JP2009196059A - Joint structure of multi-joint robot arm and mini-environment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェーハのウェーハ搬送ロボットに具備される、多関節ロボットアームの関節部構造と、ウェーハ搬送ロボットが備わるミニエンバイロメント装置に関する。 The present invention relates to a joint structure of an articulated robot arm and a mini-environment apparatus provided with a wafer transfer robot, which are provided in a wafer transfer robot for semiconductor wafers.
従来、半導体ウェーハは、小規模なクリーン環境を提供するミニエンバイロメント装置の中で、製造、及び検査などが行われる。ミニエンバイロメント装置は、清浄度の高いクリーンボックスと上位装置（半導体製造装置や半導体検査装置）を含んで構成され、クリーンボックス内には、半導体ウェーハを搬送するウェーハ搬送ロボットが備わる。そして、ウェーハ搬送ロボットは、例えば半導体ウェーハが収納されるストッカから半導体ウェーハを取り出して、上位装置に搬送する。 Conventionally, semiconductor wafers are manufactured and inspected in a mini-environment apparatus that provides a small-scale clean environment. The mini-environment apparatus is configured to include a clean box having a high degree of cleanness and a host device (semiconductor manufacturing apparatus or semiconductor inspection apparatus), and a wafer transfer robot for transferring a semiconductor wafer is provided in the clean box. Then, the wafer transfer robot takes out the semiconductor wafer from, for example, a stocker that stores the semiconductor wafer, and transfers it to the host device.
ミニエンバイロメント装置のクリーンボックスに備わるウェーハ搬送ロボットには、複数のアームが、関節軸の回りに回転するように連結されて構成される多関節ロボットアームにロボットハンドが支持され、ロボットハンドで半導体ウェーハを着脱可能に保持して搬送する形態のものがある。
このようなウェーハ搬送ロボットの場合、多関節ロボットアームに支持されるロボットハンドを駆動するため、ロボット本体から、電源電圧や制御信号をロボットハンドに供給する必要があり、多関節ロボットアームの外装に沿ってケーブル（電源ケーブルや信号線など）を配線するものがある。
しかしながら、多関節ロボットアームの外装に沿ってケーブルを配線する場合、ケーブルが関節部構造の外側に配線されるため、例えば多関節ロボットアームの関節部構造にケーブルが挟み込まれるなどして、断線するという問題がある。
The wafer transfer robot provided in the clean box of the mini-environment device has a robot hand supported by an articulated robot arm that consists of multiple arms connected to rotate around the joint axis. There is a configuration in which a wafer is detachably held and transported.
In the case of such a wafer transfer robot, since the robot hand supported by the articulated robot arm is driven, it is necessary to supply a power supply voltage and a control signal from the robot body to the robot hand. There are some that route cables (power cables, signal lines, etc.) along.
However, when the cable is routed along the exterior of the articulated robot arm, the cable is routed outside the joint structure, and therefore, for example, the cable is sandwiched in the joint structure of the articulated robot arm and is disconnected. There is a problem.
そこで、例えば特許文献１には、外側ケーブルガイドの内部をスライド移動する内側ケーブルガイドでケーブルを保護することで、関節部構造にケーブルが挟み込まれることを防止する技術が開示されている。
このような、例えば特許文献１に開示される技術をミニエンバイロメント装置のウェーハ搬送ロボットに適用すると、ケーブルの断線防止に効果があるが、内側ケーブルガイドが外側ケーブルガイドをスライド移動する際に削り屑が発生（発塵）し、ミニエンバイロメント装置の清浄度が低下するという問題がある。
Thus, for example, Patent Document 1 discloses a technique for preventing a cable from being caught in a joint structure by protecting the cable with an inner cable guide that slides inside the outer cable guide.
For example, when the technique disclosed in Patent Document 1 is applied to a wafer transfer robot of a mini-environment device, it is effective in preventing cable disconnection. However, the inner cable guide is shaved when the outer cable guide slides. There is a problem that dust is generated (dust generation), and the cleanliness of the mini-environment device is lowered.
