(57)【要約】  【課題】  ロボットハンド用フォークを構成する管状体と内部に挿入されている部材との接合力を強固にし、優れたロボットハンド用フォーク及び前記フォークを備えたロボットハンドを提供すること【解決手段】  ねじによって土台に固定されてロボットハンドを構成するフォークであって、断面が矩形である管状体Ａと、管状体Ａの一端部に挿入された部材Ｂと、管状体Ａの外面から内面まで貫通し部材Ｂに到達している前記ねじの座ぐり穴とを有し、管状体Ａおよび部材Ｂが管状体Ａの内面に対して部材Ｂを押しつけることで接合固定されていることを特徴とするフォーク。【選択図】図２
2008168391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじによって土台に固定されてロボットハンドを構成するフォークであって、管状体Ａと、管状体Ａの一端部に挿入された部材Ｂと、管状体Ａの外面から内面まで貫通し部材Ｂに到達している前記ねじの座ぐり穴とを有し、管状体Ａおよび部材Ｂが管状体Ａの内面に対して部材Ｂを押しつけることで接合固定されていることを特徴とするフォーク。
【請求項２】
前記部材Ｂが複数個に分割されていることを特徴とする請求項１に記載のフォーク。
【請求項３】
前記管状体Ａが繊維強化樹脂を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載のフォーク。
【請求項４】
液晶ディスプレイを構成するガラス基板の搬送に用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフォーク。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のフォークをねじによって土台に固定してなることを特徴とするロボットハンド。
【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ロボットハンド用フォークおよび前記フォークを土台に固定して構成される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ロボットハンド用フォークおよび該フォークを土台に固定して構成される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、ロボットハンドを用いて基板を搬送することが行われている。近年、液晶表示装置の大型化に伴い、製造時に大きなガラス基板を搬送することが要求されており、ロボットハンド用フォークの長尺化が必要となっている。
【０００３】
しかしながら、長尺化されたロボットハンド用フォークに大きなガラス基板が載荷されると、必然的にロボットハンド用フォークの自由端のたわみ量が増加してしまう。さらには長尺化によりロボットハンド用フォーク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。ロボットハンド用フォークの自由端のたわみ量が増加すると、ガラス基盤を支持または搬送する際に振動が増大したり、ガラス基盤が落下したり、ガラス基盤収納棚の支持部材と干渉したりするなど、搬送性に支障をきたしてしまう。
【０００４】
そこで、ロボットハンド用フォークを高剛性化しつつ軽量化するべく、ＦＲＰが使われるようになってきた。特に、高剛性かつ軽量である炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が用いられている。
【０００５】
ロボットハンド用フォークの土台への取付は例えば特許文献１に示されるようにボルトを締め付けることにより行う。ここで、ロボットハンド用フォークは、一般的に、断面矩形などの管状体であるため、取付ボルトを締め付けるとフォークの割れが発生するなどの諸問題を生じ易い。そこで、ロボットハンド用フォークの土台への取付部分に金属ブロックを挿入し、接着材で両者を接合した状態としてから、この金属ブロックを介して、取付ボルトを締め付けることで土台と固定する方法が一般的に採用されている。
【０００６】
ロボットハンドはガラス基板などを搬送し、収納棚へ出入りするなどの動作を行うため、出来る限り突起物などが無いことが好ましい。このため、ボルト締め付け後にボルトヘッドが突起しないよう、ロボットハンド用フォークには座ぐり加工を施し、ボルトヘッドがロボットハンド用フォークの内部に埋め込まれるように取り付けることもできる。
【０００７】
しかしながら、そのような座ぐり加工を施すと、管状体には貫通孔が形成され、内部に挿入された金属ブロックに座ぐり加工が施されることになるので、ロボットハンド用フォークを土台に固定する際、取付ボルトは管状体の外面を締め付けず、金属ブロックを締め付けることになる。このため、管状体と金属ブロックとの接合に使用されている接着材が剥離や損傷を起こし、取付部分にガタが発生する。
【０００８】
ロボットハンドは、搬送するガラス基板の大きさにもよるが、長さが３ｍ〜４ｍを超える長尺品である場合、取付部分にガタがあると、ロボットハンド用フォーク自由端のたわみ量が大きく増加しやすいという問題が発生する。
【特許文献１】特開２００６−１５９３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題に対処し、ロボットハンド用フォークを構成する管状体とその内部に挿入されている部材との接合力を強固にし、優れたロボットハンド用フォーク及び前記フォークを備えたロボットハンドを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するための本発明は、下記（１）〜（５）の構成を特徴とするものである。
