JP7908080B2 - ワーク搬送用ハンド - Google Patents

Description

本発明は、基板や半導体ウエハ等の薄板状のワークを搬送するために用いられるハンドのうち、１度に複数枚のワークを搬送することができるように構成されたワーク搬送用ハンドに関する。

この種のワーク搬送用ハンドを備えた搬送ロボットは、ワークをハンド上に保持して搬送する。このような搬送ロボットは、例えば、複数枚のワークが多段式に収納されたカセットからワークを取り出してこのワークを処理装置に搬送したり、処理済のワークをカセットに戻したりする場合に用いられる。

ハンド上にワークを保持する方式として、例えば特許文献１に示されているように、ハンドの上面に設けた吸着パッドに真空圧を作用させる、吸着式のものがある。

一方、例えば、複数枚のワークを一度にカセットから取り出したり、カセットに戻したりて処理効率を上げるために、特許文献２に示されているように、ハンドを多段式に構成する場合がある。

ここで吸着式のハンドを多段式に構成する場合において、すべてのハンドの吸着パッドを共通の真空源に連携させると、いずれかのハンドにワークが正しく載置できない状況が生じたとき、当該ハンドの吸着パッドから空気が吸い込まれる状態が続き、ワークが載置されたハンドの吸着パッドに真空圧が適正に作用しなくなり、ワークを適正に吸着保持できなくなるという問題が生じる。

この問題を解決するには、例えば、各ハンドにワークが載置されているか否かを検出するセンサを設けるとともに、各ハンドの吸着パッドに通じる空気経路にそれぞれ電磁弁を設け、ワークが載置されていないハンドの吸着パッドに通じる空気経路の電磁弁を「閉」とするという方策が考えられる。

しかしながらこの方策は、装置および制御の複雑化、高コスト化を招くため、採用しづらい。

特開２０２０－１６１５８５号公報 特開２０２１－１５８２４３号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、真空吸着式のハンドを多段式に構成する場合において、簡易な構成により、いずれかのハンドにワークが載置されない状況が生じても、他のハンドがワークを適正に吸着保持できるようにすることをその課題としている。

上記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。

すなわち、本発明によって提供されるワーク搬送用ハンドは、上下方向に所定間隔で並ぶ複数のハンド体と、上記複数のハンド体をそれらの基端において支持する支持ベースと、を備えるワーク搬送用ハンドであって、上記各ハンド体は、それらの上面に開口する１または複数の吸着パッドを有しており、上記各ハンド体の上記吸着パッドは、上記ハンド体ごとに設けられた複数の通気路を介して真空源に連絡させられており、上記複数の通気路には、それぞれ、上記吸着パッドが開放状態にあるとき、上記真空源の負圧により空気流量を絞る負圧作動弁が設けられていることを特徴とする。

好ましい実施の形態では、上記支持ベースは、底板を有しており、上記底板には、直立状の真空源連絡ポートと、当該真空源連絡ポートを取り囲んで環状に配置された、上記複数のハンド体の数と対応する数の上記負圧作動弁と、が設けられており、上記複数の通気路は、上記負圧作動弁を介して上記真空源連絡ポートに共通に連絡させられている。

好ましい実施の形態では、上記各ハンド体の上記吸着パッドから上記各負圧作動弁までの連絡は、上記各ハンド体の内部に形成した通気路と、当該ハンド体の通気路と上記各負圧作動弁とをつなぐ、チューブからなる通気路とにより行われている。

好ましい実施の形態では、上記各負圧作動弁と上記真空源連絡ポートとの間の連絡は、上記底板に放射状に形成した通気路により行われている。

好ましい実施の形態では、上記複数のハンド体には、それぞれ、ワークが載置されているかどうかを検出するセンサが設けられている。

複数のハンド体のいずれかにワークが載置されない状態が生じたとき、当該ハンド体の吸着パッドが開放状態となり、当該ハンド体に対応する通気路の空気流量は負圧作動弁の作用により自動的に絞られる。したがって、当該ハンド体の吸着パッドから空気が真空源に向かって流れることによる負圧低下がなく、すなわち、当該ハンド体以外のワークが適切に載置されたハンド体の吸着パッドによる吸着力が減じられることはなく、ワークの適正な保持が維持される。

