知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-28
(54)【発明の名称】コンパクトなトラバースロボット
(51)【国際特許分類】
H01L 21/677 20060101AFI20230421BHJP
B25J 9/06 20060101ALI20230421BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 A
B25J9/06 D
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022551540
(86)(22)【出願日】2021-03-02
(85)【翻訳文提出日】2022-08-26
(86)【国際出願番号】 US2021020381
(87)【国際公開番号】W WO2021178348
(87)【国際公開日】2021-09-10
(31)【優先権主張番号】62/983,846
(32)【優先日】2020-03-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514062448
【氏名又は名称】パーシモン テクノロジーズ コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】ＰＥＲＳＩＭＭＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＣＯＲＰ．
【住所又は居所原語表記】２００ Ｈａｒｖａｒｄ Ｍｉｌｌ Ｓｑｕａｒｅ Ｗａｋｅｆｉｅｌｄ， ＭＡ ０１８８０ ＵＳ
(74)【代理人】
【識別番号】100127188
【弁理士】
【氏名又は名称】川守田 光紀
(72)【発明者】
【氏名】ホシェク マルチン
【テーマコード（参考）】
3C707
5F131
【Ｆターム（参考）】
3C707AS25
3C707BS15
3C707CT04
3C707CY27
3C707HS26
5F131AA02
5F131AA03
5F131BA00
5F131CA39
5F131DA02
5F131DA22
5F131DA42
5F131DB04
5F131DB52
5F131DB57
5F131DB58
5F131DB62
5F131DB64
(57)【要約】
好適な実施形態の一例である装置は、スピンドルプラットフォームと、第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームと、スピンドルプラットフォーム及びトラバースプラットフォームに連結される昇降システムと、スピンドルプラットフォームに接続される可動アームとを備える。可動アームはスピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、第１リンクに接続される第２リンクと、第２リンクに接続される第３リンクとを有する。前記装置は更に、スピンドルプラットフォームに接続され、第１リンクを回動させる第１アクチュエータと、可動アームに配されて第２リンクを回動させる第２アクチュエータとを備える。第１アクチュエータはスピンドルプラットフォームから第１リンクに延び、スピンドルプラットフォームと第１リンクの合計の厚さを占める。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スピンドルプラットフォームと；第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成される昇降システムと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータと、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータと；
を備え、前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める、装置。
【請求項2】
前記少なくとも１つの第１アクチュエータと前記少なくとも１つの第２アクチュエータとは垂直方向で重なるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記第１アクチュエータは前記第２アクチュエータと入れ子になるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記トラバースプラットフォーム上にリニアガイドシステムをさらに備え、該リニアガイドシステムは、直線方向において、前記トラバースプラットフォームの動きを拘束するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記リニアガイドシステムは、前記トラバースプラットフォーム上に少なくとも１つのリニアベアリングを備え、前記少なくとも１つのリニアベアリングは、レールに係合し、前記レール上をスライドするように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項6】
前記トラバースプラットフォーム上に設けられたリニアアクチュエーションシステムをさらに備え、該リニアアクチュエーションシステムは、前記トラバースプラットフォームを直線方向に移動させるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記リニアアクチュエーションシステムは、リニアアクチュエータと少なくとも１つの位置センサとを有する、請求項６に記載の装置。
【請求項8】
前記リニアアクチュエータは、少なくとも１つのコイルを有する永久磁石モータを有し、前記少なくとも１つのコイルは、トラックと磁気的に係合するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項9】
前記少なくとも１つの位置センサは、前記トラバースプラットフォーム上に配置され、制御手段を用いて直線方向に沿って制御されるように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項10】
前記昇降システムは少なくとも１つの連結部を有し、該少なくとも１つの連結部は、前記トラバースプラットフォームと前記スピンドルプラットフォームとの間に延在し、前記スピンドルプラットフォームと前記スピンドルプラットフォームに対して回動可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項11】
前記少なくとも１つの連結部は、回転アクチュエータを使用して前記トラバースプラットフォーム上で回動可能である、請求項１０に記載の装置。
【請求項12】
前記回転アクチュエータは、前記トラバースプラットフォームに対して前記スピンドルプラットフォームを実質的に水平な位置に維持するために、制御手段を用いて制御可能である、請求項１１に記載の装置。
【請求項13】
前記昇降システムは、カウンターバランススプリングをさらに有する、請求項１に記載の装置。
【請求項14】
第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームを提供することと；スピンドルプラットフォームを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成される昇降システムを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータを提供すること、及び、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータを提供することと；
を含み、前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める、方法。
【請求項15】
前記少なくとも１つの第１アクチュエータと前記少なくとも１つの第２アクチュエータとは垂直方向で重なるように構成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記トラバースプラットフォーム上にリニアガイドシステムを提供することを含み、該リニアガイドシステムは、直線方向において、前記トラバースプラットフォームの動きを拘束するように構成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項17】
前記トラバースプラットフォーム上に設けられたリニアアクチュエーションシステムを提供することを含み、該リニアアクチュエーションシステムは、前記トラバースプラットフォームを直線方向に移動させるように構成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項18】
