JP5013083B2 - Substrate transfer robot with collision torque buffering mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、ロボットアームが周囲の機器と衝突したときに、その際の衝撃を緩衝させる衝突トルク緩衝機構を備えた基板搬送ロボットに関する。   The present invention relates to a substrate transfer robot provided with a collision torque buffering mechanism for buffering an impact when a robot arm collides with surrounding equipment.

半導体製造や液晶パネル製造において、ウェハや液晶ガラス基板といった基板を所望の位置に搬送するために、従来から基板搬送ロボットが使用されている。この基板搬送ロボットは、基板を搭載するハンド部と、ハンド部を動かすアーム部と、アーム部を旋回させる旋回部などから構成され、各部を連結する関節部の相対回転によって、昇降(上下)動作、回転動作、伸縮動作が可能である。基板搬送ロボットの各部の動作には、通常、回転型のサーボモータが使用されている。
そして、サーボモータの出力軸に減速機が取り付けられ、モータから高いトルクを得ながら各部の動作を実現している。基板搬送ロボットは、ロボットコントローラに接続される教示装置を介して基板の搬送位置が教示され、以後、その教示された搬送位置間を繰り返し動作して基板を搬送する。例えば、基板が挿入されているカセットから基板を取り出して、再び別のカセットに移載したり、或いは基板を製造装置側や目的の場所へと搬送する。
一方、半導体製造や液晶パネル製造の製造装置においては、スループット向上、装置の省フットプリント化が要求されているため、基板搬送ロボットは必要最小限の動作範囲において、基板の高速搬送を行うことが求められている。
このような状況におかれた基板搬送ロボットは、作業者が教示する際に、教示する搬送位置を間違ったり、操作ミスなどすることがあり、特にロボットのハンドが周囲の機器(カセットなど)に衝突してしまうことが多くあった。
また、教示する時以外の、いわゆる通常動作時でも、周囲の機器の動作とタイミングが合わずに衝突が発生したり、ロボット自体の誤動作で同様な衝突が発生することがあった。衝突が発生すると、その衝突力がハンドを介してロボットのアームに直接伝わってしまい、モータの減速機を破損させてしまうので、その交換の場合モータや減速機はアームのカバーに覆われているため交換するのに煩雑な作業が行われることとなった。
このように、ハンドとハンドを回転可能に支持するアームのフランジとが直接接続されていて、これらの間で相対回転が出来なかったために、ハンドの衝突時に発生したトルクを緩衝できなかった。
そこで、障害物との衝突に際しての衝撃を十分に緩和でき、ロボットアームと障害物の双方の機械的損傷を最小限に抑制し得る衝突防止機能を備えたロボットがこれまで開発されてきた(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−278081号公報
In semiconductor manufacturing and liquid crystal panel manufacturing, a substrate transfer robot has been conventionally used to transfer a substrate such as a wafer or a liquid crystal glass substrate to a desired position. This substrate transfer robot is composed of a hand portion for mounting a substrate, an arm portion for moving the hand portion, a turning portion for turning the arm portion, and the like, and is moved up and down (up and down) by relative rotation of joint portions connecting the respective portions. Rotation and expansion / contraction operations are possible. For the operation of each part of the substrate transfer robot, a rotary servo motor is usually used.
A reduction gear is attached to the output shaft of the servo motor, and the operation of each part is realized while obtaining high torque from the motor. The substrate transfer robot is taught a substrate transfer position via a teaching device connected to the robot controller, and thereafter, the substrate transfer robot repeatedly operates between the taught transfer positions to transfer the substrate. For example, the substrate is taken out from a cassette in which the substrate is inserted and transferred again to another cassette, or the substrate is transported to the manufacturing apparatus side or a target location.
On the other hand, in manufacturing apparatuses for semiconductor manufacturing and liquid crystal panel manufacturing, it is required to improve throughput and reduce the footprint of the apparatus. Therefore, the substrate transfer robot can transfer the substrate at a high speed within the minimum required operating range. It has been demanded.
A substrate transfer robot placed in such a situation may cause an incorrect transfer position or an operation error when an operator teaches, and the robot's hand may be placed on surrounding equipment (such as a cassette). There were many collisions.
Further, even during the so-called normal operation other than when teaching, a collision may occur without matching the timing of the operation of surrounding equipment, or a similar collision may occur due to a malfunction of the robot itself. When a collision occurs, the collision force is directly transmitted to the robot arm through the hand, and the motor speed reducer is damaged. In the case of replacement, the motor and speed reducer are covered with the arm cover. For this reason, complicated work is required for replacement.
As described above, the hand and the flange of the arm that supports the hand so as to be rotatable are directly connected, and the relative rotation cannot be performed between them. Therefore, the torque generated when the hand collides cannot be buffered.
Therefore, a robot having a collision prevention function that can sufficiently reduce the impact at the time of collision with an obstacle and can minimize mechanical damage to both the robot arm and the obstacle has been developed (for example, , See Patent Document 1).
JP-A-6-278081

