KR20150102720A - 흡착 패드, 로봇 핸드 및 로봇 - Google Patents

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마사토시 후루이치
류지 안도
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가부시키가이샤 야스카와덴키
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Abstract

개시된 실시형태의 과제는 휨이 생겼을 경우에도 기판을 확실하게 흡착하는 흡착 패드를 제공하는 것이다. 실시형태에 따른 흡착 패드는 패드부와, 한쌍의 고정부와, 한쌍의 지지부를 구비한다. 상기 패드부는 피흡착물을 흡착한다. 상기 한쌍의 고정부는, 상기 패드부로부터 이격된 위치에서 이 패드부를 사이에 두고 대향하도록 마련되고, 상기 패드부의 고정 단부가 된다. 상기 한쌍의 지지부는, 상기 패드부 및 상기 고정부의 이격 거리보다 긴 연장 길이를 각각 갖고, 상기 패드부의 중심 축선 상의 접속 단부로부터 상기 고정부까지를 연결한다.

Description

흡착 패드, 로봇 핸드 및 로봇{SUCTION PAD, ROBOT HAND AND ROBOT}
개시된 실시형태는 흡착 패드, 로봇 핸드 및 로봇에 관한 것이다.
종래에, 웨이퍼나 유리 기판과 같은 박판 형상의 기판을 반송하는 기판 반송 장치가 알려져 있다.
이러한 기판 반송 장치는, 예를 들어 로봇 아암을 구비하며, 이러한 로봇 아암의 선단부에 마련되는 로봇 핸드를 이용하여 기판을 보지하면서, 로봇 아암을 수평방향 등으로 동작시키는 것에 의해서 기판을 반송한다.
또한, 반송 중에 있어서는, 확실하게 기판을 보지하여 위치 어긋남을 방지할 필요가 있으므로, 상기 로봇 핸드에 진공 흡인 방식 등을 이용한 흡착 패드를 구비한 후, 이러한 흡착 패드에 의해서 기판을 흡착하면서 기판을 반송하는 것도 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제 2007-53313 호 공보
그렇지만, 상술한 종래 기술에는, 휨이 발생한 기판을 확실하게 흡착하는 점에서 더욱 개선의 여지가 있다.
이것은, 예를 들어, 상술의 기판 반송 장치가 반도체 제조 프로세스 등에서 이용되는 경우, 기판은, 성막 처리와 같은 열처리 공정을 거치므로, 열의 영향을 받아 휨이 생기는 경우가 있기 때문이다.
또한, 이것은, 상술하는 바와 같이 열의 영향에 의한 경우에 한정하지 않고, 기판이 박형화되었을 경우나 대형화되었을 경우, 기판의 재질에 의한 경우 등에도 발생할 수 있는 공통의 과제이다.
실시형태의 일 태양은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 휨이 생겼을 경우에도 기판을 확실하게 흡착할 수 있는 흡착 패드, 로봇 핸드 및 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시형태의 일 태양에 따른 흡착 패드는 패드부와, 한쌍의 고정부와, 한쌍의 지지부를 구비한다. 상기 패드부는 피흡착물을 흡착하고, 상기 패드부의 중심을 사이에 두고 대향하도록 위치하는 제 1 및 제 2 접속 단부를 갖는 주연부를 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 접속 단부 및 상기 중심은 직선상에 배치된다. 제 1 및 제 2 고정부는 상기 패드부로부터 이격된 위치에서 상기 패드부를 사이에 두고 대향하도록 마련되고, 상기 패드부를 고정한다. 제 1 지지부는 상기 패드부와 상기 제 1 고정부 사이의 이격 거리보다 긴 연장 길이를 갖고, 상기 제 1 접속 단부를 상기 제 1 고정부와 연결하고, 제 2 지지부는 상기 패드부와 상기 제 2 고정부 사이의 이격 거리보다 긴 연장 길이를 갖고, 상기 제 2 접속 단부를 상기 제 2 고정부와 연결한다.
