JP2005161416A - 搬送ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 特別なアクチュエータを採用することなく、簡単な構成により、ハンドに配置したワークをクランプすることができるようにした搬送ロボットを提供する。
【解決手段】 垂直状の旋回軸Ｌ₀周りに回転可能な旋回ベース１１０と、板状ワークＷを載置保持可能なハンド３００Ａ，３００Ｂと、上記ハンド３００Ａ，３００Ｂを支持するとともに上記旋回ベース１１０に設置され、上記ハンド３００Ａ，３００Ｂを所定の水平直線状移動行程Ｔｒに沿って前進・後退移動可能な直線移動機構２００Ａ，２００Ｂと、を備えた搬送ロボットであって、上記ハンド３００Ａ，３００Ｂには、ワークＷにおけるハンド移動方向前方側の縁を係止する係止部３１２が設けられている一方、上記旋回ベース１１０には、ワークＷを載置したハンド３００Ａ，３００Ｂがその移動行程の後退位置をとるとき、ワークＷにおけるハンド移動方向後方側の縁に当接するワーク保持部４００が設けられている。
【選択図】 図２

Description

本願発明は、搬送ロボットに関し、より詳しくは、半導体ウエハ等の定形の薄板状ワークを直線状に搬送することができる搬送ロボットに関する。

搬送ロボットのうち、直線状の移動行程に沿ってハンドを移動させる機構（直線移動機構）をもつものは、いわゆる多関節型ロボットに比較して構成が簡単で安価であり、たとえば、半導体装置の製造工程等において、各プロセスチャンバへのウエハ等の薄板状ワークの搬入あるいは搬出用のロボットとして多用されている。

このような搬送ロボットは、たとえば、特許文献１および特許文献２に開示されている。これら特許文献に開示された搬送ロボットは、基本的には、本願の図１５ないし図１７に示す例のように、旋回および上下動可能な旋回ベース１０に対し、直線移動機構１１を介してハンド１２を支持した基本的構成をもっている。すなわち図１５ないし図１７に示す搬送ロボットは、回動アーム型に構成した２つの直線移動機構１１を備え、各直線移動機構１１には、それぞれウエハ等の円形の薄板状ワークＷを載置保持するハンド１２が設けられている。各ハンド１２は、各直線移動機構１１に対し、上下に重なるようにして支持されており、したがって、各ハンド１２は、平面視において同一の直線移動行程を移動することができる。

また、このような搬送ロボットは、比較的精度をもって目的位置にワークＷを搬送し、処理の終わったワークＷを受け取ることが基本的に求められるが、特に、半導体製造プロセス等においてワーク搬送を行う場合には、真空雰囲気下での作動が可能となるように構成する必要がある。

本願の図１５ないし図１７に示した搬送ロボットもまた、真空雰囲気下での作動を可能とするものである。ハンド１２は、ワークＷを載置することができるとともに、円形をしたワークＷの周囲を規制してワークの水平方向のずれ動を防止する複数の規制部材１３が設けられているのみであり、この点、特許文献１および特許文献２に開示されている搬送ロボットにおけるハンドについても同様である。その理由は、たとえば、可動クランプ機構をハンドに設けることは、真空雰囲気下での作動を可能とする場合、配線やアクチュエータを真空対応の非常に複雑、高価、かつ重量のあるものを採用せざるをえなくなることから、実際上、困難だからである。

特表２００２−５３１９４２号公報 特開２００３−１４２５７２号公報

ところで、このような搬送ロボットは、実際においては、大気搬送モジュールと各プロセスチャンバとの間に配置された真空搬送モジュールの一部として設置される。図１８に示すように、真空搬送モジュール１４は、たとえば、周部に各プロセスチャンバ１５が配置されたトランスポートチャンバ１６と、大気搬送モジュール１７とトランスポートチャンバ１６をつなぐロードロック１８とを備えて構成されている。搬送ロボットは、トランスポートチャンバ１６内に配置される。ロードロック１８は、大気搬送モジュールとの間の第１のドア１８ａと、トランスポートチャンバ１６との間の第２のドア１８ｂとを有する。第１のドア１８ａを開、第２のドア１８ｂを閉とすると、このロードロック１８内は大気圧となり、第１のドア１８ａを介して大気搬送モジュール１７とロードロック１８間のワークの搬送が可能となる。第１のドア１８ａを閉、第２のドア１８ｂを開とすると、このロードロック１８内はトランスポートチャンバ１６と同圧（真空圧）となり、第２のドア１８ｂを介してロードロック１８とトランスポートチャンバ１６間のワークの移送が可能となる。また、トランスポートチャンバ１６と各プロセスチャンバ１５間には、それぞれドア１５ａが設けられており、これらのドア１５ａを開とすることにより、トランスポートチャンバ１６と各プロセスチャンバ１５間のワークの移送が可能となる。

