(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を載置するためのハンド部材を先端に取付けたアーム機構を有し、該ハンド部材を水平方向に直線移動させると共に該ハンド部材を水平方向に旋回させる搬送用ロボット装置において、
固定の枠体と、水平旋回軸の軸芯である第１支点のまわりで前記固定の枠体に回転自在に同軸に支持された第１および第２の回転軸と、前記固定の枠体に取付けられて、前記第１および第２の回転軸に夫々連結された第１および第２の回転駆動機とを具備し、
かつ、前記第１の回転軸に取付けられた第１アームと、前記第１アームに対して第１支点に平行な第２支点のまわりで回転自在な外側リンクと、平面視で第２支点に対して第１支点側の位置で対をなす第３支点のまわりで外側リンクに対して回転自在に支持された１対の中間リンクと、１対の中間リンクの自由端部で対をなす第４支点のまわりで回転自在に支持された内側リンクであって、該内側リンクの自由端部にハンド部材が突設されて、該内側リンク、１対の中間リンクおよび外側リンクにより、第３および第４の支点の間隔と第１および第２の支点の間隔とが同一に形成された平行四節リンクと、第２の回転軸に固定された第１の回転伝達部材と、第２支点を軸芯として外側リンクに固定された第２の回転伝達部材と、第２支点を軸芯として第１アームに固定された第３の回転伝達部材と、第３支点を軸芯として中間リンクに固定された第４の回転伝達部材と、第１の回転伝達部材と第２の回転伝達部材および第３の回転伝達部材と第４の回転伝達部材との間に夫々配設された第１および第２の回転連結具とによりアーム機構が構成されて、
ハンド部材が第１支点を通る水平方向に適宜に直線移動されると共に、該ハンド部材が第１支点を中心として自在に旋回されることを特徴とする搬送用ロボット装置。
【請求項２】
前記ハンド部材は、前記ハンド用リンクから相反して突出する２個のハンド部材が取付けられてなる請求項１に記載の搬送用ロボット装置。
【請求項３】
前記同軸に支持された第１および第２の回転軸は、気密用の磁性流体シールを介して回転自在に支持されてなる請求項１又は２に記載の搬送用ロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置や液晶基板製造装置等に用いられて、特には、真空雰囲気下で被加工物を処理室間に搬送するための搬送用ロボット装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体製造装置や液晶基板製造装置等においては、被加工物、例えばウエハを載置するためのハンド部材をアームにより水平方向に直線的に移動させると共に、ハンド部材を先端に取付けたアームを水平方向に旋回させる搬送用ロボット装置が用いられ、この搬送用ロボット装置の旋回軸を中心とした放射状の複数箇所に各種の製造工程にたずさわる処理室が配置されて、搬送用ロボット装置により、適宜の処理室間に被加工物が搬入・搬出されている。
【０００３】
従来、搬送用ロボット装置としては、例えば、図１５乃至図１７に示される装置が提言されている。
すなわち、図１５乃至図１７において、８１は、適宜の駆動機により軸芯Ｏ1 のまわりに旋回される水平旋回台、８２は水平旋回台８１の軸芯Ｏ1 と平行な第１支点Ｐ1 のまわりで回転自在に支持された第１のアームで、この第１のアーム８２は旋回台８１に取付けられた適宜の駆動機により適宜に回転駆動される。
８３は第１のアーム８２に対して第１支点Ｐ1 に平行な第２支点Ｑ1 のまわりで回転自在に支持された第２のアーム、８４は第２のアーム８３に対して第２支点Ｑ1 に平行な第３支点Ｒ1 のまわりで回転自在に支持されたハンド部材、８５は、第１支点Ｐ1 を軸芯として旋回台８１に固定された第１の回転伝達部材、
８６は、第２支点Ｑ1 を軸芯として第２のアーム８３に固定された第２の回転伝達部材、８７は、第２支点Ｑ1 を軸芯として第１のアーム８２に固定された第３の回転伝達部材、８８は、第３支点Ｒ1 を軸芯としてハンド部材８４に固定された第４の回転伝達部材、
８９および９０は、第１の回転伝達部材８５と第２の回転伝達部材８６および第３の回転伝達部材８７と第４の回転伝達部材８８との間に夫々配設された第１および第２の連結具である。なお、第１および第２の支点の間隔Ｓと、第２および第３の支点の間隔Ｓとが同一で、かつ第１の回転伝達部材８５と第２の回転伝達部材８６および第４の回転伝達部材８８と第３の回転伝達部材８７との半径比が夫々２：１に形成されている。
勿論、第１乃至第４の回転伝達部材８５乃至８８は、チェーンスプロケットあるいはプーリーが適宜に用いられ、これらに応じて第１および第２の連結具８９，９０はチェーンあるいは歯付ベルト等が適宜に用いられる。
【０００４】
上記８２乃至９０により搬送用ロボット装置が構成されている。
この搬送用ロボット装置において、今、仮に旋回台８１が固定の状態に維持されているものとする。
図１６において、第１，第２および第３支点Ｐ1 ，Ｑ1 ，Ｒ1 が一直線上に位置する状態で駆動機により第１のアーム８２が第１支点Ｐ1 を中心として反時計方向に角度θだけ回動されたものとする。
【０００５】
