CN102069492A - 手臂机构及具备该机构的真空机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高刚性还具有耐热性的适合于真空环境内的真空机器人的手臂结构。具体为，具备：手臂基座，在内部具有气密空间；手臂驱动用马达，设置在手臂基座内；第1减速器，由通过手臂驱动用马达旋转的中空减速器轴、及输入减速器轴的旋转并仅以规定比减速并在减速器轴周围旋转的第1减速器输出轴构成，设置为减速器轴的下端露出在手臂基座内；第1手臂，通过使中空减速器轴的上端进入而具有与手臂基座的气密空间相同压力的气密空间，且固定于第1减速器输出轴；第2减速器，设置在第1手臂的前端，输入轴与减速器轴连接；第2手臂，固定在第2减速器的输出轴上，在内部不具有气密空间；及连杆机构，跟随第1手臂和第2手臂。

Description

手臂机构及具备该机构的真空机器人
技术领域
本发明涉及一种在真空中搬运晶片、玻璃等衬底的机器人，尤其是其机器人手臂的结构。这里所说的真空意味着例如通过泵等从大气压减压后的空间状态。
背景技术
对于搬运衬底的机器人的手臂结构已知有例如专利文献1等。在专利文献1中，为了使机器人手臂及手部进行动作，在手臂内部配置有马达、减速器、同步带这样的传递机构。另一方面，这种机器人设置在从大气压状态减压后的真空容器内，用于搬运晶片、玻璃等衬底。设置在真空容器内的机器人被称为真空机器人。真空机器人为了不破坏真空容器内的真空环境，需要将大气压环境和真空环境隔绝并进行动作。而且，真空机器人不能使用因蒸发而使水分、气体等向真空环境内释放出等不符合在真空内使用的材质的构件。
从这种观点出发，不能直接在真空容器内设置专利文献1所示的机器人的结构。这是因为设置在手臂内部的通用的马达、减速器等使用了不适合真空环境的各种材质。为了解决上述课题，也可以考虑在专利文献1所示的手臂结构中，使手臂内部保持在大气压下。这是因为如果使手臂内部保持在大气压下，则即使使用通用的马达等也不会对真空环境产生不良影响。
可是，在使用真空机器人的制造装置中，不用说半导体，还制造液晶、有机EL、太阳电池板等。在这些装置中，晶片、玻璃等衬底的尺寸逐年大型化，这些衬底的搬运距离变长，搬运质量也变大。与此相伴，真空容器也不得不大型化，但是还存在如下愿望，想要减小制造装置的设置面积，或者根据衬底的处理情况想要将容器内的压力保持于更低的状态，因此希望尽可能减小真空容器内容积。因而，对于在真空容器内进行动作的衬底搬运用真空机器人，要求进入真空容器内部的部分少；虽然衬底的搬运距离较大但是呈现小型化；呈现可搬运较重的物体的高刚性。
而且，在设置有真空机器人的真空容器内，在其周围连接有衬底的处理室，处理室内的处理有时在高温下进行。在处理室中，蚀刻、CVD这样的处理在减压环境且在高温下进行，由于这些处理，真空机器人所搬运的衬底不得不在高温状态下进行搬运。这种情况下，设置有真空机器人的真空容器也受到来自衬底的热、来自处理室的热而变为高温。衬底自身有时变为100度以上的高温。因而，对于真空机器人，尤其是进入处理室的手臂，还需要有针对热的措施。作为针对热问题的措施，使手臂自身成为连杆结构是一个方法(例如专利文献2)。如果使手臂成为连杆结构，则轮带等有机类构件减少，因此，容易解决热问题。
专利文献1：日本国专利第3881579号公报
专利文献2：日本国特开2007-15023号公报
可是，如上述说明，将专利文献1所示的机器人直接设置在真空容器内时，例如，由于同步带进入了减压后的真空环境内，因此存在如下课题，因为从同步带释放出的水分、气体而无法减压至所要求的压力的情况，或达到减压需花费时间。
而且，即使假设在专利文献1所示的机器人中将手臂内部保持于大气压状态，也由于除第1手臂以外，在第2手臂内部也需要配置减速器、同步带，因此存在手臂整体厚度变大，所需真空容器的容积也变大的问题。而且，尤其存在无法减小第2手臂高度方向的厚度的问题。在上述说明的处理室的真空容器和设置有真空机器人的真空容器之间，通常只设置有面积较小的开口，在手部(放置衬底的构件)和第2手臂必须通过该开口时，需要第2手臂的厚度较薄。
