KR101419948B1

KR101419948B1 - 산업용 로봇 및 집합 처리 장치

Info

Publication number: KR101419948B1
Application number: KR1020080038291A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 야자와; 아키코 야마다
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2014-07-16
Also published as: CN101293348B; TW200906580A; CN101293348A; KR20080096418A; TWI433765B; JP2008272864A; JP4970128B2

Abstract

<과제> 각 암을 독립하여 동작시킴과 동시에 각 암의 상하 방향의 좌표 위치를 동일하게 하고, 워크의 반송 시간 등을 단축할 수 있는 산업용 로봇를 제공한다.

<해결 수단> 기대부(100) 측으로부터 암부(2) 및 핸드부(3)의 순서로 연결되고, 그 핸드부(3)를 소정 방향을 향하면서 신축이 자유롭게 동작하는 암(10)을 2개 이상 가지는 산업용 로봇으로서, 암(10A, 10B) 각각은 암 신축축(2A, 2B)을 회동 중심으로 하여 암(10A, 10B)을 신축시키는 암 신축용 구동원(4A, 4B)과, 암 선회축(3A, 3B)을 회동 중심으로 하여 암(10A, 10B)을 선회시키는 암 선회용 구동원(5A, 5B)과, 핸드부(12)의 상하 방향의 좌표 위치 P1, P2를 대략 동일하게 하는 연결 부재(13A, 13B)를 구비하도록 구성하여 상기 과제를 해결했다.

Description

산업용 로봇 및 집합 처리 장치{INDUSTRIAL ROBOT AND SET PROCESSOR}

본 발명은 산업용 로봇 및 집합 처리 장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 예를 들면 반도체 제조 장치 등의 집합 처리 장치 내에서의 워크(work)의 반송 시간 등을 단축할 수 있는 산업용 로봇 및 그 산업용 로봇를 구비한 집합 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 시스템에 있어서는 반도체 디바이스를 제조하기 위한 시스템에 워크 반송 로봇을 조립한 시스템이 이용되고 있다. 이러한 제조 시스템은 감압 분위기하에서 처리하는 복수의 프로세스 챔버를 가지고 있다. 또, 트랜스퍼 챔버 내에 설치된 워크 반송 로봇은 복수의 프로세스 챔버 안의 소정의 프로세스 챔버에 대해 반도체 웨이퍼의 출납(이하, 반입/반출이라고도 한다.)을 행하도록 동작한다. 이때, 반도체 웨이퍼를 각 프로세스 챔버에 반입/반출할 때마다 프로세스 챔버 내를 상압(常壓)으로 되돌리게 하면, 다시 프로세스 챔버 내를 감압하여 처리를 개시하기까지 많은 시간을 필요로 하여 쓰로우풋(throughput)의 저하를 초래하게 되므로, 최근의 제조 시스템은 일반적으로 각 프로세스 챔버에 반도체 웨이퍼를 반입/반출하는 워크 반송 로봇을 포함한 트랜스퍼 챔버 공간을 예비 감압실 (로드 락(load lock)실)로 한 제조 시스템이 채용되고 있다. 이러한 제조 시스템에 의해, 프로세스 챔버 내를 상압까지 되돌리지 않고 반도체 웨이퍼를 반입/반출할 수 있으므로, 쓰로우풋의 향상을 도모하여 반송 효율을 향상시키고 있다.

이러한 제조 시스템에 이용되는 워크 반송 로봇으로서는 반송 효율의 향상이나 동작시간을 단축시키는 것을 목적으로 한 반송 로봇이 여러 가지 제안되고 있다.

예를 들면 특허 문헌 1 중의 도 16에는 도중의 부호를 이용하여 설명하면, 쌍으로 이루어지는 양(兩)보스 부재(50a, 50b)가 서로 역방향으로 회전하는 것에 의해, 한쪽의 로봇 링크 기구(B₂)가 돌출 동작하고, 다른 쪽의 로봇 링크 기구(B₁)가 몰입 동작하는 핸들링용 로봇(A₂)이 제안되고 있다. 이 핸들링용 로봇(A₂)은 한쪽의 로봇 링크 기구(B₂)의 돌출 동작에 의해, 반송대(8a, 8b)가 트랜스퍼 챔버보다 게이트(6)를 통과하여 프로세스 챔버 내로 들어가고, 반송대(8a, 8b) 위에 실어 놓은 워크를 프로세스 챔버 내로 건네받거나, 혹은 프로세스 챔버 내에 있는 워크를 받는다. 또, 몰입 동작에 의해, 반송대(8a, 8b)가 프로세스 챔버로부터 트랜스퍼 챔버 측으로 돌아온다.

그렇지만, 상기 핸들링용 로봇(A₂)은 링크 기구에 의해 구성되어 있으므로, 2개의 반송대(8a, 8b)는 각각 독립한 동작을 실시할 수 없다. 또한, 보스 부재(50a, 50b)가 상하에 위치하고, 2개의 반송대(8a, 8b)도 상하에 배치되어 있으므로, 프로세스 챔버 내의 워크를 한쪽의 반송대(8a)에서 반출한 후에 다른 쪽의 반 송대(8b)에서 다른 워크를 반입하는 경우, 핸들링용 로봇(A₂)을 상하 방향으로 이동시켜 반송대(8b)의 상하 방향의 좌표 위치를 프로세스 챔버의 좌표 위치와 일치시켜야 한다.

또, 예를 들면 특허 문헌 1 중의 도 3에는 도중의 부호를 이용하여 설명하면, 회전 중심으로 대하여 동일한 길이의 2개의 암(7a, 7b)이 각각 회전 가능하게 설치된 프로그 레그(frog leg)식의 쌍완(雙腕)형의 핸들링용 로봇(A₁)이 제안되고 있다. 이 로봇(A₁)은 동일 형상의 2개의 반송대(8a, 8b)를 회전 중심에 대하여 양측에 위치하여 가지고 있고, 이 각 반송대(8a, 8b)의 기부(基部)에 동일한 길이의 2개의 링크(9a, 9b)의 일단이 연결되고 있다. 이 양링크(9a, 9b)의 일단은 반송대(8a, 8b)에 대해서 플로그 레그식의 반송대 자세 규제 기구를 통하여 연결되고 있고, 양링크(9a, 9b)는 각 반송대(8a, 8b)에 대해서 완전하게 대칭 방향으로 회전하도록 되어 있다. 그리고, 각 반송대(8a, 8b)에 연결한 2개의 링크 중 한쪽의 링크는 한쪽의 암(7a)에 연결되고, 다른 쪽의 링크는 다른 쪽의 암(7b)에 연결되어 있다.

이 핸들링용 로봇(A₁)이 구비하는 각 반송대(8a, 8b)는 상하 방향의 좌표 위치가 같기 때문에 프로세스 챔버 내의 워크를 한쪽의 반송대(8a)에서 반출한 후에 다른 쪽의 반송대(8b)에서 다른 워크를 반입하는 경우, 핸들링용 로봇(A₁)을 상하 방향으로 이동시킬 필요는 없다. 그렇지만, 각 반송대(8a, 8b)를 동작시키는 암(7a, 7b)은 링크(9a, 9b)로 연결하고 있으므로, 각 암을 독립적으로 동작시킬 수 없는 구조로 되어 있다.