そこで、例えば多関節ロボットアームを構成するアームを中空部材とし、さらに、多関節ロボットアームの関節部構造の回転軸となる関節軸を中空軸として、多関節ロボットアームの内部に、例えば樹脂で被覆されたケーブルを配線する構造が考えられる。また、例えば特許文献２には、ケーブルを被覆して保護するための保護管に関する技術が開示される。
しかしながら、例えば特許文献２に開示される保護管でケーブルを被覆しても、金属素材からなる回転軸と樹脂からなる保護管とが接触することから、多関節ロボットアームの回転によって保護管が磨耗し、ウェーハ搬送ロボットの長期間稼動に対するケーブルの耐久性が低下するという問題がある。
さらに、ケーブルを保護管で被覆することでケーブルの直径が大きくなることから、多関節ロボットアームの関節部構造が大きくなり、その結果としてウェーハ搬送ロボット全体が大型化するという問題もある。
However, even if the cable is covered with a protective tube disclosed in Patent Document 2, for example, the rotating shaft made of metal and the protective tube made of resin come into contact with each other, so that the protective tube is worn by the rotation of the articulated robot arm. However, there is a problem that the durability of the cable with respect to long-term operation of the wafer transfer robot is lowered.
Furthermore, since the diameter of the cable is increased by covering the cable with a protective tube, the joint part structure of the articulated robot arm is increased, and as a result, the entire wafer transfer robot is increased in size.
そこで、本発明は、ケーブルの耐久性を向上し、発塵の量も軽減できる、多関節ロボットアームの関節部構造と、ミニエンバイロメント装置を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a joint structure of a multi-joint robot arm and a mini-environment device that can improve the durability of the cable and reduce the amount of dust generation.
前記課題を解決するため、本発明は、多関節ロボットアームの関節部構造の関節軸を中空軸とし、中空部の内周面を、樹脂性の保護部材で被覆することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized in that the joint shaft of the joint part structure of the articulated robot arm is a hollow shaft, and the inner peripheral surface of the hollow part is covered with a resin protective member.
本発明によると、ケーブルの耐久性を向上し、発塵の量も軽減できる、多関節ロボットアームの関節部構造と、ミニエンバイロメント装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a joint structure of an articulated robot arm and a mini-environment device that can improve the durability of the cable and reduce the amount of dust generation.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
図１は、本実施形態に係る多関節ロボットアームを具備する搬送ロボットを備えるミニエンバイロメント装置を、上方から見た図である。
図１に示すように、ミニエンバイロメント装置１は、クリーンボックス２の背面に、上位装置３（半導体製造装置や半導体検査装置）が備わって構成される。
FIG. 1 is a top view of a mini-environment device including a transfer robot including an articulated robot arm according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the mini-environment device 1 is configured by including a host device 3 (semiconductor manufacturing device or semiconductor inspection device) on the back surface of a clean box 2.
クリーンボックス２は、内部が高い清浄度に維持される、例えば箱型の部材で、内部には半導体ウェーハ４ｂを搬送するウェーハ搬送ロボット（以下、搬送ロボットと称する）２０が備わる。
搬送ロボット２０は、ロボット本体２０ａに、伸縮自在に備わる多関節ロボットアーム（以下、ロボットアームと称する）２０ｂと、ロボットアーム２０ｂに支持されるロボットハンド２０ｃと、を含んで構成される。
そして、搬送ロボット２０は、図示しない走行装置によって、クリーンボックス２の内部を、正面視で左右方向に走行する。
さらに、ロボット本体２０ａは、図示しない旋回手段で、水平面内で旋回する構成とする。このような構成によって、図１に示すようにロボットアーム２０ｂの伸縮方向を変えることができる。
The clean box 2 is, for example, a box-shaped member whose interior is maintained at a high cleanliness, and is provided with a wafer transfer robot (hereinafter referred to as a transfer robot) 20 that transfers the
The
Then, the
Further, the
クリーンボックス２の正面側（上位装置３と対面側）には、半導体ウェーハ４ｂを収納するストッカ４ａを固定し、半導体ウェーハ４ｂをクリーンボックス２の内部に取り込むためのロードポート４が備わる。
On the front side of the clean box 2 (on the side facing the host device 3), a load port 4 for fixing the stocker 4a for storing the
搬送ロボット２０は、ロードポート４に対向する位置に移動した後、ロードポート４に向けてロボットアーム２０ｂを伸長し、ロボットハンド２０ｃで、ロードポート４に固定されるストッカ４ａに収納される半導体ウェーハ４ｂを保持して、ロードポート４を介してストッカ４ａから半導体ウェーハ４ｂを取り出す。さらに、搬送ロボット２０は、例えば図示しない旋回手段でロボット本体２０ａを旋回して、ストッカ４ａから取り出した半導体ウェーハ４ｂを、クリーンボックス２の側面（図中右側）に備わるアライナ５、及び、クリーンボックス２の背面に備わる上位装置３に搬送する。
アライナ５は、上位装置３に対する半導体ウェーハ４ｂの位置決めをする装置である。
After the
The aligner 5 is a device that positions the semiconductor wafer 4 b with respect to the host device 3.
