JP5698518B2

JP5698518B2 - 搬送ロボット用エンドエフェクタ

Info

Publication number: JP5698518B2
Application number: JP2010284921A
Authority: JP
Inventors: 藤博彦後
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: JP2012130985A

Description

本発明は、搬送ロボット用のエンドエフェクタに係わり、特に、半導体ウェハ等の基板の搬送に適した搬送ロボット用エンドエフェクタに関する。

従来から、半導体ウェハ等の基板を搬送するためにロボットが使用されており、この種の搬送ロボットは、そのアームの先端に、基板を保持するためのエンドエフェクタ（ハンド）が設けられている。

そして、この種の搬送ロボットを用いて、カセットから処理対象のウェハを取り出して所定の処理装置内に搬送し、或いは逆に、処理装置から処理済みのウェハを取り出してカセット内に搬入する。

ここで、ある種の処理装置からウェハを取り出すに際しては、その装置の特徴に応じて、その装置による処理を行う前のウェハと、処理後のウェハとで、搬送に用いるロボットのハンドを区別する必要がある場合がある。

例えば、ウェハの洗浄装置におけるロボットにおいては、洗浄前の汚れた状態のウェハをハンドリングするためのハンドと、洗浄後の清浄なウェハをハンドリングするためのハンドとを厳密に区別する必要がある。

このようにウェハの状態に応じてハンドを使い分けるための搬送ロボットとしては、従来、２つのアームを備えた搬送ロボットが知られている（特許文献１）。このダブルアーム式の搬送ロボットにおいては、例えば、一方のアームのハンドを清浄なウェハの搬送に使用し、他方のアームのハンドを汚れたウェハの搬送に使用する。

また、従来の他のタイプの搬送ロボットとしては、１本のアームに複数のハンドを装着したものがある（特許文献２）。この種の搬送ロボットにおいては、特定のハンドを清浄なウェハの搬送に使用し、他のハンドを汚れたウェハの搬送に使用することができる。

ＷＯ２００８／００７５１６Ａ１特開平１０−４１３７１号公報

しかしながら、上述した従来のダブルアーム式の搬送ロボットは、その構造が複雑であり、また、２本のアームの動作を制御する必要があるために、その制御シーケンスが複雑になるという問題があった。

また、１本のアームに複数のハンドを装着した搬送ロボットも、その構造が複雑であり、この構造の複雑さに起因して制御シーケンスが複雑になるという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、搬送物の状態に応じて使い分けることができるエンドエフェクタを、簡単な構造によって達成することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、ロボットのアームに装着されるように構成されたエンドエフェクタにおいて、前記アームの先端部に装着されるハンド基部と、前記ハンド基部に回転可能に設けられた複数の基板保持部材と、前記複数の基板保持部材を各回転軸線周りに回転させる回転駆動手段と、を備え、前記複数の基板保持部材のそれぞれは、前記回転軸線に沿って延在する細長部材を有し、前記回転軸線周りに前記細長部材を回転させることによって、前記細長部材の側面全体のうちの基板を保持する部分が変わるように構成されていることを特徴とする。

