KR20100024909A - 산업용 로보트 - Google Patents

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KR20100024909A
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다카유키 야자와
히로시 아라카와
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니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
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Abstract

<과제> 대형화하는 반송대상물을 반송하는 경우라도 소형화가 가능하고, 또한, 코스트를 저감하는 것이 가능한 산업용 로보트를 제공하는 것.
<해결 수단> 산업용 로보트는 반송대상물이 탑재되는 핸드(hand)와, 핸드가 연결되는 암(arm)과, 암을 지지하는 지지부재와, 지지부재를 상하이동시키는 상하구동기구와, 상하구동기구를 제어하는 제어부(80)를 구비하고 있다. 상하구동기구는 2대의 구동용 모터(20)를 구비하고, 제어부(80)는 2대의 구동용 모터(20)를 제어하는 모터 제어부(81)를 구비하고 있다. 모터 제어부(81)는 한쪽의 구동용 모터(20)와, 다른 쪽의 구동용 모터(20)를 개별적으로 제어하고 있다.

Description

산업용 로보트{INDUSTRIAL ROBOT}
본 발명은 소정의 반송대상물을 반송하는 산업용 로보트에 관한 것이다.
종래부터, 소정의 반송대상물을 반송하는 산업용 로보트가 널리 이용되고 있다. 이런 종류의 산업용 로보트로서, 반송대상물이 탑재되는 핸드(hand)와, 핸드를 유지하는 암(arm)과, 암을 상하이동시키는 볼나사(ball screw)를 구비하는 산업용 로보트가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 특허문헌 1에 기재된 산업용 로보트에서는 볼나사에 1대의 모터가 연결되어 있고, 볼나사는 1대의 모터로 구동되고 있다.
또, 반송대상물을 반송하는 산업용 로보트는 아니지만, 로보트의 본체 부분을 탑재하는 베이스가 수평방향으로 이동가능하게 되어 있는 산업용 로보트도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 이 특허문헌 2에 기재된 산업용 로보트는 베이스를 수평방향으로 이동시키기 위한 랙(rack) 및 피니언(pinion)과, 피니언을 회전구동하기 위한 1대의 모터를 구비하고 있다.
[특허문헌 1] 일본국 특개2006-102886호 공보
[특허문헌 2] 일본국 특개평6-106487호 공보
액정 디스플레이용 유리기판 등과 같이, 산업용 로보트에 의해서 반송되는 반송대상물 중에는, 매년, 대형화하는 것이 있다. 이 반송대상물의 대형화에 수반하여, 대형화하는 반송대상물을 반송하는 산업용 로보트는 대형화하는 경향이 있다. 또, 산업용 로보트의 대형화에 수반하여, 산업용 로보트의 코스트가 증대하는 경향이 있다.
그래서, 본 발명의 과제는 대형화하는 반송대상물을 반송하는 경우에 있어서도 소형화가 가능하고, 또한, 코스트를 저감하는 것이 가능한 산업용 로보트를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 산업용 로보트는 반송대상물이 탑재되는 핸드(hand)와, 핸드가 연결되는 암(arm)과, 암을 지지하는 지지부재를 구비함과 동시에, 지지부재를 상하이동시키는 상하구동기구 및/또는 지지부재를 수평방향으로 이동시키기 위한 수평구동기구 및/또는 상하방향을 축방향으로 하는 소정의 중심축을 중심으로 지지부재를 회전시키기 위한 회전구동기구와, 상하구동기구 및/또는 수평구동기구 및/또는 회전구동기구를 제어하는 제어부를 구비하고, 상하구동기구 및/또는 수평구동기구 및/또는 회전구동기구는 복수의 구동용 모터를 구비하며, 제어부는 복수의 구동용 모터를 제어하는 모터 제어부를 구비하고, 모터 제어부는 복수의 구동용 모터 중 몇 대의 구동용 모터인 제1 구동용 모터와, 제1 구동 용 모터를 제외한 나머지의 구동용 모터인 제2 구동용 모터를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
반송대상물의 대형화에 수반하여, 상하구동기구, 수평구동기구 및/또는 회전구동기구에서 요구되는 구동용 모터의 총용량이 커진다. 그 때문에, 1대의 구동용 모터로 상하구동기구, 수평구동기구 및/또는 회전구동기구를 구동하는 경우에는 체격이 큰 모터를 사용할 필요가 있어, 산업용 로보트가 대형화할 우려가 있다.
본 발명의 산업용 로보트에서는 상하구동기구, 수평구동기구 및/또는 회전구동기구가 복수의 구동용 모터를 구비하고 있다. 그 때문에, 상하구동기구, 수평구동기구 및/또는 회전구동기구에서 요구되는 구동용 모터의 총용량이 큰 경우라도 체격이 작은 구동용 모터를 사용할 수 있다. 또, 체격이 큰 1대의 구동용 모터를 사용하는 경우와 비교하여, 체격이 작은 복수의 구동용 모터를 사용하는 경우에는 구동용 모터의 배치의 자유도가 높아진다. 따라서, 본 발명에서는 큰 반송대상물을 반송하는 것임에도 불구하고, 산업용 로보트를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
또, 구동용 모터의 용량이 소정의 용량을 넘으면, 구동용 모터의 가격은 급격하게 높아지지만, 본 발명에서는, 용량이 작은 구동용 모터를 사용할 수 있기 때문에, 복수의 구동용 모터가 사용되는 경우라도 산업용 로보트의 코스트를 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에서는 용량이 작은 구동용 모터를 사용할 수 있기 때문에, 1대의 구동용 모터로부터 전달되는 동력은 작아진다. 따라서, 구동용 모터의 동력을 전달하는 톱니바퀴 등의 동력전달기구로의 전달동력을 작게 할 수 있어 동력전달기 구의 구성을 간소화할 수 있다. 또, 동력전달기구의 손상을 억제할 수 있다.
