JP2004106105A - 搬送ロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】旋回時に横方向への張り出しがなく、旋回のためのはみ出しスペースを要しない搬送ロボットを提供する。
【解決手段】ハンド半径方向駆動源５の動作により、複数段のリニアガイド６、７をＲ軸方向に伸縮させ、伸ばした状態でハンド１が被加工物を受け渡し、縮めてベース２上に重ね合わせ横方向張り出しをなくした状態でθ軸に旋回してハンド１の向きを変える。
【選択図】 図２
【解決手段】ハンド半径方向駆動源５の動作により、複数段のリニアガイド６、７をＲ軸方向に伸縮させ、伸ばした状態でハンド１が被加工物を受け渡し、縮めてベース２上に重ね合わせ横方向張り出しをなくした状態でθ軸に旋回してハンド１の向きを変える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体製造装置、フラットパネルディスプレイ、水晶、ストレージ等の基板の処理、検査等の製造に用いられる処理装置に被加工物を搬入搬出するのに好適な搬送ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体やフラットパネルディスプレイ等の製造工程では、シリコンウエハ等の被加工物にエッチング、ＣＶＤ、アッシング、ＲＴＰ、ドライクリーニング、計測、分析、観察等種々のプロセスが施されていく。これらのプロセスは、クリーンな高度の真空中で行う必要があり、この真空環境を得るために、真空処理装置への被加工物の搬入、搬出には、大掛かりな装置が使用される。
【０００３】
従来のこの種の装置として、被加工物を大気圧下の外部との間で受け渡しするロードロック室と、このロードロック室を真空に引いた後に被加工物にプロセスを施す真空処理室との間で受け渡しするトランスファー室とを備えた真空処理装置が知られている。図１３にこの真空処理装置の例を示す。
【０００４】
図１３における真空処理装置は、ロードロック室９０１、トランスファー室９０２および真空処理室９０３からなり、ロードロック室９０１とトランスファー室９０２の間に真空処理室ゲートバルブ９０４が、トランスファー室９０２とロードロック室９０１との間にトランスファー室ゲートバルブ９０５が、更に、ロードロック室９０１と外部の大気搬送室９０７との間にロードロック室ゲートバルブ９０８が設けられている。９０９は、複数枚の被加工物を積層した被加工物カセットである。
【０００５】
上記大気搬送室９０７には大気ロボット９１０が、また、トランスファー室９０２には真空搬送装置９０６がそれぞれ設置されている。
【０００６】
真空処理室９０３と試料カセット９０９との試料の受け渡しの手順は、以下の（１）、（２）のようになる。
【０００７】
（１）試料カセット／ロードロック室間試料受け渡し
トランスファー室ゲートバルブ９０５が閉じた状態でロードロック室９０１内の気圧を大気圧にしてロードロック室ゲートバルブ９０８を開き、大気ロボット９１０により試料カセット９０９とロードロック室９０１との間で試料を受け渡し、ロードロック室ゲートバルブ９０８を閉じる。
【０００８】
すなわち、次の順序で試料カセットとロードロック室の試料受け渡しを行う。
【０００９】
（ａ）最初に、ロードロック室９０１に向いた大気ロボット９１０がアームを伸ばしてロードロック室９０１内のバッファスタンド９０１ａの下側試料載置棚にある加工済み試料をアーム先端のハンドに載せて取り出す。
【００１０】
（ｂ）アームを曲げ縮め、１８０°旋回して試料カセット９０９に向く。
【００１１】
（ｃ）アームを伸ばしてハンドを試料カセット９０９のひとつの空き棚上に挿入してやや下げ、加工済み試料を上記空き棚に収める。
【００１２】
（ｄ）アームを縮めてから上昇し、再びアームを伸ばして試料カセット９０９の未加工試料のやや下方にハンドを挿入して、やや上げ、未加工試料をハンドに載せて取り出す。
【００１３】
（ｅ）アームを曲げ縮め、１８０°旋回してロードロック室９０１に向く。
【００１４】
（ｆ）アームを伸ばしてハンドをロードロック室９０１内のバッファスタンド９０１ａの上側試料載置棚の上方まで入れ、やや下げてハンド上の未加工試料を上側試料載置棚に置く（Ｗ２）。
【００１５】
（ｇ）アームを縮めて大気搬送室９０７内に戻し、ロードロック室ゲートバルブ９０８を閉じる。
【００１６】
（２）ロードロック室／真空処理室間試料受け渡し
次いで、次の順序で、ロードロック室と真空処理室の試料受け渡しを行う。
【００１７】
（ｈ）ロードロック室９０１を真空に引く。一方、ＣＶＤ等のプロセス処理を終えた真空処理室９０３は真空に引かれた状態である。こうして、ロードロック室９０１、トランスファー室９０２、真空処理室９０３が真空状態になる。
【００１８】
（ｊ）真空処理室ゲートバルブ９０４とトランスファー室ゲートバルブ９０５を開く。
【００１９】
（ｋ）真空搬送装置９０６によりロードロック室９０１と真空処理室９０３との間で試料の受け渡しを行う。すなわち、先ず、プロセス処理を施された真空処理室９０３の試料Ｗ３をロードロック室９０１に戻し、ロードロック室９０１の未加工試料Ｗ２を真空処理室９０３に搬入する。受け渡しの際、真空搬送装置９０６は、そのアームを屈伸してチャックを半径方向に移動し、ステムを旋回および上下動する。ステムの上下動は、ロードロック室９０１のバッファスタンド９０１ａの上下２段の試料載置棚のいずれかに対応させてチャックを移動するためである。なお、この受け渡しの際、真空処理室９０３のサセプタの昇降ピンは上下に移動して試料を真空搬送装置９０６のチャックとの受け渡しを行う。
【００２０】
（ｍ）その後、真空処理室ゲートバルブ９０４を閉じて真空処理室９０３内の未加工試料に対してプロセス処理を開始する。トランスファー室ゲートバルブ９０５は閉じる。
【００２１】
ところで、近年、生産性向上を狙って、シリコンウエハ等の被加工物の径は大きくなってきている。被加工物の径が大きければ、大気ロボットの搬送ストロークは必然的に大きくなければならず、被加工物の径＋ゲートバルブ奥行きを超える搬送ストロークが必要となる。例えば、直径３０ｃｍの被加工物のロードロック室への搬送には、６０ｃｍ近い搬送ストロークが好ましいものになる。
【００２２】
従来のいわゆるフログレッグ型（例：図１３の真空搬送装置９０６、特許文献１）やスリーリンク型（例：図１３の大気ロボット９１０、特許文献２）のアーム構造を採用して搬送ストロークを大きくすると、占有面積が大きくなり、占有面積増加を避けてリンクを増やす等すると、装置の剛性維持、多数のリンクの複雑な運動制御、回転時の慣性モーメントの増大による運動特性の悪化、コスト高等、多くの困難が発生する。
【００２３】
【特許文献１】
特開平７−３１４３７６号公報（段落番号０００２、図３）
【００２４】
【特許文献２】
特開平１１−３０９６８４号公報（段落番号０００７、図１）
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、旋回時に横方向への張り出しがなく、旋回のためのはみ出しスペースを要せず、省スペースが要求される被加工物カセット／ロードロック室間被加工物受け渡し用大気ロボット等に好適な搬送ロボットを提供するものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の搬送ロボットは、Ｒ軸、θ軸、Ｚ軸の駆動を行う搬送ロボットにおいて、Ｒ軸駆動手段が複数段のリニアガイドを有し、最上段のリニアガイドのスライダにハンドが設けられていることを特徴とする。
【００２７】
上記搬送ロボットにおいて、複数段のリニアガイドが互いに同期して動作するようにし、更に、この複数段のリニアガイドのスライダが、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤに固定されて、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤにより駆動されるようにし、更に、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤを駆動する駆動プーリへの動力伝達が、ラック・ピニオン、第２のタイミングベルト・タイミングプーリあるいはマグネットカップリングを介して行われるようにし、このマグネットカップリングによる動力伝達が、９０°方向変換する動力伝達であるようにしてもよい。
