JP5990359B2 - 搬入出ロボット - Google Patents

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Description

本発明は、デジタル機器の素材であるパネル、シートあるいはウェーハなどの薄板状の素材を搬送するための搬入出ロボット及び搬入出ロボットを備えた搬入出システムに関する。
搬入出ロボットしては、例えば、昇降可能な支持台と、支持台に軸支された第１アーム部と、第１アーム部に軸支された第２アーム部と、第１アーム部に内蔵されたアーム旋回機構と、第２アーム部に設けられた２つのダブルリンクアームと、第２アーム部に内蔵されたダブルリンクアーム旋回機構とを備えたウェーハ搬送ロボットがある（特許文献１参照）。
このウェーハ搬送ロボットは、スカラ型ロボットの２節アームの先端にダブルリンクアームが実装された構成であり（引用文献１の段落0033参照）、スカラ型ロボットのアームの先端は、当該アームを伸ばした円内の任意の位置に移動可能になっている。本ウェーハ搬送ロボットは、このような構成のスカラ型ロボットを用いることによって、ダブルリンクアームを任意の所定位置に最短距離で移動可能にしようとするものである。
特開２０１０−８２７４２号公報
ところで、スカラ型ロボットの２節アームの先端を任意の位置に移動可能にするためには、同じ長さのアームを組み合わせて２節アームを構成する必要がある。従って、ロボットのアームの設計に関しては自由度が低い。
また、このようなウェーハ搬送ロボットによって、ダブルリンクアームを任意の所定位置に最短距離で移動させる動作を実現するためには、スカラ型ロボットの２節アームによって行うことが可能なあらゆる動きが求められることになる。つまり、ダブルリンクアームを最短距離で移動させるためには、２節アームの動きとして複雑な動きが要求され、しかも複雑な動きを安定して実現させる制御手段が必要になる。
さらに、複雑な動きをする２節アームの動作が途中で停止した場合、停止した状態を見ても、どのような動きの途中で停止したのかを判断することが非常に難しい場合が少なくない。従って、このような搬送ロボットでは、何らかの原因で動作が一旦停止してしまうと、その後、搬送ロボットを復旧させるために長時間を要する。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ロボット設計の自由度がより高い構成であり、しかもロボットの動きがよりシンプルである搬入出ロボットを提供することを課題とするものである。
本願に係る発明は、昇降可能に設置された支持ユニットと、当該支持ユニットに取り付けられたアームユニットと、当該アームユニットに取り付けられた、搬入出対象物を搬送するためのハンドユニットと、を備えた搬入出ロボットであり、前記支持ユニットは、昇降方向に延びる昇降軸周りに旋回可能であるベース部と、当該ベース部に回動可能に取り付けられたヘッド部とを備えており、前記アームユニットは、前記ヘッド部に回動可能に取り付けられたアームを備えており、当該アームは、その先端が前記ヘッド部を通る進退方向に沿って進退移動するものであり、前記ハンドユニットは、前記アームの先端部に回転可能に取り付けられた搬入出ハンドを備えており、前記ヘッド部は、前記ベース部のヘッド部設置面上に取り付けられる根元部と、前記アームが設置されるアーム設置面を備える先部と、前記根元部と前記先部とを一体的に結合する段差部と、を備え、前記アーム設置面を備える前記ヘッド部の先部の上面は、前記根元部の上面より低い位置であり、前記アーム設置面の高さを、前記ヘッド部設置面を備える前記ベース部の上面高さと面一、又は該上面高さよりも低くした、ことを特徴とする搬入出ロボットである。
前記搬入出ロボットは、搬入出対象物を進退移動させることによって搬入出可能な搬入出先に対して前記搬入出対象物を搬入出するものであり、前記ベース部は、所定の搬入出先の中心を通る搬入出線上に前記ヘッド部の回動軸が位置する状態になるように旋回する回転軸位置決め手段であり、前記アームは、その先端部に取り付けられた搬入出ハンドを、前記進退方向に進退移動させるものであり、前記ヘッド部は、当該ヘッド部の回動軸が前記搬入出線上に位置されたときに、前記搬入出ハンドの回転軸の移動経路である進退移動線が前記搬入出線上に位置する状態になるように回転する進退方向決定手段である。
また、前記支持ユニットは、前記ヘッド部の回動軸が所定の搬入出先の搬入出線上に位置する状態になるように前記ベース部を旋回させると共に、前記ヘッド部の回動軸が前記搬入出線上に位置された状態で前記搬入出ハンドの進退移動線が前記搬入出線上に位置する状態になるように、前記ヘッド部を回動させるコントローラを備えている。
また、前記搬入出ロボットは、前記搬入出線が前記ベース部の回動軸位置の旋回範囲内を通るように配置された複数の前記搬入出先のいずれかに対して搬入出対象物を搬入出するものである。