而且，由于在手臂伸缩动作时，通过同步带进行第1手臂、第2手臂的旋转，因此还存在如下问题，在手臂重量较大时或搬运较重的搬运物时，由于同步带的传递刚性较低，而产生在手臂伸缩的中途脱离理想的直线轨迹的横摇或振动。而且，在专利文献1所示的结构中，由于马达与第1手臂在高度方向上相互干扰，因此存在手臂的伸缩动作区域受到限制，无法确保较长的伸缩距离的问题。
而且，由于同步带暴露在真空环境内，因此真空容器内的温度较高时，存在同步带受到热影响，手臂伸缩时的定位精度变差等问题。
而且，由于手臂驱动用马达位于第1手臂内，因此在搬运高温衬底时等，马达位于成为热源的衬底附近，因此，存在容易受到热影响等的问题。
而且，在成为专利文献1所示的手臂结构时，需要将减速器配置至第2手臂前端，因此，第2手臂前端的重量增大，为了抑制手臂弯曲需要提高各手臂关节部的支撑刚性，或需要在真空中使第2手臂内甚至第2手臂前端的减速器处于大气状态，存在结构上变得复杂等的问题。
如专利文献2所示，由连杆结构构成手臂时，由于同步带、马达、减速器等配置在大气压气氛的环境下，因此可避免由它们释放出水分、气体等。但是，如上述说明，在设置有真空机器人的真空容器内，希望在确保足够的搬运距离的同时还想要极力减小真空内的容积，与此相对，专利文献2所示的连杆结构还将第1连杆和第1手臂配置在相同的高度上，以降低机器人手臂的高度。因此，在手臂伸缩动作时，需要在第1手臂和第1连杆不相互干扰的范围内进行动作，存在手臂的伸缩范围受到限制的情况。由于想要延长手臂的伸缩范围时，需要较长地配置各手臂的轴间距离、各连杆的轴间距离，因此存在如下问题，各手臂质量增加，或由于增大第1手臂和第1连杆之间的轴间距离而不得不使手臂底座过度增大等。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而进行的，提供一种适合于真空环境内的真空机器人的手臂结构。更具体为，其目的在于提供一种真空机器人，以解决如下问题：降低真空环境内产生的水分、气体；降低手臂伸缩时的横摇、振动；能够在真空内搬运高载荷的搬运物；在降低手臂高度方向的同时还能够确保足够的手臂伸缩范围；针对热也不存在问题。
为解决上述问题，本发明是如下构成的。
方案1所述的发明是一种真空机器人，是在减压环境内搬运衬底的真空机器人，其特征在于，其手臂具备：手臂基座，在内部具有气密空间；手臂驱动用马达，设置在所述手臂基座的气密空间内；第1减速器，由输入所述手臂驱动用马达的旋转而旋转的中空减速器轴、及输入所述减速器轴的旋转并仅以规定比减速并在所述减速器轴周围旋转的第1减速器输出轴构成，设置为所述中空减速器轴的下端露出在所述手臂基座的气密空间内；第1手臂，通过使所述中空减速器轴的上端进入而具有与所述手臂基座的气密空间相同压力的气密空间，且基端部固定在所述第1减速器输出轴上；第2减速器，设置在所述第1手臂的前端，输入轴通过传递机构与所述减速器轴的上端连接；第2手臂，基端部固定在所述第2减速器的输出轴上，在内部不具有气密空间；第1连杆，基端部可旋转地被支撑在所述手臂基座上；第2连杆，基端部可旋转地被支撑在所述第1连杆的前端上；第1联接连杆，其一端可旋转地以同轴的方式被支撑在所述第2连杆基端部的旋转轴上，其另一端可旋转地以同轴的方式被支撑在所述第2手臂基端的旋转轴上；第2联接连杆，其一端可旋转地被支撑在所述第2连杆的前端上，其另一端可旋转地被支撑在所述第2手臂的前端上；及手部，连结在所述第2联接连杆上。
方案2所述的发明为，在方案1所述的真空机器人中，其特征在于，所述第1连杆被支撑在所述手臂基座上，使所述第1连杆的下面与所述第1手臂的上面相比位于上侧。
方案3所述的发明为，在方案2所述的真空机器人中，其特征在于，通过在所述手臂基座中，在收容有所述手臂驱动用马达的位置上面支撑有所述第1连杆，在比收容有所述手臂驱动用马达的位置上面低的面上设置有所述第1减速器，而构成为所述第1连杆的下面与所述第1手臂的上面相比位于上侧。
方案4所述的发明为，在方案1所述的真空机器人中，其特征在于，构成为所述第1连杆高度方向的厚度比所述第1手臂的厚度大。
方案5所述的发明为，在方案2所述的真空机器人中，其特征在于，所述第2手臂和所述第2连杆的高度方向的厚度形成为大致相同的程度，并且分别联接在所述第1手臂和所述第1连杆上，使所述第2手臂和所述第2连杆的高度相同。
