JP5871550B2 - 搬送ロボット及び真空装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば基板等の搬送物を搬送する搬送装置に関し、特に、半導体製造装置等における真空装置に好適な搬送ロボットの技術に関する。
従来、この種の搬送ロボットとしては、スループットを向上させるため、基板載置部をそれぞれ有する二つの搬送機構を設けたものが知られている。
しかし、搬送機構を二つ設ける場合には、搬送機構同士の接触を避けるために搬送機構を上下に配置する必要があり、その結果、搬送ロボットを配置する真空装置の高さが高くなるという問題がある。
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、複数の搬送機構を有する搬送ロボットにおいて、スループットを向上させるとともに、搬送ロボット及びこれを配置する真空装置の高さを低く抑える技術を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明は、所定の回転軸を中心として水平面内で回転可能に設けられた第１、第２及び第３の駆動軸と、前記第１の駆動軸に固定された第１の上側駆動アームと、前記第１の上側駆動アームの下方において前記第２の駆動軸に固定された第２の上側駆動アームと、前記第１及び第２の上側駆動アームの先端部にそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第１の上側従動アーム及び第２の上側従動アームとからなる第１の上側平行クランク機構と、前記第１の上側平行クランク機構の上方に配置され、前記第２の上側従動アームと、当該第２の上側従動アームの両端部においてそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第３の上側従動アーム及び第４の上側従動アームと、当該第３の上側従動アーム及び第４の上側従動アームの先端部にそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第５の上側従動アームとからなる第２の上側平行クランク機構と、前記第５の上側従動アームの先端部に取り付けられた上側搬送部とを有する上側搬送機構と、前記第２の上側駆動アームの下方において前記第３の駆動軸に固定された第１の下側駆動アームと、前記第２の上側駆動アームの下側で且つ前記第１の下側駆動アームの上側において前記第２の駆動軸に前記第２の上側駆動アームに対して所定の角度で固定された第２の下側駆動アームと、前記第１及び第２の下側駆動アームの先端部にそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第１の下側従動アーム及び第２の下側従動アームとからなる第１の下側平行クランク機構と、前記第２の下側従動アームと、当該第２の下側従動アームの両端部においてそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第３の下側従動アーム及び第４の下側従動アームと、当該第３の下側従動アーム及び第４の下側従動アームの先端部にそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第５の下側従動アームとからなる第２の下側平行クランク機構と、前記第５の下側従動アームの先端部で、前記第１の上側平行クランク機構と前記第２の上側平行クランク機構の間の高さ位置に設けられ、他の部材に接触しないように形成された下側搬送部とを有する下側搬送機構と、を有し、前記上側搬送機構を伸縮させる際、前記第２の駆動軸と前記第３の駆動軸を同一方向に回転させ、かつ、前記下側搬送機構を伸縮させる際、前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸を同一方向に回転させるように構成されている搬送ロボットである。
本発明では、前記上側搬送部及び前記下側搬送部が、それぞれ二つの載置部を有している場合にも効果的である。
