JP2021150484A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットハンドの高い搬送能力と低コスト化を両立させる。【解決手段】ロボットハンド４は、所定の第１方向へ進退するように構成され、基板Ｓ（ワーク）を保持するハンド７と、第１方向における所定の後退位置に位置するハンド７との間で基板Ｓの受け取り及び受け渡しを行うストッカ８とを備えている。【選択図】図３

Description

ここに開示された技術は、ロボットハンドに関する。

従来より、直動タイプのハンドを備えたロボットハンドが知られている。例えば、特許文献１に開示のロボットハンドは、ベースと、ベースから所定の軸方向へ直動する２つのハンドを備えている。ベースは、移動機構によって移動可能に構成されている。移動機構によるベースの移動に伴って、２つのハンドもベースと共に移動する。

特開平１１−１２９１７４号公報

ところで、前述のようなロボットハンドは、ハンドがワークを把持した状態でベースが移動することによって、ワークを搬送する。そのため、ハンドの個数が多いほど、より多くのワークを搬送することができる。しかしながら、ハンドの個数が増加すると、ハンドの直動機構も増加する。ハンドは、ワークを所定の位置から取り出したり、ワークを所定の位置へ載置したりするため、ハンドの直動動作には高い精度が求められる。そのため、ハンドの直動機構が増加すると、ロボットハンドのコストが高くなってしまう。

ここに開示された技術は、ロボットハンドの高い搬送能力と低コスト化を両立させることにある。

ここに開示されたロボットハンドは、所定の第１方向へ進退するように構成され、ワークを保持するハンドと、前記第１方向における所定の後退位置に位置する前記ハンドとの間でワークの受け取り及び受け渡しを行うストッカとを備えている。

前記ロボットハンドによれば、ロボットハンドの高い搬送能力と低コスト化を両立させることができる。

図１は、搬送システムの概略構成を示す模式的な正面図である。 図２は、搬送システムの概略構成を示す模式的な平面図である。 図３は、ロボットハンドの正面図である。 図４は、ロボットハンドの平面図である。 図５は、ロボットハンドの側面図である。 図６は、退避位置に位置する第２ストッカの正面図である。 図７は、保持位置に位置する第２ストッカの正面図である。 図８は、制御装置のブロック図である。 図９は、１回目の取出し動作においてハンドが基板を保持したときの状態を示す模式的なロボットハンドの正面図である。 図１０は、１回目の取出し動作が完了したときの状態を示す模式的なロボットハンドの正面図である。 図１１は、１回目の取出し動作が完了したときの状態を示すロボットハンドの部分的な拡大側面図である。 図１２は、受取り動作が完了したときの状態を示すロボットハンドの部分的な拡大側面図である。 図１３は、受取り動作が完了したときの状態を示す模式的なロボットハンドの正面図である。 図１４は、２回目の取出し動作においてハンドが基板を保持したときの状態を示す模式的なロボットハンドの正面図である。 図１５は、２回目の取出し動作が完了したときの状態を示す模式的なロボットハンドの正面図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、搬送システム１００の概略構成を示す模式的な正面図である。図２は、搬送システム１００の概略構成を示す模式的な平面図である。

搬送システム１００は、基板Ｓを一時的に保管するバッファ１１と、基板Ｓに所定の処理を施す処理装置１２と、基板Ｓをバッファ１１と処理装置１２との間で搬送する搬送ロボット２とを備える。バッファ１１、処理装置１２及び搬送ロボット２は、筐体１９内に収容されている。筐体１９の内部は、クリーンルームとなっている。搬送システム１００は、バッファ１１の基板Ｓを搬送ロボット２によって処理装置１２まで搬送し、処理装置１２において処理された基板Ｓを搬送ロボット２によってバッファ１１へ戻す。例えば、基板Ｓは、円盤状の半導体ウェハである。基板Ｓは、ワークの一例である。以下、説明の便宜上、Ｚ軸を上下方向とする直交三軸（Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸）を設定する。

バッファ１１は、複数枚の基板Ｓを収容する。例えば、バッファ１１に、図示省略のＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）を介して搬入された複数の基板Ｓを保管している。バッファ１１は、複数の基板Ｓを互いに平行な状態で且つ互いに間隔を空けて保管している。複数の基板Ｓは、Ｚ軸方向に配列されている。バッファ１１は、搬送ロボット２とＹ軸方向に並んで配置されている。

処理装置１２の内部には、基板Ｓを収容し、且つ、基板Ｓに処理を施す処理空間が形成されている。例えば、処理装置１２は、基板Ｓに洗浄処理を施す。処理装置１２は、複数の基板Ｓを互いに平行な状態で且つ互いに間隔を空けた状態で収容できるように構成されている。複数の基板Ｓは、Ｚ軸方向に配列されている。搬送システム１００は、２個の処理装置１２を備えている。詳しくは、搬送ロボット２に対してＸ軸方向の両側にそれぞれ処理装置１２が配置されている。

搬送ロボット２は、ロボットハンド４と、ロボットハンド４をＹ軸方向へ移動させる第１移動機構２１と、ロボットハンド４をＺ軸方向へ移動させる第２移動機構２５とを備えている。第１移動機構２１に第２移動機構２５が連結され、第２移動機構２５にロボットハンド４が連結されている。つまり、第１移動機構２１は、第２移動機構２５をＹ軸方向へ移動させることによってロボットハンド４をＹ軸方向へ移動させる。第１移動機構２１及び第２移動機構２５は、移動機構の一例である。

第１移動機構２１は、駆動モータ２２と、駆動モータ２２によって駆動されるタイミングベルト２３と、タイミングベルト２３に取り付けられたキャリッジ（図示省略）とを有している。駆動モータ２２は、電動モータである。例えば、駆動モータ２２は、サーボモータであり、エンコーダ２２ａ（図８参照）が設けられている。タイミングベルト２３は、Ｙ軸方向に並ぶ２つのプーリ２３ａに巻回されている。キャリッジは、Ｙ軸方向に延びるリニアガイド（図示省略）にＹ軸方向へ移動可能に連結されている。キャリッジには、第２移動機構２５が取り付けられている。駆動モータ２２の駆動力がタイミングベルト２３に伝達され、キャリッジがＹ軸方向に移動する。これに伴って、第２移動機構２５がＹ軸方向へ移動する。

