KR101073275B1

KR101073275B1 - 더블암형 로봇

Info

Publication number: KR101073275B1
Application number: KR1020087025875A
Authority: KR
Inventors: 사토시 스에요시; 켄타로 타나카; 신이치 이시카와
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2011-10-12
Also published as: JP4221733B2; JPWO2008023560A1; TWI325360B; WO2008023560A1; CN101506963A; KR20090020556A; TW200829398A; CN101506963B

Abstract

각각이 독립하여 상하 이동 가능한 더블 암을 구비하고, 상하의 지지 부재의 간격을 적절한 범위로 제어함으로써 칼럼을 컴팩트하게 하고, 설치 면적이나 선회 반경을 작게 억제하고, 상하의 지지 부재의 동작에 따른 피작업물에의 악영향을 억제할 수가 있는 더블암형 로봇을 제공한다.

상하에 배치된 2개의 다관절 암(2)을 각각 지지하는 2개의 지지 부재(101), 지지 부재(102)와, 2개의 지지 부재를 칼럼(12)을 따라 각각 상하 방향으로 이동 가능하게 연결하는 이동 기구(11)를 구비한 더블암형 로봇(1)에 있어서, 2개의 지지 부재(101), 지지 부재(102)의 한쪽 혹은 양쪽이 상하 이동함으로써 2개의 지지 부재(101), 지지 부재(102)의 상하 방향의 간격이 넓어지고, 그 간격이 제1의 소정값에 이르면 지지 부재(101), 지지 부재(102)의 상하 동작을 정지한다.

더블 암, 다관절 암, 로봇, 핸드부, 칼럼, 이동 기구, 지지 부재

Description

더블암형 로봇{DOUBLE ARM ROBOT}

본 발명은 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 얇은 판 형상의 피작업물(work)을 스토커(stocker)와의 사이에 출납하는 암을 구비한 로봇에 관계되고, 특히 암을 2개 구비한 더블암형 로봇에 관한 것이다.

종래부터 유리 기판이나 반도체 웨이퍼라고 하는 얇은 판 형상의 피작업물의 반송에 로봇이 많이 이용되고 있다. 특히 근래에는 액정 패널이나 PDP(플라즈마 디스플레이 패널)용의 유리가 대형화함에 따라, 이들을 반송하는 로봇도 대형화하는 경향이 현저하다.

이러한 가운데 로봇을 공간 절약화함과 아울러 반송 효율을 올려 스루풋(throughput)을 향상시킬 수 있도록 피작업물을 재치하고 반송하기 위한 암을 2개 구비한 더블암형 로봇이 채용되고 있다.

특히, 2개의 암을 상하 방향으로 다른 높이로 설치한 더블암형 로봇을 채용함으로써 한쪽의 암으로 스토커에 피작업물을 반입하면서 다른 한쪽의 암으로 스토커의 다른 선반으로부터 피작업물을 반출함으로써 반송 효율의 향상을 도모하고, 또한 2개의 암을 상하 방향으로 겹쳐지도록 배치함으로써 로봇의 설치에 필요한 면적을 억제하여 공간 절약화를 달성할 수가 있다고 하는 것이다(예를 들면, 특허 문 헌 1).

특허 문헌 1의 더블암형 로봇을 도 7에 나타낸다. 특허 문헌 1의 더블암형 로봇에서는 2개의 암이 하나의 지지 부재에 연결되어 상하 이동하는 기구로 이루어져 있고, 그 때문에 2개의 암의 상하 방향의 간격이 일정하면서 2개의 암의 상하 이동은 동시에 행해진다. 따라서 2개의 암의 상하 방향의 간격을 바꾸거나 서로 독립하여 상하 이동을 행하거나 하는 일을 할 수가 없다고 하는 문제가 있다.

즉, 스토커 등의 선반의 피치(pitch, 상하 간격)가 2개의 암의 상하 방향의 간격과 일치하지 않는 경우, 우선 한쪽의 암으로 스토커의 어떤 선반에 수납되어 있는 피작업물의 반출을 행한 후 2개의 암을 상하 방향으로 이동시키고, 또한 한쪽의 암으로 다른 선반으로부터 피작업물을 반출한다는 동작을 행하게 되어 2개의 암을 구비하면서도 반송의 사이클 타임(cycle time)이 길어져 버린다.

이러한 문제를 해결하기 위해 2개의 암을 개별적으로 상하 이동 가능하게 하는 것이 있다(예를 들면 특허 문헌 2).

특허 문헌 2에 기재된 더블암형 로봇을 도 8에 나타낸다. 2개의 수평 다관절 암(45A, 45B)의 상하 방향의 간격을 자유롭게 변화시킬 수가 있기 때문에, 암의 상하 방향의 간격을 스토커 등의 선반의 피치에 맞추어 2개의 암이 병행하여 동시에 피작업물의 반입·반출을 행하는 것이 가능하게 된다. 이 결과 더블 암의 이점을 살려 반송 효율을 향상시킬 수가 있다는 것이다.

