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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Roboter vom SCARA-Typ zum Tragen
eines plattenförmigen
Objekts und im Besonderen einen Roboter, der zur Beförderung
und zum Transfer eines plattenförmigen
Objekts, etwa eines Halbleiter-Wafers, eines transparenten Substrats
für Flüssigkristall-Anzeigefelder
und einer Leiterplatte, verwendet wird.
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Die
Erfindung betrifft ebenfalls ein Verarbeitungssystem für ein plattenförmiges Objekt,
in dem der Roboter vom SCARA-Typ eingebaut ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Roboter
vom SCARA-Typ werden im Allgemeinen zum Herausnehmen von Halbleiter-Wafer oder
Flüssigkristallsubstraten
aus den Trägerkassetten
und zum Befördern
derselben zu den verschiedenen Verarbeitungsvorrichtungen sowie
zum anschließenden
Transfer derselben zur weiteren Verarbeitung, etwa zum Befördern derselben
zurück
in die Trägerkassetten
nach den Verarbeitungsvorgängen durch
die Verarbeitungsvorrichtungen, verwendet. SCARA ist eine Abkürzung, die
sich aus den Anfangsbuchstaben von Selective Compliance Assembly
Robot Arm herleitet. In Robotern vom SCARA-Typ wird das Biegen und
Strecken der Schenkeleinheit sowie die horizontale Bewegung der
Greifer durch die Drehung jedes Schenkels in einer horizontalen
Ebene durchgeführt.
Roboter vom SCARA-Typ werden oft in staubgeschützten Umgebungen verwendet.
Am Anfang wurde ein Roboter mit einer Schenkeleinheit, die mit dem
Körper
verbunden war, zum geraden Bewegen eines Greifers verwendet.
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Um
den Wirkungsgrad der Waferbeförderung,
etc. zu verbessern, wurde später,
wie etwa im
japanischen Patent
Nr. 273943 dargelegt, eine weitere Form eines Roboters
vom SCARA-Typ entwickelt, worin zwei Schenkeleinheiten an dem schwenkbaren Körper montiert
sind und welcher Wafer od. dgl. durch abwechselndes und lineares Bewegen
von zwei Greifern in derselben Richtung in beiden Schenkeleinheiten
zweimal so effizient trägt.
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Außerdem wurde
in der ungeprüften
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. H11-163090 , wie in der vorliegenden
14 gezeigt, wiederum
eine andere Form eines Roboters vom SCARA-Typ vorgeschlagen, dessen
Schenkeleinheit
14, obwohl nur einzeln vorhanden, drei
Schenkel umfasst, und worin zwei Greiferabschnitte
16,
die sich an einem Endabschnitt der Schenkeleinheit befinden, die
in einem Winkel von 120 Grad zwischen diesen angeordnet sind, an
einem Gelenksabschnitt
15 befestigt sind. Durch diese werden
Vorgänge,
wie etwa ein Vorgang zum Veranlassen eines Greiferabschnitts
16 zum
Befördern
des unbearbeiteten Wafers möglich,
während
veranlasst wird, dass der andere Greiferabschnitt die hergestellten
und verarbeiteten Wafer aufnimmt, und demgemäß wird der Wirkungsgrad der
Beförderung
verbessert. Da die Schenkeleinheit
14 die drei Schenkel
umfasst, liegt ein Vorteil ferner darin, dass der Greiferabschnitt
16 zum
weiter Hinausreichen veranlasst wird.
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Der
Letzte der vorgenannten herkömmlichen Roboter
vom SCARA-Typ ist in einer Weise ausgebildet, in der die zwei Schenkeleinheiten
die lineare Bewegung zweier Greifer in der gleichen Richtung bewirken.
Wenn der Wafer zu Ziellgeräten,
wie etwa einem Waferverarbeitungsgerät und einer Waferkassette,
hinbewegt und von diesen wegbewegt wird, muss daher der Roboter
vor dem Zielgerät
positioniert werden. Wenn die Zielgeräte, wie etwa eine Waferkassette
und ein Verarbeitungsgerät,
in einer Linie in der seitlichen Richtung angeordnet sind, muss
der Roboter selbst durch Bereitstellen einer Spur entlang der Linie
dieser Geräte
in seitlicher Richtung bewegt werden. Durch die Herstellung der
Spur werden Kosten verursacht, aber es wird auch ein größerer Platz benötigt, an
dem der Roboter bewegt und betrieben werden kann. Demgemäß wird im
Inneren des teuren Reinraums ein größerer Bereich nötig und
dies ist nicht erwünscht.
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Wie
im Falle des letzten herkömmlichen
Beispiels von 14 wurde daher, um die Kosten
zu verringern und den Beförderungswirkungsgrad
zu verbessern, ein Roboter vom SCARA-Typ mit einem Gelenksabschnitt,
an dem die beiden Greifer in dem Endabschnitt des einzigen Schenkels
befestigt sind, vorgeschlagen. In einem solchen herkömmlichen
Roboter wurde es durch die Kombination des schwenkbaren Gelenksabschnitts
und der Schenkeleinheit, die zum geraden Bewegen des Gelenksabschnitts geeignet
ist, möglich,
den Wafer beweglich, diagonal vor demselben zum Zielgerät hin- und
von diesem wegzubewegen, ohne dabei den Roboter selbst in seitlicher
Richtung (in der X-Achsenrichtung) zu bewegen. Da die zwei Greifer
einstückig
in dem einzigen Gelenksabschnitt eingebaut sind, wird jedoch ein Bereich,
an dem der Gelenksabschnitt gedreht wird, während zwei Wafer gehalten werden,
vor dem Zielgerät
benötigt.
Außerdem
liegen in dem Fall, in dem der Eingang in Richtung des Zielgeräts schmal
ist, Nachteile vor, wie z. B. der Nachteil, dass der andere Greifer
die Beförderung
des Wafers zum Zielgerät behindert.
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In
dem letztgenannten herkömmlichen
Beispiel ist ein schwerer Motor, der zum Antreiben der Drehung des
Gelenksabschnitts vorgesehen ist, an dem die beiden Greifer eingebaut
sind, in dem Endabschnitt der Schenkeleinheit angeordnet. Außerdem ist
die Schenkeleinheit lang, da die Schenkeleinheit drei Schenkel umfasst.
