CN101863015B - 多关节机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止上下移动轴的灰尘产生所引起的基板的污染，同时提高了生产效率的将液晶用玻璃基板、半导体晶圆等薄板状的工件取出送入储料器的多关节机器人。具体为，一种多关节机器人，具备：载置搬运物的手部；与所述手部连接，具备至少2个以上的旋转关节，使所述手部向一个方向移动地进行伸缩，配置为在轴向上对向的多关节臂；对所述多关节臂和上下移动的移动机构进行连接的支撑构件；及安装于所述移动机构的具有旋转功能的台座，所述移动机构在与所述手部的移动方向相同的方向上配置在支柱上，配置于所述移动机构的支撑构件在与所述手部的移动方向正交的方向上突出，与所述多关节臂连接。

Description

多关节机器人

本申请为下述申请的分案申请，原申请的申请号为：200780001478.4(国际申请号为：PCT/JP2007/062154)，申请日为：2007年6月15日，申请人为：株式会社安川电机，发明名称为：多关节机器人。 

技术领域

本发明涉及将液晶用玻璃基板、半导体晶圆等薄板状的工件取出送入储料器的多关节机器人。 

背景技术

作为现有的多关节机器人，提出了通过偏置肩关节部的旋转中心和台座的旋转中心，在使台座转动时减小多关节机器人的旋转半径的多关节机器人(例如，参照专利文献1)。 

现有的多关节机器人1构成为，如图5所示，具备两组通过关节部3、4、5可旋转地被连接并传递旋转驱动源所产生的旋转力，进行期望动作的臂2，使设置在两组臂2上的基端的关节部3的旋转中心轴上下(或轴方向)配置。 

多关节机器人1具备两组臂2，一组臂驱动型装置2为供给用，另一组为取出用，能够同时进行工件9的供给动作及其它工件9的取出动作。 

而且，现有的多关节机器人1构成为，通过臂2保持工件9的手部8能够在由图中箭头X所示的工件9的取出·供给方向上直线移动。 

而且，现有的多关节机器人1具备使设置有臂2的支撑构件10上下移动的移动构件11(以下，称为上下移动机构11)，能够调节臂2的上下位置。而且，上下移动机构11的台座13可转动地设置，能够使多关节机器人1旋转并改变方向。 

另外，在本实施方式的多关节机器人1中，在图中箭头Y所示的方向，即与手部8的移动方向和支撑构件10的上下移动方向分别正交的方向上，相对于 基台14可移动地设置台座13并能够调节上下移动机构11的位置。 

而且，现有的多关节机器人1所具备的两组臂2例如具有多个关节部，即多关节机器人1构成为水平多关节型机器人。本实施方式中的臂2具备第一臂6(以下，称为上臂6)、与上臂6连接的第二臂7(以下，称为前臂7)及与前臂7连接并保持工件9的手部8。 

上臂6的基端通过驱动轴连接于支撑构件10，构成可转动的关节部3(以下，称为肩关节部3)。该肩关节部3成为臂2的基端的关节部3。而且，上臂6的前端和前臂7的基端通过驱动轴连接，构成可转动的关节部4(以下，称为肘关节部4)。而且，前臂7的前端和手部8通过驱动轴连接，构成可转动的关节部5(以下，称为手关节部5)。为使肩关节部3的旋转中心轴处于同轴上，配置为在上下方向上相对。 

臂2通过未图示的旋转驱动源使肩关节部3、肘关节部4及手关节部5转动，使手部8向工件取出·供给方向移动。此时，臂2按其结构进行伸缩动作，以使手部8朝向一个方向，在使上臂6和前臂7伸直的伸长位置以及使上臂6和前臂7处于折叠状态的缩短位置之间进行直线移动。 

