KR102458234B1

KR102458234B1 - 로봇 핸드 및 이를 구비하는 로봇

Info

Publication number: KR102458234B1
Application number: KR1020217024993A
Authority: KR
Inventors: 타카유키 후쿠시마; 쇼고 마츠오카
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2022-10-24
Also published as: WO2020149210A1; US11964383B2; US20210379769A1; KR20210111830A; JP7079861B2; JPWO2020149210A1

Abstract

기판의 파지 위치가 규정된 베이스체와, 베이스체의 선단 측에 설치되고, 기판을 파지할 때, 기판의 가장자리부의 제1 부분에 맞닿는 제1 당접부와, 베이스체의 기단 측에 설치되고, 기판을 파지할 때, 기판의 가장자리부의 제2 부분에 맞닿는 제2 당접부를 구비하는 회전체와, 회전체의 축공에 삽입되는 축부를 구비하고, 베이스체의 선단 측으로 이동하는 것에 의해, 회전체를 베이스체의 선단 측으로 이동시키는 가동체를 구비하고, 축부는 그 중심 축선이 베이스체의 두께 방향으로 연장되고, 회전체는 축부에 대해 축부의 축 방향으로 유격을 가지도록 장착되고, 가동체 및 회전체가 기판을 파지할 때 보다 베이스체의 기단 측으로 이동한 상태에서, 회전체의 가장자리부에 맞닿음으로써, 회전체가 축 방향으로 이동하는 것을 규제하기 위한 이동 규제부를 더 구비한다.

Description

로봇 핸드 및 이를 구비하는 로봇

본 발명은 로봇 핸드 및 이를 구비하는 로봇에 관한 것이다.

종래에, 기판을 파지하기 위한 로봇 핸드가 알려져 있다. 이러한 로봇 핸드가, 예를 들어, 특허문헌의 웨이퍼 반송 로봇으로 제안되어 있다.

특허문헌에는, 초음파 모터의 이동자를 핸드의 선단 측으로 전진시킴으로써, 가동 손톱이 로봇 핸드의 선단 측에 고정된 고정 손톱 측으로 웨이퍼를 압압(押壓)하고, 가동 손톱 및 고정 손톱에 의해 웨이퍼의 가장자리부가 파지되는 것이 기재되어 있다.

일본특허공개공보 특개2002-264065호

그런데, 특허문헌 및 그 밖의 종래의 로봇 핸드는, 기판을 파지할 때, 기판으로부터 반력을 받는 것에 기인하여, 기판을 파지할 수 없는 경우가 있었다.

따라서, 본 발명은 확실하게 기판을 파지하는 것이 가능한 로봇 핸드 및 이를 구비하는 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드는 기판의 파지 위치가 규정된 베이스체와, 상기 베이스체의 선단 측에 설치되고, 상기 기판을 파지할 때, 상기 기판의 가장자리부의 제1 부분에 맞닿는 제1 당접(當接)부와, 상기 베이스체의 기단 측에 설치되고, 상기 기판을 파지할 때, 상기 기판의 가장자리부의 제2 부분에 맞닿는 제2 당접부를 구비하는 회전체와, 상기 회전체의 축공(軸孔)에 삽입되는 축부를 구비하고, 상기 베이스체의 선단 측으로 이동하는 것에 의해, 상기 회전체를 상기 베이스체의 선단 측으로 이동시키는 가동체를 구비하고, 상기 축부는 그 중심 축선이 상기 베이스체의 두께 방향으로 연장되고, 상기 회전체는 상기 축부에 대해 상기 축부의 축 방향으로 유격을 가지도록 장착되고, 상기 가동체 및 상기 회전체가 상기 기판을 파지할 때보다 상기 베이스체의 기단 측으로 이동한 상태에서, 상기 회전체의 가장자리부에 맞닿음으로써, 상기 회전체가 상기 축 방향으로 이동하는 것을 규제하기 위한 이동 규제부를 더 구비한다.

상기 구성에 의하면, 가동체 및 회전체가 기판을 파지할 때보다 베이스체의 기단 측으로 이동한 상태에서, 회전체가 이동 규제부에 의해 가동체의 축부의 축 방향으로 이동하는 것을 규제한다. 이에 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드는 확실하게 기판을 파지하는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 확실하게 기판을 파지하는 것이 가능한 로봇 핸드 및 그것을 구비한 로봇을 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 시스템의 전체 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드를 두께 방향에서 보았을 때의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드의 계합(係合) 부재를 도시하는 도 2의 III-III 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드의 가이드 부재를 도시하는 도 2의 IV-IV 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드의 일부 확대 단면도이고, (A)가 가동체 및 회전체와 그의 주변 부분의 두께 방향에 따른 확대 단면도이고, (B)가 가동체의 축부 및 회전체와 그의 주변 부분의 두께 방향에 따른 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드가 수용 장치 내에 세로로 배치되어 수용된 반도체 웨이퍼를 파지하는 모습을 상방에서 보았을 때의 개략도이고, (A)가 초기 상태를 도시하고, (B)가 반도체 웨이퍼를 파지한 상태를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드가 수용 장치 내에 세로로 배치되어 수용된 반도체 웨이퍼를 파지하는 모습을 베이스체의 두께 방향에서 보았을 때의 개략도이고, (A)가 반도체 웨이퍼를 들어올리기 직전의 상태를 도시하고, (B)가 반도체 웨이퍼를 들어올려 파지한 상태를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드의 회전체가 이동 규제부에 의해 축 방향의 이동을 규제한 상태를 도시하는 도 7(A)의 VIII-VIII 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드의 회전체가 기단 측으로부터 선단 측으로 이동하는 모습을 도시하는 개략도이고, (A)가 도 7(A)의 IXA-IXA 단면도, (B)가 도 7(B)의 IXB-IXB 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드의 변형예의 요부 구성을 도시하는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드의 변형예의 회전체가 기단 측으로부터 선단 측으로 이동하는 모습을 도시하는 개략도이고, (A)가 회전체가 축 방향의 이동을 규제하고 있는 상태를 도시하는 단면도, (B)가 회전체가 축 방향의 이동을 규제하지 않은 상태를 도시하는 단면도이다.

