JPH10151592A - 搬送ロボットのハンド自動交換システムと装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種の薄型基板に適合するハンドを自動交換
することによって、ＦＡ化・システムの多様に対応でき
る搬送ロボットのハンド自動交換システム及び装置を提
供すること。 【解決手段】 架台１上に、基板Ｗが収納されるカセッ
ト２及びカセット３、ハンドストッカ４が並設されてい
る。カセット２、３及びハンドストッカ４に対向するよ
うにロボット６が移動可能に配設されている。ロボット
６にはロボットハンド部８が配設され、ロボットハンド
８に固定側ハンド２０と交換ハンド４０が備えられ、交
換ハンド４０は固定側ハンド２０に着脱可能に構成され
る。ハンドストッカ４には各種の交換ハンド４０が配置
され、交換ステージＡ位置において、交換ハンド４０
は、固定側ハンド２０に配設されたクランプ手段、クラ
ンプ駆動手段により着脱される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、クリーンルーム
内で設置される搬送ロボットに関し、さらに、薄型基板
を吸着把持するロボットのハンドを自動交換するシステ
ムと装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス基板やシリコンウェハ等の
薄型基板を加工あるいは搬送することについては、薄型
基板が特に汚れを嫌うため、通常その作業がクリーンル
ーム内で行なわれる。薄型基板の需要の増大及び製品の
品質の向上に伴って、クリーンルームではＦＡ化が求め
られ、さらにシステムの多様化に対応しなければならな
くなってきている。一方、クリーンルーム内には搬送ロ
ボットが配置され、カセットに収納された薄型基板をセ
ンタリングして次工程に搬送する作業が行なわれる。そ
のため、搬送ロボットもシステムの多様化に対応するた
め、多種類の薄型基板を自動的に選択して搬送する必要
が生じてきている。

【０００３】搬送ロボットには、薄型基板を移動するた
めの複数のアームから構成されるロボットハンド部が配
設されている。従来のロボットハンド部５０の一例は、
図９に示されるように、ロボットの駆動部から駆動さ
れ、薄型基板を吸着把持する先端部のハンド５１、ハン
ド５１に連結され屈伸可能な２個のアーム５２、５３と
から構成されている。ハンド５１は、ハンド本体部５１
ａとハンド支持部５１ｂとからなり、ハンド支持部５１
ｂがアーム５２に枢着され、アーム支持部５１ｂにハン
ド本体部５１ａにボルトで固定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のハンド
５１は、上記のように、ハンド本体部５１ａがハンド支
持部５１ｂとボルトにて結合されているので、多種類の
薄型基板に適合するそれぞれのハンドは、手動によって
交換されなければならなかった。

【０００５】この発明は、上述の課題を解決するもので
あり、各種の薄型基板に適合するハンドを自動的に交換
することによって、ＦＡ化・システムの多様化に対応で
きるようにするもので、そのための搬送ロボットのハン
ド自動交換システム及び装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明にかかわる搬送
ロボットのハンド自動交換システムと装置は、上記の課
題を解決するため、以下のように構成するものである。
すなわち、このシステムは、架台上に、少なくとも、薄
型基板を収納するカセットと、複数個の交換ハンドが収
納されるハンドストッカと、薄型基板を搬送するととも
に前記ハンドストッカの近傍に位置されるハンド交換ス
テージに移動可能なロボットと、が配設される搬送ロボ
ットのハンド自動交換システムであって、前記ロボット
には、前記薄型基板を吸着把持する交換ハンドと、前記
交換ハンドを収容する固定側ハンドと、が備えられると
ともに、前記交換ハンドがハンド着脱手段によって着脱
可能に構成され、前記交換ハンドが、前記ハンドストッ
カで前記ロボットの固定側ハンドに収納可能に配置され
るとともに、前記ハンド交換ステージにおいて、ロボッ
ト側の交換ハンドがハンドストッカ側の交換ハンドと交
換できるように、前記ロボットが駆動されることを特徴
とするものである。

【０００７】また好ましくは、前記着脱手段が、前記固
定側ハンドに配設されるクランプ手段及びクランプ駆動
手段と、前記交換ハンドに配設される被クランプ手段
と、を有して構成されることを特徴とするものであれば
良い。

