真空搬送装置の製造方法及び真空搬送装置
【課題】アームの軽量化を図りつつ、製造工程を簡略化することができる真空搬送装置の製造方法及び真空搬送装置を提供する。
【解決手段】搬送ロボットの製造方法において、アーム本体２０を構成する上側板２５、下側板２６及び環状部材２７と、関節軸を支持する各ブシュ２１〜２３とから中空構造のアーム５を組み立て、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７を互いに接合する接合部と、それらの部材と各ブシュ２１〜２３の接合部とにロウ材を付着させる工程と、組み立てられたアーム５を真空加熱して、ロウ付けする工程とを有する。
【解決手段】搬送ロボットの製造方法において、アーム本体２０を構成する上側板２５、下側板２６及び環状部材２７と、関節軸を支持する各ブシュ２１〜２３とから中空構造のアーム５を組み立て、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７を互いに接合する接合部と、それらの部材と各ブシュ２１〜２３の接合部とにロウ材を付着させる工程と、組み立てられたアーム５を真空加熱して、ロウ付けする工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空搬送装置の製造方法及び真空搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置等を製造する製造装置には、真空中で所定の処理を施す各処理室等の間で基板等の搬送をおこなう搬送ロボットが備えられている。この搬送ロボットは、基板等を支持する支持部や、この支持部に連結され、モータを駆動源として基板等の搬入・搬出を行うアーム等を備えている。
【０００３】
従来より、この搬送ロボットのアームとして、鋳造によりその形状が形成されたアームや、金属ブロック材を切削加工することにより製造されたアームが多く採用されていた。このアームは、加工精度が高いといった利点を有するものの、アーム自体の高重量化が避けられず、駆動時の負荷が過大となる等の問題があった。このため、アルミニウム材等の軽量材を用いることにより、アームの軽量化を図っていた。
【０００４】
しかし、材質を変更することによりアームの軽量化を図る場合には、アームの材質が大きな制約を受ける。例えば、アームが高温となるような過酷環境下で搬送ロボットを使用する場合、熱によるアームの伸縮を抑制するために線膨張係数が小さい材質を選択する必要があるが、アルミニウム材は膨張率が高く、軽量且つ低膨張率といった条件を好適に満たす材質を選択することは困難であった。また、軽量化のためにアームの薄肉化を試みても、切削工程では限界があった。
【０００５】
一方、中空のパイプ部材を用いることにより軽量化を図るアームも提案されている（例えば、特許文献１参照）。このアームは、パイプ部材とその他の部品をアーク溶接等することにより形成されている。このようなアームは、アルミニウム材等を切削加工したアームに比べ、著しく軽量化を図ることができるといった利点を有する。また、軽量化における材料の制約を受けないため、材料の自由度が向上する。
【特許文献１】特開平１１−２５４３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、アームを構成する上記各部品を溶接にて接合する際、母材自体を高温で融解させるため、接合部の局所的な昇温に起因するアームの歪みが問題となる。アームの歪みが大きいと、関節軸の軸間距離、アーム長等の精度が低下し、搬送ロボットの動作に悪影響を及ぼすことがある。このため、溶接により発生する歪みを考慮して、各部品に切削代（しろ）を予め確保し、溶接後に各部品の位置調整を行う加工を行うことで精度の維持を図っているが、切削代を数ミリ単位で確保しなければならない他、上記加工での切削量が多くなり、手間が掛かる問題があった。また、溶接後の切削量が多い場合、加工面付近の熱膨張を抑制する切削液を使用する必要があるが、切削液を用いると、部品に付着した切削液を除去するための洗浄工程等を行わなければならず、工程数が増加する問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アームの軽量化を図りつつ、製造工程を簡略化することができる真空搬送装置の製造方法及び真空搬送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、アームを備えた真空搬送装置の製造方法において、複数の構成部材の接合部にロウ材を付着させて中空構造の前記アームを組み立てる工程と、組み立てられた前記アームを真空加熱して、ロウ付けする工程とを有することを要旨とする。
【０００９】
この方法によれば、アームを構成する複数のアーム部材が、ロウ付けによって接合される。従って、中空構造にすることによりアームを軽量化しつつ、各構成部材を接合する工程によって、大きな歪みが発生するのを抑制することができる。従って、部材位置の調整等を目的とした、接合後の加工における負荷や工程数を低減することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の真空搬送装置の製造方法において、前記構成部材は、アーム本体を構成する複数のアーム部材と、関節軸を支持する関節部材であって、前記アーム部材と前記関節部材とを、同種の材質から形成することを要旨とする。
【００１１】
この方法によれば、上記アーム部材と関節部材とが同種の材質から形成される。従って、ロウ付けの際に、アーム全体を加熱しても、各部材で生じる温度差を抑制できるため、局所的な熱膨張を抑制し、歪みの発生を抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の真空搬送装置の製造方法において、ニッケル鍍金が施された金属材からなる前記構成部材の前記接合部を、ニッケルを主成分とするロウ材により接合することを要旨とする。
【００１３】
この方法によれば、構成部材は、ニッケル鍍金が施された金属材からなる構成部材の接合部が、ニッケルを主成分とするロウ材により接合される。即ち、当該構成部材に対する濡れ性が高いロウ材を用いることで、接合部にロウ材を広く流動させ、接合部を強固に固定することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の真空搬送装置の製造方法において、ステンレス材からなる前記構成部材の前記接合部を、ニッケルを主成分とするロウ材により接合することを要旨とする。
【００１５】
この方法によれば、本体構成部材は、ステンレス材からなり、ニッケルを主成分とするロウ材により接合部が接合される。即ち、当該構成部材に対する濡れ性が高いロウ材を用いることで、接合部にロウ材を広く流動させ、接合部を強固に固定することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、複数のアーム部材から構成されるアーム本体と、関節軸を支持する関節部材とを有する中空構造のアームを備え、前記各アーム部材を互いに接合する接合部と、前記アーム部材と前記関節部材の接合部とがロウ材によって接合されていることを要旨とする。
【００１７】
この構成によれば、真空搬送装置は、複数のアーム部材から構成されるアーム本体と、関節軸を支持する関節部材とを有する中空構造のアームを備える。また、それらの各部材の接合部は、ロウ材によって接合されている。従って、中空構造にすることによりアームを軽量化しつつ、溶接による接合のように部材を局所的に加熱しないので、アームの軸間距離等の精度を向上することができる。従って、ロウ付け後の加工における負荷や工程数を低減しながら、精度の高いアームを製造することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の真空搬送装置において、前記アームを構成する第１壁部と、該第１壁部に対して接合される第２壁部との接合部には、前記第１壁部と及び前記第２壁部との間をロウ材によって補強するための段差が形成されていることを
要旨とする。
【００１９】
この構成によれば、アームの第１壁部と第２壁部との接合部には、第１壁部及び第２壁部との間をロウ材によって補強するための段差が設けられている。従って、この段差が設けられることにより、ロウ材によって接合部を補強できるため、各壁部を強固に固定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
