JP5755844B2 - ワーク搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造等においてウエハ等の薄板状のワークを搬送するためのワーク搬送システムに関し、より詳しくは、ワーク収納室とワーク処理室との間でワーク搬送用ロボットによりワークの搬送を行うように構成されたワーク搬送システムに関する。

半導体製造の分野において、ウエハ等のワークを搬送する際に搬送用のロボットが用いられており、たとえば、ウエハが収納された容器（ワーク収納室）と、プロセスチャンバ（ワーク処理室）との間でワーク搬送用ロボットによりワークの搬送を行うように構成されたワーク搬送システムが知られている。

図２３に従来のワーク搬送システムの一例を示す。同図に示されたワーク搬送システムＢは、２つのワーク収納室９１と、搬送室９２と、ワーク処理室９３と、ワーク搬送用ロボット９４と、アライナ装置９５とを備えている。ワーク収納室９１は、たとえば、複数の薄板状のワークＷを保持したカセットを収納可能に構成されており、直線状に配列される。搬送室９２は、複数のワーク収納室９１に隣接して設けられており、この搬送室９２内に１台のワーク搬送用ロボット９４が配置される。ワーク搬送用ロボット９４は、たとえば２段のアーム９４０，９４１およびワーク保持用のハンド９４２が互いに水平面内で回動自在に連結された水平多関節ロボットにより構成され、ハンド９４２に保持されたワークＷを水平移動ないし上下動させることが可能とされている。ワーク処理室９３は、搬送室９２に対してワーク収納室９１とは反対側に隣接して設けられている。ワーク処理室９３においては、加熱処理、加工処理、あるいは検査処理などの処理がワークＷに対してなされる。ワーク搬送用ロボット９４は、すべてのワーク収納室９１およびワーク処理室９３に対して、ワークＷの搬出入が可能とされている。アライナ装置９５は、ワーク処理室９３内に搬入されるワークＷの向き（垂直軸周りの回転位置）を一定にする必要がある場合に当該ワークＷの向きを合わせるためのものであり、搬送室９２内に配置される。アライナ装置９５は、ワークＷを保持するターンテーブル９５０（ワーク保持部）と、このターンテーブル９５０を回転させる回転駆動機構と、たとえばワークＷの外周に形成されたノッチを検出するセンサとを備えている。ターンテーブル９５０は、ワーク収納室９１に対するワークＷの搬出入の妨げとならないように、ワーク収納室９１に対してワークの受け渡しを行うときのワーク搬送用ロボット９４のアーム９４０，９４１およびハンド９４２の位置（下限位置）よりも低い位置に設けられている。

図２３に示されたワーク搬送システムＢにおけるワーク搬送処理の一例について説明する。まず、図２４に示すように、２つ並んだワーク収納室９１のうちの一方のワーク収納室９１から処理前のワークＷを搬出する。次に、アライナ装置９５により、当該ワークＷの向きを合わせるアライメントが行われる。具体的には、図２５に示すように、ワークＷをアライナ装置９５のターンテーブル９５０の真上に移動させ、ハンド９４２を下降させることにより、アライナ装置９５のターンテーブル９５０にワークＷを保持させる。引き続き、ワーク搬送用ロボット９４のハンド９４２をアライナ装置９５から退避させ、ターンテーブル９５０を回転させながらワークＷのノッチの位置を検出し、検出したノッチを所定の向きに向くようにターンテーブル９５０を回転させる。その後、ワークＷの真下にハンド９４２を進入させ、当該ハンド９４２を上昇させることによりワークＷを受け取り、当該ワークＷをワーク処理室９３に搬入する。図２６は、ワーク処理室９３においてワークＷの受け渡しがなされる状態を示す。ワーク処理室９３ではワークＷに対して適宜処理がなされる。次いで、処理後のワークＷをワーク処理室９３から搬出し、他方のワーク収納室９１に搬入する。このようなワークＷの搬送が繰り返される。

上記した従来のワーク搬送システムＢにおいては、アライナ装置９５のターンテーブル９５０が、ワーク収納室９１に対するワークＷの受け渡しを行うときのアーム９４０，９４１およびハンド９４２の位置（下限位置）よりも低い位置に設けられている。このため、ワーク搬送用ロボット９４においては、ワーク収納室９１に対するワークＷの受け渡しを行う上限位置と下限位置との間でハンド９４２を昇降させる、ワーク受け渡しのための昇降ストロークと、アライナ装置９５のターンテーブル９５０にワークＷを保持させるために、上記下限位置より下方においてハンド９４２を昇降させる、アライメントのための昇降ストロークと、が必要となる。したがって、ワーク搬送用ロボット９４については、比較的に長い昇降ストロークを有する必要がある。

しかしながら、ワーク搬送用ロボットＢの昇降ストロークが長くなると、当該ワーク搬送用ロボット９４の剛性を維持するのが困難になり、ワーク搬送時の位置精度の低下を招いてしまう。ワーク搬送用ロボット９４の昇降ストロークの長大化は、当該ワーク搬送用ロボット９４の製造コストの高騰化を招き、また、搬送室９２においては、高さ方向の寸法を大きくしなければならない場合もあり、ワーク搬送システムＢ全体の製造コストが高くつく虞れもある。

特開２００３−１８８２３１号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、アライナ装置を備え、ワーク収納室とワーク処理室との間でワーク搬送用ロボットによりワークの搬送を行うように構成されたワーク搬送システムにおいて、ワーク搬送用ロボットによるワーク搬送時の位置精度の向上を図るとともに、製造コストの削減を図ることをその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

