JP4070994B2 - ワーク搬送用ロボット及びこのロボットを備えたワーク加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶基板製造装置や半導体製造装置等において、基板やウェーハ等のワークを搬送するために用いるワーク搬送用ロボット及びこのロボットを備えたワーク加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶基板製造装置や半導体製造装置においては、基板やウェハ等のワークを搬送する際にロボットを用いている。この種の目的に用いるワーク搬送用ロボットとしては、前段のアーム機構と後段のアーム機構との２段のアーム機構を備えた回動アーム形のロボットが多く用いられている。
【０００３】
図１１乃至図１４は、従来の回動アーム形ワーク搬送用ロボットＲ´の構成を概略的に示したもので、図１１はその外観を示す斜視図、図１２はアーム機構部分を上方から見てその構成を概略的に示した構成図、図１３は同ロボットのケーシングを縦断面して示した正面図、図１４（Ａ）は要部を断面して示した図１３の左側面図、図１４（Ｂ）は同図（Ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。
【０００４】
図１１乃至図１４に示したワーク搬送用ロボットＲ´は、電動機等により回転駆動される出力軸を有するアーム機構駆動装置Ａ´と、前段側及び後段側の２つのアームＢ´及びＣ´と、ハンドＤ´とから構成されている。
【０００５】
２つのアームＢ´及びＣ´のうち、前段側アームＢ´は、その一端Ｂａ´が入力部となっていて、該一端Ｂａ´がアーム機構駆動装置Ａ´の出力軸に取り付けられている。したがって、アームＢ´はアーム機構駆動装置Ａ´により駆動されて、該駆動装置の出力軸の中心軸線を中心にして回動する。
【０００６】
また後段アームＣ´はその一端Ｃａ´が入力部となっていて、該一端Ｃａ´が前段側アームＢ´の他端Ｂｂ´に回動自在に支持されている。この後段側アームＣ´は、図１１に示した機構により、前段側アームＢ´の回動に伴って、前段側アームと反対方向に回動する。
【０００７】
ハンドＤ´は、後段側アームの他端Ｃｂ´に回動自在に支持されていて、後段側アームＣ´に対して相対的に、該後段側アームＣ´と反対方向に回動しつつ、図示の矢印Ｙ方向に沿って直線移動する。
【０００８】
更に詳細に説明すると、アーム機構駆動装置Ａ´は、図１３及び図１４に示したように、中心軸線を垂直方向に向けた円筒状のケーシングＡ1 ´と、ケーシングＡ1 ´内を垂直方向に延びる対のガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´と、ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´により昇降自在に支持された昇降フレームＡ3 ´と、昇降フレームＡ3 ´を昇降させる昇降機構Ａ4 ´とを備えている。
【０００９】
ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´は、ケーシングＡ1 ´の中心軸線に対して対称な位置に相対するように配置されて、ケーシングＡ1 ´の周壁部の内周に固定されている。ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´は、チャンネル型の部材からなっていて、それぞれの溝内にガイド部材Ａ5 ´，Ａ5 ´がスライド自在に嵌合され、これらのガイド部材に昇降フレームＡ3 ´が取り付けられている。
【００１０】
昇降フレームＡ3 ´を昇降させる昇降機構Ａ4 ´は、ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´から９０°離れた位置をケーシングＡ1 ´の周壁部に沿って垂直方向に延びるように設けられて、上端及び下端がそれぞれケーシングＡ1 ´の上端及び下端に軸受を介して支持されたネジ棒Ａ6 ´と、昇降フレームＡ3 ´に固定されてネジ棒Ａ6 ´に螺合されたナットＡ7 ´と、ネジ棒Ａ6 ´から１８０°離れた位置に配置されてケーシングＡ1 ´に固定された電動機Ａ8 ´及び該電動機の回転を減速する減速機Ａ9 ´と、減速機Ａ9 ´の出力軸に取り付けられたプーリ及びネジ棒Ａ6 ´の下端に取り付けられたプーリに巻き掛けされたベルトＡ10´とからなっている。
【００１１】
昇降フレームＡ3 ´の上方には、旋回部材Ａ11´がその中心軸線をケーシングＡ1 ´の中心軸線と一致させた状態で配置されている。旋回部材Ａ11´は軸受Ａ12´を介して昇降フレームＡ3 ´に回転自在に支持され、この旋回部材Ａ11´の上端に前段側アームＢ´の一端が固定されている。昇降フレームＡ3 ´にはまた旋回部材駆動用電動機Ａ13´が取り付けられ、この電動機Ａ13´の出力軸が減速機Ａ14´を介して旋回部材Ａ11´に連結されている。
【００１２】
したがって、電動機Ａ13´が駆動されると、旋回部材Ａ11´が回転駆動され、この旋回部材Ａ11´の回転により、前段側アームＢ´が第１の軸線Ｏ1 ´−Ｏ1 ´を中心に回動させられる。従来のロボットでは、旋回部材Ａ11´の中心軸線がケーシングＡ1 ´の中心軸線に一致しているため、前段側アームＢ´の回動中心である第１の軸線Ｏ1 ´−Ｏ1 ´は、ケーシングＡ1 ´の中心軸線に一致している。
【００１３】
前段側アームＢ´は中空に形成され、該前段側アームの中空部内に、中心軸線を第１の軸線Ｏ1 ´−Ｏ1 ´に一致させた状態で旋回部材Ａ11´に固定された固定プーリＰ1 ´（図１３及び図１４には図示せず。）が配置されている。
【００１４】
前段側アームＢ´の他端Ｂｂ´側の中空部内には回転プーリＰ2 ´が、その中心軸線を第１の軸線と平行な第２の軸線Ｏ2 ´−Ｏ2 ´に一致させた状態で回転自在に支持され、前段側アームＢ´内の固定プーリＰ1 ´と回転プーリＰ2 ´との間にベルトＶ1 ´が巻き掛けされている。
【００１５】
回転プーリＰ2 ´に後段側アームＣ´の一端が固定され、回転プーリＰ2 ´の回転に伴って、後段側アームＣ´が第２の軸線Ｏ2 ´−Ｏ2 ´を中心に回動させられる。後段側アームＣ´も中空に形成されていて、その中空部内には、中心軸線を第２の軸線Ｏ2 ´−Ｏ2 ´に一致させた状態で前段側アームＢ´の他端に固定された固定プーリＰ3 ´が配置されている。後段側アームＣ´の他端側の中空部内には、第１及び第２の軸線と平行な第３の軸線Ｏ3 ´−Ｏ3 ´に中心軸線を一致させた状態で回転プーリＰ4 ´が支持され、この回転プーリＰ4 ´と固定プーリＰ3 ´とにベルトＶ2 ´が巻き掛けされている。
【００１６】
図示のワーク搬送用ロボットＲ´においては、前段側アームＢ´の一端側に設けられた固定プーリＰ1 ´の有効径と、前段側アームの他端側に設けられた回転プーリＰ2 ´の有効径との比が２対１に設定され、後段側アームＣ´の一端側に設けられた固定プーリＰ3 ´の有効径と、該後段側アームの他端側に設けられた回転プーリＰ4 ´の有効径との比が１対２に設定されている。また前段側アームＢ´内に設けられた固定プーリＰ1 ´の中心と回転プーリＰ2 ´の中心との間の距離が、後段側アームＣ´内に設けられた固定プーリＰ3 ´の中心Ｏ2 ´と回転プーリＰ4 ´の中心Ｏ3 ´との間の距離に等しく設定されている。
【００１７】
ハンドＤ´は、ほぼＵ字形を呈するように形成された基部Ｄａ´と、互いに平行に配置されて一端が基部Ｄａ´の両端に固定された１対のハンド部材Ｄｂ´，Ｄｂ´とからなっている。このハンドＤ´は、その基部Ｄａ´の中心を回転プーリＰ4 ´の回転中心Ｏ3 ´に一致させた状態で、後段側アームＣ´の回転プーリＰ4 ´に接続されている。ハンドＤ´の１対のハンド部材Ｄｂ´，Ｄｂ´の上に液晶基板等の図示しないワークが載置される。
【００１８】
図示のロボットでは、固定プーリＰ1 ´及びＰ3 ´と回転プーリＰ2 ´及びＰ4 ´と、ベルトＶ1 ´及びＶ2 ´と、旋回部材Ａ11´を駆動する電動機Ａ13´及び減速機Ａ14´とにより、第１の軸線Ｏ1 ´−Ｏ1 ´を中心にして前段側アームＢ´を回動させ、第２の軸線Ｏ2 ´−Ｏ2 ´を中心にして後段側アームＣ´を回動させ、第３の軸線Ｏ3 ´−Ｏ3 ´を中心にしてハンドＤ´を回動させるように前段側アームＢ´及び後段側アームＣ´とハンドＤ´とを駆動するアーム・ハンド駆動機構が構成されている。
【００１９】
図１１ないし図１４に示した搬送用ロボットにおいては、前段側アームＢ´が、図示しない電動駆動装置により駆動されて、固定プーリＰ1 ´の中心軸線（第１の軸線）を回動中心として回動させられる。今図１２において前段側アームＢ´が反時計方向に回動させられたとすると、このアームＢ´の回動により、固定プーリＰ1 ´がアームＢ´に対して相対的に時計方向に回転する。この固定プーリＰ1 ´の相対的な回転は、ベルトＶ1 ´を介して回転プーリＰ2 ´に伝達されるため、回転プーリＰ2 ´が時計方向に回転する。これにより、回転プーリＰ2 ´に一端が接続されている後段側アームＣ´が、固定プーリＰ2 ´の中心軸線を回動中心として、前段側アームＢ´に対して時計方向に回動する。
【００２０】
後段側アームＣ´が時計方向に回動すると、固定プーリＰ3 ´がアームＣ´に対して相対的に反時計方向に回転する。この固定プーリＰ3 ´の回転は、ベルトＶ2 ´を介して回転プーリＰ4 ´に伝達されるため、該回転プーリＰ4 ´が反時計方向に回転し、ハンドＤ´が後段側アームＣ´に対して反時計方向に回動する。
【００２１】
前段側アームＢ´内の固定プーリＰ1 ´の有効径と回転プーリＰ2 ´の有効径の比、及び後段側アームＣ´内の固定プーリＰ3 ´の有効径と回転プーリＰ4 ´の有効径との比が前述のように設定されていることにより、後段側アームＣ´は前段側アームＢ´の回動角度の２倍の角度だけ前段側アームＢ´の回動方向と反対方向に回動し、ハンドＤ´は後段側アームＣ´の回動角度の１／２の角度だけ後段のアームＣ´の回動方向と反対方向に回動する。そのため、ハンドＤ´は、アームＢ´及びＣ´の回動に伴って、固定プーリＰ1 ´の中心と回転プーリＰ4 ´の中心とを結ぶ直線Ｏｙ−Ｏｙに沿って（Ｙ方向に）直線移動する。
【００２２】
上記のように、図１１ないし図１４に示したロボットにおいては、固定プーリＰ1 ´の中心軸線を回動中心としてアームＢ´を回動させることにより、ハンドＤ´に保持したワークを直線移動させることができる。また固定プーリＰ1 ´を保持した旋回部材（図示せず。）を固定プーリＰ1 ´の中心軸線の回りに回転させることにより、全体を旋回させてワークの搬送方向を任意の方向に向けることができる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
図１１ないし図１４に示したワーク搬送用ロボットは、例えば、トランスファチャンバと、該トランスファチャンバを囲むように配置されたロードロックチャンバ及び複数のプロセスチャンバとを備えた液晶基板製造装置や半導体製造装置のトランスファチャンバ内に配置されて、ロードロックチャンバやプロセスチャンバへのワーク（液晶基板やウェハ等）の搬入、搬出を行うために用いられる。図示のロボットにおいて、昇降フレームＡ3 ´の昇降を円滑に行わせるためには、ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´の位置決め精度を十分に高くしておく必要がある。
【００２４】
ところが、従来の回動アーム形のワーク搬送ロボットＲ´においては、ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´をそれぞれ個別にケーシングＡ1 ´の周壁部の内周に位置決め固定していたため、ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´の位置決め精度を高くすることが難しいという問題があった。また従来のロボットでは、精度を要する対のガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´の位置決め固定作業を、ケーシングＡ1 ´内の狭い空間で行う必要があったため、駆動装置Ａ´の組みてに手間がかかり、組み立てに時間がかかるという問題があった。
【００２５】
また半導体製造装置や液晶基板製造装置等のワーク加工装置は、トランスファチャンバと、トランスファチャンバに接続されたロードロックチャンバ及びプロセスチャンバとを備えていて、トランスファチャンバとロードロックチャンバとの間でのワークの受け渡しと、トランスファチャンバとプロセスチャンバとの間でのワークの受け渡しとを行わせるためにトランスファチャンバ内にワーク搬送用ロボットを配置している。この種のワーク加工装置では、チャンバ内を真空状態にするために必要な処理時間を短縮して加工作業の能率を向上させるために、各チャンバの大きさを小さくすることが望ましい。
【００２６】
またワーク加工装置をクリーンルーム内に配置する場合、クリーンルームは、その容積が大きくなればなるほど、建設費とクリーン度を維持するためのランニングコストとが高くなる。そのため、クリーンルーム内にワーク加工装置を配置する場合には、ワーク加工装置をできるだけ小形に構成して、クリーンルームの容積の縮小を図ることが望ましいが、現状では既に極限までワーク加工装置の小形化が進んでいるため、ワーク加工装置を更に小形に構成することは困難であるとされていた。
【００２７】
また、トランスファチャンバを設けることなく、ロボット設置ステーションの上にワーク搬送用ロボットを設置して、該ロボットによりワーク加工部へのワークの搬入、搬出を行わせるようにしたワーク加工装置をクリーンルーム内に配置する場合もあるが、この場合も、クリーンルームの容積の縮小を図る上で、ワーク加工装置の小形化を図ることが重要であることには変りがない。
【００２８】
本発明の目的は、ガイドレールの位置決めを容易かつ高精度で行うことができるようにして、組み立てに要する時間を短縮することができるようにしたワーク搬送用ロボットを提供することにある。
【００２９】
本発明の他の目的は、ワーク搬送用ロボットをワークの搬送手段として用いるワーク加工装置の小形化を図ることにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中心軸線を垂直方向に向けた筒状のケーシング内に配置されて垂直方向に延びる対のガイドレールにより昇降自在に支持された昇降フレームと、垂直方向に伸びる第１の軸線を中心にして回動し得るように昇降フレームに一端が回動自在に支持された前段側アームと、第１の軸線と平行な第２の軸線を中心にして回動し得るように前段側アームの他端に一端が回動自在に支持された後段側アームと、第１及び第２の軸線と平行な第３の軸線を中心にして回動し得るように後段側アームの他端に一端が回動自在に支持されたワーク保持用のハンドと、前段側アームを駆動する前段側アーム駆動用モータと後段側アームを駆動する後段側アーム駆動用モータとハンドを駆動するハンド駆動用モータとを有して第１の軸線を中心にして前段側アームを回動させ、第２の軸線を中心にして後段側アームを回動させ、第３の軸線を中心にしてハンドを回動させるように前段側アーム及び後段側アームとハンドとを駆動するアーム・ハンド駆動機構と、昇降フレームを昇降させる昇降機構とを備えたワーク搬送用ロボットに係わるものである。
【００３１】
本発明においては、ケーシングの内周に対向する外周面とケーシングの中心軸線と平行に延びる側面とを有する一つの支柱が前記対のガイドレールに対して共通に設けられて、該支柱が前記ケーシングに対して固定される。対のガイドレールは互いに平行に配置されて支柱の側面に固定され、対のガイドレールにそれぞれスライド自在に結合されたスライダに昇降フレームが取り付けられて、該昇降フレームが昇降自在に支持される。
【００３２】
上記のように、対のガイドレールに対して共通に支柱を設けて、この支柱に対のガイドレールを取り付ける構造にしておくと、支柱を衝として所定の位置関係に位置決め固定した後に、支柱をガイドレールとともにケーシングに取り付ける組み立て方法をとることができるため、２本のガイドレールを位置決めしたり、固定したり、ガイドレール相互間の位置関係の微調整を行ったりする面倒な作業を狭いケーシング内で行う必要がなく、対のガイドレールを高い精度で位置決めして取り付ける作業を容易に行うことができる。
【００３３】
各ガイドレールを位置決めするための衝（位置決めの基準とする段部、突起、溝等）を支柱に設けておいて、各ガイドレールを支柱の衝に係合させることによって位置決めする取付け構造にしておくと、ガイドレールを高精度で位置決めして取付ける作業を容易にすることができる。
【００３４】
上記支柱は、その外周面をケーシングの内面に近接させた状態でケーシング内に配置するのが好ましい。
【００３５】
また昇降フレームを昇降させる昇降機構をコンパクトに構成するため、ケーシングの軸線方向に延びる溝を前記対のガイドレールの間に開口させた状態で支柱に設けておくのが好ましい。
【００３６】
この場合昇降機構は、軸線を垂直方向に向けた状態で支柱の溝内に配置されて支柱に回転自在に支持されたネジ棒と、昇降フレームに固定されてネジ棒に螺合されたナットと、ネジ棒を回転駆動する駆動機構とにより構成するのが好ましい。
【００３７】
上記のように構成すると、昇降機構の構成部品をコンパクトに配置することができるため、ケーシングが大形化するのを防ぐことができる。
【００３８】
本発明の好ましい態様では、上記ケーシングが、底板と該底板に下端が着脱可能に固定された筒状部とにより構成される。またケーシングの内周に対向する外周面とケーシングの中心軸線と平行に延びる平坦な側面とケーシングの中心軸線と平行に延びるように設けられて上記平坦な側面側に開口した溝とを有して、溝の両側の平坦な側面がケーシングの中心軸線と平行に延びる対のレール取付け面となっている一つの支柱が対のガイドレールに対して共通に設けられる。
【００３９】
対のガイドレールは、支柱の溝の両側に互いに並行に配置されて、対のレール取付け面に固定され、支柱は、その外周面をケーシングの筒状部の内周に近接させた状態で配置されて該支柱の下端がケーシングの底板に固定される。
