JP2003124300A - クランプ装置及び伸縮アーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 アームの先端に動力源を配置する必要がな
く、かつアームの姿勢に依存することなく開閉を行うこ
とができるクランプ装置を提供する。 【解決手段】 保持台１０に固定された回転軸１１が、
アームに、回転可能に支持されている。クランプレバー
２１が、保持台に、支点２２を中心として遥動可能に支
持されている。クランプレバーの力点が、回転軸の脇に
配置されている。クランプレバーの力点を、回転軸から
遠ざけ、または回転軸に近づけることによって、クラン
プレバーの作用点を移動させる。第１の部材が、回転軸
の中心軸を回転中心とし、回転軸の中心軸方向に関して
径が変化する回転面を画定する。回転面が回転軸の中心
軸方向に移動することによって、クランプレバーの力点
が回転軸から遠ざかり、または回転軸に近づく。移動機
構が、第１の部材を、回転軸の中心軸方向に移動させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クランプ装置及び
伸縮アームに関し、特にアームの先端に対象物を挟んで
保持するクランプ装置及び伸縮アームに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置において、ウエハをチャ
ンバから他のチャンバに移送するための伸縮アームのウ
エハ保持機構として、真空チャックが用いられていた。
真空チャックでは、ウエハの裏面がチャック面に密着す
るため、裏面にゴミが付着しやすい。また、真空チャン
バ内では真空チャックを使用することができない。この
ため、アームの先端にウエハを挟んで保持するクランプ
機構が主流となりつつある。

【０００３】伸縮アームの先端に取り付けられたクラン
プ機構の駆動方法として、アームの先端に取り付けたソ
レノイド電磁石を用いる方法、及びアームの先端に取り
付けたエアシリンダを用いる方法等が知られている。ま
た、アームに取り付けられたクランプ機構の開閉を行う
駆動部を、アーム自体に取り付けるのではなく、アーム
とウエハの受け渡しを行うチャンバ側に取り付ける方法
が提案されている。さらに、折れ曲がり伸縮アームの折
れ曲がり動作でカム機構を動作させ、クランプレバーの
開閉を行う方法が、特開平０９−３８８７５号公報に開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】半導体製造装置におい
ては、伸縮アームが真空チャンバ内に配置される。この
ため、伸縮アームの内部も真空環境にされる。アームの
先端にソレノイド電磁石を取り付ける方法では、アーム
の基部から先端まで電気配線を延ばす必要がある。ま
た、真空中に配置したソレノイド電磁石は、脱ガスの原
因になる。

【０００５】エアシリンダを用いる方法では、アームの
基部から先端までエアチューブを延ばす必要がある。伸
縮アームは、関節部において折れ曲がるため、フレキシ
ブルチューブを使用しなければならない。真空雰囲気中
に配置したフレキシブルチューブは、脱ガスの原因にな
り、また信頼性低下の原因にもなる。

【０００６】クランプレバーの駆動部をチャンバ側へ取
り付ける方法では、複数のチャンバの各々に駆動部を配
置しなければならない。カム機構を利用する方法では、
クランプレバーの開閉動作がアームの折れ曲がり動作に
依存する。このため、アームが、ある特定の姿勢の時に
しか、クランプレバーを開閉することができない。

【０００７】本発明の目的は、アームの先端に動力源を
配置する必要がなく、かつアームの姿勢に依存すること
なく開閉を行うことができるクランプ装置を提供するこ
とである。

【０００８】本発明の他の目的は、構造の簡単な伸縮ア
ームを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、第１の回転軸が固定された保持台と、前記保持台
を、前記第１の回転軸を中心として回転可能に支持する
アームと、前記保持台に、支点を中心として遥動可能に
支持された第１のクランプレバーであって、該第１のク
ランプレバーの力点が、前記第１の回転軸の脇に配置さ
れ、該第１のクランプレバーの力点を、該第１の回転軸
から遠ざけ、または該第１の回転軸に近づけることによ
って、該第１のクランプレバーの作用点を移動させて対
象物を保持する第１のクランプレバーと、前記第１の回
転軸の中心軸を回転中心とし、該第１の回転軸の中心軸
方向に関して径が変化する回転面の少なくとも一部を画
定し、該回転面が該第１の回転軸の中心軸方向に移動す
ることによって前記第１のクランプレバーの力点が該第
１の回転軸から遠ざかり、または該第１の回転軸に近づ
くように構成された第１の部材と、前記第１の部材を、
前記第１の回転軸の中心軸方向に移動させる移動機構と
を有するクランプ装置が提供される。

