KR101544251B1 - 로봇의 아암 구조체 및 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇을 소형화하는 것에 관한 것이다. 실시형태에 따른 아암 유닛은 고정 베이스부와, 제 1 아암부와, 제 2 아암부와, 모터와, 제 1 전달 벨트와, 제 2 전달 벨트와, 중계 부재를 구비한다. 제 1 아암부는 제 1 감속기를 거쳐서 고정 베이스부와 연결되며, 제 2 아암부는 제 2 감속기를 거쳐서 제 1 아암부와 연결된다. 그리고, 제 2 전달 벨트는 모터의 구동력을 중계 부재에 대하여 전달하고, 제 1 전달 벨트는 제 2 전달 벨트로부터 중계 부재를 거쳐서 전달되는 모터의 구동력을 제 1 감속기에 전달한다.

Description

로봇의 아암 구조체 및 로봇{ROBOT ARM STRUCTURE AND ROBOT}

개시된 실시형태는 로봇의 아암 구조체 및 로봇에 관한 것이다.

종래에, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 워크를 반송하는 로봇으로서 수평 다관절 로봇이 알려져 있다. 수평 다관절 로봇은, 예를 들어 기대와, 제 1 감속기를 거쳐서 기대와 회전 가능하게 연결된 제 1 아암과, 제 2 감속기를 거쳐서 제 1 아암과 회전 가능하게 연결된 제 2 아암을 구비한다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에는, 제 1 아암 및 제 2 아암의 쌍방을 1개의 구동부를 이용하여 회전시키는 기술이 개시되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1에 기재의 기술에서는, 구동부의 출력 축과 제 1 감속기의 입력 축 사이에 제 1 타이밍 벨트가 감겨지고, 구동부의 출력 축과 제 2 감속기의 입력 축 사이에 제 2 타이밍 벨트가 감겨진다.

이것에 의해, 구동부의 구동력이 제 1 타이밍 벨트 및 제 2 타이밍 벨트에 대하여 동시 또한 독립으로 전달되고, 각 타이밍 벨트에 의해서 전달되는 구동력에 의해서 제 1 아암 및 제 2 아암이 각각 회전한다.

일본 특허 제 3881579 호 공보

그러나, 종래 기술에는, 로봇을 소형화한다고 하는 점에서 더욱 개선의 여지가 있다.

특히, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등을 반송하는 로봇은 감압 상태로 유지된 진공 챔버 내에 설치되는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 로봇을 소형화함으로써 진공 챔버의 용적을 작게 할 수 있어서, 감압 상태의 유지가 용이해진다. 이 때문에, 로봇의 소형화에 대한 요청은 강하다.

실시형태의 일 형태는 로봇을 소형화할 수 있는 로봇의 아암 구조체 및 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시형태의 일 형태에 따른 로봇의 아암 구조체는 제 1 부재와, 제 2 부재와, 제 3 부재와, 구동부와, 제 1 전달 부재와, 제 2 전달 부재와, 중계 부재를 구비한다. 제 2 부재는 제 1 감속기를 거쳐서 제 1 부재와 회전 가능하게 연결된다. 제 3 부재는 제 2 감속기를 거쳐서 제 2 부재와 회전 가능하게 연결된다. 구동부는 구동력을 발생시킨다. 제 1 전달 부재는 제 1 감속기의 입력 축에 대하여 구동부의 구동력을 전달한다. 제 2 전달 부재는 제 2 감속기의 입력 축에 대하여 구동부의 구동력을 전달한다. 중계 부재는 구동부의 출력 축과 평행한 축을 따라 연장되며, 이 축을 중심으로 회전한다. 그리고, 제 1 전달 부재 또는 제 2 전달 부재의 한쪽은 구동부의 구동력을 중계 부재에 대하여 또한 전달하고, 제 1 전달 부재 또는 제 2 전달 부재의 다른쪽은 제 1 전달 부재 또는 제 2 전달 부재의 한쪽으로부터 중계 부재를 거쳐서 전달되는 구동부의 구동력을 전달한다.

실시형태의 일 형태에 의하면, 로봇을 소형화하는 것이 가능한 로봇의 아암 구조체 및 로봇을 제공할 수 있다.

도 1은 제 1 실시형태에 따른 로봇의 모식 사시도,
도 2는 로봇을 진공 챔버에 설치한 상태를 도시하는 모식 측면도,
도 3은 제 1 아암부의 내부 구조를 도시하는 모식 단면도,
도 4a는 도 3에 도시하는 A-A선 화살표에서 본 단면도,
도 4b는 제 1 아암부 내를 Y축 방향에서 보았을 경우의 모식 단면도,
도 4c는 제 1 아암부 내를 Y축 방향에서 보았을 경우의 모식 단면도,
도 5a는 제 2 실시형태에 따른 제 1 아암부의 내부 구조를 도시하는 모식 단면도,
도 5b는 제 2 실시형태에 따른 제 1 아암부 내를 Y축 방향에서 보았을 경우의 모식 단면도,
도 5c는 제 2 실시형태에 따른 제 1 아암부 내를 Y축 방향에서 보았을 경우의 모식 단면도.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원의 개시하는 로봇의 아암 구조체 및 로봇의 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 도시하는 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(제 1 실시형태)

우선, 제 1 실시형태에 따른 로봇의 구성에 대해 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 로봇의 모식 사시도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 로봇(1)은 수평 방향으로 신축하는 2개의 신축 아암을 구비하는 수평 다관절 로봇이다. 구체적으로는, 로봇(1)은 몸통부(10)와 아암 유닛(20)을 구비한다.

몸통부(10)는 아암 유닛(20)의 하부에 마련되는 유닛이다. 이러한 몸통부(10)는 통형상의 하우징(11) 내에 승강 장치를 구비하고 있으며, 이러한 승강 장치를 이용하여 아암 유닛(20)을 연직 방향을 따라서 승강시킨다.

승강 장치는, 예를 들어 모터나 볼 나사, 볼 너트 등을 포함하여 구성되며, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 것에 의해서 승강 플랜지부(15)를 연직 방향을 따라서 승강시킨다. 이것에 의해, 승강 플랜지부(15) 상에 고정된 아암 유닛(20)이 승강한다.