Folglich muss jeder Schenkel aufgrund der Notwendigkeit der Aufrechterhaltung
der Starrheit dicker ausgebildet sein, die Trägheitskraft ist, während die
Schenkeleinheit bewegt wird, hoch und es ist eine größere Kraft
zum Antreiben der Schenkeleinheit nötig. Außerdem ist die präzise Durchführung der
Positionierung schwierig, wenn die Schenkeleinheit angehalten wird.
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In
dem letztgenannten herkömmlichen
Beispiel ist ferner keine Anschlagvorrichtung vorhanden, um die
Schwenkwinkel der Schenkeleinheit und des Gelenkabschnitts zu beschränken. Es
ist daher möglich,
dass elektrische Leitungen zum Motor und zu dem am Gelenksabschnitt
montierten Sensor, Vakuumleitungen zu den Sauglöchern der Greiferenden und Ähnlichem übermäßig gedehnt
werden und diese durch Drehen abgerissen werden. Wenn geplant ist,
die Drehabschnitte mit einer bekannten Anschlagvorrichtung, umfassend
einen Anschlagstift und eine Anschlagfläche bereitzustellen, sind die Drehwinkel
nur auf weniger als 360 Grad (eine Drehung) eingeschränkt. Daher
würde ein
Nachteil darin entstehen, dass die Vorgänge, die deut lich unterschiedliche
Richtungen benötigen,
wie etwa das Übergeben
vor dem Roboter und das Übergeben
hinter den Roboter, nicht kontinuierlich durchgeführt werden
können.
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US-A5.839.322 beschreibt
einen Roboter vom SCARA-Typ mit einem Roboterschenkelmechanismus
mit einer Schenkeleinheit, umfassend drei in einer horizontalen
Ebene bewegbare Schenkel, und Antriebsmittel für die Schenkeleinheit, um R-,
Z- und θ-Bewegung
bereitzustellen. Anschlagstrukturen sind bereitgestellt, um die
Drehung eines rohrförmigen
Elements der Schenkeleinheit um dessen Achse, auf 1080° in einer
Konstruktion und 540° in
einer zweiten Konstruktion, zu begrenzen. Die Anschlagstruktur weist
einen Stab auf, der in ein lobuläres
Anschlagelement eingreift.
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US-A-6.121.743 beschreibt
eine Mehrfachschenkel-Roboterschenkelstruktur mit Endeffektoren,
die schwenkbar zur unabhängigen
Drehung relativ zum distalen Ende der Schenkelstruktur in horizontaler
Ebene angebracht sind.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Roboter vom SCARA-Typ
zum Tragen eines plattenförmigen
Elements mit präzisen
und zuverlässigen
Anschlagvorrichtungen bereitzustellen, welche die Drehung der schwenkbaren
Abschnitte in einem vorgegebenen Schwenkwinkel nach der Durchführung einer
Drehung sicher begrenzen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Der
Roboter vom SCARA-Typ der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch
1 dargelegt.
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Es
ist möglich,
dass dieser Roboter vom SCARA-Typ der Erfindung zwei Gelenksabschnitte umfasst
und diese Gelenksabschnitte sind unabhängig voneinander schwenkbar
und auf derselben Drehachse wie der jeweils andere angeordnet. Es
ist ebenfalls möglich,
dass die Antriebsmittel für
die Gelenksabschnitte in einem Teil zwischen beiden Enden des Schenkels
aus den beiden Schenkeln der Schenkeleinheit eingebaut sind, an
dem die Gelenksabschnitte verbunden sind.
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Gemäß des Roboters
vom SCARA-Typ der Erfindung kann das Antriebsmittel das Drehteil,
welches die Gelenksabschnitte und die Schenkeleinheit verbindet,
das Drehteil, welches die Schenkeleinheit biegt und streckt, und
das Drehteil frei drehen, welches die Schenkeleinheit und die Basis
verbindet, so dass die Greiferabschnitte entlang der Vielzahl an ungefähr gerade
verlaufenden Durchgangsbahnen bewegt werden können, die in etwa parallel
zu einander sind, und zumindest eines der Drehteile für eine oder
mehrere Umdrehungen drehen können.
Durch das Kombinieren der Drehbewegungen des Drehteils, welches
die Schenkeleinheit (verbundener Teil) biegt und streckt, und der
entsprechenden Drehteile, welche die Schenkeleinheit mit der Basis
verbinden, mit den Gelenksabschnitten, können daher die Greiferabschnitte,
die auf den Gelenksabschnitten befestigt sind und das plattenförmige Objekt
halten, in der ungefähr
senkrechten Richtung relativ zum vorderen Eingang eines Zielgeräts, wie
etwa eines Behälters zum
Einhausen des plattenförmigen
Objekts, einer Maschine zur Herstellung, Verarbeitung, Überprüfung des
plattenförmigen
Objekts und einer Maschine zum Durchführen der Positionierung des
plattenförmigen
Objekts, bewegt werden.
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Es
reicht aus, dass der Greiferabschnitt, auf den das plattenförmige Objekt
gelegt wird, geradlinig in der senkrechten Richtung relativ zum
vorderen Eingang oder ungefähr
geradlinig in der in etwa senkrechten Richtung bewegt wird, während der
Greiferabschnitt gedreht wird, so dass der Greiferabschnitt einen
Bogen beschreibt, um die Berührung
des plattenförmigen
Elements mit der seitlichen Fläche
des Zielgeräts
zu verhindern. Die Greiferabschnitte, auf die das plattenförmige Objekt
nicht gelegt wird, können
in das Zielgerät
in der schrägen
Richtung relativ zum vorderen Eingang eingeführt werden oder aus diesem
herausgenommen werden.
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Gemäß des Roboters
vom SCARA-Typ der Erfindung können
ferner Anschlagvorrichtungen, die zumindest eines der Drehteile
für eine
oder mehrere Umdrehungen drehen können und die die Drehung der
Drehteile begrenzen, die zum Drehen einer oder mehrerer Umdrehungen
in einem vorgegebenen Drehwinkel einer oder mehrere Umdrehungen
geeignet sind, bereitgestellt werden. Daher kann die Winkelkorrektur,
die sich zwischen den jeweiligen Vorgängen ansammelt, wie das Aufnehmen
des Wafers aus einem Rein-Behälter,
das Übergeben/Aufnehmen
des Wafers zu/von der Waferpositionierungsvorrichtung, das Übergeben/Aufnehmen
des Wafers zu/von der Waferverarbeitungsvorrichtung und das Übergeben
des Wafers zum Rein-Behälter
nach der Verarbeitung, nach einer Reihe von Vorgängen durchgeführt werden.
