专利名称：搬送机械手的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来搬送物品的搬送机械手，尤其适于如用于太阳电池板的大型玻璃基板那样的较重的基板的搬送。
背景技术：
为了对于如化学蒸镀装置(CVD (Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)装置)那样的基板处理装置，搬入应处理的基板并搬出处理结束的基板，而使用各种搬送机械手。作为被处理的基板的一例，存在太阳电池板中使用的方形的玻璃基板，其大小为一边超过2m，为大型的重物。在水平状态下将如上文所述的大型的玻璃基板收容在支架(rack)上的情况下，因重力而使其中央部向下方弯曲。因此，为了将多块玻璃基板收容于支架上，必需在上下方向上确保充分的间隔，以防止玻璃基板彼此的接触。其结果，支架整体的高度变高，为了与该高度对应，在搬送机械手中，也必需对于用来保持基板的基板保持部件的升降动作而确保其在高度方向上的充分的移动距离。以往，为了在基板保持部件的升降动作中确保充分的移动距离，已知有设有用来升降驱动基板保持部件的升降驱动器件的搬送机械手。作为如上文所述的升降驱动器件，已知有使安装着机械臂的基端部的旋转主轴升降的类型(专利文献I)。而且，已知有包含沿上下方向延伸的柱状部件及可沿着该柱状部件升降的升降部件、且在升降部件上安装着基板保持部件的类型(专利文献2、3)。
背景技术：
文献专利文献专利文献1:日本专利特开平5-277970号公报专利文献2:日本专利特开2001-274218号公报专利文献3:W02008/007516A
发明内容
[发明所要解决的问题]然而，所述的以往的搬送机械手的构成是使包含第I连杆部件、第2连杆部件及基板保持部件的机械臂(水平多关节臂)的整体升降，因此，存在为了升降驱动机械臂而需要较大的驱动力的问题(专利文献1、2、3)。尤其，为了搬送如大型玻璃基板那样的重物，必需利用具有充分的刚性的部件来构成机械臂，因此，臂重量必然变大，升降驱动器件中所需的升降驱动力越发变大。而且，在以往的技术中，使用来使机械臂的升降驱动器件在水平面内移动的机构独立于包含第I连杆部件、第2连杆部件及基板保持部件的连杆机构而设置(引用文献2、3)。
因此，存在如下问题:为了构成搬送机械手而需要的部件的件数增加，搬送机械手的构造复杂化，而且，搬送机械手的占有面积(空间)增大。本发明是鉴于所述情况而完成，其目的在于提供一种可降低升降驱动器件中所需的升降驱动力的搬送机械手。而且，本发明的目的在于提供一种能够一方面极力抑制机械手构造的复杂化一方面实现用来使搬送机械手的升降驱动器件在水平面内移动的机构的搬送机械手。[解决问题的技术手段]为了解决所述课题，本发明的搬送机械手的特征在于其包含:第I连杆部件，可绕着第I轴线旋转地构成；第2连杆部件，可绕着位于与所述第I轴线相距指定距离的位置上的第2轴线旋转地构成；保持部件，可绕着位于与所述第2轴线相距指定距离的位置上的第3轴线旋转且可保持物品地构成；及升降驱动器件，用来至少升降驱动所述保持部件；且，所述第I连杆部件、所述第2连杆部件及所述保持部件按照该顺序连结而构成吊臂连杆机构，所述升降驱动器件配置在所述第I连杆部件与所述保持部件之间而构成所述吊臂连杆机构的一部分。而且，优选的是所述升降驱动器件被用于所述第2连杆部件与所述保持部件的连结。而且，优选的是所述升降驱动器件包含固定地设置在所述第2连杆部件上的柱状部件、及相对所述柱状部件可升降地设置的升降部件，所述保持部件可绕着所述第3轴线旋转地设置在所述升降部件上。而且，优选的是所述升降驱动器件包含:柱状部件，可绕着所述第3轴线旋转地设置在所述第2连杆部件上；及升降部件，相对所述柱状部件可升降地设置；且，所述保持部件固定地设置在所述升降部件上。而且，优选的是所述升降驱动器件被用于所述第I连杆部件与所述第2连杆部件的连结。而且，优选的是所述升降驱动器件包含固定地设置在所述第I连杆上的柱状部件、及相对所述柱状部件可升降地设置的升降部件，所述第2连杆部件可绕着所述第2轴线旋转地设置在所述升降部件上，所述保持部件可绕着所述第3轴线旋转地设置在所述第2连杆部件上。而且，优选的是所述升降驱动器件包含:柱状部件，可绕着所述第2轴线旋转地设置在所述第I连杆部件上；及升降部件，相对所述柱状部件可升降地设置；且，所述第2连杆部件固定地设置在所述升降部件上。而且，优选的是所述第I轴线与所述第2轴线的所述指定距离和所述第2轴线与所述第3轴线的所述指定距离相等。而且，优选的是以包含在动作范围控制下的最后退位置保持着物品的所述保持部件、由所述保持部件保持的所述物品、所述第I连杆部件、所述第2连杆部件、所述升降驱动器件的区域配置在以从所述第I轴线至所述物品或所述保持部件的最远点为止的距离为半径而绕着所述第I轴线旋转I周时的旋转区域内的方式，选择所述保持部件、所述第I连杆部件、所述第2连杆部件、所述升降驱动器件的各尺寸、所述升降驱动器件的方向。[发明的效果]
