CN103386689B - 输送夹具及输送保持装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种输送夹具及输送保持装置，能够高效地产生负压。本发明的输送夹具（10）包括板材（18）、喷出口（50）以及流体供给路径（24），所述喷出口（50）具有形成在所述板材（18）的表面（32B）上的圆形孔（52）；与圆形孔（52）连通并与所述圆形孔（52）同轴地形成，并且直径比圆形孔（52）大的流体导入圆孔（54）；以及形成在所述流体导入圆孔（54）的内周壁（54A）并向流体导入圆孔（54A）的大致切线方向导入流体的流入口（56），所述流体供给路径（24）形成在板材（18）上并向流入口（56）供给流体。

Description

输送夹具及输送保持装置

技术领域

本发明涉及输送夹具及输送保持装置。

背景技术

以往，已知以非接触方式保持半导体晶圆、玻璃基板等薄板状工件的输送夹具。这种输送夹具将流体作为介质，利用伯努利效应产生负压来保持工件。

在日本专利文献特开2009－119562号公报中，公开了一种输送夹具，在该夹具中，从气体导入口向形成在主体上的圆筒状空间内导入空气等流体，产生正压和负压。

具体而言，在圆筒状空间内产生涡流，并使涡流在正压状态下经过保持面和工件之间的间隙。另外，在涡流的中央部，由于伯努利效应，形成低压(负压)区域，输送夹具通过该负压吸引工件。如此，通过经过保持面和工件之间的间隙的正压以及形成在涡流中央部的负压，保持主体和工件之间的间隙，由此输送夹具能够以非接触的方式输送和保持工件。

另外，在日本专利文献特开2010－253658号公报中，公开了向直径逐渐向保持面缩小的圆筒状空间内部导入流体，从而通过伯努利效应来产生负压的输送夹具。

发明内容

本发明所要解决的技术问题

然而，涡流的滞留时间较短。另外，由于涡流的加速不充分，如果不提高向空气导入口供给的气体的导入速度，则无法产生负压。

本发明是考虑到上述情况而做出的，其目的是提供高效地产生负压的输送夹具及输送保持装置。

用于解决技术问题的技术手段

本发明第一方式涉及的输送夹具包括：板材、喷出口以及流体供给路径，所述喷出口具有形成在板材的表面上的圆形孔；与所述圆形孔连通并与所述圆形孔同轴地形成，并且直径比所述圆形孔的直径大的流体导入圆孔；以及形成在所述流体导入圆孔的内周壁并向所述流体导入圆孔的大致切线方向导入流体的流入口；所述流体供给路径形成在所述板材上，并向所述流入口供给流体。

在该结构中，当从喷出口的流入口向流体导入圆孔的切线方向导入经由流体供给路径供给的空气等流体时，流体沿着流体导入圆孔的内周壁涡旋地流动。因此，在流体导入圆孔内形成涡流。该涡流从流体导入圆孔向圆形孔一边呈现螺旋一边流动。另外，涡流在正压状态下经过被输送体和板材的表面之间的间隙。另外，在涡流的中央部(圆形孔和流体导入圆孔的轴附近)，由于伯努利效应，形成低压(负压)区域，所产生的负压从喷出口的圆形孔吸引被输送体。由此，通过经过板材表面和被输送体之间的正压和中央部的负压，在板材和被输送体之间维持规定间隔，因此输送夹具能够以非接触方式输送和保持被输送体。

在此，由于喷出口具有与圆形孔连通并与圆形孔同轴地形成，并且直径比圆形孔的直径大的流体导入圆孔，因此在圆形孔的内周壁与流体导入圆孔的内周壁之间形成与这些壁连结并与板材表面平行的台阶面。

通过该台阶面，从流入口导入的流体不向圆形孔流动而滞留在流体导入圆孔内，流体在流体导入圆孔内充分地加速，从而形成高速的涡流。另外，由于圆形孔的直径比流体导入圆孔的直径小，所以，流入到流体导入圆孔内的高速涡流的转速增大，形成更高速的涡流之后从喷出口的圆形孔中排出。

