KR102075827B1 - 기판 반송 로봇 및 그 운전 방법 - Google Patents

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이사오 가토
이오리 구라타
마사유키 사이토
히로히코 고토
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가와사끼 쥬고교 가부시끼 가이샤
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Abstract

이 기판 반송 로봇(1)은, 공통의 선회축선(A0)을 갖는 좌우의 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)과, 좌우의 아암을 구동하기 위한 아암 구동 수단과, 아암 구동 수단을 제어하기 위한 제어 수단을 구비한다. 선회 풀리를 고정한 상태로 제1 구동부에 의해서 제1 링크 부재를 선회축선 둘레로 회전시켜 아암을 신축시켰을 때의 기판 유지 부재(5a,5b)의 이동 궤적이 대략 직선형이 되도록, 선회 풀리, 제1 풀리, 제2 풀리, 및 제3 풀리 사이의 풀리비가 설정되어 있다. 이에 의해, 아암 신축시의 기판 유지 부재의 이동 궤적을 대략 직선형으로 할 수 있다.

Description

기판 반송 로봇 및 그 운전 방법{SUBSTRATE CONVEYOR ROBOT AND METHOD FOR OPERATING SAME}
본 발명은, 공통의 선회축선을 갖는 좌우의 아암을 구비한 기판 반송 로봇 및 그 운전 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 반송하기 위한 기판 반송 로봇으로서, 좌우의 아암을 구비한 기판 반송 로봇이 알려져 있다. 기판 반송 로봇의 각 아암은, 선회축선 둘레로 회전 가능한 제1 링크 부재와, 제1 링크 부재의 선단부에 회전 가능하게 접속된 제2 링크 부재와, 제2 링크 부재의 선단부에 회전 가능하게 접속된 기판 유지 부재(핸드)를 갖는다.
로봇 구조의 간소화 등을 위해서, 좌우의 아암을 구비한 기판 반송 로봇 중에는, 좌우 아암의 선회축선을 공통화한 기판 반송 로봇이 있다(특허 문헌 1). 이 타입의 기판 반송 로봇에 있어서는, 제1 링크 부재와 제2 링크 부재가 동일한 길이로 구성됨과 더불어, 좌우의 기판 유지 부재가 상이한 높이에 배치되어 있다.
한편, 기판 반송 로봇에 있어서, 좌우 아암의 선회축선을 공통화함과 더불어, 좌우 기판 유지 부재를 동일한 높이에 배치한 경우, 제1 링크 부재와 제2 링크 부재를 동일한 길이로 설정하면, 아암을 그들 신장 상태에서 수축 상태로 변화시킬 때에, 좌우 아암의 제2 링크 부재들이 간섭하거나, 혹은 제2 링크 부재와 선회축이 간섭한다고 하는 문제가 있다.
이러한 제2 링크 부재끼리의 간섭, 또는 제2 링크 부재와 선회축의 간섭의 문제를 해결하기 위해서, 제2 링크 부재의 길이를 제1 링크 부재의 길이보다 짧게 설정하는 것을 생각할 수 있다.
그런데, 제1 링크 부재와 제2 링크 부재를 동일한 길이로 설정한 경우에는, 선회축선 둘레의 제1 링크 부재의 회전 속도와, 제1 링크 부재의 선단부의 제1 회전축선 둘레의 제2 링크 부재의 회전 속도를 1:2로 설정함으로써, 제2 링크 부재의 선단부의 이동 궤적을 직선형으로 할 수 있다.
그리고, 제1 회전축선 둘레의 제2 링크 부재의 회전 속도와, 제2 링크 부재의 선단부의 제2 회전축선 둘레의 기판 유지 부재의 회전 속도를 2:1로 설정함으로써, 아암의 신축 동작에 있어서의 기판 유지 부재의 자세를 일정하게 유지해, 기판 유지 부재의 이동 궤적을 직선형으로 할 수 있다.
일본국 특허 공개 평 5-109866호 공보
한편, 좌우 아암의 제2 링크 부재들의 간섭의 문제, 혹은 제2 링크 부재와 선회축의 간섭의 문제를 해결하기 위해서, 제2 링크 부재의 길이를 제1 링크 부재의 길이보다 짧게 설정한 경우에는, 아암의 신축 동작시에 있어서의 제2 링크 부재의 선단부의 이동 궤적이, 직선에서 크게 일탈한 곡선형이 된다고 하는 문제가 있다. 이에 수반하여, 기판 유지 부재의 자세를 일정하게 유지하는 것이 곤란해져, 기판 유지 부재의 이동 궤적이, 직선에서 크게 일탈한 곡선형이 된다.
기판 유지 부재의 이동 궤적의 직선성을 충분히 확보할 수 없는 경우에는, 목표 위치에 기판 유지 부재를 위치 맞춤하는 것이 어려워진다. 특히, 제1 링크 부재와 제2 링크 부재와 기판 유지 부재가, 풀리 및 벨트로 구성된 동력 전달 기구에 의해서 연동하도록 구성되어 있는 경우, 전후 방향(X방향) 및 좌우 방향(Y방향)으로 충분히 높은 자유도를 갖고 기판 유지 부재의 위치를 조정하는 것이 곤란하다.
본 발명은, 상술한 종래의 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 공통의 선회축선을 갖는 좌우의 아암을 구비하고, 동일 높이에 배치된 좌우의 기판 유지 부재를 갖는 기판 반송 로봇에 있어서, 아암 신축 동작시에 있어서의 기판 반송 부재의 이동 궤적을 대략 직선형으로 하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 공통의 선회축선을 갖는 좌우의 아암을 구비하고, 동일 높이에 배치된 좌우의 기판 유지 부재를 갖는 기판 반송 로봇에 있어서, 전후 방향(X방향) 및 좌우 방향(Y방향)으로 충분히 높은 자유도를 갖고 기판 유지 부재의 위치를 조정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1의 양태에 의한 기판 반송 로봇은, 공통의 선회축선을 갖는 좌우의 아암과, 상기 좌우의 아암을 구동하기 위한 아암 구동 수단과, 상기 아암 구동 수단을 제어하기 위한 제어 수단을 구비하고, 상기 좌우의 아암의 각각은, 기단부에 상기 선회축선을 갖고, 선단부에 제1 회전축선을 갖는 제1 링크 부재와, 기단부에 상기 제1 회전축선을 갖고, 선단부에 제2 회전축선을 갖는 제2 링크 부재와, 기판을 유지 가능하게 구성되고, 상기 제2 회전축선 둘레로 회전 가능한 기판 유지 부재를 갖고, 상기 좌우의 아암의 상기 기판 유지 부재들은, 서로 동일한 높이에 배치되어 있고, 상기 제2 회전축선은, 상기 제1 회전축선보다 좌우 방향 내측에 위치하고 있고, 상기 아암 구동 수단은, 상기 선회축선 둘레로 상기 제1 링크 부재를 회전시키기 위한 제1 구동부와, 상기 제1 링크 부재로부터 독립하여 상기 선회축선 둘레로 회전 가능한 선회 풀리와, 상기 제1 회전축선 둘레로 상기 제2 링크 부재와 일체로 회전 가능한 제1 풀리와, 상기 선회 풀리와 상기 제1 풀리를 연결하는 벨트와, 상기 제1 회전축선에 맞춰 배치되고, 상기 제1 링크 부재에 고정된 제2 풀리와, 상기 제2 회전축선 둘레로 상기 기판 유지 부재와 일체로 회전 가능한 제3 풀리와, 상기 제2 풀리와 상기 제3 풀리를 연결하는 벨트를 갖고, 상기 선회 풀리를 고정한 상태로 상기 제1 구동부에 의해서 상기 제1 링크 부재를 상기 선회축선 둘레로 회전시켜 상기 아암을 신축시켰을 때의 상기 기판 유지 부재의 이동 궤적이 대략 직선형이 되도록, 상기 선회 풀리, 상기 제1 풀리, 상기 제2 풀리, 및 상기 제3 풀리 사이의 풀리비가 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2의 양태는, 제1의 양태에 있어서, 상기 풀리비는, 상기 아암의 실적용 스트로크 범위 내에 있어서의 상기 기판 유지 부재의 상기 이동 궤적이 대략 직선형이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3의 양태는, 제2의 양태에 있어서, 상기 풀리비는, 상기 아암의 상기 실적용 스트로크 범위 중 전방 영역의 스트로크 범위에 있어서의 상기 기판 유지 부재의 상기 이동 궤적이 대략 직선형이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4의 양태는, 제1 내지 제3 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 선회 풀리를 회전시킴으로써, 상기 제1 회전축선 둘레로 상기 제2 링크 부재를 회전시킴과 더불어 상기 제2 회전축선 둘레로 상기 기판 유지 부재를 회전시켜 상기 기판 유지 부재의 위치를 조정하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제5의 