KR100592064B1 - 다관절 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다관절 로봇에 관한 것으로, 이 다관절 로봇은 거의 같은 유효길이를 갖고서 제1선회축과 제2선회축 및 제3선회축 주위로 선회할 수 있는 제1아암과 제2아암 및 제3아암을 구비한다. 제2아암과 제3아암은 연동수단에 의해 연동되어서, 제2아암이 제1아암에 대해 제2선회축 주위로 원주방향 중 한쪽 방향으로 선회하는 각도의 2배의 각도로, 제3아암이 제2아암에 대해 제3선회축 주위로 반대쪽 방향으로 선회되게 한다. 이에 의해, 기준선 및 제1선회축을 포함하는 가상평면의 양쪽에 뻗어 있는 제1작동영역과 제2작동영역 중 어느 한쪽으로 제2아암과 제3아암이 이동되어서, 핸드부를 기준선에 따라 이동시키게 된다. 제1작동영역과 제2작동영역 중 어느 한쪽에만 제2아암과 제3아암이 있을 수 있게 되어서, 이 다관절 로봇이 협소한 작동영역에서도 작동할 수 있게 되는 것이다.

Description

다관절 로봇 {ARTICULATED ROBOT}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다관절 로봇의 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 다관절 로봇의 측면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 다관절 로봇의 배면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 다관절 로봇의 전기적 구성을 나타낸 블록선도이다.

도 5는 도 1에 도시된 다관절 로봇의 동력전달기구를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 6은 도 1에 도시된 다관절 로봇의 작동예를 설명하기 위한 평면도이다.

도 7은 도 1에 도시된 다관절 로봇의 다른 작동예를 설명하기 위한 평면도이다.

도 8은 다관절 로봇의 회전반경이 최소가 되도록 이 다관절 로봇의 제1아암 내지 제3아암과 핸드부가 설정된 상태에서 도 1에 도시된 다관절 로봇을 도시한 평면도이다.

도 9는 도 1에 도시된 다관절 로봇의 또 다른 작동예를 설명하기 위한 평면도이다.

도 10은 다른 사용상태에서 도 1에 도시된 다관절 로봇을 도시한 평면도이 다.

도 11은 도 10에 도시된 사용상태에서 도 1에 도시된 다관절 로봇을 도시한 측면도이다.

도 12는 동력전달기구를 설명하기 위해 다른 사용상태에서 도 1에 도시된 다관절 로봇을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 13은 도 1에 도시된 다관절 로봇의 다른 작동예를 설명하기 위한 평면도이다.

도 14는 도 1에 도시된 다관절 로봇의 다른 작동예를 설명하기 위한 평면도이다.

도 15는 종래기술에 따른 다관절 로봇의 평면도이다.

도 16은 도 15에 도시된 다관절 로봇의 변형상태에서 도시한 평면도이다.

도 17은 도 15에 도시된 다관절 로봇의 다른 변형상태에서 도시한 평면도이다.

본 발명은 다관절 로봇에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 이송하는 다관절 로봇에 관한 것이다.

도 15는 일본국 특허공개 제2001-137181호 공보에 게재된 종래기술에 따른 다관절 로봇(1)을 도시한 평면도이다. 이 다관절 로봇(1)은 반도체 웨이퍼(2)를 이송하는 데에 이용되는 것으로, 제1아암(3)과, 제2아암(4), 제3아암(5), 웨이퍼(2)를 보유지지하는 핸드부(6) 및, 기부(基部:7)를 갖추고 있다. 이러한 다관절 로봇(1)은 반도체 웨이퍼(2)를 보유지지하고 있는 핸드부(6)를 예정된 제1방향(X)으로 직선적으로 이동시킨다. 제1아암(3)은 상기 기부(7)에 선회되게 지지된 기초단(3a)과 앞단(3b)을 갖추고, 제2아암(4)은 기초단(4a)과 앞단(4b)을, 제3아암은 기초단(5a)과 앞단(5b)을, 핸드부(6)는 기초단(6a)을 갖추고 있다. 제1아암(3)의 앞단(3b)과 제2아암(4)의 기초단(4a)은 서로 선회되게 연결되고, 제2아암(4)의 앞단(4b)과 제3아암(5)의 기초단(5a)은 서로 선회되게 연결되며, 제3아암(5)의 앞단(5b)과 핸드부(6)의 기초단(6a)은 서로 선회되게 연결된다.

기부(7)는 제1축(L1)을 갖추며 제1아암(3)이 이 제1축(L1) 주위로 선회하고, 제1아암(3)은 제2축(L2)을 갖추며 제2아암(3)이 이 제2축(L2) 주위로 선회하며, 제2아암(4)은 제3축(L3)을 갖추며 제3아암(5)이 이 제3축(L3) 주위로 선회하고, 제3아암(5)은 제4축(L4)을 갖추며 핸드부(6)가 이 제4축(L4) 주위로 선회하게 된다. 제1축(L1)과 제2축(L2) 사이의 거리(N1)와, 제2축(L2)과 제3축(L3) 사이의 거리(N2) 및, 제3축(L3)과 제4축(L4) 사이의 거리(N3)의 비는 1:2:1로 형성된다.

핸드부(6)가 제1방향(X)으로 직선이동하는 경우에, 제2아암(4)의 중점(8)은 제1축(L1)에 수직하게 교차하는 기준선(9)을 따라 이동하는데, 즉 제1아암(3)과, 제2아암(4), 제3아암(5) 및, 핸드부(6)의 각속도의 비는 1:2:2:1로 설정된다.

도 16은 도 15에 도시된 다관절 로봇(1)을 변형상태에서 도시한 것으로, 이 도 16을 참조하면 핸드부(6)가 기부(7)로부터 가장 멀리 떨어진 위치로 이동된 상태에서, 제1아암(3)과 제2아암(4) 및 제3아암(5)이 기준선(9)을 따라 제1방향에 평행하게 곧게 뻗어 있다. 핸드부(6)에 보유지지된 웨이퍼(2)를 제1방향(X)을 따라 기부(7)에 근접 또는 멀리 이동시키는 경우에, 제1아암(3)과 제2아암(4)을 연결하는 제1연결부(11)는 기부(7)에 대하여 제2방향(Y1)으로 이동하는 한편, 제2아암(4)과 제3아암(5)을 연결하는 제2연결부(12)는 제2방향(Y1)의 반대쪽 제2방향(Y2)으로 이동한다. 핸드부(6)와 제3아암(5)을 연결하는 제3연결부(13)를 기부(7)쪽으로 근접하게 이동시킨 경우에는, 제1연결부(11)가 기준선(9)으로부터 제2방향(Y1)으로 멀리 이동하고, 제2연결부(12)가 기준선(9)으로부터 반대쪽 제2방향(Y2)으로 멀리 이동한다. 어떤 경우에는, 도 16의 (2) 내지 (4)에 도시된 바와 같이 기준선(9)과 웨이퍼(2)의 한쪽 외주선단 사이의 거리(A1)와 기준선(9)과 다른쪽 외주선단 사이의 거리(A2) 보다도 기준선(9)과 제2연결부(12) 사이의 거리(B1)와 기준선(9)과 제1연결부(11) 사이의 거리(B2)가 더 길게 된다. 이러한 경우에, 다관절 로봇(1)은 제1연결부(11)와 제2연결부(12)가 제2방향(Y1,Y2)으로 각각 이동하여도 제1연결부(11)와 제2연결부(12)가 다관절 로봇(1)의 주위에 설치된 다른 장치와 간섭되지 않도록 하기 위해서, 제1연결부(11)와 제2연결부(12)가 기준선(9)에 대해 이동하는 제2방향(Y1,Y2)으로의 거리(B1,B2)의 합과 같은 폭보다 큰 제2방향(Y1,Y2)에서의 폭으로 된 작동영역을 필요로 한다.

도 17은 종래기술에 따른 다관절 로봇(1)의 다른 변형상태에서 도시한 평면도로서, 이 다관절 로봇(1)은 제1연결부(11)가 제2방향(Y1)으로 이동되는 왼손계에 서 제1연결부(11)가 반대쪽 제2방향(Y2)으로 이동되는 오른손계로, 그리고 그 역으로 변환될 수 있다. 도 17의 (1)에 도시된 바와 같이, 제1축(L1)상에 그 중심이 있는 회전반경이 최소로 된 상태에서는 다관절 로봇(1)이 오른손계에서 왼손계로 변환될 수 없다.

다관절 로봇(1)이 왼손계에서 오른손계로 변환되는 경우에는, 도 17의 (1)의 상태에서 뻗어 있는 아암(3~5)이 도 17의 (2)에 도시된 바와 같이 기준선(9)을 따라 일렬로 뻗어야 할 필요가 있다. 따라서, 다관절 로봇(1)을 오른손계에서 왼손계로 변환시키는 추가적인 작동이 필요하여서, 이 다관절 로봇(1)이 단시간내에 오른손계에서 왼손계로 변환될 수 없다. 또한, 다관절 로봇(1)을 왼손계에서 오른손계로 변환시키는 데에도 마찬가지로 추가적인 작동을 필요로 하고, 따라서 같은 문제점을 갖는다.

도 17의 (2)에 도시된 바와 같이, 다관절 로봇(1)을 오른손계에서 왼손계로 변환시킬 수 있는 상태에서는, 아암(3~5)이 기준선(9)을 따라 뻗어 있으며, 기부(7)와 제3연결부(13) 사이의 제1방향의 거리(D)가 최소 회전반경(C)보다 크게 된다. 따라서, 오른손계와 왼손계 사이에서 다관절 로봇(1)을 변환시키는 경우에, 다관절 로봇(1)과 이 다관절 로봇(1)의 주위에 설치된 다른 장치가 간섭되지 않도록 하기 위해서, 다관절 로봇(1)은 그 주위에 기부(7)와 제3연결부(13) 사이의 제1방향의 거리(D)보다 큰 작동영역을 필요로 한다.