하우징(11)의 상부에는 플랜지부(12)가 형성된다. 로봇(1)은, 플랜지부(12)가 진공 챔버에 고정되는 것에 의해서, 진공 챔버에 설치된 상태가 된다. 이러한 점에 대해서는, 도 2를 이용하여 설명한다.

아암 유닛(20)은 승강 플랜지부(15)를 거쳐서 몸통부(10)와 연결하는 유닛이다. 구체적으로는, 아암 유닛(20)은 고정 베이스부(21)와, 제 1 아암부(22)와, 제 2 아암부(23)와, 가동 베이스부(24)와, 보조 아암부(25)를 구비한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 고정 베이스부(21), 제 1 아암부(22), 제 2 아암부(23) 및 가동 베이스부(24)는 각각 제 1 부재, 제 2 부재, 제 3 부재 및 제 4 부재에 대응한다.

고정 베이스부(21)는 승강 플랜지부(15)에 대하여 회전 가능하게 지지된다. 고정 베이스부(21)는 모터나 감속기 등으로 이루어지는 선회 장치를 구비하며, 이러한 선회 장치를 이용하여 회전한다.

구체적으로는, 선회 장치는 출력 축이 몸통부(10)에 고정된 감속기에 대하여 모터의 회전을 전달 벨트 경유로 입력한다. 이것에 의해, 고정 베이스부(21)는 감속기의 출력 축을 선회 축으로 하여 수평 방향으로 자전한다.

또한, 고정 베이스부(21)는 대기압으로 유지된 상자 형상의 수납부를 내부에 구비하고, 이러한 수납부 내에 모터나 감속기, 전달 벨트 등을 구비한다. 이것에 의해, 후술하는 바와 같이, 로봇(1)을 진공 챔버 내에서 사용하는 경우라도, 그리스 등의 윤활유의 건조를 방지할 수도 있는 것 이외에 발진(dusting)에 의해서 진공 챔버 내가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

고정 베이스부(21)의 상부에는, 제 1 아암부(22)의 기단부가 후술하는 제 1 감속기를 거쳐서 회전 가능하게 연결된다. 또한, 제 1 아암부(22)의 선단부의 상부에는, 제 2 아암부(23)의 기단부가 후술하는 제 2 감속기를 거쳐서 회전 가능하게 연결된다.

그리고, 제 2 아암부(23)의 선단부에는, 가동 베이스부(24)가 회전 가능하게 연결된다. 가동 베이스부(24)는 워크를 보지하기 위한 엔드 이펙터(24a)를 상부에 구비하고, 제 1 아암부(22) 및 제 2 아암부(23)의 회전이 동작에 따라 직선적으로 이동한다.

로봇(1)은, 제 1 아암부(22) 및 제 2 아암부(23)를 동기적으로 동작시킴으로써, 엔드 이펙터(24a)를 직선적으로 이동시킨다. 구체적으로는, 로봇(1)은 제 1 감속기 및 제 2 감속기의 쌍방을 1개의 모터를 이용하여 회전시킴으로써, 제 2 아암부(23)를 제 1 아암부(22)와 동기하여 동작시킨다.

구체적으로는, 로봇(1)은, 제 1 아암부(22)에 대한 제 2 아암부(23)의 회전량이 고정 베이스부(21)에 대한 제 1 아암부(22)의 회전량의 2배가 되도록, 제 1 아암부(22) 및 제 2 아암부(23)를 회전시킨다. 예를 들어, 로봇(1)은, 제 1 아암부(22)가 고정 베이스부(21)에 대하여 α도 회전한 경우에, 제 2 아암부(23)가 제 1 아암부(22)에 대하여 2α도 회전하도록 제 1 아암부(22) 및 제 2 아암부(23)를 회전시킨다. 이것에 의해, 로봇(1)은 엔드 이펙터(24a)를 직선적으로 이동시킬 수 있다.

제 1 감속기, 제 2 감속기, 모터, 전달 벨트와 같은 구동 기구는, 진공 챔버 내의 오염 방지 등의 관점으로부터, 대기압으로 유지된 제 1 아암부(22)의 내부에 수납된다.

여기서, 1개의 모터의 구동력을 2개의 감속기에 전달시키는 경우, 종래에서는, 모터의 구동력을 한쪽의 감속기의 입력 축에 전달하는 전달 벨트와 다른쪽의 감속기의 입력 축에 전달하는 전달 벨트의 쌍방이 모터의 출력 축에 대하여 감겨져 있었다.

그러나, 이와 같은 전달 벨트의 감는 방법으로는, 제 1 아암부(22)의 높이 치수를 충분히 작게 할 수 없을 우려가 있다.

그래서, 제 1 실시형태에 따른 로봇(1)에서는, 제 1 감속기 및 제 2 감속기에 대한 전달 벨트의 감는 방법을 고안함으로써, 제 1 아암부(22)의 높이 치수를 작게 하여, 로봇(1) 전체를 소형화하는 것으로 했다. 이러한 점에 대해서는, 도 3 및 도 4a 내지 도 4c를 이용하여 상세하게 설명한다.

보조 아암부(25)는, 이동 중의 엔드 이펙터(24a)가 항상 일정한 방향을 향하도록, 제 1 아암부(22) 및 제 2 아암부(23)의 회전 동작과 연동하여 가동 베이스부(24)의 회전을 규제하는 링크 기구이다.

구체적으로는, 보조 아암부(25)는 제 1 링크부(25a)와, 중간 링크부(25b)와, 제 2 링크부(25c)를 구비한다.

제 1 링크부(25a)는 기단부가 고정 베이스부(21)에 대하여 회전 가능하게 연결되며, 선단부에 있어서 중간 링크부(25b)의 선단부와 회전 가능하게 연결된다. 또한, 중간 링크부(25b)는 기단부가 제 1 아암부(22)와 제 2 아암부(23)의 연결 축과 동축 상에 축지되며, 선단부가 제 1 링크부(25a)의 선단부와 회전 가능하게 연결된다.