方案6所述的发明为，在方案1所述的真空机器人中，其特征在于，从所述手部配设而来的缆线从所述第2联接连杆的一端配设在所述第2手臂的背面，从设置在所述第2手臂基端上的孔配设在所述第1联接连杆上，从所述第1连杆的前端配设在所述第1连杆的背面，经由所述第1连杆基端的旋转中心，连接于设置在所述手臂基座上的电流导入端子。
方案7所述的发明为，在方案1所述的真空机器人中，其特征在于，还具备：与所述手臂基座的气密空间连通的轴；使所述轴回转的回转机构；使所述轴上下移动的上下机构；以及收容所述轴、所述回转机构及所述上下机构的机身。
方案8所述的发明是一种机器人的手臂机构，是用于在减压环境内搬运衬底的机器人的手臂机构，其特征在于，具备：手臂基座，在内部具有气密空间；手臂驱动用马达，设置在所述手臂基座的气密空间内；第1减速器，由输入所述手臂驱动用马达的旋转而旋转的中空减速器轴、及输入所述减速器轴的旋转并仅以规定比减速并在所述减速器轴周围旋转的第1减速器输出轴构成，设置为所述中空减速器轴的下端露出在所述手臂基座的气密空间内；第1手臂，通过使所述中空减速器轴的上端进入而具有与所述手臂基座的气密空间相同压力的气密空间，且基端部固定在所述第1减速器输出轴上；第2减速器，设置在所述第1手臂的前端，输入轴通过传递机构与所述减速器轴的上端连接；第2手臂，基端部固定在所述第2减速器的输出轴上，在内部不具有气密空间；第1连杆，基端部可旋转地被支撑在所述手臂基座上；第2连杆，基端部可旋转地被支撑在所述第1连杆的前端上；第1联接连杆，其一端可旋转地以同轴的方式被支撑在所述第2连杆基端部的旋转轴上，其另一端可旋转地以同轴的方式被支撑在所述第2手臂基端的旋转轴上；第2联接连杆，其一端可旋转地被支撑在所述第2连杆的前端上，其另一端可旋转地被支撑在所述第2手臂的前端上；及手部，连结在所述第2联接连杆上。
根据本发明，由于可不在真空环境内配置马达、减速器，因此能够抑制真空内的气体产生量。
而且，由于直接通过减速器驱动第1手臂及第2手臂，因此与通过同步带驱动各手臂的情况相比能够提高传递刚性，可良好地保持伸缩时的直线轨迹并对搬运物进行搬运。
而且，通过在与第1手臂相比位于下部的手臂基座内的大气压空间内配置手臂驱动用马达，即使在搬运高温的衬底时，也能够在远离衬底的位置上配置马达，能够使马达不容易受到来自外部的热影响。
而且，通过使令手部动作直线前进的机构为平行连杆机构，能够提高手臂伸缩时的传递刚性，可良好地保持直线轨迹。而且，使平行连杆机构不只作为限制手部动作方向的构件发挥作用，由于具有与第1及第2手臂同等以上的厚度，因此能够提高手臂整体的刚性。而且，由于对于搬运质量可实施手臂和连杆的多点支撑，因此可支撑更高载荷的搬运物。
而且，通过在与第1手臂相比位于下部的手臂基座内配置马达，在第1手臂内不需要马达，能够较低地抑制第1手臂的高度方向尺寸。由此，可抑制第1手臂和第1连杆的合计高度，并将它们配置在不同的高度上，能够在高度方向上避免第1手臂和第1连杆相互干扰，因此，即使第1手臂的旋转轴和第1连杆的旋转轴的轴间距离相隔不太大，也能够较长地设置手臂的伸长距离。
而且，由于判断手部上有无衬底的传感器等的缆线不是配置在手臂侧而是配置在连杆机构侧，因此不必经过高速旋转的减速器内，能够安全地进行布线。
附图说明
图1是表示本发明第1实施方式的真空机器人手臂的侧剖视图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的外观侧视图。
图4是说明第1实施方式的第1手臂和第1连杆的基于台阶的效果的图。
符号说明
1-真空机器人；2-第1手臂；3-第1连杆；4-第1联接连杆；5-第2手臂；6-第2连杆；7-第2联接连杆；8-手臂基座；9-手臂驱动用马达；10-第1减速器；11-带轮；12-带轮；13-高速侧同步带；14-可旋转的真空密封件；15-第2减速器；16-可旋转的真空密封件；17-带轮；18-带轮；19-高速侧同步带；21-真空密封件(O形圈)；22-真空密封件(O形圈)；23-真空密封件(O形圈)；24-真空密封件(O形圈)；27-机身；28-真空容器底面；29-轴；30-波纹管；31-减速器轴；32-减速器输出轴；33-缆线；34-电流导入端子。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