上記したように、本発明によれば、中空構造のアームの精度を向上することができる真空搬送装置の製造方法及び真空搬送装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。図１は、本発明の真空搬送装置を具体化した搬送ロボット１の一例を示す。搬送ロボット１は、基板を真空下で処理する各処理室等の間で、処理前・処理後の基板を所定位置へ搬送する。この搬送ロボット１は、円筒状に形成されたマウントフランジ２を備えており、これが真空搬送室に固定されている。マウントフランジ２の上面２Ａには、２つの第１アーム５が旋回ブロック３を介して連結されている。各第１アーム５のうち、第１関節軸６が設けられた一端と、この一端に対して反対側に位置する他端との間には、板状の各リンク部材７がそれぞれ固定されている。各リンク部材７は、一端が各第１アーム５に関節軸としてのピン７Ａによってそれぞれ連結され、その他端が、第１アーム５に隣接する各第２アーム８にピン７Ａによってそれぞれ連結されている。第２アーム８は、第１アーム５と同様に中空構造をなし、第１アーム５と同一形状に形成されている。また第２アーム８は、その一端が、マウントフランジ２上に旋回ブロック３を介して回転可能に支持された関節軸としての各第２関節軸９に軸支され、第１アーム５の回動動作に従動して、第１アーム５と平行に回動する。また、図中左側の一方の第１アーム５の高さ位置は、図中右側の他方の第１アーム５の高さ位置に対して上方に位置しており、図中左側の第２アーム８は、相対的に高い位置に軸支された第１アーム５と連結されており、図中右側の第２アーム８の高さ位置よりも上方の位置に配置されている。
【００２２】
マウントフランジ２の内部には、複数の同心軸が設けられており、これらの同心軸は、前記マウントフランジ２に回転方向に拘束されるマウントフランジ２内のモータを駆動源としており、各々が所定方向に回動可能となっている。そして、前記複数の同心軸のうちの１つによって、第１関節軸６を保持する旋回ブロック３が旋回駆動される。また、前記複数の同心軸のうちの２つが、それぞれ前記図中左側の第１アーム５の第１関節軸６と前記図中右側の第１アーム５の第１関節軸６とに接続され、前記図中左側の第１アーム５の第１関節軸６に接続された同心軸によって、前記図中左側の第１アーム５の第１関節軸６が駆動される。また前記図中右側の第１アーム５の第１関節軸６に接続された同心軸によって、前記図中右側の第１アーム５の第１関節軸６が駆動される。つまり、前記図中左側の第１アーム５の第１関節軸６と前記図中右側の第１アーム５の第１関節軸６とは、各々独立して駆動することが可能である。尚、各第２アーム８の第２関節軸９も各第１関節軸６と同様に独立して駆動することが可能である。
【００２３】
また、各第１アーム５のうち、第１関節軸６が設けられた一端に対して反対側に位置する他端には、それぞれ第３アーム１３の長手方向の途中と連結される基軸１３ｂが軸支されている。各第３アーム１３の長手方向の一端には、その下方に延びるガイド軸１０が、載置板１１に固定された各支持部１２の案内溝１２Ａに沿ってそれぞれ擦動可能に支持されている。これら第３アーム１３は、中空構造をなし、第１アーム５とほぼ同様な形状に形成されている。そして各第３アーム１３は、その長手方向の一端がガイド軸１０を介して案内溝１２Ａに案内されるかたちで、対応する第１アーム５の回動動作に従って動作す
る。
【００２４】
また、各第２アーム８のうち、第２関節軸９が設けられた一端に対して反対側に位置する他端には、それぞれ第４アーム１６の長手方向の途中と連結される基軸１６ｂが軸支されている。各第４アーム１６の長手方向の一端には、その下方に延びるガイド軸１５が、載置板１１に固定された各支持部１４の案内溝１４Ａに沿ってそれぞれ擦動可能に支持されている。これら第４アーム１６は、中空構造をなし、第３アーム１３と同一形状に形成されている。そして各第４アーム１６は、その長手方向の一端がガイド軸１５を介して案内溝１４Ａに案内されるかたちで、対応する第２アーム８の回動動作に従って動作する。
【００２５】
これらの第３アーム１３及び第４アーム１６の先端には、略Ｔ字状の各リンク部材１８がピン１７によってそれぞれ支持されている。これにより、第４アーム１６は、第３アーム１３の回動動作に従動し、第３アーム１３と平行に回動する。
【００２６】
また、各リンク部材１８の側端には、１対の連結アーム１９Ａがそれぞれ固定されている。連結アーム１９Ａは、搬送対象の基板を載置する。
また、図中左側の第３アーム１３及び第４アーム１６の高さ位置は、それらのアーム１３，１６に連結された各アーム５，８の高さ位置のため、図中右側の第３アーム１３及び第４アーム１６の高さ位置よりも、上方の位置となっている。従って、図中左側の各アーム１３，１６に連結された連結アーム１９Ａは、右側の各アーム１３，１６に連結された連結アーム１９Ａに対して高さ方向において上方の位置にある。このため、例えば、２枚の基板を搬送する場合にも、各連結アーム１９に支持された基板の高さ位置が異なるので、各アームが伸縮又は回動しても基板を衝突させることなく搬送できる。また、これらの各アーム５，８，１３，１６が伸縮・回動等といった所定の動作を円滑に行うためには、アーム長、各回転軸の軸間距離等の精度が確保されていることが前提となる。
【００２７】
次に、第１アーム５の構成及びその製造方法について詳述する。尚、第２アーム８は第１アーム５と同じ構成であって、第３アーム１３及び第４アーム１６は、その基端の位置以外は第１アーム５と同じ構成であるとともに、各アーム８，１３，１６は、第１アーム５と同じ方法で製造されるため、それらの構成及び製造方法の説明を省略する。
【００２８】
図２に示すように、第１アーム５は、楕円形状のアーム本体２０と、関節部材としての各ブシュ２１〜２３とを備えている。第１ブシュ２１は、上記第１関節軸６を軸支し、第２ブシュ２２は、リンク部材７のピン７Ａを貫挿する。また、第３ブシュ２３は、上記ガイド軸１０を軸支する。
【００２９】
図３に示すように、アーム本体２０は、アーム部材及び第２壁部としての上側板２５と、下側板２６と、上側板２５及び下側板２６の間に固定された環状部材２７とを備えている。上側板２５は、厚さが数ミリ（例えば１〜５ミリ）の板金から形成されている。上側板２５は、楕円形状をなし、その一端に、第１ブシュ２１を貫挿するための貫通孔２８が貫通形成されている。また、その貫通孔２８が形成された一端と、反対側に位置する他端には、第３ブシュ２３を貫挿するための貫通孔３０が貫通形成されている。さらに、各貫通孔２８．３０の間であって、貫通孔３０側に偏った位置には、ピン７Ａを貫挿するための貫通孔２９が貫通形成されている。
【００３０】
また、下側板２６は、上側板２５と同一形状及び同一な大きさに形成され、上側板２５と同じ位置に、各貫通孔３１〜３３がそれぞれ貫通形成されている。
環状部材２７は、高さＨが一定の帯状に形成された各板状部材２７Ｅ〜２７Ｈの側端を仮留めすることによって環状に形成されている。本実施形態では、各板状部材２７Ｅ〜２７Ｈは、厚さが数ミリ（例えば１〜５ミリ）の板金から形成され、平板状の２つの板状部
材２７Ｅ，２７Ｆと、湾曲形成された２つの板状部材２７Ｇ，２７Ｈとを溶接接合することにより長尺状の楕円形状を形成している。
【００３１】
また、この環状部材２７の周壁部２７Ｃがなす楕円形状は、上側板２５及び下側板２６の外形である楕円形状よりも若干小さくなるように形成されている。このため、環状部材２７の周壁部２７Ｃ（第１壁部）が、上側板２５及び下側板２６（第２壁部）に対して垂直に接合された際に、上側板２５及び下側板２６の外周面（厚み方向の面）と環状部材２７の外側面とが面一にならず、接合部の全周に亘って段差が設けられるようになっている。また、上記板状部材２７Ｇ，２７Ｈには、アーム内部のガスや不純物等を排出するための脱気孔３７，３８が貫通形成されている。
【００３２】
また、上記した第１ブシュ２１は、内側に第１関節軸６を支持するためのすべり面からなる貫挿孔２１Ｃを有し、その上端及び下端にフランジ２１Ａ，２１Ｂをそれぞれ有している。このフランジ２１Ａにおけるその中心軸方向の端部には、同中心軸方向に延びる段差部２１Ａｓが貫挿孔２１Ｃの全周にわたり設けられている。第２ブシュ２２は、上記したピン７Ａを貫挿する貫挿孔２２Ｃを有し、その上端及び下端にフランジ２２Ａ，２２Ｂを有している。このフランジ２２Ａ、２２Ｂにおけるその中心軸方向の端部には、それぞれの中心軸方向に延びる段差部２２Ａｓと段差部２２Ｂｓが貫挿孔２２Ｃの全周にわたり設けられている。さらに、第３ブシュ２３は、内側にガイド軸１０を支持するためのすべり面からなる貫挿孔２３Ｃを有し、その上端及び下端にフランジ２３Ａ，２３Ｂをそれぞれ有している。このフランジ２３Ａ、２３Ｂにおけるその中心軸方向の端部には、それぞれ段差部２３Ａｓと段差部２３Ｂｓが貫挿孔２３Ｃの全周にわたり設けられている。
【００３３】
これらの上側板２５、下側板２６及び環状部材２７、及び各ブシュ２１〜２３は、互いを接合する接合部に微小な隙間を有し、それらの隙間にロウ材を流し込むロウ付け（ロウ接）によって接合される。ロウ付けでは、それらの接合部に、母材よりも融点の低いロウ材を付着させ、第１アーム５の形状に組み立てた状態で、ロウ材が溶融する温度まで第１アーム全体を加熱する。そして、各部材の隙間に溶融状態のロウ材を流動させた後、放熱してロウ材を凝固させる。
