ワーク搬送ロボット
【課題】ロボット本体およびアーム相互間の成す角度を各々光学的に正確に検出することにより、最終的な搬送位置のズレを生じさせないようにしたワーク搬送ロボットを提供する。
【解決手段】ロボット本体と、該ロボット本体に対して順次関節部を介して相対回動可能に連接された複数のアームと、該複数のアームの先端側アームに相対回動可能に取付けられたリストブロックと、上記複数のアームの各々を回動作動する連係手段と、上記連係手段を所定の連係関係で駆動する駆動手段とを備えてなるワーク搬送ロボットであって、上記ロボット本体および複数のアーム間の各関節部には、ロボット本体およびアーム相互の相対的な回転角度情報を示す角度情報表示部４２と、該角度情報表示部の角度情報を光学的に読み取る光学センサー５１とを設け、上記各関節部の連結軸を介して相互に相対回動するロボット本体およびアーム相互の実際の回転角を検出できるようにした。
【解決手段】ロボット本体と、該ロボット本体に対して順次関節部を介して相対回動可能に連接された複数のアームと、該複数のアームの先端側アームに相対回動可能に取付けられたリストブロックと、上記複数のアームの各々を回動作動する連係手段と、上記連係手段を所定の連係関係で駆動する駆動手段とを備えてなるワーク搬送ロボットであって、上記ロボット本体および複数のアーム間の各関節部には、ロボット本体およびアーム相互の相対的な回転角度情報を示す角度情報表示部４２と、該角度情報表示部の角度情報を光学的に読み取る光学センサー５１とを設け、上記各関節部の連結軸を介して相互に相対回動するロボット本体およびアーム相互の実際の回転角を検出できるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、相対回転可能な複数の関節部を有した多関節型のワーク搬送用ロボットの構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体ウエハの搬送等に使用されている産業用ロボットは、一般に昇降機構を有するロボット本体に対して、相対回転可能なスカラー型多関節リンク構造のロボットアームを備えて構成されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
そして、このような多関節ロボットでは、ロボット本体および各ロボットアーム間の関節部は、駆動用の原動機の数をできるだけ少なくするために、各アーム間相互の回転角度をプーリおよびタイミングベルトなどの連係手段を介して予じめ所定の相対回転角度関係でリンクさせたものとなっている。
【０００４】
今、図５〜図１０は、そのような多関節ロボットの構造およびアーム部の動作原理を示している。
【０００５】
先ず図５〜図８は、当該ロボットの全体的な外観構造とその基本的な動作状態を示している。
【０００６】
図５〜図８中において、符号ＦＰは、クリンルームなどの床面上に固定して設けられたロボット設置用のフロアプレートであり、該フロアプレートＦＰ上には、シリンダ構造の基台部１および同基台部１の昇降シリンダおよび駆動モータによって上下Ｚ軸方向および軸周りθ方向に任意に駆動される昇降台部２を備えて昇降および回転可能に構成されたロボット本体が設置されている。このロボット本体の上記昇降台部２の上部には、第１，第２の２本のアーム３，４を介して先端側に半導体ウエハ把持用のチャック部７を備えたチャック部材６が設けられている。
【０００７】
第１のアーム３は、扁平な中空構造体よりなり、その基端側を第１の関節部を介して水平回転可能に昇降台部２の上端部に同軸状に支持されている。また第２のアーム４は、扁平な中空構造体よりなり、その基端側を上記第１のアーム３の先端側上部に第２の関節部を介して水平回転可能に支持されている。またリストブロック５は、全体として前方後円形状で、後円部が短かい円筒体構造となっている。そして、同円筒体部分の底壁５ｂを上記第２のアーム４の先端側上部に相対回動可能に軸支されている一方、前方側部分が上壁５ａの厚さ部分だけ低い状態で前方に所定の長さ延設されて、該延設部に次に述べるチャック部材６の基端側がビス等の螺合手段により重合締結されるようになっている。またチャック部材６は、さらに扁平な中空構造体よりなり、その基端側を上記のようにしてリストブロック５に取り付けられ、同リストブロック５および第３の関節部を介して上記第２のアーム４の先端側上部に水平回転可能に支持されている。
【０００８】
さらにチャック部７は、先端がＹ形に分岐され、それら一対の分岐片７ａ，７ａの先端側上部に各々ウエハ吸着部７ｂ，７ｂを有して構成されており、これら各ウエハ吸着部７ｂ，７ｂで、図５のように半導体ウエハＷを吸着固定することによって、半導体ウエハＷを確実に把持するようになっている。ウエハ吸着部７ｂ，７ｂは、例えばチャック部材６内の配設パイプから吸引負圧を作用させることによってウエハを吸着するようになっている。
【０００９】
ところで、上記第１の関節部は、例えば図９に示すように、上述した昇降台部２の天板構造の支持壁２ｂ上に立設された第１の中実シャフト２ｄと、該第１の中実シャフト２ｄの外周に相対回転可能に嵌合された第１の中空シャフト１５とからなり、第１の中空シャフト１５は上記第１のアーム３の基端側下部から下方に筒状に延びているとともに、同延設部の下端外周部には所定の外径の第１の歯付プーリ２０が一体に設けられている。
【００１０】
一方、上記昇降台部２側支持壁２ｂの外周寄り下面側にはアーム駆動用のモータ（ステッピングモータ）１０が、その駆動軸１２を所定の長さ上方に突出させた状態で設けられており、同駆動軸１２の上端には上記第１の歯付プーリ２０に対応する同第１の歯付プーリ２０よりも小径の歯付モータプーリ１３が固着されている。
【００１１】
そして、これら歯付モータプーリ１３と第１の歯付プーリ２０との間には、第１のタイミングベルト（歯付ベルト）１４が架けられ、モータ１０が作動すると歯付モータプーリ１３を介して第１の歯付プーリ２０が回転せしめられ、その回転角、回転方向に応じて上記第１のアーム３が、例えば図６〜図８に示すような水平方向の所定の方向に、所定角回動するようになっている。モータ１０には、上記歯付モータプーリ１３の回転角に応じて所定の数のパルス信号を発生するパルスエンコーダ１１が同軸構造で付設されている。
【００１２】
一方、上記第１の中実シャフト２ｄの上端は上記第２のアーム４の基端部内に嵌挿され、同嵌挿部の上端において所定の外径の第２の歯付プーリ３０が固着されている。
【００１３】
なお、上記第１の中空シャフト１５の外周は、軸受部材１６を介して、上記昇降台部２を覆うカバー部材２ｃに支持されている。
【００１４】
第２の関節部は、上記中空構造の第１のアーム３の底壁部３ｂの先端側部分において中空構造の第２のアーム４の底壁部４ｂの基端側を貫通して所定の高さ上方に突設された第１のアーム３の底壁部３ｂと一体構造の第２の中実シャフト３ｃと、該第２の中実シャフト３ｃの外周に、回転可能に嵌合され、軸受部材２２を介して第２のアーム４の天井壁４ｃにより相対回転可能に支持された第２の中空シャフト１９とからなっている。そして、上記第２の中実シャフト３ｃの上端は上記第２のアーム４先端部内に嵌挿され、同嵌挿部の上端において所定の外径の第４の歯付プーリ４０が固着されている。また上記第２の中空シャフト１９の下端には、上記第２の歯付プーリ３０よりも小径の第３の歯付プーリ３１が固着されている。そして、該第３の歯付プーリ３１と上記第２の歯付プーリ３０との間には、第２のタイミングベルト（歯付ベルト）１８が架けられ、相互に連係して回転するようになっている。
【００１５】