本発明によって提供されるワーク搬送システムは、搬送室と、この搬送室に隣接し、薄板状のワークを積層状に収納するための、直線状に配列された３つまたは５つのワーク収納室と、上記搬送室に対して上記ワーク収納室とは反対側に隣接する１つのワーク処理室と、上記ワーク収納室と上記ワーク処理室との間で上記ワークを搬送するために上記搬送室に配置され、ハンドに保持された上記ワークを水平移動ないし上下動させることが可能なワーク搬送用ロボットと、上記搬送室に配置され、上記ワークの垂直軸周りの回転位置を合わせるためのアライナ装置と、を備え、上記アライナ装置は、上記ワークを保持するワーク保持部と、上記ワーク保持部を回転させる回転駆動機構と、上記ワーク保持部を昇降させるワーク保持部昇降機構と、を備え、上記ワーク搬送用ロボットは、上記ワーク収納室の配列方向に離間して２台配置されており、上記ワーク処理室は、上記ワーク収納室の配列方向において２台の上記ワーク搬送用ロボットの間に配置されており、上記アライナ装置は、２台の上記ワーク搬送用ロボットの間であって、上記ワーク処理室に正対する位置に配置されており、２台の上記ワーク搬送用ロボットのいずれもが、上記３つまたは５つのワーク収納室のうち中央に位置するものに対してワークの搬送を行うことを特徴としている。

好ましい実施の形態においては、上記ワーク搬送用ロボットは、上記ワーク収納室に対して上記ワークの受け渡しを行う上限位置と下限位置との間で上記ハンドを昇降させ、上記アライナ装置の上記ワーク保持部昇降機構は、上記下限位置よりも上位である第１位置と、上記下限位置よりも下位であり、かつ、上記ワーク搬送用ロボットと干渉しない第２位置との間で上記ワーク保持部を昇降させる。

好ましい実施の形態においては、上記ワーク搬送用ロボットは、上記搬送室に対して固定される固定ベースと、昇降ベースと、この昇降ベースを上記固定ベースに対して昇降させる昇降機構と、一端が上記昇降ベースに対して第１の垂直軸周りに回動可能に支持された第１のアームと、上記第１のアームを上記第１の垂直軸周りに回動させる第１アーム駆動機構と、一端がこの第１のアームの他端に対して第２の垂直軸周りに回動可能に支持された第２のアームと、この第２のアームを上記第２の垂直軸周りに回動させる第２アーム駆動機構と、端部が上記第２のアームの他端に対して第３の垂直軸周りに回動可能に支持された上記ハンドと、このハンドを上記第３の垂直軸周りに回動させるハンド駆動機構と、を備える。

本発明に係るワーク搬送システムによれば、アライナ装置のワーク保持部の昇降動作により、アライナ装置に対するワークの受け渡しが可能とされている。このため、ワーク搬送用ロボットにおいては、アライナ装置に対するワークの受け渡しのための昇降ストロークが不要であり、当該ワーク搬送用ロボットの昇降ストロークを比較的に短くすることができる。その結果、ワーク搬送用ロボットの剛性を維持するのが容易であり、ワーク搬送時における位置精度の向上を図ることができる。また、ワーク搬送用ロボットの昇降ストロークが短縮されると、ワーク搬送用ロボットおよびこれを収容する搬送室の小型化を図ることができるので、ワーク搬送システム全体の製造コストの削減に寄与する。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係るワーク搬送システムの全体構成を示す平面図である。 ワーク搬送用ロボットの側面図である。 ワーク搬送用ロボットの制御系の概略構成例を示すブロック図である。 アライナ装置の説明図であり、図１に示すワーク搬送システムのワーク処理室側からワーク収納室側を見た図である。 アライナ装置の説明図であり、図１に示すワーク搬送システムのワーク処理室側からワーク収納室側を見た図である。 アライナ装置によりワークのアライメントを行う手順の説明図であり、図４と同様の図である。 アライナ装置によりワークのアライメントを行う手順の説明図であり、図４と同様の図である。 アライナ装置によりワークのアライメントを行う手順の説明図であり、図４と同様の図である。 アライナ装置によりワークのアライメントを行う手順の説明図であり、図４と同様の図である。 アライナ装置によりワークのアライメントを行う手順の説明図であり、図４と同様の図である。 アライナ装置によりワークのアライメントを行う手順の説明図であり、図４と同様の図である。 アライナ装置によりワークのアライメントを行う手順の説明図であり、図４と同様の図である。 ワーク搬送用ロボットの動作を説明するための平面図である。 ワーク搬送用ロボットの動作を説明するための平面図である。 ワーク搬送用ロボットの動作を説明するための平面図である。 ワーク搬送用ロボットの動作を説明するための平面図である。 ワーク搬送用ロボットの動作を説明するための平面図である。 ワーク搬送用ロボットの動作を説明するための平面図である。 図１に示すワーク搬送システムによるワーク搬送の手順を説明するための平面図である。 図１に示すワーク搬送システムによるワーク搬送の手順を説明するための平面図である。 本発明に係るワーク搬送システムの参考例を示す平面図である。 本発明に係るワーク搬送システムの他の例を示す平面図である。 従来のワーク搬送システムの一例を示す平面図である。 従来のワーク搬送システムの一例を示す平面図である。 従来のワーク搬送システムの一例を示す平面図である。 従来のワーク搬送システムの一例を示す平面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、本発明に係るワーク搬送システムの一例を示している。本実施形態のワーク搬送システムＡ１は、３つのワーク収納室１（以下、適宜、ワーク収納室１Ａ，１Ｂ，１Ｃという）と、搬送室２と、ワーク処理室３と、２台の搬送用ロボット４（以下、適宜、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂという）と、これら搬送用ロボット４の動作を制御するコントローラ５（図示略）と、アライナ装置６とを備え、たとえばウエハ等の薄板状のワークＷの搬送を行うように構成されたものである。

