KR100429420B1

KR100429420B1 - 로봇

Info

Publication number: KR100429420B1
Application number: KR10-2001-0018949A
Authority: KR
Inventors: 하시모토야수히코; 오타니마사미; 니시무라죠이치
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2004-05-06
Also published as: KR20010098488A; JP2001300883A; US6688189B2; EP1147863A3; US20010035065A1; EP1147863A2

Abstract

클린 룸내 등의 정화된 환경 내에서 작업물을 오염시키지 않고, 취급이 용이할 뿐만 아니라 신축 기구를 덮는 별도의 커버를 거의 필요로 하지 않는 신축 기구를 갖는 로봇을 제공한다. 상하 방향으로 신축 가능한 승강축을 구비한 로봇으로서, 상기 승강축이 복수개의 중공 축분할 요소로 이루어지고, 상기 축분할 요소는, 승강축방향으로 연속적으로 연결되어 있어 기단에 대하여 선단이 늘어나는 신장 상태와, 승강축방향으로 중첩하여 선단이 기단으로 접근하는 수축 상태 사이에서 전체적으로 신축 가능하게 되고, 또 상기 승강축을 신축시키는 신축 기구가 상기 승강축의 한쪽 측면에 노출되지 않은 상태로 집약되어 구성되어 있는 로봇이다.

Description

로봇{Robot}

본 발명은 상하 방향으로 신축 가능한 로봇에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 클린 룸에서의 작업에 적합한 로봇에 관한 것이다.

종래에는, 반도체 웨이퍼 제조설비와 같은 클린 룸에 설치되어 있는 제조설비에 있어서, 큰 상하 동작 스트로크를 필요로 하는 경우, 도 1 및 도 2에 도시된것과 같은 원통 좌표형 로봇(a)을 이용하여 반도체 웨이퍼 등의 작업물(w)을 취급해왔다.

상기 원통 좌표형 로봇(a)에 있어서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 수평면내에서 Z축을 중심으로 θ방향으로 회전반송을 할 수 있도록, 베이스 유닛(b)에 회동 가능하게 지지된 회전부재(c)의 상면(d)으로부터 주상(柱狀)의 Z축 부재(e)가 위쪽을 향하여 세워져 설치되어 있다. 상기 Z축 부재(e)에는 웨이퍼 취급 유닛(g)을 구비한 수평부재(f)가 승강 가능하게 장착되어 있다. 또 웨이퍼 취급 유닛(g)은, 도면에서 Ⅹ축 방향(수평 방향)으로 왕복운동 가능하게 장착되어 있다. 원통 좌표형 로봇(a)이 위와 같은 구성으로 이루어지므로써, 수평부재(f)는 도 1에 나타낸 하단 위치와 도 2에 나타낸 상단 위치 사이를 승강할 수 있고, 또 Z축 부재(e)는 도 1에 나타낸 바와 같이 회전부재(c)와 함께 Z축을 중심으로 θ방향으로 회전운동 가능하고, 그에 의해 웨이퍼 취급 유닛(g)이 반도체 웨이퍼 등의 작업물(w)을 소정위치로 반송할 수 있다.

상기 제조설비에 있어서는, 도 1 및 도 2에 나타낸 원통 좌표형 로봇(a) 대신에 산업용 로봇으로서 일반적으로 사용되는 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같은 다관절형 로봇(h)이 사용되기도 한다. 이러한 다관절형 로봇(h)은 회전 가능한 베이스 유닛(i)에 기단(基端)이 장착되어 있는 아암(j)의 선단(先端)에 웨이퍼 취급 유닛(k)이 장착되어 있다. 상기 아암(j)은 복수개의 관절(m₁, m₂, m₃)을 가지고 있어서 굴곡 가능하다. 다관절형 로봇(h)이 이러한 구성으로 이루어지므로써, 웨이퍼취급 유닛(k)이 도 3에 나타낸 상승 위치와 도 4에 나타낸 하강 위치 사이에서 Z축 방향으로 변위가 가능한 한편, 수평면내에서 이동할 수 있다. 또한 아암(j)은 Z축을 중심으로 θ방향으로 각(角) 변위할 수도 있다.

그러나 상기 다관절형 로봇(h)은 도 4에 도시된 것과 같이 아암(j)을 큰 각도로 굽혀 Z축 방향의 길이를 줄일 경우, 즉 웨이퍼 취급 유닛(k)의 높이를 낮추기 위해서는, 관절(m₂) 등이 베이스 유닛 (i)으로부터 수평 방향Ⅹ으로 돌출되는 돌출량이 크게 되어 주변과 간섭하기 쉽게 된다. 이러한 이유 때문에 다관절형 로봇(h)을 사용하는 장치는 전체적인 장치의 콤팩트화가 곤란하다.

그런데, 대단히 높은 수준의 청정도가 요구되는 클린 룸이나 클린 부스(booth) 등에서는 공기 청정화 설비에 상당한 비용이 들기 때문에, 단위 면적당의 비용을 억제하기 위하여 제조설비는 가능한 한 작은 발판 면적(footprint)을 갖도록 구성되어야 한다. 따라서, 이러한 제조설비 내의 각 장치는 주로 상하 방향으로 배열되어 설치되며, 그에 따라, 이러한 제조설비에 사용되는 로봇의 Z축 방향의 작업이 필연적으로 많아지게 된다. 그래서, 주변과의 간섭이 적고 상하 방향의 스트로크도 긴, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같은 원통 좌표형 로봇(a)이 주로 사용되어 왔다.

