(57)【要約】      （修正有）【課題】高剛性でかつガラス基板を水平に保持し、高速で安定して搬送することができる搬送用ロボットハンドを提供する。【解決手段】中空形状である複数のフォーク５を備えた搬送用ロボットハンド１において、前記フォークの固定端側の曲げ剛性が、前記フォークのうち少なくとも２本において異なっていることを特徴とする搬送用ロボットハンド。【選択図】図１
2008279590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状である複数のフォークが各フォークの固定端をフレームに固定してなる搬送用ロボットハンドであって、フォークの固定端側の曲げ剛性が、少なくとも２本のフォークにおいて異なっていることを特徴とする搬送用ロボットハンド。
【請求項２】
前記フォークはフォーク本体部とフォーク本体部の固定端側に配置されるフォーク補強部を有しており、フォーク補強部または／およびフォーク本体部の曲げ剛性が少なくとも２本のフォークにおいて異なっていることを特徴とする請求項１に記載の搬送用ロボットハンド。
【請求項３】
少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク補強部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、異なるヤング率の材料でフォーク補強部を構成させることを特徴とする、請求項２に記載の搬送用ロボットハンド。
【請求項４】
少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク補強部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、異なる厚みのフォーク補強部を用いることを特徴とする、請求項２または３に記載の搬送用ロボットハンド。
【請求項５】
少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク補強部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、異なる幅のフォーク補強部を用いることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
【請求項６】
少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク補強部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、異なる長さのフォーク補強部を用いることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
【請求項７】
少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク本体部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、異なるヤング率の材料でフォーク本体部を構成していることを特徴とする、請求項２〜６のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
【請求項８】
少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク本体部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、異なる厚みのフォーク本体部を用いることを特徴とする、請求項２〜７のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
【請求項９】
少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク本体部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、フォーク本体部の幅を変えることであることを特徴とする、請求項２〜８のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
【請求項１０】
前記フォークが炭素繊維強化プラスチックを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
【請求項１１】
前記フレームが繊維強化プラスチックを含む中空形状であり、前記フォークは、フレームに対して略水平に突出する状態に付設されており、前記フレームはフレーム本体部とフレーム本体部の端部に配置されるフレーム補強部とを有し、前記フレーム補強部は、前記フレームの長手方向に略直交する方向に強化繊維を配向した繊維強化プラスチックが体積比で５０％以上含まれている請求項１〜１０のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
【請求項１２】