양태에 의한 기판 반송 로봇은, 공통의 선회축선을 갖는 좌우의 아암과, 상기 좌우의 아암을 구동하기 위한 아암 구동 수단과, 상기 아암 구동 수단을 제어하기 위한 제어 수단을 구비하고, 상기 좌우의 아암의 각각은, 기단부에 상기 선회축선을 갖고, 선단부에 제1 회전축선을 갖는 제1 링크 부재와, 기단부에 상기 제1 회전축선을 갖고, 선단부에 제2 회전축선을 갖는 제2 링크 부재와, 기판을 유지 가능하게 구성되고, 상기 제2 회전축선 둘레로 회전 가능한 기판 유지 부재를 갖고, 상기 좌우의 아암의 상기 기판 유지 부재들은, 서로 같은 높이에 배치되어 있고, 상기 제2 회전축선은, 상기 제1 회전축선보다 좌우 방향 내측에 위치하고 있고, 상기 아암 구동 수단은, 상기 선회축선 둘레로 상기 제1 링크 부재를 회전시키기 위한 제1 구동부와, 상기 제1 링크 부재로부터 독립하여 상기 선회축선 둘레로 회전 가능한 선회 풀리와, 상기 제1 회전축선 둘레로 상기 제2 링크 부재와 일체로 회전 가능한 제1 풀리와, 상기 선회 풀리와 상기 제1 풀리를 연결하는 벨트와, 상기 제1 회전축선에 맞춰 배치되고, 상기 제1 링크 부재에 고정된 제2 풀리와, 상기 제2 회전축선 둘레로 상기 기판 유지 부재와 일체로 회전 가능한 제3 풀리와, 상기 제2 풀리와 상기 제3 풀리를 연결하는 벨트를 갖고, 상기 제어 장치는, 상기 선회 풀리를 회전시킴으로써, 상기 제1 회전축선 둘레로 상기 제2 링크 부재를 회전시킴과 더불어 상기 제2 회전축선 둘레로 상기 기판 유지 부재를 회전시켜 상기 기판 유지 부재의 위치를 조정하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제6의 양태는, 제1 내지 제5의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 좌우의 아암을 상하로 2세트 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제7의 양태는, 제6의 양태에 있어서, 상단의 상기 좌우의 아암 중 어느 1개의 아암의 상기 선회 풀리와, 하단의 상기 좌우의 아암 중 어느 1개의 아암의 상기 선회 풀리가, 서로 일체로 회전하도록 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제8의 양태는, 제7의 양태에 있어서, 상단 좌측의 상기 아암의 상기 선회 풀리와 하단 우측의 상기 아암의 상기 선회 풀리가 연결됨과 더불어, 상단 우측의 상기 아암의 상기 선회 풀리와 하단 좌측의 상기 아암의 상기 선회 풀리가 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제9의 양태는, 제1 내지 제8의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 아암을 상기 선회축선 둘레로 회전시켰을 때의 선회 반경이 최대가 되는 아암 신장 상태에서, 상기 선회 반경이 최소가 되는 아암 수축 상태로 상기 좌우의 아암의 상태를 변화시킬 때에, 상기 제2 회전축선이 상기 선회축선의 위치를 넘어 앞쪽에서 뒤쪽으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제10의 양태는, 제1 내지 제9의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 아암 구동 수단은, 상기 좌우의 아암의 각각을 독립적으로 구동할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제11의 양태는, 제1 내지 제10의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 아암의 신축 동작에 있어서, 상기 선회 풀리 및 상기 제1 링크 부재를, 동시 또는 상이한 타이밍에서 회전시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제12의 양태는, 제1 내지 제11의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 아암을 상기 선회축선을 따라서 승강시키기 위한 승강 구동 수단을 더 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제13의 양태는, 제1 내지 제12의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 벨트는 스틸 벨트인 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제14의 양태는, 공통의 선회축선을 갖는 좌우의 아암과, 상기 좌우의 아암을 구동하기 위한 아암 구동 수단을 구비한 기판 반송 로봇의 운전 방법으로서, 상기 좌우의 아암의 각각은, 기단부에 상기 선회축선을 갖고, 선단부에 제1 회전축선을 갖는 제1 링크 부재와, 기단부에 상기 제1 회전축선을 갖고, 선단부에 제2 회전축선을 갖는 제2 링크 부재와, 기판을 유지 가능하게 구성되고, 상기 제2 회전축선 둘레로 회전 가능한 기판 유지 부재를 갖고, 상기 좌우의 아암의 상기 기판 유지 부재들은, 서로 같은 높이에 배치되어 있고, 상기 제2 회전축선은, 상기 제1 회전축선보다 좌우 방향 내측에 위치하고 있고, 상기 아암 구동 수단은, 상기 선회축선 둘레로 상기 제1 링크 부재를 회전시키기 위한 제1 구동부와, 상기 제1 링크 부재로부터 독립하여 상기 선회축선 둘레로 회전 가능한 선회 풀리와, 상기 제1 회전축선 둘레로 상기 제2 링크 부재와 일체로 회전 가능한 제1 풀리와, 상기 선회 풀리와 상기 제1 풀리를 연결하는 벨트와, 상기 제1 회전축선에 맞춰 배치되고, 상기 제1 링크 부재에 고정된 제2 풀리와, 상기 제2 회전축선 둘레로 상기 기판 유지 부재와 일체로 회전 가능한 제3 풀리와, 상기 제2 풀리와 상기 제3 풀리를 연결하는 벨트를 갖고, 상기 선회 풀리를 회전시킴으로써, 상기 제1 회전축선 둘레로 상기 제2 링크 부재를 회전시킴과 더불어 상기 제2 회전축선 둘레로 상기 기판 유지 부재를 회전시켜 상기 기판 유지 부재의 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제15의 양태는, 제14의 양태에 있어서, 상기 기판 반송 로봇은, 상기 좌우의 아암을 상하로 2세트 구비하고 있고, 상단의 상기 좌우의 아암 중 1개의 아암의 상기 선회 풀리와, 하단의 상기 좌우의 아암 중 어느 1개의 아암의 상기 선회 풀리가, 서로 일체로 회전하도록 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제16의 양태는, 제15의 양태에 있어서, 상단 좌측의 상기 아암의 상기 선회 풀리와 하단 우측의 상기 아암의 상기 선회 풀리가 연결됨과 더불어, 상단 우측의 상기 아암의 상기 선회 풀리와 하단 좌측의 상기 아암의 상기 선회 풀리가 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제17의 양태는, 제14 내지 제16의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 좌우의 아암의 각각을 독립적으로 구동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제18의 양태는, 제14 내지 제17의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 아암의 신축 동작에 있어서, 상기 선회 풀리 및 상기 제1 링크 부재를, 동시 또는 상이한 타이밍에서 회전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 공통의 선회축선을 갖는 좌우의 아암을 구비하고, 동일 높이에 배치된 좌우의 기판 유지 부재를 갖는 기판 반송 로봇에 있어서, 아암 신축 동작시에 있어서의 기판 반송 부재의 이동 궤적을 대략 직선형으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 공통의 선회축선을 갖는 좌우의 아암을 구비하고, 동일 높이에 배치된 좌우의 기판 유지 부재를 갖는 기판 반송 로봇에 있어서, 전후 방향(X방향) 및 좌우 방향(Y방향)으로 충분히 높은 자유도를 갖고 기판 유지 부재의 위치를 조정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 기판 반송 로봇의 개략 구성을 나타낸 평면도.
