專利名稱：多關(guān)節(jié)機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在盒子中裝載/卸載工件時使用的多關(guān)節(jié)機器人，尤其涉 及可通過直線插補來進(jìn)行穩(wěn)定動作的多關(guān)節(jié)機器人。
背景技術(shù)：
在盒子中裝載/卸載半導(dǎo)體晶片等大型工件時使用的是多關(guān)節(jié)機器人，多 關(guān)節(jié)機器人使多個機臂可相互旋轉(zhuǎn)連接，并通過傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)力來進(jìn) 行伸縮等動作。例如有專利文獻(xiàn)1所記載的SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)型機器人。這種機器人通過第一機臂及第二機臂在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動 來實現(xiàn)機臂體(第一機臂及第二機臂)的屈伸，并通過使可旋轉(zhuǎn)地被保持在第 二機臂前端的機械手部相對盒子前進(jìn)/后退來進(jìn)行工件的裝載/卸載。若采用專利文獻(xiàn)1所記載的SCARA型機器人，則與使用圓柱坐標(biāo)型機器人 時不同，具有無需走行軸(使設(shè)有多個機臂的基座在水平方向上走行的導(dǎo)軌等) 的設(shè)置空間的優(yōu)點。專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2003-170384號公報專利文獻(xiàn)2:日本專利特開平11-138474號公報發(fā)明的公開發(fā)明所要解決的技術(shù)問題然而，在上述現(xiàn)有的SCARA型機器人中，在利用直線插補來控制第一 機臂和第二機臂時(即進(jìn)行使機臂上的一點直線移動的控制時)，第二機 臂的角速度可能會因兩個機臂重疊而急劇變化，從而導(dǎo)致半導(dǎo)體晶片的搬 運不穩(wěn)定。更具體的情況用圖9進(jìn)行說明。
圖9是用于說明在現(xiàn)有的SCARA型機器人中利用直線插補來控制第一 機臂101和第二機臂102的情況的說明圖。在圖9 (a)中，現(xiàn)有的SCARA 型機器人100包括基端部104設(shè)在基座(未圖示)上的第一機臂101、與 第一機臂101的前端部相連的第二機臂102、以及與第二機臂102的前端部 相連的機械手部103。機械手部103支撐著工件(搬運對象物)200。現(xiàn)考慮為使工件200在a方向(X-Y坐標(biāo)系的X軸方向)上移動而利 用直線插補來控制第一機臂101和第二機臂102的場合(即進(jìn)行使第二機 臂102的前端部X在a方向上直線移動的控制的場合)。若以基端部104 為中心使第一機臂101順時針轉(zhuǎn)動并以第一機臂101的前端部為中心使第 二機臂102逆時針轉(zhuǎn)動，則工件200在a方向上直線移動。在此，若第一機臂101的有效長度定為Ll。,，第二機臂102的有效長 度定為U。2 (參照圖9 (a))，則第一機臂101與第二機臂102構(gòu)成的角 度為0°時的姿勢成為奇異點。此外，在進(jìn)行經(jīng)過該奇異點附近的直線插補 時，即在圖9 (a)所示的L走行的是接近(Ll。cLl。2)值的軌跡時，第一機 臂IOI及第二機臂102進(jìn)行如圖9 (a)到圖9 (b)所示的旋轉(zhuǎn)。此后，如 圖9 (b)、圖9 (c)所示，第二機臂102以第一機臂101的前端部為中心 以順時針的角速度旋轉(zhuǎn)。另一方面，第一機臂101以基端部104為中心從 圖9 (a)到圖9 (c)始終順時針旋轉(zhuǎn)。在圖9中，為了穩(wěn)定地搬運工件200，使工件200在a方向上的搬運 速度一定(在圖9 (a)到圖9 (b)和圖9 (b)到圖9 (c)中使工件200 在a方向上的搬運距離(第二機臂102的前端部X的移動距離)大致相同)。 注意看第一機臂101的旋轉(zhuǎn)角度，在圖9 (a)到圖9 (b)中為大致90° -e 2 ( e ,定為大致0° )，在圖9 (b)到圖9 (c)中為e 2+ e 3。在這些旋轉(zhuǎn)角度中，圖9 (a)到圖9 (b)的大致90° -92明顯要大。即，若要在第 二機臂102的前端部X經(jīng)過奇異點附近時使工件200的a方向的搬運速度 一定，則必須將第一機臂的基端部104作為奇異點，使第一機臂101的角 速度急劇(高速)變化。這可能會導(dǎo)致第一機臂101和第二機臂102振動， 使工件200的搬運不穩(wěn)定。此外，為了使第一機臂101的角速度急劇(高速)變化，需要特別大 的驅(qū)動力(轉(zhuǎn)矩)，但實現(xiàn)其目的需要高價的馬達(dá)，結(jié)果可能會導(dǎo)致制造 成本的上升。就這點而言，若采用專利文獻(xiàn)2中公開的多關(guān)節(jié)機器人，則可在工件 搬運中不產(chǎn)生奇異點。