【００１０】本発明の他の観点によると、固定部材と、
第１の端部に筒状の第１の回転軸が固定された第１の腕
要素と、前記第１の回転軸を、回転可能に支持する第１
の回転支持部材と、前記第１の回転軸の内部空洞に、該
第１の回転軸と同軸に配置された第２の回転軸と、前記
第２の回転軸を回転可能に支持する第２の回転支持部材
と、前記第２の回転軸が前記第１の回転軸に相対的に固
定されて回転する固定状態と、前記第２の回転軸が前記
第１の回転軸に対して相対的に回転可能な解放状態とを
切り替えることができる第１のクラッチと、前記第１の
クラッチを解放状態にして、前記第１の回転軸を第１の
回転方向に第１の角度だけ自転させると、前記第２の回
転軸が該第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に第
２の角度だけ自転するように、前記第１及び第２の回転
軸の回転を拘束する回転拘束機構と、一方の端部に第３
の回転軸が固定され、該第３の回転軸が、前記第１の腕
要素の、前記第１の端部とは反対の第２の端部に回転可
能に取り付けられた第２の腕要素と、前記第２の回転軸
が前記第２の回転方向に第２の角度だけ自転すると、前
記第３の回転軸が該第２の回転方向と同一の回転方向に
前記第１の角度の２倍の角度だけ自転するように、前記
第２の回転軸と第３の回転軸との回転角度を拘束する第
１の回転運動伝達機構とを有する伸縮アームが提供され
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の第１の実施例に
よるクランプ機構付き伸縮アームの概略平面図を示す。
第１の腕要素１の一方の端部（基部）が、図５を参照し
て後述する支持部材に回転可能に取り付けられている。
第１の腕要素１の基部に、プーリ２が配置されている。
プーリ２は、図５を参照して後述するように、第１の腕
要素１の回転と所定の関係をもって回転する。

【００１２】第２の腕要素５の一方の端部（基部）に固
定された回転軸６が、第１の腕要素１の他方の端部（先
端）に、回転可能に取り付けられている。第２の腕要素
５の他方の端部（先端）に、ウエハ保持台１０に固定さ
れた回転軸１１が、回転可能に取り付けられている。

【００１３】プーリ２と回転軸６との間に、ベルト４が
架け渡されている。第１の腕要素１の先端に、回転軸６
と同軸状に支軸３が取り付けられている。支軸３と回転
軸１１との間に、ベルト７が架け渡されている。

【００１４】ウエハ保持台１０の上面に、４つのサポー
トピン１２が取り付けられている。ウエハ１００が、サ
ポートピン１２の上に載置される。ウエハ１００は、４
点で保持され、保持台１０に面接触しないため、ゴミの
付着等が防止される。ウエハ保持台１０の先端に、２本
のガイドピン１３が取り付けられている。ウエハ１００
の外周端面がガイドピン１３に接触することにより、ウ
エハ１００の面内方向の位置が拘束される。

【００１５】ウエハ保持台１０の基部側の底面に、一対
のクランプレバーが取り付けられている。このクランプ
レバーの各々の先端に取り付けられたローラ２０が、ウ
エハ１００の外周端面に接触し、ウエハ１００をガイド
ピン１３側に押し付けることにより、ウエハ１００がウ
エハ保持台１０に固定される。

【００１６】図２に、ウエハ保持台１０の底面図を示
す。一対のクランプレバー２１が、支点２２を中心とし
て遥動可能にウエハ保持台１０に取り付けられている。
クランプレバー２１の力点側の部分は、相互にほぼ平行
に回転軸１１の脇に向かって延びる。クランプレバー２
１の作用点側の部分は、相互に交差し、ウエハ保持台１
０の縁よりもやや外側まで延びる。

【００１７】クランプレバー２１の各々の先端（作用
点）に、ローラ２０が取り付けられている。ローラ２０
は、ウエハ保持台１０の上面からやや突出し、ウエハ保
持台１０に載置されたウエハ１００と同一の高さに配置
される。

【００１８】クランプレバー２１の力点同士を遠ざける
（力点側の部分を開く）と、作用点側の部分も開き、ウ
エハ１００が着脱可能になる。クランプレバー２１の力
点同士を近づける（力点側の部分を閉じる）と、作用点
側の部分も閉じ、ローラ２０がウエハ１００の外周端面
に接触してウエハ１００を固定することができる。ばね
２３が、クランプレバー２１の力点側の部分に架け渡さ
れ、力点同士を近づけるように作用する。このため、ク
ランプレバー２１に外部から力を加えていない状態で、
ウエハ１００をウエハ保持台１０に固定することができ
る。

【００１９】クランプレバー２１の各々の力点側の端部
に、２つの突起２１ａが形成されている。２つの突起２
１ａの間にローラ２５が配置されている。回転軸１１の
外周面に設けられた切り欠き部１１ａに、レバー２６が
遥動可能に取り付けられ、その作用点にローラ２５が取
り付けられている。レバー２６を駆動してローラ２５を
回転軸１１から遠ざけることにより、クランプレバー２
１を開くことができる。

【００２０】図２では、一対のクランプレバー２１が、
支点と作用点との間で相互に交差している場合を示した
が、交差しない構造としてもよい。この場合には、ばね
２３が、支点と作用点との間に取り付けられる。クラン
プレバー２１の力点を回転軸１１に近づけることによ
り、クランプレバー２１を開くことができる。

【００２１】図３に、図２の一点鎖線Ａ３−Ａ３におけ
る概略断面図を示す。ウエハ保持台１０の底面に筒状の
回転軸１１が固定されている。回転軸１１は、第２の腕
要素５の上面に設けられた開口を通して、第２の腕要素
５の内部まで挿入されている。第２の腕要素５の内側の
底面に固定された支軸８が、回転軸１１の内部に挿入さ
れている。回転軸１１は、ベアリング３５及び３６によ
り、支軸８に回転可能に支持されている。

