JP2002166376A - 基板搬送用ロボット - Google Patents

基板搬送用ロボット

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JP2002166376A
JP2002166376A JP2000364348A JP2000364348A JP2002166376A JP 2002166376 A JP2002166376 A JP 2002166376A JP 2000364348 A JP2000364348 A JP 2000364348A JP 2000364348 A JP2000364348 A JP 2000364348A JP 2002166376 A JP2002166376 A JP 2002166376A
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arm
substrate
support shaft
rotation
robot
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JP2000364348A
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English (en)
Inventor
Itaru Momoki
格 百木
Original Assignee
Hirata Corp
平田機工株式会社
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    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
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    • H01L21/67766Mechanical parts of transfer devices
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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00Arms
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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/20Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20207Multiple controlling elements for single controlled element
    • Y10T74/20305Robotic arm
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    • Y10T74/20Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20207Multiple controlling elements for single controlled element
    • Y10T74/20305Robotic arm
    • Y10T74/20329Joint between elements

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 ロボットハンドの到達範囲内にある任意の位
置と向きに配置された容器に対して基板の搬送・取り出
しを可能にする基板搬送用ロボットを提供する。 【解決手段】 旋回軸心Qを中心に回動する第1アーム
5と、第1アーム5の他端部において第1アーム5の回
動とともに2:1の比で回動され第1アーム5と等長の
第2アーム7と、第2アーム7の他端部において、第2
アーム7の回動とともに1:2の比で回動される第3ア
ーム9の一端部が取り付けられ、第3アーム9の他端部
にはハンド10が固設される。回転基台3の回転角度θと
第1アーム5の回転角度φとを、ハンド10が保持する基
板30の中心が旋回軸心Qから一定距離hだけ外れてハン
ド10の到達範囲内にある任意の方向の直線H上を移動
し、基板30が回転しながら容器に受け渡し・取り出しさ
れるように、それぞれ制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本願の発明は、基板搬送用ロボッ
トに関し、例えば、半導体ウエハ基板をカセット等の収
納容器に搬送して受け渡したり、収納容器から取り出し
たりする場合に使用されて好適な基板搬送用ロボットに
関する。

【0002】

【従来の技術】従来、第1ないし第3の3つのアームか
らなるアーム伸縮機構を有し、各アームの回転支軸側に
設けられたプーリーのギア比が2:1:2とされたベル
トリンク式のウエハ等基板の搬送用ロボットがよく使用
されている。このロボットは、これらベルトリンク機構
によって第3アームを直線的に進退させるロボット進退
R軸とロボットの回転基台の旋回を行なうロボット旋回
θ軸との2軸のみの制御で基板の水平面内での搬送を行
ない、これにアーム全体の昇降動作を加えて、カセット
に対する基板の受け渡し・取り出しを行なっている。

【0003】一般に、3つのアーム05、07、09からなる
アーム伸縮機構を有し、ロボット旋回θ軸とロボット進
退R軸との2つの制御軸を有する基板搬送用ロボット01
は、図11に図示されるように、第3アーム09に固設さ
れたハンド010 に保持される基板030 の中心が第1アー
ム05の回転軸(=第1支軸。これは、ロボット旋回θ軸
と同軸上にある。)の軸心を通る直線J0に沿って進退
動することにより、該直線J0に正面を向けて正対する
ようにして配置されたカセット032 に対してのみ、基板
030 を搬送して受け渡すことができるようになってい
る。ここで、直線J0は、ロボット進退R軸に一致して
いる。

【0004】カセット032 は方形をしており、その開口
面に垂直な方向からしか基板030 を挿入することができ
ないので、従来の2軸ロボットの場合、図11(イ)〜
(ハ)に図示されるように、カセット032 の開口面に垂
直な中心線が常にロボットの旋回θ軸(旋回軸心)を通
るようにロボット01もしくはカセット032 を配置するこ
とが要求されていた。そして、先ず、ロボット旋回θ軸
回りに回転基台03を回転させて、第3アーム09をカセッ
ト032 に正対させ、次いで、該第3アーム09をロボット
進退R軸(直線J0)に沿って直線的に進退動させて、
基板030 をカセット032 に受け渡したり、カセット032
から取り出したりしていた。つまり、ロボット旋回θ軸
回りの制御とロボット進退R軸方向の制御とは、シーケ
ンシャルに行なわれており、同時的に行なわれるもので
はなかったのである。

【0005】このように、従来のロボット旋回θ軸とロ
ボット進退R軸との2つの制御軸を有する基板搬送用ロ
ボットの多くは、ロボット旋回θ軸回りの制御とロボッ
ト進退R軸方向の制御とを同時的に組み合わせることを
想定していなかったので、カセットがロボット旋回θ軸
に対して放射状に配置された(つまり、正対するように
配置された)ものに対してしか、基板を搬送して受け渡
したり、取り出したりすることができなかった。

【0006】そして、カセットがロボット旋回θ軸から
外れた任意の直線に正対するようにして配置されたとき
にも対応できるようにするためには、特開平11−33
948号公報に記載されているようなロボットを使用す
るしか手段がなかった。このロボットにおいては、前記
2軸(2つの制御軸)に1軸を加えて、水平面内のハン
ドの位置と向きとを自由に変えられるようになってい
る。

【0007】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
報に記載のようなロボットの使用は、1軸追加するため
に、その1軸を駆動する駆動源がさらに必要になるとと
もに、制御が複雑となり、コストアップとなっていた。
図11に図示される基板搬送用ロボットは、3つのアー
ムからなるアーム伸縮機構を1列有するシングルアーム
列タイプの基板搬送用ロボットであるが、このようなア
ーム伸縮機構を左右対称に2列(一対)有するダブルア
ーム列タイプの基板搬送用ロボットも、以上に述べたよ
うな問題点を同様に有していた。