또, 특허 문헌 2에 기재된 더블암형 로봇 암은, 도 9에 나타내듯이, 각각의 암을 지지하는 2개의 지지 부재(44A, 44B)의 측부를 서로 엇갈리게 돌출한 형상으 로 함으로써 2개의 암의 상하 간격이 소정의 최소 거리 이하로 되지 않도록 구성되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본국 특허공개공보 2001－274218호

특허 문헌 2 : 일본국 특허공개공보 2005－150575호

<발명이 해결하고자 하는 과제>

그렇지만, 특허 문헌 2의 더블암형 로봇에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

상하 2개의 지지 부재(44A, 44B)의 측부의 접촉면이 외부에 노출하고 있기 때문에, 접촉할 때에 파티클(particle)이 발생하여 높은 청정도가 요구되는 피작업물에 악영향을 줄 가능성이 있다. 또한, 질량이 큰 지지 부재끼리가 접촉하기 때문에, 그 때의 충격에 의해 핸드(48A, 48B) 상의 피작업물이 위치 어긋남을 일으키고, 최악의 경우에는 핸드(hand)로부터 낙하한다는 가능성이 있다.

또한, 지지 부재(44A, 44B)의 측부가 크게 돌출하고 있기 때문에 질량이 증가하고, 그에 따라 암(45A, 45B) 및 지지 부재(44A, 44B)를 상하로 움직이기 위한 모터나 동력 전달 기구라고 하는 구동 기구도 대형화한다는 문제가 있다.

또, 특허 문헌 2에서는 상세하게 다루고 있지 않지만, 암, 지지 부재, 칼럼(41A, 41B)의 각각의 내부에는, 각 암이나 지지 부재의 구동원을 구동시키거나 이들의 위치를 취득하거나 하기 위한 케이블류나 핸드에 재치된 피작업물을 검출하는 목적으로 설치된 센서용의 케이블이 내장되어 있다.

2개의 암이 개별적으로 상하로 동작하는 구조의 경우, 이들의 케이블도 암의 상하 움직임에 따라 칼럼 내를 상하로 움직이기 위해 칼럼 내부에 충분한 공간이 필요하게 된다. 그 결과 암의 상하 이동의 스트로크(stroke)가 크게 됨에 따라 칼럼이 대형화하게 되어 설치 면적이나 선회 반경의 확대로 연결된다. 예를 들면 특허 문헌 2의 더블암형 로봇에 있어서는 지지 부재를 보유하는 칼럼이 2개(41A, 41B)로 이루어져 있고, 그 결과 넓은 설치 면적이 필요하게 되거나 대좌(50)의 선회 기구에 의한 선회 반경이 커지거나 한다는 문제가 있다.

본 발명은 이들의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 각각이 독립하여 상하 이동 가능한 더블 암을 구비하고, 상하의 지지 부재의 간격을 적절한 범위로 제어함으로써 반송 효율을 향상시킴과 아울러, 칼럼을 컴팩트(compact)하게 하고, 설치 면적이나 선회 반경을 작게 억제하여 상하의 지지 부재의 동작에 따른 피작업물에의 악영향을 억제할 수가 있는 더블암형 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같이 구성한 것이다.

청구항 1에 기재의 발명은, 반송물을 재치하는 핸드부와, 상기 핸드부에 연결되고, 적어도 2개의 회전 관절을 가지고, 상기 핸드부를 한 방향으로 이동하도록 신축 동작하는 다관절 암을 상하에 2개 배치하고, 상기 2개의 다관절 암 중 상방에 배치되는 제1의 다관절 암을 지지하는 제1의 지지 부재와, 상기 제1의 지지 부재의 하방에 위치하여 상기 2개의 다관절 암 중 하방에 배치되는 제2의 다관절 암을 지지하고, 상기 제1의 지지 부재와 포개지도록 배치되는 제2의 지지 부재와, 상기 2개의 지지 부재가 장착되는 칼럼과, 상기 2개의 지지 부재를 상기 칼럼을 따라 각각 독립하여 상하 방향으로 이동 가능하게 상기 칼럼에 연결하는 이동 기구를 구비한 더블암형 로봇에 있어서, 상기 2개의 지지 부재는 그 상하 방향의 간격이 소정의 범위 내에서 변동가능하게 상기 칼럼 내에서 연결되고, 상기 2개의 지지 부재의 한쪽 혹은 양쪽이 상하 이동함으로써 상기 2개의 지지 부재의 상하 방향의 간격이 넓어지고, 그 간격이 제1의 소정값에 이르면 상기 지지 부재의 상하 동작을 정지함과 아울러, 상기 2개의 지지 부재의 한쪽 혹은 양쪽이 상하 이동함으로써 상기 2개의 지지 부재의 상하 방향의 간격이 좁아지고, 그 간격이 제2의 소정값에 이르면 상기 지지 부재의 상하 동작을 정지하고, 상기 제1의 다관절 암의 내부에 배설된 케이블은, 상기 2개의 지지 부재 중, 상기 제1의 지지 부재의 내부를 경유하여 상기 제1의 지지 부재의 외부에 배설된 후에 상기 제2의 상기 지지 부재 내에 수납되고, 상기 제2의 다관절 암의 내부에 배설된 케이블은, 상기 제1의 지지 부재로부터 수납된 케이블과 아울러 상기 제2의 지지 부재의 내부를 경유하여 상기 칼럼의 내부에 수납되고, 상기 칼럼 내부의 케이블은 상기 칼럼 하단에 배설된 후에 상기 더블암형 로봇의 외부에 배설되는 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