【０００８】またこの装置は、薄型基板を搬送するロボ
ットが、薄型基板を吸着把持するロボットハンド部と、
前記ロボットハンド部の駆動部を配設する機台と、を備
えて構成され、前記ロボットハンド部が、交換ハンドと
固定側ハンドとを備えるハンド部を、有して構成される
搬送ロボットのハンド自動交換装置であって、前記固定
側ハンドが、前記交換ハンドを前記固定側ハンドにクラ
ンプするクランプ手段と、前記クランプ手段を駆動する
クランプ駆動手段とを備え、前記交換ハンドが、薄型基
板を吸着把持するハンド本体部と、前記クランプ手段に
係合する被クランプ手段と、を備え、前記ハンド部に、
前記交換ハンドの前記固定側ハンドとの着脱を検出する
検出手段が配設されることを特徴とするものである。

【０００９】さらに、このシステムと装置は、前記クラ
ンプ手段が、少なくとも２個のリンクを有するリンク機
構に構成されていることを特徴とするものであれば好ま
しい。

【００１０】また、前記被クランプ手段が、前記リンク
に配設されるローラに係合可能なクランプ面を有して構
成されていることを特徴とするものであればさらに好ま
しい。

【００１１】またこの装置は、前記検出手段が、ハンド
有り無し用のセンサを有していることを特徴とするもの
であってもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００１３】図１は薄型基板（以下、基板という）Ｗを
搬送する搬送システムの一部概略図を示すものであり、
架台１上に基板Ｗが収納されるカセット２と、カセット
２に収納された基板Ｗが搬送されて収納されるカセット
３と、が並設されている。さらにカセット２、３に間隔
をおいて並設されるようにハンドストッカ４が交換ハン
ド４０を複数個収納して配置されている。また、カセッ
ト２、カセット３、ハンドストッカ４に平行に対向する
ように搬送レール５が配置され、搬送レール５上を水平
多関節搬送ロボット（以下、ロボットという）６が移動
可能に配設されている。

【００１４】ロボット６は、駆動部が配置された機台７
と、機台７上に配置され基板Ｗを吸着把持するロボット
ハンド部８と、を有して搬送レール５上を、カセット２
に対向する位置からハンドストッカ５に対向する位置
（ハンド交換ステージ）Ａまで移動する。そして、ロボ
ット６のロボットハンド部８は、関節部を有して屈伸可
能に配置される２個のアーム９Ａ、９Ｂと、先端側アー
ム９Ｂに着脱可能に配置されるハンド１０と、を含んで
構成されている。

【００１５】ハンド１０は図２〜３に示されるように、
固定側ハンド２０と交換ハンド４０とからなり、固定側
ハンド２０はアーム９Ｂに回動可能に連結され、交換ハ
ンド４０はハンドストッカに配置可能に形成されるとと
もに、固定ハンド２０に着脱可能に構成される。なお、
図１は交換ハンド４０が固定側ハンド２０から離脱され
ている状態を示している。

【００１６】固定側ハンド２０は、図４〜５に示される
ように、アーム９Ｂに連結される支持アーム２１と、支
持アーム２１上に配置され上部に丸状に形成されたクラ
ンプ駆動手段としてのシリンダ室２２ａとクランプ室２
２ｂを備え下部にセンサや電線・エア配管等が配設され
る通路２２ｃを備える本体枠２２と、からなり、シリン
ダ室２２ａとクランプ室２２ｂは中央壁２３によって遮
断されている。本体枠２２のクランプ室２２ｂの交換ハ
ンド２０側端面は、交換ハンド２０との隙間のほとんど
ない接合をするための段状接合面２２ｄが形成され、段
状接合面２２ｄの内周面にシール部材２８が配設されて
いる。

【００１７】また、中央壁２３の中心部に嵌合されるよ
うにクランプ駆動軸２４（クランプ手段）が軸方向に対
して移動可能に配設されている。クランプ駆動軸２４の
一端は、シリンダ室２２ａ内に配置され、シリンダ室２
２ａ内を移動可能なピストン２５に取り付けられ、クラ
ンプ駆動軸２４の他端は、クランプ室２２ｂ内に配置さ
れ、交換ハンド４０をクランプする複数（本形態では３
個）のクランパー３０（クランプ手段）に取り付けられ
ている。

【００１８】また、シリンダ室２２ａには中央壁２３と
ピストン２５との間に圧縮エアが充填されるようにエア
室２７が形成されるとともに、ピストン２５をクランプ
室２２ｂ側に付勢するコイルばね２６が配設されてい
る。

