JP2009208941A - リニア軸のケーブル処理機構およびそれを用いた基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リニア軸を有する装置において高さ方向や幅方向に制限がある場合であってもリニア軸のケーブル処理機構が必要なスペースを小さくでき、さらにリニア軸を２本並設する場合であっても、装置サイズを小さくすること。
【解決手段】ケーブルガイド３７、３８が、一端がベース部材３４に固定され、Ｕ字状に湾曲して、その他端がスライド部材２７ａ、２７ｂに固定され、スライド部材２７ａ、２７ｂの進退方向に沿って延在するよう配置され、スライド部材２７ａ、２７ｂの進退方向から見てベース部材３４に対して傾斜するよう配置した。
【選択図】図４

Description

本発明は、直線的に可動する部材を有するリニア軸においてケーブルを処理するケーブル処理機構に関する発明であり、また、それを備えた基板搬送装置に関する。

搬送装置では、可動部分にリニア（直線）軸が用いられることがある。リニア軸を備えた搬送装置の例としては、例えば特許文献１のような装置が開示されている。特許文献１ではウェハなどの基板を保持する保持アームが、同文献の図８に開示されているリニア軸の機構によって直線的にスライドすることが記載されている。
このようなリニア軸が可動するとき、電力を供給するケーブルや、エアー、冷却水といった流体を供給するケーブルを、相対的に動く２つの部位の間で適切に案内するためのケーブル処理機構としてケーブルガイドが使用される。ケーブルガイドはケーブルを収容してリニア軸に沿うように配置され、Ｕ字状に湾曲しながらケーブルを案内するもので、従来から様々な装置で使用されている（例えば、特許文献２）。
図９は、特許文献１のような搬送装置のリニア軸におけるケーブルがケーブルガイドによって処理されていることを示す図であって、リニア軸の軸方向から当該搬送装置を見た断面図である。図９では並設された２つのリニア軸を有する搬送装置を示している。
基台のテーブル３４に対して垂直に、かつ互いに平行になるように取り付けられた２つのリニアガイド取付板３３の垂直面の外側に、さらにそれぞれリニアガイド３１が敷設されている。そのリニアガイド可動部３２には２つのハンド２７の基端側がそれぞれ取り付けられている。リニアガイド３１は図の奥行き方向に敷設されていて、リニアガイド可動部３２はリニアガイド３１に摺動しながら直線状に案内される。従って図における奥行方向が当該搬送装置のリニア軸の動作方向である。２つのハンド２７のそれぞれの先端側にはウェハ２８が搭載され、図示省略したモータにより、図における奥行方向にそれぞれのハンド２７が互いに独立して動作しながらウェハ２８が搬送される。ここで、ハンド２７がウェハ２８を把持したり、若しくはウェハ２８の有無を電気的に検出しようとしたりする場合には、ハンド２７に電力やエアを供給する必要が生じ、その電力やエアを供給するケーブルを案内するための機構が必要となる。図９の場合、これらケーブル処理のために用いられるケーブルガイド３８は、図に示すように、リニア軸に沿って配置され、リニア軸の軸方向にＵ字状に湾曲するように配置される。ケーブルガイド３８の一端はケーブルガイド固定側部材３９でテーブル３４に固定され、他端はケーブルガイド可動側支柱４０を介してハンド２７の基端部に固定される。ベース３４側からケーブルガイド３８の内部へと図示しないケーブルが挿通され、ハンド２７に対して電力や流体が供給される。この構成により、ハンド２７がリニア軸にて可動すると、その動作に伴ってケーブルガイド３８の他端も可動しつつその内部に収容したケーブルを他の部材に干渉させることなく適切に案内できる。
特開２００５−９３８１２号公報（第５図、第８図） 特開平１１−１２２７９０号公報（第６図）

