JPH11881A - クリーンロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クリーンロボット１０の軸数を増やさず、ロ
ボット１０の信頼性やコストダウンを図りつつ、ウエハ
からなるワークＷを横姿勢から縦姿勢に変更しながら移
載するときに、ワークＷの縦姿勢を上下方向の軸線回り
に容易に調整できるようにする。 【解決手段】 クリーンロボット１０として、略水平前
後方向に移動する移動体１３に昇降体１５を設け、この
昇降体１５にアーム１７を水平左右方向の第１軸１６回
りに回動するように設け、このアーム１７にワーク用ハ
ンド２０を、第１軸１６とは直交する平面に沿って延び
かつ第１軸１６の軸線Ｌ１と交差しない軸線Ｌ２を有す
る第２軸２３回りに回転するように設ける。ハンド２０
をアーム１７に連結支持している第２軸２３の動きを利
用して、縦姿勢にあるワークＷの上下方向の姿勢調整を
行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーンロボット
に関し、特に、ワークを少ない軸数で姿勢変換しながら
移載するための技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体製造用のクリーンルーム
内では、ＩＣ基板となるウエハはキャリッジと呼ばれる
格納ケースに水平方向の横姿勢で複数枚を重ねた状態で
格納されてロボットにより移送される。そして、ウエハ
の処理工程では、複数枚のウエハを上記格納用キャリッ
ジから取り出した後、処理用のキャリッジに移し換えて
上下方向の縦姿勢で収容し、その処理用キャリッジごと
処理することがある。そのとき、通常の格納用キャリッ
ジ内に横姿勢で収容されている複数枚のウエハを上下方
向の縦姿勢に変換した後、処理用キャリッジ内に挿入す
る必要がある。

【０００３】このようにウエハ等のワークをロボットに
より横姿勢から縦向きに変換しながら移載する場合、そ
のロボットとして、従来、特開昭６３―７７６７２号公
報に示されるように、水平方向に移動可能な移動架台
と、この移動架台に上下方向に移動可能に設けられた上
下駆動部と、この上下駆動部の頭部に移動架台の移動方
向と直交する水平方向の支点軸回りに回転可能に支持さ
れた取付基部と、この取付基部にその長さ方向に延びる
軸回りに回転可能に設けられ、先端部にワーク用チャッ
ク部が設けられたアーム体とを備えてなるものが知られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のも
のでは、取付基部に対するアーム体の回転によってワー
クを横姿勢から縦姿勢に変換できるものの、その縦姿勢
でのワークは１つの姿勢に限定されてしまい、ワークの
縦姿勢を上下方向の軸線回りに任意に調整することがで
きないという問題がある（図４（ｂ）参照）。

【０００５】さりとて、このワークの縦姿勢を上下方向
の軸線回りに調整するために、そのチャック部をアーム
体に対し上下方向に延びる垂直軸回りに支持する構造に
変えると、その垂直軸の追加によってロボットの軸数が
増えることから、ロボットの信頼性の低下やコストアッ
プ等を招くこととなる。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、上記したクリーンルー
ム用のロボットの構造を改良することで、その軸数を増
やすことなく、ワークを横姿勢から縦姿勢に変更しなが
ら移載するときのワークの縦姿勢を上下方向の軸線回り
に容易に調整できるようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、この発明では、ロボットの昇降体にアームを水平軸
回りに支持し、このアームにハンドを、アームの水平軸
とは直交しかつ軸線が該水平軸の軸線とは交差しない軸
により回転可能に支持するようにした。

【０００８】具体的には、請求項１の発明では、水平方
向に移動する移動体と、この移動体に上下方向に移動す
るように設けられた昇降体と、この昇降体に、上記移動
体の移動方向と直交する水平方向に延びる第１軸の回り
に回動するように設けられたアームと、このアームに、
上記第１軸とは直交する平面に沿って延びかつ該第１軸
の軸線と交差しない軸線を有する第２軸の回りに回転す
るように設けられ、ワークを把持するワーク用ハンドと
を備えたことを特徴としている。