제 2 링크부(25c)는 기단부에 있어서 중간 링크부(25b)와 회전 가능하게 연결되고, 선단부에 있어서 가동 베이스부(24)의 기단부와 회전 가능하게 연결된다. 또한, 가동 베이스부(24)는 선단부에 있어서 제 2 아암부(23)의 선단부와 회전 가능하게 연결되며, 기단부에 있어서 제 2 링크부(25c)와 회전 가능하게 연결된다.

제 1 링크부(25a)는 고정 베이스부(21), 제 1 아암부(22) 및 중간 링크부(25b)와 함께 제 1 평행 링크 기구를 형성한다. 즉, 제 1 아암부(22)가 기단부를 중심으로 회전하면, 제 1 링크부(25a) 및 중간 링크부(25b)가 각각 제 1 아암부(22) 및 고정 베이스부(21)와 평행한 상태를 유지하면서 회전한다.

또한, 제 2 링크부(25c)는 제 2 아암부(23), 가동 베이스부(24) 및 중간 링크부(25b)와 함께 제 2 평행 링크 기구를 형성한다. 즉, 제 2 아암부(23)가 기단부를 중심으로 하여 회전하면, 제 2 링크부(25c) 및 가동 베이스부(24)가 각각 제 2 아암부(23) 및 중간 링크부(25b)와 평행한 상태를 유지하면서 회전한다.

중간 링크부(25b)는 제 1 평행 링크 기구에 의해서 고정 베이스부(21)와 평행한 상태를 유지하면서 회전한다. 이 때문에, 제 2 평행 링크 기구의 가동 베이스부(24)도 고정 베이스부(21)와 평행한 상태를 유지하면서 회전한다. 이 결과, 가동 베이스부(24)의 상부에 장착되는 엔드 이펙터(24a)는 고정 베이스부(21)와 평행한 상태를 유지하면서 직선적으로 이동하게 된다.

이와 같이, 로봇(1)은, 제 1 평행 링크 기구 및 제 2 평행 링크 기구의 2개의 평행 링크 기구를 이용하여, 엔드 이펙터(24a)의 방향을 일정하게 유지하는 것으로 했다. 이 때문에, 예를 들어 제 2 아암부 내에 풀리나 전달 벨트를 마련하고, 이들 풀리나 전달 벨트를 이용하여 엔드 이펙터의 방향을 일정 방향으로 유지하는 경우와 비교하여, 풀리나 전달 벨트에 기인하는 발진을 억제할 수 있다.

또한, 보조 아암부(25)에 의해서 아암 전체의 강성을 높일 수 있기 때문에, 엔드 이펙터(24a)의 동작 시의 진동을 저감할 수 있다. 따라서, 풀리나 전달 벨트를 이용하여 엔드 이펙터의 방향을 일정 방향으로 유지하는 경우와 비교하여, 엔드 이펙터(24a)의 동작 시의 진동에 기인하는 발진도 억제할 수 있다.

또한, 제 1 실시형태에 따른 로봇(1)은 제 1 아암부(22), 제 2 아암부(23), 가동 베이스부(24) 및 보조 아암부(25)로 구성되는 신축 아암부를 2조 구비한다. 이 때문에, 로봇(1)은, 예를 들어 한쪽의 신축 아암부를 이용하여 어느 반송 위치로부터 워크를 취출하면서, 다른쪽의 신축 아암부를 이용하여 이러한 반송 위치에 새로운 워크를 반입하는 등 2개의 작업을 동시 평행으로 실행할 수 있다.

다음에, 로봇(1)을 진공 챔버에 설치한 상태에 대하여 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는 로봇(1)을 진공 챔버에 설치한 상태를 도시하는 모식 측면도이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 로봇(1)은, 몸통부(10)에 형성된 플랜지부(12)가, 진공 챔버(30)의 저부에 형성된 개구부(31)의 가장자리부에 대하여 시일 부재를 거쳐서 고정된다. 이것에 의해, 진공 챔버(30)는 밀폐된 상태가 되며, 진공 펌프 등의 감압 장치에 의해서 내부가 감압 상태로 유지된다. 또한, 몸통부(10)의 하우징(11)은 진공 챔버(30)의 하부로부터 돌출하여 있으며, 진공 챔버(30)를 지지하는 지지부(35) 내의 공간에 위치한다.

로봇(1)은 진공 챔버(30) 내에 있어서 워크의 반송 작업을 실행한다. 예를 들어, 로봇(1)은, 제 1 아암부(22) 및 제 2 아암부(23)를 이용하여 엔드 이펙터(24a)를 직선적으로 이동시킴으로써, 도시하지 않는 게이트 밸브를 거쳐서 진공 챔버(30)와 접속되는 다른 진공 챔버로부터 워크를 취출한다.

이어서, 로봇(1)은, 엔드 이펙터(24a)를 되돌린 후, 선회 축(O)을 중심으로 고정 베이스부(21)를 수평 방향으로 회전시킴으로써, 워크의 반송처가 되는 다른 진공 챔버에 대하여 아암 유닛(20)을 정대(正對)시킨다. 그리고, 로봇(1)은, 제 1 아암부(22) 및 제 2 아암부(23)를 이용하여 엔드 이펙터(24a)를 직선적으로 이동시킴으로써, 워크의 반송처가 되는 다른 진공 챔버에 워크를 반입한다.

진공 챔버(30)는 로봇(1)의 형상에 맞추어 형성된다. 예를 들어, 도 2에 도시하는 바와 같이, 진공 챔버(30)에는 저면에 오목부가 형성되어 있으며, 이러한 오목부에 대하여, 고정 베이스부(21)나 승강 플랜지부(15)로 한 다른 하방으로 돌출하는 로봇(1)의 부위가 수용된다. 이와 같이, 진공 챔버(30)를 로봇(1)의 형상에 맞추어 형성함으로써, 챔버 내의 용적을 작게 할 수 있다. 따라서, 진공 챔버(30)의 감압 상태를 용이하게 유지하는 것이 가능해진다.

