KR20180008742A - 수평 다관절 로봇 - Google Patents

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KR20180008742A
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히로히코 고토
이사오 카토
마사후미 카메다
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

수평 다관절 로봇(1)이, 제1링크(41)와, 제1링크(41)의 선단부의 상하 한쪽에 기초 단부가 연결된 제2링크(4)와, 제2링크(42)의 선단부의 상하 다른 쪽에 기초 단부가 연결된 제3링크(43)와, 제1링크(41) 및 제3링크(43) 중 어느 하나의 링크와 제2링크(42)와의 연결부에 배치되고, 제3링크(43)의 동작 궤적이 제1링크(41)와 간섭하지 않도록, 제2링크(42)와 상기 어느 하나의 링크를 상하로 이격시키는 스페이서(49)를 구비한다.

Description

수평 다관절 로봇
본 발명은, 3개의 링크를 구비한 수평 다관절 로봇의 구조에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 소자 제조 재료인 반도체 기판(이하, 단순히 '기판'이라고 한다)에 소자 형성 등의 프로세스 처리를 수행하는 기판 처리 설비가 알려졌다. 일반적으로, 기판 처리 설비에는, 프로세스 장치와, 프로세스 장치의 전면에 배치된 기판 이재 장치 등이 설치되어 있다. 기판 이재 장치는, 프로세스 장치로 기판의 로드(load) 및 언로드(unload), 공정간 반송용의 밀폐 캐리어에 수용된 기판의 수납 및 취출 등을 수행하는 기판 이재 로봇을 구비하고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 기판 이재 장치(front end)는, 전후 깊이가 얕으면서 폭이 넓은 가늘고 긴 케이스와, 케이스 안에서 폭 방향(길이방향)으로 연장된 궤도 위를 주행하는 기판 이재 로봇을 구비하고 있다.
기판 이재 장치의 전면에는 폭 방향으로 늘어선 복수의 로드 포트(load port)가 설치되어 있어, 하나의 기판 이재 장치에 복수의 캐리어를 연결할 수가 있다. 하나의 기판 이재 장치에 더욱 많은(예를 들면 4개) 캐리어를 연결하여 단위 시간당 처리량(throughput)을 향상시키기 위해, 기판 이재 장치는 폭이 넓게 이루어진다. 한편으로, 기판 이재 장치의 소형화를 도모하기 위해, 기판 이재 장치의 전후 깊이는 제한된다. 그 때문에, 기판 이재 로봇에는, 기판 이재 장치의 제한된 깊이에 들어갈 수 있는 한편, 기판 이재 장치의 폭 방향으로 넓은 작업 영역을 가질 것이 요구된다.
상기 요구에 부응하기 위하여, 종래에는, 특허문헌 1과 같이 로봇을 기판 이재 장치의 폭 방향으로 주행 가능하게 구성하기도 하고, 한 대의 기판 이재 장치에 복수 개의 로봇을 갖추기도 하였다.
그러나 기판 이재 장치의 케이스 내에 주행 궤도와 주행 장치를 설치하면, 이것들로부터 먼지가 나기 쉽고, 청정하게 유지된 케이스 안이 오염되기 쉬워진다. 또한, 한 대의 기판 이재 장치에 복수 개의 로봇을 설치하면, 초기 비용 및 운전 비용이 증가하거나, 장치가 대형화해져 버린다. 이에, 특허문헌 2에서는, 수평 다관절 로봇에 3개의 링크를 구비하는 것으로, 다른 방법에서 발생하는 문제를 회피하면서, 로봇의 액세스 위치를 더욱 멀리까지 확장 가능하게 하고 있다.
일본 특허공개공보 제2002-76097호 일본 특허공개공보 제2011-119556호
특허문헌 2의 수평 다관절 로봇에서는, 기초대 측에서 제1링크, 제2링크 및 제3링크가 아래에서부터 위로 그 순서로 배치되어 있다. 이에 따라, 제3링크의 선단부(즉, 로봇 암의 손목부)는, 2-링크의 로봇 암의 손목부와 비교하여, 액세스 가능한 범위가 위쪽으로 이동(shift)해 버린다. 따라서 3-링크의 수평 다관절 로봇을 기존의 프로세스 장치 등의 주변기기와 대응시키기 위해서는, 주변 기기 또는 로봇의 높이 조정의 조치가 필요해진다.
