TWI558637B - 搬送保持具及搬送保持裝置 - Google Patents

Description

搬送保持具及搬送保持裝置 技術領域

本發明是有關於一種搬送保持具及搬送保持裝置。

背景技術

迄今已知的是以下搬送保持具，即：藉由非接觸方式保持半導體晶圓或玻璃基板等之薄板狀之工作件者。此種搬送保持具是將流體作為媒介，並利用白努利效應產生負壓而保持工作件。

於日本專利公開公報特開2009-119562號公報中揭示有一種搬送保持具，其自氣體導入口將風煤氣等之流體導入業已形成於主體的圓筒狀之空間內，並產生正壓與負壓。

具體而言，使圓筒狀之空間內產生旋流，並使旋流於正壓狀態下通過保持面與工作件之間隙。又，藉由白努利效應，於旋流之中央部形成低壓(負壓)領域，且搬送保持具是藉由該負壓吸引工作件。依此，藉由通過保持面與工作件之間隙之正壓與形成於旋流之中央部之負壓，維持 主體與工作件間之間隔，因此，搬送保持具可藉由非接觸方式搬送保持工作件。

又，於特開2010-253658號公報中揭示有一種搬送保持具，其將流體導入朝保持面逐漸縮徑的圓筒狀之空間之內部，並藉由白努利效應產生負壓。

發明概要

然而，旋流之滯留時間短。又，由於旋流之加速不足，因此，若未提升朝氣體導入口供給的氣體之導入速度，則無法產生負壓。

本發明是考慮前述事實，目的在提供一種可有效地產生負壓之搬送保持具及搬送保持裝置。

有關本發明之第1態樣之搬送保持具具備：板材；噴出口，其具有圓形孔、流體導入圓孔及流入口，且前述圓形孔形成於板材之表面，前述流體導入圓孔與前述圓形孔連通而形成為與前述圓形孔同軸，且直徑大於前述圓形孔，前述流入口形成於前述流體導入圓孔之內周壁，並使流體朝前述流體導入圓孔之大略切線方向導入；及流體供給路，其形成於前述板材，並朝前述流入口供給流體。

於該構造中，若將經由流體供給路供給的風煤氣等之流體自噴出口之流入口朝流體導入圓孔之切線方向導入，則流體沿著流體導入圓孔之內周壁旋繞而流動。故， 於流體導入圓孔內會構成旋流。該旋流自流體導入圓孔朝圓形孔一面畫螺旋一面流動。又，旋流於正壓狀態下通過被搬送體與板材之表面之間隙。又，藉由白努利效應，於旋流之中央部(圓形孔與流體導入圓孔之軸附近)形成低壓(負壓)領域，且該所產生的負壓自噴出口之圓形孔吸引被搬送體。藉此，藉由通過板材之表面與被搬送體間之正壓與中央部之負壓，於板材與被搬送體間維持預定間隔，因此，搬送保持具可藉由非接觸方式搬送保持被搬送體。

在此，噴出口具有流體導入圓孔，該流體導入圓 孔與圓形孔連通而形成為與圓形孔同軸，且直徑大於圓形孔，因此，於圓形孔之內周壁與流體導入圓孔之內周壁間，會形成連結該等壁且與板材之表面平行之落差面。

藉由該落差面，自流入口導入的流體不會流向圓形孔而滯留於流體導入圓孔內，且於流體導入圓孔內充分加速而構成高速之旋流。又，由於圓形孔直徑小於流體導入圓孔，因此，流往流體導入圓孔內的高速之旋流的旋轉速度增加，並構成更高速之旋流而自噴出口之圓形孔排出。

故，若藉由有關本發明之第1態樣之搬送保持具，則即使未提升朝流入口供給的流體之導入速度，亦可產生高速之旋流，且可於其中央部有效地產生負壓。

於有關本發明之第2態樣之搬送保持具中，在第1態樣中，前述流入口之高度是前述流體導入圓孔之內周壁之高度以下。

若藉由該構造，則可使導入自流入口之流體全體 於流體導入圓孔內旋繞。故，可有效地產生旋流。

於有關本發明之第3態樣之搬送保持具中，在第1 態樣或第2態樣中，具有設置於前述板材之表面並包圍前述圓形孔之周圍的圓盤狀之彈性構件。

若藉由該構造，則被搬送體朝板材側移動時，在 與板材接觸前會與彈性構件接觸。此時，彈性構件是彈性變形而吸收被搬送體之衝擊力。故，可抑制被搬送體或板材損傷。又，藉由彈性構件之摩擦力，可防止被搬送體之位移。

