JP3488393B2 - 多関節ロボット装置 - Google Patents

多関節ロボット装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、多関節ロボット装置に
係り、特に基板を含む平板状のワークを搬送するために
用いられる多関節ロボット装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】基板を含む平板状のワークを搬送するた
めに2つの多関節アーム手段を備えた多関節ロボット装
置が用いられる。特許第2739413号の「基板搬送
用スカラ型ロボット」に開示されたロボット装置は、そ
の一構成例であって、第1のハンドと第2のハンドの夫
々の軌跡が平行となる平行移動機構を備えており、これ
らのハンドを第1と第2の多関節アーム手段に設けてい
る。 【0003】図4は、上記公報になるロボット装置の平
面図である。本図において、第1の多関節アーム手段を
構成する第1アーム214は回動基部301上におい
て、回転軸部P1周りに回動自在に設けられる一方、こ
の第1アーム214の回動端部において、第2アーム2
18を回動自在に設け、さらにこの第2アーム218の
回動端部において第1のハンド221を回動自在に設け
ている。 【0004】また、第2の多関節アーム手段を構成する
第1アーム314は回動基部301上において、回転軸
部P2周りに回動自在に設けられる一方、この第1アー
ム314の回動端部において、第2アーム318を回動
自在に設け、さらにこの第2アーム318の回動端部に
おいて第2のハンド321を回動自在に設けている。ま
た、回動基部301の内部には、第1及び第2の多関節
アーム手段を個別に駆動するモータが内蔵されており、
このモータの回動駆動の動きをアームに内装されたプー
り、ベルトを介して各ハンドに伝達することで、ハンド
が平行移動する軌跡となるように構成されている。 【0005】そして、各ハンドに設けられた吸着パッド
により基板22を吸引により保持して、図示の動作位置
と待機位置の間で移動し、回動基部301を180度回
動することで、第1のハンド221で保持されている基
板22を不図示の別の装置に搬送し、同時に第2のハン
ド321で別の装置から基板22を取り出すようにし
て、時間短縮を図るようにしている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成されるロボット装置によれば、第1と第2の
多関節アーム手段を回動基部301の回転軸部P1、P
2周りに横方向(水平面に沿う)に並設している。この
ために、第1と第2の多関節アーム手段を図示のように
待機位置と動作位置の間で移動する際に最大となる幅で
決定される幅寸法D2が大きくなるのでガイドレールG
上で本体移動する際の移動方向に沿う干渉範囲が大きく
なる問題があった。また、図4のX−X線矢視断面図で
ある図5において、第1と第2のハンドをアーム21
8、318の回動端部に対して取り付けるためには、ハ
ンドの機械的干渉を防止するために上下方向ハンドが重
なるように配置しなければならないことから、上方の第
1のハンド321を固定する為のオフセットアーム33
0と下の第2のハンド221を固定する為のオフセット
アーム331が必要となる。これらのオフセットアーム
330、331を夫々設けることで、第1と第2の多関
節アーム手段の取付け面から、搬送されるべき基板まで
の高さが高くなり、また、2本のオフセットアームが必
要となるのでハンドの剛性が弱くなる問題がある。 【0007】したがって、本発明は上述した問題点に鑑
みてなされたものであり、第1と第2の多関節アーム手
段を折りたたむことでハンドを待機位置に移動したとき
に決定されるガイドレール上で移動する際の干渉範囲を
小さくすることができ、剛性を低下させずに第1と第2
のハンドの機械的な干渉を防止することができ、かつ第
1と第2のハンドの平行移動軌跡を設置面から低く設定
することができる多関節ロボット装置の提供を目的とし
ている。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明によれば、一方の端部に設
けられた第1のハンドを待機位置と動作位置との間で平
行移動する平行移動機構を有する第1の多関節アーム手
段と、一方の端部に設けられた第2のハンドを待機位置
と動作位置との間で平行移動する平行移動機構を有する
