JP3908005B2

JP3908005B2 - ワーク搬送ロボット

Info

Publication number: JP3908005B2
Application number: JP2001331431A
Authority: JP
Inventors: 一夫木全; 孝雄中森; 克彦加藤; 清憲中野
Original assignee: I TECH COMPANY LIMITED
Current assignee: I TECH COMPANY LIMITED
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2021-10-29
Also published as: CN1261283C; JP2003136442A; CN1418056A; KR20030035978A; TW564207B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及びプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の大型ガラス基板及び半導体用大型ウエハなどワークを搬送するワーク搬送ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型ガラス基板など重量の大きなワークを搬送するワーク搬送ロボットにおいては、ハンドにワークを積載してハンドを伸長する時モーメント負荷によりハンド上で撓みが発生する。
【０００３】
このため、従来のワーク搬送ロボットにおいては、例えば、ハンドの元部（付け根）にアジャスタボルトを設け、予めアジャスタボルトを操作してハンドの仰角を調整しハンドが伸長して最大前進位置（実用使用領域での終端位置）に達したときハンドが水平状態になるように設定している。
【０００４】
また、大気中で使用されるワーク搬送ロボットにおいては、ハンドの付け根にモータによる撓み補正軸を設けてハンドの撓みに対応していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記アジャスタボルト使用タイプのワーク搬送ロボットによると、ハンドが始端位置から終端位置まで移動する間、モーメント負荷の変動によりハンド先端が弧を描くような動作をするようになり、このため、ハンドに積載されたワークがこのワークの搬送先であるカセット及び装置ステージなどの各スロット及びゲート間口などと干渉しやすくなる。そこで、このような干渉を避けるために、予め各スロット間ピッチ及びゲート間口高さなどを広く設定しており、これに伴い、ロボットのＺ軸方向（上下方向）のストロークを大きくとる必要があった。
【０００６】
また、上記モータ使用タイプのワーク搬送ロボットによると、コスト高になると共に真空中ではモータ及びその配線類からのアウトガス及びモータ配線処理等に対する効果的な対応策をとることが困難なため現状使用できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような従来のワーク搬送ロボットが抱えている問題を解決し、Ｚ軸方向のストロークを減少させることができると共にコストの低減を図ることができ、しかも、真空中での使用が可能なワーク搬送ロボットを提供することを目的とする。
【０００８】
なお、ワーク搬送ロボットには、いわゆるスカラ型のロボット（例えば、第２アームと第１アームとハンドとを備えると共にプーリ及びタイミングベルト又は、スチールベルト等を内蔵し、第２アームと第１アームとの水平面上の回転位相及び第１アームとハンドとの水平面上の回転位相が変化してハンドが水平直線軌道上を前進、後退するロボット）、及び、直動型のロボット（例えば、固定ベース上をスライドベースが水平直線移動すると共にスライドベース上をハンドが水平直線移動するロボット）が知られているが、本発明は、いずれのロボットに対しても適用できるようにしたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のワーク搬送ロボットは、スカラ型のワーク搬送ロボットにおいて、