前記強化繊維が炭素繊維を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の搬送用ロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品を搬送するために用いられる搬送用ロボットハンドに関するものである。さらに詳細には、例えば液晶表示装置やカラーフィルタ等の製造工程においてガラス基板等の薄板を搬送するために好適に用いられる搬送用ロボットハンドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置やカラーフィルタ等の製造工程においては、ガラス基板等の基板を加工する際に、いわゆる搬送用ロボットアーム装置を用いて基板を搬送することが行われている。
【０００３】
搬送用ロボットアーム装置のアーム先端には、搬送用ロボットハンドが取り付けられており、該ロボットハンドとしては、フレームと、該フレームに対して略水平に付設された複数のフォークとを備えたものが使用されている。各フォークは一端がフレームに固定されており、ガラス基板をフォークに載せて搬送する。
【０００４】
近年、液晶表示装置の大型化に伴って、より大きなガラス基板を搬送することが要求されており、フレームやフォークの長尺化が必要となっているが、長尺化すると必然的にフォーク自由端のたわみ量が増加してしまう。また、長尺化によりロボットハンド自身の重量も増加するため、自重によるたわみ量も増加する。たわみ量が増加すると、ガラス基板が振動したり、ガラス基板収納棚の支持部材と干渉したりするなど搬送性に支障を与えてしまう。
【０００５】
フォーク自由端のたわみ量を小さくするための方法としては、繊維強化プラスチック、特に炭素繊維強化プラスチックを用いたり、曲げ剛性が高くなる中空形状に形成したり、曲げモーメントや自重を考慮してフォーク固定端から自由端に向かって徐々に細くなるように形成したりする方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００６】
このようにしてフォーク自由端のたわみを小さくしても、フォーク毎に分担するガラス基板重量が異なることや、搬送用ロボットアームとロボットハンドとの取り付け部から各フォーク固定端までの距離が異なることなどにより、フォーク自由端のたわみ量がフォーク毎に異なってしまうという問題がある。たわみ量がフォーク毎に異なると、ガラス基板が傾いたり、部分的に大きく変形して破損しやすくなったりするなど、ガラス基板を水平に保持し、高速で安定した搬送ができなくなってしまう。
【０００７】
そこで、フォーク毎に異なるたわみ量を調節する方法として、フォークの固定端に取り付けたシムを用いる方法が一般的に行われている。また、張力メンバーと張力調節機構を取り付けてフォーク毎にたわみ量を調節する方法も提案されている（特許文献２）。
【０００８】
しかしながら、これらの方法によれば、ガラス基板をフォークに載せたときのたわみ量は同程度にできるものの、無負荷の状態では、ガラス基板を載せる面の鉛直方向位置がフォーク毎に異なるので、例えば、ガラス基板が狭い間隔で鉛直方向へ積層状態に収納されているガラス基板収納棚にフォークを挿入するときや、ガラス基板を載せるときに、フォーク先端が当たってガラス基板を損傷させる恐れがある。また、特許文献２によれば、張力メンバーと張力調節機構がフォークごとに必要になるので、部品代や取り付け工程が増えるなどコストが高くなってしまう。
【０００９】
一方、フレームについては、曲げ変形の他にねじれ変形を低減することがフォーク自由端のたわみ量を小さくすることに効果のあることが知られている。かかるねじれ変形を低減するための方法として、フレーム端部に補強材を挿入し、フレームの断面変形を防止する方法が提案されている（特許文献３）。
【００１０】
しかしながら、特許文献３で提案されているような補強材を挿入するためには、フレーム本体部と補強材との間に隙間が必要であり、フレーム本体部の内壁に密着させることが難しくガタが発生しやすいので、フレームの断面変形を防止する効果が得られにくいという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−１４８４７６号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１０９６２４号公報
【特許文献３】特開２００５−３０５５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような問題に対処し、ガラス基板を水平に保持し、高速で安定して搬送することができる高剛性でかつ安価な搬送用ロボットフレームを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するために本発明は、下記（１）〜（１２）のいずれかの構成を特徴とするものである。
（１）中空形状である複数のフォークが各フォークの固定端をフレームに固定してなる搬送用ロボットハンドであって、フォークの固定端側の曲げ剛性が、少なくとも２本のフォークにおいて異なっていることを特徴とする搬送用ロボットハンド。
（２）前記フォークはフォーク本体部とフォーク本体部の固定端側に配置されるフォーク補強部を有しており、フォーク補強部または／およびフォーク本体部の曲げ剛性が少なくとも２本のフォークにおいて異なっていることを特徴とする前記（１）に記載の搬送用ロボットハンド。
（３）少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク補強部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、異なるヤング率の材料でフォーク補強部を構成させることを特徴とする、前記（２）に記載の搬送用ロボットハンド。