또한, 진공 챔버(30) 내의 공간은 최소 선회 자세를 취한 아암 유닛(20)이 회전 가능한 공간 및 아암 유닛(20)이 승강 장치에 의해서 승강하는데 필요한 공간이 확보된다. 최소 선회 자세는 선회 축(O)을 중심으로 하는 아암 유닛(20)의 회전 반경이 최소가 되는 로봇(1)의 자세이다.

다음에, 제 1 아암부(22)에 수납되는 모터, 제 1 감속기, 제 2 감속기 및 전달 벨트 등의 배치에 대해 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은 제 1 아암부(22)의 내부 구조를 도시하는 모식 단면도이다.

또한, 이하에서는, 제 1 아암부(22)의 연장 방향을 X축 방향으로 하고, 수평 방향에 있어서 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향으로 한다. 또한, X축 방향 및 Y축 방향으로 직교하는 방향, 즉 연직 방향을 Z축 방향으로 한다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 제 1 아암부(22)는, 그 내부에, 대기압으로 유지된 상자형의 수납부(221)를 구비한다. 그리고, 제 1 아암부(22)는, 이러한 수납부(221) 내에, 제 1 감속기(51), 제 2 감속기(52), 모터(53), 중계 부재(54), 제 1 전달 벨트(55) 및 제 2 전달 벨트(56) 등을 구비한다.

이와 같이, 제 1 실시형태에 따른 로봇(1)은 감속기나 모터, 전달 벨트로 한 다른 부재를 대기압으로 유지된 수납부(221)에 수납함으로써, 그리스 등의 윤활유의 건조를 방지할 수 있는 것 이외에 발진에 의한 진공 챔버(30) 내의 오염을 방지할 수 있다.

제 1 감속기(51)는 제 1 아암부(22)의 기단부에 배치되어, 고정 베이스부(21)와 제 1 아암부(22)를 회전 가능하게 연결한다. 또한, 제 2 감속기(52)는 제 1 아암부(22)의 선단부에 배치되어, 제 1 아암부(22)와 제 2 아암부(23)를 회전 가능하게 연결한다.

모터(53)는 구동력을 발생시키는 구동부이며, 제 1 아암부(22)의 대략 중앙에 배치된다. 중계 부재(54)는 모터(53)의 출력 축과 평행한 축을 따라 연장되며, 이 축을 따라서 회전 가능한 부재이다. 이 중계 부재(54)는 Y축 방향에 있어서 모터(53)와 함께 배치된다.

제 1 전달 벨트(55)는 제 1 감속기(51)의 입력 축에 대하여 모터(53)의 구동력을 전달하는 제 1 전달 부재이다. 또한, 제 2 전달 벨트(56)는 제 2 감속기(52)의 입력 축에 대하여 모터(53)의 구동력을 전달하는 제 2 전달 부재이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 제 2 전달 벨트(56)는 제 2 감속기(52)의 입력 축에 고정된 제 2 풀리(521), 모터(53)의 출력 축에 고정된 제 3 풀리(531) 및 중계 부재(54)에 대하여 감겨진다. 또한, 제 1 전달 벨트(55)는 제 1 감속기(51)의 입력 축에 고정된 제 1 풀리(511) 및 중계 부재(54)에 대하여 감겨진다. 이것에 의해, 제 1 전달 벨트(55)는 제 2 전달 벨트(56)로부터 중계 부재(54)를 거쳐서 전달되는 모터(53)의 구동력을 제 1 감속기(51)의 입력 축에 전달하게 된다.

이와 같이, 로봇(1)은, 1개의 모터(53)의 구동력을 각각 제 1 전달 벨트(55) 및 제 2 전달 벨트(56)를 이용하여 제 1 감속기(51) 및 제 2 감속기(52)에 전달함으로써, 제 1 아암부(22) 및 제 2 아암부(23)를 동기적으로 동작시킨다.

이어서, 모터(53) 및 중계 부재(54)의 배치에 대하여 도 4a를 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 4a는 도 3에 도시하는 A-A선 화살표에서 본 단면도이다.

모터(53)는 모터 본체부(532)와, 모터 본체부(532)로부터 연직 하향으로 돌출하는 출력 축(533)과, 출력 축(533)의 선단에 고정된 제 3 풀리(531)와, 모터 본체부(532)와 출력 축(533) 사이에 마련된 장착 플랜지(535)를 구비한다.

이러한 모터(53)는 수납부(221)의 측벽으로부터 돌출하는 지지부(222a, 222b)에 대하여 플랜지(535)가 지지된 상태로 수납부(221) 내에 배치된다.

중계 부재(54)는 통형상의 본체부(541)와, 본체부(541)에 관통 삽입되는 회전축(542)과, 회전축(542)의 기단부에 고정된 제 4 풀리(543)와, 회전축(542)의 선단부에 고정된 제 5 풀리(544)를 구비한다. 또한, 중계 부재(54)는 본체부(541)의 하부에 장착 플랜지(545)를 구비한다.

이러한 중계 부재(54)는, 수납부(221)의 측벽으로부터 돌출하는 지지부(222b, 222c)에 대하여 플랜지(545)가 지지된 상태로, 수납부(221) 내에 배치된다. 또한, 중계 부재(54)의 제 4 풀리(543)는 모터(53)의 제 3 풀리(531)와 동일한 높이에 배치된다.

모터(53)의 제 3 풀리(531) 및 중계 부재(54)의 제 4 풀리(543)에는, 제 2 전달 벨트(56)가 감겨진다. 이 제 2 전달 벨트(56)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 2 감속기(52)의 입력 축에 고정된 제 2 풀리(521)에도 감겨진다. 따라서, 모터(53)의 구동력은 중계 부재(54)의 제 4 풀리(543) 및 제 2 전달 벨트(56)를 거쳐서 제 2 감속기(52)의 입력 축에 전달된다.

또한, 수납부(221)의 상부에는, 수납부(221)를 외부와 연통 가능하게 폐색하는 덮개부(224)가 마련된다. 이러한 덮개부(224)를 분리하는 것에 의해, 수납부(221)의 상부로부터 모터(53)의 교환이나 제 1 감속기(51) 및 제 2 감속기(52)의 그리스 교환을 실행할 수 있다. 또한, 덮개부(224)는 시일 부재를 거쳐서 수납부(221)의 상단에 고정된다. 이것에 의해, 수납부(221) 내를 대기압으로 유지할 수 있다.