位置センサおよび制御手段を使用して、第１の方向において前記トラバースプラットフォームの移動を制御することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項19】
制御手段を使用して、第２の方向において前記スピンドルプラットフォームの移動を制御することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項20】
少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラム命令を格納する少なくとも１つの不揮発性メモリとを備える装置であって、前記コンピュータプログラム命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに実行されると、前記装置に、トラバースプラットフォームを第１の方向に移動させることと；
前記トラバースプラットフォームと前記スピンドルプラットフォームとに連結される昇降システムを作動させて、前記スピンドルプラットフォームを、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動させることと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームを操作することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータ手段と、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータ手段とを作動させることと；
を遂行させるように構成され、前記第１アクチュエータ手段は、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める、装置。
【請求項21】
前記第１アクチュエータ手段と前記第２アクチュエータ手段とを入れ子状にするようにされる、請求項２０に記載の装置。
【請求項22】
前記トラバースプラットフォームを前記第１の方向に移動させることは、前記トラバースプラットフォームをレールに沿って移動させるためにリニア駆動システムを使用することを含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項23】
前記トラバースプラットフォームをレールに沿って移動させるためにリニア駆動システムを使用することは、マグネットトラックに沿って配されたコイルを有する永久磁石モータを作動させることを含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項24】
前記トラバースプラットフォームの位置を感知するために、前記トラバースプラットフォーム上の位置センサと共に、前記少なくとも１つのプロセッサ及び前記少なくとも１つの非一時的メモリを使用することをさらに含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項25】
前記スピンドルプラットフォームを前記トラバースプラットフォームに対して水平にするために、前記少なくとも１つのプロセッサ及び前記少なくとも１つの非一時的メモリを、昇降システムと共に使用することを更に含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項26】
第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームと；第１アクチュエータ及び、前記第１アクチュエータに接続される第１制御部を有するスピンドルプラットフォームと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記第１アクチュエータに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される少なくとも１つの第２リンクとを有し、前記第２リンクは、少なくとも１つの第２アクチュエータを有すると共に、前記少なくとも１つの可動アームの第２制御部によって制御され、前記少なくとも１つの第１アクチュエータは前記第１リンクの回動を引き起こすよう構成され、前記少なくとも１つの第２アクチュエータは前記第２リンクの回動を引き起こすよう構成される、前記少なくとも１つの可動アームと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成されると共に、前記トラバースプラットフォーム上に第３アクチュエータと、前記第３アクチュエータに接続される第３制御部とを有する、昇降システムと；
を備え、前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める、装置。
【請求項27】
前記第１アクチュエータは前記第２アクチュエータと入れ子状になっている、請求項２６に記載の装置。
【請求項28】
前記第１制御部、前記第２制御部、及び前記第３制御部は、マスター制御部によって通信ネットワークを介して調整される、請求項２６に記載の装置。
【請求項29】
前記マスター制御部は前記トラバースプラットフォームに配される、請求項２８に記載の装置。
【請求項30】
前記マスター制御部は前記トラバースプラットフォームの外部に配される、請求項２８に記載の装置。
【請求項31】
前記トラバースプラットフォームは、リニアベアリング及びレールのシステムに沿って第１の方向に移動するように構成される、請求項２６に記載の装置。
【請求項32】
前記トラバースプラットフォームを前記第１の方向に移動させるように構成される磁石及びコイルのシステムをさらに備える、請求項３１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に記載された例示的かつ非限定的な実施形態は、一般に、材料ハンドリング真空環境システム等の用途に利用することができるトラバースロボットであって、垂直方向にコンパクトなトラバースロボットに関するものである。
【先行技術の簡単な説明】
【0002】
材料処理ロボットは、駆動装置に結合されたロボットアームを備え、軌道またはレールシステムに沿って移動することが可能である。ロボットアームは、上部リンクと、上部リンク上の下部リンクと、下部リンク上のエンドエフェクタとを備えてもよい。エンドエフェクタは、材料処理作業においてペイロードを取り扱うように構成され得る。駆動装置は、ロボットアームに結合されたスピンドルアセンブリと、スピンドルアセンブリをＺ方向（垂直方向）に上下に動かすためのＺ軸機構と、同軸に積層された１つ以上のモータとを備える。ロボットアームは真空環境下で位置決めおよび動作が可能であり、駆動装置は大気環境下で位置決めを行うことが可能である。ロボットアームが動作する空間において、真空環境を封じ込めるためにベローズを用いてもよい。スピンドルアセンブリ、スピンドルアセンブリの垂直移動のためのＺ軸機構、及び／又は同軸に積層されたモータは、一般に、ロボットが動作する真空チャンバにかなりの深さと容積を必要とする。
【摘要】
【0003】
ある見方によれば、装置は、
スピンドルプラットフォームと；
第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成される昇降システムと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータと、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータと；
を備える。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
スピンドルプラットフォームと；
第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成される昇降システムと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータと、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータと；
を備える。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
【0004】
別の見方によれば、方法は、
第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームを提供することと；
