JP5240460B2 - 移載機 - Google Patents

Description

本発明は、双腕スカラ式の移載機に関し、特に、フォークに光センサの配線をすることなくワークの有無を検知することができる移載機に関するものである。

従来、クリーンルーム内を液晶等の大形の基板の搬送を行う場合、その移載機として、例えば、双腕スカラ式の移載機が使用されている。
この移載機は、図１０〜図１３に示すように、屈伸可能に連結された第１アーム１及び第２アーム２を左右に１対配設し、第１アーム１の基部をそれぞれ駆動軸３に接続するとともに、第２アーム２の先端部でフォーク４を支持し、各アーム１、２の屈伸によりフォーク４を進退するようにしている。

ところで、このような移載機では、フォーク上のワークの有無を検知するために、光センサをフォークに設置している。
光センサは、フォークのフレームに上向きに配設され、フォークに載置したワークに反射した光を受光することにより、フォーク上のワークの有無を検出する。

しかしながら、上記従来の移載機においては、フォークが、固定側である移載機本体に対して前後に大きく移動することから、フォークに配設する光センサの配線が非常に困難になるという問題を有している。

本発明は、上記従来の移載機が有する問題点に鑑み、フォークに光センサの配線をすることなくワークの有無を検知することができる移載機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の移載機は、屈伸可能に連結された第１アーム及び第２アームを左右に１対配設し、第１アームの基部をそれぞれ駆動軸に接続するとともに、第２アームの先端部でフォークを支持し、各アームの屈伸によりフォークを進退するようにした移載機において、フォーク上のワークの有無を検知する光センサを移載機本体に設けるとともに、フォーク上のワークの有無によって開閉するシャッタ機構を有するミラーを配設し、前記光センサの光をミラーに反射させることによりワークの有無を検知できるようにし、かつ、前記光センサをミラーが通過する経路から外れた位置に取り付けたことを特徴とする。
ここでいうフォークとは、ワーク（本明細書において、ワークを収容するカセットを含む。）を載置するためのものである。

この場合において、ミラーの通過経路に対応する複数箇所に光を発する複数の光センサを設けることができる。

また、第２アームの先端部にギヤを配設するとともに、第２アームの内側で各ギヤに噛合する１対の進退方向のラックをフォークに設けることができる。

また、第２アームの先端部にギヤを固設し、第２アームの揺動に伴って一体に回転するようにすることができる。

また、第１アームと第２アームの収縮した停止位置をフォークの進退方向と略直角になる位置にするとともに、該停止位置で、ギヤがフォークの進退方向中心付近に位置するようにすることができる。

また、フォークにラックを左右に変位可能に支持させることができる。

本発明の移載機によれば、屈伸可能に連結された第１アーム及び第２アームを左右に１対配設し、第１アームの基部をそれぞれ駆動軸に接続するとともに、第２アームの先端部でフォークを支持し、各アームの屈伸によりフォークを進退するようにした移載機において、フォーク上のワークの有無を検知する光センサを移載機本体に設けるとともに、フォーク上のワークの有無によって開閉するシャッタ機構を有するミラーを配設し、かつ、前記光センサの光をミラーに反射させることによりワークの有無を検知できるようにし、前記光センサをミラーが通過する経路から外れた位置に取り付けることにより、光センサとミラーの干渉を防止しながら、フォークに光センサの配線をすることなくワークの有無を検知することができる。

また、ミラーの通過経路に対応する複数箇所に光を発する複数の光センサを設けることにより、１つの光センサでは移載動作中に常にフォーク上にワークがあることを検知できなくなることを防止し、移載動作中にワークの常時監視を行うことができる。

また、第２アームの先端部にギヤを配設するとともに、第２アームの内側で各ギヤに噛合する１対の進退方向のラックをフォークに設けることにより、アームを屈伸してフォークを前進させる際に、第２アームの先端部に配設したギヤにより、ラックを介してフォークを前にスライド移動させることができ、これにより、アームやフォークを短くしても必要な移載ストロークを得ることができ、動作時間を短縮化できるとともに、移載機を小型軽量で低価格にすることができる。