이어서, 제 1 감속기(51) 및 제 2 감속기(52)의 배치 및 제 1 전달 벨트(55) 및 제 2 전달 벨트(56)의 감는 방법에 대하여 도 4b 및 도 4c를 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 4b 및 도 4c는 제 1 아암부(23) 내를 Y축 방향에서 보았을 경우의 모식 단면도이다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위해서, 도 4b에서는 중계 부재(54)를 생략하여 도시하고, 도 4c에서는 모터(53)를 생략하여 도시한다.

도 4b에 도시하는 바와 같이, 제 1 감속기(51)는 케이싱(512)과, 케이싱(512) 상부로부터 연직 상향으로 돌출하는 입력 축(513)과, 입력 축(513)의 선단부에 고정된 제 1 풀리(511)와, 케이싱(512) 하부로부터 연직 하향으로 돌출하는 출력 축(514)을 구비한다. 제 1 감속기(51)의 출력 축(514)은 고정 베이스부(21)에 고정된다. 또한, 제 1 감속기(51)의 케이싱(512)은 제 1 아암부(22)에 고정된다.

제 1 감속기(51)의 출력 축(514)이 고정 베이스부(21)에 고정되어 있기 때문에, 모터(53)의 구동력이 제 1 감속기(51)의 입력 축(513)에 입력되는 것에 의해서, 제 1 아암부(22)가 상대적으로 회전한다.

제 2 감속기(52)는 케이싱(522)과 케이싱(522) 하부로부터 연직 하향으로 돌출하는 입력 축(523)과, 입력 축(523)의 선단부에 고정된 제 2 풀리(521)와, 케이싱(522) 상부로부터 연직 상향으로 돌출하는 출력 축(524)을 구비한다. 제 2 감속기(52)의 출력 축(524)은 제 2 아암부(23)에 고정된다. 또한, 제 2 감속기(52)의 케이싱(522)은 제 1 아암부(22)에 고정된다. 모터(53)의 구동력이 제 2 감속기(52)의 입력 축(523)에 입력되면, 제 2 감속기(52)의 출력 축(524)에 고정된 제 2 아암부(23)가 회전한다.

이와 같이, 제 1 감속기(51) 및 제 2 감속기(52)는 입력 축(513, 523)이 서로 역 방향을 향한 상태로 수납부(221) 내에 배치된다. 구체적으로는, 제 1 감속기(51)는 입력 축(513)이 상측에 배치되며, 제 2 감속기(52)는 입력 축(523)이 하측에 배치된다.

또한, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 제 1 감속기(51) 및 제 2 감속기(52)는 모터(53)와 대략 동일한 높이에 배치된다. 구체적으로는, 제 1 감속기(51) 및 제 2 감속기(52)는, 제 1 감속기(51)의 케이싱(512)과 제 2 감속기(52)의 케이싱(522)이 연직 방향(즉, 높이 방향)에 있어서 서로 중복하도록 배치된다.

따라서, 제 1 감속기(51)의 제 1 풀리(511)와, 제 2 감속기(52)의 제 2 풀리(521)는 다른 높이에 배치된다.

다른 높이에 배치된 제 1 풀리(511) 및 제 2 풀리(521) 중 제 2 풀리(521)는 모터(53)의 제 3 풀리(531)와 동일한 높이에 배치된다. 그리고, 모터(53)의 구동력을 제 2 감속기(52)의 입력 축(523)에 전달하는 제 2 전달 벨트(56)가 제 2 풀리(521), 제 3 풀리(531) 및 이들과 동일한 높이에 배치된 중계 부재(54)의 제 4 풀리(543)(도 4c 참조)에 감겨진다.

모터(53)의 제 3 풀리(531)와 다른 높이에 배치된 제 1 감속기(51)의 제 1 풀리(511)에 대하여 모터(53)의 구동력을 전달하기 위해서, 중계 부재(54)가 이용된다.

구체적으로는, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 모터(53)의 구동력을 제 1 감속기(51)의 입력 축(51)에 전달하는 제 1 전달 벨트(55)가 제 1 감속기(51)의 제 1 풀리(511)와 동일한 높이에 배치된 중계 부재(54)의 제 5 풀리(544)에 감겨진다.

모터(53)를 작동시키면, 모터(53)의 구동력은 제 2 전달 벨트(56)에 의해서 제 2 감속기(52)의 제 2 풀리(521) 및 중계 부재(54)의 제 4 풀리(543)에 전달된다. 또한, 중계 부재(54)의 회전축(542)이 회전하는 것에 의해서 중계 부재(54)의 제 5 풀리(544)가 회전하고, 제 5 풀리(544)의 회전이 제 1 전달 벨트(55)를 거쳐서 제 1 감속기(51)의 제 1 풀리(511)에 전달된다.

여기서, 상술한 바와 같이, 종래 기술에서는, 모터의 출력 축에 대하여, 모터의 구동력을 제 1 감속기의 입력 축에 전달하는 전달 벨트와 제 2 감속기의 입력 축에 전달하는 전달 벨트의 쌍방이 감겨져 있었다.

이와 같은 전달 벨트의 감는 방법을 채용했을 경우, 제 1 감속기의 입력 축에 고정된 풀리, 제 2 감속기의 입력 축에 고정된 풀리 및 모터의 출력 축에 고정된 풀리는 동일한 높이에 배치되게 된다. 이 결과, 제 1 감속기(입력 축이 모터의 출력 축과 반대 방향을 향한 상태로 배치된 감속기)가 하방으로 크게 돌출하여, 이들을 수납하는 제 1 아암부의 높이 치수가 커질 우려가 있다.