도 2는 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇의 개략 구성을 설명하기 위한 다른 평면도.
도 3은 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇의 개략 구성을 나타낸 배면도.
도 4는 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇의 아암 구동 수단을 설명하기 위한 종단면도.
도 5는 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇의 아암 구동 수단을 설명하기 위한 다른 종단면도.
도 6은 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇의 아암 구동 수단을 설명하기 위한 측면도.
도 7은 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇의 아암 신축 동작을 설명하기 위한 평면도.
도 8은 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇의 풀리비의 최적화 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇의 풀리비의 최적화 방법을 설명하기 위한 다른 도면.
도 10은 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇의 풀리비의 최적화 방법을 설명하기 위한 다른 도면.
도 11은 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇의 다른 운전 방법을 설명하기 위한 평면도.
도 12는 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇에 있어서의 기판 유지 부재의 위치 조정 동작을 설명하기 위한 평면도.
도 13은 도 1에 나타낸 기판 반송 로봇에 있어서의 기판 유지 부재의 위치 조정 동작을 설명하기 위한 다른 평면도.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 의한 기판 반송 로봇 및 그 운전 방법에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)은, 공통의 선회축선A0를 갖는 상단의 좌우의 아암(2La, 2Ra)과, 공통의 선회축선A0를 갖는 하단의 좌우 아암(2Lb, 2Rb)을 구비하고 있다. 상단의 좌우 아암(2La, 2Ra)의 공통의 선회축선A0와 하단의 좌우 아암(2Lb, 2Rb)의 공통의 선회축선A0와는 일치하고 있다.
도 1에 있어서는, 상단의 좌우 아암(2La, 2Ra)이 아암 수축 상태에 있고, 하단의 좌우 아암(2Lb, 2Rb)이 아암 신장 상태에 있다. 여기서 아암 수축 상태란, 아암을 선회축선A0 둘레로 회전시켰을 때의 선회 반경이 최소가 되는 상태이며, 아암 신장 상태란, 아암을 선회축선A0 둘레로 회전시켰을 때의 선회 반경이 최대가 되는 상태이다.
상단의 좌우 아암(2La, 2Ra)과 하단의 좌우 아암(2Lb, 2Rb)은, 아암 수축 상태에 있어서 상하 방향에서 봤을 때 겹쳐져 있어, 양자는 공통의 최소 선회 반경을 갖고 있다. 또, 상단의 좌우 아암(2La, 2Ra)과 하단의 좌우 아암(2Lb, 2Rb)은, 아암 신장 상태에 있어서도 상하 방향에서 봤을 때 겹쳐져 있어, 양자는 공통의 최대 리치를 갖고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상단의 좌우 아암(2La, 2Ra)은, 각각, 중공의 제1 링크 부재(3a), 중공의 제2 링크 부재(4a) 및 기판 유지 부재(핸드)(5a)를 구비하고 있다.
제1 링크 부재(3a)는, 기단부에 선회축선(A0)을 갖고, 선단부에 제1 회전축선(A1a)을 갖고 있고, 선회축선(A0) 둘레로 회전 가능하다. 제2 링크 부재(4a)는, 기단부에 제1 회전축선(A1a)을 갖고, 선단부에 제2 회전축선(A2a)을 갖고 있고, 제1 회전축선(A1a) 둘레로 회전 가능하다. 제2 링크 부재(4a)의 선단부의 제2 회전축선(A2a)은, 제1 링크 부재(3a)의 선단부의 제1 회전축선(A1a)보다 좌우 방향 내측에 위치하고 있다.
마찬가지로, 하단의 좌우 아암(2Lb, 2Rb)의 각각은, 중공의 제1 링크 부재(3b), 중공의 제2 링크 부재(4b), 및 기판 유지 부재(핸드)(5b)를 구비하고 있다.
제1 링크 부재(3b)는, 기단부에 선회축선(A0)을 갖고, 선단부에 제1 회전축선(A1b)을 갖고 있고, 선회축선(A0) 둘레로 회전 가능하다. 제2 링크 부재(4b)는, 기단부에 제1 회전축선(A1b)을 갖고, 선단부에 제2 회전축선(A2b)을 갖고 있고, 제1 회전축선(A1b) 둘레로 회전 가능하다. 제2 링크 부재(4b)의 선단부의 제2 회전축선(A2b)은, 제1 링크 부재(3b)의 선단부의 제1 회전축선(A1b)보다 좌우 방향 내측에 위치하고 있다.
기판 유지 부재(5a, 5b)는, 반도체 웨이퍼 등의 기판(S)을 유지 가능하게 구성되어 있고, 기단부에 제2 회전축선(A2a, A2b)을 갖고, 제2 회전축선(A2a, A2b) 둘레로 회전 가능하다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상단의 우측 아암(2Ra)을 구성하는 각 부재는, 위에서부터 차례로, 중공의 제1 링크 부재(3a), 중공의 제2 링크 부재(4a), 및 기판 유지 부재(핸드)(5a)이다. 상단의 좌측 아암(2La)도 동일한 구성이다.
또, 하단의 우측 아암(2Rb)을 구성하는 각 부재는, 아래에서부터 차례로, 중공의 제1 링크 부재(3b), 중공의 제2 링크 부재(4b), 및 기판 유지 부재(핸드)(5b)이다. 하단의 좌측 아암(2Lb)도 동일한 구성이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 하단의 우측 아암(2Rb)의 제1 링크 부재(3b)의 기단부의 하면에는, 선회축선(A0) 둘레로 제1 링크 부재(3b)를 회전시키기 위한 아암 구동축(제1 구동부)(6Rb)의 상단이 고정되어 있다. 제1 링크 부재(3b)의 기단부의 내부에는, 제1 링크 부재(3b)로부터 독립하여 선회축선(A0) 둘레로 회전 가능한 선회 풀리(7Rb)가 설치되어 있다. 선회 풀리(7Rb)의 중앙 하면에는, 선회축A0 둘레로 선회 풀리(7Rb)를 회전시키기 위한 풀리 구동축(8B)의 상단이 고정되어 있다.
