JP3083439B2 - 搬送機構 - Google Patents

搬送機構

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JP3083439B2
JP3083439B2 JP614294A JP614294A JP3083439B2 JP 3083439 B2 JP3083439 B2 JP 3083439B2 JP 614294 A JP614294 A JP 614294A JP 614294 A JP614294 A JP 614294A JP 3083439 B2 JP3083439 B2 JP 3083439B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム露光装置等
の真空室内に試料ホルダを搬送する搬送機構に関する。
【0002】
【従来の技術】電子ビーム露光装置のような真空室内に
試料ホルダを送り込む搬送機構は、試料ホルダをクラン
プして真空室内に押込み、露光が完了した試料ホルダを
再びクランプし引き戻すことが必要である。よって、ロ
ーダー機構とクランプ機構が必要となる。このような搬
送機構は次のような2つのタイプがある。
【0003】 図9は従来の搬送機構の構成図であ
る。図において、1はローダー機構として、カルダン円
を2組用いた関節式搬送アームである。この関節式搬送
アーム1には、試料ホルダ2を挟持/解放するクランプ
機構3が設けられている。このクランプ機構3は関節式
搬送アーム1上に設けられたソレノイド4やエアーシリ
ンダによって駆動されるようになっている。
【0004】他に、関節式搬送アーム1上にはクランプ
機構の駆動源を設けず、ベース側に駆動源を設け、伸縮
する伝動軸を用いてクランプ機構へ動力を供給するもの
もある。
【0005】 クランプ機構のみローダー機構のスト
ローク途中で外部のストッパにより停止させ、残りのロ
ーダーのストロークの駆動力でクランプ機構の開閉を行
う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の搬
送機構には、以下の問題点がある。 ローダー機構上にクランプ機構の駆動源を設けるの
で、ローダー機構が重くなる。又、駆動源の電線が必要
であり、ローダー機構の駆動中に電線をひきずることに
なる。更に、ノイズ等により、不用意な誤動作が発生す
る。
【0007】 クランプ機構,外部に設けるストッパ等
の取付条件に制限がある。本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたもので、その目的は、クランプ機構専用の駆
動源が不要で、且つ、取付条件に制限がなく、機構が簡
単で、安価で、クランプ機構の確実な動作が可能な搬送
機構を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1記載の発明は、固定されたベース,該ベースに固定
されたギア駆動用の駆動源,前記ベースに回転可能に設
けられ、前記駆動源によって駆動される第1の関節アー
ム,該第1の関節アームの回転中心に配置され、且つベ
ースに固定された第1のギア,前記第1の関節アームの
回転端部に回転可能に設けられ、その回転中心に前記第
1のギアに係合し、前記第1のギアとのギア比が2:1の
第2のギアを有する第2の関節アーム,該第2の関節ア
ームの回転中心に配設され、且つ前記第1の関節アーム
に固定された第3のギア,前記第2の関節アームの回転
端部に回転可能に設けられ、前記第3のギアに噛合し、
前記第3のギアとのギア比が1:2の第4のギアを有する
ガイド板からなり、前記第1のギアと前記第2のギア及
び前記第2のギアと前記第4のギアのそれぞれの回転中
心間の距離が等しく設定された関節式搬送アームを用い
た搬送機構において、前記ガイド板には回転可能なレバ
ーを設け、前記第2の関節アームには第1ピンを設け、
前記関節式搬送アームの死点近傍の運動に伴って、前記
第1ピンを前記レバーの回転端部に当接させて前記レバ
ーを回転させることによって、被搬送物を挟持/解放す
るクランプ機構を、前記関節式搬送アームのガイド板に
備えたことを特徴とするものである。
【0009】請求項2記載の発明は、固定されたベー
ス,該ベースに固定されたギア駆動用の駆動源,前記ベー
