JP4709436B2 - Robot for workpiece transfer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an arm turning type robot for conveying a workpiece which can spread a conveyable range of the workpiece. SOLUTION: This arm turning type robot for conveying a workpiece, driving by an arm mechanism driving gear A an arm mechanism comprising a front step side arm B, a rear step side arm C, and a hand D, arranges concentrically a motor for individually driving each arm and a motor for driving the hand in a support frame provided in the driving gear A, rotation of the motor driving the rear step side arm C is transmitted to the rear step side arm C through a transmitting mechanism for the rear step side arm provided in a hollow part of the front step side arm B. Rotation of the motor for driving the hand is transmitted to the hand D through a transmitting mechanism for the hand provided in the hollow part of the front step side arm B and in a hollow part of the rear step side arm C, so that each arm B, C and the hand D can be rotated endlessly.

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９及び図１０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９はその外観を示す斜視図、図１０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である。
【０００４】
図９及び図１０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１０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、前段側アームＢ´は、垂直方向に延びる第１の軸線Ｏ1 ´−Ｏ1 ´を中心に回動し得るように、その一端が図示しない旋回部材に回動自在に支持されている。前段側アームＢ´は中空に形成されていて、該前段側アームの中空部内には、中心軸線を第１の軸線Ｏ1 ´−Ｏ1 ´に一致させた状態で前記旋回部材に固定された固定プーリＰ1 ´が配置されている。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 ´が掛け渡されている。
【０００９】
後段側アームＣ´は、その一端が回転プーリＰ2 ´に接続されて、回転プーリＰ2 ´の回転に伴って、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、その一端側の中空部内には、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 ´が掛け渡されている。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
図９及び図１０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 ´の中心軸線を回動中心として回動させられる。今図１０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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
上記のように、図９及び図１０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。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図９及び図１０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。
【００１７】
ところが、従来の回動アーム形のワーク搬送ロボットＲ´は、旋回部材を特定の方向に向けた状態では、ハンドＤ´が、一方向（上記の例ではＹ方向）に沿った前進運動と後退運動しか行うことができないため、ワークの搬送方向が制限されるという問題があった。
【００１８】
例えば、上記のロボットでは、ハンドＤ´を図１０のＹ方向に対して直角なＸ方向に移動させることはできないため、ワークの搬入及び搬出を行うチャンバがＸ方向に複数個並べて設けられている場合には、ロボットを各チャンバの前まで移動させないと、各チャンバへのワークの搬入、搬出を行うことができない。そのため、複数のプロセスチャンバやロードロックチャンバがＸ方向に並設されている液晶製造装置や、半導体製造装置に上記従来のロボットを適用する場合には、Ｘ方向に移動自在な移動台の上にロボット全体を支持して、該移動台によりロボットを各チャンバの前まで移動させることができるようにしておく必要があった。
【００１９】
このように、従来のワーク搬送用ロボットは、ハンドの移動方向が一方向に制限されていたため、種々の方向にワークの搬送を行おうとすると、移動台等の他の機構と組み合わせて用いることが必要であった。そのため、ロボットを含む搬送装置の機械的構成が複雑になり、該搬送装置を組み込む液晶や半導体の製造装置が大形になるという問題があった。
【００２０】
なお前段側アーム、後段側アーム及びハンドをそれぞれ駆動するモータを個別に設けて、各アームを個別に駆動することにより、ハンドの移動可能範囲を拡大するようにしたワーク搬送用ロボットも開発されている。
【００２１】
図１１は、その一例を示したもので、同図において、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及び後段側アーム、Ｄ´はハンドである。
【００２２】
この例では、アーム機構駆動装置Ａ´内に前段側アームＢ´を駆動するモータと、後段側アームＣ´を駆動するモータ（いずれも図示せず。）とが設けられていて、前段側アーム駆動用モータの回転は減速機Ｇ1 ´を介して前段側アームＢ´に伝達され、後段側アーム駆動用モータの回転は、前段側アームＢ´の中空部内に設けられたベルト伝導機構Ｖa ´と減速機Ｇ2 ´とを介して後段側アームＣ´に伝達されている。また前段側アームＢ´と後段側アームＣ´とを連結している関節部に突設されたモータ収容ケース部Ｂｍｃ´内にハンド駆動用モータＭ´が取り付けられ、このモータＭ´の回転は、後段側アームＣ´の中空部内に設けられたベルト伝導機構Ｖb ´と減速機Ｇ3 ´とを介してハンドＤ´に伝達されている。
【００２３】
図１１に示したロボットでは、ハンド駆動用モータＭ´への配線Ｌ´を前段側アームＢ´の中空部内を通してアーム機構駆動装置Ａ´内に導く必要があったため、前段側アームＢ´の回動可能範囲が制限されて、ハンドＤ´の移動可能範囲が制限されるという問題があった。ハンドの移動可能範囲を拡大して、ワークの搬送可能範囲を拡大するためには、前段側アーム、後段側アーム及びハンドのすべてをエンドレスに回動させることができるようにするのが望ましい。
【００２４】
本発明の目的は、前段側アーム、後段側アーム及びハンドのすべてをエンドレスに回動させることができるようにして、ハンドの移動可能範囲を拡大し、ワークの搬送可能範囲の拡大を図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。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、支持フレーム（４）と、第１の軸線を中心にして回動し得るように前記支持フレームに一端が回動自在に支持された中空の前段側アーム（Ｂ）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中空の後段側アーム（Ｃ）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（Ｄ）とを備えたワーク搬送用ロボットを対象とする。
【００２６】
本発明の一態様においては、以下のａ〜ｘの要素によりワーク搬送用ロボットの主要部が構成されて、前段側アーム（Ｂ）、後段側アーム（Ｃ）及びハンド（Ｄ）が、エンドレスに回動し得るように構成される。
ａ．前段側アーム（Ｂ）に連結された出力部と該出力部の内側に同心的に配置された入力 部とを有して、第１の軸線に中心軸線を一致させた状態で支持フレーム（４）に支持さ れた前段側アーム用減速機（２０）。
ｂ．第１の軸線に軸線を一致させ、かつ前段側アーム用減速機の入力部を回転自在に貫通 した状態で設けられた中空のハンド用駆動軸（２４）。
ｃ．第１の軸線に軸線を一致させ、かつハンド用駆動軸（２４）を回転自在に貫通した状 態で設けられた後段側アーム用駆動軸（３０）。
ｄ．後段側アーム（Ｃ）の一端に連結された出力部と該出力部の内側に同心的に配置され た入力部とを有して、第２の軸線に中心軸線を一致させた状態で前段側アーム（Ｂ）の 中空部内に配置されて、該前段側アームの他端側に支持された後段側アーム用減速機（ ４３）。
ｅ．軸線を第２の軸線に一致させ、かつ後段側アーム用減速機（４３）の入力部を貫通し た状態で設けられて、一端及び他端がそれぞれ前段側アームの中空部内及び後段側アー ムの中空部内に配置されたハンド用中継軸（４５）。
ｆ．ハンド（Ｄ）の一端に連結された出力部と該出力部の内側に同心的に配置された入力 部とを有して、第３の軸線に中心軸線を一致させた状態で後段側アーム（Ｃ）の中空部 内で該後段側アームの他端側に支持されたハンド用減速機（５０）。
ｇ．支持フレーム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）。
ｈ．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。
ｉ．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。
ｊ．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。
ｋ．支持フレーム（４）側で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。
ｌ．前段側アーム（Ｂ）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。
ｍ．後段側アーム（Ｃ）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。
ｎ．ハンド（Ｄ）に保持されたワークを吸着するために該ハンドに設けられた真空吸引口 。
ｏ．第１の軸線上に位置させた状態で支持フレーム（４）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（８５及び８６）。
ｐ．第２の軸線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（８７及び８８）。
ｑ．第３の軸線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（８９及び９０）。
ｒ．後段側アーム用駆動軸（３０）の軸芯部を貫通して、第１の軸線に沿って延びるよう に設けられて一端及び他端がそれぞれ第１の中継室の壁部及び第２の中継室の壁部を気 密かつ回転自在に貫通した状態で両中継室に接続された第１のパイプ軸（９１）。
ｓ．ハンド用中継軸（４５）の軸芯部を貫通して、第２の軸線に沿って延びるように設け られて一端及び他端がそれぞれ第３の中継室の壁部及び第４の中継室の壁部を気密かつ 回転自在に貫通した状態で両中継室に接続された第２のパイプ軸（９２）。
ｔ．ハンド用減速機（５０）の軸芯部を貫通して第３の軸線に沿って延びるように設けら れて一端及び他端がそれぞれ第５の中継室の壁部及び第６の中継室の壁部を気密かつ回 転自在に貫通した状態で両中継室に接続された第３のパイプ軸（９３）。
ｕ．第１の中継室（８５）内を真空ポンプに接続するために支持フレーム側に設けられた 支持フレーム側配管（９４）。
ｖ．前段側アーム（Ｂ）内で第２の中継室（８６）内と第３の中継室（８７）内とを接続 する前段側アーム内配管（９５）。
ｗ．後段側アーム（Ｃ）内で前記第４の中継室（８８）と第５の中継室（８９）とを接続 する後段側アーム内配管（９６）。
ｘ．ハンド（Ｄ）側で第６の中継室（９０）と真空吸引口とを接続するハンド側真空供給 経路。
【００２７】
上記第１ないし第３のパイプ軸（９１，９２，９３）はそれぞれ下記のｒ′ないしｔ′に示すように設けられていてもよい。
ｒ′第１のパイプ軸（９１）は、ハンド用駆動軸（２４）及び後段側アーム用駆動軸（３ ０）の回転を許容する状態で後段側アーム用駆動軸（３０）の軸芯部を貫通して、第１ の軸線に沿って延びるように設けて、そ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、第１及び 第２の中継室に接続する。
ｓ′第２のパイプ軸（９２）は、ハンド用中継軸（４５）の回転を許容する状態でハンド 用中継軸（４５）の軸芯部を貫通して、第２の軸線に沿って延びるように設けて、その 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）の壁部を気密 かつ回転自在に貫通させた状態で、第３及び第４の中継室に接続する。
ｔ′第３のパイプ軸（９３）は、ハンド用減速機（５０）の軸芯部を回転自在に貫通して 第３の軸線に沿って延びるように設けて、そ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）の壁部を気密かつ回転自在に貫通させ第５及び第６の 中継室に接続する。
【００２８】
上記のように構成すると、前段側アーム、後段側アーム及びハンドをそれぞれエンドレスに回動させることができるため、従来のアーム回動形搬送ロボットに比べて、ハンドの可動範囲を拡大して、ロボット単体でのワークの搬送可能範囲を拡大することができる。したがって、ワークを搬送するチャンバが複数個ある場合でも、従来必要とした移動台を用いることなく、ロボット単体で各チャンバへのワークの搬送を行わせることができる。
【００２９】
また上記のように構成すると、アームの関節部分にモータを取り付ける必要がないため、アーム機構の可動部の質量の軽減を図って、アームの慣性を小さくすることができ、アームの動きを軽快にして搬送動作を迅速に行わせることができる。
【００３０】
更に、上記のように構成すると、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。
【００３１】
また上記のように構成すると、各アーム及びハンドのエンドレスの回動を妨げることなく、ハンドの真空吸引口に真空を供給することができる。
【００３２】
上記前段側アーム用減速機、後段側アーム用減速機、及びハンド用減速機としては、コンパクトでバックラッシュが少ないハーモニック減速機を用いるのが好ましい。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が入力部を構成し、サーキュラスプラインが出力部を構成する。
【００３３】
また第１の後段側アーム用伝導機構、第２の後段側アーム用伝導機構、及び第１ないし第３のハンド用伝導機構をそれぞれ構成する伝導機構は、歯付きプーリと歯付きベルトとにより構成されるベルト伝導機構を用いるのが好ましい。
【００３４】
多くの場合、前段側アーム、後段側アーム及びハンドは、それぞれの中心軸線である第１の軸線ないし第３の軸線を垂直方向に向けた状態で配置される。
【００３５】
また本発明の好ましい態様では、支持フレームが、固定フレームと、該固定フレームに昇降自在に支持された昇降フレームとを備えていて、該昇降フレームに前段側アームと、前段側アーム駆動用モータと、後段側アーム駆動用モータと、ハンド駆動用モータとが支持される。
【００３６】
なお本発明によれば、ロボット単体としてのワークの搬送可能範囲を拡大することができるため、設置箇所の状況によっては、従来必要とした移動台を省略することができるが、本発明に係わるロボットを移動台と組み合わせて、ワークの搬送可能範囲を更に拡大することを妨げるものではない。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図１ないし図６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である。
【００３８】
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。
【００３９】
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固定フレーム１を備えている。固定フレーム１は駆動装置Ａの機構部を収容するケーシングを兼ねるもので、この例では、固定フレーム１がその軸線Ｏ−Ｏを垂直方向に向けた状態で配置される。固定フレーム１の底板１０１は正方形状に形成され、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１０２が形成されている。また固定フレーム１の下端寄りの部分の外面には、１対の把手１０３，１０３が固定されている。
【００４０】
固定フレーム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、固定フレーム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。
【００４１】
