(57)【要約】  基部とハンドの間に閉リンク機構を有するロボットアームにおいて、そのロボットアームを使用して高温のワークを移動させるときに、ハンドの位置ずれを抑制する。  閉リンク機構を構成するリンク群のうちの第１所定リンク（２０、４）の温度が第１温度Ｔ１となり、第２所定リンク（１８、１０、２、１８）の温度が第２温度Ｔ２となるロボットアーム（１００）において、第１所定リンク（２０、４）と第２所定リンク（１８、１０、２、１８）は異なる材質で形成されている。使用前の温度Ｔ０から第１温度Ｔ１に変化するときの第１所定リンク（２０、４）の長さの熱膨張による伸び率が、使用前の温度Ｔ０から第２温度Ｔ２に変化するときの第２所定リンク（１８、１０、２、１８）の長さの熱膨張による伸び率にほぼ等しい。
2008136292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部とハンドの間に閉リンク機構を有しており、ロボットアームの使用時に、閉リンク機構を構成するリンク群のうちの第１所定リンクの温度が第１温度Ｔ１となり、第２所定リンクの温度が第２温度Ｔ２となるロボットアームであり、
第１所定リンクと第２所定リンクは異なる材質で形成されており、
使用前の温度Ｔ０から第１温度Ｔ１に変化するときの第１所定リンクの長さの熱膨張による伸び率が、使用前の温度Ｔ０から第２温度Ｔ２に変化するときの第２所定リンクの長さの熱膨張による伸び率に等しいことを特徴とするロボットアーム。
【請求項２】
基部に第１モータと第２モータが取り付けられており、
一端が第１モータの出力軸に連結されている第１上腕リンクと、
一端が第２モータの出力軸に連結されている第２上腕リンクと、
一端が第１上腕リンクの他端に連結されている第１前腕リンクと、
一端が第２上腕リンクの他端に連結されている第２前腕リンクと、
第１前腕リンクの他端と第２前腕リンクの他端を連結しており、第１前腕リンクと第２前腕リンクを平行に維持する平行リンクと、を備えており、
第１上腕リンク、第１前腕リンク、平行リンク、第２前腕リンク、及び第２上腕リンクによって閉リンク機構が構成されており、
第１前腕リンクと第２前腕リンクのそれぞれにハンドが連結されていることを特徴とする請求項１のロボットアーム。
【請求項３】
第１上腕リンクと第２上腕リンクが前記第１所定リンクであり、平行リンクが前記第２所定リンクであることを特徴とする請求項２のロボットアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年４月２７日に出願された日本国特許出願第２００７−１１９６９５号に基づく優先権を主張する。その出願の全ての内容はこの明細書中に参照により援用されている。
本発明は、ロボットアームに関する。特に、基部とハンドの間に閉リンク機構を有しており、高温のワークをハンドで保持して移動させるロボットアームに関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーンルーム等、塵埃をきらう環境で利用されるロボットアームでは、基部とハンドの間に閉リンク機構が採用される場合がある。閉リンク機構は、基部に取り付けられたモータで基部に連結されている２つのリンクの相対角度を制御し、閉リンクによって形成される多角形の形状を変化させてアーム先端のハンドの位置を制御することができる。閉リンク機構を有するロボットアームは、塵埃を出しやすいモータを関節毎に配置する必要がないので、クリーンルーム等での使用に適している。日本国特許公開公報２０００−２０８５８８号に、閉リンク機構を採用したロボットアームが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した従来のロボットアームを使用して、高温のワークを移動させることがある。例えば、半導体製造工程において、真空中で高温の半導体ウエハを移動させることがある。高温の半導体ウエハをハンドで保持すると、高温の半導体ウエハの熱がロボットアームを構成しているリンクに伝達し、リンクの温度が上昇する。リンクの温度が上昇すると、リンクが熱膨張し、リンクの長さが変化してしまう。リンクの長さが変化すると、ハンドの位置も変化してしまう。
特に閉リンク機構を有するロボットアームの場合、上述したように、基部に連結されている２つのリンクの相対角度を制御してハンドを位置決めする。そのため、基部からハンドまでのリンクの長さの変化が、ハンドの位置に顕著に影響してしまう。基部に連結されている２つのリンクの相対角度を正確に制御しても、基部からハンドまでのリンクの長さの変化によってハンドの位置がずれてしまうからである。
