JP4962880B2 - 多関節ロボット及び生産設備の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等の薄板状のワークをストッカに出し入れする多関節ロボット及び生産設備の製造方法に関する。

従来の多関節ロボットとしては、肩関節部の回転中心と台座の回転中心とをオフセットすることで台座を回動させる際に多関節ロボットの旋回半径を小さくするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
従来の多関節ロボット１は、図５に示すように関節部３，４，５により回転可能に連結されて回転駆動源よる回転力を伝達し所望の動作をさせるアーム２を二組備えてなるもので、二組のアーム２に設けられる基端の関節部３の回転中心軸を上下（または軸方向）に配置するように構成されている。
多関節ロボット１は、二組のアーム２を備え、一方のアーム駆動型装置２を供給用、他方を取り出し用とし、ワーク９の供給動作と別のワーク９の取り出し動作とを同時に行うことを可能としている。
また、従来の多関節ロボット１は、アーム２によりワーク９を保持するハンド部８は図中矢印Ｘで示すワーク９の取り出し・供給方向に直線移動可能であるように構成される。
また、従来の多関節ロボット１は、アーム２が設けられている支持部材１０を上下に移動させる移動部材１１（以下、上下移動機構１１と呼ぶ）を備えて、アーム２の上下位置を調整可能としている。また、上下移動機構１１の台座１３は回動可能に設けられ、多関節ロボット１を旋回して向きを変えられるようにしている。
さらに、本実施形態の多関節ロボット１では、図中矢印Ｙで示す方向、即ちハンド部８の移動方向と支持部材１０の上下移動方向とのそれぞれに直交する方向に、台座１３を基台１４に対して移動可能に設けて上下移動機構１１の位置を調整可能としている。
また、従来の多関節ロボット１に備えられる二組のアーム２は、例えば、複数の関節部を有するものであり、即ち多関節ロボット１は、水平多関節型ロボットとして構成される。本実施形態でのアーム２は、第一アーム６（以下、上腕６と呼ぶ）と、上腕６と連結される第二アーム７（以下、前腕７と呼ぶ）と、前腕７と連結されワーク９を保持するハンド部８とを備える。
上腕６の基端は、支持部材１０に駆動軸を介して連結されて、回動可能な関節部３（以下、肩関節部３と呼ぶ）を構成する。この肩関節部３がアーム２の基端の関節部３となる。また、上腕６の先端と前腕７の基端とが駆動軸を介して連結されて、回動可能な関節部４（以下、肘関節部４と呼ぶ）を構成する。また、前腕７の先端とハンド部８とが駆動軸を介して連結されて、回動可能な関節部５（以下、ハンド関節部５と呼ぶ）を構成する。肩関節部３の回転中心軸が同軸上であるように、上下方向に対面するように配置する。
アーム２は、図示しない回転駆動源により肩関節部３と肘関節部４とハンド関節部５とを回動させて、ハンド部８をワーク取り出し・供給方向に移動させる。この際、アーム２では、その機構上、ハンド部８が一方向を向いて、上腕６と前腕７とを伸ばしきった伸長位置と、上腕６と前腕７とを折り畳んだ状態とした縮み位置との間を直線移動するように、伸縮動作を行う。
ここで、従来の多関節ロボット１では、図６に示すアーム２の縮み位置において、ハンド部８により保持されるワーク９の中心が、台座１３の回転中心と一致するものとなるように設計されている。さらに、肩関節部４の回転中心と台座１３の回転中心とをハンド部８の移動方向に対して直交方向にオフセットすることで台座１３を回動させる際に多関節ロボット１の周囲に必要となる最小領域円１５から肘関節部４やハンド部８が突出することがないようにして、多関節ロボット１の旋回半径を小さくすることができる。
特開２００１−２７４２１８（第４頁〜５頁、図１、図２）