このように、上記構成のワーク搬送用ハンドによれば、真空吸着式のハンド体を多段式に構成する場合において、簡易な構成により、いずれかのハンド体にワークが載置されない状況が生じても、他のハンド体がワークを適正に吸着保持できるようになる。

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

本発明の一実施形態に係るワーク搬送用ハンドの側面図である。 図１に示すワーク搬送用ハンドの平面図である。 図２のIII-III線に沿う拡大断面図である。 支持ベースの天井板を取り除いた状態で示す上記ワーク搬送用ハンドの要部平面図である。 図４のV-V線に沿う断面図である。 負圧作動弁の具体的構成と作用を示す縦断面図である。 負圧作動弁の具体的構成と作用を示す縦断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

ワーク搬送用ハンドＡ1は、ロボット（図示略）により所定の３次元空間を移動・姿勢制御されるものであり、図１に示されているように、複数のハンド体２ａ～２ｆと、複数のハンド体２ａ～２ｆをそれらの基端において支持する支持ベース３とを備える。実施形態においては、６枚の同一形態のハンド体２ａ～２ｆが上下方向に並んで配置されている。支持ベース３はまた、底板３１と天井板３３とを有している。

ハンド体２ａ～２ｆは、軽金属や硬質の樹脂でできた板状をしており、図２に示されるように、先端側は二股ホーク状をしている。この二股ホーク状の先端部は半導体ウエハなどの薄板状のワークＷを上面に載置して吸着保持する部分であり、この部分に３つの吸着パッド２１が設けられている。

吸着パッド２１は、図３に詳示するように、気道２１１を有する筒部２１２の上部に上に向けて拡開するスカート部２１３を有するゴム製の部材であり、ハンド体２ａ～２ｆの上面に形成した保持孔２２に筒部２１２を嵌合させるようにして設けられている。

吸着パッド２１の気道２１１は、通気路４（４１,３２１，３４，３１３，３１４）により後記する負圧作動弁６ないし真空源連絡ポート５に連絡させられる。以下、具体的に説明する。

ハンド体２ａ～２ｆに形成される通気路４１は、図２，図３に示すように、ハンド体２ａ～２ｆの下面に凹溝２３を設けるとともに、この凹溝２３をアルミニウムなどのフィルム２４で覆うことにより形成されている。

最下位のハンド体２ａの基端側は、図５に示すように、支持ベース３の底板３１とスペーサブロック３２との間に挟持されるようにして、下から２番目以降それより上位の４枚のハンド体２ｂ～２ｅの基端側は、上下のスペーサブロック３２に挟持されるようにして、最上位のハンド体２ｆの基端側は、スペーサブロック３２と押さえ板３５に挟持されるようにして、それぞれ支持ベース３に支持されている。

上位５枚のハンド体２ｂ～２ｆの通気路４１は、当該ハンド体２ｂ～２ｆの下位に接するスペーサブロック３２に形成された通気路３２１を介して当該スペーサブロック３２の後端の通気ポート３２２にそれぞれ連絡させられており、最下位のハンド体２ａの通気路４１は、支持ベース３の底板３１に形成された通気路３１３を介して、底板３１に直立状に設けた通気ポート３２３に連絡させられている。通気路３１３は、底板３１の底面に凹溝３１３ａを形成するとともに、この凹溝３１３ａをアルミニウム等のシート３１３ｂで覆うことによって形成することができる。

図４および図５に表れているように、底板３１には、直立状の真空源連絡ポート５と、当該真空源連絡ポート５を取り囲んで環状に直立配置された、上記６枚のハンド体２ｂ～２ｆと対応した６つの負圧作動弁６とが設けられている。

