CN101293348B - 工业用机器人和集合处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明能提供一种能使各机臂独立动作且使各机臂的上下方向的座标位置相同、从而能缩短工件搬运时间等的工业用机器人。本发明的工业用机器人，其具有两个以上的机臂(10)，该机臂从基台部(100)侧按机臂部(2)和手部(3)的顺序连接，并在使该手部(3)朝向规定方向的同时自由伸缩地进行动作，机臂(10A、10B)分别包括：使机臂(10A、10B)以机臂伸缩轴(2A、2B)为转动中心伸缩的机臂伸缩用驱动源(4A、4B)、使机臂(10A、10B)以机臂旋转轴(3A、3B)为转动中心旋转的机臂旋转用驱动源(5A、5B)、以及使手部(12)的上下方向的座标位置(P1、P2)大致相同的连接部件(13A、13B)。

Description

工业用机器人和集合处理装置

技术领域

本发明涉及工业用机器人和集合处理装置，尤其涉及例如在半导体制造装置等集合处理装置内能缩短工件的搬运时间等的工业用机器人和具有该工业用机器人的集合处理装置。

背景技术

在半导体器件的制造系统中，使用着在制造半导体器件用的系统中装入了工件搬运机器人的系统。这样的制造系统具有在减压环境下进行处理的多个处理舱。另外，设置在过渡舱内的工件搬运机器人相对于多个处理舱中的规定处理舱进行半导体晶片的放入取出(以下也称为搬入/搬出)动作。此时，若每当向各处理舱搬入/搬出半导体晶片就将处理舱内恢复为平常的压力，则再次对处理舱内减压并开始处理需要较多的时间，导致生产能力下降，因此近年来的制造系统一般采用把包含将半导体晶片向各处理舱搬入/搬出的工件搬运机器人在内的过渡舱空间作为预备减压室(真空过渡舱(日文：ロ一ドロツク室))的制造系统。利用这样的制造系统，则不用将处理舱内恢复为平常压力就可搬入/搬出半导体晶片，因而可提高生产能力，提高搬运效率。

作为在这样的制造系统中使用的工件搬运机器人，为了提高搬运效率和缩短动作时间而提出了各种搬运机器人。

例如，对专利文献1的图16用图中的符号进行说明，提出了成对的两个轮毂部件50a、50b彼此朝相反的方向旋转、一方的机器人连杆机构B2进行突出动作、另一方的机器人连杆机构B1进行缩回动作的运送用机器人A2。该运送用机器人A2通过一方的机器人连杆机构B2的突出动作，搬运台8a、8b从过渡舱经由门6进入处理舱内，将载放在搬运台8a、8b上的工件交给处理舱，或从处理舱内接收工件。另外，通过缩回动作，搬运台8a、8b从处理舱返回过渡舱侧。

但是，上述运送用机器人A2由连杆机构构成，两个搬运台8a、8b无法分别进行独立的动作。而且轮毂部件50a、50b上下布置，而两个搬运台8a、8b也上下配置，因此当利用一方的搬运台8a将处理舱内的工件搬出后再利用另一方的搬运台8b将另一工件搬入时，必须使运送用机器人A2沿上下方向移动，使搬运台8b的上下方向的座标位置与处理舱的座标位置对齐。

另外，例如，对专利文献1的图3用图中的符号进行说明，提出了相对于旋转中心分别可旋转地设有两个相同长度的机臂7a、7b的蛙腿式的双臂式运送用机器人A1。在该机器人A1中，相同形状的两个搬运台8a、8b位于旋转中心的两侧，相同长度的两个连杆9a、9b的一端与各搬运台8a、8b的基部连接。这两个连杆9a、9b的一端通过蛙腿式的搬运台姿势限制机构与搬运台8a、8b连接，两个连杆9a、9b相对于各搬运台8a、8b朝完全对称的方向旋转。与各搬运台8a、8b连接的两个连杆中的一方的连杆与一方的机臂7a连接，另一方的连杆与另一方的机臂7b连接。

该运送用机器人A1所具有的各搬运台8a、8b其上下方向的座标位置相同，因此，当利用一方的搬运台8a将处理舱内的工件搬出后再利用另一方的搬运台8b将另一工件搬入时，不必使运送用机器人A1沿上下方向移动。但是，由于使各搬运台8a、8b动作的机臂7a、7b由连杆9a、9b连接，因此成为无法使各机臂独立动作的结构。

另外，例如，对专利文献2的图2和图4A用图中的符号进行说明，提出了具有可动机臂组件18、两个基板架22、23、以及同轴驱动轴组件20的基板移送装置12。在该基板移送装置12中，可动机臂组件18具有大致X字形的同轴驱动轴组件20，基板架22、23与X字形部件28的不同对的机臂部30、31、32、33连接，同轴驱动轴组件20通过在伸长位置与收缩位置之间反转一起运动，使基板架22、23的机臂部30、31、32、33移动。