第２移動機構２５は、Ｙ軸方向へ移動可能にフレーム２４に連結されている。詳しくは、フレーム２４には、Ｙ軸方向に延びる２本のリニアガイド２４ａが設けられている。第２移動機構２５は、Ｙ軸方向へ移動可能にリニアガイド２４ａに連結されている。つまり、第２移動機構２５は、全体としてＹ軸方向へ移動可能となっている。

第２移動機構２５は、駆動モータ２６と、駆動モータ２６によって駆動されるタイミングベルト２７と、タイミングベルト２７に取り付けられたキャリッジ３とを有している。駆動モータ２６は、電動モータである。例えば、駆動モータ２６は、サーボモータであり、エンコーダ２６ａ（図８参照）が設けられている。タイミングベルト２７は、Ｚ軸方向に並ぶ２つのプーリ２７ａに巻回されている。キャリッジ３は、Ｚ軸方向に延びるリニアガイド（図示省略）にＺ軸方向へ移動可能に連結されている。キャリッジ３には、ロボットハンド４が取り付けられている。駆動モータ２６の駆動力がタイミングベルト２７に伝達され、キャリッジ３がＺ軸方向に移動する。これに伴って、ロボットハンド４がＺ軸方向へ移動する。

図３は、ロボットハンド４の正面図である。図４は、ロボットハンド４の平面図である。図５は、ロボットハンド４の側面図である。尚、図３，５においては、キャリッジ３も図示している。図３においては、ベース５のケーシングを切断し、ベース５の内部が見える状態となっている。図５においては、ベース５のケーシングの図示を省略している。

ロボットハンド４は、所定の第１方向へ進退するように構成され、基板Ｓを保持するハンド７と、第１方向における所定の後退位置に位置するハンド７との間で基板Ｓの受け取り及び受け渡しを行うストッカ８とを備えている。ロボットハンド４は、キャリッジ３に連結されるベース５をさらに備えている。ハンド７は、第１方向へ進退するようにベース５に連結されている。ストッカ８は、ベース５に設けられている。

ベース５は、図３に示すように、Ｚ軸と平行なＣ軸を中心に回転可能にキャリッジ３に連結されている。キャリッジ３は第２移動機構２５に設けられているので、ベース５は、第１移動機構２１及び第２移動機構２５によって移動する。

詳しくは、ベース５には、Ｃ軸と同軸に下方に延びるシャフト５１が設けられている。シャフト５１は、キャリッジ３の内部に進入している。シャフト５１の下端には歯車５１ａが設けられている。シャフト５１は、キャリッジ３に設けられた軸受３１によって、Ｃ軸回りに回転可能に支持されている。

キャリッジ３の内部には、駆動モータ３２と、駆動モータ３２の回転を歯車５１ａに伝達する伝達機構３３が設けられている。駆動モータ３２は、電動モータである。例えば、駆動モータ３２は、サーボモータであり、エンコーダ３２ａ（図８参照）が設けられている。伝達機構３３は、ギヤ列で形成されている。

駆動モータ３２が作動すると、駆動モータ３２の回転が伝達機構３３を介して歯車５１ａに伝わり、シャフト５１がＣ軸回りに回転する。これにより、ベース５、ひいては、ロボットハンド４は、キャリッジ３に対して相対的にＣ軸回りに回転する。第１移動機構２１、第２移動機構２５及びキャリッジ３は、ベース５を移動させる移動機構の一例である。

以下では、説明の便宜上、ロボットハンド４を基準とする相対座標系を設定する。具体的には、互いに直交するＡ軸、Ｂ軸及びＣ軸を設定する。Ｃ軸は、前述のベース５の回転軸であり、Ｚ軸と平行である。Ａ軸は、水平方向に延び、ハンド７の第１方向に相当する。Ｂ軸は、Ａ軸に直交し且つ水平方向に延びる軸である。

ロボットハンド４は、２つのハンド７を備えている。２つのハンド７を区別する場合には、一方を第１ハンド７Ａと称し、他方を第２ハンド７Ｂと称する。第１ハンド７Ａと第２ハンド７Ｂとは、Ｃ軸方向に並んでいる。第１ハンド７Ａは、第２ハンド７Ｂの上方に配置されている。第１ハンド７Ａと第２ハンド７Ｂの基本的な構成は同じである。

ハンド７は、基板Ｓを保持する２本の第１保持部７１を有している。第１保持部７１は、図４に示すように、概ねＡ軸方向に延びている。ハンド７は、全体として二又状に形成されている。２本の第１保持部７１は、Ｂ軸方向に並んでいる。

各第１保持部７１の先端部には、基板Ｓの端縁を係止する第１係止部７２ａが設けられている。また、各第１保持部７１の基端部には、基板Ｓの端縁を係止する第２係止部７２ｂが設けられている。第１係止部７２ａ及び第２係止部７２ｂは、基板Ｓの直径と同じ直径を有する円周上に配置されている。

さらに、２つの第２係止部７２ｂの間には、第３係止部７２ｃが設けられている。第３係止部７２ｃは、エアシリンダ７３に連結されている。エアシリンダ７３には、エアシリンダ７３に圧縮エアを供給する配管（図示省略）が接続されている。配管には、電磁弁７３ａ（図８参照）が設けられている。エアの供給は、電磁弁７３ａによって制御される。

エアシリンダ７３のロッドが進出すると、第３係止部７２ｃが第１係止部７２ａへ近づく方向へ移動する。一方、エアシリンダ７３のロッドが後退すると、第３係止部７２ｃが第１係止部７２ａから離れる方向へ移動する。第１係止部７２ａと第３係止部７２ｃとの間に基板Ｓが位置する状態で第３係止部７２ｃが進出することによって、第１係止部７２ａ及び第３係止部７２ｃが基板Ｓの端縁に係止する。これにより、ハンド７が基板Ｓを保持する。この状態から第３係止部７２ｃが後退することによって、第３係止部７２ｃが基板Ｓの端縁から離れる。これにより、ハンド７が基板Ｓを解放する。

