JP2009032981A

JP2009032981A - 非接触搬送装置

Info

Publication number: JP2009032981A
Application number: JP2007196562A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Imaizumi; 浩昭今泉; Yasuhiko Fukuchi; 泰彦福地; Toshitaka Ono; 俊孝大野; Kien Ishibashi; 希遠石橋
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】保持ハンドの小型化及び非接触搬送装置の構成の簡略化を図りつつ、ワークの搬送中におけるワークの損傷の発生を十分に抑制することができる非接触搬送装置を提供する。
【解決手段】移動部材３にハンド本体７が設けられ、ハンド本体７の中央側に作動流体が流入可能な流入口１１を有し、ハンド本体７の保持面９における流入口１１の周辺に、ベルヌーイ効果を利用してハンド本体７の保持面９とワークＷの表面と間に負圧を発生させる複数のベルヌーイチャック１３が配設され、各ベルヌーイチャック１３は、作動流体をハンド中心５ｃ側へ噴出可能かつ作動流体を供給する作動流体供給源１７に接続した噴出孔１５をそれぞれ有したこと。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばウェハ、ガラス基板等の板状のワークを上方向から非接触で保持した状態の下で搬送方向へ搬送する非接触搬送装置に関する。

例えばクリーン搬送の分野に用いられている一般的な非接触搬送装置の構成等について簡単に説明する。

一般的な非接触搬送装置は、搬送方向へ移動可能な移動部材としての搬送アームと、この搬送アームの先端部に設けられかつ例えばウェハ、ガラス基板等の板状のワークを上方向から非接触で保持する保持ハンドとを具備している。そして、保持ハンドの具体的な構成は、次のようになる。

搬送アームの先端部には、ハンド本体が設けられており、このハンド本体は、一側に、ワークを保持可能な保持面を有している。また、ハンド本体の保持面には、ベルヌーイ効果を利用してハンド本体の保持面とワークの表面と間に負圧を発生させるベルヌーイチャックが設けられている。更に、ベルヌーイチャックは、作動流体としてのエアを噴出可能な噴出孔を有してあって、ベルヌーイチャックの噴出孔は、エアを供給するエア供給源に接続してある。

従って、保持ハンドを上方向からワークに対して相対的に接近させる。そして、エア供給源からベルヌーイチャックの噴出孔へエアを供給して、ベルヌーイチャックからエアを噴出することにより、ハンド本体の保持面とワークの表面との間において高速のエアを流通させる。これによって、ベルヌーイチャックによりハンド本体の保持面とワークの表面と間に負圧を発生させて、保持ハンドによりワークを上方向から非接触で保持することができる。

保持ハンドによりワークを上方向から非接触で保持した後に、搬送アームを搬送方向へ移動させる。これによって、ワークを上方向から非接触で保持した状態の下で搬送方向へ搬送することができる。

なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１に示すものがある。
特開平４−２８２８５０号公報

ところで、保持ハンドによりワークを上方向から非接触で保持しても、保持ハンドによるワークの拘束力がハンド本体の保持面に対して平行な方向（平行方向）には十分に働かず、ワークの搬送中に保持ハンドからワークが脱落してしまうおそれがある。そのため、通常、ハンド本体の保持面の周縁部に配設しかつワークの端面が突当たり可能な複数のストッパピンにより、ワークの前記平行方向の移動を規制することによって、保持ハンドからのワークの脱落を防止している。なお、特許文献１に示す保持ハンドにあっては、ワークをいずれかのストッパピンに予め接触させた状態で保持するようになっている。

しかしながら、ハンド本体の保持面の周縁部に複数のストッパピンを配設すると、ハンド本体の保持面に複数のストッパピン分の設置スペースが増えて、保持ハンドの大型化を招くと共に、保持ハンドの構成要素（換言すれば、非接触搬送装置の構成要素）が増えて、非接触搬送装置の構成が複雑化する。また、ワークの搬送中にストッパピンとワークとの間に衝突が繰り返されることによって、ワークの搬送中におけるワークの損傷が発生し易くなる。

