JP4740188B2 - 搬送アーム用パッド - Google Patents

Description

本発明は、搬送アーム用パッドに関する。

半導体や液晶製造工程に於て、ウエハやガラス基板等の薄板状被搬送部材（以下、薄板状ワークということもある）を、各種（加工）装置相互間で搬送したり、（加工）装置内にて搬送するため、一般に搬送アームが使用されることが多い。そして、この搬送アームの先端にはゴム製の短筒状のパッドが付設され、薄板状ワークを、弾性に富んだ、このパッドにて受持しつつ、上記搬送アームを移動させて、薄板状ワークを搬送している（例えば、特許文献１参照）。

ところで、従来のこの種の用途に用いられるパッドは、図11に示すようなものが知られている。図11（Ａ）の従来のパッド31は、ゴム製のＯリング32が用いられ、搬送アーム40の上面40ａに凹設された蟻溝33内に嵌着された構造である。
また、図11（Ｂ）の従来のパッド31は、外周面に凹溝36を有するゴム製短筒状であって、しかも、薄肉状内鍔部34を有する取付孔35が搬送アーム40に貫設されており、この薄肉状内鍔部34にパッド31の凹溝36が嵌着して、不意に取付孔35からパッド31が脱落しない構成となっている。そして、このパッド31には、凹凸の無い平滑な中央孔部37が（上下に）貫設されると共に、環状の上面部38は（中心）軸心Ｌに直交面状の平坦面39に形成されている。つまり、この図11（Ｂ）の従来のパッド31の環状の上面部38は、中央孔部37の上方開口端縁37ａの角部から、外周端縁38ａの角部まで、平坦面39に形成され、この凹凸のない平滑な平坦面39にて、薄板状ワークＷの下面を受持していた。
また、図11（Ｃ）の従来のパッド31は、主要な構成と形状は、前述の図11（Ｂ）と同様である。しかし、この図11（Ｃ）のパッド31が図11（Ｂ）と相違する点は、次の通りである。即ち、環状の上面部38には、２本の横断面半円山型の突条部41, 42が形成されており、かつ、内側の突条部41は中央孔部37の上方開口端縁37ａに、外側の突条部42は上面部外周端縁38ａに、各々、配設されている。このような突条部41, 42にて、薄板状被搬送部材Ｗの下面を受持していた。
特開平４−２２９６３３号公報

しかしながら、図11（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示したような従来の各パッド31には、次のような問題点があった。
即ち、図11（Ａ）に示した従来例では、薄板状ワークＷの下面と、Ｏリング32から成るパッド31とは、線接触となるため抵抗が小さく、搬送アーム40の加速，制動（減速）時に、位置ズレを生じるという問題、及び、薄板状ワークＷが高温下でパッド31が固着状態となって、蟻溝33から脱落する虞がある。

図11（Ｂ）に示した従来例では、薄板状ワークＷの撓み（変形）によって、上面部38の外周端縁38ａが、図６（Ｂ）に示す接触面圧分布図のように、局部的に過大な接触面圧Ｐ_max を発生する。
このような過大な接触面圧Ｐ_max の発生と、これに伴う薄板状ワークＷの下面の応力集中により、下面に「接触跡」が残存する虞がある。（これは、パーティクル発生の原因となるので半導体や液晶製造に於ては許されない。）
なお、ワークが撓みを生じないものと仮定した場合にも、接触面積が大きく、ワークの分離が難しくなる（外し抵抗が過大となる）。
図11（Ｃ）に示した従来例では、薄板状ワークＷの下面と、パッド31の突条部41, 42とが線接触になり、抵抗が小さく、搬送アーム40の加速，制動時に、位置ズレが生じ易い。

そこで、本発明は上述の従来の問題点を解決して、撓みを生じ易い薄板状被搬送部材（薄板状ワーク）を、応力集中を生じさせることなく、接触跡の発生を完璧に防ぎ、また、高温時にも薄板状ワークに固着することも全くなく、搬送アームの加速、制動（減速）の際にも、薄板状ワークが位置ズレせずに所定位置に安定保持可能な構造簡易のパッドの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、薄肉状内鍔部を有する取付孔が貫設された搬送アームの該取付孔に嵌着されるゴム製短筒状の搬送アーム用パッドに於て、中央孔部の内周面には上方開口端縁の近傍に、弾性変形助長用凹周溝が形成され、かつ、環状の上面部には、上記上方開口端縁に沿って環状の軸心直交平坦面部が内側に形成されると共に、該軸心直交平坦面部の外周端縁からパッド外周に向かって緩やかに下傾する環状勾配面部が外側に形成されている。
また、弾性変形助長用凹周溝の断面形状が頂部が丸味のある三角形状である。又は、弾性変形助長用凹周溝の断面形状が、半円形状である。あるいは、弾性変形助長用凹周溝の断面形状が、半長円形状乃至半楕円形状である。
また、上記搬送アームの取付孔の薄肉状内鍔部が嵌着される凹溝が外周面に形成され、上記上面部の内側の上記軸心直交平坦面部の外周端縁の位置は、上記凹溝の溝底の位置よりも、内周側に配設されている。
また、上記搬送アームの取付孔は、複数の小径円から大径円から成る同心円群の各円上に等間隔に配設されている。

