JP2018089765A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】アーム支持部材を介してアームを昇降可能に保持する柱状部材の下端を支持するとともに基台に回動可能に連結される旋回部材を備える水平多関節型の産業用ロボットにおいて、旋回部材のねじり剛性を高めることが可能な産業用ロボットを提供する。【解決手段】この産業用ロボットでは、旋回部材１８の基端側は、基台６に回動可能に連結され、旋回部材１８の先端側には、アーム支持部材を介してアームを昇降可能に保持する柱状部材の下端側が固定されている。旋回部材１８の中央部分１８ａの厚さは、旋回部材１８の基端部分１８ｂの厚さよりも厚くなっている。この産業用ロボットでは、旋回部材１８と基台６との連結部は、減速機３０によって構成されており、減速機３０には、基台６に対して旋回部材１８を回動させるためのモータ２９が直結されている。【選択図】図４

Description

本発明は、水平多関節型の産業用ロボットに関する。

従来、ワークを搬送する水平多関節型のロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のロボットは、ワークを保持するハンドと、ハンドが回動可能に連結されるアームと、アームを支持する支持部材と、支持部材を昇降可能に支持するコラムと、コラムの下端が固定される台座と、台座が回動可能に連結される基台とを備えている。上下方向から見たときの台座の形状は、略長方形状となっており、台座の一端側は、基台に回動可能に連結されている。台座の他端には、コラムの下端側が固定されている。台座の他端側部分の厚さは、台座の一端側部分の厚さよりも厚くなっている。

特許文献１に記載のロボットでは、台座と基台との連結部は、減速機によって構成されている。この減速機には、ベルトを介してモータが連結されており、モータが回転すると、基台に対して台座が回動する。モータは、台座の内部に配置されている。また、モータは、厚さが厚くなっている台座の他端側部分に配置されている。台座の上面には、台座の内部にモータを配置するための比較的大きな開口部が形成されている。開口部は、厚さが厚くなっている台座の他端側部分の上面に形成されている。また、開口部は、カバーによって覆われている。

特開２００９−２６９１２６号公報

特許文献１に記載のロボットでは、厚さが厚くなっている台座の他端側部分の上面に、モータを配置するための比較的大きな開口部が形成されている。そのため、このロボットの場合、台座の他端側部分の厚さが厚くなっているにもかかわらず、台座のねじり剛性が低下するおそれがある。また、台座のねじり剛性が低下すると、台座に固定されるコラムがロボットの動作時に傾きやすくなるため、ロボットの動作時にアームやハンドに振動が生じやすくなり、その結果、ロボットの動作速度を上げることが困難になる。

そこで、本発明の課題は、アーム支持部材を介してアームを昇降可能に保持する柱状部材の下端を支持するとともに基台に回動可能に連結される旋回部材を備える水平多関節型の産業用ロボットにおいて、旋回部材のねじり剛性を高めることが可能な産業用ロボットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットは、搬送対象物が搭載されるハンドと、ハンドが先端側に連結されるアームと、アームの基端側が回動可能に連結されるアーム支持部材と、アーム支持部材を昇降可能に保持する柱状部材と、柱状部材の下端側を支持する旋回部材と、旋回部材が回動可能に連結される基台と、基台に対して旋回部材を回動させる回動機構とを備え、上下方向から見たときの旋回部材の形状は、長方形状または長円形状となっており、上下方向から見たときの旋回部材の長手方向を第１方向とすると、第１方向における旋回部材の一端側は、基台に連結され、第１方向における旋回部材の他端側に、柱状部材の下端側が固定され、旋回部材の第１方向の中央部分の上下方向の厚さは、旋回部材の第１方向の一端側部分の上下方向の厚さよりも厚くなっており、回動機構は、旋回部材の内部に配置されるモータと、旋回部材と基台との連結部を構成するとともにモータの回転を減速して伝達する減速機とを備え、モータは、減速機に直結されていることを特徴とする。

