JP3631615B2 - アーム駆動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーム駆動装置に関する。更に詳述すると、本発明は伸縮動作を行い得るよう回動可能に連結された複数のアームのアーム駆動装置における当該伸縮動作を調整するための構成の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数のアームを互いに回動可能に連結すると共に回転駆動源の回転力を伝達して所望の動作をさせるようにしたアーム駆動装置は、例えば半導体のウェハ等のワークをカセットや膜付装置等のプロセス装置の間で移動させる多関節ロボットとして使用される。例えばワーク101を載置するハンド102を常時一定方向に向けながら直線上を移動させるアーム駆動装置103は、図9に示すように互いに回転可能に連結された基台104と第1アーム105と第2アーム106とハンド102とを有している。
【0003】
さらに、第1アーム105の基台側プーリ107は基台104に固定されている。そして、第1アーム105の基台側プーリ107の中心には第1アーム105に固着された駆動軸113が回転可能に設けられており、基台104及び基台側プーリ107に対して第1アーム105を回転可能に支持している。駆動軸113は基台104に内蔵されるモータ(図示せず)に連結されている。
【0004】
また、第1アーム105のハンド側プーリ108と第2アーム106とは連結筒114により固定して連結している。さらに、第1アーム105と第2アーム106の基台側プーリ109とは連結軸115により固定して連結している。そして、連結筒114の内部に連結軸115が回転可能に収容されている。また、第1アーム105の基台側プーリ107とハンド側プーリ108の歯数比が2:1であり第2アーム106の基台側プーリ109とハンド側プーリ110の歯数比が1:2である事により、回転角度比は1:2:1となるように設定されている。また、第2アーム106のハンド側プーリ110にはハンド102が取り付けられている。
【0005】
このアーム駆動装置103を使用する際は、モータを駆動することにより第1アーム105を基台104に対して回転させる。そして、基台側プーリ107に対して第1アーム105が回転するので、第1アーム105に対してハンド側プーリ108が回転する。このハンド側プーリ108の第1アーム105に対する回転により、第1アーム105に対して第2アーム106が回転すると共に第2アーム106に対して基台側プーリ109が回転する。さらに、第2アーム106に対して基台側プーリ109が回転することにより、第2アーム106に対してハンド側プーリ110が回転してハンド102が回転する。
【0006】
ダブルアーム型多関節ロボット116においては、上述したようなアーム駆動装置103からなるアーム組が2組、例えば図10に示すように並べて設けられている。このダブルアーム型多関節ロボット116によれば、一方のアーム組をロード用、他方をアンロード用とし、ワーク101の引き出し動作と別のワーク101を取りにいく動作とを同時に行うことを可能としている。
【0007】
このようなダブルアーム型多関節ロボット116では、確実な動作を実現するため、互いのアーム組が平行に移動できることが特に必要となる。そこで図11(ここではアーム組を一方のみ表示)に示すように、動作の基準軌跡となるストレッチ117を基台104に設け、アーム105,106を動作させたときのこのストレッチ117とハンド102との隙間をダイヤルゲージなどで測ることによって平行度を確保するようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平行度が保たれていない場合において、平行度をだすための調整が非常に難しい場合がある。即ち、ストレッチ117に対して平行な伸縮動作を行わせるためには第1アーム105に対する第2アーム106の回転方向の角度を独自に調整する必要も生じる場合があるが、多関節ロボットなどにおいて、このための専用の調整機構が設けられていないばかりに調整作業に手間がかかっている問題がある。またこのようなストレッチ117を用いて平行度を調整することは一般的に難しく、容易に調整を行い得る機能が望まれている。
【0009】
そこで本発明は、伸縮動作をする複数のアームの伸縮動作の精度を向上させ得る調整を可能とするアーム駆動装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項1記載の発明では、関節部により回動可能に連結されたアームを複数連結するとともに回転駆動源による回転力をアームに伝達して複数のアームにより伸縮動作をさせるようにしたアーム駆動装置において、アームの両端部にそれぞれタイミングプーリを設けるとともに2つのタイミングプーリ間をタイミングベルトにより回転連結し、タイミングプーリを該タイミングプーリを取り付けるプーリ固定部に対して回転方向の調整を可能とする調整手段を介して取り付けると共に、調整手段は偏心カムを用いるものであることを特徴としている。