第３の関節部は、上記チャック部材６を支持しているリストブロック５の下端側から所定の長さ下方に延びる第３の中実シャフト４ａを、軸受部材２５を介して上記第２のアーム４の天井壁４ｃ部分に回転可能に支持して構成されており、同第３の中実シャフト４ａの下端には、第４の歯付プーリ４０よりも外径が小さな上記第２の中実シャフト３ｃ上端の第５の歯付プーリ４１が設けられている。そして、この第５の歯付プーリ４１は、小径側第４の歯付プーリ４０に対して第３のタイミングベルト（歯付ベルト）２４を介して連係されている。
【００１６】
以上の歯付モータプーリ１３、第１〜第５の歯付プーリ２０，３０，３１，４０，４１、第１〜第３のタイミングベルト１４，１８，２４相互の係合関係を示すと、例えば図１０のようになる。
【００１７】
ここで、例えば上記第２の歯付プーリ３０の外径と第３の歯付プーリ３１の外径との比（ピッチ円の比）を２：１とし、また第４の歯付プーリ４０の外径と第５の歯付プーリ４１の外径との比（同）を１：２に設定している。
【００１８】
そして、これにより例えば図６に示すように、上記第１のアーム３がロボット本体側の昇降台２に対してα角回動すると、上記第２のアーム４は、上記第１のアーム３に対して２α角回動し、上記リストブロック５は上記第２のアーム４に対して角度αだけ回動する。また、例えば図８に示すように、上記第１のアーム３がロボット本体側の昇降台２に対して図７の状態から上記とは逆方向にα角回動すると（−α）、上記第２のアーム４は、上記第１のアーム３に対して逆方向に２α角回動し（−２α）、上記リストブロック５は上記第２のアーム４に対して逆方向に角度αだけ回動する（−α）。それらの結果、上記リストブロック５に取り付けたチャック部材６は、ロボット本体側昇降台２の中心（２ｄ中心）に対して、放射状に動作することになる。
【００１９】
つまり、上記モータ１０が所定の回転量、所定の回転方向に駆動されると、上記第１，第２のアーム３，４およびチャック部材７が、図６、図７、図８のような状態に任意に作動されて、例えば図示しない洗浄チャンバ内への半導体ウエハＷの搬入、また同洗浄チャンバー内からの洗浄終了後の半導体ウエハＷの取り出し、収納トレイへの搬送などに使用される。
【００２０】
以上のような構成の場合、単一のモータ１０で複数のアーム部材３，４，６の各々を相互に所定の位相角でリンク駆動することができるので、アーム部材数の割には駆動手段が少なくて足り、低コストに構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００３−１８８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかし、上記のような構成の場合、使用時間の経過により各タイミングベルト１４，１８，２４が伸びて徐々にロボット本体とアームおよびアーム相互間の位相角にズレが生じる問題がある。
【００２３】
もちろん各タイミングベルトは組立、調整時に適正な張力管理をされているが、やはり経年変化、アーム部材３，４，６の加減速度の変化、積載負荷の相違などにより、伸びを生じ、しかも該タイミングベルトの伸びは各々で必ずしも一定ではない。
【００２４】
したがって、最終的なワーク搬送位置も、その分だけ所定の位置よりずれ、適正な位置に搬送することができないことになる。
【００２５】
したがって、このような搬送位置のずれを解消するためには、該タイミングベルトの伸びによる搬送位置のずれを何らかの方法で検出し、各アーム部材間の移動のずれを補正することが必要になる。
【００２６】
これに関して、上記タイミングベルトの伸びは必ず存在し、かつその伸び量が変動するものとして、上記タイミングベルトの伸びを、例えば図９に示すように、モータ１０に同軸状態で付設されているパルスエンコーダ１１により検出することによって、目的とする制御位置データを補正することも考えられる。
【００２７】
しかし、そのような構成では、ロボット本体および各アーム間毎の相対角のずれを正確に検出することはできず、やはり正確な搬送制御を実現することはできない。
【００２８】
本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ロボット本体およびアーム相互間の成す角度を各々光学的に正確に検出することにより、最終的な搬送位置のズレを生じさせないようにしたワーク搬送ロボットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本願発明は、同目的を達成するために、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。
【００３０】
（１） 請求項１の発明
この発明の課題解決手段は、ロボット本体と、該ロボット本体に対して順次関節部を介して相対回動可能に連接された複数のアームと、該複数のアームの先端側アームに相対回動可能に取付けられたリストブロックと、上記複数のアームの各々を回動作動する連係手段と、上記ロボット本体側にあって上記連係手段を所定の連係関係で駆動する駆動手段とを備えてなるワーク搬送ロボットであって、上記ロボット本体および複数のアーム間の各関節部には、ロボット本体およびアーム相互の相対的な回転角度情報を示す角度情報表示部と、該角度情報表示部の角度情報を光学的に読み取る光学センサーとを設け、上記各関節部の連結軸を介して相互に相対回動するロボット本体およびアーム相互の実際の回転角を検出できるようにしている。
【００３１】
したがって、このような構成のワーク搬送ロボットでは、実際のロボット本体および複数のアーム相互間の相対的な位相角のズレを、角度情報表示部に表示された相対的な回転角度情報を読み取る光学センサーによって高精度に検出することができ、同検出値に基いて確実に位相角のズレ量を補正制御することができる。
【００３２】
（２） 請求項２の発明
この発明の課題解決手段は、上記請求項１の発明の課題解決手段の構成において、角度情報表示部は、連結軸の外周囲に周方向に設けられたバーコードパターンよりなっている。
【００３３】
したがって、該構成のワーク搬送ロボットでは、実際のロボット本体およびアーム相互間の相対的な位相角のズレをバーコードパターンを基準として光学センサーによって高精度に読み取ることができ、同読み取り値に基いて確実に位相角のズレ量を補正することができる。
（３） 請求項３の発明
この発明の課題解決手段は、上記請求項１又は請求項２の発明の課題解決手段の構成において、光学センサーは、発光および受光手段を備えて角度情報表示部のバーコード情報を読み取るように構成されている。
【００３４】
このような構成によれば、発光手段でバーコード表示された角度情報を照射し、その反射光を受光手段に入力して角度情報を正確かつ確実に読み取ることができるようになる。
【００３５】
その結果、実際のアーム相互間の相対的な位相角のズレを高精度に読み取ることができ、確実にズレ量を補正することができる。
【００３６】
（４） 請求項４の発明
この発明の課題解決手段は、上記請求項１，請求項２又は請求項３の発明の課題解決手段の構成において、ワークが半導体ウエハであることを特徴としている。
【００３７】
最近のＩＣチップ製造工程等の半導体製造分野では、回路パターンの極微細化が進み、極微量の金属、有機物等の不純物による汚染の影響が問題視されている。そして、その解決手段として、超臨界流体を用いた洗浄技術が実用化されようとしている。
【００３８】
このような超臨界流体洗浄装置によれば、従来からのＲＣＡ洗浄、各種の高周波や超音波による洗浄、その他の洗浄方法、またスピンドライヤーやレーザー照射、加熱等による乾燥方法のような微細構造を破壊させる問題を解決することができる。
【００３９】
しかし、このように１枚毎の洗浄処理しか行えないのでは、処理効率が悪く、多くの枚数の被洗浄物を洗浄処理するのには相当に長い時間が必要となる。
