JP2010240806A - ロボットハンド及び移送ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】基板Ｗの重量、ロボットハンド１の加減速が大きくなっても、基板Ｗに傷が発生することを十分に抑えつつ、基板Ｗを移送すること。
【解決手段】ハンド本体７に基板Ｗの裏面当接可能な複数の当接ピン１３が設けられ、ハンド本体７における各当接ピン１３の周縁部に基板Ｗの裏面側の空気を吸い込み可能な吸込孔２１が形成され、各吸込孔２１が空気を吸い込む送風器１９に接続されていること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばガラス基板、ウエハ基板等の基板の裏面又は表面を保持するロボットハンド等に関する。

従来の一般的なロボットハンドについて図４を参照して説明する。

ここで、図４は、従来の一般的なロボットハンドの斜視図である。

図４に示すように、従来の一般的なロボットハンド１０１は、ガラス基板等の基板Ｗを移送（ハンドリング）する際に用いられる移送ロボット（ハンドリングロボット）１０３の構成要素の１つであって、基板Ｗの裏面を保持するものである。そして、従来のロボットハンド１０１の具体的な構成等は、次のようになる。

即ち、移送ロボット１０３における多関節構造のロボットアーム１０５の先端部には、ハンド本体１０７が設けられており、このハンド本体１０７は、複数本のフォーク１０９を備えている。また、各フォーク１０９の表面には、基板Ｗの裏面を吸着可能な複数の吸着パッド１１１が長手方向（フォーク１０９の長手方向）に間隔を置いて設けられており、各吸着パッド１１１は、対応関係にありかつ真空圧を発生させるエジェクタ１１３（真空発生器の一例）にエア配管１１５を介して接続されている。ここで、複数のエジェクタ１１３は、ロボットアーム１０５の適宜位置に取付台１１７を介して搭載されている。

従って、基板Ｗを第１基板位置から第２基板位置に移送するには、まず、ロボットアーム１０５の先端部を第１基板位置に接近させて、複数本のフォーク１０９及び複数の吸着パッド１１１を基板Ｗの裏面側に位置させる。そして、複数のエジェクタ１１３の駆動により複数の吸着パッド１１１内に真空圧を発生させて、複数の吸着パッド１１１によって基板Ｗの裏面を吸着する。これにより、ロボットハンド１０１によって基板Ｗの裏面を保持することができる。

ロボットハンド１０１によって基板Ｗの裏面を保持した後に、ロボットアーム１０５の先端部を第２基板位置に接近させることにより、基板Ｗを第１基板位置から第２基板位置に移送する。そして、複数のエジェクタ１１３の駆動を停止して複数の吸着パッド１１１による吸着状態を解除することにより、ロボットハンド１０１の保持状態を解除する。これにより、基板Ｗをロボットハンド１０１から取り外して、一連の基板Ｗの移送作業を終了する。

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。

特許第３９００２２８号公報

ところで、移送対象である基板Ｗの重量、ロボットハンド１０１の加減速（ロボットアーム１０５の先端部の加減速）が大きくなると、基板Ｗに作用する慣性力も大きくなる。そのため、移送中の基板Ｗがロボットハンド１０１から落下しないように、ロボットハンド１０１の保持力を十分確保する必要がある。

一方、ロボットハンド１０１の保持力は、吸着パッド１１１の吸着面積及び吸着パッド１１１内の到達負圧等によって決定され、ロボットハンド１０１の保持力を十分確保しようとすると、吸着パッド１１１の吸着面積が増えて、ロボットハンド１０１と基板Ｗとの接触面積が増大して、基板Ｗに傷が発生し易くなる。

つまり、基板Ｗの重量、ロボットハンド１０１の加減速が大きくなると、基板Ｗに傷が発生することを十分に抑えつつ、基板Ｗを安定的に移送することが困難であるという問題がある。

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のロボットハンド等を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、基板の裏面又は表面を保持するロボットハンドにおいて、ハンド本体と、前記ハンド本体に設けられ、基板の裏面又は表面に当接可能な複数の当接ピンと、を備え、前記ハンド本体における各当接ピンの周縁部（周辺部）に基板の裏面側又は表面側の空気を吸い込み可能な吸込孔が形成され、各吸込孔が空気を吸い込む吸込器に接続されていることを要旨とする。

なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、ブラケット等の介在部材を介して間接的に設けられたことを含む意である。また、前記吸込器とは、送風器（吸込ファン）の他に、真空ポンプ、エジェクタ等の真空発生器を含む意である。