실시형태의 일 태양에 의하면, 휨이 생겼을 경우에도 기판을 확실하게 흡착할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 로봇의 사시도,
도 2는 핸드의 평면 모식도,
도 3a는 흡착 패드의 평면 모식도,
도 3b는 도 3a에 도시하는 A-A'선 개략 단면도,
도 4a는 흡착 패드의 장착 구조를 도시하는 개략 단면도(그 1),
도 4b는 흡착 패드의 장착 구조를 도시하는 개략 단면도(그 2),
도 5a는 고정부의 변형예를 도시하는 개략 단면도(그 1),
도 5b는 고정부의 변형예를 도시하는 개략 단면도(그 2),
도 6a는 흡착 패드의 배치예를 도시하는 평면 모식도,
도 6b는 흡착 패드의 움직임을 도시하는 평면 모식도,
도 7은 제 1 변형예에 따른 흡착 패드의 평면 모식도,
도 8은 제 2 변형예에 따른 흡착 패드의 평면 모식도.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 흡착 패드, 로봇 핸드 및 로봇의 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 도시하는 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
또한, 이하에서는, 로봇이 피반송물로서 웨이퍼를 반송하는 기판 반송용 로봇인 경우를 예로 들어 설명을 실행한다. 웨이퍼에는, 부호 「W」를 부여한다. 또한, 이하에서는, 「기계 구조를 구성하고, 서로 상대 운동 가능한 각각의 강체 요소」를 「링크」라 하고, 이러한 「링크」를 「아암」이라고 기재하는 경우가 있다. 또한, 로봇 핸드에 대해서는 「핸드」라고 기재한다.
우선, 실시형태에 따른 로봇(1)의 구성에 대해서 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 로봇(1)의 사시도이다.
또한, 설명을 알기 쉽게 하기 위해서, 도 1에는, 연직 상부방향을 정방향으로 하고, 연직 하부방향을 부방향으로 하는 Z축을 포함하는 3차원의 직교 좌표계를 도시하고 있다. 따라서, XY 평면을 따른 방향은 「수평방향」을 가리킨다. 이러한 직교 좌표계는 이하의 설명에 이용하는 다른 도면에서도 도시하는 경우가 있다.
또한, 이하에서는, 설명의 편의상, 로봇(1)의 선회 위치나 손끝의 방향이 도 1에 도시하는 상태인 것으로 하여, 로봇(1)에 있어서의 각 부위의 위치 관계를 설명한다.
또한, 이하에서는, 복수개로 구성되는 구성요소에 대해서는, 복수개 중 일부에만 부호를 부여하고, 그 이외에 대해서는 부호의 부여를 생략하는 경우가 있다. 이러한 경우, 부호를 부여한 일부와 그 이외 것은 동일한 구성인 것으로 한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 로봇(1)은, 기대(2)와, 승강부(3)와, 제 1 관절부(4)와, 제 1 아암(5)과, 제 2 관절부(6)와, 제 2 아암(7)과, 제 3 관절부(8)와, 핸드(10)를 구비한다. 제 1 아암(5) 및 제 2 아암(7)은 아암부를 구성한다.
기대(2)는, 로봇(1)의 베이스부이며, 마루면이나 벽면과 고정되는 것 이외에, 베이스부 상면에서 장치와 고정되기도 한다. 승강부(3)는, 이러한 기대(2)로부터 연직방향(Z축방향)으로 슬라이드 가능하게 마련되며[도면 중의 양방향 화살표(a0) 참조], 로봇(1)의 아암부를 연직방향을 따라서 승강시킨다.
제 1 관절부(4)는 축(a1) 주위의 회전 관절이다. 제 1 아암(5)은 이러한 제 1 관절부(4)를 거쳐서 승강부(3)에 대하여 회전 가능하게 연결된다[도면 중의 축(a1) 주위의 양방향 화살표 참조].
또한, 제 2 관절부(6)는 축(a2) 주위의 회전 관절이다. 제 2 아암(7)은 이러한 제 2 관절부(6)를 거쳐서 제 1 아암(5)에 대하여 회전 가능하게 연결된다[도면 중의 축(a2) 주위의 양방향 화살표 참조].
또한, 제 3 관절부(8)는 축(a3) 주위의 회전 관절이다. 핸드(10)는 이러한 제 3 관절부(8)를 거쳐서 제 2 아암(7)에 대하여 회전 가능하게 연결된다[도면 중의 축(a3) 주위의 양방향 화살표 참조].
또한, 로봇(1)에는, 모터 등의 구동원(도시 생략)이 탑재되어 있으며, 제 1 관절부(4), 제 2 관절부(6) 및 제 3 관절부(8)의 각각은 이러한 구동원의 구동에 근거하여 회전한다.
핸드(10)는 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 보지하는 엔드 이펙터이다. 핸드(10)의 구성의 상세에 대해서는, 도 2 이후를 이용하여 후술한다. 또한, 도 1에서는, 로봇(1)이 1개의 핸드(10)를 구비하는 경우를 도시하고 있지만, 핸드(10)의 개수를 한정하는 것은 아니다.
예를 들어, 축(a3)을 동심으로 하여 중첩하여 마련되며, 각각 독립하여 축(a3) 주위로 회전 가능해지도록 핸드(10)를 복수개 마련해도 좋다.