本発明の産業用ロボットでは、旋回部材の第１方向の中央部分の上下方向の厚さは、旋回部材の第１方向の一端側部分の上下方向の厚さよりも厚くなっている。また、本発明では、旋回部材の第１方向の一端側が基台に連結されており、旋回部材と基台との連結部は、減速機によって構成されている。また、本発明では、モータが減速機に直結されており、旋回部材と基台との連結部をなす減速機に比較的近い位置にモータが配置されている。すなわち、本発明では、旋回部材の第１方向の一端により近い位置で、旋回部材の内部にモータが配置されている。

そのため、本発明では、厚さが厚くなっている旋回部材の第１方向の中央部分にモータを配置するための開口部を形成する必要がないか、あるいは、旋回部材の第１方向の中央部分に開口部が形成されていても、中央部分に形成される開口部の大きさを小さくすることが可能になる。したがって、本発明では、厚さが厚くなっている中央部分の剛性を確保することが可能になり、その結果、旋回部材のねじり剛性を高めることが可能になる。

本発明において、たとえば、モータの出力軸には、歯車が形成または固定され、減速機は、歯車と噛み合う入力歯車を備えている。また、本発明において、減速機は、たとえば、サイクロ減速機である。

以上のように、本発明では、アーム支持部材を介してアームを昇降可能に保持する柱状部材の下端を支持するとともに基台に回動可能に連結される旋回部材を備える水平多関節型の産業用ロボットにおいて、旋回部材のねじり剛性を高めることが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの平面図である。 図１に示す産業用ロボットの側面図である。 図１に示す産業用ロボットの下端部の背面図である。 図３に示す基台と旋回部材との連結部の内部構造を説明するための断面図である。 図４に示す旋回部材の基端側、モータおよび減速機の平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（産業用ロボットの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１の平面図である。図２は、図１に示す産業用ロボット１の側面図である。図３は、図１に示す産業用ロボット１の下端部の背面図である。

本形態の産業用ロボット１（以下、「ロボット１」とする。）は、搬送対象物である液晶ディスプレイ用のガラス基板２（以下、「基板２」とする。）を搬送するための水平多関節型のロボットである。このロボット１は、基板２が搭載される２個のハンド３と、２個のハンド３のそれぞれが先端側に連結される２本のアーム４と、２本のアーム４を支持する本体部５と、本体部５を支持する基台６とを備えている。ハンド３は、アーム４の先端側に回動可能に連結されている。アーム４の基端側は、本体部５に回動可能に連結されている。本体部５は、基台６に回動可能に連結されている。

アーム４は、第１アーム部８と第２アーム部９との２個のアーム部によって構成されており、本体部５に対して伸縮する。第１アーム部８の基端側は、本体部５に回動可能に連結されている。第２アーム部９の基端側は、第１アーム部８の先端側に回動可能に連結されている。第２アーム部９の先端側には、ハンド３が回動可能に連結されている。

本体部５は、２本のアーム４のそれぞれの基端側を支持する２個の支持部材１５と、２個の支持部材１５が固定されるとともに上下動可能な昇降部材１６と、昇降部材１６を昇降可能に保持する柱状部材１７と、柱状部材１７の下端側を支持するとともに基台６に回動可能に連結される旋回部材１８とを備えている。

アーム４の基端側（すなわち、第１アーム部８の基端側）は、支持部材１５の先端側に回動可能に連結されている。支持部材１５の基端側は、昇降部材１６に固定されている。本形態では、支持部材１５と昇降部材１６とによって、アーム４の基端側が回動可能に連結されるアーム支持部材が構成されている。柱状部材１７は、旋回部材１８に固定される第１柱部１９と、昇降部材１６を昇降可能に保持する第２柱部２０との２個の柱部によって構成されている。第２柱部２０は、第１柱部１９に昇降可能に保持されている。なお、柱状部材１７は、１個の柱部によって構成されていても良い。

