(57)【要約】【課題】非接触型搬送保持具および非接触型搬送保持装置の提供。【解決手段】内側に一端が閉じ他端が開放された円筒状空間部１２を有し円筒部１３と底部１４を有するボデー１１と、ボデー１１の円筒部１３に形成され円筒状空間部１２の側面を構成する円筒状のボデー内周面１５と、ボデーの底部１４に形成され円筒状空間部１２の底面を構成する平坦なボデー底面１６と、ボデーの円筒状空間部１２の開放側端部に形成された平坦なボデー開放側端面１７と、ボデー内周面１５のボデー底面側端部に形成され円筒状空間部１２にガスを接線成分をもたせて導入する１つ以上のガス導入口１８と、を有する非接触型搬送保持具１０。円筒状空間部１２にガスを供給すると円筒状空間部１２内に負圧が生じて、被搬送物を吸引保持する。被搬送物とボデー開放側端面１７との間にはガスの流出隙間があるので、被搬送物は非接触保持される。【選択図】        図１
2009119562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に一端が閉じ他端が開放された円筒状空間部を有し円筒部と底部を有するボデーと、
前記ボデーの円筒部に形成され前記円筒状空間部の側面を構成する円筒状のボデー内周面と、
前記ボデーの底部に形成され前記円筒状空間部の底面を構成する平坦なボデー底面と、
前記ボデーの前記円筒状空間部の開放側端部に形成された平坦なボデー開放側端面と、
前記ボデー内周面のボデー底面側端部に形成され前記円筒状空間部にガスを接線成分をもたせて導入する１つ以上のガス導入口と、
前記ガス導入口に接続されたガス供給通路と、
を有する非接触型搬送保持具。
【請求項２】
前記ガス導入口の軸芯はボデー底面に平行かまたは円筒状空間部の開放端側に傾斜している請求項１記載の非接触型搬送保持具。
【請求項３】
前記ボデーの底部の中心部には該底部に対して垂直に該底部から離れる方向に延びる円柱状の凸部が形成されている請求項１または請求項２記載の非接触型搬送保持具。
【請求項４】
前記凸部の高さは、前記ボデー底面と前記ボデー開放側端面との間の距離以下である請求項１〜請求項３の何れか１項記載の非接触型搬送保持具。
【請求項５】
前記凸部の高さは、前記ボデー底面と前記ボデー開放側端面との間の距離以下で、前記凸部は前記円筒状空間部内のガスの一部を吸引するための吸引通路となる中空部を有する請求項１または請求項２記載の非接触型搬送保持具。
【請求項６】
前記凸部は先端に端面を有し、該凸部の端面に前記中空部と円筒状空間部とを連通する１以上の溝部を有する請求項５記載の非接触型搬送保持具。
【請求項７】
前記ガス導入口は複数設けられている請求項１〜請求項６の何れか１項記載の非接触型搬送保持具。
【請求項８】
前記ガス導入口が一対、前記円筒状空間部の軸芯に対して互いに対称に設けられている請求項１〜請求項７の何れか１項記載の非接触型搬送保持具。
【請求項９】
前記ボデー内周面と前記ボデー開放側端面との間には、前記ボデー開放側端面に近づくほど径が大きくなるテーパ面が設けられており、前記ボデー内周面と前記ボデー開放側端面とは該テーパ面を介して接続している請求項１〜請求項８の何れか１項記載の非接触型搬送保持具。
【請求項１０】
被搬送物保持面を有し、該被搬送物保持面に非接触型搬送保持具が１つ以上配置されている非接触型搬送保持装置であって、
前記非接触型搬送保持具が、
内側に一端が閉じ他端が開放された円筒状空間部を有し円筒部と底部を有するボデーと、
前記ボデーの円筒部に形成され前記円筒状空間部の側面を構成する円筒状のボデー内周面と、
前記ボデーの底部に形成され前記円筒状空間部の底面を構成する平坦なボデー底面と、
前記ボデーの前記円筒状空間部の開放側端部に形成された平坦なボデー開放側端面と、
前記ボデー内周面のボデー底面側端部に形成され前記円筒状空間部にガスを接線成分をもたせて導入する１つ以上のガス導入口と、
前記ガス導入口に接続されたガス供給通路と、
を有する非接触型搬送保持装置。
【請求項１１】
前記非接触型搬送保持装置が搬送用ロボットであり、前記被搬送物保持面が搬送用ロボットのアームの先端にハンドに代わって取り付けられている、ハンド代用プレートの表面である請求項１０記載の非接触型搬送保持装置。
【請求項１２】
前記非接触型搬送保持装置が搬送用ロボットであり、前記被搬送物保持面が搬送用ロボットのハンドの表面である請求項１０記載の非接触型搬送保持装置。
【請求項１３】
前記非接触型搬送保持装置が、ハンディタイプの搬送装置であるバキュームピンセットであり、前記被搬送物保持面がバキュームピンセットの被搬送物保持面であり、前記非接触型搬送保持具がバキュームピンセットの被搬送物保持面に、吸着口の代わりに設けられている請求項１０記載の非接触型搬送保持装置。
【請求項１４】
前記非接触型搬送保持装置が、被搬送物の搬送経路に配置された往復動される台車と、該台車上で該台車の往復動方向と直交する方向に移動可能なスライダーと、を有し、前記被搬送物保持面が前記スライダーの上面である請求項１０記載の非接触型搬送保持装置。
【請求項１５】
前記非接触型搬送保持装置が、ロボットハンドで、該ロボットハンドの被搬送物保持面に複数の前記非接触型搬送保持具が配置されており、前記複数の一部の非接触型搬送保持具の円筒状空間部内の旋回流の方向と前記複数の一部以外の非接触型搬送保持具の円筒状空間部内の旋回流の方向とを逆に設定し、前記複数の一部の非接触型搬送保持具の吸着をオンにすると被搬送物が非接触型搬送保持具の円筒状空間部からの流出気流のみで回転し、前記複数の全部の非接触型搬送保持具の吸着をオンにすると被搬送物の回転が停止するようになっている請求項１０記載の非接触型搬送保持装置。
【請求項１６】
