JP5627599B2 - 搬送アーム、及びこれを備える搬送ロボット - Google Patents

Description

本発明は、半導体やＬＣＤといった電子部品の各種製造装置やＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）に組み込まれる搬送ロボットに関するものであり、半導体ウエハやＬＣＤ基板等のワークを所望の位置まで搬送し又は取り出す等、ワークの出し入れを行う搬送ロボットに関するものである。

一般に半導体ウエハやＬＣＤ基板といった電子部品は、表面に超微細な処理が施されるので、その製造装置では、電子部品の表面を塵埃で汚染することや望まない化学反応を防止するために移載室１や処理室２内部を真空若しくは減圧雰囲気や不活性ガス雰囲気に維持されている。
一例として図１に示すように、これら製造装置では、移載室１の底壁の略中央には、処理室間にワークを搬出入するための搬送ロボットを搭載するための開口部３が備えられていて、専用の搬送ロボットが、この開口部３に取り付フランジ等を介して気密に取り付けられている。移載室１の周囲には、ワークに各種処理を施す処理室２と、装置外部からワークの搬出入を行うロードロック室４とが、出入り口であるゲート５を介して連通可能に配設されている。移載室１とこれら処理室２やロードロック室４とは、バルブにより動作させられる開閉扉によって気密状態を保ちながら開閉することが可能となっており、処理室２内の各種ガス雰囲気と移載室１内の真空若しくは減圧雰囲気とは、隔絶できる構造となっている。また、このような製造装置では、移載室１の形状が六角形や八角形であることが多く、処理室２やロードロック室４は、搬送ロボットを中心に放射状に配設されている。このように処理室２やロードロック室４を放射状に配設することにより、搬送ロボットにより、ロードロック室から各処理室へワークを直線的に移動することが可能となる。

このような移載室１内で用いられる従来の搬送ロボットとしては、特開平４−３０４４７に開示された搬送ロボットが広く知られている。この搬送ロボットは、平行リンク機構を複数組み合わせ、駆動源から駆動側リンクに付与された回転力により、各リンク機構が連動し、ワークを載置する搬送台を移載室と処理室の間で進退動作させることによってワークの搬出入を行うものである。
図２（ａ）は、従来の搬送ロボットに備えられたリンク機構を模式的に示す平面図であり、 図２（ｂ）は従来の搬送ロボットの一例を示す模式的に側面図で、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す搬送ロボットの軸受けや歯車が摩耗した状態を示す側面図である。従来の搬送ロボットは、駆動側リンクと従動側リンクとを平行に構成した第１の平行リンク機構６と、第２の平行リンク機構７が連結した構成の搬送アーム８となっており、第２の平行リンク機構７の先端にワークを保持する搬送台９が備えられている。第１の平行リンク機構６と第２の平行リンク機構７とは、お互いの動作を干渉することを防止するため、上下方向に位置をずらせて配置されている。第１の平行リンク機構６は、一対の長いリンク１０、１１が基台１２に回転可能に支持され、駆動側のリンク１０の回転中心となる駆動軸１３は、基台１２の下方に取り付けられた不図示の駆動モータに連結されている。リンク１０、１１の先端には、第２の平行リンク機構７の一対のリンク１４、１５がそれぞれ回転自在に連結されており、この一対のリンク１４、１５の先端に搬送台９が回転自在に連結されている。

第１の平行リンク機構６、第２の平行リンク機構７の各リンク１０、１１と１４，１５との連結箇所である共通の短いリンク１８ａには、歯車１６、１７が備えられていて、互いにギヤ比１：１で噛み合っている。歯車１６は、第１の平行リンク機構６の駆動側リンクであるリンク１０に固定され、歯車１７は、第２の平行リンク機構７を構成するリンクの一方のリンクであって、第１の平行リンク機構６の従動側リンクであるリンク１１に連結したリンク１５に固定されている。この第２の平行リンク機構７のリンク１４、１５の基端部は、各歯車１６、１７よりも延長され、短いリンク１８ｂにて回転自在に連結されている。

このように構成された従来の搬送ロボットは、不図示の駆動モータが駆動軸１３を回転させることにより、第１の平行リンク機構６の駆動側リンクであるリンク１０が回転し、これに連動して、第１の平行リンク機構６がリンク１０に付与された回転角度と同一の回転角度だけ回転する。この第１の平行リンク機構６の回転角度が、同一のギヤ比で噛み合った歯車１６、１７を介して第２の平行リンク機構７の駆動側リンクであるリンク１５に伝達されることとなり、リンク１０に付与された回転方向と逆方向に、同一回転角だけ回転することとなる。このリンク１５の回転に連動し、第２の平行リンク機構７もリンク１５に伝達された回転角度と同一の回転角度だけ回転する。
特開平０４−３０４４７号公報

上記の従来の搬送ロボットにおいては、駆動モータから駆動軸１３を介してリンク１０に付与された回転方向の駆動力は、リンク１０から共通の短いリンクである歯車１６、１７を介してリンク１５に伝達され、第１の平行リンク機構６及び第２の平行リンク機構７が連動することで搬送台９を進退動作させることとなる。このことから、両リンク機構６、７に駆動力を伝達し、リンク１４及び歯車１６の荷重を支えるリンク１０に最も大きな負荷がかかる。また、リンク１５は、搬送台９の荷重を支える働きと、リンク１０から歯車１６、１７を介して伝達された駆動力を、第２の平行リンク機構７全体に伝達する働きから、大きな負荷がかかるので、断面積の大きな部材を使用する必要があり、その分、重量も重くなってしまう。

リンク１１は、リンク１０の回転動作に追従して第１のリンク機構６の姿勢を規制するだけの働きであるなら、リンク１１に比べ断面積の小さい部材とすることも可能である。
しかし、前述したように、第２の平行リンク機構７の駆動側リンクとしての働きをするリンク１５及び歯車１７の荷重を支える必要があるので、断面積を大きくし、強度を上げることが要求される。こうしてみると、搬送台９をリンク１５と共に支持し、リンク１５の動きに追従して、第２の平行リンク機構７の姿勢を規制するリンク１４のみが比較的負荷が小さく、断面積の小さい部材を使用することが可能となり、それ以外の各リンクには、大きな負荷がかかるので、断面積を大きくし、強度を上げることが要求される。これは、材料のコストの面から大きな負担となる。

また、リンク１０に付与された回転角度は、リンク１０と平行に配置されたリンク１１に回転自在に支持されたリンク１５に、歯車１６、１７を介して伝達される構造になっている。ここで、各リンク１０、１１、１４、１５の回転自在に取り付けられた端部は、各リンクの円滑な動作の為に、軸受けを介して取り付けられているので、駆動力が搬送台９に伝達されるまでには、多くの軸受け１９を介することとなる（図３参照）。一般的に軸受け１９は、長時間使用されると、接触面が磨耗することによりガタが生じてくる。このため、組み付け当初は水平状態に支持されていた各リンク１０、１１、１４、１５の先端部も、長時間の使用の後、軸受け１９のガタによって鉛直方向の位置が垂れ下がってしまい（図２（ｃ）参照）、結果として、ワークを指定の高さ位置に搬送出来ず、搬送不良や、最悪の場合ワークの破損を引き起こしてしまいかねない。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、平行リンク機構の従動側リンクの断面積を小さく出来、且つ、重量物の支持部分には、直径の小さい軸受け１９や歯車のような荷重を受けた状態で長時間使用した場合に磨耗する可能性の高い部品の使用を極力少なくし、長時間動作した後でも、高い搬送精度を維持することが可能で、安価な搬送アーム及びこれを備えた搬送ロボットを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明に係る搬送アームは、一端が駆動軸に接続された第１の駆動側リンクと、該第１の駆動側リンクと平行に配置された第１の従動側リンクとを有する少なくとも１つの第１の平行リンク機構と、一端が前記第１の駆動側リンクの他端部側に第１の回転軸を介して回転可能に接続された第２の駆動側リンクと、該第２の駆動側リンクと平行に配置され、一端が前記第１の従動側リンクの他端部側に第２の回転軸を介して回転可能に接続されている第２の従動側リンクとを有する少なくとも１つの第２の平行リンク機構と、前記第１の平行リンク機構の前記各リンクの他端部と前記第２の平行リンク機構の前記各リンクの一端とに、回転可能に接続された短いリンクと、前記第１の駆動側リンクに付与された回転動作を、前記短いリンクに沿った直線移動に変換する直線変換リンク機構と、該直線移動を回転動作に変換して前記第１の駆動側リンクの回転角と同じ角度だけ前記第２の駆動側リンクを反対方向に回転させる回転変換リンク機構とを有する回転角度伝達機構と、を備え、前記第１の駆動側リンクの前記他端部と、前記第２の駆動側リンクの前記一端と、前記回転角度伝達機構とは、共通の回転軸となる前記第１の回転軸に取り付けられており、前記第１の平行リンク機構の前記第１の駆動側リンクに付与された回転動作によって前記第２の平行リンク機構の他端部を進退動作させるようにしたことを特徴とする。

