JP3806802B2

JP3806802B2 - ロボットハンドの駆動装置

Info

Publication number: JP3806802B2
Application number: JP2001127567A
Authority: JP
Inventors: 一夫木全; 孝雄中森; 克彦加藤; 清憲中野
Original assignee: I TECH COMPANY LIMITED
Current assignee: I TECH COMPANY LIMITED
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: JP2002321185A; TW552185B; CN1383199A; KR20020083124A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットハンドの駆動装置、詳しくは、半導体ウエハ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ用ガラス基板等薄型基板を保持して移動可能なロボットハンドの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スカラロボットなど、薄型基板を保持して移動可能なハンドを有するロボットにおいて、図１７に示すような、ハンド６をハンド長手方向と一致する水平軸３１回りに回転させる反転機構３２を備えたタイプのロボットが知られている。
【０００３】
そして、従来の反転機構３２を備えたロボットは、図１７に示すようにアーム４、５を前方へ伸ばした状態でハンド６を反転させたり、あるいは、図１８に示すようにハンド６を第１アーム５から十分に離れた高い位置に設定することによって、ハンド６を反転させる際に薄型基板８がアーム４、５と干渉しないような対策が講じられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の場合、フットプリント（ロボットの公称旋回範囲）が拡大するという問題があり、また、後者の場合、基板パスラインが上昇するという問題があった。また、両者共、ダブルアーム式のロボットへの適用が困難であった。
【０００５】
本発明は上記のような従来のロボットの問題点を解決し、フットプリントの縮小化を図るとともに基板パスラインの上昇を防止し、さらにダブルアーム式ロボットに対しても容易に適用可能にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるロボットハンドの駆動装置は、薄型基板を保持して移動可能なロボットハンドの駆動装置であって、ハンド長手方向と直交する水平軸回りに前記ロボットハンドを回転させる反転機構を備え、前記薄型基板を保持しているロボットハンドを前記反転機構によって回転させる間、前記薄型基板の中心位置をハンド長手方向において定位置に維持するよう前記ロボットハンドのハンド長手方向における位置を制御することを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記水平軸にギャバックラッシュ抑制機構が配設される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、一実施形態に係るロボットハンドの駆動装置が組み込まれたシングルアーム式スカラロボットの側面図、図２は、同スカラロボットの平面図、図３は同スカラロボットの正面図を示す。
【００１１】
図１〜図３において、スカラロボット１は、機台２と胴体部３と第２アーム４と第１アーム５とハンド６とハンド６の反転機構７とを備える。
【００１２】
ハンド６は、従来公知のスカラロボットのハンドと同様、胴体部３の昇降動作及び旋回動作を基に昇降及び旋回し、また、第２アーム４及び第１アーム５の屈伸動作によって水平面上の直線軌道上を移動する。ハンド６は、本実施形態の場合、真空吸着式ハンドであり、図１に実線で示したハンド６の上面６ａ側でガラス基板８を吸着保持することができる。
【００１３】
ハンド６の反転機構７の構成を図４〜図７に示す。図４は、反転機構７の正面から見た断面図、図５は、反転機構７のハウジング内部の構成を示す平面図、図６は、反転機構７の側面から見た断面図、図７は、ギヤバックラッシュ抑制機構の説明図をそれぞれ示す。
【００１４】
図４〜図７において、ハンド６の元部６ｂには、ハンド６の直線軌道（長手方向）と直交する水平軸（反転軸）９が固着されている。水平軸９は、ハウジング１０に配設された軸受部１１、１２によって回転自在に保持されており、水平軸９の一端にウオームホイール１３が固着されている。ウオームホイール１３は、ハンド６の直線軌道と平行に配置されたウオーム軸１４と噛合しており、ウオーム軸１４はプーリ１５に固着されている。ハウジング１０の内部にはモータ１６が配設されている。モータ１６の出力軸にはプーリ１７が固着されており、このプーリ１７と上記プーリ１５との間にタイミングベルト１８が掛け渡されている。
【００１５】
