JPH1076487A - 移載ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造の簡素化を図る。 【解決手段】 駆動腕１４の先端部には、揺動アーム２
０を構成している平行リンクの一方のリンク２８の中間
部が摺動ピン１８を介して枢着してある。摺動ピン１８
は、駆動腕１４に形成した長孔１６を貫通して基板７０
に設けた放物線状カム溝に挿入してある。駆動モータ８
２によって駆動腕１４を矢印２４のように揺動させる
と、摺動ピン１８がカム溝２２に沿って放物線運動を
し、揺動アーム２０が下部枢着点を中心に揺動するとと
もに、揺動アーム２０の下端部がガイド４０に沿って上
下動し、また揺動アーム２０の上端部に取り付けたハン
ド３６が水平方向に直線往復運動をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークを所望位置
に移送する多関節移載ロボットに係り、特に液晶ガラス
基板などの取り扱いに好適な移載ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ガラス基板や半導体ウエハ、または
プリント配線基板を検査装置等に搬入したりする場合、
移載ロボットまたはハンドリングロボットと称する装置
が使用されている。そして、液晶ガラス基板や半導体ウ
エハなどは、一般に専用のラックに狭い間隔をあけて縦
方向に多数枚を積重ねるように配置してあり、これらを
移送するロボットのハンドを狭いワーク間に挿入できる
必要があり、ハンドを水平方向に移動することができる
アームを備えた直交型またはスカラー型の移載ロボット
が使用されている。

【０００３】直交型移載ロボットは、昇降、旋回可能な
軸の上端に水平方向に配置したガイドレールを取り付
け、このガイドレールに、液晶ガラス基板などのワーク
を支持するハンドを先端に設けたアームを装着し、アー
ムに設けた駆動モータを駆動することによって、アーム
をガイドレールに沿って水平移動させてワークを水平方
向に移送できるようにしている。また、スカラー型移載
ロボットは、昇降、旋回可能な軸の上端に、水平面内で
屈曲可能な関節を備えたアームを取り付け、このアーム
の先端に水平面内で揺動するハンドを設け、このハンド
やアームの関節にサーボモータを配置するか、または別
に配置した駆動系からアームとハンドとを屈曲させるこ
とにより、ワークを水平面内の所望の位置に移送できる
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の直交
型移載ロボットは、アームを水平方向に案内するガイド
レールが設けてあるとともに、アームに設けた駆動モー
タの給電ケーブル等を配設する必要があるため、構造が
複雑で大型となり、アームを旋回させる場合にガイドレ
ールと一体に旋回させるために旋回半径が大きく、広い
設置スペースを必要とする。また、従来のスカラー型移
載ロボットは、各関節に屈曲用の駆動系を配設してある
ため、構造が複雑であるばかりでなく、アームとハンド
とを屈曲させながら、ワークを載せたハンドの先端を直
線運動させなければならないところから制御も複雑とな
る。そして、液晶ガラス基板や半導体ウエハは、塵埃が
付着すると不良の原因となるため、一般にクリーンルー
ム内で取り扱われるが、上記した従来の移載ロボット
は、アームの駆動部やガイドレール等の駆動部をロボッ
トの上方、ワークに近接して設けてあり、移載ロボット
をクリーンルーム内で使用する場合に、駆動部やガイド
部などから摺動に伴うゴミが発生してクリーンルーム内
を汚し、液晶ガラス基板や半導体ウエハの不良の原因と
なるおそれがある。

【０００５】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、構造の簡素化を図ることができ
る移載ロボットを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る移載ロボットは、ワークを支持する
ハンドを直線的に移動可能なアームを備えた移載ロボッ
トにおいて、前記アームを平行リンクによって構成する
とともに、前記アームを揺動させてアームに設けた前記
ハンドを直線移動させるカム機構を設けた構成となって
いる。カム機構は、一端が駆動モータに接続されて他端
部にアームを枢着した駆動腕と、この駆動腕とアームと
の枢着部を案内してアームを揺動させる放物線状カム溝
とを有するように構成できる。駆動腕には、枢着部の放
物線運動を可能にするための長孔を長手方向に設ける。

