JP2020009820A

JP2020009820A - 産業用ロボット

Info

Publication number: JP2020009820A
Application number: JP2018127167A
Authority: JP
Inventors: 俊道風間; Toshimichi Kazama
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-07-03
Also published as: CN110666838A; CN110666838B; JP7149119B2

Abstract

【課題】昇降されるアーム支持部の底面の下方に存在する障害物を検出可能な産業用ロボットを提供する。【解決手段】産業用ロボットは、搬送対象物を保持するハンドと、ハンドを水平面内で移動させるアームと、アームを支持するアーム支持部７と、アーム支持部を昇降させる昇降機構と、アーム支持部の底面１１の下方に存在する障害物を検出する検出部と、を備える。検出部は、アーム支持部の底面１１に沿って且つ底面１１との間に間隔をあけて配置され、アーム支持部に対して昇降方向Ｚに移動可能な板状の可動体２１と、可動体２１の昇降方向Ｚの変位を検出するセンサ２２と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウエハ等の搬送対象物を搬送する産業用ロボットに関する。

特許文献１に記載された産業用ロボットは、半導体ウエハを搬送するロボットであり、半導体ウエハを保持するハンドと、ハンドを水平面内で移動させるアームと、アームを支持するアーム支持部と、アーム支持部を昇降させる昇降機構とを備えている。ハンドの水平面内の移動と、昇降とによって、半導体ウエハを収納カセットから加熱炉に搬送し、加熱処理した半導体ウエハを加熱炉から収納カセットに搬送する。

特開２０１０−１７９４１９号公報

アームの軌道をロボットに記憶させるティーチングの際に、又は産業用ロボットのメンテナンスの際には、作業者がロボットに接近している。例えば作業者の足が、アーム支持部の底面と産業用ロボットが設置されている床面との間に挟まれた場合に、産業用ロボットを速やかに停止させることが望まれる。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、昇降されるアーム支持部の底面の下方に存在する障害物を検出可能な産業用ロボットを提供することを目的とする。

本発明の一態様の産業用ロボットは、搬送対象物を保持するハンドと、前記ハンドを水平面内で移動させるアームと、前記アームを支持するアーム支持部と、前記アーム支持部を昇降させる昇降機構と、前記アーム支持部の底面の下方に存在する障害物を検出する検出部と、を備え、前記検出部は、前記アーム支持部の前記底面に沿って且つ前記底面との間に間隔をあけて配置され、前記アーム支持部に対して前記アーム支持部の昇降方向に移動可能な板状の可動体と、前記可動体の前記昇降方向の変位を検出するセンサと、を有する。

本発明によれば、昇降されるアーム支持部の底面の下方に存在する障害物を検出可能な産業用ロボットを提供することができる。

本発明の実施形態を説明するための、産業用ロボットの一例の平面図であり、アームが縮んでいる状態の平面図である。図１の産業用ロボットの平面図であり、アームが伸びている状態の平面図である。図１の産業用ロボットの正面図である。図１の産業用ロボットの検出部の正面図である。図４の検出部の側面図である。

（産業用ロボットの全体構成）
図１から図３は、本発明の実施形態を説明するための産業用ロボットの一例を示す。産業用ロボット１（以下、「ロボット１」とする。）は、搬送対象物である半導体ウエハ２（以下、「ウエハ２」とする。）を搬送するためのロボットである。ロボット１は、例えば、複数のウエハ２が所定のピッチで積層されて収納されるカセット（図示省略）から複数のウエハ２を同時に搬出する。そして、ロボット１は、複数のウエハ２が所定のピッチで積層されて収納される半導体製造システムの加熱炉（図示省略）の中へカセットから搬出した複数のウエハ２を搬入する。また、ロボット１は、加熱炉から複数のウエハ２を同時に搬出して、搬出した複数のウエハ２をカセットの中へ搬入する。

ロボット１は、複数のウエハ２が搭載されるウエハ搭載機構３と、ウエハ搭載機構３の基端側を回動可能に支持する第１アーム４と、カセット内あるいは加熱炉内のウエハ２の収納状態を検出するためのセンシング用ハンド５と、センシング用ハンド５の基端側を回動可能に支持する第２アーム６と、第１アーム４および第２アーム６の基端側を回動可能に支持するアーム支持部７と、アーム支持部７を昇降可能に支持する昇降機構８と、アーム支持部７の底面１１の下方に存在する障害物を検出する検出部２０とを備える。

ウエハ搭載機構３は、所定のピッチで上下方向に重なるように配置される複数の搬送用ハンドを有する。カセットに収納されるウエハ２のピッチと、加熱炉に収納されるウエハ２のピッチとが異なっている場合があり、ウエハ搭載機構３は、複数の搬送用ハンドのピッチを可変に構成されてもよい。

