JPS63169275A - ロボツトの走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、クリーン領域内で各種の半導体加工機械装置
へロボットにより半導体部品、例えばウェハを搬入また
は搬出するときに、そのロボットを製造ラインに沿って
走行させる装置に関する。

発明の背景 一般に、半導体工場のウェハ製造工程で、ウェハなどが
、例えば露光工程、ホトレジストの塗布工程、乾燥工程
、現像工程、ベーキング工程などの数百にもおよぶ工程
を経て製品化される。

それらの各工程間において、複数のウェハは、プラスチ
ック製または金属製のウニバカセントの内部に収納され
、次の工程へと運ばれていく。このウェハカセットは、
加工機械装置へ複数のウェハを搬入または搬出するため
に、ウェハの破損防止の役割を担うものであり、また製
造管理の単位にもなっている。さらに、これらの工場で
は、製造工程の異なる多種類のウェハを大量に、しかも
同時に製造過程に置くため、それらの搬送が能率よく行
われなければならない。

また、これらの製造工程での作業空間は、ウェハの品質
を確保するために、常に高いクリーン度（清浄度）に保
たれていなければならない。しかし、半導体製造装置の
操作や、ウェハの搬送のために大勢の作業員が処理空間
を動き回るため、作業員自身から出る塵埃や、床、壁な
どに付着した塵埃が作業員の被服に付着し、作業員の動
きとともに処理空間内に飛散し、それによってウェハが
汚染され、製造過程での歩留が低下する等の好ましくな
い結果となっている。特に、ウェハの高密度化により、
パターンが微細化するにつれて、高い清浄度が要求され
るため、ウェハの搬送過程での汚染防止が重要な課題と
なっている。

一方、比較的近いステーション間では、搬送用ロボット
が定位置に設置して用いられているが、遠いステーショ
ン間では、ウェハカセットの搬入や搬出などは、はとん
ど作業員によって行われている。このように、ウェハの
搬送に作業員が携わる限り、それらの搬送中に作業員が
介在することになるため、ある程度の汚染が避けられな
いことになる。

従来技術 そこで、作業空間内で一番の発塵源である作業員の介在
をなくし、クリーン度を保ちなからウェハカセットを搬
送する手段として、走行型クリーンロボットが実用化さ
れている。通常、そのクリーンロボットは、走行装置を
介して遠いステーション間においてもウェハカセットの
搬送を行う。

しかし、従来のロボットの走行装置においては、搬送方
向から見て両側に車輪が設けられており、この車輪が床
またはそのガイドレール上を走行するようになっている
。このような構造では、車輪とガイドレールとの間にお
いて搬送方向に直交する横方向へのずれが生じ易く、そ
の結果ロボットがいくら正確に働いても、この車輪とガ
イドレールとの間のずれによってロボットがウェハカセ
ット等の部品をつかんだりあるいは供給したりする位置
にずれが生じ、円滑な搬入、搬出ができないという欠点
があった。

また、前記ロボットの走行装置においては、走行装置の
適宜な箇所に給電手段や制御用の交信手段を配置する必
要があるが、従来のように搬送方向から見て両側に車輪
が設けられた構造にあっては、この車輪の間に給電・交
信手段を配置する関係上、走行装置自体が大型化してし
まうという欠点もあった。

発明の目的 ここに、本発明の目的は、走行時や停止時の横方向への
ずれをなくし、また給電・交信手段の配置空間を確保し
ながら装置自体の小型化を図ることである。

発明の概要 したがって、本発明は、床側に固定された案内フレーム
に、搬送方向に沿って延在された案内ロッドを設けると
ともに、他方側にこの案内ロッドの周囲に移動可能に嵌
装される直線軸受けを設け、かつ搬送方向から見て軸受
けと反対側の位置で前後に車輪を配置した構造とした。

したがって、走行台車は、その走行時、直線軸受けが案
内ロッドに嵌装されたままの状態で搬送方向に沿って移
動することになるので、横方向および上下方向へのずれ
が生じるようなことはなく、したがって横方向および高
さ方向の寸法精度を高く保つことができる。また、走行
台車は搬送方向から見て一方側にのみ車輪が設けられた
、いわゆる片側車輪構造であるため、この車輪の反対側
に給電・交信手段を配置することができ、装置自体の小
型化を実現できる。

