【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコンウェハをはじめとする半導体部品その他物品の移送などに用いられる産業用ロボットに係わり、特にメンテナンスを頻繁に行わずして良好な動作性能を維持し得る産業用ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動化工程や危険場所での作業に用いられる産業用ロボットとして、アーム状をした関節形ロボットに代表されるマニピュレータが一般に広く知られている。関節形には、各関節部に装置されるサーボモータを個別に制御することでアームに多様な運動を行わせるもののほか、各関節部をプーリとベルトによる巻掛伝動装置で回転させる方式がある。然し、前者は多様な動作を高精度に行える利点を有する反面、制御系が複雑でコストも高いという欠点を有する。一方、後者は前者に比べて低コストにできるものの、高速運転したり高トルクを伝達したりする場合にはベルトがスリップして動作不良を惹起するという問題がある。
【０００３】
そこで、実開平４−７３４８２号公報などに開示される巻掛伝動式のロボットでは、巻掛伝動装置として、タイミングベルトとこれに対応するプーリを用いるなどの工夫が施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、プーリ間にベルトを掛け回した巻掛伝動式の関節形ロボットによれば、使用中にベルトが延びるなどして弛み、低速下でもベルトが外れたりスリップを発生して動作不良を惹起することがあった。このため、比較的短周期でメンテナンスを実施し、ベルトの交換やその張力調整を行う必要があった。
【０００５】
本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的はメンテナンスを頻繁に行わずして良好な動作性能を維持し得る簡易構造の産業用ロボットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、主軸回りに旋回する第１アームと、この第１アームの先端部に旋回可能に連結される第２アームとを具備して成る産業用ロボットにおいて、前記主軸は中空状の外部回転軸とその内側に通される内部回転軸とで成り、前記第１アームは前記外部回転軸と内部回転軸の何れか一方に固定され、その第１アームには前記主軸の回転駆動力を第２アームに伝達可能な歯車列が装置されて成ることを特徴とする。
【０００７】
又、より好適な態様として、主軸回りに旋回する第１アームと、この第１アームの先端部に旋回可能に連結される第２アームとを具備して成る産業用ロボットにおいて、前記主軸は中空状の外部回転軸とその内側に通される内部回転軸とで成り、前記第１アームは前記外部回転軸と内部回転軸の何れか一方に固定され、その第１アームと前記第２アームはそれぞれ連動する歯車列を備え、このうち第１アームの歯車列は前記外部回転軸と内部回転軸のうち該第１アームの非固定側に固定される原動ギヤと、この原動ギヤに噛み合う第１アイドルギヤと、この第１アイドルギヤに噛み合う第１従動ギヤとで構成され、その第１従動ギヤに前記第２アームが連結されると共に、該第２アームの歯車列は前記第１従動ギヤの回転中心を成す固定軸に固定される静止ギヤと、この静止ギヤに噛み合う第２アイドルギヤと、この第２アイドルギヤに噛み合う第２従動ギヤとで構成され、その第２従動ギヤにその軸線を旋回中心とする第３アームが連結されて成ることを特徴とする。
【０００８】
更に、上記のような産業用ロボットにおいて 第１アームと第２アームの歯車列を構成する各ギヤがヘリカルギヤで成り、しかも第１アイドルギヤが原動ギヤと第１従動ギヤとの隙間の中心で両者の軸心を通る直線と直交する垂線に沿って半径方向に移動可能とされると共に、第２アイドルギヤが静止ギヤと第２従動ギヤとの隙間の中心で両者の軸心を通る直線と直交する垂線に沿って半径方向に移動可能とされて成ることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の適用例を図面に基づいて詳細に説明する。先ず、図１は本発明に係る産業用ロボットを部分的に破断して示した斜視図である。図１において、１は後述するベースに鉛直状に立てられる主軸、２は主軸に取り付けられる屈曲自在な関節形アームであり、この関節形アーム２は主軸１を含めて各構成要素が順に上下移動−水平旋回−水平旋回−水平旋回を行う４軸系（Ｚ−θ−θ−θ）とされる。つまり、係る関節形アーム２は、上下に移動可能な主軸１回りに旋回する第１アーム２Ａと、この第１アームの先端部に旋回可能に連結される第２アーム２Ｂと、この第２アームの先端部に旋回可能に連結される第３アーム２Ｃとで構成される。
【００１０】
次に、図２は関節形アームを支持するベースを示す。図２のように、ベース３は主軸１の下部を支持する昇降台４と、これを昇降させるための駆動源５を備える。昇降台４はベアリングを介して主軸１を回転自在に支持する上下一対の支持プレート６，７と、この支持プレート６，７を固定するスライド板８から成り、スライド板８にはフレーム９に固定したガイドレール１０と嵌合するレール受１１が取り付けられている。一方、１２は主軸に平行する回転自在なネジ軸（ボールネジ）であり、このネジ軸１２にはナット１３を介して支持プレート７の先端部が結合されている。又、ネジ軸１２の上端と駆動源５の出力軸にはそれぞれプーリ１４，１５が取り付けられ、それらプーリにタイミングベルト１６が掛け回されている。よって、駆動源５を正逆に回転駆動させると、ネジ軸１２を通じて昇降台４及びこれに支持される主軸１がその軸方向に沿って昇降する。
【００１１】