【００２２】回転軸１１に、プーリ１５がはめ込まれて
いる。プーリ１５に、図１に示したベルト７が架け渡さ
れている。ベルト７が走行すると、回転軸１１が回転す
る。

【００２３】回転軸１１の外周面に形成された切り欠き
部１１ａに、一対のレバー２６が、支点２７を中心とし
て遥動可能に支持されている。一対のレバー２６は、回
転軸１１の回転中心の両脇に配置されている。レバー２
６の作用点にローラ２５が取り付けられており、このロ
ーラ２５が、クランプレバーの各々の力点に設けられた
２つの突起２１ａの間に挟まれている。

【００２４】レバー２６の各々の力点に、ローラ２８が
取り付けられている。環状部材３０が、回転軸１１を取
り囲む。環状部材３０の内周面は、２つのローラ２８の
間隔よりもやや大きな直径を有し、回転軸１１の中心軸
方向に関して内径が変化する円錐面形状を有する。図３
においては、第２の腕要素５の底面に向かって広がった
円錐面とされている。環状部材３０は、レバー３１の先
端（作用点）に取り付けられている。レバー３１を操作
することにより、環状部材３０が回転軸１１の軸方向に
移動する。

【００２５】環状部材３０を、図の下方に移動させる
と、環状部材３０の内周面がローラ２８に接触し、レバ
ー２６の力点を、回転軸１１の回転中心方向に移動させ
る。レバー２６の作用点に取り付けられたローラ２５
が、回転軸１１の回転中心から離れる方向に移動し、図
２に示したクランプレバー２１の力点側の部分が開く。
これにより、クランプレバー２１の作用点側の部分も開
き、ウエハ１００の着脱を行うことができる。図３にお
いて、環状部材３０を上方に移動させると、図２に示し
たばね２３の作用により、クランプレバー２１が閉じ、
ウエハ１００が固定される。

【００２６】環状部材３０の内周面が、回転軸２６の回
転中心を軸とした円錐面であるため、保持台１０及び回
転軸１１を回転させても、上記と同様の開閉動作を行う
ことができる。なお、環状部材３０の内周面を、円錐面
の代わりに、回転軸１１の中心軸方向の一方に向かって
広がった回転面としてもよい。例えば、回転軸１１の中
心軸を含む仮想平面内の曲線を、回転軸１１の中心軸を
中心として回転させてできる回転面としてもよい。

【００２７】図２において、一対のクランプレバー２１
が、支点と作用点との間で相互に交差しない場合には、
図３のローラ２５が回転軸１１の中心軸に近づくことに
より、クランプレバー２１が開く。従って、環状部材３
０を一対のローラ２８の内側に配置し、円錐面状の外周
面をローラ２８に接触させ、ローラ２８を外側に移動さ
せるような構造とすればよい。

【００２８】図４に、伸縮アームの断面図を示す。第２
の腕要素５の端部（基部）に、筒状の回転軸６が固定さ
れている。回転軸６は、第１の腕要素１の一方の端部
（先端）の上面に設けられた開口を通って、第１の腕要
素１内に挿入されている。第１の腕要素１の内側の底面
に、筒状の支軸３が固定されている。支軸３は、回転軸
６の内部に挿入され、第２の腕要素５の内部まで達して
いる。支軸３の先端と、回転軸１１に固定されたプーリ
１５との間に、ベルト７が架け渡されている。回転軸６
は、ベアリング４０及び４１により、支軸３に回転可能
に支持されている。回転軸６と、図１に示したプーリ２
との間に、ベルト４が架け渡されている。

【００２９】第１の腕要素１の内側の底面に、レバー４
３が、支点４４を中心として遥動可能に取り付けられて
いる。レバー４３の一方の端部（作用点）が、支軸３の
壁面に設けられた開口を通ってその内部まで挿入されて
いる。

【００３０】第１の腕要素１の内部の基部側に、エアシ
リンダ５０が配置されている。エアシリンダ５０は、ピ
ストン５１を第１の腕要素１の長さ方向に往復移動させ
ることができる。ピストン５１の先端にローラ５２が取
り付けられている。レバー４３の力点側の端面が斜めに
加工されており、ローラ５２が斜めの端面に接触する。
ピストン５１の繰り出し量を変化させることにより、レ
バー４３を遥動させることができる。ピストン５１に真
空ベローズ５３が取り付けられており、エアシリンダ５
０の内部と外部とが仕切られている。

【００３１】第２の腕要素５の内側の底面に、レバー３
１が、支点３２を中心として遥動可能に取り付けられて
いる。レバー３１の一方の端部（作用点）には、図３で
説明した環状部材３０が取り付けられている。レバー３
１の力点側の部分は、クランク状に折れ曲がり、その先
端が、支軸３の先端に対向する位置まで延在している。
ばね３４が、レバー３１に、その力点を押し下げる向き
（環状部材３０を上方に移動させる向き）に力を加えて
いる。第２の腕要素５の底面にストッパ３７が設けられ
ている。レバー３１の力点が下方に押し下げられたと
き、ストッパ３７がレバー３１に接触して、その動きを
停止させる。

