(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部の近傍を連結軸によって互いに回転自在に連結した第１のリンクアーム及び第２のリンクアームからなる左右２組の組リンクと、
回動支点が共通とされた上記２組の組リンクの上記第１のリンクアームをそれぞれ独立に回転駆動する第１及び第２の駆動手段と、
上記第１のリンクアームと第２のリンクアームとを思案点で停止させる入力に対して、これら第１のリンクアームと第２のリンクアームとを思案点に最も近い位置で停止させる出力を上記第１の駆動手段と上記第２の駆動手段とにそれぞれ送出することによって、これら第１の駆動手段と第２の駆動手段とを独立に制御する第１の入力制御部及び第２の入力制御部と、
互いに同一面を構成するようにして上記第１のリンクアームに回転自在に組み合わされた上記２組の組リンクの上記第２のリンクアームのそれぞれの先端部を連結するようにして組み付けられるとともに搬送物品が載置される搬送台と、
この搬送台に付設されて上記２組の組リンクの動作によって移動される際に姿勢を保持する姿勢制御手段とから構成された多関節アーム型搬送装置。
【請求項２】
上記２組の組リンクの第１のリンクアームの回動支点は、一方のリンクアームが固定された支軸を、他方のリンクアームが固定された筒軸の軸穴に貫通させて構成した請求の範囲第１項記載の多関節アーム型搬送装置。
【請求項３】
上記第１の駆動手段は、上記一方のリンクアームが固定された支軸を回転駆動し、上記第２の駆動手段は、上記支軸が貫通するとともに他方のリンクアームが固定された筒軸を回転駆動し、上記左右の２組の組リンクの第１及び第２のリンクアームは、互いに重ならないように上記第１及び第２の駆動手段を制御するようにしたことを特徴とする請求の範囲第２項記載の多関節アーム型搬送装置。
【請求項４】
上記第１の駆動手段は、上記第２の駆動手段によって回転駆動される筒軸の下端部に取り付けられた請求の範囲第３項記載の多関節アーム型搬送装置。
【請求項５】
上記第１のリンクアームと上記第２のリンクアームには、重なり合って停止した状態を検出する位置検出センサーが相対する側面にそれぞれ配設され、
この位置検出センサーの出力により、上記第１の入力制御部及び上記第２の入力制御部から、上記第１及び第２の駆動手段のいずれか一方の駆動手段を他方の駆動手段に対して先行して駆動させる出力が送出され、思案点で停止された一方の組リンクが他方の組リンクに対して先行して動作されるように構成された請求の範囲第４項記載の多関節アーム型搬送装置。
【請求項６】
上記搬送台に付設された姿勢制御手段は、上記２組の組リンクの上記第２のリンクアームの先端部に設けた支軸にそれぞれ固定されるとともに互いに噛合される一対の歯車によって構成された請求の範囲第１項記載の多関節アーム型搬送装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体ウェハーやディスク基板等の板状部品を搬送する多関節アーム型搬送装置に関する。
背景技術
多関節アーム型搬送装置は、半導体ウェハーやディスク基板等の板状部品を工程間或いは工程内において高精度に位置決めした状態で自動搬送する際に用いられている。
この多関節アーム型搬送装置の従来例としては、以下の先願が挙げられる。特公表２−500179号「関節アーム形搬送装置」は、支持体と、互いに可動自在に結合された第１及び第２の関節アームと、プラットホームと、関節アームの一方を駆動するモータとから構成される。関節アームは、モータが駆動されることによって伸張或いは収縮動作し、物品が載置されたプラットホームを直線移動させる。
特開平２−311237号「搬送装置」は、一端部を互いに回動自在に結合した第１及び第２のリンクアームからなる組リンクを左右２組備え、第１のリンクアームの先端部にそれぞれ軸装されるとともに互いに噛合された一対の駆動側歯車と、第２のリンクアームの先端部にそれぞれ軸装されるとともに互いに噛合された一対の連結歯車と、第２のリンクアームの先端部を回転自在に支持する搬送台と、第２のリンクアームの一端部に固着された弾性部材とから構成される。
