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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024004654
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】搬送機構
(51)【国際特許分類】
   C30B 15/00 20060101AFI20240110BHJP
【FI】
C30B15/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022104369
(22)【出願日】2022-06-29
(71)【出願人】
【識別番号】000183303
【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100145872
【弁理士】
【氏名又は名称】福岡 昌浩
(74)【代理人】
【識別番号】100091362
【弁理士】
【氏名又は名称】阿仁屋 節雄
(72)【発明者】
【氏名】三沢 宏
【テーマコード(参考)】
4G077
【Fターム(参考)】
4G077AA02
4G077BC32
4G077BC37
4G077CF10
4G077EG27
(57)【要約】
【課題】育成炉から結晶インゴットを安全に取り出す技術を提供する。
【解決手段】結晶インゴットを支持するパレットと、パレットを移動させるパレット移動装置と、を備え、パレットは、所定の方向に沿って配置される中空の管部材を複数有し、パレット移動装置は、管部材に対して、その一端側から挿抜可能な保持部材を複数有し、保持部材は、管部材への挿入後において、管部材を保持可能に構成されており、保持部材は、管部材を保持する保持状態における管部材からの抜けを防止する抜け防止部を有している、搬送機構。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
結晶インゴットを支持するパレットと、
前記パレットを移動させるパレット移動装置と、を備え、
前記パレットは、所定の方向に沿って配置される中空の管部材を複数有し、
前記パレット移動装置は、前記管部材に対して、その一端側から挿抜可能な保持部材を複数有し、
前記保持部材は、前記管部材への挿入後において、前記管部材を保持可能に構成されており、
前記保持部材は、前記管部材を保持する保持状態における前記管部材からの抜けを防止する抜け防止部を有している、
搬送機構。
【請求項2】
前記抜け防止部は、前記保持部材の先端部から鉛直上方に突出し、前記保持部材の前記管部材への挿抜時において、前記保持部材の挿抜を阻害しないように構成されている、
請求項1に記載の搬送機構。
【請求項3】
前記保持部材は、前記保持状態において水平姿勢を維持するように構成されている、
請求項1または2に記載の搬送機構。
【請求項4】
前記パレットは、前記管部材を2つ有しており、
前記パレットは、一の管部材と他の管部材との間で前記結晶インゴットを支持するように構成されている、
請求項1または2に記載の搬送機構。
【請求項5】
前記パレット移動装置は、前記保持部材の位置を移動させるアーム部と、前記アーム部を支持する台座部と、を備える、
請求項1または2に記載の搬送機構。
【請求項6】
前記台座部には、複数のキャスターが備えられており、
前記キャスターは、ロック可能に構成されている、
請求項5に記載の搬送機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、搬送機構に関する。
【背景技術】
【0002】
育成炉内で育成された結晶インゴットを作業者により育成炉から取り出す際に、結晶インゴットが落下等することにより作業者の安全を確保できない場合があった(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平3-218933号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、結晶インゴットを育成炉から安全に取り出すことのできる搬送機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば、
結晶インゴットを支持するパレットと、
前記パレットを移動させるパレット移動装置と、を備え、
前記パレットは、所定の方向に沿って配置される中空の管部材を複数有し、
前記パレット移動装置は、前記管部材に対して、その一端側から挿抜可能な保持部材を複数有し、
前記保持部材は、前記管部材への挿入後において、前記管部材を保持可能に構成されており、
前記保持部材は、前記管部材を保持する保持状態における前記管部材からの抜けを防止する抜け防止部を有している、
搬送機構が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、結晶インゴットを育成炉から安全に取り出すことのできる搬送機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1図1は、本発明の一実施形態に係る結晶インゴット200の概略正面図である。
図2図2は、本発明の一実施形態に係る搬送機構500の構成例を示す斜視図である。
図3図3は、本発明の一実施形態に係る搬送機構500の構成要素であるパレット100の構成例を示す斜視図である。
