JP7479018B2

JP7479018B2 - 埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置

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Publication number: JP7479018B2
Application number: JP2022196852A
Authority: JP
Inventors: タンイェンウ; ジャーウェイリュウ
Original assignee: MICROPROGRAM INFORMATION CO Ltd
Current assignee: MICROPROGRAM INFORMATION CO Ltd
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2022-12-09
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2042-12-09
Also published as: DE102022133539A1; US20230191624A1; TW202326090A; TWI800174B; JP2023093356A; KR20230095818A

Description

本発明は、ロボットアームに関し、更に詳しくは、センサーをロボットアームの支持装置内部に埋設し、狭小なワークスペースでも動作すると共に振動レベルを感知する埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置（Robotic arm supporting device with embedded sensor）に関する。

ロボットアームにセンサーを設置する技術は関連する研究開発が既に行われており、従来の特許文献では、例えば、下記特許文献１には検出装置をロボットアームの表面に装設し、ロボットアームの振動及び水平状況をリアルタイム監視し、その後に警告モジュールにより範囲を超過した際に警告メッセージを発信する装置により安定的に監視するシステムが開示されている。また、下記特許文献２には感知装置をロボットアームの機体、ベースまたはモーターに近接する表面に装設し、前記感知装置の振動信号を利用して機械または機台に異常が発生したかどうか判断する感知装置及び感知システムが開示されている。また、下記特許文献３には、複数のセンサーをロボットアームの連動機構の表面に設置し、ロボットアームの変位または振動情報を収集して異常信号がないかどうかデータベースと比較し、且つ異常信号が発信された場合ホストコンピューターに返信して予め警告するロボットアーム及びポンプの異常を予め検出する装置が開示されている。

台湾登録実用新案第M618590U号公報台湾登録実用新案第M613754U号公報台湾登録実用新案第M571297U号公報

しかしながら、前述した従来の技術では、ロボットアームに用いる感知装置は全てロボットアームの表面に装設しているため、幾つかの問題に直面する。第一に、ウェハーの間の作業空間がウェハーのサイズの縮小に従って小さくなり、ロボットアームがそのような微小な作業空間では一定の厚さを有するセンサーをその表面に収容できなくなる。然しながら、センサーをウェハーから離れた位置に設置する場合、ロボットアームとウェハーとの接触端から伝達された振動を直接感知できず、対応する振動または変位により発生した信号に僅かに誤差が生じ、短時間の誤差によりロボットアームがウェハーに衝突する。また、ロボットアームの表面に露出するセンサーが製造プロセス中に発生した汚染物質の影響により信号の判断が干渉され、センサー自体が動作時に発生した汚染物質によりウェハーの製造プロセス環境が汚染される。

そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に至った。

本発明は、上記問題点に鑑みて本発明者の鋭意研究により成されたものであり、その目的は、ロボットアームの支持装置の厚さに影響しないように、振動の感知感度と精度を向上させる埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置は、内部に第一収容スペースを有している本体と、前記本体の前記第一収容スペースに内設され、前記本体の振動レベルを感知するための感知ユニットと、前記本体の前記第一収容スペースの上面に設置され、前記感知ユニットを前記本体と前記カバーとの間に位置させ、前記感知ユニットが外界に接触するのを防止するためのカバーと、を含んで構成される。これにより、前記本体が駆動してワークスペースに進入するように動作すると、前記感知ユニットが前記ワークスペースの範囲内に位置し、前記本体の振動を検出した後に対応する振動信号を発生させ、且つデジタル装置に伝送する。

上述の技術的手段により発生する効果は、微小なワークスペース中でロボットアームの支持装置の振動レベルをより敏感に直接感知可能にし、且つ感知ユニットが環境を汚染するまたは環境に汚染される可能性を防止する。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