本発明に係る搬送アーム用パッドは、搬送アームが急な加速・減速（制動）を行っても、薄板状ワークが位置ズレを発生せずに、安定して所定位置に保持しつつ、移動させ得る。しかも、パッドからスムーズに薄板状ワークを取り外すことができ、薄板状ワークに接触跡を残存させることは、全くなくなる。

図１（Ａ）は、搬送アーム10の一例を示す説明図であり、図２と図３は、搬送アーム10の取付孔２に嵌着される本発明の実施の一形態を示すパッド１の斜視図と一部断面正面図である。

図１（Ａ）に例示した搬送アーム10は全体が板片状であって、帯板状アーム本体11と、薄板状被覆送部材（薄板状ワーク）Ｗを、図６（Ａ）のように、保持（載置）する平面視略コ字状の先端保持部12とを、一体に有し、例えば、３個の取付孔２，２，２が先端保持部12に貫設されている。
搬送アーム用パッド１は、図１（Ａ）の矢印Ｅのように、取付孔２へ押込んで嵌着される。この取付孔２は、例えば円形孔として、薄肉状内鍔部３を有する。詳しくは、この内鍔部３の肉厚寸法Ｔ₃ は、先端保持部12の厚さ寸法Ｔ₁₂の20％〜40％の薄肉状に設定されると共に、この薄肉状内鍔部３の上面は先端保持部12の上面12ａから小寸法Ｈ₄ だけ沈み込んだ位置とする。内鍔部３の下面から、先端保持部12の下面12ｂまでは、比較的大きい軸心方向寸法Ｈ₅ の取付孔基本径部５とされ、Ｈ₅ ＞Ｔ₃ ＞Ｈ₄ の関係が成立する。しかも、上面12ａから小寸法Ｈ₄ の範囲は、中径部４として、この中径部４の内径寸法をＤ₄ とし、前記基本径部５の内径寸法をＤ₅ とし、内鍔部３の内径寸法Ｄ₃ とすると、Ｄ₅ ＞Ｄ₄ ＞Ｄ₃ の関係が成立する。

本発明に係るパッド１はゴム製短筒状であって、搬送アーム10のこのような薄肉状内鍔部３を有する取付孔２にゴムの弾性変形を利用して上方から押し込んで嵌着される。
この搬送アーム用パッド１は、円形の中央孔部６を有し、中央孔部６の内周面６ａには、上方開口端縁６ｃの近傍に、弾性変形助長用凹周溝７が形成されている。
この凹周溝７の断面形状は、頂部が（小アール状の）丸味のある三角形状である（図３参照）。
また、このパッド１は、軸心方向中間位置に凹溝８が周状に形成され、パッド１の外周には、外鍔部９と凹溝８と、下方縮径テーパ面13を有する取付孔挿入誘導凸条部14とを、上から下に順次有している。

短筒状のこのパッド１は、環状（円環状）の上面部15を有し、しかも、中央孔部６の上方開口端縁６ｃに沿って（それを包囲するように）、軸心直交平坦面部15Ａが内側（内周側）に形成される。つまり、中心軸心Ｌに直交する平面に相当して、平坦面部15Ａが環状に形成される。
この軸心直交平坦面部15Ａの外周端縁16からパッド外周（外鍔部９の外周縁）に向かって緩やかに下傾する環状勾配面部15Ｂが外側（外周側）に形成されている。

