JP6313963B2 - 産業用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、真空中で使用される産業用ロボットに関する。

従来、真空中で基板を搬送する真空ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の真空ロボットは、基板が搭載されるハンドと、ハンドが先端側に連結されるアームと、アームの基端側が連結される本体部とを備えている。アームは、本体部に回動可能に連結されるアームベースと、その基端側がアームベースに回動可能に連結される第１アームと、その基端側が第１アームの先端側に回動可能に連結される第２アームとを備えている。また、アームは、その基端側がアームベースに回動可能に連結される第１リンクと、その基端側が第１リンクの先端側に回動可能に連結される第２リンクと、第１アームの先端側と第１リンクの先端側とを繋ぐ第１連結リンクと、第２アームの先端側と第２リンクの先端側とを繋ぐ第２連結リンクとを備えている。

特許文献１に記載の真空ロボットでは、アームベースおよび第１アームは、中空状に形成されている。また、第２アーム、第１リンク、第２リンク、第１連結リンクおよび第２連結リンクも中空状に形成されている。アームベースの内部には、アームを駆動するアーム駆動用モータと、アーム駆動用モータの回転を減速して第１アームへ伝達する第１減速機が配置されている。第１減速機の出力軸には、第１アームの基端側が固定されている。第１アームの先端側には、アーム駆動用モータの回転を減速して第２アームへ伝達する第２減速機が配置されている。第２減速機の出力軸には、第２アームの基端側が固定されている。

また、特許文献１に記載の真空ロボットでは、本体部の一部が真空容器の底面に固定されており、アームおよびハンドは、真空中に配置されている。中空状に形成されるアームベースおよび第１アームの内部空間では、気密性が確保されており、アームベースおよび第１アームの内部空間は、大気圧となっている。すなわち、アーム駆動用モータ、第１減速機および第２減速機は、大気中に配置されている。一方、第２アーム、第１リンク、第２リンク、第１連結リンクおよび第２連結リンクには、それらの内部空間に通じる開口部が形成されており、第２アーム、第１リンク、第２リンク、第１連結リンクおよび第２連結リンクの内部空間は真空となっている。すなわち、アームベースと第１リンクとを回動可能に連結する軸受や、第１リンクと第２リンクとを回動可能に連結する軸受等は、真空中に配置されている。

特開２０１１−１０１９１２号公報

特許文献１に記載の真空ロボットでは、アームが真空中に配置されていても、アームベースおよび第１アームの内部空間が大気圧となっているため、アームベースの内部に配置されるアーム駆動用モータを冷却することが可能になる。また、この真空ロボットでは、ハンドに搭載される基板の温度が高くても、アームベースおよび第１アームを内部から冷却して、アームベースや第１アームの温度上昇を抑制することが可能になる。したがって、アームベースや第１アームの熱膨張を抑制することが可能になる。さらに、この真空ロボットでは、アームが真空中に配置されていても、アーム駆動用モータ、第１減速機および第２減速機が大気中に配置されているため、アーム駆動用モータ、第１減速機および第２減速機の潤滑剤として、真空グリース等の高価な潤滑剤を使用する必要がなく、大気圧中で使用されるグリース等の潤滑剤を使用すれば良い。したがって、真空ロボットの初期コストおよびランニングコストを低減することが可能になる。

しかしながら、この真空ロボットでは、アームを構成する第２アーム、第１リンク、第２リンク、第１連結リンクおよび第２連結リンクの内部空間が真空となっているため、ハンドに搭載される基板の温度が高いと、第２アーム、第１リンクおよび第２リンク等の温度が高くなって、第２アーム、第１リンクおよび第２リンク等の熱膨張量が大きくなるおそれがある。第２アーム、第１リンクおよび第２リンク等の熱膨張量が大きくなると、ハンドに搭載されて搬送される基板が、本来の目標到達位置から大きくずれるおそれがある。

また、この真空ロボットでは、アームベースと第１リンクとを回動可能に連結する軸受や、第１リンクと第２リンクとを回動可能に連結する軸受等が真空中に配置されているため、ハンドに搭載される基板の温度が高いと、これらの軸受の温度が上昇して、これらの軸受の寿命が低下するおそれがある。また、これらの軸受が真空中に配置されているため、これらの軸受の潤滑剤として、真空グリース等の高価な潤滑剤を使用しなければならない。したがって、この真空ロボットでは、初期コストおよびランニングコストが高くなる。

