JP2009208174A

JP2009208174A - 産業用ロボット

Info

Publication number: JP2009208174A
Application number: JP2008051493A
Authority: JP
Inventors: Ryuta Kagawa; 隆太香川; Kazuhiro Haniya; 和宏埴谷
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-09-17

Abstract

【課題】本発明は、水平方向、垂直方向、水平垂直方向に搬送可能で、ワークの搬送面を自由に変更することが可能で、ワーク搬送間にロボットの設置が不要な産業用ロボットを提供する。
【解決手段】ワーク３２を搬送する産業用ロボット１において、回転軸が大地に対し略水平方向に設けられた第１アーム３と、前記第１アーム３先端部に設けられ、回転軸が前記第１アーム回転軸と同方向である第２アーム４と、前記第２アーム先端部に設けられ、アームの長手方向が前記第２アーム４の回転軸方向に固定された第３アーム５と、前記第３アーム５先端部に設けられ、直交する３軸の駆動部を持つリスト６を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを搬送する産業用ロボットに関する。

産業用ロボットにはシリコンウエハ、ガラス基板や自動車のボディー等のワークを搬送する専用のロボットが存在する。ワークを搬送するロボットには、ワークの姿勢を変更しながら搬送するタイプとワークの姿勢を一定方向に保持したまま搬送するタイプの２パターンが存在するが、ワーク搬送の多くは搬送面を水平状態に保持したままワークを移送する後者のタイプが大半を占めている。ワークの搬送形態は主に水平搬送、垂直搬送、垂直水平搬送の３パターンに区分される。このワークの搬送工程では搬送工程間距離を短くすることが要求されている。搬送工程間距離を短くすると、全体のラインが短くなり、空調設備等に必要な投資が抑えられるというメリットがある。
このために、産業用ロボットには、ロボット自体の小型化が要求されると共に搬送工程間距離を短くするためのロボット構成も考慮する必要が出てきている。
従来の産業用ロボットでは図８に示すようにワークを搬送するためにロボットをワーク搬送間に設置する必要があった。そのため、ワーク搬送間距離はワーク取り付けスペース、ロボット設置スペースとワーク解放スペースを足した距離となっていた。
このように、従来の産業用ロボットでは搬送工程間にロボットを設置していたため搬送工程間距離を短くすることが出来ず、課題となっていた。これらの問題点を解決するためにロボットの設置面積を小さくした構成が発案されている（例えば、特許文献１参照）。
ここで従来の基板搬送ロボットを図９にて説明する。真空容器１０１の側壁面１２７に３関節リンク構造の昇降用ロボット１２８を設け、該昇降用ロボット１２８のアーム先端に搬送ロボット１１４を設ける。
前記昇降用ロボット１２８は前記搬送ロボット１１４と同様な構成を有し、昇降用モータ１３０の出力軸に昇降第１アーム１３１が嵌着され、又該昇降第１アーム１３１には昇降第２アーム１３２が、又該昇降第２アーム１３２には昇降第３アーム１３３が順次連結されている。該昇降第３アーム１３３は前記昇降第３アーム１３３に搬送ロボット１１４が設けられている。尚、前記昇降用モータ１３０の２重軸の回転部分には磁気シールが設けられている。
前記昇降用モータ１３０を駆動することで、前記昇降第１アーム１３１、昇降第２アーム１３２が上下方向に伸縮し、前記昇降第３アーム１３３が水平を保持して昇降し、又前記昇降第３アーム１３３を任意の位置で保持可能である。更に、前記モータ１１５を駆動することで前記第３節アーム１１８が水平方向に進退する。
以上のように、水平作動が３関節リンク構成の搬送ロボットによりなされ、又昇降作動が３関節リンク構成の昇降用ロボットによりなされ、いずれもアームの回転の合成で動きが構成され、摺動部が真空容器内に存在しないので発塵、汚染が大幅に低減する。又、昇降用ロボットに水平移動機能を持たせることで搬送態様の多様化が可能となり、又基板搬送装置に対する処理室等の配置が簡略化しシステムの占有面積が小さくなる等の優れた効果を発揮する。
特開平９−８２７８０号公報（第３頁、図１）特開２００２−２７３６８１号公報