また、前記搬入出ロボットは、前記搬入出線が相互に交差する交点が１つ以上存すると共に当該交差点が前記旋回範囲内に位置する状態で配置された前記複数の搬入出先のいずれかに前記搬入対象物を搬入出ものである。
また、前記搬入出ロボットは、前記ベース部の回動軸位置の旋回線上に前記交点が位置する状態になるように配置された前記複数の搬入出先のいずれかに、前記搬入対象物を搬入出ものである。
また、前記ベース部又はヘッド部は、前記ヘッド部の回動範囲を規制する回転規制部を備えている。
本発明によれば、搬入出対象物を搬入出する際、ベース部の旋回動作をよりシンプルな旋回動作にすることができるので、搬入出をより迅速に行うことができ、しかもベース部の旋回動作を用いて行う支持ユニットの動作制御をより容易に行うことができる。また、ヘッド部にアームユニットを取り付けた構成であるので、アームユニットの動作制御をより容易に行うことができる。
本発明の第１実施例である搬入出ロボットが設置された搬入出システムを示す斜視図である。 図１に示される搬入出ロボットを示す分解斜視図である。 図１に示される搬入出ロボットのアームユニットの進退動作を説明するための平面図である。 図１に示される搬入出ロボットの動作を説明するための平面図である。 図１に示される搬入出ロボットのアームユニットによるパネル搬入出動作を説明するための側面図である。 本発明の第２実施例の搬入出ロボットを示す側面図である。 図６に示される搬入出ロボットのヘッド部を示す平面図である。
10…搬入出ロボット、20…支持ユニット、21…柱部、22…ベース部、
22a…ヘッド部設置面（ベース部の先部の上面、第２実施例）、
22S…回動軸の旋回線（旋回円弧）、23…ヘッド部、
33…ヘッド部（第２実施例）、34…ヘッド部の根元部、35…ヘッド部の先部、
35a…アーム設置面（ヘッド部の先部の上面）、36…ヘッド部の段差部、
37…回転規制部（回動規制部材）、40…アームユニット、41…右アーム(一方のアーム)、
42…右側の第１アーム（基部アーム）、42a…第１アームの基部、
43…右側の第２アーム（先部アーム）、43a…第２アームの先端部
51…左アーム（他方のアーム）、52…左側の第１アーム、52a…第１アーム52の基部、
53…左側の第２アーム、53a…左アームの先端部、
60…ハンドユニット、61…上ハンド（搬入出ハンド）、62a…オフセット部、
62…上側ロッド部、62ｍ…上側ロッド部の進退移動線、63…上側ハンド部、
71…下ハンド（搬入出ハンド）、72…下側ロッド部、
72a…オフセット部、72m…下側ロッド部の進退移動線、73…下側ハンド部、
80…駆動機構、81…ベース旋回機構、81a…旋回用減速機、81b…旋回用モータ、
81c…駆動側プーリ、81d…ベルト、82…ヘッド回動機構、82a…回動用減速機、
82b…回動用モータ、82c…駆動側プーリ、82d…ベルト、83…右進退機構、
83a…回転用減速機、83b…回転用モータ、83c…駆動側プーリ、83d…ベルト、
83e…回転軸、84…左進退機構、84a…回転用減速機、84b…回転用モータ、
84c…駆動側プーリ、84d…ベルト、84e…回転軸、85…右側の屈伸動力伝達部、
85a…第１回転軸体、85b…第２回転軸体、85c…第３軸体、85d…駆動側プーリ、
85e…中間プーリ、85f…中間プーリ、85g…従動側プーリ、85h…ベルト、85i…ベルト、
86…左側の屈伸動力伝達部、86a…第１回転軸体、86b…第２回転軸体、86c…第３軸体、
86d…駆動側プーリ、86e…中間プーリ、86f…中間プーリ、86g…従動側プーリ、
86h…ベルト、86i…ベルト、90…パネル供給部、90p…供給ポート、
91〜95…パネル処理ユニット、91p〜95p…パネル搬入出ポート、
96…パネル搬出部、96p…搬出ポート、
a1…鉛直軸（旋回軸）、a1…回動軸、a3…回転軸、a4…ハンド支持軸、GB…進退方向、
L1…鉛直軸から回動軸までの軸間距離（ベース部旋回半径）、
L2…回動軸から回転軸までの軸間距離（ヘッド部回動半径）、
L3…両回転軸の軸間距離、L4…回動軸から回転軸までの進退方向の軸間距離、
L5…昇降軸から各交点までの交点離間距離、m1,m2, m3…進退方向の直線、
Ｐ…パネル素材（パネル）、Ｒ…ラック、Ｓ…パネル搬入出システム、
S1〜S4…搬入出線、X1,X2…搬入出線が交差する交点、ｒ…ヘッド部の回動方向の一例
本発明に係る搬入出ロボットは、液晶パネルの製造に用いる薄板状のパネル素材（搬入出対象物）の搬入出に用いられるものである。
以下、本発明に係る搬入出ロボットの実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
図１に示されるように、本実施例の搬入出ロボット10は、昇降可能に設置された支持ユニット20と、支持ユニットに取り付けられたアームユニット40（41,51）と、アームユニット40に取り付けられたハンドユニット60とを備えている。
