JP6091867B2

JP6091867B2 - 搬送機構

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Publication number: JP6091867B2
Application number: JP2012264917A
Authority: JP
Inventors: 山田　智広; 智広山田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: JP2014110364A; CN103855064A; CN103855064B

Description

本発明は、板状ワークの外周部を保持して搬送するエッジクランプ式の搬送機構に関する。

従来、板状ワークを搬送する搬送機構として、板状ワークの表面を搬送パッドで保持して搬送するものが知られている。この搬送機構では、板状ワークの表面と搬送パッドとの接触によって搬送パッドの接触面が汚染する可能性があるため、洗浄機構により搬送パッドの接触面が洗浄される。しかしながら、洗浄された搬送パッドであっても、搬送パッドの接触面と板状ワークの表面との間に異物が挟まると、板状ワークが傷つけられるおそれがある。そこで、板状ワークの表面に触れることなく板状ワークを搬送できるエッジクランプ式の搬送機構が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２５８４５０号公報

ところで、特許文献１に記載の搬送機構では、複数の保持爪にＶ字溝が形成されており、このＶ字溝に板状ワークの外周部が保持されている。保持テーブルへの板状ワークの搬入時には、保持テーブルの上方で複数の保持爪が板状ワークの外周部から退避することで、自由落下により板状ワークが保持テーブルの保持面に降ろされる。このため、板状ワークの搬送時に、保持テーブルの保持面に対して板状ワークが位置合わせされていても、板状ワークの落下中に保持面に対する板状ワークの位置ズレが生じるという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、保持テーブルの保持面に対する位置合わせ状態を維持しつつ、板状ワークを保持面に降ろすことができるエッジクランプ式の搬送機構を提供することを目的とする。

本発明の搬送機構は、円形の板状ワークの下面を保持する保持面を有する保持テーブルに、板状ワークの外周部を保持する保持部で保持して板状ワークを搬送させる搬送機構であって、該保持部は、板状ワークの外周部における側面および下面に接触させる保持爪と、該保持爪に併設され板状ワークの側面に接触させるガイドピンと、該ガイドピンを板状ワークの径方向で中心に向かってバネ力を付与する引張りバネと、該引張りバネによって移動する該ガイドピンを方向付ける第１のスライダーと、で構成され、該保持部の移動を板状ワークの径方向に方向付ける第２のスライダーと、該保持部を径方向に移動させる移動部と、を備え、該ガイドピンは内部バネによって上下方向に伸縮代が設けられており、板状ワークを保持する時は、該移動部の作動で少なくとも３つの該保持部が板状ワークの径方向で中心に向かって移動する事によって、該ガイドピンが板状ワークの側面に接触すると共に、該保持爪が板状ワークの外周部における側面および下面に接触して板状ワークを保持して、板状ワークを開放する時は、該移動部の作動で少なくとも３つの該保持部が板状ワークの径方向で外側に向かって移動する事によって、該ガイドピンを残して該保持爪を板状ワークの外側に移動させ、板状ワークの外周部から該保持爪を離間させるが、該引張りバネのバネ力によって該ガイドピンを板状ワーク側面に接触し続け、該搬送機構が保持する板状ワークを該保持面に対して平行な方向の位置を維持して該保持テーブルに板状ワークを搬送させた後、該移動部の作動で少なくとも３つの該保持部が板状ワークの径方向で外側に向かって移動する事によって、該保持爪と一体に該ガイドピンを板状ワークの外側に移動させ、板状ワークの外周部から該ガイドピンを離間させる事を特徴とする。

この構成によれば、少なくとも３つの保持爪により板状ワークが保持された状態で、引張りバネのバネ力によって板状ワークの外周部の側面にガイドピンが接触する。また、板状ワークの外周部から保持爪が離間しても、ガイドピンが板状ワークの外周部の側面に接触し続けて、保持爪から落下した板状ワークがガイドピンに沿ってガイドされる。よって、エッジクランプ式の搬送機構であっても、搬送機構に保持された板状ワークと保持テーブルの保持面との平行な方向での位置関係を維持しつつ、位置合わせされた状態で板状ワークを保持面に降ろすことができる。

