(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に薄膜処理を施す際に使用する基板を搬送するロボットのハンド部に使用されるフォーク構造であって、
幅方向に複数枚の板状部材を連ね、当該連ねられた複数枚の板状部材を長手方向に複数段継ないだ梁状構造物をなし、
当該連ねられた複数枚の板状部材を長手方向に継ぐ位置において、基端側の複数枚の板状部材と先端側の複数枚の板状部材が互い違いに重なり合っており、
当該複数の板状部材が互い違いに重なり合っている部位の少なくとも２箇所において、せん断荷重伝達手段を設けた
ことを特徴とするフォーク構造。
【請求項２】
請求項１に記載されたフォーク構造において、前記板状部材の材質が、セラミックスまたは繊維強化複合材料のいずれかであることを特徴とするフォーク構造。
【請求項３】
請求項１に記載されたフォーク構造において、前記板状部材の材質が、カーボン/カーボン材であることを特徴とするフォーク構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のフォーク構造であって、
前記連ねられた複数枚の板状部材を長手方向に継ぐ位置の少なくとも１の位置において、互い違いに重なり合っている基端側の複数枚の板状部材の先端側端面と、これに対向する先端側の複数枚の板状部材の基端側端面とが互いに当接している
ことを特徴とするフォーク構造。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のフォーク構造であって、
前記連ねられた複数枚の板状部材を長手方向に継ぐ位置の少なくとも１の位置において、互い違いに重なり合っている先端側の複数枚の板状部材の基端側端面と、基端側の複数枚の板状部材の先端側端面とが離隔し、幅方向に連ねられた板状部材の間に空間が設けられている
ことを特徴とするフォーク構造。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかに記載のフォーク構造であって、
幅方向に複数枚の板状部材を連ね、当該連ねられた複数枚の板状部材を長手方向に複数段継ないだ前記梁状構造物において、
基端側から先端側にいくに従って複数枚の板状部材の枚数が漸減する
ことを特徴とするフォーク構造。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれかに記載のフォーク構造であって、
前記せん断荷重伝達手段が
（１）機械的締結部品、
（２）互い違いに重なり合った対向する板状部品に設けられた互いに嵌合する凹部と凸部から構成される部分、あるいは
（３）（１）および（２）の組み合わせからなる
ことを特徴とするフォーク構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ガラス基板、薄膜太陽電池基板等に薄膜処理を施す際に使用する、基板を搬送するためのロボットのハンド部に使用されるフォークの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ガラス基板や薄膜太陽電池基板等を熱処理炉の中へ搬入し、あるいは搬出する際には搬送用のロボットが使用されている。  この搬送用ロボットには各種基板を載置するためのハンド部が設けられている。  このハンド部は、基部と基部から突出した棒状の複数のフォークから構成され、この複数のフォークの上に搬送される基板が載置される。
【０００３】
従来は、このようなフォークを構成する材料として、耐熱鋼、繊維強化プラスチック、あるいはセラミックのような材料が使用されてきている。
【０００４】
最近、液晶ガラス基板や薄膜太陽電池基板等の生産性を向上させるため、あるいは最終製品の大型化要求に答えるために、処理する基板のサイズと重量がどんどん大きくなってきており、それに伴って必要となるフォークの長さや、要求される剛性も大きくなってきている。
【０００５】
更に、液晶ガラス基板や薄膜太陽電池基板等の表面に薄膜を形成する際には、高温の熱処理炉の中で処理する必要があり、これらの基板を高温炉内へ出し入れすることが必要になる。
【０００６】
このように基板搬送用ロボットのハンド部に使用されるフォークについては、長尺化要求、耐熱性要求、剛性要求、軽量化要求が高まってきている。  一般に、基板の重量は、これを支持するフォーク部の重量に比べて重量が小さく、フォークの操作上問題となるたわみ量がフォーク本体の自重に大きく依存することから、特に比剛性(剛性/重量)の優れたフォーク構造が求められている。  このような耐熱性要求、剛性要求、軽量化要求を同時に満たすことができる材料としては、セラミックス（繊維強化セラミックスを含む）や耐熱樹脂を使用した繊維強化プラスチック、あるいはカーボン／カーボン複合材などの特殊な材料に限定されるのが一般的である。
【０００７】