尚、図２及び図３から明らかなように、主軸１は支持プレート６，７により回転自在に支持される中空状の外部回転軸１Ａと、その内側に通される内部回転軸１Ｂとで成る二重構造であり、それらの外周にはそれぞれ回転駆動力を得るための歯車１７，１８ほか、その回転量を検知するための割出円板１９，２０が固定され、昇降台４にはそれら割出円板１９，２０に対応してフォトセンサなどの検出器２１，２２が装置される。又、図３において、２３，２４は検出器２１，２２により検出された外部回転軸１Ａと内部回転軸１Ｂの回転量を制御データとして個別に回転駆動される制御モータであり、その各出力軸には歯車１７，１８と噛み合う駆動歯車２５，２６が取り付けられる。
【００１２】
次に、図４は本発明の要部を成す関節形アームの内部構造を示す。この図で明らかなように、第１アーム２Ａは主軸を構成する外部回転軸１Ａの上端外周に固定される。又、主軸を構成する内部回転軸１Ｂは外部回転軸１Ａの内側にベアリングを介して回転自在に取り付けられ、その上端は外部回転軸１Ａより突出して第１アーム２Ａ内に挿入される。ここで、第１アーム２Ａと第２アーム２Ｂはそれぞれ密閉したケーシング２７，２８内に三連式の歯車列２９，３０を装置して構成される。
【００１３】
このうち、第１アームに装置される歯車列２９は、内部回転軸１Ｂの上端外周に固定される原動ギヤ２９Ａと、この原動ギヤに外接噛み合いする第１アイドルギヤ２９Ｂと、この第１アイドルギヤに外接噛み合いする第１従動ギヤ２９Ｃとで構成される。第１アイドルギヤ２９Ｂは、原動ギヤ２９Ａと第１従動ギヤ２９Ｃとの間で支軸３１の外周にベアリングを介して回転自在に設けられ、これに噛み合う第１従動ギヤ２９Ｃは固定軸３２の外周にベアリングを介して回転自在に設けられる。特に、第１従動ギヤ２９Ｃの回転中心を成す上記固定軸３２は、第１アーム２Ａの先端部に直立状に固定され、その上端はケーシング２７より外方に突出して第２アーム２Ｂの一端に挿入される。又、第１従動ギヤ２９Ｃには、固定軸３２を貫通せしめた中空軸部３３を介して第２アーム２Ｂの一端部が固定され、第２アーム２Ｂが固定軸３２及び中空軸部３３を中心として水平方向に旋回するようにしてある。
【００１４】
尚、本例において、第１アーム２Ａと第２アーム２Ｂの結節点を成す中空軸部３３は、第１従動ギヤ２９Ｃにネジ留めするなどして固定されるが、これを第１従動ギヤ２９Ｃに一体として形成しても良い。
【００１５】
一方、第２アームの歯車列３０は、固定軸３２の外周に固定される静止ギヤ３０Ａと、この静止ギヤに外接噛み合いする第２アイドルギヤ３０Ｂと、この第２アイドルギヤに外接噛み合いする第２従動ギヤ３０Ｃとで構成される。第２アイドルギヤ３０Ｂは、静止ギヤ３０Ａと第２従動ギヤ３０Ｃとの間で支軸３４の外周にベアリングを介して回転自在に設けられ、これに噛み合う第２従動ギヤ３０Ｃは支軸３５の外周にベアリングを介して回転自在に設けられる。特に、支軸３５は第２アーム２Ａの先端部に直立状に固定され、これを回転中心とする第２従動ギヤ３０Ｃにはケーシング２８より外方に突出する中空軸部３６を介して第３アーム２Ｃの一端部が固定される。
【００１６】
尚、その中空軸部３６も第２従動ギヤ３０Ｃにネジ留めするなどして固定されるが、これを第２従動ギヤ３０Ｃに一体として形成しても良い。又、支軸３５を回転軸として、これに第２従動ギヤ３０Ｃと第３アーム２Ｃの一端部とを固定するようにしても良い。
【００１７】
因に、第３アーム２Ｃは上記のような歯車列をもたない長尺な部材であり、これは本例において中空軸部３６の上端に固定される座板３７と、この座板に接続する連結板３８と、この連結板に接続する薄板状の腕金３９とで構成され、その腕金３９上にシリコンウェハなどの物品を載せて該物品を移送し得るようになっている。但し、第３アーム２Ｃに図示せぬバキュームパッドを装置して物品を吸着する構成とすることもできる。尚、そのための吸気系統としては、内部回転軸１Ｂの下端に真空ポンプと接続するロータリバルブを設けるほか、内部回転軸１Ｂ、固定軸３２、支軸３５、並びに第３アーム２Ｃに連続する吸気流路を形成する方法がある。
【００１８】
ところで、歯車列２９，３０を構成する各ギヤ２９Ａ〜２９Ｃ及び３０Ａ〜３０Ｃは、３つがそれぞれ第１アーム１Ａと第２アーム１Ｂの長さ方向に沿って略直列状に配列し、その各々に動力伝達を円滑に行い得るヘリカルギヤが用いられるが、第１アイドルギヤ２９Ｂと第２アイドルギヤ３０Ｂは、軸心が一点に固定されるのでなく、その取付位置を調整可能とされる。図４において、４０は第１アイドルギヤ２９Ｂと第２アイドルギヤ３０Ｂの取付位置を可変とする保持プレートであり、これは第１アイドルギヤ２９Ｂと第２アイドルギヤ３０Ｂとのボス部の外周にベアリングを介して取り付けられる。
【００１９】
特に、第１アーム１Ａと第２アーム１Ｂのケーシング２７，２８には、保持プレート４０を固定するための図示せぬネジ孔が穿設され、保持プレート４０の両端にはそのネジ孔に対応して図５に示すよう長孔４１が穿設される。そして、その長孔４１により、第１アイドルギヤ２９Ｂは図６に示すよう原動ギヤ２９Ａと第１従動ギヤ２９Ｃとの隙間の中心で両者の軸心を通る直線Ｌと直交する垂線に沿って半径方向（図示矢印方向）に移動可能とされ、第２アイドルギヤ３０Ｂも静止ギヤ３０Ａと第２従動ギヤ３０Ｃとの隙間の中心で両者の軸心を通る直線Ｌと直交する垂線に沿って半径方向（図示矢印方向）に移動可能とされる。よって、第１アイドルギヤ２９Ｂ（第２アイドルギヤ３０Ｂ）は、原動ギヤ２９Ａ（静止ギヤ３０Ａ）と第１従動ギヤ２９Ｃ（第２従動ギヤ３０Ｃ）に対し、がたつきのない最適な状態で噛み合わせることができる。
【００２０】
ここで、以上のように構成される本願産業用ロボットの作用を説明すれば、図７において、主軸の内部回転軸１Ｂをロックした状態で外部回転軸１Ａを時計回りに回転させると、これに固定される第１アーム２Ａは外部回転軸１Ａを中心として同方向に水平旋回する。
【００２１】
