JP2008030151A - 直線移動機構およびこれを用いた搬送ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 正確な直線移動行程を実現しつつ、構造の簡略化を図ることができる直線移動機構、およびこれを用いた搬送ロボット、さらには真空環境下での使用に適した当該搬送ロボットを提供する。
【解決手段】 本発明に係る直線移動機構Ｂ１は、ガイド部材１と、このガイド部材１上に設定された水平直線状の移動行程ＧＬに沿って移動可能な２つの移動部材と、駆動プーリ３１ｂ、およびこの駆動プーリ３１ｂに掛け回されて移動行程ＧＬの平行線に沿う所定の往復動区間３Ａａ，３Ｂｂを往復動する出力ベルト３３を含んで構成された駆動機構３Ａ，３Ｂと、駆動プーリ３１ｂを駆動するためのモータＭ３，Ｍ４とを備え、移動部材は、連結部材２４ａ，２４ｂによって駆動機構３Ａ，３Ｂの出力ベルト３３にそれぞれ連結されており、駆動機構３Ａ，３ＢおよびモータＭ３，Ｍ４は、それぞれガイド部材１に支持されている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、直線移動機構およびこれを用いた搬送ロボットに関し、より詳しくは、基板等の薄板状のワークを直線状に搬送することができる搬送ロボットに関する。

搬送ロボットのうち、直線状の移動行程に沿ってハンドを移動させる機構（直線移動機構）をもつものは、いわゆる多関節型ロボットに比較して構成が簡単で安価であり、たとえば、半導体装置の製造工程、あるいは、液晶表示パネルの製造工程において、各処理室へのウエハ、あるいはガラス基板等の薄板状ワークの搬入あるいは搬出用のロボットとして多用されている。

このような搬送ロボットにおける直線移動機構としては、たとえば、平行四辺形リンクを２つ組み合わせたリンクアーム式のものがある（たとえば、特許文献１参照）。同文献に示されたリンクアーム式の直線移動機構においては、２つの平行四辺形リンクは、歯車機構を介して連結されており、当該歯車機構は、第１の平行四辺形リンクが所定の角度揺動すると、第２の平行四辺形リンクが倍の角速度で揺動するように構成されている。また、第２の平行四辺形リンクの端部には、ワーク等を載置するためのハンドが連結されている。このような構成により、第１の平行四辺形リンクの主リンクアームの主軸を回動させると、同文献の図１に表れているリンクアームが屈折する状態から図２に表れているリンクアームが伸長する状態に至るまでの範囲において、上記ハンドは、その方向性を一定に維持しながら直線状の移動行程を移動する。

ところで、最近においては、たとえば、半導体製造において取り扱うウエハの外径がますます大きくなり、また、液晶表示パネルの製造においても、パネルサイズが大きくなる傾向がある。それにともない、搬送ロボットにおけるハンドおよびこれに載置して搬送するべきワークの寸法が大きくなり、また、移動行程の長大化が求められている。そうすると、特許文献１に示された２つの平行四辺形リンクを組み合わせた直線移動機構においては、とりわけリンクアームが伸長した状態において、ワークやこれを支持するハンドの重みがリンクアーム全体を上下方向に撓ませてしまうという傾向が生まれ、正確な直線移動行程を確保しづらくなるという問題が生じる。

一方、上記のリンクアーム式とは異なる直線移動機構として、下記の特許文献２に記載されたものがある。特許文献２に記載されている直線移動機構は、ガイド部材に支持された直線状に延びる一対のガイドレール上に移動部材を配置し、この移動部材をベルト駆動機構により駆動させるように構成されている。この直線移動機構においては、移動部材は、ベルト駆動機構からの駆動力を受けて、ガイド部材に支持されたガイドレール上を直線移動する。このような構成によれば、ガイドレールの長さを延長することにより、ワーク寸法の大型化などによる移動行程の長大化のニーズに適切に対応することができる。

また、特許文献２においては、このような直線移動機構を用いた搬送ロボットについても開示されている。直線移動機構を用いた搬送ロボットは、半導体装置、あるいは液晶表示パネルの製造工程において、プロセスチャンバへワークを搬入し、あるいは搬出するために用いられる。各プロセスチャンバへのワークの搬入、搬出は、たとえば、大気搬送モジュールと各プロセスチャンバとの間に真空搬送モジュールを配置し、この真空搬送モジュールを介した搬送によって行われる。真空搬送モジュールは、周部に複数のプロセスチャンバが配置されたトランスポートチャンバと、大気搬送モジュールと上記トランスポートチャンバをつなぐロードロックとを備え、トランスポートチャンバ内に真空雰囲気下で作動可能なこの種の直進搬送ロボットが配置されて構成される。直進搬送ロボットは、ロードロック内のワークを受け取ってトランスポートチャンバ内に搬送し、そして、いずれかのプロセスチャンバ内にワークを搬入し、処理済みのワークをプロセスチャンバから受け取り、ロードロック内へ搬送するといった作動をする。

