(57)【要約】【課題】搬送対象物を保持するエンドエフェクタの大形化やセンサの損傷、搬送効率の低減を伴うことなく、搬送対象物の保持状態を適切に検出可能なロボットアーム型搬送装置を提供する。【解決手段】搬送対象物Ｗを保持する第一のリンク２１を含む複数のリンク２１・２２・２３を関節部２４・２５・２６を介して水平面内で回動可能に接続して構成されるアーム機構２と、アーム機構２を構成する複数のリンク２１・２２・２３のうち第一のリンク２１よりも基端側のリンク２２に取り付けられ、取り付け位置に応じて定まる検出位置Ｓｅに搬送対象物Ｗがあることを検出するセンサ３とを有し、センサ３を取り付けたリンク２２に対し第一のリンク２１が近づく方向に関節部２４を回動駆動した場合に第一のリンク２１に正規に保持される搬送対象物Ｗが検出位置Ｓｅを通過して検出できるように、センサ３の取り付け位置が設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送対象物を保持する第一のリンクを含む複数のリンクを関節部を介して水平面内で回動可能に接続して構成されるアーム機構と、前記アーム機構を構成する複数のリンクのうち前記第一のリンクよりも基端側のリンクに取り付けられ、取り付け位置に応じて定まる検出位置に前記搬送対象物があることを検出するセンサとを具備してなり、
前記センサを取り付けたリンクに対し前記第一のリンクが近づく方向に前記関節部を回動駆動した場合に前記第一のリンクに正規に保持される搬送対象物が前記検出位置を通過して検出できるように、前記センサの取り付け位置が設定されていることを特徴とするロボットアーム型搬送装置。
【請求項２】
前記搬送対象物を所定速度で移動させて当該搬送対象物の一端から他端までが前記検出位置を通過するのに要する時間を計測し、計測した時間と前記第一のリンクの所定位置に保持されているときの所定時間との誤差に応じて前記搬送対象物が前記所定位置から位置ズレしているか否かを判定する判定部を設けた請求項１に記載のロボットアーム式搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のリンクを回転可能に接続して構成されるロボットアーム型搬送装置に係り、特に搬送対象物の保持状態を検出する機能を適正化したロボットアーム型搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄い円盤状をなす半導体ウェハ等の搬送対象物を製造工程に従って搬送する搬送装置が知られている。その中でも、関節部を介して複数のリンクを回転可能に直列接続して構成され、各関節部を回転駆動することで、所定ピッチで搬送対象物を収納した収納ケースから搬送対象物を一枚ずつ取り出して搬送するロボットアーム型搬送装置がある。
【０００３】
このようなロボットアームにおいて、先端のリンクであるエンドエフェクタ（第一のリンク）には、搬送対象物を保持するための保持部が設けられている。搬送対象物を保持するための手段として、真空吸着で保持する方法やメカチャックにより挟み持つ方法、その他、ただ単に載置する方法など種々の手段があるが、いずれにしてもエンドエフェクタが搬送対象物を適切に保持しているか否かを検出する必要がある。
【０００４】
そのための一つの手段として特許文献１には、エンドエフェクタに、搬送対象物の有無を検出するフォトセンサや静電センサ等のセンサを設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７０６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようなロボットアーム型搬送装置には、例えばウェハの収納ピッチの短い収納ケース内部等の狭い空間にエンドエフェクタが出入り可能となるように、エンドエフェクタに可能な限り小形化が求められているものの、上記のようにエンドエフェクタ自体にセンサを設ける構成では、センサを取り付けるためのスペースがエンドエフェクタに必要となり、エンドエフェクタ自体が大形化してしまう。しかも、例えば処理装置内部の高温領域や低温領域にエンドエフェクタを出入りさせる場合には、エンドエフェクタと共にセンサが高温領域や低温領域に出入りして、センサが損傷してしまうおそれがある。