すると、静止状態にある原動ギヤ２９Ａの回りを第１アイドルギヤ２９Ｂが回転（自転）しながら旋回（公転）し、これに噛み合う第１従動ギヤ２９Ｃを反時計回りに回転させる。このため、第１従動ギヤ２９Ｃに固定される第２アーム２Ｂは、第１従動ギヤ２９Ｃの回転中心を成す固定軸３２を中心として反時計回りに水平旋回する。
【００２２】
そして、このとき静止ギヤ３０Ａが固定軸３２上で静止したまま、第２アイドルギヤ３０Ｂが反時計回りに回転（自転）しながら静止ギヤ３０Ａの回りを旋回（公転）する。よって、第２アイドルギヤ３０Ｂに噛み合う第２従動ギヤ３０Ｃが第２アイドルギヤ３０Ｂとは逆方向（時計回り）に回転し、これに固定される第３アーム２Ｃが第２従動ギヤ３０Ｃの軸線（支軸３５）を中心として時計回りに水平旋回する。
【００２３】
ここに、第１アームの歯車列２９の変速比は２／１、第２アームの歯車列３０の変速比は１／２、両者の全変速比は１／１であり、本例における各ギヤの歯数は入力側（原動ギヤ２９Ａ側）から順に、８０、６０、４０、４０、６０、８０に設定されている。従って、外部回転軸１Ａの回転角をθとすると、第１アーム２Ａは主軸１を中心に同方向へθ、第２アーム２Ｂは固定軸３２を中心に逆方向へ倍角（−２θ；初期位置からの変位角は−θ）、第３アーム２Ｃは第２従動ギヤ３０Ｃの軸線を中心に第２アーム２Ｂと逆方向（第１アーム２Ａと同方向）へ角度θ、それぞれ水平旋回する。
【００２４】
つまり、第３アーム２Ｃは初期状態から角変位せずして直進運動のみを行う。よって、外部回転軸１Ａを所定方向に回転せしめて第３アーム２Ｃを移送対象の下に進入させ、次いで昇降台４を上昇せしめて第３アーム２Ｃ上に移送対象を載せ、而して外部回転軸１Ａを逆転させることにより第３アーム２Ｃを後退せしめて移送対象をラック内などから適正に取り出すことができる。
【００２５】
一方、外部回転軸１Ａをロックして内部回転軸１Ｂを回転させると、第１アーム２Ａが静止状態を保ったまま、歯車列２９の駆動により第２アーム２Ｂが内部回転軸１Ｂと同方向に水平旋回しながら、歯車列３０の駆動によって第３アーム２Ｃが第２アーム２Ｂと逆向きに１／２の速度で水平旋回し、外部回転軸１Ａと内部回転軸１Ｂを同調回転させれば、歯車列２９，３０が駆動せずして各アーム２Ａ〜２Ｃが初期の角度を相互に保ったまま主軸１回りに旋回する。
【００２６】
以上、本発明について説明したが、係る産業用ロボットは上記のような構成に限らず、第３アームを省略して主軸を含めた３軸形としてもよい。又、各アームは水平旋回形に限らず、上下旋回形とすることもできる。一方、上記例では第３アームに対象物を吸着するためのバキュームカップを装着することを想定し、第１アームや第２アームを吸気用の流路として利用すべくケーシングによる密閉構造としたが、本発明は第１アームや第２アームが密閉構造であることを必ずしも必要としない。
【００２７】
更に、上記例では第１アーム２Ａを外部回転軸１Ａに固定する一方、内部回転軸１Ｂに原動ギヤ２９Ａを固定した例を示したが、図８のように外部回転軸１Ａにベアリングを介して第１アーム２Ａを回転自在に取り付け、その外部回転軸２Ａに原動ギヤ２９Ａを固定する一方、内部回転軸１Ｂに第１アーム２Ａを固定するようにしてもよい。そして、本例によれば、外部回転軸１Ａをロックした状態で内部回転軸１Ｂを時計回りに回転させると、これに固定される第１アーム２Ａが内部回転軸１Ｂを中心として同方向に水平旋回し、このとき静止状態にある原動ギヤ２９Ａの回りを第１アイドルギヤ２９Ｂが回転（自転）しながら旋回（公転）して第２アーム２Ｂと第３アーム２Ｃが上記例と同様な動作を行う。又、内部回転軸１Ｂをロックして外部回転軸１Ａを回転させると、第１アーム２Ａが静止状態を保ったまま、歯車列２９の駆動により第２アーム２Ｂが外部回転軸１Ａと同方向に水平旋回しながら、歯車列３０の駆動によって第３アーム２Ｃが第２アーム２Ｂと逆向きに水平旋回し、外部回転軸１Ａと内部回転軸１Ｂを同調回転させれば、上記例と同じく歯車列２９，３０が駆動せずして各アーム２Ａ〜２Ｃが初期の角度を相互に保ったまま主軸１回りに旋回する。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、歯車伝動方式により各アームの旋回、伸縮動作を実現していることから、各関節部にサーボモータを装置したものに比べて低コストにでき、しかも巻掛伝動方式のようにベルトの弛緩や切断といった問題を発生しないので、長期に亙ってメンテナンスを実施する事なく良好な動作性能を維持することができる。
【００２９】
又、歯車列を構成する各ギヤにヘリカルギヤを用いていることから、がたつきが少なく大きな駆動音を発生せず、動力伝達を円滑に行うことができ、しかもアイドルギヤの取付位置を変えて歯部の加工誤差や摩耗による噛合の不具合を調整できるようにしていることから、これによる騒音の発生を防止しながら、より高度な動作性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る産業用ロボットの関節形アームを部分的に破断して示した斜視図
【図２】係る産業用ロボットのベースを示した側面図
【図３】同ベースによる主軸の支持部分を示した正面概略図
【図４】関節形アームの内部構造を示した断面図
【図５】アイドルギヤの取付位置を調整する保持プレートを示した平面図
【図６】アイドルギヤを含む歯車列を示した平面概略図
【図７】関節形アームの動作説明図
【図８】本発明の変更例を示した部分断面図
【符号の説明】
１ 主軸
１Ａ 外部回転軸
１Ｂ 内部回転軸
２ 関節形アーム
２Ａ 第１アーム
２Ｂ 第２アーム
２Ｃ 第３アーム
３ ベース
４ 昇降台
５ 駆動源（昇降用）
２３ 制御モータ（外部回転軸の駆動源）
２４ 制御モータ（内部回転軸の駆動源）
２９ 歯車列（第１アーム装置用）
２９Ａ 原動ギヤ
２９Ｂ 第１アイドルギヤ
２９Ｃ 第１従動ギヤ
３０ 歯車列（第２アーム装置用）
３０Ａ 静止ギヤ
３０Ｂ 第２アイドルギヤ
３０Ｃ 第２従動ギヤ
３２ 固定軸
４０ 保持プレート