今、第１の回転伝達部材８５は固定状態にあり、このときに第２支点Ｑ1 がＱ11の位置まで角度θだけ反時計方向に移動すれば、第１および第２の回転伝達部材８５，８６間に配設された第１の連結具８９のうち、Ｙ1 方向のものは第１の回転伝達部材８５に巻きつき、Ｙ2 方向のものは第１の回転伝達部材８５から巻戻された状態となる。
すなわち、図１６において第１の連結具８９はａ1 およびａ2 の方向に移動する。これにより第２の回転伝達部材８６は第２支点Ｑ1 を中心として時計方向に回動される。
ところで第１の回転伝達部材８５と第２の回転伝達部材８６とは半径比が２：１であるため、上記のごとく、第１のアーム８２が第１支点Ｐ1 を中心として角度θだけ反時計方向に回動すれば、第２の回転伝達部材８６は第２支点Ｑ11を中心として角度２θだけ時計方向に回動される。
この場合、第２の回転伝達部材８６は第２のアーム８３に固定されているため、第２の回転伝達部材８６と第２のアーム８３とは第２支点Ｑ1 を中心として角度２θだけ時計方向に回動される。
すなわち、第１，第２および第３支点Ｐ1 ，Ｑ1 ，Ｒ1 が一直線上に位置する状態で第１のアーム８２が第１支点Ｐ1 を中心として反時計方向に角度θだけ回動されると、仮想的に第３支点はＲ11の位置に回動されるが、この場合、上記のごとく、第２の回転伝達部材８６は第２支点Ｑ11を中心として角度２θだけ時計方向に回動される。
このため、第３支点Ｒ11は第２支点Ｑ11を中心として角度２θだけ時計方向に回動されて、Ｒ12の位置に回動される。
従って、上記のごとく第１のアーム８２が上記のごとく第１支点Ｐ1 を中心として反時計方向に角度θだけ回動されたときの第３支点Ｒ12の位置は、第１および第２のアーム８２，８３の回動前の第１および第３支点Ｐ1 ，Ｒ1 を結ぶ直線状に位置している。
【０００６】
さらに、上記のごとく、第２のアーム８３により仮想的にＲ11に位置する第３支点が第２支点Ｑ11を中心として角度２θだけ、すなわちＲ12の位置まで時計方向に回動された場合、第１のアーム８２に固定された第３の回転伝達部材８７と第４の回転伝達部材８８との間に配設された第２の連結具９０のうち、Ｙ2 方向のものは第３の回転伝達部材８７に巻きつき、Ｙ1 方向のものは第３の回転伝達部材８７から巻戻された状態となる。
すなわち、図１６において第２の連結具９０は、ｂ1 およびｂ2 の方向に移動する。これにより第４の回転伝達部材８８は第３支点Ｒ12を中心として反時計方向に回動される。
ところで、上記のごとく、第２のアーム８３が第２支点Ｑ11を中心として角度２θだけ時計方向に回動すれば、第４の回転伝達部材８８と第３の回転伝達部材８７とは半径比が２：１であるため、第４の回転伝達部材８８は第３支点Ｒ12を中心として角度θだけ反時計方向に回動され、結果として、第４の回転伝達部材８８の特定点Ｃ0 は第１および第３支点Ｐ1 ，Ｒ12を結ぶ直線上の点Ｃ1 に位置されることとなる。
【０００７】
上記のごとく、第１のアーム８２が第１支点Ｐ1 を中心として反時計方向に回動され、この場合、第４の回転伝達部材８８に固定されたハンド部材８４は、第１のアーム８２の回動前の第１および第３支点Ｐ1 ，Ｒ1 を結ぶ直線上で、初期姿勢を維持しつつ移動される。
【０００８】
上記のごとく、ハンド部材８４を直線移動および旋回させる搬送用ロボット装置を設置し、この搬送用ロボット装置の旋回軸芯を中心とした円周方向の放射状の複数箇所に、例えば６箇所に適宜の処理室７１〜７６を配置して、被加工物の搬送処理が適宜に行なわれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の搬送用ロボット装置においては、図１５および図１６に示されるごとく、ハンド部材８４が初期姿勢を維持しつつ第１および第３支点Ｐ1 ，Ｒ1 を結ぶ直線上で移動されるために、第２のアーム８３の先端部には、第４の回軸伝達部材８８および第２の連結具９０が配置されている。
このため、第３支点Ｒ1 近傍の装置としての高さＨ1 が嵩高くなり、第２のアーム８３の先端部、換言すればハンド部材８４の基部側を真空処理室内に出入りさせる際には、真空処理室に設けられる窓を大きくしなければならない。
【００１０】
さらに、ハンド部材８４を直線移動させるための回転駆動機は、水平旋回台８１に搭載されて、水平旋回台８１と共に旋回されるが、この回転用駆動機には固定の枠体側から給電用のケーブルが配線されるため、このケーブルの断線防止として旋回角度、すなわち旋回回数が制限されていた。
このため、初期設置状態に対して、水平旋回台８１の旋回中心Ｐ1 に対する時計廻りおよび反時計廻りの旋回角度が許容値、例えば夫々５４０度以内となるように制限するための電気的監視装置が必要であり、装置が高価となる割りには、装置としての使い勝手が悪かった。
【００１１】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ハンド部材の基部側の高さを可及的に小さくすると共に、生産性の良好な搬送用ロボット装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１の発明は、被加工物を載置するためのハンド部材を先端に取付けたアーム機構を有し、該ハンド部材を水平方向に直線移動させると共に該ハンド部材を水平方向に旋回させる搬送用ロボット装置に適用される。
