(57)【要約】      （修正有）【課題】作業者の熟練度によることなく簡単且つ精度良く各アーム要素の原点位置を合わせることができる多関節ロボットを提供する。【解決手段】ベース２を基点として複数のアーム要素３〜６を順次接続させつつ相対回転可能とした多関節ロボット１であって、ベース２におけるアーム要素３〜６の接続側に設けた有底穴と、各アーム要素３〜６にそれぞれ設けた貫通孔８３〜８６と、を備えており、各アーム要素３〜６を所定の姿勢である基準位置にした状態においてベース２の有底穴と各アーム要素３〜６の貫通孔８３〜８６とが同一直線上に並ぶようにすることで、これら有底穴及び貫通孔８３〜８６に同一のシャフトを挿入させることによりベース２及び各アーム要素３〜６の位置決めを可能に構成した。【選択図】図１７
2014233773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースを基点として複数のアーム要素を順次接続させつつ相対回転可能とした多関節ロボットであって、
前記ベースにおける前記アーム要素の接続側に設けた有底穴と、
各アーム要素にそれぞれ設けた貫通孔と、を備えており、
各アーム要素を所定の姿勢にした状態においてベースの有底穴と各アーム要素の貫通孔とが同一直線上に並ぶようにすることで、これら有底穴及び貫通孔に同一のシャフトを挿入させることによりベース及び各アーム要素の位置決めを可能にしたことを特徴とする多関節ロボット。
【請求項２】
前記有底穴及び前記貫通孔が同一直径の円形のものであることを特徴とする請求項１記載の多関節ロボット。
【請求項３】
各アーム要素を回転軸方向より見た場合において、当該アーム要素の中心線より所定距離離間した位置に前記貫通孔が配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の多関節ロボット。
【請求項４】
前記貫通孔を覆うためのカバーを、アーム要素の少なくとも一部に着脱可能に設けていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の多関節ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等の精密加工品を搬送するために用いられる多関節ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体製造に用いるウェーハ等の精密加工品をワークとして搬送するためにワーク搬送ロボットが使用されている。これらの多くは、下記特許文献１に開示されるように、昇降可能に構成されたベースを基点として、３つのアーム要素を水平旋回可能としながら順次接続させたアームを備えた多関節ロボットとして構成されている。具体的には、ベース上に第１アーム要素を回転可能に設けるとともに、この第１アームの先端には第２アーム要素が回転可能に設けられる。さらに、第２アームの先端には第３アーム要素としての２つのハンドが上下に平行となるように設けられ、同一の軸心回りに回転可能に構成されている。
【０００３】
上記のような多関節ロボットは、ガラス基板の搬送等、半導体製造以外にも多く用いられているが、精密加工品を取り扱う場面で使用されることが多いため、優れた位置精度が要求されている。また、搬送時間を短縮するために高速化のニーズも大きい。さらには、クリーンルーム内で使用されることも多いことから粉塵を発しないことも必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６１８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体等の分野においては、ますますのコストダウンを図るため、被加工品となるウェーハの大型化や製造時間の短縮が必要とされている。
【０００６】
ウェーハの大型化を行う場合には、これに伴ってウェーハを載置するポートや加工処理機の間隔も大きくなるため、ウェーハの搬送に用いる多関節ロボットのアームの長さを大きくすることが必要となる。また、ウェーハは大型化することで重量も増大することから、アームの先端に作用する荷重も大きくなることになる。そのため、アームの撓みが大きくなる傾向にあり、搬送時の位置精度の低下や、ウェーハの搬送ラック等との干渉も問題となる。そのため、これまで以上にアームの剛性を確保することが必要となる。
【０００７】
アームの剛性を向上させる場合、一般には各アーム要素の重量が増大することになるため、これらを動作させるための駆動機構においてはより大きな出力が得られるものにする必要がある。また、上述したように製造時間の短縮も必要とされているため、ウェーハが大型化した場合でも、ウェーハの搬送に要する時間が長くなることは避けなければならない。このことは、ウェーハを載置するポートや加工処理機の間隔が大きくなることからすると、相対的にアームの動作速度を大きくすることを意味する。従って、アーム要素の駆動機構にとっては、これまで以上に高出力・高速化が要求されるものとなっている。
【０００８】
また、半導体製造においてはますますの高精細化も求められており、ウェーハを搬送する多関節ロボットには上記の要求に加え、高精度化も必要とされている。そのため、多関節ロボットを構成する各アーム要素の相対位置を一層精密に位置決めして、原点調整を行うことも必要となっている。さらには、多関節ロボットを組み立てた後であっても、長期の使用によって変形や各部の摩耗のためアーム要素間に位置ズレが生じる場合もあることから、定期的に原点調整を行うことが必要であり、こうした作業をより簡便かつ高精度に行うことができるようにすることも必要といえる。
【０００９】
このような多関節ロボットの原点調整を行う場合、治具を用いて各アーム要素を特定の位置にした上で、アーム要素を駆動させるモータに設けられたエンコーダの原点位置をリセットすることが一般的に行われている。さらに、各アーム要素の位置決めを行うため、各アーム要素の側面等の特定の位置に基準面を形成しておき、アーム要素を回転させながら基準面を治具に当接させる手段もよく知られている。
【００１０】
しかしながら、こうしてアーム要素の位置決めを行う場合には、アーム要素に合わせた複雑な形状を有する治具が必要になるとともに、治具に対するアーム要素の当接のさせ方によっては原点位置にズレが生じることになるため、作業者によってバラツキが生じることになる。
【００１１】
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には簡単に各アーム要素の位置決めを行いつつ原点調整を行うことが可能となるとともに、作業者の熟練度によることなく精度良く原点位置を合わせることが可能となる多関節ロボットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１３】
すなわち、本発明の多関節ロボットは、ベースを基点として複数のアーム要素を順次接続させつつ相対回転可能とした多関節ロボットであって、前記ベースにおける前記アーム要素の接続側に設けた有底穴と、各アーム要素にそれぞれ設けた貫通孔と、を備えており、各アーム要素を所定の姿勢にした状態においてベースの有底穴と各アーム要素の貫通孔とが同一直線上に並ぶようにすることで、これら有底穴及び貫通孔に同一のシャフトを挿入させることによりベース及び各アーム要素の位置決めを可能に構成したことを特徴とする。
【００１４】
このように構成すると、ベースに対して各アーム要素の位置を調整しつつ、有底穴及び貫通孔の内部に位置決め用のシャフトを挿入させることで、簡便にベース及び各アーム要素の位置合わせを行うことが可能となる。そのため、こうした位置を各アーム要素の基準位置として設定し、この状態でエンコーダのリセットを行うようにすれば、簡単かつ迅速に原点調整作業を行うことが可能となる。また、原点調整に係る作業内容を単純化することができるために、作業者の熟練度に依存せず原点位置の高精度化を実現することも可能となる。
【００１５】
さらに、位置決め用の治具となるシャフトの製造コストを低減することができるとともに、治具の使い勝手を向上してより原点調整作業の効率化を図ることを可能とするためには、前記有底穴及び前記貫通孔が同一直径の円形のものであるように構成することが好適である。
【００１６】
また、各アーム要素の内部に設ける駆動機構と、貫通孔を挿通させる治具との干渉を容易に避け、設計や組立・調整作業の手間を減らして製造及びメンテナンスに係る費用を低減可能とするためには、各アーム要素を回転軸方向より見た場合において、当該アーム要素の中心線より所定距離離間した位置に前記貫通孔が配置されるように構成することが好適である。