（４）少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク補強部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、異なる厚みのフォーク補強部を用いることを特徴とする、前記（２）または（３）に記載の搬送用ロボットハンド。
（５）少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク補強部の曲げ剛性を異らしめる手段が、異なる幅のフォーク補強部を用いることを特徴とする、前記（２）〜（４）のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
（６）少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク補強部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、異なる長さのフォーク補強部を用いることを特徴とする、前記（２）〜（５）のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
（７）少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク本体部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、異なるヤング率の材料でフォーク本体部を構成していることを特徴とする、前記（２）〜（６）のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
（８）少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク本体部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、異なる厚みのフォーク本体部を用いることを特徴とする、前記（２）〜（７）のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
（９）少なくとも２本の前記フォークにおいて、フォーク本体部の曲げ剛性を異ならしめる手段が、フォーク本体部の幅を変えることであることを特徴とする、前記（２）〜（８）のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
（１０）前記フォークが炭素繊維強化プラスチックを含むことを特徴とする、前記（２）〜（９）のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
（１１）前記フレームが繊維強化プラスチックを含む中空形状であり、前記フォークは、フレームに対して略水平に突出する状態に付設されており、前記フレームはフレーム本体部とフレーム本体部の端部に配置されるフレーム補強部とを有し、前記フレーム補強部は、前記フレームの長手方向に略直交する方向に強化繊維を配向した繊維強化プラスチックが体積比で５０％以上含まれている前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の搬送用ロボットハンド。
（１２）前記強化繊維が炭素繊維を含むことを特徴とする、前記（１１）に記載の搬送用ロボットハンド。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガラス基板を載荷したときに、フォーク自由端のたわみ量を設計範囲内に抑えつつロボットハンドの軽量化が可能であるばかりでなく、ロボットハンドの駆動に必要なサーボモーターの容量が削減でき、システム全体の低コスト化に寄与する。また、上記（２）〜（６）の発明によれば、フォーク毎に異なるたわみ量を調節する際、フォーク本体部は共通化し、フォーク補強部のみを所定のたわみ量となるように調節すればよいので、フォーク本体部の在庫管理が要らず、大量生産時に低コストで搬送用ロボットハンドを製造できる。
【００１４】
また、上記（７）〜（１０）の発明によれば、フォーク本体部のみを個別に調整すればよいので、フォーク補強部を別途設ける必要が無いため、少量生産時に低コスト化が実現しやすい。さらに、上記（１１）〜（１２）の発明によれば、フレームに断面変形を抑制するための補強材を別途用いることなく、ねじれ変形に伴う断面変形を抑制することができるので、フォーク自由端のたわみ量を小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の実施形態を液晶ガラス基板搬送用ロボットアーム装置（以下、アームと略記）に摘要した場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１、３および４は、アーム（図示しない）の先端に取り付けられた本発明の搬送用ロボットハンド１の概略図であり、図２（ａ）は、図１に示すロボットハンド１の側面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