第2の多関節アーム手段とを、主基部に対して回動駆動
される回動基部に配設し、基板を含む搬送物を前記第1
のハンドと前記第2のハンドにより所定装置に対して移
載するための多関節ロボット装置において、前記回動基
部が、上基部と、前記上基部と対向して配置された下基
部と、前記上基部と前記下基部とに連結され、前記回動
基部の前記主基部に対する回動中心線からずれて立設さ
れた支柱部と、からコ型に形成されたアーム支持部を有
し、前記第1の多関節アーム手段と前記第2の多関節ア
ーム手段とが上下方向に重ねて配設されるように、前記
第1の多関節アーム手段の他方の端部を前記上基部の下
面に取り付けると共に、前記第2の多関節アーム手段の
他方の端部を前記下基部の上面に取り付けたことを特徴
としている。 【0009】 【0010】 【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な一実施形態
につき、添付の図面を参照して述べる。図1は、多関節
ロボット装置の使用例を示した外観斜視図である。本図
において、この多関節ロボット装置は、図中の破線図示
のウエハまたは基板22を図中の矢印Y方向に平行移動
することにより一時保管のための装置100と、ウエハ
または基板22に対して所定処理を行なう装置200の
間での出し入れを行なうために、各装置100、200
の略中心に配置される。また、必要に応じて、図中のZ
方向(上下方向)とX方向(左右方向)にこの多関節ロ
ボット装置を昇降または移動するための不図示の昇降機
構、移動機構が設けられて、基板22をさらに別の装置
間で出し入れ可能にするようにして使用される。 【0011】図示の例では、装置100においてラック
内に整然と載置された基板22をハンド21、121で
保持し、装置100に対向する装置200に設けられた
開口孔部201を介して導入し、所定処理が終了した後
に、再度装置100のラックに戻す例を示している。 【0012】このために、基部1上には、回動基部7が
矢印方向に回動駆動されるように設けられており、この
回動基部7に対して第1アーム14、114が図示のよ
うに上下関係になるように回動自在に保持し、かつ第1
アーム14、114の回動端部において、第2アーム1
8、118を設け、さらに第2アーム18、118の回
動端部において第1のハンド21、第2のハンド121
を回動自在に設けている。 【0013】図1に、図1のX−X線矢視断面図である
図2をさらに参照して、基部1の内部には、モータ2が
固定されており、このモータ2の出力軸に固定されたプ
ーリー3と入力軸にプーリー5を固定した減速機6の間
において、図示のようにベルト4を張設することで、モ
ータ2の正逆方向の駆動にともない、減速機6を底面に
おいて図示のように固定した回動基部7を基台1に対し
て図1の矢印K方向に回動するように構成されている。 【0014】この回動基部7は図示のように、垂直面に
投影したときに「コ」の字状の形状を備えており、上方
に開口した上面7aにおいて、第1アーム114を回動
自在に支持する一方で、下方に開口した下面7bにおい
て、第1アーム14を回動自在に支持することで、各ア
ームの一点鎖線で示す回転軸部P1、P2が同一軸上に
位置するように構成されている。 【0015】次に、ハンド21、121を平行移動する
平行移動機構について重点的に述べる。回動基部7内に
はブラケットを介してモータ8、108が上下関係かつ
対称関係となるように固定されている。これらモータの
出力軸にはプーリー9、109が固定されている。ま
た、回動軸部P1を中心に回動する第1アーム14には
減速機12の出力軸が固定されるようにして内蔵され、
さらに減速機12の基部は回動基部に固定されており、
この減速機12の入力軸にプーリー11が固定されてお
り、モータのプーリー9との間においてベルト10が張
設されており、モータ8の正逆方向の回動力を減速して
から第1アーム14に伝えるように構成されている。ま
た、この減速機12を取り囲むようにして、第1アーム
14の回動と共にアーム体内で相対的に回動するプーリ
ー13が回動基部7に固定され、軸支部を兼ねて設けら
れている。また、第1アーム14の片側端部を取付け、
且つ第1アーム14の他端部にはベルト15を介し、一
定比で回転されるプーリー16が設けられている。 【0016】このプーリー16を第1アーム14の回動
とは無関係の状態に突出させ、プーリー16には、第2