さらに、前記回転角度伝達機構は、前記第１の駆動側リンク上の所定の位置に一端を回転可能に取り付けられた第１のリンクロッドと、前記第２の平行リンク機構の前記駆動側リンクの先端部方向に、水平面内にて伸長された位置であって共通の前記短いリンクに関して前記第１のリンクロッドが取り付けられた位置と対称の位置に、一端を回転可能に取り付けられた第２のリンクロッドと、前記第１、第２のリンクロッドの他端が回転可能取り付けられ、前記第１、第２のリンクロッドの他端を直線方向に案内する案内手段とを有し、前記第１の平行リンク機構の駆動側リンクに付与された回転動作によって、第１のリンクロッドの一端が描く円弧状軌跡の、前記共通の短いリンク軸に関して対称の円弧状軌跡を、第２のリンクロッドの一端が描くことを特徴とする。

また、前記回転角度伝達機構は、前記第１の駆動側リンクの先端部分に回転可能に軸支されて、前記第１の平行リンク機構の第１の従動側リンク先端部、および前記第２の平行リンク機構の第２の従動側リンク基端部は、前記回転角度伝達機構上面に配置された関節軸に、同軸上に高さ方向に位置を変えて回転自在に取り付けられていることを特徴とする。

このとき、前記第２の平行リンク機構、前記回転角度伝達機構、及び前記第１の平行リンク機構の前記従動側リンクの荷重は、前記第１の平行リンク機構の前記駆動側リンクによって水平方向に支持されることとなり、前記第１、第２の平行リンク機構の前記各従動側リンクには負荷が掛からないこととなる。

さらに、上記特徴を有する搬送アームを備えた搬送ロボットを提供する。また、上記搬送ロボットに加えて、上述した搬送アームからなる第１の搬送アームと第２の搬送アームを備え、前記第１の搬送アームの前記第１の駆動側リンクと、前記第２の搬送アームの前記第１の駆動側リンクとは、同軸上の上下方向の異なる位置に設けられてそれぞれ別個に回転駆動される円環部分と、前記円環部分から伸びたアーム部分とを有し、前記第１の搬送アームの前記回転角度伝達機構である第１の回転角度伝達機構は、当該第１の搬送アームの前第１の駆動側リンクの先端部分に回転自在に軸支され、前記第２の搬送アームの前記回転角度伝達機構である第２の回転角度伝達機構は、当該第２の搬送アームの前第１の駆動側リンクの先端部分に回転自在に軸支され、前記第１の搬送アームの前記第１の従動側リンクが、前記円環部分の回転中心と前記第１の回転角度伝達機構の回転中心を結ぶ直線に対し平行に配置された一方で、前記第２の搬送アームの前記第１の従動側リンクは、前記円環部分の回転中心と前記第２の回転角度伝達機構の回転中心を結ぶ直線に対し平行に配置され、前記第１の搬送アームまたは前記第２の搬送アームの前記第１の従動側リンクの基端部は、他方の前記搬送アームの前記第１の駆動側リンクの前記円環部に回転可能に軸支され、前記他方の搬送アームの前記第１の従動側リンクの基端部は、２つの前記第
１の駆動側リンクの円環部を回転動作させる駆動源とは別の第３の駆動源によって、前記円環部と同軸上において回転駆動されるトッププレート上に、回転可能に軸支されていることを特徴とする搬送ロボットを提供する。

以上述べた発明によれば、比較的安価な搬送アーム及び搬送ロボットが提供できる。さらに、平行リンク機構の従動側リンクの断面積を小さく出来、且つ、駆動側リンクには、直径の大きい軸受けを使用することが可能となる。また、直径の小さい軸受け１９といった、荷重を受けた状態で長時間使用すると磨耗する可能性の高い部品の使用を極力少なくすることが可能となって、長時間動作した後でも、上下方向にガタが生じにくくなり高い搬送精度を維持することが可能となる。

移載室及び処理室の一例を示す斜視図である。 （ａ）は従来の搬送ロボットの一例を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は従来の搬送ロボットの一例を示す模式的に側面図である。（ｃ）は、（ｂ）に示す搬送ロボットの軸受けや歯車が摩耗した状態を示す側面図である。 従来の搬送ロボットが備える歯車付近の構造を示す断面図である。 （ａ）は本発明に於ける第一の実施形態に係る搬送ロボットの一例を示し、搬送フィンガが待機位置にある状態を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す搬送装置の搬送フィンガが前進位置にある時の各アームの回転位置と平行リンク機構の状態を示す平面図である。 （ａ）は本発明の第１の搬送ロボットの回転角度伝達機構を示す部分拡大平面図である。（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｃ−Ｄ間の断面線に沿って示した回転角度伝達機構の断面図である。 （ａ）は本発明の第１の搬送ロボットの搬送アームが待機位置にあるときの各リンクと各関節軸の位置を模式的に示す平面図である。（ｂ）は本発明の第１の搬送ロボットの搬送アームが前進したときの状態を模式的に示した平面図である。 （ａ）は本発明に第２の実施形態に係る搬送ロボット（第２の搬送ロボット）の平面図である。（ｂ）は第２の搬送ロボットの正面断面図である。 （ａ）は第２の搬送ロボットにおいて用いられる回転角度伝達機構を示す部分拡大平面図である。（ｂ）は第２の搬送ロボットが待機（原点）位置にある時の各関節軸と各リンクの位置を模式的に示した図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態に係る搬送ロボット（第３の搬送ロボット）の各リンクを動作させる駆動源である駆動ユニットを示す平面図である。（ｂ）は第３の搬送ロボットの駆動ユニットの内部構造を示した断面図である。 本発明の第３の搬送ロボットを示す斜視図である。 （ａ）は第３の搬送ロボットの各駆動ボスが原点位置にあるときの状態を示す平面図である。（ｂ）は第３の搬送ロボットの各リンクアームと各関節軸及び各回転角度伝達機構の位置関係を模式的に示す平面図である。 （ａ）は第３の搬送ロボットにおいて、図１１（ａ）に示す原点位置から、第１駆動ボスによって、第１の平行リンク機構の駆動側リンクである第１リンクアームのみをＣＣＷ方向（反時計回り方向）に角度θだけ回転させた状態を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のリンク機構を模式的に示す平面図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態に係る搬送ロボット動作を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のリンク機構を模式的に示す平面図である。 本発明に係る搬送ロボットが搭載された装置の一例を示す平面図である。

以下に、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図４は本発明の一実施形態に係る搬送ロボット（以下、「第１の搬送ロボット」と称する）が備える搬送アーム２０の平行リンク機構を示した平面図であって、（ａ）は搬送フィンガ２１が待機位置にある時の平面図であり、（ｂ）は搬送フィンガ２１が前進位置にある時の各アームの回転位置と平行リンク機構を示す平面図である。図５（ａ）は回転角度伝達機構２９を示す部分拡大平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＢ−Ｃ−Ｄ間の断面線に沿って示した回転角度伝達機構２９の断面図である。

第１の搬送ロボットの駆動手段は、ベースプレート２２の下面に、ベースプレート２２に開けられた貫通孔を貫通して上方に垂直に突出するように配置された駆動軸２３に回転力を伝達する不図示の駆動源と、ベースプレート２２を水平面内で駆動軸２３の回転中心軸を中心に旋回動作させる不図示の旋回駆動源と、第１の搬送ロボットを昇降動作させる不図示の昇降駆動源とからなっている。