本発明では、基部とハンドの間に閉リンク機構を有するロボットアームにおいて、そのロボットアームを使用して高温のワークを移動させるときに、ハンドの位置ずれを抑制することのできる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明者らの研究により、閉リンク機構を有するロボットアームの場合、熱膨張した状態の閉リンクによって形成される多角形の形状が初期状態（リンクが高温になる前の状態）の形状から変化すると、ハンドの位置決めに多大な影響を与えることが判明した。閉リンクによって形成される多角形の形状が変化すると、基部からハンドまでの間のリンクのいずれかのリンクの角度が初期状態からずれてしまう。その結果、実際のハンドの位置が、プログラム上のハンドの位置から大きくずれてしまう。
閉リンク機構では、リトラクト位置（アームが縮んだ状態）とエクステンド位置（アームが伸びた状態）で、閉リンクによって形成される多角形の形状が変化する。そのため、リトラクト位置とエクステンド位置では、熱膨張後の多角形の形状の初期状態の形状からのずれがハンドの位置に及ぼす影響が異なる。その結果、リトラクト位置におけるハンドの位置ずれの方向と大きさ（位置ずれのベクトル）と、エクステンド位置におけるハンドの位置ずれのベクトルが異なる。上記したように、閉リンク機構では、基部に連結されている２つのリンクの相対角度を制御することによりハンドを位置決めする。すなわち、閉リンク機構では、基部に連結されている２つのリンクの相対角度のみを制御し、それら２つのリンク以外のリンク間の相対角度は能動的に制御しない。そのため、位置ずれのベクトルがリトラクト位置とエクステンド位置で大きく異なると、一方の位置における位置ずれのベクトルをプログラム上のオフセットにしても、他方の位置における位置ずれのベクトルを小さくすることはできない。このような理由で、閉リンク機構を有するロボットアームを使用して高温のワークを移動させる場合、ハンドの位置ずれを抑制することが困難であることが判明した。【０００５】
本発明は、熱膨張によってリンクの長さが変化してしまうことは許容する。リンクの長さの変化は許容するが、閉リンクによって形成される多角形が熱膨張する前と熱膨張した後で相似形を維持するように、各リンクの材質を選定する。閉リンクによって形成される多角形が熱膨張する前と熱膨張した後で相似形を維持すれば、リトラクト位置とエクステンド位置におけるハンドの位置ずれを、多角形の大きさのずれに留めることができる。すなわち、閉リンク機構が形成する多角形の各々の角度を変化させないようにすることで、リトラクト位置におけるハンドの位置ずれとエクステンド位置におけるハンドの位置ずれが大きく異なることを防止できる。両位置におけるハンドの位置ずれのベクトルの相違を小さくすることによって、結果的にリトラクト位置とエクステンド位置の双方における位置ずれを抑制することができる。【０００６】
本発明のロボットアームは、閉リンクを構成するリンク群のうち、第１所定リンクと第２所定リンクを異なる材質で形成する。ここで、第１所定リンクは、使用時に第１温度Ｔ１となるリンクであり、第２所定リンクは、使用時に第２温度Ｔ２となるリンクである。ロボットアームが使用されるときの各々のリンクの温度は予め特定することができるので、第１温度Ｔ１や第２温度Ｔ２は予め特定することができる。
そして本発明では、使用前の温度Ｔ０から第１温度Ｔ１に変化するときの第１所定リンクの長さの熱膨張による伸び率が、使用前の温度Ｔ０から第２温度Ｔ２に変化するときの第２所定リンクの長さの熱膨張による伸び率と等しくなるようにする。換言すれば、使用前の温度Ｔ０から第１温度Ｔ１に変化するときの第１所定リンクの長さの熱膨張による伸び率が、使用前の温度Ｔ０から第２温度Ｔ２に変化するときの第２所定リンクの長さの熱膨張による伸び率と等しくなるように、ロボットアームの第１所定リンクと第２所定リンクの材質を選定する。
本明細書いう「伸び率が等しい」とは、第１所定リンクの長さの熱膨張による伸び率と第２所定リンクの長さの熱膨張が完全に一致することのみを意図するものではない。上述したように、本発明の意図するものは、閉リンクによって形成される多角形が熱膨張する前と熱膨張した後で相似形を維持するように、各リンクの材質を選定することである。即ち、閉リンクによって形成される多角形が、「許容される範囲内」で相似形を維持するように、伸び率を略等しくすることも含む。なお、「許容される範囲内の相似形」とは、ハンドが伸縮してワークを移動させるときに、閉リンク機構が完全に相似形を維持して熱膨張したときと同じ精度で、ハンドがワークを移動させることが可能な誤差範囲内で相似形を維持することを意味する。【０００７】