이에, 본 발명의 한 형태에 따른 수평 다관절 로봇은,
제1링크와,
상기 제1링크의 선단부의 상하 한쪽에 기초 단부가 연결된 제2링크와,
상기 제2링크의 선단부의 상하 다른 쪽에 기초 단부가 연결된 제3링크와,
상기 제1링크 및 상기 제3링크 중 어느 하나의 링크와 상기 제2링크와의 연결부에 배치되고, 상기 제3링크의 동작 궤적이 상기 제1링크와 간섭하지 않도록, 상기 제2링크와 상기 어느 하나의 링크를 상하로 이격시키는 스페이서를 구비한다.
상기 수평 다관절 로봇에 의하면, 제1 ~ 제3링크가 아래에서부터 위로 차례로 늘어서 있는 경우와 비교하여, 제3링크의 선단부의 높이를 낮출 수가 있다.
본 발명에 의하면, 제1 ~ 3링크가 아래에서부터 위로 차례로 늘어서 있는 경우와 비교하여, 제3링크의 선단부의 높이를 낮출 수가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇의 사용 형태를 설명하기위한 기판 처리 설비의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 3은 수평 다관절 로봇의 제어 계통의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 변형예 1에 따른 수평 다관절 로봇의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 5는 변형예 2에 따른 수평 다관절 로봇의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 6은 변형예 3에 따른 수평 다관절 로봇의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)의 사용 형태를 설명하기 위한 기판 처리 설비(100)의 평면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 기판 처리 설비(100)에는, 프로세스 장치(92)와, 프로세스 장치(92)의 전면에 설치된 기판 이재 장치(90)가 마련되어 있다. 이 기판 처리 설비(100)에서, 본 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)은, 기판 이재 장치(90)에 구비되고, 프로세스 장치(92)로 기판(W)의 로드(load) 및 언로드(unload), 공정간 반송용의 밀폐 캐리어(91)에 수용된 기판(W)의 수납 및 취출 등을 수행하기 위해 이용되는 기판 이재 로봇으로서 사용된다. 기판 이재 장치(90)의 일례로서, 프런트 엔드 모듈(Equipment Front End Module, 약칭 'EFEM')이 알려졌다. 또한, 캐리어(91)의 일례로서, FOUP(Front Opening Unified Pod)가 알려져 있다. 또한, 수평 다관절 로봇(1)의 용도는 상기에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)의 개략 구성을 나타낸 측면도이고, 도 3은 수평 다관절 로봇(1)의 제어 계통의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)은, 기초대(21)와, 기초대(21)에 지지 된 로봇 암(4)과, 로봇 암(4)의 손목에 연결된 엔드 이펙터(5)와, 로봇 암(4) 및 엔드 이펙터(5)의 동작을 제어하는 제어장치(6)를 대략적으로 구비하고 있다.
로봇 암(4)은, 기초대(21)에 지지 된 승강축(40)과, 승강축(40)과 제1관절(J1)을 통해 연결된 제1링크(41)와, 제1링크(41)의 선단부와 제2관절(J2)을 통해 연결된 제2링크(42)와, 제2링크(42)의 선단부와 제3관절(J3)을 통해 연결된 제3링크(43)를 구비하고 있다.
제1링크(41)의 선단부 아래에 제2링크(42)의 기초 단부가 연결되고, 제2링크(42)의 선단부 위에 제3링크(43)의 기초 단부가 연결되며, 제3링크의 선단부 위에 엔드 이펙터(5)가 연결되어 있다. 제2링크(42)의 선단부와 제3링크(43)의 기초 단부를 연결하고 있는 제3관절(J3)에는, 제2링크(42)와 제3링크(43)를 상하방향(Z)으로 이격시키는 스페이서(spacer)(49)가 설치되어 있다.
스페이서(49)는, 상하방향(Z)으로 연신(延伸) 하는 중공축 형상을 가지며, 이 중공축 형상의 축심은 제3축(L3)과 실질적으로 일치한다. 스페이서(49)는, 그 내부에서, 후술하는 관절 구동장치(63)로부터 제3링크(43)로 회전동력을 전달하는 중공축(도시 생략)을 베어링을 통해 회동 가능하게 지탱하고 있다. 또한, 이 중공축 내부에는 배관, 배선 등이 삽입통과하고 있다.