Es ist insbesondere von Vorteil, wenn eine Vielzahl an Greiferabschnitten
eine Vielzahl an Wafern kontinuierlich handhabt. For eine solche
Winkelkorrektur ist erwünscht,
dass die Drehung insgesamt fast zwei Umdrehungen ausmachen kann.
Es ist weiters erwünscht,
dass die Drehung insgesamt drei Umdrehungen ausmachen kann. Es reicht
aus, dass die Anschlagvorrichtungen bis zu vier Umdrehungen ermöglichen,
um auf der sicheren Seite zu sein.
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In
der Erfindung ist es möglich,
dass ein Körper,
auf dem ein Ende einer Schenkeleinheit durch eine Basis befestigt
ist, und ein Antriebsteil, das den Körper relativ zur Basis dreht,
und ein Antriebsteil, das den Körper
nach oben und nach unten (in der Z-Achsenrichtung) relativ zur Basis
bewegt, im Inneren des Körpers
bereitgestellt werden können.
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Ein
als Antriebsmittel verwendeter Motor kann jeder bekannte Motor sein,
wie etwa ein Servomotor, ein Stufenmotor und ein Direktantriebsmotor, solange
die Drehwinkelsteuerung durch eine Steuervorrichtung durchgeführt werden
kann. Als Messmittel für
den Drehwinkel wird im Allgemeinen ein Enkodierer verwendet. Im
Falle der Verwendung des Stufenmotors ist es jedoch möglich, auf
den Enkodierer zu verzichten, wenn dieser nicht benötigt wird.
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Als Übersetzungsstruktur
zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Motors ist es möglich, ein
bekanntes Verfahren zu verwenden, wie etwa ein Übersetzungsgetriebe vom Riementyp
in Kombination mit Riemenscheiben und Steuerriemen, ein unabhängiges Übersetzungsgetriebe
mit einem starren Getrieberad im Inneren, ein Umlaufgetriebe-Übersetzungsrad,
ein außermittiges
Umlaufgetriebe-Übersetzungs srad
(Produktbezeichnung: Harmonic Drive, etc.) und einen mit einem Übersetzungsgetriebe
gekoppelten Motor, worin der Motor und ein Wechselradgetriebe sich
das gleiche Gehäuse
teilen. In dem Gehäuse,
in dem zwei Direktantriebsmotoren direkt miteinander auf der gleichen
Achsengeraden wie die Drehachse verbunden sind, ist die Installation
des Übersetzungsgetriebes
nicht nötig.
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Um
das Vorhandensein und die Position eines zu tragenden, plattenförmigen Objekts
und eines Zielgeräts,
zu dem das plattenförmige
Objekt befördert
wird, zu bestätigen,
ist die Bereitstellung eines Sensors an den Greiferabschnitten oder
den Gelenksabschnitten des Roboters der Erfindung möglich. Als
solcher Sensor kann ein bekannter Sensor, wie etwa ein transmissiver
optischer Sensor und ein Reflexionssensor, verwendet werden. Der
Greiferabschnitt ist nicht auf den Greiferabschnitt eingeschränkt, auf
den das plattenförmige
Objekt waagrecht gelegt wird, aber er kann ein Greifer vom Randklemmentyp
sein, der ein Ende des plattenförmigen Objekts
hält.
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In
einem Verarbeitungssystem für
plattenförmige
Objekte der Erfindung ist der Roboter vom SCARA-Typ der Erfindung
angrenzend an einen Einfuhr-/Ausfuhrplatz für das plattenförmige Objekt
und eine Verarbeitungsvorrichtung für das plattenförmige Objekt
angeordnet. Gemäß eines
solchen Verarbeitungssystems kann der Roboter vom SCARA-Typ die Greiferabschnitte
entlang einer Vielzahl an in etwa geraden Spuren ungefähr parallel
zu einander, also geraden Spuren und fast geraden Bogenspuren, bewegen.
Daher ist es nicht notwendig, dass der Roboter sich vor dem Zielgerät, wie etwa
einer Waferverarbeitungsvorrichtung und einer Waferkassette, befindet,
wenn der Wafer zum Zielgerät
befördert
oder von diesem wegtransportiert wird. Sogar wenn die Waferkassette,
die Waferverarbeitungsvorrichtung, etc. nebeneinander angeordnet
sind, ist es folglich nicht nötig,
den Roboterkörper
seitwärts
durch Bereitstellen einer Spur entlang einer solchen Geraden zu
bewegen. Als Resultat ist es möglich,
die Kosten zur Bereitstellung der Spur zu verringern. Außerdem ist
es nicht notwendig, einen Bereich zu sichern, in dem der Roboter
bewegt und betrieben werden kann, und die Fläche, die der Roboter in einem
teuren Reinraum verwendet, kann reduziert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine teilweise aufgeschnittene, perspektivische Schrägansicht,
welche ein Waferverarbeitungssystem als Beispiel eines Verarbeitungssystems
für plattenförmige Objekte
der Erfindung zeigt, in der ein Beispiel eines Roboters vom SCARA-Typ der
Erfindung angeordnet ist,
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2 ist
eine perspektivische Schrägansicht zur
Veranschaulichung des Roboters vom SCARA-Typ des vorhergehenden
Beispiels,
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3 ist
eine planare Ansicht zur Darstellung eines Betätigungsbeispiels einer Schenkeleinheit
und eines oberen Greiferabschnitts des Roboters vom SCARA-Typ des
vorhergehenden Beispiels,
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4 ist
eine Längsschnittansicht
zur Darstellung einer Innenstruktur des Roboter vom SCARA-Typ des
vorhergehenden Beispiels,
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5A ist
ein Seitenansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels einer Anschlagvorrichtung
des Roboters vom SCARA-Typ des vorhergehenden Beispiels,
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5B und 5C sind
Querschnitte entlang der Linien A-A und B-B von 5A,
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6A, 6B und 6C sind
Erläuterungszeichnungen
zur Darstellung der Betätigung der
zuvor erwähnten
Anschlagvorrichtung,
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7A ist
eine Seitenansicht zur Darstellung eines anderen Beispiels einer
Anschlagvorrichtung, das anstelle der zuvor erwähnten Anschlagvorrichtung verwendet