【００３４】
このようにロウ付けにより、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７、及び各ブシュ２１〜２３を接合すると、それらの材質の融点よりも低い温度で接合することができるため、アーク溶接等により母材自体を溶融して接合するよりも、各部材の熱膨張を抑制することができる。特に、本実施形態のように、アームの軽量化を図るために、薄い板金を用いて上側板２５、下側板２６及び環状部材２７からアーム５を形成する場合、溶接により接合すると歪みが大きくなりやすいため、母材を溶融せずロウ材により接合することによって母材の歪みを抑制することができる。また、上側板２５及び下側板２６の間に環状部材２７を固定した殻状の構造とすることで、搬送動作の際に加わるねじれ等に対する強度を向上したモノコック構造とすることができる。
【００３５】
上側板２５、下側板２６及び環状部材２７は、同種の材質から形成されている。この材質としては、高温（５００℃程度）の基板を支持しても、第１アーム５が熱膨張による悪影響を受けないような、比較的小さい線膨張係数を有する材質が選択されている。このような材質として、例えば、パーマロイ鋼、インバー鋼等を好適に用いることができる。これらの材質は、線膨張係数が比較的小さく、搬送ロボット１のアームに要求される剛性を有しているとともに、後述するロウ材との濡れ性を向上するためのニッケル鍍金が可能である。また、ステンレス材、一般鋼材も好適に用いることができる。これらの材質は、線膨張係数が比較的小さく、剛性に優れるとともに、ロウ材との濡れ性も優れている。
【００３６】
ロウ付けに用いられるロウ材は、主成分をニッケルとするロウ材を好適に用いることが
できる。ニッケル系のロウ材は、比較的低い融点を有するため、ロウ付けの際の加熱温度を比較的低く設定することが可能となり、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７、及び各ブシュ２１〜２３の熱膨張を抑制することができる。また、耐熱性及び耐食性が高く、錆びにくい利点を有し、第１アーム５に用いられる材質との濡れ性も優れている。
【００３７】
また、各ブシュ２１〜２３は、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７の材質と、同種の材質から形成されている。即ち、各ブシュ２１〜２３の材質の組成が、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７の材質の組成とほぼ同じであればよい。例えば上側板２５等がステンレス材からなる場合には、各ブシュ２１〜２３をステンレス材から形成することが好ましく、上側板２５等がパーマロイ鋼又はインバー鋼からなる場合には、各ブシュ２１〜２３をパーマロイ鋼又はインバー鋼からそれぞれ形成することが好ましい。
【００３８】
ロウ付けによって接合された第１アーム５の横断面を図４に示す。ロウ付けされた第１アーム５は、内側に空隙４０を備えた中空状に形成され、アーム重量の軽量化が図られている。尚、図３及び図４では便宜上、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７の厚さを変更して図示しているが、実際には、より薄い金属板からなる。
【００３９】
また、上側板２５の下面２５Ｂと環状部材２７の上端２７Ａとの間の隙間、下側板２６の上面２６Ａ及び環状部材２７の下端２７Ｂとの間の隙間にはロウ材が介在し、それらの部材を接合している。さらに、上側板２５及び下側板２６と、各ブシュ２１〜２３のフランジ２１Ａ〜２３Ａ，２１Ｂ〜２３Ｂとの間の隙間にも、ロウ材が介在している。
【００４０】
また、上記したように、環状部材２７の上端２７Ａ及び下端２７Ｂがなす楕円形状は、上側板２５及び下側板２６の外形よりも小さいため、図中左側の拡大図に示すように、上側板２５と環状部材２７との接合部には段差３５が形成される。この接合部における段差３５は、環状部材２７の上端を取り囲むように設けられている。
【００４１】
この段差３５は、上側板２５と環状部材２７との間からはみ出したロウ材３２によって、上側板２５の下面２５Ｂと環状部材２７の外側面２７Ｄとを補強する、いわゆるフィレット３３を容易に形成するために設けられている。フィレット３３は、ロウ材３２の表面張力により形成された曲面（メニスカス）を有し、段差３５を埋めるように形成される。このフィレット３３が、接合部全域に亘って形成されることにより、上側板２５の下面と環状部材２７の上端２７Ａとからなる接合面をロウ材３２で接合するだけでなく、その接合面の外側からも補強することができるため、上側板２５及び環状部材２７を強固に固定することができる。
【００４２】
また、下側板２６の上面２６Ａと環状部材２７の下端２７Ｂにも段差３６が形成されている。この段差３６には、下側板２６と環状部材２７とを接合するロウ材によりフィレットが形成されている。
【００４３】
さらに、第１ブシュ２１の各フランジ２１Ａ，２１Ｂ、第２ブシュ２２のフランジ２２Ａ，２２Ｂ及び第３ブシュ２３のフランジ２３Ａ，２３Ｂと、アーム本体２０との間には、段差が設けられている。図中右側の拡大図に示すように、例えば第２ブシュ２２のフランジ２２Ａと上側板２５との隙間に流し込まれたロウ材３２は、その段差３４にフィレット３３を形成する。これにより、上記各部材を強固に固定することができる。
【００４４】
次に、第１アーム５の製造方法について説明する。まず、上記した材質の板金を切断して、上側板２５及び下側板２６と、環状部材２７を構成する板状部材２７Ｅ〜２７Ｈを形成する（材料取り）。また、各ブシュ２１〜２３には、必要に応じて１／１００ミリ単位〜１／１０ミリ単位のロウ付け後の切削代（しろ）を確保する。なおこのような切削代は
、ロウ付けが施された後の各ブシュ２１〜２３の位置精度が設計要件を満たさない場合（２次加工が必要となる場合）にのみ必要とされる。通常、各ブシュ２１〜２３とこれらに対応する貫通孔との間の嵌合隙間は１／１００ミリ単位で保証されている。そのため上述した各ブシュ２１〜２３の位置精度は主にこれらの組み付け精度に左右されるものであるから、こうした組み付け精度さえ組み付け治具等により確保されていれば、当然ながら上述した切削代が不要となる。
【００４５】
次に、所定の形状に形成された板金に対し、貫通孔を形成する等の加工を行って、上側板２５、下側板２６、環状部材２７を形成する（１次加工）。このとき、上側板２５及び下側板２６に対し、各貫通孔２８〜３３をそれぞれ形成し、板状部材２７Ｇ，２７Ｈに対し、脱気孔３７，３８を形成する。また、板状部材２７Ｇ，２７Ｈを湾曲状に形成し、環状部材２７を構成する各板状部材２７Ｅ〜２７Ｈの接合部を溶接する。尚、パーマロイ鋼、インバー鋼等を用いる場合には、溶接した後に鍍金を施してもよい。
【００４６】
さらに、上側板２５、下側板２６、環状部材２７及び各ブシュ２１〜２３を、第１アーム５の形状に組み立てる（組立工程）。この場合、ブシュ２３のフランジ２３Ａに設けられた段差部２３Ａｓが上側板２５の貫通孔３０に対して環状部材２７の内側から挿通されてその一部がアームの外側へ露出するかたちとなる。そして段差部２３Ａｓよりも径方向の外側に突出したフランジ２３Ａの端部が上側板２５と接触するかたちでアームの内側に配置されることとなる。これと同じく、フランジ２３Ｂに設けられた段差部２３Ｂｓが下側板の貫通孔３３ｈに対して環状部材２７の内側から挿通されてその一部がアームの外側へ露出するかたちとなる。そして段差部２３Ｂｓよりも径方向の外側に突出したフランジ２３Ｂの端部が下側板２６と接触するかたちでアームの内側に配置されることとなる。こうした方法により、上側板２５と下側板２６とブシュ２３との組み立てを行う。尚、ブシュ２２の組立て工程も同様の方法で同時に行われる。
【００４７】
一方で、ブシュ２１については、まず下側板２６の貫通孔３１の下側からブシュ２１を挿入する。これによりブシュ２１の下側のフランジ２１Ｂと下側板２６の底面とが接触する。次にブシュ２１のフランジ２１Ａに設けられた段差部２１Ａｓが上側板２５の貫通孔２８に対して環状部材２７の内側から挿通されてその一部がアームの外側へ露出するかたちとなる。そして段差部２１Ａｓよりも径方向の外側に突出したフランジ２１Ａの端部が上側板２５と接触するかたちでアームの内側に配置されることとなる。こうした方法により、ブシュ２１の組み立てが上記ブシュ２２及びブシュ２３の組立て工程と同時に行われる。
【００４８】
このとき、各部材の隙間に、ペースト状のロウ材を塗布する。ロウ材は、組立後に塗布してもよいし、組立と並行しながら塗布してもよい。また、組立の際、上側板２５、下側板２６、環状部材２７及び各ブシュ２１〜２３の間を点状に溶接することにより仮留めすると、各部材の位置精度が向上するため、後述する２次工程自体を省略することも可能である。
