KR100671353B1

KR100671353B1 - 반송 아암

Info

Publication number: KR100671353B1
Application number: KR1020000080182A
Authority: KR
Inventors: 미츠요시도시히코
Original assignee: 가부시키가이샤 제이이엘
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2007-01-22
Also published as: TW471084B; KR20010062622A; US6481309B2; US20010004852A1

Abstract

반도체 기판 등을 고정밀도 반송함과 동시에, 높은 내구성을 확보하는 반송 아암에 있어서, 제1 평행 링크(10)의 단절과, 제2 평행 링크(20)의 단절을 베이스로써 공유하여 연결하고, 제1 평행 링크(10)의 아암단의 관절 축(J1)에 부여된 선회 동작에 의하여, 제1 평행 링크(10)의 아암(11, 12)과 제2 평행 링크(20)의 아암(21, 22)이 이루는 각도를 변화시켜 제2 평행 링크(20)의 자유단에 설치된 반송대(50)를 직선 이동시키도록 한 반송 아암에 있어서, 제1 평행 링크(10)와 제2 평행 링크(20) 사이의 베이스(30) 위에 중심축선(Cr) 방향을 따라서 가이드 레일(33)을 갖는 선형 가이드(32)와, 가이드 레일(33) 위를 주행하는 슬라이더(slider, 31)와 단절 양단에서 제1 평행 링크(10)와 제2 평행 링크(20)의 아암단을 피봇 지지하는 관절 축(27, 28)을 선형 가이드(32)에 관해서 대칭으로 각각 연결한 동기 링크(40)를 구비한다.

Description

반송 아암{TRANSFER ARM}

도 1a, 도 1b는 본 발명에 의한 반송 아암(arm)의 제1 실시예(원점 위치: 아암 굴곡 상태)를 도시한 평면도.

도 2a, 도 2b는 도 1에 도시한 반송 아암의 신장 상태를 도시한 평면도.

도 3은 도 1a의 III-III 단면선을 따라서 도시한 구동축 위치의 단면도.

도 4는 도 1b의 IV-IV 단면선을 따라서 도시한 동기 링크의 관절 축 위치의 단면도.

도 5는 도 1a의 V-V 단면선을 따라서 도시한 동기 링크의 관절 축 위치의 단면도.

도 6은 반송 아암의 다른 실시예(원점 위치: 아암 굴곡 상태)의 평면도.

도 7은 도 6에 도시한 반송 아암의 신장 상태를 도시한 평면도.

도 8은 본 발명의 반송 아암의 변형예(원점 위치: 아암 굴곡 상태)의 평면도.

도 9a, 도 9b는 도 8에 도시한 반송 아암 신장 상태의 평면도.

도 10은 본 발명에 의한 반송 아암의 제2 실시예의 구성을 도시한 평면도.

도 11a, 도 11b, 도 11c, 도 11d는 도 10에 도시한 반송 아암의 링크 구성 및 동작 상태를 도시한 링크 기구도.

도 12는 도 10에 도시한 반송 아암의 동작 상태를 도시한 평면도(아암 굴곡 시).

도 13은 도 10에 도시한 반송 아암의 동작 상태를 도시한 평면도(아암 신장 개시 시).

도 14는 도 10에 도시한 반송 아암의 동작 상태를 도시한 평면도(아암 최대 신장 시).

도 15a, 도 15b, 도 15c, 도 15d는 반송 아암의 다른 실시예의 구성 및 동작 상태를 도시한 링크 기구도.

도 16은 본 발명에 의한 반송 아암의 제3 실시예의 구성을 도시한 평면도(아암 힌지 시).

도 17은 도 16에 도시한 반송 아암의 동작 상태를 도시한 평면도(아암 신장 개시 시).

도 18은 도 16에 도시한 반송 아암의 동작 상태를 도시한 평면도(아암 신장 과정).

도 19는 도 16에 도시한 반송 아암의 동작 상태를 도시한 평면도(아암 최대 신장 시).

도 20은 본 발명에 의한 반송 아암의 제3 실시예의 구성을 도시한 평면도.

도 21a, 도 21b, 도 21c, 도 21d는 도 20에 도시한 반송 아암의 링크 구성 및 동작 상태를 도시한 링크 기구도.

도 22는 도 20에 도시한 반송 아암의 동작 상태를 도시한 평면도(아암 굴곡 시).

도 23은 도 20에 도시한 반송 아암의 동작 상태를 도시한 평면도(아암 신장 과정).

도 24는 도 20에 도시한 반송 아암의 동작 상태를 도시한 평면도(아암 최대 신장 시).

도 25a, 도 25b, 도 25c, 도 25d는 반송 아암의 다른 실시예의 구성 및 동작 상태를 도시한 링크 기구도.

도 26a, 도 26b, 도 26c, 도 26d는 반송 아암의 다른 실시예의 구성 및 동작 상태를 도시한 링크 기구도.

도 27은 종래의 반송 아암의 일례를 도시한 개략 구성도.

본 발명은 반송 아암에 관한 것으로서, 특히, 반도체 제조 장치 등에 탑재되어 기판 등을 고정밀도로 반송할 수 있고, 높은 내구성에 의해 고수명을 실현할 수 있도록 한 반송 아암에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 장치 내에는 소정의 동작 시퀀스(sequence)로 웨이퍼(wafer) 등의 기판을 이동시키는 기판 반송 장치가 구비되어 있다. 이 종류의 기판 반송 장치에는 고정밀도의 동작 및 먼지 등이 발생하지 않는 깨끗한 동작 환경이 요구되고 있다.

도 27은 종래의 기판의 이송 장치의 반송 아암의 구성 및 그 동작을 모식적으로 나타낸 모식 구성도이다(일본 특허 제2808826호 공보 참조). 동 도면에 도시한 반송 아암에서는 공유하는 단절(短節, 짧은 마디)로 연결된 2세트의 평행 링크(link)가 굴신(屈伸) 동작에 의해 도시하지 않는 기판을 축선 방향으로 직접 이동 왕복 운동시킨다. 또한 2세트의 평행 링크는 간섭하지 않도록 아암의 설치 높이를 바꾸어 축선에 대하여 대칭으로 한 쌍을 이루도록 배치되어 있다. 연속적인 기판의 반송을 행할 수 있도록 하고 있다.

도 27에 도시한 바와 같이, 종래의 반송 아암(500)의 기구에서는 아암(520, 530)은 중심축(C)에 관해서 대칭 배치되고 있다. 각각의 아암(520, 530)은 링크(541, 542)를 긴 링크로 하는 평행 링크(540)와, 링크(551, 552)를 긴 링크로 하는 평행 링크(550)가 2장이 맞물리는 톱니바퀴(570, 572)를 짧은 링크로서 공유하는 링크 기구를 구성하고 있다. 이들의 톱니바퀴는 톱니바퀴(570)가 링크(542)에 고착되고, 톱니바퀴(572)가 링크(552)에 고착되어 있다. 또한, 링크(541, 542)의 공유하는 링크 기구의 반대단의 짧은 링크(543)는 선회 구동원인 선회대(510)에 부착되어 있다. 링크(551, 552)의 반대단의 짧은 링크(553)에는 기판 유지부(590)가 부착되어 있다. 이러한 구성으로 이루어지는 반송 아암(500)에서는, 우선 아암(530)으로 나타낸 초기 상태에서 평행 링크(540)가 선회 축(R50)의 선회에 따라 선회하면, 톱니바퀴(570, 572)의 맞물림에 의해 평행 링크(550)가 평행 링크(540)와 반대 방향으로 동일한 선회 각만큼 선회한다. 이 결과, 도면의 오른쪽 절반부에 있는 아암(520)은 중간 상태에 있어서 V 자형을 이루는 링크의 사이각을 넓히면서 기판 유지부(590)를 중심축(C)을 따라서 화살표 A 방향으로 직선 이동한다.

이 때, 짧은 링크를 구성하는 2장의 톱니바퀴(570, 572) 대신에 2세트의 평행 링크(540, 550)를 도시한 것과 같이 굴신 동작시키는 대체 기구로서 도르래 벨트, 와이어 등도 적용할 수 있다고 한다.

