JP2016115887A - マルチプルアームを備えた搬送ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】マルチプルアームの個別駆動が可能であり、一定のピッチ単位で上下積載される搬送物の同時積載及び取り出しが可能なマルチプルアームを備えた搬送ロボットを提供する。【解決手段】マルチプルアームを備えた搬送ロボット１０は、搬送物２３それぞれを搬送する第１〜第４ハンド２２ａ〜２２ｄを備え、同一の運動経路を有して「ロ」状形態に配列される第１〜第４ロボットアーム２１ａ〜２１ｄを含み、前記第１〜第４ロボットアームによって前記搬送物が同時又は個別に一つの同一位置から別の一つの同一位置に取り出し、搬送又は積載されるように具現され、同時に多数個の搬送物を搬送することができ、タクトタイムを減らすことができるようになる。【選択図】図１

Description

本出願において開示される技術は、マルチプルアームを備えた搬送ロボットに関するもので、特に、マルチプルアームの個別駆動が可能であり、一定のピッチ単位で上下積載される搬送物（基板又はウェハなど）の同時積載及び取り出しが可能なマルチプルアームを備えた搬送ロボットに関する。

半導体装置や液晶表示装置等の製造工程においては、半導体ウェハや液晶表示装置用ガラス基板等の基板に対して引き込み及び取り出し過程が行われる。

基板処理装置（搬送ロボット）は、ダブルアームロボット、多数個のアームで構成された搬送ロボット等が開発されて使用されており、複数のキャリアを保持するキャリア保持部と、基板を処理する基板処理部と、キャリア保持部と基板処理部との間で上下に積層された反転ユニットと、各反転ユニットとキャリア保持部との間で基板を搬送するインデクサロボットと、各反転ユニットと基板処理部との間で基板を搬送するメイン搬送ロボットと、を備えるのが一般的である。

このような搬送ロボットは、根本的に、ウェハ、基板又は搬送物の移送をさらに効率的に行うためのものであり、これで工程のタックタイム（Ｔａｃｋ Ｔｉｍｅ）を減らして工程効率を高めることができる方向に開発が成されることになる。

一つの基板を搬送するための一つのアームを有する搬送ロボットからダブルアームを備えた搬送ロボットが開発され、ダブルアームの構造を改善してさらに効率的な工程を目的として、大韓民国公開特許公報１０−２００８−００４７２０５号（基板移載ロボット）（特許文献１）及び大韓民国公開特許公報１０−２０１２−０００７４４９号（基板処理装置及び基板搬送方法）（特許文献２）が開示されている。

特許文献１は、独立的回転移動及び同時的上下移動が可能な多数のアームを備え、効率的な基板移載を達成できる基板移載ロボットを開示している。

特許文献１に記載された発明は、東西南北の４方向に設置され位置された搬送物をそれぞれの方向から搬送可能な構造という点で利得があるが、東西南北の４方向に独立的に動作するので、インライン工程や一方向に進められる工程では、使用するのに不適合な短所を有している。

特許文献２に記載された発明は、基板処理装置のスループット（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ、単位時間当たりの基板の処理枚数）を増加させて、インデクサロボット及びメイン搬送ロボットの待機時間を短縮するための搬送ロボットを提供する。

特許文献２に記載された発明は、工程時間を短縮する長所を有しているが、一つのアームに多数のハンドが取り付けられた構造なので同時駆動をしなければならない短所を有し、多数のハンド構造により一定間隔で位置した場合にだけ多数の搬送物の搬送が可能であるという短所を有している。

大韓民国公開特許公報１０−２００８−００４７２０５号 大韓民国公開特許公報１０−２０１２−０００７４４９号

本発明の様々な実施形態では、同じ水平方向の直線運動で搬送物の同時又は個別的な搬送が可能なマルチプルアームを備えた搬送ロボットを提供する。

また、本発明の様々な実施形態では、インライン（Ｉｎ−Ｌｉｎｅ）工程及び一方向に連続する工程において、搬送物を１個〜４個の同時移送で迅速な工程の流れを誘導し、工程時間を短縮して工程効率を高めることができるマルチプルアームを備えた搬送ロボットを提供する。

上述した課題を解決するための本発明の一態様によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットは、搬送物それぞれを搬送する第１〜第４ハンドを備え、同一の運動経路を有して「ロ」状形態に配列される第１〜第４ロボットアームを含み、前記第１〜第４ロボットアームによって前記搬送物が同時又は個別に一つの同一位置から別の一つの同一位置に取り出し、搬送又は積載されるように具現されて、同時に多数個の搬送物を搬送することができ、ＴＡＣＴ ＴＩＭＥ（タクトタイム）を減らすことができるようになる。