【００４０】
また垂直方向に延びるネジ棒が支柱の溝内に配置されて該ネジ棒の上端及び下端が支柱の上端及び下端に回転自在に支持され、対のガイドレールにそれぞれスライド自在に結合されたスライダに前記昇降フレームが取り付けられて、該昇降フレームが昇降自在に支持されるとともに、該昇降フレームに固定されたナットが前記ネジ棒に螺合される。そして、ネジ棒を回転駆動する駆動機構がケーシングの底板に取り付けられ、該駆動機構とネジ棒とナットとにより前記昇降機構が構成される。前段側アーム駆動用モータと前記後段側アーム駆動用モータと前記ハンド駆動用モータとは、昇降フレームの上部に支持されている。
【００４１】
上記のように構成すると、ガイドレールと、昇降フレームと、該昇降フレームの昇降機構とを支柱に取り付け、更にアーム・ハンド駆動機構を構成するために必要な部品を昇降フレームに取り付けた後に、ケーシングの筒状部を底板に取り付ける組み立て方法をとることができ、ケーシング内に収容される機構を構成する部品の大部分をケーシングの筒状部に制約されない広いスペースで組み立てることができるため、ロボットの組み立てを容易にすることができる。
【００４２】
また本発明の好ましい態様では、前記第１の軸線がケーシングの中心軸線に対して一定の偏倚距離だけ偏った位置を垂直方向に延びるように前段側アームの回動中心が設定される。
【００４３】
このように、ケーシングの中心に対して一定の偏倚距離だけ偏った位置に前段側アームの回動中心を設定しておくと、ロボットをワーク加工装置のチャンバ内に配置して用いる場合に、前段側アームの回動中心とケーシングの中心とを結ぶ直線の方向に相対するチャンバの対向壁部間の距離を、前段側アームの回動中心をケーシングの中心に一致させた場合に比べて、偏倚距離分だけ短縮することができるため、ワーク加工装置のチャンバの小形化を図ることができる。
【００４４】
この場合、前段側アームの長手方向が第１の軸線とケーシングの中心軸線とを結ぶ直線に沿う方向に向いているときに、前段側アームの一端の側面がケーシングの外周面と同一の面上に位置するように、前段側アームの回動中心の位置を設定するのが好ましい。
【００４５】
このように設定すると、前段側アームの回動中心のケーシングの中心に対する変位量を大きくすることができる。
【００４６】
本発明に係わるワーク搬送用ロボットは、特に半導体製造装置や、液晶基板製造装置などのワーク加工装置に用いるのに好適である。この種のワーク加工装置は、トランスファチャンバと、このトランスファチャンバに接続されたロードロックチャンバ及びプロセスチャンバとを備えていて、トランスファチャンバとロードロックチャンバとの間でのワークの受け渡しと、トランスファチャンバとプロセスチャンバとの間でのワークの受け渡しとを行わせるためにトランスファチャンバ内にワーク搬送用ロボットを配置している。
【００４７】
この種のワーク加工装置において、ワーク搬送用ロボットを本発明のように構成すると、前段側アームの回動中心である第１の軸線がケーシングの中心軸線に対して一定の偏倚距離だけ偏倚している分、ロボットとトランスファチャンバの壁部との間の内法寸法を短縮することができるため、トランスファチャンバの容積の縮小を図ることができる。したがって、ワーク加工装置をクリーンルーム内に配置する場合に、該クリーンルームの容積の縮小を図って、クリーンルームの建設費の低減と、そのランニングコストの低減とを図ることができる。またトランスファチャンバ内が真空に保たれる場合には、該トランスファチャンバの容積の縮小により、その内部の真空引きを行うために要する時間を短縮することができるので、加工作業の能率を向上させることができる。
【００４８】
本発明に係わるロボットは特に、直方体状に形成されたトランスファチャンバと、トランスファチャンバの長手方向に相対する２つの側壁の少なくとも一方に接続されたロードロックチャンバと、水平方向に並べて配置されてトランスファチャンバの奥行き方向に相対する２つの側壁の一方に接続された複数のプロセスチャンバとを備えたワーク加工装置において、トランスファチャンバとロードロックチャンバとの間でのワークの受け渡しと、トランスファチャンバと各プロセスチャンバとの間でのワークの受け渡しとを行わせるために用いるのに適している。この場合、前段側アームの回動中心とケーシングの中心軸線とを結ぶ直線をトランスファチャンバの奥行き方向に向け、かつケーシングの中心軸線及び前段側アームの回動中心をそれぞれトランスファチャンバの奥行き方向に相対する２つの側壁の一方の側及び他方の側に位置させた状態で、本発明に係わるワーク搬送用ロボットをトランスファチャンバの奥行き方向に相対する２つの側壁の他方の側に偏った位置に配置すると、トランスファチャンバの奥行き寸法を短縮することができるため、トランスファチャンバの容積の縮小を効果的に図ることができる。
【００４９】
またロボット設置ステーションと、ロボット設置ステーションの近傍に配置されたワーク加工部と、該ワーク加工部へのワークの搬入及び該ワーク加工部からのワークの搬出を行うためにロボット設置ステーションの上に設置されたワーク搬送用ロボットとを備えたワーク加工装置が用いられる場合もある。
【００５０】
このように、トランスファーチャンバを持たないワーク加工装置においても、本発明のロボットを用いることにより、ワーク加工部とロボットとの間の距離を短縮することができるため、ワーク加工装置の小形化を図って、クリーンルームの容積の縮小を図ることができる。
【００５１】
例えば、ロボット設置ステーションとして、長方形を呈するものを用い、該ロボット設置ステーションの一方の長辺寄りの位置に少なくとも一つのワーク加工部を配置する場合には、前段側アームの回動中心とケーシングの中心軸線とを結ぶ直線をロボット設置ステーションの長辺と直交する方向に向け、かつケーシングの中心軸線及び前段側アームの回動中心をそれぞれロボット設置ステーションの一方の長辺側及び他方の長辺側に位置させた状態で、本発明に係わるワーク搬送用ロボットを該他方の長辺側に偏った位置に配置することにより、ロボット設置ステーションの奥行き寸法の縮小を図って、ワーク加工装置の小形化を図ることができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
図１ないし図７は、本発明の一実施形態の構成を示したもので、図１及び図２はそれぞれ外観を示した正面図及び上面図、図３は縦断面図、図４は図２のＳ4 −Ｓ4 線に沿って断面して示した要部の断面図、図５は図３のＳ5 −Ｓ5 線断面図、図６は昇降フレームを上昇させた状態の縦断面図、図７は本発明に係わるロボットにおいて、ハンドに真空吸引力を利用したワーク保持装置を設ける場合に、ワーク保持装置の真空吸引口に真空を供給する配管系の構成の一例を示した構成図である。
【００５３】
図１ないし図３において、Ａはアーム機構駆動装置、Ｂ及びＣはそれぞれ前段側アーム機構及び後段側アーム機構、Ｄはハンドであり、これらによりワーク搬送用ロボットＲが構成されている。なお図２に示したＷは、ハンドＤの上に保持されたワーク（例えば半導体ウェハ）である。
【００５４】
図３に示したように、アーム機構駆動装置Ａは、円筒状に形成されたケーシング１を備えている。ケーシング１は駆動装置Ａの機構部を収容するためのもので、図示のケーシング１は、正方形状に形成された底板１０１と、該底板に下端が着脱可能に固定された円筒状の筒状部１０２とからなり、筒状部１０２はその軸線Ｏ−Ｏを垂直方向に向けた状態で配置されている。ケーシング１の底板１０１の四隅には、ロボットを取付け箇所に固定するためのボルトを挿通する取付け孔１０３が形成されている。またケーシング１の筒状部１０２の下端寄りの部分の外面には、１対の把手１０４，１０４が固定されている。
【００５５】
ケーシング１の内側には、上下方向に延びる支柱２が設けられていて、この支柱２に昇降フレーム３が昇降自在に支持され、ケーシング１と昇降フレーム３とにより、アーム機構を支持する支持フレーム４が構成されている。
【００５６】
更に詳述すると、支柱２は、図５に示されているように、ケーシング１と中心軸線を共有する円筒面の形状を呈する外周面２０１と、ケーシングの中心軸線と平行に延びる平坦な側面２０２と、ケーシングの軸線方向に延びる溝２０３とを有している。溝２０３は、側面２０２側に開口するように設けられていて、該溝２０３の両側に、ケーシングの中心軸線と平行に延びる対のレール取付け面２０２ａ，２０２ａが形成されている。支柱２は、その下端をケーシングの底板１０１に固定することにより、ケーシング１に対して固定され、対のレール取付け面２０２ａ，２０２ａに、互いに平行に配置された対のガイドレール５，５が固定されている。支柱２の上端及び下端寄りの位置には、溝２０３の上端及び下端をそれぞれ終端する端部壁２０４及び２０５が形成されている。
【００５７】
ガイドレール５，５にはそれぞれスライダ６，６がスライド自在に結合され、これらのスライダ６，６に昇降フレーム３が固定されている。図示の例では、ガイドレール５，５がそれぞれ鳩尾状の断面形状を有するように形成されていて、昇降フレーム３に固定されたスライダ６，６にそれぞれ設けられた断面鳩尾状の溝にガイドレール５，５がスライド自在に嵌合されている。
【００５８】
この例では、支柱２と、ガイドレール５，５と、スライダ６，６とにより、昇降フレーム３をケーシング１に対して昇降自在に支持する昇降フレーム支持機構が構成されている。
【００５９】
支柱２の上端側及び下端側の端部壁２０４及び２０５にはそれぞれ軸受８及び９（図３及び図６参照）が取り付けられ、これらの軸受により、支柱２の溝２０３内を上下方向（垂直方向）に延びるネジ棒（図示の例ではボールネジ）１０が支持されている。昇降フレーム３の下端には、溝２０３内に挿入された張り出し部３０１が形成され、この張り出し部３０１に固定されたナット（図示の例ではボールナット）１１にネジ棒１０が螺合されている。ケーシング１内の下部には昇降用モータ１２が、その出力軸を下方に向けた状態で配置されている。昇降用モータ１２は、ケーシング１の底板１０１に架台１３を介して固定され、モータ１２の回転軸に取り付けられた歯付きプーリ１４と、ボールネジ１０の下端に取り付けられた歯付きプーリ１５とに歯付きベルト１６が巻き掛けされている。
【００６０】
したがって、モータ１２が駆動されると、その回転がプーリ１４とベルト１６とプーリ１５とを介してネジ棒１０に伝達され、このネジ棒の回転により、ナット１１が昇降フレーム３とともに昇降させられる。この例では、ネジ棒１０及びナット１１からなる螺進機構と、昇降用モータ１２と、プーリ１４及び１５と、ベルト１６とにより、昇降フレーム３をケーシングの中心軸線に沿って昇降させる昇降機構が構成されている。
【００６１】
上記のように、対のガイドレール５，５に対して共通に支柱２を設けて、この支柱２に対のガイドレールを取り付ける構造にしておくと、対のガイドレール５，５をケーシング１内に組み込む前に、支柱２を衝として所定の位置関係に位置決め固定した後に、支柱２をガイドレール５，５とともにケーシング１内に挿入する組み立て方法をとることができるため、２本のガイドレールを位置決めしたり、固定したり、ガイドレール相互間の位置関係の微調整を行ったりする面倒な作業を狭いケーシング内で行う必要がなく、対のガイドレールを精度良く位置決めして取り付ける作業を容易に行うことができる。
【００６２】
昇降フレーム３には、ケーシング１の筒状部に外側から緩く嵌合する円筒状の昇降カバー１７が固定されている。昇降カバー１７は、昇降フレーム３とともに昇降してアーム機構駆動装置Ａの機構部を覆うカバーで、この昇降カバーは、昇降フレーム３が上限位置まて上昇した状態でもその下端寄りの部分がケーシング１の外周部にオーバラップした状態を保持して、アーム機構駆動装置Ａの機構部を覆うことができるように、十分な高さ寸法を有している。
【００６３】
図示の例では、昇降フレーム３の最上部に減速機収容室３ａが形成され、この減速機収容室３ａの下方にベルトやプーリを収容するための凹部３ｂが形成されている。減速機収容室３ａの天井部に相当する部分を貫通して上方に開口した孔３ｃが形成され、減速機収容室３ａの底部には、凹部３ｂ内に開口した孔３ｄが形成されている。孔３ｃ及び３ｄは、ケーシング１の中心軸線Ｏ−Ｏに対して支柱２と反対側に一定の偏倚距離ΔＤだけ偏った（オフセット）した位置を垂直方向に伸びるように設定された第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 にそれぞれの中心軸線を一致させた状態で設けられている。
【００６４】
減速機収容室３ａ内には、後記する前段側アーム駆動用モータの回転を前段側アームＢに伝達する前段側アーム用減速機２０が収容されている。本実施形態では、前段側アーム用減速機２０として、ハーモニック減速機を用いている。ハーモニック減速機は、サーキュラスプラインと、該サーキュラスプラインの内側に配置されたウェーブジェネレータと、サーキュラスプラインとウェーブジェネレータとの間に介在するフレックススプラインとを備えた公知のもので、ウェーブジェネレータ及びサーキュラスプラインがそれぞれ減速機の入力部及び出力部を構成する。
【００６５】
前段側アームＢは、天板部２１ａと底板部２１ｂと側板部２１ｃとを有する中空のアーム構成部材２１からなっていて、その長手方向を水平方向に向けた状態で前記第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心に回動するように、その一端Ｂａ寄りの部分が昇降フレーム３に支持される。即ち、この例では、第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 がケーシング１の中心軸線Ｏ−Ｏに対して支柱２と反対側に一定の偏倚距離ΔＤだけ偏った位置を垂直方向に延びるように、前段側アームＢの回動中心が設定されている。
【００６６】
図示の例では、前段側アームＢの一端Ｂａ寄りに位置させた状態でアーム構成部材２１の底板部２１ｂにボス部２１B1が形成され、このボス部２１B1が昇降フレーム３の上部の孔３ｃを通して減速機２０の出力部に固定されることにより、前段側アームＢが減速機２０を介して昇降フレーム３に回動自在に支持されている。
【００６７】
そして、図示の例では、図３及び図６に見られるように、前段側アームＢの長手方向が第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 とケーシング１の中心軸線Ｏ−Ｏとを結ぶ直線に沿う方向に向いているときに、前段側アームＢの一端の側面がケーシング１の外周面とほぼ同一の面上に位置するように、前段側アームＢの回動中心（第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 ）の位置が設定されている。
【００６８】
このように前段側アームの回動中心の位置を設定すると、前段側アームの回動中心のケーシングの中心に対する偏倚量ΔＤを大きくすることができる。
【００６９】
前段側アーム用減速機２０の入力部には、減速機収容室３ａと凹部３ｂとを連絡する孔３ｄを通して、前段側アーム駆動用の歯付きプーリ２３が取り付けられている。
【００７０】
第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 に中心軸線を一致させ、かつ歯付きプーリ２３及び前段側アーム用減速機２０の入力部を回転自在に貫通させた状態で、中空の（管状の）ハンド用駆動軸２４が設けられている。このハンド用駆動軸２４は、軸受２５を介して前段側アームを構成するアーム構成部材２１のボス部２１B1の内周に支持されるとともに、軸受２６を介してプーリ２３の内周に支持されている。ハンド用駆動軸２４は、その下端及び上端がそれぞれ昇降フレーム３の凹部３ｂ内及び前段側アームＢの中空部内に達するように設けられていて、凹部３ｂ内に位置する駆動軸２４の下端には、プーリ２３の下方に配置された第１のハンド駆動用歯付きプーリ２７が取り付けられている。また駆動軸２４の上端には、第２のハンド駆動用歯付きプーリ２８が取り付けられている。
【００７１】
更に第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 に軸線を一致させ、かつ中空のハンド用駆動軸２４を回転自在に貫通した状態で、後段側アーム用駆動軸３０が設けられている。この後段側アーム用駆動軸３０は、軸受３１及び３２を介してプーリ２７の内周部及びプーリ２８の内周部に回転自在に支持されるとともに、下端が昇降フレーム３の凹部３ｂの底部に軸受３３を介して支持されている。後段側アーム用駆動軸３０はその下端及び上端が昇降フレーム３の凹部３ｂ内及び前段側アームＢの中空部内に達するように設けられていて、凹部３ｂ内に位置する駆動軸３０の下端には、歯付きプーリ２７の下方に配置された第１の後段側アーム駆動用歯付きプーリ３５が取り付けられ、前段側アームＢの中空部内に位置する駆動軸３０の上端には歯付きプーリ２８の上方に配置された第２の後段側アーム駆動用歯付きプーリ３６が取り付けられている。
【００７２】
後段側アームＣは、前段側アームＢと同様に天板部４１ａと底板部４１ｂと側板部４１ｃとを有する中空のアーム構成部材４１からなっている。後段側アームＣを構成するアーム構成部材４１は、その長手方向を水平方向に向けた状態で配置されて、第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 と平行に（垂直方向に）延びる第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 を中心に回動するように、その一端Ｃａ側の底板部が前段側アームＢを構成するアーム構成部材２１の他端Ｂｂ側の天板部２１ａに軸受４２を介して支持されている。
【００７３】
前段側アームＢを構成するアーム構成部材２１の他端Ｂｂ側の天板部の内側には、ハーモニック減速機からなる後段側アーム用減速機４３が、その中心軸線を第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に一致させた状態で取り付けられている。この減速機４３の出力部は、後段側アームＣを構成するアーム構成部材４１の一端Ｃａ側の底板部に連結されている。