또, 예를 들면 특허 문헌 2 중의 도 2 및 도 4A에는 도중의 부호를 이용하여 설명하면, 가동 암 어셈블리(18)와, 2개의 기판 홀더(22, 23)와, 동축(同軸) 구동축 어셈블리(20)를 가지는 기판 이송 장치(12)가 제안되고 있다. 이 기판 이송 장치(12)에 있어서, 가동 암 어셈블리(18)는 대략 X자형의 동축 구동축 어셈블리(20)를 가지고, 또, 기판 홀더(22, 23)는 X자형 부재(28)가 다른 쌍의 암부(30, 31, 32, 33)에 접속되며, 또, 동축 구동축 어셈블리(20)는 신장 위치와 수축 위치와 사이의 반전(反轉) 일제(一齊) 운동으로 기판 홀더(22, 23)의 암부(30, 31, 32, 33)를 움직이도록 구성되어 있다.

그렇지만, 이 기판 이송 장치(12)는 상기 특허 문헌 1 중의 도 16에 기재한 핸들링용 로봇(A₂)과 마찬가지로, 링크 기구에 의해 구성되어 있으므로, 2개의 기판 홀더(22, 23)는 각각 독립한 동작을 실시할 수 없다. 또한, 기판 홀더(22, 23)가 상하에 배치되어 있으므로, 예를 들면 프로세스 챔버 내의 워크를 한쪽의 기판 홀더(23)에서 반출한 후에 다른 쪽의 기판 홀더(22)에서 다른 워크를 반입하는 경우, 동축 구동축 어셈블리(20) 전체를 상하 방향으로 이동시켜 기판 홀더(22, 23)의 상하 방향의 좌표 위치를 프로세스 챔버의 좌표 위치와 일치시켜야 한다.

[특허 문헌 1] 특개평11-207666호 공보

[특허 문헌 2] 특표평11-514303호 공보

상기 특허 문헌 1, 2에 기재의 로봇은 더블 암을 구동시키는 것에 의해서 쓰로우풋의 향상을 도모하고 있지만, 그 구동은 모두 링크 기구로 되어 있고, 한쪽의 암이 워크를 반입/반출하고 있는 동안, 다른 쪽의 암은 후방에서 대기 상태가 되어 있기 때무넹, 반송 시간 단축의 관점에서는 불충분하다.

또, 상기 특허 문헌 1, 2에 있어서는 워크를 실어 놓는 반송대(핸드 부재)의 좌표 위치가 상하 방향으로 어긋나 있는 것이 기재되어 있지만, 이러한 차이는, 상기한 바와 같이, 프로세스 챔버 내의 워크를 한쪽의 반송대에서 반출한 후에 다른 쪽의 반송대에서 다른 워크를 반입하는 경우, 반송대의 구동축 등을 상하 방향으로 크게 이동시켜 반송대의 상하 방향의 좌표 위치를 프로세스 챔버의 좌표 위치와 일치시킨다고 하는 동작을 더하지 않으면 안 되고, 동작 기구가 번잡하게 되어, 반송 시간 단축의 관점에서는 불충분하다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 그 목적은 각 암을 독립하여 동작시킴과 동시에 각 암의 상하 방향의 좌표 위치를 동일하게 하여, 워크의 반송 시간 등을 단축할 수 있는 산업용 로봇를 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 다른 목적은 그러한 산업용 로봇를 구비한 집합 처리 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 산업용 로봇는 기대부 측으로부터 암 부 및 핸드부의 순서로 연결되고, 해당 핸드부를 소정 방향을 향하면서 신축이 자유롭게 동작하는 암을 2개 이상 가지는 산업용 로봇으로서, 상기 암 각각은 암 신축축을 회동 중심으로 하여 상기 암을 신축시키는 암 신축용 구동원과, 암 선회축을 회동 중심으로 하여 상기 암을 선회시키는 암 선회용 구동원과, 상기 핸드부의 상하 방향의 좌표 위치를 대략 동일하게 하는 연결 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 암 각각이 암 신축축을 회동 중심으로 하여 암을 신축시키는 암 신축용 구동원과, 암 선회축을 회동 중심으로 하여 암을 선회시키는 암 선회용 구동원을 구비하므로, 각각의 암이 그 신축과 선회를 독자적으로 행할 수 있다. 또, 이 발명에 의하면, 핸드부의 상하 방향의 좌표 위치를 대략 동일하게 하는 연결 부재를 구비하므로, 각각의 암이 예를 들면 프로세스 챔버 내의 워크의 반출과 반입을 구동축 등의 큰 상하 이동을 시키지 않고 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 워크의 반송 시간이나 사이클 타임 등을 단축할 수 있고 작업성을 높일 수 있다.

본 발명의 산업용 로봇의 바람직한 형태는 상기 암 중 1개의 암을 동작시키는 암 신축축이 중실축이고, 그 이외의 축인 상기 암 선회축 및 다른 암의 암 신축축이 상기 중실축과 동심이 되도록 설치된 중공축이도록 구성한다.

이 발명에 의하면, 암 신축축과 암 선회축이 동심이 되도록 구성되므로, 1개의 동심축을 가지는 컴팩트한 구조가 됨과 동시에 예를 들면 감압 환경하에 설치했을 때의 밀봉성을 높일 수 있다.

본 발명의 산업용 로봇의 바람직한 형태는 상기 암 신축용 구동원의 구동력을 상기 암 선회축으로 전달하는 전달 수단을 구비하도록 구성한다. 바람직한 형태로서는, 상기 전달 수단은 상기 암 신축용 구동원이 가지는 A풀리와, 상기 암 선회용 구동원이 가지는 B풀리와, 해당 A풀리와 B풀리와의 사이에 걸린 연결 벨트와, 상기 B풀리와 동축 회전하도록 설치된 C풀리와, 상기 암 선회축에 설치된 D풀리와, 해당 C풀리와 D풀리와의 사이에 설치된 전동 벨트로 구성된다.

이 발명에 의하면, 암 신축용 구동원의 구동력을 암 선회축으로 전달하는 전달 수단을 구비하므로, 암의 신축동작을 암 선회용 구동원을 동작시키지 않고 실시할 수 있다. 그 결과, 암 신축용 구동원에 의해서 암 신축축의 회전을 제어함으로써, 암의 신축동작을 제어할 수 있다.

본 발명의 산업용 로봇의 바람직한 형태는, 상기 암부와 상기 핸드부는 기대부 측으로부터 제1 암 부재, 제2 암 부재 및 핸드 부재의 순서로 연결되고, 상기 제1 암 부재는 상기 기대부 측에 있어서 상기 암 신축축에 연결하는 제1 풀리와, 상기 제2 암 부재 측에 있어서 해당 제2 암 부재에 연결하는 제2 풀리와, 해당 제1 풀리 및 제2 풀리 사이에 걸리는 제1 벨트를 가지고, 상기 제2 암 부재는 상기 제2 풀리와 동심이 되도록 설치된 제3 풀리와, 상기 핸드 부재 측에 있어서 해당 핸드 부재에 연결하는 제4 풀리와, 해당 제3 풀리 및 제4 풀리 사이에 걸리는 제2 벨트를 가지도록 구성한다.

