本発明の物品搬送ロボット装置の一実施� ��態を図1~図7を参照して説明する。図1は、ク リーンルームに設置される半導体ウエハの搬 送ロボット装置を概念的に示している。図示 の半導体ウエハ搬送ロボット装置1は、水平� �台2と、水平基台2に水平方向に沿って移動自 在に支持された垂直支柱(水平移動体)3と、垂 直支柱3に上下昇降自在に支持された物品搬� �用ロボット本体4と、水平基台2および垂直支 柱3内にわたり配設され、ロボット本体4およ� ��その関連機構部の作動用および制御用配線� ��よび配管の少なくとも一方(以下、配線/配� �束と記す)5とを含む。

 ロボット本体4は、垂直支柱3に上下昇降� �在に支持されるロボットベース4aと、このロ ボットベース4aに対して、垂直支軸4ba,4ca,4da� �介し互いに水平旋回自在に連接された複数(� ��実施形態では2)のロボットアーム4b,4cと、先 端側のロボットアーム4cに角変位自在に連結� ��れるロボットハンド4dを含む。

 このような、水平基台2に対する垂直支柱 3の水平方向への移動自在な支持関係、ロボ� �トベース4aの垂直支柱3に対する上下昇降自� �な支持関係およびロボットベース4aに対する 各ロボットアーム4b,4cおよびロボットハンド4 dの水平旋回自在な連結関係によって、先端� �ロボットハンド4dがベースステーション(図� �せず)から搬送対象物品としての半導体ウエ� ��(図示せず)を取出して、3次元的に移動させ� ��目的ステーション(図示せず)へ搬送および� �載することができるように構成されている� �

 即ち、本実施形態においては、ロボット� ��体4が、垂直支柱3に対して上下昇降可能と� �れ、かつ、垂直支柱3が水平基台2に水平方向 に移動自在に支持されているから、垂直面域 内におけるロボット本体4の2次元的な作動機� ��がこれによって確立される。しかも、ロボ� ��ト本体4自体は、互いに水平旋回自在に連接 された複数のロボットアーム4b,4cによって構� ��されており、かつ、水平旋回自在に支持さ� ��た1または複数のハンド4dを備えるので、ベ� ��スステーションに置かれた物品の取出し、� ��望の目的ステーションヘの搬送および移載� ��作を、所定の動作シーケンスに基づき任意� ��実行させることができる。

 ロボット本体4は、先端のロボットハンド 4dがフォーク形状とされており、ベースステ� ��ションに置かれた半導体ウエハあるいは半� ��体ウエハを複数枚収容するコンテナを掬い� ��げ、これを搬送して目的ステーションの上� ��置くような動作を繰り返す。

 垂直支柱3内には、垂直支柱3を水平基台2� ��対して水平方向に往復移動させるための作� ��機構(たとえば、ラックアンドピニオン機構 のピニオン機構)、ロボットベース4aを上下昇 降させるための機構(たとえば、ボールネジ� �構)、これらの駆動源としてのモータ、垂直� ��柱3およびロボットベース4aの位置検出セン� ��、制御部、ならびに圧縮空気圧源および吸� ��源などによって構成される流体作動機構部� ��どが配設されている。

 また、ロボットベース4a内には、各ロボ� �トアーム4b,4cおよびロボットハンド4dを水平� ��回させるための作動機構およびモータなど� ��駆動源、これらの位置検出センサ、ならび� ��圧縮空気圧源および吸収源などによって構� ��される流体作動機構部などが配設されてい� ��。

 これらの作動用あるいは制御用の電力供� ��ケーブル、圧縮空気あるいは真空配管、制� ��信号線などからなる配線/配管束5(5a-5e)は、� ��平基台2の上に水平に固定された剛性パイプ からなる基台側保護筒6内に挿通され、屈曲� �を経て、垂直支柱3の側部に上端を支点部7A� �して垂直面域内で揺動自在に支持された剛� �パイプからなる支柱側保護筒(拘束体)7内に� �通され、さらに、垂直支柱3の上部で支点部7 Aを経て垂直支柱3の内部に導入されて前記各� ��構部などに振り分け接続されている。

 ロボットベース4aの前記各機構部に対す� �配線および配管(図示せず)は、垂直支柱3内� �らさらにロボットベース4a内に導入されてい る。基台側保護筒6と支柱側保護筒7との間に� ��、合成樹脂あるいは軽金属製の蛇腹状に形� ��されたフレキシブルチューブ8(図5参照)が連 結され、配線/配管束5の両保護筒6,7間の屈曲� ��はこのフレキシブルチューブ8によって覆わ れている。図1では、便宜上、フレキシブル� �ューブ8を仮想線で示している。基台側保護� ��6および支柱側保護筒7が剛性パイプによっ� �構成されていることにより、挿通された配� �/配管束5の形状(直線性)の保持がなされる。