因此，根据本发明第一方式涉及的输送夹具，即使不提高向流入口供给的流体的导入速度，也能够产生高速的涡流，从而能够在涡流的中央部高效地产生负压。

本发明第二方式涉及的输送夹具是在第一方式中，所述流入口的高度小于等于所述流体导入圆孔的内周壁的高度。

根据该结构，能够使从流入口导入的流体全体在流体导入圆孔内涡旋。因此，能够高效地产生涡流。

本发明的第三方式涉及的输送夹具是在第一方式或第二方式中，具有被设置在所述板材的表面并包围所述圆形孔的周围的圆盘状弹性部件。

根据该结构，当被输送体向板材侧移动时，在与板材接触之前与弹性部件接触。此时，弹性部件发生弹性变形，由此吸收被输送体的撞击力。因此，能够抑制被输送体或板材损伤。另外，通过弹性部件的摩擦力能够防止被输送体的位置偏移。

本发明第四方式涉及的输送夹具是在第三方式中，所述板材包括多个设置有所述弹性部件的所述喷出口，在各弹性部件形成有从所述弹性部件的中央部的开口部向径向外侧的流体通路。

根据该结构，从喷出口的圆形孔排出的涡流(流体)的大部分在弹性部件的中央部的开口部内旋转之后，一边流经流体通路一边从被输送体和板材表面之间的间隙向外侧排出。如此，通过在各弹性部件形成流体通路，能够限定从被输送体和板材表面之间的间隙向外侧排出的涡流的方向。

本发明第五方式涉及的输送夹具是在第四方式中，各流体通路被形成为彼此不相对。

根据该结构，能够抑制从各流体通路排出的涡流相互干涉(碰撞)，并且能够在保持平衡的状态下以非接触方式输送和保持被输送体。

本发明第六方式涉及的输送夹具是在第五方式中，各流体通路面向最近的所述板材的侧端部。

根据该结构，由于能够使从各流体通路排出的涡流从板材的侧端部向板材的外侧排出，因此能够抑制从各流体通路排出的涡流滞留在板材表面上而破坏被输送体的平衡。

本发明第七方式涉及的输送保装置包括：第一方式所记载的输送夹具；向所述流体供给路径供给流体的供给装置；从所述板材的表面抽吸空气的抽吸设备；以及检测所述抽吸设备的抽吸载荷变化的检测设备。

根据该结构，能够基于检测设备检测到的抽吸载荷变化的检测结果来检测被输送体的有无。

发明效果

本发明通过上述结构，能够提供高效地产生负压的输送夹具及输送保持装置。

附图说明

图1(A)是本发明的实施方式涉及的输送夹具的俯视图，图1(B)是沿臂前端方向观察图1(A)所示的输送夹具的图，其一部分是A－A箭头方向剖视图。

图2是本发明的实施方式涉及的输送保持装置的立体图。

图3是从斜下方观察本发明的实施方式涉及的输送夹具的立体图。

图4(A)是从斜上方观察取下主体盖时的输送夹具的喷出口的立体图。图4(B)是图4(A)所示的喷出口的B－B箭头方向剖视图。

图5(A)至图5(C)是示出图4(B)所示的输送夹具、特别是喷出口的变形例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式涉及的输送夹具及输送保持装置进行具体说明。此外，在图中，对具有相同或相应的功能的部件(构成要素)标记相同的符号，并适当省略说明。