その特徴とするところは、固定の枠体と、水平旋回軸の軸芯である第１支点のまわりで前記固定の枠体に回転自在に同軸に支持された第１および第２の回転軸と、前記固定の枠体に取付けられて、前記第１および第２の回転軸に夫々連結された第１および第２の回転駆動機とを具備し、
かつ、前記第１の回転軸に取付けられた第１アームと、前記第１アームに対して第１支点に平行な第２支点のまわりで回転自在な外側リンクと、平面視で第２支点に対して第１支点側の位置で対をなす第３支点のまわりで外側リンクに対して回転自在に支持された１対の中間リンクと、１対の中間リンクの自由端部で対をなす第４支点のまわりで回転自在に支持された内側リンクであって、該内側リンクの自由端部にハンド部材が突設されて、該内側リンク、１対の中間リンクおよび外側リンクにより、第３および第４の支点の間隔と第１および第２の支点の間隔とが同一に形成された平行四節リンクと、第２の回転軸に固定された第１の回転伝達部材と、第２支点を軸芯として外側リンクに固定された第２の回転伝達部材と、第２支点を軸芯として第１アームに固定された第３の回転伝達部材と、第３支点を軸芯として中間リンクに固定された第４の回転伝達部材と、第１の回転伝達部材と第２の回転伝達部材およびと第３の回転伝達部材と第４の回転伝達部材との間に夫々配設された第１および第２の回転連結具とによりアーム機構が構成されて、
ハンド部材が第１支点を通る水平方向に適宜に直線移動されると共に、該ハンド部材が第１支点を中心として自在に旋回されることである。
【００１３】
本第２の発明は、本第１の発明において、前記ハンド部材は、前記ハンド用リンクから相反して突出する２個のハンド部材が取付けられてなることを特徴としている。
【００１４】
本第３の発明は、本第１又は第２の発明において、前記同軸に支持された第１および第２の回転軸は、気密用の磁性流体シールを介して回転自在に支持されてなることを特徴としている。
【００１５】
＜作用＞
上記のごとく、本第１の発明においては、第１アームの回転によりハンド部材が第１支点を通る水平方向に直線移動されるが、この場合、第１および第２の支点の間隔と第３および第４の支点の間隔とが同一の長さに形成されていて、第１アームの回転に伴って外側リンクは初期姿勢を維持しつつ第２支点を中心として回動され、かつ平行四節リンクは、第２支点に対して第１支点側の位置で対をなす第３支点のまわりで、外側リンクに対して第１アームの回動方向と反対方向に同じ角度だけ回動される。
このように、平行四節リンクの第３支点は、第２支点に対して第１支点側、すなわち、水平旋回軸側にオフセットされているため、第１アームの回動時に、平行四節リンクは、第２支点よりも水平旋回軸側に接近した第３の支点のまわりで回動される。
すなわち、平行四節リンクが水平方向に平行移動する際に、第１アームと外側リンクとの関節部、すなわち第２支点よりも水平旋回軸側に接近した、外側リンクと中間リンクとの関節部、すなわち第３支点を支点として平行四節リンクが平行移動するため、例えば、平行四節リンクが突出するように水平搬送方向に直線移動する場合、外側リンクから前方に傾動して突出する中間リンクの傾動動作領域が、平面的にみて可及的に小さくなる。
このように、アーム機構の動作により、特に、ハンド部材が第１支点を通る水平方向に直線移動される場合に、平行四節リンクにおける中間リンクの平面的に必要な傾動動作領域が可及的に小さくなるため、すなわち、中間リンクの傾動動作に必要な、平面的にみた搬送中心からの空間が小さくてすみ、このため、ハンド部材出入り用の真空処理室の窓の幅を可及的に小さくすることができる。
【００１６】
勿論、第１アームの回転によりハンド部材を水平方向に直線移動させる際に、第１および第２の支点の間隔と第３および第４の支点の間隔とを同一の長さに形成されて、外側リンクにおける第３支点は第２支点よりも間隔Ｌ2 だけ水平旋回軸側にオフセットされているため、ハンド部材の基部側である内側リンクの第４の支点と第１の支点とが間隔Ｌ2 を維持しつつ、第１アームの回転によりハンド部材が水平方向に直線移動することができる。
さらに、ハンド部材が取付けられるハンド用リンクは、従前のような回転伝達部材や回転連結具を用いることなく、可及的に薄くできるリンク結合により支持されて、ハンド部材の基部側の高さＨ2 を可及的に小さくすることができるため、結果としてハンド部材出入り用の真空処理室の窓の高さを可及的に小さくすることができる。
なお、第１アームの回転によりハンド部材を水平方向に直線移動させるためには、第１および第２の支点の間隔と第３および第４の支点の間隔とを同一の長さにする必要があるが、ハンド部材の基部側の高さＨ2 を可及的に小さくするために、ハンド部材側には精密な加工精度が要求される平行四節リンクが配設されるのに対して、第１および第２の支点は第１アームに配設される構造であるため、第１および第２の支点の間隔を所望の値に容易に設定することができる。
【００１７】
勿論、この種の搬送用ロボット装置は、水平旋回軸を中心とした放射状の複数箇所に各種の製造工程にたずさわる処理室が配置されるため、上記のごとく、ハンド部材出入り用の真空処理室の窓の幅および高さを可及的に小さくすることにより、各々の処理室での所望雰囲気の形成行程が短縮される。
このため、真空雰囲下で処理が行われる半導体製造装置等の搬送用ロボット装置として、特に好適である。