그리고, 로봇(1)은, 승강부(3)에 의한 승강 동작, 각 아암(5, 7) 및 핸드(10)의 회전 동작을 조합하는 것에 의해서, 웨이퍼(W)를 반송한다. 또한, 이들 각종 동작은 통신 네트워크를 거쳐서 로봇(1)과 상호 통신 가능하게 접속된 제어 장치(20)로부터의 지시에 의해서 실행된다.
제어 장치(20)는 로봇(1)의 동작 제어를 실행하는 컨트롤러이다. 예를 들어, 제어 장치(20)는 상술한 구동원의 구동을 지시한다. 그리고, 로봇(1)은, 이러한 제어 장치(20)로부터의 지시에 따라서 구동원을 임의의 각도만큼 회전시킴으로써, 아암부를 회전 동작시킨다.
또한, 이러한 동작 제어는 미리 제어 장치(20)에 저장되어 있는 교시 데이터에 근거하여 실행되지만, 역시 상호 통신 가능하게 접속된 상위 장치(30)로부터 교시 데이터를 취득하는 경우도 있다.
다음에, 핸드(10)의 구성에 대해서 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는 핸드(10)의 평면 모식도이다. 또한, 도 2에는, 규정 위치에 있는 웨이퍼(W)를 이점쇄선으로 나타내고 있다. 이러한 규정 위치에 있는 웨이퍼(W)의 중심에는, 이하 부호 「C」를 부여한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 핸드(10)는, 제 2 아암(7)의 선단부에 있어서, 제 3 관절부(8)를 거쳐서 축(a3) 주위로 회전 가능하게 마련된다. 핸드(10)는 플레이트 지지부(11)와, 플레이트(12)와, 흡착 패드(13)와, 진공로(14)를 구비한다.
플레이트 지지부(11)는 제 3 관절부(8)에 연결되고, 플레이트(12)를 지지한다. 플레이트(12)는 핸드(10)의 기부가 되는 부재이며, 세라믹스 등에 의해 형성된다. 또한, 도 2에는, 선단측이 두 갈래로 나누어진 형상의 플레이트(12)를 예시하고 있지만, 플레이트(12)의 형상을 한정하는 것은 아니다.
흡착 패드(13)는 진공 흡착함으로써 웨이퍼(W)를 핸드(10) 상에 보지하는 부재이다. 본 실시형태에서는, 이러한 흡착 패드(13)가 도 2에 도시하는 위치에 3개 마련되며, 웨이퍼(W)를 3점에서 흡착하여 보지하는 것으로 한다. 또한, 흡착 패드(13)의 개수는 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 3개 이상 마련되어도 좋다. 또한, 흡착 패드(13)의 구성에 대해서는, 도 3a 이후를 이용하여 상세하게 설명한다.
진공로(14)는, 흡착 패드(13) 각각으로부터 진공원(도시 생략)으로 연장되는 흡기 경로이며, 도 2에 일례로서 도시하는 바와 같이, 플레이트(12)의 내부에 형성된다. 또한, 진공원은, 흡착 패드(13)에 웨이퍼(W)가 배치됨으로써 이러한 진공로(14)를 거쳐서 흡인을 실행하여, 흡착 패드(13)에 웨이퍼(W)를 흡착시킨다. 또한, 진공로(14)는 진공원으로부터의 흡인이 가능한 형태이면, 어디에 형성되어도 좋다.
그런데, 웨이퍼(W)에 발생하는 휨의 태양에는, 중심(C)에 대하여 서서히 높아지는 이른바 「돔형」이나, 중심(C)에 대하여 서서히 오목해지는 이른바 「주발형」, 또한 웨이퍼(W) 내에 이들 양쪽의 변형이 혼재된 「랜덤형」 등이 있다. 단, 실제의 변형에 있어서의 흡착 패드(13) 상의 국소적 부분에 대해서는, 「돔형」 혹은 「주발형」 중 어느 한쪽을 상정해두면 충분하므로, 이하에서는, 이들 「돔형」 및 「주발형」의 경우를 예로 들어서, 흡착 패드(13)의 거동을 설명한다.
즉, 웨이퍼(W)는 직경방향을 휨 방향으로 하는 휨의 태양을 취한다고 말할 수 있다. 본 실시형태는, 이와 같은 휨이 생긴 웨이퍼(W)에도, 이러한 웨이퍼(W)에 흡착 패드(13)를 확실하게 따르게 하여 진공 흡착하는 것이다.
다음에, 흡착 패드(13)의 구성에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 2에 도시한 흡착 패드(13) 중, 점선원(P1)으로 둘러싸인 흡착 패드(13)를 주요한 예로 든다.
