JP2007152490A - Multi-joint robot - Google Patents

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JP2007152490A
JP2007152490A JP2005350921A JP2005350921A JP2007152490A JP 2007152490 A JP2007152490 A JP 2007152490A JP 2005350921 A JP2005350921 A JP 2005350921A JP 2005350921 A JP2005350921 A JP 2005350921A JP 2007152490 A JP2007152490 A JP 2007152490A
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JP2005350921A
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Inventor
Shigeyuki Kaino
Yasuyuki Kitahara
康行 北原
重幸 改野
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Nidec Sankyo Corp
日本電産サンキョー株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-joint robot, stably carrying a work such as a semiconductor wafer under simple control without an expensive motor for generating large driving force, and contributing to space-saving for a work place.
SOLUTION: This multi-joint robot 1 includes: a hand part 7 holding the work 30; an arm part 6 rotatably holding the hand part 7; a link mechanism 3 rotatably holding the base end side of the arm part 6 and moving so that the moving route of the base end side of the arm part 6 becomes linear in a direction roughly orthogonal to a direction for loading the work 30, and a driving means for moving the arm part 6 so as to linearly interpolate it in a direction for loading the work 30 according to the movement of the link mechanism 3. The length of the base side link part 4 is formed longer than that of the arm part side link part 5, and the base 2 of the link mechanism 3 is disposed with the center position shifted from on the moving route of the base end side of the arm part.
COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ワークをカセットにロード/アンロードする際に用いられる多関節型ロボットに関し、特に、直線補間にて安定した動作を行うことができるものに関する。 The present invention relates to an articulated robot which is used to load / unload the workpiece into the cassette, in particular, to those which can perform stable operation by linear interpolation.

半導体ウェハ等の大型のワークをカセットにロード/アンロードするには、複数のアームを互いに回転可能に連結すると共に、回転駆動源の回転力を伝達して伸縮等の動作をさせるようにした多関節型ロボットが用いられている。 To a large cassette loading / unloading a workpiece such as a semiconductor wafer, as well as connecting a plurality of arms rotatably to one another, multi-and so as to the operation of the expansion and contraction to transmit the rotational force of the rotary drive source articulated robot is used.

例えば、特許文献1記載のSCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)型ロボットがある。 For example, there is Patent Document 1 described SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) robot. これは、第1アーム及び第2アームが水平面内で回動することによって、アーム体(第1アーム及び第2アーム)の屈伸を実現させるものであって、また、第2アームの先端に回転可能に保持されたハンド部をカセットに対して直進/後退させることで、ワークのロード/アンロードを行うものである。 This rotation by the first arm and the second arm is rotated in a horizontal plane, there is to realize a bending of the arm member (first arm and second arm), also at the tip of the second arm capable retained the hand portion that is straight / retracted relative to the cassette, and performs loading / unloading of the workpiece.

特許文献1記載のSCARA型ロボットによれば、円筒座標型ロボットを使用する場合と異なり、走行軸(複数のアームが設置された基台を水平方向に走行させるレールなど)の設置スペースが不要になる、といったメリットがある。 According to SCARA type robot of Patent Document 1, unlike the case of using a cylindrical coordinate robot, installation space unnecessarily travel axis (such as rail for running multiple arms a base disposed in a horizontal direction) made, there is a merit.

特開2003−170384号公報(図2) JP 2003-170384 JP (FIG. 2)

しかしながら、上述した従来のSCARA型ロボットでは、第1アームと第2アームを直線補間によって制御した場合(すなわち、アーム上の一点を直線移動させる制御をした場合)、2本のアームが重なることに起因して、第2アームの角速度が急激に変化し、半導体ウェハの搬送が不安定になる虞がある。 However, in the conventional SCARA-type robot described above, when the first arm and the second arm is controlled by linear interpolation (i.e., when the control is linearly moved one point on the arm), to two arms overlap due to the angular velocity of the second arm changes rapidly, the transport of the semiconductor wafer is likely to be unstable. より詳細には、図4を用いて説明する。 More details will be described with reference to FIG.

図4は、従来のSCARA型ロボット100において、第1アーム101と第2アーム102を直線補間によって制御する様子を説明するための説明図である。 4, in the conventional SCARA-type robot 100 is an explanatory diagram for explaining how to control the first arm 101 and the second arm 102 by a linear interpolation. 図4(a)において、従来のSCARA型ロボット100は、基端部104が基台(図示せず)に設置された第1アーム101と、第1アーム101の先端部に連結された第2アーム102と、第2アーム102の先端部に連結されたハンド部103と、から構成されている。 Figure 4 (a), the conventional SCARA-type robot 100, the second having a base end portion 104 is coupled to the base and the first arm 101 installed in (not shown), the distal end of the first arm 101 an arm 102, a hand portion 103 which is connected to the distal end of the second arm 102, and a. なお、ハンド部103は、ワーク(搬送対象物)200を支持している。 Incidentally, the hand unit 103 supports a workpiece (object to be transported) 200.

今、ワーク200をa方向(X−Y座標系におけるX軸方向)に移動させるため、第1アーム101と第2アーム102を直線補間によって制御する場合(すなわち、第2アーム102の先端部Xをa方向に直線移動させる制御をする場合)を考える。 Now, in order to move the workpiece 200 in the (X-axis direction in the X-Y coordinate system) a direction, when controlling the first arm 101 and the second arm 102 by a linear interpolation (i.e., the second arm 102 tip X consider the case of the control to move linearly in a direction). 基端部104を中心にして、第1アーム101を右回りに回動させつつ、第1アーム101の先端部を中心として、第2アーム102を左回りに回動させると、ワーク200がa方向に直線移動していく。 And a proximal end 104 to the center, while rotating the first arm 101 clockwise, around the tip of the first arm 101, rotates the second arm 102 counterclockwise, the workpiece 200 is a We continue to move linearly in direction.

