JPH074786B2 - 工業用ロボツトのハンド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、工業用ロボットのハンド装置に関し、特にク
リーンルーム内での作業に適切なフィンガーの駆動構造
に係る。

従来技術 半導体ウエハなどの製造工程は、クリーンルーム内に設
定される。そしてその作業の一部に工業用ロボットが利
用されている。通常、この工業用ロボットは、主として
半導体ウエハ収納用のカセットの運搬に利用されてい
る。

半導体ウエハを搬送する場合に、複数のウエハを並列に
並べて収納したカセットが多用されている。そして、こ
のカセットを工業用ロボットによって移動させるときの
ハンド機構は、もっとも簡単なものでは、単に２本のフ
ィンガーを突き出して、これによりカセットの縁部を引
っ掛けて持ち上げて運ぶもの、あるいは一対のフィンガ
ーをハンド本体内部の支点で支えて前面で開閉させる
か、またはハンド本体内部の摺動機構によって、平行移
動するフィンガーによって、前面で開閉する構造のもの
であった。

前者の場合は、カセットを床面で平行、または上下に動
かすことはできるが、これを転回させて立てようとすれ
ば、カセットを落としてしまうので、把持物の姿勢を変
えることはできない。また後者ではカセットを垂直面で
転回したときに、本体内部の機構からの発塵がウエハの
上面に振り掛かる危険が多い。またこの場合、フィンガ
ーを左右に張り出させて遠回りで把持させようとすれ
ば、全体が幅広く、大型に形成されて、コスト高をまね
き、かつロボットハンドが相手機械と干渉しやすくなる
など不都合があった。

発明の目的 したがって、本発明の目的は、クリーンルーム内で適切
な工業用ロボットのハンド装置として、そのフィンガー
の張り出し部分を最小限に抑えながら、その把持力を充
分強化し、さらに発塵の可能性を最小限度に抑えること
である。

発明の解決手段 そこで、本発明は、比較的細いフィンガーをハンド本体
の外部でほぼ平行移動させる形式とし、そのフィンガー
の一端でカセットなどを把持し、他端部分でロボットハ
ンド本体側のストッパーに当てることにより、制限され
た移動範囲内で大きな把持力を得られるようにし、また
そのフインガーの駆動部分としてのリンク機構、および
フィンガーアームをハンド本体の内部で上記フィンガー
の下方に位置させることにより、クリーンルーム内での
空気流に体し、常に機械的な部分をカセットなどの把持
部分より下方に位置させることにより、発塵の影響を最
小限に抑えている。

発明の構成 第１図ないし第４図は、本発明の工業用ロボットのハン
ド装置１を示している。このハンド装置１は、ハンド本
体２の部分に組み込まれている。このハンド本体２は、
工業用ロボットの手首部３に対し直接または回転駆動機
構を介して取り付けられる。なお、この回転駆動機構の
説明は、都合上、後に記載する。

上記ハンド本体２は、その内部の下方の部分で、水平方
向の一対の支点軸４を中心線に対して対称的に固定して
おり、これらの支点軸４によって、一対のフィンガーア
ーム５をその下端部分で回動自在に支持している。これ
らのフィンガーアーム５の先端部分は、それぞれフィン
ガーアーム５の回転面（回動面）に対し垂直な方向で、
Ｔ字状のフィンガー６の両端を上記回転面が互いに異な
る方向に突出させてフィンガー６を固定している。この
フィンガー６は、ほぼ中央部分で、フィンガーアーム５
の先端に固定され、他の部分をハンド本体２の開口窓７
の部分から外部に突出し、その先端部分で支点ピン８に
よって、把持体９を小さな回動角の範囲で回動自在に支
持しており、また他端部分でハンド本体２に固定された
ストッパー10の頭部と対応している。なお、このフィン
ガー６の一部は、ハンド本体２の内部に取り付けられ
た、コ字状の案内枠11の内部にあって、それに案内さ
れ、ねじりのない状態で移動できるようになっている。