特許文献1記載のロボットはそのロボットアームの外側に触感スリーブを弾性結合し、この触感スリーブのロボットアームに対する複数箇所の支持部に応力の発生を検出して応力信号を出力する複数の応力センサをそれぞれ取り付け、各応力センサにアーム位置制御装置を接続して成るものである。そして、応力センサからの応力信号に基づいて衝突の有無と衝突の方向とを検出し、アーム位置制御装置がこの衝突検出信号に基づいて触感スリーブに生じた応力の方向とは逆方向にロボットアームを位置制御するというものである。   In the robot described in Patent Document 1, a tactile sleeve is elastically coupled to the outside of the robot arm, and a plurality of stress sensors for outputting stress signals by detecting the occurrence of stress at a plurality of support portions of the tactile sleeve with respect to the robot arm are provided. Each is attached and an arm position control device is connected to each stress sensor. Then, the presence / absence of the collision and the direction of the collision are detected based on the stress signal from the stress sensor, and the arm position control device detects the robot arm in the direction opposite to the direction of the stress generated in the tactile sleeve based on the collision detection signal. The position is controlled.

しかしながら、特許文献1記載のロボットが備えている衝突防止機能のものは、衝突防止の検知のためにロボットアームの外側にわざわざ中空円筒状の触感スリーブを特設するものであり、これによってロボットアームの周りが逆に嵩張ってしまい、本来のロボットアームだけであれば衝突しなかったものが、この触感スリーブがあるために衝突と検知してしまう無駄な衝突を誘発してしまうという欠点があった。
そこで本発明は、ロボットアームの周りが何ら嵩張らないでしかもハンドが衝突した際に発生する衝撃力を逃がす機構(衝突トルク緩衝機構)を有し、かつ衝突があったことを検知することのできる衝突防止装置を提供することで、アーム側への力の伝達を緩衝させ、ロボットの減速機を保護し、周辺装置やハンドの損傷を軽減させることを目的とする。
However, the collision prevention function of the robot described in Patent Document 1 has a special purpose of providing a hollow cylindrical tactile sleeve outside the robot arm for collision prevention detection. The surroundings are conversely bulky, and there was a drawback that what was not collided with only the original robot arm would induce a useless collision that would be detected as a collision because of this tactile sleeve .
Therefore, the present invention has a mechanism (collision torque buffering mechanism) that releases the impact force generated when the hand collides without any bulkiness around the robot arm, and can detect that a collision has occurred. It is an object of the present invention to provide a collision prevention device that buffers force transmission to the arm side, protects a robot speed reducer, and reduces damage to peripheral devices and hands.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の基板搬送ロボットの発明は、基板を搭載するハンドと、前記ハンドを先端で回転可能に支持する水平多関節アームと、を備える基板搬送ロボットにおいて、
前記ハンドと前記アームの先端との間にあって、前記ハンドに固定されるハンド側フランジ部と、前記アームの先端に固定されるとともに、正常動作時は一定の摩擦力によって前記ハンド側フランジ部と相対的に回転しないよう前記ハンド側フランジ部を保持するアーム側フランジとから成り、前記ハンドの衝突時の衝突回転トルクが前記摩擦力を超えたとき、前記ハンド側フランジ部と前記アーム側フランジ部とが滑り出す衝突トルク緩衝機構を備え
前記ハンド側フランジ部には、水平方向に広がる平板状の鍔部が周方向に沿って形成されており、
前記アーム側フランジ部は、前記鍔部を垂直方向から挟持することにより前記鍔部との間で前記摩擦力を生じさせるとともに、前記鍔部の周囲に封止部材を設けて前記鍔部の周囲に潤滑剤を充填かつ封止し、
前記鍔部と前記アーム側フランジ部との材質が異なるもので形成されたことを特徴としている。
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の基板搬送ロボットにおいて、前記鍔部は、真鍮で構成され、前記アーム側フランジ部は、ステンレス系部材で構成することを特徴としている。
また、請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の基板搬送ロボットにおいて、前記ハンド側フランジ部の水平方向における外周側に設けられ、光軸が当該水平方向を向いているセンサと、前記アーム側フランジ部の水平方向における外周側に設けられ、前記センサに対向するよう設けられた検知板と、を備え、前記第ハンド側フランジ部と前記アーム側フランジ部とが滑り出したとき、前記センサが前記検知板を検知して、前記ハンド側フランジ部と前記アーム側フランジ部との相対的な回転の発生を検知し、その検知信号をロボットコントローラへ送出することを特徴としている。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention of the substrate transfer robot according to claim 1 is a substrate transfer robot comprising: a hand that mounts a substrate; and a horizontal articulated arm that rotatably supports the hand at a tip.
A hand side flange portion fixed between the hand and the tip of the arm and fixed to the hand, and fixed to the tip of the arm, and relative to the hand side flange portion by a constant frictional force during normal operation. It consists of a arm side flange portion for holding the hand-side flange portion so as not to rotate, when the collision torque at the time of collision of the hand exceeds the frictional force, the hand-side flange portion and the arm-side flange portion DOO comprises a collision torque cushioning mechanism slipping,
The hand-side flange portion is formed with a flat plate-shaped flange portion extending in the horizontal direction along the circumferential direction,
The arm-side flange portion generates the frictional force with the flange portion by sandwiching the flange portion from the vertical direction, and a sealing member is provided around the flange portion to surround the flange portion. Fill and seal with lubricant,
The collar portion and the arm-side flange portion are formed of different materials .
According to a second aspect of the present invention, in the substrate transfer robot according to the first aspect, the collar portion is made of brass, and the arm side flange portion is made of a stainless steel member .
According to a third aspect of the present invention, in the substrate transfer robot according to the first or second aspect, the sensor is provided on the outer peripheral side in the horizontal direction of the hand side flange portion, and the optical axis faces the horizontal direction, A detection plate provided on an outer peripheral side in the horizontal direction of the arm side flange portion and provided to face the sensor, and when the hand side flange portion and the arm side flange portion slide out, A sensor detects the detection plate, detects the relative rotation of the hand side flange portion and the arm side flange portion, and sends the detection signal to a robot controller .