スに回転可能に設けられ、前記駆動源によって駆動され
る第1の関節アーム,該第1の関節アームの回転中心に
配置され、且つベースに固定された第1のギア,前記第
1の関節アームの回転端部に回転可能に設けられ、その
回転中心に前記第1のギアに係合し、前記第1のギアと
のギア比が2:1の第2のギアを有する第2の関節アーム,
該第2の関節アームの回転中心に配設され、且つ前記第
1の関節アームに固定された第3のギア,前記第2の関
節アームの回転端部に回転可能に設けられ、前記第3の
ギアに噛合し、前記第3のギアとのギア比が1:2の第4
のギアを有するガイド板からなり、前記第1のギアと前
記第2のギア及び前記第2のギアと前記第4のギアのそ
れぞれの回転中心間の距離が等しく設定された関節式搬
送アームと、該関節式搬送アームのガイド板に設けられ
被搬送物を挟持/解放するクランプ機構とを備えた搬送
機構であって、前記クランプ機構は、基端部が前記ガイ
ド板に回転可能に取付けられ、協同して被搬送物を挟持
/解放する第1及び第2のフックと、該第1及び第2の
フックを反挟持方向に付勢する第1の付勢部材と、中間
部が前記ガイド板上に回転可能に設けられたレバーと、
前記第2の関節アームの側部に設けられ、前記レバーの
一方の回転端部に当接可能な第1のピンと、前記ガイド
板上で前記第1及び第2のフック間に設けられた直線ガ
イドと、該直線ガイド上に摺動可能に係合するスライダ
と、前記レバーの他方の回転端部に基端部が回転可能に
設けられた第1のリンクと、中間部が前記第1のフック
に回転可能に設けられ、一方の端部が前記第1のリンク
の先端部に回転可能に取付けられ、他方の端部が前記ス
ライダに回転可能に取付けられた第2のリンクと、中間
部が前記第2のフックに回転可能に設けられ、一方の端
部が前記スライダに回転可能に取付けられた第3のリン
クと、前記レバーの他方の回転端部に立設された第2の
ピンと、前記第3のリンクの他方の回転端部に基端部が
回転可能に取付けられ、回転端部側には、前記第2のピ
ンが当接することにより前記第1及び第2のフックを挟
持状態に保持する挟持部,前記第2のピンが係合するこ
とにより前記第1及び第2のフックが解放状態に保持す
る解放溝,該解放溝から前記挟持部まで前記第2のピン
を案内する案内部が形成さ れた第3のフックと、該第3
のフックを前記第2のピン方向に回転付勢する第2の付
勢部材とからなることを特徴とするものである。
【0010】
【0011】
【作用】請求項1及び請求項2記載の発明の搬送機構に
おいて、関節式搬送アームの死点近傍の運動により、ク
ランプ機構が被搬送物を挟持/解放する。
【0012】更に、請求項記載の発明の搬送機構にお
いて、第3のフック及び第2のピンによって、クラン
プ機構の被搬送物に対する挟持/解放状態を保持するオ
ルタネート機構が実現されている。
【0013】
【実施例】次に図面を用いて本発明の一実施例を説明す
る。図1は本発明の一実施例の平面図、図2は図1にお
ける正面断面図、図3は図2に示す関節式搬送アームの
作動を説明する図、図4は図2に示す関節式搬送アーム
の作動の全工程を説明する図、図5は図1における第3
のフックの拡大図、図6は図5の正面図、図7及び図8
は図1におけるクランプ機構の作動を説明する図であ
る。
【0014】本実施例の搬送機構は、関節式搬送アーム
11とこの関節式搬送アーム11上に設けられたクラン
プ機構12とから構成されている。先ず、図2を用いて
関節式搬送アーム11を説明する。
【0015】ベース13には、ピニオン14を駆動する
駆動源としてのモータ15が固定されている。更に、ベ
ース13には、シャフト16が立設され、このシャフト
16、第1の関節アーム17が回転可能に取付けられ
ている。
【0016】第1の関節アーム17の下部には、モータ
15のピニオン14に噛合するギア部17aが形成さ
れ、回転端部にはシャフト18が立設され、中間部に
は、シャフト19が回転可能に設けられている。
【0017】シャフト16には第1のギア20が、シャ
フト19には第1のギア20に噛合する中間ギア21
が、それぞれ取付けられている。シャフト18に回転可
能に取付けられた第2の関節アーム22の下部には、中
間ギア21に噛合する第2のギアとしてのギア部22a
が形成されている。ここで、第1のギア20とギア部2