 図2~図4は、垂直支柱3に対して、上端を支 点部7Aとして支柱側保護筒7を揺動自在に支持 する機構を詳細に説明する図である。図2~図4 において、前記支点部7Aは、垂直支柱3の側部 に開設された配線等導入口部3aに、軸心7oが� �平となるようにボルト9aによって固定された 断面鉤形の円筒部材9と、円筒部材9に外嵌さ� ��たラジアルタイプ軸受(転がり軸受)10と、ラ ジアル軸受10の外輪10aに外嵌された断面鉤形� ��支持用リング部材11とよって構成され、支� �側保護筒7は支持用リング部材11にボルト11a� �よって固着支持されている。円筒部材9の鉤� ��部分と位置決めリング9bとによってラジア� �軸受10の内輪10bを挟持し、円筒部材9に対し� �内輪10bを固定している。

 支柱側保護筒7は、鋼板などの剛性材から なる断面凹形の樋状保護筒本体7aと、この樋� ��保護筒本体7aの開口部にボルト7bによって固 着された蓋部材7cとを有する。樋状保護筒本� ��7aの底部に円孔7dが開設され、この円孔7dの� ��囲に前記支持用リング部材11がボルト11aに� �って固着されている。円孔7dの周囲と支持用 リング部材11の鉤形部分とによって軸受10の� �輪10aを挟持し、支柱側保護筒7と軸受10の外� �10aとが一体化されている。

 したがって、垂直支柱3に固定された円筒 部材9に対する軸受10の内輪10bによる外嵌固定 関係と、支柱側保護筒7と軸受10の外輪10aとの 一体固定関係によって、支柱側保護筒7が軸� �7oの周りの垂直面域内で揺動可能とされる。 またラジアル軸受10の内輪10bと外輪10aとを固� ��する円筒部材9と支持用リング部材11との間� ��らのパーティクル発生を防止するため、参� ��符12c,12dのように外輪10aおよび内輪10bに円環 状の隔壁を軸線方向に交互に形成したシール 材であるラビリンスシールを配置する。なお 、本実施形態においてラビリンスシールとは 、流路を屈曲させることによって生じる圧力 損失を利用して、ガスの漏洩を抑制する非接 触シールをいう。

 前記のような支柱側保護筒7の揺動支点部 7Aの構造において、円筒部材9および垂直支柱 3の配線等導入口部3aを介し、垂直支柱3の内� �と支柱側保護筒7の内部とが連通する。後記� ��るように基台側保護筒6からフレキシブルチ ューブ8を介して支柱側保護筒7の下端より導� ��された配線/配管束5は、上端の円筒部材9お� ��び配線等導入口部3aから垂直支柱3の内部に� ��入され、前記各作動機構部などに振り分け� ��接続される。

 支持用リング部材11の下部の配線/配管束5 の導入側端面には、U形の配線等規制部材12が ボルト12aによって固着されており、この規制 部材12と支持用リング部材11の端面との間に� �成される空所12b内に配線/配管束5を挿通させ た上で垂直支柱3内に導入するようにしてい� �。これによって、支柱側保護筒7の揺動時に� ��ける配線/配管束5のばらけなどを抑え、配� �/配管束5同士の擦れ合いを少なくすると共に 、支柱側保護筒7の揺動の円滑性を図ってい� �。配線等規制部材12の切欠により形成される 空所12bの形状は、配線/配管束5の太さが種々� ��あるため、これらをコンパクトに纏められ� ��よう、図のような形状とすることが望まし� ��、また、配線/配管束5に擦り傷などを生じ� �せないため、角部のない曲線部で形成する� �とが望ましい。

 図5および図6は、支柱側保護筒7の下端部� ��おける配線/配管束5の導入部分の詳細構造� �示している。支柱側保護筒7における樋状保� ��筒本体7aの下端部には、下端蓋部材7eがボル ト7fによって固定されている。下端蓋部材7e� �は円孔7eaが開設され、この円孔7eaにはフレ� �シブルチューブ8の先端に結着された管継手1 3の雄ねじ部13aが挿入される。雄ねじ部13a部� �基部には、鍔部13bが形成され、円孔7eaに挿� �された雄ねじ部13aに螺着されたナット13cと� �部13bとによって、下端蓋部材7eを挟持して管 継手13を介した下端蓋部材7eとフレキシブル� �ューブ8との連結がなされる。