図4図4は、本発明の一実施形態に係る搬送機構500の構成要素であるパレット移動装置300の構成例を示す斜視図である。
図5図5は、本発明の一実施形態に係るパレット移動装置300の保持部材380の位置が変化した例を示す斜視図である。
図6図6は、本発明の一実施形態に係るパレット100に結晶インゴット200を載置した例を示す模式図である。
図7図7(a)は、本発明の一実施形態に係る保持部材380が、管部材160に挿入される前の状態を示す側面図である。図7(b)は、本発明の一実施形態に係る保持部材380が、管部材160に挿入された後の状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の一実施形態に係る搬送機構500について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0009】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下の各図において、矢印X、矢印Yおよび矢印Zが相互に直交する三軸の直交座標系(XYZ座標系)を用いて図中の方向を説明する。一例として、このXYZ座標系においては、鉛直方向をZ方向とし、水平方向をX方向、Y方向(X軸とY軸を含むXY平面を水平方向)とする。また、X方向、Y方向、及びZ方向のそれぞれについて、矢印の先端側を+方向と称し、その反対側(原点側)を-方向と称す。本実施形態では、X方向を左右方向、+X方向を右方向、-X方向を左方向と称し、Y方向を前後方向、+Y方向を後方向、-Y方向を前方向と称し、Z方向を上下方向、+Z方向を上方向、-Z方向を下方向と称することもある。
【0010】
なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
【0011】
<結晶インゴットの構成例>
本実施形態の結晶インゴット200は、例えば、融解した原料融液に種結晶を浸し、種結晶を回転させながら上方に引き上げるチョクラルスキー法(Cz法)により形成される。結晶インゴット200は、例えば、タンタル酸リチウム(LT)、または、ニオブ酸リチウム(LN)等の単結晶により構成されており、図1に示すように、例えば、直胴部200aと、その下方が徐々に縮径するテーパ部200bと、を有して構成されている。
【0012】
このようにして形成される結晶インゴット200は、熱膨張係数の異方性により割れやすく、また、局所的な温度変化があるとクラックが発生しやすい性質を有している。本実施形態の搬送機構500は、結晶インゴット200に割れ等が生じないよう育成炉から取り出し可能に構成されている。
【0013】
<本発明の一実施形態>
以下に、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。
【0014】
(1)搬送機構500の構成例
本発明の一実施形態にかかる搬送機構500の構成例について説明する。搬送機構500は、育成炉内で育成された結晶インゴット200を炉外に取り出すように構成されたものである。図2に示すように、搬送機構500は、パレット100と、パレット移動装置300と、を有している。以下、パレット100とパレット移動装置300との構成例について説明する。
【0015】
A.パレット100の構成例
パレット100は、育成炉内で育成された結晶インゴット200を支持するように構成されている。パレット100は、主として、枠体105と、支持部材110と、管部材160と、を有している。
【0016】
図3に示すように、枠体105は、略矩形に形成されている。枠体105は、例えば、それぞれ直方体に構成された4つの枠部材105aを備えており、これらの枠部材105aは、枠体105をなす略矩形の4辺を構成している。枠体105(枠部材105a)は、例えば、アルミ、ステンレス鋼(SUS)等の金属材料により構成されている。
【0017】
枠部材105aには、結晶インゴット200を支持する複数の支持部材110が配置されている。具体的には、例えば、互いに対向する2組の枠部材105aのうちの一方の組の枠部材105aの上面には、支持部材110が配置されている。より具体的には、例えば、図3に示すように、前後方向に延び、左右方向において互いに対向する枠部材105aの上面には、それぞれ2つずつ、合計4つの支持部材110が、鉛直上方に突出するように配置されている。支持部材110は、例えばゴムや合成樹脂等の弾性材料により構成されている。
【0018】
4つの支持部材110は、それぞれ、例えば円錐台状に構成されており、結晶インゴット200のテーパ部200bに接触して結晶インゴット200を支持するように構成されている。
【0019】
枠部材105aの上面には、2つの管部材160が備えられている。具体的には、例えば、図3に示すように、左右方向に延びる2つの枠部材105aの左右両端部に、それぞれ前後方向に延び、左右方向において互いに対向する管部材160が備えられている。管部材160は、例えば固定金具165を介して枠部材105aに取り付けられている。管部材160は、例えば、中空の円筒状に構成されており、前後方向(軸方向)に貫通する貫通孔160aを有している。なお、図2に示すように、結晶インゴット200は、一の管部材160と他の管部材160との間で支持部材110により支持される。
【0020】
