JPH05157302A - クリーンベンチモジュールシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数のクリ−ンベンチユニットを気密的に連結
して、各ユニット内の作業空間を連結してクリーンルー
ム環境を備えた気密通路を長さ調整可能に形成する。 【構成】連結手段によって複数のクリーンベンチユニッ
トが連結され、各ユニットの主フレームにより密封され
た作業空間は、カバーピースのドアの開放に従って隣接
するユニットの作業空間と連通して気密通路を形成し、
クリーンルーム環境を提供する。 【効果】廉価なユニットの連結により費用の高騰が回避
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、効率的に作動させるこ
とができるクリーンベンチのモジュールシステムであっ
て、各クリーンベンチを直列に連結し、種々の作業が施
される物体を移送することができ、作業をクリーンルー
ム環境内でロボットによって実行することができるモジ
ュールシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】無粉塵環境が強く望まれるような多くの
製造工程には、普通、いわゆる‘クリーンルーム’が使
用される。クリーンルーム内には清浄な空気が絶えず導
入され、通常はクリーンルーム内においては作業者が特
別な防塵外衣を着用することが求められる、密封された
室である。クリーンルームは一般に大きく、そのため、
無粉塵状態で運転、維持することに比較的費用がかかる
ものである。一度循環した空気は室外に排出され、新た
な外気が絶えず導入されることから、エアフィルタはす
ぐに詰り、頻繁に取り換えなければならない。これはま
た、クリーンルームの運転費にも悪影響を及ぼす。それ
に加え、クリーンルーム内で必要とされる保護衣は一般
に不快であり、着用者の髪を乱しがちである。

【０００３】上記に鑑み、特に、必要とされる空間が大
きくないときに、いわゆる‘クリーンベンチ’が代用さ
れることもある。先行技術による典型的なクリーンベン
チは、ろ過した空気のための頭上排気口を有し、ベンチ
の上の作業空間内に清浄な空気が下向きに流れるように
した普通の作業台として説明することができる。こうし
て形成されたクリーンベンチを用いると、作業者は保護
衣をなんら着用する必要はない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなク
リーンベンチは、密封された囲いを提供するわけではな
いため、無粉塵環境に対する要件がそれほど厳しくない
場合にしか使用することができない。下向きに循環する
空気は後で排出され、新たな外気を導入しなければなら
ないため、ベンチがルームよりもはるかに小さいことか
ら、フィルタの交換は頻繁に行なわなければならない。

【０００５】本発明の目的は、無粉塵の作業空間を収容
するための低廉な手段を提供することである。本発明の
もう一つの目的は、大きさが変化するクリーンルーム環
境を収容するためのそのような手段を提供することにあ
る。

【０００６】本発明のより具体的な目的は、クリーンベ
ンチをいくつでも直列に連結することができるモジュー
ルシステムを提供することにある。本発明のもう一つの
目的は、密封された囲いの中、ロボットおよび人の手の
いずれによっても作業を実行することができるようなク
リーンベンチのモジュールシステムを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するために、相互に連結自在の複数のユニットを有
するクリーンベンチモジュールシステムであって、各ユ
ニットが上面を有する基部、該上面の後方位置にある背
部および、該上面との間に作業空間を画定するように、
該背部によって支持され、該上面の上方に配置された天
井部を含む主フレームと、前壁ならびに側面開口および
該側面開口を開閉することができる対応するドアを設け
られた側壁を有するカバーピースであって、該作業空間
を密封し、それにより該密封作業空間の前方および側方
の境界として働くために該主フレームと係合することが
できるカバーピースと、それぞれが該個々のユニットの
一つを別のものと相互に並んだ位置関係において連結
し、密封された気密通路が二つのユニットの間にそれら
の側面開口を介して形成され、物体を、該二つのユニッ
トの間で該通路に通して前後に移送することができるよ
うにするための、該カバーピースの該側壁に設けた連結
手段とを含むこととをその要旨とする。

【０００８】

【作用】連結手段により隣接するユニットが連結され、
カバーピースの側面開口を封鎖しているドアが開放され
ると、各ユニットの基部と背部と天井部とによって画定
される密封作業空間が、カバーピースの側壁の開口を介
して連通されて気密通路が形成される。この気密通路を
通して物体を移送することができる。