４１ 長孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an industrial robot used for transferring semiconductor parts such as silicon wafers and other articles, and more particularly to an industrial robot capable of maintaining good operation performance without frequent maintenance.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, manipulators represented by arm-shaped articulated robots are widely known as industrial robots used for automation processes and work in dangerous places. In the articulated type, besides the one in which the arm performs various movements by individually controlling the servomotor installed in each joint part, there is a method in which each joint part is rotated by a winding transmission device using a pulley and a belt. . However, the former has the advantage that various operations can be performed with high accuracy, but has the disadvantage that the control system is complicated and the cost is high. On the other hand, although the latter can be manufactured at a lower cost than the former, there is a problem that the belt slips when driving at a high speed or transmitting a high torque to cause a malfunction.
[0003]
Therefore, in the wrapping transmission type robot disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-73482 and the like, a device such as a timing belt and a pulley corresponding thereto is used as the wrapping transmission device.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the winding transmission type articulated robot in which the belt is wrapped between the pulleys, the belt is loosened due to elongation of the belt during use, and the belt is disengaged or slipped even at a low speed to cause malfunction. There was something. For this reason, it was necessary to perform maintenance in a relatively short cycle, replace the belt, and adjust its tension.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an industrial robot having a simple structure capable of maintaining good operation performance without frequently performing maintenance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an industrial robot, comprising: a first arm that pivots around a spindle; and a second arm that is pivotally connected to a distal end of the first arm. Is composed of a hollow external rotation shaft and an internal rotation shaft passed through the inside thereof, and the first arm is fixed to one of the external rotation shaft and the internal rotation shaft, and the first arm has the main shaft. Wherein a gear train capable of transmitting the rotational driving force to the second arm is provided.