【0008】本願の発明は、従来の基板搬送用ロボット
が有する前記のような問題点を解決して、制御軸数をな
るべく少なくしつつ、低コストで、ロボットのハンドが
到達する範囲内にある任意の位置と向きに配置された容
器に対して基板を受け渡し・取り出しすることができる
ようにされた基板搬送用ロボットを提供することを課題
とする。

【0009】

【課題を解決するための手段および効果】本願の発明
は、前記のような課題を解決した基板搬送用ロボットに
係り、その請求項1に記載された発明は、ロボット本体
内に、第1のモータM1により回転駆動され、旋回軸心
Qを有する回転基台3が備えられ、前記回転基台3の上
部には、第2のモータM2により回転駆動され、前記旋
回軸心Qと同軸に配置された第1支軸4が、該回転基台
3の回動とは無関係の状態に突出させられ、前記第1支
軸4には、第1アーム5の一端部が取り付けられ、前記
第1アーム5の他端部には、該第1アーム5の回動とと
もに、該第1アーム5の体内でプーリおよびタイミング
ベルトを介して2:1のギア比で回動されることとなる
第2支軸6が、該第1アーム5の回動とは無関係の状態
に突出させられ、前記第2支軸6には、第2アーム7の
一端部が取り付けられ、前記第2アーム7の他端部に
は、該第2アーム7の回動とともに、該第2アーム7の
体内でプーリおよびタイミングベルトを介して1:2の
ギア比で回動されることとなる第3支軸8が、該第2ア
ーム7の回動とは無関係の状態に突出させられ、前記第
1・第2支軸4・6間の距離と前記第2・第3支軸6・
8間の距離とは、同じにされており、前記第3支軸8に
は、第3アーム9の一端部が取り付けられ、前記第3ア
ーム9の他端部には、基板を保持するためのハンド10が
固設され、前記回転基台3の回転角度をθとし、前記第
1アーム5の回転角度をφとしたとき、前記ハンド10が
保持する前記基板の中心の一点が前記旋回軸心Qから外
れて前記ハンド10の到達範囲内にある任意の方向の直線
H上を前記ロボット本体に対して直線移動し、前記基板
が回転しながら容器に受け渡し・取り出しされるよう
に、これらの回転角度θとφとをそれぞれ制御する制御
装置が設けられたことを特徴とする基板搬送用ロボット
である。

【0010】請求項1に記載された発明は、前記のよう
に構成されており、第1ないし第3アーム5、7、9か
らなるアーム伸縮機構を1列有するいわゆるシングルア
ーム列タイプの基板搬送用ロボットにおいて、ロボット
本体内に備えられる回転基台3の回転角度θと第1アー
ム5の回転角度φとを、ハンド10が保持する基板の中心
の一点が、旋回軸心Qから外れてロボットのハンド10の
到達範囲内にある任意の方向の直線H上をロボット本体
に対して直線移動し、基板が回転しながら容器に受け渡
し・取り出しされるように、制御装置によりそれぞれ制
御するので、従来のロボット旋回θ軸とロボット進退R
軸との2つの制御軸を有するシングルアーム列タイプの
基板搬送用ロボットと比較して、制御軸数を増加させる
ことなく、低コストで、ロボットのハンド10が到達する
範囲内の任意の位置と向きに配置された容器に対して基
板を受け渡したり、取り出したりする基板搬送用ロボッ
トを提供することができる。

【0011】また、請求項2に記載のように請求項1に
記載の発明を構成することにより、基板の中心の一点が
旋回軸心Qから一定距離hだけ外れてハンド10の到達範
囲内にある任意の方向の直線H上をロボット本体に対し
て直線移動するとし、前記第1・第2支軸4・6間の距
離=前記第2・第3支軸6・8間の距離=L、前記第3
支軸8と前記基板の中心との間の距離=mとして、 {m+2Lsin(φ) }sin(θ) =h(一定) となるように、前記回転角度θと前記回転角度φとをそ
れぞれ制御するようにされる。この結果、ハンド10が保
持する基板の中心の一点が旋回軸心Qから外れてハンド
10の到達範囲内にある任意の方向の直線H上をロボット
本体に対して直線移動し、基板が回転しながら容器に受
け渡し・取り出しするようにするために行なわれる、こ
れらの回転角度θとφとの組合せ制御がきわめて簡単に
なる。

