JP2002166376A - 基板搬送用ロボット - Google Patents

基板搬送用ロボット

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JP2002166376A JP2000364348A JP2000364348A JP2002166376A JP 2002166376 A JP2002166376 A JP 2002166376A JP 2000364348 A JP2000364348 A JP 2000364348A JP 2000364348 A JP2000364348 A JP 2000364348A JP 2002166376 A JP2002166376 A JP 2002166376A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ロボットハンドの到達範囲内にある任意の位
置と向きに配置された容器に対して基板の搬送・取り出
しを可能にする基板搬送用ロボットを提供する。 【解決手段】 旋回軸心Ｑを中心に回動する第１アーム
５と、第１アーム５の他端部において第１アーム５の回
動とともに２：１の比で回動され第１アーム５と等長の
第２アーム７と、第２アーム７の他端部において、第２
アーム７の回動とともに１：２の比で回動される第３ア
ーム９の一端部が取り付けられ、第３アーム９の他端部
にはハンド10が固設される。回転基台３の回転角度θと
第１アーム５の回転角度φとを、ハンド10が保持する基
板30の中心が旋回軸心Ｑから一定距離ｈだけ外れてハン
ド10の到達範囲内にある任意の方向の直線Ｈ上を移動
し、基板30が回転しながら容器に受け渡し・取り出しさ
れるように、それぞれ制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願の発明は、基板搬送用ロボッ
トに関し、例えば、半導体ウエハ基板をカセット等の収
納容器に搬送して受け渡したり、収納容器から取り出し
たりする場合に使用されて好適な基板搬送用ロボットに
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、第１ないし第３の３つのアームか
らなるアーム伸縮機構を有し、各アームの回転支軸側に
設けられたプーリーのギア比が２：１：２とされたベル
トリンク式のウエハ等基板の搬送用ロボットがよく使用
されている。このロボットは、これらベルトリンク機構
によって第３アームを直線的に進退させるロボット進退
Ｒ軸とロボットの回転基台の旋回を行なうロボット旋回
θ軸との２軸のみの制御で基板の水平面内での搬送を行
ない、これにアーム全体の昇降動作を加えて、カセット
に対する基板の受け渡し・取り出しを行なっている。
【０００３】一般に、３つのアーム05、07、09からなる
アーム伸縮機構を有し、ロボット旋回θ軸とロボット進
退Ｒ軸との２つの制御軸を有する基板搬送用ロボット01
は、図１１に図示されるように、第３アーム09に固設さ
れたハンド010 に保持される基板030 の中心が第１アー
ム05の回転軸（＝第１支軸。これは、ロボット旋回θ軸
と同軸上にある。）の軸心を通る直線Ｊ０に沿って進退
動することにより、該直線Ｊ０に正面を向けて正対する
ようにして配置されたカセット032 に対してのみ、基板
030 を搬送して受け渡すことができるようになってい
る。ここで、直線Ｊ０は、ロボット進退Ｒ軸に一致して
いる。
【０００４】カセット032 は方形をしており、その開口
面に垂直な方向からしか基板030 を挿入することができ
ないので、従来の２軸ロボットの場合、図１１（イ）〜
（ハ）に図示されるように、カセット032 の開口面に垂
直な中心線が常にロボットの旋回θ軸（旋回軸心）を通
るようにロボット01もしくはカセット032 を配置するこ
とが要求されていた。そして、先ず、ロボット旋回θ軸
回りに回転基台03を回転させて、第３アーム09をカセッ
ト032 に正対させ、次いで、該第３アーム09をロボット
進退Ｒ軸（直線Ｊ０）に沿って直線的に進退動させて、
基板030 をカセット032 に受け渡したり、カセット032
から取り出したりしていた。つまり、ロボット旋回θ軸
回りの制御とロボット進退Ｒ軸方向の制御とは、シーケ
ンシャルに行なわれており、同時的に行なわれるもので
はなかったのである。
【０００５】このように、従来のロボット旋回θ軸とロ
ボット進退Ｒ軸との２つの制御軸を有する基板搬送用ロ
ボットの多くは、ロボット旋回θ軸回りの制御とロボッ
ト進退Ｒ軸方向の制御とを同時的に組み合わせることを
想定していなかったので、カセットがロボット旋回θ軸
に対して放射状に配置された（つまり、正対するように
配置された）ものに対してしか、基板を搬送して受け渡
したり、取り出したりすることができなかった。
【０００６】そして、カセットがロボット旋回θ軸から
外れた任意の直線に正対するようにして配置されたとき
にも対応できるようにするためには、特開平１１−３３
９４８号公報に記載されているようなロボットを使用す
るしか手段がなかった。このロボットにおいては、前記
２軸（２つの制御軸）に１軸を加えて、水平面内のハン
ドの位置と向きとを自由に変えられるようになってい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
報に記載のようなロボットの使用は、１軸追加するため
に、その１軸を駆動する駆動源がさらに必要になるとと
もに、制御が複雑となり、コストアップとなっていた。
図１１に図示される基板搬送用ロボットは、３つのアー
ムからなるアーム伸縮機構を１列有するシングルアーム