ハンド６が図１に実線で示す定常状態に維持されているときにモータ１６が所定の期間正転すると、動力伝達機構（プーリ１７、タイミングベルト１８、プーリ１５、ウオーム軸１４及びウオームホイール１３）を介して水平軸９が正転し、ハンド６は図１に二点鎖線で示す反転状態へと変わる。また、ハンド６が反転状態にあるときにモータ１６を所定の期間逆転させると、動力伝達機構１７、１８、１５、１４、１３を介して水平軸９が逆転し、ハンド６は定常状態に復帰する。ところで、ハンド６は、回転時（反転時及び復帰時）に図７（Ａ）に示すような鉛直状態付近を通過することになるが、この鉛直状態付近の通過時に、ギヤ装置１４、１３のバックラッシュによりハンド６にがたつきが発生するおそれがある。このため、ギヤバックラッシュ抑制機構を設けることが好ましい。図４に示すコイルばね４１は、第１のギヤバックラッシュ抑制機構を構成する。コイルばね４１は、水平軸９に外嵌されており、水平軸９が反転方向へ回転するときこの回転方向と反対方向の力を水平軸９に対して加えるよう構成され、バックラッシュを防止する。図７（Ｂ）、（Ｃ）は、第２のギヤバックラッシュ抑制機構の構成を概念的に示す。このギヤバックラッシュ抑制機構は、互いに対向配置された一対の板ばね１９、２０の間に、水平軸９と一体となって回転するロータ部２１を配して構成される。ロータ部２１は両端に板ばね１９、２０と当接可能なローラ２２、２３を備える。ロータ部２１は、ハンド６が定常状態にあるときは図７（Ｂ）に示すように二つのローラ２２、２３が一対の板ばね１９、２０から離れた状態にあり、ハンド６の回転時、ハンド６が定常状態から９０°回転する前において一対の板ばね１９、２０と当接を開始して板ばね１９、２０を弾性変形させ、ハンド６が９０°回転したとき図７（Ｃ）に示すように一対の板ばね１９、２０から十分大きな弾性復帰力（押圧力）を受けるよう動作する。これにより、バックラッシュを防止できハンド６にがたつきが発生しなくなる。上述した第１、第２のギヤバックラッシュ抑制機構は、いずれか一方のみ装備するようにしてもよいし、両方装備するようにしてもよい。
【００１６】
ハンド６の回転時、水平軸９が直線軌道上の定位置を維持しながらハンド６を回転させること、換言すると、第１アーム５及び第２アーム４を一切動かさないでハンド６のみを回転させることを積極的に除外するものではないが、ハンド６の回転時にガラス基板８が受ける風圧を考慮すると、水平軸９の直線軌道上の位置を変えながらハンド６を回転させること、換言すると、第１アーム５及び第２アーム４を動かしながらハンド６を回転させることの方が好ましい。この場合、図８に示すように、ガラス基板８の中心位置を直線軌道方向において定位置に維持するよう、第１アーム５及び第２アーム４の動作を制御する、換言すると、ハンド６の直線軌道方向における位置を制御するようにする。なお、このような制御は、図示しない制御回路による演算処理に基づいて行われる。
【００１７】
次に、上記のように構成されたスカラロボット１の一連の動作例を図９〜図１４に基づいて説明する。
【００１８】
まず、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、カセット２４内からガラス基板８を取り出すため、スカラロボット１をカセット２４に正対させる。次に、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、取り出したいガラス基板８の真下までハンド６を前進させ、ハンド６を上昇させてハンド６の上面６ａにガラス基板８を載せるとともに吸着する。次に、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ハンド６を図９（Ａ）、（Ｂ）と同じ位置まで後退させる。次に、反転機構７によりハンド６を反転させる。この反転の間、上述したように、ガラス基板８の中心位置を直線軌道方向において定位置に維持するよう、第１アーム５及び第２アーム４の動作が制御される、換言すると、ハンド６の直線軌道方向における位置が制御される。図１２（Ａ）、（Ｂ）は、この反転時、ガラス基板８が鉛直状態となったときのスカラロボット１の形態を示し、図１３（Ａ）、（Ｂ）は、ハンド６が反転終了したときのスカラロボット１の形態を示している。なお、この反転終了時のハンド６は、ガラス基板８への吸着力のみによってガラス基板８を保持している。その後、図１４に示すように、ハンド６を前進させ載置台２５の上にガラス基板８を載せる。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態に係るロボットハンド６の駆動装置は、薄型基板（ガラス基板８）を保持して移動可能なロボットハンド６の駆動装置であって、直線軌道（ハンド長手方向）と直交する水平軸９回りにロボットハンド６を回転させる反転機構７を備える。本実施形態によると、ロボット１のアーム４、５を屈状態にしたままでハンド６を反転させても薄型基板８とアーム４、５との干渉が発生しないため、フットプリントが縮小される。また、ハンド６をアーム４、５から近い高さ位置に設定しておいても、薄型基板８とアーム４、５との干渉を招くことなくハンド６を反転させることができるため、基板パスラインの上昇を防止することができる。
