JP2599571B2 - 基板搬送ロボット - Google Patents

基板搬送ロボット

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正信 八江
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    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
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    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
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    • G05B19/41815Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell
    • G05B19/4182Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell manipulators and conveyor only
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は基板、例えば液晶ディス
プレイ機器(LCD)のガラス基板等を、該LCDの製
造工程における所定ステージでローディング又はアンロ
ーディングするのに使用される、3関節型の基板搬送ロ
ボットに関する。
【0002】
【技術背景】例えば、液晶ディスプレイの製造ラインに
おいて、図6に示すように、液晶ディスプレイ用のガラ
ス基板の加工ステージ1の加工材料搬入部の所定位置
に、無人搬送車2により、図7に示すような基板カセッ
ト8を用いて複数、例えば25枚の加工すべき矩形状の
ガラス基板7を収容した基板カセット3を運び入れ、該
基板カセット3と加工ステージ1の加工材料搬入端部間
に据え付けられた基板搬送ロボット4により一方のカセ
ット3から加工すべきガラス基板7を1枚づつ加工ステ
ージ1にローディング又は搬入される。なお、図示の如
く、2つの基板カセット3が運び入れられるのは、一般
に加工ステージ1では流れ作業が行われため、加工すべ
きガラス基板7の搬入が不用意に断続しないようにする
ためである。
【0003】一方、加工ステージ1の加工材料搬出部に
は、上記加工材料搬入部におけると同様、加工されたガ
ラス基板7を収容する基板カセット5が2つ配置され、
これら基板カセット5と加工ステージ1の加工材料搬出
端部間の適当な位置に据え付けられた基板搬送ロボット
4により該加工ステージ1から加工済みのガラス基板7
を1枚づつアンローディング又は取り出していずれか一
方の基板カセット5に搬入され、加工済みのガラス基板
7を収容した基板カセット5は、無人搬送車2により運
び出されるようになっている。
【0004】従来、上記基板搬送ロボット4として、例
えば、図8及び図9に示すように、3つのアームを備え
た、いわゆる3関節型のものが知られている。この基板
搬送ロボット4は、図示しない基台上に支持フレーム1
0を介して垂直に設けられた垂直主軸11を有し、該主
軸11は図示しない電気サーボモータにより回転駆動さ
れるようになっている。また、上記基台は公知の図示し
ないサーボモータを用いたボールねじ又はラック式移送
機構を介して、図9における平面内でY軸方向に移送可
能とされる。上記主軸11の先端部に第1アーム12の
一端部が水平面内で回転可能に連結されるとともに該ア
ーム12の他端部が第1リンク機構部13を介して第2
アーム14の一端部と連結され、該第2アーム14の他
端部が第2リンク機構部15を介して第3アーム16の
一端部と連結される。この第3アーム16は平板体を用
いて形成され、その他端部の上面部には図示しない複数
の真空吸着孔を設けた吸着ヘッド部が形成され、該吸着
ヘッド部を搬送しようとする基板7面に接触させるとと
もに真空吸着孔に公知の方法で図示しない真空ポンプに
より真空圧を印加して該基板7を吸着するようになって
いる。
【0005】上記主軸11並びに第1及び第2リンク機
構部13及び15の回転軸に、それぞれ、概略的に図示
するプーリ17、18、19が設けられ、これらプーリ
17、18及び19を公知の方法でベルト20、21を