【０００７】
一方、上記不具合を回避する一つの手段として、エンドエフェクタにおける搬送対象物の有無を検出するためのセンサを、ロボットアーム型搬送装置以外の別の装置に取り付けることが考えられるが、センサを取り付ける場所を確保する必要や検出のたびに別装置に設けたセンサの所定検出位置まで搬送対象物を搬送する必要があり、搬送効率を損なってしまう。
【０００８】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、搬送対象物を保持するエンドエフェクタの大形化やセンサの損傷、搬送効率の低減を伴うことなく、搬送対象物の保持状態を適切に検出可能なロボットアーム型搬送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１０】
すなわち、本発明のロボットアーム型搬送装置は、搬送対象物を保持する第一のリンクを含む複数のリンクを関節部を介して水平面内で回動可能に接続して構成されるアーム機構と、前記アーム機構を構成する複数のリンクのうち前記第一のリンクよりも基端側のリンクに取り付けられ、取り付け位置に応じて定まる検出位置に前記搬送対象物があることを検出するセンサとを具備してなり、前記センサを取り付けたリンクに対し前記第一のリンクが近づく方向に前記関節部を回動駆動した場合に前記第一のリンクに正規に保持される搬送対象物が前記検出位置を通過して検出できるように、前記センサの取り付け位置が設定されていることを特徴とする。
【００１１】
このように、センサを取り付けたリンクに対し第一のリンクが近づく方向に関節部を回動駆動するだけで、第一のリンクに正規に保持される搬送対象物が検出位置を通過して検出できるように、センサの取り付け位置が設定されているので、第一のリンクが搬送対象物を保持しているか否かを検出することができ、搬送対象物の有無を検出するために搬送装置以外の別の装置に設けた所定検出位置まで搬送対象物を搬送する必要がなくなり、搬送効率を向上させることが可能となる。しかも、搬送対象物を保持する第一のリンクよりも基端側のリンクにセンサが取り付けられているので、従来のように第一のリンク（エンドエフェクタ）にセンサを取り付けている場合に比べて第一のリンクを薄型化することができ、例えば収納ピッチの短い収納ケース内部等の狭い空間に第一のリンクを出入りさせる要求にも対応することが可能となる。さらに、搬送対象物を保持する第一のリンクよりも基端側のリンクにセンサが取り付けられているので、例えば処理装置内部の高温領域や低温領域に第一のリンクが出入りする場合であっても、第一のリンクと共にセンサが高温領域や低温領域に出入りすることを避けて、センサが損傷することを回避することが可能となる。
【００１２】
搬送対象物Ｗが保持されているか否かだけでなく、搬送対象物が所定位置から位置ズレした状態で保持されているか否かを検出するためには、前記搬送対象物を所定速度で移動させて当該搬送対象物の一端から他端までが前記検出位置を通過するのに要する時間を計測し、計測した時間と前記第一のリンクの所定位置に保持されているときの所定時間との誤差に応じて前記搬送対象物が前記所定位置から位置ズレしているか否かを判定する判定部を設けていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以上のように構成しているので、センサを取り付けたリンクに対し第一のリンクが近づく方向に関節部を回動駆動するだけで、搬送対象物を保持しているか否かを検出でき、余計な動作を極力低減して搬送効率を向上させることが可能となる。