そこで、本発明の課題は、ハンドに搭載されて真空中で搬送される搬送対象物の温度が高くても、搬送対象物の目標到達位置からのずれを抑制して搬送対象物の搬送精度を高めること、および、初期コストおよびランニングコストを低減することが可能な産業用ロボットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットは、本体部と、本体部にその基端側が回動可能に連結される第１アーム部と第１アーム部の先端側にその基端側が回動可能に連結される第２アーム部とから構成されるアームと、第２アーム部の先端側に回動可能に連結されるハンドと、第１アーム部に対して第２アーム部を回動させるための第１モータと、第２アーム部に対してハンドを回動させるための第２モータと、第１モータの回転を減速して第２アーム部に伝達する第１減速機と、第２モータの回転を減速してハンドに伝達する第２減速機と、第１減速機の出力側に固定される中空回転軸とを備え、ハンドとアームとは、真空中に配置され、第２アーム部は、第１アーム部よりも上側に配置され、第１アーム部と第２アーム部とから構成されるアームの全体は、中空状に形成され、アームの内部空間は、大気圧となっており、第１減速機は、第１アーム部と第２アーム部とを繋ぐ第１関節部の少なくとも一部を構成するとともに第１アーム部の内部に配置され、第２減速機は、第２アーム部とハンドとを繋ぐ第２関節部の少なくとも一部を構成するとともに第２アーム部の内部に配置され、第１モータおよび第２モータは、第１アーム部の内部に配置され、第１減速機は、その径方向の中心に貫通孔が形成された中空減速機であるとともに、貫通孔の軸中心と中空回転軸の軸中心とが一致するように配置され、中空回転軸の下端は、第１減速機の出力側に固定され、中空回転軸の上端は、第２アーム部の基端側の下面に固定されていることを特徴とする。

本発明の産業用ロボットでは、アームの全体が中空状に形成され、アームの内部空間が大気圧となっている。そのため、本発明では、ハンドに搭載されて真空中で搬送される搬送対象物の温度が高くても、アームの内部からアームの全体を冷却して、アーム全体の温度上昇を抑制することが可能になる。したがって、本発明では、ハンドに搭載されて真空中で搬送される搬送対象物の温度が高くても、アーム全体の熱膨張を抑制することが可能になり、その結果、搬送対象物の目標到達位置からのずれを抑制して搬送対象物の搬送精度を高めることが可能になる。

また、本発明では、アームの全体が中空状に形成され、アームの内部空間が大気圧となっているため、ハンドに搭載されて真空中で搬送される搬送対象物の温度が高くても、アームの内部に配置される全ての軸受の温度上昇を抑制して、これらの軸受の寿命の低下を抑制することが可能になる。また、本発明では、アームの内部空間が大気圧となっているため、アームの内部に配置されるモータや減速機の潤滑剤として、真空グリース等の高価な潤滑剤ではなく、大気圧中で使用されるグリース等の潤滑剤を使用することが可能になる。したがって、本発明では、産業用ロボットの初期コストおよびランニングコストを低
減することが可能になる。

また、本発明では、産業用ロボットは、第１アーム部に対して第２アーム部を回動させるための第１モータと、第２アーム部に対してハンドを回動させるための第２モータと、第１モータの回転を減速して第２アーム部に伝達する第１減速機と、第２モータの回転を減速してハンドに伝達する第２減速機とを備え、第１減速機は、第１アーム部と第２アーム部とを繋ぐ第１関節部の少なくとも一部を構成するとともに第１アーム部の内部に配置され、第２減速機は、第２アーム部とハンドとを繋ぐ第２関節部の少なくとも一部を構成するとともに第２アーム部の内部に配置されている。また、第１モータおよび第２モータは、第１アーム部の内部に配置されている。

本発明では、第１減速機が第１関節部の少なくとも一部を構成し、第２減速機が第２関節部の少なくとも一部を構成しているため、第１関節部および第２関節部の剛性を高めることが可能になる。また、第１モータおよび第２モータが第１アーム部の内部に配置されているため、第２アームを小型化することが可能になる。ここで、第２モータが第１アーム部の内部に配置されていると、第２モータからハンドまでの動力の伝達経路が長くなるが、第２減速機が第２関節部の少なくとも一部を構成しているため、第２減速機の出力側にハンドを直接固定することが可能になる。したがって、たとえば、第２減速機が第１関節部を構成するように配置され、第２減速機とハンドとがベルトおよびプーリを介して接続される場合と比較して、ハンドの停止精度を高めることが可能になり、その結果、搬送対象物の搬送精度を高めることが可能になる。

本発明において、産業用ロボットは、アームの内部空間に配置される冷却機構を備えることが好ましい。このように構成すると、アームの内部からアームの全体を効果的に冷却して、アーム全体の温度上昇を効果的に抑制することが可能になる。

以上のように、本発明の産業用ロボットでは、ハンドに搭載されて真空中で搬送される搬送対象物の温度が高くても、搬送対象物の目標到達位置からのずれを抑制して搬送対象物の搬送精度を高めること、および、初期コストおよびランニングコストを低減することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットが有機ＥＬディスプレイの製造システムに組み込まれた状態を示す平面図である。 図１に示す産業用ロボットの図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 図２に示す産業用ロボットの内部構造を側面から説明するための断面図である。 図３に示す第１アーム部および関節部の拡大図である。 図３に示す第２アーム部および関節部の拡大図である。 図１に示すプロセスチャンバーから基板を搬出して他のプロセスチャンバーへ搬入する際の産業用ロボットの動きを説明するための図である。 図１に示すプロセスチャンバーへ基板を搬入する際の産業用ロボットの動きを説明するための図である。 本発明の他の実施の形態にかかる産業用ロボットの平面図である。 本発明の他の実施の形態にかかる産業用ロボットの平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（産業用ロボットの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１が有機ＥＬディスプレイの製造システム３に組み込まれた状態を示す平面図である。図２は、図１に示す産業用ロボット１の図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。図３は、図２に示す産業用ロボット１の内部構造を側面から説明するための断面図である。

