JP5391857B2

JP5391857B2 - 基板搬送ロボット

Info

Publication number: JP5391857B2
Application number: JP2009144206A
Authority: JP
Inventors: 亨佐伯; 靖理三重野; 雄士占部; 浩一橋本
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: JP2011000658A

Description

本発明は、アームユニットの交換・組立、及び調整の作業性を高めた基板搬送ロボットに関するものである。

基板搬送ロボットの基本構成は、ベースに昇降可能に支持された昇降フレームと、当該昇降フレーム内に配置された第１駆動モータにより旋回される基端アームを含む複数のアームと、先端アーム内に配置された第３駆動モータにより旋回されるハンドとを備え、複数のアームのうち前記基端アームを除く残りのアームは、当該アームが旋回軸を介して支持されている手前側のアーム内に配置された第２駆動モータにより旋回され、各アーム、及びハンドを各駆動モータＭ ₁ 〜Ｍ ₃により旋回させると共に、前記ベース内に配置した昇降モータにより前記昇降フレームを昇降させ、先端のハンドに基板を載せて、当該基板を搬送する構成である。

各アームの長さ、及びハンドの大きさは、搬送対象である基板の大きさ、或いは搬送距離（平面視において特定の位置から別の特定の位置まで基板を搬送する場合における各特定位置を結ぶ線分の長さ）において異なる。基板の大きさ、或いは搬送距離が異なる毎に、別々のロボットを製作して使用することは、経済効率が悪い。この問題を解消すべく特許文献１には、アームユニットの全体を支持すると共に、当該アームユニットを昇降させる昇降機構を備えたベースを共用させて、アームユニットのみを交換する発想の基板搬送ロボットが開示されている。

しかし、特許文献１では、アームユニットを構成する基端アームの駆動モータは、昇降フレームの側に配置された構成である。従って、アームユニットの交換前後において、基端アームに関しては、昇降フレームの側に設置された駆動モータの駆動軸に取付けられた歯付プーリと、当該基端アームの旋回軸に取付けられたプーリとの間に掛装される歯付ベルトの脱着作業、及びアームユニットの交換後に掛装された当該歯付ベルトの張力調整の作業が不可欠となる。

特に、上記各作業のうち、アームユニットの交換後における歯付ベルトの掛装作業、及び当該歯付ベルトの張力調整作業は、狭隘なスペースにおいて窮屈な姿勢で諸作業を行わざるを得ないので、特に困難を伴う作業であった。

特開２００２−１６６３７７号公報

本発明は、複数のアームが連結されたアームユニットを備えた基板搬送ロボットにおいて、当該アームユニットの交換前後における歯付ベルトの脱着、及び交換後における当該歯付ベルトの張力調整等の当該アームユニットの交換に伴う諸作業を不要にして、アームユニットの交換・組立、及び調整の作業性を高めることを課題としている。

上記の課題を解決するための請求項１の発明は、ベースに昇降可能に支持された昇降フレームと、当該昇降フレーム内に配置された第１駆動モータにより旋回される基端アームを含む複数のアームと、先端アーム内に配置された第３駆動モータにより旋回されるハンドとを備え、複数のアームのうち前記基端アームを除く残りのアームは、当該アームが旋回軸を介して支持されている手前側のアーム内に配置された第２駆動モータにより旋回され、前記複数のアームが連結されたアームユニットは、前記昇降フレームに対して着脱可能な構成の基板搬送ロボットであって、前記昇降フレームの上端部は水平に切断された形態となって、切断された部分がアームベース部となっていて、前記アームユニットは、当該アームベース部の上方に、前記基端アームの基端部が配置されて、当該アームベース部に対して回動可能に支持されていると共に、当該アームベース部の下方に、歯付ベルトを介して当該基端アームを駆動させる前記第１駆動モータが配置されて、当該アームベース部に一体に取付けられた構成であり、前記アームユニットは、そのアームベース部の部分において、前記昇降フレームの切断された形態の上端面に対して着脱されて、装着時には、前記第１駆動モータは昇降フレーム内に収納される構成であることを特徴としている。