しかし、上記のようなリニア軸において、図９のようにケーブルガイド３８を配設するとケーブルガイド３８のＵ字部分の曲げ半径が大きい場合には隙間４２が必要となって、高さ方向の装置サイズが大きくなる問題があった。
さらにリニア軸を２本並設する場合は、２本分のケーブル処理機構のスペースが必要となって装置サイズが大きくなる問題があった。
また、図１０のように装置の高さを抑えるためにケーブルガイド３８を外側に配置しても、平面方向の装置サイズが大きくなる問題があった。
さらに、リニア軸を多数並設する場合には、以上の問題によって装置サイズが大きくなる影響が顕著に表れるほか、ケーブルガイドの配置が複雑になるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、リニア軸を有する装置において高さ方向や幅方向に制限がある場合であってもリニア軸のケーブル処理機構が必要なスペースを小さくでき、さらにリニア軸を２本並設する場合であっても、装置サイズを小さくすることを目的とする。
また、２本を越えるリニア軸を並設する場合でも、装置サイズを小さくした基板搬送装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ベース部材と、前記ベース部材に対して直線的に平行スライドして進退可能なスライド部材と、前記ベース部材と前記スライド部材とを繋ぐように配置され、前記ベース部材から前記スライド部材へ配設されるケーブルを収納して案内するケーブルガイドと、を備えたリニア軸のケーブル処理機構において、前記ケーブルガイドは、一端が前記ベース部材に固定され、Ｕ字状に湾曲して、その他端が前記スライド部材に固定され、前記スライド部材の進退方向に沿って延在するよう配置され、前記スライド部材の進退方向から見て前記ベース部材に対して傾斜するよう配置されたことを特徴とするリニア軸のケーブル処理機構とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記スライド部材が、前記ベース部材に対して直線的に平行スライドし、互いに平行にかつ個別に進退可能な第１及び第２スライド部材から構成され、前記ケーブルガイドが、前記ベース部材と前記第１スライド部材とを繋ぐように配置され、前記ベース部材から前記第１スライド部材へ配設される第１ケーブルを収納して案内する第１ケーブルガイドと、前記ベース部材と前記第２スライド部材とを繋ぐように配置され、前記ベース部材から前記第２スライド部材へ配設される第２ケーブルを収納して案内する第２ケーブルガイドと、から構成され、前記第１及び第２ケーブルガイドが、前記湾曲した部分の内側が互いに対向し、前記スライド部材の進退方向から見てクロスするよう配置されたことを特徴とする請求項１記載のリニア軸のケーブル処理機構とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記ケーブルガイドを用いず、前記ケーブル自身が、前記ベース部材に固定され、Ｕ字状に湾曲して、前記スライド部材に固定され、前記スライド部材の進退方向に沿って延在するよう配置され、前記スライド部材の進退方向から見て前記ベース部材に対して傾斜するよう配置されたことを特徴とする請求項１記載のリニア軸のケーブル処理機構とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記第１ケーブルガイドを用いず、前記第１ケーブル自身が、前記ベース部材に固定され、Ｕ字状に湾曲して、前記第１スライド部材に固定され、前記第２ケーブルガイドを用いず、前記第２ケーブル自身が、前記ベース部材に固定され、Ｕ字状に湾曲して、前記第２スライド部材に固定され、前記第１及び第２ケーブルが、前記湾曲した部分の内側が互いに対向し、前記第１及び第２スライド部材の進退方向から見てクロスするよう配置されたことを特徴とする請求項２記載のリニア軸のケーブル処理機構とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載のリニア軸のケーブル処理機構を備えた基板搬送装置とするものである。
請求項６に記載の発明は、水平に設けられたベース部材と、前記ベース部材に対して直線的に水平方向に平行スライドし、互いに平行かつ個別に進退し、基板を搭載可能な第１及び第２ハンドと、前記ベース部材と前記第１ハンドとを繋ぐように配置され、前記ベース部材から前記第１ハンドへ配設される第１ケーブルを収納して案内する第１ケーブルガイドと、前記ベース部材と前記第２ハンドとを繋ぐように配置され、前記ベース部材から前記第２ハンドへ配設される第２ケーブルを収納して案内する第２ケーブルガイドと、を備えたリニア軸のケーブル処理機構を備えた基板搬送装置において、前記第１及び第２ケーブルガイドは、それぞれの一端が前記ベース部材に固定され、Ｕ字状に湾曲して、その他端が前記第１及び第２ハンドにそれぞれ固定され、前記第１及び第２ハンドの進退方向に沿って延在するよう配置され、前記湾曲した部分の内側が互いに対向し、前記ハンドの進退方向から見てクロスするよう配置され、 前記第１及び第２ハンドのそれぞれは、前記ベース部材の水平面に平行に延設されたのち、垂直方向に延設され、再び水平方向に延設され、互いに上下で重なるよう配置されたことを特徴とするリニア軸のケーブル処理機構を備えた基板搬送装置とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の基板搬送装置が複数台あって、前記複数台の基板搬送装置が垂直方向に多段に重ねられ、前記複数台の基板搬送装置のそれぞれの前記第１及び第２ハンドが、前記複数台のうち最も上部に位置する前記基板搬送装置の上面において上下で重なるよう配置されたことを特徴とするリニア軸のケーブル処理機構を備えた基板搬送装置とするものである。