本形態の産業用ロボット１（以下、「ロボット１」とする。）は、搬送対象物である有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ用のガラス基板２（以下、「基板２」とする。）を搬送するためのロボットである。このロボット１は、比較的大型の基板２の搬送に適したロボットである。ロボット１は、図１に示すように、有機ＥＬディスプレイの製造システム３に組み込まれて使用される。

製造システム３は、中心に配置されるトランスファーチャンバー４（以下、「チャンバー４」とする。）と、チャンバー４を囲むように配置される複数のプロセスチャンバー５〜１０（以下、「チャンバー５〜１０」とする。）とを備えている。チャンバー４およびチャンバー５〜１０の内部は、真空になっている。チャンバー４の内部には、ロボット１の一部が配置されている。ロボット１を構成する後述のフォーク部２１がチャンバー５〜１０内に入り込むことで、ロボット１は、チャンバー５〜１０間で基板２を搬送する。すなわち、ロボット１は、真空中で基板２を搬送する。チャンバー５〜１０には、各種の装置等が配置されており、ロボット１で搬送された基板２が収容される。また、チャンバー５〜１０では、基板２に対して各種の処理が行われる。製造システム３のより具体的な構成については後述する。

図２、図３に示すように、ロボット１は、基板２が搭載されるハンド１３と、ハンド１３がその先端側に回動可能に連結されるアーム１４と、アーム１４の基端側が回動可能に連結される本体部１５と、本体部１５を昇降させる昇降機構１６とを備えている。本体部１５および昇降機構１６は、略有底円筒状のケース体１７の中に収容されている。ケース体１７の上端には、円板状に形成されたフランジ１８が固定されている。フランジ１８には、本体部１５の上端側部分が配置される貫通孔が形成されている。なお、図２（Ａ）では、本体部１５、昇降機構１６およびケース体１７等の図示を省略している。

ハンド１３およびアーム１４は、本体部１５の上側に配置されている。また、ハンド１３およびアーム１４は、フランジ１８の上側に配置されている。上述のように、ロボット１の一部は、チャンバー４の内部に配置されている。具体的には、ロボット１の、フランジ１８の下端面よりも上側の部分がチャンバー４の内部に配置されている。すなわち、ロボット１の、フランジ１８の下端面よりも上側の部分は、真空領域ＶＲの中に配置されており、ハンド１３およびアーム１４は、真空中に配置されている。一方、ロボット１の、フランジ１８の下端面よりも下側の部分は、大気領域ＡＲの中（大気中）に配置されている。

ハンド１３は、アーム１４に連結される基部２０と、基板２が搭載される４本のフォーク部２１とを備えている。フォーク部２１は、直線状に形成されている。４本のフォーク部２１のうちの２本のフォーク部２１は、互いに所定の間隔をあけた状態で平行に配置されている。この２本のフォーク部２１は、基部２０から水平方向の一方側へ突出するように基部２０に固定されている。残りの２本のフォーク部２１は、基部２０から水平方向の一方側へ突出する２本のフォーク部２１と反対側に向かって基部２０から突出するように基部２０に固定されている。

アーム１４は、第１アーム部２３と第２アーム部２４との２個のアーム部によって構成されている。第１アーム部２３および第２アーム部２４は、中空状に形成されている。すなわち、アーム１４の全体は、中空状に形成されている。第１アーム部２３の基端側は、本体部１５に回動可能に連結されている。第１アーム部２３の先端側には、第２アーム部２４の基端側が回動可能に連結されている。すなわち、第１アーム部２３と第２アーム部２４は互いに相対回動可能に連結されている。第２アーム部２４の先端側には、ハンド１３が回動可能に連結されている。

アーム１４と本体部１５との連結部（すなわち、第１アーム部２３と本体部１５との連結部）は、関節部２５となっている。第１アーム部２３と第２アーム部２４との連結部は、関節部２６となっている。アーム１４とハンド１３との連結部（すなわち、第２アーム部２４とハンド１３との連結部）は、関節部２７となっている。第１アーム部２３に対する第２アーム部２４の回動中心と本体部１５に対する第１アーム部２３の回動中心との距離は、第１アーム部２３に対する第２アーム部２４の回動中心と第２アーム部２４に対するハンド１３の回動中心との距離と等しくなっている。本形態では、関節部２６は、第１アーム部２３と第２アーム部２４とを繋ぐ第１関節部であり、関節部２７は、第２アーム部２４とハンド１３とを繋ぐ第２関節部である。

第１アーム部２３は、本体部１５から水平方向の一方側へ伸びるように、本体部１５に取り付けられている。第１アーム部２３には、第１アーム部２３が伸びる方向と反対側（すなわち、水平方向の他方側）へ本体部１５から伸びるカウンターウエイト２８が取り付けられている。第２アーム部２４は、第１アーム部２３よりも上側に配置されている。また、ハンド１３は、第２アーム部２４よりも上側に配置されている。

本体部１５には、本体部１５に対して第１アーム部２３を回動させるためのモータ３１が取り付けられている。また、本体部１５は、第１アーム部２３の基端側が固定される中空回転軸３２と、モータ３１の回転を減速して第１アーム部２３に伝達する減速機３３と、減速機３３のケース体を保持するとともに中空回転軸３２を回動可能に保持する略円筒状の保持部材３４とを備えている。