（１）ねじによって土台に固定されてロボットハンドを構成するフォークであって、管状体Ａと、管状体Ａの一端部に挿入された部材Ｂと、管状体Ａの外面から内面まで貫通し部材Ｂに到達している前記ねじの座ぐり穴とを有し、管状体Ａおよび部材Ｂが管状体Ａの内面に対して部材Ｂを押しつけることで接合固定されていることを特徴とするフォーク。
（２）前記部材Ｂが複数個に分割されていることを特徴とする、前記（１）に記載のフォーク。
（３）前記管状体Ａが繊維強化樹脂を含んでいることを特徴とする、前記（１）または（２）に記載のフォーク。
（４）液晶ディスプレイを構成するガラス基板の搬送に用いられることを特徴とする、前記（１）〜（３）のいずれかに記載のフォーク。
（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載のフォークをねじによって土台に固定してなることを特徴とするロボットハンド。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ロボットハンド用フォークの土台への取付部に挿入される部材を管状体の内面に押しつけることで接合固定するため、ボルトを締め付けた際に発生する接着材の剥離や損傷に関係なく、接合力が維持できる。また、取付部のガタが発生しにくいことから、ロボットハンド用フォークの自由端のたわみ量の増加を抑制することが可能となる。したがって、本発明によるロボットハンド用フォーク並びにロボットハンドは、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、ガラス基板の大型化にともないロボットが長尺化されても、周辺機器との干渉を回避しつつ、ガラス基板を安全に搬送できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のロボットハンド用フォークは、中空の管状体Ａと、その管状体の一端部に挿入された金属ブロックなどの部材Bと、管状体Ａの外面から内面まで貫通し部材Ｂに到達しているねじの座ぐり穴とを有し、管状体Ａおよび部材Ｂが管状体Ａの内面に対して部材Ｂを押しつけることで接合固定されている。以下、本発明の最良の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は液晶表示装置やカラーフィルタ等の製造工程で使用されるロボットハンドの概略図である。１０は、断面矩形の管状体１などで構成された、一般にフォークと呼ばれる部品である。２はフォーク１０が取り付けられる土台であり、一般にはフレームと呼ばれるものである。
【００１４】
図２は図１をＡ方向から見た時のフォーク１０のフレーム２への取付部における断面拡大図である。フォーク１０のフレーム２への取付はボルト３を締め付ける事による機械締結が一般的である。フォーク１０を構成する管状体１の内部にはボルト３を締め付けた時の割れを防止するため、フレーム２への取付部分に金属部材４が挿入されており、管状体１と金属部材４とは接着剤によって結合されている。
【００１５】
ここで、ロボットハンドはガラス基板などを搬送し、収納棚へ出入りするなどの動作を行うため、出来る限り突起物などが無いことが好ましい。このため、ボルトヘッド５が突起しないよう、フォーク１０には座ぐり加工が施されており、ボルトヘッド５がロボットハンド用フォークの内部に埋め込まれるように取り付ける。しかしながら、このような取付方法では、管状体には貫通孔が形成され、内部に挿入された金属ブロックに座ぐり加工が施されることになるので、ロボットハンド用フォークを土台に固定する際、取付ボルトは管状体の外面を締め付けず、金属ブロックを締め付けることになる。このため、ボルト３を締め付ければ締め付ける程、フォーク１０の座ぐり加工を施した側の内面と金属部材４は引き剥がされる力を生じ、その結果、接着剤が剥離・損傷するため、取付部分にガタが発生する。ロボットハンドは、搬送するガラス基板の大きさにもよるが、フォーク長さが３ｍを超える長尺品となることもあり、取付部にガタが発生すると、フォーク自由端ではたわみ量が増加する事態が発生する。
【００１６】
そこで、本発明では管状体１と金属部材４とを接合固定するために、管状体１の内面に対して金属部材４を押しつけるようにする。このような構造とすることで、管状体１と金属部材４との接合に使用される接着剤の有無さらにはそれら接着剤の剥離・損傷の発生有無に関わらず、管状体１と金属部材４とが強固に接合され、ガタが発生することを防ぐことができる。その結果、フォーク１０の自由端のたわみ量の増加を抑制することが可能となる。
【００１７】
上記のような接合方法とするためには、たとえば、管状体１をある温度まで加熱／膨張させて、その状態で、金属部材４を管状体１に挿入し、その後、一定温度の安定状態にする。こうすることで、管状体１は収縮することから、金属部材４が管状体１の内面を押しつける構造となる。また、挿入する金属部材４を冷却／収縮させて、その状態で、金属部材４を管状体１に挿入後、一定温度の安定状態にする。こうすることで、金属部材４は膨張するので、金属部材４が管状体１の内面を押しつける構造となる。また、上記２つの手法を同時に実施しても良い。即ち、管状体１をある温度まで加熱／膨張させた状態にすると同時に、挿入する金属部材４を冷却／収縮させた状態にしておき、その状態で金属部材４を管状体１に挿入後、一定温度の安定状態にする。こうすることで、管状体１は収縮し、金属部材４は膨張するので、金属部材４が管状体１の内面を押しつける構造となる。