【００１８】
さらに、ハンド部材を回動させる機構が簡素化され、かつ、第１および第２の回転軸は垂直線を軸芯として同軸に回転支持されているため、第１および第２の回転軸を回転自在に支持する回転軸受を可及的に小径とすることができ、装置としての平面的スペースがコンパクトとなり、しかも小径の回転軸受を使用するため装置が安価となる。
【００１９】
さらにまた、第１および第２の回転駆動機は固定の枠体に取付けられているため、ハンド部材を角度に制限されることなく水平方向に旋回させることができる。
このため、ハンド部材は、旋回角度、すなわち旋回方向の回動角度の確認が必要であった従来の装置に比較して、旋回角度に関係なく自在位置に旋回されて被加工物の搬送を行なうことができるため、従来に比べて装置の使い勝手、すなわち生産性がよい。
要するに、本第１の発明によればコンパクトで使い勝手が良く、かつ安価で生産性の良好な搬送用ロボット装置を実現することができる。
【００２０】
さらに本第２の発明によれば、ハンド部材は、ハンド用リンクから相反して突出する２個のハンド部材が取付けられているため、ハンド部材の直線移動方向および旋回移動方向を適宜に選定することにより、被加工物の搬入・搬出のタクトタイムを少なくすることができ、生産性が良好である。
【００２１】
さらに本第３の発明によれば、第１および第２の回転軸を同軸に回転自在に支持する、特に高価な気密用の磁性流体シールを可及的に小径とすることができるため装置が安価となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。
図１乃至図１１において、１は固定の枠体、２および３は、水平旋回軸の軸芯である第１支点Ｏ1 のまわりで固定の枠体１に回転自在に同軸に支持された第１および第２の回転軸で、適宜に回転軸受を介して支持されている。
例えば、固定の枠体１は真空室Ｖ．Ｃに取付けられるが、真空状態を維持するために、夫々の回転軸部には気密用の磁性流体シール４および５が配設されている。
【００２３】
６および７は第１および第２の回転駆動機で、この第１および第２の回転駆動機６，７は、適宜に連結された減速機、スプロケットあるいはプーリー等の回転伝達部材およびチェーンあるいは歯付ベルト等の回転連結具を介して、第１および第２の回転軸２，３に連結されている。
【００２４】
８は第１の回転軸２に取付けられた第１アーム、９は第１アーム８に対して第１支点Ｏ1 に平行な第２支点Ｏ2 のまわりで回転自在に支持された外側リンク、１０，１１は、平面視で第２支点Ｏ2 に対して第１支点Ｏ1 側、すなわち、水平旋回軸側の位置で対をなす第３支点Ｏ3 のまわりで外側リンク９に対して回転自在に支持された１対の中間リンク、１２は１対の中間リンク１０，１１の自由端部で対をなす第４支点Ｏ4 のまわりで回転自在に支持された内側リンクで、この内側リンク１２、１対の中間リンク１０，１１および外側リンク９により平行四節リンク１３が形成されている。
なお、この平行四節リンク１３は、第３および第４の支点Ｏ3 ，Ｏ4 の間隔が第１および第２の支点Ｏ1 ，Ｏ2 の間隔と同一に、例えば各々Ｌ1 に形成されている。
【００２５】
１４は第２の回転軸３に固定された第１の回転伝達部材、１５は第２支点Ｏ2 を軸芯として外側リンク９に固定された第２の回転伝達部材、１６は第２支点Ｏ2 を軸芯として第１アーム８に固定された第３の回転伝達部材、１７は第３支点Ｏ3 を軸芯として中間リンク１０，１１に固定された第４の回転伝達部材、１８，１９は第１の回転伝達部材１４と第２の回転伝達部材１５および第３の回転伝達部材１６と第４の回転伝達部材１７との間に夫々配設された第１および第２の回転連結具である。
なお、第１の回転伝達部材１４と第２の回転伝達部材１５および第３の回転伝達部材１６と第４の回転伝達部材１７とは夫々同一直径のものが採用されている。
さらに、内側リンク１２の自由端部にはハンド部材２０が突設されている。
上記８乃至２０によりアーム機構２１が構成されている。
【００２６】
上記１乃至２１により搬送用ロボット装置が構成されている。
なお、図示の場合、ハンド部材２０は、内側リンク１２から相反して突出する２個のハンド部材２０Ａ，２０Ｂが取付けられている。
勿論、垂直の第１支点Ｏ1 を中心とした放射状の複数箇所に適宜に複数の処理室が設けられることは、従来と同様である。
【００２７】
上記構成に係る搬送用ロボット装置の動作について説明する。
なお、図２に示されるごとく、今仮に、第１および第２の支点Ｏ1 ，Ｏ2 を通る直線が左右方向の直線、すなわちＸ方向の直線と平行であるものとする。
【００２８】
図２および図４において、第１の回転駆動機６により第１の回転軸２が第１支点Ｏ1 を中心として時計方向に角度θだけ回動されると、図７（Ｂ）に示されるごとく、第１アーム８が第１支点Ｏ1 を中心として時計方向に角度θだけ回動される。
この場合、第２の回転軸３に連結された第２の回転駆動機７が停止状態に維持されているものとすれば、第２の回転軸３に固定された第１の回転伝達部材１４は固定の状態に維持される。
【００２９】