支持ユニット20は、昇降可能に設置された柱部21と、柱部21に固定されたベース部22と、ベース部22に取り付けられたヘッド部23とを備えている。
柱部21は、鉛直方向に昇降可能であり、柱部21の鉛直軸a1周りに回転可能（旋回可能）である。そして、この柱部21が昇降及び回転（旋回）すると、柱部21に一体に固定されたベース部22も昇降及び旋回する。
ベース部22は、柱部21に固定された基部から水平に延びており、ベース部22の先部において、ヘッド部23を、回動軸a2周りに回動可能に支持している（図２参照）。このように、ベース部22では、旋回軸a1がある旋回軸部がベース部22の基部に配置され、回動軸a2がある回動軸部がベース部22の先部に配置されている。
このベース部22の鉛直軸（旋回軸）a1から回動軸a2までの軸間距離（ベース部旋回半径）L1（図３（Ｂ）参照）、後述の交点離間距離L5（図４参照）に一致している。このような構成にすると、後述するように、ベース部22の旋回動作を用いて行う支持ユニット20の動作制御をより容易に行うことができる。
ヘッド部23は、ベース部22に、回動軸a2周りに回動可能な状態で取り付けられている。また、ヘッド部23には、アームユニット40を構成する後述の左右のアーム41,51の基部42a,52aが回転軸a3周りに回転可能な状態で取り付けられている。このように、ヘッド部23では、回動軸a2がある回動軸部がヘッド部23の基部に配置され、回転軸a3がある回転軸部がヘッド部23の先部に配置されている。
このヘッド部23の回動軸a2から各アーム支持軸である回転軸a3までの軸間距離（ヘッド部回動半径）L2は、ベース部22の鉛直軸a1から回動軸a2までの軸間距離L1より短い。このような構成にすると、ヘッド部23の回動動作を用いて行う支持ユニット20の動作制御をより容易に行うことができると共にアームユニット40の動作制御をより容易に行うことができる。
アームユニット40は、図３に示されるように、左右一対の多関節のアーム41,51を備えている。
これらのうち、一方側である右側に配置された右アーム（一方のアーム）41は、ヘッド部23に回動可能に取り付けられた右側の第１アーム（基部アーム）42と、第１アーム42に回動可能に取り付けられた右側の第２アーム（先部アーム）43とを備えている。第１アーム42は、その基部42aにおいて、ヘッド部23の右側の回転軸a3がある回転軸部に回動可能に取り付けられている。また、第１アーム42の先部に、第２アーム43の基部が回動可能に取り付けられている。
そして、右アーム41は、その先端側に位置する第２アーム43の先端部43aが直線移動するように後述のコントローラ（不図示）によって動作制御される。より具体的に説明すると、右アーム41の先端部43aのハンド支持軸a4は、ヘッド部23の上を通る進退方向GBの直線m1に沿って進退移動（直線移動）する。
また、他方側である左側に配置された左アーム（他方のアーム）51は、ヘッド部23に回動可能に取り付けられた左側の第１アーム52と、第１アーム52に回動可能に取り付けられた左側の第２アーム53とを備えている。第１アーム52は、その基部52aにおいて、左側の回転軸a3がある回転軸部に回動可能に取り付けられており、左アーム51の先端部53aがヘッド部23を通る進退方向GBの直線m2に沿って進退移動するようにコントローラによって動作制御される。このように、左アーム51は、右アーム41と左右対称の構成及び動作をするものある。
なお、両アーム41,51の回転軸a3,a3の軸間距離L3（図３（Ａ）参照）は、ベース部23の鉛直軸a1から回動軸a2までの軸間距離L1（図３（Ｂ）参照）より短い。ヘッド部23の回動軸a2から各アームの回転軸a3までの進退方向の軸間距離L4は、両アームの回転軸a3,a3の軸間距離L3より短い。
また、進退方向GBは、ヘッド部23を基準として定められる方向であり、本実施例ではヘッド部23の両回転軸a3を結んだ直線に直交する水平方向のことである。
つまり、上述したアーム41,51は、その先端部43a,53aがヘッド部23に対して、常に、一定の直線m1,m2上を進退移動するものである。このように、シンプルな動作をするアーム41,51は、制御が容易であると共に安定性に優れた制御を行うことができる。
ハンドユニット60は、図３（Ｂ）に示されるように、右アーム41に取り付けられた上ハンド（搬入出ハンド）61と、左アーム51に取り付けられた下ハンド71とを備えている。
これらのうち、上ハンド61は、右アーム41の第２アーム43に取り付けられた上側ロッド部62と、上側ロッド部62の先端に設けられた上側ハンド部63とを備えている。