【００４０】
洗浄前の被洗浄物を洗浄処理チャンバー内に搬送搬入する搬送搬入ロボットおよび洗浄処理終了後の被洗浄物を洗浄処理チャンバーから取り出す搬出搬送ロボットを設け、洗浄処理チャンバー内の適切な位置に複数枚の被洗浄物を適正に収納セットして順次洗浄処理することができるようにすることができると、上述の問題を解決することができる。
【００４１】
上記請求項１，請求項２または請求項３の発明の課題解決手段の構成によるワーク搬送ロボットは、そのようなワーク搬送装置に適している。
【発明の効果】
【００４２】
以上の結果、本願発明によると、ロボット本体とアームおよびアーム相互間の成す角度を正確に検出し、同検出された正確な回転位置情報によって搬送制御することにより、経時的なタイミングベルトの伸張があっても、搬送位置のズレを生じさせることのない高精度のワーク搬送ロボットを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本願発明の最良の実施の形態１に係るワーク搬送ロボットの縦断面図である。
【図２】同ロボットの第３の関節部の構成を示す縦断面図である。
【図３】同第３の関節部における回転角検出部の構成を示す分解斜視図である。
【図４】同図３の回転角検出部における角度情報表示部の構成を示す部分拡大図である。
【図５】従来のワーク搬送ロボットの外部構成を示す斜視図である。
【図６】同ロボットのアーム伸張状態の平面図である。
【図７】同ロボットのアーム中間待機状態の平面図である。
【図８】同ロボットのアーム収縮格納状態の平面図である。
【図９】同ロボットの縦断面図である。
【図１０】同ロボットの各アームのリンク関係を示す該略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
（実施の形態１）
先ず図１〜図４は、本願発明の実施の形態１に係るワーク搬送ロボットの構成を示している。
【００４５】
先ず図１は、当該ロボットの全体的な断面構造（前述の図９に対応）を示している。
【００４６】
図１中において、符号２は、前述した図５のものと同様のシリンダ構造の基台部１のシリンダおよび駆動モータによって上下Ｚ軸方向および軸周りθ方向に駆動されるロボット本体の昇降台部である。この昇降台部２の上部には、第１，第２の２本のアーム３，４を介して先端側に半導体ウエハ把持用のチャック部７を備えたチャック部材６が設けられている。
【００４７】
第１のアーム３は、所定の長さを有する偏平な中空構造体よりなり、その基端側を第１の関節部を介して水平回転可能に昇降台部２の上端部に同軸状に支持されている。また第２のアーム４は、所定の長さを有する一層偏平な中空構造体よりなり、その基端側を上記第１のアーム３の先端側上部に第２の関節部を介して水平回転可能に支持されている。またリストブロック５は、全体として前方後円形状で、後円部が短かい円筒体構造となっている。そして、同円筒体部分の底壁５ｂを上記第２のアーム４の先端側上部に相対回動可能に軸支されている一方、前方側部分が上壁５ａの厚さ部分だけ低い状態で前方に所定の長さ延設されて、該延設部に次に述べるチャック部材６の基端側がビス等の螺合手段により重合締結されるようになっている。またチャック部材６は、所定の長さを有する偏平な中空構造体よりなり、その基端側を上記のようにしてリストブロック５の延設部に締結固定され、リストブロック５および第３の関節部を介して上記第２のアーム４の先端側上部に水平回転可能に支持されている。
【００４８】
さらにチャック部７は、その先端がＹ形に分岐され、それら一対の分岐片７ａ，７ａの先端に各々半導体ウエハ吸着部（真空吸引口を備えた吸着パッド）７ｂ，７ｂを有して構成されており、これら各半導体ウエハ吸着部７ｂ，７ｂで、図５のように半導体ウエハＷを吸着固定することによって、半導体ウエハＷを確実に把持するようになっている。半導体ウエハ吸着部７ｂ，７ｂは、例えばチャック部材６内の図示しない配設パイプを介して真空ポンプからの吸引負圧を作用させることによって、半導体ウエハＷを吸着するようになっている。
【００４９】
第１の関節部は、図１に示すように、昇降台部２の天板構造の支持壁２ｂ上に一体に立設された第１の中実シャフト２ｄと、該第１の中実シャフト２ｄの外周に相対回転可能に嵌合された筒状の第１の中空シャフト１５とからなっている。そして、第１の中空シャフト１５は、上記第１のアーム３の基端側下部から所定の長さ下方に筒状に延びているとともに、同延設部の下端外周部には所定の外径の第１の歯付プーリ２０が一体に固着されている。
【００５０】
一方、上記昇降台部２側支持壁２ｂの外周寄り下面側にはアーム駆動用のモータ（ステッピングモータ）１０が、その駆動軸１２を所定の長さ上方に突出させた状態で設けられており、同駆動軸１２の上端には上記第１の歯付プーリ２０に対応する同第１の歯付プーリ２０よりも小径の歯付モータプーリ１３が固着されている。
【００５１】
そして、これら歯付モータプーリ１３と第１の歯付プーリ２０との間には、第１のタイミングベルト（歯付ベルト）１４が架けられ、上記アーム駆動用のモータ１０が作動すると、上記歯付モータプーリ１３を介して第１の歯付プーリ２０が回転せしめられ、その回転角および回転方向に応じて上記第１のアーム３が水平方向の所定の方向に、所定の角度回動するようになっている。モータ１０には、上記歯付モータプーリ１３の回転角に応じて所定の数のパルス信号を発生するパルスエンコーダ１１が同軸構造で付設されている。
【００５２】
一方、第１の中実シャフト２ｄの上端は上記第２のアーム４の基端内に嵌挿され、同嵌挿部の上端において所定の外径の第２の歯付プーリ３０が固着されている。
【００５３】
なお、上記第１の中空シャフト１５の外周は、軸受部材１６を介して、上記昇降台部２の支持壁２ｂを覆うカバー部材２ｃに支持されている。
【００５４】
第２の関節部は、上記中空構造の第１のアーム３の底壁部３ｂの先端側部分において中空構造の第２のアーム４の底壁部４ｂの基端側を貫通して所定の高さ上方に突設された第１のアーム３の底壁部３ｂと一体構造の第２の中実シャフト３ｃと、該第２の中実シャフト３ｃの外周に相対回転可能に嵌合され、軸受部材２２を介して第２のアーム４の天井壁４ｃにより相対回動可能に支持された第２の中空シャフト１９とからなっている。そして、第２の中実シャフト３ｃの上端は上記中空構造の第２のアーム４の先端部内に嵌挿され、同嵌挿部の上端に所定の外径の第４の歯付プーリ４０が固着されている。また上記第２の中空シャフト１９の下端には、上記第２の歯付プーリ３０の外径よりも小径の第３の歯付プーリ３１が固着されている。そして、該第３の歯付プーリ３１と上記第２の歯付プーリ３０との間には、第２のタイミングベルト（歯付ベルト）１８が架けられ、相互に連係して回転するようになっている。
【００５５】
第３の関節部は、上記チャック部材６を支持しているリストブロック５の底壁部５ｂ部分から所定の長さ下方に延びる大径の第３の中実シャフト４ａを、軸受部材２５を介して上記第２のアーム４の天井壁４ｃ部分に回転可能に支持して構成されており、同第３の中実シャフト４ａの下端には、上記第２の中実シャフト３ｃ上端の第３の歯付プーリ４０よりも小径の第５の歯付プーリ４１が設けられている。そして、この第５の歯付プーリ４１は、上記第２の中実シャフト３ｃ上端の第４の歯付プーリ４０に対して第３のタイミングベルト（歯付ベルト）２４を介して連係されている。
【００５６】
なお、この実施の形態の場合、上記第３の関節部の上記第３の中実シャフト４ａの上端面には、周方向に４ケ所のピン挿入孔Ｈ，Ｈ・・が設けられている一方、対向するリストブロック５の凹状の底壁部５ｂ外面には、同様の位置にピン軸Ｐ，Ｐ・・が突設されている。そして、これらピン軸Ｐ，Ｐ・・とピン挿入孔Ｈ，Ｈ・・を相互に嵌合することにより、図２、図３のようにリストブロック５と第２のアーム４側の中実シャフト４ａが相互に係脱可能な形で連結されている。
