JPH01183383A - 物品移換え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は半導体ウェハ等の物品を移し換える物品移換え
装置に関する。

（従来の技術） たとえば半導体製造工程において、ウェハ収納カセット
からウェハを取り出したり装填したりする場合、一種の
ハンド装置が用いられてぃる。従来、このハンド装置は
第７図で示すように構成されている（特開昭６１−２２
６４２号公報を参照）。すなわち、これは第１のモータ
１によりて回転駆動される第１の駆動軸２に第１のアー
ム３を連結し、この第１のアーム３の回動先端にはその
アーム３と長さの等しい第２のアーム４を連結して平面
リンク機構５を構成する。また、第１の駆動軸２に対し
て同軸的に第１のプーリ６を設置するとともに、第１の
アーム３に軸支した第２のアーム４の回転軸７には第２
のプーリ８を取着してなり、この第１のプーリ６と第２
のプーリ８とは第１のベルト９で連結しである。この第
１のプーリ６と第２のプーリ８との回転比は１：２とし
である。さらに、第１のプーリ６の回転軸体１０には第
３のプーリ１１を取着し、この第３のプーリ１１は第１
のモータ１の側方に設置した第２のモータ１２の駆動軸
１３に設けた第４のブー９１４と第２のベルト１５によ
って連結されている。そして、第２のアーム４の先端部
分にウェハ保持部１６を形成したものである。

しかして、第２のアーム４の先端にあるウェハ保持部１
６に保持したウェハを直線搬送させる場合には第２のモ
ータ１２を作動させない。このため、第２のモータ１２
の駆動軸１３に設けた第４のプーリ１４と第２のベルト
１５を介した第３のプーリ１１も回転しない。そこで、
第１のモータ１を駆動すると、この第１の駆動軸２に連
結された第１のアーム３が回転し、この第１のアーム３
の回動先端にある第２のアーム４を回動する。ところが
が、第１のアーム３と第２のアーム４の長さは等しく、
シかも、第１のプーリ６と第２のプーリ８との回転比は
１：２とであるから、第２のアーム４の先端にあるウェ
ハ保持部１６は第１の駆動軸２の中心を通るその半径方
向に直線的に移動する。また、ｖ５１の駆動軸２の回り
の回転は第１および第２のモータ１．１２を同期させて
駆動させることにより行なう。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来のハンド装置ではウェハ保持部
１６を第１の駆動軸２の中心の回りに回転させるための
専用のモータ１２が余計に必要であり、この２つのモー
タ１，１２を設置するスペースが必要となる。さらに、
２つのモータ１．１２を同期させて駆動するための制御
系を組み込まなければならない。この制御系の構成は特
に複雑になる。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その目
的とするところは機械的な構成およびその制御系の構成
を簡略化できるとともに、コンパクトに構成できる物品
移換え装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明は、駆動用回転軸に
取着したアームと物品用保持部を設けるアームを直接も
しくは中間アームを介して連結してなるリンク機構およ
びこのリンク機構のアームを回動する回転伝達機構によ
って上記駆動用回転軸を中心とする物品用保持部の旋回
運動および直線運動を行なわせて物品の移し換えを行な
う物品移換え装置において、駆動源により回転駆動され
る第１の回転軸と、この第１の回転軸に一端が取着され
た第１のアームと、この第１のアームの他端あるいは上
記中間アームを介してこれに回転自在に軸支された第２
の回転軸と、この第２の回転軸に取着された第２のアー
ムと、この第２のアームに設けられた物品用保持部と、
上記第１の回転軸と同心的に回転自在に設けられた第１
の回転体と、この第１の回転体と上記第１の回転軸との
間に介挿したクラッチと、上記第２の回転軸に取着され
上記第１の回転体と回転伝達媒体を介して連結された第
２の回転体と、上記第１の回転体の回転を選択的に停止
させるブレーキと、このブレーキを作動させて第１の回
転体を固定しながら上記クラッチを切り」―記駆動源に
より第１の回転軸を回転して物品用保持部ｉ部を直線移
動させるとともに上記ブレーキを解除しかつ上記クラッ
チを接続して駆動源により第１の回転体を回転して第１
のアームおよび第２のアームとともに物品用保持部を一
体的に旋回する駆動制御系とを具備したものである。