また、第２アームの先端部にギヤを固設し、第２アームの揺動に伴って一体に回転するようにすることにより、第２アームの揺動とともに回転するギヤにより、新たな駆動軸や駆動機構を追加することなく、ラックを介してフォークを前にスライド移動させることができ、駆動機構を簡略化することができる。

また、第１アームと第２アームの収縮した停止位置をフォークの進退方向と略直角になる位置にするとともに、該停止位置で、ギヤがフォークの進退方向中心付近に位置するようにすることにより、フォークの進退を可逆的にすることができ、これにより、旋回動作を必要とすることなく前後の棚にアクセスし、旋回機構を省略するとともに、ストッカの幅を小さくし、かつ移載機のタクトタイムを短縮することができる。

また、フォークにラックを左右に変位可能に支持させることにより、フォークがガイドローラの隙間でずれたときでも、ラックがこのずれに追随して移動し、ラックとギヤの歯当たりを常に一定に保ちながら、ラックとフォークをつなぐ部分に大きな負荷が掛かることを防止することができる。

本発明の移載機の一実施例をその移載動作とともに示す平面図である。 同移載動作の詳細を示す平面図である。 同実施例の移載機を示し、（ａ）はアームを収縮した停止位置でのギヤとラックを示す平面図、（ｂ）は同縦断面図である。 （ａ）は従来の移載機と棚との間隔を示す平面図、（ｂ）は本実施例の移載機と棚との間隔を示す平面図である。 ラックを変位可能に支持した移載機の実施例をその移載動作とともに示す平面図である。 同移載動作の詳細を示す平面図である。 同移載機を示し、（ａ）はアームを収縮した停止位置でのギヤとラックを示す平面図、（ｂ）は同縦断面図である。 同移載機の光センサとミラーの配置を示す平面図である。 同移載機のシャッタ機構を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 従来の移載機を示す斜視図である。 同移載機のアームを伸張した状態を示す平面図である。 同移載機のアームの収縮途中の状態を示す平面図である。 同移載機のアームを収縮した停止位置の状態を示す平面図である。

以下、本発明の移載機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図８に、本発明の移載機の一実施例を示す。
この移載機は、屈伸可能に連結された第１アーム１及び第２アーム２を左右に１対配設し、第１アーム１の基部をそれぞれ駆動軸３に接続するとともに、第２アーム２の先端部でフォーク４を支持し、各アーム１、２の屈伸によりフォーク４を進退するようにしている。
そして、この移載機は、フォーク４上のワークＷの有無を検知する光センサ１０を移載機本体７に設けるとともに、フォーク４上のワークＷの有無によって開閉する遮光板１２と、その作動機構１３からなるシャッタ機構を有するミラー１１を配設し、光センサ１０の光をミラー１１に反射させることによりワークＷの有無を検知できるようにし、かつ、光センサ１０をミラー１１が通過する経路から外れた位置に取り付けている。

移載機では、一般に、フォーク４上にワークＷがあることを検知するセンサの配設が必要であるが、本実施例の移載機においては、フォーク４をスライド移動をさせることから、フォーク４上のセンサへの配線が非常に困難となる問題がある。

そこで、本実施例では、図１及び図８に示すように、フォーク４上のワークＷの有無を検知する光センサ１０を移載機本体７側に配設するとともに、光センサ１０の光を反射するミラー１１をフォーク４側に設けることにより、フォーク４側に光センサ１０の配線をすることなく、ワークＷの有無を検知できるようにしている。