【００４９】
第１アーム５を組み立て、接合部にロウ材を付着させると、真空加熱炉で加熱することによりロウ付けする（ロウ付け工程）。このとき、ニッケル系のロウ材の溶融温度（約１０００度）を目標温度とし、肉厚部分と肉薄部分等の温度差が過大とならないような昇温速度を維持しながら、徐々に加熱する（例えば１００℃／時間）。溶接の場合、接合部を一気に高温に加熱するが、ロウ付けではアーム全体を徐々に加熱することが可能であるため、急激な温度差による歪みの発生を抑制することができる。また、目標温度まで加熱してロウ材を溶融すると、各部材の温度差が過大とならないような降温速度で徐々に放熱させ、ロウ材を凝固させる。
【００５０】
また、このロウ付け工程においては、アーム全体を加熱処理することが可能であるため、各部材に付着した不純物を除去する工程を兼ねることができる。このため、他の製造工程において必要な洗浄工程、表面処理等を省略することができるといった効果を得ることができる。
【００５１】
続いて、各ブシュ２１〜２３の軸間距離等の精度を確保するために、切削加工等の機械加工を施す（２次加工）。なお上記したように、各ブシュ２１〜２３の位置精度が設計精度を満たす場合等、この２次加工が不要な場合にはこの工程を省略することも可能である。ちなみにこの２次加工では、予め確保した切削代分を切削し、１／１００ミリ単位〜１／１０ミリ単位の加工を行うため、加工における各部材の熱膨張が殆ど無く、加工面を冷却するための洗浄液を用いる必要がない。従って、洗浄液を除去するための工程も省略できる。
【００５２】
これに対し、溶接により接合する場合には、接合部が局所的に加熱されるため（ステンレス材の場合には、約１４００℃）、軸間距離等のずれがミリ単位で生じる。このため、２次加工に手間が掛かり、２次加工自体を省略することは不可能である。また溶接後の切削量が多くなるため、２次加工での部材の熱膨張を抑制するために、上記した洗浄液を用いる必要がある。洗浄液を用いると、その洗浄液を除去するための洗浄工程、表面処理等が必要となり、工程数が増加してしまう。ロウ付けを用いた製造工程では、上記したように、これらの工程を省略することができるため、溶接を用いた製造工程に比べ、工程数を少なくすることができる。また、溶接によって各部材を接合する場合、高温加熱された部分のみが溶接され、接合部に隙間が残りやすく、ビード（溶接痕）が残るといった欠点を有するが、ロウ付けでは、隙間にロウ材を行き渡せて強度を向上することができ、ビードを形成しないといった利点を有する。
【００５３】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、搬送ロボット１の各アーム５，８，１３，１６を製造する際に、アーム本体２０を構成する複数の上側板２５、下側板２６及び環状部材２７と、各ブシュ２１〜２３とから中空構造のアーム５，８，１３，１６を組み立て、それら部材を互いに接合する接合部にロウ材を付着させた。また、組み立てられたアームを真空加熱して、ロウ付けすることによって接合した。従って、各アーム５，８，１３，１６を中空構造にすることにより軽量化しつつ、溶接による接合のように部材を局所的に加熱しないので、アーム５，８，１３，１６の軸間距離等の精度を向上することができる。従って、軸間距離の調整等を目的とした、接合後の２次加工の負荷や工程数を軽減することができる。また、接合後の軸間距離等の変動が少ないので、各アーム５，８，１３，１６の精度を向上することができる。
【００５４】
（２）上記実施形態では、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７と、各ブシュ２１〜２３を、同種の材質から形成した。従って、ロウ付けの際に、ブシュ２１〜２３を組み込んだアーム全体を加熱しても、アーム本体２０と各ブシュ２１〜２３との温度差が過大とならないため、局所的な熱膨張を抑制し、歪みの発生を防ぐことができる。
【００５５】
（３）上記実施形態では、アーム本体２０を構成する各部材を、ニッケル鍍金が施された一般鋼材、パーマロイ鋼、又はインバー鋼、又はステンレス材、ニッケル系のロウ材との濡れ性が高い材料から形成した。このため、接合部を隙間無く、強固に固定することができる。
【００５６】
（４）上記実施形態では、上側板２５及び下側板２６に対して接合される環状部材２７の接合部、下側板２６及び下側板２６に対して接合される環状部材２７との接合部には、それらの部材をはみ出したロウ材によってそれらの部材の接続を補強するための段差が形
成されている。また、各ブシュ２１〜２３と上側板２５及び下側板２６とには段差が設けられている。このため、これらの段差が設けられることにより、ロウ材による補強を容易に行うことができる。従って、ロウ材は、各部材の接合面を接合するだけでなく、その外側も接合するため、上側板２５及び下側板２６の下面及び上面と、環状部材２７の外側面２７Ｄとが面一になるように接合するよりも、各部材を強固に固定することができる。また、各ブシュ２１〜２３と、上側板２５及び下側板２６とを強固に固定することができ、軸間距離の精度等を向上することができる。
【００５７】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ニッケル系のロウ材を用いたが、銀を主成分とするロウ材等、その他のロウ材を用いてもよい。また、ニッケル系のロウ材よりも溶融温度（融点）の低い半田を用いてもよい。
【００５８】
・上記実施形態では、棒状の各アーム５，８，１３，１６を構成する各部材をロウ付けによって製造したがアーム機構の他の部分を中空状に形成し、その部分を構成する構成部材をロウ付けによって接合してもよい。例えば、基板を支持する把持部（図示略）を中空状に形成し、把持部を構成する各部材をロウ付けによって形成してもよい。
【００５９】
・上記実施形態では、アームを構成する各部品を金属材から形成したが、搬送ロボット１が適用される条件に応じて変更してもよい。例えば、比較的低温のプロセスで用いられる場合には、樹脂板から形成してもよい。
【００６０】
・上記実施形態では、本発明の搬送装置を、２組のアームをリンク部材で連結したリンク機構を有する搬送ロボット１に具体化したが、この構成に限られることなく、その他の構成の搬送ロボットに具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施形態の搬送ロボットの斜視図。
【図２】アームの斜視図。
【図３】アームの分解斜視図。
【図４】アームの縦断面図。
【符号の説明】
【００６２】
１…真空搬送装置としての搬送ロボット、５…第１アーム、６…関節軸としての第１関節軸、７Ａ…関節軸としてのピン、８…第２アーム、９…関節軸としての第２関節軸、１０…関節軸としてのガイド軸、１３…第３アーム、１５…関節軸としてのガイド軸、１６…第４アーム、２０…アーム本体、２１〜２３…関節部材としてのブシュ、２５…アーム部材及び第２壁部としての上側板、２６…アーム部材及び第２壁部としての下側板、２７…アーム部材及び第１壁部としての環状部材、２７Ｅ〜２７Ｈ…アーム部材としての板状部材、３２…ロウ材、３３…接合部を構成するフィレット、３４〜３６…段差。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空搬送装置の製造方法及び真空搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置等を製造する製造装置には、真空中で所定の処理を施す各処理室等の間で基板等の搬送をおこなう搬送ロボットが備えられている。この搬送ロボットは、基板等を支持する支持部や、この支持部に連結され、モータを駆動源として基板等の搬入・搬出を行うアーム等を備えている。
【０００３】
従来より、この搬送ロボットのアームとして、鋳造によりその形状が形成されたアームや、金属ブロック材を切削加工することにより製造されたアームが多く採用されていた。このアームは、加工精度が高いといった利点を有するものの、アーム自体の高重量化が避けられず、駆動時の負荷が過大となる等の問題があった。このため、アルミニウム材等の軽量材を用いることにより、アームの軽量化を図っていた。
【０００４】
しかし、材質を変更することによりアームの軽量化を図る場合には、アームの材質が大きな制約を受ける。例えば、アームが高温となるような過酷環境下で搬送ロボットを使用する場合、熱によるアームの伸縮を抑制するために線膨張係数が小さい材質を選択する必要があるが、アルミニウム材は膨張率が高く、軽量且つ低膨張率といった条件を好適に満たす材質を選択することは困難であった。また、軽量化のためにアームの薄肉化を試みても、切削工程では限界があった。
【０００５】