实施例1
图1示出本发明的一个实施方式，是表示真空机器人的主要是手臂部的侧剖视图。而且，图2是图1的俯视图。而且，图3是图1的外观上的侧视图。如图2所示，虽然在本实施方式中示出具备2根手臂的作为所谓双臂真空机器人的方式，但是如以下说明的那样，即使是1根手臂的真空机器人也没有问题。另外，由于2根手臂各自为相同的结构，因此以下根据图1及图2仅对任意一个手臂的结构进行说明。
手臂大致具备：第1手臂2，可在后述的手臂基座8上旋转；第2手臂5，可在第1手臂2的前端部上旋转；第1连杆3，可在手臂基座8上旋转，其前端通过第1联接连杆4可旋转地与第1手臂2的前端联接；第2连杆6，基端可旋转地联接在第1连杆3的前端，其前端通过第2联接连杆7可旋转地与第2手臂5的前端联接；及手部(未图示)，固定于第2联接连杆7并放置衬底。以下，对各部的详细结构进行说明。
真空机器人的机身27的一部分固定于真空容器底面28。在机身27的一部分和真空容器底面28的接触部上设置有O形圈等密封材料，以此保持真空容器内的真空环境。手臂基座8相对于机身27回转地设置在机身27的上面。手臂基座8之上的部分进入真空容器内。虽然未图示机身27的内部，但是在该内部设置有使手臂基座8上下移动的上下机构以及使手臂基座8回转的回转机构。在手臂基座8的中央下部设置有中空状轴29，通过由回转机构使该轴29旋转而使手臂基座8之上的部分回转。而且，通过由上下机构使该轴29上下移动而使手臂基座8之上的部分上下移动。配置有波纹管30以包围轴29的周围。波纹管30的上端气密地连接在机身27上面的法兰盘上。在轴29的下部附近周围安装有未图示的磁流体密封件等，波纹管30的下端气密地连接在保持磁流体密封件的构件上。因此，由波纹管30、轴29及未图示的磁流体密封件包围的空间暴露在真空容器的气氛中。
手臂基座8在其内部具有气密性空间。手臂基座8的内部空间和中空状轴29的内部空间连通在一起。从手臂基座8的内部空间向轴29的内部空间插入后述的缆线。中空状轴29的下端与未图示的机身27的内部空间连通，本实施方式的情况下，机身27暴露在大气压环境中。因此，轴29的内部空间及手臂基座8的气密的内部空间也暴露在大气压环境中。在手臂基座8的内部空间中收容有手臂驱动用马达9。手臂驱动用马达9使其输出轴朝向铅垂下方地固定在手臂基座8内。在手臂驱动用马达9的输出轴上固定有带轮11。
另一方面，第1减速器10以与手臂驱动用马达9大致相同的高度固定在手臂基座8上。第1减速器10的壳体外周部介由真空密封件21固定于手臂基座8。第1减速器10具备贯穿减速器上下的中空状减速器轴31。在减速器轴31的下端固定有带轮12。在减速器轴31的上端固定有带轮17。在上述带轮11和带轮12上，在它们上卷绕安装有高速侧同步带13。在此，称为高速侧同步带13是因为带轮11、带轮12、高速侧同步带13的旋转速度是对手臂驱动用马达9的旋转进行传递并输入至第1减速器10且并未减速的速度，与后述的第1减速器10的减速器输出轴32的旋转相比是高速的旋转。
而且，第1减速器10在减速器轴31的外侧具有减速器输出轴32。减速器输出轴32在减速器轴31通过手臂驱动用马达9的输出轴的旋转动作而旋转时，相对于减速器轴31的旋转以规定的比率减速并旋转。也就是说，减速器轴31按照仅以带轮11和带轮12的比减速后的速度旋转，减速器输出轴32按照减速器轴31的旋转进一步以规定的比率减速后的速度旋转。因而，减速器输出轴32与减速器轴31相比以较低的速度旋转。减速器输出轴32介由可旋转的真空密封件14相对于第1减速器10的壳体内周面旋转。根据以上结构，第1减速器10的内部通过减速器轴31的中空形状与手臂基座8的内部空间连通并保持于大气状态。
第1手臂2形成为在内部具有气密空间。在第1手臂2的基端下面上形成有孔部，上述减速器轴31的上端部从该孔部插入第1手臂2的内部空间。而且，第1手臂2的基端孔部周边的下面直接与减速器输出轴32连结。在它们的连结部分上配置有真空密封件22，以保持气密性。如上所述，在减速器轴31的上端固定有带轮17。
