JP3169460U - 基板搬送ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で且つ剛性に優れた基板搬送ロボットを提供すること。【手段】旋回可能に設置された旋回構造体２０と、当該旋回構造体２０に対して昇降可能に設置された昇降ユニット３０と、当該昇降ユニット３０に設置されたアーム５０，６０とを備え、旋回構造体２０は、旋回構造基礎部２１と当該旋回構造基礎部２１に立設された一対の支柱２２，２２とを有し、アーム５０は、複数のアーム片５１，５２が屈伸可能に連結されたものであると共にアーム５０の先端が一対の支柱２２，２２の間を通過してアーム進出時位置とアーム後退時位置とに進退移動可能なものであり、昇降ユニット３０は、支柱２２，２２よりもアーム進出側にオフセットされて設置された昇降フレーム４０を備えており、当該昇降フレーム４０にアーム５０の基端部が連結されている基板搬送ロボットＲである。【選択図】 図１

Description

本考案は、薄板状のワークを搬送する搬送ロボットに関し、特に、薄板状であるガラス基板等の基板を搬送する基板搬送ロボットに関するものである。

従来の基板搬送ロボットとしては、例えば、旋回可能に設置された下側締結板（11）と、下側締結板（11）に設置された２本の支柱（1A,1B）と、両支柱（1A,1b）の上端を締結する上側締結板（12）とで構成された四角形の枠体と、当該枠体の枠内に上下動可能に設置された２つのアーム支持用構造体（4A,4B）と、各アーム支持用構造体（4A,4B）に設置された多関節アームとを備えるダブルアーム型ロボットがある（特許文献１参照）。

また、旋回可能に設置された一本のコラム（支柱）（12）と、当該コラム（12）に沿って上下動する上下移動機構（11）と、上下移動機構（11）に支持部材（10）を介して設置された上下のアーム（21,22）とを備える多関節ロボットがある（特許文献２参照）。

特開２００５−１５０５７５号公報 特許第４１６８４１０号公報

ところで、前者のダブルアーム型ロボットでは、２つの多関節アームは、それぞれ別のアーム支持用構造体（4A,4B）に設置されており、他方の多関節アームから独立して上下動可能である。従って、当該ダブルアーム型ロボットでは、両多関節アームの離間距離を変化させることが可能であるが、一定の離間距離に保持したり、各多関節アームを所定位置に精度良く位置決めしたりすることは必ずしも容易でない。さらに、両アーム支持用構造体（4A,4B）の衝突を防止する必要があるなど、多関節アームの上下動制御は複雑なものにならざるを得ない。

他方、後者の多関節ロボットでは、上下のアーム（21,22）が支持部材（10,10）を介して１つの上下移動機構（11）に取り付けられており、両アーム（21,22）の上下の離間距離は固定されている。従って、当該多関節ロボットでは、両支持部材（10）の衝突はなく、両アーム（21,22）の上下動制御が複雑化する可能性も小さい。ところが、当該多関節ロボットは、１本のコラム（12）だけで両アーム（21,22）を支持しているので、大型のワーク(大型基板)を扱う際のロボット（コラム（12））の剛性という面では必ずしも十分ではない。

本願考案は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で且つ剛性に優れた基板搬送ロボットを提供することを課題とする。