그렇지만, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같은 원통 좌표형 로봇(a)에서는, 도 5에서 평면도로 나타낸 바와 같이, Ⅹ축 방향으로 작업물(w)을 반송하는 웨이퍼 취급 유닛(g)의 공간 옆으로 Z축 부재(e)용의 공간이 필요하기 때문에, 회전부재(c)의 회전 중심으로부터 Z축 부재(e)의 설치 위치까지의 거리 크기의 간섭영역(n)이 생기게 된다. 이 간섭영역(n)은 도 3 및 도 4에 나타낸 다관절형 로봇(h)의 간섭영역 보다는 작지만, 원통 좌표형 로봇(a)을 사용하는 장치의 더 개선된 콤팩트화를 방해하게 된다.

또한, 반도체 웨이퍼나 액정용 글래스 전극 등의 판상 작업물(w)을 수평한 자세로 취급할 때에, 작업물(w)보다도 위쪽에 위치하는 Z축 부재(e)의 상부로부터 먼지가 발생하여, 그에 의한 먼지가 작업물(w)의 표면에 낙하되어 오염시킬 우려가 있다. 이 때문에, 작업물(w)에 요구되는 청정도가 유지되기 어려운 경우도 발생하게 된다.

더욱이, Z축 부재(e)는 수평부재(f)의 웨이퍼 취급 유닛(g)의 Z축 방향의 변위 스트로크 이상의 길이를 갖기 때문에, 설치나 유지보수시의 취급이 곤란하다. 예를 들면, 클린 룸 내에 반입하거나 반출할 때에는 길게 설치된 상태로 취급하여야 하고, 그 때문에 작업성이 나빠지게 된다. 또한, 제조 공장으로부터 다른 사용 장소로 수송할 경우에도 길게 설치된 상태에 취급해야 하므로 손상을 받기 쉬울 수밖에 없고, 수송 시에 있어서 스페이스 효율도 나쁘다.

한편, 웨이퍼 취급 유닛(g)의 수평 동작 기구로서는 좀더 공간 효율이 높은 선행 기술, 예를 들면, 일본 특개소 58-84435호 공보, 일본 특개소 62-297085호 공보, 및 일본 특개평 9-36200호 공보 등에 개시되어 있는 다단 슬라이드 기구를 사용하는 선행 기술도 있다.

그렇지만, 이러한 선행 기술은 승강축을 수평 방향으로 동작시키는 것이다.물론, 이들을 상하 방향으로의 동작에 적용하는 것도 가능하지만 각단의 슬라이더를 로우프(rope) 및 풀리의 조합에 의해 구동하기 때문에, 자체 중량을 포함하는 과도한 하중에 견디기 어렵다는 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 예를 들면, 강성이 큰 금속제 와이어를 상기 로우프로 사용한 경우에는, 이 와이어 및 풀리의 마찰력이 작아서 슬라이더의 지지력이 오히려 감소하게 되는 문제가 새로이 발생한다. 그 때문에, 전술한 각 일본 특허관련 공보에 제안되어 있는 구성을 원통 좌표형 로봇(a)에 그대로 적용할 수는 없다.

또한, 일본 특개평 11-87461호 공보에는 기판을 지지하여 소정의 위치로 반송하는 기판 반송 장치에 있어서, 기판을 지지하여 수평으로 반송하는 선회식의 반송 아암과, 연직 방향으로 신축하는 것에 의해 전술한 반송 아암을 승강시키는 신축 승강 기구와, 이 신축 승강 기구를 덮는 상태로 배치되어 전술한 신축 승강 기구의 신축 동작에 연동하여 신축함과 동시에, 상면에 개구부를 가진 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치가 제안되어 있다.

그렇지만, 전술한 일본 특개평 11-87461호 공보에 제안되어 있는 장치에 있어서는 신축 승강 기구를 덮는 커버를 이 신축 승강 기구와는 별개로 설치하고 있기 때문에, 발판 면적을 충분히 작게 할 수 없다는 문제가 있는 동시에, 신축 승강 기구의 신축시에 큰 커버도 함께 신축하기 때문에 기류의 교란도 커지게 되고, 그로 인하여 분진이 휘말려 올라가는 것을 초래하기 쉽게 되는 문제도 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 클린 룸내 등의 정화된 환경 내에서 작업물을 오염시키지 않고, 취급이 용이할 뿐만 아니라, 신축 기구를 덮는 별도의 커버를 거의 필요로 하지 않는 신축 기구를 갖는 로봇을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 따른 로봇의 제1 형태는, 중공(中空)으로 된 복수개의 축분할 요소(軸分割要素)를 텔레스코픽 방식으로 연결하여 구성한 승강축과, 상기 승강축을 선단이 기단에 대하여 늘어나는 신장 상태 및 상기 선단이 상기 기단에 접근하는 수축 상태의 사이에서 상하 방향으로 신축시키도록 구동하는 신축 기구를 구비한 로봇으로서, 상기 신축 기구가 상기 승강축의 한쪽 측면으로 노출되지 않도록 집약되어 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 로봇의 제2 형태는, 중공으로 된 복수개의 축분할 요소를 텔레스코픽 방식으로 연결하여 구성한 승강축과, 상기 승강축을 선단이 기단에 대하여 늘어나는 신장 상태 및 상기 선단이 상기 기단에 접근하는 수축 상태의 사이에서 상하 방향으로 신축시키도록 구동하는 신축 기구와, 상기 승강축의 정상부에 설치된 회전 가능한 베이스를 갖고 있는 작업축 유닛을 구비한 로봇으로서, 상기 신축 기구가 상기 승강축의 한쪽 측면으로 노출되지 않도록 집약되어 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 로봇에 있어서는, 상기 승강축의 하단부에, 승강축 내부의 기체를 배기하는 배기 수단이 배설되거나 또는 상기 승강축 내부와 연통되는 배기 덕트가 접속되어, 그에 의하여 승강축의 내부가 부압(負壓)으로 되는 것도 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 로봇에 있어서, 상기 신축 기구는, 예를 들면 승강축이, 기단에 위치하는 제1 축분할 요소에 대하여 그 상부에 위치하는 제2 축분할 요소를 승강시키는 주 승강수단(主昇降手段)과, 전술한 제2 축분할 요소의 승강에 추종하여 나머지 부분의 축분할 요소를 승강시키는 종(縱) 승강수단을 구비하여 구성되어 있다. 이 경우, 승강축은 개략적인 직사각형 단면을 가지며, 주 승강수단 및 종 승강수단이 그 장변측의 측면에 배설되는 것이 바람직하다.