しかしながら、従来の産業用ロボットは、水平搬送、垂直搬送、水平垂直搬送を行うことは出来るが、ワークの搬送面は水平の状態に保持することだけを目的としている機構のため、ワークの向きを変更することが出来ない。そのため、ワークの向きに合わせ、生産設備のライン検討が必要であり、生産設備の都合上でワークの向きの変更が必要な場合はワーク反転の工程が増え、搬送工程間距離の延長及び設備費用の増大に繋がるという問題が生じていた。また、ワーク搬送工程間にロボットの設置が必要であるため、ロボットの設置面積は小さくても、ワーク搬送を行う生産ライン自体の長さは短く出来ていないという問題が生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、水平方向、垂直方向、水平垂直方向に搬送可能で、ワークの搬送面を自由に変更することが可能で、ワーク搬送間にロボットの設置が不要な産業用ロボットを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、ワークを搬送する産業用ロボットにおいて、回転軸が大地に対し略水平方向に設けられた第１アームと、前記第１アーム先端部に設けられ、回転軸が前記第１アーム回転軸と同方向である第２アームと、前記第２アーム先端部に設けられ、アームの長手方向が前記第２アームの回転軸方向に固定された第３アームと、前記第３アーム先端部に設けられ、直交する３軸の駆動部を持つリストを備えたものである。
また、請求項２に記載の発明は、少なくとも前記第１アームおよび前記第２アームのいずれか一方の基端部にカウンタウエイトを設けたものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記第３アームの長さをワークの大きさに応じて設定したものである。

請求項1に記載の発明によると、ロボットをワーク搬送工程間では無く、ワーク搬送工程と平行な位置に配置できるため、ワーク搬送に必要なライン長を短くすることが可能となり、空調等に必要な設備投資が抑えられる。また、あらゆる角度にワークを傾けることもできるので、必要に応じてはワークの反転作業なども可能となり、新たな設備を負荷する必要がなくなるものである。
また、請求項２記載の発明によると、カウンタウエイトにより第1アーム及び第2アームを駆動するモータへの負荷が小さくなるため、モータの容量を小さくすることが出来る。また、モータ容量を小さくすることで、モータを駆動させる制御盤のアンプの容量も小さく出来る。これによりロボット本体及び制御盤のコスト削減が可能となる。
また、請求項３記載の発明によると、ワークに応じてアーム長を設定することで、搬送工程の幅も最小に設定することが可能となり、空調等に必要な設備投資が抑えられる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態における産業用ロボットの側面図であり、図２は上面図である。図において、１は産業用ロボットであり、２はロボットを設置するためのベース、３はロボットの第１アーム、４はロボットの第２アーム、５はロボットの第３アーム、６はロボットの手首部である。ベース２は地面に対し垂直な面に設置されている。第１アーム３は基端部がベース２の上端部に設けられ、大地に平行な第１軸線Ａ１回りに回転可能に連結されている。第２アーム４は基端部が第１アーム３の先端部に設けられ、第１軸線Ａ１に平行な第２軸線Ａ２回りに回転可能に連結されている。第３アーム５は基端部が第２アーム４の先端部に設けられ、アームの長手方向が第２軸線Ａ２と同方向となるように連結されている。第３アーム５は、搬送する物品の長さに合わせられるように長さを変えることが可能となっており、本実施例では３つのアーム部品５１〜５３から構成されている。手首部６は第３アーム５の先端部に設けられている。図３は手首部６の詳細図である。図において、手首部６はリストベース６１、リスト６２、フランジ６３の３部品から構成され、リストベース６１は基端部が第３アーム５の先端部にアーム長手方向に平行な第３軸線Ａ３回りに回転可能に連結されている。リスト６２は基端部がリストベース６１の先端部に設けられ、第３軸線Ａ３に垂直な第４軸線Ａ４回りに回転可能に連結されている。フランジ６３は基端部がリスト６２の先端部に設けられ、第４軸線Ａ４に垂直な第５軸線Ａ５回りに回転可能に連結されている。フランジ６３の先端には図示しないワーク搬送用のハンドが取り付けられる。
さらに図１から図３を用いて産業用ロボットについて説明する。１１は第１アーム３を第１軸線Ａ１回りに駆動させるモータであり、第１アーム３の基端部に設けられている。１２は第２アーム４を第２軸線Ａ２回りに駆動させるモータであり、第２アーム４の基端部に設けられている。１３はリストベース６１を第３軸線Ａ３回りに駆動させるモータ、１４はリスト６２を第４軸線Ａ４回りに駆動させるモータ、１５はフランジ６３を第５軸線Ａ５回りに駆動させるモータであり、それぞれ第３アームの基端部に設けられている。
２１は第１アーム３のカウンタウエイトであり、第１アーム３と第２アーム４が連結された端部の反対側の端部に設けられ、第１軸線Ａ１を中心として、第１アーム３、第２アーム４および第３アーム５と第３アーム５に備えられた不図示の物品の最大モーメントに相当するように第１軸線Ａ１からの距離から求まる質量からなっており、第１アーム３を駆動させるモータ１１の負荷を軽減する役割を持っている。ここで、カウンタウエイト２１の質量を軽減するために、第１アームを駆動させるモータ１１はカウンタウエイト２１が配置されている側に配置されている。２２は第２アーム４のカウンタウエイトであり、第２アーム４と第３アーム５が連結された端部の反対側の端部に設けられ、第２軸線Ａ２を中心として、第２アーム４および第３アーム５と第３アーム５に備えられた不図示の物品の最大モーメントに相当するように第２軸線Ａ２からの距離から求まる質量からなっており、第２アーム４を駆動させるモータ１２の負荷を軽減する役割を持っている。ここで、カウンタウエイト２２の質量を軽減するために、第２アームを駆動させるモータ１２はカウンタウエイト２２が配置されている側に配置されている。
図４は本ロボットのワーク搬送実施例であり、側面図を表している。図４において３１はワークを把持するためのハンドであり、３２はワークである。ハンド３１はフランジ６３の先端部に設けられており、ワーク３２はハンド３１に把持されている。ここでワーク３２がロボット本体に干渉しないために第３アーム５の長さはワーク３２の大きさによって決定されている。つまり、ワーク３２の大きさに応じて、第３アーム５の長さを設定することで、搬送工程ラインの幅を最小限に抑えることが可能となる。
また、図５はそれぞれ水平搬送の実施例である。図５は水平搬送の実施例であり、第１軸線Ａ１まわりを時計まわりに第１アーム３を回転させ、第２軸線Ａ２まわりを反時計回りに第２アーム４を回転させ、第４軸線まわりに回転させることでフランジ６３を水平状態に保持することで、ハンド３１上に載置されたワーク３２は、水平状態に保持したまま搬送される。同様に図６および図７に示すように、ワーク３２は水平に保持されたまま、垂直搬送、水平垂直搬送のどの動作パターンにも対応可能となっている。
また、第３軸線Ａ３、第４軸線Ａ４および第５軸線Ａ５まわりにリスト６２を回転させることで、ハンド３２上でワークを地面に平行に回転させることや、地面に対して傾けることも可能であり、ワーク３２をあらゆる姿勢に変更することが可能である。そのため、ワーク３２の搬送面を水平に保持した搬送のみではなく、ワーク３２の搬送面を水平状態から垂直状態へまたは垂直状態から水平状態へなど様々な形態の搬送が可能である。
また、ロボットはワークの搬送間では無く、搬送ラインの側面に設置されるため、ワークの搬送間距離がロボットの設置スペースに左右されず、搬送工程間の短縮が可能となる。

