CN102085658A - 水平多关节机械手以及具备该机械手的输送装置 - Google Patents

水平多关节机械手以及具备该机械手的输送装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供不使用直动机构就能够进行工件的取放，并且能够高速动作，且低扬尘、有助于节省空间化的水平多关节机械手以及具备该水平多关节机械手的输送装置。该水平多关节机械手具备末端执行器(20)、第一臂(30)、第二臂(40)以及第三臂(50)，通过使第三臂(50)摆动旋转动作，例如在第三旋转轴(N3)到达存取位置(P1)的轴线(P1a)的延长线上后，使末端执行器(20)呈直线状地移动，从而进行工件的取放。

Description

水平多关节机械手以及具备该机械手的输送装置
技术领域
本发明涉及水平多关节机械手。更详细地说，涉及用于在工件盒或处理装置之间输送半导体晶片等工件的水平多关节机械手的改进。
背景技术
在半导体制造装置等中，为了将液晶玻璃、中间掩模(reticle)、半导体晶片等工件从工件盒向处理装置输送、或者相反地从处理装置向工件盒输送，以往采用水平多关节机械手。如图6所示，在这种水平多关节机械手中，存在由末端执行器部20和两个臂部30、40形成的水平多关节机械手101等，通过使保持工件W的末端执行器部20沿其轴线方向直线状地移动，从而以使工件W不旋转的方式输送工件W(例如，专利文献1)。
以下，对现有的水平多关节机械手101的结构、动作进行说明。现有的水平多关节机械手101由以下部件构成：末端执行器20，该末端执行器20用于保持工件W；第一臂30，该第一臂30在一端部31具有第一旋转轴N1，从而将末端执行器20的根部21支承为能够绕第一旋转轴N1旋转；第二臂40，该第二臂40在一端部41具有第二旋转轴N2，从而将第一臂30的另一端部32支承为能够绕第二旋转轴N2旋转；以及基座60，该基座60具有第三旋转轴N3，从而将第二臂40的另一端部42支承为能够绕第三旋转轴N3旋转。
并且，虽然在图6中并未图示，但水平多关节机械手101还具备：第一驱动构件M1，该第一驱动构件M1用于使第一臂30相对于第二臂40绕第二旋转轴N2旋转；以及第二驱动构件M2，该第二驱动构件M2用于使第二臂40相对于基座60绕第三旋转轴N3旋转。
进一步，水平多关节机械手101还具备由未图示的传动带、带轮等构成的联动构件，该联动构件以使从第一旋转轴N1到第二旋转轴N2的距离L1与从第二旋转轴N2到第三旋转轴N3的距离L2相等的方式配置，并且，相对于第一臂30相对于第二臂40绕第二旋转轴N2朝周向一方旋转的角速度V2，使末端执行器20相对于第一臂30绕第一旋转轴N1朝周向另一方(与所述周向一方相反的方向)以所述角速度V2的1/2的角速度V1旋转。
根据这种结构，当使第二臂40绕第三旋转轴N3朝周向一方以角速度V3旋转、且使第一臂30相对于第二臂40绕第二旋转轴N2朝周向另一方以角速度V3的2倍的角速度V2旋转时，由于通过所述联动构件使末端执行器20相对于第一臂30绕第一旋转轴N1在周向以方向与角速度V2的方向相反且为角速度V2的1/2的角速度V1旋转，因此末端执行器20沿着连结第一旋转轴N1和第三旋转轴N3的直线呈直线状地移动。
另一方面，当使第二臂40绕第三旋转轴N3朝周向一方以角速度V3旋转、且维持第一臂30相对于第二臂40不绕第二旋转轴N2旋转的状态而进行联动动作时，在维持由末端执行器20、第一臂30以及第二臂40构成的臂姿态的状态下，臂整体回转，能够改变使末端执行器20呈直线状移动的方向。
因此，水平多关节机械手101能够以第三旋转轴N3为中心而使末端执行器20呈放射状地进退。
另一方面，如图7所示，在具有工件盒或处理装置等多个存取位置(输送位置)P1、P2、P3、P4等、并且用于取放工件W的轴线P1a、P2a、P3a、P4a等平行地配置的情况下，提出有具备能够使基座60平行移动的直动机构70的水平多关节机械手101。由此，例如为了使末端执行器20沿着远离机械手的中心(即第二臂40的第三旋转轴N3)的存取位置P2的轴线P2a直线状地移动而进行工件W的取放，只要预先借助直动机构70使水平多关节机械手101平行移动以使第二臂40的第三旋转轴N3到达存取位置P2的轴线P2a的延长线上即可。
专利文献1：日本特开平07-237156号公报
然而，在像现有那样具备直动机构的水平多关节机械手中，直动机构一般具备滚珠丝杠、传动带、线性引导件等，当平行移动时容易从该处产生灰尘，因而具有不适于在半导体晶片等的制造环境即洁净室等中使用的问题。另一方面，在半导体的制造中，改善输送效率、实现生产性的提高也很重要，因此要求进行半导体晶片等的输送的水平多关节机械手的动作速度高速化，然而高速动作与减少产生灰尘是相反的课题。