図２に示すように、２本のアーム４のうちの一方のアーム４では、アーム支持部材１５と第１アーム部８と第２アーム部９とハンド３とが下側からこの順番で配置され、他方のアーム４では、アーム支持部材１５と第１アーム部８と第２アーム部９とハンド３とが上側からこの順番で配置されている。また、本形態では、２個のハンド３、２本のアーム４および２個のアーム支持部材１５が上下方向で重なるように配置されている。すなわち、本形態のロボット１は、ダブルアーム型のロボットである。

ロボット１では、第１柱部１９に対して第２柱部２０が上下動し、第２柱部２０に対して昇降部材１６がハンド３およびアーム４等と一緒に上下動する。また、本体部５に対してアーム４が伸縮する。具体的には、ハンド３が一定方向を向いた状態で直線状に動くようにアーム４が伸縮する。さらに、基台６に対して旋回部材１８が回動する。これらの動作の組合せによって、ロボット１は、基板２を搬送する。

本形態のロボット１は、基台６に対して旋回部材１８を回動させる回動機構２４（図４参照）を備えている。以下、旋回部材１８の構成、基台６と旋回部材１８との連結部の構成および回動機構２４の構成について説明する。なお、ロボット１は、アーム４を伸縮させるとともにアーム４に対してハンド３を回動させるアーム駆動機構（図示省略）と、第１柱部１９に対して第２柱部２０を昇降させる昇降機構（図示省略）と、第２柱部２０に対して昇降部材１６を昇降させる昇降機構（図示省略）とを備えている。

（旋回部材の構成、基台と旋回部材との連結部の構成および回動機構の構成）
図４は、図３に示す基台６と旋回部材１８との連結部の内部構造を説明するための断面図である。図５は、図４に示す旋回部材１８の基端側、モータ２９および減速機３０の平面図である。

旋回部材１８は、上下方向から見たときの形状が長方形状または長円形状となるブロック状に形成されている。また、旋回部材１８は、略直方体状に形成されている。上下方向から見たときの旋回部材１８の長手方向を第１方向とすると、図３に示すように、第１方向における旋回部材１８の一端側は、基台６に連結されている。すなわち、旋回部材１８の基端側は、基台６に回動可能に連結されている。旋回部材１８は、基台６より上側に配置されている。第１方向における旋回部材１８の他端側には、柱状部材１７の下端側が固定されている。すなわち、旋回部材１８の先端側には、柱状部材１７の下端側が固定されている。具体的には、第１柱部１９の下端面が旋回部材１８の先端側の上面に固定されている。

旋回部材１８の第１方向の中央部分１８ａの厚さ（上下方向の厚さ）は、旋回部材１８の第１方向の一端側部分の厚さ（上下方向の厚さ）よりも厚くなっている。すなわち、中央部分１８ａの厚さは、旋回部材１８の基端部分１８ｂの厚さよりも厚くなっている。また、中央部分１８ａの厚さは、旋回部材１８の第１方向の他端側部分の厚さ（上下方向の厚さ）よりも厚くなっている。すなわち、中央部分１８ａの厚さは、旋回部材１８の先端部分１８ｃの厚さよりも厚くなっている。

図４、図５に示すように、基端部分１８ｂには、基端部分１８ｂの上面から下側に向かって窪む凹部１８ｄが形成されている。凹部１８ｄの中には、回動機構２４を構成する後述のモータ２９が配置されている。凹部１８ｄは、カバー２５によって上側から覆われている。第１柱部１９の下端面は、厚さの薄くなった先端部分１８ｃの上面に固定されている。第１方向における先端部分１８ｃの幅は、第１方向における第１柱部１９の幅とほぼ等しくなっている。