【００２８】
また、上記構成において、θ、Ｚ軸の上に、ふたつのＲ軸を平行に装備し、それぞれのＲ軸に設けたハンドが上下に配設されているようにする。
【００２９】
この発明において、「摩擦ベルト」、「摩擦ワイヤ」とは、プーリとの間の摩擦力で滑りなく動力を伝達するベルト、ワイヤを意味する。「マグネットカップリング」とは、原動側と従動側とが非接触で磁気結合により、原動側直線運動から従動側直線運動、原動側直線運動から従動側回転運動、原動側回転運動から従動側回転運動（原動軸と従動軸が同軸、平行軸、交差軸、非交差軸）等で動力伝達するものを意味する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
【００３１】
図１は、この発明に係る搬送ロボットの動作を模式的に示す説明図である。
【００３２】
図１の（ａ）〜（ｆ）は、搬送ロボットの動作を順に示すもので、（ａ）は、後退位置にあるハンド１を紙面左方へ向けている状態、（ｂ）は、ハンド１が紙面左方中間位置にある状態、（ｃ）は、ハンド１が紙面左方最前進位置にある状態、（ｄ）は、後退位置にあるハンド１を紙面右方へ向けている状態、（ｅ）は、ハンド１が紙面右方中間位置にある状態、（ｆ）は、ハンド１が紙面右方最前進位置にある状態、をそれぞれ示している。図１の（ｇ）は、（ａ）の平面図である。
【００３３】
搬送ロボットが、紙面左方から右方へ被加工物を搬送する動作は、半径方向動作（Ｒ軸動作）で、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）とハンド１を被加工物の直下まで移動し、（ｃ）でハンド１が被加工物を相手から受け取る。（ｃ）に至るまでにＺ軸動作でハンド１の受け取り高さを調節しておく。また、（ｃ）で被加工物を受け取る際、Ｚ軸を若干上昇させて被加工物を持ち上げるようにすることもある。次に、（ｃ）→（ｂ）→（ａ）とハンド１を戻し、θ軸動作で、ハンド１を水平面内で（ｄ）の位置まで１８０°旋回する。旋回の際、ハンド１は戻り切っていて、旋回に要するスペースは（ｇ）のように、大変小さくて済む。次いで、再びＲ軸動作で、（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）とハンド１を被加工物引き渡し位置の直下まで移動し、被加工物を引き渡す。（ｆ）に至るまでにＺ軸動作でハンド１の引き渡し高さを調節しておく。また、（ｆ）で被加工物を引き渡す際、Ｚ軸を若干下降させて被加工物を相手に引き渡すこともある。
【００３４】
この発明の搬送ロボットは、上記のように、ハンドをＲ軸動作で後退位置まで戻した状態でθ軸動作で旋回し、旋回に要するスペースが小さくて済み、また、ハンドがＲ軸方向に移動する過程でも横方向にはみ出すことがないようになっている。それ故、搬送室内で使用する場合は、搬送室の幅が狭く、容積が小さくて済むので、経済的であり、搬送室内使用でない場合も、旋回によるアーム等の振り回しがないから、回転負荷、慣性モーメントが小さく、小さな駆動力で済み、安全であり、周囲のスペースを有効に使用できる。
【００３５】
以下、この発明の搬送ロボットの一実施の形態を、図２〜図７を参照して説明する。図２は、この発明に係る搬送ロボットの一実施形態の概略を示す正面図、図３は、図２の上段のリニアガイドより上を取り除き、下段のリニアガイドを示す、ＩＩＩ−ＩＩＩ矢視平面図、図４は、図２のベルト駆動伝動系の細部を示す説明図、図５は、図３のＶ−Ｖ断面図、図６は、図５のＶＩ矢視側面図，図７は、図２のハンドを取り除き、上段のリニアガイドを示す、ＶＩＩ−ＶＩＩ矢視平面図である。
【００３６】
図２において、１はハンド、２はベース、３はリニアガイド部（Ｒ軸駆動手段）である。ベース２の内部には、昇降旋回手段が収容されている。この昇降旋回手段は市販のロボット同様のもので、昇降手段には、モータまたは流体駆動によるネジ方式、リンク方式、偏心カム方式が、旋回手段には、モータまたは流体駆動で直接またはギヤ、ベルトを介して旋回させる方式等種々の周知の昇降手段と旋回手段が使用される。昇降手段は、ハンド１の高さ（Ｚ軸）を変えて被加工物受け渡し高さを相手に合わせるためのものである。旋回手段は、１８０°（あるいは３６０°）旋回（θ軸）してハンド１の向きを被加工物受け渡し相手に合わせるためのものである。ベース２内の昇降手段と旋回手段とは、昇降手段の上側または内側に旋回手段を設けることも、その逆にすることもできる。
【００３７】
リニアガイド部３は、ベース２の上方に、昇降旋回手段の出力軸４に設置されている。この出力軸４は、昇降旋回手段のＺ軸操作で上下に、θ軸操作で水平面内に旋回するので、リニアガイド部３も出力軸４とともにＺ軸、θ軸に昇降旋回手段により駆動される。リニアガイド部３には、直線レールとこのレールに沿って摺動するスライダとからなるリニアガイドが複数段設けられ、最上段のリニアガイドのスライダにハンド１が取り付けられている。この複数段のリニアガイドはＺ軸と直交するＲ軸方向（Ｚ軸の半径方向）に直列に設置され、後に説明するように、ハンド半径方向駆動源５により駆動されてハンド１をＲ軸方向に移動する。
【００３８】
上記Ｒ、Ｚ、θ軸の駆動制御は、周知のサーボ制御回路等の適宜の駆動制御回路（図示省略）により行われるようになっている。
【００３９】
次に、この発明の特徴であるリニアガイド部３について詳細に説明する。
【００４０】
上記昇降旋回手段の出力軸４の上端に設置したリニアガイド部基部４ａに、基部リニアガイド６の基部直線レール６ａが水平に固定され、基部スライダ６ｂがこの直線レール６ａに沿って摺動可能となっている。上記基部スライダ６ｂには、基部直線レール６ａと平行に最上段リニアガイド７の最上段直線レール７ａが固定され、最上段スライダ７ｂがこの最上段直線レール７ａに沿って摺動可能となっている。
【００４１】
そして、上記の両スライダ６ｂ、７ｂの直線レール上の摺動により、 ハンド１の後退位置では、図１（ａ）、（ｄ）、（ｇ）のように、ほぼベース２真上に位置し、ハンド１の最前進位置では、図１（ｃ）、（ｆ）のように、ベース２から大きく張り出すようになっている。
【００４２】
図２では、リニアガイドが２段の例を示したが、ハンド１の所要ストロークがリニアガイドの長さに比して更に大きい場合には、基部リニアガイドと最上段リニアガイドの間に、適宜数のリニアガイドを基部リニアガイドと平行に配置して挿入し、ひとつのリニアガイドのスライダに次のリニアガイドの直線レールが結合されるようにして段数を増やすようにしてもよい。
【００４３】
なお、リニアガイドは、その直線レールとスライダの間のがたつきがなく、スムーズに直線運動ができて、摩耗粉等の発塵や発ガスが少なく耐久性がよいので、半導体製造装置のような清浄雰囲気が要求されるところでの使用に好適である。
【００４４】
次に、リニアガイドの駆動系を説明する。基部リニアガイド６の下部にはモータ（ハンド半径方向駆動源）５が取り付けられている。この実施の形態では、このモータ５で、基部リニアガイド６と最上段リニアガイド７とを駆動して、同期して互いに等距離Ｒ軸方向に移動するように動作させる。ハンド１は、ふたつのリニアガイドの移動量の和、すなわち、この実施の形態では、ひとつのリニアガイドの移動量の倍だけ移動し、リニアガイドの長さよりも長いストロークを得られる。
【００４５】
上記モータ５の出力軸には、原動マグネットカップリング８ａが取り付けられている。図３に示すように、この原動マグネットカップリング８ａに対向し少しのギャップを保って、第１の従動マグネットカップリング８ｂと第２の従動マグネットカップリング８ｃとが配置されている。これらのマグネットカップリング８ａ、８ｂ、８ｃは、図４（ａ）に示すように、互いにその軸を直交させてあり、原動マグネットカップリング８ａの回転動力が９０°方向転換されて、従動マグネットカップリング８ｂおよび８ｃの回転動力に伝達される。つまり、ここで使用しているマグネットカップリングは、互いに直交するネジ歯車と同じような動力伝達を行うタイプのマグネットカップリングである。