【0012】また、その請求項3に記載された発明は、
ロボット本体内に、第1のモータM1により回転駆動さ
れ、旋回軸心Qを有する回転基台3が備えられ、前記回
転基台3の上部には、第2のモータM2、M2' により
それぞれ回転駆動され、前記旋回軸心Qに関して対称の
位置に等距離xだけ外側にオフセットされて配置された
第1支軸4、4' が、前記回転基台3の回動とは無関係
の状態にそれぞれ突出させられ、前記第1支軸4、4'
には、第1アーム5、5' の一端部がそれぞれ取り付け
られ、前記第1アーム5、5' の他端部には、該第1ア
ーム5、5' の回動とともに、該第1アーム5、5' の
体内でプーリおよびタイミングベルトを介して2:1の
ギア比でそれぞれ回動されることとなる第2支軸6、
6' が、該第1アーム5、5' の回動とは無関係の状態
にそれぞれ突出させられ、前記第2支軸6、6' には、
第2アーム7、7' の一端部がそれぞれ取り付けられ、
前記第2アーム7、7' の他端部には、該第2アーム
7、7' の回動とともに、該第2アーム7、7' の体内
でプーリおよびタイミングベルトを介して1:2のギア
比でそれぞれ回動されることとなる第3支軸8、8'
が、該第2アーム7、7'の回動とは無関係の状態にそ
れぞれ突出させられ、前記第1・第2支軸4、4'・
6、6' 間の距離と前記第2・第3支軸6、6' ・8、
8' 間の距離とは、それぞれ同じにされており、前記第
3支軸8、8' には、第3アーム9、9' の一端部がそ
れぞれ取り付けられ、前記第3アーム9、9' の他端部
には、基板を保持するためのハンド10、10' がそれぞれ
固設され、前記ハンド10、10' がそれぞれ保持する基板
の中心は、前記第1支軸4、4' が前記旋回軸心Qに対
して対称の位置に等距離xだけ外側にオフセットされて
配置された方向と反対の方向に、前記第3支軸8、8'
に対して等距離xだけ内側にオフセットされて位置する
ようにされており、前記回転基台3の回転角度をθと
し、前記第1アーム5、5'の回転角度をそれぞれφ、
φ' としたとき、前記ハンド10、10' がそれぞれ保持す
る前記基板の中心の一点が前記旋回軸心Qからそれぞれ
外れて前記ハンド10、10' の到達範囲内にある任意の方
向の各直線H、H' 上を前記ロボット本体に対してそれ
ぞれ直線移動し、前記基板が回転しながら容器にそれぞ
れ受け渡し・取り出しされるように、これらの回転角度
θとφ、φ' とをそれぞれ制御する制御装置が設けられ
たことを特徴とする基板搬送用ロボットである。

【0013】請求項3に記載された発明は、前記のよう
に構成されており、第1ないし第3アーム5、5' 、
7、7' 、9、9' からなるアーム伸縮機構を左右対称
に2列(一対)有するいわゆるダブルアーム列タイプの
基板搬送用ロボットにおいて、ロボット本体に備えられ
る回転基台3の回転角度θと第1アーム5、5' の回転
角度φ、φ' とを、ハンド10、10' がそれぞれ保持する
基板の中心の一点が旋回軸心Qからそれぞれ外れてハン
ド10、10' の到達範囲内にある任意の方向の各直線H、
H' 上をロボット本体に対してそれぞれ直線移動し、基
板が回転しながら容器にそれぞれ受け渡し・取り出しさ
れるように、制御装置によりそれぞれ制御するので、従
来のロボット旋回θ軸とロボット進退R軸との2つの制
御軸を左右対称に2列有するダブルアーム列タイプの基
板搬送用ロボットと比較して、制御軸数を増加させるこ
となく、低コストで、ロボットのハンド10、10' が到達
する範囲内の任意の位置と向きに配置された容器に対し
て基板を受け渡したり、取り出したりする基板搬送用ロ
ボットを提供することができる。

【0014】さらに、請求項4に記載のように請求項3
に記載の発明を構成することにより、基板の中心の一点
が旋回軸心Qから一定距離h、h' だけそれぞれ外れて
ハンド10、10' の到達範囲内にある任意の方向の各直線
H、H' 上をロボット本体に対してそれぞれ直線移動す
るとし、第1・第2支軸4、4' ・6、6' 間の距離=
第2・第3支軸6、6' ・8、8' 間の距離=L、第3
支軸8、8' と基板の中心との間の距離=mとして、 {m+2Lsin(φ) }sin(θ) =h(一定) または {m+2Lsin(φ' ) }sin(θ) =h' (一定) となるように、これらの回転角度θとφ、φ' とをそれ
ぞれ制御するようにされる。この結果、ハンド10、10'
がそれぞれ保持する基板の中心の一点が旋回軸心Qから
外れてハンド10、10' の到達範囲内にある任意の方向の
直線H、H' 上をロボット本体に対してそれぞれ直線移
動し、基板が回転しながら容器に受け渡し・取り出しさ
れるようにするために行なわれる、これらの回転角度θ
とφ、φ'との各組合せ制御がきわめて簡単になる。

【0015】

【発明の実施の形態】次に、図1ないし図5、図9に図
示される本願の請求項1および請求項2に記載された発
明の一実施形態(実施形態1)について説明する。図1
は、本実施形態1における基板搬送用ロボットの概略縦
断面図、図2は、同基板搬送用ロボットが異なる複数の
作業態様において使用されている状態を示す図、図3
は、同基板搬送用ロボットの作動メカニズムを説明する
ための図、図4は、同基板搬送用ロボットの異なる複数
の作動状態を重ねて示す図、図5は、同異なる複数の作
動状態を各作動状態毎に書き分けて示した図、図9は、
同基板搬送用ロボットの斜視図である。

【0016】本実施形態1における基板搬送用ロボット
は、第1ないし第3の3つのアームからなるアーム伸縮
機構を1列有するいわゆるシングルアーム列タイプの基
板搬送用ロボットであって、例えば、半導体ウエハ基板
の搬送用に使用される。このような基板は、多くの場
合、円板状をなしていて、その円周上の一部には、位置
決め用等に使用されるオリフラ(円板の端を直線で切り
落とした部分)が形成されている。

【0017】図1に図示されるように、本実施形態1に
おける基板搬送用ロボット1は、ロボット本体2の内部
に、第1のモータM1により減速機G1を介して回転駆
動されて、旋回軸心Qを有する回転基台3が備えられて
いる。回転基台3は、この旋回軸心Qを中心に回転させ
られる。第1のモータM1は、回転基台3の下方に設置
された昇降基台55の内部に収容されて固定されている。

