JP4803418B2

JP4803418B2 - 懸垂式昇降搬送装置用台車における被搬送物の昇降機構

Info

Publication number: JP4803418B2
Application number: JP2004301178A
Authority: JP
Inventors: 敏伸田中
Original assignee: Muratec Automation Co Ltd
Current assignee: Muratec Automation Co Ltd
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: JP2006111410A

Description

本発明は、レールに吊下げ状態で走行する懸垂式昇降搬送装置用台車（以下、ＯＨＴ用台車という）において、例えば、各種処理前後のウエハを収納したキャリアほかの被搬送物を、同期して巻取り、繰出し制御を受ける複数本のタイミングベルトにより昇降させる機構に関するものである。

例えば、半導体製造工程における各種処理（洗浄、ＣＶＤほか）を順次行うために半導体ウエハを収納、搬送するためのキャリアほか、液晶製造、ＦＡなどにおいて板状体を各種処理部に移送させるためのキャリア等の被搬送物用搬送手段は、生産性向上の観点から、近年、懸垂式昇降搬送装置（以下、ＯＨＴという）が主流となってきている。
このＯＨＴは、ＯＨＴ用台車が有する昇降機構によって所定の箇所において前記キャリア等の被搬送物を昇降させるとともに、当該ＯＨＴ用台車を、所定の軌道に沿って配設されたレールに懸垂状態で移送させる構成をなしている。

そして、ＯＨＴ用台車に設けられ、キャリア等の被搬送物を把持或いはこの把持状態を解除するとともに当該被搬送物を昇降させるハンド部は、通常４箇所でタイミングベルトによって懸垂され、このタイミングベルトの巻取りと繰出しとにより昇降動作を行う。
この、タイミングベルトは、ハンド部の昇降機能のほか、内部にはＯＨＴ用台車本体部からハンド部におけるクリッパ駆動用モータを作動させるための電力供給線と、ＯＨＴ用台車本体のコントローラと、ハンド部のコントローラ相互間での信号の授受のための通信線が埋設され、しかも、繰返し巻取り、繰出しに対して安定した特性が要求される。このため、タイミングベルトは可撓性に富み、所定の強度を備えた材料が用いられる（例えば、特許文献１を参照）。

また、タイミングベルトの長さは略２．７ｍあり、ハンド部がキャリア等の被搬送物を把持した場合と、把持していない場合では、タイミングベルトに負荷される荷重が大きく変動するが、この変動荷重はタイミングベルト１本当り略４kg程度である。
前記長さ２．７ｍの４本のタイミングベルトで重量略１６ｋｇのキャリアを保持した際、タイミングベルトにバラツキがあると、ハンド部にて把持された被搬送物が傾き、４本のタイミングベルトに負荷される荷重が不均一となり、さらに、タイミングベルトの弾性伸び量もバラツクことになる。これに伴い、被搬送物の傾きが一層拡大され、タイミングベルトがタイミングプーリの噛込み部位において、歯飛び現象（以下、歯飛びという）を起こす危険があった。この歯飛びは被搬送物昇降時における重力方向への被搬送物の移動に伴い、４本のタイミングベルトに負荷される慣性力に起因する張力のアンバランスにより発生することが多い。

タイミングベルトの歯部と、タイミングプーリの歯部との噛み込み部位で歯飛びが発生すると、歯飛びを起こしたタイミングベルトはタイミングプーリの正規の歯部と噛合うことができず、１ピッチ飛ばして次の歯部で噛合うため、被搬送物（ウエハ収納キャリア等）は部分的に１ピッチ相当の長さの滑落を生じて停止する。この滑落現象は、外観的にはハンチング現象として観測される。このようにタイミングベルトがハンチング現象を起こすと、被搬送物に衝撃力が作用し、例えば、被搬送物がウエハを収納したキャリアである場合、当該キャリア内に収納されたウエハはキャリアの内壁面との間で滑りや衝突を起こし、摩擦に起因したパーティクルを発生させ、ウエハの品質、歩留りを低下させ、重度のハンチング現象に至ると被搬送物としてのキャリアの落下もありえる。
また、ハンチング現象によりタイミングベルト歯部には局部的な衝撃力が加わり、タイミングベルトの寿命を著しく短くする。

このような歯飛び、ひいてはハンチング現象を誘発するパラメータとしては
（Ａ）タイミングプーリの歯の形状寸法
（Ｂ）タイミングベルトの歯の形状寸法
（Ｃ）タイミングベルトの弾性率
がある。
ところで、本願各発明の先行技術として特許文献２がある。この特許文献２には、ＯＨＴ用台車におけるタイミングベルトの駆動機構の一環として、歯部を有するタイミングベルト１１と、その基端部の巻取り・繰出しを行うローラ２０と、タイミングベルト１１の歯と噛合う歯を備え、タイミングベルト１１を前記巻取りローラ２０内から繰出しあるいはこの巻取りローラ２０に巻込む方向に駆動するタイミングプーリ１２とが開示されている。

そして、特許文献２に係る発明とは直接関係しないものの、タイミングベルト１１及びタイミングプーリ１２における各歯同士の噛み合いの歯飛び防止の一環として、タイミングベルト１１をタイミングプーリ１２に押し当てるピンチローラ１３、１４、及びタイミングベルト１１の幅方向の振れを防止するガイドローラ１５が開示されている。
さらに、特許文献２には、被搬送物の昇降時の制御手段として、タイミングプーリ１２と巻取りローラ２０との間でタイミングベルト１１の弛みが発生すると、振動が発生し易くなると共に被搬送物の懸吊姿勢のバランスが崩れ易くなることを考慮した技術が開示されている。

