JP5446896B2 - 基板搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板、液晶基板や太陽光パネルを操作する基板搬送装置に関する。

液晶基板やウェハ基板といったワークに対して所定の処理をおこない、基板製造装置には、その処理のため、基板を目的の位置に搬送する基板搬送装置が用いられる。基板搬送装置は搬送ロボットとも呼ばれており、発明者らは、水平動作機構を実現するハンドとアームとそれらを支持するアーム支持部材を、ダブルレッグ機構からなる昇降機構により昇降するように構成したロボットを提供している（例えば、特許文献１参照）。この基板搬送装置を含む半導体製造工程では基板に微細な処理を施していくため、基板を目的の位置に正確に位置決めさせることは勿論、基板に対して粉塵（パーティクルともいう）を付着させないことが求められ、工場内部全体のクリーン環境を保つための空調管理に多大な電力を消費しており、ランニングコスト低減のために搬送工程内での省エネルギー化が求められている。

ＷＯ２００９／０３４８５４号公報

基板搬送装置には、その前後の工程での基板に所定の処理を施すことによる待ち時間が発生する。従来は待ち時間前の最後の搬送動作の後、次の搬送動作の前の位置での最小旋回半径姿勢（搬送装置が最も小さいスペースで旋回できる半径）で次の搬送動作までの間待機しており、その間も電力を消費し続けている。またその時の姿勢によっては水平アーム部が高い位置のままとなり、搬送装置の重心が高い不安定な姿勢のままの待機という問題も発生する。
本発明は、昇降機構の待機姿勢の重心が低くて安定しており、かつ、消費電力が少ない待機方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部と連結され、少なくとも２つ以上の回転関節を備え、前記ハンド部を一方向に移動するように伸縮し、軸方向に対向するように配置された水平アーム機構と、前記水平アーム機構を上下に移動するベース部材に備えられた少なくとも２組のリンク機構からなる昇降機構とを備え、前記昇降機構は、垂直に立設される脚部支持部材と、前記脚部支持部材に回転可能に連結された第１脚部と、前記第１脚部に回転可能に連結され、前記水平アーム機構を支持する第２脚部とを備え、前記第２脚部が前記脚部支持部材の高さ位置よりも低く、かつ、前記第２脚部が前記脚部支持部材に対して平行となる姿勢で、前記水平アーム機構を待機させるものである。

本発明によると、昇降機構を構成する脚部支持部材に連結された第１脚部の他端である第２関節部で連結された第２脚部を、脚部支持部材と平行に配置することで、第２関節部のモータ等からなる駆動機構にかかる負荷をほぼ０とすることができるため、消費電力もほぼ０とすることができ、昇降機構の消費電力を少なくすることができる。
また、昇降機構を構成する脚部支持部材の第１関節部に連結された第１脚部の他端の第２関節部が、前記第１関節部より低い位置に配置することで、水平機構の位置が低く安定した待機姿勢とすることができる。

本発明の実施例を示す移送ロボットの斜視図 本発明の実施例の水平アーム機構が最上昇位置へ移動した場合を示す斜視図 本発明の実施例の水平アーム機構が最下降位置へ移動した場合を示す斜視図 本発明の実施例の昇降機構の消費電力が少ない待機姿勢を示す模式図