上記した真空搬送モジュール１４において、搬送ロボットは、ハンド１２を前進させてロードロック１８内のワークを受け取り、トランスポートチャンバ１６内にハンド１２を後退させた状態で旋回ベース１０を旋回させてハンド１２を所望のプロセスチャンバ１５に向けて前進させ、ワークを同プロセスチャンバ１５に搬入する。また、処理を終えたワークＷを各プロセスチャンバ１５から受け取り、他のプロセスチャンバ１５に移送し、あるいは、ロードロック１８に戻す場合にも、この搬送ロボットは、上記と同様、ハンド１２の前進、後退、あるいは旋回を組み合わせた作動をする。

このように、搬送ロボットは、ハンド１２にワークＷを載置させた状態において、前進、後退動、あるいは旋回動といった動きをする。上記したように、ハンド１２には、ワークＷの周囲を規制する規制部材１３が設けられているだけであるため、ハンド１２に載置保持されたワークＷを脱落するといったことなく搬送するためには、前進、後退、とりわけ遠心力が作用する旋回、といったハンド１２を動きの速度を所定以下に抑制する必要がある。そのため、搬送ロボットによるワークＷの搬送速度を上げることができず、結果的に半導体装置のプロセス処理効率をそれほど上げることができないという問題がある。なお、搬送途上のワークＷの脱落を防止する手法として、ハンド１２に設ける上記規制部材１３の高さを高くすることが考えられる。しかしながら、そのようにすると、ワークＷの受け渡しのための旋回ベース１０ないしはハンド１２の昇降ストロークを大きくする必要があるし、図１７に示したような２つのハンドの移動行程が上下に重なるような場合、これらの２つのハンド１２の上下離間距離を大きくせざるをえず、このこともまた、旋回ベース１０の昇降ストロークを大きくする要因となるし、また、ハンド１２の重量を増加させる要因ともなるので、にわかに採用し難い。

本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、特別なアクチュエータを採用することなく、簡単な構成により、ハンドに配置したワークをクランプすることができるようにした搬送ロボットを提供することをその課題とする。

上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を採用した。

すなわち、本願発明によって提供される搬送ロボットは、垂直状の旋回軸周りに回転可能な旋回ベースと、板状ワークを載置保持可能なハンドと、上記ハンドを支持するとともに上記旋回ベースに設置され、上記ハンドを所定の水平直線状移動行程に沿って前進・後退移動可能な直線移動機構と、を備えた搬送ロボットであって、
上記ハンドには、ワークにおけるハンド移動方向前方側の縁を係止する係止部が設けられている一方、
上記旋回ベースには、ワークを載置したハンドがその移動行程の後退位置をとるとき、ワークにおけるハンド移動方向後方側の縁に当接するワーク保持部が設けられていることを特徴としている。

直線移動機構およびハンドは、旋回ベースが回転することによって旋回軸周りに旋回することができる。また、ハンドは、直線移動機構によって前進・後退移動可能である。したがって、ハンドを前進させて搬送元にあるワークを受け取り、ハンドを後退させた状態で旋回ベースを回転させ、所望の搬送先に向けてハンドを前進させてワークを受け渡すといった動作をすることにより、ワークの搬送を行うことができる。

搬送元から受け取ったワークが載置保持されたハンドが後退すると、ワークは、その前方位置にあるハンド上の係止部と、後方位置にある旋回ベース上のワーク保持部とによって前後方向から挟持される。ワークは、この状態において前後方向からクランプされた格好となるので、旋回ベースを回転させたとしても、遠心力の影響によってハンドから脱落するということはない。したがって、旋回ベースの回転速度を速めても差し支えなくなり、その結果、上記した動作によるワークの搬送をより速やかに行えるようになる。

好ましい実施の形態においては、上記ハンドにおける係止部は、上記ハンドに対して固定状に設けられている一方、上記ワーク保持部は、自然状態から弾性的に後退可能に設けられている。

このように構成することにより、ハンド後退時にワークがワーク保持部に当接する際の衝撃が緩和され、ワークの損傷を防止することができる。

好ましい実施の形態においてはまた、上記ワーク保持部は、下端が旋回ベース上に連結され、水平断面の長軸がハンド移動方向に対して直交する起立状の板バネの上端に連結されている。

板バネは、ハンド移動方向について曲げ剛性が低く、ハンド移動方向と直交する方向については曲げ剛性が高くなる。したがって、ワークが上記係止部と上記ワーク保持部とによって弾性的に挟持される際に、ワーク保持部は、安定的にワークの定位置に弾性当接することができる。このことは、ワークの安定的な弾性保持につながる。