이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드, 및 그것을 구비하는 로봇 및 로봇 시스템에 대해서, 첨부 도면에 기초하여 설명한다. 여기서, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에서는, 모든 도면을 통해서, 동일 또는 대응하는 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 중복된 설명을 생략한다.

(로봇 시스템(10))

도 1은 본 실시예에 따른 로봇 시스템의 전체 구성을 도시하는 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 로봇 시스템(10)은 원판 형의 반도체 웨이퍼(W)(기판)를 파지하여 반송하는 로봇(20)과, 반도체 웨이퍼(W)를 세로로 배치하여 수용하기 위한 수용 장치(110)를 구비한다.

(로봇(20))

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 로봇(20)은, 회전 가능한 손목부(36)를 구비하는 수평 다관절형의 3축 로봇으로 구성되고, 3개의 관절 축을 구비한다. 로봇(20)은 기대(22)와, 당해 기대(22)의 상면에 설치되는 상하 방향으로 신축 가능한 승강축(24)을 구비한다. 승강축(24)은, 예를 들어, 도시하지 않은 에어 실린더 등으로 신축 가능하게 구성된다.

또한, 로봇(20)은, 승강축(24)의 상단부에 장착된 로봇 암(30)과, 로봇 암(30)의 선단부에 장착되는 로봇 핸드(40)와, 로봇 암(30) 및 로봇 핸드(40)의 동작을 제어하는 로봇 제어 장치(90)를 더 구비한다.

(로봇 암(30))

로봇 암(30)은 수평 방향으로 연장되는 제1 링크(32)와, 당해 제1 링크(32)의 선단부에 연결되어 수평 방향으로 연장되는 제2 링크(34)와, 당해 제2 링크(34)의 선단부에 연결되는 손목부(36)와, 손목부(36)의 선단부에 연결되는 핸드 기부(38)를 구비한다.

제1 링크(32)는, 그 기단부가 도시하지 않은 서보 모터로 구동하는 관절 축을 통해 승강축(24)의 상단부에 연결된다. 이에 따라서, 제1 링크(32)는 승강축(24)의 축심을 통해서 연직 방향으로 연장되는 제1 축선(AX₁) 둘레로 회동 가능하다.

제2 링크(34)는, 그 기단부가 도시하지 않은 서보 모터로 구동하는 관절 축을 통해 제1 링크(32)의 선단부에 연결된다. 이에 따라서, 제2 링크(34)는 제1 링크(32)의 선단부를 통해서 연직 방향으로 연장되는 제2 축선(AX₂) 둘레로 회동 가능하다.

손목부(36)는, 그 기단부가 도시하지 않은 서보 모터로 구동하는 선회축을 통해 제2 링크(34)의 선단부에 연결된다. 이에 따라서, 손목부(36)는 제2 링크(34)의 축심을 통해서 수평 방향으로 연장되는 선회 축선(AX') 둘레로 선회 가능하다.

핸드 기부(38)는, 그 기단부가 도시하지 않은 서보 모터로 구동하는 관절 축을 통해 손목부(36)의 선단부에 연결된다. 이에 따라서, 핸드 기부(38)는 손목부(36)의 선단부를 통해서 연직 방향으로 연장되는 제3 축선(AX₃) 둘레로 회동 가능하다.

(로봇 핸드(40))

도 2는 본 실시예에 따른 로봇 핸드를 두께 방향에서 보았을 때의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 로봇 핸드(40)는 핸드 기부(38)의 선단부에 장착된다. 로봇 핸드(40)는 기단과 선단을 잇는 길이 방향과, 길이 방향에 직교하는 폭 방향과, 길이 방향 및 폭 방향에 직교하는 두께 방향이 규정되는 베이스체(41)를 구비한다. 베이스체(41)는 폭 방향의 중앙을 길이 방향으로 연장되는 중심선(L)과, 당해 중심선(L) 상에 반도체 웨이퍼(W)의 중심이 위치하도록 파지 위치(도 7(B) 참조)가 더 규정된다.

베이스체(41)는, 그 기단 측에 설치되는 베이스 기부(42)와, 당해 베이스 기부(42)로부터 분기하여 선단 측으로 연장되는 2개의 베이스 가지부(44)를 구비한다. 베이스 기부(42) 및 2개의 베이스 가지부(44)는 일체적으로 형성된다. 또한, 베이스 기부(42)의 기단 측에는, 두께 방향에서 볼 때 사각형 형상의 노치(43)가 천공된다. 상기와 같이 구성됨으로써, 베이스체(41)는, 그 두께 방향에서 볼 때, 대략 Y 자 형상이다.

로봇 핸드(40)는 2개의 베이스 가지부(44)의 주면(主面)의 선단부에 각각 돌출 설치되고, 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부의 제1 부분에 계합하는 계합 부재(50)와, 베이스 기부(42)의 주면의 폭 방향의 양쪽 가장자리부 각각에 돌출 설치되는 가이드 부재(55)를 더 구비한다.