청구항 3에 기재의 발명은, 상기 제1의 지지 부재는, 상기 칼럼 내에 상기 제2의 지지 부재를 향하여 설치된 L자형의 스토퍼 기구를 구비하고, 상기 제2의 지지 부재는, 상기 칼럼 내에 상기 제1의 지지 부재를 향하여 설치된 T자형의 스토퍼 기구를 구비하고, 상기 각 스토퍼 기구는, 상기 지지 부재와 함께 상기 칼럼 내를 상하 동작하는 것으로, 상기 L자형의 스토퍼 기구와 상기 T자형의 스토퍼 기구는 서로의 선단부가 걸림 가능한 위치에 배치되고, 상기 2개의 지지 부재의 한쪽 혹은 양쪽이 상하 이동함으로써 상기 2개의 지지 부재의 상하 방향의 간격이 넓어지고, 그 간격이 상기 제1의 소정값에 이르면, 상기 L자형의 스토퍼 기구의 선단부와 상기 T자형의 스토퍼 기구의 선단부가 걸림으로써 상기 지지 부재의 상하 동작을 정지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 4에 기재의 발명은, 상기 2개의 지지 부재의 한쪽 혹은 양쪽은, 각각 다른 한쪽의 상기 지지 부재를 향하여 설치된 거리 센서를 구비하고, 상기 거리 센서는 상기 2개의 지지 부재의 상하 방향의 간격을 계측하는 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

청구항 6에 기재의 발명은, 상기 제1의 지지 부재와 상기 제2의 지지 부재의 사이에 배설되는 케이블은, 상기 2개의 지지 부재의 한쪽 혹은 양쪽이 상하 이동함으로써 변화하는 상기 2개의 지지 부재의 상하 방향의 간격에 대해서 미리 설정된 상한값보다 길고, 상기 제1의 지지 부재의 외부로 나온 후, U자형을 이루어 상기 제2의 지지 부재에 수납되는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 7에 기재의 발명은, 상기 2개의 지지 부재는 모두 상기 핸드부의 이동 방향과 직교하는 방향으로 돌출하여 상기 다관절 암을 지지함과 아울러, 상기 칼럼의 상기 핸드부의 이동 방향과 직교하는 면에 장착되고, 상기 제1의 지지 부재와 상기 제2의 지지 부재의 사이에 배설되는 케이블은 상기 2개의 지지 부재의 돌출 방향의 반대측에 설치되는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 8 기재의 발명은, 상기 칼럼 내에 배설된 케이블은 상기 칼럼의 높이 방향의 중앙부 근처에 설치된 케이블 계류부를 경유하여 상기 칼럼 하단에 배설되는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 9 기재의 발명은, 상기 다관절 암은 상기 회전 관절이 수직축 둘레로 회전하는 수평 다관절 암인 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 10에 기재의 발명은, 상기 2개의 다관절 암은 상하 방향으로 서로 대면하도록 각각 상기 지지 부재로 지지되는 것을 특징으로 하는 것이다.

<발명의 효과>

청구항 1에 기재의 발명에 의하면, 2개의 지지 부재의 간격을 여러가지 스토커 등의 선반의 피치에 대응시킬 수가 있어 피작업물의 반송 효율이 향상되며, 2개의 지지 부재의 간격이 작아지는 경우에도, 지지 부재끼리가 직접 접촉하는 일이 없이 상하 동작을 정지하기 위해, 피작업물에 악영향을 주는 파티클이나 진동의 발생을 억제할 수가 있다. 또한, 2개의 다관절 암이 독립하여 상하 이동을 할 수 있도록 하면서, 2개 암 내에 배설된 케이블을 일체화하여 칼럼 내에 배설할 수 있어 칼럼을 컴팩트하게 할 수가 있다.

삭제

청구항 3 또는 청구항 4에 기재의 발명에 의하면, 2개의 지지 부재의 간격을 일정 범위 내로 제어할 때에 피작업물에 악영향을 주는 파티클이나 진동의 발생을 억제할 수가 있다.

삭제

청구항 6에 기재의 발명에 의하면, 2개의 지지 부재의 상하 간격의 변화에 대해서도 2개의 지지 부재 사이에 배설된 케이블은 유연하게 대응할 수가 있어 장력이 걸리는 일이 없다.

청구항 7에 기재의 발명에 의하면, 2개의 지지 부재의 사이에 배설된 케이블을 핸드부로부터 매우 멀리 배치할 수가 있고, 지지 부재의 상하 이동에 따라 해당 케이블로부터 파티클이 발생하는 경우에도, 핸드부에 재치된 피작업물에 대한 악영향을 아주 배제할 수가 있다.

청구항 8에 기재의 발명에 의하면, 칼럼 내의 케이블을 지지 부재의 상하 이동에 대응시키면서 칼럼 내의 구성을 간략화할 수 있어 칼럼을 컴팩트하게 할 수가 있다.

청구항 9 또는 청구항 10에 기재의 발명에 의하면, 2개의 암의 상하 방향의 최소 간격을 작게 할 수가 있고, 여러가지 피치의 스토커에 대응할 수 있음과 아울러, 더블암형 로봇의 설치 면적과 선회 반경을 작게 억제할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 더블암형 로봇의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 더블암형 로봇의 3면도이다.

도 3은 본 발명의 동작예를 나타내는 측면도이다.

도 4는 지지 부재 사이의 간격이 커지는 경우의 스토퍼 기구의 동작을 설명하는 단면도이다.