請求項1および2記載の発明によると、基板搬送ロボットのように狭い空間で高速で基板を搬送する装置において、ハンドが他の機器と衝突しても、一定以上の衝撃の場合のみハンドがアームに対してすべるよう構成されるから、衝突時のトルクを緩衝でき、アームを駆動するサーボモータの減速機を破損させることがない。また、ハンド自体の損傷も軽減できる。
また、ハンド側とアーム側のフランジが滑り出す一定のトルクを安定したものにすることができる。
また、ハンドがアームに対して滑っても、ハンド側フランジ部とアーム側フランジ部との材質が異なるので、いわゆるかじりつき(焼きつき)が防止できる。 また、請求項3記載の発明によると、ハンドがアームに対して滑り出したことをコントローラで検知できるので、ロボットをコントローラ側で停止させることができ、それ以上のハンドの損傷を回避できる。
According to the first and second aspects of the invention, in the apparatus for transporting a substrate at a high speed in a narrow space such as a substrate transport robot, even if the hand collides with another device, the hand is armed only when a certain impact or more occurs. Therefore, the torque at the time of collision can be buffered, and the speed reducer of the servo motor that drives the arm is not damaged. In addition, damage to the hand itself can be reduced.
Further, it is possible to stabilize a constant torque at which the flanges on the hand side and the arm side slide.
Also, slips against hand arm, the material of the hand-side flange portion and the arm-side flange are different, the so-called and bite (burn) can be prevented. According to the third aspect of the present invention, since the controller can detect that the hand has started sliding on the arm, the robot can be stopped on the controller side, and further damage to the hand can be avoided.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の衝突トルク緩衝機構10を備えた基板搬送ロボット20の側面図を示している。基板搬送ロボット20は、ロボットコントローラ29に接続されてその動作が制御される。また、ロボット20はフロアなどに基台21を介して固定されている。基台21には、第1垂直アーム22の一端がC1軸を中心として回転可能に支持されている。C1軸には図示しないサーボモータと減速機とが収容されていて、第1垂直アーム22を回転させる。第1垂直アーム22の他端には、C2軸を中心として第2垂直アーム23の一端が回転可能に支持されている。C2軸にも図示しないサーボモータと減速機とが収容されていて、第2垂直アーム23を回転させる。第2垂直アーム23の他端には、旋回胴基台34がC3軸を中心として回転可能に支持されている。旋回胴基台34には旋回胴25がθ軸を中心に旋回可能に支持されている。旋回胴25は図示しないモータによってθ軸にて旋回動作する。
一方、第2垂直アーム23と第1垂直アーム22とに沿うようにリンクバーが備えられ、リンク機構24が構成されている。リンク機構24の先端は旋回胴基台34に接続されている。これにより、第1垂直アーム22と第2垂直アーム23の姿勢に関わらず、旋回胴25は常に一定の姿勢を保つことができ、第1垂直アーム22と第2垂直アーム23の回転動作によって旋回胴25はZ方向に昇降(上下)動作が可能である。
FIG. 1 shows a side view of a substrate transfer robot 20 provided with a collision torque buffering mechanism 10 of the present invention. The substrate transfer robot 20 is connected to the robot controller 29 and its operation is controlled. The robot 20 is fixed to a floor or the like via a base 21. One end of the first vertical arm 22 is supported on the base 21 so as to be rotatable about the C1 axis. A servo motor and a speed reducer (not shown) are accommodated on the C1 axis, and the first vertical arm 22 is rotated. On the other end of the first vertical arm 22, one end of the second vertical arm 23 is rotatably supported around the C2 axis. A servo motor and a speed reducer (not shown) are also accommodated in the C2 axis, and the second vertical arm 23 is rotated. On the other end of the second vertical arm 23, a swivel trunk base 34 is supported so as to be rotatable about the C3 axis. A swivel drum 25 is supported on the swivel drum base 34 so as to be rotatable around the θ axis. The swivel drum 25 is swung around the θ axis by a motor (not shown).
On the other hand, a link bar is provided along the second vertical arm 23 and the first vertical arm 22 to form a link mechanism 24. The distal end of the link mechanism 24 is connected to the revolving trunk base 34. As a result, regardless of the postures of the first vertical arm 22 and the second vertical arm 23, the revolving barrel 25 can always maintain a constant posture, and the revolving motion of the first vertical arm 22 and the second vertical arm 23 turns. The body 25 can move up and down (up and down) in the Z direction.