また、好ましくは、前記細長部材は、前記回転軸線に垂直な断面が多角形を成している。

また、好ましくは、前記多角形が正多角形である。

また、好ましくは、前記細長部材は、前記回転軸線に垂直な断面が円形を成している。

また、好ましくは、前記細長部材は、前記回転軸線に垂直な断面が略Ｈ型を成している。

また、好ましくは、前記基板保持部材によって前記基板を保持する際に前記基板の縁部に係合されるエッジグリップが、前記細長部材の先端部付近に設けられている。

また、好ましくは、前記エッジグリップは、前記細長部材の先端部に嵌着された筒状部と、前記筒状部から、前記回転軸線に関して放射方向に延在する鍔状部と、を有する。

本発明によれば、搬送物の状態に応じて使い分けることができるエンドエフェクタを、簡単な構造によって達成することができる。

本発明の一実施形態によるエンドエフェクタを備えた搬送ロボットを示した斜視図。（ａ）は、図１に示した搬送ロボットのエンドエフェクタの部分を拡大して示した斜視図。（ｂ）は、（ａ）の可動当接部の部分を拡大して示した図。図２に示したエンドエフェクタの基板保持部材の基板保持部を説明するための図。図２に示したエンドエフェクタの基板保持部材を回転駆動するための機構を説明するための図。図２に示したエンドエフェクタの基板保持部材の動作を説明するための図。図２に示したエンドエフェクタの他の使用態様を説明するための図。図２に示したエンドエフェクタの基板保持部材の一変形例を示した図。図２に示したエンドエフェクタの基板保持部材の他の変形例を示した図。図２に示したエンドエフェクタの基板保持部材及びエッジグリップの一変形例を示した図。図２に示したエンドエフェクタの基板保持部材及びエッジグリップの他の変形例を示した図。

以下、本発明の一実施形態によるエンドエフェクタを備えた搬送ロボットについて、図面を参照して説明する。

図１に示したように本実施形態による搬送ロボット１は、ロボットベース２を備え、このロボットベース２には昇降主軸３が設けられている。この昇降主軸３は、ロボットベース２内に設けられた昇降駆動機構及び回転駆動機構によって、第１垂直軸Ｌ１に沿って昇降可能且つその周りに回転可能である。

昇降主軸３の上端には第１アーム４の基端部が装着されており、第１アーム４の先端部には、第２アーム５の基端部が第２垂直軸Ｌ２周りに回転可能に装着されている。第２アーム５の先端部には、半導体ウェハＷを保持するためのエンドエフェクタ６が、第３垂直軸Ｌ３周りに回転可能に設けられている。

図２に示したように搬送ロボット１のエンドエフェクタ６は、ハンド基部７を備えており、このハンド基部７は、第２アーム５の先端部に、第３垂直軸Ｌ３周りに回転可能に装着されている。

ハンド基部７の前面には、一対の基板保持部材８Ａ、８Ｂが回転可能に設けられており、一対の基板保持部材８Ａ、８Ｂのそれぞれは、各回転軸線Ｌａ、Ｌｂ沿って延在する一対の細長部材９Ａ、９Ｂを有する。細長部材９Ａ、９Ｂは、回転軸線Ｌａ、Ｌｂに垂直な断面が正三角形を成している三角柱部材で構成されている。

図３に示したように、細長部材９Ａを構成する三角柱部材の３つの側面のそれぞれが、ウェハＷを保持する基板保持部１０Ａ、１１Ａ、１２Ａを形成している。同様に、細長部材９Ｂを構成する三角柱部材の３つの側面のそれぞれが、ウェハＷを保持する基板保持部１０Ｂ、１１Ｂ、１２Ｂを形成している。

図２に示したように細長部材９Ａ、９Ｂの基端部には連結部材１３Ａ、１３Ｂが設けられており、連結部材１３Ａ、１３Ｂは、ハンド基部７の前面に形成された各孔に挿通されている。

図４に示したように連結部材１３Ａ、１３Ｂには、ハンド基部７の内部においてベルト１４が掛け渡されており、サーボモータ１５によって一方の連結部材１３Ａを回転させることにより、ベルト１４を介して他方の連結部材１３Ｂが同期して回転する。これにより、一対の細長部材９Ａ、９Ｂを同期して回転させることができる。

従って、基板保持部材８Ａ、８Ｂにおいて基板保持部を切り換える際には、サーボモータ１５を駆動して一対の細長部材９Ａ、９Ｂを同期して回転させ、例えば、図５に示したように基板保持部１１Ａ、１１Ｂを基本保持位置に配置する。

なお、図４に示したベルト駆動機構に代えて、ギヤトレイン機構によって一対の細長部材９Ａ、９Ｂの回転を同期させても良い。

図２に示したように、各細長部材９Ａ、９Ｂの先端部付近には、ウェハＷを保持する際にウェハＷの縁部に係合されるエッジグリップ１６Ａ、１６Ｂが、各基板保持部１０Ａ−１２Ａ、１０Ｂ−１２Ｂ（図３）のそれぞれに設けられている。