しかし、セラミックスや耐熱樹脂を使用した繊維強化プラスチック、あるいはカーボン／カーボン複合材などの特殊な材料は、その性質上、長尺状の素材を製造することが難しく、基板搬送用ロボットのハンド部のフォークに対して要求される耐熱性要求、剛性要求、軽量化要求を満たすことができても、長尺化要求を満たすことは困難な状況にあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は以上述べたような技術的背景を鑑みなされたものであり、基板搬送用ロボットのハンド部のフォークに対して要求される耐熱性要求、剛性要求、軽量化要求を満たすと共に、長尺化要求をも満たすフォーク構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項1に記載する発明においては、基板に薄膜処理を施す際に使用する基板を搬送するロボットのハンド部に使用されるフォーク構造において、幅方向に複数枚の板状部材を連ね、当該連ねられた複数枚の板状部材を長手方向に複数段継ないだ梁状構造物をなし、当該連ねられた複数枚の板状部材を長手方向に継ぐ位置において、基端側の複数枚の板状部材と先端側の複数枚の板状部材が互い違いに重なり合っており、当該複数の板状部材が互い違いに重なり合っている部位の少なくとも２箇所において、せん断荷重伝達手段を設けた構成のフォーク構造とした。
【００１０】
また、請求項2に記載する発明では、請求項1に記載されたフォーク構造において、板状部材の材質をセラミックスまたは繊維強化複合材料のいずれかから成る構成のフォーク構造とした。
【００１１】
また、請求項3に記載する発明では、請求項1に記載されたフォーク構造において、板状部材の材質をカーボン/カーボン材を使用した構成のフォーク構造とした。
【００１２】
更に、請求項４に記載する発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載のフォーク構造であって、連ねられた複数枚の板状部材を長手方向に継ぐ位置の少なくとも１の位置において、互い違いに重なり合っている基端側の複数枚の板状部材の先端側端面と、これに対向する先端側の複数枚の板状部材の基端側端面とが互いに当接している構成のフォーク構造とした。
【００１３】
また、請求項５に記載する発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載のフォーク構造であって、連ねられた複数枚の板状部材を長手方向に継ぐ位置の少なくとも１の位置において、互い違いに重なり合っている先端側の複数枚の板状部材の基端側端面と、基端側の複数枚の板状部材の先端側端面とが離隔し、幅方向に連ねられた板状部材の間に空間が設けられている構成のフォーク構造とした。
【００１４】
また、請求項6に記載する発明では、請求項1乃至3のいずれかに記載のフォーク構造であって、幅方向に複数枚の板状部材を連ね、当該連ねられた複数枚の板状部材を長手方向に複数段継ないだ前記梁状構造物において、基端側から先端側にいくに従って複数枚の板状部材の枚数が漸減する構成のフォーク構造とした。
【００１５】
更に、請求項7に記載する発明では、請求項1乃至3のいずれかに記載のフォーク構造であって、前記せん断荷重伝達手段が(1)機械的締結部品、(2)互い違いに重なり合った対向する板状部品に設けられた互いに嵌合する凹部と凸部から構成される部分、あるいは(1)および(2)の組み合わせからなる構成のフォーク構造とした。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたような発明の構成とすることにより、耐熱性要求、剛性要求、軽量化要求を満たすと共に、長尺化要求をも満たすことのできる基板搬送用ロボットのハンド部に使用することができるフォーク構造を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第一の実施例にかかるフォーク構造の斜視図を示したものである。
【図２】図1にかかるフォーク構造(第一の実施例)の分解斜視図を示したものである。
【図３】第二の実施例にかかるフォーク構造の斜視図を示したものである。
【図４】図3にかかるフォーク構造(第二の実施例)の分解斜視図を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図1は第一の実施例にかかるフォーク構造の斜視図を示したものであり、図2は図1にかかるフォーク構造の分解斜視図を示したものである。  これらの図に基づき第一の実施例にかかるフォーク構造を説明する。
【００１９】
ここで説明するフォーク構造とは、基板搬送用ロボットのハンド部に使用されるフォークとして使用される構造物であって、このハンド部は、基部（図示せず）と基部から突出した棒状の複数のフォークから構成され、この複数のフォークの上に搬送される基板が載置されるようになっている。
【００２０】
このフォーク構造はハンド部の基部と一体化することもできるが、一般的には基部とフォーク構造とは分けて製造し、組立の際に機械的に結合することによってハンド部を形成するようにしている。  基部には、フォーク構造が2本またはそれ以上の複数本のフォーク構造が取付けられ、一般的には載置する基板の大きさが大きくなるにつれて、一つのハンド部に使用されるフォーク構造の本数も多くなる。  大型のハンド部の場合、フォーク構造の長さは4ｍを越え、一つのハンド部に使用されるフォーク構造の本数として5本を越える場合もある。