特許文献２に記載された搬送ロボットは、同文献の図５に表されているように、上記した直線移動機構を支持するための固定ベースを備え、直線移動機構におけるガイド部材が、固定ベースに対して、所定の旋回軸を中心として旋回可能であり、かつ、上記旋回軸に沿って昇降可能とされている。また、直線移動機構としては、２つの移動部材（ハンド）を上下に重ね合わせるように各別にガイドレールに支持させ、これら２つの移動部材を別個独立してベルト駆動機構によって駆動させる構成のものが記載されている。このような構成によれば、２つのハンドを独立して駆動させることができるため、各プロセスチャンバへのワークの搬送効率を高めることができる。また、固定ベースは、その内部が外部に対して気密シールされており、固定ベース内の適所には、直線移動機構による２つの移動部材のスライド動作、ガイド部材の旋回動作、およびガイド部材の昇降動作のそれぞれの駆動源である４つのモータが収納されている。これにより、搬送ロボットを真空環境下において使用する場合でも、駆動源であるモータとしては、真空領域から気密された空間（固定ベースの内部）におかれているため、真空用途などの特殊なモータを使用する必要がなく、大気圧下での使用を前提とした一般的なモータを用いることができる。

このように、特許文献２に開示されている直線移動機構および搬送ロボットにおいては、２つのハンドを独立駆動して搬送効率を高めつつ、真空環境下においても、これら２つのハンドの駆動源として真空用途の特殊なモータを使用する必要がない。その一方、移動部材の駆動源であるモータは、固定ベース内に収納され、このモータからの駆動力を受ける移動部材は、固定ベースに支持されたガイド部材上において直線移動するように構成されている。このため、上記モータから上記移動部材への駆動力を伝動する駆動機構としては、その動力伝動経路が長くなり、その構造が複雑化する傾向にある。また、駆動機構の動力伝動経路が長くなると、駆動機構における駆動力の伝達ロスも大きくなるといった不都合がある。このように、特許文献２に記載の構成では、いまだ改善の余地があった。

特開平１０−６２５８号公報 特開２００６−１２３１３５号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、正確な直線移動行程を実現しつつ、構造の簡略化を図ることができる直線移動機構、およびこれを用いた搬送ロボット、さらには真空環境下での使用に適した当該搬送ロボットを提供することをその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

本発明の第１の側面によって提供される直線移動機構は、ガイド部材と、このガイド部材上に設定された水平直線状の移動行程に沿って移動可能な移動部材と、駆動プーリ、およびこの駆動プーリに掛け回されて上記移動行程の平行線に沿う所定の往復動区間を往復動する出力ベルトを含んで構成された駆動機構と、上記駆動プーリを駆動するための駆動源とを備え、上記移動部材は、連結部材によって上記駆動機構の上記出力ベルトに連結されており、上記駆動機構および上記駆動源は、それぞれ上記ガイド部材に支持されていることを特徴としている。

好ましい実施の形態においては、上記駆動源は、上記移動部材に近接して配置されている。

本発明の直線移動機構においては、移動部材の移動距離の長大化に対応可能なベルト方式の駆動機構を採用しつつ、駆動機構と駆動源のそれぞれがガイド部材に支持されるように構成されている。このため、これら駆動機構および駆動源を互いに近接して配置することが可能となり、駆動源から移動部材へのベルト方式による駆動機構の構造を比較的に簡単なものにすることができる。より具体的には、例えば駆動源の一例であるモータと、駆動機構を構成する駆動プーリとを近接して配置することが可能であり、この場合、駆動プーリを、駆動源モータの出力軸に対して、直接連結し、或いは簡単な減速機構などを介して連係させる構成を採用することができる。このような構成の駆動機構においては、駆動源から移動部材までの動力伝達経路を短くすることができ、駆動機構における駆動力の伝達ロスを抑制することができる。その結果、駆動源としては比較的に出力の小さいものを採用することも可能となり、省スペース化や省電力化にも寄与することができる。また、ガイド部材に支持される駆動源を移動部材に近接して配置すると、移動部材を含めた直線移動機構全体の占有スペースを小さくすることができ、省スペース化を図るうえで好適である。