於有關本發明之第4態樣之搬送保持具中，在第3 態樣中，前述板材具備複數業已設置前述彈性構件之前述噴出口，且各彈性構件自前述彈性構件之中央部之開口部朝徑向外側形成流體通路。

若藉由該構造，則排出自噴出口之圓形孔的旋流 (流體)多半會在彈性構件之中央部之開口部旋繞後，一面通過流體通路，一面自被搬送體與板材之表面之間隙朝外側排出。依此，藉由於各彈性構件形成流體通路，可規定自被搬送體與板材之表面之間隙朝外側排出的旋流之方向。

於有關本發明之第5態樣之搬送保持具中，在第4態樣中，各流體通路是形成為不會相互面對面。

若藉由該構造，則可抑制排出自各流體通路的旋流相互干涉(相撞)，並於維持平衡之狀態下，藉由非接觸方式搬送保持被搬送體。

於有關本發明之第6態樣之搬送保持具中，在第5 態樣中，各流體通路是朝向最近的前述板材之側端部。

若藉由該構造，則可將排出自各流體通路的旋流 自板材之側端部朝板材之外側排出，因此，可抑制排出自各流體通路的旋流滯留於板材之表面而破壞被搬送體之平衡。

有關本發明之第7態樣之搬送保持裝置具備：如 第1態樣之搬送保持具；供給裝置，其朝前述流體供給路供給流體；吸引機構，其自前述板材之表面吸引空氣；及檢測機構，其檢測前述吸引機構之吸引負載之變化。

若藉由該構造，則可根據利用檢測機構的吸引負載之變化之檢測結果，檢測被搬送體之有無。

本發明是作成前述構造，因此，可提供一種能有效地產生負壓之搬送保持具及搬送保持裝置。

10‧‧‧搬送保持具

11‧‧‧搬送用機器人

11A‧‧‧臂

11B‧‧‧板狀部

12‧‧‧基體

13‧‧‧搬送保持裝置

14‧‧‧基體上部

14A，16A，18A，18B‧‧‧螺栓孔

16‧‧‧基體下部

18‧‧‧本體板

20‧‧‧螺栓

22‧‧‧螺帽

23‧‧‧正壓泵

24‧‧‧正壓通路

24A，24B‧‧‧分歧點

26‧‧‧正壓用連接口

28‧‧‧負壓用連接口

29‧‧‧負壓泵

30‧‧‧負壓通路

32‧‧‧本體基座

32A‧‧‧背面

32B‧‧‧保持面

34‧‧‧本體蓋

36‧‧‧負壓孔

38‧‧‧壓力感測器

40‧‧‧橡膠體

42‧‧‧開口部

44‧‧‧流體通路

50‧‧‧噴出口

52‧‧‧圓形孔

52A，54A，60A，62A‧‧‧內周壁

54‧‧‧流體導入圓孔

56‧‧‧流入口

58，64‧‧‧落差面

60‧‧‧第1圓形孔

62‧‧‧第2圓形孔

D1，D2‧‧‧間隙

F1‧‧‧旋流

F2‧‧‧負壓流

h1，h2‧‧‧高度

W‧‧‧工作件

圖1(A)是有關本發明之實施形態之搬送保持具之平面圖，圖1(B)是朝臂前端方向觀看圖1(A)所示之搬送保持具之圖，且局部構成A-A箭示截面圖。

圖2是有關本發明之實施形態之搬送保持裝置之透視圖。

圖3是自下方斜視有關本發明之實施形態之搬送保持具之透視圖。

圖4(A)是自上方斜視去除本體蓋時的搬送保持具之噴出口之透視圖。圖4(B)是圖4(A)所示之噴出口之B-B箭示截 面圖。

圖5(A)至圖5(C)是顯示圖4(B)所示之搬送保持具特別是噴出口之變形例之圖。

用以實施發明之形態

以下，一面參照附圖，一面具體地說明有關本發明之實施形態之搬送保持具及搬送保持裝置。另，圖中，具有相同或對應之機能之構件(構成要素)是附上相同之符號而適當地省略說明。

