JP4150929B2

JP4150929B2 - 物品搬送ロボット及びクリーン搬送システム

Info

Publication number: JP4150929B2
Application number: JP2004277123A
Authority: JP
Inventors: 雅史木下; 松雄神谷
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: JP2006088272A

Description

本発明は物品搬送ロボット及びクリーン搬送システムに係り、特に物品をマニュピレータで把持し搬送する物品搬送ロボット及びこの物品搬送ロボットを用いたクリーン搬送システムに関する。

半導体などの精密品製造工場では、製造する精密品に塵埃が付着すると製品不良を起こす。このため、精密品の製造を浮遊塵埃がほとんどないクリーンエリア内で行う。また、細胞培養施設では、施設内に雑菌類が侵入するとクロスコンタミネーションが発生する。このため、細胞培養やその関連処理を雑菌類がほとんど浮遊しないクリーンエリア内で行う。特許文献１には、このようなクリーンエリア内で物品搬送ロボットを使用する場合の気流の乱れを防止し、ロボット周辺の清浄度を維持するための技術が開示されている。

ところで、上記精密品製造工場や細胞培養施設では製造や培養の過程で、一方のクリーンエリアから受け出した物品を他方のクリーンエリアに搬送する必要性が頻繁に発生する。このような物品の搬送の一形態として、マニュピレータを備えた物品搬送ロボットを用い、マニュピレータによって物品を把持することによって、クリーンエリア間で物品を搬送することが行われている。

図９は物品搬送ロボットを用いる従来の物品の搬送形態を例示した側面図である。一方のクリーンエリア１と他方のクリーンエリア２は物品の搬送路３によって結ばれている。搬送路３を物品搬送ロボット４が走行し、マニピュレータ５によって把持した物品６をクリーンエリア１，２間で搬送する。この際、搬送路３で物品６が露出して搬送される過程で、物品６に塵埃や雑菌類（以下、塵埃等という）が付着すると製品不良やクロスコンタミネーションを招く。このため、搬送路３をクリーンエリア１，２と同様にクリーンな環境に保つようにしている。
特開平６−２９７３８１号公報

しかしながら、上記従来の形態では搬送路３をクリーンな環境に保つために、多大な設備コストを要し、運転コストも莫大になるという問題点がある。搬送路３が長い場合には搬送路３の距離に比例して設備コストと運転コストが上昇する。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を改善し、一方のクリーンエリアと他方のクリーンエリアとを結ぶ搬送路で物品を搬送する場合に、搬送路を格別にクリーンな環境に保つことなく、かつ物品を塵埃等で汚染させることなく搬送することができる物品搬送ロボット及びクリーン搬送システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る物品搬送ロボットは、一方のクリーンエリアから受け出した物品をマニュピレータで把持して走行し、前記物品を他方のクリーンエリアに搬送する物品搬送ロボットであって、前記マニュピレータの先端に前記物品の周囲を清浄に保つクリーン化装置が装備されている。

更に、前記クリーン化装置が前記マニュピレータで把持された前記物品の収容部を有する筒状のケーシングと、このケーシングの一端から取り込んだ空気を濾過して前記物品の収容部に清浄空気を吹き出す清浄空気吹き出し手段と、前記ケーシングの他端に設けられた前記清浄空気の排出口からなり、前記ケーシングの側面に縦長の開口を形成して前記マニュピレータの先端に設けた水平部材を前記開口に上下摺動自在ならしめ、前記水平部材に設けた垂直部材とチャックを前記ケーシングに内在させ、前記クリーンエリアからの物品を把持してケーシング内に取り込んで搬送移動可能としてなり、前記クリーンエリアには前記ロボットの搬送路と接続部となるパスボックスを設け、このパスボックスには前記物品受け出し扉を有する天井面を前記クリーン化装置ケーシングの搭載面として密着させ、前記物品の受け出しを可能としている。