請求項１の発明は、昇降フレームの上端部は水平に切断された形態となって、切断された部分がアームベース部となっていて、前記アームユニットは、当該アームベース部の上方に、前記基端アームの基端部が配置されて、当該アームベース部に対して回動可能に支持されていると共に、当該アームベース部の下方に、当該基端アームを駆動させる前記第１駆動モータが配置されて、当該アームベース部に一体に取付けられた構成であるので、前記アームユニットは、基端アームの第１駆動モータと一体となって、昇降フレームにおける切断された形態の上端面に対して着脱可能であるので、当該上端面に対するアームユニットの脱着時において、第１駆動モータの駆動軸に取付けられた歯付プーリと、当該基端アームの旋回軸に取付けられた歯付プーリとの間に掛装される歯付ベルトの脱着の各作業が不要となると共に、アームユニットの交換後における歯付ベルトの張力調整作業が不要となって、当該歯付ベルトの張力調整は、昇降フレームに対してアームユニットが分離された状態で行えるので、当該張力調整が容易となる。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記アームベース部は、前記昇降フレームの切断された形態の上端面に対して複数本のボルトを介して着脱可能であることを特徴としている。

請求項２の発明によれば、ベースに対して昇降可能に設けられた昇降フレームは、仕様の異なる各アームユニットに対して共用されているため、当該昇降フレームの上端部が水平切断された形態のアームベース部が、基端アームの基端部の下面に一体に設けられることにより、仕様の異なる各アームユニットのアームベース部は、前記昇降フレームの上端面に設置されて、複数本のボルトを介して当該昇降フレームに着脱可能に組み付けられる。また、アームベース部を介して行う昇降フレームの切断された形態の上端面に対するアームユニットの取付けは、アームユニットの側に、基端アームを旋回させる第１駆動モータが一体に取付けられているため、ただ単に取付けられればよく、高い取付精度を必要としないので、昇降フレームに対するアームユニットの着脱操作も容易となる。

本発明によれば、仕様の異なる各アームユニットは、基端アームの駆動モータと一体となって、ベースに設けられた昇降フレームに対して着脱可能となっているので、当該アームユニットの交換前後における歯付ベルトの脱着、及び交換後における当該歯付ベルトの張力調整等の当該アームユニットの交換に伴う諸作業を不要にして、アームユニットの交換・組立、及び調整の作業性が高められる。

第１及び第２の各アームＡ₁，Ａ₂の伸長状態、及び収縮状態の各斜視図である。昇降フレームＦが上昇端まで上昇した状態の斜視図である。アームユニットＵを下方から見た斜視図である。昇降フレームＦに対してアームユニットＵが分離された状態の斜視図である。同じく正面図である。第１及び第２の各アームＡ₁，Ａ₂並びに第１及び第２の各ハンドＨ₁，Ｈ₂に動力を伝動させるための歯付ベルト伝動機構を説明するための正面図である。ベースＫに対して昇降フレームＦが昇降する機構を示す断面図である。図６のＸ−Ｘ線拡大断面図である。

以下、最良の実施例を挙げて、本発明について更に詳細に説明する。図１は、第１及び第２の各アームＡ₁，Ａ₂の伸長状態、及び収縮状態の各斜視図であり、図２は、昇降フレームＦが上昇端まで上昇した状態の斜視図であり、図３は、アームユニットＵを下方から見た斜視図であり、図４は、昇降フレームＦに対してアームユニットＵが分離された状態の斜視図であり、図５は、同じく正面図であり、図６は、第１及び第２の各アームＡ₁，Ａ₂並びに第１及び第２の各ハンドＨ₁，Ｈ₂に動力を伝動させるための歯付ベルト伝動機構を説明するための正面図であり、図７は、ベースＫに対して昇降フレームＦが昇降する機構を示す断面図であり、図８は、図６のＸ−Ｘ線拡大断面図である。