그러나, 맞물리는 톱니바퀴는 소정의 백래쉬(backlash)를 취하여 설계되어 있기 때문에, 링크의 연동에 요동이 생기기 쉽다. 이 때문에 반송 정밀도가 저하하고, 고정밀도 위치 결정을 기대할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 맞물림부에서 생기는 톱니 사이의 미끄러짐에 의해 마모 가루가 발생한다는 문제도 있다. 한편, 풀리에 스틸(steel) 벨트나 와이어를 걸어 회전 각도의 동기(同期)를 취하도록 한 종래예에 있어서도, 벨트나 와이어가 풀리에 권취되었을 때에 반복 절곡되기 때문에, 빠른 시기에 피로 파괴가 생길 우려가 있다. 또한, 벨트나 와이어의 수명은 놓은 상태에서의 장력과 굽힘 반경에 의해 결정이 되기 때문에, 사용 풀리의 직경을 크게 하여 대응하는 것도 생각된다. 그러나, 그 경우에는 풀리의 직경이 커져버려 기구를 소형화하기 어렵다.

또한, 기판 등을 고온 처리 조건에서 처리하는 경우, 벨트나 와이어가 빠른 시기에 변형, 열화(劣化)해 버리기 때문에 내구성의 점에서도 문제가 있다.

여기서, 본 발명의 제1 목적은 전술한 종래의 기술이 갖는 문제점을 해소하고, 고정밀도의 기판 반송이 실현되며, 또한 부재 마모 등을 최소한으로 함으로써 높은 내구성를 얻을 수 있도록 한 반송 아암을 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 제2 목적은 전술한 종래의 기술이 갖는 문제점을 해소하고, 기판의 고온 처리 조건하에 있어서 고정밀도의 기판 반송을 실현할 수 있으며, 또한 부재 마모 등을 최소한으로 함으로써 높은 내구성를 얻을 수 있도록 한 반송 아암을 제공하는 것에 있다.

상기 제1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 제1 실시예(후술)로서, 공유하는 단절로 연결된 제1 평행 링크와 제2 평행 링크 중, 상기 제1 평행 링크의 아암단을 회전 구동축으로 하고, 상기 회전 구동축에 의해 부여된 선회 동작에 의해 상기 제1 평행 링크의 아암과 제2 평행 링크의 아암이 이루는 평행 사변형을 변형시켜 상기 제2 평행 링크의 자유단에 설치된 반송대를 직선 이동시키도록 한 반송 아암에 있어서, 상기 제1 평행 링크와 제2 평행 링크 사이의 베이스 위에 상기 공유된 단절에 직교하는 방향으로 가이드 레일을 갖는 선형 가이드를 설치하며, 상기 가이드 레일 위를 주행하는 슬라이더(slider)와 상기 단절 양단에서 상기 제1 평행 링크와 제2 평행 링크의 아암단을 피봇(pivot) 지지하는 관절 축을 상기 선형 가이드에 관해서 대칭으로 각각 연결한 동기 링크로 한 것을 특징으로 한다.

상기 제1 평행 링크의 아암에 부여된 선회 동작에 의해 상기 선형 가이드의 슬라이더를 직선 이동시키고, 이 직선 이동에 따라 상기 동기 링크를 통해 상기 제2 평행 링크의 아암을 반대 방향 등각도로 선회시키며, 상기 제1 평행 링크의 아암과 제2 평행 링크의 아암이 이루는 각도를 변화시켜 상기 제2 평행 링크의 자유단에 설치된 반송대를 직선 이동시키는 것이 바람직하다.

상기 반송 아암을 상기 반송대의 반송 방향으로 평행한 중심축에 관해서 대향하여 배치하고, 상기 중심축에 관해서 쌍을 이루는 반송 아암을 교대로 신축 동작시켜 대상물을 연속하여 반송하는 것이 바람직하다.

상기 쌍을 이루는 반송 아암은 동축 배치된 2개의 구동축에 의해서 각각의 반송 아암이 독립하여 소정의 신축 동작을 행하도록 하는 것이 바람직하다.

동축 배치된 2개의 구동축에 중심축에 관해서 대칭을 이루는 사변형 링크 아암의 아암단을 독립하여 연결함과 동시에, 상기 구동축 위치와 대향하는 아암 타단의 연결부에 상기 중심축의 방향과 일치하도록 선형 가이드를 설치하고, 상기 선형 가이드의 슬라이더와 상기 연결부에 연결된 상기 아암 타단의 축단 근방 사이에 동기 부재를 설치한 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 2개의 구동축을 반대 방향의 동일 각속도로 선회시켜 상기 사변형 링크 아암의 연결부를 상기 중심축 방향을 따라서 직선 이동시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 2개의 구동축을 같은 방향의 동일 각속도로 선회시켜 상기 사변형 링크 아암 전체를 상기 구동축에 관해서 소정 각도만큼 선회시킬 수도 있다.

이상에 기술한 제1 목적을 달성한 본 발명의 반송 아암에 따르면, 기판 등의 반송을 고정밀도로 행할 수 있는 수 있고, 또한 가동부의 마모 등이 거의 없기 때문에 깨끗한 환경을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있으며, 그 결과 높은 내구성을 얻을 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.

상기 제2 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 제2 내지 제4 실시예(후술)에 있어서, 공유하는 단절로 연결된 제1 평행 링크와 제2 평행 링크 중, 상기 제1 평행 링크의 아암단을 회전 구동축으로 하고, 상기 회전 구동축에 의해 부여된 선회 동작에 의해 상기 제1 평행 링크의 아암과 제2 평행 링크의 아암이 이루는 평행 사변형을 변형시켜 상기 제2 평행 링크의 자유단에 설치된 반송대를 직선 이동시키도록 한 반송 아암에 있어서,

상기 회전 구동축을 포함하는 단절의 축선 방향과 직교 방향으로 선형 가이드를 설치하고, 상기 선형 가이드 위를 직선 주행하는 슬라이더에 상기 제2 평행 링크의 한쪽의 아암을 연장시킨 아암단을 회동 가능하게 연결한 것을 특징으로 한다.

상기 선형 가이드를, 그 단부가 상기 공유하는 단절인 베이스 플레이트(base plate)에 고착하는 것이 바람직하다.

상기 선형 가이드를, 그 단부가 상기 제1 평행 링크 내의 상기 단절에 평행한 중간 플레이트에 고착하는 것이 바람직하다.

일단(一端)이 회전 구동축에 연결된 링크 아암의 타단(他端)을 평행 링크의 하나의 아암의 중간 위치에 연결하고, 상기 회전 구동축에 의해 부여된 선회 동작에 의해 상기 링크 아암을 통해 상기 평행 링크의 아암이 구성하는 평행 사변형을 변형시켜 상기 평행 링크의 한쪽의 단절에 설치된 지지 아암을 소정 반송 방향으로 이동시키도록 한 반송 아암에 있어서, 상기 지지 아암의 반송 방향과 직교 방향으로 선형 가이드를 설치하며, 상기 선형 가이드 위를 직선 주행하는 슬라이더와 상 기 평행 링크의 지지 아암과 반대측의 단절의 일부를 일체로 한 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 링크 아암 길이는 상기 평행 링크의 아암 길이의 1/2로, 상기 평행 링크의 아암의 전체 길이의 중앙 위치에 연결하는 것이 바람직하다.

공유하는 단절로 연결된 제1 평행 링크와 제2 평행 링크 중, 상기 제1 평행 링크의 아암단을 회전 구동축으로 하고, 상기 회전 구동축에 의해 부여된 선회 동작에 의해 상기 제1 평행 링크의 아암과 제2 평행 링크의 아암이 이루는 평행 사변형을 변형시켜 상기 제2 평행 링크의 자유단에 설치된 반송대를 직선 이동시키도록 한 반송 아암에 있어서, 상기 회전 구동축을 포함하는 단절의 축선 방향과 직교 방향으로 상기 회전 구동축에 관하여 거울 대칭을 이루어 선형 가이드를 설치하고, 상기 선형 가이드 위를 직선 주행하는 한쪽의 슬라이더에 일단이 상기 제2 평행 링크의 중간 위치에 연결된 가이드 아암의 타단을 회동 가능하게 연결하며, 다른 슬라이더에 상기 가이드 아암의 중간 위치에 연결되어 상기 제2 평행 링크의 아암과 평행한 아암의 단부를 회동 가능하게 연결하고, 상기 회전 구동축에 관하여 거울 대칭으로 회전 구동축을 공통 정점, 상기 선형 가이드를 저변(低邊)으로 한 이등변 삼각형링크를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이등변 삼각형 링크 대신에, 상기 회전 구동축을 포함하는 단절의 축선 방향과 직교 방향으로 선형 가이드를 설치하고, 상기 선형 가이드 위를 직선 주행하는 슬라이더에 일단이 상기 제2 평행 링크의 아암의 일부에 연결된 가이드 아암의 타단을 회동 가능하게 연결하며, 구성하는 변(邊)으로서 상기 가이드 아 암과 상기 제1 평행 링크의 아암의 일부를 포함하여 상기 회전 구동축을 포함하는 관절과 상기 슬라이더의 회동부를 대향하는 2정점으로 하는 마름모형 링크를 구비하는 것도 바람직하다.