列タイプの基板搬送用ロボットであるが、このようなア
ーム伸縮機構を左右対称に２列（一対）有するダブルア
ーム列タイプの基板搬送用ロボットも、以上に述べたよ
うな問題点を同様に有していた。
【０００８】本願の発明は、従来の基板搬送用ロボット
が有する前記のような問題点を解決して、制御軸数をな
るべく少なくしつつ、低コストで、ロボットのハンドが
到達する範囲内にある任意の位置と向きに配置された容
器に対して基板を受け渡し・取り出しすることができる
ようにされた基板搬送用ロボットを提供することを課題
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および効果】本願の発明
は、前記のような課題を解決した基板搬送用ロボットに
係り、その請求項１に記載された発明は、ロボット本体
内に、第１のモータＭ１により回転駆動され、旋回軸心
Ｑを有する回転基台３が備えられ、前記回転基台３の上
部には、第２のモータＭ２により回転駆動され、前記旋
回軸心Ｑと同軸に配置された第１支軸４が、該回転基台
３の回動とは無関係の状態に突出させられ、前記第１支
軸４には、第１アーム５の一端部が取り付けられ、前記
第１アーム５の他端部には、該第１アーム５の回動とと
もに、該第１アーム５の体内でプーリおよびタイミング
ベルトを介して２：１のギア比で回動されることとなる
第２支軸６が、該第１アーム５の回動とは無関係の状態
に突出させられ、前記第２支軸６には、第２アーム７の
一端部が取り付けられ、前記第２アーム７の他端部に
は、該第２アーム７の回動とともに、該第２アーム７の
体内でプーリおよびタイミングベルトを介して１：２の
ギア比で回動されることとなる第３支軸８が、該第２ア
ーム７の回動とは無関係の状態に突出させられ、前記第
１・第２支軸４・６間の距離と前記第２・第３支軸６・
８間の距離とは、同じにされており、前記第３支軸８に
は、第３アーム９の一端部が取り付けられ、前記第３ア
ーム９の他端部には、基板を保持するためのハンド10が
固設され、前記回転基台３の回転角度をθとし、前記第
１アーム５の回転角度をφとしたとき、前記ハンド10が
保持する前記基板の中心の一点が前記旋回軸心Ｑから外
れて前記ハンド10の到達範囲内にある任意の方向の直線
Ｈ上を前記ロボット本体に対して直線移動し、前記基板
が回転しながら容器に受け渡し・取り出しされるよう
に、これらの回転角度θとφとをそれぞれ制御する制御
装置が設けられたことを特徴とする基板搬送用ロボット
である。
【００１０】請求項１に記載された発明は、前記のよう
に構成されており、第１ないし第３アーム５、７、９か
らなるアーム伸縮機構を１列有するいわゆるシングルア
ーム列タイプの基板搬送用ロボットにおいて、ロボット
本体内に備えられる回転基台３の回転角度θと第１アー
ム５の回転角度φとを、ハンド10が保持する基板の中心
の一点が、旋回軸心Ｑから外れてロボットのハンド10の
到達範囲内にある任意の方向の直線Ｈ上をロボット本体
に対して直線移動し、基板が回転しながら容器に受け渡
し・取り出しされるように、制御装置によりそれぞれ制
御するので、従来のロボット旋回θ軸とロボット進退Ｒ
軸との２つの制御軸を有するシングルアーム列タイプの
基板搬送用ロボットと比較して、制御軸数を増加させる
ことなく、低コストで、ロボットのハンド10が到達する
範囲内の任意の位置と向きに配置された容器に対して基
板を受け渡したり、取り出したりする基板搬送用ロボッ
トを提供することができる。
【００１１】また、請求項２に記載のように請求項１に
記載の発明を構成することにより、基板の中心の一点が
旋回軸心Ｑから一定距離ｈだけ外れてハンド10の到達範
囲内にある任意の方向の直線Ｈ上をロボット本体に対し
て直線移動するとし、前記第１・第２支軸４・６間の距
離＝前記第２・第３支軸６・８間の距離＝Ｌ、前記第３
支軸８と前記基板の中心との間の距離＝ｍとして、 ｛ｍ＋２Ｌsin(φ) ｝sin(θ) ＝ｈ（一定） となるように、前記回転角度θと前記回転角度φとをそ
れぞれ制御するようにされる。この結果、ハンド10が保
持する基板の中心の一点が旋回軸心Ｑから外れてハンド
10の到達範囲内にある任意の方向の直線Ｈ上をロボット
本体に対して直線移動し、基板が回転しながら容器に受
け渡し・取り出しするようにするために行なわれる、こ
れらの回転角度θとφとの組合せ制御がきわめて簡単に
なる。
【００１２】また、その請求項３に記載された発明は、
ロボット本体内に、第１のモータＭ１により回転駆動さ
れ、旋回軸心Ｑを有する回転基台３が備えられ、前記回
転基台３の上部には、第２のモータＭ２、Ｍ２' により
それぞれ回転駆動され、前記旋回軸心Ｑに関して対称の
位置に等距離ｘだけ外側にオフセットされて配置された
第１支軸４、４' が、前記回転基台３の回動とは無関係
の状態にそれぞれ突出させられ、前記第１支軸４、４'
には、第１アーム５、５' の一端部がそれぞれ取り付け
られ、前記第１アーム５、５' の他端部には、該第１ア
ーム５、５' の回動とともに、該第１アーム５、５' の
体内でプーリおよびタイミングベルトを介して２：１の
ギア比でそれぞれ回動されることとなる第２支軸６、
６' が、該第１アーム５、５' の回動とは無関係の状態
にそれぞれ突出させられ、前記第２支軸６、６' には、
第２アーム７、７' の一端部がそれぞれ取り付けられ、
前記第２アーム７、７' の他端部には、該第２アーム
７、７' の回動とともに、該第２アーム７、７' の体内
でプーリおよびタイミングベルトを介して１：２のギア
比でそれぞれ回動されることとなる第３支軸８、８'