이 발명에 의하면, 암 신축축을 회전시키는 것에 의해, 핸드부를 소정 방향을 향하면서 신축이 자유롭게 동작시킬 수 있어, 암 선회축을 회전시키는 것에 의 해 암을 소정 방향으로 선회시킬 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 집합 처리 장치는 상기 본 발명의 산업용 로봇과, 해당 산업용 로봇이 설치되는 트랜스퍼 챔버와, 해당 트랜스퍼 챔버의 주위에 배치되고, 상기 산업용 로봇이 구비하는 2개 이상의 암에 의해서 워크의 반입/반출을 행하는 복수의 프로세스 챔버를 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 「집합」이란, 프로세스 장치가 많고, 그러한 프로세스 장치를 프로세스 챔버로서 트랜스퍼 챔버의 주위에 배치한 상태를 나타낸다.

이 발명에 의하면, 산업용 로봇이 구비하는 2개 이상의 암은 각각이 암 신축용 구동원과 암 선회용 구동원을 구비하여 독립적으로 동작하고, 각각이 구비하는 핸드부에 실어 놓인 워크의 높이가 대략 동일하도록 구성되어 있으므로, 트랜스퍼 챔버의 주위에 배치된 프로세스 챔버에 대한 워크의 반입/반출 등의 시간을 단축할 수 있다.

본 발명의 산업용 로봇에 의하면, 각각의 암이 그 신축과 선회를 독자적으로 행할 수 있음과 동시에 예를 들면 프로세스 챔버 내의 워크의 반출과 반입을 구동축 등의 큰 상하 이동을 시키지 않고 실시할 수 있으므로, 워크의 반송 시간이나 사이클 타임 등을 단축할 수 있어, 작업성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 산업용 로봇에 의하면, 각각의 암의 선회와 신축은 암 선회축과 암 신축축 각각을 개별적으로 회전시켜 실시할 수 있으므로, 제어하는 축수가 적고, 코스트 메리트가 있는 장치 구조로 되어 있다.

또, 본 발명의 집합 처리 장치에 의하면, 트랜스퍼 챔버의 주위에 배치된 프로세스 챔버에 대한 워크의 반입/반출 등의 시간을 단축할 수 있다.

<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>

이하, 본 발명을 실시하기 위한 바람직한 형태를 도면에 근거하여 설명한다. 또한, 본 발명의 산업용 로봇 및 집합 처리 장치는 그 기술적 특징을 가지는 범위에 있어서, 이하의 설명 및 도면으로 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 산업용 로봇의 일례를 나타내는 투시 정면도이다. 본 발명의 산업용 로봇(이하, 「로봇(1)」이라고 한다.)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기대부(100) 측으로부터 암부(11) 및 핸드부(12)의 순서로 연결되고, 그 핸드부(12)를 소정 방향을 향하면서 신축이 자유롭게 동작하는 암(10)을 2개 이상 가지는 산업용 로봇이다.

도 1에는 2개의 암(10A, 10B)을 가지는 로봇(1)이 예시되어 있고, 암(10A, 10B) 각각은 암 신축축(2A, 2B)을 회동 중심으로 하여 암(10A, 10B)을 신축시키는 암 신축용 구동원(4A, 4B)과, 암 선회축(3A, 3B)을 회동 중심으로 하여 암(10A, 10B)을 선회시키는 암 선회용 구동원(5A, 5B)과, 핸드부(12)의 상하 방향의 좌표 위치(P1, P2)를 대략 동일하게 하는 연결 부재를 구비하고 있다. 그리고, 2개의 암(10A, 10B) 중 1개의 암(10A)을 동작시키는 암 신축축(2A)이 중실축이고, 그 이외의 축인 암 선회축(3A, 3B) 및 다른 암(10B)의 암 신축축(2B)이 상기의 중실축과 동심이 되도록 설치된 중공축이도록 구성되어 있다.

또한, 본원의 설명 및 도중의 부호에 있어서, 숫자 부호에 이어서 「A」「B」의 부호는 그러한 2개의 암(10A, 10B)에 대응한 구성요소인 것을 나타내고 있다. 본원 발명의 각 구성요소에 대해서, 각각의 암(10A, 10B)에 대응하여 설명할 때는 숫자의 뒤에 「A」「B」를 부착하지만, 각각의 암(10A, 10B)에 대응하지 않고 설명할 때는 숫자의 뒤에 「A」「B」를 부착하지 않는 것으로 한다. 이하, 본 발명의 산업용 로봇(1)을 구성요소마다 자세하게 설명한다.

(암)

먼저, 암(10)(10A,10B)에 대해 설명한다. 도 2는, 도 1에 나타내는 2개의 암 중 1개의 암을 구성하는 제1 암 부재의 내부 구조를 나타내는 투시 평면도(A) 및 B-B단면도(B)이고, 도 3은 도 1에 나타내는 2개의 암 중 1개의 암을 구성하는 제2 암 부재의 내부 구조를 나타내는 투시 평면도(A) 및 C-C단면도(C)이다. 본 발명에 관한 로봇(1)은 2이상의 암(10)을 가지고 있다. 각각의 암(10)은 기대부(100) 측으로부터 암부(11) 및 핸드부(12)의 순서로 연결되고, 핸드부(12)를 소정 방향을 향하면서 신축이 자유롭게 동작한다. 암부(11)와 핸드부(12)는 기대부(100) 측으로부터 제1 암 부재(20), 제2 암 부재(30) 및 핸드 부재(40)의 순서로 연결되어 구성되어 있다.

암부(11)를 구성하는 제1 암 부재(20)는 기대부(100) 측에 있어 암 신축축(2)에 연결하는 제1 풀리(21)와, 제2 암 부재(30) 측에 있어서 제2 암 부재(30)에 연결하는 제2 풀리(22)와, 제1 풀리(21) 및 제2 풀리(22) 사이에 걸리는 제1 벨트(23)를 가지고 있다. 또, 암부(11)를 구성하는 제2 암 부재(30)는 제2 풀리(22) 와 동심이 되도록 설치된 제3 풀리(31)와, 핸드 부재(40) 측에 있어서 핸드 부재(40)에 연결하는 제4 풀리(32)와, 제3 풀리(31) 및 제4 풀리(32) 사이에 걸리는 제2 벨트(33)를 가지고 있다. 또, 핸드부(12)를 구성하는 핸드 부재(40)는, 도 1 중에 평면도로서 나타냈지만, 웨이퍼 등의 워크를 탑재하여 반송하기 위한 탑재부(41)를 가지는 부재이다. 암부(11)와 핸드부(12)의 이러한 구성에 의해, 2개의 암(10A, 10B) 각각은 암 신축용 구동원(4A, 4B)과 암 선회용 구동원(5A, 5B)을 구비하여 독립하여 동작할 수 있으므로, 후술하는 바와 같이, 트랜스퍼 챔버의 주위에 배치된 프로세스 챔버에 대한 워크의 반입/반출 등의 시간을 단축할 수 있다.

도 1에 나타내는 예에서는 각각의 암(10A, 10B)은, 예를 들면, 한쪽의 암(10A)이 가지는 제1 암 부재(20A)가 다른 쪽의 암(10B)이 가지는 제1 암 부재(20B) 위에 겹쳐지도록 설치되어 있다. 그리고, 각각의 제1 암 부재(20A, 20B)에 제2 암 부재(30A, 30B) 및 핸드 부재(40A, 40B)를 연결하여 암(10A, 10B)을 구성하고 있다.