搬送アーム２０は、基端部を基台となるベースプレート２２上に回転可能に取り付けられ、互いに平行に配置された同一長さ寸法を有する一対のリンク３０、３１と、回転角度伝達機構２９と、基端部を回転角度伝達機構２９上に回転可能に取り付けられ、互いに平行に配置された同一長さ寸法を有する一対のリンク３２、３３、及びワークを保持する搬送フィンガ２１とから構成されている。リンク３０（第１の駆動側リンク）の基端部は駆動軸２３に固定され、リンク３１（第１の従動側リンク）の基端部はベースプレート２２上に備えられた関節軸Ｐ１に、軸受部材である玉軸受け４７を介して回転自在に固定されている。また、リンク３０の先端部には、関節軸Ｐ２となるロータリーシャフト３９が、玉軸受け４８（図５（ｂ）参照）を介して回転自在に枢着支持されていて、このロータリーシャフト３９には、回転角度伝達機構２９が玉軸受け４８を介して回転自在に枢着支持されている。リンク３１の先端部は、回転角度伝達機構２９上に備えられた関節軸Ｐ３に、玉軸受け４７を介して回転自在に取り付けられている。駆動軸２３と関節軸Ｐ１とを結ぶ短いリンク軸３４と、リンク３０の先端部に配置された関節軸Ｐ２とリンク３１の先端部に配置された関節軸Ｐ３とからなる短いリンク軸３５は、互いに平行な位置にあり、かつ、互いに等しい長さを有している。

この構造から、第１の平行リンク機構３６の駆動側リンクであるリンク３０に、駆動軸２３を介して付与された回転力は、短いリンク軸３５を介してリンク３１に伝達されることとなり、リンク３０、３１は、駆動軸２３、関節軸Ｐ１の回転中心軸を中心に、同角度だけ回転することとなる。この時、Ｐ２とＰ３で結ばれた短いリンク軸３５は、リンク３０、３１の回転動作に連動して、駆動軸２３と関節軸Ｐ１で結ばれた短いリンク軸３４に対して平行を維持した状態で、進退動作を行うこととなる。このリンク３０、３１、短いリンク軸３４、３５から構成される第１の平行リンク機構３６は、搬送アーム２０の駆動側リンク機構としての働きと、以下に説明する第２の平行リンク機構３８を垂直方向に支持する働きを有している。

次に、第１の平行リンク機構３６と、連結される第２の平行リンク機構３８について説明する。両リンク機構３６及び３８は、短いリンク軸３５を共有している。リンク３２（第２の駆動側リンク）の基端部は、回転角度伝達機構２９に備えられた関節軸Ｐ２（ロータリーシャフト３９）に、回転不能に固定されている（図５（ｂ）参照）。リンク３３（第２の従動側リンク）の基端部は、リンク３１の先端部が回転可能に取り付けられた関節軸Ｐ３に、リンク３１の先端部に対して同心軸状に上下方向に位置を変えて、玉軸受け４７を介して回転自在に取り付けられている。また、リンク３２の先端部は、搬送フィンガ２１の下部に備えられた関接軸Ｐ４（図４（ａ）、（ｂ）参照）に、玉軸受けを介して回転自在に取り付けられ、リンク３３の先端部は、同じく搬送フィンガ２１の下部に備えられた関節軸Ｐ５に、玉軸受けを介して回転自在に取り付けられている。この関節軸Ｐ４、Ｐ５を結ぶ短いリンク軸３７は、短いリンク軸３５と平行な位置に配置されることとなり、かつ短いリンク軸３５と短いリンク軸３７の長さは等しく構成されている。

この構造から、第２の平行リンク機構３８の駆動側リンクであるリンク３２に、外部から基端部関節軸Ｐ２を回転中心とする回転力が付与されると、リンク３２の回転動作に連動してリンク３３も同角度だけ回転動作することとなり、リンク３２、３３の先端部同士が結ばれてなる短いリンク軸３７は、短いリンク軸３５に対して平行を維持した状態で、進退動作を行うこととなる。

なお、リンク３０は、第２の平行リンク機構３８及び回転角度伝達機構２９（搬送フィンガ及びワークの加重を含む）を重力に抗して支持することと、駆動軸２３から伝達される回転方向の駆動力を各リンク機構に伝達する働きをすることから、４本のリンク３０、３１、３２、３３のうちで、最も断面積の大きな形状を有することとなる。二番目に大きな断面積を持つリンクは、リンク３２となるが、これは、リンク３０から伝達された駆動力を、第２の平行リンク機構３８に伝達するためと、搬送フィンガ２１を支持するためである。リンク３１、３３については、各平行リンク機構の姿勢を規制する働きが主となり、大きな荷重を支持する必要が無いので、リンク３０、３２に比べ、小さな断面積とすることが可能である。また、各リンクに用いられる部材は、真空若しくは減圧雰囲気中で使用されるので、ステンレス材を用いているが、その他にもチタン等の部材に適宜変更可能であるし、中空のパイプ材やハニカム構造の部材等を用いて、支持すべき荷重に応じた軽量化を行うことも可能である。

次に、第１の平行リンク機構３６の駆動側リンクであるリンク（第１の駆動側リンク）３０の回転動作を、第２の平行リンク機構３８の駆動側リンクであるリンク３２（第２の駆動側リンク）へ伝達する回転角度伝達機構２９について、図５を参照して説明する。関節軸Ｐ２となるロータリーシャフト３９は、リンク３０の先端部に玉軸受け４８を介して回転自在に枢着支持されており、その頂部には、リンク３２の基端部がボルトにより固定されている。ロータリーシャフト３９は関節軸Ｐ２としての機能から、円柱状をしている。なお、ロータリーシャフト３９は、リンク３０の先端部と係合する下側部分、及び短いリンク軸３５となるリンクベース４０を支持する上側部分は、垂直方向の位置決め及び落下防止の為に、他の部分に比べて直径が小さい形状となっている。回転角度伝達機構２９の基台となる部材であるリンクベース４０は、ロータリーシャフト３９に玉軸受け４８を介して回転自在に枢着支持されている。このリンクベース４０の上側には、リンク３１とリンク３３の先端部分が取り付けられる関節軸Ｐ３が配置されている。また。リンクベース４０の下側には、関節軸Ｐ８、Ｐ９を図５（ｂ）において横方向に案内する案内手段であるスライドガイド４４が、短いリンク軸３４に対して平行に取り付けられている。さらに、ロータリーシャフト３９の底部には、リンクレバー４１の基端がボルトにて固定されている。これにより、リンクレバー４１とリンク３２は、ロータリーシャフト３９を回転軸にして、一体に回転動作を行うこととなる。なお、本実施形態では、リンク３２とリンクレバー４１は、別の部品として構成されているが、リンク３２の基端部方向を延長させることでリンクレバー４１の役割とすることも可能である。

リンク３０上の、関節軸Ｐ２（ロータリーシャフト３９）の回転中心軸からＲの距離だけ離間した位置には、関節軸Ｐ６が設けられており、同様に、リンクレバー４１上の、関節軸Ｐ２（ロータリーシャフト３９）の回転中心軸からＲの距離だけ離間した位置には、関節軸Ｐ７が設けられている。すなわち、関節軸Ｐ６と関節軸Ｐ７は、関節軸Ｐ２（ロータリーシャフト３９）の回転中心軸から、半径Ｒの円上に配置されている。この関節軸Ｐ６には、第１のリンクロッド４２の一端が、玉軸受け４７を介して回転自在に取り付けられ、関節軸Ｐ７には、第１のリンクロッド４２と同一の長さ寸法を有する第２のリンクロッド４３の一端が、玉軸受け４７を介して回転自在に取り付けられている。第１のリンクロッド４２及び第２のリンクロッド４３の他端は、直線案内手段であるスライドガイド４４に沿って摺動自在に取り付けられたスライダ４５に配置された関節軸Ｐ８、関節軸Ｐ９に、それぞれ回転自在に取り付けられている。さらに、関節軸Ｐ６とＰ７及び関節軸Ｐ８とＰ９は、関節軸Ｐ２とＰ３の中心を結ぶ対称線Ｂ−Ｃ（図５（ａ））に関して対称な位置に配置されている。