図１、図２において、ロボットハンド１は、フレーム２、ベース３、これらを連結する支柱４、およびフレーム２に対して略水平に付設された中空形状である３本のフォーク５を備えている。各フォーク５は一端が固定端としてフレーム２に固定され、もう一方の一端は自由端とされており、ベース３がアーム取り付け部８でアーム先端に取り付けられる。図示しないが、通常、上記の各部品はボルトや金属製部品などによって締結されている。
【００１８】
なお、ロボットハンド１としては、図１に示すような構成のほかに、図３に示すように、フォーク５が固定されたフレーム２をアーム先端に取り付けるような構成としてもよく、また、図４に示すように、フォーク５がフレーム２と一体化したような構成としてフレーム２に固定されていてもよく、中空形状である複数のフォークが各フォークの固定端をフレームに固定していれば良い。また、フォーク５のフレーム２に対する固定方法としては、図１１の（ａ）に示すように片持ちとしても良いし、図１１（ｂ）に示すようにフレームの中央部付近で支持しても良いし、図１１（ｃ）に示すように、フレームの両端で支持しても良い。
【００１９】
また、ここではフォーク５の本数を３本としたが、フォークはロボットアームとして複数本有していればよく、搬送するガラス基板６の大きさなどを考慮して任意に定めることができる。
【００２０】
ここで、本発明において、フォークの固定端側の曲げ剛性が、少なくとも２本のフォークにおいて異なっていることが重要である。すなわち、図１、３および４に示す片もち支持タイプのロボットハンド１を例に説明すると、３本のフォーク５のうち少なくとも２本においてフォーク５の固定端側の曲げ剛性が異なっており、より望ましくはフレーム２のベースへの固定端から離れた位置に固定されているフォークほど、曲げ剛性が高いことが望ましい。
【００２１】
ここで、フォーク５の断面形状は、ガラス基板６が狭い間隔で鉛直方向へ積層状態に収納されているガラス基板収納棚に挿入できるように、高さの低い中空矩形状であり、フォーク５の長手方向に均一とされることが多く、例えば、高さは２０ｍｍ、幅は６０ｍｍ、長さは２０００ｍｍ、肉厚は３ｍｍに設計されるが、これに限定されるものではなく、ガラス基板６の大きさなどを考慮して、高さは１０〜４０ｍｍ程度、幅は５０〜１００ｍｍ程度、長さは１５００〜４０００ｍｍ程度、肉厚は１〜５ｍｍ程度に設計してよい。
【００２２】
ロボットハンドの設計要件は、フォーク５の上にガラス基板６を裁荷した際の最大変形量が一定値（＝最大許容たわみ量）以下であること、とされることが多い。すなわち、図１に示す片もちはりタイプのロボットハンドの場合、フレーム２の固定端から最も離れた位置に固定されるフォークの自由端で最大たわみ量が発生し、残り２本のフォークの自由端では最大たわみ量に至っていない。つまり、これら２本のフォークは、最大たわみ量になるまで曲げ剛性を下げても良い。曲げ剛性を低下させる方法としては、ロボットハンドの設計目標が低コスト化である場合はより低弾性率だが低コストの材料に置き換えれば良いし、軽量化が目標であればフォークの肉厚を減らすことで実現できる。最も目的に対して効率が高い設計は、すべてのフォークの自由端におけるたわみ量が最大許容たわみ量に一致している時である。
【００２３】
各フォーク５の固定端側の曲げ剛性は、例えば材料力学に基づく梁のたわみ計算式や有限要素法などを用いてガラス基板６を載荷した際のフォーク５毎のたわみ量を求め、３本のフォーク５のたわみ量がほぼ等しくなるようにしたり、最大たわみ量が低減できるようにしたりする。また、各フォーク５のたわみ量は、実際にロボットハンド１をアームに取り付けてガラス基板６を載荷したときの各フォーク５の自由端のたわみ量を測定することによって求めてもよい。
【００２４】
各フォーク５の固定端側の曲げ剛性を調節する範囲としては、概ね、フォーク５の固定端から、載荷されたガラス基板６の縁のうちフォーク５の固定端側の縁までの間で、所定の曲げ剛性が得られるように選択することができる。以下、この範囲をフォーク補強部５ｂと呼び、ガラス基板６が直接載荷されている部分をフォーク本体部５ａと呼ぶ。曲げ剛性の調節は、各フォーク５の上記調節範囲（フォーク補強部５ｂ）において、フォーク５に使用する材料、高さ、幅、肉厚などを調節することによって行うことができる。例えば、フォーク補強部５ｂの肉厚を調節する場合、図５〜７のような形状が例示できる。ここで、図５〜７は、フォーク５の長手方向に平行な鉛直断面の固定端付近の拡大図である。
【００２５】
図５は、フォーク５の外表面は平滑とし内表面側に厚みを増やしたもの、図６は、フォーク５外表面側に厚みを増やしたもの、図７は、図６においてガラス基板６を載荷する面側の外表面は平滑としたものである。
【００２６】
また、図８および９に示すように、フォーク５がフォーク本体部５ａとフォーク本体部５ａの固定端側に配置されるフォーク補強部５ｂとが、別々の部材から構成されていてもよい。フォーク毎に異なるたわみ量を調節する際、フォーク本体部５ａを共通化し、フォーク補強部５ｂのみを所定のたわみ量となるように調節した部材を取り付ければよいので、大量生産時には低コスト、短期間で搬送用ロボットハンドを製造できる。ここで、フォーク補強部５ｂはフォーク本体部５ａと接着剤やビスなどで接合されており、フォーク補強部５ｂの曲げ剛性は、フォーク補強部５ｂを構成する材料やフォーク補強部５ｂの形状を調節することにより、少なくとも２本のフォークにおいてフォーク補強部５ｂの曲げ剛性が異なっているようにすることができる。