S卩，該多關(guān)節(jié)機器人在相對旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)中心 偏心的位置上形成第一轉(zhuǎn)軸，將旋轉(zhuǎn)工作臺作為第一機臂部，將可旋轉(zhuǎn)地 被保持在第一轉(zhuǎn)軸上的機臂作為第二機臂部，在第二機臂部的前端將第三 機臂部可旋轉(zhuǎn)保持，在第三機臂部的前端將機械手部可旋轉(zhuǎn)保持，并對第 一機臂部、第二機臂部、第三機臂部及機械手部分別進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制，從而 不產(chǎn)生奇異點。但是，該"分別進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制"因控制參數(shù)數(shù)目多而變得 控制復(fù)雜，為了編成其控制程序需要極大的勞力。鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在不使用產(chǎn)生大驅(qū)動力的 高價馬達(dá)的情況下通過簡單的控制就可穩(wěn)定地進(jìn)行工件搬運的多關(guān)節(jié)機器 人。解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為了解決如上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案。 (1)、 一種多關(guān)節(jié)機器人，在盒子中裝載/卸載工件，其特征在于，包括 保持工件的機械手部；將所述機械手部可旋轉(zhuǎn)保持的機臂部；將所述機臂部的基端側(cè)可旋轉(zhuǎn)保持、且以所述機臂部的基端側(cè)的移動軌跡成為與所述裝載/卸載的方向大致正交方向的直線的形態(tài)進(jìn)行動作的連桿機構(gòu)；以及使所述機臂部 與所述連桿機構(gòu)的移動一致地在所述裝載/卸載方向上以直線插補的形態(tài)移動 的驅(qū)動裝置。采用本發(fā)明，由于在多關(guān)節(jié)機器人上設(shè)置有保持工件的機械手部、將該機械手部可旋轉(zhuǎn)保持的機臂部、將該機臂部的基端側(cè)可旋轉(zhuǎn)保持且以所述機臂 部的基端側(cè)的移動軌跡成為與盒子中裝載/卸載工件的方向大致正交方向的直 線的形態(tài)進(jìn)行動作的連桿機構(gòu)、以及使機臂部(或機臂部的前端側(cè))與連桿機 構(gòu)的移動一致地在盒子中裝載/卸載工件的方向上以直線插補的形態(tài)移動的驅(qū) 動裝置(例如馬達(dá))，因此可穩(wěn)定地搬運半導(dǎo)體晶片等工件。即，即使是使機
臂部以直線插補的形態(tài)移動的場合，通過使機臂部的基端側(cè)移動到最佳位置， 也無需機臂部和連桿機構(gòu)的急劇的速度變動(不產(chǎn)生奇異點)。因此，可防止 機臂部和連桿機構(gòu)產(chǎn)生振動，進(jìn)而可穩(wěn)定地搬運工件。此外，由于無需機臂部和連桿機構(gòu)的急劇的速度變動，因此可在不使用產(chǎn) 生大驅(qū)動力的高價馬達(dá)的情況下穩(wěn)定地搬運工件。再者，在專利文獻(xiàn)2所公開 的多關(guān)節(jié)機器人中需要對第一機臂部、第二機臂部、第三機臂部及機械手部分 別進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制，但若采用本發(fā)明，則只要對連桿機構(gòu)、機臂部及機械手部分 別進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制即可，因此可減少控制參數(shù)數(shù)目(其結(jié)果是可減少為了編成控 制程序的勞力)，進(jìn)而可通過簡單的控制來穩(wěn)定地搬運工件。此外，在現(xiàn)有的SCARA型機器人100 (參照圖9)中，若要以一定的搬運 速度來搬運工件200，則需要第一機臂101的急劇的速度變動(參照圖9 (b) 到圖9 (c))，由于在第一機臂IOI以規(guī)定的角速度以上的速度旋轉(zhuǎn)時SCARA 型機器人IOO自身可能會發(fā)生故障，因此實施了防止第一機臂101超速的處理。 但是，若采用本發(fā)明的多關(guān)節(jié)機器人，則還可省去這種特殊處理，因此可對削 減制造成本做出巨大貢獻(xiàn)。(2)、如(1)所述的多關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，在所述連桿機構(gòu)中， 位于所述多關(guān)節(jié)機器人基端側(cè)的基座側(cè)連桿部與位于所述機臂部側(cè)的機臂部 側(cè)連桿部相連，所述基座側(cè)連桿部與所述機臂部側(cè)連桿部的長度大致相同，所 述基座側(cè)連桿部與所述機臂部側(cè)連桿部的旋轉(zhuǎn)角度比為1: 2。采用本發(fā)明，由于所述連桿機構(gòu)是通過將位于多關(guān)節(jié)機器人基端側(cè)的基座 側(cè)連桿部與位于機臂部側(cè)的機臂部側(cè)連桿部連接而成，兩者的長度大致相同 (大致相等)，兩者的旋轉(zhuǎn)角度比為1: 2，因此可始終將機臂部的基端側(cè)合適 地限制在規(guī)定直線上，無需機臂部和連桿機構(gòu)的急劇的速度變動，進(jìn)而可穩(wěn)定 地搬運工件。就這點而言，可通過在現(xiàn)有的圓柱坐標(biāo)系機器人上設(shè)置使基座在水平方向 上走行的走行軸來使上述連接點直線移動。但是，若設(shè)置走行軸，則不僅需要 其設(shè)置空間，還需要設(shè)置可能會成為積塵部的導(dǎo)軌等零件，因此不適合在絕對 無塵室中使用。另一方面，若采用本發(fā)明的多關(guān)節(jié)機器人，則無需設(shè)置可能會
