(57)【要約】【課題】クリーンロボットとしての適性を確保しつつフットプーリントの縮小を図ることが可能な基板搬送ロボットを提供すること。【解決手段】先端アーム３の先端部３７が水平面上を直線移動（Y軸移動）し得る連動式アームユニット３００と、第２電動モータ３６を駆動源とする駆動力を受け回転中心５１aを回転中心に水平面上を回転し得る単独回転式アーム５１と、第３電動モータ、第４電動モータ５６、５７を駆動源とし基部６９、７３を回転中心に水平面上を回転し得る単独回転式ハンド６８、７２とを備える。先端アーム３の先端部３７の水平直線（Y軸）上の位置、単独回転式アーム５１の水平回転位置、及び単独回転式ハンド６８、７２の水平回転位置をそれぞれ制御し、単独回転式ハンド６８、７２を、先端アーム３の先端部３７の直線移動方向（Y軸移動方向）に対して直交する水平方向（X軸方向）へ前進及び後退させる。【選択図】図２
2008036762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電動モータを駆動源とする駆動力を受け当該基アームの基部を回転中心に回転し得る基アームと、前記基アームの先端部に延設され、該基アームの回転に連動して当該中間アームの基部を回転中心に回転し得る中間アームと、該中間アームの先端部に延設され、該中間アームの回転に連動して当該先端アームの基部を回転中心に回転し得る先端アームとからなり、前記先端アームの先端部が水平面上を直線移動し得る連動式アームユニットと、
前記先端アームの先端部に延設され、該先端アームに内蔵された第２電動モータを駆動源とする駆動力を受け当該単独回転式アームの基部を回転中心に水平面上を回転し得る単独回転式アームと、
前記単独回転式アームの先端部に延設され、該単独回転式アームに内蔵された第３電動モータを駆動源とする駆動力を受け当該単独回転式ハンドの基部を回転中心に水平面上を回転し得る単独回転式ハンドと、
を備え、
前記先端アームの先端部の水平直線上の位置、前記単独回転式アームの水平回転位置、及び前記単独回転式ハンドの水平回転位置をそれぞれ制御し、前記単独回転式ハンドを、前記先端アームの先端部の直線移動方向に対して所定角度をもって水平方向へ前進及び後退させる
ことを特徴とする基板搬送ロボット。
【請求項２】
前記基アームは、第１固定プーリを当該基アームの基部に備えるとともに、前記中間アームの基部側に固定された第１可動プーリであって前記第１固定プーリに対し径が１/２の第１可動プーリを当該基アームの先端部に備え、かつ、前記第１固定プーリと前記第１可動プーリとの間に掛渡された第１ベルトを備え、
前記中間アームは、第２固定プーリを当該中間アームの基部に備えるとともに、前記先端アームの基部側に固定された第２可動プーリであって前記第２固定プーリに対し径が等しい第２可動プーリを当該中間アームの先端部に備え、かつ、前記第２固定プーリと前記第２可動プーリとの間に掛渡された第２ベルトを備え、
前記基アームと前記中間アームと前記先端アームの長手方向の寸法比が１対２対１である
ことを特徴とする請求項１に記載の基板搬送ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板搬送ロボットとは別に設けられた直線移動機構によって基板搬送ロボットの本体部が直線移動されるタイプの基板搬送ロボットではなく、特に、基板搬送ロボットの本体部は固定位置に保持され基板搬送ロボットのハンドを直線移動させるタイプの基板搬送ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、直線移動機構によって本体部が直線移動をするタイプの基板搬送ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このタイプの基板搬送ロボットは、本体部が直線移動機構のレールに載って移動するため、本体部とレールの摩擦等による粉塵の発生を回避することが困難であり、クリーンルームで使用されるクリーンロボットとしての適性に欠ける傾向がある。
【０００３】
これに対し、複数のアームと１つ又は２つのハンドを備え、各アーム及びハンドを各々個別の電動モータで回転可能に構成した多関節ロボットは、粉塵の発生のおそれがないためクリーンロボットとしての適性を有しているが、電動モータの総数が多いためコスト高になり、また、フットプーリントが拡大するという問題があった。