따라서, 종래의 공지된 다관절 로봇(1)은 큰 작동영역을 필요로 한다. 청정공기가 흐르는 하우징내에 상기한 다관절 로봇(1)이 사용되는 경우에, 하우징이 대 형화되어야 하고, 하우징의 내부를 깨끗한 공기로 청정화시키는 효율이 저하되게 된다. 또한, 하우징내의 수용공간에 대한 다관절 로봇(1)의 작동영역의 비율이 커지게 되고, 하우징내에 다른 처리장치를 설치할 수 있는 공간이 작게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명의 목적은 작은 작동영역에서 작동할 수 있는 다관절 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 다관절 로봇은, 예정된 제1선회축을 갖고서 이 제1선회축 주위로 선회할 수 있는 베이스(base)부와; 이 베이스부에 연결된 기초단과, 제1선회축에 평행한 제2선회축을 갖는 앞단을 갖춘 제1아암; 이 제1아암의 앞단에 연결된 기초단과, 제1선회축에 평행한 제3선회축을 갖는 앞단을 갖추어, 제2선회축 주위로 선회할 수 있는 제2아암; 이 제2아암의 앞단에 연결된 기초단을 갖추고서 제3선회축 주위로 선회할 수 있는 제3아암; 제2아암과 제3아암을 연동시켜서, 제2아암이 제1아암에 대해 제2선회축 주위로 원주방향 중 한쪽 방향으로 선회하는 각도의 2배의 각도로, 제3아암이 제2아암에 대해 제3선회축 주위로 반대쪽 방향으로 선회되게 하는 연동수단; 베이스부를 제1선회축 주위로 선회시키는 베이스부구동수단 및; 제2아암을 제2선회축 주위로 선회시키는 아암구동수단;을 구비하고, 제1아암과 제2아암의 선회축들 사이의 거리가 제2아암과 제3아암의 선회축들 사이의 거리와 대체로 같게 되어 있다.

본 발명에 따른 다관절 로봇에서는, 제2아암과 제3아암의 기초단에서부터 앞단쪽으로 뻗은 방향이 제1아암의 기초단에서부터 앞단쪽으로 뻗은 방향에 반대가 되도록 제1아암과 제2아암 및 제3아암이 각위치에 놓여 있는 상태에서, 제1아암과 제2아암 및 제3아암이 선회하는 제1선회축상에 중심이 있는 회전반경이 최소가 되도록 제1아암과 제2아암 및 제3아암의 유효길이가 선택적으로 결정된다.

또한, 본 발명에 따른 다관절 로봇은 소재와 접촉하여 이 소재를 처리하는 엔드이펙터(end effector)와, 이 엔드이펙터를 선회시키는 엔드이펙터구동수단을 추가로 구비하고, 제3아암은 그 앞단에 제3선회축에 평행한 제4선회축을 갖고 있으며, 엔드이펙터구동수단은 이 제4선회축 주위로 엔드이펙터를 선회시키도록 되어 있다.

본 발명에 따른 다관절 로봇에서, 제1아암은 베이스부와 제2아암으로부터 분리가능하고, 제2아암의 기초단이 베이스부에 연결될 수 있어 제2아암이 베이스부에 연결된 상태에서 제2아암이 제1선회축 주위로 선회될 수 있으며, 연동수단은 제2아암이 베이스부에 대해 제1선회축 주위로 원주방향 중 한쪽 방향으로 선회하는 각도의 2배의 각도로, 제3아암을 제2아암에 대해 제3선회축 주위로 반대쪽 방향으로 선회되게 한다.

또한, 본 발명에 따른 다관절 로봇에서, 연동수단은 아암구동수단의 구동력을 제2아암 및 제3아암으로 전달할 수 있는 기어기구를 구비한다.

또, 본 발명에 따른 다관절 로봇은 한정된 협소한 공간에 설치될 수 있다.

또, 본 발명에 따른 다관절 로봇은 예정된 분위기의 공간을 형성하는 하우징 내에 설치된다.

본 발명에 의하면, 제2아암과 제3아암을 선회시킴으로써 베이스부와 제3아암의 앞단 사이의 거리를 변경할 수 있다. 또, 베이스부를 제1선회축 주위로 선회시킴으로써 제3아암의 앞단을 제1선회축 주위로 선회시킬 수 있다. 따라서, 로봇아암을 갖추고서, 원통좌표계의 제1선회축에 수직한 평면에서 로봇아암의 앞단을 선회시킬 수 있는 수평 다관절 로봇을 실현할 수 있게 된다. 제3아암의 앞단에는 로봇핸드와 같은 엔드이펙터가 부착된다. 또는, 제3아암의 앞단에는 엔드이펙터가 장착되지 않아도 된다.

아암들이 기준선을 따라 일렬로 배열되고 제3아암의 앞단이 베이스부로부터 가장 멀리 떨어져 있는 상태에서, 제1아암에 대하여 제2선회축 주위로 제1원주방향으로 제2아암을 선회시킴으로써, 기준선과 제1선회축을 포함하는 가상평면에 의해 분할되는 제1작동영역과 제2작동영역 중 한쪽 작동영역에 제2아암과 제3아암을 배치할 수 있고, 제3아암의 앞단을 기준선에 따라 이동시킬 수 있다.

또, 아암들이 기준선을 따라 일렬로 배열되고 제3아암의 앞단이 베이스부로부터 가장 멀리 떨어져 있는 상태에서, 제1아암에 대하여 제2선회축 주위로 제1원주방향에 반대되는 제2원주방향으로 제2아암을 선회시킴으로써, 제1작동영역과 제2작동영역 중 다른쪽 작동영역에 제2아암과 제3아암을 배치할 수 있고, 제3아암의 앞단을 기준선에 따라 이동시킬 수 있다.

두 작동영역 중 한쪽 영역에 장해물 또는 벽이 있는 경우에는, 다른쪽 작동영역에 제2아암과 제3아암을 배치한 상태에서 엔드이펙터를 기준선을 따라 이동시 킬 수 있다. 따라서, 제2아암과 제3아암이 배치될 영역을 선택함으로써, 두 작동영역 중 어느 한쪽에 작동영역이 포함되지 않게 할 수 있고, 아암들이 협소한 공간에서 작동할 수 있다.

예정된 수용공간에 다관절 로봇과 다른 장치가 배치되는 경우에, 이 다관절 로봇과 다른 장치를 위해 공간이 크게 할당될 수 있다. 또, 예정된 수용공간을 소형화시킬 수 있다. 하우징으로 형성되고서 청정공기로 채워지는 공간에 다관절 로봇과 다른 장치가 설치되는 경우, 하우징을 소형화시킬 수 있기 때문에 하우징 내부를 효율적으로 청정화시킬 수 있다. 또, 제1아암이 한쪽 방향으로 뻗고 제2아암과 제3아암이 상기 방향에 반대되는 다른쪽 방향으로 뻗도록 모든 아암을 일렬로 배열하면, 모든 아암이 선회축들 주위로 최소 회전반경을 따라 선회한다. 제2아암의 선회방향을 변환함으로써, 제2아암과 제3아암이 두 작동영역 중 한쪽에서 다른쪽으로 이동될 수 있다. 따라서, 작동영역이 최소로 된 상태에서 다관절 로봇은 제2아암과 제3아암이 두 작동영역 중 한쪽에 있는 오른손계에서 제2아암과 제3아암이 다른쪽 작동영역에 있는 왼손계로 변환될 수 있다. 따라서, 제2아암과 제3아암이 배치된 작동영역을 변환시키기 위해 다른 추가적인 작동영역이 필요하지 않게 되며, 작동영역을 작게 할 수가 있다.

본 발명에 따르면, 엔드이펙터를 제3아암에 대하여 제4선회축 주위로 선회시킬 수 있기 때문에, 엔드이펙터를 예정된 위치에 배치한 경우에 엔드이펙터의 자세를 선택적으로 결정할 수 있다. 따라서, 엔드이펙터를 예정된 위치에서 예정된 자세로 설정할 수 있는데, 이는 다관절 로봇의 편리성을 향상시키게 된다.

본 발명의 다관절 로봇은 이송로봇이나 도장(塗裝)로봇과 같은 엔드이펙터를 갖춘 로봇으로 이용하기에 알맞다.

본 발명의 다관절 로봇은 베이스부와 제2아암에서 제1아암을 분리하고 제2아암을 베이스부에 연결함으로써, 2개의 아암을 갖춘 다관절 로봇으로 변환될 수 있다. 따라서, 3개의 아암을 갖춘 다관절 로봇과 2개의 아암을 갖춘 다관절 로봇은 부품을 공통화시킬 수 있어 생산비용을 절감시킬 수 있다. 또, 2개의 아암을 갖춘 다관절 로봇이 3개의 아암을 갖춘 다관절 로봇으로 용이하게 변경될 수 있기 때문에, 별도로 추가적인 다관절 로봇을 구입할 필요가 없게 되어, 설비비를 절감할 수 있게 된다.

구동력을 전달하는 기어기구를 사용함으로써, 제2아암과 제3아암의 강성을 향상시킬 수 있다. 제2아암과 제3아암을 고속의 각속도로 그들의 선회축 주위로 선회시키는 경우에도, 제2아암과 제3아암을 그들의 선회축 주위로 안정되게 선회시킬 수 있고, 이동속도를 향상시킬 수 있다.