更に詳述すると、支柱２は、図５に示されているように、固定フレーム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を有していて、外周面２０１を固定フレーム１に近接させた状態で配置され、その下端が固定フレーム１の底板１０１に固定されている。支柱２には、上下方向に延びる溝２０２が、外周面２０１と反対側に開口した状態で設けられ、支柱２の上端及び下端寄りの位置には、溝２０２の上端及び下端をそれぞれ終端する端部壁２０３及び２０４が形成されている。支柱２の溝２０２の開口部の両側（支柱の両端）には、上下方向に平行に延びる平坦な端面２０５，２０５が形成され、これらの端面２０５，２０５には、固定フレーム内を上下方向に平行に延びる１対のガイドレール５，５（図５参照）が固定されている。ガイドレール５，５は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。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を固定フレーム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。
【００４２】
支柱２の上端側及び下端側の端部壁２０３及び２０４にはそれぞれ軸受８及び９（図３参照）が取り付けられ、これらの軸受により、支柱２の溝２０２内を上下方向（垂直方向）に延びるボールネジ１０が支持されている。昇降フレーム３の下端には、溝２０２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に固定されたボールナット１１にボールネジ１０が螺合されている。固定フレーム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、固定フレーム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が掛け渡されている。
【００４３】
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とを介してボールネジ１０に伝達され、このボールネジの回転により、ボールナット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、ボールネジ１０及びボールナット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を昇降させる昇降機構が構成されている。
【００４４】
昇降フレーム３には、固定フレーム１の円筒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、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固定フレーム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。
【００４５】
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させた状態で上方に開口した孔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、円筒状の固定フレーム１の中心軸線Ｏ−Ｏに対して一定の距離ΔＤだけ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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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が掛け渡されている。
【００６１】
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が掛け渡されている。
【００６２】
また後段側アーム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が掛け渡されている。
【００６３】
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が掛け渡され、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。
【００６４】
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が掛け渡され、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。この例では、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ている。また前段側アーム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。更に、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。
【００６５】
また図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が掛け渡され、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。
【００６６】
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。
【００６７】
固定フレーム１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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
上記のように、本発明に係わる搬送用ロボットにおいては、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。
【００７２】
例えば、図９及び図１０に示した従来の搬送用ロボットでは、ワークを図１０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、本発明に係わる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。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７（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。
【００７３】
図８（Ａ）ないし（Ｅ）は、トランスファチャンバ８０に、ロードロックチャンバ８１と、２つのプロセスチャンバ８２及び８３とが接続された半導体製造装置のトランスファチャンバ８０内に上記実施形態の搬送用ロボットを配置して、一方のプロセスチャンバ８２内のウェハ（ワーク）Ｗを他方のプロセスチャンバ８３内に搬送する際のロボットの動きを順を追って示したものである。図示の例では、本発明に係わるロボットＲを、２つのプロセスチャンバ８２及び８３から等距離の位置に配置している。
【００７４】
この例では、図８（Ａ）の過程で一方のプロセスチャンバ８２内のウェハＷを受け取り、図８（Ｂ）の過程でウェハＷをプロセスチャンバ８２から搬出している。その後、図８（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８３の前まで移動させ、図８（Ｅ）の過程でウェハをプロセスチャンバ８３内に搬入している。
【００７５】
このように、本発明に係わるロボットによれば、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。
【００７６】
また上記のように構成すると、図１１に示したロボットのようにアームの関節部分にモータを取り付ける必要がないため、アーム機構の可動部の質量の軽減を図って、アームの慣性を小さくすることができ、アームの動きを軽快にして搬送動作を迅速に行わせることができる。
【００７７】
更に、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。
【００７８】
図８には図示してないが、ロボットＲを図示の定位置に固定したままで、アームＢ，Ｃ及びハンドＤを適宜に動かすことにより、ロードロックチャンバ８１内へのワークの出し入れをも行わせることができる。
【００７９】
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。
【００８０】
上記の例では、アーム機構を支持する支持フレーム４を固定フレーム１と昇降フレーム３とにより構成したが、ワークを上下方向に移動させる必要がない場合には、昇降フレームを設けることなく、固定フレームのみにより支持フレームを構成することができる。
【００８１】
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。
【００８２】
本発明に係わるロボットにおいて、ハンドにワーク保持装置を設ける場合には、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。
【００８３】
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１２に概略的に示した。
【００８４】
図１２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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
図１２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。
【００９２】
図１２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、アームＢ，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。
【００９３】
図１２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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、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駆動するモータを設けて、これらのモータを前段側アームの一端側に集中配置し、後段側アーム駆動用モータの回転を前段側アームの中空部内を通して後段側アームに伝達するとともに、ハンド駆動用モータ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に伝達するようにしたので、前段側アーム、後段側アーム及びハンドをそれぞれエンドレスに回動させることができる。したがって、従来のアーム回動形搬送ロボットに比べて、各アーム及びハンドの可動範囲を拡大することができ、ロボット単体でのワークの搬送可能範囲を拡大することができる。
【００９９】
また本発明によれば、アームの関節部分にモータを取り付ける必要がないため、アーム機構の可動部の質量の軽減を図って、アームの慣性を小さくすることができ、アームの動きを軽快にして搬送動作を迅速に行わせることができる。
【０１００】
更に、本発明によれば、各アーム及びハンドの変位の自由度を高めることかできるため、ワークを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。
【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】 （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８】 （Ａ）ないし（Ｅ）は本発明に係わるロボットを半導体製造装置等のトランスファチャンバ内に配置して用いる場合の動作の一例を示した動作説明図である。
【図９】 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１０】 図９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１１】 従来の他のワーク搬送用ロボットの構成を一部断面して示した正面図である。
【図１２】 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。
【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…固定フレーム、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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a workpiece transfer robot used for transferring a workpiece such as a substrate or a wafer in a liquid crystal substrate manufacturing apparatus, a semiconductor manufacturing apparatus, or the like.
[0002]
[Prior art]
  In a liquid crystal substrate manufacturing apparatus and a semiconductor manufacturing apparatus, a robot is used when transferring a workpiece such as a substrate or a wafer. As a workpiece transfer robot used for this type of purpose, a rotary arm type robot having a two-stage arm mechanism including a front arm mechanism and a rear arm mechanism is often used.
[0003]
  9 and 10 schematically show the structure of a conventional rotary arm type workpiece transfer robot R ′. FIG. 9 is a perspective view showing the appearance thereof, and FIG. 10 is a view of the arm mechanism portion from above. FIG.
[0004]
  9 and 10 includes an arm mechanism driving device A ′ having an output shaft that is rotationally driven by an electric motor or the like, and two arms B ′ and C ′ on the front stage side and the rear stage side. , And hand D ′.
[0005]
  Of the two arms B ′ and C ′, one end Ba ′ of the front arm B ′ serves as an input portion, and the one end Ba ′ is attached to the output shaft of the arm mechanism driving device A ′. Therefore, the arm B ′ is driven by the arm mechanism driving device A ′ and rotates around the central axis of the output shaft of the driving device.
[0006]
  Further, one end Ca ′ of the rear arm C ′ serves as an input portion, and the one end Ca ′ is rotatably supported by the other end Bb ′ of the front arm B ′. The rear arm C ′ is rotated in the opposite direction to the front arm by the mechanism shown in FIG. 10 as the front arm B ′ rotates.
[0007]
  The hand D ′ is rotatably supported by the other end Cb ′ of the rear arm, and is rotated in a direction opposite to the rear arm C ′ relative to the rear arm C ′. It moves linearly along the arrow Y direction shown in the figure.
[0008]
  More specifically, one end of the front arm B ′ is rotatably supported by a turning member (not shown) so that the front arm B ′ can be rotated around a first axis O1′-O1 ′ extending in the vertical direction. ing. The front arm B ′ is formed hollow, and a fixed pulley fixed to the swivel member in a state where the center axis coincides with the first axis O1′-O1 ′ in the hollow portion of the front arm. P1 'is arranged. A rotary pulley P2 'is rotatable in the hollow portion on the other end Bb' side of the front arm B 'with its central axis aligned with a second axis O2'-O2' parallel to the first axis. The belt V1 'is stretched between the fixed pulley P1' and the rotary pulley P2 'in the front arm B'.