本願考案は、旋回可能に設置された旋回構造体と、当該旋回構造体に対して昇降可能に設置された昇降ユニットと、当該昇降ユニットに設置されたアームとを備え、前記旋回構造体は、旋回構造基礎部と当該旋回構造基礎部に立設された一対の支柱とを有し、前記アームは、複数のアーム片が屈伸可能に連結されたものであると共にアームの先端が前記一対の支柱の間を通過してアーム進出時位置とアーム後退時位置とに進退移動可能なものであり、前記昇降ユニットは、前記支柱よりもアーム進出側にオフセットされて設置された昇降フレームを備えており、当該昇降フレームに前記アームの基端部が連結されている基板搬送ロボットである。
そして、前記昇降フレームは、上下に配置された上ベース部材及び下ベース部材と、当該両ベース部材を相互に連結する左右の縦フレーム部材とで構成される枠体であり、前記アームとして、各ベース部材に設置された第１アーム及び第２アームを備えており、各アームの基端部は、各ベース部材の長手方向中間位置にそれぞれ設置されている。
そして、前記各支柱に、支柱高さ方向に沿って昇降可能な昇降体が設置されており、当該一対の昇降体で構成される昇降部に、昇降フレーム支持部材を介して、前記支柱よりもアーム進出側にオフセットされた前記昇降フレームが取り付けられている。
そして、前記昇降フレームの前記下ベース部材は、前記昇降フレーム支持部材よりも下方向にオフセット配置されている。
また、前記昇降フレーム支持部材は、前記昇降部の各昇降体からアーム進出側に延びるブラケットで構成されている。
さらに、前記旋回構造体の旋回軸と、前記第１アームの基端部の回転軸と、前記第２アームの基端部の回転軸は、いずれも鉛直方向に延びる軸であり、前記旋回構造体の旋回軸は、前記旋回構造基礎部の中間位置に配置されており、前記旋回軸と前記両回転軸は、アーム進出後退方向に広がる同一の垂直平面上に配置されている。

本願考案に係る基板搬送ロボットは、旋回構造基礎部と当該旋回構造基礎部に立設された一対の支柱とを有する旋回構造体を備え、この旋回構造体に昇降可能に設置された昇降ユニットにアームを設置した構造であるので、構造が簡単で且つ剛性に優れる。そして、アームは、その先端が一対の支柱の間を通過してアーム進出時位置とアーム後退時位置とに進退移動可能になっているので、剛性に優れた構造を活かし、安定した状態で進退移動することができる。
また、基板搬送ロボットは、昇降ユニットは支柱よりもアーム進出側にオフセットされて設置された昇降フレームを備えており、当該昇降フレームにアームの基端部が連結されているので、オフセットの分だけ、アームを進出させた状態におけるアーム先端の旋回半径が大きくなっている。つまり、本願考案の基板搬送ロボットによれば、アームの最大ストローク長よりも大きな回転半径範囲で、基板を搬送させることが可能となる。また、より大型のワークを搬送することが可能であるということができる。

昇降フレームは、上下に配置された上ベース部材及び下ベース部材と、当該両ベース部材を相互に連結する左右の縦フレーム部材とで構成される枠体であるので、剛性に優れた堅牢な構造である。そして、この昇降フレームの各ベース部材に第１アーム又は第２アームを設置しており、各アームの基端部を各ベース部材の長手方向中間位置に配置している。つまり、各アームは、バランスよく安定した状態に設置されている。これにより、剛性に優れた構造がより確実に確保される。

そして、各支柱に昇降可能に設置された昇降体で構成される昇降部に、昇降フレーム支持部材を介して昇降フレームを取り付けたので、簡単な構造を維持しつつ剛性に優れた構造が確保される。そして、昇降フレームの下ベース部材を昇降フレーム支持部材よりも下方向にオフセット配置すれば、昇降フレームを最も下まで降下させた際に、下ベース部材を旋回構造体の旋回構造基礎部よりも下の位置まで下降させることができる。これによって、ワーク搬入出先に対する基板搬送ロボットの搬入出最低アクセス高さを低くすることができる。また、昇降フレーム支持部材を、昇降部の各昇降体からアーム進出側に延びるブラケットで構成すれば、簡単な構造を維持しつつ剛性に優れた構造が確保される。さらに、旋回構造体の旋回軸を旋回構造基礎部の中間位置に配置すると共に、当該旋回軸と第１アームの基端部の回転軸と第２アームの基端部の回転軸とを、アーム進出後退方向に広がる一つの垂直平面上に位置するように配置したので、各アームが進退移動する際のバランスが良く、簡単な構造を維持しつつ剛性に優れた構造が確保される。

本願考案に係る基板搬送ロボットを示す斜視図である。 図１の基板搬送ロボットを示す平面図である。 図１の基板搬送ロボットを示す側面図である。 図１の基板搬送ロボットを示す正面図である。

