KR102294107B1 - 수평 다관절 로봇 및 수평 다관절 로봇의 제조 방법 - Google Patents

수평 다관절 로봇 및 수평 다관절 로봇의 제조 방법 Download PDF

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다모츠 구리바야시
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Abstract

수평 방향으로 아암이 동작하는 수평 다관절 로봇에 있어서, 비교적 단시간에 용이하게, 또한 수평 방향으로 핸드가 고정밀도로 동작하도록 설치하는 것이 가능한 수평 다관절 로봇을 제공한다. 수평 방향으로 아암(6)이 동작하는 수평 다관절 로봇(1)은, 반송 대상물이 탑재되는 핸드(4, 5)와, 핸드(4, 5)가 그 선단측에 회동 가능하게 연결되는 핸드측 아암부(18)와 핸드측 아암부(18)의 기단부측이 그 선단측에 회동 가능하게 연결되는 제2 핸드측 아암부(17)의 적어도 2개의 아암부를 갖는 아암(6)과, 아암(6)의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부(7)와, 본체부(7)에 부착된 수준기(23)를 구비하고 있다. 수준기(23)는 적어도 제2 핸드측 아암부(17)에 대한 핸드측 아암부(18)의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 조정된 후에, 본체부(7)에 부착되어 있다.

Description

수평 다관절 로봇 및 수평 다관절 로봇의 제조 방법{HORIZONTAL MULTI-JOINT ROBOT AND PRODUCTION METHOD FOR HORIZONTAL MULTI-JOINT ROBOT}
본 발명은, 수평 방향으로 아암이 동작하는 수평 다관절 로봇, 및 수평 다관절 로봇의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, EFEM(Equipment Front End Module)의 일부를 구성함과 함께 FOUP(Front Open Unified Pod)와 반도체 웨이퍼 처리 장치의 사이에서 반도체 웨이퍼를 반송하는 수평 다관절 로봇이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 수평 다관절 로봇은, 반도체 웨이퍼가 탑재되는 2개의 핸드와, 2개의 핸드가 선단측에 회동 가능하게 연결되는 아암과, 아암의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부를 구비하고 있다. 아암은, 본체부에 그 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 제1 아암과, 제1 아암의 선단측에 그 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 제2 아암과, 제2 아암의 선단측에 그 기단부측이 회동 가능하게 연결됨과 함께 그 선단측에 핸드가 회동 가능하게 연결되는 제3 아암으로 구성되어 있다. 본체부의 내부에는, 제1 아암을 승강시키는 아암 승강 기구가 수용되어 있다.
또한, 종래, 수직 다관절 로봇으로서, 베이스와, 베이스에 고정되는 동체와, 동체에 회동 가능하게 연결되는 제1 아암과, 제1 아암에 회동 가능하게 연결되는 제2 아암과, 제2 아암에 회동 가능하게 연결되는 손목 아암과, 손목 아암에 회동 가능하게 연결되는 손끝 아암을 구비하는 수직 다관절 로봇이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 특허문헌 2에 기재된 수직 다관절 로봇에서는, 제1 아암 및 손끝 아암에 원점 위치 조정용 수준기가 부착되어 있다.
다음으로, 종래, 반도체 웨이퍼를 반송하는 수평 다관절 로봇이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 3에 기재된 수평 다관절 로봇은, 반도체 웨이퍼가 탑재되는 핸드와, 핸드가 선단측에 회동 가능하게 연결되는 아암과, 아암의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 베이스를 구비하고 있다. 아암은, 베이스에 그 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 제1 아암부와, 제1 아암부의 선단측에 그 기단부측이 회동 가능하게 연결됨과 함께 그 선단측에 핸드가 회동 가능하게 연결되는 제2 아암부로 구성되어 있다.
또한, 특허문헌 3에 기재된 수평 다관절 로봇은, 제1 아암부에 대하여 제2 아암부를 회동시키는 선회 구동 수단을 구비하고 있다. 이 선회 구동 수단은, 출력축의 축 방향이 수평 방향으로 되도록 제1 아암부의 내부에 배치되는 모터와, 모터의 출력축에 연결되는 제1 베벨 기어와, 제1 베벨 기어와 맞물리는 제2 베벨 기어와, 제2 아암부의 기단부측에 고정된 원통 형상의 돌출부 하단측에 형성되는 제3 기어와, 제3 기어와 맞물림과 함께 제2 베벨 기어와 일체로 형성되는 제2 기어를 구비하고 있다.
일본 특허 공개 제2011-230256호 공보 일본 실용 신안 공개 소63-147704호 공보 일본 특허 공개 제2008-264980호 공보
FOUP는, SEMI(Semiconductor Equipment and Materials Institute) 규격에 기초하여 제조되고 있으며, FOUP에는, 여러 장의 반도체 웨이퍼가 일정한 피치로 상하 방향으로 겹치도록 수용되어 있다. FOUP에 수용되는 복수의 반도체 웨이퍼의 사이에는 간극이 형성되어 있지만, 이 간극은 비교적 좁게 되어 있다. FOUP와 반도체 웨이퍼 처리 장치의 사이에서 반도체 웨이퍼를 반송하는 수평 다관절 로봇은, FOUP에 수용되는 여러 장의 반도체 웨이퍼 사이의 좁은 간극에 핸드를 넣고 나서 핸드에 반도체 웨이퍼를 탑재하여 취출해야만 한다. 그로 인해, 이 수평 다관절 로봇은, 수평 방향으로 핸드가 고정밀도로 동작하도록 고정밀도로 설치되어 있을 필요가 있다.
수평 다관절 로봇을 고정밀도로 설치하기 위해서, 일반적으로는 수평 다관절 로봇의 설치 시에, 아암이 어떤 방향으로 늘어난 상태, 아암이 다른 방향으로 늘어난 상태 및 아암이 줄어든 상태 등의 다양한 상태로 수평 다관절 로봇의 상태를 바꾸면서, 수준기를 사용하여 각 상태에서의 핸드의 기울기 등을 조사하여 수평 방향으로 핸드가 최적의 동작을 행할 수 있도록, 수평 다관절 로봇을 설치하고 있다. 그로 인해, 반도체 웨이퍼를 반송하는 수평 다관절 로봇의 설치에는 시간이 걸린다. 또한, 이 수평 다관절 로봇이 설치되는 EFEM의 하우징의 내부는 그다지 넓지 않기 때문에, 수평 다관절 로봇의 설치 작업도 곤란하다.
따라서, 본 발명의 제1 과제는, 수평 방향으로 아암이 동작하는 수평 다관절 로봇에 있어서, 비교적 단시간에 용이하게, 또한 수평 방향으로 핸드가 고정밀도로 동작하도록 설치하는 것이 가능한 수평 다관절 로봇을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 과제는, 수평 방향으로 아암이 동작하는 수평 다관절 로봇의 제조 방법에 있어서, 비교적 단시간에 용이하게, 또한 수평 방향으로 핸드가 고정밀도로 동작하도록 설치하는 것이 가능하게 되는 수평 다관절 로봇의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
다음으로, 특허문헌 3에 기재된 수평 다관절 로봇에서는, 출력축의 축 방향이 수평 방향으로 되도록 제1 아암부의 내부에 모터가 배치되어 있기 때문에, 제1 아암부의 내부에 모터가 배치되어 있어도, 제1 아암부를 박형화하는 것이 가능해진다. 그러나, 이 수평 다관절 로봇에서는, 선회 구동 수단을 구성하는 모터의 동력이 제1 베벨 기어, 제2 베벨 기어, 제2 기어 및 제3 기어를 통하여, 제2 아암부에 전달되고 있기 때문에, 모터로부터 제2 아암부로의 동력의 전달 경로에 있어서, 감속비를 크게 하는 것은 곤란하다. 따라서, 이 수평 다관절 로봇에서는, 선회 구동 수단을 구성하는 모터로서, 출력이 큰 모터를 사용하지 않으면 안 되어, 모터가 대형화된다. 또한, 이 수평 다관절 로봇에서는, 모터의 동력이 제1 베벨 기어, 제2 베벨 기어, 제2 기어 및 제3 기어를 통하여, 제2 아암부에 전달되고 있기 때문에, 모터로부터 제2 아암부로의 동력의 전달 경로에 있어서의 백래쉬가 커지게 된다.