도 5는 지지 부재 사이의 간격이 작아지는 경우의 스토퍼 기구의 동작을 설명하는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 더블암형 로봇의 케이블 배선의 모습을 나타내는 3면도이다.

도 7은 특허 문헌 1의 더블암형 로봇의 사시도이다.

도 8은 특허 문헌 2의 더블암형 로봇의 사시도이다.

도 9는 특허 문헌 2의 더블암형 로봇의 지지 부재의 동작을 나타내는 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1　더블 암 형 로봇

2　수평 다관절 암

3　견관절부 4　팔의 관절부

5　핸드 관절부

6　상완 7　전완

8　핸드부 9　피작업물(work)

10　지지 부재 11　상하 이동 기구

12　칼럼(column) 13　대좌(pedestal)

14　기대(其臺)

16　칼럼 블록(column block)

17　외부 케이블 18　내부 케이블

19　브래킷(bracket)

21　상암(upper arm) 22　하암(lower arm)

31, 32　스토퍼 기구 33, 34　스토퍼 기구

101　상 지지 부재 102　하 지지 부재

41A　좌측 지주 41B　우측 지주

44A　하암 지지 부재 44B　상암 지지 부재

45A　하측의 수평 다관절 암 45B　상측의 수평 다관절 암

48A　하 핸드(lower hand) 48B　상 핸드(upper hand)

50　대좌(pedestal)

51　하측 체결판 52　상측 체결판

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도를 참조하여 설명한다.

<실시예 1>

도 1은 본 발명의 더블암형 로봇의 전체 구조를 나타내는 사시도이다.

본 발명의 더블암형 로봇(1)은, 견관절부(3), 팔의 관절부(4), 핸드 관절부(5)에 의해 회전 가능하게 연결되어 회전 구동원에 의한 회전력을 전달하고 소망한 동작을 시키는 수평 다관절 암(2)을 2조 구비하고 있다. 또, 암(2)의 선단에 장착되고 피작업물을 재치하는 핸드부(8)는, 암(2)에 의해 도면 중에 나타내는 신축 방향(직교 좌표계의 X축 방향)으로 직선적으로 동작하고, 스토커 등에 대한 피작업물의 반입·반출 동작을 행한다.

(101) 및 (102)는 암의 지지 부재이고, (101)은 한쪽의 암을 매달고, (102)는 또한 한쪽의 암을 지탱하도록 구성되어 있다. 암(2)은 각각 견관절부(3)에 의해 지지 부재(101) 또는 지지 부재(102)에 연결되어 있고, 그 결과 2개의 암은 상하 방향으로 서로 대면하도록 배치되어 있다.

또한, 본 발명의 더블암형 로봇(1)은 지지 부재(101) 및 지지 부재(102)를 칼럼(12)을 따라 개별적으로 상하로 이동시키는 상하 이동 기구(11)를 구비하고 있어 암(2)의 상하 위치를 조정 가능하게 하고 있다.

상술한 바와 같이 2개의 암(2)을 대면 배치함으로써, 지지 부재(101)와 지지 부재(102)를 가장 접근시켰을 때의 2개의 핸드부(8)의 상하 간격을 매우 작게 할 수가 있고 그 결과, 여러가지의 피치의 스토커에 대응 가능하게 된다.

도 2는 본 발명의 더블암형 로봇의 동작을 상세하게 나타내는 3면도이다.

도 2(a)는 상면도로, 도 1의 직교 좌표계의 Z축 방향으로부터 원점 방향으로 내려다 본 도에 상당한다. 도 2(b)는 측면도로, 도 1의 직교 좌표계의 원점으로부터 Y축 방향으로 본 도에 상당한다. 도 2(c)는 정면도로, 도 1의 직교 좌표계의 원점으로부터 X축 방향으로 본 도에 상당한다. 또, 도 2에서는 핸드부(8)를 생략하여 그리고 있다.

도 2(a)는 암(2)의 신축 동작 범위를 나타내고 있다. 도에서는 상완(6)과 전완(7)이 겹치도록 암(2)을 작게 접은 상태를 실선으로 나타내고, 신축 동작의 최대 스트로크(stroke)를 점선으로 나타내고 있다.

또, 대좌(13)는 기대(14)에 대해서 회동 가능하게 설치되고 암(2)이나 지지 부재마다 칼럼(12)을 선회시켜 그 방향을 바꿀 수 있게 되어 있다. 이 선회 기능에 의해, 더블암형 로봇(1)의 주위에 배치된 복수의 스토커에 대해서 피작업물의 반송 작업을 행하는 것이 가능하게 되고 단위면적당의 작업 효율을 향상할 수가 있다.

한편, 도 2(b), 도 2(c)는 암(2)의 승강 동작 범위를 나타내고 있다. 도에서 는 암(2)이 승강 동작의 상단에 위치하고 있는 상태를 실선으로 나타내고, 암(2)이 승강 동작의 하단에 위치하고 있는 상태를 점선으로 나타내고 있다.

도 2(a)에 나타내듯이, 상하 이동 기구(11)는 칼럼(12)에 대해서 핸드부(8)의 펼친 방향과 같은 방향으로 배치되고, 지지 부재(101, 102)는 상하 이동 기구(11)로부터 핸드부(8)의 이동 방향에 대해서 직교하는 방향으로 돌출하고, 그 선단부에 암(2)의 견관절부(3)가 연결되어 있다. 이러한 배치에 의해 암(2)의 신축 동작시에 칼럼(12)이 방해가 되는 일이 없다.

