(57)【要約】太陽電池のようなワークピースの高速取扱いに使用する回転エンドエフェクタを開示する。回転エンドエフェクタは無限回転可能である。回転エンドエフェクタは、複数個のグリッパを支持することができるグリッパブラケットを有し、グリッパは任意の形態、例えば４×１の線形的アレイで配列する。各グリッパは吸引システムと通信し、幾つかの実施形態において、各グリッパは選択的に有効化及び無効化することができる。電気的コンポーネント、例えば近接センサを回転グリッパブラケットに取付けることができるようにする装備も準備する。他の実施形態において、多表面を持ち、各表面が複数個のグリッパを有するエンドエフェクタを使用する。【選択図】図５
2015515936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピース取扱いシステムに使用するエンドエフェクタであって、
複数個のグリッパであり、各グリッパは吸引システムとの仲立ちをし得る対応の流体導管と連通する、該複数個のグリッパと、
前記グリッパを保持する回転可能ブラケットと、
複数個の静止コネクタを設けた第１固定部分、及び対応する数の複数個の回転コネクタを設けた回転部分を有する回転ユニオンであって、前記静止コネクタそれぞれは、前記回転ユニオン内の対応する導管を介して前記回転コネクタの対応する１つと連通し、前記回転コネクタそれぞれは対応する流体導管に取付け、また前記回転部分は前記回転可能ブラケットに固着する、該回転ユニオンと、
第１ワイヤを接続した固定外側部分、及び第２ワイヤが導出する回転内側部分を有するスリップリングであり、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは前記スリップリングを介して互いに連通する、該スリップリングと、
回転アクチュエータであり、前記スリップリングが前記回転アクチュエータと前記回転ユニオンとの間に位置するよう配置した、該回転アクチュエータと、及び
前記回転アクチュエータを前記回転部分に連結するシャフトであり、前記スリップリング及び前記回転ユニオンはそれぞれ内部孔を有し、これら内部孔に前記シャフトが貫通する、該シャフトと
を備える、エンドエフェクタ。
【請求項２】
請求項１記載のエンドエフェクタにおいて、前記シャフトは内側孔を有し、該内側孔に前記第２ワイヤが貫通する、エンドエフェクタ。
【請求項３】
請求項１記載のエンドエフェクタにおいて、前記グリッパは、前記グリッパブラケットに線形的アレイをなすよう配列する、エンドエフェクタ。
【請求項４】
請求項３記載のエンドエフェクタにおいて、４個のグリッパを備える、エンドエフェクタ。
【請求項５】
請求項１記載のエンドエフェクタにおいて、前記シャフトは前記回転ユニオンに一体にし、また前記シャフトは前記回転ユニオンの前記回転部分から突出する、エンドエフェクタ。
【請求項６】
請求項５記載のエンドエフェクタにおいて、さらに、前記回転アクチュエータを前記シャフトに結合する回転結合部を備え、前記スリップリングは、前記回転ユニオンと前記回転結合部との間で前記シャフトに配置する、エンドエフェクタ。
【請求項７】
複数個のワークピースを第１場所から第２場所に移動するガントリーモジュールを備えるワークピース取扱いシステムであって、前記ガントリーモジュールは、
前記ワークピースをピックアップするエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタをｘ方向に移動する第１アクチュエータと、
前記エンドエフェクタをｙ方向に移動する第２アクチュエータと、
前記エンドエフェクタをｚ方向に移動する第３アクチュエータと、
を有し、
前記エンドエフェクタは、
複数個のグリッパであり、各グリッパは吸引システムとの仲立ちをし得る対応の流体導管と連通する、該複数個のグリッパと、
前記グリッパを保持する回転可能ブラケットと、
複数個の静止コネクタを設けた第１固定部分、及び対応する数の複数個の回転コネクタを設けた回転部分を有する回転ユニオンであって、前記静止コネクタそれぞれは、前記回転ユニオン内の対応する導管を介して前記回転コネクタの対応する１つと連通し、前記回転コネクタそれぞれは対応する流体導管に取付け、また前記回転部分は前記回転可能ブラケットに固着する、該回転ユニオンと、
第１ワイヤを接続した固定外側部分、及び第２ワイヤが導出する回転内側部分を有するスリップリングであり、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは前記スリップリングを介して互いに連通する、該スリップリングと、