[0009]
  One end of the rear arm C 'is connected to the rotating pulley P2', and is rotated about the second axis O2'-O2 'as the rotating pulley P2' rotates. The rear arm C 'is also formed in a hollow shape, and is fixed to the other end of the front arm B' in a state where the center axis is aligned with the second axis O2'-O2 'in the hollow portion on one end side. A fixed pulley P3 'is arranged. A rotating pulley P4 'is supported in the hollow portion on the other end side of the rear arm C' with the central axis aligned with the third axis O3'-O3 'parallel to the first and second axes. A belt V2 'is stretched between the rotating pulley P4' and the fixed pulley P3 '.
[0010]
  In the illustrated workpiece transfer robot R ′, the effective diameter of the fixed pulley P1 ′ provided at one end of the front arm B ′ and the effective diameter of the rotary pulley P2 ′ provided at the other end of the front arm. The effective diameter of the fixed pulley P3 'provided at one end of the rear arm C' and the effective diameter of the rotary pulley P4 'provided at the other end of the rear arm are set to 2: 1. The ratio is set to 1: 2. The distance between the center of the fixed pulley P1 'provided in the front arm B' and the center of the rotary pulley P2 'is the center O2' of the fixed pulley P3 'provided in the rear arm C'. It is set equal to the distance from the center O3 'of the rotating pulley P4'.
[0011]
  The hand D ′ includes a base portion Da ′ formed so as to be substantially U-shaped, and a pair of hand members Db ′ and Db ′ arranged in parallel to each other and having one end fixed to both ends of the base portion Da ′. ing. The hand D 'is connected to the rotation pulley P4' of the rear arm C 'in a state where the center of the base portion Da' coincides with the rotation center O3 'of the rotation pulley P4'. A workpiece (not shown) such as a liquid crystal substrate is placed on the pair of hand members Db ′ and Db ′ of the hand D ′.
[0012]
  In the transport robot shown in FIGS. 9 and 10, the front arm B ′ is driven by an electric drive device (not shown) and rotated about the central axis of the fixed pulley P1 ′. If the front arm B 'is turned counterclockwise in FIG. 10, the fixed pulley P1' is rotated clockwise relative to the arm B 'by the rotation of the arm B'. Since the relative rotation of the fixed pulley P1 'is transmitted to the rotating pulley P2' via the belt V1 ', the rotating pulley P2' rotates in the clockwise direction. As a result, the rear arm C ′ having one end connected to the rotary pulley P2 ′ rotates clockwise with respect to the front arm B ′ about the central axis of the fixed pulley P2 ′.
[0013]
  When the rear arm C 'rotates in the clockwise direction, the fixed pulley P3' rotates in the counterclockwise direction relative to the arm C '. The rotation of the fixed pulley P3 'is transmitted to the rotating pulley P4' via the belt V2 ', so that the rotating pulley P4' rotates counterclockwise, and the hand D 'moves with respect to the rear arm C'. It rotates counterclockwise.
[0014]
  The ratio between the effective diameter of the fixed pulley P1 'in the front arm B' and the effective diameter of the rotary pulley P2 ', and the effective diameter of the fixed pulley P3' in the rear arm C 'and the effective diameter of the rotary pulley P4' Since the ratio is set as described above, the rear arm C ′ rotates in a direction opposite to the rotation direction of the front arm B ′ by an angle twice the rotation angle of the front arm B ′. The hand D ′ rotates in the direction opposite to the rotation direction of the rear arm C ′ by an angle that is ½ of the rotation angle of the rear arm C ′. Therefore, the hand D ′ moves linearly (in the Y direction) along a straight line Oy-Oy connecting the center of the fixed pulley P1 ′ and the center of the rotary pulley P4 ′ as the arms B ′ and C ′ rotate. To do.
[0015]
  As described above, in the robot shown in FIGS. 9 and 10, the work held by the hand D ′ is linearly moved by rotating the arm B ′ around the central axis of the fixed pulley P1 ′. be able to. Further, by rotating a swiveling member (not shown) holding the fixed pulley P1 'around the central axis of the fixed pulley P1', the whole can be swiveled so that the workpiece conveying direction can be directed to an arbitrary direction. .
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
  9 and 10 includes, for example, a liquid crystal substrate manufacturing apparatus and a semiconductor manufacturing apparatus including a transfer chamber, a load lock chamber disposed so as to surround the transfer chamber, and a plurality of process chambers. And is used to carry in and out a work (liquid crystal substrate, wafer, etc.) to and from the load lock chamber and process chamber.
[0017]
  However, in the conventional rotating arm type work transfer robot R ′, the hand D ′ moves forward and backward along one direction (Y direction in the above example) in a state where the turning member is directed in a specific direction. Since only the movement can be performed, there is a problem that the conveying direction of the workpiece is limited.
[0018]
  For example, in the above robot, since the hand D ′ cannot be moved in the X direction perpendicular to the Y direction in FIG. 10, a plurality of chambers for loading and unloading workpieces are provided side by side in the X direction. In some cases, the work cannot be carried in and out of each chamber unless the robot is moved to the front of each chamber. Therefore, when the conventional robot is applied to a liquid crystal manufacturing apparatus in which a plurality of process chambers or load lock chambers are arranged in the X direction, or a semiconductor manufacturing apparatus, it is placed on a moving table that is movable in the X direction. It was necessary to support the entire robot and move the robot to the front of each chamber by the moving table.
[0019]
  As described above, the conventional workpiece transfer robot is limited in the direction of movement of the hand to one direction. Therefore, when the workpiece is transferred in various directions, it can be used in combination with another mechanism such as a moving table. It was necessary. For this reason, the mechanical configuration of the transfer device including the robot becomes complicated, and there has been a problem that a liquid crystal or semiconductor manufacturing apparatus incorporating the transfer device becomes large.
[0020]
  In addition, a workpiece transfer robot has been developed that expands the range of movement of the hand by individually providing motors for driving the front arm, the rear arm, and the hand, and individually driving each arm. Yes.
[0021]
  FIG. 11 shows an example thereof. In FIG. 11, A ′ is an arm mechanism driving device, B ′ and C ′ are front stage side arms and rear stage side arms, and D ′ is a hand.
[0022]
  In this example, a motor for driving the front arm B ′ and a motor for driving the rear arm C ′ (both not shown) are provided in the arm mechanism driving device A ′. The rotation of the driving motor is transmitted to the front arm B ′ via the speed reducer G1 ′, and the rotation of the rear arm driving motor is coupled to the belt transmission mechanism Va ′ provided in the hollow portion of the front arm B ′. It is transmitted to the rear arm C 'via the reduction gear G2'. A hand drive motor M ′ is mounted in a motor housing case Bmc ′ projecting from a joint connecting the front arm B ′ and the rear arm C ′. The rotation of the motor M ′ The belt D is transmitted to the hand D 'via a belt transmission mechanism Vb' and a speed reducer G3 'provided in the hollow portion of the rear arm C'.
[0023]
  In the robot shown in FIG. 11, it is necessary to guide the wiring L ′ to the hand drive motor M ′ through the hollow portion of the front arm B ′ and into the arm mechanism driving device A ′. There is a problem that the movable range is limited and the movable range of the hand D ′ is limited. In order to expand the movable range of the hand and expand the transportable range of the workpiece, it is desirable that all of the front side arm, the rear side arm and the hand can be rotated endlessly.
[0024]
  An object of the present invention is to increase the range in which the hand can move and expand the range in which the workpiece can be conveyed by enabling all of the front-stage arm, the rear-stage arm, and the hand to rotate endlessly. An object of the present invention is to provide a workpiece transfer robot which can be used.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention provides a support frame(4)And a hollow front arm whose one end is rotatably supported by the support frame so as to be rotatable about the first axis.(B)And a hollow rear-side arm whose one end is rotatably supported at the other end of the front-side arm so as to be rotatable about a second axis parallel to the first axis(C)And a work holding hand whose one end is rotatably supported at the other end of the rear arm so that it can rotate around a third axis parallel to the first and second axes.(D)It is intended for work transfer robots equipped with
[0026]
  In one aspect of the present invention, the main part of the workpiece transfer robot is configured by the following elements a to x, and the front arm (B), the rear arm (C), and the hand (D) are endless. It is configured to be able to rotate.
a. The support frame (4) has an output part connected to the front arm (B) and an input part arranged concentrically inside the output part, with the central axis aligned with the first axis. ) Is supported by the front arm side reduction gear (20).
b. A hollow hand drive shaft (24) provided in a state in which the axis line coincides with the first axis line and rotatably passes through the input portion of the front arm side speed reducer.
c. A rear arm drive shaft (30) provided in a state in which the axis coincides with the first axis and rotatably passes through the hand drive shaft (24).
d. It has an output part connected to one end of the rear stage side arm (C) and an input part arranged concentrically inside the output part, and the front side in a state where the central axis coincides with the second axis. A rear-stage arm speed reducer (43) disposed in the hollow portion of the arm (B) and supported on the other end side of the front-stage arm.
e. It is provided with the axis line coincident with the second axis line and through the input part of the rear-stage arm speed reducer (43), and one end and the other end are in the hollow part of the front-stage arm and the rear-stage arm, respectively. The relay shaft for a hand (45) arrange | positioned in the hollow part.
f. A rear arm (with an output portion connected to one end of the hand (D)) and an input portion arranged concentrically inside the output portion, with the central axis aligned with the third axis ( A reduction gear for a hand (50) supported on the other end of the rear arm in the hollow part of C).
g. A front-stage arm drive motor (60), a rear-stage arm drive motor (70), and a hand drive motor (65) supported by the support frame.
h. A transmission mechanism for the front arm that transmits the rotation of the front arm drive motor (60) to the input part of the front arm reduction gear (20).
i. A first rear arm conduction mechanism for transmitting rotation of the rear arm driving motor (70) to the rear arm driving shaft (30).
j. A second rear arm conduction mechanism for transmitting the rotation of the rear arm drive shaft (30) to the input portion of the rear arm reducer (43) in the hollow portion of the front arm (B).
k. A first hand transmission mechanism for transmitting the rotation of the hand drive motor (65) to the hand drive shaft (24) on the support frame (4) side.
l. A second hand transmission mechanism for transmitting the rotation of the hand drive shaft (24) to the hand relay shaft (45) within the hollow portion of the front arm (B).
m. A third hand transmission mechanism for transmitting the rotation of the hand drive relay shaft (45) to the input part of the hand reducer (50) in the hollow part of the rear arm (C).