【００７４】
後段側アーム用減速機４３の入力部には、中心軸線を第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に一致させた状態で設けられた第３の後段側アーム駆動用歯付きプーリ４４が接続されている。
【００７５】
中心軸線を第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に一致させ、かつ後段側アーム用減速機４３の入力部とプーリ４４とを回転自在に貫通させた状態で、ハンド用中継軸４５が設けられている。この中継軸は、軸受４６を介してアーム構成部材４１の底板部に回転自在に支持されるとともに、軸受４７を介してプーリ４４の内周部に回転自在に支持されている。
【００７６】
ハンド用中継軸４５は、その下端及び上端がそれぞれ前段側アームＢの中空部内及び後段側アームＣの中空部内に達するように設けられていて、ハンド用中継軸４５の下端にはプーリ４４の下方に配置された第３のハンド駆動用歯付きプーリ４８が取り付けられ、中継軸４５の上端には第４のハンド駆動用歯付きプーリ４９が取り付けられている。
【００７７】
後段側アームＣの他端Ｃｂ側のアーム構成部材の天板部４１ａには、上方に突出した環状の突起４１A1が、その中心軸線を第１及び第２の軸線と平行な第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 に一致させた状態で形成され、この突起４１A1の内側にハーモニック減速機からなるハンド用減速機５０が、その中心軸線を第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 に一致させた状態で取り付けれている。
【００７８】
ハンドＤは、カップ状に形成された基部５１ａと、基部５１ａに一端が固定された腕部５１ｂと、腕部５１ｂの他端に中央部が固定された翼部５１ｃと、翼部５１ｃに一端が固定されたワーク保持板部５１ｄとからなっていて、その基部５１ａが、後段側アームＣの他端Ｃｂ側の突起４１A1に軸受５２を介して回動自在に支持されるとともに、前記ハンド用減速機５０の出力部に連結されている。
【００７９】
ハンド用減速機５０の入力部には、中心軸線を第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 に一致させた状態で、第５のハンド駆動用歯付きプーリ５３が取り付けられている。
【００８０】
前段側アームＢの中空部内に設けられた第２及び第３の後段側アーム駆動用歯付きプーリ３６及び４４は、同じ高さの位置に配置されていて、これらのプーリ３６及び４４に後段側アーム駆動用歯付きベルト５５が巻き掛けされている。
【００８１】
また前段側アームＢの中空部内に設けられた第２及び第３のハンド駆動用歯付きプーリ２８及び４８も同じ高さの位置に配置されていて、これらのプーリ２８及び４８にハンド駆動用歯付きベルト５６が巻き掛けされている。更に後段側アームＣの中空部内に設けられた第４及び第５のハンド駆動用歯付きベルト４９及び５３にハンド駆動用歯付きベルト５７が巻き掛けされている。
【００８２】
図４及び図５に示したように、昇降フレーム３の上部に前段側アーム駆動用モータ６０がその出力軸を上方に向けた状態で取り付けられ、モータ６０の出力軸に歯付きプーリ６１が取り付けられている。歯付きプーリ６１とプーリ２３とに歯付きベルト６２が巻き掛けされ、モータ６０の回転がプーリ６１とベルト６２とプーリ２３とを介して減速機２０の入力部に伝達されている。この例では、プーリ２３及び６１とベルト６２とにより、前段側アーム駆動用モータ６０の回転を前段側アーム用減速機２０の入力部に伝達する前段側アーム用伝導機構が構成され、この伝導機構と減速機２０とにより、モータ６０の回転を前段側アームＢの一端に伝達する前段側アーム用動力伝達装置が構成されている。
【００８３】
昇降フレーム３の上部にはまた、ハンド駆動用モータ６５（図３参照）が取り付けられ、このハンド駆動用モータ６５の出力軸に歯付きプーリ６６が取り付けられている。歯付きプーリ６６とハンド駆動軸の下端に取り付けられた歯付きプーリ２７とに歯付きベルト６７が巻き掛けされ、ハンド駆動用モータ６５の回転がプーリ６６とベルト６７とプーリ２７とを介してハンド用駆動軸２４に伝達されている。
【００８４】
本実施形態では、プーリ２７及び６６とベルト６７とにより、ハンド駆動用モータ６５の回転をハンド用駆動軸２４に伝達する第１のハンド用伝導機構が構成され、前段側アームＢの中空部内に配置されたプーリ２８及び４８とベルト５６とにより、前段側アームの中空部内でハンド用駆動軸２４の回転をハンド用中継軸４５に伝達する第２のハンド用伝導機構が構成されている。また、後段側アームＣの中空部内に配置されたプーリ４６及び５３とベルト５７とにより、後段側アームの中空部内でハンド駆動用中継軸４５の回転をハンド用減速機５０の入力部に伝達する第３のハンド用伝導機構が構成され、上記第１ないし第３のハンド用伝導機構と減速機５０とにより、ハンド駆動用モータ６５の回転を前段側アームの中空部内及び後段側アームの中空部内を通してハンドＤの一端に伝達するハンド用動力伝達装置が構成されている。
【００８５】
図４及び図５に示すように、昇降フレーム３の上部には、後段側アーム駆動用モータ７０が取り付けられ、このモータ７０の出力軸に歯付きプーリ７１が取り付けられている。歯付きプーリ７１と後段側アーム用駆動軸３０の下端に取り付けられた歯付きプーリ３５とに歯付きベルト７２が巻き掛けされ、モータ７０の回転がプーリ７１とベルト７２とプーリ３５とを介して後段側アーム用駆動軸３０に伝達されるようになっている。
【００８６】
この例では、プーリ３５及び７１とベルト７２とにより、後段側アーム駆動用モータ７０の回転を後段側アーム用駆動軸３０に伝達する第１の後段側アーム用伝導機構が構成されている。またプーリ３６と、ベルト５５と、プーリ４４とにより、前段側アームＢの中空部内で後段側アーム用駆動軸３０の回転を後段側アーム用減速機４３の入力部に伝達する第２の後段側アーム用伝導機構が構成され、上記第１及び第２の後段側アーム用伝導機構と減速機４３とにより、後段側アーム駆動用モータ７０の回転を前段側アームの中空部内で後段側アーム用減速機の入力部に伝達する後段側アーム用動力伝達装置が構成されている。
【００８７】
また本実施形態では、前段側アームＢの一端側に、軸線を前記第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 に一致させた状態で互いに同軸的に設けられた後段側アーム用駆動軸３０及びハンド用駆動軸２４と、後段側アームＣの一端側に、軸線を前記第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に一致させた状態で設けられたハンド用中継軸４５と、昇降フレーム３に支持された前段側アーム駆動用モータ６０、後段側アーム駆動用モータ７０及びハンド駆動用モータ６５と、前段側アーム駆動用モータ６０の回転を前段側アームＢの一端に伝達する前段側アーム用動力伝達装置と、後段側アーム駆動用モータ７０の回転を後段側アーム用駆動軸３０に伝達する第１の後段側アーム用伝導機構と、前段側アームＢの中空部内で後段側アーム用駆動軸３０の回転を後段側アームＣの一端に伝達する第２の後段側アーム用伝導機構とを備えた後段側アーム用動力伝達装置と、ハンド駆動用モータ６５の回転をハンド用駆動軸２４に伝達する第１のハンド用伝導機構と前段側アームＢの中空部内でハンド用駆動軸の回転をハンド用中継軸４５に伝達する第２のハンド用伝導機構と後段側アームＣの中空部内でハンド用中継軸４５の回転をハンドＤの一端に伝達する第３のハンド用伝導機構とを備えたハンド用動力伝達装置とにより、第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心にして前記前段側アームを回動させ、第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 を中心にして後段側アームを回動させ、第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 を中心にしてハンドを回動させるように前段側アーム及び後段側アームとハンドとを駆動するアーム・ハンド駆動機構が構成されている。
【００８８】
ケーシング１の筒状部１０２の下部の側面には、各モータへの給電を行うためのコネクタや、計器類、あるいはスイッチ類が取り付けられた制御盤７５（図１参照）が取り付けられている。
【００８９】
上記のワーク搬送用ロボットにおいては、前段側アーム駆動用モータ６０を駆動することにより、前段側アームＢをエンドレスに回動させることができる。また後段側アーム駆動用モータ７０（図４参照）を駆動することにより、後段側アームＣを、エンドレスに回動させることができる。更に、ハンド駆動用モータ６５（図３参照）を回転させることにより、ハンドＤをエンドレスに回動させることができる。
【００９０】
したがって、前段側アームＢ，後段側アームＣ及びハンドＤのそれぞれの回動量と回動方向とを適宜に制御することにより、ハンドＤを種々の方向に移動させることができる。
【００９１】
また昇降用モータ１２を一方向に回転させることにより、図６に示すように、昇降フレーム３をアームＢ，Ｃ及びハンドＤとともに上昇させることができ、昇降用モータ１２を他方向に回転させることにより昇降フレーム３を下降させることができる。これにより、ハンドＤに保持したワークの上下位置を変化させることができる。
【００９２】
通常、ワーク搬送用ロボットにおいては、ハンドに載せたワークＷをしっかりと保持するために、真空吸引力を利用してワークを吸着保持するワーク保持装置を設ける。
【００９３】
上記のように、各アーム及びハンドをエンドレスに回動させるように構成する場合に、ハンドにワーク保持装置を設けるためには、該ワーク保持装置の真空吸引口を真空ポンプに接続するための管路を、各アーム及びハンドのエンドレスの回動を妨げない状態で設ける必要がある。そのためには、この管路を例えば、第１ないし第３の軸線に沿うように設けたパイプ軸と、アーム内に設けた配管とにより構成するようにすればよい。
【００９４】
ハンドに設けるワーク保持装置の真空吸引口と真空ポンプとを接続するための管路の構成例を図７に概略的に示した。
【００９５】
図７において８５及び８６はそれぞれ第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 上に位置させた状態で支持フレーム４側及び前段側アームＢ内にそれぞれ設けられた第１及び第２の中継室、８７及び８８はそれぞれ第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 上に位置させた状態で前段側アームＢ内及び後段側アームＣ内にそれぞれ設けられた第３及び第４の中継室、８９及び９０はそれぞれ第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 上に位置させた状態で後段側アームＣ内及びハンドＤの一端にそれぞれ設けられた第５及び第６の中継室である。第１ないし第６の中継室８５ないし９０は、真空を供給する配管を中継するためのもので、密閉構造を有している。
【００９６】
また後段側アーム用駆動軸３０の軸芯部を貫通して、第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 に沿って延びるように第１のパイプ軸９１が設けられ、この第１のパイプ軸９１の一端及び他端がそれぞれ第１の中継室の壁部及び第２の中継室の壁部をＯリングを介して気密かつ回転自在に貫通して両中継室内に導入されている。
【００９７】
更に、ハンド用中継軸４５の軸芯部を貫通して、第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に沿って延びるように第２のパイプ軸９２が設けられ、この第２のパイプ軸９２の一端及び他端がそれぞれ第３の中継室８７の壁部及び第４の中継室８８の壁部をＯリングを介して気密かつ回転自在に貫通して両中継室内に導入されている。
【００９８】
またハンド用減速機５０の軸芯部及びハンド駆動用歯付きプーリ５３の軸芯部を貫通して、第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 に沿って延びるように第３のパイプ軸９３が設けられ、この第３のパイプ軸の一端及び他端がそれぞれ第５の中継室８９の壁部及び第６の中継室９０の壁部をＯリングを介して気密かつ回転自在に貫通して両中継室内に導入されている。
【００９９】
支持フレーム４側に設けられた第１の中継室８５には支持フレーム側配管９４の一端が接続されている。この支持フレーム側配管９４は、第１の中継室８５内を真空ポンプに接続するための配管で、その他端はバルブ等を介してアーム機構駆動装置Ａの外部に配置される図示しない真空ポンプに接続される。
【０１００】
また第２の中継室８６内は、前段側アームＢ内に配置された前段側アーム内配管９５を介して第３の中継室８７に接続され、第４の中継室８８は、後段側アームＣ内に配置された後段側アーム内配管９６を介して第５の中継室８９内に接続されている。
【０１０１】
ハンドＤのワーク保持部５１ｄには、該保持部５１ｄに載せられるワークに対向する真空吸引口（図示せず。）が設けられ、この真空吸引口は、ワーク保持部５１ｄ及び翼部５１ｃの肉厚部内に設けられた真空引き用の通路と配管９７とからなるハンド側真空供給経路を介して第６の中継室９０内に接続されている。
【０１０２】
図７に示した例では、図示しない真空ポンプから支持フレーム側配管９４と第１の中継室８５と第１のパイプ軸９１と第２の中継室８６と前段側アーム内配管９５と第３の中継室８７と第２のパイプ軸９２と第４の中継室８８と後段側アーム内配管９６と第５の中継室８９と第３のパイプ軸９３と第６の中継室９０と配管９７とを含むハンド側真空供給経路とを通して真空吸引口に至る真空供給用配管系が構成され、この配管系を通して真空吸引口に真空が供給される。
【０１０３】
図７に示したように構成すると、第１ないし第３のパイプ軸９１ないし９３は、前段側アームＢ、後段側アームＣ及びハンドＤがそれぞれ回動する際に、それぞれのパイプ軸の両端が接続された中継室に対して自在に回転するので、前段側アームＢ、後段側アームＣ及びハンドＤのエンドレスの回転を何等妨げることなく、ハンドＤに設けられる真空吸引口に真空を供給してワークの吸着保持を行わせることができる。
【０１０４】
図７に示した例では、各パイプ軸をその両端が接続される中継室に対して回転自在に設けているが、第１ないし第３のパイプ軸９１ないし９３のそれぞれの片端を対応する中継室に固定的に接続し、他端を対応する中継室に回転自在に接続して、各パイプ軸の周囲の部分を各パイプ軸を中心に自在に回転させるように構成してもよい。
【０１０５】
すなわちこの場合は、第１のパイプ軸９１を後段側アーム用駆動軸３０に対して相対的に回転し得る状態で第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 に沿って設けて、該第１のパイプ軸９１の一端及び他端をそれぞれ第１の中継室８５及び第２の中継室８６に接続する。この場合、第１のパイプ軸９１の一端及び他端をそれぞれ第１の中継室８５及び第２の中継室８６の壁部を気密かつ回転自在に貫通させた状態で両中継室に接続するようにしてもよいが、第１のパイプ軸９１の一端及び他端のうちの一方のみを、対応する中継室の壁部を気密かつ回転自在に貫通した状態で該中継室に接続し、他端は対応する中継室に固定的に接続するようにしてもよい。
【０１０６】
また、第２のパイプ軸９２をハンド用中継軸４５に対して相対的に回転し得る状態で前記第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に沿って設けて、該第２のパイプ軸の一端及び他端をそれぞれ第３の中継室８７及び第４の中継室８８に接続する。
【０１０７】
更に、第３のパイプ軸９３を、プーリ５３及び減速機５０に対して相対的に回転し得る状態で第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 に沿って設けて、該第３のパイプ軸の一端及び他端をそれぞれ第５の中継室８９及び第６の中継室９０に接続する。
【０１０８】
第２のパイプ軸９２と第３及び第４の中継室８７及び８８との接続の仕方、並びに第２のパイプ軸９３と第５及び第６の中継室８９及び９０との接続の仕方は、第１のパイプ軸と第１及び第２の中継室との接続の仕方と同様であり、第２のパイプ軸９２及び第３のパイプ軸９３のそれぞれの一端及び他端のうちの少なくとも一方は、対応する中継室の壁部を気密かつ回転自在に貫通した状態で該中継室に接続する。
【０１０９】
上記のように、本実施形態においては、前段側アーム、後段側アーム及びハンドをそれぞれ個別にエンドレスに回動させることができるため、ハンドに多様な動きを行わせることができ、ロボット単体でのワークの搬送可能範囲を従来よりも拡大することができる。
【０１１０】
例えば、図１１ないし図１４に示した従来のワーク搬送用ロボットでは、ワークを図１１のＹ方向にしか移動させることができなかったため、ワークをロボットによる搬送方向に対して直角なＸ方向（図１２参照）に移動させる必要がある場合には、Ｘ方向に移動する移動台（スライダ）の上にロボットを搭載して、該移動台によりロボットをＸ方向に移動させる必要があったが、本実施形態のロボットを用いれば、ロボットを動かすことなくワークをＸ方向及びＹ方向に移動させることができる。
【０１１１】
ハンドＤに保持したワークＷをＸ方向に平行移動させる際の各アーム及びハンドの動かし方の一例を図８（Ａ）ないし（Ｄ）に示した。この例では、前段側アームＢ及び後段側アームＣを時計方向に回動させてハンドＤの回動中心をＸ方向に移動させながら、ハンドＤを後段側アームの回動に合せて反時時計方向に回動させることにより、ハンドＤを一定の向きに向けた状態を保持しつつ、Ｘ方向に平行移動させている。このようなアーム及びハンドの動きは、モータ６０，６５及び７０の回転をマイクロコンピュータを用いて制御することにより、容易に行わせることができる。