[0007]
Further, as a more preferable aspect, in an industrial robot including a first arm that turns around a main shaft and a second arm that is rotatably connected to a distal end portion of the first arm, the main shaft is hollow. The first arm is fixed to one of the external rotation shaft and the internal rotation shaft, and the first arm and the second arm are fixed to one of the external rotation shaft and the internal rotation shaft. The gear train of the first arm includes a driving gear fixed to a non-fixed side of the first arm of the external rotation shaft and the internal rotation shaft, and a first gear meshing with the driving gear. An idle gear, and a first driven gear that meshes with the first idle gear, the second arm is connected to the first driven gear, and a gear train of the second arm is a gear train of the first driven gear. On a fixed shaft that forms the center of rotation A stationary gear, a second idle gear that meshes with the stationary gear, and a second driven gear that meshes with the second idle gear. Are connected.
[0008]
Further, in the industrial robot as described above, each gear constituting the gear train of the first arm and the second arm is formed of a helical gear, and the first idle gear is located at the center of the gap between the driving gear and the first driven gear. And the second idle gear is orthogonal to a straight line passing through the axes of the stationary gear and the second driven gear at the center of the gap between the stationary gear and the second driven gear. Characterized by being movable in the radial direction along a vertical line.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, application examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a perspective view showing an industrial robot according to the present invention, partially cut away. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a main shaft that is vertically set on a base, which will be described later, and reference numeral 2 denotes a bendable articulated arm that is attached to the main shaft. -A four-axis system (Z- [theta]-[theta]-[theta]) that performs horizontal turning, horizontal turning, and horizontal turning. That is, the articulated arm 2 includes a first arm 2A that pivots around a main shaft 1 that can move up and down, a second arm 2B that is pivotally connected to a distal end of the first arm, and a second arm 2B that pivots. And a third arm 2C that is pivotally connected to the distal end of the third arm 2C.