以上、本発明によると、リニア軸を有する装置において、装置の高さ方向や幅方向に制限があってもケーブルガイド又はケーブル自身をベースに対して傾斜させることで目的の方向の装置長さを小さくすることができる。
特に並設された２本のリニア軸の先に電力やエアを供給する場合でも、それぞれのリニア軸のケーブルガイドをリニア軸の摺動方向から見てクロスに配置することにより、装置サイズを小さくできる。
また、この構成をそのまま上下方向に多段積みし、ハンドの延設形態を本発明のようにすることで、装置サイズを小さくした基板搬送装置を構成することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

まず、本発明を用いた搬送装置である、ウェハ搬送用マニピュレータについて説明する。図２は、本発明のケーブル処理機構を用いたリニア軸を有するウェハ搬送用マニピュレータ全体の斜視図である。
図において、マニピュレータ２１は、支柱状に形成されたマニピュレータ昇降駆動部２６のマニピュレータ上部取付部２２とマニピュレータ下部取付部２３とが、図示省略した半導体製造装置の架台に固定される搬送装置である。マニピュレータ支持部２５はＺ軸に沿った自由度をもち、マニピュレータ昇降駆動部２６内に配置された図示しないモータによって、昇降動作される。リニア軸駆動部２４はＳ軸を中心とする回転方向の自由度をもち、マニピュレータ支持部２５内に配置された図示しないモータによって旋回動作される。第１ハンド２７ａと第２ハンド２７ｂはＸ軸に沿った自由度をもち、リニア軸駆動部２４内に配置された図示しないモータによってそれぞれ個別に進退動作される。さらにマニピュレータ２１の動作中に第１ハンド２７ａや第２ハンド２７ｂに搭載したウェハ２８を落下させないように、第１及び第２ハンド２７ａ，ｂにはウェハ２８を把持する機構や、ウェハ２８の有無を検出する機構が組み込まれている。以上で構成されるマニピュレータ２１は、予め登録されたデータに従って動作され、第１及び第２ハンド２７ａ，ｂの位置、角度が制御される。

次に上記マニピュレータ２１に備えたリニア軸における本発明のケーブル処理機構に関して説明する。
図１は、リニア軸駆動部２４の透視斜視図であり、図２と同じ方向から見た斜視図である。図３はリニア軸駆動部２４の透視平面図（上面図）である。図１、３ともに、後述する説明のために第１及び第２ハンド２７ａ，ｂ、ウェハ２８は図示省略している。図４は、図３における矢印Ａから見たリニア軸駆動部２４の透視側面図である。
図において、テーブル３４は、マニピュレータ支持部２５に対してＳ軸を中心に回転可能に取り付けられている。リニアガイド取付板３３は、テーブル３４に対して垂直に取り付けられている。この２本のリニアガイド取付板３３は並設されて取り付けられており、両端でそれぞれ横枠３５と結合することで、リニアガイド取付板３３の剛性を確保している。さらに２本のリニアガイド取付板３３の外側の垂直面には、各々リニアガイド３１が取り付けられる。リニアガイド３１はＸ軸に沿って延在するよう固定されている。リニアガイド可動部３２は、それぞれのリニアガイド３１に摺動しながら可動する部分であって、これに第１及び第２ハンド２７ａ，ｂが取り付けられている。それぞれのハンド２７は、リニアガイド３１によって精密にＸ軸に沿って案内されながら、モータ３６と図示しないベルトとによって進退動作される。以上によって、リニア軸駆動部２４は、第１及び第２ハンド２７ａ，ｂをそれぞれＸ軸に沿って駆動する第１リニア軸４３と第２リニア軸４４の計２本のリニア軸を有している。

