JP2023119658A - 産業用ロボットのハンドおよび産業用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】搬送対象物が搭載される搭載部と、ハンドの基端側部分を構成するとともに搭載部の基端側が固定されるハンド基部と、搭載部に搭載される搬送対象物を水平方向の一定位置で保持するための保持機構とを備える産業用ロボットのハンドにおいて、ハンド基部の内部への液体の浸入を防止するためのシール部材の摩耗量を従来よりも低減することが可能なハンドを提供する。【解決手段】ハンド３では、搬送対象物２の端面に接触して端面当接部材の当接面に搬送対象物２の端面を押し付ける押付部１６を有する押付部材１７は、押付部材１７の回動中心になる回動軸と、回動軸の径方向の外側に向かって回動軸から伸びる第１レバー部２３とを備えている。ハンド３では、ハンド基部１２の外部に配置される第１レバー部２３の先端部に押付部１６が繋がっている。【選択図】図２

Description

本発明は、搬送対象物を搬送する産業用ロボットで使用される産業用ロボットのハンドに関する。また、本発明は、かかるハンドを備える産業用ロボットに関する。

従来、半導体ウエハを搬送するための水平多関節型の産業用ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の産業用ロボットは、半導体ウエハが搭載されるハンドと、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、アームの基端側が回動可能に連結される本体部とを備えている。ハンドは、半導体ウエハが搭載される搭載部と、ハンドの基端側部分を構成するハンド基部と、搭載部に搭載される半導体ウエハを水平方向の一定位置で保持するための保持機構とを備えている。搭載部の基端側は、ハンド基部に固定されている。ハンド基部は、アームの先端側に回動可能に連結されている。

特許文献１に記載の産業用ロボットでは、保持機構は、半導体ウエハの端面が当接する当接面を有する端面当接部材と、半導体ウエハの端面に接触して端面当接部材の当接面に半導体ウエハの端面を押し付ける押付部材と、押付部材を直線的に移動させるエアシリンダとを備えている。エアシリンダは、中空状に形成されるハンド基部の内部に収容されている。押付部材の基端部は、エアシリンダに連結されており、ハンド基部の内部に収容されている。押付部材の先端側部分は、ハンド基部の外部に配置されており、押付部材の先端が半導体ウエハの端面に接触可能となっている。ハンド基部には、押付部材が挿通される開口部が形成されている。

特開２０１５－３６１８６号公報

特許文献１に記載の産業用ロボットが、たとえば、液体を使う所定の処理が行われた後の半導体ウエハを搬送する場合には、半導体ウエハ上に残っている液体がハンド基部の開口部からハンド基部の内部に浸入するおそれがある。また、ハンド基部の内部に液体が浸入すると、ハンド基部の内部に収容されるエアシリンダ等が腐食するおそれが生じる。ハンド基部の内部への液体の浸入を防止するためには、ハンド基部の開口部にシール部材を配置して、直線的に移動する押付部材の外周面にシール部材の内周面を密着させれば良い。

しかしながら、ハンド基部の開口部にシール部材を配置して押付部材の外周面に密着させると、保持機構が半導体ウエハを保持するたび、および、保持機構が保持していた半導体ウエハを解放するたびに、シール部材の内周面に押付部材の外周面が高い接触圧で接触している状態で押付部材のストローク分、押付部材が直線的に移動するため、シール部材の摩耗が激しくなって、シール部材の寿命が短くなるおそれがある。