そこで、本発明は、前述の問題を解決するため、保持ハンドによりワークを上方向から非接触で保持している間、保持ハンドによるワークの拘束力をハンド本体の保持面に対して平行な方向においても十分に発揮できる、新規な構成の非接触搬送装置を提供することを目的とする。

本発明の特徴は、板状のワークを上方向から非接触で保持した状態の下で搬送方向へ搬送する非接触搬送装置において、搬送方向へ移動可能な移動部材と、該移動部材に設けられかつワークを上方向から非接触で保持する保持ハンドとを具備し、前記保持ハンドは、前記移動部材に設けられ、一側にワークを保持可能な保持面を有し、中央側に作動流体が流入可能な流入口を有したハンド本体と、前記ハンド本体の前記保持面における前記流入口の周辺に配設され、作動流体をハンド中心側へ噴出可能かつ作動流体を供給する作動流体供給源に接続した噴出孔をそれぞれ有し、ベルヌーイ効果を利用して前記ハンド本体の前記保持面とワークの表面と間に負圧を発生させる複数のベルヌーイチャックと備えたことを要旨とする。

なお、本願の特許請求の範囲及び明細書中において、「設けられ」とは、中間部材を介して間接的に設けられたこと、及び形成されたことを含む意である。

本発明の特徴によると、前記保持ハンドを上方向からワークに対して相対的に接近させる。そして、前記作動流体供給源から複数の前記ベルヌーイチャックの前記噴出孔へ作動流体を供給して、複数の前記ベルヌーイチャックの前記噴出孔から前記ハンド中心側へ作動流体を噴出することにより、前記ハンド本体の前記流入口へ作動流体を流入させつつ、前記ハンド本体の前記保持面とワークの表面との間において高速の作動流体を前記ハンド中心側へ流通させる。これによって、複数の前記ベルヌーイチャックにより前記ハンド本体の前記保持面とワークの表面と間にセンタリング力（中央揃え力）を伴った負圧を発生させて、前記保持ハンドによりワークを上方向から非接触で保持することができる。

ここで、前述のように、複数の前記ベルヌーイチャックにより前記ハンド本体の前記保持面とワークの表面と間にセンタリング力を伴った負圧を発生させているため、前記保持ハンドによりワークを上方向から非接触で保持している間、前記保持ハンドによるワークの拘束力を前記ハンド本体の前記保持面に対して平行な方向においても十分に発揮できる。

前記保持ハンドによりワークを上方向から非接触で保持した後に、前記移動部材を搬送方向へ移動させる。これによって、ワークを上方向から非接触で保持した状態の下で搬送方向へ搬送することができる。

本発明によれば、前記保持ハンドによりワークを上方向から非接触で保持している間、前記保持ハンドによるワークの拘束力を前記ハンド本体の前記保持面に対して平行な方向においても十分に発揮できるため、前記ハンド本体の前記保持面の周縁部にワークの端面が突当たり可能なストッパピンを配設することなく、ワークの搬送中における前記保持ハンドからのワークの脱落を防止することができる。よって、前記保持ハンドの小型化及び前記非接触搬送装置の構成の簡略化を図りつつ、ワークの搬送中におけるワークの損傷の発生を十分に抑制することができる。

本発明の実施形態について図１及び図２を参照して説明する。

ここで、図１は、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置の断面図、図２は、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置を保持ハンドの保持面からみた図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１は、例えばウェハ、ガラス基板等の円形板状のワークＷを非接触で保持した状態の下で搬送方向へ搬送する装置であって、任意方向（搬送方向を含む）へ移動可能な移動部材としての多関節の搬送アーム３と、この搬送アーム３の先端部に設けられかつワークＷを上方向から非接触で保持する保持ハンド５とを具備している。なお、非接触搬送装置１は任意方向へ移動可能な多関節の搬送アーム３の代わりに、搬送方向へ移動可能な別の移動部材を備えるようにしても構わない。

そして、保持ハンド５の具体的な構成は、次のようになる。

搬送アーム３の先端部には、ハンド本体７が設けられており、このハンド本体７は、一側に、ワークＷを保持可能な円形の保持面９を有している。また、ハンド本体７は、中央側に、作動流体としてのエアが流入可能な円形の流入口１１を有しており、ハンド本体７の流入口１１は、大気開放されている。