また、本発明は、真空槽と、前記真空槽内に設けられた、上述したいずれかの搬送ロボットとを有する真空装置である。
本発明の場合、第１及び第２の駆動軸に固定された第１及び第２の上側駆動アームによって構成される上側搬送機構と、第２及び第３の駆動軸に固定された第１及び第２の下側駆動アームによって構成される下側搬送機構とを有し、これら第１、第２及び第３の駆動軸は同心状に設けられていることから、上側搬送機構と下側搬送機構とを回転軸に対してそれぞれ側方に配置して動作させることができ、これにより複数の搬送物を同時に搬送することによりスループットを向上させるとともに、搬送ロボット及びこれを配置する真空装置の高さを低く抑えることができる。また、大きな真空槽内において搬送物を搬送することも可能になる。
本発明によれば、複数の搬送機構を有する搬送ロボットにおいて、スループットを向上させるとともに、搬送ロボット及びこれを配置する真空装置の高さを低く抑える技術を提供することにある。
また、搬送物の搬送時における振動をできるだけ少なくすることができる。
（ａ）：本発明に係る搬送ロボットの実施の形態の構成を示す平面図（ｂ）：同搬送ロボットの構成を示す正面図 第１〜第３の駆動軸の構成を示す断面図 同搬送ロボットの上側搬送機構を示す平面図 同搬送ロボットの下側搬送機構を示す平面図 同搬送ロボットの上側搬送機構の伸長動作を示す平面図（その１） 同搬送ロボットの上側搬送機構の伸長動作を示す平面図（その２） 同搬送ロボットの上側搬送機構の伸長動作を示す平面図（その３） 同搬送ロボットの上側搬送機構の伸長動作を示す平面図（その４） 同搬送ロボットの上側搬送機構の伸長動作を示す平面図（その５） 同搬送ロボットの上側搬送機構の伸長動作を示す平面図（その６） 同搬送ロボットの下側搬送機構の伸長動作を示す平面図（その１） 同搬送ロボットの下側搬送機構の伸長動作を示す平面図（その２） 同搬送ロボットの下側搬送機構の伸長動作を示す平面図（その３） 同搬送ロボットの下側搬送機構の伸長動作を示す平面図（その４） 同搬送ロボットの下側搬送機構の伸長動作を示す平面図（その５）
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る搬送ロボットの実施の形態の構成を示す平面図、図１（ｂ）は、同搬送ロボットの構成を示す正面図である。
図２は、第１〜第３の駆動軸の構成を示す断面図である。図３は、同搬送ロボットの上側搬送機構を示す平面図、図４は、同搬送ロボットの下側搬送機構を示す平面図である。
図１（ａ）に示すように、本発明の搬送ロボット１は、例えば真空槽（図示せず）内において搬送物である基板１０の搬送を行うもので、図３に示す上側搬送機構１Ａと、図４に示す下側搬送機構１Ｂとを有している。
図２に示すように、本実施の形態では、独立した駆動源（図示せず）からそれぞれ時計回り方向又は反時計回り方向の回転動力が伝達される同心状の第１、第２及び第３の駆動軸１１、１２、１３を有している。
ここで、第１の駆動軸１１は、最も内側に配置され、その周囲に第２の駆動軸１２及び第３の駆動軸１３が配置され、回転軸Ｏを中心として水平方向に回転するように構成されている。
第２の駆動軸１２は、段付きの形状に形成され、その上部に第１の連結部１２ａが設けられ、第１の連結部１２ａの下方に第１の連結部１２ａより径の大きな第２の連結部１２ｂが設けられている。
図３に示すように、上側搬送機構１Ａは、それぞれ直線状に延びる、第１の上側駆動アーム２１と、第２の上側駆動アーム２２と、第１の上側従動アーム３１と、第２の上側従動アーム３２によって構成される第１の上側平行クランク機構４を有している。
ここで、第１の上側駆動アーム２１は第１の駆動軸１１に連結され、第２の上側駆動アーム２２は、第２の駆動軸１２の第１の連結部１２ａに連結されている。
第１の上側駆動アーム２１の他方の端部（先端部）には、第１の上側従動アーム３１の一方の端部（基端部）が、第１の上側駆動アーム２１の下方において支軸Ａを中心として水平方向に回転自在に取り付けられている。
