JP2008183656A - 基板搬送ロボット - Google Patents

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Abstract

【課題】基板搬送ロボットのアーム部の基端側を同一点に取付けアーム類に負荷をかけずに基板ホルダーが取付けられるアーム部の先端側が直線運動するようにし、アーム部に装着されるベルト張力を一定にし基板ホルダーがアーム部先端側取付点を支点に回転するのを防止する。
【解決手段】駆動部に結合される二軸の同軸構造型シャフトの各軸にそれぞれ基端側が結合される左右一対の第一アーム及び第一アームと同一の長さで第一アームの先端側に関節部を介してそれぞれの基端側が結合される左右一対の第二アームからなるアーム部と、第二アーム先端側に取り付けられる基板ホルダーとを備え、第一、第二アームの回転運動により基板ホルダーが移動する基板搬送ロボット。基板ホルダーとアーム部との間に第二アーム先端部が取付けられている位置を中心とする回転を防止する回動防止手段を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体基板処理装置及び液晶基板処理装置の大気圧環境下や真空環境下で基板を搬送する基板搬送ロボットの改良に関する。特に、く字状に屈伸する一対のアーム部の基端部をベース上の一点に配置し、先端部を基板ホルダ上の一点に配置して左右対称とした基板搬送ロボットの改良に関する。
従来使用されている基板搬送ロボットを図2、図3を用いて説明する。
基板搬送ロボット1は、ベース3、シャフト4A、4B、第一アーム5A、5B、第二アーム7A、7B及び基板ホルダー8によって構成されている。図2は基板搬送ロボット1の斜視図である。
ベース3は磁性流体シール装置2によって基板搬送室(不図示)に回動可能に取り付けられている。ベース3にはベース3に対して回動自在で上下動可能なシャフト4A、4Bがそれぞれの軸心22、23間の距離Lを隔てて立設されている。シャフト4A、4Bの上端部には、シャフト4A、4Bの回動によって水平面内で回動する第一アーム5A、5Bの基端側がそれぞれ固定されている。第一アーム5A、5Bのそれぞれの先端側には垂直部材6A、6Bが立設されている。垂直部材6A、6Bの上端には、第二アーム7A、7Bが水平面内で回動可能にその基端側が取り付けられている。第二アーム7A、7Bの先端側はそれぞれ基板ホルダー8に回動可能に取り付けられている。基板ホルダー8の第二アーム7Aの取付点8aと、第2アーム7Bの取付点8b間は前記シャフト4A、4Bの軸心22、23間の距離Lと同一の距離Lを有している。
なお、第一アーム5A、5Bと第二アーム7A、7Bの支点間距離は全て等しい。また、第一アーム5A、5Bに対する第二アーム7A、7Bの回転角度θは、常にベース3上のシャフト4A、4Bの軸心を結んだラインに対する第一アーム5A、5Bの回転角度θの2倍となるように構成されている(図2(b))。すなわち、初段歯車と終段歯車の歯数比が2:1となるような歯車を使用したり、同様の直径比を有するプーリーを使用したベルト伝動装置を使用したりして、θ=2θの関係が成り立っている。
次に、基板搬送ロボット1の動作を、基板搬送ロボット1の平面説明図である図3を用いて説明する。
前記のように第一アーム5A、5Bと第二アーム7A、7Bの支点間距離は全て等く、θ=2θの関係が成り立っている。従って、第一アーム5A、5Bが矢示20a、21a又は矢示20b、21bのように回転すると、基板ホルダー8の第二アーム7Aの取付点8aの軌跡は、取付点8aと軸心22を結んだ直線24と一致し、第二アーム7Bの取付点8bの軌跡は、取付点8bと軸心23を結んだ直線25と一致する。すなわち、取付点8a、8bは、直線運動をする。これにより、基板ホルダー8はその姿勢を保ちながら直線運動する。
第一アーム5Aが矢示20a、第1アーム5Bが矢示21aの向きに回転すれば基板ホルダ8は矢示26の方向に移動し、第一アーム5Aが矢示20b、第一アーム5Bが矢示21bの向きに回転すれば基板ホルダ8は矢示27の方向に移動する(図2(a))。
また、従来提案されている他の基板搬送ロボット1′を図4に基づいて説明する。この基板搬送ロボット1′が基板搬送ロボット1と異なる点は、別体のシャフト4A、4Bに代えて内軸26aと外軸26bの2軸からなる同軸シャフト26とした点である。これにより、駆動部の小型化が図られている。
特開2001−156149号公報 特開2001−156150号公報 特開平10−175186号公報