但是，该基板移送装置12与上述专利文献1中的图16记载的运送用机器人A2相同，由连杆机构构成，因而两个基板架22、23无法分别进行独立的动作。而且基板架22、23上下配置，因此，例如当利用一方的基板架23将处理舱内的工件搬出后再利用另一方的基板架22将另一工件搬入时，必须使同轴驱动轴组件20整体沿上下方向移动，使基板架22、23的上下方向的座标位置与处理舱的座标位置对齐。

专利文献1：日本专利特开平11-207666号公报

专利文献2：日本专利特表平11-514303号公报

上述专利文献1、2中记载的机器人通过驱动双臂来提高生产能力，但其驱动都是利用连杆机构，在一方的机臂进行工件的搬入/搬出期间，另一方的机臂在后方成为待机状态，因此从缩短搬运时间的角度来看存在着不足之处。

另外，在上述专利文献1、2中记载的载放工件的搬运台(手部件)其座标位置在上下方向上错开，但这样一来，如上所述，在利用一方的搬运台将处理舱内的工件搬出后再利用另一方的搬运台将另一工件搬入时，必须添加使搬运台的驱动轴等沿上下方向大幅度移动、使搬运台的上下方向的座标位置与处理舱的座标位置对齐这样的动作，因此动作机构烦杂，从缩短搬运时间的角度来看存在着不足之处。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能使各机臂独立动作且使各机臂的上下方向的座标位置相同、从而能缩短工件搬运时间等的工业用机器人。本发明的另一目的在于提供一种具有这样的工业用机器人的集合处理装置。

为了解决上述技术问题，本发明的工业用机器人，其具有两个以上的机臂，该机臂从基台部侧按机臂部和手部的顺序连接，并在使该手部朝向规定方向的同时自由伸缩地进行动作，其特征在于，所述机臂分别包括、使所述机臂以机臂伸缩轴为转动中心伸缩的机臂伸缩用驱动源、使所述机臂以机臂旋转轴为转动中心旋转的机臂旋转用驱动源、以及使所述手部的上下方向的座标位置大致相同的连接部件。

采用本发明，由于机臂分别包括：使机臂以机臂伸缩轴为转动中心伸缩的机臂伸缩用驱动源、以及使机臂以机臂旋转轴为转动中心旋转的机臂旋转用驱动源，因此各个机臂能独立地伸缩和旋转。另外，采用本发明，由于具有使手部的上下方向的座标位置大致相同的连接部件，因此，例如可以在驱动轴等不作大幅度上下移动的情况下实施处理舱内的工件的搬出和搬入。因此，采用本发明能缩短工件的搬运时间和周期时间等，可提高作业效率。

本发明的工业用机器人的较佳实施形态是：使所述机臂中的一个机臂动作的机臂伸缩轴是实心轴，此外的轴即所述机臂旋转轴和其他机臂的机臂伸缩轴是与所述实心轴同心设置的中空轴。

采用本发明，由于机臂伸缩轴构成为与机臂旋转轴同心，因此能成为具有一个同心轴的紧凑的结构，且可提高例如在减压环境下设置时的密封性。

本发明的工业用机器人的较佳实施形态是：具有将所述机臂伸缩用驱动源的驱动力传递给所述机臂旋转轴的传递机构。作为较佳的实施形态，所述传递机构包括：所述机臂伸缩用驱动源所具有的A带轮、所述机臂旋转用驱动源所具有的B带轮、卷挂在该A带轮与B带轮之间的连接带、设置成与所述B带轮同轴旋转的C带轮、设置在所述机臂旋转轴上的D带轮、以及设置在该C带轮与D带轮之间的传动带。

采用本发明，由于具有将机臂伸缩用驱动源的驱动力传递给机臂旋转轴的传递机构，因此能使机臂的伸缩动作在不使机臂旋转用驱动源动作的情况下实现。其结果，通过利用机臂伸缩用驱动源来控制机臂伸缩轴的旋转，可控制机臂的伸缩动作。

本发明的工业用机器人的较佳实施形态是：所述机臂部与所述手部从基台部侧按第一机臂部件、第二机臂部件和手部件的顺序连接，所述第一机臂部件具有：处于所述基台部侧的与所述机臂伸缩轴连接的第一带轮、处于所述第二机臂部件侧的与该第二机臂部件连接的第二带轮、以及卷挂在该第一带轮与第二带轮之间的第一带，所述第二机臂部件具有：与所述第二带轮同心设置的第三带轮、处于所述手部件侧的与该手部件连接的第四带轮、以及卷挂在该第三带轮与第四带轮之间的第二带。

采用本发明，通过使机臂伸缩轴旋转，可使手部朝向规定方向自由伸缩地进行动作，通过使机臂旋转轴旋转，可使机臂朝规定方向旋转。

用于解决上述技术问题的本发明的集合处理装置，其特征在于，包括：上述本发明的工业用机器人；设置该工业用机器人的过渡舱；以及多个处理舱，它们配置在所述过渡舱的周围，利用所述工业用机器人所具有的两个以上的机臂来进行工件的搬入、搬出。“集合”是指处理装置多、将这样的处理装置作为处理舱配置在过渡舱周围的状态。