センシング用ハンド５は、カセット等からウエハ２を搬出する前に、カセット内あるいは加熱炉内のウエハ２の収納状態（傾き、出っ張り等）を検出するためのものである。センシング用ハンド５はアーム支持部７と一体に上下動され、センシング用ハンド５の上下動に応じ、ウエハ２がセンシング用ハンド５に載置される。なお、センシング用ハンド５に載置されたウエハ２は、センシング用ハンド５によって、カセットと加熱炉との間で搬送されても良い。

第１アーム４および第２アーム６は、２個の関節部を有し、全体として伸縮するように構成されている。第１アーム４の基端側と第２アーム６の基端側とは、アーム支持部７に支持されており、個別に伸縮する。アーム支持部７は、第１アーム４および第２アーム６を支持する第１支持部９と、第１支持部９を支持する第２支持部１０とを有する。第２支持部１０の内部には、第１支持部９を回動させるための旋回機構が収納されており、第１支持部９は、回動可能に第２支持部１０によって支持されている。

昇降機構８は、例えば、上下方向に延びて配置される送りねじ軸と、送りねじ軸を支持する支柱部とを含む直動ガイドを用いて構成され、第２支持部１０には、送りねじ軸に螺合するナット部材が設けられる。モータにより送りねじ軸が回転され、第２支持部１０が、送りねじ軸の回転に応じ、送りねじ軸に沿って上下移動される。これにより、アーム支持部７が昇降される。

（検出部の構成）
図４及び図５は、検出部２０の構成を示す。検出部２０は、アーム支持部７が昇降機構８によって降下される際に、アーム支持部７の底面１１の下方に存在する障害物を検出する。検出部２０は、アーム支持部７に対して昇降方向Ｚに移動可能な可動体２１と、可動体２１の昇降方向の変位を検出するセンサ２２とを有する。

可動体２１は、略矩形の板状に形成されており、アーム支持部７の底面１１に沿って配置され、且つ底面１１との間に間隔をあけて配置されている。アーム支持部７の底面１１に平行且つ互いに垂直な二方向のうち、一方を第１方向Ｘとし、他方を第２方向Ｙとして、可動体２１の第１方向Ｘの両端部のうち一方の第１端部２３は、第２方向Ｙに延びる軸２４まわりに回動可能にアーム支持部７によって支持されている。そして、可動体２１の回動範囲は、吊下げ部２５によって規制されている。吊下げ部２５は、昇降方向Ｚに延びる係合孔２６が形成されているガイド板２７と、係合孔２６に係合する係合ピン２８とで構成され、本例では、ガイド板２７が可動体２１に設けられ、係合ピン２８はアーム支持部７に設けられている。

可動体２１に外力が作用していない状態で、係合ピン２８は係合孔２６の上端側の縁に当接しており、可動体２１の第１端部２３とは反対側の第２端部２９が第１端部２３よりも下側に配置されるように、可動体２１はアーム支持部７の底面１１に対して僅かに傾いた状態に保持されている。アーム支持部７と一体に降下される可動体２１がアーム支持部７の底面１１の下方に存在する障害物に当接すると、可動体２１は、底面１１と第２端部２９との間隔を狭めるように軸２４まわりに回動する。これにより、可動体２１の軸２４よりも第２端部２９側が、アーム支持部７に対して上方に変位する。

上述した可動体２１の昇降方向Ｚの変位を検出するセンサ２２は、例えば光センサ等の非接触式センサでもよいが、好ましくは接触式センサであり、本例では、ヒンジレバー型のマイクロスイッチが用いられている。接触式センサは、非接触式センサよりも簡潔であり、且つ可動体２１の変位を安定して検出可能である。

センサ２２は、第２方向Ｙと交差するアーム支持部７の一方の側面３０に設けられており、可動体２１には、側面３０に沿って昇降方向Ｚに延び、センサ２２のヒンジレバー３１まで達するセンサ係合部３２が設けられている。障害物に当接した可動体２１がアーム支持部７に対して上方に移動することにより、センサ係合部３２がヒンジレバー３１を押圧する。これにより、センサ２２がオンとなり、可動体２１の昇降方向Ｚの変位がセンサ２２によって検出される。センサ２２がオンとなると、センサ２２から制御部（不図示）に検出信号が出力され、検出信号を受信した制御部は昇降機構８を制御し、アーム支持部７の降下を停止させる。必要に応じて、アーム支持部７を停止させるブレーキが作動されてもよいし、アーム支持部７が上昇されてもよい。

このように、アーム支持部７の底面１１に沿って配置される板状の可動体２１の昇降方向Ｚの変位を検出することにより、一つのセンサ２２であっても、アーム支持部７の底面１１の下方に配置される障害物を広範囲に検出することができる。好ましくは、可動体２１は、アーム支持部７の底面１１の全体を覆う。これにより、底面１１の下方に配置される障害物を一層確実に検出できる。