したがって、図７（Ａ）の状態から図７（Ｂ）の状態となるように第１アーム８が角度θだけ回動されると、第１および第２の回転伝達部材１４，１５間に配設された第１の回転連結具１８のうち、Ｙ1 方向のものは、固定された第１の回転伝達部材１４から巻戻され、Ｙ2 方向のものは第１の回転伝達部材１４に巻きついた状態となる。
すなわち、図７（Ｂ）において、第１の回転連結具１８はａ1 およびａ2 の方向に移動する。これにより第２の回転伝達部材１５は第２支点Ｏ2 を中心として反時計方向に角度θだけ回動される。
この第２の回転伝達部材１５は外側リンク９に固定されているため、結局、図７（Ａ）の状態から図７（Ｂ）の状態となるように第１アーム８が角度θだけ回動されると、外側リンク９は初期の姿勢を維持しつつ位置変位される。
【００３０】
次に、上記における第３および第４の回転伝達部材１６，１７と、第２の回転連結具１９との状態について説明する。
すなわち、図８（Ａ）の状態から図８（Ｂ）の状態となるように第１アーム８が角度θだけ回動されると、第１アーム８に固定された第３の回転伝達部材１６が初期の状態に対して、第２支点Ｏ2 を中心として時計方向に角度θだけ回動された状態となり、第２の回転連結具１９がｂ1 およびｂ2 の方向に移動する。
これにより第４の回転伝達部材１７は第３支点Ｏ3 を中心として反時計方向に角度θだけ回動される。
【００３１】
すなわち、図８（Ａ）の状態から図８（Ｂ）の状態となるように第１アーム８が角度θだけ回動されると、第４の回転伝達部材１７は初期状態に対して、第３支点Ｏ3 を中心として反時計方向に角度θだけ回動された状態となる。
ところで第４の回転伝達部材１７，１７は中間リンク１０，１１に固定されているため、上記のごとく第１アーム８が第１支点Ｏ1 を中心として時計方向に角度θだけ回動されると、外側リンク９、１対の中間リンク１０，１１および内側リンク１２により形成される平行四節リンク１３は、図９（Ａ）の状態から図９（Ｂ）の状態となるように平行に移動する。
【００３２】
なお、この平行四節リンク１３は、第３および第４の支点Ｏ3 ，Ｏ4 の間隔が第１および第２の支点Ｏ1 ，Ｏ2 の間隔と同一に形成され、かつ第１の回転伝達部材１４と第２の回転伝達部材１５および第３の回転伝達部材１６と第４の回転伝達部材１７とは夫々同一直径のものが採用されているため、図９（Ａ）の状態から図９（Ｂ）の状態となるように、第１アーム８が第１支点Ｏ1 を中心として時計方向に角度θだけ回動されると、平行四節リンク１３は初期状態に対して、第３支点Ｏ3 を中心として反時計方向に角度θだけ平行に移動された状態となる。
【００３３】
ところで、図９（Ａ）において、第１および第２の支点Ｏ1 ，Ｏ2 の間隔および第３および第４の支点Ｏ3 ，Ｏ4 の間隔をＬ1 とし、第２および第３の支点Ｏ2 ，Ｏ3 の間隔をＬ2 とすれば、第４および第１の支点Ｏ4 ，Ｏ1 の間隔Ｘ11は、当然Ｌ2 と等しくなる。
さらに、図９（Ｂ）に示されるごとく、夫々の支点のＸ方向の間隔を、例えば、Ｘ12、Ｘ13およびＸ14とすれば、Ｘ12−Ｌ2 ＝Ｘ13−Ｘ14であり、かつ、
Ｘ12＝Ｌ1 ＊ＣＯＳθ
Ｘ13＝Ｌ1 ＊ＣＯＳθ
であるため、Ｘ14＝Ｌ2 であることが分かる。
このように、Ｘ11＝Ｘ14＝Ｌ2 であるため、第１アーム８が第１支点Ｏ1 を中心として時計方向あるいは反時計方向に回動されると、内側リンク１２は、第４の支点Ｏ4 ，Ｏ4 を通る直線が同一線上となるように平行に移動される。
すなわち、第１アーム８が第１支点Ｏ1 を中心として時計方向あるいは反時計方向に回動されると、内側リンク１２は、第４の支点Ｏ4 ，Ｏ4 を通る同一直線上を、初期姿勢を維持しつつＹ方向に移動される。
【００３４】
なお、平行四節リンク１３における第４の支点Ｏ4 ，Ｏ4 は、第１支点Ｏ1 に対して第１および第２支点Ｏ1 ，Ｏ2 とは反対側の水平方向に間隔Ｌ2 だけ離間された状態に配置されるが、例えば、図１に示されるごとく、内側リンク１２の自由端部にＹ方向に突設される２個のハンド部材２０Ａ，２０Ｂは、図２に示されるごとく、ハンド部材２０Ａ，２０ＢのＸ方向の中心線が、第１支点Ｏ1 上を通るように取り付けられるため、結局、内側リンク１２がＹ方向に移動する場合、ハンド部材２０に載置された被加工物の中心が、第１支点Ｏ1 上を通るように水平方向に直線移動される。
【００３５】
例えば、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示されるごとく、ハンド部材２０が水平半径方向に直線移動されて、例えば、ハンド部材２０Ａに対して被加工物の搬入・搬出が行われる。
この後、アーム機構２１が屈折されて、ハンド部材２０Ａが第１支点Ｏ1 方向に引寄せられた状態、例えば図２に示される状態が、ハンド部材２０の水平旋回状態である。
【００３６】
このように、ハンド部材２０が水平旋回状態に配置されている場合に、第１および第２の回転駆動機６，７が互いに同期して回転駆動されて、第１および第２の回転軸２，３が同一方向に同一角速度で回転されると、第１および第２の回転軸２，３に取付けられた各部が全体として同一方向に回動する。
このため、図４に示された状態を維持しつつ、第１および第２の回転軸２，３に取付けられた各部全体が、図２における第１支点Ｏ1 を中心として時計方向または反時計方向に所望の角度だけ旋回される
【００３７】