液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等の薄板状のワークをストッカに出し入れする多関節ロボットは大型化が進んでいる。液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等の薄板状のワークがストッカにより多くの配置され、処理されることが望まれているためである。その背景には、液晶基板や半導体ウェハの生産枚数が、年々多くなっていることがある。
しかしながら、従来の多関節ロボットのように大型化するロボットが搬送できる輸送機器の収納サイズにも限界があり、ロボット製造工場で１度組み立てたロボットを分解して配送するなどしていた。そのために、ロボットを使用する工場で再度組み立てる必要があり、そのために、工場に組立設備として大型のクレーンや生産設備が必要になるといった問題が生じていた。また、再度ロボットを組み立てるためには、ロボットの組立ができる組立員を派遣する必要があるとともに作業工数と作業時間が増加する問題も生じていた。このようなことは、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等を生産する工場では、工場の立ち上げ期間が長くなることになり、実質上、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等を生産ができないことから生産性が低下するといった問題が生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ロボットを分解することなく移送でき、容易に設置できる及び生産設備の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成した。
本願発明にかかる多関節ロボットは、台座と、台座に立設され少なくとも上側ブロックと下側ブロックとを有するコラムと、コラムに設けられコラムに沿って移動する移動機構と、移動機構に連結された支持部材と、支持部材に支持され複数の関節を有するアームと、を有する多関節ロボットであって、上側ブロックが横倒し状態にまで揺動可能となるように上側ブロックと下側ブロックとを連結する可動部材と、第２ブロックが横倒し状態となった状態で第２ブロックを固定する固定部材と、を有していることを特徴としている。
また、可動部材は、上側ブロックと下側ブロックとの側面部にそれぞれに取り付けられ、上側ブロックと下側ブロックとを揺動可能に連結する可動アングルにより形成されていることが好ましい。
また、固定部材は、横倒し状態で、上側ブロックと下側ブロックとのそれぞれに連結され、上側ブロックと下側ブロックとを互いに固定する固定アングルにより形成されていることが好ましい。固定アングルは、上側ブロックと下側ブロックとの連結面にそれぞれ蓋をなすように上側ブロックと下側ブロックとにそれぞれ固定されることが好ましい。
また、上側ブロックに取り付けられる支え冶具と、滑車とワイヤとを有し、ワイヤが支え冶具に連結された回転冶具と、ワイヤを操作するワイヤ操作装置と、を有していることが好ましい。
本願発明にかかる生産設備の製造方法は、台座と、台座に立設され少なくとも上側ブロックと下側ブロックとを有するコラムと、コラムに設けられコラムに沿って移動する移動機構と、移動機構に連結された支持部材と、支持部材に支持され複数の関節を有するアームと、を有する多関節ロボットを含む生産設備の形成方法であって、上側ブロックと下側ブロックとを可動部材により揺動可能に連結し、上側ブロックを横倒し状態として固定部材により固定した状態で多関節ロボットを設置場所まで移送するステップと、固定部材を上側ブロック及び下側ブロックから取り外すステップと、上側ブロックを横倒し状態から揺動させて引き起こすステップと、上側ブロックと下側ブロックとを連結させるステップと、可動部材を上側ブロック及び下側ブロックから取り外すステップと、を有していることを特徴としている。

本発明にかかる多関節ロボットによれば、高くなったコラムを組み立てる工程が短縮できることから生産性が向上する。また、コラムの振動モードを測定したり、垂直に立っているかの測定に取り付け孔に冶具を取り付けて測定することも可能であり、出荷する際の試験も特別な装置を準備する必要なく容易にできるようになることで試験時間の短縮もできる。このようにトータルの出荷までの時間が短縮でき、生産性が向上することになる。
また、本発明にかかる生産設備の製造方法によれば、上側ブロックが横倒しにされた状態から上側ブロックを垂直に立てるようにしたことから、容易にロボットの設置作業ができ、多関節ロボットを設置する生産設備に組立設備として大型のクレーン等の大型設備が不要になるとともに、多関節ロボットの再組立を行うことがないので、特別な作業員を派遣することなく、設置作業ができる。このように簡易的に多関節ロボットの設置作業ができることから、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等を生産する工場で、工場の立ち上げ期間を短縮することができ、実質上、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等の生産性を向上させることが可能である。

本発明の実施例を示す多関節ロボットの斜視図 本発明の実施例を示す多関節ロボットの上面図 上部のコラムブロックを横倒しした多関節ロボットの側面図 移送冶具を取り付けた多関節ロボットの側面図 従来の多関節ロボットの斜視図