采用本发明，由于工业用机器人所具有的两个以上的机臂分别具有机臂伸缩用驱动源和机臂旋转用驱动源而能独立地动作，载放在各机臂所具有的手部上的工件的高度基本相同，因此能缩短工件相对于配置在过渡舱周围的处理舱的搬入、搬出等的时间。

采用本发明的工业用机器人，由于各个机臂能独立地进行伸缩和旋转，且例如可以在驱动轴等不作大幅度上下移动的情况下实施处理舱内的工件的搬出和搬入，因此能缩短工件的搬运时间和周期时间等，可提高作业效率。而且，采用本发明的工业用机器人，能通过使机臂旋转轴和机臂伸缩轴各自单独地旋转来使各个机臂旋转和伸缩，因而控制的轴数减少，成为具有成本优势的装置结构。

采用本发明的集合处理装置，能缩短工件相对于配置在过渡舱周围的处理舱的搬入、搬出等的时间。

附图说明

图1是表示本发明的工业用机器人的一例的透视主视图。

图2(A)是表示构成图1所示的两个机臂中的一个机臂的第一机臂部件的内部结构的透视俯视图，图2(B)是其B-B剖视图。

图3(A)是表示构成图1所示的两个机臂中的一个机臂的第二机臂部件的内部结构的透视俯视图，图3(B)是其C-C剖视图。

图4是图1所示的基台部的透视截面放大图。

图5是表示图1所示的机臂伸缩用驱动源和机臂旋转用驱动源的结构的剖视图。

图6(A)、图6(B)是表示图1所示的机臂伸缩用驱动源和机臂旋转用驱动源的配置形态的透视俯视图。

图7是使手部的上下方向的座标位置相同的连接部件的透视主视图。

图8是机臂部的伸缩动作的说明图。

图9是表示两个机臂的伸缩形态和旋转形态的例子的说明图。

图10是表示本发明的工业用机器人1应用于半导体制造工艺中的一例的概略俯视图。

图11是图10的概略侧视图。

(符号说明)

1  机器人

2，2A，2B  机臂伸缩轴

3，3A，3B  机臂旋转轴

4，4A，4B  机臂伸缩用驱动源

5，5A，5B  机臂旋转用驱动源

6  轴承

7  磁封

10，10A，10B  机臂

11，11A，11B  机臂部

12，12A，12B  手部

14  轴部

20，20A，20B  第一机臂部件

30，30A，30B  第二机臂部件

40，40A，40B  手部件

41，41A，41B  载放部

42  螺钉

43  连接部

52A，52A’，52B，52B’，62A，62A’，62B，62B’带轮

53A’，53B’，63A’，63B’连接带

54A，54B，64A，64B  带轮

80  上下移动的驱动源

81  滚珠丝杠

82  滚珠丝杠螺母

83  导向部件

84  滑动部件

85  连接机臂

86  支撑部件

87  带轮

88  带轮

89  带

100  基台部

150  集合处理装置

200  搬运机器人室

201  搬运机器人

202，204，205  闸阀

203  收容室

209  过渡舱

210，220，230，240  处理舱

300，301，302，303  晶片载放架

304  晶片

PA，PB  上下方向的座标位置

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的最佳实施形态进行说明。本发明的工业用机器人和集合处理装置在具有其技术特征的范围内并不局限于以下的说明和附图。

图1是表示本发明的工业用机器人的一例的透视主视图。如图1所示，本发明的工业用机器人(以下称为“机器人1”)是具有两个以上机臂10的工业用机器人，该机臂10从基台部100侧按机臂部11和手部12的顺序连接，在使其手部12朝向规定方向的同时自由伸缩地进行动作。

图1中例示了具有两个机臂10A、10B的机器人1，机臂10A、10B分别包括：使机臂10A、10B以机臂伸缩轴2A、2B为转动中心伸缩的机臂伸缩用驱动源4A、4B；使机臂10A、10B以机臂旋转轴3A、3B为转动中心旋转的机臂旋转用驱动源5A、5B；使手部12的上下方向的座标位置P1、P2大致相同的连接部件。使两个机臂10A、10B中的一个机臂10A动作的机臂伸缩轴2A是实心轴，此外的轴即机臂旋转轴3A、3B和其他机臂10B的机臂伸缩轴2B是与上述实心轴同心设置的中空轴。

在本案的说明和图中的符号中，紧跟在数字符号后面的“A”“B”符号表示是与这两个机臂10A、10B对应的组成要素。对于本发明的各组成要素，在对应各个机臂10A、10B进行说明时在数字符号后面添加“A”“B”，但在不对应各个机臂10A、10B进行说明时在数字符号后面不添加“A”“B”。以下按各组成要素对本发明的工业用机器人1进行详细说明。

(机臂)