そこで、本発明の課題は、搬送対象物が搭載される搭載部と、ハンドの基端側部分を構成するとともに搭載部の基端側が固定されるハンド基部と、搭載部に搭載される搬送対象物を水平方向の一定位置で保持するための保持機構とを備える産業用ロボットのハンドにおいて、ハンド基部の内部への液体の浸入を防止するためのシール部材の摩耗量を従来よりも低減することが可能なハンドを提供することにある。また、本発明の課題は、かかるハンドを備える産業用ロボットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットのハンドは、搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドにおいて、搬送対象物が搭載される搭載部と、ハンドの基端側部分を構成するとともに搭載部の基端側が固定されるハンド基部と、搭載部に搭載される搬送対象物を水平方向の一定位置で保持するための保持機構とを備え、保持機構は、搬送対象物の端面が当接する当接面を有し搭載部の先端側に取り付けられる端面当接部材と、搬送対象物の端面に接触して当接面に搬送対象物の端面を押し付ける押付部を有しハンド基部に保持される押付部材と、ハンド基部の内部に収容されるとともに上下方向を回動の軸方向としてハンド基部に対して押付部材を回動させる駆動源と、押付部材を回動可能に支持する軸受と、ハンド基部の内部への液体の浸入を防止するためのシール部材とを備え、押付部材は、押付部材の回動中心になる回動軸と、回動軸の径方向の外側に向かって回動軸から伸びる第１レバー部とを備え、第１レバー部は、ハンド基部の外部に配置され、第１レバー部の先端部には、押付部が繋がり、軸受は、回動軸を回動可能に支持し、シール部材は、回動軸の外周側に配置されるとともに回動軸の外周面に密着していることを特徴とする。

本発明の産業用ロボットのハンドでは、搬送対象物の端面に接触して端面当接部材の当接面に搬送対象物の端面を押し付ける押付部を有する押付部材は、押付部材の回動中心になる回動軸と、回動軸の径方向の外側に向かって回動軸から伸びる第１レバー部とを備えている。また、本発明では、ハンド基部の外部に配置される第１レバー部の先端部に押付部が繋がっている。

そのため、本発明では、回動軸の回動角度を小さくしても、保持機構が搬送対象物を保持したり、保持機構が保持していた搬送対象物を解放したりするための押付部の移動量を確保することが可能になる。したがって、本発明では、保持機構が搬送対象物を保持したり、保持機構が保持していた搬送対象物を解放したりするための押付部の移動量を確保しつつ、シール部材の内周面に回動軸の外周面が高い接触圧で接触している状態で回動する回動軸の回動角度を小さくすることが可能になる。その結果、本発明では、シール部材の摩耗量を従来よりも低減することが可能になる。

本発明において、たとえば、押付部は、第１レバー部に回転可能に保持されるローラである。また、本発明において、たとえば、押付部材は、回動軸の径方向の外側に向かって回動軸から伸びる第２レバー部を備え、第２レバー部は、ハンド基部の内部に配置され、第２レバー部の先端部は、駆動源に連結されている。この場合には、たとえば、上下方向から見たときの押付部材の形状は、Ｌ形状となっている。

本発明のハンドは、ハンドが連結されるアームと、アームが連結される本体部とを備える産業用ロボットに用いることができる。この産業用ロボットでは、ハンド基部の内部への液体の浸入を防止するためのシール部材の摩耗量を従来よりも低減することが可能になる。

以上のように、本発明では、搬送対象物が搭載される搭載部と、ハンドの基端側部分を構成するとともに搭載部の基端側が固定されるハンド基部と、搭載部に搭載される搬送対象物を水平方向の一定位置で保持するための保持機構とを備える産業用ロボットのハンドにおいて、ハンド基部の内部への液体の浸入を防止するためのシール部材の摩耗量を従来よりも低減することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの平面図である。 図１のＥ部の構成を説明するための拡大図である。 図２のＦ－Ｆ断面の構成を説明するための断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（産業用ロボットの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１の平面図である。

本形態の産業用ロボット１（以下、「ロボット１」とする。）は、搬送対象物である半導体ウエハ２（以下、「ウエハ２」とする。）を搬送するための水平多関節型のロボットである。ウエハ２は、円板状に形成されている。ロボット１は、半導体製造システムに組み込まれて使用される。本形態では、ウエハ２に対して液体を使う所定の処理が行われ、ロボット１は、処理後のウエハ２を搬送する。

ロボット１は、ウエハ２が搭載されるハンド３と、ハンド３が先端側に回動可能に連結されるとともに水平方向に動作するアーム４と、アーム４の基端側が回動可能に連結される本体部５とを備えている。アーム４は、基端側が本体部５に回動可能に連結されるアーム部７と、アーム部７の先端側に基端側が回動可能に連結されるアーム部８と、アーム部８の先端側に基端側が回動可能に連結されるアーム部９とから構成されている。