【０００９】上記の構成によれば、水平方向の横姿勢に
あるワークを上下方向の縦姿勢に姿勢変更しながら移載
する場合、まず、昇降体の昇降位置の位置決めによって
ワーク用ハンドを水平姿勢にした後、移動体を前後方向
に移動させて、ハンドにワークを把持する。次いで、ア
ームを第１軸の回りに回動させてハンド及びワークを第
１軸と直交する平面内で反転させる。そのとき、ワーク
用ハンドがアームに対し、アーム回転用の第１軸とは直
交する平面に沿って延びかつ該第１軸の軸線と交差しな
い軸線を有する第２軸により連結支持されているので、
上記アームの第１軸回りの回動と同時に、昇降体の昇降
位置を調整することで、第２軸を上下方向に位置付ける
ことができ、ワークはこの第２軸に沿った方向の縦姿勢
に変わる。このため、このハンドを第２軸回りに回転さ
せれば、上記ワークの縦姿勢を上下方向の軸線回りに任
意に調整することができる。このように、ワーク用ハン
ドをアームに連結支持している第２軸の動きを利用する
ことで、上下方向の垂直軸を別途追加せずにロボットの
信頼性やコストダウンを図りつつ、ワークの縦姿勢の上
下方向の軸線回りの調整を容易に行うことができる。

【００１０】請求項２の発明では、上記昇降体に、ワー
ク格納用キャリッジを把持するためのキャリッジ用ハン
ドを設ける。このことで、上記効果に加え、ワーク格納
用キャリッジを昇降体のキャリッジ用ハンドによって容
易に把持して移動させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜図３は本発明の実施形態を
示し、Ｒは半導体製造用のクリーンルームで、このクリ
ーンルームＲ内の空気流は下方に向かうダウンフローに
設定されている。１はクリーンルームＲの床面で、この
床面１上には、水平左右方向Ｘ（図１の左右方向、図２
及び図３では図面と直交方向）に互いに平行に延びる搬
送用受台２及び処理用受台３が前後方向Ｙ（図１の上下
方向、図２及び図３では左右方向）に間隔をあけて対向
した状態で立設され、処理用受台３の高さは搬送用受台
２よりも高く設定されている。上記搬送用受台２の上面
には複数のワーク格納用キャリッジ５，５，…が受台２
の長さ方向（左右方向Ｘ）に一定間隔をあけて載置され
るようになっている。上記各ワーク格納用キャリッジ５
はその一面が開放された略矩形箱状のもので、後述の移
載ロボット１０により、その開口が処理用受台３側に向
くように搬送用受台２上に載置される。各ワーク格納用
キャリッジ５内の左右側面にはウエハからなる多数枚の
円板状ワークＷ，Ｗ，…をそれぞれ嵌挿するための前後
方向Ｙに延びる多数の凹溝５ａ，５ａ，…（一部のみ図
示する）が上下方向に並んでかつ左右に対応して形成さ
れており、この左右に対応する両凹溝５ａ，５ａ間にワ
ークＷをその外周の左右端部が凹溝５ａ，５ａ内に嵌挿
された状態で支持する。

【００１２】一方、処理用受台３の上面には、複数の処
理用キャリッジ６，６，…が上記搬送用受台２上のワー
ク格納用キャリッジ５，５，…に対応して左右方向Ｘに
一定間隔をあけて載置されるようになっている。上記各
処理用キャリッジ６もその一面が開放された略矩形箱状
とされていて、その開口が上方に向くように処理用受台
３上に載置される。この各処理用キャリッジ６内の左右
側面には多数枚のワークＷ，Ｗ，…をそれぞれ嵌挿する
ための上下方向に延びる多数の凹溝６ａ，６ａ，…が左
右方向Ｘ（図３の場合では前後方向）に並んでかつ前後
（同左右）に対応して形成されており、この対応する両
凹溝６ａ，６ａ間にワークＷをその外周の前後端部が凹
溝６ａ，６ａ内に嵌挿された状態で収容するようになっ
ている。

