JP4938560B2 - 産業用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、所定の搬送対象物を搬送する産業用ロボットに関する。

従来から、搬送対象物が収納される収納部から搬送対象物を搬出し、また、収納部へ搬送対象物を搬入する産業用ロボットが広く利用されている。この種の産業用ロボットとして、収納部となる真空チャンバーから搬送対象物となる半導体ウエハを搬出し、また、真空チャンバーへ半導体ウエハを搬入する産業用ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された産業用ロボットは、半導体デバイスの製造システムの中に組み込まれており、外部から半導体ウエハが持ち込まれるロードロックチャンバー（真空チャンバー）から半導体ウエハを搬出し、半導体ウエハに所定の処理を行うための処理チャンバー（真空チャンバー）へ半導体ウエハを搬入する。また、この産業用ロボットは、ロードロックチャンバーや処理チャンバーが周囲に配置された移送チャンバー（真空チャンバー）の中に配置されている。

近年、生産性の向上を図るため、産業用ロボットには、半導体ウエハの搬送速度の高速化が要求されている。一方で、搬送速度が高速化しても、半導体ウエハが載置されるハンド上で半導体ウエハが位置ずれを起こさないように、ハンド上で半導体ウエハを確実に把持する必要がある。ここで、大気中で使用される産業用ロボットでは、真空吸着で半導体ウエハを把持する方法が広く採用されているが、真空チャンバー内に配置される産業用ロボットでは、真空吸着で半導体ウエハを把持することができない。そこで、特許文献１では、この搬送速度の高速化の要求に応えるための手段として、ハンド上で半導体ウエハを把持する機械式のクランプ機構が提案されている。

特許文献１で提案されているクランプ機構は、ハンド上に取り付けられ半導体ウエハに当接するレバー機構と、ハンドを回動可能に保持するアームに取り付けられレバー機構を作動させる作動部材とから構成されている。また、作動部材は、アームに対するハンドの回動中心から偏心した位置に配置されており、アームとハンドとの間の相対回動に伴って、レバー機構を作動させる。特許文献１で提案されているクランプ機構は、このように、レバー機構を作動させることで、半導体ウエハの把持、解放を行う。

特開２０００−３０８９８８号公報

しかしながら、特許文献１で提案されている半導体ウエハのクランプ機構では、アームとハンドとの間の相対回動によって、ハンドの回動中心から偏心した位置に配置される作動部材でレバー機構を作動させ、半導体ウエハの把持、解放を行っている。そのため、半導体ウエハを把持、解放するための構成が複雑となる。

そこで、本発明の課題は、簡易な構成で、搬送対象物の把持、解放を行うことができる産業用ロボットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、搬送対象物が収納される収納部からの搬送対象物の搬出および収納部への搬送対象物の搬入を行う産業用ロボットにおいて、搬送対象物を搭載するハンドと、ハンドを先端側で回動可能に保持するハンド保持アームを含む２本以上のアームを有し収納部に対する搬送対象物の出し入れの際に伸縮する多関節アーム部と、多関節アーム部を回動可能に保持する本体部とを備え、ハンドは、搬送対象物に当接して搬送対象物を把持するための把持部と、搬送対象物から退避させる方向へ把持部を付勢する付勢部材とを備え、把持部は、搬送対象物に当接可能な把持部材と、多関節アーム部の伸縮動作に伴う慣性力で、把持部材が搬送対象物に当接する方向へ把持部材を移動させる重量部材とを備えることを特徴とする。

本発明の産業用ロボットでは、ハンドが、搬送対象物に当接して搬送対象物を把持するための把持部と、搬送対象物から退避させる方向へ把持部を付勢する付勢部材とを備えている。また、把持部は、搬送対象物に当接可能な把持部材と、多関節アーム部の伸縮動作に伴う慣性力で、把持部材が搬送対象物に当接する方向へ把持部材を移動させる重量部材とを備えている。そのため、把持部材と重量部材とによる簡易な構成で、搬送対象物を把持し、また、付勢部材による簡易な構成で、搬送対象物を解放することができる。

本発明において、把持部は、ハンド保持アーム側となるハンドの基端側に配置され、ハンドは、搬送対象物の端部が当接する当接部を先端側に備え、重量部材は、収納部から搬送対象物を搬出する際の多関節アーム部の伸縮動作の減速時に、当接部から離れようとする搬送対象物を当接部に接した状態に維持させるため、当接部に向かう方向でかつ搬送対象物に当接する方向へ把持部材を移動させ、把持部材と当接部とで搬送対象物を保持している。このように構成すると、収納部から搬送対象物を搬出する際の多関節アーム部の伸縮動作の減速時には、把持部材によって、搬送対象物の位置ずれを防止することが可能となり、また、収納部から搬送対象物を搬出する際の多関節アーム部の伸縮動作の加速時や等速時には、搬送対象物の端部が当接部に当接するため、当接部によって、搬送対象物の位置ずれを防止することが可能となる。