根据本发明的搬送机械手，第I连杆部件、第2连杆部件及保持部件按照该顺序连结而构成吊臂连杆机构，且升降驱动器件配置在第I连杆部件与保持部件之间而构成吊臂连杆机构的一部分，因此，至少可将第I连杆部件从升降驱动器件的升降对象中排除，因此，可降低升降驱动器件中所需的升降驱动力。而且，可通过构成机械臂的第I连杆部件及/或第2连杆部件的旋转动作来实施升降驱动器件在水平面内的移动，因此，能够一方面极力抑制机械手构造的复杂化一方面实现升降驱动器件的水平移动。
图1是表示本发明的一实施方式的搬送机械手的图，(a)为俯视图，(b)为侧视图。图2是图1所示的搬送机械手的概略构成图。图3是表示图1所示的搬送机械手的内部构造的概略的图。图3A是表示图1所示的搬送机械手的内部构造的其他例的概略的图。图4是用来对图1所示的搬送机械手的动作进行说明的图，(a)表示使基板保持部在动作范围限制控制下为最后退的状态，(C)表示使基板保持部在动作范围限制控制下为最前进的状态，(b)表示(a)的状态与(C)的状态的中间的状态。图4A是用来对图1所示的搬送机械手中的保持着基板的机械臂的自转动作进行说明的图，(a)表示朝向一个支架的方向的状态，(b)表示朝向另一个支架的方向的状态。图5是表示本发明的其他实施方式的搬送机械手的图，(a)为俯视图，(b)为侧视图。图6是图5所示的搬送机械手的概略构成图。图7是表示图5所示的搬送机械手的内部构造的概略的图。图8是用来对图5所示的搬送机械手的动作进行说明的图，(a)表示使基板保持部在动作范围限制控制下为最后退的状态，(C)表示使基板保持部在动作范围限制控制下为最前进的状态，(b)表示(a)的状态与(C)的状态的中间的状态。图8A是用来对图5所示的搬送机械手中的保持着基板的机械臂的自转动作进行说明的图，(a)表示朝向一个支架的方向的状态，(b)表示朝向另一个支架的方向的状态。图9是表示本发明的又一其他实施方式的搬送机械手的图，(a)为俯视图，(b)为侧视图。图10是图9所示的搬送机械手的概略构成图。图11是表示图9所示的搬送机械手的内部构造的概略的图。图12是用来对图9所示的搬送机械手的动作进行说明的图，(a)表示使基板保持部在动作范围限制控制下为最后退的状态，(C)表示使基板保持部在动作范围限制控制下为最前进的状态，(b)表示(a)的状态与(C)的状态的中间的状态。图12A是用来对图9所示的搬送机械手中的保持着基板的机械臂的自转动作进行说明的图，(a)表示朝向一个支架的方向的状态，(b)表示朝向另一个支架的方向的状态。图13是表示图9所示的实施方式的一变形例的搬送机械手的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的搬送机械手进行说明。另外，以下叙述的搬送机械手适于大型的玻璃基板的搬送，且包含单一的臂。首先，参照图1至图4A对本发明的一实施方式的搬送机械手进行说明。图1所示的实施方式的搬送机械手包含基台1，第I连杆部件2的基端部可绕着第I轴线LI旋转地连结于该基台I。第2连杆部件3的基端部可绕着位于与第I轴线LI相距指定距离Dl的位置上的第2轴线L2旋转地连结于第I连杆部件2的前端部。在第2连杆部件3上设置着升降驱动器件4，该升降驱动器件4包含沿上下方向延伸的柱状部件5、及相对该柱状部件5可升降地设置的升降部件6。升降驱动器件4的柱状部件5是由前表面开放的中空部件形成，其水平剖面形成为长方形。柱状部件5的下端部固定地设置在第2连杆部件3上的相较第2轴线L2靠近前端侧的部分。升降驱动器件4的升降部件6具有沿水平方向延伸的细长的形状，升降部件6本身形成机械臂的水平方向的实质性长度的一部分。如图1(a)所示，升降部件6是以相对于柱状部件5的前表面向倾斜方向突出的方式形成。基板保持部件7的基端部8可绕着第3轴线L3旋转地连结于升降部件6的前端部的下表面。第3轴线L3位于与第2轴线L2相距指定距离D2的位置上，该距离D2与距离Dl相等。多根(本例中为2根)爪部9从基板保持部件7的基端部8起沿水平方向延伸，在爪部9上保持着玻璃制的基板S。在爪部9设置着用来吸附保持基板S的器件(省略图示)O旋转轴线L1、L2、L3相互平行，且沿Z轴方向(铅垂方向)延伸，基板保持部件7在X轴、Y轴及Z轴的方向上具有自由度，被移位驱动。如上文所述，在本实施方式中，升降驱动器件4配置在第2连杆部件3与基板保持部件7之间，构成吊臂连杆机构的一部分。如图1及图2所示，本实施方式的搬送机械手包含机械手控制器件10，利用该机械手控制器件10控制第I连杆驱动器件11、第2连杆驱动器件12、升降驱动器件4、腕轴驱动器件13的驱动。如图3所示，第I旋转轴14固定地设置在第I连杆部件2的基端部的下表面。