本発明の第１好ましい実施例に係る埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置を示す分解図である。本発明の第１好ましい実施例に係る埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置を示す外観斜視図である。本発明の第１好ましい実施例において、ウェーハを運搬するときの状況を概略的に示す側面図である。本発明の第１好ましい実施例において、感知ユニットがウェーハの範囲内に位置する上面図である。本発明の第２好ましい実施例に係る埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置において、カバーを外した上面図である。本発明の第２好ましい実施例に係る埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置において、カバーを閉めている上面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

＜第１好ましい実施例＞
本発明の第１実施例の構成を図１から図４に示す。本発明の第１好ましい実施例に係る埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置は主に本体１０と、感知ユニット２０と、カバー３０と、を含んで構成されている（図１と図２参照）。以下、それぞれについて説明する。

前記本体１０はロボットアームの支持装置であり、ウェハーを積載して運搬するために用いられている。本実施例では、前記本体１０は厚さ3mm以下の二股フォークであり、その外形はフォーク状を呈し、一体成形されているハンドル１２及び２つのフォーク部１４を有している。前記ハンドル１２の幅は中央部から一端にかけて徐々に広くなり、前記２つのフォーク部１４は前記ハンドル１２の幅が広い一端の対向する両側が前記ハンドル１２から離れる方向に向けて延伸され、且つ前記２つのフォーク部１４は互いに所定の距離の間隔を置いている。前記本体１０は第一収容スペース１５と、第二収容スペース１６と、第三収容スペース１７と、を有し、前記第一収容スペース１５は円形を呈し、前記ハンドル１２の幅が広い一端箇所に位置している。前記第二収容スペース１６は細長いスリット状を呈し、前記第一収容スペース１５に連通している。前記第三収容スペース１７は矩形を呈し、前記第一収容スペース１５及び前記第二収容スペース１６に連通され、前記第一収容スペース１５及び前記第二収容スペース１６が前記第三収容スペース１７の底面に連接され、且つ前記第三収容スペース１７の深さは前記第一収容スペース１５及び前記第二収容スペース１６の深さ未満である。前記本体１０には前記第三収容スペース１７を貫通する複数の貫通穴１８が設けられている。前記本体１０は前記本体１０の表面に設置されている複数の滑り止め部材１９を更に有し、前記複数の滑り止め部材１９はウェハーの運搬中にウェハーが前記本体１０に対し滑るのを防止するための摩擦力を提供するために用いられている。本実施例では、これら前記滑り止め部材１９は円形を呈している複数の滑り止めパッドであり、前記本体１０の端部に設置され、具体的には、これら前記滑り止めパッドのうちの２つが前記２つのフォーク部１４の一端にそれぞれ設置され、他の１つが前記ハンドル１２の幅が狭い一端に近接する箇所に設置されている。

前記感知ユニット２０は極めて薄い電子素子を前記本体１０に埋設している。具体的には、前記感知ユニット２０は前記第一収容スペース１５内に収容され、且つ本実施例では、前記感知ユニット２０の厚さが前記第一収容スペース１５の深さは以下であり、よって、前記感知ユニット２０が前記第一収容スペース１５に収容されると、前記感知ユニット２０の高さが前記本体１０の高さ以下であるため、前記本体１０の厚さが本来の厚さを維持する。本実施例では、前記感知ユニット２０は微小電子機械システム（Microelectromechanical Systems、MEMS）であり、ウェハーの運搬中に前記本体１０が変位することにより発生する振動を感知し、且つ振動信号を発信するために用いられている。前記振動信号が発信されると、前記感知ユニット２０が有線またはワイヤレス方式で前記振動信号をデジタル装置（図示省略）に伝送し、例えば、パソコンによりデータの分析及び処理を行う。本実施例では、伝送線２２は前記第二収容スペース１６内に収容され、その厚さは前記第二収容スペース１６の深さ以下である。前記伝送線２２の一端は前記感知ユニット２０に電気的に接続され、他端は前記デジタル装置に接続され、前記感知ユニット２０が発信した振動信号を前記デジタル装置に伝送するために用いられている。他の実施例では、前記感知ユニットはブルートゥース(登録商標)や遠赤外線等のワイヤレス伝送装置を組み合わせて前記振動信号を前記デジタル装置に伝送してもよい。