本発明において、把持部は、ハンド保持アーム側となるハンドの基端側に配置され、ハンドは、搬送対象物の端部が当接する当接部を先端側に備え、重量部材は、収納部へ搬送対象物を搬入する際の多関節アーム部の伸縮動作の加速時に、当接部から離れようとする搬送対象物を当接部に接した状態に維持させるため、当接部に向かう方向でかつ搬送対象物に当接する方向へ把持部材を移動させ、把持部材と当接部とで搬送対象物を保持している。このように構成すると、収納部へ搬送対象物を搬入する際の多関節アーム部の伸縮動作の加速時には、把持部材によって、搬送対象物の位置ずれを防止することが可能となり、また、収納部へ搬送対象物を搬入する際の多関節アーム部の伸縮動作の減速時には、搬送対象物の端部が当接部に当接するため、当接部によって、搬送対象物の位置ずれを防止することが可能となる。

本発明において、ハンドは、付勢部材による把持部の付勢方向における把持部の動きを規制する規制部材を備えることが好ましい。このように構成すると、退避時における重量部材の位置決めを行うことが可能となり、多関節アーム部の伸縮動作に伴う慣性力を利用して確実に把持部材を搬送対象物に当接させることが可能となる。

本発明において、把持部は、把持部材と重量部材とを連結するとともに回動可能な略Ｌ形状のレバー部材を備え、把持部材は、レバー部材の一端側に取り付けられ、重量部材は、レバー部材の他端側に取り付けられていることが好ましい。このように構成すると、レバー部材を用いた簡易な構成で、搬送対象物に当接する方向へ慣性力によって把持部材を移動させることが可能になる。

本発明において、把持部材は、回動可能なローラであることが好ましい。このように構成すると、把持部材が搬送対象物に当接する際に、搬送対象物がハンド上で位置ずれを起こしている場合であっても、搬送対象物に損傷を与えることなく、搬送対象物を所定の位置へ適切に案内することが可能になる。

以上のように、本発明にかかる産業用ロボットでは、簡易な構成で、搬送対象物の把持、解放を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（産業用ロボットの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１を示す側面図である。図２は、図１に示す産業用ロボット１を示す平面図であり、（Ａ）は多関節アーム部４が伸びている状態を示し、（Ｂ）は多関節アーム部４が縮んでいる状態を示す。図３は、図１に示す産業用ロボット１が組み込まれた半導体製造システム９の概略構成を示す平面図である。図４は、図１に示す多関節アーム部４およびハンド３内の動力の伝達機構を説明するための概略断面図である。図５は、図１に示す多関節アーム部４の伸縮状態とハンド３の向きとの関係を説明するための図である。図６は、図１に示すロボット１でウエハ２の搬出、搬入を行う際の中空回転軸１６の駆動モータの速度と第１アーム７の回動角度との関係を示す図である。なお、図４では、図２（Ａ）のＥ−Ｅ方向から見たときの多関節アーム部４等の概略断面を示している。

本形態の産業用ロボット１（以下、「ロボット１」とする。）は、搬送対象物である薄い円盤状の半導体ウエハ２（以下、「ウエハ２」とする。）を搬送するためのロボットである。このロボット１は、図１、図２に示すように、ウエハ２を搭載するハンド３と、ハンド３を回動可能に保持しウエハ２の搬送時に伸縮する多関節アーム部４と、多関節アーム部４を回動可能に保持する本体部５とを備えている。本形態の多関節アーム部４は、第２アーム６と第１アーム７との２本のアームによって構成されている。

また、本形態のロボット１は、たとえば、図３に示すような半導体製造システム９に組み込まれて使用される。具体的には、ロボット１は、半導体製造システム９と外部装置（図示省略）との間でウエハ２の受渡しを行う受渡しチャンバー１０と、ウエハ２に所定の処理を行う処理チャンバー１１と、ロボット１が配置される移送チャンバー１２とを備える半導体製造システム９に組み込まれて使用される。

図３に示すように、半導体製造システム９では、複数（図３に示す例では２個）の受渡しチャンバー１０と複数（図３に示す例では４個）の処理チャンバー１１とが移送チャンバー１２の周囲に配置されている。また、受渡しチャンバー１０あるいは処理チャンバー１１と移送チャンバー１２との間には、ウエハ２の出し入れを行うためのゲート（図示省略）が配置されている。