組リンクは、駆動モータによって駆動側歯車が回転されると、結合部分で伸張或いは収縮動作し、物品が載置された搬送台を直線移動させる。また、弾性部材は、第１のリンクアームと第２のリンクアームとが重なり合った状態において、第２のリンクアームを補助的に回動させて、ジャックナイフ現象の発生を防止する。
上述した先願の多関節アーム型搬送装置は、いずれも物品が載置された搬送台を高精度に位置決めして移動させるようにした搬送装置であるが、搬送台が直線移動に限定されるため、極く限られた物品の搬送にしか使用することができないといった問題があった。
動作範囲を広げた多関節アーム型搬送装置の従来例として特開昭59−97861号「リンク式ロボット」が挙げられる。この先願の多関節アーム型搬送装置は、第１及び第２のリンクアームからなる２組の組リンクを備え、これら組リンクの第１のリンクアームの先端部と第２のリンクアームの先端部とが、それぞれ同軸上に上下方向に離間した状態で支持されることによって閉ループを構成するように組み合わされる。
各第１のリンクアームは、それぞれ独立のサーボモータによって駆動されることにより、第２のリンクアームの先端部に設けられた搬送部を、この第１のリンクアームの支軸を中心とした略180゜の領域中に移動動作されるように構成している。
上述した従来の多関節アーム型搬送装置の代表例について、図１及び図２を参照してさらに詳細に説明する。多関節アーム型搬送装置１は、一端部を連結軸2A、2Bによって互いに回転自在に連結した第１のリンクアーム3A、3B及び第２のリンクアーム4A、4Bからなる左右２組の組リンク5A、5Bを備えている。第１のリンクアーム3A、3Bは、他端部側を駆動軸6A、6Bによって支持されている。
これら駆動軸6A、6Bは、軸受7A、7Bを介して装置フレーム８に回転自在に支持されるとともに、同一歯数で互いに噛合された駆動歯車9A、9Bが設けられている。一方の駆動軸6Aは、減速機構10を介してモータ11に連結されており、このモータ11が駆動されることによって回転駆動される。駆動軸6Aの回転動作は、第１のリンクアーム3Aに伝達されるとともに、駆動歯車9Aと噛合された駆動歯車9Bを介して他方の第１のリンクアーム3Bへと伝達される。
第２のリンクアーム4A、4Bには、他端部側に支軸12A、12Bが設けられている。支軸12A、12Bには、それぞれ同一歯数で互いに噛合された連結歯車13A、13Bが設けられている。また、支軸12A、12Bには、図示しない物品等が載置されて搬送される搬送台14が支持されている。
以上のように構成された多関節アーム型搬送装置１は、上述したようにモータ11が駆動されると、減速機構10を介して一方の駆動軸6Aが回転駆動される。多関節アーム型搬送装置１は、例えば図１において駆動軸6Aが時計方向へと回転駆動されると一方の第１のリンクアーム3Aも時計方向へと回動動作する。また、他方の第１のリンクアーム3Bは、駆動軸6Aに設けた駆動歯車9Aと噛合する駆動歯車9Bが反時計方向へと回転され、この駆動歯車9Bと一体的に駆動軸6Bが回動動作することによって、反時計方向へと回動動作する。
したがって、第２のリンクアーム4A、4Bは、連結軸2A、2Bを支点として互いに噛合された連結歯車13A、13Bを設けた先端部がそれぞれ外側へと開く方向に回動動作する。これによって、第２のリンクアーム4A、4Bの先端部に設けられた搬送台14は、駆動軸6A、6Bの中心と支軸12A、12Bの中心とを結ぶ直線上を、図１において上方側へと移動動作する。
多関節アーム型搬送装置１は、例えば図１において駆動軸6Aが反時計方向へと回転駆動されることによって一方の第１のリンクアーム3Aも反時計方向へと回動動作される。また、他方の第１のリンクアーム3Bは、駆動軸6Aに設けた駆動歯車9Aと噛合する駆動歯車9Bが時計方向へと回転され、この駆動歯車9Bと一体的に駆動軸6Bが回動動作することによって、時計方向へと回動動作する。
したがって、第２のリンクアーム4A、4Bは、連結軸2A、2Bを支点として互いに噛合された連結歯車13A、13Bを設けた先端部がそれぞれ内側へと閉じる方向に回動動作する。これによって、第２のリンクアーム4A、4Bの先端部に設けられた搬送台14は、駆動軸6A、6Bの中心と支軸12A、12Bの中心とを結ぶ直線上を、図１において下方側へと移動動作する。