【特許文献１】特開２０００−３５３７３０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、クリーンロボットとしての適性を確保しつつフットプーリントの縮小を図ることが可能な基板搬送ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の基板搬送ロボットは、第１電動モータを駆動源とする駆動力を受け当該基アームの基部を回転中心に回転し得る基アームと、前記基アームの先端部に延設され、該基アームの回転に連動して当該中間アームの基部を回転中心に回転し得る中間アームと、該中間アームの先端部に延設され、該中間アームの回転に連動して当該先端アームの基部を回転中心に回転し得る先端アームとからなり、前記先端アームの先端部が水平面上を直線移動し得る連動式アームユニットと、前記先端アームの先端部に延設され、該先端アームに内蔵された第２電動モータを駆動源とする駆動力を受け当該単独回転式アームの基部を回転中心に水平面上を回転し得る単独回転式アームと、前記単独回転式アームの先端部に延設され、該単独回転式アームに内蔵された第３電動モータを駆動源とする駆動力を受け当該単独回転式ハンドの基部を回転中心に水平面上を回転し得る単独回転式ハンドと、を備え、前記先端アームの先端部の水平直線上の位置、前記単独回転式アームの水平回転位置、及び前記単独回転式ハンドの水平回転位置をそれぞれ制御し、前記単独回転式ハンドを、前記先端アームの先端部の直線移動方向に対して所定角度をもって水平方向へ前進及び後退させることを特徴とする。
【０００６】
本発明の基板搬送ロボットによると、連動式アームユニットにより先端アームの先端部を直線移動させるよう構成したため、基板搬送ロボットとは別に直線移動機構を設けなくて済むため、粉塵の発生のおそれがなく、クリーンロボットとしての適性を有する。また、連動式アームユニットは、第１電動モータを駆動源とし、中間アームは基アームの回転に連動して回転するとともに先端アームは中間アームの回転に連動して回転するよう構成されるため、電動モータの総数が減少し、コスト低減を図ることができる。また、本発明の基板搬送ロボットは、先端アームの先端部の水平直線上の位置、単独回転式アームの水平回転位置、及び単独回転式ハンドの水平回転位置をそれぞれ制御し、単独回転式ハンドを、先端アームの先端部の直線移動方向に対して所定角度例えば９０度をもって水平方向へ前進及び後退させるよう構成されるため、単独回転式ハンドを後退位置まで後退させることによりフットプーリントの縮小を図ることが可能になる。
【０００７】
ここで、前記基アームは、第１固定プーリを当該基アームの基部に備えるとともに、前記中間アームの基部側に固定された第１可動プーリであって前記第１固定プーリに対し径が１/２の第１可動プーリを当該基アームの先端部に備え、かつ、前記第１固定プーリと前記第１可動プーリとの間に掛渡された第１ベルトを備え、前記中間アームは、第２固定プーリを当該中間アームの基部に備えるとともに、前記先端アームの基部側に固定された第２可動プーリであって前記第２固定プーリに対し径が等しい第２可動プーリを当該中間アームの先端部に備え、かつ、前記第２固定プーリと前記第２可動プーリとの間に掛渡された第２ベルトを備え、前記基アームと前記中間アームと前記先端アームの長手方向の寸法比が１対２対１である。
【０００８】
上記のように連動式アームユニットを構成することにより、先端アームの先端部を直線移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る基板搬送ロボットの斜視図、図２は、同基板搬送ロボットの内部構造の概念図、図３は、同基板搬送ロボットの使用例を示す概略平面図、図４〜図９は、同基板搬送ロボットの一連の動作を表す平面図を示す。
【００１１】
図１及び図２において、基板搬送ロボットは、設置面に固定される本体部１００と、本体部１００の上面から上方へ突出し、本体部１００に内蔵された駆動機構（図示せず。）により、Z軸方向（鉛直方向）へ昇降可能で、かつ、θ軸回り（鉛直軸回り）に回転可能なアーム支持部２００を備える。
【００１２】
アーム支持部２００の上面には、θ軸回り（鉛直軸回り）に回転可能に基アーム１が配される。基アーム１は、後述する中間アーム２及び先端アーム３と共に連動式アームユニット３００を構成する。
【００１３】
基アーム１は、床部４と天井部５と側壁部６とで囲まれたほぼ中空状に形成される。
【００１４】