本発明によれば、板状ワークの開放時に板状ワークから保持爪だけを離間させて板状ワークの落下をガイドピンでガイドすることで、保持テーブルの保持面に対する位置合わせ状態を維持しつつ、板状ワークを保持面に降ろすことができる。

本実施の形態に係る搬送機構の斜視図である。本実施の形態に係る搬送機構の保持部の分解斜視図である。本実施の形態に係る搬送機構の保持部の分解側面図である。本実施の形態に係る搬送機構による板状ワークの搬出動作の説明図である。本実施の形態に係る搬送機構による板状ワークの搬入動作の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る搬送機構について説明する。図１は、本実施の形態に係る搬送機構の斜視図である。なお、本実施の形態では、板状ワークの外周部を３カ所で保持するエッジクランプ式の搬送機構を例示して説明するが、この構成に限定されない。搬送機構は、板状ワークの外周部の３カ所以上を保持する構成であればよい。

図１に示すように、搬送機構１は、各種加工装置に組み込まれたエッジクランプ式の搬送機構であり、板状ワークＷの外周部を保持して保持テーブル２に搬送するように構成されている。板状ワークＷは、略円板状に形成されており、表面が不図示の分割予定ラインによって複数の領域に区画されている。分割予定ラインで区画された各領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路が形成されている。なお、板状ワークＷとしてシリコン、ガリウム砒素等の半導体ウェーハを例に挙げて説明するが、セラミック、ガラス、サファイア（Al₂O₃）系の無機材料基板等でもよい。

保持テーブル２の上面には、ポーラスセラミック材によって板状ワークＷの下面を保持する保持面２１が形成されている。保持面２１は、保持テーブル２内の流路を通じて吸引源２５および圧縮エアの供給源２６に切換バルブ（不図示）を介して接続されている。保持テーブル２が搬送機構１から板状ワークＷを受け取ると、保持面２１の接続先が吸引源２５に切り換えられて、保持面２１に板状ワークＷが吸着される。保持テーブル２から搬送機構１に板状ワークＷを渡す際には、保持面２１の接続先が圧縮エアの供給源２６に切り換えられて、搬送機構１でエッジクランプ可能な高さに保持面２１から板状ワークＷが浮かされる。

搬送機構１は、上面視略三角形状のベースプレート３上に、板状ワークＷの外周部を保持するように３つの保持部４を配置している。ベースプレート３の中央には、３つの柱部３１により連結プレート３２が支持されており、この連結プレート３２を介して不図示のアームに支持されている。各保持部４は、板状ワークＷの外周部を保持爪４６によって保持すると共に、板状ワークＷの外周部に一対のガイドピン４７を突き当て可能に構成されている。板状ワークＷは、保持爪４６に保持された状態で、保持爪４６の両側方に併設された一対のガイドピン４７にガイドされる。

保持爪４６は、ベースプレート３上にスライド可能に設置された保持爪ベース４１に固定されている。一対のガイドピン４７は、保持爪ベース４１上にスライド可能に設置されたピンベース４２に固定されている。また、保持爪ベース４１とピンベース４２は引張りバネ４３を介して接続されており、引張りバネ４３のバネ力によって保持爪ベース４１にピンベース４２が引き付けられている。また、保持爪ベース４１は、電動式の移動部４４に連結されており、移動部４４の駆動によって保持爪ベース４１と共にピンベース４２が板状ワークＷの径方向に進退移動される。