アーム部７～９は、上下方向を回動の軸方向として回動する。本体部５は、アーム部７の基端側が回動可能に連結される柱状部材と、アーム４と一緒に柱状部材を昇降させる昇降機構とを備えている。アーム部７の基端側は、柱状部材の上端部に回動可能に連結されている。本体部５とアーム部７とアーム部８とアーム部９とは、上下方向において、下側からこの順番で配置されている。また、ロボット１は、アーム部７、８を回動させてアーム部７とアーム部８とからなるアーム４の一部を伸縮させるアーム部駆動機構と、アーム部９を回動させるアーム部駆動機構と、ハンド３を回動させるハンド駆動機構とを備えている。

ハンド３は、上下方向から見たときの形状が略Ｙ形状となるように形成されており、ハンド３の先端側は、二股状に分かれている。ハンド３は、アーム部９の先端側に回動可能に連結されている。また、ハンド３は、アーム部９の上側に配置されている。ハンド３は、上下方向を回動の軸方向として回動する。ハンド３は、ウエハ２が搭載される搭載部１１と、ハンド３の基端側部分を構成するハンド基部１２と、搭載部１１に搭載されるウエハ２を水平方向の一定位置で保持するための保持機構１３とを備えている。

ハンド基部１２は、アーム部９の先端側に回動可能に連結されている。ハンド基部１２には、搭載部１１の基端側が固定されている。搭載部１１は、平板状に形成されている。搭載部１１は、搭載部１１の厚さ方向と上下方向とが一致するように配置されている。ハンド基部１２は、上下方向の厚さが薄い扁平なブロック状に形成されている。ハンド基部１２は、中空状に形成されている。保持機構１３は、搭載部１１に搭載されるウエハ２の端面（外周面）に３方向から接触して搭載部１１に搭載されるウエハ２を水平方向において一定位置で保持するエッジグリップ型の保持機構である。以下、保持機構１３の構成について説明する。

（保持機構の構成）
図２は、図１のＥ部の構成を説明するための拡大図である。図３は、図２のＦ－Ｆ断面の構成を説明するための断面図である。

保持機構１３は、ウエハ２の端面が当接する当接面１５ａを有する端面当接部材１５と、ウエハ２の端面に接触して端面当接部材１５の当接面１５ａにウエハ２の端面を押し付ける押付部としてのローラ１６を有する押付部材１７とを備えている。端面当接部材１５は、搭載部１１の先端側に取り付けられている。具体的には、端面当接部材１５は、略Ｙ形状をなすハンド３の先端部の２箇所に固定されている。また、端面当接部材１５は、搭載部１１の上面に固定されている。また、搭載部１１の基端側の上面には、ウエハ２が載置される２個のウエハ載置部材１８が固定されており、ウエハ２は、端面当接部材１５とウエハ載置部材１８とに搭載される。

押付部材１７は、ハンド基部１２に回動可能に保持されている。具体的には、押付部材１７は、ハンド基部１２に対して上下方向を回動の軸方向とする回動が可能となるようにハンド基部１２に保持されている。また、保持機構１３は、上下方向を回動の軸方向としてハンド基部１２に対して押付部材１７を回動させる駆動源としてのエアシリンダ１９と、押付部材１７を回動可能に支持する軸受２０と、ハンド基部１２の内部への液体の浸入を防止するためのシール部材２１とを備えている。

押付部材１７は、押付部材１７の回動中心になる回動軸２２と、回動軸２２の径方向の外側に向かって回動軸２２から伸びる第１レバー部２３および第２レバー部２４とを備えている。回動軸２２は、回動軸２２の軸方向と上下方向とが一致するように配置されている。回動軸２２は、ハンド基部１２の先端部の上面側に形成される挿通穴１２ａに挿通されている。

第１レバー部２３および第２レバー部２４は、上下方向から見たときの形状が細長い長円形状となる平板状に形成されている。第１レバー部２３の基端部は、回動軸２２の上端に繋がっている。第２レバー部２４の基端部は、回動軸２２の下端に繋がっている。上下方向から見たときに、第１レバー部２３と第２レバー部２４とは、回動軸２２から互いに異なる方向に伸びており、上下方向から見たときの押付部材１７の形状は、Ｌ形状となっている。