如圖1(A)及(B)所示，搬送保持具10是具有取代手而安裝於搬送用機器人(舉例言之，將6軸之通用機器人使用在搬送用之搬送用機器人)之臂之前端作為安裝部之基體12。

基體12是具備長板狀之基體上部14及基體下部16，並作成於基體上部14之短向夾入本體板18之一端部之構造。

本體板18是具有本體基座32及本體蓋34。又，本體基座32是夾入至基體上部14與基體下部16間之前述短向之終端。相對於此，本體蓋34是夾入至基體上部14與基體下部16間之前述短向之中途。故，於基體上部14與基體下部16(本體基座32)間，自前述短向之中途形成間隙D1，且搬送用機器人11之臂11A中的前端之板狀部11B會進入該間隙D1(參照圖2)。

如圖1(A)及(B)所示，於基體上部14及基體下部 16形成4個軸心相同且朝板厚方向貫通的螺栓孔14A及螺栓孔16A。螺栓孔14A及16A是配置於基體上部14及基體下部16之中心部構成重心的大略正方形領域之四角。

同樣地，於本體板18之本體基座32分別形成在與4個螺栓孔14A及16A相同之位置朝板厚方向貫通的螺栓孔18A。另一方面，於本體板18之本體蓋34分別形成在與2個螺栓孔14A及16A相同之位置朝板厚方向貫通的螺栓孔18B。

螺栓20是自基體上部14側插入分別位於相同位置之螺栓孔14A、16A及18A、18A，並由基體下部16側之螺帽22旋緊。藉此，基體上部14與基體下部16及本體板18是相互連接固定。又，當臂11A之板狀部11B進入間隙D1時，如圖2所示，搬送保持具10與臂11A是相互連接固定。故，全體會構成本實施形態之搬送保持裝置13。

於基體上部14之中心部形成朝基體上部14之板厚方向貫通的正壓用連接口26。正壓用連接口26是與機器人或有別於該機器人而另置之正壓泵23(參照圖2)連接，並與後述正壓通路24連通。又，於基體上部14形成朝基體上部14之板厚方向貫通且與正壓用連接口26並列的負壓用連接口28。負壓用連接口28是與機器人或有別於該機器人而另置之負壓泵29(參照圖2)連接，並與後述負壓通路30連通。另，圖1(B)中的「IN」是表示風煤氣之供給，「OUT」是表示風煤氣之排出。

藉由此種基體上部14與基體下部16夾入的本體板18是自基體上部14與基體下部16間朝臂11A之相反方向 (以後稱作「臂前端L方向」)延伸而露出。

本體板18是具有配置於基體下部16側之本體基 座32及配置於基體上部14側之本體蓋34之二層結構板。本體基座32與本體蓋34是分別作成平視為臂前端L方向長之大略長方形狀，且相較於本體蓋34之尺寸，本體基座32之尺寸是作成寬度方向及長向大。

本體基座32具有：背面32A，其於本實施形態中 構成上面；及保持面32B(參照圖1(B))，其於本實施形態中構成下面，並藉由非接觸方式，搬送保持半導體晶圓或玻璃基板等之薄板狀之工作件W。

於本體基座32之背面32A中的寬度方向中央 部，沿著本體基座32之長向形成溝，且藉由利用本體蓋34封閉該溝，形成正壓通路24。於正壓通路24之臂前端L側，設置通路於本體基座32之寬度方向岔開之分歧點24A。又，於左右方向岔開後，於正壓通路24再度設置於長向岔開之分歧點24B。再者，於長向岔開後，正壓通路24是於其兩端與後述噴出口50連通，並將作為流體之風煤氣供給至該噴出口50。

同樣地，於本體基座32之背面32A中的寬度方向 中央部與側端部間，沿著本體基座32之長向形成溝，且藉由利用本體蓋34封閉該溝，形成負壓通路30。負壓通路30之臂前端L側之端部是與自背面32A吸引空氣之負壓孔36連通。