그래서, 제 1 실시형태에 따른 로봇(1)에서는, 모터(53)의 출력 축(533)과 평행한 축을 따라 연장되는 중계 부재(54)를 거쳐서 모터(53)의 구동력을 제 1 감속기(51)의 입력 축(513)에 전달하는 방식을 채용하는 것으로 했다. 이 방식을 채용함으로써, 제 1 감속기(51)의 제 1 풀리(511)의 배치의 제한을 없앨 수 있어서, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 제 1 감속기(51)를 제 2 감속기(52)와 대략 동일한 높이에 배치하는 것이 가능해진다.

이것에 의해, 종래의 방식으로는, 제 1 감속기(51)의 상방 및 제 2 감속기(52)의 하방에 각각의 감속기(51, 52)의 높이 치수에 상당하는 공간을 형성하는 것이 필요하지만, 제 1 실시형태에 따른 로봇(1)에서는 이러한 필요가 없어진다. 이 때문에, 제 1 감속기(51)의 상방 및 제 2 감속기(52)의 하부의 공간을 작게 할 수 있다.

따라서, 제 1 실시형태에 따른 로봇(1)에서는, 제 1 감속기(51), 제 2 감속기(52), 모터(53) 등을 수납하는 제 1 아암부(22)의 높이 치수를 작게 할 수 있어서, 로봇(1) 전체의 높이 치수를 작게 할 수 있다. 로봇(1) 전체의 높이 치수가 작아지면, 진공 챔버(30)의 용적을 보다 작게 할 수 있기 때문에, 챔버 내의 감압 상태의 유지가 용이하게 된다.

또한, 제 1 실시형태에서는, 모터(53), 제 1 감속기(51), 제 2 감속기(52) 등을 제 1 아암부(22)의 수납부(221) 내에 집중 배치하는 것으로 했기 때문에, 이들 모터(53), 제 1 감속기(51), 제 2 감속기(52) 등의 유지 보수를 용이하게 실행할 수 있다.

예를 들어, 제 1 감속기(51) 및 제 2 감속기(52)는 내부의 그리스 교환이 정기적으로 실행되는 경우가 있다. 이러한 그리스의 교환 작업에는, 제 1 감속기(51) 및 제 2 감속기(52)에 대하여 그리스 배출용의 그리스 튜브를 접속하는 작업 등이 포함된다. 제 1 실시형태에서는, 제 1 감속기(51) 및 제 2 감속기(52)를 수납부(221) 내에 집중 배치함으로써, 제 1 아암부(22)의 덮개부(224)를 분리하는 것만으로 제 1 감속기(51) 및 제 2 감속기(52)의 양쪽에 대하여 그리스 튜브를 장착할 수 있다. 이 때문에, 그리스의 교환 작업을 용이하게 실행할 수 있다.

또한, 제 1 실시형태에서는, 모터(53)의 교환도 용이하게 실행할 수 있다. 즉, 모터의 제 3 풀리에 대하여 제 1 전달 벨트 및 제 2 전달 벨트의 쌍방을 감는 방식을 채용했을 경우, 제 1 전달 벨트 및 제 2 전달 벨트의 쌍방을 제 3 풀리로부터 분리하게 된다. 따라서, 모터를 재차 장착한 후, 제 1 전달 벨트 및 제 2 전달 벨트의 쌍방에 대하여, 텐션 풀리 등을 이용한 텐션 조정을 실행하게 된다.

이것에 대하여, 제 1 실시형태에서는, 모터(53)의 제 3 풀리(531)에 감겨지는 전달 벨트가 제 2 전달 벨트(56) 뿐이다. 따라서, 제 2 전달 벨트(56)에 대해서만 텐션 조정을 실행하면 되고, 조정 시간이 짧아져, 모터 교환에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제 1 실시형태에서는, 제 2 전달 벨트(56)가 모터(53)의 구동력을 중계 부재(54)에 대하여 또한 전달하고, 제 1 전달 벨트(55)가 제 2 전달 벨트(56)로부터 중계 부재(54)를 거쳐서 전달되는 모터(53)의 구동력을 제 1 감속기(51)에 전달한다. 따라서, 로봇의 높이 치수를 작게 할 수 있어서, 로봇을 소형화할 수 있다.

또한, 제 1 실시형태에 의하면, 모터(53)의 구동력이 제 1 전달 벨트(55) 및 제 2 전달 벨트(56)의 각각 대하여 독립으로 전달되는 것이 아니라, 제 2 전달 벨트(56)를 통한 후에 제 1 전달 벨트(55)에 전달되게 된다.

제 2 전달 벨트(56)가 모터(53)에 의해서 구동되면, 제 2 전달 벨트(56)에는, 부하에 따른 신장이 발생하는 일이 있다. 제 2 전달 벨트(56)에 신장이 발생하면, 로봇(1)에는, 제 2 전달 벨트(56)의 신장에 기인하는 회전의 지연이 생긴다. 이 회전의 지연은 제 2 감속기(52)의 제 2 풀리(521) 및 중계 부재(54)의 제 4 풀리(543)에 전달된다.

또한, 중계 부재(54)의 제 5 풀리(544)에 의해서 제 1 전달 벨트(55)가 구동되면, 제 1 전달 벨트(55)에는 부하에 따른 신장이 생긴다. 제 1 전달 벨트(55)의 신장은 중계 부재(54)의 제 4 풀리(543)에 전달되는 제 2 전달 벨트(56)의 신장에 중첩되어 제 1 감속기(51)의 제 1 풀리(511)에 전달된다.

이와 같이, 제 2 감속기(52)에 전달되는 회전 지연은 제 2 전달 벨트(56)의 신장에만 의한 것이며, 제 1 감속기(51)에 전달되는 회전 지연은 제 2 전달 벨트(56)의 신장에 대하여 제 1 전달 벨트(55)의 신장이 중첩된 합성 신장에 의한 것이 된다.

(제 2 실시형태)

그런데, 제 1 전달 벨트(55) 및 제 2 전달 벨트(56)의 감는 방법은 제 1 실시형태에 있어서 나타낸 예에 한정한 것은 아니다. 그래서, 이하에서는, 제 1 전달 벨트(55) 및 제 2 전달 벨트(56)의 감는 방법의 다른 예에 대하여 도 5a 내지 도 5c를 이용하여 설명한다.