여기서, 전술한 주 승강수단은 예를 들면 볼 나사 이송기구로 이루어지는 것도 바람직하다. 상기 종 승강수단은 예를 들면 가요성을 갖는 띠 모양 또는 선 모양의 구동부재와, 회전부재를 구비하고, 상기 회전부재는 중간부 축분할 요소의 수납부의 상단부에 회전 가능하게 장착되며, 상기 구동부재는 상기 회전부재에 걸쳐지고, 상기 구동부재의 하단은 하부 축분할 요소에 설치되며 그 상단은 상부 축분할 요소에 부착되도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 구동부재가 복수개로 구비되며 상기 복수개의 구동부재가 병렬적으로 상기 회전부재에 걸쳐져 있는 것이 바람직하다.

더욱이, 본 발명에 따른 로봇에 있어서는, 주 승강수단 및 종 승강수단에 의한 승강을 안내하는 가이드부가 구비되어 있는 것이 바람직하고, 전술한 가이드부가 종 승강수단에 인접하여 배설되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 로봇에 있어서는, 축분할 요소를 신축시키는 신축 기구가 승강축으로부터 노출되지 않고 승강축의 한쪽 측면으로 집약되어 있기 때문에 로봇의 구성을 간소화하면서 신축 기구의 작동에 의해 발생한 분진이 클린 룸으로 비산하는 문제를 없앨 수 있다.

또한, 수송 및 설치는 로봇을 수축시킨 상태로 할 수 있기 때문에 수송시의 스페이스 효율이 개선되고, 또 설치 작업의 번잡화도 피할 수 있으며, 그에 따라 수송 비용 및 설치 비용을 줄일 수 있게 된다.

나아가, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면 작업축 유닛을 승강축의 정상부에 회동 가능하게 배설하고 있기 때문에, 로봇이 설비에서 차지하는 발판 면적이 거의 기단의 제1 축분할 요소의 저부 면적으로 충분하게 되고, 그에 따라 설비 콤팩트화가 촉진된다. 또한 작업축 유닛이 최상위에 위치하기 때문에 작업축 유닛의 동작에 의해 생기는 분진에 의해 웨이퍼 등의 작업물이 오염될 우려도 없다.

도 1은 종래의 원통 좌표형 로봇의 사시도로서, 웨이퍼 취급 유닛이 하단 위치에 있는 상태를 나타내고;

도 2는 종래의 원통 좌표형 로봇의 사시도로서, 웨이퍼 취급 유닛이 상단 위치에 있는 상태를 나타내고;

도 3은 종래의 다관절형 로봇의 사시도로서, 웨이퍼 취급 유닛이 상단 위치에 있는 상태를 나타내고;

도 4는 종래의 다관절형 로봇의 사시도로서, 웨이퍼 취급 유닛이 하단 위치에 있는 상태를 나타내고;

도 5는 종래의 원통 좌표형 로봇의 간섭영역을 나타낸 평면도이며;

도 6은 본 발명에 따른 로봇에 적용되는 종 승강기구의 개략 사시도이며;

도 7은 도 6의 VII-VII선 단면도이고;

도 8a는 도 6 및 도 7에 도시한 종 승강기구의 요부를 나타낸 확대 평단면도이고;

도 8b는 도 6 및 도 7에 도시한 종 승강기구의 요부를 나타낸 확대 측단면도이고;

도 9는 도 6 및 도 7에 도시한 종 승강기구에 있어서, 구동용 벨트를 승강용롤러에 병렬로 건 상태의 개략도이며;

도 10은 도 6 및 도 7의 종 승강기구에 있어서, 제1 가이드부의 개략도이고;

도 11은 본 발명에 따른 로봇에 적용되는 주 승강기구의 개략도이며;

도 12는 본 발명에 따른 로봇의 승강축의 개략 사시도이고;

도 13은 도 12의 XIII-XIII선에 의한 단면도이며;

도 14는 본 발명에 따른 로봇의 작업축 유닛의 개략 사시도이고;

도 15는 본 발명에 따른 로봇의 개략도고;

도 16은 배기 덕트가 접속된 상태의 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 승강용 롤러 2 구동용 벨트

3 칸막이 판 10 수납부

12 격납 요부 E 주 승강기구

S 종 승강기구 SM 축분할 요소

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 실시 형태에 기초하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 다음에서 설명하는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일실시 형태에 따른 텔레스코픽(telescopic)형 로봇(이하, 단순히 "로봇"이라고 칭함)에 적용된, 종 승강기구(從昇降機構)(또는 종 승강수단)(S)의 요부를 도 6에 개략 사시도로 도시하였고, 도 7에는 도 6의 VII-VII선에 따른 단면도를 도시하였다. 도시된 실시예에 있어서, 종 승강기구(S)는 제1 축분할 요소(SM1), 제2 축분할 요소(SM2), 제3 축분할 요소(SM3) 및 제4 축분할 요소(SM4)가 상하 방향으로 텔레스코픽하게 배치하여 이루어진 것을 주 승강기구(主昇降機構)(또는 주 승강수단)와 협동하여 승강시키도록 구성되어 있다. 제1 내지 제4 축분할 요소(SM1 내지 SM4)는 개략적으로 채널 형상의 단면을 각각 가지고 있으며,그 순서대로 순차적으로 인접하는 요소를 덮도록 동일 방향으로 정렬되어 소정의 틈을 두고 중첩되어 있다. 여기서, 제4 축분할 요소(SM4)의 하단부는 베이스(도시되어 있지 않음)에 고정되어 있고 그 위쪽으로 제3 축분할 요소(SM3), 제2 축분할 요소(SM2) 및 제1 축분할 요소(SM1)가 차례로 신장한다.