werden dann,
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7B, 7C und 7D sind
Querschnitte entlang den Linien C-C, D-D und E-E von 7A,
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8A, 8B und 8C sind
Erläuterungszeichnungen
zur Darstellung der Betätigungen der
zuvor erwähnten
Anschlagvorrichtung,
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9A ist
eine teilweise aufgeschnittene, perspektivische Explosionsschrägansicht
zur Veranschaulichung eines anderen Beispiels einer Anschlagvorrichtung
des Roboters vom SCARA-Typ des vorhergehenden Beispiels,
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9B ist
eine Draufsicht zur Darstellung eines der beiden Kugelaufnahmeringe
und einer Kugel der Anschlagvorrichtung,
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9C ist
ein Querschnitt zur Veranschaulichung der Anschlagvorrichtung,
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10A ist eine seitliche Explosionsansicht zur Darstellung
eines anderen Beispiels einer Anschlagvorrichtung, die anstelle
der zuvor erwähnten Anschlagvorrichtung
verwendet werden kann,
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10B und 10C sind
eine explodierte Draufsicht und eine perspektivische Schrägansicht zur
Darstellung der Anschlagvorrichtung,
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11 ist
eine Anordnungsdraufsicht zur Darstellung eines anderen Anordnungsbeispiels
von Antriebsteilen für
Gelenksabschnitte,
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12A und 12B sind
Querschnittsansichten entlang der Linien F-F und G-G von 11,
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13 ist
eine Anordnungsdraufsicht zur Veranschaulichung eines Beispiels
eines Greiferabschnitts vom Randklemmentyp des Roboters vom SCARA-Typ
des vorhergehenden Beispiels und
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14 ist
eine Draufsicht zur Darstellung eines bekannten Roboters vom SCARA-Typ.
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BESTER DURCHFÜHRUNGSMODUS
DER ERFINDUNG
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Die
hiernach folgende, detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf ein Beispiel, basierend
auf den Zeichnungen, erfolgen. 1 ist eine
perspektivische, teilweise Schrägdarstellung,
die ein Waferverarbeitungssystem als ein Beispiel eines Verarbeitungssystems
für plattenförmige Objekte
der Erfindung zeigt, in dem ein Beispiel eines Roboters vom SCARA-Typ
der Erfindung angeordnet ist. Ein Raum, in dem ein Roboter vom SCARA-Typ 1 des
vorhergehenden Beispiels eingebaut ist, ist mit einer nicht dargestellten
Decke mit einer Ventilatorfiltereinheit auf der oberen Seite und
einer nicht abgebildeten Wand auf der näheren Seite bereitgestellt.
Der Raum wird dadurch zu einem hochreinen Bereich. Ladeöffnungen 2,
auf die ein Rein-Behälter 3 zum
Einhausen eines Wafers 7 auf der Außenseite gelegt wird, sind
an drei Stellen auf der linken Wandseite in 1 in dem Verarbeitungssystem
dieses Beispiels eingebaut. Öffnungstüren 2a für die jeweiligen
Ladeöffnungen 2 sind
in dieser Zeichnung geöffnet.
Eine Waferpositionierungsvorrichtung 10 ist an der hinteren
Wand eingebaut.
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2 ist
eine perspektivische Schrägdarstellung,
die ein Erscheinungsbild des Roboters vom SCARA-Typ 1 des
vorhergehenden Beispiels zeigt. Dieser Roboter 1 umfasst
einen Körper 12 auf
einer Basis 11, die an der Bodenfläche befestigt ist, so dass
der Körper 12 relativ
zur Basis 11 drehbar ist. Der Körper 12 weist eine
Körperabdeckung 12a,
die an einem ersten Schenkel 14a einer Schenkeleinheit 12 befestigt
ist, sowie einen Körperrahmen 12b auf, der
einstückig
mit einem hinteren Ankerteil des ersten Schenkels 14a verbunden
ist. Ein hinteres Ankerteil eines zweiten Schenkels 14b der
Schenkeleinheit 14 ist schwenkbar mit einem Ende des ersten
Schenkels 14a verbunden. Zwei Gelenksabschnitte 15a und 15b,
auf denen zwei obere und untere Greiferabschnitte 16a und 16b angebracht
sind, sind schwenkbar auf der selben Drehachsengeraden wie der jeweils
andere auf einem Ende des zweiten Schenkels 14b getragen.
Daher steht in 1 aus diesen Greiferabschnitten
der untere Greiferabschnitt 16b zur Aufnahme des verarbeiteten
Wafers 7 bereit, während
der obere Greifer 16a den unbearbeiteten Wafer 7 aus
dem Rein-Behälter 3 auf
der hinteren Seite nimmt.
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In 1 ist
eine Waferverarbeitungsvorrichtung 4 mit einer Vielzahl
an Waferverarbeitungsmaschinen 5 auf der rechten Seite
der rechten Seitenwand angeordnet. In 1 sind ein
Einbringfenster 8 und ein Ausbringfenster 9 für den Wafer 7 auf
der Waferverarbeitungsvorrichtung 4 auf der rechten Seitenwand
bereitgestellt. Zwei Türen 8a und 9a dieses Einbringfensters 8 und
des Ausbringfensters 9 sind in der Zeichnung als geöffnet dargestellt.
In der dargestellten Waferverarbeitungsvorrichtung 4 steht
eine Trägervorrichtung 6 zur
Aufnahme des durch die Waferverarbeitungsmaschine 5 verarbeiteten
Wafers 7 und zur Beförderung
des Wafers 7 zum unteren Greifer 16b des Roboters 1,
der durch das Ausbringfenster 9 auf der rechten hinteren
Seite eingeführt
wird, bereit. Diese Waferverarbeitungsvorrichtung 4 ist
an einer nicht dargestellten Abdeckung angebracht. Hochrein-Luft
wird in die Waferverarbeitungsvorrichtung 4 von der zuvor
erwähnten
Ventilatorfiltereinheit durch das Einbringfenster 8 und
das Ausbringfensters 9 eingelassen. Das Innere der Waferverarbeitungsvorrichtung 4 wird
daher zu einem Hochrein-Bereich. Es ist möglich, die Waferverarbeitungsvorrichtung 4 mit
einer anderen Ventilatorfiltereinheit durch Ausbilden einer Konstruktion
bereitzustellen, um das Zurückströmen von
Luft in die Seite des Roboters 1 zu verhindern.
