專利名稱：手臂機構(gòu)及具備該機構(gòu)的真空機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在真空中搬運晶片、玻璃等襯底的機器人，尤其是其機器人手臂的結(jié)構(gòu)。這里所說的真空意味著例如通過泵等從大氣壓減壓后的空間狀態(tài)。
背景技術(shù)：
對于搬運襯底的機器人的手臂結(jié)構(gòu)已知有例如專利文獻1等。在專利文獻1中， 為了使機器人手臂及手部進行動作，在手臂內(nèi)部配置有馬達、減速器、同步帶這樣的傳遞機 構(gòu)。另一方面，這種機器人設(shè)置在從大氣壓狀態(tài)減壓后的真空容器內(nèi)，用于搬運晶片、玻璃 等襯底。設(shè)置在真空容器內(nèi)的機器人被稱為真空機器人。真空機器人為了不破壞真空容器 內(nèi)的真空環(huán)境，需要將大氣壓環(huán)境和真空環(huán)境隔絕并進行動作。而且，真空機器人不能使用 因蒸發(fā)而使水分、氣體等向真空環(huán)境內(nèi)釋放出等不符合在真空內(nèi)使用的材質(zhì)的構(gòu)件。從這種觀點出發(fā)，不能直接在真空容器內(nèi)設(shè)置專利文獻1所示的機器人的結(jié)構(gòu)。 這是因為設(shè)置在手臂內(nèi)部的通用的馬達、減速器等使用了不適合真空環(huán)境的各種材質(zhì)。為 了解決上述課題，也可以考慮在專利文獻1所示的手臂結(jié)構(gòu)中，使手臂內(nèi)部保持在大氣壓 下。這是因為如果使手臂內(nèi)部保持在大氣壓下，則即使使用通用的馬達等也不會對真空環(huán) 境產(chǎn)生不良影響?？墒?，在使用真空機器人的制造裝置中，不用說半導(dǎo)體，還制造液晶、有機EL、太陽 電池板等。在這些裝置中，晶片、玻璃等襯底的尺寸逐年大型化，這些襯底的搬運距離變長， 搬運質(zhì)量也變大。與此相伴，真空容器也不得不大型化，但是還存在如下愿望，想要減小制 造裝置的設(shè)置面積，或者根據(jù)襯底的處理情況想要將容器內(nèi)的壓力保持于更低的狀態(tài)，因 此希望盡可能減小真空容器內(nèi)容積。因而，對于在真空容器內(nèi)進行動作的襯底搬運用真空 機器人，要求進入真空容器內(nèi)部的部分少；雖然襯底的搬運距離較大但是呈現(xiàn)小型化；呈 現(xiàn)可搬運較重的物體的高剛性。而且，在設(shè)置有真空機器人的真空容器內(nèi)，在其周圍連接有襯底的處理室，處理室 內(nèi)的處理有時在高溫下進行。在處理室中，蝕刻、CVD這樣的處理在減壓環(huán)境且在高溫下進 行，由于這些處理，真空機器人所搬運的襯底不得不在高溫狀態(tài)下進行搬運。這種情況下， 設(shè)置有真空機器人的真空容器也受到來自襯底的熱、來自處理室的熱而變?yōu)楦邷?。襯底自 身有時變?yōu)?00度以上的高溫。因而，對于真空機器人，尤其是進入處理室的手臂，還需要 有針對熱的措施。作為針對熱問題的措施，使手臂自身成為連桿結(jié)構(gòu)是一個方法(例如專 利文獻2)。如果使手臂成為連桿結(jié)構(gòu)，則輪帶等有機類構(gòu)件減少，因此，容易解決熱問題。專利文獻1 日本國專利第3881579號公報專利文獻2 日本國特開2007-15023號公報可是，如上述說明，將專利文獻1所示的機器人直接設(shè)置在真空容器內(nèi)時，例如， 由于同步帶進入了減壓后的真空環(huán)境內(nèi)，因此存在如下課題，因為從同步帶釋放出的水分、 氣體而無法減壓至所要求的壓力的情況，或達到減壓需花費時間。而且，即使假設(shè)在專利文獻1所示的機器人中將手臂內(nèi)部保持于大氣壓狀態(tài)，也由于除第1手臂以外，在第 2手臂內(nèi)部也需要配置減速器、同步帶，因此存在手臂整體厚度 變大，所需真空容器的容積也變大的問題。而且，尤其存在無法減小第2手臂高度方向的厚 度的問題。在上述說明的處理室的真空容器和設(shè)置有真空機器人的真空容器之間，通常只 設(shè)置有面積較小的開口，在手部(放置襯底的構(gòu)件)和第2手臂必須通過該開口時，需要第 2手臂的厚度較薄。而且，由于在手臂伸縮動作時，通過同步帶進行第1手臂、第2手臂的旋轉(zhuǎn)，因此還 存在如下問題，在手臂重量較大時或搬運較重的搬運物時，由于同步帶的傳遞剛性較低，而 產(chǎn)生在手臂伸縮的中途脫離理想的直線軌跡的橫搖或振動。而且，在專利文獻1所示的結(jié) 構(gòu)中，由于馬達與第1手臂在高度方向上相互干擾，因此存在手臂的伸縮動作區(qū)域受到限 制，無法確保較長的伸縮距離的問題。而且，由于同步帶暴露在真空環(huán)境內(nèi)，因此真空容器內(nèi)的溫度較高時，存在同步帶 受到熱影響，手臂伸縮時的定位精度變差等問題。而且，由于手臂驅(qū)動用馬達位于第1手臂內(nèi)，因此在搬運高溫襯底時等，馬達位于 成為熱源的襯底附近，因此，存在容易受到熱影響等的問題。而且，在成為專利文獻1所示的手臂結(jié)構(gòu)時，需要將減速器配置至第2手臂前端， 因此，第2手臂前端的重量增大，為了抑制手臂彎曲需要提高各手臂關(guān)節(jié)部的支撐剛性，或 需要在真空中使第2手臂內(nèi)甚至第2手臂前端的減速器處于大氣狀態(tài)，存在結(jié)構(gòu)上變得復(fù) 雜等的問題。如專利文獻2所示，由連桿結(jié)構(gòu)構(gòu)成手臂時，由于同步帶、馬達、減速器等配置在 大氣壓氣氛的環(huán)境下，因此可避免由它們釋放出水分、氣體等。