（作用） この発明の構成によれば、モータなどの駆動源が１つで
済む。また、２つ以上のモータ等を設置するスペースが
不要となるばかりでなく、複数の駆動源をタイミングを
とって駆動するための制御系を簡素化できる。しかして
、機械的°な構成およびその制御系の構成を簡略化でき
るとともに、コンパクトに構成できる物品移換え装置を
提供することができる。

（実施例） 第１図ないし第４図は本発明の第１の実施例を示すもの
である。この実施例は半導体製造工程において使用され
るウェハ置換え用ロボットに適用した例である。第１図
において、１９は駆動部を設置するカバーである。この
カバー１９にはフレーム２０が後述するように上下自在
に設置されている。このフレーム２０は上部フレーム２
０ａと下部フレーム２０ｂを複数の連結棒２０ｃで連結
して構成してなるものである。このフレーム２０には上
記カバー１９の中央に位置して第１の回転軸２１が配設
され、この第１の回転軸２１の外周には第１の回転体と
しての第１のプーリ２２の円筒状に形成した回転軸体２
３が同心的に回転自在に被嵌されている。第２図で示す
ように第１の同転軸２１は第１のプーリ２２の回転軸体
２３に第１のボールベアリング２４を介して同心的で回
転自在に軸支されている。また、第１のプーリ２２の回
転軸体２３は」二部」二部フレーム２０ａに対して第２
のボールベアリング２５を介して同心的で回転自在に軸
支されている。

また、第１の回転軸２１の下端部にはカップリング２６
を介して回転用駆動源としての電動モータ２７の駆動軸
２８に連結されている。この電動モータ２７は下部フレ
ーム２０ｂに固定されている。第１の回転軸２１の上端
部には第１のアーム３１の一端が固定的に取着されてお
り、第１のアーム３１は第１の回転軸２１と一体に回転
するようになっている。第１のアーム３１の回動側先端
には第２の回転軸３２が第３のボールベアリング３３を
介して回転自在に軸支されている。そして、この第２の
回転軸３２の上端には第２のアーム３４の基端が取着固
定されている。第２の回転軸３２の下端には第２の回転
体としての第２のプーリ３５が固定的に取着されている
。そして、この第２のプーリ３５と上記第１のプーリ２
２とは回転伝達体としてのワイヤ３６を掛は渡して連結
されている。第１のプーリ２２の有効半径を２としたと
きに第２のプーリ３５の有効半径が１となるように設定
され、したがって、その回転比は１：２となる。

また、第２のアーム３４の他端には第３の回転軸３７を
介して保持用アーム３８の一端が軸支されている。そし
て、］二記第１のア、−ム３１の長さ（第１の回転軸２
１と第２の回転軸３２との軸間距離）と第２のアーム３
４の長さ（第２の回転軸３２と第３の回転軸３７との軸
間距離）とは等しく設定しである。保持用アーム３８の
他端にはウェハ３９を保持する保持部４０が形成されて
いる。

また、第３の回転軸３７には第３のプーリ４３が取着さ
れ、この第３のプーリ４３には回転伝達体としてのワイ
ヤ４４が巻装さ、れている。そして、このワイヤ４４の
両端部分は第２の回転軸３２と同心的にアーム３１の端
部に形成されているプーリ部３１ａに１巻き以上巻き付
けられた上で第１のアーム３１に取着固定されている。

この第２の同転軸３２の巻付は半径を１とするとき、第
３のプーリ４３の巻付は有効半径を２となるように設定
してあり、したがって、その回転比は２：１になる。

さらに、上記第１のプーリ２２の回転軸体２３はフレー
ム２０に取着されたブレーキ４５により回転を選択的に
停止させられるようになっている。

すなわち、ブレーキ４５は電磁石４６とブレーキシュー
４７とからなり、ブレーキシュー４７は第１のプーリ２
２の回転軸体２３に形成した円盤４８に板ばね４９によ
って取着されている。そして、通常、ブレーキシュー４
７は板ばね４９によって電磁弁４６から退避しているが
、電磁石４６を励磁することによりブレーキシュー４７
を電磁石４６に押し付けて第１のプーリ２２の回転を阻
止するようになっている。

