JP5171093B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は搬送装置の技術分野に係り、特に、死点脱出機構を有する搬送装置に関する。

シリコンウェハやガラス基板等を搬送するために基板搬送装置が用いられるが、使用環境により動作範囲が制限されることが多い。例えば、半導体製造装置など、真空等の特殊環境下で基板搬送装置を動作させる場合には、装置内の限られた空間内で動作しなければならないため、基板搬送装置は旋回半径の小さいものでなければならない。

また、被搬送物をバルブで隔離されたプロセス室等へ搬送する場合には、プロセス室の環境へ与える影響をできるだけ抑制するために、基板搬送装置自体が使用環境を汚染しないクリーンなものであることが必要であるとともに、基板搬送装置がバルブおよびプロセス室へ侵入する部分をできるだけ小さくする必要がある。これらの要求を満足することは、装置やバルブ面積の縮小につながり、低コスト化および省スペース化と密接に関連しているため、非常に重要である。
ウェハやガラス基板等を搬送するための基板搬送装置には、例えば、特開２００２−１３４５８４や特開平１１−２１６６９１がある。

図７に特開２００２−１３４５８４の概略を、図８に特開平１１−２１６６９１の概略を示す。
特開２００２−１３４５８４に記載された搬送装置１００によれば、第１駆動軸（ここでは不図示）に固定に取り付けられた第１リンク１０１と、第２駆動軸（ここでは不図示）に固定に取り付けられた第２リンク１０２と、第１リンク１０１の他端に連結された第３リンク１０３と、第２リンク１０２の他端に連結された第４リンク１０４と、第３リンク１０３および第４リンク１０４と回転可能に取り付けられた基板保持部１１０から構成されている。

第１リンク１０１、第２リンク１０２、第３リンク１０３および第４リンク１０４のリンク長は全て同じであり、第１駆動軸と第２駆動軸とが同心状に配設されており、第３リンク１０３と基板保持部１１０の連結部および第４リンク１０４と基板保持部１１０の連結部も同心状に配設されている。

この搬送装置１００は、第一駆動軸と第二駆動軸が同期して逆位相に回転することにより、第一及び第二駆動軸から、第１リンク１０１と第４リンク１０４の連結部と、第２リンク１０２と第３リンク１０３の連結部とを結ぶ直線におろした垂線（以下、搬送ライン）に沿って移動する。

また、第１リンク１０１と第２リンク１０２の開き角が１８０°となる位置を通過するための機構として、第１リンク１０１の回転動力を第４リンク１０４に伝達するための動力伝達機構を有し、動力伝達機構は、第１リンク１０１の駆動軸に固定された第１ギア１１１と、第４リンク１０４の一端部に固定された第４ギア１１４と、第１ギア１１１および第４ギア１１４と噛み合う第２ギア１１２、第３ギア１１３およびリンク１１５とを有している。

特開平１１−２１６６９１に記載された搬送装置２００によれば、第１駆動軸（不図示）に固定に取り付けられた第一上腕２０１と、第２駆動軸に固定に取り付けられた第二上腕２０２と、第一上腕２０１の他端に連結された第一前腕２１１と、第二上腕２０２の他端に連結された第二前腕２１２と、第一前腕２１１および第二前腕２１２と回転可能に取り付けられた第一手首２２１および第二手首２２２、および誤差補正機構を含んだ基板保持部２１０から構成されている。

第一上腕２０１と第二上腕２０２のリンク長と、第一前腕２１１および第二前腕２１２のリンク長とは異なり、第１駆動軸と第２駆動軸とが同心状に配設されており、第一前腕２１１の他端部は、第一手首２２１と回転自由に連結されており、第二前腕２１２の他端部は第二手首２２２と回転自由に連結されている。また、駆動軸の回転力を第一、第二前腕２１１、２１２へ伝達する動力伝達機構としてベルト２１５を使用している。

この搬送装置２００は、第一上腕２０１と第二上腕２０２のリンク長と第一前腕２１１および第二前腕２１２のリンク長とが異なり、搬送ラインに沿って移動するために、第一手首２２１および第二手首２２２に連結されたばね２３５、第二手首２２２に配設されたリニアレール２３１、基板保持部２１０に配設されたリニアガイド２３２を有している。

上記特開２００２−１３４５８４および特開平１１−２１６６９１に記載された搬送装置１００、２００によれば、第１駆動軸と第２駆動軸とが同心状に配設されており、旋回半径が小さくできるという利点がある。
しかしながら、上記特開２００２−１３４５８４に記載された搬送装置１００によれば、第１リンク１０１に連結された第３リンク１０３の他端部と、第２リンク１０２に連結された第４リンク１０４の他端部が同心状に配設されているため、第２リンク１０２と第４リンク１０４との結合部が非常に厚い構造となっており、半導体製造装置等に搭載する場合にはゲートバルブ等を大きくする必要があり、不利である。

