Brevet FR2615174A1 — publié le 19881118

La présente invention concerne un manipulateur automatique pour des obJets de forme plate contenant -un magasin réglable en hauteur avec des compartiments horizontaux placés les uns aux dessus des autres, et contenant un manipulateur pouvant être déplacé linéairement et être pivoté. Un dispositif de ce type est connu du DE PS No. 32 19 502. Dans le magasin se trouve un certain nombre de pastilles minces de taille et de forme identiques. Les tailles des pastilles sont normalisées, donc peu de typés de magasins suffisent. Par-le fait que les pastilles minces, pendant le procédé de fabrication, doivent être manipulées automatiquement, il s'agit toujours d'un grand nombre d'objets identiques. Il est par conséquent économiquement inutile d'utiliser des types spéciaux et échangeables de magasins qui doivent être introduits en chambres climatiques et salles extra blanches à l'état chargé, par exemple au moyen de sas. Pour des essais sur prélèvement, il est nécessaire d'avoir un accès facultatif aux pastilles minces. Cela est obtenu par une configuration particulière du bras de serrage du manipulateur. Comme les pastilles minces sont relativement légères, on a adopté, pour le bras de serrage, une aspiration à vide. Le manipulateur linéairement mobile avec le bras forme une unité fonctionnelle. Dans la fabrication des structures sur les pastilles minces, les masques utilisés pour les processus d'exposition ont une signification décisive. Des exigences extrêmes sont imposées sur la stabilité et l'intégrité des champs des masques. En tant que support de masque, on utilise en règle générale des plaques de verre stables et par conséquent relativement lourdes, en un verre ayant un coefficient très minime de dilatation. Chaque support de masque est conservé et transporté dans une cassette particulière. Le support de masque est sorti de cette cassette, selon le besoin, à la main, et est placé au lieu d'utilisation. Etant donné la sensibilité des champs des masques, le masque ne doit être saisi uniquement que dans sa zone de bordure. La finesse croissante des structures à semi-conducteurs impose des exigences de plus en plus hautes sur les appareils pour la mesure et le contrôle des structures. Les machines de mesure à masque les plus modernes atteignent une précision de mesure de l'ordre du nanomètre. Même des gradients minimes de température, en raison du contact manuel avec la chaleur corporelle, conduisent, dans cette plage de mesure, à des erreurs. Comme les machines de mesure sont placées dans une chambre climatique, il faut attendre, avant le début de la mesure, un équilibrage de température du support de masque qui y a été introduit. Une accélération de ce processus est pensable, si le chargement se produit au moyen d'outils de prise tempérés de manière correspondante. Dans chaque cas, le chargement de la machine de mesure nécessite la présence d'une personne, car il y a jusqu'à maintenant encore une assez grande variété de types pour les supports de masque, donc une manipulation individuelle de chaque pastille ou disque est nécessaire. Les différents temps de mesure pour chaque échantillon rnécessitent de plus une attention supplémentaire de l'opérateur. La présente invention a par conséquent pour tâche de créer un manipulateur automatique par lequel des objets de forme plate, de diverses formes et tailles, peuvent être tenus en magasin pour un accès facultatif et être conduits à une machine de mesure ou de traitement. Le manipulateur doit pouvoir fonctionner en conditions de salle blanche et dans une chambre climatique. Cette tache est résolue, dans le cas d'un dispositif tel que décrit cidessus, selon l'invention, par le fait que le manipulateur est équipé de bras échangeables de serrage ou de prise; les bras sont placés, ainsi que les objets de forme plate, dans des compartiments du magasin; les compartiments possèdent un codage pour la taille et la forme des obJets de forme plate et des bras correspondants; un dispositif de commande est prévu, qui guide le manipulateur selon le codage de l'objet-de forme plate ou du bras à-manipuler. Par ailleurs, des palettes sont prévues pour l'entreposage d'objets de forme plate de diverses dimensions et de différents bras de prise, lesquelles palettes peuvent être insérées, à la main, dans des guidages dans les parois de compartiment du magasin. La direction de chargement des palettes est différente de la direction d'accès du manipulateur. Le codage des compartiments est prévu sur les palettes et au magasin est affecté au moins un dispositif de reconnaissance du codage, couplé au dispositif de commande. L'entreposage