제3링크(43)의 선단부에는 제4관절(J4)(손목 관절)을 통해 엔드 이펙터(5)가 연결된다. 제1관절(J1)의 회동축을 제1축(L1), 제2관절(J2)의 회동축을 제2축(L2), 제3관절(J3)의 회동축을 제3축(L3), 제4관절(J4)의 회동축을 제4축(L4)이라고 각각 규정할 때, 각 축의 연장방향은 실질적으로 연직방향인 상하방향(Z)이다. 또한, 제1 ~ 3링크(41, 42, 43)의 연장방향은 상하방향(Z)과 대략 직교하는 실질적인 수평방향이다.
승강축(40)은, 제1단(40a) 및 제2단(40b)의 2단 구조를 가지며, 승강과 연신이 가능한 축으로 구성되어 있다. 제1단(40a) 및 제2단(40b)은, 모두 각통 모양의 부재로서, 이것들은 병렬로 배치되어 있다. 다만, 제1단(40a) 및 제2단(40b)이 망원경(telescope) 구조를 형성하고 있어도 좋다.
제1단(40a)은, 기초대(21)에 상하방향(Z)의 직동기구(도시 생략)를 통해서 연결되어 있다. 또한, 제2단(40b)은, 제1단(40a)에 상하방향(Z)의 직동기구(도시 생략)를 통해서 연결되어 있다. 그리고 제1단(40a)을 기초대(21)에 대해 상하방향(Z)으로 이동시키는 제1 승강구동부(60a)와, 제2단(40b)을 제1단(40a) 대해 상하방향(Z)으로 이동시키는 제2 승강구동부(60b)로 이루어지는 승강 구동장치(60)에 의해서, 승강축(40)은 상하방향(Z)으로 승강 및/또는 연신 하도록 구동된다. 승강 구동장치(60)의 제1 및 제2 승강구동부(60a, 60b)는, 서보 모터(M0), 위치 검출기(E0), 그리고 서보 모터(M0)의 동력을 승강축(40)에 전달하는 동력전달기구(D0) 등으로 구성되어 있다.
엔드 이펙터(5)는, 2세트의 기판 반송 핸드(50)가 상하방향(Z)으로 포개어 놓은, '더블 핸드(double hand) 구조'라고 하는 형태를 이루고 있다. 각 기판 반송 핸드(50)는, 원형 평판 모양의 기판(W)을 올려놓기 위한 포크 형태의 블레이드(blade), 블레이드 상에 올려놓은 기판(W)을 파지하기 위한 파지조(把持爪) 및 그 구동기구 등을 구비하고 있다. 2세트의 기판 반송 핸드(50)는, 제4관절(J4)에 의해서, 각각 독립적으로 제3링크(43)에 대해 회동 가능하게 연결되어 있다.
제1 ~ 제4관절(J1 ~ J4)에는, 각 관절(J1 ~ J4)을 그 회동축 주위로 회전시키는 제1 ~ 제4관절 구동장치(61 ~ 64)가 설치되어 있다. 관절 구동장치(61 ~ 64)는, 서보 모터(M1 ~ M4), 위치 검출기(E1 ~ E4), 그리고 서보 모터(M1 ~ M4)의 동력을, 대응하는 링크에 전달하는 동력전달기구(D1 ~ D4) 등으로 구성되어 있다. 상기 동력전달기구(D1 ~ D4)는, 예를 들면, 감속기를 구비하는 기어 동력전달기구이어도 좋다. 이러한 동력전달기구(D1 ~ D4)에는 적어도 일부에 벨트 전동기구가 포함되어있어도 좋다. 상기 각 위치 검출기(E0 ~ E4)는, 예를 들면, 로터리 인코더로 구성되어 있다. 각 서보 모터(M0 ~ M4)는 서로 독립적으로 구동하는 것이 가능하다. 그리고 상기 각 서보 모터(M0 ~ M4)가 구동되면, 상기 각 위치 검출기(E0 ~ E4)에 의해서 상기 각 서보 모터(M0 ~ M4)의 출력축의 회전위치 검출이 수행된다.
로봇 암(4)의 동작은, 제어장치(6)에 의해 제어되고 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제어장치(6)는, 컨트롤러(30)와, 서보 모터(M0 ~ M4)와 대응하는 서보 앰프(A0 ~ A4)를 구비하고 있다. 제어장치(6)에서는, 로봇 암(4)의 손목에 장착된 엔드 이펙터(5)를 임의의 포즈(pose)(공간에서의 위치 및 자세)로 임의의 경로를 따라 이동시키는 서보 제어가 수행된다.
