JP4655228B2 - 多関節ロボットおよび多関節ロボットの移送方法 - Google Patents
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Description
従来の多関節ロボット1は、図5に示すように関節部3,4,5により回転可能に連結されて回転駆動源よる回転力を伝達し所望の動作をさせるアーム2を二組備えてなるもので、二組のアーム2に設けられる基端の関節部3の回転中心軸を上下(または軸方向)に配置するように構成されている。
多関節ロボット1は、二組のアーム2を備え、一方のアーム駆動型装置2を供給用、他方を取り出し用とし、ワーク9の供給動作と別のワーク9の取り出し動作とを同時に行うことを可能としている。
また、従来の多関節ロボット1は、アーム2によりワーク9を保持するハンド部8は図中矢印Xで示すワーク9の取り出し・供給方向に直線移動可能であるように構成される。
また、従来の多関節ロボット1は、アーム2が設けられている支持部材10を上下に移動させる移動部材11(以下、上下移動機構11と呼ぶ)を備えて、アーム2の上下位置を調整可能としている。また、上下移動機構11の台座13は回動可能に設けられ、多関節ロボット1を旋回して向きを変えられるようにしている。
さらに、本実施形態の多関節ロボット1では、図中矢印Yで示す方向、即ちハンド部8の移動方向と支持部材10の上下移動方向とのそれぞれに直交する方向に、台座13を基台14に対して移動可能に設けて上下移動機構11の位置を調整可能としている。
また、従来の多関節ロボット1に備えられる二組のアーム2は、例えば、複数の関節部を有するものであり、即ち多関節ロボット1は、水平多関節型ロボットとして構成される。本実施形態でのアーム2は、第一アーム6(以下、上腕6と呼ぶ)と、上腕6と連結される第二アーム7(以下、前腕7と呼ぶ)と、前腕7と連結されワーク9を保持するハンド部8とを備える。
上腕6の基端は、支持部材10に駆動軸を介して連結されて、回動可能な関節部3(以下、肩関節部3と呼ぶ)を構成する。この肩関節部3がアーム2の基端の関節部3となる。また、上腕6の先端と前腕7の基端とが駆動軸を介して連結されて、回動可能な関節部4(以下、肘関節部4と呼ぶ)を構成する。また、前腕7の先端とハンド部8とが駆動軸を介して連結されて、回動可能な関節部5(以下、ハンド関節部5と呼ぶ)を構成する。肩関節部3の回転中心軸が同軸上であるように、上下方向に対面するように配置する。
アーム2は、図示しない回転駆動源により肩関節部3と肘関節部4とハンド関節部5とを回動させて、ハンド部8をワーク取り出し・供給方向に移動させる。この際、アーム2では、その機構上、ハンド部8が一方向を向いて、上腕6と前腕7とを伸ばしきった伸長位置と、上腕6と前腕7とを折り畳んだ状態とした縮み位置との間を直線移動するように、伸縮動作を行う。
ここで、従来の多関節ロボット1では、図6に示すアーム2の縮み位置において、ハンド部8により保持されるワーク9の中心が、台座13の回転中心と一致するものとなるように設計されている。さらに、肩関節部4の回転中心と台座13の回転中心とをハンド部8の移動方向に対して直交方向にオフセットすることで台座13を回動させる際に多関節ロボット1の周囲に必要となる最小領域円15から肘関節部4やハンド部8が突出することがないようにして、多関節ロボット1の旋回半径を小さくすることができる。
しかしながら、従来の多関節ロボットのように大型化するロボットが搬送できる輸送機器の収納サイズにも限界があり、ロボット製造工場で1度組み立てたロボットを分解して配送するなどしていた。そのために、ロボットを使用する工場で再度組み立てる必要があり、そのために、工場に組立設備として大型のクレーンや生産設備が必要になるといった問題が生じていた。また、再度ロボットを組み立てるためには、ロボットの組立ができる組立員を派遣する必要があるとともに作業工数と作業時間が増加する問題も生じていた。このようなことは、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等を生産する工場では、工場の立ち上げ期間が長くなることになり、実質上、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等を生産ができないことから生産性が低下するといった問題が生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ロボットを分解するとなく移送でき、容易に設置できる多関節ロボットおよび多関節ロボットの移送方法を提供することを目的とする。
請求項1に記載の多関節ロボットは、台座と、前記台座に立設され第1ブロックと第2ブロックとを少なくとも有するコラムと、前記コラムに設けられ前記コラムに沿って移動する移動機構と、前記移動機構に連結された支持部材と、前記支持部材に支持され複数の関節を有するアームと、を有する多関節ロボットであって、前記移動機構が前記第1ブロック上に位置した状態で、前記第2ブロックを前記アーム側に横倒し状態にまで揺動可能となるように前記第1ブロックに連結する可動部材と、前記第2ブロックが前記横倒し状態となった状態で前記第2ブロックを固定する固定部材と、を有しているものである。
請求項2に記載の多関節ロボットは、前記第1ブロックは、前記移動機構が最下位置に位置した状態で前記第2ブロックが前記横倒し状態にまで揺動可能となるように構成されているものである。