이상에 기술한 제2 목적을 달성한 본 발명의 반송 아암에 따르면, 기판 등의 반송을 고정밀도로 행할 수 있고 또한 가동부의 마모 등이 거의 없기 때문에, 깨끗한 환경을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다. 각 부재가 고온에 대응하므로 고온 조건 하에서의 사용에 적용할 수 있다. 또한, 각 아암을 연결하는 관절에 고체 윤활의 베어링을 이용함으로써 초(超)고진공의 조건하에 있어서도 그 효과를 나타낸다.

이하, 본 발명의 반송 아암의 제1 실시예에 관해서 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도 1a는 전체가 베이스 플레이트(2)의 회전축(R1, R2)에 지지된 반송 아암(1) 전체를 도시한 평면도이다. 도 1b는 아암의 굴곡 상태에 있어서의 동기 링크(후술함)의 동작 상태를 설명하기 위해서 아암(12)의 일부를 절결하여 도시한 도 1a와 동일한 평면도이다. 반송 아암(1)은 공지의 2세트의 평행 링크를 이용한 반송 아암과 마찬가지로 단절을 공유하여 연결하고 동작하는 2세트의 평행 링크(10, 20)로 구성되고 있다.

즉, 반송 아암(1)은 제1 평행 링크(10), 가이드 베이스(30), 선형 가이드(32), 제2 평행 링크(20), 동기 링크(40) 및 반송대(50)로 구성되고 있다. 2개의 평행 배치된 아암(11, 12)의 축단을 연결하여 이루어지는 단절(13)의 한쪽의 관절(關節, 14)을 구동회전축(R1)으로 하고, 다른 관절(15)을 종동(從動) 회전축(R2)으로 하며, 제1 평행 링크는 구동 회전축(R1)의 회전에 의해 아암(11, 12)을 각각의 회전축(R1, R2)에 대하여 선회시킨다. 가이드 베이스(30)는 단절(13)에 대향하는 다른 단절(16)을 포함한다. 선형 가이드(32)는 가이드 베이스(30)에 부착되고, 슬라이더(31)의 직선 주행에 의해 가이드 베이스(30)를 그 단절(16)에 직교하는 방향으로 직선 안내한다. 제2 평행 링크는 가이드 베이스(30)를 통해 제1 평행 링크(10)와 공유하는 단절(26)을 가지고, 이 단절(26)의 양단 관절(27, 28)에 2개의 평행 배치된 아암(21, 22)의 각 단이 연결되어 있다. 동기 링크(40)는 선형 가이드(32)의 슬라이더(31)의 관절 축(J5)과 대응하는 제1 관절 축(J1), 제2 관절 축(J2)을 2개의 레버(후술한다)와 관절 축(J4)을 통해 각각선형 가이드(32)의 중심축(Cr)에 관해서 대칭으로 연결한다. 이 결과, 동기 링크(40)는 제1 평행 링크(10)의 아암(11)에 부여된 선회 동작에 의해 선형 가이드(32)의 슬라이더(31)를 직선 이동시키고, 이 직선 이동에 따라 제2 평행 링크(20)의 아암(21)을 반대 방향 등각도로 선회시킬 수 있다. 반송대(50)는 제2 평행 링크(20)에 있어서 가이드 베이스(30)와 반대측의 자유단으로 단절(23)을 구성하고, 도시하지 않는 기판 등의 반송 대상을 적재한다.

이하, 반송 아암(11)의 각 관절(축) 및 관절(축)을 통해 연결된 각 부재의 구성에 관해서 설명한다.

제1 평행 링크(10)의 베이스로의 부착 구조의 구성에 관해서 도 1a, 도 1b 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1a는 반송 아암(1)의 원점 위치에서의 아암의 상태를 도시한 평면도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 가이드 베이스(30)로 연결된 2세트의 평행 링크(10, 20)는 가장 굴곡한 상태에 있다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 반송 아암(1)은 제1 평행 링크(10)의 일단의 단절(13)의 축단(軸端)이 되는 2 관절(14, 15)을 통해 베이스 플레이트(2) 위에 지지되어 있다. 베이스 플레이트(2)는 평면에서 보아 원판 형상으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 원통 케이싱(3) 상면에 볼트 결합에 의해 고정되어 있다. 원통형 케이싱(3) 내에는 도시하지 않는 모터로 구동하는 구동 회전축(R1)이 볼 베어링(ball bearing, 4)에 지지된 상태로 수용되어 있다. 이 구동 회전축(R1) 상단에는 제1 평행 링크(10)의 아암(11)의 일단이 볼트로 고정되어 관절(14)이 구성되어 있다. 또한 볼 베어링(5)을 통해 베이스 플레이트(2) 위에 지지된 종동 회전축(R2) 상단에는 제1 평행 링크(10)의 아암(12)의 일단이 볼트로 고정되어, 단절(13)의 다른 관절(15)이 구성되어 있다.

2 세트의 평행 링크(10, 20)의 연결 부분의 구성에 관해서 도 1b, 도 4, 도 5를 참조하여 설명한다. 아암(11)의 단부의 하단 오목부(11a)(도 4)에는 제1 관절 축(J1)의 상단이 끼워 넣어지고, 아암(11)의 단부에 볼트를 통해 고착되어 있다. 이 제1 관절 축(J1)에는 도 5에 도시한 바와 같이, 가이드 베이스(30)가 볼 베어링(31A)을 통해 부착되고 있다. 또한 제1 관절 축(J1) 하단에는 동기 링크(40)로서의 제1 레버(41)의 단부가 고착되어 있다. 한편, 아암(12)의 단부는 볼 베어링을 통해 제2 관절 축(J2)에 피봇 지지되어 있다. 제2 관절 축(J2)은 아암(12)의 단부를 관통하도록 배치되고, 두꺼운 직경부(J2a) 및 가는 직경부(J2b)를 갖는다. 가는 직경부(J2)에는 아암(11)과 마찬가지로 가이드 베이스(30)의 타단이 볼 베어링(31B)을 통해 부착되고 있다(도 5 참조). 이 가이드 베이스(30)는 도 5에 도 시한 바와 같이 제1 관절 축(J1) 및 제2 관절 축(J2)을 연결하여 제1 평행 링크(10)의 단절(16)을 구성한다. 또한 가이드 베이스(30)의 하면에는 도 4에 도시한 바와 같이, 선형 가이드(32)의 가이드 레일(33)이 도시하지 않는 볼트에 의해 고착되어 있다. 이 가이드 레일(33)은 도 1b에 도시한 바와 같이, 제1 관절 축(J1) 및 제2 관절 축(J2)을 연결하는 가상선(반송대의 이동 방향으로 평행)에 직교하는 가이드 대칭축(Cr) 방향으로 연장하도록 가이드 베이스(30) 위에 고착되어 있다. 또한 제2 관절 축(J2)의 하단에도 동기 링크(40)의 제1 레버(42)의 단부가 고착되어 있다.

제2 평행 링크(20)의 구성에 관해서 도 4, 도 5를 참조하여 설명한다. 아암(11)의 상부에는 제3 관절 축(J3)이 볼 베어링을 통해 아암(11) 내에 수용되어 지지되어 있다. 또한 제3 관절 축(J3)의 상면에는 제2 평행 링크(20)의 아암(22)이 볼트로 고정되어 있다. 한편, 제2 관절 축(J2)의 상면에는 제2 평행 링크(20)의 아암(21)이 마찬가지로 볼트로 고정되어 있다. 또한, 제2 평행 링크(20)의 각 아암(22, 21)의 자유단의 아암 내에는 볼 베어링(도시하지 않음)을 통해 관절 축이 수용되고, 그 관절 축 위에 반송대(50)가 고착되어 있다(도 1a 참조). 반송대(50)의 형상은 적재되는 기판이나 액정용 유리 등(도시하지 않음)의 크기, 중량 등에 따라 최적의 형상, 구조로 설정된다. 본 실시예에서는 반송대(50)는 편의적으로 가상선에 의한 사각 형태로 표시되고 있다.