【0011】
この場合、調整手段を用いることにより基端側に設けられたタイミングプーリを回転させることができるので、これに応じてタイミングベルトも動き、さらにこの動きを介して先端側のタイミングプーリも連動する。このときもっとも基端側となる第1のアームに対する第2のアームの基準角度が第1のアームの動きにかかわらず単独で変化するので、調整手段でタイミングプーリを適宜回転させれば、第1のアームに対する第2のアームの角度を変化させて所望の角度を形成するように調整することができる。
【0012】
しかも、請求項1記載の発明のアーム駆動装置においては、調整手段は偏心カムを用いるものであり、基台に対するタイミングプーリの位置を僅かずつ変化させることができるため、細かな調整が可能である。
【0013】
請求項2記載の発明のアーム駆動装置においては、基台に回動可能に連結された第1のアームの先端部に第2のアームを回動可能に連結するとともに回転駆動源による回転力を第1、第2のアームに伝達して該アームの伸縮動作をさせるようにしたアーム駆動装置において、第1のアームの両端部にそれぞれタイミングプーリを設けるとともに2つのタイミングプーリ間をタイミングベルトにより回転連結し、第1のアームの基端側のタイミングプーリを基台に対して回転方向の調整を可能とする調整手段を介して取り付けると共に、調整手段は偏心カムを用いるものであることを特徴としている。
しかも、請求項2記載の発明のアーム駆動装置においては、調整手段は偏心カムを用いるものであり、基台に対するタイミングプーリの位置を僅かずつ変化させることができるため、細かな調整が可能である。
【0014】
この場合、調整手段を用いることにより基端側タイミングプーリを回転させることができるので、これに応じてタイミングベルトを動かしてその位置を調整することができる。さらに先端側のタイミングプーリもこれに連動するため、第1のアームに対する第2のアームの基準角度が変化する。したがって、調整手段でタイミングプーリを適宜回転させれば、第1のアームに対して第2のアームが形成する角度を変化させ、所望の角度となるように調整することができる。
【0015】
請求項3記載の発明のアーム駆動装置においては、基台に、第1のアームと第2のアームからなるアーム組が2組設けられている。この場合、各アーム組が調整手段を備えたアーム駆動装置によって構成されていれば、アーム組ごとに伸縮動作中において所望の移動軌跡を得るための調整が可能である。
【0016】
請求項4記載の発明のアーム駆動装置においては、調整手段により2組のアーム組が同一の線上を伸縮するように調整している。したがって、ダブルアーム型の多関節ロボットにおけるアーム動作の精度の向上を図ることができる。
【0018】
請求項5記載の発明のアーム駆動装置においては、偏心カムをタイミングプーリから取り外し可能としている。したがってタイミングプーリを調整するとき以外は偏心カムが邪魔になることがない。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【0020】
図1〜図8に、本発明のアーム駆動装置1の一実施形態を示す。このアーム駆動装置1は、図2や図3に示すようにアーム関節部2,3,4により回動可能に連結されたアーム5,6を複数連結するとともに、回転駆動源7による回転力をアーム5,6に伝達して複数のアーム5,6により伸縮動作をさせるようにしたものであり、例えば半導体ウェハなど大型のワーク8をカセットや膜付装置などのプロセス装置の間で移動させる多関節型ロボットにおいて実施可能である。
【0021】
本発明のアーム駆動装置1においては、基台9に回動可能に連結された第1のアーム5の先端部に第2のアーム6が回動可能に連結されている。これらアーム5,6を回転させる回転力は第1、第2のアーム5,6に伝達されて該アーム5,6の伸縮動作をさせる。第1アーム5の両端部にはタイミングプーリ11,12が設けられるとともに、これら2つのタイミングプーリ11,12は1本のタイミングベルト15あるいは2本のタイミングベルト15,16によりアーム5,6同士を連動させ得るように回転連結されている。また別のタイミングプーリ13,14が、さらに別のハンド10を連動させるために第2のアーム6の両端にも設けられている。
【0022】