図２は、搬送ロボットに備わるロボットアームの構造を示す図であって、（ａ）は、側面の概略断面図、（ｂ）は、上面図である。図２の（ａ）に示すように、搬送ロボット２０のロボットアーム２０ｂは、ロボット本体２０ａに回動可能に備わる第１アーム（アーム）２０ｂ１と、第１アーム２０ｂ１に回動可能に備わる第２アーム（アーム）２０ｂ２と、第２アーム２０ｂ２に回動可能に支持されるロボットハンド２０ｃと、を含んで構成される。
なお、図２の（ａ）においては、第１アーム２０ｂ１と第２アーム２０ｂ２の２つのアームからなるロボットアーム２０ｂを図示したが、ロボットアーム２０ｂを構成するアームの数は限定されるものではなく、３つ以上のアームからなるロボットアーム２０ｂであっても、本実施形態を適用できる。
2A and 2B are diagrams showing a structure of a robot arm provided in the transfer robot, wherein FIG. 2A is a schematic sectional view of a side surface, and FIG. 2B is a top view. As shown in FIG. 2 (a), the
In FIG. 2A, the
ロボットハンド２０ｃは、例えば公知の構造の機械式チャック、又は静電チャックからなる保持部２０ｃ２と、保持部２０ｃ２を駆動する駆動部２０ｃ１とを含んで構成され、保持部２０ｃ２は、半導体ウェーハ４ｂ（図１参照）を着脱可能に保持する。
The
本実施形態に係る第１アーム２０ｂ１は中空の部材で、内部には第１関節軸（関節軸）２１ａが固定され、第１関節軸２１ａは、ロボット本体２０ａに回転可能に支持される。さらに、第１関節軸２１ａは、ロボット本体２０ａに備わる駆動手段２０ａ１によって回転される。
このような構造によって、第１アーム２０ｂ１は、ロボット本体２０ａに回動可能に備わり、ロボット本体２０ａに備わる駆動手段２０ａ１によって回動される。
駆動手段２０ａ１の詳細は図示しないが、第１関節軸２１ａを回転する、例えばモータなどの回転手段、ロボットハンド２０ｃの駆動部２０ｃ１に電源電圧を供給する電源供給手段、ロボットアーム２０ｂやロボットハンド２０ｃを制御する制御手段などを含んでなる。
The first arm 20b1 according to the present embodiment is a hollow member, and a first joint shaft (joint shaft) 21a is fixed inside, and the first
With such a structure, the first arm 20b1 is rotatably provided in the
Although details of the drive means 20a1 are not shown, a rotation means such as a motor for rotating the first
第２アーム２０ｂ２は中空の部材で、内部には第２関節軸（関節軸）２１ｂが固定され、第２関節軸２１ｂは、第１アーム２０ｂ１に回転可能に支持される。
そして、例えばタイミングベルト２２ａで無限周回帯を形成して、第１アーム２０ｂ１の内部で第１関節軸２１ａと第２関節軸２１ｂとに巻き掛けて第１関節軸２１ａと第２関節軸２１ｂを連結し、第１関節軸２１ａと第２関節軸２１ｂを同期して回転させる構成とする。
The second arm 20b2 is a hollow member, and a second joint shaft (joint shaft) 21b is fixed therein, and the
Then, for example, an endless belt is formed by the
タイミングベルト２２ａは限定するものではないが、例えば、少なくとも一面に凸型の突起からなる歯を設けたベルトを使用し、第１関節軸２１ａおよび第２関節軸２１ｂに接する側に歯が形成されるように無限周回帯を形成する。
そして、第１関節軸２１ａ、及び第２関節軸２１ｂには、タイミングベルト２２ａの歯と噛み合う歯を形成する。
このように、タイミングベルト２２ａとして歯を設けたベルトを使用し、第１関節軸２１ａ、及び第２関節軸２１ｂに形成される歯と噛み合わせるように構成することで、第１関節軸２１ａと第２関節軸２１ｂの回転の位相がずれることなく、第１関節軸２１ａの回転を確実に第２関節軸２１ｂに伝達できる。
Although the
The
In this way, by using a belt provided with teeth as the
このように構成することで、ロボット本体２０ａに備わる駆動手段２０ａ１で回動する第１アーム２０ｂ１に同期して、第２アーム２０ｂ２は第１アーム２０ｂ１に対して回動する。さらに、第１アーム２０ｂ１が回動する回転方向と、第２アーム２０ｂ２が回動する回転方向は逆になることから、例えば図２の（ｂ）に示すように、第１アーム２０ｂ１がロボット本体２０ａに対して時計回りに回動すると、第２アーム２０ｂ２は、第１アーム２０ｂ１に対して反時計回りに回動する。
With this configuration, the second arm 20b2 rotates with respect to the first arm 20b1 in synchronization with the first arm 20b1 rotated by the driving means 20a1 provided in the
したがって、第１アーム２０ｂ１がロボット本体２０ａに対して時計回りに回動すると、ロボットアーム２０ｂは伸長する。また、第１アーム２０ｂ１がロボット本体２０ａに対して反時計回りに回動すると、ロボットアーム２０ｂは収縮する。
Therefore, when the first arm 20b1 rotates clockwise with respect to the
ロボットハンド２０ｃの、例えば駆動部２０ｃ１には、第３関節軸（関節軸）２１ｃが固定されて、第３関節軸２１ｃは、第２アーム２０ｂ２に回転可能に支持される。