n. A vacuum suction port provided in the hand for adsorbing the work held in the hand (D).
o. First and second relay chambers (85 and 86) respectively provided in the support frame (4) and the front arm (B) in a state of being positioned on the first axis.
p. Third and fourth relay chambers (87 and 88) provided in the front arm (B) and the rear arm (C), respectively, in a state of being positioned on the second axis.
q. Fifth and sixth relay chambers (89 and 90) provided in the rear arm (C) and at one end of the hand (D), respectively, in a state of being positioned on the third axis.
r. The rear arm drive shaft (30) is provided so as to extend along the first axis through the shaft core portion, and one end and the other end of the first relay chamber wall and the second relay, respectively. A first pipe shaft (91) connected to both relay chambers in an airtight and rotatable manner through the chamber wall.
s. The relay shaft for the hand (45) is provided so as to extend along the second axis, with one end and the other end of the wall of the third relay chamber and the fourth relay chamber, respectively. A second pipe shaft (92) connected to both relay chambers in an airtight and rotatable manner through the wall.
t. One end and the other end of the hand reducer (50) are provided so as to extend along the third axis through the axis of the hand reducer (50), respectively. A third pipe shaft (93) connected to both relay chambers in an airtight and rotatable manner through the wall.
u. A support frame side pipe (94) provided on the support frame side to connect the inside of the first relay chamber (85) to the vacuum pump.
v. A pre-arm arm pipe (95) for connecting the second relay chamber (86) and the third relay chamber (87) in the front arm (B).
w. A pipe in the rear stage arm (96) for connecting the fourth relay chamber (88) and the fifth relay chamber (89) in the rear stage arm (C).
x. A hand side vacuum supply path for connecting the sixth relay chamber (90) and the vacuum suction port on the hand (D) side.
[0027]
  The first to third pipe shafts (91, 92, 93) may be provided as indicated by r 'to t' below.
The r ′ first pipe shaft (91) is a shaft core portion of the rear arm driving shaft (30) in a state in which the hand driving shaft (24) and the rear arm driving shaft (30) are allowed to rotate. And one end and the other end of the wall of the first relay chamber (85) and the second relay chamber (86) are airtight and rotatable, respectively. And connected to the first and second relay chambers.
s ′ The second pipe shaft (92) extends along the second axis through the shaft core portion of the hand relay shaft (45) in a state in which the rotation of the hand relay shaft (45) is allowed. With the one end and the other end penetrating through the walls of the third relay chamber (87) and the fourth relay chamber (88) in an airtight and rotatable manner, the third and fourth Connect to the relay room.
The t ′ third pipe shaft (93) is provided so as to extend freely along the third axis through the shaft core portion of the hand reducer (50), and has one end and the other end respectively. The wall portions of the fifth relay chamber (89) and the sixth relay chamber (90) are hermetically and rotatably penetrated and connected to the fifth and sixth relay chambers.
[0028]
  If comprised as mentioned above, since the front stage side arm, the rear stage side arm, and the hand can be rotated endlessly, the movable range of the hand is expanded compared with the conventional arm rotation type transfer robot, and the robot The range in which a single workpiece can be conveyed can be expanded. Therefore, even when there are a plurality of chambers for transferring the workpiece, the workpiece can be transferred to each chamber by the robot alone without using a conventionally required moving table.
[0029]
  Moreover, since it is not necessary to attach a motor to the joint part of an arm if comprised as mentioned above, the mass of the movable part of an arm mechanism can be reduced, arm inertia can be made small, and arm movement can be made light. Thus, the transfer operation can be performed quickly.
[0030]
  Furthermore, since the degree of freedom of displacement of each arm and hand can be increased with the above configuration, each arm and hand is controlled so that the workpiece is always moved to the target position by the shortest allowable path. The time required for moving the workpiece can be shortened.
[0031]
  Moreover, if comprised as mentioned above, a vacuum can be supplied to the vacuum suction port of a hand, without preventing the endless rotation of each arm and hand.
[0032]
  As the front-stage arm reducer, the rear-stage arm reducer, and the hand reducer, it is preferable to use a harmonic reducer that is compact and has little backlash. A harmonic reducer is a known one that includes a circular spline, a wave generator arranged inside the circular spline, and a flex spline interposed between the circular spline and the wave generator. The circular spline constitutes the output unit.
[0033]
  Each of the first rear-stage arm transmission mechanism, the second rear-arm transmission mechanism, and the first to third hand transmission mechanisms includes a toothed pulley and a toothed belt. It is preferable to use a belt transmission mechanism.
[0034]
  In many cases, the front-stage side arm, the rear-stage side arm, and the hand are arranged in a state in which the first axis line to the third axis line that are the respective central axes are oriented in the vertical direction.
[0035]
  Further, in a preferred aspect of the present invention, the support frame includes a fixed frame and a lift frame supported by the fixed frame so as to be movable up and down. The front frame side arm, the front stage arm drive motor, The rear arm driving motor and the hand driving motor are supported.
[0036]
  In addition, according to the present invention, since it is possible to expand the work transferable range of the robot as a single unit, depending on the situation of the installation location, a conventionally required moving table can be omitted. This is not to prevent further expansion of the work transferable range by combining with the moving table.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  1 to 6 show the configuration of an embodiment of the present invention. FIGS. 1 and 2 are a front view and a top view, respectively, showing an external appearance, FIG. 3 is a longitudinal sectional view, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line S4-S4, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line S5-S5 in FIG. 3, and FIG. 6 is a vertical cross-sectional view in a state where the lifting frame is raised.
[0038]
  1 to 3, A is an arm mechanism driving device, B and C are front-stage side arm mechanisms and rear-stage side arm mechanisms, respectively, and D is a hand, and a workpiece transfer robot R is constituted by these. Note that W shown in FIG. 2 is a work (for example, a semiconductor wafer) held on the hand D.
[0039]
  As shown in FIG. 3, the arm mechanism driving device A includes a fixed frame 1 formed in a cylindrical shape. The fixed frame 1 also serves as a casing that houses the mechanism portion of the driving device A. In this example, the fixed frame 1 is arranged with its axis OO oriented in the vertical direction. The bottom plate 101 of the fixed frame 1 is formed in a square shape, and attachment holes 102 through which bolts for fixing the robot to the attachment location are formed at the four corners of the bottom plate 101. A pair of grips 103 and 103 are fixed to the outer surface of the portion of the fixed frame 1 near the lower end.
[0040]
  A support column 2 extending in the vertical direction is provided on the inner side of the fixed frame 1, and an elevating frame 3 is supported by the support column 2 so as to be movable up and down. A frame 4 is configured.
[0041]
  More specifically, as shown in FIG. 5, the support column 2 has an outer peripheral surface 201 having a cylindrical surface shape sharing a central axis with the fixed frame 1, and the outer peripheral surface 201 is fixed to the fixed frame 1. The lower end is fixed to the bottom plate 101 of the fixed frame 1. The support column 2 is provided with a groove 202 extending in the vertical direction in an open state on the side opposite to the outer peripheral surface 201, and ends of the upper end and the lower end of the groove 202 at positions near the upper end and the lower end of the support column 2. Part walls 203 and 204 are formed. Flat end surfaces 205 and 205 extending in the vertical direction are formed on both sides of the opening of the groove 202 of the column 2 (both ends of the column), and these end surfaces 205 and 205 extend in the vertical direction in the fixed frame. A pair of guide rails 5 and 5 (see FIG. 5) extending in parallel are fixed. The guide rails 5 and 5 are each formed to have a dovetail-like cross-sectional shape, and the guide rails 5 and 5 slide in the dovetail-like grooves provided in the sliders 6 and 6 fixed to the elevating frame 3, respectively. Fits freely. In this example, the support frame 2, the guide rails 5, 5, and the sliders 6, 6 constitute an elevating frame support mechanism that supports the elevating frame 3 so as to be movable up and down with respect to the fixed frame 1.
[0042]
  Bearings 8 and 9 (see FIG. 3) are respectively attached to the end walls 203 and 204 on the upper end side and the lower end side of the support column 2, and the inside of the groove 202 of the support column 2 is vertically moved (vertical direction) by these bearings. An extending ball screw 10 is supported. A protruding portion 301 inserted into the groove 202 is formed at the lower end of the elevating frame 3, and the ball screw 10 is screwed to the ball nut 11 fixed to the protruding portion 301. An elevating motor 12 is disposed in the lower part of the fixed frame 1 with its output shaft directed downward. The raising / lowering motor 12 is fixed to the bottom plate 101 of the fixed frame 1 via a mount 13, and includes a toothed pulley 14 attached to the rotating shaft of the motor 12 and a toothed pulley 15 attached to the lower end of the ball screw 10. A toothed belt 16 is stretched over.
[0043]
  Therefore, when the motor 12 is driven, the rotation is transmitted to the ball screw 10 via the pulley 14, the belt 16 and the pulley 15, and the ball nut 11 is raised and lowered together with the lifting frame 3 by the rotation of the ball screw. In this example, an elevating mechanism for elevating the elevating frame 3 is constituted by a screwing mechanism including a ball screw 10 and a ball nut 11, an elevating motor 12, pulleys 14 and 15, and a belt 16.
[0044]
  A cylindrical elevating cover 17 that is loosely fitted to the cylindrical portion of the fixed frame 1 from the outside is fixed to the elevating frame 3. The elevating cover 17 is a cover that moves up and down together with the elevating frame 3 to cover the mechanism part of the arm mechanism driving device A. It has a sufficient height so that the overlapping state can be maintained and the mechanism part of the arm mechanism driving device A can be covered.
[0045]
  In the illustrated example, a speed reducer accommodation chamber 3a is formed at the uppermost portion of the elevating frame 3, and a recess 3b for accommodating a belt and a pulley is formed below the speed reducer accommodation chamber 3a. A hole 3c opened upward in a state where a portion corresponding to the ceiling portion of the reducer housing chamber 3a is penetrated, and a hole 3d opened in the recess 3b is formed at the bottom of the reducer housing chamber 3a. Yes. The holes 3c and 3d are respectively centered on a first axis O1 -O1 set so as to extend in a vertical direction at a position offset by a certain distance ΔD with respect to the center axis OO of the cylindrical fixed frame 1. It is provided with the axes aligned.
[0046]
  Housed in the speed reducer accommodation chamber 3a is a speed reducer 20 for the front side arm that transmits the rotation of the motor for driving the front side arm, which will be described later, to the front side arm B. In the present embodiment, a harmonic reducer is used as the front-stage arm reducer 20. A harmonic reducer is a known one that includes a circular spline, a wave generator disposed inside the circular spline, and a flex spline interposed between the circular spline and the wave generator. Each constitutes an input part and an output part of the speed reducer.