上記特開平１１−２１６６９１に記載された搬送装置２００によれば、第一前腕２１１と第一手首２２１の結合部および第二前腕２１２と第二手首２２２の結合部とがオフセットしているため、前腕と手首の結合部は薄い構造となっているが、ばね２３５およびリニアガイド２３２から構成される誤差補正機構が搭載されており、構成部品が増えて構造が複雑になるとともに高コストである。また、リニアガイド２３２からのダストやリニアガイド２３２に塗布したグリスの放出ガス等、装置環境を汚染する要因が増えてしまう。
特開２００２−１３４５８４号公報 特開平１１−２１６６９１号公報

本発明は、小型で装置環境を汚染しない死点脱出機構を有する搬送装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、同一の駆動回転軸線を中心に回転可能に構成された第一、第二の回転軸と、前記第一、第二の回転軸に根本部分が固定され、前記第一、第二の回転軸によってそれぞれ回転される第一、第二の能動リンクと、前記第一、第二の能動リンクの先端部分に配置された第一、第二の主回転軸線と、根本部分が、前記第一、第二の主回転軸線を中心に、前記第一、第二の能動リンクに回動可能に取り付けられた第一、第二の従動リンクと、前記第一、第二の従動リンクの先端部分に配置され、互いに離間した第一、第二の補助回転軸線と、前記第一、第二の従動リンクの先端部分に、前記第一、第二の補助回転軸線を中心として回動可能に取り付けられたハンド部と、前記第一、第二の補助回転軸線を結び軸間距離を構成する線分に対する前記第一、第二の従動リンクの角度を互いに等しくする姿勢制御装置とを有し、前記ハンド部は、前記姿勢制御装置によって、同じ部分を前記第一、第二の回転軸側に向けながら移動するように構成され、前記第一の主回転軸線から、前記駆動回転軸線を通り、前記第二の主回転軸線に到るまでの距離と、前記第一の主回転軸線から、前記第一の補助回転軸線と、前記第二の補助回転軸線とをこの順序で通り、前記第二の主回転軸線に到るまでの距離が等しくされ、前記駆動回転軸線と、前記第一、第二の主回転軸線と、前記第一、第二の補助回転軸線とは平行に配置され、前記ハンド部が、前記第一、第二の能動リンクの間の角度と前記第一、第二の従動リンクの間の角度の両方が１８０°となる死点に位置する状態から、前記ハンド部を前記死点の位置から所定方向に移動させる死点脱出機構を有する搬送装置であって、前記死点脱出機構は、前記第一の回転軸によって回転される第一の係合部材と、前記第二の能動リンクに回転可能に固定され、前記第一の係合部材と相対的に回転する第二の係合部材と、前記第二の能動リンクに回転可能に固定され、前記第二の係合部材と相対的に回転する伝達機構とを有し、前記第二の従動リンクは、前記伝達機構により、前記第一の能動リンクの回転方向と同方向に回転され、前記第一、第二の係合部材は前記死点位置から−１６度以上＋１６度以下の範囲内でのみ係合し、前記第一、第二の係合部材の係合の解除により、前記第一の係合部材の回転力の前記第二の従動リンクへの伝達が解除される搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記第一、第二の係合部材の一方は突起を有し、他方は窪みを有し、前記ハンド部が前記死点に位置するときに、前記突起と前記窪みが嵌合するように構成された搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記姿勢制御装置は、前記第一、第二の補助回転軸線を中心に回転する第一、第二の回転部材を有し、前記第一、第二の回転部材は、互いに同角度逆方向に回転するように構成された搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記第一、第二の回転部材は、前記第一、第二の従動リンクに対してそれぞれ固定された歯車であり、前記歯車同士が噛み合わされている搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記第一、第二の回転部材は、前記第一、第二の従動リンクに対してそれぞれ固定されたプーリー又はスプロケットであり、前記第一、第二の回転部材間は離間され、ベルト又はチェーンが「８」字型に掛け渡された搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記第一、第二の係合部材は歯車であって、前記第一の係合部材は一枚以上の歯を有し、前記第二の係合部材は二枚以上の歯を有する搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記第一、第二の係合部材は歯車であって、前記第一の係合部材は一枚以上の歯を有し、前記第二の係合部材は二枚以上の歯を有し、前記ハンド部が前記死点に位置するときに、前記歯車が噛み合うようにされた搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、側面に前記第二の係合部材が設けられ、前記第二の係合部材と離間した前記側面の一部に歯車の歯が設けられた従動歯車を有し、前記歯は、前記伝達機構が有する伝達歯車と噛み合って前記伝達歯車を回転させて、前記第二の従動リンクを、前記第一の能動リンクの回転方向と同方向に回転させる搬送装置である。