また、第２の上側駆動アーム２２の他方の端部（先端部）には、第２の上側従動アーム３２の一方の端部（基端部）が、第２の上側駆動アーム２２の上方において支軸Ｂを中心として水平方向に回転自在に取り付けられている。
さらに、第１の上側従動アーム３１の他方の端部（先端部）と、第２の上側従動アーム３２の他方の端部（先端部）とが、第２の上側従動アーム３２の下方において支軸Ｃ、Ｂを中心としてそれぞれ水平方向に回転自在に取り付けられている。
本実施の形態の場合、支軸ＡＣ間の軸間距離は、回転軸Ｏ及び支軸Ｂ間の距離と同一となるように設定されている。また、支軸ＢＣ間の軸間距離は、回転軸Ｏ及び支軸Ａ間の距離と同一となるように設定されている。
なお、支軸ＡＣ間の軸間距離と回転軸Ｏ及び支軸Ｂ間の距離が、支軸ＢＣ間の軸間距離と回転軸Ｏ及び支軸Ａ間の距離より長くなるように構成されている。
第１の上側平行クランク機構４の先端部即ち動作側端部には、第２の上側平行クランク機構５が連結されている。
この第２の上側平行クランク機構５は、第１の上側平行クランク機構４の第２の上側従動アーム３２と、第３の上側従動アーム３３と、第４の上側従動アーム３４と、第５の上側従動アームである上側エンドエフェクタ４０の一部３６によって構成されている。
ここで、第２の上側従動アーム３２の第１の上側従動アーム３１側の端部には、第２の上側従動アーム３２の上方において、第３の上側従動アーム３３の一方の端部（基端部）が、上述した支軸Ｃを中心として水平方向に回転自在に取り付けられている。
また、第２の上側従動アーム３２の第２の上側駆動アーム２２側の端部には、第２の上側従動アーム３２の上方において、第４の上側従動アーム３４の一方の端部（基端部）が、上述した支軸Ｂを中心として水平方向に回転自在に取り付けられている。
これら第３及び第４の上側従動アーム３３，３４は、第２の上側駆動アーム２２及び第１の上側従動アーム３１と軸間距離が同一となるように構成されている。
さらに、第３及び第４の上側従動アーム３３，３４の他方の端部（先端部）は、上側エンドエフェクタ４０の下方において、支軸ＢＣ間の距離と同一の軸間距離を有する位置に設けられた支軸Ｄ、Ｅ中心として水平方向に回転自在に取り付けられている。
本実施の形態では、第２の上側従動アーム３２に、第１の上側駆動アーム２２と第３の上側従動アーム３３の回転方向が反対方向で且つ同一の角度となるように構成されたギアボックスからなる動力伝達機構３５が設けられている。
すなわち、第２の上側駆動アーム２２の動力が第２の上側従動アーム３２の動力伝達機構３５を介して伝達され、第３の上側従動アーム３３が第１の上側駆動アーム２２と同一角度で反対方向に回転するように構成されている。
そして、このような構成により、第２の上側平行クランク機構５の動作先端部の支軸Ｄ、Ｅが基板搬送方向Ｐに沿って直進し、回転軸Ｏ上を通過するようになっている。
本実施の形態の上側エンドエフェクタ４０は、上述した支軸Ｄ、Ｅから基板搬送方向Ｐに延び所定の間隔で設けられた二つの支持アーム４１、４２を有し、各支持アーム４１、４２の先端部に、基板１０を載置する基板載置部４３、４４がそれぞれ設けられている。
図４に示すように、下側搬送機構１Ｂは、それぞれ直線状に延びる、第１の下側駆動アーム５１と、第２の下側駆動アーム５２と、第１の下側従動アーム６１と、第２の下側従動アーム６２によって構成される第１の下側平行クランク機構６を有している。
ここで、第１の下側駆動アーム５１は第３の駆動軸１３に連結され、第２の下側駆動アーム５２は、第２の駆動軸１２の第２の連結部１２ｂに連結されている。
第１の下側駆動アーム５１の他方の端部（先端部）には、第１の下側従動アーム６１の一方の端部（基端部）が、第１の下側駆動アーム５１の上方において支軸Ｆを中心として水平方向に回転自在に取り付けられている。
また、第２の下側駆動アーム５２の他方の端部（先端部）には、第２の下側従動アーム６２の一方の端部（基端部）が、第２の下側駆動アーム５２の上方において支軸Ｇを中心として水平方向に回転自在に取り付けられている。
ところで、本実施の形態では、図２に示すように、第１の下側平行クランク機構６の第２の下側駆動アーム５２は第２の駆動軸１２の第２の連結部１２ｂに連結され、第１の上側平行クランク機構４の第２の上側駆動アーム２２は、第２の駆動軸１２の第１の連結部１２ａに連結されている。