【００４６】
［基部リニアガイドの駆動機構］
上記第１の従動マグネットカップリング８ｂは、基部リニアガイド伝動軸９の一端側に取り付けられ、この基部リニアガイド伝動軸９は、上記リニアガイド部基部４ａに設けられた第１の軸受台１０に回転自在に保持されている。基部リニアガイド伝動軸９の他端側には、基部リニアガイド駆動プーリ１１が固定されている。
【００４７】
上記リニアガイド部基部４ａには、第１の軸受台１０と平行に、第２の軸受台１２が設置され、この第２の軸受台１２に、基部リニアガイドガイドプーリ１３が取り付けられた基部リニアガイドガイド軸１４が回転自在に保持されている。
【００４８】
上記基部リニアガイド駆動プーリ１１と基部リニアガイドガイドプーリ１３との間には、基部リニアガイド駆動ベルト１５が水平に張設されていている。図４（ｂ）に上記ベルト１５が駆動プーリ１１に巻き掛けられた状態を示す。この基部リニアガイド駆動ベルト１５の水平上部には、基部スライダ６ｂの側方に突出した固定具１６が固定されている。
【００４９】
基部リニアガイド６の駆動機構が上記のように構成されているので、モータ５の回転動力が、原動マグネットカップリング８ａ、従動マグネットカップリング８ｂ、基部リニアガイド伝動軸９、基部リニアガイド駆動プーリ１１の回転運動、基部リニアガイド駆動ベルト１５のベルト運動、固定具１６の直線運動へと変換されて、基部スライダ６ｂを基部直線レール６ａ上を摺動させる。
【００５０】
［最上段リニアガイドの駆動機構］
上記第２の従動マグネットカップリング８ｃは、スプライン軸１７の一端側に取り付けられ、このスプライン軸１７は、上記リニアガイド部基部４ａに設けられた第３の軸受台１８および第４の軸受台１９に回転自在に保持されている。スプライン軸１７のスプライン溝１７ａには、スプライン軌道部２０が軸方向摺動自在に嵌合されている。
【００５１】
上記スプライン軌道部２０は、上記基部スライダ６ｂに取り付けられたふたつのカムフォロワ２１、２２に両端を挟み込まれていて、基部スライダ６ｂとともにＲ軸方向に移動するようになっている。上記カムフォロワ２１、２２はクラウニングタイプで、一方のカムフォロワ２１は偏心軸２１ａに回転自在に支持されている。したがって、両カムフォロワ２１、２２間隔を微調整して両カムフォロワ２１、２２で隙間なくスプライン軌道部２０を挟み込むことができ、スプライン軌道部２０は、基部スライダ６ｂにバックラッシュなしで追従してＲ軸方向に往復移動する。
【００５２】
上記スプライン軌道部２０には、中間原動マグネットカップリング２３が一体に固定され、この中間マグネットカップリング２３は、スプライン軸１７と同芯に配置されている。中間マグネットカップリング２３は、第２の従動マグネットカップリング８ｃ、スプライン軸１７、スプライン軌道部２０と一体となって回転しながら、基部スライダ６ｂと一緒にＲ軸方向に移動するわけである。
【００５３】
上記中間原動マグネットカップリング２３には、図５および図６に示すように、中間従動マグネットカップリング２４が対向配設されている。この中間従動マグネットカップリング２４は、図７に示すように、最上段リニアガイド伝動軸２５の一端側に取り付けられ、この最上段リニアガイド伝動軸２５は、基部スライダ６ｂ上に設けられた第５の軸受台２６に回転自在に支持されている。上記最上段リニアガイド伝動軸２５の他端側には、最上段リニアガイド駆動プーリ２７が固定されている。
【００５４】
上記基部スライダ６ｂには、第５の軸受台２６と平行に、第６の軸受台２８が設置されている。この第６の軸受台２８に、最上段リニアガイドガイド軸３０が回転自在に保持されている。そして、この最上段リニアガイドガイド軸３０には、最上段リニアガイドガイドプーリ２９が取り付けられている。
【００５５】
上記最上段リニアガイド駆動プーリ２７と最上段リニアガイドガイドプーリ２９との間には、最上段リニアガイド駆動ベルト３１が水平に張設されていて、この最上段リニアガイド駆動ベルト３１の水平上部には、最上段スライダ７ｂの側方に突出した固定具３２が固定されている。
【００５６】
最上段リニアガイド７の駆動機構が上記のように構成されているので、モータ５の回転動力が、原動マグネットカップリング８ａ、従動マグネットカップリング８ｃ、スプライン軸１７、中間原動マグネットカップリング２３、中間従動マグネットカップリング２４、最上段リニアガイド伝動軸２５、最上段リニアガイド駆動プーリ２７の回転運動、最上段リニアガイド駆動ベルト３１のベルト運動、固定具３２の直線運動へと変換されて、最上段スライダ７ｂを最上段直線レール７ａ上を摺動させる。
【００５７】
上記基部及び最上段リニアガイドの駆動機構において、基部リニアガイド駆動ベルト１５の移動速度と最上段リニアガイド駆動ベルト３１の移動速度とは、この実施の形態では、等しくなるように従動マグネットカップリング８ｂ、８ｃ、中間原動マグネットカップリング２３、中間従動マグネットカップリング２４の有効径（歯車の場合のピッチ径に相当）やプーリ１１、２７の径を設定しておく。具体的には、例えば、従動マグネットカップリング８ｂと８ｃの有効径を等しくして、基部リニアガイド伝動軸９とスプライン軸１７の回転数を等しくし、更に、中間マグネットカップリング２３と２４の有効径を等しくして、基部リニアガイド伝動軸９と最上段リニアガイド伝動軸２５の回転数を等しくし、プーリ１１と２７の径を等しく設定する。
【００５８】
このように、各リニアガイドを互いに同期して、しかも、等速度で動作するようにすれば、各部の運動が平均化されて、局所的過負荷、摩耗等も起こらず、無理なくスムーズにハンド１をＲ軸方向に移動することができる。この構成は、リニアガイドを３段以上とした場合も同様である。
【００５９】
各リニアガイドを等速、同期して動作させた場合、ハンド１のリニアガイド部基部４ａに対する移動量、移動速度は、各リニアガイドのスライダの直線レールに対する移動量、移動速度のリニアガイド段数倍となる。
【００６０】
各リニアガイドの同期動作には、上記実施の形態のように、ひとつのハンド半径方向駆動源５で全てのリニアガイドの動作を行うのが、制御も簡単で信頼性が高いので好ましいが、駆動源を別々にして電気的に同期を取る等、他のやり方でもリニアガイド同期動作を行うことができる。
【００６１】
上記のマグネットカップリングは、（株）エフ・イー・シー製のＭａｇＴｒａｎ（商品名）の９０°方向転換型を使用した。マグネットカップリングは、原動側と従動側とが接触することなく、摩耗、発塵等が少なく、清浄な雰囲気で使用するのに適している。
【００６２】
上記ベルト１５および３１には、いずれもタイミングベルトか摩擦ベルトを用いることが好ましい。あるいは、ベルトに代えて、摩擦ワイヤも用いることができる。タイミングベルト、摩擦ベルト、摩擦ワイヤは、芯に金属線や金属フィルムがインサートされていたり、全体が金属製で伸びが少なく、プーリとの間にスリップを生じないものが、摩耗、発塵、発ガスが少なく、長寿命で信頼性が高くなる。
【００６３】
図８は、この発明の他の実施の形態を示す横断面図である。この実施の形態では、昇降旋回手段の出力軸の上に、ふたつのリニアガイド部とハンドを設けたもので、ロボットのθ、Ｚ軸の上に、ふたつのＲ軸を平行に装備し、それぞれのＲ軸に設けたハンドを上下に配設した構成にしたものである。
【００６４】
図８において、ふたつのリニアガイド部３−１、３−２は、リニアガイド部基部４ａ上に左右にほぼ対称に配置され、それぞれのハンド１−１、１−２は上下に配置されている。その他の構成は、図１〜図７で説明した第１の実施の形態と同様であるので、対応する部分に同一の符号と−１、−２の添字を付して詳細な説明は省略する。
【００６５】
ふたつのリニアガイド部３−１、３−２にそれぞれハンド１−１、１−２を設けて、ハンド１−１、１−２を上下に配設すると、例えば、被加工物を積層する棚が設けてある被加工物カセットと被加工物を受け渡しする場合、ふたつのリニアガイド部３−１、３−２をそれぞれ独立に動作させて、効率よく被加工物の引き渡しと受け入れを行うことができる。