上側ロッド部62は、第２アーム43の先端部43aに回転可能に取り付けられており、上側ロッド部62の長手方向の向きが常に進退方向GBになるように後述の駆動機構80（図２参照）及びコントローラ（不図示）によって制御される。従って、上ハンド61は、常に、上側ロッド部62の長手方向が進退方向GBに向けられた状態で進退方向GBに移動する。また、上側ロッド部62は、その根元の部分にオフセット部62aを備えており、ヘッド部23の回動軸a2の真上を通過する進退方向GBの直線m3に沿って進退移動する。
他方、下ハンド71は、上ハンド61の下側に配置されていること以外、上ハンド61と左右対称の構成である（図３（Ｃ）参照）。そこで、ここでは、対応する部材に対応する符号を付す（例えば、右アーム41の第１アーム42に対応する左アーム51の第１アームに符号「52」を付し、右の第１アーム42の基部42aに対応する左の第１アーム52の基部に符号「52a」を付し、上ハンド61に対応する下ハンドに符号「71」を付す）こととし、その説明を省略する。
なお、直線m3に沿って移動する下側ロッド部72の進退移動経路に一致する進退移動線72m（図５（Ａ）参照）は、直線m3に沿って移動する上側ロッド部62の進退移動経路に一致する進退移動線62mの真下に位置しており、両進退移動線62m,72mは平行である。
また、本実施例の搬入出ロボット10は、支持ユニット20の柱部21の昇降、ベース部22の旋回、ヘッド部23の回動、アームユニット40及びハンドユニット60の進退等の動きを実現する駆動機構80と、駆動機構80を制御するためのコントローラ（不図示）とを備えている。
駆動機構80は、図２に示されるように、ベース部22を旋回させるベース旋回機構81と、ヘッド部23を旋回させるヘッド回動機構82と、右アーム41を屈伸させると共に上ハンド61を進退移動させる右進退機構83と、左アーム51を屈伸させると共に左ハンド71を進退移動させる左進退機構84とを備えている。
ベース旋回機構81は、柱部21に対してベース部22を旋回可能に支持するための旋回軸部に介挿された旋回用減速機81aと、ベース部22に内蔵された旋回用モータ81bと、旋回用モータ81bの回転力を旋回用減速機81aの駆動側プーリ81cに伝達するベルト81dとを備えている。旋回用減速機81aの従動側は柱部21に固定されているので、ベース部22内の旋回用モータ81bを作動させるとベース部22が旋回する。
ヘッド回動機構82は、ベース部22に対してヘッド部23を回動可能に支持するための回動軸部に介挿された回動用減速機82aと、ベース部22に内蔵された回動用モータ82bと、回動用モータ82bの回転力を回動用減速機82aの駆動側プーリ82cに伝達するベルト82dとを備えている。回動用減速機82aの従動側はヘッド部に固定されているので、ベース部22の回動用モータ82bを作動させるとヘッド部23が回動する。
右進退機構83は、ヘッド部23に対して右アーム41の第１アーム42を回転可能に支持する回転軸部に介挿された回転用減速機83aと、ヘッド部23に内蔵された回転用モータ83bと、回転用モータ83bの回転力を回転用減速機83aの駆動側プーリ83cに伝達するベルト83dと、回転用減速機83aの従動側の回転軸83eの回転に伴い右アーム41を屈伸させる屈伸動力伝達部85とを備えている。
屈伸動力伝達部85は、ヘッド部23に対して第１アーム42の基部を回転可能に支持する第１回転軸体85aと、第１アーム42に対して第２アーム43を回転可能に支持する第２回転軸体85bと、第２アーム43に対して上ハンド61を回転可能に支持する第３軸体85cとを備えている。第１回転軸体85aは、回転用減速機82aの従動側の回転軸83eに一体に連結されており、第１アーム42内の端部に、駆動側プーリ85dが設置されている。また、第２回転軸体85bは、第１アーム42内及び第２アーム43内に位置する両端にはそれぞれ中間プーリ85e,85fが取り付けられている。さらに、第３回転軸体85cの第２アーム43内に位置する端部には、従動側プーリ85gが取り付けられており、第３回転軸体85cの上ハンド61側の端部は、上ハンド61に対して回転可能に連結されている。そして、駆動側プーリ85dと中間プーリ85eがベルト85hによって連動し、中間プーリ85fと従動側プーリ85gがベルト85iによって連動するようになっている。
従って、回転用モータ83bが作動されると、その回転が回転用減速機83aを介して、屈伸動力伝達部85の第１回転軸体85aに伝達され、右アーム41が屈伸すると共に上ハンド61が進退移動する。そして、屈伸動力伝達部85の各プーリ85d〜85gの直径は、右アーム41が屈伸したとき、第２アーム43の先端（上ハンド61の基部）の第３回転軸体85cが進退方向GBに直線移動するように定められている。従って、回転用モータ83bを作動させることで、上ハンド61を進退方向GBに進退移動させることができる。
なお、左アーム51を屈伸させると共に下ハンド71を進退移動させるための左進退機構84は、右進退機構83と左右対称の構成及び動作をするものである。そこで、ここでは、対応する部材に対応する符号を付す（例えば、右の回転用減速機83aに対応する左の回転用減速機に符号「84a」を付し、右の屈伸動力伝達部85の第１回転軸体85aに対応する左の屈伸動力伝達部86の第１回転軸体に符号「86a」を付す）こととし、その説明を省略する。