[0047]
  The front arm B is composed of a hollow arm constituting member 21 having a top plate portion 21a, a bottom plate portion 21b, and a side plate portion 21c, and the first axis O1- A portion near one end Ba is supported by the elevating frame 3 so as to rotate around O1.
[0048]
  In the illustrated example, a boss portion 21B1 is formed on the bottom plate portion 21b of the arm component 21 in a state where the boss portion 21B1 is positioned near one end Ba of the front arm B, and this boss portion 21B1 decelerates through the hole 3c in the upper part of the lifting frame 3. By being fixed to the output part of the machine 20, the front arm B is rotatably supported by the lifting frame 3 via the speed reducer 20.
[0049]
  A toothed pulley 23 for driving the front-side arm is attached to the input portion of the front-stage arm speed reducer 20 through a hole 3d that connects the speed reducer housing chamber 3a and the recess 3b.
[0050]
  A hollow (tubular) hand drive shaft in a state in which the central axis coincides with the first axis O1 -O1 and the toothed pulley 23 and the input portion of the front-stage arm speed reducer 20 are rotatably penetrated. 24 is provided. The hand drive shaft 24 is supported on the inner periphery of the boss portion 21B1 of the arm constituting member 21 constituting the front arm via the bearing 25 and supported on the inner periphery of the pulley 23 via the bearing 26. Yes. The hand drive shaft 24 is provided so that the lower end and the upper end thereof respectively reach the recess 3b of the elevating frame 3 and the hollow portion of the front arm B, and the lower end of the drive shaft 24 located in the recess 3b A first hand-driven toothed pulley 27 disposed below the pulley 23 is attached. A second hand-driven pulley 28 is attached to the upper end of the drive shaft 24.
[0051]
  Further, the rear arm drive shaft 30 is provided in a state where the axis coincides with the first axis O1 -O1 and the hollow hand drive shaft 24 is rotatably passed through. The rear arm drive shaft 30 is rotatably supported by the inner peripheral portion of the pulley 27 and the inner peripheral portion of the pulley 28 via bearings 31 and 32, and the lower end is located at the bottom of the recess 3 b of the lifting frame 3. It is supported via a bearing 33. The rear arm drive shaft 30 is provided such that the lower and upper ends thereof reach the recess 3b of the lifting frame 3 and the hollow portion of the front arm B, and the lower end of the drive shaft 30 located in the recess 3b A toothed pulley 35 for driving the first rear arm disposed below the toothed pulley 27 is attached, and the upper end of the drive shaft 30 positioned in the hollow portion of the front arm B is located above the toothed pulley 28. A second pulley 36 with a tooth for driving the rear stage arm disposed on the rear side is attached.
[0052]
  Like the front arm B, the rear arm C includes a hollow arm component 41 having a top plate portion 41a, a bottom plate portion 41b, and a side plate portion 41c. The arm component 41 constituting the rear arm C is disposed with its longitudinal direction oriented in the horizontal direction, and extends in parallel (vertically) with the first axis O1-O1. The bottom plate portion on one end Ca side is supported by the top plate portion 21a on the other end Bb side of the front arm B via a bearing 42 so as to rotate around O2.
[0053]
  On the inner side of the top plate portion on the other end Bb side of the arm component 21 constituting the front arm B, a rear arm reducer 43 composed of a harmonic reducer has a central axis as a second axis O 2 -O 2. It is attached in a state that matches. The output portion of the speed reducer 43 is connected to the bottom plate portion on the one end Ca side of the arm constituting member 41 constituting the rear arm C.
[0054]
  Connected to the input portion of the rear-stage arm speed reducer 43 is a third rear-stage arm drive toothed pulley 44 provided with the center axis aligned with the second axis O2 -O2.
[0055]
  A hand relay shaft 45 is provided in a state where the central axis coincides with the second axis O2 -O2 and the input portion of the rear-stage arm speed reducer 43 and the pulley 44 are rotatably passed. The relay shaft is rotatably supported on the bottom plate portion of the arm component member 41 via the bearing 46 and is also rotatably supported on the inner peripheral portion of the pulley 44 via the bearing 47.
[0056]
  The hand relay shaft 45 is provided so that the lower end and the upper end thereof reach the hollow portion of the front arm B and the hollow portion of the rear arm C, respectively. A third hand-driven toothed pulley 48 disposed on the relay shaft 45 is attached, and a fourth hand-driven toothed pulley 49 is attached to the upper end of the relay shaft 45.
[0057]
  The top plate 41a of the arm component on the other end Cb side of the rear arm C is provided with an annular protrusion 41A1 protruding upward, with a central axis parallel to the first and second axes O3. A hand speed reducer 50 made of a harmonic speed reducer is attached inside the projection 41A1 with its center axis aligned with the third axis O3 -O3.
[0058]
  The hand D includes a base 51a formed in a cup shape, an arm 51b whose one end is fixed to the base 51a, a wing 51c whose center is fixed to the other end of the arm 51b, and one end to the wing 51c. The base 51a is rotatably supported by a protrusion 41A1 on the other end Cb side of the rear arm C via a bearing 52, and is used for the hand. It is connected to the output part of the speed reducer 50.
[0059]
  A fifth hand-driven toothed pulley 53 is attached to the input portion of the hand reducer 50 in a state in which the center axis is aligned with the third axis O3-O3.
[0060]
  The second and third rear arm driving pulleys 36 and 44 provided in the hollow portion of the front arm B are arranged at the same height, and the pulleys 36 and 44 are arranged on the rear side. An arm driving toothed belt 55 is wound around.
[0061]
  The second and third hand drive toothed pulleys 28 and 48 provided in the hollow portion of the front arm B are also arranged at the same height, and the hand drive teeth are provided on these pulleys 28 and 48. A belt 56 is stretched over.
[0062]
  Further, hand-driven toothed belts 57 are wound around fourth and fifth hand-driven toothed belts 49 and 53 provided in the hollow portion of the rear arm C.
[0063]
  As shown in FIGS. 4 and 5, the front arm driving motor 60 is attached to the upper part of the elevating frame 3 with its output shaft facing upward, and a toothed pulley 61 is attached to the output shaft of the motor 60. It has been. A toothed belt 62 is stretched between the toothed pulley 61 and the pulley 23, and the rotation of the motor 60 is transmitted to the input portion of the speed reducer 20 via the pulley 61, the belt 62 and the pulley 23. In this example, the pulleys 23 and 61 and the belt 62 constitute a front-side arm transmission mechanism that transmits the rotation of the front-side arm drive motor 60 to the input portion of the front-side arm speed reducer 20. The speed reducer 20 constitutes a power transmission device for the front arm that transmits the rotation of the motor 60 to one end of the front arm B.
[0064]
  A hand drive motor 65 (see FIG. 3) is also attached to the upper portion of the elevating frame 3, and a toothed pulley 66 is attached to the output shaft of the hand drive motor 65. A toothed belt 67 is stretched over the toothed pulley 66 and the toothed pulley 27 attached to the lower end of the hand drive shaft, and the rotation of the hand drive motor 65 passes through the pulley 66, the belt 67 and the pulley 27. Is transmitted to the drive shaft 24. In this example, the pulleys 27 and 66 and the belt 67 constitute a first hand transmission mechanism that transmits the rotation of the hand drive motor 65 to the hand drive shaft 24. Further, the pulleys 28 and 48 and the belt 56 disposed in the hollow portion of the front-side arm B transmit the rotation of the hand drive shaft 24 to the hand relay shaft 45 in the hollow portion of the front-side arm. A conduction mechanism is configured. Further, the pulleys 46 and 53 and the belt 57 disposed in the hollow portion of the rear arm C transmit the rotation of the hand drive relay shaft 45 to the input portion of the hand reducer 50 in the hollow portion of the rear arm. A third hand transmission mechanism is configured, and the hand driving motor 65 is rotated in the hollow portion of the front arm and in the hollow portion of the rear arm by the first to third hand transmission mechanisms and the speed reducer 50. A power transmission device for the hand that transmits to one end of the hand D is configured.
[0065]
  As shown in FIGS. 4 and 5, a rear arm driving motor 70 is attached to the upper part of the elevating frame 3, and a toothed pulley 71 is attached to the output shaft of the motor 70. The toothed belt 72 is wound around the toothed pulley 71 and the toothed pulley 35 attached to the lower end of the rear arm drive shaft 30, and the rotation of the motor 70 is performed via the pulley 71, the belt 72, and the pulley 35. It is transmitted to the drive arm 30 for the rear arm.
[0066]
  In this example, the pulleys 35 and 71 and the belt 72 constitute a first rear arm transmission mechanism for transmitting the rotation of the rear arm driving motor 70 to the rear arm driving shaft 30. The pulley 36, the belt 55, and the pulley 44 transmit the rotation of the rear arm driving shaft 30 to the input portion of the rear arm reducer 43 in the hollow portion of the front arm B. The arm transmission mechanism is configured, and the first and second rear arm transmission mechanisms and the speed reducer 43 allow the rear arm driving motor 70 to rotate within the hollow portion of the front arm and the rear arm deceleration. A power transmission device for the rear arm that transmits to the input part of the machine is configured.
[0067]
  A control panel 75 (see FIG. 1) to which a connector for supplying power to each motor, instruments, or switches is attached is attached to the lower side surface of the fixed frame 1.
[0068]
  In the workpiece transfer robot, the front arm B can be rotated endlessly by driving the front arm driving motor 60. Further, by driving the rear arm driving motor 70 (see FIG. 4), the rear arm C can be rotated endlessly. Furthermore, the hand D can be rotated endlessly by rotating the hand driving motor 65 (see FIG. 3).
[0069]
  Therefore, the hand D can be moved in various directions by appropriately controlling the amount and direction of rotation of the front-side arm B, the rear-side arm C, and the hand D.
[0070]
  Further, by rotating the lifting motor 12 in one direction, as shown in FIG. 6, the lifting frame 3 can be raised together with the arms B, C and the hand D, and the lifting motor 12 is rotated in the other direction. Thus, the lifting frame 3 can be lowered. Thereby, the vertical position of the workpiece | work hold | maintained at the hand D can be changed.
[0071]
  As described above, in the transfer robot according to the present invention, the front arm, the rear arm, and the hand can be individually rotated endlessly, so that the hand can perform various movements. In addition, it is possible to expand the work transfer range of the robot alone as compared with the prior art.