【００１７】
さらに、アーム要素の駆動機構等より発生する摩耗粉等による塵埃が、貫通孔を介して外部に放出されることを抑制するためには、前記貫通孔を覆うためのカバーを、アーム要素の少なくとも一部に着脱可能に設けるように構成することが好適である。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明した本発明によれば、簡単に各アーム要素の位置決めを行いつつ原点調整を行うことができるとともに、作業者の熟練度によることなく精度良く原点位置を合わせることができる多関節ロボットを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る多関節ロボットの斜視図。
【図２】同多関節ロボットの側断面図。
【図３】同多関節ロボットにおけるベース近傍を拡大して示す側断面図。
【図４】同多関節ロボットにおける第１アーム要素と第２アーム要素との接続部近傍を拡大して示す側断面図。
【図５】同多関節ロボットにおけるハンドの駆動機構を拡大して示す側断面図。
【図６】同多関節ロボットにおける第２アーム要素よりカバーを取り外した状態を拡大して示す平面図。
【図７】同多関節ロボットにおける第２アーム要素よりカバーを取り外した状態を拡大して示す底面図。
【図８】図６に示したＡ−Ａ断面矢視図。
【図９】図６に示したＢ−Ｂ断面矢視図。
【図１０】同多関節ロボットにおける第２アーム要素とハンドとの接続部近傍を拡大して示す側断面図。
【図１１】同多関節ロボットにおける第２アーム要素に設けられた先端側上カバーを一部切断した状態を示す要部の拡大斜視図。
【図１２】図１０に示したＣ−Ｃ断面に相当する模式図。
【図１３】図１２の状態より平面視時計回りに下側ハンドを回転させた状態を示す模式図。
【図１４】図１２の状態より平面視反時計回りに下側ハンドを回転させた状態を示す模式図。
【図１５】同多関節ロボットにおける上側ハンドよりカバーを取り外した状態を拡大して示す平面図。
【図１６】同多関節ロボットにおけるハンドに設けられたクランプ機構を拡大して示す側断面図。
【図１７】同多関節ロボットにおける各アーム要素のカバーを取り外した状態を模式的に示す平面図。
【図１８】同多関節ロボットにおける各アーム要素を回転させた状態を模式的に示す説明図。
【図１９】同多関節ロボットにおける各アーム要素を基準位置にした状態を模式的に示す平面図。
【図２０】同多関節ロボットにおける各アーム要素を基準位置にした状態を模式的に示す要部拡大側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
この実施形態の多関節ロボット１は、図１に示すように、半導体製造に用いる円板状のワークであるウェーハＷを搬送するワーク搬送ロボットとして構成したものである。この図は、多関節ロボットのアーム１Ａをベース２より最も伸展させた状態を示すものであり、本実施形態においては、このアーム１Ａの延びる方向を前側として、これと反対側を後側として定義する。また、ベース２を基点としてア−ム１Ａを伸展させた際の、後述する各アーム要素３〜６の位置を伸展位置と称する
【００２２】
この多関節ロボット１は、ベース２を基点として、アーム１Ａを構成する第１アーム要素３、第２アーム要素４、第３アーム要素としてのハンド５，６を順次回転可能に接続したものとなっている。ベース２は、固定ベース２Ａと、この固定ベース２Ａにより昇降可能に支持された可動ベース２Ｂとから構成されている。
【００２３】
可動ベース２Ｂ上では、第１アーム要素３がその基端部３ａにおいて支持されており、鉛直方向に設定された回転軸心ＳＴを中心として回転可能とされている。そして、第１アーム要素３の先端３ｂでは、第２アーム要素４がその基端部４ａにおいて支持されており、鉛直方向に設定された回転軸心ＳＲを中心として回転可能とされている。さらには、第２アーム要素４の先端４ｂでは、第３アーム要素としての下側ハンド５と上側ハンド６とが上下に平行に配置されつつ、同一の回転軸心ＳＨを中心として回転可能に支持されている。第１のハンドとなる下側ハンド５と、第２のハンドとなる上側ハンド６とは、それぞれウェーハＷを載置するための載置プレート５２，６２が、フレームとして構成された本体部５１，６１より延在するように構成されており、後述するクランプ機構７Ａ，７Ｂ（図２参照）によって載置プレート５２，６２上でウェーハＷをそれぞれ保持することが可能となっている。
【００２４】
図２は、この多関節ロボット１の側断面図を示すものである。可動ベース２Ｂは、固定ベース２Ａの内部において昇降機構２Ｅを介して接続されている。第１アーム要素３は可動ベース２Ｂによって回転自在に支持されるとともに、可動ベース２Ｂの内部に設けられた駆動機構３Ｒによって回転可能とされている。また、第１アーム要素３の先端部３ｂには第２アーム要素４が支持されるとともに、これを回転させるための駆動機構４Ｒが第１アーム要素３の内部に収容されている。さらに、第２アーム要素４の先端部４ｂには下側ハンド５と上側ハンド６が同一の回転軸心ＳＨを中心に回転可能に支持されるとともに、これらを回転させるための駆動機構５Ｒ，６Ｒが第２アーム要素４の内部にそれぞれ収容されている。また、各ハンド５，６は、本体部５１，６１の内部を中心として、それぞれクランプ機構７Ａ，７Ｂを備えている。
【００２５】
第１アーム要素３は、フレーム３１を中心として、上カバー３２及び下カバー３３が着脱自在に取り付けられており、これらを取り外した際には上記駆動機構４Ｒを露出させることができるようになっている。また、第２アーム要素４は、フレーム４１を中心として、上カバー４２及び下カバー４３が着脱自在に取り付けられており、これらを取り外した際には上記駆動機構５Ｒ，６Ｒを露出させることができるようになっている。さらに、下側ハンド５と上側ハンド６における本体部５１，６１も、着脱自在にカバー５１ａ，６１ａが設けられており、これらを取り外した場合にはクランプ機構７Ａ，７Ｂの全体を露出させることができるようになっている。
【００２６】
以下、それぞれの部位について、詳細に説明を行っていく。
【００２７】
まず、図３は、同多関節ロボット１におけるベース２を拡大して示した側断面図である。上述したように、ベース２は、固定ベース２Ａと可動ベース２Ｂより構成されており、可動ベース２Ｂは固定ベース２Ａの内部で昇降可能に支持されている。
【００２８】
具体的には、固定ベース２Ａは、側断面視において底壁２１１より立壁２１２を立ち上げた逆Ｔ字状に形成されたフレーム２１を中心として、前側に前面カバー２１ａ、後側に背面カバー２１ｂを設けるとともに、紙面奥行き方向に図示しない側面カバーを設けることで外周を覆い、上方が開放された内部空間２Ａ１を備える枠体状に構成されている。
【００２９】
同様に、可動ベース２Ｂもフレーム２２を中心としてカバー２２ａを設けることで、内部空間２Ｂ１を備える枠体状に構成されている。フレーム２２は、上記立壁２１２と平行に配置された側壁２２１と、これと直交して略水平となるように配置された上部壁２２２
を備えるものとなっている。
【００３０】
可動ベース２Ｂは、リニアガイド２３を構成する上下方向に延びるガイドレール２３ｂと、これに噛み合うリニアブロック２３ａを介して固定ベース２Ａに接続されており、ガイドレール２３ｂに沿って上下方向に直動可能となっている。また、ボールネジ２４を構成するネジ軸２４ａが上下方向に沿って固定ベース２Ａ側に設けられるとともに、このネジ軸２４ａと噛み合うガイドブロック２４ｂが可動ベース２Ｂ側に設けられており、ネジ軸２４ａが回転することによって可動ベース２Ｂの昇降を行うことができるようになっている。より具体的には、ネジ軸２４ａの下端にはプーリ２５が一体的に設けられるとともに、ネジ軸２４ａと平行にモータ２６が配置され、この軸先端に設けたプーリ２６ａと上記プーリ２５とが無限軌道体である無端ベルト２７によって接続されている。こうすることで、モータ２６を駆動してネジ軸２４ａを回転させることにより、ガイドブロック２４ｂを移動させ、ガイドレール２３ｂに沿って可動ベース２Ｂを昇降させることができるようになっている。
【００３１】
このように、リニアガイド２３、ボールネジ２４、モータ２６、プーリ２５，２６ａ及び無端ベルト２７によって、上述した可動ベース２Ｂを昇降させるための昇降機構２Ｅが構成されている。