도 5a는 제 2 실시형태에 따른 제 1 아암부(22a)의 내부 구조를 도시하는 모식 단면도이다. 또한, 도 5b 및 도 5c는 제 2 실시형태에 따른 제 1 아암부(22a) 내를 Y축 방향에서 보았을 경우의 모식 단면도이다.

또한, 이해를 용이하게 하기 위해서, 도 5b에서는, 중계 부재(54)를 생략하여 도시하고, 도 5c에서는, 모터(53) 및 제 2 중계 부재(57)를 생략하여 도시한다. 또한, 이하의 설명에서는, 이미 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는 이미 설명한 부분과 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.

도 5a에 도시하는 바와 같이, 제 2 실시형태에 따른 로봇(1a)은 중계 부재(54)에 부가하여 제 2 중계 부재(57)를 구비한다. 중계 부재(54) 및 제 2 중계 부재(57)는 모터(53)의 근방에 있어서 Y축 방향을 따라서 나란하게 배치된다.

또한, 제 2 중계 부재(57) 및 모터(53)의 제 3 풀리(531)에는, 제 3 전달 벨트(58)가 감겨진다. 제 2 중계 부재(57) 및 모터(53) 사이의 거리는 모터(53) 및 제 1 감속기(51) 사이의 거리나 모터(53) 및 제 2 감속기(52) 사이의 거리와 비교하여 짧다. 따라서, 제 3 전달 벨트(58)는 제 1 감속기(51) 및 제 2 감속기(52)와 비교하여 짧다.

제 1 감속기(51)의 입력 축(513)에 대하여 모터(53)의 구동력을 전달하는 제 1 전달 벨트(55a)는 제 1 감속기(51)의 제 1 풀리(511), 중계 부재(54) 및 제 2 중계 부재(57)에 대하여 감겨진다. 또한, 제 2 감속기(52)의 입력 축(523)에 대하여 모터(53)의 구동력을 전달하는 제 2 전달 벨트(56a)는 중계 부재(54) 및 제 2 감속기(52)의 제 2 풀리(521)에 대하여 감겨진다.

제 2 중계 부재(57)는, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 중계 부재(54)와 동일한 구성을 구비한다. 구체적으로는, 제 2 중계 부재(57)는 통형상의 본체부(571)와, 본체부(571)에 관통 삽입되는 회전축(572)과, 회전축(572)의 기단부에 고정된 제 6 풀리(573)와, 회전축(572)의 선단부에 고정된 제 7 풀리(574)를 구비한다.

제 6 풀리(573)는 모터(53)의 제 3 풀리(531)와 동일한 높이에 배치되고, 제 7 풀리(574)는 제 1 감속기(51)의 제 1 풀리(511)와 동일한 높이에 배치된다. 제 6 풀리(573) 및 제 3 풀리(531) 사이에는 제 3 전달 벨트(58)가 감겨지고, 제 7 풀리(574) 및 제 1 풀리(511) 사이에는 제 1 전달 벨트(55a)가 감겨진다. 또한, 제 1 전달 벨트(55a)는 중계 부재(54)의 제 5 풀리(544)에도 감겨진다(도 5c 참조).

또한, 도 5c에 도시하는 바와 같이, 제 2 전달 벨트(56a)는 중계 부재(54)의 제 4 풀리(543) 및 제 2 감속기(52)의 제 2 풀리(521)에 대하여 감겨진다.

모터(53)를 작동시키면, 모터(53)의 구동력은 제 3 전달 벨트(58)에 의해서 제 2 중계 부재(57)의 제 6 풀리(573)에 전달된다. 또한, 제 2 중계 부재(57)의 회전축(572)이 회전하는 것에 의해서 제 2 중계 부재(57)의 제 7 풀리(574)가 회전하고, 제 7 풀리(574)의 회전이 제 1 전달 벨트(55a)를 거쳐서 제 1 감속기(51)의 제 1 풀리(511) 및 중계 부재(54)의 제 5 풀리(544)에 전달된다.

그리고, 중계 부재(54)의 회전축(542)이 회전하는 것에 의해서 중계 부재(54)의 제 4 풀리(543)가 회전하고, 제 4 풀리(543)의 회전이 제 2 전달 벨트(56a)를 거쳐서 제 2 감속기(52)의 제 2 풀리(521)에 전달된다.

이와 같이, 제 2 실시형태에서는, 모터(53)의 출력 축(533)과 평행한 회전축(572)을 따라서 연장되며, 회전축(572)을 중심으로 회전 가능한 제 2 중계 부재(57)와 제 2 중계 부재(57)에 대하여 모터(53)의 구동력을 전달하는 제 3 전달 부재를 추가로 구비한다. 그리고, 제 2 실시형태에서는, 제 1 전달 벨트(55a)가, 제 3 전달 벨트(58)로부터 제 2 중계 부재(57)를 거쳐서 전달되는 모터(53)의 구동력을 중계 부재(54)에 또한 전달하는 것으로 했다.

즉, 제 2 실시형태에서는, 모터(53)의 제 3 풀리(531)에 대하여, 제 1 전달 벨트(55a) 및 제 2 전달 벨트(56a)를 직접 감지 않고, 이들 제 1 전달 벨트(55a) 및 제 2 전달 벨트(56a) 보다 짧은 제 3 전달 벨트(58)를 감는 것으로 했다.

이것에 의해, 모터(53)를 교환하는 경우에, 제 1 전달 벨트(55a) 및 제 2 전달 벨트(56a)를 분리하지 않아도 되기 때문에, 모터(53)를 장착한 후, 이들 제 1 전달 벨트(55a) 및 제 2 전달 벨트(56a)에 대하여 텐션 조정을 실행할 필요가 없어진다.

또한, 모터(53)를 교환하는 경우에는, 제 3 전달 벨트(58)를 분리하게 되지만, 제 3 전달 벨트(58)는 제 1 전달 벨트(55a) 및 제 2 전달 벨트(56a)와 비교하여 짧기 때문에, 모터(53)를 장착한 후의 텐션 조정이 용이하다.