しかも、搬送対象物を保持する第一のリンクよりも基端側のリンクにセンサを取り付けているので、センサの設置スペースを無くして第一のリンクを小形化できるとともに、第一のリンクと共にセンサが高温・低温領域に出入りすることを避けて、センサが損傷することを回避することが可能となる。したがって、これら不具合を伴うことなく、搬送対象物の保持状態を適切に検出可能なロボットアーム型搬送装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボットアーム型搬送装置を示す斜視図。
【図２】ロボットアームの動作を示す斜視図。
【図３】ロボットアームのセンサ部分を示す拡大斜視図。
【図４】ロボットアームの動作を模式的に示す平面図。
【図５】搬送対象物を所定位置に保持している状態と、所定位置から位置ズレして保持している状態とを比較して示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１６】
本実施形態のロボットアーム型搬送装置は、図１及び図４に示すように、円盤状をなす半導体ウェハ等の搬送対象物Ｗを保持するエンドエフェクタとも呼ばれる第一のリンク２１を含む複数のリンク２１・２２・２３を関節部２４・２５・２６を介して水平面内で回動可能に接続して構成されたアーム機構２と、第一のリンク２１に保持される搬送対象物Ｗを検出するためのセンサ３と、アーム機構２における各々の関節部２４・２５・２６の回動駆動を制御することで、第一のリンク２１で保持した搬送対象物Ｗを所望の位置に搬送する制御部４とを有している。
【００１７】
アーム機構２は、図１及び図４に示すように、先端側で搬送対象物Ｗを保持する第一のリンク２１と、第一のリンク２１の基端部２１ｂを先端部２２ａに水平面内で回動可能に接続した第二のリンク２２と、第二のリンク２２の基端部２２ｂを先端部２３ａに水平面内で回動可能に接続した第三のリンク２３と、第三のリンク２３の基端部２３ｂを水平面内で回動可能に支持する基台２０とを有する。第一のリンク２１は、平面視略Ｙ字状且つ板状をなし、円盤状の搬送対象物Ｗの周縁に対応する形状の段差部２１ｃが上面に形成されている。段差部２３ｃは、搬送対象物Ｗが置かれる載置面であり、外周側よりも内周側を低く形成されることで、搬送対象物を保持する機能を発揮している。第一のリンク２１の基端部２１ｂ及び第二のリンク２２の先端部２２ａは、互いに鉛直方向に沿った回転軸Ｃ１回りに水平面内で回動可能に接続されて第一の関節部２４を構成している。これと同様に、第二のリンク２２の基端部２２ｂ及び第三のリンク２３の先端部２３ａ、第三のリンク２３の基端部２３ｂ及び基台２０も互いに鉛直方向に沿った回転軸Ｃ２・Ｃ３回りに水平面内で回動可能に接続されてそれぞれ第二の関節部２５、第三の関節部２６を構成している。これら各々の関節部２４・２５・２６は、モータ等を用いた動力部Ｍにより、他の関節部と独立して回動駆動して各リンク２１・２３・２４の角度θを変更可能に構成されている（図４参照）。
【００１８】
図３に示すように、搬送対象物Ｗを検出するためのセンサ３は、発光素子３０及び受光素子３１からなる光電センサ等のように、取り付け位置に応じた検出位置Ｓｅに搬送対象物Ｗがあることを検出するもので、発光素子３０及び受光素子３１を結ぶ光の通路である検出位置Ｓｅを搬送対象物Ｗが通過して、発光素子３０から受光素子３１に向かう光が遮光されるか否かに応じて搬送対象物Ｗを検出する。このセンサ３は、図１〜図４に示すように、アーム機構２を構成する複数のリンク２１・２２・２３のうち第一のリンク２１よりも基端側にある第二のリンク２２の基端部２２ｂに取り付けてあり、図２及び図４に示すように、センサ３を取り付けた第二のリンク２２に対し第一のリンク２１が近づく方向に第一の関節部２４を回動駆動した場合に、第一のリンク２１に正規に保持される搬送対象物Ｗが検出位置Ｓｅを通過して検出できるように、センサ３の取り付け位置が設定されている。さらに、センサ３は、関節部２４・２５・２６を回動駆動した際に、複数のリンク２１・２２・２３に干渉しないように、その取り付け位置が設定されている。すなわち、センサ３は、各々のリンク２１・２２・２３の回転軌道を避けた位置に取り付けられているとも言える。
