JP5016302B2 - Arm drive device and industrial robot - Google Patents
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Description
本発明は、連結された複数のアームそれぞれを回転させて所望の伸縮動作を可能にしたアーム駆動装置及び産業用ロボットに関し、更に詳しくは、アームの動作速度と動作精度を高めることができるアーム駆動装置、及び当該アーム駆動装置を備えた産業ロボットに関する。 The present invention relates to an arm drive device and an industrial robot that enable a desired telescopic operation by rotating each of a plurality of connected arms, and more specifically, an arm drive that can increase the operation speed and accuracy of an arm. The present invention relates to an apparatus and an industrial robot including the arm driving device.
連結された複数のアームそれぞれを回転させて所望の伸縮動作を可能にしたアーム駆動装置は、例えばカセットに載置された表示装置用のガラス基板や半導体ウエハ等のワークを成膜装置内に移動させる等の多関節ロボットとして使用されている。 An arm driving device that enables each of a plurality of connected arms to perform a desired expansion / contraction operation, for example, moves a workpiece such as a glass substrate or semiconductor wafer for a display device placed in a cassette into the film forming device. It is used as an articulated robot.
こうしたアーム駆動装置は、例えば特許文献1に記載の図3及びその符号を用いて説明すれば、アーム関節部2,3,4により回転可能に連結されたアーム5,6を複数連結すると共に、基台9に設けられた駆動モータ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る。さらに詳しくは、基台9に回転可能に連結された第1アーム5の先端部に第2アーム6が回転可能に連結されており、これらアーム5,6を回転させる回転力は、基台9に設けられた駆動モータ7から、プーリ19、タイミングベルト21、タイミングプーリ20を経て第1、第2アーム5,6に伝達され、該アーム5,6の伸縮動作が実行される。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、これら2つのタイミングプーリ11,12には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アーム6の両端にも設けられている。
Such an arm drive device, for example, will be described with reference to FIG. 3 described in
上記のアーム駆動装置において、第1アーム5の基台側のタイミングプーリ11と、第1アームの第2アーム側のタイミングプーリ12と、第2アーム12のハンド側のタイミングプーリ14との回転角度比を1:2:1とすることにより、各アームは伸縮運動し、ハンド10の軌跡は直進運動する。こうしたアームの伸縮運動は、各プーリ間がタイミングベルトで連結されていると共に、各プーリの回転角度比が1:2:1になっているためであり、その結果、一つの駆動モータ7でアームの伸縮運動を実現できる。なお、駆動モータ7の設置位置は、従来、第1アーム5の付け根近傍の基台9や、第1アーム5の先端側(第2アーム側)に設けられている。
最近、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等はますます大型化に移行しており、それらに使用されるガラス基板等も大面積化している。一方、より生産性を高めるため、より速い動作が可能で動作精度の高いアーム駆動装置が要求されている。すなわち、大面積のガラス基板等をより速い動作で精度よく搬送できる搬送ロボットが要求されている。 Recently, liquid crystal displays, plasma displays, and the like have become increasingly larger, and glass substrates and the like used for them have also been increased in area. On the other hand, in order to further increase productivity, an arm driving device capable of faster operation and high operation accuracy is required. That is, there is a demand for a transfer robot that can transfer a large area glass substrate or the like with higher speed and accuracy.
大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも速い動作で搬送しようとすると、上述した従来のアーム駆動装置が備えるモータを、よりパワーの大きなモータに変更する必要がある。しかし、アームの構造上の制約とアームの動作上の制約から、アームのフレーム構造をむやみに厚くすることができず、その結果、アーム軸やアームのフレーム構造内によりパワーの大きなモータを取り付けることができない。 In order to transport a large and heavy glass substrate or the like with a faster operation than before, it is necessary to change the motor provided in the above-described conventional arm drive device to a motor with higher power. However, due to restrictions on the structure of the arm and restrictions on the operation of the arm, it is not possible to increase the thickness of the arm frame structure. As a result, it is necessary to install a motor with higher power in the arm shaft or arm frame structure. I can't.
また、大型で重量のあるガラス基板等を従来のアーム駆動装置で従来よりも速い動作で搬送しようとすると、特に停止時のアーム位置が所定の位置を超えてオーバーランすることがあるが、その動作精度を上げることが難しいと共に、位置ずれしたアームを元の位置に戻すことが困難であり、近年の狭ピッチで形成された基板搬送カセットに対して使用できないという問題が生じるおそれがある。 In addition, when trying to transport a large and heavy glass substrate with a conventional arm drive device at a faster speed than before, the arm position at the time of stopping may overrun beyond a predetermined position. It is difficult to increase the operation accuracy and it is difficult to return the misaligned arm to the original position, which may cause a problem that it cannot be used for a substrate transport cassette formed at a narrow pitch in recent years.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、アームの動作速度と動作精度を高めることができるアーム駆動装置を提供すること、及びそのアーム駆動装置を備えた産業ロボットを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an arm drive device that can increase the operation speed and operation accuracy of the arm, and to provide an industry including the arm drive device. To provide a robot.
