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発明の名称 アームロボット及びその組立方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−94986
公開日 平成10年(1998)4月14日
出願番号 特願平8−249653
出願日 平成8年(1996)9月20日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】油井 透 (外1名)
発明者 末吉 守 / 稲田 哲明 / 示野 和弘 / 保井 毅
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】アームの一端に設けた固定プーリに対してアームを回転自在に設け、アームの他端にアームに対して回転自在に伝動プーリを設け、該伝動プーリと前記固定プーリ間にベルトを張設し、アームの回転により固定プーリを相対回転させ、この固定プーリの相対回転がベルトを介して伝動プーリに伝達されて該伝動プーリを回転させるアームロボットにおいて、前記伝動プーリと固定プーリ間に張設したベルトの両方に均等に張力を加える2個のアイドラを設けたことを特徴とするアームロボット。
【請求項2】前記ベルトの張設方向に移動ブロックを進退自在に設け、該移動ブロックに前記2個のアイドラを回転自在に取り付け、移動ブロックの進退によりアイドラのベルト調整位置を変えて張力を調整できるようにした請求項1に記載のアームロボット。
【請求項3】前記固定プーリと伝動プーリの各回転中心を結ぶ線に対して前記2個のアイドラが対称となるように取り付けられている請求項2に記載のアームロボット。
【請求項4】アームの一端に設けた固定プーリに対してアームを回転自在に設け、アームの他端にアームに対して伝動プーリを回転自在に設け、該伝動プーリと前記固定プーリ間にベルトを張設し、アームの回転により固定プーリを相対回転させ、この固定プーリの相対回転がベルトを介して伝動プーリに伝達されて該伝動プーリを回転させるアームロボットにおいて、前記伝動プーリと固定プーリ間に張設したベルトの両方に均等に張力を加える2個のアイドラを有する張力調整具と、前記アームを構成するアームベースと、アームベースの上部開口を塞ぐとともに、前記ベルトを伝動プーリと固定プーリ間に張設した後に前記2個のアイドラを有する張力調整具を挿入して取り付けるための開口部を有するアーム蓋とを備えたことを特徴とするアームロボット。
【請求項5】アームの一端に設けた固定プーリに対してアームを回転自在に設け、アームの他端にアームに対して伝動プーリを回転自在に設け、該伝動プーリと前記固定プーリ間にベルトを張設し、アームの回転により固定プーリを相対回転させ、この固定プーリの相対回転がベルトを介して伝動プーリに伝達されて該伝動プーリを回転させるアームロボットにおいて、前記伝動プーリと固定プーリ間に張設したベルトの両方に均等に張力を加える2個のアイドラを有する張力調整具を備え、前記ベルトを伝動プーリと固定プーリ間に張設した後に前記2個のアイドラを有する張力調整具を取り付けるようにしたことを特徴とするアームロボットの組立方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高精度に位置決めすることのできるアームロボット及びその組立方法に係り、特に半導体製造装置のウェハ及びカセット等の被搬送物を搬送するアームロボットに好適なものに関する【0002】
【従来の技術】図8は、2本のアームを有する通称ダブルアームロボットと呼ばれる搬送ロボットを示したものである。ダブルアームロボットは、同図に示すように、駆動部1に第1のアーム2の一端が回転可能に設けられ、第1のアーム2の他端に第2のアーム3の一端が回転自在に設けられ、第2のアーム3の他端側にウェハを載せる基板受載板4が回転自在に設けられている。第1アーム2を回動させると、第2アーム3は逆方向に回動し、さらに基板受載板4は第2アーム3とは逆方向に回動して、基板受載板4の先端は直進運動をして被搬送物を搬送する。
【0003】図9は、上述したダブルアームロボットの第2アーム3の蓋を外した概略平面図を示す。アーム3はベルト伝動により回転するようになっている。アーム3内には固定プーリ5、伝動プーリ6、これらの間に張設されたベルト7が設けられ、アイドラ8でベルト7の張力を調整するようになっている。固定プーリ5を固定し、固定プーリ5に対してアーム3を回転させることにより、ベルト7を相対的に走行させて伝動プーリ6を回転させる。このようなアームロボットの位置決めは、アーム51を回転させる軸58に取り付けた位置決め棒9を、アーム3の所定の位置に設定することによって行う。