減速機３３は、その径方向の中心に貫通孔が形成された中空減速機である。この減速機３３は、その貫通孔の軸中心と中空回転軸３２の軸中心とが一致するように配置されている。減速機３３の入力側には、プーリおよびベルトを介してモータ３１が連結されている。減速機３３の出力側には、中空回転軸３２の下端が固定されている。中空回転軸３２の上端には、第１アーム部２３の基端側の下面が固定されている。中空回転軸３２は、保持部材３４の内周側に配置されており、中空回転軸３２の外周面と保持部材３４の内周面との間には軸受が配置されている。

関節部２５には、真空領域ＶＲへの空気の流出を防ぐ磁性流体シール３５が配置されている。磁性流体シール３５は、中空回転軸３２の外周面と保持部材３４の内周面との間に配置されている。また、関節部２５には、真空領域ＶＲへの空気の流出を防ぐためのベローズ３６が配置されている。具体的には、磁性流体シール３５の外周側であって、かつ、保持部材３４の外周側にベローズ３６が配置されている。ベローズ３６の下端は、保持部材３４に固定され、ベローズ３６の上端は、フランジ１８に固定されている。昇降機構１６を構成する後述のモータ４０が回転して本体部１５が昇降すると、ベローズ３６が伸縮する。

昇降機構１６は、上下方向を軸方向として配置されるネジ部材３８と、ネジ部材３８に係合するナット部材３９と、ネジ部材３８を回転させるモータ４０とを備えている。ネジ部材３８は、ケース体１７の底面側に回転可能に取り付けられている。モータ４０は、ケース体１７の底面側に取り付けられている。ネジ部材３８は、プーリおよびベルトを介してモータ４０に連結されている。ナット部材３９は、所定のブラケットを介して本体部１５に取り付けられている。本形態では、モータ４０が回転すると、ネジ部材３８が回転して、本体部１５がナット部材３９と一緒に昇降する。なお、昇降機構１６は、本体部１５を上下方向へ案内するためのガイド軸と、このガイド軸に係合して上下方向へスライドするガイドブロックとを備えている。

（第１アーム部、第２アーム部の内部の構成および関節部の構成）
図４は、図３に示す第１アーム部２３および関節部２６の拡大図である。図５は、図３に示す第２アーム部２４および関節部２７の拡大図である。

上述のように、第１アーム部２３および第２アーム部２４は、中空状に形成されている。中空状に形成される第１アーム部２３の内部空間４５には、第１アーム部２３に対して第２アーム部２４を回動させるための第１モータとしてのモータ４６と、第２アーム部２４に対してハンド１３を回動させるための第２モータとしてのモータ４７とが配置されている。関節部２６は、モータ４６の回転を減速して第２アーム部２４に伝達する第１減速機としての減速機４８を備えている。減速機４８は、その径方向の中心に貫通孔が形成された中空減速機である。また、関節部２６は、中空回転軸５０と、中空回転軸５０の外周側に、かつ、中空回転軸５０と同軸上に配置される中空回転軸５１とを備えている。なお、中空回転軸５０の外周面と中空回転軸５１の内周面との間には、軸受が配置されている。

減速機４８の入力側には、プーリ５２、５３およびベルト５４を介してモータ４６が連結されている。減速機４８の出力側には、中空回転軸５１の下端が固定されている。減速機４８は、その貫通孔の軸中心と中空回転軸５１の軸中心とが一致するように配置されている。中空回転軸５１の上端は、第２アーム部２４の基端側の下面に固定されている。減速機４８のケース体は、略円筒状に形成される保持部材５５に固定されている。保持部材５５は、第１アーム部２３の先端側に固定されている。また、保持部材５５は、中空回転軸５１の外周側に配置されている。モータ４６が回転すると、プーリ５２、５３、ベルト５４および減速機４８等を介してモータ４６の動力が第２アーム部２４の基端側に伝達されて、第２アーム部２４が回動する。

中空回転軸５０の下端側には、プーリ５７が固定されている。モータ４７の出力軸には、プーリ５８が固定されている。プーリ５７とプーリ５８とには、ベルト５９が架け渡されている。中空回転軸５０の上端には、プーリ６０が固定されている。プーリ６０は、中空状に形成される第２アーム部２４の基端側の内部に配置されている。関節部２７は、モータ４７の回転を減速してハンド１３に伝達する第２減速機としての減速機６１と、中空回転軸６２とを備えている。減速機６１は、その径方向の中心に貫通孔が形成された中空減速機である。

減速機６１の入力側には、プーリ６３が固定されている。プーリ６０とプーリ６３とには、ベルト６４が架け渡されている。減速機６１の出力側には、中空回転軸６２の下端が固定されている。減速機６１は、その貫通孔の軸中心と中空回転軸６２の軸中心とが一致するように配置されている。中空回転軸６２の上端は、ハンド１３の基部２０の下面に固定されている。減速機６１のケース体は、略円筒状に形成される保持部材６５に固定されている。保持部材６５は、第２アーム部２４の先端側に固定されている。また、保持部材６５は、中空回転軸６２の外周側に配置されている。モータ４７が回転すると、プーリ５７、５８、６０、６３、ベルト５９、６４および減速機６１等を介してモータ４７の動力がハンド１３の基部２０に伝達されて、ハンド１３が回動する。