【０００７】

【作用】上記のごとく構成した本発明は、カム機構によ
ってアームを揺動させるだけでアームに設けたハンドを
直線移動させることができ、構造の簡素化を図ることが
できる。しかも、アームを平行リンクによって構成する
ことにより、アームを揺動させてハンドを直線移動させ
たとしても、その姿勢が常に一定に維持されるため、例
えばハンドにワークを載せてワークを水平方向に移送す
る場合に、ワークが落下することがない。また、主要な
摺動を伴う駆動系が、平行リンクのアーム側摺動ピン以
外は、ワークから離れた下方に位置するため、ワークへ
のゴミの付着等の悪影響が避けられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る移載ロ
ボットの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細
に説明する。

【０００９】図２は、アームに取り付けたハンドを直線
運動させるアーム駆動機構の原理を示す図である。図に
おいて、カム機構１０は、本図に図示しない駆動モータ
の回転軸１２に一端を固定した駆動腕１４を有してい
る。そして、駆動腕１４は、他端部に駆動腕１４の長手
方向に沿って長孔１６が形成してあり、長孔１６を貫通
させた摺動ピン１８を介して、揺動アーム２０の中間部
が枢着してある。また、摺動ピン１８は、カム溝２２に
挿入してあって、駆動腕１４が矢印２４のように揺動し
た際に、カム溝２２に沿って移動するようになってい
る。このカム溝２２は、回転軸１２の鉛直上方の点Ｆを
焦点とする放物線に形成してあって、回転軸１２の中心
と焦点Ｆとを結ぶ直線２６の延長線がカム溝２２を形成
している放物線の頂点を通るようになっている。さら
に、カム溝２２は、直線２６に対して線対称に形成して
ある。そして、駆動腕１４に設けた長孔１６は、駆動腕
１４の揺動に伴う摺動ピン１８の放物線運動（放物線移
動）を可能にする。

【００１０】揺動アーム２０は、長さの等しい一対のリ
ンク２８、３０を平行配置した平行リンクとなってい
て、その一方のリンク２８の中間部が駆動腕１４に摺動
ピン１８を介して枢着してある。そして、各リンク２
８、３０の上端部には、取付け台３２が水平となるよう
に枢着してあって、この取付け台３２に液晶ガラス基板
などのワーク３４を支持するハンド３６が固定してあ
る。また、リンク２８、３０と取付け台３２との枢着点
３５、３７を結ぶ直線の延長線３９は、線２６と直交す
るとともに、点Ｆを通るようになっている。さらに、各
リンク２８、３０の下端部は、取付け台３２と平行にな
っているブラケット３８に枢着してある。このブラケッ
ト３８は、上下方向に立設したガイド４０に沿って昇降
するスライダ４２に固定してある。そして、駆動腕１４
に連結したリンク２８とブラケット３８との枢着点４４
は、回転軸１２の中心と点Ｏとを結ぶ直線２６の延長線
上に位置している。

【００１１】このように構成したアーム駆動機構は、駆
動腕１４を矢印２４のように揺動させると、摺動ピン１
８が放物線カム溝２２に沿って移動する。そして、摺動
ピン１８がカム溝２２を移動するのにともなって、スラ
イダ４２が矢印４６のようにガイド４０に沿って上下動
するとともに、揺動アーム２０がブラケット３８との枢
着点を中心に図の左右方向に揺動し、揺動アーム２０の
上部に枢着して取付け台３２を矢印４８のように直線３
９に沿って水平方向に往復移動させる。また、ハンド３
６は、取り付けた揺動アーム２０がリンク２８、３０に
よる平行リンクによって構成してあるため、姿勢を一定
に保持したまま水平方向に直線運動し、保持したワーク
をそのまま水平方向に平行移動させる。