如图1(A)和(B)所示，输送夹具10具有作为安装部的基体12，其取代把手而被安装在输送用机械手(例如，将六轴的通用机械手用于输送的输送用机械手)的臂前端。

基体12包括长板状基体上部14和基体下部16，并形成在基体上部14的宽度方向上夹持主体板18的一端部的结构。

主体板18具有主体基部32和主体盖34。另外，主体基部32被夹入至基体上部14和基体下部16之间的上述宽度方向的末端。而主体盖34被夹入至基体上部14和基体下部16之间的上述宽度方向的中途位置。因此，在基体上部14和基体下部16(主体基部32)之间从上述宽度方向的中途位置形成有间隙D1，输送用机械手11的臂11A中的前端板状部11B被插入到该间隙D1中(参见图2)。

如图1(A)和图1(B)所示，在基体上部14和基体下部16上，形成有四个轴心相同且沿板厚方向贯穿的螺栓孔14A及螺栓孔16A。螺栓孔14A和16A被配置在以基体上部14及基体下部16的中心部作为重心的大体正方形区域的四角上。

同样地，在主体板18的主体基部32中，在与四个螺栓孔14A及16A相同的位置上分别形成有沿板厚方向贯穿的螺栓孔18A。另一方面，在主体板18的主体盖34中，在与两个螺栓孔14A和16A相同的位置上分别形成有沿板厚方向贯穿的螺栓孔18B。

螺栓20从基体上部14侧插入到分别位于相同位置上的螺栓孔14A、16A及18A、18B中，并且被旋拧紧固到基体下部16侧的螺母22中。由此，基体上部14、基体下部16以及主体板18相互被连接固定。另外，在臂11A的板状部11B被插入到间隙D1中的情况下，如图2所示，输送夹具10和臂11A相互被连接固定。因此，在整体上构成本实施方式的输送保持装置13。

在基体上部14的中心部形成有沿基体上部14的板厚方向贯穿的正压用连接口26。正压用连接口26与机械手或者在该机械手以外设置的正压泵23(参见图2)连接，并与下述的正压通路24连通。另外，在基体上部14形成有沿基体上部14的板厚方向贯穿并与正压用连接口26并排的负压用连接口28。负压用连接口28与机械手或者在该机械手以外设置的负压泵29(参见图2)连接，并与下述的负压通路30连通。此外，图1(B)中的“IN”表示空气的供给，“OUT”表示空气的排出。

上述被基体上部14和基体下部16夹持的主体板18，从基体上部14和基体下部16之间向臂11A的相反方向(以下，称作“臂前端L方向”)延伸而露出。

主体板18是具有配置在基体下部16侧的主体基部32和配置在基体上部14侧的主体盖34的两层构造的板。主体基部32和主体盖34分别为俯视时在臂前端L方向上较长的大致矩形形状，主体基部32的尺寸被设置为在宽度方向和长度方向上比主体盖34的尺寸大。

主体基部32具有：在本实施方式中构成上表面的背面32A；以及在本实施方式中构成下表面并且以非接触方式输送和保持半导体晶圆或玻璃基板等薄板状工件W的保持面32B(参见图1(B))。

在主体基部32的背面32A的宽度方向中央部，沿主体基部32的长度方向形成有槽，通过使用主体盖34封闭该槽，从而形成正压通路24。正压通路24在臂前端L侧设置有通路向主体基部32的宽度方向分叉的分叉点24A。另外，在向左右方向分叉之后，正压通路24还设置有再次向长度方向分叉的分叉点24B。另外，在向长度方向分叉之后，正压通路24在其两端与下述的喷出口50连通，由此向该喷出口50供给作为流体的空气。

同样地，在主体基部32的背面32A的宽度方向中央部与侧端部之间，沿主体基部32的长度方向形成有槽，通过使用主体盖34封闭该槽，从而形成负压通路30。负压通路30的臂前端L侧的端部与从背面32A抽吸空气的负压孔36连通。

如图3所示，在主体基部32的保持面32B上形成负压孔36。负压孔36中设置有检测负压孔36的抽吸载荷变化的压力传感器38。在此，当在保持面32B上输送并保持工件W时，负压孔36的负压从大气压升高，压力传感器38将检测到抽吸载荷的变化(升高)。另外，当保持面32B上不输送和保持工件W时，负压孔36的负压恢复到大气压，因此压力传感器38检测到抽吸载荷的变化(降低)。