第１アーム部２３の内部空間４５は密閉されており、内部空間４５の圧力は大気圧となっている。また、第２アーム部２４の内部空間６６も密閉されており、内部空間６６の圧力も大気圧となっている。すなわち、アーム１４の内部空間４５、６６は、大気圧となっている。なお、内部空間４５と内部空間６６とは、中空回転軸５０の内周側を介して通じている。また、第１アーム部２３の基端側の下面には、中空回転軸３２の内周側に通じる貫通孔（図示省略）が形成されており、内部空間４５は、大気圧となっている本体部１５の内部に通じている。

上述のように、モータ４６、４７は、内部空間４５に配置されている。また、減速機４８は、第１アーム部２３の先端側において、内部空間４５に配置され、減速機６１は、第２アーム部２４の先端側において、内部空間６６に配置されている。すなわち、モータ４６、４７および減速機４８、６１は、大気中に配置されている。モータ４６には、モータ４６を冷却するための冷却用パイプ７０が巻回されている。この冷却用パイプ７０には、圧縮空気が供給可能となっており、冷却用パイプ７０の内部を通過する圧縮空気によって、モータ４６が冷却される。なお、本形態では、モータ４７の発熱量はモータ４６の発熱量に比べて小さいため、モータ４７には、冷却用パイプが巻回されていない。

関節部２６には、内部空間４５の密閉状態を確保するための磁性流体シール７１が配置され、関節部２７には、内部空間６６の密閉状態を確保するための磁性流体シール７２が配置されている。すなわち、関節部２６には、内部空間４５から真空領域ＶＲへの空気の流出を防ぐ磁性流体シール７１が配置され、関節部２７には、内部空間６６から真空領域ＶＲへの空気の流出を防ぐ磁性流体シール７２が配置されている。磁性流体シール７１は、中空回転軸５１の外周面と保持部材５５の内周面との間に配置され、磁性流体シール７２は、中空回転軸６２の外周面と保持部材６５の内周面との間に配置されている。なお、内部空間６６には、ベルト６４の張力を調整するためのテンションプーリ７３が配置され
ている。

（製造システムの構成）
上述のように、製造システム３は、チャンバー４を囲むように配置される複数のチャンバー５〜１０を備えている。本形態の製造システム３では、チャンバー４を囲むように６個のチャンバー５〜１０が配置されている。以下では、図１において、互いに直交する３つの方向のそれぞれをＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向とする。ロボット１は、その上下方向がＺ方向と一致するように配置されている。したがって、以下では、Ｚ方向を上下方向とする。また、以下では、Ｘ１方向側を「右」側、Ｘ２方向側を「左」側、Ｙ１方向側を「前」側、Ｙ２方向側を「後（後ろ）」側とする。

チャンバー４は、上下方向から見たときの形状が略八角形状となるように形成されている。チャンバー５は、チャンバー４の左端に繋がるように配置され、チャンバー６は、チャンバー４の右端に繋がるように配置されている。また、チャンバー７およびチャンバー８は、チャンバー４の後端に繋がるように配置されている。チャンバー７とチャンバー８とは、左右方向で隣接している。本形態では、チャンバー７が左側に配置され、チャンバー８が右側に配置されている。さらに、チャンバー９およびチャンバー１０は、チャンバー４の前端に繋がるように配置されている。チャンバー９とチャンバー１０とは、左右方向で隣接している。本形態では、チャンバー９が左側に配置され、チャンバー１０が右側に配置されている。

チャンバー５、６は、上下方向から見たときに、本体部１５に対する第１アーム部２３の回動中心Ｃ１を通過する左右方向に平行な仮想線がチャンバー５、６の前後方向の中心位置を通過するように配置されている。チャンバー７、８は、回動中心Ｃ１を通過する前後方向に平行な仮想線がチャンバー７、８間の左右方向の中心位置を通過するように配置されている。すなわち、左右方向におけるチャンバー７、８の中心位置は、回動中心Ｃ１に対してオフセットしている。同様に、チャンバー９、１０は、回動中心Ｃ１を通過する前後方向に平行な仮想線がチャンバー９、１０間の左右方向の中心位置を通過するように配置されている。すなわち、左右方向におけるチャンバー９、１０の中心位置は、回動中心Ｃ１に対してオフセットしている。また、左右方向において、チャンバー７とチャンバー９とが同じ位置に配置され、チャンバー８とチャンバー１０とが同じ位置に配置されている。

（産業用ロボットの概略動作）
図６は、図１に示すプロセスチャンバー５から基板２を搬出してプロセスチャンバー６へ基板２を搬入する際の産業用ロボット１の動きを説明するための図である。図７は、図１に示すプロセスチャンバー７へ基板２を搬入する際の産業用ロボット１の動きを説明するための図である。

ロボット１は、モータ３１、４０、４６、４７を駆動させて、チャンバー５〜１０間で基板２を搬送する。たとえば、図６に示すように、ロボット１は、チャンバー５から基板２を搬出してチャンバー６へ基板２を搬入する。すなわち、ロボット１は、図６（Ａ）に示すように、アーム１４を伸ばしてチャンバー５内で基板２を搭載した後、図６（Ｂ）に示すように、第１アーム部２３と第２アーム部２４とが上下方向で重なるまでアーム１４を縮めてチャンバー５から基板２を搬出する。その後、ロボット１は、ハンド１３を１８０°回動させてから、アーム１４を伸ばして、図６（Ｃ）に示すように、チャンバー６へ基板２を搬入する。