首先，对机臂10(10A、10B)进行说明。图2(A)是表示构成图1所示的两个机臂中的一个机臂的第一机臂部件的内部结构的透视俯视图，图2(B)是其B-B剖视图，图3(A)是表示构成图1所示的两个机臂中的一个机臂的第二机臂部件的内部结构的透视俯视图，图3(B)是其C-C剖视图。本发明的机器人1具有两个以上的机臂10。各个机臂10从基台部100侧按机臂部11和手部12的顺序连接，在使手部12朝向规定方向的同时自由伸缩地进行动作。机臂部11与手部12从基台部100侧按第一机臂部件20、第二机臂部件30和手部件40的顺序连接。

构成机臂部11的第一机臂部件20具有：处于基台部100侧的与机臂伸缩轴2连接的第一带轮21、处于第二机臂部件30侧的与第二机臂部件30连接的第二带轮22、以及卷挂在第一带轮21与第二带轮22之间的第一带23。另外，构成机臂部11的第二机臂部件30具有：与第二带轮22同心设置的第三带轮31、处于手部件40侧的与手部件40连接的第四带轮32、以及卷挂在第三带轮31与第四带轮32之间的第二带33。构成手部12的手部件40在图1中用俯视图作了表示，是具有用于装载并搬运晶片等工件的载放部41的部件。由于机臂部11和手部12的这种结构，因此两个机臂10A、10B分别具有机臂伸缩用驱动源4A、4B和机臂旋转用驱动源5A、5B而能独立地动作，如后所述，能缩短工件相对于配置在过渡舱周围的处理舱的搬入/搬出等的时间。

在图1所示的例子中，各个机臂10A、10B例如设置成：一方的机臂10A所具有的第一机臂部件20A重叠在另一方的机臂10B所具有的第一机臂部件20B上。在第一机臂部件20A、20B上分别连接第二机臂部件30A、30B和手部件40A、40B，从而构成机臂10A、10B。

图7是使手部的上下方向的座标位置相同的连接部件的透视主视图，如图所示，构成机臂10B的第一机臂部件20B和第二机臂部件30B由连接部件28连接。该连接部件28可调节上下方向延伸的连接部件28的高度h，以使两个机臂10A、10B所具有的手部12A、12B的上下方向的座标位置PA、PB大致相同。利用该连接部件28，如图1等所示，即使第一机臂部件20B配置在第一机臂部件20A的下面，也能使手部12A、12B的上下方向的座标位置PA、PB相同。这样的话，例如可以在各个机臂10A、10B的驱动轴不作大幅度上下移动的情况下实施处理舱内的工件的搬出和搬入，因而能缩短工件的搬运时间和周期时间等，极大地提高作业效率。

以下详细说明各机臂10A、10B，但本发明并不局限于以下的内容。

在第一机臂部件20和第二机臂部件30中，带的材质没有特别的限定，既可以是钢带，也可是氯丁橡胶带、丁腈橡胶带、聚氨酯橡胶带等橡胶带，也可以是钢带与橡胶带组合而成的混合带。本发明的机器人1在减压环境中使用时，产生气体和粉尘较少的带较为适用，例如可列举氟橡胶带等。另外，带形状既可以是平带、齿带，也可以是平带与齿带组合而成的混合带。各带轮的形状可根据所使用的带的种类加以选择，在平带时使用平带轮，在齿带时使用齿带轮。

为了使卷挂在第一带轮21和第二带轮22之间的第一带23具有适当的张力，如图2所示，也可设置从背面推压第一带23的空转轮26。空转轮26设有可微调的机构，利用该空转轮26可调节第一带23的张力，还可进一步增大第一带轮21与第一带23之间的接触角度。

图3所示的第二带33是齿带36(同步带)与钢制平带37组合而成的混合带，两个带子由连接部43相连。最好连接部43的一方或双方具有可调节张力的机构。本发明中省略了对连接部和混合带的详细说明，安装在混合带上的连接部不能转动到与两侧的带轮接触的位置。

在第一机臂部件20和第二机臂部件30内部也可设置有如图2和图3所示的肋25、35。肋25、35具有提高各机臂的刚性而抑制变形的作用，从而有助于减薄机臂的壁厚以实现轻量化。最好在肋25、35上形成与第一机臂部件20的基端部连通的通孔29、39。该通孔29、39构成用于将第一机臂部件20内的空气和第二机臂部件30内的空气从第一机臂部件20的基端部排向外部的通路，当机器人1处于减压环境中时，第二机臂部件30内的空气经由通孔39从第二机臂部件30的基端部进入第一机臂部件20内，再经由第一机臂部件20内的通孔29从第一机臂部件20的基端部容易地排向外部。第一机臂部件20的基端部是指其基台部100侧，本案中，是驱动机臂10的基台部的轴上的部位。在该基端部上设有用于向外部释放机臂10内的空气的开口部，在该开口部上安装有过滤器19以使机臂内产生的粉尘等不流向减压环境中。