【００３２】
ここで、モータ２６が、リニアガイド２３およびボールネジ２４を挟んで、可動ベース２Ｂのフレーム２２とは反対側に設けられていることから、高出力が得られる大型のものとした場合であっても、可動ベース２Ｂにおける内部空間２Ｂ１に影響を及ぼすことなく、この内部空間２Ｂ１を広く確保することが可能となっている。
【００３３】
また、可動ベース２Ｂを構成するフレーム２２における上部壁２２２の上面には、減速機３５が設けられ、その入力軸３５ａは上部壁２２２より下方に向けて突出されてプーリ３６が一体的に設けられている。さらに、このプーリ３６の軸心と平行にモータ３７が配置され、その軸先端に設けたプーリ３７ａと上記プーリ３６とを無限軌道体である無端ベルト３８によって接続するようにしている。減速機３５の上部にある出力軸３５ｂは、円筒状に形成された回転軸３４と接続され、この回転軸３４の上部には第１アーム要素３を構成するフレーム３１が接続されている。すなわち、モータ３７が回転することによって、プーリ３６を介して減速機３５の入力軸３５ａに駆動力が伝達され、減速機３５の出力軸３５ｂと回転軸３４及び第１アーム要素３とが一体となって回転するようになっている。
【００３４】
このように、減速機３５、モータ３７、プーリ３６，３７ａ、無端ベルト３８によって上述した第１アーム要素３を回転させるための駆動機構３Ｒが構成されている。
【００３５】
可動ベース２Ｂの内部空間２Ｂ１の一部をなす上部壁２２２の下方の空間は、モータ３７、及び、図示しない配線配管を収容するための空間として利用されている。ここで、配線配管とは、駆動用電力または検出信号を伝達するための電気配線ケーブルや、シリンダ等の駆動に用いるエアやオイル等を供給あるいは吸引するための配管チューブのうちのいずれか一方、あるいは双方を合わせて称するものである。
【００３６】
上部壁２２２の上方の空間は、減速機３５および第１アーム要素３を支持する回転軸３４を収容するための空間として利用されている。さらには、回転軸３４の内部空間３４ａには、第２アーム要素４（図２参照）を駆動するためのモータ４６を収容しているため、内部空間２Ｂ１は、回転軸３４を通じて間接的にこのモータ４６を収容するための空間としても利用されている。
【００３７】
上述したように、可動ベース２Ｂの昇降に用いるモータ２６が、リニアガイド２３およびボールネジ２４を挟んで可動ベース２Ｂのフレーム２２とは反対側に配置されていることから、可動ベース２Ｂにおける内部空間２Ｂ１を広く確保することが可能になっているため、この内部空間２Ｂ１に、モータ３７、減速機３５、回転軸３４、モータ４６及び図示しない配線配管を、余裕を持たせつつ配置することが可能となっている。そのため、高出力・高速化を目的にモータ３７やモータ４６として大型のものを用いた場合でも、ベース２の高さ寸法が大きくなることを避けることができる。こうすることで、ウェーハＷが大型化した場合であっても、可動ベース２Ｂが最も低い位置になった場合におけるアーム１Ａの最低高さを低くすることができ、搬送するウェーハＷを保管するためのフープ等の搬送ラックの高さ寸法の増大を防ぐことが可能となる。
【００３８】
次に、第１アーム要素３と第２アーム要素４との間の接続構造について、図４を用いて説明を行う。図４は、多関節ロボット１における第１アーム要素３と第２アーム要素４との接続部近傍を拡大して示す側断面図である。後述するように第１アーム要素３側より駆動力を与えることで第２アーム要素４の回転を行うことが可能とされている。すなわち、第１アーム要素３と第２アーム要素４との関係に着目した場合、第１アーム要素３は相対回転を行わせるための駆動力のみを与えた場合には回転動作を行わない固定側アーム要素となっている。また、第２アーム要素４は、相対回転を行わせるための駆動力のみを与えた場合に、回転動作を行う相対回転側アーム要素となっている。
【００３９】
第１アーム要素３を構成するフレーム３１の先端部３ｂにおいては、上下方向に軸方向を一致させた円筒状に形成された円筒壁部３１ａと、上下方向、すなわち第１アーム要素３における厚み方向の中心よりやや下方で略水平に形成された中間壁部３１ｂとを備えている。
【００４０】
円筒壁部３１ａの内部には、第２アーム要素４を支持するための回転支持体としての減速機４４を収容するための内部空間Ｓ１が形成されており、この内部空間Ｓ１は、第２アーム要素４側に向けて開放、すなわち開口が形成されたものとなっている。円筒壁部３１ａの内部においては、中間壁部３１ｂの上面に減速機４４が設けられており、この減速機４４の入力軸４４ａが、円筒壁部３１ａの中心に対応する位置において中間壁部３１ｂに設けられた中心孔３１ｂ１を通じて下方に突出してプーリ４５と接続されている。また、減速機４４の上方に突出する出力軸４４ｂは、第２アーム要素４を構成するフレーム４１の底壁４１ａに接続され、第２アーム要素４と一体となって回転可能となっている。なお、図中における減速機４４は模式的に示したものに過ぎず、実際の断面構造とは異なるものである。
【００４１】
この減速機４４の入力軸４４ａに駆動力を与えるものは、図３に記載した上述のモータ４６となっている。モータ４６は、第１アーム要素３を構成するフレーム３１の一部に固定されており、その回転軸にはプーリ４６ａが設けられている。そして、このプーリ４６ａと図４に示すプーリ４５とが無限軌道体である無端ベルト４７によって接続されている。こうすることで、モータ４６（図３参照）を駆動することにより、プーリ４６ａ，４５が無端ベルト４７を介して同期回転し、減速機４４の出力軸４４ｂとともに第２アーム要素４を回転させることが可能となっている。
【００４２】
このように、モータ４６、プーリ４５，４６ａ、無端ベルト４７、減速機４４によって、上述した第２アーム要素４を回転させるための駆動機構４Ｒが構成されている。
【００４３】
上記駆動機構４Ｒは内部において転がり又は摺動する部分を備えているため、摩耗による粉塵が発生することになり、こうした傾向は汎用品を用いる限り高出力・高速になるにつれて顕著になっていく。無端ベルト４７とプーリ４５との間の摩擦に起因する粉塵は、無端ベルト４７及びプーリ４５が中間壁部３１ｂよりも下方に配置されており、これらが配置されている空間は下カバー３３によって封止されていることから、第１アーム要素３の外部へと放出することは少ない。
【００４４】
しかしながら、減速機４４の内部で生じる粉塵は、内部空間Ｓ１を構成する円筒壁部３１ａと第２アーム要素４を構成するフレーム４１における底壁４１ａとの間で形成される空隙Ｘを介して外部に放出される可能性がある。減速機４４は、一般的な構成として内部のグリスを保持するためのオイルシール４４ｃを備えているものの、回転時における摺動部からの発塵を効果的に抑制することはできず、上述したような高出力・高速化に対応する場合、さらには半導体の高精細化に対応する場合には、発塵対策として不十分といえる。そのため、本実施形態においては、底壁４１ａの下面においてリング状のシール部材４９を設けており、これを円筒壁部３１ａの内側に近接させるようにして空隙Ｘを小さくするようにしている。すなわち、このシール部材４９は、空隙Ｘを小さくすることで、内部空間Ｓ１の開口を略封止する封止部として機能している。
【００４５】
また、中間壁部３１ｂには、円筒壁部３１ａ近くの位置において貫通孔が吸引部３１ｂ２として設けられており、この吸引部３１ｂ２に接続された図示しない配管チューブを介して内部空間Ｓ１内の気体を吸引することができるようになっている。この配管チューブは、第２アーム要素４より第１アーム要素３内へと引き込まれた配線配管ＣＴと一緒になって第１アーム要素３内を引き回され、ベース２（図２参照）を通じて多関節ロボット１の外部へと引き出されている。こうすることで、吸引部３１ｂ２より吸引された気体は、多関節ロボット１の外部に設けられた所定の排出先へと排出されて処理され、多関節ロボット１の存在する周辺環境へと粉塵を放出しないようにすることが可能となっている。また、内部空間Ｓ１において気体を吸引することで内部空間Ｓ１における圧力を下げることにもなるため、空隙Ｘを介して気体及びこれに含まれる粉塵が外部に放出されることを一層抑制することが可能となっている。
【００４６】