这里，在现有的多关节机器人1中，在图6所示的臂2的缩短位置，由手部8保持的工件9的中心设计为与台座13的旋转中心一致。另外，通过使肩关节部3的旋转中心和台座13的旋转中心相对于手部8的移动方向在正交方向上偏置，在使台座13转动时在多关节机器人1的周围肘关节部4或手部8不会从所需的最小区域圆15突出，能够减小多关节机器人1的旋转半径。 

[专利文献1]日本国特开2001-274218(第4页～5页，图1、图2) 

发明内容

将液晶用玻璃基板、半导体晶圆等薄板状的工件取出送入储料器的多关节机器人向大型化发展，要求在增加处理的基板张数的同时在短时间内进行处理，另外为了提高基板的合格率，要求尽量抑制机器人的灰尘产生。因此对于机器人，尽管设备自身大型化至配置基板的储料器几乎到达天花板的高度，但实现高速、高精度、低灰尘还是成为重要的课题。另一方面，大型化的设备为了使周围的清洁度保持洁净需要高额的设备投资，因此希望在储料器中配置更多的 基板并进行处理。而且，对于多关节机器人希望减小占有面积，减小旋转半径以便不与配置在工厂的装置干涉。 

而且，液晶基板、半导体晶圆等的生产张数每年递增，为了提高生产效率对于机器人要求搬运生产率。但是，由于机器人包括机械零件所以需要维护，维护时间也变为涉及生产率的重要因素，希望能够容易地进行维护。 

但是，现有的多关节机器人是臂基端从移动面突出配置为与搬运基板对向的结构，因此，由于无法防止上下移动机构的灰尘产生，所以产生了细小灰尘在基板上堆积等的问题。 

而且，臂通过上下移动机构向下方移动时，由于臂的支撑构件与台座碰撞所以无法移动至上下移动机构的最下面，产生可动范围变窄的问题，产生了取出送入液晶基板或半导体晶圆的储料器的高度变高的问题。进一步而言，储料器的高度被工厂建筑物的高度所限制，因此，配置的面板或基板的张数因上下移动机构的可动范围变窄而变少，产生了使生产效率降低的问题。 

而且，在臂基端具有马达、带轮等，因此，在上下方向上为较厚的结构。因此，产生了不得不较宽地设定储料器内配置液晶基板或半导体基板的间隔的问题。也就是说，由于可配置在储料器内的面板或基板的张数变少所以产生了生产效率降低这样的问题。为了避免这样的问题，通过上下移动机构进行取出送入时，可以考虑改变臂的高度，此时，为了反复进行使臂上下移动的顺序动作需要花费时间，产生了作业时间变长等的问题。 

而且，现有的多关节机器人是臂基端配置为上下同轴的结构。因此，为了进行配置在臂基端的机械零件即马达、带轮等的交换，必须采取卸下一组臂后进行交换等的方法，因此，产生了维护时间长，生产效率降低的问题。 

而且，现有的多关节机器人为，由于支撑构件在一根支柱上通过移动机构进行移动，所以在储料器变为几乎达到天花板的高度时，必然地需要使支柱长度变长，在刚性降低的同时，配置在内部的移动机构的导向机构也需要变为与支柱长度一致的长度。但是，使导向机构变长时，由于导向精度因变长而降低，所以通过移动机构移动的支撑构件的移动精度降低，载置于臂前端的手部8的液晶基板或半导体晶圆的定位精度降低，由于发生基板或晶圆与储料器碰撞的情况，所以产生了导致合格率降低的问题。 

本发明是基于上述问题而进行的，目的是提供一种防止上下移动轴的灰尘产生所引起的基板的污染，同时提高了生产效率的将液晶用玻璃基板、半导体晶圆等薄板状的工件取出送入储料器的多关节机器人。 