【0018】回転基台3の胴体内部には、その上方部に
第2のモータM2が固定されている。そして、この第2
のモータM2により減速機G2を介して回転駆動され
て、旋回軸心Qと同軸に配置された第1支軸4が、回転
基台3の胴体の上部から、該回転基台3の回動とは無関
係の状態に突出させられている。したがって、第1支軸
4は、回転基台3の回転により公転するが、第2のモー
タM2により生起されるその自転は、回転基台3の回転
により影響されない。

【0019】第1支軸4には、第1アーム5の一端部が
固定的に取り付けられている。そして、この第1アーム
5の他端部には、該第1アーム5の回動とともに、該第
1アーム5の体内でプーリ11、12およびタイミングベル
ト13を介して2:1のギア比で回動されることとなる第
2支軸6が、該第1アーム5の回動とは無関係の状態に
突出させられている。

【0020】プーリ11は、回転基台3の胴体上部の縮径
部により構成されていて、この縮径部は、第1アーム5
の体内に抜け出し不能に進入させられている。減速機G
2は、この縮径部に間隔を置いて収容されている。プー
リ12は、段付き中空円筒状体からなる第2支軸6の下部
大径部により構成されていて、この大径部は、第1アー
ム5の体内に抜け出し不能に収容されている。タイミン
グベルト13は、これらのプーリ11、12間に架け渡されて
おり、これらのプーリ11、12のギア比は2:1である。

【0021】したがって、いま、第1アーム5が、第2
のモータM2により回転駆動される第1支軸4の回転に
より、該第1支軸4とともにφだけ回転させられたとす
ると、この回転によりタイミングベルト13がプーリ11上
を相対的に走行する長さと同じ長さだけタイミングベル
ト13がプーリ12上を相対的に走行するから、タイミング
ベルト13のこの走行により第2支軸6が回転させられる
こととなる量は、第1アーム5(第1支軸4)の回転角
度φの2倍の2φとなり、その向きは第1アーム5の回
転の向きと逆になる。

【0022】第2支軸6が第1アーム5の他端部から突
出する部分(小径部)には、第2アーム7の一端部が固
定的に取り付けられている。そして、この第2アーム7
の他端部には、該第2アーム7の回動とともに、該第2
アーム7の体内でプーリ21、22およびタイミングベルト
23を介して1:2のギア比で回動されることとなる第3
支軸8が、該第2アーム7の回動とは無関係の状態に突
設させられている。第2・第3支軸6・8間の距離は、
第1・第2支軸4・6間の距離と同じにされている。

【0023】プーリ21は、第1アーム5の他端部に上方
に向けて突出状に一体に形成された筒状部により構成さ
れていて、この筒状部は、第2アーム7の体内に抜け出
し不能に進入させられている。第2支軸6の小径部は、
この筒状部に間隔を置いて挿通されて、第1アーム5の
他端部から該第1アーム5の回動とは無関係の状態に突
出している。プーリ22は、段付き中空円筒状体からなる
第3支軸8の下部大径部により構成されていて、この大
径部は、第2アーム7の体内に抜け出し不能に収容され
ている。タイミングベルト23は、これらのプーリ21、22
間に架け渡されており、これらのプーリ21、22のギア比
は1:2である。

【0024】したがって、いま、第2アーム7が、第2
支軸6の回転により、該第2支軸6とともに2φだけ回
転させられたとすると、この回転によりタイミングベル
ト23がプーリ21上を相対的に走行する長さと同じ長さだ
けタイミングベルト23がプーリ22上を相対的に走行する
から、タイミングベルト23のこの走行により第3支軸8
が回転させられることとなる量は、第2アーム7(第2
支軸6)の回転角度2φの1/2のφとなり、その向き
は第2アーム7の回転の向きと逆になる。このことは、
第3支軸8は、第1アーム5の回転によってもその姿勢
を変えないことを意味している。しかも、第2・第3支
軸6・8間の距離は、第1・第2支軸4・6間の距離と
同じにされているので、第3支軸8の中心P3は、常に
第1支軸4の中心P1(この中心P1は、旋回軸心Qと
一致する。)を通る定直線J上にあることになる。例え
ば、図3において、第2支軸6の中心P2がP2
回転変位したとき、第3支軸8の中心P3はP3
回転変位するが、このP3 点は、依然として定直線J
上にある。この定直線Jは、第1支軸4の中心P1と第
2支軸6の中心P2の初期位置P2とを結ぶ直線に
直交(η=90°)している(図1、図3、図4(イ)
参照)。なお、この初期位置P2は、後述するxy
絶対座標系において、回転基台3の回転角度θとともに
変動する点である。

【0025】第3支軸8には、第3アーム9の一端部が
固定的に取り付けられている。第3アーム9の他端部に
は、基板30を保持するためのハンド10が固設されてい
る。第3支軸8が、前記のとおり、第1アーム5の回転
によってもその姿勢を変えないことにより、第3アーム
9およびハンド10も、第1アーム5の回転によってその
姿勢を変えることはない。

【0026】本実施形態1において、ハンド10が保持す
る基板30の中心P4は、第3支軸8の中心P3ととも
に、常に第1支軸4の中心P1(旋回軸心Q)を通る定
直線J上にあるようにされている。この定直線Jは、回
転基台3上に想定されるx' y' 相対座標系において、
固定的な直線をなす。常にこの定直線J上にある基板30
の中心P4から旋回軸心Qまでの距離Rは、このアーム
伸縮機構の伸長量を示しており、カセット32(図4参
照)にウエハ基板30を受け渡し・取り出しするときの作
業量の重要な目安となる。その量は、第1アーム5の回
転量によって定まるから、第1支軸4を回転駆動する第
1のモータM1の回転量を制御することによって制御す
ることができる。定直線Jは、ロボット旋回θ軸とロボ
ット進退R軸との2つの制御軸を有する本基板搬送用ロ
ボット1において、ロボット進退R軸に相当している。