以上のように構成された多関節アーム型搬送装置１は、第１のリンクアーム3A、3B及び第２のリンクアーム4A、4Bからなる左右２組の組リンク5A、5Bが、両端側をそれぞれ駆動歯車9A、9B及び連結歯車13A、13Bによって連結された構造であるため、各リンクアームの連結部に生じる「遊び」が相殺されて、搬送台14が高精度に移動動作される。
多関節アーム型搬送装置１は、上述したように、搬送台14が駆動軸6A、6Bの中心と支軸12A、12Bの中心とを結ぶ直線上に沿って移動動作されるが、第１のリンクアーム3A、3B及び第２のリンクアーム4A、4Bが重なり合った状態（以下、思案点という。）で停止され、再駆動される際にこの重なり状態が解除されない、いわゆるジャックナイフ現象を呈することがある。このジャックナイフ現象について、以下図３乃至図５を参照して説明する。
多関節アーム型搬送装置１は、モータ11が駆動されて駆動軸6Aが図３において反時計方向へと回転動作することによって、同図に示すように、第２のリンクアーム4A、4Bを、連結軸2A、2Bを支点として先端部がそれぞれ内側へと閉じる方向に回動動作させる。そして、多関節アーム型搬送装置１は、図４に示すように、第１のリンクアーム3A、3Bと第２のリンクアーム4A、4Bとが同一線上に重なり合う状態、すなわち思案点まで駆動されることによって、搬送台14が上下いずれの方向にも移動し得る不確定な状態を呈することがある。
多関節アーム型搬送装置１は、第１のリンクアーム3A、3Bと第２のリンクアーム4A、4Bとが思案点に位置した状態で停止され、再び駆動される際に、図５に示すように、これら第１のリンクアーム3A、3Bと第２のリンクアーム4A、4Bとが重なり合った状態のままとなり、搬送台14が移動されずにその場で停止したままの状態となるジャックナイフ現象が生じることがある。
第１のリンクアーム3A、3Bと第２のリンクアーム4A、4Bとは、連結軸2A、2Bによって回転自在に連結された一端部と、駆動歯車9A、9B又は連結歯車13A、13Bが設けられた他端部までの間隔がほぼ等しく構成されている。したがって、第１のリンクアーム3A、3Bと第２のリンクアーム4A、4Bとが互いに重なり合った状態では、駆動歯車9A、9B間及び連結歯車13A、13B間のそれぞれの噛合力が左右の連結軸2A、2Bに突張り力として作用されることになる。
ジャックナイフ現象は、上述したように、第１のリンクアーム3A、3Bと第２のリンクアーム4A、4Bとが思案点を通過する際に、各部に最大の機械的負荷が作用されるため、第１のリンクアーム3A、3Bと第２のリンクアーム4A、4Bとが支軸2A、2Bを支点としてそれぞれ相互に回動動作されずに思案点で一端停止してしまうことによるものと考えられている。
上述したように、多関節アーム型搬送装置１は、搬送台14を充分な動作領域を以って移動動作させる場合には、第１のリンクアーム3A、3Bと第２のリンクアーム4A、4Bとが思案点を通過する際にジャックナイフ現象が生じる虞れがある。また、多関節アーム型搬送装置１は、第１のリンクアーム3A、3Bと第２のリンクアーム4A、4Bとがそれぞれ重ならない前で停止させてジャックナイフ現象の発生を回避するように構成すると、搬送台14の動作領域が制限されるといった問題がある。
したがって、本発明は、半導体ウェハー等の板状物品等を搬送する搬送台を高精度に位置制御するとともに、この搬送台が第１のリンクアームと第２のリンクアームとの間に生じるジャックナイフ現象によって途中で停止されることなく極めて広い領域中を動作して工程間或いは工程内において物品の高精度の搬送を可能とした多関節アーム型搬送装置を提供することを目的に提案されたものである。
発明の開示
本発明に係る多関節アーム型搬送装置は、上述した目的を達成するために、一端部を連結軸を介して回転自在に組み合わされた第１のリンクアームと第２のリンクアームとからなる左右２組の組リンクを備える。第１のリンクアームは、他端部がそれぞれ同軸上に支持されているとともに、それぞれ独立の駆動手段によって回転駆動される。第２のリンクアームは、他端部に姿勢保持手段を介して搬送台が備えられている。