ここで、環状勾配面部15Ｂの水平面に対する傾斜角度は、 0.5°〜５°とし、望ましくは、１°〜３°とする。また、この勾配面部15Ｂは、直線状である場合と、大きな曲率半径のアール状である場合のいずれかを選択できる。後述する図６（Ａ）の接触面圧グラフの圧力分布が、平均化された低くなだらかな丘陵型となるように、選択される。
なお、勾配面部15Ｂの最外周端角部は、極めて小さなアール状の丸味を持たせるのが好ましい。
また、図２と図３に示すように、上面部15の内側（内周側）の軸心直交平坦面部15Ａの外周端縁16の位置は、（平面視に於て、）凹溝８の溝底８Ａの位置よりも、内周側（内周寄り）に配設する。あるいは別の表現をすれば、上面部15の幅寸法の50％以上の幅寸法を、環状勾配面部15Ｂが占めるように、勾配面部15Ｂの幅寸法を十分大に設定する。

次に、図４と図５は夫々別の実施の形態を示す部分断面正面図である。いずれの図も既述の図３に対応するものであって、相違点は、凹周溝７の形状と寸法のみである。従って、この図４と図５に関しては、凹周溝７について説明し、他の構成については既述の図３（及び図１（Ａ）と図２）と図６（Ａ）の説明を参照すればよいので、詳細な説明は省略する。（同一符号は同様の構成である。）
図４に於て、弾性変形助長用凹周溝７の断面形状は、半円形状である。
図５に於て、弾性変形助長用凹周溝７の断面形状は、長円形（トラック形）乃至楕円形を、短軸に沿って２分割した半長円形状乃至半楕円形状である。
図３と図４と図５の各実施の形態を、平面図としては図７のように示され、底面図としては、図８のように示され、正面図・右側面図・左側面図とすれば、図９のように示される。

しかしながら、本発明に係るパッド１としては、図10の平面簡略図に示すように、図10（Ａ）及び図７に示した円形に限定されず、図10（Ｂ）に示した楕円形であったり、図10（Ｃ）のような長円形（又は競技トラック型）であったり、さらには、図10（Ｄ）に示すように長方形を基本としてその角部をアール状とした形状とすることも、自由である。
なお、図１（Ａ）に示した搬送アーム10は、一例に過ぎず搬送される薄板状ワークＷの種類及び各部寸法に応じて、設計変更自由であり、取付孔２の数（従ってパッド１の個数）は、増減自由である。
また、図１（Ｂ）に示すように、多数の取付孔２を、複数の（図では３つの）小径円21と中径円22と大径円23から成る同心円群Ｍの各円21, 22, 23上に、各々、等間隔に配設するも、望ましい。そして全ての取付孔２にパッド１を嵌着する。例えば、円盤状（例えば、12インチ径、30μｍ厚さのＳｉ）ウエハをワークＷとして搬送するとき等に、好適である。

そして、図３，図４，図５に於て、凹溝８を形成する外鍔部９の平均厚さ寸法Ｔ₉ は、取付孔２の中径部４の軸心方向寸法Ｈ₄ よりも十分に大きく設定し、例えば、 1.5×Ｈ₄ ≦Ｔ₉ ≦ 2.5×Ｈ₄ のように設定して、図６（Ａ）に示すように薄板状被搬送部材Ｗがパッド１の上面部15を押圧して、フランジ部９が圧縮変形した状態で、被搬送部材Ｗの下面と、搬送アーム10の先端保持部12の上面12ａとの間に、必ず間隙18が存在する（残る）ように、設定する。
この圧縮変形状態を示す図６（Ａ）について、従来例の図６（Ｂ）と比較して説明する。図11（Ｂ）で既に説明したように、中央孔部37の内周面には凹凸が無く、しかも、上面部38は平坦面39で軸心直交面状であるが、薄板状ワークＷを受持した圧縮状態では、図６（Ｂ）に示す如くフランジ部43等が弾性的に圧縮変形し、しかも、薄板状ワークＷは撓み変形することによって、上面部38の外周端縁38ａが、局部的に過大な接触面圧（ピーク）Ｐ_max を生ずる（接触面圧分布グラフ参照）。これに伴って薄板状ワークＷの下面に於て、外周端縁38ａの対応位置に、「接触跡」が残存し、その後、パーティクル発生の虞があった。

これに対し、本発明のパッド１では、中央孔部６には弾性変形助長用凹周溝７が上面部15近傍に形成されているので、薄板状ワークＷの重さによって、上方開口端縁６ｃが比較的弾性変形しやすく（圧縮力による弾性変形が助長され）、接触面圧グラフに示す如く、上方開口端縁６ｃ近傍が低目の接触面圧となる（図６（Ｂ）の接触面圧グラフではやや高くなっている。このように、凹周溝７が設けられているので、薄板状ワークＷの撓みの影響を受けることなく、接触幅Ｗ₁₅を確保でき、滑り防止（ワーク位置ズレ防止）が図られている。なお、図６（Ａ）では凹周溝７が三角形のもの（図３のもの）を用いたが、これを半円形（図４）や、半長円形乃至半楕円形（図５）のものを用いても、同様の作用・効果が得られる。

