(57)【要約】【課題】  動作タクトを短くできて生産性の向上を図れるとともに、低コストにてかつコンパクトに構成することができる移載装置を提供する。【解決手段】  先端部に対象物の保持部３を有する移載アーム２を動作軸５の一端部に固定し、動作軸５を中空部７を有するダイレクトドライブモータ６の中空部７に挿入するとともに、ダイレクトドライブモータ６の回転部の一端に固定した回転盤８と動作軸５をボールスプライン９を介して軸方向に相対移動自在に結合し、自由回転不可のナット部材１１を動作軸５の他端に軸芯方向移動不可かつ相互回転自在に接続し、中間部がナット部材１１に螺合されたねじ軸１２の一端側を動作軸５の他端部に形成された中空部１３に挿入し、他端をＡＣサーボモータ１５に結合し、移載アーム２をダイレクトドライブモータ６にて回転運動させ、ＡＣサーボモータ１５にて軸方向運動させるようにしている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に対象物の保持部を有する移載アームを動作軸の一端部に固定し、中空部を有するダイレクトドライブモータの中空部に動作軸を挿入するとともに、ダイレクトドライブモータの回転部と動作軸を軸方向に相対移動自在かつ相対回転不可に結合し、自由回転不可のナット部材を動作軸の他端に相互回転自在に接続するか若しくは固定して配設し、中間部がナット部材に螺合されたねじ軸の一端側を動作軸の他端部に形成された中空部に挿入し、他端をサーボモータに結合したことを特徴とする移載装置。
【請求項２】
ナット部材を動作軸の下端部に固定し、ダイレクトドライブモータとサーボモータを制御して動作軸の回転位置と軸方向位置を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の移載装置。
【請求項３】
ナット部材の他端から延出した延長部端に被検出部材を設け、動作軸の移動端に対応して被検出部材を検出する検出手段を配設したことを特徴とする請求項１又は２記載の移載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移載装置に関し、特に先端部に対象物の保持部を有する回転可能な移載アームにて対象物を保持し、移載アームの回転軸芯方向の移動と回転とにより対象物を移載する移載装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば基板の移載装置として、移載アームを駆動部にて回転及び上下運動、並びに伸縮動作を行わせることで基板を所定の位置に移載するように構成したものは種々知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような移載装置において、移載アームに回転及び上下運動を行わせる従来の構成例を、図５を参照して説明する。先端部に対象物の保持部４２を有する移載アーム４１の基端若しくは中央の支持ボス部４３を、回転及び上下移動可能な動作軸４４の上端部に固定している。動作軸４４は、ダイレクトドライブモータ４５の中空部４６を貫通させて配設され、かつダイレクトドライブモータ４５の回転部（ロータ部）４５ａに固定されたボールスプラインスリーブ４８を介して回転駆動可能にかつ軸方向に移動自在に係合されている。また、動作軸４４の下端に相対回転を許しかつ軸方向の力を伝達する連結軸受部５１を介してシリンダ装置５２が連結されている。そして、ダイレクトドライブモータ４５にてボールスプラインスリーブ４８、動作軸４４を介して移載アーム４１を回転させ、シリンダ装置５２にて連結軸受部５１、動作軸４４を介して移載アーム４１を上下運動させることで、移載アーム４１の先端部の保持部４２で保持した対象物を移載する。
【０００４】
また、他の従来の構成例を、図６を参照して説明する。先端部に保持部６２を有する移載アーム６１を上端部に固定した動作軸６３が第１のダイレクトドライブモータ６４の中空部６５を貫通させて配設されている。第１のダイレクトドライブモータ６４の回転部（ロータ部）６４ａには、動作軸６３と回転駆動可能にかつ軸方向に移動自在に係合するスプラインスリーブ６６が固定されている。動作軸６３の下端には、相対回転を許しかつ軸方向の力を伝達する連結軸受部６７を介してねじ軸６８の上端が連結されている。回転不可、上下動可能にガイドされた（図示省略）ねじ軸６８に螺合するナット部材７０が、中空部７２を有する第２のダイレクトドライブモータ７１の回転部（ロータ部）７１ａに固定されている。そして、第１のダイレクトドライブモータ６４にてスプラインスリーブ６６、動作軸６３を介して移載アーム６１を回転させ、第２のダイレクトドライブモータ７１にてナット部材７０を回転させてねじ軸６８及び動作軸６３を介して移載アーム６１を上下運動させることで、移載アーム６１の先端部の保持部６２で保持した対象物を移載する。