ハンド基部７の前面中央部には、ウェハＷの縁部に解放可能に当接される可動当接部１７が進退自在に設けられている。この可動当接部１７は、ハンド基部７内に設けられたエアシリンダ１８によって進退駆動される。

また、ハンド基部７の内部には、可動当接部１７を回転させる回転駆動源（図示せず）が設けられており、この回転駆動源によって可動当接部１７を１８０度回転させることによって、可動当接部１７の前面におけるウェハＷとの接触箇所１７ａ、１７ｂ（図２（ｂ）に示す）を変更することができる。これにより、清浄なウェハＷを保持する場合と、汚れたウェハＷを保持する場合とで、可動当接部１７においてもウェハＷとの接触箇所１７ａ、１７ｂを使い分けることができる。

変形例としては、上述の回転駆動源に代えて、可動当接部１７を上下に移動させる昇降駆動源を設け、この昇降駆動源によって可動当接部１７を上下に移動させることによって、可動当接部１７の前面におけるウェハＷとの接触箇所１７ａ、１７ｂを適宜変更するようにしても良い。

そして、上述したエンドエフェクタ６を備えたロボット１を用いてウェハＷを搬送する際には、ウェハＷの状態に応じて基板保持部材８Ａ、８Ｂの基板保持部１０Ａ−１２Ａ、１０Ｂ−１２Ｂを適宜切り換えることができる。

例えば、清浄なウェハＷを搬送する際には図３に示したように基板保持部１０Ａ、１０ＢによってウェハＷを保持し、一方、汚れたウェハＷを搬送する際には図５に示したように基板保持部１１Ａ、１１ＢによってウェハＷを保持する。

このようにウェハＷの状態に応じて基板保持部１０Ａ−１２Ａ、１０Ｂ−１２Ｂを適宜切り換えることによって、互いに状態の異なるウェハＷを１つのエンドエフェクタ６によって適切に取り扱うことができる。

以上述べたように本実施形態によるエンドエフェクタによれば、ウェハＷの状態（清浄な状態／汚れた状態）に応じて使い分けることができるエンドエフェクタ６を、従来のエンドエフェクタよりも簡単な構造によって達成することができる。

また、本実施形態における細長部材９Ａ、９Ｂは正三角柱から成り、回転軸線Ｌａ、Ｌｂは正三角形の断面の中心を通っている。このため、細長部材９Ａ、９Ｂを回転させて基板保持部１０Ａ−１２Ａ、１０Ｂ−１２Ｂを切り換えた場合でも、基板保持部７に対するウェハＷの相対的な保持位置は変化しないので、ロボットアームを駆動してウェハＷを取りに行く際の制御シーケンス（或いは保持したウェハＷを所定の位置に置きにいく際の制御シーケンス）の複雑化がもたらされることがない。

なお、上述した実施形態においては三角柱部材から成る細長部材９Ａ、９Ｂの各側面でウェハＷを保持するようにしたが、変形例としては、図６に示したように三角柱部材の稜線によってウェハＷを保持するようにしても良い。このようにすれば、各基板保持部（稜線）同士が離間しているので、清浄なウェハＷの汚損をより確実に防止することができる。

また、他の変形例としては、三角柱部材から成る細長部材９Ａ、９Ｂに代えて、図７に示したように円柱部材から成る細長部材９Ａ’、９Ｂ’を用いることもできるし、或いは、図８に示したように断面が略Ｈ型の細長部材９Ａ’’、９Ｂ’’を用いることもできる。

また、図２に示したエッジグリップ１６Ａ、１６Ｂに代えて、図９に示したようなエッジグリップ１６Ａ’、１６Ｂ’を用いることもできる。即ち、この例におけるエッジグリップ１６Ａ’、１６Ｂ’は、細長部材９Ａ’’’、９Ｂ’’’（この例では四角柱部材）の先端部に嵌着された筒状部１９Ａ、１９Ｂと、筒状部１９Ａ、１９Ｂから、回転軸線Ｌａ、Ｌｂに関して放射方向に延在する鍔状部２０Ａ、２０Ｂとを備えている。