ハンド７は、図５に示すように、ハンドベース７４に取り付けられている。ハンドベース７４は、ベース５のリニアガイド５３に連結されている。詳しくは、ベース５は、フレーム５４と、フレーム５４に設けられ、Ａ軸方向に延びる２本のリニアガイド５３を有している。第１ハンド７Ａのハンドベース７４は、Ａ軸方向へ移動可能に一方のリニアガイド５３に連結されている。第２ハンド７Ｂのハンドベース７４は、Ａ軸方向へ移動可能に他方のリニアガイド５３に連結されている。

さらに、ベース５は、図３に示すように、駆動モータ５５、タイミングベルト５６、第１プーリ５７ａ及び第２プーリ５７ｂを２セット有している。一方のセットは第１ハンド７Ａ用で、他方のセットは第２ハンド７Ｂ用である。第１プーリ５７ａ及び第２プーリ５７ｂのそれぞれの回転軸は、Ｂ軸方向に延びている。駆動モータ５５は、電動モータである。例えば、駆動モータ５５は、サーボモータであり、エンコーダ５５ａ（図８参照）が設けられている。第１プーリ５７ａは、駆動モータ５５によって駆動される。タイミングベルト５６は、第１プーリ５７ａ及び第２プーリ５７ｂに券回されている。タイミングベルト５６は、概ねＡ軸方向に延びている。タイミングベルト５６には、ハンドベース７４が取り付けられている。

駆動モータ５５が作動すると、駆動モータ５５の回転が第１プーリ５７ａを介してタイミングベルト５６へ伝わる。これにより、タイミングベルト５６が駆動される。その結果、タイミングベルト５６に取り付けられたハンドベース７４がＡ軸方向へ移動する。このとき、ハンドベース７４は、リニアガイド５３によってＡ軸方向へ案内される。ハンドベース７４の移動に伴って、ハンドベース７４に取り付けられたハンド７がＡ軸方向へ移動する。駆動モータ５５の回転方向の切替によって、ハンド７の移動方向がＡ軸方向の一方側か他方側かで切り替えられる。以下では、Ａ軸方向において、第１保持部７１の先端側へのハンド７の移動を「進出」と称し、第１保持部７１の基端側へのハンド７の移動を「後退」と称する。

ハンド７は、所定の進出位置と所定の後退位置との間でＡ軸方向、即ち、第１方向へ移動する。つまり、ハンド７は、第１方向へ直動するように構成されている。進出位置は、ハンド７がバッファ１１若しくは処理装置１２から基板Ｓを取る、又は、バッファ１１若しくは処理装置１２は基板Ｓに置くときの位置である。後退位置は、ハンド７が基板Ｓをバッファ１１又は処理装置１２から基板Ｓを取り出した後に保持する、又は、ハンド７が基板Ｓを保持していない状態で待機しているときの位置である。

搬送ロボット２は、図３，５に示すように、２つのストッカ８を備えている。２つのストッカ８を区別する場合には、一方を第１ストッカ８Ａと称し、他方を第２ストッカ８Ｂと称する。第１ストッカ８Ａと第２ストッカ８Ｂとは、Ｃ軸方向に並んでいる。第１ストッカ８Ａは、第２ストッカ８Ｂの上方に配置されている。第１ストッカ８Ａと第２ストッカ８Ｂの基本的な構成は同じである。

ストッカ８は、ハンド７とセットで設けられている。つまり、第１ハンド７Ａと第１ストッカ８Ａとが１つのセットを形成し、第２ハンド７Ｂと第２ストッカ８Ｂとが別の１つのセットを形成する。

ストッカ８は、基板Ｓを保持する２つの第２保持部８１を有している。ストッカ８は、ストッカベース８０をさらに有している。第２保持部８１は、ストッカベース８０に設けられている。ストッカ８は、後退位置に位置するハンド７から基板Ｓを受け取る受取り動作と、後退位置に位置するハンド７へ基板Ｓを受け渡す受渡し動作とを行う。ストッカ８は、所定の第２方向（具体的には、Ｃ軸方向）へ移動することによって前記受取り動作及び前記受渡し動作を行う。

ストッカベース８０は、水平面内に拡がる横壁８２と、Ｂ軸と直交する鉛直面内に拡がる縦壁８３とを有している。横壁８２は、縦壁８３の上端に連結されている。

２つの第２保持部８１は、横壁８２に設けられている。第２保持部８１は、第２方向を向いて見た場合に（即ち、平面視で）、第１保持部７１と重ならない位置に配置されている。詳しくは、２つの第２保持部８１は、第２方向と直交する第３方向（具体的には、Ｂ軸方向）に互いに間隔を空けて並んで配置されている。２つの第２保持部８１は、図４に示すように、Ｂ軸方向において、ハンド７の２つの第１保持部７１の外側に配置されている。すなわち、第１保持部７１は、第３方向において２つの第２保持部８１の間に配置されている。

また、第２保持部８１は、図５に示すように、横壁８２から下方へ間隔を空けて配置されている。第２保持部８１と横壁８２とのＣ軸方向への間隔は、基板Ｓの厚みよりも大きい。各第２保持部８１には、２つの係止部８１ａが設けられている。つまり、２つの第２保持部８１において４つの係止部８１ａが設けられている。４つの係止部８１ａは、基板Ｓの直径と同じ直径を有する円周上に配置されている。尚、横壁８２の略中央には、軽量化のための開口が形成されている。

図６は、退避位置に位置する第２ストッカ８Ｂの正面図である。図７は、保持位置に位置する第２ストッカ８Ｂの正面図である。縦壁８３は、図５〜７に示すように、Ｃ軸方向へ移動可能にリニアガイド６２に連結されている。詳しくは、ベース５には、Ｂ軸と直交する鉛直面内に拡がる２つの支持壁６１が設けられている。一方の支持壁６１は、第１ストッカ８Ａのストッカベース８０を支持し、他方の支持壁６１は、第２ストッカ８Ｂのストッカベース８０を支持する。支持壁６１には、Ｃ軸方向へ延びる２本のリニアガイド６２が設けられている。各リニアガイド６２には、Ｃ軸方向へ移動可能にリニアガイド６２に連結されたスライダ６３が設けられている。縦壁８３は、スライダ６３に取り付けられている。こうして、ストッカベース８０は、ベース５に設けられたリニアガイド６２にＣ軸方向へ移動可能に連結されている。