10…台座、11…旋回支持部、
20…旋回構造体、21…旋回構造基礎部、21a…旋回軸、22…支柱、
23…旋回構造上枠、24…カバー体、25…昇降体、250…昇降部、
30…昇降ユニット、310…昇降フレーム支持部材、31…ブラケット、
40…昇降フレーム、41…上ベース部材、42…下ベース部材、
43…縦フレーム部材、43a…上部載置台、43b…下部載置台、
50…上アーム（第１アーム）、
50a…上アーム基端部（基端側アーム片の基端部）、
50b…上アーム先端部（先端側アーム片の先端部）、
51…基端側アーム片、52…先端側アーム片、53…ハンド部、
60…下アーム（第２アーム）、
60a…上アーム基端部（基端側アーム片の基端部）、
60b…上アーム先端部（先端側アーム片の先端部）、
61…基端側アーム片、62…先端側アーム片、
Ａ…旋回方向、Ｂ…支柱長手方向（高さ方向、鉛直方向）、
Ｃ…アーム進退移動方向、Ｃa…アーム進出側、Ｃb…アーム後退側、
Ｒ…基板搬送ロボット、Ｗ…基板

以下、本願考案に係る基板搬送ロボットについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１に示すように、基板搬送ロボットRは、台座10の旋回支持部11（図３参照）に旋回可能（図１の矢印Ａ参照）に設置された旋回構造体20と、旋回構造体20に昇降可能に設置された昇降ユニット30と、昇降ユニット30に設置されたアーム50,60とを備えている。

旋回構造体20は、図示しないモータ等の駆動源によって回転される旋回支持部11に設置された旋回構造基礎部21と、旋回構造基礎部21に立設された一対の支柱22,22と、一対の支柱22,22の上端を相互に固定する旋回構造上枠23を有している。このようなダブルマスト構造にすることで、剛性に優れた旋回構造体20を実現できる。旋回構造基礎部21の旋回軸21a（図３参照）の軸方向及び支柱22,22の延在方向はいずれも鉛直方向である。従って、旋回構造体20を鉛直の旋回軸21aまわりに旋回させることで、アーム50,60に載置された基板Ｗを、基板搬送ロボットＲの周囲に配置されたワーク搬入出先に対して搬入出することができる。なお、旋回軸21aの位置は、一対の支柱22,22の中間の位置である。別言すれば、旋回軸21aに対して平面視で点対称の位置に支柱22,22が位置するよう、旋回構造基礎部21及び支柱22,22が配置される。従って、両アーム50,60をバランスの良い状態で支持することができる。

一対の支柱22,22の各外側には、支柱22の外側面を覆うカバー体24,24が取り付けられている。また、各支柱22の外側には、支柱22とカバー体24との間に位置する昇降体25が設置されている。各昇降体25は、図示しないリニアアクチュエータ等の駆動源によって支柱22の延在方向（高さ方向、図１の矢印Ｂ参照）に昇降可能になっており、支柱22の外側面に沿って昇降可能である。また、両昇降体25,25は同じ高さに位置する状態で同期して昇降するようになっており、一対の昇降体25,25は昇降ユニット30を昇降させる昇降部250として機能する。なお、両昇降体25,25を同じ高さに位置するように同期させる構成としては、種々のものが考えられるが、本実施形態のように、後述のブラケット31,31および昇降フレーム40を介して両昇降体25,25を一体化し同期させる構成は、簡単且つ剛性に優れた構造を同時に実現するものであり好ましい構造である。