但是，如上述說明，在設(shè)置有 真空機器人的真空容器內(nèi)，希望在確保足夠的搬運距離的同時還想要極力減小真空內(nèi)的容 積，與此相對，專利文獻2所示的連桿結(jié)構(gòu)還將第1連桿和第1手臂配置在相同的高度上， 以降低機器人手臂的高度。因此，在手臂伸縮動作時，需要在第1手臂和第1連桿不相互干 擾的范圍內(nèi)進行動作，存在手臂的伸縮范圍受到限制的情況。由于想要延長手臂的伸縮范 圍時，需要較長地配置各手臂的軸間距離、各連桿的軸間距離，因此存在如下問題，各手臂 質(zhì)量增加，或由于增大第1手臂和第1連桿之間的軸間距離而不得不使手臂底座過度增大寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而進行的，提供一種適合于真空環(huán)境內(nèi)的真空機器人的手 臂結(jié)構(gòu)。更具體為，其目的在于提供一種真空機器人，以解決如下問題降低真空環(huán)境內(nèi)產(chǎn) 生的水分、氣體；降低手臂伸縮時的橫搖、振動；能夠在真空內(nèi)搬運高載荷的搬運物；在降 低手臂高度方向的同時還能夠確保足夠的手臂伸縮范圍；針對熱也不存在問題。為解決上述問題，本發(fā)明是如下構(gòu)成的。方案1所述的發(fā)明是一種真空機器人，是在減壓環(huán)境內(nèi)搬運襯底的真空機器人， 其特征在于，其手臂具備手臂基座，在內(nèi)部具有氣密空間；手臂驅(qū)動用馬達，設(shè)置在所述 手臂基座的氣密空間內(nèi)；第1減速器，由輸入所述手臂驅(qū)動用馬達的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的中空減 速器軸、及輸入所述減速器軸的旋轉(zhuǎn)并僅以規(guī)定比減速并在所述減速器軸周圍旋轉(zhuǎn)的第1 減速器輸出軸構(gòu)成，設(shè)置為所述中空減速器軸的下端露出在所述手臂基座的氣密空間內(nèi)；第1手臂，通過使所述中空減速器軸的上端進入而具有與所述手臂基座的氣密空間相同壓 力的氣密空間，且基端部固定在所述第1減速器輸出軸上；第2減速器，設(shè)置在所述第1手 臂的前端，輸入軸通過傳遞機構(gòu)與所述減速器軸的上端連接；第2手臂，基端部固定在所述 第2減速器的輸出軸上，在內(nèi)部不具有氣密空間；第1連桿，基端部可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述 手臂基座上；第2連桿，基端部可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第1連桿的前端上；第1聯(lián)接連桿，其 一端可旋轉(zhuǎn)地以同軸的方式被支撐在所述第2連桿基端部的旋轉(zhuǎn)軸上，其另一端可旋轉(zhuǎn)地 以同軸的方式被支撐在所述第2手臂基端的旋轉(zhuǎn)軸上；第2聯(lián)接連桿，其一端可旋轉(zhuǎn)地被支 撐在所述第2連桿的前端上，其另一端可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第2手臂的前端上；及手部， 連結(jié)在所述第2聯(lián)接連桿上。 。方案3所述的發(fā)明為，在方案2所述的真空機器人中，其特征在于，通過在所述手 臂基座中，在收容有所述手臂驅(qū)動用馬達的位置上面支撐有所述第1連桿，在比收容有所 述手臂驅(qū)動用馬達的位置上面低的面上設(shè)置有所述第1減速器，而構(gòu)成為所述第1連桿的 下面與所述第1手臂的上面相比位于上側(cè)。方案4所述的發(fā)明為，在方案1所述的真空機器人中，其特征在于，構(gòu)成為所述第 1連桿高度方向的厚度比所述第1手臂的厚度大。方案5所述的發(fā)明為，在方案2所述的真空機器人中，其特征在于，所述第2手臂 和所述第2連桿的高度方向的厚度形成為大致相同的程度，并且分別聯(lián)接在所述第1手臂 和所述第1連桿上，使所述第2手臂和所述第2連桿的高度相同。方案6所述的發(fā)明為，在方案1所述的真空機器人中，其特征在于，從所述手部配 設(shè)而來的纜線從所述第2聯(lián)接連桿的一端配設(shè)在所述第2手臂的背面，從設(shè)置在所述第2 手臂基端上的孔配設(shè)在所述第1聯(lián)接連桿上，從所述第1連桿的前端配設(shè)在所述第1連桿 的背面，經(jīng)由所述第1連桿基端的旋轉(zhuǎn)中心，連接于設(shè)置在所述手臂基座上的電流導(dǎo)入端 子。方案7所述的發(fā)明為，在方案1所述的真空機器人中，其特征在于，還具備與所 述手臂基座的氣密空間連通的軸；使所述軸回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機構(gòu)；使所述軸上下移動的上下機 構(gòu)；以及收容所述軸、所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)及所述上下機構(gòu)的機身。