该第I旋转轴14是经由动力传递机构15而被伺服电机16旋转驱动，由此，第I连杆部件2绕着第I轴线LI旋转。利用动力传递机构15及伺服电机16构成图2所示的第I连杆驱动器件11。第2旋转轴17固定地设置在第2连杆部件3的基端部的下表面，该第2旋转轴17可旋转地插入于形成在中空的第I连杆部件2的前端部上表面的孔内。该第2旋转轴17是经由第I连杆部件2内的动力传递机构18而被伺服电机19旋转驱动，由此，第2连杆部件3绕着第2轴线L2旋转。利用动力传递机构18及伺服电机19构成图2所示的第2连杆驱动器件12。升降驱动器件4固定地设置在第2连杆部件3的前端侧的部分的上表面。升降驱动器件4包含用来使升降部件6升降的驱动机构(线性运动机构)，作为该驱动机构，可采用各种机构。在本实施方式中，在由中空部件形成的柱状部件5的内部的上端及下端设置一对滑轮20、21，在滑轮20、21之间架设皮带22，将升降部件6的基端部固定在该皮带22上。而且，利用伺服电机23旋转驱动滑轮20，由此来使升降部件6与皮带22 —同升降。第3旋转轴(腕轴)24固定地设置在基板保持部件7的基端部的上表面，该第3旋转轴24可旋转地插入于形成在中空的升降部件6的前端部下表面的孔内。该第3旋转轴24是经由升降部件6内的动力传递机构25而被伺服电机26旋转驱动，由此，基板保持部件7绕着第3轴线L3旋转。利用动力传递机构25及伺服电机26构成图2所示的腕轴驱动器件13。对于动力传递机构15、18、25，使用设有减速机的齿轮动力传递机构。伺服电机
16、19、26的动力被传递至减速机的输入侧，其转矩以预先规定的放大比放大，并且其旋转速度以预先规定的减速比减速，从减速机的输出侧输出。通过这样从减速机的输出侧输出的动力，各旋转轴14、17、24各自被旋转驱动。由此，第I连杆部件2、第2连杆部件3及基板保持部件7各自被旋转驱动。另外，作为变形例，也可以利用直接驱动电机来旋转驱动各旋转轴14、17、24。如图3A所示，作为升降驱动器件4中的驱动机构(线性运动机构)的其他例，也可以利用使用了可调整角位移量的旋转电机的滚珠丝杆机构30来实现。该滚珠丝杆机构30包含螺杆31、螺合于该螺杆31的螺合体32、旋转驱动螺杆31的旋转电机33、及将该旋转电机33的动力传递给螺杆31的动力传递机构34，升降部件6的基端部固定在螺合体32。而且，在图3A所示的例中，旋转驱动第I连杆部件2的伺服电机16及动力传递机构15配置在第I连杆部件2的内部，在动力传递机构15与第I旋转轴14之间设置着减速机35。同样地，在图3A所示的例中，旋转驱动第2连杆部件3的伺服电机19及动力传递机构18配置在第2连杆部件3的内部，在动力传递机构18与第2旋转轴17之间设置着减速机36。此外，在第3旋转轴(腕轴)24与动力传递机构25之间也设置着减速机37。机械手控制器件10是从第I连杆驱动器件11、第2连杆驱动器件12、升降驱动器件4及腕轴驱动器件13各自的伺服电机16、19、23、26的编码器中，获取各伺服电机16、19、23,26的角度位置，由此，可对各驱动器件11、12、4、13进行反馈控制。由此，可使基板保持部件7精度良好地对准目标位置。接下来，参照图4对本实施方式的搬送机械手的动作进行说明。从图4(a)所示的使基板保持部件7在动作范围限制控制下(即动作范围软限制下、或通常动作范围内)为最后退的位置起，使第I连杆部件2以第I轴线LI为中心，从上方观察时向顺时针方向旋转。这样一来，与第I连杆部件2的旋转联动地，第2连杆部件3以第2轴线L2为中心，从上方观察时向逆时针方向旋转(图4(b)、(C))。此时，基板保持部件7也以第3轴线L3为中心，从上方观察时向顺时针方向旋转，基板保持部件7的方向维持固定。根据图4(a)、(b)、(C)可知:基板保持部件7的前后动作中，第3轴线L3沿着通过第I轴线LI的共通的直线M而移动。该共通的直线M与基板保持部件7的中心线大致一致，由基板保持部件7保持的基板S的中心沿着共通的直线M而移动。另外，当使由基板保持部件7保持着基板S的机械臂自转时，在图4(a)所示的状态下，如图4A(a)、(b)所示，使第I连杆部件2绕着第I轴线LI旋转。由此，可从配置在不同位置上的多个支架40搬出基板S或向这些支架40搬送基板S。此处，由于基板S为重物，故通过使其重心尽可能地靠近第I轴线LI，可使保持着基板S的机械臂自转时所需的动力降低，并且可使自转时基板S及保持该基板S的机械臂占有的旋转占有面积最小化。所述情况在因呈长条状且具备较高的刚性故而其重量较大的升降驱动器件4中也一样。因此，在本实施方式中，使升降驱动器件4退避到图4(a)所示的位置上，由此基板S的重心靠近第I轴线LI，并且可使升降驱动器件4极力靠近第I轴线LI而使其旋转半径最小化。