第１レバー部２３は、ハンド基部１２の外部に配置されている。第１レバー部２３の先端部には、ローラ１６が繋がっている。ローラ１６は、第１レバー部２３に回転可能に保持されている。具体的には、ローラ１６は、第１レバー部２３の先端部に固定される固定軸２５に回動可能に保持されており、固定軸２５を介して第１レバー部２３に回転可能に保持されている。固定軸２５は、固定軸２５の軸方向と上下方向とが一致するように配置されている。ローラ１６は、第１レバー部２３に対して上下方向を回転の軸方向とする回転が可能になっている。

第２レバー部２４は、ハンド基部１２の内部に配置されている。すなわち、第２レバー部２４は、ハンド基部１２の内部に収容されている。エアシリンダ１９は、ハンド基部１２の内部に収容されている。第２レバー部２４の先端部は、エアシリンダ１９に連結されている。具体的には、第２レバー部２４の先端部は、エアシリンダ１９のロッドの先端に固定される連結部材２６に回動可能に連結されている。第２レバー部２４の先端部は、連結部材２６に対して上下方向を回動の軸方向とする回動が可能になっている。また、エアシリンダ１９の本体部は、ハンド基部１２に対して上下方向を回動の軸方向とする回動が可能になるようにハンド基部１２に取り付けられている。

軸受２０は、たとえば、玉軸受等の転がり軸受である。軸受２０は、ハンド基部１２の挿通穴１２ａの中に配置されている。軸受２０は、回動軸２２を回動可能に支持している。軸受２０の外輪は、挿通穴１２ａの内周側に固定され、軸受２０の内輪は、回動軸２２の外周面に固定されている。なお、軸受２０は、滑り軸受であっても良い。

シール部材２１は、円環状に形成されている。シール部材２１は、ハンド基部１２の挿通穴１２ａの中に配置されている。また、シール部材２１は、軸受２０の上側に配置されている。シール部材２１は、回動軸２２の外周側に配置されている。すなわち、回動軸２２は、シール部材２１の内周側に配置されている。シール部材２１は、回動軸２２の外周面に密着している。具体的には、シール部材２１の内周面が回動軸２２の外周面に密着している。

以上のように構成された保持機構１３では、エアシリンダ１９は、ローラ１６がウエハ２の端面に接触して端面当接部材１５の当接面１５ａにウエハ２の端面を押し付けるウエハ保持位置（図２の二点鎖線で示す位置）と、ローラ１６がウエハ２の端面から離れるように退避する退避位置（図２の実線で示す位置）との間で回動軸２２を回動中心にして押付部材１７を回動させる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、ウエハ２の端面に接触して端面当接部材１５の当接面１５ａにウエハ２の端面を押し付けるローラ１６を有する押付部材１７は、押付部材１７の回動中心になる回動軸２２と、回動軸２２の径方向の外側に向かって回動軸２２から伸びる第１レバー部２３を備えている。また、本形態では、ハンド基部１２の外部に配置される第１レバー部２３の先端部にローラ１６が繋がっている。そのため、本形態では、回動軸２２の回動角度を小さくしても、保持機構１３がウエハ２を保持したり、保持機構１３が保持していたウエハ２を解放したりするためのローラ１６の移動量を確保することが可能になる。

すなわち、本形態では、回動軸２２を回動中心にして回動する第１レバー部２３の先端部にローラ１６が繋がっているため、回動軸２２の回動角度を小さくしても、図２の二点鎖線で示す位置と図２の実線で示す位置との間でローラ１６を移動させることが可能になる。したがって、本形態では、保持機構１３がウエハ２を保持したり、保持機構１３が保持していたウエハ２を解放したりするためのローラ１６の移動量を確保しつつ、シール部材２１の内周面に回動軸２２の外周面が高い接触圧で接触している状態で回動する回動軸２２の回動角度を小さくすることが可能になる。その結果、本形態では、シール部材２１の摩耗量を低減することが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態において、保持機構１３は、エアシリンダ１９に代えて、ハンド基部１２に対して押付部材１７を回動させるモータ等の駆動源を備えていても良い。保持機構１３が駆動源としてモータを備えている場合には、たとえば、モータが回動軸２２を直接回動させても良い。この場合には、押付部材１７は第２レバー部２４を備えていなくても良い。また、上述した形態において、ローラ１６は、第１レバー部２３に対して回転可能になっていなくても良い。また、上述した形態において、押付部材１７は、ローラ１６以外の押付部を備えていても良い。