好ましい実施の形態においては、上記駆動機構は、上記出力ベルトに張力を付与するテンショナーを含んでいる。

このような構成によれば、構造の簡略化を図りつつ、ベルト式の駆動機構を適正に作動させることができる。

好ましい実施の形態においては、上記移動部材は、上記移動行程に沿って相互に干渉することなく移動可能に上記ガイド部材に支持された第１移動部材および第２移動部材を含んでいるとともに、上記駆動機構は、上記第１移動部材および上記第２移動部材をそれぞれ駆動するように上記ガイド部材に設けられた第１駆動機構および第２駆動機構を含んでおり、上記駆動源としては、上記第１駆動機構および上記第２移動機構にそれぞれ駆動力を付与するための第１駆動源および第２駆動源を備えている。

好ましい実施の形態においては、上記ガイド部材には、上記第１移動部材を移動可能に支持し、上記移動行程を挟んで位置する一対の第１ガイドレールと、上記第２移動部材を移動可能に支持し、上記一対の第１ガイドレールの外側において上記移動行程を挟んで位置する一対の第２ガイドレールとが設けられている。

好ましい実施の形態においては、上記第１移動部材および上記第２移動部材は、それぞれ、主板部を備えている一方、上記第２移動部材の主板部は、上記第１移動部材の主板部より上位に位置しているとともに、上記第２移動部材は、その主板部の両側部から上記第１移動部材の主板部の両側部を迂回して延びる一対の支持アームを介して上記一対の第２ガイドレールに支持されている。

好ましい実施の形態においては、上記第１駆動源および上記第２駆動源は、上記移動行程に沿う方向に離間して配置されている。

このような構成によれば、上下方向に重ね合わされた２つの移動部材を備える直線移動機構を適切に実現することができる。また、２つの移動部材を駆動するための２つの駆動源については、移動行程の方向に離間して配置することにより、ガイド部材の重量バランスをうまくとることができる。したがって、ガイド部材に偏荷重が掛かることを適切に抑制することができ、ガイド部材の変形による精度低下の防止の面で有利である。また、２つの駆動機構については、駆動源の配置に対応させて、ガイド部材の中心に対して点対称の関係となるように配置することが可能である。この場合、２つの駆動機構を同一の構成とすることが可能となるため、製造コストの削減を図ることができ、２つの移動部材を独立して駆動する構成を採用する場合でも、駆動機構の構造が複雑になることは回避される。

本発明の第２の側面によって提供される搬送ロボットは、本発明の第１の側面によって提供される直線移動機構が固定ベースに対し、上記移動行程上における鉛直状の旋回軸を中心として旋回しうるように支持されているとともに、上記移動部材には、板状ワークを載置しうるハンドが設けられていることを特徴としている。

好ましい実施の形態においては、上記直線移動機構はまた、上記固定ベースに対し、上記旋回軸に沿って昇降しうるように支持されている。

このような構成によれば、上述した直線移動機構を利用して、たとえばワークなどを正確かつ高速で搬送することができる。また、固定ベースに対して、直線移動機構を適宜旋回させることにより、例えばこの搬送ロボットの固定ベースに対して放射状に配置された複数のプロセスチャンバに対して、任意のプロセスチャンバについてワークの受け渡しを行うことが可能である。

好ましい実施の形態においては、上記駆動源は、ハウジング内に気密された状態で上記ガイド部材に支持されており、上記ハウジングには、上記気密状態を維持したまま上記固定ベースと連通する連通路が連結されている。

このような構成によれば、本発明に係る搬送ロボットを真空下において使用する場合に、駆動源を真空領域から気密されたハウジング内において大気圧の雰囲気におくことが可能であり、搬送ロボットの低コスト化に適している。また、駆動源の電力供給用のケーブル類についても、連通路を介して固定ベースの内部に引き回すことが可能となる。

本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。

以下、本発明に係る直線移動機構およびこれを用いた搬送ロボットの好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１ないし図８は、本発明の実施形態に係る搬送ロボットを示している。図１〜図４に表れているように、第１の実施形態に係る搬送ロボットＡ１は、概して、固定ベース２００に対して旋回軸Ｏｓを中心に旋回可能かつ昇降可能に支持された直線移動機構Ｂ１を備えている。この直線移動機構Ｂ１は、概して、テーブル状をしたガイド部材１と、このガイド部材１上に設定された水平直線状の移動行程ＧＬに沿って移動可能な第１移動部材２Ａおよび第２移動部材２Ｂとを備えている。第１移動部材２Ａおよび第２移動部材２Ｂには、たとえば、液晶パネル用のガラス基板等、薄板状のワークＷを載置保持しうるハンド２１ａ，２１ｂが取付けられている。

