JP5347466B2

JP5347466B2 - 教示治具によって教示する基板搬送用マニピュレータ

Info

Publication number: JP5347466B2
Application number: JP2008313200A
Authority: JP
Inventors: 昌稔古市
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2028-12-09
Also published as: JP2010137300A

Description

本発明は、教示治具を使って自動教示を行う基板搬送用マニピュレータに関する。

近年、半導体製造装置は省スペース化が進み、装置内の空間が密になっている。そのため、基板搬送用マニピュレータを教示するにも、作業者が教示位置の確認を行いづらく、教示の簡単化が求められている。教示を簡単に行なうために用いる教示治具については、様々な手段が考えられており、例えば特許文献１がある。特許文献１では、マニピュレータハンド上に搭載された教示治具から導出された光ファイバを、教示治具のガイド部上でコネクタ中継した上で、光ファイバがマニピュレータのボディに直接挿入されるようになっている。
このように、従来の教示治具では、マニピュレータ本体（ボディ）と教示治具の間で、光ファイバやケーブルが直接接続されている。
特許第３８６９１０３号（図９）

しかし、特許文献１のような従来の構成では、教示治具から出た光ファイバやケーブルがマニピュレータの基部であるボディに入っているので、教示動作中にアームを動かすと光ファイバやケーブルが周辺装置やアームに引っかかり、教示治具がマニピュレータハンドからずれて教示が精密に出来なかったり、治具や装置を破損してしまったりする問題があった。
また、光ファイバやケーブルがアームに引っかからなくともアームとの擦れによって断線する恐れがあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、マニピュレータハンドに教示治具を搭載して教示するマニピュレータにおいて、マニピュレータが動作しても、教示治具からマニピュレータへ接続される光ファイバやケーブルが周辺装置に引っかからず、適切な教示が出来る装置を提供することを目的とする

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
本発明は、基板あるいは教示治具を保持可能なハンドをそれぞれ有する第１のアーム部および第２のアーム部を備え、前記教示治具を保持した状態の前記ハンドで検出対象物を検出して各々のアーム部の教示を行なう基板搬送用マニピュレータにおいて、前記第１のアーム部および前記第２のアーム部は、複数のアームが互いに水平方向に回転可能に接続された水平多関節型アームであり、前記第１のアーム部および前記第２のアーム部の先端にそれぞれ回転可能に支持され、前記ハンドを固定する各ハンド基端部の同じ側の側面にコネクタ接続部が設けられ、検出対象物を検出するセンサおよび該センサのアンプが搭載された前記教示治具の前記アンプから導出された教示治具用信号伝達ケーブルの端部に、前記第１のアーム部および前記第２のアーム部のそれぞれの前記コネクタ接続部に接続可能なコネクタが設けられ、前記教示治具用信号伝達ケーブルは、前記第１のアーム部および前記第２のアーム部において前記コネクタ接続部からアーム内を通って前記第１のアーム部および前記第２のアーム部を上部において支持する基部へ案内され、前記基部の前記上部付近に設けられた信号接続部において前記アンプへの電源線を含む同じ信号線が接続されて１本となってコントローラへ接続されることを特徴とする基板搬送用マニピュレータとするものである。
また、本発明は、前記コネクタ接続部は、前記ハンド基端部の側面に設けられて前記コネクタが水平方向から挿抜可能であることを特徴とするものである。
また、本発明は、前記教示治具用信号伝達ケーブルを光ファイバとし、前記コネクタおよび前記コネクタ接続部を光コネクタとしたことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記ハンド基端部が、前記アーム部の先端に複数設けられ、前記複数のハンド基端部が互いに同軸に水平方向に回転可能に支持されることを特徴とするものである。
また、本発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の基板搬送用マニピュレータを搭載したことを特徴とする半導体製造装置とするものである。