회전반경이 최소인 상태에서 제2아암을 선회시킴으로써, 제2아암과 제3아암이 두 작동영역 중 한쪽에서 다른쪽으로 이동될 수 있어서, 다관절 로봇을 오른손계에서 왼손계로, 그리고 그 역으로 변환할 수 있다. 따라서, 다관절 로봇은 한정된 협소한 공간에서 작동될 수 있다. 이 한정된 협소한 공간은 예컨대 로봇아암이 작동하는 최대 작동가능영역보다 좁은 공간이다. 여기서, 최대 작동가능영역은 베이스부로부터 제2아암의 앞단을 가장 멀리 떨어뜨린 상태에서 베이스부가 제1선회축 주위로 선회할 때 제2아암의 앞단이 이동하는 원 안의 공간이다.

종래의 다관절 로봇과 동등한 리치(reach)를 갖는 본 발명의 다관절 로봇은 종래의 다관절 로봇에 필요한 작동영역보다 좁은 작동영역에서 작동될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다관절 로봇은 반도체 웨이퍼를 이송하는 데에 적당하다. 다관절 로봇이 하우징내 협소한 공간에서 작동되더라도, 이 다관절 로봇은 만족스럽게 작동할 수 있으며, 하우징이 소형화될 수 있다.

본 발명의 목적과 특징 및 장점들은 첨부도면을 참조로 하여 주어진 아래의 설명으로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다관절 로봇(20)의 평면도이고, 도 2는 다관절 로봇(20)의 측면도이며, 도 3은 다관절 로봇(20)의 배면도이다. 본 발명의 다관절 로봇(20)은, 예컨대 실리콘 웨이퍼나, 포토마스크용 기판, 액정디스플레이용 유리기판 등과 같은 소재를 보유지지하는 로봇핸드를 구비한 기판이송로봇으로 이용된다. 이 다관절 로봇(20)은 반도체 웨이퍼(21)를 보유지지하며, 이 반도체 웨이퍼(21)를 예정된 이송경로를 따라 이동시킨다. 다관절 로봇(20)은 기부(22)와, 베이스부(23), 제1아암(24)과 제2아암(25) 및 제3아암(26)을 포함하는 로봇아암, 2개의 핸드부(27)를 구비한다. 기부(22)는 다관절 로봇(20)을 수용하는 하우징에 일체로 고정된다. 베이스부(23)는 기부(22)에 연결되어, 이 기부(22)에 대하여 제1선회축(L1) 주위로 선회하게 된다. 이 실시예에서, 제1선회축은 수직하다. 기준선(19)이 제1선회축(L1)에 수직하게 뻗어 있으며, 베이스부(23)와 함께 제1선 회축(L1) 주위로 선회한다.

3개의 아암(24~26)은 각각 가늘고 긴 형상을 갖는다. 제1아암(24)은 베이스부(23)에 분리가능하게 부착되어 기준선(19)을 따라 뻗어 있으며, 베이스부(23)에 분리가능하게 연결된 기초단(28)과, 제1선회축(L1)에 평행하면서 기준선(19)에 수직인 제2선회축(L2)을 가진 앞단(29)을 갖추고 있다. 제2아암(25)은 제1아암(24)의 앞단(29)에 연결된 기초단(30)을 갖추어 제2선회축(L2) 주위로 선회될 수 있으며, 제1선회축(L1)에 평행한 제3선회축(L3)을 가진 앞단(31)을 갖추고 있다. 제3아암(26)은 제2아암(25)의 앞단(31)에 연결된 기초단(32)을 갖추어 제2아암(25)에 대해 제3선회축(L3) 주위로 선회될 수 있으며, 제1선회축(L1)에 평행하면서 기준선(19)에 수직인 제4선회축(L4)을 가진 앞단(33)을 갖추고 있다. 핸드부(27)는 그 위에 웨이퍼(21)를 지지하며, 이 핸드부(27)는 로봇아암의 선단에 부착된 엔드이펙터로 된다. 각각의 핸드부(27)는 웨이퍼(21)를 보유지지하는 보유지지부(34)와, 제3아암(26)에 연결된 연결부(35)를 갖추고 있다. 또, 본 실시예에서는 2개의 핸드부(27)가 수직하게 나란히 배치되어 있다.

보유지지부(34)는 Y형상으로 형성되고서, 웨이퍼(21)의 적어도 3부분을 외주의 다른 위치에서 웨이퍼(21)의 아래쪽에서부터 접촉하여 웨이퍼(21)를 수평하게 지지한다. 연결부(35)는 가늘고 긴 형상으로 되어 있으며, 기초단(36)이 제3아암(26)의 앞단(33)에 연결되고 앞단(37)이 보유지지부(34)에 연결된다. 핸드부(27)는 제3아암(26)에 대해 제4선회축(L4) 주위로 회전하게 된다.

제1아암 내지 제3아암(24~26)은 각각 대체로 동일한 길이를 갖는다. 구체적 으로는, 제2선회축(L2)과 제3선회축(L3) 사이의 제2거리(R2)와 제3선회축(L3)과 제4선회축(L4) 사이의 제3거리(R3)가 같다. 또, 제1선회축(L1)과 제2선회축(L2) 사이의 거리(R1)는 제2거리(R2) 및 제3거리(R3)와 대체로 같은데, 즉 R1≒R2＝R3 이며, 본 실시예에서는 R1＝200mm 이고, R2＝R3＝208mm 이다.

각 핸드부(27)의 보유지지부(34)는 다수의 접촉부재가 구비되는 바, 이 접촉부재는 보유지지부(34)에 놓인 웨이퍼(21)의 외주를 가압하여 이 웨이퍼(21)를 보유지지하게 된다. 적어도 하나의 접촉부재가 보유지지부(34)에 놓인 웨이퍼(21)의 반경과 평행한 방향으로 이동할 수 있게 되어 있다.

바람직하기로, 이동가능한 접촉부재는 기준선(19)을 따라 이동하도록 되어서, 웨이퍼(21)를 기준선(19)의 양쪽에서 압력을 가함으로써 보유지지할 수 있다. 따라서, 핸드부(27)가 기준선(19)을 따라 이동하고 웨이퍼(21)에 기준선(19)과 평행한 방향(X)으로 관성력이 작용하더라도, 웨이퍼(21)가 핸드부(27)에서 이탈하는 것이 방지된다. 그러므로, 웨이퍼(21)는 고속으로 이동될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 아암들(24~26)과 핸드부(27)가 결합되어서 아암들(24~26)과 핸드부(27)는 서로 간섭하지 않고서 선회될 수 있다. 제1아암(24)은 베이스부(23)의 상부단부에 연결되고, 제2아암(25)의 기초단(30)이 제1아암(24)의 위에 놓이고서 앞단(29)에 연결되며, 제3아암(26)의 기초단(32)이 제2아암(25)의 위에 놓이고서 앞단(31)에 연결된다. 핸드부(27)는 제3아암(26)의 위에 놓이고서 앞단(33)에 연결된다.

도 4는 다관절 로봇(20)에 구비된 전기적 구성을 나타낸 블록선도로서, 이 다관절 로봇(20)의 전기적 구성은 베이스부구동수단(50)과, 아암구동수단(51), 상하구동수단(56), 웨이퍼보유지지수단(57), 핸드부구동수단(100) 및, 제어수단(58)을 포함한다. 베이스부구동수단(50)과 핸드부구동수단(100) 각각은, 엔코더를 구비한 서보모터와 같이 소정의 각변위량으로 이동할 수 있는 회전모터를 구비한다.

베이스부구동수단(50)은 베이스부(23)를 기부(22)에 대하여 제1선회축(L1) 주위로 선회구동시키는데, 즉 제1아암(24)을 기부(22)에 대하여 제1선회축(L1) 주위로 선회시킨다. 베이스부구동수단(50)은 베이스부(23)를 원주방향 양쪽으로 회전시킬 수 있는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 베이스부구동수단(50)이 기부(22)의 내부공간에 설치된다.

아암구동수단(51)은 제2아암(25)을 제1아암(24)에 대하여 제2선회축(L2) 주위로 선회구동시킨다. 아암구동수단(51)은 제2아암(25)을 원주방향 양쪽으로 회전시킬 수 있는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 아암구동수단(51)이 기부(22)의 내부공간에 설치된다.

핸드부구동수단(100)은 핸드부(27)를 제3아암(26)에 대하여 제4선회축(L4) 주위로 선회구동시킨다. 핸드부구동수단(100)은 핸드부(27)를 원주방향 양쪽으로 회전시킬 수 있는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 핸드부구동수단(100)이 제3아암(26)의 내부공간에 설치된다. 핸드부구동수단(100)은 엔드이펙터인 핸드부(27)를 선회시키는 엔드이펙터구동수단으로 된다. 다관절 로봇(20)은 제2아암(25)이 선회됨에 따라 제3아암(26)을 연동하여 선회시키는 연동수단(54)을 구비한다. 이 연동수단(54)은 제2아암(25)이 제2선회축(L2) 주위로 선회하면 제2아암(25)이 선회되 는 각도에 비례하는 각도로 제3아암(26)을 제2아암(25)에 대하여 제3선회축(L3) 주위로 선회시킨다.

도 3에 도시된 바와 같이, 베이스부(23)는 기부(22)에 대하여 제1선회축(L1)을 따라 수직하게 이동할 수 있다. 다관절 로봇(20)의 상하구동수단(56)은 베이스부(23)가 제1선회축(L1)을 따라 수직하게 이동하도록 구동시킨다. 베이스부(23)를 수직하게 이동시킴으로써 아암들(24~26)과 핸드부(27)가 동시에 수직하게 이동될 수 있다.