한편, 복수의 구동용 모터를 사용하면, 회전속도의 차이 등의 원인으로 어느 구동용 모터의 구동토크가 다른 구동용 모터의 큰 부하가 되는 경우가 생길 우려가 있다. 본 발명에서는, 모터 제어부는 복수의 구동용 모터 중 몇 대의 구동용 모터인 제1 구동용 모터와, 제1 구동용 모터를 제외한 나머지의 구동용 모터인 제2 구동용 모터를 개별적으로 제어하고 있다. 그 때문에, 제1 구동용 모터의 구동토크가 제2 구동용 모터의 큰 부하가 되지 않도록, 또, 제2 구동용 모터의 구동토크가 제1 구동용 모터의 큰 부하가 되지 않도록 제1 구동용 모터 및 제2 구동용 모터를 제어하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 복수의 구동용 모터를 사용해도 어느 구동용 모터의 구동토크가 다른 구동용 모터의 큰 부하가 되는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에서, 제1 구동용 모터는 1대의 구동용 모터인 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 1대의 구동용 모터를 기준으로 하여, 나머지 구동용 모터를 제어할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 1대의 제1 구동용 모터의 회전속도를 제어함과 동시에, 나머지 제2 구동용 모터의 회전속도를 제어하지 않도록 함으로써, 제2 구동용 모터를 1대의 제1 구동용 모터의 회전속도에 추종(追從)시켜 회전시킬 수 있다. 그 결과, 어느 구동용 모터의 구동토크가 다른 구동용 모터의 큰 부하가 되는 것을 확실히 방지하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에서, 모터 제어부는 속도제어 또는 위치제어와 토크제어에 의해서 제1 구동용 모터를 제어하고, 또한, 토크제어에 의해서 제2 구동용 모터를 제어하 는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 제2 구동용 모터의 회전속도 또는 회전위치가 제어되지 않게 되기 때문에, 제2 구동용 모터는 제1 구동용 모터의 회전속도 또는 회전위치에 추종하여 회전한다. 따라서, 어느 구동용 모터의 구동토크가 다른 구동용 모터의 큰 부하가 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에서, 산업용 로보트는 제1 구동용 모터로서 제1 수평구동용 모터를 가짐과 동시에 제2 구동용 모터로서 제2 수평구동용 모터를 가지는 수평구동기구를 구비하고, 제어부는 모터 제어부로서 제1 수평구동용 모터 및 제2 수평구동용 모터를 제어하는 수평모터 제어부를 구비하며, 수평모터 제어부는 속도제어 또는 위치제어와 토크제어에 의해서 제1 수평구동용 모터를 제어하고, 또한, 제2 수평구동용 모터의 정지 전에는 속도제어 또는 위치제어와 토크제어에 의해서 제2 수평구동용 모터를 제어함과 동시에, 제2 수평구동용 모터의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 토크제어에 의해서 제2 수평구동용 모터를 제어하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성하면, 제2 수평구동용 모터의 정지 전 이외에서는 제2 수평구동용 모터의 회전속도 또는 회전위치가 제어되지 않게 되기 때문에, 제2 수평구동용 모터는 제1 수평구동용 모터의 회전속도 또는 회전위치에 추종하여 회전한다. 따라서, 어느 수평구동용 모터의 구동토크가 다른 수평구동용 모터의 큰 부하가 되는 것을 방지할 수 있다. 또, 제2 수평구동용 모터의 정지 전에는 제2 수평구동용 모터의 회전속도 또는 회전위치를 제어하여, 제1 수평구동용 모터 및 제2 수평구동용 모터의 동력을 지지부재에 전달하기 위한 동력전달기구의 정지시의 백래쉬를 없애는 것이 가능하게 된다.
본 발명에서, 산업용 로보트는 제1 구동용 모터로서 제1 회전구동용 모터를 가짐과 동시에 제2 구동용 모터로서 제2 회전구동용 모터를 가지는 회전구동기구를 구비하고, 제어부는 모터 제어부로서 제1 회전구동용 모터 및 제2 회전구동용 모터를 제어하는 회전모터 제어부를 구비하며, 회전모터 제어부는 속도제어 또는 위치제어와 토크제어에 의해서 제1 회전구동용 모터를 제어고, 또한, 제2 회전구동용 모터의 정지 전에는 속도제어 또는 위치제어와 토크제어에 의해서 제2 회전구동용 모터를 제어함과 동시에, 제2 회전구동용 모터의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 토크제어에 의해서 제2 회전구동용 모터를 제어하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성하면, 제2 회전구동용 모터의 정지 전 이외에서는 제2 회전구동용 모터의 회전속도 또는 회전위치가 제어되지 않게 되기 때문에, 제2 회전구동용 모터는 제1 회전구동용 모터의 회전속도 또는 회전위치에 추종하여 회전한다. 따라서, 어느 회전구동용 모터의 구동토크가 다른 회전구동용 모터의 큰 부하가 되는 것을 방지할 수 있다. 또, 제2 회전구동용 모터의 정지 전에는 제2 회전구동용 모터의 회전속도 또는 회전위치를 제어하여, 제1 회전구동용 모터 및 제2 회전구동용 모터의 동력을 지지부재에 전달하기 위한 동력전달기구의 정지시의 백래쉬를 없애는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 산업용 로보트에서는 대형화하는 반송대상물을 반송하는 경우라도 산업용 로보트를 소형화하는 것 및 산업용 로보트의 코스트를 저감하는 것이 가능하게 된다.
<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.
(산업용 로보트의 개략 구성)
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 산업용 로보트(1)의 평면도이다. 도 2는 도 1의 E-E방향에서 산업용 로보트(1)를 나타내는 도이다. 도 3은 도 1의 F-F방향에서 산업용 로보트(1)를 나타내는 도이다.
본 형태의 산업용 로보트(1)(이하, 「로보트(1)」로 한다.)는 반송대상물인 액정 디스플레이용 유리기판(2)(이하, 「기판(2)」으로 한다.)을 반송하기 위한 로보트이다. 본 형태의 로보트(1)는 특히 대형 기판(2)의 반송에 적절한 대형 로보트로서, 예를 들어, 1변이 약 3m의 대략 정방형(正方形) 모양의 기판(2)을 반송한다. 또한, 반송대상물은 기판(2)으로 한정되지 않고, 반도체 웨이퍼 등이라도 된다.
이 로보트(1)는, 도 1 ~ 도 3에 나타내는 바와 같이, 기판(2)이 탑재되는 2개의 핸드(3)와, 2개의 핸드(3)의 각각이 선단 측에 연결되는 2개의 암(4)과, 2개의 암(4)을 지지하는 본체부(5)와, 본체부(5)를 수평방향으로 이동가능하게 지지하는 베이스부재(6)를 구비하고 있다. 본체부(5)는 2개의 암(4)의 기단(基端) 측을 지지함과 동시에 상하이동가능한 지지부재(7)와, 지지부재(7)를 상하방향으로 이동가능하게 지지하기 위한 주상부재(8)와, 본체부(5)의 하단 부분을 구성함과 동시에 베이스부재(6)에 대해서 수평이동가능한 기대(基臺)(9)와, 주상부재(8)의 하단이 고정됨과 동시에 기대(9)에 대해서 선회(旋回)가능한 선회부재(10)를 구비하고 있 다.
상술한 바와 같이, 본 형태의 로보트(1)는 대형 로보트이다. 예를 들어, 로보트(1)의 높이는 약 7m이고, 지지부재(7)의 상하방향의 스트로크(이동량)는 약 5m이다. 또, 예를 들어, 핸드(3)의 수평방향의 스트로크는 약 5.5m이다.
핸드(3)는 기판(2)을 탑재하기 위한 복수의 손톱부(12)를 구비하고 있다. 핸드(3)의 기단은 암(4)의 선단에 회동가능하게 연결되어 있다. 암(4)은 2개의 관절부(13)를 가지고, 전체적으로 신축하도록 구성되어 있다. 또, 암(4)의 기단은 지지부재(7)에 고정되어 있다.
본 형태에서는 2개의 핸드(3)와 2개의 암(4)이 상하방향과 겹쳐지도록 배치되어 있다. 즉, 본 형태의 로보트(1)는 더블 암 타입의 로보트이다. 또한, 로보트(1)는 1개의 핸드(3)와 1개의 암(4)을 구비하는 싱글 암 타입의 로보트라도 된다.
또, 로보트(1)는 지지부재(7)를 상하이동시키는 상하구동기구(16)(도 4 참조)와, 본체부(5)를 수평방향으로 이동시키는 수평구동기구(17)(도 7 참조)와, 기대(9)에 대해서 선회부재(10)를 선회시키는 회전구동기구(18)(도 7 참조)를 구비하고 있다. 이하, 상하구동기구(16), 수평구동기구(17) 및 회전구동기구(18)의 구성 및 그 주변 부분의 구성을 설명한다.
(상하구동기구 및 그 주변부의 구성)
도 4는 도 1의 F-F방향에서 지지부재(7) 및 상하구동기구(16)를 나타내는 도이다. 도 5는 도 4의 G-G방향에서 지지부재(7), 주상부재(8) 및 상하구동기구(16) 를 나타내는 도이다. 도 6은 도 4의 H-H방향에서 상하구동기구(16)를 나타내는 도이다.