上記課題を解決するための本発明のアーム駆動装置は、関節部により連結された複数のアームを伸縮動作させることができるアーム駆動装置において、 基台上の第1関節部に回転可能に連結された第1アームと、 前記第1アームの先端側に位置する第2関節部に回転可能に連結された第2アームと、 前記第2アームの先端側に位置する第3関節部に連結された第3アームと、 前記第1アームの第1関節部側に前記基台と一体的に設けられた第1タイミングプーリと、 前記第1アームの第2関節部側に設けられ、前記第2アームに連結された第2タイミングプーリと、前記第1タイミングプーリと前記第2タイミングプーリとの間に掛け渡され、前記第1アームが回転したときの前記第2アームの回転量を規制するタイミングベルトと、前記基台に設けられた前記第1アーム回転駆動用の第1駆動源と、前記第1駆動源の回転力を前記第1アームに伝達する第1伝達手段と、前記基台又は前記第1アームに設けられた前記第2アーム回転駆動用の第2駆動源と、前記第2駆動源の回転力を前記第2アームに伝達する第2伝達手段と、を備え、前記第2伝達手段は、前記第2アームに設けられ、該第2アームを回転させる連結筒を有し、前記第2タイミングプーリは、前記連結筒に連結され、前記第2伝達手段が前記第2タイミングプーリの回転と前記第1アームの回転とを同期させていることを特徴とする。 Arm driving device of the present invention to solve the above SL problems is the arm drive device capable of expansion and contraction of the plurality of arms connected by a joint portion, rotatably connected to the first joint on the base A first arm, a second arm rotatably connected to a second joint located on a tip side of the first arm, and a third joint located on a tip side of the second arm. A third timing pulley provided integrally with the base on the first joint portion side of the first arm, a second timing portion provided on the second joint portion side of the first arm, and the second arm A timing that is spanned between the second timing pulley connected to the arm, the first timing pulley, and the second timing pulley, and regulates the amount of rotation of the second arm when the first arm rotates. Belt and front A first drive source of the first arm rotary drive provided on the base, a first transmission means for transmitting the rotational force of the first drive source to the first arm, the base or the first arm a second drive source of the second arm rotary drive provided on the second transmission means for the rotational force of the second drive source is transmitted to the second arm, Bei example, said second transmission means The second timing pulley is connected to the connecting cylinder, and the second transmission means is configured to rotate the second timing pulley. The rotation of the first arm is synchronized with the rotation of the first arm .
この発明によれば、第1アーム駆動用の第1駆動源を基台に設け、第2アーム駆動用の第2駆動源を基台又は第1アームに設けたので、第1アーム及び第2アームそれぞれを各アーム駆動用の駆動源により駆動させることができる。その結果、大型で重量のあるガラス基板等を搬送する場合であっても、その搬送速度を高めることができる。さらに、この発明によれば、第1アームが回転したときの第2アームの回転量を規制するタイミングベルトを備えるので、従来のように1つの駆動源でアーム全体の伸縮動作を行った際に生じる停止時の第2アームの位置ずれを、そのタイミングベルトで規制して停止時の位置精度を高めることができる。したがって、本発明のアーム駆動装置によれば、アームのフレーム構造をむやみに厚くすることなく、また、パワーの大きなモータに安易に変更することなく、大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することが可能になる。 According to this invention, the first drive source for driving the first arm is provided on the base, and the second drive source for driving the second arm is provided on the base or the first arm. Each arm can be driven by a drive source for driving each arm. As a result, even when a large and heavy glass substrate or the like is transported, the transport speed can be increased. Furthermore, according to the present invention, since the timing belt that regulates the amount of rotation of the second arm when the first arm rotates is provided, when the entire arm is expanded and contracted with one drive source as in the prior art. The positional deviation of the second arm at the time of stop that occurs can be regulated by the timing belt, and the position accuracy at the time of stop can be improved. Therefore, according to the arm driving device of the present invention, a large and heavy glass substrate or the like can be formed without increasing the frame structure of the arm unnecessarily and without easily changing to a motor having a large power. It is possible to carry with high operation speed and operation accuracy.
上記本発明のアーム駆動装置において、前記第1伝達手段は第1減速機を有し、前記第2伝達手段は第2減速機を有しているように構成することが好ましい。 In the above arm drive device of the present invention, it is preferable that the first transmission means has a first reduction gear, and the second transmission means has a second reduction gear.
この発明によれば、第1駆動源の回転力を第1アームに伝達する第1伝達手段が第1減速機を有し、第2駆動源の回転力を第2アームに伝達する第2伝達手段が第2減速機を有する。このため、第1、第2の減速機により、ロボットに必要なトルクを発生することができる。換言すれば、第1、第2の減速機を用いるので、駆動源として、ロボットに必要なトルクがでにくいサーボモータを利用することができる。その結果、大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することが可能になる。 According to this invention, the first transmission means for transmitting the rotational force of the first drive source to the first arm has the first speed reducer, and the second transmission for transmitting the rotational force of the second drive source to the second arm. The means has a second speed reducer. For this reason, a torque required for the robot can be generated by the first and second reduction gears. In other words, since the first and second reduction gears are used, it is possible to use a servo motor that hardly generates the torque required for the robot as a drive source. As a result, a large and heavy glass substrate or the like can be transported at a higher operation speed and operation accuracy than before.
上記本発明のアーム駆動装置において、前記アームの伸縮動作が、前記第1関節部と前記第3関節部との延長線上を伸縮する動作であるように構成することが好ましい。 In the arm driving device according to the present invention, it is preferable that the arm extend / contract operation is an operation to extend / contract on an extension line between the first joint portion and the third joint portion.