[0072]
  For example, in the conventional transfer robot shown in FIGS. 9 and 10, since the workpiece can be moved only in the Y direction in FIG. 10, the workpiece is moved in the X direction perpendicular to the transfer direction by the robot. If necessary, the robot must be mounted on a moving table that moves in the X direction, and the robot needs to be moved in the X direction by the moving table. The workpiece can be moved in the X direction and the Y direction without moving. 7A to 7D show an example of how to move each arm and the hand when the workpiece W held by the hand D is translated in the X direction. In this example, the front-stage arm B and the rear-stage arm C are rotated clockwise to move the rotation center of the hand D in the X direction, while the hand D is rotated in accordance with the rotation of the rear-stage arm. By rotating in the direction, the hand D is translated in the X direction while maintaining a state in which the hand D is oriented in a certain direction. Such movement of the arm and hand can be easily performed by controlling the rotation of the motors 60, 65 and 70 using a microcomputer.
[0073]
  8A to 8E show the transfer robot according to the above embodiment in the transfer chamber 80 of the semiconductor manufacturing apparatus in which the load lock chamber 81 and the two process chambers 82 and 83 are connected to the transfer chamber 80. , And the movement of the robot when the wafer (work) W in one process chamber 82 is transferred into the other process chamber 83 is shown step by step. In the illustrated example, the robot R according to the present invention is arranged at a position equidistant from the two process chambers 82 and 83.
[0074]
  In this example, the wafer W in one process chamber 82 is received in the process of FIG. 8A, and the wafer W is unloaded from the process chamber 82 in the process of FIG. 8B. Thereafter, in the process of FIGS. 8C and 8D, the wafer W is translated in the lateral direction (the direction in which the process chambers are arranged side by side) and moved to the front of the other process chamber 83, and the process shown in FIG. In the process, the wafer is carried into the process chamber 83.
[0075]
  As described above, according to the robot according to the present invention, it is possible to carry in and out workpieces into a plurality of chambers while being fixed at a fixed position without moving the robot in the parallel arrangement direction of the chambers. Therefore, the configuration of the transfer device can be simplified by omitting the moving table for moving the robot in the direction in which the chambers are arranged, and the size of the manufacturing device for semiconductors and the like can be reduced.
[0076]
  Further, with the above configuration, since it is not necessary to attach a motor to the joint portion of the arm as in the robot shown in FIG. 11, the mass of the movable part of the arm mechanism is reduced and the inertia of the arm is reduced. Thus, the movement of the arm can be made light and the transfer operation can be performed quickly.
[0077]
  Furthermore, as described above, if each arm and hand can be rotated endlessly, the degree of freedom of displacement of each arm and hand can be increased. By controlling each arm and hand so as to move to the target position along the path, the time required for moving the workpiece can be shortened.
[0078]
  Although not shown in FIG. 8, the work is put into and out of the load lock chamber 81 by appropriately moving the arms B, C and the hand D while the robot R is fixed at the fixed position shown in the figure. Can be made.
[0079]
  In the above example, a harmonic speed reducer is used as each speed reducer, but other types of speed reducers in which an input unit and an output unit are coaxially arranged, for example, a speed reducer using a planetary gear mechanism may be used. it can.
[0080]
  In the above example, the support frame 4 that supports the arm mechanism is configured by the fixed frame 1 and the elevating frame 3. However, when there is no need to move the workpiece in the vertical direction, the fixed frame is not provided. A support frame can be comprised only by.
[0081]
  Usually, in a workpiece transfer robot, in order to hold the workpiece W placed on the hand firmly, a workpiece holding device that sucks and holds the workpiece using a vacuum suction force is provided.
[0082]
  In the robot according to the present invention, when the work holding device is provided in the hand, the pipe line for connecting the vacuum suction port of the work holding device to the vacuum pump does not hinder the endless rotation of each arm and the hand. It is necessary to provide in a state. For this purpose, this pipe line may be constituted by, for example, a pipe shaft provided along the first to third axes and a pipe provided in the arm.
[0083]
  A configuration example of a pipe line for connecting a vacuum suction port of a work holding device provided in the hand and a vacuum pump is schematically shown in FIG.
[0084]
  In FIG. 12, reference numerals 85 and 86 denote first and second relay chambers 87 and 88 provided in the support frame 4 side and the front arm B, respectively, in a state of being positioned on the first axis O1 -O1. Third and fourth relay chambers 89 and 90 respectively provided in the front arm B and the rear arm C in a state of being positioned on the second axis O2 -O2, respectively, are provided on the third axis O3. -Fifth and sixth relay chambers provided in the rear arm C and at one end of the hand D in a state of being positioned on -O3. The first to sixth relay chambers 85 to 90 are for relaying a pipe for supplying a vacuum, and have a sealed structure.
[0085]
  A first pipe shaft 91 is provided so as to extend along the first axis O1-O1 through the shaft core portion of the rear-stage arm drive shaft 30, and one end of the first pipe shaft 91 and The other ends of the first relay chamber and the second relay chamber are introduced into both relay chambers through O-rings so as to be airtight and rotatable.
[0086]
  Further, a second pipe shaft 92 is provided so as to extend along the second axis O 2 -O 2 through the shaft core portion of the relay shaft 45 for the hand, and one end of the second pipe shaft 92 and others. The ends penetrate the wall portion of the third relay chamber 87 and the wall portion of the fourth relay chamber 88 in an airtight and rotatable manner through O-rings and are introduced into both relay chambers.
[0087]
  A third pipe shaft 93 is provided so as to extend along the third axis O3-O3 through the shaft core of the hand reducer 50 and the shaft core of the hand-driven toothed pulley 53. One end and the other end of the third pipe shaft pass through the wall portion of the fifth relay chamber 89 and the wall portion of the sixth relay chamber 90 in an airtight and rotatable manner through O-rings, and enter into both relay chambers. Has been introduced.
[0088]
  One end of a support frame side pipe 94 is connected to the first relay chamber 85 provided on the support frame 4 side. The support frame side pipe 94 is a pipe for connecting the inside of the first relay chamber 85 to a vacuum pump, and the other end is a vacuum pump (not shown) disposed outside the arm mechanism driving device A via a valve or the like. Connected.
[0089]
  Further, the inside of the second relay chamber 86 is connected to the third relay chamber 87 via a front-side arm piping 95 disposed in the front-side arm B, and the fourth relay chamber 88 is connected to the rear-side arm C. It is connected to the inside of the fifth relay chamber 89 through a rear-stage side arm internal pipe 96 arranged inside.
[0090]
  The work holding part 51d of the hand D is provided with a vacuum suction port (not shown) facing the work placed on the holding part 51d, and this vacuum suction port is used for the meat of the work holding part 51d and the blade part 51c. It is connected to the inside of the sixth relay chamber 90 through a hand side vacuum supply path comprising a vacuuming passage provided in the thick part and a pipe 97.
[0091]
  In the example shown in FIG. 12, the support frame side pipe 94, the first relay chamber 85, the first pipe shaft 91, the second relay chamber 86, the front side arm internal pipe 95, and the third pipe are connected from a vacuum pump (not shown). The relay chamber 87, the second pipe shaft 92, the fourth relay chamber 88, the rear arm side pipe 96, the fifth relay chamber 89, the third pipe shaft 93, the sixth relay chamber 90, and the pipe 97 are connected. A vacuum supply piping system that reaches the vacuum suction port through the hand side vacuum supply path is configured, and vacuum is supplied to the vacuum suction port through this piping system.
[0092]
  When configured as shown in FIG. 12, the first to third pipe shafts 91 to 93 are connected to both ends of the pipe shafts when the arms B, C and the hand D are rotated. Therefore, the workpiece can be sucked and held by supplying a vacuum to the vacuum suction port provided in the hand D without obstructing the endless rotation of the front arm B, the rear arm C and the hand D. Can be done.
[0093]
  In the example shown in FIG. 12, each pipe shaft is rotatably provided with respect to the relay chamber to which both ends thereof are connected. However, one end of each of the first to third pipe shafts 91 to 93 is connected to the corresponding relay shaft. It may be configured to be fixedly connected to the chamber and the other end to be rotatably connected to the corresponding relay chamber so that a portion around each pipe shaft is freely rotated around each pipe shaft.
[0094]
  In other words, in this case, the first pipe shaft 91 is provided along the first axis O1-O1 in a state where the first pipe shaft 91 can rotate relative to the rear-stage arm drive shaft 30. Are connected to the first relay chamber 85 and the second relay chamber 86, respectively. In this case, one end and the other end of the first pipe shaft 91 are connected to both relay chambers in a state where the walls of the first relay chamber 85 and the second relay chamber 86 are hermetically and rotatably penetrated, respectively. However, only one of the one end and the other end of the first pipe shaft 91 is connected to the relay chamber in an airtight and rotatable manner through the wall of the corresponding relay chamber, and the other end May be fixedly connected to the corresponding relay room.
[0095]
  The second pipe shaft 92 is provided along the second axis O2-O2 in a state where the second pipe shaft 92 can rotate relative to the hand relay shaft 45, and one end and the other end of the second pipe shaft. Are connected to the third relay chamber 87 and the fourth relay chamber 88, respectively.
[0096]
  Further, a third pipe shaft 93 is provided along the third axis O3-O3 in a state where it can rotate relative to the pulley 53 and the speed reducer 50, and one end of the third pipe shaft and the other. The ends are connected to the fifth relay chamber 89 and the sixth relay chamber 90, respectively.
[0097]
  How to connect the second pipe shaft 92 to the third and fourth relay chambers 87 and 88, and how to connect the second pipe shaft 93 to the fifth and sixth relay chambers 89 and 90, It is the same as the way of connection between the first pipe shaft and the first and second relay chambers, and at least one of one end and the other end of each of the second pipe shaft 92 and the third pipe shaft 93 is The wall of the corresponding relay chamber is connected to the relay chamber in an airtight and rotatable manner.
[0098]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the motor for individually driving the front arm, the rear arm, and the hand is provided, and these motors are concentrated on one end side of the front arm to drive the rear arm. The rotation of the motor for the motor is transmitted to the rear arm through the hollow portion of the front arm, and the rotation of the motor for driving the hand is transmitted to the hand through the hollow portion of the front arm and the hollow portion of the rear arm. The front-stage arm, the rear-stage arm, and the hand can be rotated endlessly. Therefore, the movable range of each arm and hand can be expanded as compared with the conventional arm-rotating transfer robot, and the work transferable range of the robot alone can be expanded.
[0099]
  Further, according to the present invention, since it is not necessary to attach a motor to the joint portion of the arm, it is possible to reduce the mass of the movable part of the arm mechanism, to reduce the inertia of the arm, and to make the movement of the arm light. The transport operation can be performed quickly.