このように、ハンド部材２０が第１支点Ｏ1 を中心として適宜の角度旋回された後、ハンド部材２０Ａ，２０Ｂが第１支点Ｏ1 を通る水平方向に自在に選択して突出されて、ハンド部材２０Ａ，２０Ｂへの被加工物の搬入・搬出が行われる。
【００３８】
ところで、ハンド部材２０を真空処理室内に出入りさせるために、真空処理室に窓が設けられるが、この窓と本発明に係る搬送用ロボット装置との状況について、以下に説明する。
上記真空処理室の窓をできるだけ小さくするために、例えば図１０において２点鎖線で示されるごとく、被加工物を載置したハンド部材２０が通過するための上部広幅空間VCW1と、この上部広幅空間VCW1に連通して、上部空間より幅の狭い下部空間VCW2とからなる窓VCW が設けられる。
この下部空間VCW2において、第１支点Ｏ1 を通る垂直面から下部空間VCW2のＸ1 方向の端部までの間隔をＷ10、下部空間VCW2のＸ方向の開口寸法をＷ20とする。
【００３９】
さて、本発明に係る搬送用ロボット装置は、ハンド部材２０の直線移動時には、図１および図２に示される状態に適宜に選択される。
ところで、図２に示される状態から、ハンド部材２０ＡがＹ1 方向に直線移動するように、アーム機構２１が水平半径方向に伸ばされると、ハンド部材２０Ａが真空処理室の窓VCW を通過するとともに、ハンド部材２０Ａを支持する平行四節リンク１３の先端部が窓VCW の下部空間VCW2内に挿通される。
ところで、図２に示されるごとく、平行四節リンク１３は第１アーム８に対して水平旋回軸側、即ち第１支点Ｏ1 方向にオフセットされている。
すなわち、平行四節リンク１３の第３支点Ｏ3 は、第２支点Ｏ2 に対して第１支点側、すなわち、水平旋回軸側にオフセットされているため、第１アーム８の回動時に、平行四節リンク１３は、第２支点Ｏ2 よりも水平旋回軸側に接近した第３の支点Ｏ3 のまわりで回動される。
このため、平行四節リンク１３が水平方向に平行移動する際に、第１アーム８と外側リンク９との関節部、すなわち第２支点Ｏ2 よりも水平旋回軸側に接近した、外側リンク９と中間リンク１０，１１との関節部、すなわち第３支点Ｏ3 を支点として平行四節リンク１３が平行移動するため、例えば、平行四節リンク１３が突出するように水平搬送方向に直線移動する場合には、外側リンク９から前方に傾動して突出する中間リンク１０，１１の傾動動作領域が、平面的にみて可及的に小さくなる。
すなわち、図１１において、平行四節リンク１３がＹ1 方向に突出するように水平搬送方向に直線移動する場合に、いわゆる搬送中心線から中間リンク１０，１１の傾動動作に必要なＸ1 方向の間隔Ｗ10が小さくて済む。
【００４０】
これに対して、図１２に示されるごとく、仮に、この種のアーム機構２１であつて、平行四節リンク１３における上記第３支点Ｏ3 と、上記第２支点Ｏ2 とがＸ方向にオフセットされずに配置されている場合には、アーム機構２１が水平搬送方向に直線移動するときに、平行四節リンク１３における第２の中間リンク１０，１１は、第１支点Ｏ1 からＸ1 方向に離間した上記第３支点Ｏ3 を枢支点としてＹ1 方向に傾動する。
すなわち、平行四節リンク１３が突出するように水平搬送方向に直線移動する場合に、外側リンク９から前方に傾動して突出する中間リンク１０、１１の傾動動作領域が、平面的にみて大きくなる。
このため、第１支点Ｏ1 を通る、いわゆる搬送中心線から中間リンク１０、１１１の傾動動作に必要なＸ1 方向の間隔が大きくなる。
例えば、この間隔Ｗ11は、図１１に示される間隔Ｗ10に対して大きい値となる。
【００４１】
なお、図１１および図１２に示されるごとく、水平方向に突出する２個のハンド部材２０Ａ、２０Ｂを使用する場合には、第１支点Ｏ1 を中心としてアーム機構２１が１８０度旋回され、この後、ハンド部材２０ＢがＹ1 方向に移動される。
すなわち、各々図１１および図１２において、アーム機構２１は第１支点Ｏ1 を通る直線に対して左右対称の状態で使用されるため、上記各々の間隔Ｗ10、Ｗ11は搬送中心線からＸ2 方向にも必要な値となる。
このため、２個のハンド部材２０Ａ、２０Ｂを使用する場合には、結局、平行四節リンク１３の先端部が挿通される窓VCW の下部空間VCW2の開口寸法Ｗ20は、各々上記間隔Ｗ10、Ｗ11の２倍の値となる。
【００４２】
以上、要するに、本発明に係る搬送用ロボット装置においては、アーム機構２１によりハンド部材２０が水平搬送方向に直線移動されるが、平行四節リンク１３の第３支点Ｏ3 が、第２支点Ｏ2 に対して第１支点側、すなわち、水平旋回軸側にオフセットされているため、第１アーム８の回動時に、平行四節リンク１３は、第２支点Ｏ2 よりも水平旋回軸側に接近した第３の支点Ｏ3 のまわりで回動されて、外側リンク９から前方に傾動して突出する中間リンク１０，１１の傾動動作に必要なＸ1 方向の間隔Ｗ10が小さくて済む。
このため、ハンド部材出入り用の真空処理室の窓の幅を可及的に小さくすることができる。
【００４３】
さらに、ハンド部材２０が取付けられる内側リンク１２は、従前のような回転伝達部材や回転連結具を用いることなく、可及的に薄くできるリンク結合により支持されて、ハンド部材２０の基部側の高さＨ2 を可及的に小さくすることができるため、結果としてハンド部材出入り用の真空処理室の窓を可及的に小さくすることができる。
