CN110666784B

CN110666784B - 工业用机器人

Info

Publication number: CN110666784B
Application number: CN201910555571.4A
Authority: CN
Inventors: 细川正己; 吉泽弘道
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2039-06-25
Also published as: CN110666784A; JP2020009818A; JP7191564B2

Abstract

本发明提供一种能够减小设置面积的工业用机器人。工业用机器人(1)具备手(10)、臂(20)、臂支承部(23)以及升降机构(30)，升降机构具有：包含进给丝杠轴(32)和支柱部(33)且沿上下方向延伸的直动导向件(31)、电动机(35)、将电动机的旋转向进给丝杠轴传递的旋转传递机构(40)，旋转传递机构具有通过电动机(35)驱动而旋转的输入旋转部件(41)、安装于进给丝杠轴(32)的下端部的输出旋转部件(43)、将从输入旋转部件(41)向输出旋转部件(43)传递的旋转减速的至少一个中继旋转部件(42)，在沿上下方向观察直动导向件(31)及输出旋转部件(43)的情况下，输出旋转部件(43)设于由直动导向件(31)覆盖的导向区域(B)内。

Description

工业用机器人

技术领域

本发明涉及输送半导体晶片等输送对象物的工业用机器人。

背景技术

专利文献1中记载的工业用机器人是输送半导体晶片的机器人，被装入半导体制造系统中使用。在半导体制造系统中，设有将多片半导体晶片在上下方向上分开收容的盒、和对半导体晶片进行蚀刻等处理的处理装置，机器人从盒中依次取出半导体晶片，将取出的半导体晶片输送到处理装置。该机器人具备载置半导体晶片的手、使手在水平面内移动的臂、使臂支承部件升降的升降机构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017－127956号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在使臂支承部件升降的升降机构中，例如使用滚珠丝杆机构，这种升降机构通常使用电动机、安装于电动机旋转轴的输入带轮、安装于滚珠丝杠机构的螺纹轴的输出带轮、挂设于输入带轮和输出带轮之间的带。电动机的旋转在输入带轮和输出带轮之间被适当减速，并被传递到螺纹轴。虽然也取决于电动机的转速等，但为了得到必要的减速比，有时输出带轮为较大直径。该情况下，设置机器人所需的设置面积可能增大。

本发明是鉴于上述情况而开发的，其目的在于，提供能够减小设置面积的工业用机器人。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明提供一种工业用机器人，其具备：手，所述手保持输送对象物；臂，所述臂使所述手在水平面内移动；臂支承部，所述臂支承部能转动地支承所述臂；以及升降机构，所述升降机构使所述臂支承部升降，所述升降机构具有：直动导向件，所述直动导向件沿上下方向延伸，且包含进给丝杠轴和支承所述进给丝杠轴的支柱部；电动机；以及旋转传递机构，所述旋转传递机构向所述进给丝杠轴传递所述电动机的旋转，所述旋转传递机构具有：输入旋转部件，所述输入旋转部件通过所述电动机驱动而旋转；输出旋转部件，所述输出旋转部件安装于所述进给丝杠轴的下端部；以及至少一个中继旋转部件，所述中继旋转部件包含输入侧的大径部和输出侧的小径部，将从所述输入旋转部件向所述输出旋转部件传递的旋转减速，在沿上下方向观察所述直动导向件及所述输出旋转部件的情况下，所述输出旋转部件设于由所述直动导向件覆盖的导向区域内。

发明效果

根据本发明，能够提供能够减小设置面积的工业用机器人。

附图说明

图1是用于说明本发明实施方式的工业用机器人的一例的主视图。

图2是图1所示的工业用机器人的俯视图。

图3A是表示图1的工业用机器人的动作的一例的示意图。

图3B是表示图1的工业用机器人的动作的一例的示意图。

图3C是表示图1的工业用机器人的动作的一例的示意图。

图3D是表示图1的工业用机器人的动作的一例的示意图。

图4是图1的工业用机器人的旋转传递机构的一例的主视图。

图5是图4的旋转传递机构的仰视图。

附图标号说明

1 工业用机器人

2 半导体晶片(输送对象物)