상하구동기구(16)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 주상부재(8)의 측방(도 5에서의 주상부재(8) 아래쪽)에 배치되어 있다. 이 상하구동기구(16)는 2대의 상하구동용 모터(20)와, 2대의 상하구동용 모터(20)의 각각에 연결되는 2개의 감속기(21)를 구비하고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 1대의 상하구동용 모터(20), 2개의 감속기(21) 및 1대의 상하구동용 모터(20)가 위로부터 이 순번(順番)으로 지지부재(7)에 고정되어 있다.
또, 상하구동기구(16)는 2개의 감속기(21)의 각각의 출력축에 고정되는 상하구동용 피니언으로서의 2개의 피니언(작은 톱니바퀴)(22)과, 2개의 피니언(22)과 치합하는 상하구동용 랙으로서의 랙(23)을 구비하고 있다. 이 2개의 피니언(22)과 랙(23)에 의해서 지지부재(7)는 상하방향으로 이동한다. 또한, 상하구동기구(16)는 상하구동기구(16)를 정지시키기 위한(즉, 지지부재(7)를 정지시키기 위한) 2개의 상하 브레이크 기구(24)를 구비하고 있다.
또, 로보트(1)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 지지부재(7)를 상하방향으로 안내하기 위한 가이드부(25)를 구비하고 있다. 가이드부(25)는 가이드 레일(26)과 가이드 레일(26)에 걸어 맞추는 가이드 블록(27)으로 구성되어 있다. 또한, 주상부재(8)는 상하방향을 길이방향으로 하는 가늘고 긴 대략 각주상(角柱狀)으로 형성되며, 지지부재(7)는 블록 모양으로 형성되어 있다.
상하구동용 모터(20)는 상하구동용 모터(20)의 회전속도를 검출하기 위한 속 도검출기구(도시생략)를 구비하고 있다. 이 속도검출기구는, 예를 들어, 원판 모양으로 형성된 슬릿판과, 슬릿판을 끼운 상태로 대향 배치되는 발광소자 및 수광소자로 구성되어 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 상하구동용 모터(20)의 출력축에는 풀리(28)가 고정되어 있다. 또, 감속기(21)의 입력축에는 풀리(28)보다 지름이 큰 풀리(29)가 고정되어 있다. 풀리(28, 29)에는 벨트(30)가 걸쳐져 있고, 상하방향으로 인접배치되는 상하구동용 모터(20)와 감속기(21)가 이 벨트(30)에 의해서 연결되어 있다.
랙(23)은 상하방향을 길이방향으로 하여 주상부재(8)에 고정되어 있다(도 5 참조). 상술한 바와 같이, 본 형태에서는 지지부재(7)의 상하방향의 스트로크가 길다. 즉, 랙(23)의 길이는 길다. 그 때문에, 본 형태에서는, 랙(23)은 복수의 랙편을 이어 맞추는 것으로 형성되어 있다. 또한, 1개의 랙편의 길이는 2개의 피니언(22)의 배치 피치보다 길게 되어 있다.
상하 브레이크 기구(24)는, 도 6 등에 나타내는 바와 같이, 풀리(29)에 인접하도록 감속기(21)의 입력축에 장착되어 있다. 즉, 2개의 상하 브레이크 기구(24)의 각각은 풀리(28, 29) 및 벨트(30)를 통하여 2대의 상하구동용 모터(20)의 각각에 연결되어 있다.
이 상하 브레이크 기구(24)는 이른바 무여자(無勵磁) 작동형 브레이크이며, 코일이 수납되는 케이스체와, 케이스체에 고정되는 사이드 플레이트와, 케이스체에 대해서 축방향으로 이동가능하게 배치되는 아마츄어(amateur)와, 사이드 플레이트와 아마츄어 사이에 배치됨과 동시에 감속기(21)의 입력축에 고정되는 브레이크 디 스크와, 아마츄어를 브레이크 디스크로 향하여 가압하는 압축코일 스프링을 구비하고 있다. 상하 브레이크 기구(24)에서는 코일이 통전(通電) 상태가 되면, 아마츄어가 케이스체에 흡인(吸引)되어 브레이크 디스크가 해방된다. 또, 코일로의 통전이 정지되면, 압축코일 스프링의 가압력으로 아마츄어와 사이드 플레이트와의 사이에 브레이크 디스크가 끼워져 감속기(21)에 급격하게 브레이크가 걸린다. 또한, 1개의 상하 브레이크 기구(24)는 기판(2), 핸드(3), 암(4) 및 지지부재(7) 등을 포함한 상하방향으로 이동하는 부분을 충분히 정지시킬 수 있는 제동력을 가지고 있다.
가이드 레일(26)은 상하방향을 길이방향으로 하여 주상부재(8)에 고정되어 있다(도 5 참조). 본 형태에서는 2개의 가이드 레일(26)이 주상부재(8)에 고정되어 있다. 구체적으로는 도 5의 좌우방향으로 평행한 2개의 주상부재(8)의 장착면의 각각에 가이드 레일(26)이 고정되어 있다. 또,도 5의 아래쪽에 배치되는 가이드 레일(26)은 랙(23)에 인접하도록 고정되어 있다.
가이드 블록(27)은 지지부재(7)에 고정되어 있다. 구체적으로는 지지부재(7)의 암(4)의 고정면(도 5의 우단면)에 직교하는 면에 가이드 블록(27)이 고정되어 있고, 가이드 블록(27)은 도 5의 상하방향의 외측으로부터 가이드 레일(26)에 걸어 맞춰져 있다.
또한, 본 형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 주상부재(8)에 커버부재(31)가 고정되어 있다. 이 커버부재(31)는 도 5의 상하방향에서 가이드 레일(26)을 가리도록 배치되어 있다.
(수평구동기구 및 그 주변부의 구성)
도 7은 도 2의 J부의 내부구성을 설명하기 위한 도이다. 도 8은 도 3의 K-K방향에서 수평구동기구(17) 등의 구성을 설명하기 위한 도이다. 도 9는 도 8의 L-L방향에서 수평구동기구(17)의 구성을 설명하기 위한 도이다.
수평구동기구(17)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 도 7에서의 기대(9)의 좌단 측에 배치되어 있다. 이 수평구동기구(17)는 2대의 수평구동용 모터(40)를 구비하고 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 2대의 수평구동용 모터(40)는 도 8의 좌우방향에서 인접하도록 배치되어 있다. 또, 2대의 수평구동용 모터(40)의 각각은 기대(9)에 고정된 2개의 브래킷(52)의 각각에 고정되어 있다. 2개의 브래킷(52)의 각각에는 도 8, 도 9에 나타내는 바와 같이, 회전축(53)이 베어링(54)을 통하여 회전가능하게 유지되고 있다. 2개의 회전축(53)은 도 8의 좌우방향에서 인접하도록 배치되어 있다.
또, 수평구동기구(17)는 2개의 회전축(53)의 각각의 하단에 고정되는 수평구동용 피니언으로서의 2개의 피니언(42)과, 2개의 피니언(42)과 치합하는 수평구동용 랙으로서의 랙(43)을 구비하고 있다. 이 2개의 피니언(42)과 랙(43)에 의해서, 기대(9)는 수평방향으로 이동한다. 또한, 수평구동기구(17)는 수평구동기구(17)를 정지시키기 위한(즉, 기대(9)를 정지시키기 위한) 2개의 수평 브레이크 기구(44)를 구비하고 있다.