昇降ユニット30は、アーム50,60の基端部50a,60aが設置される昇降フレーム40と、昇降フレーム40を昇降部250に固定するための昇降フレーム支持部材310とを備えている。
昇降フレーム支持部材310は、一方の昇降体25に連結された一方のブラケット31と、他方の昇降体25に連結された他方のブラケット31とで構成されている。各ブラケット31,31は、昇降体25,25からアーム進出側（図１の矢印Ｃa参照）に向けて延びており、ブラケット31,31の先端側に昇降フレーム40が取り付けられている。
昇降フレーム40は、支柱22,22よりもアーム進出側Ｃaに配置されており、支柱22,22に対してアーム進出側Ｃaにオフセットされた設置状態になっている。そして、昇降フレーム40は、下降位置（図１及び図３の実線で示す位置参照）と上昇位置（図３の二点鎖線で示す位置参照）との間で昇降可能である。上述したように、昇降フレーム40を支柱22,22よりもアーム進出側Ｃaにオフセットして、後述する下ベース部材42の昇降経路と旋回構造基礎部21とが干渉しないようにすると、下ベース部材42を旋回構造基礎部21の上面（支柱22,22の設置面）よりも下側の位置まで下降させることが可能である（図３参照）。同様に、後述する上ベース部材41の昇降経路と旋回構造上枠23とが干渉しないようにすると、上ベース部材41を旋回構造上枠23の下面よりも上側の位置まで上昇させることが可能である（図３参照）。これにより、昇降フレーム40の昇降範囲としてより広い範囲を確保することが可能になる。すなわち、ワーク搬入出先（図示せず）に対する基板搬送ロボットRの、搬入出最低アクセス高さをより低くすることができ、また、搬入出最高アクセス高さをより高くすることができる。
また、昇降フレーム40は、上下の位置関係に配置された上ベース部材41及び下ベース部材42と左右の縦フレーム部材43,43で囲まれたフレーム構造になっている。このような構造の昇降フレーム40は剛性に優れる。縦フレーム部材43,43は、上下端部に、水平方向に屈曲された上部載置台43a及び下部載置台43bを有する。
上ベース部材41及び下ベース部材42は、アーム進退移動方向Ｃ（図１参照）に直交しており且つ水平の状態に設置されている。また、上ベース部材41及び下ベース部材42は、断面長方形の部材であり、４つの側面のうち幅広の面が水平になるように、上下に配置されている。
そして、上ベース部材41は、ブラケット31,31よりも上方向にオフセット配置されており、下ベース部材42は、ブラケット31,31よりも下方向にオフセット配置されている。つまり、ブラケット31,31は、上ベース部材41と下ベース部材42の間に位置するように配置されている。また、オフセットしたことで、上ベース部材41と下ベース部材42との間にアーム50,60を設置するスペースが確保されている。
さらに、上ベース部材41は、左右の縦フレーム部材43,43の上部の上部載置台43aに着脱自在に取り付けられており、下ベース部材42は、左右の縦フレーム部材43,43の下部の下部載置台43bに着脱自在に取り付けられている。

昇降ユニット30には、上アーム（第１アーム）50及び下アーム（第２アーム）60が設置されている。
上アーム50は、屈伸可能に連結された２つのアーム片51,52を備えている。より具体的に説明すると、上アーム50は、基端部が上ベース部材41に回転可能に連結された基端側アーム片51と、当該基端側アーム片51の先端部に回転可能に連結された先端側アーム片52とを備えている。当該基端側アーム片51の基端部（以下、単に「上アーム基端部50a」と称する）は、上アーム全体を支持する部位であり、アームの肩部に相当し、先端側アーム片52は、その基端部で基端側アーム片51に連結されており、基端側アーム片51と先端側アーム片52との連結部は、上アーム50の肘部に相当する。なお、基端側アーム片51と先端側アーム片52の長さ（アーム片一端の連結部から他端の連結部までの長さ）は、同じである。
そして、上アーム50の先端側アーム片52の先端部（以下、単に「上アーム先端部50b」と称する）には、ハンド部53が回転可能に取り付けられている。このハンド部53は、薄板状の基板Ｗを載置状態で保持することができるものである。