도 2(a)로부터 알 수 있듯이, 2조의 암(2)의 견관절부(3)의 회전 중심축은 동일선 상은 아니고, 하암(22)의 견관절부(3)가 상암(21)의 견관절부(3)에 대해서 핸드부(8)의 펼친 방향으로 오프셋(offset)하여 배치되어 있다.

또, 하암(22)에 연결하는 지지 부재(102)도 지지 부재(101)에 대해서 핸드부(8)의 펼친 방향으로 오프셋하고 있기 때문에, 상하 이동 기구(11)에 의해 지지 부재(102)가 상방으로 이동했을 때에 대좌(13)에 간섭하는 일이 없어 승강 동작 범위를 크게 잡을 수가 있다. 또, 상하 이동 기구(11)는 실드(shield) 기능을 가지는 보호 커버(도시하지 않음)로 덮이고, 칼럼(12) 내부에서 발생한 파티클이 외부로 비산하는 것을 억제하고 있다.

본 발명의 더블암형 로봇에서는, 지지 부재(101) 및 지지 부재(102)가 칼럼(12)을 따라 개별적으로 상하 이동함으로써 스토커의 피치에 맞추어 2개의 암의 상하 간격을 조정할 수 있고, 각각의 암으로 피작업물의 반입, 반출을 동시에 행하여 반송 효율을 향상시킬 수가 있다.

예를 들면 도 3과 같이, 우선 설치면으로부터 1000[mm]의 높이에서, 각각의 암에 의해 도시하지 않는 스토커A로부터 피작업물의 반출을 동시에 행하고, 계속하여 대좌(13)를 선회시켜 칼럼(12)의 방향을 바꾸면서 지지 부재(101) 및 지지 부재(102)를 상승시키고, 설치면으로부터 3000[mm]의 높이에서 도시하지 않는 스토커B(스토커A와 선반의 피치가 다르다)에 대해서 각각의 암이 동시에 피작업물을 반입한다는 작업을 행할 수 있다.

여기서 스토커B의 선반의 피치가 스토커A의 선반의 피치보다 크고, 스토커B에 맞추기 위해서 지지 부재(101)와 지지 부재(102)의 간격을 스토커A의 경우로부터 50[mm] 크게 할 필요가 있다고 하면, 지지 부재(101)의 상하 방향의 이동 거리는 2050[mm], 지지 부재(102)의 이동 거리는 2000[mm]로 된다. 이 경우, 지지 부재(101)와 지지 부재(102)의 이동 거리의 비는 2050：2000 = 1.025：1 이므로, 지지 부재(102)의 이동 속도에 대해서 지지 부재(101)의 이동 속도를 2.5[%] 빠르게 설정하고, 2개의 지지 부재를 동시에 이동을 개시시키고 동시에 정지시키면 스토커B의 선반의 피치에 맞출 수가 있다.

즉, 지지 부재(101)와 지지 부재(102)의 상하 이동량이 다른 경우에도, 그 차에 맞추어 양자의 이동 속도를 적절하게 조정하고, 동시에 이동 개시, 동시에 정지시킴으로써 단시간에 소망한 위치로 이동시킬 수가 있다.

또, 스토커A와 스토커B의 선반의 피치가 동일한 경우에는 지지 부재(101)와 지지 부재(102)의 이동 속도를 동일하게 하고, 2개의 지지 부재를 동시에 이동을 개시시키고 동시에 정지시키면 좋다.

한편, 지지 부재(101)와 지지 부재(102)의 간격이 일정 범위 외로 되지 않도록 구성되어 있다. 이것에 의해 상술한 바와 같이 지지 부재(101, 102)의 이동 제어를 간략화하면서 그 간격을 여러가지 선반의 피치에 대응시킬 수가 있고, 또한 후술하는 케이블 배선을 적용하여 칼럼을 싱글(single) 암형 로봇 혹은 2개의 암이 일체로 되어 상하 이동하는 더블암형 로봇의 경우와 마찬가지로 컴팩트하게 할 수가 있다.

이하에서는 지지 부재(101, 102)의 간격을 일정 범위 내로 제한하는 기구에 대해서 설명한다.

도 4는 도 2(b)와 같은 방향으로부터 보는 경우의 지지 부재(101, 102) 및 상하 이동 기구(11)의 일부의 단면을 모식적으로 나타낸 도이다. 상하 이동 기구(11)의 일부는 칼럼(12)의 내부에 저장되어 있다.

상술한 바와 같이 2개의 지지 부재(101, 102)는, 칼럼(12)을 따라 개별적으로 상하 이동하지만, 스토퍼 기구(31, 32)에 의해 그 간격이 일정 이상이 되지 않도록 구성되어 있다. 스토퍼 기구(31)는 L자형을 하고 있어 지지 부재(101)와 일체로 되어 칼럼(12) 내를 상하 이동하고, 스토퍼 기구(32)는 T자형을 하고 있어 지지 부재(102)와 일체로 되어 칼럼(12) 내를 상하 이동한다.