各保持部４および移動部４４は、下面を開放したカバー４５で覆われており、ベースプレート３から保持爪４６および一対のガイドピン４７を下方に突出させている。なお、図１では、１つの保持部４のカバー４５を取り外した状態を示している。この搬送機構１は、保持爪４６及び一対のガイドピン４７を板状ワークＷの外周部に接触させた状態で、保持爪４６だけを板状ワークＷの外周部から退避可能にしている。これにより、各保持爪４６から板状ワークＷが放された場合でも、一対のガイドピン４７にガイドさせつつ、板状ワークＷを保持テーブル２の保持面２１に向けて落下させることが可能になっている。

図２及び図３を参照して、搬送機構の保持部の詳細構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る搬送機構の保持部の分解斜視図である。図３は、本実施の形態に係る搬送機構の保持部の分解側面図である。

図２および図３に示すように、ベースプレート３は、三角形の角部を外側に延ばして、保持部４用の設置領域３３とした上面視略三角形状に形成されている。ベースプレート３の各設置領域３３には、放射方向に延びるガイドレール５１が配置されており、ガイドレール５１上には下側スライダー５２（第２のスライダー）がスライド可能に設置されている。下側スライダー５２の上面には保持爪ベース４１が固定されている。保持爪ベース４１は、ガイドレール５１に沿って延在する上面視矩形状に形成されており、略前半部が肉厚に形成され、略後半部が薄厚に形成されている。

保持爪ベース４１は、薄厚の略後半部が下側スライダー５２に固定され、肉厚の略前半部がベースプレート３の設置領域３３よりも外側にはみ出している。この設置領域３３から突き出した保持爪ベース４１の前端部には、板状ワークＷの外周部を保持する保持爪４６が固定されている。保持爪４６は、保持爪ベース４１の前端部から下方に延び、下端部に内向き突出した爪先５７を有している。保持爪４６の爪先５７に板状ワークＷの外周部における側面および下面が接することで、複数の保持部４によって板状ワークＷが保持される。なお、保持爪４６は、保持爪ベース４１に別体に形成されているが、一体に形成されてもよい。

保持爪ベース４１の後端部には、移動部４４からの駆動力を受ける立壁部６１が設けられている。移動部４４は、電気信号を受けてロッド６６を伸縮させる電動式の直動アクチュエータであり、ベースプレート３の設置領域３３よりも内側に設置されている。移動部４４は、位置決めブロック６７により位置決めされており、ロッド６６を設置領域３３に向けて突出させている。ロッド６６の先端には保持爪ベース４１の立壁部６１が固定されており、ロッド６６の伸縮により保持爪ベース４１がガイドレール５１に沿って進退方向に移動される。

保持爪ベース４１の略前半部は、ピンベース４２をスライド可能に支持する台座部６２になっている。台座部６２の上面には、放射方向に延びるガイドレール５４が配置されており、ガイドレール５４上には上側スライダー５５（第１のスライダー）がスライド可能に設置されている。上側スライダー５５の上面にはピンベース４２が固定されている。ピンベース４２は、保持爪ベース４１の台座部６２に対してスライド方向で沿う断面逆Ｕ字状の屈曲部７１と、屈曲部７１の両側方で一対のガイドピン４７を支持する一対の支持部７２とを有している。

各ガイドピン４７は、支持部７２から下方に延びたピン本体７５の下端部に、内部バネ７６を介してガイド部７７を伸縮可能に連結して構成されている。ガイドピン４７は保持爪４６の側方に位置付けられており、ガイドピン４７のガイド部７７は、保持爪４６の爪先５７よりも下方に突出されている（図４Ａ参照）。搬送機構１による搬送時には、保持爪４６の爪先５７が保持テーブル２に接触しないように、ガイド部７７を基準に高さ調整される。このとき、内部バネ７６によってガイドピン４７に伸縮代が設けられ、高さ方向の誤差が伸縮代に吸収されるため、搬送機構１の高さ調整を容易にしている。