以下に駆動軸２３からリンク３０に回転動作が付与された時の、回転角度伝達機構２９の各部材の動作を説明していく。図６（ａ）は搬送アーム２０が待機位置にあるときの各リンクと各関節軸の位置を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は搬送アーム２０が前進したときの状態を模式的に示した平面図である。不図示の駆動源が原点位置にある時、搬送アーム２０は図６（ａ）に示した待機位置にある。駆動源から駆動軸２３を介してリンク３０に、図６（ａ）において反時計回りに角度θだけの回転力が付与されると、リンク３０は駆動軸２３の中心軸を回転中心にして、角度θだけ回転動作する。
その時、リンク３０と共通の短いリンク軸３４、３５を有しリンク３０に平行配置されたリンク３１も、リンク３０の動作に連動し関節軸Ｐ１の中心軸を回転中心にして、角度θだけ反時計回りに回転動作する。これにより、両リンク３０、３１の先端が回転自在に固定されているリンクベース４０（回転角度伝達機構２９）も、短いリンク軸３４に対し平行を維持したまま進行方向Ｔに移動を開始する。リンク３０が回転動作している時、リンク３０上に配置された関節軸Ｐ６も、関節軸Ｐ２の中心軸を回転中心にして反時計回りに角度θだけ回転動作し、待機位置にあった関節軸Ｐ６は、回転角度伝達機構２９上の半径Ｒの円上Ｐ６´の位置まで半径Ｒの円弧の軌跡を描きながら移動する。この関節軸Ｐ６の動作に連動して、第１のリンクロッド４２は、スライダ４５上に備えられた関節軸Ｐ８を、Ｐ８´の位置までスライドガイド４４に沿って移動させることとなる。すなわち、第１のリンクロッド４２は、関節軸Ｐ６が描く半径Ｒの円弧状の移動量を、関節軸Ｐ８の直線状の移動量に変換したことになるのである。

この動作によって、関節軸Ｐ８と同じくスライダ４５上に備えられた関節軸Ｐ９もＰ９´位置まで、スライドガイド４４と共に移動させられることとなる。関節軸Ｐ８とＰ９は対称線Ｂ−Ｃ（図５（ａ））に関して対称位置にあるので、移動した関節軸Ｐ８´とＰ９´も対称線Ｂ−Ｃに関して対称位置にある。この動作によって、端部を関節軸Ｐ９に回転自在に固定された第２のリンクロッド４３は、関節軸Ｐ７を、関節軸Ｐ６が描いた円弧の軌跡に対し線対称の円弧の軌跡に沿って、Ｐ７´の位置まで時計回りに移動させることとなる。すなわち、関節軸Ｐ６、Ｐ８及び第１のリンクロッド４２と、関節軸Ｐ７、Ｐ９及び第２のリンクロッド４３は、互いに、対称線Ｂ−Ｃに関して対称位置にあるので、関節軸Ｐ６の、関節軸Ｐ２の中心軸を回転中心にした、角度θの反時計周りの移動によって、関節軸Ｐ７は、関節軸Ｐ２の中心軸を回転中心にして、角度θだけ時計回りに移動することとなる（図６（ｂ）参照）。この動作により、関節軸Ｐ７を備えるリンクレバー４１も、関節軸Ｐ２（ロータリーシャフト３９）の中心軸を回転中心にして、角度θだけ時計回りに回転することとなり、同様に関節軸Ｐ２（ロータリーシャフト３９）に端部を固定されたリンク３２も、関節軸Ｐ２（ロータリーシャフト３９）の中心軸を回転中心にして、角度θだけ時計回りに回転することとなる。

ここで、リンク３２に平行配置されたリンク３３も、関節軸Ｐ３の中心軸を回転中心にして角度θだけ時計回りに回転動作し、この両アーム端が回転自在に固定されている搬送フィンガ２１は、第２の平行リンク機構３８の短いリンク軸３７として、短いリンク軸３５に対し平行を維持したまま進行方向に移動する。第１の平行リンク機構３６のリンク３０、３１と第２の平行リンク機構３８のリンク３２，３３との関節軸間の長さは全て同じで、かつ第１の平行リンク機構３６と第２の平行リンク機構３８とは短いリンク軸３５を共有している構造なので、駆動軸２３を介してリンク３０の基端に付与された回転動作により、第２の平行リンク機構３８の短いリンク軸３７は、駆動軸２３の中心軸と関節軸Ｐ１の中心軸を結ぶ直線の延長線上を、Ｔ方向に直線移動することが可能となる。なお、上記実施形態では、関節軸Ｐ６をリンク３０上に配置し、関節軸Ｐ７をリンク３２の基端部から延在した位置に配置されているが、これに限らず、関節軸Ｐ６をリンク３０の先端部から延材した位置に配置し、関節軸Ｐ７をリンク３２上に配置することも可能である。すなわち、Ｐ６及びＰ７は、短いリンク軸３５に関して平面図において対称の位置に配置されればよい。

上記では、平行リンク機構の組み合わせで動作させることの出来る搬送フィンガ２１を一つだけ備える第１の搬送ロボットについての実施形態を説明したが、以下では、二つの搬送フィンガ２１を備え、それぞれの搬送フィンガを個別に動作させることの出来る第二の実施形態に係る搬送ロボット（以下、「第２の搬送ロボット」と称する）について図７（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）を参照し詳しく説明していく。図７（ａ）は本発明に第２の実施形態に係る搬送ロボット（第２の搬送ロボット）の平面図であり、（ｂ）はその正面断面図である。図８（ａ）は第２の搬送ロボットが備える回転角度伝達機構１２９の詳細を示す部分拡大平面図であり、（ｂ）は、第２の搬送ロボットが待機（原点）位置にある時の各関節軸と各リンクの位置を模式的に示した図である。図７（ａ）では、図６（ａ），（ｂ）にて説明した動作で、一方の搬送アーム２０先端に備えられた搬送フィンガ２１を進行方向Ｔに移動させていて、他方の搬送アーム１２０先端に備えられた搬送フィンガ１２１は待機位置（原点位置）にあることを示している。搬送フィンガ２１を進退動作させる搬送アーム２０は、先の実施形態で説明した第１の搬送ロボットと、構成及び位置関係は同じものであるので、同一の番号にて表示している。新たに追加された搬送フィンガ１２１を進退動作させる搬送アーム１２０は、第１の平行リンク機構１３６と、第２の平行リンク機構１３８と、第１の平行リンク機構１３６の回転動作を第２の平行リンク機構１３８に伝達する回転角度伝達機構１２９から構成されている。ここで、搬送アーム１２０の各リンクアームの配置、及び回転角度伝達機構１２９は、上記実施形態の第１の搬送ロボットに備えられたものとは異なるものとなっている。

搬送アーム２０と同様に、搬送アーム１２０でも、第１の平行リンク機構１３６の駆動側リンクであるリンク１３０は、第２の平行リンク機構１３８及び回転角度伝達機構１２９を垂直方向に支持することと、駆動軸１２３から伝達される回転方向の駆動力を各リンク機構に伝達する働きをすることから、４本のリンク１３０、１３１、１３２、１３３のうちで、最も断面積の大きな形状を有することとなる。二番目に大きな断面積を持つリンクは、リンク１３２となるが、これは、リンク１３０から伝達された駆動力を、第２の平行リンク機構１３８に伝達するためと、搬送フィンガ１２１を垂直方向に支持するためである。リンク１３１、１３３については、各平行リンク機構の姿勢を規制する働きが主となり、大きな荷重を支持する必要が無いので、リンク１３０、１３２に比べ、小さな断面積とすることが可能である。

搬送アーム２０に備えられた回転角度伝達機構２９では、関節軸Ｐ３を、第１の平行リンク機構３６の従動側リンクであるリンク３１の先端部と、第２のリンク機構３８の従動側リンクであるリンク３３の基端部とが、関節軸Ｐ３の回転中心軸上に高さを変えて配置されていた。ところが、搬送アーム１２０に備えられた回転角度伝達機構１２９では、第１の平行リンク機構１３６の、従動側リンクであるリンク１３１先端部が回転可能に取り付けられた関節軸Ｐ１１と、第２のリンク機構１３８の従動側リンクであるリンク１３３の基端部が回転可能に取り付けられた関節軸Ｐ１３とは、リンク１３０先端部の関節軸Ｐ１２の中心軸を回転中心とする同心円上の、お互いに１８０度回転した位置に配置されている。すなわち、関節軸Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の回転中心軸は、進行方向Ｔに対して平行な直線上と通るように配置されているのである。これにより、搬送アーム１２０では、第１の平行リンク機構１３６の先端部に配置された短いリンク軸６８と、第２の平行リンク機構１３８の基端部に配置された短いリンク軸６９は、関節軸Ｐ１２を共通の関節軸とし、且つ、搬送フィンガ２１、１２１の進退方向Ｔに平行な位置に配置されることとなる。

こうした配置とすることで、搬送アーム２０にあるような、回転角度伝達機構２９の上部にリンク３１の先端部とリンク３３の先端部が、関節軸Ｐ３の回転中心軸上に高さを変えて配置されている構造に比べ、搬送アーム１２０全体の高さを低く抑えることが可能となり、高さ方向の位置を調整するための嵩上げ用スペーサーが必要なくなるのである。その上、より低い位置でのワークの受渡しが可能となるので、移載室１内部の高さを抑えることが出来る。もちろん、高さ方向に余裕がある場合には、搬送アーム１２０を、搬送アーム２０に対して、平面視左右対称な構造としても全く問題ない。