成為積塵部的導(dǎo)軌等零件，因此在絕對無塵室中也可適合使用。(3)、如(1)所述的多關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，在所述連桿機構(gòu)中， 位于所述多關(guān)節(jié)機器人基端側(cè)的基座側(cè)連桿部與位于所述機臂部側(cè)的機臂部 側(cè)連桿部相連，所述基座側(cè)連桿部的長度形成得比所述機臂部側(cè)連桿部的長度 大，且所述連桿機構(gòu)的基座以其中心位置從所述機臂部的基端側(cè)的移動軌跡偏 離的狀態(tài)進(jìn)行配置。采用本發(fā)明，在所述連桿機構(gòu)中，位于機臂部側(cè)的機臂部側(cè)連桿部與長度 大于該機臂部側(cè)連桿部且位于多關(guān)節(jié)機器人基端側(cè)的基座側(cè)連桿部相連，連桿 機構(gòu)的基座以其中心位置從機臂部的基端側(cè)的移動軌跡偏離的狀態(tài)進(jìn)行配置， 因此可穩(wěn)定地搬運工件。艮P，即使是使機臂部以直線插補的形態(tài)移動的場合，通過使機臂部的基端 側(cè)移動到最佳位置，也無需機臂部和連桿機構(gòu)的急劇的速度變動(不產(chǎn)生奇異 點)。因此，可防止機臂部和連桿機構(gòu)產(chǎn)生振動，進(jìn)而可穩(wěn)定地搬運工件。此外，本發(fā)明可同時實現(xiàn)效率的提高和空間的節(jié)省，優(yōu)點突出。詳細(xì)說明 的話，近年來，為了實現(xiàn)工件搬運的高效化，有時會在與盒子中裝載/卸載工 件的方向正交的方向上配置多個盒子。此時，也可簡單地通過加長基座側(cè)連桿 部和機臂部側(cè)連桿部等各部位的長度來應(yīng)對。但是，若只是簡單地加長各部位 的長度，則各部位的旋轉(zhuǎn)范圍變大，結(jié)果會產(chǎn)生無效空間，從而無法滿足近年 來的節(jié)省空間的要求。尤其是多關(guān)節(jié)機器人常被設(shè)置在通常成本較高的絕對無 塵室內(nèi)，實際情況是想盡可能地縮短在盒子中裝載/卸載工件的方向上的占用 距離。因此，在本發(fā)明的多關(guān)節(jié)機器人中，通過使基座側(cè)連桿部的長度大于機 臂部側(cè)連桿部的長度，可對應(yīng)多個并排配置的各盒子來提高效率，并通過將連 桿機構(gòu)的基座以其中心位置從機臂部的基端側(cè)的移動軌跡偏離的狀態(tài)進(jìn)行配 置，可縮短在盒子中裝載/卸載工件的方向上的占用距離，實現(xiàn)節(jié)省空間。此外，通過使基座側(cè)連桿部的長度大于機臂部側(cè)連桿部的長度，例如可更 加迅速地移動到多個并排配置的各盒子中的兩端的盒子。再者，在多關(guān)節(jié)機器 人中，為了穩(wěn)定地搬運工件，要求越靠近前端重量越輕，就這點而言，在本發(fā) 明的多關(guān)節(jié)機器人中，由于機臂部側(cè)連桿部的長度小于基座側(cè)連桿部的長度， 因此有助于工件的穩(wěn)定搬運。此外，由于無需機臂部和連桿機構(gòu)的急劇的速度變動，因此可在不使用產(chǎn) 生大驅(qū)動力的高價馬達(dá)的情況下穩(wěn)定地搬運工件。再者，在專利文獻(xiàn)2所公開 的多關(guān)節(jié)機器人中需要對第一機臂部、第二機臂部、第三機臂部及機械手部分 別進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制，但若采用本發(fā)明，則只要對連桿機構(gòu)、機臂部及機械手部分 別進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制即可，因此可減少軸數(shù)，可廉價地制作。由于控制參數(shù)數(shù)目也 減少，因此可減少為了生成控制程序的勞力，進(jìn)而可通過簡單的控制穩(wěn)定地搬 運工件。此外，在現(xiàn)有的SCARA型機器人100 (參照圖9)中，若要以一定的搬運 速度來搬運工件200，則需要第一機臂101的急劇的速度變動(參照圖9 (b) 到圖9 (c))，由于在第一機臂101以規(guī)定的角速度以上的速度旋轉(zhuǎn)時SCARA 型機器人100自身可能會發(fā)生故障，因此實施了防止第一機臂101超速的處理。 但是，若采用本發(fā)明的多關(guān)節(jié)機器人，則還可省去這種特殊處理，因此可對削 減制造成本做出巨大貢獻(xiàn)。