また、ベース５には、ストッカベース８０をＣ軸方向へ駆動するエアシリンダ６４が設けられている。エアシリンダ６４のロッドは、連結部６５を介して縦壁８３に連結されている。エアシリンダ６４には、エアシリンダ６４に圧縮エアを供給する配管（図示省略）が接続されている。配管には、電磁弁６４ａ（図８参照）が設けられている。エアの供給は、電磁弁６４ａによって制御される。エアシリンダ６４が作動すると、ロッドの進退に応じて連結部６５を介してストッカベース８０がＣ軸方向へ移動する。このとき、ストッカベース８０は、リニアガイド６２によってＣ軸方向へ案内される。ストッカベース８０がＣ軸方向へ移動すると、それに伴って支持部８１もＣ軸方向へ移動する。こうして、ストッカ８は、Ｃ軸方向へ移動する。

このとき、ストッカ８のＣ軸方向への移動は、第１ストッパ６６及び第２ストッパ６７によって制限される。詳しくは、第１ストッパ６６は、ベース５に設けられている。第１ストッパ６６は、縦壁８３の下方に配置されている。第２ストッパ６７は、支持壁６１の上部に設けられている。縦壁８３には開口８３ａが形成されている。第２ストッパ６７は、開口８３ａ内に配置されている。

ストッカベース８０がＣ軸方向において下方へ移動すると、図５，６に示すように、縦壁８３の下端が第１ストッパ６６に接触する。これによって、ストッカベース８０のＣ軸方向の下方への移動が制限される。ストッカベース８０が第１ストッパ６６に接触するときのストッカ８の位置は、ストッカ８が基板Ｓを保持することなく待機する退避位置である。退避位置におけるストッカ８は、ハンド７がＡ軸方向へ移動する際にハンド７と干渉しない。

一方、ストッカベース８０がＣ軸方向において上方へ移動すると、図７に示すように、縦壁８３の開口８３ａの下端縁が第２ストッパ６７に接触する。これによって、ストッカベース８０のＣ軸方向の上方への移動が制限される。ストッカベース８０が第２ストッパ６７に接触するときのストッカ８の位置は、ストッカ８が基板Ｓを保持して待機する保持位置である。保持位置におけるストッカ８は、ハンド７がＡ軸方向へ移動する際にハンド７と干渉しない。

また、ベース５には、図６，７に示すように、ストッカ８のＣ軸方向の位置を検出する第１センサ６８ａ及び第２センサ６８ｂが設けられている。詳しくは、縦壁８３の下部には検出部８４が設けられている。第１センサ６８ａ及び第２センサ６８ｂは、例えば、フォトセンサである。第１センサ６８ａは、縦壁８３が第１ストッパ６６に接触しているときの検出部８４を検出できる位置に配置されている。一方、第２センサ６８ｂは、縦壁８３が第２ストッパ６７に接触しているときの検出部８４を検出できる位置に配置されている。つまり、第１センサ６８ａは、ストッカ８が退避位置に位置することを検出する。一方、第２センサ６８ｂは、ストッカ８が保持位置に位置することを検出する。

搬送ロボット２は、制御装置１０をさらに備えている。図８は、制御装置１０のブロック図である。制御装置１０は、搬送ロボット２の全体的な制御を行う制御部１０１と、各種プログラム及び各種データを記憶する記憶部１０２と、メモリ１０３と、駆動モータ２２等の駆動モータを制御するサーボ制御部１０４とを有している。

記憶部１０２は、コンピュータに読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フラッシュメモリで構成されている。尚、記憶部１０２は、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスク等で構成されていてもよい。記憶部１０２は、制御部１０１の処理の実行に必要な各種プログラムや各種データを記憶している。

制御部１０１は、記憶部１０２に記憶されているプログラムに基づいて駆動モータ２２等を制御する。制御部１０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで形成されている。制御部１０１は、記憶部１０２等に記憶されたプログラムをメモリ１０３に展開して実行することによって各種処理を実行する。尚、制御部１０１は、プロセッサと同様の機能を有するＬＳＩ（Large Scale Integration）等のハードウェアによって実現されてもよい。

制御部１０１には、第１センサ６８ａ及び第２センサ６８ｂの検出結果が入力される。制御部１０１は、エアシリンダ６４の電磁弁６４ａ及びエアシリンダ７３の電磁弁７３ａに制御信号を出力する。また、制御部１０１は、制御指令をサーボ制御部１０４に出力する。

サーボ制御部１０４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで形成されている。サーボ制御部１０４は、各駆動モータに駆動電流を供給すると共に、各エンコーダからの検出信号が入力される。尚、サーボ制御部１０４は、プロセッサと同様の機能を有するＬＳＩ（Large Scale Integration）等のハードウェアによって実現されてもよい。

制御装置１０は、予め定められた動作プログラム又はユーザから入力される動作指令に従って、駆動モータ２２等を制御して、搬送ロボット２を制御する。制御装置１０は、ロボットハンド４を移動させたり、ハンド７に基板Ｓを保持又は解放させたりする。例えば、制御部１０１は、搬送ロボット２の制御指令を生成し、制御指令をサーボ制御部１０４に出力する。サーボ制御部１０４は、制御指令に基づいて駆動モータ２２等に駆動電流を出力する。このとき、サーボ制御部１０４は、エンコーダ２２ａ等の検出信号に基づいて駆動電流を制御する。

〈搬送ロボット２の動作〉
続いて、搬送ロボット２の動作について説明する。尚、以下の説明では、制御装置１０は、第１ハンド７Ａに動作を実行させる場合には、第２ハンド７Ｂにも同様の動作を同時に実行させる。また、制御装置１０は、第１ストッカ８Ａに動作を実行させる場合には、第２ストッカ８Ｂにも同様の動作を同時に実行させる。