3 盒

4 处理装置

10 手

11 末端执行器

20 臂

21 第一臂部

22 第二臂部

23 臂支承部

24 螺母部件

25 滑块

30 升降机构

31 直动导向件

32 进给丝杠轴

33 支柱部

34 导轨

35 电动机

36 基座部

37 电动机的旋转轴

40 旋转传递机构

41 输入带轮

42 中继带轮

43 输出带轮

44 中继带轮的旋转轴

45 中继带轮的大径部

46 中继带轮的小径部

47 第一带

48 第二带

A 移动区域

B 导向区域

C 矩形区域

L 直线

X 第一方向

Y 第二方向

Z 上下方向

z 转动轴

具体实施方式

(工业用机器人的整体结构)

图1及图2表示用于说明本发明的实施方式的工业用机器人的一例。工业用机器人1(下称“机器人1”。)是用于输送作为输送对象物的半导体晶片2的水平多关节机器人。机器人1具备保持晶片2的手10、使手10在水平面内移动的臂20以及使臂20升降的升降机构30。

手10具有载置晶片2的平板状的末端执行器11。晶片2例如可以通过边缘夹持、吸附等固定于末端执行器11上，也可以不固定而仅载置于末端执行器11上。另外，末端执行器11不限于一个，也可以在上下方向Z上隔开适宜的间隔设置多个。

臂20具有第一臂部21和第二臂部22。第一臂部21的前端部在水平面内可转动地支承手10。第二臂部22的前端部在水平面内可转动地支承第一臂部21的基端部。第二臂部22的基端部由臂支承部23在水平面内可转动地支承。臂20能够以穿过第二臂部22的基端部在上下方向Z上延伸的转动轴z为中心进行转动，且通过组合第一臂部21相对于第二臂部22的转动和手10相对于第一臂部21的转动而可伸屈，使手10在以转动轴z为中心的径向上进退。在臂支承部23设有使第二臂部22转动的电动机、使第一臂部21转动的电动机、及使手10转动的电动机。

升降机构30具有直动导向件31，直动导向件31包括进给丝杠轴32、支柱部33、一对导轨34。进给丝杠轴32沿着上下方向Z延伸配置。支柱部33与进给丝杠轴32平行地在上下方向Z上延伸配置，可旋转地支承进给丝杠轴32。一对导轨34将进给丝杠轴32夹在中间与进给丝杠轴32平行地沿上下方向Z延伸配置，固定于支柱部33上。在臂支承部23设有与进给丝杠轴32螺合的螺母部件24和与一对导轨34卡合的一对滑块25。臂支承部23对应进给丝杠轴32的旋转，沿着进给丝杠轴32上下移动。

升降机构30还具有电动机35和旋转传递机构。在支柱部33的下端部设有基座部36，电动机35和旋转传递机构组装于基座部36上。电动机35的旋转通过旋转传递机构减速并传送到进给丝杠轴32。由此，进给丝杠轴32旋转，臂支承部23沿着进给丝杠轴32上下移动，使臂20升降。电动机35自臂支承部23的下方偏离配置，以防止与上下移动的臂支承部23发生干扰。旋转传递机构后述。

(工业用机器人的动作)

图3A～图3D表示机器人1的动作。机器人1被装入半导体制造系统使用。在半导体制造系统中设有将多片晶片2在上下方向Z分离收容的盒3和对晶片2进行蚀刻等处理的处理装置4。在本例中，盒3在水平面内的第一方向X上与机器人1相邻配置，处理装置4与机器人1在与第一方向大致垂直的水平面内的第二方向Y上相邻配置。

如图3A所示，机器人1驱动电动机35使进给丝杠轴32旋转，使臂20升降至盒3中收容的多个晶片2中对应于输送对象晶片2的位置。然后，机器人1使臂20沿着第一方向X伸展，由手10保持收容于盒3中的晶片2。在由手10保持晶片2之后，如图3B所示，机器人1使臂20屈折，将晶片2从盒3中取出。

接着，如图3C所示，机器人1在臂20被屈折的状态下，使臂20绕转动轴z转动约90°，使手10朝向处理装置4侧。然后，机器人1驱动电动机35使进给丝杠轴32旋转，使臂20升降至与处理装置4对应的位置。接着，如图3D所示，机器人1沿第二方向Y伸展臂20，将手10上保持的晶片2输送到处理装置4。

(旋转传递机构的结构)