他の好ましい実施の形態においては、上記ハンドにおける係止部は、自然状態から弾性的に前進可能に設けられている一方、上記ワーク保持部は、固定状に設けられている。

この実施の形態においても、ハンド後退時にワークがワーク保持部に当接する際の衝撃が、ハンド上の係止部が弾性的に前進することによって緩和され、ワークの損傷を防止することができる。

好ましい実施の形態においては、上記ハンドには、ワークにおけるハンド移動方向後方側の縁を係止する固定状の第２の係止部がさらに設けられている。

このようにすることにより、ハンド上のワークの前後方向の移動が前方側の係止部と後方側の第２の係止部とによって規制されるので、ハンドの前進・後退移動時におけるワークの脱落を防止することができる。したがって、ハンドの前進・後退移動の速度を速めることも可能となり、その結果、上記した動作によるワークの搬送をさらに速やかに行えるようになる。

好ましい実施の形態においては、上記第２の係止部は、ハンドの幅方向に離間して２箇所に設けられている一方、上記ハンドには、上記２箇所の第２の係止部間において、上記ワーク保持部が進入しうる切り込みが設けられている。

このようにすることにより、ハンドにおける第２の係止部の前後方向の位置の自由度が高められ、その結果、ハンドの全体外形の自由度が高められる。

好ましい実施の形態においては、上記ハンドは、円形板状ワークを載置保持できる形態を有している。

好ましい実施の形態においてはさらに、上記直線移動機構、これに支持されるハンド、このハンドに設けられる上記係止部、および、上記ワーク保持部からなるセットは、上記旋回軸に対して点対称をなすように２セット設けられており、各セットにおけるハンドの直線移動行程は、同一直線上に位置するように構成されている。

このように構成することにより、たとえば、半導体プロセス処理において、１のプロセスチャンバから処理済みのワークを一方のハンドによって取り出した後、他方のハンド上で待機させておいた未処理のワークを上記プロセスチャンバに搬入するといった効率的なワーク搬送を行うことができる。

上記のように、本願発明に係る搬送ロボットでは、ハンド上に特別のアクチュエータを設けることなく、直線移動機構によるハンドの移動を利用してハンド上のワークをクランプするようにしているのであり、構成が簡単であり、しかも、真空雰囲気下での作動についても全く問題がない。

本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。

以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図１ないし図１４を参照して具体的に説明する。

図１ないし図９は、本願発明に係る搬送ロボットの第１の実施形態を示す。とくに、図１、図２、および図５に表れているように、この搬送ロボットは、円筒状をしたベース１００と、このベース１００に組み込まれ、垂直状の旋回軸Ｌ₀を中心として回転可能な旋回ベース１１０と、この旋回ベース１１０上に取付けられた一対の直線移動機構２００Ａ，２００Ｂと、各直線移動機構２００Ａ，２００Ｂにそれぞれ支持されたハンド３００Ａ，３００Ｂとを備える。

各直線移動機構２００Ａ，２００Ｂは、垂直状の第１軸Ｌ₁を中心として旋回ベース１１０に対して回転可能な第１アーム２１０と、この第１アーム２１０の先端に対して垂直状の第２軸Ｌ₂を中心として相対回転可能に連結された第２アーム２２０とを備えており、第２アーム２２０の先端に対し、ハンド３００Ａ，３００Ｂのためのブラケット３０５が垂直状の第３軸Ｌ₃を中心として相対回転可能に連結された公知の機構である。より詳しくは、この直線移動機構２００Ａ，２００Ｂは、第１軸Ｌ₁と第２軸Ｌ₂間距離、および第２軸Ｌ₂と第３軸Ｌ₃間距離が等しく、第１アーム２１０と第２アーム２２０とが、第１アーム２１０を第１軸Ｌ₁周りに回動させた場合、常に、第１軸Ｌ₁と第３軸Ｌ₃とを結ぶ線分が一定の直線上において、第２軸Ｌ₂を頂点とする２等辺三角形の底辺をなすように連携されている。また、上記２等辺三角形の変形にかかわらず、ハンド３００Ａ，３００Ｂのブラケット３０５が常に一定の方向姿勢をとるように、ブラケット３０５と第２アーム２２０との間が連携されている。