そして、例えばタイミングベルト２２ｂで無限周回帯を形成して、第２アーム２０ｂ２の内部で第２関節軸２１ｂと第３関節軸２１ｃとに巻き掛けて第２関節軸２１ｂと第３関節軸２１ｃを連結し、第２関節軸２１ｂと第３関節軸２１ｃを同期して回転させる構成とする。
A third joint axis (joint axis) 21c is fixed to, for example, the drive unit 20c1 of the
Then, for example, an infinite belt is formed by the
タイミングベルト２２ｂは限定するものではないが、例えば、少なくとも一面に凸型の突起からなる歯を設けたベルトを使用し、第２関節軸２１ｂおよび第３関節軸２１ｃに接する側に歯が形成されるように無限周回帯を形成する。
そして、第２関節軸２１ｂ、及び第３関節軸２１ｃには、タイミングベルト２２ｂの歯と噛み合う歯を形成する。
このように、タイミングベルト２２ｂとして歯を設けたベルトを使用し、第２関節軸２１ｂ、及び第３関節軸２１ｃに形成される歯と噛み合わせるように構成することで、第２関節軸２１ｂと第３関節軸２１ｃの回転の位相がずれることなく、第２関節軸２１ｂの回転を確実に第３関節軸２１ｃに伝達できる。
Although the
The second
Thus, by using a belt provided with teeth as the
前記したように構成することで、第２アーム２０ｂ２の第１アーム２０ｂ１に対する回動に同期して、ロボットハンド２０ｃは第２アーム２０ｂ２に対して回動する。さらに第２アーム２０ｂ２が回動する回転方向と、ロボットハンド２０ｃが回動する回転方向は逆になることから、例えば図２の（ｂ）に示すように、第２アーム２０ｂ２が第１アーム２０ｂ１に対して反時計回りに回動すると、ロボットハンド２０ｃは第２アーム２０ｂ２に対して時計回りに回動する。
With the configuration as described above, the
このことによって、ロボットアーム２０ｂが伸長、及び収縮する場合であっても、ロボットハンド２０ｃを一定の方向に向けておくことができる。すなわち、図２の（ｂ）に示すように、駆動手段２０ａ１で、第１アーム２０ｂ１をロボット本体２０ａに対して時計回りに回動すると、ロボットハンド２０ｃを一定の方向に向けたまま、ロボットアーム２０ｂを伸長することができる。また、第１アーム２０ｂ１をロボット本体２０ａに対して反時計回りに回動すると、ロボットハンド２０ｃを一定の方向に向けたまま、ロボットアーム２０ｂを収縮できる。
Thus, even when the
そして、図２の（ａ）に示す構造によって、ロボットハンド２０ｃをロボットアーム２０ｂで支持する場合、ロボットハンド２０ｃの駆動部２０ｃ１を駆動する電源電圧、駆動部２０ｃ１の駆動を制御する制御信号などを、ロボット本体２０ａから供給する必要がある。そこで、ロボット本体２０ａに備わる駆動手段２０ａ１と、ロボットハンド２０ｃの駆動部２０ｃ１とをケーブル２３（図３参照）で接続して、駆動部２０ｃ１に電源電圧、制御信号などを供給する。
When the
前記したように、ロボットアーム２０ｂ（図２の（ａ）参照）の外装に沿ってケーブル２３（図３参照）を配線する場合、例えばロボットアーム２０ｂの関節部構造にケーブル２３が挟み込まれ、断線する場合がある。
そこで本実施形態においては、ケーブル２３をロボットアーム２０ｂの関節部構造の内部に配線する構成とする。
As described above, when the cable 23 (see FIG. 3) is wired along the exterior of the
Therefore, in the present embodiment, the
図３は、ケーブルの配線を示す、搬送ロボットの概略断面図である。図３に示すように、ケーブル２３は、中空部材である第１アーム２０ｂ１の内部、及び第２アーム２０ｂ２の内部に配線されて、ロボット本体２０ａの駆動手段２０ａ１とロボットハンド２０ｃの駆動部２０ｃ１とを接続する。
そして、本実施形態においては、第１関節軸２１ａ、第２関節軸２１ｂ、及び第３関節軸２１ｃを中空軸とし、ケーブル２３は、第１関節軸２１ａ、第２関節軸２１ｂ、及び第３関節軸２１ｃの中空部（配線挿通孔）２１ａ１、２１ｂ１、２１ｃ１に配線される。
さらに、第１関節軸２１ａ、第２関節軸２１ｂ、及び第３関節軸２１ｃの中空部２１ａ１、２１ｂ１、２１ｃ１の内周面は、保護部材２１３で被覆される。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the transfer robot showing the wiring of the cable. As shown in FIG. 3, the
In the present embodiment, the first
Furthermore, the inner peripheral surfaces of the hollow portions 21a1, 21b1, and 21c1 of the first
図４の（ａ）は、第１関節軸の構造を示す斜視図、（ｂ）は、図４の（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
図４の（ａ）に示すように、第１関節軸２１ａは、例えば、円筒状の軸部２１０の一端に、外側に広がるフランジ部２１１が周回に形成された形状を有する。フランジ部２１１には、例えば複数の固定孔２１２が開口していて、図示はしないが、ロボットアーム２０ｂの第１アーム２０ｂ１（図２の（ａ）参照）の内部に、ねじ止めなどで固定される。
そして、第１関節軸２１ａのフランジ部２１１と反対側の端部は、例えば、ロボット本体２０ａに備わる駆動手段２０ａ１（図３参照）で回転されるように支持される。
なお、第１関節軸２１ａの外形形状は、限定されるものではなく、フランジ部２１１は形成されなくてもよいし、軸部２１０の両端に形成されてもよい。また、フランジ部２１１は、軸部２１０の端部以外に形成されていてもよい。