ここで、前記第１〜第４ロボットアームそれぞれの外側面には、「┐」状又は「└」状形態のハンドベースがレール結合するように具現されてもよい。

ここで、前記第１〜第４ロボットアームそれぞれの内側面は、水平ガイドとレール結合されて水平直線運動をするように具現されてもよい。

ここで、前記水平ガイドは、上段水平ガイドと下段水平ガイドとが上下に配列され、前記上段水平ガイドの両側面に、上側に位置した第１及び第２ロボットアームそれぞれがレール結合し、前記下段水平ガイドの両側面に、下側に位置した第３及び第４ロボットアームそれぞれがレール結合するように具現されてもよい。

ここで、前記上段水平ガイドの上側面及び前記下段水平ガイドの下側面には、それぞれ連結部材を媒介として上段垂直スライド及び下段垂直スライドと連結するように具現されてもよい。

ここで、前記上段垂直スライド及び下段垂直スライドは、垂直部材に連結されて上下垂直方向に往復運動をするように具現されてもよい。

ここで、前記垂直部材は、下段部において回転部材と連結し、前記回転部材によって前記ロボットアームが回転するように具現されてもよい。

ここで、前記回転部材は、下段部においてスライドベースと連結し、前記スライドベースは、両端にレール結合して左右水平直線運動をするように具現されてもよい。

ここで、前記第１〜第４ロボットは、回転部材を介して回転が可能なように具現され、前記第１〜第４ロボットアーム及び前記第１〜第４ハンドが水平直線移動がない位置で前記搬送物を積載した状態である時、前記搬送物の中心点と前記回転部材の回転中心軸とは、同一線上に位置することが、搬送ロボットの回転半径を減らして作業空間の効率性を高めることができる。

ここで、前記第１〜第４ロボットアームによって前記搬送物が同時に取り出し、搬送又は積載される時、前記搬送物の中心点が同一線上で上下垂直に配列された状態に置かれることが好ましい。

また、本発明の一態様によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットは、搬送物それぞれを搬送する第１〜第３ハンドを備え、同一の運動経路を有して「└」状又は「┐」状形態に配列される第１〜第３ロボットアームを含み、前記第１〜第３ロボットアームによって前記搬送物が同時又は個別に一つの同一位置から別の一つの同一位置に取り出し、搬送又は積載されてもよい。

上述した本発明の様々な実施形態によれば、同じ水平方向の直線運動で搬送物の同時又は個別的な搬送が可能であり、インライン（Ｉｎ−Ｌｉｎｅ）工程及び一方向に連続する工程において、搬送物を３個又は４個の同時移送で迅速な工程の流れを誘導し、工程時間を短縮して工程効率を高めることができるようになる。

本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの斜視図である。 本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの正面図である。 本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの第１ロボットアームが水平前進した状態図である。 本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの第２ロボットアームが水平前進した状態図である。 本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの第３ロボットアームが水平前進した状態図である。 本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの第４ロボットアームが水平前進した状態図である。 本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットのマルチプルアーム全体が水平前進した状態図である。 本発明の他の実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの構成図である。

以下、添付された図面を参照して、本発明の様々な実施形態によるマルチプルアーム（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｒｍ）を備えた搬送ロボットの構造及び作用効果を説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの正面図であり、図１の（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれ異なる角度から見た斜視図である。

図１及び図２に示されたように、本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボット１０は、ベースフレーム１１、スライドベース１２、レールボックス１３、レール１４、回転部材１５ａ、垂直部材１５ｂ、上下段垂直スライド１７ａ、１７ｂ、上下段連結部材１８ａ、１８ｂ、上下段水平ガイド１９ａ、１９ｂ、第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄ）、上下段ハンドベース２１ａ、２１ｂ、及び第１〜第４ハンド２２ａ〜２２ｄを含んでなる。

ベースフレーム１１は、マルチプルアームロボット１０を支持して四角フレーム形態から成ってもよく、必要に応じて移動が容易なようにキャスターが装着されてもよく、ロボットの作動時に流動性を防止するように多数の固定装置２４が付着されてもよい。また、マルチプルアームロボット１０の左右移動距離を確認するために、ベースフレーム１１にはストッパー２５が装着されてもよい。

