(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
椀状の基体の周壁の下端に形成され板状のワークに対向する作動面と前記椀状の基体内部空間に形成されるクッション室とを有し、前記基体の中央部に、クッション室の上面より下方にのび先端が閉塞された流路を備えた突部を形成するとともに、前記流路は突部側面、しかもクッション室上面よりも下方で開口する開口部を備え、かつ前記開口部は気流を吹き出す複数の孔からなり、かつ孔噴出箇所毎に、前記クッション室を仕切る仕切り板を設けたことを特徴とする無接触式の空気保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はロボットなどの移送具のハンドで、半導体ウエハやガラス基板などの板状体ワークを空気を噴出することにより無接触状態にて懸垂保持し搬送する無接触式の空気保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウエハやガラス基板等を搬送する場合には、それぞれのワークに対する所定の処理が終了した後に、１枚づつ懸垂把持し搬送する工程がある。
【０００３】
この多くの場合、吸着パッドにより真空吸着による方式が採られている。
【０００４】
このためワーク表面にパッド跡が残ることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来ワークの表面が直接ハンドに接触しない無接触式のハンドが提案されている。
【０００６】
例えば特開昭６２−１０５８３１号がある。
【０００７】
このハンドは、エゼクタ効果とベルヌーイ効果を利用したものであるが、流路よりクッション室に噴出した直後の高速空気流のエネルギーが十分に利用されてないため、その分エネルギーの損失があり、十分効果が達成されていなかった。
【０００８】
本発明の目的は、ワークにパッド跡を発生させず、ワークを確実に効率よく懸垂把持し、搬送することにある。
【０００９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１にかかる発明は、椀状の基体の周壁の下端に形成され板状のワークに対向する作動面と前記椀状の基体内部空間に形成されるクッション室とを有し、前記基体の中央部に、クッション室の上面より下方にのび先端が閉塞された流路を備えた突部を形成するとともに、前記流路は突部側面、しかもクッション室上面よりよりも下方で開口する開口部を備え、かつ前記開口部は高速気流を吹き出す複数の孔からなることを特徴とする無接触式の空気保持装置である。
【００１１】
本発明はこのような構成を具える結果、前記周壁との内部空間をクッション室としているため、高速空気流が噴出し装置外へ排出する際に、ワークとの間隙、クッション室および作動面との間隙はそれぞれエゼクタのノズル、真空室およびディフューザの機能を果たす。
【００１２】
そのためクッション室は負圧を発生しワークを吸引するとともに、前記距離が小なるに際して、前記高速空気流による圧力室型エアクッション効果によりクッション室は急激に昇圧し、前記ワークを離間させることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、噴出した直後の高速空気流が、ワークとの狭い間隙を通過する際に、高速気流となりベルヌーイ効果により大きな負圧を発生するため、噴出後の高速空気流のエネルギー損失がなく、効率良くワークを懸垂保持が可能である。
【００１４】
図１は空気保持装置Ａを単に示す側面断面図であり、図２はその下平面図を示す。
【００１５】
図１に示すように、椀状の基体Ｅの周壁１の下端にワークＧと対抗する作動面５を形成し、椀状の基体Ｅの中央部に先端の開口面６に開口する流路２を備えた突部３を設け、周壁１の内側の空間をクッション室４となし、空気保持装置Ａを形成する。
【００１６】
作動面５と開口面６は面一に形成されており、また流路２には高圧空気Ｃ発生源（図示せず）に接続している。
【００１７】
作動面５に対向するワークＧが作動面５との距離ｈが大なるに際して、流路２より噴出する高速空気流ＣがワークＧと開口面６との間隙を通過し、クッション室４に流入し、作動面５とワークＧとの間隙を通過し外部へ排出する。
【００１８】
その間、開口面６とワークＧとの間隙を通過する際に、高速気流Ｃによるベルヌーイ効果のため負圧を生じ、またクッション室４においても高速空気流Ｃがクッション室４に流入し作動面５とワークＧとの間隙を通過する際に、クッション室４および作動面５とワークＧとの空間が、それぞれエゼクタの真空室およびデフュウーザの機能を果たし、そのためクッション室４はエゼクタ効果のため負圧を生じ、さらに作動面５とワークＧとの間隙を通過する際にベルヌーイ効果のため負圧を生じる。