具体的に述べると、巻取りローラ２０の周速がタイミングプーリ１２の周速よりも大きくなるように回転駆動力を巻取りローラ２０に付与すると共に、滑りクラッチ２１により回転駆動力を制限及び遮断可能にする。次いで、タイミングベルト１１の巻取り時（被搬送物の上昇時）においては、タイミングベルト１１をタイミングプーリ１２の送出し速度よりも高速で巻取りローラ２０に巻取ることによって、巻取りローラ２０及びタイミングプーリ１２間に張力を持たせながら巻取りを行い、張力が所定値以上に増大する場合には滑りクラッチ２１により回転駆動力を制限することによって、所定値以下に制限された張力によりタイミングベルト１１の弛みの発生を防止している。
一方、巻き戻し時（被搬送物の下降時）においては、滑りクラッチ２１における回転駆動力伝達を遮断し、巻取りローラ２０を回転自在にしてタイミングプーリ１２に従動した状態にすることによってタイミングベルト１１に張力を発生させてその弛みの発生を防止している。

特開２０００−２８１２７８特開２０００−１０９２８５

前記特許文献２に開示されているタイミングベルト及びタイミングプーリの各歯部の噛み合わせ部位において発生する歯飛びを防止する手段として、前記タイミングプーリに対してタイミングベルトを圧接させるピンチローラ及びタイミングベルトの幅方向の変位を抑制するガイドローラの開示がある。
しかし、これらのピンチローラ及びガイドローラはタイミングベルト及びタイミングプーリの各歯部の噛合わせ部位の歯飛びの防止効果はあるものの、十分ではない。
一方、従来のタイミングベルト及びタイミングプーリの各歯部の噛合わせ部位はその展開模式図としての図５に示すように、タイミングベルト５０及びタイミングプーリ５１において、各歯部５０ａ、５１ａ同士がタイトに噛合わされる慣用手段を用いていた。

このようなタイトの噛合わせにあっては、前記歯飛びの要因となるパラメータ（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）が考慮されていないため、ＯＨＴ用台車において、被搬送物を昇降するに際して、例えば、予測されない振動が発生し、歯飛びを起こし始めると、前記各歯部５０ａ、５１ａの噛合い部位においてクリアランスがない箇所が発生すると、正常状態への復帰力が弱い。
従って、歯飛びはその発生箇所から波及し、１ピッチずれた状態でタイミングベルト及びタイミングプーリの各歯部同士が噛合うことになり、歯飛びを生じない他のタイミングベルトとで懸吊される被搬送物は正常な姿勢を維持できず、被搬送物が例えば、ウエハを収納したキャリアである場合、ウエハの品質低下を招くことがあり、極端な場合ＯＨＴ用台車にて懸吊状態の被搬送物が落下する恐れがある。

そこで、本発明の目的は、前記（Ａ）タイミングプーリの歯の形状寸法、（Ｂ）タイミングベルトの歯の形状寸法、（Ｃ）タイミングベルトの弾性率を考慮に入れたタイミングプーリ及びタイミングベルトの各歯部の噛合い部位のクリアランスを定め、原理的に歯飛びが起こらない、或いは歯飛びが起きたとしても発生初期の段階で正常に復帰できるようにし、歯飛びを未然に防止することにある。

課題を解決するための手段及び効果

上記の課題を解決するため、請求項１に記載のＯＨＴ用台車における被搬送物の昇降機構は、帯状をなし、その一面において、長手方向に沿って歯部を形成し、被搬送物把持用ハンド部を下端部で支持する複数本のタイミングベルトと、各タイミングベルト毎に、その歯部と噛合い、当該タイミングベルトによって懸吊される前記ハンド部を昇降制御するタイミングプーリと、当該各タイミングプーリの駆動制御により、各対応する前記タイミングベルトを巻取り、又は繰り出しする巻取りドラムと、前記各タイミングプーリ及びこれに対応するタイミングベルトの各歯部同士が噛合う噛合い部の両側２箇所において、タイミングベルトの歯部が形成されていない面を押圧して前記タイミングベルトの歯部を前記タイミングプーリに押し当てるピンチローラと、前記タイミングベルトが前記巻取りドラムから巻戻される場合、及び、前記タイミングベルトが前記巻取りドラムに巻取られる場合、の何れの場合においても、前記各タイミングプーリとこれに対応する巻取りドラムとの間のタイミングベルトの張力を所定の範囲内で一定に保つように、前記各巻取りドラムの回転速度を制御する制御手段と、を有する懸垂式昇降搬送装置用台車における被搬送物の昇降機構において、前記タイミングベルト及び前記タイミングプーリの各歯部同士の噛合い状態が、被搬送物搭載の有無に対応した負荷荷重の有無により、前記タイミングベルトの弾性伸縮に起因して変動するタイミングベルトの歯ピッチと、弾性伸縮を生じない前記タイミングプーリの歯ピッチとにズレが生じても、前記タイミングベルトの歯部の形状寸法と前記タイミングプーリの歯部の形状寸法との最適化を図ることにより、噛合わせ不良を生じることなく、かつ、所定の噛合い強度を保つように構成し、前記最適化を図るために、前記タイミングベルトの歯部と前記タイミングプーリの歯部との噛合い部の長さ、前記タイミングベルトの単位重量当りの伸び率、及び前記タイミングベルトに作用する負荷荷重変動量を考慮して、前記ハンド部が前記被搬送物を把持して上昇するときにおける前記タイミングベルトの歯ピッチが最大となる場合、及び、前記ハンド部が前記被搬送物を把持しないで降下するときにおける前記タイミングベルトの歯ピッチが最小となる場合、の何れの場合においても、前記噛合い部の長さ範囲内にわたって互いの歯部同士が噛合い可能なクリアランスが存在するように、各々の前記歯部の形状寸法を設定するようにした。