따라서, 본 발명의 제2 과제는, 아암의 일부를 구성하는 아암부의 내부에 출력축의 축 방향이 수평 방향으로 되도록 배치되는 모터를 갖는 수평 다관절 로봇에 있어서, 모터를 소형화하는 것, 및 백래쉬를 저감하는 것이 가능한 수평 다관절 로봇을 제공하는 데 있다.
상기한 제1 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 수평 다관절 로봇은, 수평 방향으로 아암이 동작하는 수평 다관절 로봇에 있어서, 반송 대상물이 탑재되는 핸드와, 핸드가 그 선단측에 회동 가능하게 연결되는 핸드측 아암부와 핸드측 아암부의 기단부측이 그 선단측에 회동 가능하게 연결되는 제2 핸드측 아암부의 적어도 2개의 아암부를 갖는 아암과, 아암의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부를 구비함과 함께, 적어도 제2 핸드측 아암부에 대한 핸드측 아암부의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 조정된 후에, 핸드, 아암 또는 본체부에 부착된 수준기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 제1 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 수평 다관절 로봇의 제조 방법은, 반송 대상물이 탑재되는 핸드와, 핸드가 그 선단측에 회동 가능하게 연결되는 핸드측 아암부와 핸드측 아암부의 기단부측이 그 선단측에 회동 가능하게 연결되는 제2 핸드측 아암부의 적어도 2개의 아암부를 갖는 아암과, 아암의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부와, 핸드, 아암 또는 본체부에 부착되는 수준기를 구비하고, 수평 방향으로 아암이 동작하는 수평 다관절 로봇의 제조 방법이며, 적어도 제2 핸드측 아암부에 대한 핸드측 아암부의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기를 조정한 후에, 수준기를 부착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수평 다관절 로봇은, 반송 대상물이 탑재되는 핸드와, 핸드가 회동 가능하게 연결되는 핸드측 아암부와, 핸드측 아암부가 회동 가능하게 연결되는 제2 핸드측 아암부를 구비함과 함께, 적어도 제2 핸드측 아암부에 대한 핸드측 아암부의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 조정된 후에, 핸드, 아암 또는 본체부에 부착된 수준기를 구비하고 있다. 또한, 본 발명의 수평 다관절 로봇의 제조 방법에서는, 적어도 제2 핸드측 아암부에 대한 핸드측 아암부의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기를 조정한 후에, 핸드, 아암 또는 본체부에 수준기를 부착하고 있다.
그로 인해, 본 발명에서는, 수평 다관절 로봇을 설치할 때, 수평 다관절 로봇에 부착된 수준기가 소정의 상태를 나타내도록 수평 다관절 로봇을 설치함으로써, 핸드가 회동 가능하게 연결되는 핸드측 아암부의, 제2 핸드측 아암부에 대한 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 적절한 기울기로 되어, 수평 방향에 대한 핸드의 기울기가 적절한 기울기로 되도록, 수평 다관절 로봇을 설치하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명에서는, 전술한 종래의 수평 다관절 로봇의 설치 방법과 비교하여, 비교적 단시간에 용이하게, 또한 수평 방향으로 핸드가 고정밀도로 동작하도록 수평 다관절 로봇을 설치하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 핸드에는, 반송 대상물이 탑재되는 탑재면이 형성되고, 수준기는, 수평 방향에 대한 탑재면의 기울기가 조정된 후에 부착되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 수평 다관절 로봇에 부착된 수준기가 소정의 상태를 나타내도록 수평 다관절 로봇을 설치함으로써, 수평 방향으로 핸드가 보다 고정밀도로 동작하도록 수평 다관절 로봇을 설치하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 예를 들어 수준기는, 기포관을 갖는 기포관 수준기이며, 적어도 제2 핸드측 아암부에 대한 핸드측 아암부의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 조정된 후에, 기포관 내의 기포가 기포관에 표시된 기준선 안에 멎도록 부착되어 있다. 이 경우에는, 수평 다관절 로봇을 설치할 때, 수준기의 기포관 내의 기포가 기준선 안에 멎도록 수평 다관절 로봇을 설치함으로써, 제2 핸드측 아암부에 대한 핸드측 아암부의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 적절한 기울기로 되어, 수평 방향에 대한 핸드의 기울기가 적절한 기울기로 되도록, 수평 다관절 로봇을 설치하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 수준기는, 본체부에 부착되어 있는 것이 바람직하다. 아암이나 핸드에 수준기가 부착되어 있으면, 예를 들어 수준기가 기포관 수준기인 경우, 아암의 신축 상태에 따라서, 기포관 내의 기포의 위치가 변동되기 쉬워지기 때문에, 기포가 기준선 안에 멎도록 수평 다관절 로봇을 설치하여도, 설치 시의 아암의 신축 상태에 따라서는, 수평 방향에 대한 핸드의 기울기가 적절한 기울기로 되도록, 수평 다관절 로봇을 설치하지 못할 우려가 있다. 이에 반하여, 수준기가 본체부에 부착되어 있으면, 아암의 신축 상태가 변하여도, 기포관 내의 기포의 위치가 변동되기 어려워지기 때문에, 기포가 기준선 안에 멎도록 수평 다관절 로봇을 설치함으로써, 설치 시의 아암의 신축 상태에 관계없이, 수평 방향에 대한 핸드의 기울기가 적절한 기울기로 되도록, 수평 다관절 로봇을 설치하는 것이 가능해진다.
다음으로, 상기한 제2 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 수평 다관절 로봇은, 수평 방향으로 아암이 동작하는 수평 다관절 로봇에 있어서, 반송 대상물이 탑재되는 핸드와, 서로 상대 회동 가능하게 연결되는 지지 아암부 및 피지지 아암부의 적어도 2개의 아암부를 갖고 핸드가 선단측에 회동 가능하게 연결되는 아암과, 아암의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부와, 지지 아암부에 대하여 피지지 아암부를 회동시키는 회동 기구를 구비하고, 회동 기구는, 지지 아암부 또는 피지지 아암부의 내부에 출력축의 축 방향이 수평 방향으로 되도록 배치되는 모터와, 지지 아암부와 피지지 아암부의 연결 부분으로 되는 관절부를 구성함과 함께 모터의 동력을 감속하여 지지 아암부 또는 피지지 아암부에 전달하는 하모닉 드라이브(등록상표)와, 모터의 출력축에 연결되는 제1 베벨 기어와, 하모닉 드라이브(등록상표)의 웨이브 제너레이터에 연결되어 제1 베벨 기어와 맞물리는 제2 베벨 기어를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수평 다관절 로봇에서는, 하모닉 드라이브(등록상표)에 의해, 모터의 동력이 감속되어 지지 아암부 또는 피지지 아암부에 전달되고 있다. 그로 인해, 본 발명에서는, 모터로부터 지지 아암부 또는 피지지 아암부로의 동력의 전달 경로에 있어서, 감속비를 크게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명에서는, 출력이 작은 모터를 사용하여도, 지지 아암부에 대하여 피지지 아암부를 회동시키는 것이 가능하게 되어, 그 결과, 모터를 소형화하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에서는, 하모닉 드라이브(등록상표)에 의해, 모터의 동력이 감속되어 지지 아암부 또는 피지지 아암부에 전달되고 있기 때문에, 모터로부터 지지 아암부 또는 피지지 아암부에 대한 동력의 전달 경로에 있어서, 백래쉬를 저감하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 아암은, 예를 들어 아암부로서, 그 기단부측이 본체부에 회동 가능하게 연결되는 제1 아암부와, 제1 아암부의 선단측에 그 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 지지 아암부로서의 제2 아암부와, 제2 아암부의 선단측에 그 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 피지지 아암부로서의 제3 아암부를 구비하고, 제3 아암부의 선단측에 핸드가 회동 가능하게 연결되어 있다.