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の多関節ロボットの斜視図である。図２は、本発明の多関節ロボットの上面図である。図３は本発明の多関節ロボットの正面図である。
本発明の多関節ロボット１は、図示しないストッカの高層化に対応するために複数ブロックに分けられたコラム１２が連結された構造となっている。このように各コラムブロック１６を順次連結することで高層に対応した高さをもつ多関節ロボット１を形成している。本実施例では、４つのコラムブロック１６が連結された構造となっている。各コラムブロック１６の両端面は、コラムブロック１６間が連結されるように嵌合構造となっており、さらに、リニアガイドからなる案内機構を精度良く配置するために図示しない位置決め穴を有し、位置決め冶具を用いて調整することで組み立てられる。
また、本発明の多関節ロボット１は、関節部３，４，５により回転可能に連結されて回転駆動源よる回転力を伝達し所望の動作をさせるアーム２を二組備えている。また、アーム２によりワーク９を保持するハンド部８は図中矢印Ｘで示すワーク９の取り出し・供給方向に直線移動可能であるように構成される。また、二組のアーム２に設けられる基端の関節部３の回転中心軸の関係は、図２に示すように、上アーム２１の基端の関節部３に対してハンド部８の移動方向にずれるように下アーム２２の基端の関節部３が配置するように構成されている。
また、アーム２が設けられている支持部材１０を上下に移動させる上下移動部材１１を備えて、アーム２の上下位置を調整可能としている。また、上下移動機構１１の台座１３は回動可能に設けられ、多関節ロボット１を旋回して向きを変えられるようにしている。ここで、上下移動機構１１は、ハンド部８の移動方向と同方向に配置され、支持部材１０は上下駆動機構１１からハンド部８の移動方向に対して直交する方向に突出し、アーム２の基端の関節部３に連結されている。また、下アーム２２に連結する支持部材１０は、アーム２が上下移動機構１１により下方へ移動した際に、台座１３に干渉しないように図２に示すようにハンド部８の移動方向にオフセットした形状を形成している。
本発明が特許文献１と異なる部分は、コラムが複数個のコラムブロックが連結されて構成された部分である。

次に、動作について説明する。本発明の多関節ロボット１に備えられる二組のアーム２は、例えば、複数の関節部を有するものであり、即ち多関節ロボット１は、水平多関節型ロボットとして構成される。本実施形態でのアーム２は、従来のアーム２の構造と同様な構造を備えている。
上腕６の基端は、支持部材１０に駆動軸を介して連結されて、回動可能な肩関節部３を構成する。この肩関節部３がアーム２の基端の関節部３となる。また、上腕６の先端と前腕７の基端とが駆動軸を介して連結されて、回動可能な肘関節部４を構成する。また、前腕７の先端とハンド部８とが駆動軸を介して連結されて、回動可能なハンド関節部５を構成する。
アーム２は、図示しない回転駆動源により肩関節部３と肘関節部４とハンド関節部５とを回動させて、ハンド部８をワーク取り出し・供給方向に移動させる。この際、アーム２では、その機構上、ハンド部８が一方向を向いて、上腕６と前腕７とを伸ばしきった伸長位置と、上腕６と前腕７とを折り畳んだ状態とした縮み位置との間を直線移動するように、伸縮動作を行う。

次に、多関節ロボット１の移送方法について説明する。本発明の多関節ロボット１は、高さが工場の天井に届くほど高くなることから、コラムを倒した状態で移送する。本実施例では、最下部のコラムブロック１６とこれに連結されたコラムブロック１６間を図３に示すように、コラム１２を倒す構造にして移送される。この時、コラムブロック１６間を連結するために、可動アングル１７と固定アングル１８の２つのアングルが用いられる。可動アングル１７は、コラム１２が倒れる方向の面にねじにより締結されている。また、固定アングル１８はコラムブロック１６内部が外気に曝露されないように蓋をするように形成されてねじ等で締結されて取り付けられる。このようにコラムブロック１６には、取付穴２５が用意されている。ここでは、可動アングルや固定アングル等の取り付けに用いたが、その他の用途としては、多関節ロボット１の位置決め精度や振動を測定するためのセンサの取付穴に用いても良い。
また、２つのアーム２は、コラム１２の最下位置に下降され、ハンド部８が上腕６と前腕７とを折り畳んだ状態とした縮み位置になるように移動されて配置された状態である。
このようにすることで、多関節ロボット１の高さが低くなるように形成され、移送されるものである。

