JP5040795B2 - 非接触搬送装置 - Google Patents

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。

近年、非接触搬送装置について種々の開発がなされており、非接触搬送装置の先行技術として特許文献１に示すものがあり、以下、先行技術に係る非接触搬送装置の構成等について簡単に説明する。

先行技術に係る非接触搬送装置は、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（負のゲージ圧）を発生させる複数のベルヌーイチャックが設けられており、各ベルヌーイチャックは、先端側が開口しかつ作動流体としてのエアを噴出可能なノズル口をそれぞれ有している。更に、各ベルヌーイチャックの側部には、ノズル口の内壁面に沿うようにエアを導入可能な導入孔がそれぞれ形成されており、各ベルヌーイチャックの導入孔は、エアを供給するエア体供給源にそれぞれ接続してある。そして、各ベルヌーイチャックのノズル口の周縁部は、ハンド本体の保持面に対して平行な平坦形状をそれぞれ呈している。なお、ベルヌーイチャックのノズル口の周縁部全体は、保持ハンドによりワークを保持する際にワークの表面に最も近接する部位（適宜に、ワーク表面最近接部位という）になっている。

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、エア供給源の作動によって複数のベルヌーイチャックの導入孔へエアを供給することにより、複数のベルヌーイチャックのノズル口内でエアの旋回流を発生させつつ、複数のベルヌーイチャックのノズル口からエアを噴出させる。これにより、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とができ、複数の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（吸着）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。これにより、ワークを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。
特許第３９８１２４１号公報

ところで、複数のベルヌーイチャックのノズル口内においては、エアの旋回流を発生させて、負圧を作用させることができるものの、ワーク表面近接部位であるノズル口の周縁部とワークの表面との間においてエアの圧力損失が生じる。そのため、ベルヌーイチャックのノズル口の周縁部付近に斥力としての正圧（正のゲージ圧）が発生して、保持ハンドの保持効率（吸着効率）を十分に高めることは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たハンド本体と、前記ハンド本体の前記保持面に設けられ、先端側が開口しかつ作動流体を噴出可能なノズル口をそれぞれ有し、前記ノズル口の内壁面に沿うように作動流体を導入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導入孔（導入通路）がそれぞれ形成され、前記ハンド本体の前記保持面から突出した部分が先鋭形状をそれぞれ呈してあって、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（負のゲージ圧）を発生させる複数のベルヌーイチャックとを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の作動によって複数の前記ベルヌーイチャックの前記導入孔へエアを供給することにより、複数の前記ベルヌーイチャックの前記ノズル口内でエアの旋回流を発生させつつ、複数の前記ベルヌーイチャックの前記ノズル口からエアを噴出させる。これよって、前記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とができ、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保持面とワークの表面と間に負圧を発生させて、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（吸着）することができる。

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、前記搬送アームを搬送方向へ移動させる。これにより、ワークを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（本発明の特徴による搬送作用）。

各ベルヌーイチャックの前記ノズル口の周縁部が先鋭形状をそれぞれ呈してあるため、前記ベルヌーイチャックの一部であって、前記保持ハンドによりワークを保持する際にワークの表面に最も近接する部位（適宜に、ワーク表面近接部位という）の形状を面形状でなく、線形状にすることができる。換言すれば、前記ベルヌーイチャックの前記ノズル口の周縁部全体でなく、前記ノズル口の周縁部の局所的な部分をワーク表面近接部位にすることができる。これにより、前記ベルヌーイチャックのワーク表面近接部位の面積を最小化を図って、前記ベルヌーイチャックの周縁部とワークの表面との間における圧力損失を十分に低減することができる（本発明の特徴による特有の作用）。

本発明によれば、前記ベルヌーイチャックのワーク表面近接部位の面積を最小化を図って、前記ベルヌーイチャックの周縁部とワークの表面との間における圧力損失を十分に低減できるため、前記ベルヌーイチャックの前記ノズル口の周縁部付近に斥力としての正圧（正のゲージ圧）が発生することを抑えて、前記保持ハンドの保持効率（吸着効率）を十分に高めることができる。

本発明の実施形態について図１から図４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を保持ハンドの保持面からみた図、図２は、図１におけるII-II線に沿った拡大断面図、図３（ａ）は、図３（ｂ）におけるIIIA-IIIA線に沿った断面図、図３（ｂ）は、本発明の実施形態に係るベルヌーイチャックの半断面図、図４は、本発明の実施形態に係るベルヌーイチャックの変形例を示す断面図である。

図１、図２、及び図３（ａ）（ｂ）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具備す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の中央部には、作動流体としてのエアを保持面９側から排出可能な排出スリット１１が形成されている。

ハンド本体７の保持面９には、複数のベルヌーイチャック１３が略均等に間隔を置いて設けられており、複数のベルヌーイチャック１３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（負のゲージ圧）を発生させるものである。また、各ベルヌーイチャック１３は、ハンド本体７の保持面９に対してそれぞれ突出してある。

各ベルヌーイチャック１３は、エアを噴出可能な円形のノズル口１５をそれぞれ有しており、各ノズル口１５は、先端側がそれぞれ開口してある。また、各ベルヌーイチャック１３の側部には、ノズル口１５の内壁面に沿うようにエアを導入可能な一対の導入孔（導入通路）１７が設けられており、一対の導入孔１７は、ノズル中心（ノズル口１５の中心）を基準として対称関係にある。更に、各ベルヌーイチャック１３の一対の導入孔１７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１９にエア配管等を介してそれぞれ接続してある。なお、ハンド本体７の内部にエア供給源１９に接続したチャンバー（図示省略）が設けられてあって、各ベルヌーイチャック１３の一対の導入孔１７がチャンバーにそれぞれ連通するようにしても構わない。