この発明によれば、例えば、第1駆動源と第2駆動源の回転を独自に制御させることにより、アームの伸縮動作を第1関節部と第3関節部との延長線上を伸縮する動作とすることができる。また、この発明によれば、第1アームが回転したときの第2アームの回転量を規制するタイミングベルトと、例えば第1タイミングプーリと第2タイミングプーリと第2アームの第3アーム側の関節部(第3関節部)に設けられたプーリ(第3タイミングプーリ)との回転角度比を1:2:1にすることにより、例えば伸縮動作の停止時に発生する位置ずれを、前記のタイミングベルトで規制することができるので、アームの伸縮動作を第1関節部と第3関節部との延長線上で精度よく実行することができる。 According to the present invention, for example, by independently controlling the rotations of the first drive source and the second drive source, the arm can be expanded and contracted along the extension line between the first joint and the third joint. can do. Further, according to the present invention, the timing belt that regulates the amount of rotation of the second arm when the first arm rotates, for example, the first timing pulley, the second timing pulley, and the third arm side joint of the second arm By setting the rotation angle ratio with the pulley (third timing pulley) provided in the portion (third joint portion) to 1: 2: 1, for example, the above-mentioned timing belt can be used to prevent the positional deviation that occurs when the expansion / contraction operation is stopped. Therefore, the arm can be expanded and contracted accurately on the extension line between the first joint portion and the third joint portion.
上記課題を解決するための本発明の産業用ロボットは、上記本発明のアーム駆動装置を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, an industrial robot according to the present invention includes the arm driving device according to the present invention.
この発明によれば、大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することができる産業用ロボットを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an industrial robot capable of transporting a large and heavy glass substrate or the like with a higher operation speed and operation accuracy than before.
上記本発明の産業用ロボットにおいて、前記アーム駆動装置を二組備え、各アーム駆動装置の前記第1関節部を軸方向に配置すると共に、各第2アーム同士が対面するように配置されているように構成することが好ましい。 In the industrial robot of the present invention, two sets of the arm driving device are provided, the first joint portions of the arm driving devices are arranged in the axial direction, and the second arms are arranged so as to face each other. It is preferable to configure as described above.
この発明によれば、アーム駆動装置を二組備え、各アーム駆動装置の第1関節部を軸方向に配置すると共に、各第2アーム同士が対面するように配置されているので、そのアーム駆動装置が備えるハンドアーム(第3アーム)を上下方向の近い位置に設けることができ、いわゆるツイン駆動を実現できる。その結果、狭ピッチで形成された基板搬送カセットに載置されたガラス基板等を、各組のハンドアームで交互に搬出搬入することができ、搬送のスピードアップを図ることができる。 According to the present invention, two arm drive devices are provided, and the first joint portions of the arm drive devices are arranged in the axial direction, and the second arms are arranged so as to face each other. A hand arm (third arm) provided in the apparatus can be provided at a position close to the vertical direction, and so-called twin drive can be realized. As a result, glass substrates and the like placed on the substrate transport cassette formed at a narrow pitch can be alternately carried out and carried in by each set of hand arms, and the speed of transport can be increased.
本発明のアーム駆動装置によれば、第1アーム及び第2アームそれぞれを各アームに対応した駆動源により駆動させることができるので、大型で重量のあるガラス基板等を搬送する場合であっても、その搬送速度を高めることができる。さらに、本発明のアーム駆動装置によれば、従来のように1つの駆動源でアーム全体の伸縮動作を行った際に生じる停止時の第2アームの位置ずれを、タイミングベルトで規制して停止時の位置精度を高めることができる。したがって、アームのフレーム構造をむやみに厚くすることなく、また、大きなモータに安易に変更することなく、大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することが可能になる。 According to the arm driving device of the present invention, since each of the first arm and the second arm can be driven by a driving source corresponding to each arm, even when a large and heavy glass substrate is transported. The conveyance speed can be increased. Furthermore, according to the arm driving device of the present invention, the position deviation of the second arm at the time of stopping that occurs when the entire arm is extended and contracted by one driving source as in the prior art is controlled by the timing belt and stopped. The positional accuracy at the time can be increased. Therefore, large and heavy glass substrates can be transported with higher operating speed and accuracy than before without making the arm frame structure unnecessarily thick and easily changing to a large motor. become.
本発明の産業用ロボットによれば、大型の液晶パネルやPDPパネル等に使用される大面積のガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することができるので、それらの表示パネルの製造ラインのスピードを高めて製造効率を高めることができる。 According to the industrial robot of the present invention, a large-area glass substrate used for a large liquid crystal panel, a PDP panel, or the like can be conveyed at a higher operation speed and operation accuracy than before. The production line speed can be increased to increase the production efficiency.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。なお、本発明のアーム駆動装置及び産業用ロボットは、その技術的特徴を有する範囲において、以下の説明及び図面に限定されない。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the arm drive device and industrial robot of this invention are not limited to the following description and drawing in the range which has the technical feature.