ベースフレーム１１の内側にはスライドベース１２が位置し、ベースフレーム１１の両側の上にはスライドベース１２の水平移動のためのレール１４が形成される。

レール１４は、レールボックス１３によってカバーされてもよく、レールボックス１３内には、電源及び制御信号を送るケーブル（図示せず）が安着されてもよい。

スライドベース１２は、両側にレール１４と連結されて左右水平移動が可能なように構成され、中心上段には回転部材１５ａが形成され、回転部材１５ａの先端には垂直部材１５ｂが形成されてもよい。回転部材１５ａの中心には回転中心軸１６が設けられてもよい。

回転部材１５ａは、回転中心軸１６を基準として第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄを３６０度回転させ、垂直部材１５ｂは、第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄを上下往復直線運動を可能にする。

垂直部材１５ｂの一側面にはレールを形成し、このレールには、上段垂直スライド１７ａと下段垂直スライド１７ｂとが結合されて上下段垂直スライド１７ａ、１７ｂが同時に上下往復直線運動をする。

上下段垂直スライド１７ａ、１７ｂの先端には、上段連結部材１８ａと下段連結部材１８ｂそれぞれの互いに向かい合う方向に形成され、上段連結部材１８ａの下側には上段水平ガイド１９ａが連結され、下段連結部材１８ｂの上側には下段水平ガイド１９ｂが連結される。

上段水平ガイド１９ａの両側面にはレールが形成され、このレールに第１及び第２ロボットアーム２０ａ、２０ｂが連結され、下段水平ガイド１９ｂの両側面にはレールが形成され、このレールに第３及び第４ロボットアーム２０ｃ、２０ｄが結合される。

第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄは、格子配列、すなわち第１及び第４ロボットアーム２０ａ、２０ｄと第２及び第３ロボットアーム２０ｂ、２０ｃがそれぞれ互いに対角方向に配置され、第１及び第２ロボットアーム２０ａ、２０ｂが上段水平配列、第３及び第４ロボットアーム２０ｃ、２０ｄが下段水平配列になっており、その中心には、第１〜第４ハンド２２ａ〜２２ｄと搬送物２３が位置する。

第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄの外側面には、第１〜第４ハンドベース２１ａ〜２１ｄが水平移動するように結合し、第１及び第２ハンドベース２１ａ、２１ｂは「└」状に、第３及び第４ハンドベース２１ｃ、２１ｄは「┐」状に配置される。

第１〜第４ハンドベース２１ａ〜２１ｄの先端部それぞれには、第１〜第４ハンド２２ａ〜２２ｄが装着され、第１〜第４ハンド２２ａ〜２２ｄの上には搬送物２３が位置する。

第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄは、それぞれ独立して駆動されてもよく、また、同時駆動が可能である。

第１〜第４ハンド２２ａ〜２２ｄに置かれる搬送物２３の中心点は、同一線上に置かれ、また、回転部材１５ａの回転中心軸１６と同一線上に置かれることになる。

ここで、搬送物２３、すなわち４個の搬送物が同一位置に配置されるのは、４個の搬送物を同一位置に同時に積載及び搬送が可能なようにし、搬送物２３の中心点と回転中心軸１６とが同一線上に位置するように形成するのは、搬送ロボットの作業空間、すなわち回転半径を最小化して作業空間の効率性を高めるためである。

第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄは、ｘ軸方向の水平直線運動ｘ、ｙ軸方向の垂直直線運動ｙ、ｚ軸方向の２段水平直線運動ｚ１、ｚ２、及び回転運動θを同時又は個別に具現することになる。

ｘ軸方向の水平直線運動ｘは、スライドベース１２とレール１４の結合によってスライドベース１２のｘ軸方向に往復運動をすることで具現が可能であり、ｙ軸方向の垂直直線運動ｙは、垂直部材１５ｂを基準として上下段垂直スライド１７ａ、１７ｂがｙ軸方向に上下垂直運動を可能にし、ｚ軸方向の２段水平直線運動ｚ１、ｚ２は、上下段水平ガイド１９ａ、１９ｂを基準として第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄがｚ軸方向に１段水平直線運動ｚ１を行い、第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄを基準として第１〜第４ハンドベース２１ａ〜２１ｄがｚ軸方向に２段水平直線運動ｚ２を行い、回転運動θは、回転部材１５ａの回転中心軸１６を基準として３６０度回転運動による。