ハンド本体７の保持面９おける流入口１１の周辺には、ベルヌーイ効果を利用してハンド本体７の保持面９とワークＷの表面と間に負圧を発生させる複数のベルヌーイチャック１３が円周上に間隔を置いて設けられている。また、各ベルヌーイチャック１３は、エアをハンド中心５ｃ側へ噴出可能な噴出孔１５をそれぞれ有してあって、各ベルヌーイチャック１３の噴出孔１５は、エアを供給するエアコンプレッサ又はブロワ等のエア供給源１７にエア配管１９を介してそれぞれ接続してある。ここで、各ベルヌーイチャック１３の噴出孔１５はハンド中心５ｃ側をそれぞれ指向するようになっているが、各ベルヌーイチャック１３の噴出孔１５の少なくとも出口部分がハンド中心５ｃ側をそれぞれ指向するようになっていれば構わなく、或いは、各ベルヌーイチャック１３の噴出孔１５からエアをハンド中心５ｃ側へ噴出できるようであれば、特許文献１に示すように、各ベルヌーイチャック１３の噴出孔１５が段付形状になっていても構わない。

続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

搬送アーム３を適宜方向（ワークＷに接近する方向）へ移動させて、保持ハンド５をワークＷの上方に位置させる。次に、搬送アーム３を下方向へ移動させて、保持ハンド５を上方向からワークＷに対して接近させる。そして、エア供給源１７から複数のベルヌーイチャック１３の噴出孔１５へエアを供給して、複数のベルヌーイチャック１３の噴出孔１５からハンド中心５ｃ側へエアを噴出することにより、ハンド本体７の流入口１１へエアを流入させつつ、ハンド本体７の保持面９とワークＷの表面との間において高速のエアをハンド中心５ｃ側へ流通させる。これによって、複数のベルヌーイチャック１３によりハンド本体７の保持面９とワークＷの表面と間にセンタリング力（中央揃え力）を伴った負圧を発生させて、保持ハンド５によりワークＷを上方向から非接触で保持することができる。なお、ワークＷを非接触で保持した状態におけるハンド本体７の保持面９とワークＷの表面との間は、ワークに作用する圧力とワークの重量がつりあうようなクリアランスになっている。

ここで、前述のように、複数のベルヌーイチャック１３によりハンド本体７の保持面９とワークＷの表面と間にセンタリング力を伴った負圧を発生させているため、保持ハンド５によりワークＷを上方向から非接触で保持している間、保持ハンド５によるワークＷの拘束力をハンド本体７の保持面９に対して平行な方向においても十分に発揮できる。

保持ハンド５によりワークＷを上方向から非接触で保持した後に、搬送アーム３を上方向へ移動させて、ワークＷを所定の搬送高さ位置まで持上げる。そして、搬送アーム３を搬送方向へ移動させる。これによって、ワークＷを上方向から非接触で保持した状態の下で搬送方向へ搬送することができる。

従って、本発明の実施形態によれば、保持ハンド５によりワークＷを上方向から非接触で保持している間、保持ハンド５によるワークＷの拘束力をハンド本体７の保持面９に対して平行な方向においても十分に発揮できるため、ハンド本体７の保持面９の周縁部にワークＷの端面が突当たり可能なストッパピンを配設することなく、ワークＷの搬送中における保持ハンド５からのワークＷの脱落を防止することができる。よって、保持ハンド５の小型化及び非接触搬送装置１の構成の簡略化を図りつつ、ワークＷの搬送中におけるワークＷの損傷の発生を十分に抑制することができる。

（第１変形例）
本発明の実施形態の第１変形例について図３を参照して説明する。

ここで、図３は、本発明の実施形態の第１変形例に係る非接触搬送装置を保持ハンドの保持面からみた図である。

図３に示すように、本発明の実施形態の第１変形例に係る非接触搬送装置１Ａは、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１と略同じ構成を有しており、次の点においてのみ本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１の構成と異なる。