図2は図1におけるAから見た部分図である。
図2において、L側とR側、すなわち図で左右に計2組の水平多関節アームが旋回胴25の上面に備えられている。代表してL側(左側)の水平多関節アームの構成を説明するが、基本構成はR側も同等なので、R側の構成説明は省略する。
なお、図中番号のL、Rの添え字がそれぞれ左側、右側を表しているので、以後、特に添え字を付さずに記載する場合は、左右を区別していないものとする。
旋回胴25には、31L軸を中心として第1水平アーム26Lの一端が水平方向において回転可能に支持されている。また、図1のように、第1水平アーム26Lの他端には、33L軸を中心として第2水平アーム27Lの一端が水平方向において回転可能に支持されている。第1水平アーム26L及び第2水平アーム27Lの内部には、図示しないベルトが張架されていて、図示しないサーボモータ及び減速機の回転により、31L軸及び33L軸を中心としてそれぞれのアームが同時に回転する。第2水平アーム27Lの他端には、アーム先端フランジ11が32L軸を中心として回転可能に支持されている。
さらに、アーム先端フランジ11には、本発明の衝突トルク緩衝機構10の一端が固定されていて、その他端にハンド28Lが固定されている。ハンド28Lには基板61aが搭載される。第1水平アーム26及び第2水平アーム27が回転したとき、アーム先端フランジ11は各アームに対して相対的に回転し、その回転角度を維持するよう構成されているので、衝突トルク緩衝機構10及びハンド28は、その姿勢を維持したまま、図1においてX方向(左右方向)に伸縮動作する。
FIG. 2 is a partial view seen from A in FIG.
In FIG. 2, two sets of horizontal articulated arms in total are provided on the upper surface of the revolving drum 25 on the L side and the R side, that is, on the left and right sides in the figure. The configuration of the horizontal articulated arm on the L side (left side) will be described as a representative, but the basic configuration is the same on the R side, so the description of the configuration on the R side is omitted.
In addition, since the subscripts of the numbers L and R in the drawing represent the left side and the right side, respectively, in the following description, it will be assumed that the left and right are not distinguished when not described.
One end of the first horizontal arm 26L is supported on the revolving drum 25 so as to be rotatable in the horizontal direction about the 31L axis. As shown in FIG. 1, one end of the second horizontal arm 27L is supported on the other end of the first horizontal arm 26L so as to be rotatable in the horizontal direction about the 33L axis. A belt (not shown) is stretched inside the first horizontal arm 26L and the second horizontal arm 27L, and the respective arms around the 31L axis and the 33L axis are simultaneously rotated by rotation of a servo motor and a speed reducer (not shown). Rotate. At the other end of the second horizontal arm 27L, the arm tip flange 11 is supported so as to be rotatable about the 32L axis.
Further, one end of the collision torque buffer mechanism 10 of the present invention is fixed to the arm tip flange 11, and a hand 28L is fixed to the other end. A substrate 61a is mounted on the hand 28L. When the first horizontal arm 26 and the second horizontal arm 27 rotate, the arm tip flange 11 rotates relative to each arm and maintains the rotation angle. And the hand 28 expands and contracts in the X direction (left-right direction) in FIG. 1 while maintaining its posture.