【００１３】上記搬送用受台２及び処理用受台３間の床
面１には、上記各ワーク格納用キャリッジ５とそのキャ
リッジ５に対応する処理用キャリッジ６との間で複数枚
のワークＷ，Ｗ，…を移載するための１基の移載ロボッ
ト１０が設置されている。すなわち、両受台２，３間の
床面１には左右方向Ｘに互いに平行に延びる前後１対の
レール９，９が敷設され、ロボット１０は、この１対の
レール９，９に沿って水平左右方向Ｘに移動する走行台
１１を有する。この走行台１１の上面には前後方向Ｙに
互いに平行に延びる左右１対のレール１２，１２が取り
付けられ、この両レール１２，１２間に亘り移動体１３
が水平前後方向Ｙに移動するように上載支持されてい
る。

【００１４】上記移動体１３の上面には左右１対の支柱
１４，１４が立設され、この両支柱１４，１４間に亘り
昇降体１５が上下方向Ｚに移動するように支持され、こ
の昇降体１５にアーム１７が水平左右方向Ｘに延びる第
１軸１６回りに回動するように支持されている。すなわ
ち、昇降体１５の上面において両支柱１４，１４間の中
間部が切り欠かれ、この切欠部分の側面上端部にそれぞ
れ軸方向に分割した第１軸１６，１６が左右に対向して
突設されている。一方、アーム１７は長尺箱状のアーム
部材１８，１８の先端部同士を箱状の連結部材１９で結
合一体化した略コ字状のもので、その両アーム部材１
８，１８の基端部がそれぞれ上記第１軸１６，１６に回
転一体に取り付けられており、第１軸１６，１６の回転
によりアーム１７が昇降体１５に対し第１軸１６回りに
回動する。

【００１５】さらに、上記アーム１７の先端部にはワー
クＷ，Ｗ，…を把持するワーク用ハンド２０が設けられ
ている。このワーク用ハンド２０は、上記ワーク格納用
キャリッジ５内（処理用キャリッジ６内）のワークＷ，
Ｗ，…と同数の略Ｖ字状の薄板からなる支持部材２１，
２１，…を一定間隔をあけて上下に多段に並べかつ各々
の基端部で一体化したものであり、各支持部材２１の先
端には各ワークＷの外周縁部を２点で係止する左右１対
の先端爪部２１ａ，２１ａが、また基端側には同じワー
クＷの外周縁部を先端爪部２１ａ，２１ａと反対側で支
持する１つの基端爪部２１ｂがそれぞれ形成されてお
り、これら３つの爪部２１ａ，２１ａ，２１ｂ間で各ワ
ークＷを挟んで反転時でも落下不能に保持するようにし
ている。尚、支持部材２１は、各キャリッジ５内のワー
クＷと同数に限らず、１つでも複数でもよい。

【００１６】上記ワーク用ハンド２０の基端部はアーム
１７の連結部材１９にそれを直交状態で貫通するように
設けた第２軸２３により回転可能に支持され、このアー
ム１７の連結部材１９背面には第２軸２３に駆動連結し
た駆動部２４が取付固定されており、この駆動部２４に
よってワーク用ハンド２０を第２軸２３回りに回転駆動
する。そして、上記アーム１７における連結部材１９は
両アーム部材１８，１８に対し、第１軸１６上を通って
アーム部材１８の長さ方向に延びる平面と所定角度で交
差した状態で配置されており、このことで、アーム１７
にワーク用ハンド２０を支持する第２軸２３は、第１軸
１６とは直交する平面つまり鉛直面に沿って延び、か
つ、この第２軸２３の軸線Ｌ２は第１軸１６の水平方向
に延びる軸線Ｌ１と交差しない、換言すれば軸線Ｌ１上
を通らない配置とされている。