【００１２】図１は、上記のアーム駆動機構を備えた移
載ロボットの要部斜視図である。

【００１３】図１において、移載ロボット５０は、台座
５２の上方に旋回台５４が配置してある。この旋回台５
４は、台座５２に回転自在に設けた図示しない支持軸を
介して台座５２に支持されている。そして、台座５２に
は、図示しないブラケットを介して旋回モータ５６が取
り付けてあって、この旋回モータ５６の出力軸に固定し
たプーリ５８と、旋回台５４を支持している支持軸に設
けたプーリ６０との間にタイミングベルト６２が巻掛け
してあり、旋回モータ５６を駆動して駆動プーリ５８を
矢印６４のように回転させることにより、旋回台５４を
水平面内で旋回できるようにしてある。

【００１４】旋回台５４の上面には、モータブラケット
（図示せず）を介して昇降モータ６６が配設してある。
さらに、旋回台４４の上面には、ボールねじ軸６８が回
転自在に立設してある。このボールねじ軸６８は、カム
機構１０を設けた基板７０を昇降させるもので、基板７
０の前面下部に固定したボールナット７２が螺合してい
るとともに、基端部にプーリ７４が取り付けてある。そ
して、このプーリ７４と、昇降モータ６６の回転軸に取
り付けたプーリ７６との間には、タイミングベルト７８
が巻掛けしてあって、昇降モータ６６を駆動することに
よりボールねじ軸６８を回転させてボールナット７２を
昇降し、ボールナット７２を介して基板７０を矢印８０
のように昇降させることができるようにしてある。

【００１５】基板７０は、面が旋回台５４の面と直交す
るように配置してあって、ボールナット７２を固定した
前面に、ボールねじ軸６８と平行にガイド４０が取り付
けてある。このガイド４０は、嵌合しているスライダ４
２を矢印４６のように上下方向に案内する。そして、ス
ライダ４２には、揺動アーム２０の下端部を枢着したブ
ラケット３８が設けてある。さらに、基板７０には、ボ
ールナット７２を設けた側と反対側の側部下部に一対の
スライダ８４が固定してある。これらのスライダ８４
は、旋回台５４に立設した支柱８６に嵌合していて、ボ
ールねじ軸６８を回転させた際の基板７０の回転を阻止
するとともに、ボールねじ軸６８の回転に伴って矢印８
８のように支柱８６に沿って昇降する。

【００１６】基板７０の背面上端部には、駆動モータ８
２が取り付けてある。そして、駆動モータ８２の回転軸
１２には、駆動腕１４の一端が固定してある。この駆動
腕１４は、揺動アーム（ロボットアーム）２０を揺動さ
せるためのもので、他端部に揺動アーム２０を構成して
いるリンク２８の中間部が摺動ピン１８を介して枢着し
てある。そして、摺動ピン１８は、駆動腕１４が矢印２
４のように揺動することにより、基板７０の前面上部に
設けた放物線カム溝２２に沿って移動するとともに、駆
動腕１４の長手方向に形成した長孔１６内を移動するよ
うになっている。

【００１７】揺動アーム２０は、前記したようにリンク
２８、３０からなる平行リンクからなり、これらのリン
ク２８、３０の下端部がスライダ４２に設けたブラケッ
ト３８に枢着してある。また、リンク２８、３０の上端
部には、枢着した取付け台３２を介してフォーク状のハ
ンド３６が設けてあり、このハンド３６の上に大型の液
晶ガラス基板などのワーク３４を載せることができるよ
うになっている。