对于各带轮的半径之比，第一带轮21的半径R1与第二带轮的半径R2为R1∶R2＝2∶1的关系，第三带轮31的半径R3与第四带轮的半径R4为R3∶R4＝1∶2的关系。因此，第一带轮21、第二带轮22(第三带轮31)和第四带轮32的旋转角比为1∶2∶1，因此第一带轮21、第二带轮22(第三带轮31)和第四带轮32的旋转角度比为1∶2∶1。其结果，如后述的图8所示，当使第一带轮21转动而从图8(A)的状态变化到图8(B)和图8(C)的状态时，第一机臂部件20与第二机臂部件30之间的角度发生变化，但手部件40在连接第一机臂部件20的第一带轮21的中心点P与第二机臂部件30的第四带轮32的中心点R的直线(假想线X)上以朝着一定的方向伸缩的形态进行移动。

在本发明中，利用机臂伸缩用驱动源4使机臂伸缩轴2旋转，从而在使手部40朝向规定方向的状态下使由第一机臂部件20、第二机臂部件30和手部40构成的机臂10进行伸缩动作。另一方面，通过利用机臂旋转用驱动源5使机臂旋转轴3旋转，第一机臂部件20旋转，从而使机臂10整体作旋转动作。下面对这样的伸缩动作和旋转动作进行详细说明。

(基台部)

下面对基台部100进行说明。图4是图1所示的基台部100的透视截面的放大图。如图4所示，基台部100包括：使机臂10A进行伸缩动作的机臂伸缩轴2A、使机臂10A进行旋转动作的机臂旋转轴3A、使机臂10B进行伸缩动作的机臂伸缩轴2B、以及使机臂10B进行旋转动作的机臂旋转轴3B。各机臂10A、10B利用图1及图5所示的机臂伸缩用驱动源4A、4B以机臂伸缩轴2A、2B为转动中心进行伸缩动作，并利用机臂旋转用驱动源5A、5B以机臂旋转轴3A、3B为转动中心进行旋转动作。在本发明中，由于机臂的伸缩和旋转分别具有轴和驱动源，因此具有能使各机臂独立地进行旋转和伸缩的效果。

各轴2A、3A、2B、3B最好构成为：将使机臂中一个机臂动作的机臂伸缩轴做成实心轴，将此外的轴即机臂旋转轴和其他机臂的机臂伸缩轴做成与上述实心轴同心设置的中空轴。例如，如图4所示，将机臂伸缩轴2A做成最靠中心侧的实心轴，三个中空轴以相同的轴心依次配置，并使实心轴位于内部。具体而言，从中心侧起按由实心轴构成的机臂伸缩轴2A、由中空轴构成的机臂旋转轴3A、由中空轴构成的机臂伸缩轴2B、由中空轴构成的机臂旋转轴3B的顺序配置。通过这样构成，能使机臂的驱动部分的结构成为轴心相同的紧凑的结构，而且如图4所示，容易构成在各轴2A、3A、2B、3B之间应用了磁封7和轴承6等的密封结构，因而能提高在减压环境下设置时的密封性。

另外，在本实施形态中，在各轴2A、3A、2B、3B之间，在轴端部侧配置有多个轴承6，通过尽可能空开间隔来稳定地支撑。而且，在轴承6之间配置有磁封7，但磁封7的位置处于外部侧(在图1及图4的例子中为轴承之间的下侧)。其理由是，对带作用有初期张力，为了在磁封7位置抑制径向力引起的轴的变形，在磁封7的上部配置两个轴承6。

在各轴2A、3A、2B、3B上分别设有带轮，例如在机臂伸缩轴2A上设有带轮54A，在机臂旋转轴3A上设有带轮64A，在在机臂伸缩轴2B上设有带轮54B，在机臂旋转轴3B上设有带轮64B。如图所示，这些带轮最好具有相同的直径，但也可具有不同的直径。

图5是表示图1所示的机臂伸缩用驱动源和机臂旋转用驱动源的结构的剖视图。机臂伸缩轴2A在来自机臂伸缩用驱动源4A的驱动力作用下转动。如图4和图5所示，来自机臂伸缩用驱动源4A的驱动力通过由设置在机臂伸缩用驱动源4A上的带轮52A、设置在机臂伸缩轴2A上的带轮54A、卷挂在这些带轮52A和54A之间的带53A构成的传递机构传递给机臂伸缩轴2A。传递来的驱动力使机臂伸缩轴2A旋转，从而使设置在机臂伸缩轴2A上端的带轮21A旋转。如上述机臂说明栏中所作的说明那样，该带轮21A的旋转使由第一机臂部件20、第二机臂部件30和手部40构成的机臂10进行伸缩动作。这样的伸缩动作对于另一方的机臂10B来说，除了机臂伸缩轴2B为中空轴以外其他相同。

机臂旋转轴3A在来自机臂旋转用驱动源5A的驱动力作用下转动。如图4和图5所示，来自机臂旋转用驱动源5A的驱动力通过由设置在机臂旋转用驱动源5A上的带轮62A、设置在机臂旋转轴3A上的带轮64A、卷挂在这些带轮62A和64A之间的带63A构成的传递机构传递给机臂旋转轴3A。传递来的驱动力使机臂旋转轴3A旋转，从而使设置在机臂旋转轴3A上端的第一机臂部件20A旋转。通过该第一机臂部件20A旋转，使机臂10A整体旋转。