该压力传感器38与机械手11电连接，从而随时将抽吸载荷变化的种类(升高或降低降)发送给机械手11。机械手11基于抽吸载荷的变化来检测工件W的有无。具体而言，在接收到的抽吸载荷变化为升高时，机械手11判断为在保持面32B上有工件W。另外，在接收到的抽吸载荷变化为降低时，机械手11判断为在保持面32B上没有工件W。将如此对工件W的有无进行了判断的结果以例如用文字或图像、声音、振动等方式通知给机械手11的使用者。

此外，检测工件W有无的功能也可以由压力传感器38承载，而不是由机械手11承载。另外，也可以使用机械手11进行工件W有无、以及抽吸载荷变化的检测。在这种情况下，压力传感器38测定负压孔36的负压量，并将测定结果发送给机械手11。

另外，在主体基部32的保持面32B的宽度方向的两侧端部，分别沿长度方向设置有两个橡胶体40。换言之，橡胶体40被配置在以分叉点24A为中心的保持面32B的正方形区域的四个角。

各橡胶体40在中央部具有圆形开口部42的圆盘状橡胶上，形成有从该开口部42向径向外侧的流体通路44(缺口部)。

各流体通路44被形成为彼此不相对。另外，各流体通路44面向最近的主体基部32的侧端部，所以，各流体通路44的下游出口位于保持面32B的侧边缘附近。另一方面，流体通路44的上游出口与开口部42连通。

在位于各橡胶体40的开口部42内的保持面32B上，分别各形成有一个与开口部42同轴且比该开口部42直径小的喷出口50的圆形孔52，各圆形孔52的周围被开口部42的内周壁包围。

如图4(A)和图4(B)所示，四个喷出口50分别具有圆形孔52、流体导入圆孔54、以及流入口56。

圆形孔52的直径在其轴向上一致，所以，圆形孔52的内周壁52A与保持面32B成直角。

主体基部32的圆形孔52的里侧部(在本实施方式中为顶部)形成有流体导入圆孔54。该流体导入圆孔54与圆形孔52连通，并与该圆形孔52同轴地形成。流体导入圆孔54的直径比圆形孔52的直径大。另外，流体导入圆孔54的内周壁54A与保持面32B成直角。

在流体导入圆孔54的底部，与保持面32B平行地形成有台阶面58。台阶面58连结流体导入圆孔54的内周壁54A和圆形孔52的内周壁52A。

在流体导入圆孔54的内周壁54A，以与台阶面58成直角的方式形成有流入口56。流入口56与正压通路24连通，由此向流体导入圆孔54的大致切线方向导入从正压通路24供给的空气。此外，“大致切线方向”是指，与以流体导入圆孔54的轴心为中心的圆的切线方向保持10度以下的角度的方向。

如图4(B)所示，流入口56的高度h1被设为与流体导入圆孔54的内周壁54A的高度h2相等。

接下来，对本实施方式涉及的输送夹具10及输送保持装置13的作用和效果进行说明。

输送夹具10和输送保持装置13用于从正压泵23向正压通路24供给空气。如图4(A)和图4(B)所示，经过正压通路24后的空气从喷出口50的流入口56向流体导入圆孔54的大致切线方向导入。而且，空气沿着流体导入圆孔54的内周壁54A涡旋流动，由此在流体导入圆孔54内形成涡流F1。该涡流F1从流体导入圆孔54向与其连通的圆形孔52一边呈现螺旋一边流动，并在正压状态下通过与主体基部32的保持面32B相对设置的工件W和保持面32B之间的间隙D2。另外，在所产生的涡流F1的中央部(圆形孔52和流体导入圆孔54的轴附近)，由于伯努利效应，形成低压(负压)区域，通过所产生的负压气流F2从喷出口50的圆形孔52吸引工件W。由此，通过经过保持面32B和工件W之间的正压和中央部的负压，在保持面32B和工件W之间维持规定间隔。因此，输送夹具10及输送保持装置13能够以非接触方式输送并保持工件W。