スピンドルプラットフォームを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成される昇降システムを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータを提供すること、及び、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータを提供することと；
を含む。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームを提供することと；
スピンドルプラットフォームを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成される昇降システムを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータを提供すること、及び、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータを提供することと；
を含む。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
【0005】
別の見方によれば、装置は、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラム命令を格納する少なくとも１つの不揮発性メモリとを備え、前記コンピュータプログラム命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに実行されると、前記装置に、
トラバースプラットフォームを第１の方向に移動させることと；
前記トラバースプラットフォームと前記スピンドルプラットフォームとに連結される昇降システムを作動させて、前記スピンドルプラットフォームを、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動させることと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームを作動させることと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータ手段と、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータ手段とを作動させることと；
を遂行させるように構成される。
前記第１アクチュエータ手段は、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
トラバースプラットフォームを第１の方向に移動させることと；
前記トラバースプラットフォームと前記スピンドルプラットフォームとに連結される昇降システムを作動させて、前記スピンドルプラットフォームを、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動させることと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームを作動させることと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータ手段と、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータ手段とを作動させることと；
を遂行させるように構成される。
前記第１アクチュエータ手段は、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
【0006】
別の見方によれば、装置は、
第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームと；
第１アクチュエータ及び、前記第１アクチュエータに接続される第１制御部を有するスピンドルプラットフォームと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記第１アクチュエータに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される少なくとも１つの第２リンクとを有し、前記第２リンクは、少なくとも１つの第２アクチュエータを有すると共に、前記少なくとも１つの可動アームの第２制御部によって制御され、前記少なくとも１つの第１アクチュエータは前記第１リンクの回動を引き起こすよう構成され、前記少なくとも１つの第２アクチュエータは前記第２リンクの回動を引き起こすよう構成される、前記少なくとも１つの可動アームと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成されると共に、前記トラバースプラットフォーム上に第３アクチュエータと、前記第３アクチュエータに接続される第３制御部とを有する、昇降システムと；
を備える。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームと；
第１アクチュエータ及び、前記第１アクチュエータに接続される第１制御部を有するスピンドルプラットフォームと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記第１アクチュエータに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される少なくとも１つの第２リンクとを有し、前記第２リンクは、少なくとも１つの第２アクチュエータを有すると共に、前記少なくとも１つの可動アームの第２制御部によって制御され、前記少なくとも１つの第１アクチュエータは前記第１リンクの回動を引き起こすよう構成され、前記少なくとも１つの第２アクチュエータは前記第２リンクの回動を引き起こすよう構成される、前記少なくとも１つの可動アームと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成されると共に、前記トラバースプラットフォーム上に第３アクチュエータと、前記第３アクチュエータに接続される第３制御部とを有する、昇降システムと；
を備える。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
【図面の簡単な説明】
【0007】
前述の態様や他の特徴について、添付図面を参照しつつ以下に説明する。
【0008】
【0009】
【図1A】コントローラを有するトラバース型ロボットの略図である。
【0010】
【0011】
【0012】
【図2A】トラバース型ロボットのモータに対するコントローラの位置を示す略図である。
【図2B】トラバース型ロボットのモータに対するコントローラの位置を示す略図である。
【図2C】トラバース型ロボットのモータに対するコントローラの位置を示す略図である。
【図2D】トラバース型ロボットのモータに対するコントローラの位置を示す略図である。
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【図6】カウンターバランス機能を有する、代替的且つ例示的なロボットの実施形態の概略図である。
【0017】
【図7A】は、ロボット用昇降機構の代替的な例示的実施形態の略図である。
【図7B】は、ロボット用昇降機構の代替的な例示的実施形態の略図である。
【図7C】は、ロボット用昇降機構の代替的な例示的実施形態の略図である。
【0018】
【0019】
【図7E】作動モータがロボットのアームに配置されている例示的なロボットの概略図である。
【0020】
【0021】
【0022】
【図8】上腕と２つの前腕を有するロボットアームの略図である。
【実施形態の詳細説明】
【0023】
図面に示す例示的な実施形態を参照して様々な特徴を説明するが、実施形態の多くの代替形態においてこれらの特徴を具体化できることを理解すべきである。また、要素や材料に関して任意の適切なサイズ、形状もしくは種類を採用することができることも理解すべきである。。
【0024】