介して回転駆動制御することにより、図9中、実線で示
すように、連動する第1及び第2アーム12及び14並
びにX軸と平行に揃えた第3アーム16を完全に一直線
状に伸長した状態から、破線で示すように、収縮又は折
曲した状態に運動するようになっている。また、上記ボ
ールねじ式移送機構、主軸駆動用のサーボモータ、プー
リ機構及び吸着ヘッド部の真空圧機構は、例えば、図示
しないマイクロコンピュータを用いた電子制御回路によ
り自動制御される。なお、上記垂直主軸11は垂直方向
(Z軸方向)に図示しないボールねじ式移送機構を介し
て上下に可動とされる。
【0006】上記基板搬送方式においては、一般に、第
3アーム16の先端部の吸着ヘッド部へ搬送すべき基板
7を搬入する際及び該吸着された基板7を第1、第2及
び第3アーム12、14及び16を介して所定位置に搬
送した後該吸着ヘッド部から搬出する際、第3アーム1
6は所定方向、例えば、図9の基板搬送ロボット4にお
いてはX軸方向に、所定距離Lを直線移送することが必
要である。特に、図7に示す基板カセット8から矩形状
ガラス基板7を搬出し又は該基板カセット8に該ガラス
基板7を搬入する際、第3アーム16の吸着ヘッド部に
吸着されたガラス基板7の両側部が基板カセット8の両
側壁部に当たって取り出し及び収納が不可能となった
り、該ガラス基板7が破損したりしないように、吸着ヘ
ッド部に吸着されたガラス基板7が基板カセット8から
外部に完全に取り出されるまで、及び、基板カセット8
への挿入開始時から完全に収納されるまで、該ガラス基
板7を水平状態に直進移送しなければならない。
【0007】しかしながら、上記従来形式の基板搬送ロ
ボット4においては、第1、第2及び第3アーム12、
14及び16は、主軸11駆動用の電気サーボモータに
より連動して一括的に回転駆動され、第3アーム16は
X軸と平行な一直線上でのみ伸長するものであるから、
図6に示すように、基板の搬出及び搬入位置に2つの基
板カセット3、3及び5、5を配置したような場合に
は、第3アーム16の長手軸を搬送すべき基板7の長手
軸と一致させるため、上述したようなY軸方向における
直線移送機構を必要とし、基板搬送ロボット全体が更に
複雑かつ大形化する。このように、上記基板搬送ロボッ
ト4は広大な使用空間又は占有空間を必要とするのみな
らず、主軸11の少なくとも1方向、例えばX軸方向直
線移送機構を必要とし、それだけロボット全体が大形か
つ複雑となり、製作コストが高価であるという、重大な
欠点があった。
【0008】また、上記従来形式の基板搬送ロボット
は、大抵の場合、上述したように、Y軸方向の直線移送
を必要とし、それだけ基板7の搬送行程又は搬送時間が
長くなり、特に大気中の浮遊ゴミ等の汚染を嫌う、例え
ば、大規模集積回路(LSI)用の半導体基板等を搬送
する場合には、それだけ大規模な汚染防止用のクリーン
設備を要するという欠点もあった。
【0009】
【解決しようとする課題及びその手段】本願発明の目的
は、上記したように、水平面内の第1位置から第2位置
に基板を水平状態に維持しながら搬送する3関節型式の
基板搬送ロボットにおける種々の欠点を完全に解消し
て、所要占有又は使用空間が小さい、小型かつ安価な基
板搬送ロボットを提供することにある。
【0010】上記目的を達成するため、本発明において
は、上記第1及び第2リンク機構部にそれぞれ第1及び
第2駆動モータを設け、上記第1位置において第3アー
ムの吸着ヘッド部へ基板を搬入する際及び該第3アーム
の吸着ヘッド部に吸着された基板を第2位置において搬
出する際、上記制御回路により第2駆動モータ、第1駆
動モータ及び主軸駆動モータの回転角度を同時に逐次制
御してY軸方向の直線移送を要することなく上記第3ア
ームを水平面内で一定方向に所定距離Lを直線移動させ
て該第3アームの吸着ヘッド部への搬送すべき基板の搬
入及び搬送後における吸着ヘッド部からの基板の搬出を
行うようにしたことを特徴とする。
【0011】本発明を、一実施例を示す添付図面ととも
に説明する。
【0012】
【実施例】本発明の基板搬送ロボット30は図1に示す
ように、上述した図8及び図9に示す基板搬送ロボット
4と比べ、第1リンク機構部13及び15を、プーリ1
8、19及びベルト20、21に代えて、上記制御回路
により回転角度を自動制御される第1及び第2サーボモ
ータ33及び34を用いて構成した点、及び、Y軸方向