また、本発明係るクリーン搬送システムは、一方のクリーンエリアから受け出した物品を物品搬送ロボットのマニュピレータで把持し、前記物品を他方のクリーンエリアに搬送するようにしたクリーン搬送システムであって、前記マニュピレータの先端に前記物品の周囲を清浄に保つクリーン化装置を装備され、前記クリーン化装置が前記マニュピレータで把持された前記物品の収容部を有する筒状のケーシングと、このケーシングの一端から取り込んだ空気を濾過して前記物品の収容部に清浄空気を吹き出す清浄空気吹き出し手段と、前記ケーシングの他端に設けられた前記清浄空気の排出口からなり、前記ケーシングの側面に縦長の開口を形成して前記マニュピレータの先端に設けた水平部材を前記開口に上下摺動自在ならしめ、前記水平部材に設けた垂直部材とチャックを前記ケーシングに内在させ、前記クリーンエリアからの物品を把持してケーシング内に取り込んで搬送移動可能としてなり、前記クリーンエリアには前記ロボットの搬送路と接続部となるパスボックスを設け、このパスボックスには前記物品受け出し扉を有する天井面を前記クリーン化装置ケーシングの搭載面として密着させ、前記物品の受け出しを可能としたことを特徴とする。

本発明によれば、一方のクリーンエリアと他方のクリーンエリアとを結ぶ搬送路で物品を搬送する場合に、物品搬送ロボットの先端部に装備したクリーン化装置によって物品の周囲のみを局所的に清浄するようにした。このため、搬送路を格別にクリーンな環境に保つことなく、かつ物品を塵埃等で汚染させることなく搬送することができる。したがって、搬送路をクリーンな環境に保つために必要な莫大な設備コストと運転コストを省略することができ、大幅な費用節減を達成することができる。

図１は本発明の第１実施形態を示す側断面図である。一方のクリーンエリア１０と他方のクリーンエリア１２とは搬送路１４で結ばれている。搬送路１４にはマニュピレータ１８を備えた物品搬送ロボット１６が配置されている。物品搬送ロボット１６は一方のクリーンエリア１０から受け出した物品２０をマニュピレータ１８で把持して走行し、物品２０を他方のクリーンエリア１２に搬送する。また、これとは逆に物品搬送ロボット１６は他方のクリーンエリア１２から受け出した物品２０をマニュピレータ１８で把持して走行し、物品２０を一方のクリーンエリア１０に搬送することもある。

クリーンエリア１０と搬送路１４との接続部にはパスボックス２２が設けられている。パスボックス２２の一側は扉２４を介してクリーンエリア１０に通じており、パスボックス２２の他側は扉２６を介して搬送路１４に通じている。物品搬送ロボット１６によるクリーンエリア１０との物品２０の受け出しは、このパスボックス２２を経由して行われる。クリーンエリア１２と搬送路１４との接続部にもパスボックス２８が設けられている。パスボックス２８の一側は扉３０を介してクリーンエリア１２に通じており、パスボックス２２の他側は扉３２を介して搬送路１４に通じている。物品搬送ロボット１６によるクリーンエリア１２との物品２０の受け出しは、このパスボックス２８を経由して行われる。

物品搬送ロボット１６のマニュピレータ１８の先端にはクリーン化装置３４が装備されている。このクリーン化装置３４はマニュピレータ１８に把持した物品２０の周囲を清浄に保つために装備される。図２はクリーン化装置３４の側断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ矢視図、図４は図２のＢ−Ｂ矢視図である。

クリーン化装置３４は角筒状のケーシング３６の上部にファン３８と高性能フィルタ４０とからなる清浄空気吹き出し手段を備え、ファン３８上方の開口が空気取込口４２とされる。また、高性能フィルタ４０の下方が物品２０の収容部とされる。また、ケーシング３６の下端は開放され、清浄空気の排出口４４とされる。ケーシング３６の一側面３６Ａには縦長の開口４６が形成されている。この開口４６を介して物品搬送ロボット１６のマニュピレータ１８の先端部５０がケーシング３６内に挿入されている。すなわち、先端部５０は水平部材５０Ａ、垂直部材５０Ｂ、チャック５０Ｃとからなり、水平部材５０Ａに形成した摺動溝５２が前記開口４６と係合しており、先端部５０はクリーン化装置３４に対して上下方向に摺動可能とされている。そして、ケーシング３６内に挿入された先端部５０のチャック５０Ｃが物品２０を把持する。