본 발명에 있어서, 수평 다관절 로봇은, 핸드로서, 상하 방향으로 겹치도록 배치되는 제1 핸드 및 제2 핸드를 구비함과 함께, 제3 아암부에 대하여 제1 핸드를 회동시키는 제1 핸드 회동 기구와, 제3 아암부에 대하여 제2 핸드를 회동시키는 제2 핸드 회동 기구를 구비하고, 제1 핸드 회동 기구는, 제3 아암부의 내부에 배치되는 제1 핸드용 모터를 구비하고, 제2 핸드 회동 기구는, 제3 아암부의 내부에 배치되는 제2 핸드용 모터를 구비하고, 제1 핸드는, 제3 아암부에 연결되는 연결부와, 반송 대상물이 탑재되는 평판형의 탑재부를 구비함과 함께, 제2 핸드보다도 하측에 배치되고, 탑재부는, 연결부의 상단측으로부터 수평 방향으로 늘어나도록 형성되고, 제3 아암부에는, 상측으로 돌출된 돌출부가 형성되고, 돌출부는, 제3 아암부와 제1 핸드가 상하 방향으로 겹쳐 있는 상태에서, 제3 아암부의 길이 방향에 있어서 연결부와 어긋난 위치에 형성됨과 함께, 탑재부에 접촉되지 않는 높이까지 상측으로 돌출되어 있으며, 제1 핸드용 모터 및 제2 핸드용 모터는, 그 출력축이 하측을 향하도록, 또한 그 일부가 돌출부 내에 배치되도록, 제3 아암부의 내부에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 상하 방향에 있어서, 제1 핸드의 탑재부와 제3 아암부의 사이에 형성되는 무효 공간으로 돌출되는 돌출부를 이용하여, 제1 핸드용 모터 및 제2 핸드용 모터의 일부를 배치하는 것이 가능해진다. 따라서, 제1 핸드, 제2 핸드 및 제3 아암부의 전체 상하 방향에 있어서의 두께를 얇게 하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 회동 기구는, 하모닉 드라이브(등록상표)의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일을 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 하모닉 드라이브(등록상표)에서 발생하는 먼지의 외부로의 유출을 방지하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 전술한 제1 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 수평 다관절 로봇에서는, 비교적 단시간에 용이하게, 또한 수평 방향으로 핸드가 고정밀도로 동작하도록 수평 다관절 로봇을 설치하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명의 수평 다관절 로봇의 제조 방법에 의해 제조된 수평 다관절 로봇에서는, 비교적 단시간에 용이하게, 또한 수평 방향으로 핸드가 고정밀도로 동작하도록 수평 다관절 로봇을 설치하는 것이 가능해진다.
이상과 같이 전술한 제2 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 아암의 일부를 구성하는 아암부의 내부에 출력축의 축 방향이 수평 방향으로 되도록 배치되는 모터를 갖는 수평 다관절 로봇에 있어서, 모터를 소형화하는 것, 및 백래쉬를 저감하는 것이 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 수평 다관절 로봇의 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시한 수평 다관절 로봇의, 아암이 상승함과 함께 늘어난 상태의 사시도이다.
도 3은, 도 1에 도시한 수평 다관절 로봇이 사용되는 반도체 제조 시스템의 개략 평면도이다.
도 4는, 도 1에 도시한 수평 다관절 로봇의 측면도이다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 수평 다관절 로봇의 사시도이다.
도 6은, 도 5에 도시한 수평 다관절 로봇의, 아암이 상승함과 함께 늘어난 상태의 사시도이다.
도 7은, 도 5에 도시한 수평 다관절 로봇이 사용되는 반도체 제조 시스템의 개략 평면도이다.
도 8은, 도 5에 도시한 수평 다관절 로봇의 측면도이다.
도 9는, 도 8에 도시한 회동 기구의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다.
(수평 다관절 로봇의 구성)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)의 사시도이다. 도 2는, 도 1에 도시한 수평 다관절 로봇(1)의, 아암(6)이 상승함과 함께 늘어난 상태의 사시도이다. 도 3은, 도 1에 도시한 수평 다관절 로봇(1)이 사용되는 반도체 제조 시스템(9)의 개략 평면도이다. 도 4는, 도 1에 도시한 수평 다관절 로봇(1)의 측면도이다.
본 형태의 수평 다관절 로봇(1)은, 반송체 대상물인 반도체 웨이퍼(2)(도 3 참조)를 반송하기 위한 로봇이다. 이 수평 다관절 로봇(1)은, 반도체 웨이퍼(2)가 탑재되는 2개의 핸드(4, 5)와, 핸드(4, 5)가 선단측에 회동 가능하게 연결됨과 함께 수평 방향으로 동작하는 아암(6)과, 아암(6)의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부(7)를 구비하고 있다. 이하의 설명에서는, 수평 다관절 로봇(1)을 「로봇(1)」이라 하고, 반도체 웨이퍼(2)를 「웨이퍼(2)」라 한다. 또한, 이하의 설명에서는, 상하 방향에 직교하는 도 1 등의 X 방향을 「좌우 방향」이라 하고, 상하 방향 및 좌우 방향에 직교하는 Y 방향을 「전후 방향」이라 함과 함께, X1 방향측을 「우」측, X2 방향측을 「좌」측, Y1 방향측을 「전」측, Y2 방향측을 「후(뒤)」측이라 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 로봇(1)은, 반도체 제조 시스템(9)에 내장되어 사용된다. 이 반도체 제조 시스템(9)은, EFEM(10)과, 웨이퍼(2)에 대하여 소정의 처리를 행하는 반도체 웨이퍼 처리 장치(11)를 구비하고 있다. EFEM(10)은, 반도체 웨이퍼 처리 장치(11)의 전방측에 배치되어 있다. 로봇(1)은, EFEM(10)의 일부를 구성하고 있다. 또한, EFEM(10)은, FOUP(12)를 개폐하는 복수의 로드 포트(13)와, 로봇(1)이 수용되는 하우징(14)을 구비하고 있다. 하우징(14)은, 좌우 방향으로 가늘고 긴 직육면체의 상자 형상으로 형성되어 있다. 하우징(14)의 내부는, 청정 공간으로 되어 있다. 즉, EFEM(10)의 내부는, 청정 공간으로 되어 있으며, EFEM(10)의 내부에서는 소정의 클린도가 확보되어 있다.
FOUP(12)는, SEMI 규격에 기초하여 제조되고 있으며, FOUP(12)에는, 25장 또는 13장의 웨이퍼(2)가 상하 방향으로 겹친 상태에서 수용 가능하게 되어 있다. 로드 포트(13)는, 하우징(14)의 전방측에 배치되어 있다. 본 형태의 EFEM(10)은, 좌우 방향으로 소정의 피치로 배열되는 4개의 로드 포트(13)를 구비하고 있으며, EFEM(10)에서는, 4개의 FOUP(12)가 좌우 방향으로 소정의 피치로 배열된다. 로봇(1)은, 4개의 FOUP(12)와 반도체 웨이퍼 처리 장치(11)의 사이에서 웨이퍼(2)를 반송한다.
아암(6)은, 그 기단부측이 본체부(7)에 회동 가능하게 연결되는 제1 아암부(16)와, 제1 아암부(16)의 선단측에 그 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 제2 아암부(17)와, 제2 아암부(17)의 선단측에 그 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 제3 아암부(18)로 구성되어 있다. 즉, 아암(6)은, 서로 상대 회동 가능하게 연결되는 3개의 아암부를 구비하고 있다. 제1 아암부(16), 제2 아암부(17) 및 제3 아암부(18)는, 중공 형상으로 형성되어 있다. 또한, 본 형태에서는, 제1 아암부(16)의 길이와, 제2 아암부(17)의 길이와, 제3 아암부(18)의 길이가 동등하게 되어 있다. 본체부(7)와 제1 아암부(16)와 제2 아암부(17)와 제3 아암부(18)는, 상하 방향에 있어서, 하측부터 이 순서로 배치되어 있다. 본 형태의 제3 아암부(18)는, 핸드측 아암부이며, 제2 아암부(17)는, 제2 핸드측 아암부이다.
핸드(4, 5)는, 상하 방향으로부터 보았을 때의 형상이 대략 Y 형상으로 되도록 형성되어 있으며, 제3 아암부(18)에 연결되는 연결부(19)와, 웨이퍼(2)가 탑재되는 웨이퍼 탑재부(20)로 구성되어 있다. 핸드(4, 5)는, 상하 방향으로 겹치도록 배치되어 있다. 구체적으로는, 핸드(4)가 상측에 배치되고, 핸드(5)가 하측에 배치되어 있다. 또한, 핸드(4, 5)는, 제3 아암부(18)보다도 상측에 배치되어 있다.