回転アクチュエータであり、前記スリップリングが前記回転アクチュエータと前記回転ユニオンとの間に位置するよう配置した、該回転アクチュエータと、及び
前記回転アクチュエータを前記回転部分に連結するシャフトであり、前記スリップリング及び前記回転ユニオンはそれぞれ内部孔を有し、これら内部孔に前記シャフトが貫通する、該シャフトと
を有する、ワークピース取扱いシステム。
【請求項８】
請求項７記載のワークピース取扱いシステムにおいて、前記シャフトは前記回転ユニオンに一体にし、また前記シャフトは前記回転ユニオンの前記回転部分から突出する、ワークピース取扱いシステム。
【請求項９】
請求項８記載のワークピース取扱いシステムにおいて、さらに、前記回転アクチュエータを前記シャフトに結合する回転結合部を備え、前記スリップリングは、前記回転ユニオンと前記回転結合部との間で前記シャフトに配置する、ワークピース取扱いシステム。
【請求項１０】
請求項７記載のワークピース取扱いシステムにおいて、さらに、前記回転可能ブラケットに配置した電気的コンポーネントを備え、前記電気的コンポーネントは前記第２ワイヤに連通する、ワークピース取扱いシステム。
【請求項１１】
複数個のワークピースを第１場所から第２場所に移動するガントリーモジュールを備えるワークピース取扱いシステムであって、前記ガントリーモジュールは、
前記ワークピースをピックアップするエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタをｘ方向に移動する第１アクチュエータと、
前記エンドエフェクタをｙ方向に移動する第２アクチュエータと、
前記エンドエフェクタをｚ方向に移動する第３アクチュエータと、
を有し、
前記エンドエフェクタは、
４個のグリッパによる線形的アレイであり、各グリッパは吸引システムとの仲立ちをし得る対応の流体導管と連通する、該グリッパの線形的アレイと、
前記グリッパの線形的アレイを保持する回転可能ブラケットと、
４個の静止コネクタを設けた第１固定部分、及び対応する個数の回転コネクタを設けた回転部分を有する回転ユニオンであって、前記静止コネクタそれぞれは、前記回転ユニオン内の対応する導管を介して前記回転コネクタの対応する１つと連通し、前記回転コネクタそれぞれは対応する流体導管に取付け、また前記回転部分は前記回転可能ブラケットに固着する、該回転ユニオンと、
第１ワイヤを接続した固定外側部分、及び第２ワイヤが導出する回転内側部分を有するスリップリングであり、前記第１ワイヤ及び前記第２ワイヤは前記スリップリングを介して互いに連通する、該スリップリングと、
回転アクチュエータであり、前記スリップリングが前記回転アクチュエータと前記回転ユニオンとの間に位置するよう配置した、該回転アクチュエータと、及び
前記回転アクチュエータを前記回転部分に連結するシャフトであり、前記スリップリング及び前記回転ユニオンはそれぞれ内部孔を有し、これら内部孔に前記シャフトが貫通する、該シャフトと
を有する、ワークピース取扱いシステム。
【請求項１２】
請求項１１記載のワークピース取扱いシステムにおいて、前記シャフトは前記回転ユニオンに一体にし、また前記シャフトは前記回転ユニオンの前記回転部分から突出する、ワークピース取扱いシステム。
【請求項１３】
請求項１２記載のワークピース取扱いシステムにおいて、さらに、前記回転アクチュエータを前記シャフトに結合する回転結合部を備え、前記スリップリングは、前記回転ユニオンと前記回転結合部との間で前記シャフトに配置する、ワークピース取扱いシステム。
【請求項１４】
請求項１１記載のワークピース取扱いシステムにおいて、さらに、前記回転可能ブラケットに配置した電気的コンポーネントを備え、前記電気的コンポーネントは前記第２ワイヤに連通する、ワークピース取扱いシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークピース（加工物）の取扱い（ハンドリング）に関し、とくに、マルチセルエンドエフェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入は、導電性変更不純物をワークピースに導入する標準技術である。所望の不純物材料をイオン源内でイオン化し、イオンを加速し、規定されたエネルギーを有するイオンビームを形成し、またイオンビームをワークピースの表面に指向させる。ビームにおける活性イオンは、ワークピース材料のバルク内に貫入し、ワークピース材料の結晶格子内に埋設され、所望の導電性領域を形成する。