통형상의 아암 구동축(6Rb)의 내부에 통형상의 풀리 구동축(8B)이 삽입 통과 되어 있고, 아암 구동축(6Rb)과 풀리 구동축(8B)은, 선회축선(A0)을 중심으로 동심상으로 배치되어 있다.
제1 링크 부재(3b)의 선단부의 내부에는, 제1 링크 부재(3b)로부터 독립하여 제1 회전축선(A1b) 둘레로 회전 가능한 제1 풀리(9Rb)가 설치되어 있다. 제1 풀리(9Rb)의 상면은, 연결축을 통해 제2 링크 부재(4b)의 기단부의 하면에 연결되어 있다. 제1 풀리(9Rb)는, 제1 회전축선(A1b) 둘레로 제2 링크 부재(4b)와 일체로 회전한다.
선회 풀리(7Rb)와 제1 풀리(9Rb)는, 제1 벨트(10Rb)에 의해서 연결되어 있고, 제1 벨트(10Rb)를 통해 양 풀리(7Rb, 9Rb)가 연동하여 회전한다. 제1 벨트(10Rb)는, 바람직하게는 스틸 벨트이다. 스틸 벨트를 이용함으로써, 파티클의 발생을 억제하고, 또, 아웃 가스의 발생을 억제할 수 있으므로, 반도체 제조 장치의 처리실 등, 클린도가 높은 환경이나 진공 영역에서의 사용에 적합하다.
또한, 본 발명에 의한 기판 반송 로봇에서 사용 가능한 벨트는, 스틸 벨트로 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 고무제의 타이밍 벨트를 사용할 수도 있다.
제2 링크 부재(4b)의 기단부의 내부에는, 제2 링크 부재(4b)로부터 독립하여 제1 회전축선(A1b) 둘레로 회전 가능한 제2 풀리(11Rb)가 설치되어 있다. 제2 풀리(11Rb)의 하면은, 연결축을 통해 제1 링크 부재(3b)에 고정되어 있다. 제2 풀리(11Rb)의 연결축은, 제1 풀리(9Rb)의 통 형상의 연결축의 내부에 삽입 통과되어 있고, 제1 풀리(9Rb)와 제2 풀리(11Rb)는, 제1 회전축선(A1b)을 중심으로 동심상으로 배치되어 있다.
제2 링크 부재(4b)의 선단부의 내부에는, 제2 링크 부재(4b)로부터 독립하여 제2 회전축선(A2b) 둘레로 회전 가능한 제3 풀리(12Rb)가 설치되어 있다. 제3 풀리(12Rb)의 상면은, 연결축을 통해 기판 유지 부재(5b)의 기단부의 하면에 연결되어 있다. 제3 풀리(12Rb)는, 제2 회전축선(A2b) 둘레로 기판 유지 부재(5b)와 일체로 회전한다.
제2 풀리(11Rb)와 제3 풀리(12Rb)는, 제2 벨트(13Rb)에 의해서 연결되어 있고, 제2 벨트(13Rb)를 통해 양 풀리(11Rb, 12 Rb)가 연동하여 회전한다. 제2 벨트(13Rb)는, 바람직하게는 스틸 벨트이다. 상술한 바와 같이, 스틸 벨트를 이용함으로써, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
상술한 아암 구동축(6Rb), 풀리 구동축(8B), 선회 풀리(7Rb), 제1 풀리(9Rb), 제2 풀리(11Rb), 제3 풀리(12Rb), 제1 벨트(10Rb), 및 제2 벨트(13Rb)는, 하단의 우측 아암(2Rb)의 아암 구동 수단을 구성하고 있다.
이상, 하단의 우측 아암(2Rb) 및 그 아암 구동 수단의 구성에 대해서 설명했는데, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상단의 우측 아암(2Ra) 및 그 아암 구동 수단의 구성은, 기본적으로, 하단의 우측 아암(2Rb) 및 그 아암 구동 수단의 구성을, 아암 구동축 및 풀리 구동축 이외의 부분에 대해서 상하 반전시킨 구성으로 되어 있다.
상단의 우측 아암(2Ra) 및 그 구동 수단은, 내부 구조로서, 상술한 하단의 우측 아암(2Rb)과 마찬가지로, 선회 풀리(7Ra), 제1 풀리(9Ra), 제1 벨트(10Ra), 제2 풀리(11Ra), 제3 풀리(12Ra), 및 제2 벨트(13Ra)를 구비하고 있다.
또, 하단의 좌측 아암(2Lb) 및 그 아암 구동 수단의 구성은, 기본적으로, 하단의 우측 아암(2Rb) 및 그 아암 구동 수단의 구성을, 좌우 반전시킨 구성으로 되어 있다. 또, 상단의 좌측 아암(2La) 및 그 아암 구동 수단의 구성은, 기본적으로, 상단의 우측 아암(2Ra)의 구성을, 좌우 반전시킨 구성으로 되어 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 하단의 좌우 아암(2Lb, 2Rb)의 기판 유지 부재(5b)들은, 서로 같은 높이에 배치되어 있고, 또, 상단의 좌우 아암(2La, 2Ra)의 기판 유지 부재(5a)들은, 서로 같은 높이에 배치되어 있다.
상단의 좌우 아암(2La, 2Ra)의 각 아암 구동 수단은, 좌우 아암(2La, 2Ra)의 각각을 독립적으로 구동할 수 있도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 하단의 좌우 아암(2Lb, 2Rb)의 각 아암 구동 수단은, 좌우 아암(2Lb, 2Rb)의 각각을 독립적으로 구동할 수 있도록 구성되어 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 기판 반송 로봇(1)의 아암 구동 수단에 있어서는, 선회축선(A0) 둘레로 동심상으로 4개의 아암 구동축(6La, 6Ra, 6Lb, 6Rb)과, 2개의 풀리 구동축(8A, 8B)이 배치되어 있다.
상단의 우측 아암(2Ra)의 아암 구동축(6Ra)이 가장 내측에 배치되어 있고, 그 외 측에 상단의 좌측 아암(2La)의 아암 구동축(6La)이 배치되어 있다.
상단의 좌측 아암(2La)의 아암 구동축(6La)의 외측에는, 하단의 우측 아암(2Rb)의 풀리 구동축(8B)이 배치되어 있다. 하단의 우측 아암(2Rb)의 선회 풀리(7Rb)와 상단의 좌측 아암(2La)의 선회 풀리(7La)가, 풀리 연결 부재(14A)에 의해서 연결되어 있어, 양 풀리(7Rb, 7La)는 일체로 회전한다. 이 때문에, 단일의 구동원에 의해서 2개의 풀리(7Rb, 7La)를 동시에 회전시킬 수 있다.
풀리 구동축(8B)의 외측에는, 하단의 우측 아암(2Rb)의 아암 구동축(6Rb)이 배치되어 있고, 그 외측에 하단의 좌측 아암(2Lb)의 아암 구동축(6Lb)이 배치되어 있다.