枠部材105aの上面には、ストッパ170が備えられている。具体的には、例えば、図3に示すように、左右方向に延びる2つの枠部材105aのうちの後方に配置されている枠部材105aの上面に、ストッパ170が備えられている。ストッパ170は、パレット100上に載置された結晶インゴット200が落下することを防止する部材である。
【0021】
B.パレット移動装置300の構成例
パレット移動装置300は、結晶インゴット200を支持するパレット100を育成炉外へ移動させるように構成されている。パレット移動装置300は、例えば、主として、台車310と、アーム部320と、保持部材380と、を有している。本実施形態では、アーム部320として、第1アーム部321と、第2アーム部322と、を有する場合について説明する。
【0022】
図4に示すように、台車310は、略直方体に構成されており、台座部311と、取手部312と、台座部311を支持する側面部313と、側面部313の下部に設けられる複数のキャスター314と、を有している。より具体的には、台車310は、例えば、平面視において略矩形状の板状部材である台座部311と、台座部311上面の端部に、作業者により把持、操作される取手部312と、台座部311の各辺から鉛直下方に延びる略矩形状の板状部材である側面部313と、側面部313の下部に設けられた4つのキャスター314と、を有している。
【0023】
台座部311と側面部313は、いずれも、例えば鉄等の金属材料により構成されている。
【0024】
台車310の台座部311上面には、第1ベース部315が配置されている。第1ベース部315には、第1アーム部321の一端部321aが取り付けられており、例えば略直方体状の第1アーム部321は、第1ベース部315から延伸するように構成されている。
【0025】
第1アーム部321の他端部321bには、例えば鉛直方向に延びる略直方体状の第1接続部材325が接続されている。第1接続部材325の上面部には、例えば鉛直方向に延びる円筒状の第1回転台330が載置されている。
【0026】
第1回転台330の下面部には、第1ハンドル335が備えられており、上面部には、第2ベース部340が載置されている。第2ベース部340には、第2アーム部322の一端部322aが取り付けられており、例えば略直方体状の第2アーム部322は、第2ベース部340から延伸するように構成されている。
【0027】
第2アーム部322の他端部322bには、例えば鉛直方向に延びる略直方体状の第2接続部材355が接続されている。第2接続部材355の上面部には、例えば鉛直方向に延びる円筒状の第2回転台360が載置されている。
【0028】
第2回転台360の下面部には、第2ハンドル365が備えられており、上面部には、例えば直方体状の操作部370が載置されている。操作部370の一側面部には、保持部材380が取り付けられており、他の2側面には、それぞれ操作ハンドル370aが備えられている。以下、本明細書において、第1ハンドル335、第2ハンドル365、および操作ハンドル370aをまとめてハンドル部と称する場合がある。
【0029】
保持部材380は、例えば、2つの棒状部材380aと、2つの抜け防止部380bと、を有している。2つの棒状部材380aは、例えば円筒棒状に構成されており、図4に示すように、それぞれ前後方向に延び、左右方向において互いに対向するように配置されている。抜け防止部380bは、例えば、扁平の楕円形状に構成されており、棒状部材380aの先端部(後端部)から鉛直上方に突出するように取り付けられている。
【0030】
一方の棒状部材380aの中心軸から他方の棒状部材380aの中心軸までの距離は、パレット100の一方の管部材160の中心軸から他方の管部材160の中心軸までの距離と同等の距離となるように構成されている。棒状部材380aの軸方向(前後方向)の長さは、管部材160の軸方向(前後方向)の長さよりも長くなるように構成されており、棒状部材380aの直径は、管部材160の内径(貫通孔160aの直径)よりも小さくなるように構成されている。また、棒状部材380aの直径と、抜け防止部380bにおける棒状部材380aから鉛直上方へ突出した部分の長さと、を合わせた長さは、貫通孔160aの直径よりも小さくなるように構成されている。このように、保持部材380は、管部材160に対して、その一端側から前後方向に挿抜可能に構成されており、抜け防止部380bは、保持部材380の管部材160への挿抜時において、保持部材380の挿抜を阻害しないように構成されている。
【0031】
台座部311の下面には、保持部材380等を制御する制御部385が取り付けられている。
【0032】
台車310の前左右部と後左右部のそれぞれにキャスター314が設けられている。キャスター314は、車輪支持部314aと車輪314bとを有している。車輪支持部314aは、車輪314bを回転自在かつ旋回可能に支持している。キャスター314には、車輪314bの回転を停止させる車輪停止部390が取り付けられている。また、台座部311の下面には、走行可能状態と走行不能状態との切り替えを行う台車停止機構395が設けられている。
【0033】
(2)パレット移動装置300の動作例
本発明の一実施形態にかかるパレット移動装置300の動作例について説明する。
【0034】
作業者が第1ハンドル335を上方または下方に移動させることにより、一端部321aを支点として第1アーム部321を傾斜させ、第1アーム部321の高さ位置を変化させることができる(図5参照)。作業者が第1ハンドル335の操作を停止したときに、第1アーム部321の高さ位置が確定するようになっている。
