JPH1119889A - 無人搬送車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移載ロボットの動作速度が速く、特に、フォ
ークリフトスロット部へのフィンガの差込動作も高速で
しかも高精度で行える。 【解決手段】 荷台にワークを載せて搬送する走行台車
上に、荷台と外部装置との間でワークを、フィンガの先
端を該ワークの被係合部に差し入れて移載する移載ロボ
ットを搭載した無人搬送車である。荷台の高さを外部装
置のワーク受け渡しポートの高さと略等しい値に設定し
てある。移載ロボットを、その水平方向の動作を重力の
影響を受けない関節のみの動きで行う関節配列とすると
ともに、フィンガの姿勢を制御する自由度１５を持ち、
しかも、フィンガの差し入れ方向と同じ方向の直線動作
をする自由度１９を持つようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にクリーンルー
ム内においてウエハーカセットを搬送するために用いら
れる無人搬送機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に、この種の無人搬送車１に
は、図８に示すように、Ｓ₁〜Ｓ₆の各軸線回りをそれぞ
れ回転する複数の関節５ａ〜５ｆを有するいわゆる垂直
多関節形の移載ロボット４が搭載されている。なお、同
図において符号２は走行台車、３はワークＷを載せる荷
台、６はフィンガ、７は車輪である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな垂直多関節形の移載ロボット４を用いた従来の無人
搬送車にあっては、次に示す欠点があった。

【０００４】すなわち、垂直面に沿って回転する各複数
のロボット関節５ｂ、５ｃ、５ｅにはそれぞれ重力の影
響が及ぶこととなり、それらの関節５ｂ、５ｃ、５ｅの
モータは単に回転力を与えるだけの力に止まらず、重量
を支えるための力も考慮しなければならない。したがっ
て、所定の速度で、移載ロボット４を動かすには、大出
力のモータが必要になる。逆に、寸法上あるいは安全上
等の面から、使用できるモータの大きさに制限がある場
合には、移載ロボット４の動作速度は遅くなってしま
う。また、垂直多関節形の移載ロボット４では、ワーク
Ｗを水平方向へのみ移動させるときでも、重力の影響を
受ける関節５ｂ，５ｃ，５ｅ（すなわち、動作速度の遅
い関節）を動作させなければならず、したがって、水平
移動、垂直移動にかかわりなく、全体的に動作速度が遅
くなる。

【０００５】このように、動作速度が遅いという欠点を
持つ垂直多関節形の移載ロボット４をあえて採用してい
るのは、外部装置に設けるワーク受け入れポートの高さ
位置が予め定められておらず、まちまちであることか
ら、これらに対処するためである。

【０００６】ところで、新たに開発する半導体製造装置
（外部装置に相当）では、ワーク受け入れポートの位置
（高さ、奥行き）並びに姿勢を規格によって一定に定め
ようとする動きがある。仮に、ワーク受け入れポートの
位置が一定に定められると、移載ロボット４として垂直
多関節形のロボットを用いるのは、過剰設備となってコ
ストの面でも、また動作速度の面でも不利になる。

【０００７】そこで、本発明者等は、外部装置のワーク
受け入れポートが一定であることを前提として、動作速
度が速くしかもコストを低減できる、水平方向の動作を
重力の影響を受けない関節のみの動きで行う関節配列と
した移載ロボットを搭載してなる無人搬送車を案出し
た。

【０００８】しかしながら、このような新たに案出した
無人搬送車にあっても、次のような問題があることがわ
かった。

【０００９】すなわち、図９に示すような、水平方向の
動作を重力の影響を受けない関節のみの動きで行う関節
配列とした水平多関節形の移載ロボット８を備える無人
搬送車を例に挙げて説明すると、無人搬送車の停止は、
（ａ）に示すように外部装置９のワーク受け入れポート
９ａの正面に移載ロボット８が対向するようにするのが
理想的であるが、実際には停止位置や無人搬送車の姿勢
の制御が難しく、（ｂ）に示すように移載ロボット８が
ワーク受け入れポート９ａの正面ではなく多少左右方向
に向きをずらして停止されるのは避けられない。