図５に良く表れているように、固定ベース２００は、底壁部２０１と円筒状側壁部２０２と天井壁２０３とを備えた、略円柱状の外形を有するハウジング２００Ａを備えており、天井壁２０３には、中心開口２０４が形成されている。この固定ベース２００の内部には、昇降ベース２１０が昇降可能に支持されている。昇降ベース２１０は、中心開口２０４よりも小径の外径をもち、上下方向に所定の寸法を有する円筒部２１１と、この円筒部２１１の下端に形成された外向フランジ部２１２とを有している。ハウジング２００Ａの円筒状側壁部２０２の内壁には、上下方向の直線ガイドレール２２０が複数取付けられているとともに、昇降ベース２１０の外向フランジ部２１２に設けた複数のガイド部材２２１が直線ガイドレール２２０に対して上下方向スライド移動可能に支持されている。これにより、昇降ベース２１０は、固定ベース２００に対し、図中上下方向に移動可能であり、このとき、この昇降ベース２１０の円筒部２１１の上部がハウジング２００Ａの中心開口２０４から出没する。固定ベース２００の天井壁２０３と昇降ベース２１０の外向フランジ部２１２との間には、この昇降ベース２１０の円筒部２１１を取り囲むようにして配置されたベローズ２３０の両端が連結されており、このベローズ２３０は、昇降ベース２１０の上下方向の移動にかかわらず、固定ベース２００の天井壁２０３と昇降ベース２１０の外向フランジ部２１２との間を気密シールする。

固定ベース２００の内部にはまた、ベローズ２３０の外側において、鉛直方向に配置されて回転するネジ軸２４１と、このネジ軸２４１に螺合され、かつ昇降ベース２１０の外向フランジ部２１２に貫通状に固定されたナット部材２４２とからなるボールネジ機構２４０が配置されている。ネジ軸２４１は、その下端に取付けたプーリ２４３に掛け回されたベルト２４４によってモータＭ１に連係されており、このモータＭ１の駆動により、正逆方向に回転させられる。このようにしてネジ軸２４１を回転することにより、昇降ベース２１０が昇降させられる。

直線移動機構Ｂ１は、昇降ベース２１０に対し、鉛直状の旋回軸Ｏｓを中心として旋回可能に支持される。直線移動機構Ｂ１の下部には、円筒部１５が設けられており、この円筒部１５が昇降ベース２１０の円筒部２１１の内部にベアリング３０２を介して回転可能に支持されている。そうして、直線移動機構Ｂ１の円筒部１５の下端部には、プーリ１５ａが一体的に形成されており、昇降ベース２１０の円筒部２１１の中間壁２１３に支持させたモータＭ２の出力軸に取り付けたプーリ３０４との間にベルト３０５が掛け回されている。これにより、モータＭ２を駆動することにより、直線移動機構Ｂ１が旋回軸Ｏｓを中心として旋回させられる。昇降ベース２１０の円筒部２１１と直線移動機構Ｂ１の円筒部１５との間にはまた、ベアリング３０２より上位に位置するシール機構３０６が介装されている。

図５に示すように、直線移動機構Ｂ１は、ガイド部材１と、このガイド部材１に支持された一対の第１ガイドレール４Ａと、一対の第２ガイドレール４Ｂとを有する。なお、図５および図６は、図２と異なり、第１移動部材２Ａおよび第２移動部材２Ｂの双方が固定ベース２００の上方に位置する状態とされた搬送ロボットＡ１を示している。ガイド部材１は、底壁１１、４箇所に設けられた縦壁１２、およびカバー１３を備えている。底壁１１は、円筒部１５に固定されており、円筒部１５と底壁１１との間はＯリングなどのシール部材によって気密シールされている。底壁１１の中央部には、円筒部１５を介して固定ベース２００の内部と連通可能な貫通孔１１ａが形成されている。また、底壁１１上には、貫通孔１１ａを覆うようにハウジング１４が取り付けられており、このハウジング１４と底壁１１との間はＯリングなどのシール部材（図示略）よって気密シールされている。縦壁１２は、ガイドレール４Ａ，４Ｂを支持する部分として移動行程ＧＬの平行線に沿った所定長さを有しており、たとえばアルミ引き抜き材（アルミプロファイル）を所定高さ積み上げて連結したものである。一対の第１ガイドレール４Ａは、内側の一対の縦壁１２上において、移動行程を挟んでこれに平行に配置されている。一対の第２ガイドレール４Ｂは、外側の一対の縦壁１２上において、移動行程ＧＬを挟んでこれに平行に配置されている。第１ガイドレール４Ａには、第１移動部材２Ａがその下部に設けたスライダ２２ａを介して移動行程ＧＬに沿って移動可能に支持され、第２ガイドレール４Ｂには、第２移動部材２Ｂがスライダ２２ｂを介して移動行程ＧＬに沿って移動可能に支持されている。各ガイドレール４Ａ，４Ｂの上方は、カバー１３により覆われている。