方案8所述的發(fā)明是一種機器人的手臂機構(gòu)，是用于在減壓環(huán)境內(nèi)搬運襯底的機 器人的手臂機構(gòu)，其特征在于，具備手臂基座，在內(nèi)部具有氣密空間；手臂驅(qū)動用馬達，設(shè) 置在所述手臂基座的氣密空間內(nèi)；第1減速器，由輸入所述手臂驅(qū)動用馬達的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn) 的中空減速器軸、及輸入所述減速器軸的旋轉(zhuǎn)并僅以規(guī)定比減速并在所述減速器軸周圍旋 轉(zhuǎn)的第1減速器輸出軸構(gòu)成，設(shè)置為所述中空減速器軸的下端露出在所述手臂基座的氣密 空間內(nèi)；第1手臂，通過使所述中空減速器軸的上端進入而具有與所述手臂基座的氣密空 間相同壓力的氣密空間，且基端部固定在所述第1減速器輸出軸上；第2減速器，設(shè)置在所 述第1手臂的前端，輸入軸通過傳遞機構(gòu)與所述減速器軸的上端連接；第2手臂，基端部固 定在所述第2減速器的輸出軸上，在內(nèi)部不具有氣密空間；第1連桿，基端部可旋轉(zhuǎn)地被支 撐在所述手臂基座上；第2連桿，基端部可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第1連桿的前端上；第1聯(lián) 接連桿，其一端可旋轉(zhuǎn)地以同軸的方式被支撐在所述第2連桿基端部的旋轉(zhuǎn)軸上，其另一端可旋轉(zhuǎn)地以同軸的方式被支撐在所述第2手臂基端的旋轉(zhuǎn)軸上；第2聯(lián)接連桿，其一端可 旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第2連桿的前端上，其另一端可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第2手臂的前端 上；及手部，連結(jié)在所述第2聯(lián)接連桿上。
根據(jù)本發(fā)明，由于可不在真空環(huán)境內(nèi)配置馬達、減速器，因此能夠抑制真空內(nèi)的氣
體產(chǎn)生量。而且，由于直接通過減速器驅(qū)動第1手臂及第2手臂，因此與通過同步帶驅(qū)動各手 臂的情況相比能夠提高傳遞剛性，可良好地保持伸縮時的直線軌跡并對搬運物進行搬運。而且，通過在與第1手臂相比位于下部的手臂基座內(nèi)的大氣壓空間內(nèi)配置手臂驅(qū) 動用馬達，即使在搬運高溫的襯底時，也能夠在遠離襯底的位置上配置馬達，能夠使馬達不 容易受到來自外部的熱影響。而且，通過使令手部動作直線前進的機構(gòu)為平行連桿機構(gòu)，能夠提高手臂伸縮時 的傳遞剛性，可良好地保持直線軌跡。而且，使平行連桿機構(gòu)不只作為限制手部動作方向 的構(gòu)件發(fā)揮作用，由于具有與第1及第2手臂同等以上的厚度，因此能夠提高手臂整體的 剛性。而且，由于對于搬運質(zhì)量可實施手臂和連桿的多點支撐，因此可支撐更高載荷的搬運 物。而且，通過在與第1手臂相比位于下部的手臂基座內(nèi)配置馬達，在第1手臂內(nèi)不需 要馬達，能夠較低地抑制第1手臂的高度方向尺寸。由此，可抑制第1手臂和第1連桿的合 計高度，并將它們配置在不同的高度上，能夠在高度方向上避免第1手臂和第1連桿相互干 擾，因此，即使第1手臂的旋轉(zhuǎn)軸和第1連桿的旋轉(zhuǎn)軸的軸間距離相隔不太大，也能夠較長 地設(shè)置手臂的伸長距離。而且，由于判斷手部上有無襯底的傳感器等的纜線不是配置在手臂側(cè)而是配置在 連桿機構(gòu)側(cè)，因此不必經(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)的減速器內(nèi)，能夠安全地進行布線。


圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的真空機器人手臂的側(cè)剖視圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1的外觀側(cè)視圖。圖4是說明第1實施方式的第1手臂和第1連桿的基于臺階的效果的圖。符號說明1-真空機器人；2-第1手臂；3-第1連桿；4-第1聯(lián)接連桿；5_第2手臂；6_第2 連桿；7-第2聯(lián)接連桿；8-手臂基座；9-手臂驅(qū)動用馬達；10-第1減速器；11-帶輪；12-帶 輪；13-高速側(cè)同步帶；14-可旋轉(zhuǎn)的真空密封件；15-第2減速器；16-可旋轉(zhuǎn)的真空密封 件；17-帶輪；18-帶輪；19-高速側(cè)同步帶；21-真空密封件(0形圈)；22-真空密封件(0 形圈)；23-真空密封件(0形圈)；24-真空密封件(0形圈)；27-機身；28-真空容器底面； 29-軸；30-波紋管；31-減速器軸；32-減速器輸出軸；33-纜線；34-電流導(dǎo)入端子。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。實施例1
圖1示出本發(fā)明的一個實施方式，是表示真空機器人的主要是手臂部的側(cè)剖視 圖。而且，圖2是圖1的俯視圖。而且，圖3是圖1的外觀上的側(cè)視圖。如圖2所示，雖然 在本實施方式中示出具備2根手臂的作為所謂雙臂真空機器人的方式，但是如以下說明的 那樣，即使是1根手臂的真空機器人也沒有問題。另外，由于2根手臂各自為相同的結(jié)構(gòu)， 因此以下根據(jù)圖1及圖2僅對任意一個手臂的結(jié)構(gòu)進行說明。手臂大致具備第1手臂2，可在后述的手臂基座8上旋轉(zhuǎn)；第2手臂5，可在第1 手臂2的前端部上旋轉(zhuǎn)；第1連桿3，可在手臂基座8上旋轉(zhuǎn)，其前端通過第1聯(lián)接連桿4可 旋轉(zhuǎn)地與第1手臂2的前端聯(lián)接；第2連桿6，基端可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在第1連桿3的前端，其 前端通過第2聯(lián)接連桿7可旋轉(zhuǎn)地與第2手臂5的前端聯(lián)接；及手部(未圖示)，固 定于第 2聯(lián)接連桿7并放置襯底。以下，對各部的詳細結(jié)構(gòu)進行說明。真空機器人的機身27的一部分固定于真空容器底面28。在機身27的一部分和 真空容器底面28的接觸部上設(shè)置有0形圈等密封材料，以此保持真空容器內(nèi)的真空環(huán)境。 