ここで、第1アーム101の有効長をL ,第2アーム102の有効長をL とした場合(図4(a)参照)、第1アーム101と第2アーム102のなす角が0°となる姿勢は特異点となる。 Here, the effective length of the first arm 101 L 1, if the effective length of the second arm 102 has a L 2 (see FIG. 4 (a)), a first arm 101 angle of the second arm 102 0 ° become attitude becomes a singular point. そして、この特異点の近傍を通過する直線補間を行う場合、すなわち図4(a)に示すLが(L −L )に近い値の軌跡をたどる場合は、第1アーム101及び第2アーム102は、図4(a)→図4(b)に示すような回転をする。 In this case the proximity of a singular point performs linear interpolation to pass, i.e. 4 may follow the trajectory of the value close to L shown in (a) is (L 1 -L 2), the first arm 101 and a second arm 102 rotation as shown in FIG. 4 (a) → Fig. 4 (b). その後、図4(b),図4(c)に示すように、第2アーム102は、第1アーム101の先端部を中心として、右回りの角速度で回転するようになる。 Thereafter, as shown in FIG. 4 (b), FIG. 4 (c), the second arm 102 around the distal end of the first arm 101, so it rotates clockwise angular velocity. 一方で、第1アーム101は、基端部104を中心にして、図4(a)から図4(c)を通して常時右回りに回転している。 On the other hand, the first arm 101, around the proximal end 104, rotates constantly clockwise through FIG 4 (c) from Fig. 4 (a).

図4では、ワーク200を安定に搬送するため、ワーク200のa方向の搬送速度を一定にしている(図4(a)→図4(b)と、図4(b)→図4(c)とで、ワーク200のa方向の搬送距離(第2アーム102の先端部Xの移動距離)をほぼ同じにしている)。 In Figure 4, for conveying the workpiece 200 stable, has a conveying speed of a direction of the workpiece 200 in a fixed (FIG. 4 (a) → Fig. 4 and (b), 4 (b) → Fig. 4 (c ) and de, and the carrying distance a direction of the workpiece 200 (moving distance of the distal end portion X of the second arm 102) about the same). 第1アーム101の回転角度に着目すると、図4(a)→図4(b)では約90°−θ (θ はほぼ0°とする)、図4(b)→図4(c)ではθ +θ となっている。 Focusing on the rotation angle of the first arm 101, Fig. 4 (a) → Fig. 4 (b) in approximately 90 ° -θ 21 is approximately 0 °), Fig. 4 (b) → Fig. 4 (c ) in has become a θ 2 + θ 3. そして、これらの回転角度のうち、図4(a)→図4(b)の約90°−θ の方が、明らかに大きい。 Then, among these rotational angles, the direction of FIG. 4 (a) → Fig. 4 about 90 ° - [theta] 2 of (b), clearly greater. すなわち、第2アーム102の先端部Xが特異点の近傍を通過するとき、ワーク200のa方向の搬送速度を一定にしようとすると、第1アーム101の基端部104を特異点として、第1アーム101の角速度を急激に(高速に)変化させなければならない。 That is, when the tip portion X of the second arm 102 passes through the proximity of a singular point, an attempt to the transport speed of a direction of the workpiece 200 to be constant, the base end portion 104 of the first arm 101 as a singular point, the the angular velocity of the first arm 101 rapidly (fast) must be changed. これは、第1アーム101や第2アーム102に振動を引き起こし、ワーク200の搬送を不安定にさせる虞がある。 This causes a vibration to the first arm 101 and second arm 102, there is a possibility that destabilize the conveyance of the workpiece 200.

また、第1アーム101の角速度を急激に(高速に)変化させるためには、特別に大きな駆動力(トルク)が必要となるが、これを実現するために高価なモータが必要となり、結果として製造コストの上昇に繋がる虞がある。 Further, in order to rapidly (fast) change the angular velocity of the first arm 101, a large driving force specially (torque) but are required, it requires expensive motor to achieve this, as a result there is a risk that leads to increase in manufacturing cost.

この点、特開平11―138474号公報に開示された多関節ロボットによれば、ワーク搬送中に特異点を発生させないようにすることができる。 In this respect, according to the multi-joint robot disclosed in JP-A-11-138474, it is possible to prevent the generation of singularities in workpiece transfer. すなわち、この多関節ロボットは、回転テーブルの回転中心に対して偏心した位置に第1回転軸を形成して回転テーブルを第1アーム部とし、第1回転軸に回転可能に保持されるアームを第2アーム部とし、第2アーム部の先端に第3アーム部を、第3アーム部の先端にハンド部を回転可能に保持すると共に、第1アーム部,第2アーム部,第3アーム部及びハンド部の各々を回転制御することによって、特異点を発生させないようにしている。 That is, the multi-joint robot, the rotary table to form a first rotation axis and the first arm portion at an eccentric position relative to the rotation center of the rotary table, arm which is rotatably held by the first rotary shaft a second arm portion, the third arm portion at the tip of the second arm portion, as well as rotatably holding the hand portion to the distal end of the third arm portion, a first arm portion, a second arm, the third arm portion and by controlling the rotation of each of the hand unit, and to prevent the generation of singularities. しかし、この「各々を回転制御すること」は、制御パラメータ数の多さに起因して複雑な制御となっており、その制御プログラムを作成するためには多大な労力を要する。 However, this "rotating control each" has become a complicated control due to the abundance of speed control parameters, requires a great deal of effort in order to create the control program.

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、大きな駆動力を発生する高価なモータを用いることなく、簡易な制御によって、半導体ウェハなどのワークを安定に搬送することが可能な多関節型ロボットを提供することにある。 The present invention, such has been made in view of the problems, and an object without using an expensive motor for generating a large driving force, by simple control, conveying a workpiece such as a semiconductor wafer stably it is to provide an articulated robot capable.

以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following.