また、たとえば、ロボット１は、チャンバー５から搬出された基板２をチャンバー７へ搬入する（図７参照）。このときには、ロボット１は、まず、図７（Ａ）に示すように、アーム１４を縮めた状態から、モータ３１、４６、４７を駆動させて、図７（Ｂ）に示すように、フォーク部２１が前後方向と平行になるとともに基板２がハンド１３の後端側に配置されるように、かつ、左右方向において、第２アーム部２４に対するハンド１３の回動中心Ｃ２と左右方向におけるチャンバー７の中心とが略一致するように、ハンド１３、第１アーム部２３および第２アーム部２４を回動させる。その後、ロボット１は、アーム１４を伸ばして、図７（Ｃ）に示すように、チャンバー７へ基板２を搬入する。

同様に、ロボット１は、たとえば、チャンバー５から搬出された基板２をチャンバー９へ搬入する。このときには、ロボット１は、まず、アーム１４を縮めた状態から、モータ３１、４６、４７を駆動させて、フォーク部２１が前後方向と平行になるとともに基板２がハンド１３の前端側に配置されるように、かつ、左右方向において、回動中心Ｃ２と左右方向におけるチャンバー９の中心とが略一致するように、ハンド１３、第１アーム部２３および第２アーム部２４を回動させる。その後、ロボット１は、アーム１４を伸ばして、チャンバー９へ基板２を搬入する。

また、ロボット１は、たとえば、チャンバー５から搬出された基板２をチャンバー８へ搬入する。このときには、ロボット１は、まず、アーム１４を縮めた状態から、モータ３１、４６、４７を駆動させて、フォーク部２１が前後方向と平行になるとともに基板２がハンド１３の後端側に配置されるように、かつ、左右方向において、回動中心Ｃ２と左右方向におけるチャンバー８の中心とが略一致するように、ハンド１３、第１アーム部２３および第２アーム部２４を回動させる。その後、ロボット１は、アーム１４を伸ばして、チャンバー８へ基板２を搬入する。

さらに、ロボット１は、たとえば、チャンバー５から搬出された基板２をチャンバー１０へ搬入する。このときには、ロボット１は、まず、アーム１４を縮めた状態から、モータ３１、４６、４７を駆動させて、フォーク部２１が前後方向と平行になるとともに基板２がハンド１３の前端側に配置されるように、かつ、左右方向において、回動中心Ｃ２と左右方向におけるチャンバー１０の中心とが略一致するように、ハンド１３、第１アーム部２３および第２アーム部２４を回動させる。その後、ロボット１は、アーム１４を伸ばして、チャンバー１０へ基板２を搬入する。

基板２の搬出時および搬入時には、ハンド１３および第１アーム部２３は、本体部１５に対する第１アーム部２３の回動角度と、第２アーム部２４に対するハンド１３の回動角度が等しく、かつ、本体部１５に対する第１アーム部２３の回動方向と、第２アーム部２４に対するハンド１３の回動方向とが逆方向となるように回動する。すなわち、モータ３１、４７は、本体部１５に対する第１アーム部２３の回動角度と、第２アーム部２４に対するハンド１３の回動角度が等しく、かつ、本体部１５に対する第１アーム部２３の回動方向と、第２アーム部２４に対するハンド１３の回動方向とが逆方向となるように回転する。そのため、基板２の搬出時および搬入時におけるハンド１３の向きが一定に保たれる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、アーム１４の全体が中空状に形成され、アーム１４の内部空間４５、６６が大気圧となっている。そのため、本形態では、ハンド１３に搭載されて真空中で搬送される基板２の温度が高くても、アーム１４の内部からアーム１４の全体を冷却して、アーム１４全体の温度上昇を抑制することが可能になる。したがって、本形態では、ハンド１３に搭載されて搬送される基板２の温度が高くても、アーム１４全体の熱膨張を抑制することが可能になり、その結果、チャンバー５〜１０の所定の位置へ基板２を精度良く搬送することが可能になる。すなわち、本形態では、ハンド１３に搭載されて搬送される基板２の温度が高くても、基板２の目標到達位置からのずれを抑制して基板２の搬送精度を高めることが可能になる。

また、本形態では、アーム１４の全体が中空状に形成され、アーム１４の内部空間４５、６６が大気圧となっているため、ハンド１３に搭載されて搬送される基板２の温度が高くても、アーム１４の内部に配置される全ての軸受の温度上昇を抑制して、これらの寿命の低下を抑制することが可能になる。すなわち、本形態では、ハンド１３に搭載されて搬送される基板２の温度が高くても、モータ４６、４７、減速機４８、６１およびテンションプーリ７３等を構成する全ての軸受の寿命の低下を抑制することが可能になる。また、本形態では、アーム１４の内部空間４５、６６が大気圧となっているため、アーム１４の内部に配置されるモータ４６、４７や減速機４８、６１の潤滑剤として、真空グリース等の高価な潤滑剤ではなく、大気圧中で使用されるグリース等の潤滑剤を使用すれば良い。したがって、本形態では、ロボット１の初期コストおよびランニングコストを低減することが可能になる。