연결부(19)는, 핸드(4, 5)의 기단부측 부분을 구성하고 있으며, 제3 아암부(18)의 선단측에 회동 가능하게 연결되어 있다. 웨이퍼 탑재부(20)는, 핸드(4, 5)의 선단측 부분을 구성하고 있으며, 두 갈래형으로 형성되어 있다. 웨이퍼 탑재부(20)의 상면은, 웨이퍼(2)가 탑재되는 탑재면(20a)으로 되어 있다. 즉, 핸드(4, 5)에는, 탑재면(20a)이 형성되어 있다. 연결부(19)와 제3 아암부(18)의 연결 개소에는, 수평 방향에 대한 탑재면(20a)의 기울기를 미세 조정하기 위한 조정용 볼트(도시 생략)가 부착되어 있다. 또한, 연결부(19)와 제3 아암부(18)의 연결 개소에는, 조정용 볼트가 나사 결합하는 나사 구멍이 형성되어 있으며, 조정용 볼트의 나사 구멍에 대한 나사 삽입량에 의해, 수평 방향에 대한 탑재면(20a)의 기울기가 조정된다.
또한, 도 3에서는, 핸드(5)의 도시를 생략하였다. 또한, 본 형태의 로봇(1)의 동작 시에는, 핸드(4)와 핸드(5)가 상하 방향으로 겹치는 경우도 있지만, 대부분의 경우, 핸드(4)와 핸드(5)는, 상하 방향으로 겹치지 않는다. 예를 들어, 도 3의 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 핸드(4)가 FOUP(12) 내에 들어가 있을 때에는, 핸드(5)는, 본체부(7)측으로 회전되어 있으며, FOUP(12) 내에 들어가 있지 않다. 이때의 핸드(4)에 대한 핸드(5)의 회전 각도는 , 예를 들어 120° 내지 150°이다.
본체부(7)는, 하우징(21)과, 제1 아암부(16)의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 기둥 형상 부재(22)(도 2 참조)를 구비하고 있다. 하우징(21)은, 상하 방향으로 가늘고 긴 대략 직육면체 형상으로 형성되어 있으며, 상하 방향으로부터 보았을 때의 하우징(21)의 형상은, 대략 직사각 형상 또는 대략 정사각 형상으로 되어 있다. 또한, 하우징(21)의 전방면 및 후방면은, 상하 방향과 좌우 방향으로 구성되는 평면에 대략 평행으로 되어 있으며, 하우징(21)의 좌우 양 측면은, 상하 방향과 전후 방향으로 구성되는 평면에 대략 평행으로 되어 있다. 또한, 하우징(21)의 저면은, 상하 방향에 대략 직교하는 평면 형상으로 형성되어 있다.
기둥 형상 부재(22)는, 상하 방향의 가늘고 긴 기둥 형상으로 형성되어 있다. 제1 아암부(16)의 기단부측은, 기둥 형상 부재(22)의 상단에 회동 가능하게 연결되어 있다. 하우징(21)의 내부에는, 기둥 형상 부재(22)를 승강시키는 아암 승강 기구(도시 생략)가 수납되어 있다. 즉, 하우징(21)의 내부에는, 본체부(7)에 대하여 제1 아암부(16)를 승강시키는(즉, 아암(6)을 승강시키는) 아암 승강 기구가 수납되어 있다. 이 아암 승강 기구는, 예를 들어 상하 방향을 축 방향으로 하여 배치되는 볼 나사, 이 볼 나사에 걸림 결합하는 너트 부재, 및 볼 나사를 회전시키는 모터 등으로 구성되어 있다. 아암 승강 기구는, 도 1에 도시한 바와 같이, 기둥 형상 부재(22)가 하우징(21)에 수용되는 위치와, 도 2에 도시한 바와 같이, 기둥 형상 부재(22)가 하우징(21)으로부터 상측으로 돌출된 위치의 사이에서, 아암(6) 및 기둥 형상 부재(22)를 승강시킨다.
기둥 형상 부재(22)는, 하우징(21)의 전단부측에 배치되어 있다. 또한, 좌우 방향에 있어서, 기둥 형상 부재(22)는, 하우징(21)의 중심 위치에 배치되어 있다. 하우징(21)의 상단측에는, 상측으로 돌출된 돌출부(21a)가 형성되어 있다. 돌출부(21a)는, 기둥 형상 부재(22)의 좌우 양측 및 후방측을 둘러싸도록 형성되어 있다. 돌출부(21a)의 상면은, 상하 방향에 직교하는 평면 형상으로 형성되어 있다. 또한, 하우징(21)의 하단의 네 코너에는, 수평 방향에 대한 로봇(1) 전체의 기울기를 미세 조정하기 위한 조정용 볼트(도시 생략)가 부착되는 볼트 부착부(21b)가 형성되어 있다. 볼트 부착부(21b)에는, 조정용 볼트가 나사 결합하는 나사 구멍이 상하 방향으로 관통하도록 형성되어 있으며, 조정용 볼트의 나사 구멍에 대한 나사 삽입량에 의해, 수평 방향에 대한 로봇(1)의 기울기가 조정된다.
돌출부(21a)의 상면측에는, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 수준기(23)가 설치되어 있다. 즉, 본체부(7)에는, 수준기(23)가 부착되어 있다. 본 형태의 수준기(23)는, 기포관을 갖는 기포관 수준기이다. 구체적으로는, 수준기(23)는, 상하 방향으로부터 보았을 때의 기포관 형상이 원 형상으로 되어 있는 소위 원형 수준기(원형 수평기, 전방향 수준기)이며, 상하 방향으로부터 보았을 때의 기포관의 중심에 원 형상의 기준선이 표시되어 있다. 또한, 수준기(23)는, 수평 방향의 일방향(예를 들어, 좌우 방향)의 기울기를 확인할 수 있는 1축형의 기포관 수준기와, 수평 방향의 일 방향에 직교하는 방향(예를 들어, 전후 방향)의 기울기를 확인할 수 있는 1축형의 기포관 수준기가 조합된 2축형 수준기 등의 원형 수준기 이외의 기포관 수준기여도 된다.
또한, 로봇(1)은, 제1 아암부(16) 및 제2 아암부(17)를 회동시켜서 제1 아암부(16)와 제2 아암부(17)로 이루어지는 아암(6)의 일부를 신축시키는 아암부 구동 기구와, 제3 아암부(18)를 회전 구동하는 제3 아암 구동 기구와, 핸드(4)를 회전 구동하는 제1 핸드 구동 기구와, 핸드(5)를 회전 구동하는 제2 핸드 구동 기구를 구비하고 있다.
아암부 구동 기구는, 도 4에 도시한 바와 같이, 구동원으로 되는 모터(125)와, 모터(125)의 동력을 감속하여 제1 아암부(16)에 전달하기 위한 감속기(126)와, 모터(125)의 동력을 감속하여 제2 아암부(17)에 전달하기 위한 감속기(127)를 구비하고 있다. 모터(125)는, 하우징(21)의 내부에 배치되어 있다. 감속기(126)는, 본체부(7)와 제1 아암부(16)를 연결하는 관절부를 구성하고 있다. 감속기(127)는, 제1 아암부(16)와 제2 아암부(17)를 연결하는 관절부를 구성하고 있다. 감속기(126, 127)는, 예를 들어 파동 기어 장치인 하모닉 드라이브(등록상표)이다. 전술한 특허문헌 1에 기재된 수평 다관절 로봇과 마찬가지로, 모터(125)와 감속기(126)는, 도시를 생략한 풀리 및 벨트를 통해 연결되고, 모터(125)와 감속기(127)는, 도시를 생략한 풀리 및 벨트를 통해 연결되어 있다.
제3 아암부 구동 기구는, 도 4에 도시한 바와 같이, 구동원으로 되는 모터(128)와, 모터(128)의 동력을 감속하여 제3 아암부(18)에 전달하기 위한 감속기(129)를 구비하고 있다. 모터(28)는, 제2 아암부(17)의 선단측의 내부에 배치되어 있다. 감속기(129)는, 제2 아암부(17)와 제3 아암부(18)를 연결하는 관절부를 구성하고 있다. 감속기(129)는, 예를 들어 하모닉 드라이브(등록상표)이다. 모터(128)와 감속기(129)는, 예를 들어 도시를 생략한 기어열을 통해 연결되어 있다.