并且，在洁净室等中，需要使半导体制造装置节省空间化，对于在半导体制造装置中使用的水平多关节机械手、具备该水平多关节机械手的输送装置也要求节省空间化。但是，在像现有那样具备直动机构的水平多关节机械手中，为了设置直动机构需要广阔的空间，存在输送装置难以小型化的课题。
发明内容
本发明就是鉴于这种问题点而完成的，其目的在于提供一种水平多关节机械手，无需采用用于使水平多关节机械手平行移动的直动机构就能够使末端执行器沿着远离第二臂旋转轴的存取位置的轴线呈直线状地移动而取放工件，并且能够高速动作，且在动作中不易产生灰尘。并且，本发明的目的在于，提供有助于节省空间化的水平多关节机械手以及具备该水平多关节机械手的输送装置。
为了解决上述问题，本发明以下述方式构成。
即，本发明的水平多关节机械手具备末端执行器和水平多关节型的臂部，所述末端执行器用于保持工件，所述臂部在一端支承所述末端执行器，另一端被支承于基座，通过所述臂部的旋转动作将所述工件输送到期望的输送位置，其特征在于，该水平多关节机械手具备：第一臂，该第一臂在一端部具有第一旋转轴，将所述末端执行器支承为能够绕所述第一旋转轴旋转；第二臂，该第二臂在一端部具有第二旋转轴，将所述第一臂的另一端部支承为能够绕所述第二旋转轴旋转；第三臂，该第三臂在一端部具有第三旋转轴，将所述第二臂的另一端部支承为能够绕所述第三旋转轴旋转；基座，该基座具有第四旋转轴，将所述第三臂的另一端部支承为能够绕所述第四旋转轴旋转；以及联动构件，该联动构件使得从所述第一旋转轴到所述第二旋转轴的距离与从所述第二旋转轴到所述第三旋转轴的距离相等，并且，相对于所述第一臂绕所述第二旋转轴朝一方旋转的角速度，使所述末端执行器绕所述第一旋转轴朝与所述一方相反的方向以所述第一臂绕所述第二旋转轴旋转的角速度的1/2的角速度旋转，该水平多关节机械手使所述第三臂摆动旋转到如下的位置后进行所述输送，所述位置是所述第三旋转轴到达所述输送装置的轴线的假想延长线上的位置。
并且，当所述第三臂进行所述摆动旋转时，所述末端执行器、所述第一臂和所述第二臂形成为最小回转姿态，进一步，在维持所述最小回转姿态的同时，以所述第二旋转轴相对于所述第三旋转轴始终位于所述第四旋转轴侧的方式在所述第三旋转轴上旋转。
并且，当所述第三臂进行所述摆动旋转时，在所述末端执行器、所述第一臂和所述第二臂形成为最小回转姿态后，在所述第三臂进行所述摆动旋转的同时，所述第一臂和所述第二臂以使所述末端执行器滑动的方式动作。
并且，在所述第三臂的内部配置有使所述第一臂绕所述第二旋转轴旋转的第一驱动构件和使所述第二臂绕所述第三旋转轴旋转的第二驱动构件，在所述基座的内部配置有使所述第三臂绕所述第四旋转轴旋转的第三驱动构件。
并且，在所述基座具备升降构件，所述升降构件用于使所述末端执行器、所述第一臂、所述第二臂、所述第三臂以及所述第三驱动构件上下动作。
并且，所述末端执行器具有以所述第一旋转轴作为对称轴对称地配置的第一手部和第二手部，能够分别利用所述第一手部和所述第二手部保持所述工件。
并且，本发明的输送装置构成为，该输送装置具备水平多关节机械手和输送工件的多个输送位置，所述水平多关节机械手具备末端执行器和水平多关节型的臂部，所述末端执行器用于保持所述工件，所述水平多关节型的臂部在一端支承所述末端执行器，另一端被支承于基座，通过所述臂部的旋转动作将所述工件输送到所述输送位置，其中，所述多个输送位置中至少第一输送位置和第二输送位置横向配置，所述水平多关节机械手具备：第一臂，该第一臂在一端部具有第一旋转轴，将所述末端执行器支承为能够绕所述第一旋转轴旋转；第二臂，该第二臂在一端部具有第二旋转轴，将所述第一臂的另一端部支承为能够绕所述第二旋转轴旋转；第三臂，该第三臂在一端部具有第三旋转轴，将所述第二臂的另一端部支承为能够绕所述第三旋转轴旋转；基座，该基座具有第四旋转轴，将所述第三臂的另一端部支承为能够绕所述第四旋转轴旋转；以及联动构件，该联动构件使得从所述第一旋转轴到所述第二旋转轴的距离与从所述第二旋转轴到所述第三旋转轴的距离相等，并且，相对于所述第一臂绕所述第二旋转轴朝一方旋转的角速度，使所述末端执行器绕所述第一旋转轴朝与所述一方相反的方向以所述第一臂绕所述第二旋转轴旋转的角速度的1/2的角速度旋转，所述第四旋转轴配置于与所述第一输送位置和所述第二输送位置双方等距离的线上，使所述第三臂摆动旋转到如下的位置后进行所述输送，所述位置是所述第三旋转轴到达所述第一输送位置或者所述第二输送装置的轴线的假想延长线上的位置。