また、ピンベース４２は、引張りバネ４３を介して保持爪ベース４１に連結されている。引張りバネ４３の一端部は、ピンベース４２の屈曲部７１上面に設けられた係止ピン７３に係止され、引張りバネ４３の他端部は、保持爪ベース４１の立壁部６１上面に設けられた係止ピン６３に係止されている。ピンベース４２は、引張りバネ４３のバネ力によって立壁部６１側に引き寄せられている。立壁部６１には、ピンベース４２の立壁部６１側への移動を規制する規制突起６４が設けられている。ピンベース４２は、引張りバネ４３のバネ力によって規制突起６４の先端に突き当てられることで、保持爪ベース４１と一体的に動作される。

規制突起６４の長さは、板状ワークＷの外周部からガイドピン４７が退避するタイミングを、板状ワークＷの外周部から保持爪４６が退避するタイミングよりも遅らせるように調整されている。すなわち、移動部４４によって保持爪ベース４１が押し込まれて、板状ワークＷの外周部から保持爪４６だけが退避される（図５Ｃ参照）。さらに移動部４４によって保持爪ベース４１が押し込まれることで、規制突起６４にピンベース４２が突き当てられて板状ワークＷの外周部からガイドピン４７が退避される（図５Ｆ参照）。このようにして、搬送機構１では、ガイドピン４７を残して板状ワークＷから保持爪４６だけを退避させた状態を作り出している。

図４及び図５を参照して、搬送機構による板状ワークの搬出動作および搬入動作について説明する。図４は、本実施の形態に係る搬送機構による板状ワークの搬出動作の説明図である。図５は、本実施の形態に係る搬送機構による板状ワークの搬入動作の説明図である。なお、図４および図５に示す搬送機構による板状ワークの搬出動作および搬入動作は一例を示すものであり、適宜変更が可能である。

まず、図４を参照して、搬送機構１による板状ワークＷの搬出動作について説明する。図４Ａに示すように、保持テーブル２の保持面２１に板状ワークＷが保持され、保持テーブル２の上方には搬送機構１が待機している。このとき、移動部４４によって保持爪ベース４１が奥方まで押し込まれており、各保持爪４６及び各ガイドピン４７が板状ワークＷの径方向外側に位置付けられている。ガイドピン４７は、保持爪４６の爪先５７よりも板状ワークＷ側（内側）に位置している。さらに、ガイドピン４７の下端は保持爪４６の下端よりも僅かに下方に突出している。

次に図４Ｂに示すように、搬送機構１が下降してガイドピン４７の下端が保持テーブル２に接触される。上記したようにガイドピン４７は伸縮可能に構成されているため、伸縮代によって高さ方向の位置調整の誤差が吸収される。このため、本実施の形態に係る搬送機構１では、不図示のアームの上下軸により搬送機構１の高さ調整する構成と比較して高さ調整が容易になっている。また、搬送機構１の高さが調整された状態で、保持爪４６の爪先５７が保持面２１よりも僅かに高く位置付けられている。

次に図４Ｃに示すように、保持面２１による板状ワークＷの吸引が停止され、保持面２１から板状ワークＷの裏面に圧縮エアが噴射される。これにより、板状ワークＷの裏面側に圧縮エア層が形成され、板状ワークＷが保持面２１から浮上される。また、保持面２１から板状ワークＷが吹き上げられると同時に、移動部４４によって保持爪ベース４１が引き寄せられる。そして、保持爪４６の爪先５７が保持面２１と板状ワークＷとの隙間に入り込むと共に、ガイドピン４７が板状ワークＷの外周部に当接される。これにより、板状ワークＷの外周部が保持爪４６の爪先５７に引っ掛けられて、板状ワークＷの外周部が搬送機構１に保持される。

図５を参照して、搬送機構１による板状ワークＷの搬入動作について説明する。図５Ａに示すように、搬送機構１が板状ワークＷを保持した状態で、保持テーブル２の上方に位置付けられている。このとき、保持爪４６が板状ワークＷの外周部に接するように、移動部４４によって保持爪ベース４１が位置調整されている。また、保持爪ベース４１には引張りバネ４３を介してピンベース４２が連結され、引張りバネ４３のバネ力によって板状ワークＷの外周部にガイドピン４７が引き付けられている。この状態では、規制突起６４の先端からピンベース４２が離間している。