【００４４】
勿論、この種の搬送用ロボット装置は、水平旋回軸を中心とした放射状の複数箇所に各種の製造工程にたずさわる処理室が配置されるため、上記のごとく、ハンド部材出入り用の真空処理室の窓の幅および高さを可及的に小さくすることにより、各々の処理室での所望雰囲気の形成行程が短縮される。
【００４５】
さらに、第１および第２の回転軸２、３は、垂直線を軸芯として同軸に回転支持されているため、第１および第２の回転軸２、３を回転自在に支持する回転軸受および気密用の磁性流体シールを夫々可及的に小径とすることができ、装置としての平面的スペースがコンパクトとなり、かつ小径の回転軸受および小径の磁性流体シールを使用するため装置が安価となる。
【００４６】
さらにまた、第１および第２の回転駆動機６，７は固定の枠体１に取付けられているため、ハンド部材２０を角度に制限されることなく水平方向に旋回させることができる。
このため、ハンド部材２０は、旋回角度、すなわち旋回方向の回動角度の確認が必要であった従来の装置に比較して、旋回角度に関係なく自在位置に旋回されて被加工物の搬送を行なうことができるため、従来に比べて装置の使い勝手、すなわち生産性がよい。
【００４７】
勿論、２個のハンド部材が取付けられていれば、ハンド部材の直線移動方向および旋回移動方向を適宜に選定することにより、被加工物の搬入・搬出のタクトタイムを少なくすることができる。
【００４８】
なお、図１３およびに図１４示されるごとく、ハンド部材を１個とすることができる。
この場合、ハンド部材２０の水平旋回状態としては、アーム機構２１が屈折されて、ハンド部材２０Ａが第１支点Ｏ1 方向に十分に引寄せられたコンパクトな状態とすることができるため、ハンド部材２０の水平旋回に必要な装置としての動作領域を小さくすることができる。
【００４９】
要するに、本発明によれば、コンパクトで使い勝手が良く、かつ安価で生産性の良好な搬送用ロボット装置を実現することができる。
したがって、真空雰囲下で処理が行われる半導体製造装置等の搬送用ロボット装置として、特に好適である。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本第１の発明に係る搬送用ロボット装置は、被加工物を載置するためのハンド部材を先端に取付けたアーム機構を有し、該ハンド部材を水平方向に直線移動させると共に該ハンド部材を水平方向に旋回させる搬送用ロボット装置において、
固定の枠体と、水平旋回軸の軸芯である第１支点のまわりで前記固定の枠体に回転自在に同軸に支持された第１および第２の回転軸と、前記固定の枠体に取付けられて、前記第１および第２の回転軸に夫々連結された第１および第２の回転駆動機とを具備し、
かつ、前記第１の回転軸に取付けられた第１アームと、前記第１アームに対して第１支点に平行な第２支点のまわりで回転自在な外側リンクと、平面視で第２支点に対して第１支点側の位置で対をなす第３支点のまわりで外側リンクに対して回転自在に支持された１対の中間リンクと、１対の中間リンクの自由端部で対をなす第４支点のまわりで回転自在に支持された内側リンクであって、該内側リンクの自由端部にハンド部材が突設されて、該内側リンク、１対の中間リンクおよび外側リンクにより、第３および第４の支点の間隔と第１および第２の支点の間隔とが同一に形成された平行四節リンクと、第２の回転軸に固定された第１の回転伝達部材と、第２支点を軸芯として外側リンクに固定された第２の回転伝達部材と、第２支点を軸芯として第１アームに固定された第３の回転伝達部材と、第３支点を軸芯として中間リンクに固定された第４の回転伝達部材と、第１の回転伝達部材と第２の回転伝達部材および第３の回転伝達部材と第４の回転伝達部材との間に夫々配設された第１および第２の回転連結具とによりアーム機構が構成されて、
ハンド部材が第１支点を通る水平方向に適宜に直線移動されると共に、該ハンド部材が第１支点を中心として自在に旋回される。
この場合、アーム機構によりハンド部材が水平搬送方向に直線移動されるときには、平行四節リンクの第３支点が、第２支点に対して第１支点側、すなわち、水平旋回軸側にオフセットされているため、第１アームの回動時に、平行四節リンクは、第２支点よりも水平旋回軸側に接近した第３の支点のまわりで回動されて、外側リンクから前方に傾動して突出する中間リンクの傾動動作に必要なＸ方向の間隔が小さくて済み、このため、ハンド部材出入り用の真空処理室の窓の幅を可及的に小さくすることができる。
【００５１】
さらに、ハンド部材が取付けられる内側リンクは、従前のような回転伝達部材や回転連結具を用いることなく、可及的に薄くできるリンク結合により支持されて、ハンド部材の基部側の高さを可及的に小さくすることができるため、結果としてハンド部材出入り用の真空処理室の窓を可及的に小さくすることができる。
【００５２】
勿論、この種の搬送用ロボット装置は、水平旋回軸を中心とした放射状の複数箇所に各種の製造工程にたずさわる処理室が配置されるため、上記のごとく、ハンド部材出入り用の真空処理室の窓の幅および高さを可及的に小さくすることにより、各々の処理室での所望雰囲気の形成行程が短縮される。
【００５３】
