JP6053757B2 - 多関節ロボット、搬送装置 - Google Patents
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Description
本発明は、多関節ロボット、搬送装置に関するものである。
多関節ロボットは、連続して設けられた複数の処理部で被処理物に対し連続的に処理を加える処理装置において、処理部に対し被処理物の出し入れを行う搬送部に設けられる。このような処理装置として代表的な半導体処理装置では、搬送部の周囲に加工部としての処理部を放射状に配置したクラスタ型処理装置と、処理部を直線状に配置したインライン型処理装置とが用いられる。クラスタ型処理装置は、処理部の数が最大で５台又は６台に制限されてしまう、という問題がある。これに対しインライン型処理装置は、処理部の数を必要に応じて増やすことができる、という利点がある。
従来の多関節ロボットとしては、ベースに第１伝動機構を介して回転自在に装着された第１アームと、該第１アームの先端部に第２伝動機構を介して回転自在に装着された第２アームと、該第２アームの先端部に第３伝動機構を介して回転自在に連結されて、被移載物を載置するためのフォーク部材とを備えるロボット用アーム装置が開示されている（例えば、特許文献１）。フォーク部材は、先端部が二股に形成されており、基端部が第２アームに支持されている。上記特許文献１の場合、ロボット用アーム装置は、フォーク部材がフォーク部材の先端部から常に処理部に進入するように形成されている。
上記特許文献１の場合、複数の処理部を備えた処理装置において各処理部の入口は方向が異なるので、第１及び第２アームの伸縮動作のみではフォーク部材をフォーク部材の先端部から各処理部へ侵入させることができない。このため、処理部から処理部へ被処理物を搬送する場合、フォーク部材の先端部の方向を処理部の入口に合わせるため、第１及び第２アームが回転する必要がある。そうすると、上記特許文献１では、処理部に対しフォーク部材を進入及び退出させるために第１及び第２アームを伸縮する動作に加え、フォーク部材の先端部の方向を処理部の入口に合わせるために第１及び第２アームが回転する動作が必要になるので、搬送速度が遅くなる、という問題がある。特にインライン型処理装置の場合、直線状に配置された処理部の入口は対向しているため、フォーク部材の先端の方向を処理部の入口に合わせるために第１のアームは１８０°回転する必要がある。したがって、インライン型処理装置の場合は、第１のアームの回転動作が搬送速度に与える影響が大きい。
さらに、従来技術では搬送速度が遅くなることに加え、第１のアームが１８０°回転することで、搬送のたびに基板が１８０°回転して処理室に運ばれることになり、処理室によって基板の設置方向が変わってしまうという欠点がある。
そこで、本発明は、搬送速度を高速化することができる多関節ロボット、搬送装置を提供することを目的とする。
本発明に係る多関節ロボットは、第１処理部から、当該第１処理部に対し直線状に配置された第２処理部へ、被処理物を搬送し、基台に固定される基部を備える多関節ロボットにおいて、駆動部と、前記駆動部と第１関節部によって前記基部に対し回転自在に連結された第１アームと、前記第１アームに対し第２関節部によって回転自在に連結された第２アームと、前記第２アームの先端で、前記第１アームと前記第２アームの垂直方向における間に設けられ、前記第２アームに対し第３関節部によって回転自在に連結され、前記被処理物を把持する把持部とを備え、前記把持部を前記把持部の一端から前記第１処理部へ進入させると共に、前記把持部を前記一端に対向する前記把持部の他端から前記第２処理部へ進入させ、前記把持部が移動する場合、前記把持部が前記第１アームと前記第２アームの垂直方向における間を通過することを特徴とする。
本発明に係る搬送装置は、第１処理部と当該第１処理部と連接された１つの搬送部とを備え、前記搬送部には、基台に固定される基部と、駆動部と、前記駆動部と第１関節部によって前記基部に対し回転自在に連結された第１アームと、前記第１アームに対し第２関節部によって回転自在に連結された第２アームと、前記第２アームの先端で、前記第１アームと前記第２アームの垂直方向における間に設けられ、前記第２アームに対し第３関節部によって回転自在に連結され、被処理物を把持する把持部とを備える多関節ロボットが設けられており、前記多関節ロボットは、前記把持部を前記把持部の一端から前記第１処理部へ進入させると共に、前記把持部を前記一端に対向する前記把持部の他端から、前記搬送部を挟んで前記第１処理部に対し直線状に配置される第２処理部へ進入させ、前記把持部が移動する場合、前記把持部が前記第１アームと前記第２アームの垂直方向における間を通過することを特徴とする。
本発明によれば、第１処理部から第２処理部へ把持部を移動させる際、把持部の方向を転換する動作を省略することができるので、搬送速度を高速化することができる。さらに、搬送を繰り返し行っても、基板を常に同一方向に向けた状態で搬送することができる。
１Ａ ：多関節ロボット
２ ：アーム
３ ：把持部
４ ：第１アーム
５Ｅ ：一端