제1 핸드 구동 기구는, 도 4에 도시한 바와 같이, 구동원으로 되는 모터(130)와, 모터(130)의 동력을 감속하여 핸드(4)에 전달하기 위한 감속기(131)를 구비하고 있다. 제2 핸드 구동 기구는, 제1 핸드 구동 기구와 마찬가지로, 구동원으로 되는 모터(132)와, 모터(132)의 동력을 감속하여 핸드(5)에 전달하기 위한 감속기(133)를 구비하고 있다. 모터(130, 132) 및 감속기(131, 133)는, 제3 아암부(18)의 내부에 배치되어 있다. 감속기(131, 133)는, 예를 들어 하모닉 드라이브(등록상표)이다. 전술한 특허문헌 1에 기재된 수평 다관절 로봇과 마찬가지로, 감속기(131)는, 모터(130)의 출력축에 부착되고, 감속기(133)는, 모터(132)의 출력축에 부착되어 있다. 또한, 핸드(4)의 연결부(19)와 감속기(131)는, 도시를 생략한 풀리 및 벨트를 통해 연결되고, 핸드(5)의 연결부(19)와 감속기(133)는, 도시를 생략한 풀리 및 벨트를 통해 연결되어 있다.
로봇(1)의 제조 공정에서는, 핸드(4, 5)와 아암(6)과 본체부(7)가 연결되어 로봇(1)이 동작 가능한 상태가 되면, 평면도가 확보된 소정의 기준면 위에 로봇(1)이 설치된다. 이 상태에서는, 수준기(23)는, 본체부(7)에 부착되어 있지 않다. 그 후, 제2 아암부(17)에 대한 제3 아암부(18)의 회동 중심축의 상하 방향(연직 방향)에 대한 기울기가 조정된다. 또한, 수평 방향에 대한 핸드(4, 5)의 탑재면(20a)의 기울기가 조정된다.
구체적으로는, 아암(6)이 어떤 방향으로 늘어난 상태, 아암(6)이 다른 방향으로 늘어난 상태, 및 아암(6)이 줄어든 상태 등의 다양한 상태로 로봇(1)의 상태를 바꾸면서, 어느 상태에 있어서도, 제2 아암부(17)에 대한 제3 아암부(18)의 회동 중심축이 연직 방향에 대하여 소정의 각도 이상 기우는 일이 없도록, 하우징(21)의 볼트 부착부(21b)에 부착된 조정용 볼트에 의해 로봇(1) 전체의 기울기를 조정함으로써, 제2 아암부(17)에 대한 제3 아암부(18)의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 조정된다.
또한, 다양한 상태로 로봇(1)의 상태를 바꾸면서, 어느 상태에 있어서도, 수평 방향에 대한 탑재면(20a)의 기울기가 수평 방향에 대하여 소정의 각도 이상 기우는 일이 없도록, 연결부(19)와 제3 아암부(18)의 연결 개소에 부착된 조정용 볼트에 의해, 수평 방향에 대한 탑재면(20a)의 기울기가 조정된다. 또한, 상하 방향에 있어서의 핸드(4)와 핸드(5)의 간격도 조정된다.
이들 조정이 종료되면, 수준기(23)가 본체부(7)에 부착된다. 구체적으로는, 수준기(23)의 기포관 내의 기포가 기포관에 표시된 기준선 안에 멎도록, 수준기(23)가 본체부(7)에 고정된다.
(본 제1 실시 형태의 주된 효과)
이상 설명한 바와 같이, 본 형태에서는, 제2 아암부(17)에 대한 제3 아암부(18)의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기, 및 수평 방향에 대한 핸드(4, 5)의 탑재면(20a)의 기울기가 조정된 후에, 수준기(23)의 기포관 내의 기포가 기포관에 표시된 기준선 안에 멎도록, 본체부(7)에 수준기(23)가 부착되어 있다. 그로 인해, 본 형태에서는, EFEM(10)의 하우징(14)에 로봇(1)을 설치할 때, 수준기(23)의 기포관 내의 기포가 기준선 안에 멎도록 로봇(1)을 설치함으로써, 핸드(4, 5)가 회동 가능하게 연결되는 제3 아암부(18)의 제2 아암부(17)에 대한 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 적절한 기울기로 되고, 또한 수평 방향에 대한 탑재면(20a)의 기울기가 적절한 기울기로 되도록, 로봇(1)을 설치하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 형태에서는, 비교적 단시간에 용이하게, 또한 수평 방향으로 핸드(4, 5)가 고정밀도로 동작하도록 로봇(1)을 하우징(14)에 설치하는 것이 가능해진다.
여기서, 핸드(4, 5)나 아암(6)에 수준기(23)가 부착되어 있는 경우에는, 아암(6)의 신축 상태에 따라서, 수준기(23)의 기포관 내의 기포의 위치가 변동되기 쉬워지기 때문에, 기포가 기준선 안에 멎도록 로봇(1)을 하우징(14)에 설치하여도, 설치 시의 아암(6)의 신축 상태에 따라서는, 수평 방향으로 핸드(4, 5)가 고정밀도로 동작하도록 로봇(1)을 하우징(14)에 설치하지 못할 우려가 있다. 이에 반하여, 본 형태에서는, 수준기(23)가 본체부(7)에 부착되어 있기 때문에, 아암(6)의 신축 상태가 변하여도, 수준기(23)의 기포관 내의 기포의 위치가 변동하기 어려워진다. 따라서, 본 형태에서는, 수준기(23)의 기포가 기준선 안에 멎도록 로봇(1)을 하우징(14)에 설치함으로써, 설치 시의 아암(6)의 신축 상태에 관계없이, 수평 방향으로 핸드(4, 5)가 고정밀도로 동작하도록 로봇(1)을 하우징(14)에 설치하는 것이 가능해진다.
(다른 실시 형태)
전술한 제1 실시 형태는, 본 발명의 바람직한 형태의 일례이기는 하지만, 이것에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양하게 변형 실시가 가능하다.
전술한 형태에서는, 제2 아암부(17)에 대한 제3 아암부(18)의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기, 및 수평 방향에 대한 핸드(4, 5)의 탑재면(20a)의 기울기가 조정된 후에, 수준기(23)의 기포관 내의 기포가 기포관에 표시된 기준선 안에 멎도록, 본체부(7)에 수준기(23)가 부착되어 있다. 이 밖에도 예를 들어, 제2 아암부(17)에 대한 제3 아암부(18)의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 조정된 후이며, 또한 수평 방향에 대한 탑재면(20a)의 기울기가 조정되지 않은 상태에서, 수준기(23)의 기포관 내의 기포가 기포관에 표시된 기준선 안에 멎도록, 본체부(7)에 수준기(23)가 부착되어도 된다. 제2 아암부(17)에 대한 제3 아암부(18)의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 조정되어 있으면, 수평 방향에 대한 핸드(4, 5)의 기울기를 억제하는 것이 가능하게 되기 때문에, 이 경우에도, 수준기(23)의 기포관 내의 기포가 기준선 안에 멎도록 로봇(1)을 하우징(14)에 설치함으로써, 수평 방향으로 핸드(4, 5)가 고정밀도로 동작하도록 로봇(1)을 하우징(14)에 설치하는 것이 가능해진다.
전술한 형태에서는, 수준기(23)는, 본체부(7)에 부착되어 있다. 이 밖에도 예를 들어, 수준기(23)는, 아암(6)에 부착되어도 되고, 핸드(4) 또는 핸드(5)에 부착되어도 된다. 또한, 전술한 형태에서는, 수준기(23)는, 기포관 수준기이지만, 수준기(23)는, 예를 들어 레이저 수준기나 디지털 수준기 등의 기포관 수준기 이외의 수준기여도 된다.
전술한 형태에서는, 본체부(7)는, 상하 방향으로 가늘고 긴 대략 직육면체 형상으로 형성되어 있지만, 본체부(7)는, 대략 원기둥 형상으로 형성되어도 되고, 상하 방향으로부터 보았을 때의 형상이 대략 육각 형상이나 대략 팔각 형상으로 되는 다각 기둥 형상으로 형성되어도 된다. 또한, 전술한 형태에서는, 제3 아암부(18)의 선단측에 2개의 핸드(4, 5)가 부착되어 있지만, 제3 아암부(18)의 선단측에 1개의 핸드가 부착되어도 된다. 또한, 전술한 형태에서는, 아암(6)은, 제1 아암부(16), 제2 아암부(17) 및 제3 아암부(18)의 3개의 아암부에 의해 구성되어 있지만, 아암(6)은, 2개의 아암부에 의해 구성되어도 되고, 4개 이상의 아암부에 의해 구성되어도 된다.