基板搬送ロボット20は、以上で説明した構成及びその動作によって、コントローラ29に予め記憶された教示位置(搬送位置)を再現することで、基板61をハンド28に搭載しながら所望の位置へと搬送する。
しかしながら、上述したように、基板搬送ロボット20に対して教示作業を行う際など、ハンド28を周囲の機器と衝突させてしまうと、第1水平アーム26及び第2水平アーム27を駆動するサーボモータの減速機、或いは旋回胴25を駆動するサーボモータの減速機にとって、出力側から無理に回転させられてしまうため、このとき減速機が破損してしまう。
そこで、本発明では、アーム先端フランジ11とハンド28との間に、衝突トルク緩衝機構10を設けている。以下、この衝突トルク緩衝機構10について詳細に説明する。
The substrate transport robot 20 transports the substrate 61 to a desired position while mounting the substrate 61 on the hand 28 by reproducing the teaching position (transport position) stored in advance in the controller 29 by the configuration and operation described above. To do.
However, as described above, when the teaching operation is performed on the substrate transfer robot 20, the servo motor that drives the first horizontal arm 26 and the second horizontal arm 27 when the hand 28 collides with surrounding devices. In this case, the reduction gear of this type or the reduction gear of the servo motor that drives the swivel drum 25 is forcibly rotated from the output side, so that the reduction gear is damaged at this time.
Therefore, in the present invention, the collision torque buffering mechanism 10 is provided between the arm tip flange 11 and the hand 28. Hereinafter, the collision torque buffer mechanism 10 will be described in detail.

図3は本発明の衝突トルク緩衝機構を説明する図で、(a)は上面図、(b)は側面図で、衝突トルク緩衝機構に係る部分のみ断面図で示し、(c)は検知版をセンサ側から見た図である。
図において、10は本発明に係る衝突トルク緩衝機構で、この衝突トルク緩衝機構10は、概ね、アーム側フランジ部51とハンド側フランジ部52と滑り検知機構40とから構成される。
3A and 3B are diagrams for explaining the collision torque buffering mechanism of the present invention. FIG. 3A is a top view, FIG. 3B is a side view, only a portion related to the collision torque buffering mechanism is shown in a sectional view, and FIG. It is the figure which looked at from the sensor side.
In the figure, reference numeral 10 denotes a collision torque buffering mechanism according to the present invention. The collision torque buffering mechanism 10 is generally composed of an arm side flange portion 51, a hand side flange portion 52, and a slip detection mechanism 40.

アーム側フランジ部51は、アーム先端側フランジ11に対してネジ11aによって一端が固定されるアーム側Aフランジ12と、そのアーム側Aフランジ12の他端に対してネジ14で固定されるアーム側Bフランジ13と、から構成されている。いずれのフランジもリング状のフランジである。
ハンド側フランジ部52は、ハンド28に対してネジ19によって一端が固定されるハンド側Bフランジ16と、そのハンド側Bフランジ16の他端に対してネジ18で固定されるハンド側Aフランジ15と、から構成されている。いずれのフランジもリング状のフランジである。
アーム側Aフランジ12は、アーム側Bフランジ13との間にハンド側Aフランジ15の鍔部を狭持している。具体的には、アーム側Aフランジ12の内周側に突出した鍔の上面と、アーム側Bフランジ13の内周側の下面とで、ハンド側Aフランジ15の外周側に突出した鍔部を狭持している。
また、アーム側Aフランジ12とアーム側Bフランジ13との接触面であって、ネジ14の内側にあたる部分にOリング17aが狭持されている。また、アーム側Bフランジ13の内周面と、ハンド側Aフランジ15の鍔部上側の外周面との間にも同様にOリングが狭持されている。また、アーム側Aフランジ12の内周側に突出した鍔の上面と、ハンド側Aフランジ15の下面との間にも同様にOリングが狭持されている。そして、これらOリング17a〜17cで囲まれた微小な隙間の空間に、潤滑剤(グリース)が充填されている。
以上の構成によって、アーム側フランジ部51とハンド側フランジ部52は、アーム側Aフランジ12とアーム側Bフランジ13とがハンド側Aフランジ15の鍔部を狭持しているので、この狭持部分の摩擦力によって相対的に回転しない状態を保持している。しかし、アーム側フランジ部51とハンド側フランジ部52とが一定のトルク以上で相対的に回転する力を受けたとき、潤滑剤の作用によって回転する(滑る)ようになっている。
この滑り出すトルクは、水平アームを駆動するサーボモータの減速機が耐えうるトルク未満であり、かつ水平アームが動作したり、旋回胴が動作する際に、慣性力によって受ける回転トルクですべらないよう、それ以上に予め調節する。
この一定のトルクの再現性を保つためには、摩擦力を保持する各フランジ面の面精度を一定値まで向上させ、潤滑剤の量を調整する。また、滑ったときの、いわゆるかじりを防止するため、アーム側Aフランジ12とアーム側Bフランジ13のフランジの材質と、ハンド側Aフランジ15のフランジの材質を異なるもので構成する。ここでは、アーム側Aフランジ12とアーム側Bフランジ13のフランジの材質をステンレス系のもので、ハンド側Aフランジ15を真鍮で、それぞれ製作している。
The arm side flange 51 includes an arm side A flange 12 whose one end is fixed to the arm distal end side flange 11 by a screw 11 a and an arm side which is fixed to the other end of the arm side A flange 12 by a screw 14. B flange 13. Both flanges are ring-shaped flanges.
The hand side flange portion 52 includes a hand side B flange 16 whose one end is fixed to the hand 28 by a screw 19 and a hand side A flange 15 which is fixed to the other end of the hand side B flange 16 by a screw 18. And is composed of. Both flanges are ring-shaped flanges.
The arm side A flange 12 holds the flange portion of the hand side A flange 15 between the arm side A flange 15 and the arm side B flange 13. Specifically, the flange portion protruding to the outer peripheral side of the hand side A flange 15 is formed by the upper surface of the flange protruding to the inner peripheral side of the arm side A flange 12 and the lower surface of the inner peripheral side of the arm side B flange 13. Hold it.
Further, an O-ring 17 a is sandwiched between the contact surfaces of the arm-side A flange 12 and the arm-side B flange 13 and corresponding to the inside of the screw 14. Similarly, an O-ring is sandwiched between the inner peripheral surface of the arm side B flange 13 and the outer peripheral surface of the hand side A flange 15 above the collar portion. Similarly, an O-ring is also sandwiched between the upper surface of the collar protruding to the inner peripheral side of the arm side A flange 12 and the lower surface of the hand side A flange 15. Then, a lubricant (grease) is filled in a space of a minute gap surrounded by the O-rings 17a to 17c.
With the above configuration, the arm-side flange portion 51 and the hand-side flange portion 52 are sandwiched between the arm-side A flange 12 and the arm-side B flange 13 because the arm-side flange 15 holds the flange portion of the hand-side A flange 15. The state which does not rotate relatively by the frictional force of the part is maintained. However, when the arm-side flange portion 51 and the hand-side flange portion 52 receive a relatively rotating force with a certain torque or more, they rotate (slide) by the action of the lubricant.
This slipping torque is less than the torque that the speed reducer of the servo motor that drives the horizontal arm can withstand, and when the horizontal arm operates or the swivel cylinder operates, do not slip with the rotational torque received by the inertial force. Pre-adjust further.
In order to maintain the reproducibility of this constant torque, the surface accuracy of each flange surface holding the frictional force is improved to a constant value, and the amount of lubricant is adjusted. Further, in order to prevent so-called galling when slipping, the material of the flanges of the arm side A flange 12 and the arm side B flange 13 and the material of the flange of the hand side A flange 15 are different. Here, the material of the flanges of the arm side A flange 12 and the arm side B flange 13 is made of stainless steel, and the hand side A flange 15 is made of brass.