さらに、２本のリニア軸の間であってテーブル３４の上面には２つのケーブルガイド固定側部材３９が取り付けられており、それぞれのケーブルガイド固定側部材３９には第１ケーブルガイド３７と第２ケーブルガイド３８の一端が取り付けられている。第１及び第２ケーブルガイド３７、３８はＸ軸に沿って配置され、Ｕ字状に湾曲したのち、第１及び第２ケーブルガイド３７、３８のそれぞれの他端が、ハンド２７と機械的に結合されたケーブルガイド可動側支柱４０に取り付けられる。第１及び第２ケーブルガイド３７、３８の内部には、マニピュレータ支持部２５を経由して導かれ、図示省略された電力供給用の電線、エアーや冷却水などの流体用チューブ、及びアース処理のための電線、を含むケーブルが収容されている。これらケーブルによってウェハ２８を把持する機構を具備したハンド２７に電力やエアを供給することが可能である。
そして、第１及び第２ケーブルガイド３７、３８は、図４のように、２本のリニア軸の中間を通る鉛直な軸（本実施例の場合Ｓ軸と同一）に対して対称に、リニア軸の動作によって互いに干渉しないようにリニア軸の摺動方向（Ｘ軸の軸方向）から見てクロスに配置する。すなわち、第１及び第２ケーブルガイド３７、３８は、Ｕ字状の湾曲部分の内側が対向するように配置する。本実施例の場合、装置の高さ方向を抑えるため、クロスの平面に対する傾斜角αが緩やかになるように配置される。装置の幅方向を抑えるには傾斜角αを大きくすればよい。なお、当然ながら、第１ハンド２７ａ及び第２ハンド２７ｂがリニア軸（Ｘ軸）の前後端に到達しても、第１及び第２ケーブルガイド３７、３８のＵ字状の内側の対向部分は接触しないよう各ケーブルガイドの長さが設定されている。

以上の構成により、第１及び第２ハンド２７ａ，ｂが独立して前後動作した場合でも第１及び第２ケーブルガイド３７、３８は互いに干渉することなく動作可能であり、さらにケーブル処理によるリニア軸駆動部２４の高さ方向や平面方向のサイズ拡大を抑え、コンパクトな装置を実現できる。またマニピュレータ支持部２５を経由し、Ｓ軸に沿って導かれた電線やエアーチューブをスムーズに第１及び第２ハンド２７ａ，ｂに導くことができる。
そのため、省スペース化や小フットプリント化の要求が多いウェハ搬送用マニピュレータにおいて、前後駆動部（リニア軸）を備えるマニピュレータの小型化に特に有効な発明である。

なお、本実施例では、電線やエアーチューブはマニピュレータ支持部２５を経由させてリニア軸駆動部２４内に導いたが、例えば特許文献１の第５図のように外部から直接リニア軸駆動部２４内に導いても良い。また、ケーブルガイド固定側部材３９はテーブル３４に固定しているが、これをリニアガイド取付板３３に固定しても良い。
さらに、電線やエアーチューブ自体がある程度の剛性を有していて、ケーブルガイドに収納されなくともＵ字状の姿勢を保持できるものであれば、電線やエアーチューブをケーブルガイド３８内に収納せず、電線やエアーチューブ自身を本実施例のように配置しても良い。
また、本実施例では第１及び第２ケーブルガイド３７、３８をリニア軸の摺動方向（Ｘ軸の軸方向）から見てクロスに配置したが、例えば第２のケーブルガイド３８及びそれに収容されるケーブルが不要であれば、第１ケーブルガイド３７だけを本実施例のように傾斜して設置するだけでも、従来（図９や図１０）よりも装置の高さ方向や幅方向の長さを抑えることができる。
また、本実施例のリニア軸は第１ハンド２７ａ及び第２ハンド２７ｂのような可動部が水平方向に移動するものを例示したが、これに限らず可動部が、垂直方向や傾斜した方向へ移動するリニア軸でも本発明を適用できる。