が、該第２アーム７、７'の回動とは無関係の状態にそ
れぞれ突出させられ、前記第１・第２支軸４、４'・
６、６' 間の距離と前記第２・第３支軸６、６' ・８、
８' 間の距離とは、それぞれ同じにされており、前記第
３支軸８、８' には、第３アーム９、９' の一端部がそ
れぞれ取り付けられ、前記第３アーム９、９' の他端部
には、基板を保持するためのハンド10、10' がそれぞれ
固設され、前記ハンド10、10' がそれぞれ保持する基板
の中心は、前記第１支軸４、４' が前記旋回軸心Ｑに対
して対称の位置に等距離ｘだけ外側にオフセットされて
配置された方向と反対の方向に、前記第３支軸８、８'
に対して等距離ｘだけ内側にオフセットされて位置する
ようにされており、前記回転基台３の回転角度をθと
し、前記第１アーム５、５'の回転角度をそれぞれφ、
φ' としたとき、前記ハンド10、10' がそれぞれ保持す
る前記基板の中心の一点が前記旋回軸心Ｑからそれぞれ
外れて前記ハンド10、10' の到達範囲内にある任意の方
向の各直線Ｈ、Ｈ' 上を前記ロボット本体に対してそれ
ぞれ直線移動し、前記基板が回転しながら容器にそれぞ
れ受け渡し・取り出しされるように、これらの回転角度
θとφ、φ' とをそれぞれ制御する制御装置が設けられ
たことを特徴とする基板搬送用ロボットである。
【００１３】請求項３に記載された発明は、前記のよう
に構成されており、第１ないし第３アーム５、５' 、
７、７' 、９、９' からなるアーム伸縮機構を左右対称
に２列（一対）有するいわゆるダブルアーム列タイプの
基板搬送用ロボットにおいて、ロボット本体に備えられ
る回転基台３の回転角度θと第１アーム５、５' の回転
角度φ、φ' とを、ハンド10、10' がそれぞれ保持する
基板の中心の一点が旋回軸心Ｑからそれぞれ外れてハン
ド10、10' の到達範囲内にある任意の方向の各直線Ｈ、
Ｈ' 上をロボット本体に対してそれぞれ直線移動し、基
板が回転しながら容器にそれぞれ受け渡し・取り出しさ
れるように、制御装置によりそれぞれ制御するので、従
来のロボット旋回θ軸とロボット進退Ｒ軸との２つの制
御軸を左右対称に２列有するダブルアーム列タイプの基
板搬送用ロボットと比較して、制御軸数を増加させるこ
となく、低コストで、ロボットのハンド10、10' が到達
する範囲内の任意の位置と向きに配置された容器に対し
て基板を受け渡したり、取り出したりする基板搬送用ロ
ボットを提供することができる。
【００１４】さらに、請求項４に記載のように請求項３
に記載の発明を構成することにより、基板の中心の一点
が旋回軸心Ｑから一定距離ｈ、ｈ' だけそれぞれ外れて
ハンド10、10' の到達範囲内にある任意の方向の各直線
Ｈ、Ｈ' 上をロボット本体に対してそれぞれ直線移動す
るとし、第１・第２支軸４、４' ・６、６' 間の距離＝
第２・第３支軸６、６' ・８、８' 間の距離＝Ｌ、第３
支軸８、８' と基板の中心との間の距離＝ｍとして、 ｛ｍ＋２Ｌsin(φ) ｝sin(θ) ＝ｈ（一定） または ｛ｍ＋２Ｌsin(φ' ) ｝sin(θ) ＝ｈ' （一定） となるように、これらの回転角度θとφ、φ' とをそれ
ぞれ制御するようにされる。この結果、ハンド10、10'
がそれぞれ保持する基板の中心の一点が旋回軸心Ｑから
外れてハンド10、10' の到達範囲内にある任意の方向の
直線Ｈ、Ｈ' 上をロボット本体に対してそれぞれ直線移
動し、基板が回転しながら容器に受け渡し・取り出しさ
れるようにするために行なわれる、これらの回転角度θ
とφ、φ'との各組合せ制御がきわめて簡単になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、図１ないし図５、図９に図
示される本願の請求項１および請求項２に記載された発
明の一実施形態（実施形態１）について説明する。図１
は、本実施形態１における基板搬送用ロボットの概略縦
断面図、図２は、同基板搬送用ロボットが異なる複数の
作業態様において使用されている状態を示す図、図３
は、同基板搬送用ロボットの作動メカニズムを説明する
ための図、図４は、同基板搬送用ロボットの異なる複数
の作動状態を重ねて示す図、図５は、同異なる複数の作
動状態を各作動状態毎に書き分けて示した図、図９は、
同基板搬送用ロボットの斜視図である。
【００１６】本実施形態１における基板搬送用ロボット
は、第１ないし第３の３つのアームからなるアーム伸縮
機構を１列有するいわゆるシングルアーム列タイプの基
板搬送用ロボットであって、例えば、半導体ウエハ基板
の搬送用に使用される。このような基板は、多くの場
合、円板状をなしていて、その円周上の一部には、位置
決め用等に使用されるオリフラ（円板の端を直線で切り
落とした部分）が形成されている。
【００１７】図１に図示されるように、本実施形態１に
おける基板搬送用ロボット１は、ロボット本体２の内部
に、第１のモータＭ１により減速機Ｇ１を介して回転駆
動されて、旋回軸心Ｑを有する回転基台３が備えられて
いる。回転基台３は、この旋回軸心Ｑを中心に回転させ
られる。第１のモータＭ１は、回転基台３の下方に設置
された昇降基台55の内部に収容されて固定されている。
【００１８】回転基台３の胴体内部には、その上方部に
第２のモータＭ２が固定されている。そして、この第２
のモータＭ２により減速機Ｇ２を介して回転駆動され
て、旋回軸心Ｑと同軸に配置された第１支軸４が、回転
基台３の胴体の上部から、該回転基台３の回動とは無関
係の状態に突出させられている。したがって、第１支軸
４は、回転基台３の回転により公転するが、第２のモー
タＭ２により生起されるその自転は、回転基台３の回転
