物体搬送装置
【課題】物体を搬送する支持機構部のサイズを変更できる物体搬送装置において、支持機構部を軽量な構成とするものを提供する。
【解決手段】支持機構部１００は、基板６０を支持する支持部材として、固定フレーム１０、可動フレーム２０および可動フレーム３０を備える。可動フレーム２０および可動フレーム３０は、それぞれ筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０を介して固定フレーム１０に連結される。筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０の伸縮に応じ、可動フレーム２０および可動フレーム３０が固定フレーム１０に対して摺動する。
【解決手段】支持機構部１００は、基板６０を支持する支持部材として、固定フレーム１０、可動フレーム２０および可動フレーム３０を備える。可動フレーム２０および可動フレーム３０は、それぞれ筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０を介して固定フレーム１０に連結される。筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０の伸縮に応じ、可動フレーム２０および可動フレーム３０が固定フレーム１０に対して摺動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は物体搬送装置に関し、とくに支持機構部のサイズを変化させられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
物体搬送装置として、支持機構部（把持装置、吸着装置等）と、これを移動させる駆動装置とを備えたものが知られている。このような物体搬送装置では、搬送対象となる物体を支持機構部が支持かつ固定し、そのまま移動することによって物体を搬送する。
このような物体搬送装置には、異なるサイズの物体に対応するために、支持機構部のサイズが変更可能となっているものがある。たとえば、特許文献１に記載されるパネル搬送装置は、吸着ブロックにパネルを吸着して搬送するものであるが、吸着ブロックのねじによる締結固定位置を変更することにより、異なるパネルのサイズに対応することができる構成となっている。
この他に、支持機構部の一部を変形または移動させてサイズ変更を行うための機構として、ステッピングモータ、サーボモータ、シャフトモータ、空圧シリンダ等を支持機構部に搭載した構成も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５６７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、サイズを容易に変更できる支持機構部を軽量な構成によって実現することは困難であった。
たとえば、特許文献１の技術では、サイズの変更のたびに作業者による吸着ブロックの位置変更作業が必要となるので、サイズの変更に時間と労力が必要となる。また、ステッピングモータ、サーボモータ、シャフトモータ、空圧シリンダ等を用いると支持機構部全体の重量が増加し、支持機構部を軽量化することが困難である。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたものであり、サイズを容易に変更できる支持機構部を軽量な構成によって実現する、物体搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る物体搬送装置は、搬送対象の物体を支持する支持機構部と、支持機構部を移動させる駆動装置とを備える、物体搬送装置であって、支持機構部は複数の支持部材を備え、支持部材は筋肉チューブを介して連結され、筋肉チューブが伸縮することによって支持部材が互いに対して運動し、これによって支持機構部のサイズが変化するものである。
【０００７】
筋肉チューブは、軸方向および径方向を有する筒状の表面を有し、表面によって画定される内部空間に流体が封入され、物体支持装置は、流体の圧力を制御する圧力制御装置を備え、流体の圧力の増減に応じて筋肉チューブの容積が増減し、筋肉チューブの容積が増加する際、筋肉チューブは径方向において膨張するとともに軸方向において収縮し、筋肉チューブの容積が減少する際、筋肉チューブは径方向において収縮するとともに軸方向において伸長してもよい。
表面の面積は、流体の圧力の増減に依存しないか、または、表面の面積の変化率は、流体の圧力の変化率よりも小さいものであってもよい。
複数の支持部材は、第一の支持部材および第二の支持部材を含み、第一の支持部材および第二の支持部材は、互いに摺動可能に設けられ、筋肉チューブの一端は、第一の支持部材に連結され、筋肉チューブの他端は、第二の支持部材に連結され、筋肉チューブが伸縮することによって、第一の支持部材および第二の支持部材が摺動してもよい。
複数の支持部材は、第一の支持部材と、第二の支持部材と、第三の支持部材とを含み、第二の支持部材および第三の支持部材は、いずれも第一の支持部材に対して摺動可能に設けられ、筋肉チューブの一端は、第二の支持部材に連結され、筋肉チューブの他端は、第三の支持部材に連結され、筋肉チューブの両端間の一部が、第一の支持部材に連結され、筋肉チューブが伸縮することによって、第二の支持部材および第三の支持部材が摺動してもよい。
複数の支持部材のうち少なくとも２つは、物体を把持する把持部材または物体を吸着する吸着部材を備えてもよい。
複数の支持部材のうち少なくとも１つは、物体を吸着する吸着部材と、吸着部材を往復運動させる筋肉チューブとをさらに備えてもよい。
物体搬送装置は、少なくとも一部を重ねて配置した複数の物体のうち、一時に一つのみを搬送するものであり、物体搬送装置は、吸着部材を往復運動させることによって、複数の物体のうち、吸着部材が吸着しているもの以外を振り落とすものであってもよい。
支持機構部は、複数の支持面を有し、それぞれの支持面において物体を支持可能であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る物体搬送装置は、支持機構部に含まれる支持部材を軽量な筋肉チューブで互いに連結し、筋肉チューブが伸縮することによって支持部材が運動し、その結果支持機構部のサイズが変化するので、サイズを容易に変更でき、また支持機構部を軽量に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部の構成を示す図である。
【図２】図１の支持機構部の構成を説明する分解図である。
【図３】図１の筋肉チューブの構成および作用を説明する図である。
【図４】図１の把持部材が基板を把持している状態を示す図である。
【図５】図１の支持機構部を含む物体搬送装置の構成を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部の構成を示す図である。
【図７】図６の支持機構部の正面図である。
【図８】実施の形態３に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１および図２は、この発明の実施の形態１に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部１００の構成を示す。図１は支持機構部１００の各構成要素を組み合わせた状態の図であり、図２は支持機構部１００の構成を説明する分解図である。なお、説明の便宜上、図２では図１の構成の一部を省略している。
【００１１】
支持機構部１００は、搬送対象となる物体を支持するための支持部材として、複数のフレームを含む。複数のフレームは、固定フレーム１０、可動フレーム２０および可動フレーム３０を含む。固定フレーム１０は第一の支持部材であり、可動フレーム２０および可動フレーム３０は、固定フレーム１０に対して運動可能に設けられた第二の支持部材である。支持機構部１００は、これらの複数のフレームによって物体を支持する。搬送対象の物体（ワーク）は、たとえば基板のような板状の物体である。
また、固定フレーム１０と、可動フレーム２０または可動フレーム３０とが互いに運動して位置関係が変化することにより、支持機構部１００全体のサイズが変化し、これによって異なるサイズまたは形状の物体を搬送することができる構成となっている。
【００１２】
固定フレーム１０と可動フレーム２０とは、伸縮可能な筋肉チューブ４０を介して連結される。すなわち、筋肉チューブ４０の一端は固定フレーム１０の筋肉チューブ連結部１２に連結され、筋肉チューブ４０の他端は可動フレーム２０の筋肉チューブ連結部２４に連結される。
【００１３】
可動フレーム２０には、固定フレーム１０に向かって延びるスライド部材２５が設けられる。固定フレーム１０において、このスライド部材２５に対応する位置にガイド孔１５が設けられる。スライド部材２５はガイド孔１５に摺動可能に嵌合し、これによって固定フレーム１０および可動フレーム２０は互いに摺動可能となっている。