【０００９】

【実施例】図１に示すように、本発明によるクリーンベ
ンチのモジュールシステムは、同一の構造を有する複数
のクリーンベンチユニット10を１列に配置して、これら
ユニット10を相互に連結し、無粉塵のクリーンルーム環
境を種々の大きさの作業空間内に設けることができるよ
うにしたことを特徴とする。これらユニット１０は全く
同じ構造であるため、うち１個の構造のみを説明する。

【００１０】図２に示すように、クリーンベンチユニッ
ト10は主フレームを有している。この主フレーム11は、
概説するならば、基部12と、背部14と、天井部16とから
なる。基部12は、ベンチユニット10全体を支持する脚18
だけでなく、その上面にあたるベンチトップ20を含む。
ベンチトップ20では種々の作業が実行される。背部14
は、ユニット10の後部であり、ベンチトップ20の上方に
水平に延びる天井部16を支持する。背部14の前、かつベ
ンチトップ20と天井部16との間の空間を‘作業空間’と
いう。

【００１１】作業空間を気密に密封するために、カバー
ピース22が主フレーム11と脱着自在に係合している。こ
のカバーピース22はほぼＵ字形であり、前壁24および側
壁26からなり、この前壁24が作業空間の前方の境界を定
め、側壁26がその横方向の境界を定める。カバーピース
22のこれらの壁24,26 は、密封された作業空間中で行な
われる処理を外部から容易に確認することができるよう
に、ガラスなどの透明な材質からなるものである。ユー
ザが作業空間の内部に手を延ばすことができるように、
前壁24に二つの開口を設け、それらにグローブ28を気密
に装着している。側壁26にはそれぞれ、ほぼ長方形の開
口および、二つのユニット10を連結するための、この開
口を包囲する連結具30（または30′）が設けられ、物体
が、相互に隣接するユニット対の間を前後に移送される
だけでなく、連結された２つのユニット10の内部が、共
に密封された１つの大きめの作業空間を形成するように
なっている。

【００１２】次に、図３及び図４を参照すると、本発明
の一実施態様による連結具30は、Ｏリング34を挿入する
ための環状の溝32を有するフレーム状の構造体である。
そして、前記した連結具30はカバーピース22の側壁26に
おける開口の周囲に取り付けられる。反対側の側壁26の
連結具30′は、連結具30と同様な構造を有するものであ
るが、図４に示すような気密な連結を設けることができ
るように、溝を有してはいない。

【００１３】図５に示すように、各側壁26の開口にはド
ア36を設けている。断面がＬ字形の一対のガイドピース
38を、各側壁26の内面のうち、その中のほぼ長方形の開
口の垂直方向の縁に沿った部分に取り付け、ドアを壁26
に対してガイドピース38に沿って摺動させることによ
り、図５の両方向矢印によって示すようにドア36を上下
動させることができる。ドア36が完全に下がると、対応
する側壁36の開口は完全に密閉されて気密となり、カバ
ーピース22の後の作業空間が密封されたまま残る。ドア
36には、内側に突出した取っ手片40が設けられ、操作者
がドア36を手で持ち上げるために前壁24の開口の１つ及
びそれに取り付けたグローブ28を介してドア36に手を延
ばすことができるようになっている。上下一対の磁石42
を一方のガイドピース38に埋設し、ドア36を持ち上げた
位置または下がった位置に磁気にて保持することができ
るようにしている。隣接するユニット10の反対側の開口
のドアが同様に開いているならば、図４に示すように気
密につながっている連結具30,30 ′は、先に説明したよ
うに、隣接する２つのユニット10の間に密封された通路
を提供する。

【００１４】図２において、符号44は側壁26の両開口の
間を横方向に延びる移送系を示す。本発明の好ましい実
施態様によると、移送系44は、相互に並行に延びる二本
のコンベヤからなり、一組の物体を一方向に移送し、も
う一組の物体をその反対方向に移送することができるよ
うになっている。図６に断面で示すように、各コンベヤ
46は、二組の滑車50およびこれらの滑車50の各組の間に
伸ばしたベルト48を含む。図１に示すように直列に連結
されたクリーンベンチユニット10の一つの内側から次の
ユニット10の内側へと移送される（先のユニット10の内
を通過するだけでなく）物体は、第６図において半透明
の材質からなる底を有するほぼ長方形のパレット52の上
に配置される。光源として作用するランプ54をベンチト
ップ20の面の下方のうち２本のベルト48の間に設け、パ
レット52に配置された物体が図６に示すようにベルト48
の上を移送されるときに、そのシルエットが浮き上が
り、より明瞭に上から見えるようにしている。なお、符
号56はコンベヤ46の行路に沿ってパレット52の位置を検
出するためのセンサを示す。