図０Ａ－０Ｃを参照すると、既存の真空環境材料処理トラバースロボットの一例が一般的に１０で示されている。これは以下で"ロボット１０"と称される。ロボット１０は駆動装置１４に結合されたロボットアーム１２を備える。ロボットアーム１２は真空環境に配置されて作動可能であり、駆動装置１４は大気環境に配置されている。図示のように、ロボットアーム１２は、上部リンク１６と、２つの下部リンク１８と、下部リンク１８の各々に１つずつ設けられた２つのエンドエフェクタ２０とを有する。駆動ユニット１４は、ロボットアーム１２に結合されたスピンドルアセンブリ２４と、スピンドルアセンブリ２４を上下に動かし、それによってロボットアーム１２のＺ方向の垂直作動を提供するためのＺ軸機構２６（ボールねじなど）と、同軸に積層された１つまたは複数のモータ２８とから構成される。ロボットアーム１２が動作する空間の真空環境を封じ込めるために、ベローズ３０が使用されてもよい。ロボット１０は、トラック３４又はレールに沿って、Ｘ方向（図０Ａの矢印Ｘで示す）に移動してもよい。ロボット１０は、図０Ｂに示されるように、２つのトラック３４またはレールに沿って移動してもよい。折り畳まれた状態において、図０Ｃに示されるように、上部エンドエフェクタ２０は、下部エンドエフェクタ２０を完全に覆ってもよい。
【0025】
本発明の１つの目的は、ロボットが占有する垂直方向の空間を縮小し、その結果として、ロボットが動作する真空チャンバの深さと容積を縮小することである。
【0026】
本発明によるトラバースロボットの例示的実施形態を図１Ａ－図１Ｃ（２）に図解的に描く。以下、この例示的実施形態を"ロボット１００"と称する。図１Ａは、制御システム１０６を有するロボット１００の側面図である。ロボット１００の追加の図が図１Ｂ（１）－図１Ｂ（３）に提供され、ロボット１００の内部構成要素の配置例が図１Ｃ（１）および図１Ｃ（２）に図解的に描かれている。
【0027】
図１Ａに示すように、ロボット１００は、定置基部１０８によって支持されてもよく、線形誘導および作動システム１１０、トラバースプラットフォーム１１２、昇降機構１１４、スピンドルプラットフォーム１１６、ロボットアーム１２０、および制御システム１０６を備えてもよい。
【0028】
定置基部１０８は、ロボット１００を支持するように構成される構造体であってもよい。一例として、定置基部１０８は、ロボット１００の走行方向（例えば、Ｘ軸に沿ったＸ方向）に沿った長さを有するプレート又はフレーム、真空チャンバの床又は壁、又はロボット１００を支持できる任意の他の適切な構造であってもよい。
【0029】
リニアガイド・アクチュエーションシステム１１０は、定置基部１０８に対するトラバースプラットフォーム１１２の（例えば図１ＡにおけるＸ軸に沿った方向への）走行を可能するように構成されるリニアガイド構造およびリニアアクチュエータシステムを備えてもよい。
【0030】
図１Ａの例で図式的に示されるように、リニアガイド構造は、リニアベアリング構造によって形成されてもよい。一例として、リニアベアリング構造は、定置基部１０８に取り付けられた１つまたは複数のリニアベアリングレール１２４と、トラバースプラットフォーム１１２に取り付けられた１つまたは複数のリニアベアリングブロック１２６とを備えてもよい。リニアガイド及びアクチュエーションシステム１１０のリニアガイド部分は、リニアベアリングレール１２４との接触を防止し、ごみがリニアベアリングブロック１２６（又は他の１つ又は複数のリニアベアリング）を汚染することを防止し、微粒子がリニアベアリングブロック１２６（又は他の１つ又は複数のリニアベアリング）から移行することを防止するように構成されるシールドシステムを備えてもよい。
【0031】
あるいは、リニアガイド構造は、車輪およびレールのシステム、ケーブルまたはベルト懸架システム、磁気支持システム、または定置基部１０８に対するトラバースプラットフォーム１１２の動きを拘束するように構成される他の任意の適切な構造であってもよい。
【0032】
図１Ｃ（１）および図１Ｃ（２）の例に図式的に示されているように、リニアアクチュエータシステムは、１つまたは複数のリニアアクチュエータおよび１つまたは複数の位置センサ１１１を有してもよい。位置センサ１１１は、トラバースプラットフォーム１１２上にあるものとして図示されているが、位置センサ１１１は、リニアガイド・アクチュエーションシステム１１０上またはその中のどこにあってもよいことが理解されるべきである。リニアアクチュエータシステムのリニアアクチュエータは、定置基部１０８に取り付けられてもよい不動部分と、トラバースプラットフォーム１１２に取り付けられてもよい可動部分とを有していてもよい。リニアアクチュエータは、例えば永久磁石モータなどのリニアモータ１３０であってもよい。可動部分は、トラバースプラットフォーム１１２の底面上のコイル１３２（例えば、移動コイル構造）を有するフォーサー（ｆｏｒｃｅｒ）で構成されてもよく、不動部分は、定置基部１０８上の磁石トラック１３４によって形成されてもよい。可動磁石構造では、可動部分は、トラバースプラットフォーム１１２上の磁石板からなり、不動部分は、定置基部１０８上のコイル１３２が形成されたトラックによって形成されてもよい。
【0033】
あるいは、リニアアクチュエータは、実質的にロボット１００の所望の走行方向に定置基部１０８とトラバースプラットフォーム１１２の間に力を生成できる他の任意の適切な構造に基づくことができ、例えばベルト駆動、バンド駆動、ケーブル駆動、ボールねじ、リードねじに基づくことができる。
【0034】
リニアアクチュエータの位置センサ１１１は、所望の走行方向（Ｘ軸に沿った方向）に沿ったトラバースプラットフォーム１１２の位置を測定するように構成されてもよい。一例として、位置センサ１１１は、光学的、磁気的、誘導的、または容量性位置エンコーダなどの位置エンコーダ、レーザ干渉計であってもよい。または、所望の走行方向に沿ったトラバースプラットフォーム１１２の位置を直接的または（ベルト駆動、バンド駆動、ケーブル駆動、ボールねじ、リードスクリュー等の場合は）間接的に測定できる任意の他の適切なデバイスであってもよい。
【0035】
位置センサ１１１からの測定値は、ロボット１００の所望の走行方向（Ｘ軸に沿った方向）に沿った、定置基部１０８に対するトラバースプラットフォーム１１２の所望の移動や所望の停止位置を達成するために、制御システム１０６によってリニアアクチュエータ（例えば、リニアモータ１３０）を制御するために利用されてもよい。
【0036】
昇降機構１１４は、スピンドルプラットフォーム１１６をトラバースプラットフォーム１１２に対して垂直方向に（又は、より正確には、垂直運動成分を含む方法で）相対的に移動させると共に、スピンドルプラットフォーム１１６のトラバースプラットフォーム１１２に対する角度姿勢を安定させる（例えば、スピンドルプラットフォーム１１６を実質的に水平に保つ）ように構成される１又は複数の昇降連結部１３６を有してもよい。例えば、図１Ａ、図１Ｂ（１）、及び図１Ｃ（１）に従い、昇降連結部品１３６は、回転駆動装置でありうる昇降機構モータ１４０によって作動する平行四辺形の構成を有してもよい。回転駆動（又は他の昇降機構モータ１４０）は、回転モータ及び回転センサを備えてもよい。（例えばスピンドルプラットフォーム１１６を実質的に水平に保つための）スピンドルプラットフォーム１１６の移動制御は、制御システム１０６を使用して実施されてもよい。
【0037】
一般に、昇降機構１１４の１つ又は複数の昇降連結部１３６の各々は、１つ又は複数のリンク、（回転式または別の適切なタイプの）ジョイント、および／またはベルト、バンド、またはケーブルを利用するプーリー構造を有してもよい。つ以上の昇降連結部１３６は、１つ以上の回転モータ、リニアモータ、ストラット、または任意の他の適切な作動手段によって作動されてもよい。
【0038】
図１Ａ、図１Ｂ（１）、図１Ｂ（２）、及び図１Ｃ（１）の例に描かれているように、昇降機構１１４の１つ以上の昇降連結部１３６は、トラバースプラットフォーム１１２の一方又は両方の側に配置されてもよい。図１Ｂ（２）は、トラバースプラットフォーム１１２の両側に昇降連結部１３６が配置されている例を示している。他の例として、１つ以上の昇降連結部１３６が、トラバースプラットフォーム１１２の１つの面又は両方の面に配置されてもよい。あるいは、１つ以上の昇降連結部１３６が、トラバースプラットフォーム１１２の任意の適切な位置に配置されてもよい。
【0039】
スピンドルプラットフォーム１１６は、ロボットアーム１２０と、ロボットアーム１２０またはロボットアーム１２０の一部を駆動または作動させるように構成される１つまたは複数のモータとを担持してもよい。一例として、図１Ｃ（１）に図式的に描かれているように、ロボットアーム１２０の第１リンク１４２（上腕）は、回転ジョイントを介してスピンドルプラットフォーム１１６に結合されてもよく、モーター（モーターＴ）のステータ１４４は、スピンドルプラットフォーム１１６に取り付けられてもよく、モーター（モーターＴ）のロータ１４６は、ロボットアーム１２０の第１リンク１４２に取り付けられてもよい。モータ（モータＴ）は、都合よくロボットアーム１２０の第１リンク１４２まで突出し、及び／又はロボットアーム１２０の第１リンク１４２の中に延び、スピンドルプラットフォーム１１６とロボットアーム１２０の第１リンク１４２の合計の厚さ（高さ）を利用してもよい。あるいは、モータ（モータＴ）のステータ１４４は、ロボットアーム１２０の第１リンク１４２に取り付けられてもよく、モータ（モータＴ）のロータ１４６は、スピンドルプラットフォーム１１６に取り付けられてもよい。図１Ｃ（１）にはモータＴが内部ロータ構成で示されているが、モータＴは外部ロータ構成であってもよいし、任意の適切なタイプであってもよい。
