JP2006224297A - Industrial robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業用ロボットに関する。 The present invention relates to an industrial robot.
産業用ロボットとして、例えば特開2001−157974号公報に開示された真空環境内で使用可能な基板搬送ロボットがある。 As an industrial robot, for example, there is a substrate transfer robot that can be used in a vacuum environment disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-157974.
この基板搬送ロボットを図12に示す。機台101は大気槽102と真空槽103とに分離されており、駆動モータ104とボールネジ120とを有する移動機構によって大気槽102内の駆動ボックス105を上下動させることで、真空槽103内の回転ベース106を上下動させることができる。また、第3の駆動モータ107によって第3軸108を回転させることで、回転ベース106を旋回させることができる。
This substrate transfer robot is shown in FIG. The
回転ベース106には、第1アーム体109及び第2アーム体110が設けられている。第1の駆動モータ111によって第1軸112を回転させることで、第1アーム体109を回転させることができる。また、第2の駆動モータ113によって第2軸114を回転させることで、第2アーム体110を回転させることができる。
The
第3軸108内に第2軸114が、第2軸114内に第1軸112が配置されている。第3軸108の外側の空間については、本体ケース上壁115とハウジング部116との間に第3軸108を囲むように真空ベローズ117を装着することで、真空槽103と大気槽102とを分離させている。また、特に明記されてはいないが、第3軸108と第2軸114との間及び第2軸114と第1軸112の間の空間については、磁性流体シールを設けることで真空槽103と大気槽102とを分離させていると思われる。
A second shaft 114 is disposed in the
しかしながら、特許文献1に示す基板搬送ロボットは、駆動モータ104とボールネジ120とを有する移動機構を介して駆動ボックス105を上下方向に移動させている。このため、移動距離(ストローク)を長くすると駆動ボックス105を支持する部材が必要となり、移動するための構造がより複雑になるという問題がある。さらに、大型化になるという問題もある。
However, the substrate transfer robot shown in
さらに、上述の基板搬送ロボットでは、真空環境内で使用する場合には、回転ベース106を上下させる移動距離に適した磁性流体シールや真空ベローズ117が必要なことから、上下移動距離に比例して磁性流体シールや真空ベローズ117を大型化させる必要がある。このため、ロボット全体が大型化すると共に、高価になる。
Furthermore, in the above-described substrate transfer robot, when used in a vacuum environment, a magnetic fluid seal and a
また、真空ベローズ117は溶接により製作されるジャバラ構造であり、大型化に伴って洗浄が困難になり、パーティクルの発生(発塵)が起こりやすくなる。
Further, the
さらに、一般的にロボット本体の耐久性よりも真空ベローズ117の繰り返し動作耐久性の方が悪い。このため、真空ロボット全体としての耐久性が悪化し、信頼性が悪化する。
Furthermore, the durability of the repeated operation of the
本発明は、簡単な構造の移動機構を備えた産業用ロボットを提供することを目的とする。また、真空環境内で使用する場合において、産業用ロボットであっても真空ベローズの使用が不要な産業用ロボットを提供することを目的する。さらに、上下移動距離とは無関係に磁性流体シールの設計を可能にする産業用ロボットを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the industrial robot provided with the moving mechanism of a simple structure. It is another object of the present invention to provide an industrial robot that does not require the use of a vacuum bellows even when used in a vacuum environment. It is another object of the present invention to provide an industrial robot capable of designing a magnetic fluid seal regardless of the vertical movement distance.
かかる目的を達成するために、本発明は、回転可能なロボットアームと、該ロボットアームの先端に設けられ、ワークを保持可能なハンド部と、該ハンド部と前記ロボットアームとを駆動する駆動部と、該駆動部を取り付ける取り付け部を備えた支持ベースと、該支持ベースを移動させるパラレルリンク機構とを備えたものである。 In order to achieve such an object, the present invention provides a rotatable robot arm, a hand unit provided at the tip of the robot arm and capable of holding a workpiece, and a drive unit for driving the hand unit and the robot arm. And a support base having an attachment portion for attaching the drive unit, and a parallel link mechanism for moving the support base.