次に、第２アーム要素４と、第３アーム要素となる下側ハンド５及び上側ハンド６との間での接続構造について図５及び図１０を用いて説明を行う。図５は、下側ハンド５及び上側ハンド６を回転させるために第２アーム要素４内に設けた駆動機構５Ｒ，６Ｒを拡大して示す側断面図であり、図１０は、多関節ロボット１における第２アーム要素４と下側ハンド５及び上側ハンド６との接続部近傍をさらに拡大して示す側断面図である。後述するように、第２アーム要素４側より駆動力を与えることで下側ハンド５及び上側ハンド６は回転を行うことが可能とされている。すなわち、第２アーム要素４と下側ハンド５又は上側ハンド６との関係に着目した場合、第２アーム要素４は、相対回転を行わせるための駆動力のみを与えた場合には回転動作を行わない固定側アーム要素となっており、下側ハンド５又は上側ハンド６は、相対回転を行わせるための駆動力のみを与えた場合に回転動作を行う相対回転側アーム要素となっている。
【００４７】
第２アーム要素４を構成するフレーム４１の先端部４ｂにおいては、上下方向に軸方向を一致させた円筒状に形成された円筒壁部４１ｂと、上下方向、すなわち第２アーム要素４における厚み方向の中心よりやや上方で略水平に形成された中間壁部４１ｃとを備えている。
【００４８】
下側ハンド５を構成する本体部５１は、略円筒状に形成された第１の回転軸としての回転軸５３に接続され、この回転軸５３は円筒壁部４１ｂの内部において、中間壁部４１ｃに対して軸受５４ａを介し回転可能に支持されている。そして、回転軸５３の下端にはプーリ５４が接続されており、プーリ５４の回転とともに回転軸５３及び下側ハンド５が一体的に回転するようになっている。
【００４９】
回転軸５３の軸心に形成された貫通孔５３ａと連通するように、本体部５１にも孔部５１ｄが形成されており、これらの内部を第２の回転軸としての回転軸６３が挿通するように配置されている。回転軸６３の下端はプーリ５４よりも下方にまで延び、このプーリ５４の下方に平行に配置されたプーリ６４と接続されている。プーリ６４は、円筒壁部４１ｂの下端近傍において軸受６４ａを介して回転可能に支持されている。そのため、プーリ６４の回転とともに回転軸６３及び上側ハンド６が一体的に回転するようになっている。回転軸６３は回転軸５３と軸心が同一になるように配置されていることから、上側ハンド６は下側ハンド５と共通の回転軸心ＳＨ（図２参照）を中心に回転するようになっている。
【００５０】
軸受５４ａ，６４ａとしては、外輪側をフレーム４１に対し固定されて内輪側を回転自在とされたクロスローラベアリングを用いていることから、回転軸５３，６３をその下端近くの１箇所のみでそれぞれ支持しているにもかかわらず効果的にモーメントを受けることが可能となっており、各ハンド５，６の先端が垂れ下がるようにして回転中心が傾く現象を抑制することが可能となっている。なお、クロスローラベアリングに代えて４点接触玉軸受を用いて同様の構成とすることも可能である。
【００５１】
各ハンド５，６を回転させるため、回転軸５３，６３と一体化されているプーリ５４，６４に対して駆動力を与える機構は、次のように構成されている。
【００５２】
すなわち、回転軸５３に対して駆動力を与える第１のモータ５６は、第２アーム要素４の内部における基端部４ａよりの位置に設けられている。そして、このモータ５６の駆動力が第１の中間伝達軸５５を介して回転軸５３に伝達されるようになっている。同様に、回転軸６３に対して駆動力を与える第２のモータ６６は、第２アーム要素４の内部において上記第１のモータ５６よりもやや先端部４ｂ側の位置に設けられている。そして、この第２のモータ６６の駆動力が、第２のモータ６６と第１の中間伝達軸５５との間に配置された第２の中間伝達軸６５を介して回転軸６３に伝達されるようになっている。
【００５３】
なお、モータ５６，６６及び中間伝達軸５５，６５は、平面視においてこれらが設けられている第２アーム要素４の延在する方向に沿って、回転軸５３，６３に向かって直線上に配置されている（図６，７参照）。
【００５４】
モータ５６，６６としては同一の仕様のものを用いており、それぞれをブラケット５６ｃ，６６ｃを用いて第２アーム要素４のフレーム４１に固定している。この際、双方のモータ軸５６ａ，６６ａはともに上方向に延びる向きとしているが、第１のモータ５６が第２のモータ６６に対して若干、上側に位置するようにしている。また、これらのモータ軸５６ａ，６６ａには、同一直径のプーリ５６ｂ，６６ｂが設けられている。
【００５５】
中間伝達軸５５，６５は、軸本体５５ｓ，６５ｓを軸受ユニット５５ｃ，６５ｃを用いてフレーム４１に固定し、この軸受ユニット５５ｓ，６５ｓより上方向に突出した位置において大径のプーリ５５ａ，６５ａを設けるとともに、軸受ユニット５５ｓ，６５ｓより下方向に突出した位置において、小径のプーリ５５ｂ，６５ｂを設けている。なお、回転軸５３，６３に設けたプーリ５４，６４は、上述した大径のプーリ５５ａ，６５ａと同一の直径としている。軸受ユニット５５ｃ，６５ｃは、それぞれ内部に軸受を備えていることで、軸本体を５５ｓ，６５ｓを回転自在に支承することが可能となっている。
【００５６】
第１の中間伝達軸５５は、具体的には、図８に示すような形態でフレーム４１に取り付けられている。図８は、図６に示すＡ−Ａ断面矢視図を示すものである。このようにフレーム４１は、第２アーム要素が延在する方向に直交する平面で切断する場合において略Ｈ形の断面形状をしているとともに、中間壁部４１ｃの中心に開口４１ｄが形成されており、この開口４１ｄを上下に挿通させるように第１の中間伝達軸５５は設けられている。すなわち、第１の中間伝達軸５５における軸本体５５ｓを回転自在に支持する軸受ユニット５５ｃを下方より中間壁部４１ｃに対してネジ止めすることで、中間壁部４１ｃを挿通する形態で軸本体５５ｓを起立させる。そして、この軸本体５５ｓの上端と下端に、上述したプーリ５５ａ，５５ｂを設けることにより、中間壁部４１ｃよりも上方においてプーリ５５ａを配し、下方においてプーリ５５ｂを配する。
【００５７】
同様に、第２の中間伝達軸６５は、図９に示すような形態でフレーム４１に取り付けられている。図９は、図６に示すＢ−Ｂ断面矢視図を示すものである。略Ｈ形の断面形状をなすフレーム４１の中間壁部４１ｃの中心に開口４１ｄが形成されており、この開口４１ｄを上下に挿通させるように第２の中間伝達軸６５は設けられている。すなわち、第２の中間伝達軸６５における軸本体６５ｓを回転自在に支持する軸受ユニット６５ｃを下方より中間壁部４１ｃに対してネジ止めすることで、中間壁部４１ｃを挿通する形態で軸本体６５ｓを起立させる。そして、この軸本体６５ｓの上端と下端に、上述したプーリ６５ａ，６５ｂを設けることにより、中間壁部４１ｃよりも上方においてプーリ６５ａを配し、下方においてプーリ６５ｂを配する。
【００５８】
図５及び図１０に戻って、第１の中間伝達軸５５は、第２の中間伝達軸６５に対してやや上方にずらして配置されており、この第１の中間伝達軸５５に設けている大径のプーリ５５ａは、第１のモータ５６に設けたプーリ５６ｂと上下方向に対応する位置とされ、両者の間は第１の無限軌道体としての無端ベルト５７によって接続されている。同様に、第２の中間伝達軸６５に設けている大径のプーリ６５ａは、第２のモータ６６に設けたプーリ６６ｂとの間で上下方向に対応する位置とされ、両者の間は第２の無限軌道体としての無端ベルト６７によって接続されている。
【００５９】
また、第１の中間伝達軸５５において軸受ユニット５５ｃを挟んで、大径のプーリ５５ａと反対側に設けられた小径のプーリ５５ｂは、回転軸５３に設けたプーリ５４と上下方向に対応する位置に配されており、両者の間は第３の無限軌道体としての無端ベルト５８によって接続されている。同様に、第２の中間伝達軸６５において軸受ユニット６５ｃを挟んで、大径のプーリ６５ａと反対側に設けられた小径のプーリ６５ｂは、回転軸６３に設けたプーリ６４と上下方向に対応する位置に配されており、両者の間は第４の無限軌道体としての無端ベルト６８によって接続されている。
【００６０】
このようにして、４つの無端ベルト５７，５８，６７，６８は、回転軸５３，６３の軸方向にそれぞれ異なる位置にずらして配されていることから、互いに干渉することがないようになっている。
【００６１】
図６及び図７は、それぞれ第２アーム要素４より上カバー４２、下カバー４３（図２参照）を取り外した部分を拡大して、平面図及び底面図として示したものである。
【００６２】
これらより分かるように、４つの無端ベルト５７，５８，６７，６８のうち、無端ベルト５７，６７はフレーム４１における中間壁部４１ｃよりも上側に配置され、無端ベルト５８，６８は中間壁部４１ｃよりも下側に配置されている。すなわち、組み立て時においてはフレーム４１の上方向から２つの無端ベルト５７，６７の取り付け・調整を行い、フレーム４１の下方向から２つの無端ベルト５８，６８の取り付け・調整を行うだけで良いため、作業性が良く、組み立て工数を減らすことが可能となっている。