この請求項１に係る発明によれば、ＯＨＴ用台車のハンド部における被搬送物の把持の有無によってタイミングベルトの弾性伸縮が発生しても、これを考慮のうえ、さらにタイミングベルト及びタイミングプーリの各歯部同士の噛合い状態が所定の強度を保つ範囲にてクリアランスを大きく取れるようにタイミングベルト及びタイミングプーリの各歯部を形成することにより各歯部の噛合い部位における歯飛びを防止できる。
即ち、前記各歯部同士の噛合い部において振動ほかの要因にて歯飛びが発生し始めた段階で、従来の慣用手段のように前記歯部同士の噛合い状態がクリアランスの殆どないタイトの状態では、タイミングベルトの伸縮に伴い、クリアランスが無くなり、歯飛びに移行するのに比べて、この構成では歯飛びを抑制する方向に移行する。
また、前記各タイミングプーリ及びこれに対応するタイミングベルトの各歯部同士が噛合う噛合い部の両側２箇所において、タイミングベルトの歯部が形成されていない面を押圧して前記タイミングベルトの歯部を前記タイミングプーリに押し当てるピンチローラを備えるようにした。これにより、上記の効果に加えて、タイミングベルトの歯飛び抑制効果をさらに向上させることができる。即ち、ピンチローラは被搬送物を上昇させる時、タイミングベルトに衝撃的、瞬間的に加わる慣性重力がタイミングベルト歯部に伝播するのを遮断、緩和する効果を有する。
更に、前記タイミングベルトが前記巻取りドラムから巻戻される場合、及び、前記タイミングベルトが前記巻取りドラムに巻取られる場合、の何れの場合においても、前記各タイミングプーリとこれに対応する巻取りドラムとの間のタイミングベルトの張力を所定の範囲内で一定に保つように、前記各巻取りドラムの回転速度を制御する制御手段を備えるようにした。これにより、上記の効果に加えて、各タイミングプーリとこれに対応する巻取りドラムとの間のタイミングベルトの弛みと、これに伴う振動の発生を防止できるため、タイミングベルトの歯飛び抑制効果をさらに向上させることができる。

請求項２に記載のＯＨＴ用台車における被搬送物の昇降機構は、請求項１に記載のＯＨＴ用台車における被搬送物の昇降機構において、前記各タイミングプーリの近傍であって、当該タイミングプーリと、被搬送物相互間、当該タイミングプーリと、これに対応する巻取りドラム相互間の夫々に位置し、前記タイミングベルトの幅方向の変位を防止させるガイドローラを備えるように構成した。
この請求項２に係る発明によれば、引用元の請求項１に係る発明の効果に加えて、タイミングローラの近傍に位置するタイミングベルトの幅方向の変位を抑制できるためタイミングベルト及びタイミングプーリの各歯部の噛合い部位における歯飛び防止効果を増すことができる。

請求項３に記載のＯＨＴ用台車における被搬送物の昇降機構は、請求項１又は２に記載のＯＨＴ用台車における被搬送物の昇降機構において、タイミングベルトの本数を４とする構成とした。
この請求項３に係る発明によれば、引用元の請求項１又は２に係る発明の効果に加えて、全てのタイミングプーリにおける同期運転機構の組立てが容易で、被搬送物を把持するハンド部を安定状態にて懸吊することができる。

請求項４に記載のＯＨＴ用台車における被搬送物の昇降機構は、請求項１乃至３のいずれかに記載のＯＨＴ用台車における被搬送物の昇降機構において、各タイミングベルトに対してハンド部への動力発生用電力乃至制御信号供給に必要な電線が埋設されていることを特徴とする。
この請求項４に係る発明によれば、引用元の請求項１乃至３に係る発明の効果に加えてＯＨＴ用台車本体と被搬送物把持用ハンド部との電力・信号の授受に必要な概ね３ｍに及ぶ電線を別途設ける必要がなく、配線の簡素化を図ることができる。
因みに、タイミングベルトに埋設する電線の代りに別途電線を配する構成とすると、電線に伸縮機構を別途設ける必要が生じ構成の複雑化を来す。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
先ず、図面の概要を述べると、図１は本発明に係るＯＨＴ用台車の要部構成を示す正面図、図２はＯＨＴ用台車のハンド部における昇降機構を平面視した概略構成図、図３は本発明の要部構成を示す概略構成図、図４はタイミングベルト及びタイミングプーリの各歯部の噛合わせ部位（図３における領域Ｍ部）における展開模式図で、同図（Ａ）はタイミングベルトの張力が最大時（長さが最大）、同図（Ｂ）はタイミングベルトの張力が最小時（長さが最小）の状況を示す。図５は慣用手段としてのタイミングベルト及びタイミングプーリの各歯部の噛合わせ部位（図３における領域Ｍ部）における展開模式図、図６は本発明の実施例におけるタイミングプーリ及びタイミングベルトの寸法表示を付した模式図で同図（Ａ）はタイミングベルトの寸法表示、同図（Ｂ）はタイミングプーリの寸法表示である。図７は本発明の実施例における被搬送物の荷重とタイミングベルトの関係を示す特性図である。