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の移送ロボットの斜視図である。

本発明の移送ロボットは、図示しないストッカに配置されたワークを取り出し、作業エリアへ移送するために、旋回機構１７、昇降機構２０および水平アーム機構３０から構成されている。
旋回機構１７は、台座１に取り付けられたベース２の略中心に旋回軸が配置されるように設置されている。また、ベース２の両端には脚部支持部材３ａ、３ｂが設置されている。
昇降機構２０は、脚部支持部材３ａ、３ｂに備えられた不図示の駆動部が第１関節部４ａ、４ｂを駆動し、第１関節部４ａ、４ｂには第１脚部５ａ、５ｂの一端が連結され、第１脚部５ａ、５ｂの他端は不図示の駆動部が備えられた第２関節部６ａ、６ｂで第２脚部７ａ、７ｂの一端と連結される。第２脚部７ａ、７ｂの他端は、支持ベース８に回動可能に連結されている。第１脚部５ａ、５ｂは、水平アーム機構３０の最下降位置への移動をより低くできるように脚部支持部材３ａ、３ｂよりも長く形成されている。第２脚部７ａ、７ｂの長さは、水平アーム機構３０が最下降位置へ移動した際に、第１脚部５ａ、５ｂの側面が脚部支持部材３ａ、３ｂの側面から外側へ出ないように、第１脚部５ａ、５ｂの長さよりも短い長さで形成されている。
ここでは、第１関節部および第２関節部を駆動する駆動部を各々備える実施例を記載しているが、たとえば、第１関節部を駆動する駆動部により、ベルト駆動により第２関節部を駆動するようにしても良い。
次に、水平アーム機構３０について説明する。水平アーム機構３０は、２つのハンド１４ａ、１４ｂを不図示のワークをストッカから出し入れするように移動させるダブルリンク機構から構成されている。ハンド１４ａ、１４ｂの移動方向は、昇降機構２０によって水平アーム機構３０が上下方向に垂直に移動する方向およびハンド１４ａ、１４ｂを昇降機構２０へ引き込んだ際の第２水平関節部の張り出し方向に対して直交する方向であり、ハンド１４ａ、１４ｂは一方向に直線的に移動する。
水平アーム機構２０の詳細について説明する。支持ベース８に備えられた不図示の駆動機構を備えた第１水平関節部９ａで第１アーム１０ａの一端と連結され、第１アーム１０ａの他端は、第２水平関節部１１ａで第２アーム１２ａの一端と連結される。第２アーム１２ａの他端は、第３水平関節部１３ａで第１ハンド１４ａと連結されている。
また、支持ベース８には、支持部材１６を備えた支柱１５が取り付けられており、支持部材に備えられた不図示の駆動機構を備えた第１水平関節部９ｂで第１アーム１０ｂの一端と連結され、第１アーム１０ｂの他端は、第２水平関節部１１ｂで第２アーム１２ｂの一端と連結される。第２アーム１２ｂの他端は、第３水平関節部１３ｂで第１ハンド１４ｂと連結されている。第１アーム１０ａ、１０ｂと第２アーム１２ａ、１２ｂは互いに対向し、対面構造を形成している。また、第１水平関節部９ａ、９ｂは、本実施例では上下に対面するように上下方向で同軸上に配置されている。しかしながら、ハンド１４ａ、１４ｂの移動方向に関して互いにオフセットした構成としても第１アーム１０ａ、１０ｂと第２アーム１２ａ、１２ｂのアーム長を変更することで本実施例と同じ動作が可能である。また、第１水平関節部９ａ、９ｂは、第３水平関節部１３ａ、１３ｂは、ハンド１４ａ、１４ｂの移動方向に関して直線上に位置し、ハンド１４ａ、１４ｂが上下方向に重なった場合には上下方向に同軸上に配置されている。
また、第１水平関節部９ａ、９ｂの回転軸は、本実施例では旋回機構１７の旋回軸よりもハンドの移動方向に関して前方にオフセットしており、旋回機構１７との干渉しないように配置されている。しかしながら、ハンド１４ａ、１４ｂの移動方向に関して前後の何れの方向または左右方向にオフセットした構成としても第１アーム１０ａ、１０ｂと第２アーム１２ａ、１２ｂのアーム長を変更することで本実施例と同じ動作が可能である。
次に、動作について説明する。はじめに昇降機構の動作について図２および３を用いて説明する。図２は昇降機構２０が最上昇位置に移動した場合であり、図３は昇降機構２０が最下降位置に移動した場合を示している。一方の昇降機構について説明し、他方の動作は面対称であるので説明を省略する。
図１および図２を用いて最上昇位置へ移動する場合について説明する。第１関節部４ａおよび第２関節部６ａの不図示のモータ等からなる駆動機構が駆動され、ハンド１４ａの移動方向正面から見て第１脚部５ａは反時計回りに第１関節部４ａを中心に旋回し、第２脚部７ａは時計回りに第２関節部６ａを中心に旋回して水平アーム機構３０を最上昇位置に移動させる。
また、図１および図３を用いて最下降位置へ移動する場合について説明する。第１関節部４ａおよび第２関節部６ａの不図示のモータ等からなる駆動機構が駆動され、ハンド１４ａの移動方向正面から見て第１脚部５ａは時計回りに第１関節部４ａを中心に旋回し、第２脚部７ａは反時計回りに第２関節部６ａを中心に旋回して水平アーム機構３０を下降させ、第１脚部５ａがベース２面と同じ高さになった場合、さらに第１脚部５ａは時計回りに第１関節部４ａを中心に旋回して、第１脚部５ａの側面が脚部支持部材３ａの側面から大きく飛び出さない程度まで旋回させ、第２脚部７ａは時計回りに第２関節部６ａを中心に旋回して最上昇位置に移動させる。
最下降位置に水平アーム機構３０が移動した場合、水平アーム機構３０は、昇降機構２０の間に配置される。このようにすることで、不図示のストッカの最下位置のワークを支持ベース８に取り付けられたハンド１４ａにより取り出すことが可能となる。
また、一方の昇降機構２０が故障しても他方の昇降機構２０で駆動できるので水平アーム機構は落下することなく、安全な最下位置への移動が可能であり、ワークを損傷することがない。
旋回領域は、旋回機構１７を中心に脚部支持部材３ａ、３ｂ側面までの長さが旋回半径となっており、比較的小さな設置面積を可能とする。
次に図４を用いて昇降機構の待機姿勢の重心が低くて安定しており、かつ、消費電力が少ない待機方法について説明する。
昇降機構２０は、第２脚部７ａが脚部支持部材３ａに対して平行で、３ａ、３ｂの間に挟まれるような位置に配置され、かつ第２関節部６ａが第１関節部４ａよりも低く位置する姿勢に配置させる。
第２関節部６ａは、第２脚部７ａに連結された支持ベース８を保持するために、支持ベース８の自重および第２脚部７ａの紙面に対して時計回りに発生するモーメント荷重に相当する紙面に対して反時計回りのトルクを発生する。
一方、第２関節部６ｂは、第２脚部７ｂに連結された支持ベース８を保持するために、支持ベース８の自重および第２脚部７ｂの紙面に対して反時計回りに発生するモーメント荷重に相当する紙面に対して時計回りのトルクを発生する。
ここで、第２脚部７ａ、７ｂが発生するモーメント荷重は、時計回りと反時計回りに作用することから相殺され、支持ベース８の自重を保持するトルクを第２関節部６ａ，６ｂは発生すれば良いが、第２脚部７ａ，７ｂが垂直に位置されているので、支持ベース８の自重により発生する回転トルクはゼロとなる。
したがって、このような姿勢をとる場合、第２関節部６ａ，６ｂのモータが発生するトルクはゼロとなる。現実的には、装置の傾きなどもあるので、完全にゼロとはならないにしても、ゼロに近い電流値が第２関節部６ａ，６ｂのモータに通電されて制御される。