実施例の構成 以下、図に示す実施例を用いて本発明の詳細な説明する
。

第１図および第２図は、本発明に係わるロボットの走行
装置１を示している。この走行装置１は、案内フレーム
２と走行台車３とを備えた構成となっている。案内フレ
ーム２は、クリーンルームの床側に固定されており、第
２図に示すように、搬送方向（Ｘ方向）から見てほぼＬ
字型をなすように形成されている。そして、この案内フ
レーム２の水平部の開放端側に、搬送方向に沿って延在
された案内レール５が固定されており、かつ案内フレー
ム２の垂直部の上端側には、同じく搬送方向に沿って延
在された案内ロッド６が固定されている。この案内ロッ
ド６の横断面形状は、第２図に示すように、円形状をな
すように形成されている。

一方、前記走行台車３のフレーム７の一側端側（第２図
において右側端側）には、前記案内ロッド６の周囲に、
滑り対偶またはころがり対偶で嵌装される直線軸受け４
が設けられており、かつフレーム７の上端側にロボット
８が着脱自在に装着されるようになっている。また、前
記フレーム７には、ブラケット９を介して駆動源である
モータ１０が固定されている。このモータ１０の出力軸
１）にはタイミングプーリ１２が固定されており、この
タイミングプーリ１２とクラッチ軸１３に固定されたタ
イミングプーリ１４との間にはタイミングベルト１５が
かけ渡されている。また、前記クラッチ軸１３には電磁
クラッチ１６が入力側で装着されており、この電磁クラ
ッチ１６の出力側の歯車１７を介してクラッチ軸１３の
回転をハーモニックドライブ（登録商標）式の減速機１
８のサーキュラスプライン１９のギヤ１９ａに伝達、非
伝達し得る構成となっている。また、前記非伝達時にサ
ーキュラスプライン１９を固定するためにハウジング２
８に電磁ブレーキ４２が固着されている。

この減速機１８は、入力軸２０に固定されただ円形のウ
ェーブジェネレータ２１と、このウェーブジェネレータ
２１の周囲にベアリング２１ａを介して配置されたフレ
クスプライン２２と、このフレクスプライン２２の周囲
に配置された前記サーキュラスプライン１９の３要素か
らなっている。

また、減速機１８の入力軸２０の一端部にはタイミング
プーリ２３が固定されており、このタイミングプーリ２
３は前記クラッチ軸１３に固定されたタイミングプーリ
２４とタイミングベルト２５によって連結されている。

さらに、前記フレクスプライン２２には、出力軸２６が
入力軸２０と同心的に取り付は固定されており、この出
力軸２６の一端側には、例えば後方の車輪２７が固定さ
れている。これらの前後の車輪２７は、前記クラッチ軸
１３および減速機１８の入力軸２０および出力軸２６を
回転自在に支持するハウジング２８に対して回転自在に
取り付けられており、前記案内レール５上を走行するよ
うになっている。

ところで、前記前後の車輪２７は、第２図に示すように
、走行台車３のフレーム７の左側の側端側に配置されて
いるのみで、いわゆる片側車輪構造となっており、フレ
ーム７の右側の側端部に、車輪２７は設けられていない
。

そして、このフレーム７の右側の側端部の下端側には、
給電・交信手段として、集電子２９が固定されており、
この集電子２９は、前記案内フレーム２の垂直部に設け
られた給電用および送受信用の電路３０に対し摺動可能
な状態で接している。

したがって、走行台車３は、その電力および制御信号な
どをこの電路３０に摺接する集電子２９によって取り込
むようになっている。なお、本実施例においては、電力
の供給は、いわゆるトロリー給電方式で行い、かつ外部
信号の伝達は多重伝送方式を採用している。

また、前記走行台車３のフレーム７の搬送方向の前後端
側には、第１図に示すように、バンパー３１が設けられ
ており、このバンパー３１は、わずかな接触圧でも敏感
に検知する接触式センサー（図示せず）を備えており、
例えば人や障害物がこのバンパー３１に接触したときに
、この接触式センサーの働きによって走行台車３を急速
停止できるようになっている。

さらに、前記走行台車３は、光学式位置決め制御によっ
て減速停止されるようになっており、希望する停止精度
を確保できるようになっている。

すなわち、この光学式位置決め装置は、走行装置１の現
在位置検出および停止時における位置決めに使用するも
ので、図示はしないが、例えば走行台車３の走行壁面も
しくは案内フレーム２の一方側に反射マークを添付し、
かつ他方側に光学マーク読み取りセンサーを設けるよう
にし、このマークの精度で停止させようとするものであ
る。