また、コントローラは、後述の動作説明において説明している動作を実現する制御を行うものであり、例えば、搬入出ロボット10の姿勢を所定の姿勢する姿勢制御、パネル受取り動作制御、パネル入れ替え動作制御、パネル搬出動作制御などである。なお、駆動機構及びコントローラは周知のものであるので、その詳細な説明を省略する。
また、図４（Ａ）に示されるように、本実施例の搬入出ロボット10は、搬送対象であるパネル素材Ｐ（以下、単にパネルＰと称する）を処理するパネル処理装置において用いられている。
搬入出ロボット10に隣接する位置には、パネルの供給ポート90pを備えたパネル供給部90と、パネル搬入出ポート91p〜95pを備えたパネル処理ユニット91〜95と、処理済みのパネルＰの搬出先である搬出ポート96pを備えたパネル搬出部96が設置されており、搬入出ロボット10は、各ポート（パネルの搬入出先）に取り囲まれている。例えば、搬入出ロボット10は、チャンバ内やＥＦＥＭ内に配置され、そのチャンバやＥＦＥＭに対して各ポートが接続される。このようなポートを有するパネル処理装置及び搬入出ロボット10全体で、パネル処理装置において好適に作動するパネル搬入出システムＳを構築している。
なお、図４等の各図では、説明の都合上、各ポートが備えているパネルの搬入出口などの構成を省略した。
パネル供給部90、パネル処理ユニット91〜95及びパネル搬出部96には、搬入出対象のパネルＰが載置されるラックＲが設置されている。なお、本実施例において設置されているラックＲは一段のものであるが、上下に複数のパネルＰを載置することができる複数段のラックでもよい。また、ラックＲとしては、ワイヤカセットや半導体ウェーハ用容器などであってもよい。
各ポート90p〜96pには、搬入出ロボット側に向けられた開口部（不図示）を介してパネルＰが搬入出される。そして、各ポート90p〜96pを介して、パネル供給部90などに設置されたラックＲにパネルＰを直線的に搬入出できるようになっている。
図４に、各ポート90p〜96pの中心を通る直線の搬入出線S1〜S4を示した。
図４（Ａ）に示されるように、各ポート90p〜96pは、いずれも、搬入出線S1〜S4がベース部22の回動軸a2の旋回線22sの範囲内を通過するように配置されている。
また、搬入出システムＳでは、各ポートの搬入出線が相互に交差する交点が１つ以上存する状態になるポート配置になっている。
本実施例では、例えば、供給ポート90p（搬出ポート96p）の搬入出線S1と、第１パネル搬入出ポート91pの搬入出線S2と、第２パネル搬入出ポート92p（第５パネル搬入出ポート95p）の搬入出線S3と、が交差する第１交点X1がある。そして、第２交点X2は、第３パネル搬入出ポート93p（第４パネル搬入出ポート94p）の搬入出線S4と、搬出ポート96pの搬入出線S1との交点である。
これらの交点X1,X2は、いずれも、前述した旋回線22Sの範囲内に位置している。より具体的に説明すると、各交点X1,X2は、旋回線（旋回円弧）22S上に位置する状態で旋回範囲内に位置している。そして、ベース部22の昇降軸a1から各交点X1,X2までの交点離間距離L5は、ベース部22の鉛直軸（旋回軸）a1から回動軸a2までの軸間距離（ベース部旋回半径）L1（図３（Ｂ）参照）に一致している。
次に、本実施例の搬入出ロボットの動作を説明する。
ここでは、パネル供給部90（図４参照）で受け取ったパネルＰを、第１パネル処理ユニット91で処理する場合について、搬入出ロボット10の動作を説明する。
また、ここでは、処理中のパネルＰが第１パネル処理ユニット91内に存在し、搬入出ロボット10の上ハンド61及び下ハンド71にパネルが載置されていない状態を起点として、搬入出ロボット10の動作説明を行う。
そして、以下の動作説明における搬入出線S1〜S4、各種の軸a1〜a4及び進退移動線62m,72mなどの相互の位置関係の説明は、搬入出ロボット10を平面視した状態における位置関係に基づくものである。
〔パネル受取り工程〕
最初に、第１パネル処理ユニット91に新たに搬入する未処理のパネルＰをパネル供給部90から受取る工程を実行する。
この工程では、まず、搬入出ロボット10の姿勢を、パネル供給部90からパネルを受取ることができる姿勢にする（姿勢制御）。具体的には、まず、ベース部22を旋回させて、ベース部22の先端の回動軸a2を供給ポート90pの搬入出線S1上に位置させる（図４（Ａ）参照）。また、ヘッド部22は、両ロッド部62,72の進退移動線m3（図３参照）を供給ポート90pの搬入出線S1に一致させる（図４（Ａ）参照）。すなわち、ベース部22及びヘッド部23は、パネル供給部90に対して正対した状態に姿勢制御される。