또, 로보트(1)는 기대(9)를 수평방향으로 안내하기 위한 가이드부(45)를 구비하고 있다. 가이드부(45)는 가이드 레일(46)과 가이드 레일(46)에 걸어 맞추는 가이드 블록(47)으로 구성되어 있다. 또, 베이스부재(6)는, 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같이, 가늘고 긴 2개의 레일모양 부재(51)를 구비하고 있다. 이 레일모양 부재(51)는 도 7의 좌우방향으로 소정의 간격을 둔 상태로 평행하게 배치되어 있다.
수평구동용 모터(40)는 수평구동용 모터(40)의 회전속도를 검출하기 위한 속도검출기구(도시생략)를 구비하고 있다. 이 속도검출기구는, 예를 들어, 원판 모양으로 형성된 슬릿판과, 슬릿판을 끼운 상태로 대향 배치되는 발광소자 및 수광소자로 구성되어 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 수평구동용 모터(40)의 출력축에는 풀리(48)가 고정되어 있다. 또, 회전축(53)의 상단 측에는 풀리(48)보다 지름이 큰 풀리(49)가 고정되어 있다. 풀리(48, 49)에는 벨트(50)가 걸쳐져 있고, 도 8의 상하방향에서 인접배치되는 수평구동용 모터(40)와 회전축(53)이 이 벨트(50)에 의해서 연결되어 있다.
랙(43)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 레일모양 부재(51)의 상면에 고정되어 있다. 본 형태에서는 기대(9)의 이동량이 크기 때문에, 랙(43)의 길이는 길다. 그 때문에, 랙(43)은 복수의 랙편을 이어 맞추는 것으로 형성되어 있다.
수평 브레이크 기구(44)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 풀리(48)에 인접하도록 수평구동용 모터(40)의 출력축에 장착되어 있다. 이 수평 브레이크 기구(44)는 상하 브레이크 기구(24)와 마찬가지로 이른바 무여자 작동형의 브레이크이며, 상하 브레이크 기구(24)와 동일하게 구성되어 있다. 즉, 수평 브레이크 기구(44)에서는, 코일이 통전 상태가 되면, 아마츄어가 케이스체에 흡인되어 브레이크 디스크가 해방된다. 또, 코일로의 통전이 정지되면, 압축코일 스프링의 가압력으로 아마 츄어와 사이드 플레이트와의 사이에 브레이크 디스크가 끼워져 수평구동용 모터(40)에 급격하게 브레이크가 걸린다.
가이드 레일(46)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 레일모양 부재(51)의 상면에 고정되어 있다. 본 형태에서는, 2개의 레일모양 부재(51)의 각각의 상면에 가이드 레일(46)이 고정되어 있다. 또, 도 8의 위쪽에 배치되는 가이드 레일(46)은 랙(43)에 인접하도록 고정되어 있다. 가이드 블록(47)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 도 7의 좌우방향에서의 기대(9)의 양단부에 고정되어 있다. 이 가이드 블록(47)은 위쪽으로부터 가이드 레일(46)에 걸어 맞춰져 있다.
(회전구동기구 및 그 주변부분의 구성)
도 10은 도 1에 나타내는 선회부재(10)의 평면도이다. 도 11은 도 10의 M-M단면의 단면도이다.
회전구동기구(18)는, 도 10, 도 11에 나타내는 바와 같이, 선회부재(10)의 선회중심이 되는 중심축(CL)의 둘레에 배치되어 있다. 이 회전구동기구(18)는 2대의 회전구동용 모터(60)를 구비하고 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 2대의 회전구동용 모터(60)는 중심축(CL)에 대해서 점대칭으로 배치되며, 선회부재(10)의 중심부에 고정되어 있다. 또, 회전구동기구(18)는 선회부재(10)의 중심부에 고정되는 감속기(61)를 구비하고 있다. 또한, 회전구동기구(18)는 회전구동기구(18)를 정지시키기 위한(즉, 선회부재(10)를 정지시키기 위한) 1개의 회전 브레이크 기구(64)를 구비하고 있다. 또한, 선회부재(10)는 가늘고 긴 블록 모양의 부재이며, 일단 측(도 10의 좌단 측)에 주상부재(8)의 하단이 고정되어 있다.
회전구동용 모터(60)는 회전구동용 모터(60)의 회전속도를 검출하기 위한 속도검출기구(도시생략)를 구비하고 있다. 이 속도검출기구는, 예를 들어, 원판 모양으로 형성된 슬릿판과, 슬릿판을 끼운 상태로 대향 배치되는 발광소자 및 수광소자로 구성되어 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 회전구동용 모터(60)의 출력축에는 출력톱니바퀴(68)가 고정되어 있고, 2개의 출력톱니바퀴(68)가 감속기(61)의 입력톱니바퀴(69)와 치합하고 있다. 이 2개의 출력톱니바퀴(68)와 입력톱니바퀴(69)를 포합하는 감속기(61)에 의해서, 선회부재(10)는 기대(9)에 대해서 선회한다. 즉, 선회부재(10)의 중심부에는 감속기(61)의 출력 측이 고정되어 있고, 감속기(61)를 통하여 전달되는 회전구동용 모터(60)의 동력으로 선회부재(10)는 기대(9)에 대해서 선회한다.
회전 브레이크 기구(64)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 선회부재(10)의 중심부에 베어링(74)을 통하여 회전가능하게 유지되는 회전축(73)의 상단에 고정되어 있다. 회전축(73)의 하단에는 감속기(61)의 입력톱니바퀴(69)와 치합하는 톱니바퀴(70)가 고정되어 있다. 또, 회전 브레이크 기구(64)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 중심축(CL)을 중심으로 회전구동용 모터(60)를 90°회전시킨 위치에 배치되어 있다.
이 회전 브레이크 기구(64)는 상하 브레이크 기구(24)와 마찬가지로 이른바 무여자 작동형의 브레이크이며, 상하 브레이크 기구(24)와 동일하게 구성되어 있다. 즉, 회전 브레이크 기구(64)에서는 코일이 통전 상태가 되면, 아마츄어가 케이 스체에 흡인되어 브레이크 디스크가 해방된다. 또, 코일로의 통전이 정지되면, 압축코일 스프링의 가압력으로 아마츄어와 사이드 플레이트 사이에 브레이크 디스크가 끼워져, 입력톱니바퀴(69)에 급격하게 브레이크가 걸린다.
(제어부의 구성)
도 12는 도 1에 나타내는 산업용 로보트(1)의 제어부(80) 및 그 관련 부분의 블록도이다. 또한, 도 12에서는 상하구동기구(16), 수평구동기구(17) 및 회전구동기구(18)의 제어에 관련하는 제어부(80)의 구성이 도시되어 있다.
제어부(80)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 상하구동기구(16), 수평구동기구(17) 및 회전구동기구(18)의 제어에 관련하는 구성으로서, 2대의 상하구동용 모터(20)를 제어하는 상하모터 제어부(81)와, 2대의 수평구동용 모터(40)를 제어하는 수평모터 제어부(82)와, 2대의 회전구동용 모터(60)를 제어하는 회전모터 제어부(83)와, 2개의 상하 브레이크 기구(24)를 제어하는 상하 브레이크 제어부(84)와, 2개의 수평 브레이크 기구(44)를 제어하는 수평 브레이크 제어부(85)와, 1개의 회전 브레이크 기구(64)를 제어하는 회전 브레이크 제어부(86)를 구비하고 있다. 또, 제어부(80)에는 제어지령부(87)가 접속되어 있다.