さらに、上記第１のプーリ２２の回転軸体２３はクラッ
チ５１を介して第１の回転軸２１に連結されている。す
なわち、このクラッチ５１は第１の回転軸２１に形成さ
れた円板５０に電磁石５２と摩擦板５３を取着してなり
、摩擦板５３は板ばね５４により上記円盤４８に取着さ
れるとともに、上記円板５０から退避している。そして
、電磁石５２を呻磁することにより摩擦板５３を上記電
磁石５２に押し付けてその円板５０と一体化し、第１の
回転軸２１に第１のプーリ２２の回転軸体２３を固定的
に連結するようになっている。

また、上記ブレーキ４５の電磁石４６とクラッチ５１の
電磁石５２とは図示しない駆動制御系によって選択的に
励磁されるようになっている。

また、これらを支持するフレーム２０は第１図で示すよ
うにカバー１９内に設けたシリンダ５５によって上下方
向に駆動されるようになり、上記ウェハ用保持部４０を
上下方向Ｃに移動できるようになっている。

次に、上記構成のウェハ置換え用ロボットの動作を説明
する。まず、第４図で示す第１のウェハカセット５６か
ら第２のウェハカセット５７にウェハ３９を移し換える
場合、まず、そのウェハ用保持部４０を第１のウェハカ
セット５６に向かって直線運動を行なわせる。すなわち
、ブレーキ４５の電磁石４６を励磁してブレーキシュー
４７を電磁石４６に押し当て第１のプーリ２２の回転を
阻止する。このようにブレーキ４５を作動し、クラッチ
５１は解除させた状態で、電動モータ２７を駆動して第
１の回転軸２１を回転すると、第１図中矢印ａで示すよ
うに第１のアーム３１が回転し、同時に、停止固定され
ている上記第１のプーリ２２にワイヤ３６を介して連結
されている第２のブー９３５が相対的な回転差によって
上記第１の回転軸２１の回転方向とは逆向きに回転させ
られる。さらに、第１のプーリ２２と第２のプーリ３５
との回転比は１：２であり、第１のアーム３１と第２の
アーム３４の長さは等しいから、保持用アーム３８を支
持する第３の回転軸３７の位置は第１の回転軸２１の中
心を通る直線に沿って第１図で示すｂ方向に移動する。

この移動する向きは第１の回転軸２１の回転方向に従う
がら、電動モータ２７の回転駆動方向によって定まる。

そこで、電動モータ２７の回転方向を決めれば、その移
動する向きを任意に選択できる。

さらに、この動作に伴って第３の回転軸３７は第３のプ
ーリ４３に巻かれたワイヤ４４によって第２のアーム３
４とは逆回転して絶対空間（フレーム２０）に対して回
転が零となるようになる。

これはワイヤ４４を巻き付ける第２の回転軸３２の径と
第３のプーリ４３の径を設定することにより達成できる
。

しかして、保持用アーム３８を回転させることなく直線
的に移動してその保持部４０を第１のウェハカセット５
６に向かつで直線運動で近づけ、その第１のウェハカセ
ット５６内の取り出そうとするウェハ３９の下に差し込
む。ついで、シリンダ５５を作動してフレーム２０ごと
所定量上昇させてそのウェハ３９を保持部４０に裁置す
る。この後、電動モータ２７の回転駆動方向を逆にすれ
ば、ウェハ３９を保持部４０に載置させたまま、直線的
に引き出すことができる。

そして、第４図中実線で示す位置まで引き出したところ
で、各アーム３１，３４．３８を固定した状態で第１の
回転軸２１の回りに回転して第４図中２点鎖線で示す位
置まで回動する。すなわち、クラッチ５１を接続状態に
切り換えてブレーキ４５を解除し、電動モータ２７を作
動させるのである。これにより第１の回転軸２１および
第１のプーリ２２が一体的になり、各アーム３１，３４
゜３８の関係が固定される。そして、電動モータ２７に
より第１の回転軸２１が回転すると、その第１の回転軸
２１を中心として固定された全体が回転する。そして、
第４図中２点鎖線で示す位置まで回動したところで停止
させる。

ついで、上述したと同様にそのウェハ用保持部４０を第
２のウェハカセット５７に向かって直線運動を行なわせ
る。すなわち、ブレーキ４５を作動して第１のプーリ２
２の回転を阻止するとともに、クラッチ５１を解除して
第１のプーリ２２を回転自在な状態にする。そして、電
動モータ２７を作動すれば、保持用アーム３８を回転さ
せることなく直線的に移動してその保持部４０を第２の
ウェハカセット５７に向かって直線運動で近づけ、その
第２のウェハカセット５７内に差し込む。ついで、シリ
ンダ５５を作動してフレーム２０ごと所定量降下させて
その保持部４０に載置していたウェハ３９をその第２の
ウェハカセット５７に渡す。