さらに、柱部21を昇降させて、供給ポート90pに向けて進出させるハンド（ここでは下ハンド71）の高さを、パネル供給部90内のパネルＰを保持するラックＲの下側に進出可能な高さ位置にする。この状態になると、下ハンド71を進退方向GBに直線移動させて供給ポート90pに搬入出することが可能になる。
なお、ベース部22の旋回動作、ヘッド部23の回動動作及び柱部21の昇降動作については、これらを同時に行ってもよい。この点は、以降に説明する動作においても同様であるが、以降の動作説明ではこの説明を省略する。
次に、下ハンド71をパネル供給部90内に進出移動させて、下側ハンド部73をパネル供給部90内の処理対象のパネルＰの下側に位置させる（図４（Ａ）の二点鎖線参照）。その後、柱部21を上昇させて下側ハンド部73を上昇させ、下側ハンド部73でパネルＰを受取った後、下側ハンド73を後退移動させる（パネル受取り動作制御）。これにより、パネルＰの受取りが完了し、搬入出ロボット10の旋回やハンドユニットの回動が可能な状態になる。
〔第１パネル入れ替え工程〕
パネルＰの受取りが完了すると、次に、第１パネル処理ユニット91におけるパネルＰの入れ替え工程を実行する。
この工程では、まず、搬入出ロボット10の姿勢を、第１パネル処理ユニット91においてパネルＰの入れ替えが可能な姿勢にする（姿勢制御）。具体的には、ヘッド部23を右に45°回動させて（首振りさせて）、両ロッド部62,72の進退移動線m3（図３参照）を第１パネル搬入出ポート91pの搬入出線S2に一致させる（図４（Ｂ）参照）。また、柱部21を昇降させて、上ハンド61（先に第１パネル搬入出ポート91pに向けて進出させるハンド）の高さを、第１パネル処理ユニット91内の処理済みパネルＰを保持するラックＲの下側に進出可能な高さ位置にする（図５（Ａ）参照）。この状態になると、上ハンド61を進退方向GBに直線移動させて第１パネル搬入出ポート91pに搬入出することが可能になる。
次に、上ハンド61を第１パネル搬入出ポート91p内に進出移動させて、上側ハンド部63を処理済みのパネルＰの下側に位置させる（図５（Ｂ）参照）。そして、柱部21を上昇させて上側ハンド部63を上昇させ、上側ハンド部63で処理済みのパネルＰを受取る（図５（Ｃ）参照）。このときの高さは、処理対象のパネルＰを保持した下側ハンド部73の高さ（進退移動線72mの高さ）を、第５パネル処理ユニット95内のラックＲの上側に進出可能な高さとする。
次に、上側ハンド部63を後退移動させると共に、下ハンド71を第１パネル搬入出ポート91p内に進出移動させて、下側ハンド部73をラックＲの上側に位置させる（図５（Ｄ）参照）。そして、柱部21を下降させて下側ハンド部73を下降させ、下側ハンド部73に載置されていた処理対象（未処理）のパネルＰを第１パネルユニット91内のラックＲに載置する（図５（Ｅ）参照）。その後、下ハンド71を後退移動させる（パネル入れ替え動作制御）。これにより、パネルの入れ替え動作が完了し（図５（Ｆ）参照）、搬入出ロボット10の旋回やハンドユニット60の回動が可能な状態になる。
その後、例えば、第１パネル処理ユニット91で処理された上ハンド61のパネルＰを、第２パネル搬入出ポート92pで処理する場合は、ヘッド部23を右にさらに４５°（トータルでは右に９０°）回動、又はヘッド部23はそのままでベース部22を右に４５°旋回させた後、下ハンド71及び上ハンド61を進退させるようにしてもよい。
上述したように、本工程における搬入出ロボット10の姿勢制御では、ベース部22を旋回させる動作が不要であるので（図４参照）、ヘッド部23を回動させるだけで迅速に搬入出ロボット10の姿勢を所望の姿勢にすることができ、迅速にパネル入れ替え動作を開始することができる。
本工程の姿勢制御動作においてベース部22の旋回動作が不要になるのは、まず、ベース部22は、ヘッド部23の回動軸a2（図４参照）を所望の搬入出線上に位置させるように旋回する回動軸位置決め手段であるということに起因する。つまり、旋回動作を行って、一旦、回動軸a2が所望の搬入出線上に位置する状態を実現できれば、その後、ベース部22を旋回させる必要がないからである。なお、ベース部22に直接支持されたヘッド部23の回動軸a2を位置決めする手段であるベース部22は、多関節アームを構成する各節と比べて、目的、機能及び動きが全く異なる。多関節アームの各節は、多関節アームの先端を所望の位置に位置させるために、常に、複雑な動きをするものである。
そして、上記旋回動作が不要になるのは、パネル供給部90（図４参照）の供給ポート90pの搬入出線S1と第１パネル処理ユニット91の第１パネル搬入出ポート91pの搬入出線S2とが交差するように供給ポート90p及び第１パネル搬入出ポート91p が配置されており、しかもその交点X1が旋回円弧22S上に位置するように供給ポート90p及び第１パネル搬入出ポート91p が配置されていることにも起因している。供給ポート90p及び第１パネル搬入出ポート91p をこのような配置にすると、ヘッド部23の回動軸a2の位置を交点X1上に位置決めすることによって、一度に複数の搬入出線S1, S2上に位置決めすることができるようになる。