まず、搬送ロボット２がバッファ１１から処理装置１２へ基板Ｓを搬送する動作について説明する。

制御装置１０は、ロボットハンド４にバッファ１１に収容された基板Ｓを取り出させる。まず、ハンド７が後退位置に位置していない場合には、制御装置１０は、駆動モータ５５を制御して、ハンド７を後退位置へ移動させる。また、ストッカ８が退避位置に位置していない場合には、制御装置１０は、エアシリンダ６４を制御して、ストッカ８を退避位置に移動させる。制御装置１０は、第１センサ６８ａが検出部８４を検出していることをもって、ストッカ８が退避位置に位置していることを確認する。

制御装置１０は、第１移動機構２１を制御して、ロボットハンド４をバッファ１１と対向する位置に移動させる。このとき、制御装置１０は、ロボットハンド４のＡ軸がＹ軸と平行であって且つハンド７の第１保持部７１の先端がバッファ１１の方を向くように、駆動モータ３２を制御して、ロボットハンド４をキャリッジ３に対してＣ軸回りに回転させる。

この状態から、制御装置１０は、基板Ｓを取り出す取出し動作をハンド７に実行させる。詳しくは、制御装置１０は、第２移動機構２５を制御して、対象となる基板Ｓの下方へハンド７が、他の基板Ｓと干渉することなく進入できる高さ位置（Ｚ軸方向位置）にロボットハンド４を移動させる。そして、制御装置１０は、駆動モータ５５を制御して、ハンド７をＡ軸方向、即ち、Ｙ軸方向へ進出させ、ハンド７をバッファ１１内であって対象の基板Ｓの下方のスペースに挿入させる。ハンド７が対象の基板Ｓの下方まで移動すると、制御装置１０は、第２移動機構２５を制御して、ロボットハンド４を上昇させ、ハンド７に基板Ｓを持ち上げさせる。このとき、基板Ｓは、ハンド７の２つの第１係止部７２ａ及び２つの第２係止部７２ｂの上に載置されている。続いて、制御装置１０は、エアシリンダ７３を制御して、第３係止部７２ｃを進出させる。これにより、基板Ｓの端縁が２つの第１係止部７２ａ及び第３係止部７２ｃによって保持される。こうして、図９に示すように、ハンド７が基板Ｓを保持する。

その後、制御装置１０は、駆動モータ５５を制御して、ハンド７をＡ軸方向へ後退させ、ハンド７をバッファ１１から退出させる。最終的に、ハンド７は、図１０に示すように、基板Ｓを保持した状態で後退位置まで後退する。これにより、１回の取出し動作が完了する。

次に、制御装置１０は、ストッカ８がハンド７から基板Ｓを受け取る受取り動作をストッカ８に実行させる。受取り動作に先立ち、制御装置１０は、エアシリンダ７３を制御して、第３係止部７２ｃを後退させる。これにより、ハンド７による基板Ｓの係止が解除される。そして、制御装置１０は、エアシリンダ６４を制御してストッカ８を退避位置からＣ軸方向の上方へ移動させる。このとき、ハンド７は、後退位置に位置する状態を維持し、特別な動作を実行しない。１回目の取出し動作が完了したとき、ストッカ８は退避位置に位置している。このとき、第２保持部８１は、図１１に示すように、ハンド７が保持する基板Ｓの下方に位置している。また、ハンド７の第１保持部７１は、図４に示すように、基板Ｓを部分的にはみ出した状態で保持している。平面視で、ストッカ８の第２保持部８１は、ハンド７の第１保持部７１とは重ならず、且つ、基板Ｓのうち第１保持部７１からはみ出す部分と重なる状態となっている。そのため、ストッカ８が上昇すると、ストッカ８の第２保持部８１は、図１２に示すように、第１保持部７１と干渉することなく、基板Ｓのうち第１保持部７１からはみ出す部分に接触し、基板Ｓをハンド７から持ち上げる。このとき、基板Ｓは、ストッカ８の４つの第２保持部８１ａの上に載置されている。つまり、ストッカ８の第２保持部８１は、第１保持部７１に保持された基板Ｓのうち第１保持部７１からはみ出した部分を保持して、ハンド７から基板Ｓを受け取る。

制御装置１０は、ストッカ８を保持位置まで上昇させる。制御装置１０は、第２センサ６８ｂが検出部８４を検出していることをもって、ストッカ８が保持位置に位置していることを確認する。これにより、受取り動作が完了する。受取り動作の完了により、図１３に示すように、ストッカ８が基板Ｓを保持し、ハンド７は再び空状態となる。

続いて、制御装置１０は、２回目の取出し動作をハンド７に実行させる。１回目の取出し動作ではストッカ８が退避位置に位置していたのに対し、２回目の取出し動作では、図１２，１３に示すように、ストッカ８が基板Ｓを保持した状態で保持位置に位置している。それ以外は、２回目の取出し動作は、１回目の取出し動作と同様である。つまり、制御装置１０は、対象の基板Ｓに合わせてロボットハンド４をＺ軸方向へ移動させ、ハンド７をバッファ１１内に進入させ、図１４に示すように、ハンド７で基板Ｓを保持させる。ストッカ８が保持位置に位置するとき、ストッカ８及びストッカ８が保持する基板Ｓは、Ａ軸方向に移動するハンド７と干渉しない。

その後、制御装置１０は、図１５に示すように、ハンド７をＡ軸方向へ後退させ、後退位置まで移動させる。このとき、ハンド７が保持する基板Ｓは、ストッカ８及びストッカ８が保持する基板Ｓと干渉しない。

２回目の取出し動作が完了すると、第１ハンド７Ａ、第２ハンド７Ｂ、第１ストッカ８Ａ及び第２ストッカ８Ｂのそれぞれが基板Ｓを保持している。つまり、ロボットハンド４は、４枚の基板Ｓを保持している。

続いて、制御装置１０は、ロボットハンド４に基板Ｓを処理装置１２へ搬入させる。具体的には、制御装置１０は、第１移動機構２１を制御して、ロボットハンド４を処理装置１２と対向する位置に移動させる。このとき、制御装置１０は、ロボットハンド４のＡ軸がＸ軸と平行であって且つハンド７の第１保持部７１の先端が処理装置１２の方を向くように、駆動モータ３２を制御して、ロボットハンド４をキャリッジ３に対してＣ軸回りに回転させる。