도 3은 본 실시예에 따른 로봇 핸드의 계합 부재를 도시하는 도 2의 III-III 단면도이다. 2개의 계합 부재(50)는 각각 대응하는 베이스 가지부(44)의 주면 상에 고정 설치된다. 여기서, 당해 2개의 계합 부재(50)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 중심선(L)에 대해 서로 선대칭이다. 따라서, 여기에서는 일방의 계합 부재(50)에 대해서만 설명하고, 타방의 계합 부재(50)의 마찬가지가 되는 설명은 반복하지 않는다.

도 3에 도시된 바와 같이, 계합 부재(50)는 베이스 가지부(44)의 주면의 선단 측으로 향함에 따라서 베이스 가지부(44)의 주면으로부터 이격하도록 경사지는 경사면(51)과, 당해 경사면(51)의 선단으로부터 굴곡하여 베이스체(41)의 두께 방향으로 기립하는 기립면(52)과, 당해 기립면(52)의 상단에서 베이스체(41)의 기단 측을 향해 돌출 설치된 플랜지(53)를 구비한다.

본 실시예에서는, 기립면(52)이, 반도체 웨이퍼(W)를 파지할 때, 당해 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부의 제1 부분에 맞닿는 제1 당접부(52a)를 구성한다(도 7(B) 참조). 당해 제1 당접부(52a)(및 기립면(52))는, 베이스체(41)의 두께 방향으로 볼 때, 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부에 대응하는 원호 형상이다.

도 4는 본 실시예에 따른 로봇 핸드의 가이드 부재를 도시하는 도 2의 IV-IV 단면도이다. 2개의 가이드 부재(55)는 각각 베이스 기부(42)의 주면 상에 고정되어 설치된다. 여기서, 당해 2개의 가이드 부재(55)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 중심선(L)에 대해 서로 선대칭이다. 따라서. 여기에서는 일방의 가이드 부재(55)에 대해서만 설명하고, 타방의 가이드 부재(55)의 마찬가지가 되는 설명은 반복하지 않는다.

도 4에 도시된 바와 같이, 가이드 부재(55)는 베이스 기부(42)의 주면의 선단 측으로 향함에 따라서 베이스 기부(42)의 주면에 가까워지도록 경사진 경사면(56)과, 당해 경사면(56)의 기단에서 굴곡하여 베이스체(41)의 두께 방향으로 기립하는 기립면(57)을 구비한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드의 일부 확대 단면도이고, (A)가 가동체 및 회전체와 그의 주변 부분의 두께 방향에 따른 확대 단면도이고, (B)가 가동체의 축부 및 회전체와 그의 주변 부분의 두께 방향에 따른 확대 단면도이다. 도 5(A)에 도시된 바와 같이, 로봇 핸드(40)는 베이스 기부(42)의 주면에 근접하여 설치되는 회전체(60)와, 중심선(L)을 따라 왕복 운동 가능한 가동체(70)를 더 구비한다. 회전체(60) 및 가동체(70)는 각각 중심선(L) 상에 설치된다.

회전체(60)는, 베이스체(41)의 두께 방향에서 볼 때(즉, 도 2와 같이 볼 때), 원 형상의 가장자리부(62)를 구비하고, 또한, 그 중심에 축공(68)이 천공된다. 도 5(B)에 도시된 바와 같이, 회전체(60)의 가장자리부(62)는 베이스체(41) 측의 단부로부터 베이스체(41)의 두께 방향으로 연장된 후, 축공(68)에서 멀어지도록 굴곡하여 베이스체(41)의 두께 방향으로 더 연장된다.

본 실시예에 따른 로봇 핸드(40)는 회전체(60)의 가장자리부(62)가 상기와 같은 형상을 가짐으로써, 파지된 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 제2 부분이 두께 방향에서 베이스체(41)로부터 이격하는 측으로 이동하는 것을 규제된다. 또한, 상기와 같이 2개의 계합 부재(50) 각각이 플랜지(53)를 구비함으로써, 파지된 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 제1 부분에 당해 2개의 계합 부재(50) 각각이 계합한다. 이러한 구조에 의해, 로봇 핸드(40)는 반도체 웨이퍼(W)를 안정적으로 파지하는 것이 가능해진다.

그리고, 본 실시예에서는, 회전체(60)의 가장자리부(62)의 일부가, 반도체 웨이퍼(W)를 파지할 때, 중심선(L) 상에서 당해 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부의 제2 부분에 맞닿는 제2 당접부(62a)를 구성한다.

또한, 회전체(60) 축공(68)의 내벽은, 베이스체(41)의 폭 방향으로 볼 때, 베이스체(41)와 이루는 각도가 예각이도록 경사진다. 본 실시에에서는, 당해 축공(68)의 내벽의 일부가 후술하는 접동(摺動)면(68a)을 구성한다. 이에 따라서, 본 실시예에서는, 제2 당접부(62a) 및 접동면(68a)은, 양쪽 모두 회전체(60)에 포함된다. 또한, 접동면(68a)은 중심선(L) 상의 제2 당접부(62a) 보다 기단 측에 설치되고, 당해 제2 당접부(62a)와 일체적으로 이동 가능하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 가동체(70)는, 가동 부재(71)와, 당해 가동 부재(71)의 선단부에 고정되는 축 부재(75)(축부)를 구비한다. 여기서, 도 5(A)에 도시된 바와 같이, 로봇 핸드(40)는 베이스체(41)의 두께 방향에서 베이스체(41)를 기준으로 회전체(60) 및 축 부재(75)와는 반대 측에 설치되는 레일 부재(80)와, 가동 부재(71)를 구동하기 위한 도시하지 않은 액츄에이터를 더 구비한다.

