JPH10297714A - 自動荷格納用のロボット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボット装置６の荷ハンド２４により走行レ
ール１，１周りの多列多段の棚３，３の荷格納部２，
２，…にウエハカセットＷを出し入れする場合に、ロボ
ット装置６の軸の駆動装置や制御装置を減らして装置の
簡素化及び小型化を図るとともに、発塵源を減少させ、
クリーン度の向上のための対策を不要化してコストダウ
ンを図る。 【解決手段】 ロボット装置６は、走行台７上に旋回台
８を第１垂直軸９回りに旋回可能に支持し、この旋回台
８の支柱１０に昇降台１３を支持し、この昇降台１３の
先端部にアーム１９を旋回台８の第１垂直軸９とは所定
距離Ｌだけオフセットした第２垂直軸２０回りに旋回可
能に支持し、このアーム１９の先端部に、先端部に荷ハ
ンド２４が設けられたハンド支持体２２を第３垂直軸２
３回りに旋回可能に支持することで、ロボット装置６に
おける旋回台８用の旋回軸とアーム１９の支持軸の１つ
とを兼用して軸数を減らす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行路の側方に設
置された多列多段の荷格納部を有する棚に対して荷を自
動的に出し入れするようにした自動荷格納用のロボット
装置に関する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の自動荷格納用システ
ムとして、例えば特開平８―１２７４０５号公報に示さ
れているものが知られている。このシステムでは、ロボ
ットの走行路の周りに、走行路に沿って多列でかつ上下
方向に多段の荷格納部を有する棚が設置されている。一
方、ロボットにおいては、その走行路に沿って走行する
走行台上にターンテーブルが垂直方向の旋回軸回りに旋
回可能に支持され、このターンテーブル上に立設したマ
ストに昇降台が昇降可能に支持されている。さらに、こ
の昇降台に第１アームの基端部が垂直軸回りに旋回可能
に支持されるとともに、この第１アームの先端部に第２
アームの基端部が垂直軸回りに旋回可能に支持され、こ
の第２アームの先端部にチャック等のハンドが垂直軸回
りに旋回可能に支持されている。そして、走行台の走行
移動、ターンテーブルの旋回動作及び昇降台の昇降移動
により、ハンドを棚の所定の荷格納部に位置付けるとと
もに、その状態でアームを伸縮動作させてハンドを上記
荷格納部に対して進退させ、荷格納部に対する荷の出し
入れを行うようになされている。

【０００３】また、この他、特開平８―２６１５号公報
に示されるように、ロボットとして、走行台上に支柱を
立設してそれにキャリッジを昇降可能に支持し、このキ
ャリッジに回転テーブルを旋回可能に支持するととも
に、この回転テーブル上に第１及び第２の２つのアーム
を介して荷支持部（ハンド）を連結したものも知られて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばクリ
ーンルームにおいて、成膜装置に使用されるウエハ収納
用のウエハカセットをロボットにより水平に保持しなが
らアームの伸縮により直線的に進退させて棚に出し入れ
する場合、ロボットのハンドを、上記従来例のように第
１アーム基端部、両アーム間及び第２アーム先端にそれ
ぞれ位置する３つの垂直軸を介して連結することが必要
であり、これら３つの垂直軸を位置制御して垂直軸回り
に各部材を旋回させることで、ハンドを直進状態で進退
させることができる。

【０００５】しかしながら、その反面、上記従来のもの
では、いずれも、ロボットのハンドを棚の目的の荷格納
部に位置付けるに当たり、走行台の走行動作、昇降台の
昇降動作、及び旋回台の旋回動作が行われるため、上記
３つの垂直軸の他、走行台の走行軸、昇降台の昇降軸及
び旋回台の旋回軸の３つを加えた６軸が必要となる。従
って、駆動装置や制御装置も６軸分必要となり、装置が
大型で高コストになるのは避けられない。しかも、軸に
よる発塵源が増加するので、そのことに対処するために
クリーンルームのクリーン度を上げねばならず、システ
ムが大型になったり複雑になったりするという問題があ
った。