一方、中空のパイプ部材を用いることにより軽量化を図るアームも提案されている（例えば、特許文献１参照）。このアームは、パイプ部材とその他の部品をアーク溶接等することにより形成されている。このようなアームは、アルミニウム材等を切削加工したアームに比べ、著しく軽量化を図ることができるといった利点を有する。また、軽量化における材料の制約を受けないため、材料の自由度が向上する。
【特許文献１】特開平１１−２５４３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、アームを構成する上記各部品を溶接にて接合する際、母材自体を高温で融解させるため、接合部の局所的な昇温に起因するアームの歪みが問題となる。アームの歪みが大きいと、関節軸の軸間距離、アーム長等の精度が低下し、搬送ロボットの動作に悪影響を及ぼすことがある。このため、溶接により発生する歪みを考慮して、各部品に切削代（しろ）を予め確保し、溶接後に各部品の位置調整を行う加工を行うことで精度の維持を図っているが、切削代を数ミリ単位で確保しなければならない他、上記加工での切削量が多くなり、手間が掛かる問題があった。また、溶接後の切削量が多い場合、加工面付近の熱膨張を抑制する切削液を使用する必要があるが、切削液を用いると、部品に付着した切削液を除去するための洗浄工程等を行わなければならず、工程数が増加する問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アームの軽量化を図りつつ、製造工程を簡略化することができる真空搬送装置の製造方法及び真空搬送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、アームを備えた真空搬送装置の製造方法において、複数の構成部材の接合部にロウ材を付着させて中空構造の前記アームを組み立てる工程と、組み立てられた前記アームを真空加熱して、ロウ付けする工程とを有することを要旨とする。
【０００９】
この方法によれば、アームを構成する複数のアーム部材が、ロウ付けによって接合される。従って、中空構造にすることによりアームを軽量化しつつ、各構成部材を接合する工程によって、大きな歪みが発生するのを抑制することができる。従って、部材位置の調整等を目的とした、接合後の加工における負荷や工程数を低減することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の真空搬送装置の製造方法において、前記構成部材は、アーム本体を構成する複数のアーム部材と、関節軸を支持する関節部材であって、前記アーム部材と前記関節部材とを、同種の材質から形成することを要旨とする。
【００１１】
この方法によれば、上記アーム部材と関節部材とが同種の材質から形成される。従って、ロウ付けの際に、アーム全体を加熱しても、各部材で生じる温度差を抑制できるため、局所的な熱膨張を抑制し、歪みの発生を抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の真空搬送装置の製造方法において、ニッケル鍍金が施された金属材からなる前記構成部材の前記接合部を、ニッケルを主成分とするロウ材により接合することを要旨とする。
【００１３】
この方法によれば、構成部材は、ニッケル鍍金が施された金属材からなる構成部材の接合部が、ニッケルを主成分とするロウ材により接合される。即ち、当該構成部材に対する濡れ性が高いロウ材を用いることで、接合部にロウ材を広く流動させ、接合部を強固に固定することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の真空搬送装置の製造方法において、ステンレス材からなる前記構成部材の前記接合部を、ニッケルを主成分とするロウ材により接合することを要旨とする。
【００１５】
この方法によれば、本体構成部材は、ステンレス材からなり、ニッケルを主成分とするロウ材により接合部が接合される。即ち、当該構成部材に対する濡れ性が高いロウ材を用いることで、接合部にロウ材を広く流動させ、接合部を強固に固定することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、複数のアーム部材から構成されるアーム本体と、関節軸を支持する関節部材とを有する中空構造のアームを備え、前記各アーム部材を互いに接合する接合部と、前記アーム部材と前記関節部材の接合部とがロウ材によって接合されていることを要旨とする。
【００１７】
この構成によれば、真空搬送装置は、複数のアーム部材から構成されるアーム本体と、関節軸を支持する関節部材とを有する中空構造のアームを備える。また、それらの各部材の接合部は、ロウ材によって接合されている。従って、中空構造にすることによりアームを軽量化しつつ、溶接による接合のように部材を局所的に加熱しないので、アームの軸間距離等の精度を向上することができる。従って、ロウ付け後の加工における負荷や工程数を低減しながら、精度の高いアームを製造することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の真空搬送装置において、前記アームを構成する第１壁部と、該第１壁部に対して接合される第２壁部との接合部には、前記第１壁部と及び前記第２壁部との間をロウ材によって補強するための段差が形成されていることを
要旨とする。
【００１９】
この構成によれば、アームの第１壁部と第２壁部との接合部には、第１壁部及び第２壁部との間をロウ材によって補強するための段差が設けられている。従って、この段差が設けられることにより、ロウ材によって接合部を補強できるため、各壁部を強固に固定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
上記したように、本発明によれば、中空構造のアームの精度を向上することができる真空搬送装置の製造方法及び真空搬送装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。図１は、本発明の真空搬送装置を具体化した搬送ロボット１の一例を示す。搬送ロボット１は、基板を真空下で処理する各処理室等の間で、処理前・処理後の基板を所定位置へ搬送する。この搬送ロボット１は、円筒状に形成されたマウントフランジ２を備えており、これが真空搬送室に固定されている。マウントフランジ２の上面２Ａには、２つの第１アーム５が旋回ブロック３を介して連結されている。各第１アーム５のうち、第１関節軸６が設けられた一端と、この一端に対して反対側に位置する他端との間には、板状の各リンク部材７がそれぞれ固定されている。各リンク部材７は、一端が各第１アーム５に関節軸としてのピン７Ａによってそれぞれ連結され、その他端が、第１アーム５に隣接する各第２アーム８にピン７Ａによってそれぞれ連結されている。第２アーム８は、第１アーム５と同様に中空構造をなし、第１アーム５と同一形状に形成されている。また第２アーム８は、その一端が、マウントフランジ２上に旋回ブロック３を介して回転可能に支持された関節軸としての各第２関節軸９に軸支され、第１アーム５の回動動作に従動して、第１アーム５と平行に回動する。また、図中左側の一方の第１アーム５の高さ位置は、図中右側の他方の第１アーム５の高さ位置に対して上方に位置しており、図中左側の第２アーム８は、相対的に高い位置に軸支された第１アーム５と連結されており、図中右側の第２アーム８の高さ位置よりも上方の位置に配置されている。
【００２２】
マウントフランジ２の内部には、複数の同心軸が設けられており、これらの同心軸は、前記マウントフランジ２に回転方向に拘束されるマウントフランジ２内のモータを駆動源としており、各々が所定方向に回動可能となっている。そして、前記複数の同心軸のうちの１つによって、第１関節軸６を保持する旋回ブロック３が旋回駆動される。また、前記複数の同心軸のうちの２つが、それぞれ前記図中左側の第１アーム５の第１関節軸６と前記図中右側の第１アーム５の第１関節軸６とに接続され、前記図中左側の第１アーム５の第１関節軸６に接続された同心軸によって、前記図中左側の第１アーム５の第１関節軸６が駆動される。また前記図中右側の第１アーム５の第１関節軸６に接続された同心軸によって、前記図中右側の第１アーム５の第１関節軸６が駆動される。つまり、前記図中左側の第１アーム５の第１関節軸６と前記図中右側の第１アーム５の第１関節軸６とは、各々独立して駆動することが可能である。尚、各第２アーム８の第２関節軸９も各第１関節軸６と同様に独立して駆動することが可能である。
【００２３】
また、各第１アーム５のうち、第１関節軸６が設けられた一端に対して反対側に位置する他端には、それぞれ第３アーム１３の長手方向の途中と連結される基軸１３ｂが軸支されている。各第３アーム１３の長手方向の一端には、その下方に延びるガイド軸１０が、載置板１１に固定された各支持部１２の案内溝１２Ａに沿ってそれぞれ擦動可能に支持されている。これら第３アーム１３は、中空構造をなし、第１アーム５とほぼ同様な形状に形成されている。そして各第３アーム１３は、その長手方向の一端がガイド軸１０を介して案内溝１２Ａに案内されるかたちで、対応する第１アーム５の回動動作に従って動作す