【００２７】
ここで、図８は、本発明のロボットハンドで好適に用いられるフォーク５の一例を示す、一部を切り欠いた概略斜視図であり、図９（ａ）は、図８に示すフォーク５の長手方向に平行な鉛直断面の固定端付近の拡大図、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００２８】
少なくとも２本のフォークにおいてフォーク補強部５ｂの曲げ剛性を異なるようにするためには、異なるヤング率の材料でフォーク補強部５ｂを構成すればよい。すなわち、フォーク補強部５ｂを構成する材料でフォーク補強部５ｂの曲げ剛性を調節する場合、たわみ量を低減させるフォークについては、そのフォークを構成するよう配置されたフォーク補強部５ｂの材料としてヤング率の大きな材料を用い、たわみ量を増やしても支障のないフォークについては、そのフォークを構成するよう配置されたフォーク補強部５ｂの材料としてヤング率の小さな材料を用いることができる。ヤング率の小さな材料として、ヤング率の大きな材料よりコストの低い材料を選択すれば、ロボットハンド１全体として低コスト化を実現することができる。
【００２９】
フォーク補強部５ｂの曲げ剛性を少なくとも２つのフォークで異なるようにするには、前述したようにフォーク補強部の材料の種類で調節することもできるが、フォーク補強部５ｂの形状で調節するのがコストや工程管理の観点からより好ましい。例えば一種類の材料を用いても、機械加工などにより所定の厚みとなるように形成した、異なる厚みのフォーク補強部５ｂを用いることで該フォーク補強部５ｂの曲げ剛性を調節することができる。すなわち、フォーク補強部５ｂの厚みでフォーク補強部の曲げ剛性を調節する場合、たわみ量を低減させるフォークについては、そのフォークを構成するよう配置されたフォーク補強部５ｂの厚みを大きくし、たわみ量を増やしても支障のないフォークについては、そのフォークを構成するよう配置されたフォーク補強部５ｂの厚みを小さくして、全てのフォークの最大たわみ量をほぼ一致させることができる。また、このように厚みの小さなフォーク補強部５ｂを使用することで、ロボットハンド１全体の軽量化を実現することができる。
【００３０】
フォーク補強部５ｂの曲げ剛性を少なくとも２つのフォークで異なるようにするために、フォーク補強部５ｂの形状で調節する際、フォーク補強部５ｂの長さ、もしくは幅で調節する、すなわち異なる長さ、もしくは異なる幅のフォーク補強部５ｂを用いるのが、さらに好ましい。すなわち、フォーク補強部５ｂの長さでフォーク補強部の曲げ剛性を調節する場合、たわみ量を低減させるフォークについては、そのフォークを構成するよう配置されたフォーク補強部５ｂの長さを大きくしたり幅を広げたりし、逆にたわみ量を増やしても支障のないフォークについては、そのフォークを構成するよう配置されたフォーク補強部５ｂの長さを小さくしたり、幅を狭くしたりすることができる。これによれば、例えば平板状に形成された1つの部材から、所定のたわみ量となる長さや幅に揃えられたフォーク補強部５ｂを切り出すだけで足りるので簡便である。この場合も、フォークの軽量化を達成でき、ひいては駆動モータの低容量化など、システム全体のコストダウンにもつなげることができる。
【００３１】
なお、図９（ａ）および（ｂ）では、フォーク本体部５ａおよびフォーク５は、その長手方向と直交する断面での形状は中空矩形状であり、フォーク補強部５ｂをフォーク本体部５ａの上面と下面に配置しているが、フォーク補強部５ｂは中空矩形状断面を有するフォーク本体部５ａを構成する４面（すなわち上面、下面と両側面）のうち少なくとも１面に配置してあればよい。ここで、フォーク本体部５ａの上面とはガラス基板６を載荷する面のことをいい、下面はそれに対向する面のことをいう。上面にはガラス基板６を支持するための複数のピンや吸着パッドが設けられていてもよい。また、フォーク本体部５ａには配線ケーブルを通すための穴が設けられていてもよい。
【００３２】
このように、フォーク補強部５ｂを用いる場合、フォーク５の曲げ剛性を簡便に調節できるだけでなく、フォーク５をボルトによってフレーム２に固定する際の締結力による破損を防止することもできる。また、上述の破損を防止するために、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、フォーク５の固定端には、その中空部分に、アルミニウム合金や繊維強化プラスチック製のブロック９を挿入してもよい。
【００３３】
次に、フォーク補強部５ｂによらずにフォーク本体部５ａの構造で同様の効果を発揮する場合の構成例を図１０を用いて示す。図１０（ａ）は、本発明のロボットハンドで好適に用いられるフォークの一例を示した概略図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【００３４】