[0010]
Next, FIG. 2 shows a base for supporting the articulated arm. As shown in FIG. 2, the base 3 includes an elevator 4 that supports a lower portion of the main shaft 1 and a drive source 5 that moves the elevator up and down. The elevating table 4 includes a pair of upper and lower support plates 6 and 7 for rotatably supporting the main shaft 1 via bearings, and a slide plate 8 for fixing the support plates 6 and 7, and the slide plate 8 is fixed to a frame 9. A rail receiver 11 that fits with the guide rail 10 is mounted. On the other hand, reference numeral 12 denotes a rotatable screw shaft (ball screw) parallel to the main shaft. The tip of the support plate 7 is connected to the screw shaft 12 via a nut 13. Pulleys 14 and 15 are attached to the upper end of the screw shaft 12 and the output shaft of the drive source 5, respectively, and a timing belt 16 is wound around the pulleys. Therefore, when the driving source 5 is driven to rotate in the forward and reverse directions, the lifting platform 4 and the main shaft 1 supported by the lifting platform 4 move up and down along the axial direction.
[0011]
As is clear from FIGS. 2 and 3, the main shaft 1 is composed of a hollow external rotary shaft 1A rotatably supported by the support plates 6 and 7, and an internal rotary shaft 1B passed through the inside thereof. Gears 17 and 18 for obtaining the rotational driving force and index disks 19 and 20 for detecting the amount of rotation are fixed to the outer periphery of the double-structure, Detectors 21 and 22 such as photo sensors are provided corresponding to the index disks 19 and 20. In FIG. 3, reference numerals 23 and 24 denote control motors which are individually driven to rotate using the amounts of rotation of the external rotary shaft 1A and the internal rotary shaft 1B detected by the detectors 21 and 22 as control data. Drive gears 25 and 26 meshing with the gears 17 and 18 are attached to.
[0012]
Next, FIG. 4 shows the internal structure of the articulated arm which forms a main part of the present invention. As is clear from this figure, the first arm 2A is fixed to the outer periphery of the upper end of the external rotary shaft 1A constituting the main shaft. The internal rotation shaft 1B constituting the main shaft is rotatably mounted inside the external rotation shaft 1A via a bearing, and the upper end thereof is inserted into the first arm 2A protruding from the external rotation shaft 1A. Here, the first arm 2A and the second arm 2B are configured by installing triple gear trains 29 and 30 in sealed casings 27 and 28, respectively.
[0013]
The gear train 29 provided in the first arm includes a driving gear 29A fixed to the outer periphery of the upper end of the internal rotation shaft 1B, a first idle gear 29B that meshes with the driving gear, and a first idle gear 29B. And a first driven gear 29C that meshes with the outside. The first idle gear 29B is rotatably provided on the outer periphery of the support shaft 31 via a bearing between the driving gear 29A and the first driven gear 29C, and the first driven gear 29C meshing with the first idle gear 29B is provided on the outer periphery of the fixed shaft 32. Is rotatably provided via a bearing. In particular, the fixed shaft 32, which forms the center of rotation of the first driven gear 29C, is fixed upright to the distal end of the first arm 2A, and its upper end projects outward from the casing 27 and is attached to one end of the second arm 2B. Inserted. One end of the second arm 2B is fixed to the first driven gear 29C via a hollow shaft portion 33 having a fixed shaft 32 penetrated, and the second arm 2B is centered on the fixed shaft 32 and the hollow shaft portion 33. As a horizontal turn.
[0014]
In the present example, the hollow shaft portion 33 that forms a node between the first arm 2A and the second arm 2B is fixed to the first driven gear 29C by screwing or the like. Alternatively, they may be formed integrally.
[0015]
On the other hand, the gear train 30 of the second arm includes a stationary gear 30A fixed to the outer periphery of the fixed shaft 32, a second idle gear 30B that externally meshes with the stationary gear, and a second gear that externally meshes with the second idle gear. And a driven gear 30C. The second idle gear 30B is rotatably provided on the outer periphery of the support shaft 34 via a bearing between the stationary gear 30A and the second driven gear 30C, and the second driven gear 30C meshing with the second idle gear 30B is provided on the outer periphery of the support shaft 35. Is rotatably provided via a bearing. In particular, the support shaft 35 is fixed upright to the distal end of the second arm 2A, and the third driven gear 30C having this as the center of rotation is connected to the third driven gear 30C via a hollow shaft portion 36 protruding outward from the casing 28. One end of the arm 2C is fixed.