移送チャンバー１２に配置されたロボット１は、受渡しチャンバー１０あるいは処理チャンバー１１からウエハ２を搬出するとともに、受渡しチャンバー１０あるいは処理チャンバー１１へウエハ２を搬入する。すなわち、多関節アーム部４が伸縮して、受渡しチャンバー１０および処理チャンバー１１に対するウエハ２の出し入れを行う。具体的には、ウエハ２を搬入する際には、縮んでいた多関節アーム部４が伸び、ハンド３がゲートを通過して、受渡しチャンバー１０あるいは処理チャンバー１１の内部に入り込む。また、ウエハ２を搬出する際には、受渡しチャンバー１０あるいは処理チャンバー１１の内部に入り込んで伸びていた多関節アーム部４が縮み、ハンド３がゲートを通過して、移送チャンバー１２の中に戻る。

また、ウエハ２を取り扱う際には、受渡しチャンバー１０、処理チャンバー１１および移送チャンバー１２はともに真空状態とされる。すなわち、本形態のロボット１は、真空状態の中で使用される。なお、本形態では、受渡しチャンバー１０および処理チャンバー１１は、搬送対象物であるウエハ２が収納される収納部である。

図１、図２に示すように、ハンド３の基端側は、第２アーム６の先端側に回動可能に連結されている。第２アーム６の基端側は、第１アーム７の先端側に回動可能に連結されている。第１アーム７の基端側は、本体部５に回動可能に連結されている。また、上下方向では、ハンド３、第２アーム６、第１アーム７および本体部５は、上側からこの順番で配置されている。本形態では、第２アーム６は、ハンド３を先端側で回動可能に保持するハンド保持アームである。

本体部５は、外形が略円柱状となるように形成されている。この本体部５は、図４に示すように、径方向の中心部に配置される中実回転軸１５と、中実回転軸１５の外周面を覆うように中実回転軸１５と同心状に配置される中空回転軸１６と、中実回転軸１５の上端側に固定されたプーリ１７と、中実回転軸１５を回動させるための駆動モータ（図示省略）と、中空回転軸１６を回動させるための駆動モータ（図示省略）とを備えている。中空回転軸１６の上端は、第１アーム７の基端側の底面に固定されている。

中空回転軸１６は、中実回転軸１５に対して相対回転可能となっている。また、本体部５は、中実回転軸１５と中空回転軸１６とを連結する連結機構（図示省略）を備えており、中実回転軸１５と中空回転軸１６とが一体で回動することも可能となっている。

第１アーム７は、図４に示すように、中空部を有する略中空状に形成されている。第１アーム７の基端側の内部には、プーリ１７が配置されている。また、第１アーム７の先端側の内部には、固定軸１８が固定されている。

第２アーム６も第１アーム７と同様に、図４に示すように、中空部を有する略中空状に形成されている。第２アーム６の基端側の底面には、プーリ１９が固定されている。また、第２アーム６の先端側の内部には、固定軸２０が固定されている。プーリ１９は、第２アーム６の内部に配置される第１プーリ部１９ａと、第１アーム７の先端側の内部に配置される第２プーリ部１９ｂと備えている。プーリ１９には、固定軸１８が挿通され、プーリ１９は、固定軸１８に対して回動可能となっている。プーリ１７と第２プーリ部１９ｂとの間には、ベルト２１が掛け渡されている。

ハンド３の基端側の底面には、プーリ２２が固定されている。プーリ２２は、第２アーム６の先端側の内部に配置されている。また、プーリ２２には、固定軸２０が挿通され、プーリ２２は、固定軸２０に対して回動可能となっている。プーリ２２と第１プーリ部１９ａとの間には、ベルト２３が掛け渡されている。

なお、ハンド３の詳細な構成については後述する。

本形態では、中実回転軸１５が固定された状態で、中空回転軸１６が回動すると、多関節アーム部４が伸縮するように構成されている。すなわち、所定の状態で、中空回転軸１６の駆動モータが駆動すると、多関節アーム部４が伸縮動作を行う。一方、中実回転軸１５と中空回転軸１６とが一体で回動すると、多関節アーム部４は伸縮せずに、本体部５に対して多関節アーム部４が旋回するように構成されている。すなわち、所定の状態で、中実回転軸１５の駆動モータが駆動すると、多関節アーム部４が旋回動作を行う。

また、本形態では、プーリ１７、１９のプーリ間ピッチと、プーリ１９、２２のプーリ間ピッチとが等しくなっている。また、プーリ１７の径と第２プーリ部１９ｂの径と比が２：１となり、第１プーリ部１９ａの径とプーリ２２の径との比が１：２となっている。そのため、本形態では、中実回転軸１５が固定された状態で、中空回転軸１６が回動すると、図５に示すように、ハンド３と第２アーム６との角度、および、第２アーム６と第１アーム７との角度は変化するが、ハンド３は、プーリ１７の中心（すなわち、本体部５の中心）とプーリ２２の中心（すなわち、ハンド３の回動中心）とを結んだ仮想直線Ｘ上を向きを一定にした状態で移動する。すなわち、本形態のロボット１は、多関節アーム部４が伸縮する際に、ハンド３が一定方向を向いた状態で放射状に移動するいわゆる円筒型ロボットである。