る。
【００２４】
また、各第２アーム８のうち、第２関節軸９が設けられた一端に対して反対側に位置する他端には、それぞれ第４アーム１６の長手方向の途中と連結される基軸１６ｂが軸支されている。各第４アーム１６の長手方向の一端には、その下方に延びるガイド軸１５が、載置板１１に固定された各支持部１４の案内溝１４Ａに沿ってそれぞれ擦動可能に支持されている。これら第４アーム１６は、中空構造をなし、第３アーム１３と同一形状に形成されている。そして各第４アーム１６は、その長手方向の一端がガイド軸１５を介して案内溝１４Ａに案内されるかたちで、対応する第２アーム８の回動動作に従って動作する。
【００２５】
これらの第３アーム１３及び第４アーム１６の先端には、略Ｔ字状の各リンク部材１８がピン１７によってそれぞれ支持されている。これにより、第４アーム１６は、第３アーム１３の回動動作に従動し、第３アーム１３と平行に回動する。
【００２６】
また、各リンク部材１８の側端には、１対の連結アーム１９Ａがそれぞれ固定されている。連結アーム１９Ａは、搬送対象の基板を載置する。
また、図中左側の第３アーム１３及び第４アーム１６の高さ位置は、それらのアーム１３，１６に連結された各アーム５，８の高さ位置のため、図中右側の第３アーム１３及び第４アーム１６の高さ位置よりも、上方の位置となっている。従って、図中左側の各アーム１３，１６に連結された連結アーム１９Ａは、右側の各アーム１３，１６に連結された連結アーム１９Ａに対して高さ方向において上方の位置にある。このため、例えば、２枚の基板を搬送する場合にも、各連結アーム１９に支持された基板の高さ位置が異なるので、各アームが伸縮又は回動しても基板を衝突させることなく搬送できる。また、これらの各アーム５，８，１３，１６が伸縮・回動等といった所定の動作を円滑に行うためには、アーム長、各回転軸の軸間距離等の精度が確保されていることが前提となる。
【００２７】
次に、第１アーム５の構成及びその製造方法について詳述する。尚、第２アーム８は第１アーム５と同じ構成であって、第３アーム１３及び第４アーム１６は、その基端の位置以外は第１アーム５と同じ構成であるとともに、各アーム８，１３，１６は、第１アーム５と同じ方法で製造されるため、それらの構成及び製造方法の説明を省略する。
【００２８】
図２に示すように、第１アーム５は、楕円形状のアーム本体２０と、関節部材としての各ブシュ２１〜２３とを備えている。第１ブシュ２１は、上記第１関節軸６を軸支し、第２ブシュ２２は、リンク部材７のピン７Ａを貫挿する。また、第３ブシュ２３は、上記ガイド軸１０を軸支する。
【００２９】
図３に示すように、アーム本体２０は、アーム部材及び第２壁部としての上側板２５と、下側板２６と、上側板２５及び下側板２６の間に固定された環状部材２７とを備えている。上側板２５は、厚さが数ミリ（例えば１〜５ミリ）の板金から形成されている。上側板２５は、楕円形状をなし、その一端に、第１ブシュ２１を貫挿するための貫通孔２８が貫通形成されている。また、その貫通孔２８が形成された一端と、反対側に位置する他端には、第３ブシュ２３を貫挿するための貫通孔３０が貫通形成されている。さらに、各貫通孔２８．３０の間であって、貫通孔３０側に偏った位置には、ピン７Ａを貫挿するための貫通孔２９が貫通形成されている。
【００３０】
また、下側板２６は、上側板２５と同一形状及び同一な大きさに形成され、上側板２５と同じ位置に、各貫通孔３１〜３３がそれぞれ貫通形成されている。
環状部材２７は、高さＨが一定の帯状に形成された各板状部材２７Ｅ〜２７Ｈの側端を仮留めすることによって環状に形成されている。本実施形態では、各板状部材２７Ｅ〜２７Ｈは、厚さが数ミリ（例えば１〜５ミリ）の板金から形成され、平板状の２つの板状部
材２７Ｅ，２７Ｆと、湾曲形成された２つの板状部材２７Ｇ，２７Ｈとを溶接接合することにより長尺状の楕円形状を形成している。
【００３１】
また、この環状部材２７の周壁部２７Ｃがなす楕円形状は、上側板２５及び下側板２６の外形である楕円形状よりも若干小さくなるように形成されている。このため、環状部材２７の周壁部２７Ｃ（第１壁部）が、上側板２５及び下側板２６（第２壁部）に対して垂直に接合された際に、上側板２５及び下側板２６の外周面（厚み方向の面）と環状部材２７の外側面とが面一にならず、接合部の全周に亘って段差が設けられるようになっている。また、上記板状部材２７Ｇ，２７Ｈには、アーム内部のガスや不純物等を排出するための脱気孔３７，３８が貫通形成されている。
【００３２】
また、上記した第１ブシュ２１は、内側に第１関節軸６を支持するためのすべり面からなる貫挿孔２１Ｃを有し、その上端及び下端にフランジ２１Ａ，２１Ｂをそれぞれ有している。このフランジ２１Ａにおけるその中心軸方向の端部には、同中心軸方向に延びる段差部２１Ａｓが貫挿孔２１Ｃの全周にわたり設けられている。第２ブシュ２２は、上記したピン７Ａを貫挿する貫挿孔２２Ｃを有し、その上端及び下端にフランジ２２Ａ，２２Ｂを有している。このフランジ２２Ａ、２２Ｂにおけるその中心軸方向の端部には、それぞれの中心軸方向に延びる段差部２２Ａｓと段差部２２Ｂｓが貫挿孔２２Ｃの全周にわたり設けられている。さらに、第３ブシュ２３は、内側にガイド軸１０を支持するためのすべり面からなる貫挿孔２３Ｃを有し、その上端及び下端にフランジ２３Ａ，２３Ｂをそれぞれ有している。このフランジ２３Ａ、２３Ｂにおけるその中心軸方向の端部には、それぞれ段差部２３Ａｓと段差部２３Ｂｓが貫挿孔２３Ｃの全周にわたり設けられている。
【００３３】
これらの上側板２５、下側板２６及び環状部材２７、及び各ブシュ２１〜２３は、互いを接合する接合部に微小な隙間を有し、それらの隙間にロウ材を流し込むロウ付け（ロウ接）によって接合される。ロウ付けでは、それらの接合部に、母材よりも融点の低いロウ材を付着させ、第１アーム５の形状に組み立てた状態で、ロウ材が溶融する温度まで第１アーム全体を加熱する。そして、各部材の隙間に溶融状態のロウ材を流動させた後、放熱してロウ材を凝固させる。
【００３４】
このようにロウ付けにより、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７、及び各ブシュ２１〜２３を接合すると、それらの材質の融点よりも低い温度で接合することができるため、アーク溶接等により母材自体を溶融して接合するよりも、各部材の熱膨張を抑制することができる。特に、本実施形態のように、アームの軽量化を図るために、薄い板金を用いて上側板２５、下側板２６及び環状部材２７からアーム５を形成する場合、溶接により接合すると歪みが大きくなりやすいため、母材を溶融せずロウ材により接合することによって母材の歪みを抑制することができる。また、上側板２５及び下側板２６の間に環状部材２７を固定した殻状の構造とすることで、搬送動作の際に加わるねじれ等に対する強度を向上したモノコック構造とすることができる。
【００３５】
上側板２５、下側板２６及び環状部材２７は、同種の材質から形成されている。この材質としては、高温（５００℃程度）の基板を支持しても、第１アーム５が熱膨張による悪影響を受けないような、比較的小さい線膨張係数を有する材質が選択されている。このような材質として、例えば、パーマロイ鋼、インバー鋼等を好適に用いることができる。これらの材質は、線膨張係数が比較的小さく、搬送ロボット１のアームに要求される剛性を有しているとともに、後述するロウ材との濡れ性を向上するためのニッケル鍍金が可能である。また、ステンレス材、一般鋼材も好適に用いることができる。これらの材質は、線膨張係数が比較的小さく、剛性に優れるとともに、ロウ材との濡れ性も優れている。
【００３６】
ロウ付けに用いられるロウ材は、主成分をニッケルとするロウ材を好適に用いることが
できる。ニッケル系のロウ材は、比較的低い融点を有するため、ロウ付けの際の加熱温度を比較的低く設定することが可能となり、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７、及び各ブシュ２１〜２３の熱膨張を抑制することができる。また、耐熱性及び耐食性が高く、錆びにくい利点を有し、第１アーム５に用いられる材質との濡れ性も優れている。
【００３７】
また、各ブシュ２１〜２３は、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７の材質と、同種の材質から形成されている。即ち、各ブシュ２１〜２３の材質の組成が、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７の材質の組成とほぼ同じであればよい。例えば上側板２５等がステンレス材からなる場合には、各ブシュ２１〜２３をステンレス材から形成することが好ましく、上側板２５等がパーマロイ鋼又はインバー鋼からなる場合には、各ブシュ２１〜２３をパーマロイ鋼又はインバー鋼からそれぞれ形成することが好ましい。