旋回部材１８は、たとえば、アルミニウム合金によって形成されている。また、旋回部材１８は、中空状に形成されている。本形態の旋回部材１８は、砂型を用いた鋳造によって形成されており、旋回部材１８には、旋回部材１８の内部に通じる砂抜き用の小さな開口部１８ｅが形成されている。開口部１８ｅは、旋回部材１８の上面の複数箇所に形成されるとともに、旋回部材１８の下面の複数箇所に形成されている。開口部１８ｅは、カバー２５または薄板状に形成されたカバー２６等によって覆われている。なお、図１では、カバー２６の図示を省略している。

上下方向と第１方向とに直交する方向を第２方向とすると、第２方向における旋回部材１８の中心位置には、平板状に形成される補強用のリブ（図示省略）が形成されている。このリブは、旋回部材１８の内部の上下方向の全域に形成されている。また、このリブは、リブの厚さ方向と第２方向とが一致するように形成されている。さらに、このリブは、少なくとも、厚さが厚くなっている中央部分１８ａに形成されている。

回動機構２４は、モータ２９と、基台６と旋回部材１８との連結部を構成する減速機３０とを備えている。モータ２９の出力軸には、歯車２９ａが直接、形成されている。あるいは、モータ２９の出力軸には、歯車２９ａがモータ２９の出力軸と同心状に固定されている。モータ２９は、旋回部材１８の内部に配置されている。具体的には、モータ２９は、凹部１８ｄの中に配置されている。すなわち、モータ２９は、基端部分１８ｂに配置されている。また、モータ２９は、出力軸が下側へ突出するように基端部分１８ｂに固定されている。モータ２９は、減速機３０の中心よりも第１方向の他端側に配置されている。上下方向から見たときに、モータ２９は、減速機３０と重なっている。

減速機３０は、モータ２９の回転を減速して伝達する。本形態の減速機３０は、サイクロ減速機である。減速機３０の出力部は、基端部分１８ｂに下側から固定されている。減速機３０の入力部および減速機３０の出力部を回転可能に支持する減速機３０のケース体は、基台６の中心部に上側から固定されている。減速機３０には、モータ２９が直結されている。具体的には、減速機３０の入力部は、入力歯車３１を備えており、歯車２９ａと入力歯車３１とが噛み合っている。なお、減速機３０のケース体が基端部分１８ｂに固定され、減速機３０の出力部が基台６の中心部に固定されていても良い。また、減速機３０は、サイクロ減速機以外の減速機であっても良い。

図５に示すように、本形態では、第１方向における凹部１８ｄの他端側の側面をなす凹曲面状の曲面１８ｆと、第２方向における曲面１８ｆの一端から第２方向の一方側へ広がる平面状の平面１８ｇと、第２方向における曲面１８ｆの他端から第２方向の他方側へ広がる平面状の平面１８ｈと、第２方向における平面１８ｈの他端に繋がる平面状の平面１８ｊとによって、中央部分１８ａと基端部分１８ｂとの境界面が構成されている。

すなわち、図５に示すように、第１方向における基端部分１８ｂの他端側の一部は、第１方向において中央部分１８ａの中に入り込んでいる。具体的には、第１方向における基端部分１８ｂの他端側の、第２方向における中心部分が第１方向において中央部分１８ａの中に入り込んでいる。上下方向から見たときの曲面１８ｆの形状は、半円弧状となっている。平面１８ｇ、１８ｈは、第１方向に直交する平面となっている。平面１８ｊは、平面１８ｈに対してわずかに傾いている。モータ２９は、平面１８ｇ、１８ｈよりも第１方向の他端側に配置されている。減速機３０の中心は、平面１８ｇ、１８ｈよりも第１方向の一端側に配置されている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、旋回部材１８の中央部分１８ａの厚さは、基端部分１８ｂの厚さよりも厚くなっている。また、本形態では、基台６と旋回部材１８との連結部を構成する減速機３０にモータ２９が直結されており、基端部分１８ｂにモータ２９が配置されている。そのため、本形態では、厚さが厚くなっている中央部分１８ａにモータ２９を配置するための開口部を形成する必要がない。したがって、本形態では、厚さが厚くなっている中央部分１８ａの剛性を確保することが可能になり、その結果、旋回部材１８のねじり剛性を高めることが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、モータ２９は、基端部分１８ｂに配置されているが、モータ２９は、中央部分１８ａと基端部分１８ｂとの境界部に配置されていても良い。この場合には、中央部分１８ａにモータ２９を配置するための開口部が形成されることがあるが、この開口部は、中央部分１８ａと基端部分１８ｂとの境界部に形成されるため、中央部分１８ａに開口部が形成されていても、この開口部の大きさを小さくすることが可能になる。したがって、この場合であっても、厚さが厚くなっている中央部分１８ａの剛性を確保することが可能になり、その結果、旋回部材１８のねじり剛性を高めることが可能になる。