des obJets de forme plate est configuré de manière à ne former un appui, pour le dessous des plaques, que dans les zones de bordure, à soutenir le bord des plaques contre un glissement et à maintenir les plaques, à une distance, par rapport à la surface de la palette, telle que les bras de serrage puissent-également passer en dessous, dans la zone de bordure, sans contact. L'entreposage sur les palettes est aJustable. Le manipulateur et les bras sont équipés de moyens d'accouplement à auto-centrage. Un accouplement d'accrochage est prévu avec montage à trois points. Les bras de prise sont retenus, sur la palette, en une position inclinée, de manière que par un rapprochement linéaire du manipulateur et un abaissement du magasin, d'abord deux points du montage viennent en prise et que, par un plus ample abaissement du magasin, le troisième point vienne en prise et la retenue sur la palette se trouve libérée. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 montre une vue d'ensemble des éléments du manipulateur automatique; - les figures 2a et b montrent une palette chargée d'un objet rectangulaire; - la figure 3 montre une palette chargée d'un objet rond; - la figure 4 montre une palette chargée d'un bras de prise; et - la figure 5 montre une section transversale d'un bras et de la pièce d'accouplement du manipulateur. La figure 1 montre un magasin 10 avec plusieurs compartiments 11 placés les uns au-dessus des autres, pour des objets de forme plate, comme par exemple des supports de masque, et des compartiments 12 pour la réception de divers bras de prise ou de serrage. La totalité du magasin peut être réglée en hauteur au moyen d'un moteur 13, par une tige 14. Une palette 15 est montrée pour l'un des compartiments 11, qui peut être enfoncée dans le compartiment en glissant dans un guidage latéral 16 dans la paroi du compartiment. Il est avantageux que les compartiments possèdent des plaques solides de fond pour éviter la chute de particules d'usure ou éventuellement des contaminations sur les palettes dans le compartiment se trouvant en dessous. Sur la palette 15 sont prévus des blocs d'appui 17, dont la configuration sera mieux décrite en se réfèrant aux figures 2 et 3. Leur position peut être adaptée à chaque objet à recevoir. Par ailleurs, au c8té arrière de la palette 15 est prévu un codage qui est représenté symboliquement par une petite botte 18. Dans la réalisation concrète, cela peut être un code de tout type, lisible par voie optique, électrique, mécanique ou opto-électronique. Il porte, de manière codée, l'information concernant la taille et la forme de l'objet à placer sur la palette. Il est décodé, lorsque la palette est enfoncée, par un lecteur de code 19 pour une transmission au dispositif de commande 20. Les palettes 15 sont échangeables. Elles sont individualisées pour des obJets déterminés par la position et la disposition des blocs d'appui 17. Leur identité est transmise au codage. Plusieurs palettes de même sorte peuvent être différenciées par leur numéro de compartiment. Dans le cas le plus simple, à chaque compartiment peut être affecté un lecteur de code, qui transmet le numéro de compartiment et le code de la palette enfoncée au dispositif de commande. I1 suffit cependant de ne prévoir qu'un seui lecteur de code 19 devant Iequel passent, les uns après les autres, les compartiments individuels, par le déplacement en hauteur du magasin 10, et ainsi, en comptant les compartiments, une affectation univoque de leur contenu est rendue possible. Les contenus des compartiments 11, reconnus par le lecteur de code 19, peuvent être introduits par une conduite 36 dans une mémoire, qui n'est pas plus amplement représentée, du dispositif de commande 20. Les compartiments 12 ont, dans l'exemple de réalisation, une dimension un peu plus grande que les compartiments 11. Comme on peut le voir sur la figure 4, les palettes nécessaires à la réception des bras de prise ou de serrage ont une surface plus grande de manière correspondante. Comme les palettes à insérer dans les compartiments 12 sont échangeables d'une manière identique aux palettes 15, elles ne peuvent être confondues avec celles-ci, étant donné leur taille différente. Avant de décrire plus précisément un cycle de fonctionnement du manipulateur automatique, on décrira en détail, en se réfèrant aux figures 2 à 4, la disposition des objets sur les palettes 15. Sur la figure 2a, une plaque carrée 21 est disposée sur la palette 15. Elle est retenue par quatre blocs 17 qui forment uniquement une petite surface d'appui dans la zone de bordure de la plaque 21. Les surfaces d'appui des blocs possèdent un bord