레일 부재(80)는 중심선(L)을 따라 연장되고, 가동 부재(71)의 기단부가 접동(sliding) 가능하게 장착된다. 가동 부재(71)를 구동하기 위한 액츄에이터는, 예를 들어, 전기 모터와 동력 전달 기구(예를 들어, 랙·앤·피니언 또는 볼 스크류 등)을 구비하는 구조라도 좋고, 공압 실린더 또는 유압 실린더 등으로 구성되어도 좋다. 액추에이터는 로봇 제어 장치(90)에 의해 그 동작이 제어된다. 액추에이터는, 로봇 핸드(40)가 장착된 핸드 기부(38)에 지지되어도 좋다.

가동 부재(71)는, 그 기단부가 레일 부재(80)에 장착된 중심선(L)을 따라 연장되는 제1 부분(72)과, 당해 제1 부분(72)의 선단부의 상면으로부터 중심선(L)을 따라 연장되는 제2 부분(74)을 구비한다. 그리고, 제2 부분(74)의 선단부의 상면에 설치되는 오목부(74a)에 축 부재(75)의 기단부가 연결된다. 오목부(74a) 및 축 부재(75)는 각각, 베이스체(41)의 두께 방향에서 볼 때(즉, 도 2와 같이 볼 때), 베이스 기부(42)에 천공되는 노치(43)와 겹치도록 배치된다.

상기 구조를 구비함으로써, 가동 부재(71)(및 축 부재(75) 및 회전체(60))는 베이스체(41) 및 그 외의 부재에 방해받지 않고, 중심선(L)을 따라 왕복 운동하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 구조를 구비함으로써, 베이스체(41)의 두께 방향에서, 제2 당접부(62a)가 반도체 웨이퍼(W)로부터 받는 반력의 역점 위치는, 가동체(70)가 중심선(L) 상을 선단 측으로 이동하는 추력의 역점 위치에 상이하다.

축 부재(75)는 가동 부재(71)의 오목부(74a)에 연결되는 기단부(76)와, 당해 기단부(76)의 상단에 설치되는 테이퍼부(77)와, 테이퍼부(77)의 상단으로부터 반경 방향으로 돌출하는 플랜지(78)를 구비한다. 축 부재(75)의 기단부(76) 및 테이퍼부(77)는 각각 회전체(60)의 축공(68)에 대응하는 직경 치수이다. 축 부재(75)의 플랜지(78)의 직경 치수는 회전체(60) 축공(68)의 직경 치수보다 크다.

회전체(60)의 축공(68)에 축 부재(75)의 기단부(76) 및 테이퍼부(77)가 삽입됨으로써, 회전체(60)가 축 부재(75)에 대해 길이 방향과 폭 방향이 교차 평면 상에서 이동 가능한 범위가 규제된다. 다시 말해서, 제2 당접부(62a) 및 접동면(68a)이 피접동면(77a)에 대해 길이 방향과 폭 방향이 교차하는 평면 상에서 이동 가능한 범위가 규제된다.

또한, 회전체(60)의 축공(68)의 가장자리부가 가동 부재(71)의 오목부(74a)의 가장자리부와 축 부재(75)의 플랜지(78) 사이에 끼워져 배치됨으로써, 회전체(60)가 축 부재(75)에 대해 두께 방향으로 이동 가능한 범위가 규제된다. 다시 말해서, 제2 당접부(62a) 및 접동면(68a)이 피접동면(77a)에 대해 길이 방향과 두께 방향이 교차 평면 상에서 이동 가능한 범위가 규제된다.

도 5(B)에 도시된 바와 같이, 축 부재(75)는, 그 중심 축선이 베이스체(41)의 두께 방향으로 연장된다. 그리고, 회전체(60)는 축 부재(75)에 대해 당해 축 부재(75)의 축 방향으로 유격을 가지도록 장착된다.

본 실시예에서는, 상기와 같이 회전체(60)가 배치됨으로써, 가동 부재(71) 및 축 부재(75)는, 회전체(60)가 축 부재(75)에 대해 이동 가능한 범위를 규제하는 이동 규제 구조를 협동하여 구성한다. 다시 말해서, 상기와 같이 회전체(60)가 배치됨으로써, 가동 부재(71) 및 축 부재(75)는, 제2 당접부(62a) 및 접동면(68a)이 피접동면(77a)에 대해 이동 가능한 범위를 규제하는 이동 규제 구조를 협동하여 구성한다.

축 부재(75)의 기단부(76)는, 베이스체(41)의 두께 방향에서, 횡단면적이 균일하다. 한편, 테이퍼부(77)는 베이스체(41)(및 기단부(76))에 근접함에 따라서 횡단면적이 작아진다. 이에 따라서, 테이퍼부(77)의 외면은, 베이스체(41)의 폭 방향에서 볼 때, 베이스체(41)와 이루는 각도가 회전체(60)의 축공(68)의 내벽에 대응한 예각이도록 경사진다. 그리고, 본 실시예에서는, 당해 테이퍼부(77)의 외면의 일부가 후술하는 피접동면(77a)을 구성한다.

상기 구성을 구비함으로써, 가동체(70)는, 반도체 웨이퍼(W)를 파지할 때, 중심선(L) 상에 베이스체(41)의 선단 측으로 이동하는 것에 의해, 축 부재(75)의 피접동면(77a)으로 회전체(60)의 접동면(68a)을 압압하여, 접동면(68a) 및 제2 당접부(62a)를 구비하는 회전체(60)를 베이스체(41)의 선단 측으로 이동시키는 것이 가능하다.