さて、図１に示されるようにＯＨＴ用台車１は、天井における所定の軌道に沿って設けられた走行レール２に吊り下げられている。そして、このＯＨＴ用台車１は、その案内・駆動部３において、図示しない走行輪と案内輪とで走行レール２に規制されて走行する。この際、必要とされる動力は、走行輪に駆動モータを備えること、或いはレール２側とＯＨＴ用台車１側に夫々２次側、１次側を設ける直流リニアモータを備えること等周知の手段によって得られる。４は位置合せ機構で、後述する被搬送物の前記走行レール２におけるＯＨＴ用台車の走行方向と直交する方向及び回転方向の変位調整を図る。５はタイミングベルトで、前後左右に４本設けられ、ＯＨＴ用台車１内に備えられる昇降機構６（詳細は後述）により伸縮自在に制御され、ハンド部７を昇降させるように構成される。そして、このタイミングベルト５は、内部にハンド部７への電力供給、及び制御信号の授受用の電線（図示せず）を埋設している。

７ａはグリッパ部材で、ハンド部７の構成要素の一つであって、図示の左右方向に変位可能に支持されている。８は被搬送物で、具体的例として、洗浄、ＣＶＤほかの各種処理において未処理あるいは処理済のウエハを収納したキャリア本体８ａと、前記クリッパ部材７ａによって把持又は把持の解除を受けるフランジ部８ｂから構成される。

次に、前記昇降機構６の具体的構成について図２を基に説明する。図２において、昇降機構６は、略長方体形状に形成された収容枠体１１と、当該収容枠体１１に収容された４台の懸吊モジュール１２とを有している。各懸吊モジュール１２は、ハンド部７を介して被搬送物８を懸吊するタイミングベルト５と、当該タイミングベルト５を巻戻し及び巻取る巻取ドラム１３と、タイミングベルト５を巻戻し方向及び及び巻取り方向に送り出すタイミングプーリ１４と、巻取ドラム１３を巻戻し方向及び巻取り方向に切替え可能に回転駆動するＤＣモータからなるドラム駆動モータ１５とを有している。

次に各懸吊モジュール１２の詳細構造について説明する。各懸吊モジュール１２のドラム駆動モータ１５は駆動軸１５ａの軸芯が収容枠体１１の長手方向に一致するように配置されている。ドラム駆動モータ１５の駆動軸１５ａは、巻取ドラム１３の中心部を貫設されている。また、駆動軸１５ａの先端部は軸受け部材１６により回転自在に支持されている。そして、ドラム駆動モータ１５は巻取ドラム１３を巻戻し方向及び巻取り方向に切り換え可能に任意の駆動力で回転駆動するようになっている。

前記タイミングベルト５はタイミングプーリ１４の周囲に沿って湾曲状に曲折されて垂下された後、他端部がハンド部７（図１参照）に連結されている。タイミングプーリ１４は、ハンド部７と巻取ドラム１３との中間位置において巻取ドラム１３の側方に並列配置されている。タイミングプーリ１４及びタイミングベルト５には、後述する歯が夫々設けられている。そしてタイミングプーリ１４及びタイミングベルト５は各歯同士を噛合わせることによって、通常操作時には、滑りのない確実なベルト搬送を実現している。

上記のように構成された懸吊モジュール１２は、図１に示すハンド部７を安定して懸吊するように、ハンド部７の上面形状（長方形状）の四隅に対応した位置に配置されている。即ち、懸吊モジュール１２は、収容枠体１１の長手方向及び幅方向に２行２列の状態で配列されると共に、２行２列の配列中心に対して点対称に設けられている。また、収容枠体１１の長手方向に並列配置された２台の懸吊モジュール１２・１２は、タイミングプーリ１４・１４の回転中心が同芯となるように設定されている。一方側の懸吊モジュール１２・１２におけるタイミングプーリ１４・１４の回転中心には、第１プーリ駆動軸１７が貫設されている。また、他方側の懸吊モジュール１２・１２におけるタイミングプーリ１４・１４の回転中心には、第２プーリ駆動軸１８が貫設されている。これらのプーリ駆動軸１７・１８は、軸受けベアリングユニット１９により回転自在に支持されている。

前記両プーリ駆動軸１７・１８の一方端には、傘歯車２０・２０が設けられている。また、両プーリ駆動軸１７・１８の一方端側には、第３プーリ駆動軸２１が配置されている。この第３プーリ駆動軸２１は、両プーリ駆動軸１７・１８に対して直交するように設定されている。第３プーリ駆動軸２１は、軸受けベアリングユニット１９により回転自在に支持されている。また、第３プーリ駆動軸２１の両端部には、傘歯車２０・２０が設けられている。そして、第３プーリ駆動軸２１の傘歯車２０・２０は、前記第１及び第２プーリ駆動軸１７・１８の一方端に設けられた傘歯車２０・２０と夫々噛合されている。これにより、各懸吊モジュール１２のタイミングプーリ１４は、第１〜第３プーリ駆動軸１７・１８・２１により連結された状態になっている。