このスライド部材２５は、たとえば可動フレーム２０の端部または周辺部に複数設けられ、すべて平行に配置される。固定フレーム１０のガイド孔１５は、スライド部材２５のそれぞれに対応して設けられる。
このような構成により、固定フレーム１０と可動フレーム２０とを連結する筋肉チューブ４０が伸縮することによって、固定フレーム１０および可動フレーム２０が互いに摺動し、これによって支持機構部１００のサイズが変化することになる。
【００１４】
また、固定フレーム１０と可動フレーム３０とは、伸縮可能な筋肉チューブ５０を介して連結される。すなわち、筋肉チューブ５０の一端は固定フレーム１０の筋肉チューブ連結部１３に連結され、筋肉チューブ５０の他端は可動フレーム３０の筋肉チューブ連結部３４に連結される。
【００１５】
可動フレーム３０には、固定フレーム１０に向かって延びるスライド部材３５が設けられる。固定フレーム１０において、このスライド部材３５に対応する位置にガイド孔１５が設けられる。スライド部材３５はガイド孔１５に摺動可能に嵌合し、これによって固定フレーム１０および可動フレーム３０は互いに摺動可能となっている。このスライド部材３５は、可動フレーム２０のスライド部材２５と同様の構成を有する。
このような構成により、筋肉チューブ５０が伸縮することによって、固定フレーム１０および可動フレーム３０が互いに摺動し、これによって支持機構部１００のサイズが変化することになる。
【００１６】
図３は、筋肉チューブ４０の構成および作用を説明する図である。図３（ａ）に示すように、筋肉チューブ４０は、軸方向および径方向を有する筒状の表面４２を有し、この表面４２によって画定される内部空間、すなわち表面４２の内側には流体として空気が封入されている。また、筋肉チューブ４０の内部は、圧力調整チューブ４１を介して、空気の圧力を制御する圧力制御装置４３と連通している。圧力制御装置４３は圧力制御機能を有する圧力制御弁を備え、これによって筋肉チューブ４０内の空気の圧力が連続的または段階的な値に制御可能となっている。
【００１７】
筋肉チューブ４０は、内部の空気の圧力の増減に応じて変形し、その容積が増減する構成となっている。図３（ｂ）は、図３（ａ）に比べて空気の圧力が高くなった状態を示す。図３（ｂ）に示すように、圧力の上昇に応じて圧力制御装置４３から筋肉チューブ４０の内部に空気が送られ（矢印Ａ）、筋肉チューブ４０の容積が増加する。この際、筋肉チューブ４０はその径方向において膨張するとともに（矢印Ｂ）、その軸方向において収縮する（矢印Ｃ）。
【００１８】
この変形は、筋肉チューブ４０が、圧力の上昇に応じ、その表面積の増加を比較的小さく抑えつつ、容積を増加させようとする性質によるものである。すなわち、筋肉チューブ４０の表面４２の面積は、その内部の空気の圧力の増減に依存しないか、または、表面４２の面積の変化率は、その内部の空気の圧力の変化率よりも小さいものである。
なお、図３（ａ）に示す状態において、圧力が減少する場合には、これとは逆の作用が生じる。すなち、圧力の減少に応じて筋肉チューブ４０の容積が減少し、その際、筋肉チューブ４０は径方向において収縮するとともに軸方向において伸長する。ただし、筋肉チューブ４０内の圧力は、周囲の圧力（たとえば大気圧）以下にはならないものとする。
【００１９】
圧力制御装置４３による筋肉チューブ４０の制御には、周知のＰＩＤ制御が用いられる。筋肉チューブ４０の軸方向の長さは、内部の空気の圧力に応じて変動し、内部の空気の圧力が一定であれば長さは変化しないのが理想である。しかしながら、実際には、内部の空気の圧力が一定であっても、表面４２（たとえばゴムを用いて構成される）の特性によっては、筋肉チューブ４０の長さが変動する（たとえば縮む）場合がある。このような表面４２の特性による長さの変動を補償するため、ＰＩＤ制御が用いられる。
たとえば筋肉チューブ４０の一部にリニアスケール（図示せず）を取り付け、このリニアスケールが筋肉チューブ４０の位置情報（たとえば軸方向の長さを表す値）を取得する。そして、圧力制御装置４３が、この位置情報に応じてフィードバック制御を行い、筋肉チューブ４０の長さを所望の値に維持する。
【００２０】
以上では筋肉チューブ４０のみについて説明したが、筋肉チューブ５０についても同様である。すなわち、筋肉チューブ５０は、軸方向および径方向を有する筒状の表面５２を有し、筋肉チューブ５０の長さは圧力調整チューブ５１を介して圧力制御装置５３によって制御される。
【００２１】
図１に示すように、可動フレーム２０は、把持部材２１〜２３を備える。同様に、可動フレーム３０は、把持部材３１〜３３を備える。これらの把持部材２１〜２３および把持部材３１〜３３は、それぞれ可動フレーム２０および可動フレーム３０の下部に取り付けられ、搬送対象の物体を把持し固定する。
【００２２】
図４は、把持部材３１および３２が、搬送対象の物体として基板６０を把持している状態を示す図である。図４には把持部材３１および３２のみを示すが、把持部材３３の形状は把持部材３２と同様である。また、把持部材２１、２２および２３の形状は、それぞれ把持部材３１、３２および３３と対称である。
把持部材３２は、基板６０の一辺に外側から接し、これを上下から挟みこんで把持する形状となっている。また、把持部材３１は、基板６０の角部分に外側から接し、これを包みこんで把持する形状となっている。すなわち、把持部材３１は、基板６０の頂点付近を二辺にわたって把持する。
【００２３】
把持部材２１、２２および２３は、それぞれ把持部材３１、３２および３３と対向する位置に設けられる。これによって、把持部材２１と把持部材３１とがそれぞれ基板６０の対向する部分をその両側から挟持する。同様に、把持部材２２と把持部材３２とがそれぞれ基板６０の対向する部分をその両側から挟持し、把持部材２３と把持部材３３とがそれぞれ基板６０の対向する部分をその両側から挟持する。このようにして、支持機構部１００は基板６０を把持する。
【００２４】
また、図１に示すように、固定フレーム１０は吸着パッド１１を備える。図１の例では、３つの吸着パッド１１が固定フレーム１０の下部に取り付けられる。吸着パッド１１は、搬送対象の物体すなわち基板６０を吸着して固定する吸着部材である。吸着パッド１１は、たとえば真空吸着パッド等の周知の構成を有するものであり、基板６０を吸着する状態と吸着しない状態とを切り替え制御可能である。なお吸着パッド１１は、シリコン等を用いて形成され、その吸着状態を制御する周知の機構を備えるが、これについては図示および説明を省略する。
以上のような構成をもって、吸着パッド１１が基板６０を吸着し、かつ把持部材２１〜２３および３１〜３３が基板６０を把持することによって、支持機構部１００は基板６０を支持し固定する。
【００２５】
図５は、支持機構部１００を含む物体搬送装置２００の構成を示す図である。なお図５では、支持機構部１００の構成を簡略化し、支持機構部１００と基板６０とを重ねられた二枚の平板状の構造として表しているが、支持機構部１００は実際には図１および図２に示す構成を有するものである。
物体搬送装置２００は、支持機構部１００と、支持機構部１００を移動させる駆動装置７０とを備える。支持機構部１００は駆動アーム７１を介して駆動装置７０に連結され、駆動装置７０が駆動アーム７１の動作を制御することによって支持機構部１００を移動させる。なお、ここで「移動」とは、平行移動による位置変位、回転による位置変位、およびこれらが複合した運動による位置変位を含む。また、平行移動による位置変位は、３次元空間におけるいずれの方向の変位であってもよく、たとえば水平方向（前後方向、左右方向等）または垂直方向（すなわち上下方向、鉛直方向）の変位を含む。
【００２６】
物体搬送装置２００が基板６０を搬送する際の動作は次のようになる。
まず、駆動装置７０が駆動アーム７１を制御して支持機構部１００を基板６０の近傍まで移動させ、基板６０と平行に配置する。次に、圧力制御装置４３および圧力制御装置５３が筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０を伸張させ、把持部材２１〜２３および把持部材３１〜３３を基板６０の外縁より外側方向に移動させる。そして、駆動装置７０が支持機構部１００をさらに基板６０に接近させ、吸着パッド１１を基板６０に接触させて吸着させる。ここで、駆動装置７０は、支持機構部１００を移動させることによって基板６０をわずかに移動させ（たとえば基板６０が置かれていた面から数センチ上昇させ）、把持部材２１〜２３および把持部材３１〜３３が把持を行うための余裕を生じさせる。この状態で、圧力制御装置４３および圧力制御装置５３が筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０を収縮させ、これによって把持部材２１〜２３および把持部材３１〜３３が基板６０を把持する。このようにして支持機構部１００は基板６０を支持し固定する。図４はこの状態における構成の一部を表す。
【００２７】
