JP6955639B2

JP6955639B2 - ロボット

Info

Publication number: JP6955639B2
Application number: JP2020546840A
Authority: JP
Inventors: 良太小野; 烈加藤
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-10-27
Anticipated expiration: 2039-08-28
Also published as: US20220048182A1; KR20210048529A; KR102505762B1; JPWO2020054426A1; CN112673464B; TWI704989B; TW202026118A; WO2020054426A1; US11338431B2; CN112673464A

Description

本発明は、搬送物を搬送するロボットに関する。

従来から半導体ウエハ等の搬送物を真空中等で搬送するロボットが知られている。例えば特許文献１には、真空中で搬送物を搬送するロボットに関し、アームの関節部の内部空間に空冷式又は水冷式の冷却機構（冷却用パイプ）を配置することが開示されている。また、特許文献２には、真空中で搬送物を搬送するロボットに関し、中空のアーム内に引き回されたエア配管の先端を関節部に配置することが開示されている。

また、特許文献３には、搬送物を高温環境下で搬送するロボットに関し、中空のアーム内に媒体圧送管および媒体排出管を配置することが開示されている。この媒体圧送管の一端はコンプレッサに接続され、その他端はハンドの関節部内に配置されている。また、媒体排出管の一端はアームの関節部内に配置され、その他端は外部に配置されている。

特開２０１４−１４４５２７号公報国際公開第２０１５／０３７７０１号特開２００７−０９１４３３号公報

しかしながら、特許文献１および２のロボットでは、アーム内に冷却用の配管を配置する構成であるため、アーム内の構造が複雑化する。また、アームが例えば２つある場合には、各アームに対応して冷却用の配管が必要となりコストがかかる。また、特許文献３のロボットはアームではなくハンドを冷却するものであると共に、本文献のロボットにおいてもアーム内において２本の配管の引き回しが必要となり、アーム内の構造が複雑化する。

そこで、本発明は、複数のアームを簡易な構成で冷却することができるロボットを提供することを目的とする。

本発明のロボットは、回動可能に構成され、搬送物を搬送する第１アームと、回動可能に構成され、搬送物を搬送する第２アームと、前記第１アームを支持して回動可能に構成されると共に、第１流体用通路と前記第１流体用通路に連通する少なくとも１つの第２流体用通路とを有する第１回動体と、内部空間を有し、前記第１回動体の一部が挿入されて配置される孔部を有する基端側アームと、前記第２アームを支持して回動可能に構成されると共に、一方端が前記第２流体用通路に連通し他方端が前記内部空間に連通する第３流体用通路を有し、前記孔部の内周面と前記第１回動体との間に少なくともその一部が配置された筒状の第２回動体と、前記内部空間に配置され前記第１流体用通路の上流端側に接続されると共に、前記第１流体用通路に流体を供給する供給装置と、前記第１回動体を直接又は間接的に回動させる第１モータと、前記第２回動体を直接又は間接的に回動させる第２モータと、を備えたものである。

本発明に従えば、供給装置によって、第１アームを支持する第１回動体の第１流体用通路に流体が供給されるので、第１回動体が流体で冷却され、第１アームから第１回動体への熱伝導によって第１アームを冷却することができる。また、第１流体用通路に連通する、第１回動体の第２流体用通路の一方端が、第２回動体に設けられた第３流体用通路に連通している。このことによって、第１流体用通路の流体が第２流体用通路を介して第３流体用通路に流れ込むので、この流体により第２回動体が冷却される。これにより、第２アームから第２回動体への熱伝導によって第２アームを冷却することができる。また、第３流体用通路に供給された流体を基端側アームの内部空間に排出することができる。これにより、流体の流路を形成することができ、流体の溜まりが生じることを抑制することができるので、流体の冷却性が損なわれることを防ぐことが可能となる。さらに、第１流体用通路に流体を供給するだけで第１アームおよび第２アームの双方を冷却することができる構成となっている。以上により、配管を設けることなく、複数のアームを簡易な構成で冷却することができる。