这样，机臂10通过转动机臂伸缩轴2使机臂伸缩，并通过转动机臂旋转轴3使机臂整体旋转，但若不转动机臂旋转轴3而仅转动机臂伸缩轴2的话，仅第一机臂部件20的带轮21旋转，从而无法如图8所示那样在使手部件40的朝向一定的同时进行伸缩。因此，为了进行图8所示的动作而控制成在转动机臂伸缩轴2的同时也转动机臂旋转轴3，从而使手部件40朝向一定地伸缩。

本发明的机器人1的特征还在于：这样的控制由图5所示的机械方式实现。即，如图5所示，作为本发明的较佳实施形态，做成具有将机臂伸缩用驱动源4A的驱动力传递给机臂旋转轴3A的传递机构的结构。详细而言，如图4和图5所示，传递机构包括：机臂伸缩用驱动源4A所具有的带轮52A’(也称为A带轮)、机臂旋转用驱动源5A所具有的带轮62A’(也称为B带轮)、卷挂在带轮52A’(A带轮)与带轮62A’(B带轮)之间的连接带53A’、与带轮62A’(B带轮)相邻设置的带轮62A(C带轮)、设置在机臂旋转轴3A上的带轮64A(也称为D带轮)、以及设置在带轮62A(C带轮)与带轮64A(D带轮)之间的带63A。

由于本发明的机器人1具有上述传递机构，因此能将机臂伸缩用驱动源4A的驱动力传递给机臂旋转轴3A，从而能使机臂10的伸缩动作在不使机臂旋转用驱动源5A动作的情况下实现。其结果，可利用机臂伸缩用驱动源4A控制机臂伸缩轴2A的旋转，同时也可控制机臂旋转轴3的旋转，从而能在使手部朝向规定方向的同时控制机臂的伸缩动作。

在上述传递机构中，如图5所示，设置在机臂伸缩用驱动源4A上的带轮52A和带轮52A’(A带轮)以相同的直径上下配置。另外，如图5所示，设置在机臂旋转用驱动源5A上的带轮62A和带轮62A’(B带轮)也以相同的直径上下配置，但设置在上述带轮52A的上方。带轮52A、62A的上下方向的座标位置与设置在机臂伸缩轴2A和机臂旋转轴3A上的带轮54A、64A的上下方向的座标位置对应。

在上述传递机构中，机臂伸缩用驱动源4A的驱动力依次传递给上侧的带轮52A、带53A、机臂伸缩轴2A下端的带轮54A、机臂伸缩轴2A、机臂伸缩轴2A上端的带轮21A，从而使机臂部12伸缩。同时，机臂伸缩用驱动源4A的驱动力依次传递给下侧的带轮52A’、带53A’、机臂旋转用驱动源5A下端的带轮62A’、带轮62A、带63A、机臂旋转轴3A的带轮64A、机臂旋转轴3A、机臂旋转轴3A上端的第一机臂部件20A，从而使第一机臂部件20(机臂部20A)旋转。因此，采用这样的传递机构，可利用机臂伸缩用驱动源4A来控制机臂伸缩轴2A的旋转，从而在维持手部12A朝向规定方向的状态的同时使机臂10A伸缩。

另一方面，若驱动机臂旋转用驱动源5，则可在不使机臂进行伸缩的情况下使机臂旋转，若同时驱动机臂伸缩用驱动源4和机臂旋转用驱动源5，则可使机臂边伸缩边旋转。

以上的驱动对机臂伸缩用驱动源4B和机臂旋转用驱动源5B来说也相同，可与上述相同地对机臂伸缩轴2B和机臂旋转轴3B施加驱动力，使机臂10B进行伸缩和旋转。作为机臂伸缩用驱动源4和机臂旋转用驱动源5使用伺服马达，在其驱动轴上设置由联轴器和轴承构成的接头构造体，另外可根据需要设置减速机。减速机既可与驱动轴直接连接，也可用齿轮和带来连接。

设置在机臂旋转用驱动源5上的带轮62、62’配置成上下重叠，机臂旋转用驱动源5的驱动力直接传递给用于将驱动力传递给机臂旋转轴3的带轮62。另一方面，用于承接来自机臂伸缩轴3的驱动力的带轮62’不会因机臂旋转用驱动源5的驱动力而旋转，但该带轮62’因来自机臂伸缩用驱动源4A的驱动力而旋转时会使带轮62旋转。这样的带轮62’具有所谓的交叉滚子轴承，具体而言，如图5所示，构成由交叉滚子轴承8和轴承9承接径向轴向负载的结构。设置在机臂伸缩用驱动源4上的带轮52、52’也配置成上下重叠，但这些带轮52、52’构成为一体旋转。

图6(A)、图6(B)是表示图1所示的机臂伸缩用驱动源和机臂旋转用驱动源的配置形态的透视俯视图。在此，图6(A)是表示轴部14所具有的带轮54A、64A、54B、64B、配置在轴部14周围的各驱动源4A、5A、4B、5B所具有的带轮52A、52A’、62A、62A’、52B、52B’、62B、62B’、卷挂在各带轮之间的带53A、53A’、63A、53B、53B’、63B的位置关系的透视俯视图，图6(B)是表示机臂伸缩用驱动源4和机臂旋转用驱动源5的位置关系的透视俯视图。