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3 ist
eine Draufsicht, die ein Betätigungsbeispiel
der Schenkeleinheit 14 und des oberen Greiferabschnitts 16a zeigt,
die zur exklusiven Verwendung für
den Wafer 7, z. B. vor der Herstellung oder der Verarbeitung
des Roboters vom SCARA-Typ 1 des zuvor erwähnten Beispiels
in einem Zustand vorgesehen ist, in dem auf den unteren Greiferabschnitt 16b und
den Gelenksabschnitt 15b verzichtet wird. Wie in 3 gezeigt,
bewegt sich der obere Greiferabschnitt 16a, auf den der
Wafer 7 gelegt wird, auf einer Bahn P, einer Kombination
aus einer gerade durch die außerhalb
in vertikaler Richtung relativ zu einer Eingangsfläche des
mit der Ladeöffnung 2 verbundenen
Rein-Behälters 3 verlaufenden Durchgangsbahn
und einer anschließenden
kreisförmigen
Kurvenbahn. Der untere Greiferabschnitt, der nicht abgebildet ist,
kann zur ausschließlichen
Verwendung für
den Wafer 7 etwa nach dem Herstellungs- oder Verarbeitungsvorgang
eingestellt sein. Wenn er so eingestellt ist, wird es möglich, die
Sauberkeit des Wafers 7 vor der Herstellung oder Verarbeitung
weiter zu verbessern und die Genauigkeit der Herstellung und Verarbeitung
weiter zu verbessern.
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Obwohl
es in 3 nicht dargestellt ist, ist es notwendig, ein
Betätigungsprogramm
zu erstellen, so dass der obere Greiferabschnitt 16a und
der untere Greiferabschnitt 16b voneinander in einem bestimmten
Winkel abweichen, um den einen an der Behinderung eines Zielgeräts während des
Betriebs des anderen zu hindern, wenn der obere Greiferabschnitt 16a und
der untere Greiferabschnitt 16b jeweils auf dem Wafer 7 liegen.
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Wie
in dem zuvor erwähnten
Betätigungsbeispiel
dargestellt, bewegt der Roboter 1 dieses Beispiels die
Greiferabschnitte 16a und 16b entlang der außerhalb
in vertikaler Richtung relativ zur Eingangsfläche des Rein-Behälters 3 verlaufenden
geraden Durchgangsbahn, während
die Greiferabschnitte 16a und 16b ebenfalls in
jedem beliebigen Rein-Behälter 3 vorliegen.
Wenn der Rein-Behälter 3 diagonal
zur Vorderseite des Roboters 1 ein Zielgerät ist, in
das der Wafer 7 gebracht wird oder aus dem dieser entfernt
wird, während
ein Verbindungsteil der Gelenksabschnitte 15a und 15b und
die Schenkeleinheit 14 und der Körper 12 entsprechend
gedreht werden, werden die Greiferabschnitte 16a und 16b und
dann der Wafer 7 entlang der geraden Durchgangsbahn senkrecht
zur Eingangsfläche
des Rein-Behälters und
der anschließenden
kreisförmigen
Kurvenbahn bewegt. Wenn der mittlere Rein-Behälter 3 ein Zielgerät ist, in
das der Wafer 7 gebracht wird oder aus dem dieser entfernt
wird, reicht es aus, dass der Wafer 7 entlang der geraden
Durchgangsbahn bewegt wird. Wie oben erwähnt, arbeiten die Greiferabschnitte 16a und 16b durch
entsprechendes Kombinieren einer Vielzahl an geraden Durchgangsbahnen,
die in etwa zueinander und zur kreisförmigen Kurvenbahn parallel
sind, mit dem Ziel, drei Positionen auf der vorderen Seitenfläche zu haben,
worin die drei Rein-Behälter 3 gelegt
werden, und über
zwei Positionen auf der hinteren Seitenfläche zu verfügen, worin das Einbringfenster 8 und
das Ausbringfenster 9 der Waferverarbeitungsvorrichtung 4 bereitgestellt
sind.
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Der
Roboter vom SCARA-Typ dieser Erfindung kann nur einen sich von dem
im zuvor erwähnten
Beispiel unterscheidenen Greiferabschnitt haben. In diesem Fall
arbeitet der zuvor erwähnte
Greiferabschnitt in Übereinstimmung
mit zwei Beispielen.
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4 ist
eine Längsschnittansicht,
die eine Innenstruktur des Roboters vom SCARA-Typ 1 des zuvor erwähnten Beispiels
von 3 darstellt. Kugelumlaufspindeln 23,
die auf der Basis 11 bereitgestellt sind, werden durch
Antreiben durch einen Motor 17d gedreht, der auf der Basis 11 befestigt
ist und auf dem ein Enkodierer 20d zur Detektion des Drehwinkels
bereitgestellt ist. Dann bewegen sich Kugelmuttern 22,
die zusammen mit den Kugelumlaufspindeln verschraubt sind, nach
oben und nach unten. Der Körper 12 und
alle Strukturen oberhalb des Körpers 12 werden
nach oben und unten (in der Z-Achsenrichtung) durch einen Hebetisch 11b der
Basis 11 bewegt, der einstückig mit der Kugelmutter 22 verbunden
ist. Ein Signal zur Anzeige des Abstands einer solchen Bewegung
wird vom Enkodierer 20d ausgegeben. Ein erster Schenkelantriebsmotor 17a und
ein Enkodierer 20a zur Detektion des Drehwinkels sind an
der unteren Seitenfläche
des Hebetisches 11b der Basis 11 angebracht. Der
Motor 17a kann den Körper 12 und
den ersten Schenkel 14a zusammen relativ zur Basis 11 für eine oder
mehrere Umdrehungen durch eine Dreistufen-Übersetzungstransmissionsstruktur
mit einer Vielzahl an Steuerriemen 19 und Riemenscheiben 18a drehen.