상하모터 제어부(81)는 2대의 상하구동용 모터(20)의 각각을 개별적으로 제어한다. 구체적으로는, 상하 모터 제어부(81)는 2대의 상하구동용 모터(20) 중 한쪽의 상하구동용 모터(20)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하고, 다른 쪽의 상하구동용 모터(20)를 토크제어에 의해서 제어한다. 즉, 상하모터 제어부(81)는 한쪽의 상하구동용 모터(20)에 대해서는 이 상하구동용 모터(20)의 속도검출기구로 부터의 출력에 근거하는 피드백제어와, 이 상하구동용 모터(20)의 전류값을 제어하는 토크제어를 실시하며, 다른 쪽의 상하구동용 모터(20)에 대해서는 이 상하구동용 모터(20)의 속도검출기구로부터의 출력에 근거하는 피드백제어를 실시하지 않고, 이 상하구동용 모터(20)의 전류값을 제어하는 토크제어를 실시한다.
본 형태에서는 2대의 상하구동용 모터(20) 중 한쪽의 상하구동용 모터(20)는 제1 구동용 모터이다. 또, 다른 쪽의 상하구동용 모터(20)는 제2 구동용 모터이다.
수평모터 제어부(82)는 2대의 수평구동용 모터(40)의 각각을 개별적으로 제어한다. 구체적으로는, 수평모터 제어부(82)는 2대의 수평구동용 모터(40) 중 한쪽의 수평구동용 모터(40)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어한다. 또, 수평모터 제어부(82)는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전에는, 한쪽의 수평구동용 모터(40)와 마찬가지로, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하지만, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전을 제외한 그 외의 시간에는, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)를 토크제어에 의해서 제어한다.
즉, 수평모터 제어부(82)는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전을 제외한 그 외의 시간에는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)에 대해서, 이 수평구동용 모터(40)의 속도검출기구로부터의 출력에 근거하는 피드백제어를 실시하지 않고 토크제어를 실시한다. 또, 수평모터 제어부(82)는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전에는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)에 대해서 이 수평구동용 모터(40)의 속도검출기구로부터의 출력에 근거하는 피드백제어를 실시하여, 2개의 피니언(42)과 랙(43)과의 사이의 백래쉬가 없어지도록 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 회전 속도를 제어한다.
여기서, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)가 정지 전인지 아닌지는, 예를 들어, 한쪽의 수평구동용 모터(40)의 속도검출기구로부터의 출력에 근거하여 수평모터 제어부(82)가 판단한다. 예를 들어, 수평모터 제어부(82)는 한쪽의 수평구동용 모터(40)의 속도검출기구에 의해서 검출되는 기대(9)의 소정의 기준위치로부터 정지예정위치까지의 펄스 수와, 실제로 속도검출기구로 검출된 펄스 수와의 차이를 산출하여, 그 차이가 소정의 값 이하이면, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)가 정지 전이라고 판단한다. 즉, 정지예정위치로부터 소정거리의 범위 내에 기대(9)가 들어가면, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전이 된다.
본 형태에서는 2대의 수평구동용 모터(40) 중 한쪽의 수평구동용 모터(40)는 제1 구동용 모터이고, 또한, 제1 수평구동용 모터이다. 또, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)는 제2 구동용 모터이며, 또한, 제2 수평구동용 모터이다.
마찬가지로, 회전모터 제어부(83)는 2대의 회전구동용 모터(60)의 각각을 개별적으로 제어한다. 구체적으로는, 회전모터 제어부(83)는 2대의 회전구동용 모터(60) 중 한쪽의 회전구동용 모터(60)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어한다. 또, 회전모터 제어부(83)는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 정지 전에는, 한쪽의 회전구동용 모터(60)와 마찬가지로, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)를 속도제어와 토크제어 의해서 제어하지만, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)를 토크제어에 의해서 제어한다.
즉, 회전모터 제어부(83)는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 정지 전을 제 외한 그 외 시간에는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)에 대해서 이 회전구동용 모터(60)의 속도검출기구로부터의 출력에 근거하는 피드백제어를 실시하지 않고, 토크제어를 실시한다. 또, 회전모터 제어부(83)는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 정지 전에는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)에 대해서 이 회전구동용 모터(60)의 속도검출기구로부터의 출력에 근거하는 피드백제어를 실시하여, 2개의 출력톱니바퀴(68)와 입력톱니바퀴(69)와의 사이의 백래쉬가 없어지도록 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 회전속도를 제어한다.
여기서, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)가 정지 전인지 아닌지는, 예를 들어, 한쪽의 회전구동용 모터(60)의 속도검출기구로부터의 출력에 근거하여 회전모터 제어부(83)가 판단한다. 예를 들어, 회전모터 제어부(83)는 한쪽의 회전구동용 모터(60)의 속도검출기구에 의해서 검출되는 선회부재(10)의 소정의 기준위치로부터 정지예정위치까지의 펄스 수와, 실제로 속도검출기구로 검출된 펄스 수와의 차이를 산출하여, 그 차이가 소정의 값 이하이면, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)가 정지 전이라고 판단한다. 즉, 정지예정위치로부터 소정각도 내에 선회부재(10)가 들어가면, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 정지 전이 된다.
본 형태에서는 2대의 회전구동용 모터(60) 중 한쪽의 회전구동용 모터(60)는 제1 구동용 모터이고, 또한, 제1 회전구동용 모터이다. 또, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)는 제2 구동용 모터이며, 또한, 제2 회전구동용 모터이다.
상하 브레이크 제어부(84)는 제어지령부(87)로부터 지지부재(7)의 정지신호가 입력되면, 2개의 상하 브레이크 기구(24)를 단계적으로 작동시킨다. 즉, 제어지 령부(87)로부터 지지부재(7)의 정지신호가 입력되면, 상하 브레이크 제어부(84)는 한쪽의 상하 브레이크 기구(24)의 작동개시 타이밍과 다른 쪽의 상하 브레이크 기구(24)의 작동개시 타이밍이 바뀌도록(어긋나도록) 2개의 상하 브레이크 기구(24)를 작동시킨다. 구체적으로는, 상하 브레이크 제어부(84)는 다른 쪽의 상하 브레이크 기구(24)의 작동개시 타이밍이 한쪽의 상하 브레이크 기구(24)의 작동개시 타이밍보다 늦도록 2개의 상하 브레이크 기구(24)를 작동시킨다. 보다 구체적으로는, 상하 브레이크 제어부(84)는 다른 쪽의 상하 브레이크 기구(24)의 코일로의 통전을 정지하는 타이밍이 한쪽의 상하 브레이크 기구(24)의 코일로의 통전을 정지하는 타이밍보다 늦도록 2개의 상하 브레이크 기구(24)의 코일로의 통전을 정지한다.
마찬가지로, 수평 브레이크 제어부(85)는 제어지령부(87)로부터 기대(9)의 정지신호가 입력되면, 2개의 수평 브레이크 기구(44)를 단계적으로 작동시킨다. 즉, 제어지령부(87)로부터 기대(9)의 정지신호가 입력되면, 수평 브레이크 제어부(85)는 한쪽의 수평 브레이크 기구(44)의 작동개시 타이밍과 다른 쪽의 수평 브레이크 기구(44)의 작동개시 타이밍이 어긋나도록 2개의 수평 브레이크 기구(44)를 작동시킨다. 구체적으로는, 수평 브레이크 제어부(85)는 다른 쪽의 수평 브레이크 기구(44)의 작동개시 타이밍이 한쪽의 수평 브레이크 기구(44)의 작동개시 타이밍보다 늦도록 2개의 수평 브레이크 기구(44)를 작동시킨다. 또한, 수평 브레이크 제어부(85)는 제어지령부(87)로부터 기대(9)의 정지신호가 입력되었을 때에 2개의 수평 브레이크 기구(44)를 동시에 작동시켜도 된다.