ロボットアームの先端部に第１の特徴からなる前記ロボットハンドを装備した移送ロボットを用いて、基板を第１基板位置から第２基板位置に移送するには、まず、前記ロボットアームの先端部を前記第１基板位置に接近させて、前記ハンド本体及び及び複数の前記当接ピンを基板の裏面側又は表面側に位置させる。そして、前記吸込器の駆動により複数の前記吸込孔から基板の裏面側又は表面側の空気を吸い込んで、基板の裏面又は表面を複数の前記当接ピンに当接させる。これにより、前記ロボットハンドによって基板の裏面又は表面を保持することができる。

前記ロボットハンドによって基板の裏面又は表面を保持した後に、前記ロボットアームの先端部を前記第２基板位置に接近させることにより、基板を前記第１基板位置から前記第２基板位置に移送する。そして、前記吸込器の駆動を停止して複数の前記当接ピンとの当接状態を解除することにより、前記ロボットハンドの保持状態を解除する。これにより、基板を前記ロボットハンドから取り外して、一連の基板の移送作業を終了する。

要するに、前記ハンド本体に複数の前記当接ピン設けられ、前記ハンド本体における各当接ピンの周縁部に前記吸込孔が形成され、各吸込孔が前記吸込器に接続されているため、前記ロボットハンドの保持力は、前記吸込器の駆動によって吸い込まれる空気の吸込流量によって決定され、複数の前記当接ピンの当接面積（接触面積）に依存しなくなる。これにより、複数の当接ピンの当接面積、換言すれば、前記ロボットハンドと基板との接触面積を低減しても、前記吸込器による空気の吸込流量を増やすことによって、前記ロボットハンドの保持力を十分に確保することができる。

本発明の第２の特徴は、基板を移送する際に用いられる移送ロボット（ハンドリングロボット）において、第１の特徴からなるロボットハンドを備えたことを要旨とする。

第２の特徴によると、第１の特徴による作用と同様の作用を奏する。

本発明によれば、前記ロボットハンドと基板との接触面積を低減しても、前記ロボットハンドの保持力を十分に確保することができるため、基板の重量、前記ロボットハンドの加減速が大きくなっても、基板に傷が発生することを十分に抑えつつ、基板を安定的に移送することができる。

本発明の実施形態に係るロボットハンドの斜視図である。 図２（ａ）は、本発明の実施形態に係るロボットハンドの部分平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるIIB-IIBに沿った断面図である。 図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、吸込孔の他の態様を示す平面図である。 従来の一般的なロボットハンドの斜視図である。

本発明の実施形態について図１から図３を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るロボットハンド１は、ガラス基板等の基板Ｗを移送（ハンドリング）する際に用いられる移送ロボット（ハンドリングロボット）３の構成要素の１つであって、基板Ｗの裏面を保持するものである。そして、本発明の実施形態に係るロボットハンド１の具体的な構成等は、次のようになる。

即ち、移送ロボット３における多関節構造のロボットアーム５の先端部には、ハンド本体７が少なくとも３方向の自由度を有するリスト部９を介して設けられており、このハンド本体７は、２本のフォーク１１を備えている。なお、フォーク１１の本数は、２本に限られるものでなく、適宜に変更可能である。

各フォーク１１の表面には、基板Ｗの裏面に当接可能な複数の当接ピン１３が長手方向（フォーク１１の長手方向）に間隔を置いて設けられており、各当接ピン１３の先端面（当接面）の形状は、円形状になっている。なお、当接ピン１３の先端面の形状を円形状にする代わりに、四角形状又は三角形状等にしても構わない。

図１及び図２（ａ）（ｂ）に示すように、各フォーク１１の内部には、空気を収容するチャンバー１５が形成されており、各フォーク１１の裏面おける各当接ピン１３に対向する位置には、取付口（吸込口）１７が形成されている。また、各フォーク１１の裏面には、チャンバー１５内の空気を吸い込む吸込器として複数（当接ピン１３と同数）の送風器（吸込ファン）１９が長手方向に間隔を置いて設けられている。換言すれば、各フォーク１１の裏面おける各当接ピン１３に対向する位置には、送風器（吸込ファン）１９が取付口１７を覆うように設けられている。なお、各フォーク１１の裏面に当接ピン１３と同数の送風器１９が設けられる代わりに、各フォーク１１の裏面の１つの送風器１９が設けられるようにしたり、送風器１９の代わりに、別の吸込器として真空ポンプ又はエジェクタ等の真空発生器を用いても構わない。