동기 링크(40)를 구성하는 레버군(群)의 구성에 관해서 도 1b, 도 2b 및 도 4를 참조하여 설명한다. 동기 링크(40)는 도 4에 도시한 바와 같이, 가이드 베이스(30)의 하면 측에 부착된 가이드 레일(33)을 따라서 슬라이드(slide) 가능하게 부착된 슬라이더(31)와, 제1 관절 축(J1) 및 제2 관절 축(J2)의 각각의 하단부에 연결된 제1 레버(41, 42)와, 이 제1 레버(41, 42)에 각각 관절 축(J4)을 통해 연결되고, 그 타단이 관절 축(J5)을 통해 슬라이더(31)의 가이드 레일(33)을 사이에 둔 양측부에 연결된 제2 레버(43, 44)로 구성되고 있다. 또한 가이드 대칭축(Cr)에 관하여 대향 배치된 2세트의 동기 링크(40)의 각각의 제1 레버(41, 42) 및 제2 레버(43, 44)는 슬라이더(31)의 이동에 따라서 가이드 대칭축(Cr)에 관해서 대칭인 형상으로 신장, 굴곡한다. 즉, 도 2a에 도시한 바와 같이, 기판 반송 과정에 있어서 슬라이더(31)는 제1 관절 축(J1) 및 제2 관절 축(J2)에서 멀어지도록 가이드 레일(33) 위를 슬라이드한다. 또한, 도 2b에서는 설명을 위해 제1 평행 링크(10)와 제2 평행 링크(20)를 분리하여 나타내고, 또한 제1 평행 링크(10) 측의 레버군을 중복하여 나타내고 있다.

다음에, 전술한 반송 아암의 동작에 관해서 도 1a∼도 2b를 참조하여 설명한다. 도 1a에 도시한 원점 위치에서 구동 회전축(R1)을 화살표 방향(반시계 방향)으로 각도 θ만큼 선회하면, 이 구동 회전축(R1)에 직접 연결되어 있는 아암(11)을 통해 제1 평행 링크(10)의 아암(12)도 같은 방향으로 동일 각도 θ만큼 선회한다. 이에 따라 이 양 아암단에 고착되어 있는 가이드 베이스(30)는 평행 사변형의 단절로서 가상선(C)에 평행하게 직선 이동한다. 이 때 아암(11)의 단부에 고착된 제1 레버(41)는 아암(11)의 선회에 따라, 반시계 방향으로 각도 θ만큼 선회한다. 그러나, 제1 레버(41) 선단에 관절 축(J4)을 통해 연결된 제2 레버(43)의 선단은 선형 가이드(32)의 가이드 레일(33) 상의 슬라이더(31)에 관절(J5)을 통해 연결되고, 그 이동 방향이 선형 가이드(32)에 의해 규제되고 있다. 이 때문에, 제1 레버(41)의 각도 θ의 선회는 제2 레버(43) 선단의 관절 축(J5)을 통해 선형 가이드(32)를 따른 슬라이더(31)의 직선 운동으로 변환된다. 이 슬라이더(31)의 가이드 대칭 축(Cr)에 관해서 대칭인 위치에는 동기 링크(40)의 제2 레버(44)의 관절 축(J5)이 부착되어 있다. 따라서, 이 제2 레버(44) 및 이것에 연결한 제1 레버(42)의 신장 동작에 의해 제2 관절 축(J2)에 시계 방향의 각도 θ 만큼의 회전이 부여된다. 이것에 대하여 제2 평행 링크(20)의 아암(21)이 제2 관절 축(J2)에 대하여 회전 불능하게 연결되어 있기 때문에, 아암(21)에는 시계 방향 각도 θ의 회전이 부여된다. 이 때 아암(22)은 제3 관절 축(J3)에 대하여 회전 가능하게, 아암(21, 22)의 타단은 반송대(50)에 대하여 관절 축(도시하지 않음)을 통해 회전 가능하게 연결되어 있기 때문에, 제2 평행 링크(20) 전체는 시계 방향으로 각도 θ만큼 각 아암(21, 22)이 제1 관절 축(J1) 및 제2 관절 축(J2)을 각각의 회전 중심으로 하여 시계 방향 둘레로 선회한다. 이에 따라 반송대(50)는 도 1a에 도시한 바와 같이, 가상선(C) 위를 화살표 A 방향으로 직선 이동한다.

이상의 설명 및 도 2a로부터 구동 회전축(R1)을 시계 방향으로 소정 각도 θ만큼 선회하면, 반송대(50)는 화살표 B 방향으로 직선 이동하는 것도 이해할 수 있다. 또한, 전술의 설명은 베이스 플레이트(2)에 설치된 구동 회전축(R1)의 선회에 의한 각 동작에 관해서 기술하고 있지만, 이 베이스 플레이트(2)가 도시하지 않는 소정의 회전 중심에 관해서 선회 등을 할 수 있는 것과 같은 구조로 있어도 좋은 데, 그 경우에는 베이스 플레이트(2)의 동작 및 반송대(50)의 직선 동작을 복합한 반송 아암(1)의 사용이 가능해진다. 또한, 베이스 플레이트(2)의 평면 형상 등은 도시한 원판 형상에 한정되지 않는 것은 물론이고, 반송대(50)의 원점 위치 및 각 아암의 최대 신장 위치도 적용 장치의 사양에 의해서 적절하게 설정할 수 있는 것은 말할 것도 없다.

도 6 및 도 7은 구동축(R)으로서 독립하여 구동 가능한 동축 배치된 2개의 구동축(R1, R2)을 구비하고, 각각의 구동축(R1, R2)에 의해서 중심축(C_W)에 관해서 대칭이 되도록 대향하여 배치한 소위 더블(double) 아암 기구의 평면 레이아웃(layout)을 나타내고 있다. 이 더블 아암 기구에서는 2쌍의 반송 아암(100, 200)을 독립하여 동작시킬 수 있다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 동축 배치된 2개의 구동축(R1, R2)과, 각각 제1 평행 링크(110, 210)와의 사이에는 선회 동작을 평행 링크의 아암에 전달하기 위한 출력 링크(130, 230)가 삽입되어 있다. 이 출력 링크(130, 230)는 구동축(R1, R2)에 부착된 출력 레버(131, 231)와, 출력 레버(131, 231)의 선단에 회전 가능하게 연결된 중간 아암(132, 232)과, 각 평행 링크(110, 210)의 아암(111, 211)단 근방에 돌출 설치되고, 선단이 중간 아암(132, 232)과 회전 가능하게 연결된 입력 레버(134, 234)로 이루어진다. 예를 들면 출력 링크(130, 230)를 통해 구동축(R1, R2)의 구동을 전환하여 소정 각도의 선회 방향으로 동작시킴으로써 어느 하나에 반송대(150, 250)를 독립하여 가상선(C)을 따라서 직선 왕복 운동시킬 수 있다. 즉, 2개의 구동축(R1, R2)을 교대로 연속하여 동작시킴으로써 2세트의 반송 아암(100, 200)의 원점, 아암 신장 위치간의 반송 공정 을 연속적으로 설정할 수 있다. 도 7은 반송 아암(100)을 신장하여 반송대(150)의 직선 이동을 실현한 상태를 나타내고 있다. 이 때의 반송 아암의 신장, 굴곡 메카니즘은 도 1, 도 2에 도시한 것과 완전히 마찬가지이다.

다음에, 동기 링크로서 선형 가이드를 이용한 한쪽이 치우친 마름모형 링크 형상의 반송 아암(800)의 구성 및 동작에 관해서 도 8, 도 9를 참조하여 설명한다.

이 반송 아암(800)은 도 8에 도시한 바와 같이, 원점 상태에서는 아암 형상이 중심축(Cf)에 대하여 대칭 형상의 편평한 사변형 형상을 이루고, 아암단에 부착된 반송대(도시하지 않음)가 사변형 링크의 아암 신장 동작에 따라 직선 운동하도록 한 것이다. 이 때 아암(810, 820)의 신장 동작이 중심축(Cf)에 관해서 대칭 형상을 유지하여 진행하도록 동기 링크(830)로서의 선형 가이드(832)가 이용되고 있다.

이 반송 아암(800)은 도 8, 도 9a에 도시한 바와 같이 동축 배치된 구동축( R1, R2)을 가지고, 구동축(R1)단에는 아암(811)의 단부가 연결되어 있다. 한편, 구동축(R2)단에는 아암(821)의 끝이 연결되어 있다. 이에 따라 각 아암(811, 821)에는 구동축(R1, R2)의 선회가 전달된다. 이 때 구동축(R1, R2)의 선회량은 서로 반대 방향의 동일 각도 혹은 같은 방향의 동일 각도로 동작할 수 있도록 도시하지 않는 제어부에 의해 제어할 수 있다. 또한 아암(811, 821)의 타단에는 중심축(Cf)에 대칭 형상을 이루도록 아암(812, 822)의 단부가 관절(J6)을 통해 회전 가능하게 연결되고 있다. 또한 아암(812, 822)의 단부에는 중심축(Cf)에 관해서 대칭인 대략 T 자형을 이루는 가이드 플레이트(830)가 배치되고, 이 가이드 플레이트(830)의 플랜 지(831) 부분의 선대칭 위치에 각 아암(812, 822)의 단부가 연결되어 있다. 또한 이 플레이트(830) 위에는 선형 가이드(832)가 그 레일(833) 방향이 중심축(Cf)에 일치하도록 설치된다. 이 가이드 레일(833) 위에는 레일 방향으로 이동하는 슬라이더(831)가 부착되고 있다. 또한 슬라이더(831)의 양측면에는 슬라이더(831)에 일체적으로 형성된 관절(J7, J8)을 통해 동기 아암(813, 823)이 아암(812, 822)의 단부 근방과의 사이에 놓아져 부착되고 있다. 이상의 구성에 있어서 각 관절부는 도 8의 지면(紙面) 내에서 회전 가능하게 연결되어 있다.