駆動手段は、第２のリンクアームの他端部に姿勢保持手段を介して設けられた搬送台を予め定めた搬送位置へと搬送するために数値制御部によって制御される。数値制御部は、第１のリンクアームと第２のリンクアームとがジャックナイフ現象を生じないように、駆動手段を介してこれら第１のリンクアームと第２のリンクアームとの動作を制御する。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来の多関節アーム型搬送装置の基本構造を模式的に示した平面図である。
図２は、同多関節アーム型搬送装置の基本構造を一部を切欠いて模式的に示した側面図である。
図３は、同多関節アーム型搬送装置において、第１のリンクアームと第２のリンクアームとが重なり合う寸前まで移動動作された状態を示す平面図である。
図４は、同多関節アーム型搬送装置において、第１のリンクアームと第２のリンクアームとが重なり合った思案点まで移動動作された状態を示す平面図である。
図５は、同多関節アーム型搬送装置において、第１のリンクアームと第２のリンクアームとが重なり合ってジャックナイフ現象が発生した状態を示す平面図である。
図６は、本発明に係る多関節アーム型搬送装置の基本構造を模式的に示した平面図である。
図７は、同多関節アーム型搬送装置の基本構造を一部を切欠いて模式的に示した側面図である。
図８は、同多関節アーム型搬送装置において、第１の駆動手段と第２の駆動手段とが同期して動作され、搬送台を直線的に往復動作させる動作を説明する平面図である。
図９は、同多関節アーム型搬送装置において、第１の駆動手段と第２の駆動手段とが独立に動作され、搬送台を回動動作させる動作を説明する平面図である。
図10は、同多関節アーム型搬送装置において、第１の駆動手段と第２の駆動手段とが独立に動作され、搬送台を第２のリンクアームの回動中心に対して反対側領域まで回動動作させる動作を説明する平面図である。
図11は、同多関節アーム型搬送装置において、搬送台の動作領域を説明する平面図である。
図12は、同多関節アーム型搬送装置において、第１のリンクアームと第２のリンクアームとが重なり合う寸前まで移動動作された状態を示す平面図である。
図13は、同多関節アーム型搬送装置において、第１のリンクアームと第２のリンクアームとが思案点を通過する状態を示す平面図である。
図14は、同多関節アーム型搬送装置において、第１のリンクアームと第２のリンクアームとが思案点を通過した状態を示す平面図である。
図15は、本発明に係る多関節アーム型搬送装置の第２の実施例の基本構造を一部を切欠いて模式的に示した側面図である。
図16は、本発明に係る多関節アーム型搬送装置に備えられる搬送台の姿勢制御部の他の実施例を示す要部斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
実施例多関節アーム型搬送装置20は、半導体ウェハーやディスク基板等の板状部品を工程間或いは工程内において高精度に位置決めした状態で自動搬送する際に用いられる。多関節アーム型搬送装置20は、一端部の近傍を連結軸21A、21Bによって互いに回転自在に連結した第１のリンクアーム22A、22B及び第２のリンクアーム23A、23Bからなる左右２組の組リンク24A、24Bを備えている。これら第１のリンクアーム22A、22Bは、他端部の近傍を同一の駆動支軸25に回転自在に支持されている。
すなわち、左側第１のリンクアーム22Aは、駆動支軸25の一端部に直接固定されている。また、右側第１のリンクアーム22Bは、一端部がやや幅広に形成されており、駆動支軸25が貫通する軸穴22bが設けられるとともにこの軸穴22bと同心に軸受け筒軸26の一端部が固定されている。この軸受け筒軸26は、左側第１のリンクアーム22Aを固定した駆動支軸25が貫通する軸穴26Aが設けられるとともに、軸受27A、27Bによってこの駆動支軸25を回転自在に支持している。さらに、軸受け筒軸26は、フレーム28に一体に形成した筒状の軸受け部29に軸受30A、30Bを介して回転自在に支持されている。