次に、支持機構部１００が基板６０を固定した状態のまま駆動装置７０が支持機構部１００を移動させることにより、物体搬送装置２００は基板６０を搬送する。目的の位置まで搬送した後、基板６０を支持機構部１００から解放する。すなわち、圧力制御装置４３および圧力制御装置５３が筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０を伸張させて把持部材２１〜２３および把持部材３１〜３３による把持を解除するとともに、吸着パッド１１による吸着を解除する。
【００２８】
以上説明される実施の形態１によれば、支持機構部１００は筋肉チューブ４０および５０を備えるので、その構成を簡素かつ軽量なものとすることができる。支持機構部１００に取り付けられるアクチュエータ部分は比較的簡素かつ軽量な筋肉チューブ４０および５０のみでよく、複雑で重量の大きい圧力制御装置４３および５３は、それぞれ圧力調整チューブ４１および５１を介して支持機構部１００とは離れた位置に設けることができる。なお、従来の伸縮機構、たとえば電動機（ステッピングモータ、サーボモータ、シャフトモータ等）や空圧シリンダー等では、支持機構部に取り付けるべきアクチュエータ部分や動力装置の構成が複雑であり、また重量も比較的大きく、結果として支持機構部全体を簡素化・軽量化できない。
【００２９】
上述の実施の形態１では、説明の便宜上、支持機構部１００が図１に示す姿勢にある状態を想定して方向（たとえば上下方向）を示したが、これは支持機構部１００の姿勢に応じて異なる方向を示す。支持機構部１００は、図５のように基板６０をその下側に支持してもよく、上側に支持してもよく、支持機構部１００が縦になった状態で基板６０を側面に支持してもよい。
【００３０】
上述の実施の形態１において、支持機構部１００は支持部材として３つのフレーム（固定フレーム１０、可動フレーム２０および可動フレーム３０）を備える。変形例として、フレームの数は２であってもよく、４以上であってもよい。少なくとも２つのフレームが筋肉チューブによって連結され、互いに対して運動可能であれば、支持機構部のサイズを変更可能とすることができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。たとえば、フレームの数を２とする場合には、一方を固定フレームとし、他方を可動フレームとして、これらを相対的に移動させて支持機構部のサイズを変更することができる。また、フレームの数を５とする場合には、１つを固定フレームとして４本の筋肉チューブを連結し、それぞれの筋肉チューブに可動フレームを連結すれば、４つの可動フレームによって支持機構部のサイズを変更することができる。
また、実施の形態１ではフレームの相対移動は摺動によるものであるが、これは他の態様の運動であってもよく、たとえば回動運動を含むものであってもよい。この場合、たとえばスライド部材２５およびガイド孔１５に代えて蝶番構造を備えてもよい。
【００３１】
実施の形態１では、支持部材のうち１つ（固定フレーム１０）が吸着パッド１１を備え、残る２つ（可動フレーム２０および可動フレーム３０）が把持部材２１〜２３および３１〜３３を備える。変形例として、すべての支持部材が吸着パッドを備えてもよく、またすべての支持部材が把持部材を備えてもよい。さらに、吸着パッドおよび把持部材はすべての支持部材に設ける必要はなく、少なくとも２つの支持部材に設ければ基板６０を支持することができる。たとえば、可動フレーム２０および可動フレーム３０が吸着パッドまたは把持部材を備えていれば、固定フレーム１０は吸着パッドも把持部材も備えない構成としてもよい。
【００３２】
実施の形態１では、駆動装置７０は駆動アーム７１を介して支持機構部１００を移動させるが、これは他の構成によってもよく、たとえば支持機構部１００はレール上を移動するものであってもよい。
実施の形態１では、搬送対象の物体は基板６０であるが、これは他の形状を有する物体であってもよく、搬送対象の物体に応じて支持部材の形状および把持部材・吸着部材の構造を設計することができる。
実施の形態１では、筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０の圧力を制御する流体として空気が用いられるが、これは他の流体であってもよい。
【００３３】
実施の形態１において、支持機構部１００は、基板６０の位置検出および基板６０の搬送時のアライメント制御に用いる撮影手段を備えてもよい。この場合、支持機構部１００または物体搬送装置２００は、撮影手段によって撮影された映像に応じて支持機構部１００の動作を制御する制御手段をさらに備えてもよい。この撮影手段はたとえばＣＣＤカメラであり、固定フレーム１０、可動フレーム２０、または可動フレーム３０に取り付けることができる。たとえば、可動フレーム２０の周縁部に設けられてもよい。
制御手段は、この撮影手段からの画像に基づき、画像処理を行って基板６０の位置を検出する。この処理は、たとえば画像中のエッジを検出し、検出されたエッジに基づいて基盤６０の縁（または、基板６０の端部が形成する段差）を認識する処理を含む。
また、このような撮影手段を複数設け、それぞれが撮影した画像に基づいて基板６０のサイズを算出してもよい。たとえば、基板６０の左端を撮影するカメラと、基板６０の右端を撮影するカメラとを設け、左端および右端の位置を検出することによって、基板６０の左右方向のサイズを算出することができる。支持機構部１００の制御装置は、検出された基板６０の位置または算出された基板６０のサイズに基づいて支持機構部１００を制御する。
【００３４】
実施の形態１において、支持機構部１００は、可動フレーム２０および３０の可動範囲をフィードバック制御するための停止位置確認センサを備えてもよい。停止位置確認センサは、たとえば可動フレーム２０および３０の外縁、すなわち支持機構部１００のサイズを拡大するために可動フレーム２０および３０が移動する際に障害物と接触する可能性のある位置に設けられ、所定距離以内に障害物が存在していることを検出する。また、この場合、支持機構部１００または物体搬送装置２００は、停止位置確認センサが障害物を検出した場合に、可動フレーム２０および３０の移動を停止させるよう制御する制御手段を備えてもよい。
【００３５】
実施の形態１では、中央の固定フレーム１０に２本の筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０が連結され、これらを介して可動フレーム２０および可動フレーム３０が摺動可能に設けられている。変形例として、筋肉チューブは１本のみであってもよい。たとえば、固定フレーム（第一の支持部材）に筋肉チューブの両端間の一部を連結して固定し、可動フレームの一方（第二の支持部材）に筋肉チューブの一端を連結して固定し、可動フレームの他方（第三の支持部材）に筋肉チューブの他端を連結して固定してもよい。ここで、固定フレームに筋肉チューブの中央の点を固定すると、２つの可動フレームを対称に、同時に運動させることができる。
このように構成すると、１本の筋肉チューブの伸縮によって、２つの可動フレームを固定フレームに対して摺動させることができ、必要な筋肉チューブの数を低減でき、より軽量化および、構成を簡素化することができる。
【００３６】
実施の形態２．
実施の形態２は、上述の実施の形態１において、吸着パッドの連結にも筋肉チューブを用いるものである。
図６および図７は、実施の形態２に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部１０１の構成を示す。図６は図１に対応する斜視図であり、図７は正面図すなわち図６の矢印ＶＩＩの方向から見た図である。
【００３７】
固定フレーム１１０は、その下部前端に、筋肉チューブ１９１を取り付けるための筋肉チューブ取付部材１８１を備える。筋肉チューブ１９１の上端は筋肉チューブ取付部材１８１の下面に固定され、筋肉チューブ１９１の下端は吸着パッド取付部材１８２の上面に固定される。吸着パッド取付部材１８２の下面には３つの吸着パッド１１１が取り付けられる。なお筋肉チューブ１９１には筋肉チューブ４０（図３）と同様に圧力調整チューブおよび圧力制御装置が接続されるが、図示の便宜上これらは省略する。
【００３８】
同様に、固定フレーム１１０は、その下部中央またはその近傍に、筋肉チューブ１９２を取り付けるための筋肉チューブ取付部材１８３を備える。筋肉チューブ１９２の上端は筋肉チューブ取付部材１８３の下面に固定され、筋肉チューブ１９２の下端は吸着パッド取付部材１８４の上面に固定される。吸着パッド取付部材１８４の下面両端には２つの吸着パッド１１２が取り付けられる。
さらに、固定フレーム１１０は、その下部後端に、筋肉チューブ１９３を取り付けるための筋肉チューブ取付部材１８５を備える。筋肉チューブ１９３の上端は筋肉チューブ取付部材１８５の下面に固定され、筋肉チューブ１９３の下端は吸着パッド取付部材１８６の上面に固定される。吸着パッド取付部材１８６の下面両端には２つの吸着パッド１１３が取り付けられる。