したがって、簡単な構造のパラレルリンク機構によって支持ベースを移動させることで、ロボットアーム、ハンド部及び駆動部を移動させることができる。さらに、駆動部を支持ベースの取り付け部に取り付けるので、ロボットアーム、ハンド部及び駆動部の重心位置を支持ベースに近づけて保持することができる。これにより、パラレルリンク機構の剛性を高めることができる。 Therefore, the robot arm, the hand unit, and the drive unit can be moved by moving the support base with a parallel link mechanism having a simple structure. Furthermore, since the drive unit is attached to the attachment part of the support base, the gravity center positions of the robot arm, the hand part, and the drive part can be held close to the support base. Thereby, the rigidity of a parallel link mechanism can be improved.
また、本発明は、前記産業用ロボットの駆動部が前記支持ベースに沈み込むように設けられていることが好ましい。また、本発明は、前記産業用ロボットの駆動部は前記支持ベースを介して前記ロボットアーム及び前記ハンド部とは反対側に取り付けられていることが好ましい。これにより、前記ロボットアームや前記ハンド部の重心を前記パラレルリンク機構を支持する支持ベースに近づけることができ、パラレルリンク機構の剛性を高めることができる。 In the present invention, it is preferable that a drive unit of the industrial robot is provided so as to sink into the support base. In the present invention, it is preferable that the drive unit of the industrial robot is attached to the opposite side of the robot arm and the hand unit via the support base. Accordingly, the center of gravity of the robot arm or the hand unit can be brought close to the support base that supports the parallel link mechanism, and the rigidity of the parallel link mechanism can be increased.
本発明は、パラレルリンク機構は支持ベースを上下移動させるものでも良く、パラレルリンク機構は支持ベースを平面移動させるものでも良い。すなわち、支持ベースを上下移動させることでロボットアーム及びハンド部を上下移動させたり、支持ベースを平面移動させることでロボットアーム及びハンド部を平面移動させたり、支持ベースを上下移動及び平面移動させることでロボットアーム及びハンド部を上下移動及び平面移動させることができる。 In the present invention, the parallel link mechanism may move the support base up and down, and the parallel link mechanism may move the support base in a plane. That is, the robot arm and hand unit are moved up and down by moving the support base up and down, the robot arm and hand unit are moved up and down by moving the support base in a plane, and the support base is moved up and down and moved in plane. Thus, the robot arm and the hand unit can be moved up and down and moved in a plane.
さらに、本発明は、前記パラレルリンク機構を構成するパラレルリンクは、1本の第1アームと2本の第2アームとを有し、前記第2アームは前記支持ベース側に配置され、2本の連結軸とともに平行四辺形を構成してなることが好ましい。これにより、パラレルリンクの剛性を高めることができる。 Furthermore, according to the present invention, the parallel link constituting the parallel link mechanism has one first arm and two second arms, and the second arm is disposed on the support base side, It is preferable to form a parallelogram together with the connecting shaft. Thereby, the rigidity of a parallel link can be improved.
また、前記2本の連結軸の中で、前記第1アームと第2アームとを連結する連結軸の移動軌跡は、他の連結軸の移動軌跡よりも水平方向において外側であることが好ましい。これにより、パラレルリンク機構が上下方向に移動する際、パラレルリンク機構の作動中に外乱が発生しても、支持ベースが上下方向に移動することができる。 Moreover, it is preferable that the movement locus | trajectory of the connection axis | shaft which connects the said 1st arm and the 2nd arm among the said 2 connection shafts is an outer side in the horizontal direction rather than the movement locus | trajectory of another connection shaft. Thereby, when the parallel link mechanism moves in the vertical direction, the support base can move in the vertical direction even if a disturbance occurs during the operation of the parallel link mechanism.
さらに、前記第1アームの長さは、前記第2アームの長さ以下であることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the length of the first arm is equal to or shorter than the length of the second arm.