また、上記ハンド本体２は、一対のフィンガーアーム５
の中間で、当り板46、回転板12、およびこれと一体の支
持板13を玉軸受け14によって、回転自在に支持し、また
この回転板12を駆動するために、モータ15およびハーモ
ニックドライブ式の減速機16を備えている。すなわち、
そのモータ15のモータ軸17は、減速機16の入力軸18に連
結されている。この入力軸18は、一端で、このモータ軸
17により支持されており、また他端部分で、補助軸19お
よび玉軸受け20によって、上記支持板13に対し回転自在
に支持されており、減速機16内のウェブジェネレータ21
によりその外周のフレクスプライン22に回転力を伝達す
る。そして、このフレクスプライン22は、一方で減速機
枠23に固定された固定サーキュラスプライン24にかみ合
い、また同時に支持板13に取り付けられた出力サーキュ
ラスプライン25にもかみ合っている。

そして、上記回転板12は、直径線上の等しい位置に一対
の連結ピン26を有しており、この連結ピン26によって、
リンク機構（四節回転連鎖）としての２つのリンク28の
一端に固定されており、またこのリンク28の他端部分
は、各支点軸４から等しい距離の位置にあるフィンガー
アーム５の連結ピン27にそれぞれ連結されている。なお
このリンク28は、互いに接近したときの干渉を避けるた
めに、への字状に屈曲している。そして一方のリンク28
は、位置を検出するために、板状のドグ29を備えてお
り、その部分で最大変位位置の２つの近接スイッチ30、
31と対応している。

さて、このハンド本体２は、背面側の取り付けフランジ
33によって、手首部３に取り付けられる。そしてこの取
り付けフランジ33の部分に前述の回転駆動機構32が組み
込まれる。その駆動源としての駆動モータ34は、取り付
けフランジ33の内部にあって、そのモータ軸35によりハ
ーモニックドライブ式の減速機36の入力軸37に連結され
ている。このハーモニックドライブ式の減速機36は、軸
受け45を介在しつつハンド本体２に組み込まれており、
前記減速機16と同様に、減速機枠42の内部で、入力軸3
7、補助軸38、それらの玉軸受け39、ウェブジェネレー
タ40、フレクスプライン41、固定サーキュラスプライン
43および出力サーキュラスプライン44によって構成され
ている。

発明の作用 上記ハンド装置１は、通常、一対の支点軸４を下方と
し、一対のフィンガー６を上方の部分に位置した状態
で、取り付けフランジ33により工業用ロボットの手首部
３に取り付けられる。駆動用のモータ34が回転したと
き、このハンド本体２は、入力軸37および補助軸38を中
心として、第４図に示すように、一定の範囲内で回転運
動、すなわち首振り運動を行う。

そして、工業用ロボットの手首部３の運動によって、把
持すべき物体例えば半導体ウエハ収納用のカセット47の
位置まで移動する。ハンド装置１がカセット47を把持し
ようとするとき、回転板12が第４図で時計方向に回転
し、一対のフィンガーアーム５およびその先端部分のフ
ィンガー６を想像線で示すように、開放状態としてい
る。

ハンド装置１が、カセット47の位置まできたとき、その
前面の当り板46によって、カセット47の一方の側面に接
触する。この状態で、モータ15は回転板12を第４図で反
時計方向に駆動するため、一対のリンク28は、ハンド本
体２の中心線を越えて、一対のフィンガーアーム５を互
いに接近させる方向に引き寄せるため、その先端の一対
のフィンガー６は、それぞれの把持体９の部分でカセッ
ト47を挟み込んでいく。この挟み込み過程で、把持体９
は、その支点ピン８によって、ある範囲で回動しなが
ら、カセット47の側面になじんだ状態で均一な力により
当接する。しかもこの把持体９がカセット47の側面に接
した後も、一対のフィンガーアーム５が引き寄せられる
ため、フィンガー６の他端部分がストッパー10に当たる
と、フィンガー６にわずかな弾性変形を生じ、これと同
時にてこの原理により、ストッパー10を支点として、フ
ィンガー６の一端側にさらに閉じる方向へ移動する力が
加わり、これにより先端の把持体９にさらに把持力が作
用する。また、モータ15の回転力が減速機16によって、
大きな減速比の下に減速されて回転板12に伝達され、し
かもその回転板12およびリンク機構（連結ピン26、27、
リンク28）が一種のトグル機構を構成しているため、把
持体９の閉じる方向に大きな把持力が作用する。この結
果、カセット47は、その一対の把持体９の間で大きなは
把持力の下に保持されることになる。