컨트롤러(30)는, 이른바 '컴퓨터'로서, 예를 들면, 마이크로 컨트롤러, CPU, MPU, PLC, DSP, ASIC 또는 FPGA 등의 연산 처리부와, ROM, RAM 등의 기억부를 가지고 있다(모두 도시하지 않음). 기억부에는, 연산 처리부가 실행하는 프로그램, 각종 고정 데이터 등이 기억되어 있다. 또한, 기억부에는, 로봇 암(4)의 동작을 제어하기 위한 교시점 데이터, 엔드 이펙터(5)의 형상·치수에 관한 데이터, 엔드 이펙터(5)에 홀딩(holding) 된 기판(W)의 형상·치수에 관한 데이터 등이 격납 되어 있다. 컨트롤러(30)에서는, 기억부에 기억된 프로그램 등의 소프트웨어를 연산 처리부가 읽어내어 실행하는 것에 의해, 수평 다관절 로봇(1)의 동작을 제어하기 위한 처리가 수행된다. 또한, 컨트롤러(30)는 단일 컴퓨터에 의한 집중 제어를 통해 각 처리를 실행하여도 좋고, 복수의 컴퓨터의 협동에 의한 분산 제어를 통해 각 처리를 실행하여도 좋다.
컨트롤러(30)는, 위치 검출기(E0 ~ E4) 각각으로부터 검출된 회전위치와 대응하는 엔드 이펙터(5)의 포즈와 기억부에 기억된 교시점 데이터에 기초하여, 소정의 제어 시간 후의 목표 포즈를 연산한다. 컨트롤러(30)는, 소정의 제어 시간 후에 엔드 이펙터(5)가 목표 포즈를 이루도록, 서보 앰프(A0 ~ A4)에 제어 지령(위치 지령)을 출력한다. 서보 앰프(A0 ~ A4)에서는, 제어 지령에 의거하여 각 서보 모터(M0 ~ M4)에 대해 구동 전력을 공급한다. 이에 따라, 엔드 이펙터(5)를 원하는 포즈로 움직일 수가 있다. 또한, 본 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)에서는, 각 관절(J1 ~ J4)이 독립적으로 구동되지만, 이러한 관절(J1 ~ J4)에, 다른 관절의 움직임에 따라 수동적으로 동작하는 적어도 하나의 관절이 포함되어 있어도 좋다.
상기 구성의 로봇 암(4)에서, 제3링크(43)의 길이방향의 치수는 제2링크(42)의 길이방향의 치수와 실질적으로 동일 또는 그것보다 길고, 제1링크(41)의 길이방향의 치수는 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 길이방향의 치수보다 약간 작다. 그리고 제3링크 길이(제3축(L3)과 제4축(L4)의 수평 거리)는 제2링크 길이(제2축(L2)과 제3축(L3)의 수평 거리)와 실질적으로 동일 또는 그것보다 길고, 제1링크 길이(제1축(L1)과 제2축(L2)의 수평 거리)는 제2링크 길이 및 제3링크 길이보다 약간 짧다. 이와 같이 각 링크(41, 42, 43)의 길이방향 치수가 규정된 로봇 암(4)에서는, 제1링크(41)에 대해 제2링크(42)가 제2축(L2) 주위로 회동할 때, 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 동작 궤적(제2링크(42) 및 제3링크(43)가 통과하는 3차원 영역)은, 평면에서 바라볼 때 제1링크(41)와 일부분에서 겹친다. 또한, 제2링크(42)에 대해 제3링크(43)가 제3축(L3) 주위로 회동할 때, 제3링크(43)의 동작 궤적(제3링크(43)가 통과하는 3차원 영역)은, 평면에서 바라볼 때 제1링크(41) 및 제2링크(42)와 일부분에서 겹친다.