請求項3に記載の多関節ロボットは、前記第2ブロックは、設置面に対して水平な状態で前記固定部材により固定されるものである。
請求項4に記載の多関節ロボットは、前記可動部材は、前記第1ブロックと前記第2ブロックとの前記アーム側面にそれぞれに取り付けられ、前記第1ブロックと前記第2ブロックとを揺動可能に連結する可動アングルにより形成されているものである。
請求項5に記載の多関節ロボットは、前記固定部材は、前記横倒し状態で、前記第1ブロックと前記第2ブロックとのそれぞれに連結され、前記第1ブロックと前記第2ブロックとを互いに固定する固定アングルにより形成されているものである。
請求項6に記載の多関節ロボットの移送方法は、台座と、前記台座に立設され第1ブロックと第2ブロックとを少なくとも有するコラムと、前記コラムに設けられ前記コラムに沿って移動する移動機構と、前記移動機構に連結された支持部材と、前記支持部材に支持され複数の関節を有するアームと、を有する多関節ロボットの移送方法であって、前記移動機構を前記第1ブロック上に移動させるステップと、前記移動機構が前記第1ブロック上に位置した状態で、前記第1ブロックと前記第2ブロックとを揺動可能に連結する可動部材を用いて前記第2ブロックを前記アーム側に揺動させて横倒し状態にするステップと、前記第2ブロックが前記横倒し状態で前記第2ブロックを固定部材により固定するステップと、前記第2ブロックが前記固定部材により固定された状態で、前記多関節ロボットを移送するステップと、を有しているものである。
請求項7に記載の多関節ロボットの移送方法は、前記移動機構を前記第1ブロック上に移動させるステップでは、前記移動機構を前記コラムの最下位置に移動させるものである。
また、請求項3から9に記載の発明によると、コラムが複数のコラムブロックから形成され、少なくとも1対の前記コラムブロック間の連結が外され、上部のコラムブロックが横倒しに形成された構造になり、多関節アームが前記コラムの最下位置に位置するように配置されたことから、大型化したロボットを輸送機器の収納サイズに収めることができるようになり、ロボット製造後のロボットを分解して配送したり、ロボットの設置場所で再度組み立てたりする必要がなくなり、設置するために時間を大幅に短縮できる。このことから、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等生産性が向上することが可能である。
また、請求項10および11に記載の発明によると、少なくとも1つのコラムブロックに対して上部のコラムブロックが横倒しにされた状態から上部のコラムブロックを垂直に立てるようにしたことから、容易にロボットの設置作業ができ、ロボットを設置する工場に組立設備として大型のクレーンや生産設備が不要になるとともに、ロボットの再組立を行うことがないので、特別な作業員を派遣することなく、設置作業ができる。このように簡易的にロボットの設置作業ができることから、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等を生産する工場では、工場の立ち上げ期間が短縮でき、実質上、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等の生産性を向上させることが可能である。
本発明の多関節ロボット1は、図示しないストッカの高層化に対応するために複数ブロックに分けられたコラム12が連結された構造となっている。このように各コラムブロック16を順次連結することで高層に対応した高さをもつ多関節ロボット1を形成している。本実施例では、4つのコラムブロック16が連結された構造となっている。各コラムブロック16の両端面は、コラムブロック16間が連結されるように嵌合構造となっており、さらに、リニアガイドからなる案内機構を精度良く配置するために図示しない位置決め穴を有し、位置決め冶具を用いて調整することで組み立てられる。
また、本発明の多関節ロボット1は、関節部3,4,5により回転可能に連結されて回転駆動源よる回転力を伝達し所望の動作をさせるアーム2を二組備えている。また、アーム2によりワーク9を保持するハンド部8は図中矢印Xで示すワーク9の取り出し・供給方向に直線移動可能であるように構成される。また、二組のアーム2に設けられる基端の関節部3の回転中心軸の関係は、図2に示すように、上アーム21の基端の関節部3に対してハンド部8の移動方向にずれるように下アーム22の基端の関節部3が配置するように構成されている。
また、アーム2が設けられている支持部材10を上下に移動させる上下移動部材11を備えて、アーム2の上下位置を調整可能としている。また、上下移動機構11の台座13は回動可能に設けられ、多関節ロボット1を旋回して向きを変えられるようにしている。ここで、上下移動機構11は、ハンド部8の移動方向と同方向に配置され、支持部材10は上下駆動機構11からハンド部8の移動方向に対して直交する方向に突出し、アーム2の基端の関節部3に連結されている。また、下アーム22に連結する支持部材10は、アーム2が上下移動機構11により下方へ移動した際に、台座13に干渉しないように図2に示すようにハンド部8の移動方向にオフセットした形状を形成している。
本発明が特許文献1と異なる部分は、コラムが複数個のコラムブロックが連結されて構成された部分である。
上腕6の基端は、支持部材10に駆動軸を介して連結されて、回動可能な肩関節部3を構成する。この肩関節部3がアーム2の基端の関節部3となる。また、上腕6の先端と前腕7の基端とが駆動軸を介して連結されて、回動可能な肘関節部4を構成する。また、前腕7の先端とハンド部8とが駆動軸を介して連結されて、回動可能なハンド関節部5を構成する。