【０００３】
イオン注入は太陽電池（ソーラーセル）にドープする実行可能な方法として実証されている。太陽電池製造業における２つの関心事は、製造処理能力及びセル効率である。セル効率は、電気に変換されるエネルギー量を測定する。より高いセル効率は、太陽電池製造業で優位性を保つ上で必要である。しかし、製造処理能力は、セル効率を向上させるために犠牲にできない。
【０００４】
イオン注入は、既存の太陽電池製造で使用される処理ステップ、例えば、拡散炉を排除する。レーザー・エッジ・アイソレーションのステップも、拡散炉の代わりにイオン注入を用いる場合に排除することができ、なぜならイオン注入は所望表面にドープするだけであるからである。イオン注入は、さらに、太陽電池の表面全体のブランケット注入、又は太陽電池の一部分のみの選択的（パターン化）注入を行う能力ももたらす。イオン注入を用いる高い処理能力での選択的注入は、コスト及び時間がかかるリソグラフィ又は炉拡散に用いるパターン化ステップを回避する。選択的注入は、さらに、新たな太陽電池設計を可能にすることもできる。さらに、イオン注入は太陽電池のセル効率をより高めるのに使用されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
イオン注入装置の製造処理能力又は信頼性を高めるどのような改善も、世界中の太陽電池製造業者にとって有益である。このような改善の１つとしては、複数個のワークピース（加工物）を一度にピックアップして移動する能力がある。したがって、複数のワークピースを一度にピックアップできるエンドエフェクタは、太陽電池を代替エネルギー源として採用するのを加速させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
太陽電池のようなワークピースの高速取扱いに使用する回転エンドエフェクタを開示する。回転エンドエフェクタは無限回転可能である。回転エンドエフェクタは、複数個のグリッパを支持することができるグリッパブラケットを有し、グリッパは任意の形態、例えば４×１の線形的アレイで配列する。各グリッパは吸引システムと通信し、幾つかの実施形態において、各グリッパは選択的に有効化及び無効化することができる。電気的コンポーネント、例えば近接センサを回転グリッパブラケットに取付けることができるようにする装備も準備する。他の実施形態において、多表面を持ち、各表面が複数個のグリッパを有するエンドエフェクタを使用する。
【０００７】
本発明をよりよく理解するため、以下に本明細書に組込んだ添付図面を参照して本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ワークピース取扱いシステムの第１実施形態の斜視図である。
【図２】図１に示すワークピース取扱いシステムの第１実施形態の上方から見た斜視図である。
【図３】図１に示すワークピース取扱いシステムの第１実施形態の上方から見た側面図である。
【図４】一実施形態のエンドエフェクタである。
【図５】図４のエンドエフェクタの断面図である。
【図６】図４及び５のエンドエフェクタにおけるグリッパブラケットの内部の図である。
【図７】第２実施形態によるエンドエフェクタである。
【図８Ａ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図８Ｂ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図８Ｃ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図８Ｄ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図８Ｅ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図８Ｆ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図８Ｇ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図８Ｈ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図８Ｉ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図８Ｊ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図８Ｋ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図８Ｌ】図７のエンドエフェクタを使用するワークピースを装荷及び除荷するシーケンスを示す。