次に、回転角度伝達機構１２９を備えた搬送アーム１２０の構成について説明する。なお、搬送アーム２０については、前述の第１の搬送ロボットにて説明しているので、ここでは省略する。搬送アーム１２０は、基端部をベースプレート１２２上に回転可能に取り付けられ、互いに平行に配置された一対のリンク１３０、１３１と、回転角度伝達機構１２９と、基端部を回転角度伝達機構１２９に回転可能に取り付けられ、互いに平行に配置された一対のリンク１３２、１３３、及び、ワークを保持する搬送フィンガ１２１とから構成されている。リンク１３０の基端部は、搬送アーム２０の駆動側リンクであるリンク３０の基端部が固定された駆動軸２３と同心軸状に備えられた駆動軸１２３に固定されている。リンク１３０と平行に配置されたリンク１３１の基端部は、ベースプレート１２２上に備えられた関節軸Ｐ１０に玉軸受け４７を介して回転自在に固定されている。また、リンク１３０の先端部には、関節軸Ｐ１２となるロータリーシャフト１３９が玉軸受け４８を介して回転自在に支持されていて、このロータリーシャフト１３９には、回転角度伝達機構１２９が玉軸受け４８を介して回転自在に支持されている。なお、ロータリーシャフト３９、１３９は、回転角度伝達機構２９、１２９に共通して使用可能な形状を有している。リンク１３１の先端部は、回転角度伝達機構１２９に備えられた関節軸Ｐ１１に玉軸受け４７を介して回転自在に固定されている。

関節軸Ｐ１０は、ベースプレート１２２上の、駆動軸２３、１２３と関節軸Ｐ１の回転中心軸を結んだ直線の搬送フィンガ２１，１２１の進行方向（Ｔ方向）延長線上に、駆動軸２３，１２３に対して、関節軸Ｐ１が離間した距離と同じだけ離間した位置に配置されている。このことから、駆動軸２３、１２３と関節軸Ｐ１の回転中心軸を結んでなる第１の平行リンク機構３６の短いリンク軸３４と、駆動軸２３、１２３と関節軸Ｐ１０の回転中心軸を結んでなる第１の平行リンク機構１３６の短いリンク軸６７は、同じ長さであって、同じ直線上に配置されている。また、関節軸Ｐ１１は、回転角度伝達機構１２９上の関節軸Ｐ１２から、駆動軸１２３に対する関節軸Ｐ１０の位置関係と同様の位置関係を持って、回転角度伝達機構１２９上に配置されている。これによって、ベースプレート１２２上に配置された短いリンク軸３４と短いリンク軸６７、及び回転角度伝達機構１２９上の関節軸Ｐ１２と関節軸Ｐ１１の回転中心軸を結んでなる短いリンク軸６８は、同一の長さを有することとなり、回転駆動源から駆動軸１２３を介してリンク１３０に付与された回転動作がリンク１３１に伝達され、リンク１３０、１３１は同角度だけ回転することとなり、短いリンク軸６８及び回転角度伝達機構１２９は、短いリンク軸６７、３４に対して平行を維持しながら、進退動作することとなる。

第２の平行リンク機構１３８の駆動側リンクであるリンク１３２は、基端部を関節軸Ｐ１２となるロータリーシャフト１３９の頂部にボルトで取り付けられていて、先端部を搬送フィンガ１２１に配置された関節軸Ｐ１４に回転自在に取り付けられている。リンク１３２に対して平行に配置される従動側リンクであるリンク１３３は、基端部を、回転角度伝達機構１２９上に配置された関節軸Ｐ１３に回転自在に取り付けられていて、先端部を、搬送フィンガ１２１に配置された関節軸Ｐ１５に回転自在に取り付けられている。関節軸Ｐ１２と関節軸Ｐ１３とを結んでなる短いリンク軸６９と関節軸Ｐ１４と関節軸Ｐ１５を結んでなる短いリンク軸７０は、上面視平行な位置関係となっていて、かつ、長さ寸法は同じである。これにより、外部から駆動側リンクであるリンク１３２に、関節軸Ｐ１２を回転中心とする回転力が付与されると、リンク１３２は関節軸Ｐ１２を中心に回転動作し、リンク１３２の回転動作に連動して、従動側リンクであるリンク１３３も同角度だけ回転動作することとなり、両リンク１３２、１３３の先端部同士が結ばれてなる短いリンク軸７０は、短いリンク軸６９に対して平行を維持した状態で、進退動作を行うこととなる。

駆動軸１２３を介してリンク１３０に伝達された回転動作の、リンク１３２への伝達は、前述した第１の搬送ロボットが備える回転角度伝達機構２９と同様の機構によって行われる。リンク１３２の基端部が固定されたロータリーシャフト１３９（関節軸Ｐ１２）の底部には、リンクレバー１４１の基端部が固定されている。リンク１３０上の、関節軸Ｐ１２（ロータリーシャフト１３９）の回転中心軸からＲの距離だけ離間した位置には、関節軸Ｐ１６が配置されていて、同様に、リンクレバー１４１上の、関節軸Ｐ１２（ロータリーシャフト１３９）の回転中心軸からＲの距離だけ離間した位置には、関節軸Ｐ１７が配置されているのである。関節軸Ｐ１６と関節軸Ｐ１７は、搬送アーム２０の構成と同様に、上面視して、関節軸Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の中心軸を結ぶ直線に関して対称な位置にあり、関節軸Ｐ１６には、駆動側リンクロッドである第１のリンクロッド１４２の一端が、関節軸Ｐ１７には、従動側リンクロッドである第２のリンクロッド１４３の一端が、それぞれ回転自在に取り付けられている。各リンクロッド１４２、１４３の他端は、リンクベース１４０の下面側に、短いリンク軸６８、６９に対し平行に取り付けられた直線案内手段であるスライドガイド４４に沿って、摺動自在に取り付けられたスライダ４５に配置された各関節軸Ｐ１８、Ｐ１９に、それぞれ玉軸受け４７を介して回転自在に取り付けられている。この構成により、搬送アーム２０と同様に、搬送アーム１２０においては、リンク１３０に付与された回転動作がリンク１３２に伝達されることとなり、搬送フィンガ１２１を中心線に平行に進退動作させることが可能となっている。

搬送アーム２０と搬送アーム１２０の上下方向の位置関係は、正面図である図７（ｂ）に示すとおり、それぞれのアームが干渉することなく往復動できるように、上下方向に位置をずらせて配置されている。また、搬送フィンガ２１と１２１の上下間隔を可能な限り近付けるために、搬送フィンガ２１は第２の平行リンク機構３８の上部に配置されているが、搬送フィンガ１２１は第２の平行リンク機構１３８の下部に配置されることとしている。この構造により、載置台に載置されているワークと搬送フィンガ上に保持されているワークと交換する際に、不図示の駆動源による上下方向の移動距離を短くすることが出来るのである。

ベースプレート１２２下部に備えられた、駆動源としてのモータ４６、１４６の駆動力を搬送アーム２０及び搬送アーム１２０に伝達する駆動軸２３、１２３は、ベースプレート１２２の中心位置に、同軸状でそれぞれ独立して回転自在にベースプレート１２２に支持されている。各駆動軸２３、１２３の基端部には、同径のプーリが固着されていて、それぞれに対応するモータ４６、１４６の回転軸に固着されたプーリと、ベルトを介して連結されている。これにより、モータ４６の回転動作がアーム２０のリンク機構の動作として伝達され、モータ１４６の回転動作がアーム１２０のリンク機構の動作として伝達されることとなる。

また、図示されていないが、上記第２の搬送ロボットには、第２の搬送ロボット全体を、上下方向に昇降動作させる昇降手段と、水平面内で旋回動作させる旋回手段とが備えられている。この構成により、図１４に示すように、移載室１の略中央に設置された第２の搬送ロボットによって、第２の搬送ロボットの旋回中心軸から水平面内で放射状に配設された各処理室２内やロードロック室４内に備えられた不図示のワーク載置台への、ワークの移し換えが可能となる。さらに、昇降手段と旋回手段を備えた上記第２の搬送ロボットをテーブル８０に載置し、このテーブルを水平面内で直線方向に移動させることの出来る水平移動手段８１を備えることで、水平移動手段８１の移動方向に対し平行に複数配置された受け渡し台８２に載置されたワークを、受渡し第８１とロードロック室４との間で搬送することが可能となる。