[0016]
The hollow shaft portion 36 is also fixed to the second driven gear 30C by screws or the like, but may be formed integrally with the second driven gear 30C. Alternatively, the second driven gear 30C and one end of the third arm 2C may be fixed to the support shaft 35 as a rotation shaft.
[0017]
Incidentally, the third arm 2C is a long member having no gear train as described above, which is a seat plate 37 fixed to the upper end of the hollow shaft portion 36 in this example, and connected to the seat plate 37. And a thin plate arm 39 connected to the connection plate. An article such as a silicon wafer can be placed on the arm 39 and transported. However, it is also possible to adopt a configuration in which a vacuum pad (not shown) is provided on the third arm 2C to suck the articles. As an intake system for this purpose, in addition to providing a rotary valve connected to a vacuum pump at the lower end of the internal rotation shaft 1B, an intake air flow continuous to the internal rotation shaft 1B, the fixed shaft 32, the support shaft 35, and the third arm 2C is provided. There is a method of forming a road.
[0018]
By the way, three gears 29A to 29C and 30A to 30C constituting the gear trains 29 and 30 are arranged substantially in series along the longitudinal direction of the first arm 1A and the second arm 1B, respectively. A helical gear capable of smoothly transmitting power is used. However, the first idle gear 29B and the second idle gear 30B are not fixed at a single axis, but can be mounted at an adjustable position. In FIG. 4, reference numeral 40 denotes a holding plate for changing the mounting position of the first idle gear 29B and the second idle gear 30B, which is provided on the outer periphery of the boss of the first idle gear 29B and the second idle gear 30B. Mounted via.
[0019]
Particularly, screw holes (not shown) for fixing the holding plate 40 are formed in the casings 27 and 28 of the first arm 1A and the second arm 1B, and both ends of the holding plate 40 correspond to the screw holes. 5, a long hole 41 is formed. 6, the first idle gear 29B has a radius along a perpendicular line perpendicular to a straight line L passing through the axes of the center of the gap between the driving gear 29A and the first driven gear 29C as shown in FIG. The second idle gear 30B is also movable in a radial direction along a perpendicular line perpendicular to a straight line L passing through the center of the gap between the stationary gear 30A and the second driven gear 30C at the center of the gap between the stationary gear 30A and the second driven gear 30C. (In the direction of the arrow in the drawing). Therefore, the first idle gear 29B (second idle gear 30B) meshes with the driving gear 29A (stationary gear 30A) and the first driven gear 29C (second driven gear 30C) in an optimal state without play. be able to.
[0020]
Here, the operation of the industrial robot configured as described above will be described. In FIG. 7, when the external rotary shaft 1A is rotated clockwise while the internal rotary shaft 1B of the main shaft is locked, The fixed first arm 2A horizontally turns in the same direction about the external rotation shaft 1A.
[0021]
Then, the first idle gear 29B turns (revolves) while rotating (rotating) around the stationary driving gear 29A, and rotates the first driven gear 29C meshing therewith counterclockwise. Therefore, the second arm 2B fixed to the first driven gear 29C horizontally turns counterclockwise about the fixed shaft 32 that forms the rotation center of the first driven gear 29C.
[0022]
Then, at this time, while the stationary gear 30A remains stationary on the fixed shaft 32, the second idle gear 30B rotates (revolves) around the stationary gear 30A while rotating (rotating) counterclockwise. Accordingly, the second driven gear 30C meshing with the second idle gear 30B rotates in the opposite direction (clockwise) to the second idle gear 30B, and the third arm 2C fixed to the second driven gear 30C rotates along the axis of the second driven gear 30C. It horizontally turns clockwise around the support shaft 35).
[0023]
Here, the gear ratio of the gear train 29 of the first arm is 2/1, the gear ratio of the gear train 30 of the second arm is 1/2, and the total gear ratio of both gears is 1/1. Are set to 80, 60, 40, 40, 60, and 80 in order from the input side (the driving gear 29A side). Therefore, if the rotation angle of the external rotation shaft 1A is θ, the first arm 2A is θ in the same direction about the main shaft 1 and the second arm 2B is the double angle (−2θ; initial position) in the opposite direction about the fixed shaft 32. The third arm 2C turns horizontally around the axis of the second driven gear 30C in the opposite direction (same direction as the first arm 2A) to the second arm 2B.