上記発明において、前記第１アームは、前記第２アームの上方に配置され、前記第１回動体は、前記第２アームに設けられた孔部に挿通された状態で前記第１アームを支持しており、前記第２回動体の上部は、前記第１回動体の上部よりも低い位置に配置されていることが好ましい。

上記構成に従えば、第１アームおよび第２アームを上下に配置した構成において、当該第１アームを第１回動体により回動させることができると共に、第２アームを第２回動体により回動させることができる。

上記発明において、前記第１アームおよび前記第２アームは真空中に配置され、前記内部空間は大気圧となっていてもよい。

上記構成に従えば、真空環境は対流による放熱がなく熱がたまり易いが、上述の構成によって第１アームおよび第２アームを良好に冷却することができる。

上記発明において、前記搬送物の温度が１００℃以上であってもよい。

上記構成に従えば、搬送物の温度が１００℃以上であっても、第１アームおよび第２アームを良好に冷却することができる。

本発明のロボットは、搬送物を搬送する第１ハンドと、搬送物を搬送する第２ハンドと、前記第１ハンドが直接もしくは間接的に取り付けられる第１アームと、前記第２ハンドが直接もしくは間接的に取り付けられる第２アームと、内部空間、および前記内部空間と外部空間とを連通する孔部を有する基端側アームと、前記第１アーム又は前記第１ハンドを回動可能に支持すると共に、第１流体用通路および前記第１流体用通路に連通する第２流体用通路を有する第１回動体と、前記第２アーム又は前記第２ハンドを回動可能に支持すると共に、前記第２流体用通路に連通する第３流体用通路を有する第２回動体と、前記内部空間に配置され、前記第１流体用通路および前記第３流体用通路の何れか一方に直接又は間接的に接続されて流体を供給する供給装置と、を備え、前記第１回動体の少なくとも一部が前記孔部に挿入されて配置され、前記第２回動体の少なくとも一部が前記孔部の内周面と前記第１回動体との間に配置されるものである。

本発明に従えば、供給装置によって第１回動体の第１流体用通路に流体が供給されるので、第１回動体が流体で冷却され、第１ハンドや第１アームから第１回動体への熱伝導によって第１アームを冷却することができる。また、第１流体用通路に連通する第２流体用通路が、第２回動体に設けられた第３流体用通路に連通している。このことによって、第１流体用通路の流体が第２流体用通路を介して第３流体用通路に流れ込むので、この流体により第２回動体が冷却される。これにより、第２ハンドや第２アームから第２回動体への熱伝導によって第２アームを冷却することができる。また、第３流体用通路に供給された流体を基端側アームの内部空間に排出することができる。これにより、流体の流路を形成することができ、流体の溜まりが生じることを抑制することができるので、流体の冷却性が損なわれることを防ぐことが可能となる。さらに、第１流体用通路に流体を供給するだけで第１アームおよび第２アームの双方を冷却することができる構成となっている。以上により、配管を設けることなく、複数のアームを簡易な構成で冷却することができる。

本発明によれば、複数のアームを簡易な構成で冷却することができるロボットを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るロボットを示す斜視図である。図１のロボットの一部を示す平面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るロボットについて図面を参照して説明する。以下に説明するロボットは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除および変更が可能である。

図１および図２に示すように、本実施形態に係るロボット１００は、ベース側アーム９０に回動可能に設けられた基端側アーム３０と、この基端側アーム３０に回動可能に設けられた第１アーム（上アーム）１０と、基端側アーム３０に回動可能に設けられ、第１アーム１０の下方に配置された第２アーム（下アーム）４０と、を備えている。第１アーム１０および第２アーム４０の先端側には、搬送物Ｗが載置されるハンドＨが取り付けられている。第１アーム１０のハンドＨが第１ハンドに相当し、第２アーム４０のハンドＨが第２ハンドに相当する。なお、ベース側アーム９０はベース９１上に設けられている。

ハンドＨにより搬送される搬送物Ｗは例えば半導体ウエハである。また、搬送物Ｗの温度は、大気よりも高温であって、例えば８００℃である。ハンドＨによる搬送物Ｗの搬送は真空中で行われる。各ハンドＨ、第１アーム１０、第２アーム４０、基端側アーム３０、およびベース側アーム９０は真空中に配置されている。