【００１９】クランパー３０はクランプ駆動軸２４に対
して直交する方向に３箇所配設され、３箇所の枢着部３
１ａを有しクランプ駆動軸２４に直接嵌合される第１リ
ンク３１と、一端に第１リンク３１の枢着部３１ａに枢
着され他端にクランプローラ３４が軸支される「く」字
状の第２リンク３２と、第２リンク３２の中央部に一端
が枢着され他端がクランプ室２２ｂに回動可能に支持さ
れる第３リンク３３と、を備えて構成されている。

【００２０】従って、クランプ駆動軸２４は、エア室２
７の圧縮エアが図示しないバキュームによって吸引され
ると、コイルばね２６の付勢力によりクランプ室２２ｂ
側（図４の左方）に移動されクランパー３０はクランプ
状態にあり、シリンダ室２２ａのエア室２７に圧縮エア
が充填されるとクランプ駆動軸２４はコイルばね２６の
付勢力に抗してシリンダ室２２ａ側（図４の右方）に移
動されアンクランプの状態になる。

【００２１】また、通路２２ｃ内にはハンド有り無しセ
ンサ３６が配設され、通路２２ｃのハンド側端面に自動
脱着コネクタ３７及び基板Ｗを吸着するためのエア用接
続ポート３８が配設され、通路２２ｃ内に電線及びエア
配管が挿通されている。

【００２２】交換ハンド４０は、図２〜３及び図６〜７
に示されるように、フォーク状に形成されたハンド本体
４１と、ハンド本体４１上に配設される被クランプ本体
部４２とからなり、被クランプ本体部４２は側面Ｌ字状
に形成され、上部に固定側ハンド２０のクランプ室２２
ｂに対向するように中空部を有する丸状に形成された被
クランプ室４３を備え、下部に中空部が形成されたベー
ス部４４を備えている。

【００２３】被クランプ室４３は、固定側ハンド２０側
に丸状の開口部４５ａが形成される外壁４５を有し、壁
４５の裏側面にテーパ状のクランプ面４６が形成されて
いる。また、外壁４５の固定側ハンド２０側面には、固
定側ハンド２０の本体枠２２の段状接合面２２ｄに接合
できるように段状被接合面４５ｂが形成されている。そ
して、被クランプ室４３の固定側ハンド２０側と対する
側には中空部を塞ぐように蓋４７が取り付けられ、ベー
ス部４４の固定側ハンド２０側に自動脱着コネクタピン
４８及び基板吸着用のエア用接続ポート４９が配設さ
れ、固定側ハンド２０に配設された自動脱着コネクタ３
７及びエア用接続ポート３８に接続できるように形成さ
れる。

【００２４】なお、交換ハンド４０の被クランプ室４３
は各種の交換ハンド４０とも同一に形成されているが、
ハンド本体４１の形状は本形態に限らず、薄型基板Ｗの
大きさあるいは形状に適合するようにそれぞれ形成され
ている。そして、ハンドストッカ４に収納されている交
換ハンド４０は各種の形状のものが揃えられ、被クラン
プ室４３の開口部４５ａを固定側ハンド２０に対向する
ように上下方向に配設されている。

【００２５】次に上記のように構成されたハンド自動交
換装置の作用について、主に図１及び図８に従って説明
する。

【００２６】架台１に所定の基板Ｗが収納されたカセッ
ト２と、基板Ｗが収納されていないカセット３が搬送さ
れ所定の位置に配置されると、交換ハンド４０が離脱さ
れたままのロボット６がハンドストッカ４と対向する位
置にある交換ステージＡ位置に移動される。この状態に
おいては、固定側ハンド２０内に配設されるシリンダ室
２２ａのエア室２７には圧縮エアが充填され、クランプ
軸２４が図８において右方に位置されクランパー３０は
アンクランプの状態である。