【００２１】
フォーク構造は、幅方向（図1及び2に示すＸ方向）に複数枚の板状部材を連ね、この連ねた複数枚の板状部材を長手方向（図1及び2に示すＹ方向）に複数段継いだ構造としている。  図1及び図2に示すフォーク構造では、1段目（フォーク構造の最も基端側）は3枚の板状部材11、12、13から構成され、2段目（フォーク構造の長手方向の中央位置）は3枚の板状部材21、22、23から構成され、3段目（フォーク構造の最も先端側）は1枚の板状部材32から構成されている。
【００２２】
一段目の板状部材12の先端側端面は、一段目の板状部材11、13の先端側端面よりも基端側に位置し、二段目の板状部材22の基端側端面は、二段目の板状部材21、23の基端側端面よりも基端側に位置し、一段目の板状部材11、12、13と二段目の板状部材21、22、23を長手方向に継ないだ場合、一段目の板状部材11、12、13と二段目の板状部材21、22、23はそれぞれ互い違いに重なり合うようになっている。
【００２３】
また二段目の板状部材22の先端側端面は、二段目の板状部材21、23の先端側端面よりも基端側に位置し、二段目の板状部材21、22、23と三段目の板状部材32を長手方向に継ないだ場合、二段目の板状部材21、22、23と三段目の板状部材32は互い違いに重なり合うようになっている（図1および図2参照のこと）。
【００２４】
一段目の板状部材11、12、13と二段目の板状部材21、22、23がそれぞれ互い違いに重なり合った部分、および二段目の板状部材21、22、23と三段目の板状部材32が互い違いに重なり合った部位においては、すくなくとも2箇所において、せん断荷重伝達手段が設けられている。
【００２５】
このせん断荷重伝達手段とは、フォーク構造に載置され、搬送される基板の重量およびフォーク構造の自重によって生じる荷重であって、図1および2に示す方向の荷重をフォーク構造の基端部へ伝達できるようにするものを意味する。
【００２６】
図1および図2に示す第一の実施例では、せん断荷重伝達手段51として複数個のボルト・ナット51ａによる機械的締結部品を使用している。
【００２７】
液晶ガラス基板や薄膜太陽電池基板等に薄膜処理を行なう場合、一般に高温状態にある熱処理炉の中へ直接液晶ガラス基板や薄膜太陽電池基板等を搬入したり、あるいは熱処理炉から搬出したりする必要がある。  特に最近は、生成される薄膜に対する要求から熱処理炉の処理温度は高くなる傾向にあり、このため、液晶ガラス基板や薄膜太陽電池基板等を載置して高温の熱処理炉に搬入、搬出をおこなうフォーク構造に使用される材料は、高強度、高剛性であって、軽量であることに加えて、十分な耐熱性を備えていることが要求される。  
従って、フォーク構造に使用される材料としては、セラミックスまたは繊維強化複合材のような材料が望ましい。  このセラミックスにはアルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが含まれるが、これらに限定されるものではない。  また、セラミックスには繊維強化されたセラミックスも含まれる。
【００２８】
また、繊維強化複合材としては、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの耐熱性を備えた樹脂を炭素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、金属繊維、セラミックス繊維等の強化繊維で強化した複合材料、あるいは金属材料やセラミックスをこれらの強化繊維で強化された複合材料があるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
繊維強化複合材の中には、カーボン／カーボン材も含まれるが、カーボン／カーボン材は、高強度、高剛性であって、軽量であることに加えて、十分な耐熱性を備えていることから、フォーク構造用の材料としては特に望ましいものである。
【００３０】
フォーク構造は、主にＺ方向のせん断荷重、およびＸ軸回りの曲げモーメントが作用する片持梁として機能するため（図１および２参照のこと）、各板状部材は、図１および２に示すように肉抜き加工を行うことによって軽量化を行うようにしても良い。  また、フォーク構造の重量を軽減するために、フォーク構造の先端側にいくに従って、各板状部材の幅（図1および2に示すＺ方向寸法）を漸減させるようにしても良い。
【００３１】
以上説明した第一の実施例にかかるフォーク構造においては、各段の板状部材の端面、即ち、一段目の板状部材11、12、13の先端側端面と二段目の板状部材21、22、23の基端側端面とはそれぞれ当接し、二段目の板状部材22の先端側端面と三段目の板状部材32の基端側端面とは当接するようになっている。
【００３２】
図3は第二の実施例にかかるフォーク構造の斜視図を示したものであり、図4は図3にかかるフォーク構造の分解斜視図を示したものである。  この図に基づき第二の実施例にかかるフォーク構造を説明する。  なお第二の実施例において第一の実施例と同じ部分については、その説明を省略する。
【００３３】