第１移動部材２Ａと第２移動部材２Ｂとは、図１および図２に表れているように、ガイド部材１の幅方向に所定長さ延びる水平板状の主板部２０ａ，２０ｂを備えている。これら主板部２０ａ，２０ｂは、図３および図４に示すように、すきまを介して上下に重なるように位置させられ、互いに干渉することなく移動行程ＧＬに沿って移動可能である。

図５に示すように、第１移動部材２Ａの主板部２０ａは、その下部に形成された支持アーム２３ａ、およびこの支持アーム２３ａの下面に左右一対設けた上記スライダ２２ａを介して一対の第２ガイドレール４Ａに支持されている。一方、第２移動部材２Ｂの主板部２０ｂは、その幅方向両端部から第１移動部材２Ａの主板部２０ａの両側部を迂回して延びる一対の支持アーム２３ｂ、およびこの支持アーム２３ｂに設けたスライダ２２ｂを介して一対の第２ガイドレール４Ｂに支持されている。これにより、第１移動部材２Ａおよび第２移動部材２Ｂにおいては、全体としても、互いに干渉することなく移動行程ＧＬに沿って移動可能であるとともに、その主板部２０ａ，２０ｂがそれぞれ両持ち状に第１ガイドレール４Ａと第２ガイドレール４Ｂに支持されるため、安定的な支持状態を得ることができる。なお、第１移動部材２Ａにおいては、一対の支持アーム２３ａがカバー１３の上面に形成されたスリット１３ａを貫通している。図中右側の支持アーム２３ａには、連結部材２４ａが設けられており、この連結部材２４ａは、後述する第１駆動機構３Ａの出力ベルト３３に連結されている。また、第２移動部材２Ｂにおいては、一対の支持アーム２３ｂがカバー１４の側面に形成されたスリット１３ｂを貫通している。図中左側の支持アーム２３ｂには、連結部材２４ｂが設けられており、この連結部材２４ｂは、後述する第２駆動機構３Ｂの出力ベルト３３に連結されている。

図１〜図３に示されているように、各主板部２０ａ，２０ｂには、ガイド部材１の長手方向に延びるホーク状のハンド２１ａ，２１ｂが一体的に形成されており、これらのハンド２１ａ，２１ｂ上には、液晶表示パネルの製造用ガラス基板等の、比較的大型の薄板状ワークＷが載置保持される。

図６または図７に表れているように、ガイド部材１における縦壁１２の長手方向の両端には、有底箱状のブラケット１６が設けられており、これらブラケット１６に一対のモータハウジング１７、第１駆動機構３Ａ、および第２駆動機構３Ｂが支持されている。図中左側のモータハウジング１７内には、第１駆動源としてのモータＭ３が収納されており、図中右側のモータハウジング１７内には、第２駆動源としてのモータＭ４が収納されている。各モータハウジング１７には、モータＭ３またはモータＭ４への電力供給用のケーブル（図示略）を通すための管体１８が接続されている。管体１８は、ガイド部材１の底壁１１上に設けられたハウジング１４に連通しており、モータハウジング１７と管体１８との間、および管体１８とハウジング１４との間は、それぞれＯリングなどのシール部材（図示略）によって気密シールされている。

各モータハウジング１７には伝動軸３１が装着されており、この伝動軸３１は、その一端部に設けられたギア３１ａがモータＭ３またはモータＭ４の出力軸に取付けられたギア１７１および減速用のギア１７２を介してモータＭ３またはモータＭ４に連係されている。各伝動軸３１の他端部は、モータハウジング１７の外部に突出しており、伝動軸３１とモータハウジング１７との間には、たとえば磁性流体ユニットなどのシール機構１９が介装されている。このシール機構１９によって、モータハウジング１７の内部は、外部に対して気密シールされた状態となる。そして、モータハウジング１７の内部空間は、管体１８、ハウジング１４を介して固定ベース２００の内部空間と気密シールされた状態で連通しており、これにより、このような連通空間は、外部に対して気密シールされた閉じた空間となる。したがって、搬送ロボットＡ１を真空環境下において使用する場合でも、固定ベース２００内に収納されたモータＭ１，Ｍ２およびモータハウジング１７内に収納されたモータＭ３，Ｍ４は、いずれも真空領域から気密された空間に配されることになるので、これらモータとしては、たとえば真空用途などの特殊なモータを用いる必要がなく、大気圧での使用を前提とした一般的なモータを用いることができる。