ここで、遮光板１２と、その作動機構１３からなるシャッタ機構は、特に限定されるものではないが、本実施例においては、図９に示すように、ワークＷがフォーク４上に載置されると下降し、ワークＷがフォーク４上から取り除かれると上昇するように、ばね１３ｂによって付勢されたワーク検知片１３ａと、ワーク検知片１３ａと連動して下降及び上昇するチェンジナット１３ｃと、チェンジナット１３ｃに螺合するスクリュー軸１３ｄとから構成するようにしている。
そして、この遮光板１２の作動機構１３は、ワークＷがフォーク４上に載置されると、ばね１３ｂの付勢に抗してワーク検知片１３ａが下降し、これに連動してチェンジナット１３ｃが下降し、チェンジナット１３ｃに螺合するスクリュー軸１３ｄが回転して、スクリュー軸１３ｄに配設した遮光板１２が所定角度回転して、ミラー１１を遮光し、光センサ１０の光をミラー１１が反射しないようにして、ワークＷがフォーク４上に載置されたこと（フォーク４上にワークＷがあること）を検知するようにしている。一方、ワークＷがフォーク４上から取り除かれると、ばね１３ｂの付勢によってワーク検知片１３ａが上昇し、これに連動してチェンジナット１３ｃが上昇し、チェンジナット１３ｃに螺合するスクリュー軸１３ｄが逆方向に回転して、スクリュー軸１３ｄに配設した遮光板１２が所定角度逆方向に回転して、ミラー１１を遮光しないようにし、光センサ１０の光をミラー１１が反射するようにして、ワークＷがフォーク４上から取り除かれたこと（フォーク４上にワークＷがないこと）を検知するようにしている。

この場合、本実施例の移載機では、フォーク４が進退方向中心を通常の待機位置として、前後の棚８にアクセスすることになるため、ミラー１１に対して正対した位置に光センサ１０を配設すると、光センサ１０とミラー１１が干渉する問題が発生するが、光センサ１０をミラー１１の通過する経路から外れた位置に取り付けることによって両者の干渉を防止している。
なお、本実施例では、光センサ１０はステー等（図示省略）を介して側方にずらして配設している。
また、光センサ１０をミラー１１の通過する経路から外れた位置に取り付けることにより、１つの光センサ１０では移載動作中に常にフォーク４上にワークＷがあることを検知することができなくなるが、例えば、移動するミラー１１を追跡できるように、ミラー１１の通過経路に対応する複数箇所に光を発する複数の光センサ（図示省略）を配設することによって、常時監視を行うことができる。

このように、光センサ１０を固定側に配設し、フォーク４が出位置にいるときにミラー１１を検出できるようにするようにし、なおかつ、光センサ１０をフォーク４の進退経路上からずらして配設することによって、光センサ１０とミラー１１の干渉を防止するとともに、フォーク４上に光センサ１０を配設する必要をなくし、フォーク４までの配線を省略することができる。

一方、この移載機は、第２アーム２の先端部に第２アーム２の揺動に伴って一体に回転するギヤ５を固設するとともに、第２アーム２の内側で各ギヤ５に噛合する進退方向のラック６をフォーク４に設けている。

第１アーム１は、移載機本体７に設けられたモータの駆動軸３に基部が固定されており、駆動軸３の回動により所定範囲の角度で揺動する。
第２アーム２は、第１アーム１の先端部に基部が枢着されるとともに、その先端部がフォーク４のギヤ箱４１に枢着されており、駆動軸３の回動により第１アーム１とで外側に湾曲するくの字状に屈伸する。
第１アーム１と第２アーム２は、収縮時の停止位置がフォーク４の進退方向とほぼ直角で、上下に重なる位置となっている。

ギヤ５は、図３に示すように、第２アーム２の先端部で軸５１を介して上方に突出するように設置されており、第２アーム２の揺動に伴ってその揺動角度分だけ回転するように、第２アーム２に対し一体に固定されている。
ギヤ５の軸５１は、フォーク４のギヤ箱４１に回動可能に軸支されることにより、第２アーム２をフォーク４に枢着しており、軸５１の上端に設けられたギヤ５は、ギヤ箱４１の上部でフォーク４のラック６に噛合している。

フォーク４は、ガラス基板等のワークＷ（ワークＷを収容するカセットを含む。）を載置する移載するためのもので、外枠フレームの内部にラック６を備えている。
ラック６は、１対のラック６が背中合わせの状態で、フォーク４の幅方向中心かつ進退方向中心に一体に設けられている。
各ギヤ５は、このラック６を挟み込むように対称位置に配設されており、これにより、左右の第２アーム２がシンクロして揺動するようになされている。
ギヤ箱４１は、フォーク４に対し、ガイドローラ４２、４３を介して進退方向に摺動可能に設けられており、ギヤ５が第２アーム２の揺動で回転しラック６を移動させることにより、フォーク４はこのギヤ箱４１上を前後にスライド移動する。