図１〜図７に示される基板搬送ロボットは、独立して旋回する第１及び第２の各ハンドＨ₁，Ｈ₂が相上下して配置されたダブルハンドロボットと称されるものであって、ベースＫには昇降フレームＦが昇降機構Ｄを介して昇降可能に支持され、当該昇降フレームＦの上端面にアームユニットＵが着脱可能に取付けられる。昇降フレームＦの上端面にアームユニットＵが取付けられた状態で、第１アームＡ₁は、当該第１アームＡ₁の基端部の下面に一体に取付けられた第１駆動モータＭ₁の動力により第１旋回軸Ｓ₁を中心に旋回すると共に、第２アームＡ₂は、前記第１アームＡ₁内に配置された第２駆動モータＭ₂の動力により第２旋回軸Ｓ₂を中心に旋回し、更に、相上下して配置される第１及び第２の各ハンドＨ₁，Ｈ₂は、第２アームＡ₂内に配置された第３及び第４の各駆動モータＭ₃，Ｍ₄の各動力により、それぞれ独立して第３旋回軸Ｓ₃を中心にして旋回される。このため、第１及び第２の各アームＡ₁，Ａ₂並びに第１及び第２の各ハンドＨ₁，Ｈ₂は、互いに独立して旋回するため、これらを自在に組み合わせることにより、図１（ａ），（ｂ）で示されるように、第１及び第２の各アームＡ₁，Ａ₂を伸長させたり、収縮させたりすることができると共に、第１及び第２の各アームＡ₁，Ａ₂は、任意の角度で正逆方向に旋回可能であるので、第１及び第２の各ハンドＨ₁，Ｈ₂を目的の位置に配置可能である。なお、本実施例のロボットは、第１及び第２の２つのハンドＨ₁，Ｈ₂を備えているので、一方のハンドＨ₁（Ｈ₂）の使用時に、他方のハンドＨ₂（Ｈ₁）を側方に退避させることにより、各ハンドＨ₁，Ｈ₂による基板の供給、或いは取出しが可能となって、基板の搬送能率が高められる利点がある。

図３〜図５、及び図８に示されるように、第１アームＡ₁の基端部の下面には、前記昇降フレームＦの上端部を構成していて、当該上端部を水平切断した形態のアームベース部１が一体に取付けられていて、当該アームベース部１にモータ取付け具２を介して第１駆動モータＭ₁が、駆動軸３を上方に向けて一体に取付けられている。第１アームＡ₁の基端部には、第１旋回軸Ｓ₁が回転可能に支持されていて、前記第１駆動モータＭ₁の駆動軸３に取付けられた歯付プーリＰ₁と、前記第１旋回軸Ｓ₁に取付けられた歯付プーリＰ₂との間には、歯付ベルトＶ₁が掛装されて、第１駆動モータＭ₁の動力により第１旋回軸Ｓ₁が回転され、当該第１旋回軸Ｓ₁の回転は、第１減速機構Ｇ₁により減速されて第１アームＡ₁に伝達されることにより、当該第１アームＡ₁は第１旋回軸Ｓ₁の中心である第１旋回軸心Ｃ₁を中心にして旋回する。

また、図６に示されるように、第２アームＡ₂は、第１アームＡ₁の先端部に支持された第２旋回軸Ｓ₂の中心である第２旋回軸心Ｃ₂を中心にして旋回する。第１アームＡ₁内に配置された第２駆動モータＭ₂の駆動軸４には歯付プーリＰ₃が取付けられ、当該歯付プーリＰ₃と前記駆動軸４に取付けられた歯付プーリＰ₄との間に歯付ベルトＶ₂が掛装され、第２アームＡ₂は、第２駆動モータＭ₂により駆動される第２旋回軸Ｓ₂の回転が第２減速機構Ｇ₂により減速されて伝達されることにより旋回する。