滑り検知機構40は、ハンド側Bフランジ16の外周部に一端が固定されたセンサ支持部材41と、センサ支持部材41の他端に固定されたセンサ42と、アーム側Aフランジ12の外周側に一端が固定された検知板支持部材44と、検知板支持部材44の他端に固定された検知板43とから構成される。
センサ42は反射式光ファイバーセンサである。このセンサ42の光軸が検知板43にあたるよう、センサ42の出力側先端と検知版43とが対向している。検知版43をセンサ42側から見た図が図3(c)である。検知板43には、長穴形状の貫通穴43bが形成されているが、その中央に微小な幅のブリッジ43aが残されるよう形成されている。そして、センサ42の光線が、このブリッジ43aにあたって反射し、センサ42が常時ONの状態になるように調整されている。一方センサ42の光線がこのブリッジ43aを外れると、貫通穴43bによって反射光がセンサ側に戻らず、センサはOFFとなる。センサ42のケーブルは図示しないアンプへと接続され、その信号はロボットコントローラ29へと入力される。センサ42がOFFとなったとき、基板搬送ロボット20は減速停止を行うように設定されている。
なお、滑り検知機構40は、図3(b)のようにセンサ42の光軸が水平方向を向くように構成することで、ハンド28とアーム先端フランジ11との間に設けられても、衝突トルク緩衝機構10が薄く構成できるようになっている。
The slip detection mechanism 40 includes a sensor support member 41 having one end fixed to the outer peripheral portion of the hand side B flange 16, a sensor 42 fixed to the other end of the sensor support member 41, and an outer periphery side of the arm side A flange 12. The detection plate support member 44 is fixed at one end, and the detection plate 43 is fixed at the other end of the detection plate support member 44.
The sensor 42 is a reflective optical fiber sensor. The output side tip of the sensor 42 and the detection plate 43 face each other so that the optical axis of the sensor 42 hits the detection plate 43. FIG. 3C shows the detection plate 43 viewed from the sensor 42 side. The detection plate 43 is formed with a long hole-shaped through hole 43b, and a bridge 43a having a very small width is formed at the center thereof. The light beam of the sensor 42 is reflected by the bridge 43a, and the sensor 42 is adjusted so as to be always ON. On the other hand, when the light beam of the sensor 42 comes off the bridge 43a, the reflected light does not return to the sensor side by the through hole 43b, and the sensor is turned off. The cable of the sensor 42 is connected to an amplifier (not shown), and the signal is input to the robot controller 29. When the sensor 42 is turned off, the substrate transfer robot 20 is set to decelerate and stop.
The slip detection mechanism 40 is configured so that the optical axis of the sensor 42 faces in the horizontal direction as shown in FIG. 3B, so that even if it is provided between the hand 28 and the arm tip flange 11, it does not collide. The torque buffer mechanism 10 can be made thin.