(4)、如(3)所述的多關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，所述連桿機構(gòu)的基座 以其中心位置從所述機臂部的基端側(cè)的移動軌跡向所述盒子側(cè)、或向搬入搬出 所述工件的目標(biāo)位置側(cè)偏離的狀態(tài)進(jìn)行配置。采用本發(fā)明，由于所述連桿機構(gòu)的基座以其中心位置從機臂部的基端側(cè)的 移動軌跡向所述盒子側(cè)、或向搬入搬出所述工件的目標(biāo)位置側(cè)偏離的狀態(tài)進(jìn)行 配置，因此可使在盒子或加工裝置等的搬入搬出所述工件的目標(biāo)位置側(cè)裝載/ 卸載工件的方向的占用距離縮短，同時可穩(wěn)定地搬運工件。此外，可始終將機 臂部的基端側(cè)合適地限制在規(guī)定直線上，無需機臂部和連桿機構(gòu)的急劇的速度 變動，進(jìn)而可穩(wěn)定地搬運工件。就這點而言，通過在現(xiàn)有的圓柱坐標(biāo)系機器人上設(shè)置使基座在水平方向上 走行的走行軸，可使上述連接點直線移動。但是，若設(shè)置走行軸，則不僅需要 其設(shè)置空間，還需要設(shè)置可能會成為積塵部的導(dǎo)軌等零件，因此不適合在絕對 無塵室中使用。另一方面，若采用本發(fā)明的多關(guān)節(jié)機器人，則無需可能會成為 積塵部的導(dǎo)軌等零件，因此在絕對無塵室中也可適合使用。
發(fā)明效果如上所述，采用本發(fā)明，可防止機臂部和連桿機構(gòu)產(chǎn)生振動，進(jìn)而可穩(wěn)定 地搬運工件。此外，可在不使用產(chǎn)生大驅(qū)動力的高價馬達(dá)的情況下穩(wěn)定地搬運 工件。再者，由于無需進(jìn)行防止機臂部和連桿機構(gòu)超速的特殊處理，因此可對 削減制造成本做出巨大貢獻(xiàn)。


圖1是本發(fā)明實施形態(tài)的多關(guān)節(jié)機器人的縱剖視圖。 圖2是圖1所示的多關(guān)節(jié)機器人的橫剖視圖。圖3是用于對本發(fā)明實施形態(tài)的多關(guān)節(jié)機器人的機械動作進(jìn)行說明的說明圖。圖4是用于對本發(fā)明實施形態(tài)的多關(guān)節(jié)機器人的另一機械動作進(jìn)行說明 的說明圖。圖5是用于對本發(fā)明實施形態(tài)的多關(guān)節(jié)機器人的另一機械動作進(jìn)行說明 的說明圖。圖6是本發(fā)明另一實施形態(tài)的多關(guān)節(jié)機器人的剖視圖。 圖7是用于對本發(fā)明另一實施形態(tài)的多關(guān)節(jié)機器人的機械動作進(jìn)行說明 的說明圖。圖8是用于對本發(fā)明另一實施例的多關(guān)節(jié)機器人的連接點的直線性進(jìn)行 說明的說明圖。圖9是用于說明在現(xiàn)有的SCARA型機器人中利用直線插補來控制第一機臂 和第二機臂的情況的說明圖。 (符號說明)1、 71多關(guān)節(jié)機器人2、 72基座3、 73連桿機構(gòu)4、 74基座側(cè)連桿部5、 75機臂部側(cè)連桿部6機臂部 7機械手部8升降筒具體實施方式
下面參照附圖對用于實施本發(fā)明的最佳形態(tài)進(jìn)行說明。 (實施形態(tài)1) [機械結(jié)構(gòu)]圖1是本發(fā)明實施形態(tài)的多關(guān)節(jié)機器人1的縱剖視圖。圖2是圖1所示的 多關(guān)節(jié)機器人1的橫剖視圖。具體而言，圖2 (a)是沿圖1的A-A'線的剖視 圖，圖2 (b)是沿圖1的B-B'線的剖視圖。在圖1及圖2中，多關(guān)節(jié)機器人1包括基座2、連桿機構(gòu)3、機臂部6以 及機械手部7。連桿機構(gòu)3包括可相互旋轉(zhuǎn)連接的相同長度的基座側(cè)連桿部4 和機臂部側(cè)連桿部5?；?包括升降馬達(dá)20;利用升降馬達(dá)20進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、以上下方向為長 度方向的導(dǎo)向軸21;以及被該導(dǎo)向軸21引導(dǎo)、沿上下方向升降的升降筒8?；鶄?cè)連桿部4通過連接軸8b與升降筒8相連，被內(nèi)置在升降筒8中 的連桿機構(gòu)馬達(dá)8a可旋轉(zhuǎn)地保持著?；鶄?cè)連桿部4在升降筒8的升降下 可相對基座2升降。在基座側(cè)連桿部4中內(nèi)置有基座側(cè)滑輪4a、機臂部側(cè)滑輪4b以及皮 帶4c。基座側(cè)滑輪4a與機臂部側(cè)滑輪4b的直徑比為2: 1。機臂部側(cè)滑輪 4b與機臂部側(cè)連桿5利用連接軸4d相連。因此，基座側(cè)滑輪4a與機臂部 側(cè)滑輪4b的旋轉(zhuǎn)角度比、即基座側(cè)連桿部4與機臂部側(cè)連桿部5的旋轉(zhuǎn)角 度比為l: 2，其結(jié)果是，連接機構(gòu)3可將基座側(cè)連桿部4的基座側(cè)滑輪4a 的中心點(固定點Y)和將機臂部側(cè)連桿部5與機臂部6可旋轉(zhuǎn)相連的連接 軸5a的中心點(連接點Z)始終限制在規(guī)定直線上。機臂部6通過連接軸5a與機臂部側(cè)連桿部5的前端相連，被內(nèi)置在機 臂部側(cè)連桿部5中的機臂部馬達(dá)51可旋轉(zhuǎn)地保持著。在圖1中，為便于說
