JP2014233817A - Concentric biaxial robot - Google Patents
Concentric biaxial robot Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014233817A JP2014233817A JP2013118369A JP2013118369A JP2014233817A JP 2014233817 A JP2014233817 A JP 2014233817A JP 2013118369 A JP2013118369 A JP 2013118369A JP 2013118369 A JP2013118369 A JP 2013118369A JP 2014233817 A JP2014233817 A JP 2014233817A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arm
- robot
- arm connection
- drive source
- output shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、基板搬送や組立作業を行う水平多関節型のロボット・マニピュレータに適用される。 The present invention is applied to a horizontal articulated robot manipulator that performs substrate transfer and assembly operations.
産業界では、同一平面内に2つの自由度を持つ搬送ロボットが広く用いられている。これらのロボットはアーム構造によって、水平多関節型ロボットなどと分類され、呼ばれている。 In the industry, a transfer robot having two degrees of freedom in the same plane is widely used. These robots are classified and called horizontal articulated robots or the like according to the arm structure.
たとえば半導体の製造装置の中でもクラスタータイプと呼ばれるものは、シリコンウエハなどの基板の搬送用途として、前述のタイプのロボットが広く用いられている。
それらの装置では搬送ロボットは装置の中心部に設置され、複数の搬送対象位置が搬送ロボットから見て水平面内上に放射状に設置されている。 ロボットは基板を搬送する際にはアームを伸ばして基板をアーム先端のハンド部に積載し、アームを縮め、旋回し、次の搬送先に向けてアームを伸ばし位置決めし、基板を搬送先に設置を行っている。基板はロボット本体が昇降動作を行うか、または搬送先のリフター機構の上下によって、ハンド部に基板を積載し、または設置を行う。
For example, among semiconductor manufacturing apparatuses, what is called a cluster type is widely used for the transfer of a substrate such as a silicon wafer.
In these apparatuses, the transfer robot is installed in the center of the apparatus, and a plurality of transfer target positions are arranged radially on the horizontal plane as viewed from the transfer robot. When the robot transports the board, the arm is extended, the board is loaded on the hand part at the tip of the arm, the arm is contracted, turned, the arm is extended and positioned toward the next transport destination, and the board is installed at the transport destination. It is carried out. The substrate is loaded or installed on the hand unit by the robot body moving up and down, or by lifting and lowering the lifter mechanism at the transfer destination.
それを実現するための方法が、例えば下記の文献に記載されている。 A method for realizing this is described in the following document, for example.
前述の水平多関節型の搬送ロボットは通常、汎用性を高めるために、旋回方向の自由度を360度以上、もしくは360度に出来るだけ近づけられるように設計されてきた。
しかしながら、旋回動作角は必ずしも360度以上が必要になるわけではない。たとえばクラスタータイプの半導体製造装置においても、搬送時の旋回角度が180度以内の両端2点だけでよい場合も存在する。また、搬送時の旋回角度が180度以内の両端2点、およびその中間点の合計3点だけでよい場合も存在する。
本発明はこれらのように必ずしも360度以上、もしくはそれに近い旋回動作が不要なアプリケーションに目標を絞り込み、リーズナブル、かつ性能の高い搬送ロボットを実現するためのものである。
The above-described horizontal articulated transfer robot is usually designed so that the degree of freedom in the turning direction is as close as possible to 360 degrees or more, or 360 degrees, in order to improve versatility.
However, the turning operation angle is not necessarily required to be 360 degrees or more. For example, even in a cluster type semiconductor manufacturing apparatus, there may be a case where only two points at both ends of which the turning angle during conveyance is within 180 degrees are required. In some cases, the turning angle at the time of conveyance may be only 2 points at both ends within 180 degrees and a total of 3 intermediate points.
The present invention is intended to realize a reasonable and high-performance transfer robot by narrowing down the target to an application that does not necessarily require a turning operation close to or more than 360 degrees.