구체적으로, 상기 종 승강기구(S)는, 나중에 상술할 주 승강기구에 의해 제2 축분할 요소(SM2)가 승강되면 그에 추종하여 제3 축분할 요소(SM3)를 승강시키는 제1 종승강부(K1)와, 전술한 제1 종승강부(K1)에 의해 제3 축분할 요소(SM3)가 승강되면 그에 추종하여 제4 축분할 요소(SM4)를 승강시키는 제2 종승강부(K2)와, 상기 제1 종승강부(K1) 및 제2 종승강부(K2)에 의한 승강을 안내하기 위한 가이드부(G)를 구비하고 있다. 여기서, 제1 종승강부(K1)와 제2 종승강부(K2)는, 축분할 요소(SM)의 동일 측면, 예를 들면 정면 쪽(도 6의 앞 우측)에 배설되어 있다. 즉, 제1 종승강부(Kl)와 제2 종승강부(K2)는 축분할 요소(SM)의 한쪽 측면에 집약되어 있는 것이다.

제1 종승강부(Kl)는, 승강용 롤러(1)와, 상기 승강용 롤러(1)에 걸려 있는 구동용 벨트(2)와, 칸막이 판(3)을 구비하여 구성되며, 그 주요부는 제2 축분할 요소(SM2)의 수납부(10)에 배열 설치되어 있다. 그리고 상기 수납부(10)를 격납하기 위하여, 제1 축분할 요소(SM1)의 정면벽(Wf)의 대응하는 내면에는 격납 요부(凹部)(12)가 마련되어 있다.

더욱 구체적으로 살펴보면, 승강용 롤러(1)는, 제2 축분할 요소(SM2)의 정면벽(Wf) 중앙부를 상단에서 하단까지 정면쪽으로 돌출시켜 형성되어 있는수납부(10)의 상단부(10a)에, 그 회전축(1a)이 상기 수납부(10)의 측벽에서 회전 가능하게 장착되어 있다(도 8a 참조). 이 경우, 승강용 롤러(1)의 설치 높이는, 그 정상부에 걸리는 구동용 벨트(2)가 제2 축분할 요소(SM2)의 상단으로부터 돌출되지 않도록 조정되고(도 8b 참조), 회전축(1a)의 단부가 노출되지 않도록 수납부(10)의 측벽에 내장되어 있다(도 8a 참조). 도 8a에 있어서는 작도 편의상, 회전축(1a)와 측벽 사이의 틈이 다소 과장되어 도시되어 있다.

승강용 롤러(1)에 걸려 있는 구동용 벨트(2)는, 예를 들면 소정의 강도 및 가요성을 갖는 스테인리스 대강(帶鋼)이나 와이어 등으로 이루어지고, 그 일단(하단)(2a)이 제2 축분할 요소(SM2)의 정면벽(Wf)의 내면을 따라서 아래쪽으로 연신되게 할 수 있으며, 제1 축분할 요소(SM1)의 정면벽(Wf)의 내면 하단에 취부 부재(5a)를 개재하여 고착되어 있다. 한편, 구동용 벨트(2)의 타단(상단)(2b)은, 제3 축분할 요소(SM3)의 정면벽(Wf) 외면의 소정 위치에 취부 부재(5b)를 개재하여 고착되어 있다. 전술한 소정 위치는, 제2 축분할 요소(SM2)가 주 승강기구에 의해 승강될 수 있는 경우에, 제3 축분할 요소(SM3)를 소정량 승강시킬 수 있도록 조정된다. 그리고, 도시된 실시예에 있어서는 구동용 벨트(2)는 1개로 되어 있으나, 도 9에 나타낸 바와 같이 복수개로 되는 것도 바람직하다. 그것은, 그와 같이 구성하는 것에 의해 구동용 벨트(2)를 번갈아 유지 보수할 수 있게 되고 구동용 벨트(2)의 유지 보수시에 축분할 요소(SM)의 위치를 유지하기 위한 치구(治具)가 불필요하게 되기 때문이다.

칸막이 판(3)은, 그 폭이 전술한 수납부(10)의 내부 치수와 거의 동일하게되고, 또 그 길이가 승강용 롤러(1)의 아래쪽으로부터 제2 축분할 요소(SM2)의 하단까지 닿는 크기로 되어 있으며, 전술한 승강용 롤러(1)에 걸쳐져 있는 구동용 벨트(2)의 사이에 배설되어 있다. 즉, 상기 칸막이 판(3)은, 승강용 롤러(1)에 걸리는 부하(연직 하향)에 의한 모멘트가 걸리지 않도록 승강용 롤러(1)의 거의 바로 아래에 배설되고, 이 모멘트에 대하여 탄성 변형되지 않는 정도의 강성을 갖고 있음과 동시에, 후술하는 제2 종승강부(K2)의 구동용 벨트(2)의 단부에 걸리는 힘에 대하여도 충분한 강성을 갖는 강성부재로 구성된다.

전술한 설명으로부터 제1 종승강부(K1)를 구성하고 있는 승강용 롤러(1), 구동용 벨트(2) 및 칸막이 판(3)은, 노출되지 않도록 구비되어 있는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 축분할 요소(SM)의 정면벽(Wf)은 유지 보수가 용이하게 될 수 있도록 착탈 가능한 커버로 구성되어도 좋다.