如圖3所示，負壓孔36是形成於本體基座32之保 持面32B。於負壓孔36設置有檢測負壓孔36之吸引負載之變化之壓力感測器38。在此，藉由保持面32B搬送保持工作件W時，負壓孔36之負壓自大氣壓上升，因此，壓力感測器38是檢測吸引負載之變化(上升變化)。又，未藉由保持面32B搬送保持工作件W時，負壓孔36之負壓會回到大氣壓，因此，壓力感測器38是檢測吸引負載之變化(下降變化)。

該壓力感測器38是與機器人11電連接，並將吸引負載之變化之種類(上升變化或下降變化)隨時發送至機器人11。機器人11是根據吸引負載之變化，檢測工作件W之有無。具體而言，機器人11是於所接收的吸引負載之變化為上升變化時，判斷為保持面32B上有工作件W。又，若所接收的吸引負載之變化為下降變化，則判斷為保持面32B上無工作件W。依此判斷工作件W之有無之結果是例如藉由文字、影像、聲音或振動等，通知機器人11之使用者。

另，檢測工作件W之有無之機能亦可搭載於壓力感測器38而並非機器人11。又，亦可藉由機器人11，進行工作件W之有無及吸引負載之變化之檢測。此時，壓力感測器38是測定負壓孔36之負壓量，並將該結果發送至機器人11。

又，於本體基座32之保持面32B中的寬度方向兩側端部，分別沿著長向設置2個橡膠體40。換言之，橡膠體40是配置於分歧點24A構成中心的保持面32B之正方形領域之四角。

各橡膠體40是於中央部具有圓形狀之開口部42的圓盤狀之橡膠上，自該開口部42朝徑向外側形成流體通路44(切 口部)。

各流體通路44是形成為不會相互面對面。又，各 流體通路44是朝向最近的本體基座32之側端部，且各流體通路44之下游出口是位於保持面32B之側緣附近。另一方面，流體通路44之上游出口是與開口部42連通。

於位於各橡膠體40之開口部42內之保持面32B 上，與開口部42同軸且作成直徑小於該開口部42的噴出口50之圓形孔52是分別各形成1個，且各圓形孔52之周圍是藉由開口部42之內周壁包圍。

如圖4(A)及(B)所示，4個噴出口50是分別具有圓形孔52、流體導入圓孔54及流入口56。

圓形孔52之直徑是遍及其軸向而一致，且圓形孔52之內周壁52A是與保持面32B構成直角。

於本體基座32中的圓形孔52之內部(於本實施形態中為頂部)形成流體導入圓孔54。該流體導入圓孔54是與圓形孔52連通而形成為與該圓形孔52同軸。流體導入圓孔54之直徑是作成直徑大於圓形孔52之直徑。又，流體導入圓孔54之內周壁54A是與保持面32B構成直角。

於流體導入圓孔54之底部，與保持面32B平行地形成落差面58。落差面58是連結流體導入圓孔54之內周壁54A與圓形孔52之內周壁52A。

於流體導入圓孔54之內周壁54A，流入口56是形成為與落差面58構成直角。流入口56是與正壓通路24連通，並使供給自正壓通路24之風煤氣朝流體導入圓孔54之 大略切線方向導入。另，所謂「大略切線方向」是指相對於將流體導入圓孔54之軸心作為中心的圓之切線方向具有10度以下之角度的方向。

如圖4(B)所示，流入口56之高度h1是作成與流體 導入圓孔54之內周壁54A之高度h2相等。

其次，說明有關本實施形態之搬送保持具10及搬 送保持裝置13之作用及效果。

搬送保持具10及搬送保持裝置13是自正壓泵23 朝正壓通路24供給風煤氣。如圖4(A)及(B)所示，業已通過正壓通路24之風煤氣是自噴出口50之流入口56朝流體導入圓孔54之大略切線方向導入。又，由於風煤氣是沿著流體導入圓孔54之內周壁54A旋繞而流動，因此，於流體導入圓孔54內會構成旋流F1。該旋流F1是自流體導入圓孔54朝連通的圓形孔52一面畫螺旋一面流動，並於正壓狀態下，通過業已設置成面向本體基座32之保持面32B的工作件W與保持面32B之間隙D2。又，藉由白努利效應，於所產生的旋流F1之中央部(圓形孔52與流體導入圓孔54之軸附近)形成低壓(負壓)領域，並藉由該所產生的負壓流F2，自噴出口50之圓形孔52吸引工作件W。藉此，藉由通過保持面32B與工作件W間之正壓與中央部之負壓，於保持面32B與工作件W間維持預定間隔。故，搬送保持具10及搬送保持裝置13可藉由非接觸方式搬送保持工作件W。