다관절 로봇(20)은 웨이퍼가 보유지지되는 위치의 아래에서부터 위쪽으로 핸드부(27)를 이동시켜 웨이퍼(21)를 핸드부(27)에 올려 놓을 수 있게 된다. 또, 다관절 로봇(20)은 웨이퍼(21)를 보유지지하고 있는 핸드부(27)를 아래로 이동시켜서 웨이퍼(20)를 걸쳐 놓는 위치에 위치시킬 수 있다.

상하구동수단(56)은 예컨대 서보모터를 구비한 볼나사기구로 된다. 이 볼나사기구는 그 축 주위로 회전할 수 있도록 지지된 수직 나사봉과, 이 나사봉을 회전구동시키는 서보모터, 나사봉에 나사결합되고서 베이스부(23)에 고정된 나사결합부재를 구비한다. 서보모터는 나사봉을 회전시켜 베이스부(23)를 상하방향으로 이동시킨다. 또, 상하구동수단(56)은 볼나사기구와 다른 임의의 적당한 기구로 될 수 있다.

웨이퍼보유지지수단(57)은 핸드부(27)를 작동시켜 이 핸드부(27)로 웨이퍼를 보유지지한다. 웨이퍼보유지지수단(57)은 각 핸드부(27)의 적어도 하나의 접촉부재를 웨이퍼(21)의 반경과 평행한 방향으로 이동시킨다. 예컨대, 웨이퍼보유지지수단 (57)은 공기실린더를 구비하는데, 이 공기실린더는 이동가능한 접촉부재에 연결된 자유단을 갖춘 지지용 피스톤로드를 구비하고 있다. 공기실린더는 기부(22)에서 공급되는 압축공기에 의해 구동되어 이동가능한 접촉부재를 웨이퍼(21)의 반경과 평행한 방향으로 이동시킨다. 이동가능한 접촉부재는 웨이퍼(21)를 방사상 방향으로 압력을 가하여, 다른 접촉부재와의 상호작용으로 웨이퍼(21)를 보유지지하게 된다. 이동가능한 접촉부재가 방사상 바깥쪽으로 이동되어서 웨이퍼(21)를 해제할 수 있다.

또한, 다관절 로봇(20)의 제어수단(58)은 베이스부구동수단(50)과, 아암구동수단(51), 상하구동수단(56), 핸드부구동수단(100) 및, 웨이퍼보유지지수단(57)을 제어하여서, 예정된 웨이퍼공급위치에 있는 웨이퍼(21)를 보유지지하여 예정된 웨이퍼전달위치로 웨이퍼(21)를 이송한다. 이 제어수단(58)은 베이스부구동수단(50)과, 아암구동수단(51), 핸드부구동수단(100) 및, 상하구동수단(56)을 제어할 수 있어서, 제1선회축(L1)과 정렬된 축을 가진 원통좌표계로 형성된 3차원 공간에서 핸드부(27)를 원통좌표계로 형성된 목표위치로 이동시킬 수 있다.

제어수단(58)은 각위치를 나타내면서 베이스부구동수단(50)과, 아암구동수단(51), 핸드부구동수단(100) 및, 상하구동수단(56)에 구비된 서보모터에 병합되어 있는 엔코더로부터 제공되는 신호를 받아들여, 베이스부구동수단(50)과, 아암구동수단(51), 핸드부구동수단(100) 및, 상하구동수단(56)을 피이드백(feedback)제어할 수 있어서, 웨이퍼(21)를 목표위치에 정확히 위치시킬 수 있다.

제어수단(58)은 웨이퍼공급위치로 핸드부(27)를 이동시킨 후, 웨이퍼보유지 지수단(57)을 구동시켜 웨이퍼(21)를 핸드부(27)로 보유지지하게 된다. 다음으로, 제어수단(58)은 웨이퍼(21)를 보유지지하고 있는 핸드부(27)를 웨이퍼전달위치로 이동시켜 핸드부(27)가 웨이퍼(21)를 해제하도록 작동시킨다. 따라서, 다관절 로봇(20)은 웨이퍼공급위치에서 웨이퍼전달위치로 웨이퍼(21)를 이송한다.

제어수단(58)은 예컨대 컴퓨터로 될 수 있다. 이 제어수단(58)은 예정된 이송작동의 작동프로그램 형성단계를 기억하는 기억부와, 이 기억부에서 작동프로그램의 판독을 실시하여 엔코더로 제공된 정보를 기초로 해서 베이스부구동수단(50)과, 아암구동수단(51), 상하구동수단(56), 핸드부구동수단(100) 및, 웨이퍼보유지지수단(57)을 제어하는 연산부를 구비한다. 작동프로그램은 입력부에 의해 기억부에 입력된다.

도 5는 다관절 로봇(20)을 개략적인 단면도로 도시한 것으로, 이 다관절 로봇(20)은 제1서보모터(150)와 기부(22)에 설치된 제2서보모터(151)를 갖추고 있다. 또, 이 다관절 로봇(20)은 제1서보모터(150)의 동력을 베이스부(23)로 전달하는 제1동력전달수단(52)과, 제2서보모터(151)의 동력을 제2아암(25)으로 전달하는 제2동력전달수단(53)을 갖추고 있다.

제1동력전달수단(52)은 베이스부(23)에 제1서보모터(150)의 동력을 전달하는 기어기구를 구비함과 더불어, 도시되지 않은 감속기어를 구비한다. 제1서보모터(150)는 감속기어의 입력부를 회전구동시킨다. 이 감속기어는 입력토오크를 예정된 증폭비로 증폭시켜 큰 출력토오크를 제공하고, 입력회전속도를 예정된 감속비로 낮은 출력의 회전속도로 감속시킨다. 감속기어의 출력은 제1동력전달수단(52)의 기어 기구를 통해 베이스부(23)로 전달되어서, 베이스부(23)를 제1아암(24)과 함께 제1선회축(L1) 주위로 선회시킨다.

제2동력전달수단(53)은 제2아암(25)에 제2서보모터(151)의 동력을 전달하는 기어기구를 구비함과 더불어, 도시되지 않은 감속기어를 구비한다. 제2서보모터(151)는 감속기어의 입력부를 회전구동시킨다. 이 감속기어는 입력토오크를 예정된 증폭비로 증폭시켜 큰 출력토오크를 제공하고, 입력회전속도를 감소된 출력의 회전속도로 감속시킨다. 감속기어의 출력은 제2동력전달수단(53)의 기어기구를 통해 제2아암(25)으로 전달되어서, 제2아암(25)을 제2선회축(L2) 주위로 선회시킨다.

제2서보모터(151)의 동력을 전달하는 제2동력전달수단(53)은 축방향 구멍을 가진 중공의 제1구동축(60)과, 축방향 구멍을 가진 중공의 제1종동축(61) 및, 맞물리는 제1기어(62)와 제2기어(63) 및 제3기어(64)를 포함하는 제1기어군을 구비한다. 제1구동축(60)은 베이스부(23)의 내부에서 제1선회축(L1)과 동축상으로 뻗어서, 베이스부(23)에 대하여 제1선회축(L1) 주위로 선회하게 되어 있다. 제1구동축(60)의 축방향 구멍에 의해, 기부(22)의 내부공간과 제1아암(24)의 내부공간이 연통된다. 제1구동축(60)은 기부(22)의 내부에 놓인 하부단부와, 제1아암(24)에 놓인 상부단부를 갖추며, 이 제1구동축(60)의 상부단부에는 기어(70)가 장착된다. 제1구동축(60)의 입력단은 감속기어의 출력축과 연동되고, 기어(70)가 제1기어(62)와 맞물리는데, 이 기어(70)는 제1구동축(60)에 탈착가능하게 장착된다.

제1기어군의 맞물린 기어들(62~64)은 제1아암(24)의 내부공간에 배치되고서 제1아암(24)에 지지된다. 이들 기어(62~64)는 제1아암(24)의 베이스부(23)쪽 한 끝 에서 제1아암(24)의 제2아암(25)쪽 다른 끝을 향해 배열되어 있다. 제1기어(62)에서부터 제2기어(63)를 통해 제3기어(64)로 동력이 전달된다.

제1종동축(61)은 제1아암(24)의 내부공간에서 제2선회축(L2)과 동축상으로 배치되어서, 제1아암(24)에 대하여 제2선회축(L2) 주위로 선회하게 되어 있다. 제1종동축(61)은 제3기어(64)가 장착되는 하부단부와, 제2아암(25)에 고정되게 연결되는 상부단부를 갖추며, 제2아암(25)에 탈착가능하게 지지된다.

제2서보모터(151)의 동력은 감속기어를 통해 제1구동축(60)으로 전달된다. 제1구동축(60)은 베이스부(23)에 대해 제1선회축(L1) 주위로 선회하여서, 제1기어(62)에 동력을 전달한다. 제1구동축(60)의 회전력은 제1아암(24)에 지지된 기어들(62~64)을 구비한 제1기어군을 통해 제1종동축(61)으로 전달된다. 제1종동축(61)은 제2선회축(L2) 주위로 선회되어 제1아암(24)에 대해 제2선회축(L2) 주위로 제2아암(25)을 선회시킨다. 제2서보모터(151)의 동력을 제2아암(25)으로 전달하는 감속기어는 생략될 수 있다.

연동수단(54)은 제3아암(26)에 동력을 전달하는 기어기구를 구비하여, 제2아암(25)이 선회함에 따라 제3아암(26)을 선회시킨다. 연동수단(54)은 제2구동축(65)과, 제1기어(66)와 제2기어(67)를 포함하는 제2기어군 및, 제2종동축(69)을 구비한다.