전술한 형태에서는, 반도체 제조 시스템(9)에 있어서, 반도체 웨이퍼 처리 장치(11)는, EFEM(10)의 후방측에 배치되어 있다. 이 밖에도 예를 들어, 반도체 웨이퍼 처리 장치(11)는, EFEM(10)의 우측, 좌측 또는 좌우 양측에 배치되어도 된다. 예를 들어, 도 3의 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, EFEM(10)의 우측에 반도체 웨이퍼 처리 장치(11)가 배치되어도 된다. 또한, 전술한 형태에서는, 로봇(1)은, 웨이퍼(2)를 반송하기 위한 로봇이지만, 로봇(1)은, 액정용 유리 기판 등의 다른 반송 대상물을 반송하는 로봇이어도 된다.
(제2 실시 형태)
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다.
(수평 다관절 로봇의 전체 구성)
도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)의 사시도이다. 도 6은, 도 5에 도시한 수평 다관절 로봇(1)의, 아암(6)이 상승함과 함께 늘어난 상태의 사시도이다. 도 7은, 도 5에 도시한 수평 다관절 로봇(1)이 사용되는 반도체 제조 시스템(9)의 개략 평면도이다. 도 8은, 도 5에 도시한 수평 다관절 로봇(1)의 측면도이다. 또한, 전술한 제1 실시 형태와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하였다.
본 제2 실시 형태의 수평 다관절 로봇(1)은, 반송체 대상물인 반도체 웨이퍼(2)(도 7 참조)를 반송하기 위한 로봇이다. 이 수평 다관절 로봇(1)은, 반도체 웨이퍼(2)가 탑재되는 2개의 핸드(4, 5)와, 핸드(4, 5)가 선단측에 회동 가능하게 연결됨과 함께 수평 방향으로 동작하는 아암(6)과, 아암(6)의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부(7)를 구비하고 있다. 이하의 설명에서는, 수평 다관절 로봇(1)을 「로봇(1)」이라 하고, 반도체 웨이퍼(2)를 「웨이퍼(2)」라 한다. 또한, 이하의 설명에서는, 상하 방향에 직교하는 도 5 등의 X 방향을 「좌우 방향」이라 하고, 상하 방향 및 좌우 방향에 직교하는 Y 방향을 「전후 방향」이라 함과 함께, X1 방향측을 「우」측, X2 방향측을 「좌」측, Y1 방향측을 「전」측, Y2 방향측을 「후(뒤)」측이라 한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 로봇(1)은, 반도체 제조 시스템(9)에 내장되어 사용된다. 이 반도체 제조 시스템(9)은, EFEM(10)과, 웨이퍼(2)에 대하여 소정의 처리를 행하는 반도체 웨이퍼 처리 장치(11)를 구비하고 있다. EFEM(10)은, 반도체 웨이퍼 처리 장치(11)의 전방측에 배치되어 있다. 로봇(1)은, EFEM(10)의 일부를 구성하고 있다. 또한, EFEM(10)은, FOUP(12)를 개폐하는 복수의 로드 포트(13)와, 로봇(1)이 수용되는 하우징(14)을 구비하고 있다. 하우징(14)은, 좌우 방향으로 가늘고 긴 직육면체의 상자 형상으로 형성되어 있다. 하우징(14)의 내부는, 청정 공간으로 되어 있다. 즉, EFEM(10)의 내부는, 청정 공간으로 되어 있으며, EFEM(10)의 내부에서는 소정의 클린도가 확보되어 있다.
FOUP(12)는, SEMI 규격에 기초하여 제조되고 있으며, FOUP(12)에는, 25장 또는 13장의 웨이퍼(2)가 수용 가능하게 되어 있다. 로드 포트(13)는, 하우징(14)의 전방측에 배치되어 있다. 본 형태의 EFEM(10)은, 좌우 방향으로 소정의 피치로 배열되는 4개의 로드 포트(13)를 구비하고 있으며, EFEM(10)에서는, 4개의 FOUP(12)가 좌우 방향으로 소정의 피치로 배열된다. 로봇(1)은, 4개의 FOUP(12)와 반도체 웨이퍼 처리 장치(11) 사이에서 웨이퍼(2)를 반송한다.
아암(6)은, 그 기단부측이 본체부(7)에 회동 가능하게 연결되는 제1 아암부(16)와, 제1 아암부(16)의 선단측에 그 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 제2 아암부(17)와, 제2 아암부(17)의 선단측에 그 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 제3 아암부(18)로 구성되어 있다. 즉, 아암(6)은, 서로 상대 회동 가능하게 연결되는 3개의 아암부를 구비하고 있다. 제1 아암부(16), 제2 아암부(17) 및 제3 아암부(18)는, 중공 형상으로 형성되어 있다. 또한, 본 형태에서는, 제1 아암부(16)의 길이와, 제2 아암부(17)의 길이와, 제3 아암부(18)의 길이가 동등하게 되어 있다. 본체부(7)와 제1 아암부(16)와 제2 아암부(17)와 제3 아암부(18)는, 상하 방향에 있어서, 하측부터 이 순서로 배치되어 있다. 본 형태의 제2 아암부(17)는, 지지 아암부이며, 제3 아암부(18)는, 피지지 아암부이다.
핸드(4, 5)는, 상하 방향으로부터 보았을 때의 형상이 대략 Y형 형상으로 되도록 형성되어 있고, 제3 아암부(18)에 연결되는 연결부(19)와, 웨이퍼(2)가 탑재되는 탑재부(20)로 구성되어 있다. 핸드(4, 5)는, 핸드(4)의 연결부(19)와 핸드(5)의 연결부(19)가 상하 방향으로 겹치도록 배치되어 있다. 구체적으로는, 핸드(4)가 상측에 배치되고, 핸드(5)가 하측에 배치되어 있다. 또한, 핸드(4, 5)는, 제3 아암부(18)보다도 상측에 배치되어 있다. 본 형태의 핸드(5)는, 제1 핸드이며, 핸드(4)는, 제2 핸드이다.
연결부(19)는, 핸드(4, 5)의 기단부측 부분을 구성하고 있으며, 제3 아암부(18)의 선단측에 회동 가능하게 연결되어 있다. 탑재부(20)는, 핸드(4, 5)의 선단측 부분을 구성하고 있으며, 두 갈래형으로 형성되어 있다. 또한, 탑재부(20)는, 평판형으로 형성되어 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 핸드(4)에서는, 탑재부(20)는, 연결부(19)의 하단측으로부터 수평 방향으로 늘어나게 형성되고, 핸드(5)에서는, 탑재부(20)는, 연결부(19)의 상단측으로부터 수평 방향으로 늘어나게 형성되어 있다. 탑재부(20)의 상면은, 웨이퍼(2)가 탑재되는 탑재면으로 되어 있다.
또한, 도 7에서는, 핸드(5)의 도시를 생략하였다. 또한, 본 형태의 로봇(1)의 동작 시에는, 핸드(4)와 핸드(5)가 상하 방향으로 겹치는 경우도 있지만, 대부분의 경우, 핸드(4)와 핸드(5)는, 상하 방향으로 겹치지 않는다. 예를 들어, 도 7의 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 핸드(4)가 FOUP(12) 내에 들어가 있을 때에는, 핸드(5)는, 본체부(7)측으로 회전되어 있으며, FOUP(12) 내에 들어가 있지 않다. 이때의 핸드(4)에 대한 핸드(5)의 회전 각도는, 예를 들어 120° 내지 150°이다.
또한, 제3 아암부(18)에는, 상측으로 돌출된 돌출부(18a)가 형성되어 있다. 돌출부(18a)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 제3 아암부(18)와 핸드(5)가 상하 방향으로 겹쳐 있는 상태에 있어서, 핸드(5)의 연결부(19)에 접촉하지 않도록, 제3 아암부(18)의 길이 방향(도 8에 도시한 상태에서는 전후 방향)에 있어서 핸드(5)의 연결부(19)와 어긋난 위치에 형성되어 있다. 또한, 돌출부(18a)는, 핸드(5)의 탑재부(20)에 접촉되지 않는 높이까지 상측으로 돌출되어 있다.