６ ：第２アーム
７Ｅ ：他端
８ ：第１関節部
１０ ：第２関節部
１２ ：第３関節部
１６ ：折返し部
１７ ：基台
５０ ：インライン型処理装置
５４ ：処理部
５５ ：搬送部
５６ ：基板（被処理物）
６０ ：角度調整部
９４ ：搬送モジュール
２ ：アーム
３ ：把持部
４ ：第１アーム
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５４ ：処理部
５５ ：搬送部
５６ ：基板（被処理物）
６０ ：角度調整部
９４ ：搬送モジュール
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
１．第１実施形態
（多関節ロボットの構成）
１．第１実施形態
（多関節ロボットの構成）
第１実施形態に係る多関節ロボットについて説明する。図１に示す多関節ロボット１Ａは、伸縮自在のアーム２と、アーム２の先端に設けられ、基板を保持する把持部３と、アーム２の基端を回転自在に支持する基部９とを備える。アーム２は、第１アーム４と、当該第１アーム４上に重なるように設けられた第２アーム６とを有する。
第１アーム４は、基端において第１関節部８により基部９に対して回転自在に連結されている。第２アーム６は、基端において第２関節部１０により第１アーム４の先端に回転自在に連結されている。本実施形態の場合、第１アーム４と第２アーム６は、略同じ長さＬに形成されている。
把持部３は、第３関節部１２により第２アーム６の先端に回転自在に連結されている。把持部３は、略水平に設けられ、円盤状の天板部１４と、天板部１４の両側部から、図中移動軸Ｗに向かってコの字状に屈曲して、さらに移動軸Ｗに略平行に形成された、複数（本図の場合２個）の折返し部１６とを有する。移動軸Ｗは、後述する第１処理部と当該第１処理部に対し一直線状に配置された第２処理部とを結ぶ軸をいう。
本実施形態の場合、把持部３は、第２アーム６と第１アーム４との垂直方向における間に配置され、天板部１４の上面の略中心において第３関節部１２により第２アーム６の先端に回転自在に支持されている。なお、天板部１４の形状は、円盤状の部材に限定されず、矩形状であってもよい。
多関節ロボット１Ａは、第１アーム４と第２アーム６とからなるアーム２が伸縮することにより、折返し部１６を移動軸Ｗに対し平行に保った状態で把持部３を移動軸Ｗに沿って移動させる。
図２に示すように、多関節ロボット１Ａは、基部９（図１）において基台１７に固定される。なお、基台１７としては、第１処理部（真空用チャンバ）の内壁が挙げられる。本図において、アーム２は収縮した状態、すなわち、第１アーム４と第２アーム６とが上下方向に重なった状態である。本実施形態の場合、第１アーム４と第２アーム６は略同じ長さに形成されていることにより、第１関節部８と第３関節部１２とが同軸上に重なる。
図３は、図２に示す多関節ロボットの縦断面図であるが、便宜上基部９の上面に固定される基台１７の図示は省略されている。図３に示すように、第１関節部８は、第１アーム４の基端に固定された第１支持軸２０Ａと、当該第１支持軸２０Ａの外側であって同心円状に設けられた第１プーリ２２とを有する。第１プーリ２２は、固定軸１１を介して基部９に固定されている。第１支持軸２０Ａは、同軸上に設けられた第１伝達軸４３Ａに接続されている。第１アーム４は、基端に設けられた頂部１９において、第１支持軸２０Ａに接続されており、第１軸受２１を介して固定軸１１に回転自在に支持されている。
図３に示すように、第２関節部１０は、第１アーム４の先端に固定された第２支持軸２６と、当該第２支持軸２６に第２軸受２７を介して回転自在に支持された第２プーリ２８と、第２支持軸２６の先端に固定された第３プーリ３０とを有する。第２アーム６は、基端において第２プーリ２８に固定されている。第３プーリ３０は、第２アーム６の基端に第３軸受２９を介して回転自在に支持されている。
図３に示すように、第３関節部１２は、第２アーム６の先端に固定された第３支持軸３２と、当該第３支持軸３２に第４軸受３１を介して回転自在に支持された第４プーリ３４とを有する。第４プーリ３４の先端には、把持部３が固定されている。折返し部１６の折返し面３３には、基板を載置するためのピン３５が複数、本実施形態の場合、把持部３に合計４個設けられている。
第１プーリ２２と第２プーリ２８の間には、ベルト（図示しない）が架け渡されている。第１プーリ２２と第２プーリ２８は、回転比が１：２に設定されている。第２プーリ２８と第３プーリ３０は、互いに直結されており、回転比が２：２に設定されている。第３プーリ３０と第４プーリ３４の間には、ベルト（図示しない）が架け渡されている。第３プーリ３０と第４プーリ３４は、回転比が２：１に設定されている。
多関節ロボット１Ａは、第１アーム４の基端において、第１駆動部３６に連結されている。第１駆動部３６は、基部９に固定された本体３７及び、当該本体３７に設けられた主軸３８と、ロータ４０と、電磁石からなるステータ４２と、エンコーダリング４８の位置を検出するエンコーダ４４とを有する。