第1のアーム5の基端側に設けられるタイミングプーリ11は、図1および図4に示すように、プーリ固定部17に対して例えばボルト26,…,26とワッシャ27,…,27からなる固定手段によって固定されている。ここでいうプーリ固定部17とは例えば図4に示すようなフランジ部17aが設けられた連結筒17を指すが、本体25の上部に設けられている基台9と一体的に形成される他の部材とすることもできる。このプーリ固定部17のフランジ部17aの上面にはボルト26,…,26がねじ込まれる複数のねじ孔28,…,28が例えば図1に示すように周状に均等的に配置して設けられている。また、タイミングプーリ11のうちこれらねじ孔28,…,28と対応する位置にはボルト26,…,26のねじ部が通過する透孔29,…,29が設けられている。これら透孔29,…,29は、図1あるいは図6に示すように周方向に沿った円弧状の長孔として形成されているので、すべてのボルト26,…,26を弛めればその状態のままタイミングプーリ11をプーリ固定部17の周囲において透孔29の長さとボルト26との隙間の分だけ回転させることが可能である。
【0023】
また本実施形態におけるこのタイミングプーリ11は、プーリ固定部17に対し調整手段30を介して取り付けられている。調整手段30はタイミングプーリ11の回転方向の調整を可能とするものであり、アーム5,6の伸縮方向を調整することにより、例えばダブルアーム型多関節ロボットにおける2つのアーム組の伸縮動作における平行度を簡便に向上させることを可能とするものである。
【0024】
本実施形態におけるこの調整手段30は図1および図4に示すようにタイミングプーリ11に設けられた長孔31を利用するものとされている。ここでの長孔31は、図示するように径方向に長い孔であり、この場合、タイミングプーリ11上のこの長孔31に対応する位置には、ねじ孔28ではなく単なるピン孔32が設けられている。
【0025】
また、この調整手段30と係合してタイミングプーリ11の回転方向への調整を行う部材として図8に示すような偏心カム33が用いられる。偏心カム33は例えば棒材34とその先端に中心からずれて取り付けられたピン35とから構成されるものであり、棒材34の径は調整手段30の長孔31の幅より小さく、またピン35は調整手段30のピン孔32と係合するようにそれぞれ形成されている。したがってこの偏心カム33は、使用した後はプーリ固定部17からの取り外しが可能である。
【0026】
さらに、アーム関節部2を覆う上部円板38には、複数の円形の透孔39,…,39が設けられている。この透孔39,…,39は偏心カム33の径より大きく形成されており、調整手段30、およびボルト26とワッシャ27からなる固定手段の各位置に対応して設けられている。したがって、この上部円板38を取り外すことなく偏心カム33を透孔39に通して長孔31に挿入することができるし、同様に、上部円板38を取り外さないままこの透孔39,…,39からボルト26,…,26を弛めたり締めたりすることができる。
【0027】
以上のように形成されている長孔31やピン孔32および偏心カム33を用いてタイミングプーリ11を回転させるには、まず各ボルト26,…,26をタイミングプーリ11が回転可能となる程度に弛めてから図4や図6に示すように透孔39を通して長孔31に偏心カム33を差し入れ、ピン35をピン孔32に挿入して係合させた後、このピン35を中心として偏心カム33を回転させればよい。このとき偏心カム33は偏心運動を行うため、図6に示すように棒材34の周面が長孔31の内面と摺接し、タイミングプーリ11に周方向への押圧力を与える。そしてさらに偏心カム33を回転させれば図7に示すようにタイミングプーリ11を回転させることができるので、偏心カム33の回転量を調節すればこれに応じてタイミングプーリ11の位置を適宜調整することができる。タイミングプーリ11の位置を調整したら、弛めたボルト26,…,26を締め直してプーリ固定部17にこのタイミングプーリ11を再び固定する。
【0028】
なお、ここでは棒材34として円柱状のものを用いているが特にこれに限られることはなく、特に図示しないが楕円その他の形状の棒材34を用いることもできる。これら棒材34の頭部には、図8に示すようにハンドル36を設けるようにすれば、偏心カム33自体を回転させ易い。
【0029】
次に、本実施形態のアーム駆動装置1における上述とは別の構成部分について以下に説明すると、まず図3に示すように、プーリ固定部17の内部に第1アーム5に固着された駆動軸18が回転可能に設けられている。そして、基台9に対して第1アーム5が回転可能に支持されている。駆動軸18は基台9に内蔵されるモータ7にタイミングプーリ19,20及びタイミングベルト21により連結されている。このため、モータ7の駆動により駆動軸18が回転して、基台9に対して第1アーム5が回転する。
【0030】
また、図5に示すように、第1アーム5と第2アーム6との関節部3では、第1アーム5のハンド側プーリ12が第2アーム6に連結筒22により固定して連結されている。さらに、第1アーム5が第2アーム6の基台側プーリ13に連結軸23により固定して連結されている。そして、連結筒22の内部に連結軸23が回転可能に収容されている。このため、第1アーム5のハンド側プーリ12が回転すると第1アーム5に対して第2アーム6が回転する。
【0031】