(1) ワークをカセットにロード/アンロードする多関節型ロボットにおいて、ワークを保持するハンド部と、前記ハンド部を回転可能に保持するアーム部と、前記アーム部の基端側を回転可能に保持するとともに、前記アーム部の基端側の移動軌跡が、前記ロード/アンロードする方向とは略直交する方向の略直線となるように動作するリンク機構と、前記アーム部を、前記リンク機構の移動に整合させて前記ロード/アンロードする方向に直線補間するように移動させる駆動手段と、を備え、前記リンク機構は、前記多関節型ロボットの基端側に位置する基台側リンク部と、前記アーム部側に位置するアーム部側リンク部と、が連結されており、前記基台側リンク部の長さは、前記アーム部側リンク部の長さよりも長く形成されていると (1) In the articulated robot to load / unload the workpiece into the cassette, and a hand portion for holding a workpiece, an arm portion that rotatably supports the hand unit, rotatably the base end side of the arm portion holds, the movement locus of the base end side of the arm portion, the link mechanism that operates so as to be substantially straight in a direction substantially perpendicular to the direction of loading / unloading, the arm portion, the link mechanism is matched to the movement and a driving means for moving to linear interpolation in the direction of the loading / unloading, the link mechanism, the articulated base side link part located on the base end side of the robot When an arm-side link part located on the arm side, are connected, the length of the base side link part, when being formed longer than the length of the arm-side link part ともに、前記リンク機構の基台は、その中心位置が前記アーム部の基端側の移動軌跡上からずれた状態で配置されていることを特徴とする多関節型ロボット。 Both base of the link mechanism, articulated robot, characterized in that it is arranged with its center position is shifted from the movement locus of the base end side of the arm portion.

本発明によれば、多関節型ロボットに、例えば半導体ウェハなどのワークを保持するハンド部と、このハンド部を回転可能に保持するアーム部と、このアーム部の基端側を回転可能に保持するとともに、このアーム部の基端側の移動軌跡が、ワークをカセットにロード/アンロードする方向とはほぼ直交する方向の略直線となるように動作するリンク機構と、アーム部(又はアーム部の先端側)を、リンク機構の移動に整合させてワークをカセットにロード/アンロードする方向に直線補間するように移動させる駆動手段(例えばモータ)と、を設け、リンク機構では、アーム部側に位置するアーム部側リンク部と、このアーム部側リンク部より長さが長く、多関節型ロボットの基端側に位置する基台側リンク部と、が連結されており、リン According to the present invention, the articulated robot, for example, a hand portion for holding a workpiece such as a semiconductor wafer, and an arm portion that rotatably holds the hand unit rotatably holds the base end side of the arm portion to together, movement locus of the proximal end of the arm portion, and a link mechanism that operates so as to be substantially linear direction substantially perpendicular to the direction of loading / unloading the workpiece into the cassette, the arm portion (or the arm of the distal end side), provided with drive means in alignment with the movement of the link mechanism is moved to linear interpolation in the direction of loading / unloading the workpiece into the cassette (e.g. motor), and the link mechanism, the arm portion and the arm-side link part located on, longer length than the arm-side link part, and the base-side link part located on the proximal side of the articulated robot, are connected, phosphorus 機構の基台は、その中心位置がアーム部の基端側の移動軌跡上からずれた状態で配置されていることとしたので、半導体ウェハなどのワークを安定に搬送することができる。 Mechanism of the base, so it was decided to its center position is arranged with a shift from the movement locus of the base end side of the arm portion, it is possible to transport a workpiece such as a semiconductor wafer stably.

すなわち、アーム部を直線補間するように移動させる場合であっても、アーム部の基端側を最適な位置に移動させることで、アーム部やリンク機構の急激な速度変動を必要としない(特異点が発生しない)。 That is, even when moving to linear interpolation arm, by moving the base end side of the arm portions to the optimum position, it does not require a rapid speed change of the arm portion and the link mechanism (specificity point does not occur). 従って、アーム部やリンク機構の振動発生を防ぐことができ、ひいてはワークを安定に搬送することができる。 Therefore, it is possible to prevent occurrence of vibration arm and the link mechanism can be conveyed in turn to work stably.

また、本発明は、効率性の向上と省スペース化を同時に実現しうるものとしてメリットが大きい。 Further, the present invention has a large advantage as capable of realizing the improvement of efficiency and space saving at the same time. 詳細に説明すると、近年、ワーク搬送の効率化を図るために、ワークをカセットにロード/アンロードする方向とは直交する方向に複数のカセットを配置する場合がある。 In detail, in recent years, in order to improve the efficiency of workpiece transfer, there is a case of arranging a plurality of cassettes in a direction perpendicular to the direction of loading / unloading the workpiece into the cassette. この場合、基台側リンク部やアーム部側リンク部など、各部位の長さを単純に長くすることによって対応することも可能である。 In this case, like the base side link part and the arm-side link part, it can be accommodated by simply increasing the length of each part. しかし、各部位の長さを単純に長くしただけでは、各部位の旋回範囲が大きくなる結果、無駄な空間が生じ、近年の省スペース化要求を満たすことができない。 However, only by simply increasing the length of each part as a result of pivoting range of the respective portions becomes larger, occurs wasted space, it can not meet the recent space saving requirements. 特に、多関節型ロボットは、一般的に高コストのクリーンルーム内に設置されることが多く、ワークをカセットにロード/アンロードする方向の占有距離を、なるべく短くしたいのが実情である。 In particular, articulated robot, generally is the often installed in a high cost in the clean room, the occupancy distance direction for loading / unloading a workpiece in the cassette, in actuality would like to as short as possible. そこで、本発明に係る多関節型ロボットでは、基台側リンク部の長さをアーム部側リンク部の長さよりも長くすることによって、複数並べて配置した各カセットに対応させ、効率性の向上を実現しているとともに、リンク機構の基台を、その中心位置がアーム部の基端側の移動軌跡上からずれた状態で配置することによって、ワークをカセットにロード/アンロードする方向の占有距離を短くし、省スペース化を実現している。 Therefore, in the articulated robot according to the present invention, by longer than the length of the arm-side link part the length of the base side link part, corresponding to each cassette located more side by side, to improve the efficiency together are realized, the base of the link mechanism, by which the center position is arranged with a shift from the movement locus of the base end side of the arm portion, occupying a distance in a direction for loading / unloading the workpiece into the cassette the shorter, has achieved space saving.