また、水平面内の位置決めを行うロボットとして、特許文献1に示されるような、水平位置決め用アクチュエータを上下対向で配置することで、水平位置決めのための同心2軸機構を実現するものもある。例えば特許文献2に示されるような、真空環境内での搬送ロボットでは、ロボットアームが収納される真空チャンバとアクチュエータの間に磁性流体シールが設置されるが、前述のようにアクチュエータを上下対向させるには、真空チャンバの上下2つの壁面を真空導入する回転シールユニットが2か所に必要となり、真空チャンバの複雑化とメンテナンスの煩雑さを招くため、好ましくない場合が多い。
Further, as a robot for positioning in a horizontal plane, there is a robot that realizes a concentric biaxial mechanism for horizontal positioning by arranging horizontal positioning actuators as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 in a vertically opposed manner. For example, in a transfer robot in a vacuum environment as shown in
本発明は水平多関節型のロボットアームを取り付ける2軸の、アーム取付用出力軸が同心となったロボット・マニピュレータにおいて、2つの回転駆動源およびその出力軸を前述のアーム取付用出力軸と同一軸上に直列に配置し、かつひとつの回転アクチュエータの回転動力を、出力軸に近い側に設置した回転駆動源との干渉を回避するためのクランク形状のアームにより伝達することを最も主要な特徴とする。 The present invention relates to a robot manipulator in which a horizontal multi-joint type robot arm is attached with a concentric arm attachment output shaft, and the two rotational drive sources and the output shaft thereof are the same as the arm attachment output shaft described above. The most important feature is that it is arranged in series on the shaft and the rotational power of one rotary actuator is transmitted by a crank-shaped arm to avoid interference with the rotary drive source installed on the side close to the output shaft And
本発明は、旋回動作範囲を360度未満に限定し、中空のアクチュエータを用いずに、同心2軸の出力軸機構を構成したことを特徴とするものである。 The present invention is characterized in that a turning operation range is limited to less than 360 degrees, and a concentric two-axis output shaft mechanism is configured without using a hollow actuator.
回転駆動源を中空構造としないで回転駆動源を同一回転軸上に配置する方法としては、一方の回転駆動源をもう一方の回転駆動源の可動部にシリーズに設置する方法がある。しかし、この方法は可動部に設置された回転駆動源の電気ケーブル類も同時に動作させることになるための可動ケーブルのための配線取り回しが別途必要となり、信頼性が低下する原因となる。 As a method of disposing the rotation drive source on the same rotation axis without using the rotation drive source as a hollow structure, there is a method of installing one rotation drive source in a series on a movable part of the other rotation drive source. However, this method requires separate wiring for the movable cable for simultaneously operating the electric cables of the rotational drive source installed in the movable part, which causes a decrease in reliability.
したがって回転駆動源は搬送ロボットの非可動部に設置固定できれば、回転駆動源に接続される電気ケーブル類は非可動構造とすることができ、信頼性が高まることとなる。 Therefore, if the rotational drive source can be installed and fixed on the non-movable part of the transport robot, the electric cables connected to the rotational drive source can be made non-movable, and reliability is improved.
従来は、一方のアクチュエータを中空構造とし、その中空部を通してもうひとつのアクチュエータの回転力を伝達する方法が取られてきた。しかしながら、一般的に中空構造のアクチュエータは比較的高価であり、バリエーションも豊富ではない。 Conventionally, a method has been adopted in which one actuator has a hollow structure and the rotational force of the other actuator is transmitted through the hollow portion. However, generally, actuators having a hollow structure are relatively expensive, and variations are not abundant.
そこで、本発明では旋回角を360度未満に限定し、2つの回転駆動源およびその出力軸を前述のアーム取付用出力軸と同一軸上に直列に配置し、かつひとつの回転アクチュエータの回転動力を、出力軸に近い側に設置した回転駆動源との干渉を回避するためのクランク形状のアームにより伝達することとしたものである。 Therefore, in the present invention, the turning angle is limited to less than 360 degrees, two rotational drive sources and their output shafts are arranged in series on the same axis as the aforementioned arm mounting output shaft, and the rotational power of one rotational actuator is provided. Is transmitted by a crank-shaped arm for avoiding interference with a rotational drive source installed on the side close to the output shaft.
この手法により、回転駆動源は中空構造のものとすることが不要となる。また、剛性の高い部材による回転動力の伝達が実現できるため、比較的伝達剛性が低いベルトなどによる駆動伝達も不要となる。またバックラッシが懸念される歯車による駆動伝達も不要となる。 This method eliminates the need for the rotary drive source to have a hollow structure. In addition, since transmission of rotational power by a highly rigid member can be realized, drive transmission by a belt having relatively low transmission rigidity is also unnecessary. Further, it is not necessary to transmit a drive by a gear that is a concern about backlash.
水平多関節型の2自由度のロボットアームを取り付ける、2つのアーム取付用出力軸が同心となったロボット・マニピュレータにおいて、2つの回転駆動源およびその出力軸を前述のアーム取付用出力軸と同一軸上に直列に配置し、かつひとつの回転アクチュエータの回転動力を、出力軸に近い側に設置した回転駆動源との干渉を回避するためのクランク形状のアームにより伝達する構造とした。 In a robot manipulator in which a horizontal articulated type two-degree-of-freedom robot arm is mounted and two arm mounting output shafts are concentric, the two rotational drive sources and their output shafts are the same as the arm mounting output shafts described above. The structure is arranged in series on the shaft, and the rotational power of one rotary actuator is transmitted by a crank-shaped arm for avoiding interference with a rotary drive source installed on the side close to the output shaft.