により影響されない。
【００１９】第１支軸４には、第１アーム５の一端部が
固定的に取り付けられている。そして、この第１アーム
５の他端部には、該第１アーム５の回動とともに、該第
１アーム５の体内でプーリ11、12およびタイミングベル
ト13を介して２：１のギア比で回動されることとなる第
２支軸６が、該第１アーム５の回動とは無関係の状態に
突出させられている。
【００２０】プーリ11は、回転基台３の胴体上部の縮径
部により構成されていて、この縮径部は、第１アーム５
の体内に抜け出し不能に進入させられている。減速機Ｇ
２は、この縮径部に間隔を置いて収容されている。プー
リ12は、段付き中空円筒状体からなる第２支軸６の下部
大径部により構成されていて、この大径部は、第１アー
ム５の体内に抜け出し不能に収容されている。タイミン
グベルト13は、これらのプーリ11、12間に架け渡されて
おり、これらのプーリ11、12のギア比は２：１である。
【００２１】したがって、いま、第１アーム５が、第２
のモータＭ２により回転駆動される第１支軸４の回転に
より、該第１支軸４とともにφだけ回転させられたとす
ると、この回転によりタイミングベルト13がプーリ11上
を相対的に走行する長さと同じ長さだけタイミングベル
ト13がプーリ12上を相対的に走行するから、タイミング
ベルト13のこの走行により第２支軸６が回転させられる
こととなる量は、第１アーム５（第１支軸４）の回転角
度φの２倍の２φとなり、その向きは第１アーム５の回
転の向きと逆になる。
【００２２】第２支軸６が第１アーム５の他端部から突
出する部分（小径部）には、第２アーム７の一端部が固
定的に取り付けられている。そして、この第２アーム７
の他端部には、該第２アーム７の回動とともに、該第２
アーム７の体内でプーリ21、22およびタイミングベルト
23を介して１：２のギア比で回動されることとなる第３
支軸８が、該第２アーム７の回動とは無関係の状態に突
設させられている。第２・第３支軸６・８間の距離は、
第１・第２支軸４・６間の距離と同じにされている。
【００２３】プーリ21は、第１アーム５の他端部に上方
に向けて突出状に一体に形成された筒状部により構成さ
れていて、この筒状部は、第２アーム７の体内に抜け出
し不能に進入させられている。第２支軸６の小径部は、
この筒状部に間隔を置いて挿通されて、第１アーム５の
他端部から該第１アーム５の回動とは無関係の状態に突
出している。プーリ22は、段付き中空円筒状体からなる
第３支軸８の下部大径部により構成されていて、この大
径部は、第２アーム７の体内に抜け出し不能に収容され
ている。タイミングベルト23は、これらのプーリ21、22
間に架け渡されており、これらのプーリ21、22のギア比
は１：２である。
【００２４】したがって、いま、第２アーム７が、第２
支軸６の回転により、該第２支軸６とともに２φだけ回
転させられたとすると、この回転によりタイミングベル
ト23がプーリ21上を相対的に走行する長さと同じ長さだ
けタイミングベルト23がプーリ22上を相対的に走行する
から、タイミングベルト23のこの走行により第３支軸８
が回転させられることとなる量は、第２アーム７（第２
支軸６）の回転角度２φの１／２のφとなり、その向き
は第２アーム７の回転の向きと逆になる。このことは、
第３支軸８は、第１アーム５の回転によってもその姿勢
を変えないことを意味している。しかも、第２・第３支
軸６・８間の距離は、第１・第２支軸４・６間の距離と
同じにされているので、第３支軸８の中心Ｐ３は、常に
第１支軸４の中心Ｐ１（この中心Ｐ１は、旋回軸心Ｑと
一致する。）を通る定直線Ｊ上にあることになる。例え
ば、図３において、第２支軸６の中心Ｐ２がＰ２１ に
回転変位したとき、第３支軸８の中心Ｐ３はＰ３１ に
回転変位するが、このＰ３１ 点は、依然として定直線Ｊ
上にある。この定直線Ｊは、第１支軸４の中心Ｐ１と第
２支軸６の中心Ｐ２の初期位置Ｐ２０ とを結ぶ直線に
直交（η＝９０°）している（図１、図３、図４（イ）
参照）。なお、この初期位置Ｐ２０ は、後述するｘｙ
絶対座標系において、回転基台３の回転角度θとともに
変動する点である。
【００２５】第３支軸８には、第３アーム９の一端部が
固定的に取り付けられている。第３アーム９の他端部に
は、基板30を保持するためのハンド10が固設されてい
る。第３支軸８が、前記のとおり、第１アーム５の回転
によってもその姿勢を変えないことにより、第３アーム
９およびハンド10も、第１アーム５の回転によってその
姿勢を変えることはない。
【００２６】本実施形態１において、ハンド10が保持す
る基板30の中心Ｐ４は、第３支軸８の中心Ｐ３ととも
に、常に第１支軸４の中心Ｐ１（旋回軸心Ｑ）を通る定
直線Ｊ上にあるようにされている。この定直線Ｊは、回
転基台３上に想定されるｘ' ｙ' 相対座標系において、
固定的な直線をなす。常にこの定直線Ｊ上にある基板30
の中心Ｐ４から旋回軸心Ｑまでの距離Ｒは、このアーム
伸縮機構の伸長量を示しており、カセット32（図４参
照）にウエハ基板30を受け渡し・取り出しするときの作
業量の重要な目安となる。その量は、第１アーム５の回
転量によって定まるから、第１支軸４を回転駆動する第
１のモータＭ１の回転量を制御することによって制御す
ることができる。定直線Ｊは、ロボット旋回θ軸とロボ
ット進退Ｒ軸との２つの制御軸を有する本基板搬送用ロ
ボット１において、ロボット進退Ｒ軸に相当している。
【００２７】図３は、基板搬送用ロボット１の設置面に
設定されたｘｙ絶対座標系において、回転基台３と第１
ないし第３の３つのアーム５、７、９からなるアーム伸