【００１９】
前記の負圧発生作用によりワークを吸引するとともに、前記距離ｈが小なるに際して、クッション室４における圧力室型エアクッション効果によるクッション室４内の圧力の上昇、開口面６とワークＧとの間隙および作動面５とワークＧとの間隙に生じる高速空気流のクッション効果による圧力の上昇を生じる。
【００２０】
この高速空気流Ｃによる昇圧作用によりワークＧを離間させる。
【００２１】
このようにして、内部に生じる負圧あるいは昇圧およびワークＧの重量とがバランスした距離ｈにて、ワークＧは空気保持装置Ａに空中に浮遊した無接触状態にて懸垂保持される。
【００２２】
図１，２に示す空気保持装置Ａに懸垂保持されたワークＧ表面に生じる圧力を図６に示し、図７には従来の空気保持装置Ｆの場合の圧力線図をしめす。
【００２３】
図６に示すようにｂ〜ｄ間に於いて、流路２より噴出直後の高速空気流によるベルヌーイ効果により高い負圧を生じ、さらにｄ〜ｆ間では効率良いエゼクタ効果による負圧が生じていることが解る。
【００２４】
これに対して従来型に場合は図７に示すように、ｂ〜ｆ間では、エゼクタ効果による負圧の発生しか生ぜず、そのため負圧の発生は低いことがわかる。
【００２５】
従って流路２から噴出した直後の高速空気流を有効に活用し、従来型に比較して負圧の発生量は格段に増加しており、吸引効率が上昇していることが解る。
【００２６】
図８には突部３の先端の開口面６が作動面５より上方に形成された空気保持装置Ｌを単に示す。
【００２７】
ワークＧと開口面６との間隙を広くとることにより、流路２より噴出する高速気流のクッション室４の流入抵抗を減じ、ワークＧの吸引時のクッション室４に生じる圧力室型エアクッション効果による反発力の発生速度を高め、ワークＧの吸引開始時に慣性力による作動面５への接触防止効果を高めたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図３は、空気保持装置Ｂを単に示す側面断面図であり、図４にはその下平面図を示す。
【００２９】
図面により説明すると、クッション室４の中央部の突部３の下面に形成される開口面６の下方に間隙を設けて偏向板７を配し、周壁１のブラケット８により取り付けて空気保持装置Ｂを構成する。
【００３０】
かような構成により、流路２より噴出した高速気流Ｃは、偏向板７により流れ方向を水平方向に偏向され、開口面６と偏向板７とで形成される噴出部よりワークＧと平行方向にクッション室４に噴出するので、直接ワークＧに垂直に衝突することがなく高速空気流Ｃの衝突による局所応力を生じない。
【００３１】
また偏向板７と開口面６との空隙より噴出した高速空気流Ｃは、水平方向に作動面５の下面に沿って流れるため、作動面５とワークＧとの距離ｈの大の場合でも、クッション室４にはエゼクタ効果により負圧を生じるためワークを吸引する。
【００３２】
そのためワークＧが柔軟なもの、通気性のあるものでも懸垂保持が可能であるし、脆いワークでも損傷させることもなく、またワーク７との距離ｈが大きすぎても常にクッション室４には負圧を生じているので、ワークＧを吹き飛ばすことはない。
【００３３】
偏向板７はブラケット８により周壁１に取り付けているが、直接ネジ等により開口面６に取り付けても良い。
【００３４】
また開口面６と偏向板７との間隙で形成される全周クッション室４に開口する噴出部は、多数の孔にて形成してもよい。
【００３５】
噴出部の位置は、作動面５よりも上方であればよい。
【００３６】
図９には本発明の空気保持装置Ｍの側面断面図を、図１０にはその下平面図を示す。
【００３７】
図９に明示するように、椀状の基体Ｅの周壁１の下端にワークＧと対向する作動面５を形成し、椀状の基体Ｅの中央部にクッション室４の上面より下方にのび、先端が閉塞された流路１２を備えた突部３を設けている。
前記流路１２にはクッション室４に開口する複数の小孔からなる孔１３が設けられている。
前記孔１３は図９に示すように、前記突部３の外周側を下に傾けてクッション室４に開口している。
なお前記のごとく、周壁１の空間をクッション室４となし空気保持装置Ｍを形成する。
前記孔１３は、クッション室４で開口していることは明らかである。
【００３８】
高速空気流Ｃは、流路１２より孔１３を通り、クッション室４に噴出する。
【００３９】
噴出する高速気流Ｃがクッション室４、作動面５とワークＧとの間隙を通る間に、エゼクタ効果およびベルヌーイ効果による負圧を生じワークＧを吸引する。
【００４０】