하단의 좌측 아암(2Lb)의 아암 구동축(6Lb)의 외측에는, 하단의 좌측 아암(2Lb)의 풀리 구동축(8A)이 배치되어 있다. 하단의 좌측 아암(2Lb)의 선회 풀리(7Lb)와 상단의 우측 아암(2Ra)의 선회 풀리(7Ra)가, 풀리 연결 부재(14B)에 의해서 연결되어 있어, 양 풀리(7Lb, 7Ra)는 일체로 회전한다. 이 때문에, 단일의 구동원에 의해서 2개의 풀리(7Lb, 7Ra)를 동시에 회전시킬 수 있다.
또한, 아암 구동축(6La, 6Ra, 6Lb, 6Rb) 및 풀리 구동축(8A, 8B)의 배열은, 도 5에 나타낸 배열로 한정되는 것이 아니라, 각종의 배열을 취할 수 있다.
상단의 좌우 아암(2La, 2Ra)의 선회 풀리(7La, 7Ra)에는, 각각, 제1 벨트(10La, 10Ra)가 장착되어 있다. 하단의 좌우 아암(2Lb, 2Rb)의 선회 풀리(7Lb, 7 Rb)에는, 각각, 제1 벨트(10Lb, 10Rb)가 장착되어 있다.
각 아암 구동축(6La, 6Ra, 6Lb, 6Rb) 및 각 풀리 구동축(8A, 8B)은, 각 베어링 부재(15)에 의해서 회전 가능하게 지지되고 있다. 각 아암 구동축(6La, 6Ra, 6Lb, 6Rb) 및 각 풀리 구동축(8A, 8B)은, 각 하단부에 각 동력 전달부(16)가 형성되어 있다. 각 동력 전달부(16)에는, 각 서보 모터(도시하지 않음)로부터의 동력이 전달되어, 이에 의해, 각 아암 구동축(6La, 6Ra, 6Lb, 6Rb) 및 각 풀리 구동축(8A, 8B)이, 각각 독립적으로 회전 구동된다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)은, 상단 및 하단의 좌우의 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 전체를 선회축선(A0)을 따라서 승강시키기 위한 승강 구동 수단(17)을 구비하고 있다. 승강 구동 수단(17)은, 바람직하게는, 구동원으로서 서보 모터를 갖는다. 상단 및 하단의 좌우 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 각 아암 구동 수단의 구동원 및 승강 구동 수단의 구동원은, 로봇 컨트롤러(제어 수단)(18)에 의해서 제어된다.
본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)에 있어서는, 풀리 구동축(8A, 8B)을 고정하여 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를 고정한 상태로, 아암 구동축(6La, 6Ra, 6Lb, 6Rb)을 선회시켜 제1 링크 부재(3a, 3b)를 선회축선(A0) 둘레로 회전시키면, 풀리 및 벨트로 구성된 동력 전달 기구에 의해서 제2 링크 부재(4a, 4b) 및 기판 유지 부재(5a, 5b)에 동력이 전달되어, 이에 의해, 도 7에 나타낸 바와 같이 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 신축 동작이 행해진다.
이와 같이 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를 고정한 상태로 제1 링크 부재(3a, 3b)를 회전시킴으로써, 아암 신축 동작시에 기판 유지 부재(5a, 5b)의 자세가 일정하게 유지된다. 이 때문에, 기판 반송시에 있어서의 주위 구조물 등과의 간섭이나, 기판 수용부(FOUP, 로드 로크실 내의 기판 재치 선반 등)로의 기판 삽입시에 있어서의 기판 수용부의 내벽면과의 간섭을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)에 있어서, 상단 및 하단의 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 전체를 선회축선(A0) 둘레로 선회시킬 때에는 아암 구동축(6La, 6Ra, 6Lb, 6Rb) 및 풀리 구동축(8A, 8B)을 동일한 회전 속도로 동시에 회전시킨다.
본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)에 있어서는, 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)을 선회축선(A0) 둘레로 회전시켰을 때의 선회 반경이 최대가 되는 아암 신장 상태에서, 선회 반경이 최소가 되는 아암 수축 상태로 좌우의 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 상태를 변화시킬 때에, 제2 회전축선(A2a, A2b)이 선회축선(A0)의 위치를 넘어 앞쪽에서 뒤쪽으로 이동하도록 구성되어 있다.
이 때문에, 기판 반송 부재(5a, 5b)를 후방으로 크게 들어가게 할 수 있어, 도 1에 나타낸 바와 같은 전후방향의 치수가 비교적 큰 기판 반송 부재(5a, 5b)를 이용한 경우에도, 원하는 최소 선회 반경을 확보할 수 있다.
다음에, 본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)에 있어서는, 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를 고정한 상태로 아암 구동축(제1 구동부)(6La, 6Ra, 6Lb, 6Rb)에 의해서 제1 링크 부재(3a, 3b)를 선회축선(A0) 둘레로 회전시켜 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)을 신축시켰을 때의 기판 유지 부재(5a, 5b)의 이동 궤적이 대략 직선형이 되도록, 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb), 제1 풀리(9Ra, 9Rb), 제2 풀리(11Ra, 11Rb), 및 제3 풀리(12Ra, 12Rb) 사이의 풀리비가 설정되어 있다.
이하, 본 실시형태에 있어서의 풀리비의 최적화 방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 있어서는, 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb), 제1 풀리(9Ra, 9Rb), 제2 풀리(11Ra, 11Rb), 및 제3 풀리(12Ra, 12Rb) 사이의 풀리비가, 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 실적용 스트로크 범위 내에 있어서의 기판 유지 부재(5a, 5b)의 이동 궤적이 대략 직선형이 되도록 설정되어 있다.
우선, 도 8을 참조하여 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 실적용 스트로크에 대해서 설명한다. 도 8에 있어서 직교좌표의 원점(O)은 선회축선(A0)의 위치에 대응하고, X축은 선회축선(A0)의 위치로부터의 전후방향의 거리를, Y축은 선회축선(A0)의 위치로부터의 좌우 방향의 거리를 각각 나타내고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 기판 유지 부재(5a, 5b)의 자세는, X축에 평행이다.
도 8에 나타나 있는 바와 같이, 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)을 선회축선(A0) 둘레로 회전시켰을 때의 선회 반경이 최소가 되는 아암 수축 상태에 있어서는, 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 제2 회전축선(A2a, A2b)이 전후방향의 가장 뒤쪽(X축방향의 가장 좌측)에 위치하고 있다. 한편, 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)을 선회축선(A0) 둘레로 회전시켰을 때의 선회 반경이 최대가 되는 아암 신장 상태에 있어서는, 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 제2 회전축선(A2a, A2b)이 전후방향의 가장 앞쪽(X축방향의 가장 우측)에 위치하고 있다.
아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 실적용 스트로크는, 제2 회전축선(A2a, A2b)의, 가장 뒤쪽의 위치에서부터 가장 앞쪽의 위치까지의 전후방향의 거리(ST)에 상당한다. 본 실시형태에 있어서는, 실적용 스트로크 전체 중, 선회축선(A0)의 위치(좌표 원점(O))보다 전방의 영역에 속하는 스트로크(ST1)와, 선회축선(A0)의 위치보다 후방의 영역에 속하는 스트로크(ST2)가 동일하다(ST1=ST2).
본 실시형태에 있어서는, 아암 신장 상태(또는 아암 수축 상태)에 있어서의 기판 유지 부재(5a, 5b)의 위치를 기준으로 하여, 실적용 스트로크 범위 내에 있어서, 아암 신축시의 기판 유지 부재(5a, 5b)의 궤도 궤적이 대략 직선형이 되도록 풀리비를 최적화한다.