本発明は上記のように構成されており、死点脱出機構により基板保持部が第一、第二の能動リンクの間の開き角が１８０°となる死点位置をハンド部が滑らかに通過することができる。

また、本発明の死点脱出機構では、第一、第二の係合部材は、第一、第二の能動リンクの間の開き角θが、１８０°−θ₀≦θ≦１８０°＋θ₀の範囲の間だけ係合して回転力を伝達し、上記範囲を超えると係合が解除され、第二の従動リンクは、第一の従動リンクの回転運動とは無関係になる。
第一、第二の係合部材の係合が維持される角度は２×θ₀である。第一、第二の係合部材は、理想的にはθ₀が０°となるように形成するのが好ましい。

第一、第二の補助回転軸線は、一定距離Ｄだけ離間されており、第一、第二の能動リンクの軸距と第一、第二の従動リンクの軸距は、第一、第二の補助回転軸線間の軸距の半分Ｄ／２だけ長さが異なる。従って、第一、第二の回転軸が回転したときの、第一、第二の能動リンクの駆動回転軸線を中心とした回転角度θ₁と、第一、第二の従動リンクの、第一、第二の主回転軸線を中心とした回転角度θ２はハンド部が死点に位置するときにだけ等しくθ₁＝θ₂＝０°、死点以外に位置するときに異なる大きさになる。

第一又は第二の能動リンクと、第一又は第二の従動リンクに、各リンクの回転角度と、同じ大きさだけ回転する歯車をそれぞれ設け、歯車間をリンク機構や補助歯車で結合した場合、死点位置以外では、歯車が回転しなくなってしまう。

本発明では、ハンド部が死点位置を含み、歯車が略同角度回転できる範囲(第一、第二の能動リンク間の角度θで示し、第一、第二の係合部材の係合が維持される角度範囲を−θ₀〜＋θ₀とすると、１８０°−θ₀≦θ≦１８０°＋θ₀の範囲）では、第一、第二の係合部が係合し、第一又は第二の回転軸の回転力を第一、第二の従動リンクに伝達するようになっており、その範囲を超え、第一又は第二の能動リンクに設けられた歯車と、第一又は第二の従動リンクに設けられた歯車の回転角度の相違が大きくなると、係合は解除され、第一又は第二の能動リンクに設けられた歯車と、第一又は第二の従動リンクに設けられた歯車は、互いに無関係に、異なる角度回転できるようになる。

死点脱出機構が簡単な構造で厚みが薄い。また、ハンド部の連結部が薄くできるため、アーム部を挿入するゲートバルブの開口を小さくすることができる。その結果、搬送室内のダストが処理室に侵入しにくくなる。
第一、第二の回転軸が、同心状に配置されているため、装置の設置面積が小さく、また、旋回半径が小さいので、この搬送ロボットを配置する搬送室を小さくすることができる。

また、第一、第二の従動リンクとハンド部はオフセットして配設されているため、結合部を薄くすることが可能であり、省スペースおよび低コストである。
また、１８０°±θ₀の範囲以外の位置では、死点脱出機構による拘束が無いため、円滑な動作が可能であり、ギアの摺動抵抗や磨耗粉の発生等を少なくすることができる。また、バネやリニアガイドは不要なので、ダストは一層少ない。

図１は、本発明の第一、第二例の搬送ロボット（搬送装置）１、２の側面図を示しており、図２(ａ)は第一例の搬送ロボット１の平面図、同図(ｂ)は第二例の搬送ロボット２の平面図を示しており、同じ部材には同じ符号を付して説明する。

この搬送ロボット１、２は、第一、第二の回転軸１１、１２と、アーム部１５とを有している。
第一、第二の回転軸１１、１２は、一方が外筒、他方が内筒となり、内筒側が外筒側の内部に配置されている。第一、第二の回転軸１１、１２はそれぞれモータ（不図示）に接続されており、該モータにより、鉛直に配置された同じ駆動回転軸線を中心として、それぞれ独立に回転できるように構成されている。

図３は、第一、第二例の搬送ロボット１、２の回転軸線と軸距を示す説明図であり、符号Ｐは、駆動回転軸線を示している。
アーム部１５は、第一、第二の能動リンク２１、２２と、第一、第二の従動リンク２５、２６と、ハンド部２０を有している。

第一、第二の能動リンク２１、２２と、第一、第二の従動リンク２５、２６は、細長の板であり、ハンド部２０は正方形に近い長方形形状の板であり、その先端には搬送対象を載置するための、基板保持部（不示図）が取り付けられる。
第一、第二の能動リンク２１、２２は、駆動回転軸線Ｐと垂直な方向(ここでは水平な方向)に伸ばされた状態で、その根本部分が、それぞれ第一、第二の回転軸１１、１２に固定されており、第一、第二の回転軸１１、１２が回転すると、第一、第二の能動リンク２１、２２は、駆動回転軸線Ｐを中心に、第一、第二の回転軸１１、１２の回転角度だけ、第一、第二の回転軸１１、１２とそれぞれ同一方向に回転するように構成されている。