手臂基座8相對于機身27回轉(zhuǎn)地設(shè)置在機身27的上面。手臂基座8之上的部分進入真空 容器內(nèi)。雖然未圖示機身27的內(nèi)部，但是在該內(nèi)部設(shè)置有使手臂基座8上下移動的上下機 構(gòu)以及使手臂基座8回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機構(gòu)。在手臂基座8的中央下部設(shè)置有中空狀軸29，通過 由回轉(zhuǎn)機構(gòu)使該軸29旋轉(zhuǎn)而使手臂基座8之上的部分回轉(zhuǎn)。而且，通過由上下機構(gòu)使該軸 29上下移動而使手臂基座8之上的部分上下移動。配置有波紋管30以包圍軸29的周圍。 波紋管30的上端氣密地連接在機身27上面的法蘭盤上。在軸29的下部附近周圍安裝有 未圖示的磁流體密封件等，波紋管30的下端氣密地連接在保持磁流體密封件的構(gòu)件上。因 此，由波紋管30、軸29及未圖示的磁流體密封件包圍的空間暴露在真空容器的氣氛中。手臂基座8在其內(nèi)部具有氣密性空間。手臂基座8的內(nèi)部空間和中空狀軸29的內(nèi) 部空間連通在一起。從手臂基座8的內(nèi)部空間向軸29的內(nèi)部空間插入后述的纜線。中空 狀軸29的下端與未圖示的機身27的內(nèi)部空間連通，本實施方式的情況下，機身27暴露在 大氣壓環(huán)境中。因此，軸29的內(nèi)部空間及手臂基座8的氣密的內(nèi)部空間也暴露在大氣壓環(huán) 境中。在手臂基座8的內(nèi)部空間中收容有手臂驅(qū)動用馬達9。手臂驅(qū)動用馬達9使其輸出 軸朝向鉛垂下方地固定在手臂基座8內(nèi)。在手臂驅(qū)動用馬達9的輸出軸上固定有帶輪11。另一方面，第1減速器10以與手臂驅(qū)動用馬達9大致相同的高度固定在手臂基座 8上。第1減速器10的殼體外周部介由真空密封件21固定于手臂基座8。第1減速器10 具備貫穿減速器上下的中空狀減速器軸31。在減速器軸31的下端固定有帶輪12。在減速 器軸31的上端固定有帶輪17。在上述帶輪11和帶輪12上，在它們上卷繞安裝有高速側(cè)同 步帶13。在此，稱為高速側(cè)同步帶13是因為帶輪11、帶輪12、高速側(cè)同步帶13的旋轉(zhuǎn)速度 是對手臂驅(qū)動用馬達9的旋轉(zhuǎn)進行傳遞并輸入至第1減速器10且并未減速的速度，與后述 的第1減速器10的減速器輸出軸32的旋轉(zhuǎn)相比是高速的旋轉(zhuǎn)。而且，第1減速器10在減速器軸31的外側(cè)具有減速器輸出軸32。減速器輸出軸 32在減速器軸31通過手臂驅(qū)動用馬達9的輸出軸的旋轉(zhuǎn)動作而旋轉(zhuǎn)時，相對于減速器軸 31的旋轉(zhuǎn)以規(guī)定的比率減速并旋轉(zhuǎn)。也就是說，減速器軸31按照僅以帶輪11和帶輪12的 比減速后的速度旋轉(zhuǎn)，減速器輸出軸32按照減速器軸31的旋轉(zhuǎn)進一步以規(guī)定的比率減速 后的速度旋轉(zhuǎn)。因而，減速器輸出軸32與減速器軸31相比以較低的速度旋轉(zhuǎn)。減速器輸 出軸32介由可旋轉(zhuǎn)的真空密封件14相對于第1減速器10的殼體內(nèi)周面旋轉(zhuǎn)。根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，第1減速器10的內(nèi)部通過減速器軸31的中空形狀與手臂基座8的內(nèi)部空間連通并 保持于大氣狀態(tài)。第1手臂2形成為在內(nèi)部具有氣密空間。在第1手臂2的基端下面上形成有孔部， 上述減速器軸31的上端部從該孔部插入第1手臂2的內(nèi)部空間。而且，第1手臂2的基端 孔部周邊的下面直接與減速器輸出軸32連結(jié)。在它們的連結(jié)部分上配置有真空密封件22， 以保持氣密性。如上所述，在減速器軸31的上端固定有帶輪17。另一方面，在第1手臂2前端側(cè)的上面固定有第2減速器15。在其固定面上安裝 有真空密封件23，以保持第1手臂2及第2減速器15內(nèi)部的氣密性。第2減速器15被固 定為從第1手臂2前端側(cè)的上面突出，固定在向第2減速器下面露出的輸入軸上的帶輪18 被配置在與上述帶輪17大致相同的高度。在帶輪18上卷繞安裝有卷繞安裝在帶輪17上 的高速側(cè)同步帶19。第2減速器15預(yù)先設(shè)定為在手臂驅(qū)動用馬達9向某一方向旋轉(zhuǎn)時，第 1減速器10的減速器輸出軸32和第2減速器15的輸出軸向相互相反的方向旋轉(zhuǎn)。在第2 減速器15的輸出軸和第2減速器15的殼體之間安裝有可旋轉(zhuǎn)的真空密封件16，即使第2 減速器15的輸出軸旋轉(zhuǎn)也能保持第2減速器15內(nèi)部的氣密性。

第2手臂5的基端側(cè)下面直接連結(jié)在第2減速器15的輸出軸上。由于該部分上 也安裝有真空密封件24，因此可保持第2減速器15內(nèi)部的氣密性。第2手臂5不像第1手 臂2那樣在內(nèi)部具有氣密性空間。在第2手臂5上僅形成有用于在合適的位置上進行輕量 化的凹部，第2手臂5的厚度根據(jù)所搬運的襯底的重量僅具有足夠必要的厚度即可。在第2手臂5的前端部上配置有可旋轉(zhuǎn)的軸。在該軸的上端固定有第2聯(lián)接連桿 7的一端。在第2聯(lián)接連桿7上固定有未圖示的手部。在手部上放置作為搬運對象的襯底。如上所述，由于在本實施方式中，將手臂驅(qū)動用馬達9配置在手臂基座8內(nèi)，因此 未在第1手臂2的內(nèi)部配置手臂驅(qū)動用馬達，第1手臂2能夠降低高度方向的厚度。