在此，喷出口50与圆形孔52连通并与圆形孔52同轴地形成。另外，喷出口50具有直径比圆形孔52大的流体导入圆孔54。因此，在圆形孔52的内周壁52A与流体导入圆孔54的内周壁54A之间形成有与保持面32B平行的台阶面58。

在此，从流入口56导入的空气将在流体导入圆孔54内长时间滞留。而且，空气在流体导入圆孔54内充分地加速而形成高速的涡流F1。另外，圆形孔52的直径比流体导入圆孔54的直径小。因此，流入到流体导入圆孔54内的高速涡流F1的转速增大，形成更高速的涡流F1之后从喷出口50的圆形孔52排出。

因此，利用本实施方式涉及的输送夹具10及输送保持装置13，即使不提高向流入口56供给的空气的导入速度，也能够产生高速的涡流F1。另外，能够在涡流的中央部高效地产生负压。

另外，流入口56的高度h1与流体导入圆孔54的内周壁54A的高度相等。因此，能够向流体导入圆孔54内导入大量的空气，并且能够使向流体导入圆孔54导入的空气全体在流体导入圆孔54内涡旋。因此，能够高效地产生涡流F1。

另外，由于输送夹具10具有四个圆盘状橡胶体40，因此，当工件W向保持面32B侧移动时，在与保持面32B接触之前与橡胶体40接触。此时，橡胶体40发生弹性变形，吸收工件W的撞击力。因此，能够抑制工件W或保持面32B损伤。另外，通过橡胶体40的摩擦力能够防止工件W的位置偏移。

此外，在橡胶体40，形成有从橡胶体40的中央部的开口部42向径向外侧的流体通路44。因此，从喷出口50的圆形孔52排出的涡流F1的大部分在橡胶体40的开口部42涡旋之后，一边经过流体通路44，一边从工件W和保持面32B之间的间隙D2排向外侧。因此，如图4(A)所示，能够限定从工件W和保持面32B之间的间隙D2向外侧排出的涡流F1的方向。

另外，如图3所示，这些流体通路44以彼此不相对的方式形成。因此，能够抑制从各流体通路44排出的涡流F1相互干涉(碰撞)，并且能够在保持平衡的状态下以非接触的方式输送并保持工件W。

此外，各流体通路44面向最近的主体基部32的侧端部。因此，能够将从各流体通路44排出的涡流F1从主体基部32的侧端部排出至主体基部32的外侧。并且，能够抑制从各流体通路44排出的涡流F1在保持面32B上滞留，导致工件W的平衡被破坏。

需要说明的是，以上对本发明的特定实施方式进行了详细说明，但对于本领域技术人员显而易见的是，本发明不限于上述实施方式，并且能够在本发明的范围内以其他各种实施方式实施，例如，可将上述多个实施方式适当地组合后进行实施。另外，以下的变形例彼此之间也可以适当地组合。

例如，也可以使用由橡胶以外的弹性体、含氟树脂等构成的圆盘状弹性体来替代橡胶体40。另外，橡胶体40或其他弹性体的形状也可以设为圆盘状以外的中央部形成有开口部42的三棱柱或四棱柱。

另外，对流入口56的高度h1被设定为与流体导入圆孔54的内周壁54A的高度h2相等的情况进行了说明，但高度h1也可以比高度h2大，也可以比高度h2小。但是，当高度h1比高度h2大时，来自流入口56的空气不仅被导入流体导入圆孔54内，而且还被导入圆形孔52中，因此能够减少由于台阶面58发生滞留的空气。因此，从能够使所导入的空气全体在流体导入圆孔54内涡旋的观点考虑，优选地，高度h1小于等于高度h2。另外，从能够向流体导入圆孔54内导入大量的空气的观点考虑，优选地，如上述实施方式那样，高度h1与高度h2相等。