另一方面，在第1手臂2前端侧的上面固定有第2减速器15。在其固定面上安装有真空密封件23，以保持第1手臂2及第2减速器15内部的气密性。第2减速器15被固定为从第1手臂2前端侧的上面突出，固定在向第2减速器下面露出的输入轴上的带轮18被配置在与上述带轮17大致相同的高度。在带轮18上卷绕安装有卷绕安装在带轮17上的高速侧同步带19。第2减速器15预先设定为在手臂驱动用马达9向某一方向旋转时，第1减速器10的减速器输出轴32和第2减速器15的输出轴向相互相反的方向旋转。在第2减速器15的输出轴和第2减速器15的壳体之间安装有可旋转的真空密封件16，即使第2减速器15的输出轴旋转也能保持第2减速器15内部的气密性。
第2手臂5的基端侧下面直接连结在第2减速器15的输出轴上。由于该部分上也安装有真空密封件24，因此可保持第2减速器15内部的气密性。第2手臂5不像第1手臂2那样在内部具有气密性空间。在第2手臂5上仅形成有用于在合适的位置上进行轻量化的凹部，第2手臂5的厚度根据所搬运的衬底的重量仅具有足够必要的厚度即可。
在第2手臂5的前端部上配置有可旋转的轴。在该轴的上端固定有第2联接连杆7的一端。在第2联接连杆7上固定有未图示的手部。在手部上放置作为搬运对象的衬底。
如上所述，由于在本实施方式中，将手臂驱动用马达9配置在手臂基座8内，因此未在第1手臂2的内部配置手臂驱动用马达，第1手臂2能够降低高度方向的厚度。也就是说，第1手臂2的内部空间仅配置有带轮17、高速侧同步带19、带轮18，以及根据需要配置有轮带的张紧机构，与以往的在手臂中途或其内部空间配置马达等动力源的结构相比，能够较薄地形成第1手臂2的厚度。
而且，由于第2手臂5是内部不具有机构的单纯的结构，仅需要在强度上足够必要的厚度，因此与以往的在手臂内部具有机构的结构相比，还能够较薄地形成第2手臂5的厚度。
下面，对将上述手部限制为始终朝向一定方向的连杆结构进行说明。如图2所示的俯视图所记载的那样，手臂基座8通过回转机构回转，图的左右方向是想要使第2联接连杆7即手部前进后退的方向。将该方向称为手臂的伸缩方向或进退方向，将图中向右的方向称为手臂的伸长方向(前进方向)，将向左的方向称为手臂的缩小方向(后退方向)。
第1连杆3的基端侧相对于手臂基座8可旋转地联接在手臂基座8上。第1连杆3基端侧的旋转中心配置在使第1手臂2基端侧的旋转中心向手臂后退方向偏移后的位置上。第1连杆3在其内部不具有第1手臂2那样的气密空间。也就是说是与第2手臂5同样的方式。在第1连杆3的前端侧上面可旋转地联接有第2连杆6的基端侧。而且，在该联接部分的上侧以与其在同轴上的方式可旋转地联接有第1联接连杆4的一端。在上述第1手臂2前端上的联接有第2手臂5的基端侧的部分的再上侧以与其在同轴上的方式可旋转地联接有第1联接连杆4的另一端。第2连杆6的前端侧可旋转地联接于上述第2联接连杆7的另一端。第2连杆6在其内部也不具有第1手臂2那样的气密空间。另外，第1及第2联接连杆是板状构件。
在以上的手臂结构中，进一步对各部的长度等进行补充。
首先，对于第1手臂2和第1连杆3，第1手臂2和第1连杆3设定为从各自基端部的旋转轴至前端部的旋转轴的轴间距离为相同长度。而且，设定为第1手臂2的基端部和第1连杆3的基端部的旋转轴间距离与第1联接连杆4两端的轴间距离为相同的长度。由此，连接第1手臂2基端部的旋转轴、第1连杆3基端部的旋转轴、第1手臂2前端部的旋转轴、第1连杆3前端部的旋转轴的线为平行四边形。
而且，第2手臂5和第2连杆6设定为从各自基端部的旋转轴至前端部的旋转轴的轴间距离与第1手臂2的从基端部的旋转轴至前端部的旋转轴的轴间距离为相同长度。而且，将第2联接连杆7设定为使第1联接连杆4两端的旋转轴间距离与第2联接连杆7两端的旋转轴间距离相同。由此，连接第2手臂5基端部的旋转轴、第2连杆6基端部的旋转轴、第2手臂5前端部的旋转轴、第2连杆6前端部的旋转轴的线为平行四边形。
而且，确定各减速器的减速比以及带轮17及带轮18的齿数，以使第1减速器10和第2减速器15的输出轴的转速为，第2减速器15的转速为第1减速器10的转速的2倍。