ここで、第１の下側平行クランク機構６の第２の下側駆動アーム５２は、上述した第１の上側平行クランク機構４の第２の上側駆動アーム２２と共に第２の駆動軸１２に固定されているため、第２の駆動軸１２を回転させると、同じ方向に同じ角度回転する。
なお、本実施の形態では、第１の上側平行クランク機構４の第２の上側駆動アーム２２と、第１の下側平行クランク機構６の第２の下側駆動アーム５２とは、同一の軸間距離を有するように構成されており、図１、３、４に示すように、ホームポジションにある場合に、基板搬送方向Ｐに対して線対称となるようにこの角度が定められている。
そして、第１の下側平行クランク機構６の第１の下側従動アーム６１の他方の端部（先端部）と、第２の下側駆動アーム５２の他方の端部（先端部）とが、第２の下側従動アーム６２の下方において支軸Ｈ、Ｇを中心としてそれぞれ水平方向に回転自在に取り付けられている。
本実施の形態の場合、支軸ＦＨ間の軸間距離は、回転軸Ｏ及び支軸Ｇ間の距離と同一となるように設定されている。また、支軸ＧＨ間の軸間距離は、回転軸Ｏ及び支軸Ｆ間の距離と同一となるように設定されている。
なお、支軸ＦＨ間の軸間距離と回転軸Ｏ及び支軸Ｇ間の距離が、支軸ＧＨ間の軸間距離と回転軸Ｏ及び支軸Ｆ間の距離より長くなるように構成されている。
第１の下側平行クランク機構６の先端部即ち動作側端部には、第２の下側平行クランク機構７が連結されている。
この第２の下側平行クランク機構７は、第１の下側平行クランク機構６の第２の下側従動アーム６２と、第３の下側従動アーム６３と、第４の下側従動アーム６４と、下側エンドエフェクタ７０の一部６６によって構成されている。
ここで、第２の下側従動アーム６２の第１の下側従動アーム６１側の端部には、第２の下側従動アーム６２の上方において、第３の下側従動アーム６３の一方の端部（基端部）が、上述した支軸Ｈを中心として水平方向に回転自在に取り付けられている。
また、第２の下側従動アーム６２の第２の下側駆動アーム５２側の端部には、第２の下側従動アーム６２の上方において、第４の下側従動アーム６４の一方の端部（基端部）が、上述した支軸Ｇを中心として水平方向に回転自在に取り付けられている。
これら第３及び第４の下側従動アーム６３、６４は、第２の下側駆動アーム５２及び第１の下側従動アーム６１と軸間距離が同一となるように構成されている。
さらに、第３及び第４の下側従動アーム６３、６４の他方の端部（先端部）は、下側エンドエフェクタ７０の下方において、支軸ＧＨ間の距離と同一の軸間距離を有する位置に設けられた支軸Ｉ、Ｊ中心として水平方向に回転自在に取り付けられている。
本実施の形態では、第２の下側従動アーム６２に、第２の下側駆動アーム５２と第３の下側従動アーム６３の回転方向が反対方向で且つ同一の角度となるように構成されたギアボックスからなる動力伝達機構６５が設けられている。
すなわち、第２の下側駆動アーム５２の動力が第２の下側従動アーム６２の動力伝達機構６５を介して伝達され、第３の下側従動アーム６３が第２の下側駆動アーム５２と同一角度で反対方向に回転するように構成されている。
そして、このような構成により、第２の下側クランク機構７の動作先端部の支軸Ｉ、Ｊが基板搬送方向Ｐに沿って直進し、回転軸Ｏ上を通過するようになっている。
本実施の形態の下側エンドエフェクタ７０は、上述した支軸Ｉ、Ｊから基板搬送方向Ｐに延び所定の間隔で設けられた二つの支持アーム７１、７２を有し、各支持アーム７１、７２の先端部に、基板を載置する基板載置部７３、７４がそれぞれ設けられている。
さらに、図１（ｂ）に示すように、下側エンドエフェクタ７０は、上側搬送機構１Ａの第１の上側平行クランク機構４と第２の上側平行クランク機構５の間の高さ位置に設けられ、また各部材同士が接触しないように、それぞれの形状及び大きさが定められている。
以下、本実施の形態の動作について説明する。
まず、図５に示す原点位置から上側搬送機構を伸長させる場合について、図６〜図１０を参照して説明する。