【００２７】ハンドストッカ４には、搬送予定される基
板Ｗに適合する多種類の交換ハンドがそれぞれ位置決め
固定されて収納されている。図示しないコントローラに
より、カセット２に収納された基板Ｗに適合する交換ハ
ンド４０を選択し、ロボットハンド部８が伸張するとと
もに、ロボットハンド部８に配設された固定側ハンド２
０は、本体枠２２の段状接合面２２ｄが交換ハンド４０
の外壁４５の段状被接合面４５ｂに接合するまで、交換
ハンド４０に向かって移動する固定側ハンド２０が交換
ハンド４０とお互いの接合面で接合されると、固定側ハ
ンド２０のエア室２７の圧縮エアが、図示しないバキュ
ームにより吸引され、クランプ軸２４が図８における左
方に移動される。そして、第２リンク３２が第１リンク
３１との枢軸点とともに左方に移動され、第２リンク３
２は第３リンク３３との枢軸点を中心に図８における時
計方向に回動するため、第２リンク３２に配設されたク
ランプローラ３４が交換ハンド４０のクランプ面４６を
押圧することになる。これによって、交換ハンド４０が
固定側ハンド２０に装着され、ハンドストッカ４に位置
決め固定されていた交換ハンド４０は、その位置決め固
定を解除される。

【００２８】一方、固定側ハンド２０と交換ハンド４０
が接合すると同時に、交換ハンド４０に配設された自動
脱着コネクタピン４８及びエア用接続ポート４９が、固
定側ハンド２０に配設されている自動脱着コネクタ３７
及びエア用接続ポート３８に係合されるとともに、ハン
ドありなしセンサ３６が、交換ハンド４０「有り」を検
出し、図示しないコントローラにそのＯＮ信号を送るこ
とになる。従って、ハンド１０が固定側ハンド２０と交
換ハンド４０に分割されていても、固定側ハンド２０と
交換ハンド４０が接合すれば、コネクタにより交換ハン
ド４０との通電が可能になり、また、エア接続ポートに
よりエアが交換ハンド４０とのエア流入が可能となるた
め、交換ハンド４０側における電線の処理及びエア配管
の処理を必要とすることがなくなる。

【００２９】さらに、交換ハンド４０が固定側ハンド２
０に接合された状態では、その接合面がシール部材２８
によってシールされているので、クランプ室２２ｂと、
被クランプ室４３は密封されることになるので、ハンド
１０から発生するゴミが例えあったとしても、ハンド１
０の外部（クリーンルーム内）にはゴミが漏れることが
ない。

【００３０】その後交換ハンド４０が装着されたロボッ
トハンド８は、ハンド１０を直線的にロボット機台７側
に移動しながら屈伸されて機台７上に復帰される。

【００３１】そして、カセット２に対向する位置に移動
され、カセット２に収納されている基板Ｗを吸引把持
し、必要であれば基板Ｗのセンタリングを行なった後、
基板Ｗをカセット３に収納する。

【００３２】予定されていた最初の基板Ｗのロット分が
終了すると、ロボット６は再び交換ステージＡ位置に移
動され、先に取り付けられた交換ハンド４０と次の基板
Ｗ用の交換ハンド４０との自動交換作業が行なわれる。
先に装着された交換ハンド４０を離脱する作用は、前述
の装着作用と逆の手順で行なわれ、新たな交換ハンドを
装着する場合は前述と同様に行なわれる。但し、先に装
着された交換ハンド４０を離脱する時は、シリンダ室２
２ａのエア室２７に圧縮エアを充填することによって、
クランパー３０がアンクランプになり、交換ハンド４０
が固定側ハンド２０に対して離脱可能になる。

【００３３】なお、本発明においては、クランプ手段、
被クランプ手段、検出手段等は上記形態に限るものでは
ない。

【００３４】

【発明の効果】本発明の搬送ロボットのハンド自動交換
システムと装置によれば、ハンド自動交換システムは、
架台上に、少なくとも、薄型基板を収納するカセット
と、複数個の交換ハンドが収納されるハンドストッカ
と、薄型基板を搬送するとともに前記ハンドストッカの
近傍に位置されるハンド交換ステージに移動可能なロボ
ットと、が配設されている。

【００３５】前記ロボットには、前記薄型基板を吸着把
持する交換ハンドと、前記交換ハンドを収容する固定側
ハンドと、が備えられ、ハンドストッカにある交換ハン
ドと自動的に交換できるように構成されているので、多
種類の薄型基板を自動的に搬送することが可能となり、
従来では行なわれなかったクリーンルーム内でのシステ
ムのＦＡ化、多様化を図ることができる。

【００３６】また、このハンド自動交換装置は、薄型基
板を搬送するロボットが、薄型基板を吸着把持するロボ
ットハンド部と、前記ロボットハンド部の駆動部を配設
する機台と、を備えて構成され、前記ロボットハンド部
が、交換ハンドと固定側ハンドとを備えるハンド部を、
有して構成されている。