また、前記産業用ロボットは真空環境内に設置されて作業を行うものであることが好ましい。 The industrial robot is preferably installed in a vacuum environment for work.
したがって、パラレルリンク機構は真空環境内に設置可能である。パラレルリンク機構が真空環境内に設置されているので、真空ベローズを用いることなく真空環境内をシールすることができる。また、支持ベースの上下移動距離とは無関係に磁性流体シールを設計することができる。 Therefore, the parallel link mechanism can be installed in a vacuum environment. Since the parallel link mechanism is installed in a vacuum environment, the vacuum environment can be sealed without using a vacuum bellows. Also, the magnetic fluid seal can be designed regardless of the vertical movement distance of the support base.
本発明は、回転可能なロボットアームと、該ロボットアームの先端に設けられ、ワークを保持可能なハンド部と、該ハンド部と前記ロボットアームとを駆動する駆動部と、該駆動部を取り付ける取り付け部を備えた支持ベースと、該支持ベースを移動させるパラレルリンク機構とを備えたものである。これにより、簡単な構造のパラレルリンク機構によって支持ベースを移動させることで、ロボットアーム、ハンド部及び駆動部を移動させることができる。さらに、駆動部を支持ベースの取り付け部に取り付けるので、ロボットアーム、ハンド部及び駆動部の重心位置を支持ベースに近づけて保持することができる。これにより、パラレルリンク機構の剛性を高めることができる。 The present invention relates to a rotatable robot arm, a hand portion that is provided at the tip of the robot arm and can hold a workpiece, a drive portion that drives the hand portion and the robot arm, and an attachment that attaches the drive portion And a parallel link mechanism for moving the support base. Accordingly, the robot arm, the hand unit, and the drive unit can be moved by moving the support base with a parallel link mechanism having a simple structure. Furthermore, since the drive unit is attached to the attachment part of the support base, the gravity center positions of the robot arm, the hand part, and the drive part can be held close to the support base. Thereby, the rigidity of a parallel link mechanism can be improved.
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the best mode shown in the drawings.
図1〜図6に、本発明の産業用ロボットの第1の実施形態を示す。産業用ロボットは、例えば真空環境1内で図示しないワークを搬送する真空環境内ワーク搬送ロボットである。産業用ロボットは、真空環境1内に設置されて作業を行うもので、支持ベース2に取付けられ回転可能なロボットアーム3と、該ロボットアーム3の先端に設けられ、ワークを保持可能なハンド部4と、支持ベース2を移動させるパラレルリンク機構5とを備えている。パラレルリンク機構5は、支持ベース2を、図1において上下方向に移動させる移動機構である。また、パラレルリンク機構5を駆動する駆動源6は、真空環境1の外部に配置されている。
1 to 6 show a first embodiment of an industrial robot of the present invention. The industrial robot is, for example, a workpiece transfer robot in a vacuum environment that transfers a workpiece (not shown) in the