主軸３８は、先端において同軸上に設けられた第１伝達軸４３Ａを介して、第１支持軸２０Ａに連結されている。また主軸３８は、基部９に対し第５軸受３９を介して回転自在に支持されている。これにより第１アーム４は、頂部１９において、第１支持軸２０Ａ、第１伝達軸４３Ａを介して主軸３８に連結されており、第５軸受３９を介して基台１７に回転自在に支持されている。
ロータ４０は主軸３８に連結されている。ステータ４２は、隔離壁４６を介してロータ４０の同心円状に設けられている。なお、この隔離壁４６は、大気中で用いる装置ではなくてもよい。エンコーダ４４は、ロータ４０の基端に設けられたエンコーダリング４８を検出可能な位置に設置されている。
ロータ４０は、ステータ４２からの磁力により付与される回転力により回転する。当該回転力は主軸３８を介して第１支持軸２０Ａへ伝達される。エンコーダ４４は、ロータ４０の回転角度を検出し、図示しない制御コンピュータへ出力する。制御コンピュータはロータ４０の回転角度に応じてフィードバック制御により、第１支持軸２０Ａの回転角を所定の回転角度に制御する。
第１支持軸２０Ａの回転角を所定の回転角度に制御し、多関節ロボット１Ａは、図４に示すように、アーム２を伸張して把持部３を移動軸Ｗに沿って一方向へ移動させることができる。また、多関節ロボット１Ａは、第１支持軸２０Ａの回転角を所定の回転角度に制御してアーム２を一旦収縮すると共に（図２）、連続的にアーム２を伸張して把持部３を移動軸Ｗに沿って一方向とは逆の他方向へ移動させることができる（図５）。本実施形態の場合、アーム２が、一方向へ伸張した状態（図４）、収縮した状態（図２）、他方向へ伸張した状態（図５）へ連続的に移行する際、把持部３は折返し部１６が移動軸Ｗに対し平行のまま移動する。また、アーム２が、一方向へ伸張した状態（図４）、収縮した状態（図２）、他方向へ伸張した状態（図５）へ連続的に移行する際、把持部３は一端５Ｅが一方向へ向いており、他端７Ｅが他方向へ向いたまま、移動軸Ｗ上を移動する。
（多関節ロボットの動作）
図１、図２、図４、図５を参照して本実施形態に係る多関節ロボット１Ａの動作について説明する。アーム２が収縮した状態、すなわち第１アーム４と第２アーム６とが上下方向に重なった状態（図２）を原点とする。原点において、第１関節部８（図１）と第３関節部１２は同軸上に重なった状態である。また、把持部３は、折返し部１６が移動軸Ｗに対し平行の状態である。
図１、図２、図４、図５を参照して本実施形態に係る多関節ロボット１Ａの動作について説明する。アーム２が収縮した状態、すなわち第１アーム４と第２アーム６とが上下方向に重なった状態（図２）を原点とする。原点において、第１関節部８（図１）と第３関節部１２は同軸上に重なった状態である。また、把持部３は、折返し部１６が移動軸Ｗに対し平行の状態である。
図２に示すように、原点にあるアーム２に対し、第１駆動部３６が第１支持軸２０Ａを所定角度、例えば時計回りに角度αだけ回転させる場合について説明する。第１支持軸２０Ａの回転に伴い、第１支持軸２０Ａと頂部１９において固定されている第１アーム４が第１関節部８を中心として時計回りに角度αだけ回転する。
第１アーム４が回転することにより、第１プーリ２２とベルトで連結された第２プーリ２８は、第１プーリ２２との間をベルトが相対的に走行することにより第１アーム４と逆回転、すなわち反時計回りに回転する。第２プーリ２８が反時計回りに回転すると、第２プーリ２８に固定された第２アーム６が、第２関節部１０を中心として第２プーリ２８と共に反時計回りに回転する。第１プーリ２２と第２プーリ２８の回転比が１：２に設定されているので、第１アーム４がα回転した場合、第１アーム４に対する第２アーム６の回転角度は反時計回りに２αである。第２アーム６の回転により、第２アーム６の先端である第４関節部は、原点から一方向へ２Ｌｓｉｎαだけ離れた位置へ移動軸Ｗ上を移動する。
第２アーム６が回転することにより、第３プーリ３０とベルトで連結された第４プーリ３４は、第３プーリ３０との間をベルトが相対的に走行することにより第２アーム６と逆回転、すなわち時計回りに回転する。第３プーリ３０が時計回りに回転すると、第４プーリ３４に固定された把持部３が、第３関節部１２を中心として、第４プーリ３４と共に時計回りに回転する。第３プーリ３０と第４プーリ３４の回転比が２：１に設定されているので、第２アーム６に対する把持部３の回転角度は時計回りにαである。把持部３の回転により、把持部３は、折返し部１６が移動軸Ｗに対し平行の状態を保持しており、一端５Ｅが一方向を向いている（図４）。
このようにして多関節ロボット１Ａは、原点にあるアーム２に対し第１支持軸２０Ａを時計回りに角度αだけ回転させることにより、アーム２を一方向へ伸張させることができる。
次に図４に示すように、一方向へ伸張した状態にあるアーム２に対し、第１駆動部３６が第１支持軸２０Ａを所定角度、例えば、反時計回りに角度２αだけ回転させる場合について段階的に説明する。まず、反時計回りに角度αだけ回転した状態について説明する。
第１支持軸２０Ａの回転に伴い、第１アーム４が第１関節部８を中心として反時計回りに角度αだけ回転する。第２アーム６は、第１アーム４の回転により第２関節部１０を中心として第１アーム４と逆回転、すなわち時計回りに回転する。第１プーリ２２と第２プーリ２８の回転比が１：２に設定されているので、第１アーム４に対する第２アーム６の回転角度は時計回りに２αである。第２アーム６の回転により、第２アーム６の先端である第３関節部１２は、原点から一方向へ２Ｌｓｉｎαだけ離れた位置へ移動軸Ｗ上を移動する。
把持部３は、第３関節部１２を中心として、第２アーム６と逆回転すなわち反時計回りに、第１アーム４及び第２アーム６と同時に回転する。第３プーリ３０と第４プーリ３４の回転比が２：１に設定されているので、第２アーム６に対する把持部３の回転角度は反時計回りにαである。把持部３の回転により、折返し部１６が移動軸Ｗに対し平行の状態を保持している（図２）。
このようにして多関節ロボット１Ａは、一方向へ伸張した状態にあるアーム２に対し、第１支持軸２０Ａを反時計回りに角度αだけ回転させることにより、原点に復帰する。
さらに原点から反時計回りに角度αだけ第１支持軸２０Ａが回転した状態について説明する。第１支持軸２０Ａの回転により、第１アーム４が第１関節部８を中心としてさらに反時計回りに角度αだけ回転する。第２アーム６は、第１アーム４の回転により第２関節部１０を中心として第１アーム４と逆回転すなわち時計回りに回転する。第１プーリ２２と第２プーリ２８の回転比が１：２に設定されているので、第１アーム４に対する第２アーム６の回転角度は時計回りに２αである。第２アーム６の回転により、第２アーム６の先端である第３関節部１２は、原点から他方向へ２Ｌｓｉｎαだけ離れた位置へ移動軸Ｗ上を移動する。
把持部３は、第３関節部１２を中心として、第２アーム６と逆回転すなわち反時計回りに、第１アーム４及び第２アーム６と同時に回転する。第３プーリ３０と第４プーリ３４の回転比が２：１に設定されているので、第２アーム６に対する把持部３の回転角度は反時計回りにαである。把持部３の回転により、把持部３は、折返し部１６が移動軸Ｗに対し平行の状態を保持しており、他端７Ｅが他方向を向いている（図５）。
このようにして多関節ロボット１Ａは、原点にあるアーム２に対し第１支持軸２０Ａを反時計回りに角度αだけ回転させることにより、アーム２を他方向へ伸張させることができる。
また、多関節ロボット１Ａは、他方向へ伸張した状態にあるアーム２に対し、第１支持軸２０Ａを時計回りに角度αだけ回転させることにより、原点に復帰する。
本実施形態に係る多関節ロボット１Ａは、移動軸Ｗ上を一方向から他方向へ把持部３を移動させる際、把持部３の方向を転換する動作を省略することができるので、搬送速度を高速化することができる。
（インライン型処理装置の構成）
本実施形態に係る多関節ロボット１Ａを適用した搬送装置としてのインライン型処理装置について図６を参照して説明する。
本実施形態に係る多関節ロボット１Ａを適用した搬送装置としてのインライン型処理装置について図６を参照して説明する。
図６に示すインライン型処理装置５０は、ロードロック部５２と、処理ライン５３とを備える。処理ライン５３は、逆コ字状に配置された複数の処理部（チャンバ）５４（５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ、５４Ｆ、５４Ｇ、５４Ｈ、５４Ｊ、５４Ｋ）と、各処理部５４同士の間に配置された搬送部５５とを有する。ロードロック部５２は、処理ライン５３へ被処理物を搬入する搬入部５２Ａと、処理ライン５３から被処理物を搬出する搬出部５２Ｂとを有する。処理部５４は特に限定されるものではないが、例えば、スパッタ装置やＣＶＤ（Chemical vapor deposition）装置などの真空装置、アニール装置、クーリング装置、洗浄装置、塗布装置、エッチング装置などが適用できる。
本実施形態の場合、インライン型処理装置５０は、５個の処理部５４が直線状に配置された処理ライン５３を２個有する。処理ライン５３は並列に配置され、一端の処理部５４Ａ、５４Ｋはロードロック部５２に接続されており、他端の処理部５４Ｅ、５４Ｆは搬送部５５によって連結されている。処理部５４同士の間に設けられた搬送部５５内には、本実施形態に係る多関節ロボット１Ａが配置されている。
処理部５４と搬送部５５の間には、本図には図示しないが、被処理物を処理部５４内へ搬入する搬入口としてのゲートバルブが設けられている。被処理物は、搬入部５２Ａによって最も上流の処理部５４Ａに搬入される。搬入された被処理物は、搬送部５５に設けられた多関節ロボット１Ａにより下流側の処理部５４Ｂ、処理部５４Ｃ・・・へ順に搬送され、最も下流の処理部５４Ｋから搬出部５２Ｂによって搬出される。
（動作及び効果）
図７〜図９を参照して、インライン型処理装置５０における搬送手順について説明する。インライン型処理装置５０では、各搬送部５５における多関節ロボット１Ａが上流の処理部５４から下流の処理部５４へ被処理物を同時に搬送する。搬送手順は、上流と下流の関係にある処理部５４間において同様である。一例として、第１処理部としての処理部５４Ｈから第２処理部としての処理部５４Ｊへ被処理物を搬送する手順についてのみ説明する。
図７〜図９を参照して、インライン型処理装置５０における搬送手順について説明する。インライン型処理装置５０では、各搬送部５５における多関節ロボット１Ａが上流の処理部５４から下流の処理部５４へ被処理物を同時に搬送する。搬送手順は、上流と下流の関係にある処理部５４間において同様である。一例として、第１処理部としての処理部５４Ｈから第２処理部としての処理部５４Ｊへ被処理物を搬送する手順についてのみ説明する。
図７Ａは、多関節ロボット１Ａが原点にある状態を示している。本図において、被処理物としての基板５６は処理部５４Ｈの載置台５８に載置されている（図８Ａ）。載置台５８には複数のリフトピン５９が設けられている。リフトピン５９は搬送時に基板５６を昇降する。
インライン型処理装置５０は、各処理部５４Ｈにおける処理が完了すると、搬送動作を開始する。処理部５４Ｈは、リフトピン５９を上昇させて基板５６を上昇させる（図８Ｂ）。多関節ロボット１Ａは、原点からアーム２を一方向に伸張させる。本図の場合、多関節ロボット１Ａは上流の処理部５４Ｈに向かってアーム２を伸張させる。アーム２の伸張に伴い、アーム２の先端に設けられた把持部３が一端５Ｅからゲートバルブを通過して処理部５４Ｈ内に進入する（図７Ｂ）。
把持部３は、一端５Ｅを上流側へ向け、折返し部１６を移動軸Ｗに対し平行に保持した状態で基板５６上に移動する（図７Ｃ）。図８Ｃに示すように、把持部３は、天板部１４が基板５６上面を覆い、折返し部１６の折返し面３３が基板５６の側部底面を囲むように、基板５６を収容する。
処理部５４Ｈは、リフトピン５９を下降させる。そうすると、基板５６は、側部の下面において折返し部１６の折返し面３３に形成されたピン３５に載置される（図８Ｄ）。このようにして把持部３は基板５６を載置台５８から受け取る。この状態で多関節ロボット１Ａは、アーム２を収縮することにより、把持部３を処理部５４Ｈから退出させる（図７Ｄ）。このとき、基板５６の一端は上流側に向いたままである。多関節ロボット１Ａは、折返し部１６を移動軸Ｗに対し平行に保持した状態で把持部３を下流側へさらに移動させ、原点を通過する（図７Ｅ）。
アーム２は、折返し部１６を移動軸Ｗに対し平行に保持した状態で連続的に下流側へ把持部３を移動させる（図９Ａ）。すなわち、多関節ロボット１Ａは処理ライン５３の下流側にアーム２を伸張させる。アーム２の伸張に伴い、アーム２の先端に設けられた把持部３が他端７Ｅからゲートバルブを通過して処理部５４Ｊ内に進入する。
把持部３は、他端７Ｅを下流側へ向け、折返し部１６を移動軸Ｗに対し平行に保持した状態で移動する。把持部３は、移動軸Ｗに対し基板５６を回転させずに処理部５４Ｈに載置されていた状態と同じ状態で、処理部５４Ｊの載置台５８上に到達するまで移動する（図９Ｂ、図８Ｄ）。
処理部５４Ｊは、リフトピン５９を上昇させる。そうすると、基板５６は、下面からリフトピン５９によって持ち上げられる（図８Ｃ）。この状態で多関節ロボット１Ａは、アーム２を収縮することにより、把持部３を処理部５４Ｊから退出させる（図９Ｃ）。このようにして把持部３は基板５６を載置台５８に受け渡す。
多関節ロボット１Ａは、折返し部１６を移動軸Ｗに対し平行に保持した状態で把持部３を下流側へさらに移動させ、原点に復帰する（図９Ｄ）。処理部５４Ｊは、把持部３が処理部５４Ｊから退出した後（図８Ｂ）、リフトピン５９を下降させ、基板５６を載置台５８に載置する（図８Ａ）。このとき、基板５６の一端に対向する他端は下流側に向いている。
本実施形態に係る多関節ロボット１Ａは、処理部５４Ｈへ前記把持部３を一端５Ｅから進入させると共に、前記処理部５４Ｊに対し前記一端５Ｅに対向する他端７Ｅから前記把持部３を進入させる。そうすると多関節ロボット１Ａは、従来のように把持部３の先端を処理部の入口方向へ合わせるためにアーム２を回転する必要がないので、その分、搬送速度を高速化することができる。したがって搬送部５５に本実施形態に係る多関節ロボット１Ａを備えたインライン型処理装置５０では、搬送速度を飛躍的に高速化することができる。
多関節ロボット１Ａは、処理部５４Ｈへ前記把持部３を一端５Ｅから進入させると共に、前記処理部５４Ｊに対し前記一端５Ｅに対向する他端７Ｅから前記把持部３を進入させるので、移動軸Ｗに対し基板５６を回転させずに処理部５４Ｈに載置されていた状態と同じ状態で、処理部５４Ｊの載置台５８上に基板５６を移動することができる。
多関節ロボット１Ａは、把持部３の上部において当該把持部３を第２アーム６の先端に回転自在に支持しているので、把持部３のみを、リフトピン５９に載置された基板５６と載置台５８の間に挿入すればよい。そのため、アーム等が処理部５４の載置台５８に干渉せずに把持部３を処理部５４内に進入させることができ、装置全体を小型化するとともに、基板５６の受け渡しを迅速に行うことができる。
把持部３は、側部に設けた折返し部１６において基板５６を保持することにより、処理部５４の載置台５８に設けられたリフトピン５９に干渉せずに載置台５８から基板５６を受け取り、又は載置台５８に基板５６を受け渡すことができる。
把持部３は、天板部１４を備えることにより、搬送の際、基板５６表面に異物が付着することを防止することができる。
多関節ロボット１Ａは、把持部３の略中央において第２アーム６の先端を回転自在に支持しているので、基板５６の向きを変えずに、隣り合う処理部に対して容易に位置決めできる。
多関節ロボット１Ａは、第１アーム４と第２アーム６とを略同じ長さに形成したので、伸張及び収縮に必要なスペースを最小化することができる。
２．第２実施形態
第２実施形態に係る多関節ロボット１Ｂについて図を参照して説明する。
第２実施形態に係る多関節ロボット１Ｂについて図を参照して説明する。
（全体構成）
上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。図３と同様の構成について同様の符号を付した図１０に示す多関節ロボット１Ｂは、角度調整部６０を備える。
上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。図３と同様の構成について同様の符号を付した図１０に示す多関節ロボット１Ｂは、角度調整部６０を備える。
角度調整部６０は、回転力付与部６６と、該回転力付与部６６の回転力を第１プーリ２２に伝達する第２伝達軸７１とを有する。回転力付与部６６は、第６軸受７８に回転自在に支持された第４支持軸６４と、当該第４支持軸６４に一端７６が固定された梃子部６９とを有する。第６軸受７８は、基部９に固定されている。これにより、第４支持軸６４と梃子部６９とは、軸受７８を介して基部９に回転自在に支持されている。
第２伝達軸７１は、内径が第１支持軸２０Ｂの外形よりも大きい円筒形状の部材で形成され、第１支持軸２０Ｂの同心円状に設けられている。第４支持軸６４、梃子部６９の一端７６は、それぞれ第１支持軸２０Ｂ及び第１伝達軸４３Ｂの外形よりも大きい内径を有する円筒状の部材で形成され、第１支持軸２０Ｂ及び第１伝達軸４３Ｂの同心円状に設けられている。第１伝達軸４３Ｂは主軸３８と第１支持軸２０Ｂとを接続するように形成されている。
第４支持軸６４は、第２伝達軸７１の一端に固定されている。第２伝達軸７１の他端は、第１プーリ２２に固定されている。梃子部６９は、一端７６が、第４支持軸６４、第２伝達軸７１を介して第１プーリ２２と連結されている。梃子部６９の他端７５は、基部９側面に形成された挿通穴６７から基部９の外へ導出されており、連結部７２に連結されている。これにより梃子部６９は、回転力付与部６６の回転力を第４支持軸６４、第２伝達軸７１を介して、第１プーリ２２に伝達する。
なお、上記第１実施形態の場合、第１プーリ２２は基部９を介して基台１７に固定されていたが、本実施形態の場合、第１プーリ２２は第６軸受７８を介して基部９に回転自在に支持されている点が異なる。
図１１に示すように回転力付与部６６は、第２駆動部６８と、直動変換部７０と、連結部７２と、可撓部７４とを有する。第２駆動部６８の主軸（図示しない）に直動変換部７０が直結されている。本実施形態の場合、基部９の側面に挿通穴６７に合わせてフランジ７３が設けられている。回転力付与部６６は、前記フランジ７３に固定されている。
直動変換部７０は、第２駆動部６８の回転運動を直線運動に変換する。直動変換部７０は、特に限定されるものではないが、例えばボールねじやウォームねじなどを用いることができる。連結部７２は、直動変換部７０と梃子部６９の他端とを、直動運動の運動方向に対し梃子部６９の長手方向が直交するように連結する。連結部７２は、特に限定されるものではないが、例えば、ボールジョイントを用いることができる。挿通穴６７の外側には可撓部７４が設けられており、梃子部６９を基部９に対し支持している。可撓部７４は、本図の場合、ベローズが用いられている。
（動作及び効果）
角度調整部６０により、把持部３の位置を調整する動作を説明する。角度調整部６０は、第１関節部８を中心として第１プーリ２２（図１０）を微小に回転させる。これにより多関節ロボット１Ｂは、伸張した状態の第２アーム６の先端、すなわち把持部３を図１２に示すｙ方向又は−ｙ方向に移動させることにより、載置台５８に対する基板５６の微小な位置調整を行う。
角度調整部６０により、把持部３の位置を調整する動作を説明する。角度調整部６０は、第１関節部８を中心として第１プーリ２２（図１０）を微小に回転させる。これにより多関節ロボット１Ｂは、伸張した状態の第２アーム６の先端、すなわち把持部３を図１２に示すｙ方向又は−ｙ方向に移動させることにより、載置台５８に対する基板５６の微小な位置調整を行う。
アーム２を一方向へ伸張させた場合の把持部３の位置をｙ方向へ微小に移動させる場合について説明する。まず第２駆動部６８が正方向の回転力を直動変換部７０に出力する。実際には、第２駆動部６８はカップリング７７を介して直動変換部７０に連結されている。
正方向の回転力により直動変換部７０は、連結部７２を図１２中Ｆ方向に押し出す。これにより、連結部７２は梃子部６９の他端７５を図中Ｆ方向に押し出す。
そうすると、梃子部６９の一端は第４支持軸６４に固定されているので、梃子部６９は第４支持軸６４を中心として時計回りに回転する。この際、可撓部７４は梃子部６９と共に変形する。梃子部６９の一端７６は第４支持軸６４に固定されているので、梃子部６９と一体となって第４支持軸６４は時計回りに微小に回転する。