也就 是說，第1手臂2的內(nèi)部空間僅配置有帶輪17、高速側(cè)同步帶19、帶輪18，以及根據(jù)需要配 置有輪帶的張緊機構(gòu)，與以往的在手臂中途或其內(nèi)部空間配置馬達等動力源的結(jié)構(gòu)相比， 能夠較薄地形成第1手臂2的厚度。而且，由于第2手臂5是內(nèi)部不具有機構(gòu)的單純的結(jié)構(gòu)，僅需要在強度上足夠必要 的厚度，因此與以往的在手臂內(nèi)部具有機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相比，還能夠較薄地形成第2手臂5的厚度。下面，對將上述手部限制為始終朝向一定方向的連桿結(jié)構(gòu)進行說明。如圖2所示 的俯視圖所記載的那樣，手臂基座8通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)，圖的左右方向是想要使第2聯(lián)接連 桿7即手部前進后退的方向。將該方向稱為手臂的伸縮方向或進退方向，將圖中向右的方 向稱為手臂的伸長方向(前進方向)，將向左的方向稱為手臂的縮小方向(后退方向)。第1連桿3的基端側(cè)相對于手臂基座8可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在手臂基座8上。第1連桿 3基端側(cè)的旋轉(zhuǎn)中心配置在使第1手臂2基端側(cè)的旋轉(zhuǎn)中心向手臂后退方向偏移后的位置 上。第1連桿3在其內(nèi)部不具有第1手臂2那樣的氣密空間。也就是說是與第2手臂5同 樣的方式。在第1連桿3的前端側(cè)上面可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接有第2連桿6的基端側(cè)。而且，在該 聯(lián)接部分的上側(cè)以與其在同軸上的方式可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接有第1聯(lián)接連桿4的一端。在上述第 1手臂2前端上的聯(lián)接有第2手臂5的基端側(cè)的部分的再上側(cè)以與其在同軸上的方式可旋 轉(zhuǎn)地聯(lián)接有第1聯(lián)接連桿4的另一端。第2連桿6的前端側(cè)可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接于上述第2聯(lián)接連桿7的另一端。第2連桿6在其內(nèi)部也不具有第1手臂2那樣的氣密空間。另外，第1 及第2聯(lián)接連桿是板狀構(gòu)件。在以上的手臂結(jié)構(gòu)中，進一步對各部的長度等進行補充。 首先，對于第1手臂2和第1連桿3，第1手臂2和第1連桿3設(shè)定為從各自基端 部的旋轉(zhuǎn)軸至前端部的旋轉(zhuǎn)軸的軸間距離為相同長度。而且，設(shè)定為第1手臂2的基端部 和第1連桿3的基端部的旋轉(zhuǎn)軸間距離與第1聯(lián)接連桿4兩端的軸間距離為相同的長度。 由此，連接第1手臂2基端部的旋轉(zhuǎn)軸、第1連桿3基端部的旋轉(zhuǎn)軸、第1手臂2前端部的 旋轉(zhuǎn)軸、第1連桿3前端部的旋轉(zhuǎn)軸的線為平行四邊形。而且，第2手臂5和第2連桿6設(shè)定為從各自基端部的旋轉(zhuǎn)軸至前端部的旋轉(zhuǎn)軸 的軸間距離與第1手臂2的從基端部的旋轉(zhuǎn)軸至前端部的旋轉(zhuǎn)軸的軸間距離為相同長度。 而且，將第2聯(lián)接連桿7設(shè)定為使第1聯(lián)接連桿4兩端的旋轉(zhuǎn)軸間距離與第2聯(lián)接連桿7 兩端的旋轉(zhuǎn)軸間距離相同。由此，連接第2手臂5基端部的旋轉(zhuǎn)軸、第2連桿6基端部的旋 轉(zhuǎn)軸、第2手臂5前端部的旋轉(zhuǎn)軸、第2連桿6前端部的旋轉(zhuǎn)軸的線為平行四邊形。而且，確定各減速器的減速比以及帶輪17及帶輪18的齒數(shù)，以使第1減速器10和 第2減速器15的輸出軸的轉(zhuǎn)速為，第2減速器15的轉(zhuǎn)速為第1減速器10的轉(zhuǎn)速的2倍。在本實施方式中，第1連桿3的下面比第1手臂的上面高地被支撐在手臂基座8 上。收容在手臂基座8內(nèi)部的手臂驅(qū)動用馬達9具有一定量的高度，這大致決定了手臂基 座8高度方向的厚度。因此，在相當(dāng)于收容有手臂驅(qū)動用馬達9的部分的上面的位置上，支 撐配置第1連桿3的基端部。另一方面，在手臂基座8的上面形成有比支撐第1連桿3的 面低的臺階面，在該較低的面上固定有上述第1減速器10。通過該結(jié)構(gòu)，第1手臂2配置在 比第1連桿3低的位置上。因而，如圖2內(nèi)下側(cè)的手臂(正在伸長的手臂)所示，第1手臂2的前端側(cè)向手臂 伸長方向旋轉(zhuǎn)時，通過第1聯(lián)接連桿4的作用，第1連桿3僅以與第1手臂2相同的旋轉(zhuǎn)量 旋轉(zhuǎn)，此時，第1連桿3以與第1手臂2重疊的方式進行旋轉(zhuǎn)。另一方面，如圖2上側(cè)的手 臂(正在縮小的手臂)所示，第1手臂2的前端側(cè)向手臂縮小方向(后退方向)旋轉(zhuǎn)時，第 1手臂2與上述手臂基座8上面的臺階(因收容有手臂驅(qū)動用馬達9而產(chǎn)生的臺階)相互 干擾，因此，第1手臂2無法在前進方向和后退方向上旋轉(zhuǎn)相同量。也就是說，在后退位置 上為量稍少的旋轉(zhuǎn)量。也就是說，由此，本實施方式的手臂構(gòu)成為，通過犧牲后退位置上的 手臂伸長量，能夠?qū)⒁r底搬運至更遠。但是，由于如此構(gòu)成，所以能夠減小手臂基座8的內(nèi) 部空間，因此，能夠降低從該內(nèi)部空間向真空環(huán)境泄漏的可能性，還能夠降低真空容器所需 的容積。