제1종동축(61)의 축방향 구멍에 의해, 제1아암(24)의 내부공간과 제2아암(25)의 내부공간이 연통된다. 제2구동축(65)은 제1종동축(61)의 축방향 구멍내에서 제2선회축(L2)과 동축상으로 뻗어 있다. 제2구동축(65)은 제1아암(24)에 고정된 하 부단부와, 제2아암(25)의 내부공간에 뻗어 있으면서 기어(68)에 연결된 상부단부를 갖추고 있다. 이 기어(68)는 제2구동축(65)에 탈착가능하게 장착된다.

제2기어군의 맞물린 기어들(66,67)은 제2아암(25) 내에 배치되고서 제2아암(25)에 회전되게 지지되어 동력을 전달한다. 제1기어(66)는 제2아암(25)의 기초단쪽에 있고, 제2기어(67)는 제2아암(25)의 앞단쪽에 위치된다.

제2종동축(69)은 제2아암(25)의 내부공간에서 제3선회축(L3)과 동축상으로 배치되어서, 제2아암(25)에 대하여 제3선회축(L3) 주위로 선회하게 되어 있다. 제2종동축(69)은 제2기어(67)에 연결되는 하부단부와, 제3아암(26)에 고정되게 연결되는 상부단부를 갖춘다. 제2종동축(69)의 축방향 구멍에 의해, 제2아암(25)의 내부공간과 제3아암(26)의 내부공간이 연통된다.

제1아암(24)에 대하여 제2아암(25)이 선회되면, 제2구동축(65)의 회전력이 제1기어(66)와 제2기어(67)를 통해 제2종동축(69)으로 전달된다. 다음으로, 제2종동축(69)이 제3선회축(L3) 주위로 선회되어서, 제3아암(26)을 제2아암(25)에 대해 제3선회축(L3) 주위로 선회시킨다.

제3아암(26)의 내부공간에는, 제3서보모터(110)와 기어들(71,74)을 포함하는 제3기어군이 배치된다. 기어(71)는 제3서보모터(110)의 출력축에 고정되게 장착되고, 기어(74)는 기어(71)와 맞물리고서 제3종동축(201)의 하부단부에 고정되게 장착된다.

제3종동축(201)은 제3아암(26)의 내부공간에서 제4선회축(L4)과 동축상으로 뻗어 있다. 제3종동축(201)의 축방향 구멍에 의해, 제3아암(26)의 내부공간과 핸드 부(27)의 내부공간이 연통된다. 제3종동축(201)은 제3아암(26)에 대하여 제4선회축(L4) 주위로 선회하게 되어 있다. 제3종동축(201)은 제3서보모터(110)의 출력축에 고정되게 장착된 기어(71)와 맞물리는 기어(74)에 고정된 하부단부와, 핸드부(27)에 고정되게 연결된 상부단부를 갖춘다. 제3종동축(201)의 축방향 구멍에 의해, 제3아암(26)의 내부공간과 핸드부(27)의 내부공간이 연통된다.

제3서보모터(110)의 출력축이 선회되면, 출력축의 회전력이 기어들(71,74)을 통해 핸드부(27)로 전달되어서, 핸드부(27)를 제3아암(26)에 대해 제4선회축(L4) 주위로 선회시킨다.

제2서보모터(151)가 정지되고서 제1서보모터(150)가 작동되면, 베이스부(23)가 선회함과 더불어 제2아암(25)이 베이스부(23)와 같은 방향으로 제1아암(24)과 함께 선회된다. 그러므로, 제1아암(24)의 선회로 인해 제2아암(25)의 각변위가 상쇄되도록, 제2아암(25)이 선회되게 제2서보모터(151)를 작동시킴으로써 제2아암의 각위치가 변경되지 않은 상태에서, 제2아암(25)이 제1선회축(L1) 주위로 선회될 수 있다. 따라서, 제1서보모터(150)는 베이스부구동수단(50)을 구성하며, 제1서보모터(150)와 제2서보모터(151)가 아암구동수단(51)을 구성하고, 제3서보모터(110)가 핸드부구동수단(100)을 구성하게 된다. 또한, 연동수단(54)은 제2아암(25)과 제3아암(26)을 연동시켜서, 제3아암(26)을 구동시키기 위한 별도의 서보모터를 필요로 하지 않고서 동시에 작동시킬 수 있다.

연동수단(54)에서, 제2구동축(65)에 장착된 기어(68)와, 제2아암(25)에 배치된 기어들(66,67) 및, 제2종동축(69)에 장착된 기어를 포함하는 기어군의 기어비 는, 제2아암(25)이 제1아암(24)에 대해 제2선회축(L2) 주위로 원주방향 중 한쪽 방향으로 선회하는 각도의 2배의 각도로, 제3아암(26)이 제2아암(25)에 대해 제3선회축(L3) 주위로 반대쪽 방향으로 선회하도록 설정된다. 즉, 제2아암(25)이 제1아암(24)에 대해 제2선회축(L2) 주위로 원주방향 중 한쪽 방향으로 각도(θ1)만큼 선회하고 제3아암(26)이 제2아암(25)에 대해 제3선회축(L3) 주위로 반대쪽 방향으로 각도(θ2)만큼 선회한다고 가정하면, 연동수단(54)의 기어군의 기어비는 θ2 ＝ 2 ×θ1 으로 조정된다. 또, 핸드부(27)가 제4선회축(L4) 주위로 제1아암(24)과 같은 방향으로 각도(θ3 ＝ θ1)만큼 선회되면, 제1아암(24)에 대한 핸드부(27)의 각위치가 일정하게 유지될 수 있다.

따라서, 제2아암(25)을 선회시킴으로써 제3아암(26)의 앞단(33)이 베이스부(23)에 대해 기준선(19)을 따라 직선적으로 이동될 수 있다. 또, 베이스부(23)를 제1선회축(L1) 주위로 선회시킴으로써 제3아암(26)의 앞단(33)이 제1선회축(L1) 주위로 선회될 수 있다. 따라서, 다관절 로봇은 제1선회축(L1)에 수직인 수평면에서 원통좌표계로 형성된 공간에서, 핸드부(27)를 이동시킬 수 있는 수평 다관절 로봇으로 작용한다. 또한, 핸드부구동수단(100)에 의해 제3아암(26)에 대하여 핸드부(27)를 제4선회축(L4) 주위로 선회시킴으로써, 핸드부(27)의 각위치를 변경시킬 수 있다. 더구나, 상하구동수단(56)에 의해 핸드부(27)는 상하방향으로 이동될 수 있어서, 핸드부(27)를 3차원 공간의 목표위치로 선택적으로 이동시킬 수가 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1서보모터(151)와 제2서보모터(150)를 작동시킴으로써 제1아암(24)에 대한 제2아암(25) 및 제3아암(26)의 각위치를 변경시키지 않고서 제1 아암(24)과 제2아암(25) 및 제3아암(26)이 제1선회축(L1) 주위로 선회될 수 있다.

핸드부(27)의 각위치를 변경시킬 수 있고 핸드부(27)를 기준선(19)에 따라 이동시킬 수 있는 상기 다관절 로봇은 이송로봇 또는 도장로봇과 같이 엔드이펙터를 구비한 다관절 로봇으로 적절히 이용될 수 있다.

도 6은 다관절 로봇(20)의 작동예를 설명하기 위한 평면도로서, 아암들(24~26)이 기준선(19)을 따라 일렬로 뻗어 있는 상태에서, 제2선회축(L2) 주위로 원주방향 중 한쪽 방향으로 제2아암(25)을 선회시킴으로써, 기부(22)로부터 가장 멀리 떨어져 있는 위치에서 기부(22)에 가장 가까이 있는 위치로 핸드부(27)를 이동시키는 작동단계들을 나타내고 있다.

도 6의 (1)에 도시된 바와 같이, 아암들(24~26)과 핸드부(27)는 기준선(19)을 따라 일렬로 뻗어 있으며, 이 핸드부(27)는 제1선회축(L1)으로부터 가장 멀리 떨어져 있다. 이 상태에서, 기준선(19)은 선회축들(L1~L4)을 직각으로 교차하게 된다.

이 상태에서, 아암구동수단(51)이 제2아암(25)을 제1아암(24)에 대하여 제2선회축(L2) 주위로 원주방향 중 한쪽 방향으로 선회시킨다. 이때, 연동수단(54)은 제2아암(25)이 선회되는 각도의 2배의 각도로, 제3아암(26)을 제2아암(25)에 대하여 제3선회축(L3) 주위로 반대쪽 방향으로 선회시킨다. 또, 핸드부구동수단(100)은 제1아암(24)에 대하여 핸드부(27)의 각위치를 변경시키지 않고 유지하도록 핸드부(27)를 제4선회축(L4) 주위로 제2아암(25)과 같은 방향으로 선회시킨다.

따라서, 제2아암(25)과 제3아암(26) 및 핸드부(27)는 도 6의 (1) 내지 (4)에 도시된 바와 같이 선회될 수 있어서, 제1아암(24)에 대해 핸드부(27)의 각위치가 변경되지 않고서 핸드부(27)가 기준선(19)에 평행한 제1방향(X)으로 직선적으로 이동될 수 있다. 여기서, 제2방향(Y)은 제1방향(X)과 제1선회축(L1)에 수직이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 다관절 로봇(20)이 작동하는 작업공간은 기준선(19)과 제1선회축(L1)을 포함하는 가상평면에 의해서 제1작동영역(80)과 제2작동영역(81)으로 분할된다. 도 6에 도시된 작동예에서는, 항상 제1작동영역(80)에서 제2아암(25)과 제3아암(26)이 움직이고, 핸드부(27)가 기준선(19)을 따라 이동된다. 이 작동예에서, 제2아암(25)과 제3아암(26)은 절대로 제2작동영역(81)으로 이동하지 않는다. 제2아암(25)과 제3아암(26)이 제1작동영역(80)에서만 움직이기 때문에, 제2작동영역(81)에 장해물이 있는 경우에도 제2아암(25)과 제3아암(26)이 제2작동영역(81)에 있는 장해물에 의해 방해되지 않고 움직일 수 있다. 따라서, 다관절 로봇(20)의 작동영역을 제2방향(Y)으로 확장시킬 필요가 없다. 이와 같이 제1작동영역(80)에서 제2아암(25)과 제3아암(26)이 움직이는 작동형태를 오른손계라 칭한다.