【0004】図10は、前述したアイドラを詳細に説明するために、蓋を開けた状態の第2アームを具体的に示した平面図である。11はアーム、12は固定プーリ、13は伝動プーリ、14はベルト、10はベルトの張力調整具である。片方のベルト14に押し付けて張力を加えるアイドラ16は、一端が回転中心17となるアイドラブロック15の他端に取り付けられる。ベルト14の張力を調整するには、調整ねじ18を進退させる。すなわち、アイドラ16を保持しているアイドラブロック15の中間部に取り付けた調整ねじ18をねじ込み、回転中心17を中心にアイドラブロック15を反時計方向に回転させて、アイドラ16をベルト14に押し込んでいくことによりベルト14の張力を上げる。逆に調整ねじ18を緩めていくことにより、アイドラブロック15を時計方向に回転させて、アイドラ16をベルト14から後退させることによりベルト14の張力を下げる。
【0005】図11は、ダブルアームロボットの要部縦断面図である。ダブルアームロボットは、第1アーム21が回動すると、第2アーム11は逆方向に回動するようになっている。そうするために、軸受ハウジング25に対して回転自在に設けた回転入力軸27は第1アーム21の一端に固着され、第1アーム21の一端は軸受ハウジング25に対して回転自在に設けられる。第1アーム21の他端側に連結軸28を回転自在に突設し、突設した連結軸28の上端に第2アーム11の一端を固着する。第1アーム21の内部で連結軸28の下端部に伝動プーリ23を固着し、この伝動プーリ23と固定プーリ22間にベルト24を張設する。
【0006】第2アーム11の一端に固定プーリ12を固着し、この固定プーリ12に対して第2アーム11を回転自在に設ける。第2アーム11の他端側に伝動プーリ13を回転自在に設け、この伝動プーリ13と固定プーリ12間にベルト14を張設してある。これらのベルト14、24の張力を調整するために、上述した張力調整具10を構成するアイドラ16、26がベルト14、24に押し当てられる。なお、31はメカニカルロック、32、33、34、37はベアリング、35はキー、36はメカニカルロックである。
【0007】回転入力軸27により第1アーム21を回転させると、固定プーリ22が相対回転し、この固定プーリ22の相対回転はベルト24を介して伝動プーリ23に伝達され、伝動プーリ23は連結軸28を介して第2アームを回動させる。第2アーム11が第1アーム21に対して回動することで第2アーム11と固定プーリ12との間で相対回転を生じ、この相対回転はベルト14を介して伝動プーリ13に伝達され、伝動プーリ13が回転する。
【0008】ところで、図10または図11に示すようなアームロボットを組立るには、先にアーム11、21に張力調整具10を取り付け、その後にベルト14、24をプーリ12、13間、および22、23間に張設している。このとき、アイドラ16、26が取り付けの邪魔にならないように、調整ねじ18を緩めてアイドラ16、26をできるだけ壁面19に寄せて、アーム11、21内に十分スペースを確保してからベルト14、24を取り付けている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来のアームロボット及びその組立方法には、次のような問題があった。
【0010】(1) プーリ12、13間に張設された両方向のベルト14のうち片方向のベルトにしか張力をかけていないので、正回転から逆回転に移行する際に、プーリ12、13とベルト14間に生じるバックラッシュ、またはベルト14のたわみ等により、アーム11とベルト14間に時間差が生じ、高精度な位置決めができない。
【0011】(2) ベルト14を片方向からのみアイドラ16で押し込むようにしているため、ベルト14とプーリ12、13との接触部分が少なく、また、アイドラブロック15が固定されておらず、揺動するようになっているため、ベルト14が動くときにアイドラ16がばたついてしまい、プーリ12、13からベルト14に力がうまく伝わらない。
【0012】(3) 張力調整具10は、図10に示すa−a線に対して対称ではなく、片側からだけ張力をかけているため、アーム11を前進させる場合と後退させる場合とでは、アーム11の揺れかたに差があった。