以上で構成された衝突トルク緩衝機構10は、基板搬送ロボット20の教示時などにハンド28が周囲の機器に衝突した場合、この衝突時に衝突トルク緩衝機構10にかかる衝突トルクが、アーム側フランジ部51とハンド側フランジ部52の摩擦による保持力以上のものとなれば、アーム側フランジ部51とハンド側フランジ部52とは互いに滑り出すので、この場合、ハンド28側のハンド側フランジ部52が、ハンド28とともにアーム側フランジ部51に対して滑り出す。このとき、滑り検知機構40は、センサ42の光軸が検知版43のブリッジ43aからずれるので、センサの反射光が戻らず、センサはOFFとなる。そしてセンサOFFをロボットコントローラ29が検知すると、基板搬送ロボット20を減速停止させる。   The collision torque buffering mechanism 10 configured as described above is configured so that when the hand 28 collides with surrounding equipment during teaching of the substrate transfer robot 20 or the like, the collision torque applied to the collision torque buffering mechanism 10 at the time of the collision is reduced by the arm side flange portion. Since the arm side flange 51 and the hand side flange 52 begin to slide with each other if the holding force is greater than the holding force due to the friction between the hand 51 and the hand side flange 52, in this case, the hand side flange 52 on the hand 28 side It slides with respect to the arm side flange portion 51 together with the hand 28. At this time, in the slip detection mechanism 40, since the optical axis of the sensor 42 is deviated from the bridge 43a of the detection plate 43, the reflected light of the sensor does not return and the sensor is turned off. When the robot controller 29 detects the sensor OFF, the substrate transfer robot 20 is decelerated and stopped.

以上のように、従来はハンド28とアーム先端フランジ11とが直接接続されていて、これらの間で相対回転が出来なかったためにハンドの衝突時に発生したトルクを緩衝できなかったり、また、衝突防止装置があってもその装置自体がアーム自体を嵩張らせてしまい衝突を引き起こしていたが、本発明ではアームの周囲を囲うタイプではなくてハンド28とアーム先端フランジ11との間に衝突トルク緩衝機構10を設けたので、ハンド側とアーム側とが一定のトルク以上で回転させられたときに相対回転が可能となり、したがってハンドの衝突時に、水平アームを駆動するモータ及びその減速機にその衝突トルクが伝達しにくくなるため、これらが十分保護できる。また、ハンド28の破損も最小限となるので、衝突後は、アーム側フランジ部51とハンド側フランジ部52との相対位置関係をもとの状態に戻すだけで復旧できる。しかも衝突の検出も確実に行うことが可能となる。   As described above, conventionally, the hand 28 and the arm end flange 11 are directly connected, and the relative rotation cannot be performed between them, so that the torque generated at the time of the collision of the hand cannot be buffered, and the collision is prevented. Even if there is a device, the device itself causes the arm itself to be bulky and cause a collision. However, in the present invention, a collision torque buffering mechanism is not provided between the hand 28 and the arm tip flange 11 instead of the type surrounding the arm. 10 is provided, the relative rotation is possible when the hand side and the arm side are rotated at a certain torque or more, and therefore, the collision torque is applied to the motor driving the horizontal arm and its reduction gear when the hand collides. Since it becomes difficult to transmit, these can fully protect. In addition, since the damage of the hand 28 is minimized, after the collision, the hand 28 can be recovered by simply returning the relative positional relationship between the arm side flange portion 51 and the hand side flange portion 52 to the original state. Moreover, it is possible to reliably detect a collision.

本発明の衝突トルク緩衝機構を備えた基板搬送ロボットの側面図である。It is a side view of the board | substrate conveyance robot provided with the collision torque buffering mechanism of this invention. 図1におけるAから見た部分図である。It is the fragmentary view seen from A in FIG. 本発明の衝突トルク緩衝機構を示す図で、(a)は上面図、(b)は側断面図、(c)は検知版をセンサ側から見た図である。It is a figure which shows the collision torque buffer mechanism of this invention, (a) is a top view, (b) is a sectional side view, (c) is the figure which looked at the detection plate from the sensor side.