図７および図８に、上記第１アーム２１０、第２アーム２２０およびブラケット３０５間の連携機構を模式的に示す。旋回ベース１１０に対し、第１アーム２１０が第１軸Ｌ₁を中心として回動可能に支持されるが、第１アーム２１０には、第１軸Ｌ₁を中心とし、かつ、旋回ベース１１０に対して固定状の第１プーリ２３１が内蔵される。第２アーム２２０は、第１アーム２１０の先端部に対し第２軸Ｌ₂を中心として相対回動可能に連結されるが、この第２アーム２２０には、第２軸Ｌ₂を中心とし、かつ第２アーム２２０に対して固定状の第２プーリ２３２が取付けられる。第２プーリ２３２の径は、第１プーリ２３１の径の１／２倍に設定され、これら第１プーリ２３１と第２プーリ２３２間には、無端ベルト２４０が第１アーム２１０に内蔵された格好で掛け回される。一方、第２アーム２２０には、第２軸Ｌ₂を中心とし、かつ第１アーム２１０に対して固定状の第３プーリ２３３が内蔵される。ブラケット３０５は、第２アーム２２０の先端部に対し第３軸Ｌ₃を中心として相対回動可能に連結されるが、このブラケット３０５には、第３軸Ｌ₃を中心とし、かつブラケット３０５に対して固定状の第４プーリ２３４が取付けられる。第４プーリ２３４の径は、第３プーリ２３３の径の２倍に設定され、これら第３プーリ２３３と第４プーリ２３４間には、無端ベルト２５０が第２アーム２２０に内蔵された格好で掛け回される。

図８において、第１アーム２１０が第１軸Ｌ₁を中心として時計回り方向にθ回転させられると、第２プーリ２３２の径が第１プーリ２３１の径の１／２倍に設定されていることから、第２アーム２２０は、第１アーム２１０に対し、第２軸Ｌ₂を中心として反時計周り方向に２θ相対回転させられる。前述したように、第１軸Ｌ₁と第２軸Ｌ₂の軸間距離（第１アーム２１０の長さ）は第２軸Ｌ₂と第３軸Ｌ₃の軸間距離（第２アーム２２０の長さ）に等しいことから、結局、第１アーム２１０が第１軸Ｌ₁を中心として回動させられたとき、第１アーム２１０と第２アーム２２０とは、常に、第１軸Ｌ₁と、一定の直線上を移動する第３軸Ｌ₃とを結ぶ線分を底辺とする２等辺三角形の斜辺をなすことになり、このことは結局、第１アーム２１０の回動により、第３軸Ｌ₃は、常に第１軸Ｌ₁を通る一定の直線上を移動することを意味する。また、第４プーリ２３４の径が第３プーリ２３３の径の２倍に設定されていることから、第２アーム２２０が第１アーム２１０に対し第２軸Ｌ₂を中心として反時計周り方向に２θ相対回転させられると、ブラケット３０５は、第２アーム２２０に対し、第３軸Ｌ₃を中心として時計周り方向にθ相対回転させられる。上記したように、第２アーム２２０は第１アーム２１０に対して第２軸Ｌ₂を中心として相対的に反時計周り方向に２θ回動するが、この回動は、第１軸Ｌ₁を中心とした第１アーム２１０の時計周り方向のθの回動と、第３軸Ｌ₃を中心としたブラケット３０５の第２アーム２２０に対する時計周り方向のθの回動によって相殺され、結局、ブラケット３０５の旋回ベース１１０に対する絶対的な方向は、第１アーム２１０および第２アーム２２０の上記した変形にかかわらず、常に一定の方向に維持されることになる。

図１、図３および図５に良くに表れているように、一対の直線移動機構２００Ａ，２００Ｂは、旋回ベース１１０の旋回軸Ｌ₀を中心として、点対称をなすようにして、かつ、それぞれの第１軸Ｌ₁（第１アーム２１０の回動中心）と第３軸Ｌ₃（第２アーム２２０に対するブラケット３０５の回動中心）とを結ぶ直線が、所定間隔を隔てて平行をなすように配置されている。各直線移動機構２００Ａ，２００Ｂはまた、図２、図４および図６に符号２００Ａで示す第１の直線移動機構のようにハンド３００Ａが後退した状態と、符号２００Ｂで示す第２の直線移動機構のようにハンド３００Ｂが前進した状態とを選択するように駆動可能である。この直線移動機構２００Ａ，２００Ｂの駆動は、旋回ベース１１０内に組み込まれた図示しない回転アクチュエータにより、各第１アーム２１０を第１軸Ｌ₁周りに回動させることにより行われる。旋回ベース１１０はまた、ベース内に組み込まれた図示しない回転アクチュエータにより、旋回軸Ｌ₀を中心として回動可能であり、また、図示しない昇降アクチュエータにより、昇降可能である。