另外，对从流入口56导入的物质是空气的情况进行了说明，但也可以是氮气或氧气等其他的流体。

另外，对圆形孔52的直径在其轴向上一致的情况进行了说明，但也可以如图5(A)至(C)所示的那样，在其轴向上不一致。

具体而言，如图5(A)所示，圆形孔52也可以具有：形成在保持面32B上的第一圆形孔60；以及直径比该第一圆形孔60大且与该第一圆形孔60连通的第二圆形孔62。

在这种情况下，第二圆形孔62在比保持面32B更靠主体基部32的里侧部(顶部)的位置也与流体导入圆孔54连通，并且直径比该流体导入圆孔54小。另外，在流体导入圆孔54的底部，在该流体导入圆孔54的内周壁54A与第二圆形孔62的内周壁62A之间形成有与保持面32B平行的台阶面58。另外，在第二圆形孔62的底部，在该第二圆形孔62的内周壁62A与第一圆形孔60的内周壁60A之间形成有与保持面32B平行的台阶面64。

如此，通过形成多个台阶面，能够延长涡流F1的滞留时间。

另外，如图5(B)所示，也可以使圆形孔52的直径逐渐向保持面32B缩小。

此外，如图5(C)所示，不仅可以使圆形孔52的直径逐渐向保持面32B缩小，而且也可以使流体导入圆孔54的直径逐渐向保持面32B缩小。

另外，在本实施方式中，对工件W的保持面32B构成下表面的情况进行了说明，但工件W的保持面32B也可以构成上表面。在这种情况下，能够通过喷出口50输送和保持工件W。

此外，在本实施方式中，输送夹具10和臂11A相互被连接固定的结构可以是如图2所示的结构，也可以使用通过设置在臂上的爪等夹持输送夹具10的其他连接固定结构。

另外，在图4(B)和图5(A)至(C)中，在工件W与橡胶体40之间形成有间隙，但优选在使用时不形成该间隙。这是因为：在没有形成间隙的情况下，在与橡胶体40接触的状态下输送和保持工件W，但与保持面32B保持非接触的状态，并且能够通过与橡胶体40的摩擦来防止工件W脱离。

Claims (6)

1.一种输送夹具，其特征在于，包括：

板材；

喷出口，所述喷出口具有：形成在板材表面的圆形孔；与所述圆形孔连通并与所述圆形孔同轴地形成，并且直径比所述圆形孔的直径大的流体导入圆孔；连结所述圆形孔的内周壁和所述流体导入圆孔的内周壁，并且与所述板材表面平行的台阶面；以及形成在所述流体导入圆孔的内周壁并向所述流体导入圆孔的大致切线方向导入流体的流入口，其中，大致切线方向是指，与以所述流体导入圆孔的轴心为中心的圆的切线方向保持10度以下的角度的方向；以及

流体供给路径，所述流体供给路径形成在所述板材上，并向所述流入口供给流体，

所述流入口的高度等于所述流体导入圆孔的内周壁的高度。

2.如权利要求1所述的输送夹具，其特征在于，具有设置在所述板材的表面并包围所述圆形孔的周围的圆盘状弹性部件。

3.如权利要求2所述的输送夹具，其特征在于，所述板材包括多个设置有所述弹性部件的所述喷出口，在各弹性部件形成有从所述弹性部件的中央部的开口部向径向外侧的流体通路。

4.如权利要求3所述的输送夹具，其特征在于，各流体通路被形成为彼此不相对。

5.如权利要求4所述的输送夹具，其特征在于，各流体通路面向最近的所述板材的侧端部。

6.一种输送保持装置，其特征在于，包括：

权利要求1所述的输送夹具；

向所述流体供给路径供给流体的供给装置；

从所述板材的表面抽吸空气的抽吸单元；以及

检测所述抽吸单元的抽吸载荷变化的检测单元。