本実施形態では、1本の第1ロボットアーム3Aの両端に2本の第2ロボットアーム3Bを連結し、各第2ロボットアーム3Bの先端にハンド部4を連結している。
In the present embodiment, two
産業用ロボットが設置されている台座7の上は図示しない隔壁で覆われており、隔壁内は真空環境1となっている。すなわち、支持ベース2と、ロボットアーム3と、ハンド部4と、これらの駆動機構で構成されるマニピュレータ8が真空環境1内でパラレルリンク機構5によって機構的に支持されている。ロボットアーム3及びハンド部4を駆動する複数の図示しないモータ等を含む駆動部9は支持ベース2の底面(取り付け部2A)に配置され、ハウジング90に覆われている。
The
さらに、本実施の形態において、ハウジング90内からは、回転軸81が、支持ベース2を貫通して伸びるように形成されており、回転軸81を介して、ハウジング90内のモータの駆動力をロボットアーム3やハンド部4に伝達するようにしている。このように、ロボットアーム3やハンド部4を駆動する駆動部9の一部が支持ベース2に形成された取り付け部2Aとしての孔を貫通し、駆動部9が支持ベース2の底面に取り付けられているので、ロボットアーム3やハンド部4や駆動部の重心位置をパラレルリンク機構5を支持する支持ベース2に近づけることでパラレルリンク機構5(パラレルリンク12)の剛性を高めることができるようにしている。
また、支持ベース2に搭載されるマニピュレータ8は、その重心位置を下げる、すなわち、その重心位置を支持ベース2に近づけることができ、例えば、動作時に振動が発生した場合であっても、その振動を抑制することができるようになっている。
Further, in the present embodiment, the
Further, the
また、本実施の形態では、マニピュレータ8が真空環境内に配置されているが、モータの配線はハウジング90の底面に取付けられたフレキシブルチューブ10内を通って図示しない制御部に接続されている。このため、フレキシブルチューブ10内及びハウジング9内は大気環境11となる。
しかしながら、支持ベース2とハウジング90との間、ハウジング90とフレキシブルチューブ10との間は、例えば図示しないOリングによって真空シールされている。また、ハウジング90内のモータの駆動力をロボットアーム3やハンド部4に伝達するためにハウジング90内から支持ベース2を貫通して伸びる回転軸81とその対向部材との間は図示しない磁性流体シールによって真空シールされている。
これらのため、マニピュレータ8が配置される真空環境1とモータが配置される大気環境11とは確実に分離されている。また、支持ベース2を貫通して伸びる前記回転軸81はその軸線方向に移動するものではないので、従来のように、軸方向に移動する回転軸を真空シールする場合に比べて、磁性流体シールの範囲を狭くできる。なお、図2及び図3ではフレキシブルチューブ10の記載を省略している。
In this embodiment, the
However, the space between the
For these reasons, the
本実施の形態において、パラレルリンク機構5は、例えば3組のパラレルリンク12より構成され、これらは1つのリンク駆動モータ(駆動源)6によって駆動されている。ただし、パラレルリンク12の数は3組に限るものではない。パラレルリンク12は、台座7上の支持体13と支持ベース2とを連結し、マニピュレータ8を機構的に拘束している。3組のパラレルリンク12は、上からみて支持ベース2やハウジング90を囲むように120度間隔で配置されている。
In the present embodiment, the
パラレルリンク12は、図5に示すように、台座7側の1本の第1アーム12aと、支持ベース2側の2本の第2アーム12bを有している。2本の第2アーム12bは、2本の連結軸としての中間連結軸17、連結軸18とともに、平行四辺形を構成し、その剛性を高めるようにしている。また、本実施の形態では、第1アーム12aの長さLaは、第2アーム12bの長さLbよりも短くなっている。
また、第1アーム12aと第2アーム12bとを連結する中間連結軸17の移動軌跡は、図1に示すように、連結軸18の移動軌跡よりも、水平方向において外側となるようにしている。
これにより、パラレルリンク12の動作範囲において、第2アーム12bと支持ベース2との成す角度αの角度変化を小さくするとともに、その角度αは、90度より小さい鋭角な角度範囲を保持している。このように、鋭角な角度を保持することで、パラレルリンク機構5が上下方向に移動する際、パラレルリンク12の移動中に外乱が発生しても、支持ベース2が上下方向に安定して移動することができるようになっている。
なお、第1アーム12aの長さLaと第2アーム12bとの長さLbは同じであってもよい。
As shown in FIG. 5, the
Further, as shown in FIG. 1, the movement trajectory of the intermediate connecting