上記のロボットアームによると、高温のワークをハンドで保持して移動させるときに、閉リンク機構を構成するリンク群がほぼ同じ伸び率で膨張する。熱膨張によってリンクの長さが変化しても、閉リンクによって形成される多角形を、リンクが熱膨張する前の多角形と相似に維持することができる。上述したように、リトラクト位置とエクステンド位置の双方の位置において、リンクの熱膨張によるハンドの位置ずれを低減することができる。【０００８】
本発明のロボットアームの具体的な一態様は、基部に第１モータと第２モータが取り付けられており、一端が第１モータの出力軸に連結されている第１上腕リンクと、一端が第２モータの出力軸に連結されている第２上腕リンクと、一端が第１上腕リンクの他端に連結されている第１前腕リンクと、一端が第２上腕リンクの他端に連結されている第２前腕リンクと、第１前腕リンクの他端と第２前腕リンクの他端を連結しており、第１前腕リンクと第２前腕リンクを平行に維持する平行リンクを備えるロボットアームに具現化することができる。そのロボットアームでは、第１上腕リンク、第１前腕リンク、平行リンク、第２前腕リンク及び第２上腕リンクによって閉リンク機構が構成されており、第１前腕リンクと第２前腕リンクのそれぞれにハンドが連結されている。
上記第１モータの出力軸と第１上腕リンクは、減速機を介して連結されていてもよい、同じく、上記第２モータの出力軸と第２上腕リンクは、減速機を介して連結されていてもよい。【０００９】
上記のロボットアームは、２つのハンドを有しているので、ひとつのロボットアームで２つのワークを移動させることができる。夫々のハンドが連結されている２つの前腕リンクが平行に維持されているので、一方のハンドの位置を正確に制御できれば他方のハンドの位置も正確に制御することができる。
上記のロボットアームでは、使用時に、閉リンク機構を構成するいずれかのリンクの温度が第１温度Ｔ１となり、他のいずれかのリンクの温度が第２温度Ｔ２となっても、第１前腕リンクと第２前腕リンクの平行状態を維持することができる。従って、リンクの熱膨張による２つのハンドの位置ずれを低減することができる。【００１０】
第１上腕リンクと第２上腕リンクが前記第１所定リンクであり、平行リンクが前記第２所定リンクであることが好ましい。
上記したように、第１上腕リンクと第２上腕リンクは、各々モータの出力軸に連結されている。モータは大気側に配置されており放熱されやすいので、モータの出力軸に連結されている上腕リンクは温度が上昇しにくい。それに対して平行リンクは第１前腕リンク又は第２前腕リンクを介して第１上腕リンクと第２上腕リンクに連結されているので、上腕リンクと比較して温度が上昇しやすい。即ち、上腕リンクと平行リンクの温度差が大きくなり易い。温度差が大きくなり易いリンクの材質を異ならせることによって、効率的にハンドの位置ずれを低減することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のロボットアームによると、使用時にリンク間に温度差が生じる場合でも、リトラクト位置におけるハンドの位置ずれとエクステンド位置におけるハンドの位置ずれの相違を小さくすることができる。高温のワークを精度良く移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施例のロボットアームにおいて、ハンドがリトラクト位置に位置する状態を示している。
【図２】第１実施例のロボットアームにおいて、ハンドがエクステンド位置に位置する状態を示している。
【図３】第１実施例のロボットアームにおいて、ハンドがリトラクト位置に位置する状態のときの位置ずれ様子を示している。
【図４】第１実施例のロボットアームにおいて、ハンドがエクステンド位置に位置する状態のときの位置ずれの様子を示している。
【図５】第２実施例のロボットアームにおいて、ハンドがリトラクト位置に位置する状態を示している。
【図６】第２実施例のロボットアームにおいて、ハンドがエクステンド位置に位置する状態を示している。
【図７】第３実施例のロボットアームを示している
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
各実施例の特徴を以下に記す。
（第１特徴）  第１モータの出力軸と第２モータの出力軸が、もしくは第１アームの回転軸と第２アームの回転軸が同軸に配置されている。
（第２特徴）  ロボットアーム２００は、リトラクト位置において、ハンド２１４とハンド２３２、平行リンク２０４と平行リンク２２０、第１上腕リンク２１８と第２上腕リンク２０２がこの順番に重なりあって配置されている。
【実施例】
【００１４】
（第１実施例）