도 7은 다관절 로봇(20)의 다른 작동예를 설명하기 위한 평면도로서, 아암들(24~26)이 기준선(19)을 따라 일렬로 뻗어 있는 상태에서, 제2선회축(L2) 주위로 반대쪽 방향으로 제2아암(25)을 선회시킴으로써, 기부(22)로부터 가장 멀리 떨어져 있는 위치에서 기부(22)에 가장 가까이 있는 위치로 핸드부(27)를 이동시키는 작동단계들을 나타내고 있다. 도 7의 (1)에 도시된 상태에서, 제2아암(25)과 제3아암(26)이 기준선(19)에 대해 제1작동영역(80)의 맞은편인 제2작동영역(81)으로 선회된다. 이와 같이 제2작동영역(81)에서 제2아암(25)과 제3아암(26)이 움직이는 작동 형태를 왼손계라 칭한다.

도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 제2아암(25)이 선회되는 방향을 선택적으로 결정함으로써 제1작동영역(80) 또는 제2작동영역(81) 중 어느 한쪽의 작동영역에서 아암들(24~26)이 작동할 수 있다.

도 8은 다관절 로봇(20)의 회전반경이 최소가 되도록 아암들(24~26)과 핸드부(27)가 접혀진 상태에서 다관절 로봇(20)을 도시한 평면도이다. 다관절 로봇(20)이 제1선회축(L1) 주위로 선회하는 회전반경이 최소로 된 상태에서, 아암들(24~26)과 핸드부(27)가 기준선(19)을 따라 일렬로 배열되고, 제1아암(24)이 기초단(28)에서 앞단(29)쪽 방향(C1)으로 뻗어 있으며, 이 방향(C1)의 반대방향(C2)으로 제2아암(25)이 기초단(30)에서 앞단(31)쪽으로 뻗어 있고 제3아암(26)이 기초단(36)에서 앞단(37)쪽으로 뻗어 있다. 이 상태에서는, 선회축들(L1~L4)이 기준선(19)을 따라 배치되되, 제3선회축(L3)과 제1선회축(L1)이 서로 거의 일치되며 제2선회축(L2)과 제4선회축(L4)이 제1선회축(L1)에 대해 대칭되도록, 아암들(24~26)이 선회된다. 더구나, 제1선회축(L1)에 수직인 가상평면에서 웨이퍼(21)를 보유지지한 핸드부(27)가 선회하는 원형선회영역(83)이, 제1선회축(L1)에 그 중심이 있고서 이 제1선회축(L1)과 제2선회축(L2) 사이의 거리(E)에 상응한 반경을 갖는 원형선회영역(82)에 포함되도록, 아암들(24~26)과 핸드부(27)의 길이가 결정된다.

도 8에 도시된 상태로 설정되고서 아암들(24~26)과 핸드부(27)가 선회된 경우에, 다관절 로봇(20)은 원형선회영역(82)내에서 제1선회축(L1) 주위로 선회한다.

도 9는 다관절 로봇(20)의 또 다른 작동예를 설명하기 위한 평면도로서, 웨 이퍼(21)를 웨이퍼공급위치(84)에서 웨이퍼전달위치(85)로 이송하는 이송작동을 나타내고 있다. 웨이퍼공급위치(84)와 웨이퍼전달위치(85)는 90°의 간격으로 떨어져 있다.

제어수단(58)이 베이스부(23)를 선회시키도록 베이스부구동수단(50)을 제어하여, 제1아암(24)을 웨이퍼공급위치(84)쪽으로 향하게 한다. 그리고, 아암구동수단(51)이 제2아암(25)과 제3아암(26)을 오른손계의 제1작동영역(80)에서 구동시켜 핸드부(27)를 웨이퍼공급위치(84)로 이동시킨다. 도 9의 (1)에 도시된 바와 같이, 핸드부(27)가 웨이퍼공급위치(84)에 도달하면, 웨이퍼보유지지수단(57)이 핸드부(27)를 작동시켜 웨이퍼(21)를 보유지지한다. 웨이퍼(21)가 핸드부(27)에 보유지지된 후, 제어수단(58)은 아암구동수단(51)을 제어하여, 핸드부(27)를 기부(22)쪽으로 직진이동시킨다. 이때, 도 9의 (1) 내지 (3)에 도시된 바와 같이, 다관절 로봇(20)은 아암들(24~26)이 제1작동영역(80)에서 움직이도록 오른손계에서 작동한다. 그러므로, 제2아암(25)과 제3아암(26)은 기준선(19)의 좌측에 있는 제2작동영역(81)으로 결코 이동되지 않고서 웨이퍼(21)를 보유지지한 핸드부(27)가 기부(22)쪽으로 이동할 수 있다.

다음으로, 제어수단(58)이 도 9의 (4)에 도시된 바와 같이 회전반경이 최소가 되도록 제2아암(25)과 제3아암(26)을 선회시킨 후, 베이스부구동수단(50)이 도 9의 (5)에 도시된 바와 같이 제1아암(24)이 웨이퍼전달위치(85)쪽을 향하도록 베이스부(23)를 선회시킨다. 그 다음에, 제어수단(58)은 아암구동수단(51)을 제어하여, 핸드부(27)를 웨이퍼전달위치(85)로 직진이동시킨다. 이때, 도 9의 (6) 내지 (8)에 도시된 바와 같이, 아암구동수단(51)은 제2아암(25)과 제3아암(26)을 왼손계의 제2작동영역(81)에서 구동시켜 핸드부(27)를 웨이퍼전달위치(85)로 이동시킨다. 그러므로, 제2아암(25)과 제3아암(26)은 도 9의 (6) 내지 (8)에 도시된 바와 같이 기준선(19)의 우측에 있는 제1작동영역(80)으로 결코 이동되지 않고서 웨이퍼(21)를 보유지지한 핸드부(27)가 웨이퍼전달위치(85)쪽으로 이동할 수 있다.

따라서, 다관절 로봇(20)의 제2아암(25)과 제3아암(26)은 도 9의 사선영역으로 표시된 기부(22)의 좌측에 있는 공간(90)과 기부(22)의 아래에 있는 공간(91)으로 절대 이동되지 않는다. 따라서, 다관절 로봇(20)은 협소한 작업공간에서 작동할 수 있게 된다.

도 9의 (4)와 (5)에 도시된 바와 같이, 아암들(24~26)과 핸드부(27)가 기준선(19)을 따라 일렬로 배열되고 핸드부(27)가 기부(22)에 가장 가까이 있는 상태에서 회전반경이 최소로 되어서, 다관절 로봇(20)은 오른손계에서 왼손계로 용이하게 변환될 수 있다. 도 17에 도시된 종래기술의 다관절 로봇에서는, 도 17의 (2)에 도시된 바와 같이 제3아암(5)과 핸드부(6)의 연결부(12)가 기부(7)에서 제1방향으로 멀리 떨어져서 아암들(3~5)이 기준선(9)을 따라 배열된 후에만 오른손계에서 왼손계로, 그리고 그 역으로 변환될 수 있는데, 이는 추가적인 작동을 필요로 하였다. 또한, 오른손계에서 왼손계로 또는 왼손계에서 오른손계로 다관절 로봇을 변환하는 경우에는, 도 17의 (2)에 도시된 바와 같이 제1방향(X)으로 거리(D)를 갖는 공간을 필요로 하였는데, 즉 기부에 대하여 목표위치의 반대쪽에 추가적인 작동영역을 필요로 하였다. 더구나, 다관절 로봇이 오른손계에서 왼손계로 변환되더라도, 제2아 암과 제3아암이 제1작동영역과 제2작동영역 양쪽에 배치되어서, 종래기술의 다관절 로봇은 본 발명의 다관절 로봇(20)보다 큰 작업공간을 필요로 하였다. 이와 같이 본 발명의 다관절 로봇(20)은 종래기술의 다관절 로봇에 비해 작은 작업공간에서 작동할 수 있음과 더불어, 오른손계에서 왼손계로 단시간내에 협소한 작동영역 내에서 변환될 수 있다.

또, 본 발명의 다관절 로봇(20)은 3개의 아암(24~26)을 갖추고 있기 때문에, 동일한 거리에 대해 웨이퍼(21)를 이송하는 경우에 2개의 아암을 갖춘 다관절 로봇에 비해 아암들(24~26)의 길이를 짧게 할 수가 있고, 이로써 다관절 로봇(20)이 협소한 작동영역 내에서 작동할 수 있다. 반대로, 다관절 로봇(20)의 3개의 각 아암의 길이가 2개의 아암을 갖춘 다관절 로봇의 아암의 길이와 동일한 경우에는, 본 발명의 다관절 로봇(20)이, 2개의 아암을 갖춘 다관절 로봇이 웨이퍼(21)를 이송할 수 있는 거리보다 멀리 웨이퍼(21)를 이송할 수가 있다. 또, 안내레일을 따라 이동하는 기부(22)를 갖춘 다관절 로봇에 비해, 본 발명의 다관절 로봇(20)은 작은 점유공간을 필요로 하고 거의 먼지를 일으키지 않는다. 그러므로, 본 발명의 다관절 로봇은 반도체 웨이퍼(21)를 이송하는 데에 적합하다.