在本实施方式中，第1连杆3的下面比第1手臂的上面高地被支撑在手臂基座8上。收容在手臂基座8内部的手臂驱动用马达9具有一定量的高度，这大致决定了手臂基座8高度方向的厚度。因此，在相当于收容有手臂驱动用马达9的部分的上面的位置上，支撑配置第1连杆3的基端部。另一方面，在手臂基座8的上面形成有比支撑第1连杆3的面低的台阶面，在该较低的面上固定有上述第1减速器10。通过该结构，第1手臂2配置在比第1连杆3低的位置上。
因而，如图2内下侧的手臂(正在伸长的手臂)所示，第1手臂2的前端侧向手臂伸长方向旋转时，通过第1联接连杆4的作用，第1连杆3仅以与第1手臂2相同的旋转量旋转，此时，第1连杆3以与第1手臂2重叠的方式进行旋转。另一方面，如图2上侧的手臂(正在缩小的手臂)所示，第1手臂2的前端侧向手臂缩小方向(后退方向)旋转时，第1手臂2与上述手臂基座8上面的台阶(因收容有手臂驱动用马达9而产生的台阶)相互干扰，因此，第1手臂2无法在前进方向和后退方向上旋转相同量。也就是说，在后退位置上为量稍少的旋转量。也就是说，由此，本实施方式的手臂构成为，通过牺牲后退位置上的手臂伸长量，能够将衬底搬运至更远。但是，由于如此构成，所以能够减小手臂基座8的内部空间，因此，能够降低从该内部空间向真空环境泄漏的可能性，还能够降低真空容器所需的容积。
而且，如上所述，在第1手臂2的内部空间内仅配置有带轮17、高速侧同步带19、带轮18，而且根据需要配置张紧机构，本实施方式的第1手臂2的厚度能够形成为较薄。这导致在真空容器内存在的大气压空间变小，具有如下效果，能够降低从大气压空间向真空容器内的真空气氛中泄漏气体的可能性。但是，如果使第1手臂2的厚度变薄，则手臂整体的刚性降低。因而，在本实施方式中，构成为使第1连杆3的厚度比第1手臂2的厚度厚。如此，能够降低从第1手臂2泄漏的可能性，并提高手臂的刚性，在搬运重量重的衬底时也能减少手臂下垂这样的问题。
对第2手臂5和第2连杆6进行说明。对于它们高度方向的厚度，在本实施方式中使第2手臂5的厚度和第2连杆6的厚度构成为大致相同。而且，分别联接在第1手臂2的前端和第1连杆3的前端，以使它们位于相同的高度。通过该结构，构成为即使在第2手臂5和第2连杆6必须通过狭窄的开口时，也能够没有问题地通过。而且，如上所述，由于第2手臂5和第2连杆6不是在其内部内包带轮等传递机构、马达等的构件，因此只要能够确保刚性，则可分别较薄地形成，因此，可容易地通过较窄的开口。而且，其还具有降低真空容器的容积的作用。
而且，对本实施方式的缆线处理进行说明。有时根据需要在手部附近设置有检测手部上有无衬底的传感器、检测手部上的衬底的放置位置(偏离)的传感器、设置在手部前端等并检测在收容衬底的卡匣内有无衬底的传感器等。对于这些传感器的信号线、电源线(以下统称为缆线)，在本实施方式中，如图1所示地对缆线33进行布线。也就是说，从未图示的手部配设而来的缆线33经过联接有第2联接连杆7一端和第2手臂5前端部的旋转轴的中空地形成的孔，沿第2手臂5的背侧配设。在第2手臂5的基端侧，在位于第2手臂5上侧的第1联接连杆4的联接轴上形成有中空孔并到达第1联接连杆4。到达第2手臂5基端部的缆线33经由此处向第1联接连杆4进行配设。在第1联接连杆4的内部形成有可通过缆线33的通路。该通路暴露在真空容器内的真空气氛中。经由该通路到达第1联接连杆4另一端侧的缆线33经过联接有第2连杆6基端侧和第1连杆3前端侧的旋转轴中心上所形成的中空孔，向第1连杆3的背侧进行配设。沿第1连杆3的背侧向其基端侧进行配设的缆线33经由形成在第1连杆3基端侧附近的孔部，向第1连杆3的上侧进行配设。其后，缆线33经由第1连杆3基端部的旋转轴中心下降至手臂基座8。而且，缆线33按各线连接于设置在手臂基座8上的电流导入端子。电流导入端子位于真空容器内的真空气氛和手臂基座8内的气密空间内的气氛之间并将它们隔绝，同时在各气氛之间连接各缆线。其后，缆线33插入轴29的中空孔，适当连接于未图示的位置。
在本实施方式中，如上所述地配设有缆线，因此，缆线不会妨碍手臂、连杆的动作。而且，虽然缆线暴露在真空环境内，但是并未经过第1手臂2的内部，因此，不会接触第1手臂2内部的带轮、轮带。
下面，对以上构成的本实施方式的手臂的动作进行说明。