前記カバー３０は前記本体１０の表面に設置され、前記第三収容スペース１７に対応する薄いシートである。本実施例では、前記カバー３０の材質はアルミシートである。その外形は前記第三収容スペース１７の外形に対応し、前記第三収容スペース１７に取り外し可能に固定されることで、前記第一収容スペース１５及び前記第二収容スペース１６を完全に閉鎖し、前記第一収容スペース１５内の前記感知ユニット２０及び前記第二収容スペース１６内の前記伝送線２２を外界から隔絶する。前記カバー３０を前記第三収容スペース１７に固定する方式に対し、本実施例では、前記カバー３０は前記本体１０のこれら前記貫通穴１８に対応する複数の孔部３２を有し、前記カバー３０は複数の固着具３４がこれら前記孔部３２及びこれら前記貫通穴１８を貫通することにより前記本体１０の前記第三収容スペース１７にロックされる。他の実施例では、前記カバー３０は溶接、ラッチ、または他の等価の固定方式で前記本体１０の第三収容スペース１７に固定してもよい。

図３と図４に示す如く、前記感知ユニット２０が前記本体１０の内部に埋設されるため、前記本体１０の実際の厚さには影響しない。前記本体１０を２つのウェハー１の間にあるワークスペース２中に挿入してこれら前記ウェハー１を運搬する場合、前記感知ユニット２０も追随して運搬する前記ウェハー１の範囲内に進入する。これにより、前記本体１０に振動が発生すると、前記感知ユニット２０が即時対応する振動信号を発信し、且つ前記伝送線２２を介してデジタル装置３に伝送して処理し、前記デジタル装置３のプログラムソフトウェアによりデータベースのデータと比較して分析し、前記本体１０が異常状態にあるかどうかを判断する。前記感知ユニット２０を埋め込む設計により、前記本体１０の厚さを一定の厚さに維持し（3mm以下）、狭小な前記ワークスペース中（例えば、6inのウェハーの約4.6mmのワークスペース）でも作業を行えるようにする。また、前記本体１０の表面に設置されているカバー３０が、前記感知ユニット２０を外界に接触しないように隔絶することで、前記感知ユニット２０が環境を汚染するまたは環境により汚染されるのを防止し、前記感知ユニット２０の信頼性及び環境全体に対する安全性を高めている。

＜第２好ましい実施例＞
本発明の第２好ましい実施例の埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置（図５と図６参照）は、その構造は第１好ましい実施例の構造に類似しているが、前記本体１０の前記滑り止め部材１９は複数の吸盤に代替されている。これら前記吸盤は中空状を呈し、そのうちの２つは前記本体１０の前記２つのフォーク部１４の一端にそれぞれ設置されている。また、もう１つはハンドル１２の幅が狭い一端に設置されている。前記本体１０には、開放状を呈している複数の第一端４０１及び第二端４０２を有している気流チャンネル４０が更に設けられている。これら前記第一端４０１はこれら前記吸盤に連通し、前記第二端４０２はエアコンプレッサ４２に連通している。また、本実施例では、前記第三収容スペース１７は前記気流チャンネル４０に更に連通し、前記気流チャンネル４０が前記第三収容スペース１７の底面に連接されている。前記カバー３０の外形は前記第三収容スペース１７の外形に対応するため、前記感知ユニット２０及び前記伝送線２２を被覆すると同時に前記気流チャンネル４０も被覆し、外界の汚染物が前記気流チャンネル４０内に進入するのを防止し、前記気流チャンネル４０内の汚染物が外界の作業環境を汚染するのも防止している。