次に、多関節ロボット１の移送状態形成方法と設置方法について説明する。
多関節ロボットの移送状態形成方法について図４を用いて以下に説明する。
まず、２つのアーム２のハンド部８が上腕６と前腕７とを折り畳んだ状態とした縮み位置になるように移動する。
次に、２つのアーム２がコラム１２の最下位置になるように移動する。
次に、可動アングル１７をコラム１２が倒れる方向の面にねじにより締結する。
次に、回転冶具１９を最下部のコラムブロック１６に取り付ける。
次に、滑車を備えたコラムブロック支え冶具２０を倒されるコラムブロックに取り付ける。
次に、ワイヤー操作装置２３を配置し、ワイヤー２４を回転冶具１９とコラムブロック支え冶具２０の滑車間を通して循環させる。
次に、コラムブロック１６を連結していたねじ等を取り外す。
次に、ワイヤー操作装置２３を稼動させ、上部のコラムブロック１６が設置面２６に対して水平になる位置まで徐々にワイヤー２２を送り出す。
次に、図３に示すように上部のコラムブロック１６が設置面２６に対して水平になったところで、固定アングル１８をコラムブロック１６内部が外気に曝露されないように蓋をするようにねじ等で締結する。
以上の順序でロボット操作及びコラム構造を形成することで移送準備が完了する。
また、設置する場合は、上記した移送状態形成方法の逆の手順にそって行うことでコラムブロックを垂直に起こすことができる。

１ 多関節ロボット
２ アーム
２１ 上アーム
２２ 下アーム
３ 肩関節部
４ 肘関節部
５ ハンド関節部
６ 上腕
７ 前腕
８ ハンド部
９ ワーク
１０ 支持部材
１１ 上下移動機構
１２ コラム
１３ 台座
１４ 基台
１６ コラムブロック
１７ 可動アングル
１８ 固定アングル
１９ 回転冶具
２０ コラムブロック支え冶具
２３ ワイヤー操作装置
２４ ワイヤー
２５ 取付穴
２６ 設置面

Claims (6)

1. 台座と、前記台座に立設され少なくとも上側ブロックと下側ブロックとを有するコラムと、前記コラムに設けられ前記コラムに沿って移動する移動機構と、前記移動機構に連結された支持部材と、前記支持部材に支持され複数の関節を有するアームと、を有する多関節ロボットであって、
   前記上側ブロックが横倒し状態にまで揺動可能となるように前記上側ブロックと前記下側ブロックとを連結する可動部材と、
   前記上側ブロックが前記横倒し状態となった状態で前記上側ブロックを固定する固定部材と、を有している
   ことを特徴とする、多関節ロボット。
2. 前記可動部材は、前記上側ブロックと前記下側ブロックとの側面部にそれぞれに取り付けられ、前記上側ブロックと前記下側ブロックとを揺動可能に連結する可動アングルにより形成されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の多関節ロボット。
3. 前記固定部材は、
   前記横倒し状態で、前記上側ブロックと前記下側ブロックとのそれぞれに連結され、前記上側ブロックと前記下側ブロックとを互いに固定する固定アングルにより形成されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の多関節ロボット。
4. 前記固定アングルは、
   前記上側ブロックと前記下側ブロックとの連結面にそれぞれ蓋をなすように上側ブロックと前記下側ブロックとにそれぞれ固定される
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の多関節ロボット。
5. 前記上側ブロックに取り付けられる支え冶具と、
   滑車とワイヤとを有し、前記ワイヤが前記支え冶具に連結された回転冶具と、
   前記ワイヤを操作するワイヤ操作装置と、を有している
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多関節ロボット。
6. 台座と、前記台座に立設され少なくとも上側ブロックと下側ブロックとを有するコラムと、前記コラムに設けられ前記コラムに沿って移動する移動機構と、前記移動機構に連結された支持部材と、前記支持部材に支持され複数の関節を有するアームと、を有する多関節ロボットを含む生産設備の形成方法であって、
   前記上側ブロックと前記下側ブロックとを可動部材により揺動可能に連結し、前記上側ブロックを横倒し状態として固定部材により固定した状態で前記多関節ロボットを設置場所まで移送するステップと、
   前記固定部材を前記上側ブロック及び前記下側ブロックから取り外すステップと、
   前記上側ブロックを前記横倒し状態から揺動させて引き起こすステップと、
   前記上側ブロックと前記下側ブロックとを連結させるステップと、
   前記可動部材を前記上側ブロック及び前記下側ブロックから取り外すステップと、を有している
   ことを特徴とする、生産設備の製造方法。

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