【００６３】
より具体的には、図６より分かるように、プーリ６６ｂ，６５ａは、プーリ５６ｂ，５５ａの間に配置されるとともに、これらより低い位置に設定されている。そのため、下方の無端ベルト６７の取り付け・調整を行った後に上方の無端ベルト５７の取り付け・調整を行うことで、簡単に作業を行うことができる上に、無端ベルト５７，６７の相互干渉を防止することも可能となっている。
【００６４】
上記と同様、図７より分かるように、プーリ５５ｂは、プーリ６５ｂ，６４の間に配置されるとともに、これらより高い位置、すなわちフレーム４１の中間壁部４１ｃ寄りの位置に設定されている。そのため、上方の無端ベルト５８の取り付け・調整を行った後に下方の無端ベルト６８の取り付け・調整を行うことで、簡単に作業を行うことができる上に、無端ベルト５８，６８の相互干渉を防止することも可能となっている。
【００６５】
上記のように、図５に示す第１のモータ５６が第１の中間伝達軸５５と無端ベルト５７によって接続されるとともに、第１の中間伝達軸５５が回転軸５３とプーリ５４を介して無端ベルト５８によって接続されていることから、第１のモータ５６の駆動力によって、回転軸５３及び下側ハンド５を回転させることが可能となっている。すなわち、第１のモータ５６及びプーリ５６ｂ、並びに、第１の中間伝達軸５５、プーリ５４、無端ベルト５７，５８は、下側ハンド５を回転させるための駆動機構５Ｒを構成している。
【００６６】
同様に、第２のモータ６６は第２の中間伝達軸６５と無端ベルト６７によって接続されるとともに、第２の中間伝達軸６５が回転軸６３とプーリ６４を介して無端ベルト６８によって接続されていることから、第２のモータ６６の駆動力によって、回転軸６３及び上側ハンド６を回転させることが可能となっている。すなわち、第２のモータ６６及びプーリ６６ｂ、並びに、第２の中間伝達軸６５、プーリ６４、無端ベルト６７，６８は、上側ハンド６を回転させるための駆動機構６Ｒを構成している。
【００６７】
このようにハンド５，６を回転させるに際し、モータ５６，６６の回転が２段階で大きく減速されて伝達されることになるため、減速機等の特殊な装置を用いる必要がなく、汎用的な部品を用いて低コスト化を図るとともに、高出力を得ながら、高い位置決め精度を得ることが可能となっている。
【００６８】
ここで、ハンド５，６は、上述したウェーハＷを保持するためのクランプ機構７Ａ，７Ｂを備えていることから、これを動作させるための配線配管ＣＴが本体部５１，６１の内部に引き回されるようになっている。そして、この配線配管ＣＴは、第２アーム要素４の内部を通り、第１アーム要素３（図２参照）の内部を経由して、ベース２にまで引き回されるようになっている。
【００６９】
上側ハンド６の本体部６１における配線配管ＣＴは、回転軸６３の軸中心に設けられた貫通孔６３ａを通じて下方向に引き出され、第２アーム要素４の内部に至るようになっている。このように上側ハンド６の回転中心に配線配管ＣＴを配することにより、上側ハンド６の回転によっても、配線配管ＣＴと第２アーム要素４との相対位置は変化することがない。従って、配線配管ＣＴの引き回しを容易に行うことができるとともに、他の部品への引っ掛かりや配線配管ＣＴ同士の絡まりを抑制して、損傷を防ぐことが可能となっている。
【００７０】
他方、下側ハンド５の本体部５１における配線配管ＣＴは軸中心を通すことができないため、次のように構成している。すなわち、回転軸５３の外周において、収容ケース４８を第２アーム要素４に対して一体的に設けている。収容ケース４８は上カバー４２の内側に設けられており、上側を開放された有底円筒状の形態とされている。この内周壁４８ａは、回転軸５３の外周に対向しており、回転軸５３との間でリング状の配線配管空間Ｓ３を形成する。なお、収容ケース４８は内周壁４８ａ側が円周面を形成するように構成している限り外周側の形状を問わず、第２アーム要素４内に収まるならば如何なる形状としてもよく、複数に分割した構成としても差し支えない。
【００７１】
配線配管空間Ｓ３は、回転軸５３の外周に向けて鍔状をなすように設けられた封止部としてのシール部材５３ｃよって略封止されている。こうすることで、配線配管空間Ｓ３を閉止する底面と外周面は収容ケース４８により構成されることで、第２アーム要素４側に固定される一方で、内周面、上面はそれぞれ回転軸５３、シール部材５３ｃにより構成されることで、下側ハンド５側に固定される。
【００７２】
また、配線配管空間Ｓ３の中心側の位置において、回転軸５３の上部に挿通路としての挿通孔５３ｂが形成されており、この挿通孔５３ｂを介してハンド５の本体部５１より配線配管空間Ｓ３の内側へと配線配管ＣＴを引き入れるようにしている。
【００７３】
ここで、図１０におけるＣ−Ｃ断面を図１２において模式的に示す。配線配管空間Ｓ３の外周側においては、内周壁４８ａの一部が開口されることにより挿通路としての挿通孔４８ｂが形成されており、この挿通孔４８ｂを介して配線配管空間Ｓ３より第２アーム要素４の内部に配線配管を引き出すようにしている。
【００７４】
配線配管空間Ｓ３内においては、中心側に設けられた挿通孔５３ｂより引き込まれた配線配管ＣＴが、回転軸５３を中心に１周半ほどゼンマイバネのように渦巻き状に配され、外周側に設けられた挿通孔４８ｂより引き出されるようになっている。また、挿通孔５３ｂ，４８ｂに対して配線配管ＣＴは固定されている。
【００７５】
こうすることで、図１３に示すように、下側ハンド５が平面視時計回りに回転することで中心側の挿通孔５３ｂの位置が相対的に変化した場合において、配線配管ＣＴの相対位置も変化し、配線配管空間Ｓ３内における回転軸５３周りの配線配管ＣＴの周回数は減少するが、渦巻き状に配されていた配線配管ＣＴが収容ケース４８の内周壁４８ａに向けて位置を変化することから、配線配管ＣＴの位置変化による影響を吸収することができる。
【００７６】
これとは逆に、図１４に示すように、下側ハンド５が平面視反時計回りに回転することで中心側の挿通孔５３ｂの位置が相対的に変化した場合において、配線配管ＣＴの相対位置も変化し、配線配管空間Ｓ３内における回転軸５３周りの配線配管ＣＴの周回数は増加するが、渦巻き状に配されていた配線配管ＣＴが回転軸５３に巻き付くように内側に向けて位置を変化することから、配線配管ＣＴの位置変化による影響を吸収することができる。
【００７７】
このように、収容ケース４８内で配線配管ＣＴが渦巻き状に配置されており、これがあたかもゼンマイバネのように変形することにより、下側ハンド５の回転に伴う挿通孔５３ｂの位置変化によって生じる配線配管ＣＴの位置変化の影響を吸収することが可能となる。この際、各挿通孔５３ｂ，４８ｂに対して配線配管ＣＴは固定されていることから、収容ケース４８よりも前後においては、下側ハンド５及び第２アーム要素４の内部で配線配管ＣＴの位置は変化することがなく、これらの部分における配線配管ＣＴの擦れや引っ掛かりを抑制することが可能となっている。
【００７８】
また、本実施形態において使用する配線配管ＣＴは、複数のものが並列となって一体化され帯状の形態をなした、いわゆるフラットチューブやフラットケーブル等を使用している。そのため、渦巻き状にした際の形態がより安定化するとともに、配線配管相互の擦れ等による損傷を抑えることも可能となっている。また、複数の配線配管が一体化されることで、単独の配線配管に比べて高い剛性を有していることから、上記ゼンマイバネのような変形をより円滑に行うことが可能となっている。
【００７９】
図１０に戻って、ハンド５，６と、第２アーム要素４との間における接続部においても、第２アーム要素４の内部から外部へと粉塵の放出を抑制するための構造も備えている。
【００８０】
第２アーム要素４における上カバー４２は、基端側上カバー４２ａと先端側上カバー４２ｂより構成されており、この先端側上カバー４２ｂは回転軸５３の外周に設けられていることから、これら先端側上カバー４２ｂと回転軸５３との間では第２アーム要素４の内部より外部に至る空隙Ｙが形成されている。前述した回転軸５３に設けられたシール部材５３ｃは、収容ケース４８内の配線配管空間Ｓ３を封止するとともに、その内周側においては、先端側上カバー４２ｂに近接して設けられることで空隙Ｙを狭めるようにしている。
【００８１】
