位置より上方のワーク80はさらに汚染されにくくなる。
 以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、ガイド部材30及びガイド部材40の形状・大きさ・数・配置、ベース部材10,10Aの形状・大きさ・材質、及び、ベルヌーイチャック20の大きさ、数、配置などは上記実施形態に限定されるものではなく、保持するワーク80の形状・大きさ・重量などに応じて任意に設定することができる。例えば、正方形のワークに代えて、円形のワークを移載する場合には、ガイド部材は必ずしも対向して配置する必要はなく、例えば、円形のワークの周囲に120°間隔で3つのガイド部材を配置してもよい。その場合、ワーク載置トレイのガイド案内孔は、ガイド部材の配置に合わせて形成される。
 上記第1実施形態では、1つの矩形のガイド案内孔72に2本のピン状のガイド部材30が進入する構成としたが、該ガイド案内孔72を2つの円形又は楕円形のガイド案内孔に分け、それぞれのガイド案内孔に1本のピン状のガイド部材が進入する構成としてもよい。
 また、上記実施形態では、ワーク80を載せて置くワーク載置装置として一枚のワーク80を平置きして収容するトレイ(ワーク載置トレイ70,71)を用いたが、トレイに代えて、多数枚のワーク80を積み重ねて収容するカセットを用いてもよい。
 上記実施形態では、パラレルメカニズムロボット100を太陽電池ウェハー230のパレタイジング工程に適用した場合を例として説明したが、パラレルメカニズムロボット100の適用範囲は、太陽電池ウェハー230のパレタイジング工程には限られない。
 1,2 非接触保持装置
 10,10A チャックベース
 20 ベルヌーイチャック
 21 本体
 22 凹部
 23 噴出孔
 30,40 ガイド部材
 70,71 ワーク載置トレイ
 72 ガイド案内孔
 80 ワーク
 100 パラレルメカニズムロボット
 

Claims (20)

  1.  ワークを非接触状態で保持する非接触保持ユニットと、
     前記非接触保持ユニットが取り付けられたベース部材と、
     前記非接触保持ユニットの周囲に、ワークが搬送される際に該ワークを包囲するように互いに間隔を空けて配置されて、前記ベース部材に突設された複数のガイド部材と、
     前記ベース部材を空間内で移動させる移動機構と、を備え、
     前記複数のガイド部材は、少なくとも一部分が互いに離れる方向に移動可能に構成されており、
     ワークが載置されているワーク載置装置からワークが取出される際、又は、保持されているワークがワーク載置装置に載置される際に、ワーク載置装置のワーク載置面に前記非接触保持ユニットが近づくに従って、前記複数のガイド部材の少なくとも一部分が、ワーク載置装置に形成されているガイド案内部に沿って、互いに離れる方向に移動することを特徴とする移載装置。
  2.  前記複数のガイド部材は、前記非接触保持ユニットを挟んで、対向して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の移載装置。
  3.  前記複数のガイド部材が互いに離れる程、前記複数のガイド部材が互いに近づく方向に作用する付勢力を各ガイド部材に付与する付勢部材を備え、
     前記複数のガイド部材は、前記ワーク載置装置のワーク載置面から前記非接触保持ユニットが離れるに従って、前記ワーク載置装置に形成されているガイド案内部に沿って、前記付勢部材の付勢力により、互いに近づく方向に移動することを特徴とする請求項1に記載の移載装置。
  4.  前記ガイド部材は、円筒状の基端部と、該基端部から連続する円錐状の先端部とを含むことを特徴とする請求項1に記載の移載装置。
  5.  前記付勢部材は、トーションバネであることを特徴とする請求項3に記載の移載装置。
  6.  前記ガイド部材は、弾性体から形成されていることを特徴とする請求項1に記載の移載装置。
  7.  前記ガイド部材は、保持される前記ワークの外縁に沿った方向に一定の幅を有する板状部材であることを特徴とする請求項6に記載の移載装置。
  8.  前記非接触保持ユニットは、ベルヌーイチャックであることを特徴とする請求項1に記載の移載装置。
  9.  前記移動機構は、複数のリンクを介して、前記ベース部材を水平に保ったまま移動させるパラレルメカニズムロボットであることを特徴とする請求項1に記載の移載装置。
  10.  請求項1に記載の移載装置と共に用いられるワーク載置装置であって、
     前記移載装置を構成する前記非接触保持ユニットがワーク載置面に近づくに従って、前記複数のガイド部材が互いに離れる方向に各ガイド部材を案内するガイド案内部を有することを特徴とするワーク載置装置。
  11.  前記複数のガイド部材が互いに離れる程、前記複数のガイド部材が互いに近づく方向に作用する付勢力を各ガイド部材に付与する付勢部材を備え、
     前記複数のガイド部材は、前記ワーク載置装置のワーク載置面から前記非接触保持ユニットが離れるに従って、前記ワーク載置装置に形成されているガイド案内部に沿って、前記付勢部材の付勢力により、互いに近づく方向に移動することを特徴とする請求項2に記載の移載装置。
  12.  前記ガイド部材は、円筒状の基端部と、該基端部から連続する円錐状の先端部とを含むことを特徴とする請求項2に記載の移載装置。
  13.  前記ガイド部材は、円筒状の基端部と、該基端部から連続する円錐状の先端部とを含むことを特徴とする請求項3に記載の移載装置。
  14.  前記ガイド部材は、弾性体から形成されていることを特徴とする請求項2に記載の移載装置。
  15.  前記ガイド部材は、弾性体から形成されていることを特徴とする請求項3に記載の移載装置。
  16.  前記非接触保持ユニットは、ベルヌーイチャックであることを特徴とする請求項2に記載の移載装置。
  17.  前記非接触保持ユニットは、ベルヌーイチャックであることを特徴とする請求項3に記載の移載装置。
  18.  前記移動機構は、複数のリンクを介して、前記ベース部材を水平に保ったまま移動させるパラレルメカニズムロボットであることを特徴とする請求項2に記載の移載装置。
  19.  前記移動機構は、複数のリンクを介して、前記ベース部材を水平に保ったまま移動させるパラレルメカニズムロボットであることを特徴とする請求項3に記載の移載装置。
  20.  請求項3に記載の移載装置と共に用いられるワーク載置装置であって、
     前記移載装置を構成する前記非接触保持ユニットがワーク載置面に近づくに従って、前記複数のガイド部材が互いに離れる方向に各ガイド部材を案内するガイド案内部を有することを特徴とするワーク載置装置。
     
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