ワーク収納室１は、たとえば複数の薄板状のワークＷを積層状に保持したカセットを収納可能に構成されており、一定ピッチで直線状に配列されている。

搬送室２は、上記３つのワーク収納室１に隣接して設けられており、これらワーク収納室１が並ぶ方向において長手状の略直方体形状とされている。

ワーク処理室３は、加熱処理、加工処理あるいは検査処理などの処理をワークＷに対して行うためのものである。ワーク処理室３は、搬送室２に対して、ワーク収納室１とは反対側に隣接して設けられている。ワーク処理室３は、ワーク収納室１の配列方向Ｘ１−Ｘ２における中央位置に設けられている。なお、ワーク処理室３と搬送室２との間には、必要に応じて開閉式のシャッタ（図示略）が設けられる。

搬送用ロボット４は、ワーク収納室１とワーク処理室３との間でワークＷの搬送を行うためのものであり、搬送室２内に配置されている。図１および図２に表れているように、搬送用ロボット４は、搬送室２の下部に対して台座を介して固定される固定ベース４０と、昇降ベース４１と、長手状の下段アーム４２および上段アーム４３と、ハンド４４とを備えている。

昇降ベース４１は、固定ベース４０に対して昇降可能に支持されている。具体的には、たとえば、固定ベース４０の内部に図示しない上下方向の直線ガイドレールが設けられ、昇降ベース４１に設けられた図示しないスライダが上記ガイドレールに対して上下方向にスライド移動可能に支持されている。また、固定ベース４０の内部には図示しないネジ軸が回転自在に支持され、昇降ベース４１には、上記ネジ軸に螺合するナットが設けられている。固定ベース４０の下部には図示しない昇降用のサーボモータが設けられ、この昇降用モータの出力軸に設けられた出力プーリと、上記ネジ軸に設けられたプーリとの間にベルトが掛け回されている。かかる構成により、上記昇降用モータが駆動すると、上記ネジ軸が回転させられ、当該ネジ軸の回転により、昇降ベース４１が昇降させられる。このようにして、昇降ベース４１を固定ベース４０に対して昇降させる昇降機構が構成される。

下段アーム４２は、たとえば中空状の略四角柱形状とされており、長手方向が水平となる姿勢で昇降ベース４１に支持されている。たとえば、下段アーム４２の基端４２ａには、図示しない垂直下向きの軸部が設けられており、当該軸部が昇降ベース４１の上部に形成された孔に嵌挿された状態で垂直軸Ｏ１周りに回動可能に支持されている。また、昇降ベース４１には図示しない下段アーム駆動用のサーボモータが設けられ、この下段アーム用モータの出力軸に設けられた出力プーリと、下段アーム４２の上記軸部に設けられた従動プーリとの間にベルトが掛け回されている。かかる構成により、上記下段アーム用モータが駆動すると、下段アーム４２は、垂直軸Ｏ１周りに回動させられる。このようにして、下段アーム４２を垂直軸Ｏ１周りに回動させる下段アーム駆動機構が構成される。なお、本実施形態では、垂直軸Ｏ１は、固定ベース４０の中心に対して所定の距離Ｌ０だけ偏倚した位置に設定される。

上段アーム４３は、たとえば中空状の略四角柱形状とされており、長手方向が水平となる姿勢で下段アーム４２に支持されている。たとえば、上段アーム４３の基端４３ａには、図示しない垂直下向きの軸部が設けられており、当該軸部が下段アーム４２の先端上部に形成された孔に嵌挿された状態で垂直軸Ｏ２周りに回動可能に支持されている。また、昇降ベース４１には図示しない上段アーム駆動用のサーボモータ（上段アーム用モータ）が設けられ、下段アーム４２の軸部に対して相対回転可能に上段アーム用中継軸が設けられている。そして、上段アーム用モータの出力軸に設けられた出力プーリと上段アーム用中継軸の下端に設けられた下位中継プーリとの間、および上段アーム用中継軸の上端に設けられた上位中継プーリと上段アーム４３の上記軸部に設けられた従動プーリとの間、にそれぞれベルトが掛け回されている。かかる構成により、上段アーム用モータが駆動すると、上段アーム４３は、垂直軸Ｏ２周りに回動させられる。このようにして、上段アーム４３を垂直軸Ｏ２周りに回動させる上段アーム駆動機構が構成される。

ハンド４４は、先端部が二股のフォーク状とされており、中心線が水平となる姿勢で上段アーム４３に支持されている。ハンド４４には、たとえばウエハなどの所定サイズの円形のワークＷを載置保持するための部分円状の凹段部４４ｂが形成されている。たとえば、ハンド４４の基端４４ａには、図示しない垂直下向きの軸部が設けられており、当該軸部が上段アーム４３の先端上部に形成された孔に嵌挿された状態で垂直軸Ｏ３周りに回動可能に支持されている。また、昇降ベース４１には図示しないハンド駆動用のサーボモータ（ハンド用モータ）が設けられ、下段アーム４２の軸部に対して相対回転可能に第１中継軸が設けられ、上段アーム４３の軸部に対して相対回転可能に第２中継軸が設けられている。そして、ハンド用モータの出力軸に設けられた出力プーリと第１中継軸の下端に設けられた下位第１中継プーリとの間、第１中継軸の上端に設けられた上位第１中継プーリと第２中継軸の下端に設けられた下位第２中継プーリとの間、および第２中継軸の上端に設けられた上位第２中継プーリとハンド４４の上記軸部に設けられた従動プーリとの間、にそれぞれベルトが掛け回されている。かかる構成により、ハンド用モータが駆動すると、ハンド４４は、垂直軸Ｏ３周りに回動させられる。このようにして、ハンド４４を垂直軸Ｏ３周りに回動させるハンド駆動機構が構成される。