前記非接触型搬送保持装置が、回転駆動部と、回転駆動部で回転される回転テーブルと、被搬送物に設けられたノッチを読み取るセンサーとを有し、前記被搬送物保持面が回転テーブルの被搬送物保持面であり、前記非接触型搬送保持具が回転テーブルの被搬送物保持面に配置されている請求項１０記載の非接触型搬送保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被搬送物を、被接触で保持し搬送する非接触型搬送保持具と、該非接触型搬送保持具が組み付けられた非接触型搬送保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００４−０５９６６０号公報は、図１６に示すように、内側に一端が閉じ他端が開放された円錐状空間部３を有し側壁部４と底部５を有するボデー２と、ボデー２の側壁部に形成され円錐状空間部の側面を構成する円錐状のボデー内周面６と、ボデー２の底壁に形成され円錐状空間部３の底面を構成する平坦なボデー底面７と、ボデーの円錐状空間部の開放側端部に形成された平坦なボデー開放側端面８と、ボデー底面７の外周部に形成され円錐状空間部３に半径方向にかつ軸方向に対して斜め外方に傾けてガスを導入するガス導入口９とを有する非接触型搬送保持具１を開示している。
非接触型搬送保持具１においては、ガス導入口９を通して円錐状空間部３にガスを半径方向に導入し、導入したガスをボデー開放側端面８と被搬送物５０との間の隙間Ｇを通して外部に半径方向に流出させる。ガスは円錐状空間部３の中央部のエアを引きずって持ち去り、これによって円錐状空間部３の中央部に負圧Ｖを形成し、被搬送物５０を負圧で吸引保持する。この吸引保持では、ボデー開放側端面８と被搬送物５０との間にガス流出用の隙間Ｇが存在するため、被搬送物５０は非接触型搬送保持具１に対して非接触である。
非接触型搬送保持具１を搬送用ロボットに取り付けることにより非接触型搬送保持装置が構成される。
【特許文献１】特開２００４−０５９６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１６に示した従来技術には、つぎの問題点がある。
（ｉ）ガスを円錐状空間部３に半径方向に導入するため、円錐状空間部３に十分な渦流を生成することができない。その結果、円錐状空間部３の中央部に形成される負圧が弱く、被搬送物５０を吸引保持する保持力が比較的小さい。したがって、重量物の非接触搬送に適さない。
（ii）円錐状空間部３が底部５から離れる方向にいくにしたがって径が拡大しているため、円錐状空間部３の半径方向中央部でかつ被搬送物直近に形成される負圧領域が、底部近傍の負圧領域に比べて、半径方向に拡がっており、負圧が弱く、被搬送物を吸引保持する保持力が比較的小さい。
(iii) 円錐状空間部３に導入されたガスが、テーパ状のボデー内周面６に沿って半径方向に流れるので、ガスは軸方向成分をもって被搬送物５０の保持具対向面５０ａに当たり、被搬送物５０に保持具１から離れる方向に離反力Ｆを加える。この力Ｆは、円錐状空間部３に生じる負圧吸引力Ｆｖより小さい。しかし、被搬送物５０にガス流力の軸方向成分の離反力Ｆと、吸引保持力Ｆｖとが、互いに反対方向に働くので、ボデー開放側端面８と被搬送物５０との微小な隙間Ｇが振動的に変化することがあり、保持力が不安定になることがある。
（iv）円錐状空間部３に中央部に生じる負圧領域の中心軸芯が半径方向に位置決めされていないので、被搬送物５０が非接触型搬送保持具１に対して剪断方向に（非接触型搬送保持具１の軸方向と直交する方向に）位置ずれすると、被搬送物５０を元の位置に戻そうとする力（半径方向アライメント力）が働かないか、たとえ働いたとしても、元の位置までは戻せず、半径方向アライメント性能がないか、あるいは若干あったとしても半径方向アライメント性能が低い。
（ｖ）吸引保持力Ｆｖを強めるために、円錐状空間部３へのガス導入量を増やすと、それに比例してガス流の軸方向成分による被搬送物離反力Ｆが増大して保持力が不安定になるので、保持力の安定性を維持したまま負圧を増大させることができない。
【０００４】
本発明の第１の目的は、被搬送物を吸引保持する保持力が従来装置に比べて大きく、上記（ｉ）、（ii）の課題を解決できる、非接触型搬送保持具および非接触型搬送保持装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、第１の目的に加えて、被搬送物を吸引保持する保持力が従来装置に比べて安定した、上記(iii) の課題を解決できる、非接触型搬送保持具および非接触型搬送保持装置を提供することにある。
本発明の第３の目的は、第１の目的に加えて、アライメント性能がある、上記（iv）の課題を解決できる、非接触型搬送保持具および非接触型搬送保持装置を提供することにある。
本発明の第４の目的は、被搬送物を吸引保持する保持力の安定性を維持したまま負圧による被搬送物吸引保持力を増大させることができ、静止精度を高めることができる、上記（ｖ）の課題を解決できる、非接触型搬送保持具および非接触型搬送保持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明の非接触型搬送保持具および非接触型搬送保持装置はつぎの通りである。
（１）  内側に一端が閉じ他端が開放された円筒状空間部を有し円筒部と底部を有するボデーと、
前記ボデーの円筒部に形成され前記円筒状空間部の側面を構成する円筒状のボデー内周面と、
前記ボデーの底部に形成され前記円筒状空間部の底面を構成する平坦なボデー底面と、
前記ボデーの前記円筒状空間部の開放側端部に形成された平坦なボデー開放側端面と、
前記ボデー内周面のボデー底面側端部に形成され前記円筒状空間部にガスを接線成分をもたせて導入する１つ以上のガス導入口と、