に直線移送する、ボールねじ式移送機構を省略または不
要とした点が相違し、その他の構成部分は同様のもので
あり、それら等価の構成部分には同一数字符号を付して
その説明を省略する。
【0013】図1において、本発明の基板搬送ロボット
30における第1及び第2電気サーボモータ33及び3
4並びに垂直主軸11を回転駆動する電気サーボモータ
32は、それぞれ可撓性電気ケーブル線35を介して電
子制御回路又は電子制御ユニット38と接続され、第3
アーム16の吸着ヘッド部の各真空吸着孔9は可撓性パ
イプ36を介して真空圧源31と接続され、該真空圧源
31は、図示しない公知の電磁制御弁及び電気ケーブル
37を介して上記電子制御ユニット38と接続される。
【0014】次に、上記構成の基板搬送ロボット30を
用いて、図6におけると同様にして、図7に示すような
基板カセット8から基板搬送ロボット30の第3アーム
16の吸着ヘッド部に1枚の矩形状のLCD用のガラス
基板7を1枚づつ搬出する際の主軸11用の電気サーボ
モータ32、第1及び第2電気サーボモータ33及び3
4の回転角の制御動作について説明する。
【0015】まず、図2に示すように、基板カセット8
内の各棚部に水平状に収容されている1つのガラス基板
7の下面に近接した部位に基板搬送ロボット30の第3
アーム16の吸着ヘッド部を挿入するとともに上記真空
圧源31を介して該吸着ヘッド部に真空圧を印加して該
ヘッド部に該ガラス基板7を吸着させる。なお、上記第
3アーム16の基板カセット8内へ挿入する際の各サー
ボモータ32、33及び34の回転角制御は、下記の制
御動作における制御ステップ順序と全く逆の順序でもっ
て行われる。
【0016】次に、上記サーボモータ32、33及び3
4の回転角を同時的に逐次制御して第3アーム16がX
軸方向に水平状態を保持しながら所定距離Lを直線移動
させられる。該距離Lは上記ガラス基板7が基板カセッ
ト8から完全に取り出されるまでの直線移送距離に見合
わせて設定される。以下に、この直線移送距離LをX軸
ストロークともいう。
【0017】上記サーボモータ32、33及び34の回
転角の逐次制御は、図4に示すように、第3アーム16
が第2リンク機構部15を介して第2アーム14と成す
角度θ3、第2アーム14が第1リンク機構部13を介
して第1アーム12と成す角度θ2及び第1アーム12
が所定方向、すなわち、図5の実施例においてはX軸に
対して成す角度θ1を、表1に示される演算式に従い、
例えば0.1秒間隔で逐次算出した計算値θ1、θ2、
θ3に基づいて行われる。
【表1】
【0018】上記サーボモータ32、33及び34の回
転角制御動作の説明を簡略化するために、図4におい
て、第1アーム12と第2アーム14の長さLは同一と
された。また、図4において、座標(kX、kY)は第
2リンク機構部15の回転軸の中心点、座標(Xo、Y
o)は垂直主軸11の中心点に相当する。
【0019】図4の幾何学図形から容易に理解されるよ
うに、第3アーム16と第2アーム14の連結点、すな
わち上記座標(kX、kY)が決定されれば、主軸11
における第1アーム12がX軸と成す角度θ、第1リ
ンク機構部13における第2アーム12が第2アーム1
4に対して成す角度θ及び第2リンク機構部15にお
ける第3アーム16が第2アーム14と成す角度θ
表1に示す演算式によって決定することができる。した
がって、第3アーム16の距離Lの直線移送行路(線)
上に等間隔でもって定めた各点の座標(kX、kY)に
対する角度θ、θ、θを予め演算してそれらの計
算値表を電子制御ユニット38の記憶部に格納し、上記
サーボモータ32、33、34の回転角の逐次制御にあ
たり、上記計算値表を用いれば、上記演算式にしたがっ
た演算操作を要することなく、制御シーケンスを有効に
簡略化することができる。
【0020】上記サーボモータ32、33、34を、上
述したように、同時的に逐次制御することにより、ガラ
ス基板7を吸着した第3アーム16を水平面内で所定の
X軸ストロークLを直線移動させて図3に示す位置に移
動させることができる。
【0021】次いで、上記第3アーム16の吸着ヘッド
部に吸着させたガラス基板7を、例えば図6に示すよう
に、当該基板搬送ロボット30の主軸11から見て基板
カセット8から180°回転した位置に存在する加工ス
テージ1に搬送する場合には、サーボモータ32、した