昇降ベース４１、アーム４２，４３、およびハンド４４の支持構造、ならびに昇降機構、各アーム駆動機構、およびハンド駆動機構については、詳細な図示説明は省略したが、たとえば特開２００３−１８８２３１号公報記載の構造と同様の構造によって実現することができる。なお、各アーム駆動機構、およびハンド駆動機構の一例として、昇降ベース４１にそれぞれの駆動用モータを設け、プーリ、中継軸、およびベルトの連係によりアーム４２，４３、およびハンド４４が回動させられる場合について説明したが、これに代えて、アーム４２，４３、およびハンド４４の軸部に駆動用モータの出力軸を直接つなげてもよい。

なお、固定ベース４０と昇降ベース４１との間、昇降ベース４１と下段アーム４２との間、下段アーム４２と上段アーム４３との間、および上段アーム４３とハンド４４との間には、それぞれ、必要に応じて図示しないシール部材が介装される。これにより、搬送用ロボット４の内部空間は外部に対して気密シールされ、たとえば搬送用ロボット４内部のパーティクルが搬送室２へ拡散することは防止される。

図１に表れているように、上記構成の２台の搬送用ロボット４は、ワーク収納室１の配列方向Ｘ１−Ｘ２についてワーク処理室３を挟むように離間し、かつ左右のワーク収納室１Ａ，１Ｃに対応する位置に配置され、たとえば上記配列方向Ｘ１−Ｘ２における中央位置から互いに同じ距離の位置に配置されている。ここで、「同じ距離」とは、設計上において、上記中央位置から図中右側の搬送用ロボット４Ａまでの距離と、上記中央位置から図中左側の搬送用ロボット４Ｂまでの距離とを等しくしておくことを意味する。本実施形態では、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂは、左右のワーク収納室１Ａ，１Ｃに正対して位置し、かつ搬送室２のうちワーク処理室３に面した側壁２ａに近接して位置する。

固定ベース４０の下部側面には、上記各モータに対する給電や制御信号の伝送を行うためのコネクタ（図示略）が設けられている。

図３は、搬送用ロボットの制御系の概略構成例を示すブロック図である。図３に示すように、２台の搬送用ロボット４Ａ，４Ｂは、コントローラ５に接続されている。コントローラ５は、メイン制御部５０と、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂにそれぞれ設けられたサーボモータを制御するサーボ制御部５１Ａ，５１Ｂとを有している。

メイン制御部５０には、たとえば、ロボットの制御プログラム等を実行し演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムや設定データ等を格納したＲＯＭ、データ等の一時的な記憶に用いられるＲＡＭ等が組み込まれており、これらがバスラインを介して接続されている。また、メイン制御部５０には、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂに対するティーチング作業や手動操作（原点調整や手動入力操作）を行うためのティーチペンダント５２が接続されている。

メイン制御部５０には、サーボ制御部５１Ａ，５１Ｂが接続されており、サーボ制御部５１Ａ，５１Ｂは、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂに接続されている。サーボ制御部５１Ａ，５１Ｂは、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂにそれぞれ設けられたサーボモータの駆動制御を行うとともにサーボモータの各軸の位置情報をエンコーダからのフィードバック信号として受ける。また、メイン制御部５０は、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂとの電気的接続状態を検出しており、たとえば搬送用ロボット４Ａ，４Ｂのいずれかとの電気的接続が断たれると、接続異常を検出する。なお、サーボ制御部５１Ａ，５１Ｂには電源装置５３が接続されており、電源装置５３からの駆動電流は、サーボ制御部５１Ａ，５１Ｂを介して搬送用ロボット４Ａ，４Ｂのサーボモータへ供給される。

電源装置５３とサーボ制御部５１Ａ，５１Ｂとの間には、スイッチ装置５４が設けられている。スイッチ装置５４は、メイン制御部５０に接続されている。メイン制御部５０は、たとえば、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂのいずれかから、サーボモータの駆動状態について、あらかじめ設定された適正範囲を超えた信号を受けると、当該搬送用ロボットが故障であると判定し、電源装置５３から当該搬送用ロボットへの通電を遮断するようにスイッチ装置５４を制御する。また、メイン制御部５０は、いずれかの搬送用ロボットの故障を検出すると、当該搬送用ロボットとの電気的接続状態の検出を無効にする。このように、本実施形態では、コントローラ５（メイン制御部５０）は、２台の搬送用ロボット４Ａ，４Ｂの駆動を統括的に制御している。

上記構成の搬送用ロボット４においては、上記した下段アーム用モータ、上段アーム用モータ、およびハンド用モータをそれぞれ独立して駆動制御することが可能であり、下段アーム４２、上段アーム４３、およびハンド４４を垂直軸Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３周りに回動させることができる。したがって、下段アーム４２、上段アーム４３、およびハンド４４のそれぞれの回動を適宜制御することにより、これらが垂直軸Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３周りに回動し得る範囲でハンド４４を所望の位置に移動させることができる。また、上記した昇降用モータを一方向に回転させることにより、昇降ベース４１を上昇させることができ、昇降用モータを他方向に回転させることにより、昇降ベース４１を下降させることができる。これにより、ハンド４４を所定範囲内で所望の高さに上下移動させることができる。