【００１８】このように構成した移載ロボット５０は、
基板７０以下の部分が図示しないケース内に収納され
る。そして、駆動モータ８２を駆動すると、その回転駆
動力が回転軸１２を介して駆動腕１４に伝達され、駆動
腕１４が矢印２４のように揺動して揺動アーム２０を下
端枢着点を中心に揺動させる。この際、摺動ピン１８
は、放物線カム溝２２に沿って移動するとともに、駆動
腕１４の長孔１６内を移動し、これに伴って揺動アーム
２０の下端部を枢着したブラケット３８を取り付けたス
ライダ４２が矢印４６のように、ガイド４０に沿って昇
降する。そして、揺動アーム２０の上部に取り付けたハ
ンド３６は、水平の姿勢を保持した状態で矢印４８のよ
うに水平方向に直線往復運動を行う。

【００１９】一方、ハンド３６の上下方向の位置は、昇
降モータ６６を駆動してボールねじ軸６８を回転させ、
ボールナット７２を介して基板７０を昇降させることに
よって制御される。また、ハンド３６の向きは、旋回モ
ータ５６を駆動して旋回台５４を旋回させ、基板７０の
向きを変えることにより制御される。

【００２０】このように実施の形態においては、カム機
構１０によってロボットアームである揺動アーム２０を
揺動させることにより、揺動アーム２０に設けたハンド
３６を水平面内で直線運動させることができ、移載ロボ
ットの機構の簡素化が図れて小型化とコストの低減を図
ることができる。しかも、旋回半径も小さくすることが
でき、設置スペースも小さくすることができる。また、
実施の形態に係る移載ロボット５０は、揺動アーム２０
の上部しかケースから露出せず、駆動部分がケース内に
収納されるため、露出する摺動部が極めて少なく、例え
ば液晶ディスプレイの製造工程などのクリーンルームで
使用するような場合、摺動部からのゴミの発生を低減で
きてクリーンルームの汚染を少なくすることができる。

【００２１】なお、前記の実施形態においては、ハンド
３６を水平面内で直線的に移動させる場合について説明
したが、揺動アーム２０を鉛直な部材に枢着してハンド
３６を鉛直な面内で直線移動させるなどしてもよい。こ
の場合、ハンド３６には、把持機構や吸着機構を設け
る。そして、前記実施の形態においては、揺動アーム２
０が１つである場合について説明したが、１台の移載ロ
ボット５０に、必要に応じて複数の揺動アーム２０を設
けるとともに、これらの揺動アームに対応して相互に独
立駆動可能な複数のカム機構１０を設置してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、カム機構によってアームを揺動させるだけでアーム
に設けたハンドを直線移動させることができ、構造の簡
素化を図ることができる。しかも、アームを平行リンク
によって構成しているため、アームを揺動させてハンド
を直線移動させたとしても、その姿勢が常に一定に維持
されるため、例えばハンドにワークを載せてワークを水
平方向に移送する場合に、ワークの落下を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る移載ロボットの要部
斜視図である。

【図２】本発明のハンドを直線運動させるアーム駆動機
構の原理の説明図である。

【符号の説明】

１０ カム機構 １４ 駆動腕 １６ 長孔 １８ 枢着部（摺動ピン） ２０ アーム（揺動アーム） ２２ カム溝 ２８、３０ リンク ３４ ワーク ３６ ハンド ４０ ガイド ４２ スライダ ５４ 旋回台 ５６ 旋回モータ ６６ 昇降モータ

フロントページの続き (72)発明者 田中 信吾 東京都中央区築地５丁目６番４号 三井造 船株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを支持するハンドを直線的に移動
   可能なアームを備えた移載ロボットにおいて、前記アー
   ムを平行リンクによって構成するとともに、前記アーム
   を揺動させてアームに設けた前記ハンドを直線移動させ
   るカム機構を設けたことを特徴とする移載ロボット。
2. 【請求項２】 前記カム機構は、一端が駆動モータに接
   続されて他端部に前記アームを枢着した駆動腕と、この
   駆動腕と前記アームとの枢着部を案内してアームを揺動
   させる放物線状カム溝とを有していることを特徴とする
   請求項１に記載の移載ロボット。