【００１９】
図１や図２に示す制御部４は、ＣＰＵ、メモリ及びインターフェイスを具備する通常のマイクロコンピュータユニットにより構成されて、メモリ内に搬送制御ルーチン等の所要のプログラムが書き込まれており、ＣＰＵは適宜必要なプログラムを呼び出して実行することにより、周辺ハードリソースと協働して、所望の搬送動作や搬送対象物Ｗの保持状態を判定する判定部４１を実現する。
【００２０】
この判定部４１によって、上記センサを用いた保持状態チェック処理が実行される。すなわち、図４（ａ）に示すように、搬送元のＦＯＵＰ（Front Open Unified Pod）等の収納ケースＣａに対し第一のリンク２１のみを挿入し、第一のリンク２１で半導体ウェハ等の搬送対象物Ｗを保持し、収納ケースＣａから搬送対象物Ｗを取り出す動作を実行した場合に、図２及び図４（ｂ）に示すように、センサ３が取り付けられている第二のリンク２２に対し第一のリンク２１を近づける方向に第一の関節部２４を回動駆動して、第一のリンク２１に保持されているであろう搬送対象物Ｗを移動させ検出位置Ｓｅを通過させる。この場合、第二のリンク２２に対する第一のリンク２１の角度θが検出位置Ｓｅに搬送対象物Ｗがあるであろう所定角度（例えば１８０度、図４（ｂ）参照）であるときのセンサ３の検出結果に応じて搬送対象物Ｗの保持状態を判定する。具体的には、センサ３により遮蔽状態が検出された場合には、搬送対象物Ｗが保持されていると判定して次の搬送動作に移る一方で、センサ３により透光状態が検出された場合には、搬送対象物Ｗが保持されていないと判定してエラー処理に移る。
【００２１】
以上のように本実施形態に係るロボットアーム型搬送装置は、搬送対象物Ｗを保持する第一のリンク２１を含む複数のリンク２１・２２・２３を関節部２４・２５・２６を介して水平面内で回動可能に接続して構成されるアーム機構２と、アーム機構２を構成する複数のリンク２１・２２・２３のうち第一のリンク２１よりも基端側のリンク２２に取り付けられ、取り付け位置に応じて定まる検出位置Ｓｅに搬送対象物Ｗがあることを検出するセンサ３とを具備してなり、センサ３を取り付けたリンク２２に対し第一のリンク２１が近づく方向に関節部２４を回動駆動した場合に第一のリンク２１に正規に保持される搬送対象物Ｗが検出位置Ｓｅを通過して検出できるように、センサ３の取り付け位置が設定されている。
【００２２】
このように、センサ３を取り付けたリンク２２に対し第一のリンク２１が近づく方向に関節部２４を回動駆動するだけで、第一のリンク２１に正規に保持される搬送対象物Ｗが検出位置Ｓｅを通過して検出できるように、センサ３の取り付け位置が設定されているので、第一のリンク２１が搬送対象物Ｗを保持しているか否かを検出することができ、搬送対象物Ｗの有無を検出するために搬送装置以外の別の装置に設けた所定検出位置まで搬送対象物を搬送する必要がなくなり、搬送効率を向上させることが可能となる。しかも、搬送対象物Ｗを保持する第一のリンク２１よりも基端側のリンク２２にセンサ３が取り付けられているので、従来のように第一のリンク（エンドエフェクタ）にセンサを取り付けている場合に比べて第一のリンクを薄型化することができ、例えば収納ピッチの短い収納ケース内部等の狭い空間に第一のリンクを出入りさせる要求にも対応することが可能となる。さらに、搬送対象物Ｗを保持する第一のリンク２１よりも基端側のリンク２２にセンサが取り付けられているので、例えば処理装置内部の高温領域や低温領域に第一のリンクが出入りする場合であっても、第一のリンクと共にセンサが高温領域や低温領域に出入りすることを避けて、センサが損傷することを回避することが可能となる。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００２４】