 フレキシブルチューブ8の基端側には、同 様の管継手(図示せず)が結着されており、基� ��側保護筒6の先端部に連結されている。フレ キシブルチューブ8と管継手13とは、接着剤な どによって結着されている。基台側保護筒6� �導入された配線/配管束5は、フレキシブルチ ューブ8内を経て支柱側保護筒7に導入され、� ��のフレキシブルチューブ8内では、配線/配� �束5はフレキシブルチューブ8と共に屈曲自在 とされる。

 このような構成の物品搬送ロボット装置1 において、垂直支柱3は、図1に示すように垂� ��状態を保ったまま矢印aのように水平基台2� �沿って往復水平移動が可能とされる。図1の� ��線位置は待機位置を、2点鎖線位置は垂直支 柱3の最大移動位置を示している。したがっ� �、両位置間の距離Lは垂直支柱3の最大可動範 囲を示す。垂直支柱3が実線位置(待機位置)に あるときは、支柱側保護筒7は自重により垂� �支柱3に沿ってほぼ垂直な状態とされ、これ� ��より、配線/配管束5の屈曲部はほぼ90°に屈� ��した状態となる。このような屈曲状態では� ��配線/配管束5の屈曲部は垂直支柱3の側部か� ��突出することがなく、したがって、装置が� ��ンパクトに構成される。

 そして、垂直支柱3が待機位置から2点鎖� �位置に向かって移動する際、垂直支柱3は配� ��/配管束5を引っ張るように移動するが、支� �側保護筒7はこの引張り作用を受けて支点部7 Aを支点として揺動し、図1のように傾斜した� ��態となる。これによって、配線/配管束5の� �曲部は90°よりも大きな角度に屈折されるこ� ��になるが、従来のように180°にまで屈折さ� �ることはない。

 したがって、この屈折による配線/配管束 5にかかるストレスは従来に比べ小さく、ス� �レスによる配線/配管束5の疲労損耗が抑制さ れ、これによる発塵も抑えられる。フレキシ ブルチューブ8の内面に、クリーンルーム用� �リースのような滑動剤を塗布しておけば、� �線/配管束5とフレキシブルチューブ8との擦� �合いによる発塵も抑えることができる。

 物品搬送ロボット装置1は、垂直支柱3が� �平移動をし、ベースステーションに達する� �、ロボットベース4aが上下昇降して、各ロボ ットアーム4b,4cおよびロボットハンド4dが水� �旋回してベースステーションから半導体ウ� �ハを取り出し、先端のロボットハンド4d上に 保持させる。再度垂直支柱3が水平移動を開� �して半導体ウエハを目的ステーションに搬� �し、ロボットベース4aの昇降動作および各ロ ボットアーム4b,4cおよびロボットハンド4dの� �平旋回動作によって、半導体ウエハを目的� �テーションに移載する。このような動作が� �クリーンルーム内で繰り返される。ロボッ� �アーム4b,4cおよびロボットハンド4dの水平旋� ��範囲は、装置の仕様によって異なるが、一� ��的には前記支軸4ba周りの270°の範囲とされ� �。

 支柱側保護筒7の動きについて、図7(A)~図7 (D)を参照して、従来の例と比較して説明する 。図7(A)および図7(B)は本発明に係る物品搬送� ��ボット装置1における垂直支柱3の動きを示� �、図7(A)の2点鎖線は垂直支柱3の移動の初期� �状態を、図7(B)の2点鎖線は垂直支柱3が最大� �動距離Lまで移動した状態をそれぞれ示して� ��る。また、図7(C)および図7(D)は、図8に例示� ��た従来装置における垂直支柱102の動きを図7 (A)および図7(B)に対応させて示している。

 図7(A)に示すように、垂直支柱3が距離La分 移動すると、配線/配管束5が引っ張られ、こ� ��により支柱側保護筒7が支点部7Aを支点とし� ��図のように揺動する。このとき、配線/配管 束5の支柱側保護筒7との連結部分(屈曲部の先 端部)Pは、図7(A)のように水平成分Lxおよび垂� ��成分Lyによる斜め上向き方向の移動量Lvをも って移動する。この移動量Lvは、垂直支柱3の 移動距離Laよりはるかに小さいことが理解さ� ��る。このように、移動量Lvを伴う前記連結� �Pの移動方向は斜め上方に向くから、垂直支� ��3の移動に伴い配線/配管束5の屈曲部の屈折� ��は90°より徐々に大きくなってゆく。