2aとのギア比は2:1に設定されている。
【0018】第2の関節アーム22の回転端部にはシャ
フト23が、中間部にはシャフト24がそれぞれ回転可
能に取付けられている。シャフト18には第3のギア2
5が、シャフト24には第3のギア25に噛合する中間
ギア26が取付けられている。シャフト23には、クラ
ンプ機構12が設けられたガイド板27が取付けられ、
このガイド板27の下部には、中間ギア26に噛合する
第4のギアとしてのギア部27aが形成されている。こ
こで、第3のギア25とギア部27aとのギア比は、1:
2に設定されている。更に、第1のギア20と第2のギ
アとしてのギア部22aの回転中心間の距離(l)と、第
2のギアとしてのギア部22aと第4のギア27aのそ
れぞれの回転中心間の距離(l′)は等しく設定されてい
る。
【0019】次に、このような構成の関節式搬送アーム
の作動を図3を用いて説明する。今、図3(a)に示すよ
うに、第1の関節アーム17,第2の関節アーム22及
びガイド板27が一直線上に並んだ状態を初期状態とす
る。モータ15を回転すると、その回転力はピニオン1
4を介してギア部17aに伝わる。ギア部17aが回転
するとこれと一体となった第1の関節アーム17が回転
する。ここで、(b)図に示すように、第1の関節アーム
17が直線L1に対して回転角(θ)=αの位置まで反時計
(CCW)方向に回転したものとする。この時、各ギアの回
転方向は(b)に矢印で示す通りである。
【0020】この状態では第1のギア20と第2のギア
であるギア部22aのギア比が2:1であるので、ギア部
22aと一体となった第2の関節アーム22は直線L2に
対してαの2倍の2αだけ変位する。従って、第1のギア
20,ギア部22a,第4のギアであるギア部27aの中
心点A,B,Cよりなる三角形ABCは、常に∠A=∠Cなる二等
辺三角形となる。この場合において、他の1点Cは常に
辺AC上を移動することが、機構学上知られている(カル
ダン機構)。この原理を応用して、第3のギア25と第
4のギアであるギア部27aとの間にもギア比1:2の関
係があればガイド板27を仮に固定と考えた時、C点に
対してA点が直線運動をすることになる。事実上はベー
ス13が固定されているから、ガイド板27は第1の関
節アーム17が時計方向(CW方向)及び反時計方向(CCW方
向)何れの方向に回転しても直線AC上を姿勢を変えるこ
となく平行移動する。
【0021】図4は図2に示す関節式搬送アーム11の
移動の全工程を示す図である。第1の関節アーム17が
反時計方向に略180°回転することによって全工程が終
了する。元に戻る時には、第1の関節アーム17を今度
は時計方向に回転させればよい。
【0022】次に、図1を用いてクランプ機構12の説
明を行う。ガイド板27上には、基端部がガイド板27
に回転可能に取付けられ、協同して被搬送物30を挟持
/解放する第1のフック31と第2のフック32とが設
けられている。これら第1及び第2のフック31,32
は、両者に係合された第1の付勢部材としてのスプリン
グ33により、反挟持方向に付勢されている。
【0023】ガイド板27の回転中心上には、レバー3
4の中間部が回転可能に取付けられている。又、ガイド
板27の回転端部には、直線ガイドとしての長穴27b
が形成されている。
【0024】第2の関節アーム22の側部には、レバー
34の一方の回転端部に当接可能な第1のピン35が設
けられている。レバー34の他方の回転端部には、第1
のフック31方向に延出する第1のリンク36の基端部
が回転可能に取付けられている。第1のフック31の回
転基端部近傍には、第2のリンク37の中間部が回転可
能に取付けられ、この第2のリンクの一方の回転端部
は、第1のリンク36の先端部に回転可能に取付けられ
ている。更に、第2のリンク37の他方の回転端部は、
長穴27bに摺動可能に係合するスライダとしてのピン
38に回転可能に取付けられている。
【0025】第2のフック32の回転基端部近傍には、
第3のリンク39の中間部が回転可能に取付けられてい
る。この第3のリンク39の一方の回転端部は、前述の
ピン38に回転可能に取付けられている。
【0026】これら第2のリンク37,第3のリンク3
9,ピン38及び長穴27bからなる機構により、ピン
38が長穴27bに沿って移動することにより、第1の