各ベルヌーイチャック１３のノズル口１５の周縁部は、外径が先端方向へ向かって縮径する外テーパ形状（先鋭形状の１つ）をそれぞれ呈している。また、各ベルヌーイチャック１３のノズル口１５の周縁部は、外テーパ形状の代わりに、図４（ａ）に示すように、内径が先端方向へ向かって拡径する内テーパ形状（先鋭形状の１つ）をそれぞれ呈するようにしたり、図４（ｂ）に示すように、外テーパ形状と内テーパ形状を合わせた複合テーパ形状（先鋭形状の１つ）をそれぞれ呈するようにしたりしても構わない。

ハンド本体７には、保持面９に沿った方向のワークＷの移動を規制する複数のストッパ２１が設けられており、各ストッパ２１は、ワークＷの端縁面に突当たり可能である。

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をワークＷに接近する適宜方向へ移動させて、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１９の作動によって複数のベルヌーイチャック１３の導入孔１７へエアを供給することにより、複数のベルヌーイチャック１３のノズル口１５内でエアの旋回流を発生させつつ、複数のベルヌーイチャック１３のノズル口１５からエアを噴出させる。また、一対の排出スリット１１によりエアをハンド本体７の保持面９側から排出する。これにより、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流通させることができ、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（吸着）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Ｗに作用する圧力とワークＷの重量がつりあうようなクリアランスになっている。

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。これにより、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ことができる（非接触搬送装置１の搬送作用）。

各ベルヌーイチャック１３のノズル口１５の周縁部が外テーパ形状、内テーパ形状、又は複合テーパ形状をそれぞれ呈してあるため、ベルヌーイチャック１３の一部であって、保持ハンド５によりワークＷを保持する際にワークＷの表面に最も近接する部位（適宜に、ワーク表面近接部位という）の形状を面形状でなく、線形状にすることができる。換言すれば、ベルヌーイチャック１３のノズル口１５の周縁部全体でなく、ノズル口１５の周縁部の局所的な部分をワーク表面近接部位にすることができる。これにより、ベルヌーイチャック１３のワーク表面近接部位の面積を最小化を図って、ベルヌーイチャック１３の周縁部とワークＷの表面との間における圧力損失を十分に低減することができる（非接触搬送装置１の特有の作用）。

従って、本発明の実施形態によれば、ベルヌーイチャック１３のノズル口１５の周縁部付近に斥力としての正圧（正のゲージ圧）が発生することを抑えて（後述の実施例参照）、保持ハンド５の保持効率（吸着効率）を十分に高めることができる。

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。

実施例について図５及び図６を参照して説明する。

ここで、図５は、実施例の場合におけるベルヌーイチャックの周辺のゲージ圧の測定結果を示す図、図６は、比較例の場合におけるベルヌーイチャックの周辺のゲージ圧の測定結果を示す図である。

実施例として、本発明の実施形態に係るベルヌーイチャックを備えた保持ハンドによりワークを保持した場合（実施例の場合）に、ベルヌーイチャックの周辺のゲージ圧を測定すると、図５に示すようになる。また、比較例として、比較例に係るベルヌーイチャック（図示省略）を備えた保持ハンドによりワークを保持した場合（比較例の場合）に、ベルヌーイチャックの周辺のゲージ圧を測定すると、図６に示すようになる。なお、比較例に係るベルヌーイチャックは、ノズル口の周縁部が保持ハンドの保持面と同一平面上に位置するように平坦形状を呈している点を除き、実施例に係るベルヌーイチャックと略同じ構成を有している。

そして、図５及び図６により明らかなように、実施例の場合は、比較例の場合に比べて、ベルヌーイチャックのノズル口の周縁部付近に斥力としての正圧が発生することを十分に抑えることができた。

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におけるII-II線に沿った拡大断面図である。 図３（ａ）は、図３（ｂ）におけるIIIA-IIIA線に沿った断面図、図３（ｂ）は、本発明の実施形態に係るベルヌーイチャックの半断面図である。 本発明の実施形態に係るベルヌーイチャックの変形例を示す断面図である。 実施例の場合におけるベルヌーイチャックの周辺のゲージ圧の測定結果を示す図である。 比較例の場合におけるベルヌーイチャックの周辺のゲージ圧の測定結果を示す図である。

符号の説明

Ｗ ワーク
１ 非接触搬送装置
３ 搬送アーム
５ 保持ハンド
７ ハンド本体
９ 保持面
１１ 排出スリット
１３ ベルヌーイチャック
１５ ノズル口
１７ 導入孔
１９ エア供給源
２１ ストッパ

Claims (2)

1. 板状のワークを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たハンド本体と、
   前記ハンド本体の前記保持面に設けられ、先端側が開口しかつ作動流体を噴出可能なノズル口をそれぞれ有し、前記ノズル口の内壁面に沿うように作動流体を導入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導入孔がそれぞれ形成され、前記ハンド本体の前記保持面から突出した部分が先鋭形状をそれぞれ呈してあって、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を備えたことを特徴とする非接触搬送装置。
2. 前記先鋭形状は、外径が先端方向へ向かって縮径する外テーパ形状、内径が先端方向へ向かって拡径する内テーパ形状、前記外テーパ形状と前記内テーパ形状を合わせた複合テーパ形状のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の非接触搬送装置。

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