この場合は、図６に示すように、第２の駆動軸１２を時計回り方向に所定角度回転させると同時に、図７に示すように、第３の駆動軸１３を時計回り方向に同じ角度回転させる。
本実施の形態の場合、第２の駆動軸１２には、下側搬送機構１Ｂの第２の下側駆動アーム５２が固定されているため、この第２の下側駆動アーム５２も時計回り方向に所定角度回転する。
そして、この回転動作により、第１の上側平行クランク機構４と第２の上側平行クランク機構５が基板搬送方向Ｐに移動し、図８に示すように、上側エンドエフェクタ４０が回転軸Ｏに対して基板搬送方向Ｐの下流側に配置される。
一方、下側搬送機構１Ｂは、回転軸Ｏを中心として、時計回り方向に所定角度旋回し、図９に示す姿勢になる。
そして、以上の動作により、図１０に示すように、上側搬送機構１Ａが伸長するとともに、下側搬送機構１Ｂが所定角度旋回した状態になる。
なお、下側搬送機構１Ｂの下側エンドエフェクタ７０は、上側搬送機構１Ａの第１の上側平行クランク機構４と第２の上側平行クランク機構５の間の高さ位置に設けられているため、上側搬送機構１Ａには接触しない。
一方、上側搬送機構１Ａと下側搬送機構１Ｂを原点位置に戻す場合には、第２の駆動軸１２を反時計回り方向に所定角度回転させると同時に、第３の駆動軸１３を反時計回り方向に同じ角度回転させる。
次に、図５に示す原点位置から下側搬送機構１Ｂを伸長させる場合について、図１１〜図１５を参照して説明する。
この場合は、図１１に示すように、第２の駆動軸１２を反時計回り方向に所定角度回転させると同時に、図１２に示すように、第１の駆動軸を反時計回り方向に同じ角度回転させる。
本実施の形態の場合、第２の駆動軸１２には、上側搬送機構１Ａの第２の上側駆動アーム２２が固定されているため、この第２の上側駆動アーム２２も反時計回り方向に所定角度回転する。
そして、この回転動作により、第１の下側平行クランク機構６と第２の下側平行クランク機構７が基板搬送方向Ｐに移動し、図１３に示すように、下側エンドエフェクタ７０が回転軸Ｏに対して基板搬送方向Ｐ下流側に配置される。
また、上側搬送機構１Ａが回転軸Ｏを中心として、反時計回り方向に所定角度旋回し、図１４に示す姿勢になる。
そして、以上の動作により、図１５に示すように、下側搬送機構１Ｂが伸長するとともに、上側搬送機構１Ａが所定角度旋回した状態になる。
なお、下側搬送機構１Ｂの下側エンドエフェクタ７０は、上側搬送機構１Ａの第１の上側平行クランク機構４と第２の上側平行クランク機構５の間の高さ位置に設けられているため、上側搬送機構１Ａには接触しない。
一方、上側搬送機構１Ａと下側搬送機構１Ｂを原点位置に戻す場合には、第２の駆動軸１２を反時計回り方向に所定角度回転させると同時に、第３の駆動軸１３を反時計回り方向に同じ角度回転させる。
なお、搬送ロボット１を旋回させる場合には、ホームポジションの状態において、第１〜第３の駆動軸１１〜１３を同時に同一方向へ同じ角度回転させればよい。
以上述べたように本実施の形態にあっては、第１及び第２の駆動軸１１、１２に固定された第１及び第２の上側駆動アーム２１、２２によって構成される上側搬送機構１Ａと、第２及び第３の駆動軸１２、１３に固定された第１及び第２の下側駆動アーム５１、５２によって構成される下側搬送機構１Ｂとを有し、これら第１〜３の駆動軸１１〜１３は同心状に設けられていることから、上側搬送機構１Ａと下側搬送機構１Ｂとを第１〜３の駆動軸１１〜１３に対してそれぞれ側方に配置して動作させることができ、これにより複数の搬送物を同時に搬送することによりスループットを向上させるとともに、搬送ロボット及びこれを配置する真空装置の高さを低く抑えることができる。また、大きな真空槽内において搬送物を搬送することも可能になる。
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上記実施の形態では、上側搬送機構１Ａと下側搬送機構１Ｂの対応するアームの軸間距離が同一となるようにしたが、本発明はこれに限られず、上側搬送機構１Ａと下側搬送機構１Ｂとにおいて各アームの軸間距離を異なるように構成することもできる。