明，將機臂部馬達(dá)51內(nèi)置在機臂部側(cè)連桿部5中，但本發(fā)明并不限定于此，例如，可將機臂部馬達(dá)51內(nèi)置在機臂部6中，也可設(shè)置在其它地方。機械 手部7由平行的兩個上支撐框架7a和下支撐框架7b構(gòu)成，上支撐框架7a 及下支撐框架7b分別通過連接軸6c及連接軸6d與機臂部6的前端相連， 分別被內(nèi)置在機臂部6中的下支撐框架馬達(dá)6a及上支撐框架馬達(dá)6b可旋 轉(zhuǎn)地保持著。驅(qū)動升降馬達(dá)20、連桿機構(gòu)馬達(dá)8a、機臂部馬達(dá)51、下支撐框架馬 達(dá)6a及上支撐框架馬達(dá)6b的控制信號根據(jù)操作者輸入的程序從計算機(未 圖示)適當(dāng)?shù)匕l(fā)送。[機械動作]圖3是用于對本發(fā)明實施形態(tài)的多關(guān)節(jié)機器人1的機械動作進(jìn)行說明的說 明圖。圖3中對將工件(例如圓形的半導(dǎo)體晶片)30從圖中下方的盒子中 取出后載放到圖中上方的盒子中的動作進(jìn)行說明。在圖3 (a)中，在機械手部7的上支撐框架7a的前端載放有工件30。 由于機械手部7的下支撐框架7b在此并不使用，因此處于如圖所示的折彎 狀態(tài)。為了將工件30從圖中下方的盒子中取出，機械手部7的上支撐框架 7a在保持其朝向的同時朝y軸的正向直線移動。更具體說明的話，機臂部 6利用機臂部馬達(dá)51以連接點Z為中心順時針旋轉(zhuǎn)，機械手部7的上支撐 框架7a利用上支撐框架馬達(dá)6b以連接軸6a為中心逆時針旋轉(zhuǎn)。此時，連 接點Z的移動軌跡成為與卸載工件30的方向正交的方向(x軸方向)的直 線。此后，在機械手部7的上支撐框架7a朝圖中的上方移動規(guī)定距離后， 工件30的取出結(jié)束(圖3 (b))。接著，機臂部6與機械手部7的上支撐 框架7a —體地以連接點Z為中心順時針旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度，從而機械手部7的 上支撐框架7a的朝向從向下逆轉(zhuǎn)180°變?yōu)橄蛏?圖3 (c))。在圖3 (b) 及圖3 (c)中，下支撐框架7b與上支撐框架7a重疊，進(jìn)行與上支撐框架 7a相同的動作。
最后，機臂部6利用機臂部馬達(dá)51以連接點Z為中心順時針旋轉(zhuǎn)，機械手部7的上支撐框架7a利用上支撐框架馬達(dá)6b以連接軸6c為中心逆時 針旋轉(zhuǎn)，從而將工件30載放到圖中上方的盒子中(圖3 (d))。在圖3 (d) 中，與圖3(a)—樣，機械手部7的下支撐框架7b處于如圖所示的折彎狀 態(tài)。圖4及圖5是用于對本發(fā)明實施形態(tài)的多關(guān)節(jié)機器人1的另一機械動作進(jìn) 行說明的說明圖。圖4及圖5中對利用多關(guān)節(jié)機器人1將工件(圓形的半導(dǎo)體 晶片)30分別從圖中左下及圖中右下的盒子中取出后分別載放到圖中左上及圖 中右上的盒子中的動作進(jìn)行說明。在圖4 (a)中，在多關(guān)節(jié)機器人1的機械手部7的上支撐框架7a的 前端載放有工件30。下面與用圖3 (b) 圖3 (d)說明過的一樣，機臂部 6利用機臂部馬達(dá)51以連接點Z為中心順時針旋轉(zhuǎn)，機械手部7的上支撐 框架7a利用上支撐框架馬達(dá)6b以連接軸6c為中心逆時針旋轉(zhuǎn)，在工件30 的取出結(jié)束后(圖4 (b))，機臂部6與機械手部7的上支撐框架7a—體 地以連接點Z為中心逆時針旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度，機械手部7的上支撐框架7a的 朝向從向下逆轉(zhuǎn)180°變?yōu)橄蛏?圖4 (c))。最后，機臂部6利用機臂 部馬達(dá)51以連接點Z為中心順時針旋轉(zhuǎn)，機械手部7的上支撐框架7a利 用上支撐框架馬達(dá)6b以連接軸6c為中心逆時針旋轉(zhuǎn)，從而將工件30載放 到圖中左上的盒子中(圖4 (d))。另一方面，在圖5(a)中，在多關(guān)節(jié)機器人1的機械手部7的上支撐 框架7a的前端載放有工件30。下面與用圖3 (b) 圖3 (d)說明過的一 樣，機臂部6利用機臂部馬達(dá)51以連接點Z為中心逆時針旋轉(zhuǎn)，機械手部 7的上支撐框架7a利用上支撐框架馬達(dá)6b以連接軸6c為中心順時針旋轉(zhuǎn)， 在工件30的取出結(jié)束后(圖5 (b))，機臂部6與機械手部7的上支撐框 架7a—體地以連接點Z為中心順時針旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度，機械手部7的上支撐 框架7a的朝向從向下逆轉(zhuǎn)180°變?yōu)橄蛏?圖5 (c))。最后，機臂部6 利用機臂部馬達(dá)51以連接點Z為中心逆時針旋轉(zhuǎn)，機械手部7的上支撐框 架7a利用上支撐框架馬達(dá)6b以連接軸6c為中心順時針旋轉(zhuǎn)，從而將工件