本実施形態においては、図４に表れているように、搬送用ロボット４は、ワーク収納室１に対するワークＷの受け渡しが可能な上限位置Ｌ１と下限位置Ｌ２との間でハンド４４を昇降させることが可能とされている。

アライナ装置６は、ワーク処理室３に搬入されるワークＷの向き（垂直軸周りの回転位置）を合わせるためのものであり、搬送室２内に配置されている。本実施形態では、図１に表れているように、アライナ装置６は、２台の搬送用ロボット４の間に位置しており、ワーク処理室３に正対する位置に配置されている。

図１および図４に表れているように、アライナ装置６は、搬送室２に対して固定される固定ベース６０と、昇降ベース６１と、ワーク保持用のターンテーブル６２と、を備えている。昇降ベース６１は、固定ベース６０の側方に設けられており、固定ベース６０に対してステー６１ａを介して昇降可能に支持されている。具体的には、たとえば、固定ベース６０の内部に図示しない上下方向の直線ガイドレールが設けられ、ステー６１ａに設けられた図示しないスライダが上記直線ガイドレールに対して上下方向にスライド移動可能に支持されている。また、固定ベース６０の内部には図示しないネジ軸が回転自在に支持され、ステー６１ａには、上記ネジ軸に螺合するナットが設けられている。固定ベース６０の下部には図示しない昇降用のサーボモータが設けられ、この昇降用モータの出力軸に設けられた出力プーリと、上記ネジ軸に設けられたプーリとの間にベルトが掛け回されている。かかる構成により、上記昇降用モータが駆動すると、上記ネジ軸が回転させられ、当該ネジ軸の回転により、昇降ベース６１が昇降させられる。

ターンテーブル６２は、ワークＷを保持して回転させるためのものであり、昇降ベース６１に対して、垂直軸Ｏ４周りに回転可能に支持されている。ターンテーブル６２には、垂直軸Ｏ４周りにおいて約１２０°ごとにワークＷを載置保持するための係止爪６２ａが設けられている。昇降ベース６１には、ターンテーブル６２を回転させる回転駆動機構と、たとえばワークＷの外周に形成されたノッチを検出するセンサとが設けられている（いずれも図示せず）。当該センサは、たとえば、ワークＷの外周部を発光部と受光部とにより上下に挟むように配置されたフォトインタラプタからなり、ワークＷが回転させられると、ノッチがセンサを横切ったときの受光量変化によりノッチの位置が検出される。

上記したように昇降用モータの駆動により昇降ベース６１が昇降させられると、この昇降ベース６１に支持されたターンテーブル６２も昇降させられる。このようにして、ターンテーブル６２を昇降させるワーク保持部昇降機構が構成される。また、アライナ装置６には、回転駆動機構の駆動の制御、および上記昇降用モータの駆動の制御を行う制御部が設けられている。

図４および図５に表れているように、ターンテーブル６２の係止爪６２ａは、上記の下限位置Ｌ２よりも上位である第１位置Ｌ３と、下限位置Ｌ２よりも下位の第２位置Ｌ４との間で昇降させられる。ターンテーブル６２の係止爪６２ａが第２位置Ｌ４にあるとき、搬送用ロボット４のアーム４２，４３およびハンド４４が動作しうる範囲において、これらアーム４２，４３およびハンド４４とターンテーブル６２とは干渉しない。

次に、アライナ装置６によりワークＷのアライメントを行う手順の一例について説明する。図６〜図１１は、図１の右側の搬送用ロボット４Ａに保持されたワークＷについてアライメントを行うときの状態変化を示す。

まず、図６に示すように、ハンド４４に保持されたワークＷをターンテーブル６２の真上に移動させる。このとき、ハンド４４は、上記した下限位置Ｌ２にある。次に、図７に示すように、アライナ装置６の昇降ベース６１を上昇させる。ここで、ターンテーブル６２の係止爪６２ａは、ハンド４４からワークＷを受け取り、下限位置Ｌ２よりも上位の第１位置Ｌ３に到達する。

次に、図８に示すように、ハンド４４をターンテーブル６２の真上から退避させた後、図９に示すように、昇降ベース６１を下降させて、アライメントを実行する。ここで、アライナ装置６のターンテーブル６２を垂直軸Ｏ４周りに回転させながら、上記センサによりノッチの位置を検出し、検出したノッチを所定の回転位置に合わせた状態でターンテーブル６２を停止させる。その後、図１０に示すように、昇降ベース６１を上昇させ、昇降ベース６１に支持されたターンテーブル６２の係止爪６２ａを第１位置Ｌ３に到達させる。

次に、図１１に示すように、ハンド４４を係止爪６２ａに保持されたワークＷの真下に進入させた後、図１２に示すように、昇降ベース６１を下降させて、ハンド４４によりワークＷを受け取る。このように、アライメント実行時には、昇降ベース６１およびこれに支持されたターンテーブル６２の上下動により、搬送用ロボット４とアライナ装置６との間でのワークＷの受け渡しが適切に行われる。

本実施形態においては、２台の搬送用ロボット４Ａ，４Ｂのうち、図１における右側の搬送用ロボット４Ａは、右側と中央の２つのワーク収納室１Ａ，１Ｂに対してワークＷの搬出入を行い、左側の搬送用ロボット４Ｂは、左側と中央の２つのワーク収納室１Ｃ，１Ｂに対してワークＷの搬出入を行う。