并且，当所述第三臂进行所述摆动旋转时，所述末端执行器、所述第一臂和所述第二臂形成为最小回转姿态，进一步，在维持所述最小回转姿态的同时，以所述第二旋转轴相对于所述第三旋转轴始终位于所述第四旋转轴侧的方式在所述第三旋转轴上旋转。
并且，当所述第三臂进行所述摆动旋转时，在所述末端执行器、所述第一臂和所述第二臂形成为最小回转姿态后，在所述第三臂进行所述摆动旋转的同时，所述第一臂和所述第二臂以使所述末端执行器滑动的方式动作。
并且，所述输送装置构成为：当相对于所述水平多关节机械手在所述第一输送位置和所述第二输送位置所排列的一侧的相反侧至少还具有第三输送位置的情况下，在所述第一输送位置或所述第二输送位置与所述第三输送位置所成的所述输送装置的宽度方向X上，所述第四旋转轴配置于这样的位置：所述位置偏向配置有所述第一输送位置或所述第二输送位置的一侧、和配置有所述第三输送位置的一侧中的任一侧。
并且，仅当所述第三旋转轴在所述宽度方向X上位于给定的范围内时，允许所述末端执行器、所述第一臂和所述第二臂所形成的最小回转姿态绕所述第三旋转轴旋转。
并且，在所述水平多关节机械手的所述基座具备升降构件，所述升降构件用于使所述末端执行器、所述第一臂、所述第二臂、所述第三臂以及所述第三驱动构件上下动作。
并且，所述水平多关节机械手的所述末端执行器具有以所述第一旋转轴作为对称轴对称地配置的第一手部和第二手部，能够分别利用所述第一手部和所述第二手部保持所述工件。
根据本发明，能够形成如下的水平多关节机械手以及输送装置：相对于远离机械手中心的存取位置(输送位置)，无需采用使水平多关节机械手整体平行移动的直动机构，通过使第三臂摆动动作就能够使末端执行器沿着存取位置的轴线呈直线状地移动而进行工件的取放。因此，具有如下的优点：机械手和输送装置的设置无需大的空间，而且机械手的设置也容易，能够在短时间内完成检修等机械手的更换。进一步，来自机械手的扬尘少，具有能够维持清洁的环境的效果。
并且，根据本发明，除了上述效果之外，当第三臂进行摆动旋转时，末端执行器、第一臂和第二臂形成为最小回转姿态，进一步，以第二旋转轴始终相对于第三旋转轴位于第四旋转轴侧的方式在第三旋转轴上回转，然后，进行摆动旋转，进一步，在进行该摆动旋转的同时以第二旋转轴始终相对于第三旋转轴位于第四旋转轴侧的方式在第三旋转轴上旋转并动作，因此实际上消除了由第二旋转轴即臂的肘部的部分产生的干涉区域，因此能够进一步减小机械手所需要的空间，也能够使具备该机械手的输送装置小型化。
并且，根据本发明，除了上述效果之外，当第三臂进行摆动旋转时，末端执行器、第一臂和第二臂形成为最小回转姿态后，第三臂进行摆动旋转，同时，第一臂和第二臂以使末端执行器滑动的方式动作，由此，能够进一步减小机械手所需要的空间。
并且，根据本发明，除了上述效果之外，作为重量物的、由马达和减速器构成的第一驱动构件、第二驱动构件和第三驱动构件配置于第三臂内、或者基座内部，由此，能够使臂的末端侧轻量化，能够实现臂整体的低惯性化，因此能够使水平多关节机械手的动作速度高速化，进而能够有助于半导体制造的生产率的提高。
并且，根据本发明，除了上述效果之外，由于具有升降构件，该升降构件使末端执行器、第一臂、第二臂、第三臂、所述第三驱动构件能够一体地上下动作，因此水平多关节机械手的动作的自由度增加，能够更为自如地输送工件。
并且，根据本发明，除了上述效果之外，还具有以下效果：由于作为保持工件的部分具有第一手部和第二手部这两个部分，因此能够同时搭载两片工件，因此，能够在短时间内进行工件盒等中的工件的更换，输送效率提高。
并且，根据本发明，在多个输送位置中至少第一输送位置和第二输送位置横向配置的输送装置中，相对于所述水平多关节机械手在所述第一输送位置和所述第二输送位置所排列的一侧的相反侧至少还具有第三输送位置，当将上述的水平多关节机械手设置于这种输送装置的情况下，在第一输送位置或第二输送位置与第三输送位置所成的所述输送装置的宽度方向X上，第四旋转轴配置于这样的位置：所述位置偏向配置有第一输送位置或第二输送位置的一侧、和配置有第三输送位置的一侧中的任一侧，因此能够使输送装置整体小型化。
并且，根据本发明，仅当第三旋转轴在所述宽度方向X位于给定的范围内时，允许末端执行器、第一臂和第二臂所形成的最小回转姿态绕第三旋转轴旋转，因此能够降低机械手周边的设备与臂干涉的可能性，能够安全地输送工件。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施例的水平多关节机械手的俯视图。
图2是为了说明图1的水平多关节机械手的动力传递机构而简化示出的纵剖视图。