フック31及び第2のフック32は開閉動作(挟持/解放
動作)を行う。
【0027】第3のリンク39の他方の回転端部には、
オルタネート機構を実現する第3のフック40の回転基
端部がピン41を用いて回転可能に取付けられている。
第3のフック40の構成は複雑なので、図1に加え図5
と図6とを用いて説明を行う。レバー34の他方の回転
端部には、第2のピン42が立設されている。第3のフ
ック40の回転端部側には、第2のピン42が当接可能
な挟持部40aと、第3のフック40の側部より先端方
向に向かって内部に斜めに切込まれ、第2のピンが係合
する解放溝40bと、解放溝40b内で上方に折曲さ
れ、解放溝40bから挟持部40aまで第2のピン42
を案内する案内部40cと、挟持部40aに解放溝40
bを介して隣接する退避部40dが形成されている。
【0028】又、第3のフック40は、中間部がピン4
1に巻回され、一端部が第3のリンク39に係止され、
他端部が第3のフックに係止された第2の付勢部材とし
てのスプリング43によって、第2のピン42方向に付
勢されている。
【0029】次に、上記構成のクランプ機構の作動を図
7及び図8を用いて説明する。図7(a)では、第1の関
節アーム17の回転角θ=0°で、クランプ機構12の第
1のフック31及び第2のフック32が閉じ、被搬送物
30を挟持している。この時、第3のフック40の挟持
部40aが第2のピン42を押圧している。
【0030】次に、(b)に示すように、第1の関節アー
ム17を時計方向に回転すると、ガイド板27は姿勢を
変えることなく平行移動し、θ=180°(上死点)で被搬送
物30の搬送目的位置に達する。θ=180°付近から第2
の関節アーム22の第1のピン35はレバー34を押圧
し、レバー34は反時計方向に回転し始める。
【0031】そして、(c)に示すように、更に第1の関
節アーム17を時計方向にθ=185°まで回転すると、反
時計方向に回転したレバー34上の第2のピン42は、
第3のフック40の挟持部40aから解放溝40bを通
過して、第3のフック40の退避部40d迄移動する。
この第2のピン42の移動に伴い、レバー34が反時計
方向に回転し、第1のリンク36,第2のリンク37及
び第3のリンク39を介して、第1のフック31及び第
2のフック32はスプリング33の付勢力に抗して開
き、被搬送物30の挟持状態が解除された解放状態とな
る。
【0032】次に、図8(d)に示すように、第1の関節
アーム17を反時計方向にθ=180°迄戻すと、第2の関
節アーム22の第1のピン35が時計方向に回転し、レ
バー34も時計方向に回転し、レバー34上の第2のピ
ン42は第3のフック40の退避部40dから解放溝4
0b内に移動し、解放溝40bに係合する。この時も、
第1のリンク36,第2のリンク37及び第3のリンク
39を介して、第1のフック31及び第2のフック32
はスプリング33の付勢力に抗して開いた状態にある。
【0033】つまり、関節式搬送アーム11の死点近傍
の運動(θ=175°→θ=180°→θ=185°→θ=180°)を用
いて、クランプ機構12の挟持状態から解放状態への移
行がなされたことになる。
【0034】尚、この時、サインカーブで変化するガイ
ド板27の速度は、死点(θ=0°,180°)近傍では、極端
に低速となり、ストローク(ガイド板27の移動量)の変
化は少ない。又、このような搬送機構においては、ガイ
ド板27の停止位置のみで、被搬送物30の固定位置を
決めることはなく、相手側に定位置まで被搬送物30を
呼込む機構が用意されているので、ガイド板27の停止
位置は厳密でなくとも実用上かまわない。
【0035】そして、(e)に示すように、第1の関節ア
ーム17を反時計方向に回転し、θ=0°迄戻す。ここ
で、図7(a)と図8の(e)との相違点は、レバー34上の
第2のピン42が第3のフック40の解放溝40bに係
合し、第1及び第2のフック31,32が開いた状態に
ある点である。
【0036】次に、搬送した被搬送物30を取り戻すに
は、第1の関節アーム17を時計方向に180°回転し、
ガイド板27(クランプ機構12)を目的位置まで平行移
動させる。そして、第1の関節アーム17をθ=185°程
度まで回転すると、レバー34上の第2のピン42は第
3のフック40の案内部40cの下に潜り込み、挟持部