【００３７】前記固定側ハンドが、前記交換ハンドを前
記固定側ハンドにクランプするクランプ手段と、前記ク
ランプ手段を駆動するクランプ駆動手段とを備え、前記
交換ハンドが、薄型基板を吸着把持するハンド本体部
と、前記クランプ手段に係合する被クランプ部と、を備
え、前記ハンド部に、前記交換ハンドの前記固定側ハン
ドとの着脱を検出する検出手段が配設されるので、多種
類の交換ハンドを自動的に交換することができる。その
ため、クリーンルーム内でのＦＡ化や多様化に対応する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すハンド自動交換シ
ステムの一部概略図

【図２】同ハンド自動交換装置のハンド部を示す正面図

【図３】同平面図

【図４】同固定側ハンドを示す一部側面断面図

【図５】同正面図

【図６】同交換ハンドを示す一部側面断面図

【図７】同正面図

【図８】同交換ハンドが固定側ハンドに装着されたハン
ドを示す断面図

【図９】従来のハンドを示す図

【符号の説明】

１…架台 ２、３…カセット ４…ハンドストッカ ６…ロボット ８…ロボットハンド部 １０…ハンド ２０…固定側ハンド ２２ａ…シリンダ室（クランプ駆動手段） ２４…クランプ駆動軸（クランプ手段） ３０…クランパー（クランプ手段） ３１…第１リンク ３２…第２リンク ３３…第３リンク ３４…クランプローラ ４０…交換ハンド ４１…ハンド本体 ４６…クランプ面（被クランプ手段） Ａ…交換ステージ Ｗ…基板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 架台上に、少なくとも、薄型基板を収納
   するカセットと、複数個の交換ハンドが収納されるハン
   ドストッカと、薄型基板を搬送するとともに前記ハンド
   ストッカの近傍に位置されるハンド交換ステージに移動
   可能なロボットと、が配設される搬送ロボットのハンド
   自動交換システムであって、 前記ロボットには、前記薄型基板を吸着把持する交換ハ
   ンドと、前記交換ハンドを収容する固定側ハンドと、が
   備えられるとともに、前記交換ハンドがハンド着脱手段
   によって着脱可能に構成され、 前記交換ハンドが、前記ハンドストッカで前記ロボット
   の固定側ハンドに収納可能に配置されるとともに、前記
   ハンド交換ステージにおいて、ロボット側の交換ハンド
   がハンドストッカ側の交換ハンドと交換できるように、
   前記ロボットが駆動されることを特徴とする搬送ロボッ
   トのハンド自動交換システム。
2. 【請求項２】 前記着脱手段が、前記固定側ハンドに配
   設されるクランプ手段及びクランプ駆動手段と、前記交
   換ハンドに配設される被クランプ手段と、を有して構成
   されることを特徴とする請求項１記載の搬送ロボットの
   自動交換システム。
3. 【請求項３】 薄型基板を搬送するロボットが、薄型基
   板を吸着把持するロボットハンド部と、前記ロボットハ
   ンド部の駆動部を配設する機台と、を備えて構成され、
   前記ロボットハンド部が、交換ハンドと固定側ハンドと
   を備えるハンド部を、有して構成される搬送ロボットの
   ハンド自動交換装置であって、 前記固定側ハンドが、前記交換ハンドを前記固定側ハン
   ドにクランプするクランプ手段と、前記クランプ手段を
   駆動するクランプ駆動手段とを備え、 前記交換ハンドが、薄型基板を吸着把持するハンド本体
   部と、前記クランプ手段に係合する被クランプ手段と、
   を備え、 前記ハンド部に、前記交換ハンドの前記固定側ハンドと
   の着脱を検出する検出手段が配設されることを特徴とす
   る搬送ロボットのハンド自動交換装置。
4. 【請求項４】 前記クランプ手段が、少なくとも２個の
   リンクを有するリンク機構に構成されていることを特徴
   とする請求項２または３記載の搬送ロボットのハンド自
   動交換システムと装置。
5. 【請求項５】 前記被クランプ手段が、前記リンクに配
   設されるローラに係合可能なクランプ面を有して構成さ
   れていることを特徴とする請求項４記載の搬送ロボット
   のハンド自動交換システムと装置。
6. 【請求項６】 前記検出手段が、ハンド有り無し用のセ
   ンサを有していることを特徴とする請求項３記載の搬送
   ロボットのハンド自動交換装置。