【００１７】また、上記昇降体１５の前端部には、開閉
して上記各ワーク格納用キャリッジ５を把持するための
左右１対の爪部２８，２８からなるキャリッジ用ハンド
２７が設けられており、図２左側の仮想線にて示すよう
に、このキャリッジ用ハンド２７の両爪部２８，２８を
閉じてワーク格納用キャリッジ５の左右側壁上面の係合
部（図示せず）に係止することで、そのキャリッジ５を
ハンド２７によって把持するようにしている。

【００１８】尚、図示しないが、ロボット１０において
は、走行台１１の走行、移動体１３の移動、昇降体１５
の昇降、アーム１７の回転、キャリッジ用ハンド２７の
爪部２８，２８の開閉の各動作はそれぞれ独立して駆動
装置により行われる。

【００１９】次に、上記実施形態の作動について説明す
る。予め、図１及び図２に示す如く、図外の処理装置に
よって処理用受台３上に処理用キャリッジ６，６，…が
各々の開口を上方に向けかつ凹溝６ａ，６ａ，…を有す
る側壁部を前後方向Ｙに対向せしめた状態で載置されて
いる。この状態で、まず、処理対象のワークＷ，Ｗ，…
を水平方向の横姿勢で収容しかつ図外の位置に配置され
ている複数のワーク格納用キャリッジ５，５，…をそれ
ぞれ移載ロボット１０により搬送用受台２上に載置す
る。すなわち、そのロボット１０の移動体１３を後退位
置（図２で右端位置）に移動させるとともに、図２左側
の仮想線にて示す如く、ロボット１０のアーム１７を第
１軸１６回りに図２で時計回り方向に回動させてワーク
用ハンド２０がワーク格納用キャリッジ５の搬送に邪魔
にならない位置に位置付ける。その状態で、走行台１１
を上記図外のワーク格納用キャリッジ５，５，…の位置
まで左右方向Ｘに走行させ、移動体１３及び昇降体１５
を位置決めし、キャリッジ用ハンド２７の両爪部２８，
２８を閉じてキャリッジ５の左右側壁上面の係合部に係
止し、そのキャリッジ５をハンド２７で把持する。しか
る後に走行台１１、移動体１３及び昇降体１５を位置制
御して、ワーク格納用キャリッジ５を所定の搬送用受台
２上に位置付け、キャリッジ用ハンド２７の爪部２８，
２８を開いてワーク格納用キャリッジ５を搬送用受台２
上に移載する。これらの動作を繰り返すことで、搬送用
受台２上に複数のワーク格納用キャリッジ５，５，…が
各々の開口を処理用受台３に向けた状態で並べられて載
置される。

【００２０】この後、上記ロボット１０により、上記各
ワーク格納用キャリッジ５内から複数枚のワークＷ，
Ｗ，…を水平方向の横姿勢のままで取り出した後、その
横姿勢にあるワークＷ，Ｗ，…を上下方向の縦姿勢に姿
勢変更しながら、各ワーク格納用キャリッジ５に対応す
る処理用キャリッジ６内に移載する。具体的には、ま
ず、昇降体１５を所定の昇降位置に位置決め停止してワ
ーク用ハンド２０の各支持部材２１を水平姿勢にし、そ
の状態で移動体１３を前進移動させる。このことによ
り、ハンド２０がワーク格納用キャリッジ５内に挿入さ
れて、その各支持部材２１が各ワークＷの下側に位置付
けられる。この状態で昇降体１５を少し上昇させて各ワ
ークＷをハンド２０の支持部材２１で持ち上げるととも
に、その３つの爪部２１ａ，２１ａ，２１ｂ間でワーク
Ｗを挟んで落下不能に把持する。