図1は、本発明の産業用ロボットの一例を示す斜視図である。本発明の産業用ロボットは、図1に示すように、各関節部2,3,4により連結された複数のアーム5,6,10を伸縮動作させるアーム駆動装置1を備えている。第1〜第3アーム5,6,10の伸縮動作は、第1関節部2及び第2関節部3の一方又は両方に設けられて第1アーム5及び第2アーム6それぞれに回転力を伝達する合計2以上の駆動源によって実行される。こうしたアーム駆動装置1を備えた産業用ロボットは、例えば基板搬送カセットに載置された表示装置用のガラス基板や半導体ウエハ等のワーク8を成膜装置内等に搬送させる等の多関節ロボットとして使用される。なお、図1において、符号25は、アーム駆動装置1が設けられた産業用ロボットの本体部を表しており、符号10aは、第3アーム(ハンドアーム)が有する2本の平行な支持フレームを表している。以下においては、アーム駆動装置1について詳しく説明する。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the industrial robot of the present invention. As shown in FIG. 1, the industrial robot of the present invention includes an
(アーム駆動装置)
図2は、本発明のアーム駆動装置の一例を示す断面図である。また、図3は、第1関節部2の拡大断面図であり、図4は、第2関節部3の拡大断面図である。また、図5は、第1アームの透視平面図(A)と、第2アームの透視平面図である。本発明のアーム駆動装置1は、図1及び図2に示すように、基台9上の第1関節部2に回転可能に連結された第1アーム5と、第1アーム5の先端側に位置する第2関節部3に回転可能に連結された第2アーム6と、第2アーム6の先端側に位置する第3関節部4に連結された第3アーム10(ハンドアーム10ともいう。)とを有している。なお、第3アーム10は、液晶用基板やウエハ等のワーク8を搭載して搬送するためのハンドアームであり、図1に示すように片端に搭載部を有するものであってもよいし、両端それぞれに搭載部を有するものであってもよい。
(Arm drive device)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the arm driving device of the present invention. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the first joint portion 2, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the second joint portion 3. FIG. 5 is a perspective plan view (A) of the first arm and a perspective plan view of the second arm. As shown in FIGS. 1 and 2, the
さらに、このアーム駆動装置1は、図2及び図5に示すように、第1アーム5の第1関節部2側に設けられた第1タイミングプーリ11と、第1アーム5の第2関節部3側に設けられた第2タイミングプーリ12と、第2アーム6の第2関節部3側に設けられた第3タイミングプーリ13と、第2アーム6の第3関節部4側に設けられた第4タイミングプーリ14とを有している。そして、第1タイミングプーリ11と第2タイミングプーリ12との間には第1タイミングベルト15が掛け渡されている。この第1タイミングベルト15は、第1アーム5が回転したときの第2アーム6の回転量を規制するように作用する。また、第3タイミングプーリ13と第4タイミングプーリ14との間には第2タイミングベルト24が掛け渡されている。この第2タイミングベルト24も第2アーム6が回転したときの第3アーム10の回転量を規制するように作用する。
Further, as shown in FIGS. 2 and 5, the
こうした各タイミングプーリと各タイミングベルトとで構成される駆動力伝達手段に対して駆動力を与える駆動源としては、図2に示すように、第1関節部2及び第2関節部3の一方又は両方に、第1アーム5及び第2アーム6それぞれに回転力を伝達する合計2以上の駆動源(第1駆動モータ7及び第2駆動モータ25)を設けることができる。具体的には、図2〜図4に示すように、第1関節部2付近の基台9に設けられた第1アーム駆動用の第1駆動モータ7と、第2関節部3付近の第1アームに設けられた第2アーム駆動用の第2駆動モータ25とを設けることができる。
As a driving source for applying a driving force to the driving force transmitting means composed of each timing pulley and each timing belt, as shown in FIG. 2, one of the first joint portion 2 and the second joint portion 3 or Both can be provided with a total of two or more drive sources (
第1アーム駆動用の第1駆動モータ7には、タイミングプーリ19が連結され、そのタイミングプーリ19と、第1アーム5の駆動軸18に設けられたタイミングプーリ20との間には、タイミングベルト21が掛け渡されている。こうした駆動力伝達手段により、第1駆動モータ7の駆動力が第1アーム5に伝達され、第1アーム5が回転する。なお、この第1駆動モータ7は第1アーム5の駆動軸18に直結したものであってもよいが、第1アーム5の駆動時の衝撃が第1駆動モータ7に直接影響する場合があるので、本実施の形態では、上記のような駆動力伝達手段が設けられている。また、第1駆動モータ7としてサーボモータを用いることが好ましく、その場合には第1減速機16が設けられていることが好ましい。第1減速機16は第1駆動モータ7に直結してもよいし、第1アーム5の駆動軸18に直結してもよく、いずれの場合も、その第1減速機16に前記いずれかのタイミングプーリ19又は20が設けられる。この第1減速機16は、第1駆動モータ7(サーボモータ)の回転数を1/n1に減速させる。なお、減速機としては、例えば中心軸(入力軸)と回転可能なシャフトケーシング(出力軸)との間に遊星ギヤを挟み込み入力回転数を一定の比で減速して逆方向に出力する軸継手のようなものが該当するが、これに限られることはない。
A timing