フォーク５はフレーム２に対して３本固定されており、またフレーム２はその右端で支柱４に固定されており、さらに支柱４はベース３に固定されている。フレーム２の固定部付近に配置されているフォーク補強部５ｂは、３本のフォークすべてで厚み、幅、材質が同じである。これにより、フォーク補強部５ｂは端部での締結力による破損を防止しつつ、同形状とすることにより部材の共用が可能となる。図１０（ｂ）は、３本のフォーク本体部５ａの断面を示しているが、３本のフォークの厚みは、それぞれｔ１，ｔ２，ｔ３であり、ｔ１＞ｔ２＞ｔ３となっている。これにより、最もフレーム２の固定端から遠い位置に固定されたフォーク５の曲げ剛性を最も高く設定することができ、すべてのフォーク自由端におけるたわみ量をほぼ等しくすることができる。
【００３５】
本方法では、図５〜図９に示したようなフォーク補強部５ｂの剛性を変える方法に比べて、フォーク本体部５ａを３本それぞれに成形する必要があるため、成形コストが上がる恐れもある。しかし、フォーク本体部５ａのみで曲げ剛性を変化させることができ、フォーク補強部５ｂを準備する必要が無いため、生産量が少ない品種や設計上の制約がある場合には、この方法を採用することで低コスト化できる場合もある。
【００３６】
さらに、異なるヤング率の材料で構成したり、それぞれに適した厚みや幅や長さに構成したフォーク補強部５ｂと、それぞれに適した厚みや幅や材質のフォーク本体部５ａとを組み合わせて使用することも好ましい。一例として、フレーム２の固定端から最も遠い位置に固定されたフォークのみ厚みを大きくし、残り２本のフォーク本体部５ａは共通化しつつも、フレーム２の固定端に最も近い位置に固定されたフォークに、長さの短いフォーク補強部５ｂを取り付ける態様が挙げられる。この方法は、設計上の制約がある場合に特に好ましい方法である。
【００３７】
本発明において、フォーク５は金属製であってもよいが、軽量化および高剛性化の観点から繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰと略記する）を含むことが好ましい。このＦＲＰは、強化繊維とマトリクス樹脂とを含むものである。
【００３８】
強化繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、高強度ポリエチレン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維等の少なくとも１種を用いることができるが、軽量化および高剛性化の観点から炭素繊維を用いるのが最も好ましい。また強化繊維は、ストランドの一方向材の形態や、平織、朱子織、綾織等の織物の形態で用いられる。
【００３９】
マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ＡＢＳ樹脂、ナイロン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリオフィレン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。これらのなかでも、炭素繊維との接着性に優れるエポキシ樹脂や、エポキシ樹脂およびビニルエステル樹脂の組み合わせが好ましい。
【００４０】
フォーク５は、強化繊維を一方向に引き揃えた板状のＦＲＰを複数積層したものを含んでおり、ガラス基板６を載荷した際の曲げ変形を抑制するために、フォーク５の長手方向に強化繊維を配向させるのが好ましいが、成形性の観点からフォーク５の長手方向に略直交方向にも強化繊維を配向させたり、ねじれ剛性の観点からフォーク５の長手方向に対して斜めにも強化繊維を配向させたりしてもよい。また、フォーク５の長手方向全体にわたって強化繊維を配向させる必要は必ずしもなく、部分的に配向を変えたり組み合わせることもできる。
【００４１】
また、穴開け等の後加工時に毛羽立ちを少なくし、かつ、外観の意匠性を高めるため、フォーク５の外周には強化繊維の織物を用いたＦＲＰを配置してもよい。織物としては、平織、朱子織、綾織したものなどが用いられる。
【００４２】
さらに、ガラス基板６を載荷したときのフォーク５の自由端のたわみ量をより低減するためには、図１，２に示すように、上述の如きフォーク５を備えたロボットハンド１において、フレーム２をＦＲＰを含む中空形状とし、フォーク５を、フレーム２に対して略水平に突出する状態に付設するとともに、フレーム２をフレーム本体部２ａとフレーム本体部２ａの端部に配置されるフレーム補強部２ｂとで構成し、フレーム補強部２ｂを、フレーム２の長手方向に略直交する方向に強化繊維を配向させたＦＲＰを、体積比で５０％以上含んでいるようにすることが好ましい。それにより、フレーム２の断面変形を抑制することができる。より好ましくは、フレーム２を構成するＦＲＰに用いる強化繊維が炭素繊維を含むようにするのが良い。
【００４３】
図１に例示したフレーム２の場合、その長手方向に直交する断面形状は、図２（ｂ）に示すように矩形状であり、長さ方向で一定した断面形状を有する。例えば高さは１１０ｍｍ、幅は２００ｍｍ、長さは１５００ｍｍ、肉厚は１０ｍｍに設計されるが、これに限定されるものではなく、ガラス基板６の大きさなどを考慮して、高さは６０〜２０００ｍｍ程度、幅は１００〜４００ｍｍ程度、長さは１０００〜３０００ｍｍ程度、肉厚は５〜１０ｍｍ程度に設計してよい。フレーム補強部２ｂは、フレーム本体部２ａの端部から、その端部に最も近いフォーク５の取り付け部までの間に配置するのがよく、フレーム本体部２ａの少なくとも一方の端部に配置する。
【００４４】
搬送用ロボットの構造によって、フレームの取り付け方法は図１１の（ａ）〜（ｃ）に示すように多岐にわたる。そのどの場合においても、フレーム補強部２ｂは、フレーム２の端部に近い部位に配置するのがよい。