본 발명의 다관절 로봇(20)은 제2아암(25)과 제3아암(26)이 연동되기 때문에, 제3아암(26)을 구동시키는 별도의 구동수단이 필요없다. 이에 따라, 다관절 로봇(20)은 낮은 생산비용으로 생산될 수 있다. 또한, 구동수단이 기부(22)에 내장되기 때문에, 아암구동수단(51)이 아암들(24~26) 중 어느 하나에 병합될 필요가 없고, 아암들(24~26)이 소형 및 경량의 구조로 형성될 수 있다.

본 실시예에서는, 기어군에 의해 아암구동수단(51)의 동력을 제2아암(25)과 제3아암(26) 및 핸드부(27)로 전달한다. 이로써, 벨트구동 동력전달기구에 비해 기어군으로 이루어진 동력전달기구는 아암들(24~26)의 강성을 향상시키는 효과가 있다. 벨트구동 동력전달기구로 구동되는 아암들(24~26)이 급속히 이동되거나 급정지하는 경우에, 벨트구동 동력전달기구의 벨트가 신장되어서 선회하는 아암들(24~26)에 흔들림이 생길 가능성이 크게 된다. 결국, 핸드부가 정확히 위치될 수 없고, 어떤 경우에는 웨이퍼(21)가 바르게 보유지지될 수 없다. 이에 대해, 본 발명의 다관절 로봇(20)에서는, 동력전달기구의 기어군에 있는 기어들이 그 이빨들 사이에 가급적 백래쉬(back lash)가 적은 상태로 맞물리고, 이로써 벨트구동 동력전달기구에 의해 작동되는 아암들에 비해 아암들이 흔들리는 진폭이 작게 될 수 있다. 다관절 로봇이 3개의 아암을 구비한 경우에, 아암들의 흔들림의 악영향이 상당히 크게 되는데, 기어군으로 이루어진 기어군은 이러한 아암들의 흔들림의 악영향을 저감시킬 수 있다.

또한, 핸드부(27)의 공기실린더에 압축공기를 공급하는 배관설비가 다관절 로봇(20)을 통해 뻗어 있는 바, 이 배관설비는 기부(22)에서부터 제1구동축(60)과, 제1아암(24), 제1종동축(61), 제2아암(25), 제2종동축(69), 제3아암(26) 및, 제3종동축(201)을 통해 공기실린더에 접속된다. 아암들(24~26) 내에 있는 배관설비의 구조로 인해, 먼지를 일으킬 가능성을 더욱 저하시킬 수 있다. 또, 전술된 바와 같이 구성된 다관절 로봇(20)에서는 제2아암(25)을 선회시키는 데에 필요한 배관설비의 이동한도가 종래기술의 다관절 로봇에 비해 짧게 될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제1아암(24)이 기초단(28)에서 앞단(29)쪽 방향(C1)으로 뻗어 있으며, 이 방향(C1)의 반대방향(C2)으로 제2아암(25)이 기초단(30)에서 앞단(31)쪽으로 뻗어 있고 제3아암(26)이 기초단(36)에서 앞단(37)쪽으로 뻗어 있는 상태에서, 아암들(24~26)이 선회하는 제1선회축(L1)에 그 중심이 있는 회전반경(E)이 최소가 되도록, 아암들(24~26)과 핸드부(27)의 유효길이가 선택적으로 결정된다. 그러므로, 도 9에 도시된 바와 같이 핸드부(27)의 이동중에 다관절 로봇(20)이 오른손계에서 왼손계로 변환되더라도, 이 다관절 로봇(20)은 종래기술의 다관절 로봇과 같이 넓은 작동영역을 필요로 하지 않는다. 결국, 제2아암(25)과 제3아암(26)의 작동영역을 변환시키기 위한 추가적인 작동영역을 필요로 하지 않고, 종래기술의 다관절 로봇보다 작동영역을 작게 할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 다관절 로봇(20)은 도 17의 (2)와 관련하여 설명된 종래기술의 다관절 로봇의 작동단계에 상응한 작동단계가 필요없게 되어서, 이 다관절 로봇(20)은 단시간내에 웨이퍼(21)를 목표위치로 이송할 수가 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 다관절 로봇(20)의 아암들(24~26)이 협소한 작동영역에서 작동할 수 있고, 이로써 예정된 하우징의 수용공간에 다관절 로봇(20)이 다른 장치와 함께 배치되는 경우에, 다관절 로봇(20) 이외의 장치를 설치하기 위한 공간이 증대될 수 있다. 또, 예정된 하우징의 수용공간을 소형화시킬 수 있고, 하우징의 내부를 효율적으로 청정화시킬 수 있다.

도 10과 도 11은 다른 사용상태에서 다관절 로봇(20)을 도시한 평면도와 측면도로서, 도 10과 도 11에 도시된 바와 같이 제1아암(24)이 베이스부(23)와 제2아 암(25)으로부터 분리될 수 있어서, 제2아암(25)을 베이스부(23)에 연결할 수 있다. 따라서, 다관절 로봇(20)은 제1아암(24)을 제거함으로써 제2아암(25)과 제3아암(26)을 구비한 다관절 로봇으로 전환될 수 있다. 이 경우에, 제2아암(25)이 베이스부(23)에 탈착가능하게 연결된다. 구체적으로는, 제2아암(25)의 기초단(30)이 베이스부(23)에 연결된다. 베이스부(23)에 연결된 제2아암(25)은 기부(22)에 대하여 제1선회축(L1) 주위로 선회할 수 있다. 또, 전술된 방식과 동일하게 제3아암(26)이 제2아암(25)에 연결되고, 핸드부(27)가 제3아암(26)에 연결된다. 베이스부구동수단(50)은 제2아암(25)과 함께 베이스부(23)를 기부(22)에 대하여 제1선회축(L1) 주위로 선회시킨다. 또한, 아암구동수단(51)은 제2아암(25)을 베이스부(23)에 대하여 제1선회축(L1) 주위로 선회구동시킨다.

도 12는 동력전달기구를 설명하기 위해 다른 사용상태에서 다관절 로봇(20)을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 12에 도시된 다관절 로봇(20)은 제2아암(25)과 베이스부(23)의 연결상태가 도 5에 도시된 다관절 로봇(20)과 다르다. 제2아암(25)의 기초단이 베이스부(23)에 고정되게 연결된다. 그리고, 제1구동축(60)의 축방향 구멍에 의해, 기부(22)의 내부공간과 제2아암(25)의 내부공간이 연통된다. 제2아암(25)의 내부공간에서 제1구동축(60)의 상부단부에 기어가 장착된다. 제2아암(25)은 제2선회축(L2)이 제1선회축(L1)과 동축으로 된 상태에서 베이스부(23)에 연결된다. 또, 제1구동축(60)은 제2선회축(L2) 주위로 선회한다.

제2서보모터(151)가 제1구동축(60)을 제1선회축(L1) 주위로 선회시키는 경우에, 제1구동축(60)에서부터 제2아암(25) 내에 배열된 기어들(68,66,67)을 거쳐 제2 종동축(69)으로 회전력이 전달된다. 제2종동축(69)이 선회됨으로써, 제3아암(26)이 제2아암(25)에 대하여 제3선회축(L3) 주위로 선회한다.

따라서, 제3아암(26)은 제2아암(25)이 선회되는 각도의 2배의 각도로, 제2아암(25)이 선회되는 방향과 반대방향으로 선회된다. 따라서, 아암들(25,26)내에 배치된 기어들을 변경하지 않고서 간단히 제1아암(24)을 제거함으로써, 3개의 아암(24~26)을 구비한 다관절 로봇(20)이 2개의 아암(25,26)을 구비한 다관절 로봇으로 용이하게 전환될 수 있는데, 이는 다관절 로봇(20)의 편리성을 향상시킨다.

예컨대, 3개의 아암을 구비한 다관절 로봇과 2개의 아암을 구비한 다관절 로봇이 공통의 구성부품들로 이루어질 수 있어서, 이들 다관절 로봇의 생산비용을 절감시킬 수 있다. 또, 다관절 로봇(20)을 설치한 후에 다관절 로봇(20)의 아암의 수를 변경시킬 수 있기 때문에, 이 다관절 로봇(20)을 다른 것으로 바꿀 필요가 없다.

도 13과 도 14는 다관절 로봇(20)의 다른 작동예를 나타내고 있다. 다관절 로봇(20)은 먼지 등이 없는 하우징(105)내의 청정공간(101)에 설치된다. 이 다관절 로봇(20)은 웨이퍼지지위치(103)에서 웨이퍼(21)를 취출하여 예정된 처리위치(102)로 웨이퍼(21)를 이송한다. 그 후에, 웨이퍼(21)는 처리장치에 의해 에칭처리와 같은 처리가 이루어진다.

또한, 다관절 로봇(20)은 처리위치(102)에서 처리된 웨이퍼(21)를 취출하여 웨이퍼지지위치(103)로 처리된 웨이퍼(21)를 다시 복귀시킨다. 카셋트는 풉(FOUP-Front Opening Unified Pod:104)에 수용된다. 풉(104)은 외부공간과 차단될 수 있 고 외부공간으로 개방될 수 있는 내부공간에 카셋트를 갖추고 있다. 그 내부공간이 밀봉된 상태에서 풉(104)은 하우징(105)에 연결되고, 풉(104)의 내부공간이 하우징(105)의 청정공간(101)으로 개방된다. 본 실시예에서는, 3개의 풉(104)이 하우징(105)에 연결되어 있다.