【図９】他の実施形態によるエンドエフェクタである。
【図１０】Ａ，Ｂは一実施形態に使用する回転ユニオンを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書におけるワークピース取扱いシステムは太陽電池に関連して説明する。しかし、本発明の実施形態は、他のワークピース、例えば、半導体ウエハ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウエハ、又は他のデバイスに使用することもできる。ワークピース取扱いシステムは、イオン注入装置、又は他の処理設備、例えば、析出システム、エッチングシステム、又は他の処理システムに使用することができる。したがって、本発明は、以下の特定実施形態に限定しない。
【００１０】
図１〜３に示した例示的ワークピース取扱いシステム１００は、ワークピースの４×４マトリクスを使用して１時間あたり２０００ウエハより多い個数のウエハを処理することができる。勿論、他のワークピースのマトリクス設計を使用することができ、本明細書の実施形態は、単に４×４マトリクスに限定しない。これら図面は、ワークピース取扱いシステムを示し、その個別コンポーネントについては以下により詳細に説明する。図１は、ベルトモジュール、ガントリーモジュール、マトリクス、ビルドステーション、スワップボット、及びロードロックを示す。図２及び図３は、これらコンポーネントの頂面図及び側面図をそれぞれ示す。
【００１１】
ワークピースのこのマトリクス１０１は、ワークピースを保持する個別の溝孔又は窪みを有するキャリヤ内に配置することができる。代替的実施形態において、ワークピースのためにキャリヤを使用しない。その代わりに、マトリクス１０１は、処理前及び処理中にロボット又は他の手段によって取扱う。マトリクス１０１は、この場合、静電的又は機械的なクランプ装置に保持する、又は重力によって保持することができる。
【００１２】
このワークピース取扱いシステム１００は、ワークピースをカセット又は他のインタフェースから移送し、マトリクス１０１として構築し、またマトリクス１０１をロードロック１０２に移動する。この逆のプロセスもワークピース取扱いシステム１００によって行い、ワークピースをカセット又は他のインタフェースに移送することもできる。ロードロック１０２はイオン注入装置又は幾つかの他の処理ツールに連結する。
【００１３】
この実施形態において、３個のベルトモジュール１０６ａ〜ｃによりワークピースをカセットから移送する。ワークピースの移送は、特定の速度、間隔、又はピッチで行うことができる。ロボットを使用して、ワークピースをベルトモジュール１０６ａ〜ｃ上に配置することができる。ベルトモジュール１０６ａ〜ｃの端部におけるカメラ１０７及びコントローラは、ワークピースの位置又は向きがマトリクス１０１への移送中に修正しる必要がある場合を決定する。３個より多い又は少ないベルトモジュール１０６ａ〜ｃを他の実施形態で使用することができる。これらベルトモジュール１０６ａ〜ｃのそれぞれは、ワークピースの装荷（ローディング）又は除荷（アンローディング）用に指定することができる、又は装荷及び除荷双方に使用することができる。
【００１４】
ガントリーモジュール１０８は、ベルトモジュール１０６ａ〜ｃからワークピースを取上げ、例えば、静電的、機械的又は真空的な力を使用してマトリクス１０１を構築する。ガントリーモジュール１０８は３次元方向に移動し、また回転動作も行うことができる。このガントリーモジュール１０８は、カメラ１０７及びコントローラからの情報を使用して、ワークピースの位置又は向きを修正することができる。ガントリーモジュール１０８は、さらに、マトリクス１０１から外して、カセット又は他のインタフェースに戻すようベルトモジュール１０６ａ〜ｃに配置することもできる。
【００１５】
ガントリーモジュール１０８は、少なくとも１個のｙ軸アクチュエータ、１個のｘ軸アクチュエータ、１個のｚ軸アクチュエータ、及び傾動若しくは回転アクチュエータを有することができる。このことにより、４自由度を与え、またピック・アンド・プレース作業を行うことができるようになる。ガントリーモジュール１０８は、ワークピースをｘ、ｙ及びθ（傾動）方向に修正することができる。ガントリーモジュール１０８は、さらに、ワークピースを任意のベルトモジュール１０６ａ〜ｃからマトリクス１０１における任意の位置に移送することもできる。θ方向の回転又は傾動はガントリーモジュール１０８によって行うことができる。
【００１６】
代替的実施形態において、ガントリーモジュール１０８は、「不良」ワークピースをスキップする又は配置しないようにすることができる。これら「不良」ワークピースは損傷を受けた又は破損したものとすることができる。ガントリーモジュール１０８は、さらに、ベルトモジュール１０６ａ〜ｃに適切に装荷されなかった「紛失」ワークピースの補償することもできる。カメラ１０７及びプロセッサを使用し、この点に関してガントリーモジュール１０８を支援する。
【００１７】
ガントリーモジュール１０８のエンドエフェクタ１０５は多重グリッパ設計であり、マトリクス１０１の小型版とすることができる。したがって、マトリクス１０１は４×４ワークピースであるが、ガントリーモジュール１０８は１×４又は何らかの他のデザインにすることができる。ワークピースは、ガントリーモジュール１０８によって、個別に又は１×４のグループとして修正することができる。
【００１８】
動作の一実施形態において、ガントリーモジュール１０８は、処理された４個のワークピースを取上げてベルトモジュール１０６ａ〜ｃのうち１つのベルトモジュール上に配置する。次に、ガントリーモジュールは４個の未処理ワークピースをベルトモジュール１０６ａ〜ｃから取上げてマトリクス１０１内に配置する。このことにより、ガントリーモジュール１０８がワークピースを移送しない移動時間量及び時間帯を減少する。未処理ワークピースは、処理済みワークピースが取出されたマトリクス１０１内に配置される。このプロセスを繰返し、またガントリーモジュール１０８によるマトリクス１０１の複合装荷及び除荷をマトリクス１０１全体に適用することができる。
【００１９】
スワップモジュール１０９（少なくとも１個の「スワップロボット」又は「スワップボット」を使用する）を用いて、マトリクス１０１をロードロック１０２に配置することができる。このスワップモジュール１０９はリニアアクチュエータとすることができる。スワップモジュール１０９には１個又は１個より多い数のスワップボットを設けることができる。これらスワップボットは、例えば、空キャリヤ又は満杯キャリヤを保持することができる。１個のスワップボットは、装荷中及び除荷中に経路外に停留することができる。各スワップボットは、ｚ軸アクチュエータ及び１個又は複数個のｙ軸アクチュエータを各ブレードに有することができる。第１スワップボットは構築ステーション１１０からマトリクス１０１における未処理ワークピースをピックアップし、また第２スワップボットはロードロック１０２内に突入して処理済みワークピースをピックアップする。処理済みワークピースをロードロック１０２から取出し、また未処理ワークピースをロードロック１０２内に配置する。未処理ワークピースは注入又は他の処理を行う間に、処理済みワークピースは除荷のため構築ステーションに戻す。
【００２０】
マトリクス１０１の構築はロードロック１０２のポンプダウン又は通気と協調動作することができる。このことは、ロードロック１０２に取付けたシステム、例えば、イオン注入装置の処理能力を向上させることができる。
【００２１】
図４は、ガントリーモジュール１０８のエンドエフェクタ１０５の拡大図であり、図５はエンドエフェクタ１０５の断面図である。上述したように、エンドエフェクタ１０５は、キャリヤ１０１に直交する軸線周りに回転運動することができる。さらに、複数個のワークピースを一度に把持することができる。図４の実施形態は４個のグリッパ２０１を有するエンドエフェクタ１０５を示すが、任意の数のグリッパを設けることもできる。グリッパ２０１すべてはグリッパブラケット２０２に取付ける。幾つかの実施形態において、グリッパブラケット２０２は内部キャビティ２０３を有する。この内部キャビティ２０３を使用して、任意の必要な流体導管又は電気導体を経路付けする。例えば、幾つかの実施形態において、グリッパ２０１は、それぞれ吸引システムとのインタフェースをとるチューブ又は他の流体導管と連通し、これによりグリッパ２０１はワークピースをピックアップ及び保持できるようになる。同様に、グリッパブラケット２０２に取付け、電気的接触を必要とする１個又は複数個の電気的コンポーネントを設けることができる。このようなコンポーネントの例としては、近接センサ２０９又はカメラがあるが、他のコンポーネントも設けることができる。
【００２２】
グリッパブラケット２０２には回転ユニオン２０３を取付ける。回転ユニオン２０３を使用して、静止又は固定の流体コネクタ２０４ａを回転流体コネクタ２０４ｂに接続することができる。この実施形態において、回転ユニオン２０３は、２個の部分、すなわち、グリッパブラケット２０２とともに移動し、回転流体コネクタ２０４ｂを有する回転部分２０３ａと、固定状態を維持し、また静止流体コネクタ２０４ａを有する。回転ユニオン２０３内には静止コネクタ２０４ａそれぞれを対応の回転コネクタ２０４ｂに接続するよう作用する導管を埋設する。動作にあたり、吸引システムを静止流体コネクタ２０４ａに取付ける。静止流体コネクタ２０４ａは回転ユニオン内に埋設した導管により回転流体コネクタ２０４ｂに連通する。図６に示すように、導管２３０は、各回転流体コネクタ２０４ｂを対応のグリッパ２０１に接続する。
【００２３】
回転ユニオン２０３の回転部分２０３ａはグリッパブラケット２０２に堅固に固着する。この回転部分２０３ａはグリッパブラケット２０２の駆動素子である。換言すれば、グリッパブラケット２０２をスピンさせるのは回転部分２０３ａの回転である。
【００２４】
回転ユニオン２０３の上方にハウジング２０５が存在し、このハウジング２０５はスリップリング２０６及び回転結合部２０７を保持する。ハウジング２０５はモータ取付けフランジ２０８に取付け、内側のコンポーネントを保護及び保持する。スリップリング２０６は、電気的接続部が回転デバイスとなり得るデバイスである。電気的接続部、例えば、ワイヤ又はケーブル２１０をスリップリング２０６の外側に取付け、また堅固に取付ける。導電リングのセットを使用して、３つのこれら信号をリング内部に伝え、リング内部ではワイヤ２１１がデバイス内の孔２１３を経てグリッパブラケット２０２まで延びている。換言すれば、ワイヤ２１１のセットがスリップリング２０６の固定外側部分に接続される。ワイヤ２１１の対応するセットがスリップリング２０６の回転内側部分に存在し、固定外側部分に接続される各ワイヤ２１１は、スリップリング２０６の回転内側部分から出ていく対応の１つのワイヤと通信する。
【００２５】
幾つかの実施形態において、複数個のワイヤ２１１、例えば、６個のワイヤがグリッパブラケット２０２に伝送するが、他の個数のワイヤ２１１も考えられる。これらワイヤ２１１は、グリッパブラケット２０２に取付けたコンポーネントに対して給電、接地、又はデータ送信するのに使用することができる。
【００２６】
回転結合部２０７は、回転アクチュエータ２１５をシャフト２２０に結合するのに使用する。このシャフト２２０はグリッパブラケット２０２を回転させる手段をなす。シャフト２２０は中空とし、また外部から内部への１個又は複数個の開口を有する。一実施形態において、スリップリング２０６からのワイヤ２１１はこれら開口を経て、シャフト２２０を下ってグリッパブラケット２０２に通過する。この実施形態において、スリップリング２０６はグリッパブラケット２０２とともに回転し、したがって、第２シャフト２２０とワイヤ２１１との間において相対運動はない。
【００２７】
スリップリング２０６及び回転ユニオン２０３はともに、貫通孔を有し、シャフト２２０は回転結合部２０７から回転ユニオン２０３の回転部分２０３ａに通過することができる。回転アクチュエータ２１５はサーボモータに結合した５０：１の調和変速装置とすることができるが、他の回転アクチュエータを使用することもできる。
【００２８】
図１０Ａ〜Ｂに示す一実施形態において、シャフト２２０は回転ユニオン２０３の一体部分である。この実施形態において、シャフト２２０は回転部分２０３ａの内側部分に固着し、固定部分２０３ｂ内の孔を貫通し、回転ユニオン２０３を越えて所定長さ突出する。この突出長さにより、図１０Ｂに示すように、スリップリング２０６がシャフト２２０上で摺動できる。この突出長さが、回転結合部２０７に接触し、これに固着する。他の実施形態において、シャフト２２０は、一方の端部で回転結合部２０７に固着し、また反対側の端部で回転ユニオンｊ２０３の回転部分２０３ｂに固着した個別のコンポーネントとする。
【００２９】