지지 부재(101)와 지지 부재(102)의 간격이 작을 때는, 도 4(a)와 같은 상태이지만, 지지 부재(101, 102)의 어느 쪽이든, 혹은 양쪽이 상하 이동하여 그 간격이 커지면 도 4(b)와 같이 T자형의 스토퍼 기구(32)가 L자형의 스토퍼 기구(31)에 걸리는 형태로 된다. 이 기구에 의해 지지 부재(101)와 지지 부재(102)의 간격이 소정의 크기를 넘는 일이 없다. 또, 지지 부재(101, 102)를 상하 이동시키는 구동 기구에 일정 이상의 부하가 걸리면, 이것을 검지한 로봇 콘트롤러(robot controller)(도시하지 않음)가 구동 기구의 동작을 정지하도록 되어 있어 구동 기구에 과부하가 걸리는 일은 없다.

또한, 상하 이동 기구(11)의 고장 등에 의해 지지 부재(102)가 중력에 의해 칼럼(12)을 따라 낙하하는 경우에도, 이 기구에 의해 지지 부재(102)는 지지 부재(101)에 매달린 상태로 멈추기 때문에 지지 부재(102)가 하암(22)마다 대좌(13)까지 낙하하는 것을 방지할 수 있다.

스토퍼 기구(31, 32)는 칼럼(12) 내부에 수납되어 있기 때문에, 스토퍼의 접촉시에 발생한 파티클이 직접 피작업물에 대해서 비산하는 일이 없고, 피작업물에의 악영향을 억제할 수가 있다. 또, 스토퍼 기구(31, 32)의 접촉부에 탄성체를 이용함으로써 스토퍼 기구(31, 32)의 접촉시에 지지 부재에 가해지는 충격을 완화할 수 있고, 핸드부(8)에 재치된 피작업물의 위치 어긋남 등을 억제할 수가 있다.

계속하여, 지지 부재(101, 102)의 간격이 작아지는 경우에 기능하는 스토퍼 기구에 대해서 설명한다. 도 5는 도 4와 마찬가지로 도 2(b)와 같은 방향으로부터 보는 경우의 지지 부재(101, 102) 및 상하 이동 기구(11)의 일부의 단면을 모식적으로 나타낸 도이다. 본 실시예에 있어서는, 도 5의 스토퍼 기구(33, 34)는 도 4에 나타낸 스토퍼 기구(31, 32)보다 앞에 배치되어 있다.

지지 부재(101, 102)의 어느 쪽이든, 혹은 양쪽이 상하 이동하여 그 간격이 작아지면, 도 5(a)의 상태로부터 도 5(b)와 마찬가지의 상태로 되어 스토퍼 기 구(33)과 스토퍼 기구(34)의 선단부 끼리가 접촉한다. 이것에 의해 지지 부재(101)와 지지 부재(102)의 간격이 그 이상 작아지는 일이 없다. 또, 도 4의 경우와 마찬가지로, 지지 부재(101, 102)를 상하 이동시키는 구동 기구에 일정 이상의 부하가 걸리면 이것을 검지한 로봇 콘트롤러(도시하지 않음)가 구동 기구의 동작을 정지하도록 되어 있어 구동 기구에 과부하가 걸리는 일은 없다.

스토퍼 기구(33, 34)도 칼럼(12) 내부에 수납되어 있기 때문에, 스토퍼의 접촉시에 발생한 파티클이 직접 피작업물에 대해서 비산하는 일이 없고 피작업물에의 악영향을 억제할 수가 있다. 또, 스토퍼 기구(33, 34)의 접촉부에 탄성체를 이용함으로써 스토퍼 기구(33, 34)의 접촉시에 지지 부재에 가해지는 충격을 완화할 수 있고, 핸드부(8)에 재치된 피작업물의 위치 어긋남 등을 억제할 수가 있다.

이상의 설명에서는, 지지 부재(101, 102)의 간격을 일정 범위 내로 제한하는 기구로서 단순한 메카니즘(mechanism)적 기구를 이용했지만 이것은 일례에 지나지 않고 다른 수법을 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면 도 4, 도 5의 각각의 스토퍼 기구의 한쪽 또는 양쪽에 스위치를 설치하고, 한쪽의 스토퍼 기구가 접촉했을 때에 그 스위치를 누르도록 구성하여도 좋다. 스위치의 온/오프(ON/OFF)를 로봇 콘트롤러(도시하지 않음)로 검지하고, 지지 부재(101, 102)를 상하 이동시키는 구동 기구를 정지하도록 하면 지지 부재(101, 102)의 간격을 일정 범위 내로 제한할 수가 있다.

또, 지지 부재(101, 102)의 한쪽 또는 양쪽에 다른 쪽의 지지 부재를 향하여 거리 센서를 설치하고, 같은 로봇 콘트롤러로 지지 부재(101, 102)의 간격을 검지 하고, 필요에 따라서 지지 부재(101, 102)를 상하로 진동시키는 구동 기구를 정지하도록 해도 좋다.　거리 센서를 이용하는 경우에는 지지 부재(101, 102)의 접촉을 회피할 수 있으므로, 파티클이나 피작업물의 위치 어긋남의 발생을 억제하는데 효과적이다. 또는 이들의 수법을 병용하여도 좋다.

또한, 이러한 구성을 이용함으로써 특허 문헌 2와 같이 지지 부재의 측부를 크게 돌출시킬 필요가 없기 때문에 지지 부재의 질량을 억제할 수가 있고, 이에 따른 지지 부재의 구동 기구를 컴팩트화 할 수가 있다.