次に図５Ｂに示すように、搬送機構１が下降してガイドピン４７の下端が保持テーブル２に接触され、搬送機構１の高さ位置が調整される。同時に、板状ワークＷと保持テーブル２の保持面２１との平行な方向での位置関係が調整される。そして、搬送機構１の高さ方向及び平行方向が位置調整された状態で、保持爪４６の爪先５７が保持面２１よりも僅かに高く位置付けられている。このため、保持爪４６が保持テーブル２に接触して保持テーブル２を傷つけることがない。

次に図５Ｃに示すように、移動部４４によって保持爪ベース４１が距離Ｌ１だけ押し込まれ、板状ワークＷの外周部から保持爪４６の爪先５７が退避される。このとき、ピンベース４２に規制突起６４が接触していないので、移動部４４の駆動力がピンベース４２に伝わることがない。よって、板状ワークＷの外周部から保持爪４６だけを退避させて、引張りバネ４３のバネ力によりガイドピン４７を板状ワークＷの外周部に接触させ続けることが可能になっている。

次に図５Ｄに示すように、板状ワークＷの外周部から保持爪４６が離れることで、板状ワークＷが保持テーブル２の保持面２１に向かって落下する。このとき、ガイドピン４７によって板状ワークＷの外周部がガイドされ続けるため、保持面２１に対して位置合わせ状態を維持しながら板状ワークＷが保持面２１に降ろされる。そして、板状ワークＷが位置合わせ状態で保持面２１に載置され、保持面２１に板状ワークＷが吸引保持される。

次に図５Ｅに示すように、移動部４４によって保持爪ベース４１が距離Ｌ２だけ押し込まれ、保持爪ベース４１の規制突起６４がピンベース４２に突き当たる。そして、図５Ｆに示すように、保持爪ベース４１の規制突起６４によって引張りバネ４３のバネ力に抗してピンベース４２が押し込まれ、板状ワークＷの外周部から保持爪４６とガイドピン４７が一体的に退避する。

このように、本実施の形態に係る搬送機構１では、板状ワークＷから保持爪４６及びガイドピン４７を段階的に離間させて、板状ワークＷの外周部からガイドピン４７が離れるタイミングを遅らせている。これにより、ガイドピン４７を残して保持爪４６だけを板状ワークＷから離間させて、ガイドピン４７にガイドさせながら板状ワークＷを保持テーブル２の保持面２１に載置することが可能になっている。

なお、本実施の形態に係る搬送機構１では、電動式の直動アクチュエータで移動部４４を構成している。このため、初期設定時における保持面２１に対する板状ワークＷの位置合わせを容易に行うことができ、搬送機構１の設計誤差等を吸収することができる。この場合、移動部４４には、補正値に対応した電気信号が外部装置から入力され、保持面２１に対する板状ワークＷの位置合わせが実施される。

以上のように、本実施の形態に係る搬送機構１によれば、３つの保持爪４６により板状ワークＷが保持された状態で、引張りバネ４３のバネ力によって板状ワークＷの外周部の側面にガイドピン４７が接触する。また、板状ワークＷの外周部から保持爪４６が離間しても、ガイドピン４７が板状ワークＷの外周部の側面に接触し続けて、保持爪４６から落下した板状ワークＷがガイドピン４７に沿ってガイドされる。よって、エッジクランプ式の搬送機構１であっても、搬送機構１に保持された板状ワークＷと保持テーブル２の保持面２１との平行な方向での位置関係を維持しつつ、位置合わせされた状態で板状ワークＷを保持面２１に降ろすことが可能になっている。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態においては、板状ワークＷの外周部を引っ掛けるように、保持爪４６の爪先５７が突出する構成としたが、この構成に限定されない。保持爪４６は板状ワークＷを保持可能であればよく、例えば、保持爪４６に板状ワークＷの外周部を挟むようなＶ字溝が形成されてもよい。