【００６６】
図９〜図１２は、この発明の更に他の実施の形態を示す。この実施の形態では、回転動力を非接触で方向変換して搬送方向の運動に変換する上述の方向変換非接触動力伝達手段、この非接触動力伝達手段の出力側に接続された駆動プーリ、駆動テープとスプラインに代えて、駆動源直結駆動プーリ、駆動テープとラック・ピニオンを用いている。
【００６７】
図９〜図１２において、図１、図３、図５と同一の部分については、同一の符合を付してその詳細な説明を省略する。６１は、モータ５の出力軸に直結された基部リニアガイド駆動プーリである。６２は、基部直線レール６ａに沿って、バッファ室底部２ｂに設けられた基部リニアガイドガイドプーリである。ここで、モータ５と基部直線レール６ａはともにバッファ室底部２ｂに固定されているので、上記基部リニアガイドプーリ駆動プーリ６１と基部リニアガイドガイドプーリ６２は、実質的に、基部直線レール６ａに設けられていることになる。
【００６８】
上記基部リニアガイドプーリ駆動プーリ６１と基部リニアガイドガイドプーリ６２との間には、基部リニアガイド駆動テープ６３が巻き掛けられている。この基部リニアガイド駆動テープ６３は、固定具６４を介して、基部スライダ６ｂに固定されている。
【００６９】
６５は、バッファ室底部２ｂに固定されたラックである。このラック６５には、基部スライダ６ｂの軸受部６６に回転自在に設けられたピニオン６７が噛み合っている。
【００７０】
６８は、上記ピニオン６７と同軸、一体に軸受部６６に回転自在に設けられた最上段リニアガイド駆動プーリである。基部スライダ６ｂには最上段直線レール７ａが固定されているので、最上段リニアガイド駆動プーリ６８は、実質的に、最上段直線レール７ａに設けられていることになる。
【００７１】
６９は、最上段直線レール７ａに設けられた最上段リニアガイドガイドプーリである。上記最上段リニアガイド駆動プーリ６８と最上段リニアガイドガイドプーリ６９との間には、最上段リニアガイド駆動テープ７０が巻き掛けられている。この最上段リニアガイド駆動テープ７０は、最上段スライダ７ｂに固定されている。
【００７２】
図９〜図１２の実施の形態においても、駆動テープとして金属テープやタイミングベルトを使用することができることは、図１〜図８の実施の形態と同様である。また、ラック・ピニオンとしては、通常のラック・ピニオンの他、タイミングベルトの背をラックのベースに貼り付け、タイミングベルトの歯にタイミングプーリを噛み合わせるようにしてもよい。
【００７３】
この実施の形態では、モータ５、基部リニアガイドプーリ駆動プーリ６１の回転動力が基部リニアガイド駆動テープ６３のベルト運動に変換され、このベルト運動により基部スライダ６ｂを搬送方向に移動する。この移動により、基部スライダ６ｂすなわち最上段直線レール７ａ上のピニオン６７がラック６５に沿って回転する。最上段直線レール７ａ上では、ピニオン６７とともに最上段リニアガイド駆動プーリ６８が回転して、この回転動力が最上段リニアガイド駆動テープ７０のベルト運動に変換され、このベルト運動により最上段スライダ７ｂを搬送方向に移動する。つまり、基部スライダ６ｂが動くと、それに同期して、最上段リニアガイド駆動プーリ６８が回転し、最上段スライダ７ｂが動く。
【００７４】
この実施の形態においても、他の構成、動作、作用は図１〜図８の実施の形態と同様であり、図８のように、ふたつの真空搬送装置を平行に装備し、それぞれに設けたハンドを上下に配設するようにして、同様の作用効果を得ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
この発明によれば、上述したように、Ｒ軸駆動手段が複数段のリニアガイドを有し、最上段のリニアガイドのスライダにハンドを設け、更に、複数段のリニアガイドが互いに同期して動作するようにし、また、複数段のリニアガイドのスライダが、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤに固定されて、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤにより駆動されるようにし、更に、このタイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤを駆動する駆動プーリへの動力伝達が、マグネットカップリングを介して行われるようにし、また、マグネットカップリングによる動力伝達が、９０°方向変換する動力伝達であるようにし、また、θ、Ｚ軸の上に、ふたつのＲ軸を平行に装備し、それぞれのＲ軸に設けたハンドが上下に配設されているようにしたから、以下の効果を奏する。
【００７６】
（１） ロボット動作、特に、旋回動作に要する占有面積が小さくなる。
（２） ハンド半径方向駆動源をひとつにでき、安価に製作できる。
（３） シンプルな構造なので、保守性がよく、複雑な動作をさせるソフトウェアが不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の搬送ロボットの動作を説明する説明図で、（ａ）〜（ｆ）は動作状態を順に示し、（ｇ）は、（ａ）の平面図。
【図２】この発明の一実施の形態を示す正面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、図２のリニアガイド駆動動力伝達系の細部を示す説明図。
【図５】図３のＶ−Ｖ矢視図で、上段リニアガイド、ハンドを補って示す。
【図６】図５のＶＩ矢視図。
【図７】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図。
【図８】この発明の他の実施の形態を示す横断面図。
【図９】この発明の他の実施の形態を示す側面図。
【図１０】図９のＸ矢視図。
【図１１】図９のＸＩ矢視図。
【図１２】図９のＸＩＩ−ＸＩＩ図。
【図１３】従来の搬送装置の使用例を説明する説明図。
【符号の説明】
１ ハンド
２ ベース
３ リニアガイド部
４ 出力軸
４ａ リニアガイド部基部
５ モータ（ハンド半径方向駆動源）
６ 基部リニアガイド
６ａ 基部直線レール
６ｂ 基部スライダ
７ 最上段リニアガイド
７ａ 最上段直線レール
７ｂ 最上段スライダ
８ａ 原動マグネットカップリング
８ｂ 第１の従動マグネットカップリング
８ｃ 第２の従動マグネットカップリング
９ 基部リニアガイド伝動軸
１０ 第１の軸受台
１１ 基部リニアガイド駆動プーリ
１２ 第２の軸受台
１３ 基部リニアガイドガイドプーリ
１４ 基部リニアガイドガイド軸
１５ 基部リニアガイド駆動ベルト
１６ 固定具
１７ スプライン軸
１７ａ スプライン溝
１８ 第３の軸受台
１９ 第４の軸受台
２０ スプライン軌道部
２１、２２ カムフォロワ
２１ａ 偏心軸
２３ 中間原動マグネットカップリング
２４ 中間従動マグネットカップリング
２５ 最上段リニアガイド伝動軸
２６ 第５の軸受台
２７ 最上段リニアガイド駆動プーリ
２８ 第６の軸受台
２９ 最上段リニアガイドガイドプーリ
３０ 最上段リニアガイドガイド軸
３１ 最上段リニアガイド駆動ベルト
３２ 固定具
６１ 基部リニアガイド駆動プーリ
６２ 基部リニアガイドガイドプーリ
６３ 基部リニアガイド駆動テープ
６５ ラック
６６ 軸受部
６７ ピニオン
６８ 最上段リニアガイド駆動プーリ
６９ 最上段リニアガイドガイドプーリ
７０ 最上段リニアガイド駆動テープ
９０１ ロードロック室
９０１ａ バッファスタンド
９０２ トランスファー室
９０３ 真空処理室
９０４ 真空処理室ゲートバルブ
９０５ トランスファー室ゲートバルブ
９０６ 真空搬送装置
９０７ 大気搬送室
９０８ ロードロック室ゲートバルブ
９０９ 被加工物カセット
９１０ 大気ロボット