図面を参照して第１実施例を説明する。第１実施例のロボットアーム１００はアームを２本備えており、夫々のアームは上腕リンクと前腕リンクから構成されており、その前腕リンクにハンドが連結されている。夫々のアームの前腕リンクの先端同士が、平行リンクによって連結されている。２本のアームと平行リンクによって、閉リンク機構が形成されている。即ち、本実施例のロボットアーム１００は、上腕リンクと前腕リンクとハンドからなるアームを２本備えているが、その２本のアームは平行リンクとともに閉リンク機構を形成しているので、基部からハンドまでの間に閉リンク機構が形成されたロボットアームである。
図１と図２に、ロボットアーム１００の概略図を示す。図１は、第１アーム１２と第２アーム３０が縮んでいる状態（リトラクト位置）を示している。図２は、第１アーム１２が伸びている状態（エクステンド位置）を示している。【００１５】
図１に示すように、ロボットアーム１００は、第１モータ（図示省略）の出力軸２４に接続された第１アーム１２と、第２モータ（図示省略）の出力軸２２に接続された第２アーム３０を備えている。第１モータと第２モータはロボットアーム１００の基部（図示省略）に取り付けられており、第１モータの出力軸２４と第２モータの出力軸２２は、軸線６に同軸に配置されている。
第１アーム１２は、一端が第１モータの出力軸２４に連結されている第１上腕リンク１８と、一端が第１上腕リンク１８の他端に連結されている第１前腕リンク１０を備えている。第１前腕リンク１０は、第１上腕リンク１８に対して自由に回転可能に連結されている。第１前腕リンク１０の一端にハンド１４が固定されており、第１前腕リンク１０の他端に延長部材８が固定されている。
第２アーム３０は、一端が第２モータの出力軸２２に連結されている第２上腕リンク２と、一端が第２上腕リンク２の他端に連結されている第２前腕リンク２８を備えている。第２前腕リンク２８は、第２上腕リンク２に対して自由に回転可能に連結されている。第２前腕リンク２８の一端にハンド３２が固定されており、第２前腕リンク２８の他端に延長部材２６が固定されている。【００１６】
第１アーム１２と第２アーム３０の間に、平行リンク４、２０が配置されている。平行リンク４、２０は、各々延長部材８と延長部材２６に連結している。平行リンク４、２０は、第１前腕リンク１０の他端と第２前腕リンク２８の他端を連結している。平行リンク４、２０の両端は、延長部材８、２６に対して自由に回転可能に連結されている。また、平行リンク４、２０の長さは等しい。平行リンク４、２０によって、延長部材８と延長部材２６が平行に維持される。即ち、平行リンク４、２０によって、第１前腕リンク１０と第２前腕リンク２８、ハンド１４とハンド３２の各々が平行に維持される。また、ハンド１４、３２は中心線ＣＬに平行に配置されている。
第１上腕リンク１８、第１前腕リンク１０、平行リンク４、平行リンク２０、第２前腕リンク２８及び第２上腕リンク２によって、閉リンク機構が形成されている。
なお、夫々のリンクは、図１、図２の平面内で回転する。即ち、ロボットアーム１００のリンクが形成する閉リンク機構は、その平面内で閉リンク機構が形成する多角形の形状を変化させることができる。閉リンク機構が多角形の形状を変化させることによって、ロボットアーム１００は、ハンド１４、３２の位置をその平面内で変化させることができる。換言すれば、ロボットアーム１００は、閉リンク機構によってハンドを平面内で移動させるスカラ型ロボットアームの一種である。【００１７】
２本の平行リンク４、２０は、第１前腕リンク１０と第２前腕リンク２８を連結する仮想的な１本のリンクと見なすことができる。平行リンク４、２０を仮想的な１本のリンクと見なすと、ロボットアーム１００が有する閉リンク機構は５角形である。５角形を形成するリンクのうち、第１前腕リンク１０と第２前腕リンク２８が平行を維持するので、第１上腕リンク１８と第２上腕リンク２が形成する相対角度を決めれば、５角形の形状が一意に決定する。即ち、ロボットアーム１００は、基部に取り付けられたモータで第１上腕リンク１８と第２上腕リンク２が形成する相対角度を制御することによって、ハンド１４、３２の位置を制御することができる。
例えばハンド１４をリトラクト位置（図１を参照）からエクステンド位置（図２を参照）まで移動させるときは、第１出力軸２４と第２出力軸２２を異なる方向に異なる回転量で回転させることによって、ハンド１４をリトラクト位置からエクステンド位置まで移動させる。このときに、第１出力軸２４を大きく右回転させ、第２出力軸２２を僅かに左回転させることによって、ハンド１４は、ハンド３２に対する平行を維持したままリトラクト位置からエクステンド位置まで移動する。リトラクト位置からエクステンド位置まで移動する間、ハンド１４は中心線ＣＬに平行な姿勢を維持しながら移動する。ハンド３２を移動させるときも同様に、第１出力軸２４と第２出力軸２２の回転を異なる方向に異なる回転量で回転させることによって、ハンド３２は、ハンド１４に対する平行を維持したままリトラクト位置からエクステンド位置まで移動する。【００１８】