図５は本発明を適用したウェハ搬送用マニピュレータの別の実施例を示す図である。図２で説明した実施例１においては、支柱状に形成されたマニピュレータ昇降駆動部２６と、その側面で昇降されるマニピュレータ支持部２５と、マニピュレータ支持部２５に支持されて旋回可能なリニア軸駆動部２４とで構成されていて、マニピュレータ昇降駆動部２６とリニア軸駆動部２４とが平面的に異なる位置に配置されていたが、図５による本実施例では、リニア軸駆動部２４の直下にマニピュレータ支持部２５とマニピュレータ昇降駆動部２６とが配置されている。

図６及至図８は、ハンド２７を４本備えたリニア軸駆動部２４の実施例を説明する図である。
実施例１で説明したリニア軸駆動部は、第１及び第２ハンド２７ａ，ｂのそれぞれがリニアガイド可動部３２から一旦水平外側に向かって伸び、その後鉛直方向上側に延設されて再び装置の内側に延設されるよう形成されており、また、それぞれのケーブルガイドは２本のリニア軸の間にあって、リニア軸（Ｘ軸）方向から見たとき、その中間を通る鉛直な軸に対して対称に、リニア軸の動作によって互いに干渉しないようにクロスに配置されていることから、上下に多段に積み重ねることが容易である。
本実施例では、前述のリニア軸駆動部を上下２段積みとし、４本のリニアガイド取付板３３の両端を横枠３５と結合することで、リニアガイド取付板３３の剛性を確保している。
本構造によれば、４つのハンド２７が独立して前後動作しても第１及び第２ケーブルガイド３７、３８が互いに干渉することなく動作可能であり、さらにケーブル処理によるリニア軸駆動部２４の平面方向や高さ方向のサイズ拡大を抑え、コンパクトな装置を実現でき、またＳ軸に沿って導かれた電線やエアーチューブをスムーズにそれぞれのハンド２７に導くことができる。

なお、本実施例では、４本のハンドをもつ場合を説明したが、３本或いは５本以上のハンドの場合でも、同様に上下方向に多段積みすることにより、同様の効果を実現できる。

本実施例では基板搬送用マニピュレータについて説明したが、リニア軸を２本、ないしは多数並設する搬送装置において、搬送物品を把持若しくは検知する機構を具備したハンドへの電力配線やエア配管の処理全般において、本発明の利用は可能である。

本発明の第１実施例を示すリニア軸駆動部透視斜視図 本発明のリニア軸駆動部を用いたマニピュレータ全体斜視図 本発明の第１実施例を示すリニア軸駆動部透視平面図 本発明の第１実施例を示すリニア軸駆動部透視側面図 本発明の第２実施例を示すマニピュレータ全体斜視図 本発明の第３実施例を示す４本ハンドのリニア軸駆動部斜視図 本発明の第３実施例を示す４本ハンドのリニア軸駆動部透視斜視図 本発明の第３実施例を示す４本ハンドのリニア軸駆動部透視側面図 従来のリニア軸駆動部透視側面図 従来のリニア軸駆動部透視側面図

符号の説明

２１ マニピュレータ
２２ マニピュレータ上部取付部
２３ マニピュレータ下部取付部
２４ リニア軸駆動部
２５ マニピュレータ支持部
２６ マニピュレータ昇降駆動部
２７ ハンド
２８ ウェハ
３１ リニアガイド
３２ リニアガイド可動部
３３ リニアガイド取付板
３４ テーブル
３５ 横枠
３６ モータ
３７ 第１ケーブルガイド
３８ 第２ケーブルガイド
３９ ケーブルガイド固定側部材
４０ ケーブルガイド可動側支柱
４２ 隙間
４３ 第１リニア軸
４４ 第２リニア軸
α 傾斜角

Claims (7)