【0013】(4) ベルト14を張設する場合、プーリ12、13やアイドラ16が存在している狭い場所でベルト14を張設しなければならないため、ベルト14に傷を付けたり、折り目をつけたり、また、確実にプーリ12、13に噛み合わなかったりする。
【0014】上記(1) 〜(4) の問題はは、アーム21についても当てはまる。
【0015】本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解消して、ベルトとプーリとのバックラッシュまたはベルトのたわみを無くし、高精度に位置決めできるアームロボットを提供することにある。また、本発明の目的は、プーリとベルトの接触部を増加し、かつアイドラのばたつきを無くし、安定して動作することのできるアームロボットを提供することにある。
【0016】また、本発明の目的は、狭いスペースを最大限使用して、安全かつ確実にベルトを張設することを可能としたアームロボットの組立方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明は、アームの一端に設けた固定プーリに対してアームを回転自在に設け、アームの他端にアームに対して回転自在に伝動プーリを設け、該伝動プーリと前記固定プーリ間にベルトを張設し、アームの回転により固定プーリを相対回転させ、この固定プーリの相対回転がベルトを介して伝動プーリに伝達されて該伝動プーリを回転させるアームロボットにおいて、前記伝動プーリと固定プーリ間に張設したベルトの両方に均等に張力を加える2個のアイドラを設けたことを特徴とするアームロボットである。2個のアイドラにより、ベルトの両方に張力を加えるようにしたので、プーリとベルトとの接触部分が増大し、プーリとベルト間の伝動が確実になる。また、ベルトの両方向に張力を均等に加えるようにしたので、正回転から逆回転に移行する際でも、ベルトとプーリとのバックラッシュ、またはベルトのたわみ等が解消され、アームとベルトとの動きに時間差が生じるのを防止できるため、アームを高精度に位置決めできる。
【0018】請求項2に記載の発明は、前記ベルトの張設方向に移動ブロックを進退自在に設け、該移動ブロックに前記2個のアイドラを回転自在に取り付け、移動ブロックの進退によりアイドラのベルト調整位置を変えて張力を調整できるようにした請求項1に記載のアームロボットである。アイドラが移動ブロックに回転自在に取り付けられているので、ベルトが動くときにアイドラがばたつくことがなく、プーリからベルトへの伝動が円滑に行なわれる。
【0019】請求項3に記載の発明は、前記固定プーリと伝動プーリの各回転中心を結ぶ線に対して前記2個のアイドラが対称となるように取り付けられている請求項2に記載のアームロボットである。2個のアイドラが対称となるように取り付けられていると、アームを前進させる場合と後退させる場合でもアームの揺れ方に差がなくなり、アームのバランスがよくなる。
【0020】請求項4に記載の発明は、アームの一端に設けた固定プーリに対してアームを回転自在に設け、アームの他端にアームに対して伝動プーリを回転自在に設け、該伝動プーリと前記固定プーリ間にベルトを張設し、アームの回転により固定プーリを相対回転させ、この固定プーリの相対回転がベルトを介して伝動プーリに伝達されて該伝動プーリを回転させるアームロボットにおいて、前記伝動プーリと固定プーリ間に張設したベルトの両方に均等に張力を加える2個のアイドラを有する張力調整具と、前記アームを構成するアームベースと、アームベースの上部開口を塞ぐとともに、前記ベルトを伝動プーリと固定プーリ間に張設した後に前記2個のアイドラを有する張力調整具を挿入して取り付けるための開口部を有するアーム蓋とを備えたことを特徴とするアームロボットである。アームベースの上部開口が開いている状態で、固定プーリと伝動プーリ間にベルトを張設した後、アーム蓋を取り付ける。取り付け後、アーム蓋の開口部から張力調整具をアーム内に挿入してベルトに装着する。これにより傷を付けたり、折り目を付けたりせずに、ベルトを張設できる。