【００３８】
ロウ付けによって接合された第１アーム５の横断面を図４に示す。ロウ付けされた第１アーム５は、内側に空隙４０を備えた中空状に形成され、アーム重量の軽量化が図られている。尚、図３及び図４では便宜上、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７の厚さを変更して図示しているが、実際には、より薄い金属板からなる。
【００３９】
また、上側板２５の下面２５Ｂと環状部材２７の上端２７Ａとの間の隙間、下側板２６の上面２６Ａ及び環状部材２７の下端２７Ｂとの間の隙間にはロウ材が介在し、それらの部材を接合している。さらに、上側板２５及び下側板２６と、各ブシュ２１〜２３のフランジ２１Ａ〜２３Ａ，２１Ｂ〜２３Ｂとの間の隙間にも、ロウ材が介在している。
【００４０】
また、上記したように、環状部材２７の上端２７Ａ及び下端２７Ｂがなす楕円形状は、上側板２５及び下側板２６の外形よりも小さいため、図中左側の拡大図に示すように、上側板２５と環状部材２７との接合部には段差３５が形成される。この接合部における段差３５は、環状部材２７の上端を取り囲むように設けられている。
【００４１】
この段差３５は、上側板２５と環状部材２７との間からはみ出したロウ材３２によって、上側板２５の下面２５Ｂと環状部材２７の外側面２７Ｄとを補強する、いわゆるフィレット３３を容易に形成するために設けられている。フィレット３３は、ロウ材３２の表面張力により形成された曲面（メニスカス）を有し、段差３５を埋めるように形成される。このフィレット３３が、接合部全域に亘って形成されることにより、上側板２５の下面と環状部材２７の上端２７Ａとからなる接合面をロウ材３２で接合するだけでなく、その接合面の外側からも補強することができるため、上側板２５及び環状部材２７を強固に固定することができる。
【００４２】
また、下側板２６の上面２６Ａと環状部材２７の下端２７Ｂにも段差３６が形成されている。この段差３６には、下側板２６と環状部材２７とを接合するロウ材によりフィレットが形成されている。
【００４３】
さらに、第１ブシュ２１の各フランジ２１Ａ，２１Ｂ、第２ブシュ２２のフランジ２２Ａ，２２Ｂ及び第３ブシュ２３のフランジ２３Ａ，２３Ｂと、アーム本体２０との間には、段差が設けられている。図中右側の拡大図に示すように、例えば第２ブシュ２２のフランジ２２Ａと上側板２５との隙間に流し込まれたロウ材３２は、その段差３４にフィレット３３を形成する。これにより、上記各部材を強固に固定することができる。
【００４４】
次に、第１アーム５の製造方法について説明する。まず、上記した材質の板金を切断して、上側板２５及び下側板２６と、環状部材２７を構成する板状部材２７Ｅ〜２７Ｈを形成する（材料取り）。また、各ブシュ２１〜２３には、必要に応じて１／１００ミリ単位〜１／１０ミリ単位のロウ付け後の切削代（しろ）を確保する。なおこのような切削代は
、ロウ付けが施された後の各ブシュ２１〜２３の位置精度が設計要件を満たさない場合（２次加工が必要となる場合）にのみ必要とされる。通常、各ブシュ２１〜２３とこれらに対応する貫通孔との間の嵌合隙間は１／１００ミリ単位で保証されている。そのため上述した各ブシュ２１〜２３の位置精度は主にこれらの組み付け精度に左右されるものであるから、こうした組み付け精度さえ組み付け治具等により確保されていれば、当然ながら上述した切削代が不要となる。
【００４５】
次に、所定の形状に形成された板金に対し、貫通孔を形成する等の加工を行って、上側板２５、下側板２６、環状部材２７を形成する（１次加工）。このとき、上側板２５及び下側板２６に対し、各貫通孔２８〜３３をそれぞれ形成し、板状部材２７Ｇ，２７Ｈに対し、脱気孔３７，３８を形成する。また、板状部材２７Ｇ，２７Ｈを湾曲状に形成し、環状部材２７を構成する各板状部材２７Ｅ〜２７Ｈの接合部を溶接する。尚、パーマロイ鋼、インバー鋼等を用いる場合には、溶接した後に鍍金を施してもよい。
【００４６】
さらに、上側板２５、下側板２６、環状部材２７及び各ブシュ２１〜２３を、第１アーム５の形状に組み立てる（組立工程）。この場合、ブシュ２３のフランジ２３Ａに設けられた段差部２３Ａｓが上側板２５の貫通孔３０に対して環状部材２７の内側から挿通されてその一部がアームの外側へ露出するかたちとなる。そして段差部２３Ａｓよりも径方向の外側に突出したフランジ２３Ａの端部が上側板２５と接触するかたちでアームの内側に配置されることとなる。これと同じく、フランジ２３Ｂに設けられた段差部２３Ｂｓが下側板の貫通孔３３ｈに対して環状部材２７の内側から挿通されてその一部がアームの外側へ露出するかたちとなる。そして段差部２３Ｂｓよりも径方向の外側に突出したフランジ２３Ｂの端部が下側板２６と接触するかたちでアームの内側に配置されることとなる。こうした方法により、上側板２５と下側板２６とブシュ２３との組み立てを行う。尚、ブシュ２２の組立て工程も同様の方法で同時に行われる。
【００４７】
一方で、ブシュ２１については、まず下側板２６の貫通孔３１の下側からブシュ２１を挿入する。これによりブシュ２１の下側のフランジ２１Ｂと下側板２６の底面とが接触する。次にブシュ２１のフランジ２１Ａに設けられた段差部２１Ａｓが上側板２５の貫通孔２８に対して環状部材２７の内側から挿通されてその一部がアームの外側へ露出するかたちとなる。そして段差部２１Ａｓよりも径方向の外側に突出したフランジ２１Ａの端部が上側板２５と接触するかたちでアームの内側に配置されることとなる。こうした方法により、ブシュ２１の組み立てが上記ブシュ２２及びブシュ２３の組立て工程と同時に行われる。
【００４８】
このとき、各部材の隙間に、ペースト状のロウ材を塗布する。ロウ材は、組立後に塗布してもよいし、組立と並行しながら塗布してもよい。また、組立の際、上側板２５、下側板２６、環状部材２７及び各ブシュ２１〜２３の間を点状に溶接することにより仮留めすると、各部材の位置精度が向上するため、後述する２次工程自体を省略することも可能である。
【００４９】
第１アーム５を組み立て、接合部にロウ材を付着させると、真空加熱炉で加熱することによりロウ付けする（ロウ付け工程）。このとき、ニッケル系のロウ材の溶融温度（約１０００度）を目標温度とし、肉厚部分と肉薄部分等の温度差が過大とならないような昇温速度を維持しながら、徐々に加熱する（例えば１００℃／時間）。溶接の場合、接合部を一気に高温に加熱するが、ロウ付けではアーム全体を徐々に加熱することが可能であるため、急激な温度差による歪みの発生を抑制することができる。また、目標温度まで加熱してロウ材を溶融すると、各部材の温度差が過大とならないような降温速度で徐々に放熱させ、ロウ材を凝固させる。
【００５０】
また、このロウ付け工程においては、アーム全体を加熱処理することが可能であるため、各部材に付着した不純物を除去する工程を兼ねることができる。このため、他の製造工程において必要な洗浄工程、表面処理等を省略することができるといった効果を得ることができる。
【００５１】
続いて、各ブシュ２１〜２３の軸間距離等の精度を確保するために、切削加工等の機械加工を施す（２次加工）。なお上記したように、各ブシュ２１〜２３の位置精度が設計精度を満たす場合等、この２次加工が不要な場合にはこの工程を省略することも可能である。ちなみにこの２次加工では、予め確保した切削代分を切削し、１／１００ミリ単位〜１／１０ミリ単位の加工を行うため、加工における各部材の熱膨張が殆ど無く、加工面を冷却するための洗浄液を用いる必要がない。従って、洗浄液を除去するための工程も省略できる。
【００５２】
これに対し、溶接により接合する場合には、接合部が局所的に加熱されるため（ステンレス材の場合には、約１４００℃）、軸間距離等のずれがミリ単位で生じる。このため、２次加工に手間が掛かり、２次加工自体を省略することは不可能である。また溶接後の切削量が多くなるため、２次加工での部材の熱膨張を抑制するために、上記した洗浄液を用いる必要がある。洗浄液を用いると、その洗浄液を除去するための洗浄工程、表面処理等が必要となり、工程数が増加してしまう。ロウ付けを用いた製造工程では、上記したように、これらの工程を省略することができるため、溶接を用いた製造工程に比べ、工程数を少なくすることができる。また、溶接によって各部材を接合する場合、高温加熱された部分のみが溶接され、接合部に隙間が残りやすく、ビード（溶接痕）が残るといった欠点を有するが、ロウ付けでは、隙間にロウ材を行き渡せて強度を向上することができ、ビードを形成しないといった利点を有する。