【００１５】パレット52の上を移送される物体に対して
種々の作業を自動的に実行するため、図２に示すよう
に、各クリーンベンチユニット10には、一組の工具58お
よびグリッパ60を前方に延びるグリッパアーム62の前端
に設け、１個又は複数個の工具58を把持して種々の作業
を実施することに備えている。なお、符号64は、工具58
を所定の位置に配しておくための工具立てを示す。

【００１６】グリッパ60は三次元的に動かすことがで
き、その動きは、図７の符号66によって大まかに示すロ
ボット駆動機構にて制御される。この機構の構造は1990
年５月17日出願の米国特許出願第07/525,338号に同様な
機構が既に記載されているため、ここでは詳細には説明
しない。

【００１７】グリッパ60を含むグリッパアーム62の前方
突出部分を除き、ロボット機構66はほぼ全体が主フレー
ム11の背部14の内側に収容される。図２に示すように、
主フレーム11の背部14は、天井部16とベンチトップ20と
の間に画定される密封作業空間の後側の境界として作用
する前壁68を有している。前壁68は、水平方向に延びる
細長い開口70を有し、この開口70を介してグリッパアー
ム62はその動きを制御するロボット機構66から前方に突
出して作業空間に入る。空気がこの開口70を通過するこ
とを防ぐため、図７に示すように、水平方向に細長い遮
蔽カーテン72を設け、これを四本の垂直ローラ74の周囲
に長方形に伸ばし、水平方向に支持された軸76に締め付
けている。図７においてカーテン72の陰に隠れている
が、これらの垂直ローラ74はブラケットによって支持さ
れている。そして、該ブラケットは横方向に延びるレー
ルを支持している。軸76は、このレールによって支持さ
れ、図７の両方向矢印によって示すように、レールに沿
って横方向にスライドするようになっている。この軸76
の横方向の動きは図示しないサーボモータにて制御さ
れ、軸76に固着された別のサーボモータ78がグリッパア
ーム62の前後方向の動きを軸76を介して制御するように
働く。

【００１８】このように、軸76が横方向に動くと、それ
に伴ってカーテン72が横に引っ張られ、ローラ74の周面
上を移動する。ロボット駆動機構66はまた、カーテン72
を支持する四本のローラ74だけでなく、軸76が移動する
ための横方向に延びるレールをも支持する前述のブラケ
ットを垂直方向に動かすための、さらに別のサーボモー
タ（図示せず）をも含む。このサーボモータを起動して
ブラケットを上下させると、軸76と遮蔽カーテン72とが
共に垂直方向に移動する。遮蔽カーテン72の高さ（垂直
方向の延展）は、軸76が開口70の範囲内を、駆動機構66
によって横方向及び／又は垂直方向にどこへ動かされた
としても遮蔽カーテン72によって開口70が覆われるよう
に、開口70の高さならびに軸76（及びグリッパアーム6
2）に許容される垂直動の範囲によって決定される。

【００１９】本発明のもう一つの重要な特徴を、ベンチ
ユニット10の一つの略側断面図である図８に示す。図８
は、主フレーム11の基部12と背部14と天井部16とが内側
で接続されて、天井部16の下面の開口および主フレーム
の基部12の開口を介して背部14の前の作業空間に通じる
一つの連続した空気通路を形成することを示す。二組の
ファン80,82 をこの通路内に設けている。天井部16の付
近に設けたファン80空気を天井部16の内部から作業空間
の中へと下方に循環させるように働く。また、基部12に
設けたファン82は空気を作業空間から基部12の中に引き
込むように働く。これらのファン80, 82とは、ユニット
10内の空気を図８の矢印によって示す方向に循環させる
ために働く。従って、ファン80,82 の稼働中に空気が偶
発的に漏れるならば、漏れた空気は外方に流れ、作業部
位からは離れる。これは、粉塵を含む未ろ過の外気が、
クリーンルーム環境が特に望まれる作業空間に達するこ
とを防ぐように働く。図８において、符号84は、例えば
クラス100 （0.5 μm を超える粒径の微粒子を立方フィ
ートあたり100 個未満しか許容しない）のＨＥＰＡ（Hi
gh Efficient Particle Arrester）フィルタを示す。状
況に応じては、クラス10（0.3 μm を超える粒径の微粒
子を立方フィートあたり100 個未満しか許容しない）の
ＵＬＰＡ(Ultra Low Particle Arrester）を代用しても
よい。