すなわち、これらの関係に着目すると、相対固定側のアーム要素としての第２アーム要素４が備える内部空間Ｓ２に、相対回転側のアーム要素である下側ハンド５を支持する回転支持部として、軸受５４ａとこれにより支持された回転軸５３とが設けられており、シール部材５３ｃは、回転軸５３と先端側上カバー４２ｂとの間で形成される空隙Ｙを狭めることで、回転軸５３の外周において内部空間Ｓ２が備える開口を略封止する封止部として機能している。
【００８２】
さらには、シール部材５３ｃの外周側においては、先端側上カバー４２ｂの下面に、薄板状の別のシール部材４２ｃが取り付けられている。このシール部材４２ｃは、底面がシール部材５３ｃと近接して設けられることで、空隙Ｙをさらに狭めるようになっている。すなわち、このシール部材４２ｃも内部空間Ｓ２が備える開口を略封止するための封止部として機能している。
【００８３】
また、図１１に示すように、シール部材４２ｃは、内側の一部を段差状に下げられて凹部４２ｄが形成されており、先端側上カバー４２ｂとの間で僅かな空間が形成されるようになっている。さらに、凹部４２ｄの端部には貫通孔が吸引部４２ｄ１として設けられており、この吸引部４２ｄ１に接続された図示しない配管チューブを介して内部空間Ｓ２内の気体を吸引して、上述した吸引部３１ｂ２（図４参照）と同一の所定の排出先へと排出することが可能となっている。また、内部空間Ｓ１と同様、内部空間Ｓ２における圧力を下げ、空隙Ｙを介して気体及びこれに含まれる粉塵が外部に放出されることも抑制することも可能となっている。
【００８４】
また、上述した配線配管空間Ｓ３を形成する配線配管ＳＴの収容部としての収容ケース４８が、上記軸受５４ａとシール部材４２ｃ，５３ｃとの間に設けられていることから、配線配管空間Ｓ３内において配線配管ＣＴが摺動することによる粉塵が生じたとしても、この粉塵の外部への放出も効果的に防止することが可能となっている。また、軸受５４ａが比較的下方に位置し、シール部材４２ｃ，５３ｃより大きく離間した位置に配されていることから、より粉塵の放出を抑制することも可能となっている。さらには、軸受５４ａを挟んで、シール部材４２ｃ，５３ｃとは反対側の位置にプーリ５４を設けていることから、プーリ５４と無端ベルト５８との間での摺動に伴う粉塵の放出も、効果的に抑制することが可能となっている。
【００８５】
また、上側ハンド６を支持する回転軸６３と、これをプーリ６４を介して回転自在に支持する軸受６４ａに着目した場合、これらから生じる粉塵は回転軸５３と先端側上カバー４２ｂとの間で形成される空隙Ｙ以外に、上側ハンド６と下側ハンド５との間で形成される空隙Ｚからも放出され得る。しかしながら、本実施形態においては、プーリ５４，６４同士の間隔を狭めるとともに、回転軸５３の中心に設けた貫通孔５３ａと回転軸６３の外周との間を狭めてあることで、内部空間Ｓ２より連続する空隙Ｚを小さくするとともに、隙間の小さな範囲を広くしている。さらには、この空隙Ｚを折れ曲がった形状とすることによって、内部からの粉塵の放出を一層抑制することが可能となっている。
【００８６】
次に、下側ハンド５及び上側ハンド６が備えるクランプ機構７Ａ，７Ｂ（図２参照）について説明を行う。クランプ機構７Ａ，７Ｂは、原則として高さ方向における各部品の相対位置の設定が異なるのみであり、平面視した場合には部品間の位置関係はほぼ同一になっている。そのため、代表して上側ハンド６におけるクランプ機構７Ｂを例にとり、各部の説明を行う。
【００８７】
図１５は、上側ハンド６が備えるカバー６１ａ（図２参照）を取り外した状態を拡大して示す平面図である。上側ハンド６は、上述したように本体部６１に対して、載置プレート６２を取り付けたものとなっている。本体部６１は、カバー６１ａを取外した状態とすることにより、ウェーハＷを載置プレート６２上で保持するためのクランプ機構７Ｂが露出するようになっている。
【００８８】
載置プレート６２には二股に分かれた先端側に２つ、基端側には２つの合計４つ、ワーク載置台としての固定ブロック７１が設けられており、これらは矩形状に配置され、協働して１つのウェーハＷを載置可能としている。各固定ブロック７１は平面視において略長方形状に形成されており、載置するウェーハＷの中心に向かう方向に長手方向が合致するように配されている。また、各固定ブロック７１には、ウェーハＷの中心方向に向かって下向きに傾斜する上向きテーパ面７１ａが設けられるとともに、外側の位置には他の部分よりも僅かに高さを大きくした段差部７１ｂが設けられている。
【００８９】
クランプ機構７Ｂは、固定ブロック７１上に載置されたウェーハＷを固定ブロック７１と協働して保持するものである。
【００９０】
クランプ機構７Ｂは、載置プレート６２の基端側に設けられた開口６２ａの内部に配置される可動ブロック７２を備えており、この可動ブロック７２をウェーハＷの中心、すなわち、各固定ブロック７１が配置されることでなす矩形の中心に向かって進退させるように構成されている。可動ブロック７２は、ウェーハＷの中心方向に向かって上向きに傾斜する下向きテーパ面７２ａ（図１６参照）を備えており、この可動ブロック７２を進出させることで、先端側の２つの固定ブロック７１，７１の段差部７１ｂにウェーハＷの縁部を当接させることで精密に位置合わせを行うとともに、下向きテーパ面７２ａ（図１６参照）によって、ウェーハＷを下方に押しつけつつ保持することができるようになっている。
【００９１】
可動ブロック７２は、ブロック状に形成された支持部材７３Ｂによって適宜の高さ位置で支持されている。そして、枠状に形成された本体部６１の内部において、ハンド６の延在方向に沿って直動自在とされたスライドガイド７６と、このスライドガイド７６により支持された連結部材７５Ｂとを備えており、連結部材７５Ｂと上記支持部材７３Ｂとは、スライドガイド７６の直動する方向に平行とされつつ水平方向に離間して配置されるとともに、本体部６１の壁面に設けられた開口６１ｄを挿通するように配置された一対のシャフト７４，７４によって連結されている。開口６１ｄには、シャフト７４との隙間を塞ぐシール部材７８が設けられており、本体部６１の内部において摩耗等による粉塵が生じたとしても、これが外部に放出されないようにしている。
【００９２】
さらに、上記スライドガイド７６は、本体部６１の内部に設置されたシリンダ７７のシリンダ軸７７ａと接続されており、このシリンダ７７の動作中心線７７ｂとスライドガイド７６の直動方向が平行になるように配置している。シリンダ７７としては、圧力媒体としての圧縮空気によって作動する単動式のものを用いており、図示しない供給源より圧縮空気を供給することによって、シリンダ軸７７ａが引き込まれ、圧縮空気を排出することで内部に備えるバネによってシリンダ軸７７が突出するようになっている。
【００９３】
そのため、シリンダ７７に圧縮空気を供給した状態より排出状態へと移行してシリンダ軸７７ａを突出させることで、スライドガイド７６、連結部材７５Ｂ、シャフト７４，７４及び支持部材７３Ｂとともに、可動ブロック７２をウェーハＷの中心に向かって進出させてウェーハＷを保持することが可能となっている。また、シリンダ７７に圧縮空気を供給してシリンダ軸７７ａを引き込むことで、スライドガイド７６、連結部材７５Ｂ、シャフト７４，７４及び支持部材７３Ｂとともに、可動ブロック７２をウェーハＷの中心とは反対側に動作させてウェーハＷの保持を解除することができる。
【００９４】
このように、圧縮空気の供給がない場合にウェーハＷの保持を行うように設定していることから、予期せず圧縮空気の供給が停止された場合であっても、不意にウェーハＷの保持が解除される危険が生じないようになっている。
【００９５】
ここで、各ハンド５，６における各クランプ機構７Ａ，７Ｂの側断面図を図１６に示す。上側ハンド６においては、本体部６１の下面６１ｂと載置プレート６２の下面６２ｂとが略同一平面となるように設定されているが、下側ハンド５においては本体部５１の下面５１ｂに対して、載置プレート５２の下面５２ｂが上方にオフセットされた位置となっており、本体部５１の厚み方向中心よりも上側に位置するようになっている。そのため、下側ハンド５における載置プレート５２と、上側ハンド６における載置プレート６２とは、ハンド５，６の相対回転時においても互いに干渉することがない範囲で、高さ方向に近接して配置されている。
【００９６】
また、下側ハンド５，上側ハンド６における各クランプ機構７Ａ，７Ｂの構成要素は同一であるものの、支持部材７３Ａ，７３Ｂ及び連結部材７５Ａ，７５Ｂの形状が異なることで、本体部６１，７１に対する載置プレート５２，６２の高さ位置の相違に対応することが可能となっている。