如图6所示，机臂伸缩用驱动源4和机臂旋转用驱动源5配置在由机臂伸缩轴2和机臂旋转轴3构成的轴部14周围。具体而言，用于机臂10A的伸缩和旋转的机臂伸缩用驱动源4A与机臂旋转用驱动源5A成对地相邻配置，在其对称位置上，用于机臂10B的伸缩和旋转的机臂伸缩用驱动源4B与机臂旋转用驱动源5B成对地相邻配置。本发明的机器人1可以是在一个轴部14的周围配置四个驱动源的紧凑结构。

在此，利用图4对图6(B)所示的符号80～85进行说明。在图4中表示了用于使轴部14沿上下方向移动的机构。轴部14的上下移动是在例如将工件载放在处理舱内的工件载放台上或将工件从工件载放台上取下时使手部件40稍许上下移动的动作。特别地，由于本发明的机器人1利用图7所示的连接部件28使手部件40A、40B的上下方向的座标位置PA、PB配置在大致相同的位置，因此其上下移动只要在工件载放/取出时稍许移动即可。

图4所示的上下移动机构包括：用于使轴部14上下移动的驱动源80、因驱动源80旋转而旋转的滚珠丝杠81、因滚珠丝杠81旋转而上下移动的滚珠丝杠螺母82、与滚珠丝杠螺母82连接并与轴部14连接的滑动部件84、以及支撑滑动部件84的导向部件83。驱动源80可根据需要具有带减速机的带轮88，在该带轮88和与滚珠丝杠81同轴设置的带轮87之间卷挂有带89，驱动源80的驱动力传递给滚珠丝杠81。驱动力的传递也可利用齿轮连接来进行。另外，在滚珠丝杠81周围设置多个滑动部件84有利于提高上下移动的稳定性，在图8所示的例子中，四个滑动部件84以滚珠丝杠81为中心对称地配置。

滚珠丝杠81的旋转使滚珠丝杠螺母82上下移动，若用连接机臂85使该滚珠丝杠82与滑动部件84形成一体，则滚珠丝杠81的上下移动使滑动部件84上下移动，从而使与该滑动部件84上部连接的轴部14上下移动。符号86是支撑导向部件83下端的支撑部件。采用这种结构的上下移动机构，例如在将工件载放在处理舱内的工件载放台上或将工件从工件载放台上取下时能使手部件40稍许上下移动。

此外，在本实施形态中，在机器人1中，有时设置在机臂前端的手部件40A(40B)会因其长度的重力而挠曲，通过使轴部14上下移动来调节高度，以修正该挠曲。

(机臂的动作)

下面对机臂10的动作进行说明。图8是机臂部的伸缩动作的说明图。机臂10其第一机臂部件20和第二机臂部件30具有相同的长度，因此，如图8(A)所示，在初期状态下，第一机臂部件20和第二机臂部件30成为折弯收缩的状态。在此，“相同长度”是指位于机臂两端的带轮的中心之间的长度(在图8中，是P与Q的间隔，Q与R的间隔)相同。在初期状态下，手部件40设置成与第二机臂部件30大致正交，第一机臂部件20及第二机臂部件30的大致长度方向的假想线Y与手部件40的长度方向的假想线X正交。

接着，当使机臂伸缩轴2相对于假想线Y旋转到角度θ1时，第一机臂部件20也以第一带轮21的中心点P为中心相对于假想线Y旋转到角度θ1。本发明中，由于第一带轮21与第二带轮22的半径比为2∶1，因此如图8(B)所示，第二机臂部件30以第一机臂部件20的两倍的速度朝与第一机臂部件20的旋转方向相反的方向旋转。因此，第一机臂部件20与第二机臂部件30之间的角度θ2是第一机臂部件20的旋转角度θ1的两倍。

另外，在本发明中，由于第三带轮31与第四带轮32的半径比为1∶2，因此如图8(C)所示，手部件40以第二机臂部件30的1/2倍的速度朝与第二机臂部件30的旋转方向相反的方向旋转。因此，第二机臂部件30与手部件40之间的角度θ3是第一机臂部件20与第二机臂部件30之间的角度θ2的1/2倍。

此后，使机臂伸缩轴2逆转，机臂10从图8(C)的伸长状态经由图8(B)的状态返回图8(A)的状态。

如上所述，第一机臂部件20的旋转角θ1与手部件40的旋转角θ3的变化相同，而且第一机臂部件20与第二机臂部件30的长度相同，因此连接第二机臂部件30与手部件40的第四带轮32的中心点R在上述假想线X上伸缩变化，手部件40在上述假想线X上不改变长度方向地变化。因此，手部件40通过机臂伸缩用驱动源4的旋转而朝一定方向进行伸缩运动地位移。