4A is a perspective view showing the structure of the first joint shaft, and FIG. 4B is an XX cross-sectional view in FIG. 4A.
As shown to (a) of FIG. 4, the 1st joint axis |
And the edge part on the opposite side to the
The outer shape of the first
さらに、タイミングベルト２２ａ（図２の（ａ）参照）として、歯を設けたベルトを使用する場合、タイミングベルト２２ａの歯と噛み合う歯を軸部２１０の外周に形成してもよい。
そして、軸部２１０の中空部２１ａ１（図４の（ｂ）参照）には、樹脂からなる保護部材２１３が内挿され、軸部２１０の中空部２１ａ１の内周面は、保護部材２１３で被覆される。
Further, when a belt provided with teeth is used as the
A
図４の（ｂ）に示すように、保護部材２１３は、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１の両端に圧入される、樹脂からなる端部保護部材２１３ａ、及び、端部保護部材２１３ａに両端から挟まれるように、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１の略中央部分に内挿される、樹脂からなる中央保護部材２１３ｂを含んで形成される。そして、ケーブル２３は、保護部材２１３の中空部に配線される。すなわち、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１は、内周面が保護部材２１３で被覆され、ケーブル２３の通路となる配線挿通孔を形成する。
As shown in FIG. 4B, the
端部保護部材２１３ａは、第１関節軸２１ａの内径（中空部２１ａ１の径）よりわずかに大きな外径の円筒状の部材である。
このように、端部保護部材２１３ａの外径を、第１関節軸２１ａの内径よりわずかに大きくして、端部保護部材２１３ａを第１関節軸２１ａの両端から中空部２１ａ１に圧入することで、端部保護部材２１３ａが第１関節軸２１ａから抜け落ちるのを防止できる。すなわち、端部保護部材２１３ａの外径は、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１に圧入でき、かつ第１関節軸２１ａと端部保護部材２１３ａとの摩擦によって、端部保護部材２１３ａが抜け落ちない大きさとすればよい。
The
Thus, the outer diameter of the
中央保護部材２１３ｂは、第１関節軸２１ａの内径（中空部２１ａ１の径）と略同等の外径の、樹脂からなる円筒状の部材である。
The
第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１の内周面を保護部材２１３で被覆する場合、例えば中央保護部材２１３ｂを第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１に内挿し、第１関節軸２１ａの両端から端部保護部材２１３ａを圧入すればよい。
また、図４の（ｂ）に示すように、端部保護部材２１３ａの端部の１つに、外側に広がったフランジ２１３ａ１を周回に形成してもよい。フランジ２１３ａ１を形成し、フランジ２１３ａ１が第１関節軸２１ａの端部と接するまで、端部保護部材２１３ａを第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１に圧入する構成とすれば、端部保護部材２１３ａが、必要量以上に第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１に入り込むことを防止できる。
When the inner peripheral surface of the hollow portion 21a1 of the first
Further, as shown in FIG. 4B, a flange 213a1 that spreads outward may be formed around one end of the
さらに、図４の（ｂ）に示すように、端部保護部材２１３ａの中空部の端部には、第１関節軸２１ａの端部側に面取りＲを設け、端部保護部材２１３ａとケーブル２３が擦れることで発生する、ケーブル２３の磨耗などの損傷を軽減する構成としてもよい。
Further, as shown in FIG. 4B, a chamfer R is provided at the end of the first
図５の（ａ）は、第１関節軸を上面から見た、中空部の開口形状を示す図、（ｂ）は、中空部に端部保護部材が圧入された状態を示す図、（ｃ）は、図５の（ｂ）におけるＡ部拡大図、（ｄ）は、図５の（ｂ）におけるＹ−Ｙ断面図である。
図５の（ａ）に示すように、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１の開口形状を、円周の複数個所（図５の（ａ）には、４箇所記載する）に、例えばＶ字型の切欠き２１ａ２を有する形状としてもよい。
FIG. 5A is a view showing the opening shape of the hollow portion when the first joint shaft is viewed from above, and FIG. 5B is a view showing a state in which the end protection member is press-fitted into the hollow portion. ) Is an enlarged view of a portion A in FIG. 5B, and FIG. 5D is a YY sectional view in FIG.