さらに、ベース部22の昇降軸a1から各交点X1,X2までの交点離間距離L5（図４（Ａ）参照）がベース部22の鉛直軸a1から回動軸a2までの軸間距離L1（図３（Ｂ）参照）に一致していることにも起因している。このような構成であると、ヘッド部22の回動軸a2の位置を所定の交点に位置させることで、ヘッド部22の回動軸a2を、一度に複数の搬入出線上に位置させることができるからである。
さらに、上記旋回動作が不要になるのは、ヘッド部22は、回動軸a2周りに回動可能な構造であり、しかも当該回動軸a2が搬入出線（例えばS1）上に位置された状態（図４（Ａ）参照）でハンド61,71の進退移動線m3が所望の搬入出線（例えばS2）上に位置する状態になるようにハンド61,71の進退移動線m3の方向を決定する手段でもあるということにも起因している。このような構成の場合、回動軸a2を、ひとたび、いずれかのポートの搬入出線（例えばS2）上に位置させると、その状態でヘッド部23をどのように回動させても、そのヘッド部23に支持されたハンド61,71の進退移動線m3（図３参照）は、常に、その搬入出線S2と交差する状態か一致する状態である。従って、ヘッド部23を回動させる動作のみによって、ハンド61,71の進退移動線m3をこの搬入出線（例えばS2）に簡単に一致させることができる（図４（Ｂ）参照）。
また、ヘッド部23を回動させることによって、ハンド61,71の進退移動線m3を所望のポートの搬入出線に一致させる構成であると、左右のアーム41,51の動作を制御することによって、ハンドの進退移動線を所望のポートの搬入出線に一致させる必要がない。つまり、左右のアーム41,51は、ヘッド部23に対して一定の進退方向GBにのみ移動する構成になる。従って、左右のアームの動作制御が容易であると共に安定した進退動作を容易に実現することができる。
本実施例の搬入出ロボット11は、第１実施例の搬入出ロボット10と同様、昇降可能に設置された支持ユニット20と、支持ユニット20に取り付けられたアームユニット40と、アームユニット40に取り付けられたハンドユニット60とを備えているが、第１実施例の搬入出ロボット10とは、ヘッド部の構成が異なる（図６参照）。それ以外の構成は、第１実施例の搬入出ロボット10と同様であるので、ここではヘッド部の構成について詳細に説明し、同じ構成には共通の符号を付して説明を省略した。
図６に示されるように、本実施例の搬入出ロボット11のヘッド部33は、ベース部22に回動可能に支持された根元部34と、アームユニット40の第１アーム42,52を回転可能に支持する先部35と、根元部34と先部35とを一体に連結する段差部36とを備えている。
ヘッド部33の根元部34は、回動軸a2周りに回動可能な状態でベース部22に支持されている。そして、ヘッド部33を支持するベース部22のヘッド部設置面22aは、ベース部22の先部の上面に設けられている。
他方、ヘッド部33の先部35には、左右のアーム41,51の第１アーム42,52の根元部が回転軸a3周りに回転可能に取り付けられている。そして、左右の第１アーム42,52の根元部を支持するアーム設置面35aは、ヘッド部33の先部35の上面に設けられている。ヘッド部33におけるアーム設置面35aの高さは、ベース部22の上面高さと面一又はそれ以上の高さであってもよいが、ベース部22の上面高さよりも低い方が好ましい。
そして、ヘッド部33の先部35の上面（アーム設置面）35aの高さは、ヘッド根元部34の上面（ヘッド部設置面）より低い位置になっており、ヘッド先部35の下面35bの高さは、ヘッド部設置面22aよりも低い位置になっている。
このような構成にすると、アームユニット40の第１アーム42,52の高さ位置が低く設定され、左右のアーム41,51の先端に取り付けられたハンド61,71の高さ位置を低く設定することができる。これにより、搬入出ロボット11の小型化（特に低床化）を図ることができ、搬入出ロボット11全体の高さを抑制することができる。その結果、搬入出ロボット11を、例えば真空チャンバやＥＦＥＭ内に配置するような場合、チャンバやＥＦＥＭの容積を小さくすることができ、プロセス開始時におけるプロセス時間の短縮、メンテナンス時などにおける復旧時間の短縮を図ることができる。
さらに、本実施例のヘッド部33は、図７に示されるように、ヘッド部33の回動範囲を規制する回転規制部37を備えている。従って、例えば、ヘッド部33が右回りrの向きに回動すると、ヘッド部23の右側（図７の上側）の回転規制部37がベース部22の側面22bに当接し、これによりヘッド部33の回動が規制される。このような回転規制部37を設けることで、本実施例のヘッド部33の回動可能範囲は、ベース部22の昇降軸a1と回動軸a2を結ぶ線分を基準として、±約９０°（実際には８７°）の範囲になっている。ヘッド部33の回動範囲は、回転規制部37の形状及び／又はベース部22の側面22bの形状により、０°から９０°の範囲で任意に設定可能である。