この状態から、制御装置１０は、基板Ｓを搬入する搬入動作をハンド７に実行させる。詳しくは、制御装置１０は、第２移動機構２５を制御して、処理装置１２内の所望の位置に基板Ｓを搬入できる高さ位置（Ｚ軸方向位置）にロボットハンド４を移動させる。そして、制御装置１０は、駆動モータ５５を制御して、ハンド７をＡ軸方向、即ち、Ｙ軸方向へ進出させ、ハンド７を処理装置１２内へ進入させる。ロボットハンド４の状態は、２回目の取出し動作時の図１４に示す状態と同じである。ハンド７が所望の位置まで進入すると、制御装置１０は、エアシリンダ７３を制御して、第３係止部７２ｃを後退させる。これにより、２つの第１係止部７２ａ及び第３係止部７２ｃによる基板Ｓの保持が解除される。続いて、制御装置１０は、第２移動機構２５を制御して、ロボットハンド４を下降させ、ハンド７に処理装置１２内の支持部（図示省略）上に基板Ｓを載置させる。

その後、制御装置１０は、駆動モータ５５を制御して、ハンド７をＡ軸方向、即ち、Ｙ軸方向へ後退させ、ハンド７を処理装置１２から退出させる。最終的に、ハンド７は、空状態で後退位置まで後退する。これにより、１回の搬入動作が完了する。ロボットハンド４の状態は、受取り動作完了後の図１３に示す状態と同じである。

次に、制御装置１０は、ストッカ８がハンド７へ基板Ｓを受け渡す受渡し動作をストッカ８に実行させる。詳しくは、制御装置１０は、エアシリンダ６４を制御してストッカ８をＣ軸方向の下方へ移動させる。このとき、ハンド７は、後退位置に位置する状態を維持し、特別な動作を実行しない。ストッカ８の第２保持部８１は、平面視でハンド７の第１保持部７１と重ならない位置に位置しているので、第２保持部８１は、第１保持部７１に干渉することなく、第１保持部７１よりも低い位置まで降下する。このとき、基板Ｓのうち第２保持部８１に保持されていない部分が第１保持部７１に接触し、基板Ｓが第２保持部８１から第１保持部７１に受け渡される。基板Ｓは、ハンド７の第１係止部７２ａ及び第２係止部７２ｂの上に載置される。制御装置１０は、ストッカ８を退避位置まで下降させる。これにより、受渡し動作が完了する。受渡し動作の完了により、ハンド７は、再び基板Ｓを保持した状態となる。ロボットハンド４の状態は、１回目の取出し動作完了後の図１０に示す状態と同じである。受渡し動作の後、制御装置１０は、エアシリンダ７３を制御して、第３係止部７２ｃを進出させる。これにより、２つの第１係止部７２ａ及び第３係止部７２ｃによって基板Ｓが保持される。

続いて、制御装置１０は、２回目の搬入動作をハンド７に実行させる。１回目の搬入動作ではストッカ８が基板Ｓを保持した状態で保持位置に位置していたのに対し、２回目の搬入動作ではストッカ８が基板Ｓを保持していない状態で退避位置に位置する。それ以外は、２回目の搬入動作は、１回目の搬入動作と同様である。つまり、制御装置１０は、処理装置１２の所望の位置に合わせてロボットハンド４をＺ軸方向へ移動させ、ハンド７を処理装置１２内に進入させる。ロボットハンド４の状態は、１回目の取出し動作時の図９に示す状態と同じである。その後、制御装置１０は、ハンド７に基板Ｓを処理装置１２内に載置させ、ハンド７を処理装置１２から退出させる。

２回目の搬入動作が完了すると、第１ハンド７Ａ、第２ハンド７Ｂ、第１ストッカ８Ａ及び第２ストッカ８Ｂのいずれも基板Ｓを保持していない。つまり、ロボットハンド４は、基板Ｓを保持していない。

こうして、搬送ロボット２は、バッファ１１から処理装置１２への４枚の基板Ｓの搬送を完了する。搬送ロボット２は、この動作を繰り返すことによって、必要な枚数の基板Ｓをバッファ１１から処理装置１２へ搬送する。尚、搬送先となる処理装置１２は、８個の処理装置１２の中から適宜選択される。

処理装置１２への基板Ｓの搬入が完了すると、処理装置１２は、基板Ｓの洗浄処理を実行する。

基板Ｓの洗浄処理が完了すると、搬送ロボット２は、処理装置１２からバッファ１１へ基板Ｓを搬送する。このとき、搬送ロボット２は、バッファ１１から処理装置１２へ基板Ｓを搬送したときと同様の動作を行う。

つまり、ハンド７が処理装置１２に対して１回目の取出し動作を実行し、ストッカ８が受取動作を実行し、ハンド７が処理装置１２に対して２回目の取出し動作を実行する。こうして、ロボットハンド４は、処理装置１２からの基板Ｓの取り出しを完了し、４枚の基板Ｓを保持した状態となる。

続いて、ロボットハンド４がバッファ１１に対向する位置まで移動する。そして、ハンド７がバッファ１１に対して１回目の搬入動作を実行し、ストッカ８が受渡し動作を実行し、ハンド７がバッファ１１に対して２回目の搬入動作を実行する。こうして、ロボットハンド４は、バッファ１１への基板Ｓの搬入を完了する。

搬送ロボット２は、これらの動作を繰り返すことによって、必要な枚数の基板Ｓを処理装置１２からバッファ１１へ搬送する。尚、搬送元となる処理装置１２は、８個の処理装置１２の中から適宜選択される。

このように、ロボットハンド４は、１回で最大４枚の基板Ｓを搬送することができる。ロボットハンド４は、ストッカ８を備えているので、ハンド７の個数より多い枚数の基板Ｓを搬送することができる。例えば、ストッカ８が設けられていない場合、４枚の基板Ｓを搬送するためには４個のハンド７が必要となる。ハンド７は、バッファ１１若しくは処理装置１２からの基板Ｓの取り出し、並びに、バッファ１１若しくは処理装置１２への基板Ｓの搬入を行うので、高精度な動作が求められる。そのため、ハンド７は、駆動モータ（サーボモータ）５５によって駆動され、コストが高い。