以上、本発明によると、教示治具から導出されている教示治具用信号伝達ケーブルを、ハンド基端部に設けたコネクタ接続部で接続してアームの内部に導入してコントローラと接続するので、教示時のマニピュレータのアーム部の姿勢に関わらず、教示治具とハンド基端部間の教示治具用信号伝達ケーブルは一定姿勢を保つことになり、また短くて済むので、教示動作中に、ケーブルが周辺装置に引っかかり、教示治具がマニピュレータハンドからずれて教示が精密に出来なかったり、治具や装置を破損してしまったりする問題が起こらず、確実かつ安全に自動教示を行うことが出来る。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図２は、本発明が適用される基板搬送用マニピュレータの斜視図である。
図において、マニピュレータ２１は、昇降部２８と旋回部２７とアーム部２４から概ね構成され、図示省略した半導体製造装置の架台に固定されて半導体製造に用いる基板を、予め教示された位置間で搬送する基板搬送装置である。本実施例の場合、アーム部２４は、上アーム２４ａと下アーム２４ｂの２つのアームを備えたダブルアームのマニピュレータとなっている。
昇降部２８は上下方向のＺ軸に沿った自由度をもち、昇降部２８内に配置された図示しない昇降機構によってアーム部２４と旋回部２７を昇降動作させる。旋回部２７は図示しない旋回機構を収容し、本実施例の場合Ｚ軸と同軸のＳ軸で旋回可能で、アーム部２４を旋回動作させる。アーム部２４は旋回部２７内あるいはアーム部内に配置された図示しないアーム駆動機構によって、上アーム２４ａ、下アーム２４ｂそれぞれ個別に水平なＸ軸に沿って進退動作が可能である。Ｘ軸はＳ軸と直角な水平方向の軸である。上アーム２４ａ、下アーム２４ｂのそれぞれは、複数のアームを有し、本実施例の場合、旋回部２７に基端が旋回可能に接続された第１アーム２４１と、第１アーム２４１の先端上に基端が旋回可能に接続された第２アーム２４２とから構成されている。上下アームそれぞれの第１アーム２４１と第２アーム２４２は、旋回部２７の上面に対してそれぞれ同じ高さになるよう設置されている。そして、第２アーム２４２の先端上に、後述するハンド基端部２５１の基端が旋回可能に接続されていて、ハンド基端部２５１の先端に基板を保持可能なハンド２５が固定されている。ハンド基端部２５１の基端側の形状は上下アームそれぞれで異なっており、上アーム２４ａのハンド基端部２５１の基端側の形状は、下アーム２４ｂのハンド基端部よりも高い位置でハンド２５を固定するような形状となっている。そして、上下アームのそれぞれのハンド２５は上から見たときに一致するＸ軸の軌跡を通るように保持されている。ハンド２５は基板を保持可能であり、かつ後述する教示治具を保持可能に形成されている。
以上で構成されるマニピュレータ２１は、予め教示されたデータを再生しながら動作し、ハンド２５の位置、角度が制御される。

次に上記マニピュレータ２１に装着する本発明の教示治具について説明する。
図１は、本発明の教示治具２１０をハンド部２５に装着した状態の基板搬送用マニピュレータの斜視図であり、マニピュレータの待機時の姿勢を示したものである。図１は図２と同じ方向から見た斜視図である。
また、図３は上アーム２４ａのハンド２５をＸ軸方向に伸長動作させて上アーム２４ａを教示しているときのマニピュレータの姿勢を示したものである。
また、図４は、アーム部２４内での教示治具用信号伝達ケーブルの這い回しを示した側断面図である。
また、図５は下アーム２４ｂのハンド２５をＸ軸方向に伸長動作させて下アーム２４ｂを教示しているときのマニピュレータの姿勢を示したものである。
教示治具２１０は、ハンド２５上の基板が搭載される位置に、基板が保持されるときと同様に保持される。教示治具２１０は、本実施例の場合、アーム部２４が上アーム２４ａと下アーム２４ｂのダブルアームで構成されているが、そのいずれのアームのハンドにも搭載可能な形状となっている。教示治具２１０は、教示したい位置に設置した検出対象物２１０１を検出するセンサ２１０２を搭載している。図３や図５のように教示治具２１０をハンド２５に搭載した状態でアーム部２４を伸長させ、対象物２１０１を教示治具２１０上のセンサ２１０２で検出することによって、そのときのアーム部、旋回部、昇降部の位置と姿勢を記憶し、これを教示位置とする。センサ２１０２は、本実施例の場合、透過型のセンサを示しているが、光ファイバ式のセンサや反射型のセンサであってもよい。