このような構成の上アーム50は、図示しないモータ等の駆動源によって両アーム片51,52が回動されることで屈伸するようになっており、アーム50を屈伸させることによって、アーム先端部50bを後退位置（アーム後退時位置、図１参照）と、進出位置（アーム進出時位置、図３の二点鎖線で示す進出状態参照）との間でアーム進退方向Ｃ（図１参照）に進退移動させるようになっている。ここで、アーム進退方向Ｃとは、昇降ユニット30との関係で説明すれば、水平に延伸する方向であると共に旋回構造体20に対して近接離間移動する方向である。アーム先端部50bを進退移動させると、アーム先端部50bに取り付けられたハンド部53を進退移動させることができる。
なお、上アーム基端部50aの上ベース部材41との連結部、基端側アーム片51と先端側アーム片52との連結部、上アーム先端部50bとハンド部53との連結部の各連結軸は、いずれも鉛直方向の軸である。
また、下アーム60は、上アーム50と同じ構造のものであり、上アーム50を進退方向に延ばした水平軸回り１８０度回転させた状態で配置した（水平面に対して面対称に配置された）ものである。従って、下アーム60の各部位に、上アーム50の対応する部位に付した符号と共通の符号（十の位のみ「5」を「6」に変更）を付すこととし、ここでは下アーム60の詳細な説明を省略する。

このように、本実施形態の基板搬送ロボットRでは、旋回構造体20の旋回軸21aと、上アーム基端部50aの回転軸と、下アーム基端部60aの回転軸は、いずれも鉛直方向に延びる軸である。そして、旋回軸21aと両アーム基端部50a,60aの回転軸は、アーム進出後退方向Ｃ（図１参照）に広がる同一の垂直平面上に配置されている。

さらに、上アーム基端部50aは、上ベース部材41の下面側に取り付けられており、下アーム基端部60aは、下ベース部材42の上面側に取り付けられている。つまり、両アーム先端部50b,60bは、昇降フレーム40のフレーム内を通過して、後退位置と進出位置との間を進退移動する。別言すれば、両アーム先端部50b,60bは、一対の支柱22,22の間を通過して、進出位置と後退位置とに進退移動する。さらに、上アーム基端部50aは、上ベース部材41の長手方向の中間位置に設置されており、下アーム基端部60aは、下ベース部材42の長手方向中間位置に設置されている。

次に、このような構成の基板搬送ロボットの動作を説明する。基板搬送ロボットの動作は、図示しない制御手段を用いて上述した各駆動源の動作制御を行うことによって実現している。
図１では、上アーム50のハンド部53がアーム後退位置に位置する状態であり、下アーム60のハンド部63がアーム進出位置に位置する状態であり、昇降ユニット30が下降位置に位置する状態である。

進出位置のハンド部53,63は、ワーク搬入出先に進出された状態である。従って、ワーク搬入出先の基板Ｗをハンド部53,63で保持する場合は、まず、ハンド部53,63を図示する状態に進出させ、その後、上昇させる。これにより、ワーク搬入出先の基板Ｗがハンド部53,63上に移載され、保持される。また、ハンド部53,63に保持（載置）された基板Ｗをワーク搬入出先に載置する場合は、まず、ハンド部53,63を図示する状態に進出させ、その後、下降させる。これにより、ハンド部53,63に保持（載置）された基板Ｗがワーク搬入出先に移載される。

後退位置のハンド部53,63は、待機状態である。例えば、両アーム50,60を後退位置に位置させた状態で旋回させると、基板搬送ロボットＲの旋回半径が最小になる。従って、基板Ｗの搬入出先の変更等の目的で旋回構造体20を旋回させる場合は、旋回動作前に両アーム50,60のハンド部53,63を後退位置に移動させ、その状態で、旋回構造体20を旋回させる。

昇降ユニット30は、下降位置（図３の実線の位置）と上昇位置（図３の二点鎖線の位置）との間の所望の高さ位置に移動可能である。従って、ワーク搬入出先において、基板Ｗが複数段の棚に収納されている場合であれば、昇降ユニット30を昇降させることによって、ハンド部53,63の高さ位置を各棚の高さに合わせることができる。

例えば、基板搬送ロボットＲの周囲に複数のワーク搬入出先が設置されている場合は、まず、旋回構造体20を旋回させて、アーム50,60のアーム進退方向Ｃを所望のワーク搬入出先に向ける。また、基板Ｗの搬入出に用いるアーム50,60の高さ位置を、基板搬入出先である棚の高さに合わせる。その状態で、アーム50,60のハンド部53,63を進退移動させることにより、ワーク搬入出先に対して基板Ｗを搬入出することになる。