ハンド３００Ａ，３００Ｂを支持する上記ブラケット３０５は、ほぼ、第１軸Ｌ₁と第３軸Ｌ₃を結ぶ直線に沿って延出する所定幅の水平帯板状をしており、直線移動機構２００Ａ，２００Ｂが後退位置をとるとき、第３軸Ｌ₃から第１軸Ｌ₁上にオーバハングして延出するように形成される。上記したように、各直線移動機構２００Ａ，２００Ｂにおける第１軸Ｌ₁と第３軸Ｌ₃とを結ぶ直線は、所定間隔を隔てて平行をなしているので、各直線移動機構２００Ａ，２００Ｂが上記のように前進位置と後退位置間の変形をする過程において、両ブラケット３０５が互いに干渉することはない。各ハンド３００Ａ，３００Ｂは、水平薄板状の部材によって形成され、それらの中心線が、旋回軸Ｌ₁を通り、かつ各直線移動機構２００Ａ，２００Ｂの第１軸Ｌ₁と第３軸Ｌ₃を結ぶ直線と平行な直線状移動行程Ｔｒに沿うようにして、上記ブラケット３０５の先端に対して取付けられる。そのために、図５等に表れているように、各ブラケット３０５の先端は、各ハンド３００Ａ，３００Ｂの後端部における左右方向に偏倚した部位に連結されることになる。各ハンド３００Ａ，３００Ｂはまた、上記ブラケット３０５に対して上方に偏倚させられており、したがって、両直線移動機構２００Ａ，２００Ｂが共に後退位置をとるとき、一方の直線移動機構２００Ａに支持されたハンド３００Ａが他方の直線移動機構２００Ｂのブラケット３０５の上面にオーバラップすることになり、したがって、両直線移動機構２００Ａ，２００Ｂが上記のように前進位置と後退位置間の変形をする過程において、一方の直線移動機構２００Ａのハンド３００Ａが他方の直線移動機構２００Ｂのブラケット３０５に干渉するということもない。以上により、ハンド３００Ａ，３００Ｂの移動距離を最大限に拡張することができる。

ハンド３００Ａ，３００Ｂには、ウエハ等の円形薄板状ワークＷの周縁に当接してワークＷの水平ずれ動を規制するための４つの係止部３１２，３２２が設けられている。図に示す実施形態では、この係止部３１２，３２２は、ウエハの周縁部下面を支持するための載置面３１１，３２１と、この載置面３１１，３２１から起立する垂直面状の係止部３１２，３２２とをもつ薄板状のブロック片３１０，３２０を固定状に設けることにより、構成している。図に示す実施形態ではまた、ハンド３００Ａ，３００Ｂの前方側に左右方向に隔てて２つ、ハンド３００Ａ，３００Ｂの後方側の左右方向に隔てて２つの合計４つのブロック片３１０，３２０を設けている。前方側の２つのブロック片３１０の係止部３１２は、ワークＷの前方への移動を規制し、後方側の２つのブロック片３２０の係止部３２２は、ワークＷの後方への移動を規制する。各ブロック片の係止部３１２，３２２は、それぞれ平面視において直線状に延びるが、円形薄板状のワークＷの外周部が余裕をもって内接しうるように、それらの位置が設定される。

各ハンド３００Ａ，３００Ｂの後端縁には、後方側の２つのブロック片３２０の間に位置するＵ字状の切り込み３３１が設けられている。このＵ字状の切り込み３３１は、少なくとも、上記各ブロック片３１０，３２０の係止部３１２，３２２の内接円を横断する深さに形成されている。

一方、旋回ベース１１０には、図２および図９に良く表れているように、下端が旋回ベース１１０に連結された板バネ４１０の上端に支持されたワーク保持部４００が設けられている。板バネ４１０は、その水平断面の長軸が上記水平移動行程と直交するようにして設けられており、ハンド３００Ａ，３００Ｂの前後方向についての剛性が低く、幅方向についての剛性が高い。ワーク保持部４００は、ハンド３００Ａ，３００Ｂの上下方向位置と対応した高さ位置に設けられ、上記板バネ４１０の前方側の面に垂直円筒状当接面をもつ樹脂製部材４００ａを取り付けることによって形成されている。これにより、ワーク保持部４００は、前後方向の外力に対し、容易に弾性変位することができる。なお、このワーク保持部４００は、ハンド３００Ａ，３００Ｂに設けた上記切り込み３３１の幅と対応させられ、ハンド３００Ａ，３００Ｂが後退位置をとるとき、切り込み３３１に入り込むことができる。