【０００６】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、上記のようにロボットのハンドに
よりロボット走行路側方の多列多段の棚に荷を出し入れ
する場合において、そのロボットの軸構造を改良するこ
とで、駆動装置や制御装置を減らして装置の簡素化及び
小型化を図るとともに、発塵源を減少させ、クリーン度
の向上のための対策を不要化して、コストダウンを図る
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、ロボットにおける旋回台の旋回軸
とアームの支持軸の１つとを兼用して軸数を減らすよう
にした。

【０００８】具体的には、請求項１の発明では、走行路
の周りに配置された多列多段の荷格納部を有する棚に対
し荷を出し入れするようにした自動荷格納用のロボット
装置が前提である。そして、このロボット装置は、上記
走行路に沿って走行する走行台と、この走行台上に第１
垂直軸回りに旋回可能に支持され、支柱が立設された旋
回台と、この旋回台の支柱に沿って昇降する昇降台と、
基端部が上記昇降台に上記第１垂直軸とはオフセットし
た位置で第２垂直軸回りに旋回可能に支持されたアーム
と、基端部が上記アームの先端部に第３垂直軸回りに旋
回可能に支持され、先端部に荷ハンドが設けられたハン
ド支持体とを備えたことを特徴としている。

【０００９】一方、請求項２の発明では、ロボット装置
は、支柱が立設されかつ走行路に沿って走行する走行台
と、この走行台の支柱に沿って昇降する昇降台と、この
昇降台に第１垂直軸回りに旋回可能に支持された旋回台
と、基端部が上記旋回台に上記第１垂直軸とはオフセッ
トした位置で第２垂直軸回りに旋回可能に支持されたア
ームと、基端部が上記アームの先端部に第３垂直軸回り
に旋回可能に支持され、先端部に荷ハンドが設けられた
ハンド支持体とを備えたものである。

【００１０】上記の構成により、ロボット装置における
ハンド支持体先端の荷ハンドを棚の所定の荷格納部に位
置付けるときには、走行台を走行路に沿って走行させ、
昇降台を昇降させ、さらに旋回台を旋回させることで、
荷ハンドを目的の荷格納部に対応させ、この後、上記旋
回台を第１垂直軸回りに旋回させるとともに、アームを
第２垂直軸回りに、また荷ハンド（ハンド支持体）を第
３垂直軸回りにそれぞれ旋回させることにより、荷ハン
ドを棚の荷格納部に対して進退させる。すなわち、上記
アーム基端部の第２垂直軸は旋回台の旋回中心である第
１垂直軸とはオフセットした位置に配置されているの
で、アームが第１垂直軸回りに仮想アームを介して連結
されていることとなり、この旋回台の第１垂直軸回りの
旋回動作により仮想アームを介してアームを旋回させる
ようになる。このため、荷ハンド進退用の３つの軸の１
つが旋回台の旋回中心である第１垂直軸と兼用されるこ
ととなり、この軸の減った分だけ、各軸用の駆動装置や
制御装置を減らしてロボット装置の簡素化及び小型化を
図ることができる。また、発塵源が減少するので、クリ
ーンルームでの用途においても、クリーン度の向上のた
めの対策は不要となり、コストダウンを図ることができ
る。

【００１１】請求項３の発明では、上記第１〜第３垂直
軸の位置制御により、荷ハンドを棚の各荷格納部に対し
て直線的に進退させるように構成する。このように荷ハ
ンドが棚の荷格納部に向かって直線的に進退移動するこ
とで、荷の出し入れが容易となる。