上述した形態において、ロボット１は、アーム４の先端側に回動可能に連結される２個のハンド３を備えていても良い。また、上述した形態において、アーム４は、２個のアーム部によって構成されていても良いし、４個以上のアーム部によって構成されていても良い。また、上述した形態において、ロボット１によって搬送される搬送対象物は、ウエハ２以外のものであっても良い。この場合には、たとえば、搬送対象物は、正方形または長方形の平板状に形成されていても良い。

本発明が適用される産業用ロボットは、水平多関節型の産業用ロボット以外のロボットであっても良い。たとえば、本発明が適用される産業用ロボットは、ハンド３の直線的な往復移動が可能となるようにハンド３が連結されるアームと、アームが回動可能に連結される本体部と、アームに対してハンド３を直線的に往復移動させるリニア駆動部とを備える産業用ロボットであっても良い。

１ ロボット（産業用ロボット）
２ ウエハ（半導体ウエハ、搬送対象物）
３ ハンド
４ アーム
５ 本体部
１１ 搭載部
１２ ハンド基部
１３ 保持機構
１５ 端面当接部材
１５ａ 当接面
１６ ローラ（押付部）
１７ 押付部材
１９ エアシリンダ（駆動源）
２０ 軸受
２１ シール部材
２２ 回動軸
２３ 第１レバー部
２４ 第２レバー部

Claims (5)

1. 搬送対象物を搬送する産業用ロボットのハンドにおいて、
   前記搬送対象物が搭載される搭載部と、前記ハンドの基端側部分を構成するとともに前記搭載部の基端側が固定されるハンド基部と、前記搭載部に搭載される前記搬送対象物を水平方向の一定位置で保持するための保持機構とを備え、
   前記保持機構は、前記搬送対象物の端面が当接する当接面を有し前記搭載部の先端側に取り付けられる端面当接部材と、前記搬送対象物の端面に接触して前記当接面に前記搬送対象物の端面を押し付ける押付部を有し前記ハンド基部に保持される押付部材と、前記ハンド基部の内部に収容されるとともに上下方向を回動の軸方向として前記ハンド基部に対して前記押付部材を回動させる駆動源と、前記押付部材を回動可能に支持する軸受と、前記ハンド基部の内部への液体の浸入を防止するためのシール部材とを備え、
   前記押付部材は、前記押付部材の回動中心になる回動軸と、前記回動軸の径方向の外側に向かって前記回動軸から伸びる第１レバー部を備え、
   前記第１レバー部は、前記ハンド基部の外部に配置され、
   前記第１レバー部の先端部には、前記押付部が繋がり、
   前記軸受は、前記回動軸を回動可能に支持し、
   前記シール部材は、前記回動軸の外周側に配置されるとともに前記回動軸の外周面に密着していることを特徴とするハンド。
2. 前記押付部は、前記第１レバー部に回転可能に保持されるローラであることを特徴とする請求項１記載のハンド。
3. 前記押付部材は、前記回動軸の径方向の外側に向かって前記回動軸から伸びる第２レバー部を備え、
   前記第２レバー部は、前記ハンド基部の内部に配置され、
   前記第２レバー部の先端部は、前記駆動源に連結されていることを特徴とする請求項１または２記載のハンド。
4. 上下方向から見たときの前記押付部材の形状は、Ｌ形状となっていることを特徴とする請求項３記載のハンド。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のハンドと、前記ハンドが連結されるアームと、前記アームが連結される本体部とを備えることを特徴とする産業用ロボット。

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