도 7은 핸드부의 상하 방향의 좌표 위치를 동일하게 하는 연결 부재의 투시 정면도이지만, 암(10B)을 구성하는 제1 암 부재(20B)와 제2 암 부재(30B)는, 도시한 바와 같이, 연결 부재(28)로 연결되어 있다. 이 연결 부재(28)는 양암(10A, 10B)이 구비되는 핸드부(12A, 12B)의 상하 방향의 좌표 위치(P_A, P_B)를 대략 동일하게 하도록 상하 방향으로 늘어나는 연결 부재(28)의 높이 h가 조정되고 있다. 이 연결 부재(28)에 의해서, 도 1등에 나타내는 바와 같이, 제1 암 부재(20B)가 제1 암 부재(20A) 아래에 배치되어도 핸드부(12A, 12B)의 상하 방향의 좌표 위치(P_A, P_B)를 동일하게 할 수 있다. 이러한 일은, 예를 들면 프로세스 챔버 내의 워크의 반출과 반입을 각각의 암(10A, 10B)의 구동축을 크게 상하 이동시키지 않고 행할 수 있으므로, 워크의 반송 시간이나 사이클 타임 등을 단축할 수 있어 작업성을 현격히 향상시킬 수 있다.

각 암(10A, 10B)에 대해 이하에 자세하게 설명하지만, 본 발명이 이하의 내용으로 한정되는 것은 아니다.

제1 암 부재(20) 및 제2 암 부재(30)에 있어서, 벨트의 재질은 특히 한정되지 않고, 스틸 벨트로도 클로로프렌(chloroprene) 벨트, 니트릴 고무(nitrile rubber) 벨트, 우레탄 고무 벨트 등의 고무 벨트로도 좋고, 스틸 벨트와 고무 벨트를 조합한 하이브리드 벨트로 하여도 상관없다. 본 발명의 로봇(1)이 감압 분위기에서 이용되는 경우에는 가스나 분진(粉塵)의 발생이 적은 벨트가 바람직하게 적용되며, 예를 들면 불소 고무 벨트 등을 들 수 있다. 또, 벨트 형상에 대해서도, 평벨트로도, 톱니 부착 벨트로도, 평벨트와 톱니 부착 벨트를 조합한 하이브리드 벨트로도 좋다. 각 풀리의 형상은 이용하는 벨트의 종류에 따라 선택되고, 평벨트의 경우는 평풀리가 이용되며, 톱니 부착 벨트의 경우는 톱니 부착 풀리가 이용된다.

제1 풀리(21)와 제2 풀리(22)와의 사이에 걸린 제1 벨트(23)를 적당한 장력으로 하기 위해서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 벨트(23)를 배면으로부터 누르는 아이들러 풀리(26)를 설치해도 좋다. 아이들러 풀리(26)는 미조정 가능한 기구 로 설치되고 있고, 이 아이들러 풀리(26)에 의해, 제1 벨트(23)의 장력을 조정함과 동시에, 제1 풀리(21)와 제1 벨트(23)와의 사이의 접촉각도를 보다 크게 할 수 있다.

또한, 도 3에 나타내는 제2 벨트(33)는 톱니 부착 벨트(36)(타이밍 벨트)와 스틸제의 평벨트(37)를 조합한 하이브리드 벨트이고, 양벨트는 연결부(43)로 연결되어 있다. 연결부(43)에는 장력 조정할 수 있는 기구를 한쪽 또는 양쪽에 가지고 있는 것이 바람직하다. 또한, 본원에서는 연결부의 상세 및 하이브리드 벨트의 상세한 것에 대해서는 할애 하지만, 하이브리드 벨트에 장착된 연결부는 양측의 풀리에 접촉하지 않는 위치까지밖에 회동하지 않도록 되어 있다.

또, 제1 암 부재(20) 및 제2 암 부재(30)의 내부에는 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같은 리브(25, 35)가 설치되어 있어도 좋다. 리브(25, 35)는 각 암의 강성을 높여 변형을 억제하도록 작용하므로, 암의 두께를 얇게 하고 경량화를 도모할 수 있는 점에서 유리하다. 또한, 리브(25, 35)에는 제1 암 부재(20)의 기단부로 통하는 빼기구멍(29, 39)을 형성하는 것이 바람직하다. 이 빼기구멍(29, 39)은 제1 암 부재(20) 내의 공기와 제2 암 부재(30) 내의 공기를 제1 암 부재(20)의 기단부로부터 외부로 빼내기 위한 통로를 이루고 있고, 로봇(1)이 감압 분위기에 노출되면, 제2 암 부재(30) 내의 공기는 빼기구멍(39)을 통하여 제2 암 부재(30)의 기단부로부터 제1암 부재(20) 내로 들어가고, 또한 제1 암 부재(20) 내의 빼기구멍(29)을 통하여 제1 암 부재(20)의 기단부로부터 외부로 용이하게 빼내지게 된다. 또한, 제1 암 부재(20)의 기단부는 기대부(100) 측에 것으로, 본원에 있어서는 암(10)을 구동시키는 기대부의 축 위의 부위이다. 그 기단부에는 암(10) 내의 공기를 외부로 나가게 하는 개구부가 설치되고, 그 개구부에는 암 내에서 발생한 분진 등을 감압 분위기로 나가게 하지 않기 위한 필터(19)가 장착되어 있다.

각 풀리의 지름비에 대해서는 제1 풀리(21)의 지름 R1과 제2 풀리(22)의 지름 R2는 R1 : R2 = 2 : 1의 관계이고, 제3 풀리(31)의 지름 R3과 제4 풀리(32)의 지름 R4는 R3 : R4 = 1 : 2의 관계로 되어 있다. 따라서, 제1 풀리(21), 제2 풀리(22)(제3 풀리(31)) 및 제4 풀리(32)의 회전각비는 1 : 2 : 1이 되므로, 제1 풀리(21)와 제2 풀리(22)(제3 풀리(31))와 제4 풀리(32)와의 회전 각도비는 1 : 2 : 1이 된다. 그 결과, 후술의 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 풀리(21)를 회동시켜 도 8(A) 상태로부터 도 8(B) 및 도 8(C) 상태로 변화시키면, 제1 암 부재(20)와 제2 암 부재(30)와의 각도가 변화하지만, 핸드 부재(40)는 제1 암 부재(20)의 제1 풀리(21)의 중심점 P와 제2 암 부재(30)의 제4 풀리(32)의 중심점 R을 잇는 직선(가상선 X) 위를 방향을 일정하게 하면서 신축하도록 이동하게 된다.

본 발명에 있어서는 암 신축용 구동원(4)에 의해서 암 신축축(2)을 회전시키는 것에 의해, 핸드부(40)를 소정 방향으로 향한 상태하에서 제1암 부재(20)와 제2 암 부재(30)와 핸드부(40)로 이루어지는 암(10)의 신축동작이 행해진다. 다른 한편, 암 선회용 구동원(5)에 의해서 암 선회축(3)를 회전시키는 것에 의해, 제1 암 부재(20)를 선회하여 암(10) 전체의 선회동작이 행해진다. 또한, 이러한 신축동작 및 선회동작에 대해서는 다음에 상술한다.