図１３〜図１８は、右側の搬送用ロボット４Ａについて、ワーク収納室１Ａ，１Ｂおよびワーク処理室３に対してワークＷを搬出入するときの状態変化を示す。図１３は、ハンド４４がワーク収納室１Ａの前に位置する状態である。

図１４は、ハンド４４がワーク収納室１Ａ内に進入して、ワークＷの受け渡しを行う状態を示す。ハンド４４は、図１３に示す状態から図１４に示す状態まで、略同じ姿勢を維持したまま略直線状に移動させられる。

図１５は、ハンド４４がワーク処理室３の前に位置する状態である。ハンド４４は、図１３に示す状態から図１５に示す状態まで、平面視において時計回りに約９０°回動する姿勢変更をともないつつ移動させられる。ここで、ハンド４４はアライナ装置６のターンテーブル６２の真上に位置しており、たとえば、ターンテーブル６２はハンド４４からワークＷを受け取る。

図１６は、ハンド４４がターンテーブル６２の真上から退避した状態を示す。ここで、ワークＷのアライメントが実行される。

図１７は、ハンド４４がワーク処理室３内に進入して、ワークＷの受け渡しを行う状態を示す。ハンド４４は、図１５に示す状態から図１７に示す状態まで、時計回りに９０°回動する姿勢変更をともないつつ略直線状に移動させられる。ここで、搬送用ロボット４Ａは、ワーク処理室３に正対する位置から配列方向Ｘ１−Ｘ２に偏倚した位置に配置されている。このため、搬送用ロボット４Ａを搬送室２のうちワーク処理室３に面した側壁２ａに近接させても、搬送用ロボット４Ａと側壁２ａとは干渉しない。

図１８は、ハンド４４がワーク収納室１Ｂ内に進入して、ワークＷの受け渡しを行う状態を示す。ハンド４４は、図１５に示す状態から図１８に示す状態まで、反時計回りに９０°回動する姿勢変更をともないつつ略直線状に移動させられる。

なお、ワーク収納室１Ａ，１Ｂおよびワーク処理室３内でのワークＷの受け渡しは、昇降ベース４１を適宜昇降させ、ハンド４４を上下動させることにより行う。

本実施形態では、下段アーム４２、上段アーム４３、およびハンド４４がそれぞれ独立して回動可能であるため、 図１３〜図１８を参照して上述したように、ハンド４４に多様な動作を行わせることができる。

次に、ワーク搬送システムＡ１において、２台の搬送用ロボット４Ａ，４ＢによりワークＷを搬送する際の搬送用ロボット４Ａ，４Ｂの動作手順の一例について、図１９および図２０を参照して説明する。

図１９および図２０に示す例では、右側と左側のワーク収納室１Ａ，１Ｃは、処理前のワークＷを収納するためのものであり、ワーク収納室１Ａ，１Ｃ内のワークＷが１枚ずつワーク処理室３へ搬送される。中央のワーク収納室１Ｂは、処理済のワークＷを収納するためのものであり、ワーク処理室３にて処理されたワークＷがワーク収納室１Ｂへ搬送される。

図１９（ａ）では、右側の搬送用ロボット４Ａによりワーク処理室３内の処理済みのワークＷが受け取られ、左側の搬送用ロボット４Ｂにより左側のワーク収納室１Ｃ内の処理前のワークＷが受け取られる。

図１９（ｂ）では、右側の搬送用ロボット４Ａによりワーク処理室３から処理済のワークＷが搬出され、左側の搬送用ロボット４Ｂによりワーク収納室１Ｃから処理前のワークＷが搬出される。

図１９（ｃ）では、右側の搬送用ロボット４Ａにより処理済のワークＷが中央のワーク収納室１Ｂに搬入され、左側の搬送用ロボット４Ｂにより処理前のワークＷがアライナ装置６の上部位置に移動させられる。ここで、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂどうしの衝突を防止するために、これらロボット４Ａ，４Ｂのアーム４２，４３ないしハンド４４の高さが異ならせられている。このような搬送用ロボット４Ａ，４Ｂの衝突防止は、図２０（ｉ）に示すときにもなされる。また、図１９（ｃ）に示す状態では、搬送用ロボット４Ｂのハンド４４はアライナ装置６のターンテーブル６２の真上に位置しており、ターンテーブル６２はハンド４４からワークＷを受け取る。

図１９（ｄ）では、右側の搬送用ロボット４Ａにおいては、中央のワーク収納室１Ｂからハンド４４が退避させられ、左側の搬送用ロボット４Ｂにおいては、ハンド４４がターンテーブル６２の真上から退避させられる。ここで、アライナ装置６によりワークＷのアライメントが実行される。

図１９（ｅ）では、右側の搬送用ロボット４Ａにおいては、右側のワーク収納室１Ａの前にハンド４４が移動させられ、左側の搬送用ロボット４Ｂにより、アライナ装置６から受け取られたワークＷがワーク処理室３内に搬入される。

図１９（ｆ）では、右側の搬送用ロボット４Ａは待機しており、左側の搬送用ロボット４Ｂにおいては、ワーク処理室３からハンド４４が退避させられる。ここで、ワーク処理室３内では、ワークＷに対して適宜処理が行われる。

詳細な説明は省略するが、図２０（ｇ）〜（ｌ）において、図１９（ａ）〜（ｆ）に対して左右が入れ替わった動作が行われる。右側の搬送用ロボット４Ａについては、図１９（ａ）〜（ｆ）における左側の搬送用ロボット４Ｂと同様の動作が行われ、左側の搬送用ロボット４Ｂについては、図１９（ａ）〜（ｆ）における右側の搬送用ロボット４Ａと同様の動作が行われる。