第一、第二の能動リンク２１、２２の先端と、第一、第二の従動リンク２５、２６の根本部分には、それぞれ孔４５、４６が形成されており、第一、第二の能動リンク２１、２２の先端と、第一、第二の従動リンク２５、２６の根本部分は、孔４５、４６が連通するように重ねられており、第一、第二の従動リンク２５、２６は、孔４５、４６内に挿通された第一、第二の主軸部材３１、３２によって、それぞれ第一、第二の能動リンク２１、２２に回動可能に取り付けられている。

従って、第一、第二の能動リンク２１、２２と第一、第二の従動リンク２５、２６の結節点は、第一、第二の主軸部材３１、３２の中心軸線である第一、第二の主回転軸線上に位置し、第一、第二の従動リンク２５、２６は、第一、第二の主回転軸線を中心として回動可能に構成されている。図３の符号Ｑ₁、Ｑ₂は、第一、第二の主回転軸線を示している。

第一、第二の主回転軸線Ｑ₁、Ｑ₂は駆動回転軸線Ｐに対して平行であり、第一、第二の従動リンク２５、２６は、第一、第二の主回転軸線Ｑ₁、Ｑ₂に対して垂直な方向に伸ばされており、従って、第一、第二の従動リンク２５、２６は第一、第二の主回転軸線Ｑ₁、Ｑ₂に垂直な平面内で回動する。
また、第一、第二の従動リンク２５、２６の先端とハンド部２０の左右両端位置には孔４７、４８が形成されている。

第一、第二の従動リンク２５、２６とハンド部２０は、第一、第二の従動リンク２５、２６の先端の孔４７、４８がハンド部２０の一端と他端の孔４７、４８とそれぞれ連通された状態で重ね合わされ、孔４７、４８内に挿通された第一、第二の補助軸部材３５、３６によって連結されている。

ハンド部２０は、第一、第二の従動リンク２５、２６に対し、第一、第二の補助軸部材３５、３６の中心軸線である第一、第二の補助回転軸線を中心として、回動可能にされている。図３の符号Ｓ₁、Ｓ₂は、第一、第二の補助回転軸線をそれぞれ示している。

従って、第一の従動リンク２５と第二の従動リンク２６は、先端部分がハンド部２０を介して連結されている。
第一、第二の補助回転軸線Ｓ₁、Ｓ₂は、駆動回転軸線Ｐに対して平行であり、ハンド部２０は、第一、第二の補助回転軸線Ｓ₁、Ｓ₂に対して垂直に配置されている。
第一、第二の従動リンク２５、２６とハンド部２０の間には、姿勢制御装置４０が取り付けられている。

姿勢制御装置４０は、第一、第二の従動リンク２５、２６に対してそれぞれ固定され、互いに噛み合わされた第一、第二の規制歯車４１、４２で構成されている。第一、第二の規制歯車４１、４２は、回転中心が第一、第二の補助回転軸線Ｓ₁、Ｓ₂上に配置されており、第一、第二の規制歯車４１、４２は、第一、第二の従動リンク２５、２６の回動と共に、ハンド部２０に対して、第一、第二の補助回転軸Ｓ₁、Ｓ₂を中心として回動できるように構成されている。

図３の符号Ａ₁、Ａ₂は、駆動回転軸線Ｐと第一、第二の主回転軸線Ｑ₁、Ｑ₂との間の距離(軸距)をそれぞれ示しており、軸距Ａ₁、Ａ₂は、それぞれ第一、第二の能動リンク２１、２２の長さである。

また、同図符号Ｂ₁、Ｂ₂は第一の主回転軸線Ｑ₁と第一の補助回転軸線Ｓ₁の間の距離(軸距)と、第二の主回転軸線Ｑ₂と第二の補助回転軸線Ｓ₂の間の距離(軸距)をそれぞれ示しており、軸距Ｂ₁、Ｂ₂は、それぞれ第一、第二の従動リンク２５、２６の長さである。

また、同図符号Ｒ₁、Ｒ₂は第一、第二の規制歯車４１、４２の半径であり、第一、第二の規制歯車４１、４２は噛み合わされており、第一、第二の規制歯車４１、４２の半径Ｒ₁、Ｒ₂の合計値が第一、第二の補助回転軸線間の距離(軸距)Ｄになる(Ｄ＝Ｒ₁＋Ｒ₂)。

本発明では、第一、第二の規制歯車４１、４２の半径Ｒ₁、Ｒ₂の値は等しく、それぞれ第一、第二の補助回転軸線Ｓ₁、Ｓ₂間の軸距Ｄの半分の値である(Ｒ₁＝Ｒ₂＝Ｄ／２）。