【００３２】支軸３の内部に、軸状部材４５が挿入され
ている。棒状部材４５は、スラストベアリング４７で支
持されており、軸方向に移動可能である。レバー４３の
作用点に転がりベアリング４６が取り付けられており、
転がりベアリング４６が棒状部材４５の一端に接してい
る。レバー３１の力点に転がりベアリング３８が取り付
けられており、転がりベアリング３８が棒状部材４５の
他端に接している。棒状部材４５は、レバー４３の作用
点と、レバー３１の力点との最短の間隔を制限してい
る。エアシリンダ５０を動作させてレバー４３を遥動さ
せると、レバー３１が遥動し、環状部材３０を、回転軸
１１の軸方向に移動させることができる。

【００３３】レバー４３の作用点は、支点４４を中心と
した円周に沿って移動し、レバー３１の力点は、支点３
２を中心とした円周に沿って移動する。転がりベアリン
グ３８及び４６は、この円周軌道と、棒状部材４５の直
線軌道とのずれを吸収する。

【００３４】図４に示したように、第１の実施例による
伸縮アームにおいては、クランプレバー２１の動力源で
あるエアシリンダ５０が、第１の腕要素１の内部の基部
側に配置されている。このため、フレキシブルエアチュ
ーブを、伸縮アームの先端まで延ばす必要がない。な
お、エアシリンダ５０の代わりに、他のアクチュエータ
を用いてもよい。

【００３５】レバー４３の作用点を最下点まで移動させ
たとき、レバー３１の力点の下降は、レバー３１がスト
ッパ３７に接触した時点で停止する。このとき、転がり
ベアリング３８と棒状部材４５の上端との間に間隙がで
きるように、棒状部材４５の長さが設計されている。こ
のため、第１の腕要素１に対して、回転軸６を自由に回
転させることができる。

【００３６】図４では、レバー３１を揺動させることに
より、動力を伝達したが、レバー３１を揺動させる代わ
りに、上下に並進移動させてもよい。この場合、リニア
ベアリングを用いてレバー３１を第２の腕要素５に支持
すればよい。レバー３１が直線運動すると、環状部材３
０も、回転軸１１の中心軸方向に直線運動する。このた
め、図３に示した一対のレバー２６の揺動を、より安定
させることができる。

【００３７】次に、図５を参照して、第１の実施例によ
る伸縮アームの回転伸縮機構について説明する。

【００３８】図５は、第１の実施例による伸縮アームの
回転伸縮駆動部の概略図を示す。第１の腕要素１の基部
の底面に、筒状の回転軸６１が固定されている。回転軸
６１は、ベアリング６３及び６４を介して、支持部材６
０に回転可能に取り付けられている。支持部材６０と回
転軸６１との間に、気密シール９２が配置されている。
回転軸６１の側壁及び第１の腕要素１の底の壁の内部
に、孔６９が設けられている。孔６９は、回転軸６１の
大気側の端部から、第１の腕要素１内の底面に固定され
ているエアシリンダ５０まで達している。このように、
孔６９内にフレキシブルチューブを通すことにより、真
空の第１の腕要素１の内部空洞に露出させることなく、
フレキシブルチューブを配置することができる。

【００３９】回転軸６１の先端に、プーリ６７が嵌め込
まれている。プーリ６７と、モータ７６の回転軸に固定
されたプーリ７５との間に、ベルト７７が架け渡されて
いる。モータ７６を動作させることにより、回転軸６１
を回転させることができる。

【００４０】回転軸６１の内部に、他の回転軸７０が挿
入されている。回転軸７０は、ベアリング６５及び６６
により、回転可能に支持されている。回転軸６１と回転
軸７０との間に、気密シール９１が配置されている。回
転軸７０の一端は、第１の腕要素１の底面に設けられた
開口を通って、第１の腕要素１内に導入されている。回
転軸７０の端部に、プーリ２が取り付けられている。プ
ーリ２と、図４に示した回転軸６との間に、ベルト４が
架け渡されている。

【００４１】回転軸７０の他端は、回転軸６１の外側ま
で導出され、端部にプーリ７９が取り付けられている。
回転軸６１の先端に電磁クラッチ６８が取り付けられて
いる。電磁クラッチ６８を解放状態すると、回転軸７０
が回転軸６１に対して回転することができる。電磁クラ
ッチ６８を拘束状態にすると、回転軸７０が回転軸６１
に固定される。

【００４２】プーリ６７に、回転軸６１の径方向に突出
した突出部６７ａが設けられている。突出部６７ａに、
支軸６７ｂが取り付けられている。支軸６７ｂは、回転
軸６１の中心軸と平行な方向に延在する。支軸６７ｂ
に、プーリ７８及び８１が回転可能に取り付けられてい
る。２つのプーリ７８及び８１は、相互に固定されてい
る。プーリ７９とプーリ７８との間に、ベルト８０が架
け渡されている。プーリ７９の回転角度に対するプーリ
７８の回転角度の比は１／１である。支軸６７ｂの先端
に取り付けられたエンコーダ９０が、プーリ８１の回転
角を検出する。

【００４３】回転軸８４に、プーリ８２が固定されてい
る。プーリ８２とプーリ８１との間に、ベルト８３が架
け渡されている。プーリ８２の回転角度に対するプーリ
８１の回転角度の比は２／１である（プーリ８２の回転
角度：プーリ８１の回転角度＝１：２）。回転軸８４
は、電磁クラッチ８５を拘束状態にすることにより、固
定状態になり、支持部材６０に対して回転不可能にな
る。また、電磁クラッチ８５を解放状態にすると、回転
軸８４は回転可能状態になる。