第４支持軸６４は第２伝達軸７１を介して第１プーリ２２と連結されているので、第４支持軸６４と共に、第１プーリ２２が時計回りに微小に回転する（図１４）。このようにして角度調整部６０は、アーム２を一方向へ伸張させた場合の把持部３の位置を、図１２に示すｙ方向へ移動させることができる。
次に、アーム２を一方向へ伸張させた場合の把持部３の位置を−ｙ方向へ微小に移動させる場合について説明する。まず第２駆動部６８が逆方向の回転力を直動変換部７０に出力する。逆方向の回転力により直動変換部７０は、連結部７２に連結された梃子部６９の他端７５を図中Ｂ方向に引き込む。
そうすると、梃子部６９は、第４支持軸６４を中心として反時計回りに回転する。梃子部６９の一端７６は第４支持軸６４に固定されているので、梃子部６９と一体となって第４支持軸６４は反時計回りに微小に回転する。
第４支持軸６４は第２伝達軸７１を介して第１プーリ２２と連結されているので、第４支持軸６４と共に、第１プーリ２２が反時計回りに微小に回転する（図１５）。このようにして角度調整部６０は、アーム２を一方向へ伸張させた場合の把持部３の位置を、図１２に示す−ｙ方向へ移動させることができる。
図１６に示すように、アーム２を他方向へ伸張させた場合、上記とは逆に第１プーリ２２を反時計回りに微小に回転させるとともに第１伝達軸４３Ｂを回転させることにより、把持部３の位置をｙ方向へ微小に移動させることができる。またアーム２を他方向へ伸張させた場合、上記とは逆に第１プーリ２２を時計回りに微小に回転させるとともに、第１伝達軸４３Ｂを回転させることにより、把持部３の位置を−ｙ方向へ微小に移動させることができる。
多関節ロボット１Ｂは、角度調整部６０において、第１プーリ２２を時計回り又は反時計回りに微小に回転させ、把持部３の位置をｙ方向又は−ｙ方向に移動させることができる。したがって多関節ロボット１Ｂは、アーム２を伸張又は収縮させて移動軸Ｗ方向に把持部３を移動させると共に、角度調整部６０において第１プーリ２２を回転させてｙ方向又は−ｙ方向に把持部３を移動させることにより、把持部３で把持した基板５６の位置を処理部５４における載置台５８の位置に容易に調整することができる。
インライン型処理装置５０（図６）は、処理部５４と搬送部５５とを複数直線状に接続して形成されるので、移動軸Ｗ方向及び移動軸Ｗに対し直交するｙ方向又は−ｙ方向に処理部５４同士の間に微小にずれが生じる。移動軸Ｗ方向のずれは、アーム２を伸張又は収縮することにより、吸収することができる。移動軸Ｗに対し直交するｙ方向又は−ｙ方向のずれは、上記角度調整部６０により、吸収することができる。
本実施形態に係る多関節ロボット１Ｂは、角度調整部６０により移動軸Ｗに対し直交するｙ方向又は−ｙ方向のずれを吸収する。角度調整部６０は、第４支持軸６４を微小に回転させればよいので、第２駆動部６８を第１駆動部３６に比べ小型にすることができる。したがって、角度調整部６０は、構成を簡素化、小型化することができる。
３．第３実施形態
本発明に係るインライン型処理装置の実施形態について図面を参照して説明する。図１７に示すインライン型処理装置８０Ａは、処理部８２と搬送部８４とが直線状に配置された処理ラインを有している。処理ラインは全体として逆Ｕ字型に形成されている。処理部８２と搬送部８４の間にはゲートバルブ８６が設けられている。搬送部８４内には多関節ロボット１Ｂが設けられている。
本発明に係るインライン型処理装置の実施形態について図面を参照して説明する。図１７に示すインライン型処理装置８０Ａは、処理部８２と搬送部８４とが直線状に配置された処理ラインを有している。処理ラインは全体として逆Ｕ字型に形成されている。処理部８２と搬送部８４の間にはゲートバルブ８６が設けられている。搬送部８４内には多関節ロボット１Ｂが設けられている。
処理ラインの一端には処理ラインとの間で処理前の基板を供給すると共に処理済の基板を受け取るバッファ室８８が設けられている。バッファ室８８には公知のスカラロボット９０が複数（本図では２個）設けられている。バッファ室８８には、当該バッファ室８８に対し処理前の基板及び処理済の基板を蓄積するロードロック部９２が複数（本図では４個）設けられている。
本実施形態に係るインライン型処理装置８０Ａは、角度調整部６０を有する多関節ロボット１Ｂを搬送部８４に設けたから、処理部８２間のずれを容易に吸収することができるので、処理ラインを容易に長く形成することができる。
インライン型処理装置８０Ａは搬送部８４を間に挟んだ処理部８２間の距離Ｐが一定である。したがって、１個の搬送部８４と、当該搬送部８４の両側にそれぞれ連結されたゲートバルブ８６と、当該ゲートバルブ８６の一方に連結された１個の処理部８２とを１単位とする搬送モジュール９４を形成することができる。
図１８に示すインライン型処理装置８０Ｂは、前記搬送モジュール９４を用いることにより、処理ラインを所望の形状に形成することができることを示す例である。本図に示すように、前記搬送モジュール９４は、適宜組み合わせることにより処理ラインの方向を転換することができる。したがって、搬送モジュール９４は、適宜組み合わせることにより、所望の形状にレイアウトしたインライン型処理装置８０Ｂを形成することができるので、スペースをより効率的に活用することができる。