図1〜図5は、本発明装置の実施例1を示している。図1〜図3は同じ実施例の構成のものが動作した場合の状態の違いを示している。11は円形薄型の搬送対象物であり、水平多関節構造のロボットアームを動作させることで、搬送を行うものである。なお、本実施例では、ロボット本体には上下に昇降駆動する昇降機構を持たず、搬送先に設置されたリフター機構によって11の搬送対象物の受け渡しを行う。
1 to 5
本実施例のロボットアームは一般的な水平多関節タイプのアーム構成としている。機構の詳細説明は省略するが、3のアーム接続用出力軸その1、および4のアーム接続用出力軸その2を同じ角速度で動作させた場合に旋回動作が行われ、3のアーム接続用出力軸その1を動作させず、4のアーム接続用出力軸その2を動作させた場合は、ロボットアームが伸縮動作を行うものとなっている。
The robot arm of the present embodiment has a general horizontal articulated arm configuration. Although detailed description of the mechanism is omitted, when the arm connecting
図1はロボットアームを伸ばした姿勢状態を表したものである。図2は図1の状態から、3のアーム接続用出力軸その1を固定して、4のアーム接続用出力軸その2を動作させることにより、12のロボットのエンドエフェクタの位置を縮めた状態を示したものである。
FIG. 1 shows a posture state in which the robot arm is extended. FIG. 2 shows a state in which the position of the end effector of 12 robots is contracted by fixing the
図3では図2の状態から、3のアーム接続用出力軸その1、および4のアーム接続用出力軸その2を同じ角速度で動作させることで、アームを伸縮させず、旋回動作を行った状態を示したものである。
In FIG. 3, the arm connecting
図1から図3で示されているように、2の回転駆動源(電動サーボモータ)その1および、7と8の電動サーボモータその1の固定用フレームその1とその2に対して、5の電動サーボモータその1迂回用クランク形状アームが干渉することなく、ロボットアームの伸縮、および旋回動作を実現している。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, two rotational drive sources (electric servomotors) 1 and 7 and 8
また、本実施例により、3のアーム接続出力軸その1、および4のアーム接続出力軸その2は同心同軸を実現することができている。図1〜図3では、説明を容易にするために、旋回角度はおよそ90度で記載されているが、本実施例の形状の場合には、旋回角度は180度以上を実現でき、設計を最適化すれば、270度の旋回も実現可能である。
Further, according to the present embodiment, the three arm
図4は図1、2、3、5のアーム接続用出力軸の部分にアームを支持するための52、および53の軸受ユニットを簡略に示したものである。
FIG. 4 simply shows the
前述の実施例1では、ロボットの使用環境に言及していないが、図4に示すように、104、および105の回転シール機構を併用すれば、真空環境や気密隔離環境など、圧力差や気密区分の異なる環境において、ロボットアームとアクチュエータの設置場所を分離することが可能になる。
In the first embodiment described above, the environment in which the robot is used is not referred to. However, as shown in FIG. 4, if the
本実施例では、図4の上部が真空環境、下部が大気圧環境となることを想定しており、ロボットアーム部分は真空環境内、アクチュエータ部は大気圧の環境にそれぞれ設置される。
回転シール機構は真空と大気圧のような圧力雰囲気の異なる空間を遮断する用途の他に、圧力は同じであるが清浄な雰囲気とさほど清浄でない雰囲気を遮断し隔離する用途としても使用可能である。
In this embodiment, it is assumed that the upper part of FIG. 4 is a vacuum environment and the lower part is an atmospheric pressure environment, and the robot arm part is installed in a vacuum environment and the actuator part is installed in an atmospheric pressure environment.
The rotary seal mechanism can be used not only for the purpose of blocking spaces with different pressure atmospheres such as vacuum and atmospheric pressure, but also for the purpose of blocking and isolating a clean atmosphere and a less clean atmosphere. .
水平面内の伸縮、および旋回の動作が実現できるロボットアームを駆動するアクチュエータユニットが提供でき、半導体製造装置やバイオ、医薬品などのハンドリング用ロボットとして利用できる。 An actuator unit that drives a robot arm capable of extending and retracting in a horizontal plane and turning can be provided, and can be used as a robot for handling semiconductor manufacturing equipment, biotechnology, pharmaceuticals, and the like.