(기대부)

다음에, 기대부(100)에 대해 설명한다. 도 4는 도 1에 나타내는 기대부(100)의 투시 단면의 확대도이다. 기대부(100)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 암(10A)의 신축동작을 행하는 암 신축축(2A)과, 암(10A)의 선회동작을 행하는 암 선회축(3A)과, 암(10B)의 신축동작을 행하는 암 신축축(2B)과, 암(10B)의 선회동작을 행하는 암 선회축(3B)을 구비하고 있다. 그리고, 각 암(10A, 10B)은, 도 1 및 도 5에 나타내는 암 신축용 구동원(4A, 4B)에 의해서 암 신축축(2A, 2B)을 회동 중심으로 하여 신축하고, 또, 암 선회용 구동원(5A, 5B)에 의해서 암 선회축(3A, 3B)을 회동 중심으로 하여 선회하도록 동작한다. 본 발명에 있어서는 암의 신축과 선회 각각에 대한 축과 구동원을 가지므로, 각 암의 선회와 신축을 독자적으로 행할 수 있다고 하는 효과가 있다.

각 축(2A, 3A, 2B, 3B)은 암 중 1개의 암을 동작시키는 암 신축축을 신축축으로 하고, 그 이외의 축인 암 선회축 및 다른 암의 암 신축축을 상기의 중실축과 동심이 되도록 설치한 중공축으로 하도록 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 암 신축축(2A)을 가장 중심 측에 위치하는 중실축으로 하고, 그 중실축을 내부에 구비하도록 3개의 중공축이 축심을 동일하게 하도록 순차 배치되어 있다. 구체적으로는 중심측으로부터, 중실축으로 이루어진 암 신축축(2A), 중공축으로 이루어진 암 선회축(3A), 중공축으로 이루어진 암 신축축(2B), 중공축으로 이루어진 암 선회축(3B)의 순서로 배치되어 있다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해, 암의 구동 부분의 구조를 축심을 동일하게 하는 컴팩트한 구조로 할 수 있음과 동시에, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 축(2A, 3A, 2B, 3B) 의 사이를 자기(磁氣) 씰(7)로 베어링(6) 등을 적용한 봉지(封止) 구조로 하기 쉽기 때문에 감압 환경하에 설치했을 때의 밀봉성을 높일 수 있다.

또, 본 실시의 형태에 있어서, 각 축(2A, 3A, 2B, 3B)의 사이에는 복수의 베어링(6)이 축단부 측에 배치되고, 가능한 한 간격을 두는 것으로 안정되어 지지하도록 하고 있다. 또한, 베어링(6) 사이에는 자기 씰(7)이 배치되어 있지만, 자기 씰(7)의 위치는 외부측(도 1 및 도 4의 예에서는 베어링 사이의 아래쪽)으로 되어 있다. 그 이유는 벨트에는 초기 장력을 작용시켜, 그 래디얼력에 의한 축의 변형을 자기 씰(7) 위치에서 누르기 위해, 자기 씰(7)의 상부에 베어링(6)을 2개 배치하도록 하고 있다.

각 축(2A, 3A, 2B, 3B)에는 각각 풀리가 설치되고, 예를 들면, 암 신축축(2A)에는 풀리(54A)가 설치되며, 암 선회축(3A)에는 풀리(64A)가 설치되고, 암 신축축(2B)에는 풀리(54B)가 설치되며, 암 선회축(3B)에는 풀리(64B)가 설치되어 있다. 이러한 각 풀리는 도시한 바와 같이 동일지름인 것이 바람직하지만, 다른 지름이어도 상관없다.

도 5는 도 1에 나타내는 암 신축용 구동원과 암 선회용 구동원의 구성을 나타내는 단면도이다. 암 신축축(2A)은 암 신축용 구동원(4A)으로부터의 구동력에 의해서 회동한다. 암 신축용 구동원(4A)으로부터의 구동력은, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 암 신축용 구동원(4A)에 설치된 풀리(52A)와, 암 신축축(2A)에 설치된 풀리(54A)와, 그러한 풀리(52A, 54A) 사이에 걸린 벨트(53A)로 구성되는 전달 수단에 의해서, 암 신축축(2A)에 전달한다. 전달된 구동력은 암 신축축(2A)을 회전 시키고, 그 암 신축축(2A)의 상단에 설치된 풀리(21A)를 회전시킨다. 이 풀리(21A)의 회전은 상기의 암 설명란에서 설명한 바와 같이, 제1 암 부재(20)와 제2 암 부재(30)와 핸드부(40)로 이루어지는 암(10)의 신축동작을 행하게 한다. 또한, 이러한 신축동작은 다른 쪽의 암(10B)에 대해서도 암 신축축(2B)이 중공축인 것 이외는 동일하다.

암 선회축(3A)은 암 선회용 구동원(5A)으로부터의 구동력에 의해서 회동한다. 암 선회용 구동원(5A)으로부터의 구동력은, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 암 선회용 구동원(5A)에 설치된 풀리(62A)와, 암 선회축(3A)에 설치된 풀리(64A)와, 그러한 풀리(62A, 64A) 사이에 걸린 벨트(63A)로 구성되는 전달 수단에 의해서, 암 선회축(3A)으로 전달한다. 전달된 구동력은 암 선회축(3A)을 회전시키고, 그 암 선회축(3A)의 상단에 설치된 제1 암 부재(20A)를 회전시킨다. 이 제1 암 부재(20A)의 회전에 의해서 암(10A) 전체가 선회한다.

이와 같이, 암(10)은 암 신축축(2)을 회동시키는 것에 의해 암이 신축하고, 암 선회축(3)를 회동시키는 것에 의해 암 전체가 선회하지만, 암 선회축(3)를 회동시키지 않고 암 신축축(2)을 회동시키는 것만으로는 제1 암 부재(20)의 풀리(21)가 회전할뿐이기 때문에 도 8에 나타내는 핸드 부재(40)의 방향을 일정하게 하면서 신축시킬 수 없다. 그 때문에, 도 8에 나타내는 동작을 실시하도록 암 신축축(2)을 회동시킴과 동시에 암 선회축(3)도 회동시키도록 제어하는 것에 의해, 핸드 부재(40)의 방향을 일정하게 하면서 신축시킨다.

본 발명의 로봇(1)은 이러한 제어를 도 5에 나타내는 바와 같이 기계적으로 실현된 점에도 특징이 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 형태로서 도 5에 나타내는 바와 같이, 암 신축용 구동원(4A)의 구동력을 암 선회축(3A)에 전달하는 전달 수단을 구비하도록 구성한다. 더욱 상세하게는, 전달 수단은 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 암 신축용 구동원(4A)가 가지는 풀리(52A')(A풀리라고도 한다.)와, 암 선회용 구동원(5A)이 가지는 풀리(62A')(B풀리라고도 한다.)와, 풀리(52A')(A풀리)와 풀리(62A')(B풀리)와의 사이에 걸린 연결 벨트(53A')와, 풀리(62A')(B풀리)와 인접해서 설치된 풀리(62A)(C풀리라고도 한다.)와, 암 선회축(3A)에 설치된 풀리(64A)(D풀리라고도 한다.)와, 풀리(62A)(C풀리)와 풀리(64A)(D풀리)와의 사이에 설치된 전동 벨트(63A)로 구성된다.