Thereby, in the operation range of the
The length La of the
第1アーム12aの下端は、支持体13に大気用ベアリング14及び真空用ベアリング15を介して回転自在に支持されているリンク駆動軸16に固定されている。
本実施の形態において、3つのリンク駆動軸16は、上からみて支持ベース2やハウジング9を囲むように120度間隔で配置されている。
The lower end of the
In the present embodiment, the three
さらに、本実施の形態において、リンク駆動軸16は、台座7よりも高い位置に配置されている。すなわち、図1に示すように、第1アーム12aと第2アーム12bとが重なるようにして折り畳まれ、第1アーム12aが斜め下方に向くようになり、中間連結軸17が台座7に当接した位置が最下降位置となるような高さを確保している。換言すれば、リンク駆動軸16の高さは、ハウジング90の収納スペースを確保するようにしている。
Further, in the present embodiment, the
パラレルリンク12のストローク(上下方向への移動距離)は、リンク長La、Lbとリンク動作角θとの積で求められるが、第1アーム12aの移動範囲を大きく取れるようになるので、短いリンク長La、Lbで、所定のストロークを確保することができるようになっている。このため、(1)パラレルリンク12の剛性が上がり、(2)駆動モータ6のトルクが小さくなり、減速機を小型化でき、(3)マニュピュレータ8の占有スペースを小さくできるようになっている。
The stroke (moving distance in the vertical direction) of the
また、図5に示すように、第1アーム12aの上端は、中間連結軸17の中央に固定されている。第2アーム12bの下端は、中間連結軸17の両端に真空用ベアリング15を介して回転自在に連結されている。また、第2アーム12bの上端は、支持ベース2の凸部2aを貫通している連結軸18の両端に真空用ベアリング15を介して回転自在に連結されている。つまり、第1アーム12aは1自由度、第2アーム12bも1自由度で構成されており、マニピュレータ8は3組のパラレルリンク12によって機構的に上下方向に拘束されている。
さらに、本実施の形態では、第1アーム12a、第2アーム12b、中間連結軸17、連結軸18は、例えばパイプ形状を成しており、一定の剛性を保持しつつ、軽量化を図るようにしている。
Further, as shown in FIG. 5, the upper end of the
Further, in the present embodiment, the
上述したように、パラレルリンク機構5は、つぎのように動作する。
リンク駆動軸16が回転していない状態(最下降位置)では、図1に実線で示すように、第1アーム12aが斜め下方に向いており、第2アーム12bが重なるようにしてパラレルリンク12が折り畳まれている。この状態から、リンク駆動軸16が回転し第1アーム12aが持ち上げられると、第2アーム12bの折曲角度が減少し、パラレルリンク12が伸びて支持ベース2を持ち上げる(図2の二点鎖線位置)。そして、リンク駆動軸16が逆転すると、伸びていたパラレルリンク12が折り畳まれて支持ベース2を下降させる(図1の実線位置)。
As described above, the
In a state where the
リンク駆動モータ6は、図6に示すように、真空環境1の外部に配置されている。本実施形態では、台座7の孔7aを覆うカバー19内にリンク駆動モータ6を設置することで、リンク駆動モータ6を台座7の下側の大気環境11(真空環境1の外部)配置としている。リンク駆動モータ6の駆動力はプーリ20→タイミングベルト21→タイミングプーリ22→回転シャフト23→ベベルギヤ24→ベベルギヤ25→大気ベアリング減速機26→リンク駆動軸16へと伝達される。タイミングプーリ22、回転シャフト23、ベベルギヤ24,25、大気ベアリング減速機26は、各パラレルリンク12毎に設けられている。タイミングベルト21は3組のパラレルリンク12のタイミングプーリ22に巻きかけられており、1つのリンク駆動モータ6によって3組のパラレルリンク12を同時に同角度だけ駆動させることができる。タイミングベルト21は、2つのアイドラプーリ27(図4参照)によってテンションをかけられ弛み発生防止が図られている。
As shown in FIG. 6, the
本実施の形態においては、リンク駆動モータ6は大気環境11に配置されているので、リンク駆動モータ6の駆動力の伝達経路も大気環境11となる。大気環境11側の支持体13とリンク駆動軸16との間には磁性流体シール28が設けられており、真空環境1と大気環境11とを分離している。このように、パラレルリンク12のリンク駆動軸16に磁性流体シール28を設置することで、図12に示すロボットで必要とされていた真空ベローズを使用しなくても上下方向に移動する移動機構の真空シールを行うことができる。