ファン３８の駆動によって搬送路１４内の空気が空気取込口４２からケーシング３６内に取り込まれる。この取込空気が高性能フィルタ４０を通過する際に空気を濾過し、空気中に含まれる塵埃等がほぼ完全に除去される。このため、高性能フィルタ４０を通過した空気はきわめて清浄である。この清浄空気をケーシング３６の下端の排出口４４に向けて下向流で流すことにより、物品２０の周囲が清浄に保たれる。したがって、物品搬送ロボット１６によって物品２０を搬送する過程でファン３８を継続して駆動すれば物品２０は常に清浄な環境に置かれることになり、物品２０が塵埃等により汚染されることがない。なお、排出口４４は先端部５０やこの先端部５０に把持された物品２０の出入口としても利用される。

図５は物品搬送ロボットが一方のクリーンエリアから物品を受け出す際の動作説明図である。図５（１）は一方のクリーンエリア１０から扉２４を介して供給された物品２０がパスボックス２２内の定位置に待機した状態を示している。この時点ではパスボックス２２の扉２４、２６は共に閉められている。この状態で物品搬送ロボット１６が物品２０を受け出すためにパスボックス２２に接近し、図示のようにマニュピレータ１８に装備されたクリーン化装置３４がパスボックス２２の天上面の定位置にソフトランディングされる。次いで、パスボックス２２の扉２６が開けられ、マニュピレータ１８の先端部５０が図５（２）に示したようにクリーン化装置３４に対して摺動下降し、物品２０を把持する。次いで、マニュピレータ１８の先端部５０が物品２０を把持しつつ、図５（３）に示したようにクリーン化装置３４に対して摺動上昇する。次いで、図１に示したように先端部５０がクリーン化装置３４を装備した状態で物品搬送ロボット１６がパスボックス２２から離れる。同時にパスボックス２２の扉２６を速やかに閉じる。なお、図５（１）から図１に示した状態までのすべての段階でファン３８を継続して駆動し、クリーン化装置３４のケーシング３６内の物品収容部に清浄空気を送り続ける。このため、受け出しの過程で物品２０が塵埃等により汚染されることはない。

次いで、物品搬送ロボット１６は物品２０をマニュピレータ１８で把持しつつ、搬送路１４を走行し、他方のクリーンエリア１２に物品を送り出す。図６は物品搬送ロボットが物品を他方のクリーンエリアに送り出す際の動作説明図である。図６（１）ではパスボックス２８の扉３０、３２は共に閉められている。この状態で物品搬送ロボット１６が物品２０を送り出すためにパスボックス２８に接近し、図示のようにマニュピレータ１８に装備されたクリーン化装置３４がパスボックス２８の天上面の定位置にソフトランディングされる。次いで、パスボックス２８の扉３２が開けられ、マニュピレータ１８の先端部５０が図６（２）に示したようにクリーン化装置３４に対して摺動下降し、物品２０をパスボックス２８の定位置に置く。次いで、図６（３）に示したようマニュピレータ１８の先端部５０をクリーン化装置３４に対して摺動上昇させ、先端部５０が上り切るとパスボックス２８の扉３２を速やかに閉じる。次いで、先端部５０にクリーン化装置３４が装備された状態で物品搬送ロボット１６がパスボックス２８から離れる。一方、パスボックス２８内に置かれた物品２０は適当なタイミングで扉３０から他方のクリーンエリア１２内に運び込まれる。以上の一連の動作によって、物品２０の搬送、送り出しが終了する。なお、図１から図６（３）に示した状態までのすべての段階でもファン３８を継続して駆動し、クリーン化装置３４のケーシング３６内に清浄空気を送り続ける。このため、物品２０は搬送、送り出しの過程においても塵埃等により汚染されることはない。

上述のとおり、本実施形態によれば、一方のクリーンエリア１０と他方のクリーンエリア１２とを結ぶ搬送路１４で物品を搬送する場合に、物品搬送ロボット１６の先端部５０に装備したクリーン化装置３４によって物品２０の周囲のみを局所的に清浄するようにした。このため、搬送路１４を格別にクリーンな環境に保つことなく、かつ物品２０を塵埃等で汚染させることなく搬送することができる。したがって、搬送路１４を格別にクリーンな環境に保つために必要な莫大な設備コストと運転コストを省略することができ、大幅な費用節減を達成することができる。