この形態によれば、高いトルクを生ずるとともに、無限回転が可能となる。さらに、複数個のグリッパ２０１をグリッパブラケット２０２に配置でき、各グリッパを独立的に制御することができる。図４の実施形態において、グリッパは４×１の線形マトリクスで配列する。しかし、他の形態も可能であり、本発明の範囲内である。例えば、線形的アレイは４×１より大きいものとすることができる。他の実施形態において、アレイは線形的ではない、例えば、２×２マトリクスとすることができる。このエンドエフェクタの回転は、グリッパ２０１が存在する平面に直交する軸線周りの回転とする。
【００３０】
他の実施形態において、異なるエンドエフェクタを使用することができる。図７は、複数個の表面３１０を有するエンドエフェクタ３００を示し、各表面は複数個のグリッパ３０１を有する。これらグリッパ３０１のそれぞれは、上述したのと同様の吸引システムに接続することができる。幾つかの実施形態において、各グリッパ用の吸引システムは、他のグリッパとは独立して動作することができる。他の実施形態において、１個又は複数個のグリッパは共通の吸引システムを共有し、またユニットとして動作できる。したがって、各グリッパ３０１は、吸引システムに連通する導管に接続する。エンドエフェクタ３００は、さらに、図５につき説明したような回転ユニオン及びスリップリングを有することができる。これらコンポーネントは、グリッパ３０１とシステムの残りの部分との間における流体的接続部及び電気的接続部のねじれを最小限にする。しかし、他の実施形態において、エンドエフェクタ３００は、図５の実施形態とは異なり、３６０゜全体にわたる回転はできない。この実施形態において、流体的接続部及び電気的接続部は転回することができ、なぜなら受けるねじれ量には限界があるからである。したがって、この実施形態において、回転ユニオン又はスリップリングを設けないようにすることができる。上述した実施形態とは異なり、このエンドエフェクタ３００は、グリッパ３０１が存在する平面に平行な軸線の周りに回転する。この回転軸線は、エンドエフェクタ３００の異なる側面をワークピースに接触させることができる。
【００３１】
図７のエンドエフェクタは複数の側面を有し、各側面には１個又は複数個のグリッパ３０１を設ける。一実施形態において、Ｍ＋１個の側面を有し、各側面にはＮ個のグリッパを設ける。このエンドエフェクタ３００は、Ｍ×Ｎ個のワークピースを保持するのに使用するキャリヤに関連して動作する。例えば、キャリヤが、例えば、４×４マトリクスとして構成した１６個のワークピースを保持する場合、エンドエフェクタ３００は３側面を有し、各側面は、図７に示すように８個のグリッパを有する。
【００３２】
他の実施形態において、エンドエフェクタ６００は５つの側面を有し、各側面は、図９に示すように、４個のグリッパ６１０を有する。この実施形態において、キャリヤ上のすべてのワークピースは、エンドエフェクタ６００の側面のうち４側面によって保持することができる。このことにより、１つの側面は別の目的用に使用することができる。換言すれば、１つの追加側面を設けることにより、ワークピースの装荷及び除荷を同時に行うことができるようになる。
【００３３】
図８Ａ〜Ｌは、３側面を有し、各側面に８個のグリッパ３０１を設けるエンドエフェクタを使用する例を示す。上述したように、他の形態のエンドエフェクタも可能である。図８Ａにおいて、エンドエフェクタ３００は２つの側面に未処理ワークピースを装荷している。図７の形態を仮定すると、側面３５０に８個の未処理ワークピース、また側面３５１に８個の未処理ワークピースが存在する。側面３５２はこの時点では空の状態である。
【００３４】
図８Ｂにおいて、エンドエフェクタ３００をキャリヤ１０１に移動させ、このキャリヤ１０１は、例えば、各列に４個のワークピースを有する４列構成にした１６個の処理済みワークピースを収容する。図８Ｃにおいて、エンドエフェクタ３００を降下させ、未実装側面３５２が２列の処理済みワークピース頂面に位置する。図８Ｄにおいて、側面３５２に関連する吸引システムを有効化し、側面３５２におけるグリッパ３０１が処理済みワークピースをキャリヤ１０１からピックアップする。エンドエフェクタ３００を次に垂直方向に移動させる。図８Ｅにおいて、エンドエフェクタ３００は１２０゜回転し、異なる側面３５１がキャリヤ１０１の上方に移動している。この回転量は、３６０゜／（側面の個数）で規定される。エンドエフェクタ３００が回転した後、エンドエフェクタを図８Ｆに示すように、垂直方向下方に移動させ、これにより側面３５１における未処理ワークピースをキャリヤ１０１上に配置する。次に、側面３５１に関連する吸引システムを無効化し、これにより未処理ワークピースをグリッパ３０１から釈放する。
【００３５】