さらに、上記実施の形態では、各エンドエフェクタにそれぞれ載置部を二つ設けたが、本発明はこれに限られず、一つ又は三つ以上設けることもできる。
１…搬送ロボット
１Ａ…上側搬送機構
１Ｂ…下側搬送機構
４…第１の上側平行クランク機構
５…第２の上側平行クランク機構
６…第１の下側平行クランク機構
７…第２の下側平行クランク機構
１０…基板
１１…第１の駆動軸
１２…第２の駆動軸
１３…第３の駆動軸
２１…第１の上側駆動アーム
２２…第２の上側駆動アーム
４０…上側エンドエフェクタ（上側搬送部）
５１…第１の下側駆動アーム
５２…第２の下側駆動アーム
７０…下側エンドエフェクタ（下側搬送部）

Claims (3)

  1. 所定の回転軸を中心として水平面内で回転可能に設けられた第１、第２及び第３の駆動軸と、
    前記第１の駆動軸に固定された第１の上側駆動アームと、前記第１の上側駆動アームの下方において前記第２の駆動軸に固定された第２の上側駆動アームと、
    前記第１及び第２の上側駆動アームの先端部にそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第１の上側従動アーム及び第２の上側従動アームとからなる第１の上側平行クランク機構と、
    前記第１の上側平行クランク機構の上方に配置され、前記第２の上側従動アームと、当該第２の上側従動アームの両端部においてそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第３の上側従動アーム及び第４の上側従動アームと、当該第３の上側従動アーム及び第４の上側従動アームの先端部にそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第５の上側従動アームとからなる第２の上側平行クランク機構と、
    前記第５の上側従動アームの先端部に取り付けられた上側搬送部とを有する上側搬送機構と、
    前記第２の上側駆動アームの下方において前記第３の駆動軸に固定された第１の下側駆動アームと、前記第２の上側駆動アームの下側で且つ前記第１の下側駆動アームの上側において前記第２の駆動軸に前記第２の上側駆動アームに対して所定の角度で固定された第２の下側駆動アームと、
    前記第１及び第２の下側駆動アームの先端部にそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第１の下側従動アーム及び第２の下側従動アームとからなる第１の下側平行クランク機構と、
    前記第２の下側従動アームと、当該第２の下側従動アームの両端部においてそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第３の下側従動アーム及び第４の下側従動アームと、当該第３の下側従動アーム及び第４の下側従動アームの先端部にそれぞれ水平面内において回転可能に連結された第５の下側従動アームとからなる第２の下側平行クランク機構と、
    前記第５の下側従動アームの先端部で、前記第１の上側平行クランク機構と前記第２の上側平行クランク機構の間の高さ位置に設けられ、他の部材に接触しないように形成された下側搬送部とを有する下側搬送機構と、を有し、
    前記上側搬送機構を伸縮させる際、前記第２の駆動軸と前記第３の駆動軸を同一方向に回転させ、かつ、前記下側搬送機構を伸縮させる際、前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸を同一方向に回転させるように構成されている搬送ロボット。
  2. 前記上側搬送部及び前記下側搬送部が、それぞれ二つの載置部を有している請求項１記載の搬送ロボット。
  3. 真空槽と、
    前記真空槽内に設けられた請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の搬送ロボットとを有する真空装置。
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