30載放到圖中右上的盒子中(圖5 (d))。上面用圖4及圖5對多關(guān)節(jié)機器人1的另一機械動作進(jìn)行了說明，通 過使連接點Z在X線上移動，例如可將工件30從圖中左下的盒子搬運到圖 中右上的盒子中。更具體而言，在多關(guān)節(jié)機器人1為圖4 (b)的形態(tài)時， 使連接點Z朝X軸的正向直線移動、并使機臂部6以連接點Z為中心旋轉(zhuǎn)、 使機械手部7以連接軸6c為中心旋轉(zhuǎn)即可。其結(jié)果是，圖4 (b)形態(tài)的多 關(guān)節(jié)機器人1變?yōu)閳D5 (c)的形態(tài)。這樣，通過使多關(guān)節(jié)機器人1的形態(tài) 按圖4 (a)—圖4 (b)—圖5 (c)—圖5 (d)的流程變形，可將工件30 從圖中左下的盒子搬運到圖中右下的盒子中。這樣，根據(jù)圖3 圖5可知，即使是利用直線插補來控制機臂部6和 連桿機構(gòu)3 (基座側(cè)連桿部4和機臂部側(cè)連桿部5)的場合，通過使機臂部 6的連接點Z移動到最佳位置，也無需機臂部6和連桿機構(gòu)3的急劇的速度 變動(不產(chǎn)生奇異點)。即，在圖4 (a)到圖4 (b)的直線插補、圖4 (c) 到圖4 (d)的直線插補、圖5 (a)到圖5 (d)的直線插補、圖5 (c)到 圖5 (d)的直線插補、圖3 (a)到圖3 (b)的直線插補、圖3 (c)到圖3 (d)的直線插補中，不會產(chǎn)生現(xiàn)有的多關(guān)節(jié)機器人具有的奇異點。因此， 可防止機臂部6和連桿機構(gòu)3產(chǎn)生振動，進(jìn)而可穩(wěn)定地搬運工件30。此外，根據(jù)圖3 圖5，通過對基座側(cè)連桿部4、機臂部6、機械手部 7分別進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制(換言之，通過不對連桿機構(gòu)3中的機臂部側(cè)連桿機構(gòu) 5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制)，可用簡單的控制穩(wěn)定地搬運工件。 (實施形態(tài)2)下面參照附圖對本發(fā)明的另一實施形態(tài)進(jìn)行說明。在本實施形態(tài)中， 對與上述實施形態(tài)相同的構(gòu)成標(biāo)記相同的符號。 [機械結(jié)構(gòu)]圖6是本發(fā)明另一實施形態(tài)的多關(guān)節(jié)機器人71的剖視圖。具體而言，圖 6 (a)是多關(guān)節(jié)機器人71的俯視剖視圖，圖6 (b)是多關(guān)節(jié)機器人71的縱剖 視圖。在圖6 (a)及圖6 (b)中，多關(guān)節(jié)機器人71包括基座2、連桿機構(gòu)73、機臂部6以及機械手部7。連桿機構(gòu)73包括可相互旋轉(zhuǎn)連接的基座側(cè) 連桿部74和機臂部側(cè)連桿部75。基座2具有在升降馬達(dá)(未圖示)的旋轉(zhuǎn)下沿上下方向升降的升降筒 8。升降筒8在將圖中的上下方向作為長度方向的導(dǎo)向軸(未圖示)的引導(dǎo) 下進(jìn)行升降。基座側(cè)連桿部74通過連接軸8b與升降筒8相連，被內(nèi)置在升降筒8 中的連桿機構(gòu)馬達(dá)8a可旋轉(zhuǎn)地保持著?；鶄?cè)連桿部74在升降筒8的升 降下可相對基座2升降。在基座側(cè)連桿部74中內(nèi)置有基座側(cè)滑輪74a、機臂部側(cè)滑輪74b以及 皮帶74c。機臂部側(cè)滑輪74b與機臂部側(cè)連桿部75利用連接軸74d相連。 因此，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)基座側(cè)滑輪74a與機臂部側(cè)滑輪74b的旋轉(zhuǎn)角度比、 即基座側(cè)連桿部74與機臂部側(cè)連桿部75的旋轉(zhuǎn)角度比，連桿機構(gòu)73可將 機臂部側(cè)連桿部75與機臂部6可旋轉(zhuǎn)相連的連接軸75a的中心點(連接點 Z)的移動軌跡限制在規(guī)定直線上。機臂部6通過連接軸75a與機臂部側(cè)連桿部75的前端相連，被內(nèi)置在 機臂部側(cè)連桿部75中的機臂部馬達(dá)751可旋轉(zhuǎn)地保持著。在圖6中，為便 于說明，將機臂部馬達(dá)751內(nèi)置在機臂部側(cè)連桿部75中，但本發(fā)明并不限 定于此，例如可將機臂部馬達(dá)751內(nèi)置在機臂部6中，也可設(shè)置在其它任 何地方。機械手部7由平行的兩個上支撐框架7a和下支撐框架7b構(gòu)成，上支 撐框架7a及下支撐框架7b分別通過連接軸6c及連接軸6d與機臂部6的 前端相連，分別被內(nèi)置在機臂部6中的下支撐框架馬達(dá)6a及上支撐框架馬 達(dá)6b可旋轉(zhuǎn)地保持著。驅(qū)動未圖示的升降馬達(dá)、連桿機構(gòu)馬達(dá)8a、機臂部馬達(dá)751、下支撐 框架馬達(dá)6a及上支撐框架馬達(dá)6b的控制信號根據(jù)操作者輸入的程序從計 算機(未圖示)適當(dāng)?shù)匕l(fā)送。[機械動作]圖7是用于對本發(fā)明另一實施形態(tài)的多關(guān)節(jié)機器人71的機械動作進(jìn)行說