前記第１プーリ駆動軸１７の他方端には、昇降モータ２２が連結されている。この昇降モータ２２はサーボモータからなっており、昇降モータ制御装置２３により回転方向及び回転速度をフィードバック制御可能にされている。一方、前記ドラム駆動モータ１５はＤＣモータからなっており、ドラム駆動モータ制御装置２４により回転方向及び回転速度を制御可能にされている。なお、ドラム駆動モータ１５にＤＣモータを用いる理由は、ＤＣモータの基本特性として駆動電圧の電圧及び電流を制御することによって、回転速度をタイミングプーリ１４の回転速度（昇降モータ２２の回転速度）に一致させ、且つタイミングプーリ１４と巻取ドラム１３との間のタイミングベルト５に発生する張力を所定範囲内の一定値となるように制御できるからである。そして、これらの両モータ制御装置２３・２４はタイミングベルト５の巻取り時においては巻取ドラム１３の周速をタイミングプーリ１４の周速よりも増大させる一方、タイミングベルト５の巻戻し時においては巻取ドラム１３の周速をタイミングプーリ１４の周速よりも低下させるように制御する。

前記図１、図２に示す構成は本願各発明の適用の１具体例を示すもので、その作用を説明すると次の通りである。
先ず、メインコントローラ（図示せず）からの搬送指令信号がＯＨＴ用台車の制御部に受信されると、搬送指令信号に含まれる信号内容が読み取られる。具体的には、搬送指令信号の信号内容に基づいて、搬送先となる処理装置（図示せず）の指定場所が認識されこの指定場所（走行位置データ）に到達するための走行ルートが決定される。

その後、ＯＨＴ用台車１は図示しないリニアモータを構成する二次側コイルに３相交流電流を流すことにより移動する進行磁界を発生させ、搬送軌道に敷設された二次側永久磁石（図示せず）の永久磁石との間の磁気作用で発生した推進力により走行を開始する。走行時においては、搬送軌道中に設けられたバーコード表示等による軌道位置データに基づいて走行ルートを確認する。指定場所に到達するとＯＨＴ用台車１の位置を予めティーチングにより記憶させた補正データを用い、微調整した後、指定場所に存在する処理装置に対して被搬送物８の脱着処理を行う。

被搬送物８を処理装置に装着（タイミングベルト５の下降）する場合には、昇降モータ制御装置２３が昇降モータ２２を巻戻し方向に所定の回転速度で回転するようにフィードバック制御する、これにより、昇降モータ２２に連結された第１プーリ駆動軸１７が巻戻し方向に回転し、この第１プーリ駆動軸１７に傘歯車２０の噛合により連結状態にされた第３プーリ駆動軸２１及び第２プーリ駆動軸１８が同方向に回転する。この結果、第１プーリ駆動軸１７及び第２プーリ駆動軸１８が貫設された各懸吊モジュール１２のタイミングプーリ１４が巻戻し方向に同時に回転を開始する。

また、昇降モータ制御装置２３による昇降モータ２２の回転とは別に、各ドラム駆動モータ制御装置２４が各懸吊モジュール１２のドラム駆動モータ１５に所定の電圧及び電流を出力し、ドラム駆動モータ１５を巻戻し方向に回転させる。これにより、ドラム駆動モータ１５が駆動軸１５ａを介して巻取ドラム１３を巻戻し方向に回転し、タイミングベルト５が巻取ドラム１３から巻戻される。この際、ドラム駆動モータ制御装置２４は駆動電源の電圧及び電流を制御することによってタイミングプーリ１４及び巻取ドラム１３間のタイミングベルト５に発生する張力を所定範囲内の一定に制御している。

この結果、全懸吊モジュール１２のタイミングベルト５が同一速度で巻取ドラム１３から巻き戻されるため、タイミングベルト５に懸吊されたハンド部７が水平状態を維持しながら下降する。これにより、被搬送物８の傾きが防止されるため、被搬送物８内のウエハ等の収納物がズレて滑ったり、被搬送物８の側壁に突き当たることによる製品の歩留りの低下が防止される。

さらに、下降時において、巻取ドラム１３及びタイミングプーリ１４間のタイミングベルト５の張力が所定範囲内に設定されているので巻取ドラム１３をタイミングプーリ１４に従動させながら弱い張力で下降させた場合のように、タイミングベルト５がタイミングプーリ１４から浮き上がって噛合いを外すことはない。これにより、タイミングベルト５とタイミングプーリ１４とが確実に噛合せた状態を維持するため、被搬送物８がバランスを崩して落下するという事故を防止することができる。また、タイミングベルト５が所定範囲の張力で張られているため、タイミングベルト５が早期に破損や磨耗するという事態を防止することができる。

次に、被搬送物８が下降され、処理装置の所定位置に載置されると、この載置状態が図示しない載置検知センサにより検出される。そして、被搬送物８の下降が停止された後、ハンド部７による被搬送物８の保持が解除される。この後、ハンド部７のみが引き上げられることによって被搬送物８の装着が完了する。

一方、被搬送物８を処理装置から抜脱（タイミングベルト５の上昇）する場合には、先ず、前記下降動作を実行するように昇降機構６が作動され、空状態のハンド部７がタイミングベルト５に懸吊されながら被搬送物８方向に下降される。従って、この場合においても、所定範囲内の張力下で、タイミングベルト５がタイミングプーリ１４に噛合されるため、通常の状態においては、噛合が外れるという事態が起きる可能性は少ない。この後、ハンド部７が被搬送物８のフランジ部８ｂに到達したことが図示しない載置検知センサで検出されると、ハンド部７の下降が停止された後、ハンド部７によりフランジ部８ｂが保持される。