【００５７】
以上の歯付モータプーリ１３、第１〜第５の歯付プーリ２０，３０，３１，４０，４１、第１〜第３のタイミングベルト１４，１８，２４相互の係合関係も、前述の図１０のようになる。
【００５８】
ここで、例えば上記第２の歯付プーリ３０の外径と第３の歯付プーリ３１の外径との比（ピッチ円の比）を２：１とし、また第４の歯付プーリ４０の外径と第５の歯付プーリ４１の外径との比（同）を１：２に設定している。
【００５９】
そして、これにより例えば前述の図６に示すように、上記第１のアーム３がロボット本体側の昇降台２に対してα角回動すると、上記第２のアーム４は、上記第１のアーム３に対して２α角回動し、上記リストブロック５は上記第２のアーム４に対して角度αだけ回動する。その結果、上記リストブロック５に取り付けたチャック部材６は、ロボット本体側昇降台２の中心（２ｄ中心）に対して、放射状に動作することになる。
【００６０】
つまり、上記モータ１０が所定の回転量、所定の回転方向に駆動されると、上記第１，第２のアーム３，４およびチャック部材７が、前述の図６、図７、図８のような状態に任意に作動されて、図示しない洗浄チャンバ内への半導体ウエハＷの搬入、また同洗浄チャンバー内からの洗浄終了後の半導体ウエハＷの取り出し、収納トレイへの搬送などに使用される。
【００６１】
このような構成の場合、単一のモータ１０で複数のアーム部材３，４，６の各々を相互に所定の位相角でリンク駆動することができるので、アーム部材数の割には駆動手段が少なくて足り、低コストに構成することができる。
【００６２】
ところが、上記のような構成の場合、使用時間の経過により各第１〜第３のタイミングベルト１４，１８，２４が伸びて徐々にロボット本体側昇降台２、アーム３，４，チャック部材６相互間の位相角にズレが生じる問題がある。
【００６３】
もちろん各タイミングベルト１４，１８，２４は組立、調整時に適正な張力管理をされているが、やはり経年変化、第１，第２のアーム３，４，チャック部材６の加減速度の変化、積載負荷の相違などにより、所定の伸びを生じ、しかも該タイミングベルト１４，１８，２４の伸びは各々で必ずしも一定ではない。
【００６４】
そして、最終的なワーク搬送位置は、それら各タイミングベルト１４，１８，２４の伸び量を合わせた分だけ所定の位置よりずれ、適正な位置に搬送することができないことになる。
【００６５】
したがって、このような搬送位置のずれを解消するためには、該タイミングベルト１４，１８，２４の伸びによる搬送位置のずれを何らかの方法で検出し、各アームの移動のずれを補正することが必要になる。
【００６６】
本実施の形態では、このような問題を解決するために、上記ロボット本体側昇降台２およびアーム３，４，６各相互間の成す角度（第１〜第３の各関節部の相対角）を各々光学的に正確に検出して目標とする位置制御量を補正することにより、最終的な搬送位置のズレを生じさせないように構成している。
【００６７】
すなわち、上記ロボット本体側昇降台２および第１，第２のアーム３，４、チャック部材６間の各関節部には、例えば図２、図３に示すように、それら相互間の相対的な回転角度情報４２を示す角度情報表示部４２と、該角度情報表示部４２の角度情報を光学的に読み取る光学センサー５１とを上下に対向する形で設け、当該各関節部の連結軸２ｄ，３ｃ，４ａを介して相互に相対回動するロボット本体側昇降台２と第１のアーム３、第１のアーム３と第２のアーム４、第２のアーム４とチャック部材６相互間の実際の相対回転角を検出できるようにしている。
【００６８】
なお、図２、図３では、第３の関節部に設置したものを示しているが、第１，第２の各関節部のものも全く同様のものであり、同様の作用を奏する。
【００６９】
したがって、このような構成のワーク搬送ロボットでは、実際のロボット本体側昇降台部２および第１，第２のアーム３，４相互間の相対的な位相角のズレを、角度情報表示部４２に表示された相対的な回転角度情報を読み取る光学センサー５１によって高精度に検出することができ、同検出値に基いて確実に位相角のズレ量を補正制御することができる。
【００７０】
そして、上記角度情報表示部４２は、例えば図４に拡大して示すような、連結軸４ａ（３ｃ，２ｄ）の外周囲に周方向に設けられたバーコードパターンよりなっている。
【００７１】
したがって、該構成では、実際のロボット本体側昇降台２および第１，第２のアーム３，４、チャック部材６相互間の相対的な位相角のズレを当該バーコードパターンを基準として光学センサー５１によって高精度に読み取ることができ、同読み取り値に基いて確実に位相角のズレ量を補正することができる。
また上記光学センサー５１は、例えば発光部（ＬＥＤなど）および受光部（フォトトランジスタなど）を一体に備えたフォトセンサにより構成し、該フォトセンサにより角度情報表示部４２のバーコード情報を光学的に読み取るように構成されている。
【００７２】
したがって、同フォトセンサの発光部でバーコード表示された角度情報部４２を照射し、その反射光を受光部に入力して角度情報を正確かつ確実に読み取ることができる（例えばＯＮ，ＯＦＦパルスの数により）。
【００７３】
なお、上記角度情報表示部４２および光学センサ５１は、どちらが上で、どちらが下であってもかまわないが、それらを設置した各関節部の連結軸４ａ、３ｃ・１９、２ｄ・１５周りには、それら角度表示部４２および光学センサ５１を囲う形で、相互の回転に支障のない図２に示すような防塵カバー５５を設けることが好ましい。
【００７４】
これらの結果、本実施の形態の構成によると、ロボット本体側昇降台部２と第１のアーム３、第１のアーム３と第２のアーム４、第２のアーム４とチャック部材６相互間の成す角度を正確に検出し、同検出された回転位置情報によって上述したタイミングベルト１４，１８，２４の伸びによるズレ量を適正に修正して搬送制御することにより、経時的なタイミングベルト１４，１８，２４の伸張があっても、搬送位置のズレを生じさせることのない高精度のワーク搬送ロボットを提供することが可能となる。
【００７５】
また、以上の結果、モータ１０のパルスエンコーダ１１を省略することもできる。
【符号の説明】
【００７６】
１は基台部、２は昇降台部、３は第１のアーム、３ｃは第２の中実シャフト、４は第２のアーム、４ａは第３の中実シャフト、５はリストブロック、６はチャック部材、７はチャック部、２４は第３のタイミングベルト、２５は軸受部材、３１は第３の歯付プーリ、４０は第４の歯付プーリ、４１は第５の歯付プーリ、４２は角度情報表示部、５１は光学センサである。
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、相対回転可能な複数の関節部を有した多関節型のワーク搬送用ロボットの構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体ウエハの搬送等に使用されている産業用ロボットは、一般に昇降機構を有するロボット本体に対して、相対回転可能なスカラー型多関節リンク構造のロボットアームを備えて構成されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
そして、このような多関節ロボットでは、ロボット本体および各ロボットアーム間の関節部は、駆動用の原動機の数をできるだけ少なくするために、各アーム間相互の回転角度をプーリおよびタイミングベルトなどの連係手段を介して予じめ所定の相対回転角度関係でリンクさせたものとなっている。
【０００４】