【０１１２】
本発明に係わるワーク搬送用ロボットは、半導体製造装置や液晶製造装置等のワーク加工装置において、ウェハや液晶基板等のワークを搬送するために用いられる。図９は本実施形態のワーク搬送用ロボットを備えたワーク加工装置の一例を示したもので、同図において８０は長手方向に対向する対の側壁８０ａ，８０ｂと、これらの側壁の対向方向に対して直角な方向（奥行き方向）に相対する対の側壁８０ｃ，８０ｄとを有する直方体状のトランスファチャンバ、８１はトランスファチャンバ８０の一つの側壁８０ａに接続されたロードロックチャンバ、８２Ａ及び８２Ｂは一定の距離を隔てた状態で水平方向に並設されて、ロードロックチャンバ８１が接続されたトランスファチャンバの側壁８０ａと直交する他の側壁８０ｃに接続された２つのプロセスチャンバであり、トランスファチャンバ８０内に本発明に係わるロボットＲが配置されている。
【０１１３】
図示のロボットＲは、２つのプロセスチャンバ８２Ａ，８２Ｂの中心Ｏａ，Ｏａ´間の水平方向距離を２等分する位置を両プロセスチャンバの並設方向に対して直角な方向に延びる直線Ｏｃ−Ｏｃ上の位置で、かつトランスファチャンバの相対する側壁８０ｃ，８０ｄの対向方向の片側（図示の例ではプロセスチャンバ８２Ａ，８２Ｂが取り付けられていない方の側壁８０ｄ側）に偏った位置に前段側アームＢの回動中心（第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 ）を位置させた状態で配置されている。
【０１１４】
半導体製造装置等のワーク加工装置において、ワークの中心位置及び向きを常に一定にしてプロセスチャンバー内に搬入する必要がある場合には、トランスファチャンバ８０内にまちまちの向きで搬入されるワークの向きを一定の向きに揃えるための装置（アライナ装置と呼ばれる。）をトランスファチャンバ内に配置しておく必要がある。図９に示した例では、ロボットＲの側方のデッドペースにアライナ装置８３が配置されている。図示のアライナ装置８３は、半導体ウェハを保持して回転させるターンテーブル８３Ａと、該ターンテーブルを回転させる駆動機構と、ターンテーブル８３Ａに保持されたウェハのノッチ（Ｖ字形の切欠）またはオリフラ（オリエンテーションフラット）の位置を検出するセンサと、検出したウェハのノッチまたはオリフラの位置を規定の方向に向けるようにターンテーブル８３Ａの回転を制御する制御装置とを備えたものである。アライナ装置８３は、ロボットＲによりウェハを保持してプロセスチャンバに搬入、搬出する際に、ロボットのハンドの移動を妨げることがないように、そのターンテーブル８３Ａをロードロックチャンバ８１及びプロセスチャンバ８２Ａ，８２Ｂのそれぞれの搬入、搬出口よりも下方に位置させた状態で設けられている。
【０１１５】
図９に示したように、トランスファチャンバ８０内にアライナ装置８３が設けられる場合には、ロボットＲのハンドＤに保持した状態でロードロックチャンバ８１を通してトランスファチャンバ８０内に搬入したウェハを先ずアライナ装置８３のターンテーブル８３Ａの上方に配置し、その状態でロボットＲの昇降フレーム３を下降させて、ウェハをアライナ装置のターンテーブル８３Ａ上に載せる。ロボットのハンドをアライナ装置８３から退避させた後、アライナ装置８３のターンテーブルを回転させながらウェハのノッチ位置またはオリフラの位置を検出し、検出したノッチまたはオリフラを規定の向きに向けた状態でターンテーブル８３Ａを停止させる。その後、ロボットＲのハンドＤによりアライナ装置８３Ａ上のウェハを受け取り、該ウェハをプロセスチャンバ８２Ａまたは８２Ｂに搬入して所定の処理を行わせる。
【０１１６】
図１０（Ａ）ないし（Ｅ）は、図９のワーク加工装置において、一方のプロセスチャンバ８２Ａ内のウェハ（ワーク）Ｗを他方のプロセスチャンバ８２Ｂ内に搬送する際のロボットの動きを順を追って示している。なお図１０においてはアライナ装置８３の図示が省略されている。
【０１１７】
この例では、図１０（Ａ）の過程で一方のプロセスチャンバ８２Ａ内のウェハＷを受け取り、図１０（Ｂ）の過程でウェハＷをプロセスチャンバ８２Ａから搬出している。その後、図１０（Ｃ）及び（Ｄ）の過程でウェハＷを横方向（プロセスチャンバの並設方向）に平行移動させて、他方のプロセスチャンバ８２Ｂの前まで移動させ、図１０（Ｅ）の過程でウェハをプロセスチャンバ８２Ｂ内に搬入している。
【０１１８】
上記のように、本実施形態によれば、ロボットをチャンバの並設方向に移動させることなく、定位置に固定したままで複数のチャンバ内へのワークの搬入、搬出を行わせることができるため、ロボットをチャンバの並設方向に移動させる移動台を省略して搬送装置の構成を簡単にすることができ、半導体等の製造装置の小形化を図ることができる。
【０１１９】
ワークを一方向にのみ移動させるように構成されていた従来のロボットを図９に示すようなワーク加工装置に用いる場合には、ロボットをトランスファチャンバ内でプロセスチャンバの並設方向に移動させる必要があるため、アライナ装置８３を配置するためにトランスファチャンバ内に余分のスペースを確保する必要があり、製造装置が大形になるのを避けられなかったが、本実施形態のように、前段側アーム及び後段側アームとハンドとをエンドレスに回動させるように構成した場合には、上記のように、ロボットをチャンバの並設方向に移動させることなく、定位置に固定したままで複数のチャンバ内へのワークの搬入、搬出を行わせることができるため、図９に示したように、ロボットＲの側方に形成されたデッドスペースにアライナ装置を配置することで、トランスファチャンバの小形化を図ることができる。
【０１２０】
更に、本実施形態のように、各アームＢ，Ｃ及びハンドＤをエンドレスに回動させることができるようにしておくと、各アーム及びハンドの変位の自由度を高めることができるため、常にワークを許容される最短の経路で目標位置に移動させるように各アーム及びハンドを制御して、ワークの移動に要する時間を短縮することができる。
【０１２１】
また本実施形態のように、前段側アームＢの回動中心である第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 がケーシング１の中心軸線Ｏ−Ｏに対して一定の偏倚距離ΔＤだけ偏倚した位置を垂直方向に延びるように前段側アームの回動中心を設定すると、ロボットをワーク加工装置のトランスファチャンバ内に配置して、トランスファチャンバとロードロックチャンバとの間でのワークの受け渡しと、トランスファチャンバとプロセスチャンバとの間でのワークの受け渡しとを行わせるために用いる場合に、前段側アームＢの回動中心とケーシング１の中心とを結ぶ直線の方向に相対するチャンバの対向壁部間の距離Ｌ（トランスファチャンバの奥行き方向の内法寸法、図９参照）を、前段側アームの回動中心をケーシングの中心に一致させた場合に比べて、偏倚距離ΔＤ分だけ短縮することができるため、ワーク加工装置のトランスファチャンバの小形化を図ることができる。またワーク加工装置がクリーンルーム内に配置される場合には、クリーンルームの容積の縮小を図ることができる。
【０１２２】
図９に示した例では、トランスファチャンバ８０の長手方向の一端側の側壁８０ａのみにロードロックチャンバ８１が接続されているが、トランスファチャンバ８０の長手方向の他端側の側壁８０ｂにもロードロックチャンバを接続することができる。
【０１２３】
図９に示した例では、トランスファチャンバー８０を備えて、該トランスファチャンバー内でロボットを稼働させるようにしたワーク加工装置に本発明に係わるワーク搬送用ロボットを適用したが、トランスファチャンバを設けることなく、ロボット設置ステーション上のオープンスペースにワーク搬送用ロボットを設置して、クリーンルーム内の大気雰囲気中でロボットを稼働させるワーク加工装置にも本発明のワーク搬送用ロボットを適用することができる。
【０１２４】
クリーンルーム内の大気雰囲気中でロボットを稼働させるワーク加工装置は、例えば、図９においてトランスファチャンバ８０を、該トランスファチャンバ８０の底板と同じ長方形の形状に形成されたロボット設置ステーションで置き換えた構成を有する。この場合、ロボット設置ステーションの一方の長辺部の近傍にワーク加工部（図９のプロセスチャンバに相当する部分で、ワークに所定の加工を施す部分）が少なくとも一つ配置される。複数のワーク加工部が設けられる場合には、図９に示したプロセスチャンバ８２Ａ，８２Ｂと同様に、該複数のワーク加工部が長方形のロボット設置ステーションの一方の長辺に沿って並べて配置される。また、図９に示したロードロックチャンバ８１の位置には、加工すべきワークを待機させておくための設備、例えば、多数のワークを上下に多段に並べて収容するカセットを保持したカセットステージが設置される。また本発明に係わるワーク搬送用ロボットは、そのケーシングをロボット設置ステーションの他方の長辺部に近接させた状態で配置されて、ワーク加工部へのワークの搬入と該ワーク加工部からのワークの搬出とを行う。
【０１２５】
このように構成すると、図９に示したワーク加工装置において、トランスファーチャンバの奥行き寸法を縮小できたのと同様に、前段側アームＢの回動中心の偏倚距離ΔＬ分だけ、ロボット設置ステーションの奥行き寸法を小さくすることができるため、ワーク加工装置の小形化を図って、クリーンルームの容積の縮小を図ることができる。
【０１２６】
上記の例では、各減速機としてハーモニック減速機を用いたが、入力部と出力部とが同軸的に配置される他の形式の減速機、例えば遊星歯車機構を用いた減速機を用いることもできる。
【０１２７】
上記の各実施形態では、前段側アーム及び後段側アームとハンドとをエンドレスに回動させるように構成したが、図１１ないし図１４に示したように、後段側アームＣ´を前段側アームＢ´の２倍の角度回動させ、ハンドＤ´を後段側アームＣ´の１／２の角度回動させるように、アーム・ハンド駆動機構を構成することによりハンドＤ´を一方向に移動させるロボットＲ´にも本発明を適用することができる。
【０１２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、昇降フレームをガイドする対のガイドレールに対して共通に支柱を設けて、この支柱に対のガイドレールを支持する構造にしたので、対のガイドレールをケーシング内に組み込む前に、支柱を衝として所定の位置関係に位置決め固定した後に、支柱をガイドレールとともにケーシングに取り付ける組み立て方法をとることができる。したがって、２本のガイドレールを位置決めしたり、固定したり、ガイドレール相互間の位置関係の微調整を行ったりする面倒な作業を狭いケーシング内で行う必要がなく、対のガイドレールを高い精度で位置決めして取り付ける作業を容易に行うことができる。
【０１２９】
また本発明によれば、ケーシングの軸線方向に延びる溝を支柱に設けて、この溝内に昇降機構を構成するネジ棒とナットとを配置するようにしたので、昇降機構の構成部品をコンパクトに配置することができ、ケーシングが大形化するのを防ぐことができる。
【０１３０】
更に請求項３に記載された発明によれば、ケーシングを底板と該底板に下端が着脱可能に接続される筒状部とにより構成して、ケーシングの底板に下端を固定した支柱に昇降フレームをガイドする対のガイドレールと昇降フレームの昇降機構の構成部品とを取り付ける構造にしたので、ガイドレールと、昇降フレームと、該昇降フレームの昇降機構とを支柱に取り付け、更にアーム・ハンド駆動機構を構成するために必要な部品を昇降フレームに取り付けた後に、ケーシングの筒状部を底板に取り付ける組み立て方法をとることができ、ケーシング内に収容される機構を構成する部品の大部分をケーシングの筒状部に制約されない広いスペースで組み立てることができるため、ロボットの組み立てを容易にすることができる。
【０１３１】
また請求項４に記載した発明によれば、ケーシングの中心に対して一定の偏倚距離だけ偏った位置に前段側アームの回動中心を設定したので、ロボットをワーク加工装置のチャンバ内に配置して用いる場合に、前段側アームの回動中心とケーシングの中心とを結ぶ直線の方向に相対するチャンバの対向壁部間の距離を、前段側アームの回動中心をケーシングの中心に一致させた場合に比べて、偏倚距離分だけ短縮することができるため、ワーク加工装置のチャンバの小形化を図ることができる利点がある。
【０１３２】
更に本発明によれば、前段側アームの回動中心である第１の軸線をケーシングの中心軸線に対して一定の偏倚距離だけ偏倚させた分、ロボットとトランスファチャンバの壁部との間の距離を短縮して、トランスファチャンバの容積の縮小を図ることができるため、ワーク加工装置をクリーンルーム内に配置する場合に、クリーンルームの容積の縮小を図って、その建設費の低減と、ランニングコストの低減とを図ることができる。またトランスファチャンバの容積の縮小を図ることができるため、トランスファチャンバ内を真空に保つ場合に、該トランスファチャンバ内の真空引きを行うために要する時間を短縮して、加工作業の能率を向上させることができるという利点が得られる。
【０１３３】
また請求項５に記載した発明によれば、トランスファチャンバを持たずに、ロボット設置ステーション上にワーク搬送用ロボットを配置するワーク加工装置の小形化を図って、クリーンルームの容積の縮小を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わるロボットの一実施形態の外観を示した正面図である。
【図２】 図１のロボットの上面図である。
【図３】 図１のロボットの縦断面図である。
【図４】 図２のＳ4 −Ｓ4 線に沿って断面した要部の断面図である。
【図５】 図３のＳ5 −Ｓ5 線断面図である。
【図６】 図１のロボットにおいて、昇降フレームを上昇させた状態を示した縦断面図である。
【図７】 本発明に係わるロボットにおいて、ハンドに真空吸引力を利用したワーク保持装置を設ける場合に、ワーク保持装置の真空吸引口に真空を供給する配管系の構成の一例を示した構成図である。
【図８】 （Ａ）ないし（Ｄ）は本発明に係わるロボットの動作の一例を示した動作説明図である。
【図９】 本発明に係わるロボットを用いた半導体製造装置等のワーク加工装置の構成例を示した構成図である。
【図１０】 （Ａ）ないし（Ｅ）は図９に示したようにロボットをワーク加工装置のトランスファチャンバ内に配置して用いる場合の一連の動作の一例を示した動作説明図である。
【図１１】 従来のアーム回動形ロボットの外観を示した斜視図である。
【図１２】 図１１のロボットを上方から見て、そのアーム機構の構成を概略的に示した構成図である。
【図１３】 図１１のロボットの要部を断面して示した正面図である。
【図１４】 （Ａ）は要部を断面して示した図１３の左側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。
【符号の説明】
Ａ…アーム機構駆動装置、Ｂ…前段側アーム、Ｃ…後段側アーム、Ｄ…ハンド、１…ケーシング、２…支柱、３…昇降フレーム、４…支持フレーム、１０…ボールネジ、１１…ボールナット、１２…昇降用モータ、２０…前段側アーム用減速機、２３，２７，２８，３５，３６，４４，４８，４９，５３…歯付きプーリ、２４…ハンド用駆動軸、３０…後段側アーム用駆動軸、４３…後段側アーム用減速機、４５…ハンド用中継軸、５０…ハンド用減速機、５５，５６，５７，６２，６７，７２…歯付きベルト。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶基板製造装置や半導体製造装置等において、基板やウェーハ等のワークを搬送するために用いるワーク搬送用ロボット及びこのロボットを備えたワーク加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶基板製造装置や半導体製造装置においては、基板やウェハ等のワークを搬送する際にロボットを用いている。この種の目的に用いるワーク搬送用ロボットとしては、前段のアーム機構と後段のアーム機構との２段のアーム機構を備えた回動アーム形のロボットが多く用いられている。
【０００３】
図１１乃至図１４は、従来の回動アーム形ワーク搬送用ロボットＲ´の構成を概略的に示したもので、図１１はその外観を示す斜視図、図１２はアーム機構部分を上方から見てその構成を概略的に示した構成図、図１３は同ロボットのケーシングを縦断面して示した正面図、図１４（Ａ）は要部を断面して示した図１３の左側面図、図１４（Ｂ）は同図（Ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。
【０００４】
図１１乃至図１４に示したワーク搬送用ロボットＲ´は、電動機等により回転駆動される出力軸を有するアーム機構駆動装置Ａ´と、前段側及び後段側の２つのアームＢ´及びＣ´と、ハンドＤ´とから構成されている。
【０００５】
２つのアームＢ´及びＣ´のうち、前段側アームＢ´は、その一端Ｂａ´が入力部となっていて、該一端Ｂａ´がアーム機構駆動装置Ａ´の出力軸に取り付けられている。したがって、アームＢ´はアーム機構駆動装置Ａ´により駆動されて、該駆動装置の出力軸の中心軸線を中心にして回動する。
【０００６】
また後段アームＣ´はその一端Ｃａ´が入力部となっていて、該一端Ｃａ´が前段側アームＢ´の他端Ｂｂ´に回動自在に支持されている。この後段側アームＣ´は、図１１に示した機構により、前段側アームＢ´の回動に伴って、前段側アームと反対方向に回動する。
【０００７】
ハンドＤ´は、後段側アームの他端Ｃｂ´に回動自在に支持されていて、後段側アームＣ´に対して相対的に、該後段側アームＣ´と反対方向に回動しつつ、図示の矢印Ｙ方向に沿って直線移動する。
【０００８】