エンドエフェクタ３００を、次に図８Ｇに示すように、垂直方向に移動させる。次いでエンドエフェクタは、図８Ｈに示すように、キャリヤ１０１における他の処理済みワークピース上方位置をとるよう水平方向に移動させる。この後、エンドエフェクタを降下させ、側面３５１を、図８Ｉに示すように、処理済みワークピースに接触又は接近させる。次いで側面３５１に関連する吸引システムを有効化し、これにより図８Ｊに示すように、処理済みワークピースをキャリヤ１０１からピックアップする。エンドエフェクタ３００は垂直方向に移動させ、図８Ｋに示すように、エンドエフェクタ３００が１２０゜回転できるに十分な空間を確保する。この後、エンドエフェクタ３００を降下させ、側面３５０における未処理ワークピースを図８Ｌに示すように、キャリヤ１０１上に配置することができる。次に側面３５０に関連する吸引システムを無効化し、これにより未処理ワークピースをキャリヤ１０１上に釈放する。
【００３６】
エンドエフェクタ３００は、このとき１６個の処理済みワークピースを有する。次に他の場所に移動し、この場所でこれら処理済みワークピースを除荷し、またこのプロセスを用いて１６個の未処理ワークピースをピックアップする。上述したシーケンスはエンドエフェクタを時計方向に移動する。幾つかの実施形態において、回転ユニオン及びスリップリングを用いないときのように、順次のプロセスは、エンドエフェクタ３００を反時計方向に移動することによって行う。
【００３７】
同様のプロセスは、図９のエンドエフェクタ６００を使用して行う。この実施形態において、エンドエフェクタ６００は１６個のワークピースを装荷及び除荷できりようにするには５回の回転をしなければならない。換言すれば、図８Ｅ〜Ｊに示すステップは、５個すべての側面に対してワークピースを移動するため２回追加して行う。
【００３８】
幾つかの実施形態において、図７のエンドエフェクタ３００を、図４に示すエンドエフェクタ２００の代わりに使用する。この実施形態において、ガントリーモジュール１０８を使用して、エンドエフェクタ３００を移動及び制御する。
【００３９】
他の実施形態において、図７のエンドエフェクタ３００は異なるアクチュエータに関連して使用することができる。この実施形態において、このアクチュエータは図１のガントリーモジュール１０８及びスワップモジュール１０９と交替することができる。このアクチュエータは、未処理ワークピースをコンベアベルトモジュール１０６ａ〜ｃからロードロック１０２に直接移動することができる。上述したように、エンドエフェクタ３００は、十分な量の未処理ワークピースをコンベア１０６ａ〜ｃからピックアップしてキャリヤ１０１全体を満杯にすることができる。他の実施形態において、キャリヤは用いずに、エンドエフェクタ３００が未処理ワークピースをロードロック１０２の下面に直接移動することができる。必要な数の未処理ワークピースをピックアップした後、エンドエフェクタ３００をアクチュエータによってロードロック１０２に移動する。次に、エンドエフェクタ３００は未処理ワークピースをロードロック１０２に配置し、また図８につき説明したように、処理済みワークピースをピックアップする。
【００４０】
本発明は、本明細書に記載した特定実施形態によって範囲が限定されるものではない。実際、本明細書に記載した以外の他の実施形態及び本明細書に記載した実施形態に対する変更例も、当業者には上述の説明及び図面から明らかであろう。これら他の実施形態及び変更例は本発明の範囲内であることを意図する。さらに、本発明は、特定目的のための特定環境における特定実施の文脈で説明したが、当業者であれば、それらに限定することは無益であり、本発明は任意の目的に対して任意の環境で有利に実施できることを理解するであろう。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に記載した本発明の全体的範囲及び精神の観点から解釈すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図８Ｊ】
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【図８Ｋ】
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【図８Ｌ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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