なお、本発明に係る搬入出ロボットは、上記実施例のロボットに限られるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された搬入出ロボットは本発明の範囲に含まれる。
例えば、上記実施例では、ハンドユニット60を進退移動させるものは、屈伸自在な多関節のアーム41,51であるが、スライダなどを用いたスライド機構であっても良い。
また、上記実施例１では、交点離間距離L5（図４（Ａ）参照）は、ベース部22の鉛直軸a1から回動軸a2までの軸間距離L1（図３（Ｂ）参照）に一致しているが、交点離間距離L5は当該軸間距離L1もよりも短くても良い。
また、上記実施例１では、駆動機構80のベース旋回機構81の旋回用モータ81bはベース部22に設置されているが、柱部21に設置しても良いし、ヘッド回動機構82の回動用モータ82bはベース部22に設置されているが、ヘッド部23に設置しても良い。
また、上記実施例２の搬入出ロボット11では、ヘッド部33の回転規制部37は、ヘッド部33側に設けられているが、ベース部22側に回転規制部を設けても良いし、ベース部22及びヘッド部23の両方に回転規制部を設けて良い。また、ヘッド部33の回動可能範囲は、ベース部22の昇降軸a1と回動軸a2を結ぶ線分を基準として±４５°の範囲でもよい。

Claims (7)

  1. 昇降可能に設置された支持ユニットと、
    当該支持ユニットに取り付けられたアームユニットと、
    当該アームユニットに取り付けられた、搬入出対象物を搬送するためのハンドユニットと、を備えた搬入出ロボットであり、
    前記支持ユニットは、昇降方向に延びる昇降軸周りに旋回可能であるベース部と、当該ベース部に回動可能に取り付けられたヘッド部とを備えており、
    前記アームユニットは、前記ヘッド部に回動可能に取り付けられたアームを備えており、
    当該アームは、その先端が前記ヘッド部を通る進退方向に沿って進退移動するものであり、
    前記ハンドユニットは、前記アームの先端部に回転可能に取り付けられた搬入出ハンドを備えており、
    前記ヘッド部は、前記ベース部のヘッド部設置面上に取り付けられる根元部と、前記アームが設置されるアーム設置面を備える先部と、前記根元部と前記先部とを一体的に結合する段差部と、を備え、
    前記アーム設置面を備える前記ヘッド部の先部の上面は、前記根元部の上面より低い位置であり、
    前記アーム設置面の高さを、前記ヘッド部設置面を備える前記ベース部の上面高さと面一、又は該上面高さよりも低くした、ことを特徴とする搬入出ロボット。
  2. 前記ベース部又はヘッド部は、当該ヘッド部の回動範囲を規制する回転規制部を備えている請求項１に記載の搬入出ロボット。
  3. 前記搬入出ロボットは、搬入出対象物を進退移動させることによって搬入出可能な搬入出先に対して前記搬入出対象物を搬入出するものであり、
    前記ベース部は、所定の搬入出先の中心を通る搬入出線上に前記ヘッド部の回動軸が位置する状態になるように旋回する回動軸位置決め手段であり、
    前記アームは、その先端部に取り付けられた搬入出ハンドを、前記進退方向に進退移動させるものであり、
    前記ヘッド部は、当該ヘッド部の回動軸が前記搬入出線上に位置されたときに、前記搬入出ハンドの回転軸の移動経路である進退移動線が前記搬入出線上に位置する状態になるように回転する進退方向決定手段である、請求項１又は請求項２に記載の搬入出ロボット。
  4. 前記支持ユニットは、前記ヘッド部の回動軸が所定の搬入出先の搬入出線上に位置する状態になるように前記ベース部を旋回させると共に、前記ヘッド部の回動軸が前記搬入出線上に位置された状態で前記搬入出ハンドの進退移動線が前記搬入出線上に位置する状態になるように、前記ヘッド部を回動させるコントローラを備えている、請求項３に記載の搬入出ロボット。
  5. 前記搬入出ロボットは、前記搬入出線が前記ベース部の回動軸位置の旋回範囲内を通るように配置された複数の前記搬入出先のいずれかに対して搬入出対象物を搬入出するものである、請求項４に記載の搬入出ロボット。
  6. 前記搬入出ロボットは、前記搬入出線が相互に交差する交点が１つ以上存すると共に当該交差点が前記旋回範囲内に位置する状態で配置された前記複数の搬入出先のいずれかに前記搬入対象物を搬入出ものである請求項５に記載の搬入出ロボット。
  7. 前記搬入出ロボットは、前記ベース部の回動軸位置の旋回線上に前記交点が位置する状態になるように配置された前記複数の搬入出先のいずれかに、前記搬入対象物を搬入出するものである請求項６に記載の搬入出ロボット。
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