図4図示の従来の基板搬送ロボット1′は、第一アーム5A′の基端側が内軸26aに取り付けられ、第一アーム5B′の基端部が外軸26bに取り付けられている。その一方で、第二アーム7A′、7B′のそれぞれの先端側は、図2図示の基板搬送ロボット1と同様に距離Lを隔てて基板ホルダー8に取り付けられている。このような取付状態で、図2図示の基板搬送ロボット1と同様に、第一アーム5A′、5B′に対する第二アーム7A′、7B′の回転角度θを、ベース3に対する第一アーム5A′、5B′の回転角度θの2倍となるように構成すると(図4)、第一アーム5A′、5B′の長さと第二アーム7A′、7B′の長さは異なるものとなる。すなわち、第一アーム5A′、5B′の長さが第二アーム7A′、7B′よりも長い。
第一アーム5A′、5B′の長さと第二アーム7A′、7B′の長さが異なると以下の弊害が生じる。すなわち、第一アーム5A′、5B′にはそれぞれ回動駆動装置の動力を第二アーム7A′、7B′に伝達する回転伝達手段、例えば、ベルト伝動装置が組み込まれているが(図5)、第一アームと第二アームの長さが異なると第一アームと第二アームを伸縮させるときにベルト27に加わる張力が変化し、ベルト27に過度の張力が加わるとアーム類の動きを妨げることになる。この現象を図6(a)〜(c)を用いて説明する。図6(a)は、θ=45°の状態、図(b)は、伸ばした状態(θを大きくした状態)、図(c)は、縮めた状態(θを小さくした状態)の説明図である。
図中、符号28は、左右対称軸と一致する中心線、符号29は、第二アーム7A′の基板ホルダー8への取付点8aが描くべき軌跡である直線を示している。中心線28と軌跡29との間隔Lは常にL/2でなければならない(Lは取付点8aと取付点8bとの間隔)。一方、第一アーム5A′の長さをl、第二アームの長さを0.9lと仮定すると、間隔Lは、lcosθ−0.9lcosθ(=0.1lcosθ)と表されるから、θの値が大きくなれば間隔Lは小さくなり、θの値が小さくなれば間隔Lは大きくなる。
このため、何ら拘束されることなく図2(b)におけるθ=2θの関係と同様の関係を保ったまま図6(b)図示のようにθの値を大きくすれば、第二アーム7A′は点線で示した位置となる。しかし、取付点8aは軌跡29上に位置しなければならないので、第二アーム7A′は、矢示30の向きに回転して引っ張られるようになる。第二アーム7A′が矢示30の向きに回転するときはベルト27の符号27a側(図5)が引っ張られるようになる。
また、何ら拘束されることなく図2(b)におけるθ=2θの関係と同様の関係を保ったまま図6(c)図示のようにθの値を小さくすれば、第二アーム7A′は点線で示した位置となる。しかし、取付点8aは軌跡29上に位置しなければならないので、第二アーム7Aは、矢示31の向きに回転して引っ張られるようになる。第二アーム7Aが矢示31の向きに回転するときはベルト27の符号27b側(図5)が引っ張られるようになる。
すなわち、いずれかの位置でベルトの張り具合を調整しても、アームの伸縮時にベルトの張力が変化し、過度の張力が加わる位置が発生することになる。そのため、ベルトの寿命を短くし、また、ベルトの切断に至ることもあった。
ここで、ベルトの張力の変化は、第一アーム5A′、5B′の長さと第二アーム7A′、7B′の長さが異なることに起因するものである。
そこで、駆動部の小型化を図るため、第一アーム5A′の基端部を内軸26aに取り付け、第一アーム5B′の基端部を外軸26bに取り付けるとともに、第二アーム7A′と第二アーム7B′の基板ホルダ8への取付点8a、8bを基板ホルダ8上の一点とすることが考えられる。このようにすれば、第一アーム5A′、5B′の長さと第二アーム7A′、7B′の長さを等しくすることができる。第一アーム5A′、5B′の長さと第二アーム7A′、7B′の長さが等しければ、θ=2θの関係を保ったままアームを伸縮させても、ベルトに過度の張力が加わることはない。
しかし、基板ホルダ8へ取付点8a、8bを基板ホルダ8上の一点とすると、基板ホルダ8は当該取付点を支点として回転するおそれがあり問題である。
本発明は、関節部で伸縮可能であるく字状構造を左右一対としたアーム部を形成する左右一対の第一アームと左右一対の第二アームの四本全てを同一の長さとすると共に前記アーム部を構成する左右のく字状構造の基端側をべース上の一点に取り付け、先端側を基板ホルダー上の一点に取り付け、さらに、前記のように左右一対のく字状構造のアーム部の先端側を基板ホルダー上の一点に取り付けることによって生じる基板ホルダーの回転を防止する弾性体及び当該弾性体を支持するためのリンク機構を備えたことによって、前記従来の基板搬送ロボットの問題点を解決したのである。