图3是示出利用图1的水平多关节机械手从输送位置取出工件的状态的俯视图。
图4是为了说明图1的水平多关节机械手的升降构件而简化示出的基座的纵剖视图。
图5是示出本发明的第二实施例的水平多关节机械手的俯视图。
图6是现有的水平多关节机械手的俯视图。
图7是示出具有直动机构的现有的水平多关节机械手取出位于输送位置的工件的状态的俯视图。
图8是示出图1的水平多关节机械手的第三臂进行摆动旋转时的俯视图。
图9是示出第三臂50进行摆动旋转时的与图8不同的动作的俯视图。
标号说明
10：水平多关节机械手；20：末端执行器；21：末端执行器的根部；221：末端执行器的第一手部；222：末端执行器的第二手部；30：第一臂；31：第一臂的一端部；32：第一臂的另一端部；331：从动带轮；332：驱动带轮；333：同步带(timingbelt)；34：连结轴；40：第二臂；41：第二臂的一端部；42：第二臂的另一端部；431：从动带轮；432：驱动带轮；433：同步带；44：连结轴；50：第三臂；51：第三臂的一端部；52：第三臂的另一端部；531：从动带轮；532：驱动带轮；533：同步带；541：从动带轮；542：驱动带轮；543：同步带；55：第一输入轴；56：第二输入轴；60：基座；62：滚珠丝杠；631：从动带轮；632：驱动带轮；633：同步带；70：直动机构；101：现有的水平多关节机械手；W：工件；N1：第一旋转轴；N2：第二旋转轴；N3：第三旋转轴；N4：第四旋转轴；L1：从第一旋转轴N1到第二旋转轴N2的距离；L2：从第二旋转轴N2到第三旋转轴N3的距离；M1：第一驱动构件；M11：构成第一驱动构件的马达；M12：构成第一驱动构件的减速器；M2：第二驱动构件；M21：构成第二驱动构件的马达；M22：构成第二驱动构件的减速器；M3：第三驱动构件；M31：构成第三驱动构件的马达；M32：构成第三驱动构件的减速器；M4：第四驱动构件；P1、P2、P3、P4：存取位置(输送位置)；P1a、P2a、P3a、P4a：工件取放方向的轴线。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[实施例1]
图1是示出本发明的第一实施例的水平多关节机械手的俯视图。并且，图2是为了说明图1的水平多关节机械手的动力传递机构而简化示出的纵剖视图。
在图中，水平多关节机械手10包括：末端执行器20，该末端执行器20用于保持工件W；第一臂30，该第一臂30在一端部31具有第一旋转轴N1，将末端执行器20的根部21支承为能够绕第一旋转轴N1旋转；第二臂40，该第二臂40在一端部41具有第二旋转轴N2，将第一臂30的另一端部32支承为能够绕第二旋转轴N2旋转；第三臂50，该第三臂50在一端部51具有第三旋转轴N3，将第二臂40的另一端部42支承为能够绕第三旋转轴N3旋转；以及基座60，该基座60具有第四旋转轴N4，将第三臂50的另一端部52支承为能够绕第四旋转轴N4旋转。
并且，如图2所示，水平多关节机械手10具备：第一驱动构件M1，该第一驱动构件M1用于使第一臂30相对于第二臂40绕第二旋转轴N2旋转；第二驱动构件M2，该第二驱动构件M2用于使第二臂40相对于第三臂50绕第三旋转轴N3旋转；以及第三驱动构件M3，该第三驱动构件M3用于使第三臂50相对于基座60绕第四旋转轴N4旋转。
进一步，以从第一旋转轴N1到第二旋转轴N2的距离L1与从第二旋转轴N2到第三旋转轴N3的距离L2相等的方式配置。
并且，由马达M11和减速器M12构成的第一驱动构件M1以及由马达M21和减速器M22构成的第二驱动构件M2配置于第三臂50的内部，由马达M31和减速器M32构成的第三驱动构件M3配置于基座60的内部。
另外，通过将作为重物的由马达和减速器构成的第一驱动构件M1和第二驱动构件M2配置于第三臂50内，将第三驱动构件M3配置于基座内部，从而能够使臂的末端侧轻量化，能够实现臂整体的低惯性化，因此在本实施例中以这种方式构成。
本实施例的水平多关节机械手的末端执行器20、第一臂30和第二臂40的动作构成为，使末端执行器20沿着连接第一旋转轴N1和第三旋转轴N3的直线呈直线状地移动。以下对用于实现该动作的结构进行说明。
如图2所示，在第三旋转轴N3部具备：中空状的第二旋转输入轴56，该第二旋转输入轴56用于从第二驱动构件M2传递动力；以及第一旋转输入轴55，该第一旋转输入轴55呈同心状地配置于第二旋转输入轴56的内部，用于从第一驱动构件M1传递动力，第二臂40固定于第二旋转输入轴56的端部，在第一旋转输入轴55的端部具备驱动带轮432。第一旋转输入轴55配置于第二臂40的一端侧42，并被安装成相对于第二臂40旋转自如。