例えば、本実施形態では、センサ３は、第二のリンク２２に取り付けられているが、第一のリンク２１よりも基端側のリンクであれば、これに限定されず、例えば第三のリンク２３に取り付けてもよい。本実施形態においてアーム機構は、三つのリンク２１〜２３を水平面内で回動可能に接続して構成しているが、二つ又は四つ以上のリンクを接続して構成したものでもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、搬送対象物Ｗが第一のリンク２１に保持されているか否かを検出するように構成されているが、図５に示すように、搬送対象物Ｗが第一のリンク２１における正規の所定位置ｐ１から位置ズレした状態で保持されているか否かを判定するように構成してもよい。すなわち、搬送対象物Ｗを所定速度（例えば速度Ｖ）で移動させて搬送対象物Ｗの一端ｅｇ１から他端ｅｇ２までが検出位置Ｓｅを通過するのに要する時間ｔを計測し、計測した時間ｔと第一のリンク２１の所定位置ｐ１に保持されているときの所定時間ｔｓとの誤差（｜ｔ−ｔｓ｜）に応じて搬送対象物Ｗが所定位置ｐ１から位置ズレしているか否かを判定する判定部４１を設けている。具体的には、判定部４１は、搬送対象物Ｗの中心Ｐが所定位置ｐ１と一致する（所定位置で保持されている状態）ときに、搬送対象物Ｗの一端ｅｇ１から他端ｅｇ２までが検出位置Ｓｅを通過するのに要する所定時間ｔｓを予め設定しておき、計測した時間ｔと所定時間ｔｓとの誤差（｜ｔ−ｔｓ｜）が所定範囲内であれば（｜ｔ−ｔｓ｜≦ｔｈ、ｔｈは所定閾値を示す）、搬送対象物Ｗが所定位置ｐ１で保持されていると判定する一方、上記誤差（｜ｔ−ｔｓ｜）が所定範囲内でなければ（｜ｔ−ｔｓ｜＞ｔｈ）、搬送対象物Ｗが所定位置ｐ１から位置ズレした状態で保持されていると判定する。このように構成すれば、関節部２４を回転駆動して搬送対象物Ｗを所定速度で検出位置Ｓｅを通過させるだけで、第一のリンク２１に搬送対象物Ｗが保持されているか否かを検出できるだけでなく、搬送対象物Ｗが第一のリンク２１における所定位置ｐ１から位置ズレした状態で保持されているか否かを検出することが可能となる。なお、搬送対象物Ｗであるウェハの周縁部（エッジ）に切り欠き（ノッチ）がある場合には、この切り欠き（ノッチ）を避けた部位が検出位置Ｓｅを通過するようにすればよい。
【００２６】
さらに、本実施形態では、センサとして透過式の光電センサを用いているが、反射式の光電センサを用いてもよい。
【００２７】
さらにまた、上記に述べた軌道補正は、複数のリンクを回転可能に直列接続して構成されるアーム機構を備えた搬送装置に適用しているが、これ以外のアーム機構を用いた搬送装置にも適用可能である。例えば、複数のリンクを並列接続したパラレルマニピュレータ等の搬送装置が挙げられる。
【００２８】
その他、本実施形態では、ウェハ等の搬送対象物Ｗを第一のリンク（エンドエフェクタ）に載置することで搬送対象物Ｗを保持するように構成しているが、真空吸着やメカチャック等で搬送対象物Ｗを保持するように構成してもよい。
【００２９】
各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
２…アーム機構
２１・２３・２４…複数のリンク
２１…第一のリンク
２２…センサを取り付けたリンク
２４・２５・２６…関節部
３…センサ
４１…判定部
Ｓｅ…検出位置
Ｖ…所定速度
Ｗ…搬送対象物（ウェハ）
ｅｇ１…搬送対象物の一端
ｅｇ２…搬送対象物の他端
ｔ…計測時間
ｔｓ…所定時間
【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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