アーム18の片側端部を取付け、且つ第2アーム18の
他端には第2アーム18の回動と共に第2アーム体内で
プーリー17及びベルト19を介して一定比で回動され
るものとなるプーリー20を第2アーム18の回動と
は、無関係の状態に突出させ、且つプーリー20には基
板22を上面より吸引止着するハンド21が取付けられ
ており、このハンド12により処理前基板を取り出し、
処理箇所への搬送及び処理済み基板の返送を同一垂直線
上で互い違いの対称関係で同時進行するように構成して
いる。 【0017】一方、回動基部7において上記の回動軸部
P2を中心に回動する下側の第1アーム114には減速
機112の基部が固定されるようにして内蔵されて、さ
らに基部12は回動基部7に固定されており、この減速
機112の入力軸にプーリー111が固定されており、
モータのプーリー109との間においてベルト110が
張設されており、モータ108の正逆方向の回動力を減
速してから第1アーム114に伝えるように構成されて
いる。また、この減速機112を取り囲むようにして、
第1アーム114の回動と共にアーム体内で相対的に回
動するプーリー113が回動基部7に固定され軸支部を
兼ねて設けられている。 【0018】また、第1アーム114の片側端部を取付
け、且つ第1アーム114の他端部にはベルト115を
介して、一定比で回転されるプーリー116が設けられ
ている。このプーリー116を第1アーム114の回動
とは無関係の状態に突出させ、プーリー116には、第
2アーム118の片側端部を取付け、且つ第2アーム1
18の他端には第2アーム118の回動と共に第2アー
ム体内でプーリー117及びベルト119を介して一定
比で回動されるものとなるプーリー120を第2アーム
118の回動とは、無関係の状態に突出させ、且つプー
リー120には夫々基板122を吸引止着するハンド1
21が取付けられており、このハンド112により処理
前基板を取り出し、処理箇所への搬送及び処理済み基板
の返送を同一垂直線上で互い違いの対称関係で同時進行
するように構成している。 【0019】以上のようにハンド21とハンド121と
を1つが上面より、他の1つは下面より、互いに干渉し
ないように作動するように設けることで、これらのハン
ド12、121により処理前基板を取り出し、処理箇所
への搬送及び処理済み基板の返送を同一垂直線上で互い
違いの対称関係で同時進行するように構成している。す
なわち、図4、5で説明の装置と基本的に違うのは、ア
ームが特許第2739413号の場合にはアーム等が同
一水平線上に並んでいるのに対して上記の構成のものは
同一垂直線上に並んでいる事であり水平面内でスペース
的には有利となる。また、回動基部を「コ」の字型にす
ることで、第1の多関節アームの第1アームの端部を回
動自在に上端天井部に支持し、また第2の多関節アーム
の第1アームを下端側に図示のように支持して、上下に
重ねるようにして省スペース化を実現でき、また剛性の
高いアーム手段を支えることができる。 【0020】以上のプーリー13、113とプーリー1
6、116及びプーリー20、120とプーリー17、
117は直径比が夫々2:1となされており、モータ
8、108の回転が、プーリー9、109、ベルト1
0、110、プーリー11、111及び減速機12、1
12を介して回動されると第1アーム14、114が回
転し、これに伴ってプーリー13、113、プーリー1
6、116及び、プーリー17、117、プーリー2
0、120を介して夫々第2アーム18、118、及び
ハンド21、121が回転して、各ハンドは減速機1
2、112を中心とした半径方の直線往復運動を行な
う。 【0021】また、図3の平面図においてハンド21、
121には複数の吸着チャック130が設けられてお
り、基板吸着を透孔を介し真空吸着により保持するよう
に構成されている。さらに、第1アーム14、114と
プーリー13、113、第1アーム14、114とプー
リー16、116及び第2アーム18、118とプーリ
ー20、120の間には、磁性流体シールを用い、ロボ
ット内からの廃塵をおさえるようにしている。 【0022】以上の構成において、図3に図示のように
上下の多関節アームを待機位置になるように折りたたん
だ時に、回動軸部P1、P2が垂直方向に共通であるた
めに、待機位置と動作位置決め用の間で移動する際に最
大となる幅で決定される幅寸法D1を小さくできるので