(본 형태의 주요한 효과)
이상 설명한 바와 같이, 본 형태에서는 상하구동기구(16)는 2대의 상하구동용 모터(20)를 구비하고 있다. 그 때문에, 대형 기판(2)을 반송하기 위해서, 상하구동기구(16)에서 요구되는 상하구동용 모터(20)의 총용량이 커지는 경우라도 비교적 체격이 작은 상하구동용 모터(20)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상하구동기구(16)에서 요구되는 상하구동용 모터(20)의 총용량이 10kW인 경우에는 체격이 큰 10kW의 상하구동용 모터를 사용하는 것이 아니라, 비교적 체격이 작은 5kW의 상하구동용 모터(20)를 사용할 수 있다. 또, 체격이 큰 1대의 상하구동용 모터를 사용하는 경우와 비교하여, 체격이 작은 2대의 상하구동용 모터(20)를 사용하는 경우에는 상하구동용 모터(20)의 배치 자유도가 높아진다. 따라서, 본 형태에서는 큰 기판(2)을 반송하는 것임에도 불구하고, 로보트를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
또, 상하구동용 모터(20)의 용량이 소정의 용량을 넘으면, 상하구동용 모터(20)의 가격은 급격하게 비싸지지만, 본 형태에서는 비교적 용량이 작은 상하구동용 모터(20)를 사용할 수 있기 때문에, 2대의 상하구동용 모터(20)가 사용되는 경우라도 로보트(1)의 코스트를 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 형태에서는 비교적 용량이 작은 상하구동용 모터(20)를 사용할 수 있기 때문에, 1대의 상하구동용 모터(20)로부터 전달되는 동력은 작아진다. 따라서, 상하구동용 모터(20)의 동력을 전달하는 감속기(21), 피니언(22) 및 랙(23) 등의 동력전달기구로의 전달동력을 작게 할 수 있고, 감속기(21), 피니언(22) 및 랙(23) 등의 동력전달기구의 구성을 간소화할 수 있다. 또, 감속기(21), 피니언(22) 및 랙(23) 등의 동력전달기구의 손상을 억제할 수 있다.
한편, 상하구동기구(16)가 2대의 상하구동용 모터(20)를 사용하고 있기 때문에, 한쪽의 상하구동용 모터(20)의 구동토크가 다른 쪽의 상하구동용 모터(20)의 큰 부하가 되고, 다른 쪽의 상하구동용 모터(20)의 구동토크가 한쪽의 상하구동용 모터(20)의 큰 부하가 되는 경우가 발생할 우려가 있지만, 본 형태에서는, 상하모터 제어부(81)는 2대의 상하구동용 모터(20) 중 한쪽의 상하구동용 모터(20)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하고, 다른 쪽의 상하구동용 모터(20)를 토크제어에 의해서 제어하고 있다. 즉, 상하모터 제어부(81)는 한쪽의 상하구동용 모터(20)의 회전속도는 제어하지만, 다른 쪽의 상하구동용 모터(20)의 회전속도는 제어하고 있지 않고, 다른 쪽의 상하구동용 모터(20)는 한쪽의 상하구동용 모터(20)에 추종하여 회전한다. 그 때문에, 2대의 상하구동용 모터(20)의 사이에 큰 회전속도의 차이가 생기지 않게 된다. 따라서, 한쪽의 상하구동용 모터(20)의 구동토크가 다른 쪽의 상하구동용 모터(20)의 큰 부하가 되는 것을 방지하며, 다른 쪽의 상하구동용 모터(20)의 구동토크가 한쪽의 상하구동용 모터(20)의 큰 부하가 되는 것을 방지할 수 있다.
또, 다른 쪽의 상하구동용 모터(20)가 한쪽의 상하구동용 모터(20)에 추종하여 회전하기 때문에, 감속기(21) 등을 통하여 2대의 상하구동용 모터(20)의 각각에 연결되어 있는 2개의 피니언(22)이 랙(23)과 치합하고 있는 경우라도 2개의 피니언(22)의 톱니와 랙(23)의 톱니가 필요 이상의 힘으로 치합하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 피니언(22) 및 랙(23)의 손상을 억제하여 상하구동기구(16)로 지지부재(7)를 적절히 상하이동시킬 수 있다.
본 형태에서는, 수평구동기구(17)는 2대의 수평구동용 모터(40)를 구비하고 있다. 그 때문에, 상하구동기구(16)와 마찬가지로, 수평구동기구(17)에서 요구되는 수평구동용 모터(40)의 총용량이 커지는 경우라도 비교적 체격이 작은 수평구동용 모터(40)를 사용할 수 있고, 또, 수평구동용 모터(40)의 배치의 자유도가 높아진다. 따라서, 본 형태에서는 큰 기판(2)을 반송하는 것임에도 불구하고, 로보트(1)를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
또, 본 형태에서는 비교적 용량이 작은 수평구동용 모터(40)를 사용할 수 있기 때문에, 2대의 수평구동용 모터(40)가 사용되는 경우라도 로보트(1)의 코스트를 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 형태에서는 비교적 용량이 작은 수평구동용 모터(40)를 사용할 수 있기 때문에, 1대의 수평구동용 모터(40)로부터 전달되는 동력은 작아진다. 따라서, 수평구동용 모터(40)의 동력을 전달하는 피니언(42) 및 랙(43) 등의 동력전달기구로의 전달동력을 작게 할 수 있어, 수평구동용 모터(40)의 동력을 전달하는 동력전달기구의 구성을 간소화할 수 있다. 또, 수평구동용 모터(40)의 동력을 전달하는 동력전달기구의 손상을 억제할 수 있다.
한편, 수평구동기구(17)가 2대의 수평구동용 모터(40)를 사용하고 있기 때문에, 한쪽의 수평구동용 모터(40)(또는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40))의 구동토크가 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)(또는 한쪽의 수평구동용 모터(40))의 큰 부하가 되는 경우가 발생할 우려가 있지만, 본 형태에서는, 수평모터 제어부(82)는 2대의 수평구동용 모터(40) 중 한쪽의 수평구동용 모터(40)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하고, 또한, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)를 토크제어에 의해서 제어하고 있다.
즉, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 한쪽의 수평구동용 모터(40)의 회전속도는 제어하지만, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 회전속도는 제어하고 있지 않고, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)는 한쪽의 수평구동용 모터(40)에 추종하여 회전한다. 그 때문에, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 2대의 수평구동용 모터(40)의 사이에 큰 회전속도의 차이가 생기지 않으며, 한쪽의 수평구동용 모터(40)(또는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40))의 구동토크가 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)(또는 한쪽의 수평구동용 모터(40))의 큰 부하가 되는 것을 방지할 수 있다.
또, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)가 한쪽의 수평구동용 모터(40)에 추종하여 회전하기 때문에, 풀리(48, 49) 및 벨트(50)를 통하여 2대의 수평구동용 모터(40)의 각각에 연결되어 있는 2개의 피니언(42)이 랙(43)과 치합하고 있는 경우라도 2개의 피니언(42)의 톱니와 랙(43)의 톱니가 필요 이상의 힘으로 치합하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 피니언(42) 및 랙(43)의 손상을 억제하여 수평구동기구(17)로 본체부(5)를 적절히 수평이동시킬 수 있다.