続いて、本実施形態のロボット１００の詳細な構成について、図３を参照しながら説明する。

図３に示すように、ロボット１００は、第１アーム１０を支持する有底筒状の第１回動体１１と、第２アーム４０を支持する第２回動体４１と、大気圧となっている内部空間３０ａを有すると共に、第１回動体１１の一部が挿入される孔部３４を有する上述した基端側アーム３０と、内部空間３０ａに配置されて流体（以下、冷却用流体と記）を供給する供給装置６４と、を備えている。供給装置６４は例えばエアポンプやコンプレッサーであり、当該供給装置６４にはホースやパイプ、各種フィッティングが含まれる。なお、本実施形態において、冷却用流体として空気を採用することができる。

第１アーム１０は、その基端側の下部がボルト１３および小ネジ１４により、第２アーム４０の孔部４０ａに挿通された第１回動体１１の上部（底部）に固定されていることで第１回動体１１に支持されている。また、第２アーム４０は、その基端部がボルト４３およびピン４４により第２回動体４１の上部に固定されていることで第２回動体４１に支持されている。

第１回動体１１の開口側の周縁にはフランジ部１５が設けられている。このフランジ部１５にはボルト１６によりギア１７が固定されている。このギア１７には、駆動ギアを含む第１ギアトレイン６１が連結されている。第１ギアトレイン６１の駆動ギアは第１モータ６０により回転駆動される。このような構成により、第１モータ６０が作動すると、第１ギアトレイン６１を介してギア１７が回転する。これにより、第１回動体１１がその軸線回りに回動するので、これに伴って、第１アーム１０も回動するようになっている。

第１回動体１１は、その軸方向に延びる第１流体用通路１２と、第１流体用通路１２に連通する少なくとも１つの第２流体用通路２２とを有している。第２流体用通路２２は、第１回動体１１の周壁に貫通して形成されている。この第２流体用通路２２の下流端は、第１回動体１１と第２回動体４１との間に設けられた空間４８を介して、第２回動体４１、基端側アーム３０の肉厚部および後述の外側輪部３１の各内部に亘って形成された第３流体用通路５０に連通している。第３流体用通路５０の下流端は内部空間３０ａに連通している。なお、図３では、第２流体用通路２２および第３流体用通路５０が破線で示されるが、図２において異なる角度の線分で切断した断面では、第２流体用通路２２および第３流体用通路５０が実線で表される。

次に、第２回動体４１について説明する。第２回動体４１は、基端側アーム３０の孔部３４の内周面と第１回動体１１との間に配置されている。

第２回動体４１は、第２アーム４０の基端部が固定される筒状の上側部４２と、この上側部４２の下部にボルト４６により固定される環状の中輪部４５と、上述したギア１７よりも上方の位置で中輪部４５の下部にボルト４６により固定されるギア４９と、を有している。中輪部４５は、その外周部および内周部にＶ溝を有している。ギア４９には、駆動ギアを含む第２ギアトレイン６３が連結されている。第２ギアトレイン６３の駆動ギアは第２モータ６２により回転駆動されるようになっている。

ここで、基端側アーム３０の内周面には、環状の外側輪部３１が固定されている。外側輪部３１は、その内周部の、中輪部４５の外周部のＶ溝に対向する位置にＶ溝を有している。また、第１回動体１１の上述したフランジ部１５上には、環状の内側輪部３２が設けられている。内側輪部３２は、その外周部の、中輪部４５の内周部のＶ溝に対向する位置にＶ溝を有している。外側輪部３１のＶ溝と中輪部４５の外周部のＶ溝との間にローラ（ころ）が設けられており、中輪部４５の内周部のＶ溝と内側輪部３２のＶ溝との間にローラ（ころ）が設けられている。これにより、第１回動体１１のクロスローラ軸受けと、第２回動体４１のクロスローラ軸受けとの双方が実現された構成となっている。このような構成において、第２モータ６２が作動すると、第２ギアトレイン６３を介してギア４９が回転する。これにより、第２回動体４１が、第１回動体１１に対し独立して第１回動体１１と同じ軸線回りに回動し、これに伴って、第２アーム４０も回動するようになっている。