また、図６に示されるように、第１及び第２の各ハンドＨ₁，Ｈ₂は、軸心（第３旋回軸心Ｃ₃）を共通とする第３及び第４の各旋回軸Ｓ₃，Ｓ₄に一体に取付けられていて、共通の軸心である第３旋回軸心Ｃ₃を中心にして、互いに独立して旋回する。第２アームＡ₂内には、第３及び第４の各駆動モータＭ₃，Ｍ₄がそれぞれ駆動軸を上方及び下方に向けて配置されている。第３及び第４の各駆動モータＭ₃，Ｍ₄は、第２アームＡ₂の長手方向に沿って同一位置に幅方向に沿って並んで配置されている。第３及び第４の各駆動モータＭ₃，Ｍ₄の各回転は、第３及び第４の各減速機構Ｇ₃，Ｇ₄により減速されて、第３及び第４の各旋回軸Ｓ₃，Ｓ₄に伝達されることにより、第１及び第２の各ハンドＨ₁，Ｈ₂は、共通の第３旋回軸心Ｃ₃を中心にして独立して旋回する。

次に、図１、図２及び図７を参照して、上端部にアームユニットＵが着脱可能に取付けられる昇降フレームＦの昇降機構Ｄについて説明する。ベースＫは、底板部１１の前後方向の中央部にほぼ全幅に亘って起立板部１２が一体に設けられて、当該起立板部１２の両側部は側板部１３で補強されている。起立板部１２の幅方向の両端部にはガイドレール１４がそれぞれ垂直に取付けられて、前記昇降フレームＦの下端部に設けられた昇降案内体１５が前記一対のガイドレール１４に嵌合されることにより、昇降フレームＦは垂直を維持して昇降可能となっている。起立板部１２の幅方向の中央部には、ボールネジ１６が垂直に配置されて、上下端部がそれぞれ支持され、底板部１１には、孔部１１ａが形成され、昇降モータＭ₅は、駆動軸１７が前記孔部１１ａに配置されるように、当該駆動軸１７を下方に向けて前記底板部１１に取付けられ、昇降モータＭ₅の駆動軸１７に取付けられた歯付プーリＰ₅と、前記ボールネジ１６の下端部に取付けられた歯付プーリＰ₆との間に歯付ベルトＶ₃が掛装されている。昇降案内体１５に設けられたボールナット１８と前記ボールネジ１６とが螺合されて、昇降モータＭ₅の正逆回転により、昇降フレームＦは、一対のガイドレール１４に案内されて昇降するようになっている。

図１、図２及び図７に示されるように、昇降フレームＦは、装着状態で背面側が閉塞された下フレーム部２１と、背面側が開口された上フレーム部２２とが一体となっていて、上フレーム部２２の上端部は水平に破断されて、当該破断部はアームベース部１として、アームユニットＵを構成する第１アームＡ₁の基端部の下面に一体に取付けられている。第１アームＡ₁の基端部の下面にアームベース部１を一体に取付けた状態において、当該アームベース部１は、第１アームＡ₁の幅方向の両端縁から幅方向に突出していて、アームベース部１における第１アームＡ₁から幅方向に突出した周縁部には、多数のボルト挿通孔２３が肉厚部内を上下に貫通して設けられている（図８参照）。一方、上フレーム部２２の上端面は、アームベース部１の上端面２２ａとなっていて、当該上端面２２ａにおける多数の前記ボルト挿通孔２３に対応する位置には、それぞれネジ孔２４が形成されている。

このため、アームユニットＵの第１アームＡ₁の基端部下面に一体に取付けられたアームベース部１の水平の下端面１ａを、昇降フレームＦの上フレーム部２２の水平の上端面２２ａに当接密着させて、当該アームベース部１の各ボルト挿通孔２３に挿通した各ボルトＢを、上フレーム部２２の上端面２２ａに形成された各ネジ孔２４に螺合させると、昇降フレームＦの上フレーム部２２の欠落部分に、当該上フレーム部２２の上端部を水平切断したアームベース部１が一体となって連結されて、上フレーム部２２が完全形状となって、昇降フレームＦにアームユニットＵが取付けられる。なお、図１〜図３及び図７において、Ｌは、上端部が切断除去された不完全な上フレーム部２２と、完全な上フレーム部２２の上端部を水平切断したアームベース部１との密着線を示す。