また、本実施例では、第１アーム１と第２アーム２の収縮した停止位置をフォーク４の進退方向と略直角になる位置にするとともに、該停止位置で、ギヤ５がフォーク４の進退方向中心付近に位置するようにしている。
これにより、フォーク４の進退を可逆的にできるようにし、旋回動作を必要とすることなく前後の棚８にアクセスできるようにしている。
従来の移載機のように旋回動作が必要であると、図４（ａ）に示すように、旋回スペースＳが必要になって、移載機本体７の中心から棚８までの距離Ｌ１が大きくなり、これにより、ストッカの幅Ｌ２がさらに大きくなる。
これに対し、本実施例の移載機では旋回動作が不要であるため、図４（ｂ）に示すように、棚８との間隔は最小限となり、移載機本体７の中心から棚８までの距離Ｌ１を小さくすることができ、これにより、ストッカの幅Ｌ２をさらに小さくすることができる。

ところで、このような本実施例の移載機において、フォーク４をスライド移動させるに当たり、フォーク４の大型化に伴う加工精度の悪化や、ワークＷの重量増加に伴うたわみ等の変形に対応するために、図５〜図７に示すように、フォーク４を案内するガイドローラ４３とフォーク４との間に隙間を設けて、寸法誤差に対する逃げ構造を持つ必要があるが、ギヤ５とラック６の噛合部の位置については一定の位置関係に保つことが必要であり、結果として、ラック６とフォーク４をつなぐ部分に大きな負荷が掛かるという問題がある。
なお、ギヤ５とラック６を一定の位置関係に保つために、ラック６はギヤ箱４１に配設されたガイド機構（図示省略）によってガイドされて摺動動作をする。このガイド機構の部分に偏芯軸を使用することにより、挟まれたラック６の位置を調整することができる。

そこで、本実施例では、図５〜図７に示すように、ラック６の前部と後部をフォーク４の前部と後部にそれぞれ揺動可能に取り付けることにより、フォーク４にラック６を左右に変位可能に支持させている。
具体的には、両端に球面軸受９を有する金属シャフト９１を用い、ラック６の前部とフォーク４の前部、ラック６の後部とフォーク４の後部とをそれぞれ、この球面軸受９を有する金属シャフト９１で連結することにより、フォーク４とラック６の相対的なずれを吸収する構造とし、ギヤ５とラック６の噛合部が一定の位置関係に保たれていても、フォーク４とラック６との取り合い部に無理な力が掛からないようにしている。

なお、本実施例においては、フォーク４とラック６の間に球面軸受９を取り付けるようにしているが、球面軸受９の代わりに、例えば、ブッシュのようなゴム状弾性体（図示省略）を使用したり、フォーク４とラック６を柔軟性を有するシャフト（図示省略）で直結したり、あるいは、フォーク４自体の剛性を小さくし、フォーク４自体の変形によってラック６に左右に変位させ、無理な力を逃がすこともできる。

このように、フォーク４のずれに対するラック６の逃げ構造を設けることにより、フォーク４がガイドローラ４３の隙間でずれたときでも、ラック６がこのずれに追随して移動し、ラック６とギヤ５の歯当たりを常に一定に保つことができ、これにより、ラック６とフォーク４をつなぐ部分に大きな負荷が掛かることを防止することができる。

かくして、本実施例の移載機は、屈伸可能に連結された第１アーム１及び第２アーム２を左右に１対配設し、第１アーム１の基部をそれぞれ駆動軸３に接続するとともに、第２アーム２の先端部でフォーク４を支持し、各アームの屈伸によりフォーク４を進退するようにした移載機において、フォーク４上のワークＷの有無を検知する光センサ１０を移載機本体７に設けるとともに、フォーク４上のワークＷの有無によって開閉する遮光板１２と、その作動機構１３からなるシャッタ機構を有するミラー１１を配設し、光センサ１０の光をミラー１１に反射させることによりワークＷの有無を検知できるようにし、かつ、光センサ１０をミラー１１が通過する経路から外れた位置に取り付けることから、光センサ１０とミラー１１の干渉を防止しながら、フォーク４に光センサ１０の配線をすることなくワークＷの有無を検知することができる。