【0027】図3は、基板搬送用ロボット1の設置面に
設定されたxy絶対座標系において、回転基台3と第1
ないし第3の3つのアーム5、7、9からなるアーム伸
縮機構との各作動を説明し、それらの作動の結果とし
て、基板30の中心P4が最終的にこの座標系上の定直線
Hに沿って移動することとなるメカニズムを説明してお
り、図4は、このメカニズムにしたがって作動する基板
搬送用ロボット1の異なる複数の作動状態を経時的に重
ねて示している。また、図5は、同異なる複数の作動状
態を経時的に分解して示している。

【0028】図3に図示されるように、定直線Hは、第
1支軸4の中心P1(旋回軸心Q)を通ることなく、こ
れより一定距離hだけ離れている。定直線Jは、前記の
とおり、x' y' 相対座標系において固定的な直線をな
すから、xy絶対座標系においては、その向きは、回転
基台3の回転角度θにのみ依存する。回転基台3の回転
中心をなす旋回軸心Qは、ロボット旋回θ軸とロボット
進退R軸との2つの制御軸を有する本基板搬送用ロボッ
ト1において、ロボット旋回θ軸に相当しており、回転
基台3の回転角度θを制御するときの制御軸をなしてい
る。

【0029】いま、このxy絶対座標系において、定直
線Jの向き(ロボットハンド10の向き)を表す回転基台
3の回転角度をθ、直線P1P2を基準にして測定
した第1アーム5(第1支軸4)の回転角度をφ、第1
・第2支軸4・6間の距離(すなわち、P1、P2間の
距離)=第2・第3支軸6・8間の距離(すなわち、P
2、P3間の距離)=L、第3支軸8と基板30の中心と
の間の距離(すなわち、P3、P4間の距離)=mと
し、ハンド10が保持する基板30の中心の一点P4が旋回
軸心Qから一定距離hだけ外れてハンド10の到達範囲内
にある任意の方向の直線H上をロボット本体2に対して
直線移動するとすると、第1アーム5と第2アーム7と
のなす角度∠P1P2P3は2φであるから、基板30の
中心P4から旋回軸心Qまでの距離(すなわち、P4、
P1間の距離)Rは、 R=m+r=m+2Lsin(φ) で表される。基板30の中心P4を直交座標(x、y)で
表すと、 P4(x、y) =P4(Rcos(θ) 、Rsin(θ) ) =P4[{m+2Lsin(φ) }cos(θ) 、{m+2Lsi
n(φ) }sin(θ) ] となるから、基板30の中心P4が常にx軸に平行な定直
線H上を直進するためには、 {m+2Lsin(φ) }sin(θ) =h(一定) (式1) となるように回転角度θ、φを、第1のモータM1、第
2のモータM2の各回転量を制御することにより、制御
してやればよい。制御装置40(図1参照)は、これら第
1のモータM1、第2のモータM2の各回転量を制御し
て、回転角度θ、φが常に(式1)を満足するようにし
ている。

【0030】なお、この際、基板30の中心の一点P4
は、図4(イ)〜(ニ)および図5(イ)〜(ニ)に図
示されるように、定直線H上を移動して行くが、基板30
の全体の運動としては、該一点P4の回りに回転しなが
ら、定直線H上を移動して行くこととなる。基板30は、
その一部(オリフラ31部分)を除いて端縁は円周となっ
ているので、カセット32への挿入時に、基板30がカセッ
ト32の内壁に衝突したり、接触したりすることなく、都
合よくカセット32に挿入することができる。基板30をカ
セット32から取り出すときも同様である。

【0031】カセット32は、ロボットハンド10が到達す
る範囲内であれば、任意の位置および向きに配置されて
よく、しかも、カセット32への基板挿入直線(挿入する
基板30の移動軌跡)Hが旋回軸心Qを通らない場合をも
含むので、図2(イ)〜(ハ)に図示されるとおり、あ
らゆるカセット32の配置形態に対してウエハ基板30を受
け渡し・取り出しすることができる。しかも、図1に図
示される構造のロボット1においては、ロボットアーム
全体(アーム伸縮機構全体)を旋回させる旋回軸心Qと
第1支軸4の軸心(中心)P1とを一致させているの
で、回転角度θ、φが非常に簡単な(式1)を満たすよ
うに、第1のモータM1と第2のモータM2とをそれぞ
れ制御すればよい。したがって、その制御方法がきわめ
て簡単になる。

【0032】本実施形態1における基板搬送用ロボット
1は、なお、回転基台3およびアーム伸縮機構全体を昇
降させる昇降機構50を有している。この昇降機構50は、
駆動源をなす第3のモータM3と、該第3のモータM3
の出力をボールネジ機構51に伝達するプーリ52、53、タ
イミングベルト54とを備えていて、該第3のモータM3
の回転により、第1のモータM1を収容する昇降基台55
を昇降させ、これにより、該昇降基台55の上方に設置さ
れた回転基台3、アーム伸縮機構の全体を垂直なZ軸方
向に昇降動させる。したがって、この基板搬送用ロボッ
ト1は、ロボット旋回θ軸とロボット進退R軸との2つ
の制御軸のほかに、第3の制御軸として、ロボット昇降
Z軸を有している。この結果、この基板搬送用ロボット
1は、異なる高さ位置に配置された複数のカセット32に
対しても自在に対応することが可能である。