第１駆動機構３Ａおよび第２駆動機構３Ｂは、第１移動部材２Ａおよび第２移動部材２Ｂを各別に移動行程ＧＬに沿って移動させるためのものである。第１駆動機構３Ａおよび第２駆動機構３Ｂは、同一の構成を有しているので、以下に第１駆動機構３Ａの構成について具体的に説明し、第２駆動機構３Ｂについては適宜説明を省略する。

第１駆動機構３Ａは、伝動軸３１と、テンショナー３２と、出力ベルト３３とを備えている。伝動軸３１は、モータハウジング１７にベアリングを介して回転可能に支持されている。伝動軸３１の他端部には駆動プーリ３１ｂが一体的に設けられている。テンショナー３２は、図７において右側のブラケット１６に支持されている。テンショナー３２は、支持軸３２１と、この支持軸３２１にベアリングを介して回転可能に外嵌されたプーリ３２２と、コイルスプリングなどを有する付勢部材３２３と、この付勢部材３２３および支持軸３２１を一体的に繋ぐ接続部材３２４と、平面視略コの字状に折れ曲がり形状に立設された支持プレート３２５とを有する。支持軸３２１は、支持プレート３２５における移動行程ＧＬの平行線に沿って形成された一対の長孔３２５ａに挿通されており、これにより、支持軸３２１は、支持プレート３２５に対し、移動行程ＧＬの平行線に沿う方向において所定の融通代を有するようにスライド可能に支持されている。また、支持軸３２１には付勢部材３２３によって伝動軸３１の駆動プーリ３１ｂから離反する方向に適度な付勢力が付与されるように構成されている。出力ベルト３３は、伝動軸３１の駆動プーリ３１ｂおよびテンショナー３２のプーリ３２２に掛け回されている。ここで、出力ベルト３３には、テンショナー３２によって適度な張力が付与されている。出力ベルト３３としては、たとえばタイミングベルトが好適に用いられる。

図７または図８に表れているように、第１駆動機構３Ａは、移動行程ＧＬの平行線に沿って配置されており、第１移動部材２Ａに対して近接して設けられている。そして、出力ベルト３３における駆動プーリ３１ｂの上方に位置する領域は、移動行程ＧＬと平行であるとともに第１移動部材２Ａに近接する区間３Ａａとなっており、出力ベルト３３は、この区間において往復動しうるように構成されている。出力ベルト３３における上記区間３Ａａの所定部位には、第１移動部材２Ａの支持アーム２３ａから延びる連結部材２４ａが連結されている。これにより、第１移動部材２Ａは、第１駆動機構３Ａにより移動行程ＧＬに沿って往復動自在とされている。

第２駆動機構３Ｂは、第１駆動機構３Ａと基本的に同一の構成を備えており、両者は、ガイド部材１の中心に対して１８０度回転した点対称の関係となるように配置されている。すなわち、第２駆動機構３Ｂは、図７に表れているように、平面視において第１駆動機構３Ａを１８０度回転させた姿勢で設けられており、第２駆動機構３Ｂを構成する伝動軸３１は、図中右側に配され、第２駆動機構３Ｂを構成するテンショナー３２は、図中左側に配されている。第２駆動機構３Ｂにおいては、出力ベルト３３における駆動プーリ３１ｂの上方に位置する領域は、移動行程ＧＬと平行な第２移動部材２Ｂに近接する区間３Ｂｂとなっており、出力ベルト３３は、この区間において往復動しうるように構成されている。出力ベルト３３における上記区間３Ｂｂの所定部位には、第２移動部材２Ｂの支持アーム２３ｂから延びる連結部材２４ｂが連結されている。これにより、第２移動部材２Ｂは、第２駆動機構３Ｂにより移動行程ＧＬに沿って往復動自在とされている。