또, 본 형태에서는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전에는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)는 속도제어와 토크제어에 의해서 제어되고 있고, 2개의 피니언(42)과 랙(43)과의 사이의 백래쉬가 없어지도록 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 회전속도가 제어되고 있다. 그 때문에, 기대(9)의 정지시에는 2개의 피니언(42) 과 랙(43)과의 사이의 백래쉬를 없앨 수 있다.
본 형태에서는, 회전구동기구(18)는 2대의 회전구동용 모터(60)를 구비하고 있다. 그 때문에, 상하구동기구(16)와 마찬가지로, 회전구동기구(18)에서 요구되는 회전구동용 모터(60)의 총용량이 커지는 경우라도 비교적 체격이 작은 회전구동용 모터(60)를 사용할 수 있고, 또, 회전구동용 모터(60)의 배치의 자유도가 높아진다. 따라서, 본 형태에서는 큰 기판(2)을 반송하는 것임에도 불구하고 로보트(1)를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
또, 본 형태에서는 비교적 용량이 작은 회전구동용 모터(60)를 사용할 수 있기 때문에, 2개의 회전구동용 모터(60)가 사용되는 경우라도 로보트(1)의 코스트를 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 형태에서는 비교적 용량이 작은 회전구동용 모터(60)를 사용할 수 있기 때문에, 1대의 회전구동용 모터(60)로부터 전달되는 동력은 작아진다. 따라서, 회전구동용 모터(60)의 동력을 전달하는 출력톱니바퀴(68)나 감속기(61) 등의 동력전달기구로의 전달동력을 작게 할 수 있어, 회전구동용 모터(60)의 동력을 전달하는 동력전달기구의 구성을 간소화할 수 있다. 또, 회전구동용 모터(60)의 동력을 전달하는 동력전달기구의 손상을 억제할 수 있다.
한편, 회전구동기구(18)가 2대의 회전구동용 모터(60)를 사용하고 있기 때문에, 한쪽의 회전구동용 모터(60)(또는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60))의 구동토크가 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)(또는 한쪽의 회전구동용 모터(60))의 큰 부하가 되는 경우가 생길 우려가 있지만, 본 형태에서는 회전모터 제어부(83)는 2대의 회전구동용 모터(60) 중 한쪽의 회전구동용 모터(60)를 속도제어와 토크제어에 의해 서 제어하고, 또한, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 정지 전을 제외한 그 외의 시간에는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)를 토크제어에 의해서 제어하고 있다.
즉, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 한쪽의 회전구동용 모터(60)의 회전속도는 제어하지만, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 회전속도는 제어하고 있지 않고, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)는 한쪽의 회전구동용 모터(60)에 추종하여 회전한다. 그 때문에, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 2대의 회전구동용 모터(60)의 사이에 큰 회전속도의 차이가 생기지 않게 되며, 한쪽의 회전구동용 모터(60)(또는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60))의 구동토크가 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)(또는 한쪽의 회전구동용 모터(60))의 큰 부하가 되는 것을 방지할 수 있다.
또, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)가 한쪽의 회전구동용 모터(60)에 추종하여 회전하기 때문에, 2개의 출력톱니바퀴(68)가 감속기(61)의 입력톱니바퀴(69)와 치합하고 있는 경우라도 출력톱니바퀴(68)의 톱니와 입력톱니바퀴(69)의 톱니가 필요 이상의 힘으로 치합하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 입력톱니바퀴(68) 및 출력톱니바퀴(69)의 손상을 억제하여 회전구동기구(18)로 선회부재(10)를 적절히 선회시킬 수 있다.
또, 본 형태에서는, 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)의 정지 전에는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)는 속도제어와 토크제어에 의해서 제어되고 있고, 2개의 출력톱니바퀴(68)와 입력톱니바퀴(69)와의 백래쉬가 없어지도록 다른 쪽의 회전구동 용 모터(60)의 회전속도가 제어되고 있다. 그 때문에, 선회부재(10)의 정지시에는 2개의 출력톱니바퀴(68)와 입력톱니바퀴(69)와의 사이의 백래쉬를 없앨 수 있다.
(다른 실시형태)
상술한 형태는 본 발명의 바람직한 형태의 일례이지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러 가지 변형 실시가 가능하다.
상술한 형태에서는, 상하모터 제어부(81)는 2대의 상하구동용 모터(20) 중 한쪽의 상하구동용 모터(20)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하고 있다. 그 밖에도 예를 들어, 상하모터 제어부(81)는 속도검출기구에서 검출된 회전속도를 적분하는 것으로 산출되는 상하구동용 모터(20)의 회전위치에 근거하는 위치제어와 토크제어에 의해서 한쪽의 상하구동용 모터(20)를 제어해도 된다.
마찬가지로, 상술한 형태에서는, 수평모터 제어부(82)는 한쪽의 수평구동용 모터(40)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어함과 동시에, 소정의 경우에 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하고 있지만, 위치제어와 토크제어에 의해서 수평구동용 모터(40)를 제어해도 된다. 또, 상술한 형태에서는, 회전모터 제어부(83)는 한쪽의 회전구동용 모터(60)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어함과 동시에, 소정의 경우에 다른 쪽의 회전구동용 모터(60)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하고 있지만, 위치제어와 토크제어에 의해서 회전구동용 모터(60)를 제어해도 된다.
상술한 형태에서는, 상하구동기구(16)는 2대의 상하구동용 모터(20)를 구비 하고 있다. 그 밖에도 예를 들어, 상하구동기구(16)는 3대 이상의 상하구동용 모터(20)를 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는, 상하모터 제어부(81)는 3대 이상의 상하구동용 모터(20) 중 몇 대의 상하구동용 모터(20)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하고, 나머지 상하구동용 모터(20)를 토크제어에 의해서 제어하면 된다. 또, 이 경우에는 어느 상하구동용 모터(20)의 구동토크가 다른 상하구동용 모터(20)의 큰 부하가 되는 것을 확실히 방지하기 위해, 상하모터 제어부(81)는 3대 이상의 상하구동용 모터(20) 중 1대의 상하구동용 모터(20)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하고, 나머지 상하구동용 모터(20)를 토크제어에 의해서 제어하는 것이 바람직하다.
또, 상술한 형태에서는, 수평구동기구(17)는 2대의 수평구동용 모터(40)를 구비하고 있지만, 수평구동기구(17)는 3대 이상의 수평구동용 모터(40)를 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는, 수평모터 제어부(82)는 3대 이상의 수평구동용 모터(40) 중 몇 대의 수평구동용 모터(40)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하고, 또한, 나머지 수평구동용 모터(40)의 정지 전에는 나머지 수평구동용 모터(40)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어함과 동시에, 나머지 수평구동용 모터(40)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 나머지 수평구동용 모터(40)를 토크제어에 의해서 제어하면 된다. 또, 이 경우에는 어느 수평구동용 모터(40)의 구동토크가 다른 수평구동용 모터(40)의 큰 부하가 되는 것을 확실히 방지하기 위해, 수평모터 제어부(82)는 3대 이상의 수평구동용 모터(40) 중 1대의 수평구동용 모터(40)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어함과 동시에, 나머지 수평구동용 모터(40)의 정지 전 을 제외한 그 외 시간에는 나머지 수평구동용 모터(40)를 토크제어에 의해서 제어하는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 회전구동기구(18)는 3대 이상의 회전구동용 모터(60)를 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는, 회전모터 제어부(83)는 3대 이상의 회전구동용 모터(60) 중 몇 대의 회전구동용 모터(60)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하고, 또한, 나머지 회전구동용 모터(60)의 정지 전에는 나머지 회전구동용 모터(60)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어함과 동시에, 나머지 회전구동용 모터(60)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 나머지 회전구동용 모터(60)를 토크제어에 의해서 제어하면 된다. 또, 이 경우에는 어느 회전구동용 모터(60)의 구동토크가 다른 회전구동용 모터(60)의 큰 부하가 되는 것을 확실히 방지하기 위해, 회전모터 제어부(83)는 3대 이상의 회전구동용 모터(60) 중 1대의 회전구동용 모터(60)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어함과 동시에, 나머지 회전구동용 모터(60)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 나머지 회전구동용 모터(60)를 토크제어에 의해서 제어하는 것이 바람직하다.