また、本形態では、アーム１４の内部空間４５、６６が大気圧となっているため、真空領域ＶＲにおいて、モータ４６、４７、減速機４８、６１、プーリ５２、５３、５７、５８、６０、６３およびベルト５４、５９、６４からのガス（アウトガス）の発生を防止することが可能になる。また、本形態では、アーム１４の内部空間４５、６６が大気圧となっており、真空領域ＶＲ内に配置されるアーム１４の表面積を低減することが可能になるため、真空領域ＶＲにおいて、アーム１４からのアウトガスの発生量を低減することが可能になる。したがって、本形態では、基板２の製造工程において、アウトガスに起因する障害の発生を抑制することが可能になる。

本形態では、減速機４８によって関節部２６の一部が構成され、減速機６１によって関節部２７の一部が構成されている。そのため、本形態では、関節部２６、２７の剛性を高めることが可能になる。

本形態では、モータ４７は第１アーム部２３の内部に配置されている。そのため、本形態では、モータ４７が第２アーム部２４の内部に配置されている場合と比較して、第２アーム部２４を小型化することが可能になる。なお、モータ４７が第１アーム部２３の内部に配置されている場合には、モータ４７からハンド１３までの動力の伝達経路が長くなるが、本形態では、減速機６１によって関節部２７の一部が構成され、減速機６１の出力側にハンド１３が直接固定されている。そのため、本形態では、たとえば、減速機６１が関節部２６を構成するように配置され、減速機６１とハンド１３とがベルトおよびプーリを介して接続される場合と比較して、ハンド１３の停止精度を高めることが可能になり、その結果、基板２の搬送精度を高めることが可能になる。すなわち、減速機６１が関節部２６を構成するように配置され、減速機６１とハンド１３とがベルトおよびプーリを介して接続される場合には、減速機６１とハンド１３とを接続するためのベルトに減速後の負荷がかかるため、ハンド１３が停止する際に、このベルトが伸びてハンド１３の停止精度が低下しやすくなるが、本形態では、減速前の負荷がベルト６４にかかるため、ハンド１３が停止する際のベルト６４の伸びを抑制して、ハンド１３の停止精度を高めることが可能になる。

（産業用ロボットの変形例１）
図８は、本発明の他の実施の形態にかかる産業用ロボット１の平面図である。

上述した形態では、アーム１４は、１個の第１アーム部２３と１個の第２アーム部２４とによって構成されている。この他にもたとえば、図８に示すように、アーム１４は、１個の第１アーム部２３と、２個の第２アーム部２４とによって構成されても良い。この場合には、第１アーム部２３は、略Ｖ形状あるいは直線状に形成されており、その中心部が本体部１５に回動可能に連結される基端部となっている。また、図８に示すように、第１アーム部２３の２個の先端側のそれぞれに第２アーム部２４が回動可能に連結されており、第１アーム部２３の２個の先端側のそれぞれに関節部２６が形成されている。

この場合であっても、上述した形態と同様に、減速機４８によって関節部２６の一部が構成され、減速機６１によって関節部２７の一部が構成されている。また、第１アーム部２３の２個の先端側のそれぞれにおいて、第１アーム部２３の内部空間４５にモータ４６、４７および減速機４８が配置され、２個の第２アーム部２４の先端側のそれぞれにおいて、第２アーム部２４の内部空間６６に減速機６１が配置されている。また、内部空間４５、６６は、大気圧となっている。なお、この場合には、ハンド１３の基部２０には、水平方向の一方側へ突出する２本のフォーク部２１のみが取り付けられる。また、図８では、上述した形態の構成と同一の構成、または、上述した形態の構成に対応する構成については、同一の符号を付している。

（産業用ロボットの変形例２）
図９は、本発明の他の実施の形態にかかる産業用ロボット１の平面図である。

上述した形態では、ロボット１は、１本のアーム１４を備えている。この他にもたとえば、図９に示すように、ロボット１は、本体部１５にその基端側が回動可能に連結される２本のアーム１４を備えていても良い。この場合であっても、上述した形態と同様に、減速機４８によって関節部２６の一部が構成され、減速機６１によって関節部２７の一部が構成されている。また、第１アーム部２３の先端側において、第１アーム部２３の内部空間４５にモータ４６、４７および減速機４８が配置され、第２アーム部２４の先端側のそれぞれにおいて、第２アーム部２４の内部空間６６に減速機６１が配置されている。また、内部空間４５、６６は、大気圧となっている。なお、この場合には、ハンド１３の基部２０には、水平方向の一方側へ突出する２本のフォーク部２１のみが取り付けられる。また、図９では、上述した形態の構成と同一の構成、または、上述した形態の構成に対応する構成については、同一の符号を付している。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、第１アーム部２３の先端側における内部空間４５に減速機４８が配置されている。この他にもたとえば、第２アーム部２４の基端側における内部空間６６に減速機４８が配置されても良い。また、上述した形態では、モータ４７は、第１アーム部２３の内部空間４５に配置されているが、モータ４７は、第２アーム部２４の内部空間６６に配置されても良い。また、上述した形態では、モータ４６は、第１アーム部２３の内部空間４５に配置されているが、モータ４６は、第２アーム部２４の内部空間６６に配置されても良い。また、上述した形態では、減速機６１は、第２アーム部２４の内部空間６６に配置されているが、減速機６１は、第１アーム部２３の内部空間４５に配置されても良い。この場合には、関節部２６において、減速機４８と減速機６１とが軸方向で重なるように配置される。