前述したように、各ハンド３００Ａ，３００Ｂは、直線移動機構２００Ａ，２００Ｂの作動により、直線状移動行程Ｔｒを前進・後退動させられ、前進位置と、後退位置をとることができる。通常、各ハンド３００Ａ，３００Ｂが後退位置をとる状態において、旋回ベース１１０が回転させられ、各ハンド３００Ａ，３００Ｂを所望の方向に向けることができる。この搬送ロボットは、たとえば、その周囲に配置された搬送元にいずれかのハンド３００Ａ，３００Ｂを向けた状態でそのハンド３００Ａ，３００Ｂに前進位置をとらせ、搬送元にあるワークＷを受け取り、ワークＷを受け取ったハンド３００Ａ，３００Ｂに後退位置をとらせた上で旋回ベース１１０を回転させて当該ハンド３００Ａ，３００Ｂを搬送先に向けさせた上、このハンド３００Ａ，３００Ｂに前進位置をとらせてワークＷを搬送先に受け渡すといった作動をすることにより、ワークＷの搬送を行う。

ワークＷの受け取り時においては、たとえば図５、図６等に良く表れているように、ワークＷは、その周縁部下面が４つのブロック片の載置面３１１，３２１上に載るとともに、これら４つのブロック片３１０，３２０の係止部３１２，３２２によって水平方向の移動が規制された状態でハンド３００Ａ，３００Ｂ上に載置保持される。４つのブロック片３１０，３２０は、ワークＷの前方側および後方側に位置しているので、とりわけワークＷの前後方向の移動が規制されるため、ハンド３００Ａ，３００Ｂが高速で前進・後退動をしても、ワークＷがハンド３００Ａ，３００Ｂから脱落するといったことはなくなる。

ワークＷを載置保持した状態でハンド３００Ａ，３００Ｂが後退すると、図３、図５および図９に表れているように、やがて、上記ワーク保持部４００がハンド３００Ａ，３００Ｂの切り込み３３１に入り込んでワークＷの後方側の縁に当接し、これにより、ワークＷは、前方側の２つのブロック片３１０の係止部３１２と、後方側のワーク保持部４００とによって弾性的にクランプされた格好となる。ワーク保持部４００は、上記の板バネ４１０によって支持されているので、ワークＷに対する衝撃が緩和され、ワークＷを破損させるといったことはない。したがって、ハンド３００Ａ，３００Ｂが後退位置をとる状態において、旋回ベース１１０を高速で回転させても、遠心力によってワークＷが脱落するといったこともなくなる。

その結果、上記した作動によるワークＷの搬送速度を高めることができ、たとえば半導体プロセスにおけるワークＷの処理効率を高めることができる。また、特段のアクチュエータを用いることなく、ハンド３００Ａ，３００Ｂの前進・後退動を利用してワークＷをクランプするようにしているので、構成が簡単であり、また、真空雰囲気下での作動に何ら問題はない。

さらに、上記実施形態では、一対の直線移動機構２００Ａ，２００Ｂを旋回ベース１１０の旋回軸Ｌ₀を中心として点対称に配置しているので、一方のハンド３００Ａによって所定のプロセスチャンバから処理済みのワークＷを搬出した直後に、旋回ベース１１０を１８０°回転させ、他方のハンド３００Ｂ上に待機させておいた未処理のワークＷを当該プロセスチャンバに搬入するといった効率的なワーク搬送を行うことができる。

図１０および図１１は、本願発明に係る搬送ロボットの第２の実施形態を示す。この実施形態では、旋回ベース１１０に一つの直進移動機構２００を設けている。直線移動機構２００、これに支持させたハンド３００、ならびに、旋回ベース１１０に設けたワーク保持部４００の構成は、第１の実施形態における一方の直線移動機構２００Ａ、ハンド３００Ａ、ならびにワーク保持部４００の構成と同様であるので、対応する部材または部分に第１の実施形態について付したものと同一の参照符号を付して、詳細な説明は省略する。この実施形態についても、第１の実施形態について上述したのと同様の利点を享受することができる。

図１２および図１３は、本願発明に係る搬送ロボットの第３の実施形態を示す。この実施形態においても、旋回ベース１１０に一対の直線移動機構２００Ａ，２００Ｂを設けているが、この一対の直線移動機構２００Ａ，２００Ｂは、左右対称に配置している。この直線移動機構２００Ａ，２００Ｂは、第１の実施形態のものと同様の構成のものを採用することができる。図１３は、いずれの直線移動機構２００Ａ，２００Ｂも後退位置をとる状態を示しているが、同図から判るように、両直線移動機構２００Ａ，２００Ｂを構成する第２アーム２２０の先端に支持されるブラケット３０５Ａ，３０５Ｂは、第１軸Ｌ₁上にオーバハングするように延出させられている。ただし、一方のブラケット３０５Ａは、水平帯板状であるが、他方のブラケット３０５Ｂは、一方のブラケット３０５Ａの先端に取付けたハンド３００Ａおよびこれに載置されるワークＷに干渉しないように、横Ｕ字状に迂回させた上、一方のブラケット３０５Ａより上位において、前方側に延出させられている。そうして、この他方のブラケット３０５Ｂの先端には、一方のブラケット３０５Ａの先端に取付けたハンド３００Ａより上位において、ハンド３００Ｂが取付けられている。ただし、各ブラケット３０５Ａ，３０５Ｂは、平面視において左右に離間させられているが、ハンド３００Ａ，３００Ｂは、平面視において移動行程が一致するように形成されている。すなわち、一方のブラケット３０５Ａにはハンド３００Ａの後端部の左側に偏倚した部位が連結されており、他方のブラケット３０５Ｂには、ハンド３００Ｂの後端部の右側に偏倚した部位が連結されている。