而且，如上所述，在第1手臂2的內(nèi)部空間內(nèi)僅配置有帶輪17、高速側(cè)同步帶19、 帶輪18，而且根據(jù)需要配置張緊機構(gòu)，本實施方式的第1手臂2的厚度能夠形成為較薄。這 導(dǎo)致在真空容器內(nèi)存在的大氣壓空間變小，具有如下效果，能夠降低從大氣壓空間向真空 容器內(nèi)的真空氣氛中泄漏氣體的可能性。但是，如果使第1手臂2的厚度變薄，則手臂整體 的剛性降低。因而，在本實施方式中，構(gòu)成為使第1連桿3的厚度比第1手臂2的厚度厚。 如此，能夠降低從第1手臂2泄漏的可能性，并提高手臂的剛性，在搬運重量重的襯底時也 能減少手臂下垂這樣的問題。對第2手臂5和第2連桿6進行說明。對于它們高度方向的厚度，在本實施方式中使第2手臂5的厚度和第2連桿6的厚度構(gòu)成為大致相同。而且，分別聯(lián)接在第1手臂 2的前端和第1連桿3的前端，以使它們位于相同的高度。通過該結(jié)構(gòu)，構(gòu)成為即使在第2 手臂5和第2連桿6必須通過狹窄的開口時，也能夠沒有問題地通過。而且，如上所述，由 于第2手臂5和第2連桿6不是在其內(nèi)部內(nèi)包帶輪等傳遞機構(gòu)、馬達等的構(gòu)件，因此只要能 夠確保剛性，則可分別較薄地形成，因此，可容易地通過較窄的開口。而且，其還具有降低真 空容器的容積的作用。

而且，對本實施方式的纜線處理進行說明。有時根據(jù)需要在手部附近設(shè)置有檢測 手部上有無襯底的傳感器、檢測手部上的襯底的放置位置(偏離)的傳感器、設(shè)置在手部前 端等并檢測在收容襯底的卡匣內(nèi)有無襯底的傳感器等。對于這些傳感器的信號線、電源線 (以下統(tǒng)稱為纜線)，在本實施方式中，如圖1所示地對纜線33進行布線。也就是說，從未 圖示的手部配設(shè)而來的纜線33經(jīng)過聯(lián)接有第2聯(lián)接連桿7 —端和第2手臂5前端部的旋 轉(zhuǎn)軸的中空地形成的孔，沿第2手臂5的背側(cè)配設(shè)。在第2手臂5的基端側(cè)，在位于第2手 臂5上側(cè)的第1聯(lián)接連桿4的聯(lián)接軸上形成有中空孔并到達第1聯(lián)接連桿4。到達第2手 臂5基端部的纜線33經(jīng)由此處向第1聯(lián)接連桿4進行配設(shè)。在第1聯(lián)接連桿4的內(nèi)部形 成有可通過纜線33的通路。該通路暴露在真空容器內(nèi)的真空氣氛中。經(jīng)由該通路到達第 1聯(lián)接連桿4另一端側(cè)的纜線33經(jīng)過聯(lián)接有第2連桿6基端側(cè)和第1連桿3前端側(cè)的旋 轉(zhuǎn)軸中心上所形成的中空孔，向第1連桿3的背側(cè)進行配設(shè)。沿第1連桿3的背側(cè)向其基 端側(cè)進行配設(shè)的纜線33經(jīng)由形成在第1連桿3基端側(cè)附近的孔部，向第1連桿3的上側(cè)進 行配設(shè)。其后，纜線33經(jīng)由第1連桿3基端部的旋轉(zhuǎn)軸中心下降至手臂基座8。而且，纜 線33按各線連接于設(shè)置在手臂基座8上的電流導(dǎo)入端子。電流導(dǎo)入端子位于真空容器內(nèi) 的真空氣氛和手臂基座8內(nèi)的氣密空間內(nèi)的氣氛之間并將它們隔絕，同時在各氣氛之間連 接各纜線。其后，纜線33插入軸29的中空孔，適當(dāng)連接于未圖示的位置。在本實施方式中，如上所述地配設(shè)有纜線，因此，纜線不會妨礙手臂、連桿的動作。 而且，雖然纜線暴露在真空環(huán)境內(nèi)，但是并未經(jīng)過第1手臂2的內(nèi)部，因此，不會接觸第1手 臂2內(nèi)部的帶輪、輪帶。下面，對以上構(gòu)成的本實施方式的手臂的動作進行說明。手臂驅(qū)動用馬達9的輸出軸旋轉(zhuǎn)時，第1減速器10的減速器軸31通過帶輪11、 高速側(cè)同步帶13、帶輪12旋轉(zhuǎn)。減速器軸31旋轉(zhuǎn)時，通過第1減速器10對該旋轉(zhuǎn)進行減 速，減速器輸出軸32也旋轉(zhuǎn)，第1手臂2開始旋轉(zhuǎn)。而且與此同時，減速器軸31上端的帶 輪17的旋轉(zhuǎn)通過高速側(cè)同步帶19、帶輪18使第2減速器15的輸入軸也旋轉(zhuǎn)。由于帶輪 17和帶輪18通過高速側(cè)同步帶19連在一起，因此向相同方向旋轉(zhuǎn)，第1減速器10的減速 器輸出軸32和第2減速器15的輸出軸以1 2的速度比向相反方向旋轉(zhuǎn)。也就是說，第1 手臂2以一定量旋轉(zhuǎn)時，第2手臂5以該旋轉(zhuǎn)量的2倍向與第1手臂2的旋轉(zhuǎn)方向相反的 方向旋轉(zhuǎn)。另一方面，由于連接第1手臂2基端部、第1連桿3基端部、第1手臂2前端部、第 1連桿3前端部的各旋轉(zhuǎn)軸的線為平行四邊形，因此第1手臂2和第1連桿3在保持平行 的同時進行旋轉(zhuǎn)，第1聯(lián)接連桿4在保持與連接第1手臂2的基端部旋轉(zhuǎn)中心和第1連桿 3的基端部旋轉(zhuǎn)中心的線(也就是進退方向)平行的同時進行移動。同樣，由于連接第2手臂5基端部、第2連桿6基端部、第2手臂5前端部、第2連桿6前端部的各旋轉(zhuǎn)軸的線為平行四邊形，因此第2手臂5旋轉(zhuǎn)時，第2手臂5和第2連桿6保持平行地進行旋轉(zhuǎn)運動，同時連接第2手臂5基端部和第2連桿6基端部的旋轉(zhuǎn)軸中心 之間的線，也就是連接第1聯(lián)接連桿4兩端各旋轉(zhuǎn)軸的線與連接第2手臂5前端部和第2 連桿6前端部的旋轉(zhuǎn)軸中心之間的線，也就是連接第2聯(lián)接連桿7兩端各旋轉(zhuǎn)軸的線保持 平行地進行移動。