また、好ましくは、図４に示すように、センサ係合部３２が、可動体２１の第１端部２３と第２端部２９との間に設けられ、センサ２２は、可動体２１の第１端部２３と第２端部２９との間の中間部位の変位を検出する。可動体２１の変位量は、可動体２１の各部の第１方向Ｘにおける位置に応じて異なり、第２端部２９側の変位量が相対的に大きい。可動体２１の中間部位の変位を検出することにより、可動体２１の検出対象部位における変位量を、センサ２２の検出可能範囲（ヒンジレバー３１のストローク）に適合させることができる。

また、センサ２２がアーム支持部７の底面１１に設けられ、ヒンジレバー３１が可動体２１によって直接押圧されてもよいが、この場合に、センサ２２の大きさが、底面１１と可動体２１との間の間隔によって制限される。本例のように、センサ２２をアーム支持部７の側面３０に設けることにより、センサ２２の設計の自由度を高めることができる。

以上、説明したとおり、本明細書に開示された産業用ロボットは、搬送対象物を保持するハンドと、前記ハンドを水平面内で移動させるアームと、前記アームを支持するアーム支持部と、前記アーム支持部を昇降させる昇降機構と、前記アーム支持部の底面の下方に存在する障害物を検出する検出部と、を備え、前記検出部は、前記アーム支持部の前記底面に沿って且つ前記底面との間に間隔をあけて配置され、前記アーム支持部に対して前記アーム支持部の昇降方向に移動可能な板状の可動体と、前記可動体の前記昇降方向の変位を検出するセンサと、を有する。アーム支持部の底面に沿って配置される板状の可動体の変位を検出することによって、一つのセンサであっても、アーム支持部の底面の下方に配置される障害物を広範囲に検出できる。

また、本明細書に開示された産業用ロボットは、前記可動体が、前記アーム支持部の前記底面の全体を覆っている。この構成によれば、アーム支持部の底面の下方に配置される障害物を一層確実に検出できる。

また、本明細書に開示された産業用ロボットは、前記センサが、接触式センサである。接触式センサは、非接触式センサに比べて簡潔であり、且つ安定して検出できる。

また、本明細書に開示された産業用ロボットは、前記アーム支持部の前記底面に平行且つ互いに垂直な方向を第１方向及び第２方向として、前記可動体の前記第１方向の一方の第１端部は、前記第２方向に延びる軸まわりに回動可能に、前記アーム支持部によって支持されており、前記センサは、前記可動体の前記第１端部と反対側の第２端部との間の中間部位の変位を検出する。この構成によれば、可動体の検出対象部位の変位量を、接触式センサの検出可能範囲に適合させられる。

また、本明細書に開示された産業用ロボットは、前記センサが、前記第２方向と交差する前記アーム支持部の一方の側面に設けられており、前記可動体は、前記中間部位から前記アーム支持部の前記側面に沿って前記昇降方向に前記センサまで延びるセンサ係合部を有する。この構成によれば、センサの設計の自由度が高まる。

１産業用ロボット
２半導体ウエハ（搬送対象物）
３ウエハ搭載機構
４第１アーム
５センシング用ハンド
６第２アーム
７アーム支持部
８昇降機構
９第１支持部
１０第２支持部
１１アーム支持部の底面
２０検出部
２１可動体
２２センサ
２３可動体の第１端部
２４軸
２５吊下げ部
２６係合孔
２７ガイド板
２８係合ピン
２９可動体の第２端部
３０アーム支持部の側面
３１ヒンジレバー
３２センサ係合部
Ｘ第１方向
Ｙ第２方向
Ｚ昇降方向

Claims

搬送対象物を保持するハンドと、
前記ハンドを水平面内で移動させるアームと、
前記アームを支持するアーム支持部と、
前記アーム支持部を昇降させる昇降機構と、
前記アーム支持部の底面の下方に存在する障害物を検出する検出部と、
を備え、
前記検出部は、
前記アーム支持部の前記底面に沿って且つ前記底面との間に間隔をあけて配置され、前記アーム支持部に対して前記アーム支持部の昇降方向に移動可能な板状の可動体と、
前記可動体の前記昇降方向の変位を検出するセンサと、
を有する産業用ロボット。
請求項１記載の産業用ロボットであって、
前記可動体は、前記アーム支持部の前記底面の全体を覆っている産業用ロボット。
請求項１又は２記載の産業用ロボットであって、
前記センサは、接触式センサである産業用ロボット。
請求項３記載の産業用ロボットであって、
前記アーム支持部の前記底面に平行且つ互いに垂直な方向を第１方向及び第２方向として、
前記可動体の前記第１方向の一方の第１端部は、前記第２方向に延びる軸まわりに回動可能に、前記アーム支持部によって支持されており、
前記センサは、前記可動体の前記第１端部と反対側の第２端部との間の中間部位の変位を検出する産業用ロボット。
請求項４記載の産業用ロボットであって、
前記センサは、前記第２方向と交差する前記アーム支持部の一方の側面に設けられており、
前記可動体は、前記中間部位から前記アーム支持部の前記側面に沿って前記昇降方向に前記センサまで延びるセンサ係合部を有する産業用ロボット。