如图4A所示，在本实施方式中，以包含在动作范围控制下的最后退位置保持着基板S的基板保持部件7、由基板保持部件7保持的基板S、第I连杆部件2、第2连杆部件3、升降驱动器件4的区域是配置在以从第I轴线LI至基板S或基板保持部件7的最远点为止的距离为半径而绕着第I轴线LI旋转I周时的旋转区域R内的方式，选择基板保持部件7、第I连杆部件2、第2连杆部件3、升降驱动器件4的各尺寸、升降驱动器件4的方向。根据包含所述构成的本实施方式，由于在第2连杆部件3与基板保持部件7之间配置升降驱动器件4，故由升降驱动器件4升降的部分并不是整个机械臂，仅仅是安装在升降部件6上的基板保持部件7。因此，施加于升降驱动器件4的升降部件6上的负重减少，可降低升降驱动器件4中所需的驱动力。而且，在本实施方式中，作为用来使升降驱动器件4在水平面内移动的器件，利用作为机械臂的一部分的第I连杆部件2及第2连杆部件3，因此，能够一方面极力抑制机械手构造的复杂化一方面实现升降驱动器件4的水平移动。而且，在本实施方式中，由于在第2连杆部件3上的相较第2轴线L2靠近前端侧的部分设置升降驱动器件4，故如图4 (a)所示，在使基板保持部件7在动作范围限制控制下为最后退的状态下，可将升降驱动器件4设置在可恰好避免与基板S及基板保持部件7的干扰的位置上。而且，在本实施方式中，在保持着基板S的机械臂自转时使其重心尽可能地靠近第I轴线LI，并且也使升降驱动器件4的旋转半径最小化，由此可降低自转时所需的动力，并且可使自转时基板S及保持该基板S的机械臂占有的旋转占有面积最小化。尤其，在本实施方式中，升降驱动器件4的柱状部件5具有方形剖面，且以其方形剖面的一边与基板S的一边平行的方式配置升降驱动器件4。因此，如图4(a)所示，可使升降驱动器件4与基板S极力接近，因此，关于升降驱动器件4在第2连杆部件3上的位置，可配置在靠近第2轴线L2的位置上，并且可使基板S极力后退。由此，可进一步使自转时基板S及保持该基板S的机械臂占有的旋转占有面积最小化。而且，由于通过第I连杆部件2的动作与第2连杆部件3的动作的合成动作来使升降驱动器件4移动至后退位置(图4(a))，故合成动作中，升降驱动器件4可一方面缩短其与第I轴线LI的距离一方面移动。因此，与利用I根连杆部件使其呈圆弧状移动的情况相比，可使基板S的方向保持固定，同时可缩短升降驱动器件4的移动距离本身，并且作为重物的升降驱动器件4可一面缩短其与第I轴线LI的距离一面移动，因此，可降低移动所需的驱动力。而且，由于在第2连杆部件3上的相较第2轴线L2靠近前端侧的部分设置升降驱动器件4，故如图4(c)所示，可在使机械臂伸长的状态下，使升降驱动器件4位于共通的直线M上。因此，在使臂伸长的状态下，可防止升降驱动器件4的重量作用于使臂扭转的方向(摇摆方向)上。而且，在升降驱动器件4的柱状部件5的侧面配置升降部件6，且基板保持部件7可沿着柱状部件5的侧面而与升降部件6 —同升降，因此，与以往的搬送机械手中的壁杆(pantagraph type)式升降器件相比,可使基板保持部件7的最低位置更低。接下来，参照图5至图8A对本发明的其他实施方式的搬送机械手进行说明。图5所示的实施方式的搬送机械手包含基台1A，第I连杆部件2A的基端部可绕着第I轴线LI旋转地连结于该基台1A。第2连杆部件3A的基端部可绕着位于与第I轴线LI相距指定距离Dl的位置上的第2轴线L2旋转地连结于第I连杆部件2A的前端部。另外，本实施方式中的第2连杆部件3A较图1所示的实施方式中的第2连杆部件3长,且具有与第I连杆部件2A相同的长度。在第2连杆部件3A的前端部设置着升降驱动器件4A，该升降驱动器件4A包含沿上下方向延伸的柱状部件5A、及可升降地设置在该柱状部件5A上的升降部件6A。在本实施方式中，升降部件6A与基板保持部件7A的基端部8A —体地形成。升降驱动器件4A的柱状部件5A是由前表面开放的中空部件形成，其水平剖面形成为长方形。柱状部件5A的下端部可绕着第3轴线L3旋转地设置在第2连杆部件3A的前端部。第3轴线L3位于与第2轴线L2相距指定距离D2的位置上，该距离D2与距离Dl相等。从基板保持部件7A的基端部8A起，多根(本例中为2根)爪部9A沿水平方向延伸，在爪部9A上保持着玻璃制的基板S。在爪部9A设置着用来吸附保持基板S的器件(省略图示)。旋转轴线L1、L2、L3相互平行，且沿Z轴方向(铅垂方向)延伸，基板保持部件7A在X轴、Y轴及Z轴的方向上具有自由度，被移位驱动。如上文所述，在本实施方式中，升降驱动器件4A配置在第2连杆部件3A与基板保持部件7A之间，构成吊臂连杆机构的一部分。而且，升降驱动器件4A的柱状部件5A可旋转地设置在第2连杆部件3A的前端部，柱状部件5A作为基板保持部件7A的旋转轴而发挥功能。如图5及图6所示，本实施方式的搬送机械手包含机械手控制器件10A，利用该机械手控制器件IOA来控制第I连杆驱动器件11A、第2连杆驱动器件12A、升降驱动器件4A、腕轴驱动器件13A的驱动。