すなわち、本発明の提案する基板搬送ロボットは、駆動部に結合される二軸の同軸構造型シャフトの各軸にそれぞれ基端側が結合されている左右一対の第一アームと、当該左右一対の第一アームと同一の長さを有し、当該左右一対の第一アームの先端側に関節部を介してそれぞれの基端側が結合される左右一対の第二アームとからなるアーム部と、前記左右一対の第二アームの先端側に取り付けられる基板ホルダーとを備え、前記左右一対の第一アームと、左右一対の第二アームの回転運動によって基板ホルダーが移動する基板搬送ロボットであって、前記基板ホルダーとアーム部との間に基板ホルダーの前記左右一対の第二アームの先端部が取り付けられている位置を中心とする回転を防止する回動防止手段が備えられていることを特徴とする基板搬送ロボットである。
前記における二軸の同軸構造型シャフトは、駆動部周辺の小型化を図るために、前記左右一対の第一アームのそれぞれの基端側をベース上の一点へ取り付け可能とするものである。
前記アーム部を構成する左右一対の第一アーム及び左右一対の第二アームの四本のアームは全て同一長さである。これは、前記のように左右一対の第一アームの基端側を、ベース上の一点に取り付け、その基端側が恰も回動自在に結合しているかのような状態とし、さらに、図4等に図示したようにθ=2θの関係を保持しつつアーム部を伸縮させる場合に、第一アームに装着され、第二アームを回転させるベルトの張力の変化を低減し、当該ベルトへの負担を軽減するものである。
前記回動防止手段は、基板ホルダーへの前記左右一対の第二アームの先端側の取り付け位置が左右の第二アームとも基板ホルダ上共通する一点とする場合に、当該一点を支点として基板ホルダーが回転してしまうことを防止するために装着するものである。
この回動防止手段は、基板ホルダーを弾性体によって駆動部側に引き付ける構成とすることができる。
かかる構成は、前記左右一対の第二アームの先端側と、当該左右一対の第二アームの先端側にそれぞれ基端側が接合され、先端側で互いに接合している左右一対の小アームとの間で構成されるリンク機構と、当該左右一対の小アームの前記先端側での接合部と前記基板ホルダーとの間に配置され、両者を近づける方向に常に付勢している弾性体とによって構成することができる。
また、前記左右一対の第一アームの基端側と、当該左右一対の第一アームの基端側にそれぞれ基端側が接合され、先端側で互いに接合している左右一対の小アームとの間で構成されるリンク機構と、当該左右一対の小アームの前記先端側での接合部と前記基板ホルダーとの間に配置され、両者を近づける方向に常に付勢している弾性体とによって構成することもできる。
すなわち、一端側が基板ホルダーに取り付けられる弾性体と、当該弾性体の他端側を支持するための前記左右一対の第一アームと左右一対の小アームとによって形成されるリンク機構又は前記左右一対の第二アームと左右一対の小アームとによって形成されるリンク機構とによって構成することができる。
なお、前記弾性体は、コイルばね等のスプリングや、ゴム製のものなど、基板ホルダーが回転してしまわないように、基板ホルダーを駆動部側に引き付けることができるだけの引張力を発揮できるものであれば、どのような材質、形状のものであってもよい。
以上説明した通り、本発明によれば、伸縮動作によって基板ホルダーを前後に移動させるアーム部を構成する4本のアーム全てを同一長としたので、駆動部周辺の小型化を図るべくアーム部の基端側を同一の一点に取り付けても、アーム類に負荷をかけることなく基板ホルダーが取り付けられるアーム部の先端側を直線運動させることができるので、アーム部に装着されるベルトの張力を一定にすることができ、当該ベルトに過度の負荷をかけることがない。このため、ベルトの長寿命化を図ることができる。
また、基板ホルダーを所定方向に引き付けるリンク機構によって支持されたコイルばね等の弾性体を装着したので、アーム部の先端側が、基板ホルダー上の一点に取り付けられても、基板ホルダーが回転してしまうことがない。
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の基板搬送ロボット31の概略構成を示す説明図である。以下の説明において、図4を用いて説明した前記従来の基板搬送ロボット1′と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
この発明の実施の形態の基板搬送ロボット31は、駆動部に結合される内軸26a、外軸26bの二軸からなる同軸構造型シャフト26、左右一対の第一アーム5A′、5B′及び左右一対の第二アーム32A、32Bとからなるアーム部34、基板ホルダー8とによって基本骨格が形成されている。また、第一アーム5A′、5Bにはそれぞれ回動駆動装置の動力を第二アーム32A、32Bに伝達するベルト27が組み込まれている(図5)。