도 9는, 아암 신장 상태에 있는 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)에 관한 각종 설계 파라미터를 나타내고 있다. 각각의 부호의 의미는 이하와 같다.
O: 좌표 원점(선회축선(A0)의 위치에 대응한다)
P: 기판 유지 부재의 기준점
L1: 제1 회전축선에서부터 제2 회전축선까지의 길이
L2: 제2 회전축선에서부터 제3 회전축선까지의 길이
L3: 제3 회전축선에서부터 기판 유지 부재의 기준점까지의 길이
θ10: 길이 L1의 선분과 Y축으로 규정되는 내각의 각도
θ20: 길이 L1의 선분과 길이 L2의 선분으로 규정되는 내각의 각도
θ30: 길이 L3의 선분과 길이 L2에 직교하는 선분으로 규정되는 내각의 각도
ｌ': 좌표 원점에서부터 제3 회전축선까지의 길이
Φ: 길이 l'의 선분과 Y축으로 규정되는 내각의 각도
X10, Y10: 제1 회전축선의 X, Y좌표
X20, Y20: 제2 회전축선의 X, Y좌표
X30, Y30: 기판 유지 부재의 기준점의 X, Y좌표
ST1: 실적용 스트로크 전체 중 전방 영역에 속하는 부분
또한, 기판 유지 부재(5a, 5b)의 기준점(P)은, 도 9에 있어서, 제2 회전축선의 위치(X20, Y20)에서 X축에 평행한 직선을 그은 경우, 이 직선에 대해, 기판 유지 부재(5a, 5b)에 유지된 기판(웨이퍼)(S)의 중심으로부터 수직선을 그었을 때의 교점에 대응하고 있다.
그리고, 상술한 설계 파라미터에 대해서, X20＞0일 때, 이하의 식이 성립한다.
X20=ST1
Y20=L1-L2
Φ=tan-1(-X20/Y20)
l'=(X20 2+Y20 2)1/2
θ10=Φ+cos-1((l'2+L1 2-L2 2)/(2×l'×L1))
θ20=cos-1((L1 2+L2 2-l'2)/(2×L1×L2))
그리고, 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)의 제1 풀리(9Ra, 9Rb)에 대한 풀리비(풀리의 직경비)를 K1, 제2 풀리(11Ra, 11Rb)의 제3 풀리(12Ra, 12Rb)에 대한 풀리비(풀리의 직경비)를 K2로 하면,
θ20=-K1×θ10 → K1=-θ20/θ10
이 된다.
또, 기판 유지 부재(5a, 5b)의 자세를 X축과 평행하게 하고 있으므로,
θ10+θ20+θ30=0 → θ30=-θ10-θ20
이 된다.
따라서,
θ30=-K2×θ20 → K2=-θ30/θ20
여기서, 상기한 바와 같이,
θ30=-θ10-θ20
이므로,
K2=-(-θ10-θ20)/θ20
=(θ10+θ20)/θ20
본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)에 의하면, 상술한 바와 같이 풀리비K1, K2를 최적화함으로써, 도 10에 나타낸 바와 같이, 실적용 스트로크 ST의 범위에 있어서, 아암 신축 동작시에 있어서의 기판 반송 부재(5a, 5b)의 이동 궤적을 대략 직선형으로 할 수 있다. 또한, 도 10에 있어서 본 실시형태를 나타내는 실선 및 비교예를 나타내는 파선의 각각의 우단은, 제1 링크 부재 및 제2 링크 부재를 전방의 영역에서 직선형으로 늘린 경우에 상당하고, 좌단은, 기판 유지 부재를 전방을 향하게 한 상태로, 아암의 제1 링크 부재 및 제2 링크 부재를 후방의 영역에서 직선형으로 늘린 경우에 상당한다.
풀리비(풀리의 직경비)를 단순하게 1:2(K1=2, K2=0.5)로 한 비교예의 경우에는, 도 10에 파선으로 나타낸 바와 같이, 아암 신축 동작시의 기판 반송 부재의 이동 궤적이 직선으로부터 크게 일탈하여 곡선형이 된다. 한편, 본 실시형태에 있어서는, 풀리비 K1, K2를 상기한 바와 같이 최적화했으므로, 도 10에 실선으로 나타낸 바와 같이, 아암 신축 동작시에 있어서의 기판 유지 부재(5a, 5b)의 이동 궤적을, 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 실적용 스트로크 ST의 범위 내에 있어서 대략 직선형으로 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 전방 영역의 스트로크(ST1)와 후방 영역의 스트로크(ST2)를 동일하게 설정하고 있는데, 변형예로는, 전방 스트로크(ST1)와 후방 스트로크(ST2)를 상이하게 할 수도 있다. 이와 같이 전방 스트로크(ST1)와 후방 스트로크(ST2)가 상이한 경우에는, 풀리비의 최적화의 기준으로 하는 스트로크로서, 전방 스트로크(ST1) 또는 후방 스트로크(ST2) 중 어느 한쪽을 선택한다.
통상은, 기판 반송시에 있어서, 전방 스트로크(ST1)에 있어서의 이동 궤적의 직선성이 중요해지므로, 전방 스트로크(ST1)와 후방 스트로크(ST2)가 상이한 경우에는, 전방 스트로크(ST1)를 선택하여 풀리비의 최적화를 행하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)에 있어서의 아암 신축 동작의 다른 운전 방법으로는, 로봇 컨트롤러(제어 수단)(18)에 의해서, 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)의 신축 동작에 있어서, 제1 링크 부재(3a, 3b) 및 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를, 동시 또는 상이한 타이밍에서 회전시키도록 해도 된다. 예를 들면, 아암 신축 동작의 도중에 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를 회전시켜, 도 11에 나타낸 바와 같이, 기판 유지 부재(5a, 5b)의 궤도를 좌우 방향으로 변위시킬 수 있다. 이러한 운전 방법은, 예를 들면, 이동 경로의 도중에 있는 장애물을 피할 필요가 있을 때 등에 유효하다.
다음에, 본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)에 있어서, 기판 유지 부재(5a, 5b)의 위치를 조정하여 목표 위치에 위치 맞춤하는 방법에 대해서 설명한다.
선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를 고정한 상태로 제1 링크 부재(3a, 3b)를 회전시켜 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)을 신장시키고, 기판 유지 부재(5a, 5b)를 목표 위치의 근방까지 이동시키면, 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를 회전시켜, 제1 회전축선(A1a, A1b) 둘레로 제2 링크 부재(4a, 4b)를 회전시킴과 더불어, 제2 회전축선(A2a, A2b) 둘레로 기판 유지 부재(5a, 5b)를 회전시킨다. 이에 의해, 전후방향(X방향) 및 좌우 방향(Y방향)으로 충분히 높은 자유도를 갖고 기판 유지 부재(5a, 5b)의 위치, 즉 기판(S)의 위치를 조정할 수 있다.
또한, 기판 유지 부재(5a, 5b)가 목표 위치의 근방에 도달하기 전에 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를 회전시켜 기판 유지 부재(5a, 5b)의 위치 조정을 행할 수도 있다.
도 12는, 상단의 좌측 아암(2La)의 기판 유지 부재(5a)의 위치를 조정하는 경우를 나타내고 있는데, 이때, 하단의 우측 아암(2Rb)의 기판 유지 부재(5b)도 동시에 요동한다. 그러나, 하단의 우측 아암(2Rb)의 기판 유지 부재(5b)는, 도 12에 나타낸 바와 같이 아암 수축 상태에 있으므로 요동해도 특별히 문제는 없다.