縮機構との各作動を説明し、それらの作動の結果とし
て、基板30の中心Ｐ４が最終的にこの座標系上の定直線
Ｈに沿って移動することとなるメカニズムを説明してお
り、図４は、このメカニズムにしたがって作動する基板
搬送用ロボット１の異なる複数の作動状態を経時的に重
ねて示している。また、図５は、同異なる複数の作動状
態を経時的に分解して示している。
【００２８】図３に図示されるように、定直線Ｈは、第
１支軸４の中心Ｐ１（旋回軸心Ｑ）を通ることなく、こ
れより一定距離ｈだけ離れている。定直線Ｊは、前記の
とおり、ｘ' ｙ' 相対座標系において固定的な直線をな
すから、ｘｙ絶対座標系においては、その向きは、回転
基台３の回転角度θにのみ依存する。回転基台３の回転
中心をなす旋回軸心Ｑは、ロボット旋回θ軸とロボット
進退Ｒ軸との２つの制御軸を有する本基板搬送用ロボッ
ト１において、ロボット旋回θ軸に相当しており、回転
基台３の回転角度θを制御するときの制御軸をなしてい
る。
【００２９】いま、このｘｙ絶対座標系において、定直
線Ｊの向き（ロボットハンド10の向き）を表す回転基台
３の回転角度をθ、直線Ｐ１Ｐ２０ を基準にして測定
した第１アーム５（第１支軸４）の回転角度をφ、第１
・第２支軸４・６間の距離（すなわち、Ｐ１、Ｐ２間の
距離）＝第２・第３支軸６・８間の距離（すなわち、Ｐ
２、Ｐ３間の距離）＝Ｌ、第３支軸８と基板30の中心と
の間の距離（すなわち、Ｐ３、Ｐ４間の距離）＝ｍと
し、ハンド10が保持する基板30の中心の一点Ｐ４が旋回
軸心Ｑから一定距離ｈだけ外れてハンド10の到達範囲内
にある任意の方向の直線Ｈ上をロボット本体２に対して
直線移動するとすると、第１アーム５と第２アーム７と
のなす角度∠Ｐ１Ｐ２Ｐ３は２φであるから、基板30の
中心Ｐ４から旋回軸心Ｑまでの距離（すなわち、Ｐ４、
Ｐ１間の距離）Ｒは、 Ｒ＝ｍ＋ｒ＝ｍ＋２Ｌsin(φ) で表される。基板30の中心Ｐ４を直交座標（ｘ、ｙ）で
表すと、 Ｐ４（ｘ、ｙ） ＝Ｐ４（Ｒcos(θ) 、Ｒsin(θ) ） ＝Ｐ４［｛ｍ＋２Ｌsin(φ) ｝cos(θ) 、｛ｍ＋２Ｌsi
n(φ) ｝sin(θ) ］ となるから、基板30の中心Ｐ４が常にｘ軸に平行な定直
線Ｈ上を直進するためには、 ｛ｍ＋２Ｌsin(φ) ｝sin(θ) ＝ｈ（一定） （式１） となるように回転角度θ、φを、第１のモータＭ１、第
２のモータＭ２の各回転量を制御することにより、制御
してやればよい。制御装置40（図１参照）は、これら第
１のモータＭ１、第２のモータＭ２の各回転量を制御し
て、回転角度θ、φが常に（式１）を満足するようにし
ている。
【００３０】なお、この際、基板30の中心の一点Ｐ４
は、図４（イ）〜（ニ）および図５（イ）〜（ニ）に図
示されるように、定直線Ｈ上を移動して行くが、基板30
の全体の運動としては、該一点Ｐ４の回りに回転しなが
ら、定直線Ｈ上を移動して行くこととなる。基板30は、
その一部（オリフラ31部分）を除いて端縁は円周となっ
ているので、カセット32への挿入時に、基板30がカセッ
ト32の内壁に衝突したり、接触したりすることなく、都
合よくカセット32に挿入することができる。基板30をカ
セット32から取り出すときも同様である。
【００３１】カセット32は、ロボットハンド10が到達す
る範囲内であれば、任意の位置および向きに配置されて
よく、しかも、カセット32への基板挿入直線（挿入する
基板30の移動軌跡）Ｈが旋回軸心Ｑを通らない場合をも
含むので、図２（イ）〜（ハ）に図示されるとおり、あ
らゆるカセット32の配置形態に対してウエハ基板30を受
け渡し・取り出しすることができる。しかも、図１に図
示される構造のロボット１においては、ロボットアーム
全体（アーム伸縮機構全体）を旋回させる旋回軸心Ｑと
第１支軸４の軸心（中心）Ｐ１とを一致させているの
で、回転角度θ、φが非常に簡単な（式１）を満たすよ
うに、第１のモータＭ１と第２のモータＭ２とをそれぞ
れ制御すればよい。したがって、その制御方法がきわめ
て簡単になる。
【００３２】本実施形態１における基板搬送用ロボット
１は、なお、回転基台３およびアーム伸縮機構全体を昇
降させる昇降機構50を有している。この昇降機構50は、
駆動源をなす第３のモータＭ３と、該第３のモータＭ３
の出力をボールネジ機構51に伝達するプーリ52、53、タ
イミングベルト54とを備えていて、該第３のモータＭ３
の回転により、第１のモータＭ１を収容する昇降基台55
を昇降させ、これにより、該昇降基台55の上方に設置さ
れた回転基台３、アーム伸縮機構の全体を垂直なＺ軸方
向に昇降動させる。したがって、この基板搬送用ロボッ
ト１は、ロボット旋回θ軸とロボット進退Ｒ軸との２つ
の制御軸のほかに、第３の制御軸として、ロボット昇降
Ｚ軸を有している。この結果、この基板搬送用ロボット
１は、異なる高さ位置に配置された複数のカセット32に
対しても自在に対応することが可能である。
【００３３】本実施形態１は、前記のように構成されて
いるので、次のような効果を奏することができる。第１
ないし第３アーム５、７、９からなるアーム伸縮機構を
１列有するいわゆるシングルアーム列タイプの基板搬送
用ロボット１において、ロボット本体２内に備えられる
回転基台３の回転角度θと第１アーム５の回転角度φと
を、ハンド10が保持する基板30の中心の一点Ｐ４が、旋
回軸心Ｑから外れてロボットのハンド10の到達範囲内に
ある任意の方向の直線Ｈ上をロボット本体２に対して直
線移動し、基板30が回転しながらカセット32に受け渡し
・取り出しされるように、制御装置40によりそれぞれ制
御するので、従来のロボット旋回θ軸とロボット進退Ｒ