【００２１】次いで、移動体１３を後退させると、複数
のワークＷ，Ｗ，…がそれぞれワーク用ハンド２０の各
支持部材２１に把持された状態でワーク格納用キャリッ
ジ５から引き出される。この移動体１３の後退位置で、
昇降体１５が上昇するとともに、アーム１７が図２で時
計回り方向に第１軸１６回りに回動して、ハンド２０及
びワークＷ，Ｗ，…が垂直面内で反転する。そして、ア
ーム１７は第２軸２３が上下方向の起立状態になると、
その回転が停止し、この第２軸２３の起立状態ではワー
ク用ハンド２０の各ワークＷは、上記処理用キャリッジ
６の真上の位置で上下方向に沿った縦姿勢に変化する。
この後、駆動部２４によりワーク用ハンド２０の支持部
材２１を第２軸２３（上下方向の垂直軸）の回りに略９
０°回転させると、ハンド２０上の各ワークＷの縦姿勢
は、上記処理用キャリッジ６の凹溝６ａ，６ａ，…を有
する側壁部の対向方向に対応した前後方向Ｙの向きに変
化する。この状態で、昇降体１５が下降移動してワーク
用ハンド２０が処理用キャリッジ６内に上方から挿入さ
れ、そのハンド２０の各支持部材２１に支持されている
各ワークＷの外周縁部がそれぞれキャリッジ６内の凹溝
６ａ，６ａ間に嵌め込まれる。この後、ハンド２０の各
支持部材２１の爪部２１ａ，２１ａ，２１ｂが緩んで支
持部材２１によるワークＷの係合保持が解除され、この
ことで全てのワークＷ，Ｗ，…が同時に処理用キャリッ
ジ６に移載される。

【００２２】このワークＷ，Ｗ，…の移載後、昇降体１
５が上昇移動してワーク用ハンド２０が処理用キャリッ
ジ６から抜け出る。この空状態のワーク用ハンド２０は
走行台１１の移動により隣のワーク格納用キャリッジ５
の位置に位置付けられ、上記と同様にして、そのワーク
格納用キャリッジ５内のワークＷ，Ｗ，…をそれに対応
する処理用キャリッジ６に移載する。以後は、各処理用
キャリッジ６について同様の動作が繰り返される。

【００２３】尚、上記ワークＷ，Ｗ，…が収容された処
理用キャリッジ６は処理装置に供給され、その処理装置
によりワークＷ，Ｗ，…がキャリッジ６ごと処理され
る。この処理後のワークＷ，Ｗ，…及び処理用キャリッ
ジ６は処理前と同様に処理用受台３に並べられて載置さ
れる。そして、この各処理用キャリッジ６内のワーク
Ｗ，Ｗ，…は移載ロボット１０により上記とは逆の動作
で取り出された後にワーク格納用キャリッジ５内に戻さ
れる。

【００２４】また、上記図２に示す状態とは異なり、図
３に示すように、処理用受台３上に処理用キャリッジ６
が各々の開口を上方に向けかつ凹溝６ａ，６ａ，…を有
する側壁部を左右方向Ｘに対向せしめた状態で載置され
ている場合には以下の動作が行われる。つまり、ワーク
用ハンド２０によりワーク格納用キャリッジ５から引き
出されたワークＷ，Ｗ，…がアーム１７の第１軸１６回
りの回動によりハンド２０と共に反転して、上記処理用
キャリッジ６の真上の位置で上下方向に沿った縦姿勢に
変化するまでは、上記図２の場合の動作と同じである。
そして、この状態では、ハンド２０上のワークＷ，Ｗ，
…は上記処理用キャリッジ６の凹溝６ａ，６ａ，…を有
する側壁部の対向方向に対応して左右方向Ｘに沿った向
きになっているため、上記のようにワーク用ハンド２０
の支持部材２１を第２軸２３回りに略９０°回転させる
ことなく、そのまま昇降体１５を下降させてワーク用ハ
ンド２０を処理用キャリッジ６内に上方から挿入すれば
よい。

【００２５】すなわち、この実施形態においては、図４
（ａ）に示すように、ワーク用ハンド２０がアーム１７
に対し、アーム回転用の第１軸１６とは直交する平面に
沿って延びる第２軸２３により連結支持され、この第２
軸２３の軸線Ｌ２は第１軸１６の軸線Ｌ１と交差しない
ので、アーム１７の第１軸１６回りの回動と同時に昇降
体１５の昇降位置を調整すれば、第２軸２３は上下方向
に位置付けられ、各ワークＷはこの第２軸２３に沿った
上下方向の縦姿勢となる。そして、このハンド２０を第
２軸２３回りに回転させることで、各ワークＷの縦姿勢
を上下方向の軸線回りに任意に調整することができる。
尚、図４（ｂ）は従来例を対比して示しており（尚、図
４（ａ）と同じ部分については同じ符号を付して説明す
る）、そのアーム１７′の反転時に第２軸２３′は水平
方向になるので、この第２軸２３′回りにワーク用ハン
ド２０を回しても、ワークＷの縦姿勢を上下方向の軸線
回りに調整することはできない。