예를 들면, 상단의 좌우 아암(2La, 2Ra)의 기판 유지 부재(5a)를 처리 전의 기판(S)의 반송에 사용하고, 하단의 좌우 아암(2Lb, 2Rb)의 기판 유지 부재(5b)를 처리 후의 기판(S)의 반송에 사용하도록 하면, 상단의 아암(2La, 2Ra)의 기판 유지 부재(5a)의 위치 조정과, 하단의 아암(2Lb, 2Rb)의 기판 유지 부재(5b)의 위치 조정을 동시에 실시할 필요가 없다.
또한, 수축 상태에 있는 아암의 기판 유지 부재가 요동하면, 주위의 구조물과 간섭하거나, 최소 선회 반경으로부터 나와 버리는 등의 문제가 있는 경우에는, 수축 상태에 있는 아암의 제1 링크 부재를, 선회 풀리의 회전에 맞춰, 동일한 회전 속도로 회전시킨다. 이에 의해, 수축 상태에 있는 아암의 전체가 선회축선(A0) 둘레로 선회하게 될 뿐이어서, 수축 상태에 있는 아암의 기판 유지 부재의 요동 동작을 억제할 수 있으므로, 기판 유지 부재가 주위의 구조물과 간섭하거나, 최소 선회 반경으로부터 나와버리는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)에 있어서는, 풀리 연결 부재(14A, 14B)에 의해서 상하 2개의 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를 연결했으므로, 단일의 구동원에 의해서 2개의 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를 구동할 수 있어, 구동원의 필요수를 삭감할 수 있다고 하는 이점이 있다.
도 13은, 상단의 좌우 아암(2La, 2Ra)의 각 기판 유지 부재(5a)의 위치를 조정하는 경우를 나타내고 있다. 상단의 좌우 아암(2La, 2Ra)의 각 선회 풀리(7La, 7Ra)는, 서로 독립적으로 구동할 수 있으므로, 좌우의 기판 유지 부재(5a)의 위치를 서로 독립적으로 조정할 수 있다.
이상 기술한 바와 같이, 본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)에 의하면, 상기한 바와 같이 풀리비를 최적화했으므로, 공통의 선회축선(A0)을 갖는 좌우의 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)을 구비하고, 동일 높이에 배치된 좌우의 기판 유지 부재(5a, 5b)를 갖는 기판 반송 로봇(1)에 있어서, 아암 신축 동작시에 있어서의 기판 반송 부재(5a, 5b)의 이동 궤적을, 실적용 스트로크의 범위 내에 있어서 대략 직선형으로 할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)에 의하면, 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를 회전시킴으로써 기판 유지 부재(5a, 5b)의 위치, 즉 기판(S)의 위치를 조정하도록 했으므로, 공통의 선회축선(A0)을 갖는 좌우의 아암(2La, 2Ra, 2Lb, 2Rb)을 구비하고, 동일 높이에 배치된 좌우의 기판 유지 부재(5a, 5b)를 갖는 기판 반송 로봇(1)에 있어서, 전후방향(X방향) 및 좌우 방향(Y방향)으로 충분히 높은 자유도를 갖고 기판 유지 부재(5a, 5b)의 위치를 조정할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의한 기판 반송 로봇(1)에 의하면, 하단의 우측 아암(2Rb)의 선회 풀리(7Rb)와 상단의 좌측 아암(2La)의 선회 풀리(7La)를 풀리 연결 부재(14A)로 연결함과 더불어, 하단의 좌측 아암(2Lb)의 선회 풀리(7Lb)와 상단의 우측 아암(2Ra)의 선회 풀리(7Ra)를 풀리 연결 부재(14B)로 연결하고, 연결된 2개의 선회 풀리가 서로 일체로 회전하도록 했으므로, 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)를 구동하기 위한 구동원의 필요수를 반분으로 할 수 있다.
또한, 선회 풀리(7La, 7Ra, 7Lb, 7Rb)의 연결 방법으로는, 상단의 우측 아암(2Ra)의 선회 풀리(7Ra)와 하단의 우측 아암(2Rb)의 선회 풀리(7Rb)를 연결함과 더불어, 상단의 좌측 아암(2La)의 선회 풀리(7La)와 하단의 좌측 아암(2Lb)의 선회 풀리(7Lb)를 연결해도 된다.
요컨대, 상단의 좌우 아암(2La, 2Ra) 중 어느 1개의 아암의 선회 풀리(7La, 7Ra)와, 하단의 좌우 아암(2Lb, 2Rb) 중 어느 1개의 아암의 선회 풀리(7Lb, 7Rb)를, 풀리 연결 부재로 연결해, 서로 일체로 회전하도록 하면 된다.
1: 기판 반송 로봇
2La, 2Ra: 상단의 좌우 아암
2Lb, 2Rb: 하단의 좌우 아암
3a: 상단의 좌우 아암의 제1 링크 부재
3b: 하단의 좌우 아암의 제1 링크 부재
4a: 상단의 좌우 아암의 제2 링크 부재
4b: 하단의 좌우 아암의 제2 링크 부재
5a: 상단의 좌우 아암의 기판 유지 부재(핸드)
5b: 하단의 좌우 아암의 기판 유지 부재(핸드)
6La, 6Ra: 상단의 좌우 아암의 아암 구동축(제1 구동부)
6Lb, 6Rb: 하단의 좌우 아암의 아암 구동축(제1 구동부)
7La, 7Ra: 상단의 좌우 아암의 선회 풀리
7Lb, 7Rb: 하단의 좌우 아암의 선회 풀리
8A, 8B: 풀리 구동축
9Ra: 상단의 우측 아암의 제1 풀리
9Rb: 하단의 우측 아암의 제1 풀리
10La, 10Ra: 상단의 좌우 아암의 제1 벨트
10Lb, 10Rb: 하단의 좌우 아암의 제1 벨트
11Ra: 상단의 우측 아암의 제2 풀리
11Rb: 하단의 우측 아암의 제2 풀리
12Ra: 상단의 우측 아암의 제3 풀리
12Rb: 하단의 우측 아암의 제3 풀리
13Ra: 상단의 우측 아암의 제2 벨트
13Rb: 하단의 우측 아암의 제2 벨트
14A, 14B: 풀리 연결 부재
15: 베어링 부재
16: 동력 전달부
17: 승강 구동 수단
18: 로봇 컨트롤러(제어 수단)
A0: 선회축선
A1a: 상단의 좌우 아암의 제1 회전축선
A1b: 하단의 좌우 아암의 제1 회전축선
A2a: 상단의 좌우 아암의 제2 회전축선
A2b: 하단의 좌우 아암의 제2 회전축선
S: 기판(웨이퍼)

Claims (18)

  1. 공통의 선회축선을 갖는 좌우의 아암과,
    상기 좌우의 아암을 구동하기 위한 아암 구동 수단과,
    상기 아암 구동 수단을 제어하기 위한 제어 수단을 구비하고,
    상기 좌우의 아암의 각각은,
    기단부에 상기 선회축선을 갖고, 선단부에 제1 회전축선을 갖는 제1 링크 부재와,
    기단부에 상기 제1 회전축선을 갖고, 선단부에 제2 회전축선을 갖는 제2 링크 부재와,
    기판을 유지 가능하게 구성되고, 상기 제2 회전축선 둘레로 회전 가능한 기판 유지 부재를 갖고,
    상기 좌우의 아암의 상기 기판 유지 부재들은, 서로 같은 높이에 배치되어 있고,
    상기 제2 회전축선은, 상기 제1 회전축선보다 좌우 방향 내측에 위치하고 있고,
    상기 아암 구동 수단은,