【００４４】伸縮アームを回転させるときは、電磁クラ
ッチ６８を拘束状態にし、電磁クラッチ８５を解放状態
にする。この状態でモータ７６を動作させると、回転軸
６１と回転軸７０とが、同一角度だけ回転する。これに
より、伸縮アームが、その形状を変化させることなく、
回転軸６１の中心軸を回転中心として回転する。

【００４５】伸縮アームを伸縮させるときは、電磁クラ
ッチ６８を解放状態にし、電磁クラッチ８５を拘束状態
にする。この状態でモータ７６を動作させると、外側の
回転軸６１が回転する。例えば回転軸６１が時計周りに
角度θだけ回転したとする。この回転により、突出部６
７ａ、プーリ７８及び８１が、回転軸６１の中心軸を回
転中心として、時計回りに角度θだけ公転する。

【００４６】プーリ８２が回転しないため、プーリ８１
が反時計回りに角度２θだけ自転する。プーリ７８がプ
ーリ８１に固定されているため、プーリ７８も反時計回
りに角度２θだけ自転する。これにより、プーリ７９、
内側の回転軸７０、及びプーリ２が、反時計回りに角度
２θだけ自転する。

【００４７】この動作を、図１を参照して説明する。プ
ーリ２と回転軸６との回転角度の比は１／１である。支
軸３の回転角度に対する回転軸１１の回転角度の比は、
１／２である。第１の腕要素１と第２の腕要素５とは、
等しい長さを有する。

【００４８】外側の回転軸６１が時計回りに角度θだけ
回転すると、第１の腕要素１が時計回りに角度θだけ回
転する。このとき、プーリ２が反時計回りに角度２θだ
け自転するため、回転軸６も反時計回りに角度２θだけ
自転する。これにより、第２の腕要素５が第１の腕要素
１に対して反時計回りに角度２θだけ回転する。このた
め、第１の腕要素１の基部（プーリ２の中心点）と第２
の腕要素５の先端（回転軸１１の中心点）とを結ぶ仮想
直線の向きは変化せず、両者の間隔のみが変動する。

【００４９】プーリ２と回転軸６との回転角度の比を１
／１にできるため、回転軸６の径を比較的大きくするこ
とができる。このため、第２の腕要素５を支持する機械
的強度を高め、さらに、回転軸６に挿入される支軸３内
を空洞にし、この空洞内に棒状部材４５を配置すること
ができる。

【００５０】第２の腕要素５が第１の腕要素１に対して
反時計回りに角度２θだけ回転するため、回転軸１１
は、支軸３を中心として反時計周りに角度２θだけ公転
する。このとき、回転軸１１は、時計回りに角度θだけ
自転する。これに伴い、ウエハ保持台１０は、回転軸１
１を中心として時計回りに角度θだけ回転する。このた
め、ウエハ保持台１０は、第１の腕要素１の回転中心
（プーリ２の中心）と、第２の腕要素５の先端（回転軸
１１の中心）とを結ぶ仮想直線に平行な方向に並進移動
する。このように、ウエハ保持台１０の向きを変えるこ
となく、伸縮アームを伸縮させることができる。

【００５１】上記第１の実施例では、プーリ８２の回転
角度に対するプーリ８１の回転角度の比を２／１とする
ことにより、図１に示した第２の腕要素５の回転角度
を、第１の腕要素１の回転角度の２倍にしたが、プーリ
の組の回転角度の比を調節することにより、最終的に回
転軸６１の回転角度に対する回転軸６の回転角度の比が
２／１になるようにしてもよい。

【００５２】上記第１の実施例では、プーリとベルトと
の組み合わせにより、図５に示した１つのモータ７６の
みで、外側の回転軸６１を角度θだけ回転させ、内側の
回転軸７０をその反対方向に角度２θだけ回転させるこ
とができる。

【００５３】上記第１の実施例において、プーリ２の回
転角度に対する回転軸６の回転角度の比を２／１にすれ
ば、図５のプーリ７８、７９、８１及び８２を省略し、
電磁クラッチ８５が内側の回転軸７０の回転を直接拘束
するような構成とすることができる。この構成では、回
転軸６を比較的細くする必要があるが、回転駆動部の構
造を簡単にすることができる。

【００５４】次に、図６を参照して、本発明の第２の実
施例によるクランプ機構について説明する。上記第１の
実施例では、図２に示したように、一対のクランプレバ
ー２１の各々が直接駆動されるが、第２の実施例では、
１本のクランプレバーを駆動し、そのクランプレバーの
動作に基づいて他方のクランプレバーが駆動される。

【００５５】図６に、第２の実施例によるクランプ機構
の底面図を示す。主クランプレバー２１Ａが、保持台１
０に、支点２２Ａを中心として揺動可能に取り付けられ
ている。主クランプレバー２１Ａの力点が、回転軸１１
の脇に配置されている。主クランプレバー２１Ａの力点
の構造は、図２に示したクランプレバー２１のものと同
一である。