In the present embodiment, since the
リンク駆動モータ6をカバー19内に配置することで、リンク駆動モータ6を台座7上に突出させるように配置することが可能になり、空きスペースを有効に利用してリンク駆動モータ6を配置することができる。
By disposing the
この産業用ロボットでは、リンク駆動モータ6により3組のパラレルリンク12を同時に作動させることで、支持ベース2の姿勢を水平に維持したまま真空環境1内でマニピュレータ8を上下方向に移動させることができる。即ち、図12に示すロボットでは必要であった真空ベローズを用いることなく、真空環境1内でマニピュレータ8を上下移動させることができる。また、パラレルリンク機構5によってマニピュレータ8を上下移動させるため、図12に示すロボットのように回転軸をその対向部材に対して軸方向に移動させる必要がないので、真空環境1と大気環境11を分離する磁性流体シール28をマニピュレータ8の上下方向への移動距離とは無関係に設計することができる。これらのため、装置全体の大型化を抑えることができ、かつ低価格化を実現することができる。
In this industrial robot, the three sets of
上述した産業用ロボットでは、回転可能なロボットアーム3と、このロボットアーム3の先端に設けられ、ワークを保持可能なハンド部4と、ハンド部4とロボットアーム3とを駆動する駆動部9と、駆動部9を取り付ける取り付け部2Aを備えた支持ベース2と、支持ベース2を移動させるパラレルリンク機構5とを備えている。
このため、産業用ロボットの小型化が可能になると共に、製造コストを安くすることができる。また、同じロボットサイズであれば支持ベース2の上下方向へのストロークを大きくすることができる。さらには、支持ベース2の上下方向へのストロークを大きくしてもロボットサイズはさほど大きくならないので、支持ベース2の上下方向へのストロークの大きなロボットの製造に適している。
In the industrial robot described above, a
For this reason, the industrial robot can be miniaturized and the manufacturing cost can be reduced. In addition, if the robot size is the same, the vertical stroke of the
また、支持ベース2の移動にパラレルリンク機構5を使用しているので、支持ベース2の上下方向へのストローク(移動距離)が大きく安価なロボットを提供することができる。
Moreover, since the
また、上述した産業用ロボットでは、真空ベローズを使用しないことより、真空ベローズに起因するパーティクルの発生を防止することができ、かつ装置全体の信頼性を向上させることができる。
さらに、支持ベース2の上下方向への移動距離とは無関係に磁性流体シール28を設計することができ、ロボットの更なる小型化を図ることができると共に、製造コストを更に安くすることができる。
Further, in the industrial robot described above, since no vacuum bellows is used, generation of particles due to the vacuum bellows can be prevented, and the reliability of the entire apparatus can be improved.
Furthermore, the
上述した産業用ロボットとしては、例えば真空スカラロボット、真空アームロボット等のいずれでも良く、パラレルリンク機構5によってマニピュレータ8を上下移動することで、小型化でき、さらに、上下方向への移動距離が大きく安価な真空ロボットの製作が可能となる。
The industrial robot described above may be, for example, a vacuum SCARA robot, a vacuum arm robot, or the like, and can be downsized by moving the
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。 The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上述の説明では、パラレルリンク12の第1アーム12aと第2アーム12bをそれぞれ1自由度とし、支持ベース2を上下方向にのみ移動可能に拘束していたが、必ずしもこの構成に限るものではない。例えば、パラレルリンク機構5によって、支持ベース2を平面移動(水平方向への移動)させるようにしても良い。即ち、上下方向に水平方向を加えた方向にも移動可能にしても良く、あるいは水平方向にのみ移動可能にしても良い。
For example, in the above description, the