なお、図５（Ａ）は、多関節アーム部４が最も伸びた状態を示し、この状態で、受渡しチャンバー１０あるいは処理チャンバー１１からのウエハ２の搬出が開始される。また、図５（Ｄ）は、多関節アーム部４が最も縮んだ状態を示し、この状態で、受渡しチャンバー１０あるいは処理チャンバー１１へのウエハ２の搬入が開始される。さらに、図５（Ｂ）は、多関節アーム部４の伸縮動作のちょうど中間状態を示している。すなわち、多関節アーム部４が、図５（Ａ）の状態から図５（Ｄ）の状態までの間で伸縮動作を行うときの第１アーム７の回動角度をθとすると、図５（Ａ）の状態の第１アーム７と図５（Ｂ）の状態の第１アーム７とによって形成される角度（あるいは、図５（Ｄ）の状態の第１アーム７と図５（Ｂ）の状態の第１アーム７とによって形成される角度）がθ／２となるときの状態を、図５（Ｂ）は示している。また、図５（Ｃ）は、ハンド３の回動中心と本体部５の中心とが一致した状態を示している。

本形態では、ウエハ２の搬出、搬入を行う際の中空回転軸１６の駆動モータの回転速度は、図６に示すように変化する。すなわち、中空回転軸１６の駆動モータは、加速後、定速で回転することなく、減速する。すなわち、中空回転軸１６の回動に伴う多関節アーム部４の伸縮動作は、定速動作のない加減速動作のみである。

また、本形態では、中空回転軸１６の駆動モータの加速レートと減速レートとが等しくなっており、図５（Ｂ）に示す状態で、中空回転軸１６の駆動モータの加減速が切り替わる。すなわち、ウエハ２の搬出あるいは搬入開始後、第１アーム７がθ／２回転すると、多関節アーム部４の伸縮動作の加減速が切り替わる。

（ハンドの構成）
図７は、図１に示すハンド３の要部を示す平面図であり、（Ａ）は把持部２８がウエハ２から退避している状態を示し、（Ｂ）は把持部２８がウエハ２を把持している状態を示す。図８は、図７に示すハンド３の要部の側面図である。図９は、図２（Ａ）のＦ部の構成を側面から説明するための断面図である。図１０は、図２（Ａ）のＧ部の構成を側面から説明するための断面図である。なお、以下の説明では、便宜上、図７の上下方向を左右方向とし、図７の左右方向を前後方向とする。

ハンド３は、図７等に示すように、ウエハ２を載置するための２個の載置部材２６と、２個の載置部材２６の基端側が固定されるベース部材２７と、ウエハ２の端部に当接してウエハ２を把持するための把持部２８と、ウエハ２から退避させる方向へ把持部２８を付勢する付勢部材としての引張りコイルバネ２９と、ウエハ２の端部が当接する当接部としての当接部材３０と、引張りコイルバネ２９による把持部２８の付勢方向における把持部２８の動きを規制する規制部材３１とを備えている。

載置部材２６は、薄板状の部材であり、たとえば、セラミックで形成されている。上述のように、２個の載置部材２６の基端側はベース部材２７に固定されている。具体的には、図２等に示すように、２個の載置部材２６が左右方向に所定の間隔をあけた状態で互いに略平行になるように、その基端側がベース部材２７に固定されている。載置部材２６の基端側には、ウエハ２の端部の下端が当接する傾斜面２６ａが形成されている。具体的には、図１０に示すように、傾斜面２６ａは、先端側に向かうにしたがって緩やかに下がるように形成されている。また、傾斜面２６ａは、図２（Ａ）に示すように、上下方向で見たとき、傾斜面２６ａに当接するウエハ２の当接部分の接線方向と略平行になるように形成されている。

当接部材３０は、２個の載置部材２６の先端側にそれぞれ固定されている。この当接部材３０には、図９に示すように、ウエハ２の端部が当接する鉛直面３０ａと、ウエハ２の端部の下端が当接する傾斜面３０ｂとが形成されている。傾斜面３０ｂは、鉛直面３０ａの下端からハンド３の基端側に向かって形成されるとともに、ハンド３の基端側に向かうにしたがって緩やかに下がるように形成されている。また、鉛直面３０ａおよび傾斜面３０ｂは、図２（Ａ）に示すように、上下方向で見たとき、傾斜面３０ｂに当接するウエハ２の当接部分の接線方向と略平行になるように形成されている。

鉛直面３０ａは、後述のように、把持部２８とともにウエハ２を把持する機能を果たしている。また、鉛直面３０ａは、後述のように、ウエハ２の搬出、搬入時に、ウエハ２の位置ずれを防止する機能を果たしている。