如图7所示，第I旋转轴14A固定地设置在第I连杆部件2A的基端部的下表面。该第I旋转轴14A是经由动力传递机构15A被伺服电机16A旋转驱动，由此，第I连杆部件2A绕着第I轴线LI旋转。利用动力传递机构15A及伺服电机16A构成图6所示的第I连杆驱动器件11A。第2旋转轴17A固定地设置在第2连杆部件3A的基端部的下表面，该第2旋转轴17A可旋转地插入于形成在中空的第I连杆部件2A的前端部上表面的孔内。该第2旋转轴17A是经由第I连杆部件2A内的动力传递机构18A而被伺服电机19A旋转驱动，由此，第2连杆部件3A绕着第2轴线L2旋转。利用动力传递机构18A及伺服电机19A构成图6所示的第2连杆驱动器件12A。第3旋转轴(腕轴)24A固定地设置在升降驱动器件4A的柱状部件5A的下端部，该第3旋转轴24A可旋转地插入于形成在中空的第2连杆部件3A的前端部上表面的孔内。该第3旋转轴24A是经由第2连杆部件3A内的动力传递机构25A而被伺服电机26A旋转驱动，由此，升降驱动器件4A绕着第3轴线L3旋转。利用动力传递机构25A及伺服电机26A构成图6所示的腕轴驱动器件13A。升降驱动器件4A包含用来使升降部件6A升降的驱动机构(线性运动机构)，作为该驱动机构，可采用各种机构。在本实施方式中，在由中空部件形成的柱状部件5A的内部的上端及下端设置一对滑轮20A、21A，在滑轮20A、21A之间架设皮带22A，将与基板保持部件7A —体地形成的升降部件6A固定在该皮带22A上。而且，通过利用伺服电机23A旋转驱动滑轮20A，来使升降部件6A及基板保持部件7A与皮带22A —同升降。对于动力传递机构15A、18A、25A,使用设有减速机的齿轮动力传递机构。伺服电机16A、19A、26A的动力被传递至减速机的输入侧，其转矩以预先规定的放大比放大，并且其旋转速度以预先规定的减速比减速，从减速机的输出侧输出。通过如此从减速机的输出侧输出的动力，各旋转轴14A、17A、24A各自被旋转驱动。由此，第I连杆部件2A、第2连杆部件3A及基板保持部件7A各自被旋转驱动。另外，作为变形例，也可以利用直接驱动电机来旋转驱动各旋转轴14A、17A、24A。作为升降驱动器件4A中的驱动机构(线性运动机构)的其他例，也可以利用使用了可调整角位移量的旋转电机的滚珠丝杆机构来实现。该滚珠丝杆机构包含螺杆、螺合于该螺杆的螺合体、及旋转驱动螺杆的旋转电机，升降部件6A固定在螺合体上。机械手控制器件IOA从第I连杆驱动器件11A、第2连杆驱动器件12A、腕轴驱动器件13A及升降驱动器件4A各自的伺服电机16A、19A、26A、23A的编码器中获取各伺服电机16A、19A、26A、23A的角度位置，由此，可对各驱动器件11A、12A、13A、4A进行反馈控制。由此，可使基板保持部件7A精度良好地对准目标位置。接下来，参照图8对本实施方式的搬送机械手的动作进行说明。从图8(a)所示的使基板保持部件7A在动作范围限制控制下为最后退的位置起，使第I连杆部件2A以第I轴线LI为中心，从上方观察时向顺时针方向旋转。这样一来，与第I连杆部件2A的旋转联动地，第2连杆部件3A以第2轴线L2为中心，从上方观察时向逆时针方向旋转(图8 (b)、(c))。此时，升降驱动器件4A与基板保持部件7A —同以第3轴线L3为中心，从上方观察时向顺时针方向旋转，基板保持部件7A的方向维持固定。根据图8(a)、(b)、(C)可知:基板保持部件7A的前后动作中，第3轴线L3沿着通过第I轴线LI的共通的直线M而移动。该共通的直线M与基板保持部件7A的中心线大致一致，由基板保持部件7A保持的基板S的中心沿着共通的直线M而移动。另外，当使利用基板保持部件7A保持着基板S的机械臂自转时，在图8(a)所示的状态下，如图8A(a)、(b)所示，使第I连杆部件2A绕着第I轴线LI旋转。由此，可从配置在不同位置上的多个支架40搬出基板S或向这些支架40搬送基板S。此处，由于基板S为重物，故通过使其重心尽可能地靠近第I轴线LI，可使保持着基板S的机械臂自转时所需的动力降低，并且可使自转时基板S及保持该基板S的机械臂占有的旋转占有面积最小化。所述情况在同样为重物的升降驱动器件4中也一样。因此，在本实施方式中，使升降驱动器件4退避到图8 (a)所示的位置上，由此使基板S的重心靠近第I轴线LI，并且可使升降驱动器件4的旋转半径最小化。