ハンド３００Ａ，３００Ｂそれ自体は、第１の実施形態で説明したものと同様、係止部３１２，３２２を有する４つのブロック片３１０，３２０を備えた構成を有している。また、旋回ベース１１０には、板バネ（図に表れず）を介して、両ハンド３００Ａ，３００Ｂに載置保持されたワークＷの後方縁に共通に弾性当接しうるワーク保持部４００が支持されている。

この実施形態によっても、ハンド３００Ａ，３００Ｂが後退位置をとるとき、ワークＷがその前方側の係止部３１２と、後方側のワーク保持部４００とによって弾性的にクランプされることから、ワークＷの脱落を引き起こすことなく旋回ベース１１０を高速回転させることができる等、第１の実施形態について上述したのと同様の利点を享受することができる。なお、この実施形態では、両ハンド３００Ａ，３００Ｂは、同一方向に前進・後退動することができるので、一方のハンド３００Ａによってプロセスチャンバの処理済みのワークＷを搬出し、旋回ベース１１０を旋回させることなく、他方のハンド３００Ｂ上に待機させておいて未処理のワークＷを当該プロセスチャンバに搬入するといった、プロセスチャンバへのより効率的なワークＷの入れ換えを行うことができる。

図１４は、上記各実施形態のハンド３００Ａ，３００Ｂに代えて採用しうる別の形態のハンド３００を模式的に示している。このハンド３００では、前方側に、板バネ３３０によって前方側に弾性変位可能な係止部３１２を設けている。なお、この形態では、係止部３１２は、ワーク載置面３１１を有するブロック片３１０に形成してあり、このブロック片３１０全体を、板バネ３３０を介して支持している。このハンド３００の後方縁には、上記各実施形態におけるハンド３００Ａ，３００Ｂと同様の２つのブロック片３２０が固定状に設けられているとともに、ワーク保持部４００が入り込みうるＵ字状の切り込み３３１が設けられている。

一方、旋回ベース１１０には、ハンド３００に載置保持されるワークＷの後方縁に当接しうるワーク保持部４００が設けられるが、このワーク保持部４００は、第１の実施形態のように、板バネ４１０を介して弾性的に後退しうるようにしてもよいし、固定状に設けてもよい。

この構成において、ワークＷを載置保持したハンド３００が後退位置をとると、やがてワークＷの後方縁がワーク保持部４００に当接させられるが、このとき、前方側のブロック片３１０が板バネ３３０の作用により弾性的に前方に変位して、ワーク保持部４００の当接による衝撃が緩和され、また、ワークＷは、前方側のブロック片３１０の係止部３１２と、後方側のワーク保持部４００との間に弾性的にクランプされることになる。したがって、ハンド３００が後退位置をとるとき、旋回ベース１１０を高速で回転させても、ワークＷが遠心力によって脱落するといったことが防止される等、第１の実施形態と同様の利点を享受することができる。

もちろん、この発明の範囲は上記した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に包摂される。

とりわけ、直線移動機構２００Ａ，２００Ｂは、たとえば、平行四辺形リンクを２組連結し、これら平行四辺形リンク機構を所定のように変形させることにより、ハンド保持部材を所定の方向性を保持したまま直線移動させるように構成したものや、ハンド保持部材をリニアガイドに支持させた上、このハンド保持部材を無端ベルトの適部に連結した構成のものなどを採用することができる。