一方、ストッカ８が行う動作は、ハンド７からの基板Ｓの受け取り、及び、ハンド７への基板Ｓの受け渡しなので、ストッカ８の動作にはハンド７ほどの精度を要求されない。そのため、ストッカ８は、エアシリンダ６４によって駆動され、コストが安い。つまり、ロボットハンド４は、ストッカ８を備えているので、ハンド７の個数より多い枚数の基板Ｓを搬送することができると共に、コストを低減することができる。

以上のように、ロボットハンド４は、所定の第１方向へ進退するように構成され、基板Ｓ（ワーク）を保持するハンド７と、第１方向における所定の後退位置に位置するハンド７との間で基板Ｓの受け取り及び受け渡しを行うストッカ８とを備えている。

この構成によれば、ハンド７が第１方向に進出して基板Ｓを取り、第１方向に後退位置まで後退した後、ストッカ８がハンド７から基板Ｓを受け取ることができる。ハンド７は、基板Ｓを保持していない空状態となるので、別の基板Ｓを再び取ることができる。こうして、ハンド７及びストッカ８の両方で基板Ｓを保持することができる。

一方、ハンド７及びストッカ８の両方が基板Ｓを保持した状態から、ハンド７が第１方向へ進出して基板Ｓを他の装置に受け渡して空状態となり、第１方向へ後退位置まで後退した後、ストッカ８がハンド７へ基板Ｓを受け渡すことができる。ハンド７は、再び第１方向へ進出して基板Ｓを他の装置に受け渡すことができる。

このように、ロボットハンド４は、ハンド７の個数より多い基板Ｓを保持することができる。そのため、ロボットハンド４を用いることによって高い搬送能力を実現することができる。それに加えて、第１方向へ進退するように構成されたハンド７の個数を低減することができるので、ロボットハンド４のコストを低減することができる。その結果、ロボットハンド４は、高い搬送能力と低コスト化を両立させることができる。

また、ロボットハンド４は、第１移動機構２１、第２移動機構２５及びキャリッジ３（移動機構）によって移動するベース５をさらに備え、ハンド７は、第１方向へ進退するようにベース５に連結され、ストッカ８は、ベース５に設けられている。

この構成によれば、ロボットハンド４は、第１移動機構２１、第２移動機構２５及びキャリッジ３を介して移動する。これにより、ロボットハンド４は、多くの基板Ｓを搬送することができる。

具体的には、第１方向は、直線状に延びる方向であり、ハンド７は、直動するように構成されている。

この構成によれば、ハンド７を直動させる機構を、ロボットハンド４が保持可能な基板Ｓの数量に比べて低減することができる。

また、ストッカ８は、後退位置に位置するハンド７から基板Ｓを受け取る受取り動作と、後退位置に位置するハンド７へ基板Ｓを受け渡す受渡し動作とを行う。

この構成によれば、ストッカ８が受取り動作を行うことによって、ストッカ８がハンド７から基板Ｓを受け取ることができる。また、ストッカ８が受渡し動作を行うことによって、ストッカ８がハンド７へ基板Ｓを受け渡すことができる。そのため、ハンド７とストッカ８の間での基板Ｓの受け取り及び受け渡しのために、ハンド７が特別な動作をする必要がない。その結果、ハンド７の動作の複雑化を回避することができる。

さらに、ハンド７は、基板Ｓを保持する第１保持部７１を有し、ストッカ８は、基板Ｓを保持する第２保持部８１を有し、第１保持部７１は、基板Ｓを部分的にはみ出した状態で保持し、第２保持部８１は、第１保持部７１に保持された基板Ｓのうち第１保持部７１からはみ出した部分を保持して、ハンド７から基板Ｓを受け取る。

この構成によれば、第１保持部７１と第２保持部８１とは、基板Ｓのうちそれぞれ異なる部分を保持する。第２保持部８１は、基板Ｓを保持した第１保持部７１から基板Ｓを容易に受け取ることができる。

また、ストッカ８は、所定の第２方向へ移動することによって受取り動作及び受渡し動作を行い、第２保持部８１は、第２方向を向いて見た場合に、第１保持部７１と重ならない位置に配置されている。

この構成によれば、ストッカ８が第２方向へ移動して受取り動作及び受渡し動作を行う際に、第２保持部８１が第１保持部７１に干渉することを防止することができる。

さらに、第２保持部８１は、第２方向と直交する第３方向に並んで２つ設けられており、第１保持部７１は、第３方向において２つの第２保持部の間に配置されている。

この構成によれば、第３方向において、第１保持部７１の外側に２つの第２保持部８１が配置されている。そのため、第１保持部７１の第１方向への進退動作を邪魔することなく第２保持部８１を容易に配置することができる。

また、ハンド７は、駆動モータ５５（モータ）によって駆動され、ストッカ８は、エアによって駆動される。

この構成によれば、ストッカ８は、エア駆動なので、駆動モータ５５によって駆動されるハンド７に比べてコストが安い。つまり、ストッカ８を設けて、ハンド７の個数を低減させることによって、ロボットハンド４のコストを低減することができる。

また、ハンド７は、基板Ｓをワークとして保持する。

この構成によれば、ハンド７は基板Ｓを取り扱うため、高精度な動作が求められるケースが多い。そのため、ハンド７の個数を低減することは、ロボットハンド４のコスト低減に大きく寄与する。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

例えば、ワークは、基板Ｓに限定されない。ロボットハンド４は、任意のワークを搬送することができる。

また、基板Ｓは、半導体基板及びガラス基板などの半導体デバイスの基板の材料となる薄板であり得る。半導体基板としては、例えば、シリコン基板、サファイヤ基板等がある。ガラス基板としては、例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Display）用ガラス基板、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）用ガラス基板等がある。