【0021】請求項5に記載の発明は、アームの一端に設けた固定プーリに対してアームを回転自在に設け、アームの他端にアームに対して伝動プーリを回転自在に設け、該伝動プーリと前記固定プーリ間にベルトを張設し、アームの回転により固定プーリを相対回転させ、この固定プーリの相対回転がベルトを介して伝動プーリに伝達されて該伝動プーリを回転させるアームロボットにおいて、前記伝動プーリと固定プーリ間に張設したベルトの両方に均等に張力を加える2個のアイドラを有する張力調整具を備え、前記ベルトを伝動プーリと固定プーリ間に張設した後に前記2個のアイドラを有する張力調整具を取り付けるようにしたことを特徴とするアームロボットの組立方法である。アイドラが取り付けられている状態でベルトを張設するのではなく、ベルトを張設してからアイドラを取り付けるようにしたので、ベルトに傷を付けたり、折り目を付けたりすることがなく、またベルトを確実にプーリに噛み合わせることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下に本発明のアームロボット及びその組立方法を図面を用いて説明する。
【0023】図1に示すように本発明は、アイドラ55を2個設け、2個のアイドラ55によって2本のベルト54の両方に押し付けて、固定プーリ52、伝動プーリ53間に張設されたベルト54に張力を加えるようにしたものである。例えばスプリングやゴムからなる弾性体56を介してアーム51に支持したアイドラ55によって、両方のベルト54に常に一定の力を外側から、または内側から与えることにより、ベルト54の張力を一定に保つ。
【0024】両方向からベルト54に一定の張力を加えることにより、ベルト54とプーリ52、53とのバックラッシュまたはベルト54の撓みを解消して、位置決め棒57をアーム51の所定位置に持ってくることができ、高精度な位置決めができる。また、ベルト張力を一定にすることによりベルト54に過大な力が加わりにくくなりベルト54の寿命が伸びる。
【0025】図2は、ダブルアームロボットの具体例を示したものであり、(a)はアーム蓋を開けた平面図、(b)はアーム蓋を閉じたb−b線断面図である。ここに示すダブルアームロボットの構成は、第1アーム71及び第2アーム61に取り付けてある張力調整具80を除いて、従来のものと同じである。張力調整具80は、第1アーム71、第2アーム61に共通するので、ここでは、図2(a)に示す第2アーム61に取り付けてある張力調整具80について説明する。
【0026】固定プーリ62と伝動プーリ63との中間部にあたるアーム61の底部位置に、ベルト64の張設方向に2本の平行な溝68を設け、その2本の溝68に嵌合してアーム61に対して左右に移動する移動ブロック66を設ける。移動ブロック66上のベルト64の外周2箇所には、2個のアイドラ65が、固定プーリ62と伝動プーリ63の各回転中心を結ぶ線A−Aに対して対称となるように、回転自在に取り付けられる。2個のアイドラ65は、固定プーリ62と伝動プーリ63間に張設された両方向のベルト64の外側からベルト64を押し込み、両方向のベルト64に同時に張力を加えるようになっている。移動ブロック66の幅方向中央に長孔70が形成され、その長孔70に溝68間に取り付けた固定ねじ67が侵入するようになっており、その固定ねじ67を締めることで移動ブロック66の位置をアーム61上に固定できるようになっている。
【0027】ベルト64の張力は次のように調整する。移動ブロック66を左側に移動して伝動プーリ63に近づけると、アイドラ65は両方向のベルト64に深く食い込むようになるので、ベルト64に加えられる張力は大きくなる。移動ブロック66を右側に移動すると、両方向のベルト64への食い込みは浅くなるため、ベルト64に加えられる張力は小さくなる。このように移動ブロック66を移動して、適正な張力となる位置で移動ブロック66をアーム61に固定ねじ67により固定する。
【0028】2個のアイドラ65でベルト64を両方向から押え込むことによって、ベルト64とプーリ62、63の接触部分が増加し、また、アイドラ65の回転軸69が移動ブロック66上に固定されてばたつかないようになっているので、プーリ62、63からベルト64に、またベルト64からプーリ62、63に確実に力が伝達される。また、A−A線に対して対称位置にアイドラ65を取り付け、ベルト64を両方向から均等に押え込むようにしてあるため、アーム61を前進させる場合と、後退させる場合とでアーム61に揺れ方の差が生じず、バランスよくロボットアームを動作させることができる。移動ブロック66を移動してねじ止めするだけで、両方向のベルトの張力の調整が同時にできるので、調整作業が容易である。これによりアーム61の動作が安定し、位置出し精度が上がり、ウェハ及びカセットの搬送ミスが低減する。
【0029】図3は図2の変形例を示し、アイドラ81と移動ブロック82との位置関係を上下逆にしたもので、(a)は平面図、(b)はb−b線断面図である。すなわち、アーム61の底部中央に突起85を設け、その突起85上を左右移動する移動ブロック82の下面両側にアイドラ81を垂下してある。突起85上に沿って左右移動させるために、移動ブロック82に長孔84を設け、その長孔84に複数本の固定ねじ83を挿通して、突起85にねじ止めしてある。