이러한 구성으로 이루어지는 반송 아암(800)의 동작에 관해서 설명한다. 우선, 도 9a에 도시한 바와 같이, 구동축(R1)을 시계 방향으로 각도 θ만큼 선회시키는데 동기하여 구동축(R2)를 반시계 방향으로 각도 θ만큼 선회시킨다. 이에 따라 아암(811, 821)이 마주 보도록 반대 방향으로 각각 θ만큼 선회하지만, 이 동작에 따라 아암 선단에 연결된 가이드 플레이트(830) 상의 선형 가이드(832)의 슬라이더(831)가 당초 아암(812, 822)이 중심축(Cf)과 이루고 있었던 각도를 좁히도록 구동축(R) 방향을 향해서 슬라이드한다. 바꾸어 말하면, 가이드 플레이트(830)가 화살표 A 방향으로 직선 이동한다. 이 때 가이드 플레이트(830)는 반송대(도시하지 않음)로서 기능시킬 수 있기 때문에, 구동축(R)의 선회에 따르는 반송대의 직선 이동을 실현할 수 있다. 한편, 도 9a에 도시한 아암 신장 상태에서 구동축(R1, R2)을 같은 방향으로 동일 각속도로 선회시킴으로써, 반송 아암(800) 전체는 도 9b에 도시한 바와 같이 사변형 형상을 유지한 채로 소정 각도만큼 선회한다. 이러한 아암의 선회 동작을 복합적으로 가함으로써 반송 아암(800)에 의한 기판의 반송 범위를 보다 널리 확보할 수 있다.

이상에서 기술한 구성 중 선형 가이드에는 요구 정밀도에 따라 공지의 여러 가지 구조 형식의 것을 적용할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 각 관절은 부여된 선회 동작이 가능한 볼 베어링이 표시되고 있지만, 레이디얼 베어링(radial bearing) 구조라면 여러 가지의 구조 형식의 것을 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 반송 아암의 제2 실시예에 관해서, 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도 10은 기판 반송 장치 등으로 대표되는 반송 장치의 본체(303)에 부착된 베이스 플레이트(302)의 회전축(R10, R20)에 지지된 반송 아암(301) 전체를 도시한 평면도이다. 반송 아암(301)은 2세트의 평행 링크를 이용한 공지의 반송 아암과 마찬가지로 단절을 공유하여 연결하고 동작하는 2세트의 평행 링크(310, 320)로 구성되고 있다.

즉, 반송 아암(301)은 제1 평행 링크(310), 제2 평행 링크(320), 선형 가이드(332) 및 반송대(350)로 구성되고 있다. 제1 평행 링크(310)는 2개의 평행 배치된 아암(311, 312)의 축단을 일체적으로 지지하는 베이스 플레이트(302)가 단절(313)이 되도록 하나의 관절(314)을 구동 회전축(R10)으로 하고, 다른 관절(315)을 종동 회전축(R20)로 하며, 구동 회전축(R10)의 회전에 의해 아암(311, 312)을 각각의 회전축(R10, R20)에 대하여 선회시킨다. 제2 평행 링크(320)는 단절(313)에 대향하는 다른 단절 플레이트(316)와, 이 단절 플레이트(316)를 제1 평행 링크(310)와 공유하도록 관절(327, 328)에 평행 배치된 2개의 아암(321, 322)이 연결되어 있다. 선형 가이드(332)는 제2 평행 링크(320)의 한쪽의 아암(322)이 연장되고, 그 앞단에 회동 가능하게 부착된 슬라이더(331)를 단절 플레이트(316)에 직교하는 방향으로 직선 안내하는 가이드 레일(330)이 설치되고 있다. 반송대(350)는 제2 평행 링크(320)의 단절 아암(316)과 마주보는 변(邊)의 단절 플레이트(323)에 일체적으로 부착되고 있다. 반송대(350)는 선단에 기판 등의 반송 대상물(S)을 적재할 수 있다.

각 관절(314, 315, 327, 328)은 공지의 볼 베어링으로 구성되고, 도면 중 +로 나타낸 관절 중심을 중심으로 하여 지면에 평행한 평면 내를 각 링크의 가동 영역에 있어서 소정의 각도만큼 정밀도 좋게 회동할 수 있다. 또한, 설명에 있어서, 관절 중심을 부호(Ji) 등으로 적절하게 나타내고 있다. 이 때, 도 11c의 측면도에 도시한 바와 같이, 제1 평행 링크(310)와 제2 평행 링크(320)는 각 베어링 높이를 조정하고 있기 때문에 회동 시에 간섭하지 않는다. 또한, 각 아암의 형상도 도 10에 도시한 바와 같이, 회전 중심에서 소정의 편심량을 갖도록 설계되어 있기 때문에, 평행 사변형이 편평한 형상이 되어 평행하게 마주보는 변의 아암이 충분히 접근해도 아암끼리의 간섭이 회피된다. 다음에, 도 10에 도시한 반송 아암의 동작에 관해서, 도 11a, 도 11b, 도 11c, 도 11d의 각 링크 기구도를 참조하여 설명한다.

회전 구동축(R10)을 화살표 방향으로 θ만큼 회전시킴으로써 제1 평행 링크(310)의 변형과, 단절 플레이트(316)의 기판 반송 방향(C)과 평행 방향으로의 이동과, 슬라이더(331)의 X 방향으로의 슬라이드가 생기고, 이 결과, 제2 평행 링크(320)가 제1 평행 링크(310)의 변형과 거울면 대칭을 이루어 변형하며, 단절 플레이트(323)와 일체로 된 반송대(도시하지 않음)가 기판 반송 방향(C)(선형 가이드 설치 방향 X 방향과 직각 방향)으로 슬라이드 이동한다. 이 때 선형 가이드 설치 위치를 사이에 둔 양측의 영역을 각각 영역(m) 및 영역(n)으로 정의했을 때, 회전 구동축(R10)을 다시 화살표 방향으로 θ만큼 회전시키면, 슬라이더는 가이드 레일상의 가장 먼 점에 도달한 후, 제1 평행 링크(310)와 제2 평행 링크(320)는 모두 영역(m)에서 영역(n) 내에 들어가고, 슬라이더는 본체 방향으로 되돌아가도록 슬라이드하며, 이와 동시에 반송대(350)는 C 방향으로 본체에서 떨어지도록 이동한다(도 11b, 도 11c 참조). 최종적으로 반송대 중심이 선형 가이드에서 가장 먼 점이 되는 위치(L)까지 반송대(350)를 직선 이동시킬 수 있다(도 11d 참조). 이 상태에서 회전 구동축(R10)을 반전하고, 화살표 방향으로 -θ만큼 회전시킴으로써 반송대(350)를 이동 경로와 동일 궤적 상을 따라서 역방향(본체 방향)으로 복귀할 수 있다. 또한, 도 11c는 도 11b의 상태에 있어서의 각 아암(311, 312)의 높이 방향의 레이아웃을 도시한 개략 측면도이다. 도 11c에 도시한 바와 같이, 각 아암의 설치 위치(311, 322)를 조정함으로써, 전술한 각 평행 링크 운동을 가능하게 할 수 있다.

도 12∼도 14는 도 10에 도시한 반송 아암의 모델이 영역(n)에 있어서 회전 구동축(R10)의 회전을 따라 반송대(350)를 본체에서 가장 먼 점 위치(L:도 11d 참조)에 도달시키기까지의 사이의 아암 동작 상태를 도시한 상태 설명도이다.