在第二臂40的另一端侧41，连结轴44突出至第一臂30的内部而被固定，并且从动带轮431旋转自如地安装于连结轴44。驱动带轮432与从动带轮431之间的直径比设定成1∶1的关系，在驱动带轮432与从动带轮431之间卷挂有同步带433。
并且，第一臂30的一端侧32固定于从动带轮431的上端，在突出至第一臂30的内部的连结轴44的上端部固定有驱动带轮332，并且形成为驱动带轮332相对于第一臂30相对旋转。在第一臂30的另一端侧31固定有连结轴34，并且从动带轮331旋转自如地安装于连结轴34。驱动带轮332与从动带轮331之间的直径比设定成1∶2的关系，在驱动带轮332和从动带轮331之间卷挂有同步带333。
并且，在从动带轮331的上端固定有末端执行器20，并且形成为末端执行器20相对于第一臂30相对旋转。
在以上的构造中，当使第二旋转输入轴56相对于第一旋转输入轴55相对旋转从而使第二臂40旋转时，驱动带轮432相对于第二臂40旋转，该驱动带轮432的相对旋转经由同步带433使从动带轮431旋转，从而第一臂30旋转。通过第一臂30旋转，在第一臂30与驱动带轮332之间产生相对旋转，该相对旋转经由同步带333使从动带轮331旋转，从而末端执行器20旋转。
此时，由于第二臂40内的驱动带轮432与从动带轮431之间的直径比设定成1∶1的关系、第一臂30内的驱动带轮332与从动带轮331之间的直径比设定成1∶2的关系，因此，当使第二旋转输入轴56、即第二臂40相对于第一旋转输入轴55的旋转以相同速度朝相反方向旋转时，驱动带轮432相对于第二臂40旋转2倍的旋转量，因此第一臂30相对于第二臂40朝相反方向旋转2倍的旋转量，末端执行器20相对于第一臂30朝相反方向旋转1/2倍的旋转量。
即，第一臂30相对于第二臂40绕第二旋转轴N2朝周向一方以角速度V2旋转，相对于该角速度V2，通过由驱动带轮332、从动带轮331和同步带333构成的联动构件33，使末端执行器20相对于第一臂30绕第一旋转轴N1朝周向另一方以角速度V2的1/2的角速度V1旋转，因此，末端执行器20沿着连接第一旋转轴N1和第三旋转轴N3的直线呈直线状地移动。
另一方面，当使第二旋转输入轴56、即第二臂40相对于第一旋转输入轴55的旋转而以相同速度朝相同方向旋转时，驱动带轮432相对于第二臂40不相对旋转，因此第一臂30相对于第二臂40不旋转，末端执行器20相对于第一臂30也不旋转。这样，当使第二臂40绕第三旋转轴N3朝周向一方以角速度V3旋转、且维持第一臂30相对于第二臂40不绕第二旋转轴N2旋转的状态而进行联动动作时，在维持由末端执行器20、第一臂30和第二臂40构成的臂姿态的状态下，臂整体回转，能够改变使末端执行器20呈直线状移动的方向。
接着，对利用第三驱动构件M3进行摆动旋转动作的第三臂50进行说明。当利用第三驱动构件M3使第三臂50相对于基座60绕第四旋转轴N4旋转时，位于第三臂50的一端部51的第三旋转轴N3绕第四旋转轴N4进行圆弧状的摆动动作，在该圆弧状的轨迹上，末端执行器20沿着连接第一旋转轴N1和第三旋转轴N3的直线呈直线状地移动。另外，在本实施例中记载了第三臂50进行圆弧状的摆动动作的例子，然而第三臂50不仅可以在圆弧那样的固定的范围内旋转，也可以进行360°的旋转。此处，如图1所示，例如在要将工件W搬入存取位置(输送位置)P1或者从存取位置(输送位置)P1搬出的情况下，至少需要使第三臂50摆动旋转直到第三旋转轴N3位于下述位置：连结“不得不直线状地将工件W从存取位置(输送位置)P1搬出的位置P1”’和“存取位置(输送位置)P1”的假想线的延长线上，然后进行输送。位置P1’为如下的位置：例如在存取位置P1是用于收纳工件的工件盒那样的仅能从一方取放工件的情况、或者是在存取位置P1周围存在障碍物等的情况等中，不得不直线状地输送工件W的、距离存取位置P1最低限度的位置。在图1中，同样地也示出了在存取位置P5进行存取的情况。
以下，例如将连结存取位置(输送位置)P1和P1’的假想线称为用于取放P1处的工件W的轴线P1a。