前記ガス導入口に接続されたガス供給通路と、
を有する非接触型搬送保持具。
（２）  前記ガス導入口の軸芯はボデー底面に平行かまたは円筒状空間部の開放端側に傾斜している（１）記載の非接触型搬送保持具。
（３）  前記ボデーの底部の中心部には該底部に対して垂直に該底部から離れる方向に延びる円柱状の凸部が形成されている（１）または（２）記載の非接触型搬送保持具。
（４）  前記凸部の高さは、前記ボデー底面と前記ボデー開放側端面との間の距離以下である（１）〜（３）の何れか１つに記載の非接触型搬送保持具。
（５）  前記凸部の高さは、前記ボデー底面と前記ボデー開放側端面との間の距離以下で、前記凸部は前記円筒状空間部内のガスの一部を吸引するための吸引通路となる中空部を有する（１）または（２）記載の非接触型搬送保持具。
（６）  前記凸部は先端に端面を有し、該凸部の端面に前記中空部と円筒状空間部とを連通する１以上の溝部を有する（５）記載の非接触型搬送保持具。
（７）  前記ガス導入口は複数設けられている（１）〜（６）の何れか１つに記載の非接触型搬送保持具。
（８）  前記ガス導入口が一対、前記円筒状空間部の軸芯に対して互いに対称に設けられている（１）〜（７）の何れか１つに記載の非接触型搬送保持具。
（９）  前記ボデー内周面と前記ボデー開放側端面との間には、前記ボデー開放側端面に近づくほど径が大きくなるテーパ面が設けられており、前記ボデー内周面と前記ボデー開放側端面とは該テーパ面を介して接続している（１）〜（８）の何れか１つに記載の非接触型搬送保持具。
（１０）  （１）〜（９）の何れか１つに記載の前記非接触型搬送保持具が非接触型搬送保持装置の被搬送物保持面に１つ以上配置されている、非接触型搬送保持装置。
（１１）  前記非接触型搬送保持装置が搬送用ロボットであり、前記被搬送物保持面が搬送用ロボットのアームの先端にハンドに代わって取り付けられている、ハンド代用プレートの表面である（１０）記載の非接触型搬送保持装置。
（１２）  前記非接触型搬送保持装置が搬送用ロボットであり、前記被搬送物保持面が搬送用ロボットのハンドの表面である（１０）記載の非接触型搬送保持装置。
（１３）  前記非接触型搬送保持装置が、ハンディタイプの搬送装置であるバキュームピンセットであり、前記被搬送物保持面がバキュームピンセットの被搬送物保持面であり、前記非接触型搬送保持具がバキュームピンセットの被搬送物保持面に、吸着口の代わりに設けられているている（１０）記載の非接触型搬送保持装置。
（１４）  前記非接触型搬送保持装置が、被搬送物の搬送経路に配置された往復動される台車と、該台車上で該台車の往復動方向と直交する方向に移動可能なスライダーと、スライダー上に搭載され被搬送物を被接触で吸着保持するハンドと、を有し、前記被搬送物保持面が前記ハンドの上面である（１０）記載の非接触型搬送保持装置。
（１５）  前記非接触型搬送保持装置が、ロボットハンドで、該ロボットハンドの被搬送物保持面に複数の前記非接触型搬送保持具が配置されており、前記複数の一部の非接触型搬送保持具の吸着をオンにすると被搬送物が気流のみで回転し、前記複数の全部の非接触型搬送保持具の吸着をオンにすると被搬送物の回転が停止するようになっている（１０）記載の非接触型搬送保持装置。
（１６）  前記非接触型搬送保持装置が、回転駆動部と、回転駆動部で回転される回転テーブルと、被搬送物に設けられたノッチを読み取るセンサーとを有し、前記被搬送物保持面が回転テーブルの被搬送物保持面であり、前記非接触型搬送保持具が回転テーブルの被搬送物保持面に配置されている（１０）記載の非接触型搬送保持装置。
【発明の効果】
【０００６】
上記（１）、（７）、（８）の非接触型搬送保持具および上記（１０）〜（１６）の非接触型搬送保持装置によれば、ボデー内周面のボデー底面側端部に形成され円筒状空間部にガスを接線成分をもたせて導入するガス導入口を設けたので、円筒状空間部に旋回流を発生させることができ、それによって、円筒状空間部の中央部の負圧を強めることができる。その結果、被搬送物を吸引保持する保持力を従来装置に比べて大きくすることができる。これによって、上記（ｉ）の課題が解決され、本発明の第１の目的が達成される。
また、ボデーが内側に（円錐状ではない）円筒状空間部を有するので、円筒状空間部が底部から離れる方向にいくにしたがって径が拡大せず、負圧領域が半径方向に拡がらない。その結果、円筒状空間部の半径方向中央部で被搬送物直近に形成される負圧が、円錐状空間部の場合に比べて強く、被搬送物を吸引保持する保持力が円錐状空間部の場合に比べて強まる。これによって、上記（ii）の課題が解決され、本発明の第１の目的が達成される。
【０００７】
上記（２）、（７）、（８）の非接触型搬送保持具および上記（１０）〜（１６）の非接触型搬送保持装置によれば、ガス導入口の軸芯はボデー底面に平行かまたは円筒状空間部の開放端側に傾斜しているので、円筒状空間部内の旋回流はボデー底面に平行かまたは円筒状空間部の開放端側に傾斜しており、被搬送物の面に直交する流れ成分は小さい。その結果、ガス流の、被搬送物の面に直交する流れ成分による被搬送物の非接触型搬送保持具からの離反力は小さく、吸引力による被搬送物保持性能が安定する。これによって、上記（iii)の課題が解決され、本発明の第２の目的が達成される。
【０００８】