제2 종승강부(K2)는, 제1 종승강부(K1)와 마찬가지로, 승강용 롤러(1)와, 상기 승강용 롤러(1)에 걸려 있는 구동용 벨트(2)와, 칸막이 판(3)을 구비하여 구성되며, 그 주요부는 제3 축분할 요소(SM3)의 수납부(10)에 배설되어 있다.

더욱 구체적으로 살펴보면 승강용 롤러(1)는, 제3 축분할 요소(SM3)의 정면벽(Wf) 중앙부를 상단에서 하단까지 정면쪽으로 돌출시켜 형성되어 있는 수납부(10)의 상단부(10a)에, 그 회전축(1a)이 수납부(10)의 측벽에서 회전 가능하게 장착되어 있다(도 8a 참조). 이 경우, 승강용 롤러(1)의 설치 높이는, 그 정상부에 걸린 구동용 벨트(2)가 제3 축분할 요소(SM3)의 상단으로부터 돌출되지 않도록 조정되고, 또 상기 회전축(1a)의 단부는 노출되지 않도록 수납부(10)의 측벽에 내장된다(도 8b 참조).

승강용 롤러(1)에 걸려 있는 구동용 벨트(2)는, 그 일단(하단)(2a)이 제3 축분할 요소(SM3)의 정면벽(Wf)의 내면을 따라서 아래쪽으로 연신될 수 있고, 제2 축분할 요소(SM2)에 배설되어 있는 칸막이 판(3) 내면 하부의 소정 위치에 취부 부재(5a)를 개재하여 고착되며, 그 타단(상단)(2b)은 제4 축분할 요소(SM4)의 정면벽(Wf) 외면의 소정 위치에 취부 부재(5b)를 개재하여 고착된다. 상기한 각각의 소정 위치는, 제3 축분할 요소(SM3)가 제1 종승강부(K1)에 의해 승강되는 경우에, 제4 축분할 요소(SM4)를 소정량 승강시킬 수 있도록 조정된다.

상기 칸막이 판(3)은, 그 폭이 전술한 수납부(10)의 내부 치수와 거의 동일하게 구성되고, 그 길이가 승강용 롤러(1)의 아래쪽으로부터 제3 축분할 요소(SM3)의 하단까지 닿는 크기로 되어 있으며, 전술한 승강용 롤러(1)에 걸려 있는 구동용 벨트(2)의 사이에 배설되어 있다.

또한, 전술한 설명으로부터 제2 종승강부(K2)를 구성하고 있는 승강용 롤러(1), 구동용 벨트(2) 및 칸막이 판(3)은 노출되지 않도록 구비되어 있는 것으로 이해되어야 한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 가이드부(G)는 제2 축분할 요소(SM2)의 승강을 안내하는 제1 가이드부(G1)와, 제3 축분할 요소(SM3)의 승강을 안내하는 제2 가이드부(G2)와, 제4 축분할 요소(SM4)의 승강을 안내하는 제3 가이드부(G3)로 이루어진다. 제1 가이드부(G1), 제2 가이드부(G2) 및 제3 가이드부(G3)는 동일한 구성으로되어 있기 때문에, 여기에서는 제1 가이드부(G1)를 대표로 하여 그 구성을 도 10을 참조하여 설명한다.

제1 가이드부(G1)는, 수납부(10)를 사이에 두고 그에 인접하여 폭방향으로 대칭으로 배설되어 있는 한 쌍의 가이드 기구(6), 즉 우측 가이드 기구(6R)와 좌측 가이드 기구(6L)로 이루어진다. 우측 가이드 기구(6R) 및 좌측 가이드 기구(6L)는 각각 제2 축분할 요소(SM2)의 외면을 따라서 상하 방향으로 배열되어 설치되며, 정면으로 가이드 구(溝)(7a)를 구비한 가이드부재(7)와, 제1 축분할 요소(SM1)의 내면의 전술한 가이드부재(7)에 대응하는 위치에서 상하 방향으로 배설되어 전술한 가이드 구(7a)와 슬라이드 가능하게 결합되어 있는 슬라이드 부재(8)로 이루어진다.

또한, 도시된 예에 있어서 가이드부(G)는 한 쌍의 가이드 기구(6)를 좌우 대칭으로 배치한 것으로 되어 있으나, 가이드부(G)의 구성은 이것에 한정되는 것은 아니다.

주 승강기구(E)는 도 11에 나타낸 바와 같이 승강용 나사축(21)과, 구동용 모터(22)와, 상기 구동용 모터(22)의 구동력을 승강용 나사축(21)에 전달하는 기어 기구(23)와, 상기 승강용 나사축(21)에 장착되어 승강하는 승강 블럭(24)을 구비하여 구성된다. 여기서, 상기 구동력을 전달하는 기구는 기어 기구(23)에 한정되는 것은 아니고 각종 동력 전달 기구로 구성할 수 있는데, 예를 들면 벨트 기구로 구성할 수도 있다.

승강용 나사축(21)은, 예를 들면 볼 나사축으로 구성될 수 있고, 제1 축분할요소(SMl)의 정면벽(Wf)으로부터 소정의 거리를 두고, 예를 들면 제2 축분할 요소(SM2)의 수납부(10)에 대응하는 위치에서 회동 가능하게 수직으로 배열 설치된다. 상기 승강용 나사축(21)의 상단에는, 전술한 기어 기구(23)의 기어(23a)가 장착되어 있다.

구동용 모터(22)는 승강용 나사축(21)의 상단부쪽에서 그 승강축(22a)이 아래쪽으로 향하도록 승강용 나사축(21)에 병렬로 배열되어 설치되어 있다. 상기 승강축(22a)의 선단에는 전술한 기어 기구(23)의 입력 기어(23b)가 장착되어 있다.

승강 블럭(24)은, 그 기단(24a)이 제1 축분할 요소(SM1)의 전술한 승강용 나사축(21)이 배설된 개소에 설치된 승강용 창(25)을 관통하여, 제2 축분할 요소(SM2)의 수납부(10)를 형성하고 있는 정면벽(Wf)의 하단부의 소정 위치에 접합되어 있다.