また、本発明では、第一、第二の能動リンク２１、２２の長さＡ₁、Ａ₂同士は等しく(Ａ₁＝Ａ₂)、第一、第二の従動リンク２５、２６の長さＢ₁、Ｂ₂同士も等しい(Ｂ₁＝Ｂ₂)。

第一、第二の能動リンク２１、２２が成す角度を符号θで表わすと、θ＝１８０°のときに、第一、第二の能動リンク２１、２２の軸距Ａ₁、Ａ₂は、一直線に並び、両端が第一、第二の主回転軸線Ｑ₁、Ｑ₂に位置する線分を形成する。

第一の従動リンク２５の軸距Ｂ₁と、第一、第二の補助回転軸線Ｓ₁、Ｓ₂間の軸距Ｄと、第二の従動リンク２６の軸距Ｂ₂も同じ線分を形成するから、Ａ₁＋Ａ₂＝Ｂ₁＋Ｄ＋Ｂ₂ (Ａ₁＝Ａ₂ ，Ｂ₁＝Ｂ₂）である。Ｄ＞０であるから、Ｂ₁＝Ｂ₂＜Ａ₁＝Ａ₂である。

軸距が、Ａ₁＝Ａ₂ ，Ｂ₁＝Ｂ₂の関係にある場合は、第一、第二の規制歯車４１、４２の回転中心を結ぶ線分が、第一、第二の主回転軸線Ｑ₁、Ｑ₂と垂直に交差する直線に対して平行にすることができる。

第一、第二の規制歯車４１、４２は、その状態で噛み合わされており、第一、第二の規制歯車４１、４２の回転中心を結ぶ線分と第一の従動リンク２５が成す角度と、前記線分と第二の従動リンク２６とが成す角度が等しく、また、第一の能動リンク２１と第一の従動リンク２５の成す角度と、第二の能動リンク２２と第二の従動リンク２６の成す角度とが等しくなっている。

第一、第二の回転軸１１、１２が回転し、第一、第二の能動リンク２１、２２が成す角度が変化する場合、第一、第二の規制歯車４１、４２は、互いに逆方向に同角度回転し、第一、第二の規制歯車４１、４２の回転中心を結ぶ線分と第一の従動リンク２５が成す角度と、前記線分と第二の従動リンク２６とが成す角度が等しい状態が維持されるから、第一、第二の回転軸１１、１２にはハンド部２０の同じ部分が向けられており、第一、第二の規制歯車４１、４２の接点は、第一、第二の能動リンク２１、２２の成す角度を二分する直線上にある。

第一、第二の能動リンク２１、２２の成す角度が１８０°であるとき、第一、第二の規制歯車４１、４２の接点は、駆動回転軸Ｐ線上に位置している。この状態が、ハンド部２０が死点上に位置する状態である。
その状態から第一、第二の回転軸１１、１２が回転し、第一、第二の能動リンク２１、２２が閉じる方向に移動すると、ハンド部２０は第一、第二の能動リンク２１、２２が閉じる方向か、又は、それとは反対側の二方向に移動し得る。

第一、第二の回転軸１１、１２の回転だけでは、ハンド部２０がどちらの方向に移動するかは決まらないため、第一、第二の能動リンク２１、２２が閉じる方向とは逆向きに移動する場合、アーム部１５は伸びなくなる。

本発明では、第一又は第二の能動リンク２１、２２と第二の従動リンクの間には、死点脱出機構５０が設けられており、第一、第二の能動リンク２１、２２が１８０°から閉じる場合、死点脱出機構５０により、ハンド部２０が第一、第二の能動リンク２１、２２が閉じる方向と同方向に移動するように、第一又は第二の従動リンク２５、２６が回転させられる。

死点脱出機構５０を説明すると、該死点脱出機構５０は、第一の能動リンク２１に取り付けられた駆動円盤５１と、該駆動円盤５１に隣接し、第二の能動リンク２２に取り付けられた従動円盤５２を有している。

駆動円盤５１は、その中心が駆動回転軸線Ｐ上に配置され、第一の回転軸１１及び第一の能動リンク２１に対して固定されており、従って、第一の能動リンク２１が回転すると、駆動円盤５１は、駆動回転軸線Ｐを中心として、第一の能動リンク２１と同方向に同角度回転されるように構成されている。
従動円盤５２は、回転中心が第二の能動リンク２２に回転可能に取り付けられており、回転中心が第二の能動リンク２２に対して静止した状態で回転するように構成されている。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動円盤５１と従動円盤５２の円周側面には、第一、第二の係合部材５５、５６がそれぞれ設けられている。
第一、第二の係合部材５５、５６は、一方が突起であり、他方が窪みであり(図５（ａ）、（ｂ）では、第一の係合部材５５が突起、第二の係合部材５６が窪み)、第一、第二の係合部材の５５、５６相対的な位置関係は、第一、第二の能動リンクの角度が１８０°を成すとき、即ち、ハンド部２０が死点に位置するときに、係合する(突部が窪みにはまり込む)ように構成されている。図５（ａ）は第一、第二の係合部材５５、５６が係合した状態を示している。