上記（３）、（４）の非接触型搬送保持具および上記（１０）〜（１６）の非接触型搬送保持装置によれば、ボデーの底部の中心部に、底部に対して垂直に底部から離れる方向に延びる円柱状の凸部が形成されているので、円筒状空間部の旋回流の中心位置が底部側で凸部中心位置となり、安定化される。そして、被搬送物が非接触型搬送保持具に対して非接触型搬送保持具の軸方向と直交する方向に位置ずれすると、旋回流の軸芯が凸部を中心にして傾き、負圧吸引力の傾きの搬送保持具の軸方向と直交する方向の成分が、被搬送物を元の位置に戻そうとする力として働く。これによって、被搬送物の負圧作用点を元の位置（凸部に対向する位置）まで戻そうとする力が働き、半径方向アライメント性能が生じる。これによって、本発明の第３の目的が達成される。
【０００９】
上記（５）、（６）の非接触型搬送保持具および上記（１０）〜（１６）の非接触型搬送保持装置によれば、凸部が負圧通路となる中空部を有するので、導入ガスの旋回流によって円筒状空間部の半径方向中央部で被搬送物直近に形成される負圧を、旋回流による負圧形成と独立に、強めることができる。吸引圧を強めるために凸部中空部から吸引を補足することにより、被搬送物の静止精度を高めるとともに、静止作動を導入ガスの旋回流のみによる場合に比べて高速化できる。その結果、導入ガスの旋回流による被搬送物を吸引保持する保持力の安定性を維持したまま、凸部の負圧通路によって形成される円筒状空間部の半径方向中央部の負圧により、被搬送物吸引保持力を増大させることができる。これによって、本発明の第４の目的が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の非接触型搬送保持具の実施例の構成、作用、効果を、図１〜図６を参照して説明する。
【００１１】
図１〜図６に示すように、本発明の非接触型搬送保持具１０は、内側に軸方向一端が閉じ軸方向他端が開放された円筒状空間部１２を有し円筒部１３と底部１４を有するボデー１１と、ボデー１１の円筒部１３に形成され円筒状空間部１２の側面を構成する円筒状のボデー内周面１５と、ボデー１１の底部１４に形成され円筒状空間部１２の底面を構成する平坦なボデー底面１６と、ボデー１１の円筒状空間部１２の開放側端部に形成された平坦なボデー開放側端面１７と、ボデー内周面１５のボデー底面側端部に形成され円筒状空間部１２にガスを接線成分をもたせて導入する１つ以上のガス導入口１８と、ガス導入口１８に接続されたガス供給通路１９と、を有する。
【００１２】
被搬送物５０は、ボデー開放側端面１７に対向する面を有し、円筒状空間部１２内に生じた負圧によって、ボデー開放側端面１７に非接触で、非接触型搬送保持具１０によって、吸引保持される。
【００１３】
より詳しくは、非接触型搬送保持具１０の円筒状空間部１２にガス導入口１８からガスが導入されると、円筒状空間部１２内に旋回流Ｓが生じて円筒状空間部１２内にの中央部に負圧が生じ、この負圧によって被搬送物５０が非接触型搬送保持具１０に吸引保持される。円筒状空間部１２内の旋回流Ｓは、ボデー開放側端面１７と被搬送物５０との間の隙間Ｇを通して円筒状空間部１２の外部に放出される。隙間Ｇの存在により被搬送物５０は非接触型搬送保持具１０に非接触である。また、円筒状空間部１２内のガス流れは旋回流Ｓのため、隙間Ｇを通過するときに、ガス流れはボデー開放側端面１７にほぼ平行である。
【００１４】
ボデー内周面１５は円筒状空間部１２の軸芯と平行かほぼ平行である。ここで、「ほぼ平行」には、円筒状空間部１２の軸芯に対して±５度以下の傾斜を含む。±５度以下の傾斜の場合は、円錐面の場合におけるような負圧領域を拡大、縮小する作用がほとんど生じない。ボデー底面１６は、後で説明する中央部の凸部２０を除き、円筒状空間部１２の軸芯に直交する平坦面とされている。
【００１５】
ガス導入口１８の軸芯はボデー底面１６に平行かまたはボデー底面１６から円筒状空間部１２の開放端側に傾斜している。この傾斜はボデー底面１６に対して１０度以下の傾斜とされる。１０度以下とする理由は、１０度を越えると流れの軸方向成分による被搬送物５０の離反力が無視できない程度に大きくなるからである。
ガス導入口１８は円筒状空間部１２に対して接線方向成分をもって円筒状空間部１２に開口している。「接線方向成分をもって」には、接線方向と半径方向との中間方向に導入される場合を含む。さらに定量的には、図２に示すように、導入ガス流れＥの方向と、導入ガス流れの方向と直交する半径方向線Ｒとは、円筒状のボデー内周面１５の径以下で、以下に述べる凸部２０の外径以上の点Ｊで直交する。
【００１６】
ガス導入口１８は、１つ以上、設けられる。図２はガス導入口１８が１つ設けられる場合を示しており、図４、図６はガス導入口１８が２つ設けられる場合を示している。ガス導入口１８の数は、３以下であることが望ましい。ガス導入口１８の数は、もっとも望ましくは、２である。たとえば、ガス導入口１８は、一対、凸部の中心Ｃを対称の中心として、互いに対称に設けられている。
【００１７】
ガス導入口１８の導入口径方向の高さ（ガス導入口１８の直径）Ｄは、凸部２０の高さＨ以下であることが望ましい。これによって、ガス導入口１８から円筒状空間部１２に導入されたガスは、凸部２０を旋回の中心とした旋回流Ｓを、効果的に生じる。旋回流Ｓはボデー底面１６と平行か、または円筒状空間部１２の開放端側に傾斜している。
【００１８】
ボデー１１の底部１４の半径方向中央部には、円筒状空間部１２の軸芯と軸芯を一致させて、底部１４に対して垂直に、底部１４から離れる方向に延びる円柱状の凸部２０が形成されている。凸部２０の先端面２１は、ボデー底面１６に対して平行は平坦面であってもよいし、あるいは円筒状空間部１２の開放端側に向かって凸の湾曲面であってもよい。
【００１９】
凸部２０の高さＨ（ボデー底面１６に直交する方向の凸部２０の高さ）は、ボデー底面１６とボデー開放側端面１７との間の、ボデー底面１６に直交する方向の、距離Ｂ以下である。そのため、凸部２０の先端面２１と被搬送物５０との間には、必ず隙間Ｇｃが存在する。この隙間Ｇｃの高さは、ボデー開放側端面１７と被搬送物５０との間の隙間Ｇの高さ以上である（図３）。