도 12는 단절 플레이트(323)의 한쪽의 관절 중심(J30)과 회전 구동축(R10)이 일치한 상태를 나타내고 있다. 이 때 제2 평행 링크(320)의 아암단(322a)에 부착된 슬라이더(331)는 선형 가이드(332) 상의 본체(303)에서 거의 가장 먼 점에 있다. 도 12의 상태에서 도 13에 도시한 바와 같이, 회전 구동축(R10)을 화살표 방향으로 θ만큼 회전함으로써, 슬라이더(331)는 본체 방향으로 되돌아가도록 슬라이드하고, 이와 동시에 반송대(350)는 C 방향으로 본체에서 떨어지도록 이동한다. 또한, 도 13은 각 부재가 도 11b의 링크 기구도에 거의 대응하는 위치에 있는 상태를 나타내고 있다. 또한 회전 구동축(R10)의 회전에 의해, 최종적으로는 도 14에 도시한 위치까지 변형시켜 반송대(350)를 위치(L)까지 이동시킬 수 있다. 평행 링크의 각 아암(311, 312, 321, 322)이 간섭하기 직전의 편평한 상태로 만듦으로써 반송대(350)를 위치(L)까지 이동시킨다.

도 15a, 도 15b, 도 15c, 도 15d의 각 도면은 다른 실시예에 의한 반송 아암의 동작 상태를 도시한 링크 기구도이다. 이 반송 아암에서는 제1 평행 링크(310)의 단절(313)과 대향하는 단절(316)과 평행한 중간 플레이트(315)가 제1 평행 링크(310) 내에 연결되어 있다. 이 중간 플레이트(315)에는 이 플레이트의 길이 축 방향 축선에 직각이 되는 방향(X 방향)에 선형 가이드(342)가 고착되어 있다(도 15a 참조). 이 선형 가이드(342)는 도 10에 도시한 반송 아암(301)에 부착되어 있는 선형 가이드(332)와 마찬가지의 구조로 이루어지고, 슬라이더(343)가 가이드 레일(341)을 따라서 슬라이드할 수 있도록 되어 있다. 슬라이더는 제2 평행 링크(320)의 아암(322)의 연장단(延長端, 322a)에 회동 가능하게 부착되어 있고, 회전 구동축(R10)의 회전에 따라 변형하는 2개의 평행 링크(제1 평행 링크(310), 제2 평행 링크(320))에서 연장된 아암단(322a)의 동작을 규제하도록, 선형 가이드(342)의 가이드 레일(341)을 따라서 슬라이드한다(도 15b, 도 15c 참조). 이 에 따라, 제2 평행 링크(320)의 단절은 도 11 각 도면에 도시한 경우와 마찬가지로 기판 반송 방향(C)을 따라서 기판 반송대(도시하지 않음)를 위치(L)까지 직선 이동한다(도 15d 참조). 이렇게 본 실시예에서는 도 15c에 도시한 바와 같이, 제1 평행 링크(310)의 중간 플레이트 위치에 선형 가이드(342)를 고정함으로써 도 11 각 도면에 도시한 경우보다 스트로크(stroke)가 짧은 선형 가이드(342)를 사용할 수 있고, 이 반송 아암(301)을 기판 반송 장치 등에 탑재한 경우에 수용 챔버의 용적을 작게 할 수 있다.

이하, 반송 아암의 제3 실시예에 관해서, 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도 16은 기판 반송 장치 등으로 대표되는 반송 장치의 본체(603) 위에 부착된 베이스 플레이트(602)의 회전축(R1)에 지지된 반송 아암(601) 전체를 도시한 평면도이다. 반송 아암(601)은 회전축(R1)에 요동 가능하게 지지된 링크 아암(661)과, 링크 아암(661)의 타단이 아암(651)의 중점에 핀(pin) 이음을 통해 연결된 평행 링크(650)로 구성되어 있다. 평행 링크의 아암(651)의 관절(J8)은 슬라이더(631)에 핀으로 지지되어 있다. 슬라이더(631)는 기판 등의 반송 대상물(S)의 반송 방향(C)(기판 반송 방향)과 직교하는 방향(X)에 연장하여 설치된 가이드 레일(630)을 갖는 선형 가이드(632)에 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 또한, 이 슬라이더(631)는 선형 가이드(632)에 직교하는 방향(기판 반송 방향(C)과 평행 방향)으로 연장되는 플레이트(654)와 일체화되어 있다. 이 플레이트(654)에는 아암(651)의 단부(651a)와, 아암(651)과 평행 링크를 구성하는 아암(652)의 단부(652a)가 핀으로 접합되어 평행 링크(650)의 단절을 구성하고 있다. 2개의 평 행한 아암(651, 652)의 타단(651b, 652b)은 기판 지지 아암(655)에 핀으로 접합되어있다. 이와 같이 기판 지지 아암(655)의 일부(655b)는 아암(651, 652)의 단부(651b, 652b)에 지지되고, 또한 평행 링크(650)의 단절로서 기능한다. 그리고 타단(655a)에는 기판 등의 반송 대상물(S)이 적재되도록 되고 있다. 또한, 도면 중에서는 회전축(R1)을 나타내기 위해서 기판 지지 아암(655)의 일부를 절결하여 표시하고 있다. 본 실시예에서는 링크 아암(661)의 회전축(R1)-관절(J6) 길이(변 길이: R1J6), 아암(651)의 중점(J6)을 사이에 둔 양측 변 길이(J6J7), (J6J8)와 관계는

(R1J6)=(J6J8)=(J6J7)

로 설정되고 있다. 이에 따라, 링크 아암(661)이 회전축(R1)에 관해서 θ방향으로 요동하는데에 따라 슬라이더(631)가 가이드 레일(630) 위를 X 방향으로 슬라이드함과 동시에, 관절(J7), 즉 기판 지지 아암(655)이 기판 반송 방향(C)으로 엄밀히 직선 운동한다. 이에 따라 기판 등의 반송 대상물(S)을 정밀도 좋게 기판 이송 위치로 반송할 수 있다. 또한, 근사 직선 운동을 실현시킬 정도의 정밀도가 요구되는 경우에는 상기 변 길이의 관계는,

(R1J6):(J6J8)=(J6J8):(J6J7)

이 되도록 하면 좋다.

도 17∼도 19는 도 16에 도시한 반송 아암이 영역(n)에 있어서, 회전 구동축(R1)의 회전에 따라 반송 대상물(S)를 본체(603)에서 가장 먼 점 위치(L:도 19 참조)에 도달시키기 까지의 사이의 아암 동작 상태를 도시한 상태 설명도이다.

도 17은 링크 아암(661)이 시점 위치에서 화살표 방향으로 회동하고, 선형 가이드(632)와 평행한 위치를 간신히 넘은 상태를 나타내고 있다. 이 때 평행 링크(650)의 아암단(651a)에 부착된 슬라이더(631)는 선형 가이드(632) 위의 본체(603)에서 가장 먼 점에서 조금 회전 구동축(R1)에 가까워진 위치에 있다. 도 17에 도시한 상태에서, 도 18에 도시한 바와 같이 회전 구동축(R1)을 화살표 방향으로 θ만큼 회전함으로써, 슬라이더(631)는 본체(603)의 방향으로 되돌아가도록 선형 가이드(632) 위를 가이드 레일(630)을 따라서 슬라이드하고, 이와 동시에 반송 지지 아암(655)은 C 방향으로, 본체에서 떨어지도록 이동한다. 또한 회전 구동축(R1)의 회전에 의해 최종적으로는 도 19에 도시한 위치까지 평행 링크(650)를 아암(651, 652)이 간섭하기 직전까지 편평하게 변형시킬 수 있다. 이에 따라, 기판 지지 아암(655)을 반송 방향(C)을 따라서 본체(603)에서 최대한 먼 위치(도면 중: L)까지 이동시킬 수 있다. 이 때 슬라이더(631)는 선형 가이드(632) 상의 본체(603) 측의 최근점에 있다.

도 20∼도 24는 반송 아암의 제4 실시예의 구성과, 평행 링크 및 슬라이더의 동작 상태를 설명한 구성도 및 링크 기구도이다.