また、光センサ１０をミラー１１の通過経路からずらして配設することにより、１つの光センサ１０では移載動作中に常にフォーク４上にワークＷがあることを検知できなくなるが、ミラー１１の通過経路に対応する複数箇所に光を発する複数の光センサ（図示省略）を設けることにより、移載動作中にワークＷの常時監視を行うことができる。

また、第２アーム２の先端部にギヤ５を配設するとともに、第２アーム２の内側で各ギヤ５に噛合する１対の進退方向のラック６をフォーク４に設けることにより、アームを屈伸してフォーク４を前進させる際に、第２アーム２の先端部に配設したギヤ５により、ラック６を介してフォーク４を前にスライド移動させることができ、これにより、アームやフォーク４を短くしても必要な移載ストロークを得ることができ、動作時間を短縮化できるとともに、移載機を小型軽量で低価格にすることができる。

また、第２アーム２の先端部にギヤ５を固設し、第２アーム２の揺動に伴って一体に回転するようにすることにより、第２アーム２の揺動とともに回転するギヤ５により、新たな駆動軸や駆動機構を追加することなく、ラック６を介してフォーク４を前にスライド移動させることができ、駆動機構を簡略化することができる。

また、第１アーム１と第２アーム２の収縮した停止位置をフォーク４の進退方向と略直角になる位置にするとともに、該停止位置で、ギヤ５がフォーク４の進退方向中心付近に位置するようにすることにより、フォーク４の進退を可逆的にすることができ、これにより、旋回動作を必要とすることなく前後の棚８にアクセスし、旋回機構を省略するとともに、ストッカの幅を小さくし、かつ移載機のタクトタイムを短縮することができる。

また、フォーク４にラック６を左右に変位可能に支持させることにより、フォーク４がガイドローラ４３の隙間でずれたときでも、ラック６がこのずれに追随して移動し、ラック６とギヤ５の歯当たりを常に一定に保ちながら、ラック６とフォーク４をつなぐ部分に大きな負荷が掛かることを防止することができる。

以上、本発明の移載機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明の移載機は、フォークに光センサの配線をすることなくワークの有無を検知することができるという特性を有していることから、例えば、液晶のガラス基板等を搬送するスタッカクレーンやＲＧＶ等に搭載する移載機として、広く好適に用いることができる。

１ 第１アーム
２ 第２アーム
３ 駆動軸
４ フォーク
４１ ギヤ箱
４２ ガイドローラ
４３ ガイドローラ
５ ギヤ
５１ 軸
６ ラック
７ 移載機本体
８ 棚
９ 球面軸受
９１ 金属シャフト
１０ 光センサ
１１ ミラー
１２ 遮光板（シャッタ機構）
１３ 遮光板の作動機構（シャッタ機構）

Claims (6)

1. 屈伸可能に連結された第１アーム及び第２アームを左右に１対配設し、第１アームの基部をそれぞれ駆動軸に接続するとともに、第２アームの先端部でフォークを支持し、各アームの屈伸によりフォークを進退するようにした移載機において、フォーク上のワークの有無を検知する光センサを移載機本体に設けるとともに、フォーク上のワークの有無によって開閉するシャッタ機構を有するミラーを配設し、前記光センサの光をミラーに反射させることによりワークの有無を検知できるようにし、かつ、前記光センサをミラーが通過する経路から外れた位置に取り付けたことを特徴とする移載機。
2. ミラーの通過経路に対応する複数箇所に光を発する複数の光センサを設けたことを特徴とする請求項１記載の移載機。
3. 第２アームの先端部にギヤを配設するとともに、第２アームの内側で各ギヤに噛合する１対の進退方向のラックをフォークに設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の移載機。
4. 第２アームの先端部にギヤを固設し、第２アームの揺動に伴って一体に回転するようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の移載機。
5. 第１アームと第２アームの収縮した停止位置をフォークの進退方向と略直角になる位置にするとともに、該停止位置で、ギヤがフォークの進退方向中心付近に位置するようにしたことを特徴とする請求項３又は４記載の移載機。
6. フォークにラックを左右に変位可能に支持せしめたことを特徴とする請求項３、４又は５記載の移載機。

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