また、上記では、真空雰囲気下で用いることを前提として説明をしたが、もちろん、本願発明に係る搬送ロボットは、大気圧下で用いるものとして構成することも可能である。

本願発明に係る搬送ロボットの第１の実施形態を、両ハンドを後退させた状態で示す全体斜視図である。 本願発明に係る搬送ロボットの第１の実施形態を、一方のハンドを前進させた状態で示す全体斜視図である。 本願発明に係る搬送ロボットの第１の実施形態を、各ハンドにワークを載置保持し、かつ各ハンドを後退させた状態で示す全体斜視図である。 本願発明に係る搬送ロボットの第１の実施形態を、各ハンドにワークを載置保持し、かつ一方のハンドを前進させた状態で示す全体斜視図である。 図１に示す状態の搬送ロボットの平面図である。 図２に示す状態の搬送ロボットの平面図である。 直線移動機構の内部構造を示す模式的断面図である。 図７に示す直線移動機構の作用説明図である。 上記各図に示した搬送ロボットにおけるワーク保持部の作用説明図である。 本願発明に係る搬送ロボットの第２の実施形態を、ハンドにワークを載置保持し、かつハンドを前進させた状態で示す全体斜視図である。 本願発明に係る搬送ロボットの第２の実施形態を、ハンドにワークを載置保持し、かつハンドを後退させた状態で示す全体斜視図である。 本願発明に係る搬送ロボットの第３の実施形態を、ハンドにワークを載置保持し、かつ一方のハンドを前進させ、他方のハンドを後退させた状態で示す全体斜視図である。 本願発明に係る搬送ロボットの第３の実施形態を、ハンドにワークを載置保持し、かつ両ハンドを後退させた状態で示す全体斜視図である。 本願発明に係る搬送ロボットに適用可能なハンドの他の例を示す平面図である。 従来例の搬送ロボットを、両ハンドを後退させた状態で示す平面図である。 従来例の搬送ロボットを、両ハンドを前進させた状態で示す平面図である。 従来例の搬送ロボットを、両ハンドを前進させた状態で示す側面図である。 半導体製造に用いられる真空搬送モジュールの一例を示す模式的平面図である。

符号の説明

１００ ベース
１１０ 旋回ベース
２００Ａ，２００Ｂ 直線移動機構
２１０ 第１アーム
２２０ 第２アーム
２３１ 第１プーリ
２３２ 第２プーリ
２３３ 第３プーリ
２３４ 第４プーリ
２４０ 無端ベルト
２５０ 無端ベルト
３００Ａ，３００Ｂ ハンド
３０５ ブラケット
３１０，３２０ ブロック片
３１１，３２１ 載置面
３１２，３２２ 係止部
３３０ 板バネ
３３１ 切り込み
４００ ワーク保持部
４１０ 板バネ
Ｌ₀ 旋回軸
Ｌ₁ 第１軸
Ｌ₂ 第２軸
Ｌ₃ 第３軸
Ｌ₄ 第４軸
Ｔｒ 直線状移動行程

Claims (8)

1. 垂直状の旋回軸周りに回転可能な旋回ベースと、板状ワークを載置保持可能なハンドと、上記ハンドを支持するとともに上記旋回ベースに設置され、上記ハンドを所定の水平直線状移動行程に沿って前進・後退移動可能な直線移動機構と、を備えた搬送ロボットであって、
   上記ハンドには、ワークにおけるハンド移動方向前方側の縁を係止する係止部が設けられている一方、
   上記旋回ベースには、ワークを載置したハンドがその移動行程の後退位置をとるとき、ワークにおけるハンド移動方向後方側の縁に当接するワーク保持部が設けられていることを特徴とする、搬送ロボット。
2. 上記ハンドにおける係止部は、上記ハンドに対して固定状に設けられている一方、上記ワーク保持部は、自然状態から弾性的に後退可能に設けられている、請求項１に記載の搬送ロボット。
3. 上記ワーク保持部は、下端が旋回ベース上に連結され、水平断面の長軸がハンド移動方向に対して直交する起立状の板バネの上端に連結されている、請求項２に記載の搬送ロボット。
4. 上記ハンドにおける係止部は、自然状態から弾性的に前進可能に設けられている一方、上記ワーク保持部は、固定状に設けられている、請求項１に記載の搬送ロボット。
5. 上記ハンドには、ワークにおけるハンド移動方向後方側の縁を係止する固定状の第２の係止部がさらに設けられている、請求項２ないし４のいずれかに記載の搬送ロボット。
6. 上記第２の係止部は、ハンドの幅方向に離間して２箇所に設けられている一方、上記ハンドには、上記２箇所の第２の係止部間において、上記ワーク保持部が進入しうる切り込みが設けられている、請求項５に記載の搬送ロボット。
7. 上記ハンドは、円形板状ワークを載置保持できる形態を有している、請求項１ないし６のいずれかに記載の搬送ロボット。
8. 上記直線移動機構、これに支持されるハンド、このハンドに設けられる上記係止部、および、上記ワーク保持部からなるセットは、上記旋回軸に対して点対称をなすように２セット設けられており、各セットにおけるハンドの直線移動行程は、同一直線上に位置するように構成されている、請求項１ないし７のいずれかに記載の搬送ロボット。

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