이에, 스페이서(49)에 의해서, 제3링크(43)의 동작 궤적과 제1링크(41)가 간섭하지 않도록, 제2링크(42)와 제3링크(43)가 상하방향(Z)으로 이격되어 있다. 바꾸어 말하면, 제1링크(41)에 대해 제2링크(42)가 제2축(L2) 주위로 회동할 때, 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 동작 궤적이 제1링크(41)와 간섭하지 않도록, 또한, 제2링크(42)에 대해 제3링크(43)가 제3축(L3) 주위로 회동할 때, 제3링크(43)의 동작 궤적이 제1링크(41) 및 제2링크(42)와 간섭하지 않도록, 스페이서(49)의 상하방향(Z)의 치수가 정해져 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)에서는, 제1링크(41)는 제1축(L1) 주위로 360도 회동 가능하다. 제2링크(42)는 제1링크(41)에 대해 제2축(L2) 주위로 회동 가능하지만, 승강축(40)과 제2링크(42)와의 간섭을 회피하기 위해 제2링크(42)의 회동범위는 규제된다. 또한, 제3링크(43)는 제3축 주위로 360도 회동 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)은, 제1링크(41)와, 제1링크(41)의 선단부 아래에 기초 단부가 연결된 제2링크(42)와, 제2링크(42)의 선단부 위에 기초 단부가 연결된 제3링크(43)와, 제1링크(41) 및 제3링크(43) 중 어느 하나의 링크와 제2링크(42)와의 연결부에 배치된 스페이서를 구비하고 있다. 또한, 제1링크(41), 제2링크(42) 및 제3링크(43)는 모두 수평방향으로 연신 하는 링크 부재로서, 본 실시형태에서는 제3링크(43), 제1링크(41) 및 제2링크(42)가 그 순서대로 위에서부터 아래로 늘어서 있다.
상기 수평 다관절 로봇(1)에서는, 제3링크(43)의 동작 궤적이 제1링크(41)와 간섭하지 않도록, 스페이서(49)에 의해 제2링크(42)와 연결된 제1링크(41)와 제3링크(43) 중 어느 하나의 링크가 상하로 이격되어 있다. 본 실시형태에서는, 스페이서(49)는, 제2링크(42)와 제3링크(43)의 연결부에 배치되어, 제2링크(42)와 제3링크(43)를 상하방향(Z)으로 이격시킨다.
상기 수평 다관절 로봇(1)에서는, 제1링크(41), 제2링크(42) 및 제3링크(43)가 아래에서부터 위로 차례로 늘어서 있는 경우와 비교하여, 제3링크(43)의 선단부(즉, 로봇 암(4)의 손목부)의 액세스 가능한 높이를 낮출 수가 있다. 즉, 제1링크(41), 제2링크(42) 및 제3링크(43)가 아래에서부터 위로 차례로 늘어서 있는 경우에는, 2-링크의 로봇 암과 비교하여 제3링크(43)의 높이만큼 로봇 암(4)의 손목부의 액세스 범위가 위쪽으로 이동(shift)하지만, 본 발명에서는 이것을 회피할 수가 있다. 따라서, 기존의 기판 처리 설비(100)에서, 프로세스 장치(92) 등의 기존의 주변 기기에 변경을 가하지 않고, 기존의 2-링크 로봇 암에 대신하여, 본 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)을 도입할 수가 있다.
또한, 상기 수평 다관절 로봇(1)은, 로봇 암(4)이 제1링크(41), 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 3-링크를 가지기 때문에, 2-링크 로봇 암보다 링크 1개만큼 손목부의 수평방향 스트로크가 길다. 따라서, 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)은, 기판 이재 장치(90)처럼 가늘고 긴(즉, 전후 깊이가 얕고 폭이 넓은) 작업 영역에서 작업을 하는 로봇으로 매우 적합하다.
상기 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)은, 제3링크(43)의 선단부에 기초 단부가 연결된 엔드 이펙터(5)를 더 구비하고 있다.
이에 따라, 엔드 이펙터(5)의 동작 궤적은, 제3링크(43) 및 제2링크(42)의 동작 궤적과 중복되지 않는다. 따라서, 엔드 이펙터(5)와 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 간섭을 회피할 수가 있다.
특히, 본 실시형태에 따른 수평 다관절 로봇(1)에서는, 제3링크(43)가 다른 링크(41, 42)보다 위쪽에 위치하기 때문에, 제3링크(43)의 선단부 위에 연결되는 엔드 이펙터(5)의 움직임이 다른 2개의 링크(41, 42)에 방해받지 않는다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명하였으나, 상기의 구성은 예를 들어 다음과 같이 변경할 수 있다.
수평 다관절 로봇(1)의 링크의 연결 구성은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 즉, 제1링크(41)의 선단부의 상하 한쪽에 제2링크(42)의 기초 단부가 연결되고, 제2링크(42)의 선단부의 상하 다른 쪽에 제3링크(43)의 기초 단부가 연결되어 있으면 된다. 그리고 제1링크(41) 및 제3링크(43) 중 어느 하나의 링크와 제2링크(42)와의 연결부에 스페이서(49)가 설치되어 있으면 된다.