さらに、本実施例は他のウェハーの固定方法を提供する。前記エアコンプレッサ４２により前記気流チャンネル４０内の空気を抽出し、ウェハーに吸着するための吸着力をこれら前記吸盤に発生させて運搬を便利にしている。補足として、他の実施例では、前記本体１０に第１好ましい実施例の滑り止めパッド及び第２好ましい実施例の吸盤を同時に装設し、前記本体１０がウェハーを固定する安定性を高めてもよい。

以上述べた如く、本発明の埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置は、前記本体１０の内部に設置されている前記第一収容スペース１５及び前記第一収容スペース１５に埋め込まれている前記感知ユニット２０により、前記本体１０の本来の厚さを改変せずに、前記感知ユニット２０をウェハーの範囲内の位置に設置可能にし、これにより、振動信号を更に敏感に直接的に発信する。前記カバー３０の設計は、前記感知ユニット２０が環境により汚染されるまたは環境を汚染するという問題も解決し、前記感知ユニット２０の精度を向上し、作業環境の清潔さを維持している。前記本体１０は前記滑り止め部材１９によりウェハーを安定的に積載して運搬する。よって、本発明は微小なワークスペースでもロボットアームの支持装置の振動レベルを更に敏感且つ精確に感知し、且つ感知ユニットが環境を汚染したり、環境により汚染される可能性を防止する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ウェハー
２ワークスペース
３デジタル装置
１０本体
１２ハンドル
１４フォーク部
１５第一収容スペース
１６第二収容スペース
１７第三収容スペース
１８貫通穴
１９滑り止め部材
２０感知ユニット
２２伝送線
３０カバー
３２孔部
３４固着具
４０気流チャンネル
４２エアコンプレッサ
４０１第一端
４０２第二端

Claims

内部に第一収容スペースと、前記第一収容スペースに連通している第二収容スペースと、前記第一収容スペース及び前記第二収容スペースに連通している第三収容スペースと、を有している本体と、
前記本体の前記第一収容スペースに内設され、前記本体の振動レベルを感知するための感知ユニットと、
前記第二収容スペース内に収容され、一端が前記感知ユニットに電気的に接続されている伝送線と、
前記本体の前記第一収容スペース及び前記第二収容スペースの上面に設置され、且つ前記本体の前記第三収容スペースに収容し、前記感知ユニットが外界に接触するのを防止するためのカバーと、を備え、
これにより、前記本体が駆動してワークスペースに進入するように動作すると、前記感知ユニットが前記ワークスペースの範囲内に位置し、前記本体の振動を検出した後に対応する振動信号を発生させ、且つデジタル装置に伝送することを特徴とする埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置。
前記本体には前記第三収容スペースを貫通する複数の貫通穴が更に設けられ、前記カバーには前記貫通穴に対応する複数の孔部が更に設けられ、前記カバーは複数の固着具によりこれら前記貫通穴及びこれら前記孔部に貫設されて前記本体にロックされていることを特徴とする請求項１に記載の埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置。
前記感知ユニットの厚さは前記本体の厚さ以下であることを特徴とする請求項１に記載の埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置。
前記本体の厚さは３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置。
前記本体の上面に設置されている複数の滑り止め部材を更に備え、これら前記滑り止め部材は互いに離間し、前記本体の摩擦力を増加させるために用いられていることを特徴とする請求項１に記載の埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置。
これら前記滑り止め部材は２つの吸盤であり、前記本体は気流チャンネルを更に有し、両端は前記２つの吸盤にそれぞれ連結され、他端はエアコンプレッサに接続されていることを特徴とする請求項５に記載の埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置。
前記カバーは前記第一収容スペース及び前記気流チャンネルを同時に被覆していることを特徴とする請求項６に記載の埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置。
前記本体はフォーク状を呈し、ハンドル及び２つのフォーク部を有し、前記２つのフォーク部は前記ハンドルの一端から延伸され、且つ前記２つのフォーク部は互いに所定の距離の間隔を置き、前記２つの滑り止め部材は前記２つのフォーク部にそれぞれ設置されていることを特徴とする請求項５に記載の埋め込みセンサーを有するロボットアーム支持装置。