【００５３】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、搬送ロボット１の各アーム５，８，１３，１６を製造する際に、アーム本体２０を構成する複数の上側板２５、下側板２６及び環状部材２７と、各ブシュ２１〜２３とから中空構造のアーム５，８，１３，１６を組み立て、それら部材を互いに接合する接合部にロウ材を付着させた。また、組み立てられたアームを真空加熱して、ロウ付けすることによって接合した。従って、各アーム５，８，１３，１６を中空構造にすることにより軽量化しつつ、溶接による接合のように部材を局所的に加熱しないので、アーム５，８，１３，１６の軸間距離等の精度を向上することができる。従って、軸間距離の調整等を目的とした、接合後の２次加工の負荷や工程数を軽減することができる。また、接合後の軸間距離等の変動が少ないので、各アーム５，８，１３，１６の精度を向上することができる。
【００５４】
（２）上記実施形態では、上側板２５、下側板２６及び環状部材２７と、各ブシュ２１〜２３を、同種の材質から形成した。従って、ロウ付けの際に、ブシュ２１〜２３を組み込んだアーム全体を加熱しても、アーム本体２０と各ブシュ２１〜２３との温度差が過大とならないため、局所的な熱膨張を抑制し、歪みの発生を防ぐことができる。
【００５５】
（３）上記実施形態では、アーム本体２０を構成する各部材を、ニッケル鍍金が施された一般鋼材、パーマロイ鋼、又はインバー鋼、又はステンレス材、ニッケル系のロウ材との濡れ性が高い材料から形成した。このため、接合部を隙間無く、強固に固定することができる。
【００５６】
（４）上記実施形態では、上側板２５及び下側板２６に対して接合される環状部材２７の接合部、下側板２６及び下側板２６に対して接合される環状部材２７との接合部には、それらの部材をはみ出したロウ材によってそれらの部材の接続を補強するための段差が形
成されている。また、各ブシュ２１〜２３と上側板２５及び下側板２６とには段差が設けられている。このため、これらの段差が設けられることにより、ロウ材による補強を容易に行うことができる。従って、ロウ材は、各部材の接合面を接合するだけでなく、その外側も接合するため、上側板２５及び下側板２６の下面及び上面と、環状部材２７の外側面２７Ｄとが面一になるように接合するよりも、各部材を強固に固定することができる。また、各ブシュ２１〜２３と、上側板２５及び下側板２６とを強固に固定することができ、軸間距離の精度等を向上することができる。
【００５７】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ニッケル系のロウ材を用いたが、銀を主成分とするロウ材等、その他のロウ材を用いてもよい。また、ニッケル系のロウ材よりも溶融温度（融点）の低い半田を用いてもよい。
【００５８】
・上記実施形態では、棒状の各アーム５，８，１３，１６を構成する各部材をロウ付けによって製造したがアーム機構の他の部分を中空状に形成し、その部分を構成する構成部材をロウ付けによって接合してもよい。例えば、基板を支持する把持部（図示略）を中空状に形成し、把持部を構成する各部材をロウ付けによって形成してもよい。
【００５９】
・上記実施形態では、アームを構成する各部品を金属材から形成したが、搬送ロボット１が適用される条件に応じて変更してもよい。例えば、比較的低温のプロセスで用いられる場合には、樹脂板から形成してもよい。
【００６０】
・上記実施形態では、本発明の搬送装置を、２組のアームをリンク部材で連結したリンク機構を有する搬送ロボット１に具体化したが、この構成に限られることなく、その他の構成の搬送ロボットに具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施形態の搬送ロボットの斜視図。
【図２】アームの斜視図。
【図３】アームの分解斜視図。
【図４】アームの縦断面図。
【符号の説明】
【００６２】
１…真空搬送装置としての搬送ロボット、５…第１アーム、６…関節軸としての第１関節軸、７Ａ…関節軸としてのピン、８…第２アーム、９…関節軸としての第２関節軸、１０…関節軸としてのガイド軸、１３…第３アーム、１５…関節軸としてのガイド軸、１６…第４アーム、２０…アーム本体、２１〜２３…関節部材としてのブシュ、２５…アーム部材及び第２壁部としての上側板、２６…アーム部材及び第２壁部としての下側板、２７…アーム部材及び第１壁部としての環状部材、２７Ｅ〜２７Ｈ…アーム部材としての板状部材、３２…ロウ材、３３…接合部を構成するフィレット、３４〜３６…段差。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アームを備えた真空搬送装置の製造方法において、
複数の構成部材の接合部にロウ材を付着させて中空構造の前記アームを組み立てる工程と、
組み立てられた前記アームを真空加熱して、ロウ付けする工程とを有することを特徴とする真空搬送装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の真空搬送装置の製造方法において、
前記構成部材は、アーム本体を構成する複数のアーム部材と、関節軸を支持する関節部材であって、
前記アーム部材と前記関節部材とを、同種の材質から形成することを特徴とする真空搬送装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の真空搬送装置の製造方法において、
ニッケル鍍金が施された金属材からなる前記構成部材の前記接合部を、ニッケルを主成分とするロウ材により接合することを特徴とする真空搬送装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の真空搬送装置の製造方法において、
ステンレス材からなる前記構成部材の前記接合部を、ニッケルを主成分とするロウ材により接合することを特徴とする真空搬送装置の製造方法。
【請求項５】
複数のアーム部材から構成されるアーム本体と、関節軸を支持する関節部材とを有する中空構造のアームを備え、
前記各アーム部材を互いに接合する接合部と、前記アーム部材と前記関節部材の接合部とがロウ材によって接合されていることを特徴とする真空搬送装置。
【請求項６】
請求項５に記載の真空搬送装置において、
前記アームを構成する第１壁部と、該第１壁部に対して接合される第２壁部との接合部には、前記第１壁部と及び前記第２壁部との間をロウ材によって架橋するための段差が形成されていることを特徴とする真空搬送装置。
【請求項１】
アームを備えた真空搬送装置の製造方法において、
複数の構成部材の接合部にロウ材を付着させて中空構造の前記アームを組み立てる工程と、
組み立てられた前記アームを真空加熱して、ロウ付けする工程とを有することを特徴とする真空搬送装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の真空搬送装置の製造方法において、
前記構成部材は、アーム本体を構成する複数のアーム部材と、関節軸を支持する関節部材であって、
前記アーム部材と前記関節部材とを、同種の材質から形成することを特徴とする真空搬送装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の真空搬送装置の製造方法において、
ニッケル鍍金が施された金属材からなる前記構成部材の前記接合部を、ニッケルを主成分とするロウ材により接合することを特徴とする真空搬送装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の真空搬送装置の製造方法において、
ステンレス材からなる前記構成部材の前記接合部を、ニッケルを主成分とするロウ材により接合することを特徴とする真空搬送装置の製造方法。
【請求項５】
複数のアーム部材から構成されるアーム本体と、関節軸を支持する関節部材とを有する中空構造のアームを備え、
前記各アーム部材を互いに接合する接合部と、前記アーム部材と前記関節部材の接合部とがロウ材によって接合されていることを特徴とする真空搬送装置。
【請求項６】
請求項５に記載の真空搬送装置において、
前記アームを構成する第１壁部と、該第１壁部に対して接合される第２壁部との接合部には、前記第１壁部と及び前記第２壁部との間をロウ材によって架橋するための段差が形成されていることを特徴とする真空搬送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１４９１６６（Ｐ２０１０−１４９１６６Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３２０８０（Ｐ２００８−３３２０８０）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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