【００３９】
筋肉チューブ１９１〜１９３は、それぞれ吸着パッド１１１〜１１３を往復運動させるためのものである。すなわち、吸着パッド１１１〜１１３が基板（図示せず）を吸着した状態で筋肉チューブ１９１〜１９３が伸縮すると、吸着パッド１１１〜１１３が上下方向に連続的に往復運動し、これに伴って基板も上下方向に運動することになる。
ここで、基板が薄く軽量である場合には、吸着パッド１１１〜１１３が基板を吸着して持ち上げる際に、複数枚の基板が重なったまま持ち上がってしまうことがある。このような場合であっても、筋肉チューブ１９１〜１９３を短周期で繰り返し伸縮させ、吸着パッド１１１〜１１３とともに基板を上下方向にバタバタと振動させることにより、２枚目以降の基板を振り剥がし、１枚の基板だけを吸着して持ち上げることができる。
すなわち、物体搬送装置２００は、一時に一つの基板のみを搬送するものであり、複数の基板が少なくとも一部を重ねた状態で配置されている場合には、吸着パッド１１１〜１１３を往復運動させることによって、複数の基板のうち、吸着部材１１１〜１１３が吸着しているもの以外を振り落とす。このような動作は、たとえば板状の物体や、シート状の物体のように、重なって持ち上がりやすい物体を個別に搬送する際に特に有用である。
【００４０】
なお、把持部材１２１〜１２３および１３１〜１３３は、それぞれ可動フレーム１２０および可動フレーム１３０に、いずれも所定の長さの連結部材１８７を介して取り付けられ、筋肉チューブ１９１〜１９３と整合する高さ位置に設けられる。たとえば、筋肉チューブ１９１〜１９３が伸長した位置で停止した状態において、または収縮した位置で停止した状態において、基板を把持できる位置に設けられる。
【００４１】
このように、実施の形態２に係る支持機構部１０１によれば、筋肉チューブ１９１〜１９３の伸縮によって２枚目以降の基板を振り剥がし、常に正確に１枚の基板だけを搬送することができる。
【００４２】
なお、基板を振り剥がす動作に用いられる筋肉チューブ１９１〜１９３は、特定の２つの長さ（伸長した長さおよび収縮した長さ）のみに制御されればよく、中間的な長さをとる必要がないので、オンまたはオフに制御可能な電磁弁を用いて制御することができる。すなわち、支持機構部１０１のサイズ変更に用いられる筋肉チューブのように比例制御可能な圧力制御弁を備える必要はなく、簡素な制御構造とすることができる。
【００４３】
実施の形態３．
実施の形態３は、上述の実施の形態１において、支持機構部の片面のみでなく両面で物体を搬送できる構成とするものである。
図８は、実施の形態３に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部１０２の構成を示す。固定フレーム２１０は、その下部に３つの下部吸着パッド２１１を備える。同様に、可動フレーム２２０は、その下部に５つの下部吸着パッド２２１を備え、可動フレーム２３０は、その下部に５つの下部吸着パッド２３１を備える。
【００４４】
また、固定フレーム２１０は、その上部に３つの上部吸着パッド２１２を備える。この上部吸着パッド２１２は、それぞれ、下部吸着パッド２１１と対応する位置、たとえば真上に設けられる。または、上部吸着パッド２１２は、それぞれ、下部吸着パッド２１１と対称となる位置に設けられてもよい。すなわち、支持機構部１０２が回転等の動作により上下が反転した場合に、反転前の下部吸着パッド２１１の位置と反転後の上部吸着パッド２１２の位置とが同じ位置となるように設けられてもよい。
同様に、可動フレーム２２０は、その上部に５つの上部吸着パッド２２２を備え、可動フレーム２３０は、その上部に５つの上部吸着パッド２３２を備える。上部吸着パッド２２２は、下部吸着パッド２２１と対応する位置または下部吸着パッド２３１と対称となる位置に設けられる。また、上部吸着パッド２３２は、下部吸着パッド２３１と対応する位置または上部吸着パッド２２２と対称となる位置に設けられる。
【００４５】
このように、実施の形態３に係る支持機構部１０２においては、その両面が、物体を支持する支持面となっている。すなわち、支持機構部１０２は、複数の支持面において物体を支持可能であり、１つの支持機構部１０２によって２枚の物体を同時に搬送することができる。また、ある位置にある物体を搬送した後、支持機構部１０２の姿勢を変えず、わずかな距離を移動させるだけでその隣にある物体を吸着することができる。これは、複数の基板が所定の保管位置に狭い間隔をおいて重なった状態で配置されているような状態において、特に有用である。
【００４６】
この実施の形態３では、支持機構部１０２は２つの支持面を有するものであるが、３以上の支持面を有する構成としてもよい。たとえば、支持機構部の前後左右をなす４面に支持面を構成してもよい。また、支持機構部を略六角柱状とし、その６つの側面にそれぞれ支持面を構成してもよい。
また、この実施の形態３ではすべてのフレームが吸着パッドのみを備えるが、実施の形態１および２のような把持部材を備えるものであってもよい。また、実施の形態２のように吸着パッドを運動させるための筋肉チューブをさらに備えてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１１０，２１０ 固定フレーム（第一の支持部材）、
１１，１１１〜１１３，２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２ 吸着パッド（吸着部材）、
２０，３０，１２０，１３０，２２０，２３０ 可動フレーム（第二の支持部材または第三の支持部材）、
２１〜２３，３１〜３３，１２１〜１２３，１３１〜１３３ 把持部材、
４０，５０ 筋肉チューブ、４２，５２ 表面、４３，５３ 圧力制御装置、６０ 基板（搬送対象の物体）、７０ 駆動装置、１００〜１０２ 支持機構部、２００ 物体搬送装置。
【技術分野】
【０００１】
この発明は物体搬送装置に関し、とくに支持機構部のサイズを変化させられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
物体搬送装置として、支持機構部（把持装置、吸着装置等）と、これを移動させる駆動装置とを備えたものが知られている。このような物体搬送装置では、搬送対象となる物体を支持機構部が支持かつ固定し、そのまま移動することによって物体を搬送する。
このような物体搬送装置には、異なるサイズの物体に対応するために、支持機構部のサイズが変更可能となっているものがある。たとえば、特許文献１に記載されるパネル搬送装置は、吸着ブロックにパネルを吸着して搬送するものであるが、吸着ブロックのねじによる締結固定位置を変更することにより、異なるパネルのサイズに対応することができる構成となっている。
この他に、支持機構部の一部を変形または移動させてサイズ変更を行うための機構として、ステッピングモータ、サーボモータ、シャフトモータ、空圧シリンダ等を支持機構部に搭載した構成も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５６７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、サイズを容易に変更できる支持機構部を軽量な構成によって実現することは困難であった。
たとえば、特許文献１の技術では、サイズの変更のたびに作業者による吸着ブロックの位置変更作業が必要となるので、サイズの変更に時間と労力が必要となる。また、ステッピングモータ、サーボモータ、シャフトモータ、空圧シリンダ等を用いると支持機構部全体の重量が増加し、支持機構部を軽量化することが困難である。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたものであり、サイズを容易に変更できる支持機構部を軽量な構成によって実現する、物体搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る物体搬送装置は、搬送対象の物体を支持する支持機構部と、支持機構部を移動させる駆動装置とを備える、物体搬送装置であって、支持機構部は複数の支持部材を備え、支持部材は筋肉チューブを介して連結され、筋肉チューブが伸縮することによって支持部材が互いに対して運動し、これによって支持機構部のサイズが変化するものである。
【０００７】
筋肉チューブは、軸方向および径方向を有する筒状の表面を有し、表面によって画定される内部空間に流体が封入され、物体支持装置は、流体の圧力を制御する圧力制御装置を備え、流体の圧力の増減に応じて筋肉チューブの容積が増減し、筋肉チューブの容積が増加する際、筋肉チューブは径方向において膨張するとともに軸方向において収縮し、筋肉チューブの容積が減少する際、筋肉チューブは径方向において収縮するとともに軸方向において伸長してもよい。
表面の面積は、流体の圧力の増減に依存しないか、または、表面の面積の変化率は、流体の圧力の変化率よりも小さいものであってもよい。