今、図５〜図１０は、そのような多関節ロボットの構造およびアーム部の動作原理を示している。
【０００５】
先ず図５〜図８は、当該ロボットの全体的な外観構造とその基本的な動作状態を示している。
【０００６】
図５〜図８中において、符号ＦＰは、クリンルームなどの床面上に固定して設けられたロボット設置用のフロアプレートであり、該フロアプレートＦＰ上には、シリンダ構造の基台部１および同基台部１の昇降シリンダおよび駆動モータによって上下Ｚ軸方向および軸周りθ方向に任意に駆動される昇降台部２を備えて昇降および回転可能に構成されたロボット本体が設置されている。このロボット本体の上記昇降台部２の上部には、第１，第２の２本のアーム３，４を介して先端側に半導体ウエハ把持用のチャック部７を備えたチャック部材６が設けられている。
【０００７】
第１のアーム３は、扁平な中空構造体よりなり、その基端側を第１の関節部を介して水平回転可能に昇降台部２の上端部に同軸状に支持されている。また第２のアーム４は、扁平な中空構造体よりなり、その基端側を上記第１のアーム３の先端側上部に第２の関節部を介して水平回転可能に支持されている。またリストブロック５は、全体として前方後円形状で、後円部が短かい円筒体構造となっている。そして、同円筒体部分の底壁５ｂを上記第２のアーム４の先端側上部に相対回動可能に軸支されている一方、前方側部分が上壁５ａの厚さ部分だけ低い状態で前方に所定の長さ延設されて、該延設部に次に述べるチャック部材６の基端側がビス等の螺合手段により重合締結されるようになっている。またチャック部材６は、さらに扁平な中空構造体よりなり、その基端側を上記のようにしてリストブロック５に取り付けられ、同リストブロック５および第３の関節部を介して上記第２のアーム４の先端側上部に水平回転可能に支持されている。
【０００８】
さらにチャック部７は、先端がＹ形に分岐され、それら一対の分岐片７ａ，７ａの先端側上部に各々ウエハ吸着部７ｂ，７ｂを有して構成されており、これら各ウエハ吸着部７ｂ，７ｂで、図５のように半導体ウエハＷを吸着固定することによって、半導体ウエハＷを確実に把持するようになっている。ウエハ吸着部７ｂ，７ｂは、例えばチャック部材６内の配設パイプから吸引負圧を作用させることによってウエハを吸着するようになっている。
【０００９】
ところで、上記第１の関節部は、例えば図９に示すように、上述した昇降台部２の天板構造の支持壁２ｂ上に立設された第１の中実シャフト２ｄと、該第１の中実シャフト２ｄの外周に相対回転可能に嵌合された第１の中空シャフト１５とからなり、第１の中空シャフト１５は上記第１のアーム３の基端側下部から下方に筒状に延びているとともに、同延設部の下端外周部には所定の外径の第１の歯付プーリ２０が一体に設けられている。
【００１０】
一方、上記昇降台部２側支持壁２ｂの外周寄り下面側にはアーム駆動用のモータ（ステッピングモータ）１０が、その駆動軸１２を所定の長さ上方に突出させた状態で設けられており、同駆動軸１２の上端には上記第１の歯付プーリ２０に対応する同第１の歯付プーリ２０よりも小径の歯付モータプーリ１３が固着されている。
【００１１】
そして、これら歯付モータプーリ１３と第１の歯付プーリ２０との間には、第１のタイミングベルト（歯付ベルト）１４が架けられ、モータ１０が作動すると歯付モータプーリ１３を介して第１の歯付プーリ２０が回転せしめられ、その回転角、回転方向に応じて上記第１のアーム３が、例えば図６〜図８に示すような水平方向の所定の方向に、所定角回動するようになっている。モータ１０には、上記歯付モータプーリ１３の回転角に応じて所定の数のパルス信号を発生するパルスエンコーダ１１が同軸構造で付設されている。
【００１２】
一方、上記第１の中実シャフト２ｄの上端は上記第２のアーム４の基端部内に嵌挿され、同嵌挿部の上端において所定の外径の第２の歯付プーリ３０が固着されている。
【００１３】
なお、上記第１の中空シャフト１５の外周は、軸受部材１６を介して、上記昇降台部２を覆うカバー部材２ｃに支持されている。
【００１４】
第２の関節部は、上記中空構造の第１のアーム３の底壁部３ｂの先端側部分において中空構造の第２のアーム４の底壁部４ｂの基端側を貫通して所定の高さ上方に突設された第１のアーム３の底壁部３ｂと一体構造の第２の中実シャフト３ｃと、該第２の中実シャフト３ｃの外周に、回転可能に嵌合され、軸受部材２２を介して第２のアーム４の天井壁４ｃにより相対回転可能に支持された第２の中空シャフト１９とからなっている。そして、上記第２の中実シャフト３ｃの上端は上記第２のアーム４先端部内に嵌挿され、同嵌挿部の上端において所定の外径の第４の歯付プーリ４０が固着されている。また上記第２の中空シャフト１９の下端には、上記第２の歯付プーリ３０よりも小径の第３の歯付プーリ３１が固着されている。そして、該第３の歯付プーリ３１と上記第２の歯付プーリ３０との間には、第２のタイミングベルト（歯付ベルト）１８が架けられ、相互に連係して回転するようになっている。
【００１５】
第３の関節部は、上記チャック部材６を支持しているリストブロック５の下端側から所定の長さ下方に延びる第３の中実シャフト４ａを、軸受部材２５を介して上記第２のアーム４の天井壁４ｃ部分に回転可能に支持して構成されており、同第３の中実シャフト４ａの下端には、第４の歯付プーリ４０よりも外径が小さな上記第２の中実シャフト３ｃ上端の第５の歯付プーリ４１が設けられている。そして、この第５の歯付プーリ４１は、小径側第４の歯付プーリ４０に対して第３のタイミングベルト（歯付ベルト）２４を介して連係されている。
【００１６】
以上の歯付モータプーリ１３、第１〜第５の歯付プーリ２０，３０，３１，４０，４１、第１〜第３のタイミングベルト１４，１８，２４相互の係合関係を示すと、例えば図１０のようになる。
【００１７】
ここで、例えば上記第２の歯付プーリ３０の外径と第３の歯付プーリ３１の外径との比（ピッチ円の比）を２：１とし、また第４の歯付プーリ４０の外径と第５の歯付プーリ４１の外径との比（同）を１：２に設定している。
【００１８】
そして、これにより例えば図６に示すように、上記第１のアーム３がロボット本体側の昇降台２に対してα角回動すると、上記第２のアーム４は、上記第１のアーム３に対して２α角回動し、上記リストブロック５は上記第２のアーム４に対して角度αだけ回動する。また、例えば図８に示すように、上記第１のアーム３がロボット本体側の昇降台２に対して図７の状態から上記とは逆方向にα角回動すると（−α）、上記第２のアーム４は、上記第１のアーム３に対して逆方向に２α角回動し（−２α）、上記リストブロック５は上記第２のアーム４に対して逆方向に角度αだけ回動する（−α）。それらの結果、上記リストブロック５に取り付けたチャック部材６は、ロボット本体側昇降台２の中心（２ｄ中心）に対して、放射状に動作することになる。
【００１９】
つまり、上記モータ１０が所定の回転量、所定の回転方向に駆動されると、上記第１，第２のアーム３，４およびチャック部材７が、図６、図７、図８のような状態に任意に作動されて、例えば図示しない洗浄チャンバ内への半導体ウエハＷの搬入、また同洗浄チャンバー内からの洗浄終了後の半導体ウエハＷの取り出し、収納トレイへの搬送などに使用される。
【００２０】
以上のような構成の場合、単一のモータ１０で複数のアーム部材３，４，６の各々を相互に所定の位相角でリンク駆動することができるので、アーム部材数の割には駆動手段が少なくて足り、低コストに構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００３−１８８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかし、上記のような構成の場合、使用時間の経過により各タイミングベルト１４，１８，２４が伸びて徐々にロボット本体とアームおよびアーム相互間の位相角にズレが生じる問題がある。
