专利名称：机械手的驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械手的驱动装置，具体讲就是可以保持并移动半导体晶片、液晶显示器及等离子显示器用玻璃基板等薄型基板的、机械手的驱动装置。
并且，装有现有的翻转机构32的机器人，通过如
图17所示的，使机械手6在臂4、5向前伸展的状态下翻转，或者通过如图18所示的，将机械手6设置在与第一臂5充分分开的较高位置上，来避免在机械手6翻转时，薄型基板8与臂4、5发生干涉。
然而，前者存在将机械手的轨迹(机器人的公称旋转范围)扩大化的问题，后者存在基板路径线(パスライン)上升的问题。何况，两者都难以在双臂式机器人上应用。
本发明的机械手的驱动装置是可以保持并移动薄型基板的机械手的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置在与机械手的纵向垂直的水平轴系上设置使前述机械手旋转的翻转机构。
在保持着前述薄型基板的机械手通过前述翻转机构旋转的过程中，为了在机械手的纵向上将前述薄型基板的中心位置维持在固定位置，而控制前述机械手纵向的位置。
另外，在前述水平轴上配置齿轮啮合间隙抑制装置。
图2是该标量机器人的平面图。
图3是该标量机器人的正视图。
图4是翻转机构的正面剖视图。
图5是表示翻转机构的壳体内部构成的平面图。
图6是翻转机构的侧面剖视图。
图7是齿轮啮合间隙抑制装置的说明图。
图8是机械手翻转时玻璃基板的状态变位图。
图9是表示标量机器人一连串动作例的轴测图和侧视图。
图10是表示图9的标量机器人一连串动作例的轴测图和侧视图。
图11是表示图9的标量机器人一连串动作例的轴测图和侧视图。
图12是表示图9的标量机器人一连串动作例的轴测图和侧视图。
图13是表示图9的标量机器人一连串动作例的轴测图和侧视图。
图14是表示图9的标量机器人一连串动作例的轴测图。
图15是本发明的其他实施例的双臂式标量机器人的轴测图和正视图。
图16是本发明的另一个实施例的双臂式直动型机器人的轴测图和正视图。
图17是表示现有的标量机器人翻转机构的问题点的轴测图。
图18是同样表示现有的标量机器人翻转机构的问题点的侧视图。
图1是一个实施例涉及的安装了机械手的驱动装置的单臂式标量机器人的侧视图，图2是该标量机器人的平面图，图3是该标量机器人的正视图。
图1～图3中，标量机器人1包括基座2、机身3、第二臂4、第一臂5、机械手6、机械手6的翻转机构7。
机械手6与现有共知的标量机器人的机械手一样，是基于机身3的升降动作及旋转动作进行升降和旋转的，并通过第二臂4和第一臂5的伸展和弯曲动作而在水平面上的直线轨道上移动。在本实施方式中，机械手6是真空吸附式的，图1中用实线表示的机械手6的上面6a一侧，可以吸持玻璃基板8。
机械手6的翻转机构7的结构如图4～图7所示。分别表示图4是翻转机构7的正剖图，图5是翻转机构7的壳体内部结构的平面图，图6是翻转机构的侧剖图，图7是齿轮啮合间隙抑制装置的说明图。
如图4～图7所示，在机械手6的根部6b上，固定安装与机械手6的直线轨道(纵向)垂直的水平轴9(翻转轴)。水平轴9被设置在壳体10上的轴承11、12翻转自由的支撑，在水平轴9的一端固定安装蜗轮13。蜗轮13和与机械手6的直线轨道平行的蜗杆轴14啮合，蜗杆轴14与皮带轮15连接。在壳体10的内部设置电机16。电机16的输出轴连接着皮带轮17，在该皮带轮17和前述皮带轮15之间装有同步皮带18。
机械手6维持在图1中实线所示的正常状态时，一旦电机16在所定期间正转，水平轴9通过动力传动装置(皮带轮17、同步皮带18、皮带轮15、蜗杆轴14及蜗轮13)正转，机械手6转换到图1中双点划线所示的翻转状态。而且，机械手6处于翻转状态时，一旦电机16在所定期间反转，水平轴9通过动力传动装置17、18、15、14、13反转，机械手6回复到正常状态。然而，机械手6在旋转(翻转时及回复时)时，要通过图7(A)所示的垂直状态附近，在通过该垂直状态附近时，由于齿轮装置14、13的啮合间隙，可能会导致机械手6发出金属撞击音。为此，最好设置齿轮啮合间隙抑制装置。图4中所示的螺旋弹簧41就构成了第一齿轮啮合间隙抑制装置。螺旋弹簧41外嵌在水平轴9上，水平轴9向翻转方向旋转时，向水平轴9上施加与该旋转方向相反方向的力，防止间隙产生。图7(B)、(C)大致表示出第二齿轮啮合间隙抑制装置的结构。该齿轮啮合间隙抑制装置由位于相互对置配置的一对板簧19、20之间，与水平轴9一体旋转的转子21构成。转子21其两端装有与板簧19、20可以抵接的滚子22、23。机械手6在正常状态时，如图7(B)所示，转子21处于两个滚子22、23从一对板簧19、20分离的状态，当机械手6旋转时，机械手6从正常状态转到90°之前，开始与一对板簧19、20抵接，使板簧19、20产生弹性变形，当机械手6旋转过90°时，如图7(C)所示，转子承受一对板簧19、20产生的足够大的弹力(压迫力)而动作。从而防止啮合间隙产生，使机械手6不产生金属撞击音。上述的第一、第二齿轮啮合间隙抑制装置，可以只安装其中的任何一种，亦可两种同时安装。
当机械手6旋转时，水平轴9在维持直线轨道上的固定位置的同时使机械手6旋转，换言之，并非积极排除在第一臂5和第二臂4一概不动作的状态下仅使机械手6旋转，而是当机械手6旋转时，考虑到玻璃基板8承受的风压并且在改变水平轴9的直线轨道上的位置的同时，使机械手6旋转，换言之，是希望第一臂5及第二臂4在动作的同时使机械手6旋转。这种情况下，如图8所示，要在直线轨道方向上将玻璃基板8的中心位置维持在固定位置而控制第一臂5和第二臂4的动作，换言之，要控制机械手6在直线轨道方向的位置。这种控制，可以用未图示的控制电路根据运算处理进行。
下面根据图9～图10，介绍上述结构的标量机器人1的一连串动作例。
首先，如图9(A)、(B)所示，为了从储藏箱24内取出玻璃基板8，要使标量机器人1正对储藏箱24。接着，如图10(A)、(B)所示，使机械手6前进到想要取出的玻璃基板8的正下面，使机械手6上升，玻璃基板8放到机械手6的上面6a的同时被吸附。接着，如图11(A)、(B)所示，使机械手6后退到与图9(A)、(B)相同的位置。然后，通过翻转机构7使机械手6翻转。该翻转期间，如前所述，为了在直线轨道方向上将玻璃基板8的中心位置维持在固定位置，而控制第一臂5及第二臂4的动作，换言之，控制机械手6的直线轨道方向的位置。图12(A)、(B)表示翻转时玻璃基板8成垂直状态时的标量机器人1的状态，图13(A)、(B)表示机械手6翻转结束时的标量机器人1的状态。而且，该翻转结束时的机械手6仅凭着对玻璃基板8的吸附力保持着玻璃基板8。其后，如图14所示，使机械手6前进并将玻璃基板8放置在装载台25的上面。
如上所述，本实施方式涉及的机械手6的驱动装置，是可以保持并移动薄型基板(玻璃基板8)的机械手6的驱动装置，所述驱动装置在与直线轨道(机械手纵向)垂直的水平轴9上设置使机械手6旋转的翻转机构7。通过本实施方式，即使机器人1的臂4、5在弯曲的状态下使机械手6翻转，薄型基板8与臂4、5也不会产生干涉，从而缩小了机器人的公称旋转范围。另外，即使将机械手6设置在高度离臂4、5较近的位置上，由于可以不招致薄型基板8与臂4、5产生干涉地使机械手6翻转，从而能够防止基板路径线(パスライン)的上升。
本实施方式，在保持薄型基板8的机械手6通过翻转机构7旋转的过程中，为了在直线轨道方向(机械手纵向)上将薄型基板8的中心位置维持在固定位置，而控制机械手6的直线轨道方向(机械手纵向)的位置。从而，当机械手6旋转时，可以减少薄型基板8所受的风压，提高机械手6的旋转速度。
另外，通过设置齿轮啮合间隙抑制装置(一对板簧19、20、转子21、滚子22、23、螺旋弹簧41)，可以防止机械手6在通过垂直状态附近时，因齿轮装置14、13的间隙而导致机械手6产生金属撞击音。
上述实施方式介绍了搬运玻璃基板8的机器人，除此以外，在搬运玻璃基板8之外的半导体晶片等其他薄型基板的机器人上也较易应用。还可应用到多关节机器人上。
图15(A)、(B)表示本发明的其他实施方式。本实施方式是，在现有共知的双臂式标量机器人26上侧的机械手27上设置翻转机构7。翻转机构7与上述实施方式的构造动作相同。
图16(A)、(B)进一步表示了其他的实施方式，本实施方式是在现有共知的双臂式直联型机器人28上侧的机械手29上设置翻转机构7。翻转机构7与上述实施方式的构造相同地动作。
如图15和图16表示的那样，本发明也可以容易地应用在双臂式机器人26、28上。
应用本发明，在机械手翻转时，可以实现机器人的公称旋转范围的缩小化，同时能防止基板路径线(パスライン)的上升。还较易于应用在双臂式机器人上。
权利要求
1.一种机械手的驱动装置，所述驱动装置可以保持并移动薄型基板，其特征在于，所述驱动装置在与机械手的纵向垂直的水平轴系上设置使前述机械手旋转的翻转机构。
2.如权利要求1所述的机械手的驱动装置，其特征在于，保持前述薄型基板的机械手在通过前述翻转机构旋转的过程中，为了将前述薄型基板的中心位置维持在机械手纵向的固定位置，而控制前述机械手的纵向位置。
3.如权利要求1或2所述的机械手的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置在前述水平轴上配置齿轮啮合间隙抑制装置。
全文摘要
当机械手翻转时,在力图缩小机器人的公称旋转范围的同时要防止基板路径线(パスライン)的上升,更要使之易于应用到双臂式机器人上。为了解决上述问题,本发明的机械手(6)的驱动装置是可以保持并移动薄型基板(玻璃基板8)的机械手(6)的驱动装置,所述驱动装置在与机械手纵向垂直的水平轴(9)上设置使机械手(6)旋转的翻转机构(7)。
文档编号B65G49/05GK1383199SQ0211844
公开日2002年12月4日 申请日期2002年4月25日 优先权日2001年4月25日
发明者木全一夫, 中森孝雄, 加藤克彦, 中野清宪 申请人:株式会社爱科技