このように、ベースＫに昇降可能に装着された昇降フレームＦに対してアームユニットＵが着脱可能な構成であるので、仕様の異なる複数のアームユニットＵを構成する各基端アーム（第１アームＡ₁）の基端部の下面に共通のアームベース部１を一体に取付けておくことにより、ベースＫ、詳細には当該ベースＫに装着された昇降フレームＦを仕様の異なる複数のアームユニットＵに対して共用可能となる。

そして、本発明においては、各アームユニットＵに基端アームである第１アームＡ₁を旋回させるための駆動モータＭ₁が一体に取付けられていて、当該駆動モータＭ₁の駆動軸３に取付けられた歯付プーリＰ₁と、第１アームＡ₁の旋回中心となる第１旋回軸Ｓ₁に取付けられた歯付プーリＰ₂との間には、歯付ベルトＶ₁が掛装されたままとなっているので、各アームユニットＵを昇降フレームＦに装着した後において、前記歯付ベルトＶ₁の掛装作業、及び当該歯付ベルトＶ₁の張力調整作業が不要となる。一方、アームユニットＵの交換のために、昇降フレームＦから当該アームユニットＵを取り外す場合においても、前記歯付ベルトＶ₁を取り外す必要がなくなる。従って、アームユニットを仕様の異なる別のアームユニットと交換する際における歯付ベルトの取外し、及び装着の各作業、並びにアームユニットの交換装着後における歯付ベルトの張力調整作業が不要となって、アームユニットの交換の際の作業性が著しく高められる。

また、上記実施例では、アームユニットＵの基端部に設けられたアームベース部１を昇降フレームＦの上フレーム部２２に着脱する手段としてボルトが用いられているが、当該着脱手段は、ボルトに限定されない。例えは、前記アームベース部１と昇降フレームＦの上フレーム部２２とに、それぞれ互いに連結される連結具を設けておいて、当該各連結具を連結させる構成にしてもよい。

また、上記実施例は、２本のアームを備えたダブルハンドロボットに本発明を実施した例であるが、本発明の実施の対象ロボットは、シングルハンドロボットでもよいし、２本以上のアームを備えたロボットであってもよい。

Ａ₁：第１アーム（基端アーム）
Ａ₂：第２アーム
Ｂ：ボルト
Ｆ：昇降フレーム
Ｈ₁：第１ハンド
Ｈ₂：第２ハンド
Ｌ：密着線
Ｍ₁：第１駆動モータ（基端アームの駆動モータ）
Ｍ₂：第２駆動モータ（第２アームの駆動モータ）
Ｍ₃：第１ハンドの駆動モータ
Ｍ₄：第２ハンドの駆動モータ
１：アームベース部
２３：ボルト挿通孔
２４：ネジ孔

Claims

ベースに昇降可能に支持された昇降フレームと、当該昇降フレーム内に配置された第１駆動モータにより旋回される基端アームを含む複数のアームと、先端アーム内に配置された第３駆動モータにより旋回されるハンドとを備え、
複数のアームのうち前記基端アームを除く残りのアームは、当該アームが旋回軸を介して支持されている手前側のアーム内に配置された第２駆動モータにより旋回され、
前記複数のアームが連結されたアームユニットは、前記昇降フレームに対して着脱可能な構成の基板搬送ロボットであって、
前記昇降フレームの上端部は水平に切断された形態となって、切断された部分がアームベース部となっていて、
前記アームユニットは、当該アームベース部の上方に、前記基端アームの基端部が配置されて、当該アームベース部に対して回動可能に支持されていると共に、当該アームベース部の下方に、歯付ベルトを介して当該基端アームを駆動させる前記第１駆動モータが配置されて、当該アームベース部に一体に取付けられた構成であり、
前記アームユニットは、そのアームベース部の部分において、前記昇降フレームの切断された形態の上端面に対して着脱されて、装着時には、前記第１駆動モータは昇降フレーム内に収納される構成であることを特徴とする基板搬送ロボット。
前記アームベース部は、前記昇降フレームの切断された形態の上端面に対して複数本のボルトを介して着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送ロボット。