为解决上述问题，本发明是如下构成的。 

方案1所述的发明为一种多关节机器人，具备：载置搬运物的手部；与所述手部连接，具备至少2个以上的旋转关节，使所述手部在工件的取出及供给方向上直线移动地进行伸缩，配置为在轴向上对向的多关节臂；对所述多关节臂和上下移动的安装在支柱上的移动机构进行连接的支撑构件；及安装于所述移动机构的具有旋转功能的台座，形成为使配置于所述支撑构件的所述旋转关节的旋转中心、手部的旋转中心及台座的旋转中心在手部的移动方向的轴线上一致地偏置，所述旋转关节的旋转中心、手部的旋转中心及台座的旋转中心的位置关系形成为，使所述手部拉回地进行移动时，在关于手部的移动方向的轴线上，从前方以所述旋转关节的旋转中心、台座的旋转中心及手部的旋转中心的顺序进行配置。 

方案2所述的发明为，所述移动机构在与所述手部的移动方向相同的方向上配置在支柱上，配置于所述移动机构的支撑构件在与所述手部的移动方向正交的方向上从所述支柱突出，与所述多关节臂连接。 

方案3所述的发明为，所述支撑构件形成为在所述手部的移动方向上偏置的形状，以便通过所述移动机构移动至所述支柱的最下端位置时不与所述台座干涉。 

方案4所述的发明为，上下配置的所述支撑构件的所述旋转关节配置于相对偏置的位置。 

方案5所述的发明为，上下配置的所述支撑构件的所述旋转关节中的任意一个配置于在所述手部的移动方向上相对偏置的位置。 

方案6所述的发明为，上下配置的所述支撑构件的所述旋转关节的配置在下侧的所述旋转关节相对于上侧的所述旋转关节，配置于在所述手部的移动方向上偏置的位置。 

方案7所述的发明为，所述移动机构具有密封功能。 

方案8所述的发明为，所述支柱是连接多个块的结构。 

方案9所述的发明为，所述支柱的块上具备对所述移动机构的导向机构的配置进行调节的开口部。 

方案10所述的发明为，所述支柱的块的连接部形成嵌合结构。 

根据方案1所述的发明，形成为使配置于所述支撑构件的所述旋转关节的旋转中心、手部的旋转中心及台座的旋转中心在手部的移动方向的轴线上一致地偏置，因此，手来到拉回液晶基板或半导体晶圆的位置时，即使通过台座的旋转功能进行旋转，也能够不从基板或晶圆的旋转半径突出地进行旋转，因此，减小占有面积，能够不与配置在工厂的装置干涉地配置机器人。 

根据方案2及7所述的发明，移动机构在与手部的移动方向相同的方向上配置在支柱上，配置于移动机构的支撑构件是在与手部的移动方向正交的方向上突出，与所述多关节臂连接的结构，因此，滑动部配置为不会与液晶基板或半导体晶圆对面，源自滑动部的灰尘不会直接堆积于液晶基板或半导体晶圆，因此，能够降低液晶基板或半导体晶圆的污染，同时能够提高基板或晶圆的生产上的合格率。 

根据方案3所述的发明，由于支撑构件形成为在所述手部的移动方向上偏置的形状，以便通过所述移动机构移动至所述支柱的最下端位置时不与所述台座干涉，所以支撑构件不会与台座碰撞，能够移动至上下移动机构的最下面，能够使可动范围变宽。因此，即使不使取出送入液晶基板或半导体晶圆的储料器的高度很高，也由于能够在储料器下部配置液晶基板或半导体晶圆，能够使上下移动机构的可动范围变宽，所以能够较多地配置基板或晶圆的张数。据此可提高工厂整体的生产效率。 

根据方案4至7所述的发明，上下配置的所述支撑构件的所述旋转关节配置于相对偏置的位置， 

根据方案8至10所述的发明，所述支柱是连接多个块的结构，因此，通过连接块结构的支柱能够应对几乎到达工厂的天花板的较高的储料器，同时针对变长的移动机构的导向机构也不会降低导向精度，因此，通过移动机构移动的支撑构件的移动精度也不会降低。因此，载置在手上的液晶基板或半导体晶圆也不会降低定位精度地进行搬运，也不会导致基板或晶圆碰撞储料器所引起的合格率的降低。 