도 3a는 흡착 패드(13)의 평면 모식도이다. 또한, 도 3b는 도 3a에 나타내는 A-A'선 개략 단면도이다. 도 3a 및 도 3b에 도시하는 바와 같이, 흡착 패드(13)는 패드부(13a)와, 한쌍의 고정부(13b)와, 한쌍의 지지부(13c)를 구비한다. 또한, 이들 각 부위를 알기 쉽게 도시하기 위해, 이하에서는, 평면에서 본 경우의 지지부(13c)에 대해서는, 점 형상의 패턴으로 칠하여 나타내는 것으로 한다(도 3a 참조).
이러한 흡착 패드(13)는 수지 등의 각종의 재료를 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 그 재료는, 웨이퍼(W)의 변형에 따를 수 있다는 점에서는, 가요성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 고온 상태의 웨이퍼(W)에 접촉한다는 점에서는, 내열성이 우수한 것이 바람직하다. 따라서, 일례로서는, 폴리이미드 수지 등을 호적하게 이용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 흡착 패드(13)가 이러한 폴리이미드 수지를 이용하여 일체 성형되어 있는 것으로 한다.
패드부(13a)는, 피흡착물을 흡착하는 부위이며, 접촉부(13aa)와, 주면 부(13ab)와, 흡기 구멍(13ac)과, 주연부(13ad)를 추가로 구비한다. 또한, 패드부(13a)는 이후 설명되는 바와 같이, 지지부(13c)가 연결되는 주연부(13ad)에 마련된 접속 단부를(13ae)를 추가로 구비한다. 접촉부(13aa)는 피흡착물인 웨이퍼(W)에 접촉하는 부위이다. 주면부(13ab)는, 흡착 패드(13)의 말하자면 기판이 되는 부위이며, 그 외주가 접촉부(13aa)에 의해서 둘러싸인다. 또한, 도 3a에는, 대략 원형상의 주면부(13ab)를 예시하고 있지만, 주면부(13ab)의 형상을 한정하는 것은 아니다. 이 점에 대해서는, 도 7에 다른 예를 도시하고, 후술한다.
또한, 주면부(13ab)의 중앙부에는, 흡기 구멍(13ac)이 형성된다. 흡기 구멍(13ac)은 접촉부(13aa)에 둘러싸인 공간을 후술하는 시일 부재(15)(도 4a 또는 도 4b를 참조)를 통하여 진공원에 연통시킨다.
고정부(13b)는, 패드부(13a)로부터 이격된 위치에서 이 패드부(13a)를 사이에 두고 대향하도록 마련되며, 패드부(13a)를 고정하는 한쌍의 부위이다. 고정부(13b)에는, 예를 들어 볼트나 나사와 같은 체결 부재(SC)(후술)가 관통 삽입되는 관통 구멍(13ba)이 형성된다. 또한, 도 3a에서는, 고정부(13b)를 대략 원형상으로 나타내고 있지만, 그 형상을 한정하는 것은 아니다.
지지부(13c)는 한쌍 마련되며, 패드부(13a)의 중심 축선(ax-c) 상의 접속 단부(13ae)로부터 고정부(13b)까지를 각각 연결한다. 이러한 지지부(13c)는 패드부(13a) 및 고정부(13b)의 이격 거리(d)보다 긴 「연장 길이」를 각각 갖는다. 여기서, 「연장 길이」는 지지부(13c)의 일단부로부터 타단부까지의 외형의 형상을 따르는 길이를 가리킨다.
예를 들면, 이격 거리(d)보다 긴 「연장 길이」를 갖는 일례로서 도 3a에 도시하는 바와 같이, 지지부(13c)는, 패드부(13a)의 외주를 따라서 돌아 들어가도록 마련되며, 일단부가 상기 접속 단부(13ae)의 한쪽에, 타단부가 상기 접속 단부(13ae)의 다른쪽측에 있는 고정부(13b)에 각각 연결된다.
이때, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 패드부(13a)가 대략 원형상이면, 지지부(13c)는 해당 상기 접속 단부(13ae) 외의 패드부의 부위와는 접촉하지 않으면서 패드부(13a)의 거의 반원주를 따르도록 마련되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 지지부(13c)의 「연장 길이」를 보다 길게 취하는 것이 가능해진다. 이 「연장 길이」를 길게 취하는 것에 의해서, 지지부(13c)의 탄성을 높여 흡착 패드(13)를 웨이퍼(W)에 따라서 쉽게 변형할 수 있다. 이 점에 대해서는 이후에 다시 도 6b를 이용하여 설명한다.