第一、第二の回転軸１１、１２が相対的に回転し、第一、第二の能動リンク２１、２２の間の角度が１８０°の状態から閉じる方向に回転するとき、従動円盤５２の回転中心は、駆動回転軸線Ｐを中心として円運動し、駆動円盤５１と従動円盤５２とが接する位置が移動する。
このとき、第二の係合部材５６は、係合が解除されるまで、駆動円盤５１の第一の係合部材５５から回転力を受け、第一の能動リンク２１の第二の能動リンク２２に対する回転とは、同角度反対方向に回転させられる。図５（ｂ）は係合が解除された状態を示している。

従動円盤５２は、円周側面の、第二の係合部材５６を中心とする半円周の範囲には、第二の係合部材以外の突起や窪みは設けられておらず、第二の係合部材５６の反対側の半円周(中心角１８０°)の範囲には、歯車の歯５７が設けられている。
第二の従動リンク２６には、第二の主回転軸線Ｑ₂を中心として回転する従動歯車５３が設けられている。

従動円盤５２と従動歯車５３の間には伝達機構６５が配置されており、第一の係合部材５５が第二の係合部材５６を回転させると、伝達機構６５内部の従動円盤５２の歯５７と噛み合う部材と従動歯車５３と噛み合う部材とを介して、第二の係合部材５６の回転力が、従動歯車５３を回転させるように構成されている。

ここでは、伝達機構６５は、従動円盤５２の歯５７と噛み合う第一の伝達歯車６６と、第一の伝達歯車６６と従動歯車５３の両方に噛み合う第二の伝達歯車６７を有しており、従動円盤５２の歯５７と従動歯車５３間が連結され、駆動円盤５１の回転は、従動円盤５２と、第一、第二の伝達歯車６６、６７によって変換され、従動歯車５３が、第一の能動リンク２１と同じ方向に回転されるように構成されている。
第一の伝達歯車６６は、従動円盤５２よりも小径であり、第二の従動リンク２６が最大±９０°回転したとき、第一の伝達歯車６６は、従動円盤５２の半円周以下の範囲と接触するようになっている。

第一の伝達歯車６６に替え、図２(ｂ)に示すように、従動歯車５３に噛み合わされた第二の伝達歯車６７を、従動円盤５２の外周付近と第二の伝達歯車６７の外周付近に回動可能に設けられたロッド７１に変更し、ロッド７１によって結合された従動円盤５２と第二の伝達歯車６７を、同方向同角度回転させるようにしてもよい。この場合、従動円盤５２の歯５７は不要となる。

従動歯車５３の回転力方向は、第一の能動リンク２１の第二の能動リンク２２に対する回転方向と同方向である。例えば、第一の能動リンク２１が第二の能動リンク２２に対して時計方向に回転するとき、従動歯車５３は時計方向に回転され、第一の能動リンク２１が第二の能動リンク２２に対して反時計方向に回転するとき、従動歯車５３は反時計方向に回転される。

その結果、ハンド部２０は、第一、第二の能動リンク２１、２２が閉じる方向に移動し、アーム部１５が伸ばされることになり、第一、第二の能動リンク２１、２２が閉じてもハンド部２０が死点上に静止したままになってしまう脱出ミスが防止される。

第一、第二の能動リンク２１、２２の長さと、第一、第二の従動リンク２５、２６の長さが異なっているので、第一、第二の能動リンク２１、２２の間の角度が１８０°以外のとき、第一、第二の回転軸１１、１２が相対回転し、第一、第二の能動リンク２１、２２がそれぞれθ₁回転したとすると、第一、第二の従動リンク２５、２６及び従動歯車５３は、θ₁とは異なる大きさの角度θ₂主回転軸の周りに回転する(θ₂＞θ₁)。この回転力は従動歯車５３と従動円盤５２はそれらの歯５７と伝達機構６５によって連結されているから、従動歯車５３の回転力は従動円盤５２に伝達される。

よって、従動円盤５２には、θ＝１８０°のとき第一、第二の係合部材５５、５６によって、第一、第二の能動リンク２１、２２の回転角度θ₁に応じた角度回転するような回転力が印加され、θ≠１８０°のとき、従動歯車５３によって、伝達機構６５を介して、第一、第二の従動リンク２５、２６の回転角度θ₂に応じた角度回転するような回転力が印加される。