がって、主軸11を180°回転させる。なお、上記第
3アーム16に吸着されたガラス基板7を、その搬出元
の基板カセット8に対して90°を成す位置に配置され
た基板カセット8に搬入するには、上記主軸11、した
がって、サーボモータ32を90°回転させればよい。
この様子を図5に示す。
【0022】次いで、上記サーボモータ32、33、3
4の回転角を、上述したと同様にして同時的に逐次制御
することにより、第3アーム16に積載した基板7の搬
入先である加工ステージ1に向けて直線移送し、次いで
該第3アーム16の吸着ヘッド部への真空圧の印加を解
除して該吸着ヘッド部からガラス基板7を解放し、これ
で基板搬送の1サイクルが完了する。
【0023】
【作用効果】上記構成の本発明の基板搬送ロボットによ
れば、第1位置から第2位置までの全搬送行程のうち、
第1位置における第3アームへの基板の搬入及び第2位
置における第3アームからの基板の搬出期間中、それぞ
れ、主軸から離間した位置で第3アームを、一定方向に
所定距離Lだけ直線移送する、すなわち、該第3アーム
の基板吸着部の姿勢及びその移動方向を一定としたか
ら、搬送しようとする基板が矩形状等のように縦又は横
の方向性を有する場合であっても、該基板の方向性、例
えば、基板の長手方向に第3アームの直線移送方向を一
致させることにより、搬入又は搬出しようとする基板を
周辺の障害物に不用意にぶつけることもなく、該基板の
搬入及び搬出操作を円滑に行うことができる。また、上
記第3アームの直線移送経路Lの設定位置、すなわち、
主軸からの離間距離を変更しなければならない、例え
ば、第1及び第2位置にそれぞれ複数の搬入ステーショ
ン及び搬出ステーションを配置してそれら搬入ステーシ
ョン、搬出ステーションを切り換えて使用する場合、単
に、上記所定期間における主軸駆動モータ、第1及び第
2駆動モータの制御回転速度を変更するだけで主軸から
第3アームの直線移送経路Lまでの離間距離を所望に設
定することができ、従来形式のものにおけるようなY軸
方向直線移送機構を省略することができ、当該基板搬送
ロボットの使用空間又は占有空間を有効に縮小して小型
かつ安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の基板搬送ロボットの基本
構成を示す概略図である。
【図2】 図1の基板搬送ロボットの第3アームの吸着
ヘッド部に基板カセットから搬送すべき基板を吸着する
際の状態説明図である。
【図3】 図2の基板搬送ロボットの第3アームに基板
カセットから搬送すべき基板を吸着した後に該基板カセ
ットから該第3アームを取り出した時の状態説明図であ
る。
【図4】 本発明の基板搬送ロボットにおける主軸、第
1及び第2リンク機構部の回転軸の回転角制御量を説明
するための幾何学図形である。
【図5】 本発明の基板搬送ロボットによるもう1つの
基板搬送方式の説明図である。
【図6】 本発明に係る基板搬送ロボットを液晶ディス
プレイの組み立てラインに適用した場合の配置図であ
る。
【図7】 図6の液晶ディスプレイの組み立てラインに
適用できる基板カセットの外観斜視図である。
【図8】 従来形式の3関節型基板搬送ロボットの一例
の側面図である。
【図9】 図8の基板搬送ロボットの平面図である。
【符号の説明】
1 加工ステージ 2 無人搬送車 3 ガラス基板を収容した基板カセット 4 従来形式の3関節型基板搬送ロボット 5 ガラス基板を収容する基板カセット 7 矩形状の透明ガラス基板 8 基板カセット 10 支持フレーム 11 垂直主軸 12 第1アーム 13 第1リンク機構部 14 第2アーム 15 第2リンク機構部 16 第3アーム 17 プーリ 18 プーリ 19 プーリ 20 ベルト 21 ベルト 30 本発明の基板搬送ロボット 31 真空源 32 主軸回転駆動用のサーボモータ 33 第1リンク機構部の第1サーボモータ 34 第2リンク機構部の第2サーボモータ 35 電気ケーブル 36 可撓性パイプ 37 電気ケーブル 38 電子制御回路又はユニット

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主軸駆動モータにより回転駆動される垂
    直主軸を介して一端部を水平面内で回転可能に支持され
    た第1アームと、該第1アームの他端部と第1リンク機
    構部を介して水平面内で回転可能に連結した第2アーム