图4及图5表示将电动机35的旋转传递到进给丝杠轴32的旋转传递机构的结构例。图4及图5所示的旋转传递机构40具有作为输入旋转部件的输入带轮41、作为中继旋转部件的中继带轮42、作为输出旋转部件的输出带轮43。输入带轮41安装于电动机35的旋转轴37上，通过电动机35驱动而旋转。输出带轮43安装于进给丝杠轴32的下端部。中继带轮42由可旋转地支承于基座部36(参照图2)上的旋转轴44可旋转地支承。中继带轮42的输入侧的大径部45和输出侧的小径部46固定于旋转轴44上，与旋转轴44一起旋转。另外，在输入带轮41和大径部45之间挂设有第一带47，在小径部46和输出带轮43之间挂设有第二带48。

通过电动机35旋转的输入带轮41的旋转经由第一带47传递到中继带轮42的大径部45，使大径部45旋转。中继带轮42的小径部46与大径部45一体地旋转，小径部46的旋转经由第二带48传递到输出带轮43，使输出带轮43旋转。然后，进给丝杠轴32与输出带轮43一体旋转。在以上的旋转的传递中，中继带轮42基于一体旋转的大径部45和小径部46之间的周速度的差，从输入侧向输出侧减速传递旋转。

在获得所希望的减速比时，也可以设置多个中继带轮42，但随着中继带轮42的数量的增加，传递损耗可能增加。因此，优选中继带轮42为一个，通过增大大径部45的直径和/或减小径部46的直径而提高减速比。从提高减速比的观点出发，如图4所示，大径部45也可以形成为比输入带轮41直径更大，能够根据输入带轮41和大径部45之间的周速度的差来提高减速比。另外，小径部46也可以形成为比输出带轮43直径小，能够基于输出带轮43和小径部46之间的周速度的差来提高减速比。

如图5所示，沿上下方向Z观察机器人1，将屈折的臂20绕转动轴z转动时手10及臂20移动的区域设为移动区域A，将由直动导向件31(进给丝杠轴32、支柱部33及一对导轨34)覆盖的区域作为导向区域B，导向区域B配置于移动区域A的外侧，避免手10及臂20和直动导向件31的干扰。矩形区域C是包含移动区域A和导向区域B的区域，导向区域B在矩形区域C的角部配置于移动区域A的外侧。该矩形区域C的面积可以说是设置机器人1所需的最小的设置面积。

由于向输出带轮43传递的旋转由中继带轮42减速，所以能够实现输出带轮43的小径化，能够将输出带轮43纳入导向区域B内。纳入导向区域B内的输出带轮43也被纳入包含导向区域B的矩形区域C内。假如在输入带轮41的旋转被直接传递到输出带轮43的情况下，要将向输出带轮43传递的旋转减速，需要输出带轮43比输入带轮41直径大，有时输出带轮43会伸出到导向区域B的外侧。伸出到导向区域B的外侧的输出带轮43也伸出到矩形区域C的外侧，会增大机器人1的设置面积。这样，通过利用中继带轮42将电动机35的旋转减速，能够使输出带轮43小径化，将输出带轮43纳入导向区域B内，减小机器人1的设置面积。

在本例中，导向区域B在矩形区域C的角部配置于移动区域A的外侧，在空间的利用效率上优异。由此，在赋予机器人1的最小设置面积的矩形区域C内，能够尽可能地增大导向区域B，在将输出带轮43纳入导向区域B内时，能提高输出带轮43的设计自由度。例如，能够使输出带轮43比中继带轮42的小径部46直径大，能够提高减速比。另外，目前，可以在构成半导体制造系统的死区的四角的任一角部设置机器人1，能够实现空间的有效运用。由此，能够将半导体制造系统设定得更紧凑。

优选的是，输入带轮41和输出带轮43沿着矩形区域C的一边配置，中继带轮42的中心(旋转轴44)被配置在相对于连结输入带轮41的中心(电动机35的旋转轴37)和输出带轮43的中心(进给丝杠轴32)的直线L向移动区域A的中心(旋转轴z)侧偏移的位置。由此，在矩形区域C内能够进一步增大中继带轮42的大径部45的直径，能够进一步提高减速比。

(变形例)

在上述的例子中，作为旋转传递机构40的输入旋转部件、输出旋转部件及中继旋转部件使用了带轮41、42、43，这些带轮41、42、43通过带47、48连接，但输入旋转部件、输出旋转部件及中继旋转部件不限于带轮，例如也可以是齿轮。在输入旋转部件、输出旋转部件及中继旋转部件由齿轮构成的情况下，这些齿轮可以直接啮合，也可以通过链条等连接。