附图说明

图1是表示本发明的实施例的多关节机器人的立体图。 

图2是表示本发明的实施例的多关节机器人的俯视图。 

图3是表示本发明的实施例的多关节机器人的主视图。 

图4是表示本发明的实施例的多关节机器人的旋转半径的图。 

图5是表示现有的多关节机器人的立体图。 

图6是表示现有的多关节机器人的旋转半径的图。 

符号说明 

1-多关节机器人；2-臂；21-上臂；22-下臂；3-肩关节部；4-肘关节部；5-手关节部；6-上臂；7-前臂；8-手部；9-工件；10-支撑构件；11-上下移动机构；12-支柱；13-台座；14-基台；15-最小区域圆；16-支柱块。 

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。 

实施例1 

图1是本发明的多关节机器人的立体图。图2是本发明的多关节机器人的俯视图。图3是本发明的多关节机器人的主视图。 

本发明的多关节机器人1是为了应对未图示的储料器的高层化而连接分为多块的支柱12的结构。如此通过依次连接各支柱块16形成具有对应于高层的高度的多关节机器人1。在本实施例中，构成4个支柱块16连接的结构。各支柱块16的两端面构成为嵌合结构以连接支柱块16之间，另外，为了精度良好地配置由直线导轨构成的导向机构而具有未图示的定位孔，通过使用定位夹具进行调节来进行组装。 

而且，本发明的多关节机器人1具备两组通过关节部3、4、5可旋转地被连接并传递旋转驱动源所产生的旋转力，进行期望动作的臂2。而且，构成为通过臂2保持工件9的手部8能够在由图中箭头X所示的工件9的取出·供给方向 上直线移动。而且，设置于两组臂2上的基端的关节部3的旋转中心轴的关系构成为，如图2所示，相对于上臂21的基端的关节部3，下臂22的基端的关节部3配置为在手部8的移动方向上偏移。 

而且，具备使设置有臂2的支撑构件10上下移动的上下移动构件11，能够调节臂2的上下位置。而且，上下移动机构11的台座13可转动地设置，能够使多关节机器人1旋转并改变方向。这里，上下移动机构11配置在与手部8的移动方向相同的方向上，支撑构件10从上下移动机构11向相对于手部8的移动方向正交的方向突出，连结于臂2的基端的关节部3。而且，连结于下臂22的支撑构件10形成，在臂2通过上下移动构件11向下方移动时，如图2所示，不与台座13干涉地在手部8的移动方向上偏置的形状。而且，上下移动机构11被未图示的具有密封功能的保护盖覆盖，以抑制支柱12内部的灰尘产生。 

本发明与专利文献1不同的部分为，上下移动机构配置在与手部的移动方向相同的方向上，对上下移动机构和臂2的基端的关节部进行连接的支撑构件10与手部的移动方向正交地突出，并且与下臂22连接的支撑构件10形成为在手部的移动方向上偏置以便不与台座13干涉这一部分。 

下面，对动作进行说明。本发明的多关节机器人1所具备的两组臂2例如具有多个关节部，即多关节机器人1构成为水平多关节型机器人。本实施方式中的臂2具备与现有的臂2的结构相同的结构。 

上臂6的基端通过驱动轴连接于支撑构件10，构成可转动的肩关节部3。该肩关节部3为臂2的基端的关节部3。而且，上臂6的前端和前臂7的基端通过驱动轴连接，构成可转动的肘关节部4。而且，前臂7的前端和手部8通过驱动轴连接，构成可转动的手关节部5。 

臂2通过未图示的旋转驱动源使肩关节部3、肘关节部4及手关节部5转动，使手部8向工件取出·供给方向移动。此时，臂2按其结构进行伸缩动作，以使手部8朝向一个方向，在使上臂6和前臂7伸直的伸长位置以及使上臂6和前臂7处于折叠状态的缩短位置之间进行直线移动。 