surélevé en angle de manière que la plaque soit assurée contre un glissement, lors d'un choc contre la palette 15. Le bord surélevé des surfaces d'appui peut être vu à la figure 2b. Sur cette figure, il est de plus clair que la plaque 21 est à une certaine distance de la palette 15. Une vue sur la palette chargée en direction de prélèvement est représentée. Il est important que les petits blocs sur la surface d'appui soient découpés en forme de U vers l'1intérieur. Dans cette découpe est inséré le bras de serrage 22 également représenté à la figure 2a, qui a la forme d'une fourche. Par la forme représentée donnée aux petits blocs d'appui, on est assuré que le bras 22 pourra être poussé, sans contact avec la plaque 21, sous une zone de bordure de cette plaque 21. Pour sortir la plaque 21, celle-ci doit être élevée au loin de sa position assurée contre les chocs. Pour que le bras 22 n'entre pas en collision avec la surface d'appui, les deux parties de fourche 23 2 6 1 5 1 7 4 présentent, à cet emplacement, une découpe 24 en forme de U. La surface d'appui pour la plaque 21 sur les parties de fourche 23 est un peu plusprofonde de manière que la plaque 21 soit également assurée, sur le bras de serrage 22, contre un glissement latéral. Sur la figure 3 est montré comme autre exemple, une plaque ronde 25. Pour sa disposition assurée contre les chocs, il suffit de trois blocs d'appui 26 avec bords surélevés. Lorsque l'on glisse les parties de fourche 23 du bras 22 sous la plaque 25, il n'y a aucun empêchement du aux blocs d'appui. Aussi bien les petits blocs 26 qu'également les parties de fourche 23 peuvent être de configuration simple. La figure 4 montre une palette 27 qui est adaptée à la réception d'un bras de serrage 22, tel qu'il a par exemple déjà été représenté à la figure 2a. Etant donné le moyen d'accouplement 28 relié à ce bras 22, cette palette doit être un peu plus grande que les palettes 15. Le bras 22 est retenu sur la palette 27 par insertion de la partie de fourche 23 dans des éléments de retenue 29, par exemple en forme de U. Dans la zone du moyen d'accouplement 28, la palette 27 présente un évidement de manière qu'une pièce opposée correspondante, sur le manipulateur, puisse s'engager dans l'accouplement 28, sans aucun empêchement. On peut voir sur la figure 5 la façon dont on peut réaliser un simple accouplement entre bras de serrage 22 et manipulateur 30. Le moyen d'accouplement 28 fixé au bras 22 doit présenter, au-dessus, un point d'appui 33 et, au-dessous, deux points d'appui 31, 32, décalés du premier, sous la forme de renforcements. Sur le manipulateur sont prévues des pièces opposées correspondantes 34, 35. Le bras 22 est maintenu, par l'élément de retenue 29, à une position inclinée relativement à la palette 27. Pour la réception du bras, le manipulateur 30 est poussé, avec sa pièce d'accouplement, sur le moyen d' accouplement 28. Par abaissement du magasin 10 et ainsi également de la palette 27, les points d'appui 31, 32, viennent d'abord en engagement avec la pièce 35. Lors d'un plus ample abaissement, le bras se tourne en raison du rapport de bras de levier, autour de ce point d'appui jusqu'à ce que le point d'appui 33 vienne en engagement avec la pièce 34. A cette position, les surfaces d'appui sont horizontales sur les parties de fourche 23 et le bras peut sans empêchement, par retrait du manipulateur , être retiré de la palette 27 et après guidage / correspondant, être conduit sous l'une des palettes à mesurer 21, 25, pour la sortir également. Le cycle de fonctionnement du manipulateur automatique peut également être compris en se réfèrant à la figure 1 qui montre également les avantages particuliers obtenus par le nouveau dispositif. La construction compacte, dans l'ensemble, permet une disposition dans une botte climatique. Dans la paroi d'une telle botte peut être prévue une ouverture en forme de fente, pouvant être fermée, qui se trouve face à un compartiment du magasin. Par cette ouverture, les compartiments individuels peuvent être chargés les uns après les autres en faisant passer le magasin, à l'intérieur de la botte, devant l'ouverture. Les palettes peuvent être préparées extérieurement et des outils peuvent être utilisés pour le chargement et même un équilibrage préalable de température est rendu possible. Cela signifie une rationalisation dans la préparation du travail. Les bras de serrage doivent être placés sur les palettes correspondantes et insérés dans les compartiments correspondants selon les disques formant masques chargés. A l'aide du lecteur du code 19 et d'une mémoire affectée au dispositif de commande 20, qui est. reliée par une conduite 