上下方向と水平方向の合成方向に支持ベース2を移動可能にした産業用ロボットの一例を図7〜図11に示す。なお、支持ベース2を上下方向と水平方向の合成方向(斜め方向)に移動させることは勿論のこと、上下方向にのみ移動(水平方向の移動距離が0)させることも、水平方向にのみ移動(上下方向への移動距離が0)させることもできる。
7 to 11 show an example of an industrial robot in which the
本実施の形態において、パラレルリンク機構5は、図10に示すように、例えば3組のパラレルリンク12より構成され、これらは3つのリンク駆動モータ(駆動源)6によって駆動されている。即ち、各パラレルリンク12は専用のリンク駆動モータ6によってそれぞれ独立して駆動される。ただし、パラレルリンク12及びリンク駆動モータ6の数は3つに限るものではない。パラレルリンク12は、台座7上の支持体13と支持ベース2とを連結し、マニピュレータ8を機構的に拘束している。3組のパラレルリンク12は、上からみて支持ベース2やハウジング90を囲むように120度間隔で配置されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the
また、リンク駆動モータ6は、上述した実施の形態と同様に、真空環境1の外部に配置されている。本実施形態では、台座7の孔7aを覆うカバー19内にリンク駆動モータ6を設置することで、リンク駆動モータ6を台座7の下側の大気環境11(真空環境1の外部)配置としている。リンク駆動モータ6の駆動力はプーリ20→タイミングベルト21→タイミングプーリ22→回転シャフト23→ベベルギヤ24→ベベルギヤ25→大気ベアリング減速機26→リンク駆動軸16へと伝達される。当該伝達経路は各パラレルリンク12毎に設けられている。したがって、3つのリンク駆動モータ6をそれぞれ独立して制御することで、各パラレルリンク12のリンク駆動軸16を独立して制御することができ、各パラレルリンク12を独立して上げ下げ(伸び縮み)することができる。
The
リンク駆動モータ6は大気環境11に配置されているので、リンク駆動モータ6の駆動力の伝達経路も大気環境11となる。大気環境11側の支持体13とリンク駆動軸16との間には磁性流体シール28が設けられており、真空環境1と大気環境11とを分離している。このように、パラレルリンク12のリンク駆動軸16に磁性流体シール28を設置することで、図12に示すロボットで必要とされていた真空ベローズを使用しなくても真空シールを行うことができる。
Since the
リンク駆動モータ6をカバー19内に配置することで、リンク駆動モータ6を台座7上に突出させるように配置することが可能になり、空きスペースを有効に利用してリンク駆動モータ6を配置することができる。
By disposing the
本実施の形態では、パラレルリンク12は、図8に示すように、1本の第1アーム12aと2本の第2アーム12bを有している。第1アーム12aの下端は、支持体13に大気用ベアリング14及び真空用ベアリング15を介して回転自在に支持されているリンク駆動軸16に固定されている。また、第1アーム12aの上端は、中間連結軸17の中央に固定されている。第2アーム12bの下端は、中間連結軸17の両端に、回転中心軸の方向が直交する2つの真空用ベアリング15,15を介して回転自在に連結されている。また、第2アーム12bの上端は、支持ベース2の凸部2Bを貫通している連結軸18の両端に、回転中心軸の方向が直交する2つの真空用ベアリング15,15を介して回転自在に連結されている。つまり、第1アーム12aは1自由度、第2アーム12bは2自由度で構成されており、マニピュレータ8は3組のパラレルリンク12によって機構的に拘束されている。3組のパラレルリンク12の第1アーム12aを対応するリンク駆動モータ6でそれぞれ独立に制御することで、機構的にマニピュレータ8を上下方向、水平方向、これらの合成方向に移動させることができる。
In the present embodiment, the
上述したように、パラレルリンク機構5は、つぎのように動作する。
リンク駆動軸16が回転していない状態では、図7に実線で示すように、第1アーム12aが水平に向いており(最下端位置)、パラレルリンク12が折り畳まれている。この状態から、3つのリンク駆動モータ6が同時に作動し3組のパラレルリンク12の第1アーム12aが同時に同角度持ち上げられると、第2アーム12bの折曲角度が減少し、パラレルリンク12が伸びて支持ベース2をその水平姿勢を維持したまま持ち上げる(図7の二点差線)。そして、3つのリンク駆動モータ6が同時に逆転すると、伸びていた3組のパラレルリンク12が同時に折り畳まれて支持ベース2をその水平姿勢を維持したまま下降させる(図7の実線)。即ち、マニピュレータ8が上下方向に移動する。
As described above, the
In a state where the
図7に示す産業用ロボットでは、回転可能なロボットアーム3と、このロボットアーム3の先端に設けられ、ワークを保持可能なハンド部4と、ハンド部4とロボットアーム3とを駆動する駆動部9と、駆動部9を取り付ける取り付け部2Aを備えた支持ベース2と、支持ベース2を移動させるパラレルリンク機構5とを備えている。