주 승강기구(E)가 이러한 구성을 가지므로써, 구동용 모터(22)가 구동되면 그 구동력이 기어 기구(23)를 개재하여 승강용 나사축(21)에 전달되어 승강용 나사축(21)이 회전될 수 있고, 그에 의해 승강 블럭(24)이 승강용 나사축(21)을 따라서 상승 또는 하강한다. 승강 블럭(24)의 기단(24a)은 전술한 바와 같이 제2 축분할 요소(SM2)에 접합되어 있기 때문에, 승강 블럭(24)의 상승 또는 하강에 따라 제2 축분할 요소(SM2)도 상승 또는 하강한다.

이러한 구성으로 이루어져 있는 주 승강기구(E)는 도 11에 나타낸 바와 같이, 주 승강기구 수납 케이싱(casing)(26)에 의해 커버되어 있다.

다음에서는 전술한 구성으로 이루어져 있는 종 승강기구(S)의 승강 동작에대해 설명한다.

주 승강기구(E)에 의해 제2 축분할 요소(SM2)가 상승하면, 구동용 벨트(2)는 그 하단(2a)이 제1 축분할 요소(SM1)의 하단부 내면에 고착되어 있기 때문에, 구동용 벨트(2)의 상단(2b)은 제2 축분할 요소(SM2)의 상승에 의해 끌어올려진다. 또한 상기 구동용 벨트(2)의 상단(2b)은 제3 축분할 요소(SM3)의 외면에 고착되어 있기 때문에, 그 상단(2b)은 제3 축분할 요소(SM3)를 끌어올린다. 즉, 제2 축분할 요소(SM2)를 중간부 축분할 요소로 하고, 제1 축분할 요소(SM1)를 하부 축분할 요소로 하고, 제3 축분할 요소(SM3)를 상부 축분할 요소로 하여, 중간부 축분할 요소를 기준으로 상부 축분할 요소가 위쪽으로 상대 이동되게 할 수 있을 뿐만 아니라 하부 축분할 요소가 아래쪽으로 상대 이동되게 할 수 있는 것이다.

상기 제3 축분할 요소(SM3)가 끌어올려지면 구동용 벨트(2)의 상단(2b)도 끌어올려진다. 또 구동용 벨트(2)의 상단(2b)은 제4 축분할 요소(SM4)에 고착되어 있기 때문에, 이 상단(2b)은 제4 축분할 요소(SM4)를 끌어올린다. 즉, 제3 축분할 요소(SM3)를 중간부 축분할 요소로 하고, 제2 축분할 요소(SM2)를 하부 축분할 요소로 하고, 제4 축분할 요소(SM4)를 상부 축분할 요소로 하여, 중간부 축분할 요소를 기준으로 상부 축분할 요소가 위쪽으로 상대 이동되게 할 수 있고 또 하부 축분할 요소가 아래쪽으로 상대 이동되게 할 수 있는 것이다.

제2 축분할 요소(SM2) 내지 제4 축분할 요소(SM4)는 텔레스코픽하게 진출한다. 또한, 이 진출동작은 가이드부(G), 즉 제1 가이드부(G1), 제2 가이드부(G2), 제3 가이드부(G3)에 의해 안내되면서 이루어지기 때문에, 진출하는 과정에서 각각의 축분할 요소(SM2, SM3, SM4)가 좌우로 흔들리지 않게 된다.

그 반대로, 주 승강기구(E)에 의해 제2 축분할 요소(SM2)가 하강되면, 구동용 벨트(2)는 하단(2a)이 제1 축분할 요소(SM1)의 하단부의 내면에 고착되어 있기 때문에, 구동용 벨트(2)의 상단(2b)은 제2 축분할 요소(SM2)의 하강에 의해 끌어내려진다. 또 이 구동용 벨트(2)의 상단(2b)은 제3 축분할 요소(SM3)의 외면에 고착되어 있기 때문에, 이 상단(2b)은 제3 축분할 요소(SM3)를 끌어내린다. 제3 축분할 요소(SM3)가 끌어내려지면, 구동용 벨트(2)의 상단(2b)도 끌어내려진다. 구동용 벨트(2)의 상단(2b)은 제4 축분할 요소(SM4)에 고착되어 있기 때문에, 이 상단(2b)은 제4 축분할 요소(SM4)를 끌어내린다. 그리고, 제2 축분할 요소(SM2) 내지 제4 축분할 요소(SM4)가 텔레스코픽 방식으로 후퇴한다. 이 후퇴작동은 가이드부(G), 즉 제1 가이드부(G1), 제2 가이드부(G2), 제3 가이드부(G3)에 의해 안내되면서 이루어지기 때문에, 후퇴 중에 각각의 축분할 요소(SM2, SM3, SM4)가 좌우로 흔들리지 않게 된다.

다음에는, 위와 같은 구성으로 이루어진 주 승강기구(E)와 종 승강기구(S)로 이루어지는 신축 기구를 구비한 로봇에 대하여 설명한다.

도 12에는 로봇의 승강축(J)을, 종 승강기구(S) 이외의 요소를 생략한 상태로 개략 사시도로서 도시하였고 도 13에는 도 12의 XIII-XIII선에 의한 단면도를 도시하였다.