[0024]
That is, the third arm 2 </ b> C performs only the straight movement without angular displacement from the initial state. Therefore, the external rotation shaft 1A is rotated in a predetermined direction to move the third arm 2C under the object to be transferred, and then the elevating platform 4 is raised to place the object to be transferred on the third arm 2C. By reversing the shaft 1A, the third arm 2C is retracted, and the object to be transferred can be properly taken out of the rack or the like.
[0025]
On the other hand, when the external rotary shaft 1A is locked and the internal rotary shaft 1B is rotated, the second arm 2B is driven in the same direction as the internal rotary shaft 1B by driving the gear train 29 while the first arm 2A is kept stationary. When the third arm 2C horizontally rotates at a speed of １ ／ in the opposite direction to the second arm 2B by driving the gear train 30 while rotating horizontally, and the external rotation shaft 1A and the internal rotation shaft 1B are tuned to rotate, The gear trains 29 and 30 are not driven, and the arms 2A to 2C rotate around the main shaft 1 while maintaining the initial angles with each other.
[0026]
Although the present invention has been described above, the industrial robot is not limited to the above-described configuration, and may be a three-axis type including the main shaft without the third arm. Further, each arm is not limited to the horizontal swing type, but may be a vertical swing type. On the other hand, in the above example, it is assumed that a vacuum cup for adsorbing the target object is attached to the third arm, and the casing is hermetically closed by using the first arm and the second arm as a flow path for intake. The present invention does not necessarily require that the first arm and the second arm have a closed structure.
[0027]
Further, in the above example, the first arm 2A is fixed to the external rotating shaft 1A, while the driving gear 29A is fixed to the internal rotating shaft 1B. However, as shown in FIG. The first arm 2A may be rotatably mounted, and the driving gear 29A may be fixed to the external rotation shaft 2A, while the first arm 2A may be fixed to the internal rotation shaft 1B. According to this example, when the internal rotation shaft 1B is rotated clockwise in a state where the external rotation shaft 1A is locked, the first arm 2A fixed thereto is horizontally moved in the same direction about the internal rotation shaft 1B. The first idle gear 29B turns (revolves) while rotating (rotating) around the driving gear 29A that is stationary at this time, and the second arm 3B and the third arm 2C perform the same operation as the above example. Do. When the internal rotary shaft 1B is locked and the external rotary shaft 1A is rotated, the second arm 2B is driven in the same direction as the external rotary shaft 1A by driving the gear train 29 while the first arm 2A is kept stationary. If the third arm 2C is horizontally rotated in the opposite direction to the second arm 2B by driving the gear train 30 while rotating horizontally, and the external rotation shaft 1A and the internal rotation shaft 1B are tuned and rotated, the gear train is similar to the above example. The arms 29 and 30 do not drive, and the arms 2A to 2C rotate around the main shaft 1 while maintaining the initial angles with each other.
[0028]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, since the turning and extension / retraction operations of each arm are realized by the gear transmission method, the cost is lower than that in which a servo motor is provided at each joint. In addition, since problems such as loosening and cutting of the belt do not occur as in the case of the wrapping transmission system, good operation performance can be maintained without performing maintenance for a long period of time.
[0029]
In addition, since helical gears are used for each gear constituting the gear train, there is little backlash and no large driving noise is generated, power can be transmitted smoothly, and the mounting position of the idle gear can be changed. Since the inconvenience of meshing due to the processing error and wear of the tooth portion can be adjusted, higher operation performance can be obtained while preventing generation of noise due to this.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an articulated arm of an industrial robot according to the present invention partially broken away; FIG. 2 is a side view showing a base of the industrial robot according to the present invention; FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an internal structure of the articulated arm. FIG. 5 is a plan view showing a holding plate for adjusting a mounting position of the idle gear. FIG. 6 includes an idle gear. FIG. 7 is a schematic plan view showing a gear train. FIG. 7 is an operation explanatory view of an articulated arm. FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a modified example of the present invention.
Reference Signs List 1 Main shaft 1A External rotation shaft 1B Internal rotation shaft 2 Articulated arm 2A First arm 2B Second arm 2C Third arm 3 Base 4 Lifting table 5 Drive source (for lifting and lowering)
23 Control motor (External rotating shaft drive source)
24 Control motor (drive source for internal rotating shaft)
29 Gear train (for first arm device)
29A Drive gear 29B First idle gear 29C First driven gear 30 Gear train (for second arm device)
30A Static gear 30B Second idle gear 30C Second driven gear 32 Fixed shaft 40 Holding plate 41 Slot