機械的構造のみによる撓み補正機構を設け、該撓み補正機構は、第１アームの先端部のケース上面側に固定されるカムプレートであって、該カムプレートの上面の高さ位置が円周方向に沿って変化するカムプレートと、ハンドの元部に固定される可動ブロックであって、前記第１アームの先端部のプーリと一体になって回動し、かつ、該プーリ側の水平軸回りに回動可能な可動ブロックと、前記可動ブロックに固定されるカムフォロアであって、前記プーリの回動に伴い前記カムプレートの上面上を円周方向へ転動するカムフォロアとを備え、前記カムプレートの上面は、前記ハンドが始端位置にあるときに前記カムフォロアと接触する位置から、前記ハンドが終端位置にあるときに前記カムフォロアと接触する位置まで、高さ位置が連続的に徐々に上昇するよう形成されており、ワークを保持したハンドが前進及び後退する間、前記カムフォロアが前記カムプレートの上面上を円周方向へ転動することにより前記可動ブロックが前記水平軸回りに回動し、前記ハンドを水平状態に維持することを特徴とする。また、アームの垂れから起因する上下方向の高さの変位補正は、そのアーム垂れの個体差を予め教示することによりロボットの上下軸（Z軸）を使用し、上下変位の補正を行う。
【００１１】
本発明のワーク搬送ロボットは、直動型のワーク搬送ロボットにおいて、機械的構造のみによる撓み補正機構を設け、該撓み補正機構は、スライドベースの上面に固定されるカムプレートであって、上面の高さ位置が前後方向に沿って変化するカムプレートと、前記スライドベースの上面上を前後方向へ直動可能なハンドベースと、ハンドの元部に固定される可動ブロックであって、前記ハンドベースの水平軸回りに回動可能な可動ブロックと、前記可動ブロックに固定されるカムフォロアであって、前記ハンドベースの直動に伴い前記カムプレートの上面上を前後方向へ転動するカムフォロアとを備え、前記カムプレートの上面は、前方へ向かうにしたがって、高さ位置が連続的に徐々に上昇するよう形成されており、ワークを保持したハンドが前進及び後退する間、前記カムフォロアが前記カムプレートの上面上を前後方向へ転動することにより前記可動ブロックが前記水平軸回りに回動し、前記ハンドを水平状態に維持することを特徴とする。また、アームの垂れから起因する上下方向の高さの変位補正は、そのアーム垂れの個体差を予め教示することによりロボットの上下軸（Z軸）を使用し、上下変位の補正を行う。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の適用例であるスカラ型のワーク搬送ロボットの要部の平面図、図２は、同ロボットの要部を概念的に示した側面図である。
【００１４】
図１及び図２において、１は大型ガラス基板など重量の大きなワークを積載するハンド、２はハンド１の元部１ａに先端部２ａが連結された第１アーム、３は第１アーム２の元部２ｂに先端部３ａが連結された第２アームをそれぞれ表しており、第２アーム３の元部３ｂは、Ｚ軸方向（上下方向）へ移動可能かつθ軸方向（水平面における円周方向）へ回転可能な図示しない機台に連結されている。第２アーム３、第１アーム２及びハンド１は、公知のように、図示しない駆動機構（プーリ、タイミングベルト又は、スチールベルトなど）によって、図１に示した点Ｏを固定位置として図１及び図２に実線で示した状態Ｓs から図１及び図２に一点鎖線で示した状態Ｓm を経て図１及び図２に二点鎖線で示した状態Ｓe へと変位し、ハンドは始端位置から終端位置までの直線軌道上を前進する。また、第２アーム３、第１アーム２及びハンド１は、公知のように、上記とは逆の状態へも変位し、ハンド１は前進時と同じ直線軌道上を終端位置から始端位置まで後退する。
【００１５】
ハンド１と第１アーム２との連結部位には、ワークを積載したハンド１が前進及び後退するときモーメント負荷によって第２アーム３、第１アーム２及びハンド１に生じる撓みを補正するための機械的構造のみによる撓み補正機構４が設けられている。
【００１６】
撓み補正機構４は、第１アーム２の先端部２ａのケース２ｃの上面２ｄ側に固定されるカムプレート４１を備える。このカムプレート４１の上面４１ａは、その高さ位置が円周方向に沿って変化するよう形成されている。すなわち、カムプレート４１の上面４１ａは、ハンド１が始端位置にあるときに後述するカムフォロア４２と接触する位置から、ハンド１が終端位置にあるときにカムフォロア４２と接触する位置まで、高さ位置が連続的に徐々に上昇するように形成されている。ハンド１の元部１ａには可動ブロック４３が固定されている。この可動ブロック４３は、第１アーム２の先端部２ａのプーリ（図示せず）と一体になって回動すると共に上記プーリ側の水平軸４４回りに回動可能である。可動ブロック４３にはカムフォロア４２が固定されている。このカムフォロア４２は、上記プーリの回動に伴いカムプレート４１の上面４１ａ上を円周方向へ転動する。
【００１７】