40aに移動し、第1及び第2のフック31,32は被
搬送物30を挟持する。
【0037】つまり、関節式搬送アーム11の死点近傍
の運動(θ=175°→θ=180°→θ=185°→θ=180°)を用
いて、クランプ機構12の解放状態から挟持状態への移
行がなされることになる。
【0038】この状態で、θ=0°まで戻すと、図7(a)
の状態となり、被搬送物30の取り戻しが完了する。上
記構成によれば、関節式搬送アーム11の上死点(θ=18
0°)近傍の運動を用いてクランプ機構12の挟持/解放
を行うようにしたので、従来のクランプ機構のような専
用の駆動源が不要となる。
【0039】又、取付条件にも制限がなく、機構が簡単
で、安価で、クランプ機構の確実な動作が可能である。
尚、本発明は上記実施例に限定するものではない。上記
実施例では、クランプ機構12のオルタネート動作を実
現するため、第3のフック40及び第2のピン42を設
けた。しかし、被搬送物30を受け取る側に、セットさ
れた被搬送物30を上下動する機構を設けることによ
り、これら第3のフック40及び第2のピン42を不要
とすることができる。このクランプ機構12はθ=180°
付近では解放動作を行い、他の回転角では常時挟持状態
となる。この場合、第3のリンク39はピン38と第2
のフック32とを連結するだけでよい。
【0040】更に、上記実施例では、レバー34のスト
ロークを十分に取れるように、第1の関節アーム17を
θ=185°まで回転させたが、レバー34,第1のリンク
36,第2のリンク37及び第3のリンク39により構
成されるリンク機構のリンク比を適宜設定し、第1及び
第2のフック31,32の開き角を十分確保できるなら
ば、θ=180°までの回転でも可能である。
【0041】更に、上記実施例では、ガイド板27に設
ける直線ガイドとして長穴27bを、スライダとしてピ
ン38を設けたが、これに限定するものではない。例え
ば、直線ガイドとして、ガイド板27上に敷設されたレ
ールでもよいし、スライダとしてはレールに摺動可能に
係合するローラでもよい。
【0042】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、関節
式搬送アームの死点近傍の運動を用いて被搬送物を挟持
/解放するクランプ機構を関節式搬送アームのガイド板
に設けたことにより、クランプ機構専用の駆動源が不要
で、且つ、取付条件に制限がなく、機構が簡単で、安価
で、クランプ機構の確実な動作が可能な搬送機構を実現
できる。
【0043】又、クランプ機構に第3のフック及び第2
のピンを設けたことにより、クランプ機構の被搬送物に
対する挟持/解放状態を保持するオルタネート機構を実
現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の平面図である。
【図2】図1における正面断面図である。
【図3】図2に示す関節式搬送アームの作動を説明する
図である。
【図4】図2に示す関節式搬送アームの作動の全工程を
説明する図である。
【図5】図1における第3のフックの拡大図である。
【図6】図5の正面図である。
【図7】図1におけるクランプ機構の作動を説明する図
である。
【図8】図1におけるクランプ機構の作動を説明する図
である。
【図9】従来の搬送機構の構成図である。
【符号の説明】
13 ベース 11 関節式搬送アーム 12 クランプ機構 15 モータ(駆動源) 17 第1の関節アーム 20 第1のギア 22 第2の関節アーム 22a 第2のギア 25 第3のギア 27 ガイド板 27a 第4のギア

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定されたベース(13),該ベース
    (13)に固定されたギア駆動用の駆動源(15),前
    記ベース(13)に回転可能に設けられ、前記駆動源
    (15)によって駆動される第1の関節アーム(1
    7),該第1の関節アーム(17)の回転中心に配置さ
    れ、且つベース(13)に固定された第1のギア(2
    0),前記第1の関節アーム(17)の回転端部に回転
    可能に設けられ、その回転中心に前記第1のギア(2
    0)に係合し、前記第1のギア(20)とのギア比が2:
    1の第2のギア(22a)を有する第2の関節アーム
    (22),該第2の関節アーム(22)の回転中心に配
    設され、且つ前記第1の関節アーム(17)に固定され
    た第3のギア(25),前記第2の関節アーム(22)
    の回転端部に回転可能に設けられ、前記第3のギア(2
    5)に噛合し、前記第3のギア(25)とのギア比が1:
    2の第4のギア(27a)を有するガイド板(27)か
    らなり、前記第1のギア(20)と前記第2のギア(2
    2a)及び前記第2のギア(22a)と前記第4のギア
    (27a)のそれぞれの回転中心間の距離が等しく設定
    された関節式搬送アーム(11)を用いた搬送機構にお
    いて前記ガイド板(27)には回転可能なレバー(34)を
    設け、前記第2の関節アーム(22)には第1ピン(3
    5)を設け、前記関節式搬送アーム(11)の死点近傍
    の運動に伴って、前記第1ピン(35)を前記レバー
    (34)の回転端部に当接させて前記レバー(34)を
    回転させることによって、被搬送物(30)を挟持/解
    放するクランプ機構(12)を、前記関節式搬送アーム
    (11)のガイド板(27)に備えた ことを特徴とする
    搬送機構。
  2. 【請求項2】 固定されたベース,該ベースに固定され
    たギア駆動用の駆動源,前記ベースに回転可能に設けら
    れ、前記駆動源によって駆動される第1の関節アーム,
    該第1の関節アームの回転中心に配置され、且つベース
    に固定された第1のギア,前記第1の関節アームの回転
    端部に回転可能に設けられ、その回転中心に前記第1の
    ギアに係合し、前記第1のギアとのギア比が2:1の第2
    のギアを有する第2の関節アーム,該第2の関節アーム
    の回転中心に配設され、且つ前記第1の関節アームに固
    定された第3のギア,前記第2の関節アームの回転端部
    に回転可能に設けられ、前記第3のギアに噛合し、前記
    第3のギアとのギア比が 1:2の第4のギアを有するガイ
    ド板からなり、前記第1のギアと前記第2のギア及び前
    記第2のギアと前記第4のギアのそれぞれの回転中心間
    の距離が等しく設定された関節式搬送アームと、該関節
    式搬送アームのガイド板に設けられ被搬送物を挟持/解
    放するクランプ機構とを備えた搬送機構であって、 前記クランプ機構は、 基端部が前記ガイド板に回転可能に取付けられ、協同し
    て被搬送物を挟持/解放する第1及び第2のフックと、 該第1及び第2のフックを反挟持方向に付勢する第1の
    付勢部材と、 中間部が前記ガイド板上に回転可能に設けられたレバー
    と、 前記第2の関節アームの側部に設けられ、前記レバーの
    一方の回転端部に当接可能な第1のピンと、 前記ガイド板上で前記第1及び第2のフック間に設けら
    れた直線ガイドと、 該直線ガイド上に摺動可能に係合するスライダと、 前記レバーの他方の回転端部に基端部が回転可能に設け
    られた第1のリンクと、 中間部が前記第1のフックに回転可能に設けられ、一方
    の端部が前記第1のリンクの先端部に回転可能に取付け
    られ、他方の端部が前記スライダに回転可能に取付けら
    れた第2のリンクと、中間部が前記第2のフックに回転可能に設けられ、一方
    の端部が前記スライダに回転可能に取付けられた第3の
    リンクと、 前記レバーの他方の回転端部に立設された第2のピン
    と、 前記第3のリンクの他方の回転端部に基端部が回転可能
    に取付けられ、回転端部側には、前記第2のピンが当接
    することにより前記第1及び第2のフックを挟持状態に
    保持する挟持部,前記第2のピンが係合することにより
    前記第1及び第2のフックが解放状態に保持する解放
    溝,該解放溝から前記挟持部まで前記第2のピンを案内
    する案内部が形成された第3のフックと、 該第3のフックを前記第2のピン方向に回転付勢する第
    2の付勢部材とからなることを特徴とする 搬送機構。
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