【0040】
図１Ｂ（１）の例を参照すると、ロボットアーム１２０は、第１リンク１４２（上腕）と、２つの前腕（前腕Ａ １５０及び前腕Ｂ １５２）と、２つの手首リンク（手首リンクＡ １５４及び手首リンクＢ １５６）とを有し、それぞれが１以上のエンドエフェクタ１６０を搭載し、そのそれぞれがペイロードを受け入れるよう構成されても良い。前腕１５０、１５２の各々は、回転関節（肘関節Ａ１６４および肘関節Ｂ１６６）を介して第１リンク１４２に結合されてもよい。２つのモータ（図１Ｃ（１）に示すモータＡ及びモータＢ）が第１リンク１４２に取り付けられてもよく、それぞれが２つの前腕１５０、１５２のうちの１つに結合される。手首リンク１５４、１５６の各々は、回転関節（手首関節Ａ１７０及び手首関節Ｂ１７２）を介して前腕１５０、１５２のうちの１つに結合されてもよい。ロボットアーム１２０は、手首リンク１５４、１５６の一方の角度を拘束するように構成される２つのベルトドライブ（ベルト駆動装置）、バンドドライブ（バンド駆動装置）、又はケーブルドライブ（ケーブル駆動装置）をさらに備えてもよい。（バンドドライブＡ、Ｂは、図１Ｃ（１）において、前腕１５０、１５２にそれぞれ示されている。）ベルト駆動装置、バンド駆動装置、またはケーブル駆動装置は、参照によりその全体がここに組み込まれる米国特許第９，１４９，９３６号、第９，８４０，００４号、第９，８８９，５５７号、および第１０，２２４，２３２号に記載されるように、円形プーリーおよび／または非円形プーリーを採用してもよい。
【0041】
トラバースプラットフォーム１１２、スピンドルプラットフォーム１１６、及びロボットアーム１２０は、これらに取り付けられたモータ及び他のアクティブコンポーネントによって生じる熱を除去するように構成される特徴を備えてもよい。一例として、ロボットアーム１２０及びスピンドルプラットフォーム１１６は、互いに向き合い、放射メカニズムや、残留ガスが存在する場合には伝導及び対流メカニズムを通じて、ロボットアーム１２０からスピンドルプラットフォーム１１６に熱が伝達されることを可能にする、（平面、円筒形、又は任意の適切な形状の）１つ又は複数の表面を備えてもよい。同様に、トラバースプラットフォーム１１２及びスピンドルプラットフォーム１１６は、放射や、残留ガスが存在する場合は熱伝導及び対流を使用して、ロボットアーム１２０から熱を取り出すように構成される表面を備えてもよい。
【0042】
ロボット１００の制御システム１０６は、例えば、ユーザまたはホストシステムから外部入力を受け取り、位置エンコーダ（簡略化のため図示せず）から個々の運動軸（モータ）の位置を読み取り、その情報を処理して、モータに電圧を印加して所望の運動を行い、および／または所望の位置を達成することができる。
【0043】
一例の実施形態では、例えば図２Ａに図解されているように、ロボット１００内アクチュエータ（モータ）は、それぞれアクチュエータに近接して配置された制御モジュール（複数可）により制御されてもよい。スピンドルプラットフォーム１１６に位置する１つ又は複数のアクチュエータ（例えば、モータＴ）は、スピンドルプラットフォーム１１６に取り付けられた、またはスピンドルプラットフォーム１１６に位置するコントローラまたは制御システムまたは１つ又は複数の制御モジュール２００によって制御されてもよい。昇降機構１１４の１つ又は複数のアクチュエータ（例えば、昇降機構モータ１４０）は、トラバースプラットフォーム１１２上に（またはトラバースプラットフォーム内に）位置するコントローラまたは１つ又は複数の制御モジュール２１０によって制御されてもよい。ロボットアーム１２０内の１つ又は複数のアクチュエータは、ロボットアーム１２０内のコントローラまたは１つ又は複数の制御モジュール２１８によって制御されてもよい。制御モジュール２００、２１０、２１８は、例えば、通信ネットワーク２１２を介して、マスターコントローラ２２０によって調整されてもよい。マスターコントローラ２２０は、トラバースプラットフォーム１１２に位置してもよく、ホスト通信システム２２８と通信することができるマスターコントローラ２２０と昇降機構１１４の制御モジュール２１０は、別々の装置であってもよいし、単一の統合された装置に組み合わされてもよい。あるいは、図２Ｂに図式的に描かれているように、マスターコントローラ２２０は、トラバースプラットフォーム１１２の外側に置かれてもよく、定置基部１０８に対して動かない状態で存在してもよい。いずれの構成においても、マスターコントローラ２２０は、１つまたは複数のプロセッサ２２２と、本明細書に記載されるような動作を実行するように構成されるプレグラム命令を有する１つまたは複数のメモリ２２４を有してもよい。
【0044】
別の例示的な実施形態では、エンコーダ信号２３８およびモータ線は、図２Ｃおよび図２Ｄに図式的に示すように、集中コントローラ２４０にもたらされてもよい。集中コントローラ２４０は、トラバースプラットフォーム１１２内にあってもよく、又はトラバースプラットフォーム１１２の外側にあってもよい（定置基部１０８に対して動かないようにされてもよい）。あるいは、図２Ａ－図２Ｄの構成の任意の組み合わせが使用されてもよい。集中コントローラ２４０は、１つまたは複数のプロセッサ２４２と、本明細書に記載されるような動作を実行するように構成されるプレグラム命令を有する１つまたは複数のメモリ２４４を有してもよい。
【0045】
【0046】
昇降機構１１４およびロボットアーム１２０は、電力を供給し、電気信号を伝送し、ロボット１００内で流体（気体および／または液体）を循環させるための構成を備えてもよい。これらの構成は、制御システム（電力供給および電気信号伝送）のために、また、熱除去（流体循環）を増進するために必要とされ得る。回転ジョイントによって結合された構成要素間の電力供給、信号伝送、および／または流体循環を支援し得る例示的な構成は、図３Ａに３００で図式的に描かれており、"構成３００"と称される。
【0047】
図３Ａに示すように、ベローズ３０４は、回転ジョイント３０６によって結合された構成要素の内部空間を接続するために利用され、１つ又は複数のケーブル及び／又は１つ又は複数のホースのための通路３０８を提供することができる。形状ガイド３１０は、１つ又は複数のケーブル及び／又は１つ又は複数のホースを拘束し、１つ又は複数のケーブル及び／又は１つ又は複数のホースがベローズ３０４及び他の構成要素に対して擦れるのを防止するために使用されてもよい。
【0048】
図３Ａの例示的な構成３００では、ベローズ３０４の内部空間は、それが接続するロボット構成要素の内部空間と実質的に同じ圧力であってよく、それは外部真空環境の圧力よりも高くてもよい。あるいは、ベローズ３０４の安定性を高めるために、図３Ｂに図式的に示すように、低圧環境がベローズ３０４の内部にあるような構成を採用することもできる。図３Ｂにおいて、ベローズ３０４は圧縮された状態で示されている。
【0049】
ロータリージョイントを介した電力供給、信号伝達、および／または流体循環を支援し得る他の構成例が米国特許第１０，５６９，４３０号に記載されており、その全体が参照により本書に組み込まれるものとする。
【0050】
ロボット１００の定置基部とトラバースプラットフォーム１１２との間で電力および通信信号を伝送するために、追加の構成が使用されてもよい。例えば、サービスループ、誘導結合、容量結合、光通信リンク、または無線周波数通信システムが、この目的のために採用されてもよい。
【0051】
ロボット１００は、図４Ａ（１）－４Ａ（３）及び４Ｂ（１）－４Ｂ（３）に図解的に示されるように、定置基部１０８に沿って走行し、スピンドルプラットフォーム１１６を上昇させ、ロボットアーム１２０を回転させ、ロボットアーム１２０の各エンドエフェクタを伸長させることができる。一例として、図４Ａ（１）－４Ａ（３）は、ロボット１００が定置基部１０８に対してとりうる状態の１つを描いている。この状態において、スピンドルプラットフォーム１１６は下降し、両方のエンドエフェクタ１６０は引っ込んでいる。別の例として、図４Ｂ（１）－図４Ｂ（３）は、ロボット１００が定置基部１０８に対してとりうる状態の別の１つを描いている。この状態において、スピンドルプラットフォーム１１６は上昇し、エンドエフェクタ１６０の一方は伸長している。