这里，利用下臂22对本实施例的多关节机器人1的旋转半径进行说明。设计为在图4所示的臂22的缩短位置，由手部8保持的工件9的中心与台座13的旋转中心一致。另外，通过使肩关节部3的旋转中心、手关节部5的旋转中 心及台座13的旋转中心在手部8的移动方向的轴线上一致地偏置，在使台座13转动时在多关节机器人1的周围肘关节部4或手部8不会从所需的最小区域圆15突出，能够使多关节机器人1的旋转半径很小。 

这里，为了避免附图变得复杂利用下臂进行了说明，但是对于上臂21也同样，设计为工件9的中心与台座13的旋转中心一致，肩关节部3、手关节部5及台座13的旋转中心的位置关系也是与下臂相同的构成。 

下面对上下方向的动作进行说明。臂2安装于支撑构件10，在上下移动机构11上通过未图示的控制器的指令于上下方向移动。如图3所示向下方移动时，支撑构件10形成为不与台座13碰撞地在手部8的移动方向上偏置的形状，因此，支撑构件10能够下降至上下移动机构11的最下点的移动位置。 

另外，在本发明中，虽然对具有上臂和下臂的多关节机器人进行了说明，但是不言而喻也可以是由上下任意一组臂构成的多关节机器人。而且，虽然对具有肩关节、肘关节及手关节的旋转关节的多关节机器人进行了说明，但是理所当然对于手关节部被固定的多关节机器人也具有同样的作用和效果。 

由于能够通过这种将物品载置于手部上进行搬运来进行物品的交换作业，所以能够应用于厚板或箱状物品的搬运作业这样的用途。 

Claims (10)

1.一种多关节机器人，具备：载置搬运物的手部；与所述手部连接，具备至少2个以上的旋转关节，使所述手部在工件的取出及供给方向上直线移动地进行伸缩，配置为在轴向上对向的多关节臂；对所述多关节臂和上下移动的安装在支柱上的移动机构进行连接的支撑构件；及安装于所述移动机构的具有旋转功能的台座，其特征在于，

形成为使配置于所述支撑构件的所述旋转关节的旋转中心、手部的旋转中心及台座的旋转中心在手部的移动方向的轴线上一致地偏置，

所述旋转关节的旋转中心、手部的旋转中心及台座的旋转中心的位置关系形成为，使所述手部拉回地进行移动时，在关于手部的移动方向的轴线上，从前方以所述旋转关节的旋转中心、台座的旋转中心及手部的旋转中心的顺序进行配置。

2.根据权利要求1所述的多关节机器人，其特征在于，所述移动机构在与所述手部的移动方向相同的方向上配置在支柱上，配置于所述移动机构的支撑构件在与所述手部的移动方向正交的方向上突出，与所述多关节臂连接。

3.根据权利要求1所述的多关节机器人，其特征在于，所述支撑构件形成为在所述手部的移动方向上偏置的形状，以便通过所述移动机构移动至所述支柱的最下端位置时不与所述台座干涉。

4.根据权利要求1所述的多关节机器人，其特征在于，上下配置的所述支撑构件的所述旋转关节配置于相对偏置的位置。

5.根据权利要求1所述的多关节机器人，其特征在于，上下配置的所述支撑构件的所述旋转关节中的任意一个配置于在所述手部的移动方向上相对偏置的位置。

6.根据权利要求1所述的多关节机器人，其特征在于，上下配置的所述支撑构件的所述旋转关节的配置在下侧的所述旋转关节相对于上侧的所述旋转关节，配置于在所述手部的移动方向上偏置的位置。

7.根据权利要求1所述的多关节机器人，其特征在于，所述移动机构具有密封功能。

8.根据权利要求1所述的多关节机器人，其特征在于，所述支柱是连接多个块的结构。

9.根据权利要求8所述的多关节机器人，其特征在于，所述支柱的块上具备对所述移动机构的导向机构的配置进行调节的开口部。

10.根据权利要求8所述的多关节机器人，其特征在于，所述支柱的块的连接部形成嵌合结构。

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