如图8A所示，在本实施方式中，以包含在动作范围控制下的最后退位置保持着基板S的基板保持部件7A、由基板保持部件7A保持的基板S、第I连杆部件2A、第2连杆部件3A、升降驱动器件4A的区域配置在以从第I轴线LI至基板S或基板保持部件7A的最远点为止的距离为半径而绕着第I轴线LI旋转I周时的旋转区域R内的方式，选择基板保持部件7A、第I连杆部件2A、第2连杆部件3A、升降驱动器件4A的各尺寸、升降驱动器件4A的方向。根据包含所述构成的本实施方式，由于在第2连杆部件3A与基板保持部件7A之间配置升降驱动器件4A，故由升降驱动器件4A升降的部分并不是整个机械臂，而仅仅是与升降部件6A —体地形成的基板保持部件7A。因此，施加于升降驱动器件4A的升降部件6A的负重减少，可降低升降驱动器件4A中所需的驱动力。尤其，在本实施方式中，与图1所示的所述实施方式不同，使升降驱动器件4A可旋转地设置在第2连杆部件3A上，并且将基板保持部件7A直接设置在升降驱动装置4A上，因此，可将腕轴驱动器件13A排除在升降对象之外，可进一步降低升降驱动器件4A所需的驱动力。而且，在本实施方式中，保持着基板S的机械臂自转时使其重心尽可能地靠近第I轴线LI，并且也使升降驱动器件4的旋转半径最小化，由此可降低自转时所需的动力，并且可使自转时基板S及保持该基板S的机械臂占有的旋转占有面积最小化。而且，在本实施方式中，作为用来使升降驱动器件4A在水平面内移动的器件，利用作为机械臂的一部分的第I连杆部件2A及第2连杆部件3A，因此，能够一方面极力抑制机械手构造的复杂化一方面实现升降驱动器件4A的水平移动。而且，由于利用第I连杆部件2A的动作与第2连杆部件3A的动作的合成动作来使升降驱动器件4移动至后退位置(图8(a))，故合成动作中，升降驱动器件4可一方面缩短其与第I轴线LI的距离一方面移动。因此，与利用I根连杆部件而呈圆弧状移动的情况相比，可一方面使基板S的方向保持固定，一方面缩短升降驱动器件4A的移动距离本身，并且作为重物的升降驱动器件4可一面缩短其与第I轴线LI的距离一面移动，因此，可降低移动所需的驱动力。而且，通过在第2连杆部件3A的前端部设置升降驱动器件4A，如图8(c)所示，可在使机械臂伸长的状态下，使升降驱动器件4A位于共通的直线M上。因此，可防止在使臂伸长的状态下，升降驱动器件4A的重量作用于使臂扭转的方向(摇摆方向)上。而且，在本实施方式中，在基板搬送动作的整个过程中升降驱动器件4A位于共通的直线M上，且升降驱动器件4A呈直线状移动，因此，可抑制搬送时发生摇晃。而且，在升降驱动器件4A的柱状部件5A的侧面配置升降部件6A，且基板保持部件7A可沿着柱状部件5A的侧面与升降部件6A —同升降，因此，与以往的搬送机械手中的壁杆式升降器件相比，可使基板保持部件7A的最低位置更低。接下来，参照图9至图12A，对本发明的又一其他实施方式的搬送机械手进行说明。图9所示的实施方式的搬送机械手包含基台1B，第I连杆部件2B的基端部可绕着第I轴线LI旋转地连结于该基台1B。在第I连杆部件2B的前端部设置着升降驱动器件4B，该升降驱动器件4B包含沿上下方向延伸的柱状部件5B、及可升降地设置在该柱状部件5B上的升降部件6B。升降驱动器件4B的柱状部件5B是由前表面开放的中空部件形成，其水平剖面形成为长方形。柱状部件5B的下端部固定地设置在第I连杆部件2B的前端部的上表面。第2连杆部件3B的基端部可绕着位于与第I轴线LI相距指定距离Dl的位置上的第2轴线L2旋转地连结于升降驱动器件4B的升降部件6B。升降部件6B沿水平方向延伸且具有弯曲的突出形状。基板保持部件7B的基端部可绕着第3轴线L3旋转地连结于第2连杆部件3B的前端部的下表面。第3轴线L3位于与第2轴线L2相距指定距离D2的位置上，该距离D2与距离Dl相等。从基板保持部件7B的基端部8B起，多根(本例中为2根)爪部9B沿水平方向延伸，在爪部9B上保持着玻璃制的基板S。在爪部9B设置着用来吸附保持基板S的器件(省略图示)。旋转轴线L1、L2、L3相互平行，且沿Z轴方向(铅垂方向)延伸，基板保持部件7B在X轴、Y轴及Z轴的方向上具有自由度，被移位驱动。如上文所述，在本实施方式中，升降驱动器件4B配置在第I连杆部件2B与第2连杆部件3B之间，构成吊臂连杆机构的一部分。如图9及图10所示，本实施方式的搬送机械手包含机械手控制器件10B，利用该机械手控制器件IOB控制第I连杆驱动器件11B、第2连杆驱动器件12B、升降驱动器件4B、腕轴驱动器件13B的驱动。如图11所示，第I旋转轴14B固定地设置在第I连杆部件2B的基端部的下表面。该第I旋转轴14B是经由动力传递机构15B而被伺服电机16B旋转驱动，由此，第I连杆部件2B绕着第I轴线LI旋转。利用动力传递机构15B及伺服电机16B构成图10所示的第I连杆驱动器件11B。升降驱动器件4B固定地设置在第I连杆部件2B的前端部的上表面。升降驱动器件4B包含用来使升降部件6B升降的驱动机构(线性运动机构)，作为该驱动机构，可采用各种机构。在本实施方式中，在由中空部件形成的柱状部件5B的内部的上端及下端设置一对滑轮20B、21B，在滑轮20B、2IB之间架设皮带22B，将升降部件6B的基端部固定在该皮带22B上。而且，通过利用伺服电机23B旋转驱动滑轮20B，来使升降部件6B与皮带22B —同升降。