36, au lecteur de code 19, l'automate sait dans quel compartiment se trouve quel objet et o se trouve le bras de serrage correspondant. Le dispositif de commande 20 donne l'ordre, selon un programme prédéterminé, par les conduites 37, 38, au moteur de réglage 13 du magasin 10, porter le compartiment souhaité à la position de prélèvement se trouvant vis-à-vis du manipulateur 30 et commande par ailleurs le manipulateur 30. Celui-ci est mobile de manière linéaire dans une voie de guidage 39. La voie de guidage 39 est fixée sur un axe rotatif 40. Les deux mouvements sont provoqués par-un moteur 41. De manière avantageuse, le manipulateur est déplacé, lors d'une rotation à l'état chargé, dans la voie de guidage 39, de manière que le disque formant masque se trouve sur l'axe de rotation pour que les forces d'accélération agissant sur le disque formant masque restent aussi minimes que possible. La construction modulaire du manipulateur automatique permet de fixer le magazin sur n'importe quel type de système élévateur connu. En outre, la fixation peut également se produire sur la paroi du magasin qui n'est pas utilisée pour le chargement ou pour l'accès à l'objet. Les parois du magasin peuvent par ailleurs être configurées largement ouvertes pour faciliter une climatisation régulière de tous les compartiments. Le nombre des compartiments 11 et 12 peut facilement être adapté aux nécessités. Pour le système manipulateur 30, 39, 40, 41, on peut également choisir n'importe quel type de système connu, car il suffit simplement d'adapter le moyen d'accouplement entre manipulateur et bras de serrage. REVENDICATIONS 1. Manipulateur automatique.pour des objets de forme plate contenant un magasin réglable en hauteur avec compartiments horizontaux placés les uns au-dessus des autres et contenant un manipulateur mobile linéairement et pivotable, caractérisé en ce que: le manipulateur (30) est équipé de bras échangeables de serrage (22), les bras de serrage (22) ainsi que les objets (21, 25) de forme plate sont posés dans des compartiments (12) du magasin (10), les compartiments possèdent un codage (18) pour la taille et la forme des objets de forme plate (21, 25) et des bras de serrage correspondants (22), un dispositif de commande (20) est prévu qui guide le manipulateur (30) selon le codage (18) de l'objet de forme plate (21, 25) à manipuler ou du bras (22) de serrage à manipuler. 2. Manipulateur automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que des palettes (15, 27) sont prévues pour l'entreposage d'objets de forme plate de diverses dimensions (21, 25) et de bras de serrage (22) de diverses dimensions qui peuvent être déplacées à la main dans des guidages (16) dans les parois de compartiments du magasin (10). 3. Manipulateur automatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la direction de chargement des palettes (15, 27) est différente de la direction d'accès du manipulateur (30). 4. Manipulateur automatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le codage (18) des compartiments est prévu sur les palettes (15, 27) et au magasin (10) est affecté au moins un système de reconnaissance (19) du codage, qui est couplé au dispositif de commande (20). 5. Manipulateur automatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'entreposage (17, 26) pour les objets (21, 25) de forme plate est configuré de manière à former un appui pour le dessous des plaques, uniquement dans les zones de bordure, à soutenir le bord des plaques contre un glissement et à retenir les plaques (21, 25) à une distance telle par rapport à la surface de la palette que les bras de serrage (22) puissent également passer en dessous, dans la zone de bordure, sans contact. 6. Manipulateur automatique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les entreposages sont ajustables sur les palettes (15, 27). 7. Manipulateur automatique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le manipulateur (30) et les bras de serrage (22) sont équipés de moyens d'accouplement à auto-centrage (31, 32, 33; 34, 35). 8. Manipulateur automatique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un accouplement d'accrochage est prévu avec montage à trois points. 9. Manipulateur automatique selon la revendication 8, caractérisé'en ce que les bras de serrage (22) sont retenus sur la palette (27) à une position inclinée de manière que, par un rapprochement liiéaire du manipulateur (30) et un abaissement du magasin (10), deux points (31, 32) d'appui viennent en engagement, puis par un plus ample abaissement du magasin (10), le troisième point d'appui (33) vienne en engagement pour ainsi libérer la retenue sur la palette.