軸との２つの制御軸を有するシングルアーム列タイプの
基板搬送用ロボットと比較して、制御軸数を増加させる
ことなく、低コストで、ロボットのハンド10が到達する
範囲内の任意の位置と向きに配置されたカセット32に対
して基板を受け渡したり、取り出したりする基板搬送用
ロボットを提供することができる。しかも、制御装置40
による回転角度θとφとの制御は、これらの回転角度θ
とφとが常に（式１）を満足するような制御であればよ
いので、これらの回転角度θとφとの組合せ制御がきわ
めて簡単になる。
【００３４】次に、図６ないし図８、図１０に図示され
る本願の請求項３および請求項４に記載された発明の一
実施形態（実施形態２）について説明する。図６は、本
実施形態２における基板搬送用ロボットの概略縦断面
図、図７は、同基板搬送用ロボットの初期状態における
スケルトン図、図８は、同基板搬送用ロボットの作動メ
カニズムを説明するためのスケルトン図、図１０は、同
基板搬送用ロボットの斜視図である。
【００３５】本実施形態２における基板搬送用ロボット
は、図６に図示されるように、第１ないし第３の３つの
アームからなるアーム伸縮機構を左右対称に一対（２
列）有する、いわゆるダブルアーム列タイプの基板搬送
用ロボット１’として構成されている。
【００３６】ダブルアーム列を構成するアーム列Ａ、Ｂ
各側のアーム伸縮機構は、図６および図７に図示される
ように、その第１支軸４、４' の中心Ｐ１、Ｐ１' が、
回転基台３の旋回軸心Ｑに対して対称の位置に等距離ｘ
だけ外側にオフセットされて配置されていて、第１支軸
４、４' の各々に対して、その駆動源をなす第２のモー
タＭ２、Ｍ２' がそれぞれ設けられている。また、ハン
ド10、10' がそれぞれ保持する基板30、30' の中心Ｐ
４、Ｐ４' は、第１支軸４、４' の中心Ｐ１、Ｐ１' が
旋回軸心Ｑに対して対称の位置に等距離ｘだけ外側にオ
フセットされて配置された方向と反対の方向に、第３支
軸８、８' の中心Ｐ３、Ｐ３' に対して等距離ｘだけ内
側にオフセットされて位置するようにされている。
【００３７】第３支軸８、８' に第３アーム９、９' の
一端部がそれぞれ取り付けられ、これら第３アーム９、
９' の他端部に基板を保持するためのハンド10、10' が
それぞれ固設されて、前記のとおり、基板30、30' の中
心Ｐ４、Ｐ４' が第３支軸８、８' の中心Ｐ３、Ｐ３'
に対して等距離ｘだけ内側にオフセットされて位置する
ようにされるには、幾とおりもの方法があり得る。要
は、基板30、30' の中心Ｐ４、Ｐ４' の第３支軸８、
８' の中心Ｐ３、Ｐ３' に対する内向き（第１支軸４、
４' の中心Ｐ１、Ｐ１' が旋回軸心Ｑに対して外側にオ
フセットされて配置された方向と反対の向き）オフセッ
ト量がｘとなるようにされればよい。図７および図８に
図示される、第３アーム９、９' とハンド10、10' とが
それぞれ直角をなし、かつ、ハンド10、10' が定直線Ｊ
に沿って配置される方法は、最も分かり易い方法の１例
である。ここで、この定直線Ｊは、基板30、30' の中心
Ｐ４、Ｐ４' と旋回軸心Ｑとをそれぞれ結ぶ直線であっ
て、制御軸としてのロボット進退Ｒ軸に相当している。
【００３８】本実施形態２におけるダブルアーム列タイ
プ基板搬送用ロボット１’のアーム列Ａ、Ｂ各側のアー
ム伸縮機構は、以上の点で実施形態１と異なっている
が、その構成と作用とは、実施形態１と基本的に異なる
ものではない。定直線Ｊ上の基板30、30' の中心Ｐ４、
Ｐ４' の動きは、実施形態１におけるシングルアーム列
タイプ基板搬送用ロボット１の場合と同じである。回転
基台３は、アーム列Ａ、Ｂ各側のアーム伸縮機構全体の
旋回用に共用されており、回転基台３の旋回軸心Ｑ（ロ
ボット旋回θ軸）回りの回転角度θは、そのまま各アー
ム伸縮機構全体の旋回角度となる。
【００３９】以上のとおり、本実施形態２におけるダブ
ルアーム列タイプ基板搬送用ロボット１’のアーム列
Ａ、Ｂ各側のアーム伸縮機構の動きは、実施形態１にお
けるシングルアーム列タイプ基板搬送用ロボット１のア
ーム伸縮機構の動きと同じであり、アーム列Ａ、Ｂ各側
のアーム伸縮機構が旋回軸心Ｑを共用して交互にこれを
使用することによって、各側のアーム伸縮機構が独立し
て交互に基板30、30' を回転させながら、旋回軸心Ｑか
ら外れてカセット32の開口面方向に延びる直線Ｈ、Ｈ'
上を移動して、該基板30、30' をカセット32方向に搬送
することができる。もちろん、従来の基板搬送用ロボッ
トと同様に、旋回軸心Ｑを通る定直線Ｊ上を基板30、3
0' の中心Ｐ４、Ｐ４' が移動するような搬送動作をも
行なうことができる。
【００４０】ダブルアーム列タイプ基板搬送用ロボット
１’のアーム列Ａ、Ｂ各側のアーム伸縮機構に対し、第
１支軸４、４' の中心Ｐ１、Ｐ１' の旋回軸心Ｑに対す
るオフセットを以上のように行なうことによって、シン
グルアーム列タイプ基板搬送用ロボット１におけると同
様に、 ｛ｍ＋２Ｌsin(φ) ｝sin(θ) ＝ｈ（一定） （式１） または ｛ｍ＋２Ｌsin(φ' ) ｝sin(θ) ＝ｈ' （一定） （式１’） の式が成立する。制御装置40' は、回転基台３の回転角
度θと第１アーム５、５' の回転角度φ、φ' とが常に
これらの（式１）、（式１’）を満足するように、第１
のモータＭ１と第２のモータＭ２、第１のモータＭ１と
第２のＭ２’とを交互に制御すればよい。そして、この
ようにするにより、ハンド10、10' の到達範囲内の任意
の位置・向きに配置されたカセット32に対して、アーム
列Ａ側のアーム伸縮機構が処理前基板10をカセット32か