【0035】
作業者が第2ハンドル365を上方または下方に移動させることにより、一端部322aを支点として第2アーム部322を傾斜させ、第2アーム部322の高さ位置が変化させることができる(図5参照)。作業者が第2ハンドル365の操作を停止したときに、第2アーム部322の高さ位置が確定するようになっている。第1アーム部321や第2アーム部322の高さ位置を調整することにより、これらと間接的に接続する保持部材380を所望の高さ位置に配置することができる。
【0036】
作業者が第1ハンドル335を、第1回転台330の周方向に沿って操作することにより、第1回転台330を同方向に回動させることができる。
【0037】
作業者が操作ハンドル370aを、第2回転台360の周方向に沿って操作することにより、第2回転台360を同方向に回動させることができる。第1回転台330や操作ハンドル370aを回動させることにより、これらと間接的に接続する保持部材380を所望の向きに回動させることができる。なお、保持部材380(棒状部材380a)は、その高さ位置や向きが変化する場合にも、水平姿勢を維持するように制御されている。
【0038】
(3)搬送機構500を用いた育成炉からの結晶インゴットの取り出し方法例
本実施形態の搬送機構500を用いて結晶インゴット200を育成炉から取り出す方法の一例について説明する。
【0039】
本実施形態の結晶インゴット200は、例えば、円筒状の育成炉700を用いて坩堝(不図示)内の原料融液に種結晶を浸し、種結晶を引上げ軸(シード棒)400により回転させながら上方に引上げるCz法により育成される。結晶インゴット200の育成後、坩堝を降下させ、所定時間が経過したら、育成炉700を左右方向に開く。これにより、育成炉700内の結晶インゴット200が開放された状態となる(図6参照)。
【0040】
結晶インゴット200が開放された状態となったら、作業者によりパレット100を作業者の手前から結晶インゴット200下方の所定位置まで差し込む。その後、結晶インゴット200を支持部材110上に載置し、シード棒400を所定箇所で切断する。
【0041】
結晶インゴット200が支持部材110上に載置された場合には、例えば円錐台状の支持部材110の一部、例えば天面(上面)の円周部の一部が、結晶インゴット200のテーパ部200bの一部に接触(点接触)し、結晶インゴット200を支持する。
【0042】
結晶インゴット200を支持部材110上に載置させたら、作業者が台車310を操作してパレット移動装置300を育成炉700の前方に停止させる。
【0043】
その後、保持部材380の抜け防止部380bが、管部材160の前端部近傍に位置するように、ハンドル部を操作する。具体的には、保持部材380の棒状部材380aの高さ位置が、パレット100の管部材160の内径(貫通孔160a)の高さ位置と同等となり、棒状部材380aの軸方向の向きが、貫通孔160aの軸方向の向きと同方向となるようにハンドル部を操作する。このとき、抜け防止部380bの上方端部の高さ位置が、管部材160の内周面における上方端部の高さ位置よりも低くなるようにする(図7(a)参照)。このようすることにより、後述する保持部材380の管部材160への挿入時に、抜け防止部380bが、保持部材380の挿入を阻害することを回避することができる。
【0044】
その後、ハンドル部を操作して、保持部材380を前方に移動させ、保持部材380を管部材160の前端側から貫通孔160a内に挿入する。
【0045】
抜け防止部380bが管部材160の後端部よりも後方に位置したら、すなわち、棒状部材380aが貫通孔160aを貫通したら、ハンドル部を操作して、保持部材380を鉛直上方に移動させ、保持部材380により管部材160を持ち上げ保持させる(図7(b)参照)。本明細書では、保持部材380により管部材160を持ち上げて保持する状態を保持状態と称する。
【0046】
その後、ハンドル部を操作して、保持部材380を移動させ、パレット100を育成炉700内から取り出し、移動用台車(不図示)上の所定の場所に配置する。このとき(保持状態において)保持部材380(棒状部材380a)は、水平姿勢を維持するので、パレット100上に載置された結晶インゴット200を安定させ、安全に搬送することができる。さらに、保持状態において、保持部材380が管部材160から抜け落ちそうになった場合でも、抜け防止部380bにより阻止することができる。また、ストッパ170により、パレット100上に載置された結晶インゴット200の落下を防止するできる。
【0047】
その後、ハンドル部を操作して、保持部材380を鉛直下方に移動させる。このとき、抜け防止部380bの上方端部の高さ位置が、管部材160の内周面における上方端部の高さ位置よりも低くなるようにする。このようすることにより、後述する保持部材380の管部材160からの抜去時に、抜け防止部380bが、保持部材380の抜去を阻害することを回避することができる。
【0048】
その後、ハンドル部を操作して、保持部材380を移動させ、保持部材380を管部材160の貫通孔160a外へ抜去する。
【0049】
(4)本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