【００１０】この場合、無人搬送車の停止誤差は、予め
無人搬送車あるいは外部装置側に設けられたセンサによ
り検出され、その検出値に基づき、移載ロボットの制御
信号を補正し、各移載ロボット８の各アーム８ａ…を動
作させることになる。ところで、カセット等のワークＷ
をすくいあげるときには、図１２に示すように、ワーク
Ｗ（カセット）のフォークリフトスロット部Ｗａにフィ
ンガ８ｂを差し込んで行う。このとき、フォークリフト
スロット部Ｗａとフィンガ８ｂとは遊びが少なく間隔が
狭く設定されているので、フィンガ８ｂを差し込むと
き、精度良く直線に動作させなければならない。

【００１１】ところが、前記した無人搬送車にあって
は、移載ロボット８の動作配列が水平多関節形であるた
め、フォークリフトスロット部Ｗａにフィンガ８ｂを差
し込む動作を、１つの関節だけの動きでは行えず、複数
の関節（図１０ではＳ₂軸、Ｓ₃軸、Ｓ₄軸）を協調させ
て動かさなければならない。すなわち、ＣＰ制御（Ｃｏ
ｎｔｉｎｏｕｓ Ｐａｔｈ Ｃｏｎｔｒｏｌ：連続経路
制御）が必要になる。一般に、ロボットの精度は、位置
決めに関しては良いが、軌跡（ＣＰ）精度は比較的良く
ない。また、軌跡精度は速度が速くなるほど悪くなる。
したがって、安全かつ確実にフォークリフトスロット部
Ｗａにフィンガ８ｂを差し込むためには、移載ロボット
８の動作速度を落とさなければならない。

【００１２】このように、新たに案出した無人搬送車に
あっては、水平方向の動作を重力の影響を受けない関節
のみの動きで行う関節配列とした移載ロボットを搭載
し、動作速度を速くしようとしたが、フィンガ８ｂをも
フォークリフトスロット部Ｗａに差し込む段階で動作速
度を落とさざるを得ず、結果として、所望するような動
作速度のアップは図れないことがわかった。

【００１３】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、動作速度が速くしかもコ
ストを低減できるのは勿論のこと、それに加えて、フォ
ークリフトスロット部にフィンガを差し込む動作を高速
でしかも高精度で行え、結果的に、動作速度をより速め
ることができる無人搬送車を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の構成を採用した。すなわち、請求項
１記載の無人搬送車は、荷台にワークを載せて搬送する
走行台車上に、前記荷台と外部装置との間でワークを、
フィンガの先端を該ワークの被係合部に差し入れた状態
で移載する移載ロボットを搭載した無人搬送車におい
て、前記荷台の高さを前記外部装置のワーク受け渡しポ
ートの高さと略等しい値に設定し、前記移載ロボット
を、その水平方向の動作を重力の影響を受けない関節の
みの動きで行う関節配列にするとともに、前記フィンガ
の姿勢を制御する自由度を持ち、しかも、該フィンガの
差し入れ方向と同じ方向の直線動作をする自由度を持つ
ことを特徴とする。前記移載ロボットを、その水平方向
の動作を、水平方向の直線動作を行う２つの水平直線移
動関節と、水平方向の回転動作を行う１つの水平回転関
節との組み合わせで行う構造としてもよく、また、水平
方向の直線動作を行う一つの水平直線移動関節と、水平
方向の回転動作を行う２つの水平回転関節との組み合わ
せで行う構造としてもよく、さらには、水平方向のみの
回転動作を行う複数の水平回転関節の組み合わせで行う
構造としてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の無人搬送車の各実
施の形態を図面を参照して説明する。なお、従来例で説
明した無人搬送車の構成要素と同一の構成要素について
は、同一符号を付してその説明を省略する。

【００１６】＜第１の実施の形態＞図１〜図３は本発明
の第１の実施の形態を示す。本発明の無人搬送車１０
は、主として半導体製造設備のクリーンルーム内に配備
されるものであり、下部に３個あるいは４個の走行車輪
７を備える走行台車１１を有し、走行台車１１上の前後
方向（ここでは、進行方向を基準にして図３におけるＡ
を前方、Ｂを後方とする）の略中央部分には、外部装置
との間でワークＷを移動する移載ロボット１２が搭載さ
れている。

【００１７】移載ロボット１２は、本体駆動部１２ａよ
りコ字状のアーム基台１３を上方へ突出させ、該アーム
基台１３の水平アーム部１３ａに第１のアーム１４を鉛
直状に起立させるとともに水平アーム部１３ａに沿って
スライド自在に設け、第１のアーム１４の中間部分に水
平方向の回転動作を行う水平回転関節１５を設け、第１
のアーム１４の先端に第２のアーム１６をその長さ方向
に沿ってスライド自在に設け、第２のアーム１６の先端
にフィンガ１７を取り付け、このフィンガ１７をワーク
Ｗ（カセット）のフォークリフトスロット部Ｗａに差し
込むことで、ワークＷを把持できるようになっている。

【００１８】前記アーム基台１３の水平アーム部１３ａ
とそこをスライドする第１のアーム１４の下端基部は、
水平方向の直線動作を行う水平直線移動関節１８を構成
し、第１のアーム１４の上端とそこをスライドする第２
のアーム１６は水平方向の直線動作を行う水平直線移動
関節１９を構成している。この移載ロボット１２は、そ
の水平方向の動作を、重力の影響を受けない関節１５、
１８、１９のみの動きで行う関節配列となっている。ま
た、アーム基台１３の下部には、該アーム基台１３、第
１、第２のアーム１４、１６を介してフィンガ１７を若
干量昇降させる昇降機構Ｚが組み付けている。

【００１９】前記走行台車１１上であって、移載ロボッ
ト１２の前後にはそれぞれ半導体カセット等のワークＷ
を載置するための荷台３が設けられている。荷台３の高
さＨは、外部装置９のワーク受け渡しポート９ａの高さ
と略等しい値（例えば、９００ｍｍ）に設定されてい
る。

【００２０】次に、上記構成の無人搬送車の作用につい
て説明する。このような無人搬送車１０で、外部装置９
のワーク受け入れポート９ａ上に載せてある半導体カセ
ット等のワークＷを走行台車１１の荷台３上に移載する
には、まず、無人搬送車１０を外部装置９の前方の所定
位置で停止させる。このとき、図２に示すように、移載
ロボット８がワーク受け入れポート９ａの正面ではなく
多少左右方向に向きをずらされて停止される場合があ
る。このときのずれ量は図示せぬセンサにより検知さ
れ、その検知信号に基づいて移載ロボット１２のフィン
ガ１７の位置調整並びに姿勢調整がなされる。

【００２１】具体的調整は、水平直線移動関節１８によ
り、つまり、アーム基台１３の水平アーム部１３ａに沿
って第１のアーム１４を水平移動させて、ワーク受け入
れポート９ａに対向するようその正面位置に至らせる。
次いで、水平回転関節１５により、第２のアーム１６を
水平回転させて、第２のアーム１６及びその先端のフィ
ンガ１７を、ワークＷ（カセット）のフォークリフトス
ロット部Ｗａに平行となるように姿勢調整する。その
後、水平直線移動関節１９により、第２のアーム１６及
びフィンガ１７を、ワークＷに近づくように移動させ、
フィンガ１７をフォークリフトスロット部Ｗａに挿入す
る。そして、この状態で昇降機構２０によりアーム基台
１３を若干上昇させてワークＷをすくい上げる。その
後、ワークＷをフィンガ１７ごと走行台車１１側へ移動
させて、該走行台車１１の荷台３上にワークＷを降ろ
す。

【００２２】ここで、荷台３の高さＨは、予めワーク受
け入れポート８ａの高さｈと同じ値に設定しているの
で、フィンガ６の上下方向の動きは、ワークＷをわずか
に持ち上げるだけの最小の動作でよい。このときの昇降
はアーム基台１３の上下動により行うが、このアーム基
台１３の上下動は重力の影響を受けるため速度が遅くな
るのは否めない。しかしながら、上下方向の移動距離が
きわめて短いので、結果として、非常に短い時間で昇降
可能である。