複数の支持部材は、第一の支持部材および第二の支持部材を含み、第一の支持部材および第二の支持部材は、互いに摺動可能に設けられ、筋肉チューブの一端は、第一の支持部材に連結され、筋肉チューブの他端は、第二の支持部材に連結され、筋肉チューブが伸縮することによって、第一の支持部材および第二の支持部材が摺動してもよい。
複数の支持部材は、第一の支持部材と、第二の支持部材と、第三の支持部材とを含み、第二の支持部材および第三の支持部材は、いずれも第一の支持部材に対して摺動可能に設けられ、筋肉チューブの一端は、第二の支持部材に連結され、筋肉チューブの他端は、第三の支持部材に連結され、筋肉チューブの両端間の一部が、第一の支持部材に連結され、筋肉チューブが伸縮することによって、第二の支持部材および第三の支持部材が摺動してもよい。
複数の支持部材のうち少なくとも２つは、物体を把持する把持部材または物体を吸着する吸着部材を備えてもよい。
複数の支持部材のうち少なくとも１つは、物体を吸着する吸着部材と、吸着部材を往復運動させる筋肉チューブとをさらに備えてもよい。
物体搬送装置は、少なくとも一部を重ねて配置した複数の物体のうち、一時に一つのみを搬送するものであり、物体搬送装置は、吸着部材を往復運動させることによって、複数の物体のうち、吸着部材が吸着しているもの以外を振り落とすものであってもよい。
支持機構部は、複数の支持面を有し、それぞれの支持面において物体を支持可能であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る物体搬送装置は、支持機構部に含まれる支持部材を軽量な筋肉チューブで互いに連結し、筋肉チューブが伸縮することによって支持部材が運動し、その結果支持機構部のサイズが変化するので、サイズを容易に変更でき、また支持機構部を軽量に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部の構成を示す図である。
【図２】図１の支持機構部の構成を説明する分解図である。
【図３】図１の筋肉チューブの構成および作用を説明する図である。
【図４】図１の把持部材が基板を把持している状態を示す図である。
【図５】図１の支持機構部を含む物体搬送装置の構成を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部の構成を示す図である。
【図７】図６の支持機構部の正面図である。
【図８】実施の形態３に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１および図２は、この発明の実施の形態１に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部１００の構成を示す。図１は支持機構部１００の各構成要素を組み合わせた状態の図であり、図２は支持機構部１００の構成を説明する分解図である。なお、説明の便宜上、図２では図１の構成の一部を省略している。
【００１１】
支持機構部１００は、搬送対象となる物体を支持するための支持部材として、複数のフレームを含む。複数のフレームは、固定フレーム１０、可動フレーム２０および可動フレーム３０を含む。固定フレーム１０は第一の支持部材であり、可動フレーム２０および可動フレーム３０は、固定フレーム１０に対して運動可能に設けられた第二の支持部材である。支持機構部１００は、これらの複数のフレームによって物体を支持する。搬送対象の物体（ワーク）は、たとえば基板のような板状の物体である。
また、固定フレーム１０と、可動フレーム２０または可動フレーム３０とが互いに運動して位置関係が変化することにより、支持機構部１００全体のサイズが変化し、これによって異なるサイズまたは形状の物体を搬送することができる構成となっている。
【００１２】
固定フレーム１０と可動フレーム２０とは、伸縮可能な筋肉チューブ４０を介して連結される。すなわち、筋肉チューブ４０の一端は固定フレーム１０の筋肉チューブ連結部１２に連結され、筋肉チューブ４０の他端は可動フレーム２０の筋肉チューブ連結部２４に連結される。
【００１３】
可動フレーム２０には、固定フレーム１０に向かって延びるスライド部材２５が設けられる。固定フレーム１０において、このスライド部材２５に対応する位置にガイド孔１５が設けられる。スライド部材２５はガイド孔１５に摺動可能に嵌合し、これによって固定フレーム１０および可動フレーム２０は互いに摺動可能となっている。
このスライド部材２５は、たとえば可動フレーム２０の端部または周辺部に複数設けられ、すべて平行に配置される。固定フレーム１０のガイド孔１５は、スライド部材２５のそれぞれに対応して設けられる。
このような構成により、固定フレーム１０と可動フレーム２０とを連結する筋肉チューブ４０が伸縮することによって、固定フレーム１０および可動フレーム２０が互いに摺動し、これによって支持機構部１００のサイズが変化することになる。
【００１４】
また、固定フレーム１０と可動フレーム３０とは、伸縮可能な筋肉チューブ５０を介して連結される。すなわち、筋肉チューブ５０の一端は固定フレーム１０の筋肉チューブ連結部１３に連結され、筋肉チューブ５０の他端は可動フレーム３０の筋肉チューブ連結部３４に連結される。
【００１５】
可動フレーム３０には、固定フレーム１０に向かって延びるスライド部材３５が設けられる。固定フレーム１０において、このスライド部材３５に対応する位置にガイド孔１５が設けられる。スライド部材３５はガイド孔１５に摺動可能に嵌合し、これによって固定フレーム１０および可動フレーム３０は互いに摺動可能となっている。このスライド部材３５は、可動フレーム２０のスライド部材２５と同様の構成を有する。
このような構成により、筋肉チューブ５０が伸縮することによって、固定フレーム１０および可動フレーム３０が互いに摺動し、これによって支持機構部１００のサイズが変化することになる。
【００１６】
図３は、筋肉チューブ４０の構成および作用を説明する図である。図３（ａ）に示すように、筋肉チューブ４０は、軸方向および径方向を有する筒状の表面４２を有し、この表面４２によって画定される内部空間、すなわち表面４２の内側には流体として空気が封入されている。また、筋肉チューブ４０の内部は、圧力調整チューブ４１を介して、空気の圧力を制御する圧力制御装置４３と連通している。圧力制御装置４３は圧力制御機能を有する圧力制御弁を備え、これによって筋肉チューブ４０内の空気の圧力が連続的または段階的な値に制御可能となっている。
【００１７】
筋肉チューブ４０は、内部の空気の圧力の増減に応じて変形し、その容積が増減する構成となっている。図３（ｂ）は、図３（ａ）に比べて空気の圧力が高くなった状態を示す。図３（ｂ）に示すように、圧力の上昇に応じて圧力制御装置４３から筋肉チューブ４０の内部に空気が送られ（矢印Ａ）、筋肉チューブ４０の容積が増加する。この際、筋肉チューブ４０はその径方向において膨張するとともに（矢印Ｂ）、その軸方向において収縮する（矢印Ｃ）。
【００１８】
この変形は、筋肉チューブ４０が、圧力の上昇に応じ、その表面積の増加を比較的小さく抑えつつ、容積を増加させようとする性質によるものである。すなわち、筋肉チューブ４０の表面４２の面積は、その内部の空気の圧力の増減に依存しないか、または、表面４２の面積の変化率は、その内部の空気の圧力の変化率よりも小さいものである。
なお、図３（ａ）に示す状態において、圧力が減少する場合には、これとは逆の作用が生じる。すなち、圧力の減少に応じて筋肉チューブ４０の容積が減少し、その際、筋肉チューブ４０は径方向において収縮するとともに軸方向において伸長する。ただし、筋肉チューブ４０内の圧力は、周囲の圧力（たとえば大気圧）以下にはならないものとする。
【００１９】
圧力制御装置４３による筋肉チューブ４０の制御には、周知のＰＩＤ制御が用いられる。筋肉チューブ４０の軸方向の長さは、内部の空気の圧力に応じて変動し、内部の空気の圧力が一定であれば長さは変化しないのが理想である。しかしながら、実際には、内部の空気の圧力が一定であっても、表面４２（たとえばゴムを用いて構成される）の特性によっては、筋肉チューブ４０の長さが変動する（たとえば縮む）場合がある。このような表面４２の特性による長さの変動を補償するため、ＰＩＤ制御が用いられる。
たとえば筋肉チューブ４０の一部にリニアスケール（図示せず）を取り付け、このリニアスケールが筋肉チューブ４０の位置情報（たとえば軸方向の長さを表す値）を取得する。そして、圧力制御装置４３が、この位置情報に応じてフィードバック制御を行い、筋肉チューブ４０の長さを所望の値に維持する。
【００２０】
以上では筋肉チューブ４０のみについて説明したが、筋肉チューブ５０についても同様である。すなわち、筋肉チューブ５０は、軸方向および径方向を有する筒状の表面５２を有し、筋肉チューブ５０の長さは圧力調整チューブ５１を介して圧力制御装置５３によって制御される。
【００２１】