도 13의 (1)에 도시된 바와 같이, 다관절 로봇(20)은 3개의 풉(104) 중 하나에 수용된 카셋트에서 웨이퍼(21)를 취출한다. 다관절 로봇(20)의 제어수단(58)은 풉(104)에 대해 예정된 이동방향(106)을 따라 핸드부(27)가 이동하도록 아암구동수단(51) 및 핸드부구동수단(100)을 제어한다. 즉, 하우징(105)에 대해 예정된 각위치에 핸드부(27)를 유지하고서 기부(22)에 대해 핸드부(27)의 각위치를 변경함으로써, 핸드부(27)가 웨이퍼지지위치(103)로 이동된다. 핸드부(27)가 웨이퍼(21)를 보유지지한 후에, 다관절 로봇(20)은 도 13의 (2)와 (3) 및 도 14의 (1) 내지 (3)에 도시된 작동상태로 작동하여서, 예정된 경로를 따라 웨이퍼(21)를 처리위치(102)로 이송시킨다. 핸드부구동수단(100)이 기부(22)에 대한 핸드부(27)의 각위치를 조정하면서 다관절 로봇(20)이 웨이퍼(21)를 이송함으로써, 협소한 작업공간(107)에서 다관절 로봇(20)을 작동시킬 수 있다. 이 이송작동을 역순으로 이행하여서, 처리위치(102)에서 웨이퍼지지위치(103)로 웨이퍼(21)를 복귀시킬 수 있다.

3개의 아암을 구비한 다관절 로봇(20)은, 2개의 아암을 구비한 다관절 로봇(20)이 핸드부(27)를 이동시킬 수 있는 이동범위보다 넓은 이동범위에서 핸드부(27)를 이동시킬 수 있어서, 이 다관절 로봇(20)은 다수의 풉(104) 중 어느 하나에 수용된 카셋트로부터 웨이퍼(21)를 처리위치로 이송할 수가 있게 된다.

이에 대하여 2개의 아암을 구비한 다관절 로봇(20)을 사용하는 경우에는, 2개의 아암의 길이가 3개의 아암을 구비한 다관절 로봇의 아암의 길이보다 길게 되어야 하며, 2개의 아암을 구비한 다관절 로봇이 3개의 아암을 구비한 다관절 로봇보다 그 작동영역이 크게 될 필요가 있다. 2개의 아암과 기부가 이동기구에 의해 이동되는 경우에는 다관절 로봇이 큰 작동영역과 더불어 큰 점유공간을 필요로 한다. 본 발명의 다관절 로봇(20)은 작은 작동영역 및 점유공간을 필요로 한다.

어떤 경우에는 처리될 웨이퍼(21)의 갯수와 처리방법이 변경됨에 따라, 하우징에 연결된 풉(104)의 갯수가 변경된다. 이러한 경우에, 핸드부(27)가 이동되는 거리가 짧아진다. 이 경우에는 제1아암과 제2아암 및 제3아암을 구비한 다관절 로봇에서 간단히 제1아암을 제거함으로써, 제2아암과 제3아암을 구비한 다관절 로봇으로 용이하게 전환할 수 있다. 따라서, 다관절 로봇을 다른 것으로 바꾸지 않고서 하우징에 연결된 풉의 갯수의 변경에 유연하게 대응할 수 있다.

또한, 핸드부(27)가 제3아암(26)에 대하여 선회될 수 있기 때문에, 핸드부(27)를 예정된 위치에서 원하는 자세로 선택적으로 설정할 수 있는데, 이에 의해 다관절 로봇의 편리성이 향상된다.

또, 하우징의 내부공간은 협소하여서, 하우징의 벽에 대해 핸드부가 충돌하는 것을 방지하기 위해서 기부와 웨이퍼전달위치 및 웨이퍼공급위치 사이의 위치관계에 따라 다관절 로봇을 오른손계 또는 왼손계로 설정될 필요가 있다. 본 실시예에서는 다관절 로봇을 오른손계에서 왼손계로, 그리고 그 역으로 변환가능한 상태에서 베이스부(23)가 제1선회축(L1)에 주위로 선회될 수 있기 때문에, 다관절 로봇 이 협소한 작동영역에서 작동할 수 있게 된다.

본 발명이 바람직한 실시예로 설명되었지만, 특별히 기술된 다관절 로봇에 다양한 변경 및 응용이 이루어질 수 있다. 다관절 로봇은 핸드부(27)에 의해 보유지지된 웨이퍼(21)를 이송하는 것과 다른 용도로 사용될 수 있다. 예컨대, 다관절 로봇이 핸드부 대신에 엔드이펙터를 구비함으로써, 접착장치 또는 도장장치와 같은 다른 장치로 다관절 로봇을 이용할 수 있다. 본 발명은 협소한 작동영역에서 엔드이펙터를 이동시킬 수 있는 다관절 액츄에이터의 구조에 적용될 수 있다. 또, 본 발명의 다관절 로봇은 협소한 작동영역에서 작동할 수 있기 때문에, 로봇아암의 최대 작동가능영역에 상응한 공간보다 좁은 하우징의 내부공간과 같이 한정된 협소한 공간에 설치될 수 있다. 여기서, 최대 작동가능영역은 베이스부에서 제2아암의 앞단을 가장 멀리 떨어뜨린 상태에서 제1선회축(L1) 주위로 제2아암이 회전할 때에 제2아암의 앞단이 이동하는 원 안의 공간이다. 또한, 제2거리(R2)와 제3거리(R3)가 같다면, 전술된 바와 같이 제1선회축(L1)과 제2선회축(L2) 사이의 제1거리(R1)는 제2선회축(L2)과 제3선회축(L3) 사이의 제2거리(R2)와 제3선회축(L3)과 제4선회축(L4) 사이의 제3거리(R3)와 조금 다르다. 또, 제1선회축(L1)은 수직방향 대신에 임의의 적당한 방향으로 뻗어도 된다.

또한, 핸드부(27)를 선회시키는 핸드부구동수단(100) 대신에 제3아암의 선회에 따라 연동하여서 핸드부(27)를 선회시켜도 좋다.

본 발명이 바람직한 실시예로 설명되었지만, 다양한 변경 및 응용이 이루어질 수 있으며, 본 발명은 그 정신과 범주로부터 벗어남 없이 여기에 기술된 것과 다르게 실시될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 종래의 다관절 로봇에 필요한 작동영역보다 좁은 작동영역에서 작동될 수 있어서, 반도체 웨이퍼를 이송하는 데에 적당하고, 하우징내 협소한 공간에서 작동되더라도 만족스럽게 작동할 수 있으며, 하우징이 소형화될 수 있다.

Claims (7)

1. 예정된 제1선회축을 갖고서 이 제1선회축 주위로 선회할 수 있는 베이스부와;

   이 베이스부에 연결된 기초단과, 제1선회축에 평행한 제2선회축을 갖는 앞단을 갖춘 제1아암;

   이 제1아암의 앞단에 연결된 기초단과, 제1선회축에 평행한 제3선회축을 갖는 앞단을 갖추어, 제2선회축 주위로 선회할 수 있는 제2아암;

   이 제2아암의 앞단에 연결된 기초단을 갖추고서 제3선회축 주위로 선회할 수 있는 제3아암;

   제2아암과 제3아암을 연동시켜서, 제2아암이 제1아암에 대해 제2선회축 주위로 원주방향 중 한쪽 방향으로 선회하는 각도의 2배의 각도로, 제3아암이 제2아암에 대해 제3선회축 주위로 반대쪽 방향으로 선회되게 하는 연동수단;

   베이스부를 제1선회축 주위로 선회시키는 베이스부구동수단 및;

   제2아암을 제2선회축 주위로 선회시키는 아암구동수단;을 구비하고,

   제1아암과 제2아암의 선회축들 사이의 거리가 제2아암과 제3아암의 선회축들 사이의 거리와 같게 되어 있는 다관절 로봇.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2아암과 제3아암의 기초단에서부터 앞단쪽으로 뻗은 방향이 제1아암의 기초단에서부터 앞단쪽으로 뻗은 방향에 반대가 되도록 제1아암과 제2아암 및 제3아암이 각위치에 놓여 있는 상태에서, 제1아암과 제2아암 및 제3아암이 선회하는 제1선회축상에 중심이 있는 회전반경이 최소가 되도록 제1아암과 제2아암 및 제3아암의 유효길이가 선택적으로 결정되는 다관절 로봇.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 소재와 접촉하여 이 소재를 처리하는 엔드이펙터(end effector)와, 이 엔드이펙터를 선회시키는 엔드이펙터구동수단을 추가로 구비하고,

   상기 제3아암은 그 앞단에 제3선회축에 평행한 제4선회축을 갖고 있으며, 엔드이펙터구동수단이 이 제4선회축 주위로 엔드이펙터를 선회시키도록 되어 있는 다관절 로봇.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1아암은 베이스부와 제2아암으로부터 분리가능하고, 제2아암의 기초단이 베이스부에 연결될 수 있어 제2아암이 베이스부에 연결된 상태에서 제2아암이 제1선회축 주위로 선회될 수 있으며,

   상기 연동수단은 제2아암이 베이스부에 대해 제1선회축 주위로 원주방향 중 한쪽 방향으로 선회하는 각도의 2배의 각도로, 제3아암을 제2아암에 대해 제3선회축 주위로 반대쪽 방향으로 선회되게 하는 다관절 로봇.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연동수단은 아암구동수단의 구동력을 제2아암 및 제3아암으로 전달할 수 있는 기어기구를 구비하는 다관절 로봇.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 한정된 협소한 공간에 설치될 수 있는 다관절 로봇.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 예정된 분위기의 공간을 형성하는 하우징내에 설치될 수 있는 다관절 로봇.

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