上述した形態では、ロボット１は、第１アーム部２３に対して第２アーム部２４を回動させるためのモータ４６と、第２アーム部２４に対してハンド１３を回動させるためのモータ４７とを備えている。この他にもたとえば、１台のモータによって、第１アーム部２３に対して第２アーム部２４が回動し、かつ、第２アーム部２４に対してハンド１３が回動するように、モータからアーム１４への動力の伝達機構が構成されても良い。

上述した形態では、アーム１４は、第１アーム部２３と第２アーム部２４との２個のアーム部によって構成されている。この他にもたとえば、アーム１４は、３個以上のアーム部によって構成されても良い。この場合には、３個以上のアーム部のそれぞれは、中空状に形成されるとともに、３個以上のアーム部のそれぞれの内部空間は、大気圧となっている。

上述した形態において、内部空間４５、６６に、空冷式または水冷式の冷却機構が配置されても良い。たとえば、冷却用の圧縮空気の噴出口を有する冷却用パイプが内部空間４５、６６に配置されて良い。この場合には、たとえば、減速機４８、６１等の軸受や磁性流体シール７１、７２の配置箇所に圧縮空気が供給されるように冷却用パイプが配置される。また、この場合には、たとえば、内部空間４５、６６に配置される冷却用パイプは、ケース体１７の内部あるいはケース体１７の外部の大気中に配置される圧縮空気の供給源に接続される。また、この冷却パイプと圧縮空気の供給源とは、第１アーム部２３の基端側の下面に形成される貫通孔および中空回転軸３２の内周側を引き回される配管によって接続される。さらに、この場合には、たとえば、ケース体１７の内部に電磁弁が配置されており、この電磁弁をオンオフすることで、冷却用パイプの噴出口から圧縮空気が供給されたり、冷却用パイプの噴出口から供給される圧縮空気の量が調整されたりする。さらにまた、この場合には、たとえば、内部空間４５、６６の温度を検出する温度センサ等の検出手段が内部空間４５、６６の適宜の位置に配置されており、この検出手段の検出結果に基づいて、電磁弁がオンオフされる。また、この場合には、たとえば、内部空間４５、６６に供給される圧縮空気は、内部空間４５、６６の全体を循環した後、本体部１５側へ排出される。この場合には、アーム１４の内部からアーム１４の全体を効果的に冷却して、アーム１４全体の温度上昇を効果的に抑制することが可能になる。

上述した形態では、ロボット１によって搬送される搬送対象物は有機ＥＬディスプレイ用の基板２であるが、ロボット１によって搬送される搬送対象物は、液晶ディスプレイ用のガラス基板であっても良いし、半導体ウエハ等であっても良い。また、上述した形態では、ロボット１は、搬送対象物を搬送するためのロボットであるが、ロボット１は、溶接ロボット等の他の用途で使用されるロボットであっても良い。

１ ロボット（産業用ロボット）
１３ ハンド
１４ アーム
１５ 本体部
２３ 第１アーム部（アーム部）
２４ 第２アーム部（アーム部）
２６ 関節部（第１関節部）
２７ 関節部（第２関節部）
４５、６６ 内部空間
４６ モータ（第１モータ）
４７ モータ（第２モータ）
４８ 減速機（第１減速機）
６１ 減速機（第２減速機）

Claims (2)

1. 本体部と、前記本体部にその基端側が回動可能に連結される第１アーム部と前記第１アーム部の先端側にその基端側が回動可能に連結される第２アーム部とから構成されるアームと、前記第２アーム部の先端側に回動可能に連結されるハンドと、前記第１アーム部に対して前記第２アーム部を回動させるための第１モータと、前記第２アーム部に対して前記ハンドを回動させるための第２モータと、前記第１モータの回転を減速して前記第２アーム部に伝達する第１減速機と、前記第２モータの回転を減速して前記ハンドに伝達する第２減速機と、前記第１減速機の出力側に固定される中空回転軸とを備え、
   前記ハンドと前記アームとは、真空中に配置され、
   前記第２アーム部は、前記第１アーム部よりも上側に配置され、
   前記第１アーム部と前記第２アーム部とから構成される前記アームの全体は、中空状に形成され、
   前記アームの内部空間は、大気圧となっており、
   前記第１減速機は、前記第１アーム部と前記第２アーム部とを繋ぐ第１関節部の少なくとも一部を構成するとともに前記第１アーム部の内部に配置され、
   前記第２減速機は、前記第２アーム部と前記ハンドとを繋ぐ第２関節部の少なくとも一部を構成するとともに前記第２アーム部の内部に配置され、
   前記第１モータおよび前記第２モータは、前記第１アーム部の内部に配置され、
   前記第１減速機は、その径方向の中心に貫通孔が形成された中空減速機であるとともに、前記貫通孔の軸中心と前記中空回転軸の軸中心とが一致するように配置され、
   前記中空回転軸の下端は、前記第１減速機の出力側に固定され、前記中空回転軸の上端は、前記第２アーム部の基端側の下面に固定されていることを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記内部空間に配置される冷却機構を備えることを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。

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