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体製造装置、フラットパネルディスプレイ、水晶、ストレージ等の基板の処理、検査等の製造に用いられる処理装置に被加工物を搬入搬出するのに好適な搬送ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体やフラットパネルディスプレイ等の製造工程では、シリコンウエハ等の被加工物にエッチング、ＣＶＤ、アッシング、ＲＴＰ、ドライクリーニング、計測、分析、観察等種々のプロセスが施されていく。これらのプロセスは、クリーンな高度の真空中で行う必要があり、この真空環境を得るために、真空処理装置への被加工物の搬入、搬出には、大掛かりな装置が使用される。
【０００３】
従来のこの種の装置として、被加工物を大気圧下の外部との間で受け渡しするロードロック室と、このロードロック室を真空に引いた後に被加工物にプロセスを施す真空処理室との間で受け渡しするトランスファー室とを備えた真空処理装置が知られている。図１３にこの真空処理装置の例を示す。
【０００４】
図１３における真空処理装置は、ロードロック室９０１、トランスファー室９０２および真空処理室９０３からなり、ロードロック室９０１とトランスファー室９０２の間に真空処理室ゲートバルブ９０４が、トランスファー室９０２とロードロック室９０１との間にトランスファー室ゲートバルブ９０５が、更に、ロードロック室９０１と外部の大気搬送室９０７との間にロードロック室ゲートバルブ９０８が設けられている。９０９は、複数枚の被加工物を積層した被加工物カセットである。
【０００５】
上記大気搬送室９０７には大気ロボット９１０が、また、トランスファー室９０２には真空搬送装置９０６がそれぞれ設置されている。
【０００６】
真空処理室９０３と試料カセット９０９との試料の受け渡しの手順は、以下の（１）、（２）のようになる。
【０００７】
（１）試料カセット／ロードロック室間試料受け渡し
トランスファー室ゲートバルブ９０５が閉じた状態でロードロック室９０１内の気圧を大気圧にしてロードロック室ゲートバルブ９０８を開き、大気ロボット９１０により試料カセット９０９とロードロック室９０１との間で試料を受け渡し、ロードロック室ゲートバルブ９０８を閉じる。
【０００８】
すなわち、次の順序で試料カセットとロードロック室の試料受け渡しを行う。
【０００９】
（ａ）最初に、ロードロック室９０１に向いた大気ロボット９１０がアームを伸ばしてロードロック室９０１内のバッファスタンド９０１ａの下側試料載置棚にある加工済み試料をアーム先端のハンドに載せて取り出す。
【００１０】
（ｂ）アームを曲げ縮め、１８０°旋回して試料カセット９０９に向く。
【００１１】
（ｃ）アームを伸ばしてハンドを試料カセット９０９のひとつの空き棚上に挿入してやや下げ、加工済み試料を上記空き棚に収める。
【００１２】
（ｄ）アームを縮めてから上昇し、再びアームを伸ばして試料カセット９０９の未加工試料のやや下方にハンドを挿入して、やや上げ、未加工試料をハンドに載せて取り出す。
【００１３】
（ｅ）アームを曲げ縮め、１８０°旋回してロードロック室９０１に向く。
【００１４】
（ｆ）アームを伸ばしてハンドをロードロック室９０１内のバッファスタンド９０１ａの上側試料載置棚の上方まで入れ、やや下げてハンド上の未加工試料を上側試料載置棚に置く（Ｗ２）。
【００１５】
（ｇ）アームを縮めて大気搬送室９０７内に戻し、ロードロック室ゲートバルブ９０８を閉じる。
【００１６】
（２）ロードロック室／真空処理室間試料受け渡し
次いで、次の順序で、ロードロック室と真空処理室の試料受け渡しを行う。
【００１７】
（ｈ）ロードロック室９０１を真空に引く。一方、ＣＶＤ等のプロセス処理を終えた真空処理室９０３は真空に引かれた状態である。こうして、ロードロック室９０１、トランスファー室９０２、真空処理室９０３が真空状態になる。
【００１８】
（ｊ）真空処理室ゲートバルブ９０４とトランスファー室ゲートバルブ９０５を開く。
【００１９】
（ｋ）真空搬送装置９０６によりロードロック室９０１と真空処理室９０３との間で試料の受け渡しを行う。すなわち、先ず、プロセス処理を施された真空処理室９０３の試料Ｗ３をロードロック室９０１に戻し、ロードロック室９０１の未加工試料Ｗ２を真空処理室９０３に搬入する。受け渡しの際、真空搬送装置９０６は、そのアームを屈伸してチャックを半径方向に移動し、ステムを旋回および上下動する。ステムの上下動は、ロードロック室９０１のバッファスタンド９０１ａの上下２段の試料載置棚のいずれかに対応させてチャックを移動するためである。なお、この受け渡しの際、真空処理室９０３のサセプタの昇降ピンは上下に移動して試料を真空搬送装置９０６のチャックとの受け渡しを行う。
【００２０】
（ｍ）その後、真空処理室ゲートバルブ９０４を閉じて真空処理室９０３内の未加工試料に対してプロセス処理を開始する。トランスファー室ゲートバルブ９０５は閉じる。
【００２１】
ところで、近年、生産性向上を狙って、シリコンウエハ等の被加工物の径は大きくなってきている。被加工物の径が大きければ、大気ロボットの搬送ストロークは必然的に大きくなければならず、被加工物の径＋ゲートバルブ奥行きを超える搬送ストロークが必要となる。例えば、直径３０ｃｍの被加工物のロードロック室への搬送には、６０ｃｍ近い搬送ストロークが好ましいものになる。
【００２２】
従来のいわゆるフログレッグ型（例：図１３の真空搬送装置９０６、特許文献１）やスリーリンク型（例：図１３の大気ロボット９１０、特許文献２）のアーム構造を採用して搬送ストロークを大きくすると、占有面積が大きくなり、占有面積増加を避けてリンクを増やす等すると、装置の剛性維持、多数のリンクの複雑な運動制御、回転時の慣性モーメントの増大による運動特性の悪化、コスト高等、多くの困難が発生する。
【００２３】
【特許文献１】
特開平７−３１４３７６号公報（段落番号０００２、図３）
【００２４】
【特許文献２】
特開平１１−３０９６８４号公報（段落番号０００７、図１）
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、旋回時に横方向への張り出しがなく、旋回のためのはみ出しスペースを要せず、省スペースが要求される被加工物カセット／ロードロック室間被加工物受け渡し用大気ロボット等に好適な搬送ロボットを提供するものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の搬送ロボットは、Ｒ軸、θ軸、Ｚ軸の駆動を行う搬送ロボットにおいて、Ｒ軸駆動手段が複数段のリニアガイドを有し、最上段のリニアガイドのスライダにハンドが設けられていることを特徴とする。
【００２７】
上記搬送ロボットにおいて、複数段のリニアガイドが互いに同期して動作するようにし、更に、この複数段のリニアガイドのスライダが、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤに固定されて、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤにより駆動されるようにし、更に、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤを駆動する駆動プーリへの動力伝達が、ラック・ピニオン、第２のタイミングベルト・タイミングプーリあるいはマグネットカップリングを介して行われるようにし、このマグネットカップリングによる動力伝達が、９０°方向変換する動力伝達であるようにしてもよい。
【００２８】
また、上記構成において、θ、Ｚ軸の上に、ふたつのＲ軸を平行に装備し、それぞれのＲ軸に設けたハンドが上下に配設されているようにする。
【００２９】
この発明において、「摩擦ベルト」、「摩擦ワイヤ」とは、プーリとの間の摩擦力で滑りなく動力を伝達するベルト、ワイヤを意味する。「マグネットカップリング」とは、原動側と従動側とが非接触で磁気結合により、原動側直線運動から従動側直線運動、原動側直線運動から従動側回転運動、原動側回転運動から従動側回転運動（原動軸と従動軸が同軸、平行軸、交差軸、非交差軸）等で動力伝達するものを意味する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
【００３１】
図１は、この発明に係る搬送ロボットの動作を模式的に示す説明図である。
【００３２】