上述した形態において、砂型を用いた鋳造以外の方法によって旋回部材１８が形成される場合には、旋回部材１８に開口部１８ｅが形成されていなくても良い。また、上述した形態において、先端部分１８ｃの厚さは、中央部分１８ａの厚さと等しくなっていても良い。また、上述した形態において、第１方向における先端部分１８ｃの端面（旋回部材１８の第１方向の他端面）に、第１柱部１９の下端側の側面が固定されていても良い。さらに、上述した形態において、アーム４は、３個以上のアーム部によって構成されていても良い。

上述した形態では、ロボット１は、２個のハンド３と２個のアーム４とを備えるいわゆるダブルアーム型のロボットであるが、ロボット１は、１個のハンド３と１個のアーム４とを備えるシングルアーム型のロボットであっても良い。また、上述した形態において、基台６は、水平方向へ移動可能となっていても良い。また、上述した形態では、ロボット１によって搬送される搬送対象物は基板２であるが、ロボット１によって搬送される搬送対象物は、基板２以外の半導体ウエハ等であっても良い。

１ ロボット（産業用ロボット）
２ 基板（ガラス基板、搬送対象物）
３ ハンド
４ アーム
６ 基台
１５ 支持部材（アーム支持部材の一部）
１６ 昇降部材（アーム支持部材の一部）
１７ 柱状部材
１８ 旋回部材
１８ａ 中央部分（第１方向の中央部分）
１８ｂ 基端部分（第１方向の一端側部分）
２４ 回動機構
２９ モータ
２９ａ 歯車
３０ 減速機
３１ 入力歯車

Claims (3)

1. 搬送対象物が搭載されるハンドと、前記ハンドが先端側に連結されるアームと、前記アームの基端側が回動可能に連結されるアーム支持部材と、前記アーム支持部材を昇降可能に保持する柱状部材と、前記柱状部材の下端側を支持する旋回部材と、前記旋回部材が回動可能に連結される基台と、前記基台に対して前記旋回部材を回動させる回動機構とを備え、
   上下方向から見たときの前記旋回部材の形状は、長方形状または長円形状となっており、
   上下方向から見たときの前記旋回部材の長手方向を第１方向とすると、
   第１方向における前記旋回部材の一端側は、前記基台に連結され、
   第１方向における前記旋回部材の他端側に、前記柱状部材の下端側が固定され、
   前記旋回部材の第１方向の中央部分の上下方向の厚さは、前記旋回部材の第１方向の一端側部分の上下方向の厚さよりも厚くなっており、
   前記回動機構は、前記旋回部材の内部に配置されるモータと、前記旋回部材と前記基台との連結部を構成するとともに前記モータの回転を減速して伝達する減速機とを備え、
   前記モータは、前記減速機に直結されていることを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記モータの出力軸には、歯車が形成または固定され、
   前記減速機は、前記歯車と噛み合う入力歯車を備えることを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
3. 前記減速機は、サイクロ減速機であることを特徴とする請求項１または２記載の産業用ロボット。

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