さらに、ベースプレート１２２から下の駆動源部分を、隔壁やベローズといった周知の密閉構造とすることで、従来の搬送ロボット１に代えて、本実施形態の搬送ロボットを移載室１内に備え、移載室１周辺の任意の場所に備えられた処理室２２内に載置された処理済ワーク２３を、未処理のワーク２４と交換する動作が可能となる。また、待機位置にある搬送フィンガ２１、１２１は、第２の搬送ロボットの旋回中心軸よりも進行方向に対して後退した位置にあるので、実施形態にて図示した搬送フィンガ２１よりも、全長を進行方向に伸長させたものを取り付けることが可能であり、そうすることで、同一の旋回半径を有する従来の搬送ロボット１に比べて、より離間した位置にあるワークにアクセスすることが可能となる。

上記の第１及び第２の搬送ロボットは、設置される移載室１内部は真空若しくは減圧雰囲気に保たれているため、移載室１内部と各駆動源を収納する外部とでは、雰囲気の遮断を行う必要がある。このため、上記実施形態では、駆動軸２３の軸受け部分に磁性流体やベローズを用いて移載室１内と外部環境との気密を保持することとしているが、移載室１内部と駆動源との間に雰囲気を遮断する気密状の隔壁を設け、この隔壁を隔てて各駆動源が発生する駆動力を磁気結合により伝達するマグネットカップリングや、固定子が発生する磁界によって、隔壁を隔てて配置された回転子を回転させるダイレクトドライブモータを使用してもよい。
以下に、ダイレクトドライブモータを使用した本発明の第３の実施形態に係る搬送ロボット（以下、「第３の搬送ロボット」と称する）ついて説明する。

図９（ａ）本発明の第３の実施形態に係る搬送ロボット（第３の搬送ロボット）の各リンクを動作させる駆動源である駆動ユニット４９の平面図であり、図９（ｂ）はその内部構造を示した断面図である。駆動ユニット４９の各部材は、円筒状の形状を有するハウジング６０内部に備えられている。ハウジング６０の上端部はフランジ形状を有していて、移載室１の底壁に、駆動ユニット設けられた円形の開口部３に移載室１上部から挿入され、移載室１底壁と気密に固定されることとなる。ハウジング６０の内部には、略円筒状の支持シャフト５０が、スライドガイド６１を介して、ハウジング６０に昇降自在に取り付けられている。支持シャフト５０底部は、ハウジング６０底部にて回転可能に支持されたボールネジ６２のボールネジナットと係合されている。ボールネジ６２の下端にはプーリが固着されていて、ハウジング６０の底部に備えられた昇降モータ６３の回転軸に固着されたプーリとは、ベルトを介して連結されている。これによって、昇降モータ６３の回転動作が、各プーリとベルトを介してボールネジ６２に伝達されることとなり、支持シャフト５０を昇降動作させることが可能となる。なお、支持シャフト５０とハウジング６０との隙間には、ベローズ６４が気密に取り付けられていて、支持シャフト５０が昇降動作したとしても、移載室１内部雰囲気と外部雰囲気とは隔絶されている。

支持シャフト５０の外側壁面には各ダイレクトドライブモータの固定子である第１ステータ５１、第２ステータ５２、第３ステータ５３が支持シャフト５０周囲を取り巻くように、支持シャフト５０と同心軸状に上下方向に位置をずらせて配置されている。それぞれのステータ５１、５２、５３の、隔壁６５、６６を隔てて対向する位置には、永久磁石である回転子を有し、各ステータが発生する磁力により回転動作させられる各駆動ボスが支持シャフト５０と同心軸状に上下方向に位置をずらせて、回転自在に配置されている。各ステータの中で最も下の位置に配置された第１ステータ５１の外周縁の、円筒状の隔壁６５を隔てて対応する位置には、第１駆動ボス５５が、支持シャフト５０の張り出し部分に、軸受け部材である玉軸受け７６を介して回転自在に取り付けられている。第１駆動ボス５５は、断面形状が椀状に形成されていて、第１ステータ５１に対向する位置には、ダイレクトドライブモータの回転子であって永久磁石からなる第１ロータ５４が第１駆動ボス５５の内面周縁を取り巻くように固着されている。なお、第１駆動ボス５５の頂部は、ハウジング６０頂部よりも高い位置まで、移載室１内に突出していて、この第１駆動ボス５５の回転動作によって、移載室１内に配置された部材を動作させることが出来るようになっている。

同様に、各ステータの上下方向中間位置に配置された第２ステータ５２の外周縁の、上面が閉じられた円筒形状の隔壁６６を隔てて対応する位置には、第２駆動ボス５７が、支持シャフト５０に、玉軸受け７６を介して回転自在に取り付けられている。第２駆動ボス５７も、第１駆動ボス５５同様に断面形状が椀状に形成されていて、第２ステータ５２に対向する位置には、第２ロータ５６が第２駆動ボス５７の内面周縁を取り巻くように固着されている。また、第２駆動ボス５７の頂部は、第１駆動ボス５５頂部よりも高い位置まで、移載室１内に突出している。各ステータの中で最も上の位置に配置された第３ステータ５３の外周縁の、隔壁６６を隔てて対応する位置には、第３駆動ボス５９が、第２駆動ボス５７に、玉軸受け７６を介して回転自在に取り付けられている。第３駆動ボス５９は円筒形状となっていて、第３ステータ５３に対向する位置には、第３ロータ５８が第３駆動ボス５９の内面周縁を取り巻くように固着されている。さらに、第３駆動ボス５９の頂部は、第２駆動ボス５７頂部よりも高い位置まで、移載室１内に突出している。上記のように、第１、第２、第３の各ダイレクトドライブモータ及び各駆動ボスが、同心軸状に上下方向に位置を変えて配置されている。

支持シャフト５０外周縁に固着された各ステータは巻き線にて構成されていて、この巻き線の先端部分は、略円筒形状を有する支持シャフト５０の空洞部分から、支持シャフト５０底壁に開けられた配線穴を通って、駆動ユニット４９外部に備えられた不図示の制御部に接続されている。ところで、電気部品や配線部材は、真空若しくは減圧雰囲気中ではアウトガスを排出したり塵埃を飛散させたりする可能性が高いので、各ロータ及び各駆動ボスが配置された移載室１内部の真空若しくは減圧雰囲気と、電気部品や配線部材が配置された大気側雰囲気とを遮断する必要がある。そこで、第１ステータ５１の外周部には、第１ステータ５１周辺の空間とそれ以外の空間を気密状に遮断するための隔壁６５が設けられていて、第２ステータ５２と第３ステータ５３の外周部および支持シャフト５０頂部周辺の空間とそれ以外の空間を気密状に遮断するために、帽子状の隔壁６６が設けられている。これにより、前述したベローズ６４と併せて、大気側雰囲気と、移載室１内部の真空若しくは減圧雰囲気とを遮断することが可能となっている。

第１ステータ５１、第２ステータ５２、第３ステータ５３は不図示の制御部に電気的に接続されていて、この制御部からの電気信号によって、第１ステータ５１は第１駆動ボス５５を、第２ステータ５２は第２駆動ボス５７を、第３ステータ５３は第３駆動ボス５９を、任意の回転方向に、それぞれ独立して回転動作させることが出来る。なお、各ダイレクトドライブモータには、回転位置検出手段として、不図示のレゾルバ方式による回転位置検出装置が備えられていて、この制御部が、各ロータの原点位置及び回転方向の位置を検出することが可能となっている。また、図９（ａ）にあるように、各駆動ボスは、最も外径が小さい第３駆動ボス５９が最も内側に配置され、次に第２駆動ボス５７、最後に第１駆動ボス５５の順に上面視同心状に配置されている。

次に、上記の駆動ユニット４９を備えた第３の搬送ロボットの平行リンク機構について図を参照しながら説明する。図１０は第３の搬送ロボットの備えるアーム及び平行リンク機構を示した斜視図である。第１リンクアーム７１は、第１駆動ボス５５に対応する直径を有する円環部分と、この円環部分から半径方向に延在するアーム部分とが一体化した形状となっている。この第１リンクアーム７１の円環部分が、駆動ユニット４９に備えられた第１駆動ボス５５の頂面に、第１駆動ボス５５の回転中心軸Ｏと同心軸状に固定されていて、第１駆動ボス５５の回転動作によって、第１リンクアーム７１も回転中心軸Ｏを中心に回転動作することとなる。このアーム部分の先端部には、ロータリーシャフト３９が玉軸受け４８を介して回転自在に支持されていて、このロータリーシャフト３９には、前述の第２の搬送ロボットにて用いられたものと共通の回転角度伝達機構２９が玉軸受け４８を介して回転自在に支持されている。このロータリーシャフト３９が前述した第２の搬送ロボットの関節軸Ｐ２に相当する関節軸Ｐ２´となる。