图9是表示两个机臂的伸缩形态和旋转形态的例子的说明图。在图9中，图9(A)是机臂10A伸缩到位置S、机臂10B伸缩到位置U的形态，图9(B)是机臂10A伸缩到位置S、机臂10B伸缩到位置V的形态，图9(C)是机臂10A伸缩到位置T、机臂10B伸缩到位置V的形态，图9(D)是机臂10A伸缩到位置T、机臂10B伸缩到位置U的形态。如图9所示，本发明的机器人1能使两个机臂10A、10B分别独立地伸缩、旋转。

对于各机臂10A、10B的旋转，例如当机臂旋转驱动源使用步进马达时，通过对从初期位置开始的转速进行控制就能控制旋转位置。另一方面，例如当机臂旋转驱动源使用伺服马达时，也可利用对各机臂等的旋转位置进行检测的传感器和旋转编码器等检测旋转位置来进行控制。

(在半导体制造工艺中的应用例)

图10是表示本发明的工业用机器人1应用于半导体制造工艺中的一例的概略俯视图，图11是图10的概略侧视图。图10所示的装置是半导体的制造工艺中的集合处理装置150，此例的装置150包括：上述本发明的机器人1；设置该机器人1的过渡舱209；多个处理舱210、220、230、240，它们配置在过渡舱209的周围，并利用机器人1所具有的两个以上的机臂10A、10B进行工件的搬入或搬出。设置在装置中央的过渡舱209可减压。

例如在图10所示的例子中，在该过渡舱209的周围配置有沿圆周方向分成六个的处理室。其中，符号210、220、230、240这四室是处理舱，符号203、203这两室是用于从该集合处理装置150外交接晶片的收容室。另外，符号201是从集合处理装置外交接晶片304的机器人。在这样的集合处理装置150中，在各室的进口设有闸阀202、204、205，通过该闸阀202、204、205的开闭来出入处理室。

本发明的机器人1以外的结构并不局限于图示的例子，可采用各种结构。另外，设置在搬运机器人室200内的搬运机器人201在收纳有晶片304的晶片装载架301、302、303以下用符号300表示)与收容室203之间动作，但该搬运机器人201也不局限于图示的例子，可采用各种结构。

本发明的机器人1配置在这样的集合处理装置150内，但由于本发明的机器人1其所具有的两个以上的机臂分别具有机臂伸缩用驱动源和机臂旋转用驱动源而能独立地动作，载放在各机臂所具有的手部上的工件的高度基本相同，因此能缩短工件相对于配置在过渡舱209周围的处理舱210、220、230、240的搬入、搬出等的时间。

以上对本发明的工业用机器人进行了说明，但上述本实施形态仅是本发明的一较佳实施例，并不受其限定，可在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变形实施。

Claims (4)

1.一种工业用机器人，具有两个以上的机臂，该机臂从基台部侧按机臂部和手部的顺序连接，并在使所述手部朝向规定方向的同时自由伸缩地进行动作，其特征在于，所述机臂分别包括：

使所述机臂以机臂伸缩轴为转动中心伸缩的机臂伸缩用驱动源、

使所述机臂以机臂旋转轴为转动中心旋转的机臂旋转用驱动源、以及

使所述手部的上下方向的座标位置大致相同的连接部件，

具有将所述机臂伸缩用驱动源的驱动力传递给所述机臂旋转轴的传递机构，

所述传递机构包括：所述机臂伸缩用驱动源所具有的A带轮、所述机臂旋转用驱动源所具有的B带轮、卷挂在所述A带轮与B带轮之间的连接带、设置成与所述B带轮同轴旋转的C带轮、设置在所述机臂旋转轴上的D带轮、以及设置在所述C带轮与D带轮之间的传动带，

在利用所述机臂伸缩用驱动源转动所述机臂伸缩轴的同时也转动所述机臂旋转轴，从而使所述手部件朝向一定地伸缩。

2.如权利要求1所述的工业用机器人，其特征在于，使所述机臂中的一个机臂动作的机臂伸缩轴是实心轴，此外的轴即所述机臂旋转轴和其他机臂的机臂伸缩轴是与所述实心轴同心设置的中空轴。

3.如权利要求1所述的工业用机器人，其特征在于，

所述机臂部与所述手部从基台部侧按第一机臂部件、第二机臂部件和手部件的顺序连接，

所述第一机臂部件具有：处于所述基台部侧的与所述机臂伸缩轴连接的第一带轮、处于所述第二机臂部件侧的与该第二机臂部件连接的第二带轮、以及卷挂在所述第一带轮与第二带轮之间的第一带，

所述第二机臂部件具有：与所述第二带轮同心设置的第三带轮、处于所述手部件侧的与该手部件连接的第四带轮、以及卷挂在所述第三带轮与第四带轮之间的第二带。

4.一种集合处理装置，其特征在于，包括：权利要求1至3中任一项所述的工业用机器人；设置所述工业用机器人的过渡舱；以及多个处理舱，该多个处理舱配置在所述过渡舱的周围，并利用所述工业用机器人所具有的两个以上的机臂来进行工件的搬入、搬出。

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