본체부(7)는, 하우징(21)과, 제1 아암부(16)의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 기둥 형상 부재(22)(도 6 참조)를 구비하고 있다. 하우징(21)은, 상하 방향으로 가늘고 긴 대략 직육면체 형상으로 형성되어 있으며, 상하 방향으로부터 보았을 때의 하우징(21)의 형상은, 대략 직사각 형상 또는 대략 정사각 형상으로 되어 있다. 또한, 하우징(21)의 전방면 및 후방면은, 상하 방향과 좌우 방향으로 구성되는 평면에 대략 평행으로 되어 있으며, 하우징(21)의 좌우 양 측면은, 상하 방향과 전후 방향으로 구성되는 평면에 대략 평행으로 되어 있다.
기둥 형상 부재(22)는, 상하 방향의 가늘고 긴 기둥 형상으로 형성되어 있다. 제1 아암부(16)의 기단부측은, 기둥 형상 부재(22)의 상단에 회동 가능하게 연결되어 있다. 하우징(21)의 내부에는, 기둥 형상 부재(22)를 승강시키는 아암 승강 기구(도시 생략)가 수납되어 있다. 즉, 하우징(21)의 내부에는, 본체부(7)에 대하여 제1 아암부(16)를 승강시키는(즉, 아암(6)을 승강시키는) 아암 승강 기구가 수납되어 있다. 이 아암 승강 기구는, 예를 들어 상하 방향을 축 방향으로 하여 배치되는 볼 나사, 이 볼 나사에 걸림 결합하는 너트 부재, 및 볼 나사를 회전시키는 모터 등으로 구성되어 있다. 아암 승강 기구는, 도 5에 도시한 바와 같이, 기둥 형상 부재(22)가 하우징(21)에 수용되는 위치와, 도 6에 도시한 바와 같이, 기둥 형상 부재(22)가 하우징(21)으로부터 상측으로 돌출된 위치의 사이에서, 아암(6) 및 기둥 형상 부재(22)를 승강시킨다. 기둥 형상 부재(22)는, 하우징(21)의 전단부측에 배치되어 있다. 또한, 좌우 방향에 있어서, 기둥 형상 부재(22)는, 하우징(21)의 중심 위치에 배치되어 있다.
또한, 로봇(1)은, 제1 아암부(16) 및 제2 아암부(17)를 회동시켜서 제1 아암부(16)와 제2 아암부(17)로 이루어지는 아암(6)의 일부를 신축시키는 아암부 구동 기구(25)와, 제2 아암부(17)에 대하여 제3 아암부(18)를 회동시키는 회동 기구로서의 제3 아암부 회동 기구(26)와, 제3 아암부(18)에 대하여 핸드(5)를 회동시키는 제1 핸드 회동 기구(27)와, 제3 아암부(18)에 대하여 핸드(4)를 회동시키는 제2 핸드 회동 기구(28)를 구비하고 있다.
아암부 구동 기구(25)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 구동원으로 되는 모터(30)와, 모터(30)의 동력을 감속하여 제1 아암부(16)에 전달하기 위한 감속기(31)와, 모터(30)의 동력을 감속하여 제2 아암부(17)에 전달하기 위한 감속기(32)를 구비하고 있다. 모터(30)는, 하우징(21)의 내부에 배치되어 있다. 감속기(31)는, 본체부(7)와 제1 아암부(16)를 연결하는 관절부를 구성하고 있다. 감속기(32)는, 제1 아암부(16)와 제2 아암부(17)를 연결하는 관절부를 구성하고 있다. 감속기(31, 32)는, 파동 기어 장치인 하모닉 드라이브(등록상표)이다. 모터(30)와 감속기(31)는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2011-230256호 공보에 기재된 수평 다관절 로봇과 마찬가지로, 도시를 생략한 풀리 및 벨트를 통해 연결되어 있다. 또한, 모터(30)와 감속기(32)는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2011-230256호 공보에 기재된 수평 다관절 로봇과 마찬가지로, 도시를 생략한 풀리 및 벨트를 통해 연결되어 있다.
제3 아암부 회동 기구(26)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 구동원으로 되는 모터(33)와, 모터(33)의 동력을 감속하여 제3 아암부(18)에 전달하기 위한 감속기(34)를 구비하고 있다. 제3 아암부 회동 기구(26)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.
제1 핸드 회동 기구(27)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 구동원으로 되는 모터(35)와, 모터(35)의 동력을 감속하여 핸드(5)에 전달하기 위한 감속기(36)를 구비하고 있다. 제2 핸드 회동 기구(28)는, 제1 핸드 회동 기구(27)와 마찬가지로, 구동원으로 되는 모터(37)와, 모터(37)의 동력을 감속하여 핸드(4)에 전달하기 위한 감속기(38)를 구비하고 있다. 본 형태의 모터(35)는, 제1 핸드용 모터이며, 모터(37)는, 제2 핸드용 모터이다.
모터(35, 37) 및 감속기(36, 38)는, 제3 아암부(18)의 내부에 배치되어 있다. 또한, 모터(35, 37)는, 그 출력축이 하측을 향하도록, 또한 그 반 출력축 측의 일부가 제3 아암부(18)의 돌출부(18a) 내에 배치되도록, 제3 아암부(18)의 내부에 배치되어 있다. 감속기(36, 38)는, 하모닉 드라이브(등록상표)이다. 감속기(36)는, 하측으로 돌출된 모터(35)의 출력축에 부착되고, 감속기(38)는, 하측으로 돌출된 모터(37)의 출력축에 부착되어 있다. 또한, 예를 들어 일본 특허 공개 제2011-230256호 공보에 기재된 수평 다관절 로봇과 마찬가지로, 핸드(5)의 연결부(19)와 감속기(36)는, 도시를 생략한 풀리 및 벨트를 통해 연결되고, 핸드(4)의 연결부(19)와 감속기(38)는, 도시를 생략한 풀리 및 벨트를 통해 연결되어 있다.
(제3 아암부 회동 기구의 구성)
도 9는, 도 8에 도시한 제3 아암부 회동 기구(26)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
제3 아암부 회동 기구(26)는, 전술한 바와 같이, 모터(33)와 감속기(34)를 구비하고 있다. 모터(33)는, 제2 아암부(17)의 내부에 배치되어 있다. 또한, 모터(33)는, 그 출력축의 축 방향이 수평 방향으로 되도록 제2 아암부(17)의 내부에 고정되어 있다. 구체적으로는, 모터(33)는, 출력축이 제2 아암부(17)의 선단측으로 돌출되도록 제2 아암부(17)의 내부에 고정되어 있다.
모터(33)의 출력축에는, 커플링(41)을 통해 회전축(42)의 일단부측이 연결되어 있다. 회전축(42)은, 그 축 방향이 수평 방향과 일치하도록 제2 아암부(17)의 내부에 배치되어 있다. 회전축(42)의 타단부측에는, 제1 베벨 기어로서의 베벨 기어(43)가 고정되어 있다. 즉, 모터(33)의 출력축에는, 커플링(41) 및 회전축(42)을 통해 베벨 기어(43)가 연결되어 있다. 또한, 회전축(42)의 타단부측은, 제2 아암부(17)의 내부에 고정되는 베어링(44)에 회전 가능하게 보유 지지되어 있다.
감속기(34)는, 제2 아암부(17)와 제3 아암부(18)를 연결하는 관절부를 구성하고 있다. 즉, 감속기(34)는, 제2 아암부(17)와 제3 아암부(18)의 연결 부분으로 되는 관절부를 구성하고 있다. 이 감속기(34)는, 그 축 방향과 상하 방향이 일치하도록 배치되어 있다. 또한, 감속기(34)는, 하모닉 드라이브(등록상표)이며, 도 9에 도시한 바와 같이, 웨이브 제너레이터(45)와, 서큘러 스플라인(46)과, 플렉스플라인(47)으로 구성되어 있다. 플렉스플라인(47)은, 프레임(48)을 통해 제3 아암부(18)의 기단부측에 고정되어 있다. 서큘러 스플라인(46)은, 프레임(49)을 통해 제2 아암부(17)의 선단측에 고정되어 있다. 웨이브 제너레이터(45)의 하단에는, 제2 베벨 기어로서의 베벨 기어(50)가 고정되어 있다. 즉, 웨이브 제너레이터(45)의 하단에는, 베벨 기어(50)가 연결되어 있다. 베벨 기어(50)는, 베벨 기어(43)와 맞물려 있다.