상술한 형태에서는, 수평모터 제어부(82)는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전에 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)를 속도제어와 토크제어에 의해서 제어하고, 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)의 정지 전을 제외한 그 외 시간에는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)를 토크제어에 의해서 제어하고 있다. 그 밖에도 예를 들어, 수평모터 제어부(82)는 다른 쪽의 수평구동용 모터(40)를 상시 토크제어로 제어해도 된다. 마찬가지로, 회전모터 제어부(83)는 다른 쪽의 회전구동용 모터(60) 를 상시 토크제어로 제어해도 된다.
상술한 형태에서는 상하구동기구(16), 수평구동기구(17) 및 회전구동기구(18)가 모두 2대의 구동용 모터(20, 40, 60)를 구비하고 있지만, 상하구동기구(16), 수평구동기구(17) 및 회전구동기구(18) 중 적어도 어느 하나는 1개의 구동기구가 2대의 구동용 모터(20, 40, 60)를 구비하고 있으면, 다른 구동기구가 구비하는 구동용 모터(20, 40, 60)는 1대로 하여도 된다.
상술한 형태에서는 2개의 피니언(22)과 랙(23)에 의해서 지지부재(7)가 상하방향으로 이동한다. 그 밖에도 예를 들어, 볼나사와 이 볼나사에 나사맞춤하는 복수의 너트부재에 의해서 지지부재(7)가 상하방향으로 이동해도 된다. 마찬가지로, 상술한 형태에서는 2개의 피니언(42)과 랙(43)에 의해서 기대(9)가 수평방향으로 이동하지만, 볼나사와 이 볼나사에 나사맞춤하는 복수의 너트부재에 의해서 기대(9)가 수평방향으로 이동해도 된다.
상술한 형태에서는, 로보트(1)는 상하구동기구(16)와 수평구동기구(17)와 회전구동기구(18)를 구비하고 있다. 그 밖에도 예를 들어, 로보트(1)는 상하구동기구(16), 수평구동기구(17) 및 회전구동기구(18) 중에서 임의로 선택되는 2개 혹은 1개의 구동기구만을 구비하고 있어도 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 산업용 로보트의 평면도이다.
도 2는 도 1의 E-E방향에서 산업용 로보트를 나타내는 도이다.
도 3은 도 1의 F-F방향에서 산업용 로보트를 나타내는 도이다.
도 4는 도 1의 F-F방향에서 지지부재 및 상하구동기구를 나타내는 도이다.
도 5는 도 4의 G-G방향에서 지지부재, 주상부재 및 상하구동기구를 나타내는 도이다.
도 6은 도 4의 H-H방향에서 상하구동기구를 나타내는 도이다.
도 7은 도 2의 J부의 내부구성을 설명하기 위한 도이다.
도 8은 도 3의 K-K방향에서 수평구동기구 등의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 9는 도 8의 L-L방향에서 수평구동기구의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 10은 도 1에 나타내는 선회부재의 평면도이다.
도 11은 도 10의 M-M단면의 단면도이다.
도 12는 도 1에 나타내는 산업용 로보트의 제어부 및 그 관련 부분의 블록도이다.
<부호의 설명>
1 로보트(산업용 로보트)
2 기판(반송대상물)
3 핸드
4 암
7 지지부재
16 상하구동기구
17 수평구동기구
18 회전구동기구
20 상하구동용 모터(구동용 모터, 제1 구동용 모터, 제2 구동용 모터)
40 수평구동용 모터(구동용 모터, 제1 구동용 모터, 제2 구동용 모터)
60 회전구동용 모터(구동용 모터, 제1 구동용 모터, 제2 구동용 모터)
80 제어부
81 상하모터 제어부(모터 제어부)
82 수평모터 제어부(모터 제어부)
83 회전모터 제어부(모터 제어부)
CL 중심축

Claims (5)

  1. 반송대상물이 탑재되는 핸드(hand)와, 상기 핸드가 연결되는 암(arm)과, 상기 암을 지지하는 지지부재를 구비함과 동시에,
    상기 지지부재를 상하이동시키는 상하구동기구 및/또는 상기 지지부재를 수평방향으로 이동시키기 위한 수평구동기구 및/또는 상하방향을 축방향으로 하는 소정의 중심축을 중심으로 상기 지지부재를 회전시키기 위한 회전구동기구와, 상기 상하구동기구 및/또는 상기 수평구동기구 및/또는 상기 회전구동기구를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 상하구동기구 및/또는 상기 수평구동기구 및/또는 상기 회전구동기구는 복수의 구동용 모터를 구비하며,
    상기 제어부는 복수의 상기 구동용 모터를 제어하는 모터제어부를 구비하고,
    상기 모터제어부는 복수의 상기 구동용 모터 중 몇 대의 상기 구동용 모터인 제1 구동용 모터와, 상기 제1 구동용 모터를 제외한 나머지의 상기 구동용 모터인 제2 구동용 모터를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 구동용 모터는 1대의 상기 구동용 모터인 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 모터제어부는 속도제어 또는 위치제어와 토크제어에 의해서 상기 제1 구동용 모터를 제어하고, 또한, 토크제어에 의해서 상기 제2 구동용 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1 구동용 모터로서 제1 수평구동용 모터를 가짐과 동시에, 상기 제2 구동용 모터로서 제2 수평구동용 모터를 가지는 상기 수평구동기구를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 모터제어부로서 상기 제1 수평구동용 모터 및 상기 제2 수평구동용 모터를 제어하는 수평모터 제어부를 구비하며,
    상기 수평모터 제어부는 속도제어 또는 위치제어와 토크제어에 의해서 상기 제1 수평구동용 모터를 제어하고, 또한, 상기 제2 수평구동용 모터의 정지 전에는 속도제어 또는 위치제어와 토크제어에 의해서 상기 제2 수평구동용 모터를 제어함과 동시에, 상기 제2 수평구동용 모터의 정지 전을 제외한 그 외의 시간에는 토크제어에 의해서 상기 제2 수평구동용 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1 구동용 모터로서 제1 회전구동용 모터를 가짐과 동시에, 상기 제2 구동용 모터로서 제2 회전구동용 모터를 가지는 상기 회전구동기구를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 모터제어부로서 상기 제1 회전구동용 모터 및 상기 제2 회전구동용 모터를 제어하는 회전 모터제어부를 구비하며,
    상기 회전 모터제어부는 속도제어 또는 위치제어와 토크제어에 의해서 상기 제1 회전구동용 모터를 제어하고, 또한, 상기 제2 회전구동용 모터의 정지 전에는 속도제어 또는 위치제어와 토크제어에 의해서 상기 제2 회전구동용 모터를 제어함과 동시에, 상기 제2 회전구동용 모터의 정지 전을 제외한 그 외의 시간에는 토크제어에 의해서 상기 제2 회전구동용 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
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