또한, 지지부(13c)는, 동일원(CC)의 원주 상에 마련되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 지지부(13c)가 패드부(13a)의 중심 축선(ax-c) 상의 접속 단부(13ae)로부터 각각 연장되도록 마련되는 것에 대하여, 상술한 고정부(13b)를 중심 축선(ax-c)과는 다른 중심 축선(도면 중의 B-B'선 참조) 상에 배치함으로써 가능해진다. 여기서, 중심 축선(ax-c)은 상기 패드부의 중심 및 접속 단부(13ae)를 지나며, 상기 패드의 흡착면과 평행한 방향으로 연장되는 중심선을 말한다. 이것에 의해, 지지부(13c)를 패드부(13a)의 외주에 의해 접근시켜서 마련할 수 있으므로, 흡착 패드(13)의 외형 전체를 대략 원형으로 컴팩트하게 구성할 수 있다.
다음에, 흡착 패드(13)의 장착 구조에 대하여 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 흡착 패드(13)의 장착 구조를 도시하는 개략 단면도(그 1) 및 (그 2)이다. 또한, 도 4a 및 도 4b에 도시하는 개략 단면은 도 3a에 나타낸 B-B'선에 대응하고 있다.
도 4a에 도시하는 바와 같이, 플레이트(12)에는, 진공로(14)로 이어지는 흡기 구멍(12a)과, 체결 부재(SC) 및 관통 구멍(13ba)에 대응하는 구멍 부분(12b)과, 환상 벽부(12c)가 미리 형성된다. 즉, 플레이트(12)는 본 실시형태에 따른 흡착 패드의 고정 베이스이다.
또한, 흡착 패드(13)와 플레이트(12)의 사이에는, 시일 부재(15)가 마련된다. 시일 부재(15)는, 대략 환상으로 형성된 탄성체이며, 예를 들어 실리콘 수지 등을 이용하여 형성된다. 또한, 시일 부재(15)는, 흡착 패드(13)가 플레이트(12)에 장착되는 상태에 있어서의 흡착 패드(13)와 플레이트(12)의 간격(h2)(도 4b 참조)보다 큰 높이(h1)를 갖고서 형성된다.
그리고, 도 4a 및 도 4b에 도시하는 바와 같이, 흡착 패드(13)는, 흡기 구멍(13ac)의 외주, 시일 부재(15)의 내주 및 흡기 구멍(12a)의 외주를 각각 결합시키면서, 관통 구멍(13ba)에 관통 삽입시킨 체결 부재(SC)를 구멍 부분(12b)에 삽입하여 체결시킴으로써 플레이트(12)에 장착된다.
또한, 체결 부재(SC)를 이용함으로써, 접착제를 이용하는 일없이 흡착 패드(13)를 플레이트(12)에 장착할 수 있으므로, 웨이퍼(W)가 고온인 경우에 접착제에 포함되는 유기물이 휘발하여 제품에 영향을 미치는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 체결 부재(SC)는, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같은 접시 나사 혹은 낮은 머리볼트와 같은 헤드부 상면이 평평한 것이 바람직하다. 이와 같이 헤드 부분 상면이 평평한 체결 부재(SC)를 이용하는 것에 의해서, 체결 부재(SC) 자체가 웨이퍼(W)에 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 시일 부재(15)는, 흡착 패드(13)와 플레이트(12)의 간격(h2)보다 큰 높이(h1)를 갖고 있으므로, 압궤된 상태로 압착되게 된다. 이것에 의해, 흡기 구멍(13ac, 12a) 사이를 확실하게 밀봉하여 기밀 공간을 확보할 수 있다.
그리고, 이와 같이 흡착 패드(13)가 장착된 상태에서, 지지부(13c)의 하방에는 공간이 형성된다. 이것은, 상술한 환상 벽부(12c)가 지지부(13c)의 외연부보다 외측이 되는 내경을 가지고 형성되기 때문이며, 이것에 의해 지지부(13c)의 일단부로부터 타단부까지를 자유 상태로 하여 지지부(13c)에 탄성을 부여하고, 흡착 패드(13)를 웨이퍼(W)에 따라서 쉽게 변형할 수 있다.
또한, 여기에서는, 플레이트(12)에 대해, 시일 부재(15)를 이용하여 패드부(13a)를 지지시키는 경우를 예로 들었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 플레이트(12)의 흡기 구멍(12a) 주위를 따라서 환상으로 입설(立設)되는 환상 지지부(도시 생략)에 의해서 패드부(13a)를 지지시키는 것으로 해도 좋다.
또한, 여기에서는, 체결 부재(SC)를 이용하는 장착예를 들었지만, 체결 부재(SC)를 이용하는 일없이, 흡착 패드(13)를 플레이트(12)에 장착되도록 고정부(13b)를 구성해도 좋다. 여기서, 이러한 고정부(13b)의 변형예에 대해 설명해 둔다.
도 5a 및 도 5b는 고정부(13b)의 변형예를 도시하는 개략 단면도(그 1) 및 (그 2)이다. 또한, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 개략 단면도 또한, 도 3a에 도시한 B-B'선에 대응하고 있다. 또한, 도 5a 및 도 5b에서는, 흡착 패드에 「13'」의 부호를 부여하고 있다.