また、基台側リンク部の長さをアーム部側リンク部の長さよりも長くすることで、例えば複数並べて配置した各カセットの両端のカセットに、より速く移動することができる。 Further, by setting the length of the base side link part longer than the length of the arm-side link part, for example a plurality aligned ends of the cassette of the cassette arrangement, it is possible to move faster. さらには、多関節型ロボットでは、ワークを安定に搬送するため、先端に近づくにつれて重量を軽くしたい、という要請があるが、この点、本発明に係る多関節型ロボットでは、アーム部側リンク部の長さが基台側リンク部の長さよりも短いので、ワークの安定搬送に資することになる。 Furthermore, in the articulated robot, for conveying the workpiece stably, want to reduce the weight toward the distal end, there is a demand, this point, in the articulated robot according to the present invention, the arm-side link part since the length of the shorter than the length of the base side link part, thereby contributing to stable conveyance of the workpiece.

なお、アーム部やリンク機構の急激な速度変動を必要としないので、大きな駆動力を発生する高価なモータを用いることなく、ワークを安定に搬送することができる。 Incidentally, does not require a rapid speed change of the arm portion and the link mechanism, without using an expensive motor for generating a large driving force, it is possible to transport the workpiece stably. さらに、特開平11―138474号公報に開示された多関節ロボットでは、第1アーム部,第2アーム部,第3アーム部及びハンド部の各々を回転制御する必要があったが、本発明によれば、リンク機構,アーム部及びハンド部の各々を回転制御すれば足りるため、軸数を削減でき、安価に製作できる。 Furthermore, the articulated robot disclosed in JP-A-11-138474, the first arm portion, a second arm portion, it has been necessary to rotate control each of the third arm portion and the hand portion, the present invention According, it is sufficient if the rotation control link mechanism, each of the arm and the hand unit can reduce the number of axes can be manufactured inexpensively. また、制御パラメータの数も減るため、制御プログラムを作成するための労力を減らすことができ、ひいては簡単な制御によって、ワークを安定に搬送することができる。 Moreover, because it reduces the number of control parameters, it is possible to reduce the effort for creating a control program, by thus simple control, it is possible to transport the workpiece stably.

また、従来のSCARA型ロボット100(図4参照)では、ワーク200を一定の搬送速度で搬送しようとすると、第1アーム101の急激な速度変動が必要であったが(図4(b)→図4(c)参照)、第1アーム101が所定の角速度以上のスピードで回転すると、SCARA型ロボット100自体が故障する可能性があるため、第1アーム101の速度超過を防ぐ処理が施されていた。 Further, in the conventional SCARA-type robot 100 (see FIG. 4), an attempt to convey the workpiece 200 at a constant transport speed, but sudden speed variation of the first arm 101 were required (FIG. 4 (b) → Figure 4 (c) refer), the first arm 101 is rotated at a predetermined higher speed velocity, due to the possibility of failure SCARA type robot 100 itself, the processing is performed to prevent overspeed of the first arm 101 which was. しかし、本発明に係る多関節型ロボットによれば、このような特別な処理も不要となるため、製造コスト削減に大きく貢献することができる。 However, according to the articulated robot according to the present invention, it becomes unnecessary even such special treatment, can contribute significantly to manufacturing cost reduction.

(2) 前記リンク機構の基台は、その中心位置が前記アーム部の基端側の移動軌跡より前記カセット側に又は前記ワークを搬出搬入する目標位置の側にずれた状態で配置されていることを特徴とする(1)記載の多関節型ロボット。 (2) the base of the link mechanism is disposed with a shift toward the target position the center position for unloading loading the cassette side or the workpiece from the movement locus of the base end side of the arm portion characterized in that (1) articulated robot according.

本発明によれば、上述したリンク機構の基台は、その中心位置がアーム部の基端側の移動軌跡より前記カセット側に又は前記ワークを搬出搬入する目標位置の側にずれた状態で配置されていることとしたので、ワークを、カセット又は加工装置等の前記ワークを搬出搬入する目標位置の側にロード/アンロードする方向の占有距離を短くしつつ安定に搬送することができる。 According to the present invention, the base of the above-described link mechanism is disposed in its center position shifted to the side of the target position for unloading loading the cassette side or the workpiece from the movement locus of the base end side of the arm portion since it was decided to have been, the work of, while shortening the occupation distance in a direction lateral to the loading / unloading of the target position for unloading carrying the workpiece, such as a cassette or processing apparatus can be transported stably. また、アーム部の基端側を常時所定の直線上に適切に規制することができ、アーム部やリンク機構の急激な速度変動を不要なものとし、ひいてはワークを安定に搬送することができる。 Further, the base end of the arm portion can be appropriately regulated to constant predetermined straight line, the abrupt speed variation of the arm portion and the link mechanism and unnecessary, it can be conveyed in turn to work stably.

この点、従来の円筒座標系ロボットに、基台を水平方向に走行させる走行軸を設けることによって、上述した連結点を直線移動させることは可能である。 In this respect, the conventional cylindrical coordinate system robot, by providing a traveling shaft to run the base in a horizontal direction, it is possible to linearly move the connection point as described above. しかし、走行軸を設けるとなると、その設置スペースが必要になるのみならず、レールなどの発塵部になり得る部品も必要になるため、クリーンルーム内での使用に適さない。 However, when it comes providing the driving shaft, the installation space not only required, to become a necessary component can be a dust portion of such rail, not suitable for use in a clean room. 一方で、本発明に係る多関節型ロボットによれば、レールなどの発塵部になり得る部品を必要としないため、クリーンルーム内でも適切に使用することができる。 On the other hand, according to the articulated robot according to the present invention requires no parts which can be a dust portion of such rail, it can also be suitably used in a clean room.