【００１２】請求項４の発明では、上記第２及び第３垂
直軸の位置制御により、アーム、ハンド支持体及び荷ハ
ンドを上方から見て旋回台の範囲内に収納するように構
成する。こうすれば、上記アームやハンド支持体等が旋
回台から突出しないので、旋回台の旋回動作のとき等に
アーム等がロボット周囲の部分と接触することはなく、
ロボットの旋回動作等を容易に行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図３は本発明の実施形態の全体構
成を示し、１，１は例えば成膜用ウエハ（図示せず）の
倉庫として使用されるクリーンルームの床面に互いに平
行に敷設された走行路としての２条の走行レールで、こ
の走行レール１，１の両側にはそれぞれ走行レール１，
１に沿って多列でかつ上下方向に沿って多段の荷格納部
２，２，…を有する棚３，３が設置されている。尚、図
示しないが、走行レール１，１の端部側方にも同様の棚
３が設置されている。

【００１４】６は上記走行レール１，１上を走行する荷
格納用のロボット装置で、このロボット装置６により、
各棚３の荷格納部２，２，…に対し、ウエハ収納保管用
のウエハカセットＷ（荷）を出し入れするようになって
いる。

【００１５】すなわち、上記ロボット装置６は、図１に
も示すように、上記走行レール１，１上をそのレール１
に沿ったＹ軸方向に走行する箱状の走行台７を備え、こ
の走行台７は内部の走行モータ（図示せず）により駆動
されて走行する。走行台７上には、円板状の旋回台８
（ターンテーブル）がその円板中心に位置する旋回軸と
しての第１垂直軸９（図１では軸線にて示す）回りに旋
回可能に支持され、この旋回台８は走行台７内の駆動モ
ータ（図示せず）により第１垂直軸９を介して旋回駆動
される。

【００１６】上記旋回台８の上面にはその中心（第１垂
直軸９の位置）からずれた一側部に上下方向に延びる１
本の中空状の支柱１０が立設され、この旋回台８上の支
柱１０には該支柱１０に沿ったＺ軸方向に昇降する中空
状の昇降台１３が支持されている。具体的には、図２及
び図３に示す如く、上記支柱１０において旋回台８の中
心に対応する前側面には支柱１０の略全体に亘り上下方
向に延びる凹溝１１が形成され、この凹溝１１の底面に
は１条の垂直レール１２が一体に設けられている。一
方、昇降台１３の基端側側面（図２で左側側面）には上
下１対のスライダ１４，１４が一体的に取付固定され、
この各スライダ１４は上記支柱１０の垂直レール１２に
摺動可能にかつ水平面内で揺動不能に結合支持されてお
り、この各スライダ１４の垂直レール１２との結合構造
により、昇降台１３が支柱１０に沿って昇降可能に支持
されている。さらに、支柱１０の上下端には１対の歯付
プーリ１５，１５（上側のみ図示する）が軸支されてい
て、上端の歯付プーリ１５は図外の昇降モータにより正
逆転方向に回転駆動される。この歯付プーリ１５には歯
付ベルト１６が巻き掛けられている。この歯付ベルト１
６はその前側部（図２で右側部）が支柱１０の前側を上
下方向に延び、その途中には上記昇降台１３が上下のベ
ルト固定部材１７，１７を介して移動一体に固定されて
いる。一方、歯付ベルト１６の後側部は中空状の支柱１
０内部を上下方向に延び、その中間には所定の重さの錘
（図示せず）が固定されており、歯付プーリ１５の正逆
転駆動により歯付ベルト１６を長さ方向に移動させて昇
降台１３を昇降させるようにしている。

【００１７】上記昇降台１３の先端部（前端部）は旋回
台８における中心（第１垂直軸９）を越えて支柱１０と
反対側端部付近まで延び、この昇降台１３の先端部上面
にはアーム１９の基端部が、上記第１垂直軸９とは前側
に所定距離Ｌだけオフセットした位置の第２垂直軸２０
（図１では軸線にて示す）回りに旋回可能に支持され、
このアーム１９は昇降台１３内の軸駆動モータ（図示せ
ず）により第２垂直軸２０を介して旋回駆動されるよう
になっている。