駆動支軸25には、軸受け筒軸26を貫通した他端部に駆動歯車31Aが固定されている。そして、この駆動歯車31Aは、左側組リンク24Aの駆動源となるサーボモータ33Aの出力歯車32Aと噛合されている。また、軸受け筒軸26には、他端部に駆動歯車31Bが固定されている。そして、この駆動歯車31Bは、右側組リンク24Bの駆動源となるサーボモータ33Bの出力歯車32Bと噛合されている。サーボモータ33A、33Bは、それぞれフレーム28に取り付けたモータ取付け部材34A、34Bに支持されている。
サーボモータ33A、33Bは、それぞれ数値制御部35A、35Bによって制御される。数値制御部35A、35Bは、詳細を省略するがマイクロコンピュータ等のシーケンサと、その出力によってそれぞれサーボモータ33A、33Bを独立に駆動するアナログ増幅部等を備えて構成される。数値制御部35A、35Bは、外部入力或いは内部記憶部の動作プログラム等によってサーボモータ33A、33Bを駆動制御し、組リンク34A、34Bをそれぞれ駆動する。
第２のリンクアーム23A、23Bには、連結軸21A、21Bを介して第１のリンクアーム22A、22Bと回転自在に組み合わされた一端部と対向する他端部の近傍に同一長とされた支軸36A、36Bがそれぞれ設けられている。この場合、右組リンク24Bの連結軸21Bは、左組リンク24Aの連結軸21Aよりもやや長軸とされることによって、左右の第２のリンクアーム23A、23Bが同一面に位置されている。支軸36A、36Bは、第２のリンクアーム23A、23Bに対して回転自在とされ、図７に示すように、底面側の一端部に連結歯車37A、37Bがそれぞれ固定されている。これら連結歯車37A、37Bは、同一歯数で互いに同一面で噛合されている。
支軸36A、36Bは、第２のリンクアーム23A、23Bの表面側において、半導体ウェハーやディスク基板等の板状部品が載置されて搬送されるための搬送台38が固定されている。搬送台38は、横長矩形の部材であり、上述したように同一長さの支軸36A、36Bの一端部が左右対称位置にそれぞれ固定されることによって水平状態に保持される。また、搬送台38は、支軸36A、36Bの他端部が連結歯車37A、37Bによって連結されていることから、安定した姿勢に保持される。換言すれば、これら連結歯車37A、37Bは、搬送台38の姿勢制御部を構成する。
第１のリンクアーム22A、22Bには、略中央部の表面側に第１の位置センサ39A、39Bがそれぞれ取り付けられている。同様に、第２のリンクアーム23A、23Bには、これら第１の位置センサ39A、39Bに対応して略中央部の裏面側に第２の位置センサ40A、40Bがそれぞれ取り付けられている。これら第１の位置センサ39A、39B及び第２の位置センサ40A、40Bは、後述する物品の搬送動作に際して第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bとが重なり合った状態を検知して出力を送出する。勿論、第１の位置センサ39A、39B及び第２の位置センサ40A、40Bは、左右組リンク24A、24Bのいずれか一方側に設けるようにしてもよい。
以上のように構成された実施例多関節アーム型搬送装置20について、以下物品の搬送動作を説明する。多関節アーム型搬送装置20は、数値制御部35A、35Bの出力によってサーボモータ33A、33Bがそれぞれ独立に駆動されるが、先ず、搬送台38が図６にｘ軸で示す駆動支軸25を通る上下方向の直線上を往復移動される動作について説明する。この場合、サーボモータ33A、33Bは、第１のリンクアーム22A、22Bを同一速度で回動動作するように制御される。
左組リンク24Aは、サーボモータ33Aが駆動されると、出力歯車32Aを介して駆動歯車31Aが回転駆動され、この駆動歯車31Aの回転が駆動支軸25を介して第１のリンクアーム22Aへと伝達されることによって駆動される。左組リンク24Aは、例えば駆動支軸25が図６において反時計方向に回動すると、図８鎖線で示すように、第１のリンクアーム22Aも反時計方向に回動し、連結軸21Aを介して第２のリンクアーム23Aが時計方向へと回動動作されることによって、全体が閉じる方向に動作される。