図１に示すように、可動フレーム２０は、把持部材２１〜２３を備える。同様に、可動フレーム３０は、把持部材３１〜３３を備える。これらの把持部材２１〜２３および把持部材３１〜３３は、それぞれ可動フレーム２０および可動フレーム３０の下部に取り付けられ、搬送対象の物体を把持し固定する。
【００２２】
図４は、把持部材３１および３２が、搬送対象の物体として基板６０を把持している状態を示す図である。図４には把持部材３１および３２のみを示すが、把持部材３３の形状は把持部材３２と同様である。また、把持部材２１、２２および２３の形状は、それぞれ把持部材３１、３２および３３と対称である。
把持部材３２は、基板６０の一辺に外側から接し、これを上下から挟みこんで把持する形状となっている。また、把持部材３１は、基板６０の角部分に外側から接し、これを包みこんで把持する形状となっている。すなわち、把持部材３１は、基板６０の頂点付近を二辺にわたって把持する。
【００２３】
把持部材２１、２２および２３は、それぞれ把持部材３１、３２および３３と対向する位置に設けられる。これによって、把持部材２１と把持部材３１とがそれぞれ基板６０の対向する部分をその両側から挟持する。同様に、把持部材２２と把持部材３２とがそれぞれ基板６０の対向する部分をその両側から挟持し、把持部材２３と把持部材３３とがそれぞれ基板６０の対向する部分をその両側から挟持する。このようにして、支持機構部１００は基板６０を把持する。
【００２４】
また、図１に示すように、固定フレーム１０は吸着パッド１１を備える。図１の例では、３つの吸着パッド１１が固定フレーム１０の下部に取り付けられる。吸着パッド１１は、搬送対象の物体すなわち基板６０を吸着して固定する吸着部材である。吸着パッド１１は、たとえば真空吸着パッド等の周知の構成を有するものであり、基板６０を吸着する状態と吸着しない状態とを切り替え制御可能である。なお吸着パッド１１は、シリコン等を用いて形成され、その吸着状態を制御する周知の機構を備えるが、これについては図示および説明を省略する。
以上のような構成をもって、吸着パッド１１が基板６０を吸着し、かつ把持部材２１〜２３および３１〜３３が基板６０を把持することによって、支持機構部１００は基板６０を支持し固定する。
【００２５】
図５は、支持機構部１００を含む物体搬送装置２００の構成を示す図である。なお図５では、支持機構部１００の構成を簡略化し、支持機構部１００と基板６０とを重ねられた二枚の平板状の構造として表しているが、支持機構部１００は実際には図１および図２に示す構成を有するものである。
物体搬送装置２００は、支持機構部１００と、支持機構部１００を移動させる駆動装置７０とを備える。支持機構部１００は駆動アーム７１を介して駆動装置７０に連結され、駆動装置７０が駆動アーム７１の動作を制御することによって支持機構部１００を移動させる。なお、ここで「移動」とは、平行移動による位置変位、回転による位置変位、およびこれらが複合した運動による位置変位を含む。また、平行移動による位置変位は、３次元空間におけるいずれの方向の変位であってもよく、たとえば水平方向（前後方向、左右方向等）または垂直方向（すなわち上下方向、鉛直方向）の変位を含む。
【００２６】
物体搬送装置２００が基板６０を搬送する際の動作は次のようになる。
まず、駆動装置７０が駆動アーム７１を制御して支持機構部１００を基板６０の近傍まで移動させ、基板６０と平行に配置する。次に、圧力制御装置４３および圧力制御装置５３が筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０を伸張させ、把持部材２１〜２３および把持部材３１〜３３を基板６０の外縁より外側方向に移動させる。そして、駆動装置７０が支持機構部１００をさらに基板６０に接近させ、吸着パッド１１を基板６０に接触させて吸着させる。ここで、駆動装置７０は、支持機構部１００を移動させることによって基板６０をわずかに移動させ（たとえば基板６０が置かれていた面から数センチ上昇させ）、把持部材２１〜２３および把持部材３１〜３３が把持を行うための余裕を生じさせる。この状態で、圧力制御装置４３および圧力制御装置５３が筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０を収縮させ、これによって把持部材２１〜２３および把持部材３１〜３３が基板６０を把持する。このようにして支持機構部１００は基板６０を支持し固定する。図４はこの状態における構成の一部を表す。
【００２７】
次に、支持機構部１００が基板６０を固定した状態のまま駆動装置７０が支持機構部１００を移動させることにより、物体搬送装置２００は基板６０を搬送する。目的の位置まで搬送した後、基板６０を支持機構部１００から解放する。すなわち、圧力制御装置４３および圧力制御装置５３が筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０を伸張させて把持部材２１〜２３および把持部材３１〜３３による把持を解除するとともに、吸着パッド１１による吸着を解除する。
【００２８】
以上説明される実施の形態１によれば、支持機構部１００は筋肉チューブ４０および５０を備えるので、その構成を簡素かつ軽量なものとすることができる。支持機構部１００に取り付けられるアクチュエータ部分は比較的簡素かつ軽量な筋肉チューブ４０および５０のみでよく、複雑で重量の大きい圧力制御装置４３および５３は、それぞれ圧力調整チューブ４１および５１を介して支持機構部１００とは離れた位置に設けることができる。なお、従来の伸縮機構、たとえば電動機（ステッピングモータ、サーボモータ、シャフトモータ等）や空圧シリンダー等では、支持機構部に取り付けるべきアクチュエータ部分や動力装置の構成が複雑であり、また重量も比較的大きく、結果として支持機構部全体を簡素化・軽量化できない。
【００２９】
上述の実施の形態１では、説明の便宜上、支持機構部１００が図１に示す姿勢にある状態を想定して方向（たとえば上下方向）を示したが、これは支持機構部１００の姿勢に応じて異なる方向を示す。支持機構部１００は、図５のように基板６０をその下側に支持してもよく、上側に支持してもよく、支持機構部１００が縦になった状態で基板６０を側面に支持してもよい。
【００３０】
上述の実施の形態１において、支持機構部１００は支持部材として３つのフレーム（固定フレーム１０、可動フレーム２０および可動フレーム３０）を備える。変形例として、フレームの数は２であってもよく、４以上であってもよい。少なくとも２つのフレームが筋肉チューブによって連結され、互いに対して運動可能であれば、支持機構部のサイズを変更可能とすることができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。たとえば、フレームの数を２とする場合には、一方を固定フレームとし、他方を可動フレームとして、これらを相対的に移動させて支持機構部のサイズを変更することができる。また、フレームの数を５とする場合には、１つを固定フレームとして４本の筋肉チューブを連結し、それぞれの筋肉チューブに可動フレームを連結すれば、４つの可動フレームによって支持機構部のサイズを変更することができる。
また、実施の形態１ではフレームの相対移動は摺動によるものであるが、これは他の態様の運動であってもよく、たとえば回動運動を含むものであってもよい。この場合、たとえばスライド部材２５およびガイド孔１５に代えて蝶番構造を備えてもよい。
【００３１】
実施の形態１では、支持部材のうち１つ（固定フレーム１０）が吸着パッド１１を備え、残る２つ（可動フレーム２０および可動フレーム３０）が把持部材２１〜２３および３１〜３３を備える。変形例として、すべての支持部材が吸着パッドを備えてもよく、またすべての支持部材が把持部材を備えてもよい。さらに、吸着パッドおよび把持部材はすべての支持部材に設ける必要はなく、少なくとも２つの支持部材に設ければ基板６０を支持することができる。たとえば、可動フレーム２０および可動フレーム３０が吸着パッドまたは把持部材を備えていれば、固定フレーム１０は吸着パッドも把持部材も備えない構成としてもよい。
【００３２】
実施の形態１では、駆動装置７０は駆動アーム７１を介して支持機構部１００を移動させるが、これは他の構成によってもよく、たとえば支持機構部１００はレール上を移動するものであってもよい。
実施の形態１では、搬送対象の物体は基板６０であるが、これは他の形状を有する物体であってもよく、搬送対象の物体に応じて支持部材の形状および把持部材・吸着部材の構造を設計することができる。
実施の形態１では、筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０の圧力を制御する流体として空気が用いられるが、これは他の流体であってもよい。
【００３３】