而且，由于第1手臂2和第2手臂5各自的基端部至前端部的各旋轉(zhuǎn)軸間距離為 相同長度，且以基端部為中心的旋轉(zhuǎn)速度為1 2，因此連接第2聯(lián)接連桿7兩端各旋轉(zhuǎn)軸 的直線在連接第1手臂2的基端部旋轉(zhuǎn)中心和第1連桿3的基端部旋轉(zhuǎn)中心的直線上進行 移動。如果在第2聯(lián)接連桿7上固定未圖示的手部，則手部通過上述平行連桿機構(gòu)的作 用，隨著手臂的旋轉(zhuǎn)動作(伸縮動作)進行圖2所示的直線運動，因此，可搬運放置在手部 上的襯底。在以上所述的本實施方式中，使手臂基座8內(nèi)、第1手臂2內(nèi)甚至第2減速器15 構(gòu)成為通過可旋轉(zhuǎn)的真空密封件和0形圈等而具有氣密性，通過使它們的內(nèi)部為大氣壓狀 態(tài)，而避免使同步帶、減速器、馬達等暴露在真空容器內(nèi)的真空環(huán)境中。由此，可以成為適合 于真空環(huán)境的手臂結(jié)構(gòu)。而且，使減速器軸31和減速器輸出軸32與第1手臂2的基端側(cè)聯(lián)接，其中，在將 手臂基座8內(nèi)部的手臂驅(qū)動用馬達9的旋轉(zhuǎn)輸入至同樣配置在手臂基座8內(nèi)的第1減速器 10時，減速器軸31使該旋轉(zhuǎn)經(jīng)由第1減速器10的中心直接輸出至第1手臂2內(nèi)部，而減速 器輸出軸32輸入減速器軸31的旋轉(zhuǎn)并使其減速從而輸出減速后的旋轉(zhuǎn)，而且，構(gòu)成為在第 1手臂2內(nèi)僅配置傳遞減速器軸31的旋轉(zhuǎn)的傳遞機構(gòu)，將該旋轉(zhuǎn)輸入至設(shè)置在第1手臂2 前端的第2減速器15并使第2手臂5旋轉(zhuǎn)，因此，在第1手臂2的內(nèi)部僅放入傳遞機構(gòu)，而 在第2手臂5的內(nèi)部未放入精密的機構(gòu)。上述結(jié)構(gòu)除降低來自上述第1手臂2的內(nèi)部空間 的泄漏量以外，即使手部上的襯底處于高溫，從其傳遞熱量，也能夠減少第2手臂受到的熱 影響，因而能夠保持高精度的襯底搬運狀態(tài)。而且，通過將各減速器的輸出軸直接固定在手 臂基端上，與在減速器輸出軸側(cè)設(shè)置同步帶的機構(gòu)相比能夠提高傳遞剛性。而且，通過不是在第1手臂內(nèi)而是在手臂基座內(nèi)配置手臂驅(qū)動用馬達，在因收容 該馬達而產(chǎn)生的臺階的較低的面上配置第1減速器，并在其輸出軸上支撐第1手臂，而使第 1手臂的高度低于第1連桿，可使第1手臂與第1連桿重疊，因而能夠避免使手臂伸長時的 第1手臂與第1連桿相互干擾，能夠延長手臂的伸長距離。而且，通過在第2手臂和第2連 桿形成為大致相同的厚度的基礎(chǔ)上設(shè)置于相同的高度，而能夠控制手臂整體的高度。另外，圖4是說明本實施方式的第1手臂和第1連桿的基于臺階的效果的俯視圖， 上側(cè)的手臂表示對于第1手臂和第1連桿不存在臺階時的手臂伸長狀態(tài)，下側(cè)的手臂表示 如本實施方式這樣對于第1手臂和第1連桿存在臺階時的手臂伸長狀態(tài)。本實施方式的手 臂的伸長距離在圖中增長α。而且，由于在手臂基座內(nèi)配置有手臂驅(qū)動用馬達，因此即使在搬運高溫的襯底時， 也由于作為熱源的襯底至馬達的距離較遠，而不易受到熱源的影響。而且，對于將第2聯(lián)接連桿7及手部限制為直線前進的連桿機構(gòu)，通過使其為如上 所述的平行連桿機構(gòu)，而能夠使纜線經(jīng)過連桿內(nèi)。也就是說，不使纜線經(jīng)過各手臂的減速器內(nèi)部， 也不配設(shè)在存在傳遞機構(gòu)的空間內(nèi)，能夠降低斷線、接觸等的危險性。
權(quán)利要求
1.一種真空機器人，是在減壓環(huán)境內(nèi)搬運襯底的真空機器人，其特征在于， 其手臂具備手臂基座，在內(nèi)部具有氣密空間；手臂驅(qū)動用馬達，設(shè)置在所述手臂基座的氣密空間內(nèi)；第1減速器，由輸入所述手臂驅(qū)動用馬達的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的中空減速器軸、及輸入所述 減速器軸的旋轉(zhuǎn)并僅以規(guī)定比減速并在所述減速器軸周圍旋轉(zhuǎn)的第1減速器輸出軸構(gòu)成， 設(shè)置為所述中空減速器軸的下端露出在所述手臂基座的氣密空間內(nèi)；第1手臂，通過使所述中空減速器軸的上端進入而具有與所述手臂基座的氣密空間相 同壓力的氣密空間，且基端部固定在所述第1減速器輸出軸上；第2減速器，設(shè)置在所述第1手臂的前端，輸入軸通過傳遞機構(gòu)與所述減速器軸的上端 連接；第2手臂，基端部固定在所述第2減速器的輸出軸上，在內(nèi)部不具有氣密空間； 第1連桿，基端部可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述手臂基座上； 第2連桿，基端部可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第1連桿的前端上； 第1聯(lián)接連桿，其一端可旋轉(zhuǎn)地以同軸的方式被支撐在所述第2連桿基端部的旋轉(zhuǎn)軸 上，其另一端可旋轉(zhuǎn)地以同軸的方式被支撐在所述第2手臂基端的旋轉(zhuǎn)軸上；第2聯(lián)接連桿，其一端可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第2連桿的前端上，其另一端可旋轉(zhuǎn)地被 