更に詳細に説明すると、アーム機構駆動装置Ａ´は、図１３及び図１４に示したように、中心軸線を垂直方向に向けた円筒状のケーシングＡ1 ´と、ケーシングＡ1 ´内を垂直方向に延びる対のガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´と、ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´により昇降自在に支持された昇降フレームＡ3 ´と、昇降フレームＡ3 ´を昇降させる昇降機構Ａ4 ´とを備えている。
【０００９】
ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´は、ケーシングＡ1 ´の中心軸線に対して対称な位置に相対するように配置されて、ケーシングＡ1 ´の周壁部の内周に固定されている。ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´は、チャンネル型の部材からなっていて、それぞれの溝内にガイド部材Ａ5 ´，Ａ5 ´がスライド自在に嵌合され、これらのガイド部材に昇降フレームＡ3 ´が取り付けられている。
【００１０】
昇降フレームＡ3 ´を昇降させる昇降機構Ａ4 ´は、ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´から９０°離れた位置をケーシングＡ1 ´の周壁部に沿って垂直方向に延びるように設けられて、上端及び下端がそれぞれケーシングＡ1 ´の上端及び下端に軸受を介して支持されたネジ棒Ａ6 ´と、昇降フレームＡ3 ´に固定されてネジ棒Ａ6 ´に螺合されたナットＡ7 ´と、ネジ棒Ａ6 ´から１８０°離れた位置に配置されてケーシングＡ1 ´に固定された電動機Ａ8 ´及び該電動機の回転を減速する減速機Ａ9 ´と、減速機Ａ9 ´の出力軸に取り付けられたプーリ及びネジ棒Ａ6 ´の下端に取り付けられたプーリに巻き掛けされたベルトＡ10´とからなっている。
【００１１】
昇降フレームＡ3 ´の上方には、旋回部材Ａ11´がその中心軸線をケーシングＡ1 ´の中心軸線と一致させた状態で配置されている。旋回部材Ａ11´は軸受Ａ12´を介して昇降フレームＡ3 ´に回転自在に支持され、この旋回部材Ａ11´の上端に前段側アームＢ´の一端が固定されている。昇降フレームＡ3 ´にはまた旋回部材駆動用電動機Ａ13´が取り付けられ、この電動機Ａ13´の出力軸が減速機Ａ14´を介して旋回部材Ａ11´に連結されている。
【００１２】
したがって、電動機Ａ13´が駆動されると、旋回部材Ａ11´が回転駆動され、この旋回部材Ａ11´の回転により、前段側アームＢ´が第１の軸線Ｏ1 ´−Ｏ1 ´を中心に回動させられる。従来のロボットでは、旋回部材Ａ11´の中心軸線がケーシングＡ1 ´の中心軸線に一致しているため、前段側アームＢ´の回動中心である第１の軸線Ｏ1 ´−Ｏ1 ´は、ケーシングＡ1 ´の中心軸線に一致している。
【００１３】
前段側アームＢ´は中空に形成され、該前段側アームの中空部内に、中心軸線を第１の軸線Ｏ1 ´−Ｏ1 ´に一致させた状態で旋回部材Ａ11´に固定された固定プーリＰ1 ´（図１３及び図１４には図示せず。）が配置されている。
【００１４】
前段側アームＢ´の他端Ｂｂ´側の中空部内には回転プーリＰ2 ´が、その中心軸線を第１の軸線と平行な第２の軸線Ｏ2 ´−Ｏ2 ´に一致させた状態で回転自在に支持され、前段側アームＢ´内の固定プーリＰ1 ´と回転プーリＰ2 ´との間にベルトＶ1 ´が巻き掛けされている。
【００１５】
回転プーリＰ2 ´に後段側アームＣ´の一端が固定され、回転プーリＰ2 ´の回転に伴って、後段側アームＣ´が第２の軸線Ｏ2 ´−Ｏ2 ´を中心に回動させられる。後段側アームＣ´も中空に形成されていて、その中空部内には、中心軸線を第２の軸線Ｏ2 ´−Ｏ2 ´に一致させた状態で前段側アームＢ´の他端に固定された固定プーリＰ3 ´が配置されている。後段側アームＣ´の他端側の中空部内には、第１及び第２の軸線と平行な第３の軸線Ｏ3 ´−Ｏ3 ´に中心軸線を一致させた状態で回転プーリＰ4 ´が支持され、この回転プーリＰ4 ´と固定プーリＰ3 ´とにベルトＶ2 ´が巻き掛けされている。
【００１６】
図示のワーク搬送用ロボットＲ´においては、前段側アームＢ´の一端側に設けられた固定プーリＰ1 ´の有効径と、前段側アームの他端側に設けられた回転プーリＰ2 ´の有効径との比が２対１に設定され、後段側アームＣ´の一端側に設けられた固定プーリＰ3 ´の有効径と、該後段側アームの他端側に設けられた回転プーリＰ4 ´の有効径との比が１対２に設定されている。また前段側アームＢ´内に設けられた固定プーリＰ1 ´の中心と回転プーリＰ2 ´の中心との間の距離が、後段側アームＣ´内に設けられた固定プーリＰ3 ´の中心Ｏ2 ´と回転プーリＰ4 ´の中心Ｏ3 ´との間の距離に等しく設定されている。
【００１７】
ハンドＤ´は、ほぼＵ字形を呈するように形成された基部Ｄａ´と、互いに平行に配置されて一端が基部Ｄａ´の両端に固定された１対のハンド部材Ｄｂ´，Ｄｂ´とからなっている。このハンドＤ´は、その基部Ｄａ´の中心を回転プーリＰ4 ´の回転中心Ｏ3 ´に一致させた状態で、後段側アームＣ´の回転プーリＰ4 ´に接続されている。ハンドＤ´の１対のハンド部材Ｄｂ´，Ｄｂ´の上に液晶基板等の図示しないワークが載置される。
【００１８】
図示のロボットでは、固定プーリＰ1 ´及びＰ3 ´と回転プーリＰ2 ´及びＰ4 ´と、ベルトＶ1 ´及びＶ2 ´と、旋回部材Ａ11´を駆動する電動機Ａ13´及び減速機Ａ14´とにより、第１の軸線Ｏ1 ´−Ｏ1 ´を中心にして前段側アームＢ´を回動させ、第２の軸線Ｏ2 ´−Ｏ2 ´を中心にして後段側アームＣ´を回動させ、第３の軸線Ｏ3 ´−Ｏ3 ´を中心にしてハンドＤ´を回動させるように前段側アームＢ´及び後段側アームＣ´とハンドＤ´とを駆動するアーム・ハンド駆動機構が構成されている。
【００１９】
図１１ないし図１４に示した搬送用ロボットにおいては、前段側アームＢ´が、図示しない電動駆動装置により駆動されて、固定プーリＰ1 ´の中心軸線（第１の軸線）を回動中心として回動させられる。今図１２において前段側アームＢ´が反時計方向に回動させられたとすると、このアームＢ´の回動により、固定プーリＰ1 ´がアームＢ´に対して相対的に時計方向に回転する。この固定プーリＰ1 ´の相対的な回転は、ベルトＶ1 ´を介して回転プーリＰ2 ´に伝達されるため、回転プーリＰ2 ´が時計方向に回転する。これにより、回転プーリＰ2 ´に一端が接続されている後段側アームＣ´が、固定プーリＰ2 ´の中心軸線を回動中心として、前段側アームＢ´に対して時計方向に回動する。
【００２０】
後段側アームＣ´が時計方向に回動すると、固定プーリＰ3 ´がアームＣ´に対して相対的に反時計方向に回転する。この固定プーリＰ3 ´の回転は、ベルトＶ2 ´を介して回転プーリＰ4 ´に伝達されるため、該回転プーリＰ4 ´が反時計方向に回転し、ハンドＤ´が後段側アームＣ´に対して反時計方向に回動する。
【００２１】
前段側アームＢ´内の固定プーリＰ1 ´の有効径と回転プーリＰ2 ´の有効径の比、及び後段側アームＣ´内の固定プーリＰ3 ´の有効径と回転プーリＰ4 ´の有効径との比が前述のように設定されていることにより、後段側アームＣ´は前段側アームＢ´の回動角度の２倍の角度だけ前段側アームＢ´の回動方向と反対方向に回動し、ハンドＤ´は後段側アームＣ´の回動角度の１／２の角度だけ後段のアームＣ´の回動方向と反対方向に回動する。そのため、ハンドＤ´は、アームＢ´及びＣ´の回動に伴って、固定プーリＰ1 ´の中心と回転プーリＰ4 ´の中心とを結ぶ直線Ｏｙ−Ｏｙに沿って（Ｙ方向に）直線移動する。
【００２２】
上記のように、図１１ないし図１４に示したロボットにおいては、固定プーリＰ1 ´の中心軸線を回動中心としてアームＢ´を回動させることにより、ハンドＤ´に保持したワークを直線移動させることができる。また固定プーリＰ1 ´を保持した旋回部材（図示せず。）を固定プーリＰ1 ´の中心軸線の回りに回転させることにより、全体を旋回させてワークの搬送方向を任意の方向に向けることができる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
図１１ないし図１４に示したワーク搬送用ロボットは、例えば、トランスファチャンバと、該トランスファチャンバを囲むように配置されたロードロックチャンバ及び複数のプロセスチャンバとを備えた液晶基板製造装置や半導体製造装置のトランスファチャンバ内に配置されて、ロードロックチャンバやプロセスチャンバへのワーク（液晶基板やウェハ等）の搬入、搬出を行うために用いられる。図示のロボットにおいて、昇降フレームＡ3 ´の昇降を円滑に行わせるためには、ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´の位置決め精度を十分に高くしておく必要がある。
【００２４】
ところが、従来の回動アーム形のワーク搬送ロボットＲ´においては、ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´をそれぞれ個別にケーシングＡ1 ´の周壁部の内周に位置決め固定していたため、ガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´の位置決め精度を高くすることが難しいという問題があった。また従来のロボットでは、精度を要する対のガイドレールＡ2 ´，Ａ2 ´の位置決め固定作業を、ケーシングＡ1 ´内の狭い空間で行う必要があったため、駆動装置Ａ´の組みてに手間がかかり、組み立てに時間がかかるという問題があった。
【００２５】
また半導体製造装置や液晶基板製造装置等のワーク加工装置は、トランスファチャンバと、トランスファチャンバに接続されたロードロックチャンバ及びプロセスチャンバとを備えていて、トランスファチャンバとロードロックチャンバとの間でのワークの受け渡しと、トランスファチャンバとプロセスチャンバとの間でのワークの受け渡しとを行わせるためにトランスファチャンバ内にワーク搬送用ロボットを配置している。この種のワーク加工装置では、チャンバ内を真空状態にするために必要な処理時間を短縮して加工作業の能率を向上させるために、各チャンバの大きさを小さくすることが望ましい。
【００２６】
またワーク加工装置をクリーンルーム内に配置する場合、クリーンルームは、その容積が大きくなればなるほど、建設費とクリーン度を維持するためのランニングコストとが高くなる。そのため、クリーンルーム内にワーク加工装置を配置する場合には、ワーク加工装置をできるだけ小形に構成して、クリーンルームの容積の縮小を図ることが望ましいが、現状では既に極限までワーク加工装置の小形化が進んでいるため、ワーク加工装置を更に小形に構成することは困難であるとされていた。
【００２７】
また、トランスファチャンバを設けることなく、ロボット設置ステーションの上にワーク搬送用ロボットを設置して、該ロボットによりワーク加工部へのワークの搬入、搬出を行わせるようにしたワーク加工装置をクリーンルーム内に配置する場合もあるが、この場合も、クリーンルームの容積の縮小を図る上で、ワーク加工装置の小形化を図ることが重要であることには変りがない。
【００２８】
本発明の目的は、ガイドレールの位置決めを容易かつ高精度で行うことができるようにして、組み立てに要する時間を短縮することができるようにしたワーク搬送用ロボットを提供することにある。
【００２９】
本発明の他の目的は、ワーク搬送用ロボットをワークの搬送手段として用いるワーク加工装置の小形化を図ることにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中心軸線を垂直方向に向けた筒状のケーシング内に配置されて垂直方向に延びる対のガイドレールにより昇降自在に支持された昇降フレームと、垂直方向に伸びる第１の軸線を中心にして回動し得るように昇降フレームに一端が回動自在に支持された前段側アームと、第１の軸線と平行な第２の軸線を中心にして回動し得るように前段側アームの他端に一端が回動自在に支持された後段側アームと、第１及び第２の軸線と平行な第３の軸線を中心にして回動し得るように後段側アームの他端に一端が回動自在に支持されたワーク保持用のハンドと、前段側アームを駆動する前段側アーム駆動用モータと後段側アームを駆動する後段側アーム駆動用モータとハンドを駆動するハンド駆動用モータとを有して第１の軸線を中心にして前段側アームを回動させ、第２の軸線を中心にして後段側アームを回動させ、第３の軸線を中心にしてハンドを回動させるように前段側アーム及び後段側アームとハンドとを駆動するアーム・ハンド駆動機構と、昇降フレームを昇降させる昇降機構とを備えたワーク搬送用ロボットに係わるものである。
【００３１】
本発明においては、ケーシングの内周に対向する外周面とケーシングの中心軸線と平行に延びる側面とを有する一つの支柱が前記対のガイドレールに対して共通に設けられて、該支柱が前記ケーシングに対して固定される。対のガイドレールは互いに平行に配置されて支柱の側面に固定され、対のガイドレールにそれぞれスライド自在に結合されたスライダに昇降フレームが取り付けられて、該昇降フレームが昇降自在に支持される。
【００３２】
上記のように、対のガイドレールに対して共通に支柱を設けて、この支柱に対のガイドレールを取り付ける構造にしておくと、支柱を衝として所定の位置関係に位置決め固定した後に、支柱をガイドレールとともにケーシングに取り付ける組み立て方法をとることができるため、２本のガイドレールを位置決めしたり、固定したり、ガイドレール相互間の位置関係の微調整を行ったりする面倒な作業を狭いケーシング内で行う必要がなく、対のガイドレールを高い精度で位置決めして取り付ける作業を容易に行うことができる。
【００３３】
各ガイドレールを位置決めするための衝（位置決めの基準とする段部、突起、溝等）を支柱に設けておいて、各ガイドレールを支柱の衝に係合させることによって位置決めする取付け構造にしておくと、ガイドレールを高精度で位置決めして取付ける作業を容易にすることができる。
【００３４】
上記支柱は、その外周面をケーシングの内面に近接させた状態でケーシング内に配置するのが好ましい。
【００３５】
また昇降フレームを昇降させる昇降機構をコンパクトに構成するため、ケーシングの軸線方向に延びる溝を前記対のガイドレールの間に開口させた状態で支柱に設けておくのが好ましい。
【００３６】
この場合昇降機構は、軸線を垂直方向に向けた状態で支柱の溝内に配置されて支柱に回転自在に支持されたネジ棒と、昇降フレームに固定されてネジ棒に螺合されたナットと、ネジ棒を回転駆動する駆動機構とにより構成するのが好ましい。
【００３７】
上記のように構成すると、昇降機構の構成部品をコンパクトに配置することができるため、ケーシングが大形化するのを防ぐことができる。
【００３８】
本発明の好ましい態様では、上記ケーシングが、底板と該底板に下端が着脱可能に固定された筒状部とにより構成される。またケーシングの内周に対向する外周面とケーシングの中心軸線と平行に延びる平坦な側面とケーシングの中心軸線と平行に延びるように設けられて上記平坦な側面側に開口した溝とを有して、溝の両側の平坦な側面がケーシングの中心軸線と平行に延びる対のレール取付け面となっている一つの支柱が対のガイドレールに対して共通に設けられる。
【００３９】
対のガイドレールは、支柱の溝の両側に互いに並行に配置されて、対のレール取付け面に固定され、支柱は、その外周面をケーシングの筒状部の内周に近接させた状態で配置されて該支柱の下端がケーシングの底板に固定される。
【００４０】
また垂直方向に延びるネジ棒が支柱の溝内に配置されて該ネジ棒の上端及び下端が支柱の上端及び下端に回転自在に支持され、対のガイドレールにそれぞれスライド自在に結合されたスライダに前記昇降フレームが取り付けられて、該昇降フレームが昇降自在に支持されるとともに、該昇降フレームに固定されたナットが前記ネジ棒に螺合される。そして、ネジ棒を回転駆動する駆動機構がケーシングの底板に取り付けられ、該駆動機構とネジ棒とナットとにより前記昇降機構が構成される。前段側アーム駆動用モータと前記後段側アーム駆動用モータと前記ハンド駆動用モータとは、昇降フレームの上部に支持されている。
【００４１】
上記のように構成すると、ガイドレールと、昇降フレームと、該昇降フレームの昇降機構とを支柱に取り付け、更にアーム・ハンド駆動機構を構成するために必要な部品を昇降フレームに取り付けた後に、ケーシングの筒状部を底板に取り付ける組み立て方法をとることができ、ケーシング内に収容される機構を構成する部品の大部分をケーシングの筒状部に制約されない広いスペースで組み立てることができるため、ロボットの組み立てを容易にすることができる。
【００４２】
また本発明の好ましい態様では、前記第１の軸線がケーシングの中心軸線に対して一定の偏倚距離だけ偏った位置を垂直方向に延びるように前段側アームの回動中心が設定される。
【００４３】
このように、ケーシングの中心に対して一定の偏倚距離だけ偏った位置に前段側アームの回動中心を設定しておくと、ロボットをワーク加工装置のチャンバ内に配置して用いる場合に、前段側アームの回動中心とケーシングの中心とを結ぶ直線の方向に相対するチャンバの対向壁部間の距離を、前段側アームの回動中心をケーシングの中心に一致させた場合に比べて、偏倚距離分だけ短縮することができるため、ワーク加工装置のチャンバの小形化を図ることができる。
【００４４】
この場合、前段側アームの長手方向が第１の軸線とケーシングの中心軸線とを結ぶ直線に沿う方向に向いているときに、前段側アームの一端の側面がケーシングの外周面と同一の面上に位置するように、前段側アームの回動中心の位置を設定するのが好ましい。
【００４５】
このように設定すると、前段側アームの回動中心のケーシングの中心に対する変位量を大きくすることができる。
【００４６】
本発明に係わるワーク搬送用ロボットは、特に半導体製造装置や、液晶基板製造装置などのワーク加工装置に用いるのに好適である。この種のワーク加工装置は、トランスファチャンバと、このトランスファチャンバに接続されたロードロックチャンバ及びプロセスチャンバとを備えていて、トランスファチャンバとロードロックチャンバとの間でのワークの受け渡しと、トランスファチャンバとプロセスチャンバとの間でのワークの受け渡しとを行わせるためにトランスファチャンバ内にワーク搬送用ロボットを配置している。