図７は本発明の第２実施形態を示す動作説明図である。図７において図１及び図５と同一の符号を付した要素は前記第１実施形態で説明したものと同様の要素であり、説明を省略する。ただし、この第２実施形態ではクリーン化装置３４Ａはマニュピレータ１８の先端部５０に対して摺動自在とはされておらず、両者は固定されている。また、パスボックス２２には物品２０を昇降させる昇降台５４が装備されている。

図７は物品搬送ロボット１６が一方のクリーンエリア１０から物品を受け出す場合を示しており、図７（１）は一方のクリーンエリア１０から扉２４を介して供給された物品２０がパスボックス２２内の昇降台５４上に待機した状態を示している。この時点ではパスボックス２２の扉２４、２６は共に閉められている。この状態で物品搬送ロボット１６が物品２０を受け出すためにパスボックス２２に接近し、図示のようにマニュピレータ１８に装備されたクリーン化装置３４Ａがパスボックス２２の天上面の定位置にソフトランディングされる。次いで、パスボックス２２の扉２６が開けられ、図７（２）に示したように昇降台５４が上昇し、物品２０を先端部５０の位置まで押し上げる。そして、先端部５０が物品２０を引き継いで把持する。次いで、図７（３）に示したように昇降台５４が下降して元の位置に戻る。同時にパスボックス２２の扉２６を速やかに閉じる。その後、物品搬送ロボットによって物品２０が他方のクリーンエリアに搬送される。他方のクリーンエリア側にも上記と同様の昇降台を備えたパスボックスが配備されており、上記の物品２０の受け出しとはほぼ逆の手順で物品搬送ロボットから他方のクリーンエリアへ物品２０を送り出す。

この第２実施形態でも、物品２０の受け出し、搬送、送り出しの全過程でクリーン化装置３４Ａでは備え付けのファンを継続的に駆動して物品２０の周囲を清浄に保つ。このため、クリーン化装置３４Ａによる物品２０周囲の局所的な清浄化だけで、物品２０を塵埃等で汚染させることなく安全に搬送することができる。

図８は本発明の第３実施形態を示す部分側面図である。図８において仕切り壁６０の左側はクリーンエリア６２であり、右側は搬送路６４である。搬送路６４側にはマニュピレータ６６の先端部６８にクリーン化装置７０を装備した物品搬送ロボットが配備されている。クリーン化装置７０は角筒状又は円筒状のケーシング７２の右部にファン７４と高性能フィルタ７６とを備え、ファン７４の右側の開口が空気取込口７８とされる。また、ケーシング７２の左端は開放され、清浄空気の空気排出口を兼用した物品２０の出入口８０とされる。ケーシング７２の上面７２Ａからマニュピレータ６６の先端部６８がケーシング７２内に挿入されている。すなわち、先端部６８は垂直部材６８Ａ、水平部材６８Ｂ、チャック６８Ｃとからなる。垂直部材６８Ａにケーシング７２の上面７２Ａを固定することによって、クリーン化装置７０がマニュピレータ１８の先端部６８に固定される。そして、ケーシング７２内に挿入された先端部５０のチャック５０Ｃが物品２０を把持する。

ファン７４の駆動によって搬送路６４内の空気が空気取込口６８からケーシング７２内に取り込まれる。この取込空気が高性能フィルタ７６を通過する際に空気中に含まれる塵埃等がほぼ完全に除去される。このため、高性能フィルタ７５を通過した空気はきわめて清浄である。この清浄空気をケーシング７２左端の出入口８０に向けて流すことにより、物品２０の周囲が清浄に保たれる。ケーシング７２の下面には脚８２が取り付けられている。仕切り壁６０にはクリーンエリア６２と搬送路６４とを連通させる開口部８４が設けられている。開口部８４のクリーンエリア６２側には扉８６が、搬送路６４側の開口部８４の周囲には弾性リング８８が取り付けられている。また、搬送路６４側の開口部８４の下方には支持台９０が張り出して設けられる。

上記の構成において、クリーンエリア６２と物品搬送ロボットとの間で物品２０を出し入れする場合には、物品搬送ロボットを開口部８４に接近させ、マニュピレータ６６を駆動することによって、クリーン化装置７０を支持台９０上に着地させる。次に、クリーン化装置７０を開口部８４側に押し込む。すると、クリーン化装置７０の左端部が弾性リング８８と当接し、クリーン化装置７０と開口部８４との間に気密性が確保される。次いで、クリーンエリア６２側の扉８６を開き、マニュピレータ６６の先端部６８とクリーンエリア６２との間で物品２０を出し入れする。この操作の過程ではファン７４を継続して駆動し、ケーシング７２内を局所的に清浄に保つ。