この後、電動モータ２７を逆回幡動作して、第４図中２
点鎖線で示す位置まで直線的に後退させる。゛さらに、
クラッチ５１を接続してブレーキ４５を解除し、電動モ
ータ２７により第１の回転軸２１を回動することにより
第４図中実線の位置まで全体を回動して復帰させる。そ
して、この上記１連の動作を繰り返せば、第１のウェハ
カセット５６から第２のウェハカセット５７に複数のウ
ェハ３９を次々に移し換えることができる。

なお、本発明は上記実施例のものに限定されるものでは
ない。たとえば第５図で示すように第２のアーム３４の
回動先端部分に直接保持部４０を設けたものでもよい。

また、第６図で示すようにアームの数を増やしてたとえ
ば３関節のものとしてもよい。この場合、中間に位置す
るアーム６０の両端に設けた各同転軸体６１．６２に取
着されるプーリ６３，６４の回転比を１＝１に設定する
。

また、駆動源としてモータの他に、たとえばロータリー
アクチュエータ等であってもよい。さらに、各ブーり間
に掛は渡すワイヤはタイミングベルト、スチールベルト
、チェーンでもよい。また、ブレーキやクラッチの構造
も種々のものが考えられる。

さらに、上記各凹転体と回転伝達媒体はプーリとワイヤ
に限られるものではない。たとえば歯車機構やローラに
よる伝達機構等を利用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の構成によれば、モータなど
の駆動源が１つで済み、また、２つ以上のモータ等を設
置するスペースが不要となるばかりでなく、複数の駆動
源をタイミングをとって駆動するための制御系を簡素化
できる。したがって、機械的な構成およびその制御系の
構成を簡略化できるとともに、コンパクトに構成できる
物品移換え装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示し、第１図
はその装置の斜視図、第２図はその装置の側断面図、第
３図はその装置の要部の側断面図、第４図は動作を示す
スケルトン図、第５図は他の実施例の斜視図、第６図は
さらに異なる他の実施例の斜視図、第７図は従来装置の
斜視図である。 ２０・・・フレーム、２１・・・第１の回転軸、２２・
・・第１゛のプーリ、２７・・・電動モータ、３１・・
・第１のアーム、３２・・・第２の回転軸、３４・・・
第２のアーム、３５・・・第２のプーリ、３６・・・ワ
イヤ、３８・・・保持用アーム、３９・・・ウェハ、４
０・・・保持部、４４・・・ワイヤ、４５・・・ブレー
キ、４６・・・電磁石、５１・・・クラッチ、５２・・
・電磁石。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第４図 第５図 第Ｔ国

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　駆動用回転軸に取着したアームと物品用保持部を設け
   るアームを直接もしくは中間アームを介して連結してな
   るリンク機構およびこのリンク機構のアームを回動する
   回転伝達機構によって上記駆動用回転軸を中心とする物
   品用保持部の旋回運動および直線運動を行なわせて物品
   の移し換えを行なう物品移換え装置において、駆動源に
   より回転駆動される第１の回転軸と、この第１の回転軸
   に一端が取着された第１のアームと、この第１のアーム
   の他端あるいは上記中間アームを介してこれに回転自在
   に軸支された第２の回転軸と、この第２の回転軸に取着
   された第２のアームと、この第２のアームに設けられた
   物品用保持部と、上記第１の回転軸と同心的に回転自在
   に設けられた第１の回転体と、この第１の回転体と上記
   第１の回転軸との間に介挿したクラッチと、上記第２の
   回転軸に取着され上記第１の回転体と回転伝達媒体を介
   して連結された第２の回転体と、上記第１の回転体の回
   転を選択的に停止させるブレーキと、このブレーキを作
   動させて第１の回転体を固定しながら上記クラッチを切
   り上記駆動源により第１の回転軸を回転して物品用保持
   部を直線移動させるとともに上記ブレーキを解除しかつ
   上記クラッチを接続して駆動源により第１の回転体を回
   転して第１のアームおよび第２のアームとともに物品用
   保持部を一体的に旋回する駆動制御系とを具備したこと
   を特徴とする物品移換え装置。