【００２３】
もちろん各タイミングベルトは組立、調整時に適正な張力管理をされているが、やはり経年変化、アーム部材３，４，６の加減速度の変化、積載負荷の相違などにより、伸びを生じ、しかも該タイミングベルトの伸びは各々で必ずしも一定ではない。
【００２４】
したがって、最終的なワーク搬送位置も、その分だけ所定の位置よりずれ、適正な位置に搬送することができないことになる。
【００２５】
したがって、このような搬送位置のずれを解消するためには、該タイミングベルトの伸びによる搬送位置のずれを何らかの方法で検出し、各アーム部材間の移動のずれを補正することが必要になる。
【００２６】
これに関して、上記タイミングベルトの伸びは必ず存在し、かつその伸び量が変動するものとして、上記タイミングベルトの伸びを、例えば図９に示すように、モータ１０に同軸状態で付設されているパルスエンコーダ１１により検出することによって、目的とする制御位置データを補正することも考えられる。
【００２７】
しかし、そのような構成では、ロボット本体および各アーム間毎の相対角のずれを正確に検出することはできず、やはり正確な搬送制御を実現することはできない。
【００２８】
本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ロボット本体およびアーム相互間の成す角度を各々光学的に正確に検出することにより、最終的な搬送位置のズレを生じさせないようにしたワーク搬送ロボットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本願発明は、同目的を達成するために、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。
【００３０】
（１） 請求項１の発明
この発明の課題解決手段は、ロボット本体と、該ロボット本体に対して順次関節部を介して相対回動可能に連接された複数のアームと、該複数のアームの先端側アームに相対回動可能に取付けられたリストブロックと、上記複数のアームの各々を回動作動する連係手段と、上記ロボット本体側にあって上記連係手段を所定の連係関係で駆動する駆動手段とを備えてなるワーク搬送ロボットであって、上記ロボット本体および複数のアーム間の各関節部には、ロボット本体およびアーム相互の相対的な回転角度情報を示す角度情報表示部と、該角度情報表示部の角度情報を光学的に読み取る光学センサーとを設け、上記各関節部の連結軸を介して相互に相対回動するロボット本体およびアーム相互の実際の回転角を検出できるようにしている。
【００３１】
したがって、このような構成のワーク搬送ロボットでは、実際のロボット本体および複数のアーム相互間の相対的な位相角のズレを、角度情報表示部に表示された相対的な回転角度情報を読み取る光学センサーによって高精度に検出することができ、同検出値に基いて確実に位相角のズレ量を補正制御することができる。
【００３２】
（２） 請求項２の発明
この発明の課題解決手段は、上記請求項１の発明の課題解決手段の構成において、角度情報表示部は、連結軸の外周囲に周方向に設けられたバーコードパターンよりなっている。
【００３３】
したがって、該構成のワーク搬送ロボットでは、実際のロボット本体およびアーム相互間の相対的な位相角のズレをバーコードパターンを基準として光学センサーによって高精度に読み取ることができ、同読み取り値に基いて確実に位相角のズレ量を補正することができる。
（３） 請求項３の発明
この発明の課題解決手段は、上記請求項１又は請求項２の発明の課題解決手段の構成において、光学センサーは、発光および受光手段を備えて角度情報表示部のバーコード情報を読み取るように構成されている。
【００３４】
このような構成によれば、発光手段でバーコード表示された角度情報を照射し、その反射光を受光手段に入力して角度情報を正確かつ確実に読み取ることができるようになる。
【００３５】
その結果、実際のアーム相互間の相対的な位相角のズレを高精度に読み取ることができ、確実にズレ量を補正することができる。
【００３６】
（４） 請求項４の発明
この発明の課題解決手段は、上記請求項１，請求項２又は請求項３の発明の課題解決手段の構成において、ワークが半導体ウエハであることを特徴としている。
【００３７】
最近のＩＣチップ製造工程等の半導体製造分野では、回路パターンの極微細化が進み、極微量の金属、有機物等の不純物による汚染の影響が問題視されている。そして、その解決手段として、超臨界流体を用いた洗浄技術が実用化されようとしている。
【００３８】
このような超臨界流体洗浄装置によれば、従来からのＲＣＡ洗浄、各種の高周波や超音波による洗浄、その他の洗浄方法、またスピンドライヤーやレーザー照射、加熱等による乾燥方法のような微細構造を破壊させる問題を解決することができる。
【００３９】
しかし、このように１枚毎の洗浄処理しか行えないのでは、処理効率が悪く、多くの枚数の被洗浄物を洗浄処理するのには相当に長い時間が必要となる。
【００４０】
洗浄前の被洗浄物を洗浄処理チャンバー内に搬送搬入する搬送搬入ロボットおよび洗浄処理終了後の被洗浄物を洗浄処理チャンバーから取り出す搬出搬送ロボットを設け、洗浄処理チャンバー内の適切な位置に複数枚の被洗浄物を適正に収納セットして順次洗浄処理することができるようにすることができると、上述の問題を解決することができる。
【００４１】
上記請求項１，請求項２または請求項３の発明の課題解決手段の構成によるワーク搬送ロボットは、そのようなワーク搬送装置に適している。
【発明の効果】
【００４２】
以上の結果、本願発明によると、ロボット本体とアームおよびアーム相互間の成す角度を正確に検出し、同検出された正確な回転位置情報によって搬送制御することにより、経時的なタイミングベルトの伸張があっても、搬送位置のズレを生じさせることのない高精度のワーク搬送ロボットを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本願発明の最良の実施の形態１に係るワーク搬送ロボットの縦断面図である。
【図２】同ロボットの第３の関節部の構成を示す縦断面図である。
【図３】同第３の関節部における回転角検出部の構成を示す分解斜視図である。
【図４】同図３の回転角検出部における角度情報表示部の構成を示す部分拡大図である。
【図５】従来のワーク搬送ロボットの外部構成を示す斜視図である。
【図６】同ロボットのアーム伸張状態の平面図である。
【図７】同ロボットのアーム中間待機状態の平面図である。
【図８】同ロボットのアーム収縮格納状態の平面図である。
【図９】同ロボットの縦断面図である。
【図１０】同ロボットの各アームのリンク関係を示す該略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
（実施の形態１）
先ず図１〜図４は、本願発明の実施の形態１に係るワーク搬送ロボットの構成を示している。
【００４５】
先ず図１は、当該ロボットの全体的な断面構造（前述の図９に対応）を示している。
【００４６】
図１中において、符号２は、前述した図５のものと同様のシリンダ構造の基台部１のシリンダおよび駆動モータによって上下Ｚ軸方向および軸周りθ方向に駆動されるロボット本体の昇降台部である。この昇降台部２の上部には、第１，第２の２本のアーム３，４を介して先端側に半導体ウエハ把持用のチャック部７を備えたチャック部材６が設けられている。
【００４７】