图3是示出输送装置的俯视图，该输送装置具有工件盒、处理装置等多个存取位置(输送位置)P1、P2、P3、P4等，且用于取放工件W的轴线P1a、P2a、P3a、P4a等平行地配置，并且在该输送装置中配置有本实施例的水平多关节机械手。所谓处理装置是用于制造例如半导体、液晶、太阳能电池这样的产品的区域，是用于进行蚀刻、CVD(化学气象沉积)、曝光、清洗等的区域。在图3中，P1和P2隔开一定的间隔横向配置，并且，P3和P4以夹着水平多关节机械手的方式在与P1和P2侧相反的一侧横向配置。在图3的情况下，P1a和P3a、P2a和P4a分别处于同一线上，然而并无特别限制，如后所述，只要将必要的存取位置配置在第三旋转轴N3能够到达必要的存取位置(输送位置)的各个轴线的延长线上的范围即可。并且，配置有P1和P2的一侧和配置有P3和P4的一侧至少离开能够使末端执行器20、第一臂30和第二臂40以后述的最小回转姿态旋转的程度。并且，当然，配置有P1和P2的一侧和配置有P3和P4的一侧离开不会妨碍第三臂50的摆动旋转的程度。进一步，如后所述，离开这样的程度：当末端执行器20、第一臂30和第二臂40在形成最小回转姿态的状态下通过第三臂50进行摆动时不会与周边设备发生干涉。
在图3的情况下，由于可能与P1、P2发生干涉，因此，水平多关节机械手的第三臂50被控制为，以第四旋转轴N4为中心进行180°以下的摆动旋转。进一步，第四旋转轴N4配置于从轴线P1a和轴线P2a离开相等距离的位置。即，第四旋转轴N4配置于与P1和P2双方等距离的线上。并且，在第三臂50被控制为以第四旋转轴N4为中心进行180°以下的摆动旋转的情况下，第四旋转轴N4也可以配置在下述位置：在P1或P2与P3或与P4所处的输送装置的宽度方向X上，接近(偏向)配置有P1或P2的一侧、和配置有P3或P4的一侧中的任一侧的位置。偏向的位置只要是满足以下条件即可，可以接近(偏向)配置有P1或P2的一侧、和配置有P3或P4的一侧中的任一侧，所述条件是：即便第三臂50摆动旋转，也不会在宽度方向X上与周边设备发生干涉，并且，如后所述，即便末端执行器20、第一臂30和第二臂40在形成最小回转姿态的状态下通过第三臂50进行摆动时也不会与周边设备发生干涉。在图3的情况下，第四旋转轴N4偏向于配置有P1或P2的一侧。当以这种方式配置水平多关节机械手时，能够缩短输送装置的宽度方向X，并且不存在第三臂50与P1至P4发生干涉的危险。
因此，例如在水平多关节机械手对P1进行存取的时候，首先，使第三臂50摆动旋转以使第三旋转轴N3到达存取位置(输送位置)P1的轴线P1a上，然后，以使连结第一旋转轴N1和第三旋转轴N3的直线沿着轴线P1a的方式改变末端执行器20的朝向，使末端执行器20沿着轴线P1a呈直线状地移动而进行工件的取放。
进一步，在本实施例的情况下，当使第三臂50摆动旋转时，末端执行器20、第一臂30和第二臂40形成为最小回转姿态，进一步，末端执行器20、第一臂30和第二臂40以第二旋转轴N2始终相对于第三旋转轴N3位于第四旋转轴N4侧的方式以最小回转姿态在第三旋转轴N3上回转。以下对该情况进行说明。
图8是示出水平多关节机械手的第三臂50进行摆动旋转时的输送装置的俯视图。图8的(A)和(B)示出在对P1进行存取后对P2进行存取的情况下的臂的状态R1～R5的变化。图8的(A)示出R1～R2的变化，图8的(B)示出R2～R5的变化。
首先，如R1的状态所示地进行相对于P1的存取。然后，如R2所示，末端执行器20、第一臂30和第二臂40形成最小回转姿态。所谓最小回转姿态是指当末端执行器20、第一臂30和第二臂40以第三旋转轴N3为中心旋转时形成最低限度所需的回旋直径D的姿态。在末端执行器20保持工件W的情况下，工件W有时也会影响到该回转直径。然后，末端执行器20、第一臂30和第二臂40在保持最小回转姿态的状态下，以从第三旋转轴N3观察第二旋转轴N2位于第四旋转轴N4侧的方式以第三旋转轴N3为中心旋转(R2’的状态)。然后，第三臂50开始摆动旋转，然而在摆动旋转中，末端执行器20、第一臂30和第二臂40在第三旋转轴N3上维持最小回转姿态，并且以从第三旋转轴N3观察第二旋转轴N2始终位于第四旋转轴N4侧的方式以第三旋转轴N3为中心微量地旋转并摆动(R3的状态)。然后，当第三旋转轴N3到达P2的轴线P2a上时，第三臂50停止摆动旋转，进一步，末端执行器20、第一臂30和第二臂40在保持最小回转姿态的状态下以第三旋转轴N3为中心旋转，以使连结第一旋转轴N1和第三旋转轴N3的直线沿着轴线P2a(改变末端执行器20的朝向)(R4的状态)。进而，进行相对于P2的存取(R5的状态)。
通过使水平多关节机械手以上述的方式动作，相当于所谓的臂的肘部的第二旋转轴N2的部分不会朝P3或P4侧突出而动作。即，不会大幅扩大机械手所需要的动作范围，因此至少能够减小输送装置的宽度方向X的尺寸。
此处，对于使第三臂50摆动旋转时的动作，对与上述情况不同的情况进行说明。如上所述，对下述动作进行了说明：当使第三臂50摆动旋转时，末端执行器20、第一臂30和第二臂40形成为最小回转姿态，进一步，末端执行器20、第一臂30和第二臂40以第二旋转轴N2始终相对于第三旋转轴N3位于第四旋转轴N4侧的方式以最小回转姿态在第三旋转轴N3上回转，然而该动作也可以由如下的动作代替。