支撐在所述第2手臂的前端上；及手部，連結(jié)在所述第2聯(lián)接連桿上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空機器人，其特征在于，所述第1連桿被支撐在所述手臂基座上，使所述第1連桿的下面與所述第1手臂的上 面相比位于上側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空機器人，其特征在于，通過在所述手臂基座中，在收容有所述手臂驅(qū)動用馬達的位置上面支撐所述第1連 桿，在比收容有所述手臂驅(qū)動用馬達的位置上面低的面上設(shè)置有所述第1減速器，而構(gòu)成 為所述第1連桿的下面與所述第1手臂的上面相比位于上側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空機器人，其特征在于，構(gòu)成為所述第1連桿高度方向的厚度比所述第1手臂的厚度大。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空機器人，其特征在于，所述第2手臂和所述第2連桿的高度方向的厚度形成為大致相同的程度，并且分別聯(lián) 接在所述第1手臂和所述第1連桿上，使所述第2手臂和所述第2連桿的高度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空機器人，其特征在于，從所述手部配設(shè)而來的纜線從所述第2聯(lián)接連桿的一端配設(shè)在所述第2手臂的背面， 從設(shè)置在所述第2手臂基端上的孔配設(shè)在所述第1聯(lián)接連桿上，從所述第1連桿的前端配 設(shè)在所述第1連桿的背面，經(jīng)由所述第1連桿基端的旋轉(zhuǎn)中心，連接于設(shè)置在所述手臂基座 上的電流導(dǎo)入端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空機器人，其特征在于，還具備 與所述手臂基座的氣密空間連通的軸；使所述軸回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機構(gòu)；使所述軸上下移動的上下機構(gòu)； 以及收容所述軸、所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)及所述上下機構(gòu)的機身。
8. 一種機器人的手臂機構(gòu)，是用于在減壓環(huán)境內(nèi)搬運襯底的機器人的手臂機構(gòu)，其特 征在于，具備手臂基座，在內(nèi)部具有氣密空間；手臂驅(qū)動用馬達，設(shè)置在所述手臂基座的氣密空間內(nèi)；第1減速器，由輸入所述手臂驅(qū)動用馬達的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的中空減速器軸、及輸入所述 減速器軸的旋轉(zhuǎn)并僅以規(guī)定比減速并在所述減速器軸周圍旋轉(zhuǎn)的第1減速器輸出軸構(gòu)成， 設(shè)置為所述中空減速器軸的下端露出在所述手臂基座的氣密空間內(nèi)；第1手臂，通過使所述中空減速器軸的上端進入而具有與所述手臂基座的氣密空間相 同壓力的氣密空間，且基端部固定在所述第1減速器輸出軸上；第2減速器，設(shè)置在所述第1手臂的前端，輸入軸通過傳遞機構(gòu)與所述減速器軸的上端 連接；第2手臂，基端部固定在所述第2減速器的輸出軸上，在內(nèi)部不具有氣密空間； 第1連桿，基端部可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述手臂基座上； 第2連桿，基端部可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第1連桿的前端上； 第1聯(lián)接連桿，其一端可旋轉(zhuǎn)地以同軸的方式被支撐在所述第2連桿基端部的旋轉(zhuǎn)軸 上，其另一端可旋轉(zhuǎn)地以同軸的方式被支撐在所述第2手臂基端的旋轉(zhuǎn)軸上；第2聯(lián)接連桿，其一端可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第2連桿的前端上，其另一端可旋轉(zhuǎn)地被 支撐在所述第2手臂的前端上；及手部，連結(jié)在所述第2聯(lián)接連桿上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高剛性還具有耐熱性的適合于真空環(huán)境內(nèi)的真空機器人的手臂結(jié)構(gòu)。具體為，具備手臂基座，在內(nèi)部具有氣密空間；手臂驅(qū)動用馬達，設(shè)置在手臂基座內(nèi)；第1減速器，由通過手臂驅(qū)動用馬達旋轉(zhuǎn)的中空減速器軸、及輸入減速器軸的旋轉(zhuǎn)并僅以規(guī)定比減速并在減速器軸周圍旋轉(zhuǎn)的第1減速器輸出軸構(gòu)成，設(shè)置為減速器軸的下端露出在手臂基座內(nèi)；第1手臂，通過使中空減速器軸的上端進入而具有與手臂基座的氣密空間相同壓力的氣密空間，且固定于第1減速器輸出軸；第2減速器，設(shè)置在第1手臂的前端，輸入軸與減速器軸連接；第2手臂，固定在第2減速器的輸出軸上，在內(nèi)部不具有氣密空間；及連桿機構(gòu)，跟隨第1手臂和第2手臂。
文檔編號H01L21/677GK102069492SQ20101053027
公開日2011年5月25日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者古川伸征, 多良文宏, 大仁健輔 申請人:株式會社安川電機