【００５６】従クランプレバー２１Ｂが、保持台１０
に、支点２２Ｂを中心として揺動可能に取り付けられて
いる。従クランプレバー２１Ｂの力点にローラ１１０が
取り付けられている。主クランプレバー２１Ａから分岐
した腕２１ＡＡが、ローラ１１０に接触している。ロー
ラ１１０が、主クランプレバー２１Ａの腕２１ＡＡに常
に接触するように、ばね２３Ａが従クランプレバー２１
Ｂに作用している。

【００５７】主クランプレバー２１Ａ及び従クランプレ
バー２１Ｂの作用点に、それぞれローラ２０Ａ及び２０
Ｂが取り付けられている。作用点の構造は、図２に示し
たクランプレバー２１のものと同一である。

【００５８】主クランプレバー２１Ａの力点を、回転軸
１１から遠ざけると、腕２１ＡＡがローラ１１０を押
し、主クランプレバー２１Ａと従クランプレバー２１Ｂ
とが開く。主クランプレバー２１Ａの力点に加わる力を
解放すると、ばね２３Ａの弾性力により、ローラ１１０
が腕２１ＡＡを押し戻す。これにより、主クランプレバ
ー２１Ａと従クランプレバー２１Ｂとが閉じる。このと
き、主クランプレバー２１Ａが、保持台１０に取り付け
られたローラストッパ１１１に接触した時点で、その閉
じる向きの動きが停止する。

【００５９】第２の実施例のように、主クランプレバー
２１Ａの揺動に従属して、従クランプレバー２１Ｂが揺
動するような構成とすることも可能である。

【００６０】次に、図７を参照して、本発明の第３の実
施例によるクランプ駆動力伝達機構について説明する。

【００６１】図７は、第３の実施例によるクランプ駆動
力伝達機構の断面図を示す。このクランプ駆動力伝達機
構は、第１の実施例の図１に示した第２の腕要素５と保
持台１０との連結部に相当する。

【００６２】図７（Ａ）は、第１の実施例の図３に示し
た断面図に対応する。図７（Ａ）の構成部分のうち、図
３に示した構造部分と同一の部分には、図３の参照符号
と同一の符号が付されている。

【００６３】保持台１０の底面に、中空の回転軸１１Ａ
が固定されている。回転軸１１Ａは、第２の腕要素５の
上面に設けられた開口を貫通して、第２の腕要素５の内
部まで挿入されている。第２の腕要素５の内側の底面に
固定された中空の支軸８Ａが、回転軸１１Ａの内部に挿
入されている。支軸８Ａは、ボールベアリング３５Ａ及
び３６Ａを介して、回転軸１１Ａを回転可能に支持して
いる。

【００６４】棒状部材１２１が、支軸８Ａ内に挿入され
ている。スラストベアリング１２２が、棒状部材１２１
を、回転軸１１Ａの中心軸に平行な方向に移動可能に支
持し、径方向の移動を拘束している。棒状部材１２１
は、その上端に、回転軸１１Ａの中心軸を回転中心とし
た円錐面１２１ａからなる外周面を画定している。円錐
面１２１ａは、回転軸１１Ａの中心軸方向に関して、ク
ランプレバー２１の力点と重なる位置に配置されてい
る。クランプレバー２１の力点にプーリ２５Ａが取り付
けられている。図７において、円錐面１２１ａは、下方
に向かって開いている。

【００６５】図７（Ｂ）に、図７（Ａ）の一点鎖線Ｂ７
−Ｂ７における断面図を示す。図７（Ｂ）は、第１の実
施例の図２に示した回転軸１１の近傍部分に対応する。
回転軸１１Ａに、径方向に貫通する孔１２５が形成され
ている。クランプレバー２１の各々の力点側の先端が折
れ曲がり、貫通孔１２５内に挿入されている。折れ曲が
った部分の先端にローラ２５Ａが取り付けられている。

【００６６】図７（Ａ）に戻って説明を続ける。支軸８
Ａの側壁の下端に貫通孔１２３が形成されている。レバ
ー３１の作用点側の先端が、貫通孔１２３内を通って支
軸８Ａの中心軸上まで達している。レバー３１の先端に
転がりベアリング１２０が取り付けられている。転がり
ベアリング１２０は、棒状部材１２１の下端に接触して
いる。

【００６７】レバー３１が揺動すると、棒状部材１２１
が、回転軸１１Ａの中心軸方向に移動する。レバー３１
の作用点は、レバー３１の支点を中心とした円周に沿っ
て移動する。転がりベアリング１２０は、レバー３１の
作用点の円周軌道と、棒状部材１２１の直線軌道とのず
れを補償する。

【００６８】棒状部材１２１が、図７の上方に移動する
と、円錐面１２１ａがローラ２５Ａに接触して、クラン
プレバー２１の力点を、回転軸１１Ａの中心から遠ざけ
る。これにより、図２に示したクランプレバー２１が開
く。棒状部材１２１を下方に移動させると、図２に示し
たばね２３の弾性力によりクランプレバー２１が閉じ
る。このように、円錐面１２１ａを、回転軸１１Ａの中
心軸に沿って移動させることにより、クランプレバー２
１の開閉を行うことなうことができる。