감속기(34)의 외주측에는, 감속기(34)에서 발생하는 먼지가 제2 아암부(17) 및 제3 아암부(18)의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 자성 유체 시일(51)이 배치되어 있다. 또한, 제3 아암부(18)의 기단부측에는, 감속기(34)의 중심을 통과하도록 배치되는 중공축(52)이 고정되어 있다. 웨이브 제너레이터(45)는, 중공축(52)의 외주측에 회전 가능하게 배치되어 있다. 또한, 중공축(52)의 내주측을 이용하여, 소정의 배선이 배치되어 있다.
(본 제2 실시의 형태 주된 효과)
이상 설명한 바와 같이, 본 제2 실시의 형태에서는, 하모닉 드라이브(등록상표)인 감속기(34)에 의해, 모터(33)의 동력이 감속되어 제3 아암부(18)에 전달되고 있다. 그로 인해, 본 형태에서는, 모터(33)로부터 제3 아암부(18)로의 동력의 전달 경로에 있어서, 감속비를 크게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 형태에서는, 출력의 작은 모터(33)를 사용하여도, 제2 아암부(17)에 대하여 제3 아암부(18)를 회동시키는 것이 가능하게 되어, 그 결과, 모터(33)를 소형화하는 것이 가능해진다. 또한, 본 형태에서는, 하모닉 드라이브(등록상표)인 감속기(34)에 의해, 모터(33)의 동력이 감속되어 제3 아암부(18)에 전달되고 있기 때문에, 모터(33)로부터 제3 아암부(18)로의 동력의 전달 경로에 있어서, 백래쉬를 저감하는 것이 가능해진다.
본 제2 실시의 형태에서는, 제3 아암부(18)에, 상측으로 돌출된 돌출부(18a)가 형성되어 있다. 이 돌출부(18a)는, 제3 아암부(18)와 핸드(5)가 상하 방향으로 겹쳐 있는 상태에 있어서, 제3 아암부(18)의 길이 방향에 있어서 핸드(5)의 연결부(19)와 어긋난 위치에 형성됨과 함께, 핸드(5)의 탑재부(20)에 접촉되지 않는 높이까지 상측으로 돌출되어 있다. 또한, 본 형태에서는, 모터(35, 37)는, 그 출력축이 하측을 향하도록, 제3 아암부(18)의 내부에 배치됨과 함께, 모터(35, 37)의 반 출력축 측의 일부는, 돌출부(18a) 내에 배치되어 있다. 그로 인해, 본 형태에서는, 상하 방향에 있어서, 핸드(5)의 탑재부(20)와 제3 아암부(18)의 사이에 형성되는 무효 공간으로 돌출되는 돌출부(18a)를 이용하여, 모터(35, 37)의 일부를 배치하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 형태에서는, 핸드(4, 5) 및 제3 아암부(18)의 전체 상하 방향에 있어서의 두께를 얇게 하는 것이 가능해진다.
(기타 실시 형태)
전술한 제2 실시 형태는, 본 발명의 바람직한 형태의 일례이기는 하지만, 이것에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양하게 변형 실시가 가능하다.
전술한 형태에서는, 모터(33)는, 제2 아암부(17)의 내부에 배치되어 있지만, 모터(33)는, 제3 아암부(18)의 내부에 배치되어도 된다. 이 경우에는, 서큘러 스플라인(46)이 프레임(49)을 통해 제3 아암부(18)의 기단부측에 고정되고, 플렉스플라인(47)이 프레임(48)을 통해 제3 아암부(18)의 기단부측에 고정된다. 또한, 이 경우에는, 모터(33)의 동력은, 감속기(34)에 의해 감속되어 제2 아암부(17)에 전달된다.
전술한 형태에서는, 아암(6)은, 제1 아암부(16), 제2 아암부(17) 및 제3 아암부(18)의 3개의 아암부에 의해 구성되어 있지만, 아암(6)은, 2개의 아암부에 의해 구성되어도 되고, 4개 이상의 아암부에 의해 구성되어도 된다. 또한, 전술한 형태에서는, 제3 아암부(18)의 선단측에 2개의 핸드(4, 5)가 부착되어 있지만, 제3 아암부(18)의 선단측에 1개의 핸드가 부착되어도 된다.
전술한 형태에서는, 반도체 제조 시스템(9)에 있어서, 반도체 웨이퍼 처리 장치(11)는, EFEM(10)의 후방측에 배치되어 있다. 이 밖에도 예를 들어, 반도체 웨이퍼 처리 장치(11)는, EFEM(10)의 우측, 좌측 또는 좌우의 양측에 배치되어도 된다. 예를 들어, 도 3의 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, EFEM(10)의 우측에 반도체 웨이퍼 처리 장치(11)가 배치되어도 된다. 또한, 전술한 형태에서는, 로봇(1)은, 웨이퍼(2)를 반송하기 위한 로봇이지만, 로봇(1)은, 액정용 유리 기판 등의 다른 반송 대상물을 반송하는 로봇이어도 된다.
1: 로봇(수평 다관절 로봇)
2: 웨이퍼(반도체 웨이퍼, 반송 대상물)
4, 5: 핸드
6: 아암
7: 본체부
17: 제2 아암부(제2 핸드측 아암부)
18: 제3 아암부(핸드측 아암부)
20a: 탑재면
23: 수준기
4: 핸드(제2 핸드)
5: 핸드(제1 핸드)
16: 제1 아암부(아암부)
17: 제2 아암부(지지 아암부, 아암부)
18: 제3 아암부(피지지 아암부, 아암부)
18a: 돌출부
19: 연결부
20: 탑재부
26: 제3 아암부 회동 기구(회동 기구)
27: 제1 핸드 회동 기구
28: 제2 핸드 회동 기구
33: 모터
34: 감속기(하모닉 드라이브(등록상표))
35: 모터(제1 핸드용 모터)
37: 모터(제2 핸드용 모터)
43: 베벨 기어(제1 베벨 기어)
45: 웨이브 제너레이터
50: 베벨 기어(제2 베벨 기어)
51: 자성 유체 시일

Claims (9)

  1. 수평 방향으로 아암이 동작하는 수평 다관절 로봇에 있어서,
    반송 대상물이 탑재되는 핸드와, 상기 핸드가 그 선단측에 회동 가능하게 연결되는 핸드측 아암부와 상기 핸드측 아암부의 기단부측이 그 선단측에 회동 가능하게 연결되는 제2 핸드측 아암부를 포함하는 적어도 2개의 아암부를 갖는 상기 아암과, 상기 아암의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부를 구비함과 함께,
    적어도 상기 제2 핸드측 아암부에 대한 상기 핸드측 아암부의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 조정된 후에, 상기 본체부에 부착된 수준기를 구비하는 것을 특징으로 하는, 수평 다관절 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핸드에는, 상기 반송 대상물이 탑재되는 탑재면이 형성되고,
    상기 수준기는, 수평 방향에 대한 상기 탑재면의 기울기가 조정된 후에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는, 수평 다관절 로봇.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수준기는, 기포관을 갖는 기포관 수준기이며, 적어도 상기 제2 핸드측 아암부에 대한 상기 핸드측 아암부의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기가 조정된 후에, 상기 기포관 내의 기포가 상기 기포관에 표시된 기준선 안에 멎도록 부착되어 있는 것을 특징으로 하는, 수평 다관절 로봇.
  4. 삭제
  5. 반송 대상물이 탑재되는 핸드와, 상기 핸드가 그 선단측에 회동 가능하게 연결되는 핸드측 아암부와 상기 핸드측 아암부의 기단부측이 그 선단측에 회동 가능하게 연결되는 제2 핸드측 아암부를 포함하는 적어도 2개의 아암부를 갖는 아암과, 상기 아암의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부와, 상기 본체부에 부착되는 수준기를 구비하고, 수평 방향으로 상기 아암이 동작하는 수평 다관절 로봇의 제조 방법에 있어서,
    적어도 상기 제2 핸드측 아암부에 대한 상기 핸드측 아암부의 회동 중심축의 연직 방향에 대한 기울기를 조정한 후에, 상기 수준기를 부착하는 것을 특징으로 하는, 수평 다관절 로봇의 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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