【0050】
(a)本実施形態において、搬送機構500は、結晶インゴット200を支持するパレット100に加えて、パレット100を移動させるパレット移動装置300を備えているので、結晶インゴット200を育成炉700から安全に取り出すことができ、作業者の安全の確保が可能となる。
【0051】
本実施形態において、搬送機構500は、保持部材380を管部材160に挿入し保持することにより結晶インゴット200を搬送可能に構成されている。このような簡素な搬送機構500を用いた作業者による簡便な操作で結晶インゴット200を安全に搬送することができる。
【0052】
本実施形態において、保持部材380は、抜け防止部380bを有しているので、保持状態において、保持部材380の管部材160からの抜け落ちを防止できる。これにより、搬送機構500は、結晶インゴット200を育成炉700から安全に取り出し搬送することができる。
【0053】
(b)本実施形態において、抜け防止部380bは、管部材160への挿抜を阻害しないように構成されているので、保持部材380の管部材160に対する挿抜を可能にしつつ、保持部材380の管部材160からの抜けを防止できる。これにより、保持部材380が管部材160を確実に保持できるので、搬送機構500は、結晶インゴット200を育成炉700から安全に取り出し搬送することができる。
【0054】
(c)本実施形態において、保持部材380は、保持状態において、水平姿勢を維持するように構成されているので、搬送機構500は、パレット100上の結晶インゴット200の安定性を確保し、さらに安全に搬送することができる。
【0055】
(d)本実施形態では、一の管部材160と他の管部材160との間で結晶インゴット200を支持するので、保持部材380は結晶インゴット200を安定に保持し、安全に搬送することができる。
【0056】
(e)本実施形態では、キャスター314に、車輪314bの回転を停止(ロック)させる車輪停止部390が取り付けられているので、台車310を固定して、保持部材380等を安定して操作することができる。これにより、結晶インゴット200の安定性を確実に確保し、さらに安全に搬送することができる。
【0057】
<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施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。
【0058】
上述の実施形態では、抜け防止部380bが扁平の楕円形状に構成されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。抜け防止部380bは、棒状部材380aから鉛直上方に突出するように構成されていれば、例えば、扁平の正円形状や矩形状、球体、直方体形状、立方体形状に構成されていてもよい。このような形状でも、上述の態様と同様の効果を得ることができる。なお、抜け防止部380bは、鉛直上方に加えて、棒状部材380aの左右方向や鉛直下方にも突出するものを排除するものではない。しかし、抜け防止部380bが鉛直上方にのみ突出している場合は、保持部材380の管部材160への挿抜時に、例えば、管部材160の内周面の下方端部に、棒状部材380aの外周面の下方端部を接触させる、という簡単な動作で足りるためより好ましい。
【0059】
上述の実施態様では、管部材160が中空の円筒状に、棒状部材380aが円筒棒状に構成されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。管部材160は、その軸方向に貫通する貫通孔160aを有していれば、例えば、直方体状や多角柱状に構成されていてもよい。棒状部材380aも、貫通孔160aに挿入可能であれば、例えば、直方体状や多角柱状に構成されていてもよい。
【0060】
上述の実施形態では、作業者により保持部材380等の高さ位置や向きを操作する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、アーム部320をエアシリンダ等の駆動源によって動作可能にし、その動作をコンピュータ装置としての機能を有する制御部385により制御してもよい。
【0061】
上述の実施態様では説明しなかったが、育成炉700とパレット移動装置300とに、それぞれを連結させる連結機構、例えば、公知のスナッチロックが設けられていることが好ましい。これにより、育成炉700からの結晶インゴット200を取り出す際に、パレット移動装置300の位置を固定(位置決め)することができ、より安全に結晶インゴット200を搬送することができる。
【0062】
上述の態様では説明しなかったが、パレット100は、鉛直上方に突出する支持部材110の他に、例えば、2つの枠部材105aの内側面に、それぞれ2つずつ水平方向(左右方向)に突出する支持部材を有してもよい。これにより、1つのパレット100で、サイズの異なる結晶インゴット200に対応することができる。
【符号の説明】
【0063】
100 パレット
110 支持部材
160 管状部材
160a 貫通孔
200 結晶インゴット
300 パレット移動装置
380 保持部材
380a 棒状部材
380b 抜け防止部
500 搬送機構
700 育成炉
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7