 そして、図7(B)に示すように、垂直支柱3� �最大移動距離Lに達したとき、前記水平成分L xおよび垂直成分Lyによる斜め上向き方向の移 動量Lvも最大となるが、このときの移動量Lv� �、垂直支柱3の最大移動距離Lよりはるかに小 さいことが理解される。そのため、配線/配� �束5の屈曲部における屈曲を伴った可動範囲( 待機位置における屈曲開始点と最大移動位置 での屈曲開始点間の直線部分)LMを1/2Lより小� �く(LM<1/2L)することができる。また、垂直� �柱3の移動に伴い支柱側保護筒7の揺動角度が 最大となり、これによって配線/配管束5の屈� ��部の屈折角は、図7(A)の場合より大きくなる が、180°に至ることがない。したがって、前� ��可動範囲LMを含む配線/配管束5の屈曲部の範 囲を小さくすることができ、このことは、装 置のコンパクト化、および塵埃等の発生要因 の低減に極めて有効である。

 これに対し、従来のロボット装置の場合� ��図7(C)に示すように、垂直支柱102が距離La分� ��動したとき、配線/配管束104の垂直支柱102と の連結部分(屈曲部の先端部)P0も、水平方向� �距離La分移動することになる。また、屈曲部 の屈折角度は初期の180゜が維持されたまま垂 直支柱102の水平移動がなされる。そして、図 7(D)に示すように、垂直支柱102が最大移動距� �Lに達したとき、前記連結部分(屈曲部の先端 部)P0の移動量も最大となるが、この移動量は 、垂直支柱102の最大移動距離Lと等しいこと� �理解される。しかも、屈曲部の屈曲角度を18 0°に保ったまま移動がなされるから、前述の 通り、配線/配管束104の屈曲部における屈曲� �伴った可動範囲(待機位置における屈曲開始� ��と最大移動位置での屈曲開始点間の直線部� ��)Lmは1/2Lに等しく(Lm=1/2L)、そのため、可動範 囲Lmを含む配線/配管束104の屈曲部の範囲を大 きく確保する必要がある。それだけ、装置が 大型化し、塵埃等の発生要因も増えることに なる。

 このように、従来の装置の場合は、垂直� ��柱102が往復水平移動を繰り返す際に、配線/ 配管束104が、屈曲部において屈曲角度を180°� ��保ったまま移動することになるから、この� ��動部分には、しごかれるようなストレスが� ��時付加され、そのため配線/配管束104の疲労 損耗およびこれに伴う発塵が生じ易くなる。 然るに、本発明の場合は、垂直支柱3が往復� �平移動を繰り返す際、屈曲角度が90°より徐� ��に大きくなり、また小さくなり、これを繰� ��返すことになるが、180°のような大きな屈� �角になることがない。しかも、付加される� �トレスの一部が支柱側保護筒7の揺動に吸収� ��れるから、配線/配管束5の疲労損耗および� �れに伴う発塵が抑制される。さらに、配線/� ��管束5の屈曲部は、フレキシブルチューブ8� �よって覆われているから、その内部で擦れ� �いなどによる多少の発塵があったとしても� �これが外部に漏れ出ることがなく、搬送さ� �る半導体ウエハに悪影響をおよぼすことが� �い。

 なお、前記実施形態では、半導体ウエハ� ��搬送用ロボット装置について述べたが、こ� ��に限らず、他の電子部品や精密部品などの� ��送用ロボット装置にも本発明を適用するこ� ��ができる。特に、クリーンルーム内に設置� ��れるこれら部品の搬送ロボット装置に好適� ��ある。また、垂直支柱3の水平移動機構、ロ ボット本体4の上下昇降機構、各ロボットア� �ム4b,4cおよびロボットハンド4dの水平旋回自� ��な連接機構などとしては、従来公知のこの� ��ロボット装置に採用される各機構を適用す� ��ことができる。さらに、支柱側保護筒7を揺 動させる機構としてラジアル軸受10を用いた� ��を示したが、これに限定されず、他の軸受� ��枢動機構を採用することも可能である。

 また、前記実施形態では、1つのロボット ハンド4dを備えるロボット本体4について述べ たが、本発明の他の実施形態では先端側のロ ボットアーム4cに複数のロボットハンドが、� ��けられてもよく、同様な効果を奏すること� ��できる。

 なお、支柱側保護筒(拘束体)7の中では、� ��線/配管束5はある程度動いても良い。また� �支柱側保護筒(拘束体)7は、必ずしも剛性パ� �プで構成する必要はなく、配線/配管束5の変 形をある程度制限できるものであれば可撓性 を有していても良い。また、本実施形態では 直管状の支柱側保護筒7を用いているが、必� �しも直管状である必要はなく、例えば、配� �/配管束5の撓み方向に沿って湾曲した形状に することもできる。要するに、水平移動体(� �直支柱)3の支点部7Aまわりに揺動自在に支持� ��れた拘束体(支柱側保護筒)7によって、配線/ 配管束5の変形を制限するように構成すれば� �い。

 以上、本発明の好ましい実施形態につい� ��説明したが、上記実施形態は本発明の範囲� ��で適宜変更することができる。