次に、図１及び図２に示すように、昇降モータ制御装置２３が昇降モータ２２を巻取り方向に所定の回転速度で回転するようにフィードバック制御する。これにより、昇降モータ２２に連結された第１〜第３プーリ駆動軸１７・２１・１８が順次回転方向を変えて回転する。この結果、第１プーリ駆動軸１７及び第２プーリ駆動軸１８を貫設させた各懸吊モジュール１２のタイミングプーリ１４が巻取り方向に同時に回転を開始する。

また、昇降モータ制御装置２３による昇降モータ２２の回転とは別に、各ドラム駆動モータ制御装置２４が各懸吊モジュール１２のドラム駆動モータ１５に所定の電圧及び電流を出力し、ドラム駆動モータ１５を巻取り方向に回転させる。これにより、ドラム駆動モータ１５がその駆動軸１５ａを介して巻取ドラム１３を巻取り方向に回転させることによって、タイミングベルト５が巻取ドラム１３に巻取られる。そして、前記被搬送物８を下降させる場合と同様に、ドラム駆動モータ制御装置２４は、駆動電源の電圧及び電流を制御することによってタイミングプーリ１４及び巻取ドラム１３間のタイミングベルト５に発生する張力を所定範囲内の一定値に制御する。

図３は、被搬送物８の把持及びこの把持を解除するハンド部７全体機構を示す図２の本願各発明に係る構成の要部を抽出し、付属要素を追記した概略構成図である。この図３において、図２に表示した構成要素（懸吊モジュール１２内のタイミングベルト５、タイミングプーリ１４及び巻取ドラム１３）の相互関係について具体的に述べると次の通りである。
先ず、タイミングプーリ１４及びタイミングベルト５には、互いの接触部位の相対位置における滑りを防止するために、タイミングプーリ１４の周囲には歯部１４ａが形成され、タイミングベルト５には前記タイミングプーリの歯部１４ａと噛合う歯部５ａが形成されている。次に、巻取ドラム１３の構成について述べると、タイミングベルト５を巻取る円筒部１３ａ、巻取られたタイミングベルト５の幅方向の変位を防止する鍔部１３ｂ、及び
固定部１３ｃを備えている。

なお、この固定部１３ｃは、円筒部１３ａに巻取り・巻戻しされるタイミングベルト５の端部５ｂを確実に保持するために円筒部１３ａの内部に設けられている。
３１、３２はピンチローラで、タイミングベルト５及びタイミングプーリ１４の各歯部
５ａ、１４ａの噛合い部位において、タイミングベルト５の背面（歯部５ａが形成されていない面）を押圧しつつ回動自在に支持されている。
これによって、少なくともピンチローラ３１、３２間のＭ部に於いて、タイミングベルトは張力の加わった状態でタイミングプーリに巻架され、、しかも背面の２箇所をピンチローラで押圧されるので、ピンチローラの歯にタイミングベルトの歯が密着し、タイミングベルト５及びタイミングプーリ１４の各歯部５ａ、１４ａの噛合い部位において歯飛びの発生の可能性は少ない。

３３、３４はガイドローラで、タイミングベルト５の背面に筒部３３ａ、３４ａを接し、タイミングベルト５の幅方向の変位を鍔部３３ｂ、３４ｂで抑制し、配置位置はタイミングベルト５及びタイミングプーリ１４の各歯部５ａ、１４ａの噛合い部位の近傍とする。
これによって、タイミングベルト５の反巻取ドラム１３側であって、ハンド部７側の端部におけるタイミングベルトの幅方向の振れが発生した場合、タイミングプーリ１４の歯部１４ａに対するタイミングベルト５の歯部５ａの噛合いが傾斜することに伴い発生する可能性のある歯飛びを抑制できる。

前記の説明における、
（１）巻取ドラム１３及びタイミングプーリ１４間のタイミングベルト５に所定範囲
内で一定張力を加えること
（２）ピンチローラ３１、３２を設けること
（３）ガイドローラ３３、３４を設けること
は、タイミングベルト５及びタイミングプーリ１４の各歯部５ａ、１４ａの噛合い部位の歯飛び発生の抑制効果を有する。

前記（１）〜（３）の構成は、被搬送物８の昇降時に発生することが予測される振動や衝撃力がタイミングベルト５及びタイミングプーリ１４の各歯部５ａ、１４ａの噛合い部位に伝播するのを遮断し、歯飛び発生防止の効果もある。
しかし、タイミングベルト５及びタイミングプーリ１４の各歯部５ａ、１４ａの噛合い部位において、従来のクリアランスが最小限で、タイトな噛合わせであると、剛性大につき歯ピッチの変動のないタイミングプーリ１４の歯部１４ａと、弾性体で形成されることに伴い、被搬送物８の有無により歯部ピッチに変動のあるタイミングベルト５の歯部５ａとの噛合い状態が変化し、最適状態を維持できない。