【００２０】
図５、図６に示すように、凸部２０は、円筒状空間部１２内のガスの一部を吸引するための吸引通路となる中空部２２を有していてもよい。中空部２２は、負圧通路２５により負圧源に接続される。
凸部２０が中空部２２を有する場合、凸部２０の先端面２１には中空部２２と円筒状空間部１２とを連通する複数の溝部２３が形成される。中空部２２は吸引装置に連通している。溝部２３が存在することによって、被搬送物５０が凸部２０の先端面２１に吸着接触することなく、溝部２３を通してエアが中空部２２に急進される。
凸部２０が中空部２２を有する場合、円筒状空間部１２内の中央部の負圧は、旋回流Ｓにより生じる負圧のみの場合に比べて、中空部２２を通しての吸引により生じる負圧が加わるため、負圧は強まる。
【００２１】
ボデー内周面１５とボデー開放側端面１７との間には、ボデー開放側端面１７に近づくほど径が大きくなるテーパ面２４が設けられており、ボデー内周面１５とボデー開放側端面１７とはテーパ面２４を介して互いに接続している。テーパ面２４はボデー軸芯に対して４５°±１０°の角度をもって交差する傾斜面とされている。また、テーパ面２４の面に沿った長さは５〜１５mmであることが望ましい。
【００２２】
つぎに、本発明の非接触型搬送保持具１０の作用、効果を説明する。
本発明の非接触型搬送保持具１０では、ボデー内周面１５のボデー底面１６側端部に、円筒状空間部１２にガスを接線成分をもたせて導入するガス導入口１８を設けたので、円筒状空間部１２に旋回流Ｓを発生させることができ、それによって、円筒状空間部１２の中央部に強い負圧（大気圧より低い圧力）を生成させることができる。旋回流は円筒状空間部１２内の外周部にも内周部にも生じるが、図１〜図６には、旋回流のうち内周部に近い部分の旋回流のみを示してある。旋回流Ｓによる負圧は、従来の半径方向流による負圧に比べて高負圧である。その結果、被搬送物５０を負圧Ｖにより吸引保持する保持力が従来装置に比べて大きくなる。ボデー開放側端面１７と被搬送物５０との間の隙間Ｇには、正圧Ｐ（大気圧より高い圧力）が働くが、負圧Ｖによる被搬送物５０吸引力の方が、隙間Ｇに働く正圧Ｐによる被搬送物５０離反力より大きいので、被搬送物５０は非接触型搬送保持具１０に吸引保持される。ボデー開放側端面１７と被搬送物５０との間には円筒状空間部１２から外部にガスが流出する隙間が存在するので、被搬送物５０はボデー開放側端面１７の端面に非接触である。非接触のため被搬送物５０が非接触型搬送保持具１０に接触して傷つくことはない。
【００２３】
この負圧吸引搬送は、被搬送物５０が非接触型搬送保持具１０の上方に水平状態に位置しても、下方に水平状態に位置してもあっても、非接触型搬送保持具１０に対して垂直状態または斜め状態にあっても働く。その結果、被搬送物５０を水平姿勢で搬送することができるのみならず、被搬送物５０を垂直姿勢を含む任意の角度で搬送でき、反転した背面搬送をすることも可能である。
【００２４】
また、ボデー１１が内側に（円錐状ではない）円筒状空間部１２を有するので、円筒状空間部１２が底部１４から離れる方向にいくにしたがって径が拡大せず、負圧領域が半径方向に拡がらない。その結果、円筒状空間部１２の半径方向中央部で被搬送物直近に形成される負圧が、円錐状空間部の場合に比べて強く、被搬送物５０を吸引保持する保持力が円錐状空間部の場合に比べて強まる。
【００２５】
また、ガス導入口１８の軸芯はボデー底面１６に平行かまたは円筒状空間部の開放端側に１０度以下の角度をもって傾斜しているので、円筒状空間部１２内の旋回流Ｓはボデー底面１６に平行かまたは円筒状空間部１２の開放端側に傾斜している。そのため、旋回流Ｓの被搬送物５０の非接触型搬送保持具１０に対向する面５０ａに直交する流れ成分は小さい。その結果、ガス流の、被搬送物５０の面５０ａに直交する流れ成分による被搬送物５０の非接触型搬送保持具１０からの離反力は小さく、旋回流Ｓによって生じた負圧の吸引力による被搬送物保持性能が安定する。
【００２６】
非接触型搬送保持具１０では、被搬送物５０の面５０ａに当たる流体が、面５０ａに沿った方向となり、かつ継続的であるため、被搬送物５０の微振動および超微振動が大幅に減少し、また横ズレ、縦ズレも大幅に減少する。その結果、搬送時に要求される、搬送精度、位置決め精度および静止精度が、極めて高くなり、さらに騒音（ノイズ）も大幅に減少する。
【００２７】
ボデー底部１４の中心部に、底部１４に対して垂直に底部１４から離れる方向に延びる円柱状の凸部２０が形成されているので、円筒状空間部１２内の旋回流Ｓの中心位置が、底部側で凸部２０の中心位置となり、安定化する。そして、被搬送物５０が非接触型搬送保持具１０に対して非接触型搬送保持具１０の軸方向と直交する方向に位置ずれすると、旋回流Ｓの軸芯が底部１４の凸部２０を中心にして傾き、負圧吸引力Ｖの傾きの搬送保持具１０の軸方向と直交する方向の成分が、被搬送物５０を元の位置に戻そうとする力として働く。これによって、被搬送物５０の負圧作用点を元の位置（凸部２０に対向する位置）まで戻そうとする力が働き、アライメント性能（被搬送物５０の中心を凸部２０に対向する位置まで戻そうとする性能）が生じる。これによって、本発明の第３の目的が達成される。
【００２８】