【００６９】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アームの基部に動力源を配置し、アームの先端に設けら
れたクランプレバーを開閉させることができる。これに
より、脱ガスが少なく、かつ信頼性の高いクランプ装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例による伸縮アームの概略平面
図である。

【図２】 本発明の実施例による伸縮アームのウエハ保
持台の底面図である。

【図３】 本発明の実施例による伸縮アームのクランプ
レバー開閉機構の断面図である。

【図４】 本発明の実施例による伸縮アームの断面図で
ある。

【図５】 本発明の実施例による伸縮アームの回転伸縮
駆動部の概略図である。

【図６】 本発明の第２の実施例によるクランプ機構の
底面図である。

【図７】 本発明の第３の実施例によるクランプ駆動力
伝達機構の断面図である。

【符号の説明】

１ 第１の腕要素 ２、６、１１、６１、７０、８４ 回転軸 ３、８、６７ｂ 支軸 ４、７、７７、８０、８３ ベルト ５ 第２の腕要素 １０ ウエハ保持台 １２ サポートピン １３ ガイドピン １５、６７、７５、７８、７９、８１、８２ プーリ ２０、２５、２８、５２、１１０ ローラ ２１ クランプレバー ２２、２７、３２、４４ 支点 ２３、３４ ばね ２６、３１、４３ レバー ３０ 環状部材 ３５、３６、４０、４１、６３、６４、６５、６６ ベ
アリング ３７ ストッパ ３８、４６、１２０ 転がりベアリング ４５、１２１ 棒状部材 ４７、１２２ スラストベアリング ５０ エアシリンダ ５１ ピストン ５３ 真空ベローズ ６０ 支持部材 ６７ａ 突出部 ６８、８５ 電磁クラッチ ６９、１２３、１２５ 孔 ７６ モータ ９０ エンコーダ ９１、９２ 気密シール １００ ウエハ １１１ ローラストッパ

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１１月１日（２００１．１１．
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C007 AS01 AS24 AS25 BS15 CV07 CW07 DS01 ES03 ES17 ET02 EU07 EU13 EV01 EV23 EW16 NS09 NS13 5F031 CA02 FA01 GA07 GA10 GA14 GA15 GA45 GA51 GA53 LA13 LA15