即ち、歯部ピッチが変動しないタイミングプーリ１４の歯部１４ａと、歯部ピッチが変動するタイミングベルト５の歯部５ａとは、ハンド部７が被搬送物８を把持しない状態（ハンド部７が無負荷状態）におけるハンド部７の降下時の最も負荷の小さい状態から、ハンド部７が被搬送物８を把持している状態（ハンド部７が負荷状態）におけるハンド部７の上昇時の最も負荷のかかる状態に至るまで適切なクリアランスを維持できず、歯飛びを生じることがある。

さて、この歯飛びを的確に防止する本願各発明の要旨をなす構成について図４（展開模式図）を参照して説明する。
先ず、タイミングプーリ１４が剛体で形成されていることにより、当該タイミングプーリ１４の歯部１４ａの歯ピッチが一定であるのに対して、タイミングベルト５は、巻取ドラム１４に巻取り・繰出しされるため弾性体で形成される。このため、タイミングベルト５に最大張力が負荷されるハンド部７に対して被搬送物８を把持して上昇するときに最大長となり、ハンド部７に被搬送物８を把持しない状態で降下する時に最小長となる。
このようにタイミングベルト５が最大長となるときのタイミングベルト５及びタイミングプーリ１４の各歯部５ａ、１４ａの噛合い部位の適正な状態は図４（Ａ）の関係にあることが望ましい。
即ち、ピンチローラ３１、３２間のタイミングベルト５とタイミングプーリ１４とが噛合うＭ部の中央部において、タイミングプーリ１４の歯部１４ａと、タイミングプーリ１４の各歯部５ａ間に形成されるクリアランス寸法Ｇ１は通常の寸法（従来慣用されているクリアランス）であり、両端部に於いて形成されるタイミングプーリ１４の歯部１４ａと、タイミングプーリ１４の各歯部５ａ間のクリアランスＧ２は最大となる。

一方、タイミングベルト５が最小長となるときのタイミングベルト５及びタイミングプーリ１４の各歯部５ａ、１４ａの噛合い部位の適正な状態は図４（Ｂ）の関係にあることが望ましい。
即ち、ピンチローラ３１、３２間のタイミングベルト５とタイミングプーリ１４とが噛合うＭ部の中央部において、タイミングプーリ１４の歯部１４ａと、タイミングプーリ１４の各歯部５ａ間に形成されるクリアランスＧ１は図４（Ａ）と同様通常の寸法であるが、両端部に於いて形成されるタイミングプーリ１４の歯部１４ａと、タイミングプーリ１４の各歯部５ａ間のクリアランスＧ２は最小となる。
この図４（Ａ）、（Ｂ）のようにタイミングベルト５及びタイミングプーリ１４の各歯部５ａ、１４ａの噛合い部位の最適化を図るための手法は、
（１）タイミングベルト５及びタイミングプーリ１４の各歯部５ａ、１４ａの噛合い部の
長さ（図３よりこの長さはＭ）
（２）タイミングベルト５の弾性率（単位重量当りの伸び率をＥとする）
（３）タイミングベルト５に作用する負荷荷重変動量Ｗ（最大負荷荷重−最小負荷荷重）
とする。

この場合において、歯飛びの起こらない条件はクリアランスＧ１、Ｇ２が次式１、２を満たす場合である。
０≦Ｇ１＜０．４ｍｍ・・・・・・・・・・・（式１）
Ｍ×Ｅ×Ｗ≦Ｇ２＜Ｍ×Ｅ×Ｗ＋Ｇ１・・・・（式２）
また、クリアランスＧ１、Ｇ２が必要以上に大きな寸法になると歯部の強度が不足し、十分な耐寿命特性が得られなくなり、しかも、タイミングベルトの昇降動作でタイミングベルトに滑りが生じるなど動作が不安定になる。前記（式１）、（式２）は歯部の強度が十分な耐寿命特性を有し、昇降動作の安定性も確保できるものである。
なお、理論上、前記クリアランスＧ１は、タイミングベルト５に対し、被搬送物８の荷重が負荷される図４（Ｂ）の状態の方が被搬送物８の荷重が負荷されない図４（Ａ）の状態より大となるが、負荷荷重によるタイミングベルト５全体の伸びに比べて１ピッチの伸びが関与するのみで、実質同じとしても前記式１、２への影響は殆どない範囲である。

タイミングベルト５の本数は、被搬送物８の安定した昇降・搬送を得るとともに、各タイミングベルト５の駆動機構を簡素するために４が最適であるが、原理的には複数本にて構成することができる。

図６（（Ａ）はタイミングベルト、（Ｂ）はタイミングプーリ）の寸法表示図において、具体的数値を示すと、
Ｌ１：０．３５ｍｍ
Ｌ２：１．１ｍｍ
Ｌ３：０．８５ｍｍ
Ｌ４：２ｍｍ
Ｌ５：１．１ｍｍ
Ｌ６：０．８５ｍｍ
Ｌ７：０．７ｍｍ
Ｈ１：０．６５ｍｍ
Ｈ２：０．５ｍｍ
Ｄ：２９．６０ｍｍ
Ｔ：０．６５ｍｍ
である。
また、前記式１、２の要素ほか実施データとして具体的数値を示すと、
Ｇ１：約０．２ｍｍ
Ｅ：約５．５×１０^−４（ｍｍ／ｋｇ）
Ｍ：約６０ｍｍ
Ｗ：約４Ｋｇ
タイミングベルト５の幅：約２５ｍｍ
タイミングベルト５及びタイミングプーリ１４の歯ピッチ：２ｍｍ
タイミングベルト５の実施可能長さ：３００〜５,０００ｍｍ
である。