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Der
Wellen-Mittelpunkt einer Trägerwelle
der Riemenscheibe, die in einem mittleren Teil des Körpers 12 angeordnet
ist, ist in einem hohlen Zustand, um eine Verdrahtung 31 durchzulassen.
Eine Rollenlagerung oder eine Kugellagerung 25a ist eingebaut und
eine Anschlagvorrichtung 21a, die in den 5A, 5B, 5C, 6A, 6B und 6C gezeigt
ist, ist zwischen dem Körperrahmen 12b,
mit dem der erste Schenkel 14a einstückig verbunden ist, und dem
Hebetisch 11b der Basis 11 montiert. Wenn ein
Drehwinkel des ersten Schenkels 14a relativ zur Basis 11 fast
zwei Umdrehungen erreicht, hält
die Anschlagvorrichtung 21a die Drehung an und verhindert
das Überdrehen
der Verdrahtungen 31. Um Rein-Luft zwischen die Körperabdeckung 12a und
eine Basisabdeckung 11a einströmen zu lassen und Staub im
Bereich des Körpers 12 und der
Basis 11 zusammen mit dem Luftstrom auszustoßen, ist
ferner ein Absaugventilator 24 an der Unterseite der Basis 11 bereitgestellt.
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5A ist
eine Seitenansicht zur Veranschaulichung der zuvor erwähnten Anschlagvorrichtung 21a. 5B und 5C sind
Querschnittsansichten entlang der Linien A-A bzw. B-B von 5A. 6A, 6B und 6C sind
Erläuterungszeichnungen
zur Darstellung der Betätigung
der Anschlagvorrichtung 21a. Diese Anschlagvorrichtung 21a kann
die Drehung des Körpers 12 relativ
zur Basis 11 in einem Winkel von etwas weniger als zwei
Umdrehungen durch Kombination eines L-förmigen Anschlagelements 40,
das zum Drehen in einem Winkel von 90 Grad geeignet ist, mit einem
Anschlagstift 41 in diesem Fall anhalten. Eine Drehposition
des Anschlagelements 40 kann durch Überprüfen, welcher der beiden Sensoren 42 eine
Sensorklaue 43 detektiert, detektiert werden.
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So
sind in dieser Anschlagvorrichtung 21a das L-förmige Anschlagelement 40,
das schwenkbar durch Anordnen einer Trägerwelle mit zwei Rillen 47 in
der Achsengeradenrichtung, die in einem Winkel von 90 Grad in der
Umfangsrichtung beabstandet sind, an einem Eckteil der L-Form getragen
wird, und eine Anschlagrolle 46, die das Anschlagelement 40 in den
in den 6A und 6C dargestellten
Positionen durch Unterstützung
einer Feder 45 und Eingreifen in die Rille 47 in
der Achsenlinie der Trägerwelle hält, über dem
Hebetisch 11b montiert. Der Anschlagstift 41 ist
auf dem Körperrahmen 12b in
Abwärtsrichtung
montiert. Wie in 6A gezeigt, wird das Anschlagelement 40 weitergedreht
und der Körperrahmen 12b wird
gedreht, wenn der Anschlagstift 41 aus dem Inneren der
L-Form des Anschlagelements 40 herauskommt. Wie in 6C dargestellt, berührt der
Anschlagstift die Außenseite
der L-Form des Anschlagelements 41 und
der Körperrahmen 12 hält an, wenn
der Körperrahmen 12b sich
noch einmal dreht.
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7A ist
eine seitliche Ansicht zur Darstellung einer T-förmigen Anschlagvorrichtung,
die anstelle der zuvor erwähnten
L-förmigen
Anschlagvorrichtung 21a verwendet werden kann. 7B, 7C und 7D sind
Querschnittsansichten entlang der Linien C-C, D-D bzw. E-E von 7A. 8A, 8B und 8C sind
Erläuterungszeichnungen
zur Veranschaulichung des Betriebs einer T-förmigen Anschlagvorrichtung.
Diese Anschlagvorrichtung hält
die Drehung in einem Winkel von etwas weniger als drei Umdrehungen
durch Kombination des T-förmigen
Anschlagelements 40 an, das zu fast einer halben Umdrehung
geeignet ist, und des Anschlagstifts 41, wie in 8A bis 8C dargestellt. Eine
Drehposition des Anschlagelements 40 kann durch Überprü fen, welcher
der beiden Sensoren 42 die Sensorklaue 43 detektiert,
detektiert werden.
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Wie
in 4 gezeigt, sind ein Motor 17b zum Antreiben
des zweiten Schenkels 14b durch eine dreistufige Übersetzungstransmissionsstruktur
mit einer Vielzahl an Riemenscheiben 18b und Steuerriemen 19 und
einer Riementransmissionsstruktur sowie ein Enkodierer 20b zum
Detektieren des Drehwinkels unter dem ersten Schenkel 14a befestigt.
Der erste Schenkel 14a und der zweite Schenkel 14b sind
durch eine Trägerwelle
der Riemenscheibe 18b verbunden, die schwenkbar durch eine
Lagerung 25b getragen wird. Der Motor 17b kann
dadurch den zweiten Schenkel 14b für eine oder mehrere Umdrehungen
relativ zum ersten Schenkel 14a drehen. Eine Anschlagvorrichtung 21b ist
an der Trägerwelle montiert,
deren Wellenmitte sich in einem hohlen Zustand befindet, um die
Verdrahtung 31 hindurchtreten zu lassen. Diese Anschlagvorrichtung 21b grenzt
einen Drehwinkel des zweiten Schenkels 14a relativ zum
ersten Schenkel 14a in einem Winkel von höchstens
etwa weniger als zwei Umdrehungen ein und verhindert das Überdrehen
der Verdrahtung 31.
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9A ist
eine teilweise, perspektivische Explosionsschrägansicht zur Veranschaulichung
der zuvor erwähnten
Anschlagvorrichtung 21B. 9B ist
eine Draufsicht zur Darstellung eines der beiden Kugelaufnahmeringe 50 der
Anschlagvorrichtung 21b und einer Kugel 51. 9C ist
ein Querschnitt zur Veranschaulichung der Anschlagvorrichtung 21b. In
dieser Anschlagvorrichtung sind Kugellaufrillen 50a mit
einem mittleren Fokus auf der Drehachsengeraden an den entsprechenden,
gegenüberliegenden
und planaren Flächen
der beiden überlappten Kugelaufnahmeringe 50 bereitgestellt.