第2旋转轴17B固定地设置在第2连杆部件3B的基端部的上表面，该第2旋转轴17B可旋转地插入于形成在中空的升降部件6B的前端部下表面的孔内。该第2旋转轴17B是经由升降部件6B内的动力传递机构18B而被伺服电机19B旋转驱动，由此，第2连杆部件3B绕着第2轴线L2旋转。利用动力传递18B及伺服电机19B构成图10所示的第2连杆驱动器件12B。第3旋转轴(腕轴)24B固定地设置在基板保持部件7B的基端部的上表面，该第3旋转轴24B可旋转地插入于形成在第2连杆部件3B的前端部下表面的孔内。该第3旋转轴24B是经由第2连杆部件3B内的动力传递机构25B而被伺服电机26B旋转驱动，由此，基板保持部件7B绕着第3轴线L3旋转。利用动力传递机构25B及伺服电机26B构成图10所示的腕轴驱动器件13B。
对于动力传递机构15B、18B、25B，使用设有减速机的齿轮动力传递机构。伺服电机16B、19B、26B的动力被传递至减速机的输入侧，其转矩以预先规定的放大比放大，并且其旋转速度以预先规定的减速比减速，从减速机的输出侧输出。通过如此从减速机的输出侧输出的动力，使各旋转轴14B、17B、24B各自被旋转驱动。由此，第I连杆部件2B、第2连杆部件3B及基板保持部件7B各自被旋转驱动。另外，作为变形例，也可以利用直接驱动电机来旋转驱动各旋转轴14B、17B、24B。作为升降驱动器件4B中的驱动机构(线性运动机构)的其他例，也可以利用使用了可调整角位移量的旋转电机的滚珠丝杆机构来实现。该滚珠丝杆机构包含螺杆、螺合于该螺杆上的螺合体、及旋转驱动螺杆的旋转电机，升降部件6B的基端部固定在螺合体。机械手控制器件IOB从第I连杆驱动器件11B、升降驱动器件4B、第2连杆驱动器件12B及腕轴驱动器件13B各自的伺服电机16B、23B、19B、26B的编码器中获取各伺服电机16B、23B、19B、26B的角度位置，由此，可对各驱动器件11B、4B、12B、13B进行反馈控制。由此，可使基板保持部件7B精度良好地对准目标位置。接下来，参照图12对本实施方式的搬送机械手的动作进行说明。从图12(a)所示的使基板保持部件7B在动作范围限制控制下为最后退的位置起，使第I连杆部件2B以第I轴线LI为中心从上方观察时向顺时针方向与升降驱动器件4B —同旋转。这样一来，与第I连杆部件2B的旋转联动地，第2连杆部件3B以第2轴线L2为中心，从上方观察时向逆时针方向旋转(图12(b)、(C))。此时，基板保持部件7B也以第3轴线L3为中心，从上方观察时向顺时针方向旋转，基板保持部件7B的方向维持固定。根据图12(a)、(b)、(C)可知:基板保持部件7B的前后动作中，第3轴线L3沿着通过第I轴线LI的共通的直线M而移动。该共通的直线M与基板保持部件7B的中心线大致一致，由基板保持部件7B保持的基板S的中心沿着共通的直线M而移动。另外，当使利用基板保持部件7B保持着基板S的机械臂自转时，在图12(a)所示的状态下，如图12A(a)、(b)所示，使第I连杆部件2B绕着第I轴线LI旋转。由此，可从配置在不同位置上的多个支架40搬出基板S或向这些支架40搬送基板S。此处，由于基板S为重物，故通过使其重心尽可能地靠近第I轴线LI，可使保持着基板S的机械臂自转时所需的动力降低，并且可使自转时基板S及保持该基板S的机械臂占有的旋转占有面积最小化。因此，在本实施方式中，使升降驱动器件4B退避到图12 (a)所示的位置上，由此基板S的重心靠近第I轴线LI，并且可使升降驱动器件4的旋转半径最小化。如图12A所示，在本实施方式中，以包含在动作范围控制下的最后退位置保持着基板S的基板保持部件7B、由基板保持部件7B保持的基板S、第I连杆部件2B、第2连杆部件3B、升降驱动器件4B的区域配置在以从第I轴线LI至基板S或基板保持部件7B的最远点为止的距离为半径而绕着第I轴线LI旋转I周时的旋转区域R内的方式，选择基板保持部件7B、第I连杆部件2B、第2连杆部件3B、升降驱动器件4B的各尺寸、升降驱动器件4B的方向。根据包含所述构成的本实施方式，由于在第I连杆部件2B与第2连杆部件3B之间配置升降驱动器件4B，故由升降驱动器件4B升降的部分并不是整个机械臂，而仅仅是安装在升降部件6上的第2连杆3B及基板保持部件7B。因此，施加于升降驱动器件4B的升降部件6B上的负重减少，可降低升降驱动器件4B中所需的驱动力。