예를 들어, 도 4에 나타낸 변형예 1에 따른 수평 다관절 로봇(1A)에서는, 제1링크(41)의 선단부 위에 제2링크(42)의 기초 단부가 연결되고, 제2링크(42)의 선단부 아래에 제3링크(43)의 기초 단부가 연결되며, 제3링크의 선단부 아래에 엔드 이펙터(5)가 연결되어 있다. 그리고 제1링크(41)의 선단부와 제2링크(42)의 기초 단부를 연결하고 있는 제2관절(J2)에는, 제1링크(41)와 제2링크를 상하방향(Z)으로 이격시키는 스페이서(49)가 설치되어 있다.
상기 구성의 수평 다관절 로봇(1A)에서, 제3링크(43)의 길이방향 치수는 제2링크(42)의 길이방향 치수와 실질적으로 동일 또는 그것보다 길고, 제1링크(41)의 길이방향 치수는 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 길이방향 치수보다 약간 작다. 그리고 제3링크 길이는 제2링크 길이와 실질적으로 동일 또는 그것보다 길고, 제1링크 길이는 제2링크 길이 및 제3링크 길이보다 약간 짧다. 이와 같이 각 링크(41, 42, 43)의 길이방향 치수가 규정된 수평 다관절 로봇(1A)에서는, 제1링크(41)에 대해 제2링크(42)가 제2축(L2) 주위로 회동할 때, 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 동작 궤적은, 평면에서 바라볼 때 제1링크(41)와 일부분에서 겹친다. 또한, 제2링크(42)에 대해 제3링크(43)가 제3축(L3) 주위로 회동할 때, 제3링크(43)의 동작 궤적은, 평면에서 바라볼 때 제1링크(41) 및 제2링크(42)와 일부분에서 겹친다.
이에, 스페이서(49)에 의해, 제1링크(41)와 제2링크(42)가 상하방향(Z)으로 이격되어 있다. 스페이서(49)의 상하방향(Z)의 치수는, 제1링크(41)에 대해 제2링크(42)가 제2축(L2) 주위로 회동할 때, 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 동작 궤적이 제1링크(41)와 간섭하지 않고, 또한, 제2링크(42)에 대해 제3링크(43)가 제3축(L3) 주위로 회동할 때, 제3링크(43)의 동작 궤적이 제1링크(41) 및 제2링크(42)와 간섭하지 않도록, 결정되어 있다.
또한, 변형예 1에 따른 수평 다관절 로봇(1A)에서는, 제1링크(41)는 제1축(L1) 주위로 360도 회동 가능하다. 제2링크(42)는 제1링크(41)에 대해 제2축(L2) 주위로 회동 가능하다. 또한, 제3링크(43)는 제3축 주위로 회동 가능하지만, 스페이서(49)와 제3링크(43)와 간섭을 회피하기 위해 제3링크(43)의 회동 범위는 규제된다.
상기와 같이, 변형예 1에 따른 수평 다관절 로봇(1A)에서는, 제2링크(42), 제3링크(43) 및 제1링크(41)가 그 순서대로 위에서부터 아래로 늘어서 있다. 따라서, 제1링크(41)와 제3링크(43)로 이루어지는 2-링크의 비교용 로봇 암을 가정했을 때, 수평 다관절 로봇(1A)의 제3링크(43)의 선단부(즉, 로봇 암(4)의 손목부)의 상하방향(Z)의 위치를, 이 비교용 로봇 암의 손목부의 상하방향(Z)의 위치와 실질적으로 동일한 위치까지 낮출 수가 있다.
또한, 예를 들어, 도 5에 나타낸 변형예 2에 따른 수평 다관절 로봇(1B)에서는, 제1링크(41)의 선단부 아래에 제2링크(42)의 기초 단부가 연결되고, 제2링크(42)의 선단부 위에 제3링크(43)의 기초 단부가 연결되며, 제3링크의 선단부 위에 엔드 이펙터(5)가 연결되어 있다. 제1링크(41)의 선단부와 제2링크(42)의 기초 단부를 연결하고 있는 제2관절(J2)에는, 제1링크(41)와 제2링크(42)를 상하방향(Z)으로 이격시키는 스페이서(49)가 설치되어 있다.