As shown in FIG. 5 (a), the opening shape of the hollow portion 21a1 of the first
図５の（ａ）に示す、円周の複数個所にＶ字型の切欠き２１ａ２を有する開口形状の中空部２１ａ１に、保護部材２１３の端部保護部材２１３ａを圧入すると、図５の（ｂ）、（ｃ）に示すように、切欠き２１ａ２の部分では、端部保護部材２１３ａの外周面が、切欠き２１ａ２の側に膨らむように凸状に変形し、端部保護部材２１３ａが切欠き２１ａ２に食い込む。
なお、図５の（ｂ）、（ｃ）においては、端部保護部材２１３ａの端部にフランジ２１３ａ１（図４の（ｂ）参照）を形成しない例を示している。
When the
5B and 5C show an example in which the flange 213a1 (see FIG. 4B) is not formed at the end of the
このように、端部保護部材２１３ａの外周面が凸状に変形して第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１の切欠き２１ａ２に食い込むと、端部保護部材２１３ａが、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１で回転することを抑制できる。
In this way, when the outer peripheral surface of the
このような、例えばＶ字型の切欠き２１ａ２を、図５の（ｄ）に示すように、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１の内周面に、端部から軸方向に延びるように形成すると、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１の内周面には、軸方向に延びる溝部２１ａ３が形成される。
なお、切欠き２１ａ２による溝部２１ａ３は、図５の（ｄ）に示すように、端部保護部材２１３ａが圧入される長さと略等しい長さに形成してもよいし、中空部２１ａ１の軸方向の全長にわたって形成してもよい。
Such a V-shaped notch 21a2, for example, is formed on the inner peripheral surface of the hollow portion 21a1 of the first
As shown in FIG. 5D, the groove 21a3 formed by the notch 21a2 may be formed to have a length substantially equal to the length into which the
さらに、端部保護部材２１３ａを第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１に圧入した時、端部保護部材２１３ａの端部が中央保護部材２１３ｂの端部に圧接し、端部保護部材２１３ａが、中央保護部材２１３ｂを両端から押さえつけるような構成としてもよい。このような構成によって、中央保護部材２１３ｂが第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１で回転することを抑制できる。すなわち、保護部材２１３が、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１で回転することを抑制できる。
Furthermore, when the
図２の（ｂ）に示すように、第１関節軸２１ａは軸周りに回転して、第１アーム２０ｂ１をロボット本体２０ａに対して回動させる。したがって、保護部材２１３（図４の（ｂ）参照）が第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１（図４の（ｂ）参照）で回転すると、第１アーム２０ｂ１がロボット本体２０ａに対して回動するとき、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１で保護部材２１３（図４の（ａ）参照）が回転する。そして、金属を素材とする第１関節軸２１ａと樹脂を素材とする保護部材２１３が擦れて保護部材２１３が磨耗する。このことによって、保護部材２１３の耐久性が低下するとともに、削り屑によって発塵することになる。
As shown in FIG. 2B, the first
図５の（ａ）に示す、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１の開口形状に形成される切欠き２１ａ２で、図５の（ｄ）に示される溝部２１ａ３を形成することで、端部保護部材２１３ａが、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１で回転することを抑制でき、端部保護部材２１３ａは第１関節軸２１ａと一体に回転する。そして、中央保護部材２１３ｂ（図４の（ｂ）参照）が第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１で回転しないように、端部保護部材２１３ａで押さえ込むと、端部保護部材２１３ａと中央保護部材２１３ｂとからなる保護部材２１３は、第１関節軸２１ａと一体に回転する。このことによって、第１関節軸２１ａと保護部材２１３が擦れることを抑制でき、保護部材２１３の耐久性が向上するとともに、削り屑による発塵が軽減される。
The groove 21a3 shown in FIG. 5 (d) is formed at the notch 21a2 formed in the opening shape of the hollow portion 21a1 of the first
保護部材２１３が第１関節軸２１ａと一体に回転すると、保護部材２１３の中空部に配線されるケーブル２３（図４の（ｂ）参照）が保護部材２１３と擦れるが、ケーブル２３を、例えば樹脂からなる被覆材で被覆することで、樹脂からなる保護部材２１３と、ケーブル２３の、樹脂からなる被覆材とが擦れることになる。このことにより、金属を素材とする第１関節軸２１ａとケーブル２３の、樹脂からなる被覆材とが擦れた場合に比べて、ケーブル２３の被覆材の磨耗を軽減できる。すなわち、ケーブル２３の耐久性が向上するとともに、発塵の量が軽減される。