即ち、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１にあっては、ハンド本体７の保持面９に複数のベルヌーイチャック１３が１つの円周上に間隔を置いて設けられている。これに対して、本発明の実施形態の第１変形例に係る非接触搬送装置１Ａにあっては、ハンド本体７の保持面９に複数のベルヌーイチャック１３が径の異なる複数の同心円上に間隔を置いて設けられている。

なお、本発明の実施形態の第１変形例においても、本発明の実施形態と同様の作用及び効果を奏する。

（第２変形例）
本発明の実施形態の第２変形例について図４を参照して説明する。

ここで、図４は、本発明の実施形態の第２変形例に係る非接触搬送装置の断面図である。

図４に示すように、本発明の実施形態の第２変形例に係る非接触搬送装置１Ｂは、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１と略同じ構成を有しており、次の点においてのみ本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１の構成と異なる。

即ち、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１にあっては、ハンド本体７の流入口１１が大気開放されている。これに対して、本発明の実施形態の第２変形例に係る非接触搬送装置１Ｂにあっては、ハンド本体７の流入口１１がエアを吸引する真空ポンプ又はエジェクタ等のエア吸引源２１にエア配管２３を介して接続してある。

そして、本発明の実施形態の第２変形例においては、本発明の実施形態と同様の作用及び効果を奏する他に、次のような特別な作用を奏する。

即ち、エア供給源１７から複数のベルヌーイチャック１３の噴出孔１５へエアを供給して、複数のベルヌーイチャック１３の噴出孔１５からハンド中心５ｃ側へエアを噴出する際に、ハンド本体７の流入口１１からエア吸引源２１へエアを吸引する。これによって、ハンド本体７の保持面９の中央側におけるエアのよどみを抑制しつつ、保持ハンド５によりワークＷを上方向から非接触で保持することができる。

（第３変形例）
本発明の実施形態の第３変形例について図５を参照して説明する。

ここで、図５は、本発明の実施形態の第３変形例に係る非接触搬送装置を保持ハンドの保持面からみた図である。

図５に示すように、本発明の実施形態の第３変形例に係る非接触搬送装置１Ｃは、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１と略同じ構成を有しており、次の点においてのみ本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１の構成と異なる。

即ち、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１にあっては、ハンド本体７の保持面９は突起のない平面になっている。これに対して、本発明の実施形態の第３変形例に係る非接触搬送装置１Ｃにあっては、ハンド本体７の保持面９にハンド中心５ｃ側へ延びた複数の線状突起２５が間隔を置いて形成されている。ここで、各線状突起２５のハンド本体７の保持面９に対する突出長さは、保持ハンド５によりワークＷを上方向から非接触で保持した状態におけるハンド本体７の保持面９とワークＷの表面とのクリアランスよりも小さくなっている
そして、本発明の実施形態の第３変形例においては、本発明の実施形態と同様の作用及び効果を奏する他に、次のような特別な作用を奏する。

即ち、ハンド本体７の保持面９にハンド中心５ｃ側へ延びた複数の線状突起２５が間隔を置いて形成されているため、ハンド本体７の流入口１１へエアを流入させることを促進して、ハンド本体７の保持面９の中央側におけるエアのよどみを抑制することができる。

なお、本発明の実施形態の第３変形例に係る非接触搬送装置１Ｃにおいても、本発明の実施形態の第２変形例に係る非接触搬送装置１Ｂと同様に、ハンド本体７の流入口１１をエア吸引源２１に接続しても構わない。

（第４変形例）
本発明の実施形態の第４変形例について図６を参照して説明する。

ここで、図６は、本発明の実施形態の第４変形例に係る非接触搬送装置の断面図である。

図６に示すように、本発明の実施形態の第４変形例に係る非接触搬送装置１Ｄは、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１と略同じ構成を有しており、次の点においてのみ本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１の構成と異なる。

即ち、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１にあっては、各ベルヌーイチャック１３の噴出孔１５がエア供給源１７にエア配管１９を介してそれぞれ接続してある。これに対して、本発明の実施形態の第４変形例に係る非接触搬送装置１Ｄにあっては、ハンド本体７の内部にエアを収容可能な環状のチャンバー２７が形成され、このチャンバー２７がエア供給源１７にエア配管２９を介して接続してあって、各ベルヌーイチャック１３の噴出孔１５がチャンバー２７にそれぞれ連通してある。