승강축(J)은, 도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 채널 형상의 축분할 요소(SM)에 채널 형상 부재(U)를 대향 배치하고, 그 선단부끼리 서로 접합하여 일체화함으로써 직사각형의 단면을 가지는 축분할 요소(JM)로 구성하여, 그 각 축분할 요소(JM)을 텔레스코픽 방식으로 승강 가능하게 구성한 것이다. 즉, 상기 제1 축분할 요소(SM1)에 채널 형상 부재(U1)를 접합하여 일체화함으로써 단면이 개략적으로 직사각형으로 이루어진 중공 주상체(柱狀體)의 제1 축분할 요소(JM1)를 새로이 구성한다. 상기 제1 축분할 요소(JM1)의 내부에, 상기 제2 축분할 요소(SM2)에 채널 형상 부재(U2)를 접합하여 일체화함으로써 새로이 구성한 직사각형 중공 주상체의 제2 축분할 요소(JM2)를 배설한다. 또, 상기 제2 축분할 요소(JM2)의 내부에, 상기 제3 축분할 요소(SM3)에 채널 형상 부재(U3)를 접합하여 일체화함으로써 새로이 구성한 직사각형 단면의 중공 주상체의 제3 축분할 요소(JM3)를 배설한다. 그리고, 이 제3 축분할 요소(JM3)의 내부에, 상기 제4 축분할 요소(SM4)에 채널 형상 부재(U4)를 접합하여 일체화함으로써 새로이 구성한 직사각형 단면의 중공 주상체의 제4 축분할 요소(JM4)를 배설한다. 이와 같이, 전체적으로 텔레스코픽하게 신축 가능한 승강축(J)을 구성한다. 이 경우, 신축 기구를 구성하고 있는 주 승강기구(E) 및 종 승강기구(S)는 전술한 직사각형의 장변 한쪽 측면에 집약되어 배설된다.

도 14에 나타낸 바와 같이 승강축(J)의 정상부, 즉 제4 축분할 요소(JM4)의 선단에는 작업축 유닛(30)이 배설되어 있다.

상기 작업축 유닛(30)은, 도 14에 나타낸 바와 같이, 제4 축분할 요소(JM4)의 선단부에 장착되어 있는 원판 모양의 유닛 베이스(31)과, 유닛 베이스(31)에 회동 가능하게 설치되어 있는 턴테이블(32)과, 상기 턴테이블(32)의 적당한 위치에장착되어 있는 아암(33)과, 상기 아암(33)의 선단 상부에 장착되어 있는 웨이퍼 취급 유닛(34)을 구비하여 구성된다. 턴테이블(32)의 회동기구는 종래의 공지된 회동기구를 적절히 사용할 수도 있고, 상기 웨이퍼 취급 유닛(34) 역시 종래의 공지된 것을 사용할 수도 있다. 상기 아암(33)은, 기단부가 턴테이블(32)의 적당한 위치에 선회 가능하게 장착되어 있는 제1 아암(33a)과, 상기 제1 아암(33a)의 선단 상부에 선회 가능하게 장착되어 있는 제2 아암(33b)으로 이루어진다. 도 14에서 부호 W는 웨이퍼 등의 작업물을 나타낸다.

승강축(J)의 하단부 내부, 즉 제1 축분할 요소(JM1) 하단부 내부에는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 배기용 팬(40)이 배설되고 승강축(J)의 내부가 부압으로 되도록 구성되어 있다. 이 때문에, 분진이 각 축분할 요소(JM1, JM2, JM3, JM4)의 접동부(摺動部)로부터 클린 룸내로 분출되는 것이 방지된다. 그리고, 배기용 팬(40) 대신에 도 16에 나타낸 바와 같이 제1 축분할 요소(JM1)의 하단부에 배기 덕트(41)를 접속하여 승강축(J) 내부를 부압 상태로 만드는 것도 바람직하다. 도 15 및 도 16에서 부호 R은 로봇을 나타낸다.

이와 같이, 상기한 실시예의 로봇(R)은, 그 승강축이 종 승강기구(S)의 구성 요소를 갖는 축분할 요소(SM)를 한쪽 측면으로 집약하고 있기 때문에, 종 승강기구 요소(SM)를 교대로 설치하는 경우에 비하여 가이드 기구(G) 및 축분할 요소(JM)에 걸리는 모멘트를 대폭적으로 저감할 수 있다. 그 결과, 승강중의 각 축분할 요소(JM1, JM2, JM3, JM4)의 비뚤어짐을 현저하게 줄일 수 있어 승강축(J)이 원활하게 승강할 수 있게 된다. 또한 종 승강기구(S)가 승강축(J)의 한쪽 측면에 집약되어 있기 때문에 가이드 기구(G)를 종 승강기구(S)가 배설되어 있는 측면에 집약할 수 있어 구성의 간소화도 촉진된다. 그리고, 주 승강기구(E)도 종 승강기구(S)와 승강축(J)의 같은 측면에 집약되어 있기 때문에, 그것들의 유지보수도 효율적으로 할 수 있다.

이상에서 본 발명을 실시 형태 및 실시예에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시 형태 및 실시예에 한정되는 것은 아니고 여러 가지 개선과 변형이 가능하다. 예를 들면, 실시예에 있어서는 승강축은 기단으로부터 선단을 향해 사이즈가 적어지도록 되어 있지만 기단으로부터 선단을 향해 사이즈가 커지도록 되어 있어도 좋다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 신축 기구가 승강축으로부터 노출되지 않고 승강축의 한쪽 측면으로 집약되어 있기 때문에, 로봇의 구성을 간소화하면서 신축 기구의 작동에 의해 발생한 분진이 클린 룸으로 비산하는 문제를 없앨 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.

또한, 수송 및 설치는 로봇을 수축한 상태로 할 수 있기 때문에, 수송 시의 스페이스 효율이 개선되고 또 설치 작업의 번잡도 피할 수 있으며, 그에 따라 운송 비용 및 설치 비용이 절감되는 우수한 효과도 얻어진다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 작업축 유닛을 승강축의 정부로 회동 가능하게 배설하고 있기 때문에, 로봇이 설비에서 차지하는 발판 면적이 거의 기단의 제1 축분할 요소의 저부 면적으로 충분하여, 설비 콤팩트화가 촉진되는 우수한 효과도 얻어진다. 나아가, 작업축 유닛이 최상위에 위치하기 때문에, 작업축 유닛의 동작에 의해 생기는 분진에 의해 웨이퍼 등의 작업물이 오염될 염려도 없게 되는 우수한 효과가 얻어진다.