図１の（ａ）〜（ｆ）は、搬送ロボットの動作を順に示すもので、（ａ）は、後退位置にあるハンド１を紙面左方へ向けている状態、（ｂ）は、ハンド１が紙面左方中間位置にある状態、（ｃ）は、ハンド１が紙面左方最前進位置にある状態、（ｄ）は、後退位置にあるハンド１を紙面右方へ向けている状態、（ｅ）は、ハンド１が紙面右方中間位置にある状態、（ｆ）は、ハンド１が紙面右方最前進位置にある状態、をそれぞれ示している。図１の（ｇ）は、（ａ）の平面図である。
【００３３】
搬送ロボットが、紙面左方から右方へ被加工物を搬送する動作は、半径方向動作（Ｒ軸動作）で、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）とハンド１を被加工物の直下まで移動し、（ｃ）でハンド１が被加工物を相手から受け取る。（ｃ）に至るまでにＺ軸動作でハンド１の受け取り高さを調節しておく。また、（ｃ）で被加工物を受け取る際、Ｚ軸を若干上昇させて被加工物を持ち上げるようにすることもある。次に、（ｃ）→（ｂ）→（ａ）とハンド１を戻し、θ軸動作で、ハンド１を水平面内で（ｄ）の位置まで１８０°旋回する。旋回の際、ハンド１は戻り切っていて、旋回に要するスペースは（ｇ）のように、大変小さくて済む。次いで、再びＲ軸動作で、（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）とハンド１を被加工物引き渡し位置の直下まで移動し、被加工物を引き渡す。（ｆ）に至るまでにＺ軸動作でハンド１の引き渡し高さを調節しておく。また、（ｆ）で被加工物を引き渡す際、Ｚ軸を若干下降させて被加工物を相手に引き渡すこともある。
【００３４】
この発明の搬送ロボットは、上記のように、ハンドをＲ軸動作で後退位置まで戻した状態でθ軸動作で旋回し、旋回に要するスペースが小さくて済み、また、ハンドがＲ軸方向に移動する過程でも横方向にはみ出すことがないようになっている。それ故、搬送室内で使用する場合は、搬送室の幅が狭く、容積が小さくて済むので、経済的であり、搬送室内使用でない場合も、旋回によるアーム等の振り回しがないから、回転負荷、慣性モーメントが小さく、小さな駆動力で済み、安全であり、周囲のスペースを有効に使用できる。
【００３５】
以下、この発明の搬送ロボットの一実施の形態を、図２〜図７を参照して説明する。図２は、この発明に係る搬送ロボットの一実施形態の概略を示す正面図、図３は、図２の上段のリニアガイドより上を取り除き、下段のリニアガイドを示す、ＩＩＩ−ＩＩＩ矢視平面図、図４は、図２のベルト駆動伝動系の細部を示す説明図、図５は、図３のＶ−Ｖ断面図、図６は、図５のＶＩ矢視側面図，図７は、図２のハンドを取り除き、上段のリニアガイドを示す、ＶＩＩ−ＶＩＩ矢視平面図である。
【００３６】
図２において、１はハンド、２はベース、３はリニアガイド部（Ｒ軸駆動手段）である。ベース２の内部には、昇降旋回手段が収容されている。この昇降旋回手段は市販のロボット同様のもので、昇降手段には、モータまたは流体駆動によるネジ方式、リンク方式、偏心カム方式が、旋回手段には、モータまたは流体駆動で直接またはギヤ、ベルトを介して旋回させる方式等種々の周知の昇降手段と旋回手段が使用される。昇降手段は、ハンド１の高さ（Ｚ軸）を変えて被加工物受け渡し高さを相手に合わせるためのものである。旋回手段は、１８０°（あるいは３６０°）旋回（θ軸）してハンド１の向きを被加工物受け渡し相手に合わせるためのものである。ベース２内の昇降手段と旋回手段とは、昇降手段の上側または内側に旋回手段を設けることも、その逆にすることもできる。
【００３７】
リニアガイド部３は、ベース２の上方に、昇降旋回手段の出力軸４に設置されている。この出力軸４は、昇降旋回手段のＺ軸操作で上下に、θ軸操作で水平面内に旋回するので、リニアガイド部３も出力軸４とともにＺ軸、θ軸に昇降旋回手段により駆動される。リニアガイド部３には、直線レールとこのレールに沿って摺動するスライダとからなるリニアガイドが複数段設けられ、最上段のリニアガイドのスライダにハンド１が取り付けられている。この複数段のリニアガイドはＺ軸と直交するＲ軸方向（Ｚ軸の半径方向）に直列に設置され、後に説明するように、ハンド半径方向駆動源５により駆動されてハンド１をＲ軸方向に移動する。
【００３８】
上記Ｒ、Ｚ、θ軸の駆動制御は、周知のサーボ制御回路等の適宜の駆動制御回路（図示省略）により行われるようになっている。
【００３９】
次に、この発明の特徴であるリニアガイド部３について詳細に説明する。
【００４０】
上記昇降旋回手段の出力軸４の上端に設置したリニアガイド部基部４ａに、基部リニアガイド６の基部直線レール６ａが水平に固定され、基部スライダ６ｂがこの直線レール６ａに沿って摺動可能となっている。上記基部スライダ６ｂには、基部直線レール６ａと平行に最上段リニアガイド７の最上段直線レール７ａが固定され、最上段スライダ７ｂがこの最上段直線レール７ａに沿って摺動可能となっている。
【００４１】
そして、上記の両スライダ６ｂ、７ｂの直線レール上の摺動により、 ハンド１の後退位置では、図１（ａ）、（ｄ）、（ｇ）のように、ほぼベース２真上に位置し、ハンド１の最前進位置では、図１（ｃ）、（ｆ）のように、ベース２から大きく張り出すようになっている。
【００４２】
図２では、リニアガイドが２段の例を示したが、ハンド１の所要ストロークがリニアガイドの長さに比して更に大きい場合には、基部リニアガイドと最上段リニアガイドの間に、適宜数のリニアガイドを基部リニアガイドと平行に配置して挿入し、ひとつのリニアガイドのスライダに次のリニアガイドの直線レールが結合されるようにして段数を増やすようにしてもよい。
【００４３】
なお、リニアガイドは、その直線レールとスライダの間のがたつきがなく、スムーズに直線運動ができて、摩耗粉等の発塵や発ガスが少なく耐久性がよいので、半導体製造装置のような清浄雰囲気が要求されるところでの使用に好適である。
【００４４】
次に、リニアガイドの駆動系を説明する。基部リニアガイド６の下部にはモータ（ハンド半径方向駆動源）５が取り付けられている。この実施の形態では、このモータ５で、基部リニアガイド６と最上段リニアガイド７とを駆動して、同期して互いに等距離Ｒ軸方向に移動するように動作させる。ハンド１は、ふたつのリニアガイドの移動量の和、すなわち、この実施の形態では、ひとつのリニアガイドの移動量の倍だけ移動し、リニアガイドの長さよりも長いストロークを得られる。
【００４５】
上記モータ５の出力軸には、原動マグネットカップリング８ａが取り付けられている。図３に示すように、この原動マグネットカップリング８ａに対向し少しのギャップを保って、第１の従動マグネットカップリング８ｂと第２の従動マグネットカップリング８ｃとが配置されている。これらのマグネットカップリング８ａ、８ｂ、８ｃは、図４（ａ）に示すように、互いにその軸を直交させてあり、原動マグネットカップリング８ａの回転動力が９０°方向転換されて、従動マグネットカップリング８ｂおよび８ｃの回転動力に伝達される。つまり、ここで使用しているマグネットカップリングは、互いに直交するネジ歯車と同じような動力伝達を行うタイプのマグネットカップリングである。
【００４６】
［基部リニアガイドの駆動機構］
上記第１の従動マグネットカップリング８ｂは、基部リニアガイド伝動軸９の一端側に取り付けられ、この基部リニアガイド伝動軸９は、上記リニアガイド部基部４ａに設けられた第１の軸受台１０に回転自在に保持されている。基部リニアガイド伝動軸９の他端側には、基部リニアガイド駆動プーリ１１が固定されている。
【００４７】
上記リニアガイド部基部４ａには、第１の軸受台１０と平行に、第２の軸受台１２が設置され、この第２の軸受台１２に、基部リニアガイドガイドプーリ１３が取り付けられた基部リニアガイドガイド軸１４が回転自在に保持されている。
【００４８】
上記基部リニアガイド駆動プーリ１１と基部リニアガイドガイドプーリ１３との間には、基部リニアガイド駆動ベルト１５が水平に張設されていている。図４（ｂ）に上記ベルト１５が駆動プーリ１１に巻き掛けられた状態を示す。この基部リニアガイド駆動ベルト１５の水平上部には、基部スライダ６ｂの側方に突出した固定具１６が固定されている。