【００２３】一方、水平方向の移動は、重力の影響を受
けない関節１５、１８、１９のみの動きで行うので、高
速での移動が可能である。したがって、ワークＷの移動
距離が多少長くても、比較的短い時間で水平移動が可能
である。また、フィンガ１７をワークＷのフォークリフ
トスロット部Ｗａに差し込むにあたり、事前に、水平直
線移動関節１８及び水平回転関節１５によりフィンガ１
７をフォークリフトスロット部Ｗａに対して平行となる
ように姿勢制御し、その後は、水平直線移動関節１９の
みの動作によってフィンガ１７を前進させるだけである
ので、フォークリフトスロット部Ｗａにフィンガ１７を
差し込む動作を高速かつ高精度で行える。

【００２４】＜第２の実施の形態＞図４は本発明の第２
の実施の形態を示す。この実施の形態の移載ロボット１
２は、２つの水平直線移動関節２０、２１を備えると共
にただ一つの水平回転関節２２を備える点は前記第１の
実施の形態と同様であるが、ここでは、その配列順序が
異なる。

【００２５】すなわち、ここで示す移載ロボット１２
は、まず最初に本体駆動部１２ａから水平回転関節２２
を有する第１のアーム２３を起立させ、その先端に第１
番目の水平直線移動関節２０を設け、その先端に第１の
アーム２３とは水平方向に直交する自由度をもつ第２番
目の水平直線移動関節２１を設ける基本構成になってい
る。なお、第１のアーム２３の先端は屈曲部２３ａを２
つ設けるとともに、その上方に水平直線移動関節２１を
介して連結される第２のアーム２４を屈曲させ、第１の
アーム２３基端側の同一軸線上に前記第２番目の水平直
線移動関節２１が配置できるように工夫されている。

【００２６】この実施の形態でも、水平回転関節２２で
フィンガ１７の姿勢を制御でき、また、第２番目の水平
直線移動関節２１のみによってフィンガ１７のフォーク
リフトスロット部Ｗａへの差し込み動作が行える。

【００２７】＜第３の実施の形態＞図５は本発明の第３
の実施の形態を示す。この実施の形態の移載ロボット１
２でも、２つの水平直線移動関節３０、３１を備えると
共にただ一つの水平回転関節３２を備える点は前記第２
の実施の形態と同様である。この実施の形態が第２の実
施の形態と異なる点は、第２番目の水平直線移動関節３
１を構成する第３のアーム３３を屈曲させて、この第３
のアーム３３の先端に設けるフィンガ１７の延在方向
と、第２番目の水平直線移動関節３１のスライド方向と
が直交するようにした点である。

【００２８】この実施の形態でも、水平回転関節３２で
フィンガ１７の姿勢を制御でき、また、第１番目の水平
直線移動関節３０のみによってフィンガ１７のフォーク
リフトスロット部Ｗａへの差し込み動作が行える。

【００２９】＜第４の実施の形態＞図６は本発明の第４
の実施の形態を示す。この実施の形態の移載ロボット１
２では、水平直線移動関節４０はただ一つで、水平回転
関節４１、４２を２つ備える。すなわち、ここで示す移
載ロボット１２は、まず最初に本体駆動部１２ａから水
平回転関節４１を有する第１のアーム４３を起立させ、
この第１のアーム４３の上端に一体に設けた水平アーム
４４を介してその先端に第２番目の水平回転関節４２を
有する第２のアーム４５を設け、この第２のアーム４５
の先端に水平直線移動関節４０を設ける基本構成になっ
ている。

【００３０】この実施の形態でも、水平回転関４１、４
２でフィンガ１７の姿勢を制御でき、また、第２番目の
水平直線移動関節４０のみによってフィンガ１７のフォ
ークリフトスロット部への差し込み動作が行える。

【００３１】＜第５の実施の形態＞図７は本発明の第５
の実施の形態を示す。この実施の形態の移載ロボット１
２では、互いに一定の関係を持つ３つの水平回転関節５
０、５１、５２を備える。すなわち、第１のアーム５３
と第２のアーム５４とを同じ長さＬに設定し、しかも、
第１、第２、第３の水平回転関節を、チェーンとスプロ
ケットあるいはプーリーとタイミングベルト等の回転力
伝達手段によって、それらの回転角度θ₁：θ₂：θ
₃が、１：−２：１となるように設定すれば、第３のア
ーム５５及びその先端に設けるフィンガ１７は、基端ア
ーム５６に対して同一軸線上に保たれたまま直線状に移
動する。したがって、フィンガ１７の姿勢は基端アーム
５６を回転させる水平回転関節（図示せず）により、ま
た、フィンガ１７のフォークリフトスロット部への差し
込み動作は互いに関連した第１〜第３の水平回転関節５
０、５１、５２によって行える。