When the
なお、図５の（ａ）に示す、切欠き２１ａ２の形状は、Ｖ字型に限定されるものではなく、例えば半円形であってもよいし矩形であってもよい。また、切欠き２１ａ２の数も４箇所に限定されるものではなく、４箇所より少なくてもよいし、４箇所より多くてもよい。 Note that the shape of the notch 21a2 shown in FIG. 5A is not limited to a V shape, and may be, for example, a semicircular shape or a rectangular shape. Further, the number of the notches 21a2 is not limited to four, and may be less than four or more than four.
以上、本実施形態において、図４の（ｂ）に示すように、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１に内挿される保護部材２１３を２つの端部保護部材２１３ａと、１つの中央保護部材２１３ｂとから構成したが、これは限定されるものではない。
As described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the
図６は、１つの部材で構成される保護部材を内挿する第１関節軸の断面図である。図６に示すように、保護部材２１４は、例えば第１関節軸２１ａの内径（中空部２１ａ１の径）よりわずかに大きな外径の、樹脂を素材とする円筒状の部材である。
このように、保護部材２１４の外径を、第１関節軸２１ａの内径よりわずかに大きくすることで、保護部材２１４を第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１に圧入して、保護部材２１４が第１関節軸２１ａから抜け落ちるのを防止できる。すなわち、保護部材２１４の外径は、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１に圧入でき、かつ第１関節軸２１ａと保護部材２１４との摩擦によって、保護部材２１４が抜け落ちない大きさとすればよい。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a first joint shaft that inserts a protective member composed of one member. As shown in FIG. 6, the
Thus, by making the outer diameter of the
そして、図５の（ｂ）に示す、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１の切欠き２１ａ２による溝部２１ａ３を、例えば、中空部２１ａ１の全長にわたって形成すると、保護部材２１４の外周面が切欠き２１ａ２による溝部２１ａ３の側に膨らむように凸状に変形して、保護部材２１４が切欠き２１ａ２による溝部２１ａ３に食い込む。このことによって、保護部材２１４が、第１関節軸２１ａの中空部２１ａ１で回転することを抑制できる。さらに、保護部材２１４の中空部の端部には、面取りＲを形成してもよい。
And when the groove part 21a3 by the notch 21a2 of the hollow part 21a1 of the 1st joint axis |
以上、第１関節軸２１ａの構造について説明したが、本実施形態は、第２関節軸２１ｂ（図３参照）、及び第３関節軸２１ｃ（図３参照）にも適用できる。
Although the structure of the first
また、例えばロボットハンド２０ｃの保持部２０ｃ２（図３参照）が、例えば吸着孔などの吸着機構を有し、半導体ウェーハ４ｂ（図１参照）を真空吸着する構造の場合は、駆動手段２０ａ１（図３参照）に、例えば図示しないエアポンプなどの空気吸引手段を備えるとともに、駆動手段２０ａ１と保持部２０ｃ２の吸着機構とを、第１関節軸２１ａ、第２関節軸２１ｂ、及び第３関節軸２１ｃを介して、図示しない管路で接続する構成であってもよい。
For example, in the case where the holding unit 20c2 (see FIG. 3) of the
この場合においても、本実施形態を適用し、第１関節軸２１ａ、第２関節軸２１ｂ、及び第３関節軸２１ｃの中空部２１ａ１、２１ｂ１、及び２１ｃ１（図３参照）の内周面を保護部材２１３（図３参照）で被覆して図示しない管路を配管することで、図示しない管路の磨耗を軽減できる。したがって、図示しない管路の耐久性を向上できるとともに、第１関節軸２１ａ、第２関節軸２１ｂ、及び第３関節軸２１ｃと、図示しない管路の擦れによって発生する、削り屑による発塵を軽減できる。
Even in this case, this embodiment is applied to protect the inner peripheral surfaces of the hollow portions 21a1, 21b1, and 21c1 (see FIG. 3) of the first
本実施形態においては、例えば図３に示すように、ロボットアーム２０ｂの関節部構造を構成する第１関節軸２１ａ、第２関節軸２１ｂ、及び第３関節軸２１ｃを中空軸とし、その中空部２１ａ１、２１ｂ１、及び２１ｃ１にケーブル２３を配線することで、ケーブル２３がロボットアーム２０ｂの関節部構造に挟まれて断線することを抑制できるという優れた効果を奏する。
さらに、第１関節軸２１ａ、第２関節軸２１ｂ、及び第３関節軸２１ｃの中空部２１ａ１、２１ｂ１、及び２１ｃ１の内周面を保護部材２１３で被覆することで、ケーブル２３の耐久性を向上できるとともに、削り屑による発塵の量を軽減できるという優れた効果を奏する。