【００１８】また、上記アーム１９の先端部上面にはハ
ンド支持体２２の基端部が第３垂直軸２３（図１では軸
線にて示す）回りに旋回可能に支持され、このハンド支
持体２２はその内部の軸駆動モータ（図示せず）により
旋回駆動される。ハンド支持体２２の先端部には二股状
の荷ハンド２４が形成されており、荷ハンド２４は二股
状部をウエハカセットＷ上面に突設した係合ピンＷ１に
差し込んだ状態でウエハカセットＷを吊下げ支持するよ
うになっている。

【００１９】そして、図４〜図８に示すように、上記旋
回モータ及び各軸駆動モータの駆動によって第１〜第３
垂直軸９，２０，２３を位置制御することにより、荷ハ
ンド２４を各棚３の各荷格納部２に対して直線的に進退
させるとともに、図４に示す如く、第２及び第３垂直軸
２０，２３を位置制御することにより、アーム１９、ハ
ンド支持体２２及び荷ハンド２４を上方から見て旋回台
８の範囲内に収納するように構成されている。

【００２０】次に、上記実施形態の作動について説明す
る。棚３，３における所定の１つの荷格納部２にウエハ
カセットＷを格納する場合、まず、ロボット装置６の走
行台７を走行レール１，１に沿ってＹ軸方向に走行させ
るとともに、歯付プーリ１５の駆動により昇降台１３を
Ｚ軸方向に昇降させ、さらに旋回台８を旋回させること
で、図４に示すように、ハンド支持体２２先端の荷ハン
ド２４を目的の荷格納部２に対応させる。

【００２１】このとき、軸駆動モータによる第２及び第
３垂直軸２０，２３の位置制御により、アーム１９、ハ
ンド支持体２２及び荷ハンド２４は上方から見て旋回台
８の範囲内に収納されている。このため、これらアーム
１９、ハンド支持体２２及び荷ハンド２４が旋回台８か
ら突出しないので、旋回台８の旋回動作時等にアーム１
９等がロボット装置６周囲の棚３等と接触することはな
く、ロボット装置６の旋回動作等を容易に行うことがで
きる。

【００２２】このようにしてロボット装置６の荷ハンド
２４を棚３の目的の荷格納部２に位置付けた後、上記ア
ーム１９を第２垂直軸２０回りに、またハンド支持体２
２を第３垂直軸２３回りにそれぞれ若干の角度だけ図４
で時計回り方向に回動させる。このことで、図５に示す
ように、荷ハンド２４に支持されているウエハカセット
Ｗをその開口側が棚３における荷格納部２の開口面と平
行になるように制御する。そして、これ以後はウエハカ
セットＷが荷格納部２に向かって直線状に前進するよう
に制御する。

【００２３】すなわち、図５に示す状態から、旋回台８
を第１垂直軸９回りに若干の角度だけ反時計回り方向
に、またアーム１９も第２垂直軸２０回りに若干の角度
だけ反時計回り方向に、さらにはハンド支持体２２を第
３垂直軸２３回りに若干の角度だけ時計回り方向にそれ
ぞれ回動させることで、図６に示す如く、ウエハカセッ
トＷ（荷ハンド２４）を少し前進させる。次いで、旋回
台８を第１垂直軸９回りに、またアーム１９を第２垂直
軸２０回りにそれぞれ反時計回り方向に少しの角度だけ
回動させるとともに、ハンド支持体２２を第３垂直軸２
３回りに時計回り方向に回動させることで、図７に示す
如く、ウエハカセットＷをさらに前進させる。そして、
旋回台８を第１垂直軸９回りに時計回り方向に、またア
ーム１９を第２垂直軸２０回りに反時計回り方向に、さ
らにハンド支持体２２を第３垂直軸２３回りに時計回り
方向にそれぞれ回動させることで、図８に示すように、
荷ハンド２４を前進端に位置付けてウエハカセットＷを
荷格納部２内に完全に格納する。尚、以上の図４〜図８
に示す動作は継目なく滑らかに行われる。