第一、第二の係合部材５５、５６は、第一、第二の能動リンク２１、２２の間の開き角θが、１８０°−θ₀≦θ≦１８０°＋θ₀の範囲の間、係合しているとすると、その範囲のθ＝１８０°を除く間、従動円盤５２は、第一の係合部材５５と伝達機構６５の両方から、同じ方向であるが、異なる角度回転させる力を受ける。理想的にはθ₀＝０°とするのが好ましいが、θ₀＝０°となる係合部材の製作が困難であることや、θ＝１８０°の位置で確実に動力が伝達されるようにするため、本発明ではθ₀が１６°以下となるように第一、第二の係合部材５５、５６が形成されており、本発明では、第一、第二の係合部材５５、５６間の遊びや、伝達機構６５内部に遊びなどによって角度差を吸収させ、第一、第二の係合部材５５、５６や歯が破壊しないようにされている。

第一、第二の能動リンク２１、２２の角度θが、０°以上１８０°−θ₀未満、又は１８０°＋θ₀を超え３６０°以下の角度範囲では、第一、第二の係合部材５５、５６の係合は解除され、第二の係合部材５６は、第一の係合部材５５から力を受けなくなる。
この状態では、従動円盤５２は、従動歯車５３から、伝達機構６５を介して伝達される回転力によって回転されている。その回転は、第一の従動リンク２５の回転角度と同方向同角度(第二の従動リンク２６の回転角度とは反対方向同角度)である。

他方、駆動円盤５１は、第一の能動リンク２１の回転と同方向同角度回転し(第二の能動リンク２２の回転とは反対方向同角度回転している)、その結果、第一、第二の係合部材５５、５６が係合しない位置にある第一、第二の能動リンク２１、２２が、その間の角度が１８０°開く位置に戻ったときに、第一、第二の係合部材５５、５６は再度係合するようになっている。

なお、上記実施例では、第一、第二の係合部材５５、５６を突起と窪みで構成させたが、図６に示すように、第一、第二の係合部材７５、７６のうち、一方が歯車、他方が歯車の一部と係合する突起や窪みであってもよい。

また、上記姿勢制御装置４０は、第一、第二の補助回転軸線を回転中心とし、互いに噛み合わされた同半径の歯車であったが、図４に示すように、第一、第二の補助回転軸線間の軸距の１／２よりも小さい第一、第二の補助円盤(プーリー)７１、７２が、第一、第二の従動リンク２５、２６に対して固定され、「８」字型に交差して掛け渡されたベルト７３(第一、第二の補助円盤がスプロケットを有する場合にはチェーン)で連結された姿勢制御装置７０であってもよい。
第一、第二の補助円盤７１、７２は、第一、第二の補助回転軸線Ｓ₁、Ｓ₂をそれぞれ中心に、第一、第二の従動リンク２５、２６と同角度同方向に回転する。

なお、上記第一、第二の能動リンク２１、２２と、第一、第二の従動リンク２５、２６は、細長の板であり、表面が水平に配置され、狭いゲートバルブを通れるようになっていたが、棒状の部材であってもよい。

本発明の搬送装置１、２が、半導体製造装置等の真空中で処理を行う装置で使用されるためには、装置側の真空状態を保持しなければならないため、駆動源を大気側に配設するので、大気側に配設された駆動源の回転力を真空側の第一、第二の回転軸１１、１２に伝達するための回転シールからなる回転導入機構が必要となる。

本発明では、第一、第二の回転軸１１、１２とハウジングの間に回転導入機構が配設されている。接触式の回転シールである樹脂製シールとＯリングシールとを組み合わせて構成してもよいし、要求される装置側の圧力に応じて、真空シールの個数を増やしてもよい。また、中間排気を行ってもよいし、磁性流体シール等の他の回転導入機構を使用してもよい。

また、上記実施例では、第二の従動リンク２６に加えられる回転力を生成するために、駆動回転軸線を中心とする駆動円盤５１を第一の能動リンク２１に固定したが、腕部を伸ばして死点を脱出する際に、少なくとも第二の能動リンク２２を回動させる場合は、第二の従動リンク２６に加えられる回転力を生成するために、駆動回転軸線を中心とする駆動円盤５１を真空槽に対して固定し、その駆動円盤と、第二の能動リンク２２に回転可能に設けた上記の従動円盤５２に、第一、第二の係合部材５５、５６を配置してもよい。

本発明第一、第二例の搬送ロボットの側面図 (ａ)：第一例の搬送ロボットの平面図、(ｂ)：第二例の搬送ロボットの平面図 第一、第二例の搬送ロボットの回転軸線と軸距を示す説明図 姿勢制御装置の他の例を示す説明図 （ａ）：第一、第二の係合部材が係合した状態を示す平面図、（ｂ）：第一、第二の係合部材の係合が解消された状態を示す平面図 第一、第二の係合部材の他の例を示す平面図 従来技術の搬送装置の一例を示す平面図 従来技術の搬送装置の他の例を示す平面図