【特許文献１】特開２００１−１９６４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、図５に示した構成では、移載アーム４１及び動作軸４４の回転運動はダイレクトドライブモータ４５で行い、上下運動は繊細な動作制御の困難なシリンダ装置５２で行うようにしているので、信頼性の高い移載動作を確保するためには、シリンダ装置５２による上下運動が完全に停止してから回転動作を行わせるようにする必要があり、例えば１回の往復移載動作に４ｓｅｃ程度かかってしまう等、動作タクトが長く、生産性向上の阻害要因になるという問題がある。
【０００６】
また、移載アーム４１の上下移動空間、ボールスプラインスリーブ４８、ダイレクトドライブモータ４５、連結軸受部５１、シリンダロッドの伸縮空間、及びシリンダ装置５２が上下に直列に配設されるため、上下方向の寸法が大きくなり、上下方向に大きな設置スペースが必要になるという問題がある。
【０００７】
一方、図６に示した構成では、第１のダイレクトドライブモータ６４にて動作軸６３の回転運動を行い、第２のダイレクトドライブモータ７１にてナット部材７０を回転させ、ねじ軸６８を介して動作軸６３を上下運動させるようにしているので、回転運動と上下運動を連続若しくは同期して行わせ、所望の動作プロファイルを実現して動作タクトを短くし、生産性を向上することができるが、第１と第２の２つの高価なダイレクトドライブモータ６４、７１を設置する必要があるため、装置コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、動作タクトを短くできて高速化を図れるとともにコンパクトに構成でき、かつコスト低減を図ることができる移載装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の移載装置は、先端部に対象物の保持部を有する移載アームを動作軸の一端部に固定し、動作軸を中空部を有するダイレクトドライブモータの中空部に挿入するとともに、ダイレクトドライブモータの回転部と動作軸を軸方向に相対移動自在、かつ相対回転不可に結合し、自由回転不可のナット部材を動作軸の他端に相互回転自在に接続するか若しくは固定して配設し、中間部がナット部材に螺合されたねじ軸の一端側を動作軸の他端部に形成された中空部に挿入し、他端をサーボモータに結合したものである。
【００１０】
この構成によると、ダイレクトドライブモータにて動作軸の回転運動を行い、サーボモータにて動作軸を軸方向に運動させるようにしているので、回転運動と軸方向運動を連続若しくは同期して行わせ、所望の動作プロファイルを実現して動作タクトを短くし、移載の高速化を図ることができる。例えば、従来１往復動作に４ｓｅｃ程度かかっていたものを２ｓｅｃ程度に短縮することができる。また、回転トルクの必要な移載アームの回転運動はダイレクトドライブモータにて行うが、大きな回転トルクを必要としないねじ軸の回転は安価なサーボモータにて行うようにしているので安価に構成することができる。さらにダイレクトドライブモータの中空部に動作軸及びナット部材を配設し、ねじ軸の一端側を動作軸の他端部の中空部に挿入しているので、軸方向にコンパクトに構成することができる。かくして、高速化とコンパクト化を達成し、さらに低コスト化を図ることができる。
【００１１】
また、ナット部材を動作軸の他端部に固定し、ダイレクトドライブモータとサーボモータを制御して動作軸の回転位置と軸方向位置を制御する制御手段を設けると、ナット部材を単純に動作軸の他端に固定しているので、ナット部材を自由回転不可にかつ軸方向に移動自在に支持する構成が不要となって簡単かつ安価な構成とすることができる。また、例えばサーボモータの回転時には動作軸が共回りしないようにダイレクトドライブモータを動作制御してその回転位置を所望位置に制御し、またダイレクトドライブモータの回転時には高さ方向に意図しない変位をしないようにサーボモータを回転制御してねじ軸を同期して回転させるなど、ダイレクトドライブモータとサーボモータを相関して制御することで、動作軸の回転位置と動作軸の軸方向位置を適正に制御することができる。
【００１２】
また、ナット部材の他端から延出した延長部端に被検出部材を設け、動作軸の移動端に対応して被検出部材を検出する検出手段を配設すると、動作軸の移動端を検出して強制停止させるようにすることで動作の安全性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ダイレクトドライブモータとサーボモータにて動作軸の回転と軸方向の運動を行わせるので、回転運動と軸方向運動を連続若しくは同期して行わせて動作タクトを短くすることができ、かつ大きな回転トルクを必要としない一方のモータにはサーボモータを用いているので低コストにて構成することができ、さらにダイレクトドライブモータの中空部に動作軸及びナット部材を配設し、ねじ軸の一端側を動作軸の他端部の中空部に挿入しているので、コンパクトに構成することができ、高速化とコンパクト化を安価な構成にて達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の移載装置の一実施形態について、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１において、１は移載装置で、移載する対象物を保持する保持部３を両端に有する移載アーム２を有し、この移載アーム２の中央部に設けられた支持ボス部４に動作軸５の上端部が固定されている。