符号の説明Explanation of symbols

10 衝突トルク緩衝機構
11 アーム先端フランジ
12 アーム側Aフランジ
13 アーム側Bフランジ
14 ネジ
15 ハンド側Aフランジ
16 ハンド側Bフランジ
17 Oリング
18 ネジ
19 ネジ
20 基板搬送ロボット
21 基台
22 第1垂直アーム
23 第2垂直アーム
24 リンク機構
25 旋回胴
26 第1水平アーム
27 第2水平アーム
28 ハンド
29 ロボットコントローラ
31 第1水平アーム回転軸
32 ハンド回転軸
33 第2水平アーム回転軸
34 旋回胴基台
40 滑り検知機構
41 センサ支持部材
42 センサ
43 検知板
43a 貫通穴の間のブリッジ
43b 長穴形状貫通穴(2個)
44 検知板支持部材
51 アーム側フランジ部
52 ハンド側フランジ部
61 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Collision torque buffer mechanism 11 Arm tip flange 12 Arm side A flange 13 Arm side B flange 14 Screw 15 Hand side A flange 16 Hand side B flange 17 O ring 18 Screw 19 Screw 20 Substrate transport robot 21 Base 22 First vertical arm 23 Second vertical arm 24 Link mechanism 25 Swivel drum 26 First horizontal arm 27 Second horizontal arm 28 Hand 29 Robot controller 31 First horizontal arm rotary shaft 32 Hand rotary shaft 33 Second horizontal arm rotary shaft 34 Swivel drum base 40 Slip detection mechanism 41 Sensor support member 42 Sensor 43 Detection plate 43a Bridge 43b between through holes Long hole shape through holes (2)
44 Detection plate support member 51 Arm side flange portion 52 Hand side flange portion 61 Substrate

Claims (3)

基板を搭載するハンドと、前記ハンドを先端で回転可能に支持する水平多関節アームと、を備える基板搬送ロボットにおいて、
前記ハンドと前記アームの先端との間にあって、前記ハンドに固定されるハンド側フランジ部と、前記アームの先端に固定されるとともに、正常動作時は一定の摩擦力によって前記ハンド側フランジ部と相対的に回転しないよう前記ハンド側フランジ部を保持するアーム側フランジとから成り、前記ハンドの衝突時の衝突回転トルクが前記摩擦力を超えたとき、前記ハンド側フランジ部と前記アーム側フランジ部とが滑り出す衝突トルク緩衝機構を備え
前記ハンド側フランジ部には、水平方向に広がる平板状の鍔部が周方向に沿って形成されており、
前記アーム側フランジ部は、前記鍔部を垂直方向から挟持することにより前記鍔部との間で前記摩擦力を生じさせるとともに、前記鍔部の周囲に封止部材を設けて前記鍔部の周囲に潤滑剤を充填かつ封止し、
前記鍔部と前記アーム側フランジ部との材質が異なるもので形成されたことを特徴とする基板搬送ロボット。
In a substrate transfer robot comprising a hand for mounting a substrate, and a horizontal articulated arm that rotatably supports the hand at the tip,
A hand side flange portion fixed between the hand and the tip of the arm and fixed to the hand, and fixed to the tip of the arm, and relative to the hand side flange portion by a constant frictional force during normal operation. It consists of a arm side flange portion for holding the hand-side flange portion so as not to rotate, when the collision torque at the time of collision of the hand exceeds the frictional force, the hand-side flange portion and the arm-side flange portion DOO comprises a collision torque cushioning mechanism slipping,
The hand-side flange portion is formed with a flat plate-shaped flange portion extending in the horizontal direction along the circumferential direction,
The arm-side flange portion generates the frictional force with the flange portion by sandwiching the flange portion from the vertical direction, and a sealing member is provided around the flange portion to surround the flange portion. Fill and seal with lubricant,
A substrate transfer robot, wherein the collar portion and the arm side flange portion are made of different materials .
前記鍔部は、真鍮で構成され、The buttocks are made of brass,
前記アーム側フランジ部は、ステンレス系部材で構成することを特徴とする請求項1記載の基板搬送ロボット。The substrate transfer robot according to claim 1, wherein the arm side flange portion is made of a stainless steel member.
前記ハンド側フランジ部の水平方向における外周側に設けられ、光軸が当該水平方向を向いているセンサと、前記アーム側フランジ部の水平方向における外周側に設けられ、前記センサに対向するよう設けられた検知板と、を備え、前記第ハンド側フランジ部と前記アーム側フランジ部とが滑り出したとき、前記センサが前記検知板を検知して、前記ハンド側フランジ部と前記アーム側フランジ部との相対的な回転の発生を検知し、その検知信号をロボットコントローラへ送出することを特徴とする請求項1または2に記載の基板搬送ロボット。 Provided on the outer peripheral side in the horizontal direction of the hand side flange portion, provided on the outer peripheral side in the horizontal direction of the arm side flange portion, and provided to face the sensor. And the sensor detects the detection plate when the first hand side flange portion and the arm side flange portion slide out, and the hand side flange portion and the arm side flange portion The substrate transfer robot according to claim 1 , wherein occurrence of relative rotation of the substrate is detected and a detection signal is sent to the robot controller .
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