【００２６】したがって、この実施形態の場合、ワーク
用ハンド２０をアーム１７に連結支持している第２軸２
３の動きを利用して、ワークＷの縦姿勢の上下方向の軸
線回りの調整を行うので、上下方向の垂直軸を別途追加
せずに済み、ロボット１０の信頼性やコストダウンを維
持することができる。

【００２７】また、上記昇降体１５に、ワーク格納用キ
ャリッジ５を把持するためのキャリッジ用ハンド２７が
設けられているので、キャリッジ５を昇降体１５のキャ
リッジ用ハンド２７によって容易に把持して移動させる
ことができる。

【００２８】尚、上記実施形態は、半導体製造用のクリ
ーンロボットに適用したものであるが、本発明は、半導
体製造用以外のクリーンロボットに対しても適用するこ
とができる。また、昇降体１５のガイド柱は１本でもよ
く、さらにアーム１７は、１本の長尺箱状のアーム部材
１８の先端部に箱状連結部材１９を一体化したものであ
ってもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した如く、請求項１の発明のク
リーンロボットによると、水平方向に移動する移動体に
昇降体を設け、この昇降体にアームを移動体の移動方向
と直交する水平方向の第１軸回りに回動するように設
け、このアームにワーク把持用ハンドを、第１軸とは直
交する平面に沿って延びかつ第１軸の軸線と交差しない
軸線を有する第２軸回りに回転するように設けたことに
より、ハンドをアームに連結支持している第２軸の動き
を利用して、軸数の維持によるロボットの信頼性やコス
トダウンを図りつつ、縦姿勢にあるワークの上下方向の
軸線回りの姿勢調整の容易化を図ることができる。

【００３０】請求項２の発明によると、昇降体にキャリ
ッジ用ハンドを設けたことにより、上記クリーンロボッ
トを利用しつつ、ワーク格納用のキャリッジの移送容易
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す平面図である。

【図２】実施形態を示す側面図である。

【図３】ワークの縦姿勢を上下方向の軸線回りに９０°
変えて処理用キャリッジに移載する状態を示す図２相当
図である。

【図４】縦姿勢のワークをアームの回動によって縦姿勢
に変更する状態を示す模式図である。

【符号の説明】

Ｒ クリーンルーム ５ ワーク格納用キャリッジ ６ 処理用キャリッジ １０ 移載ロボット（クリーンロボット） １３ 移動体 １５ 昇降体 １６ 第１軸 Ｌ１ 軸線 １７ アーム ２０ ワーク用ハンド ２３ 第２軸 Ｌ２ 軸線 ２７ キャリッジ用ハンド Ｗ ワーク Ｘ 水平左右方向 Ｙ 水平前後方向 Ｚ 上下方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平方向に移動する移動体と、 上記移動体に上下方向に移動するように設けられた昇降
   体と、 上記昇降体に、上記移動体の移動方向と直交する水平方
   向に延びる第１軸の回りに回動するように設けられたア
   ームと、 上記アームに、上記第１軸とは直交する平面に沿って延
   びかつ該第１軸の軸線と交差しない軸線を有する第２軸
   の回りに回転するように設けられ、ワークを把持するワ
   ーク用ハンドとを備えたことを特徴とするクリーンロボ
   ット。
2. 【請求項２】 請求項１のクリーンロボットにおいて、 昇降体に、ワーク格納用キャリッジを把持するためのキ
   ャリッジ用ハンドを設けたことを特徴とするクリーンロ
   ボット。