또, 지지 부재(101)와 지지 부재(102)를 연결하는 외부 케이블(17)의 길이는 지지 부재 사이의 소정의 최대 간격에 근거하여 결정된다. 구체적으로는, 지지 부재(101)와 지지 부재(102)의 간격이 최대로 되어도 장력이 걸리지 않도록 하는 충분한 길이로, 또한 지지 부재(101)와 지지 부재(102)의 간격이 최소로 되었을 때, 여유분의 길이가 크게 남지 않도록 하는 길이로 한다. 또한, 지지 부재(101)와 지지 부재(102)의 간격의 변화에 스무스(smooth)하게 대응할 수 있도록 거의 U자를 그리도록 배설되어 있다. 외부 케이블(17)에 대해서는 후술한다.

계속하여, 본 발명의 더블암형 로봇의 내부의 케이블 배선에 대해서 설명한다.

도 6은 더블암형 로봇(1)의 내부의 케이블 배선의 모습을 나타낸 3면도이다.

도 6(a)는 도 2(a)와 마찬가지의 상면도로 암(2) 내의 케이블 배선의 모습을 나타내고 있다. 도 6(a)에서는 대좌부(13) 내의 케이블 배선은 생략하여 그리고 있다.

도 6(b)는 도 2(b)와 마찬가지의 측면도로 지지 부재(101, 102) 내와 칼럼(12) 내의 케이블 배선의 모습을 나타내고 있다.

도 6(c)는 도 2(c)와 마찬가지의 정면도로 암(2) 내와 칼럼(12) 내의 일부, 그리고 대좌부(13) 내의 케이블 배선의 모습을 나타내고 있다. 또, 도 5에서는 핸드부(8)를 생략하여 그리고 있다.

지지 부재(101) 내에는 상암(21)을 신축 동작시키는 구동 기구나 핸드부(8) 상에 재치된 피작업물의 위치를 검출하는 센서용의 케이블이 수납되어 있다. 마찬가지로 지지 부재(102) 내에는 하암(22)을 신축 동작시키는 구동 기구나 핸드부(8) 상에 재치된 피작업물의 위치를 검출하는 센서용의 내부 케이블(18)을 수납할 수 있다. 그리고, 지지 부재(101) 내의 케이블은 정리하여 외부 케이블(17)로서 일단 지지 부재(101)의 외부에 노출하도록 배설된 후에 지지 부재(102)에 수납되고, 지지 부재(102) 내를 경유하여 하암(22)의 내부 케이블과 정리하여 칼럼(12)에 수납된다.

또, 도 6에 나타낸 것처럼, 외부 케이블(17)은 지지 부재(101, 102)와 암(2)의 연결부의 내측에 노출하도록 배치되어 있다. 이와 같이 외부 케이블을 핸드부(8)로부터 멀리 배치함으로써, 지지 부재(101, 102)의 간격이 변화했을 때에 외부 케이블(17)로부터 발생하는 파티클에 의한 피작업물에의 악영향을 아주 배제할 수가 있다.

도 6(b)에 나타내듯이, 칼럼(12) 내의 내부 케이블(18)은 브래킷(19)에 의해 칼럼(12)의 중앙부에 계류되고 S자를 옆으로 쓰러트린것 같은 형태로 배설된다. 중 앙부에 내부 케이블(18)을 계류함으로써 지지 부재(101, 102)의 상하 이동시에 내부 케이블(18)에 장력이 걸리지 않는다. 또한, 단순한 구성에 의해 내부 케이블(18)을 지지 부재(101, 102)의 상하 이동에 추종시키게 되고, 칼럼을 컴팩트하게 할 수가 있다.

내부 케이블(18)은 칼럼(12)의 하단으로부터 대좌(13)의 내부를 경유한 후, 더블암형 로봇(1)의 외부로 나온다. 외부로 나온 케이블은 도시하지 않는 로봇 콘트롤러에 접속된다.

만일 지지 부재(101, 102)로부터 칼럼(12) 내에 개별적으로 케이블이 배설되어 있다고 하면, 각각의 지지 부재의 상하 이동에 대응하여 각각의 케이블을 칼럼(12) 내에 적절하게 처리하기 위한 설비나 공간이 필요하게 된다. 즉 칼럼(12)이 대형화하고, 질량이 증가함으로써 설치 면적이 커지거나, 대좌(13)를 선회시키기 위해서 대형의 구동 장치가 필요하게 되거나 한다.

이것에 대해, 지지 부재(101) 내의 케이블을 지지 부재(102)에 수납하고, 지지 부재(102)로부터 칼럼(12) 내에 수납하는 구성으로 함으로써, 칼럼(12) 내의 케이블을 하나로 정리하여 칼럼(12)을 컴팩트 또는 경량으로 할 수 있고, 더블암형 로봇의 설치 면적을 작게 한다는 효과를 가져온다.