次に、上記構成を備える搬送ロボットＡ１の作用について、説明する。

モータＭ３が駆動すると、当該駆動力がギア１７２を介して第１駆動機構３Ａに伝達され、第１移動部材２Ａが移動行程ＧＬに沿って移動させられる。一方、モータＭ４が駆動すると、当該駆動力がギア１７２を介して第２駆動機構３Ｂに伝達され、第２移動部材２Ｂが移動行程ＧＬに沿って移動させられる。また、第１移動部材２Ａおよび第２移動部材は、互いに干渉することが防止されている。したがって、第１移動部材２Ａおよび第２移動部材２Ｂの移動については、それぞれ独立して行うことができる。たとえば、図１に示すように、第２移動部材２Ｂを固定ベース２００の上方の待機位置におき、第１移動部材２Ａを移動行程ＧＬに沿って移動させて前進位置におくと、第１移動部材２Ａにより、ワークＷの受け渡しを行うことができる。また、この状態においては、第２移動部材２Ｂ上に別のワークＷを保持しておくことも可能である。これとは逆に、第２移動部材２Ｂを上記前進位置においてワークＷの受け渡しを行うとともに、第１移動部材２Ａを上記待機位置において別のワークＷを保持させておくことも可能である。このように、搬送ロボットＡ１によれば、２つのワークＷを同時に保持するとともに、それぞれを独立して受け渡しすることが可能であり、半導体の製造工程におけるウエハの搬送や、液晶表示パネルの製造工程におけるガラス基板の搬送をフレキシブルに行って、製造効率を向上させることができる。

また、搬送ロボットＡ１においては、直線移動機構Ｂ１が、固定ベース２００に対して旋回および昇降可能とされている。たとえば、トランスポートチャンバと、このトランスポートチャンバを中心として放射状に連結された複数のプロセスチャンバを備える製造装置において、搬送ロボットＡ１の固定ベース２００を上記トランスポートチャンバに設置する。このような構成によれば、搬送ロボットＡ１の直線移動機構Ｂ１を適宜旋回させることにより、上記複数のプロセスチャンバのうち任意のプロセスチャンバ内へとハンド２１ａ，２１ｂを進入させて、ワークＷの受け渡しを行うことができる。また、各プロセスチャンバ内において、各工程の高さに応じてワークＷを適切に昇降させることができる。したがって、搬送ロボットＡ１によれば、製造装置の省スペース化や、製造工程の多機能化および高効率化を図るのに好適である。

本実施形態においては、第１移動部材２Ａおよび第２移動部材２Ｂの往復動距離を延長するには、第１駆動機構２Ａおよび第２駆動機構２Ｂにおいて、第１ガイドレール４Ａおよび第２ガイドレール４Ｂ、ならびに出力ベルト３３を長尺化することにより容易に対応することができる。加えて、本実施形態においては、第１駆動機構３Ａおよび第２駆動機構３Ｂ、ならびにこれらを駆動するためのモータＭ３，Ｍ４が、それぞれガイド部材１に支持されている。また、第１駆動機構３ＡおよびモータＭ３と、第２駆動機構３ＢおよびモータＭ４とが、それぞれ、互いに近接して配置されている。このような配置の工夫により、第１移動部材２Ａおよび第２移動部材２Ｂの往復動距離の長大化に対応可能なベルト方式を採用しつつ、モータＭ３，Ｍ４から移動部材２Ａ，２Ｂへの駆動機構３Ａ，３Ｂの構造を比較的簡単なものにすることができる。すなわち、第１駆動機構３Ａおよび第２駆動機構３Ｂにおいては、モータＭ３，Ｍ４の出力軸に対して減速用のギア１７２のみを介して駆動プーリ３１ｂが連係されるコンパクトな構造となっている。このように駆動機構３Ａ，３Ｂの構造が簡単にされることにより、モータＭ３，Ｍ４から移動部材２Ａ，２Ｂまでの動力伝達経路をそれぞれ短くすることができ、駆動機構３Ａ，３Ｂにおける駆動力の伝達ロスを抑制することができる。その結果、モータＭ３，Ｍ４としては比較的に出力の小さいものを採用することができ、省スペース化や省電力化にも寄与する。

さらに、本実施形態では、第１駆動機構３Ａおよび第２駆動機構３Ｂを駆動するためのモータＭ３，Ｍ４については、固定ベース２００の内部と連通するモータハウジング１７内に気密された状態で収納されている。このように、気密された空間を、固定ベース２００からガイド部材１に支持された部分（モータハウジング１７）まで延ばすといった工夫を施すことにより、モータＭ３，Ｍ４については、駆動機構３Ａ，３Ｂに近接し、かつ、外部の真空領域から気密された大気圧雰囲気下に配置することができる。また、モータＭ３，Ｍ４への電力供給用のケーブル類についても、管体１８、ハウジング１４を介して固定ベース２００の内部に引き回すことが可能である。

さらに、本実施形態においては、モータＭ３およびモータＭ４は、移動行程ＧＬに沿う方向に離間して配置されており、重量のあるモータ周りの構成をガイド部材１の長手方向の両側に振り分けて配置することができる。したがって、ガイド部材１の重量バランスをうまくとることができ、ガイド部材１を旋回可能に支持するための構成の強度保持の面やガイド部材１の変形による精度低下の防止の面で有利となる。