    상기 선회축선 둘레로 상기 제1 링크 부재를 회전시키기 위한 제1 구동부와,
    상기 제1 링크 부재로부터 독립하여 상기 선회축선 둘레로 회전 가능한 선회 풀리와,
    상기 제1 회전축선 둘레로 상기 제2 링크 부재와 일체로 회전 가능한 제1 풀리와,
    상기 선회 풀리와 상기 제1 풀리를 연결하는 벨트와,
    상기 제1 회전축선에 맞춰 배치되고, 상기 제1 링크 부재에 고정된 제2 풀리와,
    상기 제2 회전축선 둘레로 상기 기판 유지 부재와 일체로 회전 가능한 제3 풀리와,
    상기 제2 풀리와 상기 제3 풀리를 연결하는 벨트를 갖고,
    상기 선회 풀리를 고정한 상태로 상기 제1 구동부에 의해서 상기 제1 링크 부재를 상기 선회축선 둘레로 회전시켜 상기 아암을 신축시켰을 때의 상기 기판 유지 부재의 이동 궤적이 직선형이 되도록, 상기 선회 풀리, 상기 제1 풀리, 상기 제2 풀리, 및 상기 제3 풀리 사이의 풀리비가 설정되어 있는, 기판 반송 로봇.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 풀리비는, 상기 아암의 실적용 스트로크 범위 내에 있어서의 상기 기판 유지 부재의 상기 이동 궤적이 직선형이 되도록 설정되어 있는, 기판 반송 로봇.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 풀리비는, 상기 아암의 상기 실적용 스트로크 범위 중 전방 영역의 스트로크 범위에 있어서의 상기 기판 유지 부재의 상기 이동 궤적이 직선형이 되도록 설정되어 있는, 기판 반송 로봇.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 선회 풀리를 회전시킴으로써, 상기 제1 회전축선 둘레로 상기 제2 링크 부재를 회전시킴과 더불어 상기 제2 회전축선 둘레로 상기 기판 유지 부재를 회전시켜 상기 기판 유지 부재의 위치를 조정하는 기능을 갖는, 기판 반송 로봇.
  5. 삭제
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 좌우의 아암을 상하로 2세트 구비하고 있는, 기판 반송 로봇.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상단의 상기 좌우의 아암 중 어느 1개의 아암의 상기 선회 풀리와, 하단의 상기 좌우의 아암 중 어느 1개의 아암의 상기 선회 풀리가, 서로 일체로 회전하도록 연결되어 있는, 기판 반송 로봇.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상단 좌측의 상기 아암의 상기 선회 풀리와 하단 우측의 상기 아암의 상기 선회 풀리가 연결됨과 더불어, 상단 우측의 상기 아암의 상기 선회 풀리와 하단 좌측의 상기 아암의 상기 선회 풀리가 연결되어 있는, 기판 반송 로봇.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아암을 상기 선회축선 둘레로 회전시켰을 때의 선회 반경이 최대가 되는 아암 신장 상태에서, 상기 선회 반경이 최소가 되는 아암 수축 상태로 상기 좌우의 아암의 상태를 변화시킬 때에, 상기 제2 회전축선이 상기 선회축선의 위치를 넘어 앞쪽에서 뒤쪽으로 이동하는, 기판 반송 로봇.
  10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아암 구동 수단은, 상기 좌우의 아암의 각각을 독립적으로 구동할 수 있도록 구성되어 있는, 기판 반송 로봇.
  11. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 아암의 신축 동작에 있어서, 상기 선회 풀리 및 상기 제1 링크 부재를, 동시 또는 상이한 타이밍에서 회전시키는 기능을 갖는, 기판 반송 로봇.
  12. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아암을 상기 선회축선을 따라서 승강시키기 위한 승강 구동 수단을 더 갖는, 기판 반송 로봇.
  13. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벨트는 스틸 벨트인, 기판 반송 로봇.
  14. 공통의 선회축선을 갖는 좌우의 아암과, 상기 좌우의 아암을 구동하기 위한 아암 구동 수단을 구비한 기판 반송 로봇의 운전 방법으로서,
    상기 좌우의 아암의 각각은, 기단부에 상기 선회축선을 갖고, 선단부에 제1 회전축선을 갖는 제1 링크 부재와, 기단부에 상기 제1 회전축선을 갖고, 선단부에 제2 회전축선을 갖는 제2 링크 부재와, 기판을 유지 가능하게 구성되고, 상기 제2 회전축선 둘레로 회전 가능한 기판 유지 부재를 갖고, 상기 좌우의 아암의 상기 기판 유지 부재들은, 서로 같은 높이에 배치되어 있고, 상기 제2 회전축선은, 상기 제1 회전축선보다 좌우 방향 내측에 위치하고 있고,
    상기 아암 구동 수단은, 상기 선회축선 둘레로 상기 제1 링크 부재를 회전시키기 위한 제1 구동부와, 상기 제1 링크 부재로부터 독립하여 상기 선회축선 둘레로 회전 가능한 선회 풀리와, 상기 제1 회전축선 둘레로 상기 제2 링크 부재와 일체로 회전 가능한 제1 풀리와, 상기 선회 풀리와 상기 제1 풀리를 연결하는 벨트와, 상기 제1 회전축선에 맞춰 배치되고, 상기 제1 링크 부재에 고정된 제2 풀리와, 상기 제2 회전축선 둘레로 상기 기판 유지 부재와 일체로 회전 가능한 제3 풀리와, 상기 제2 풀리와 상기 제3 풀리를 연결하는 벨트를 갖고,
    상기 선회 풀리를 회전시킴으로써, 상기 제1 회전축선 둘레로 상기 제2 링크 부재를 회전시킴과 더불어 상기 제2 회전축선 둘레로 상기 기판 유지 부재를 회전시켜 상기 기판 유지 부재의 위치를 조정하고,
    상기 기판 반송 로봇은, 상기 좌우의 아암을 상하로 2세트 구비하고 있고,
    상단의 상기 좌우의 아암 중 어느 1개의 아암의 상기 선회 풀리와, 하단의 상기 좌우의 아암 중 어느 1개의 아암의 상기 선회 풀리가, 서로 일체로 회전하도록 연결되어 있는, 기판 반송 로봇의 운전 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상단 좌측의 상기 아암의 상기 선회 풀리와 하단 우측의 상기 아암의 상기 선회 풀리가 연결됨과 더불어, 상단 우측의 상기 아암의 상기 선회 풀리와 하단 좌측의 상기 아암의 상기 선회 풀리가 연결되어 있는, 기판 반송 로봇의 운전 방법.
  16. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 좌우의 아암의 각각을 독립적으로 구동하는, 기판 반송 로봇의 운전 방법.
  17. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 아암의 신축 동작에 있어서, 상기 선회 풀리 및 상기 제1 링크 부재를, 동시 또는 상이한 타이밍에서 회전시키는, 기판 반송 로봇의 운전 방법.
  18. 삭제
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