도 5a에 도시하는 바와 같이, 흡착 패드(13')의 변형예에 따른 고정부(13b)는, 플레이트(12)측으로 하수(下垂)시켜서 마련되며, 끝이 분할된 형상에서 헤드부에 젖힘부가 되는 돌기를 갖는 끝분할 핀부(13bb)를 구비한다. 또한, 끝분할 핀부(13bb)는 자유 상태로 확개(擴開)되는 탄성을 갖고서 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 이러한 흡착 패드(13')에 따라서는, 플레이트(12)에는, 끝분할 핀부(13bb)의 헤드 부분의 젖힘부에 결합하는 형상을 갖는 관통 구멍(12d)이 미리 형성된다.
그리고, 흡착 패드(13')는 이러한 관통 구멍(12d)에 끝분할 핀부(13bb)가 삽입됨으로써 플레이트(12)에 장착된다. 여기서, 끝분할 핀부(13bb)는, 자유 상태에서 확개되는 탄성을 갖고, 그 헤드 부분에는 젖힘부를 갖고 있으므로, 공구를 이용하는 일없이 흡착 패드(13')를 플레이트(12)에 조일 수 있다. 즉, 흡착 패드(13')를 플레이트(12)에 용이하게 장착할 수 있으므로, 최종 사용자의 현장 등에서 효율적으로 교환 작업을 실시할 수 있다.
또한, 체결 부재(SC)를 이용하는 경우와 마찬가지로, 접착제를 이용하는 일없이, 흡착 패드(13')를 플레이트(12)에 장착할 수 있으므로, 역시 접착제에 포함되는 유기물이 휘발되어 제품에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
흡착 패드(13)의 설명으로 돌아와서, 다음에, 흡착 패드(13)의 배치예와 그 움직임에 대하여 설명한다. 도 6a는 흡착 패드(13)의 배치예를 도시하는 평면 모식도이다. 또한, 도 6b는 흡착 패드(13)의 움직임을 도시하는 평면 모식도이다.
도 6a에 도시하는 바와 같이, 일례로서 흡착 패드(13)는, 규정 위치에 있는 웨이퍼(W)의 직경방향에 대하여, 지지부(13c)의 일단부가 존재하는 중심 축선(ax-c)이 대략 직교하는 방향이 되도록 배치된다. 환언하면, 중심 축선(ax-c)이, 규정 위치에 있는 웨이퍼(W)의 중심(C)으로부터 가상적으로 그려지는 동심원의 접선 방향을 향하도록 배치된다.
이러한 배치에 의해, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 우선, 흡착 패드(13)를 직경방향에 대략 직교하는 중심 축선(ax-c) 주위로 쉽게 경동시킬 수 있다[도면 중의 화살표(601) 참조]. 즉, 돔형이나 주발형과 같은 직경방향을 따라서 휜 태양을 취하기 쉬운 웨이퍼(W)에 대하여, 흡착 패드(13)를 따르기 쉽게 할 수 있다.
또한, 지금까지 설명하고, 도 6b에도 도시한 바와 같이, 흡착 패드(13)는, 지지부(13c)가 패드부(13a) 및 고정부(13b)의 이격 거리(d)(도 3a 참조)보다 긴 「연장 길이」를 갖고, 환상 벽부(12c)에 의해서 형성된 공간에 말하자면 부상하는 상태로 장착된다.
이 때문에, 지지부(13c)는, 이격 거리(d)와 동등한 길이로 패드부(13a) 및 고정부(13b)를 직결하는 경우에 비하여 보다 큰 탄성이 부여되어, 흡착 패드(13) 전체를 말하자면 운동시키기 쉬운 상태로 지지하게 된다.
환언하면, 본 실시형태에 있어서의 지지부(13c)는, 그 부여된 탄성에 의해서 흡착 패드(13)를 중심 축선(ax-c) 주위로 비틀리기 쉽게 하는 구성으로 되어 있다. 또한, 이때의 비틀림력에는, 흡착 패드(13) 자체의 가요성이나, 상술한 시일 부재(15)의 탄성이 모두 작용하여, 더욱 흡착 패드(13)를 경동시키기 쉽게 하고 있다.
이것에 의해, 웨이퍼(W)에 휨이 생겼을 경우에도, 흡착 패드(13)를 용이하게 따르게 할 수 있다. 즉, 확실하게 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있다.
그런데, 흡착 패드(13)의 형상은 지금까지 도시해 온 예에 한정되지 않는다. 그래서, 이어서, 흡착 패드(13)의 변형예에 대하여, 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한다. 또한, 도 7에 도시하는 변형예는 제 1 변형예로 한다. 또한, 도 8에 도시하는 변형예는 제 2 변형예로 한다.