そして、２台の搬送用ロボット４Ａ，４Ｂについて、図１９（ａ）〜（ｆ）および図２０（ｇ）〜（ｌ）の動作を繰り返すことにより、右側の搬送用ロボット４Ａによるワーク収納室１Ａ，１Ｂおよびワーク処理室３の間でのワークＷの搬送と、左側の搬送用ロボット４Ｂによるワーク収納室１Ｂ，１Ｃおよびワーク処理室３の間でのワークＷの搬送とが、タイミングをずらしつつ並行して行われる。すなわち、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂにより、２系統でのワークＷの搬送処理が並行して行われる。

なお、本実施形態では、左右のワーク収納室１Ａ，１Ｃに処理前のワークＷを収納し、中央のワーク収納室１Ｂに処理済のワークＷを収納するようにワーク収納室１Ａ，１Ｂ，１Ｃを割り当てたが、ワーク収納室１Ａ，１Ｂ，１Ｃの割り当ては、これに限定されない。たとえば、ワーク収納室１Ａから処理前のワークＷを取り出し、処理済みのワークＷを再度ワーク収納室１Ａに戻すという割り当てをしてもよい。また、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂの具体的な動作手順についても、図１９（ａ）〜（ｆ）および図２０（ｇ）〜（ｌ）を参照して上述したものに限定されない。

上記構成のワーク搬送システムＡ１においては、アライナ装置６のターンテーブル６２が昇降可能とされており、このターンテーブル６２の昇降動作により、アライナ装置６に対するワークＷの受け渡しが可能とされている。このため、搬送用ロボット４においては、アライナ装置６に対するワークＷの受け渡しのための昇降ストロークが不要であり、当該搬送用ロボット４の昇降ストロークを比較的に短くすることができる。その結果、搬送用ロボット４の剛性を維持するのが容易であり、ワーク搬送時における位置精度の向上を図ることができる。また、搬送用ロボット４の昇降ストロークが短縮されると、搬送用ロボット４およびこれを収容する搬送室２の小型化を図ることができるので、ワーク搬送システムＡ１全体の製造コストの削減に寄与する。

本実施形態のワーク搬送システムＡ１においては、２台の搬送用ロボット４Ａ，４Ｂが離間して配置され、これら搬送用ロボット４Ａ，４Ｂの間に１台のアライナ装置６が配置されている。そして、アライナ装置６は、２台の搬送用ロボット４Ａ，４Ｂによりそれぞれ搬送されるワークＷのアライメントに兼用して用いられる。かかる構成によれば、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂおよびアライナ装置６が効率よく配置されており、アライナ装置６を設置するための専用スペースを必要としない。したがって、上記構成によれば、フットプリント（ワーク搬送システムＡ１の占有床面積）の低減を図ることができる。フットプリントの低減は、ワーク搬送システムＡ１の製造コストの削減に資するのはもちろんのこと、高クリーン環境を小さくすることができるので、維持コストをも削減することができる。

上記構成のワーク搬送システムＡ１においては、２台の搬送用ロボット４Ａ，４Ｂを備え、これら搬送用ロボット４Ａ，４Ｂにより、ワーク収納室１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、ワーク処理室３との間で、並行して２系統でのワークＷの搬送処理を行うことができる。したがって、本実施形態のワーク搬送システムＡ１によれば、より高いスループットを実現することができ、本システム全体を効率よく稼働させることができる。

ワークＷに対するアライメントは、当該ワークＷがワーク処理室３へ搬送される直前に行われるところ、アライナ装置６は、ワーク処理室３に正対して配置されている。このため、搬送用ロボット４Ａ，４Ｂにおいては、ワークＷのアライメントのためだけに行う無駄な動作を極力減らすことができ、アライメント実行時のワーク搬送経路を短縮することが可能である。ワーク搬送経路の短縮は、本システムを効率よく稼働させるうえで適している。

搬送用ロボット４Ａ，４Ｂは、ワーク処理室３に正対する位置から配列方向Ｘ１−Ｘ２に偏倚した位置に配置されている。このため、搬送室２の側壁２ａに対する搬送用ロボット４Ａ，４Ｂの干渉を防止しつつ、当該ロボット４Ａ，４Ｂを側壁２ａに近接させることができる。したがって、ワーク収納室９１とワーク処理室９３とが離間する方向Ｙ１−Ｙ２（図１参照）の寸法を小さくすることができ、フットプリント（ワーク搬送システムＡ１の占有床面積）の低減を図ることができる。

ワーク搬送システムＡ１においては、２台の搬送用ロボット４（４Ａ，４Ｂ）により２系統のワーク搬送が行われるところ、仮に１台の搬送用ロボット４が部品故障などにより適正に動作しなくなった場合、当該故障した搬送用ロボット４への通電が遮断されるため、当該故障した搬送用ロボット４が暴走して制御不能に陥ることはない。したがって、２台のうち一方の搬送用ロボット４が故障しても、他方の搬送用ロボット４によりワークＷの搬送処理を継続することができる。このことは、本システム全体を効率よく稼働するのに資する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るワーク搬送システムの各部の具体的な構成は、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々な変更が可能である。

上記実施形態においては、３つのワーク収納室を具備する場合を例に挙げたが、ワーク収納室の数はこれに限定されず、５つのワーク収納室を具備するワーク搬送システムにも本発明は適用可能である。