第1タイミングプーリ11は、図2及び図3に示すように、プーリ固定部17に、例えば複数のボルト26とワッシャ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3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、本体部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。プーリ固定部17のフランジ部17aの上面には、ボルト26が螺合する複数のねじ孔28が周状に均等に配置して設けられている。また、ねじ孔28と対応する位置のタイミングプーリ11には、ボルト26が通過する貫通孔29が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第1アーム5の第1関節部2側に設けられた第1タイミングプーリ11と、第1アーム5の第2関節部3側に設けられた第2タイミングプーリ12との間には、第1タイミングベルト15が掛け渡されている。この第1タイミングベルト15の材質は特に限定されず、スチールベルトでも、クロロプレンベルト、ニトリルゴムベルト、ウレタンゴムベルト等のゴムベルトでもよく、スチールベルトとゴムベルトとを組み合わせたハイブリッドベルトであっても構わない。また、第1タイミングベルト15を適当な張力にするために、アイドラプーリ(図示しない)を設けてもよい。アイドラプーリは、微調整可能な機構で設けることができ、第1タイミングベルト15の張力を調整することができる。
Between the
一方、第1アーム5の第2関節部3側近傍には、図2及び図4に示すように、第2アーム駆動用の第2駆動モータ25が設けられている。具体的には、図5に示すように、第1タイミングベルト15の内側のスペースに設けられている。この第2駆動モータ25にはタイミングプーリ26が連結され、第2駆動モータ25からの駆動力は、タイミングプーリ26からタイミングベルト28を経てタイミングプーリ27に至る駆動力伝達手段により伝達される。このタイミングプーリ27は、第2アーム6の連結筒22に連結されている。したがって、第2駆動モータ25は、その連結筒22を回転させるので、第2アーム3を回転させることができる。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 4, a
また、第1タイミングベルト15が掛け渡された第2タイミングプーリ12も、上記のタイミングプーリ27と同様、第2アーム6の連結筒22に連結されている。したがって、第2駆動モータ25は、上記のように、第2アーム6を回転させるのと同時に、第2タイミングプーリ12、第1タイミングベルト15を経由して第1タイミングプーリ11をも回転させる。このため、第2駆動モータ25の回転により、第2アーム6は第1アーム5に対して回転することになる。
Further, the
第2駆動モータ25は第2アーム6の連結筒22に直結したものであってもよいが、第2アーム6の駆動時の衝撃が第2駆動モータ25に直接影響する場合があるので、上記第1駆動モータ7と同様、本実施の形態では、上記のような駆動力伝達手段が設けられている。また、上記第1駆動モータ7と同様、第2駆動モータ25としてサーボモータを用いることが好ましく、その場合には第2減速機29が設けられていることが好ましい。第2減速機29は第2駆動モータ25に直結してもよいし、第2アーム6の連結筒22に直結してもよく、いずれの場合も、その第2減速機29の外周に前記のいずれかのタイミングプーリ26又は27が設けられる。この第2減速機29は、第2駆動モータ25(サーボモータ)の回転数を1/n1に減速させる。なお、減速機としては、例えば中心軸(入力軸)と回転可能なシャフトケーシング(出力軸)との間に遊星ギヤを挟み込み入力回転数を一定の比で減速して逆方向に出力する軸継手のようなものが該当するがこれは一例でありこれに限られることはない。
The
第2駆動モータ25は、図2においては、第2関節部3の近傍に設けられているが、これに限定されず、第1関節部2の近傍、例えば第1駆動モータ7と並んで設けられていてもよい。この場合、第2減速機29は、ロスを少なくするために、第2関節部3の近傍に設けられていることが好ましい。
In FIG. 2, the
第2アーム6の第2関節部3側に設けられた第3タイミングプーリ13と、第2アーム6の第3関節部4側に設けられた第4タイミングプーリ14との間には、第2タイミングベルト24が掛け渡されている。上記の第1タイミングベルト15と同様、この第2タイミングベルト24の材質も特に限定されず、スチールベルトでも、クロロプレンベルト、ニトリルゴムベルト、ウレタンゴムベルト等のゴムベルトでもよく、スチールベルトとゴムベルトとを組み合わせたハイブリッドベルトであっても構わない。また、第2タイミングベルト24を適当な張力にするために、アイドラプーリ(図示しない)を設けてもよい。アイドラプーリは、微調整可能な機構で設けることができ、第2タイミングベルト24の張力を調整することができる。
Between the
第1アーム5が有する第1タイミングプーリ11と第2タイミングプーリ12との軸間距離と、第2アーム6が有する第3タイミングプーリ13と第4タイミングプーリ14との軸間距離とは同じ長さである。そして、第1タイミングプーリ11の歯数と第2タイミングプーリ12の歯数との比は2:1であり、また、第3タイミングプーリ13の歯数と第4タイミングプーリ14の歯数との比は1:2である。したがって、第1関節部2のプーリの歯数と、第2関節部3のプーリの歯数と、第3関節部4のプーリの歯数との比は2:1:2となるので、それぞれのプーリの回転角度比は、1:2:1の関係になっている。
The distance between the axes of the
図6は、本発明のアーム駆動装置のアーム伸縮動作を示す説明図である。上記回転角度比を有するアーム駆動装置について、図6(A)に示す屈曲した状態から図6(B)に示す伸長した状態となるように動作させる場合について説明する。第1アーム5と第2アーム6を屈伸させた状態から伸長させる場合、先ず、第1駆動モータ7を駆動して第1アーム5を基台9に対して回転させる。すると、基台9及び基台側の第1タイミングプーリ11に対して第1アーム5が回転するので、第1アーム5に対して第2関節部3側の第2タイミングプーリ12が回転する。この第2タイミングプーリ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が回転すると同時に、第2アーム6に対して第3タイミングプーリ13が回転する。第2アーム6に対して第3タイミングプーリ13が回転することにより、第2アーム6に対して第4タイミングプーリ14が回転して第3アーム10が回転する。
FIG. 6 is an explanatory view showing an arm expansion / contraction operation of the arm driving device of the present invention. The case where the arm driving device having the above rotation angle ratio is operated from the bent state shown in FIG. 6 (A) to the extended state shown in FIG. 6 (B) will be described. When the