구체적으로는, 반도체 웨이퍼(W)를 파지할 때, 가동체(70)가 중심선(L) 상을 베이스체(41)의 선단 측으로 이동하는 것에 의해, 회전체(60)의 제2 당접부(62a)가 반도체 웨이퍼(W)로부터 반력을 받음으로써, 당해 회전체(60)의 접동면(68a)이 가동체(70)의 피접동면(77a) 상을 접동한다. 이에 따라서, 당해 회전체(60)가 베이스체(41) 측으로 이동한다.

(로봇 제어 장치(90))

로봇 제어 장치(90)는 기대(22)의 내부에 설치된다. 로봇 제어 장치(90)의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 공지의 프로세서(예를 들어, CPU 등)가 기억부(예를 들어, 메모리 등)에 격납되는 프로그램에 따라 동작함으로써 실현되어도 좋다.

(수용 장치(110))

도 1에 도시된 바와 같이, 수용 장치(110)는 작업 현장의 벽면에 고정되어 설치된다. 또한, 수용 장치(110)는 반도체 웨이퍼(W)를 연직 방향으로 연장되도록 세로로 배치하여 수용하는 구조를 가진다. 여기서, 도 6에 기초하여, 수용 장치(110)의 구조에 대해 설명한다.

도 6은, 본 실시예에 따른 로봇 핸드가 수용 장치 내에 세로로 배치되어 수용된 반도체 웨이퍼를 파지하는 모습을 상방에서 보았을 때의 개략도이고, (A)가 초기 상태를 도시하고, (B)가 반도체 웨이퍼를 파지한 상태를 도시한다. 도 6(A)에 도시된 바와 같이, 수용 장치(110)는 로봇(20)에 대향하는 전면이 개방된 상자 형상의 쉘(112)과, 당해 쉘(112)의 전방에 설치되는 개폐 가능한 문(미도시)을 구비한다.

쉘(112)의 저판(114)의 내면에는, 복수의 저판 홈(116)이 설치된다. 당해 복수의 저판 홈(116)은 각각 쉘(112)의 전면과 배면을 연결하는 방향으로 연장되고, 동(同) 좌면과 우면을 연결하는 방향으로 등간격(예를 들어, 5 mm 이상 15 mm 이하의 간격)으로 병렬로 설치된다. 복수의 저판 홈(116)의 내벽은 각각, 후술하는 도 7에 도시된 바와 같이, 쉘(112)의 좌면과 우면을 연결하는 방향에서 볼 때, 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부에 대응하는 원호 형상이다.

쉘(112)의 배판(124)의 내면에는, 복수의 배판 홈(126)가 설치된다. 당해 복수의 배판 홈(126)은 각각 쉘(112)의 저면과 상면을 연결하는 방향으로 연장되고, 동 좌면과 우면을 연결하는 방향으로 등간격(예를 들어, 5 mm 이상 15 mm 이하의 간격)으로 병렬로 설치된다. 그리고, 복수의 배판 홈(126)은 각각, 쉘(112)의 좌면과 우면을 연결하는 방향에서, 복수의 저판 홈(116)과 동일한 위치에 설치된다.

상기 구성을 구비함으로써, 수용 장치(110)는 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부를 쉘(112)의 저판 홈(116) 및 배판 홈(126)에 끼움으로써, 당해 반도체 웨이퍼(W)를 세로로 배치하여 복수로 수납하는 것이 가능하다.

여기서, 도 6 및 도 7에 기초하여, 수용 장치(110) 내에 세로로 배치되어 수납된 반도체 웨이퍼(W)를 수용 장치(110)의 외부로 꺼내는 순서의 일례에 대해 설명한다.

도 7은 본 실시예에 따른 로봇 핸드가 수용 장치 내에 세로로 배치되어 수용된 반도체 웨이퍼를 파지하는 모습을 베이스체의 두께 방향에서 보았을 때의 개략도이고, (A)가 반도체 웨이퍼를 들어올리기 직전의 상태를 도시하고, (B)가 반도체 웨이퍼를 들어올려 파지한 상태를 도시한다.

먼저, 도 6(A)에 도시된 초기 상태로부터 로봇 암(30)의 손목부(36)를 선회시킴으로써, 로봇 핸드(40)의 베이스체(41)가 연직 방향으로 연장된 상태로 한 후, 로봇 암(30)의 자세를 변경함으로써, 도 6(B)에 도시된 바와 같이, 로봇 핸드(40)를 수용 장치(110) 내에 세로로 배치되어 수납된 반도체 웨이퍼(W)를 파지 가능한 위치 및 자세로 한다. 여기서, 상기 반도체 웨이퍼(W)를 파지 가능한 위치 및 자세란, 도 7(A)에 도시된 바와 같이, 2개의 계합 부재(50)의 기립면(52), 2개의 가이드 부재(55)의 기립면(57) 및, 회전체(60)의 가장자리부(62) 모두가 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부에 대향하도록(또는 맞닿도록) 한 로봇 핸드(40)의 위치 및 자세를 말한다.

그리고, 가동체(70)가 중심선(L) 상을 선단 측으로 이동하여, 회전체(60)의 제2 당접부(62a)로 반도체 웨이퍼(W)를 선단 측으로 압압한다. 이에 따라서, 반도체 웨이퍼(W)는 회전체(60)에 의해 베이스체(41)의 기단 측으로부터 2개의 계합 부재(50)의 기립면(52)으로 밀어 부쳐진다. 상기와 같이 하여, 로봇 핸드(40)는 세로로 배치된 반도체 웨이퍼(W)을 파지한다.