このように構成された撓み補正機構４は、ワークを保持したハンド１が始端位置から終端位置まで前進する間、モーメント負荷によって第２アーム３、第１アーム２及びハンド１に俯角方向の撓みが生じ、この俯角方向の撓みは、ハンド１が始端位置から終端位置に向かうに従って徐々に増大してゆく。この間、カムフォロア４２はカムプレート４１の上面４１ａ上を円周方向へ転動し、カムフォロア４２の高さ位置は、上述したようにカムプレート４１の上面４１ａがその高さ位置が徐々に上昇するよう形成されているため、徐々に上昇してゆく。このようなカムフォロア４２の高さ位置の上昇に伴い、可動ブロック４３は水平軸４４回りに回動し、ハンド１に対しその先端部１ｂを上昇させる方向、換言すると、ハンド１の仰角を増大させる方向に作用する。そして、このようなハンド１の仰角の増大は、第２アーム３、第１アーム２及びハンド１の俯角方向の撓みと相殺され、ハンド１は、前進する間、水平状態に維持される。更に、アーム自体の撓み等により発生したアーム部先端での上下変位量は、ロボット本体の上下軸（Ｚ軸）により常に一定の高さを保つように補正される。
【００１８】
また、ワークを保持したハンド１が上記とは反対に終端位置から始端位置まで後退する間は、上述したハンド１の前進時とは逆の動作が行われ、ハンド１は前進時と同様に水平状態に維持される。
【００１９】
図３〜図５は、図２に概念的に示した撓み補正機構４を具体的に示しており、図３は撓み補正機構の側面図、図４は撓み補正機構の正面図、図５は撓み補正機構の平面図である。
【００２０】
図３〜図５において、１はハンド、１ａはハンド１の元部、２は第１アーム、２ａは第１アーム２の先端部、２ｃは先端部２ａのケース、２ｄはケース２ｃの上面をそれぞれ表している。
【００２１】
図３及び図４に示すように、ケース２ｃの内部には、固定軸２ｅが設けられており、この固定軸２ｅに可動プーリ２ｆが回動自在に配設されている。可動プーリ２ｆには、タイミングベルト又はスチールベルト等２ｇが掛け渡されており、このタイミングベルト又はスチールベルト等２ｇは、第１アーム２の図示しない元部側の固定プーリにも掛け渡されている。
【００２２】
図３及び図４に示すように、第１アーム２の先端部２ａのケース２ｃの上面２ｄには、カバー体４５が固着されている。カバー体４５の内部のケース上面２ｄには、カムプレート保持部材４６が固着されており、このカムプレート保持部材４６に、図４に示すように、カムプレート用アジャスタスクリュー４７によってカムプレート４１が固定されている。カムプレート用アジャスタスクリュー４７は、カムプレート４１の姿勢を微調整するものである。カムプレート４１は円環状に形成されており、このカムプレート４１の上面４１ａは、その高さ位置が円周方向に沿って変化するよう形成されている。すなわち、カムプレート４１の上面４１ａは、ハンド１が始端位置にあるときにカムフォロア４２と接触する位置から、ハンド１が終端位置にあるときにカムフォロア４２と接触する位置まで、高さ位置が連続的に徐々に上昇するように形成されている。
【００２３】
カバー体４５の内部には、図３に示すように、第１アーム２の可動プーリ２ｆに固着された水平軸保持部材４８が収容されている。水平軸保持部材４８は、図５に示すように、水平軸４４を回動自在に保持する軸受部４９を備えている。水平軸４４の両端部には、図３〜図５に示すように、可動ブロック４３が固着されている。可動ブロック４３は、水平軸４４回りに回動可能である。可動ブロック４３には、図４に示すように、カムフォロア用アジャスタボルト５０によって微調整ブロック５２が固定されている。微調整ブロック５２には、円環状のカムプレート４１の上面４１ａ上を円周方向へ転動可能にカムフォロア４２が固定されている。カムフォロア用アジャスタボルト５０は、可動ブロック４３に対する微調整ブロック５２の姿勢を調整し、カムフォロア４２の高さ位置を微調整するものである。
【００２４】
可動ブロック４３には、ハンド１の元部１ａが固定されている。
【００２５】
上記のように構成された撓み補正機構４において、ワークを保持したハンド１が始端位置から終端位置まで前進する間、カムフォロア４２はカムプレート４１の上面４１ａ上を円周方向へ転動し、カムフォロア４２の高さ位置は、上述したようにカムプレート４１の上面４１ａがその高さ位置が徐々に上昇するよう形成されているため、徐々に上昇してゆく。このようなカムフォロア４２の高さ位置の上昇に伴い、可動ブロック４３は水平軸４４回りに回動し、ハンド１に対しその先端部１ｂを上昇させる方向、換言すると、ハンド１の仰角を増大させる方向に作用する。そして、このようなハンド１の仰角の増大は、第２アーム３、第１アーム２及びハンド１の俯角方向の撓みと相殺され、ハンド１は、前進する間、水平状態に維持される。
【００２６】