而且，在本实施方式中，保持着基板S的机械臂自转时使其重心尽可能地靠近第I轴线LI，并且也使升降驱动器件4的旋转半径最小化，由此可降低自转时所需的动力，并且可使自转时基板S及保持该基板S的机械臂占有的旋转占有面积最小化。而且，在本实施方式中，作为用来使升降驱动器件4B在水平面内移动的器件，利用作为机械臂的一部分的第I连杆部件2B，因此，能够一方面极力抑制机械手构造的复杂化一方面实现升降驱动器件4B的水平移动。而且，在升降驱动器件4B的柱状部件5B的侧面配置升降部件6B，且基板保持部件7B可沿着柱状部件5B的侧面而与升降部件6B —同升降，因此，与以往的搬送机械手中的壁杆式升降器件相比，可使基板保持部件7B的最低位置更低。接下来，作为图9至图12A所示的所述实施方式的一变形例，如图13所示，也能够使升降驱动器件4B的柱状部件5B可绕着第2轴线L2旋转地设置在第I连杆部件2B上，并且将第2连杆部件3B固定地设置在升降部件6B上。在图13所示的变形例中，在柱状部件5B的下端设置着第2旋转轴17B，使该第2旋转轴17B旋转的第2连杆驱动器件12B是配置在第I连杆部件2B的内部。以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但所述实施方式可在本发明的范围内适当变更。例如，在所述各实施方式中，可对各旋转轴设置各伺服电机而个别地驱动，也可以代替此，而在旋转轴彼此之间架设皮带，而将一个旋转轴的旋转力传递给其他旋转轴，从而省略其他旋转轴的伺服电机。而且，升降驱动器件中的驱动机构也可以是齿条齿轮、线性电机或汽缸等线性运动机构。
权利要求
1.一种搬送机械手，其包含: 第I连杆部件，可绕着第I轴线旋转地构成； 第2连杆部件，可绕着位于与所述第I轴线相距指定距离的位置上的第2轴线旋转地构成； 保持部件，可绕着位于与所述第2轴线相距指定距离的位置上的第3轴线旋转且可保持物品地构成；及 升降驱动器件，用来至少升降驱动所述保持部件； 所述第I连杆部件、所述第2连杆部件及所述保持部件按照该顺序连结而构成吊臂连杆机构，所述升降驱动器件配置在所述第I连杆部件与所述保持部件之间而构成所述吊臂连杆机构的一部分。
2.根据权利要求1所述的搬送机械手，其中所述升降驱动器件被用于所述第2连杆部件与所述保持部件的连结。
3.根据权利要求2所述的搬送机械手，其中所述升降驱动器件包含固定地设置在所述第2连杆部件上的柱状部件、及相对所述柱状部件可升降地设置的升降部件，所述保持部件可绕着所述第3轴线旋转地设置在所述升降部件上。
4.根据权利要求2所述的搬送机械手，其中所述升降驱动器件包含:柱状部件，可绕着所述第3轴线旋转地设置在所述第2连杆部件上；及升降部件，相对所述柱状部件可升降地设置；且，所述保持部件固定地设置在所述升降部件上。
5.根据权利要求1所述的搬送机械手，其中所述升降驱动器件被用于所述第I连杆部件与所述第2连杆部件的连结。
6.根据权利要求5所述的搬送机械手，其中所述升降驱动器件包含固定地设置在所述第I连杆上的柱状部件、及相对所述柱状部件可升降地设置的升降部件，所述第2连杆部件可绕着所述第2轴线旋转地设置在所述升降部件上，所述保持部件可绕着所述第3轴线旋转地设置在所述第2连杆部件上。
7.根据权利要求5所述的搬送机械手，其中所述升降驱动器件包含:柱状部件，可绕着所述第2轴线旋转地设置在所述第I连杆部件上；及升降部件，相对所述柱状部件可升降地设置；且，所述第2连杆部件固定地设置在所述升降部件上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的搬送机械手，其中所述第I轴线与所述第2轴线的所述指定距离和所述第2轴线与所述第3轴线的所述指定距离相等。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的搬送机械手，其特征在于:以包含在动作范围控制下的最后退位置保持着物品的所述保持部件、由所述保持部件保持的所述物品、所述第I连杆部件、所述第2连杆部件、所述升降驱动器件的区域配置在以从所述第I轴线至所述物品或所述保持部件的最远点为止的距离为半径而绕着所述第I轴线旋转I周时的旋转区域内的方式，选择所述保持部件、所述第I连杆部件、所述第2连杆部件、所述升降驱动器件的各尺寸、所述升降驱动器件的方向。
全文摘要
本发明提供一种可降低升降驱动器件中所需的升降驱动力的搬送机械手。本发明的搬送机械手包含第1连杆部件(2)，可绕着第1轴线(L1)旋转地构成；第2连杆部件(3)，可绕着位于与第1轴线相距指定距离的位置上的第2轴线(L2)旋转地构成；保持部件(7)，可绕着位于与第2轴线相距指定距离的位置上的第3轴线(L3)旋转且可保持物品地构成；及升降驱动器件(4)，用来至少升降驱动保持部件。第1连杆部件、第2连杆部件及保持部件按照该顺序连结而构成吊臂连杆机构，升降驱动器件配置在第1连杆部件与保持部件之间而构成吊臂连杆机构的一部分。
文档编号B25J9/06GK103189168SQ201180051810
公开日2013年7月3日 申请日期2011年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者加藤烈, 小野茂树 申请人:川崎重工业株式会社