JP2000117671A

JP2000117671A - 搬送装置

Info

Publication number: JP2000117671A
Application number: JP28628798A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Matsumura; 泰秀松村; Masabumi Kanetomo; 正文金友; Kenji Mitsusaka; 賢司三坂; Hironao Kamaya; 弘直釜谷; Kazuichi Sugiyama; 和一杉山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2000-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】搬送装置において、装置の剛性を高めて重量
物を高速で搬送するとともに、塵埃の発生を防いで歩留
まりを向上させる。【解決手段】リンク全体の剛性を高くする手段とし
て、連結した一対の第１の腕と一対の第２の腕２を、第
３の腕３で連結した。そしてこの第３の腕３にキャリア
４を接続した。また、回転拘束機構から塵埃を発生させ
ない手段として、回転拘束機構を第３の腕３の中に組み
込みんだ。つまり回転拘束機構を第３の腕３で覆い、回
転機構と結合した軸７を腕の外部に出し、腕を貫通する
軸７には腕３と軸７の間に軸シール２３を設けて発生し
た塵埃が腕の内部から外部に出さない構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は生産設備に係り、特
に被搬送物として半導体ウェハを入れたウェハカセット
を無人で搬送するために使用される搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程の中で、ウェハをハンド
リングする手段として搬送ロボットもしくは搬送装置と
呼ばれるロボットが各種使用されている。そのなかで、
ウェハ等の基板を搬送するロボットで、連結された二本
の腕を一対持ち、一対の腕で一つの被搬送物を載せるキ
ャリアを支え、一対の腕を同時に駆動することにより被
搬送物を搬送させる搬送装置については、特許第275077
1号や特開平6-15592号、特開平10-175186号に述べられ
ている。

【０００３】ここで先に挙げた搬送装置において共通し
ている技術の一つに、キャリアを直線運動させる手段と
して、キャリアを支える一対の各腕のキャリア側の一端
に回転拘束歯車を結合している。この回転拘束歯車によ
って一対の腕の回転角を等しくすることにより、キャリ
アを直線運動させることを可能としている。

【０００４】また、この回転拘束部分の構造について
は、歯車を用いた方法だけではなく８の字にかけたベル
トやワイヤを用いた方法もあり、特願平9-22401や特願
平10-12077にも述べられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの回転
拘束機構を使用した搬送装置には以下に示すような欠点
があった。

【０００６】第一点目は、腕やキャリアの構成を軽量で
且つ剛性を高くすることが困難で、質量の大きな被搬送
物を高速で動かすと振動の発生や位置決め精度が低下す
るという問題があった。もう少し詳細に説明すると、図
６は搬送装置の腕とキャリアの部分をリンク機構として
考えたときの構成図で、要素は一対の第１の腕Ａ１ａと
第１の腕Ｂ１ｂ、一対の第２の腕Ａ２ａと第２の腕Ｂ２
ｂ、それとキャリア４で、5つの要素を持つリンク機構
となる。そして、各要素は軸受６ａと軸受６ｂ、軸受で
支持された軸７ａと軸７ｂとで結合されているが、軸７
ａと軸７ｂは回転拘束機構により、第２の腕Ａ２ａと第
２の腕Ｂ２ｂの回転角を等しくする構造になっている。

【０００７】ここで、この要素に求められる条件の一つ
は、軽量で且つ剛性が高いことである。ところが、この
リンク機構を構成する要素の一つがキャリア４であり、
キャリア４や、第１の腕Ａ１ａ、第１の腕Ｂ１ｂ、第２
の腕Ａ２ａと第２の腕Ｂ２ｂは軽量にする必要がある。
第１の腕Ａ１ａ、第１の腕Ｂ１ｂ、第２の腕Ａ２ａと第
２の腕Ｂ２ｂはシェル構造の採用により軽量で且つ高剛
性の性能を出しやすいが、キャリア４は板構造で軽量に
すると剛性が低下する。そして、結果としてリンク機構
全体の剛性が低くなてしまい移載機の高速化の障害にな
っていた。

【０００８】第二点目は、回転拘束機構に用いられる歯
車、ベルトやワイヤ等の摺動する部分から塵埃が発生
し、発生した塵埃を周囲の環境に撒き散らしてしまうと
いう問題があった。もう少し詳細に説明すると、図７は
従来の回転拘束機構を示した正面図で、一対の第２の腕
Ａ２ａと第２の腕Ｂ２ｂの一端に、軸受２２で軸７ａと
軸７ｂをそれぞれ支えている。また軸７ａと軸７ｂはそ
れぞれキャリア４と結合されている。第２の腕Ａ２ａに
は歯車２１ａが、第２の腕Ｂ２ｂには歯車２１ｂが結合
されている。歯車２１ａと歯車２１ｂは噛み合ってい
る。そのため第２の腕Ａは２ａと第２の腕Ｂ２ｂの回転
角は等しくなる構造になっている。

【０００９】図８は従来の回転拘束機構を示した平面図
で、図８（ａ）は図７と同様に歯車２１ａと歯車２１ｂ
を噛合せたものである。図８（ｂ）は図８（ａ）と同じ
機能を持つが、歯車の替わりにプーリ１２１ａとプーリ
１２１ｂに８の字にかけたベルト１０１を用いたもの
で、ベルト１０１の替わりにワイヤを用いても同じ機能
が得られる。

【００１０】さてここで、歯車を噛合せたり、プーリに
ベルトやワイヤを巻きつけて動作させれば、接触個所か
ら塵埃が発生する。また、歯車同士、プーリとベルトや
プーリとワイヤの潤滑のため、潤滑剤を塗布すれば潤滑
剤が塵埃となって飛散する。これらの搬送装置はクリー
ンルーム内や真空槽内で使用するが、これらの環境下で
は発生した塵埃が周りの環境を悪化させ半導体製造の歩
留まりを下げてしまうため、塵埃を発生させないことが
求められいる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明においては上記課
題を解決するために、リンク全体の剛性を高くする手段
として、連結した一対の第１の腕と一対の第２の腕を、
第３の腕で連結した。そしてこの第３の腕にキャリアを
接続した。

【００１２】また、回転拘束機構から塵埃を発生させな
い手段として、回転拘束機構を第３の腕の中に組み込み
んだ。つまり回転拘束機構を第３の腕で覆い、回転機構
と結合した軸を腕の外部に出し、腕を貫通する軸には腕
と軸の間にシールを設けて発生した塵埃が腕の内部から
外部に出さない構造とした。

【００１３】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１、図２は本発明
を適用する搬送装置の構成図である。図１はこの搬送装
置の俯瞰図であり、同軸の駆動軸に結合された第１の腕
Ａ１ａと第１の腕Ｂ１ｂが配置され、回転自在な軸受６
ａと６ｂを介して第２の腕Ａ２ａと第２の腕Ｂ２ｂとが
連結されている。そして、第２の腕Ａ２ａと第２の腕Ｂ
２ｂはそれぞれ第３の腕３の軸７ａと軸７ｂに結合して
いる。

【００１４】また、第３の腕３の内部には、軸７ａと軸
７ｂの回転角を等しくする機構の回転拘束機構が具備さ
れ、第２の腕Ａ２ａと第２の腕Ｂ２ｂの腕の開き角が同
一になるようにしている。第３の腕3にはキャリア４が
結合されている。キャリア４にはウェハカセット８が載
っている。ウェハカセット８は直進方向１３、軸心５を
回転中心として回転方向１４、そして上下方向１５に移
動可能となっている。

【００１５】図２は搬送装置の平面図である。図２
（ａ）は第１の腕Ａ１ａと第１の腕Ｂ１ｂの回転方向１
１ａと１１ｂ、それに第２の腕Ａ２ａと第２の腕Ｂ２ｂ
の回転方向１２ａと１２ｂを腕を伸ばす方向に回転させ
て直進方向８に移動したところである。図２（ｂ）は回
転方向１１ａと１１ｂ、それに回転方向１２ａと１２ｂ
を腕を縮める方向に回転させ、原点位置に移動したとこ
ろを表している。この時第３の腕３が腕の駆動軸の軸心
５を通過している。

【００１６】図３を用いて第３の腕３の実施の形態を説
明する。図３（ａ）は第３の腕３と回転拘束機構部の正
面図で、第３の腕３を断面している。図３（ｂ）は第３
の腕３の平面図である。第３の腕３の内部には歯車２１
ａと歯車２１ｂが噛み合っている。歯車２１ａは、軸７
ａと一体となっており、二個所の軸受２２で支えられて
いる。同様に、歯車２１ｂは、軸７ｂと一体となってお
り、二個所の軸受２２で支えられている。そして、軸７
ａと軸７ｂには、軸シール２３を取付けている。軸シー
ル２３は具体的には磁性流体シールやオイルシール、ま
たはＯリング等を用いる。

【００１７】軸７ａは第２の腕Ａ２ａと、軸７ｂは第２
の腕Ｂ２ｂとそれぞれ結合している。また、歯車２１ａ
と歯車２１ｂ、軸７ａと軸７ｂ、そして軸受２２により
回転拘束機構を形成している。そして、第２の腕Ａ２ａ
と第２の腕Ｂ２ｂの回転は、歯車２１ａと歯車２１ｂの
噛み合いにより回転角が等しくなるようになっている。
発明が解決しようとする課題の中でも説明したように、
歯車の替わりにプーリに８の字にかけたベルトやワイヤ
を使って構成しても同じ性能を得ることができる。そし
て、第３の腕３は結合板９を介してキャリア４と結合さ
れている。

【００１８】第３の腕３は内部に回転拘束機構を具備し
ているが、外周を薄板で覆ったシェル構造を採用できる
ので軽量で且つ高剛性の腕が達成される。その結果、リ
ンク全体の剛性が上がり、移載機の高速化を達成するこ
とができた。

【００１９】塵埃の発生に関しては、歯車が回転して塵
埃が発生しても歯車は囲まれており、そして回転軸には
軸シール２３を設けているので、塵埃は第３の腕３より
外部には出て行かない。それ故、周りの環境を悪化させ
ることが無くなった。また、歯車を潤滑剤で潤滑しても
軸シール２３より外部には出ないので、やはり同様に周
りの環境を悪化させることが無くなった。

【００２０】（実施例２）図４は別の実施の形態を示し
たものである。図４（ａ）は図３（ａ）と同様に第３の
腕３と回転拘束機構部の正面図で、第３の腕３を断面し
ている。また、紙面の上部が天方向で、下部が地方向を
表している。ここではキャリア４を第３の腕３の下側に
結合した状態を示している。この方法は、移載機の高さ
に対しキャリア４を低い位置に持ってきたい時に有効な
実施の形態である。

【００２１】図４（ｂ）は図４（ａ）に対して第３の腕
３とキャリア４を天地逆さ方向に配置した実施の形態で
ある。この方式は、移載機の底面から腕までの高さを低
く押さえたい時に有効である。しかし歯車２１ａ、歯車
２１ｂに潤滑剤を塗布して且つ軸シール２３に磁性流体
シールを採用した場合には、歯車の潤滑剤が漏れ出す可
能性があるので、この方式は避けるべきである。

【００２２】（実施例３）図５はまた別の実施の形態を
示した第３の腕１０３と回転拘束機構部の正面図で、第
３の腕１０３を断面している。第３の腕１０３の内部に
は歯車２１ａと歯車２１ｂが噛み合っている。歯車２１
ａは、軸１０７ａと一体となっており、二個所の軸受２
２で支えられている。同様に、歯車２１ｂは、軸１０７
ｂと一体となっており、二個所の軸受２２で支えられて
いる。

【００２３】図３で示した実施の形態と異なるのは、軸
１０７ａと軸１０７ｂの両端が第３の腕１０３より外に
出ていることである。そして、軸１０７ａと軸１０７ｂ
には、各軸の二個所に軸シール２３を取付けている。軸
１０７ａは軸の両端で第２の腕Ａ１０２ａと、軸１０７
ｂは軸の両端で第２の腕Ｂ１０２ｂとそれぞれ結合して
いる。また、歯車２１ａと歯車２１ｂ、軸１０７ａと軸
１０７ｂ、そして軸受２２により回転拘束機構を形成し
ている。そして、第２の腕Ａ１０２ａと第２の腕Ｂ１０
２ｂの回転は、歯車２１ａと歯車２１ｂの噛み合いによ
り回転角が等しくなるようになっている。

【００２４】図３の説明の中でも述べたように、歯車の
替わりにプーリに８の字にかけたベルトやワイヤを使っ
て構成しても同じ性能を得ることができる。そして、第
３の腕１０３は結合板９を介してキャリア４と結合され
ている。

【００２５】この実施の形態が他より優れているには、
第２の腕Ａ１０２ａと軸１０７ａ、第２の腕Ｂ１０２ｂ
と軸１０７ｂの結合が、それぞれ二個所で行われている
ことである。これによりキャリア４に被搬送物を載せ、
第３の腕１０３に歯車２１ａと歯車２１ｂを結ぶ軸周り
にモーメント荷重がかかった場合でも、第２の腕Ａ１０
２ａと第２の腕Ｂ１０２ｂのモーメントによる変形を小
さくすることができ、言い換えるならば、キャリア４に
載せる被搬送物の質量を大きくすることが可能となっ
た。

【００２６】

【発明の効果】以上述べてきた搬送装置を用いることに
よって、搬送装置の剛性を高めることができたため、質
量の大きな被搬送物を高速で搬送することができるよう
になった。また、回転拘束機構を腕の中に組み込み、回
転拘束機構からの塵埃の発生を防ぐことができたため、
半導体製造の歩留まりを向上させることができるように
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した搬送装置の俯瞰図。

【図２】本発明を適用した搬送装置の平面図。

【図３】本発明の一実施例の説明図。

【図４】本発明の一実施例の説明図。

【図５】本発明の一実施例の説明図。

【図６】搬送装置の構成のモデル図。

【図７】従来の搬送装置の回転拘束機構の説明図。

【図８】従来の搬送装置の回転拘束機構の説明図。

【符号の説明】

１…第１の腕、２…第２の腕、３…第３の腕、４…キャ
リア、５…軸心、６…軸受、７…軸、８…ウェハカセッ
ト、９…結合板、１１…第１の腕の回転方向、１２…第
２の腕の回転方向、１３…直進方向、１４…回転方向、
１５…上下方向、２１…歯車、２２…軸受、２３…軸シ
ール、１０１…ベルト、１０２…第２の腕、１０３…第
３の腕、１０７…第３の腕、１２１…プーリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三坂賢司栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者釜谷弘直栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者杉山和一栃木県下都賀郡大平町富田709番地の２株式会社日立栃木エレクトロニクス内Ｆターム(参考） 3F022 AA08 BB08 EE05 FF01 KK02 KK05 5F031 CA02 DA01 FA01 FA03 FA09 GA44 GA47 PA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二軸の駆動軸を同軸に配し、各々駆動軸の
同一側の一端には軸を回転させるための駆動系を持ち、
駆動軸の他端には軸と結合して駆動可能な一対の第１の
腕を、一対の第１の腕の他端には第１の腕に対して駆動
軸と直角を成す平面で回転自在な構成からなる一対の第
２の腕を結合させ、そして一対の第２の腕の他端には、
第２の腕に対して駆動軸と直角を成す平面で回転可能な
構成からなる一対の第２の腕同士を結合する第３の腕を
設け、そしてこの第３の腕に被搬送物を載置するキャリ
アを結合したことを特徴とする搬送装置。
【請求項２】請求項１に記載された搬送装置において、
第３の腕には一対の第２の腕の開き角を同一にするため
の機構を具備することを特徴とする搬送装置。
【請求項３】請求項２に記載された搬送装置において、
一対の第２の腕の開き角を同一にするための機構は第３
の腕の内部に組み込み、第３の腕の外部には一対の第２
の腕の一方と結合する回転軸の一端を、及び他方の第２
の腕と結合する回転軸の一端を同一方向に出し、一方の
軸には一対の第２の腕の一方を結合し、もう一方の軸に
は他方の第２の腕を結合することを特徴とする搬送装
置。
【請求項４】請求項２に記載された搬送装置において、
一対の第２の腕の開き角を同一にするための機構は第３
の腕の内部に組み込み、第３の腕の外部には一対の第２
の腕の一方と結合する回転軸の両端を、及び他方の第２
の腕と結合する回転軸の両端を出し、一方の軸には一対
の第２の腕の一方を結合し、もう一方の軸には他方の第
２の腕を結合することを特徴とする搬送装置。
【請求項５】請求項３に記載された搬送装置において、
第３の腕を構成する部材と第３の腕の外部に出した第２
の腕と結合する回転軸の間を軸シールすることにより、
第３の腕の内部空間と外部空間を分離したことを特徴と
する搬送装置。
【請求項６】請求項４に記載された搬送装置において、
第３の腕を構成する部材と第３の腕の外部に出した第２
の腕と結合する回転軸の間を軸シールすることにより、
第３の腕の内部空間と外部空間を分離したことを特徴と
する搬送装置。