【0052】
図１Ａの例示的な実施形態の特徴的な点は、ロボット１００のモータと他の構成要素とが、垂直方向に入れ子になっているか、または重なっていてよいことである。すなわち、実質的に同じ垂直空間を共有していることである。特に、図５Ａおよび５Ｂに図示されているように、スピンドルプラットフォーム１１６が下降し、倒れた状態にあるときに、そのようになっている。図５Ａに示されるように、スピンドルプラットフォーム１１６がトラバースプラットフォーム１１２に対して倒されているとき、またはロボットアーム１２０が格納位置にあるときでさえ、モータＴの一部はロボットアーム１２０の第１リンク１４２の中に突出しうる。これにより、ロボット１００が占める垂直方向の空間が減少し、その結果、ロボット１００が動作し得る真空チャンバの深さ及び容積が減少する。また、少なくともモータＡとモータＢとは、ロボット１００によって占有される垂直空間をさらに減少させるために、折り畳まれた状態でモータＴと入れ子になっていてもよい。
【0053】
本発明によるトラバースロボット１００の代替的な例示的な実施形態が、図６－８に図式的に描かれている。
【0054】
昇降機構１１４は、昇降機構１１４アクチュエータ（モータ）上のトルク又は力を低減するために、カウンターウェイト又はばね（例えば、コイルばね又はねじりばね）のようなカウンターバランス機能を備えてもよい。張力がかけられたコイルばね６００を利用するカウンターバランス機能を有する例示的な実施形態が、図６に図解的に描かれている。代替的に、任意の他の適切なカウンターバランス機能を使用してもよい。
【0055】
例示的な代替的昇降機構が図７Ａに図式的に描かれており、以下にこれを"昇降機構７１４"と表記する。昇降機構７１４はリンク７１６を有してもよく、このリンクは、回転ジョイント７２０及び７２２のそれぞれによってトラバースプラットフォーム１１２及びスピンドルプラットフォーム１１６に結合されてもよい。昇降機構７１４は、バンド７３２（又はベルト又はケーブル）を駆動するように構成されるアクチュエータ又はモータ７３０をさらに有してもよい。この例において、アクチュエータ又はモータ７３０は、トラバースプラットフォーム１１２に対するスピンドルプラットフォーム１１６の同じ角度の向きを保つように駆動される。例えば、スピンドルプラットフォーム１１６を実質的に水平に保つように駆動される。この構成では、図示されているように、第１のプーリー７３４がトラバースプラットフォーム１１２に取り付けられてもよく、第２のプーリー７３６がスピンドルプラットフォーム１１６に取り付けられてもよい。
【0056】
図７Ａに示されるように、リンク７１６は、トラバースプラットフォーム１１２に取り付けられた回転モータＲＭによって作動させられてもよい。回転モータＲＭがリンク７１６を作動させてトラバースプラットフォーム１１２に対して回動させると、スピンドルプラットフォーム１１６はトラバースプラットフォーム１１２に対して高度を変化させる。代替的に、回転モータＲＭは、スピンドルプラットフォーム１１６に取り付けられてもよい。別の代替例として、昇降機構７１４のリンク７１６を作動させるために、リニアモータ、ストラット、または任意の他の適切な作動手段が使用されてもよい。
【0057】
別の例示的な代替昇降機構が、図７Ｂに７５０で図式的に示されている。昇降機構７５０は、第１リンク７５４及び第２リンク７５６から構成されてもよい連結部を備えてもよい。第１リンク７５４は、第１回転ジョイント７６０によってトラバースプラットフォーム１１２に結合されてもよく、第２リンク７５６は、第２回転ジョイント７６２によって第１リンク７５４に結合されてもよく、スピンドルプラットフォーム１１６は、第３回転ジョイント７６４によって第２リンク７５６に結合されてもよい。昇降機構７５０の連結部は、トラバースプラットフォーム１１２に対するスピンドルプラットフォーム１１６の角度姿勢が変わらないように維持するように構成される、２つのベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブを更に備えてもよい。これらは例えば、スピンドルプラットフォーム１１６を実質的に水平に保つように構成されてもよい。
【0058】
図７Ｂに示すように、第１のベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブは、第１リンク７５４の内側に位置し、トラバースプラットフォーム１１２に取り付けられた第１のプーリー７７０と、第２リンク７５６に取り付けられた第２のプーリー７７２とを連結してもよい。トラバースプラットフォーム１１２に取り付けられた第１のプーリー７７０の直径は、第２リンク７５６に取り付けられた第２のプーリー７７２の直径の２倍であってよい。第２のベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブは、第２リンク７５６の内側に配置され、第２のプーリー７７２をスピンドルプラットフォーム１１６上の第３のプーリー７７４に連結してもよい。第３のプーリー７７４の直径は、第２のプーリー７７２の直径の約２倍であってよく、第１のプーリー７７０の直径と同じか同じくらいであってもよい。
【0059】
図７Ｂをさらに参照すると、昇降機構７５０リンクの第１リンク７５４は、トラバースプラットフォーム１１２の中または上にある回転モータＲＭによって作動させられてもよい。この構成では、回転モータＲＭが、第１リンク７５４がトラバースプラットフォーム１１２に対して回動するように第１リンク７５４を作動させると、スピンドルプラットフォーム１１６がトラバースプラットフォーム１１２に対して垂直に移動する。代替的に、リニアモータ、ストラット、または他の任意の適切な作動手段が、昇降機構７５０を作動させるために使用されてもよい。
【0060】
図７Ｂの例示的な昇降機構７５０は、同じジョイント間長さの２つリンクと円形プーリーとで示されているが、２つリンクは、不等なジョイント間長さであってもよく、プーリーの一部または全部は、非円形であってもよい。あるいは、任意の適切な数のリンクおよびプーリーのタイプが使用されてもよい。第１リンク７５４及び第２リンク７５６によって規定される連結部は、トラバースプラットフォーム１１２の一方又は両方の側に配置され、スピンドルプラットフォーム１１６の一方又は両方の側に結合されてもよい。
【0061】
別の例として、図７Ｃに図式的に示すように、昇降機構７５０の第１リンク７５４及び第２リンク７５６によって規定される１つ又は複数の連結部は、トラバースプラットフォーム１１２の前面及び／又は後面に配置されて、スピンドルプラットフォーム１１６の（側面ではなく）前面及び／又は後面に結合されてもよい。あるいは、昇降機構７５０の第１リンク７５４及び第２リンク７５６は、トラバースプラットフォーム１１２とスピンドルプラットフォーム１１６との間の任意の適切な位置に配設されてもよい。
【0062】
ここで図７Ｄ（１）及び図７Ｄ（２）を参照すると、ロボットアーム７０２を有する例示的な実施形態ロボット７００の簡略化した断面図が示されている。例示的なロボット７００は、１つ以上のリニアベアリング及びリニアアクチュエーションシステムを利用してもよい。例示的なロボット７００において、スピンドルプラットフォーム７６６は、１つ以上のリニアベアリング７６８及びリニアアクチュエータによって支持されてもよい。リニアアクチュエータは、以前の例と同様に、レール７６９などのレール又は軌道システム上の、フォーサー／コイル構造などであってもよい。スピンドルプラットフォーム７６６は、例えば、適切なＺ軸機構２６（例えば、ボールねじ駆動、リードスクリュー、バンド駆動、ベルト駆動、ケーブル駆動、リニアモータ、または任意の他の適切な作動手段）により、上下に動かされることができる。図示されるように、ベローズ７７６は、スピンドルプラットフォーム７６６が上下に動くことを可能にしながら、真空環境を収容するためにも利用され得る。ロボット７００の高さは、図７Ｅに図解的に示されるように、上部アーム７７８を作動させるモータＭをロボットアーム７０２に再配置することによって、本明細書に開示される他の実施例と比較して低減することができる。
【0063】