상기 실시예에서는, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼라고 하는 얇은 판 형상의 피작업물의 반송 용도를 예로 들어 기재했지만, 본원 발명의 기구는 그 외의 반송 용도에도 널리 이용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

Claims

반송물을 재치하는 핸드부와, 상기 핸드부에 연결되고, 적어도 2개의 회전 관절을 가지고, 상기 핸드부를 한 방향으로 이동하도록 신축 동작하는 다관절 암을 상하에 2개 배치하고,

상기 2개의 다관절 암 중 상방에 배치되는 제1의 다관절 암을 지지하는 제1의 지지 부재와,

상기 제1의 지지 부재의 하방에 위치하여 상기 2개의 다관절 암 중 하방에 배치되는 제2의 다관절 암을 지지하고, 상기 제1의 지지 부재와 포개지도록 배치되는 제2의 지지 부재와,

상기 2개의 지지 부재가 장착되는 칼럼과,

상기 2개의 지지 부재를 상기 칼럼을 따라 각각 독립하여 상하 방향으로 이동 가능하게 상기 칼럼에 연결하는 이동 기구를 구비한 더블암형 로봇에 있어서,

상기 2개의 지지 부재는 그 상하 방향의 간격이 소정의 범위 내에서 변동가능하게 상기 칼럼 내에서 연결되고,

상기 2개의 지지 부재의 한쪽 혹은 양쪽이 상하 이동함으로써 상기 2개의 지지 부재의 상하 방향의 간격이 넓어지고, 그 간격이 제1의 소정값에 이르면 상기 지지 부재의 상하 동작을 정지함과 아울러,

상기 2개의 지지 부재의 한쪽 혹은 양쪽이 상하 이동함으로써 상기 2개의 지지 부재의 상하 방향의 간격이 좁아지고, 그 간격이 제2의 소정값에 이르면 상기 지지 부재의 상하 동작을 정지하고,

상기 제1의 다관절 암의 내부에 배설된 케이블은, 상기 2개의 지지 부재 중, 상기 제1의 지지 부재의 내부를 경유하여 상기 제1의 지지 부재의 외부에 배설된 후에 상기 제2의 상기 지지 부재 내에 수납되고,

상기 제2의 다관절 암의 내부에 배설된 케이블은, 상기 제1의 지지 부재로부터 수납된 케이블과 아울러 상기 제2의 지지 부재의 내부를 경유하여 상기 칼럼의 내부에 수납되고,

상기 칼럼 내부의 케이블은 상기 칼럼 하단에 배설된 후에 상기 더블암형 로봇의 외부에 배설되는 것을 특징으로 하는 더블암형 로봇.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제1의 지지 부재는, 상기 칼럼 내에 상기 제2의 지지 부재를 향하여 설치된 L자형의 스토퍼 기구를 구비하고,

상기 제2의 지지 부재는, 상기 칼럼 내에 상기 제1의 지지 부재를 향하여 설치된 T자형의 스토퍼 기구를 구비하고,

상기 각 스토퍼 기구는, 상기 지지 부재와 함께 상기 칼럼 내를 상하 동작하는 것으로,

상기 L자형의 스토퍼 기구와 상기 T자형의 스토퍼 기구는 서로의 선단부가 걸림 가능한 위치에 배치되고,

상기 2개의 지지 부재의 한쪽 혹은 양쪽이 상하 이동함으로써 상기 2개의 지지 부재의 상하 방향의 간격이 넓어지고, 그 간격이 상기 제1의 소정값에 이르면, 상기 L자형의 스토퍼 기구의 선단부와 상기 T자형의 스토퍼 기구의 선단부가 걸림으로써 상기 지지 부재의 상하 동작을 정지하는 것을 특징으로 하는 더블암형 로봇.
제1항에 있어서,

상기 2개의 지지 부재의 한쪽 혹은 양쪽은, 각각 다른 한쪽의 상기 지지 부재를 향하여 설치된 거리 센서를 구비하고, 상기 거리 센서는 상기 2개의 지지 부재의 상하 방향의 간격을 계측하는 것을 특징으로 하는 더블암형 로봇.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제1의 지지 부재와 상기 제2의 지지 부재의 사이에 배설되는 케이블은, 상기 2개의 지지 부재의 한쪽 혹은 양쪽이 상하 이동함으로써 변화하는 상기 2개의 지지 부재의 상하 방향의 간격에 대해서 미리 설정된 상한값보다 길고, 상기 제1의 지지 부재의 외부로 나온 후, U자형을 이루어 상기 제2의 지지 부재에 수납되는 것을 특징으로 하는 더블암형 로봇.
제1항에 있어서,

상기 2개의 지지 부재는 모두 상기 핸드부의 이동 방향과 직교하는 방향으로 돌출하여 상기 다관절 암을 지지함과 아울러, 상기 칼럼의 상기 핸드부의 이동 방향과 직교하는 면에 장착되고, 상기 제1의 지지 부재와 상기 제2의 지지 부재의 사이에 배설되는 케이블은 상기 2개의 지지 부재의 돌출 방향의 반대측에 설치되는 것을 특징으로 하는 더블암형 로봇.
제1항에 있어서,

상기 칼럼 내에 배설된 케이블은, 상기 칼럼의 높이 방향의 중앙부 근처에 설치된 케이블 계류부를 경유하여 상기 칼럼 하단에 배설되는 것을 특징으로 하는 더블암형 로봇.
제1항에 있어서,

상기 다관절 암은 상기 회전 관절이 수직축 둘레로 회전하는 수평 다관절 암인 것을 특징으로 하는 더블암형 로봇.
제1항에 있어서,

상기 2개의 다관절 암은 상하 방향으로 서로 대면하도록 각각 상기 지지 부재로 지지되는 것을 특징으로 하는 더블암형 로봇.