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JP4545996B2 - Robot hand drive - Google Patents

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JP4545996B2
JP4545996B2 JP2001202754A JP2001202754A JP4545996B2 JP 4545996 B2 JP4545996 B2 JP 4545996B2 JP 2001202754 A JP2001202754 A JP 2001202754A JP 2001202754 A JP2001202754 A JP 2001202754A JP 4545996 B2 JP4545996 B2 JP 4545996B2
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JP
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hand
robot hand
horizontal
rotation mechanism
vertical
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一夫 木全
孝雄 中森
克彦 加藤
清憲 中野
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I TECH COMPANY LIMITED
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットハンドの駆動装置、詳しくは、半導体ウエハ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ用ガラス基板等薄型基板を保持して移動可能なロボットハンドの駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、スカラロボットなど、薄型基板を保持して移動可能なハンドを有するロボットにおいて、図18に示すような、ハンド6をハンド長手方向と一致する水平軸31回りに回転させる垂直回転機構部32を備えたタイプのロボットが知られている。
【0003】
そして、従来の垂直回転機構部32を備えたロボットは、図18に示すようにアーム4、5を前方へ伸ばした状態でハンド6を上下反転させたり、あるいは、図19に示すようにハンド6を第1アーム5から十分に離れた高い位置に設定することによって、ハンド6を上下反転させる際に薄型基板8がアーム4、5と干渉しないような対策が講じられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の場合、フットプリント(ロボットの公称旋回範囲)が拡大するという問題があり、また、後者の場合、基板パスラインが上昇するという問題があった。また、両者共、ダブルアーム式のロボットへの適用が困難であった。
【0005】
本発明は上記のような従来のロボットの問題点を解決し、フットプリントの縮小化を図るとともに基板パスラインの上昇を防止し、さらにダブルアーム式ロボットに対しても容易に適用可能にすることを目的とする。
【0006】
【課題解決するための手段】
本発明によるロボットハンドの駆動装置は、薄型基板を保持して移動可能なロボットハンドの駆動装置であって、
ハンド長手方向と直交する水平軸回りに前記ロボットハンドを回転させる垂直回転機構部と、垂直軸回りに前記ロボットハンドを回転させる水平回転機構部とを備え
前記薄型基板を保持しているロボットハンドを前記垂直回転機構部によって回転させる間、前記薄型基板の中心位置をハンド長手方向において定位置に維持するよう前記ロボットハンドのハンド長手方向における位置を制御することを特徴とする。
【0008】
前記水平回転機構部は前記垂直回転機構部を水平方向へ回転させることによって前記ロボットハンドを水平方向へ回転させる。
【0009】
前記薄型基板を保持している水平状態にあるロボットハンドを前記垂直回転機構部により垂直方向へ90°回転させて鉛直状態に変化させ、次に、この鉛直状態にあるロボットハンドを前記水平回転機構部により水平方向へ180°回転させて前後反転状態に変化させ、次に、この前後反転状態にあるロボットハンドを垂直方向へ90°回転させて上下反転状態に変化させることにより、前記薄型基板を保持している水平状態にあるロボットハンドを上下反転させた状態に変化させる。
【0010】
前記水平軸にギヤバックラッシュ抑制機構が配設される。
【0011】
【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。
【0012】
図1は、一実施形態に係るロボットハンドの駆動装置が組み込まれたスカラロボットの側面図、図2は、同スカラロボットの要部の概略斜視図を示す。
【0013】
図1及び図2において、スカラロボット1は、機台2と胴体3と第2アーム4と第1アーム5とハンド6とを備える。第1アーム5及び第2アーム4の内部には、公知のプーリ、タイミングベルトなどが配備されており、ハンド6は、公知のスカラロボットのハンドと同様、基本的に、胴体部3の昇降動作及び旋回動作を基に昇降及び旋回し、また、第2アーム4及び第1アーム5の屈伸動作によって水平面上の直線軌道上を移動可能に構成されている。また、ハンド6は、本実施形態の場合、真空吸着式ハンドであり、通常の状態つまり上下反転していない状態ではその上面6a側でガラス基板8を吸着保持する。
【0014】
駆動装置7はハンド6の元部6bに配設され、垂直回転機構部100と水平回転機構部200とにより構成される。
【0015】
垂直回転機構部100は、ハンド長手方向と直交する水平軸9回りにハンド6を回転させる機構を有し、ハンド6は、最大180°+α(αはハンド6の撓みを考慮した補正角度である。)回転可能である。
【0016】
水平回転機構部200は、垂直軸51回りにハンド6を回転させる機構を有し、ハンド6は、最大180°+α(αはハンド6の撓みを考慮した補正角度である。)回転可能である。
【0017】
図3は、垂直回転機構部100及び水平回転機構部200を正面から見た断面図、図4は、垂直回転機構部100のハウジング内部の構成を示す平面図、図5は、垂直回転機構部200を側面から見た断面図、図6は、ギヤバックラッシュ抑制機構の説明図をそれぞれ示す。
【0018】
図3において、水平回転機構部200は、第1アーム5内部のプーリ(図示せず)に固着されるブラケット52を備え、このブラケット52にモータ53が保持されている。モータ53の出力軸には小径ギヤ54が固着され、この小径ギヤ54に大径ギヤ55が噛み合っている。大径ギヤ55は軸受56を介してブラケット52の円筒部57の外周に回動自在に保持されている。大径ギヤ55の上部はフランジ部60に固着されており、フランジ部60は垂直回転機構部100のハウジング10の下端部に固着されている。
【0019】
水平回転機構部200は、モータ53の停止時には、小径ギヤ54と大径ギヤ55との噛み合いにより、垂直軸51を回転軸とする垂直回転機構部100のハウジング10の回転位置を一定に保つ。モータ53が回転すると、小径ギヤ54を介して大径ギヤ55が回転し、垂直軸51回りにハウジング10を回転させる。なお、本実施形態の水平回転機構部200は、小径ギヤ54と大径ギヤ55の組み合わせであるが、他に、プーリーとベルトとの組み合わせ、又はウオーム軸とウオームホイールとの組み合わせ、又はダイレクトドライブモータによっても実現可能である。
【0020】
図3〜図6において、垂直回転機構部100は、ハンド6の元部6bに固着され、ハンド6の直線軌道(長手方向)と直交する水平軸(反転軸)9を備える。
水平軸9は、ハウジング10に配設された軸受部11、12によって回転自在に保持されており、水平軸9の一端にウオームホイール13が固着されている。ウオームホイール13は、ハンド6の直線軌道と平行に配置されたウオーム軸14と噛合しており、ウオーム軸14はプーリ15に固着されている。ハウジング10の内部にはモータ16が配設されている。モータ16の出力軸にはプーリ17が固着されており、このプーリ17と上記プーリ15との間にタイミングベルト18が掛け渡されている。
【0021】
垂直回転機構部100において、ハンド6が図2に実線で示す通常状態に維持されているときにモータ16を所定の期間回転させると、動力伝達機構(プーリ17、タイミングベルト18、プーリ15、ウオーム軸14及びウオームホイール13)を介して水平軸9が回転し、ハンド6は図2に二点鎖線で示す鉛直状態へと変わることができる。その後、ハンド6が鉛直状態において180°垂直軸51回りに回転した後、モータ16を所定の期間上記回転方向と同一方向へ回転させると、動力伝達機構17、18、15、14、13を介して水平軸9が回転し、ハンド6は通常状態に復帰することができる。ところで、ハンド6は、図6(A)に示すような鉛直状態付近において、ギヤ装置14、13のバックラッシュによりハンド6にがたつきが発生するおそれがある。このため、ギヤバックラッシュ抑制機構を設けることが好ましい。図3に示すコイルばね41は、第1のギヤバックラッシュ抑制機構を構成する。コイルばね41は、水平軸9に外嵌されており、水平軸9が鉛直方向へ回転するときこの回転方向と反対方向の力を水平軸9に対して加えるよう構成され、バックラッシュを防止する。図6(B)、(C)は、第2のギヤバックラッシュ抑制機構の構成を概念的に示す。このギヤバックラッシュ抑制機構は、互いに対向配置された一対の板ばね19、20の間に、水平軸9と一体となって回転するロータ部21を配して構成される。ロータ部21は両端に板ばね19、20と当接可能なローラ22、23を備える。ロータ部21は、ハンド6が通常状態にあるときは図6(B)に示すように二つのローラ22、23が一対の板ばね19、20から離れた状態にあり、ハンド6の回転時、ハンド6が通常状態から90°回転する前において一対の板ばね19、20と当接を開始して板ばね19、20を弾性変形させ、ハンド6が90°回転したとき図6(C)に示すように一対の板ばね19、20から十分大きな弾性復帰力(押圧力)を受けるよう動作する。これにより、バックラッシュを防止できハンド6にがたつきが発生しなくなる。上述した第1、第2のギヤバックラッシュ抑制機構は、いずれか一方のみ装備するようにしてもよいし、両方装備するようにしてもよい。
【0022】
ハンド6の水平軸9回りの回転時、水平軸9が直線軌道上の定位置を維持しながらハンド6を回転させること、換言すると、第1アーム5及び第2アーム4を一切動かさないでハンド6のみを回転させることを積極的に除外するものではないが、ハンド6の回転時にガラス基板8が受ける風圧を考慮すると、水平軸9の直線軌道上の位置を変えながらハンド6を回転させること、換言すると、第1アーム5及び第2アーム4を動かしながらハンド6を回転させることの方が好ましい。この場合、図7に示すように、ガラス基板8の中心位置を直線軌道方向において定位置に維持するよう、第1アーム5及び第2アーム4の動作を制御する、換言すると、ハンド6の直線軌道方向における位置を制御するようにする。なお、このような制御は、図示しない制御回路による演算処理に基づいて行われる。
【0023】
次に、上記のように構成されたスカラロボット1の一連の動作例を図8〜図15に基づいて説明する。
【0024】
まず、図8(A)、(B)に示すように、カセット24内からガラス基板8を取り出すため、スカラロボット1をカセット24に正対させる。次に、図9(A)、(B)に示すように、取り出したいガラス基板8の真下までハンド6を前進させ、ハンド6を上昇させてハンド6の上面6aにガラス基板8を載せるとともに吸着する。次に、図10(A)、(B)に示すように、ハンド6を図8(A)、(B)と同じ位置まで後退させる。次に、垂直回転機構部100によりハンド6を90°水平軸9回りに回転させる。この回転の間、上述したように、ガラス基板8の中心位置を直線軌道方向において定位置に維持するよう、第1アーム5及び第2アーム4の動作が制御される、換言すると、ハンド6の直線軌道方向における位置が制御される。図11(A)、(B)は、この回転時、ガラス基板8が鉛直状態となったときのスカラロボット1の形態を示す。次に、水平回転機構部200によりハンド6を180°垂直軸51回りに回転させ、スカラロボット1を図12(A)、(B)に示す状態、つまり、ハンド6の前後が反転した状態にする。次に、垂直回転機構部100によりハンド6を図10(A)、(B)と略同じ水平状態に戻すように90°水平軸9回りに回転させる。この回転の間、上述したようなハンド6を水平軸9回りに回転させたときと同様、ガラス基板8の中心位置を直線軌道方向において定位置に維持するよう、第1アーム5及び第2アーム4の動作を制御する。図13(A)、(B)は、ハンド6が水平状態に戻ったときのスカラロボット1の形態を示し、ハンド6は、図10の状態から上下が反転した状態となり、通常状態のときに上面6aとなる保持面が下側に位置し、この保持面で下方からガラス基板8を吸着保持する。次に、胴体3を180°旋回させ、スカラロボット1を図14(A)、(B)に示すような形態にした後、図15に示すように、ハンド6を前進させ載置台25の上にガラス基板8を載せる。
【0025】
以上説明したように、本実施形態に係るロボットハンド6の駆動装置7は、薄型基板(ガラス基板)8を保持して移動可能なロボットハンドの駆動装置であって、ハンド長手方向と直交する水平軸9回りにロボットハンド6を回転させる垂直回転機構部100と、垂直軸51回りにロボットハンド6を回転させる水平回転機構部200とを備える。本実施形態によると、ロボット1のアーム4、5を屈状態にしたままの状態で、水平状態にあるハンド6を垂直回転機構部100により垂直方向へ90°回転させて鉛直状態に変化させ、次に、この鉛直状態にあるハンド6を水平回転機構部200により水平方向へ180°回転させて前後反転状態に変化させ、次に、この前後反転状態にあるハンド6を垂直方向へ90°回転させて上下反転状態に変化させることにより、薄型基板8を保持している水平状態にあるハンド6を上下反転させた状態に変化させることができ、この間薄型基板8とアーム4、5との干渉が発生しないため、フットプリントが縮小される。また、ハンド6をアーム4、5から近い高さ位置に設定しておいても、薄型基板8とアーム4、5との干渉を招くことなくハンド6を反転させることができるため、基板パスラインの上昇を防止することができる。
【0026】
また、本実施形態は、薄型基板8を保持しているロボットハンド6を垂直回転機構部100によって回転させる間、薄型基板8の中心位置を直線軌道方向(ハンド長手方向)において定位置に維持するようロボットハンド6の直線軌道方向(ハンド長手方向)における位置を制御する。このため、ハンド6の回転時に薄型基板8が受ける風圧を減少させることができ、ハンド6の回転速度の増大を図ることができる。
【0027】
また、ギヤバックラッシュ抑制機構(一対の板ばね19、20、ロータ部21、ローラ22、23、コイルばね41)を設けることにより、ハンド6が鉛直状態付近を通過するときのギヤ装置14、13のバックラッシュによるハンド6のがたつきを防止することができる。
【0028】
なお、上記実施形態はガラス基板8を搬送するロボットについて説明したが、ガラス基板8の代わりに半導体ウエハなど、その他の薄型基板を搬送するロボットにも容易に適用できることは言うまでもない。また、多関節ロボットにも適用可能である。
【0029】
図16(A)、(B)は、本発明の他の実施形態を示し、本実施形態は、従来公知のダブルアーム仕様のスカラロボット26の上側のハンド27に垂直回転機構部100及び水平回転機構部200を設けたものである。垂直回転機構部100及び水平回転機構部200は上述した実施形態と同様に構成され動作する。
【0030】
また、図17(A)、(B)は、さらに他の実施形態を示し、本実施形態は、従来公知のダブルアーム仕様の直動型ロボット28の上側のハンド29に垂直回転機構部100及び水平回転機構部200を設けたものである。垂直回転機構部100及び水平回転機構部200は上述した実施形態と同様に構成され動作する。
【0031】
図16及び図17から明らかなように、本発明は、ダブルアーム式ロボット26、28に対しても容易に適用可能である。
【0032】
【発明の効果】
本発明によると、ハンドを最終的に反転させる際、フットプリントの縮小化を図ることができるとともに基板パスラインの上昇を防止することができる。また、ダブルアーム式ロボットに対しても容易に適用可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るロボットハンドの駆動装置が組み込まれたシングルアーム式スカラロボットの側面図である。
【図2】同スカラロボットの要部の概略斜視図である。
【図3】駆動装置(垂直回転機構部及び水平回転機構部)を正面から見た断面図である。
【図4】垂直回転機構部のハウジング内部の構成を示す平面図である。
【図5】垂直回転機構部の側面から見た断面図である。
【図6】ギヤバックラッシュ抑制機構の説明図である。
【図7】ハンドの水平軸回りの回転時のガラス基板の状態変位図である。
【図8】スカラロボットの一連の動作例を示す斜視図及び側面図である。
【図9】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図及び側面図である。
【図10】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図及び側面図である。
【図11】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図及び側面図である。
【図12】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図及び側面図である。
【図13】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図及び側面図である。
【図14】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図である。
【図15】同じくスカラロボットの一連の動作例を示す斜視図である。
【図16】本発明の他の実施形態に係るダブルアーム仕様のスカラロボットの斜視図及び正面図である。
【図17】本発明のさらに他の実施形態に係るダブルアーム仕様の直動型ロボットの斜視図及び正面図である。
【図18】従来のスカラロボットの垂直回転機構部の問題点を示す斜視図である。
【図19】同じく従来のスカラロボットの垂直回転機構部の問題点を示す側面図である。
【符号の説明】
4、5 アーム
6 ハンド(ロボットハンド)
7 駆動装置
8 ガラス基板(薄型基板)
9 水平軸
19、20 一対の板ばね(ギヤバックラッシュ抑制機構)
21 ロータ部(ギヤバックラッシュ抑制機構)
22、23 ローラ(ギヤバックラッシュ抑制機構)
41 コイルばね
51 垂直軸
100 垂直回転機構部
200 水平回転機構部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a robot hand drive device, and more particularly to a robot hand drive device that is movable while holding a thin substrate such as a semiconductor wafer, a liquid crystal display, or a glass substrate for a plasma display.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a robot having a movable hand holding a thin substrate, such as a SCARA robot, a vertical rotation mechanism unit 32 that rotates the hand 6 about a horizontal axis 31 that coincides with the longitudinal direction of the hand as shown in FIG. There are known types of robots with
[0003]
Then, the robot equipped with the conventional vertical rotation mechanism unit 32 inverts the hand 6 with the arms 4 and 5 extended forward as shown in FIG. 18, or the hand 6 as shown in FIG. Is set at a high position sufficiently away from the first arm 5, so that the thin substrate 8 does not interfere with the arms 4 and 5 when the hand 6 is turned upside down.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the former case, there is a problem that the footprint (nominal turning range of the robot) is expanded, and in the latter case, there is a problem that the substrate pass line is raised. Moreover, both of them are difficult to apply to a double arm type robot.
[0005]
The present invention solves the problems of the conventional robot as described above, reduces the footprint, prevents the substrate pass line from rising, and can be easily applied to a double-arm robot. With the goal.
[0006]
[Means for solving the problems]
A robot hand drive device according to the present invention is a robot hand drive device that is movable while holding a thin substrate,
A vertical rotation mechanism that rotates the robot hand around a horizontal axis perpendicular to the longitudinal direction of the hand, and a horizontal rotation mechanism that rotates the robot hand around the vertical axis ,
While the robot hand holding the thin substrate is rotated by the vertical rotation mechanism unit, the position of the robot hand in the hand longitudinal direction is controlled so that the center position of the thin substrate is maintained at a fixed position in the hand longitudinal direction. It is characterized by that.
[0008]
The horizontal rotation mechanism unit rotates the robot hand in the horizontal direction by rotating the vertical rotation mechanism unit in the horizontal direction.
[0009]
The robot hand in a horizontal state holding the thin substrate is rotated 90 ° in the vertical direction by the vertical rotation mechanism unit to change to a vertical state, and then the robot hand in the vertical state is changed to the horizontal rotation mechanism. The thin substrate is rotated by 180 ° in the horizontal direction to change the state into the reverse state, and then the robot hand in the reverse direction is turned 90 ° in the vertical direction to change into the reverse state. The robot hand in the horizontal state that is being held is changed to a state where it is turned upside down.
[0010]
A gear backlash suppression mechanism is disposed on the horizontal axis.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a side view of a SCARA robot incorporating a robot hand drive device according to an embodiment, and FIG. 2 is a schematic perspective view of a main part of the SCARA robot.
[0013]
1 and 2, the SCARA robot 1 includes a machine base 2, a body 3, a second arm 4, a first arm 5, and a hand 6. Known pulleys, timing belts, and the like are arranged inside the first arm 5 and the second arm 4, and the hand 6 basically moves up and down the body unit 3 in the same manner as a known SCARA robot hand. The second arm 4 and the first arm 5 are configured to move up and down and turn on the basis of the turning operation, and to move on a straight orbit on the horizontal plane. Further, in the case of the present embodiment, the hand 6 is a vacuum suction type hand, and sucks and holds the glass substrate 8 on the upper surface 6a side in a normal state, that is, a state where the hand 6 is not turned upside down.
[0014]
The driving device 7 is disposed in the base portion 6 b of the hand 6, and includes a vertical rotation mechanism unit 100 and a horizontal rotation mechanism unit 200.
[0015]
The vertical rotation mechanism unit 100 has a mechanism for rotating the hand 6 about a horizontal axis 9 orthogonal to the longitudinal direction of the hand, and the hand 6 has a maximum of 180 ° + α (α is a correction angle in consideration of bending of the hand 6). .) Can be rotated.
[0016]
The horizontal rotation mechanism unit 200 has a mechanism for rotating the hand 6 around the vertical axis 51, and the hand 6 can rotate at a maximum of 180 ° + α (α is a correction angle considering the bending of the hand 6). .
[0017]
3 is a cross-sectional view of the vertical rotation mechanism unit 100 and the horizontal rotation mechanism unit 200 as viewed from the front, FIG. 4 is a plan view showing a configuration inside the housing of the vertical rotation mechanism unit 100, and FIG. Sectional drawing which looked at 200 from the side, FIG. 6: each shows explanatory drawing of a gear backlash suppression mechanism.
[0018]
In FIG. 3, the horizontal rotation mechanism 200 includes a bracket 52 that is fixed to a pulley (not shown) inside the first arm 5, and a motor 53 is held by the bracket 52. A small diameter gear 54 is fixed to the output shaft of the motor 53, and a large diameter gear 55 is engaged with the small diameter gear 54. The large-diameter gear 55 is rotatably held on the outer periphery of the cylindrical portion 57 of the bracket 52 via a bearing 56. The upper portion of the large-diameter gear 55 is fixed to the flange portion 60, and the flange portion 60 is fixed to the lower end portion of the housing 10 of the vertical rotation mechanism portion 100.
[0019]
When the motor 53 is stopped, the horizontal rotation mechanism unit 200 keeps the rotation position of the housing 10 of the vertical rotation mechanism unit 100 having the vertical shaft 51 as the rotation axis constant by the meshing of the small diameter gear 54 and the large diameter gear 55. When the motor 53 rotates, the large-diameter gear 55 rotates through the small-diameter gear 54 and rotates the housing 10 around the vertical shaft 51. The horizontal rotation mechanism 200 of the present embodiment is a combination of a small diameter gear 54 and a large diameter gear 55. Alternatively, a combination of a pulley and a belt, a combination of a worm shaft and a worm wheel, or a direct drive. It can also be realized by a motor.
[0020]
3 to 6, the vertical rotation mechanism unit 100 includes a horizontal axis (reversal axis) 9 that is fixed to the base portion 6 b of the hand 6 and that is orthogonal to the linear trajectory (longitudinal direction) of the hand 6.
The horizontal shaft 9 is rotatably held by bearings 11 and 12 disposed in the housing 10, and a worm wheel 13 is fixed to one end of the horizontal shaft 9. The worm wheel 13 meshes with a worm shaft 14 arranged in parallel with the straight track of the hand 6, and the worm shaft 14 is fixed to a pulley 15. A motor 16 is disposed inside the housing 10. A pulley 17 is fixed to the output shaft of the motor 16, and a timing belt 18 is stretched between the pulley 17 and the pulley 15.
[0021]
In the vertical rotation mechanism 100, when the motor 16 is rotated for a predetermined period while the hand 6 is maintained in the normal state shown by the solid line in FIG. 2, a power transmission mechanism (pulley 17, timing belt 18, pulley 15, worm) The horizontal shaft 9 rotates via the shaft 14 and the worm wheel 13), and the hand 6 can be changed to a vertical state shown by a two-dot chain line in FIG. Thereafter, after the hand 6 is rotated about the vertical axis 51 by 180 ° in the vertical state, when the motor 16 is rotated in the same direction as the rotation direction for a predetermined period, the power transmission mechanisms 17, 18, 15, 14, 13 are interposed. Thus, the horizontal shaft 9 rotates and the hand 6 can return to the normal state. Incidentally, the hand 6 may be rattled by the backlash of the gear devices 14 and 13 in the vicinity of the vertical state as shown in FIG. For this reason, it is preferable to provide a gear backlash suppression mechanism. The coil spring 41 shown in FIG. 3 constitutes a first gear backlash suppressing mechanism. The coil spring 41 is externally fitted to the horizontal shaft 9, and is configured to apply a force in the opposite direction to the horizontal shaft 9 when the horizontal shaft 9 rotates in the vertical direction, thereby preventing backlash. . 6B and 6C conceptually show the configuration of the second gear backlash suppression mechanism. This gear backlash suppression mechanism is configured by arranging a rotor portion 21 that rotates integrally with the horizontal shaft 9 between a pair of leaf springs 19 and 20 arranged to face each other. The rotor unit 21 includes rollers 22 and 23 that can come into contact with the leaf springs 19 and 20 at both ends. When the hand 6 is in the normal state, the rotor portion 21 is in a state where the two rollers 22 and 23 are separated from the pair of leaf springs 19 and 20 as shown in FIG. Before the hand 6 is rotated by 90 ° from the normal state, contact with the pair of leaf springs 19 and 20 is started to elastically deform the leaf springs 19 and 20, and when the hand 6 is rotated by 90 °, FIG. As shown, it operates to receive a sufficiently large elastic restoring force (pressing force) from the pair of leaf springs 19 and 20. As a result, backlash can be prevented and the hand 6 does not rattle. Only one or both of the first and second gear backlash suppression mechanisms described above may be provided.
[0022]
When the hand 6 rotates around the horizontal axis 9, the hand 6 is rotated while the horizontal axis 9 maintains a fixed position on the linear track, in other words, the hand without moving the first arm 5 and the second arm 4 at all. Although it is not intended to positively exclude rotating only 6, considering the wind pressure received by the glass substrate 8 when the hand 6 is rotated, the hand 6 is rotated while changing the position of the horizontal axis 9 on the straight track. In other words, it is preferable to rotate the hand 6 while moving the first arm 5 and the second arm 4. In this case, as shown in FIG. 7, the operations of the first arm 5 and the second arm 4 are controlled so as to maintain the center position of the glass substrate 8 at a fixed position in the linear trajectory direction. The position in the orbit direction is controlled. Such control is performed based on arithmetic processing by a control circuit (not shown).
[0023]
Next, a series of operation examples of the SCARA robot 1 configured as described above will be described with reference to FIGS.
[0024]
First, as shown in FIGS. 8A and 8B, the SCARA robot 1 is directly opposed to the cassette 24 in order to take out the glass substrate 8 from the cassette 24. Next, as shown in FIGS. 9A and 9B, the hand 6 is advanced to just below the glass substrate 8 to be taken out, the hand 6 is raised, and the glass substrate 8 is placed on the upper surface 6a of the hand 6 and sucked. To do. Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, the hand 6 is retracted to the same position as in FIGS. 8A and 8B. Next, the hand 6 is rotated about the horizontal axis 9 by 90 ° by the vertical rotation mechanism unit 100. During this rotation, as described above, the operations of the first arm 5 and the second arm 4 are controlled so as to maintain the center position of the glass substrate 8 at a fixed position in the linear trajectory direction. The position in the linear trajectory direction is controlled. FIGS. 11A and 11B show the configuration of the SCARA robot 1 when the glass substrate 8 is in a vertical state during this rotation. Next, the hand 6 is rotated around the vertical axis 51 by the horizontal rotation mechanism unit 200, and the SCARA robot 1 is in the state shown in FIGS. 12A and 12B, that is, the front and back of the hand 6 are reversed. To do. Next, the hand 6 is rotated by 90 ° around the horizontal axis 9 so as to return to the horizontal state substantially the same as that shown in FIGS. During this rotation, the first arm 5 and the second arm are maintained so that the center position of the glass substrate 8 is maintained at a fixed position in the linear trajectory direction, similar to the case where the hand 6 is rotated around the horizontal axis 9 as described above. 4 is controlled. FIGS. 13A and 13B show the configuration of the SCARA robot 1 when the hand 6 returns to the horizontal state. The hand 6 is turned upside down from the state shown in FIG. The holding surface which becomes the upper surface 6a is located on the lower side, and the glass substrate 8 is sucked and held from below by this holding surface. Next, after the body 3 is turned 180 ° to make the SCARA robot 1 as shown in FIGS. 14A and 14B, the hand 6 is moved forward as shown in FIG. A glass substrate 8 is placed on the substrate.
[0025]
As described above, the driving device 7 of the robot hand 6 according to the present embodiment is a driving device of the robot hand that can move while holding the thin substrate (glass substrate) 8 and is horizontal that is orthogonal to the longitudinal direction of the hand. A vertical rotation mechanism unit 100 that rotates the robot hand 6 around the axis 9 and a horizontal rotation mechanism unit 200 that rotates the robot hand 6 around the vertical axis 51 are provided. According to the present embodiment, with the arms 4 and 5 of the robot 1 in a bent state, the hand 6 in the horizontal state is rotated 90 ° in the vertical direction by the vertical rotation mechanism unit 100 to change to the vertical state. Next, the hand 6 in the vertical state is rotated 180 ° in the horizontal direction by the horizontal rotation mechanism unit 200 to change into the front-rear inverted state, and then the hand 6 in the front-rear inverted state is rotated 90 ° in the vertical direction. Thus, the horizontal hand 6 holding the thin substrate 8 can be turned upside down by changing the state to the upside down state. During this time, the interference between the thin substrate 8 and the arms 4 and 5 can be changed. Does not occur, the footprint is reduced. Further, even if the hand 6 is set at a height position close to the arms 4 and 5, the hand 6 can be reversed without causing interference between the thin substrate 8 and the arms 4 and 5. Can be prevented from rising.
[0026]
Further, in the present embodiment, while the robot hand 6 holding the thin substrate 8 is rotated by the vertical rotation mechanism unit 100, the center position of the thin substrate 8 is maintained at a fixed position in the linear trajectory direction (hand longitudinal direction). The position of the robot hand 6 in the linear trajectory direction (hand longitudinal direction) is controlled. For this reason, the wind pressure which the thin board | substrate 8 receives at the time of rotation of the hand 6 can be decreased, and the increase in the rotational speed of the hand 6 can be aimed at.
[0027]
Further, by providing a gear backlash suppression mechanism (a pair of leaf springs 19 and 20, rotor portion 21, rollers 22 and 23, coil spring 41), the gear devices 14 and 13 when the hand 6 passes near the vertical state. The backlash of the hand 6 due to backlash can be prevented.
[0028]
In the above embodiment, the robot for transporting the glass substrate 8 has been described. Needless to say, the robot can be easily applied to a robot for transporting other thin substrates such as a semiconductor wafer instead of the glass substrate 8. It can also be applied to articulated robots.
[0029]
16 (A) and 16 (B) show another embodiment of the present invention. In this embodiment, a vertical rotation mechanism unit 100 and a horizontal rotation are provided on an upper hand 27 of a conventionally known double-arm type SCARA robot 26. A mechanism unit 200 is provided. The vertical rotation mechanism unit 100 and the horizontal rotation mechanism unit 200 are configured and operate in the same manner as in the above-described embodiment.
[0030]
17 (A) and 17 (B) show still another embodiment. In this embodiment, the vertical rotation mechanism unit 100 and the hand 29 on the upper side of a conventionally known double arm type direct acting robot 28 are shown. A horizontal rotation mechanism unit 200 is provided. The vertical rotation mechanism unit 100 and the horizontal rotation mechanism unit 200 are configured and operate in the same manner as in the above-described embodiment.
[0031]
As is apparent from FIGS. 16 and 17, the present invention can be easily applied to the double arm type robots 26 and 28.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the hand is finally reversed, the footprint can be reduced and the rise of the substrate pass line can be prevented. Further, it can be easily applied to a double arm type robot.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a single-arm SCARA robot incorporating a robot hand drive device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of a main part of the SCARA robot.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the driving device (vertical rotation mechanism and horizontal rotation mechanism) as viewed from the front.
FIG. 4 is a plan view showing a configuration inside a housing of a vertical rotation mechanism.
FIG. 5 is a cross-sectional view seen from the side of the vertical rotation mechanism.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a gear backlash suppressing mechanism.
FIG. 7 is a state displacement diagram of the glass substrate when the hand rotates around the horizontal axis.
FIG. 8 is a perspective view and a side view showing a series of operation examples of the SCARA robot.
FIG. 9 is a perspective view and a side view showing a series of operation examples of the SCARA robot.
FIG. 10 is a perspective view and a side view showing a series of operation examples of the SCARA robot.
FIG. 11 is a perspective view and a side view showing a series of operation examples of the SCARA robot.
FIG. 12 is a perspective view and a side view showing a series of operation examples of the SCARA robot.
FIG. 13 is a perspective view and a side view showing a series of operation examples of the SCARA robot.
FIG. 14 is a perspective view showing a series of operation examples of the SCARA robot.
FIG. 15 is a perspective view showing a series of operation examples of the SCARA robot.
FIGS. 16A and 16B are a perspective view and a front view of a SCARA robot of a double arm specification according to another embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 17A and 17B are a perspective view and a front view of a double-armed direct acting robot according to still another embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 18 is a perspective view showing a problem of a vertical rotation mechanism unit of a conventional SCARA robot.
FIG. 19 is a side view showing a problem in the vertical rotation mechanism of the conventional SCARA robot.
[Explanation of symbols]
4, 5 arm 6 hand (robot hand)
7 Driving device 8 Glass substrate (thin substrate)
9 Horizontal shafts 19, 20 A pair of leaf springs (gear backlash suppression mechanism)
21 Rotor (gear backlash suppression mechanism)
22, 23 Roller (Gear backlash suppression mechanism)
41 Coil spring 51 Vertical axis 100 Vertical rotation mechanism 200 Horizontal rotation mechanism

Claims (4)

薄型基板を保持して移動可能なロボットハンドの駆動装置であって、
ハンド長手方向と直交する水平軸回りに前記ロボットハンドを回転させる垂直回転機構部と、垂直軸回りに前記ロボットハンドを回転させる水平回転機構部とを備え
前記薄型基板を保持しているロボットハンドを前記垂直回転機構部によって回転させる間、前記薄型基板の中心位置をハンド長手方向において定位置に維持するよう前記ロボットハンドのハンド長手方向における位置を制御することを特徴とするロボットハンドの駆動装置。
A robot hand drive device that can move while holding a thin substrate,
A vertical rotation mechanism that rotates the robot hand around a horizontal axis perpendicular to the longitudinal direction of the hand, and a horizontal rotation mechanism that rotates the robot hand around the vertical axis ,
While the robot hand holding the thin substrate is rotated by the vertical rotation mechanism unit, the position of the robot hand in the hand longitudinal direction is controlled so that the center position of the thin substrate is maintained at a fixed position in the hand longitudinal direction. A robot hand drive device characterized by that.
前記水平回転機構部は前記垂直回転機構部を水平方向へ回転させることによって前記ロボットハンドを水平方向へ回転させることを特徴とする請求項1記載のロボットハンド駆動装置。 2. The robot hand driving apparatus according to claim 1, wherein the horizontal rotation mechanism unit rotates the robot hand in the horizontal direction by rotating the vertical rotation mechanism unit in the horizontal direction . 前記薄型基板を保持している水平状態にあるロボットハンドを前記垂直回転機構部により垂直方向へ90°回転させて鉛直状態に変化させ、次に、この鉛直状態にあるロボットハンドを前記水平回転機構部により水平方向へ180°回転させて前後反転状態に変化させ、次に、この前後反転状態にあるロボットハンドを垂直方向へ90°回転させて上下反転状態に変化させることにより、前記薄型基板を保持している水平状態にあるロボットハンドを上下反転させた状態に変化させることを特徴とする請求項1又は2記載のロボットハンド駆動装置。 The robot hand in a horizontal state holding the thin substrate is rotated 90 ° in the vertical direction by the vertical rotation mechanism unit to change to a vertical state, and then the robot hand in the vertical state is changed to the horizontal rotation mechanism. The thin substrate is rotated by 180 ° in the horizontal direction to change the state into the reverse state, and then the robot hand in the reverse direction is turned 90 ° in the vertical direction to change into the reverse state. 3. The robot hand driving device according to claim 1 , wherein the robot hand in a horizontal state being held is changed to a state where the robot hand is turned upside down . 前記水平軸にギヤバックラッシュ抑制機構が配設されることを特徴とする請求項1、2又は3記載のロボットハンドの駆動装置。 4. The robot hand drive device according to claim 1, wherein a gear backlash suppressing mechanism is disposed on the horizontal axis .
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