ベース部材２７は、ハンド３の基端側部分を構成している。プーリ２２は、このベース部材２７の底面に固定されている。

把持部２８は、ハンド３の基端側に配置されている。具体的には、把持部２８は、ベース部材２７の上面側に取り付けられている。この把持部２８は、図７等に示すように、ウエハ２に当接するとともに回動可能な２個のローラ３４と、多関節アーム部４の伸縮動作に伴う慣性力で、ローラ３４がウエハ２へ当接する方向へローラ３４を移動させるための２個の重量部材３５と、ローラ３４と重量部材３５とを連結する２本のレバー部材３６と、レバー部材３６を回動可能に支持する２本の固定軸３７とを備えている。２個のローラ３４、２個の重量部材３５、２本のレバー部材３６および２本の固定軸３７はそれぞれ、ハンド３の左右方向の中心位置に対して対称に配置されている。本形態では、ローラ３４は、搬送対象物であるウエハ２に当接してウエハ２を把持する把持部材である。

２本の固定軸３７はそれぞれ、図７に示すように、ベース部材２７の先端側かつ左右両端側に固定されている。すなわち、２本の固定軸３７は左右方向に所定の間隔をあけた状態で、ベース部材２７の先端側に固定されている。また、固定軸３７は、図８に示すように、ベース部材２７の上面から突出するように、ベース部材２７に固定されている。

レバー部材３６は、略Ｌ形状に形成されている。具体的には、レバー部材３６は、互いに略直角に連結される略直線状の第１レバー部３６ａと略直線状の第２レバー部３６ｂとから構成されている。上述のように、レバー部材３６は、固定軸３７によって回動可能に支持されている。具体的には、第１レバー部３６ａと第２レバー部３６ｂとの連結部が固定軸３７によって回動可能に支持されている。また、略前後方向が第１レバー部３６ａの長手方向となり、略左右方向が第２レバー部３６ｂの長手方向となるように、かつ、第１レバー部３６ａが固定軸３７から先端側に向かって突出し、第２レバー部３６ｂが固定軸３７から左右方向の内側へ向かって突出するように、レバー部材３６が固定軸３７に回動可能に支持されている。

ローラ３４は、レバー部材３６の一端側に取り付けられている。具体的には、ローラ３４は、第１レバー部３６ａの先端側に回動可能に取り付けられている。

重量部材３５は、比重の大きな金属材料等で形成された重りである。本形態の重量部材３５は、略円盤状に形成されている。この重量部材３５は、レバー部材３６の他端側に取り付けられている。具体的には、重量部材３５は、第２レバー部３６ｂの先端側に固定されている。

規制部材３１は、平板状に形成され、左右方向と上下方向とによって形成される平面と平行になるように配置されている。具体的には、規制部材３１は、２個の載置部材２６の基端側の上面に固定されている。本形態では、規制部材３１は、レバー部材３６に固定された重量部材３５よりもハンド３の先端側に配置されている。また、レバー部材３６とともに固定軸３７を中心に回動する重量部材３５が当接可能となるように、規制部材３１が配置されている。すなわち、本形態では、重量部材３５が規制部材３１に当接することで、引張りコイルバネ２９による把持部２８の付勢方向における把持部２８の動きが規制されている。

図７に示すように、引張りコイルバネ２９の一端は、規制部材３１に取り付けられ、引張りコイルバネ２９の他端は、第２レバー部３６ｂの先端側に取り付けられている。そのため、上述のように、引張りコイルバネ２９によって、把持部２８（具体的には、ローラ３４）は、ウエハ２から退避する方向へ付勢されている。具体的には、図７の上側に配置されるレバー部材３６は、反時計方向に付勢され、図７の下側に配置されるレバー部材３６は、時計方向に付勢されている。

本形態では、以下で述べるように、多関節アーム部４の伸縮動作に伴う慣性力で、ウエハ２に当接する方向へローラ３４が移動するように、第２レバー部３６ｂの長さ、重量部材３５の重量および引張りコイルバネ２９の付勢力等が設定されている。

図７（Ａ）に示すように、本形態では通常、引張りコイルバネ２９の付勢力で、把持部２８はウエハ２から退避しており、ローラ３４はウエハ２に当接していない。すなわち、把持部２８はウエハ２を解放している。なお、このときには、重量部材３５が規制部材３１に当接しており、把持部２８の動きが規制されている。

一方、受渡しチャンバー１０あるいは処理チャンバー１１からウエハ２を搬出するために、多関節アーム部４が伸びた状態から縮んでいき、多関節アーム部４の伸縮動作が減速動作になると、重量部材３５には、ベース部材２７に対する相対的な慣性力がハンド３の基端側に向かって生じる。そのため、図７（Ｂ）に示すように、レバー部材３６は、引張りコイルバネ２９の付勢力に抗してローラ３４がウエハ２を把持する方向へ回動する。すなわち、重量部材３５は、ウエハ２を搬出する際の多関節アーム部４の伸縮動作の減速時に、慣性力によって、ウエハ２に当接する方向へローラ３４を移動させる。引張りコイルバネ２９の付勢力に抗してレバー部材３６が回動すると、ローラ３４がウエハ２に当接しウエハ２を把持する。また、多関節アーム部４が縮んで停止すると、上述のように、引張りコイルバネ２９の付勢力で、ローラ３４はウエハ２を解放する。

同様に、受渡しチャンバー１０あるいは処理チャンバー１１へウエハ２を搬入するために、多関節アーム部４が縮んだ状態から伸びると、多関節アーム部４の伸縮動作の加速時に、重量部材３５には、ベース部材２７に対する相対的な慣性力がハンド３の基端側に向かって生じ、レバー部材３６は、引張りコイルバネ２９の付勢力に抗してローラ３４がウエハ２を把持する方向へ回動する。すなわち、重量部材３５は、ウエハ２を搬入する際の多関節アーム部４の伸縮動作の加速時に、慣性力によって、ウエハ２に当接する方向へローラ３４を移動させる。引張りコイルバネ２９の付勢力に抗してレバー部材３６が回動すると、ローラ３４がウエハ２に当接しウエハ２を把持する。また、多関節アーム部４が伸びて停止すると、引張りコイルバネ２９の付勢力で、ローラ３４はウエハ２を解放する。

なお、把持部２８がウエハ２を把持しているときには、当接部材３０の鉛直面３０ａもウエハ２に当接している。すなわち、把持部２８と鉛直面３０ａとがウエハ２を把持している。本形態では、図２に示すように、略１２０°ピッチで、把持部２８および鉛直面３０ａがウエハ２に当接して、把持部２８および鉛直面３０ａがウエハ２を把持している。

また、ウエハ２を搬出する際の多関節アーム部４の動作の加速時には、ハンド３の先端側へ向かう相対的な慣性力がウエハ２に生じる。また、ウエハ２を搬入する際の多関節アーム部４の動作の減速時にも、ハンド３の先端側へ向かう相対的な慣性力がウエハ２に生じる。そのため、これらのときには、当接部材３０の鉛直面３０ａにウエハ２が当接して、ウエハ２の位置ずれが防止される。

また、ウエハ２を搬出する際の多関節アーム部４の動作の加速時、および、ウエハ２を搬入する際の多関節アーム部４の動作の減速時には、重量部材３５に、ベース部材２７に対する相対的な慣性力がハンド３の先端側に向かって生じる。このときには、重量部材３５が規制部材３１に当接して、把持部２８の動きが規制される。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、ハンド３が、ウエハ２に当接してウエハ２を把持するための把持部２８と、ウエハ２から退避させる方向へ把持部２８を付勢する引張りコイルバネ２９とを備えている。また、把持部２８は、ウエハ２に当接してウエハ２を把持するローラ３４と、多関節アーム部４の伸縮動作に伴う慣性力で、ローラ３４がウエハ２に当接する方向へローラ３４を移動させる重量部材３５とを備えている。そのため、ローラ３４と重量部材３５とによる簡易な構成で、ウエハ２を把持し、また、引張りコイルバネ２９による簡易な構成で、ウエハ２を解放することができる。

本形態では、把持部２８がハンド３の基端側に配置され、当接部材３０がハンド３の先端側となる載置部材２６の先端側に固定されている。また、ウエハ２を搬出する際の多関節アーム部４の伸縮動作の減速時には、重量部材３５によって、ウエハ２に当接する方向へローラ３４が移動する。そのため、ウエハ２を搬出する際の多関節アーム部４の伸縮動作の減速時には、ローラ３４によって、ウエハ２の位置ずれを防止することができ、ウエハ２を搬出する際の多関節アーム部４の伸縮動作の加速時には、当接部材３０（具体的には、鉛直面３０ａ）によって、ウエハ２の位置ずれを防止することができる。

本形態では、ウエハ２を搬入する際の多関節アーム部４の伸縮動作の加速時に、重量部材３５によって、ウエハ２に当接する方向へローラ３４が移動する。そのため、同様に、ウエハ２を搬入する際の多関節アーム部４の伸縮動作の加速時には、ローラ３４によって、ウエハ２の位置ずれを防止することができ、ウエハ２を搬入する際の多関節アーム部４の伸縮動作の減速時には、当接部材３０（具体的には、鉛直面３０ａ）によって、ウエハ２の位置ずれを防止することができる。

本形態では、ハンド３は、引張りコイルバネ２９による把持部２８の付勢方向における把持部２８の動きを規制する規制部材３１を備えている。そのため、把持部２８がウエハ２から退避しているとき（すなわち、ウエハ２の解放時）の重量部材３５の位置決めを行うことができる。したがって、重量部材３５に、多関節アーム部４の伸縮動作に伴う慣性力を適切に働かせて、レバー部材３６を確実に回動させることができる。その結果、ローラ３４を確実にウエハ２に当接させることができる。

本形態では、略Ｌ形状に形成されたレバー部材３６の一端側にローラ３４が取り付けられ、レバー部材３６の他端側に重量部材３５が取り付けられている。そのため、固定軸３７を中心に回動するレバー部材３６を用いた簡易な構成で、ウエハ２に当接する方向へ慣性力によってローラ３４を移動させることができる。

本形態では、把持部２８は、ウエハ２に当接するとともに回動可能なローラ３４を備えている。そのため、把持部２８がウエハ２に当接する際に、ウエハ２がハンド３上で位置ずれを起こしている場合であっても、ローラ３４の作用によって、ウエハ２に損傷を与えることなく、ウエハ２を所定の位置へ位置決めすることが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、引張りコイルバネ２９によって、ウエハ２から退避する方向に把持部２８が付勢されている。この他にもたとえば、図１１に示すように、圧縮コイルバネ３９によって、ウエハ２から退避する方向に把持部２８が付勢されても良い。この場合には、図１１に示すように、圧縮コイルバネ３９の一端は、第２レバー部３６ｂに取り付けられ、圧縮コイルバネ３９の他端は、載置部材２６（またはベース部材２７）に取り付けられる。なお、図１１では、上述した形態と同一の構成については、同一の符号を付している。

上述した形態では、ハンド３は、略Ｌ形状に形成された２本のレバー部材３６を回動させてウエハ２を把持、解放する把持部２８を備えている。この他にもたとえば、ハンド３は、把持部２８に代えて、図１２に示すように、ベルト４１に固定された重量部材４５とベルト４１に保持部材４２を介して取り付けられたローラ３４とを有し、ローラ３４を直線状に移動させてウエハ２を把持、解放する把持部４８を備えていても良い。

この把持部４８では、ベルト４１は、たとえば、２個のプーリ４３に掛け渡されている。また、ローラ３４は、保持部材４２の先端側に回動可能に取り付けられている。また、保持部材４２の後端側には、引張りコイルバネ４９の一端が取り付けられ、ベース部材２７には、引張りコイルバネ４９の他端が取り付けられている。上述した形態と同様に、この把持部４８は、図１２（Ａ）に示すように、通常、引張りコイルバネ４９の付勢力で、ウエハ２から退避している。また、把持部４８は、ウエハ２を搬出する際の多関節アーム部４の伸縮動作の減速時、あるいは、ウエハ２を搬入する際の多関節アーム部４の伸縮動作の加速時に、図１２（Ｂ）に示すように、慣性力によって、ローラ３４でウエハ２を把持する。なお、図１２では、上述した形態と同一の構成については、同一の符号を付している。

また、図１２に示す把持部４８において、ベルト４１およびプーリ４３に代えて、リニアガイドを用いても良い。

上述した形態では、中空回転軸１６の回動に伴う多関節アーム部４の伸縮動作は、定速動作のない加減速動作のみである。この他にもたとえば、中空回転軸１６の回動に伴う多関節アーム部４の伸縮動作には、加速動作、減速動作に加え、定速動作があっても良い。また、上述した形態では、中空回転軸１６の駆動モータの加速レートと減速レートが等しくなっているが、中空回転軸１６の駆動モータの加速レートと減速レートとが異なっていても良い。

上述した形態では、ローラ３４が、搬送対象物であるウエハ２に当接してウエハ２を把持する把持部材である。この他にもたとえば、ウエハ２に当接してウエハ２を把持する把持部材は、レバー部材３６の一端側に固定される固定部材であっても良い。また、上述した形態では、ウエハ２を把持する方向へ把持部２８を付勢する付勢部材は、引張りコイルバネ２９であるが、把持部２８を付勢する付勢部材は、板バネ等の他のバネ部材やゴム等の弾性部材であっても良い。

上述した形態では、重量部材３５が規制部材３１に当接することで、引張りコイルバネ２９による把持部２８の付勢方向における把持部２８の動きが規制されている。この他にもたとえば、レバー部材３６が規制部材３１に当接することで、引張りコイルバネ２９による把持部２８の付勢方向における把持部２８の動きが規制されても良い。

上述した形態では、ロボット１は、多関節アーム部４が伸縮する際に、ハンド３が一定方向を向いた状態で放射状に移動するいわゆる円筒型ロボットである。この他にもたとえば、本発明の構成が適用されるロボットは、円筒型ロボットでなくても良い。すなわち、多関節アーム部の伸縮に伴ってハンド３の向きが変わるロボットにも本発明の構成を適用することができる。また、上述した形態では、多関節アーム部４は、第２アーム６と第１アーム７との２本のアームによって構成されているが、多関節アーム部４は、３本以上のアームによって構成されても良い。