同様に、第２リンクアーム７２は、第２駆動ボス５７に対応する直径を有する円環部分と、この円環部分から半径方向に延在するアーム部分とが一体化した形状となっている。この第２リンクアーム７２の円環部分が、駆動ユニット４９に備えられた第２駆動ボス５７の頂面に、第２駆動ボス５７の回転中心軸と同心軸状に固定されていて、第２駆動ボス５７の回転動作によって、第２リンクアーム７２も回転中心軸Ｏを中心に回転動作することとなる。このアーム部分の先端部には、ロータリーシャフト１３９が玉軸受け４８を介して回転自在に支持されていて、このロータリーシャフト１３９には、前述の第２の搬送ロボットにて用いられたものと共通の回転角度伝達機構１２９が玉軸受け４８を介して回転自在に支持されている。このロータリーシャフト１３９が前述した第２の搬送ロボットの関節軸Ｐ１２に相当する関節軸Ｐ１２´となる。また、前述したとおり、第１駆動ボス５５と第２駆動ボス５７は同心軸状に配置されているので、第１、第２リンクアーム７１、７２の円環部分の回転中心軸Ｏは共通であり、関節軸Ｐ２´と関節軸Ｐ１２´の位置は、上面視して、回転中心軸Ｏを中心とする同心円上にある。さらに、第１、第２リンクアーム７１，７２は互いの旋回転作に干渉しないように、上下方向に位置をずらせて配置されている。

また、第２リンクアーム７２の円環部分の内径側は、円環部分から回転中心軸方向に張り出した形状を有している。これは、第１リンクアーム７１の円環部分の回転中心軸Ｏと、ロータリーシャフト３９の回転中心軸を結ぶ直線に平行に配置されたリンク３１の基端部を回転自在に支持する支柱７４を固定するためであって、このリンク３１の回転自在に取り付けられた基端部を関節軸Ｐ１´とする。なお、リンク３１は、前述した第２の搬送ロボットにて用いられたものと共通の部材が使われている。このリンク３１の先端部は、回転角度伝達機構２９上に配置された関節軸Ｐ３に回転自在に取り付けられている。

第３駆動ボス５９の頂部には、第２リンクアーム７２の円環部分の内径寸法よりも小さい外径寸法を有する円盤状のトッププレート７５が固定されていて、第３駆動ボス５９の回転動作によって、トッププレート７５も回転動作することとなる。トッププレート７５の上面は、上記した第２リンクアーム７２の円環部分に形成された支柱７４固定のための張り出し部分が干渉しないように、張り出し部分の移動領域を回避する形状に切り欠き加工が施されている。さらに、トッププレート７５上部には、第２リンクアーム７２の円環部分の回転中心軸Ｏと、ロータリーシャフト１３９の回転中心軸を結ぶ直線に平行に配置されたリンク１３１の基端部を回転自在に支持する支柱７７が備えられている。このリンク１３１は、前述した第２の搬送ロボットにて用いられたものと共通の部材が使われている。このリンク１３１の回転自在に取り付けられた基端部を関節軸Ｐ１０´とする。基端部を支柱７７に回転自在に支持されたリンク１３１の先端部は、第２リンクアーム７２に支持された回転角度伝達機構１２９上に配置された関節軸Ｐ１１に玉軸受け４７を介して回転自在に取り付けられている。

ここで、関節軸Ｐ１´と関節軸Ｐ１０´、各駆動ボス５５、５７、５９、及び第１リンクアーム７１、第２リンクアーム７２の回転中心軸Ｏは共通であって、それぞれの関節軸の中心軸は、上面視回転中心軸を中心とする同心円上の位置に配置されている。また、第１駆動ボス５５、第２駆動ボス５７、第３駆動ボス５９のそれぞれが原点位置にある時、関節軸Ｐ１´、Ｐ１０´の中心軸と回転中心軸Ｏは、上面視、搬送フィンガの進退方向に平行な直線上に配置されることとなる。この時、第２リンク７２上に配置された関節軸Ｐ１´と回転中心軸Ｏとを結んでなる直線を短いリンク軸３４´とし、トッププレート７５上に配置された関節軸Ｐ１０´と回転中心軸Ｏとを結んでなる直線を短いリンク軸６７´とする。

さらに、回転中心軸Ｏから、関節軸Ｐ２´及びＰ１２´までの距離を、第２の搬送ロボットにおける駆動軸２３、１２３の回転中心軸から関節軸Ｐ２及びＰ１２までの距離と同じにすることで、第３の搬送ロボットのリンク機構は、第２の搬送ロボットのものと共通のものとなる。すなわち、回転中心軸Ｏと関節軸Ｐ２´の中心軸を結ぶ長いリンク３０´と関節軸Ｐ１´と関節軸Ｐ３の中心軸を結ぶ長いリンク３１とは互いに平行に配置されていて、回転中心軸Ｏと関節軸Ｐ１´の中心軸を結ぶ短いリンク軸３４´と、関節軸Ｐ２´と関節軸Ｐ３の中心軸を結ぶ短いリンク軸３５´もまた、互いに平行に配置されていて、駆動側リンク機構である、第１の平行リンク機構３６´となっている。同様に、回転中心軸Ｏと関節軸Ｐ１２´の中心軸を結ぶ長いリンク１３０´と関節軸Ｐ１０´と関節軸Ｐ１１の中心軸を結ぶ長いリンク１３１´とは互いに平行に配置されていて、回転中心軸Ｏと関節軸Ｐ１０´の中心軸を結ぶ短いリンク軸６７´と、関節軸Ｐ１２´と関節軸Ｐ１１の中心軸を結ぶ短いリンク軸６８´もまた、互いに平行に配置されていて、駆動側リンク機構である、第１の平行リンク機構１３６´となっている。

各アームの上記の構成以外については、前述した第２の搬送ロボットと共通の機構を有する。第１の平行リンク機構３６´に付与された回転動作は、第１リンクアーム７１とリンク３１の先端部に備えられた回転角度伝達機構２９によって、第２の平行リンク機構３８に伝達されることとなり、第１の平行リンク機構１３６´に付与された回転動作は、第２リンクアーム７２とリンク１３１の先端部に備えられた回転角度伝達機構１２９によって、第２の平行リンク機構１３８に伝達されることとなる。

次に、第３の搬送ロボットにおける各アームの動作について、図１１（ａ）、（ｂ）、図１２（ａ）、（ｂ）、図１３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図１１（ａ）は第３の搬送ロボットの各駆動ボスが原点位置にある時を示した平面図であり、図１１（ｂ）は各リンクアームと各関節軸及び各回転角度伝達機構の位置関係を模式的に示したものである。図１０に示した各駆動ボスが原点位置にある時のアーム姿勢が第３の搬送ロボットの旋回時の旋回半径は最小となる。

図１１（ａ）に示す原点位置から、第１駆動ボス５５によって、第１の平行リンク機構３６´の駆動側リンクである第１リンクアーム７１のみをＣＣＷ方向（反時計回り方向）に角度θだけ回転させると、第１の平行リンク機構３６´は角度θだけＣＣＷ方向への回転運動を行い、短いリンク軸３５´は短いリンク軸３４´に対し平行状態を維持したままＴ方向へ前進動作する。これに連動して、第１リンクアーム７１に付与されたＣＣＷ方向への角度θの回転は、回転角度伝達機構２９を介して第２の平行リンク機構３８の駆動側リンクであるリンク３２に、第１リンクアーム７１に付与された方向とは反対方向のＣＷ方向（時計回り方向）に伝達されることとなる。回転力を伝達された第２の平行リンク機構３８は、第１の平行リンク機構３６´に付与された角度θだけ、ＣＷ方向（時計回り方向）に回転運動を行うこととなる。この一連の動作によって、搬送フィンガ２１は、短いリンク軸３４´に平行なＴ方向に前進動作させられることとなる（図１２（ａ）、（ｂ）を参照）。図１２（ａ）に示した姿勢から、第１リンクアーム７１を原点位置までＣＷ方向に回転動作させることで、各平行リンク機構は前述の動作の反対方向への動作を行い、搬送フィンガ２１は、原点位置まで後退動作させられることとなる。