In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 3, the first
Furthermore, the durability of the
１ ミニエンバイロメント装置
２ クリーンボックス
４ｂ 半導体ウェーハ
２０ 搬送ロボット（ウェーハ搬送ロボット）
２０ｂ ロボットアーム（多関節ロボットアーム）
２０ｃ ロボットハンド
２０ｂ１ 第１アーム（アーム）
２０ｂ２ 第２アーム（アーム）
２１ａ 第１関節軸（関節軸）
２１ａ１、２１ｂ１、２１ｃ１ 中空部（配線挿通孔）
２１ａ２ 切欠き
２１ａ３ 溝部
２１ｂ 第２関節軸（関節軸）
２１ｃ 第３関節軸（関節軸）
２３ ケーブル
２１３、２１４ 保護部材
２１３ａ 端部保護部材
２１３ｂ 中央保護部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mini environment apparatus 2
20b Robot arm (articulated robot arm)
20c Robot hand 20b1 First arm (arm)
20b2 Second arm (arm)
21a First joint axis (joint axis)
21a1, 21b1, 21c1 Hollow part (wiring insertion hole)
21a2
21c Third joint axis (joint axis)
23
Claims (7)
前記関節軸は、中空部の内周面が保護部材で被覆された中空軸からなり、
前記中空部は、ケーブルの通路となる配線挿通孔を形成することを特徴とする、多関節ロボットアームの関節部構造。 At least two arms are pivotally connected about the joint axis;
The joint shaft is composed of a hollow shaft whose inner peripheral surface is covered with a protective member,
The joint structure of an articulated robot arm, wherein the hollow portion forms a wiring insertion hole serving as a cable passage.
前記保護部材は、外周面が前記溝部に食い込むように凸状に変形して、前記関節軸の中空部に圧入されていることを特徴とする請求項２に記載の多関節ロボットアームの関節部構造。 On the inner peripheral surface of the hollow portion of the joint shaft, at least one groove portion is formed extending in the axial direction,
The joint part of the articulated robot arm according to claim 2, wherein the protective member is deformed into a convex shape so that an outer peripheral surface bites into the groove part and is press-fitted into a hollow part of the joint shaft. Construction.
前記端部保護部材は、外周面が前記溝部に食い込むように凸状に変形して、前記関節軸の中空部に圧入されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の多関節ロボットアームの関節部構造。 On the inner peripheral surface of the hollow portion of the joint shaft, at least one groove portion is formed extending in the axial direction,
The multi-layered member according to claim 4 or 5, wherein the end protection member is deformed into a convex shape so that an outer peripheral surface bites into the groove, and is press-fitted into a hollow portion of the joint shaft. The joint structure of the joint robot arm.
前記多関節ロボットアームに支持され、半導体ウェーハを着脱可能に保持するロボットハンドと、を含んでなるウェーハ搬送ロボットを備えることを特徴とするミニエンバイロメント装置。 An articulated robot arm comprising the articulated structure of the articulated robot arm according to any one of claims 1 to 6,
A mini-environment apparatus, comprising: a wafer transfer robot supported by the articulated robot arm and including a robot hand that detachably holds a semiconductor wafer.
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- 2008-02-25 JP JP2008042654A patent/JP2009196059A/en active Pending
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