ガイドレールG上で移動する際の移動方向に沿う干渉範
囲の短縮化を図ることができる。また、モータ8、10
8を回動基部7に内蔵することで、更なる省スペース化
を図ることができる。そして、上下の多関節アームが上
下方向に重なっている為に、従来のように改めてハンド
を重ねる為の部品であるオフセットアーム等のハンド取
付け用の部品が不要となる。このために、回動軸部P2
のアーム取付け面から下段側の基板下面までの高さを低
くできることになる。具体的には、上記のように多関節
アームを左右に併設する場合に比べて、約30mm程度
低くすることができたので、基板22のサイズ変更にと
もなう対応が容易になる。 【0023】すなわち基板サイズが400×500mm
から大型の基板650×750mmになると、図1に示
したZ軸方向のストロークが約600mm以上必要とな
り、ロボット装置全体を走行レール上に自走式に配設す
ると、さらに約50mm分の高さ方向の寸法増加が必要
になることから、上記のようにたとえ約30mm程度の
低さであっても大きな意味がある。 【0024】また、ハンド21、121を直に各アーム
に付けることができる為に、ハンドの剛性がアップする
ことになるので、大型ガラス基板を搬送する場合に特に
有利となる。 【0025】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハンドを待機位置に移動したときに決定される第1と第
2の多関節アーム手段による専有面積を小さくすること
ができ、剛性を低下させずに第1と第2のハンドの機械
的な干渉を防止することができ、かつ第1と第2のハン
ドの平行移動軌跡を設置面から低く設定することで、搬
送物の変動に対してより柔軟に対応することができ、し
かもガイドレール上で移動する際の移動方向に沿う干渉
範囲の短縮化を図ることができる多関節ロボット装置を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】多関節ロボット装置の使用例を示した外観斜視
図である。 【図2】図1のX−X線矢視断面図である。 【図3】図1に図示のロボット装置の平面図である。 【図4】従来のロボット装置の動作説明のための平面図
である。 【図5】図4のX−X線矢視断面図である。 【符号の説明】 1 基部 2 モータ 3 プーリー 4 ベルト 5 プーリー 6 減速機 7 回動基部 8、108 モータ 9、109 プーリー 10、110 ベルト 11、111 プーリー 12、112 減速機 13、113 プーリー 14、114 第1アーム 15、115 ベルト 16、116 プーリー 17、117 プーリー 18、118 第2アーム 19、119 ベルト 20、120 プーリー 21、121 ハンド 22 基板
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/68 B25J 9/06 B65G 49/07

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 一方の端部に設けられた第1のハンドを
    待機位置と動作位置との間で平行移動する平行移動機構
    を有する第1の多関節アーム手段と、一方の端部に設け
    られた第2のハンドを待機位置と動作位置との間で平行
    移動する平行移動機構を有する第2の多関節アーム手段
    とを、主基部に対して回動駆動される回動基部に配設
    し、基板を含む搬送物を前記第1のハンドと前記第2の
    ハンドにより所定装置に対して移載するための多関節ロ
    ボット装置において、前記回動基部が、 上基部と、前記上基部と対向して配置された下基部と、
    前記上基部と前記下基部とに連結され、前記回動基部の
    前記主基部に対する回動中心線からずれて立設された支
    柱部と、からコ型に形成されたアーム支持部を有し、 前記第1の多関節アーム手段と前記第2の多関節アーム
    手段とが上下方向に重ねて配設されるように、前記第1
    の多関節アーム手段の他方の端部を前記上基部の下面に
    取り付けると共に、前記第2の多関節アーム手段の他方
    の端部を前記下基部の上面に取り付けたこと を特徴とす
    る多関節ロボット装置。
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