本発明の実施例を示すワークを搬送する産業用ロボットの側面図本発明の実施例を示すワークを搬送する産業用ロボットの上面図本発明の実施例を示すワークを搬送する産業用ロボットのリスト部詳細図ワーク搬送実施例の側面図ワークの水平搬送の模式図ワークの垂直搬送の模式図ワークの垂直および水平搬送の模式図従来のワーク搬送の上面図従来の基板搬送ロボットの斜視図

符号の説明

１産業用ロボット
２ベース
３第１アーム
４第２アーム
５第３アーム
６リスト
１１第１アーム駆動モータ
１２第２アーム駆動モータ
１３リストベース駆動モータ
１４リスト駆動モータ
１５フランジ駆動モータ
２１第１アームカウンタウエイト
２２第２アームカウンタウエイト
３１ハンド
３２ワーク
６１リストベース
６２リスト
６３フランジ

Claims

ワークを搬送する産業用ロボットにおいて、
回転軸が大地に対し略水平方向に設けられた第１アームと、前記第１アーム先端部に設けられ、回転軸が前記第１アーム回転軸と同方向である第２アームと、前記第２アーム先端部に設けられ、アームの長手方向が前記第２アームの回転軸方向に固定された第３アームと、前記第３アーム先端部に設けられ、直交する３軸の駆動部を持つリストを備えたことを特徴とする産業用ロボット。
少なくとも前記第１アームおよび前記第２アームのいずれか一方の基端部にカウンタウエイトを設けたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
前記第３アームの長さをワークの大きさに応じて設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の産業用ロボット。