図１１に示すように、孔１３より噴出する高速気流Ｃは角度を持ってクッション室４に噴出するため、図９で矢印を用いて明示するようにクッション室４の内面とは離れて流れ、また垂直にワークＧに衝突することがなく高速気流Ｃは流路抵抗が少なくクッション室４およびワークＧと作動面５との間隙を通過する。
【００４１】
そのためエゼクタ効果による負圧の発生効果が高く、前記の従来技術に比較し、吸引力が従来技術に比べ格段に上昇し、またワークＧに及ぼす高速空気流Ｃの衝突による衝撃力を緩和しワークＧを損傷から守る。
【００４２】
本例では、孔１３より高速空気流Ｃを噴出する角度は下向きであるが、水平の適切な角度にするのも好例である。
【００４３】
またクッション室４を仕切り板１４にて仕切り、孔１３噴出箇所毎にクッション室４を分割するのも好例である。
【００４４】
図５には空気保持装置Ｈの側面断面図を単に示す。
【００４５】
図面により説明すると、前記の空気保持装置Ａ、Ｂ、Ｍ、Ｌの周囲に、空気保持装置Ａ、Ｂ、ｌおよびＭより排出した排気空気を補足する排気吸引口１０を設けたフード９を装着して空気保持装置Ｈを構成する。
【００４６】
流路２より噴出した高速空気流Ｃは、作動面５とワークＧとの間隙を通過し外部へ排出される。
【００４７】
この外部へ排出される高速空気流Ｃを、前記の空気保持装置Ａ，Ｂの周囲に装着されたフード９により補足し、排気吸引口１０から吸引し所定の場所に排出する。
【００４８】
このため排出空気が外部のクリーンルームに漏れ出すことがなく、クリールームを汚染することがない。
【００４９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５０】
例えばワークの凹凸、柔軟性、通気性あるいは穴の密度等により突部の先端の位置を調節し、負圧発生量の調節することも可能である。
【００５１】
また作動面に接触部材を設けることにより、接触部材にワークを接触させた状態でワークを保持し搬送することができ、ワークのずれを防止することができる。
【００５２】
クッション室の上面および側面の形状は、それぞれ水平および垂直であるに限らず、高速空気流によりエゼクタ効果が効果的に生じる形状にするのも好例である。
【００５３】
【発明の効果】
本願に於いて開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【００５４】
（１）クッション室の中央部に流路を設けた開口面をワークに近接して設けたことにより、効率よくワークを空中に浮遊した無接触状態にて懸垂保持することができる。
【００５５】
（２）突部側面の孔よりクッション室に高速気流を噴出することにより、効率よくワークを空中に浮遊した無接触状態にて懸垂保持することができる。
【００５６】
（３）これにより半導体ウエハ、液晶ガラス基板等の板状のワーク表面に傷、汚れ、パッド跡を付着させない。
【００５７】
（４）柔軟性、通気性、あるいは孔が形成されていたり、もろいワークを損傷することなく保持可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気保持装置を単に例示する側面断面図である。
【図２】その下平面図である。
【図３】空気保持装置を単に例示するの側面断面図である。
【図４】その下平面図である。
【図５】別の空気保持装置を単に例示する側面断面図である。
【図６】その発生負圧線図である。
【図７】従来型の実施の形態の発生負圧線図である。
【図８】また別の空気保持装置を単に例示する側面断面図である。
【図９】本発明の実施の形態の空気保持装置の側面断面図である。
【図１０】その下平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態の発生負圧線図である。
【００５８】
【符号の説明】
１    周壁
２、１２  流路
３    突部
４    クッション室
５    作動面
６    開口面
７    偏向板
８    ブラケット
９    フード
１０    排気吸引口
１３    孔
１４    仕切り板
１５    開口部
Ａ、Ｂ、Ｈ、Ｌ、Ｍ    空気保持装置
Ｃ    高速空気流
Ｅ    基体
Ｆ    従来型の空気保持装置
Ｇ    ワーク
Ｐ    高圧空気
ｈ    作動面５とワークＧとの距離
【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】
0003994372.tif 000009
【図９】
0003994372.tif 000010
【図１０】
0003994372.tif 000011
【図１１】
0003994372.tif 000012