また、凸部２０が負圧通路となる中空部２２を有する場合は、中空部２２によって円筒状空間部１２内の中空部頂面２１近傍に形成される負圧が、導入ガスの旋回流Ｓによって円筒状空間部１２の半径方向中央部で被搬送物５０の直近に形成される負圧を、旋回流Ｓによる負圧形成と独立に、強めることができる。凸部中空部２２から吸引を補足することにより、凸部中空部２２による吸引負圧は、被搬送物５０の静止精度を高めるとともに、被搬送物５０を静止させる静止作動を、導入ガスの旋回流Ｓのみによる場合に比べて早めることができる。その結果、導入ガスの旋回流Ｓによる被搬送物５０を吸引保持する保持力の安定性を維持したまま、凸部２０の負圧通路２２によって形成される円筒状空間部１２の半径方向中央部の負圧により、被搬送物吸引保持力を増大させることができる。これによって、本発明の第４の目的が達成される。溝部２３があるため、凸部２０の先端面２１に被搬送物５０が吸着接触することがない。溝部２３がないと、いったん被搬送物５０が凸部２０の先端面２１に吸着接触してしまうと、負圧を解除しない限り被搬送物５０が凸部２０の先端面２１から離れなくなる。
【００２９】
つぎに、上記の非接触型搬送保持具１０を適用した種々の非接触型搬送保持装置３０を、図７−図１０を参照して、説明する。
非接触型搬送保持装置３０は、被搬送物５０の平坦な面５０ａに対向する平坦な被搬送物保持面３１を有し、この被搬送物保持面３１に非接触型搬送保持具１０が、１つ以上配置されている。通常、非接触型搬送保持具１０は、非接触型搬送保持装置３０に埋め込まれた状態で配置されている。非接触型搬送保持具１０の平坦なボデー開放側端面１７と、平坦な被搬送物保持面３１とは、同一平面内かあるいはほぼ同一平面内にあり、被搬送物５０の平坦な面５０ａに対向する。非接触型搬送保持具１０の平坦なボデー開放側端面１７および平坦な被搬送物保持面３１と、被搬送物５０の平坦な面５０ａとの間には、隙間Ｇがあり、被搬送物５０は、被搬送物保持面３１とボデー開放側端面１７に、非接触で吸引保持され搬送される。非接触型搬送保持装置３０の被搬送物保持面３１は、上方または斜め上方に向けられていてもよいし、下方または斜め下方に向けられていてもよいし、鉛直姿勢をとっていてもよい。
【００３０】
〔非接触型搬送保持装置３０の例１〕
図７、図８に示すように、非接触型搬送保持装置３０は，搬送用ロボット（たとえば、６軸の汎用ロボットを搬送用に用いた搬送用ロボット）のアームの先端にハンドに代わって取り付けられている、ハンド代用プレート３０Ａである。被搬送物保持面３１は、ハンド代用プレート３０Ａの、被搬送物に対向する表面である。非接触型搬送保持具１０は、被搬送物保持面３１に１つ以上配置されている。
ハンド代用プレート３０Ａは平面視でＵ字状部分を有している。
ハンド代用プレート３０ＡのＵ字状部分に平面視で被搬送物５０の外形と相似形で被搬送物５０の外形より若干大きな形状（たとえば、被搬送物５０の外形が円形である場合は円形、ただし矩形や正方形でもよい。以下円形の場合で説明する）の段差（後退する段差）が設けられており、この段差の上面が被搬送物保持面３１となっている。段差の側面は、被搬送物５０が所定量以上、被搬送物保持面３１と平行な方向に位置ずれしないように位置を規制する位置規制面３２を構成している。位置規制面は３２は被搬送物保持面３１およびボデー開放側端面１７との間に延び、被搬送物保持面３１およびボデー開放側端面１７と直交する。位置規制面３２と被搬送物５０との間にはガス供給通路１９からの空気が流れるので、位置規制面３２と被搬送物５０とは非接触である。
被搬送物５０は、薄板である。被搬送物５０が半導体ウエハである場合は、厚さは、通常厚さウエハで０．８ｍｍ、極薄ウエハで１００ミクロン以下であり、直径はたとえば１５ｃｍ−３０ｃｍである。
【００３１】
非接触型搬送保持具１０にはガス供給通路１９を通してガスが供給される。非接触型搬送保持具１０が凸部２０を有し、凸部２０に中空部２２が形成されている場合は、中空部２２は負圧通路２５を介して負圧源に接続される。負圧源はロボット３０に搭載されてもよいし、あるいはロボット３０とは別置きにされてもよい。図７、図８中、ＩＮはガスの供給を示し、ＯＵＴは負圧源への接続を示す。
【００３２】
上記非接触型搬送保持装置３０においては、被搬送物５０を、水平搬送のみならず、垂直ならびに任意の角度で搬送できる。その結果、被搬送物の搬送姿勢を一方向に固定される従来の搬送に比べて、搬送スペースを大幅に、たとえば５分の１程度に減少させることができる。
また、非接触搬送のため、被搬送物５０に損傷を与えることがないほか、接触による汚染を防ぐことができ、最終製品の歩留まりを大幅に向上させることができる。
【００３３】
〔非接触型搬送保持装置３０の例２〕
上記の例１で用いた図７、図８を準用する。図７、図８に示すように、非接触型搬送保持装置３０は搬送用ロボット（たとえば、６軸の汎用ロボットを搬送用に用いた搬送用ロボット）のハンド３０Ｂ自体である。被搬送物保持面３１は、搬送用ロボット３０のハンド３０Ｂ自体の、被搬送物に対向する表面である。非接触型搬送保持具１０は、被搬送物保持面３１に１つ以上配置されている。
ハンド３０Ｂは平面視でＵ字状部分を有している。
ハンド３０ＢのＵ字状部分に平面視で円形状の段差（後退する段差）が設けられており、円形状の段差の上面が被搬送物保持面３１となっている。円形状の段差の側面は、円形状の被搬送物５０が所定量以上、被搬送物保持面３１と平行な方向に位置ずれしないように位置規制する位置規制面３２を構成している。位置規制面は３２は被搬送物保持面３１およびボデー開放側端面１７との間に延び、被搬送物保持面３１およびボデー開放側端面１７と直交する。位置規制面３２と被搬送物５０との間にはガス供給通路１９からの空気が流れるので、位置規制面３２と被搬送物５０とは非接触である。
その他の構成、作用、効果は上記の例１と同じである。
【００３４】
〔非接触型搬送保持装置３０の例３〕