６は、動作軸５を回転駆動するダイレクトドライブモータで、軸心部に中空部７が設けられており、動作軸５の下部はこの中空部７に挿入されている。ダイレクトドライブモータ６の内周側の回転部（ロータ部）の上端に回転盤８が固定され、回転盤８の内周に固定されたスプライン機構としてのボールスプラインスリーブ９が、動作軸５の外周のスプライン形成部に回転不可にかつ軸芯方向に移動自在に係合している。
【００１６】
動作軸５の下端には、ボールねじ送り機構を構成するナット部材１１が動作軸５の下端面にスラストベアリング９１を介して回転フリーの状態で上下に接続され、かつこのナット部材１１がスプラインスリーブ１０にて回転不可にかつ上下移動自在に支持されている。このナット部材１１にボールねじ軸から成るねじ軸１２の中間部が螺合され、かつねじ軸１２の上端部は、動作軸５の下端部に形成された中空部１３に挿入されている。ねじ軸１２はその下端近傍部が軸受１４にて回転自在に支持されており、かつその下端は芯ずれを吸収可能な軸継手１６を介してＡＣサボモータ１５に結合されている。
【００１７】
図１において、１７はダイレクトドライブモータ５の外周側の固定部を支持する支持ブラケット、１８はスプラインスリーブ１０及び軸受１４を装着したベース板、１９はベース板１８及びＡＣサボモータ１５を装着し、移載装置１の全体を支持するフレームである。
【００１８】
次に、以上の構成の移載装置１による移載動作について、図１〜図３を参照して説明する。まず、図３に実線で示すように、移載すべき対象物２０の第１の受渡部２１ａ、２１ｂに移載アーム３の両端の保持部３を対向位置させた状態で、図１に実線で示すように移載アーム２を下降させて、それぞれの保持部３にて対象物２０を保持する。次に、ＡＣサーボモータ１５にてねじ軸１２を回転させ、ナット部材１１を上昇移動させ、動作軸５を介して移載アーム２を矢印ａの如く、図１に仮想線で示し、図２に示すように、所定高さ位置まで上昇させる。次に、ダイレクトドライブモータ６にて回転盤８及びボールスプライン９を介して動作軸５及び移載アーム２を矢印ｂの如く９０°回転させ、移載アーム２の先端部の保持部３を第２の受渡部２２ａ、２２ｂの上方に位置決めする。次に、ＡＣサーボモータ１５にてねじ軸１２を逆回転させ、ナット部材１１を下降移動させ、動作軸５を介して移載アーム２を矢印ｃの如く再び図１に実線で示で示すように、所定高さ位置まで下降させ、対象物２０を第２の受渡部２２ａ、２２ｂに受け渡す。
【００１９】
対象物２０を第２の受渡部２２ａ、２２ｂに受け渡すと、ＡＣサーボモータ１５にてねじ軸１２を回転させ、ナット部材１１を上昇移動させ、動作軸５を介して移載アーム２を矢印ｄの如く、所定高さ位置まで上昇させる。次に、ダイレクトドライブモータ６にて回転盤８及びボールスプライン９を介して動作軸５及び移載アーム２を矢印ｅの如く９０°逆回転させ、移載アーム２の先端部の保持部３を第１の受渡部２１ａ、２１ｂの上方に位置決めする。その後、対象物２０を再度移載する際に、ＡＣサーボモータ１５にてねじ軸１２を逆回転させ、ナット部材１１を下降移動させ、動作軸５を介して移載アーム２を矢印ｆの如く再び図１に実線で示で示すように、所定高さ位置まで下降させて、それぞれの保持部３にて対象物２０を保持する。以上の動作を繰り返すことにより、対象物２０を第１の受渡部２１ａ、２１ｂから第２の受渡部２２ａ、２２ｂにそれぞれ順次移載することができる。なお、ＡＣサーボモータ１５とダイレクトドライブモータ６とを同期運転し、移載アーム２の上下動と回転軸とを並行して行なわせることもできる。
【００２０】
以上の実施形態によれば、ダイレクトドライブモータ６にてボールスプライン９を介して動作軸５の回転運動を行い、ＡＣサーボモータ１５にてねじ軸１２を回転させ、ナット部材１１を介して動作軸５を軸方向に運動させるようにし、回転運動と軸方向運動を共にモータにて駆動するようにしているので、両運動を連続若しくは同期して行わせることで所望の動作プロファイルを実現して動作タクトを短くすることができ、移載の高速化を達成して生産性を向上することができる。
【００２１】
しかも、回転トルクの必要な移載アーム２の回転運動はダイレクトドライブモータ６にて行うが、大きな回転トルクを必要としないねじ軸１２の回転は安価なＡＣサーボモータ１５にて行うようにしているので、従来例のように共にダイレクトドライブモータにて運動させるようにしたものに比して安価に構成することができる。さらに、ダイレクトドライブモータ６の中空部７に動作軸５及びナット部材１１を配設し、ねじ軸１２の一端側を動作軸５の他端部の中空部１３に挿入しているので、軸方向にコンパクトに構成することができる。