【００４７】
この種のワーク加工装置において、ワーク搬送用ロボットを本発明のように構成すると、前段側アームの回動中心である第１の軸線がケーシングの中心軸線に対して一定の偏倚距離だけ偏倚している分、ロボットとトランスファチャンバの壁部との間の内法寸法を短縮することができるため、トランスファチャンバの容積の縮小を図ることができる。したがって、ワーク加工装置をクリーンルーム内に配置する場合に、該クリーンルームの容積の縮小を図って、クリーンルームの建設費の低減と、そのランニングコストの低減とを図ることができる。またトランスファチャンバ内が真空に保たれる場合には、該トランスファチャンバの容積の縮小により、その内部の真空引きを行うために要する時間を短縮することができるので、加工作業の能率を向上させることができる。
【００４８】
本発明に係わるロボットは特に、直方体状に形成されたトランスファチャンバと、トランスファチャンバの長手方向に相対する２つの側壁の少なくとも一方に接続されたロードロックチャンバと、水平方向に並べて配置されてトランスファチャンバの奥行き方向に相対する２つの側壁の一方に接続された複数のプロセスチャンバとを備えたワーク加工装置において、トランスファチャンバとロードロックチャンバとの間でのワークの受け渡しと、トランスファチャンバと各プロセスチャンバとの間でのワークの受け渡しとを行わせるために用いるのに適している。この場合、前段側アームの回動中心とケーシングの中心軸線とを結ぶ直線をトランスファチャンバの奥行き方向に向け、かつケーシングの中心軸線及び前段側アームの回動中心をそれぞれトランスファチャンバの奥行き方向に相対する２つの側壁の一方の側及び他方の側に位置させた状態で、本発明に係わるワーク搬送用ロボットをトランスファチャンバの奥行き方向に相対する２つの側壁の他方の側に偏った位置に配置すると、トランスファチャンバの奥行き寸法を短縮することができるため、トランスファチャンバの容積の縮小を効果的に図ることができる。
【００４９】
またロボット設置ステーションと、ロボット設置ステーションの近傍に配置されたワーク加工部と、該ワーク加工部へのワークの搬入及び該ワーク加工部からのワークの搬出を行うためにロボット設置ステーションの上に設置されたワーク搬送用ロボットとを備えたワーク加工装置が用いられる場合もある。
【００５０】
このように、トランスファーチャンバを持たないワーク加工装置においても、本発明のロボットを用いることにより、ワーク加工部とロボットとの間の距離を短縮することができるため、ワーク加工装置の小形化を図って、クリーンルームの容積の縮小を図ることができる。
【００５１】
例えば、ロボット設置ステーションとして、長方形を呈するものを用い、該ロボット設置ステーションの一方の長辺寄りの位置に少なくとも一つのワーク加工部を配置する場合には、前段側アームの回動中心とケーシングの中心軸線とを結ぶ直線をロボット設置ステーションの長辺と直交する方向に向け、かつケーシングの中心軸線及び前段側アームの回動中心をそれぞれロボット設置ステーションの一方の長辺側及び他方の長辺側に位置させた状態で、本発明に係わるワーク搬送用ロボットを該他方の長辺側に偏った位置に配置することにより、ロボット設置ステーションの奥行き寸法の縮小を図って、ワーク加工装置の小形化を図ることができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
図１ないし図７は、本発明の一実施形態の構成を示したもので、図１及び図２はそれぞれ外観を示した正面図及び上面図、図３は縦断面図、図４は図２のＳ4 −Ｓ4 線に沿って断面して示した要部の断面図、図５は図３のＳ5 −Ｓ5 線断面図、図６は昇降フレームを上昇させた状態の縦断面図、図７は本発明に係わるロボットにおいて、ハンドに真空吸引力を利用したワーク保持装置を設ける場合に、ワーク保持装置の真空吸引口に真空を供給する配管系の構成の一例を示した構成図である。
【００５３】
図１ないし図３において、Ａはアーム機構駆動装置、Ｂ及びＣはそれぞれ前段側アーム機構及び後段側アーム機構、Ｄはハンドであり、これらによりワーク搬送用ロボットＲが構成されている。なお図２に示したＷは、ハンドＤの上に保持されたワーク（例えば半導体ウェハ）である。
【００５４】
図３に示したように、アーム機構駆動装置Ａは、円筒状に形成されたケーシング１を備えている。ケーシング１は駆動装置Ａの機構部を収容するためのもので、図示のケーシング１は、正方形状に形成された底板１０１と、該底板に下端が着脱可能に固定された円筒状の筒状部１０２とからなり、筒状部１０２はその軸線Ｏ−Ｏを垂直方向に向けた状態で配置されている。ケーシング１の底板１０１の四隅には、ロボットを取付け箇所に固定するためのボルトを挿通する取付け孔１０３が形成されている。またケーシング１の筒状部１０２の下端寄りの部分の外面には、１対の把手１０４，１０４が固定されている。
【００５５】
ケーシング１の内側には、上下方向に延びる支柱２が設けられていて、この支柱２に昇降フレーム３が昇降自在に支持され、ケーシング１と昇降フレーム３とにより、アーム機構を支持する支持フレーム４が構成されている。
【００５６】
更に詳述すると、支柱２は、図５に示されているように、ケーシング１と中心軸線を共有する円筒面の形状を呈する外周面２０１と、ケーシングの中心軸線と平行に延びる平坦な側面２０２と、ケーシングの軸線方向に延びる溝２０３とを有している。溝２０３は、側面２０２側に開口するように設けられていて、該溝２０３の両側に、ケーシングの中心軸線と平行に延びる対のレール取付け面２０２ａ，２０２ａが形成されている。支柱２は、その下端をケーシングの底板１０１に固定することにより、ケーシング１に対して固定され、対のレール取付け面２０２ａ，２０２ａに、互いに平行に配置された対のガイドレール５，５が固定されている。支柱２の上端及び下端寄りの位置には、溝２０３の上端及び下端をそれぞれ終端する端部壁２０４及び２０５が形成されている。
【００５７】
ガイドレール５，５にはそれぞれスライダ６，６がスライド自在に結合され、これらのスライダ６，６に昇降フレーム３が固定されている。図示の例では、ガイドレール５，５がそれぞれ鳩尾状の断面形状を有するように形成されていて、昇降フレーム３に固定されたスライダ６，６にそれぞれ設けられた断面鳩尾状の溝にガイドレール５，５がスライド自在に嵌合されている。
【００５８】
この例では、支柱２と、ガイドレール５，５と、スライダ６，６とにより、昇降フレーム３をケーシング１に対して昇降自在に支持する昇降フレーム支持機構が構成されている。
【００５９】
支柱２の上端側及び下端側の端部壁２０４及び２０５にはそれぞれ軸受８及び９（図３及び図６参照）が取り付けられ、これらの軸受により、支柱２の溝２０３内を上下方向（垂直方向）に延びるネジ棒（図示の例ではボールネジ）１０が支持されている。昇降フレーム３の下端には、溝２０３内に挿入された張り出し部３０１が形成され、この張り出し部３０１に固定されたナット（図示の例ではボールナット）１１にネジ棒１０が螺合されている。ケーシング１内の下部には昇降用モータ１２が、その出力軸を下方に向けた状態で配置されている。昇降用モータ１２は、ケーシング１の底板１０１に架台１３を介して固定され、モータ１２の回転軸に取り付けられた歯付きプーリ１４と、ボールネジ１０の下端に取り付けられた歯付きプーリ１５とに歯付きベルト１６が巻き掛けされている。
【００６０】
したがって、モータ１２が駆動されると、その回転がプーリ１４とベルト１６とプーリ１５とを介してネジ棒１０に伝達され、このネジ棒の回転により、ナット１１が昇降フレーム３とともに昇降させられる。この例では、ネジ棒１０及びナット１１からなる螺進機構と、昇降用モータ１２と、プーリ１４及び１５と、ベルト１６とにより、昇降フレーム３をケーシングの中心軸線に沿って昇降させる昇降機構が構成されている。
【００６１】
上記のように、対のガイドレール５，５に対して共通に支柱２を設けて、この支柱２に対のガイドレールを取り付ける構造にしておくと、対のガイドレール５，５をケーシング１内に組み込む前に、支柱２を衝として所定の位置関係に位置決め固定した後に、支柱２をガイドレール５，５とともにケーシング１内に挿入する組み立て方法をとることができるため、２本のガイドレールを位置決めしたり、固定したり、ガイドレール相互間の位置関係の微調整を行ったりする面倒な作業を狭いケーシング内で行う必要がなく、対のガイドレールを精度良く位置決めして取り付ける作業を容易に行うことができる。
【００６２】
昇降フレーム３には、ケーシング１の筒状部に外側から緩く嵌合する円筒状の昇降カバー１７が固定されている。昇降カバー１７は、昇降フレーム３とともに昇降してアーム機構駆動装置Ａの機構部を覆うカバーで、この昇降カバーは、昇降フレーム３が上限位置まて上昇した状態でもその下端寄りの部分がケーシング１の外周部にオーバラップした状態を保持して、アーム機構駆動装置Ａの機構部を覆うことができるように、十分な高さ寸法を有している。
【００６３】
図示の例では、昇降フレーム３の最上部に減速機収容室３ａが形成され、この減速機収容室３ａの下方にベルトやプーリを収容するための凹部３ｂが形成されている。減速機収容室３ａの天井部に相当する部分を貫通して上方に開口した孔３ｃが形成され、減速機収容室３ａの底部には、凹部３ｂ内に開口した孔３ｄが形成されている。孔３ｃ及び３ｄは、ケーシング１の中心軸線Ｏ−Ｏに対して支柱２と反対側に一定の偏倚距離ΔＤだけ偏った（オフセット）した位置を垂直方向に伸びるように設定された第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 にそれぞれの中心軸線を一致させた状態で設けられている。
【００６４】
減速機収容室３ａ内には、後記する前段側アーム駆動用モータの回転を前段側アームＢに伝達する前段側アーム用減速機２０が収容されている。本実施形態では、前段側アーム用減速機２０として、ハーモニック減速機を用いている。ハーモニック減速機は、サーキュラスプラインと、該サーキュラスプラインの内側に配置されたウェーブジェネレータと、サーキュラスプラインとウェーブジェネレータとの間に介在するフレックススプラインとを備えた公知のもので、ウェーブジェネレータ及びサーキュラスプラインがそれぞれ減速機の入力部及び出力部を構成する。
【００６５】
前段側アームＢは、天板部２１ａと底板部２１ｂと側板部２１ｃとを有する中空のアーム構成部材２１からなっていて、その長手方向を水平方向に向けた状態で前記第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心に回動するように、その一端Ｂａ寄りの部分が昇降フレーム３に支持される。即ち、この例では、第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 がケーシング１の中心軸線Ｏ−Ｏに対して支柱２と反対側に一定の偏倚距離ΔＤだけ偏った位置を垂直方向に延びるように、前段側アームＢの回動中心が設定されている。
【００６６】
図示の例では、前段側アームＢの一端Ｂａ寄りに位置させた状態でアーム構成部材２１の底板部２１ｂにボス部２１B1が形成され、このボス部２１B1が昇降フレーム３の上部の孔３ｃを通して減速機２０の出力部に固定されることにより、前段側アームＢが減速機２０を介して昇降フレーム３に回動自在に支持されている。
【００６７】
そして、図示の例では、図３及び図６に見られるように、前段側アームＢの長手方向が第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 とケーシング１の中心軸線Ｏ−Ｏとを結ぶ直線に沿う方向に向いているときに、前段側アームＢの一端の側面がケーシング１の外周面とほぼ同一の面上に位置するように、前段側アームＢの回動中心（第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 ）の位置が設定されている。
【００６８】
このように前段側アームの回動中心の位置を設定すると、前段側アームの回動中心のケーシングの中心に対する偏倚量ΔＤを大きくすることができる。
【００６９】
前段側アーム用減速機２０の入力部には、減速機収容室３ａと凹部３ｂとを連絡する孔３ｄを通して、前段側アーム駆動用の歯付きプーリ２３が取り付けられている。
【００７０】
第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 に中心軸線を一致させ、かつ歯付きプーリ２３及び前段側アーム用減速機２０の入力部を回転自在に貫通させた状態で、中空の（管状の）ハンド用駆動軸２４が設けられている。このハンド用駆動軸２４は、軸受２５を介して前段側アームを構成するアーム構成部材２１のボス部２１B1の内周に支持されるとともに、軸受２６を介してプーリ２３の内周に支持されている。ハンド用駆動軸２４は、その下端及び上端がそれぞれ昇降フレーム３の凹部３ｂ内及び前段側アームＢの中空部内に達するように設けられていて、凹部３ｂ内に位置する駆動軸２４の下端には、プーリ２３の下方に配置された第１のハンド駆動用歯付きプーリ２７が取り付けられている。また駆動軸２４の上端には、第２のハンド駆動用歯付きプーリ２８が取り付けられている。
【００７１】
更に第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 に軸線を一致させ、かつ中空のハンド用駆動軸２４を回転自在に貫通した状態で、後段側アーム用駆動軸３０が設けられている。この後段側アーム用駆動軸３０は、軸受３１及び３２を介してプーリ２７の内周部及びプーリ２８の内周部に回転自在に支持されるとともに、下端が昇降フレーム３の凹部３ｂの底部に軸受３３を介して支持されている。後段側アーム用駆動軸３０はその下端及び上端が昇降フレーム３の凹部３ｂ内及び前段側アームＢの中空部内に達するように設けられていて、凹部３ｂ内に位置する駆動軸３０の下端には、歯付きプーリ２７の下方に配置された第１の後段側アーム駆動用歯付きプーリ３５が取り付けられ、前段側アームＢの中空部内に位置する駆動軸３０の上端には歯付きプーリ２８の上方に配置された第２の後段側アーム駆動用歯付きプーリ３６が取り付けられている。
【００７２】
後段側アームＣは、前段側アームＢと同様に天板部４１ａと底板部４１ｂと側板部４１ｃとを有する中空のアーム構成部材４１からなっている。後段側アームＣを構成するアーム構成部材４１は、その長手方向を水平方向に向けた状態で配置されて、第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 と平行に（垂直方向に）延びる第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 を中心に回動するように、その一端Ｃａ側の底板部が前段側アームＢを構成するアーム構成部材２１の他端Ｂｂ側の天板部２１ａに軸受４２を介して支持されている。
【００７３】
前段側アームＢを構成するアーム構成部材２１の他端Ｂｂ側の天板部の内側には、ハーモニック減速機からなる後段側アーム用減速機４３が、その中心軸線を第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に一致させた状態で取り付けられている。この減速機４３の出力部は、後段側アームＣを構成するアーム構成部材４１の一端Ｃａ側の底板部に連結されている。
【００７４】
後段側アーム用減速機４３の入力部には、中心軸線を第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に一致させた状態で設けられた第３の後段側アーム駆動用歯付きプーリ４４が接続されている。
【００７５】
中心軸線を第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に一致させ、かつ後段側アーム用減速機４３の入力部とプーリ４４とを回転自在に貫通させた状態で、ハンド用中継軸４５が設けられている。この中継軸は、軸受４６を介してアーム構成部材４１の底板部に回転自在に支持されるとともに、軸受４７を介してプーリ４４の内周部に回転自在に支持されている。
【００７６】
ハンド用中継軸４５は、その下端及び上端がそれぞれ前段側アームＢの中空部内及び後段側アームＣの中空部内に達するように設けられていて、ハンド用中継軸４５の下端にはプーリ４４の下方に配置された第３のハンド駆動用歯付きプーリ４８が取り付けられ、中継軸４５の上端には第４のハンド駆動用歯付きプーリ４９が取り付けられている。
【００７７】
後段側アームＣの他端Ｃｂ側のアーム構成部材の天板部４１ａには、上方に突出した環状の突起４１A1が、その中心軸線を第１及び第２の軸線と平行な第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 に一致させた状態で形成され、この突起４１A1の内側にハーモニック減速機からなるハンド用減速機５０が、その中心軸線を第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 に一致させた状態で取り付けれている。
【００７８】
ハンドＤは、カップ状に形成された基部５１ａと、基部５１ａに一端が固定された腕部５１ｂと、腕部５１ｂの他端に中央部が固定された翼部５１ｃと、翼部５１ｃに一端が固定されたワーク保持板部５１ｄとからなっていて、その基部５１ａが、後段側アームＣの他端Ｃｂ側の突起４１A1に軸受５２を介して回動自在に支持されるとともに、前記ハンド用減速機５０の出力部に連結されている。
【００７９】
ハンド用減速機５０の入力部には、中心軸線を第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 に一致させた状態で、第５のハンド駆動用歯付きプーリ５３が取り付けられている。
【００８０】