如上说明，本说明书中公开的工业用机器人具备：保持输送对象物的手、使上述手在水平面内移动的臂、可转动地支承上述臂的臂支承部、及使上述臂支承部升降的升降机构，上述升降机构具有：包含进给丝杠轴和支承上述输进给丝杠轴的支柱部且沿上下方向延伸的直动导向件、电动机、以及向上述进给丝杠轴传递上述电动机的旋转的旋转传递机构，上述旋转传递机构具有：通过上述电动机驱动而旋转的输入旋转部件；安装于上述进给丝杠轴的下端部的输出旋转部件；以及包含输入侧的大径部和输出侧的小径部且将从上述输入旋转部件向上述输出旋转部件传递的旋转减速的至少一个中继旋转部件，在上下方向上观察上述直动导向件及上述输出旋转部件的情况下，上述输出旋转部件设于由上述直动导向件覆盖的导向区域内。根据该结构，通过中继旋转部件将电动机的旋转减速，所以能够实现输出旋转部件的小型化。而且，通过将输出旋转部件小型化，将输出旋转部件纳入由直动导向件覆盖的导向区域内，从而能够减小机器人的设置面积。

另外，本说明书中公开的工业用机器人，上述臂能以穿过该臂的基端部沿上下方向延伸的转动轴为中心转动，且能进行伸屈，使上述手沿以上述转动轴为中心的径向进退，在上述臂以屈折的状态绕上述旋转轴旋转时包含上述臂及上述手的移动区域及上述导向区域的矩形区域中，上述导向区域设于上述矩形区域的角部。根据该结构，能够提高空间的利用效率，能够不增大机器人的设置面积而增大导向区域。因此，在将输出旋转部件纳入导向区域时，可提高输出旋转部件的设计自由度。

另外，本说明书中公开的工业用机器人中，上述输入旋转部件和上述输出旋转部件沿着上述矩形区域的一边配置，上述中继旋转部件的中心配置在相对于连接上述输入旋转部件的中心和上述输出旋转部件的中心的直线向上述移动区域的中心侧偏移的位置。根据该结构，能够增大中继旋转部件，提高减速比。而且，能够削减减速的级数，提高传递效率。

另外，本说明书中公开的工业用机器人中，上述中继旋转部件的上述大径部比上述输入旋转部件的直径大。根据该结构，能够提高减速比，能够削减减速的级数，提高传递效率。

Claims

1.一种工业用机器人，其特征在于，具备：

手，所述手保持输送对象物；

臂，所述臂使所述手在水平面内移动；

臂支承部，所述臂支承部能转动地支承所述臂；以及

升降机构，所述升降机构使所述臂支承部升降，

所述升降机构具有：

直动导向件，所述直动导向件沿上下方向延伸，且包含进给丝杠轴和支承所述进给丝杠轴的支柱部；

电动机；以及

旋转传递机构，所述旋转传递机构向所述进给丝杠轴传递所述电动机的旋转，

所述旋转传递机构具有：

输入旋转部件，所述输入旋转部件由所述电动机驱动而旋转；

输出旋转部件，所述输出旋转部件安装于所述进给丝杠轴的下端部；以及

至少一个中继旋转部件，所述中继旋转部件包含输入侧的大径部和输出侧的小径部，将从所述输入旋转部件向所述输出旋转部件传递的旋转减速，

在沿上下方向观察所述直动导向件及所述输出旋转部件的情况下，所述输出旋转部件设于由所述直动导向件覆盖的导向区域内。

2.根据权利要求1所述的工业用机器人，其特征在于，

所述臂能够以穿过该臂的基端部沿上下方向延伸的转动轴为中心进行转动，且能够进行伸屈，使所述手沿以所述转动轴为中心的径向进退，

在包含所述臂以屈折的状态绕所述转动轴转动时的所述臂及所述手的移动区域和所述导向区域的矩形区域中，所述导向区域在所述矩形区域的角部配置于所述移动区域的外侧。

3.根据权利要求2所述的工业用机器人，其特征在于，

所述输入旋转部件和所述输出旋转部件沿着所述矩形区域的一边配置，

所述中继旋转部件的中心相对于连接所述输入旋转部件的中心和所述输出旋转部件的中心的直线配置于向所述移动区域的中心侧偏移的位置。

4.根据权利要求3所述的工业用机器人，其特征在于，

所述中继旋转部件的所述大径部的直径比所述输入旋转部件的直径大。