第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄの配列は、格子配列、すなわち「ロ」状に配列され、搬送物２３の同時搬送及び積載が可能なように構成される。

第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄの配列に応じて４個の搬送物２３を同時又は個別搬送及び積載が可能であるが、工程に応じて何れか一つ又は二つのロボットアームの駆動なしに、３つのロボットアーム又は２つのロボットアームの駆動によって３個の搬送物又は２個の搬送物の同時搬送及び個別積載が可能である。

また、第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄの何れか一つのロボットアームを構成させずに、３つのロボットアームを構成させることがあってもよく、この時のロボットアームの配列は、「└」状又は「┐」状形態の配列が可能であろう。

図３は、本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの第１ロボットアームが水平前進した状態図であり、図４は、本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの第２ロボットアームが水平前進した状態図であり、図５は、本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの第３ロボットアームが水平前進した状態図であり、図６は、本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの第４ロボットアームが水平前進した状態図である。

図３を参照すると、第１ロボットアーム２０ａは上段水平ガイド１９ａを基準として前進方向に水平移動してもよく（１段ｚ軸方向移動）、第１ハンド２２ａは第１ロボットアーム２０ａを基準として前進方向に水平移動してもよい（２段ｚ軸方向移動）。

図４を参照すると、第２ロボットアーム２０ｂは上段水平ガイド１９ａを基準として前進方向に水平移動してもよく（１段ｚ軸方向移動）、第２ハンド２２ｂは第２ロボットアーム２０ｂを基準として前進方向に水平移動してもよい（２段ｚ軸方向移動）。

図５を参照すると、第３ロボットアーム２０ｃは下段水平ガイド１９ｂを基準として前進方向に水平移動してもよく（１段ｚ軸方向移動）、第３ハンド２２ｃは第３ロボットアーム２０ｃを基準として前進方向に水平移動してもよい（２段ｚ軸方向移動）。

図６を参照すると、第４ロボットアーム２０ｄは下段水平ガイド１９ｂを基準として前進方向に水平移動してもよく（１段ｚ軸方向移動）、第４ハンド２２ｄは第４ロボットアーム２０ｄを基準として前進方向に水平移動してもよい（２段ｚ軸方向移動）。

図７は、本発明の一実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットのマルチプルアーム全体が水平前進した状態図であり、（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれ異なる角度から見た斜視図である。

図３〜図６の場合は、マルチプルアームが個別的に駆動する場合を示した例示ならば、図７は、マルチプルアーム（第１〜第４ロボットアーム）が同時に同一方向へ駆動する場合を示した例である。なお、図７では、参照符号ａ〜ｅの各々は○で囲まれた形式で示されているが、便宜上、本明細書では、これらの参照符号をそれぞれ[ａ]〜［ｅ］という形式で示す。

第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄは、スライドベース１２とレール１４によって水平直線往復運動[ａ]をすることができ、回転部材１５ａによって回転運動［ｂ］が可能であり、垂直部材１５ｂと上下段垂直スライド１７ａ、１７ｂによって垂直直線往復運動［ｃ］が可能であり、上下段水平ガイド１９ａ、１９ｂとのレール結合によって１次水平前後進往復運動［ｄ］が可能であり、第１〜第４ハンド２２ａ〜２２ｄは、第１〜第４ロボットアーム２０ａ〜２０ｄの側面レール結合に伴って２次水平前後進往復運動［ｅ］が可能である。

このような［ａ］〜［ｅ］までの運動は、４つのロボットアームが同時に動作されてもよく、必要に応じては個別動作されてもよく、その運動方向の順序は、現場の工程に応じて変更されてもよいだろう。

従来の場合、ダブルアーム搬送ロボットが使用されたが、３個又は４個の搬送物を装備段から同時に取り出した後、カセットに個別収納したり、カセットから個別に取り出した後、装備段に同時収納して、ＴＡＣＴ ＴＩＭＥ（作業工程時間）を格段に減らすことができる。

上述したように、本発明の様々な実施形態のマルチプルアームを備えた搬送ロボットは、４つのロボットアームを正方格子配列させて具現も可能であるが、必要に応じて２つ又は３つのロボットアームの同時作動を具現することができ、また、３つのロボットアームのみを装着した搬送ロボットの具現も可能であることは、上で説明した通りである。また、４つのロボットアームは、上下段水平ガイド１９ａ、１９ｂに脱着可能な構造で具現することができる。