このようにして、把持状態のカセット47は、工業用ロボ
ットの手首部３の移動運動によって、所定の位置に送り
込まれる。その所定の位置でも、モータ15が逆方向に回
転することによって、一対のフインガーアーム５は、互
いに開く方向に移動し、把持体９をカセット47の側面か
ら離し、開放状態とする。

発明の変形例 上記実施例は、回転板12を円板として構成しているが、
単なる棒状のリンク体であってもよい。また２本の支点
軸４は、ハンド本体２の中心線上で、１本の共通の支点
軸４として構成することもできる。また上記実施例は、
一対のフィンガーアーム５を含む平面に対して一対のフ
ィンガー９を直交方向に設けているが、このフィンガー
６は、フィンガーアーム５を含む平面上で、設けられて
いてもよい。

発明の効果 本発明では、次のような特有の効果が得られる。

一対のフィンガーがロボットハンド本体のフィンガーア
ームによって平行移動可能な状態で支持され、かつカセ
ットなどの把持時に、一端でその側面に当たり、かつ他
端部分でハンド本体側のストッパーに当たるため、フィ
ンガーアームの小さな動きの範囲内で、比較的大きな力
が作用させうる。またリンク機構がモータおよび減速機
によって駆動され、しかもトグル機構としても作用する
ため、把持力が一層大きくなり、カセットなどの滑りに
よる落下が確実に防止できる。

一対のフィンガーアームおよびフィンガーがその中心位
置のリンク機構によって、対称な状態で駆動されるか
ら、カセットなどが常にハンド装置の中心位置に割り出
されるため、工業用ロボットのカセット供給時の位置決
めが確実となる。

一対のフィンガー部分がハンド装置の上方の部分に位置
しており、しかもその駆動機構がハンド本体の内部にあ
って、フィンガーよりも下方の部分に位置しており、し
かも防塵布などによって被覆できる状態となっているた
め、使用中の発塵が少なく、クリーンルーム用ロボット
のハンド装置として適切である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工業用ロボットのハンド装置の平面
図、第２図は側面図、第３図は同装置の垂直断面図、第
４図は正面から見た垂直断面図である。 １……工業用ロボットのハンド装置、２……ハンド本
体、３……工業用ロボットの手首部、４……支点軸、５
……フィンガーアーム、６……フィンガー、８……支点
ピン、９……把持体、10……ストッパー、12……回転
板、15……モータ、16……ハーモニックドライブ式の減
速機、26、27……連結ピン、28……リンク、32……回転
駆動機構。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットの手首部に装着されるハンド本体
   に、その中心線を対称軸として、一対のフィンガーアー
   ムの基端部をそれぞれ回動自在に設け、この一対のフィ
   ンガーアームの先端にフィンガーアームの回転面に対し
   垂直な方向で両端を上記回転面から互いに異なる方向に
   突出させてＴ字状のフィンガーを固定し、この各フィン
   ガーの一端に把持体を取り付け、かつ他端を上記ハンド
   本体のストッパーに対向させるとともに、上記一対のフ
   ィンガーアーム間に回転板を回転自在に設け、この回転
   板と上記各フィンガーアームとをリンク機構で連結して
   なることを特徴とする工業用ロボットのハンド装置。
2. 【請求項２】各フィンガーに対して把持体を支点ピンに
   より小角度範囲で回動自在に取り付けてなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の工業用ロボットのハ
   ンド装置。
3. 【請求項３】上記リンク機構を回転板の直径線上で等し
   い位置に設けた一対の連結ピン、それぞれのフィンガー
   アームに設けた連結ピン、およびこれらの連結ピンを相
   互に連結する等しい長さのリンクにより構成することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の工業用ロボット
   のハンド装置。
4. 【請求項４】上記フィンガーアームを支点軸により支持
   し、この支点軸をアーム本体の下方の位置に設け、上記
   一対のフィンガーアームを垂直方向に配設するととも
   に、上記フィンガーをこのフィンガーアームの上端部分
   で、ハンド本体の外側に突出させてなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の工業用ロボットのハンド
   装置。