明的說明圖。圖7中對將工件(例如圓形的半導(dǎo)體晶片)30從盒子40a中 取出后載放到圖中右方的隔開3P距離的盒子40d中的動作進(jìn)行說明。圖7 中表示的是將工件30從盒子40a中取出的情況(圖中左側(cè)的多關(guān)節(jié)機器人 71)和將工件30載放到盒子40d中前的情況(圖中右側(cè)的多關(guān)節(jié)機器人 71，)。在此，盒子40a 40d為搬入搬出工件30的目標(biāo)位置，只要能定 義這種搬入搬出位置，除了盒子外，也可以是加工裝置等。在圖7中，基座側(cè)連桿部74的長度定為Ll，機臂部側(cè)連桿部75的長 度定為L2，機臂部6的長度定為L3，四個盒子40a 40d的間隔分別定為P。 基座側(cè)連桿部74的機臂側(cè)(參照圖6)的半徑定為Ri。此外，在多關(guān)節(jié)機 器人71中，作為可相對盒子40a 40d進(jìn)行裝載/卸載的區(qū)域，最大是將大 致2X (Ll+L2)作為實用區(qū)域。圖7中，在圖中左側(cè)的多關(guān)節(jié)機器人71的上支撐框架7a的前端載放 有工件30。由于機械手部7的下支撐框架7b在此并不使用，因此處于圖示 的折彎狀態(tài)。為了將工件30從盒子40a中取出，機械手部7的上支撐框架7a在保 持其朝向的同時朝y軸的正向直線移動。更具體說明的話，機臂部6利用 機臂部馬達(dá)751 (參照圖6)以連接點Z為中心右轉(zhuǎn)(順時針旋轉(zhuǎn))，機械 手部7的上支撐框架7a利用上支撐框架馬達(dá)6b以連接軸6c為中心左轉(zhuǎn)(逆 時針旋轉(zhuǎn))。此時，連接點Z的移動軌跡成為與卸載工件30的方向正交的 方向(x軸的正向)的直線。在機械手部7的上支撐框架7a朝y軸的正向 移動規(guī)定距離后，工件30從盒子40a中取出結(jié)束。下面考慮將該工件30裝載到盒子40d中。首先使連接點Z朝x軸的正 向直線移動。此時，使機臂部6以連接點Z為中心旋轉(zhuǎn)，使機械手部7以 連接軸6c為中心旋轉(zhuǎn)，同時使連接點Z直線移動。其結(jié)果是，可將上支撐 框架7a移動至盒子40d跟前(參照圖中右側(cè)的多關(guān)節(jié)機器人71')。在圖 中右側(cè)的多關(guān)節(jié)機器人71'中，下支撐框架7b與上支撐框架7a重疊。此后，在機臂部6中，機臂部6利用機臂部馬達(dá)751以連接點Z為中 心順時針旋轉(zhuǎn)，機械手部7的上支撐框架7a利用上支撐框架馬達(dá)6b以連 接軸6c為中心逆時針旋轉(zhuǎn)，從而使機械手部7的上支撐框架7a進(jìn)入盒子 40d內(nèi)。此時，連接點Z的移動軌跡成為與裝載工件30的方向正交的方向 (x軸的負(fù)向)的直線。在機械手部7的上支撐框架7a朝y軸的負(fù)向移動 了規(guī)定距離后，工件30被載放到盒子40d中。這樣，根據(jù)圖7可知，即使是利用直線插補來控制機臂部6和連桿機 構(gòu)73 (基座側(cè)連桿部74和機臂部側(cè)連桿部75)的場合，通過使機臂部6 的連接點Z移動到最佳位置，也無需機臂部6和連桿機構(gòu)73的急劇的速度 變動(不產(chǎn)生奇異點)。在將工件30從盒子40a中取出時的直線插補、將 工件30載放到盒子40d中時的直線插補中，不會產(chǎn)生現(xiàn)有的多關(guān)節(jié)機器人 具有的奇異點。因此，可防止機臂部6和連桿機構(gòu)73產(chǎn)生振動，進(jìn)而可穩(wěn) 定地搬運工件30。如圖7所示，使基座側(cè)連桿部74的長度Ll大于機臂部側(cè)連桿部75的 長度L2，并將連桿機構(gòu)73的基座2配置成如下狀態(tài)其中心位置從機臂部 的基端側(cè)(連接點Z)的移動軌跡向?qū)?載放在盒子40a 40d中的)工件 30側(cè)工件、即盒子40a 40d或加工裝置等的工件30搬入搬出的目標(biāo)位置 側(cè)偏離了A距離。因此，例如在本實施形態(tài)中，可通過使多關(guān)節(jié)機器人71 對應(yīng)四個并排的四連盒來實現(xiàn)效率的提高，并可通過縮短在盒子40a 40d 中裝載/卸載工件30的方向(y軸方向)的占用距離來實現(xiàn)節(jié)省空間。連桿 機構(gòu)73的基座2的中心位置向盒子或加工裝置等的工件30搬入搬出的目 標(biāo)位置側(cè)偏離的距離A可通過配置多關(guān)節(jié)機器人71的工序而設(shè)定在使空間 變得最佳的位置。例如，在圖7中，在與盒子40a 40d對置的圖中的上側(cè) 排列配置有加工裝置或其它盒子的場合，也可將A朝著箭頭Y的方向偏離。 即，在盒子40a 40d及上側(cè)的加工裝置或其它盒子之間搬運工件30的場 合，連桿機構(gòu)73的基座72的中心位置無論向圖中的上方還是下方偏離均 可獲得同樣的節(jié)省空間效果。此外，根據(jù)需要，A也可以為零。