さらに、本発明のパッド１では、ストレート状又は大きなアール状の環状勾配面部15Ｂが（自由状態下で）形成されているので、図６（Ａ）に示すように、薄板状ワークＷが載置された受持圧縮状態では、図６（Ｂ）の従来例の圧力分布グラフのピーク（過大な接触面圧Ｐ_max ）が全く存在せず、緩やかな丘陵状の接触面圧分布を、図６（Ａ）のグラフの如く示し、薄板状ワークＷに撓みがあっても、外鍔部９の外周端縁に対応した接触跡を、ワークＷ下面に残すことは全くない。しかも、搬送アーム10の急速な加速や減速（制動）の際にも、適切な摩擦抵抗が確保されて、薄板状ワークＷの位置ズレが発生せず、かつ、高温時にも薄板状ワークＷに固着して取付孔２から脱落することは全くなくなると共に、薄板状ワークＷを取去る際の付着力（固着抵抗）も小さくて済む。

なお、本発明に係るパッド１のゴム材質は、ＦＫＷ，ＶＭＱ，ＦＦＫＭ等種々選択自由である。
本発明は、以上述べたように、簡単な形状でありながら、エア吸着を用いずとも、ウエハやガラス等の薄板状ワークを、その自重だけで、安定して支え、移動（搬送）可能であり、半導体や液晶の製造の効率化と品質向上に大きく貢献する発明である。

搬送アームの一例を示す斜視説明図である。 本発明の実施の一形態を示す斜視図である。 一部断面にて示す正面図である。 他の実施の形態を示す一部断面正面図である。 別の実施の形態を示す一部断面正面図である。 薄板状ワークを載せた圧縮状態の形状変化及び接触面圧分布を示す説明図であって、（Ａ）は本発明の説明図、（Ｂ）は従来例の説明図である。 本発明に係るパッドの一例の平面図である。 底面図である。 正面図（右側面図，左側面図，背面図）である。 変形例説明のための簡略平面図である。 従来例を示す一部断面説明図である。

符号の説明

１ パッド
２ 取付孔
３ 薄肉状内鍔部
６ 中央孔部
６ａ 内周面
６ｃ 上方開口端縁
７ 弾性変形助長用凹周溝
８ 凹溝
８Ａ 溝底
10 搬送アーム
15 上面部
15Ａ 平坦面部
15Ｂ 環状勾配面部
16 外周端縁
21 小径円
23 大径円
Ｗ 薄板状被搬送部材（薄板状ワーク）
Ｍ 同心円群

Claims (6)

1. 薄肉状内鍔部（３）を有する取付孔（２）が貫設された搬送アーム（10）の該取付孔（２）に嵌着されるゴム製短筒状の搬送アーム用パッドに於て、
   中央孔部（６）の内周面（６ａ）には上方開口端縁（６ｃ）の近傍に、弾性変形助長用凹周溝（７）が形成され、かつ、環状の上面部（15）には、上記上方開口端縁（６ｃ）に沿って環状の軸心直交平坦面部（15Ａ）が内側に形成されると共に、該軸心直交平坦面部（15Ａ）の外周端縁（16）からパッド外周に向かって緩やかに下傾する環状勾配面部（15Ｂ）が外側に形成されていることを特徴とする搬送アーム用パッド。
2. 弾性変形助長用凹周溝（７）の断面形状が頂部が丸味のある三角形状である請求項１記載の搬送アーム用パッド。
3. 弾性変形助長用凹周溝（７）の断面形状が、半円形状である請求項１記載の搬送アーム用パッド。
4. 弾性変形助長用凹周溝（７）の断面形状が、半長円形状乃至半楕円形状である請求項１記載の搬送アーム用パッド。
5. 上記搬送アーム（10）の取付孔（２）の薄肉状内鍔部（３）が嵌着される凹溝（８）が外周面に形成され、上記上面部（15）の内側の上記軸心直交平坦面部（15Ａ）の外周端縁（16）の位置は、上記凹溝（８）の溝底（８Ａ）の位置よりも、内周側に配設されている請求項１記載の搬送アーム用パッド。
6. 上記搬送アーム（10）の取付孔（２）は、複数の小径円（21）から大径円（23）から成る同心円群（Ｍ）の各円上に等間隔に配設されている請求項１，２，３，４又は５記載の搬送アーム用パッド。

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