【００４５】
またフレーム補強部２ｂの断面例を図１２（ａ）〜（ｄ）に示すが、フレーム補強部２ｂの断面は図１２（ａ）のように矩形状に限定する必要は無く、図１２（ｂ）のように十字に補強材を入れても良いし、図１２（ｃ）のように対角に補強を入れても良い。フレーム構造で最も重要なねじり剛性をできるだけ重量を増やさずに向上させる方法として最も望ましいのは、図１２（ｄ）のように角部に材料を充填する方法である。いずれの方法にしてもフレーム補強部２ｂの断面構造はフレーム２の長手方向に一様である必要は無い。
【００４６】
また、フレーム２やフォーク５は、その断面形状が、上記実施形態で説明したような矩形状のものに限定する必要はなく、円形、多角形、多角形の角が丸みを帯びているような形状などであってもよく、フォーク本体部５ａならびにフレーム本体部２ａは、その断面形状が、上記実施形態で説明したように長手方向に一定であることに限定される必要はなく、長手方向にテーパを付けたような形状としてもよい。
【００４７】
なお、フレーム２の両端のうち少なくとも一方には、例えば図１に示すように、封止板７を装着してもよく、図１に示すベース３についても、中空形状でＦＲＰを含む構成とするなど、上述のフレーム２と同様の構成とできる。
【００４８】
本発明のロボットハンド１に用いるフレーム２やフォーク５は、例えば次のようにして製造することができる。
【００４９】
すなわち、所定の形状である金属製の芯材に、マトリクス樹脂を強化繊維に含浸してなるプリプレグを巻き付け、もしくは貼り付けて、その外周面に所定の形状を有する外型を押し付けて加熱加圧したのち、芯材を抜き取ることによって製造する。所望の断面形状となるよう、プリプレグの巻き付け、もしくは貼り付けの枚数などを調整する。
【００５０】
ここで、芯材を抜き取る際にＦＲＰが収縮して抜きにくくなることを防ぐために、フレーム２やフォーク５の内周には強化繊維として織物形態のものを用いたプリプレグを配置するのが良い。
【００５１】
また、フォーク補強部やフレーム補強部を用いる態様では、フォーク本体部５ａやフレーム本体部２ａを例えば上述のようにして作製する一方で、所定の厚みとなるようにプリプレグを積層し加熱加圧して形成した平板から、所定の幅および長さとなるように切り出して、フォーク補強部５ｂやフレーム補強部２ｂを作製し、それらフォーク補強部５ｂやフレーム補強部２ｂを、接着剤やビスを用いてフォーク本体部５ａやフレーム本体部２ａに取り付けることによってフレーム２やフォーク５を製造する。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、液晶表示用ガラス基板の搬送装置に限らず、半導体基板の搬送装置や、液晶ガラス基板を収納する収納棚用支持棒などにも応用することができ、フォークのような支持部材を複数用いて物品を支持する構造体であれば、その応用範囲が限られることはない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態を示す搬送用ロボットハンドの概略斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態を示す搬送用ロボットハンドの一部破断正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す搬送用ロボットハンドの概略斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す搬送用ロボットハンドの概略斜視図である。
【図５】本発明におけるフォークの一例を示す固定端付近の長手方向に平行な断面図である。
【図６】本発明におけるフォークの一例を示す固定端付近の長手方向に平行な断面図である。
【図７】本発明におけるフォークの他の一例を示す固定端付近の長手方向に平行な断面図である。
【図８】本発明におけるフォークの一例を示す一部切り欠き斜視図である。
【図９】（ａ）は本発明におけるフォークの一例を示す固定端付近の長手方向に平行な断面図、（ｂ）は（ａ）でのＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の他の実施形態を示す搬送用ロボットハンドの概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のフォークのＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】本発明の実施形態を示す搬送用ロボットハンドの概略斜視図である。
【図１２】フレーム補強部材の断面の実施例を示す略図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  ロボットハンド
２  フレーム
２ａ  フレーム本体部
２ｂ  フレーム補強部
３  ベース
４  支柱
５  フォーク
５ａ  フォーク本体部
５ｂ  フォーク補強部
６  ガラス基板
７  封止板
８  アーム取り付け部
９  ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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