[0100]
  Furthermore, according to the present invention, since the degree of freedom of displacement of each arm and hand can be increased, each arm and hand is controlled so as to move the workpiece to the target position along the shortest path, thereby moving the workpiece. The time required can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an appearance of an embodiment of a robot according to the present invention.
FIG. 2 is a top view of the robot of FIG.
3 is a longitudinal sectional view of the robot shown in FIG. 1. FIG.
4 is a cross-sectional view of a main part taken along a line S4-S4 in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line S5-S5 in FIG.
6 is a longitudinal sectional view showing a state in which the lifting frame is raised in the robot of FIG.
7A to 7D are operation explanatory views showing an example of the operation of the robot according to the present invention.
FIGS. 8A to 8E are operation explanatory views showing an example of an operation when the robot according to the present invention is used in a transfer chamber of a semiconductor manufacturing apparatus or the like.
FIG. 9 is a perspective view showing an appearance of a conventional arm-rotating robot.
FIG. 10 is a configuration diagram schematically showing the configuration of the arm mechanism when the robot of FIG. 9 is viewed from above.
FIG. 11 is a front view showing a partial cross-section of another conventional workpiece transfer robot.
FIG. 12 is a configuration diagram showing an example of a configuration of a piping system for supplying a vacuum to a vacuum suction port of a work holding device when a work holding device using a vacuum suction force is provided in a hand in the robot according to the present invention. It is.
[Explanation of symbols]
  A: Arm mechanism driving device, B: Front stage side arm, C: Rear stage side arm, D ... Hand, 1 ... Fixed frame, 2 ... Post, 3 ... Lifting frame, 4 ... Support frame, 10 ... Ball screw, 11 ... Ball nut , 12 ... Elevating motor, 20 ... Reducer for front side arm, 23, 27, 28, 35, 36, 44, 48, 49, 53 ... Toothed pulley, 24 ... Drive shaft for hand, 30 ... Rear side arm Drive shaft, 43... Rear arm side reducer, 45. Hand relay shaft, 50. Hand reducer, 55, 56, 57, 62, 67, 72.

Claims (2)

支持フレーム（４）と、第１の軸線を中心にして回動し得るように前記支持フレームに一端が回動自在に支持された中空の前段側アーム（Ｂ）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中空の後段側アーム（Ｃ）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（Ｄ）とを備えたワーク搬送用ロボットであって、A support frame (4); a hollow front arm (B) having one end pivotably supported by the support frame so as to be pivotable about a first axis; and the first axis A hollow rear stage arm (C) having one end pivotably supported at the other end of the front stage arm so as to be rotatable about a parallel second axis, and the first and second For transporting a work comprising a work holding hand (D) having one end pivotably supported at the other end of the rear arm so as to be pivotable about a third axis parallel to the axis. A robot,
前記前段側アーム（Ｂ）に連結された出力部と該出力部の内側に同心的に配置された入力部とを有して、前記第１の軸線に中心軸線を一致させた状態で前記支持フレーム（４）に支持された前段側アーム用減速機（２０）と、  An output unit coupled to the front arm (B) and an input unit disposed concentrically on the inside of the output unit, wherein the support is supported in a state where a central axis coincides with the first axis. A front arm side speed reducer (20) supported by the frame (4);
前記第１の軸線に軸線を一致させ、かつ前記前段側アーム用減速機の入力部を回転自在に貫通した状態で設けられた中空のハンド用駆動軸（２４）と、  A hollow hand drive shaft (24) provided in a state in which the axis line coincides with the first axis line and rotatably passes through the input portion of the front-stage arm reducer;
前記第１の軸線に軸線を一致させ、かつ前記ハンド用駆動軸（２４）を回転自在に貫通した状態で設けられた後段側アーム用駆動軸（３０）と、  A rear-side arm drive shaft (30) provided in a state in which the axis line coincides with the first axis line and the hand drive shaft (24) is rotatably penetrated;
前記後段側アーム（Ｃ）の一端に連結された出力部と該出力部の内側に同心的に配置された入力部とを有して、前記第２の軸線に中心軸線を一致させた状態で前記前段側アーム（Ｂ）の中空部内に配置されて、該前段側アームの他端側に支持された後段側アーム用減速機（４３）と、  In the state which has the output part connected with the end of the said back | latter stage side arm (C), and the input part arrange | positioned concentrically inside this output part, and made the center axis line correspond with a said 2nd axis line A rear-stage arm speed reducer (43) disposed in the hollow portion of the front-stage arm (B) and supported by the other end of the front-stage arm;
軸線を前記第２の軸線に一致させ、かつ前記後段側アーム用減速機（４３）の入力部を貫通した状態で設けられて、一端及び他端がそれぞれ前記前段側アームの中空部内及び後段側アームの中空部内に配置されたハンド用中継軸（４５）と、  It is provided in a state in which the axis coincides with the second axis and penetrates the input part of the rear-stage arm speed reducer (43), and one end and the other end are in the hollow part and the rear-stage side of the front-side arm, respectively. A hand relay shaft (45) disposed in the hollow portion of the arm;
前記ハンド（Ｄ）の一端に連結された出力部と該出力部の内側に同心的に配置された入力部とを有して、前記第３の軸線に中心軸線を一致させた状態で前記後段側アーム（Ｃ）の中空部内で該後段側アームの他端側に支持されたハンド用減速機（５０）と、  An output unit connected to one end of the hand (D), and an input unit arranged concentrically inside the output unit, and the rear axis in a state where a central axis coincides with the third axis A hand reducer (50) supported on the other end of the rear arm in the hollow portion of the side arm (C);
前記支持フレーム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、  A front arm driving motor (60), a rear arm driving motor (70) and a hand driving motor (65) supported by the support frame;
前記前段側アーム駆動用モータ（６０）の回転を前記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と、  A transmission mechanism for the front-side arm that transmits the rotation of the motor for driving the front-side arm (60) to the input unit of the speed reducer for the front-side arm (20);
前記後段側アーム駆動用モータ（７０）の回転を前記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、  A first rear arm conduction mechanism for transmitting rotation of the rear arm driving motor (70) to the rear arm driving shaft (30);
前記前段側アーム（Ｂ）の中空部内で前記後段側アーム用駆動軸（３０）の回転を前記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と、  A second rear arm conduction mechanism for transmitting rotation of the rear arm drive shaft (30) to an input portion of the rear arm reducer (43) in the hollow portion of the front arm (B); ,
前記支持フレーム（４）側で前記ハンド駆動用モータ（６５）の回転を前記ハンド用駆動軸（２４）に伝達する第１のハンド用伝導機構と、  A first hand transmission mechanism for transmitting rotation of the hand drive motor (65) to the hand drive shaft (24) on the support frame (4) side;
前記前段側アーム（Ｂ）の中空部内で前記ハンド用駆動軸（２４）の回転を前記ハンド用中継軸（４５）に伝達する第２のハンド用伝導機構と、  A second hand conduction mechanism for transmitting rotation of the hand drive shaft (24) to the hand relay shaft (45) in the hollow portion of the front arm (B);
前記後段側アーム（Ｃ）の中空部内で前記ハンド駆動用中継軸（４５）の回転を前記ハンド用減速機（５０）の入力部に伝達する第３のハンド用伝導機構と、  A third hand transmission mechanism for transmitting the rotation of the hand drive relay shaft (45) to the input portion of the hand reducer (50) in the hollow portion of the rear arm (C);
前記ハンド（Ｄ）に保持されたワークを吸着するために該ハンドに設けられた真空吸引口と、  A vacuum suction port provided in the hand for adsorbing the work held in the hand (D);
前記第１の軸線上に位置させた状態で前記支持フレーム（４）及び前記前段側アーム（Ｂ）内にそれぞれ設けられた第１及び第２の中継室（８５及び８６）と、  First and second relay chambers (85 and 86) respectively provided in the support frame (4) and the front arm (B) in a state of being positioned on the first axis;
前記第２の軸線上に位置させた状態で前記前段側アーム（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（８７及び８８）と、  Third and fourth relay chambers (87 and 88) provided in the front arm (B) and the rear arm (C), respectively, in a state of being positioned on the second axis;
前記第３の軸線上に位置させた状態で前記後段側アーム（Ｃ）内及び前記ハンド（Ｄ）の一端にそれぞれ設けられた第５及び第６の中継室（８９及び９０）と、  Fifth and sixth relay chambers (89 and 90) provided in the rear arm (C) and at one end of the hand (D), respectively, in a state of being positioned on the third axis,
前記後段側アーム用駆動軸（３０）の軸芯部を貫通して、前記第１の軸線に沿って延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ前記第１の中継室の壁部及び第２の中継室の壁部を気密かつ回転自在に貫通した状態で両中継室に接続された第１のパイプ軸（９１）と、  The rear-stage arm drive shaft (30) is provided so as to extend along the first axis through one end and the other end of the first relay chamber wall and the first shaft, respectively. A first pipe shaft (91) connected to both relay chambers in an airtight and rotatable manner penetrating through the wall of the two relay chambers;
前記ハンド用中継軸（４５）の軸芯部を貫通して、前記第２の軸線に沿って延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ前記第３の中継室の壁部及び第４の中継室の壁部を気密かつ回転自在に貫通した状態で両中継室に接続された第２のパイプ軸（９２）と、  The relay shaft for the hand (45) passes through the shaft core portion and extends along the second axis, and one end and the other end are the wall portion of the third relay chamber and the fourth end, respectively. A second pipe shaft (92) connected to both relay chambers in an airtight and rotatable manner through the wall of the relay chamber;
前記ハンド用減速機（５０）の軸芯部を貫通して前記第３の軸線に沿って延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ前記第５の中継室の壁部及び第６の中継室の壁部を気密かつ回転自在に貫通した状態で両中継室に接続された第３のパイプ軸（９３）と、  The hand speed reducer (50) is provided so as to extend along the third axis through the shaft core portion, and one end and the other end are the wall portion of the fifth relay chamber and the sixth relay, respectively. A third pipe shaft (93) connected to both relay chambers in an airtight and rotatable manner through the wall of the chamber;