また、上記した実施の形態においては、ガイドピン４７が伸縮可能に構成されたが、この構成に限定されない。ガイドピン４７は伸縮しないように構成されてもよい。

また、上記した実施の形態においては、第１、第２のスライダーとしての上側スライダー５５および下側スライダー５２がガイドレール５１、５４上をスライドする構成としたが、この構成に限定されない。第１、第２のスライダーは、ガイドピン４７および保持爪４６の移動を板状ワークＷの径方向に方向付ける構成であればよい。

また、上記した実施の形態においては、移動部４４が電動シリンダで駆動する構成としたが、この構成に限定されない。移動部４４は、保持部４を板状ワークＷの径方向に移動させる構成であればよく、例えば、エアーシリンダで駆動してもよい。

なお、上記した実施の形態において、規制突起６４は、ピンベース４２の移動を規制するものであればよく、例えば、立壁部６１にボルトをねじ込んで構成されてもよい。また、規制突起６４は、立壁部６１に一体に形成されていてもよい。

なお、上記した実施の形態においては、搬送機構１には各保持爪４６に対応して一対のガイドピン４７が設けられる構成としたが、この構成に限定されない。搬送機構１には、各保持爪４６に対応してガイドピン４７が設けられていればよく、ガイドピン４７の数は特に限定されない。

以上説明したように、本発明は、保持テーブルの保持面に対する位置合わせ状態を維持しつつ、板状ワークを保持面に降ろすことができるという効果を有し、特に、板状ワークの外周部を保持して搬送するエッジクランプ式の搬送機構に有用である。

１搬送機構
２保持テーブル
４保持部
２１保持面
４１保持爪ベース
４２ピンベース
４３引張りバネ
４４移動部
４６保持爪
４７ガイドピン
５２下側スライダー（第２のスライダー）
５５上側スライダー（第１のスライダー）
６４規制突起
Ｗ板状ワーク

Claims

円形の板状ワークの下面を保持する保持面を有する保持テーブルに、板状ワークの外周部を保持する保持部で保持して板状ワークを搬送させる搬送機構であって、
該保持部は、板状ワークの外周部における側面および下面に接触させる保持爪と、該保持爪に併設され板状ワークの側面に接触させるガイドピンと、該ガイドピンを板状ワークの径方向で中心に向かってバネ力を付与する引張りバネと、該引張りバネによって移動する該ガイドピンを方向付ける第１のスライダーと、で構成され、
該保持部の移動を板状ワークの径方向に方向付ける第２のスライダーと、該保持部を径方向に移動させる移動部と、を備え、
該ガイドピンは内部バネによって上下方向に伸縮代が設けられており、
板状ワークを保持する時は、該移動部の作動で少なくとも３つの該保持部が板状ワークの径方向で中心に向かって移動する事によって、該ガイドピンが板状ワークの側面に接触すると共に、該保持爪が板状ワークの外周部における側面および下面に接触して板状ワークを保持して、
板状ワークを開放する時は、該移動部の作動で少なくとも３つの該保持部が板状ワークの径方向で外側に向かって移動する事によって、該ガイドピンを残して該保持爪を板状ワークの外側に移動させ、板状ワークの外周部から該保持爪を離間させるが、該引張りバネのバネ力によって該ガイドピンを板状ワーク側面に接触し続け、該搬送機構が保持する板状ワークを該保持面に対して平行な方向の位置を維持して該保持テーブルに板状ワークを搬送させた後、該移動部の作動で少なくとも３つの該保持部が板状ワークの径方向で外側に向かって移動する事によって、該保持爪と一体に該ガイドピンを板状ワークの外側に移動させ、板状ワークの外周部から該ガイドピンを離間させる事を特徴とする搬送機構。