同様に、図１０に示したように、円柱部材から成る細長部材９Ａ’、９Ｂ’の先端部に、筒状部１９Ａ’、１９Ｂ’及び鍔状部２０Ａ’、２０Ｂ’から成るエッジグリップ１６Ａ’’、１６Ｂ’’を嵌着しても良い。

また、本発明によるエンドエフェクタの搬送対象は、上述した半導体ウェハ（円形基板）に限定されるものではなく、例えば、液晶表示パネルのガラス基板（方形基板）や、ソーラーパネルのガラス基板（方形基板）等を搬送することもできる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の範囲内で適宜変更することができる。

１搬送ロボット
２ロボットベース
３昇降主軸
４第１アーム
５第２アーム
６エンドエフェクタ
７ハンド基部
８Ａ、８Ｂ基板保持部材
９Ａ、９Ｂ、９Ａ’、９Ｂ’、９Ａ’’、９Ｂ’’、９Ａ’’’、９Ｂ’’’ 細長部材
１０Ａ−１２Ａ、１０Ｂ−１２Ｂ基板保持部
１３Ａ、１３Ｂ連結部材
１４ベルト
１５サーボモータ
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ａ’、１６Ｂ’、１６Ａ’’、１６Ｂ’’ エッジグリップ
１７可動当接部
１８エアシリンダ
１９Ａ、１９Ｂ、１９Ａ’、１９Ｂ’ 筒状部
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ａ’、２０Ｂ’ 鍔状部
Ｌａ、Ｌｂ回転軸線
Ｗウェハ

Claims

ロボットのアームに装着されるように構成されたエンドエフェクタにおいて、
前記アームの先端部に装着されるハンド基部と、
前記ハンド基部に回転可能に設けられた複数の基板保持部材と、
前記複数の基板保持部材を各回転軸線周りに回転させる回転駆動手段と、を備え、
前記複数の基板保持部材のそれぞれは、前記回転軸線に沿って延在する細長部材を有し、
前記回転軸線周りに前記細長部材を回転させることによって、前記細長部材の側面全体のうちの基板を保持する部分が変わるように構成されており、
前記基板保持部材によって前記基板を保持する際に前記基板の縁部に係合されるエッジグリップが、前記細長部材の先端部付近に設けられており、
前記エッジグリップは、前記細長部材の先端部に嵌着された筒状部と、前記筒状部から、前記回転軸線に関して放射方向に延在する鍔状部と、を有する、ことを特徴とするエンドエフェクタ。
ロボットのアームに装着されるように構成されたエンドエフェクタにおいて、
前記アームの先端部に装着されるハンド基部と、
前記ハンド基部に回転可能に設けられた複数の基板保持部材と、
前記複数の基板保持部材を各回転軸線周りに回転させる回転駆動手段と、
前記ハンド基部の前面中央部に進退自在に設けられ、前記基板保持部材に保持された基板の縁部に解放可能に当接される可動当接部と、
を備え、
前記複数の基板保持部材のそれぞれは、前記回転軸線に沿って延在する細長部材を有し、
前記回転軸線周りに前記細長部材を回転させることによって、前記細長部材の側面全体のうちの基板を保持する部分が変わるように構成されており、
前記基板保持部材によって前記基板を保持する際に前記基板の縁部に係合されるエッジグリップが、前記細長部材の先端部付近に設けられており、
前記可動当接部は、前記基板を保持する際の基板接触箇所を変更可能に構成されている、ことを特徴とするエンドエフェクタ。
前記エッジグリップは、前記細長部材の先端部に嵌着された筒状部と、前記筒状部から、前記回転軸線に関して放射方向に延在する鍔状部と、を有する請求項２記載のエンドエフェクタ。
前記細長部材は、前記回転軸線に垂直な断面が多角形を成している請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
前記多角形が正多角形である請求項４記載のエンドエフェクタ。
前記細長部材は、前記回転軸線に垂直な断面が円形を成している請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
前記細長部材は、前記回転軸線に垂直な断面が略Ｈ型を成している請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。