또한, 로봇 핸드(40)는 반도체 웨이퍼(W)을 파지한 상태에서 반도체 웨이퍼(W)가 재치된 장소로부터(도 7 (B)에서 저판 홈(116)으로부터) 이격하는 방향으로 이동함으로써, 당해 반도체 웨이퍼(W)를 수용 장치(110)의 저판 홈(116)으로부터 이격시킨다. 이 때의 상태가 도 7(B)에 도시된다.

최후로, 로봇 암(30)의 자세를 변경함으로써, 로봇 핸드(40)를 수용 장치(110)의 외부로 이동시킨다. 상기와 같이 하여, 본 실시예에 따른 로봇 시스템(10)은 수용 장치(110) 내에 세로로 배치되어 수납된 반도체 웨이퍼(W)를 수용 장치(110)의 외부로 꺼낼 수 있다.

(이동 규제부(84))

도 2에 도시된 바와 같이, 로봇 핸드(40)는, 가동체(70) 및 회전체(60)가 반도체 웨이퍼(W)를 파지할 때보다 베이스체(41)의 기단 측으로 이동한 상태에서, 회전체(60)의 가장자리부(62)에 맞닿음으로써, 회전체(60)가 축 부재(75)의 축 방향으로 이동하는 것을 규제하는 이동 규제부(84)를 더 구비한다.

이동 규제부(84)는, 핸드 기부(38)의 선단부에 장착되고, 그 형상은 중심선(L)에 대하여 선대칭이다. 이동 규제부(84)는 베이스체(41)의 폭 방향으로 연장되는 이동 규제 기부(86)와, 이동 규제 기부(86)의 폭 방향에서 일방 단부로부터 선단 측으로 연장되는 이동 규제 가지부(87a)와, 이동 규제 기부(86)의 폭 방향에서 타방 단부로부터 선단 측으로 연장되는 이동 규제 가지부(87b)를 구비한다.

도 8은, 본 실시예에 따른 로봇 핸드의 회전체가 이동 규제부에 의해 축 방향의 이동을 규제된 상태를 도시하는 도 7(A)의 VIII-VIII 단면도이다. 도 9는 본 실시예에 따른 로봇 핸드의 회전체가 기단 측으로부터 선단 측으로 이동하는 모습을 도시하는 개략도이고, (A)가 도 7(A)의 IXA-IXA 단면도, (B)가 도 7(B)의 IXB-IXB 단면도이다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 이동 규제 가지부(87a)의 선단에는, 그 두께 방향에서 회전체(60) 측에 오목부(88a)가 설치된다. 오목부(88a)는 길이 방향으로 연장되는 직육면체 형상이고, 그 선단 측 및 내측이 개방되어 있다. 오목부(88a)의 선단에는, 회전체(60)의 가장자리부(62)를 그 내부로 안내하는 안내부(89a)가 설치된다. 여기서, 이동 규제 가지부(87b)에도, 이동 규제 가지부(87a)의 오목부(88a) 및 안내부(89a)와 마찬가지로, 오목부(88b) 및 안내부(89b)가 설치된다.

(효과)

도 7(A)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 로봇 핸드(40)는 세로로 배치된 반도체 웨이퍼(W)를 파지하고자 할 때, 가동체(70) 및 회전체(60)를, 반도체 웨이퍼(W)을 파지하는 때보다 베이스체(41)의 기단 측으로 이동시킨 뒤, 2개의 계합 부재(50)의 기립면(52), 2개의 가이드 부재(55)의 기립면(57) 및 회전체(60)의 가장자리부(62)의 모두를, 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부에 대향시킨다(또는 맞닿게 한다).

그리고, 예를 들어, 이 상태에서 로봇 핸드(40)에 의해 반도체 웨이퍼(W)를 퍼올리면, 반도체 웨이퍼(W)는 회전체(60)를 포함하는 3개의 가이드(즉, 하측의 계합 부재(50), 하측의 가이드 부재(55) 및 회전체(60))에 의해 유지된다. 그러나, 이 때, 회전체(60)의 축 방향으로 유격이 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)가 덜거덕거려서 불안정한 상태가 된다.

특히, 회전체(60)가 축 방향에서 베이스체(41) 측으로 이동하고 있는 상태에서 반도체 웨이퍼(W)을 퍼올려 가면, 회전체(60)의 제2 당접부(62a)가 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부에 맞닿지 않고, 회전체(60)의 베이스체(41)와는 반대 측의 주면이 반도체 웨이퍼(W)의 베이스체(41)와 대향하는 주면에 맞닿아 버리는 일도 생각할 수 있다.

그리고, 이러한 상태에서 회전체(60)를 중심선(L) 상의 선단 측으로 이동시키면, 반도체 웨이퍼(W)가 로봇 핸드(40)로부터 빠져나와 버리는(즉, 회전체(60)에 의해 반도체 웨이퍼(W)가 도 7에서 지면(紙面) 앞쪽으로 밀려나 버리는) 것이 우려된다.

따라서, 본 실시예에서는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 가동체(70) 및 회전체(60)가 반도체 웨이퍼(W)를 파지할 때보다 베이스체(41)의 기단 측으로 이동한 상태에서, 회전체(60)의 가장자리부부(62)에 맞닿음으로써, 회전체(60)가 축 방향으로 이동하는 것을 규제하기 위한 이동 규제부(84)가 설치된다. 여기서, 이동 규제부(84)에 설치되는 오목부(88a, 88b)의 내벽이 회전체(60) 중의 축 방향에서 베이스체(41)와는 반대측의 주면의 가장자리부에 맞닿음으로써, 회전체(60)가 축 방향으로 이동하는 것을 규제한다.