本実施形態の第１駆動機構３Ａおよび第２駆動機構３Ｂは、モータＭ３およびモータＭ４の配置に対応させて、ガイド部材１の中心に対して点対称の関係となるように配置されている。このような配置の工夫により、第１駆動機構３Ａおよび第２駆動機構３Ｂとして同一の構成のものを採用することが可能となるため、製造コストの削減を図ることができ、また、２つの移動部材２Ａ，２Ｂを独立して駆動する構成を採用する場合でも、駆動機構の構造が複雑になることは回避される。

また、第１駆動機構３Ａおよび第２駆動機構３Ｂにおいては、出力ベルト３３に張力を与えるためのテンショナー３２が設けられているため、ベルトの掛け回しに係る部分の構造を簡略なものとしつつ、ベルト式の駆動機構を適正に作動させることができる。

なお、本発明に係る直線移動機構および搬送ロボットは、上記した実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、第１駆動機構３Ａおよび第２駆動機構３Ｂの出力ベルト３３はタイミングベルトとされているが、本発明はこれに限定されず、たとえば、平ベルトやスチールベルト、あるいはワイヤを用いて構成してもよい。

搬送ロボットとしては、第１移動部材２Ａおよび第２移動部材２Ｂを備えるものに限定されず、たとえば、上記実施形態の第１移動部材２Ａおよび第１駆動機構３Ａのみを備えたいわゆるワンハンドロボットとしてもよい。この場合にも、ワークの長大化や、搬送距離の延長に適切に対応することができる。

上記実施形態では、真空雰囲気下で用いることを前提として説明をしたが、もちろん、本発明に係る搬送ロボットは、大気圧下で用いるものとして構成することも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る搬送ロボットの全体斜視図である。 図１に示す搬送ロボットの平面図である。 図１に示す搬送ロボットの側面図である。 図１に示す搬送ロボットの正面図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図およびその部分拡大図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。

符号の説明

Ａ１ 搬送ロボット
Ｂ１ 直線移動機構
ＧＬ 移動行程
Ｍ３ モータ（第１駆動源）
Ｍ４ モータ（第２駆動源）
Ｏｓ 旋回軸
Ｗ ワーク
１ ガイド部材
１７ モータハウジング（ハウジング）
１８ 管体（連通路）
２Ａ 第１移動部材
２Ｂ 第２移動部材
２１ａ，２１ｂ ハンド
２４ａ，２４ｂ 連結部材
３Ａ 第１駆動機構
３Ｂ 第２駆動機構
３Ａａ，３Ｂｂ 区間（往復動区間）
３１ｂ 駆動プーリ
２００ 固定ベース

Claims (7)

1. ガイド部材と、このガイド部材上に設定された水平直線状の移動行程に沿って移動可能な移動部材と、駆動プーリ、およびこの駆動プーリに掛け回されて上記移動行程の平行線に沿う所定の往復動区間を往復動する出力ベルトを含んで構成された駆動機構と、上記駆動プーリを駆動するための駆動源とを備え、
   上記移動部材は、連結部材によって上記駆動機構の上記出力ベルトに連結されており、
   上記駆動機構および上記駆動源は、それぞれ上記ガイド部材に支持されていることを特徴とする、直線移動機構。
2. 上記駆動源は、上記移動部材に近接して配置されている、請求項１に記載の直線移動機構。
3. 上記駆動機構は、上記出力ベルトに張力を付与するテンショナーを含んでいる、請求項１または２に記載の直線移動機構。
4. 上記移動部材は、上記移動行程に沿って相互に干渉することなく移動可能に上記ガイド部材に支持された第１移動部材および第２移動部材を含んでいるとともに、
   上記駆動機構は、上記第１移動部材および上記第２移動部材をそれぞれ駆動するように上記ガイド部材に設けられた第１駆動機構および第２駆動機構を含んでおり、
   上記駆動源としては、上記第１駆動機構および上記第２移動機構にそれぞれ駆動力を付与するための第１駆動源および第２駆動源を備えている、請求項１ないし３のいずれかに記載の直線移動機構。
5. 上記第１駆動源および上記第２駆動源は、上記移動行程に沿う方向に離間して配置されている、請求項４に記載の直線移動機構。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の直線移動機構が固定ベースに対し、上記移動行程上における鉛直状の旋回軸を中心として旋回しうるように支持されているとともに、上記移動部材には、板状ワークを載置しうるハンドが設けられていることを特徴とする、搬送ロボット。
7. 上記駆動源は、ハウジング内に気密された状態で上記ガイド部材に支持されており、
   上記ハウジングには、上記気密状態を維持したまま上記固定ベースと連通する連通路が連結されている、請求項６に記載の搬送ロボット。

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