基アーム１の基部７の内部には、第１固定プーリ８の歯車部９が水平方向に沿って配される。歯車部９には、鉛直下方へ軸部１０が延設され、軸部１０の下端部は、アーム保持部２００に固定される。軸部１０と基アーム１の基部７の床部４との間には軸受１１が配設され、基アーム１は、軸部１０に対して回動自在とされる。第１固定プーリ８は、鉛直方向の貫通孔を有し、この貫通孔に基アーム駆動軸１２が挿通される。基アーム駆動軸１２の上端部は、基アーム１の天井部５に固定され、基アーム駆動軸１２の下端部は、アーム支持部２００の内部に設けられた主駆動軸２０１に連結される。主駆動軸２０１は、第１電動モータ２０２を駆動源として回転駆動され、この主駆動軸２０１の回転により、基アーム駆動軸１２を介して基アーム１は鉛直軸回りに回転される。
【００１５】
基アーム１の先端部１３の内部には、第１固定プーリ８の歯車部９との間で第１ベルト（タイミングベルト）１４が掛渡される第１可動プーリ１５の歯車部１６が水平方向に沿って配される。歯車部１６には、鉛直上方へ軸部１７が延設される。軸部１７は、基アーム１の先端部１３の天井部５に配設された軸受１８によって回動自在に支承される。軸部１７の上端部は、中間アーム２の基部１９の床部２０に固定される。軸部１７は、中間アーム駆動軸を構成する。
【００１６】
中間アーム２は、床部２０と天井部２１と側壁部２２とで囲まれたほぼ中空状に形成される。
【００１７】
中間アーム２の基部１９の内部には、第２固定プーリ２３が水平方向に沿って配される。第２固定プーリ２３には、鉛直軸２４の上端部が固定され、この鉛直軸２４の下端部は、基アーム１の先端部１３の床部４に固定される。
【００１８】
中間アーム２の先端部２５の内部には、第２固定プーリ２３との間で第２ベルト（タイミングベルト）２７が掛渡される第２可動プーリ２８の歯車部２９が水平方向に沿って配される。歯車部２９には、鉛直上方へ軸部３０が延設される。軸部３０は、中間アーム２の先端部２５の天井部２１に配設された軸受３１によって回動自在に支承される。軸部３０の上端部は、先端アーム３の基部３２の床部３３に固定される。軸部３０は、先端アーム駆動軸を構成する。
【００１９】
先端アーム３は、床部３３と天井部３４と側壁部３５とで囲まれたほぼ中空状に形成される。
【００２０】
先端アーム３の内部には、第２電動モータ３６が設置される。また、先端アーム３の先端部３７の内部には、第２電動モータ３６の動力伝達系に配された第３ベルト（タイミングベルト）３８に掛渡される第３可動プーリ３９の歯車部４０が水平方向に沿って配される。歯車部４０には、鉛直上方へ軸部４１が延設される。軸部４１は、先端アーム３の先端部３７の天井部３４に配設された軸受４２によって回動自在に支承される。軸部４１の上端部は、単独回転式アーム５１の基部５２の床部５３に固定される。軸部４１は、単独回転式アーム駆動軸を構成する。
【００２１】
第１固定プーリ８の歯車部９の径と第１可動プーリ１５の歯車部１６の径との比は、２対１に設定され、かつ、第２固定プーリ２３の径と第２可動プーリ２８の歯車部２９の径との比は、１対１に設定される。また、基アーム１の回転中心１aから中間アーム２の回転中心２aまでの平面視寸法と、中間アーム２の回転中心２aから先端アーム３の回転中心３aまでの平面視寸法と、先端アーム３の回転中心３aから単独回転式アーム５１の回転中心５１aまでの平面視寸法との比は、１対２対１に設定される。
【００２２】
上記のように構成される連動式アームユニット３００において、第１電動モータ２０２が起動し、主駆動軸２０１及び基アーム駆動軸１２を介して基アーム１がアーム保持部２００に対して平面視角度αだけ所定方向例えば時計方向へ回転するとき、中間アーム２は、第１固定プーリ８の歯車部９、第１ベルト１４、第１可動プーリ１５の歯車部１６及び第１可動プーリ１５の軸部（中間アーム駆動軸）１７を介して、基アーム１に対して平面視角度２αだけ上記所定方向とは反対方向例えば反時計方向へ回転する。また、先端アーム３は、中間アーム２の回転に伴い、第２固定プーリ２３、第２ベルト２７、第２可動プーリ２８の歯車部２９及び第２可動プーリ２８の軸部（先端アーム駆動軸）３０を介して、中間アーム２に対して平面視２αだけ時計方向に回転する。
【００２３】
このように、連動式アームユニット３００は、基アーム１がアーム保持部２００に対し時計方向へ角度αだけ回転すると、中間アーム２は基アーム１に対し反時計方向へ角度２αだけ回転し、先端アーム３は中間アーム２に対し時計方向へ角度２αだけ回転する。そして、基アーム１と中間アーム２と先端アーム３の長手方向の寸法比は、上記のように１対２対１である。このため、基アーム１が回転するとき、先端アーム３の先端部３７に延設された単独回転式アーム５１の回転中心５１aは、単独回転式アーム５１の回転中心５１aと基アーム１の回転中心１aとを結んだ直線上に常に位置するようになり、単独回転式アーム５１の回転中心５１aは、連動式アームユニット３００の動作によりY軸直線移動する。