このため、産業用ロボットの小型化が可能になると共に、製造コストを安くすることができる。また、同じロボットサイズであれば支持ベース2の上下方向へのストロークを大きくすることができる。さらには、支持ベース2の上下方向へのストロークを大きくしてもロボットサイズはさほど大きくならないので、支持ベース2の上下方向へのストロークの大きなロボットの製造に適している。
In the industrial robot shown in FIG. 7, a
For this reason, the industrial robot can be miniaturized and the manufacturing cost can be reduced. In addition, if the robot size is the same, the vertical stroke of the
また、支持ベース2の移動にパラレルリンク機構5を使用しているので、支持ベース2の上下方向へのストローク(移動距離)が大きく安価なロボットを提供することができる。
Moreover, since the
さらに、本実施の形態においては、3つのリンク駆動モータ6を独立して作動させることで、マニピュレータ8をその高さを変えずに水平に移動させたり、斜め上下方向に移動させることができる。
Furthermore, in this embodiment, by operating the three
図7の産業用ロボットでも、図1の産業用ロボットと同様に、真空ベローズを不要にでき、また、磁性流体シール28をマニピュレータ8の移動距離とは無関係に設計することができる。これらのため、装置全体の大型化を抑えることができ、かつ低価格化を実現することができる。また、真空ベローズを不要にできることより、真空ベローズに起因するパーティクルの発生を防止することができ、かつ装置全体の信頼性を向上こせることができる。さらに、パラレルリンク機構5によってマニピュレータ8を移動することで、小型化でき、さらに、移動距離が大きく安価な真空ロボットの製作が可能となる。
In the industrial robot shown in FIG. 7 as well, the vacuum bellows can be dispensed with similarly to the industrial robot shown in FIG. 1, and the
また、上述の説明では、リンク駆動モータ6の駆動力をタイミングベルト21を使用して伝達していたが、必ずしもこの構成に限るものではない。例えば、タイミングベルト21に変えて、回転軸等を使用して駆動力を伝達するようにしても良い。
In the above description, the driving force of the
さらに、上述の説明では、磁性流体シール28を使用して真空シールを行っていたが、磁性流体シール28以外の方法で真空シールを行っても良い。
また、本実施の形態では、産業用ロボットは、真空環境内で図示しないワークを搬送する真空環境内ワーク搬送ロボットであるが、これに限定されるものではなく、例えば、大気環境中で用いてもよい。
さらに、支持ベース2に形成された取り付け部2Aは、本実施の形態のような底が無い孔形状に限定されず、底を有する形状であってもよい。また、支持ベース2がハウジング90の機能を兼用するように形成してもよい。
Further, in the above description, the
In this embodiment, the industrial robot is a work robot in a vacuum environment that transports a workpiece (not shown) in a vacuum environment. However, the present invention is not limited to this. For example, the industrial robot is used in an atmospheric environment. Also good.
Furthermore, the
1 真空環境
2 支持ベース
2A 取り付け部
3 ロボットアーム
4 ハンド部
5 パラレルリンク機構
6 リンク駆動モータ(パラレルリンク機構を駆動する駆動源)
9 駆動部
12 パラレルリンク
12a 第1アーム
12b 第2アーム
17 中間連結軸
18 連結軸
DESCRIPTION OF
9
Claims (9)
The industrial robot according to claim 1, wherein the industrial robot is installed in a vacuum environment to perform work.
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