【００２０】このように構成した複数のクリーンベンチ
10を図１に示すように直列に連結し、仕切りドア36をす
べて開放する。すると、粉塵を含む外気を新たに導入し
続ける必要がないことからクリーンルーム環境を効率的
に維持することができる連続した長細いルームが高い費
用をかけることなく得られる。相互に並んだ一続きのコ
ンベヤベルト50がパレット上の処理される物体をあるユ
ニットから次のユニットへと移送するように働き、図１
の符号86によって示す初期位置から出発する。ロボット
作動アーム及び選択した多数の工具により、多くの種類
の製造作業を効率的かつ正確に実施することができる
が、人の手によって作業を行なっても、クリーンルーム
環境状態に悪影響を及ぼすことはない。パレット上の物
体に対して所望の作業がすべて完了した後、各物体は、
１列に並んだ一方のコンベヤベルト50の初期位置86に戻
される。移送系44にコンベヤベルト50が二列あると、パ
レット52のいくつかを一方向に移動させる同時に他のパ
レットを反対方向に移動て、効率を高めることができ
る。ユニット10はいくつでも連結することができ、各ユ
ニットの中で作業をいくつでも実施することができる。

【００２１】また、本実施例におけるモジュールシステ
ムでは、連結するユニット10の個数を適宜に選択するこ
とにより、クリ−ンル−ム環境を必要に応じた大きさに
設定することが可能になる。加えて、連結されたユニッ
ト10ののうち任意のもののドア36を閉鎖することにより
細長ル−ムの延伸量を任意に調整することが可能であ
る。なお、ユニット10の数を多めにして、各ユニットで
実施する作業の数を少なめにすることがより効率的であ
る。本発明は、個々のユニット10の作業効率を高めるこ
との他に、個々のユニット10の中での作業を選択するこ
とが可能になる。個々のユニット10の稼動だけでなく、
１列に連結した複数のユニット１０の稼動は中央処理系
によって制御される。この制御系は当業者に周知である
ため、図１において符号90にて概略的に示すのみとす
る。

【００２２】さらに、本発明のベンチユニット10は、カ
バーピース22を主フレームから取り外すならば、通常の
作業台として利用いし得る。本発明を一つの実施例のみ
をもって説明したが、この実施例は、本発明の範囲を限
定するものと解釈すべきではない。本発明の範囲におい
て多数の変形が可能である。例えば、連結具30,30 ′に
代えて、ベローズを利用する別の種類の連結具を用いて
もよい。ドア36は、手動でなく自動で開くようにしても
よいし、垂直方向でなく水平方向に開くようにしてもよ
い。言い換えれば、当業者に明白であるこのような変形
態様は、本発明の範囲に含まれるものとする。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、クリーンルームと同機能の作業空間を低廉な方法に
より提供することが可能になる。加えて、大きさが変化
するクリーンルーム環境が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】クリーンベンチのモジュールシステムの斜視図
である。