ら取り出し、アーム列Ｂ側のアーム伸縮機構が処理済み
基板10' をカセット32に戻す動作を交互に行なうように
することができる。
【００４１】アーム列Ｂ側のアーム伸縮機構を構成する
各部材およびその他の部材には、アーム列Ａ側のアーム
伸縮機構を構成する各部材およびその他の対応する部材
に付した符号に「’」記号を付して示すことにして、本
実施形態２におけるダブルアーム列タイプ基板搬送用ロ
ボット１’のさらに詳細な説明を省略する。
【００４２】本実施形態２は、前記のように構成されて
いるので、次のような効果を奏することができる。第１
ないし第３アーム５、５' 、７、７' 、９、９' からな
るアーム伸縮機構を左右対称に２列（一対）有するいわ
ゆるダブルアーム列タイプの基板搬送用ロボット１’に
おいて、ロボット本体２に備えられる回転基台３の回転
角度θと第１アーム５、５' の回転角度φ、φ' とを、
ハンド10、10' がそれぞれ保持する基板30、30' の中心
の一点Ｐ４、Ｐ４' が旋回軸心Ｑから一定距離ｈ、ｈ'
だけそれぞれ外れてハンド10、10' の到達範囲内にある
任意の方向の各直線Ｈ、Ｈ'上をロボット本体２に対し
てそれぞれ直線移動し、基板30、30' が回転しながらカ
セット32にそれぞれ受け渡し・取り出しされるように、
制御装置40によりそれぞれ制御するので、従来のロボッ
ト旋回θ軸とロボット進退Ｒ軸との２つの制御軸を左右
対称に２列有するダブルアーム列タイプの基板搬送用ロ
ボットと比較して、制御軸数を増加させることなく、低
コストで、ロボットのハンド10、10' が到達する範囲内
の任意の位置と向きに配置されたカセット32に対して基
板30、30' を受け渡したり、取り出したりする基板搬送
用ロボット１’を提供することができる。
【００４３】しかも、制御装置40による回転角度θと
φ、φ'との制御は、これらの回転角度θとφ、φ' と
が常に（式１）または（式１’）を満足するような制御
であればよいので、アーム列Ａ、Ｂ各側のアーム伸縮機
構について共通の制御方法を利用することができ、これ
らの回転角度θとφ、φ' との組合せ制御がきわめて簡
単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の請求項１および請求項２に記載された発
明の一実施形態（実施形態１）における基板搬送用ロボ
ットの概略縦断面図である。
【図２】同基板搬送用ロボットが異なる複数の作業態様
において使用されている状態を示す図である。
【図３】同基板搬送用ロボットの作動メカニズムを説明
するための図である。
【図４】同基板搬送用ロボットの異なる複数の作動状態
を重ねてを示す図である。
【図５】同異なる複数の作動状態を各作動状態毎に書き
分けて示す図である。
【図６】本願の請求項３および請求項４に記載された発
明の一実施形態（実施形態２）における基板搬送用ロボ
ットの概略縦断面図である。
【図７】同基板搬送用ロボットの初期状態におけるスケ
ルトン図である。
【図８】同基板搬送用ロボットの作動メカニズムを説明
するためのスケルトン図である。
【図９】図１の実施形態１における基板搬送用ロボット
の斜視図である。
【図１０】図６の実施形態２における基板搬送用ロボッ
トの斜視図である。
【図１１】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１、１’…基板搬送用ロボット、２…ロボット本体、３
…回転基台、４、４’…第１支軸、５、５’…第１アー
ム、６、６’…第２支軸、７、７’…第２アーム、８、
８’…第３支軸、９、９’…第３アーム、10、10’…ハ
ンド、11、12…プーリ、13…タイミングベルト、21、22
…プーリ、23…タイミングベルト、30…基板、31…オリ
フラ、32…カセット、40、40’…制御装置、50…昇降機
構、51…ボールネジ機構、52、53…プーリ、54…タイミ
ングベルト、55…昇降基台、Ａ、Ｂ…アーム列、Ｍ１、
Ｍ２、Ｍ２’、Ｍ３…第１〜第３のモータ、Ｇ１、Ｇ２
…減速機、Ｈ、Ｊ…直線、Ｐ１〜Ｐ３、Ｐ１’〜Ｐ３’
…第１〜第３支軸の中心、Ｐ４、Ｐ４’…基板の中心、
Ｑ…旋回軸心。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F059 AA01 AA14 BA04 FB05 3F060 AA01 AA07 BA06 CA21 DA09 DA10 EB12 EC12 FA02 GB02 GB06 GB31 5F031 CA02 FA01 FA11 FA12 GA43 GA47 GA49 GA50 LA07 LA12 LA13

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロボット本体内に、第１のモータＭ１に
    より回転駆動され、旋回軸心Ｑを有する回転基台３が備
    えられ、 前記回転基台３の上部には、第２のモータＭ２により回
    転駆動され、前記旋回軸心Ｑと同軸に配置された第１支
    軸４が、該回転基台３の回動とは無関係の状態に突出さ
    せられ、 前記第１支軸４には、第１アーム５の一端部が取り付け
    られ、 前記第１アーム５の他端部には、該第１アーム５の回動
    とともに、該第１アーム５の体内でプーリおよびタイミ
    ングベルトを介して２：１のギア比で回動されることと
    なる第２支軸６が、該第１アーム５の回動とは無関係の
    状態に突出させられ、 前記第２支軸６には、第２アーム７の一端部が取り付け
    られ、 前記第２アーム７の他端部には、該第２アーム７の回動