前記第１の中継室（８５）内を真空ポンプに接続するために前記支持フレーム側に設けられた支持フレーム側配管（９４）と、  A support frame side pipe (94) provided on the support frame side for connecting the inside of the first relay chamber (85) to a vacuum pump;
前記前段側アーム（Ｂ）内で前記第２の中継室（８６）内と第３の中継室（８７）内とを接続する前段側アーム内配管（９５）と、  A pipe on the front side arm (95) for connecting the inside of the second relay chamber (86) and the inside of the third relay chamber (87) in the front side arm (B);
前記後段側アーム（Ｃ）内で前記第４の中継室（８８）と第５の中継室（８９）とを接続する後段側アーム内配管（９６）と、  A rear arm pipe (96) for connecting the fourth relay chamber (88) and the fifth relay chamber (89) in the rear arm (C);
前記ハンド（Ｄ）側で前記第６の中継室（９０）と前記真空吸引口とを接続するハンド側真空供給経路と、  A hand-side vacuum supply path connecting the sixth relay chamber (90) and the vacuum suction port on the hand (D) side;
を具備し、  Comprising
前記前段側アーム（Ｂ）、後段側アーム（Ｃ）及びハンド（Ｄ）が、エンドレスに回動し得るように構成されているワーク搬送用ロボット。  A workpiece transfer robot configured such that the front arm (B), the rear arm (C), and the hand (D) can rotate endlessly. 支持フレーム（４）と、第１の軸線を中心にして回動し得るように前記支持フレームに一端が回動自在に支持された中空の前段側アーム（Ｂ）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中空の後段側アーム（Ｃ）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（Ｄ）とを備えたワーク搬送用ロボットであって、A support frame (4); a hollow front arm (B) having one end pivotably supported by the support frame so as to be pivotable about a first axis; and the first axis A hollow rear stage arm (C) having one end pivotably supported at the other end of the front stage arm so as to be rotatable about a parallel second axis, and the first and second For transporting a work comprising a work holding hand (D) having one end pivotably supported at the other end of the rear arm so as to be pivotable about a third axis parallel to the axis. A robot,
前記前段側アーム（Ｂ）に連結された出力部と該出力部の内側に同心的に配置された入力部とを有して、前記第１の軸線に中心軸線を一致させた状態で前記支持フレーム（４）に支持された前段側アーム用減速機（２０）と、  An output unit coupled to the front arm (B) and an input unit disposed concentrically on the inside of the output unit, wherein the support is supported in a state where a central axis coincides with the first axis. A front arm side speed reducer (20) supported by the frame (4);
前記第１の軸線に軸線を一致させ、かつ前記前段側アーム用減速機の入力部を回転自在に貫通した状態で設けられた中空のハンド用駆動軸（２４）と、  A hollow hand drive shaft (24) provided in a state in which the axis line coincides with the first axis line and rotatably passes through the input portion of the front-stage arm reducer;
前記第１の軸線に軸線を一致させ、かつ前記ハンド用駆動軸（２４）を回転自在に貫通した状態で設けられた後段側アーム用駆動軸（３０）と、  A rear-side arm drive shaft (30) provided in a state in which the axis line coincides with the first axis line and the hand drive shaft (24) is rotatably penetrated;
前記後段側アーム（Ｃ）の一端に連結された出力部と該出力部の内側に同心的に配置された入力部とを有して、前記第２の軸線に中心軸線を一致させた状態で前記前段側アーム（Ｂ）の中空部内に配置されて、該前段側アームの他端側に支持された後段側アーム用減速機（４３）と、  In the state which has the output part connected with the end of the said back | latter stage side arm (C), and the input part arrange | positioned concentrically inside this output part, and made the center axis line correspond with a said 2nd axis line A rear-stage arm speed reducer (43) disposed in the hollow portion of the front-stage arm (B) and supported by the other end of the front-stage arm;
軸線を前記第２の軸線に一致させ、かつ前記後段側アーム用減速機（４３）の入力部を貫通した状態で設けられて、一端及び他端がそれぞれ前記前段側アームの中空部内及び後段側アームの中空部内に配置されたハンド用中継軸（４５）と、  It is provided in a state in which the axis coincides with the second axis and penetrates the input part of the rear-stage arm speed reducer (43), and one end and the other end are in the hollow part and the rear-stage side of the front-side arm, respectively. A hand relay shaft (45) disposed in the hollow portion of the arm;
前記ハンド（Ｄ）の一端に連結された出力部と該出力部の内側に同心的に配置された入力部とを有して、前記第３の軸線に中心軸線を一致させた状態で前記後段側アーム（Ｃ）の中空部内で該後段側アームの他端側に支持されたハンド用減速機（５０）と、  An output unit connected to one end of the hand (D), and an input unit arranged concentrically inside the output unit, and the rear axis in a state where a central axis coincides with the third axis A hand reducer (50) supported on the other end of the rear arm in the hollow portion of the side arm (C);
前記支持フレーム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、  A front arm driving motor (60), a rear arm driving motor (70) and a hand driving motor (65) supported by the support frame;
前記前段側アーム駆動用モータ（６０）の回転を前記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と、  A transmission mechanism for the front-side arm that transmits the rotation of the motor for driving the front-side arm (60) to the input unit of the speed reducer for the front-side arm (20);
前記後段側アーム駆動用モータ（７０）の回転を前記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、  A first rear arm conduction mechanism for transmitting rotation of the rear arm driving motor (70) to the rear arm driving shaft (30);
前記前段側アーム（Ｂ）の中空部内で前記後段側アーム用駆動軸（３０）の回転を前記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と、  A second rear arm conduction mechanism for transmitting rotation of the rear arm drive shaft (30) to an input portion of the rear arm reducer (43) in the hollow portion of the front arm (B); ,
前記支持フレーム（４）側で前記ハンド駆動用モータ（６５）の回転を前記ハンド用駆動軸（２４）に伝達する第１のハンド用伝導機構と、  A first hand transmission mechanism for transmitting rotation of the hand drive motor (65) to the hand drive shaft (24) on the support frame (4) side;
前記前段側アーム（Ｂ）の中空部内で前記ハンド用駆動軸（２４）の回転を前記ハンド用中継軸（４５）に伝達する第２のハンド用伝導機構と、  A second hand conduction mechanism for transmitting rotation of the hand drive shaft (24) to the hand relay shaft (45) in the hollow portion of the front arm (B);
前記後段側アーム（Ｃ）の中空部内で前記ハンド駆動用中継軸（４５）の回転を前記ハンド用減速機（５０）の入力部に伝達する第３のハンド用伝導機構と、  A third hand transmission mechanism for transmitting the rotation of the hand drive relay shaft (45) to the input portion of the hand reducer (50) in the hollow portion of the rear arm (C);
前記ハンド（Ｄ）に保持されたワークを吸着するために該ハンドに設けられた真空吸引口と、  A vacuum suction port provided in the hand for adsorbing the work held in the hand (D);
前記第１の軸線上に位置させた状態で前記支持フレーム（４）及び前記前段側アーム（Ｂ）内にそれぞれ設けられた第１及び第２の中継室（８５及び８６）と、  First and second relay chambers (85 and 86) respectively provided in the support frame (4) and the front arm (B) in a state of being positioned on the first axis;
前記第２の軸線上に位置させた状態で前記前段側アーム（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（８７及び８８）と、  Third and fourth relay chambers (87 and 88) provided in the front arm (B) and the rear arm (C), respectively, in a state of being positioned on the second axis;
前記第３の軸線上に位置させた状態で前記後段側アーム（Ｃ）内及び前記ハンド（Ｄ）の一端にそれぞれ設けられた第５及び第６の中継室（８９及び９０）と、  Fifth and sixth relay chambers (89 and 90) provided in the rear arm (C) and at one end of the hand (D), respectively, in a state of being positioned on the third axis,
ハンド用駆動軸（２４）及び後段側アーム用駆動軸（３０）の回転を許容する状態で前記後段側アーム用駆動軸（３０）の軸芯部を貫通して、前記第１の軸線に沿って延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ前記第１の中継室（８５）及び第２の中継室（８６）に接続された第１のパイプ軸（９１）と、  The shaft for the rear-stage arm drive shaft (30) is penetrated along the first axis while allowing rotation of the hand drive shaft (24) and the rear-stage arm drive shaft (30). A first pipe shaft (91) provided to extend and having one end and the other end connected to the first relay chamber (85) and the second relay chamber (86), respectively.
ハンド用中継軸（４５）の回転を許容する状態で前記ハンド用中継軸（４５）の軸芯部を貫通して、前記第２の軸線に沿って延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ前記第３の中継室（８７）及び第４の中継室（８８）に接続された第２のパイプ軸（９２）と、  The relay shaft for the hand (45) is provided so as to pass through the shaft core portion of the relay shaft for the hand (45) and extend along the second axis while allowing the rotation of the relay shaft for the hand (45). A second pipe shaft (92) connected to the third relay chamber (87) and the fourth relay chamber (88), respectively.
前記ハンド用減速機（５０）の軸芯部を回転自在に貫通して前記第３の軸線に沿って延びるように設けられて一端及び他端がそれぞれ前記第５の中継室（８９）及び第６の中継室（９０）に接続された第３のパイプ軸（９３）と、  The hand speed reducer (50) is rotatably provided through the shaft core and extends along the third axis, with one end and the other end being the fifth relay chamber (89) and the first relay, respectively. A third pipe shaft (93) connected to the six relay chambers (90);
前記第１の中継室（８５）内を真空ポンプに接続するために前記支持フレーム側に設けられた支持フレーム側配管（９４）と、  A support frame side pipe (94) provided on the support frame side for connecting the inside of the first relay chamber (85) to a vacuum pump;
前記前段側アーム（Ｂ）内で前記第２の中継室（８６）内と第３の中継室（８７）内とを接続する前段側アーム内配管（９５）と、  In the front-side arm (B), a pipe in the front-side arm (95) that connects the second relay chamber (86) and the third relay chamber (87);
前記後段側アーム（Ｃ）内で前記第４の中継室（８８）と第５の中継室（８９）とを接続する後段側アーム内配管（９６）と、  A rear arm pipe (96) for connecting the fourth relay chamber (88) and the fifth relay chamber (89) in the rear arm (C);
前記ハンド（Ｄ）側で前記第６の中継室（９０）と前記真空吸引口とを接続するハンド側真空供給経路と、  A hand-side vacuum supply path connecting the sixth relay chamber (90) and the vacuum suction port on the hand (D) side;
を具備し，  Comprising
前記第１ないし第３のパイプ軸（９１，９２，９３）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対応する中継室に接続され、  At least one of the one end and the other end of each of the first to third pipe shafts (91, 92, 93) corresponds to a corresponding relay in a state of passing through the wall of the corresponding relay chamber in an airtight and freely rotatable manner. Connected to the room,
前記前段側アーム（Ｂ）、後段側アーム（Ｃ）及びハンド（Ｄ）が、エンドレスに回動し得るように構成されているワーク搬送用ロボット。  A workpiece transfer robot configured such that the front arm (B), the rear arm (C), and the hand (D) can rotate endlessly.
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