본 발명의 로봇(1)이 상술한 전달 수단을 구비하는 것에 의해, 암 신축용 구동원(4A)의 구동력을 암 선회축(3A)에 전달할 수 있으므로, 암(10)의 신축동작을 암 선회용 구동원(5A)을 동작시키지 않고 행할 수 있다. 그 결과, 암 신축용 구동원(4A)에 의해서 암 신축축(2A)의 회전을 제어하고, 동시에 암 선회축(3)의 회전 제어도 실시할 수 있어 핸드부를 소정 방향을 향하면서 암의 신축동작을 제어할 수 있다.

상기 전달 수단에 있어서, 암 신축용 구동원(4A)에 설치된 풀리(52A)와 풀리(52A')(A풀리)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 동일한 지름으로 상하에 배치되어 있다. 또, 암 선회용 구동원(5A)에 설치된 풀리(62A)와 풀리(62A')(B풀리)도, 도 5에 나타내는 바와 같이, 동일한 지름으로 상하에 배치되어 있지만, 상기의 풀리(52A)보다 위쪽에 위치하도록 설치되어 있다. 또한, 풀리(52A, 62A)의 상하 방향 의 좌표 위치는 암 신축축(2A)과 암 선회축(3A)에 설치된 풀리(54A, 64A)의 상하 방향의 좌표 위치에 대응하고 있다.

상술한 전달 수단에 있어서, 암 신축용 구동원(4A)의 구동력은 위쪽의 풀리(52A), 벨트(53A), 암 신축축(2A)의 하단의 풀리(54A), 암 신축축(2A), 암 신축축(2A)의 상단의 풀리(21A)의 순서로 전달되어 암부(12)를 신축시킨다. 동시에 암 신축용 구동원(4A)의 구동력은 아래쪽의 풀리(52A'), 벨트(53A'), 암 선회용 구동원(5A)의 하단의 풀리(62A'), 풀리(62A), 벨트(63A), 암 선회축(3A)의 풀리(64A), 암 선회축(3A), 암 선회축(3A)의 상단의 제1 암 부재(20A)의 순서로 전달되어 제1 암 부재(20)(암부 20A)를 선회시킨다. 따라서, 이러한 전달 수단에 의하면, 암 신축용 구동원(4A)에 의해서 암 신축축(2A)의 회전을 제어하는 것으로, 핸드부(12A)를 소정 방향을 향한 상태를 유지하면서 암(10A)의 신축을 행할 수 있다.

한편, 암 선회용 구동원(5)을 구동시키면, 암의 신축을 행하게 하지 않고 암을 선회시킬 수 있고, 또, 암 신축용 구동원(4)과 암 선회용 구동원(5)을 동시에 구동시키면, 신축시키면서 선회시킬 수 있다.

이상과 같은 구동은 암 신축용 구동원(4B)과 암 선회용 구동원(5B)에 있어서도 마찬가지로서, 암 신축축(2B)과 암 선회축(3B)에 상기와 동일하게 구동력을 주어 암(10B)의 신축과 선회를 행할 수 있다. 또한, 암 신축용 구동원(4)과 암 선회용 구동원(5)으로서는 써보모터가 이용되고, 그 구동축으로는 커플링이나 베어링으로 구성된 조인트 구조체가 설치되며, 또, 필요에 따라서 감속기가 설치되어 있다. 감속기는 구동축에 직결하고 있어도 좋고, 기어나 벨트로 연결하고 있어도 좋다.

또, 암 선회용 구동원(5)에 설치되는 풀리(62, 62')는 상하로 겹쳐지도록 배치되어 있지만, 암 선회축(3)에 구동력을 전동(轉動)시키기 위한 풀리(62)에는 암 선회용 구동원(5)의 구동력이 그대로 전해지도록 구성되어 있다. 한편, 암 신축축(3)으로부터의 구동력을 받기 위한 풀리(62')는 암 선회용 구동원(5)의 구동력에 따라서는 회전하지 않지만, 그 풀리(62')가 암 신축용 구동원(4A)으로부터의 구동력으로 회전했을 때는 풀리(62)를 회전시키도록 구성되어 있다. 이러한 풀리(62')는 이른바 크로스 롤러 베어링을 구비하는 것으로, 구체적으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 크로스 롤러 베어링(8)과 베어링(9)으로 래디얼 쓰러스트(thrust) 부하를 받는 구조로 되어 있다. 또한, 암 신축용 구동원(4)에 설치되는 풀리(52, 52')도 상하로 겹쳐지도록 배치되어 있지만, 이러한 풀리(52, 52')는 일체적으로 회전하도록 구성되어 있다.

도 6은 도 1에 나타내는 암 신축용 구동원과 암 선회용 구동원의 배치 형태를 나타내는 투시 평면도(A)(B)이다. 여기서, 도 6(A)는 축부(14)가 가지는 풀리(54A, 64A, 54B, 64B)와, 축부(14)의 주위에 배치된 각 구동원(4A, 5A, 4B, 5B)이 가지는 풀리(52A, 52A', 62A, 62A', 52B, 52B', 62B, 62B')와, 각 풀리 사이에 걸린 벨트(53A, 53A', 63A, 53B, 53B', 63B)와의 위치 관계를 나타내는 투시 평면도이고, 도 6(B)는 암 신축용 구동원(4)과 암 선회용 구동원(5)과의 위치 관계를 나타내는 투시 평면도이다.

암 신축용 구동원(4)과 암 선회용 구동원(5)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 암 신축축(2)과 암 선회축(3)으로 구성된 축부(14)의 주위에 배치되어 있다. 구체 적으로는 암(10A)의 신축과 선회에 이용하는 암 신축용 구동원(4A)과 암 선회용 구동원(5A)이 페어(pair)가 되어 인접해서 배치되고, 그 대칭 위치에는 암(10B)의 신축과 선회에 이용하는 암 신축용 구동원(4B)과 암 선회용 구동원(5B)이 페어가 되어 인접해서 배치되어 있다. 본 발명의 로봇(1)은 1개의 축부(14)의 주위에 4개의 구동원을 배치한 컴팩트한 구조로 할 수 있다.

여기서, 도 6(B)에 나타내는 부호 80 ~ 85를, 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4에는 축부(14)를 상하 방향으로 이동시키기 위한 기구가 나타나고 있다. 축부(14)의 상하이동은, 예를 들면 프로세스 챔버 내의 워크 재치대(載置臺)에 워크를 실어 놓거나 또는 워크 재치대로부터 워크를 취출할 때에 핸드 부재(40)를 약간 상하로 이동시키는 동작이다. 특히 본 발명의 로봇(1)은 도 7에 나타내는 연결 부재(28)에 의해서 핸드 부재(40A, 40B)의 상하 방향의 좌표 위치(P_A, P_B)가 대략 같은 위치에 배치되어 있으므로, 그 상하이동은 워크의 실어 놓음/취출시에 있어서의 약간의 이동이면 좋다.