上述した形態では、当接部材３０は、載置部材２６と別体で形成され、載置部材２６に固定されているが、当接部材３０と同様の機能を備える当接部が載置部材２６に一体で形成されても良い。

上述した形態では、ロボット１は、真空状態で使用されるいわゆる真空ロボットであるが、ロボット１は、大気中で使用されても良い。すなわち、本発明の構成が適用されるロボットは真空ロボットには限定されない。また、上述した形態では、ロボット１に搬送される搬送対象物は円盤状のウエハ２であるが、ロボット１に搬送される搬送対象物は、ウエハ２以外の円盤状に形成された基板であっても良いし、矩形状等の多角形状に形成された基板等であっても良い。

本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットを示す側面図である。 図１に示す産業用ロボットを示す平面図であり、（Ａ）は多関節アーム部が伸びている状態を示し、（Ｂ）は多関節アーム部が縮んでいる状態を示す。 図１に示す産業用ロボットが組み込まれた半導体製造システムの概略構成を示す平面図である。 図１に示す多関節アーム部およびハンド内の動力の伝達機構を説明するための概略断面図である。 図１に示す多関節アーム部の伸縮状態とハンドの向きとの関係を説明するための図である。 図１に示すロボットでウエハの搬出、搬入を行う際の中空回転軸の駆動モータの速度と第１アームの回動角度との関係を示す図である。 図１に示すハンドの要部を示す平面図であり、（Ａ）は把持部がウエハから退避している状態を示し、（Ｂ）は把持部がウエハを把持している状態を示す。 図７に示すハンドの要部の側面図である。 図２（Ａ）のＦ部の構成を側面から説明するための断面図である。 図２（Ａ）のＧ部の構成を側面から説明するための断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかる付勢部材を説明するための図である。 本発明の他の実施の形態にかかる把持部を説明するための図である。

符号の説明

１ ロボット（産業用ロボット）
２ ウエハ（搬送対象物）
３ ハンド
４ 多関節アーム部
５ 本体部
６ 第２アーム（ハンド保持アーム）
１０ 受渡しチャンバー（収納部）
１１ 処理チャンバー（収納部）
２８、５８ 把持部
２９、４９ 引張りコイルバネ（付勢部材）
３０ 当接部材（当接部）
３１ 規制部材
３４ ローラ（把持部材）
３５、４５ 重量部材
３６ レバー部材
３９ 圧縮コイルバネ（付勢部材）

Claims (4)

1. 搬送対象物が収納される収納部からの前記搬送対象物の搬出および前記収納部への前記搬送対象物の搬入を行う産業用ロボットにおいて、
   前記搬送対象物を搭載するハンドと、前記ハンドを先端側で回動可能に保持するハンド保持アームを含む２本以上のアームを有し前記収納部に対する前記搬送対象物の出し入れの際に伸縮する多関節アーム部と、前記多関節アーム部を回動可能に保持する本体部とを備え、
   前記ハンドは、前記搬送対象物に当接して前記搬送対象物を把持するための把持部と、前記搬送対象物から退避させる方向へ前記把持部を付勢する付勢部材と、先端側に設けられ前記搬送対象物の端部が当接する当接部とを備え、
   前記把持部は、前記搬送対象物に当接可能な把持部材と、前記多関節アーム部の伸縮動作に伴う慣性力で、前記把持部材が前記搬送対象物に当接する方向へ前記把持部材を移動させる重量部材とを備えるとともに、前記ハンド保持アーム側となる前記ハンドの基端側に配置され、
   前記重量部材は、前記収納部から前記搬送対象物を搬出する際の前記多関節アーム部の伸縮動作の減速時に、前記当接部から離れようとする前記搬送対象物を前記当接部に接した状態に維持させるため、前記当接部に向かう方向でかつ前記搬送対象物に当接する方向へ前記把持部材を移動させ、前記把持部材と前記当接部とで前記搬送対象物を保持し、さらに、前記収納部へ前記搬送対象物を搬入する際の前記多関節アーム部の伸縮動作の加速時に、前記当接部から離れようとする前記搬送対象物を前記当接部に接した状態に維持させるため、前記当接部に向かう方向でかつ前記搬送対象物に当接する方向へ前記把持部材を移動させ、前記把持部材と前記当接部とで前記搬送対象物を保持する、
   ことを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記ハンドは、前記付勢部材による前記把持部の付勢方向における前記把持部の動きを規制する規制部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。
3. 前記把持部は、前記把持部材と前記重量部材とを連結するとともに回動可能な略Ｌ形状のレバー部材を備え、前記把持部材は、前記レバー部材の一端側に取り付けられ、前記重量部材は、前記レバー部材の他端側に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の産業用ロボット。
4. 前記把持部材は、回動可能なローラであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の産業用ロボット。

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