各ハンド体２ａ～２ｆの通気路４１に対応する上記６つの通気ポート３２２，３２３は、チューブからなる通気路３４を介して上記６つの負圧作動弁６の上端に連絡させられており、６つの負圧作動弁６の下端は、底板３１に形成された放射状の通気路３１４を介して真空源連絡ポート５に連絡させられている。真空源連絡ポート５には、チューブ５１が接続され、このチューブ５１は、図示しないロボットのアーム内を配策するなどした後、開閉弁を介するなどして真空ポンプなどの真空源（図示略）に接続される。通気路３１４は、底板３１の底面に凹溝３１４ａを形成するとともに、この凹溝３１４ａをアルミニウム等のシート３１４ｂで覆うことによって形成することができる。

図６および図７に、各負圧作動弁６の具体的構成例を示す。

負圧作動弁６は、真空源による負圧の作用時に、吸着パッド２１がワークＷを吸着して閉塞された状態（吸着状態）と、吸着パッド２１がワークＷを吸着せずに開放する状態（非吸着状態）とで作動状態が切り換わる作動弁である。

図６および図７に示されるように、負圧作動弁６は、たとえばハウジング６１、可動体６２、シール材６３、および付勢部材６４を備えて構成される。ハウジング６１は、可動体６２を収容しており、真空側通路６１１およびワーク側通路６１２を有する。真空側通路６１１は、支持ベース３の底板３１の通気路３１４に接続されており、真空源連絡ポート５を介して図示しない真空源に連通させられる。ワーク側通路６１２は、チューブ３４に接続されており、スペーサブロック３２の通気路３２１ないしハンド体２ａ～２ｆの通気路４１を介して吸着パッド２１に連通させられる。

可動体６２は、ハウジング６１の内部空間に収容されており、図中上下方向にスライド移動可能とされている。付勢部材６４は、ハウジング６１と可動体６２間に介在している。付勢部材６４は、可動体６２に図中上方への付勢力を与えるものであり、たとえば圧縮コイルばねである。シール材６３は、可動体６２の下端部近傍に装着されており、たとえばＯリングである。

可動体６２は、概略円筒状とされており、通気孔６２１および開口６２２を有する。通気孔６２１は、可動体６２下端部に形成された小径の絞り孔である。開口６２２は、可動体６２の周壁に形成されたエア流路である。

真空源による負圧の作用時において、ハンド体２ａ～２ｆにワークＷが載置されず、吸着パッド２１が開放する非吸着状態にあると、真空圧（負圧）の吸引力によって小径の通気孔６２１をエアが流れ、可動体６２が付勢部材６４の付勢力に抗して図６に示すように図中下方に移動する。ここで、シール材６３がハウジング６１に密着し、開口６２２側の流路は閉じている。可動体６２は、通気孔６２１を流れるエア圧によって図中下方への押圧力が作用し、シール材６３がハウジング６１に密着する状態が維持される。このとき、負圧作動弁６は略閉じた状態である。通気孔６２１は小径の絞り孔であるので、負圧作動弁６が略閉じた状態にあるときに吸着パッド２１側の真空圧の低下が抑制される。

真空源による負圧の作用時において、ハンド体２ａ～２ｆにワークＷが適正に載置され、ワークＷが吸着パッド２１に吸着されると、通気路４１からの吸込流量が減少ないし無くなる。そうすると、図７に示すように、付勢部材６４による付勢力によって可動体６２が図中上方に押し付けられ、シール材６３がハウジング６１から離れる。このとき、開口６２２を介して真空側通路６１１とワーク側通路６１２とが連通しており、負圧作動弁６は開いた状態になる。

本実施形態においては、各ハンド体２ａ～２ｆに、ワークＷが載置されているかどうかを検出するセンサ７が設けられている。このセンサ７は、レーザ発光部と受光部とを備える光学式のものを採用することができる。本実施形態において、各ハンド体２ａ～２ｆに設けられたセンサ７に対応する６つのレーザ発振装置７１が支持ベース３の内部に設置されている。