前段側アームＢの中空部内に設けられた第２及び第３の後段側アーム駆動用歯付きプーリ３６及び４４は、同じ高さの位置に配置されていて、これらのプーリ３６及び４４に後段側アーム駆動用歯付きベルト５５が巻き掛けされている。
【００８１】
また前段側アームＢの中空部内に設けられた第２及び第３のハンド駆動用歯付きプーリ２８及び４８も同じ高さの位置に配置されていて、これらのプーリ２８及び４８にハンド駆動用歯付きベルト５６が巻き掛けされている。更に後段側アームＣの中空部内に設けられた第４及び第５のハンド駆動用歯付きベルト４９及び５３にハンド駆動用歯付きベルト５７が巻き掛けされている。
【００８２】
図４及び図５に示したように、昇降フレーム３の上部に前段側アーム駆動用モータ６０がその出力軸を上方に向けた状態で取り付けられ、モータ６０の出力軸に歯付きプーリ６１が取り付けられている。歯付きプーリ６１とプーリ２３とに歯付きベルト６２が巻き掛けされ、モータ６０の回転がプーリ６１とベルト６２とプーリ２３とを介して減速機２０の入力部に伝達されている。この例では、プーリ２３及び６１とベルト６２とにより、前段側アーム駆動用モータ６０の回転を前段側アーム用減速機２０の入力部に伝達する前段側アーム用伝導機構が構成され、この伝導機構と減速機２０とにより、モータ６０の回転を前段側アームＢの一端に伝達する前段側アーム用動力伝達装置が構成されている。
【００８３】
昇降フレーム３の上部にはまた、ハンド駆動用モータ６５（図３参照）が取り付けられ、このハンド駆動用モータ６５の出力軸に歯付きプーリ６６が取り付けられている。歯付きプーリ６６とハンド駆動軸の下端に取り付けられた歯付きプーリ２７とに歯付きベルト６７が巻き掛けされ、ハンド駆動用モータ６５の回転がプーリ６６とベルト６７とプーリ２７とを介してハンド用駆動軸２４に伝達されている。
【００８４】
本実施形態では、プーリ２７及び６６とベルト６７とにより、ハンド駆動用モータ６５の回転をハンド用駆動軸２４に伝達する第１のハンド用伝導機構が構成され、前段側アームＢの中空部内に配置されたプーリ２８及び４８とベルト５６とにより、前段側アームの中空部内でハンド用駆動軸２４の回転をハンド用中継軸４５に伝達する第２のハンド用伝導機構が構成されている。また、後段側アームＣの中空部内に配置されたプーリ４６及び５３とベルト５７とにより、後段側アームの中空部内でハンド駆動用中継軸４５の回転をハンド用減速機５０の入力部に伝達する第３のハンド用伝導機構が構成され、上記第１ないし第３のハンド用伝導機構と減速機５０とにより、ハンド駆動用モータ６５の回転を前段側アームの中空部内及び後段側アームの中空部内を通してハンドＤの一端に伝達するハンド用動力伝達装置が構成されている。
【００８５】
図４及び図５に示すように、昇降フレーム３の上部には、後段側アーム駆動用モータ７０が取り付けられ、このモータ７０の出力軸に歯付きプーリ７１が取り付けられている。歯付きプーリ７１と後段側アーム用駆動軸３０の下端に取り付けられた歯付きプーリ３５とに歯付きベルト７２が巻き掛けされ、モータ７０の回転がプーリ７１とベルト７２とプーリ３５とを介して後段側アーム用駆動軸３０に伝達されるようになっている。
【００８６】
この例では、プーリ３５及び７１とベルト７２とにより、後段側アーム駆動用モータ７０の回転を後段側アーム用駆動軸３０に伝達する第１の後段側アーム用伝導機構が構成されている。またプーリ３６と、ベルト５５と、プーリ４４とにより、前段側アームＢの中空部内で後段側アーム用駆動軸３０の回転を後段側アーム用減速機４３の入力部に伝達する第２の後段側アーム用伝導機構が構成され、上記第１及び第２の後段側アーム用伝導機構と減速機４３とにより、後段側アーム駆動用モータ７０の回転を前段側アームの中空部内で後段側アーム用減速機の入力部に伝達する後段側アーム用動力伝達装置が構成されている。
【００８７】
また本実施形態では、前段側アームＢの一端側に、軸線を前記第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 に一致させた状態で互いに同軸的に設けられた後段側アーム用駆動軸３０及びハンド用駆動軸２４と、後段側アームＣの一端側に、軸線を前記第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に一致させた状態で設けられたハンド用中継軸４５と、昇降フレーム３に支持された前段側アーム駆動用モータ６０、後段側アーム駆動用モータ７０及びハンド駆動用モータ６５と、前段側アーム駆動用モータ６０の回転を前段側アームＢの一端に伝達する前段側アーム用動力伝達装置と、後段側アーム駆動用モータ７０の回転を後段側アーム用駆動軸３０に伝達する第１の後段側アーム用伝導機構と、前段側アームＢの中空部内で後段側アーム用駆動軸３０の回転を後段側アームＣの一端に伝達する第２の後段側アーム用伝導機構とを備えた後段側アーム用動力伝達装置と、ハンド駆動用モータ６５の回転をハンド用駆動軸２４に伝達する第１のハンド用伝導機構と前段側アームＢの中空部内でハンド用駆動軸の回転をハンド用中継軸４５に伝達する第２のハンド用伝導機構と後段側アームＣの中空部内でハンド用中継軸４５の回転をハンドＤの一端に伝達する第３のハンド用伝導機構とを備えたハンド用動力伝達装置とにより、第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心にして前記前段側アームを回動させ、第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 を中心にして後段側アームを回動させ、第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 を中心にしてハンドを回動させるように前段側アーム及び後段側アームとハンドとを駆動するアーム・ハンド駆動機構が構成されている。
【００８８】
ケーシング１の筒状部１０２の下部の側面には、各モータへの給電を行うためのコネクタや、計器類、あるいはスイッチ類が取り付けられた制御盤７５（図１参照）が取り付けられている。
【００８９】
上記のワーク搬送用ロボットにおいては、前段側アーム駆動用モータ６０を駆動することにより、前段側アームＢをエンドレスに回動させることができる。また後段側アーム駆動用モータ７０（図４参照）を駆動することにより、後段側アームＣを、エンドレスに回動させることができる。更に、ハンド駆動用モータ６５（図３参照）を回転させることにより、ハンドＤをエンドレスに回動させることができる。
【００９０】
したがって、前段側アームＢ，後段側アームＣ及びハンドＤのそれぞれの回動量と回動方向とを適宜に制御することにより、ハンドＤを種々の方向に移動させることができる。
【００９１】
また昇降用モータ１２を一方向に回転させることにより、図６に示すように、昇降フレーム３をアームＢ，Ｃ及びハンドＤとともに上昇させることができ、昇降用モータ１２を他方向に回転させることにより昇降フレーム３を下降させることができる。これにより、ハンドＤに保持したワークの上下位置を変化させることができる。
【００９２】
通常、ワーク搬送用ロボットにおいては、ハンドに載せたワークＷをしっかりと保持するために、真空吸引力を利用してワークを吸着保持するワーク保持装置を設ける。
【００９３】
上記のように、各アーム及びハンドをエンドレスに回動させるように構成する場合に、ハンドにワーク保持装置を設けるためには、該ワーク保持装置の真空吸引口を真空ポンプに接続するための管路を、各アーム及びハンドのエンドレスの回動を妨げない状態で設ける必要がある。そのためには、この管路を例えば、第１ないし第３の軸線に沿うように設けたパイプ軸と、アーム内に設けた配管とにより構成するようにすればよい。
【００９４】
ハンドに設けるワーク保持装置の真空吸引口と真空ポンプとを接続するための管路の構成例を図７に概略的に示した。
【００９５】
図７において８５及び８６はそれぞれ第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 上に位置させた状態で支持フレーム４側及び前段側アームＢ内にそれぞれ設けられた第１及び第２の中継室、８７及び８８はそれぞれ第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 上に位置させた状態で前段側アームＢ内及び後段側アームＣ内にそれぞれ設けられた第３及び第４の中継室、８９及び９０はそれぞれ第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 上に位置させた状態で後段側アームＣ内及びハンドＤの一端にそれぞれ設けられた第５及び第６の中継室である。第１ないし第６の中継室８５ないし９０は、真空を供給する配管を中継するためのもので、密閉構造を有している。
【００９６】
また後段側アーム用駆動軸３０の軸芯部を貫通して、第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 に沿って延びるように第１のパイプ軸９１が設けられ、この第１のパイプ軸９１の一端及び他端がそれぞれ第１の中継室の壁部及び第２の中継室の壁部をＯリングを介して気密かつ回転自在に貫通して両中継室内に導入されている。
【００９７】
更に、ハンド用中継軸４５の軸芯部を貫通して、第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に沿って延びるように第２のパイプ軸９２が設けられ、この第２のパイプ軸９２の一端及び他端がそれぞれ第３の中継室８７の壁部及び第４の中継室８８の壁部をＯリングを介して気密かつ回転自在に貫通して両中継室内に導入されている。
【００９８】
またハンド用減速機５０の軸芯部及びハンド駆動用歯付きプーリ５３の軸芯部を貫通して、第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 に沿って延びるように第３のパイプ軸９３が設けられ、この第３のパイプ軸の一端及び他端がそれぞれ第５の中継室８９の壁部及び第６の中継室９０の壁部をＯリングを介して気密かつ回転自在に貫通して両中継室内に導入されている。
【００９９】
支持フレーム４側に設けられた第１の中継室８５には支持フレーム側配管９４の一端が接続されている。この支持フレーム側配管９４は、第１の中継室８５内を真空ポンプに接続するための配管で、その他端はバルブ等を介してアーム機構駆動装置Ａの外部に配置される図示しない真空ポンプに接続される。
【０１００】
また第２の中継室８６内は、前段側アームＢ内に配置された前段側アーム内配管９５を介して第３の中継室８７に接続され、第４の中継室８８は、後段側アームＣ内に配置された後段側アーム内配管９６を介して第５の中継室８９内に接続されている。
【０１０１】
ハンドＤのワーク保持部５１ｄには、該保持部５１ｄに載せられるワークに対向する真空吸引口（図示せず。）が設けられ、この真空吸引口は、ワーク保持部５１ｄ及び翼部５１ｃの肉厚部内に設けられた真空引き用の通路と配管９７とからなるハンド側真空供給経路を介して第６の中継室９０内に接続されている。
【０１０２】
図７に示した例では、図示しない真空ポンプから支持フレーム側配管９４と第１の中継室８５と第１のパイプ軸９１と第２の中継室８６と前段側アーム内配管９５と第３の中継室８７と第２のパイプ軸９２と第４の中継室８８と後段側アーム内配管９６と第５の中継室８９と第３のパイプ軸９３と第６の中継室９０と配管９７とを含むハンド側真空供給経路とを通して真空吸引口に至る真空供給用配管系が構成され、この配管系を通して真空吸引口に真空が供給される。
【０１０３】
図７に示したように構成すると、第１ないし第３のパイプ軸９１ないし９３は、前段側アームＢ、後段側アームＣ及びハンドＤがそれぞれ回動する際に、それぞれのパイプ軸の両端が接続された中継室に対して自在に回転するので、前段側アームＢ、後段側アームＣ及びハンドＤのエンドレスの回転を何等妨げることなく、ハンドＤに設けられる真空吸引口に真空を供給してワークの吸着保持を行わせることができる。
【０１０４】
図７に示した例では、各パイプ軸をその両端が接続される中継室に対して回転自在に設けているが、第１ないし第３のパイプ軸９１ないし９３のそれぞれの片端を対応する中継室に固定的に接続し、他端を対応する中継室に回転自在に接続して、各パイプ軸の周囲の部分を各パイプ軸を中心に自在に回転させるように構成してもよい。
【０１０５】
すなわちこの場合は、第１のパイプ軸９１を後段側アーム用駆動軸３０に対して相対的に回転し得る状態で第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 に沿って設けて、該第１のパイプ軸９１の一端及び他端をそれぞれ第１の中継室８５及び第２の中継室８６に接続する。この場合、第１のパイプ軸９１の一端及び他端をそれぞれ第１の中継室８５及び第２の中継室８６の壁部を気密かつ回転自在に貫通させた状態で両中継室に接続するようにしてもよいが、第１のパイプ軸９１の一端及び他端のうちの一方のみを、対応する中継室の壁部を気密かつ回転自在に貫通した状態で該中継室に接続し、他端は対応する中継室に固定的に接続するようにしてもよい。
【０１０６】
また、第２のパイプ軸９２をハンド用中継軸４５に対して相対的に回転し得る状態で前記第２の軸線Ｏ2 −Ｏ2 に沿って設けて、該第２のパイプ軸の一端及び他端をそれぞれ第３の中継室８７及び第４の中継室８８に接続する。
【０１０７】
更に、第３のパイプ軸９３を、プーリ５３及び減速機５０に対して相対的に回転し得る状態で第３の軸線Ｏ3 −Ｏ3 に沿って設けて、該第３のパイプ軸の一端及び他端をそれぞれ第５の中継室８９及び第６の中継室９０に接続する。
【０１０８】
第２のパイプ軸９２と第３及び第４の中継室８７及び８８との接続の仕方、並びに第２のパイプ軸９３と第５及び第６の中継室８９及び９０との接続の仕方は、第１のパイプ軸と第１及び第２の中継室との接続の仕方と同様であり、第２のパイプ軸９２及び第３のパイプ軸９３のそれぞれの一端及び他端のうちの少なくとも一方は、対応する中継室の壁部を気密かつ回転自在に貫通した状態で該中継室に接続する。
【０１０９】
上記のように、本実施形態においては、前段側アーム、後段側アーム及びハンドをそれぞれ個別にエンドレスに回動させることができるため、ハンドに多様な動きを行わせることができ、ロボット単体でのワークの搬送可能範囲を従来よりも拡大することができる。
【０１１０】
例えば、図１１ないし図１４に示した従来のワーク搬送用ロボットでは、ワークを図１１のＹ方向にしか移動させることができなかったため、ワークをロボットによる搬送方向に対して直角なＸ方向（図１２参照）に移動させる必要がある場合には、Ｘ方向に移動する移動台（スライダ）の上にロボットを搭載して、該移動台によりロボットをＸ方向に移動させる必要があったが、本実施形態のロボットを用いれば、ロボットを動かすことなくワークをＸ方向及びＹ方向に移動させることができる。
【０１１１】
ハンドＤに保持したワークＷをＸ方向に平行移動させる際の各アーム及びハンドの動かし方の一例を図８（Ａ）ないし（Ｄ）に示した。この例では、前段側アームＢ及び後段側アームＣを時計方向に回動させてハンドＤの回動中心をＸ方向に移動させながら、ハンドＤを後段側アームの回動に合せて反時時計方向に回動させることにより、ハンドＤを一定の向きに向けた状態を保持しつつ、Ｘ方向に平行移動させている。このようなアーム及びハンドの動きは、モータ６０，６５及び７０の回転をマイクロコンピュータを用いて制御することにより、容易に行わせることができる。
【０１１２】
本発明に係わるワーク搬送用ロボットは、半導体製造装置や液晶製造装置等のワーク加工装置において、ウェハや液晶基板等のワークを搬送するために用いられる。図９は本実施形態のワーク搬送用ロボットを備えたワーク加工装置の一例を示したもので、同図において８０は長手方向に対向する対の側壁８０ａ，８０ｂと、これらの側壁の対向方向に対して直角な方向（奥行き方向）に相対する対の側壁８０ｃ，８０ｄとを有する直方体状のトランスファチャンバ、８１はトランスファチャンバ８０の一つの側壁８０ａに接続されたロードロックチャンバ、８２Ａ及び８２Ｂは一定の距離を隔てた状態で水平方向に並設されて、ロードロックチャンバ８１が接続されたトランスファチャンバの側壁８０ａと直交する他の側壁８０ｃに接続された２つのプロセスチャンバであり、トランスファチャンバ８０内に本発明に係わるロボットＲが配置されている。
【０１１３】
図示のロボットＲは、２つのプロセスチャンバ８２Ａ，８２Ｂの中心Ｏａ，Ｏａ´間の水平方向距離を２等分する位置を両プロセスチャンバの並設方向に対して直角な方向に延びる直線Ｏｃ−Ｏｃ上の位置で、かつトランスファチャンバの相対する側壁８０ｃ，８０ｄの対向方向の片側（図示の例ではプロセスチャンバ８２Ａ，８２Ｂが取り付けられていない方の側壁８０ｄ側）に偏った位置に前段側アームＢの回動中心（第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 ）を位置させた状態で配置されている。
【０１１４】
半導体製造装置等のワーク加工装置において、ワークの中心位置及び向きを常に一定にしてプロセスチャンバー内に搬入する必要がある場合には、トランスファチャンバ８０内にまちまちの向きで搬入されるワークの向きを一定の向きに揃えるための装置（アライナ装置と呼ばれる。）をトランスファチャンバ内に配置しておく必要がある。図９に示した例では、ロボットＲの側方のデッドペースにアライナ装置８３が配置されている。図示のアライナ装置８３は、半導体ウェハを保持して回転させるターンテーブル８３Ａと、該ターンテーブルを回転させる駆動機構と、ターンテーブル８３Ａに保持されたウェハのノッチ（Ｖ字形の切欠）またはオリフラ（オリエンテーションフラット）の位置を検出するセンサと、検出したウェハのノッチまたはオリフラの位置を規定の方向に向けるようにターンテーブル８３Ａの回転を制御する制御装置とを備えたものである。アライナ装置８３は、ロボットＲによりウェハを保持してプロセスチャンバに搬入、搬出する際に、ロボットのハンドの移動を妨げることがないように、そのターンテーブル８３Ａをロードロックチャンバ８１及びプロセスチャンバ８２Ａ，８２Ｂのそれぞれの搬入、搬出口よりも下方に位置させた状態で設けられている。