이에 따라서, 회전체(60)는 반도체 웨이퍼(W)를 파지할 때보다 베이스체(41)의 기단 측으로 이동하고 있을 때, 이동 규제부(84)에 맞닿음으로써, 그 위치 및 자세가 고정된다. 이에 따라서, 예를 들어, 회전체(60)를 선단 측으로 이동시켰을 때, 상기와 같이 반도체 웨이퍼(W)가 로봇 핸드(40)로부터 빠져나와 버리는 일이 없다. 그 결과, 본 실시예에 따른 로봇 핸드(40)는 확실하게 반도체 웨이퍼(W)를 파지하는 것이 가능해진다.

여기서, 본 실시예에 따른 로봇 핸드(40)는, 회전체(60)의 제2 당접부(62a)가 반도체 웨이퍼(W)로부터 반력을 받음으로써, 당해 회전체(60)의 접동면(68a)이 가동체(70)의 피접동면(77a) 상을 접동한다. 이에 따라서, 당해 회전체(60)의 제2 당접부(62a)가 베이스체(41) 측으로 이동하기 때문에, 제2 당접부(62a)가 반도체 웨이퍼(W)로부터 반력을 받음으로써 베이스체(41)로부터 이격하도록 이동해버리는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 본 실시예에 따른 로봇 핸드(40)는 더욱 확실하게 반도체 웨이퍼(W)를 파지하는 것이 가능해진다.

(변형예)

상기 설명으로부터, 당업자에게는, 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시 형태가 분명할 것이다. 따라서, 상기 설명은 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 형태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않고, 그 구조 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.

도 10은 상기 실시예에 따른 로봇 핸드의 변형예의 요부 구성을 도시하는 개략도이다. 여기서, 본 변형예에 따른 로봇 핸드(40')는 이동 규제부(84')의 구조를 제외하고, 상기 실시예에서 설명한 로봇 핸드(40)와 동일한 구조를 구비하고 있다. 따라서, 동일 부분에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 마찬가지가 되는 설명은 반복하지 않는다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 변형예 이동 규제부(84')는 제1 이동 규제부(85a) 및 제2 이동 규제부(85b)로 구성된다. 제1 이동 규제부(85a) 및 제2 이동 규제부(85b)는 중심선(L)에 대하여 선대칭이 되도록. 베이스체(41)의 폭 방향에서 간격을 두고 설치된다.

도 11은 본 변형예의 회전체가 기단 측으로부터 선단 측으로 이동하는 모습을 도시하는 개략도이고, (A)가 회전체가 축 방향의 이동이 규제되어 있는 상태를 도시하는 단면도, (B)가 회전체가 축 방향의 이동이 규제되지 않은 상태를 도시하는 단면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 변형예에 따른 이동 규제부(84')(다시 말해서, 제1 이동 규제부(85a) 및 제2 이동 규제부(85b))는, 회전체(60) 중 둘레면(가장자리부)에 맞닿음으로써, 회전체(60)가 축 방향으로 이동하는 것을 규제하는 것이 가능하다.

여기서, 상기 실시예 및 본 변형예에 한정되지 않고, 이동 규제부는 회전체 중 적어도 축 방향에서 베이스체와는 반대측의 주면의 가장자리부에 맞닿음으로써, 회전체가 축 방향으로 이동하는 것을 규제하여도 좋다. 또한, 이동 규제부는, 회전체의 가장자리부 중, 축 방향에서 상기 베이스체와는 반대측의 주면의 가장자리부, 및, 둘레면 이외의 부분에 맞닿음으로써, 회전체가 축 방향으로 이동하는 것을 규제하여도 좋다.

(기타 변형예)

상기 실시예 및 그 변형예에서는, 가동 부재(71)에 축 부재(75)가 연결되는 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 가동 부재(71) 및 축 부재(75)가 일체로 형성됨으로써, 가동체(70) 전체가 하나의 부재로 구성되어도 좋다. 다시 말해서, 가동체는 가동부와, 당해 가동부와 일체적으로 형성되는 축부를 구비하는 구성이라도 좋다.

상기 실시예 및 그 변형예에서는, 베이스체(41)가 베이스 기부(42)와, 당해 베이스 기부(42)와 일체 적으로 형성되는 2개의 베이스 가지부(44)를 구비하는 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 베이스체는, 그 선단 측에서 분기하지 않음으로써 베이스 가지부를 구비하지 않고, 베이스체의 주면의 선단 측으로 1개 또는 복수의 제1 당접부가 설치되는 구조라도 좋다. 또는, 베이스체는 베이스 기부와, 당해 베이스 기부와 일체적으로 형성되는 3개 이상의 베이스 가지부를 구비하고, 3개 이상의 베이스 가지부의 주면 각각에 제1 당접부가 설치되는 구조라도 좋다.

상기 실시예 및 그 변형예에서는, 기판이 원판 형상의 반도체 웨이퍼(W)로 구성되는 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판은 그 두께 방향에서 볼 때 사각형의 판 형상의 반도체 웨이퍼로 구성되어도 좋고, 그 밖의 형상의 반도체 웨이퍼라도 좋고, 또는, 반도체 웨이퍼 이외의 기판이라도 좋다.