第１のアーム３は、所定の長さを有する偏平な中空構造体よりなり、その基端側を第１の関節部を介して水平回転可能に昇降台部２の上端部に同軸状に支持されている。また第２のアーム４は、所定の長さを有する一層偏平な中空構造体よりなり、その基端側を上記第１のアーム３の先端側上部に第２の関節部を介して水平回転可能に支持されている。またリストブロック５は、全体として前方後円形状で、後円部が短かい円筒体構造となっている。そして、同円筒体部分の底壁５ｂを上記第２のアーム４の先端側上部に相対回動可能に軸支されている一方、前方側部分が上壁５ａの厚さ部分だけ低い状態で前方に所定の長さ延設されて、該延設部に次に述べるチャック部材６の基端側がビス等の螺合手段により重合締結されるようになっている。またチャック部材６は、所定の長さを有する偏平な中空構造体よりなり、その基端側を上記のようにしてリストブロック５の延設部に締結固定され、リストブロック５および第３の関節部を介して上記第２のアーム４の先端側上部に水平回転可能に支持されている。
【００４８】
さらにチャック部７は、その先端がＹ形に分岐され、それら一対の分岐片７ａ，７ａの先端に各々半導体ウエハ吸着部（真空吸引口を備えた吸着パッド）７ｂ，７ｂを有して構成されており、これら各半導体ウエハ吸着部７ｂ，７ｂで、図５のように半導体ウエハＷを吸着固定することによって、半導体ウエハＷを確実に把持するようになっている。半導体ウエハ吸着部７ｂ，７ｂは、例えばチャック部材６内の図示しない配設パイプを介して真空ポンプからの吸引負圧を作用させることによって、半導体ウエハＷを吸着するようになっている。
【００４９】
第１の関節部は、図１に示すように、昇降台部２の天板構造の支持壁２ｂ上に一体に立設された第１の中実シャフト２ｄと、該第１の中実シャフト２ｄの外周に相対回転可能に嵌合された筒状の第１の中空シャフト１５とからなっている。そして、第１の中空シャフト１５は、上記第１のアーム３の基端側下部から所定の長さ下方に筒状に延びているとともに、同延設部の下端外周部には所定の外径の第１の歯付プーリ２０が一体に固着されている。
【００５０】
一方、上記昇降台部２側支持壁２ｂの外周寄り下面側にはアーム駆動用のモータ（ステッピングモータ）１０が、その駆動軸１２を所定の長さ上方に突出させた状態で設けられており、同駆動軸１２の上端には上記第１の歯付プーリ２０に対応する同第１の歯付プーリ２０よりも小径の歯付モータプーリ１３が固着されている。
【００５１】
そして、これら歯付モータプーリ１３と第１の歯付プーリ２０との間には、第１のタイミングベルト（歯付ベルト）１４が架けられ、上記アーム駆動用のモータ１０が作動すると、上記歯付モータプーリ１３を介して第１の歯付プーリ２０が回転せしめられ、その回転角および回転方向に応じて上記第１のアーム３が水平方向の所定の方向に、所定の角度回動するようになっている。モータ１０には、上記歯付モータプーリ１３の回転角に応じて所定の数のパルス信号を発生するパルスエンコーダ１１が同軸構造で付設されている。
【００５２】
一方、第１の中実シャフト２ｄの上端は上記第２のアーム４の基端内に嵌挿され、同嵌挿部の上端において所定の外径の第２の歯付プーリ３０が固着されている。
【００５３】
なお、上記第１の中空シャフト１５の外周は、軸受部材１６を介して、上記昇降台部２の支持壁２ｂを覆うカバー部材２ｃに支持されている。
【００５４】
第２の関節部は、上記中空構造の第１のアーム３の底壁部３ｂの先端側部分において中空構造の第２のアーム４の底壁部４ｂの基端側を貫通して所定の高さ上方に突設された第１のアーム３の底壁部３ｂと一体構造の第２の中実シャフト３ｃと、該第２の中実シャフト３ｃの外周に相対回転可能に嵌合され、軸受部材２２を介して第２のアーム４の天井壁４ｃにより相対回動可能に支持された第２の中空シャフト１９とからなっている。そして、第２の中実シャフト３ｃの上端は上記中空構造の第２のアーム４の先端部内に嵌挿され、同嵌挿部の上端に所定の外径の第４の歯付プーリ４０が固着されている。また上記第２の中空シャフト１９の下端には、上記第２の歯付プーリ３０の外径よりも小径の第３の歯付プーリ３１が固着されている。そして、該第３の歯付プーリ３１と上記第２の歯付プーリ３０との間には、第２のタイミングベルト（歯付ベルト）１８が架けられ、相互に連係して回転するようになっている。
【００５５】
第３の関節部は、上記チャック部材６を支持しているリストブロック５の底壁部５ｂ部分から所定の長さ下方に延びる大径の第３の中実シャフト４ａを、軸受部材２５を介して上記第２のアーム４の天井壁４ｃ部分に回転可能に支持して構成されており、同第３の中実シャフト４ａの下端には、上記第２の中実シャフト３ｃ上端の第３の歯付プーリ４０よりも小径の第５の歯付プーリ４１が設けられている。そして、この第５の歯付プーリ４１は、上記第２の中実シャフト３ｃ上端の第４の歯付プーリ４０に対して第３のタイミングベルト（歯付ベルト）２４を介して連係されている。
【００５６】
なお、この実施の形態の場合、上記第３の関節部の上記第３の中実シャフト４ａの上端面には、周方向に４ケ所のピン挿入孔Ｈ，Ｈ・・が設けられている一方、対向するリストブロック５の凹状の底壁部５ｂ外面には、同様の位置にピン軸Ｐ，Ｐ・・が突設されている。そして、これらピン軸Ｐ，Ｐ・・とピン挿入孔Ｈ，Ｈ・・を相互に嵌合することにより、図２、図３のようにリストブロック５と第２のアーム４側の中実シャフト４ａが相互に係脱可能な形で連結されている。
【００５７】
以上の歯付モータプーリ１３、第１〜第５の歯付プーリ２０，３０，３１，４０，４１、第１〜第３のタイミングベルト１４，１８，２４相互の係合関係も、前述の図１０のようになる。
【００５８】
ここで、例えば上記第２の歯付プーリ３０の外径と第３の歯付プーリ３１の外径との比（ピッチ円の比）を２：１とし、また第４の歯付プーリ４０の外径と第５の歯付プーリ４１の外径との比（同）を１：２に設定している。
【００５９】
そして、これにより例えば前述の図６に示すように、上記第１のアーム３がロボット本体側の昇降台２に対してα角回動すると、上記第２のアーム４は、上記第１のアーム３に対して２α角回動し、上記リストブロック５は上記第２のアーム４に対して角度αだけ回動する。その結果、上記リストブロック５に取り付けたチャック部材６は、ロボット本体側昇降台２の中心（２ｄ中心）に対して、放射状に動作することになる。
【００６０】
つまり、上記モータ１０が所定の回転量、所定の回転方向に駆動されると、上記第１，第２のアーム３，４およびチャック部材７が、前述の図６、図７、図８のような状態に任意に作動されて、図示しない洗浄チャンバ内への半導体ウエハＷの搬入、また同洗浄チャンバー内からの洗浄終了後の半導体ウエハＷの取り出し、収納トレイへの搬送などに使用される。
【００６１】
このような構成の場合、単一のモータ１０で複数のアーム部材３，４，６の各々を相互に所定の位相角でリンク駆動することができるので、アーム部材数の割には駆動手段が少なくて足り、低コストに構成することができる。
【００６２】
ところが、上記のような構成の場合、使用時間の経過により各第１〜第３のタイミングベルト１４，１８，２４が伸びて徐々にロボット本体側昇降台２、アーム３，４，チャック部材６相互間の位相角にズレが生じる問題がある。
【００６３】
もちろん各タイミングベルト１４，１８，２４は組立、調整時に適正な張力管理をされているが、やはり経年変化、第１，第２のアーム３，４，チャック部材６の加減速度の変化、積載負荷の相違などにより、所定の伸びを生じ、しかも該タイミングベルト１４，１８，２４の伸びは各々で必ずしも一定ではない。
【００６４】
そして、最終的なワーク搬送位置は、それら各タイミングベルト１４，１８，２４の伸び量を合わせた分だけ所定の位置よりずれ、適正な位置に搬送することができないことになる。
【００６５】