なお、この実施例におけるタイミングベルト５の駆動部６の底部とハンド部７の固定部までの長さは２５００、傾斜角度は最大０．２８度とした。
図７は、この実施例におけるタイミングベルトの荷重Ｗ（単位はｋｇ）に対する長さＬ（単位はｍｍ）との関係を示すグラフである。
この実施例によってタイミングベルト５とタイミングプーリ１４の各歯部５ａ、１４ａとの噛合い状態において歯飛びは発生しないことを確認した。
タイミングベルト幅寸方が１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で、伸び率Ｅが５．０×１０^−４（ｍｍ／ｋｇ）〜５．０×１０^−６（ｍｍ／ｋｇ）の範囲にある場合、Ｇ１の適正値は０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下である。
以上に記載のデータは本願各発明の一具体例を示したもので、各請求項にて規制される技術的範囲を限定するものではない。

本発明を適用するＯＨＴ用台車の要部構成を示す正面図である。本発明を適用するＯＨＴ用台車のハンド部における昇降機構を平面視した概略構成図である。本発明の適用箇所を示す構成図である。本発明に係るタイミングベルト及びタイミングプーリの各歯部の噛合わせ部位における展開模式図で、同図（Ａ）はタイミングベルトの張力が最大時（長さが最大）、同図（Ｂ）はタイミングベルトの張力が最小時（長さが最小）の状況を示している。慣用手段としてのタイミングベルト及びタイミングプーリの各歯部の噛合わせ部位における展開模式図である。本発明の実施例におけるタイミングプーリ及びタイミングベルトの寸法表示を付した模式図で、同図（Ａ）はタイミングベルトの寸法表示、同図（Ｂ）はタイミングプーリの寸法表示である。本発明の実施例におけるタイミングベルトの長さと張力（荷重）の関係を示す特性図である。

符号の説明

１．ＯＨＴ用台車
５．タイミングベルト
５ａ。タイミングベルトの歯部
６．昇降機構
７．ハンド部
１３．巻取ドラム
１４．タイミングプーリ
１４ａ．タイミングプーリの歯部
３１，３２．ピンチローラ
３３，３４．ガイドローラ

Claims

帯状をなし、その一面において、長手方向に沿って歯部を形成し、被搬送物把持用ハンド部を下端部で支持する複数本のタイミングベルトと、
各タイミングベルト毎に、その歯部と噛合い、当該タイミングベルトによって懸吊される前記ハンド部を昇降制御するタイミングプーリと、
当該各タイミングプーリの駆動制御により、各対応する前記タイミングベルトを巻取り、又は繰り出しする巻取りドラムと、
前記各タイミングプーリ及びこれに対応するタイミングベルトの各歯部同士が噛合う噛合い部の両側２箇所において、タイミングベルトの歯部が形成されていない面を押圧して前記タイミングベルトの歯部を前記タイミングプーリに押し当てるピンチローラと、
前記タイミングベルトが前記巻取りドラムから巻戻される場合、及び、前記タイミングベルトが前記巻取りドラムに巻取られる場合、の何れの場合においても、前記各タイミングプーリとこれに対応する巻取りドラムとの間のタイミングベルトの張力を所定の範囲内で一定に保つように、前記各巻取りドラムの回転速度を制御する制御手段と、
を有する懸垂式昇降搬送装置用台車における被搬送物の昇降機構において、
前記タイミングベルト及び前記タイミングプーリの各歯部同士の噛合い状態が、被搬送物搭載の有無に対応した負荷荷重の有無により、前記タイミングベルトの弾性伸縮に起因して変動するタイミングベルトの歯ピッチと、弾性伸縮を生じない前記タイミングプーリの歯ピッチとにズレが生じても、前記タイミングベルトの歯部の形状寸法と前記タイミングプーリの歯部の形状寸法との最適化を図ることにより、噛合わせ不良を生じることなく、かつ、所定の噛合い強度を保つように構成し、
前記最適化を図るために、
前記タイミングベルトの歯部と前記タイミングプーリの歯部との噛合い部の長さ、前記タイミングベルトの単位重量当りの伸び率、及び前記タイミングベルトに作用する負荷荷重変動量を考慮して、前記ハンド部が前記被搬送物を把持して上昇するときにおける前記タイミングベルトの歯ピッチが最大となる場合、及び、前記ハンド部が前記被搬送物を把持しないで降下するときにおける前記タイミングベルトの歯ピッチが最小となる場合、の何れの場合においても、前記噛合い部の長さ範囲内にわたって互いの歯部同士が噛合い可能なクリアランスが存在するように、各々の前記歯部の形状寸法を設定することを特徴とする懸垂式昇降搬送装置用台車における被搬送物の昇降機構。
前記各タイミングプーリの近傍であって、当該タイミングプーリと、被搬送物相互間、当該タイミングプーリと、これに対応する巻取りドラム相互間の夫々に位置し、前記タイミングベルトの幅方向の変位を防止させるガイドローラを備えることを特徴とする請求項１に記載の懸垂式昇降搬送装置用台車における被搬送物の昇降機構。
タイミングベルトの本数が４であることを特徴とする請求項１又は２に記載の懸垂式昇降搬送装置用台車における被搬送物の昇降機構。
各タイミングベルトに対し、ハンド部への動力発生用電力乃至制御信号供給に必要な電線が埋設されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の懸垂式昇降搬送装置用台車における被搬送物の昇降機構。