도 4에 나타내는 상하이동기구는 축부(14)를 상하이동시키기 위한 구동원(80)과, 구동원(80)의 회전에 의해서 회전하는 볼 나사(81)와, 볼 나사(81)의 회전에 의해서 상하이동하는 볼 나사 너트(82)와, 볼 나사 너트(82)에 연결함과 동시에 축부(14)에 연결하는 슬라이드 부재(84)와, 슬라이드 부재(84)를 지지하는 가이드 부재(83)로 구성되어 있다. 구동원(80)은 필요에 따라서 감속기를 구비한 풀리(88)를 가지고, 그 풀리(88)와 볼 나사(81)의 동축상에 설치된 풀리(87)와의 사 이에는 벨트(89)가 걸쳐지며, 구동원(80)의 구동력이 볼 나사(81)로 전달된다. 또한, 구동력의 전달은 기어 연결에 의해서 행하여도 상관없다. 또, 슬라이드 부재(84)는 볼 나사(81)의 주위에 복수 설치하는 것이 상하이동의 안정성의 점에서 바람직하고, 도 8에 예에서는 4개의 슬라이드 부재(84)를 볼 나사(81)를 중심으로 하여 대칭 배치한 구성으로 하고 있다.

볼 나사(81)의 회전은 볼 나사 너트(82)를 상하이동시키므로, 그 볼 나사 너트(82)와 슬라이드 부재(84)를 연결 암(85)으로 일체화시키면, 볼 나사(81)의 상하이동이 슬라이드 부재(84)의 상하이동으로 되고, 그 슬라이드 부재(84)의 상부에 연결된 축부(14)를 상하이동시킨다. 또한, 부호(86)는 가이드 부재(83)의 하단을 지지하는 지지 부재이다. 이러한 구성으로 이루어진 상하이동기구에 의하면, 예를 들면 프로세스 챔버 내의 워크 재치대에 워크를 실어 놓거나 또는 워크 재치대로부터 워크를 취출할 때에 핸드 부재(40)를 약간 상하로 이동시킬 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서는 로봇(1)에 있어서, 암의 선단에 설치된 핸드 부재(40A(40B))는 그 길이에 의해서 중력으로 휘어짐을 일으키는 경우가 있지만, 이 휘어짐을 보정하도록 축부(14)를 상하이동시켜, 높이 조정을 행하도록 하고 있다.

(암의 동작)

다음으로 암(10)의 동작을 이하에 설명한다. 도 8은 암부의 신축동작의 설명도이다. 암(10)은 제1 암 부재(20)와 제2 암 부재(30)가 같은 길이로 되어 있고, 그 때문에, 도 8(A)에 나타내는 바와 같이, 초기 상태에서는 제1 암 부재(20)와 제2 암 부재(30)가 접혀 축소된 상태가 된다. 여기서, 「동일한 길이」란, 암의 양단 에 위치하는 풀리의 중심간의 길이(도 8에 있어서, P와 Q와의 간격, Q와 R과의 간격)가 동일하다는 의미이다. 또한, 초기 상태에서는, 핸드 부재(40)는 제2 암 부재(30)에 대략 직교하도록 설치되어 있고, 제1 암 부재(20) 및 제2 암 부재(30)의 대략 긴 방향의 가상선 Y와 핸드 부재(40)의 긴 방향의 가상선 X와는 직교하고 있다.

다음에, 암 신축축(2)을 가상선 Y에 대해서 각도 θ1이 될 때까지 회전시키면, 제1 암 부재(20)도 제1 풀리(21)의 중심점 P를 중심으로 하여 가상선 Y에 대해서 각도 θ1이 될 때까지 회전한다. 본 발명에서는 제1 풀리(21)와 제2 풀리(22)의 지름비가 2 : 1이므로, 제2 암 부재(30)는, 도 8(B)에 나타내는 바와 같이, 제1 암 부재(20)의 2배의 속도로 제1 암 부재(20)의 회전 방향의 역방향으로 회전한다. 따라서, 제1 암 부재(20)와 제2 암 부재(30)와의 각도 θ2는 제1 암 부재(20)의 회전 각도 θ1의 2배가 된다.

또, 본 발명에서는 제3 풀리(31)와 제4 풀리(32)의 지름비가 1 : 2이므로, 핸드 부재(40)는, 도 8(C)에 나타내는 바와 같이, 제2 암 부재(30)의 1/2배의 속도로 제2 암 부재(30)의 회전 방향의 역방향으로 회전한다. 따라서, 제2 암 부재(30)와 핸드 부재(40)와의 각도 θ3은 제1 암 부재(20)와 제2 암 부재(30)와의 각도 θ2가 1/2배가 된다.

또한 그 후, 암 신축축(2)을 역회전시키면, 암(10)은 도 8(C)의 신장 상태로부터 도 8(B)의 상태를 거쳐 도 8(A)의 상태로 돌아온다.

이상과 같이, 제1 암 부재(20)의 회전각 θ1과 핸드 부재(40)의 회전각 θ3 의 변화가 동일하게 되고, 게다가 제1암 부재(20)와 제2 암 부재(30)의 길이가 동일하므로, 제2 암 부재(30)와 핸드 부재(40)가 연결하는 제4 풀리(32)의 중심점 R은 상기 가상선 X 위를 신축하도록 변화하고, 핸드 부재(40)는 상기 가상선 X 위를 긴 방향을 바꾸지 않고 변화한다. 따라서, 암 신축용 구동원(4)의 회전에 의해서, 핸드 부재(40)는 일정 방향으로 신축 운동하도록 변위한다.

도 9는 2개의 암의 신축 형태 및 선회 형태의 예를 나타내는 설명도이다. 도 9에 있어서, (A)는 암(10A)이 포지션 S로 신축하고, 암(10B)이 포지션 U로 신축하는 모양이며, (B)는 암(10A)이 포지션 S로 신축하고, 암(10B)이 포지션 V로 신축하는 모양이며, (C)는 암(10A)이 포지션 T로 신축하고, 암(10B)이 포지션 V로 신축하는 모양이며, (D)는 암(10A)이 포지션 T로 신축하고, 암(10B)이 포지션 U로 신축하는 모양이다. 본 발명의 로봇(1)은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 2개의 암(10A, 10B)를 각각 독립하여 신축시켜 선회시킬 수 있다.

또한, 각 암(10A, 10B)의 선회는, 예를 들면 암 선회 구동원에 스텝 모터를 이용한 경우에는 초기 위치로부터의 회전수를 제어하는 것에 의해, 선회 위치를 제어할 수 있다. 한편, 예를 들면 암 선회 구동원에 써보모터를 이용한 경우에는 각 암 등의 회전 위치를 검출하는 센서나 로터리 엔코더 등을 이용하여 선회 위치를 검출하여 제어하도록 하여도 좋다.

(반도체 제조 프로세스에의 적용예)

도 10은 본 발명의 산업용 로봇(1)이 반도체의 제조 프로세스에 이용되는 일례를 나타내는 개략 평면도로서, 도 11은 도 10의 개략 측면도이다. 도 10에 나타 내는 장치는 반도체의 제조 프로세스에 있어서의 처리 집합 장치(150)이고, 상기 본 발명의 로봇(1)과 그 로봇(1)이 설치되는 트랜스퍼 챔버(209)와, 트랜스퍼 챔버(209)의 주위에 배치되어 로봇(1)을 구비하는 2개 이상의 암(10A, 10B)에 의해서 워크의 반입 반출을 하는 복수의 프로세스 챔버(210, 220, 230, 240)를 구비하는 예이다. 또한, 장치 중앙에 설치된 트랜스퍼 챔버(209)는 감압 가능하게 되어 있다.