【００９７】
具体的には、まず、各ハンド５，６におけるシリンダ７７，７７は、本体部５１，６１の内部上面５１ｃ，６１ｃのほぼ同一の位置に設けられている。同様に、シリンダ７７，７７と接続されるスライドガイド７６，７６も、内部上面５１ｃ，６１ｃのほぼ同一の位置に設けられており、このスライドガイド７６，７６上に連結部材７５Ａ，７５Ｂがともに設けられている。
【００９８】
ここで、下側ハンド５のクランプ機構７Ａを構成する連結部材７５Ａにおいては、上記シリンダ７７の動作中心線７７ｂよりも上方の位置でシャフト７４と接続されている。また、このシャフト７４に接続されつつ可動ブロック７２の位置を決定付ける支持部材７３Ａは、可動ブロック７２の重心位置がシャフト７４よりも上方になるように取付位置が設定されている。そのため、下側ハンド５においてはシリンダ７７の動作中心線７７ｂよりも、可動ブロック７２の重心位置を上方に設定することが可能となっている。こうすることで、載置プレート５２を本体部５１に対して上方にオフセットした位置としても、これに対応してクランプ機構７Ａを構成することが可能となっている。
【００９９】
他方、上側ハンド６のクランプ機構７Ｂを構成する連結部材７５Ｂにおいては、上記シリンダ７７の動作中心線７７ｂよりも下方の位置でシャフト７４と接続されている。また、このシャフト７４に接続されつつ可動ブロック７２の位置を決定付ける支持部材７３Ｂは、可動ブロック７２の重心位置がシャフト７４よりも下方になるように取付位置が設定されている。そのため、上側ハンド６においてはシリンダ７７の動作中心線７７ｂよりも、可動ブロック７２の重心位置を下方に設定することが可能となっている。こうすることで、載置プレート６２を本体部６１の下面６１ｂとほぼ同一の高さ位置にある場合であっても、これに対応してクランプ機構７Ｂを構成することが可能となっている。
【０１００】
上記のように、各クランプ機構７Ａ，７Ｂにおいて、シリンダ７７の動作中心線７７ｂと、可動ブロック７２の重心位置を高さ方向に異ならせ、この重心位置近傍でウェーハＷの側面に当接させるようにした場合、ウェーハＷの保持に際してモーメントが作用することになる。こうしたモーメントは、スライドガイド７６によって吸収することができるため、シリンダ７７より可動ブロック７２までの間に接続される各部に対し負担を生じさせることがなく、位置決め精度を向上することも可能となっている。
【０１０１】
このようにクランプ機構７Ａ，７Ｂを構成したことで、ウェーハＷの重量増加に対応してシリンダ７７の大型化を図った場合でも、本体部５１，６１の内部にシリンダ７７をはじめとしたクランプ機構７Ａ，７Ｂの主要部を収容させつつ、好適なウェーハＷの保持力を得ることができるとともに、載置プレート５２，６２を上下方向に近接させて配置することができるようになっている。そのため、この載置プレート５２，６２を用いて保持するウェーハＷ同士の間隔を小さくすることができ、ウェーハＷの搬送や交換に要する時間を短縮することが可能となる。また、載置プレート５２，６２により保持されるウェーハＷ同士の間隔の減少に伴って、搬送ラック内に収容するウェーハＷのピッチを減少することが許容される場合には、同一の搬送ラックであればウェーハＷの収容枚数を増加させることが可能となる。さらには、同一の収容枚数を維持する場合には搬送ラック全体の上下寸法を小さくし、これに対応させて多関節ロボット１全体の昇降ストロークを小さくすることで、ウェーハＷの移動に要する時間をさらに短縮させるとともに、装置全体を小型化して設置スペースを低減することも可能となる。
【０１０２】
上記のように構成した本実施形態における多関節ロボット１（図２参照）は、ベース２を基点として第１アーム要素３、第２アーム要素４、各ハンド（第３アーム要素）５，６の位置を精密に制御可能とするために、これらの原点位置を正確に設定できるようにしている。
【０１０３】
図１７、図１８は、各アーム要素３〜６よりカバー３２，４２ａ，５１ａ，６１ａ（図２，図１０参照）を取り外してフレーム３１，４１，５１，６１が露出した状態を模式的に示した平面図である。
【０１０４】
まず、図１７で示したように、ベース２を基点としてアーム１Ａを伸展させた伸展位置とした場合、第１アーム要素３を構成するフレーム３１では、回転軸心ＳＴよりもこのフレーム３１が延在する方向に対して約３０°反時計回りに位相をずらした位置に、鉛直方向に沿って形成された円形断面の貫通孔８３を設けている。
【０１０５】
この第１アーム要素３の下方に位置するベース２に対しては、アーム要素３〜６の接続側である上側に、図１８（ｂ）のように有底穴８２を設けている。具体的には、この有底穴８２は、固定ベース２Ａを構成するフレーム２１に対して可動ベース２Ｂを構成するフレーム２２を支持するブロック２８の上面に設けられており、第１アーム要素３を伸展位置とした場合において、その貫通孔８３と重なりあう位置に設けられている。また、有底穴８２は貫通孔８３と同一直径の円形をなすものとされている。
【０１０６】
図１７に戻って、第２アーム要素４においても、フレーム４１に貫通孔８４が設けられている。この貫通孔８４は、上記貫通孔８３と同一直径の円形をなすものとされるとともに、平面視において回転軸心ＳＲを中心として上記貫通孔８３と１８０°反対の位置に形成されている。
【０１０７】
同様に、上側ハンド６における本体部６１においても貫通孔８６が形成されている。この貫通孔８６は、上記貫通孔８４と同一直径の円形をなすものとされるとともに、平面視において回転軸心ＳＨを中心として上記貫通孔８４と１８０°反対の位置に形成されている。
【０１０８】
また、図１８（ａ）に示すように、上側ハンド６における貫通孔８６と対応する位置において、下側ハンド５の本体部５１にも貫通孔８５が形成されている。なお、貫通孔８５の形状も貫通孔８６と同一のものにしている。
【０１０９】
上記の有底穴８２や貫通孔８３〜８６は、各アーム要素３〜６を伸展位置として平面視、すなわちアーム要素３〜６の回転軸方向より見た場合において、回転各回転軸心ＳＴ〜ＳＨを通過する各アーム要素３〜６の中心線よりも左右に所定距離ずれた位置に形成されている。この中心線上には各アーム要素３〜６を回転させるための駆動機構４Ｒ〜６Ｒや、ウェーハＷを保持するためのクランプ機構７Ａ，７Ｂの各構成要素が配置されているため、上記のように有底穴８２や貫通孔８３〜８６を中心線より所定距離ずれた位置とすることによって、各構成要素と重なり合うことを容易に避けることが可能となっている。なお、この所定距離とは、アーム要素３〜６内に備える駆動機構４Ｒ〜６Ｒの構成要素の中で最も大きいプーリ５５，６５の半径とほぼ同一となるように設定しており、こうすることでより容易に重なり合いを避けることが可能となっている。
【０１１０】
図１９は、このアーム１Ａを折り畳んで縮ませた基準位置とした状態を示すものである。ベース２に対して第１アーム要素３は伸展位置と同じ位置になっているが、第２アーム要素４は先端が１８０°反対方向に回転し、下側ハンド５及び下側ハンド６は先端が第１アーム要素３と同一の紙面上方向を向くようになっている。こうすることで、上側ハンド６における貫通孔８６と、各貫通孔８３〜８５及び有底穴８２とは、鉛直方向に重なり合うようにして同一直線上に並ぶことになる。
【０１１１】
図２０は、各アーム要素３〜６を基準位置にした場合における側面図を、一部を破断して示したものである。このように、同一の直径として設定した有底穴８２及び貫通孔８３〜８６が上下方向で同一の位置に並ぶことから、上方から円形断面のシャフトとして形成した位置決め用の治具８１を挿し通すことにより、同時に各アーム要素３〜６の位置を厳密に位置合わせすることができる。上述したように、有底穴８２や貫通孔８３〜８６が各アーム要素３〜６の中心線よりずれた位置に設けられていることから、駆動機構４Ｒ〜６Ｒやクランプ機構７Ａ，７Ｂの各構成要素と治具８１との干渉を避けることが可能となっている。なお、この治具８１を容易に挿し通すために、有底穴８２や貫通孔８３〜８６における開口縁に面取りを設けることも好適である。
【０１１２】
上記作業を行う場合、具体的には、各アーム要素３〜６の位置を制御するために用いるモータ３７，４６，５６，６６（図３，５参照）への電源供給を停止して位置保持を解除し、各アーム要素３〜６を手動にて回転可能とした状態において、有底穴８２及び貫通孔８３〜８６に対して治具８１を上方より挿し通す。そして、各モータ３７，４６，５６，６６に対応する回転角度検出用のエンコーダ（図示せず）等の原点リセットを行うことで、原点調整を行うことができる。