本実施例の場合、センサ２１０２には、センサ２１０２のアンプ２１０３がその近傍に固定設置されており、このアンプ２１０３から教示治具信号伝達ケーブル２１１が導出されている。教示治具信号伝達ケーブル２１１はアンプ２１０３から教示治具２１０の外部に導出されている。
本発明では、教示治具２１０から導出されるこの教示治具用信号伝達ケーブル２２１を、ハンド２５の基端部であるハンド基端部２５１に到達できる程度の長さとし、その端部にコネクタ２６を設けている。ハンド基端部２５１は、最も基端側が第２アーム２４２に対して旋回可能に取り付けられている部分であって、教示治具２１０や基板が搭載される薄板状のハンド２５を固定支持する部分である。そして、コネクタ２６を接続可能なコネクタ接続部２６１がハンド基端部２５１の側面に設けられていて、コネクタ２６がコネクタ接続部２６１に接続されている。ここで、コネクタ接続部２６１は、複数のアームからなるアーム部２４の姿勢に影響がなく、また、教示治具２１０との相対的位置関係が変動しないハンド基端部２５１に設け、かつコネクタ２６が水平方向となるような位置に備え付ける。コネクタ２６が水平方向となるように取り付けるのは、教示の際、ハンド２５が高さ方向に低い搬送位置に到達することを妨げないようにするためである。
さらに本実施例の場合、アーム部２４が上アーム２４ａと下アーム２４ｂのダブルアームで構成されているので、これら各アームにおけるハンド基端部２５１のコネクタ接続部２６１は、これらが同じ側面側になるように設けられている。同じ側面側にコネクタ接続部２６１が配置されることにより、アンプ２１０３からコネクタ２６までの部分の教示治具信号伝達ケーブル２１１は、必要最小限の長さで双方のコネクタ接続部に到達できる。

上記のようにコネクタ２６とコネクタ接続部２６１とを介して接続された教示治具用信号伝達ケーブル２２１は、図４のように第２アーム２４２の内部に導入される。そしてさらに、第２アーム２４２の先願側内部のハンド基端部２５１を回転可能に支持する関節部の中空軸芯内に導入され、第２アーム２４２の下面近くまで下ろされる。そして第２アーム２４２の基端側へ案内されながら再び第２アーム２４２の上面近くまで上げられ、第２アーム２４２を回転可能に支持する第１と第２アームの関節部の中空軸芯内を通って第１アーム２４１の内部に導入され、第１アーム２４１の下面近くまで下ろされる。そして第１アーム２４１の基端側へ案内されながら再び第１アーム２４１の上面近くまで上げられ、第１アーム２４１を回転可能に支持する関節部の中空軸芯を通って旋回部２７へと導入される。
さらに本実施例のように、アーム部２４が上アーム２４ａと下アーム２４ｂのダブルアームで構成されている場合は、それぞれの教示治具信号伝達ケーブル２１１が旋回部２７へ導入された位置で、つまり旋回部２７の上部付近の信号接続部２１１１で、これらのケーブル２１１における同一の信号線が１つになるよう接続される。つまり、例えば電源の＋２４Ｖ同士が接続される。本実施例のようにダブルアームのような構成でハンド２５が複数あっても教示治具２１０は共通で使用して各アームごとに教示するので、ケーブルの各信号をここで接続しても問題は無く、マニピュレータの基部側でケーブルを１本にすることで、昇降部や旋回部による動作でケーブルが断線する確率を下げるようにしている。
その後、教示治具信号伝達ケーブル２１１は昇降部２８の図示しないケーブルガイドに導入され、マニピュレータ基部の図示しない箇所で再びコネクタ等を介してマニピュレータのコントローラに接続されるようになっている。

このように、マニピュレータ２１のアーム部２４がどんな姿勢であっても、教示治具信号伝達ケーブル２１１の状態が変わらないようコネクタ接続部２６１をハンド基端部２５１に配置しているので、教示作業中にケーブル２１１が周辺の装置に引っかかったり、マニピュレータのアーム部２４に絡まったりすることがなく、周辺装置や教示治具の破損を防止することができ、教示精度も向上できる。
また、コネクタを水平面上に配置することで、ケーブル２１１の高さ方向の出っ張りを押さえ、装置やハンドとの干渉を防止した上でコンパクトなケーブル処理が可能となる。