次に、上記構成のワーク搬送用ハンドＡ１の作用について説明する。

６枚のハンド体２ａ～２ｆのうちのいずれかにワークＷが適正に載置されない状態が生じたとき、当該ハンド体２ａ～２ｆの吸着パッド２１が開放状態となるが、上記したように、当該開放状態の吸着パッド２１に通じる負圧作動弁６が負圧源の負圧により自動的に略閉じた状態となるため、ワークＷが適正に載置された他のハンド体２ａ～２ｆの吸着パッド２１に通じる系の負圧が維持され、当該他のハンド体２ａ～２ｆによるワークＷの適正な吸着保持状態が維持される。

このように、負圧作動弁６は、吸着パッド２１を備えるワーク搬送用ハンドＡ1が本来的に備える真空源の負圧を動力として作動するため、簡便な構成により、多段式のハンド体２ａ～２ｆにおいていずれかのハンド体にワークが載置されていない状況においても、他のハンド体によるワークＷの吸着保持状態を維持することができる。

実施形態では、支持ベースの底板３１に環状に配置した複数の負圧作動弁６とこれら負圧作動弁６の配置中心に設けた真空源連絡ポート５との間の連絡を底板３１に形成した放射状の通気路３１４により行っているので、複数の負圧作動弁６と真空源連絡ポート５とを支持ベース３内に効率よく配置することができる。

負圧作動弁６の作動がハンド体２ａ～２ｆ上のワークＷの不存在を知らしめるものではないが、本実施形態では、各ハンド体２ａ～２ｆにワークＷが載置されているかどうかを検出するセンサ７が設けられているため、ワーク搬送の不具合を検知して適正な対処を行うことができる。

もちろん、本発明な上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる設計変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。

Ｗ：ワーク、Ａ１：ワーク搬送用ハンド、２ａ～２ｆ：ハンド体、２１：吸着パッド、３：支持ベース、３１：底板、３４：チューブ（通気路）、４：通気路、４１：通気路（ハンド体の）、５：真空源連絡ポート、６：負圧作動弁、７：センサ

Claims (4)

1. 上下方向に所定間隔で積層状に並ぶ複数のハンド体と、上記複数のハンド体を相互の位置関係を変更不能にそれらの基端において支持する支持ベースと、を備え、
   上記各ハンド体は、それらの上面に開口する１または複数の吸着パッドを有しており、
   上記各ハンド体の上記吸着パッドは、上記ハンド体ごとに設けられた複数の通気路を介してすべてのハンドに共通の真空源に連絡させられており、
   上記複数の通気路には、それぞれ、上記吸着パッドが開放状態にあるとき、上記真空源の負圧により空気流量を絞る負圧作動弁が設けられているワーク搬送用ハンドであって、
   上記支持ベースは、底板を有しており、上記底板には、直立状の真空源連絡ポートと、当該真空源連絡ポートを取り囲んで環状に配置された、上記複数のハンド体の数と対応する数の上記負圧作動弁と、が設けられており、上記複数の通気路は、上記負圧作動弁を介して上記真空源連絡ポートに共通に連絡させられていることを特徴とする、ワーク搬送用ハンド。
2. 上記各ハンド体の上記吸着パッドから上記各負圧作動弁までの連絡は、上記各ハンド体の内部に形成した通気路と、当該ハンド体の通気路と上記各負圧作動弁とをつなぐ、チューブからなる通気路とにより行われている、請求項１に記載のワーク搬送用ハンド。
3. 上記各負圧作動弁と上記真空源連絡ポートとの間の連絡は、上記底板に放射状に形成した通気路により行われている、請求項１または２に記載のワーク搬送用ハンド。
4. 上記複数のハンド体には、それぞれ、ワークが載置されているかどうかを検出するセンサが設けられている、請求項１に記載のワーク搬送用ハンド。