이 트랜스퍼 챔버(209)의 주위에는, 예를 들면 도 10의 예에서는 그 둘레방향으로 6분할된 처리실이 배치되어 있다. 이 중, 부호 210, 220, 230, 240의 4실은 프로세스 챔버이고, 부호 203, 203의 2실은 그 집합 처리 장치(150) 밖으로부터 웨이퍼의 건네 받음을 실시하는 수용실이다. 또, 부호 201은 집합 처리 장치 밖으로부터 웨이퍼(304)의 건네 받음을 실시하는 로봇이다. 이러한 집합 처리 장치(150)에서는 각 실의 입구에 게이트 벤(ben)(202, 204, 205)dl 설치되고, 그 게이트 벤(202, 204, 205)의 개폐에 의해 처리실로의 출입을 행한다.

또한, 본 발명의 로봇(1) 이외의 구성은 도시의 예로 한정되지 않고, 각종의 구성을 채용할 수 있다. 또, 반송 로봇실(200) 내에 설치된 반송 로봇(201)은 웨이퍼(304)가 수납된 웨이퍼 탑재 랙(lack)(301, 302, 303)(이하, 부호 300으로 나타낸다)과 수용실(203)과의 사이에 동작하지만, 이 반송 로봇(201)에 대해서도 도시의 예로 한정되지 않고, 각종의 구성을 채용할 수 있다.

이러한 집합 처리 장치(150) 내에 본 발명의 로봇(1)이 배치되지만, 본 발명의 로봇(1)은 구비하는 2개 이상의 암의 각각이 암 신축용 구동원과 암 선회용 구 동원을 구비하여 독립적으로 동작하고, 각각이 구비하는 핸드부에 실어 놓인 워크의 높이가 대략 동일하도록 구성되어 있으므로, 트랜스퍼 챔버(209)의 주위에 배치된 프로세스 챔버(210, 220, 230, 240)에 대한 워크의 반입·반출 등의 시간을 단축할 수 있다.

이상, 본 발명의 산업용 로봇에 대해 설명했지만, 상술의 본 실시 형태는 본 발명의 바람직한 실시의 일례이고, 이것으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변형 실시 가능하다.

도 1은 본 발명의 산업용 로봇의 일례를 나타내는 투시 정면도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 2개의 암 중 1개의 암을 구성하는 제1 암 부재의 내부 구조를 나타내는 투시 평면도(A) 및 B-B단면도(B)이다.

도 3은 도 1에 나타내는 2개의 암 중 1개의 암을 구성하는 제2 암 부재의 내부 구조를 나타내는 투시 평면도(A) 및 C-C단면도(C)이다.

도 4는 도 1에 나타내는 기대부의 투시 단면의 확대도이다.

도 5는 도 1에 나타내는 암 신축용 구동원과 암 선회용 구동원의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 6은 도 1에 나타내는 암 신축용 구동원과 암 선회용 구동원의 배치 형태를 나타내는 투시 평면도(A)(B)이다.

도 7은 핸드부의 상하 방향의 좌표 위치를 동일하게 하는 연결 부재의 투시 정면도이다.

도 8은 암부의 신축동작의 설명도이다.

도 9는 2개의 암의 신축 형태 및 선회 형태의 예를 나타내는 설명도이다.

도 10은 본 발명의 산업용 로봇(1)이 반도체의 제조 프로세스에 이용되는 일례를 나타내는 개략 평면도이다.

도 11은 도 10의 개략 측면도이다.

<부호의 설명>

1 로봇

2, 2A, 2B 암 신축축

3, 3A, 3B 암 선회축

4, 4A, 4B 암 신축용 구동원

5, 5A, 5B 암 선회용 구동원

6 베어링

7 자기 씰

10, 10A, 10B 암

11, 11A, 11B 암부

12, 12A, 12B 핸드부

14 축부

20, 20A, 20B 제1 암 부재

30, 30A, 30B 제2 암 부재

40, 40A, 40B 핸드 부재

4l, 41A, 41B 탑재부

42 나사

43 연결부

52A, 52A', 52B, 52B', 62A, 62A', 62B, 62B' 풀리

53A', 53B', 63A', 63B' 연결 벨트

54A, 54B, 64A, 64B 풀리

80 상하이동의 구동원

81 볼 나사

82 볼 나사 너트

83 가이드 부재

84 슬라이드 부재

85 연결 암

86 지지 부재

87 풀리

88 풀리

89 벨트

100 기대부

150 처리 집합 장치

200 반송 로봇실

201 반송 로봇

202, 204, 205 게이트 벤

203 수용실

209 트랜스퍼 챔버

210, 220, 230, 240 프로세스 챔버

300, 301, 302, 303 웨이퍼 탑재 랙

304 웨이퍼

P_A, P_B 상하 방향의 좌표 위치

Claims

기대부(基臺部) 측으로부터 암부(arm部) 및 핸드부의 순서로 연결되고, 해당 핸드부를 소정 방향으로 향하면서 신축이 자유롭게 동작하는 암을 2개 이상 가지는 산업용 로봇으로서,

상기 암 각각은,

암 신축축(伸縮軸)을 회동 중심으로 하여 상기 암을 신축시키는 암 신축용 구동원과,

암 선회축(旋回軸)을 회동 중심으로 하여 상기 암을 선회시키는 암 선회용 구동원과,

상기 핸드부의 상하 방향의 좌표 위치를 동일하게 하는 연결 부재와,

상기 암 신축용 구동원의 구동력을 상기 암 선회축으로 전달하는 전달 수단을 구비하며,

상기 전달 수단은 상기 암 신축용 구동원이 가지는 A풀리와, 상기 암 선회용 구동원이 가지는 B풀리와, 상기 A풀리와 상기 B풀리와의 사이에 걸린 연결 벨트와, 상기 B풀리와 동축(同軸) 회전하도록 설치된 C풀리와, 상기 암 선회축에 설치된 D풀리와, 상기 C풀리와 상기 D풀리와의 사이에 설치된 전동 벨트로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
청구항 1에 있어서,

상기 암 중 1개의 암을 동작시키는 암 신축축이 중실축(中實軸)이고, 그 이외의 축인 상기 암 선회축 및 다른 암의 암 신축축이 상기 중실축과 동심이 되도록 설치된 중공축인 산업용 로봇.
청구항 1에 있어서,

상기 암부와 상기 핸드부는 상기 기대부 측으로부터 제1 암 부재, 제2 암 부재 및 핸드 부재의 순서로 연결되고,

상기 제1 암 부재는 상기 기대부 측에 있어서 상기 암 신축축에 연결하는 제1 풀리와, 상기 제2 암 부재 측에 있어서 해당 제2 암 부재에 연결하는 제2 풀리와, 해당 제1 풀리 및 해당 제2 풀리 사이에 걸리는 제1 벨트를 가지고,

상기 제2 암 부재는 상기 제2 풀리와 동심이 되도록 설치된 제3 풀리와, 상기 핸드 부재 측에 있어서 해당 핸드 부재에 연결하는 제4 풀리와, 해당 제3 풀리 및 해당 제4 풀리 사이에 걸리는 제2 벨트를 가지는 산업용 로봇.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재한 산업용 로봇과, 해당 산업용 로봇이 설치되는 트랜스퍼 챔버(transfer chamber)와, 해당 트랜스퍼 챔버의 주위에 배치되고, 상기 산업용 로봇이 구비하는 2개 이상의 암에 의해서 워크의 반입 반출을 하는 복수의 프로세스 챔버(process chamber)를 구비하는 것을 특징으로 하는 집합 처리 장치.
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