４．変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。上記実施形態の場合、折返し部１６の折返し面３３にはピン３５が把持部３に合計４個設けられている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、３個又は５個以上であってもよい。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。上記実施形態の場合、折返し部１６の折返し面３３にはピン３５が把持部３に合計４個設けられている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、３個又は５個以上であってもよい。
インライン型処理装置の構成を例示したが、処理部及び搬送部の数は、上記実施形態に限定されるものではなく適宜増減することができる。
上記実施形態の場合、第１アームと第２アームとは略同じ長さに形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、第１アームが第２アームより長く形成されていてもよいし、逆に第２アームが第１アームより長く形成されていてもよい。
Claims (7)
- 第１処理部から、当該第１処理部に対し直線状に配置された第２処理部へ、被処理物を搬送し、基台に固定される基部を備える多関節ロボットにおいて、
駆動部と、
前記駆動部と第１関節部によって前記基部に対し回転自在に連結された第１アームと、
前記第１アームに対し第２関節部によって回転自在に連結された第２アームと、
前記第２アームの先端で、前記第１アームと前記第２アームの垂直方向における間に設けられ、前記第２アームに対し第３関節部によって回転自在に連結され、前記被処理物を把持する把持部と
を備え、
前記把持部を前記把持部の一端から前記第１処理部へ進入させると共に、前記把持部を前記一端に対向する前記把持部の他端から前記第２処理部へ進入させ、
前記把持部が移動する場合、前記把持部が前記第１アームと前記第２アームの垂直方向における間を通過する
ことを特徴とする多関節ロボット。 - 前記駆動部は、ロータと、前記ロータの同心円状に設けられたステータとを有し、
前記ロータと前記ステータの間には、隔離壁が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の多関節ロボット。 - 前記第１間節部は、前記第１アームの基端に固定され、前記駆動部に連結された第１支持軸と、前記第１支持軸の同心円状であって前記基部に固定された第１プーリとを有し、
前記第２関節部は、前記第１アームの先端に固定された第２支持軸と、前記第２支持軸に回転自在に支持された第２プーリと、前記第２支持軸の先端に固定された第３プーリとを有し、
前記第３関節部は、前記第２アームの先端に固定された第３支持軸と、前記第３支持軸に回転自在に支持された第４プーリとを有し、
前記第１プーリと前記第２プーリの間、及び前記第３プーリと前記第４プーリの間には、それぞれベルトが架け渡されていることを特徴とする請求項１に記載の多関節ロボット。 - 前記第１プーリと前記第２プーリとの回転比が１：２に設定されており、
前記第３プーリと前記第４プーリとの回転比が２：１に設定されている
ことを特徴とする請求項３に記載の多関節ロボット。 - 前記把持部の側部には、一対の折返し部を有し、当該折返し部により前記被処理物の側部の下面を支持することを特徴とする請求項１に記載の多関節ロボット。
- 前記第１プーリに連結された伝達軸と、
前記伝達軸に回転力を付与する回転力付与部と
を有する角度調整部を備え、
前記角度調整部は、前記第１処理部と前記第２処理部を結ぶ移動軸に対し直交する方向に前記把持部を移動することを特徴とする請求項２に記載の多関節ロボット。 - 第１処理部と
当該第１処理部と連接された１つの搬送部とを備え、
前記搬送部には、
基台に固定される基部と、
駆動部と、
前記駆動部と第１関節部によって前記基部に対し回転自在に連結された第１アームと、
前記第１アームに対し第２関節部によって回転自在に連結された第２アームと、
前記第２アームの先端で、前記第１アームと前記第２アームの垂直方向における間に設けられ、前記第２アームに対し第３関節部によって回転自在に連結され、被処理物を把持する把持部と
を備える多関節ロボットが設けられており、
前記多関節ロボットは、
前記把持部を前記把持部の一端から前記第１処理部へ進入させると共に、
前記把持部を前記一端に対向する前記把持部の他端から、前記搬送部を挟んで前記第１処理部に対し直線状に配置される第２処理部へ進入させ、
前記把持部が移動する場合、前記把持部が前記第１アームと前記第２アームの垂直方向における間を通過する
ことを特徴とする搬送装置。
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