また、ワークを保持したハンド１が上記とは反対に終端位置から始端位置まで後退する間は、上述したハンド１の前進時とは逆の動作が行われ、ハンド１は前進時と同様に水平状態に維持される。なお、ハンド１が前進してゆくにしたがってハンド１の高さ位置は撓みによって徐々に下降してゆくが、この高さ位置は、Ｚ軸方向（上下方向）の高さ位置が調整可能な機台を制御することによって補正することができ、ハンド１を常に同じ高さ位置に保ちながら水平状態に維持させることができる。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態に係るスカラ型のワーク搬送ロボットによると、重量の大きなワークを保持したハンド１が前進及び後退する間、ハンド１は水平状態を維持できるため、ワークがその搬送先であるカセット及び装置ステージなどの各スロット及びゲート間口などと干渉するおそれが少なくなり、各スロット間ピッチ及びゲート間口高さなどを広く設定する必要性が無くなる。したがって、ロボットのＺ軸方向（上下方向）のストロークを小さく設定することが可能になる。
【００２８】
また、撓み補正機構４は、機械的構造のみによるため、モータ使用タイプの撓み補正機構と比べコスト安になると共に、モータレスにより真空中でのアウトガス等の発生も抑制でき、真空中でも十分使用できるようになる。
【００２９】
図６は、本発明の他の適用例である直動型のワーク搬送ロボットの要部の平面図、図７は、同ロボットの要部を概念的に示した側面図、図８は、同ロボットの要部を概念的に示した背面図である。
【００３０】
図６〜図８において、１は大型ガラス基板など重量の大きなワークを積載するハンド、１１は、ロボット本体部から突出し、Ｚ軸方向（上下方向）へ移動可能かつθ方向（水平面における円周方向）へ回転可能な機台を表している。機台１１には長四角板状の固定ベース１２が水平状態で連結固定されている。固定ベース１２の上面には、長手方向に沿った左右一対のレール１３、１３に係合したリニアガイド１４、１４を介して固定ベース１２と略同じ平面形状のスライドベース１５が配置されている。スライドベース１５の上面には、長手方向に沿った左右一対のレール１６、１６に係合したリニアガイド１７、１７を介してハンド１が配設されている（厳密には、ハンド１とリニアガイド１７、１７との間には、後述する撓み補正機構６が介在する）。スライドベース１５及びハンド１は、公知のように、図示しない駆動機構（ベルト、あるいは、ラックとピニオンなど）によって、図６及び図７に実線で示した状態Ｓs から図６及び図７に一点鎖線で示した状態Ｓm を経て図６及び図７に二点鎖線で示した状態Ｓe へと変位し、ハンド１は始端位置から終端位置までの直線軌道上を前進する。また、スライドベース１５及びハンド１は、公知のように、上記とは逆の状態へも変位し、ハンド１は前進時と同じ直線軌道上を終端位置から始端位置まで後退する。
【００３１】
ハンド１とスライドベース１５との連結部位には、ワークを積載したハンド１が前進及び後退するときモーメント負荷によって固定ベース１２、スライドベース１５及びハンド１に生じる俯角方向の撓みを補正するための機械的構造のみによる撓み補正機構６が設けられている。
【００３２】
撓み補正機構６は、スライドベース１５上の左右一対のレール１６、１６に係合したリニアガイド１７、１７に固定された左右一対のハンドベース６１を備える。左右一対のハンドベース６１は水平軸６２を介して連結されている。水平軸６２には可動ブロック６３が回動自在に配設されており、可動ブロック６３は水平軸６２回りに回動可能とされている。スライドベース１５の上面には、長手方向に沿って長尺なカムプレート６４が固定されている。カムプレート６４は、その上面６４ａの高さ位置が、前方へ向かうにしたがって連続的に徐々に上昇するように形成されている。可動ブロック６３には、カムプレート６４の上面６３ａ上を転動可能なカムフォロア６５が固定されている。可動ブロック６３にはハンド１の元部１ａが固定されている。
【００３３】
上記のように構成された撓み補正機構６において、ワークを保持したハンド１が始端位置から終端位置まで前進する間、カムフォロア６５はカムプレート６４の上面６４ａ上を前方へ向かって転動し、カムフォロア６５の高さ位置は、上述したようにカムプレート６４の上面６４ａがその高さ位置が徐々に上昇するよう形成されているため、徐々に上昇してゆく。このようなカムフォロア６５の高さ位置の上昇に伴い、可動ブロック６３は水平軸６２回りに回動し、ハンド１に対しその先端部１ｂを上昇させる方向、換言すると、ハンド１の仰角を増大させる方向に作用する。そして、このようなハンド１の仰角の増大は、固定ベース１２、スライドベース１５及びハンド１の俯角方向の撓みと相殺され、ハンド１は、前進する間、水平状態に維持される。更に、スライドベース１５自体の撓み等により発生したスライドベース先端での上下変位量は、ロボット本体の上下軸（Ｚ軸）により常に一定の高さを保つように補正される。