在此，噴出口50是與圓形孔52連通而形成為與圓 形孔52同軸。又，吹出口50是具有直徑大於圓形孔52之流 體導入圓孔54。故，於圓形孔52之內周壁52A與流體導入圓孔54之內周壁54A間，形成與保持面32B平行之落差面58。

在此，自流入口56導入的風煤氣會長時間滯留於流體導入圓孔54內。又，於流體導入圓孔54內充分加速而構成高速之旋流F1。又，圓形孔52直徑小於流體導入圓孔54。故，流往流體導入圓孔54內的高速之旋流F1的旋轉速度增加，並構成更高速之旋流F1而自噴出口50之圓形孔52排出。

故，若藉由有關本實施形態之搬送保持具10及搬送保持裝置13，則即使未提升朝流入口56供給的風煤氣之導入速度，亦可產生高速之旋流F1。又，可於其中央部有效地產生負壓。

又，流入口56之高度h1是構成與流體導入圓孔54之內周壁54A之高度相等。故，可將大量之風煤氣導入流體導入圓孔54內，同時可使朝流體導入圓孔54導入之風煤氣全體於流體導入圓孔54內旋繞。故，可有效地產生旋流F1。

又，搬送保持具10是具有圓盤狀之4個橡膠體40，因此，工作件W朝保持面32B側移動時，在與保持面32B接觸前會與橡膠體40接觸。此時，橡膠體40是彈性變形而吸收工作件W之衝擊力。故，可抑制工作件W或保持面32B損傷。又，藉由橡膠體40之摩擦力，可防止工作件W之位移。

再者，橡膠體40是自橡膠體40之中央部之開口部42朝徑向外側形成流體通路44。故，排出自噴出口50之圓形孔52的旋流F1多半會在橡膠體40之開口部42旋繞後，一 面通過流體通路44，一面自工作件W與保持面32B之間隙D2朝外側排出。故，如圖4(A)所示，可規定自工作件W與保持面32B之間隙D2朝外側排出的旋流F1之方向。

又，如圖3所示，該等流體通路44是形成為不會 相互面對面。故，可抑制排出自各流體通路44的旋流F1相互干涉(相撞)，並於維持平衡之狀態下，藉由非接觸方式搬送保持工作件W。

再者，各流體通路44是朝向最近的本體基座32 之側端部。故，可將排出自各流體通路44的旋流F1自本體基座32之側端部朝本體基座32之外側排出。又，可抑制排出自各流體通路44的旋流F1滯留於保持面32B而破壞工作件W之平衡。

另，雖然針對特定之實施形態詳細說明本發明， 然而，本發明並不限於前述實施形態，對該發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，可於本發明之範圍內構成其他各種實施形態是清楚明白的，舉例言之，前述複數實施形態可適當地組合而實施。又，亦可適當地組合以下變形例彼此。

舉例言之，亦可取代橡膠體40，使用藉由橡膠以 外之彈性物或氟樹脂等所構成的圓盤狀之彈性體。又，橡膠體40或其他彈性體之形狀亦可作成圓盤狀以外之中央部形成開口部42之三角柱或四角柱。

又，流入口56之高度h1是說明作成與流體導入圓孔54之內周壁54A之高度h2相等之情形，然而，高度h1亦可 作成大於或小於高度h2。不過，若作成大於高度h2，則不僅是流體導入圓孔54內，來自流入口56之風煤氣亦會導入圓形孔52，且藉由落差面58滯留之風煤氣可能會減少。故，若由可使導入之風煤氣全體於流體導入圓孔54內旋繞之觀點來看，則高度h1宜為高度h2以下。又，若由可將大量之風煤氣導入流體導入圓孔54內之觀點來看，則如前述實施形態，高度h1與高度h2相等是更為理想的。