右組リンク24Bは、サーボモータ33Bが駆動されると、出力歯車32Bを介して駆動歯車31Bが回転駆動され、この駆動歯車31Bの回転が軸受け筒軸26を介して第１のリンクアーム22Bへと伝達されることによって駆動される。右組リンク24Bは、軸受け筒軸26が図６において時計方向に回動すると、図８鎖線で示すように、第１のリンクアーム22Bも時計方向に回動し、連結軸21Bを介して第２のリンクアーム23Bを反時計方向へと回動動作させることによって、全体が閉じる方向に動作される。
したがって、搬送台28は、第２のリンクアーム22A、22Bの先端部に設けた連結歯車37A、37Bの噛合によって安定した姿勢を保持された状態でｘ軸に沿って駆動支軸25側へと移動動作する。
一方、左組リンク24Aは、サーボモータ33Aによって駆動支軸25が図６において時計方向へと回動動作されると、第１のリンクアーム22Aも時計方向へと回動動作し、連結軸21Aを介して第２のリンクアーム23Aが反時計方向へと回動動作されることによって、全体が開く方向に動作される。また、右組リンク24Bは、サーボモータ33Bによって軸受け筒軸26が図６において反時計方向に回動動作されると、図８鎖線で示すように、第１のリンクアーム22Bも反時計方向に回動動作され、連結軸21Bを介して第２のリンクアーム23Bが時計方向へと回動動作して全体が開く方向に動作される。
したがって、搬送台28は、第２のリンクアーム22A、22Bの先端部に設けた連結歯車37A、37Bの噛合によって安定した姿勢を保持された状態でｘ軸に沿って駆動支軸25から遠ざかる方向へと移動動作する。
実施例多関節アーム型搬送装置20は、左右組リンク24A、24Bを駆動するサーボモータ33A、33Bの回転を制御することによって搬送台38を上述したｘ軸に沿った往復動作ばかりでなく他の位置へと自在に移動動作させることができる。例えば、実施例多関節アーム型搬送装置20は、図６に示した状態において、右組リンク24Bを駆動するサーボモータ33Bが停止状態のままで左組リンク24Aを駆動するサーボモータ33Aが時計方向へと回転駆動される。
すると、第１のリンクアーム22Aは、出力歯車32A−駆動歯車31A−駆動支軸25のルートを介して反時計方向へと回動動作されて連結軸21Aを介して第２のリンクアーム23Aを反時計方向へと引っ張る。一方、右組リンク24Bは、サーボモータ33Bが停止されているために第１のリンクアーム22Bが回動動作されないが、第２のリンクアーム23Bが搬送台38を介して左組リンク24Aの第２のリンクアーム23Aによって反時計方向へと引っ張られて連結軸21Bを支点として回動動作する。
したがって、多関節アーム型搬送装置20は、図９に示すように、駆動支軸25を支点として全体が反時計方向へと回動動作した状態となり、搬送台38がｘ軸より左側方にずれた位置へと移動動作される。勿論、多関節アーム型搬送装置20は、左組リンク24Aを駆動するサーボモータ33Aを停止状態のままで右組リンク24Bを駆動するサーボモータ33Bが反時計方向へと回転駆動することによって、搬送台38がｘ軸より右側方にずれた位置へと移動動作される。
また、多関節アーム型搬送装置20は、図６に示した状態において、右組リンク24Bを駆動するサーボモータ33Bを反時計方向へと回転駆動させた状態で、左組リンク24Aを駆動するサーボモータ33Aをより高速で時計方向へと回転駆動すると、左右の組リンク24A、24Bが上述したように全体として閉じた状態となって搬送台38を駆動支軸25側へと接近させながらｘ軸より左側方にずれた位置へと移動動作させる。
同様に、多関節アーム型搬送装置20は、図６に示した状態において、左組リンク24Aを駆動するサーボモータ33Aを時計方向へと回転駆動させた状態で、右組リンク24Bを駆動するサーボモータ33Bをより高速で反時計方向へと回転駆動すると、左右の組リンク24A、24Bが全体として閉じた状態となって搬送台38を駆動支軸25側へと接近させながらｘ軸より右側方にずれた位置へと移動動作させる。
