JP5245999B2 - ロボットハンド及び移送ロボット - Google Patents

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、図５に示すように、基板Ｗに反り等の変形がある場合には、基板Ｗの裏面と吸着パッド１１１の間に隙間が空いて、ロボットハンド１０１による十分な保持力を確保することができず、移送中に基板Ｗがロボットハンド１０１から落下することがあり、基板Ｗの移送作業の繁雑化を招くことになる。

一方、吸込流量の大きい真空ポンプ等の真空発生器を用いれば、反り等の変形のある基板Ｗに対してもロボットハンド１０１による十分な保持力を確保することができるものの、真空発生器の大型化及び大重量化を招き、真空発生器をロボットアーム１０５又はロボットハンド１０１に搭載することが困難になる。

つまり、真空発生器をロボットアーム１０５又はロボットハンド１０１に搭載した上で、基板Ｗに反り等の変形がある場合でも、ロボットハンド１０１による保持力を十分に確保して、基板Ｗの移送作業の能率向上を図ることは容易でないという問題がある。

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、真空圧を発生させる真空発生器に接続され、基板の裏面又は表面を吸着可能な複数の吸着パッドと、を備え、前記ハンド本体における各吸着パッドの周縁部（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送風器（吸込ファン）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、前記真空発生器には、真空ポンプ、エジェクタ等が含まれる。

前記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複数の前記吸着パッドを基板の裏面側又は表面側に位置させる。そして、前記送風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、基板を複数の前記吸着パッドに押付けつつ、前記真空発生器の駆動により複数の前記吸着パッド内に真空圧を発生させて、複数の前記吸着パッドによって基板の裏面又は表面を吸着する。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、前記送風器の駆動を停止して複数の前記吸込孔の吸込状態を解除すると共に、前記真空発生器の駆動を停止して複数の前記吸着パッドの吸着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、前記ハンド本体における各吸着パッドの周縁部に前記吸込孔が形成され、各吸込孔が前記送風器に接続されてあって、送風器の吸込流量が一般に真空ポンプ等の吸込流量に比べて十分に大きいため、吸込流量の大きい真空ポンプ等を前記真空発生器として用いなくても、基板の裏面又は表面を前記吸着パッドに押付けることができる。

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、吸込流量の大きい真空ポンプ等を前記真空発生器として用いなくても、基板の裏面又は表面を前記吸着パッドに押付けることができるため、前記真空発生器を前記ロボットアーム又は前記ロボットハンドに搭載した上で、基板に反り等の変形がある場合でも、前記ロボットハンドによる保持力を十分に確保して、基板の移送作業の能率向上を図ることができる。

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。 発明が解決しようとする課題を説明する図である。

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の裏面を吸着可能な複数の吸着パッド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、各吸着パッド１３は、対応関係にありかつ真空圧を発生させるエジェクタ１５（真空発生器の一例）にエア配管１７を介して接続されている。ここで、複数のエジェクタ１５は、ロボットアーム５の適宜位置に取付台１９を介して搭載（設置）されている。なお、各吸着パッド１３が対応関係にあるエジェクタ１５に接続される代わりに、対応関係にある真空ポンプ（図示省略）に接続されたり、共通の真空発生器（図示省略）に接続されたりするようにしても構わない。

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２１が形成されており、各フォーク１１の裏面おける各吸着パッド１３に対向する位置には、取付口（吸込口）２３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２１内の空気を吸い込む複数（吸着パッド１３と同数）の送風器（吸込ファン）２５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の裏面おける各吸着パッド１３に対向する位置には、送風器２５が取付口２３を覆うように設けられている。なお、各フォーク１１の裏面に吸着パッド１３と同数の送風器２５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２５が設けられるようにしても構わない。

各フォーク１１の表面における各吸着パッド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２７が周方向に間隔を置いて形成されている。また、各吸込孔２７は、チャンバー２１に連通してあって、チャンバー２１を介して送風器２５に接続されている。なお、各フォーク１１の表面における各吸着パッド１３の周縁部に形成される吸込孔２７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、各吸込孔２７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、複数本のフォーク１１及び複数の吸着パッド１３を基板Ｗの裏面側に位置させる。そして、複数の送風器２５の駆動により複数の吸込孔２７から基板Ｗの裏面側の空気を吸い込んで、基板Ｗを複数の吸着パッド１３に押付けつつ、複数のエジェクタ１５の駆動により複数の吸着パッド１３内に真空圧を発生させて、複数の吸着パッド１３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２５の駆動を停止して複数の吸込孔２７の吸込状態を解除し、複数のエジェクタ１５の駆動を停止して複数の吸着パッド１３の吸着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の表面における各吸着パッド１３の周縁部に複数の吸込孔２７が形成され、各吸込孔２７が送風器２５に接続されてあって、送風器２５の吸込流量が一般に真空ポンプ等の吸込流量に比べて十分に大きいため、吸込流量の大きい真空ポンプ等を真空発生器として用いなくても、基板Ｗの裏面を複数の吸着パッド１３に押付けることができる。特に、各フォーク１１の裏面における各吸着パッド１３に対向する位置に送風器２５が設けられているため、送風器２５の吸込効率が高くなって、基板Ｗの裏面を複数の吸着パッド１３に十分かつ確実に押付けることができる。

従って、本発明の実施形態によれば、吸込流量の大きい真空ポンプ等を真空発生器として用いなくても、基板Ｗの裏面を複数の吸着パッド１３に十分かつ確実に押付けることができるため、複数のエジェクタ１５をロボットアーム５に取付台１９を介して搭載した上で、基板Ｗに反り等の変形がある場合でも、ロボットハンド１による保持力を十分に確保して、基板Ｗの移送作業の能率向上を図ることができる。

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 吸着パッド
１５ エジェクタ
１７ エア配管
１９ 取付台
２１ チャンバー
２３ 取付口
２５ 送風器
２７ 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、真空圧を発生させる真空発生器に接続され、基板の裏面又は表面を吸着可能な複数の吸着パッドと、を備え、
   前記ハンド本体における各吸着パッド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送風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してあって、各吸込孔が前記チャンバーを介して前記送風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. 前記送風器の個数が前記吸着パッドと同数であって、前記ハンド本体における各吸着パッドに対向する位置に前記送風器が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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