【００１８】
また、その他の手法としては、図３に示すように、管状体１の内面と金属部材４をくさび状態とし、金属部材４を打ち込むことで、金属部材４が管状体１の内面を押しつける構造が成り立つ。このとき、金属部材４を複数個に分割することも好ましい。すなわち、図４に示すように、金属部材４を三つの部材から構成し、各面をくさび状態とし、中央の部材αを打ち込むことも好ましい。こうすることで、上下部材βが押し広げられ、その結果、金属部材４が管状体１の内面を押しつける構造が成り立つ。
【００１９】
さらには、図５に示すように、金属部材４を２つの部材から構成し、かつ、一つの部材γにはねじ切り加工を施し、もう一方の部材Δに向けてねじ６を締め付ける方法も挙げられる。この方法の場合は、部材Δはねじ７により図面上方向に押しつけられ、部材γはねじが締め付けられるに従って、締め付け方向とは逆向き（図面下方向）に広がろうとすることから、金属部材４が管状体１の内面を押しつける構造が成り立つ。
【００２０】
本発明において、管状体１の内面もしくは金属部材４には接着材を塗布しても良いし、さらには結合固定を補強する役割として、図６に示すような皿ねじ７を取り付けても良い。
【００２１】
本発明のロボットハンド用フォークにおいて、管状体１は各種金属材であってもよいが、軽量性、高剛性の観点から繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で構成されるのが好ましい。繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）とは、強化繊維とマトリクス樹脂とを含むものである。
【００２２】
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、高剛性化および軽量化の観点から炭素繊維であるのが最も好ましい。
【００２３】
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。
【００２４】
また、管状体１は、上記実施形態で説明したような断面が矩形のものに限定される必要はなく、中空状のものであれば、断面が円形、多角形、さらには多角形の角が丸みを帯びているような形状のものなどであってもよい。
【００２５】
一方、管状体１の一端部に挿入される金属部材４としては、鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、銅、アルミニウム等を用いることができるが、軽量化の観点からアルミニウムが好ましい。
【００２６】
上述の本発明のロボットハンド用フォークは、例えば次のようにして製造される。
【００２７】
まず、管状体１に関しては、断面が矩形である金属製の芯材に強化繊維の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作することができる。ここで、芯材を抜き取る際にＦＲＰ層が収縮して抜きにくくなることを防ぐために、中空矩形を構成する４面の内周には強化繊維からなる織物形態のＦＲＰ層を配置してもよい。
【００２８】
次に金属部材４に関しては、挿入する金属材料を上述したような形状に機械加工した後に、たとえば管状体１と接する面に接着剤を塗布して、管状体１に挿入する。その後、座ぐり穴加工を施すことでロボットハンド用フォークを製作することが出来る。ここで、結合固定を補強する役割として皿ねじ７を取り付ける場合は、取付位置にねじ切り加工を別途施す必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、液晶表示用ガラス基板の搬送装置に限らず、半導体搬送装置やフォークリフトなどにも応用することが出来、また、その応用範囲がこれらに限られることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施態様を示すロボットハンドの概略図である。
【図２】図１のＡ方向から見たロボットハンドフォーク取付部分の断面拡大図である。
【図３】本発明の他の実施態様を示すロボットハンドフォーク取付部分の断面拡大図である。
【図４】本発明のさらに他の実施態様を示すロボットハンドフォーク取付部分の断面拡大図である。
【図５】本発明のさらに別の実施態様を示すロボットハンドフォーク取付部分の断面拡大図である。
【図６】結合固定の補強の一例を示すロボットハンドフォーク取付部分の断面拡大図である。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ：矢視方向
α：分割した金属部材の一部
β：分割した金属部材の一部
γ：分割した金属部材の一部
Δ：分割した金属部材の一部
１：管状体
２：土台（フレーム）
３：ボルト
４：金属部材
５：ボルトヘッド
６：ネジ
７：皿ネジ
１０：フォーク
【図１】
2008168391.tif 000003
【図２】
2008168391.tif 000004
【図３】
2008168391.tif 000005
【図４】
2008168391.tif 000006
【図５】
2008168391.tif 000007
【図６】
2008168391.tif 000008