第１回動体１１と第２回動体４１の上側部４２との間には、環状のシール部材４７が設けられている。詳しくは、第２回動体４１の上側部４２には環状の溝が設けられており、この溝にシール部材４７が嵌まり込んだ状態で設けられている。また、第２回動体４１の上側部４２と基端側アーム３０の上部内周面との間には、環状のシール部材３５が設けられている。詳しくは、基端側アーム３０の上部内周面には環状の溝が設けられており、この溝にシール部材３５が嵌まり込んだ状態で設けられている。

第１回動体１１の開口端には、その開口を塞ぐようにプレート１８がボルト１９により固定されている。プレート１８の中央には、第１流体用通路１２に連通し、この第１流体用通路１２よりも小径な供給通路２１が設けられている。上記の供給装置６４の供給口は供給通路２１に接続されている。このような構成において、供給装置６４から吐出された冷却用流体は、供給通路２１を介して第１回動体１１の第１流体用通路１２に供給されるようになっている。これにより、冷却用流体で第１回動体１１が冷却され、第１アーム１０から第１回動体１１への熱伝導によって第１アーム１０を冷却することができる。

また、第１回動体１１の第１流体用通路１２に連通する第２流体用通路２２の下流端が、内部空間３０ａに通ずる第３流体用通路５０の上流端に連通している。このことによって、第１流体用通路１２に供給された冷却用流体が第２流体用通路２２を介して第３流体用通路５０に流れ込むので、この冷却用流体により第２回動体４１が冷却される。これにより、第２アーム４０から第２回動体４１への熱伝導によって第２アーム４０を冷却することができる。

以上説明したように、本実施形態のロボット１００によれば、供給装置６４によって、第１アーム１０を支持する第１回動体１１の第１流体用通路１２に冷却用流体が供給されるので、第１回動体１１が冷却用流体で冷却され、第１アーム１０から第１回動体１１への熱伝導によって第１アーム１０を冷却することができる。また、第１流体用通路１２に連通する、第１回動体１１の第２流体用通路２２の下流端が、第２回動体４１に設けられた第３流体用通路５０に連通している。このことによって、第１流体用通路１２の冷却用流体が第２流体用通路２２を介して第３流体用通路５０に流れ込むので、この冷却用流体により第２回動体４１が冷却される。これにより、第２アーム４０から第２回動体４１への熱伝導によって第２アーム４０を冷却することができる。また、第３流体用通路５０に供給された冷却用流体を基端側アーム３０の内部空間３０ａに排出することができる。これにより、冷却用流体の流路を形成することができ、冷却用流体の溜まりが生じることを抑制することができるので、冷却用流体の冷却性が損なわれることを防ぐことが可能となる。さらに、第１流体用通路１２に冷却用流体を供給するだけで第１アーム１０および第２アーム４０の双方を冷却することができる構成となっている。以上により、配管を設けることなく、複数のアームを簡易な構成で冷却することができる。

なお、第１回動体１１と第２回動体４１との間における空間４８に流れ込んだ冷却用流体は、内側輪部３２と中輪部４５との間を通過した後、内部空間３０ａに排出される場合もある。同様に、上記の空間４８に流れ込んだ冷却用流体は、中輪部４５と外側輪部３１との間を通過した後、内部空間３０ａに排出される場合もある。これによっても、冷却用流体の流路が形成され、冷却用流体の溜まりが生じることがより抑制される。

また、本実施形態のように、真空環境においては対流による放熱がなく熱がたまり易いが、上述の構成によって第１アーム１０および第２アーム４０を良好に冷却することができる。

（変形例）
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

上記実施形態では、第１回動体１１に第１アーム１０が支持され、第２回動体４１に第２アーム４０が支持されるように構成したが、これに限定されるものではなく、第１回動体１１および第２回動体４１にそれぞれハンドＨが回動可能に支持されてもよい。