そして、上記のように、第1アーム5と第2アーム6が同じ長さであると共に、それぞれのプーリの回転角度比は、1:2:1の関係になっているので、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の第1タイミングプーリ11の中心と第2アーム6の第4タイミングプーリ14の中心とを結んだ直線上を第3アーム10が向きを一定にしながら移動する。
As described above, the
こうした伸縮動作において、第1関節部2と第2関節部3間に掛け渡された第1タイミングベルト15は、第1駆動モータ7によって第1アーム5が回転したときの第2アーム6の回転量を規制するように機能する。また、第1駆動モータ7と第2駆動モータ25は制御ソフトで制御し、その出力の差異等も制御ソフトで補完する。一方、第2関節部3と第3関節部4間に掛け渡された第2タイミングベルト24についても、第2駆動モータ25によって第2アーム6が回転したときの第2アーム6の回転量を規制するように機能する。すなわち、本発明のアーム駆動装置1においては、第1アーム5の駆動は第1駆動モータ7により独自に制御され、第2アーム6の駆動は第2駆動モータ25より前記第1アーム5の回転に同期するように独自に制御されるが、例えば重いガラス基板をワーク8として搬送したときのように、停止時に第2アーム6がオーバーランして余計に回転してしまう場合には、第2アーム6の回転量を規制する第1タイミングベルト15が抵抗になって第2アーム6のオーバーランを妨げるように作用する。また、同様に、停止時に第3アーム10がオーバーランして余計に回転してしまう場合には、第3アーム10の回転量を規制する第2タイミングベルト24が抵抗になって第3アーム10のオーバーランを妨げるように作用する。
In such an expansion / contraction operation, the
なお、上述した本発明のアーム駆動装置1は、基台9がロボット本体部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、第1アーム5と第2アーム6の屈伸により第3アーム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。
In addition, the
以上のように構成されたアーム駆動装置1によれば、第1アーム駆動用の第1駆動源7を基台9に設け、第2アーム駆動用の第2駆動源25を基台9又は第1アーム5に設けたので、第1アーム5及び第2アーム6それぞれを各アーム駆動用の駆動源7,25により駆動させることができる。その結果、大型で重量のあるガラス基板等を搬送する場合であっても、その搬送速度を高めることができる。さらに、この発明によれば、第1アーム5が回転したときの第2アーム6の回転量を規制するタイミングベルト15,24を備えるので、従来のように1つの駆動源でアーム全体の伸縮動作を行った際に生じる停止時の第2アーム6の位置ずれを、そのタイミングベルト15,24で規制して停止時の位置精度を高めることができる。したがって、本発明のアーム駆動装置1によれば、アームのフレーム構造をむやみに厚くすることなく、また、パワーの大きなモータに安易に変更することなく、大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することが可能になる。
According to the
本発明のアーム駆動装置1においては、第2駆動モータ25を設けたので、第1駆動モータ7のパワーを大きくすることなく動作させることができる。また、2つの関節部間に掛け渡されたタイミングベルトの剛性を高めなくとも、アーム駆動を、従来に比べて高速で動作させることができる。さらに、第1駆動モータ7とは同期制御されるが、駆動自体は独立して駆動する第2駆動モータ25を設けたので、第1駆動モータ7と第2駆動モータ25のいずれか一方が停止(又はパワーが低下する)しても、もう一方の駆動モータによってアーム駆動装置1を(低速となるが)動作させることができる。その結果、非常時の安全性を高めることができる。また、第2駆動モータ25に第2減速機29を設け、タイミングベルト28で回転力を伝達するようにしたので、振動等の外乱をベルトで吸収することができる。
In the
さらに、本発明のアーム駆動装置1によれば、第2駆動モータ25を第2関節部3の近傍に設けているが、この第2駆動モータ25を第1関節部2近傍に設け、第1関節部2を第1駆動モータ7と第2駆動モータ25の両者で回転駆動するようにしてもよい。なお、必要に応じてタイミングベルトの剛性を高めておけば、駆動モータのパワーを大きくすることなく、アームの速度を上げることができる。
Furthermore, according to the
また、駆動モータ等の駆動源は2つ以上でもよい。例えば、上述した本実施の形態に示す第1関節部2を駆動する第1の駆動源とは別の駆動源を設けて、これら第1の駆動源と別の駆動源の両者の駆動力で第1関節部2を回転駆動するようにしてもよい。また、各モータの出力は同じものでもよいし異なるものであってもよい。出力の異なるモータを用いた場合には、モータ駆動用の制御ソフトで同期させる等の制御が必要となる。また、第2駆動モータ25とタイミングプーリ27との駆動力伝達手段は、タイミングベルト28に限定されず、ベルト以外の伝達手段でもよい。例えば、ギヤによるものであってもよいし、駆動モータ25を連結軸22に直結したものであってもよい。
Two or more drive sources such as a drive motor may be used. For example, a driving source different from the first driving source for driving the first joint unit 2 shown in the present embodiment described above is provided, and the driving forces of both the first driving source and the other driving source are used. The first joint unit 2 may be rotationally driven. Further, the output of each motor may be the same or different. When motors with different outputs are used, control such as synchronization with motor drive control software is required. Further, the driving force transmission means between the
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よい。さらに、本実施形態では、ハンドアームである第3アーム10を除くアーム5,6を2本としているが、これには限らず、アームを3本以上有するものとしてもよい。
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, the