各フォーク１１の表面における各当接ピン１３の周縁部（周辺部）には、基板Ｗの裏面側の空気を吸い込み可能な８つの吸込孔２１が周方向に間隔を置いて形成されている。また、各吸込孔２１は、チャンバー１５に連通してあって、チャンバー１５を介して送風器１９に接続されている。なお、各フォーク１１の表面における各当接ピン１３の周縁部に形成される吸込孔２１の数は、８つに限るものでなく、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように適宜に変更可能であり、吸込孔２１の形状は、図３（ｂ）（ｃ）に示すような円弧形状又はリング形状であっても構わない。

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。

基板Ｗを第１基板位置から第２基板位置に移送するには、まず、ロボットアーム５の先端部を第１基板位置に接近させて、ハンド本体７及び及び複数の当接ピン１３を基板Ｗの裏面側に位置させる。そして、複数の送風器１９の駆動により複数の吸込孔２１から基板Ｗの裏面側の空気を吸い込んで、基板Ｗの裏面を複数の当接ピン１３に当接させる。これにより、ロボットハンド１によって基板Ｗの裏面を保持することができる。

ロボットハンド１によって基板Ｗの裏面を保持した後に、ロボットアーム５の先端部を第２基板位置に接近させることにより、基板Ｗを第１基板位置から第２基板位置に移送する。そして、複数の送風器１９の駆動を停止して複数の当接ピン１３との当接状態を解除することにより、ロボットハンド１の保持状態を解除する。これにより、基板Ｗをロボットハンド１から取り外して、一連の基板Ｗの移送作業を終了する。

要するに、各フォーク１１の表面に複数の当接ピン１３が長手方向に間隔を置いて設けられ、各フォーク１１の表面における各当接ピン１３の周縁部に複数の吸込孔２１が形成され、各吸込孔２１が送風器１９に接続されているため、ロボットハンド１の保持力は、複数の送風器１９の駆動によって吸い込まれる空気の吸込流量によって決定され、複数の当接ピン１３の当接面積（接触面積）に依存しなくなる。これにより、複数の当接ピン１３の当接面積、換言すれば、ロボットハンド１と基板Ｗとの接触面積を低減しても、複数の送風器１９による空気の吸込流量を増やすことによって、ロボットハンド１の保持力を十分に確保することができる。特に、各フォーク１１の裏面における各当接ピン１３に対向する位置に送風器１９が設けられているため、送風器１９の吸込効率が高くなって、ロボットハンド１の保持力をより十分に確保することができる。

従って、本発明の実施形態によれば、ロボットハンド１と基板Ｗとの接触面積を低減しても、ロボットハンド１の保持力をより十分に確保することができるため、基板Ｗの重量、ロボットハンド１の加減速（ロボットアーム５の先端部の加速度）が大きくなっても、基板Ｗに傷が発生することを十分に抑えつつ、基板Ｗを安定的に移送することができる。

なお、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、ロボットハンド１が基板Ｗの裏面を保持する代わりに、基板Ｗの表面を保持するように構成したり、ハンド本体７が複数本のフォーク１１を備える代わりに、ハンド本体７をテーブル状又は格子状に構成したりする等、その他、種々の態様で実施可能である。また、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。

Ｗ 基板
１ ロボットハンド
３ 移送ロボット
５ ロボットアーム
７ ハンド本体
９ リスト部
１１ フォーク
１３ 当接ピン
１５ チャンバー
１７ 取付口
１９ 送風器
２１ 吸込孔

Claims (4)

1. 基板の裏面又は表面を保持するロボットハンドにおいて、
   ハンド本体と、
   前記ハンド本体に設けられ、基板の裏面又は表面に当接可能な複数の当接ピンと、を備え、
   前記ハンド本体における各当接ピンの周縁部に基板の裏面側又は表面側の空気を吸い込み可能な吸込孔が形成され、各吸込孔が空気を吸い込む吸込器に接続されていることを特徴とするロボットハンド。
2. 前記ハンド本体の内部に空気を収容するチャンバーが形成され、各吸込孔が前記チャンバーに連通され、各吸込孔が前記チャンバーを介して前記吸込器に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記吸込器が送風器であって、前記送風器の個数が前記当接ピンと同数であって、前記送風器が前記ハンド本体における各当接ピンに対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のロボットハンド。
4. 基板を移送する際に用いられる移送ロボットにおいて、
   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ロボットハンドを備えたことを特徴とする移送ロボット。

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