第1アーム5と第2アーム6は同じ長さであり、それぞれの両端部にタイミングプーリ11,12,13,14が設けられている。第1アーム5の基台側プーリ11とハンド側プーリ12との径(歯数)の比は2:1としている。また、第2アーム6の基台側プーリ13とハンド側プーリ14との径(歯数)の比は1:2としている。
【0032】
また、図3に示すように第2アーム6の基台側プーリ13とハンド側プーリ14とにはタイミングベルト24が掛け渡されている。さらに、第2アーム6のハンド側プーリ14にはハンド10が取り付けられている。ハンド10の構造は特に限られず、例えば平行な2本の平行な支持フレーム10aを備えてワーク8を支持可能なものとすることができる。
【0033】
このアーム駆動装置1は、基台9がロボット本体25に昇降及び回転可能に設置されることにより支持されている。これにより、アーム5,6の屈伸によりハンド10を直線運動させる高さや方向を変更することができる。
【0034】
上述したアーム駆動装置1の動作を以下に説明する。アーム5,6を屈伸させてハンド10を基台9に対して移動させる際は、モータ7を駆動することにより第1アーム5を基台9に対して回転させる。そして、基台9及び基台側プーリ11に対して第1アーム5が回転するので、第1アーム5に対してハンド側プーリ12が回転する。このハンド側プーリ12の第1アーム5に対する回転により、第1アーム5に対して第2アーム6が回転すると共に第2アーム6に対して基台側プーリ13が回転する。第2アーム6に対して基台側プーリ13が回転することにより、第2アーム6に対してハンド側プーリ14が回転してハンド10が回転する。
【0035】
そして、第1アーム5及び第2アーム6が同じ長さであると共に第1アーム5の基台側プーリ11とハンド側プーリ12(即ち、第2アーム6の基台側プーリ13)と第2アーム6のハンド側プーリ14との回転角度比は1:2:1であるので、第1アーム5を回転させることにより、第1アーム5と第2アーム6との角度が変化して、第1アーム5の基台側プーリ11の中心と第2アーム6のハンド側プーリ14の中心とを結んだ直線上をハンド10が向きを一定にしながら移動する。
【0036】
以上のように構成されたアーム駆動装置1によれば、調整手段30を用いてタイミングプーリ11を回転させることにより第1のアーム5に対する第2のアーム6の角度を微調整することができるので、併せて本体25に対する基台9の向きを調整することによって各アームの伸縮動作方向を微調整し、当該アームを所望の方向へ正確に伸縮させることができる。したがって、このアーム駆動装置1を多関節型のダブルアーム型ロボットの各アームにおいて使用した場合にあっては、アーム伸縮の際の基準軌跡ともなるストレッチに対して各アーム組を確実に平行移動させ、伸縮動作の際の平行度を向上させることができる。よって、簡単な動作によりアームの伸縮方向を調整し、ダブルアーム型ロボットの両アームの平行度を高めて精度良く動作させることができ、調整手段30により2つのアーム組が同一の線上を伸縮するように調整することができるようになる。
【0037】
しかも、タイミングプーリ11を回転させるのに偏心カム33を用いているため、基台9に対するタイミングプーリ11の位置を僅かずつ変化させることができ、細かな調整が可能となっている。
【0038】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態ではアーム駆動装置1をワーク8を直線運動させる多関節ロボットに使用しているが、これには限られず直線運動しないスカラ型の多関節ロボット等に使用しても良い。さらに、本実施形態ではアーム駆動装置1をアーム5,6の2本を有するものとしているが、これには限られずアームを3本以上有するものとしても良い。また、本実施形態ではアーム駆動装置1を多関節ロボットとしているが、これには限られずタイミングベルトを使用するトルク伝達機構の全般に使用することができる。
【0039】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項1記載の発明のアーム駆動装置では、アームの両端部にそれぞれタイミングプーリを設けるとともに2つのタイミングプーリ間をタイミングベルトにより回転連結し、タイミングプーリを該タイミングプーリを取り付けるプーリ固定部に対して回転方向の調整を可能とする調整手段を介して取り付けるようにしているので、第1のアームに対する第2のアームが形成する角度を適宜変化させて所望の角度を形成するように調整することができる。これにより、伸縮動作をする複数のアームの伸縮動作の精度を向上させ、クリアランスの狭いカセットへの確実なローディングを可能とするなど、ワークの搬送作業をさらに確実に行わせることができるようになる。また、多関節ロボットにおいてはティーチング作業が容易となり、調整に要する手間が減少する。
【0040】