(ダブルアーム型ロボット)
次に、ダブルアーム型の産業用ロボットについて説明する。図7は、ダブルアーム型の産業用ロボットの一例を示す斜視図であり、図8は、その正面図である。図7及び図8に示すダブルアーム型ロボット50は、関節部2,3,4により回転可能に連結されて回転駆動源による回転力を伝達し所望の動作をさせるアーム駆動装置1を二組備えてなるもので、二組のアーム駆動装置1,1’に設けられる基台9側の第1関節部2の回転中心軸を上下(又は軸方向)に配置するように構成されている。なお、二組のアーム駆動装置1、1’は、上述した本発明のアーム駆動装置であるので、その詳細は上述のとおりであるので、同じ符号を用いてその説明を省略する。
(Double arm type robot)
Next, a double arm type industrial robot will be described. FIG. 7 is a perspective view showing an example of a double arm type industrial robot, and FIG. 8 is a front view thereof. The double
ダブルアーム型ロボット50は、二組のアーム駆動装置1,1’を備え、一方のアーム駆動装置1を供給用、他方のアーム駆動装置1’を取り出し用とし、ワーク8の供給動作と別のワーク8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、このダブルアーム型ロボット50において、アーム駆動装置1によりワーク8を保持するハンドアーム10は、図7中の矢印Xで示すワーク8の取り出し・供給方向に直線移動可能なように構成される。なお、ハンドアーム10の移動平面と直交する図7中の矢印Zで示す方向を上下方向とする。
The double
ダブルアーム型ロボット50は、アーム駆動装置1が設けられている基台9を上下に移動させる上下移動機構51を備え、その上下移動機構51によりアーム駆動装置1の上下位置を調整可能としている。また、上下移動機構51の台座53は回転可能に設けられ、ダブルアーム型ロボット50を旋回して向きを変えられるようにしている。さらに、このダブルアーム型ロボット50では、図7中の矢印Yで示す方向、すなわちハンドアーム10の移動方向と基台9の上下移動方向とのそれぞれに直交する方向に、台座53をレール部材54に対して移動可能に設けて上下移動機構51の位置を調整可能としている。
The double
二組のアーム駆動装置1,1’は、互いに干渉することがないように、上下方向に対面するように各々基台9に配置される。すなわち、二組のアーム駆動装置1,1’は、第1関節部2の回転中心軸が同軸上であるように上下対称に配置される。これにより、二組のアーム駆動装置1,1’を、互いに接触することないように、かつ接近させて配置することが可能になり、ワークの供給動作と別のワークの取り出し動作とを効率良く行うことができる。また、二組のアーム駆動装置1,1’は、アーム駆動装置1が縮み位置に移動するに際して第2関節部3がハンドアーム10の移動方向の側方に突出する方向を同方向となるようにしている。さらに、二組のアーム駆動装置1,1’を基台9に取り付ける位置を、第1関節部2の回転中心が、台座53の回転中心の偏心位置で第2関節部3と反対側かつワーク8の取り出し・供給方向と直交する方向にあるようにオフセットしている。
The two sets of
本発明のダブルアーム型ロボット50は、図8に示すように、第1駆動モータ7が基台9に設けられ、第2駆動モータ25が第1アーム5の第2関節部3近傍に設けられているが、それらはいずれも互いに干渉しない位置に設けられている。特に第2駆動モータ25は、上側に配置されたアーム駆動装置1ではその上面側に設けられており、下側に配置されたアーム駆動装置1’ではその下面側に設けられている。
In the double
上下移動機構51は、ワーク8の取り出し・供給方向、すなわちアーム駆動装置1の伸縮方向の側部に位置しており、例えば、基台9をコラム52の側面でスライド移動させるように構成される。本発明のダブルアーム型ロボット50は、二組のアーム駆動装置1,1’を上下対称に重ねて配置し、ハンドアーム10が縮み位置に移動するに際して第2関節部3が突出する方向を同方向となるようにしているので、アーム駆動装置1の第2関節部3が突出しない側部に上下移動機構51を配置することができる。
The
このように構成されたダブルアーム型ロボット50によれば、二組のアーム駆動装置1,1’によりハンドアーム10を図7中のX方向に伸縮させ、また必要に応じて、上下移動機構51によりアーム駆動装置1に図7中のZ方向の上下位置を調整し、また台座53の回転により旋回し、さらに図7中のY方向の位置を調整して、ワーク8の供給作業及びワーク8の取り出し作業を適格かつ効率良く行うことができる。
According to the double
さらに、ダブルアーム型ロボット50の占有スペースを小さくして構成することができる。すなわち、二組のアーム駆動装置1,1’は上下対称に配置されており、基端の第1関節部2の回転中心軸が同軸上に配置されて、さらにハンドアーム10が縮み位置に移動するに際して第2関節部3が突出する方向を同方向となるようにしているので、ダブルアーム型ロボット50の旋回半径が小さくなり、ダブルアーム型ロボットの占有スペースを減らすことができる。
Furthermore, the space occupied by the
さらに、上下移動機構51がアーム駆動装置1の伸縮方向の側部に位置しているので、アーム駆動装置1の最下位置を下げることが可能になり、ダブルアーム型ロボット50のハンドリングできる高さが下がり、アーム駆動装置1の作業可能範囲を広げることができる。また、基台9をコラム52の側面でスライド移動させるように構成しているので、上下移動方向のストロークを大きく設計する必要があった場合でも、多段テレスピック構造等で上下移動機構51を構成する場合に比して、機構を複雑化・大型化することなく対応することができる。また、二組のアーム駆動装置1,1’を上下対称に重ねて配置しているので、上下移動機構51をアーム駆動装置1の側面に配置しても設置スペースを大きく占めることはない。
Furthermore, since the
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、上述の本実施形態では、アーム駆動装置1として図7中のX方向に伸縮するタイプのものを用いたが、これに限られず、例えば、アーム駆動装置1を平面上で3自由度を持つタイプとして構成してもよい。なお、二組のアーム駆動装置1,1’を、基端となる第1関節部2の回転中心軸が同軸となるように、上下に重ねて配置することに限定されない。
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the type of