ロボットハンド４の移動機構、即ち、ベース５を移動させる移動機構は、第１移動機構２１、第２移動機構２５及びキャリッジ３に限定されない。例えば、ロボットハンド４は、複数のリンクが連結されたアームに連結されていてもよい。この場合、ベース５、即ち、ロボットハンド４の移動機構はアームである。

ハンド７の駆動源は、サーボモータに限定されない。例えば、ハンド７の駆動源は、ステッピングモータであってもよい。

ハンド７は、その上面において基板Ｓ、即ち、ワークを保持するものに限定されない。例えば、ハンド７は、その下面においてワークを保持してもよい。ハンド７は、吸着等の手段によって、その下面においてワークを保持することができる。その場合、ストッカ８の受取り動作においては、ストッカ８がハンド７の下方からワークに接近し、ハンド７による保持が解除されたワークをストッカ８が受け取ってもよい。その後、ストッカ８は、下降して、ハンド７よりも下方の保持位置へ移動する。

ロボットハンド４が備えるハンド７の個数は、２個に限定されない。ハンド７の個数は、１個でもよいし、３個であってもよい。

同様に、ロボットハンド４が備えるストッカ８の個数は、２個に限定されない。ストッカ８の個数は、１個でもよいし、３個であってもよい。また、ストッカ８の個数は、ハンド７の個数と同数であってもよいし、ハンド７の個数の倍数であってもよいし、ハンド７の個数と無関係であってもよい。

ストッカ８は、その上面に基板Ｓ、即ち、ワークを載置することによって保持しているが、これに限定されない。ストッカ８は、ハンド７のようにワークを挟持することによって保持してもよいし、又は、ワークを吸着によって保持してもよい。

ストッカ８は、受取り動作及び受渡し動作において鉛直方向に移動しているが、例えば、鉛直方向に対して傾斜した方向に移動してもよい。つまり、ハンド７との間でワークの受け取り及び受け渡しが実現できる限りは、ストッカ８の移動方向は任意の方向に移動可能である。

ロボットハンド４は、１つのハンド７につき１つのストッカ８が設けられているが、１つのハンド７につき複数のストッカ８が設けられていてもよい。例えば、ハンド７の第１保持部７１と複数のストッカ８の第２保持部８１とが平面視で重ならないように配置され且つ、基板Ｓの、ハンド７からはみ出した部分のうち異なる部分を複数のストッカ８の第２保持部８１が保持することによって、１つのハンド７につき複数のストッカ８を設けて、前述のような受取り動作及び受渡し動作を実現することができる。

第１ハンド７Ａ及び第２ハンド７Ｂは、同じ動作を同時に実行しなくてもよい。例えば、第１ハンド７Ａ及び第２ハンド７Ｂは、同じ動作を順番に実行してもよい。また、第１ストッカ８Ａ及び第２ストッカ８Ｂは、同じ動作を同時に実行しなくてもよい。例えば、第１ストッカ８Ａ及び第２ストッカ８Ｂは、同じ動作を順番に実行してもよい。

ロボットハンド４は、常に最大の搬送能力でワークを搬送する必要はない。ロボットハンド４は、第１ハンド７Ａ、第２ハンド７Ｂ、第１ストッカ８Ａ及び第２ストッカ８Ｂの何れが基板Ｓを保持するかを適宜選択し、最大搬送能力の範囲内で必要な個数のワークを搬送することができる。

ベース５は、複数に分割されていてもよい。例えば、ベース５のうちハンド７が連結された部分とストッカ８が連結された部分とは、分割されていてもよい。

以上説明したように、ここに開示された技術は、ロボットハンドについて有用である。

２１ 第１移動機構（移動機構）
２５ 第２移動機構（移動機構）
３ キャリッジ（移動機構）
４ ロボットハンド
５ ベース
５５ 駆動モータ（モータ）
７Ａ 第１ハンド
７Ｂ 第２ハンド
７１ 第１保持部
８Ａ 第１ストッカ
８Ｂ 第２ストッカ
８１ 第２保持部
Ｓ 基板（ワーク）

Claims (9)

1. 所定の第１方向へ進退するように構成され、ワークを保持するハンドと、
   前記第１方向における所定の後退位置に位置する前記ハンドとの間でワークの受け取り及び受け渡しを行うストッカとを備えるロボットハンド。
2. 請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
   移動機構によって移動するベースをさらに備え、
   前記ハンドは、前記第１方向へ進退するように前記ベースに連結され、
   前記ストッカは、前記ベースに設けられているロボットハンド。
3. 請求項１又は２に記載のロボットハンドにおいて、
   前記第１方向は、直線状に延びる方向であり、
   前記ハンドは、直動するように構成されているロボットハンド。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載のロボットハンドにおいて、
   前記ストッカは、前記後退位置に位置する前記ハンドからワークを受け取る受取り動作と、前記後退位置に位置する前記ハンドへワークを受け渡す受渡し動作とを行うロボットハンド。
5. 請求項４に記載のロボットハンドにおいて、
   前記ハンドは、ワークを保持する第１保持部を有し、
   前記ストッカは、ワークを保持する第２保持部を有し、
   前記第１保持部は、ワークを部分的にはみ出した状態で保持し、
   前記第２保持部は、前記第１保持部に保持されたワークのうち前記第１保持部からはみ出した部分を保持して、前記ハンドからワークを受け取るロボットハンド。
6. 請求項５に記載のロボットハンドにおいて、
   前記ストッカは、所定の第２方向へ移動することによって前記受取り動作及び前記受渡し動作を行い、
   前記第２保持部は、前記第２方向を向いて見た場合に、前記第１保持部と重ならない位置に配置されているロボットハンド。
7. 請求項６に記載のロボットハンドにおいて、
   前記第２保持部は、前記第２方向と直交する第３方向に並んで２つ設けられており、
   前記第１保持部は、前記第３方向において２つの前記第２保持部の間に配置されているロボットハンド。
8. 請求項１乃至７の何れか１つに記載のロボットハンドにおいて、
   前記ハンドは、モータによって駆動され、
   前記ストッカは、エアによって駆動されるロボットハンド。
9. 請求項１乃至８の何れか１つに記載のロボットハンドにおいて、
   前記ハンドは、ワークとしての基板を保持するロボットハンド。

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