アーム2は、図示しない回転駆動源により肩関節部3と肘関節部4とハンド関節部5とを回動させて、ハンド部8をワーク取り出し・供給方向に移動させる。この際、アーム2では、その機構上、ハンド部8が一方向を向いて、上腕6と前腕7とを伸ばしきった伸長位置と、上腕6と前腕7とを折り畳んだ状態とした縮み位置との間を直線移動するように、伸縮動作を行う。
また、2つのアーム2は、コラム12の最下位置に下降され、ハンド部8が上腕6と前腕7とを折り畳んだ状態とした縮み位置になるように移動されて配置された状態である。
このようにすることで、多関節ロボット1の高さが低くなるように形成され、移送されるものである。
多関節ロボットの移送状態形成方法について図4を用いて以下に説明する。
まず、2つのアーム2のハンド部8が上腕6と前腕7とを折り畳んだ状態とした縮み位置になるように移動する。
次に、2つのアーム2がコラム12の最下位置になるように移動する。
次に、可動アングル17をコラム12が倒れる方向の面にねじにより締結する。
次に、回転冶具19を最下部のコラムブロック16に取り付ける。
次に、滑車を備えたコラムブロック支え冶具20を倒されるコラムブロックに取り付ける。
次に、ワイヤー操作装置23を配置し、ワイヤー24を回転冶具19とコラムブロック支え冶具20の滑車間を通して循環させる。
次に、コラムブロック16を連結していたねじ等を取り外す。
次に、ワイヤー操作装置23を稼動させ、上部のコラムブロック16が設置面26に対して水平になる位置まで徐々にワイヤー22を送り出す。
次に、図3に示すように上部のコラムブロック16が設置面26に対して水平になったところで、固定アングル18をコラムブロック16内部が外気に曝露されないように蓋をするようにねじ等で締結する。
以上の順序でロボット操作及びコラム構造を形成することで移送準備が完了する。
また、設置する場合は、上記した移送状態形成方法の逆の手順にそって行うことでコラムブロックを垂直に起こすことができる。
2 アーム
21 上アーム
22 下アーム
3 肩関節部
4 肘関節部
5 ハンド関節部
6 上腕
7 前腕
8 ハンド部
9 ワーク
10 支持部材
11 上下移動機構
12 コラム
13 台座
14 基台
16 コラムブロック
17 可動アングル
18 固定アングル
19 回転冶具
20 コラムブロック支え冶具
23 ワイヤー操作装置
24 ワイヤー
25 取付穴
26 設置面
Claims (7)
- 台座と、前記台座に立設され第1ブロックと第2ブロックとを少なくとも有するコラムと、前記コラムに設けられ前記コラムに沿って移動する移動機構と、前記移動機構に連結された支持部材と、前記支持部材に支持され複数の関節を有するアームと、を有する多関節ロボットであって、
前記移動機構が前記第1ブロック上に位置した状態で、前記第2ブロックを前記アーム側に横倒し状態にまで揺動可能となるように前記第1ブロックに連結する可動部材と、
前記第2ブロックが前記横倒し状態となった状態で前記第2ブロックを固定する固定部材と、を有している
ことを特徴とする多関節ロボット。 - 前記第1ブロックは、前記移動機構が最下位置に位置した状態で前記第2ブロックが前記横倒し状態にまで揺動可能となるように構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の多関節ロボット。 - 前記第2ブロックは、設置面に対して水平な状態で前記固定部材により固定される
ことを特徴とする請求項1または2記載の多関節ロボット。 - 前記可動部材は、前記第1ブロックと前記第2ブロックとの前記アーム側面にそれぞれに取り付けられ、前記第1ブロックと前記第2ブロックとを揺動可能に連結する可動アングルにより形成されている
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の多関節ロボット。 - 前記固定部材は、前記横倒し状態で、前記第1ブロックと前記第2ブロックとのそれぞれに連結され、前記第1ブロックと前記第2ブロックとを互いに固定する固定アングルにより形成されている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の多関節ロボット。 - 台座と、前記台座に立設され第1ブロックと第2ブロックとを少なくとも有するコラムと、前記コラムに設けられ前記コラムに沿って移動する移動機構と、前記移動機構に連結された支持部材と、前記支持部材に支持され複数の関節を有するアームと、を有する多関節ロボットの移送方法であって、
前記移動機構を前記第1ブロック上に移動させるステップと、
前記移動機構が前記第1ブロック上に位置した状態で、前記第1ブロックと前記第2ブロックとを揺動可能に連結する可動部材を用いて前記第2ブロックを前記アーム側に揺動させて横倒し状態にするステップと、
前記第2ブロックが前記横倒し状態で前記第2ブロックを固定部材により固定するステップと、
前記第2ブロックが前記固定部材により固定された状態で、前記多関節ロボットを移送するステップと、を有している
ことを特徴とする多関節ロボットの移送方法。 - 前記移動機構を前記第1ブロック上に移動させるステップでは、前記移動機構を前記コラムの最下位置に移動させる
ことを特徴とする請求項6記載の多関節ロボットの移送方法。
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