したがって、このような搬送位置のずれを解消するためには、該タイミングベルト１４，１８，２４の伸びによる搬送位置のずれを何らかの方法で検出し、各アームの移動のずれを補正することが必要になる。
【００６６】
本実施の形態では、このような問題を解決するために、上記ロボット本体側昇降台２およびアーム３，４，６各相互間の成す角度（第１〜第３の各関節部の相対角）を各々光学的に正確に検出して目標とする位置制御量を補正することにより、最終的な搬送位置のズレを生じさせないように構成している。
【００６７】
すなわち、上記ロボット本体側昇降台２および第１，第２のアーム３，４、チャック部材６間の各関節部には、例えば図２、図３に示すように、それら相互間の相対的な回転角度情報４２を示す角度情報表示部４２と、該角度情報表示部４２の角度情報を光学的に読み取る光学センサー５１とを上下に対向する形で設け、当該各関節部の連結軸２ｄ，３ｃ，４ａを介して相互に相対回動するロボット本体側昇降台２と第１のアーム３、第１のアーム３と第２のアーム４、第２のアーム４とチャック部材６相互間の実際の相対回転角を検出できるようにしている。
【００６８】
なお、図２、図３では、第３の関節部に設置したものを示しているが、第１，第２の各関節部のものも全く同様のものであり、同様の作用を奏する。
【００６９】
したがって、このような構成のワーク搬送ロボットでは、実際のロボット本体側昇降台部２および第１，第２のアーム３，４相互間の相対的な位相角のズレを、角度情報表示部４２に表示された相対的な回転角度情報を読み取る光学センサー５１によって高精度に検出することができ、同検出値に基いて確実に位相角のズレ量を補正制御することができる。
【００７０】
そして、上記角度情報表示部４２は、例えば図４に拡大して示すような、連結軸４ａ（３ｃ，２ｄ）の外周囲に周方向に設けられたバーコードパターンよりなっている。
【００７１】
したがって、該構成では、実際のロボット本体側昇降台２および第１，第２のアーム３，４、チャック部材６相互間の相対的な位相角のズレを当該バーコードパターンを基準として光学センサー５１によって高精度に読み取ることができ、同読み取り値に基いて確実に位相角のズレ量を補正することができる。
また上記光学センサー５１は、例えば発光部（ＬＥＤなど）および受光部（フォトトランジスタなど）を一体に備えたフォトセンサにより構成し、該フォトセンサにより角度情報表示部４２のバーコード情報を光学的に読み取るように構成されている。
【００７２】
したがって、同フォトセンサの発光部でバーコード表示された角度情報部４２を照射し、その反射光を受光部に入力して角度情報を正確かつ確実に読み取ることができる（例えばＯＮ，ＯＦＦパルスの数により）。
【００７３】
なお、上記角度情報表示部４２および光学センサ５１は、どちらが上で、どちらが下であってもかまわないが、それらを設置した各関節部の連結軸４ａ、３ｃ・１９、２ｄ・１５周りには、それら角度表示部４２および光学センサ５１を囲う形で、相互の回転に支障のない図２に示すような防塵カバー５５を設けることが好ましい。
【００７４】
これらの結果、本実施の形態の構成によると、ロボット本体側昇降台部２と第１のアーム３、第１のアーム３と第２のアーム４、第２のアーム４とチャック部材６相互間の成す角度を正確に検出し、同検出された回転位置情報によって上述したタイミングベルト１４，１８，２４の伸びによるズレ量を適正に修正して搬送制御することにより、経時的なタイミングベルト１４，１８，２４の伸張があっても、搬送位置のズレを生じさせることのない高精度のワーク搬送ロボットを提供することが可能となる。
【００７５】
また、以上の結果、モータ１０のパルスエンコーダ１１を省略することもできる。
【符号の説明】
【００７６】
１は基台部、２は昇降台部、３は第１のアーム、３ｃは第２の中実シャフト、４は第２のアーム、４ａは第３の中実シャフト、５はリストブロック、６はチャック部材、７はチャック部、２４は第３のタイミングベルト、２５は軸受部材、３１は第３の歯付プーリ、４０は第４の歯付プーリ、４１は第５の歯付プーリ、４２は角度情報表示部、５１は光学センサである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット本体と、該ロボット本体に対して順次関節部を介して相対回動可能に連接された複数のアームと、該複数のアームの先端側アームに相対回動可能に取付けられたリストブロックと、上記複数のアームの各々を回動作動する連係手段と、上記ロボット本体側にあって上記連係手段を所定の連係関係で駆動する駆動手段とを備えてなるワーク搬送ロボットであって、上記ロボット本体および複数のアーム間の各関節部には、ロボット本体およびアーム相互の相対的な回転角度情報を示す角度情報表示部と、該角度情報表示部の角度情報を光学的に読み取る光学センサーとを設け、上記各関節部の連結軸を介して相互に相対回動するロボット本体およびアーム相互の実際の回転角を検出できるようにしたことを特徴とするワーク搬送ロボット。
【請求項２】
角度情報表示部は、連結軸の外周囲に周方向に設けられたバーコードパターンよりなることを特徴とする請求項１記載のワーク搬送ロボット。
【請求項３】
光学センサーは、発光および受光手段を備えて角度情報表示部のバーコード情報を読み取るように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のワーク搬送ロボット。
【請求項４】
ワークが半導体ウエハであることを特徴とする請求項１，２又は３記載のワーク搬送ロボット。
【請求項１】
ロボット本体と、該ロボット本体に対して順次関節部を介して相対回動可能に連接された複数のアームと、該複数のアームの先端側アームに相対回動可能に取付けられたリストブロックと、上記複数のアームの各々を回動作動する連係手段と、上記ロボット本体側にあって上記連係手段を所定の連係関係で駆動する駆動手段とを備えてなるワーク搬送ロボットであって、上記ロボット本体および複数のアーム間の各関節部には、ロボット本体およびアーム相互の相対的な回転角度情報を示す角度情報表示部と、該角度情報表示部の角度情報を光学的に読み取る光学センサーとを設け、上記各関節部の連結軸を介して相互に相対回動するロボット本体およびアーム相互の実際の回転角を検出できるようにしたことを特徴とするワーク搬送ロボット。
【請求項２】
角度情報表示部は、連結軸の外周囲に周方向に設けられたバーコードパターンよりなることを特徴とする請求項１記載のワーク搬送ロボット。
【請求項３】
光学センサーは、発光および受光手段を備えて角度情報表示部のバーコード情報を読み取るように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のワーク搬送ロボット。
【請求項４】
ワークが半導体ウエハであることを特徴とする請求項１，２又は３記載のワーク搬送ロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１１３１６（Ｐ２０１１−１１３１６Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５９４３０（Ｐ２００９−１５９４３０）
【出願日】平成２１年７月６日（２００９．７．６）
【出願人】（３９００００５９４）株式会社レクザム (64)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月６日（２００９．７．６）
【出願人】（３９００００５９４）株式会社レクザム (64)
【Ｆターム（参考）】
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