Claims

중공으로 된 복수개의 축분할 요소를 텔레스코픽 방식으로 연결하여 구성한 승강축과, 상기 승강축을 선단이 기단에 대하여 늘어나는 신장 상태 및 상기 선단이 상기 기단에 접근하는 수축 상태의 사이에서 상하 방향으로 신축시키도록 구동하는 신축 기구를 구비한 로봇으로서,

상기 신축 기구는, 기단에 위치하는 제1 축분할 요소에 대하여 그 상부에 위치하는 제2 축분할 요소를 승강시키는 주 승강수단과, 상기 제2 축분할 요소의 승강에 추종하여 나머지 축분할 요소를 승강시키는 종 승강수단을 구비하며,

상기 종 승강수단은 가요성을 갖는 띠 모양 또는 선 모양의 구동부재와, 회전부재를 구비하고, 상기 회전부재는 중간부 축분할 요소의 수납부의 상단부에 회전 가능하게 장착되며, 상기 구동부재는 상기 회전부재에 걸쳐지고, 상기 구동부재의 하단은 하부 축분할 요소에 부착되며 그 상단은 상부 축분할 요소에 부착되고,

상기 신축 기구는 노출되지 않으면서 상기 승강축의 둘레방향의 한쪽 면에 집약되며,

상기 종 승강수단은 칸막이판을 더 구비하고, 상기 구동부재는 그 하단부가 상기 하부 축분할 요소의 칸막이판에 부착되며,

상기 하부 축분할 요소의 내면에는 상기 중간부 축분할 요소의 수납부에 대응하여 격납요부가 형성되며, 상기 격납요부는 상기 구동부재와 상기 회전부재를 노출되지 않게 격납하도록 신축방향으로 연장되고,

상기 구동부재는 상기 격납요부의 상단으로부터 노출되지 않도록 격납요부의 상부위치에 배설되고, 상기 회전부재 역시 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 로봇.
중공으로 된 복수개의 축분할 요소를 텔레스코픽 방식으로 연결하여 구성한 승강축과, 상기 승강축을 선단이 기단에 대하여 늘어나는 신장 상태 및 상기 선단이 상기 기단에 접근하는 수축 상태의 사이에서 상하 방향으로 신축시키도록 구동하는 신축 기구와, 상기 승강축의 정상부에 설치된 회전 가능한 베이스를 갖고 있는 작업축 유닛을 구비한 로봇으로서,

상기 신축 기구는, 기단에 위치하는 제1 축분할 요소에 대하여 그 상부에 위치하는 제2 축분할 요소를 승강시키는 주 승강수단과, 상기 제2 축분할 요소의 승강에 추종하여 나머지 축분할 요소를 승강시키는 종 승강수단을 구비하며,

상기 종 승강수단은 가요성을 갖는 띠 모양 또는 선 모양의 구동부재와, 회전부재를 구비하고, 상기 회전부재는 중간부 축분할 요소의 수납부의 상단부에 회전 가능하게 장착되며, 상기 구동부재는 상기 회전부재에 걸쳐지고, 상기 구동부재의 하단은 하부 축분할 요소에 부착되며 그 상단은 상부 축분할 요소에 부착되고,

상기 신축 기구는 노출되지 않으면서 상기 승강축의 둘레방향의 한쪽 면에 집약되며,

상기 종 승강수단은 칸막이판을 더 구비하고, 상기 구동부재는 그 하단부가 상기 하부 축분할 요소의 칸막이판에 부착되며,

상기 하부 축분할 요소의 내면에는 상기 중간부 축분할 요소의 수납부에 대응하여 격납요부가 형성되며, 상기 격납요부는 상기 구동부재와 상기 회전부재를 노출되지 않게 격납하도록 신축방향으로 연장되고,

상기 구동부재는 상기 격납요부의 상단으로부터 노출되지 않도록 격납요부의 상부위치에 배설되고, 상기 회전부재 역시 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 승강축의 내부가 부압으로 되도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇.
청구항 3에 있어서, 상기 승강축의 하단부에, 상기 승강축 내부의 기체를 배기하는 배기 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
청구항 3에 있어서, 상기 승강축의 하단부에, 상기 승강축의 내부와 연통 하는 배기 덕트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
삭제
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 승강축은 직사각형상의 단면을 가지며,

상기 주 승강수단 및 종 승강수단은 상기 승강축의 장변측의 측면에 배설되는 것을 특징으로 하는 로봇.
청구항 7에 있어서, 상기 주 승강수단은 볼 나사 이송기구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇.
삭제
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 구동부재는 복수개로 구비되고, 상기 복수개의 구동부재가 병렬로 상기 회전부재에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 주 승강수단 및 종 승강수단에 의한 상기 복수개의 축분할 요소의 승강을 안내하는 가이드부가 구비된 것을 특징으로 하는 로봇.
청구항 11에 있어서, 상기 가이드부는 상기 종 승강수단에 인접하여 배설되는 것을 특징으로 하는 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 하부 축분할 요소는, 인접하는 상부 축분할 요소에 대향하는 그 외측면을 따라 종방향으로 설치된 가이드부재를 구비하며,

상기 상부 축분할 요소는, 종방향으로 미끄럼이동 가능하게 상기 가이드부재에 결합되도록, 상기 하부 축분할 요소에 대향하는 상부 축분할 요소의 내측면을 따라 종방향으로 설치된 가이드구를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
청구항 13에 있어서,

상기 가이드부재와 상기 가이드구는 수납부의 양측에 각각 한 쌍씩 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇.