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多関節ロボットおよびそのロボットの移送方法と設置方法 - 特開2008−18480 | j-tokkyo
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【発明の名称】 多関節ロボットおよびそのロボットの移送方法と設置方法
【発明者】 【氏名】末吉 智

【氏名】田中 謙太郎

【氏名】松尾 智弘

【要約】 【課題】本発明は、ロボットを分解するとなく移送でき、容易に設置できる多関節ロボットを提供する。

【構成】搬送物を載置するハンド部8と、前記ハンド部8と連結され、少なくとも2つ以上の回転関節3、4、5を備え、前記ハンド部8を1方向に移動するように伸縮し、軸方向に対向するように配置された多関節アーム2と、前記多関節アーム2と上下に移動するコラム12に取り付けられた移動機構11とを連結する支持部材10と、前記移動機構11に備えられた旋回機能を有する台座13とからなる多関節ロボット1において、前記コラム12は、複数のコラムブロック16が連結されて形成されたものである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部と連結され、少なくとも2つ以上の回転関節を備え、前記ハンド部を1方向に移動するように伸縮し、軸方向に対向するように配置された多関節アームと、前記多関節アームと上下に移動するコラムに取り付けられた移動機構とを連結する支持部材と、前記移動機構に備えられた旋回機能を有する台座とからなる多関節ロボットにおいて、
前記コラムは、複数のコラムブロックが連結されて形成されたことを特徴とする多関節ロボット。
【請求項2】
前記コラムブロックに取付穴を備えたことを特徴とする請求項1に記載の多関節ロボット。
【請求項3】
搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部と連結され、少なくとも2つ以上の回転関節を備え、前記ハンド部を1方向に移動するように伸縮し、軸方向に対向するように配置された多関節アームと、前記多関節アームと上下に移動するコラムに取り付けられた移動機構とを連結する支持部材と、前記移動機構に備えられた旋回機能を有する台座とからなる多関節ロボットにおいて、
前記コラムが複数のコラムブロックから形成され、少なくとも1対の前記コラムブロック間の連結が外され、上部の前記コラムブロックが横倒しに形成されることを特徴とする多関節ロボット。
【請求項4】
前記多関節アームが前記コラムの最下位置に位置するように配置されることを特徴とする請求項3に記載の多関節ロボット。
【請求項5】
上部の前記コラムブロックが設置面に対して水平になるように形成されることを特徴とする請求項3に記載の多関節ロボット。
【請求項6】
前記コラムブロックが、可動アングル、固定アングル、回転冶具およびコラムブロック支え冶具などの前記移送冶具が取り付けられたことを特徴とする請求項3に記載の多関節ロボット。
【請求項7】
搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部と連結され、少なくとも2つ以上の回転関節を備え、前記ハンド部を1方向に移動するように伸縮し、軸方向に対向するように配置された多関節アームと、前記多関節アームと上下に移動するコラムに取り付けられた移動機構とを連結する支持部材と、前記移動機構に備えられた旋回機能を有する台座とからなる多関節ロボットの移送方法において、
前記コラムが複数のコラムブロックから形成され、少なくとも1対の前記コラムブロック間の連結が外され、上部の前記コラムブロックが横倒しに形成された構造にして移送することを特徴とする多関節ロボットの移送方法。
【請求項8】
前記多関節アームが前記コラムの最下位置に位置するように移動して前記多関節ロボットを移送することを特徴とする請求項7に記載の多関節ロボットの移送方法。
【請求項9】
前記多関節ロボットの移送方法は、前記多関節アームを前記コラムの最下位置に移動させ、前記コラムブロックに可動アングル、回転冶具およびコラムブロック支え冶具などの移送冶具を取り付け、ワイヤー操作装置に備えたワイヤー等の線材が前記回転冶具および前記コラムブロック支え冶具を循環され、前記ワイヤー制御装置が可動することで前記コラムブロックの上部が横倒しにされることを特徴とする請求項7に記載の多関節ロボットの移送方法。
【請求項10】
搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部と連結され、少なくとも2つ以上の回転関節を備え、前記ハンド部を1方向に移動するように伸縮し、軸方向に対向するように配置された多関節アームと、前記多関節アームと上下に移動するコラムに取り付けられた移動機構とを連結する支持部材と、前記移動機構に備えられた旋回機能を有する台座とからなる多関節ロボットの設置方法において、
前記コラムが複数のコラムブロックから形成され、少なくとも1つの前記コラムブロックに対して上部の前記コラムブロックが横倒しにされた状態から上部の前記コラムブロックを垂直に立てるようにしたことを特徴とする多関節ロボットの設置方法。
【請求項11】
前記多関節ロボットの設置方法は、上部の前記コラムブロックが横倒しにされた状態で前記台座が設置面に設置され、前記コラムブロックに回転冶具およびコラムブロック支え冶具などの移送冶具を取り付け、ワイヤー制御装置に備えたワイヤー等の線材が前記回転冶具および前記コラムブロック支え冶具を循環され、前記ワイヤー制御装置が可動することで前記コラムブロックの上部が垂直に立てられることを特徴とする請求項10に記載の多関節ロボットの設置方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
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およびそのロボットの移送方法と設置方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の多関節ロボットしては、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。
【特許文献1】特開2001−274218(第4頁〜5頁、図1、図2)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
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となく移送でき、容易に設置できる多関節ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部と連結され、少なくとも2つ以上の回転関節を備え、前記ハンド部を1方向に移動するように伸縮し、軸方向に対向するように配置された多関節アームと、前記多関節アームと上下に移動するコラムに取り付けられた移動機構とを連結する支持部材と、前記移動機構に備えられた旋回機能を有する台座とからなる多関節ロボットにおいて、前記コラムが、複数のコラムブロックが連結されることで形成されたものである。
請求項2に記載の発明は、前記コラムブロックに取付穴を備えたものである。
請求項3に記載の発明は、搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部と連結され、少なくとも2つ以上の回転関節を備え、前記ハンド部を1方向に移動するように伸縮し、軸方向に対向するように配置された多関節アームと、前記多関節アームと上下に移動するコラムに取り付けられた移動機構とを連結する支持部材と、前記移動機構に備えられた旋回機能を有する台座とからなる多関節ロボットにおいて、前記コラムが複数のコラムブロックから形成され、少なくとも1対の前記コラムブロック間の連結が外され、上部の前記コラムブロックが横倒しに形成されるものである。
請求項4に記載の発明は、前記多関節アームが前記コラムの最下位置に位置するように配置されるものである。
請求項5に記載の発明は、上部の前記コラムブロックが設置面に対して水平になるように形成されるものである。
請求項6に記載の発明は、前記コラムブロックが、可動アングル、固定アングル、回転冶具およびコラムブロック支え冶具などの前記移送冶具が取り付けられたものである。
請求項7に記載の発明は、搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部と連結され、少なくとも2つ以上の回転関節を備え、前記ハンド部を1方向に移動するように伸縮し、軸方向に対向するように配置された多関節アームと、前記多関節アームと上下に移動するコラムに取り付けられた移動機構とを連結する支持部材と、前記移動機構に備えられた旋回機能を有する台座とからなる多関節ロボットの移送方法において、前記コラムが複数のコラムブロックから形成され、少なくとも1対の前記コラムブロック間の連結が外され、上部の前記コラムブロックが横倒しに形成された構造にして移送するものである。
請求項8に記載の発明は、前記多関節アームが前記コラムの最下位置に位置するように移動して前記多関節ロボットを移送するものである。
請求項9に記載の発明は、前記多関節ロボットの移送方法は、前記多関節アームを前記コラムの最下位置に移動させ、前記コラムブロックに可動アングル、回転冶具およびコラムブロック支え冶具などの移送冶具を取り付け、ワイヤー制御装置に備えたワイヤー等の線材が前記回転冶具および前記コラムブロック支え冶具を循環され、前記ワイヤー制御装置が可動することで前記コラムブロックの上部が横倒しにされるものである。
請求項10に記載の発明は、搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部と連結され、少なくとも2つ以上の回転関節を備え、前記ハンド部を1方向に移動するように伸縮し、軸方向に対向するように配置された多関節アームと、前記多関節アームと上下に移動するコラムに取り付けられた移動機構とを連結する支持部材と、前記移動機構に備えられた旋回機能を有する台座とからなる多関節ロボットの設置方法において、前記コラムが複数のコラムブロックから形成され、少なくとも1つの前記コラムブロックに対して上部の前記コラムブロックが横倒しにされた状態から上部の前記コラムブロックを垂直に立てるようにしたものである。
請求項11に記載の発明は、前記多関節ロボットの設置方法は、上部の前記コラムブロックが横倒しにされた状態で前記台座が設置面に設置され、前記コラムブロックに回転冶具およびコラムブロック支え冶具などの移送冶具を取り付け、ワイヤー制御装置に備えたワイヤー等の線材が前記回転冶具および前記コラムブロック支え冶具を循環され、前記ワイヤー制御装置が可動することで前記コラムブロックの上部が垂直に立てられるものである。
【発明の効果】
【0005】
請求項1および2に記載の発明によると、前記コラムは、複数個のブロックが連結された構造にしたことから、工場の天井に届くほど高いストッカにもブロックのコラムを連結することで対応できる。さらに、コラムに冶具が取り付けられるような取り付け孔を設けたことで、高くなったコラムを組み立てる際に組立冶具を取り付けができるようになり、製造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、請求項3から9に記載の発明によると、コラムが複数のコラムブロックから形成され、少なくとも1対の前記コラムブロック間の連結が外され、上部のコラムブロックが横倒しに形成された構造になり、多関節アームが前記コラムの最下位置に位置するように配置されたことから、大型化したロボットを輸送機器の収納サイズに収めることができるようになり、ロボット製造後のロボットを分解して配送したり、ロボットの設置場所で再度組み立てたりする必要がなくなり、設置するために時間を大幅に短縮できる。このことから、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等生産性が向上することが可能である。
また、請求項10および11に記載の発明によると、少なくとも1つのコラムブロックに対して上部のコラムブロックが横倒しにされた状態から上部のコラム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、ロボットを設置する工場に組立設備として大型のクレーンや生産設備が不要になるとともに、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は、工場の立ち上げ期間が短縮でき、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
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。
【実施例1】
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施例を示す多関節ロボットの斜視図
【図2】本発明の実施例を示す多関節ロボットの上面図
【図3】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
【図4】移送冶具を取り付けた多関節ロボットの側面図
【図5】従来の多関節ロボットの斜視図
【符号の説明】
【0012】
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
【出願人】 【識別番号】000006622
【氏名又は名称】株式会社安川電機
【出願日】 平成18年7月11日(2006.7.11)
【代理人】
【公開番号】 特開2008−18480(P2008−18480A)
【公開日】 平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願番号】 特願2006−190824(P2006−190824)