【００２４】この後、昇降台１３の若干の下降動作によ
り、ウエハカセットＷを荷格納部２の棚面上に載置し
て、荷ハンド２４をウエハカセットＷの係合ピンＷ１か
ら外す。しかる後、上記とは逆の動作（図８→図４）に
より空状態の荷ハンド２４を後退させる。

【００２５】これに対し、棚３の荷格納部２に格納され
ているウエハカセットＷを取り出す場合には、以上に説
明した逆の動作を行い、空状態の荷ハンド２４をその前
進（図４→図８の動作）により目的の荷格納部２にある
ウエハカセットＷの係合ピンＷ１に差し込んだ後、昇降
台１３の上昇によりウエハカセットＷを荷ハンド２４に
より吊り上げ、次いで、荷ハンド２４を後退（図８→図
４の動作）させればよい。

【００２６】したがって、この実施形態においては、ロ
ボット装置６におけるアーム１９基端部を昇降台１３の
先端に支持する第２垂直軸２０が、旋回台８の旋回中心
となる第１垂直軸９とはオフセットした位置に配置され
ているので、アーム１９が第１垂直軸９回りに昇降台１
３を仮想アームとして連結されていることとなる。この
ため、荷ハンド２４進退用の３つの軸９，２０，２３の
１つが旋回台８の旋回中心である第１垂直軸９と兼用さ
れ、この軸の減った分だけ、モータやその制御装置を減
らしてロボット装置６の簡素化及び小型化を図ることが
できる。また、発塵源が減少するので、クリーンルーム
での用途であっても、クリーン度の向上のための対策は
不要となり、コストダウンを図ることができる。

【００２７】また、荷ハンド２４が棚３の各荷格納部２
に対して進退する際、第１〜第３垂直軸９，２０，２３
の位置制御により直線的に進退するので、荷格納部２に
対するウエハカセットＷの出し入れを容易に行うことが
できる。

【００２８】尚、上記実施形態では、走行台７に旋回台
８を旋回可能に支持して、その旋回台８の支柱１０に昇
降台１３を昇降可能に支持し、この昇降台１３にアーム
１９を支持しているが、これに代えて、走行台７に支柱
を立設してその支柱に昇降台を昇降可能に支持し、この
昇降台に旋回台を第１垂直軸回りに旋回可能に支持し、
この旋回台にアーム１９の基端部を上記第１垂直軸とは
オフセットした位置で第２垂直軸回りに旋回可能に支持
するようにしてもよく、上記実施形態と同様の作用効果
が得られる。

【００２９】また、上記実施形態はクリーンルームでウ
エハカセットＷを棚３の荷格納部２に出し入れする場合
であるが、本発明はこれ以外の用途に対しても適用でき
るのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、走行路の周りに配置された多列多段の荷格納部を有
する棚に荷を出し入れするロボット装置として、走行台
上に旋回台を垂直軸回りに旋回可能に支持し、この旋回
台の支柱に昇降台を支持し、この昇降台にアームを旋回
台の垂直軸とはオフセットした垂直軸回りに旋回可能に
支持し、このアームの先端部に、先端部に荷ハンドが設
けられたハンド支持体をさらに他の垂直軸回りに旋回可
能に支持した。また、請求項２の発明では、ロボット装
置は、走行台上の支柱に昇降台を支持し、この昇降台に
旋回台を垂直軸回りに旋回可能に支持し、この旋回台に
アームを旋回台の垂直軸とはオフセットした位置の垂直
軸回りに旋回可能に支持し、このアームの先端部に、先
端部に荷ハンドを有するハンド支持体を他の垂直軸回り
に旋回可能に支持したものとした。従って、これらの発
明によると、荷ハンド進退用の３つの軸の１つが旋回台
の旋回中心である垂直軸と兼用されるので、この軸の減
った分だけ、各軸用の駆動装置や制御装置を減らしてロ
ボット装置の簡素化及び小型化を図ることができるとと
もに、発塵源の減少により、クリーンルームでのクリー
ン度の向上対策を不要としてコストダウンを図ることが
できる。

【００３１】請求項３の発明によると、上記旋回台、ア
ーム及びハンド支持体の各旋回軸となる３つの垂直軸の
位置制御により、荷ハンドを棚の各荷格納部に対して直
線的に進退させるようにしたことにより、荷ハンドを棚
の荷格納部に直線的に進退移動でき、荷の出し入れの容
易化を図ることができる。

【００３２】請求項４の発明によると、アーム及びハン
ド支持体の各旋回軸となる２つの垂直軸の位置制御によ
り、アーム、ハンド支持体及び荷ハンドを上方から見て
旋回台の範囲内に収納するようにしたことで、アーム等
の旋回台からの突出をなくしてロボットの旋回動作等の
容易化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るロボット装置を示す斜
視図である。

【図２】ロボット装置の先端部及び昇降台の昇降機構を
示す拡大側面図である。

【図３】棚に対するロボット装置の配置構造を示す平面
図である。

【図４】ロボット装置の前進動作開始状態を示す平面図
である。

【図５】ロボット装置の前進動作の第１中間状態を示す
図４相当図である。

【図６】ロボット装置の前進動作の第２中間状態を示す
図４相当図である。

【図７】ロボット装置の前進動作の第３中間状態を示す
図４相当図である。

【図８】ロボット装置の前進動作終了状態を示す図４相
当図である。

【符号の説明】

１ 走行レール（走行路） ２ 荷格納部 ３ 棚 ６ ロボット装置 ７ 走行台 ８ 旋回台 ９ 第１垂直軸 １０ 支柱 １３ 昇降台 １９ アーム ２０ 第２垂直軸 ２２ ハンド支持体 ２３ 第３垂直軸 ２４ 荷ハンド Ｗ ウエハカセット（荷）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行路の周りに配置された多列多段の荷
   格納部を有する棚に対し荷を出し入れするようにした自
   動荷格納用のロボット装置において、 上記走行路に沿って走行する走行台と、 上記走行台上に第１垂直軸回りに旋回可能に支持され、
   支柱が立設された旋回台と、 上記旋回台の支柱に沿って昇降する昇降台と、 基端部が上記昇降台に上記第１垂直軸とはオフセットし
   た位置で第２垂直軸回りに旋回可能に支持されたアーム
   と、 基端部が上記アームの先端部に第３垂直軸回りに旋回可
   能に支持され、先端部に荷ハンドが設けられたハンド支
   持体とを備えたことを特徴とする自動荷格納用のロボッ
   ト装置。
2. 【請求項２】 走行路の周りに配置された多列多段の荷
   格納部を有する棚に対し荷を出し入れするようにした自
   動荷格納用のロボット装置において、 支柱が立設され、上記走行路に沿って走行する走行台
   と、 上記走行台の支柱に沿って昇降する昇降台と、 上記昇降台に第１垂直軸回りに旋回可能に支持された旋
   回台と、 基端部が上記旋回台に上記第１垂直軸とはオフセットし
   た位置で第２垂直軸回りに旋回可能に支持されたアーム
   と、 基端部が上記アームの先端部に第３垂直軸回りに旋回可
   能に支持され、先端部に荷ハンドが設けられたハンド支
   持体とを備えたことを特徴とする自動荷格納用のロボッ
   ト装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の自動荷格納用のロボッ
   ト装置において、 第１〜第３垂直軸の位置制御により、荷ハンドを棚の各
   荷格納部に対して直線的に進退させるように構成されて
   いることを特徴とする自動荷格納用のロボット装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２の自動荷格納用のロボッ
   ト装置において、 第２及び第３垂直軸の位置制御により、アーム、ハンド
   支持体及び荷ハンドを上方から見て旋回台の範囲内に収
   納するように構成されていることを特徴とする自動荷格
   納用のロボット装置。