【図２】図１に示すシステムのクリーンベンチの一つを
示す斜視図である。

【図３】本発明の一実施態様による連結具を示す斜視図
である。

【図４】図３の連結具およびそれに隣接する構成部品を
示す側断面図である。

【図５】図２のベンチユニットの作業空間の内部から取
り出したドア及びそのためのガイドピースを示す斜視図
である。

【図６】図２に示すコンベヤの一方を示す略側断面図で
ある。

【図７】図２のベンチユニットのグリッパアームを動か
すための、遮蔽カーテンによって包囲されたロボット駆
動機構を示す斜視図である。

【図８】図２のクリーンベンチユニットの略側断面図で
ある。

【符号の説明】

クリ−ンベンチユニット10、主フレーム11、基部12、背
部14、天井部16、カバーピース22、連結部30,30 ′、Ｏ
リング34( 連結部及びＯリングにより連結手段が構成さ
れている）、ドア36。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相互に連結自在の複数のユニットを有する
   クリーンベンチモジュールシステムであって、各ユニッ
   トが、 上面を有する基部、該上面の後方位置にある背部およ
   び、該上面との間に作業空間を画定するように、該背部
   によって支持され、該上面の上方に配置された天井部を
   含む主フレームと、 前壁ならびに側面開口および該側面開口を開閉すること
   ができる対応するドアを設けられた側壁を有するカバー
   ピースであって、該作業空間を密封し、それにより該密
   封作業空間の前方および側方の境界として働くために該
   主フレームと係合することができるカバーピースと、 それぞれが該個々のユニットの一つを別のものと相互に
   並んだ位置関係において連結し、密封された気密通路が
   二つのユニットの間にそれらの側面開口を介して形成さ
   れ、物体を、該二つのユニットの間で該通路に通して前
   後に移送することができるようにするための、該カバー
   ピースの該側壁に設けた連結手段とを含むことを特徴と
   するシステム。
2. 【請求項２】該カバーピースが透明であり、該前壁が、
   グローブと気密に連結された少なくとも一つの開口を設
   けられ、ユーザが、該グローブを介して該ドアに手を延
   ばし、該作業空間の内側から該ドアを手で開閉すること
   ができるようにした請求項１記載のシステム。
3. 【請求項３】該カバーピースが該主フレームから脱着し
   うるものである請求項２記載のシステム。
4. 【請求項４】該基部の該上面において該側面開口の間を
   横方向に延びる一対のコンベヤをさらに含む請求項１記
   載のシステム。
5. 【請求項５】物体をその上に載せ、該コンベヤの一方の
   上に配置されて、該物体をそのコンベヤ沿いに該ユニッ
   トの一つから別のものへと移送するためのパレットをさ
   らに含む請求項４記載のシステム。
6. 【請求項６】該基部の該上面の下に配置された光源をさ
   らに含み、該パレットが、光透過性の材質からなる底を
   有する請求項４記載のシステム。
7. 【請求項７】グリッパと、該グリッパを支持する細長い
   グリッパアームと、該グリッパおよび該グリッパアーム
   の動作を制御するための機構とをさらに含み、該機構の
   大部分が該背部の内側に収容され、該背部が、水平方向
   に延びる前面開口を有し、該グリッパアームが該機構か
   ら前方に延び、該前面開口を介して該作業空間に入る請
   求項１記載のシステム。
8. 【請求項８】該グリッパアームに取り付けられてそれと
   ともに垂直方向および水平方向に動き、該前面開口によ
   って制限される該グリッパアームの横方向または垂直方
   向の動きにかかわりなく、該背部の該前面開口を気密に
   密閉しておくための遮蔽体をさらに含む請求項７記載の
   システム。
9. 【請求項９】空気を該基部の入口から該背部を介して該
   天井部の出口にまで循環させるための、該主フレームの
   中に形成された空気循環路をさらに含む請求項１記載の
   システム。
10. 【請求項１０】該作業空間および該空気循環路の中で空
    気流を循環させるために、空気を該通路から該出口を介
    して該作業空間の中に押し込むための第一の空気循環手
    段と、空気を該作業空間から該入口を介して該通路の中
    に吸い込むための第二の空気循環手段とをさらに含む請
    求項９記載のシステム。
11. 【請求項１１】該基部の該上面の工具立てと、該グリッ
    パによって交代に把持される工具とをさらに含み、該工
    具が該工具立ての所定の位置に配されている請求項１記
    載のシステム。
12. 【請求項１２】該連結手段が、Ｏリングおよび、該Ｏリ
    ングを該二つのユニットの間に支持するための、該側面
    開口の周囲に取り付けられた支持手段を含む請求項１記
    載のシステム。
13. 【請求項１３】該ドアが持ち上げられるときに該ドアを
    案内するための、該側壁に取り付けられた案内手段をさ
    らに含む請求項１記載のシステム。
14. 【請求項１４】該案内手段が、該ドアを持ち上げられた
    位置に磁気的に保持するための磁石を含む請求項１３記
    載のシステム。