実施例の作用 次に、ロボットの走行装置１の作用について述べる。

まず、走行台車３を減速した状態で走行させる場合は、
電磁クラッチ１６を非通電の状態にし、また電磁ブレー
キ４２を通電状態としておく。このようにすると、クラ
ッチ軸１３の回転は、電磁フランチ１６の歯車１７を介
して減速機１８のサーキュラスプライン１９に伝達され
ず、また、電磁ブレーキ４２を通電状態としているため
、このサーキュラスプライン１９は、固定された状態に
なる。この状態において、モータ１０を回転させると、
その回転は出力軸１）のタイミングプーリ１２に連結さ
れたタイミングベルト１５と、クラッチ軸１３に連結さ
れたもう一つのタイミングベルト２５を介して、減速機
１８の入力軸２０に伝わる。そして、この入力軸２０の
回転は、ウェーブジェネレータ２１を介して、フレクス
プライン２２に減速された状態で逆転方向に伝達され、
さらに、このフレクスプライン２２の回転が出力軸２６
から車輪２７に伝わる。これによって、走行台車３は、
大きな減速比で、減速された状態で走行することになる
。

一方、走行台車３を増速走行させる場合は、まず電磁ク
ラッチ１６を通電状態とし、電磁ブレーキ４２を非通電
状態とする。このようにすると、クラッチ軸１３が電磁
クラッチ１６の歯車１７を介して、減速機１８のサーキ
ュラスプライン１９に回転連結された状態となる。した
がって、この状態で、モータ１０を回転させると、その
回転は、まずタイミングベルト１５を介して、クラッチ
軸１３に伝わり、さらにその回転は、電磁クラッチ１６
の出力側の歯車１７を介して減速機１８のサーキュラス
プライン１９に伝わり、このサーキュラスプライン１９
を回転させる。このとき、このサーキュラスプライン１
９に伝わったモータ１０の回転は、はぼｌ対ｌの割合で
フレクスプライン２２に伝わることになる。したがって
減速機１８の出力軸２６の回転は、フレクスプライン２
２とサーキュラスプライン１９との回転数の和となるた
め、走行台車３は通常の速度で走行する。このとき、直
線軸受け４は、案内ロッド６に拘束されながら、移動す
る。以上のようにして走行台車３は、案内レール５上を
減速あるいは通常速度で走行する。

搬入・搬出動作 次に、第３図ないし第５図を用いて、走行装置ｌによっ
て走行されるロボット８によるウェハカセット３２の搬
入、搬出動作について述べる。

まず、第３図および第４図に示すように、クリーン領域
内には、案内レール５に沿って複数の加工装置３３とク
リーンストッカー３４が配列されており、かつこれら加
工装置３３およびクリーンストッカー３４の背後にクリ
ーンエレベータ３５が配置されている。そして、前記各
加工装置３３およびクリーンエレベータ３５は、第５図
に示すように、位置コントローラ３６に電気的に接続さ
れており、かつ前記クリーンストッカー３４は、棚管理
コントローラ３７に電気的に接続されている。そして、
この棚管理コントローラ３７は、ホストコンピュータ３
８に電気的に接続されている。

また、前記ロボット８は、位置コントローラ３６によっ
てその現在位置をホストコンピュータ３８に入力し得る
ようになっている。

今、外部から給電・交信手段の電路３０、集電子２９を
介してモータ１０に起動指令や電力が供給されると、走
行台車３は、案内フレーム２の案内レール５上を所定の
速度で移動する。通常の状態で走行させるときは、上述
したように電磁クラッチ１６を通電状態とし、また電磁
ブレーキ４２を非通電状態とすることにより、減速機１
８のサーキュラスプライン１９が回転できる状態に設定
しておき、かつ減速走行させる場合は電磁クラッチ１６
を非通電状態にし、電車ブレーキ４２を通電状態として
おいて、サーキュラスプライン１９を固定させた状態に
設定する。このようにして走行台車３を所定の速度の下
に走行させる。

ウェハカセット３２は、この走行台車３の移動によって
、例えば一方の加工装置３３から他方の次の工程の加工
装置３３へと自動的に運ばれていく。このときの運転制
御は、電路３０を介して制御できるようになっている。

なお、走行台車３は、光学式位置決め制御されるように
なっており、停止時には、停止用の位置決めマークの誘
導で減速し、停止マークにより停止し、希望する位置に
精度よく停止できるようになっている。

なお、前記各加工装置３３、クリーンストッカー３４お
よびクリーンエレベータ３５の各制御装置３９．４０．
４１から送られて来る呼出指令は、シーケンサ−でコン
トロールされ、走行装置１に動作指令を行うようになっ
ている。したがって、ロボット８は、走行装Ｗ１に送ら
れて来る動作指令信号によって、加工装置３３、クリー
ンストッカー３４あるいはクリーンエレベータ３５の各
位置まで移動され、上述した光学式位置決め制御により
精度よくその位置に停止制御される。

このように走行台車３によってクリーンストッカー３４
あるいはクリーンエレベータ３５の位置まで搬送されて
きたロボット８は、その位置でウェハカセット３２の搬
入あるいは搬出動作を行う。

本実施例においては、走行台車３の速度変換を電磁クラ
ッチ１６および電磁ブレーキ４２のオンオフ制御で行っ
ているので、例えばギヤ変換などのように機械的な伝達
の切り換えによって行う構造に比べ、構造の筒素化を図
ることができる。

他の実施例 上述した実施例において、減速機１８は、ハーモニック
ドライブ式構造のものを用いているが、別にこれに限定
されるものではなく、遊星歯車等を使用した減速機であ
ってもよい。また、上述した実施例においては、真向ロ
ッド６を案内フレーム２側に設け、かつ直線軸受け４を
走行台車３側に設けた構造となっているが、その位置関
係は、逆の構造であっても良い。

発明の詳細 な説明したように、本発明に係わるロボットの走行装置
によれば、走行台車は、その一方側を案内フレームと走
行台車とのいずれか一方側に設けた案内ロッドと、案内
フレームと走行台車とのいずれか他方側に設けた直線軸
受けとの嵌合関係によって拘束された構造であるため、
従来のように横方向（Ｙ方向）や高さ方向（Ｚ方向）に
ずれるおそれがなくなり、横方向および高さ方向の寸法
精度を高く保つことができるようになった。したがって
、ロボット作業時、例えばウェハカセットの搬入搬出作
業を精度よく行うことが可能となった。

また、走行台車において車輪は横方向の片側にのみ設け
られた構造であるため、他方側に給電・交信手段を配置
することが可能となり、そのため給電・交信手段のため
の余分な空間を必要とすることがなくなり、したがって
装置自体の小型化が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるロボットの走行装置の一実施例
を示す正面図、第２図は同ロボットの走行装置の要部の
拡大断面図、第３図ないし第５図は同ロボットの走行装
置の使用説明図である。 ■・・走行装置、２・・案内フレーム、３・・走行台車
、４・・直線軸受け、５・・案内レール、６・・案内口
７ド、７・・フレーム、８・・ロボット、１０・・モー
タ、１６・・電磁クラッチ、１８・・減速機、１９・・
サーキュラスプライン、２０・・入力軸、２１・・ウェ
ーブジェネレータ、２２・・フレクスプライン、２７・
・車輪、２９・・集電子、３０・・電路、３１・・バン
パー、３２・・ウェハカセット。 第２図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）加工機械装置類が所定の配列で並んでおり、これ
   らに対してロボットによってウェハなどの部品を搬入ま
   たは搬出するに際し、上記ロボットを走行させる装置に
   おいて、床側に固定された案内フレームと、この案内フ
   レームに固定されかつ搬送方向に沿って延在された案内
   レールと、前記案内フレームと走行台車とのいずれか一
   方側に設けられた案内ロッドと、前記案内フレームと走
   行台車との他方側に設けられかつ案内ロッドに拘束され
   て移動可能な直線軸受けと、前記走行台車の配設された
   駆動源と、この駆動源に連結された可変式の減速機と、
   この減速機の出力側に連結されかつ前記案内レール上で
   走行台車の一側端側の前後に設けられた車輪と、前記走
   行台車の他側端側に配置された給電・交信手段とを具備
   したことを特徴とするロボットの走行装置。
2. （２）前記減速機としてハーモニックドライブ式の減速
   機を用い、このハーモニックドライブ式の減速機と電磁
   クラッチとの組み合わせにより駆動源からの回転速度を
   変えて車輪に伝達できるよう構成されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のロボットの走行装置。
3. （３）前記案内ロッドは、円形状の棒状部材により形成
   され、かつこの周囲に嵌装される直線軸受けとしてリニ
   アボールベアリングを用いたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のロボットの走行装置。
4. （４）前記走行台車のフレームは、その搬送方向の前後
   端側に接触式センサーを設けたバンパーを具備してなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボット
   の走行装置。