そして、本発明の実施形態の第４変形例においては、本発明の実施形態と同様の作用及び効果を奏する他に、次のような特別な作用を奏する。

即ち、チャンバー２７がエア供給源１７にエア配管２９を介して接続してあって、各ベルヌーイチャック１３の噴出孔１５がチャンバー２７にそれぞれ連通しているため、ベルヌーイチャック１３の個数が増えても、エア供給源１７から各ベルヌーイチャック１３の噴出孔１５までのエアの圧力損失にバラツキがなくなる。

なお、本発明の実施形態の第４変形例に係る非接触搬送装置１Ｄにおいても、本発明の実施形態の第２変形例に係る非接触搬送装置１Ｂと同様に、ハンド本体７の流入口１１をエア吸引源２１に接続しても構わなく、本発明の実施形態の第３変形例に係る非接触搬送装置１Ｃと同様に、ハンド本体７の保持面９にハンド中心５ｃ側へ延びた複数の線状突起２５を間隔を置いて形成しても構わない。

本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、作動流体としてエアの代わりに水又は各種処理液等を用いても構わない。また、本発明の実施形態に係る非接触搬送装置１の主要部の構成を、板状のワークを下方向から非接触で保持した状態の下で搬送方向へ搬送する別タイプの非接触搬送装置に適用したり、ベルヌーイチャック１３の代わりに電磁チャックを用いたりしても構わない。なお、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。

本発明の実施形態に係る非接触搬送装置の断面図である。本発明の実施形態に係る非接触搬送装置を保持ハンドの保持面からみた図である。本発明の実施形態の第１変形例に係る非接触搬送装置を保持ハンドの保持面からみた図である。本発明の実施形態の第２変形例に係る非接触搬送装置の断面図である。本発明の実施形態の第３変形例に係る非接触搬送装置を保持ハンドの保持面からみた図である。本発明の実施形態の第４変形例に係る非接触搬送装置の断面図である。

符号の説明

１非接触搬送装置
１Ａ非接触搬送装置
１Ｂ非接触搬送装置
１Ｃ非接触搬送装置
１Ｄ非接触搬送装置
３搬送アーム
５保持ハンド
５ｃハンド中心
７ハンド本体
９保持面
１１流入口
１３ベルヌーイチャック
１５噴出孔
１７エア供給源
２１エア吸引源
２５線状突起
２７チャンバー

Claims

板状のワークを上方向から非接触で保持した状態の下で搬送方向へ搬送する非接触搬送装置において、
搬送方向へ移動可能な移動部材と、該移動部材に設けられかつワークを上方向から非接触で保持する保持ハンドとを具備し、
前記保持ハンドは、
前記移動部材に設けられ、一側にワークを保持可能な保持面を有し、中央側に作動流体が流入可能な流入口を有したハンド本体と、
前記ハンド本体の前記保持面における前記流入口の周辺に配設され、作動流体をハンド中心側へ噴出可能かつ作動流体を供給する作動流体供給源に接続した噴出孔をそれぞれ有し、ベルヌーイ効果を利用して前記ハンド本体の前記保持面とワークの表面と間に負圧を発生させる複数のベルヌーイチャックと備えたことを特徴とする非接触搬送装置。
各ベルヌーイチャックの前記噴出孔の少なくとも出口部分が前記ハンド中心側をそれぞれ指向するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の非接触搬送装置。
前記ハンド本体の前記流入口が作動流体を吸引する作動流体吸引源に接続してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非接触搬送装置。
前記ハンド本体の前記保持面に前記ハンド中心側へ延びた複数の線状突起が形成され、各線状突起の前記ハンド本体の前記保持面に対する突出長さは、前記保持ハンドによりワークを上方向から非接触で保持した状態における前記ハンド本体の前記保持面とワークの表面とのクリアランスよりも小さくなっていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれかの請求項に記載の非接触搬送装置。
前記保持ハンドの内部に作動流体を収容可能かつ前記作動流体供給源に接続したチャンバーが形成され、各ベルヌーイチャックの前記噴出孔が前記チャンバーにそれぞれ連通してあることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の非接触搬送装置。