手臂驱动用马达9的输出轴旋转时，第1减速器10的减速器轴31通过带轮11、高速侧同步带13、带轮12旋转。减速器轴31旋转时，通过第1减速器10对该旋转进行减速，减速器输出轴32也旋转，第1手臂2开始旋转。而且与此同时，减速器轴31上端的带轮17的旋转通过高速侧同步带19、带轮18使第2减速器15的输入轴也旋转。由于带轮17和带轮18通过高速侧同步带19连在一起，因此向相同方向旋转，第1减速器10的减速器输出轴32和第2减速器15的输出轴以1∶2的速度比向相反方向旋转。也就是说，第1手臂2以一定量旋转时，第2手臂5以该旋转量的2倍向与第1手臂2的旋转方向相反的方向旋转。
另一方面，由于连接第1手臂2基端部、第1连杆3基端部、第1手臂2前端部、第1连杆3前端部的各旋转轴的线为平行四边形，因此第1手臂2和第1连杆3在保持平行的同时进行旋转，第1联接连杆4在保持与连接第1手臂2的基端部旋转中心和第1连杆3的基端部旋转中心的线(也就是进退方向)平行的同时进行移动。
同样，由于连接第2手臂5基端部、第2连杆6基端部、第2手臂5前端部、第2连杆6前端部的各旋转轴的线为平行四边形，因此第2手臂5旋转时，第2手臂5和第2连杆6保持平行地进行旋转运动，同时连接第2手臂5基端部和第2连杆6基端部的旋转轴中心之间的线，也就是连接第1联接连杆4两端各旋转轴的线与连接第2手臂5前端部和第2连杆6前端部的旋转轴中心之间的线，也就是连接第2联接连杆7两端各旋转轴的线保持平行地进行移动。
而且，由于第1手臂2和第2手臂5各自的基端部至前端部的各旋转轴间距离为相同长度，且以基端部为中心的旋转速度为1∶2，因此连接第2联接连杆7两端各旋转轴的直线在连接第1手臂2的基端部旋转中心和第1连杆3的基端部旋转中心的直线上进行移动。
如果在第2联接连杆7上固定未图示的手部，则手部通过上述平行连杆机构的作用，随着手臂的旋转动作(伸缩动作)进行图2所示的直线运动，因此，可搬运放置在手部上的衬底。
在以上所述的本实施方式中，使手臂基座8内、第1手臂2内甚至第2减速器15构成为通过可旋转的真空密封件和O形圈等而具有气密性，通过使它们的内部为大气压状态，而避免使同步带、减速器、马达等暴露在真空容器内的真空环境中。由此，可以成为适合于真空环境的手臂结构。
而且，使减速器轴31和减速器输出轴32与第1手臂2的基端侧联接，其中，在将手臂基座8内部的手臂驱动用马达9的旋转输入至同样配置在手臂基座8内的第1减速器10时，减速器轴31使该旋转经由第1减速器10的中心直接输出至第1手臂2内部，而减速器输出轴32输入减速器轴31的旋转并使其减速从而输出减速后的旋转，而且，构成为在第1手臂2内仅配置传递减速器轴31的旋转的传递机构，将该旋转输入至设置在第1手臂2前端的第2减速器15并使第2手臂5旋转，因此，在第1手臂2的内部仅放入传递机构，而在第2手臂5的内部未放入精密的机构。上述结构除降低来自上述第1手臂2的内部空间的泄漏量以外，即使手部上的衬底处于高温，从其传递热量，也能够减少第2手臂受到的热影响，因而能够保持高精度的衬底搬运状态。而且，通过将各减速器的输出轴直接固定在手臂基端上，与在减速器输出轴侧设置同步带的机构相比能够提高传递刚性。
而且，通过不是在第1手臂内而是在手臂基座内配置手臂驱动用马达，在因收容该马达而产生的台阶的较低的面上配置第1减速器，并在其输出轴上支撑第1手臂，而使第1手臂的高度低于第1连杆，可使第1手臂与第1连杆重叠，因而能够避免使手臂伸长时的第1手臂与第1连杆相互干扰，能够延长手臂的伸长距离。而且，通过在第2手臂和第2连杆形成为大致相同的厚度的基础上设置于相同的高度，而能够控制手臂整体的高度。
另外，图4是说明本实施方式的第1手臂和第1连杆的基于台阶的效果的俯视图，上侧的手臂表示对于第1手臂和第1连杆不存在台阶时的手臂伸长状态，下侧的手臂表示如本实施方式这样对于第1手臂和第1连杆存在台阶时的手臂伸长状态。本实施方式的手臂的伸长距离在图中增长α。
而且，由于在手臂基座内配置有手臂驱动用马达，因此即使在搬运高温的衬底时，也由于作为热源的衬底至马达的距离较远，而不易受到热源的影响。
而且，对于将第2联接连杆7及手部限制为直线前进的连杆机构，通过使其为如上所述的平行连杆机构，而能够使缆线经过连杆内。也就是说，不使缆线经过各手臂的减速器内部，也不配设在存在传递机构的空间内，能够降低断线、接触等的危险性。