도 7은 제 1 변형예에 따른 흡착 패드(13A)의 평면 모식도이다. 제 1 변형예에 흡착 패드(13A)는, 패드부(13a)가 대략 각환(角丸) 장방형상으로 형성되며, 지지부(13c)가 이 패드부(13a)보다 큰 각환 장방형상의 동일 외주를 따라서 마련되는 점이, 상술해 온 흡착 패드(13)와는 다르다.
이러한 흡착 패드(13A)의 경우, 장축방향을 지금까지 설명해 온 중심 축선(ax-c)으로 하여 마련되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 돔형이나 주발형과 같은 직경방향을 휨 방향으로 하는 휨 태양을 취하는 웨이퍼(W)에 대하여, 흡착 패드(13A)를 단축방향으로 효과적으로 따르게 할 수 있다.
구체적으로는, 말하자면 웨이퍼(W)는, 직경방향에 대략 직교하는 방향에서는 휨량이 작고, 직경방향에서는 휨량이 크다고 말할 수 있지만, 흡착 패드(13A)의 단축방향을 직경방향을 따르게 하면, 흡착 패드(13A) 상에서는 웨이퍼(W)의 휨량은 작아진다. 즉, 흡착 패드(13A)가 크게 변형하지 않아도 웨이퍼(W)를 따를 수 있다. 따라서, 진공 흡착에 있어서의 리크를 발생시키기 어렵게 하여, 확실하게 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있다.
또한, 지금까지는, 지지부(13c)가, 패드부(13a)의 외주를 따라서 돌아 들어가도록 장착되는 경우를 예로 들었지만, 외주를 따라서 돌아 들어가지 않아도 좋다. 도 8은 제 2 변형예에 따른 흡착 패드(13B)의 평면 모식도이다.
즉, 도 8에 도시하는 바와 같이, 지지부(13c)는, 평면에서 보아 사행(蛇行) 형상을 이루며, 패드부(13a)의 중심 축선(ax-c) 상 접속 단부(13ae)와, 이러한 접속 단부(13ae)측(즉, 근방)에 있는 고정부(13b)를 연결하는 것으로 해도 좋다.
이러한 경우에 의해서도, 지지부(13c)는, 패드부(13a) 및 고정부(13b)의 이격 거리(d)(도 3a 참조)보다 긴 「연장 길이」를 갖게 되므로, 패드부(13a) 및 고정부(13b)를 이격 거리(d)로 연결하는 경우에 비해 보다 큰 탄성을 얻을 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)에 휨이 생겼을 경우에도, 흡착 패드(13B)를 용이하게 따르게 하여, 확실하게 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있다.
상술해 온 바와 같이, 실시형태에 따른 흡착 패드는 패드부와, 한쌍의 고정부와, 한쌍의 지지부를 구비한다. 패드부는 피흡착물을 흡착한다. 한쌍의 고정부는, 패드부로부터 이격된 위치에서 이 패드부를 사이에 두고 대향하도록 마련되며, 패드부의 고정 단부가 된다.
한쌍의 지지부는, 패드부 및 고정부의 이격 거리보다 긴 연장 길이를 각각 갖고, 패드부의 중심 축선(13ad) 상의 접속 단부로부터 고정부까지를 각각 연결한다.
따라서, 실시형태에 따른 흡착 패드, 그것을 구비하는 로봇 핸드 및 로봇에 의하면, 휨이 생겼을 경우에도 기판을 확실하게 흡착할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서 설명한 끝분할 핀부 등에 대해서는, 예를 들어, 플레이트 지지부쪽으로부터 도체를 인도하는 것으로 해도 좋다. 이것에 의해, 웨이퍼의 대전 방지에 이바지하는 것이 가능해지므로, 웨이퍼에 파티클 등이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 패드부의 주면부의 형상의 일례로 대략 각환 장방형상을 들고 있지만, 타원 형상도 포함하는 오벌(oval) 형상이어도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 외팔 로봇을 예로 들어서 설명했지만, 양팔 이상의 다중팔 로봇에 적용하는 것으로 해도 좋다. 또한, 아암의 수뿐만 아니라, 상술한 실시형태에 의해서, 로봇 핸드의 수나 축의 수 등이 한정되는 것은 아니다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 피흡착물이 웨이퍼인 경우를 예로 들었지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 박판 형상의 기판이면 좋다. 여기서, 기판은 그 종별을 문제삼는 것이 아니며, 예를 들어 액정 패널 디스플레이의 유리 기판 등이어도 좋다.