【０１１３】
治具８１の使用に際しては、有底穴８２に突き当たるまで挿し通すだけで簡単に各アーム要素３〜６の位置合わせを行うことができる上に、全てのアーム要素３〜６の位置調整作業を同時に行うことができるため、作業を簡単に行うことが可能となる。また、従来用いていた治具のように、アーム要素を回転させながらアーム要素の側面を当接させることで位置合わせを行うものに比べて、作業者の熟練度の影響を受けることが少なく、原点調整時の位置精度を向上させることも可能となる。さらには、治具８１を単純な円形断面形状とすることができるため、製作費用を低減することも可能であるとともに、使用に際しては方向性を有しないことから、より使い勝手を向上させることが可能となっている。
【０１１４】
また、原点調整作業を終えた後には、各アーム要素３〜６にカバー３２，３３，４２，４３，５１ａ，６１ａを取り付けるのみで、直ぐに使用可能な状態に復旧することが可能となる。カバー３２，３３，４２，４３，５１ａ，６１ａを取り付けることにより、貫通孔８３〜８６を覆って、内部から摩耗による粉塵等が放出されることも抑制し、搬送するウェーハＷの汚れを防止することも可能となっている。
【０１１５】
上記のように構成した本実施形態の多関節ロボット１は、図示しない制御装置を用いることで、ベース２に対する下側ハンド５及び上側ハンド６の位置及び向き、並びに、ウェーハＷの保持及び保持の解除を行うことが可能とされている。
【０１１６】
すなわち、図２〜図４に示すように、昇降機構２Ｅを構成するモータ２６の制御を行うことによって、ボールネジ２４を駆動させ、固定ベース２Ａに対して可動ベース２Ｂを昇降させることが可能となっている。また、駆動機構３Ｒを構成するモータ３７の制御を行うことで、可動ベース２Ｂに対して第１アーム要素３を回転させるとともに、駆動機構４Ｒを構成するモータ４６の制御を行うことで、第１アーム要素３に対して第２アーム要素４を回転させることが可能となっている。さらには、駆動機構５Ｒを構成するモータ５６及び駆動機構６Ｒを構成するモータ６６の制御を行うことで、第２アーム要素４に対して第３アーム要素としての下側ハンド５及び上側ハンド６を回転させることが可能となっている。加えて、下側ハンド５及び上側ハンド６が備えるクランプ機構７Ａ，７Ｂを構成するシリンダ７７，７７に対して圧縮空気を非供給とする、すなわち圧縮空気の排除を行うことにより、ウェーハＷの保持を行うとともに、圧縮空気を供給することでウェーハＷの保持解除を行うが可能となっている。
【０１１７】
こうした動作を行うことによって、ハンド５，６により保持したウェーハＷを所定の位置より他の位置へと移送させたり、所定の位置にあるウェーハＷの交換を行ったりすることが可能となっている。
【０１１８】
以上のように、本実施形態における多関節ロボット１は、ベース２を基点として複数のアーム要素３〜６を順次接続させつつ相対回転可能とした多関節ロボット１であって、ベース２におけるアーム要素３〜６の接続側に設けた有底穴８２と、各アーム要素３〜６にそれぞれ設けた貫通孔８３〜８６と、を備えており、各アーム要素３〜６を所定の姿勢である基準位置にした状態においてベース２の有底穴８２と各アーム要素３〜６の貫通孔８３〜８６とが同一直線上に並ぶようにすることで、これら有底穴８２及び貫通孔８３〜８６に同一のシャフト８１を挿入させることによりベース２及び各アーム要素３〜６の位置決めを可能に構成したものである。
【０１１９】
このように構成することで、ベース２に対して各アーム要素３〜６の位置を調整しつつ、有底穴８２及び貫通孔８３〜８６の内部に位置決め用の治具としてのシャフト８１を挿入させることで、簡便にベース２及び各アーム要素３〜６の位置合わせを行うことが可能となっている。そのため、こうした位置を各アーム要素３〜６の基準位置として、この状態で各アーム要素３〜６の回転角度を検出するエンコーダのリセットを行うようにすれば、簡単かつ迅速に原点調整作業を行うことができる。また、原点調整に係る作業内容を単純化することができるために、作業者の熟練度に依存せずより高精度に原点調整を行うことが可能となっている。
【０１２０】
また、有底穴８２及び貫通孔８３〜８６が同一直径の円形のものとなるように構成していることから、位置決め用の治具であるシャフト８１を単純な円形断面のものにすることができるため、治具の製造コストを低減することができるとともに、作業時においてはシャフト８１の方向性が問われなくなるため貫通孔８３〜８６及び有底穴８２への挿脱も容易となって、より原点調整作業の効率化を図ることが可能となっている。
【０１２１】
また、各アーム要素３〜６を回転軸方向より見た場合において、アーム要素３〜６の中心線より所定距離、すなわちプーリ５５，６５の半径と略同一となる距離を離間した位置に貫通孔８３〜８６が配置されるように構成していることから、アーム要素３〜６の内部に設ける駆動機構４Ｒ〜６Ｒと、貫通孔８３〜８６を挿通させるシャフト８１との干渉を簡単に抑えることができるため、駆動機構４Ｒ〜６Ｒの配置や配線配管ＣＴのレイアウト等にかかる設計や、組立・調整作業の手間を減らすことで製造及びメンテナンス費用を低減することが可能となっている。
【０１２２】
さらに、貫通孔８３〜８６を覆うためのカバー３２，３３，４２，４３，５１ａ，６１ａを、アーム要素３〜６の少なくとも一部に着脱可能に設けるように構成していることから、アーム要素３〜６の駆動機構３Ｒ〜６Ｒ等より発生する摩耗粉等による粉塵が、貫通孔８３〜８６を介して外部に放出されることを抑制することが可能となっている。
【０１２３】
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【０１２４】
例えば、上記の実施形態においては、ベース２を基点に、第１アーム要素３、第２アーム要素４，第３アーム要素５，６を順次上方向に接続していたが、ベース２を天井より吊り下げて順次アーム要素３〜６を下方に接続した構成とすることも可能である。
【０１２５】
また、上記の実施形態では、アーム１Ａを完全に折り畳んだ状態を各アーム要素３〜６における基準位置として設定していたが、有底穴８２及び貫通孔８３〜８６が同一直線上に並ぶようにすることができる限り、アーム１Ａが異なる姿勢となった場合を基準位置として設定することも可能である。
【０１２６】
さらに、各アーム要素３〜６に設けたカバー３２，３３，４２，４３，５１ａ，６１ａは、適宜形状を変更することが可能であり、貫通孔８３〜８６からの粉塵の放出を避けることのみを目的とする場合には、上述の実施形態で用いたものよりさらに小さなものにすることもできる。
【０１２７】
また、貫通孔８３〜８６をアーム要素３〜６の駆動機構３Ｒ〜６Ｒより十分に離間した位置に形成し、駆動機構３Ｒ〜６Ｒが収容される各アーム要素３〜６内の空間と連通することがないように構成できる場合には、貫通孔８３〜８６を通じて内部より粉塵が放出される恐れが少ないため、必ずしもこれら貫通孔８３〜８６をカバーによって覆うことを要しない。その場合には、各アーム要素３〜６に設けるカバーを、駆動機構３Ｒ〜６Ｒをそれぞれ覆うことができる程度の小さなものとして、製造コストをさらに低減することが可能となる。また、原点調整作業にあたりカバーを取り外す必要が無くなるために、さらに作業効率を向上させることが可能となる。
【０１２８】
また、本実施形態における多関節ロボット１は、半導体製造に用いるウェーハＷを搬送するために用いるものとして構成したが、ウェーハＷ以外の一般的なワークを取り扱う多様な構成の多関節ロボットに適用することが可能である。
【０１２９】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【０１３０】
１…多関節ロボット（ワーク搬送ロボット）
１Ａ…アーム
２…ベース
３…第１アーム要素
３Ｒ〜６Ｒ…駆動機構
４…第２アーム要素
５…下側ハンド（第３アーム要素）
６…上側ハンド（第３アーム要素）
３２，３３，４２，４３，５１ａ，６１ａ…カバー
５５…プーリ
６５…プーリ
８１…シャフト（治具）
８２…有底穴
８３〜８６…貫通孔
ＣＴ…配線配管
Ｗ…ウェーハ（ワーク）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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