상기 구성의 수평 다관절 로봇(1B)에서, 제3링크(43)의 길이방향의 치수는 제2링크(42)의 길이방향의 치수와 실질적으로 동일 또는 그것보다 길고, 제1링크(41)의 길이방향 치수는 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 길이방향 치수보다 약간 작다. 그리고 제3링크 길이는 제2링크 길이와 실질적으로 동일 또는 그것보다 길고, 제1링크 길이는 제2링크 길이 및 제3링크 길이보다 약간 짧다. 이와 같이 각 링크(41, 42, 43)의 길이방향 치수가 규정된 수평 다관절 로봇(1B)에서는, 제1링크(41)에 대해 제2링크(42)가 제2축(L2) 주위로 회동할 때, 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 동작 궤적은, 평면에서 바라볼 때 제1링크(41)와 일부분에서 겹친다. 또한, 제2링크(42)에 대해 제3링크(43)가 제3축(L3) 주위로 회동할 때, 제3링크(43)의 동작 궤적은, 평면에서 바라볼 때 제1링크(41) 및 제2링크(42)와 일부분에서 겹친다.
이에, 스페이서(49)에 의해, 제1링크(41)와 제2링크(42)가 상하방향(Z)으로 이격되어 있다. 스페이서(49)의 상하방향(Z)의 치수는, 제1링크(41)에 대해 제2링크(42)가 제2축(L2) 주위로 회동할 때, 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 동작 궤적이 제1링크(41)와 간섭하지 않고, 또한, 제2링크(42)에 대해 제3링크(43)가 제3축(L3) 주위로 회동할 때, 제3링크(43)의 동작 궤적이 제1링크(41) 및 제2링크(42)와 간섭하지 않도록, 결정되어 있다.
또한, 변형예 2에 따른 수평 다관절 로봇(1B)에서는, 제1링크(41)는 제1축(L1) 주위로 360도 회동 가능하다. 제2링크(42)는 제1링크(41)에 대해 제2축(L2) 주위로 회동 가능하지만, 승강축(40)과의 간섭을 회피하기 위해 제2링크(42)의 회동 범위는 규제된다. 또한, 제3링크(43)는 제3축 주위로 회동 가능하지만, 스페이서(49) 및 제3링크(43)와의 간섭을 회피하기 위해 제3링크(43)의 회동 범위는 규제된다.
상기와 같이, 변형예 2에 따른 수평 다관절 로봇(1B)에서는, 제1링크(41), 제3링크(43) 및 제2링크(42)가 그 순서대로 위에서부터 아래로 늘어서 있다. 따라서, 수평 다관절 로봇(1B)의 제3링크(43)의 선단부(즉, 로봇 암(4)의 손목부)의 상하방향(Z)의 위치를, 제1링크(41)의 상하방향(Z)의 위치 또는 그것보다 낮출 수가 있다.
또한, 예를 들어, 도 6에 나타낸 변형예 3에 따른 수평 다관절 로봇(1C)에서는, 제1링크(41)의 선단부 위에 제2링크(42)의 기초 단부가 연결되고, 제2링크(42)의 선단부 아래에 제3링크(43)의 기초 단부가 연결되며, 제3링크의 선단부 아래에 엔드 이펙터(5)가 연결되어 있다. 제2링크(42)의 선단부와 제3링크(43)의 기초 단부를 연결하고 있는 제3관절(J3)에는, 제2링크(42)와 제3링크(43)를 상하방향(Z)으로 이격시키는 스페이서(49)가 설치되어 있다.
상기 구성의 수평 다관절 로봇(1C)에서, 제3링크(43)의 길이방향의 치수는 제2링크(42)의 길이방향의 치수와 실질적으로 동일 또는 그것보다 길고, 제1링크(41)의 길이방향 치수는 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 길이방향 치수보다 약간 작다. 그리고 제3링크 길이는 제2링크 길이와 실질적으로 동일 또는 그것보다 길고, 제1링크 길이는 제2링크 길이 및 제3링크 길이보다 약간 짧다. 이와 같이 각 링크(41, 42, 43)의 길이방향 치수가 규정된 수평 다관절 로봇(1C)에서는, 제1링크(41)에 대해 제2링크(42)가 제2축(L2) 주위로 회동할 때, 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 동작 궤적은, 평면에서 바라볼 때 제1링크(41)와 일부분에서 겹친다. 또한, 제2링크(42)에 대해 제3링크(43)가 제3축(L3) 주위로 회동할 때, 제3링크(43)의 동작 궤적은, 평면에서 바라볼 때 제1링크(41) 및 제2링크(42)와 일부분에서 겹친다.