【００２０】
また、本実施形態は、薄型基板８を保持しているロボットハンド６を反転機構７によって回転させる間、薄型基板８の中心位置を直線軌道方向（ハンド長手方向）において定位置に維持するようロボットハンド６の直線軌道方向（ハンド長手方向）における位置を制御する。このため、ハンド６の回転時に薄型基板８が受ける風圧を減少させることができ、ハンド６の回転速度の増大を図ることができる。
【００２１】
また、ギヤバックラッシュ抑制機構（一対の板ばね１９、２０、ロータ部２１、ローラ２２、２３、コイルばね４１）を設けることにより、ハンド６が鉛直状態付近を通過するときのギヤ装置１４、１３のバックラッシュによるハンド６のがたつきを防止することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態はガラス基板８を搬送するロボットについて説明したが、ガラス基板８の代わりに半導体ウエハなど、その他の薄型基板を搬送するロボットにも容易に適用できることは言うまでもない。また、多関節ロボットにも適用可能である。
【００２３】
図１５（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の他の実施形態を示し、本実施形態は、従来公知のダブルアーム仕様のスカラロボット２６の上側のハンド２７に反転機構７を設けたものである。反転機構７は上述した実施形態と同様に構成され動作する。
【００２４】
また、図１６（Ａ）、（Ｂ）は、さらに他の実施形態を示し、本実施形態は、従来公知のダブルアーム仕様の直動型ロボット２８の上側のハンド２９に反転機構７を設けたものである。反転機構７は上述した実施形態と同様に構成され動作する。
【００２５】
図１５及び図１６から明らかなように、本発明は、ダブルアーム式ロボット２６、２８に対しても容易に適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によると、ハンドを反転させる際、フットプリントの縮小化を図ることができるとともに基板パスラインの上昇を防止することができる。また、ダブルアーム式ロボットに対しても容易に適用可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボットハンドの駆動装置が組み込まれたシングルアーム式スカラロボットの側面図である。
【図２】同スカラロボットの平面図である。
【図３】同スカラロボットの正面図である。
【図４】反転機構の正面から見た断面図である。
【図５】反転機構のハウジング内部の構成を示す平面図である。
【図６】反転機構の側面から見た断面図である。
【図７】ギヤバックラッシュ抑制機構の説明図である。
【図８】ハンド反転時のガラス基板の状態変位図である。
【図９】スカラロボットの一連の動作例を示す斜視図及び側面図である。
【図１０】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図及び側面図である。
【図１１】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図及び側面図である。
【図１２】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図及び側面図である。
【図１３】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図及び側面図である。
【図１４】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係るダブルアーム仕様のスカラロボットの斜視図及び正面図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施形態に係るダブルアーム仕様の直動型ロボットの斜視図及び正面図である。
【図１７】従来のスカラロボットの反転機構の問題点を示す斜視図である。
【図１８】同じく従来のスカラロボットの反転機構の問題点を示す側面図である。
【符号の説明】
４、５アーム
６ハンド（ロボットハンド）
７反転機構
８ガラス基板（薄型基板）
９水平軸
１９、２０一対の板ばね（ギヤバックラッシュ抑制機構）
２１ロータ部（ギヤバックラッシュ抑制機構）
２２、２３ローラ（ギヤバックラッシュ抑制機構）
４１コイルばね

Claims

薄型基板を保持して移動可能なロボットハンドの駆動装置であって、
ハンド長手方向と直交する水平軸回りに前記ロボットハンドを回転させる反転機構を備え、
前記薄型基板を保持しているロボットハンドを前記反転機構によって回転させる間、前記薄型基板の中心位置をハンド長手方向において定位置に維持するよう前記ロボットハンドのハンド長手方向における位置を制御する
ことを特徴とするロボットハンドの駆動装置。
前記水平軸にギヤバックラッシュ抑制機構が配設されることを特徴とする請求項１記載のロボットハンドの駆動装置。