【0033】本実施形態1は、前記のように構成されて
いるので、次のような効果を奏することができる。第1
ないし第3アーム5、7、9からなるアーム伸縮機構を
1列有するいわゆるシングルアーム列タイプの基板搬送
用ロボット1において、ロボット本体2内に備えられる
回転基台3の回転角度θと第1アーム5の回転角度φと
を、ハンド10が保持する基板30の中心の一点P4が、旋
回軸心Qから外れてロボットのハンド10の到達範囲内に
ある任意の方向の直線H上をロボット本体2に対して直
線移動し、基板30が回転しながらカセット32に受け渡し
・取り出しされるように、制御装置40によりそれぞれ制
御するので、従来のロボット旋回θ軸とロボット進退R
軸との2つの制御軸を有するシングルアーム列タイプの
基板搬送用ロボットと比較して、制御軸数を増加させる
ことなく、低コストで、ロボットのハンド10が到達する
範囲内の任意の位置と向きに配置されたカセット32に対
して基板を受け渡したり、取り出したりする基板搬送用
ロボットを提供することができる。しかも、制御装置40
による回転角度θとφとの制御は、これらの回転角度θ
とφとが常に(式1)を満足するような制御であればよ
いので、これらの回転角度θとφとの組合せ制御がきわ
めて簡単になる。

【0034】次に、図6ないし図8、図10に図示され
る本願の請求項3および請求項4に記載された発明の一
実施形態(実施形態2)について説明する。図6は、本
実施形態2における基板搬送用ロボットの概略縦断面
図、図7は、同基板搬送用ロボットの初期状態における
スケルトン図、図8は、同基板搬送用ロボットの作動メ
カニズムを説明するためのスケルトン図、図10は、同
基板搬送用ロボットの斜視図である。

【0035】本実施形態2における基板搬送用ロボット
は、図6に図示されるように、第1ないし第3の3つの
アームからなるアーム伸縮機構を左右対称に一対(2
列)有する、いわゆるダブルアーム列タイプの基板搬送
用ロボット1’として構成されている。

【0036】ダブルアーム列を構成するアーム列A、B
各側のアーム伸縮機構は、図6および図7に図示される
ように、その第1支軸4、4' の中心P1、P1' が、
回転基台3の旋回軸心Qに対して対称の位置に等距離x
だけ外側にオフセットされて配置されていて、第1支軸
4、4' の各々に対して、その駆動源をなす第2のモー
タM2、M2' がそれぞれ設けられている。また、ハン
ド10、10' がそれぞれ保持する基板30、30' の中心P
4、P4' は、第1支軸4、4' の中心P1、P1' が
旋回軸心Qに対して対称の位置に等距離xだけ外側にオ
フセットされて配置された方向と反対の方向に、第3支
軸8、8' の中心P3、P3' に対して等距離xだけ内
側にオフセットされて位置するようにされている。

【0037】第3支軸8、8' に第3アーム9、9' の
一端部がそれぞれ取り付けられ、これら第3アーム9、
9' の他端部に基板を保持するためのハンド10、10' が
それぞれ固設されて、前記のとおり、基板30、30' の中
心P4、P4' が第3支軸8、8' の中心P3、P3'
に対して等距離xだけ内側にオフセットされて位置する
ようにされるには、幾とおりもの方法があり得る。要
は、基板30、30' の中心P4、P4' の第3支軸8、
8' の中心P3、P3' に対する内向き(第1支軸4、
4' の中心P1、P1' が旋回軸心Qに対して外側にオ
フセットされて配置された方向と反対の向き)オフセッ
ト量がxとなるようにされればよい。図7および図8に
図示される、第3アーム9、9' とハンド10、10' とが
それぞれ直角をなし、かつ、ハンド10、10' が定直線J
に沿って配置される方法は、最も分かり易い方法の1例
である。ここで、この定直線Jは、基板30、30' の中心
P4、P4' と旋回軸心Qとをそれぞれ結ぶ直線であっ
て、制御軸としてのロボット進退R軸に相当している。

【0038】本実施形態2におけるダブルアーム列タイ
プ基板搬送用ロボット1’のアーム列A、B各側のアー
ム伸縮機構は、以上の点で実施形態1と異なっている
が、その構成と作用とは、実施形態1と基本的に異なる
ものではない。定直線J上の基板30、30' の中心P4、
P4' の動きは、実施形態1におけるシングルアーム列
タイプ基板搬送用ロボット1の場合と同じである。回転
基台3は、アーム列A、B各側のアーム伸縮機構全体の
旋回用に共用されており、回転基台3の旋回軸心Q(ロ
ボット旋回θ軸)回りの回転角度θは、そのまま各アー
ム伸縮機構全体の旋回角度となる。

【0039】以上のとおり、本実施形態2におけるダブ
ルアーム列タイプ基板搬送用ロボット1’のアーム列
A、B各側のアーム伸縮機構の動きは、実施形態1にお
けるシングルアーム列タイプ基板搬送用ロボット1のア
ーム伸縮機構の動きと同じであり、アーム列A、B各側
のアーム伸縮機構が旋回軸心Qを共用して交互にこれを
使用することによって、各側のアーム伸縮機構が独立し
て交互に基板30、30' を回転させながら、旋回軸心Qか
ら外れてカセット32の開口面方向に延びる直線H、H'
上を移動して、該基板30、30' をカセット32方向に搬送
することができる。もちろん、従来の基板搬送用ロボッ
トと同様に、旋回軸心Qを通る定直線J上を基板30、3
0' の中心P4、P4' が移動するような搬送動作をも
行なうことができる。