実施の形態１において、支持機構部１００は、基板６０の位置検出および基板６０の搬送時のアライメント制御に用いる撮影手段を備えてもよい。この場合、支持機構部１００または物体搬送装置２００は、撮影手段によって撮影された映像に応じて支持機構部１００の動作を制御する制御手段をさらに備えてもよい。この撮影手段はたとえばＣＣＤカメラであり、固定フレーム１０、可動フレーム２０、または可動フレーム３０に取り付けることができる。たとえば、可動フレーム２０の周縁部に設けられてもよい。
制御手段は、この撮影手段からの画像に基づき、画像処理を行って基板６０の位置を検出する。この処理は、たとえば画像中のエッジを検出し、検出されたエッジに基づいて基盤６０の縁（または、基板６０の端部が形成する段差）を認識する処理を含む。
また、このような撮影手段を複数設け、それぞれが撮影した画像に基づいて基板６０のサイズを算出してもよい。たとえば、基板６０の左端を撮影するカメラと、基板６０の右端を撮影するカメラとを設け、左端および右端の位置を検出することによって、基板６０の左右方向のサイズを算出することができる。支持機構部１００の制御装置は、検出された基板６０の位置または算出された基板６０のサイズに基づいて支持機構部１００を制御する。
【００３４】
実施の形態１において、支持機構部１００は、可動フレーム２０および３０の可動範囲をフィードバック制御するための停止位置確認センサを備えてもよい。停止位置確認センサは、たとえば可動フレーム２０および３０の外縁、すなわち支持機構部１００のサイズを拡大するために可動フレーム２０および３０が移動する際に障害物と接触する可能性のある位置に設けられ、所定距離以内に障害物が存在していることを検出する。また、この場合、支持機構部１００または物体搬送装置２００は、停止位置確認センサが障害物を検出した場合に、可動フレーム２０および３０の移動を停止させるよう制御する制御手段を備えてもよい。
【００３５】
実施の形態１では、中央の固定フレーム１０に２本の筋肉チューブ４０および筋肉チューブ５０が連結され、これらを介して可動フレーム２０および可動フレーム３０が摺動可能に設けられている。変形例として、筋肉チューブは１本のみであってもよい。たとえば、固定フレーム（第一の支持部材）に筋肉チューブの両端間の一部を連結して固定し、可動フレームの一方（第二の支持部材）に筋肉チューブの一端を連結して固定し、可動フレームの他方（第三の支持部材）に筋肉チューブの他端を連結して固定してもよい。ここで、固定フレームに筋肉チューブの中央の点を固定すると、２つの可動フレームを対称に、同時に運動させることができる。
このように構成すると、１本の筋肉チューブの伸縮によって、２つの可動フレームを固定フレームに対して摺動させることができ、必要な筋肉チューブの数を低減でき、より軽量化および、構成を簡素化することができる。
【００３６】
実施の形態２．
実施の形態２は、上述の実施の形態１において、吸着パッドの連結にも筋肉チューブを用いるものである。
図６および図７は、実施の形態２に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部１０１の構成を示す。図６は図１に対応する斜視図であり、図７は正面図すなわち図６の矢印ＶＩＩの方向から見た図である。
【００３７】
固定フレーム１１０は、その下部前端に、筋肉チューブ１９１を取り付けるための筋肉チューブ取付部材１８１を備える。筋肉チューブ１９１の上端は筋肉チューブ取付部材１８１の下面に固定され、筋肉チューブ１９１の下端は吸着パッド取付部材１８２の上面に固定される。吸着パッド取付部材１８２の下面には３つの吸着パッド１１１が取り付けられる。なお筋肉チューブ１９１には筋肉チューブ４０（図３）と同様に圧力調整チューブおよび圧力制御装置が接続されるが、図示の便宜上これらは省略する。
【００３８】
同様に、固定フレーム１１０は、その下部中央またはその近傍に、筋肉チューブ１９２を取り付けるための筋肉チューブ取付部材１８３を備える。筋肉チューブ１９２の上端は筋肉チューブ取付部材１８３の下面に固定され、筋肉チューブ１９２の下端は吸着パッド取付部材１８４の上面に固定される。吸着パッド取付部材１８４の下面両端には２つの吸着パッド１１２が取り付けられる。
さらに、固定フレーム１１０は、その下部後端に、筋肉チューブ１９３を取り付けるための筋肉チューブ取付部材１８５を備える。筋肉チューブ１９３の上端は筋肉チューブ取付部材１８５の下面に固定され、筋肉チューブ１９３の下端は吸着パッド取付部材１８６の上面に固定される。吸着パッド取付部材１８６の下面両端には２つの吸着パッド１１３が取り付けられる。
【００３９】
筋肉チューブ１９１〜１９３は、それぞれ吸着パッド１１１〜１１３を往復運動させるためのものである。すなわち、吸着パッド１１１〜１１３が基板（図示せず）を吸着した状態で筋肉チューブ１９１〜１９３が伸縮すると、吸着パッド１１１〜１１３が上下方向に連続的に往復運動し、これに伴って基板も上下方向に運動することになる。
ここで、基板が薄く軽量である場合には、吸着パッド１１１〜１１３が基板を吸着して持ち上げる際に、複数枚の基板が重なったまま持ち上がってしまうことがある。このような場合であっても、筋肉チューブ１９１〜１９３を短周期で繰り返し伸縮させ、吸着パッド１１１〜１１３とともに基板を上下方向にバタバタと振動させることにより、２枚目以降の基板を振り剥がし、１枚の基板だけを吸着して持ち上げることができる。
すなわち、物体搬送装置２００は、一時に一つの基板のみを搬送するものであり、複数の基板が少なくとも一部を重ねた状態で配置されている場合には、吸着パッド１１１〜１１３を往復運動させることによって、複数の基板のうち、吸着部材１１１〜１１３が吸着しているもの以外を振り落とす。このような動作は、たとえば板状の物体や、シート状の物体のように、重なって持ち上がりやすい物体を個別に搬送する際に特に有用である。
【００４０】
なお、把持部材１２１〜１２３および１３１〜１３３は、それぞれ可動フレーム１２０および可動フレーム１３０に、いずれも所定の長さの連結部材１８７を介して取り付けられ、筋肉チューブ１９１〜１９３と整合する高さ位置に設けられる。たとえば、筋肉チューブ１９１〜１９３が伸長した位置で停止した状態において、または収縮した位置で停止した状態において、基板を把持できる位置に設けられる。
【００４１】
このように、実施の形態２に係る支持機構部１０１によれば、筋肉チューブ１９１〜１９３の伸縮によって２枚目以降の基板を振り剥がし、常に正確に１枚の基板だけを搬送することができる。
【００４２】
なお、基板を振り剥がす動作に用いられる筋肉チューブ１９１〜１９３は、特定の２つの長さ（伸長した長さおよび収縮した長さ）のみに制御されればよく、中間的な長さをとる必要がないので、オンまたはオフに制御可能な電磁弁を用いて制御することができる。すなわち、支持機構部１０１のサイズ変更に用いられる筋肉チューブのように比例制御可能な圧力制御弁を備える必要はなく、簡素な制御構造とすることができる。
【００４３】
実施の形態３．
実施の形態３は、上述の実施の形態１において、支持機構部の片面のみでなく両面で物体を搬送できる構成とするものである。
図８は、実施の形態３に係る物体搬送装置に含まれる支持機構部１０２の構成を示す。固定フレーム２１０は、その下部に３つの下部吸着パッド２１１を備える。同様に、可動フレーム２２０は、その下部に５つの下部吸着パッド２２１を備え、可動フレーム２３０は、その下部に５つの下部吸着パッド２３１を備える。
【００４４】
また、固定フレーム２１０は、その上部に３つの上部吸着パッド２１２を備える。この上部吸着パッド２１２は、それぞれ、下部吸着パッド２１１と対応する位置、たとえば真上に設けられる。または、上部吸着パッド２１２は、それぞれ、下部吸着パッド２１１と対称となる位置に設けられてもよい。すなわち、支持機構部１０２が回転等の動作により上下が反転した場合に、反転前の下部吸着パッド２１１の位置と反転後の上部吸着パッド２１２の位置とが同じ位置となるように設けられてもよい。
同様に、可動フレーム２２０は、その上部に５つの上部吸着パッド２２２を備え、可動フレーム２３０は、その上部に５つの上部吸着パッド２３２を備える。上部吸着パッド２２２は、下部吸着パッド２２１と対応する位置または下部吸着パッド２３１と対称となる位置に設けられる。また、上部吸着パッド２３２は、下部吸着パッド２３１と対応する位置または上部吸着パッド２２２と対称となる位置に設けられる。
【００４５】
このように、実施の形態３に係る支持機構部１０２においては、その両面が、物体を支持する支持面となっている。すなわち、支持機構部１０２は、複数の支持面において物体を支持可能であり、１つの支持機構部１０２によって２枚の物体を同時に搬送することができる。また、ある位置にある物体を搬送した後、支持機構部１０２の姿勢を変えず、わずかな距離を移動させるだけでその隣にある物体を吸着することができる。これは、複数の基板が所定の保管位置に狭い間隔をおいて重なった状態で配置されているような状態において、特に有用である。
【００４６】