このような基板搬送動作の際、本実施形態の基板搬送ロボットＲのように、支柱22,22よりもアーム進出側Ｃa（図１参照）にオフセット配置された昇降フレーム40にアーム50,60が設置されていれば、オフセットの分、アーム進出時のハンド部53,63の到達可能範囲をより長くすることができる。ハンド部53,63の到達可能範囲を長くできれば、基板搬送可能範囲がより広がる。逆の見方をすれば、オフセットの分だけ、アーム進出時のハンド部53,63の到達距離を稼ぐことができるため、到達可能範囲を従前と同じとする場合、アーム50,60の長さ（アーム片51,52）を短くすることができる。その結果、アーム50,60の重量・体積を小さくすることができる。このため、アーム用のモータとして出力の小さなものを使用することができると共に、アーム50,60の旋回時のモーメントも小さくなるので、両支柱22,22に要求される剛性値も小さなものとなる。

また、基板搬送ロボットＲは、ダブルマスト型であるため、左右の重量バランスが均等である。そして、これらの両支柱22,22によって両アーム50,60及び基板Wの重量を支えるため、基板搬送ロボットＲの両支柱22,22のマスト総断面積と、シングルマスト型の基板搬送ロボットのマスト断面積とを同じとした場合、基板搬送ロボットＲの剛性は、シングルマスト型に比べて高くなる。その結果、基板搬送ロボットＲは、シングルマスト型の基板搬送ロボットと比べて、大型の基板W（ワーク）を、より安定して搬送することが可能になる。

Claims (6)

1. 旋回可能に設置された旋回構造体と、当該旋回構造体に対して昇降可能に設置された昇降ユニットと、当該昇降ユニットに設置されたアームとを備え、
   前記旋回構造体は、旋回構造基礎部と当該旋回構造基礎部に立設された一対の支柱とを有し、
   前記アームは、複数のアーム片が屈伸可能に連結されたものであると共にアームの先端が前記一対の支柱の間を通過してアーム進出時位置とアーム後退時位置とに進退移動可能なものであり、
   前記昇降ユニットは、前記支柱よりもアーム進出側にオフセットされて設置された昇降フレームを備えており、
   当該昇降フレームに前記アームの基端部が連結されている基板搬送ロボット。
2. 前記昇降フレームは、上下に配置された上ベース部材及び下ベース部材と、当該両ベース部材を相互に連結する左右の縦フレーム部材とで構成される枠体であり、
   前記アームとして、各ベース部材に設置された第１アーム及び第２アームを備えており、
   各アームの基端部は、各ベース部材の長手方向中間位置にそれぞれ設置されている、請求項１に記載の基板搬送ロボット。
3. 前記各支柱に、支柱高さ方向に沿って昇降可能な昇降体が設置されており、
   当該一対の昇降体で構成される昇降部に、昇降フレーム支持部材を介して、前記支柱よりもアーム進出側にオフセットされた前記昇降フレームが取り付けられている、請求項１又は請求項２に記載の基板搬送ロボット。
4. 前記昇降フレームの前記下ベース部材は、前記昇降フレーム支持部材よりも下方向にオフセット配置されている、請求項３に記載の基板搬送ロボット。
5. 前記昇降フレーム支持部材は、前記昇降部の各昇降体からアーム進出側に延びるブラケットで構成されている、請求項３又は請求項４に記載の基板搬送ロボット。
6. 前記旋回構造体の旋回軸と、前記第１アームの基端部の回転軸と、前記第２アームの基端部の回転軸は、いずれも鉛直方向に延びる軸であり、
   前記旋回構造体の旋回軸は、前記旋回構造基礎部の中間位置に配置されており、
   前記旋回軸と前記両回転軸は、アーム進出後退方向に広がる同一の垂直平面上に配置されている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の基板搬送ロボット。

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