【００２２】
次に、本発明の移載装置の他の実施形態について、図４を参照して説明する。なお、上記実施形態の構成要素と同一の構成要素は同一の参照符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
【００２３】
上記実施形態では、スプラインスリーブ１０にてナット部材１１を回転不可にかつ軸方向に移動自在に支持したが、本実施形態では、ナット部材１１を動作軸５の下端部に固定している。すなわち、ナット部材１１の上端部に動作軸５の下端部外周に外嵌するとともに締結固定可能な締結固定部２３を設けている。そして、ダイレクトドライブモータ６とＡＣサーボモータ１５を相関して制御して動作軸５の回転位置と軸方向位置を制御する制御手段２４を設けている。
【００２４】
また、ナット部材１１の他端から延出した延長部２５の端に鉄などの強磁性体から成る被検出部材２６を取付け、その側部に動作軸５の上下の移動端に対応して被検出部材２６を検出するリードスイッチなどの検出手段２７ａ、２７ｂを配設している。
【００２５】
図４において、２８は回転盤８の周囲に配設された支持フレーム、３０はダイレクトドライブモータ６の周囲に配設された複数の支持ロッド２９を介して支持フレーム２８に連結されたベース板、３１はベース板３０上でダイレクトドライブモータ６の外周の固定部を支持する支持板、３３は支持板３１の内周部から垂下された複数の連結ロッド３２を介して連結され、ＡＣサーボモータ１５を取付ブラケット３４を介して支持する支持プレートであり、この支持プレート３３にねじ軸１２の下端近傍を回転自在に支持する軸受１４が装着されている。３５は動作軸５の上端部の周囲を取り囲むカバーである。
【００２６】
本実施形態の構成によれば、ナット部材１１を締結固定部２３にて単純に動作軸５の下端部に固定しているので、上記実施形態のようにナット部材１１を回転不可にかつ軸方向に移動自在に支持するスプラインスリーブ１０などが不要となって簡単かつ安価な構成とすることができ、かつダイレクトドライブモータ６とサーボモータ１５を相関して制御することで、動作軸５の回転位置と動作軸５の軸方向位置を相互に影響し合うことなく、適正に制御することができる。
【００２７】
また、ナット部材１１の下端から延出した延長部２５の下端に設けた被検出部材２６を検出手段２７ａ、２７ｂにて検出して動作軸５の移動端を検出できるようにしているので、動作軸５が移動端に達したときに強制停止させるようにすることで、動作の安全性を確保することができる。
【００２８】
以上の実施形態の説明では、ねじ軸１２とＡＣサーボモータ１５を軸継手１６を介して結合した構成を示したが、ＡＣサーボモータ１５の出力軸がねじ軸１２にて構成されたものを用いても良いことは言うまでもなく、そうすると軸継手１６や軸受１４を省略できるので、一層安価に構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の移載装置は、ダイレクトドライブモータとサーボモータにて動作軸の回転と軸方向の運動を行わせるようにしたので、回転運動と軸方向運動を連続若しくは同期して行わせて動作タクトを短くし、移載の高速化を図ることができ、かつ大きな回転トルクを必要としない一方のモータにはサーボモータを用いているので低コストにて構成することができ、さらにコンパクトに構成することができるので、電子部品の生産ラインにおける基板や半導体ウエハの移載装置やその他各種物品の製造ラインなどにおける移載装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態の移載装置の縦断正面図である。
【図２】同実施形態の移載装置の動作状態の縦断正面図である。
【図３】同実施形態の移載装置の動作状態の縦断正面図である。
【図４】本発明の他の実施形態の移載装置の要部平面図である。
【図５】従来例の移載装置の縦断正面図である。
【図６】他の従来例の移載装置の縦断正面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  移載装置
２  移載アーム
３  保持部
５  動作軸
６  ダイレクトドライブモータ
７  中空部
８  回転盤
９  ボールスプライン（スプライン機構）
１１  ナット部材
１２  ねじ軸
１３  中空部
１５  ＡＣサーボモータ
２３  締結固定部
２４  制御手段
２５  延長部
２６  被検出部材
２７ａ、２７ｂ  検出手段
【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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