【0030】図3のようなアームロボットを組立る際、張力調整具80を予めアームベース61aに取り付けた状態で、ベルト64を張設しようとすると、張力調整具80の他に1組の固定アイドラも取り付ける場合もあることから、取り付け場所が非常に狭いため、特に張力調整具80のアイドラ81が邪魔をして、ベルト64に傷や折り目を付けたり、確実にプーリ62、63間に張設できなかったりする。
【0031】そこで、アーム61にベルト64を張設するときは、図4に示す様に、移動ブロック82をはずしておき、アームベース61a内に広いスペースを確保した上で、ベルト64を固定プーリ62と伝動プーリ63間に張設する。張設後、図3に示すように、移動ブロック82を取り付け、固定ねじ83を絞め、固定ねじ83は若干緩めた状態で移動ブロック82の長孔84に沿って移動ブロック82を動かし張力調整を行うとよい。
【0032】このように移動ブロック82を外してアーム61に十分なスペースを確保してからベルト64を張設するようにすると、狭いスペースを有効に利用することができ、張設の際にベルト64を傷付けたり、ベルト64に折り目をつけたりせず、しかもベルト64を確実にプーリ62、63間に張設することができる。
【0033】上述した実施の形態のものはアーム蓋61bを閉めてしまうと、張力調整具80は完全に内部に隠れてしまうため、ベルト64の張力を調整できなくなる。しかし、アーム蓋61bを閉じてから、張力調整具80でベルト64の張力を調整できると、組立後も張力を調整できるため、都合がよい。
【0034】そこで、図5に示すものは、アームベース91を覆うアーム蓋100に長孔102を設け、その長孔102から外部に張力調整具90の調整ねじ97が覗くようにし、調整ねじ97を操作することによって、アーム蓋100を閉じた後でも、張力調整具90を移動してベルト94の張力を調整できるようにしてある。なお、92は固定プーリ、93は伝動プーリ、95はアイドラ、40は固定アイドラである。
【0035】また、アーム蓋を100を閉じてから、張力調整具90が組み込めると、アームロボットの組立作業性が向上する。図6〜図7は、そのようなことを可能にした実施の形態例を示したものである。アーム蓋100に張力調整具90を挿入してアームベース91の内部に取り付けるための開口部101を設ける。開口部101には長孔102を連通しておく。一方、張力調整具90は、断面コ字形の移動ブロック96、移動ブロック96のコ字形内に取り付けられた1組のアイドラ95と、移動ブロック96上に取り付けられた取り付けねじ97とから構成される。
【0036】さて、アームロボットを組立てるには、アーム蓋100、及び張力調整具90は取り付けねじ97を付けた状態でアームベース91の外部に外しておく。上部が開口したアームベース91に固定プーリ92と伝動プーリ93とを取り付け、これらの間にベルト94を張設する。このとき、張力調整具90のない状態でベルト94を張設するためアームベース91の中が広くベルト94を傷つけず、折れることもない。ベルト張設後、アーム蓋100を閉じる。そして、アーム蓋100の開口部101から張力調整具90をアームベース91内に挿入する。このとき、取り付けねじ97が長孔102に挿入されるようにする。長孔102に沿って張力調整具90を移動させて張力調整を行ない取り付けねじ97を締めて固定する。
【0037】このようにアーム蓋100をした状態で、張力調整具90を取り付けることができるので、組立作業が容易になり、アームロボットの量産性が向上する。
【0038】
【発明の効果】本発明のロボットによれば、ベルトの両方から張力を加えるようにしたので、ベルトとプーリとのバックラッシュまたはベルトのたわみを無くし、高精度に位置決めすることができ、ウェハ及びカセット等の被搬送物の搬送ミスを低減できる。また、プーリとベルトの接触部を増加し、かつアイドラのばたつきを無くしたので、安定した動作を確保できる。
【0039】また、本発明の組立方法によれば、ベルトを張設してから張力調整具を取り付けるようにしたので、狭いスペースを最大限使用することができ、ベルトに傷をつけたり、折り目をつけたりせずに、安全かつ確実にベルトを張設することができる。




 

 


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