本発明では、液晶基板や半導体ウェハを移送するロボットについて述べたが、このような基板を搬送するものであれば、たとえば、太陽発電用のパネルや有機ＥＬ基板等の基板でも、基板であれば、移送することは可能である。

１ 台座
２ ベース
３ａ、３ｂ 脚部支持部材
４ａ、４ｂ 第１関節部
５ａ、５ｂ 第１脚部
６ａ、６ｂ 第２関節部
７ａ、７ｂ 第２脚部
８ 支持ベース
９ａ、９ｂ 第１水平関節部
１０ａ、１０ｂ 第１アーム
１１ａ、１１ｂ 第２水平関節部
１２ａ、１２ｂ 第２アーム
１３ａ、１３ｂ 第３水平関節部
１４ａ、１４ｂ ハンド
１５ 支柱
１６ 支持部材
１７ 旋回機構
２０ 昇降機構
３０ 水平アーム機構

Claims (2)

1. 搬送物を載置するハンド部と、
   前記ハンド部と連結され、少なくとも２つ以上の回転関節を備え、前記ハンド部を一方向に移動するように伸縮し、軸方向に対向するように配置された水平アーム機構と、
   前記水平アーム機構を上下に移動するベース部材に備えられた少なくとも２組のリンク機構からなる昇降機構と
   を備え、
   前記昇降機構は、
   垂直に立設される脚部支持部材と、
   前記脚部支持部材に回転可能に連結された第１脚部と、
   前記第１脚部に回転可能に連結され、前記水平アーム機構を支持する第２脚部と
   を備え、
   前記第２脚部が前記脚部支持部材の高さ位置よりも低く、かつ、前記第２脚部が前記脚部支持部材に対して平行となる姿勢で、前記水平アーム機構を待機させることを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記昇降機構は、
   前記脚部支持部材および前記第１脚部を連結させる第１関節部と、
   前記第１脚部および第２脚部を連結させる第２関節部と
   をさらに備え、
   前記第２関節部が前記第１関節部よりも低く位置する姿勢で、前記水平アーム機構を待機させることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。

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