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の回転軸が固定された保持台と、 前記保持台を、前記第１の回転軸を中心として回転可能
   に支持するアームと、 前記保持台に、支点を中心として遥動可能に支持された
   第１のクランプレバーであって、該第１のクランプレバ
   ーの力点が、前記第１の回転軸の脇に配置され、該第１
   のクランプレバーの力点を、該第１の回転軸から遠ざ
   け、または該第１の回転軸に近づけることによって、該
   第１のクランプレバーの作用点を移動させて対象物を保
   持する第１のクランプレバーと、 前記第１の回転軸の中心軸を回転中心とし、該第１の回
   転軸の中心軸方向に関して径が変化する回転面の少なく
   とも一部を画定し、該回転面が該第１の回転軸の中心軸
   方向に移動することによって前記第１のクランプレバー
   の力点が該第１の回転軸から遠ざかり、または該第１の
   回転軸に近づくように構成された第１の部材と、 前記第１の部材を、前記第１の回転軸の中心軸方向に移
   動させる移動機構とを有するクランプ装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記保持台に、支点を中心とし
   て遥動可能に支持された第２のクランプレバーを有し、
   該第２のクランプレバーの力点が、前記第１の回転軸に
   関して前記第１のクランプレバーの力点とは反対側に配
   置され、前記第１の部材の回転面が該第１の回転軸の中
   心軸方向に移動すると、該第２のクランプレバーの力点
   が前記第１のクランプレバーの力点と対称的な動きを
   し、該第２のクランプレバーの作用点が、前記第１のク
   ランプレバーの作用点と協同して対象物を保持する請求
   項１に記載のクランプ装置。
3. 【請求項３】 さらに、前記保持台に、支点を中心とし
   て遥動可能に支持された第３のクランプレバーを有し、
   該第３のクランプレバーの力点が前記第１のクランプレ
   バーから作用を受けて、支点を中心として揺動し、該第
   ３のクランプレバーの作用点が前記第１のクランプレバ
   ーの作用点と協同して対象物を保持する請求項１に記載
   のクランプ装置。
4. 【請求項４】 前記第１の部材の回転面が、前記第１の
   回転軸の中心軸方向に関して、前記第１のクランプレバ
   ーの力点と重ならない位置に配置され、 さらに、前記第１の回転軸の脇に、前記第１のクランプ
   レバーの力点から前記第１の部材の回転面に亘って配置
   された第１のレバーを有し、該第１のレバーは、前記第
   １の回転軸に支点を中心として遥動可能に支持され、該
   第１のレバーの力点が前記第１の部材の回転面から作用
   を受けて揺動すると、該第１のレバーの作用点が前記第
   １のクランプレバーの力点に作用して、該第１のクラン
   プレバーを揺動させる請求項１〜３のいずれかに記載の
   クランプ装置。
5. 【請求項５】 前記アームが、 支持部材に回転可能に支持され、内部に空洞を画定する
   第１の腕要素と、 前記第１の腕要素に回転可能に連結され、前記保持台を
   回転可能に支持し、内部に空洞が画定された第２の腕要
   素とを含み、 前記移動機構は、 前記第１の腕要素の空洞内から、該第１の腕要素と該第
   ２の腕要素との連結部を経由して、該第２の腕要素の空
   洞内に亘って配置され、前記第２の腕要素内の端部に前
   記第１の部材が取り付けられ、前記第１の腕要素内の端
   部が移動することによって、該第１の部材を前記第１の
   回転軸の中心軸方向に移動させる動力伝達機構と、 前記動力伝達機構の、前記第１の腕要素内の端部を移動
   させるアクチュエータとを有する請求項４に記載のクラ
   ンプ装置。
6. 【請求項６】 前記動力伝達機構は、 前記第１の腕要素の空洞内に配置され、一方の端部が、
   前記第１の腕要素と第２の腕要素との連結部の回転中心
   軸上に位置している第１の可動部材と、 前記第２の腕要素の空洞内に配置され、一方の端部が、
   前記第１の腕要素と第２の腕要素との連結部の回転中心
   軸上に位置している第２の可動部材と、 前記連結部において、前記第１の可動部材の端部と、前
   記第２の可動部材の端部との、該連結部の回転中心軸方
   向の間隔を拘束する棒状部材とを有する請求項５に記載
   のクランプ装置。
7. 【請求項７】 前記第１の部材の回転面が、前記第１の
   回転軸の中心軸方向に関して、前記第１のクランプレバ
   ーの力点と重なる位置に配置され、 さらに、前記第１の部材を、前記第１の回転軸の中心軸
   と平行な方向に移動可能に支持し、半径方向の移動を拘
   束する軸受けを有する請求項１〜３のいずれかに記載の
   クランプ装置。
8. 【請求項８】 前記アームが、 支持部材に回転可能に支持され、内部に空洞を画定する
   第１の腕要素と、 前記第１の腕要素に回転可能に連結され、前記保持台を
   回転可能に支持し、内部に空洞が画定された第２の腕要
   素とを含み、 前記移動機構は、 前記第１の腕要素の空洞内から、該第１の腕要素と該第
   ２の腕要素との連結部を経由して、該第２の腕要素の空
   洞内に亘って配置され、前記第２の腕要素内の端部が前
   記第１の部材に作用し、前記第１の腕要素内の端部が移
   動することによって、該第１の部材を移動させる動力伝
   達機構と、 前記動力伝達機構の、前記第１の腕要素内の端部を移動
   させるアクチュエータとを有する請求項７に記載のクラ
   ンプ装置。
9. 【請求項９】 前記動力伝達機構は、 前記第１の腕要素の空洞内に配置され、一方の端部が、
   前記第１の腕要素と第２の腕要素との連結部の回転中心
   軸上に位置している第１の可動部材と、 前記第２の腕要素の空洞内に配置され、一方の端部が、
   前記第１の腕要素と第２の腕要素との連結部の回転中心
   軸上に位置している第２の可動部材と、 前記連結部において、前記第１の可動部材の端部と、前
   記第２の可動部材の端部との、該連結部の回転中心軸方
   向の間隔を拘束する棒状部材とを有する請求項８に記載
   のクランプ装置。
10. 【請求項１０】 固定部材と、 第１の端部に筒状の第１の回転軸が固定された第１の腕
    要素と、 前記第１の回転軸を、回転可能に支持する第１の回転支
    持部材と、 前記第１の回転軸の内部空洞に、該第１の回転軸と同軸
    に配置された第２の回転軸と、 前記第２の回転軸を回転可能に支持する第２の回転支持
    部材と、 前記第２の回転軸が前記第１の回転軸に相対的に固定さ
    れて回転する固定状態と、前記第２の回転軸が前記第１
    の回転軸に対して相対的に回転可能な解放状態とを切り
    替えることができる第１のクラッチと、 前記第１のクラッチを解放状態にして、前記第１の回転
    軸を第１の回転方向に第１の角度だけ自転させると、前
    記第２の回転軸が該第１の回転方向とは反対の第２の回
    転方向に第２の角度だけ自転するように、前記第１及び
    第２の回転軸の回転を拘束する回転拘束機構と、 一方の端部に第３の回転軸が固定され、該第３の回転軸
    が、前記第１の腕要素の、前記第１の端部とは反対の第
    ２の端部に回転可能に取り付けられた第２の腕要素と、 前記第２の回転軸が前記第２の回転方向に第２の角度だ
    け自転すると、前記第３の回転軸が該第２の回転方向と
    同一の回転方向に前記第１の角度の２倍の角度だけ自転
    するように、前記第２の回転軸と第３の回転軸との回転
    角度を拘束する第１の回転運動伝達機構とを有する伸縮
    アーム。
11. 【請求項１１】 前記第１の腕要素が、前記第３の回転
    軸と同軸に配置され、前記第１の腕要素に固定された支
    軸を有し、 さらに、前記伸縮アームは、 前記第２の腕要素の先端に回転可能に支持された第４の
    回転軸を有する保持台と、 前記支軸の回転角度に対する前記第４の回転軸の回転角
    度の比が１／２になるように、前記支軸と前記第４の回
    転軸との回転角度を拘束する第２の回転運動伝達機構と
    を有する請求項１０に記載の伸縮アーム。