【００３４】
また、ワークを保持したハンド１が上記とは反対に終端位置から始端位置まで後退する間は、上述したハンド１の前進時とは逆の動作が行われ、ハンド１は前進時と同様に水平状態に維持される。なお、ハンド１が前進してゆくにしたがってハンド１の高さ位置は撓みによって徐々に下降してゆくが、この高さ位置は、Ｚ軸方向（上下方向）の高さ位置が調整可能な機台１１を制御することによって補正することができ、ハンド１を常に同じ高さ位置に保ちながら水平状態に維持させることができる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る直動型のワーク搬送ロボットによると、重量の大きなワークを保持したハンド１が前進及び後退する間、ハンド１は水平状態を維持できるため、ワークがその搬送先であるカセット及び装置ステージなどの各スロット及びゲート間口などと干渉するおそれが少なくなり、各スロット間ピッチ及びゲート間口高さなどを広く設定する必要性が無くなる。したがって、ロボットのＺ軸方向（上下方向）のストロークを小さく設定することが可能になる。
【００３６】
また、撓み補正機構６は、機械的構造のみによるため、モータ使用タイプの撓み補正機構と比べコスト安になると共に、モータレスにより真空中でのアウトガス等の発生を抑制でき、真空中でも十分使用できるようになる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によると、Ｚ軸方向のストロークを減少させることができると共にコストの低減を図ることができ、しかも、真空中での使用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用例であるスカラ型のワーク搬送ロボットの要部の平面図である。
【図２】同ロボットの要部を概念的に示した側面図である。
【図３】撓み補正機構の側面図である。
【図４】撓み補正機構の正面図である。
【図５】撓み補正機構の平面図である。
【図６】本発明の他の適用例である直動型のワーク搬送ロボットの要部の平面図である。
【図７】同ロボットの要部を概念的に示した側面図である。
【図８】同ロボットの要部を概念的に示した背面図である。
【符号の説明】
１ハンド
１ａ元部
２第１アーム
２ａ先端部
２ｃケース
２ｄ上面
２ｆプーリ
１５スライドベース
４、６撓み補正機構
４１、６４カムプレート
４１ａ、６４ａ上面
４２、６５カムフォロア
４３、６３可動ブロック
４４、６２水平軸
６１ハンドベース

Claims

スカラ型のワーク搬送ロボットにおいて、
機械的構造のみによる撓み補正機構を設け、
該撓み補正機構は、
第１アームの先端部のケース上面側に固定されるカムプレートであって、該カムプレートの上面の高さ位置が円周方向に沿って変化するカムプレートと、
ハンドの元部に固定される可動ブロックであって、前記第１アームの先端部のプーリと一体になって回動し、かつ、該プーリ側の水平軸回りに回動可能な可動ブロックと、
前記可動ブロックに固定されるカムフォロアであって、前記プーリの回動に伴い前記カムプレートの上面上を円周方向へ転動するカムフォロアと
を備え、
前記カムプレートの上面は、前記ハンドが始端位置にあるときに前記カムフォロアと接触する位置から、前記ハンドが終端位置にあるときに前記カムフォロアと接触する位置まで、高さ位置が連続的に徐々に上昇するよう形成されており、
ワークを保持したハンドが前進及び後退する間、前記カムフォロアが前記カムプレートの上面上を円周方向へ転動することにより前記可動ブロックが前記水平軸回りに回動し、前記ハンドを水平状態に維持する
ことを特徴とするワーク搬送ロボット。
直動型のワーク搬送ロボットにおいて、
機械的構造のみによる撓み補正機構を設け、
該撓み補正機構は、
スライドベースの上面に固定されるカムプレートであって、上面の高さ位置が前後方向に沿って変化するカムプレートと、
前記スライドベースの上面上を前後方向へ直動可能なハンドベースと、
ハンドの元部に固定される可動ブロックであって、前記ハンドベースの水平軸回りに回動可能な可動ブロックと、
前記可動ブロックに固定されるカムフォロアであって、前記ハンドベースの直動に伴い前記カムプレートの上面上を前後方向へ転動するカムフォロアと
を備え、
前記カムプレートの上面は、前方へ向かうにしたがって、高さ位置が連続的に徐々に上昇するよう形成されており、
ワークを保持したハンドが前進及び後退する間、前記カムフォロアが前記カムプレートの上面上を前後方向へ転動することにより前記可動ブロックが前記水平軸回りに回動し、前記ハンドを水平状態に維持する
ことを特徴とするワーク搬送ロボット。