图9是示出水平多关节机械手的第三臂50进行摆动旋转时的、与图8所说明的动作不同的动作的输送装置的俯视图。图9与图8同样，示出机械手在对P1进行存取后想要对P2进行存取的情况下的臂的状态。
首先，与图8同样，如R1所示地进行相对于P1的存取。然后，亦与图8同样，如R2所示，末端执行器20、第一臂30和第二臂40形成最小回转姿态。然而，与图8不同，此后，在第三臂50开始摆动旋转的同时，末端执行器20、第一臂30和第二臂40以使末端执行器20伸缩的方式开始动作。即，从外观来看，以末端执行器20滑动的方式使第一臂30和第二臂40动作。R6的状态示出此时的中途的动作。在R6的状态中示出：末端执行器20、第一臂30和第二臂40并不以摆动旋转的动作开始前的最小回转姿态动作，从第三旋转轴N3观察，末端执行器20、第一臂30和第二臂40在使末端执行器20伸展的方向动作。在R6的状态之后，当第三臂50进一步摆动旋转时，第一臂30和第二臂40在使末端执行器20收缩的方向动作，形成R4的状态。R4的状态与图8的R4的状态相同。此后，与图8同样，形成图8的R5的状态而相对于P2进行存取。
当以上述方式使水平多关节机械手动作时，与图8那样的动作的情况相比，能够进一步减小输送装置的宽度方向X的尺寸，但是，由于需要使末端执行器20、第一臂30和第二臂40的动作与摆动旋转同步，因此用于使机械手动作的程序的运算变得复杂。
进一步，在本实施例中，仅当第三旋转轴N3在输送装置的宽度方向X上位于给定的范围内时允许末端执行器20、第一臂30和第二臂40所形成的最小回转姿态绕第三旋转轴N3旋转。给定的范围是在图3中以斜线部示出的部分。该给定的范围是通过考虑即便末端执行器20、第一臂30和第二臂40所形成的最小回转姿态绕第三旋转轴N3旋转也不会与周边的设备发生干涉的位置而决定的。通过以这种方式使机械手动作，能够进一步避免与周围发生干涉。另外，实际的机械手的控制也可以通过利用未图示的控制器监视第三臂50的第四旋转轴N4的角度来进行。
进一步，如图4所示，在本实施例的水平多关节机械手10中，末端执行器20、第一臂30、第二臂40、第三臂50、以及第三驱动构件M3构成为能够通过由滚珠丝杠62和第四驱动构件M4等构成的升降构件61一体地上下动作。通过构成为这种方式，水平多关节机械手10的动作的自由度增加，能够更为自如地输送工件W。
[实施例2]
图5是示出本发明的第二实施例的水平多关节机械手10的俯视图。本实施例与上述实施例1不同的部分为末端执行器20，其他的结构是相同的。图中，末端执行器20具有用于保持工件W的第一手部221和第二手部222，第一手部221和第二手部222以第一旋转轴N1为对称轴对称地配置。
通过形成为这种结构，水平多关节机械手10能够同时搭载两片工件W，当在工件盒等进行工件W的更换时，能够在短时间内进行更换，具有输送效率提高的优点。
工业上的可利用性
另外，在本实施例中，对在工件盒或处理装置之间输送半导体晶片等工件的水平多关节机械手进行了叙述，但是，如果增大末端执行器或臂的尺寸、或者实现高刚性化等的话，也可以应用于液晶面板等大型的工件的输送。

Claims (13)

1.一种水平多关节机械手，该水平多关节机械手具备末端执行器和水平多关节型的臂部，所述末端执行器用于保持工件，所述臂部在一端支承所述末端执行器，另一端被支承于基座，通过所述臂部的旋转动作将所述工件输送到期望的输送位置，所述水平多关节机械手的特征在于，
该水平多关节机械手具备：
第一臂，该第一臂在一端部具有第一旋转轴，将所述末端执行器支承为能够绕所述第一旋转轴旋转；
第二臂，该第二臂在一端部具有第二旋转轴，将所述第一臂的另一端部支承为能够绕所述第二旋转轴旋转；
第三臂，该第三臂在一端部具有第三旋转轴，将所述第二臂的另一端部支承为能够绕所述第三旋转轴旋转；
基座，该基座具有第四旋转轴，将所述第三臂的另一端部支承为能够绕所述第四旋转轴旋转；以及
联动构件，该联动构件使得从所述第一旋转轴到所述第二旋转轴的距离与从所述第二旋转轴到所述第三旋转轴的距离相等，并且，相对于所述第一臂绕所述第二旋转轴朝一方旋转的角速度，使所述末端执行器绕所述第一旋转轴朝与所述一方相反的方向以所述第一臂绕所述第二旋转轴旋转的角速度的1/2的角速度旋转，
该水平多关节机械手使所述第三臂摆动旋转到如下的位置后进行所述输送，所述位置是所述第三旋转轴到达所述输送装置的轴线的假想延长线上的位置。
2.根据权利要求1所述的水平多关节机械手，其特征在于，