ここで、左右で一対となる第一アーム5A′と第一アーム5B′とは同一長さである。この第一アーム5A′の基端側は内軸26aに取り付けられ、第一アーム5B′の基端部は外軸26bに取り付けられて、それぞれのアームは独立して回動することができる。
また、第二アーム32A、32Bは、それぞれの基端側が第一アーム5A′、5B′の先端側に関節部33A、33Bを介して結合されている。この第二アーム32A、32Bは、共に同一長さであり、これらのアームの長さは、第一アーム5A′5B′と同一長さである。すなわち、アーム部34を構成する4本のアームは全て同一長である。
第二アーム32A、32Bの先端側には、基板ホルダー8が取り付けられている。ここで、前記のように第一アーム5A′5B′を、同軸構造型シャフト26を用いてベース上の一点に取り付け、同一長の4本のアームによってアーム部34を形成し、さらに、図1(a)におけるθとθとの関係をθ=2θとする場合には、第二アーム32A、32Bのそれぞれの先端側は、図1(a)図示のように、基板ホルダー8上の共通する一点である取付点35に回動自在に取り付けられることになる。以上の構成により、アーム部34は伸縮自在な閉じた菱形を形成している。
しかし、第二アーム32A、32Bが前記のように基板ホルダー上の共通する一点である取付点35で回動自在に取り付けられていることから、基板ホルダー8は、取付点35を支点として回転し、基板ホルダー8の向きを特定方向に固定できないおそれがある。
そこで、この基板搬送ロボット31では、この基板ホルダー8の回転を防止すべく、コイルばね10と第二アーム32A、32Bの先端側と共にリンク機構36を形成する小アーム9A、9Bを備えている。
小アーム9A、9Bは、同一長であり、それぞれの基端側が第二アーム32A、32B上の取付点37、38に回動自在に取り付けられ、それぞれの先端側は接合点39で回動自在に接合されている。
コイルばね10は一端を基板ホルダー8の後端部8cに取り付け、他端を小アーム9A、9Bの接合点39に取り付けて基板ホルダー8と接合点39との間に配置され、両者を近づける方向に常に付勢している。このコイルばね10は、アーム部34が伸縮し、基板ホルダー8と接合点39との間が変化しても、基板ホルダー8を常に適度の力で引っ張ることができるように長さ、張力が調節されている。ここで、取付点35、コイルばね10を取り付けた基板ホルダー8の後端部8c、小アーム9A、9Bの接合点39、同軸構造型シャフト26は、全て同一直線状に位置している。
以上のように構成される基板搬送ロボット31のアーム部35は、前記のように同一長さの第一アーム5A′、5B′と第二アーム32A、32Bとによって伸縮自在な閉じた菱形を形成しているので、第二アーム32A、32Bの基板ホルダー8への取付点35、同軸構造型シャフト26の中心点は、アーム部34を伸縮させたときに、幾何学的に常に同一直線状に位置する。このため、基板搬送ロボット31の第一アーム5A′、5B′が、図6(b)における矢示30、図6(c)における矢示31の向きに回転する力を受けることがなく、第一アーム5A′、5B′に組み込まれたベルト27(図5)は一定の張力を保って動作でき、過度の張力を受けることがない。
さらに、コイルばね10によって常に基板ホルダー8を引っ張っているので、基板ホルダー8が回転してしまうこともない。
なお、図1(a)図示の実施の形態では、第二アーム32A、32Bの基板ホルダー8への取付点35を、基板ホルダー8の中心線11上としているので、取付点35、コイルばね10を取り付けた基板ホルダー8の後端部8c、小アーム9A、9Bの接合点39、同軸構造型シャフト26の中心点は、全て基板ホルダー8の中心線11上に位置している。
次に、この発明の他の実施の形態を図1(b)について説明する。
図1(a)図示の基板搬送ロボット31は、基板ホルダー8の回転を防止するコイルばね10を、第二アーム32A、32Bの先端側と小アーム9A、9Bとによって形成されたリンク機構36によって支持していた。
このリンク機構36は、一端が基板ホルダー8の後端部に取り付けられたコイルばねの他端を支持できるものであればよい。
そこで、図1(b)図示の基板搬送ロボット31′では、第二アーム32A、32Bの先端側と小アーム9A、9Bとによって形成されたリンク機構36及びコイルばね10に代えて、リンク機構36′とコイルばね10′が装着されている。