이 반송 아암(400)은 도 20의 구성도, 도 21a의 기구도에서 도시한 바와 같이, 제2 실시예의 반송 아암(301)과 마찬가지로 제1 평행 링크(410)의 한쪽의 아암(411)의 단부를 회전 구동축(R10)으로 하고, 이 회전 구동축(R10)의 회전에 의해 변형 가능한 2개의 평행 링크[제1 평행 링크(410), 제2 평행 링크(420)]를 주체로 하며, 또한 평행 링크 기구의 동작 안내를 위한 2개의 선형 가이드(432, 435)가 설치되고, 특히 선형 가이드(435)의 슬라이더(436)에는 제1 평행 링크 아암(411, 412)과 평행한 가이드 아암(441)이 연결되어 있다. 이 가이드 아암(441)은 도 20, 도 21a에서 도시한 바와 같이, 제1 평행 링크(410) 중, 회전 구동축(R10)에 의해서 직접 회전이 부여되는 아암(411)과, 제2 평행 링크(420)에 평행한 변(442)과, 변(443U)에 의해 평행 링크를 구성한다. 또한, 아암(441a)은 연장되고, 아암단에 제1 선형 가이드(435) 위를 직선 운동하는 슬라이더(436)와 연결되어 있다. 아암(443)은 관절 중심(J50) 위치에서 상하 방향으로 Z 자형으로 크랭크한 아암(443U, 443L)으로서 형성되어 있다. 아암단(443a)에는 제2 선형 가이드(432) 위를 직선 운동하는 슬라이더(431)가 연결되어 있다. 2개의 선형 가이드[제1 선형 가이드(435)와 제2 선형 가이드(432)]는 도 20, 도 21 각 도면에 도시한 바와 같이 회전 구동축(R10)을 통하는 축선 X 상에 일직선상으로 배치되어 있다. 선형 가이드(435, 432)의 각 단부는 본체(403)의 일부에 고착되어 있다. 이 결과, 반송 아암에는 제1 선형 가이드(435)와 제2 선형 가이드(432)를 각각 저변으로 하고, 회전 구동축(R10)을 공유 정점으로 한 거울 대칭형의 이등변 삼각형 링크(451, 452)가 형성된다. 각 이등변 삼각형 링크(451, 452)는 평행 링크 기구(410, 420)의 동작과 함께 동일 형상을 유지하면서 변형한다.

도 21b, 도 21d는 도 11b, 도 11d에 도시한 링크 기구와의 동작 상태와 마찬가지로 영역(m) 내에 있어서 평행 링크의 아암이 본체에서 가장 먼 점 위치(L)에 달하는 형태를 도시한 기구도이다. 도 11d에서는 또한 가장 먼 점 위치(L)에서 회전 구동축(R10)을 반전하고, 화살표 방향(-θ)으로 회전시킴으로써 반송대(450)를 이동 경로와 동일 궤적 상을 따라서 역 방향(본체 방향)으로 복귀하는 시동 상태가 표시되고 있다. 또한, 도 21c는 각 아암(411, 421, 441, 442, 443)의 높이 방향의 레이아웃을 도시한 개략 측면도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 각 아암의 설치 위치를 조정하여 설계함으로써, 전술한 각 평행 링크 연동을 가능하게 할 수 있다.

도 22∼도 24는 도 20에 도시한 반송 아암의 모델이 영역(n)에 있어서 회전 구동축(R10)의 회전을 따라 반송대(450)를 본체에서 가장 먼 점 위치(L:도 21d 참조)에 도달시키기까지의 사이의 아암 동작 상태를 도시한 상태 설명도이다. 도 22는 단절 플레이트(423)의 한쪽의 관절 중심(J40)과 회전 구동축(R10)이 일치한 상태를 나타내고 있다. 이 때 제2 평행 링크(420)에 연결된 가이드 아암(441)의 축선은 2개의 선형 가이드의 축선 X와 동일 직선 상에서 상하 위치에 온다. 이 때 2개의 아암단(441a, 443a)에 각각 장착된 각 슬라이더(436, 431)는 각 선형 가이드(435, 432)의 본체에서 가장 먼 점 위치에 있다. 또한, 도 22에서는 각 아암의 축선이 상하 방향으로 틀어진 상태로 일치한다. 이 상태를 이해하기 위해서 일부의 아암을 파선으로 표시하고 있다.

도 22의 상태로부터 도 23에 도시한 바와 같이, 회전 구동축(R10)을 화살표 방향으로 θ만큼 회전함으로써, 2개의 선형 가이드(432, 435)의 각 슬라이더(431, 436)는 모두 본체(403) 방향으로 되돌아가는 방향으로 동기를 취하여 슬라이드하고, 이와 동시에 반송대(450)는 C 방향을 향해서 본체(403)에서 떨어지도록 이동한다. 또한, 도 23은 각 부재가 도 21b의 기구도에 도시한 위치에 가까운 위치에서의 상태를 나타내고 있다. 또한 회전 구동축(R10)의 회전에 의해, 최종적으로는 도 20 에 도시한 위치까지 평행 링크(410, 420)의 각 아암(411, 412, 421, 422)이 간섭하기 직전의 편평한 상태로 만듦으로써, 아암을 최대한 신장시킬 수 있다. 이 때, 2개의 선형 가이드(432, 455)의 각 슬라이더(431, 436)는 최접근 상태가 된다.

도 25a, 도 25b, 도 25c, 도 25d 및 도 26a, 도 26b, 도 26c, 도 26d는 도 21의 링크 기구도에서 도시한 반송 아암의 변형예를 도시한 링크 기구도이다. 이들의 반송 아암에서는 도 21a외에 도시한 반송 아암에 대하여, 2개의 선형 가이드를 저변으로 하는 2개의 이등변 삼각형 링크를 대신하여 1개의 선형 가이드를 대칭축으로 하는 1개의 마름모형 링크를 구성하도록 했다. 본 반송 아암에서는 2개의 평행 링크 기구의 아암에 평행하게 배치되고, 평행 링크 기구가 대응하는 아암과 평행하게 동작하는 가이드 아암과 보조 아암을 기판 반송 방향과 직교하여, 축선이 회전 구동축(R10)을 통하는 방향으로 설치된 1개의 선형 가이드의 슬라이더에 연결하며, 회전 구동축(R10)과 슬라이더가 대응 정점이 되는 마름모형 링크를 구성하고, 이 마름모형 링크의 변형에 의해 반송대(도시하지 않음)를 이동시키게 되어 있다.

도 25a의 반송 아암(400)에서는 제1 평행 링크(410)의 아암(411)에 평행하게 되도록, 가이드 아암(441)이 제2 평행 링크(420)의 아암(421)의 중간 위치(421b)와 슬라이더(436)를 연결하도록 부착되어 있다. 또한 이 가이드 아암(441)의 동작을 규제하기 위해서, 아암(421)과 평행한 중간 아암(442)이 회전 구동축(R10)과 아암 중간 위치(441b) 사이에 설치된다. 이 중간 아암(442), 가이드 아암(441)의 연장부(441a), 제1 평행 링크(410)의 아암의 연장부(411a) 및 아암(445)에 의해 회 전 구동축(R10)과 슬라이더(436)를 대향 2정점으로 한 마름모형 링크(450)가 선형 가이드(435) 위에 형성되어 있다. 이러한 구성의 반송 아암(400)에 따르면, 도 25a∼도 25d에 도시한 바와 같이 1개의 스트로크가 짧은 선형 가이드(435)를 이용하여 평행 링크 기구(410, 420)의 일체로 한 동작을 규제할 수 있고, 반송 아암(400)의 컴팩트(compact)화를 꾀할 수 있다.

도 26a의 반송 아암(400)에서는, 제1 평행 링크(410)의 아암(411)에 평행이 되도록 설치된 가이드 아암(441)이 제2 평행 링크(420)의 아암(421)을 연장한 단부(421a)와, 슬라이더(431)를 연결하도록 부착되어 있다. 또한 이 가이드 아암(441)의 동작을 규제하기 위해서, 아암(421)과 평행한 중간 아암(442)이 슬라이더(431)와 아암(411)의 중간 위치(411b) 사이에 설치된다. 이 중간 아암(442), 가이드 아암(441)의 연장부(441a), 제1 평행 링크(410)의 일부 및 아암(446)에 의해 회전 구동축(R10)과 슬라이더(431)를 대향 2정점으로 한 마름모형 링크(450)가 선형 가이드(432) 위에 형성되어 있다. 이러한 구성의 반송 아암(400)에 따르면, 도 26a∼도 26d에 도시한 바와 같이, 평행 링크 기구(410, 420)와 동일한 측에 1개의 스트로크가 짧은 선형 가이드(432)를 배치하여 평행 링크의 동작을 하기 때문에, 반송 아암(400)의 한층 더한 컴팩트화를 꾀할 수 있다.

또한, 이상의 설명에서는, 1기만의 반송 아암에 있어서의 평행 링크 기구의 동작을 설명했지만, 선형 가이드를 근접하게 평행 배치하여 2기의 반송 아암을 나란히 설치함으로써, 소위 더블 아암 기능을 갖게 할 수 있는 것은 물론이다.