    と、該第2アームの他端部と第2リンク機構部を介して
    一端部を水平面内で回転可能に連結するとともに他端部
    に吸着ヘッド部を設けた第3アームと、上記垂直主軸、
    第1リンク機構部及び第2リンク機構部の回転動作及び
    吸着ヘッド部の動作を制御する制御回路とを有し、第1
    位置において上記第3アームの吸着ヘッド部に搬入した
    基板を水平状態に吸着保持しながら第2位置に移送す
    る、基板搬送ロボットにおいて、 上記第1及び第2リンク機構部にそれぞれ第1及び第2
    駆動モータを設け、 上記第1位置において第3アームの吸着ヘッド部へ搬送
    しようとする基板を吸着させて搬入する際及び該第3ア
    ームの吸着ヘッド部から第2位置において該吸着基板を
    搬出する際、それぞれ所定期間中、上記制御回路により
    主軸駆動モータ、第1及び第2駆動モータを、それぞれ
    所定の角速度をもって回転するように制御することによ
    り、水平面内において上記第3アームを上記主軸から離
    間した位置で一定方向に所定距離Lを直線移動させて該
    第3アームの吸着ヘッド部への搬送すべき基板の搬入及
    び搬送後における吸着ヘッド部からの基板の搬出を行う
    ようにしたことを特徴とする、基板搬送ロボット。
  2. 【請求項2】 主軸駆動モータ、第1及び第2駆動モー
    タが電気サーボモータである、第1項記載の基板搬送ロ
    ボット。
  3. 【請求項3】 制御回路がマイクロコンピュータを用い
    て構成されたものである、第1項又は第2項記載の基板
    搬送ロボット。
  4. 【請求項4】 第1位置に矩形状基板を収容した少なく
    とも2つ以上の基板カセットを互いに平行に間隔をあけ
    て配置するとともに該第1位置と第2位置間の所定位置
    に基板搬送ロボットの垂直主軸を据え置き、上記第1位
    置におけるいずれか1つの基板カセットから上記基板搬
    送ロボットの第3アームの吸着ヘッド部に矩形状基板を
    搬入し、該基板カセットから第3アームの吸着ヘッド部
    に吸着させて搬送した矩形状基板を第2位置の所定ステ
    ージに搬出するようにした、第1項〜第3項のいずれか
    に記載の基板搬送ロボット。
  5. 【請求項5】 第2位置に矩形状基板を収容する少なく
    とも2つ以上の基板カセットを互いに平行に間隔をあけ
    て配置するとともに該第2位置と第1位置間の所定位置
    に基板搬送ロボットの垂直主軸を据え置き、第1位置に
    配置した所定ステージから基板搬送ロボットの第3アー
    ムの吸着ヘッド部に矩形状基板を搬入し、該所定ステー
    ジから第3アームの吸着ヘッド部に吸着させて搬送した
    矩形状基板を上記第2位置に配置されたいずれか1つの
    基板カセット内に搬出するようにした、第1項〜第3項
    のいずれかに記載の基板搬送ロボット。
  6. 【請求項6】 所定ステージが矩形状基板を原材料とす
    る機器製造ラインにおける所定領域である、第5項又は
    第6項に記載の基板搬送ロボット。
JP6097254A 1994-05-11 1994-05-11 基板搬送ロボット Expired - Lifetime JP2599571B2 (ja)

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JP6097254A JP2599571B2 (ja) 1994-05-11 1994-05-11 基板搬送ロボット
US08/805,758 US5764013A (en) 1994-05-11 1997-02-25 Plate material conveyance robot

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JPH07299775A JPH07299775A (ja) 1995-11-14
JP2599571B2 true JP2599571B2 (ja) 1997-04-09

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ID=14187435

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