以上説明したように、本発明によれば、アーム部やリンク機構の振動発生を防ぐことができ、ひいてはワークを安定に搬送することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of vibration arm and the link mechanism can be conveyed in turn to work stably. また、例えば複数並べて配置した各カセットに対応させる効率性の向上と、ワークをカセットにロード/アンロードする方向の占有距離を短くする省スペース化と、の双方を同時に実現することができる。 Further, it is possible to realize for example the increased efficiency to correspond to each of the cassettes arranged plurality side by side, a space saving to reduce the occupied distance direction for loading / unloading the workpiece into the cassette, both at the same time. さらに、大きな駆動力を発生する高価なモータを用いることなく、ワークを安定に搬送することができ、また、アーム部やリンク機構の速度超過を防ぐ特別な処理が不要となるため、製造コスト削減に大きく寄与することができる。 Further, without using an expensive motor for generating a large driving force, the workpiece can be a conveying stable, also for special treatment to prevent overspeed of the arm portion and the link mechanism is not required, reducing manufacturing costs it can contribute greatly to.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

[機械構造] [Mechanical structure]
図1は、本発明の実施の形態に係る多関節型ロボット1の断面図である。 Figure 1 is a cross-sectional view of the articulated robot 1 according to an embodiment of the present invention. 特に、図1(a)は、多関節型ロボット1の平面断面図であり、図1(b)は、多関節型ロボット1の縦断面図である。 In particular, FIG. 1 (a) is a plan sectional view of the articulated robot 1, FIG. 1 (b) is a longitudinal sectional view of the articulated robot 1.

図1(a)及び図1(b)において、多関節型ロボット1は、基台2と、リンク機構3と、アーム部6と、ハンド部7と、から構成される。 In FIGS. 1 (a) and 1 (b), the articulated robot 1 includes a base 2, a link mechanism 3, an arm 6, a hand portion 7, from. リンク機構3は、互いに回転可能に連結された基台側リンク部4とアーム部側リンク部5を備えている。 Linkage 3 includes an arm-side link part 5 and the base-side link part 4 which is rotatably connected to each other.

基台2は、昇降モータ(図示せず)の回転によって上下方向に昇降する昇降筒8と、を備えている。 Base 2 is provided with a lifting cylinder 8 which moves up and down in the vertical direction by the rotation of the lift motor (not shown). なお、昇降筒8は、図中の上下方向を長手方向とするガイド軸(図示せず)に案内されて昇降する。 Incidentally, the lift cylinder 8 is guided up and down the guide shaft (not shown) to the vertical direction in FIG. The longitudinal direction.

基台側リンク部4は、昇降筒8に、連結軸8bを介して連結されており、昇降筒8に内蔵されたリンク機構モータ8aによって回転可能に保持されている。 Base side link part 4, the lifting cylinder 8, are connected via a connecting shaft 8b, and is rotatably held by a link mechanism motor 8a incorporated in the lifting cylinder 8. また、基台側リンク部4は、昇降筒8の昇降に伴って、基台2に対して昇降可能となっている。 Moreover, the base side link part 4, with the lifting of the lifting cylinder 8, which is movable up and down relative to the base 2.

基台側リンク部4には、基台側プーリ4a,アーム部側プーリ4b,ベルト4cが内蔵されている。 The base-side link part 4, the base-side pulley 4a, arm pulley 4b, a belt 4c is incorporated. また、アーム部側プーリ4bとアーム部側リンク部5とは、連結軸4dによって連結されている。 Further, the arm portion side pulley 4b and the arm-side link part 5 are connected by a connecting shaft 4d. 従って、基台側プーリ4aとアーム部側プーリ4bとの回転角度比、すなわち基台側リンク部4とアーム部側リンク部5との回転角度比を適宜調節することによって、リンク機構3は、アーム部側リンク部5とアーム部6とを回転可能に連結する連結軸5aの中心点(連結点Z)の移動軌跡が、所定の直線上に規制されることになる。 Thus, the rotation angle ratio of the base-side pulley 4a and the arm portion side pulley 4b, i.e. by appropriately adjusting the rotation angle ratio between the base-side link part 4 and the arm-side link part 5, the link mechanism 3, movement locus of the center point of the connecting shaft 5a for rotatably connecting the arm-side link part 5 and the arm portion 6 (connecting point Z) becomes to be restricted to a predetermined straight line.

アーム部6は、アーム部側リンク部5の先端に、連結軸5aを介して連結されており、アーム部側リンク部5に内蔵されたアーム部モータ51によって回転可能に保持されている。 The arm portion 6, the tip of the arm-side link part 5 are connected via a connecting shaft 5a, and is rotatably held by the arm section motor 51 incorporated in the arm-side link part 5. なお、図1では、説明の便宜上、アーム部モータ51をアーム部側リンク部5に内蔵させているが、本発明はこれに限られず、例えばアーム部モータ51をアーム部6に内蔵させてもよいし、その他如何なる場所にあってもよい。 In FIG. 1, for convenience of explanation, the arm portion motor 51 are be built in the arm-side link part 5, the present invention is not limited to this, for example, even when the arm motor 51 is incorporated in the arm portion 6 it good, there may be other in any location.

ハンド部7には、平行な2本の上支持フレーム7aと下支持フレーム7bから構成され、上支持フレーム7a及び下支持フレーム7bは、アーム部6の先端に、それぞれ連結軸6c及び連結軸6dを介して連結され、それぞれアーム部6に内蔵された下支持フレームモータ6a及び上支持フレームモータ6bによって回転可能に保持されている。 The hand part 7 is composed of two parallel upper support frame 7a and the lower support frame 7b, the upper supporting frame 7a and the lower support frame 7b is at the front end of the arm portion 6, respectively connecting shaft 6c and the connecting shaft 6d It is rotatably held by the lower support frame motor 6a and the upper support frame motor 6b built coupled to the arm portion 6, respectively, via the.