なお、本実施例ではセンサを透過式のものとしてアンプを教示治具２１０に搭載したが、教示治具用信号伝達ケーブルを光ファイバとし、コネクタを光コネクタとし、その検出用アンプを旋回部に収容することも出来る。
また、本実施例ではいわゆる水平多関節のアーム部を備えたマニピュレータを説明したが、ハンド基端部に教示治具からのケーブルを中継するコネクタ接続部を備えてケーブルをアーム部に収納することは、アーム部がリニアガイドを使った直動タイプのものに適用することもできる。
また、本実施例ではいわゆる水平多関節のアーム部であって、１つのアームの先端に１つのハンドを有するマニピュレータを説明したが、１つのアームの先端に２つのハンド基端部を同軸に重ねるように配置して、それぞれのハンド基端部にハンドを有するものにも本発明は適用することができる。この場合、さらに本実施例のようにダブルアームになるよう構成すると、左右のアームでそれぞれ２つのハンドを有するため、計４つのハンドとハンド基端部とを有することになり、計４つのハンド基端部のそれぞれに教示治具からのケーブルを中継するコネクタ接続部を設けることになる。

本発明の教示治具をハンド部に装着した状態の基板搬送用マニピュレータの斜視図本発明が適用される基板搬送用マニピュレータの斜視図ハンドをＸ軸方向に伸長動作させ、上アームのハンドを教示しているときのマニピュレータの姿勢アーム部内での教示治具用信号伝達ケーブルの這い回しを示した側断面図ハンドをＸ軸方向に伸長動作させ、下アームのハンドを教示しているときのマニピュレータの姿勢

符号の説明

２１マニピュレータ
２４アーム部
２５ハンド
２５１ハンド基端部
２６コネクタ
２６１コネクタ接続部
２７旋回部
２８昇降部
２１０教示治具
２１１教示治具用信号伝達ケーブル
２１１１信号接続部
１１１スイッチ
１１２ボックス

２４ａ上アーム
２４ｂ下アーム
２４１第１アーム
２４２第２アーム

２１０１検出対象物
２１０２センサ
２１０３アンプ

Claims

基板あるいは教示治具を保持可能なハンドをそれぞれ有する第１のアーム部および第２のアーム部を備え、前記教示治具を保持した状態の前記ハンドで検出対象物を検出して各々のアーム部の教示を行なう基板搬送用マニピュレータにおいて、
前記第１のアーム部および前記第２のアーム部は、複数のアームが互いに水平方向に回転可能に接続された水平多関節型アームであり、
前記第１のアーム部および前記第２のアーム部の先端にそれぞれ回転可能に支持され、前記ハンドを固定する各ハンド基端部の同じ側の側面にコネクタ接続部が設けられ、
検出対象物を検出するセンサおよび該センサのアンプが搭載された前記教示治具の前記アンプから導出された教示治具用信号伝達ケーブルの端部に、前記第１のアーム部および前記第２のアーム部のそれぞれの前記コネクタ接続部に接続可能なコネクタが設けられ、
前記教示治具用信号伝達ケーブルは、前記第１のアーム部および前記第２のアーム部において前記コネクタ接続部からアーム内を通って前記第１のアーム部および前記第２のアーム部を上部において支持する基部へ案内され、前記基部の前記上部付近に設けられた信号接続部において前記アンプへの電源線を含む同じ信号線が接続されて１本となってコントローラへ接続されることを特徴とする基板搬送用マニピュレータ。
前記コネクタ接続部は、前記コネクタが水平方向から挿抜可能であることを特徴とする請求項１記載の基板搬送用マニピュレータ。
前記教示治具用信号伝達ケーブルを光ファイバとし、前記コネクタおよび前記コネクタ接続部を光コネクタとしたことを特徴とする請求項１または２記載の基板搬送用マニピュレータ。
前記ハンド基端部が、前記第１のアーム部および前記第２のアーム部の先端にそれぞれ複数設けられ、前記複数のハンド基端部が互いに同軸に水平方向に回転可能に支持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板搬送用マニピュレータ。
請求項１〜４のいずれか一つに記載の基板搬送用マニピュレータを搭載したことを特徴とする半導体製造装置。