【００２４】
単独回転式アーム５１は、床部５３と天井部５４と側壁部５５とで囲まれたほぼ中空状に形成される。
【００２５】
単独回転式アーム５１の内部には、第３電動モータ５６及び第４電動モータ５７が設置される。また、単独回転式アーム５１の先端部５８の内部には、第３電動モータ５６の動力伝達系に配された第４ベルト（タイミングベルト）５９に掛渡される第４可動プーリ６０の歯車部６１、及び、第４電動モータ５７の動力伝達系に配された第５ベルト（タイミングベルト）６２に掛渡された第５可動プーリ６３の歯車部６４がそれぞれ水平方向に沿って配される。各歯車部６１、６４には、それぞれ鉛直上方へ軸部６５、６６が延設される。一方の軸部６５は、単独回転式アーム５１の先端部５８の天井部５４に配設された軸受６７によって回動自在に支承され、この軸部６５の上端部は、下側単独回転式ハンド６８の基部６９の床部７０に固定される。この軸部６５は、下側単独回転式ハンド駆動軸を構成する。他方の軸部６６は、上記軸部６５と同軸状に配され、上記軸部６５の中空部に配設された軸受７１によって回動自在に支承され、この軸部６６の上端部は、上側単独回転式ハンド７２の基部７３の床部７４に固定される。この軸部６６は、上側単独回転式アーム駆動軸を構成する。
【００２６】
上記のように構成される基板搬送ロボットは、クリーンルーム内での使用に好適であり、例えば図３に示すように、カセット４００内から未処理基板５００Aを取り出し、処理済み基板５００Bをカセット４００内に収納する作業に用いられる。
【００２７】
この基板取出し収納作業は、上側単独回転式ハンド７２に処理済み基板５００Bを保持させ、かつ上側単独回転式ハンド７２を単独回転式アーム５１の長手方向と一致させた状態に保ちながら、下側単独回転式ハンド６８をカセット４００内に進入させ、カセット４００内の未処理基板５００Aを保持させる（図４参照）。次に、未処理基板５００Aを保持した下側単独回転式ハンド６８をX軸方向つまり水平面上においてY軸と直交する方向に後退位置まで後退させる（図５〜図８参照）。次に、後退位置において、下側単独回転式ハンド６８を単独回転式アーム５１の長手方向と一致させるとともに上側単独回転式ハンド７２の長手方向をX軸に一致させる（図９参照）。次に、上側単独回転式ハンド７２をX軸方向に前進させ、カセット４００内に処理済み基板５００Bを収納する（図４〜図８に示した基板取出し作業の一連の過程と順序が逆となる過程に対応する。）。
【００２８】
ここで、下側単独回転式ハンド６８の直線後退は、下側単独回転式ハンド６８の長手方向を常にX軸方向に一致させながら単独回転式アーム５１の回転中心５１aを基アーム１の回転中心１aをY軸移動させることによって行われる。この回転中心５１aのY軸移動は、上述したように回転中心５１aのY軸上の位置が基アーム１のアーム保持部２００に対する回転角度によって一義的に決まり、かつ、基アーム１の回転角度は第１電動モータ２０２の回転角度によって一義的に決まるため、第１電動モータ２０２の回転角度を制御することによって実現することができる。また、下側単独回転式ハンド６８の長手方向を常にX軸方向に一致させる制御は、単独回転式アーム５１の先端アーム３とのなす角度を第２電動モータ３６の回転角度によって制御すると共に下側単独回転式ハンド６８の単独回転式アーム５１とのなす角度を第３電動モータ５６の回転角度によって制御することによって行うことができる。
【００２９】
なお、図４〜図８において、図６は、単独回転式アーム５１の長手方向がY軸と一致した状態を示し、単独回転式アーム５１の回転中心５１aは、図４〜図６に示す間は、基アーム１の回転中心１aに接近する方向にY軸移動され、図６〜図８に示す間は、基アーム１の回転中心１aから離れる方向にY軸移動され、下側単独回転式ハンド６８は、図８に示す後退位置まで後退する。