1. ベース部材と、前記ベース部材に対して直線的に平行スライドして進退可能なスライド部材と、前記ベース部材と前記スライド部材とを繋ぐように配置され、前記ベース部材から前記スライド部材へ配設されるケーブルを収納して案内するケーブルガイドと、を備えたリニア軸のケーブル処理機構において、
   前記ケーブルガイドは、一端が前記ベース部材に固定され、Ｕ字状に湾曲して、その他端が前記スライド部材に固定され、前記スライド部材の進退方向に沿って延在するよう配置され、前記スライド部材の進退方向から見て前記ベース部材に対して傾斜するよう配置されたことを特徴とするリニア軸のケーブル処理機構。
2. 前記スライド部材が、前記ベース部材に対して直線的に平行スライドし、互いに平行にかつ個別に進退可能な第１及び第２スライド部材から構成され、
   前記ケーブルガイドが、前記ベース部材と前記第１スライド部材とを繋ぐように配置され、前記ベース部材から前記第１スライド部材へ配設される第１ケーブルを収納して案内する第１ケーブルガイドと、前記ベース部材と前記第２スライド部材とを繋ぐように配置され、前記ベース部材から前記第２スライド部材へ配設される第２ケーブルを収納して案内する第２ケーブルガイドと、から構成され、
   前記第１及び第２ケーブルガイドが、前記湾曲した部分の内側が互いに対向し、前記スライド部材の進退方向から見てクロスするよう配置されたことを特徴とする請求項１記載のリニア軸のケーブル処理機構。
3. 前記ケーブルガイドを用いず、前記ケーブル自身が、前記ベース部材に固定され、Ｕ字状に湾曲して、前記スライド部材に固定され、前記スライド部材の進退方向に沿って延在するよう配置され、前記スライド部材の進退方向から見て前記ベース部材に対して傾斜するよう配置されたことを特徴とする請求項１記載のリニア軸のケーブル処理機構。
4. 前記第１ケーブルガイドを用いず、前記第１ケーブル自身が、前記ベース部材に固定され、Ｕ字状に湾曲して、前記第１スライド部材に固定され、
   前記第２ケーブルガイドを用いず、前記第２ケーブル自身が、前記ベース部材に固定され、Ｕ字状に湾曲して、前記第２スライド部材に固定され、
   前記第１及び第２ケーブルが、前記湾曲した部分の内側が互いに対向し、前記第１及び第２スライド部材の進退方向から見てクロスするよう配置されたことを特徴とする請求項２記載のリニア軸のケーブル処理機構。
5. 請求項１乃至４いずれかに記載のリニア軸のケーブル処理機構を備えた基板搬送装置。
6. 水平に設けられたベース部材と、前記ベース部材に対して直線的に水平方向に平行スライドし、互いに平行かつ個別に進退し、基板を搭載可能な第１及び第２ハンドと、前記ベース部材と前記第１ハンドとを繋ぐように配置され、前記ベース部材から前記第１ハンドへ配設される第１ケーブルを収納して案内する第１ケーブルガイドと、前記ベース部材と前記第２ハンドとを繋ぐように配置され、前記ベース部材から前記第２ハンドへ配設される第２ケーブルを収納して案内する第２ケーブルガイドと、を備えたリニア軸のケーブル処理機構を備えた基板搬送装置において、
   前記第１及び第２ケーブルガイドは、それぞれの一端が前記ベース部材に固定され、Ｕ字状に湾曲して、その他端が前記第１及び第２ハンドにそれぞれ固定され、前記第１及び第２ハンドの進退方向に沿って延在するよう配置され、前記湾曲した部分の内側が互いに対向し、前記ハンドの進退方向から見てクロスするよう配置され、
   前記第１及び第２ハンドのそれぞれは、前記ベース部材の水平面に平行に延設されたのち、垂直方向に延設され、再び水平方向に延設され、互いに上下で重なるよう配置されたことを特徴とするリニア軸のケーブル処理機構を備えた基板搬送装置。
7. 請求項６記載の基板搬送装置が複数台あって、前記複数台の基板搬送装置が垂直方向に多段に重ねられ、
   前記複数台の基板搬送装置のそれぞれの前記第１及び第２ハンドが、前記複数台のうち最も上部に位置する前記基板搬送装置の上面において上下で重なるよう配置されたことを特徴とするリニア軸のケーブル処理機構を備えた基板搬送装置。

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