第二の実施例にかかるフォーク構造の場合にも、幅方向（図3、4に示すＸ方向）に複数枚の板状部材を連ね、この連ねた複数枚の板状部材を長手方向（図3、4に示すＹ方向）に複数段継いだ構造としている。  図3、4に示すフォーク構造では、1段目（フォーク構造の最も基端側）は5枚の板状部材111、112、113、114、115から構成され、2段目（フォーク構造の長手方向Ｙの中央位置）は4枚の板状部材121、122、123、124から構成され、3段目（フォーク構造の最も先端側）は3枚の板状部材131、132、133から構成されている。
【００３４】
一段目の板状部材111、112、113、114、115の先端側端面は、二段目の板状部材121、122、123、124の基端側端面よりも先端側に位置し、二段目の板状部材121、122、123、124の先端側端面は、三段目の板状部材131、132、133の基端側端面よりも先端側に位置し、一段目の板状部材111、112、113、114、115と二段目の板状部材121、122、123、124を長手方向に継ないだ場合、一段目の板状部材111、112、113、114、115と二段目の板状部材121、122、123、124はそれぞれ互い違いに重なり合うようになっている。  
また、同様に、二段目の板状部材121、122、123、124と三段目の板状部材131、132、133を長手方向に継ないだ場合、二段目の板状部材121、122、123、124と三段目の板状部材131、132、133はそれぞれ互い違いに重なり合うようになっている。  
一段目の板状部材111、112、113、114、115と二段目の板状部材121、122、123、124がそれぞれ互い違いに重なり合った部分、および二段目の板状部材121、122、123、124と三段目の板状部材131、132、133がそれぞれ互い違いに重なり合った部位においては、すくなくとも2箇所において、せん断荷重伝達手段51が設けられている。  このせん断荷重伝達手段については、第一の実施例にかかるフォーク構造と同じである。
【００３５】
ここで説明した第二の実施例にかかるフォーク構造においては、互い違いに重なり合っている先端側の複数枚の板状部材の基端側端面と、基端側の複数枚の板状部材の先端側端面とが離隔し、幅方向に連ねられた板状部材の間に空間が設けられている。即ち、一段目（基端側）の板状部材１１１、１１２、１１３、１１４、１１５はそれぞれ所定間隔（空間）をおいて設置されており、二段目（先端側）の板状部材１２１、１２２、１２３、１２４および三段目の板状部材１３１、１３２、１３３についても同様にそれぞれ所定間隔（空間）をおいて設置されている。
【００３６】
なお、ここで説明した第二の実施例にかかるフォーク構造においては、基端側（下段側）から先端側（上段側）にいくに従って、幅方向に連ねられた板状部材の数が5枚、4枚、3枚と漸減していくものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、5枚、4枚、5枚というように各段において板状部材の枚数は変化するものの、漸減しないようにすることもできる。
【００３７】
以上の実施例においては、せん断荷重伝達手段として、複数個のボルト・ナット51ａによる機械的締結部品を使用するものとして説明してきたが、これに限定されるものではない。  
機械的な締結部品としては、互い違いに重なり合った対向する板状部材が互いに上下方向（図1−4に示すＺ方向）にズレが生じないようにすることができる締結部品であればよく、通常のボルト・ナット以外に、リーマ・ボルト、シアー・ピン、リベット等の機械的な締結部品を使用することもできる。  これらの機械的締結部品の材料としては、耐熱鋼の他、フォーク構造の材料として説明したセラミックスや繊維強化複合材料、あるいはカーボン／カーボン材を使用することもできる。
【００３８】
また、せん断荷重伝達手段としては、機械的締結部品の他、互い違いに重なり合った部分において、対向する基端側（下段側）板状部材と、先端側（上段側）板状部材に対応する凹部と凸部を設け、これらを嵌合させて板状部材が互いに上下方向（図1−4に示すＺ方向）にズレが生じないようにすることによってせん断荷重伝達手段とすることもできる。
【００３９】
更に、せん断荷重伝達手段としては、機械的締結部品と、互い違いに重なり合った対向する板状部品に設けられた互いに嵌合する凹部と凸部から構成される部分とを組み合わせて構成することもできる。
【符号の説明】
【００４０】
11、12、13、および
111、112、113、114、115     一段目の板状部材
21、22、23、および
121、122、123、124          二段目の板状部材
32、および
131、132、133               三段目の板状部材
51                          せん断荷重伝達手段
51ａ                        ボルト・ナット
【図１】
0005478228.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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