Diese Kugellaufrillen 50a umfassen jeweils eine Ausbuchtung 50b.
Diese eine Kugel 51 ist in den zuvor erwähnten entsprechenden,
gegenüberliegenden
Kugellaufrillen 50a angeordnet. Diese Anschlagvorrichtung 21b vom
Kugeltyp ermöglicht
die relative Drehung der beiden Kugelaufnahmeringe 50a in
einem Winkel von etwas weniger als zwei Umdrehungen durch Rollen
der Kugel 51 in den Kugellaufrillen 50a. Außerdem hält diese
Anschlagvorrichtung 21b vom Kugeltyp die weitere Drehung
durch Berühren
zwischen der Kugel 51 und der Ausbuchtung 50b an
und verhindert das Verdrehen und Schneiden der zuvor erwähnten Verdrahtung 31.
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10A ist eine seitliche Explosionsansicht zur Darstellung
einer anderen Anschlagvorrichtung vom Kugeltyp, die anstelle der
zuvor erwähnten
Anschlagvorrichtung 21b verwendet werden kann. 10B und 10C sind
eine explodierte Draufsicht und eine perspektivische Schrägansicht
zur Darstellung der Anschlagvorrichtung vom Kugeltyp. In dieser
Anschlagvorrichtung ist eine Kugellaufrille 53a auf einer
Umfangsfläche
einer zylinderförmigen Kugelaufnahmetrommel 53 über einem
gegebenen Drehwinkel von einer bis vier Umdrehungen spiralförmig bereitgestellt.
Eine rillenförmige
Kugellaufrille 52a mit einer einem spiralförmigen Teilungs-Abstand des
zuvor erwähnten,
gegebenen Drehwinkels von höchstens
vier Umdrehungen ist an einem Kugelaufnahmestab 52 bereitgestellt,
der an der Innenfläche der
Lagerung angeordnet ist, die diese Kugelaufnahmetrommel 53 berührt. Die
Kugel 51 ist in zwei Kugellaufrillen angeordnet. Diese
Anschlagvorrichtung vom Kugeltyp hält die weitere Drehung über dem
zuvor erwähnten,
gegebenen Drehwinkel bei höchstens vier
Umdrehungen durch Berühren
der Kugel 51 an, deren Position durch die rillenförmige Kugellaufrille 52a eingeschränkt ist
und die in der spiralförmigen Kugellaufrille 53a zu
einem Ende der spiralförmigen Kugellaufrille 53a rollt.
Als Resultat wird das Verdrehen und Abschneiden der zuvor erwähnten Verdrahtung 31 verhindert.
Die rillenförmige
Kugellaufrille 52a kann direkt an der Lagerung bereitgestellt
werden. Außerdem
ist es im Gegensatz zu der zuvor erwähnten Konstruktion möglich, die
spiralförmige
Rille an der Innenfläche
der Lagerung bereitzustellen und die rillenförmige Rille an der Außenfläche der
Trägerwelle
bereitzustellen.
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Wie
in 4 gezeigt, sind ferner Motoren 17c und 17c' zum Antreiben
der beiden Gelenksabschnitte 15a und 15b durch
die beiden Übersetzungstransmissionsmechanismen
mit Riemenscheiben 18c und 18c' und Steuerriemen 19c und 19c' an der Innenseite
des zweiten Schenkels 14b bereitgestellt. Die Enkodierer 20c und 20c' sind mit den
Motoren 18c bzw. 18c' verbunden. In diesem Beispiel
ist keine Anschlagvorrichtung zwischen dem zweiten Schenkel 14b und
jedem der Gelenksabschnitte 15a und 15b bereitgestellt,
die zur Durchführung
einer oder mehrerer Umdrehungen relativ zum zweiten Schenkel 14b geeignet
sind. Die Anschlagvorrichtung, wie in jeder der zuvor erwähnten Figur
dargestellt, kann, wenn nötig,
eingebaut werden.
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Die
beiden Gelenksabschnitte 15a und 15b, auf denen
der obere und untere Greiferabschnitt 16a und 16b jeweils
befestigt sind, werden auf dem zweiten Schenkel 14b schwenkbar
durch die Kugellagerungen 25c auf derselben Drehachse wie
der jeweils andere getragen. Die beiden Gelenksabschnitte 15a und 15b werden
durch die beiden zuvor erwähnten Motoren 17c und 17c' angetrieben
und relativ zum zweiten Schenkel 14b separat voneinander
gedreht.
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Alle
zuvor erwähnten
Motoren 17a, 17b, 17c, 17c' und 17d als
Mittel zum Antreiben der Schenkeleinheit 14 und der Gelenksabschnitte 15a und 15b werden
mit elektrischen Antriebsstrom von einer Steuervorrichtung 13 versorgt,
in der ein allgemeiner Computer ausgebildet ist, der außerhalb
des Roboters 1, wie in 4 gezeigt,
bereitgestellt ist. Außerdem
führt die
Steuervorrichtung 13 die Rückkopplungssteuerung für Drehwinkel
durch Erfassen von Ausgabesignalen aus den Enkodierern 20a, 20b, 20c, 20c' und 20d entsprechend
den jeweiligen Motoren durch. Die Steuervorrichtung 13 betreibt
die jeweiligen Motoren auf der Basis eines zuvor erstellten Programms,
um den oberen und unteren Greiferabschnitt 16a und 16b entlang
einer gewünschten
Bahn zu bewegen.
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Die
Verdrahtung 31 zwischen der Steuervorrichtung 13 und
den entsprechenden Motoren, Endkodierern und den nicht abgebildeten
Unterdruck-Rohrleitungen für
Saugmünder 26 der
Greiferabschnitte 16a und 16b werden durch die
zuvor erwähnte
hohle Welle zwischen dem Körper 12 und dem
ersten Schenkel 14a oder einer hohlen Welle zwischen dem
ersten Schenkel 14a und dem zweiten Schenkel 14b hindurchgelassen.