昇降機構を有しない本発明によるトラバースロボットの例示的な実施形態が、図７Ｆ（１）及び７Ｆ（２）に図式的に描かれており、以下これを"ロボット７８０"と称する。ロボット７８０は、ベース７８４に直接取り付けられたロボットアーム７８２を備える。ロボットアーム７８２は、レール７６９（またはトラック）に沿ってスライドするように構成される１つまたは複数のリニアベアリング７６８を利用する。ロボット７８０はまた、以前の例示的な実施形態と同様に、リニアアクチュエーションシステムを含む。
【0064】
選択された例示的実施形態と、既存技術を表すロボットとの比較が、図７Ｇ（１）、７Ｇ（２）、７Ｇ（３）、及び７Ｇ（４）に提供される。図７Ｇ（１）は、既存技術を表すロボット１０の簡略化された断面図を示し、図７Ｇ（２）は、２つのモータＭがロボットアーム８０２に再配置されたトラバースロボット８００の例示的実施形態を示す。図７Ｇ（３）は、前述の連結部に基づく昇降機構を有する例示的実施形態、例えば、ロボット１００を描いている。図７Ｇ（４）は、昇降機構がない例示的実施形態、例えば、ロボット７８０を描いている。
【0065】
上記の例示的な実施形態の一部として、単一の昇降機構によって支持された単一のスピンドルプラットフォームが示されているが、スピンドルプラットフォーム及び昇降機構の数は複数であってもよい。昇降機構を有さない実施形態も存在しうる。
【0066】
例示的な代替ロボットが図８に１０００で図式的に描かれており、以下これを、"ロボット１０００"と称する。ロボット１０００は、定置基部１０８によって支持され、これまでの実施例と同様に、リニアガイド及びアクチュエーションシステム１１０、トラバースプラットフォーム１１２、昇降機構１１４、スピンドルプラットフォーム１１６、及び制御システム１０６を備えてもよい。アーム１０１２がスピンドルプラットフォーム１１６に取り付けられ、アーム１０１２は、それぞれがエンドエフェクタを担持する上腕１０１４及び２つの前腕１０１６を有し、前腕１０１６は、同軸回転ジョイント（肘関節１０２０と呼ぶ）を介して上腕１０１４に結合される。上腕１０１４は、それぞれが２つの前腕１０１６のうちの１つを作動させるように構成される２つのモータ（モータＡおよびモータＢ）を収容してもよい。図８は、外部ロータを有する構成のモータＡおよびＢを示しているが、モータＡおよびＢは、内部ロータ構成であってもよい。あるいは、任意の適切なモータ構成、タイプ、および設計が使用されてもよい。
【0067】
本書に記載された図に示されたベアリング、ベアリングの構成、およびベアリングの位置は、説明のためだけのものであり、目的は、個々の部品が一般的に互いに対してどのように拘束され得るかを伝えることであることに留意されたい。ベアリング、ベアリングの構成及びベアリングの位置は、任意の適切なものを使用することができる。
【0068】
制御システムの様々な構成要素間の通信手段として通信ネットワークを説明したが、無線ネットワークやポイントツーポイントバスなど、マスターコントローラと制御モジュールとの間の任意の他の適切な通信手段を利用することができる。
【0069】
本明細書に記載される特徴は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第１６／７８８，９９３号、第１６／７８８，９７３号、および第１５／２９４，０９９号に記載される特徴と共に使用することができる。
【0070】
ある例示的実施形態において、装置は、
スピンドルプラットフォームと；
第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成される昇降システムと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータと、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータと；
を備える。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
スピンドルプラットフォームと；
第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成される昇降システムと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータと、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータと；
を備える。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
【0071】
前記少なくとも１つの第１アクチュエータと前記少なくとも１つの第２アクチュエータとは垂直方向で重なるように構成されてもよい。前記第１アクチュエータは、前記第２アクチュエータと入れ子になるように構成されてもよい。前記装置は、前記トラバースプラットフォーム上にリニアガイドシステムをさらに備えてもよい。その場合、該リニアガイドシステムは、直線方向において、前記トラバースプラットフォームの動きを拘束するように構成されている。前記リニアガイドシステムは、前記トラバースプラットフォーム上に少なくとも１つのリニアベアリングを備え、前記少なくとも１つのリニアベアリングは、レールに係合し、前記レール上をスライドするように構成されてもよい。前記装置は、前記トラバースプラットフォーム上に設けられたリニアアクチュエーションシステムをさらに備えてもよい。その場合、該リニアアクチュエーションシステムは、前記トラバースプラットフォームを直線方向に移動させるように構成されている。前記リニアアクチュエーションシステムは、リニアアクチュエータと少なくとも１つの位置センサとを有していてもよい。前記リニアアクチュエータは、少なくとも１つのコイルを有する永久磁石モータを有してもよく、その場合、前記少なくとも１つのコイルは、トラックと磁気的に係合するように構成されている。前記少なくとも１つの位置センサは、前記トラバースプラットフォーム上に配置されてもよく、制御手段を用いて直線方向に沿って制御されるように構成されてもよい。前記昇降システムは少なくとも１つの連結部を有してもよく、その場合、該少なくとも１つの連結部は、前記トラバースプラットフォームと前記スピンドルプラットフォームとの間に延在し、前記スピンドルプラットフォームと前記スピンドルプラットフォームに対して回動可能である。前記少なくとも１つの連結部は、回転アクチュエータを使用して前記トラバースプラットフォーム上で回動可能であってもよい。前記回転アクチュエータは、前記トラバースプラットフォームに対して前記スピンドルプラットフォームを実質的に水平な位置に維持するために、制御手段を用いて制御可能であってもよい。前記昇降システムは、カウンターバランススプリングをさらに有してもよい。
【0072】
別の例示的実施形態において、方法は、第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームを提供することと；
スピンドルプラットフォームを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成される昇降システムを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータを提供すること、及び、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータを提供することと；
を含む。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
スピンドルプラットフォームを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成される昇降システムを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームを提供することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータを提供すること、及び、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータを提供することと；
を含む。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
【0073】