상기 실시예 및 그 변형예에서는, 로봇(20)은 선회 가능한 손목부(36)를 구비하는 수평 다관절형의 3축 로봇으로 구성된 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 로봇은 선회 가능한 손목부를 구비하지 않는 것이라도 좋고, 수평 다관절형의 1축 또는 2축. 또는 4축 이상의 로봇으로 구성되어도 좋다. 또는, 로봇은 극 좌표형 로봇으로 구성되어도 좋고, 원통 좌표형 로봇으로 구성되어도 좋으며, 직각 좌표형 로봇으로 구성되어도 좋고, 수직 다관절형 로봇으로 구성되어도 좋고, 또는 그 밖의 로봇으로 구성되어도 좋다.

(정리)

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드는 기판의 파지 위치가 규정된 베이스체와, 상기 베이스체의 선단 측에 설치되고, 상기 기판을 파지할 때, 상기 기판의 가장자리부의 제1 부분에 맞닿는 제1 당접부와, 상기 베이스체의 기단 측에 설치되고, 상기 기판을 파지할 때, 상기 기판의 가장자리부의 제2 부분에 맞닿는 제2 당접부를 구비하는 회전체와, 상기 회전체의 축공에 삽입되는 축부를 구비하고, 상기 베이스체의 선단 측으로 이동하는 것에 의해, 상기 회전체를 상기 베이스체의 선단 측으로 이동시키는 가동체를 구비하고, 상기 축부는 그 중심 축선이 상기 베이스체의 두께 방향으로 연장되고, 상기 회전체는 상기 축부에 대해 상기 축부의 축 방향으로 유격을 가지도록 장착되고, 상기 가동체 및 상기 회전체가 상기 기판을 파지할 때보다 상기 베이스체의 기단 측으로 이동한 상태에서, 상기 회전체의 가장자리부에 맞닿음으로써, 상기 회전체가 상기 축 방향으로 이동하는 것을 규제하기 위한 이동 규제부를 더 구비한다.

상기 구성에 의하면, 가동체 및 회전체가 기판을 파지할 때 보다 베이스체의 기단 측으로 이동한 상태에서, 회전체가 이동 규제부에 의해 가동체의 축부의 축 방향으로 이동하는 것을 규제한다. 이에 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드는 확실하게 기판을 파지하는 것이 가능해진다.

상기 이동 규제부는 상기 회전체 중 적어도 상기 축 방향에서 상기 베이스체와는 반대측의 주면의 가장자리부에 맞닿음으로써, 상기 회전체가 상기 축 방향으로 이동하는 것을 규제하여도 좋다.

상기 구성에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드는 더욱 확실하게 기판을 파지하는 것이 가능해진다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇은 상기 중 어느 구성을 구비하는 로봇 핸드와, 상기 로봇 핸드가 그 선단에 장착된 로봇 암을 구비한다.

상기 구성에 의하면, 상기 중 어느 하나의 구성을 구비하는 로봇 핸드를 구비하기 때문에, 확실하게 기판을 파지하는 것이 가능해진다.

10: 로봇 시스템 20: 로봇
22: 기대 24: 승강축
30: 로봇 암 32: 제1 링크
34: 제2 링크 36: 손목부
38: 핸드 기부 40, 40': 로봇 핸드
41: 베이스체 42: 베이스 기부
43: 노치 44: 베이스 가지부
50: 계합 부재 51: 경사면
52: 기립면 52a: 제1 당접부
53, 78: 플랜지 55: 가이드 부재
56: 경사면 57: 기립면
60: 회전체 62: 가장자리부
62a: 제2 당접부 68: 축공
68a: 접동면 70: 가동체
71: 가동 부재 72: 제1 부분
74: 제2 부분 74a: 오목부
75: 축 부재 76: 기단부
77: 테이퍼부 77a: 피접동면
80: 레일 부재 84, 84': 이동 규제부
85a: 제1 이동 규제부 85b: 제2 이동 규제부
86: 이동 규제 기부 87a, 87b: 이동 규제 가지부
90: 로봇 제어 장치 110: 수용 장치
112: 쉘 114: 저판
116: 저판 홈 124: 배판
126: 배판 홈

Claims

기판의 파지 위치가 규정된 베이스체와,
상기 베이스체의 선단 측에 설치되고, 상기 기판을 파지할 때, 상기 기판의 가장자리부의 제1 부분에 맞닿는 제1 당접부와,
상기 베이스체의 기단 측에 설치되고, 상기 기판을 파지할 때, 상기 기판의 가장자리부의 제2 부분에 맞닿는 제2 당접부를 구비하는 회전체와,
상기 회전체의 축공에 삽입되는 축부를 구비하고, 상기 베이스체의 선단 측으로 이동하는 것에 의해, 상기 회전체를 상기 베이스체의 선단 측으로 이동시키는 가동체를 구비하고,
상기 축부는 그 중심 축선이 상기 베이스체의 두께 방향으로 연장되고, 상기 회전체는 상기 축부에 대해 상기 축부의 축 방향으로 유격을 가지도록 장착되고,
상기 가동체 및 상기 회전체가 상기 기판을 파지할 때 보다 상기 베이스체의 기단 측으로 이동한 상태에서, 상기 회전체의 가장자리부에 맞닿음으로써, 상기 회전체가 상기 축 방향으로 이동하는 것을 규제하기 위한 이동 규제부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서,
상기 이동 규제부는 상기 회전체 중 적어도 상기 축 방향에서 상기 베이스체와는 반대측의 주면의 가장자리부에 맞닿음으로써, 상기 회전체가 상기 축 방향으로 이동하는 것을 규제하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항 또는 제2항에 기재된 로봇 핸드와,
상기 로봇 핸드가 그 선단에 장착된 로봇 암을 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.