この実施の形態３では、支持機構部１０２は２つの支持面を有するものであるが、３以上の支持面を有する構成としてもよい。たとえば、支持機構部の前後左右をなす４面に支持面を構成してもよい。また、支持機構部を略六角柱状とし、その６つの側面にそれぞれ支持面を構成してもよい。
また、この実施の形態３ではすべてのフレームが吸着パッドのみを備えるが、実施の形態１および２のような把持部材を備えるものであってもよい。また、実施の形態２のように吸着パッドを運動させるための筋肉チューブをさらに備えてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１１０，２１０ 固定フレーム（第一の支持部材）、
１１，１１１〜１１３，２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２ 吸着パッド（吸着部材）、
２０，３０，１２０，１３０，２２０，２３０ 可動フレーム（第二の支持部材または第三の支持部材）、
２１〜２３，３１〜３３，１２１〜１２３，１３１〜１３３ 把持部材、
４０，５０ 筋肉チューブ、４２，５２ 表面、４３，５３ 圧力制御装置、６０ 基板（搬送対象の物体）、７０ 駆動装置、１００〜１０２ 支持機構部、２００ 物体搬送装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送対象の物体を支持する支持機構部と、前記支持機構部を移動させる駆動装置とを備える、物体搬送装置であって、
前記支持機構部は複数の支持部材を備え、
前記支持部材は筋肉チューブを介して連結され、
前記筋肉チューブが伸縮することによって前記支持部材が互いに対して運動し、これによって前記支持機構部のサイズが変化する
物体搬送装置。
【請求項２】
前記筋肉チューブは、軸方向および径方向を有する筒状の表面を有し、前記表面によって画定される内部空間に流体が封入され、
前記物体支持装置は、前記流体の圧力を制御する圧力制御装置を備え、
前記流体の圧力の増減に応じて前記筋肉チューブの容積が増減し、
前記筋肉チューブの容積が増加する際、前記筋肉チューブは径方向において膨張するとともに軸方向において収縮し、
前記筋肉チューブの容積が減少する際、前記筋肉チューブは径方向において収縮するとともに軸方向において伸長する
請求項１に記載の物体搬送装置。
【請求項３】
前記表面の面積は、前記流体の圧力の増減に依存しないか、または、前記表面の面積の変化率は、前記流体の圧力の変化率よりも小さい
請求項２に記載の物体搬送装置。
【請求項４】
前記複数の支持部材は、第一の支持部材および第二の支持部材を含み、
第一の支持部材および第二の支持部材は、互いに摺動可能に設けられ、
前記筋肉チューブの一端は、第一の前記支持部材に連結され、
前記筋肉チューブの他端は、第二の前記支持部材に連結され、
前記筋肉チューブが伸縮することによって、前記第一の支持部材および第二の支持部材が摺動する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の物体搬送装置。
【請求項５】
前記複数の支持部材は、第一の支持部材と、第二の支持部材と、第三の支持部材とを含み、
第二の支持部材および第三の支持部材は、いずれも第一の支持部材に対して摺動可能に設けられ、
前記筋肉チューブの一端は、第二の前記支持部材に連結され、
前記筋肉チューブの他端は、第三の前記支持部材に連結され、
前記筋肉チューブの両端間の一部が、第一の前記支持部材に連結され、
前記筋肉チューブが伸縮することによって、前記第二の支持部材および第三の支持部材が摺動する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の物体搬送装置。
【請求項６】
前記複数の支持部材のうち少なくとも２つは、前記物体を把持する把持部材または前記物体を吸着する吸着部材を備える
請求項１〜５のいずれか一項に記載の物体搬送装置。
【請求項７】
前記複数の支持部材のうち少なくとも１つは、前記物体を吸着する吸着部材と、前記吸着部材を往復運動させる筋肉チューブとをさらに備える
請求項１〜６のいずれか一項に記載の物体搬送装置。
【請求項８】
前記物体搬送装置は、少なくとも一部を重ねて配置した複数の前記物体のうち、一時に一つのみを搬送するものであり、
前記物体搬送装置は、前記吸着部材を往復運動させることによって、複数の前記物体のうち、前記吸着部材が吸着しているもの以外を振り落とす
請求項７に記載の物体搬送装置。
【請求項９】
前記支持機構部は、複数の支持面を有し、それぞれの支持面において前記物体を支持可能である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の物体搬送装置。
【請求項１】
搬送対象の物体を支持する支持機構部と、前記支持機構部を移動させる駆動装置とを備える、物体搬送装置であって、
前記支持機構部は複数の支持部材を備え、
前記支持部材は筋肉チューブを介して連結され、
前記筋肉チューブが伸縮することによって前記支持部材が互いに対して運動し、これによって前記支持機構部のサイズが変化する
物体搬送装置。
【請求項２】
前記筋肉チューブは、軸方向および径方向を有する筒状の表面を有し、前記表面によって画定される内部空間に流体が封入され、
前記物体支持装置は、前記流体の圧力を制御する圧力制御装置を備え、
前記流体の圧力の増減に応じて前記筋肉チューブの容積が増減し、
前記筋肉チューブの容積が増加する際、前記筋肉チューブは径方向において膨張するとともに軸方向において収縮し、
前記筋肉チューブの容積が減少する際、前記筋肉チューブは径方向において収縮するとともに軸方向において伸長する
請求項１に記載の物体搬送装置。
【請求項３】
前記表面の面積は、前記流体の圧力の増減に依存しないか、または、前記表面の面積の変化率は、前記流体の圧力の変化率よりも小さい
請求項２に記載の物体搬送装置。
【請求項４】
前記複数の支持部材は、第一の支持部材および第二の支持部材を含み、
第一の支持部材および第二の支持部材は、互いに摺動可能に設けられ、
前記筋肉チューブの一端は、第一の前記支持部材に連結され、
前記筋肉チューブの他端は、第二の前記支持部材に連結され、
前記筋肉チューブが伸縮することによって、前記第一の支持部材および第二の支持部材が摺動する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の物体搬送装置。
【請求項５】
前記複数の支持部材は、第一の支持部材と、第二の支持部材と、第三の支持部材とを含み、
第二の支持部材および第三の支持部材は、いずれも第一の支持部材に対して摺動可能に設けられ、
前記筋肉チューブの一端は、第二の前記支持部材に連結され、
前記筋肉チューブの他端は、第三の前記支持部材に連結され、
前記筋肉チューブの両端間の一部が、第一の前記支持部材に連結され、
前記筋肉チューブが伸縮することによって、前記第二の支持部材および第三の支持部材が摺動する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の物体搬送装置。
【請求項６】
前記複数の支持部材のうち少なくとも２つは、前記物体を把持する把持部材または前記物体を吸着する吸着部材を備える
請求項１〜５のいずれか一項に記載の物体搬送装置。
【請求項７】
前記複数の支持部材のうち少なくとも１つは、前記物体を吸着する吸着部材と、前記吸着部材を往復運動させる筋肉チューブとをさらに備える
請求項１〜６のいずれか一項に記載の物体搬送装置。
【請求項８】
前記物体搬送装置は、少なくとも一部を重ねて配置した複数の前記物体のうち、一時に一つのみを搬送するものであり、
前記物体搬送装置は、前記吸着部材を往復運動させることによって、複数の前記物体のうち、前記吸着部材が吸着しているもの以外を振り落とす
請求項７に記載の物体搬送装置。
【請求項９】
前記支持機構部は、複数の支持面を有し、それぞれの支持面において前記物体を支持可能である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の物体搬送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２６９８９９（Ｐ２０１０−２６９８９９Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２３５０７（Ｐ２００９−１２３５０７）
【出願日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【出願人】（０００１６２３２０）協栄産業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【出願人】（０００１６２３２０）協栄産業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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