この第３実施形態ではクリーン化装置７０自体がパスボックスの機能を兼用しており、第１，第２実施形態で示したような格別のパスボックスを設置する必要がない。このため、設備の簡略化、コスト低減に寄与する。なお、マニュピレータ６６の駆動を完全自動化すれば、支持台９０を省略することも可能であり、より一層、設備の簡略化を図ることができる。

本発明の第１実施形態を示す側断面図である。クリーン化装置３４の側断面図である。図２のＡ−Ａ矢視図である。図２のＢ−Ｂ矢視図である。一方のクリーンエリアから物品を受け出す際の動作説明図である。物品を他方のクリーンエリアに送り出す際の動作説明図である。本発明の第２実施形態を示す動作説明図である。本発明の第３実施形態を示す部分側面図である。従来の物品搬送ロボットを用いる物品の搬送形態を例示した側面図である。

符号の説明

１０………一方のクリーンエリア、１２………他方のクリーンエリア、１４………搬送路、１６………物品搬送ロボット、１８………マニュピレータ、２０………物品、２２………パスボックス、２４，２６………扉、２８………パスボックス、３０，３２………扉、３４………クリーン化装置、３６………ケーシング、３６Ａ………側面、３８………ファン、４０………高性能フィルタ、４２………空気取り込み口、４４………排出口、４６………開口、５０………先端部、５０Ａ………水平部材、５０Ｂ………垂直部材、５０Ｃ………チャック、５２………溝、５４………昇降台、６０………仕切り壁、６２………クリーンエリア、６４………搬送路、６６………マニピュレータ、６８………先端部、７０………クリーン化装置、７２………ケーシング、８４………開口部、８６………扉、８８………弾性リング、９０………支持台。

Claims

一方のクリーンエリアから受け出した物品をマニュピレータで把持して走行し、前記物品を他方のクリーンエリアに搬送する物品搬送ロボットであって、前記マニュピレータの先端に前記物品の周囲を清浄に保つクリーン化装置が装備され、前記クリーン化装置が前記マニュピレータで把持された前記物品の収容部を有する筒状のケーシングと、このケーシングの一端から取り込んだ空気を濾過して前記物品の収容部に清浄空気を吹き出す清浄空気吹き出し手段と、前記ケーシングの他端に設けられた前記清浄空気の排出口からなり、前記ケーシングの側面に縦長の開口を形成して前記マニュピレータの先端に設けた水平部材を前記開口に上下摺動自在ならしめ、前記水平部材に設けた垂直部材とチャックを前記ケーシングに内在させ、前記クリーンエリアからの物品を把持してケーシング内に取り込んで搬送移動可能としてなることを特徴とする物品搬送ロボット。
一方のクリーンエリアから受け出した物品を物品搬送ロボットのマニュピレータで把持し、前記物品を他方のクリーンエリアに搬送するようにしたクリーン搬送システムであって、前記マニュピレータの先端に前記物品の周囲を清浄に保つクリーン化装置を装備され、前記クリーン化装置が前記マニュピレータで把持された前記物品の収容部を有する筒状のケーシングと、このケーシングの一端から取り込んだ空気を濾過して前記物品の収容部に清浄空気を吹き出す清浄空気吹き出し手段と、前記ケーシングの他端に設けられた前記清浄空気の排出口からなり、前記ケーシングの側面に縦長の開口を形成して前記マニュピレータの先端に設けた水平部材を前記開口に上下摺動自在ならしめ、前記水平部材に設けた垂直部材とチャックを前記ケーシングに内在させ、前記クリーンエリアからの物品を把持してケーシング内に取り込んで搬送移動可能としてなり、
前記クリーンエリアには前記ロボットの搬送路と接続部となるパスボックスを設け、このパスボックスには前記物品受け出し扉を有する天井面を前記クリーン化装置ケーシングの搭載面として密着させ、前記物品の受け出しを可能としたことを特徴とするクリーン搬送システム。