なお、第１アームの回転によりハンド部材を水平方向に直線移動させるためには、第１および第２の支点の間隔と第３および第４の支点の間隔とを同一の長さにする必要があるが、ハンド部材の基部側の高さＨ2 を可及的に小さくするために、ハンド部材側には精密な加工精度が要求される平行四節リンクが配設されるのに対して、第１および第２の支点は第１アームに配設される構造であるため、第１および第２の支点の間隔を所望の値に容易に設定することができる。
【００５４】
さらに、第１および第２の回転軸は、垂直線を軸芯として同軸に回転支持されているため、第１および第２の回転軸を回転自在に支持する回転軸受および気密用の磁性流体シールを夫々可及的に小径とすることができ、装置としての平面的スペースがコンパクトとなり、かつ小径の回転軸受および小径の磁性流体シールを使用するため装置が安価となる。
【００５５】
さらにまた、第１および第２の回転駆動機は固定の枠体に取付けられているため、ハンド部材を角度に制限されることなく水平方向に旋回させることができる。
このため、ハンド部材は、旋回角度、すなわち旋回方向の回動角度の確認が必要であった従来の装置に比較して、旋回角度に関係なく自在位置に旋回されて被加工物の搬送を行なうことができるため、従来に比べて装置の使い勝手、すなわち生産性がよい。
【００５６】
勿論、２個のハンド部材が取付けられていれば、ハンド部材の直線移動方向および旋回移動方向を適宜に選定することにより、被加工物の搬入・搬出のタクトタイムを少なくすることができる。
【００５７】
さらに、ハンド部材を１個とすれば、ハンド部材の水平旋回状態としては、アーム機構が屈折されて、ハンド部材が第１支点方向に十分に引寄せられたコンパクトな状態とすることができるため、ハンド部材の水平旋回に必要な装置としての動作領域を小さくすることができる。
【００５８】
要するに、本発明によれば、コンパクトで使い勝手が良く、かつ安価で生産性の良好な搬送用ロボット装置を実現することができる。
したがって、真空雰囲下で処理が行われる半導体製造装置等の搬送用ロボット装置として、特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す斜視図
【図２】図１においてハンド部材が旋回可能な状態に配置された状態を示す平面図
【図３】図１の正面図
【図４】図１における縦断面正面図
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図
【図６】図４におけるVI−VI線断面図
【図７】図１の要部の動作状態を説明するための平面図
【図８】図１の要部の動作状態を説明するための概略平面相当図
【図９】図１の要部の動作状態を説明するための概略平面相当図
【図１０】図１の使用状況を説明するための正面図
【図１１】図１０の平面相当図
【図１２】図１１の説明を明確にするためのものであつて、本発明の対象外の構成を例示した平面相当図
【図１３】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図１４】図１３においてハンド部材が旋回可能な状態に配置された状態を示す平面図
【図１５】従来例を示す縦断面正面図
【図１６】図１５の動作状態を説明するための平面図
【図１７】図１５の使用状態を説明するための平面図
【符号の説明】
１          固定の枠体
２          第１の回転軸
３          第２の回転軸
４，５      気密用の磁性流体シール
６          第１の回転駆動機
７          第２の回転駆動機
８          第１アーム
９          外側リンク
１０，１１  対をなす中間リンク
１２        内側リンク
１３        平行四節リンク
１４        第１の回転伝達部材
１５        第２の回転伝達部材
１６        第３の回転伝達部材
１７        第４の回転伝達部材
１８        第１の回転連結具
１９        第２の回転連結具
２０        ハンド部材
２１        ８乃至２０からなるアーム機構
Ｏ1           水平旋回軸の軸芯である第１支点
Ｏ2           第２支点
Ｏ3           第３支点
Ｏ4           第４支点
【図１】
0003863671.tif 000002
【図２】
0003863671.tif 000003
【図３】
0003863671.tif 000004
【図４】
0003863671.tif 000005
【図５】
0003863671.tif 000006
【図６】
0003863671.tif 000007
【図７】
0003863671.tif 000008
【図８】
0003863671.tif 000009
【図９】
0003863671.tif 000010
【図１０】
0003863671.tif 000011
【図１１】
0003863671.tif 000012
【図１２】
0003863671.tif 000013
【図１３】
0003863671.tif 000014
【図１４】
0003863671.tif 000015
【図１５】
0003863671.tif 000016
【図１６】
0003863671.tif 000017
【図１７】
0003863671.tif 000018