また、供給装置６４を第３流体用通路５０に接続し、流体を第３流体用通路５０、第２流体用通路２２、第１流体用通路１２の順に送ってもよい。

また、第１流体用通路１２および第３流体用通路５０の何れか一方に直接又は間接的に供給装置６４が接続され、第１流体用通路１２および第３流体用通路５０の何れか他方が基端側アーム３０の内部空間３０ａに連通していてもよい。

また、上記実施形態では、第１アーム１０および第２アーム４０を真空中に配置することとしたが、これに限定されるものではなく、第１アーム１０および第２アーム４０を例えば大気中に配置して高温の搬送物Ｗを搬送する場合にも本発明を同様に適用することができる。

また、上記実施形態では、冷却用流体として空気を用いるようにしたが、これに限らず、例えば窒素ガスやアルゴン等の他の冷却用流体を採用してもよい。

また、上記実施形態では、第１回動体１１を有底筒状に形成したが、これに限らず、底部を有しない筒状に形成してもよい。

さらに、上記実施形態では、搬送する搬送物Ｗの温度を８００℃としたが、搬送物Ｗの温度は大気よりも高温であればよい。

１０第１アーム
１１第１回動体
１２第１流体用通路
２２第２流体用通路
３０基端側アーム
３０ａ内部空間
３４孔部
４０第２アーム
４０ａ孔部
４１第２回動体
５０第３流体用通路
６０第１モータ
６２第２モータ
６４供給装置
１００ロボット
Ｈハンド
Ｗ搬送物

Claims

回動可能に構成され、搬送物を搬送する第１アームと、
回動可能に構成され、搬送物を搬送する第２アームと、
前記第１アームを支持して回動可能に構成されると共に、第１流体用通路と前記第１流体用通路に連通する少なくとも１つの第２流体用通路とを有する第１回動体と、
内部空間を有し、前記第１回動体の一部が挿入されて配置される孔部を有する基端側アームと、
前記第２アームを支持して回動可能に構成されると共に、一方端が前記第２流体用通路に連通し他方端が前記内部空間に連通する第３流体用通路を有し、前記孔部の内周面と前記第１回動体との間に少なくともその一部が配置された筒状の第２回動体と、
前記内部空間に配置され前記第１流体用通路の上流端側に接続されると共に、前記第１流体用通路に流体を供給する供給装置と、
前記第１回動体を直接又は間接的に回動させる第１モータと、
前記第２回動体を直接又は間接的に回動させる第２モータと、を備えた、ロボット。
前記第１アームは、前記第２アームの上方に配置され、
前記第１回動体は、前記第２アームに設けられた孔部に挿通された状態で前記第１アームを支持しており、
前記第２回動体の上部は、前記第１回動体の上部よりも低い位置に配置されている、請求項１に記載のロボット。
前記第１アームおよび前記第２アームは真空中に配置され、前記内部空間は大気圧となっている、請求項１又は２に記載のロボット。
前記搬送物の温度が１００℃以上である、請求項１乃至３の何れか１項に記載のロボット。
搬送物を搬送する第１ハンドと、
搬送物を搬送する第２ハンドと、
前記第１ハンドが直接もしくは間接的に取り付けられる第１アームと、
前記第２ハンドが直接もしくは間接的に取り付けられる第２アームと、
内部空間、および前記内部空間と外部空間とを連通する孔部を有する基端側アームと、
前記第１アーム又は前記第１ハンドを回動可能に支持すると共に、第１流体用通路および前記第１流体用通路に連通する第２流体用通路を有する第１回動体と、
前記第２アーム又は前記第２ハンドを回動可能に支持すると共に、前記第２流体用通路に連通する第３流体用通路を有する第２回動体と、
前記内部空間に配置され、前記第１流体用通路および前記第３流体用通路の何れか一方に直接又は間接的に接続されて流体を供給する供給装置と、を備え、
前記第１回動体の少なくとも一部が前記孔部に挿入されて配置され、
前記第２回動体の少なくとも一部が前記孔部の内周面と前記第１回動体との間に配置される、ロボット。