また、上下移動機構51は、上述の実施形態のように、コラム52を利用したものに特に限らず、従来の多段テレスピック構造等で構成された昇降機構とC形フレーム(いずれも図示しない)から成る移動部材としてもよい。この場合、C形フレームの上端と下端とにそれぞれアーム駆動装置を、第1関節部2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。また、台座53を回転可能に固着して、レール部材54を省くように構成するものとしてもよい。
Further, the
また、二組のアーム駆動装置1,1’は対面させて配置する構成に限られず、同様に構成された二組のアーム駆動装置1,1’を、基端となる第1関節部2の回転中心軸が同軸上となるようにして、上下に並べて配置するようにしてもよい。この場合、二組のアーム駆動装置1,1’の上下軸方向の間隔は、対面配置する場合に比して大きくなるが、二組のアーム駆動装置1,1’を構成する部品の共通化を図ることができる。また、2以上の複数のアーム駆動装置1を、基端となる第1関節部2の回転中心軸が同軸上となるようにして、上下に重ねて配置するように構成してもよい。この場合も、2以上の複数アーム駆動装置1を同一平面上に配置する場合に比して、ロボットの設置スペースを大きくせずに、複数のアーム駆動装置1を利用して作業の多重度を上げることが可能になる。
Further, the two sets of
1 アーム駆動装置
2 第1関節部
3 第2関節部
4 第3関節部
5 第1アーム
6 第2アーム
7 第1駆動モータ
8 ワーク
9 基台
10 第3アーム(ハンドアーム)
11 第1タイミングプーリ
12 第2タイミングプーリ
13 第3タイミングプーリ
14 第4タイミングプーリ
15 第1タイミングベルト
16 第1減速機
24 第2タイミングベルト
25 第2駆動モータ
26,27 タイミングプーリ
28 タイミングベルト
29 第2減速機
50 ダブルアーム型ロボット
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
基台上の第1関節部に回転可能に連結された第1アームと、
前記第1アームの先端側に位置する第2関節部に回転可能に連結された第2アームと、
前記第2アームの先端側に位置する第3関節部に連結された第3アームと、
前記第1アームの第1関節部側に前記基台と一体的に設けられた第1タイミングプーリと、
前記第1アームの第2関節部側に設けられ、前記第2アームに連結された第2タイミングプーリと、
前記第1タイミングプーリと前記第2タイミングプーリとの間に掛け渡され、前記第1アームが回転したときの前記第2アームの回転量を規制するタイミングベルトと、
前記基台に設けられた前記第1アーム回転駆動用の第1駆動源と、
前記第1駆動源の回転力を前記第1アームに伝達する第1伝達手段と、
前記基台又は前記第1アームに設けられた前記第2アーム回転駆動用の第2駆動源と、
前記第2駆動源の回転力を前記第2アームに伝達する第2伝達手段と、
を備え、
前記第2伝達手段は、前記第2アームに設けられ、該第2アームを回転させる連結筒を有し、
前記第2タイミングプーリは、前記連結筒に連結され、
前記第2伝達手段が前記第2タイミングプーリの回転と前記第1アームの回転とを同期させていることを特徴とするアーム駆動装置。 In an arm drive device capable of expanding and contracting a plurality of arms connected by joint portions,
A first arm rotatably connected to a first joint on the base;
A second arm rotatably connected to a second joint located on the distal end side of the first arm;
A third arm connected to a third joint located on the tip side of the second arm;
A first timing pulley provided integrally with the base on the first joint portion side of the first arm;
A second timing pulley provided on the second joint side of the first arm and connected to the second arm;
A timing belt that spans between the first timing pulley and the second timing pulley and regulates the amount of rotation of the second arm when the first arm rotates;
A first drive source for rotationally driving the first arm provided on the base;
First transmission means for transmitting the rotational force of the first drive source to the first arm;
A second drive source for rotationally driving the second arm provided on the base or the first arm;
Second transmission means for transmitting the rotational force of the second drive source to the second arm;
Bei to give a,
The second transmission means is provided on the second arm, and has a connecting cylinder for rotating the second arm,
The second timing pulley is connected to the connecting cylinder,
The arm driving device characterized in that the second transmission means synchronizes the rotation of the second timing pulley and the rotation of the first arm .
5. The industrial use according to claim 4 , comprising two sets of the arm driving devices, wherein the first joint portions of the arm driving devices are arranged in the axial direction, and the second arms are arranged to face each other. robot.
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