又，自流入口56導入者是說明風煤氣之情形，然而，亦可為氮氣或氧氣等之其他流體。

又，圓形孔52之直徑是說明遍及其軸向而一致之情形，然而，亦可如圖5(A)至(C)所示般未一致。

具體而言，如圖5(A)所示，圓形孔52亦可具有：第1圓形孔60，是形成於保持面32B者；及第2圓形孔62，是直徑大於該第1圓形孔60，且與該第1圓形孔60連通者。

此時，第2圓形孔62是相較於保持面32B而於本體基座32之內部(頂部)，且亦與流體導入圓孔54連通，並構成直徑小於該流體導入圓孔54。又，於流體導入圓孔54之底部，且為該流體導入圓孔54之內周壁54A與第2圓形孔62之內周壁62A間，形成與保持面32B平行之落差面58。再者，於第2圓形孔62之底部，與保持面32B平行之落差面64是形成於該第2圓形孔62之內周壁62A與第1圓形孔60之內周壁60A間。

依此，藉由作成複數落差面，可延長旋流F1之滯留時間。

又，如圖5(B)所示，亦可作成將圓形孔52之直徑朝保持面32B逐漸縮徑。

再者，如圖5(C)所示，亦可作成不僅將圓形孔52之直徑朝保持面32B逐漸縮徑，且流體導入圓孔54之直徑亦朝保持面32B逐漸縮徑。

又，於本實施形態中，說明工作件W之保持面32B是構成下面之情形，然而，亦可作成構成上面。此時，亦可藉由噴出口50，搬送保持工作件W。

再者，於本實施形態中，搬送保持具10與臂11A相互連接固定之構造亦可並非如圖2所示者，且亦可使用藉由業已設置於臂之爪等夾持搬送保持具10等其他連接固定之構造。

又，於圖4(B)及圖5(A)至(C)中，間隙是形成於工作件W與橡膠體40間，然而，較為理想的是使用時未形成該間隙。這是因為在未形成間隙時，工作件W係於與橡膠體40接觸之狀態下搬送保持，然而，與保持面32B則維持非接觸之狀態，並可藉由與橡膠體40之摩擦，防止工作件W飛走的緣故。

18‧‧‧本體板

24‧‧‧正壓通路

32‧‧‧本體基座

32A‧‧‧背面

32B‧‧‧保持面

34‧‧‧本體蓋

40‧‧‧橡膠體

50‧‧‧噴出口

52‧‧‧圓形孔

52A，54A‧‧‧內周壁

54‧‧‧流體導入圓孔

56‧‧‧流入口

58‧‧‧落差面

D2‧‧‧間隙

F1‧‧‧旋流

F2‧‧‧負壓流

h1，h2‧‧‧高度

W‧‧‧工作件

Claims (7)

1. 一種搬送保持具，其具備：板材；噴出口，其具有圓形孔、流體導入圓孔及流入口，且前述圓形孔形成於板材之表面，前述流體導入圓孔與前述圓形孔連通而形成為與前述圓形孔同軸，且直徑大於前述圓形孔，前述流入口形成於前述流體導入圓孔之內周壁，並使流體朝前述流體導入圓孔之大略切線方向導入；及流體供給路，其形成於前述板材，並朝前述流入口供給流體。
2. 如申請專利範圍第1項之搬送保持具，其中前述流入口之高度是前述流體導入圓孔之內周壁之高度以下。
3. 如申請專利範圍第1或2項之搬送保持具，其具有設置於前述板材之表面並包圍前述圓形孔之周圍的圓盤狀之彈性構件。
4. 如申請專利範圍第3項之搬送保持具，其中前述板材具備複數業已設置前述彈性構件之前述噴出口，且各彈性構件自前述彈性構件之中央部之開口部朝徑向外側形成流體通路。
5. 如申請專利範圍第4項之搬送保持具，其中各流體通路是形成為不會相互面對面。
6. 如申請專利範圍第5項之搬送保持具，其中各流體通路 是朝向最近的前述板材之側端部。
7. 一種搬送保持裝置，其具備：如申請專利範圍第1項之搬送保持具；供給裝置，其朝前述流體供給路供給流體；吸引機構，其自前述板材之表面吸引空氣；及檢測機構，其檢測前述吸引機構之吸引負載之變化。