符号の説明

１、２…搬送装置 １１、１２……第一、第二の回転軸 ２０……ハンド部 ２１、２２…第一、第二の能動リンク ２５、２６……第一、第二の従動リンク ４０……姿勢制御装置 ５０……死点脱出機構 Ｐ……駆動回転軸線 Ｑ₁、Ｑ₂……第一、第二の主回転軸線 Ｓ₁、Ｓ₂……第一、第二の補助回転軸線

Claims (8)

1. 同一の駆動回転軸線を中心に回転可能に構成された第一、第二の回転軸と、
   前記第一、第二の回転軸に根本部分が固定され、前記第一、第二の回転軸によってそれぞれ回転される第一、第二の能動リンクと、
   前記第一、第二の能動リンクの先端部分に配置された第一、第二の主回転軸線と、
   根本部分が、前記第一、第二の主回転軸線を中心に、前記第一、第二の能動リンクに回動可能に取り付けられた第一、第二の従動リンクと、
   前記第一、第二の従動リンクの先端部分に配置され、互いに離間した第一、第二の補助回転軸線と、
   前記第一、第二の従動リンクの先端部分に、前記第一、第二の補助回転軸線を中心として回動可能に取り付けられたハンド部と、
   前記第一、第二の補助回転軸線を結び軸間距離を構成する線分に対する前記第一、第二の従動リンクの角度を互いに等しくする姿勢制御装置とを有し、
   前記ハンド部は、前記姿勢制御装置によって、同じ部分を前記第一、第二の回転軸側に向けながら移動するように構成され、
   前記第一の主回転軸線から、前記駆動回転軸線を通り、前記第二の主回転軸線に到るまでの距離と、
   前記第一の主回転軸線から、前記第一の補助回転軸線と、前記第二の補助回転軸線とをこの順序で通り、前記第二の主回転軸線に到るまでの距離が等しくされ、
   前記駆動回転軸線と、前記第一、第二の主回転軸線と、前記第一、第二の補助回転軸線とは平行に配置され、
   前記ハンド部が、前記第一、第二の能動リンクの間の角度と前記第一、第二の従動リンクの間の角度の両方が１８０°となる死点に位置する状態から、前記ハンド部を前記死点の位置から所定方向に移動させる死点脱出機構を有する搬送装置であって、
   前記死点脱出機構は、前記第一の回転軸によって回転される第一の係合部材と、
   前記第二の能動リンクに回転可能に固定され、前記第一の係合部材と相対的に回転する第二の係合部材と、
   前記第二の能動リンクに回転可能に固定され、前記第二の係合部材と相対的に回転する伝達機構とを有し、
   前記第二の従動リンクは、前記伝達機構により、前記第一の能動リンクの回転方向と同方向に回転され、
   前記第一、第二の係合部材は前記死点位置から−１６度以上＋１６度以下の範囲内でのみ係合し、
   前記第一、第二の係合部材の係合の解除により、前記第一の係合部材の回転力の前記第二の従動リンクへの伝達が解除される搬送装置。
2. 前記第一、第二の係合部材の一方は突起を有し、他方は窪みを有し、前記ハンド部が前記死点に位置するときに、前記突起と前記窪みが嵌合するように構成された請求項１記載の搬送装置。
3. 前記姿勢制御装置は、前記第一、第二の補助回転軸線を中心に回転する第一、第二の回転部材を有し、前記第一、第二の回転部材は、互いに同角度逆方向に回転するように構成された請求項１記載の搬送装置。
4. 前記第一、第二の回転部材は、前記第一、第二の従動リンクに対してそれぞれ固定された歯車であり、前記歯車同士が噛み合わされている請求項３記載の搬送装置。
5. 前記第一、第二の回転部材は、前記第一、第二の従動リンクに対してそれぞれ固定されたプーリー又はスプロケットであり、前記第一、第二の回転部材間は離間され、ベルト又はチェーンが「８」字型に掛け渡された請求項３記載の搬送装置。
6. 前記第一、第二の係合部材は歯車であって、前記第一の係合部材は一枚以上の歯を有し、前記第二の係合部材は二枚以上の歯を有する請求項１記載の搬送装置。
7. 前記第一、第二の係合部材は歯車であって、前記第一の係合部材は一枚以上の歯を有し、前記第二の係合部材は二枚以上の歯を有し、前記ハンド部が前記死点に位置するときに、前記歯車が噛み合うようにされた請求項１記載の搬送装置。
8. 側面に前記第二の係合部材が設けられ、前記第二の係合部材と離間した前記側面の一部に歯車の歯が設けられた従動歯車を有し、
   前記歯は、前記伝達機構が有する伝達歯車と噛み合って前記伝達歯車を回転させて、前記第二の従動リンクを、前記第一の能動リンクの回転方向と同方向に回転させる請求項１記載の搬送装置。

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