由于L1〉L2，因此可從盒子40a迅速地移動至盒子40d，可提高時間效 率，且機臂部側(cè)連桿部75的重量小于基座側(cè)連桿部74，因此可防止振動， 可實現(xiàn)工件搬運的穩(wěn)定化。 根據(jù)圖7，通過對基座側(cè)連桿部74、機臂部6、機械手部7分別進(jìn)行 旋轉(zhuǎn)控制(換言之，通過不對連桿機構(gòu)73中的機臂部側(cè)連桿機構(gòu)75進(jìn)行 旋轉(zhuǎn)控制)，可用簡單的控制穩(wěn)定地搬運工件。在本實施形態(tài)中表示的是 四個并排的四連盒，但并不限定于此，可以是四個以上，也可以是三個以 下。[實施例]圖8是用于對本發(fā)明另一實施例的多關(guān)節(jié)機器人71的連接點Z的直線性 進(jìn)行說明的說明圖。具體而言，圖8 (a)是多關(guān)節(jié)機器人71的俯視圖，圖8 (b)表示的是使連接點Z向x軸正向移動后的y軸方向的誤差。在圖8 (a)中，所述實用區(qū)域2X (Ll + L2)為大致士670mm。因此，若該實用區(qū)域內(nèi)的誤差足夠小，多關(guān)節(jié)機器人71就可實用。根據(jù)圖8 (b)，在X坐標(biāo)為100mm以下的場合幾乎不產(chǎn)生誤差，但在 X坐標(biāo)大于100mra時會產(chǎn)生一定誤差。但是，在實用區(qū)域大致-670 670mm 時，該誤差最大為大致3mm左右，這從實用觀點出發(fā)可以忽略。因此，可 以說多關(guān)節(jié)機器人71具有實用性。此外，上述大致-670 670mm為一例， 可根據(jù)實用的盒子配置和在盒子中裝載/卸載工件的方向的空間進(jìn)行變更。 工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的多關(guān)節(jié)機器人作為可在不使用產(chǎn)生大驅(qū)動力的高價馬達(dá)的情 況下通過簡單的控制來穩(wěn)定地搬運半導(dǎo)體晶片等工件的機器人是有用的。此外，本發(fā)明的多關(guān)節(jié)機器人作為可穩(wěn)定地搬運半導(dǎo)體晶片等工件并 可實現(xiàn)設(shè)置場所的節(jié)省空間的機器人是有用的。
權(quán)利要求
1.一種多關(guān)節(jié)機器人，在盒子中裝載/卸載工件，其特征在于，包括保持工件的機械手部；將所述機械手部可旋轉(zhuǎn)保持的機臂部；將所述機臂部的基端側(cè)可旋轉(zhuǎn)保持、且以所述機臂部的基端側(cè)的移動軌跡成為與所述裝載/卸載的方向大致正交方向的直線的形態(tài)進(jìn)行動作的連桿機構(gòu)；以及使所述機臂部與所述連桿機構(gòu)的移動一致地在所述裝載/卸載方向上以直線插補的形態(tài)移動的驅(qū)動裝置。
2. 如權(quán)利要求l所述的多關(guān)節(jié)機器人，其特征在于， 在所述連桿機構(gòu)中，位于所述多關(guān)節(jié)機器人基端側(cè)的基座側(cè)連桿部與位于所述機臂部側(cè)的機臂部側(cè)連桿部相連，所述基座側(cè)連桿部與所述機臂部側(cè)連桿部的長度大致相同， 所述基座側(cè)連桿部與所述機臂部側(cè)連桿部的旋轉(zhuǎn)角度比為1: 2。
3. 如權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)機器人，其特征在于， 在所述連桿機構(gòu)中，位于所述多關(guān)節(jié)機器人基端側(cè)的基座側(cè)連桿部與位于所述機臂部側(cè)的機臂部側(cè)連桿部相連，所述基座側(cè)連桿部的長度形成得比所述機臂部側(cè)連桿部的長度大，且所述 連桿機構(gòu)的基座以其中心位置從所述機臂部的基端側(cè)的移動軌跡偏離的狀態(tài) 進(jìn)行配置。
4. 如權(quán)利要求3所述的多關(guān)節(jié)機器人，其特征在于，所述連桿機構(gòu)的基 座以其中心位置從所述機臂部的基端側(cè)的移動軌跡向所述盒子側(cè)、或向搬入搬 出所述工件的目標(biāo)位置側(cè)偏離的狀態(tài)進(jìn)行配置。
全文摘要
一種多關(guān)節(jié)機器人(1)，在盒子中裝載/卸載工件(30)，其特征在于，包括保持工件(30)的機械手部(7)；將機械手部(7)可旋轉(zhuǎn)保持的機臂部(6)；將機臂部(6)的基端側(cè)可旋轉(zhuǎn)保持、且以機臂部(6)的基端側(cè)的移動軌跡成為與裝載/卸載工件(30)的方向大致正交方向的直線的形態(tài)進(jìn)行動作的連桿機構(gòu)(3)；以及使機臂部(6)的前端側(cè)與連桿機構(gòu)(3)的移動一致地在裝載/卸載工件(30)的方向上以直線插補的形態(tài)移動的驅(qū)動裝置。
文檔編號H01L21/67GK101156239SQ200680011480
公開日2008年4月2日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月11日
發(fā)明者北原康行, 改野重幸 申請人:日本電產(chǎn)三協(xié)株式會社