이상에서 기술한 구성 중, 선형 가이드(332, 432, 435)에는, 요구 정밀도에 따라 공지의 여러 가지의 구조 형식의 것을 적용할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 각 관절은 부여된 선회 동작이 가능한 볼 베어링이 표시되어 있지만, 레이디얼 베어링 구조라면 여러 가지의 구조 형식의 것을 사용할 수 있다. 각 부재에 고온 대응 부재를 적용할 수 있기 때문에, 고온 조건하에서의 사용에 있어서 효과를 발휘한다. 또한, 각 아암을 연결하는 관절에, 고체 윤활의 베어링을 이용할 수 있기 때문에, 이에 따라 초(超)고진공의 조건하에서의 사용에도 적용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 고정밀도의 기판 반송이 실현되며, 또한 부재 마모 등을 최소한으로 함으로써 높은 내구성를 얻을 수 있도록 한 반송 아암이 제공된다. 또한, 기판의 고온 처리 조건하에 있어서 고정밀도의 기판 반송을 실현할 수 있으며, 또한 부재 마모 등을 최소한으로 함으로써 높은 내구성를 얻을 수 있도록 한 반송 아암이 제공된다.

Claims

공유하는 단절(短節)로 연결된 제1 평행 링크와 제2 평행 링크 중, 상기 제1 평행 링크의 아암단을 회전 구동축으로 하고, 상기 회전 구동축에 의해 부여된 선회 동작에 의해 상기 제1 평행 링크의 아암과 제2 평행 링크의 아암이 이루는 평행 사변형을 변형시켜 상기 제2 평행 링크의 자유단에 설치된 반송대를 직선 이동시키도록 한 반송 아암에 있어서, 상기 제1 평행 링크와 제2 평행 링크 사이의 베이스 위에, 상기 공유된 단절에 직교하는 방향으로 가이드 레일을 갖는 선형 가이드와, 상기 가이드 레일 위를 주행하는 슬라이더와 상기 단절 양단으로 상기 제1 평행 링크와 제2 평행 링크의 아암단을 피봇 지지하는 관절 축을 상기 선형 가이드에 관해서 대칭으로 각각 연결한 동기 링크를 구비한 것을 특징으로 하는 반송 아암.
제1항에 있어서, 상기 제1 평행 링크의 아암에 부여된 선회 동작에 의해 상기 선형 가이드의 슬라이더를 직선 이동시키고, 이 직선 이동을 따라 상기 동기 링크를 통해 상기 제2 평행 링크의 아암을 반대 방향 등각도로 선회시켜 상기 제1 평행 링크의 아암과 제2 평행 링크의 아암이 이루는 각도를 변화시킴으로써 상기 제2 평행 링크의 자유단에 설치된 반송대를 직선 이동시키도록 한 것을 특징으로 하는 반송 아암.
제1항에 있어서, 반송 아암을 상기 반송대의 반송 방향으로 평행한 중심축에 관해서 대향하여 배치하고, 상기 중심축에 관해서 쌍을 이루는 반송 아암을 교대로 신축 동작시켜 대상 물건을 연속하여 반송하도록 한 것을 특징으로 하는 반송 아암.
제3항에 있어서, 상기 쌍을 이루는 반송 아암은 동축 배치된 2개의 구동축에 의해서 각각의 반송 아암이 독립하여 소정의 신축 동작을 행하도록 한 것을 특징으로 하는 반송 아암.
동축 배치된 2개의 구동축에, 중심축에 관해서 대칭을 이루는 사변형 링크 아암의 아암단을 독립하여 연결함과 동시에, 상기 구동축 위치와 대향하는 아암 타단의 연결부에 상기 중심축의 방향과 일치하도록 선형 가이드를 설치하고, 상기 선형 가이드의 슬라이더와 상기 연결부에 연결된 상기 아암 타단의 축단 근방 사이에 동기 부재를 설치한 것을 특징으로 하는 반송 아암.
제5항에 있어서, 상기 2개의 구동축을 반대 방향의 동일 각속도로 선회시켜 상기 사변형 링크 아암의 연결부를 상기 중심축 방향을 따라서 직선 이동시키도록 한 것을 특징으로 하는 반송 아암.
제5항에 있어서, 상기 2개의 구동축을 같은 방향의 동일 각속도로 선회시켜 상기 사변형 링크 아암 전체를 상기 구동축에 관해서 소정 각도만큼 선회시키도록 한 것을 특징으로 하는 반송 아암.
공유하는 단절로 연결된 제1 평행 링크와 제2 평행 링크 중, 상기 제1 평행 링크의 아암단을 회전 구동축으로 하고, 상기 회전 구동축에 의해 부여된 선회 동작에 의해 상기 제1 평행 링크의 아암과 제2 평행 링크의 아암이 이루는 평행 사변형을 변형시켜 상기 제2 평행 링크의 자유단에 설치된 반송대를 직선 이동시키도록 한 반송 아암에 있어서,

상기 회전 구동축을 포함하는 단절의 축선 방향과 직교 방향으로 선형 가이드를 설치하고, 상기 선형 가이드 위를 직선 주행하는 슬라이더에 상기 제2 평행 링크의 한쪽의 아암을 연장시킨 아암단을 회동 가능하게 연결한 것을 특징으로 하는 반송 아암.
제8항에 있어서, 상기 선형 가이드는 그 단부가 상기 공유하는 단절인 베이스 플레이트에 고착된 것을 특징으로 하는 반송 아암.
제8항에 있어서, 상기 선형 가이드는 그 단부가 상기 제1 평행 링크 내의 상기 단절과 평행 위치에 설치된 중간 플레이트에 고착된 것을 특징으로 하는 반송 아암.
일단이 회전 구동축에 연결된 링크 아암의 타단을 평행 링크의 하나의 아암의 중간 위치에 연결하고, 상기 회전 구동축에 의해 부여된 선회 동작에 의해, 상기 링크아암을 통해 상기 평행 링크의 아암이 구성하는 평행 사변형을 변형시켜 상기 평행 링크의 한쪽의 단절에 설치된 지지 아암을 소정 반송 방향으로 이동시키도록 한 반송 아암에 있어서,

상기 지지 아암의 반송 방향과 직교 방향으로 선형 가이드를 설치하고, 상기 선형 가이드 위를 직선 주행하는 슬라이더와, 상기 평행 링크의 지지 아암과 반대측의 단절의 일부를 일체로 한 것을 특징으로 하는 반송 아암.
제11항에 있어서, 상기 링크 아암 길이는 상기 평행 링크의 아암 길이의 1/2로, 상기 평행 링크의 아암의 전체 길이의 중앙 위치에 연결된 것을 특징으로 하는 반송 아암.
공유하는 단절로 연결된 제1 평행 링크와 제2 평행 링크 중, 상기 제1 평행 링크의 아암단을 회전 구동축으로 하고, 상기 회전 구동축에 의해 부여된 선회 동작에 의해, 상기 제1 평행 링크의 아암과 제2 평행 링크의 아암이 이루는 평행 사변형을 변형시켜 상기 제2 평행 링크의 자유단에 설치된 반송대를 직선 이동시키도록 한 반송 아암에 있어서,

상기 회전 구동축을 포함하는 단절의 축선 방향과 직교 방향으로, 상기 회전 구동축에 관하여 거울 대칭을 이루어 선형 가이드를 설치하고, 상기 선형 가이드 위를 직선 주행하는 한쪽의 슬라이더에 일단이 상기 제2 평행 링크의 중간 위치에 연결된 가이드 아암의 타단을 회동 가능하게 연결하며, 다른 슬라이더에 상기 가이드 아암의 중간 위치에 연결되어 상기 제2 평행 링크의 아암과 평행한 아암의 단부를 회동 가능하게 연결하고, 상기 회전 구동축에 관하여 거울 대칭으로 회전 구동축을 공통 정점, 상기 선형 가이드를 저변으로 한 이등변 삼각형 링크를 구비한 것을 특징으로 하는 반송 아암.
공유하는 단절로 연결된 제1 평행 링크와 제2 평행 링크 중, 상기 제1 평행 링크의 아암단을 회전 구동축으로 하고, 상기 회전 구동축에 의해 부여된 선회 동작에 의해, 상기 제1 평행 링크의 아암과 제2 평행 링크의 아암이 이루는 평행 사변형을 변형시켜 상기 제2 평행 링크의 자유단에 설치된 반송대를 직선 이동시키도록 한 반송 아암에 있어서,

상기 회전 구동축을 포함하는 단절의 축선 방향과 직교 방향으로 선형 가이드를 설치하고, 선형 가이드 위를 직선 주행하는 슬라이더에 일단이 상기 제2 평행 링크의 아암의 일부에 연결된 가이드 아암의 타단을 회동 가능하게 연결하며, 구성하는 변으로서 상기 가이드 아암과 상기 제1 평행 링크의 아암의 일부를 포함하고, 상기 회전 구동축을 포함하는 관절과 상기 슬라이더의 회동부를 대향하는 2정점으로 하는 마름모형 링크를 구비한 것을 특징으로 하는 반송 아암.