【0040】ダブルアーム列タイプ基板搬送用ロボット
1’のアーム列A、B各側のアーム伸縮機構に対し、第
1支軸4、4' の中心P1、P1' の旋回軸心Qに対す
るオフセットを以上のように行なうことによって、シン
グルアーム列タイプ基板搬送用ロボット1におけると同
様に、 {m+2Lsin(φ) }sin(θ) =h(一定) (式1) または {m+2Lsin(φ' ) }sin(θ) =h' (一定) (式1’) の式が成立する。制御装置40' は、回転基台3の回転角
度θと第1アーム5、5' の回転角度φ、φ' とが常に
これらの(式1)、(式1’)を満足するように、第1
のモータM1と第2のモータM2、第1のモータM1と
第2のM2’とを交互に制御すればよい。そして、この
ようにするにより、ハンド10、10' の到達範囲内の任意
の位置・向きに配置されたカセット32に対して、アーム
列A側のアーム伸縮機構が処理前基板10をカセット32か
ら取り出し、アーム列B側のアーム伸縮機構が処理済み
基板10' をカセット32に戻す動作を交互に行なうように
することができる。

【0041】アーム列B側のアーム伸縮機構を構成する
各部材およびその他の部材には、アーム列A側のアーム
伸縮機構を構成する各部材およびその他の対応する部材
に付した符号に「’」記号を付して示すことにして、本
実施形態2におけるダブルアーム列タイプ基板搬送用ロ
ボット1’のさらに詳細な説明を省略する。

【0042】本実施形態2は、前記のように構成されて
いるので、次のような効果を奏することができる。第1
ないし第3アーム5、5' 、7、7' 、9、9' からな
るアーム伸縮機構を左右対称に2列(一対)有するいわ
ゆるダブルアーム列タイプの基板搬送用ロボット1’に
おいて、ロボット本体2に備えられる回転基台3の回転
角度θと第1アーム5、5' の回転角度φ、φ' とを、
ハンド10、10' がそれぞれ保持する基板30、30' の中心
の一点P4、P4' が旋回軸心Qから一定距離h、h'
だけそれぞれ外れてハンド10、10' の到達範囲内にある
任意の方向の各直線H、H'上をロボット本体2に対し
てそれぞれ直線移動し、基板30、30' が回転しながらカ
セット32にそれぞれ受け渡し・取り出しされるように、
制御装置40によりそれぞれ制御するので、従来のロボッ
ト旋回θ軸とロボット進退R軸との2つの制御軸を左右
対称に2列有するダブルアーム列タイプの基板搬送用ロ
ボットと比較して、制御軸数を増加させることなく、低
コストで、ロボットのハンド10、10' が到達する範囲内
の任意の位置と向きに配置されたカセット32に対して基
板30、30' を受け渡したり、取り出したりする基板搬送
用ロボット1’を提供することができる。

【0043】しかも、制御装置40による回転角度θと
φ、φ'との制御は、これらの回転角度θとφ、φ' と
が常に(式1)または(式1’)を満足するような制御
であればよいので、アーム列A、B各側のアーム伸縮機
構について共通の制御方法を利用することができ、これ
らの回転角度θとφ、φ' との組合せ制御がきわめて簡
単になる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本願の請求項1および請求項2に記載された発
明の一実施形態(実施形態1)における基板搬送用ロボ
ットの概略縦断面図である。

【図2】同基板搬送用ロボットが異なる複数の作業態様
において使用されている状態を示す図である。

【図3】同基板搬送用ロボットの作動メカニズムを説明
するための図である。

【図4】同基板搬送用ロボットの異なる複数の作動状態
を重ねてを示す図である。

【図5】同異なる複数の作動状態を各作動状態毎に書き
分けて示す図である。

【図6】本願の請求項3および請求項4に記載された発
明の一実施形態(実施形態2)における基板搬送用ロボ
ットの概略縦断面図である。

【図7】同基板搬送用ロボットの初期状態におけるスケ
ルトン図である。

【図8】同基板搬送用ロボットの作動メカニズムを説明
するためのスケルトン図である。

【図9】図1の実施形態1における基板搬送用ロボット
の斜視図である。

【図10】図6の実施形態2における基板搬送用ロボッ
トの斜視図である。

【図11】従来例を示す図である。

【符号の説明】

1、1’…基板搬送用ロボット、2…ロボット本体、3
…回転基台、4、4’…第1支軸、5、5’…第1アー
ム、6、6’…第2支軸、7、7’…第2アーム、8、
8’…第3支軸、9、9’…第3アーム、10、10’…ハ
ンド、11、12…プーリ、13…タイミングベルト、21、22
…プーリ、23…タイミングベルト、30…基板、31…オリ
フラ、32…カセット、40、40’…制御装置、50…昇降機
構、51…ボールネジ機構、52、53…プーリ、54…タイミ
ングベルト、55…昇降基台、A、B…アーム列、M1、
M2、M2’、M3…第1〜第3のモータ、G1、G2
…減速機、H、J…直線、P1〜P3、P1’〜P3’
…第1〜第3支軸の中心、P4、P4’…基板の中心、
Q…旋回軸心。

フロントページの続き Fターム(参考) 3F059 AA01 AA14 BA04 FB05 3F060 AA01 AA07 BA06 CA21 DA09 DA10 EB12 EC12 FA02 GB02 GB06 GB31 5F031 CA02 FA01 FA11 FA12 GA43 GA47 GA49 GA50 LA07 LA12 LA13