図２１は、４つのワーク収納室１を具備するワーク搬送システムを示す。図２１に示されたワーク搬送システムＡ２において、右側の搬送用ロボット４Ａは、ワーク収納室１の配列方向Ｘ１−Ｘ２におけるワーク収納室１Ａとワーク収納室１Ｂとの中間位置に配置され、左側の搬送用ロボット４Ｂは、ワーク収納室１の配列方向Ｘ１−Ｘ２におけるワーク収納室１Ｃとワーク収納室１Ｄとの中間位置に配置される。右側の搬送用ロボット４Ａは、２つのワーク収納室１Ａ，１Ｂとワーク処理室３との間でワークＷを搬送し、左側の搬送用ロボット４Ｂは、２つのワーク収納室１Ｃ，１Ｄとワーク処理室３との間でワークＷを搬送する。

図２２は、５つのワーク収納室１を具備するワーク搬送システムを示す。図２２に示されたワーク搬送システムＡ３において、右側の搬送用ロボット４Ａは、右から２番目のワーク収納室１Ｂに正対する位置に配置され、左側の搬送用ロボット４Ｂは、左から２番目のワーク収納室１Ｄに正対する位置に配置される。右側の搬送用ロボット４Ａは、３つのワーク収納室１Ａ，１Ｂ，１Ｃとワーク処理室３との間でワークＷを搬送し、左側の搬送用ロボット４Ｂは、３つのワーク収納室１Ｃ，１Ｄ，１Ｅとワーク処理室３との間でワークＷを搬送する。

ワーク搬送システムＡ２，Ａ３においては、ワーク収納室１の数量、および各搬送用ロボット４Ａ，４Ｂによりアクセス可能なワーク収納室１の関係が、上記実施形態のワーク搬送システムＡ１と異なっているが、その他の構成についてはワーク搬送システムＡ１と同様である。したがって、これらワーク搬送システムＡ２，Ａ３においても、ワーク搬送システムＡ１に関して上述したのと同様の利点を享受することができる。

Ａ１，Ａ２，Ａ３ ワーク搬送システム
Ｏ１ 垂直軸（第１の垂直軸）
Ｏ２ 垂直軸（第２の垂直軸）
Ｏ３ 垂直軸（第３の垂直軸）
Ｏ４ 垂直軸
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ ワーク収納室
２ 搬送室
３ ワーク処理室
４，４Ａ，４Ｂ 搬送用ロボット（ワーク搬送用ロボット）
５ コントローラ
６ アライナ装置
２ａ 側壁
４０ 固定ベース
４１ 昇降ベース
４２ 下段アーム（第１のアーム）
４３ 上段アーム（第２のアーム）
４４ ハンド
５０ メイン制御部
５１Ａ，５１Ｂ サーボ制御部
５２ ティーチペンダント
５３ 電源装置
５４ スイッチ装置
６０ 固定ベース
６１ 昇降ベース
６１ａ ステー
６２ ターンテーブル（ワーク保持部）
６２ａ 係止爪

Claims (3)

1. 搬送室と、この搬送室に隣接し、薄板状のワークを積層状に収納するための、直線状に配列された３つまたは５つのワーク収納室と、上記搬送室に対して上記ワーク収納室とは反対側に隣接する１つのワーク処理室と、上記ワーク収納室と上記ワーク処理室との間で上記ワークを搬送するために上記搬送室に配置され、ハンドに保持された上記ワークを水平移動ないし上下動させることが可能なワーク搬送用ロボットと、上記搬送室に配置され、上記ワークの垂直軸周りの回転位置を合わせるためのアライナ装置と、を備え、
   上記アライナ装置は、上記ワークを保持するワーク保持部と、上記ワーク保持部を回転させる回転駆動機構と、上記ワーク保持部を昇降させるワーク保持部昇降機構と、を備え、
   上記ワーク搬送用ロボットは、上記ワーク収納室の配列方向に離間して２台配置されており、
   上記ワーク処理室は、上記ワーク収納室の配列方向において２台の上記ワーク搬送用ロボットの間に配置されており、
   上記アライナ装置は、２台の上記ワーク搬送用ロボットの間であって、上記ワーク処理室に正対する位置に配置されており、
   ２台の上記ワーク搬送用ロボットのいずれもが、上記３つまたは５つのワーク収納室のうち中央に位置するものに対してワークの搬送を行うことを特徴とする、ワーク搬送システム。
2. 上記ワーク搬送用ロボットは、上記ワーク収納室に対して上記ワークの受け渡しを行う上限位置と下限位置との間で上記ハンドを昇降させ、
   上記アライナ装置の上記ワーク保持部昇降機構は、上記下限位置よりも上位である第１位置と、上記下限位置よりも下位であり、かつ、上記ワーク搬送用ロボットと干渉しない第２位置との間で上記ワーク保持部を昇降させる、請求項１に記載のワーク搬送システム。
3. 上記ワーク搬送用ロボットは、上記搬送室に対して固定される固定ベースと、昇降ベースと、この昇降ベースを上記固定ベースに対して昇降させる昇降機構と、一端が上記昇降ベースに対して第１の垂直軸周りに回動可能に支持された第１のアームと、上記第１のアームを上記第１の垂直軸周りに回動させる第１アーム駆動機構と、一端がこの第１のアームの他端に対して第２の垂直軸周りに回動可能に支持された第２のアームと、この第２のアームを上記第２の垂直軸周りに回動させる第２アーム駆動機構と、端部が上記第２のアームの他端に対して第３の垂直軸周りに回動可能に支持された上記ハンドと、このハンドを上記第３の垂直軸周りに回動させるハンド駆動機構と、を備える、請求項１または２に記載のワーク搬送システム。

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