Die Verdrahtung 31 und die Unterdruck-Rohrleitungen werden
mit einem spulenförmigen
Wickeldrahtteil etc. bereitgestellt, um sich mit dem mit der Drehung
der Schenkeleinheit 14 assoziierten Ausdehnen und Zusammenziehen
zu befassen. Daher ist eine ausreichende Länge der Verdrahtung 31 und
der Unterdruck-Rohrleitungen
in dem Bereich gegeben, den die Anschlagvorrichtungen 21a und 21b zulassen.
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11 ist
eine Anordnungsdraufsicht zur Darstellung eines anderen Anordnungsbeispiels
von Antriebsteilen (Antriebsmitteln) für die Gelenksabschnitte 15a und 15b.
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12A und 12B sind
Querschnittsansichten entlang der Linien F-F bzw. G-G von 11. Diese
Figuren zeigen besonders detailliert die Anordnungen der beiden
Motoren 17c und 17c' und
der beiden Enkodierer 20c und 20c', die in dem mittleren Teil zwischen
beiden Enden des zweiten Schenkels 14b eingehaust sind.
In diesem Anordnungsbeispiel sind die beiden Motoren 17c und 17c' und die beiden Enkodierer 20c und 20c' also nebeneinander
in der Breitenrichtung des zweiten Schenkels 14b angeordnet.
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13 ist
eine Anordnungsdraufsicht zur Veranschaulichung eines Greiferabschnitts
vom Randklemmentyp, also eines Greiferabschnitts mit einer Struktur,
um einen Umfangsteil des Wafers 7 zu halten, ohne eine
hintere Fläche
des Wafers 7 zu berühren.
In dem Gelenksabschnitt 15a trägt ein Paar Waferrandklemmen 32,
die durch einen Luftzylinder 33 angetrieben werden und
durch Federn 34 verbunden sind, den Wafer 7, dessen
Umfangsteil auf einer Waferführung 35 liegt,
um das Abgleiten des Wafers 7 zu verhindern. In dem dargestellten
Beispiel ist, neben dem einen Greiferabschnitt vom Randklemmentyp 16a,
ein Greiferabschnitt 16b bereitgestellt, der die hintere
Fläche
des Wafers 7, wie in 2 und 11 dargestellt,
berührt.
Es ist möglich,
dass die beiden Greiferabschnitte die zuvor erwähnten Greifer vom Randklemmentyp
sind.
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In 13 sind
ferner Vermessungssensoren 30, bestehend aus einem transmissiven
optischen Sensor, umfassend eine Projektorvorrichtung und eine Lichtempfängervorrichtung,
an den Enden des Doppelgabel-Greifers vom Randklemmentyp 16A bereitgestellt.
Dieser Vermessungssensor 30 wird beispielsweise verwendet,
um das Vorhandensein des Wafers 7 zu bestätigen, der
in dem Rein-Behälter 3 eingehaust
ist. Wie der Vermessungssensor kann auch ein Reflexionssensor verwendet
werden. Ein Magnetsensor und ein Sensor vom Kontakttyp werden jedoch
nicht bevorzugt, da diese ungünstige Auswirkungen
auf den Wafer 7 haben könnten,
der eine elektronische Komponente ist.
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Gemäß des Roboters 1 des
zuvor erwähnten Beispiels
wird es durch Bereitstellen der beiden Greiferabschnitte 16a und 16b möglich, dass
die beiden Wafer 7 gleich zeitig getragen werden können. Außerdem kann
ein Greiferabschnitt gemäß des Roboters 1 des
zuvor erwähnten
Beispiels ausschließlich
für den
Wafer 7 vor der Verarbeitung verwendet werden und der andere
Greiferabschnitt kann ausschließlich für den Wafer 7 speziell
nach der Verarbeitung verwendet werden. Daher wird es möglich, die
Bewegung der fremden Objekte äußerst wirksam
zu verhindern.
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Ferner
können
die entsprechenden Schenkel 14a und 14b und die
jeweiligen Greiferabschnitte 16a und 16b unabhängig voneinander
betrieben werden. Daher wird der Roboter 1, sogar relativ
zu den Zielgeräten,
die nebeneinander in einer Geraden angeordnet sind, nicht seitwärts zur
Vorderseite dieser Geräte
bewegt, aber die Greiferabschnitte 16a und 16b können in
senkrechter Richtung relativ zu ihren Eingangsseiten eingeführt werden.
Daher wird es möglich,
das plattenförmige
Objekt gleitend zu tragen.
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Ferner
werden die Anschlagvorrichtung 21a und 21b, die
die Drehung in dem Bereich eines gegebenen Winkels von höchstens
vier Umdrehungen beschränken
können,
für zwei
Stellen unter den Drehteilen eingebaut, die zum Drehen für eine oder
mehrere Umdrehungen, mit Ausnahme der beiden Gelenksabschnitte,
geeignet sind. Daher wird es möglich,
die Verdrahtung 31 zu den Motoren, Enkodierern, optischen
Sensoren, etc. und die nicht dargestellten Unterdruck-Rohrleitungen
für die
Saugmünder 26,
die in den Körper
und die Schenkel hindurchgelassen werden, sicher davor zu bewahren,
abgeschnitten zu werden, wenn der Roboter 1 unabsichtlich
in Betrieb genommen wird.
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Die
Beschreibungen erfolgten auf der Basis der dargestellten Beispiele.
Diese Erfindung ist jedoch nicht auf die zuvor erläuterten
Beispiele eingeschränkt,
sondern kann entsprechend dem Schutzumfang der Ansprüche verändert werden.
Beispielsweise kann anstelle eines Wafers ein anderes plattenförmiges Objekt
getragen werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Gemäß eines
Roboters vom SCARA-Typ der Erfindung kann ein Greiferabschnitt,
der an einem Gelenksabschnitt befestigt ist und ein plattenförmiges Objekt
trägt,
in fast senkrechter Richtung relativ zu einem vorderen Eingang eines
Zielgeräts,
wie etwa eines Behälters
zum Einhausen des plattenförmigen
Objekts, einer Maschine zum Herstellen, Verarbeiten und Überprüfen des
plattenförmigen
Objekts und einer Maschine zur Durchführung der Positionierung des
plattenförmigen
Objekts, bewegt werden.