なお、図示しない昇降モータ,リンク機構モータ8a,アーム部モータ51,下支持フレームモータ6a及び上支持フレームモータ6bを駆動する制御信号は、オペレータが入力したプログラムに基づいて、コンピュータ(図示せず)から適宜送信される。 The control signal for driving the elevating motor which is not shown, the link mechanism motor 8a, the arm section motor 51, the lower support frame motor 6a and the upper support frame motors 6b, based on the program inputted by the operator (not shown) computer It transmitted properly from.

[機械動作] [Machine operation]
図2は、本発明の実施の形態に係る多関節型ロボット1の機械動作を説明するための説明図である。 Figure 2 is an explanatory diagram for explaining the mechanical operation the articulated robot 1 according to an embodiment of the present invention. 図2では、ワーク(円形の半導体ウェハ)30をカセット40aから取り出して、図中右方向に3Pだけ離れたカセット40dに載置する動作について説明する。 In Figure 2, takes out the workpiece (circular semiconductor wafer) 30 from the cassette 40a, the operation will be explained for placing the cassette 40d at a distance 3P in the right direction in FIG. そして、図2では、ワーク30をカセット40aから取り出す様子(図中左側の多関節型ロボット1)と、ワーク30をカセット40dに載置する手前の様子(図中右側の多関節型ロボット1')と、を示している。 Then, in FIG. 2, and how to pick out the workpiece 30 from the cassette 40a (in the figure the articulated robot 1 on the left), state of before placing the workpiece 30 in the cassette 40d (the articulated robot 1 in the drawing right ' ) and it shows the. ここで、カセット40a〜40dは、ワーク30を搬出搬入する目標位置であり、このような搬入搬出位置を定義するものであれば、カセットの他、加工装置等であってもよい。 Here, the cassette 40a~40d is a target position for unloading transferring the workpiece 30, as long as it defines such loading unloading position, other cassettes may be processing apparatus or the like.

なお、図2では、基台側リンク部4の長さをL 、アーム部側リンク部5の長さをL 、アーム部6の長さをL とし、4個のカセット40a〜40dの間隔は、それぞれPとしている。 In FIG. 2, the length of the base side link part 4 L 1, the length L 2 of the arm-side link part 5, the length of the arm portion 6 and L 3, 4 pieces of cassettes 40a~40d is the interval, is set to P, respectively. また、基台側リンク部4のアーム側(図1参照)の半径をR としている。 Also the radius of the arm side of the base-side link part 4 (see FIG. 1) and R 1. さらに、多関節型ロボット1では、カセット40a〜40dに対してロード/アンロードできる領域として、最大でおよそ2×(L +L )を実用領域としている。 Furthermore, the articulated robot 1, as an area that can be loaded / unloaded with respect to the cassette 40 a to 40 d, and a maximum at approximately 2 × (L 1 + L 2 ) of the practical region.

図2において、図中左側の多関節型ロボット1の上支持フレーム7aの先端には、ワーク30が載置されている。 In Figure 2, the distal end of the upper supporting frame 7a articulated robot 1 on the left side of the figure, the workpiece 30 is placed. なお、ハンド部7の下支持フレーム7bは、ここでは使用しないため、図示するように折り曲げられた状態になっている。 The lower support frame 7b of the hand part 7, because here not used, in the state folded as shown.

ハンド部7の上支持フレーム7aは、ワーク30をカセット40aから取り出すために、その向きを保ちつつy軸の正方向に直線移動する。 On the supporting frame 7a of the hand unit 7, in order to pick out the workpiece 30 from the cassette 40a, it moves linearly in the positive direction of the y-axis while keeping its orientation. より詳細に説明すると、アーム部6は、アーム部モータ51(図1参照)によって連結点Zを中心として右回り(時計回り)に回転し、ハンド部7の上支持フレーム7aは、上支持フレームモータ6bによって連結軸6cを中心として左回り(反時計回り)に回転する。 In more detail, the arm portion 6 is rotated clockwise (clockwise) about the connecting point Z by arm motor 51 (see FIG. 1), on the support frame 7a of the hand part 7, the upper support frame It rotates to the left (counterclockwise) around the connecting shaft 6c by a motor 6b. このとき、連結点Zの移動軌跡は、ワーク30をアンロードする方向と直交する方向(x軸の正方向)の直線となる。 At this time, the movement locus of the connecting point Z is a straight line in the direction perpendicular to the direction of unloading the workpiece 30 (the positive direction of the x-axis). ハンド部7の上支持フレーム7aが所定距離だけy軸の正方向に移動すると、カセット40aからワーク30の取り出しが完了する。 If on the supporting frame 7a of the hand unit 7 is moved in the positive direction of the y-axis by a predetermined distance, it is taken out of the workpiece 30 is completed from the cassette 40a.

次に、このワーク30をカセット40dにロードすることを考える。 Next, consider that to load this work 30 to cassette 40d. まず、連結点ZをX軸の正方向に直線移動させる。 First, linearly moving the connection point Z in the positive direction of the X axis. このとき、連結点Zを中心としてアーム部6を回転させ、連結軸6cを中心としてハンド部7を回転させつつ、連結点Zを直線移動させる。 At this time, by rotating the arm 6 about the connecting point Z, while rotating the hand part 7 around the connecting shaft 6c, thereby linearly moving the connection point Z. その結果、上支持フレーム7aをカセット40dの手前まで移動させることができる(図中右側の多関節型ロボット1'参照)。 As a result, it is possible to move the upper support frame 7a to the front of the cassette 40d (see articulated robot 1 'in the right hand side of the drawing). なお、図中右側の多関節型ロボット1'では、下支持フレーム7bは上支持フレーム7aと重なっている。 In the articulated robot 1 'on the right side of the figure, the lower support frame 7b is overlapped with the upper support frame 7a.