当所述第三臂进行所述摆动旋转时，所述末端执行器、所述第一臂和所述第二臂形成为最小回转姿态，进一步，在维持所述最小回转姿态的同时，以所述第二旋转轴相对于所述第三旋转轴始终位于所述第四旋转轴侧的方式在所述第三旋转轴上旋转。
3.根据权利要求1所述的水平多关节机械手，其特征在于，
当所述第三臂进行所述摆动旋转时，在所述末端执行器、所述第一臂和所述第二臂形成为最小回转姿态后，在所述第三臂进行所述摆动旋转的同时，所述第一臂和所述第二臂以使所述末端执行器滑动的方式动作。
4.根据权利要求1所述的水平多关节机械手，其特征在于，
在所述第三臂的内部配置有使所述第一臂绕所述第二旋转轴旋转的第一驱动构件和使所述第二臂绕所述第三旋转轴旋转的第二驱动构件，
在所述基座的内部配置有使所述第三臂绕所述第四旋转轴旋转的第三驱动构件。
5.根据权利要求4所述的水平多关节机械手，其特征在于，
在所述基座具备升降构件，所述升降构件用于使所述末端执行器、所述第一臂、所述第二臂、所述第三臂以及所述第三驱动构件上下动作。
6.根据权利要求1所述的水平多关节机械手，其特征在于，
所述末端执行器具有以所述第一旋转轴作为对称轴对称地配置的第一手部和第二手部，能够分别利用所述第一手部和所述第二手部保持所述工件。
7.一种输送装置，该输送装置具备水平多关节机械手和输送工件的多个输送位置，所述水平多关节机械手具备末端执行器和水平多关节型的臂部，所述末端执行器用于保持所述工件，所述水平多关节型的臂部在一端支承所述末端执行器，另一端被支承于基座，通过所述臂部的旋转动作将所述工件输送到所述输送位置，所述输送装置的特征在于，
所述多个输送位置中至少第一输送位置和第二输送位置横向配置，
所述水平多关节机械手具备：
第一臂，该第一臂在一端部具有第一旋转轴，将所述末端执行器支承为能够绕所述第一旋转轴旋转；
第二臂，该第二臂在一端部具有第二旋转轴，将所述第一臂的另一端部支承为能够绕所述第二旋转轴旋转；
第三臂，该第三臂在一端部具有第三旋转轴，将所述第二臂的另一端部支承为能够绕所述第三旋转轴旋转；
基座，该基座具有第四旋转轴，将所述第三臂的另一端部支承为能够绕所述第四旋转轴旋转；以及
联动构件，该联动构件使得从所述第一旋转轴到所述第二旋转轴的距离与从所述第二旋转轴到所述第三旋转轴的距离相等，并且，相对于所述第一臂绕所述第二旋转轴朝一方旋转的角速度，使所述末端执行器绕所述第一旋转轴朝与所述一方相反的方向以所述第一臂绕所述第二旋转轴旋转的角速度的1/2的角速度旋转，
所述第四旋转轴配置于与所述第一输送位置和所述第二输送位置双方等距离的线上，
使所述第三臂摆动旋转到如下的位置后进行所述输送，所述位置是所述第三旋转轴到达所述第一输送位置或者所述第二输送装置的轴线的假想延长线上的位置。
8.根据权利要求7所述的输送装置，其特征在于，
当所述第三臂进行所述摆动旋转时，所述末端执行器、所述第一臂和所述第二臂形成为最小回转姿态，进一步，在维持所述最小回转姿态的同时，以所述第二旋转轴相对于所述第三旋转轴始终位于所述第四旋转轴侧的方式在所述第三旋转轴上旋转。
9.根据权利要求7所述的输送装置，其特征在于，
当所述第三臂进行所述摆动旋转时，在所述末端执行器、所述第一臂和所述第二臂形成为最小回转姿态后，在所述第三臂进行所述摆动旋转的同时，所述第一臂和所述第二臂以使所述末端执行器滑动的方式动作。
10.根据权利要求7所述的输送装置，其特征在于，
所述输送装置构成为：
当相对于所述水平多关节机械手在所述第一输送位置和所述第二输送位置所排列的一侧的相反侧至少还具有第三输送位置的情况下，
在所述第一输送位置或所述第二输送位置与所述第三输送位置所成的所述输送装置的宽度方向X上，
所述第四旋转轴配置于这样的位置：所述位置偏向配置有所述第一输送位置或所述第二输送位置的一侧、和配置有所述第三输送位置的一侧中的任一侧。
11.根据权利要求7所述的输送装置，其特征在于，
仅当所述第三旋转轴在所述宽度方向X上位于给定的范围内时，允许所述末端执行器、所述第一臂和所述第二臂所形成的最小回转姿态绕所述第三旋转轴旋转。
12.根据权利要求7所述的输送装置，其特征在于，
在所述水平多关节机械手的所述基座具备升降构件，所述升降构件用于使所述末端执行器、所述第一臂、所述第二臂、所述第三臂以及所述第三驱动构件上下动作。
13.根据权利要求7所述的输送装置，其特征在于，
所述水平多关节机械手的所述末端执行器具有以所述第一旋转轴作为对称轴对称地配置的第一手部和第二手部，能够分别利用所述第一手部和所述第二手部保持所述工件。
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