図８は、本発明の他の実施形態によるマルチプルアームを備えた搬送ロボットの構成図である。

図８は、図１〜図７の実施形態の４つのロボットアーム２０ａ〜２０ｄのうちの何れか一つのロボットアームを除去させて、３つのロボットアームで構成させた例である。

一つのロボットアームを構成させず、３つのロボットアームで搬送ロボットを具現すると、その配列は「└」状形態や「┐」状形態の配列で具現され、３つのロボットアームの中心部にハンドと搬送物が配置される。

以上、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した本発明の技術的構成は、本発明に属する技術分野の当業者が、本発明のその技術的思想や必須的特徴を変更せずに、他の具体的な形態で実施され得ることが理解できるだろう。それゆえに、以上において上述した実施形態は、全ての面で例示的なものであり、限定的なものでないことと理解されなければならず、本発明の範囲は、上記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導出される全ての変更又は変形された形態が、本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。

１０ マルチプルアームロボット
１１ ベースフレーム
１２ スライドベース
１３ レールボックス
１４ レール
１５ａ 回転部材
１５ｂ 垂直部材
１６ 回転中心軸
１７ａ、１７ｂ 垂直スライド
１８ａ、１８ｂ 連結部材
１９ａ、１９ｂ 水平ガイド
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ ロボットアーム
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ ハンドベース
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ ハンド
２３ 搬送物
２４ 固定装置
２５ ストッパー

Claims (11)

1. 搬送物それぞれを搬送する第１〜第４ハンドを備え、同一の運動経路を有して「ロ」状形態に配列される第１〜第４ロボットアームを含み、
   前記第１〜第４ロボットアームによって前記搬送物が同時又は個別に一つの同一位置から別の一つの同一位置に取り出し、搬送又は積載される、マルチプルアームを備えた搬送ロボット。
2. 前記第１〜第４ロボットアームそれぞれの外側面には、「┐」状又は「└」状形態のハンドベースがレール結合される、請求項１に記載のマルチプルアームを備えた搬送ロボット。
3. 前記第１〜第４ロボットアームそれぞれの内側面は、水平ガイドとレール結合されて水平直線運動をする、請求項１に記載のマルチプルアームを備えた搬送ロボット。
4. 前記水平ガイドは、上段水平ガイドと下段水平ガイドとが上下に配列され、
   前記上段水平ガイドの両側面に、上側に位置した第１及び第２ロボットアームそれぞれがレール結合し、
   前記下段水平ガイドの両側面に、下側に位置した第３及び第４ロボットアームそれぞれがレール結合する、請求項３に記載のマルチプルアームを備えた搬送ロボット。
5. 前記上段水平ガイドの上側面及び前記下段水平ガイドの下側面には、それぞれ連結部材を媒介として上段垂直スライド及び下段垂直スライドと連結される、請求項４に記載のマルチプルアームを備えた搬送ロボット。
6. 前記上段垂直スライド及び下段垂直スライドは、垂直部材に連結されて上下垂直方向に往復運動をする、請求項５に記載のマルチプルアームを備えた搬送ロボット。
7. 前記垂直部材は、下段部において回転部材と連結され、前記回転部材によって前記ロボットアームが回転する、請求項６に記載のマルチプルアームを備えた搬送ロボット。
8. 前記回転部材は、下段部においてスライドベースと連結され、前記スライドベースは、両端にレール結合して左右水平直線運動をする、請求項７に記載のマルチプルアームを備えた搬送ロボット。
9. 前記第１〜第４ロボットアームは、回転部材を介して回転が可能なように具現され、
   前記第１〜第４ロボットアーム及び前記第１〜第４ハンドが水平直線移動がない位置で前記搬送物を積載した状態である時、前記搬送物の中心点と前記回転部材の回転中心軸とは同一線上に位置される、請求項１に記載のマルチプルアームを備えた搬送ロボット。
10. 前記第１〜第４ロボットアームによって前記搬送物が同時に取り出し、搬送又は積載される時、前記搬送物の中心点が同一線上で上下垂直に配列された状態に置かれる、請求項１に記載のマルチプルアームを備えた搬送ロボット。
11. 搬送物それぞれを搬送する第１〜第３ハンドを備え、同一の運動経路を有して「└」状又は「┐」状形態に配列される第１〜第３ロボットアームを含み、
    前記第１〜第３ロボットアームによって前記搬送物が同時又は個別に一つの同一位置から別の一つの同一位置に取り出し、搬送又は積載される、マルチプルアームを備えた搬送ロボット。

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