次に、図１１（ａ）にある原点位置から、搬送フィンガ１２１を前進動作させる方法を、図１３（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。図１１（ａ）に示す原点位置から搬送フィンガ１２１を前進動作させるには、まず第２駆動ボス５７を動作させ、第１の平行リンク機構１３６´の駆動側リンクである第２リンクアーム７２をＣＷ方向（時計回り方向）に角度θ´だけ回転動作させることで、第１の平行リンク機構１３６´も角度θ´だけＣＷ方向へ回転運動を行い、短いリンク軸６８´もＴ方向に対して平行を維持したまま前進動作する。これに連動して、第２リンクアーム７２に付与されたＣＷ方向への角度θ´の回転は、回転角度伝達機構１２９を介して第２の平行リンク機構１３８の駆動側リンクであるリンク１３２に、第２リンクアーム７２に付与された回転方向とは反対方向のＣＣＷ方向（反時計回り方向）に伝達されることとなる。

回転力を伝達された第２の平行リンク機構１３８は、第１の平行リンク機構１３６´に付与された角度θ´だけ、ＣＣＷ方向（時計回り方向）に回転運動を行うこととなる。この一連の動作によって、搬送フィンガ１２１は、Ｔ方向に前進動作させられることとなる。この時、回転力を付与された第２リンクアーム７２の回転動作は、基端部を第２リンクアーム７２円環部分に配置された関節軸Ｐ１´に回転自在に取り付けられたリンク３１にも付与されることとなるので、第２リンクアーム７２が回転動作を行うと同時に第１リンクアーム７１も角度θ´だけＣＷ方向に動作させる必要がある。こうすることで、第１の平行リンク機構３６´及び第２の平行リンク機構３８は、図１０にある位置関係を保ったまま、旋回中心軸Ｏを中心に角度θ´だけＣＷ方向に回転動作することとなる。この時、第１の平行リンク機構３６´及び第２の平行リンク機構３８は第３の搬送ロボットが有する最小旋回半径での旋回動作となるので、第３の搬送ロボットが移載室１内に備えられた場合でも、移載室１壁面に接触することは無い。

さらに、第１駆動ボス５５、第２駆動ボス５７、第３駆動ボス５９を同方向に協動して回転動作させることで、第３の搬送ロボットは、回転中心軸Ｏを中心に、旋回転作することが可能である。

なお、上記にて説明した第３の搬送ロボットは、別の実施形態である第１の搬送ロボット、第２の搬送ロボットと同様に、真空及び減圧雰囲気内での使用に加えて大気雰囲気中や不活性ガス雰囲気中での使用も十分可能である。その場合、移載室１内部と外部の大気雰囲気とを遮断する隔壁６５、６６を備える必要はない。

１：移載室
２：処理室
３：開口部
４：ロードロック室
５： ゲート
６、３６、１３６：第１の平行リンク機構
７、３８、１３８：第２の平行リンク機構
８，２０，１２０、：搬送アーム
９：搬送台
１２：基台
１３，２３：駆動軸
１６、１７： 歯車
１８ａ、１８ｂ：短いリンク
１９：軸受け
２１：搬送フィンガ
２２：ベースプレート
２４：ワーク
２９：回転角度伝達機構
３４、３５、３７、６７〜６９：短いリンク軸
３９：ロータリーシャフト
４０：リンクベース
４１：リンクレバー
４２：第１のリンクロッド
４３：第２のリンクロッド
４４：スライドガイド
４５：スライダ
４６：モータ
４９：駆動ユニット
５０：支持シャフト
６０：ハウジング
６２：ボールネジ
６３：昇降モータ
６５、６６：隔壁
Ｐ１〜Ｐ１９：関節軸

Claims (5)

1. 一端が駆動軸に接続された第１の駆動側リンクと、該第１の駆動側リンクと平行に配置された第１の従動側リンクとを有する少なくとも１つの第１の平行リンク機構と、
   一端が前記第１の駆動側リンクの他端部側に第１の回転軸を介して回転可能に接続された第２の駆動側リンクと、該第２の駆動側リンクと平行に配置され、一端が前記第１の従動側リンクの他端部側に第２の回転軸を介して回転可能に接続されている第２の従動側リンクとを有する少なくとも１つの第２の平行リンク機構と、
   前記第１の平行リンク機構の前記各リンクの他端部と前記第２の平行リンク機構の前記各リンクの一端とに、回転可能に接続された短いリンクと、
   前記第１の駆動側リンクに付与された回転動作を、前記短いリンクに沿った直線移動に変換する直線変換リンク機構と、該直線移動を回転動作に変換して前記第１の駆動側リンクの回転角と同じ角度だけ前記第２の駆動側リンクを反対方向に回転させる回転変換リンク機構とを有する回転角度伝達機構と、
   を備え、
   前記第１の駆動側リンクの前記他端部と、前記第２の駆動側リンクの前記一端と、前記回転角度伝達機構とは、共通の回転軸となる前記第１の回転軸に取り付けられており、
   前記第１の平行リンク機構の前記第１の駆動側リンクに付与された回転動作によって前記第２の平行リンク機構の他端部を進退動作させるようにしたことを特徴とする搬送アーム。
2. 前記回転角度伝達機構は、前記第１の駆動側リンク上の所定の位置に一端を回転可能に取り付けられた第１のリンクロッドと、
   前記第２の平行リンク機構の前記駆動側リンクの先端部方向に、水平面内にて伸長された位置であって共通の前記短いリンクに関して前記第１のリンクロッドが取り付けられた位置と対称の位置に、一端を回転可能に取り付けられた第２のリンクロッドと、
   前記第１、第２のリンクロッドの他端が回転可能取り付けられ、前記第１、第２のリンクロッドの他端を直線方向に案内する案内手段とを有し、
   前記第１の平行リンク機構の駆動側リンクに付与された回転動作によって、第１のリンクロッドの一端が描く円弧状軌跡の、前記共通の短いリンク軸に関して対称の円弧状軌跡を、第２のリンクロッドの一端が描くことを特徴とする請求項１に記載の搬送アーム。
3. 請求項１もしくは２に記載の搬送アームにおいて、
   前記回転角度伝達機構は、前記第１の駆動側リンクの先端部分に回転可能に軸支されて、前記第１の平行リンク機構の第１の従動側リンク先端部、および前記第２の平行リンク機構の第２の従動側リンク基端部は、前記回転角度伝達機構上面に配置された関節軸に、同軸上に高さ方向に位置を変えて回転自在に取り付けられていることを特徴とする搬送アーム。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の搬送アームを少なくとも一つ備えることを特徴とする搬送ロボット。
5. 請求項１に記載の搬送アームからなる第１の搬送アームと第２の搬送アームを備える搬送ロボットであって、
   前記第１の搬送アームの前記第１の駆動側リンクと、前記第２の搬送アームの前記第１の駆動側リンクとは、同軸上の上下方向の異なる位置に設けられてそれぞれ別個に回転駆動される円環部分と、前記円環部分から伸びたアーム部分とを有し、
   前記第１の搬送アームの前記回転角度伝達機構である第１の回転角度伝達機構は、当該第１の搬送アームの前第１の駆動側リンクの先端部分に回転自在に軸支され、
   前記第２の搬送アームの前記回転角度伝達機構である第２の回転角度伝達機構は、当該第２の搬送アームの前第１の駆動側リンクの先端部分に回転自在に軸支され、
   前記第１の搬送アームの前記第１の従動側リンクが、前記円環部分の回転中心と前記第１の回転角度伝達機構の回転中心を結ぶ直線に対し平行に配置された一方で、前記第２の搬送アームの前記第１の従動側リンクは、前記円環部分の回転中心と前記第２の回転角度伝達機構の回転中心を結ぶ直線に対し平行に配置され、
   前記第１の搬送アームまたは前記第２の搬送アームの前記第１の従動側リンクの基端部は、他方の前記搬送アームの前記第１の駆動側リンクの前記円環部に回転可能に軸支され、前記他方の搬送アームの前記第１の従動側リンクの基端部は、２つの前記第１の駆動側リンクの円環部を回転動作させる駆動源とは別の第３の駆動源によって、前記円環部と同軸上において回転駆動されるトッププレート上に、回転可能に軸支されていることを特徴とする搬送ロボット。

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