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボット本体内に、第1のモータM1に
    より回転駆動され、旋回軸心Qを有する回転基台3が備
    えられ、 前記回転基台3の上部には、第2のモータM2により回
    転駆動され、前記旋回軸心Qと同軸に配置された第1支
    軸4が、該回転基台3の回動とは無関係の状態に突出さ
    せられ、 前記第1支軸4には、第1アーム5の一端部が取り付け
    られ、 前記第1アーム5の他端部には、該第1アーム5の回動
    とともに、該第1アーム5の体内でプーリおよびタイミ
    ングベルトを介して2:1のギア比で回動されることと
    なる第2支軸6が、該第1アーム5の回動とは無関係の
    状態に突出させられ、 前記第2支軸6には、第2アーム7の一端部が取り付け
    られ、 前記第2アーム7の他端部には、該第2アーム7の回動
    とともに、該第2アーム7の体内でプーリおよびタイミ
    ングベルトを介して1:2のギア比で回動されることと
    なる第3支軸8が、該第2アーム7の回動とは無関係の
    状態に突出させられ、 前記第1・第2支軸4・6間の距離と前記第2・第3支
    軸6・8間の距離とは、同じにされており、 前記第3支軸8には、第3アーム9の一端部が取り付け
    られ、 前記第3アーム9の他端部には、基板を保持するための
    ハンド10が固設され、 前記回転基台3の回転角度をθとし、前記第1アーム5
    の回転角度をφとしたとき、前記ハンド10が保持する前
    記基板の中心の一点が前記旋回軸心Qから外れて前記ハ
    ンド10の到達範囲内にある任意の方向の直線H上を前記
    ロボット本体に対して直線移動し、前記基板が回転しな
    がら容器に受け渡し・取り出しされるように、これらの
    回転角度θとφとをそれぞれ制御する制御装置が設けら
    れたことを特徴とする基板搬送用ロボット。
  2. 【請求項2】 前記基板の中心の一点が前記旋回軸心Q
    から一定距離hだけ外れて前記ハンド10の到達範囲内に
    ある任意の方向の直線H上を前記ロボット本体に対して
    直線移動するとし、前記第1・第2支軸4・6間の距離
    =前記第2・第3支軸6・8間の距離=L、前記第3支
    軸8と前記基板の中心との間の距離=mとして、 {m+2Lsin(φ) }sin(θ) =h(一定) となるように、これらの回転角度θとφとをそれぞれ制
    御するようにされたことを特徴とする請求項1に記載の
    基板搬送用ロボット。
  3. 【請求項3】 ロボット本体内に、第1のモータM1に
    より回転駆動され、旋回軸心Qを有する回転基台3が備
    えられ、 前記回転基台3の上部には、第2のモータM2、M2'
    によりそれぞれ回転駆動され、前記旋回軸心Qに関して
    対称の位置に等距離xだけ外側にオフセットされて配置
    された第1支軸4、4' が、前記回転基台3の回動とは
    無関係の状態にそれぞれ突出させられ、 前記第1支軸4、4' には、第1アーム5、5' の一端
    部がそれぞれ取り付けられ、 前記第1アーム5、5' の他端部には、該第1アーム
    5、5' の回動とともに、該第1アーム5、5' の体内
    でプーリおよびタイミングベルトを介して2:1のギア
    比でそれぞれ回動されることとなる第2支軸6、6'
    が、該第1アーム5、5' の回動とは無関係の状態にそ
    れぞれ突出させられ、 前記第2支軸6、6' には、第2アーム7、7' の一端
    部がそれぞれ取り付けられ、 前記第2アーム7、7' の他端部には、該第2アーム
    7、7' の回動とともに、該第2アーム7、7' の体内
    でプーリおよびタイミングベルトを介して1:2のギア
    比でそれぞれ回動されることとなる第3支軸8、8'
    が、該第2アーム7、7' の回動とは無関係の状態にそ
    れぞれ突出させられ、 前記第1・第2支軸4、4' ・6、6' 間の距離と前記
    第2・第3支軸6、6' ・8、8' 間の距離とは、それ
    ぞれ同じにされており、 前記第3支軸8、8' には、第3アーム9、9' の一端
    部がそれぞれ取り付けられ、 前記第3アーム9、9' の他端部には、基板を保持する
    ためのハンド10、10'がそれぞれ固設され、 前記ハンド10、10' がそれぞれ保持する基板の中心は、
    前記第1支軸4、4'が前記旋回軸心Qに対して対称の
    位置に等距離xだけ外側にオフセットされて配置された
    方向と反対の方向に、前記第3支軸8、8' に対して等
    距離xだけ内側にオフセットされて位置するようにされ
    ており、 前記回転基台3の回転角度をθとし、前記第1アーム
    5、5' の回転角度をそれぞれφ、φ' としたとき、前
    記ハンド10、10' がそれぞれ保持する前記基板の中心の
    一点が前記旋回軸心Qからそれぞれ外れて前記ハンド1
    0、10' の到達範囲内にある任意の方向の各直線H、H'
    上を前記ロボット本体に対してそれぞれ直線移動し、
    前記基板が回転しながら容器にそれぞれ受け渡し・取り
    出しされるように、これらの回転角度θとφ、φ' とを
    それぞれ制御する制御装置が設けられたことを特徴とす
    る基板搬送用ロボット。
  4. 【請求項4】 前記基板の中心の一点が前記旋回軸心Q
    から一定距離h、h' だけそれぞれ外れて前記ハンド1
    0、10' の到達範囲内にある任意の方向の各直線H、H'
    上を前記ロボット本体に対してそれぞれ直線移動する
    とし、前記第1・第2支軸4、4' ・6、6' 間の距離
    =前記第2・第3支軸6、6' ・8、8' 間の距離=
    L、前記第3支軸8、8' と前記基板の中心との間の距
    離=mとして、 {m+2Lsin(φ) }sin(θ) =h(一定) または {m+2Lsin(φ' ) }sin(θ) =h' (一定) となるように、これらの回転角度θとφ、φ' とをそれ
    ぞれ制御するようにされたことを特徴とする請求項3に
    記載の基板搬送用ロボット。
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