이에, 스페이서(49)에 의해, 제3링크(43)와 제2링크(42)가 상하방향(Z)으로 이격되어 있다. 스페이서(49)의 상하방향(Z)의 치수는, 제1링크(41)에 대해 제2링크(42)가 제2축(L2) 주위로 회동할 때, 제2링크(42) 및 제3링크(43)의 동작 궤적이 제1링크(41)와 간섭하지 않고, 또한, 제2링크(42)에 대해 제3링크(43)가 제3축(L3) 주위로 회동할 때, 제3링크(43)의 동작 궤적이 제1링크(41) 및 제2링크(42) 간섭하지 않도록, 결정되어 있다.
또한, 변형예 3에 따른 수평 다관절 로봇(1C)에서는, 제1링크(41)는 제1축(L1) 주위로 360도 회동 가능하다. 제2링크(42)는 제1링크(41)에 대해 제2축(L2) 주위로 회동 가능하지만, 스페이서(49)와 제1링크(41)와의 간섭을 회피하기 위해 제2링크(42)의 회동 범위는 규제된다. 또한, 제3링크(43)는 제3축 주위로 회동 가능하지만, 엔드 이펙터(5)와 승강축(40)과의 간섭을 회피하기 위해 제3링크(43)의 회동 범위는 규제된다.
상기와 같이, 변형예 3에 따른 수평 다관절 로봇(1C)에서는, 제2링크(42), 제1링크(41) 및 제3링크(43)가 그 순서대로 위에서부터 아래로 늘어서 있다. 따라서, 수평 다관절 로봇(1C)의 제3링크(43)의 선단부(즉, 로봇 암(4)의 손목부)의 상하방향(Z)의 위치를, 제1링크(41)의 상하방향(Z)의 위치 또는 그것보다 낮출 수가 있다.
이상, 본 발명의 실시형태(및 그 변형예)를 설명하였으나, 통상의 기술자에게는, 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시형태가 자명하다. 따라서, 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 형태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고, 그 구조 및/또는 기능의 자세한 내용을 실질적으로 변경할 수 있다.
1 : 수평 다관절 로봇
4 : 로봇 암
5 : 엔드 이펙터
6 : 제어장치
21 : 기초대
30 : 컨트롤러
40 : 승강축
41 : 제1링크
42 : 제2링크
43 : 제3링크
49 : 스페이서
60 : 승강 구동장치
61 ~ 64 : 관절 구동장치
90 : 기판 이재 장치
91 : 캐리어
92 : 프로세스 장치
100 : 기판 처리 설비
A0 ~ 4 : 서보 앰프
D0 ~ 4 : 동력전달기구
E0 ~ 4 : 위치 검출기
J1 ~ 4 : 제1 ~ 4관절
L1 ~ 4 : 제1 ~ 4축
M0 ~ 4 : 서보 모터
W : 기판

Claims (7)

  1. 제1링크와,
    상기 제1링크의 선단부의 상하 한쪽에 기초 단부가 연결된 제2링크와,
    상기 제2링크의 선단부의 상하 다른 쪽에 기초 단부가 연결된 제3링크와,
    상기 제1링크 및 상기 제3링크 중 어느 하나의 링크와 상기 제2링크와의 연결부에 배치되고, 상기 제3링크의 동작 궤적이 상기 제1링크와 간섭하지 않도록, 상기 제2링크와 상기 어느 하나의 링크를 상하로 이격시키는 스페이서를 구비하는 수평 다관절 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서가, 중공축 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 수평 다관절 로봇.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3링크의 선단부의 상기 상하 다른 쪽에 기초 단부가 연결된 엔드 이펙터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수평 다관절 로봇.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3링크, 상기 제1링크 및 상기 제2링크가 그 순서대로 위에서부터 아래로 늘어서고, 상기 제2링크와 상기 제3링크의 연결부의 상하 간에 상기 스페이서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수평 다관절 로봇.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2링크, 상기 제3링크 및 상기 제1링크가 그 순서대로 위에서부터 아래로 늘어서고, 상기 제1링크와 상기 제2링크의 연결부의 상하 간에 상기 스페이서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수평 다관절 로봇.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1링크, 상기 제3링크 및 상기 제2링크가 그 순서대로 위에서부터 아래로 늘어서고, 상기 제1링크와 상기 제2링크의 연결부의 상하 간에 상기 스페이서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수평 다관절 로봇.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2링크, 상기 제1링크 및 상기 제3링크가 그 순서대로 위에서부터 아래로 늘어서고, 상기 제2링크와 상기 제3링크 연결부의 상하 간에 상기 스페이서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수평 다관절 로봇.
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