リンク機構36′は、第一アーム5A′、5B′の基端側と小アーム9A′、9B′とによって形成されている。
小アーム9A′、9B′は、同一長であり、それぞれの基端側が第一アーム5A′、5B′上の取付点37′、38′に回動自在に取り付けられ、それぞれの先端側は接合点39′で回動自在に接合されている。
コイルばね10′は一端を基板ホルダー8の後端部8cに取り付け、他端を小アーム9A′、9B′の接合点39′に取り付けて基板ホルダー8と接合点39′との間に配置され、両者を近づける方向に常に付勢している。このコイルばね10′は、アーム部34が伸縮し、基板ホルダー8と接合点39′との間が変化しても、基板ホルダー8を常に適度の力で引っ張ることができるように長さ、張力が調節されている。
以上のように基板搬送ロボットを構成しても、図1(a)図示の基板搬送ロボット31と同様の動作を実現することができる。従って、第一アーム5A′、5B′に組み込まれたベルト27(図5)は一定の張力で動作でき、過度の張力を受けることがない。また、基板ホルダー8が回転することもない。
以上、本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々な形態に変更可能である。
(a)は、本発明の実施の形態の基板搬送ロボットの概略構成を示す説明図。(b)は、本発明の他の実施の形態の基板搬送ロボットの概略構成を示す説明図。 (a)は、従来の基板搬送ロボットの斜視図。(b)は、図2(a)図示の基板搬送ロボットの概略構成を示す説明図。 図2図示の基板搬送ロボットにおける基板ホルダーの動作を示す説明図。 従来の他の基板搬送ロボットの概略構成を示す説明図。 基板搬送ロボットのアーム部に装着されるベルトの説明図。 図4図示の基板搬送ロボットのアーム部の動きを説明する説明図であって、(a)は、θ=45°の状態の説明図。(b)は、図6(a)の状態からアーム部を伸ばした状態(θを大きくした状態)の説明図。図(c)は、図6(a)の状態からアーム部を縮めた状態(θを小さくした状態)の説明図。
符号の説明
1、1′、31、31′ 基板搬送ロボット
2 磁性流体シール装置
3 ベース
4A、4B シャフト
5A、5B、5A′、5B′ 第一アーム
6A、6B 垂直部材
7A、7B、7A′、7B′、32A、32B 第二アーム
8 基板ホルダー
9A、9B、9A′、9B′ 小アーム
10、10′ コイルばね
11 基板ホルダー中心線
26 同軸構造型シャフト
34 アーム部
36、36′ リンク機構
39、39′ 小アームの接合点

Claims (3)

  1. 駆動部に結合される二軸の同軸構造型シャフトの各軸にそれぞれ基端側が結合されている左右一対の第一アームと、当該左右一対の第一アームと同一の長さを有し、当該左右一対の第一アームの先端側に関節部を介してそれぞれの基端側が結合される左右一対の第二アームとからなるアーム部と、前記左右一対の第二アームの先端側に取り付けられる基板ホルダーとを備え、前記左右一対の第一アームと、左右一対の第二アームの回転運動によって基板ホルダーが移動する基板搬送ロボットであって、前記基板ホルダーとアーム部との間に基板ホルダーの前記左右一対の第二アームの先端部が取り付けられている位置を中心とする回転を防止する回動防止手段が備えられていることを特徴とする基板搬送ロボット。
  2. 回動防止手段は、前記左右一対の第二アームの先端側と、当該左右一対の第二アームの先端側にそれぞれ基端側が接合され、先端側で互いに接合している左右一対の小アームとの間で構成されるリンク機構と、当該左右一対の小アームの前記先端側での接合部と前記基板ホルダーとの間に配置され、両者を近づける方向に常に付勢している弾性体とからなることを特徴とする請求項1記載の基板搬送ロボット。
  3. 回動防止手段は、前記左右一対の第一アームの基端側と、当該左右一対の第一アームの基端側にそれぞれ基端側が接合され、先端側で互いに接合している左右一対の小アームとの間で構成されるリンク機構と、当該左右一対の小アームの前記先端側での接合部と前記基板ホルダーとの間に配置され、両者を近づける方向に常に付勢している弾性体とからなることを特徴とする請求項1記載の基板搬送ロボット。
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KR101174300B1 (ko) 2009-11-04 2012-08-16 (주)대호테크 부품이송 및 검사를 위한 장비의 등간격 거리 조절이 가능한 헤드간격조절장치

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