【０１１５】
図９に示したように、トランスファチャンバ８０内にアライナ装置８３が設けられる場合には、ロボットＲのハンドＤに保持した状態でロードロックチャンバ８１を通してトランスファチャンバ８０内に搬入したウェハを先ずアライナ装置８３のターンテーブル８３Ａの上方に配置し、その状態でロボットＲの昇降フレーム３を下降させて、ウェハをアライナ装置のターンテーブル８３Ａ上に載せる。ロボットのハンドをアライナ装置８３から退避させた後、アライナ装置８３のターンテーブルを回転させながらウェハのノッチ位置またはオリフラの位置を検出し、検出したノッチまたはオリフラを規定の向きに向けた状態でターンテーブル８３Ａを停止させる。その後、ロボットＲのハンドＤによりアライナ装置８３Ａ上のウェハを受け取り、該ウェハをプロセスチャンバ８２Ａまたは８２Ｂに搬入して所定の処理を行わせる。
【０１１６】
図１０（Ａ）ないし（Ｅ）は、図９のワーク加工装置において、一方のプロセスチャンバ８２Ａ内のウェハ（ワーク）Ｗを他方のプロセスチャンバ８２Ｂ内に搬送する際のロボットの動きを順を追って示している。なお図１０においてはアライナ装置８３の図示が省略されている。
【０１１７】
この例では、図１０（Ａ）の過程で一方のプロセスチャンバ８２Ａ内のウェハＷを受け取り、図１０（Ｂ）の過程でウェハＷをプロセスチャンバ８２Ａから搬出している。その後、図１０（Ｃ）及び（Ｄ）の過程でウェハＷを横方向（プロセスチャンバの並設方向）に平行移動させて、他方のプロセスチャンバ８２Ｂの前まで移動させ、図１０（Ｅ）の過程でウェハをプロセスチャンバ８２Ｂ内に搬入している。
【０１１８】
上記のように、本実施形態によれば、ロボットをチャンバの並設方向に移動させることなく、定位置に固定したままで複数のチャンバ内へのワークの搬入、搬出を行わせることができるため、ロボットをチャンバの並設方向に移動させる移動台を省略して搬送装置の構成を簡単にすることができ、半導体等の製造装置の小形化を図ることができる。
【０１１９】
ワークを一方向にのみ移動させるように構成されていた従来のロボットを図９に示すようなワーク加工装置に用いる場合には、ロボットをトランスファチャンバ内でプロセスチャンバの並設方向に移動させる必要があるため、アライナ装置８３を配置するためにトランスファチャンバ内に余分のスペースを確保する必要があり、製造装置が大形になるのを避けられなかったが、本実施形態のように、前段側アーム及び後段側アームとハンドとをエンドレスに回動させるように構成した場合には、上記のように、ロボットをチャンバの並設方向に移動させることなく、定位置に固定したままで複数のチャンバ内へのワークの搬入、搬出を行わせることができるため、図９に示したように、ロボットＲの側方に形成されたデッドスペースにアライナ装置を配置することで、トランスファチャンバの小形化を図ることができる。
【０１２０】
更に、本実施形態のように、各アームＢ，Ｃ及びハンドＤをエンドレスに回動させることができるようにしておくと、各アーム及びハンドの変位の自由度を高めることができるため、常にワークを許容される最短の経路で目標位置に移動させるように各アーム及びハンドを制御して、ワークの移動に要する時間を短縮することができる。
【０１２１】
また本実施形態のように、前段側アームＢの回動中心である第１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 がケーシング１の中心軸線Ｏ−Ｏに対して一定の偏倚距離ΔＤだけ偏倚した位置を垂直方向に延びるように前段側アームの回動中心を設定すると、ロボットをワーク加工装置のトランスファチャンバ内に配置して、トランスファチャンバとロードロックチャンバとの間でのワークの受け渡しと、トランスファチャンバとプロセスチャンバとの間でのワークの受け渡しとを行わせるために用いる場合に、前段側アームＢの回動中心とケーシング１の中心とを結ぶ直線の方向に相対するチャンバの対向壁部間の距離Ｌ（トランスファチャンバの奥行き方向の内法寸法、図９参照）を、前段側アームの回動中心をケーシングの中心に一致させた場合に比べて、偏倚距離ΔＤ分だけ短縮することができるため、ワーク加工装置のトランスファチャンバの小形化を図ることができる。またワーク加工装置がクリーンルーム内に配置される場合には、クリーンルームの容積の縮小を図ることができる。
【０１２２】
図９に示した例では、トランスファチャンバ８０の長手方向の一端側の側壁８０ａのみにロードロックチャンバ８１が接続されているが、トランスファチャンバ８０の長手方向の他端側の側壁８０ｂにもロードロックチャンバを接続することができる。
【０１２３】
図９に示した例では、トランスファチャンバー８０を備えて、該トランスファチャンバー内でロボットを稼働させるようにしたワーク加工装置に本発明に係わるワーク搬送用ロボットを適用したが、トランスファチャンバを設けることなく、ロボット設置ステーション上のオープンスペースにワーク搬送用ロボットを設置して、クリーンルーム内の大気雰囲気中でロボットを稼働させるワーク加工装置にも本発明のワーク搬送用ロボットを適用することができる。
【０１２４】
クリーンルーム内の大気雰囲気中でロボットを稼働させるワーク加工装置は、例えば、図９においてトランスファチャンバ８０を、該トランスファチャンバ８０の底板と同じ長方形の形状に形成されたロボット設置ステーションで置き換えた構成を有する。この場合、ロボット設置ステーションの一方の長辺部の近傍にワーク加工部（図９のプロセスチャンバに相当する部分で、ワークに所定の加工を施す部分）が少なくとも一つ配置される。複数のワーク加工部が設けられる場合には、図９に示したプロセスチャンバ８２Ａ，８２Ｂと同様に、該複数のワーク加工部が長方形のロボット設置ステーションの一方の長辺に沿って並べて配置される。また、図９に示したロードロックチャンバ８１の位置には、加工すべきワークを待機させておくための設備、例えば、多数のワークを上下に多段に並べて収容するカセットを保持したカセットステージが設置される。また本発明に係わるワーク搬送用ロボットは、そのケーシングをロボット設置ステーションの他方の長辺部に近接させた状態で配置されて、ワーク加工部へのワークの搬入と該ワーク加工部からのワークの搬出とを行う。
【０１２５】
このように構成すると、図９に示したワーク加工装置において、トランスファーチャンバの奥行き寸法を縮小できたのと同様に、前段側アームＢの回動中心の偏倚距離ΔＬ分だけ、ロボット設置ステーションの奥行き寸法を小さくすることができるため、ワーク加工装置の小形化を図って、クリーンルームの容積の縮小を図ることができる。
【０１２６】
上記の例では、各減速機としてハーモニック減速機を用いたが、入力部と出力部とが同軸的に配置される他の形式の減速機、例えば遊星歯車機構を用いた減速機を用いることもできる。
【０１２７】
上記の各実施形態では、前段側アーム及び後段側アームとハンドとをエンドレスに回動させるように構成したが、図１１ないし図１４に示したように、後段側アームＣ´を前段側アームＢ´の２倍の角度回動させ、ハンドＤ´を後段側アームＣ´の１／２の角度回動させるように、アーム・ハンド駆動機構を構成することによりハンドＤ´を一方向に移動させるロボットＲ´にも本発明を適用することができる。
【０１２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、昇降フレームをガイドする対のガイドレールに対して共通に支柱を設けて、この支柱に対のガイドレールを支持する構造にしたので、対のガイドレールをケーシング内に組み込む前に、支柱を衝として所定の位置関係に位置決め固定した後に、支柱をガイドレールとともにケーシングに取り付ける組み立て方法をとることができる。したがって、２本のガイドレールを位置決めしたり、固定したり、ガイドレール相互間の位置関係の微調整を行ったりする面倒な作業を狭いケーシング内で行う必要がなく、対のガイドレールを高い精度で位置決めして取り付ける作業を容易に行うことができる。
【０１２９】
また本発明によれば、ケーシングの軸線方向に延びる溝を支柱に設けて、この溝内に昇降機構を構成するネジ棒とナットとを配置するようにしたので、昇降機構の構成部品をコンパクトに配置することができ、ケーシングが大形化するのを防ぐことができる。
【０１３０】
更に請求項３に記載された発明によれば、ケーシングを底板と該底板に下端が着脱可能に接続される筒状部とにより構成して、ケーシングの底板に下端を固定した支柱に昇降フレームをガイドする対のガイドレールと昇降フレームの昇降機構の構成部品とを取り付ける構造にしたので、ガイドレールと、昇降フレームと、該昇降フレームの昇降機構とを支柱に取り付け、更にアーム・ハンド駆動機構を構成するために必要な部品を昇降フレームに取り付けた後に、ケーシングの筒状部を底板に取り付ける組み立て方法をとることができ、ケーシング内に収容される機構を構成する部品の大部分をケーシングの筒状部に制約されない広いスペースで組み立てることができるため、ロボットの組み立てを容易にすることができる。
【０１３１】
また請求項４に記載した発明によれば、ケーシングの中心に対して一定の偏倚距離だけ偏った位置に前段側アームの回動中心を設定したので、ロボットをワーク加工装置のチャンバ内に配置して用いる場合に、前段側アームの回動中心とケーシングの中心とを結ぶ直線の方向に相対するチャンバの対向壁部間の距離を、前段側アームの回動中心をケーシングの中心に一致させた場合に比べて、偏倚距離分だけ短縮することができるため、ワーク加工装置のチャンバの小形化を図ることができる利点がある。
【０１３２】
更に本発明によれば、前段側アームの回動中心である第１の軸線をケーシングの中心軸線に対して一定の偏倚距離だけ偏倚させた分、ロボットとトランスファチャンバの壁部との間の距離を短縮して、トランスファチャンバの容積の縮小を図ることができるため、ワーク加工装置をクリーンルーム内に配置する場合に、クリーンルームの容積の縮小を図って、その建設費の低減と、ランニングコストの低減とを図ることができる。またトランスファチャンバの容積の縮小を図ることができるため、トランスファチャンバ内を真空に保つ場合に、該トランスファチャンバ内の真空引きを行うために要する時間を短縮して、加工作業の能率を向上させることができるという利点が得られる。
【０１３３】
また請求項５に記載した発明によれば、トランスファチャンバを持たずに、ロボット設置ステーション上にワーク搬送用ロボットを配置するワーク加工装置の小形化を図って、クリーンルームの容積の縮小を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わるロボットの一実施形態の外観を示した正面図である。
【図２】 図１のロボットの上面図である。
【図３】 図１のロボットの縦断面図である。
【図４】 図２のＳ4 −Ｓ4 線に沿って断面した要部の断面図である。
【図５】 図３のＳ5 −Ｓ5 線断面図である。
【図６】 図１のロボットにおいて、昇降フレームを上昇させた状態を示した縦断面図である。
【図７】 本発明に係わるロボットにおいて、ハンドに真空吸引力を利用したワーク保持装置を設ける場合に、ワーク保持装置の真空吸引口に真空を供給する配管系の構成の一例を示した構成図である。
【図８】 （Ａ）ないし（Ｄ）は本発明に係わるロボットの動作の一例を示した動作説明図である。
【図９】 本発明に係わるロボットを用いた半導体製造装置等のワーク加工装置の構成例を示した構成図である。
【図１０】 （Ａ）ないし（Ｅ）は図９に示したようにロボットをワーク加工装置のトランスファチャンバ内に配置して用いる場合の一連の動作の一例を示した動作説明図である。
【図１１】 従来のアーム回動形ロボットの外観を示した斜視図である。
【図１２】 図１１のロボットを上方から見て、そのアーム機構の構成を概略的に示した構成図である。
【図１３】 図１１のロボットの要部を断面して示した正面図である。
【図１４】 （Ａ）は要部を断面して示した図１３の左側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。
【符号の説明】
Ａ…アーム機構駆動装置、Ｂ…前段側アーム、Ｃ…後段側アーム、Ｄ…ハンド、１…ケーシング、２…支柱、３…昇降フレーム、４…支持フレーム、１０…ボールネジ、１１…ボールナット、１２…昇降用モータ、２０…前段側アーム用減速機、２３，２７，２８，３５，３６，４４，４８，４９，５３…歯付きプーリ、２４…ハンド用駆動軸、３０…後段側アーム用駆動軸、４３…後段側アーム用減速機、４５…ハンド用中継軸、５０…ハンド用減速機、５５，５６，５７，６２，６７，７２…歯付きベルト。
Claims (5)
- 中心軸線を垂直方向に向けた筒状のケーシング内に配置されて垂直方向に延びる対のガイドレールにより昇降自在に支持された昇降フレームと、垂直方向に伸びる第１の軸線を中心にして回動し得るように前記昇降フレームに一端が回動自在に支持された前段側アームと、前記第１の軸線と平行な第２の軸線を中心にして回動し得るように前記前段側アームの他端に一端が回動自在に支持された後段側アームと、前記第１及び第２の軸線と平行な第３の軸線を中心にして回動し得るように前記後段側アームの他端に一端が回動自在に支持されたワーク保持用のハンドと、前記前段側アームを駆動する前段側アーム駆動用モータと前記後段側アームを駆動する後段側アーム駆動用モータと前記ハンドを駆動するハンド駆動用モータとを有して前記第１の軸線を中心にして前記前段側アームを回動させ、前記第２の軸線を中心にして前記後段側アームを回動させ、前記第３の軸線を中心にして前記ハンドを回動させるように前記前段側アーム及び後段側アームとハンドとを駆動するアーム・ハンド駆動機構と、前記昇降フレームを昇降させる昇降機構とを備えたワーク搬送用ロボットにおいて、
前記ケーシングの内周に対向する外周面と前記ケーシングの中心軸線と平行に延びる平坦な側面と前記ケーシングの中心軸線と平行に延びるように設けられて前記平坦な側面側に開口した溝とを有して、前記溝の両側の平坦な側面が前記ケーシングの中心軸線と平行に延びる対のレール取付け面となっている一つの支柱が前記対のガイドレールに対して共通に設けられ、
前記対のガイドレールは、前記溝の両側に互いに平行に配置されて前記支柱の対のレール取付け面に固定され、
前記支柱は、前記外周面を前記ケーシングの筒状部の内周に近接させた状態で配置されて該支柱の下端が前記ケーシングの底板に固定され、
垂直方向に延びるネジ棒が前記支柱の溝内に配置されて該ネジ棒の上端及び下端が前記支柱の上端及び下端に回転自在に支持され、
前記支柱の外側で前記対のガイドレールにそれぞれスライダがスライド自在に結合され、前記昇降フレームは、前記支柱の外側で前記スライダに取り付けられて、該昇降フレームが昇降自在に支持されるとともに、該昇降フレームに固定されたナットが前記ネジ棒に螺合され、
前記ネジ棒を回転駆動する駆動機構が前記ケーシングの底板に取り付けられて、該駆動機構と前記ネジ棒と前記ナットとにより前記昇降機構が構成され、
前記前段側アーム駆動用モータと前記後段側アーム駆動用モータと前記ハンド駆動用モータとは、前記昇降フレームに支持され、
前記第１の軸線が前記ケーシングの中心軸線に対して一定の距離だけ偏った位置を垂直方向に延びるように前段側アームの回動中心が設定されているワーク搬送用ロボット。 - 前記前段側アームの長手方向が前記第１の軸線とケーシングの中心軸線とを結ぶ直線に沿う方向に向いているときに、前段側アームの一端の側面がケーシングの外周面と同一の面上に位置するように、前段側アームの回動中心の位置が設定されている請求項１に記載のワーク搬送用ロボット。
- 前記ケーシングは、底板と該底板に下端が着脱可能に接続された筒状部とにより構成されている請求項１または２に記載のワーク搬送用ロボット。
- 直方体状に形成されたトランスファチャンバと、前記トランスファチャンバの長手方向に相対する２つの側壁の少なくとも一方に接続されたロードロックチャンバと、水平方向に並べて配置されて前記トランスファチャンバの奥行き方向に相対する２つの側壁の一方に接続された複数のプロセスチャンバと、前記トランスファチャンバと前記ロードロックチャンバとの間でのワークの受け渡しと前記トランスファチャンバと各プロセスチャンバとの間でのワークの受け渡しとを行わせるために前記トランスファチャンバ内に配置されたワーク搬送用ロボットとを備えたワーク加工装置において、
前記ワーク搬送用ロボットは、前記請求項１，２または３に記載した構成を有し、
前記ワーク搬送用ロボットは、前記前段側アームの回動中心とケーシングの中心軸線とを結ぶ直線を前記トランスファチャンバの奥行き方向に向け、かつ前記ケーシングの中心軸線及び前記前段側アームの回動中心をそれぞれ前記トランスファチャンバの奥行き方向に相対する２つの側壁の前記一方の側及び他方の側に位置させた状態で、前記トランスファチャンバの奥行き方向に相対する２つの側壁の他方の側に偏った位置に配置されているワーク加工装置。 - 長方形に形成されたロボット設置ステーションと、前記ロボット設置ステーションの一方の長辺寄りの位置に配置された少なくとも一つのワーク加工部と、前記ワーク加工部へのワークの搬入及び該ワーク加工部からのワークの搬出を行うために前記ロボット設置ステーション上に設置されたワーク搬送用ロボットとを備えたワーク加工装置において、
前記ワーク搬送用ロボットは、前記請求項１，２または３に記載した構成を有し、
前記ワーク搬送用ロボットは、前記前段側アームの回動中心とケーシングの中心軸線とを結ぶ直線を前記ロボット設置ステーションの長辺と直交する方向に向け、かつ前記ケーシングの中心軸線及び前記前段側アームの回動中心をそれぞれ前記ロボット設置ステーションの一方の長辺側及び他方の長辺側に位置させた状態で、前記他方の長辺側に偏った位置に配置されているワーク加工装置。
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