その後、アーム部6は、アーム部モータ51によってアーム部6が連結点Zを中心として右回りに回転し、上支持フレームモータ6bによってハンド部7の上支持フレーム7aが連結軸6cを中心として左回りに回転することで、ハンド部7の上支持フレーム7aがカセット40d内に進入する。 Thereafter, the arm portion 6, the arm portion 6 is rotated clockwise about the connection point Z by arm motor 51, the left around the upper supporting frame 7a of the hand unit 7 by the upper support frame motor 6b is connecting shaft 6c by rotating around, on the supporting frame 7a of the hand portion 7 enters into the cassette 40d. このとき、連結点Zの移動軌跡は、ワーク30をロードする方向と直交する方向(x軸の負方向)の直線となる。 At this time, the movement locus of the connecting point Z is a straight line in the direction perpendicular to the direction of loading the workpiece 30 (the negative direction of the x-axis). ハンド部7の上支持フレーム7aが所定距離だけy軸の負方向に移動した後、ワーク30がカセット40dに載置される。 After on the supporting frame 7a of the hand unit 7 is moved in the negative direction of the y-axis by a predetermined distance, the workpiece 30 is placed on the cassette 40d.

このように、図2によれば、アーム部6とリンク機構3(基台側リンク部4とアーム部側リンク部5)とを直線補間によって制御する場合であっても、アーム部6の連結点Zを最適な位置に移動させることで、アーム部6やリンク機構3の急激な速度変動を必要としない(特異点が発生しない)ことが分かる。 Thus, according to FIG. 2, even when controlled by linear interpolation between the arm portion 6 and the link mechanism 3 (the base side link part 4 and the arm-side link part 5), connecting the arm part 6 by moving the point Z to the optimum position, does not require a rapid speed change of the arm portion 6 and the link mechanism 3 (singularity is not generated) it can be seen. ワーク30をカセット40aから取り出す際の直線補間、ワーク30をカセット40dに載置させる際の直線補間において、従来の多関節ロボットが持っていた特異点は発生しない。 Linear interpolation when extracting work 30 from the cassette 40a, the linear interpolation at the time of mounting the workpiece 30 to cassette 40d, does not occur conventional articulated robot having have singularities. 従って、アーム部6やリンク機構3の振動発生を防ぐことができ、ひいてはワーク30を安定に搬送することができる。 Therefore, it is possible to prevent occurrence of vibration arm portion 6 and the link mechanism 3 can be transported and thus the workpiece 30 stably.

また、図2に示すように、基台側リンク部4の長さL を、アーム部側リンク部5の長さL よりも長くするとともに、リンク機構3の基台2を、その中心位置がアーム部の基端側(連結点Z)の移動軌跡より(カセット40a〜40dに載置された)ワーク30側ワークを、即ちカセット40a〜40d又は加工装置等のワーク30を搬出搬入する目標位置の側にAだけずれた状態で配置している。 Further, as shown in FIG. 2, the length L 1 of the base-side link part 4, as well as longer than the length L 2 of the arm-side link part 5, the base 2 of the link mechanism 3, the center position is a (placed in the cassette 40 a to 40 d) work 30 side workpiece from moving locus of the base end side of the arm portion (connection point Z), that is, out carrying the cassette 40 a to 40 d or processing device workpiece 30 such as a They are arranged in a state shifted by a on the side of the target position. 従って、例えば、本実施の形態において、多関節型ロボット1を4個並べられた4連カセットに対応させて、効率性の向上を図るとともに、ワーク30をカセット40a〜40dにロード/アンロードする方向(y軸の方向)の占有距離を短くし、省スペース化を実現することができる。 Thus, for example, in this embodiment, in correspondence with the articulated robot 1 to 4 ordered quadruplicate cassette, with improved efficiency, to load / unload the workpiece 30 in the cassette 40a~40d shortening the occupation distance direction (the direction of the y-axis), it is possible to realize space saving. なお、リンク機構3の基台2の中心位置をカセット又は加工装置等のワーク30を搬出搬入する目標位置の側にずらす距離Aは、多関節ロボット1の配置される工程によりスペースを最適とする位置に設定することができる。 The distance A of shifting the center position of the base 2 of the link mechanism 3 to the side of the target position for unloading transferring the workpiece 30, such as a cassette or processing apparatus, the optimum to the space by the process are disposed of articulated robot 1 it can be set to the position. 例えば、図2において、カセット40a〜40dと対向する図中の上側に加工装置や別のカセットが配列配置される場合は、Aを矢印Yの方向へずらしてもよい。 For example, in FIG. 2, when the upper machining unit or another cassette in FIG facing the cassette 40a~40d are arranged disposed, may be shifted to A in the direction of arrow Y. 即ち、カセット40a〜40d及び上側の加工装置や別のカセットとの間でワーク30の搬送を行なう場合は、リンク機構3の基台2の中心位置は図中の上下いずれの方向にずらしても同様の省スペース効果を得ることができる。 That is, when performing the transport of the work 30 between the cassette 40a~40d and upper processing device or another cassette, the center position of the base 2 of the link mechanism 3 is also shifted in the vertical either direction in the drawing it is possible to obtain the same space-saving effect. また、必要によりAをゼロとしてもよい。 Further, the A may be zero as required.

さらに、L >L としていることから、カセット40aからカセット40dまで速く移動することができ、時間的な効率性を向上させることができるとともに、基台側リンク部4よりもアーム部側リンク部5の方が軽重量となるので、振動を防いでワーク搬送の安定化を図ることができる。 Furthermore, since it is the L 1> L 2, can be moved quickly from the cassette 40a to cassette 40d, it is possible to improve the temporal efficiency, arm-side link than the base side link part 4 since towards parts 5 becomes lightweight, it is possible to stabilize the workpiece transfer preventing vibration.