前記少なくとも１つの第１アクチュエータと前記少なくとも１つの第２アクチュエータとは垂直方向で重なるように構成されてもよい。前記方法は、前記トラバースプラットフォーム上にリニアガイドシステムを提供することを含んでもよい。その場合、該リニアガイドシステムは、直線方向において、前記トラバースプラットフォームの動きを拘束するように構成されている。前記方法は、前記トラバースプラットフォーム上に設けられたリニアアクチュエーションシステムを提供することを含んでもよい。。その場合、該リニアアクチュエーションシステムは、前記トラバースプラットフォームを直線方向に移動させるように構成されている。前記方法は、位置センサおよび制御手段を使用して、第１の方向において前記トラバースプラットフォームの移動を制御することを含んでもよい。前記方法は、制御手段を使用して、第２の方向において前記スピンドルプラットフォームの移動を制御することをさらに含んでもよい。
【0074】
別の例示的実施形態において、装置は、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラム命令を格納する少なくとも１つの不揮発性メモリとを備え、前記コンピュータプログラム命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに実行されると、前記装置に、
トラバースプラットフォームを第１の方向に移動させることと；
前記トラバースプラットフォームと前記スピンドルプラットフォームとに連結される昇降システムを作動させて、前記スピンドルプラットフォームを、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動させることと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームを操作することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータ手段と、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータ手段とを作動させることと；
を遂行させるように構成される。
前記第１アクチュエータ手段は、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
トラバースプラットフォームを第１の方向に移動させることと；
前記トラバースプラットフォームと前記スピンドルプラットフォームとに連結される昇降システムを作動させて、前記スピンドルプラットフォームを、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動させることと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記スピンドルプラットフォームに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される第２リンクと、前記第２リンクに接続される第３リンクとを有する少なくとも１つの可動アームを操作することと；
前記スピンドルプラットフォームに接続され、前記第１リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第１アクチュエータ手段と、前記少なくとも１つの可動アームに配され、前記第２リンクの回動を引き起こすように構成される少なくとも１つの第２アクチュエータ手段とを作動させることと；
を遂行させるように構成される。
前記第１アクチュエータ手段は、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
【0075】
前記装置は更に、前記第１アクチュエータ手段と前記第２アクチュエータ手段とを入れ子状にするようにされてもよい。前記トラバースプラットフォームを前記第１の方向に移動させることは、前記トラバースプラットフォームをレールに沿って移動させるためにリニア駆動システムを使用することを含んでもよい。前記トラバースプラットフォームをレールに沿って移動させるためにリニア駆動システムを使用することは、マグネットトラックに沿って配されたコイルを有する永久磁石モータを作動させることを含んでいてもよい。前記装置は、前記トラバースプラットフォームの位置を感知するために、前記トラバースプラットフォーム上の位置センサと共に、少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つの非一時的メモリを使用することをさらに含んでもよい。前記装置は、前記スピンドルプラットフォームを前記トラバースプラットフォームに対して水平にするために、前記少なくとも１つのプロセッサ及び前記少なくとも１つの非一時的メモリを、昇降システムと共に使用することを更に備えてもよい。
【0076】
別の例示的実施形態において、装置は、第１の方向に移動するように構成されるトラバースプラットフォームと；
第１アクチュエータ及び、前記第１アクチュエータに接続される第１制御部を有するスピンドルプラットフォームと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記第１アクチュエータに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される少なくとも１つの第２リンクとを有し、前記第２リンクは、少なくとも１つの第２アクチュエータを有すると共に、前記少なくとも１つの可動アームの第２制御部によって制御され、前記少なくとも１つの第１アクチュエータは前記第１リンクの回動を引き起こすよう構成され、前記少なくとも１つの第２アクチュエータは前記第２リンクの回動を引き起こすよう構成される、前記少なくとも１つの可動アームと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成されると共に、前記トラバースプラットフォーム上に第３アクチュエータと、前記第３アクチュエータに接続される第３制御部とを有する、昇降システムと；
を備える。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
第１アクチュエータ及び、前記第１アクチュエータに接続される第１制御部を有するスピンドルプラットフォームと；
前記スピンドルプラットフォームに接続される少なくとも１つの可動アームであって、前記第１アクチュエータに接続される第１リンクと、前記第１リンクに接続される少なくとも１つの第２リンクとを有し、前記第２リンクは、少なくとも１つの第２アクチュエータを有すると共に、前記少なくとも１つの可動アームの第２制御部によって制御され、前記少なくとも１つの第１アクチュエータは前記第１リンクの回動を引き起こすよう構成され、前記少なくとも１つの第２アクチュエータは前記第２リンクの回動を引き起こすよう構成される、前記少なくとも１つの可動アームと；
前記スピンドルプラットフォームと前記トラバースプラットフォームとに連結される昇降システムであって、前記スピンドルプラットフォームを、折りたたまれた状態と伸ばされた状態との間で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に動かすように構成されると共に、前記トラバースプラットフォーム上に第３アクチュエータと、前記第３アクチュエータに接続される第３制御部とを有する、昇降システムと；
を備える。
前記第１アクチュエータは、前記スピンドルプラットフォームから前記第１リンクに延び、前記スピンドルプラットフォームと前記第１リンクの合計の厚さを占める。
【0077】
前記第１アクチュエータは、前記少なくとも１つの第２アクチュエータと入れ子になっていてもよい。前記第１制御部、前記第２制御部、及び前記第３制御部は、マスター制御部によって通信ネットワークを介して調整されてもよい。前記マスター制御部は、前記トラバースプラットフォームに配されてもよい。前記マスター制御部は、前記トラバースプラットフォームの外部に配されてもよい。前記トラバースプラットフォームは、リニアベアリング及びレールのシステムに沿って第１の方向に移動するように構成されてもよい。前記装置は、前記トラバースプラットフォームを前記第１の方向に移動させるように構成される磁石及びコイルのシステムをさらに備えてもよい。
【0078】
なお、上述の説明は単なる例であることも理解しなければならない。当業者は種々の変形および修正を考えることができるだろう。例えば、前述した様々な実施形態からの特徴を選択的に組合せて新たな実施形態とすることも可能である。したがって本願は、添付の特許請求の範囲に含まれる変更や修正，変形等の全ての事項を包含するものである。
【図0】
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図7G(1)(2)】
【図7G(3)(4)】
【図8】
【国際調査報告】