또한, 유리 기판 등의 경우, 상술한 직경방향은, 피흡착물의 중심으로부터 가상적으로 그리는 동심원의 직경방향, 혹은 피흡착물의 중심으로부터 방사상으로 연장되는 방향으로 하게 된다. 또한, 피흡착물은 박판 형상의 워크이면 기판이 아니어도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 로봇이 웨이퍼 등의 기판을 반송하는 기판 반송용 로봇인 경우를 예로 들었지만, 반송 작업 이외의 작업을 실시하는 로봇이어도 좋다. 예를 들면, 흡착 패드를 구비한 핸드를 이용하여 박판 형상의 워크를 진공 흡착하면서 소정의 조립 작업을 실행하는 조립 로봇 등이어도 좋다.
또 다른 효과나 변형예는, 당업자에 의해서 용이하게 도출할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 보다 광범위한 태양은, 이상과 같이 나타내고 또한 기술한 특정의 상세 및 대표적인 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부의 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하는 일없이, 다양한 변경이 가능하다.
1 : 로봇 2 : 기대
3 : 승강부 4 : 제 1 관절부
5 : 제 1 아암 6 : 제 2 관절부
7 : 제 2 아암 8 : 제 3 관절부
10 : 핸드 11 : 플레이트 지지부
12 : 플레이트 12 : 흡기 구멍
12b : 구멍부 12c : 환상 벽부
12d : 관통 구멍 13, 13', 13A, 13B : 흡착 패드
13a : 패드부 13aa : 접촉부
13a : 주면부 13ac : 흡기 구멍
13b : 고정부 13ba : 관통 구멍
13bb : 끝분할 핀부 13c : 지지부
14 : 진공로 15 : 시일 부재
20 : 제어 장치 30 : 상위 장치
C : 규정 위치에 있는 웨이퍼의 중심
CC : 동일원 SC : 체결 부재
W : 웨이퍼 ax-c : 중심 축선
d : 이격 거리

Claims (11)

  1. 피흡착물을 흡착하는 패드부로서, 상기 패드부의 중심을 사이에 두고 대향하도록 위치하는 제 1 및 제 2 접속 단부를 갖는 주연부를 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 접속 단부 및 상기 중심은 직선상에 배치되는, 상기 패드부와,
    상기 패드부로부터 이격된 위치에서 상기 패드부를 사이에 두고 대향하도록 마련되고, 상기 패드부를 고정하는 제 1 및 제 2 고정부와,
    상기 패드부와 상기 제 1 고정부 사이의 이격 거리보다 긴 연장 길이를 갖고, 상기 제 1 접속 단부를 상기 제 1 고정부와 연결하는 제 1 지지부와,
    상기 패드부와 상기 제 2 고정부 사이의 이격 거리보다 긴 연장 길이를 갖고, 상기 제 2 접속 단부를 상기 제 2 고정부와 연결하는 제 2 지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    흡착 패드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 지지부는, 상기 패드부의 외주를 따라서 마련되고, 상기 제 1 고정부는 상기 제 1 접속 단부보다 상기 제 2 접속 단부에 가깝게 마련되고, 상기 제 2 고정부는 상기 제 2 접속 단부보다 상기 제 1 접속 단부에 가깝게 마련되는 것을 특징으로 하는
    흡착 패드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 패드부는 대략 원형상으로 형성되며,
    상기 제 1 및 제 2 지지부의 각각은 상기 패드부의 반원주를 따르도록 마련되는 것을 특징으로 하는
    흡착 패드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 지지부는 상기 패드부의 원주 상에서 중첩하지 않도록 마련되는 것을 특징으로 하는
    흡착 패드.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 패드부는 대략 오벌 형상으로 형성되며,
    상기 직선은 상기 패드부의 장축선에 대응하는 것을 특징으로 하는
    흡착 패드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 지지부는 평면에서 보아 상기 직선을 복수회 교차하면서 연장되고, 상기 제 1 고정부는 상기 제 1 접속 단부에 가깝게 마련되고, 상기 제 2 고정부는 상기 제 2 접속 단부에 가깝게 마련되는 것을 특징으로 하는
    흡착 패드.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패드부는, 상기 직선이 상기 피흡착물의 중심으로부터 상기 패드부 위로 방사상으로 연장되는 방향에 대하여 대략 직교하는 방향이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    흡착 패드.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 흡착 패드를 구비하는 것을 특징으로 하는
    로봇 핸드.
  9. 제 7 항에 기재된 흡착 패드를 구비하는 것을 특징으로 하는
    로봇 핸드.
  10. 제 8 항에 기재된 로봇 핸드를 구비하는 것을 특징으로 하는
    로봇.
  11. 제 9 항에 기재된 로봇 핸드를 구비하는 것을 특징으로 하는
    로봇.
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