    とともに、該第２アーム７の体内でプーリおよびタイミ
    ングベルトを介して１：２のギア比で回動されることと
    なる第３支軸８が、該第２アーム７の回動とは無関係の
    状態に突出させられ、 前記第１・第２支軸４・６間の距離と前記第２・第３支
    軸６・８間の距離とは、同じにされており、 前記第３支軸８には、第３アーム９の一端部が取り付け
    られ、 前記第３アーム９の他端部には、基板を保持するための
    ハンド10が固設され、 前記回転基台３の回転角度をθとし、前記第１アーム５
    の回転角度をφとしたとき、前記ハンド10が保持する前
    記基板の中心の一点が前記旋回軸心Ｑから外れて前記ハ
    ンド10の到達範囲内にある任意の方向の直線Ｈ上を前記
    ロボット本体に対して直線移動し、前記基板が回転しな
    がら容器に受け渡し・取り出しされるように、これらの
    回転角度θとφとをそれぞれ制御する制御装置が設けら
    れたことを特徴とする基板搬送用ロボット。
  2. 【請求項２】 前記基板の中心の一点が前記旋回軸心Ｑ
    から一定距離ｈだけ外れて前記ハンド10の到達範囲内に
    ある任意の方向の直線Ｈ上を前記ロボット本体に対して
    直線移動するとし、前記第１・第２支軸４・６間の距離
    ＝前記第２・第３支軸６・８間の距離＝Ｌ、前記第３支
    軸８と前記基板の中心との間の距離＝ｍとして、 ｛ｍ＋２Ｌsin(φ) ｝sin(θ) ＝ｈ（一定） となるように、これらの回転角度θとφとをそれぞれ制
    御するようにされたことを特徴とする請求項１に記載の
    基板搬送用ロボット。
  3. 【請求項３】 ロボット本体内に、第１のモータＭ１に
    より回転駆動され、旋回軸心Ｑを有する回転基台３が備
    えられ、 前記回転基台３の上部には、第２のモータＭ２、Ｍ２'
    によりそれぞれ回転駆動され、前記旋回軸心Ｑに関して
    対称の位置に等距離ｘだけ外側にオフセットされて配置
    された第１支軸４、４' が、前記回転基台３の回動とは
    無関係の状態にそれぞれ突出させられ、 前記第１支軸４、４' には、第１アーム５、５' の一端
    部がそれぞれ取り付けられ、 前記第１アーム５、５' の他端部には、該第１アーム
    ５、５' の回動とともに、該第１アーム５、５' の体内
    でプーリおよびタイミングベルトを介して２：１のギア
    比でそれぞれ回動されることとなる第２支軸６、６'
    が、該第１アーム５、５' の回動とは無関係の状態にそ
    れぞれ突出させられ、 前記第２支軸６、６' には、第２アーム７、７' の一端
    部がそれぞれ取り付けられ、 前記第２アーム７、７' の他端部には、該第２アーム
    ７、７' の回動とともに、該第２アーム７、７' の体内
    でプーリおよびタイミングベルトを介して１：２のギア
    比でそれぞれ回動されることとなる第３支軸８、８'
    が、該第２アーム７、７' の回動とは無関係の状態にそ
    れぞれ突出させられ、 前記第１・第２支軸４、４' ・６、６' 間の距離と前記
    第２・第３支軸６、６' ・８、８' 間の距離とは、それ
    ぞれ同じにされており、 前記第３支軸８、８' には、第３アーム９、９' の一端
    部がそれぞれ取り付けられ、 前記第３アーム９、９' の他端部には、基板を保持する
    ためのハンド10、10'がそれぞれ固設され、 前記ハンド10、10' がそれぞれ保持する基板の中心は、
    前記第１支軸４、４'が前記旋回軸心Ｑに対して対称の
    位置に等距離ｘだけ外側にオフセットされて配置された
    方向と反対の方向に、前記第３支軸８、８' に対して等
    距離ｘだけ内側にオフセットされて位置するようにされ
    ており、 前記回転基台３の回転角度をθとし、前記第１アーム
    ５、５' の回転角度をそれぞれφ、φ' としたとき、前
    記ハンド10、10' がそれぞれ保持する前記基板の中心の
    一点が前記旋回軸心Ｑからそれぞれ外れて前記ハンド1
    0、10' の到達範囲内にある任意の方向の各直線Ｈ、Ｈ'
    上を前記ロボット本体に対してそれぞれ直線移動し、
    前記基板が回転しながら容器にそれぞれ受け渡し・取り
    出しされるように、これらの回転角度θとφ、φ' とを
    それぞれ制御する制御装置が設けられたことを特徴とす
    る基板搬送用ロボット。
  4. 【請求項４】 前記基板の中心の一点が前記旋回軸心Ｑ
    から一定距離ｈ、ｈ' だけそれぞれ外れて前記ハンド1
    0、10' の到達範囲内にある任意の方向の各直線Ｈ、Ｈ'
    上を前記ロボット本体に対してそれぞれ直線移動する
    とし、前記第１・第２支軸４、４' ・６、６' 間の距離
    ＝前記第２・第３支軸６、６' ・８、８' 間の距離＝
    Ｌ、前記第３支軸８、８' と前記基板の中心との間の距
    離＝ｍとして、 ｛ｍ＋２Ｌsin(φ) ｝sin(θ) ＝ｈ（一定） または ｛ｍ＋２Ｌsin(φ' ) ｝sin(θ) ＝ｈ' （一定） となるように、これらの回転角度θとφ、φ' とをそれ
    ぞれ制御するようにされたことを特徴とする請求項３に
    記載の基板搬送用ロボット。
JP2000364348A 2000-11-30 2000-11-30 基板搬送用ロボット Pending JP2002166376A (ja)

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