Claims (8)

1.一种真空机器人，是在减压环境内搬运衬底的真空机器人，其特征在于，
其手臂具备：
手臂基座，在内部具有气密空间；
手臂驱动用马达，设置在所述手臂基座的气密空间内；
第1减速器，由输入所述手臂驱动用马达的旋转而旋转的中空减速器轴、及输入所述减速器轴的旋转并仅以规定比减速并在所述减速器轴周围旋转的第1减速器输出轴构成，设置为所述中空减速器轴的下端露出在所述手臂基座的气密空间内；
第1手臂，通过使所述中空减速器轴的上端进入而具有与所述手臂基座的气密空间相同压力的气密空间，且基端部固定在所述第1减速器输出轴上；
第2减速器，设置在所述第1手臂的前端，输入轴通过传递机构与所述减速器轴的上端连接；
第2手臂，基端部固定在所述第2减速器的输出轴上，在内部不具有气密空间；
第1连杆，基端部可旋转地被支撑在所述手臂基座上；
第2连杆，基端部可旋转地被支撑在所述第1连杆的前端上；
第1联接连杆，其一端可旋转地以同轴的方式被支撑在所述第2连杆基端部的旋转轴上，其另一端可旋转地以同轴的方式被支撑在所述第2手臂基端的旋转轴上；
第2联接连杆，其一端可旋转地被支撑在所述第2连杆的前端上，其另一端可旋转地被支撑在所述第2手臂的前端上；
及手部，连结在所述第2联接连杆上。
2.根据权利要求1所述的真空机器人，其特征在于，
所述第1连杆被支撑在所述手臂基座上，使所述第1连杆的下面与所述第1手臂的上面相比位于上侧。
3.根据权利要求2所述的真空机器人，其特征在于，
通过在所述手臂基座中，在收容有所述手臂驱动用马达的位置上面支撑所述第1连杆，在比收容有所述手臂驱动用马达的位置上面低的面上设置有所述第1减速器，而构成为所述第1连杆的下面与所述第1手臂的上面相比位于上侧。
4.根据权利要求1所述的真空机器人，其特征在于，
构成为所述第1连杆高度方向的厚度比所述第1手臂的厚度大。
5.根据权利要求2所述的真空机器人，其特征在于，
所述第2手臂和所述第2连杆的高度方向的厚度形成为大致相同的程度，并且分别联接在所述第1手臂和所述第1连杆上，使所述第2手臂和所述第2连杆的高度相同。
6.根据权利要求1所述的真空机器人，其特征在于，
从所述手部配设而来的缆线从所述第2联接连杆的一端配设在所述第2手臂的背面，从设置在所述第2手臂基端上的孔配设在所述第1联接连杆上，从所述第1连杆的前端配设在所述第1连杆的背面，经由所述第1连杆基端的旋转中心，连接于设置在所述手臂基座上的电流导入端子。
7.根据权利要求1所述的真空机器人，其特征在于，还具备：
与所述手臂基座的气密空间连通的轴；
使所述轴回转的回转机构；
使所述轴上下移动的上下机构；
以及收容所述轴、所述回转机构及所述上下机构的机身。
8.一种机器人的手臂机构，是用于在减压环境内搬运衬底的机器人的手臂机构，其特征在于，具备：
手臂基座，在内部具有气密空间；
手臂驱动用马达，设置在所述手臂基座的气密空间内；
第1减速器，由输入所述手臂驱动用马达的旋转而旋转的中空减速器轴、及输入所述减速器轴的旋转并仅以规定比减速并在所述减速器轴周围旋转的第1减速器输出轴构成，设置为所述中空减速器轴的下端露出在所述手臂基座的气密空间内；
第1手臂，通过使所述中空减速器轴的上端进入而具有与所述手臂基座的气密空间相同压力的气密空间，且基端部固定在所述第1减速器输出轴上；
第2减速器，设置在所述第1手臂的前端，输入轴通过传递机构与所述减速器轴的上端连接；
第2手臂，基端部固定在所述第2减速器的输出轴上，在内部不具有气密空间；
第1连杆，基端部可旋转地被支撑在所述手臂基座上；
第2连杆，基端部可旋转地被支撑在所述第1连杆的前端上；
第1联接连杆，其一端可旋转地以同轴的方式被支撑在所述第2连杆基端部的旋转轴上，其另一端可旋转地以同轴的方式被支撑在所述第2手臂基端的旋转轴上；
第2联接连杆，其一端可旋转地被支撑在所述第2连杆的前端上，其另一端可旋转地被支撑在所述第2手臂的前端上；
及手部，连结在所述第2联接连杆上。
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