【００４９】
基部リニアガイド６の駆動機構が上記のように構成されているので、モータ５の回転動力が、原動マグネットカップリング８ａ、従動マグネットカップリング８ｂ、基部リニアガイド伝動軸９、基部リニアガイド駆動プーリ１１の回転運動、基部リニアガイド駆動ベルト１５のベルト運動、固定具１６の直線運動へと変換されて、基部スライダ６ｂを基部直線レール６ａ上を摺動させる。
【００５０】
［最上段リニアガイドの駆動機構］
上記第２の従動マグネットカップリング８ｃは、スプライン軸１７の一端側に取り付けられ、このスプライン軸１７は、上記リニアガイド部基部４ａに設けられた第３の軸受台１８および第４の軸受台１９に回転自在に保持されている。スプライン軸１７のスプライン溝１７ａには、スプライン軌道部２０が軸方向摺動自在に嵌合されている。
【００５１】
上記スプライン軌道部２０は、上記基部スライダ６ｂに取り付けられたふたつのカムフォロワ２１、２２に両端を挟み込まれていて、基部スライダ６ｂとともにＲ軸方向に移動するようになっている。上記カムフォロワ２１、２２はクラウニングタイプで、一方のカムフォロワ２１は偏心軸２１ａに回転自在に支持されている。したがって、両カムフォロワ２１、２２間隔を微調整して両カムフォロワ２１、２２で隙間なくスプライン軌道部２０を挟み込むことができ、スプライン軌道部２０は、基部スライダ６ｂにバックラッシュなしで追従してＲ軸方向に往復移動する。
【００５２】
上記スプライン軌道部２０には、中間原動マグネットカップリング２３が一体に固定され、この中間マグネットカップリング２３は、スプライン軸１７と同芯に配置されている。中間マグネットカップリング２３は、第２の従動マグネットカップリング８ｃ、スプライン軸１７、スプライン軌道部２０と一体となって回転しながら、基部スライダ６ｂと一緒にＲ軸方向に移動するわけである。
【００５３】
上記中間原動マグネットカップリング２３には、図５および図６に示すように、中間従動マグネットカップリング２４が対向配設されている。この中間従動マグネットカップリング２４は、図７に示すように、最上段リニアガイド伝動軸２５の一端側に取り付けられ、この最上段リニアガイド伝動軸２５は、基部スライダ６ｂ上に設けられた第５の軸受台２６に回転自在に支持されている。上記最上段リニアガイド伝動軸２５の他端側には、最上段リニアガイド駆動プーリ２７が固定されている。
【００５４】
上記基部スライダ６ｂには、第５の軸受台２６と平行に、第６の軸受台２８が設置されている。この第６の軸受台２８に、最上段リニアガイドガイド軸３０が回転自在に保持されている。そして、この最上段リニアガイドガイド軸３０には、最上段リニアガイドガイドプーリ２９が取り付けられている。
【００５５】
上記最上段リニアガイド駆動プーリ２７と最上段リニアガイドガイドプーリ２９との間には、最上段リニアガイド駆動ベルト３１が水平に張設されていて、この最上段リニアガイド駆動ベルト３１の水平上部には、最上段スライダ７ｂの側方に突出した固定具３２が固定されている。
【００５６】
最上段リニアガイド７の駆動機構が上記のように構成されているので、モータ５の回転動力が、原動マグネットカップリング８ａ、従動マグネットカップリング８ｃ、スプライン軸１７、中間原動マグネットカップリング２３、中間従動マグネットカップリング２４、最上段リニアガイド伝動軸２５、最上段リニアガイド駆動プーリ２７の回転運動、最上段リニアガイド駆動ベルト３１のベルト運動、固定具３２の直線運動へと変換されて、最上段スライダ７ｂを最上段直線レール７ａ上を摺動させる。
【００５７】
上記基部及び最上段リニアガイドの駆動機構において、基部リニアガイド駆動ベルト１５の移動速度と最上段リニアガイド駆動ベルト３１の移動速度とは、この実施の形態では、等しくなるように従動マグネットカップリング８ｂ、８ｃ、中間原動マグネットカップリング２３、中間従動マグネットカップリング２４の有効径（歯車の場合のピッチ径に相当）やプーリ１１、２７の径を設定しておく。具体的には、例えば、従動マグネットカップリング８ｂと８ｃの有効径を等しくして、基部リニアガイド伝動軸９とスプライン軸１７の回転数を等しくし、更に、中間マグネットカップリング２３と２４の有効径を等しくして、基部リニアガイド伝動軸９と最上段リニアガイド伝動軸２５の回転数を等しくし、プーリ１１と２７の径を等しく設定する。
【００５８】
このように、各リニアガイドを互いに同期して、しかも、等速度で動作するようにすれば、各部の運動が平均化されて、局所的過負荷、摩耗等も起こらず、無理なくスムーズにハンド１をＲ軸方向に移動することができる。この構成は、リニアガイドを３段以上とした場合も同様である。
【００５９】
各リニアガイドを等速、同期して動作させた場合、ハンド１のリニアガイド部基部４ａに対する移動量、移動速度は、各リニアガイドのスライダの直線レールに対する移動量、移動速度のリニアガイド段数倍となる。
【００６０】
各リニアガイドの同期動作には、上記実施の形態のように、ひとつのハンド半径方向駆動源５で全てのリニアガイドの動作を行うのが、制御も簡単で信頼性が高いので好ましいが、駆動源を別々にして電気的に同期を取る等、他のやり方でもリニアガイド同期動作を行うことができる。
【００６１】
上記のマグネットカップリングは、（株）エフ・イー・シー製のＭａｇＴｒａｎ（商品名）の９０°方向転換型を使用した。マグネットカップリングは、原動側と従動側とが接触することなく、摩耗、発塵等が少なく、清浄な雰囲気で使用するのに適している。
【００６２】
上記ベルト１５および３１には、いずれもタイミングベルトか摩擦ベルトを用いることが好ましい。あるいは、ベルトに代えて、摩擦ワイヤも用いることができる。タイミングベルト、摩擦ベルト、摩擦ワイヤは、芯に金属線や金属フィルムがインサートされていたり、全体が金属製で伸びが少なく、プーリとの間にスリップを生じないものが、摩耗、発塵、発ガスが少なく、長寿命で信頼性が高くなる。
【００６３】
図８は、この発明の他の実施の形態を示す横断面図である。この実施の形態では、昇降旋回手段の出力軸の上に、ふたつのリニアガイド部とハンドを設けたもので、ロボットのθ、Ｚ軸の上に、ふたつのＲ軸を平行に装備し、それぞれのＲ軸に設けたハンドを上下に配設した構成にしたものである。
【００６４】
図８において、ふたつのリニアガイド部３−１、３−２は、リニアガイド部基部４ａ上に左右にほぼ対称に配置され、それぞれのハンド１−１、１−２は上下に配置されている。その他の構成は、図１〜図７で説明した第１の実施の形態と同様であるので、対応する部分に同一の符号と−１、−２の添字を付して詳細な説明は省略する。
【００６５】
ふたつのリニアガイド部３−１、３−２にそれぞれハンド１−１、１−２を設けて、ハンド１−１、１−２を上下に配設すると、例えば、被加工物を積層する棚が設けてある被加工物カセットと被加工物を受け渡しする場合、ふたつのリニアガイド部３−１、３−２をそれぞれ独立に動作させて、効率よく被加工物の引き渡しと受け入れを行うことができる。
【００６６】
図９〜図１２は、この発明の更に他の実施の形態を示す。この実施の形態では、回転動力を非接触で方向変換して搬送方向の運動に変換する上述の方向変換非接触動力伝達手段、この非接触動力伝達手段の出力側に接続された駆動プーリ、駆動テープとスプラインに代えて、駆動源直結駆動プーリ、駆動テープとラック・ピニオンを用いている。
【００６７】
図９〜図１２において、図１、図３、図５と同一の部分については、同一の符合を付してその詳細な説明を省略する。６１は、モータ５の出力軸に直結された基部リニアガイド駆動プーリである。６２は、基部直線レール６ａに沿って、バッファ室底部２ｂに設けられた基部リニアガイドガイドプーリである。ここで、モータ５と基部直線レール６ａはともにバッファ室底部２ｂに固定されているので、上記基部リニアガイドプーリ駆動プーリ６１と基部リニアガイドガイドプーリ６２は、実質的に、基部直線レール６ａに設けられていることになる。
【００６８】
上記基部リニアガイドプーリ駆動プーリ６１と基部リニアガイドガイドプーリ６２との間には、基部リニアガイド駆動テープ６３が巻き掛けられている。この基部リニアガイド駆動テープ６３は、固定具６４を介して、基部スライダ６ｂに固定されている。
【００６９】
６５は、バッファ室底部２ｂに固定されたラックである。このラック６５には、基部スライダ６ｂの軸受部６６に回転自在に設けられたピニオン６７が噛み合っている。
【００７０】
６８は、上記ピニオン６７と同軸、一体に軸受部６６に回転自在に設けられた最上段リニアガイド駆動プーリである。基部スライダ６ｂには最上段直線レール７ａが固定されているので、最上段リニアガイド駆動プーリ６８は、実質的に、最上段直線レール７ａに設けられていることになる。
【００７１】
６９は、最上段直線レール７ａに設けられた最上段リニアガイドガイドプーリである。上記最上段リニアガイド駆動プーリ６８と最上段リニアガイドガイドプーリ６９との間には、最上段リニアガイド駆動テープ７０が巻き掛けられている。この最上段リニアガイド駆動テープ７０は、最上段スライダ７ｂに固定されている。
【００７２】
図９〜図１２の実施の形態においても、駆動テープとして金属テープやタイミングベルトを使用することができることは、図１〜図８の実施の形態と同様である。また、ラック・ピニオンとしては、通常のラック・ピニオンの他、タイミングベルトの背をラックのベースに貼り付け、タイミングベルトの歯にタイミングプーリを噛み合わせるようにしてもよい。
【００７３】
この実施の形態では、モータ５、基部リニアガイドプーリ駆動プーリ６１の回転動力が基部リニアガイド駆動テープ６３のベルト運動に変換され、このベルト運動により基部スライダ６ｂを搬送方向に移動する。この移動により、基部スライダ６ｂすなわち最上段直線レール７ａ上のピニオン６７がラック６５に沿って回転する。最上段直線レール７ａ上では、ピニオン６７とともに最上段リニアガイド駆動プーリ６８が回転して、この回転動力が最上段リニアガイド駆動テープ７０のベルト運動に変換され、このベルト運動により最上段スライダ７ｂを搬送方向に移動する。つまり、基部スライダ６ｂが動くと、それに同期して、最上段リニアガイド駆動プーリ６８が回転し、最上段スライダ７ｂが動く。
【００７４】
この実施の形態においても、他の構成、動作、作用は図１〜図８の実施の形態と同様であり、図８のように、ふたつの真空搬送装置を平行に装備し、それぞれに設けたハンドを上下に配設するようにして、同様の作用効果を得ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
この発明によれば、上述したように、Ｒ軸駆動手段が複数段のリニアガイドを有し、最上段のリニアガイドのスライダにハンドを設け、更に、複数段のリニアガイドが互いに同期して動作するようにし、また、複数段のリニアガイドのスライダが、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤに固定されて、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤにより駆動されるようにし、更に、このタイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤを駆動する駆動プーリへの動力伝達が、マグネットカップリングを介して行われるようにし、また、マグネットカップリングによる動力伝達が、９０°方向変換する動力伝達であるようにし、また、θ、Ｚ軸の上に、ふたつのＲ軸を平行に装備し、それぞれのＲ軸に設けたハンドが上下に配設されているようにしたから、以下の効果を奏する。
【００７６】
（１） ロボット動作、特に、旋回動作に要する占有面積が小さくなる。
（２） ハンド半径方向駆動源をひとつにでき、安価に製作できる。
（３） シンプルな構造なので、保守性がよく、複雑な動作をさせるソフトウェアが不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の搬送ロボットの動作を説明する説明図で、（ａ）〜（ｆ）は動作状態を順に示し、（ｇ）は、（ａ）の平面図。
【図２】この発明の一実施の形態を示す正面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、図２のリニアガイド駆動動力伝達系の細部を示す説明図。
【図５】図３のＶ−Ｖ矢視図で、上段リニアガイド、ハンドを補って示す。
【図６】図５のＶＩ矢視図。
【図７】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図。
【図８】この発明の他の実施の形態を示す横断面図。
【図９】この発明の他の実施の形態を示す側面図。
【図１０】図９のＸ矢視図。
【図１１】図９のＸＩ矢視図。
【図１２】図９のＸＩＩ−ＸＩＩ図。
【図１３】従来の搬送装置の使用例を説明する説明図。
【符号の説明】
１ ハンド
２ ベース
３ リニアガイド部
４ 出力軸
４ａ リニアガイド部基部
５ モータ（ハンド半径方向駆動源）
６ 基部リニアガイド
６ａ 基部直線レール
６ｂ 基部スライダ
７ 最上段リニアガイド
７ａ 最上段直線レール
７ｂ 最上段スライダ
８ａ 原動マグネットカップリング
８ｂ 第１の従動マグネットカップリング
８ｃ 第２の従動マグネットカップリング
９ 基部リニアガイド伝動軸
１０ 第１の軸受台
１１ 基部リニアガイド駆動プーリ
１２ 第２の軸受台
１３ 基部リニアガイドガイドプーリ
１４ 基部リニアガイドガイド軸
１５ 基部リニアガイド駆動ベルト
１６ 固定具
１７ スプライン軸
１７ａ スプライン溝
１８ 第３の軸受台
１９ 第４の軸受台
２０ スプライン軌道部
２１、２２ カムフォロワ
２１ａ 偏心軸
２３ 中間原動マグネットカップリング
２４ 中間従動マグネットカップリング
２５ 最上段リニアガイド伝動軸
２６ 第５の軸受台
２７ 最上段リニアガイド駆動プーリ
２８ 第６の軸受台
２９ 最上段リニアガイドガイドプーリ
３０ 最上段リニアガイドガイド軸
３１ 最上段リニアガイド駆動ベルト
３２ 固定具
６１ 基部リニアガイド駆動プーリ
６２ 基部リニアガイドガイドプーリ
６３ 基部リニアガイド駆動テープ
６５ ラック
６６ 軸受部
６７ ピニオン
６８ 最上段リニアガイド駆動プーリ
６９ 最上段リニアガイドガイドプーリ
７０ 最上段リニアガイド駆動テープ
９０１ ロードロック室
９０１ａ バッファスタンド
９０２ トランスファー室
９０３ 真空処理室
９０４ 真空処理室ゲートバルブ
９０５ トランスファー室ゲートバルブ
９０６ 真空搬送装置
９０７ 大気搬送室
９０８ ロードロック室ゲートバルブ
９０９ 被加工物カセット
９１０ 大気ロボット
Claims (7)
- Ｒ軸、θ軸、Ｚ軸の駆動を行う搬送ロボットにおいて、Ｒ軸駆動手段が複数段のリニアガイドを有し、最上段のリニアガイドのスライダにハンドが設けられていることを特徴とする搬送ロボット。
- 複数段のリニアガイドが互いに同期して動作する請求項１記載の搬送ロボット。
- 複数段のリニアガイドのスライダが、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤに固定されて、タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤにより駆動される請求項２記載の搬送ロボット。
- タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤを駆動する駆動プーリへの動力伝達が、ラック・ピニオンまたは第２のタイミングベルト・タイミングプーリを介して行われる請求項３記載の搬送ロボット。
- タイミングベルト、摩擦ベルトまたは摩擦ワイヤを駆動する駆動プーリへの動力伝達が、マグネットカップリングを介して行われる請求項３記載の搬送ロボット。
- マグネットカップリングによる動力伝達が、９０°方向変換する動力伝達である請求項５記載の搬送ロボット。
- θ、Ｚ軸の上に、ふたつのＲ軸を平行に装備し、それぞれのＲ軸に設けたハンドが上下に配設されている請求項１ないし６のいずれかに記載の搬送ロボット。
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |