JP4276534B2

JP4276534B2 - 搬送ロボット

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Publication number: JP4276534B2
Application number: JP2003434775A
Authority: JP
Inventors: 弘敬小川; 直也村田; 剛之松崎; 隆文浦谷
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005186259A

Description

本願発明は、搬送ロボットに関し、より詳しくは、２つのハンドをもったいわゆる２アーム式搬送ロボットと称される搬送ロボットに関するものであって、基板等の薄板状のワークを直線状に効率搬送することができるものに関する。

この種の２アーム式搬送ロボットとしては、たとえば、特許文献１に開示されているものがある。この２アーム式搬送ロボットは、旋回ベース上に設けられた一対のアーム式直線移送機構のそれぞれの先端部に、ウエハや液晶表示パネル用のガラス基板等の板状ワークを載置保持できるハンドを設けたものである。各アーム式直線移送機構としては、たとえば、垂直状の第１軸を中心として回動可能な第１リンクアームと、この第１リンクアームの先端に対して垂直状の第２軸を中心として回動可能に連結された第２リンクアームとを備えたものが一般的である。第２リンクアームの先端部には、垂直状の第３軸を中心として回動可能に連結されたハンド支持部材が設けられている。第１リンクアームと第２リンクアームの長さ、すなわち、第１軸と第２軸の軸間距離と、第２軸と第３軸の軸間距離は等しく、また、第１リンクアームと第２リンクアームとは、第１リンクアームが第１軸を中心としてθ回動する間に、第２リンクアームが第２軸を中心として第１リンクアームに対して相対的に−２θ回動するように連携されている。また、この間にハンド支持部材が第２リンクアームに対して第３軸を中心としてθ相対回動するように連携されている。これにより、第１リンクアームが回動させられると、第３軸が一定の直線状の行程を移動し、かつ、ハンド支持部材の旋回ベースに対する姿勢は第３軸の移動にかかわりなく一定に保持される。その結果、ハンド支持部材は、第１リンクアームの回動により、直線状の移動行程を移動させられる。

それぞれが上記のような構成を備える一対のアーム式直線移送機構は、第３軸の移動軌
跡が互いに平行をなすように配置されている。しかしながら、各ハンド支持部材は、これらに支持されるハンドが平面視において同一であり、かつ上下方向に離間した各直線状移動行程を移動するように形成されている。すなわち、上位の移動行程を移動するハンドのためのハンド支持部材は、下位の移動行程を移動するハンドないしこれに支持されるワークと干渉しないように、正面視においてコ字状をなすように形成せざるをえない。

特開平８−２７４１４０号公報

しかしながら、このように、一方のハンド支持部材を正面視においてコ字状をなすように形成する場合、次のような解決するべき課題がある。

第１に、液晶表示パネル製造用のガラス基板をワークとして搬送する場合、液晶表示パネルが大型化するに伴い、ワークもまた大型化するとともに相当の重量を有するようになる。そうすると、上記のようにコ字状に形成するべきハンド支持部材もまた、一定の剛性を備えるようにするためには、相当に重量をもつものとならざるをえないし、これに関連して、アーム式直進移送機構そのものも、強度保持上、相当に大型かつ重量を有するものとなる。

第２に、上記のようにコ字状に形成されたハンド支持部材は、第２リンクアームの先端側において、側方に大きく張り出すため、２アーム式搬送ロボット全体としての旋回半径が拡大する。すなわち、２アーム式搬送ロボットは、各ハンドを後退させた状態において、旋回ベースを旋回させてハンドの方向を所望の搬送元、あるいは搬送先を向くように変
更するが、こうしたハンドの後退状態において、ハンド支持部材が第２リンクアームの先端部において大きく側方に張り出すことになるのである。その結果、このような搬送ロボットを設置するべき真空搬送モジュール、とりわけトランスポートチャンバが大型化せざるをえなくなる。真空搬送モジュールは、高真空を達成しうる特殊な構造のものであるため、大型化するほど価格が高騰する。また、大きな設置スペースが必要となる。

第３に、プロセスチャンバのドア開口を通してハンドがトランスポートチャンバとプロセスチャンバ間を移動し、プロセスチャンバへのワークの出し入れを行うが、チャンバのドア開口は、コ字状をしたハンド支持部材をも通過できる大型のものにする必要がある。プロセスチャンバのドアは、厳重な気密シールを達成しうる特殊な構造のものであるため、大型化するほど高価なものとなり、その結果、真空搬送モジュールの価格が高騰する。

この発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、平面視において重なる直線状移動行程をもつ独立して移動可能な２つのハンドを備えた搬送ロボットにおいて、ハンド支持部材の大型化、旋回半径の拡張を回避する構造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、固定ベースと、この固定ベースに対して垂直状の旋回軸を中心として旋回可能な旋回ベースと、この旋回ベースに設けられた第１直線移送機構および第２直線移送機構と、各直線移送機構に支持されて移送され、板状ワークを載置支持するハンドとを備え、各ハンドは、これらを支持する上記直線移送機構により、平面視において重なる上位の水平状直線移動行程および下位の水平状直線移動行程に沿ってそれぞれ後退位置と前進位置との間を移送させられるように構成されている搬送ロボットであって、上記第１直線移送機構は、上記下位の水平状直線移動行程に沿ってハンドを移送するとともに、上記第２直線移送機構は、上記上位の水平状直線移動行程に沿ってハンドを移送するように構成されており、上記第１直線移送機構および上記第２直線移送機構は、それぞれ、平面視において上記水平状直線移動行程を挟んで並ぶ第１垂直軸を中心として水平面内で回動駆動される第１リンクアームと、上記第１垂直軸に対して上記水平状直線移動行程についての後退側に位置する第２垂直軸を中心として回動可能な第１副リンクアームと、これら第１リンクアームおよび第１副リンクアームが第３垂直軸および第４垂直軸を中心として相対回動可能に連結される中間リンクとを備えた第１平行四辺形リンク機構、および、上記中間リンクに対して上記第３垂直軸と同一の第５垂直軸を中心として相対回動可能であり、かつ上記第１リンクアームと実質的に同長の第２リンクアームと、上記中間リンクに対して平面視において上記第５垂直軸よりも上記水平状直線移動行程と直交する方向について外方に位置する第７垂直軸を中心として回動可能な第２副リンクアームと、これら第２リンクアームおよび第２副リンクアームが第６垂直軸および第８垂直軸を中心として相対回動可能に連結されるハンド支持部材とを備えた第２平行四辺形リンク機構を備えており、上記第１リンクアームと上記第２リンクアームとは、上記第１リンクアームが上記旋回ベースに対して上記第１垂直軸を中心としてθ回動駆動されたとき、上記第２リンクアームが上記中間リンクに対して上記第５垂直軸を中心として−２θ相対回動するように連携されており、かつ、上記第２直線移送機構を構成する部材は、上記第１直線移送機構の上記ハンドに載置支持されて上記下位の水平状直線移動行程を移動させられるワークに干渉しないように、側方に迂回するように構成されていることを特徴としている。

第１直線移送機構および第２直線移送機構は、それぞれ独立して、ハンドを下位の水平状直線移動行程および上位の水平状直線移動行程に沿って移送する。上位の水平状直線移動行程に沿ってハンドを移送する第２直線移送機構は、下位の水平状直線移動行程に沿って移送されるハンド、ないしこれに載置支持されるワークの移動軌跡を避けて作動する必要があるが、上記構成の搬送ロボットでは、第２直線移送機構を構成する部材が、第１直線移送機構のハンドないしこれに載置されるワークの移動軌跡に干渉しないように側方に迂回して、上位の直線移動行程に沿ってハンドを移送するようにしている。したがって、この第２直線移送機構がハンドを後退させた状態においても、第２直線移送機構の先端部においてハンド支持部材が大きく側方に張り出すといったことがなくなるので、旋回ベースに搭載されるすべての部材の旋回半径が不用意に拡大するといったことは都合よく回避される。

好ましい実施の形態においては、上記第１直線移送機構のハンドは、上記第１直線移送機構の先端部の上面側に支持されており、上記第２直線移送機構のハンドは、上記第２直線移送機構の先端部の下面側に支持されている。

このように構成することにより、第１直線移送機構による下位の直線移動行程と第２直
線移送機構による上位の直線移動行程との上下方向離間距離を最小限とすることができる。後記する好ましい実施の形態のように、旋回ベースは通常、固定ベースに対して昇降可能に支持され、上位の直線移動行程と下位の直線移動行程間距離に相当する距離の昇降動作により、ワークを同一高さの搬送先に受け渡しするが、この場合における旋回ベースの昇降ストロークを最小限とすることができる。

好ましい実施の形態においてはまた、上記第１直線移送機構の上記第１リンクアームと上記第２直線移送機構の上記第１リンクアームとは、同一高さに位置させられている一方、上記第１直線移送機構の上記第２リンクアームと上記第２直線移送機構の上記第２リンクアームとは、上記第１直線移送機構の上記第２リンクアームの上面に対して上記第２直線移送機構の上記第２リンクアームの下面が所定の間隔を隔てて上位となるように位置させられている一方、上記第１直線移送機構において、そのハンド支持部材は上記第２リンクアームの上面側に露出部を備えていて、この露出部にハンドが支持されているとともに、上記第２直線移送機構において、そのハンド支持部材は上記第２リンクアームの下面側に露出部を備えていて、この露出部にハンドが支持されている。

好ましい実施の形態においてはまた、上記第１直線移送機構の上記第２リンクアームと上記第２直線移送機構の上記第２リンクアームとは、上記第２直線移送機構の上記中間リンクないしこれに関連する垂直軸の上下方向寸法を上記第１直線移送機構の上記中間リンクないしこれに関連する垂直軸の上下方向寸法よりも大に設定することにより、上記第１直線移送機構の上記第２リンクアームの上面に対して上記第２直線移送機構の上記第２リンクアームの下面が所定の間隔を隔てて上位となるように位置させられている。

好ましい実施の形態においてはさらに、上記旋回ベースは、上記固定ベースに対し、昇降可能に支持されている。

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は、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１３を参照して具体的に説明する。

図１ないし図５に表れているように、この搬送ロボット１００は、概して、固定ベース２００に対して鉛直状の旋回軸Ｏｓを中心として旋回可能な旋回ベース３００と、この旋回ベース３００に搭載された第１直線移送機構１０Ａおよび第２直線移送機構１０Ｂとを備えている。第１直線移送機構１０Ａおよび第２直線移送機構１０Ｂには、それぞれ、たとえば液晶パネル用のガラス基板等、薄板状のワークを載置保持しうるハンド２１ａ，２１ｂが設けられている。

図５に良く表れているように、固定ベース２００は、底壁部２０１と円筒状側壁部２０２と天井壁２０３とを備えた、略円柱状の外形を有するハウジング２００Ａを備えており、天井壁２０３には、中心開口２０４が形成されている。この固定ベース２００の内部には、昇降ベース２１０が昇降可能に支持されている。昇降ベース２１０は、上記中心開口２０４よりも小径の外径をもち、上下方向に所定の寸法を有する円筒部２１１と、この円筒部２１１の下端に形成された外向フランジ部２１２とを有している。上記ハウジング２００Ａの円筒状側壁部２０２の内壁には、上下方向の直線ガイドレール２２０が複数取付けられているとともに、昇降ベース２１０の外向フランジ部２１２に設けた複数のガイド部材２２１が上記直線ガイドレール２２０に対して上下方向スライド移動可能に支持されている。これにより、昇降ベース２１０は、固定ベース２００に対し、上下方向（鉛直軸方向）に移動可能であり、このとき、この昇降ベース２１０の上部の円筒部２１１が上記ハウジング２００Ａの中心開口２０４から出没する。固定ベース２００の天井壁２０３と昇降ベース２１０の外向フランジ部２１２との間には、この昇降ベース２１０の円筒部２１１を取り囲むようにして配置されたベローズ２３０の両端が連結されており、このベローズ２３０は、昇降ベース２１０の上下方向の移動にかかわらず、上記固定ベース２００の天井壁２０３と昇降ベース２１０の外向フランジ部２１２との間を気密シールする。

固定ベース２００の内部にはまた、上記ベローズ２３０の外側において、鉛直方向に配置されて回転するネジ軸２４１と、このネジ軸２４１に螺合され、かつ昇降ベース２１０の外向フランジ部２１２に貫通状に固定されたナット部材２４２とからなるボールネジ機構２４０が配置されている。ネジ軸２４１は、その下端に取付けたプーリ２４３に掛け回された無端ベルト２４４によってモータＭ１に連携されており、このモータＭ１の駆動により、正逆方向に回転させられる。このようにしてネジ軸２４１を回転することにより、昇降ベース２１０が昇降させられる。

上記昇降ベース２１０に対し、上記旋回ベース３００が鉛直状の旋回軸Ｏｓを中心として旋回可能に支持される。図５に表れているように、旋回ベース３００の下部には、円柱部３０１が形成されており、この円柱部３０１が上記昇降ベース２１０の上部円筒部２１１の内部にベアリング３０２を介して回転可能に支持されている。そうして、旋回ベース３００の下部円柱部３０１の下端部には、プーリ３０４が一体的に形成されており、昇降ベース２１０の上部円筒部２１１の中間壁２１３に支持させたモータＭ２の出力軸に取り付けたプーリ３０３との間に無端ベルト３０５が掛け回されている。これにより、上記モータＭ２を駆動することにより、上記旋回ベース３００が旋回軸Ｏｓを中心として旋回させられる。

昇降ベース２１０の上部円筒部２１１と旋回ベース３００の下部円柱部３０１との間にはまた、シール機構３０６が介装されている。このシール機構３０６より下位の空間は、上記ベローズ２３０の外周側の固定ベース２００内空間と連通しており、これにより、このような連通空間は、外部に対して気密シールされた閉じた空間となる。なお、この旋回ベース３００の下部円柱部３０１には、旋回軸Ｏｓに沿って上下方向に貫通する中心孔３０７が形成されており、この中心孔３０７には、上記第１直線移送機構１０Ａと第２直線移送機構１０Ｂとに駆動力を伝達するための伝動軸２５１，２５２が挿通されているが、これについては後述する。

上記旋回ベース３００は、上記のように昇降ベース２１０に回転可能に支持される下部円柱部３０１の上方に、中空となって拡径する支持桁部３２０を備えている。この支持桁部３２０には、以下に説明するようにして、第１直線移送機構１０Ａおよび第２直線移送機構１０Ｂを駆動するための機構が内蔵される。

第１直線移送機構１０Ａおよび第２直線移送機構１０Ｂは、上記した旋回ベース３００の支持桁部３２０において、旋回軸Ｏｓに対して横方向に所定距離離間して位置する第１垂直軸Ｏ₁を中心として回動駆動される第１リンクアーム３１と、同じく支持桁部３２０において、両第１垂直軸Ｏ₁を通る直線に各第１垂直軸Ｏ₁において直交する直線上に位置する第２垂直軸Ｏ₂（図２、図６参照）を中心として回動可能な副リンクアーム３２と、これら第１リンクアーム３１および副リンクアーム３２が第３垂直軸Ｏ₃および第４垂直軸Ｏ₄を中心として相対回動可能に連結される中間リンク３３とを備えた平行四辺形リンク機構３Ａを備えている（図２、図１３参照）。第１垂直軸Ｏ₁と第３垂直軸Ｏ₃の軸間距離は、第２垂直軸Ｏ₂と第４垂直軸Ｏ₄の軸間距離と等しく、第１垂直軸Ｏ₁と第２垂直軸Ｏ₂の軸間距離は、第３垂直軸Ｏ₃と第４垂直軸Ｏ₄の軸間距離と等しい。

図５に表れているように、第１直線移送機構１０Ａおよび第２直線移送機構１０Ｂにおいて、上記第１リンクアーム３１は、その基端に設けた軸３１ａを上記支持桁部３２０に対してベアリング４１を介して回転可能に支持することにより、上記第１垂直軸Ｏ₁を中心として回動可能に支持されている。図６に表れているように、上記副リンクアーム３２は、その基端部に孔３２ａが形成されており、この孔３２ａを上記支持桁部３２０の適部に上方に向けて突設した軸部３２０ａにベアリング４２を介して支持させることにより、上記第２垂直軸Ｏ₂を中心として回動可能に支持されている。図５、図７および図８に表れているように、上記第１リンクアーム３１の先端部は、その上面に開口させた孔３１ｂに上記中間リンク３３の下面側に突設した軸３３ａがベアリング４３を介して回転可能に支持されることにより、中間リンク３３に対して上記第３垂直軸Ｏ₃を中心として相対回動可能に連結されており、上記副リンクアーム３２の先端部もまた、これに設けた孔３２ｂに上記中間リンク３３に突設した軸３３ｂがベアリング４４を介して回転可能に支持されることにより、中間リンク３３に対して上記第４垂直軸Ｏ₄を中心として相対回動可能に連結されている。

したがって、第１リンクアーム３１を回動駆動すると、平行四辺形リンク機構３Ａは変形するが、中間リンク３３の方向姿勢は、常に一定に維持される。

第１直線移送機構１０Ａおよび第２直線移送機構１０Ｂは、上記平行四辺形リンク機構３Ａの中間リンク３３における、上記第１リンクアーム３１の先端が回動可能に連結される上記第３垂直軸Ｏ₃と同一軸線上の第５垂直軸Ｏ₅を中心として相対回動可能な第２リンクアーム３４を備えている。図５に表れているように、中間リンク３３の下面側に第１リンクアーム３１との連結を図るために突設された軸３３ａは、貫通状の中心孔を有する中空軸となっており、この中空軸３３ａにベアリング４５を介して第２リンクアーム３４の基端部下面側に突設した軸３４ａが相対回転可能に支持されている。これにより、第２リンクアーム３４は、上記第３垂直軸Ｏ₃と同一軸線上の第５垂直軸Ｏ₅を中心として、中間リンク３３に対して相対回動可能となる。

図５に表れているように、第１直線移送機構１０Ａと第２直線移送機構１０Ｂにおいて、それぞれの第１リンクアーム３１は同一高さに位置させられているが、第２リンクアーム３４については、第１直線移送機構１０Ａにおける第２リンクアーム３４に対して第２直線移送機構１０Ｂにおける第２リンクアーム３４のほうが高位となっている。実施形態では、両第２リンクアーム３４は、中空ボックス状の形態をもっているが、第１直線移送機構１０Ａにおける第２リンクアーム３４の上面位置と第２直線移送機構１０Ｂにおける第２リンクアーム３４の下面位置とが、上下方向に所定距離離間させられるようになされている。そのために実施形態では、中間リンク３３の構成、および第２リンクアーム３４の基端部下面側に突設した軸３４ａの構成を、第１直線移送機構１０Ａと第２直線移送機構１０Ｂとで相違させている。すなわち、第２直線移送機構１０Ｂにおける中間リンク３３に設けた軸３３ａの長さを、第１直線移送機構１０Ａにおける中間リンク３３に設けた軸３３ａよりも所定長さ延長するとともに、これに対応させて、第２直線移送機構１０Ｂにおける第２リンクアーム３４の下面側に突設した軸３４ａの長さを所定長さ延長している。図５および図７に表れているように、第２直線移送機構１０Ｂにおいて中間リンク３３に設けた上記の軸３３ａは、中空部の径を拡径させており、これにより、第１リンクアーム３１から第２リンクアーム３４にいたる機構の剛性を高めている。

各第２リンクアーム３４の他端部には、各ハンド支持部材２０Ａ，２０Ｂが、第６垂直軸Ｏ₆を中心として相対回動可能に連結されている。具体的には、第１直線移送機構１０Ａについては、第２リンクアーム３４の他端部上面側に支持孔３４ｂが形成され、この支持孔３４ｂに対し、ハンド支持部材２０Ａの下面側に形成した軸２０ａがベアリング４６を介して回動可能に支持されている。第２直線移送機構１０Ｂについては、第２リンクアーム３４の他端部下面側に支持孔３４ｂが形成され、この支持孔３４ｂに対し、ハンド支持部材２０Ｂの上面側に形成した軸２０ａがベアリング４６を介して回動可能に支持されている。なお、第２リンクアーム３４の長さ、すなわち、第５垂直軸Ｏ₅と第６垂直軸Ｏ₆の軸間距離は、第１リンクアーム３１の長さ、すなわち、第１垂直軸Ｏ₁と第３垂直軸Ｏ₃の軸間距離と等しい。

さらに、第１直線移送機構１０Ａおよび第２直線移送機構１０Ｂにおいて、中間リンク３３とハンド支持部材２０Ａ，２０Ｂには、第２リンクアーム３４と同長で平行な第２副リンクアーム３５の両端部が相対回動可能に連結されている。具体的には、図５に表れているように、中間リンク３３には、上端が第２リンクアーム３４の上面より上に至る支軸３３ｃが第７垂直軸Ｏ₇を形成するべく突設されており、この支軸３３ｃに対し、第２副リンクアーム３５の基端に形成した孔３５ａが、ベアリング４７を介して相対回動可能に支持されている一方、ハンド支持部材２０Ａ，２０Ｂには、延出片２０ｂを介して第８垂直軸Ｏ₈を形成するべく支軸２０ｃが突設されており、この支軸２０ｃに対し、第２副リンクアーム３５の先端に形成した孔３５ｂが、ベアリング４８を介して相対回動可能に支持されている。そうして、第２副リンクアーム３５の長さ、すなわち、第７垂直軸Ｏ₇と第８垂直軸Ｏ₈の軸間距離は、第２リンクアーム３４の長さ、すなわち、第５垂直軸Ｏ₅と第６垂直軸Ｏ₆の軸間距離と等しく、かつ、中間リンク３３における第５垂直軸Ｏ₅と第７垂直軸Ｏ₇の軸間距離は、ハンド支持部材２０Ａ，２０Ｂにおける第６垂直軸Ｏ₆と第８垂直軸Ｏ₈の軸間距離と等しくしてある。すなわち、中間リンク３３、第２リンクアーム３４、第２副リンクアーム３５およびハンド支持部材２０Ａ，２０Ｂは、上記平行四辺形リンク機構３Ａと中間リンク３３を共通とする第２の平行四辺形リンク機構３Ｂを形成している。

２つの平行四辺形リンク機構３Ａ，３Ｂは、第１リンクアーム３１が第１垂直軸Ｏ₁を中心としてθ回動駆動させられたとき、第２リンクアーム３４が第１リンクアーム３１に対して相対的に−２θ回動させられるように連携される。このことはすなわち、第２リンクアーム３４が中間リンク３３に対し、第５垂直軸Ｏ₅を中心として−θ相対的に回動させられるように連携されていることを意味する。上述したように、中間リンク３３は、第１リンクアーム３１を含む平行四辺形リンク機構３Ａの作用により、第１リンクアーム３１の回動に関わらず、常に一定の方向を維持するからである。

実施形態では、図５に良く表れているように、中間リンク３３に設けた中空軸３３ａに第１のギヤ５１を一体的に設けるとともに、この第１のギヤ５１にかみ合う第２のギヤ５２を第１リンクアーム３１に内蔵するように設ける一方、上記中空軸３３ａと同一軸線をもつように第２リンクアーム３４に形成した軸３４ａに第４のギヤ５４を設けるとともに、この第４のギヤ５４にかみ合う第３のギヤ５３を上記第２のギヤ５２と一体的に設けている。各ギヤの関係は、第１のギヤ５１が第１リンクアーム３１に対して−θ相対回動したとき、第４のギヤ５４が第１リンクアーム３１に対して−２θ回動するように設定される。図に示す実施形態では、第１のギヤ５１の歯数を第２のギヤの歯数５２の２倍に設定するとともに、第３のギヤ５３の歯数を第４のギヤ５４の歯数と同じにしてある。

前述したように、平行四辺形リンク機構３Ａの作用により、この平行四辺形リンク機構３Ａが変形しても、中間リンク３３の方向姿勢は変化しない。このことは、第１垂直軸Ｏ₁を中心として第１リンクアーム３１がθ回動すると、中間リンク３３は第１リンクアーム３１に対して相対的に−θ回転することを意味する。このことはまた、上記したように、第１のギヤ５１が第１リンクアーム３１に対して−θ相対回動することになるから、結局、第４のギヤ５４と一体的な第２リンクアーム３４が第１リンクアーム３１に対して相対的に−θ回動することになる。また、第２の平行四辺形リンク機構３Ｂの作用により、この平行四辺形リンク機構３Ｂが変形したとしても、ハンド支持部材２０Ａ，２０Ｂの方向姿勢は変化しない。また、前述したように、第１リンクアーム３１と第２リンクアーム３４の長さは等しい。以上のことから、第１リンクアーム３１が第１垂直軸Ｏ₁を中心として回動駆動された場合、第２リンクアーム３４の先端、すなわち、第６垂直軸Ｏ₆は、一定の直線状移動行程を移動する。結局、ハンド支持部材２０Ａ，２０Ｂないしこれに支持されたハンド２１ａ，２１ｂは、第１リンクアーム３１が第１垂直軸Ｏ₁を中心として回動駆動されたとき、一定の直線状移動行程を一定の方向性を維持したまま移動することになる。

なお、実施形態では、図５に良く表れているように、中空とした各第２リンクアーム３４の内部に、両端が中間リンク３３とハンド支持部材２０Ａ，２０Ｂとに相対回動可能に連結された第３副リンクアーム３６を設けることにより、中間リンク３３、第２リンクアーム３４、ハンド支持部材２０Ａ，２０Ｂおよびこの第３の副リンクアーム３６により、第３の平行四辺形リンク機構３Ｃを形成している。すなわち、中間リンク３３には、第２リンクアーム３４の内部に突出する軸３３ｄが第９垂直軸Ｏ₉として設けられ、この軸３３ｄに第３副リンクアーム３６の基端側に設けた孔をベアリングを介して回動可能に支持させているとともに、ハンド支持部材２０Ａ，２０Ｂには、第１０垂直軸Ｏ₁₀としての軸２０ｄが設けられ、この軸２０ｄに第３副リンクアーム３６の先端側に設けた孔をベアリングを介して回動可能に支持させている。この第３副リンクアーム３６もまた、第２副リンクアーム３５と同様、第２リンクアーム３４と同等の長さを有し、かつ、第２副リンクアーム３５および第２リンクアーム３４と平行をなすように配置されている。このように第３の平行四辺形リンク機構３Ｃを設ける理由は、図１３（ｂ）に示すように、第２の平行四辺形リンク機構３Ｂが、変形によってすべての垂直軸Ｏ₅，Ｏ₆，Ｏ₇，Ｏ₈が平面視において同一直線上に配列する状態となったとしても、第３の平行四辺形リンク機構３Ｃが平行四辺形リンクとしての機能を果たし、ハンド支持部材２０Ａ，２０Ｂないしハンド２１ａ，２１ｂが不都合なく直線状移動行程を移動できるようにするためである。図５では、図示の便宜上、第３副リンクアーム３６は第２副リンクアーム３５と同一平面内に存在するように描かれているが、実際には、第２の平行四辺形リンク機構３Ｂの各垂直軸Ｏ₅，Ｏ₆，Ｏ₇，Ｏ₈が平面視において同一直線上に配列する状態となったとしても、第３副リンクアーム３６は第２副リンクアーム３５に対して側方にずれて位置するように構成されている（図１３参照）。

図５に表れているように、第１直線移送機構１０Ａにおいては、ハンド支持部材２０Ａは第２リンクアーム３４の上面に露出した恰好で設けられており、このハンド支持部材２０Ａの上面にハンド２１ａが形成されている。一方、第２直線移送機構１０Ｂにおいては、ハンド支持部材２０Ｂは第２リンクアーム３４の下面に露出した恰好で設けられており、このハンド支持部材２０Ｂの下面にハンド２１ｂが形成されている。これらのハンド２１ａ，２１ｂは、平面視において重なる上位の直線移動行程Ｔｒ２と下位の直線移動行程Ｔｒ１をそれぞれ移動することができるように配置されている。各ハンド２１ａ，２１ｂは、下位に位置するハンド２１ａにワークを載置した場合に互いに干渉しない最小の上下間隔を隔てられている。実施形態においてこのハンド２１ａ，２１ｂはまた、液晶表示パネルの製造のための比較的大型のガラス基板を載置支持することができるように、二股ホーク板状に形成されている。図５等から判るように、第１直線移送機構１０Ａにおいては、ハンド２１ａを下面側から支持し、第２直線移送機構１０Ｂにおいては、ハンド２１ｂを上面側から支持している。すなわち、第２直線移送機構１０Ｂは、それ自体、第１直線移送機構１０Ａないしそのハンド２１ａに支持されるワークに干渉することなく側方から迂回してハンド２１ｂを支持している。

第１直線移送機構１０Ａおよび第２直線移送機構１０Ｂは、上記昇降ベース２１０内に配置されたモータＭ３，Ｍ４を駆動源として駆動される。図５を参照して前述したように、旋回ベース３００の下部円柱部３０１に設けた鉛直方向の中心孔３０７には、それぞれ回転可能な第１の伝動軸２５１と第２の伝動軸２５２とが同軸状に支持されている。より具体的には、第２の伝動軸２５２は円筒状の軸とされ、上記中心孔３０７にベアリング２５３を介して回転可能に支持されているとともに、この第２の伝動軸２５２の内部に、上記第１の伝動軸２５１がベアリング２５４を介して回転可能に支持されている。第１の伝動軸２５１の下端は、昇降ベース２１０の中間壁２１３に支持させたモータＭ３の出力軸に連結されている。第２の伝動軸２５２の下端には、プーリ２５５が設けられており、上記昇降ベース２１０の中間壁２１３に支持させたモータＭ４の出力軸に取付けたプーリ２５６との間に無端ベルト２５７が掛け回されている。

前述したように、旋回ベース３００の支持桁部３２０には、第１リンクアーム３１の基端の軸３１ａがベアリング４１を介して回転可能に支持されているが、より詳細には、図５に表れているように、ベアリング４１より上位には、シール機構３３０が介装されている。これにより、支持桁部３２０の中空部と外部とが気密シールされる。旋回ベース３００の下部円柱部３０１には、上記したように、第１の伝動軸２５１および第２の伝動軸２５２を支持する中心孔３０７が形成されているため、支持桁部３２０の中空部が昇降ベース２１０の下部空間と連通することになるが、上記シール機構３３０、昇降ベース２１０と旋回ベース３００との間に設けた上記シール機構３０６、および、上記ベローズ２３０が協働して、支持桁部３２０の中空部、昇降ベース２１０の内部、ないし、固定ベース２００における上記ベローズ２３０より外周側の連通空間が、外部に対して気密シールされることになる。

図５に表れているように、第１リンクアーム３１の基端の軸部３１ａは、支持桁部３２０に支持させた減速機構３４０の出力側に連携されている一方、この減速機構３４０の入力側の軸にはプーリ３４１が設けられている。第１直進移送機構１０Ａについては、上記第１の伝動軸２５１の上端に設けたプーリ２５１ａと上記減速機構３４０の入力側のプーリ３４１との間に無端ベルト３４２が掛け回され、一方、第２直進移送機構１０Ｂについては、上記第２の伝動軸２５２の上端に設けたプーリ２５２ａと上記減速機構３４０の入力側のプーリ３４１との間に無端ベルト３４３が掛け回される。これにより、モータＭ３を正逆方向に回転駆動することにより、第１直進移送機構１０Ａにおける第１リンクアーム３１が、第１垂直軸Ｏ₁を中心として回動させられる一方、モータＭ４を正逆方向に回転駆動することにより、第２直進移送機構１０Ｂにおける第１リンクアーム３１が、第１垂直軸Ｏ₁を中心として回動させられる。

前述したように、第１直線移送機構１０Ａおよび第２直線移送機構１０Ｂのそれぞれにおいて、第１リンクアーム３１を第１垂直軸Ｏ₁を中心として回動させると、それぞれのハンド２１ａ，２１ｂは、上位の直線移動行程Ｔｒ２および下位の直線移動行程Ｔｒ１にそって移送させられる（図９ないし図１２参照）。

この実施形態では、第１リンクアーム３１と第２リンクアーム３４とは、互いに上下方向に離間させられていて干渉することがないので、図９ないし図１２に表れているように、第１リンクアーム３１が第１垂直軸Ｏ₁に対して各直線状移動行程Ｔｒ１，Ｔｒ２の後退側に回動している状態から、同直線状移動行程の前進側に回動している状態まで、不都合なく上記平行四辺形リンク機構３Ａの変形が行なわれ、これに応じて、上記第２の平行四辺形リンク機構３Ｂおよび／または第３の平行四辺形リンク機構３Ｃの変形が不都合なく行われる結果、後退位置から前進位置まで、比較的長いハンド２１ａ，２１ｂの移動行程を確保することができる。

また、この種の搬送ロボットは、ハンド２１ａ，２１ｂを後退させた状態において、旋回ベース３００を旋回させ、各直線移動行程Ｔｒ１，Ｔｒ２の方向を、所望の搬送元、あるいは搬送先に向けることができるが、上記構成の搬送ロボット１００においては、第２直線移送機構１０Ｂそれ自体が、第１直線移送機構１０Ａによって移送されるハンド２１ａの移動軌跡を側方から迂回する構造となっている。したがって、ハンド２１ａ，２１ｂを後退させた状態において、一方のハンドの移動軌跡を迂回するようなハンド支持部材を第２リンクアームの先端部に設けた場合にみられるように、ハンド支持部材が大きく側方に張り出すということはない。したがって、このようなハンド支持部材によって旋回ベースが旋回する場合の最大半径が必要以上に拡張することが回避される。また、このようなハンド支持部材は大型であるが故に重量も増大するが、上記構成の搬送ロボット１００では、ハンド支持部材に迂回構造を持たせる必要がないのでその重量増加をそれほど招かない。さらには、ハンド支持部材に他方のハンドの移動軌跡を迂回する構造をとらせる場合、ハンド支持部材が大型化するため、たとえばこの種の搬送ロボットが設置される真空搬送モジュールにおいて、プロセスチャンバのドア開口を大きくする必要があるが、上記構成の搬送ロボットでは、そのような必要もない。

この実施形態に係る搬送ロボット１００は、旋回ベース３００が支持される昇降ベース２１０が固定ベース２００に対して昇降するように構成されているので、各ハンド２１ａ，２１ｂの直線移動行程の上下高さを適宜変更することができるし、また、旋回ベース３００を旋回軸Ｏｓを中心として旋回させることにより、各ハンド２１ａ，２１ｂの直線移動行程を適宜旋回させることができる。したがって、同一の搬送元からのワークの受け取り、あるいは同一の搬送先へのワークの受け渡しといった作業を、第１直線移送機構１０Ａによるハンド２１ａ、あるいは第２直線移送機構１０Ｂによるハンド２１ｂのいずれを用いても行うことができるのであり、これにより、ワークの搬送効率が著しく向上するのである。

また、上記構成の搬送ロボット１００は、上記したように、固定ベース２００における上記ベローズ２３０の外周側の空間、昇降ベース２１０の内部、ないし、旋回ベース３００の支持桁部３２０の中空部にいたって連通する空間は、外部に対して気密シールされている。したがって、昇降ベース２１０を昇降させるためのモータＭ１ないし関連機構、旋回ベース３００を旋回させるためのモータＭ２ないし関連機構、第１直線移送機構１０Ａの第１リンクアーム３１を回動させるためのモータＭ３ないし減速機構３４０を含めた関連機構、および、第２直線移送機構１０Ｂの第１リンクアーム３１を回動させるためのモータＭ４ないし減速機構３４０を含めた関連機構として、真空対応のものではない安価な構成のものを採用しても、この搬送ロボット１００を真空雰囲気下に設置して、作動させることができる。

もちろん、この発明の範囲は上記した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含まれる。たとえば、第１直線移送機構１０Ａおよび第２直線移送機構１０Ｂの構成において、第１リンクアーム３１と第２リンクアーム３４とを、第１リンクアーム３１が第１垂直軸Ｏ₁を中心と
してθ回動させた場合に、第２リンクアーム３４が第１リンクアーム３１に対して−２θ回動させるための機構としても、実施形態のものに限定されず、ベルトとプーリを組み合わせた公知の機構により達成しても、もちろんよい。

また、第１リンクアームが平行四辺形リンク機構の一部材を構成するのであれば、第２リンクアームは、中間リンクに対して−θ相対回動するようにすればよい。

本願発明の一実施形態に係る搬送ロボットの全体斜視図である。図１に示す搬送ロボットの平面図である。図１に示す搬送ロボットの側面図である。図１に示す搬送ロボットの正面図である。図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図２のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。図１に示す搬送ロボットの作動状態を説明する平面図である。図１に示す搬送ロボットの作動状態を説明する平面図である。図９に示す状態の搬送ロボットの全体斜視図である。図１０に示す状態の搬送ロボットの全体斜視図である。第１ないし第３平行四辺形リンク機構の作動状態の説明図である。

符号の説明

１００搬送ロボット
１０Ａ第１直線移送機構
１０Ｂ第２直線移送機構
２０Ａハンド支持部材
２０Ｂハンド支持部材
２１ａハンド（第１直線移送機構の）
２１ｂハンド（第２直線移送機構の）
２００固定ベース
２１０昇降ベース
３００旋回ベース
３２０支持桁部（旋回ベースの）
３Ａ平行四辺形リンク機構
３Ｂ平行四辺形リンク機構
３１第１リンクアーム
３２第１副リンクアーム
３３中間リンク
３４第２リンクアーム
３５第２副リンクアーム
５１第１ギヤ
５２第２ギヤ
５３第３ギヤ
５４第４ギヤ
Ｔｒ１下位の直線移動行程
Ｔｒ２上位の直線移動行程
Ｏｓ旋回軸
Ｏ₁〜Ｏ₈ 第１〜第８垂直軸
Ｍ１〜Ｍ４モータ

Claims

固定ベースと、この固定ベースに対して垂直状の旋回軸を中心として旋回可能な旋回ベースと、この旋回ベースに設けられた第１直線移送機構および第２直線移送機構と、各直線移送機構に支持されて移送され、板状ワークを載置支持するハンドとを備え、各ハンドは、これらを支持する上記直線移送機構により、平面視において重なる上位の水平状直線移動行程および下位の水平状直線移動行程に沿ってそれぞれ後退位置と前進位置との間を移送させられるように構成されている搬送ロボットであって、
上記第１直線移送機構は、上記下位の水平状直線移動行程に沿ってハンドを移送するとともに、上記第２直線移送機構は、上記上位の水平状直線移動行程に沿ってハンドを移送するように構成されており、
上記第１直線移送機構および上記第２直線移送機構は、それぞれ、平面視において上記水平状直線移動行程を挟んで並ぶ第１垂直軸を中心として水平面内で回動駆動される第１リンクアームと、上記第１垂直軸に対して上記水平状直線移動行程についての後退側に位置する第２垂直軸を中心として回動可能な第１副リンクアームと、これら第１リンクアームおよび第１副リンクアームが第３垂直軸および第４垂直軸を中心として相対回動可能に連結される中間リンクとを備えた第１平行四辺形リンク機構、および、上記中間リンクに対して上記第３垂直軸と同一の第５垂直軸を中心として相対回動可能であり、かつ上記第１リンクアームと実質的に同長の第２リンクアームと、上記中間リンクに対して平面視において上記第５垂直軸よりも上記水平状直線移動行程と直交する方向について外方に位置する第７垂直軸を中心として回動可能な第２副リンクアームと、これら第２リンクアームおよび第２副リンクアームが第６垂直軸および第８垂直軸を中心として相対回動可能に連結されるハンド支持部材とを備えた第２平行四辺形リンク機構を備えており、
上記第１リンクアームと上記第２リンクアームとは、上記第１リンクアームが上記旋回ベースに対して上記第１垂直軸を中心としてθ回動駆動されたとき、上記第２リンクアームが上記中間リンクに対して上記第５垂直軸を中心として−２θ相対回動するように連携されており、かつ、
上記第２直線移送機構を構成する部材は、上記第１直線移送機構の上記ハンドに載置支持されて上記下位の水平状直線移動行程を移動させられるワークに干渉しないように、側方に迂回するように構成されていることを特徴とする、搬送ロボット。
上記第１直線移送機構のハンドは、上記第１直線移送機構の先端部の上面側に支持されており、上記第２直線移送機構のハンドは、上記第２直線移送機構の先端部の下面側に支持されている、請求項１に記載の搬送ロボット。
上記第１直線移送機構の上記第１リンクアームと上記第２直線移送機構の上記第１リンクアームとは、同一高さに位置させられている一方、上記第１直線移送機構の上記第２リンクアームと上記第２直線移送機構の上記第２リンクアームとは、上記第１直線移送機構の上記第２リンクアームの上面に対して上記第２直線移送機構の上記第２リンクアームの下面が所定の間隔を隔てて上位となるように位置させられている一方、上記第１直線移送機構において、そのハンド支持部材は上記第２リンクアームの上面側に露出部を備えていて、この露出部にハンドが支持されているとともに、上記第２直線移送機構において、そのハンド支持部材は上記第２リンクアームの下面側に露出部を備えていて、この露出部にハンドが支持されている、請求項２に記載の搬送ロボット。
上記第１直線移送機構の上記第２リンクアームと上記第２直線移送機構の上記第２リンクアームとは、上記第２直線移送機構の上記中間リンクないしこれに関連する垂直軸の上下方向寸法を上記第１直線移送機構の上記中間リンクないしこれに関連する垂直軸の上下方向寸法よりも大に設定することにより、上記第１直線移送機構の上記第２リンクアームの上面に対して上記第２直線移送機構の上記第２リンクアームの下面が所定の間隔を隔てて上位となるように位置させられている、請求項３に記載の搬送ロボット。
上記旋回ベースは、上記固定ベースに対し、昇降可能に支持されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の搬送ロボット。