なお、図2によれば、基台側リンク部4と、アーム部6と、ハンド部7の各々を回転制御することによって(換言すれば、リンク機構3のうちアーム部側リンク部5については特に回転制御しないことによって)、簡単な制御で、ワークを安定に搬送することができる。 Note that according to FIG. 2, a base-side link part 4, an arm portion 6, (in other words by controlling the rotation of each of the hand unit 7, the arm-side link part 5 of the link mechanism 3 especially by not rotating control), with simple control, it is possible to transport the workpiece stably. また、本実施の形態では、4個並べられた4連カセットを示しているが、これに限定されるものでなく、4個以上であってもよいし、または3個以下の場合であってもよい。 Further, in the present embodiment shows four ordered quadruplicate cassette, not limited thereto, and may be four or more, or in the case of 3 or less it may be.

[実施例] [Example]
図3は、本発明の実施例に係る多関節型ロボット1における連結点Zの直線性を説明するための説明図である。 Figure 3 is an explanatory diagram for explaining the linearity of the connection point Z in the articulated robot 1 according to an embodiment of the present invention. 特に、図3(a)は、多関節型ロボット1の平面図であり、図3(b)は、連結点Zをx軸の正方向に移動させたときのy軸方向の誤差を示している。 In particular, FIG. 3 (a) is a plan view of the articulated robot 1, FIG. 3 (b), shows the error in the y-axis direction when the connecting point Z is moved in the positive direction of the x-axis there.

なお、図3(a)において、上述した実用領域2×(L +L )は、約±670mmである。 Incidentally, in FIG. 3 (a), above practical region 2 × (L 1 + L 2 ) is about ± 670 mm. 従って、この実用領域内での誤差がある程度小さければ、多関節型ロボット1が実用的なものになる。 Therefore, if the error is somewhat less in the practical region, the articulated robot 1 is practical ones.

図3(b)によれば、X座標が100mm以下の場合には、ほとんど誤差は生じていないが、X座標が100mmより大きくなると、多少誤差が生じている。 According to FIG. 3 (b), if the X coordinate is less than 100mm is little error occurs, the X coordinate is larger than 100mm, some errors have occurred. しかし、実用領域約−670〜670mmにおいては、その誤差は最大でも約3mm程度であり、これは実用的な観点からは無視できる程度のものである。 However, in the practical region about -670~670Mm, the error is about 3mm approximately at the maximum, which is negligible from the practical point of view. 従って、多関節型ロボット1は、実用性を備えたものといえる。 Therefore, the articulated robot 1 can be said to those with practicality. なお、上記約−670〜670mmは、1例であり実用のカセットの配置やワークをカセットにロード/アンロードする方向のスペースに応じて変更可能である。 The above about -670~670mm can be changed according to the example a and the direction of the space for disposing and loading / unloading the workpiece into the cassette practical cassette.

本発明に係る多関節型ロボットは、半導体ウェハなどのワークを安定に搬送するとともに、設置場所の省スペース化を図ることが可能なものとして有用である。 Articulated robot according to the present invention is to convey a workpiece such as a semiconductor wafer stably useful as capable of saving space at the installation site.

本発明の実施の形態に係る多関節型ロボットの断面図である。 It is a cross-sectional view of the articulated robot according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る多関節型ロボットの機械動作を説明するための説明図である。 It is an explanatory view for explaining the mechanical operation of the articulated robot according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係る多関節型ロボットにおける連結点の直線性を説明するための説明図である。 It is an explanatory diagram for explaining the linearity of the connecting point in the articulated robot according to an embodiment of the present invention. 従来のSCARA型ロボットにおいて、第1アームと第2アームを直線補間によって制御する様子を説明するための説明図である。 In conventional SCARA type robots is an explanatory diagram for explaining how to control the first arm and the second arm by linear interpolation.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 多関節型ロボット 2 基台 3 リンク機構 4 基台側リンク部 5 アーム部側リンク部 6 アーム部 7 ハンド部 8 昇降筒 1 the articulated robot 2 base plate 3 link mechanism 4 base plate side link part 5 the arm-side link part 6 arm 7 a hand 8 lift cylinder

Claims (2)

  1. ワークをカセットにロード/アンロードする多関節型ロボットにおいて、 In the articulated robot to load / unload a workpiece to cassette,
    ワークを保持するハンド部と、 And a hand portion for holding the work,
    前記ハンド部を回転可能に保持するアーム部と、 An arm portion that rotatably supports the hand unit,
    前記アーム部の基端側を回転可能に保持するとともに、前記アーム部の基端側の移動軌跡が、前記ロード/アンロードする方向とは略直交する方向の略直線となるように動作するリンク機構と、 Thereby rotatably holding the base end side of the arm portion, the link movement locus of the base end side of the arm portion is operated so as to be substantially straight in a direction substantially perpendicular to the direction of the loading / unloading and mechanism,
    前記アーム部を、前記リンク機構の移動に整合させて前記ロード/アンロードする方向に直線補間するように移動させる駆動手段と、を備え、 The arm portion, and a driving means for moving to linear interpolation in the direction of the loading / unloading in alignment with the movement of the link mechanism,
    前記リンク機構は、前記多関節型ロボットの基端側に位置する基台側リンク部と、前記アーム部側に位置するアーム部側リンク部と、が連結されており、 The link mechanism includes: the articulated base side link part located on the base end side of the robot, the arm-side link part located on the arm side, are connected,
    前記基台側リンク部の長さは、前記アーム部側リンク部の長さよりも長く形成されているとともに、前記リンク機構の基台は、その中心位置が前記アーム部の基端側の移動軌跡上からずれた状態で配置されていることを特徴とする多関節型ロボット。 The length of the base side link part, together are formed longer than the length of the arm-side link part, base of the linkage, movement trajectory the center position of the base end side of the arm portion articulated robot, characterized in that it is arranged with a shift from the top.
  2. 前記リンク機構の基台は、その中心位置が前記アーム部の基端側の移動軌跡より前記カセット側に又は前記ワークを搬出搬入する目標位置の側にずれた状態で配置されていることを特徴とする請求項1記載の多関節型ロボット。 Base of the link mechanism, characterized in that the center position is arranged with a shift toward the target position for unloading loading the cassette side or the workpiece from the movement locus of the base end side of the arm portion articulated robot according to claim 1 wherein.
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