さらに、多関節アーム型搬送装置20は、図６に示した状態において、左右のサーボモータ33A、33Bが、例えば時計方向へと等速で回転駆動されることによって、左右の組リンク24A、24Bが同一の状態を保持したまま、図10の鎖線で示すように駆動支軸25を支点として全体が時計方向へと回転動作される。したがって、搬送台38は、同一円周上を移動動作される。
多関節アーム型搬送装置20は、左右組リンク24A、24Bを構成するそれぞれの第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bとが上下方向に位置を異にして組み合わされていることによって回転方向に対して互いに干渉することが無い。したがって、搬送台38は、図11に示すように、駆動支軸25を支点として略第１のリンクアーム22と第２のリンクアーム23の長さを半径とした360゜の範囲で移動動作が可能となる。
以上のように構成した実施例多関節アーム型搬送装置20は、サーボモータ33A、33Bをそれぞれ別個にフレーム28に組み付けたことにより、駆動動作に際してこれらサーボモータ33A、33Bが互いに移動することは無く、それぞれの配線が邪魔になって連続運転ができないといった不都合が生じることは無い。
実施例多関節アーム型搬送装置20は、上述したように、第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bとが360゜の範囲で駆動されることにより、これら第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bとが重なり合ってジャックナイフ現象が発生する虞れがある。多関節アーム型搬送装置20は、数値制御部35A、35Bの出力によってサーボモータ33A、33Bを独立に制御することにより、ジャックナイフ現象の発生が防止されている。
ジャックナイフ現象は、図13に示すように、第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bとが思案点に達した状態で動作が停止される場合において、発生する確率が大きい。したがって、数値制御部35は、第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bに対して思案点において停止させる命令がプログラムされ或いは外部から命令された場合において、これら第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bとをこの停止位置を回避する最も思案点に近い位置を停止位置として制御する。
このような停止位置を設定された第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bとは、互いに重なり合わない状態で停止されるため、数値制御部35A、35Bの次の出力によってサーボモータ33A、33Bが駆動される際にジャックナイフ現象が発生することは無い。
ジャックナイフ現象は、図12に示す状態から第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bとが思案点を通過する図13に示す状態を経た後、図14に示す状態へと移動動作する場合にも発生することが考慮される。しかしながら、第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bとは、相当の運動量を以って互いに思案点を通過するため、ジャックナイフ現象が発生することは無い。
第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bは、偶然にも互いに重なり合った状態の思案点位置で停止されてしまうことがある。この状態は、駆動系を動作させることによって双方の構成部材の動作が誘動されて回動部分の静摩擦成分が動摩擦成分となり、形状相遷移が生じ易くなるとともに駆動部分の「遊び」を有する要素が増加するからであると考察される。
実施例多関節アーム型搬送装置20は、第１の位置センサー39A、39B及び第２の位置センサー40A、40Bとによってこの状態が検知された場合に、数値制御部35A、35Bのいずれか一方からの出力が他方からの出力に対して先行して送出される。これによって、サーボモータ33A、33Bは、いずれか一方が他方に対して先行して駆動される。