図９、図１０に示すように、非接触型搬送保持装置３０は、ハンディタイプの搬送装置（バキュームピンセット３０Ｃと呼ばれている）である。被搬送物保持面３１は、バキュームピンセット３０Ｃの被搬送物保持面である。非接触型搬送保持具１０は、バキュームピンセット３０Ｃの被搬送物保持面３１に、１つ以上、吸着口の代わりに設けられている。
【００３５】
バキュームピンセット３０Ｃは、図９に示すように、平面視でＵ字状部分３３と、Ｕ字状部分の両脚にわたって延びる橋部分３４と、Ｕ字状部分３３からＵ字状部分と反対方向に延びる柄部分３５（手でバキュームピンセット３０Ｃを持つときこの部分をもつ）とを有するか、またはＵ字状部分３３（橋部分３４がない）と柄部分３５を有するか、またはＩ字状部分（Ｕ字状部分３３がない）と柄部分３５を有する。バキュームピンセット３０ＣのＵ字状部分３３またはＩ字状部分には、平面視で被搬送物の外形より若干大きな形状（たとえば、円形状、ただし、正方形や矩形でもよい）の段差（後退する段差）が設けられており、円形状の段差の上面が被搬送物保持面３１となっている。段差の側面は、円形状の被搬送物５０が所定量以上、被搬送物保持面３１と平行な方向に位置ずれしないように位置規制する位置規制面３２を構成している。非接触型搬送保持具１０は、被搬送物保持面３１の中心線の左右に互いに対称に配置される。橋部分３４がある場合には、被搬送物保持面３１の中心位置である橋部分３４の中心位置にも配置される。
被搬送物５０は、円形状の薄板である。被搬送物５０が半導体ウエハである場合は、厚さは、通常厚さウエハで０．８ｍｍ、極薄ウエハで１００ミクロン以下であり、直径はたとえば１５−３０ｃｍである。
【００３６】
非接触型搬送保持具１０にはガス供給通路１９を通してガスが供給される。非接触型搬送保持具１０が凸部２０を有し、凸部２０に中空部２２が形成されている場合は、中空部２２は負圧通路（ホース）２５を介して負圧源に接続される。図中、ＩＮはガスの供給を示し、ＯＵＴは負圧源へのガスの吸引を示す。
【００３７】
上記非接触型搬送保持装置３０においては、被搬送物５０を、水平搬送のみならず、垂直ならびに任意の角度で搬送できる。
また、非接触搬送のため、被搬送物５０に損傷を与えることがないほか、接触による汚染を防ぐことができ、最終製品の歩留まりを大幅に向上させることができる。
【００３８】
〔非接触型搬送保持装置３０の例４〕
図１１、図１２に示すように、非接触型搬送保持装置３０は、シャトル型の非接触型搬送保持装置３０Ｄである。シャトル型の非接触型搬送保持装置３０Ｄは、被搬送物５０の搬送経路に配置された、モーターやシリンダーやリニアモーター等により往復動される、台車３６と、台車３６上で、台車３６の往復動方向と直交する方向に移動可能で、モーターやシリンダーやリニアモーター等により移動されるスライダー３７と、スライダー３７に搭載されたハンド３８（例１−３のハンドに相当する部材）と、を有する。ハンド３８の被搬送物５０対向面が、被搬送物保持面３１を構成している。
台車３６は搬送経路上のＡ位置３９、Ｂ位置３０間を往復する（シャトル搬送）。
スライダー３７はＡ位置３９において、台車３６の往復動方向と直交する方向に、Ａ位置とａ加工位置４１との間に往復動し、Ｂ位置４０において、台車３６の往復動方向と直交する方向に、Ｂ位置とｂ加工位置４２との間に往復動する。
スライダー３７はａ加工位置４１から供給された被搬送物５０をＡ位置３９に搬送する。台車３６はシャトル経路に沿って、被搬送物５０をＡ位置３９からＢ位置４０に搬送する。スライダー３７は、被搬送物５０をＢ位置４０からｂ加工位置４２に搬送する。被搬送物５０はａ加工位置４１、ｂ加工位置４２で、順次加工されていく。被搬送物５０はハンド３８上で非接触吸着保持されて搬送される。ハンド３８はスライダー３７上で、水平、垂直、斜め姿勢をとることができる。
【００３９】
上記非接触型搬送保持装置３０においては、被搬送物５０を、水平搬送のみならず、垂直ならびに任意の角度で搬送できる。
また、非接触搬送のため、被搬送物５０に損傷を与えることがないほか、接触による汚染を防ぐことができ、最終製品の歩留まりを大幅に向上させることができる。
【００４０】
〔非接触型搬送保持装置３０の例５〕
図１３に示すように、非接触型搬送保持装置３０は、被搬送物５０の回転方向アライメントが可能なロボットハンド３０Ｅからなる。ロボットハンド３０Ｅの被搬送物５０対向面が、被搬送物保持面３１を構成している。ロボットハンド３０Ｅの構成は、上記例１−例３のロボットハンド３０Ａ−３０Ｃと同じでよい。
ロボットハンド３０Ｅの被搬送物保持面３１に、複数の非接触型搬送保持具１０が配置されている。複数の一部（半数）の非接触型搬送保持具１０の円筒状空間部１２内の旋回流の方向と複数の一部以外（残りの半数）の非接触型搬送保持具１０の円筒状空間部１２内の旋回流の方向とを、ガス導入口１８の方向を逆にすることにより、逆に設定しておく。これによって、複数の一部の非接触型搬送保持具１０の吸着をオンにすると、被搬送物５０が非接触型搬送保持具の円筒状空間部１２からの流出気流のみで、非接触型搬送保持具１０の中心を回転の中心として回転駆動し、複数の全部の非接触型搬送保持具１０の吸着をオンにすると被搬送物５０の回転が停止する。
【００４１】
ロボットハンド３０Ｅには、被搬送物５０の外周縁の上方または下方の位置に、センサー３３が設けられており、被搬送物５０の外周縁にはノッチ４４が形成されている。被搬送物５０が回転されてセンサー４３の位置に来た時に、被搬送物５０の回転を停止させ、被搬送物５０を回転方向に位置出しする。
【００４２】
従来のような、モーターによる被搬送物５０の回転によらずに、気流のみで被搬送物５０を回転させることができ、回転方向のアライメントを行うことができる。
【００４３】
〔非接触型搬送保持装置３０の例６〕