또한, 상술한 각 실시형태에서는, 제 2 전달 벨트(56, 56a)가 모터(53)의 구동력을 중계 부재(54)에 대하여 전달하고, 제 1 전달 벨트(55, 55a)가 중계 부재(54)를 거쳐서 전달되는 모터(53)의 구동력을 제 1 감속기(51)에 전달하는 것으로 했다. 그렇지만, 이것에 한정한 것이 아니라, 제 1 전달 벨트(55, 55a)가 모터(53)의 구동력을 중계 부재(54)에 대하여 전달하고, 제 2 전달 벨트(56, 56a)가 중계 부재(54)를 거쳐서 전달되는 모터(53)의 구동력을 제 2 감속기(52)에 전달해도 좋다.

또한, 상술한 각 실시형태에서는, 전달 부재로서 전달 벨트를 이용하는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 전달 부재는 체인이나 치차로 하는 전달 벨트 이외의 전달 부재라도 좋다. 또한, 전달 부재로서 체인을 이용하는 경우에는, 풀리를 대신하여 스프로켓을 이용하면 좋다. 또한, 전달 부재로서 치차를 이용하는 경우에는, 풀리를 대신하여 치차를 이용하면 좋다.

또한, 상술한 각 실시형태에서는, 로봇(1, 1a)을 진공 챔버(30) 내에서 사용하는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 로봇(1, 1a)은 대기 중에서 사용하는 것도 가능하다.

새로운 효과나 변형예는 당업자에 의해서 용이하게 도출할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 따른 광범위한 형태는 이상과 같이 표 또한 기술한 특정의 상세 및 대표적인 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부의 특허 청구의 범위 및 그 균등물에 의해서 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하는 일이 없이 여러 가지 변경이 가능하다.

1, 1a : 로봇 10 : 몸통부
11 : 하우징 12 : 플랜지부
15 : 승강 플랜지부 20 : 아암 유닛
21 : 고정 베이스부 22, 22a : 제 1 아암부
221 : 수납부 224 : 덮개부
23 : 제 2 아암부 24 : 가동 베이스부
24a : 엔드 이펙터 25 : 보조 아암부
30 : 진공 챔버 51 : 제 1 감속기
511 : 제 1 풀리 512 : 케이싱
513 : 입력 축 514 : 출력 축
52 : 제 2 감속기 521 : 제 2 풀리
522 : 케이싱 523 : 입력 축
524 : 출력 축 53 : 모터
531 : 제 3 풀리 532 : 모터 본체부
533 : 출력 축 54 : 중계 부재
541 : 본체부 542 : 회전축
543 : 제 4 풀리 544 : 제 5 풀리
55, 55a : 제 1 전달 벨트 56, 56a : 제 2 전달 벨트
57 : 제 2 중계 부재 571 : 본체부
572 : 회전축 573 : 제 6 풀리
574 : 제 7 풀리 58 : 제 3 전달 벨트

Claims (8)

1. 제 1 부재와,
   제 1 감속기를 거쳐서 상기 제 1 부재와 회전 가능하게 연결되는 제 2 부재와,
   제 2 감속기를 거쳐서 상기 제 2 부재와 회전 가능하게 연결되는 제 3 부재와,
   구동력을 발생시키는 구동부와,
   상기 제 1 감속기의 입력 축에 대하여 상기 구동부의 구동력을 전달하는 제 1 전달 부재와,
   상기 제 2 감속기의 입력 축에 대하여 상기 구동부의 구동력을 전달하는 제 2 전달 부재와,
   상기 구동부의 출력 축과 평행한 축을 따라 연장되며, 상기 축을 중심으로 회전 가능한 중계 부재를 구비하고,
   상기 제 1 전달 부재 또는 상기 제 2 전달 부재의 한쪽은 상기 구동부의 구동력을 상기 중계 부재에 대하여 또한 전달하며,
   상기 제 1 전달 부재 또는 상기 제 2 전달 부재의 다른쪽은 상기 제 1 전달 부재 또는 상기 제 2 전달 부재의 한쪽으로부터 상기 중계 부재를 거쳐서 전달되는 상기 구동부의 구동력을 전달하고,
   상기 제 1 감속기 및 상기 제 2 감속기는 입력 축이 서로 역 방향을 향하고, 또한 케이싱의 적어도 일부가 높이 방향에 있어서 서로 중복하도록 배치되며,
   상기 구동부는, 출력 축이 상기 제 1 감속기 및 상기 제 2 감속기 중 한쪽의 입력 축과 높이 방향에 있어서 중복하는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는
   로봇의 아암 구조체.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동부의 출력 축과 평행한 축을 따라 연장되어, 상기 축을 중심으로 회전 가능한 제 2 중계 부재와,
   상기 제 2 중계 부재에 대하여 상기 구동부의 구동력을 전달하는 제 3 전달 부재를 더 구비하고,
   상기 제 1 전달 부재 또는 상기 제 2 전달 부재의 한쪽은 상기 제 3 전달 부재로부터 상기 제 2 중계 부재를 거쳐서 전달되는 상기 구동부의 구동력을 상기 중계 부재에 또한 전달하는 것을 특징으로 하는
   로봇의 아암 구조체.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 부재의 내부에 형성되어 대기압으로 유지되는 수납부에, 적어도 상기 구동부, 상기 제 1 감속기, 상기 제 2 감속기, 상기 중계 부재가 수납되는 것을 특징으로 하는
   로봇의 아암 구조체.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 2 부재는 상기 수납부를 외부와 연통 가능하게 폐색하는 덮개부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는
   로봇의 아암 구조체.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 3 부재와 회전 가능하게 연결되는 제 4 부재와,
   상기 제 2 부재 및 상기 제 3 부재가 회전했을 경우에 있어서의 상기 제 4 부재의 회전을 규제하는 링크 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는
   로봇의 아암 구조체.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 로봇의 아암 구조체가 감압 상태로 유지되는 챔버 내에 배치되는 것을 특징으로 하는
   로봇의 아암 구조체.
8. 제 1 항에 기재된 아암 구조체를 구비하는 것을 특징으로 하는
   로봇.

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