多関節アーム型搬送装置20は、このように左右２組の組リンク24A、24Bのいずれか一方の組リンクが他方の組リンクに対して先行して動作されるように構成することによって、構成各部が一部静摩擦成分のまま固定しているとともに駆動系の遊び成分が小さい状態から構成部材の駆動動作が開始されることになり、形状相遷移が生じにくくなると考察される。
なお、一方の組リンクを他方の組リンクに先行させて動作させる方法は、上述した数値制御部35A、35Bの制御動作によるばかりでなく、サーボゲインの調整によっても行うことができる。また、第１のリンクアーム22A、22Bと第２のリンクアーム23A、23Bは、上述した構成によってもなおジャックナイフ現象が発生してしまった場合には、作業者によっていずれか一方のリンクアームを移動操作させることによって、ジャックナイフ現象が解消される。
図15は、本発明に係る多関節アーム型搬送装置の第２の実施例を示したものである。なお、この第２の実施例多関節アーム型搬送装置50は、上述した第１の実施例多関節アーム型搬送装置20と基本的構成を同じくしており、同一部材には同一符号を付すことによって説明を省略する。
多関節アーム型搬送装置50は、左組リンク24Aの駆動源となるサーボモータ33Aが、右組リンク24Bの支点部を構成する軸受け筒軸26に取り付けられた構成に特徴を有している。すなわち、軸受け筒軸26には、下端面に取付け部材34Aの一端部が取り付けられており、この取付け部材34Aを介してサーボモータ33Aが支持されている。
以上のように構成された多関節アーム型搬送装置50は、右組リンク24Bを駆動させるためのサーボモータ33Bが回転駆動されると、出力歯車32Bを介して駆動歯車31Bが回転駆動される。駆動歯車31Bの回転は、軸受け筒軸26を介して右組リンク24Bを構成する第１のリンクアーム22Bに伝達される。ここで、多関節アーム型搬送装置50は、左組リンク24Aを駆動させるためのサーボモータ33Aを停止した状態に保持することにより、左組リンク24Aが連結歯車37A、37Bの噛合によって軸受け筒軸26を支点として回転動作する。
このように、第２の多関節アーム型搬送装置50によれば、上述した第１の実施例多関節アーム型搬送装置20と比較して、サーボモータ33の回転制御をより簡易にして左右組リンク24A、24Bを動作させることができる。
図16は、搬送台38の姿勢を制御する姿勢制御部の第２の実施例を示す。上述したように、第１及び第２の実施例多関節アーム型搬送装置20、50においては、姿勢制御部を第２のリンクアーム23A、23Bの一端部近傍に回転自在に支持した支軸36A、36Bに固定されて互いに噛合された一対の連結歯車37A、37Bによって構成されている。これに対して、この姿勢制御部60は、第２のリンクアーム23A、23Bの一端部近傍に回転自在に支持した支軸36A、36Bにそれぞれ固定された一対のドラム61A、61Bと、これらドラム61A、61B間にたすき掛けされたベルト62A、62Bとによって構成されている。
したがって、姿勢制御部60は、例えば左組リンク24A側の第２のリンクアーム23Aが回動動作すると、ドラム61A側にベルト62A、62Bを巻き込んで、右組リンク24Bの側の第２のリンクアーム23Bを回動動作する。したがって、支軸36A、36Bの他端部に設けられた搬送台38は、組リンク24A、24Bの動作とともに安定した状態で移動動作される。
姿勢制御部は、さらに、例えば相対する外周面が適当な摩擦力をもって接触された一対の摩擦車によって構成してもよい。
さらに、上述した各実施例多関節アーム型搬送装置において、各軸受27A、27B及び軸受30A、30Bがそれぞれ密閉構造に構成されるとともに、組リンク機構部分がクリーン化された密閉筐体内に配置されることによって、半導体製造ラインのように超クリーン化が必要な製造ラインの搬送装置として使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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