図１４、図１５に示すように、非接触型搬送保持装置３０が回転方向の位置決めと中心位置出しがきるアライナー３０Ｆからなる。アライナー３０Ｆは、回転駆動部４５と、回転駆動部４５によって回転される回転テーブル４６と、被搬送物５０に設けられたノッチ４８を読み取るセンサー４７とを有する。回転テーブル４６の上面には複数の非接触型搬送保持具１０が設けられており、回転テーブル４６の上面および／または非接触型搬送保持具１０のボデー開放側端面１７が、被搬送物保持面３１を構成する。図１５において、ノッチ４８は、オリエンテーションフラットでもよい。また、非搬送物５０の外形は円形であってもよいし、あるいは円形以外であってもよい。
【００４４】
例６では、被搬送物５０は回転駆動部４５によって回転される回転テーブル４６の上面の非接触型搬送保持具１０に吸引保持され、回転テーブル４６とともに回転する。被搬送物５０に設けられたノッチ４８がセンサー４７位置に来た時に、回転テーブル４６の回転を止め、被搬送物５０の回転を止める。これによって、被搬送物５０の回転方向の位置決めができる。センサー４７を被搬送物５０の周縁部上方に、回転方向に位置を隔てて２ヵ所に設けておく。各センサー４７位置でノッチ４８の中心軸線を延長すると２本のノッチ４８の中心軸線は被搬送物５０の回転中心で交差するから、回転テーブル４６上の吸引保持されている被搬送物５０の回転中心も求めることができる。求めた回転中心と回転テーブル４６中心とを比較することにより、被搬送物５０の回転中心が回転テーブル４６中心に位置しているか否かを判定することができる。
【００４５】
上記非接触型搬送保持装置３０においては、被搬送物５０を、水平搬送のみならず、垂直ならびに任意の角度で搬送できる。
また、非接触搬送のため、被搬送物５０に損傷を与えることがないほか、接触による汚染を防ぐことができ、最終製品の歩留まりを大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の非接触型搬送保持具で、ガス導入口が１つ設けられる場合の、断面図である。
【図２】図１の非接触型搬送保持具の平面図である。
【図３】本発明の非接触型搬送保持具で、ガス導入口が複数設けられる場合で、かつ凸部が中空部を有さない場合の、断面図である。
【図４】図３の非接触型搬送保持具の平面図である。
【図５】本発明の非接触型搬送保持具で、ガス導入口が複数設けられる場合で、かつ凸部が中空部を有する場合の、断面図である。
【図６】図５の非接触型搬送保持具の平面図である。
【図７】本発明の非接触型搬送保持具が装着された、ロボットハンド代用プレートまたはロボットハンド自体からなる非接触型搬送保持装置（例１または例２）の平面図である。
【図８】図７の非接触型搬送保持装置の断面図である。
【図９】本発明の非接触型搬送保持具が装着された、ハンディタイプの非接触型搬送保持装置（例３）の平面図である。
【図１０】図９の非接触型搬送保持装置の断面図である。
【図１１】本発明の非接触型搬送保持具が装着された、シャトル搬送型の非接触型搬送保持装置の平面図である。
【図１２】図１１の非接触型搬送保持装置の正面図である。
【図１３】本発明の非接触型搬送保持具が装着された、ロボットハンド上での被搬送物の回転方向アライメントが可能な非接触型搬送保持装置の平面図である。
【図１４】本発明の非接触型搬送保持具が装着された、被搬送物の回転方向アライメントおよび中心位置割り出し可能な非接触型搬送保持装置の正面図である。
【図１５】図１４の非接触型搬送保持装置の平面図である。
【図１６】特開２００４−０５９６６０号公報に開示の非接触型搬送保持装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  非接触型搬送保持具
１１  ボデー
１２  円筒状空間部
１３  円筒部
１４  底部
１５  ボデー内周面
１６  ボデー底面                                                                １７  ボデー開放側端面
１８  ガス導入口
１９  ガス供給通路
２０  凸部
２１  先端面
２２  中空部（負圧通路）
２３  溝部
２４  テーパ面
２５  負圧通路
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ  非接触型搬送保持装置
３１  被搬送物保持面
３２  位置規制面
３３  Ｕ字状部分
３４  橋部分
３５  柄部分
３６  台車
３７  スライダー
３８  ハンド
３９  Ａ位置
４０  Ｂ位置
４１  ａ加工位置
４２  ｂ加工位置
４３  センサー
４４  ノッチ
４５  回転駆動部
４６  回転テーブル
４７  センサー
４８  ノッチ
５０  被搬送物
５０ａ  面
【図１】
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【図２】
2009119562.tif 000004
【図３】
2009119562.tif 000005
【図４】
2009119562.tif 000006
【図５】
2009119562.tif 000007
【図６】
2009119562.tif 000008
【図７】
2009119562.tif 000009
【図８】
2009119562.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2009119562.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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