1 回転駆動源(電動サーボモータ)その1
2 回転駆動源(電動サーボモータ)その2
3 アーム接続出力軸その1
4 アーム接続出力軸その2
5 電動サーボモータその1迂回用クランク形状アーム
6 取付固定フランジ
7 電動サーボモータその1固定用フレームその1
8 電動サーボモータその1固定用フレームその2
9 アームその2
10 アームその1
11 搬送対象物
12 エンドエフェクタ
20 アーム取付出力軸部
51 動力伝達用カップリング
52 玉軸受
53 玉軸受
101 アーム接続用出力軸その2
102 アーム接続用出力軸その1
104 磁性流体シールその2
105 磁性流体シールその1
106 Oリング
107 軸受ケース
108 軸の回転中心軸
1 Rotation drive source (electric servo motor) 1
2 Rotation drive source (electric servo motor) 2
3 Arm
4 Arm
5 Electric Servo Motor No. 1 Detour Crank-Shaped
8 Electric
9
10
DESCRIPTION OF
102 Output shaft for
104
105
106 O-
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013118369A JP2014233817A (en) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | Concentric biaxial robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013118369A JP2014233817A (en) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | Concentric biaxial robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014233817A true JP2014233817A (en) | 2014-12-15 |
Family
ID=52136904
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013118369A Pending JP2014233817A (en) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | Concentric biaxial robot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014233817A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107717178A (en) * | 2017-11-22 | 2018-02-23 | 南京奥特自动化有限公司 | The flexible revolution integral type drive mechanism of one kind |
CN110859584A (en) * | 2018-08-28 | 2020-03-06 | 美好罗伯特有限公司 | Endoscope adapter, robotic surgery system, and method of mounting endoscope to robot arm |
CN114364495A (en) * | 2019-09-11 | 2022-04-15 | 株式会社富士 | Articulated robot, method for controlling articulated robot, and program for controlling articulated robot |
CN114916416A (en) * | 2022-06-08 | 2022-08-19 | 成都航空职业技术学院 | Desert tree water replenishing vehicle |
-
2013
- 2013-06-04 JP JP2013118369A patent/JP2014233817A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107717178A (en) * | 2017-11-22 | 2018-02-23 | 南京奥特自动化有限公司 | The flexible revolution integral type drive mechanism of one kind |
CN110859584A (en) * | 2018-08-28 | 2020-03-06 | 美好罗伯特有限公司 | Endoscope adapter, robotic surgery system, and method of mounting endoscope to robot arm |
CN110859584B (en) * | 2018-08-28 | 2022-02-08 | 美好罗伯特有限公司 | Endoscope adapter, robotic surgery system, and method of mounting endoscope to robot arm |
CN114364495A (en) * | 2019-09-11 | 2022-04-15 | 株式会社富士 | Articulated robot, method for controlling articulated robot, and program for controlling articulated robot |
CN114364495B (en) * | 2019-09-11 | 2023-11-28 | 株式会社富士 | Multi-joint robot, control method for multi-joint robot, and control program for multi-joint robot |
CN114916416A (en) * | 2022-06-08 | 2022-08-19 | 成都航空职业技术学院 | Desert tree water replenishing vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6766227B2 (en) | Double-armed robot | |
US9245783B2 (en) | Vacuum robot with linear translation carriage | |
US6831436B2 (en) | Modular hybrid multi-axis robot | |
US9325228B2 (en) | Multi-axis robot apparatus with unequal length forearms, electronic device manufacturing systems, and methods for transporting substrates in electronic device manufacturing | |
US10814475B2 (en) | Dual robot including spaced upper arms and interleaved wrists and systems and methods including same | |
KR102578140B1 (en) | Robot Drive and Wireless Data coupling | |
US9076829B2 (en) | Robot systems, apparatus, and methods adapted to transport substrates in electronic device manufacturing | |
US8784033B2 (en) | Robot systems, apparatus and methods for transporting substrates | |
US8961099B2 (en) | Dual arm vacuum robot with common drive pulley | |
US7245989B2 (en) | Three-degree-of-freedom parallel robot arm | |
JP2014034109A (en) | Industrial robot and metho of controlling the same | |
JP2013540361A5 (en) | ||
JP2014233817A (en) | Concentric biaxial robot | |
JP2014069288A (en) | Robot arm and robot | |
JP2014233819A (en) | Three degrees of freedom introduction mechanism and four degrees of freedom lifter mechanism | |
TWI586500B (en) | Robotic transport apparatus and substrate processing apparatus | |
US9452527B2 (en) | Robot having high stiffness coupling | |
US9889556B2 (en) | Link structure |