しかも、請求項1記載の発明のアーム駆動装置によれば、調整手段として偏心カムを用いているため基台に対するタイミングプーリの位置を僅かずつ変化させることができ、細かな調整を行うことができる。
【0041】
請求項2記載の発明のアーム駆動装置では、第1のアームの両端部にそれぞれタイミングプーリを設けるとともに2つのタイミングプーリ間をタイミングベルトにより回転連結し、第1のアームの基端側のタイミングプーリを基台に対して回転方向の調整を可能とする調整手段を介して取り付けるようにしているので、第1のアームに対する第2のアームの基準角度を独自に変化させ得る。これにより、調整手段でタイミングプーリを適宜回転させれば、第1のアームに対する第2のアームが形成する角度を変化させて所望の角度を形成するように調整することができる。
しかも、請求項2記載の発明のアーム駆動装置によれば、請求項1記載の発明と同様、基台に対するタイミングプーリの位置を僅かずつ変化させることができるので、細かな調整が可能である。
【0042】
また請求項3記載の発明のアーム駆動装置では基台に第1のアームと第2のアームからなるアーム組が2組設けられており、この場合に各アーム組が調整手段を備えたアーム駆動装置によって構成されていれば、アーム組ごとに伸縮動作中において所望の移動軌跡を得るための調整を行うことが可能である。
【0043】
さらに請求項4記載の発明のアーム駆動装置では、調整手段により2組のアーム組が同一の線上を伸縮するように調整しているので、ダブルアーム型の多関節ロボットにおけるアーム動作における平行度をだし、動作精度の向上を図ることができる。
【0045】
そして請求項5記載の発明のアーム駆動装置では、偏心カムをタイミングプーリから取り外し可能としているので、タイミングプーリを調整するとき以外は偏心カムが邪魔になることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアーム駆動装置の一実施形態を示す第1のアームの内部平面図である。
【図2】アーム駆動装置を示す斜視図である。
【図3】アーム駆動装置を示す中央縦断面図である。
【図4】アーム駆動装置の基台と第1アームの関節部の詳細を示す中央縦断面図である。
【図5】アーム駆動装置の第1アームと第2アームの関節部の詳細を示す中央縦断面図である。
【図6】アーム駆動装置における調整手段の周囲の詳細を示す部分平面図である。
【図7】図6において調整手段を作用させたときの様子を示す部分平面図である。
【図8】偏心カムの一例を示す斜視図である。
【図9】従来のアーム駆動装置を示す中央縦断面図である。
【図10】従来のアーム駆動装置が用いられたダブルアーム型多関節ロボットを示す平面図である。
【図11】従来のアーム伸縮動作を調整する方法の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
1 アーム駆動装置
2,3,4 関節部
5 第1のアーム
6 第2のアーム
7 モータ(回転駆動源)
8 ワーク
9 基台
11,12 タイミングプーリ
15,16 タイミングベルト
17 連結筒(プーリ固定部)
30 調整手段
33 偏心カム
Claims (5)
- 関節部により回動可能に連結されたアームを複数連結するとともに回転駆動源による回転力を前記アームに伝達して前記複数のアームにより伸縮動作をさせるようにしたアーム駆動装置において、前記アームの両端部にそれぞれタイミングプーリを設けるとともに前記2つのタイミングプーリ間をタイミングベルトにより回転連結し、前記タイミングプーリを該タイミングプーリを取り付けるプーリ固定部に対して回転方向の調整を可能とする調整手段を介して取り付けると共に、前記調整手段は偏心カムを用いるものであることを特徴とするアーム駆動装置。
- 基台に回動可能に連結された第1のアームの先端部に第2のアームを回動可能に連結するとともに回転駆動源による回転力を前記第1、第2のアームに伝達して該アームの伸縮動作をさせるようにしたアーム駆動装置において、前記第1のアームの両端部にそれぞれタイミングプーリを設けるとともに前記2つのタイミングプーリ間をタイミングベルトにより回転連結し、前記第1のアームの基端側のタイミングプーリを前記基台に対して回転方向の調整を可能とする調整手段を介して取り付けると共に、前記調整手段は偏心カムを用いるものであることを特徴とするアーム駆動装置。
- 前記基台に、前記第1のアームと第2のアームからなるアーム組が2組設けられたことを特徴とする請求項2記載のアーム駆動装置。
- 前記調整手段により前記2組のアーム組が同一の線上を伸縮するように調整することを特徴とする請求項3記載のアーム駆動装置。
- 前記偏心カムを前記タイミングプーリから取り外し可能としたことを特徴とする請求項1または2記載のアーム駆動装置。
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