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の基板搬送ロボットは、第１電動モータ２０２を駆動源とする駆動力を受け基アーム１の基部７（回転中心１a）を回転中心に回転し得る基アーム１と、基アーム１の先端部１３に延設され、基アーム１の回転に連動して中間アーム２の基部１９（回転中心２a）を回転中心に回転し得る中間アーム２と、中間アーム２の先端部２５に延設され、中間アーム２の回転に連動して先端アーム３の基部３２（回転中心３a）を回転中心に回転し得る先端アーム３とからなり、先端アーム３の先端部３７が水平面上を直線移動（Y軸移動）し得る連動式アームユニット３００と、先端アーム３の先端部３７に延設され、先端アーム３に内蔵された第２電動モータ３６を駆動源とする駆動力を受け単独回転式アーム５１の基部５２（回転中心５１a）を回転中心に水平面上を回転し得る単独回転式アーム５１と、単独回転式アーム５１の先端部５８に延設され、単独回転式アーム５１に内蔵された第３電動モータ（本実施形態における第３電動モータ５６、第４電動モータ５７）を駆動源とする駆動力を受け単独回転式ハンド６８、７２の基部６９、７３を回転中心に水平面上を回転し得る単独回転式ハンド６８、７２と、を備え、先端アーム３の先端部３７の水平直線（Y軸）上の位置、単独回転式アーム５１の水平回転位置、及び単独回転式ハンド６８、７２の水平回転位置をそれぞれ制御し、単独回転式ハンド６８、７２を、先端アーム３の先端部３７の直線移動（Y軸）方向に対して所定角度（本実施形態では９０度）をもって水平方向（X軸方向）へ前進及び後退させる。
【００３１】
本実施形態の基板搬送ロボットによると、連動式アームユニット３００により先端アーム３の先端部３７を直線移動（Y軸移動）させるよう構成したため、基板搬送ロボットとは別に直線移動機構を設けなくて済むため、粉塵の発生のおそれがなく、クリーンロボットとしての適性を有する。また、連動式アームユニット３００は、第１電動モータ２０２を駆動源とし、中間アーム２は基アーム１の回転に連動して回転するとともに先端アーム３は中間アーム２の回転に連動して回転するよう構成されるため、電動モータの総数が減少し、コスト低減を図ることができる。また、本実施形態の基板搬送ロボットは、先端アーム３の先端部３７の水平直線（Y軸）上の位置、単独回転式アーム５１の水平回転位置、及び単独回転式ハンド６８、７２の水平回転位置をそれぞれ制御し、単独回転式ハンド６８、７２を、先端アーム３の先端部３７の直線移動方向（Y軸移動方向）に対して所定角度（本実施形態では９０度）をもって水平方向（X軸方向）へ前進及び後退させるよう構成されるため、単独回転式ハンド６８、７２を後退位置まで後退させることによりフットプーリントの縮小を図ることが可能になる。なお、所定角度は、９０度に限定されるものではなく、他に３０度、４５度、６０度などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板搬送ロボットの斜視図である。
【図２】同基板搬送ロボットの内部構造の概念図である。
【図３】同基板搬送ロボットの使用例を示す概略平面図である。
【図４】図３の使用例における基板搬送ロボットの一連の動作における一過程を示す平面図である。
【図５】同じく図３の使用例における基板搬送ロボットの一連の動作における一過程を示す平面図である。
【図６】同じく図３の使用例における基板搬送ロボットの一連の動作における一過程を示す平面図である。
【図７】同じく図３の使用例における基板搬送ロボットの一連の動作における一過程を示す平面図である。
【図８】同じく図３の使用例における基板搬送ロボットの一連の動作における一過程を示す平面図である。
【図９】同じく図３の使用例における基板搬送ロボットの一連の動作における一過程を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    基アーム
１a    回転中心
７    基部
２    中間アーム
２a    回転中心
１９    基部
３    先端アーム
３a    回転中心
３２    基部
３６    第２電動モータ
３７    先端部
５１    単独回転式アーム
５２    基部
５６    第３電動モータ
５７    第４電動モータ（本発明の第３電動モータに含まれる。）
５８    先端部
６８    下側単独回転式ハンド
６９    基部
７２    下側単独回転式ハンド
７３    基部
２０２    第１電動モータ
３００    連動式アームユニット
【図１】
2008036762.tif 000003
【図２】
2008036762.tif 000004
【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】
2008036762.tif 000009
【図８】
2008036762.tif 000010
【図９】
2008036762.tif 000011