【００３２】なお、前記した実施の形態では、フィンガ
１７を昇降させるのにアーム基台１３に組み込んだ昇降
機構Ｚによって行っているが、これに限られることな
く、フィンガ１７自体に昇降機構を組み込んだものであ
ってもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の優れた効果を奏する。請求項１記載の発明によれ
ば、荷台の高さを外部装置のワーク受け渡しポートの高
さと略等しい値に設定し、移載ロボットは、その水平方
向の動作を重量の影響を受けない関節のみの動きで行う
関節配列としたので、関節の速度の遅い上下方向の移動
距離を最短にし、移動距離の長い水平方向の移動を、高
速の関節のみの動作で行えることから、全体の動作とし
ては短い時間で動作可能であり、しかも、フィンガの姿
勢を制御する自由度を持ち、しかも、該フィンガの差し
入れ方向と同じ方向の直線動作をする自由度を持つの
で、フォークリフトスロット部にフィンガを差し込む動
作を高速でしかも高精度で行え、結果的に動作速度をよ
り速めることができる。請求項２〜４記載の発明によれ
ば、それぞれ、簡単な構成により、請求項１記載の発明
を実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態の無人搬送車を示
す移載ロボットの模式図。

【図２】 本発明の第１の実施の形態を示す無人搬送車
の平面図。

【図３】 本発明の第１の実施の形態を示す無人搬送車
の側面図。

【図４】 本発明の第２の実施の形態の無人搬送車を示
す移載ロボットの模式図。

【図５】 本発明の第３の実施の形態の無人搬送車を示
す移載ロボットの模式図。

【図６】 本発明の第４の実施の形態を示す無人搬送車
の平面図。

【図７】 本発明の第５の実施の形態を示す無人搬送車
の側面図。

【図８】 従来の無人搬送車の側面図。

【図９】（ａ）、（ｂ）は本発明の先行技術を示す無人
搬送車の平面図。

【図１０】 本発明の先行技術を示す無人搬送車の移載
ロボットの一部の模式図。

【図１１】 本発明の先行技術を示す無人搬送車の移載
ロボットの動きを示す平面図。

【図１２】 本発明の先行技術を説明するフィンガとフ
ォークリフトスロット部との関係を示す正面図。

【符号の説明】

３ 荷台 １０ 無人搬送車 １１ 走行台車 １２ 移載ロボット １３ アーム基台 １３ａ 水平アーム部 １５ 水平回転関節 １８、１９ 水平直線移動関節 Ｚ 昇降機構

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷台にワークを載せて搬送する走行台車
   上に、前記荷台と外部装置との間でワークを、フィンガ
   の先端を該ワークの被係合部に差し入れた状態で移載す
   る移載ロボットを搭載した無人搬送車において、 前記荷台の高さを前記外部装置のワーク受け渡しポート
   の高さと略等しい値に設定し、 前記移載ロボットを、その水平方向の動作を重力の影響
   を受けない関節のみの動きで行う関節配列にするととも
   に、前記フィンガの姿勢を制御する自由度を持ち、しか
   も、該フィンガの差し入れ方向と同じ方向の直線動作を
   する自由度を持つことを特徴とする無人搬送車。
2. 【請求項２】 前記移載ロボットを、その水平方向の動
   作を、水平方向の直線動作を行う２つの水平直線移動関
   節と、水平方向の回転動作を行う１つの水平回転関節と
   の組み合わせで行う構造としたことを特徴とする請求項
   １記載の無人搬送車。
3. 【請求項３】 前記移載ロボットを、その水平方向の動
   作を、水平方向の直線動作を行う一つの水平直線移動関
   節と、水平方向の回転動作を行う２つの水平回転関節と
   の組み合わせで行う構造としたことを特徴とする請求項
   １記載の無人搬送車。
4. 【請求項４】 前記移載ロボットを、その水平方向の動
   作を、水平方向のみの回転動作を行う複数の水平回転関
   節の組み合わせで行う構造としたことを特徴とする請求
   項１記載の無人搬送車。