ロボットアーム１００では、平行リンク４、２０の材質は、第１上腕リンク１８、第１前腕リンク１０、第２上腕リンク２及び第２前腕リンク２８の材質よりも熱膨張係数が小さいものを選択している。前述したように、モータは、大気側に配置されているので、放熱されやすい。そのため、モータに近いリンクは温度が上昇しにくく、モータから遠いリンクは温度が上昇しやすい。ハンド１４、３２で高温のワーク（例えば、半導体ウエハ）を保持して移動させる場合、ロボットアーム１００の熱伝達経路を考慮すると、平行リンク４、２０は放熱されにくいので、リンクの温度が高くなる。その結果、平行リンク４、２０の温度はＴ２となり、他のリンク１８、１０、２、２８の温度はＴ１（Ｔ２＞Ｔ１）となる。平行リンク４、２０の材質と、他のリンク１８、１０、２、２８の材質を同じにすると、平行リンク４、２０と、他のリンク１８、１０、２、２８の熱膨張による伸び率が相違してしまう。その結果、閉リンク機構によって形成される多角形（５角形）の形状が、リンクが熱膨張する前とリンクが熱膨張した後で変化してしまう。【００１９】
ロボットアーム１００では、平行リンク４、２０の温度がＴ０（常温）からＴ２に変化したときの伸び率が、他のリンク１８、１０、２、２８の温度がＴ０からＴ１に変化したときの伸び率とほぼ等しくなるように平行リンク４、２０の材質が選択されている。そのように平行リンク４、２０の材質を選定することによって、ロボットアーム１００の使用前（常温時）とロボットアーム１００の使用時（高温のウエハを移動させることによってリンクが熱膨張した状態）の閉リンク機構の多角形が、ほぼ相似形を維持しながら変化する。熱膨張によってハンド１４の位置は使用前（常温時）からずれてしまうが、使用前と使用中において、リトラクト位置（図１を参照）におけるハンド１４の位置ずれの大きさと、エクステンド位置（図２を参照）におけるハンド１４の位置ずれの大きさの相違を低減することができる。このことは、ハンド３２についても同様である。
なお、上記した熱膨張係数の異なる材料の組み合わせとして、例えば平行リンク４、２０をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）とし、他のリンク１８、１０、２、２８をアルミニウム（Ａ５０５２等）とする例が挙げられる。【００２０】
ここで、ロボットアーム１００の使用前（常温時）と使用中（リンクが熱膨張したとき）の閉リンク機構の形状を相似形に維持することによって、リトラクト位置におけるハンド１４の位置ずれの大きさとエクステンド位置におけるハンド１４の位置ずれの大きさの相違を低減することができる理由について説明する。
前述したように、ロボットアーム１００の使用中に、平行リンク４、２０の温度はＴ０からＴ２まで上昇する。他方、他のリンク１８、１０、２、２８の温度はＴ０からＴ１（Ｔ１＜Ｔ２）までしか上昇しない。
図３と図４に、温度がＴ０（使用前の温度）からＴ２に変化したときの平行リンク４、２０の伸び率が、温度がＴ０からＴ１に変化したときの他のリンク１８、１０、２、２８の伸び率と等しいときのロボットアーム１００を示す。図中の仮想線（二点鎖線）は、平行リンク４、２０の材質が、他のリンク１８、１０、２、２８と同じときのロボットアーム１００を示している。この場合、温度がＴ０からＴ２に変化したときの平行リンク４、２０の伸び率が、温度がＴ０からＴ１に変化したときの他のリンク１８、１０、２、２８の伸び率よりも大きい。【００２１】
図３と図４に示すように、平行リンク４、２０の伸び率が他のリンク１８、１０、２、２８の伸び率と等しい場合、閉リンク機構によって形成される形状が、リンクが熱膨張する前（ロボットアーム１００の使用前）の閉リンク構造と相似形（図１と図２も参照）を維持している。しかしながら、平行リンク４、２０の伸び率が、他のリンク１８、１０、２、２８の伸び率よりも大きくなると、閉リンク機構によって形成される形状が、ロボットアーム１００の使用前の形状と相違して（ずれて）しまう。
ロボットアーム１００の使用中に閉リンク機構によって形成される多角形が、使用前に閉リンク機構によって形成される多角形と相似を維持する場合、使用中のハンド１４の位置は使用前のハンド１４の位置から平行にずれる。他方、閉リンク機構が形成する多角形が相似を維持しない場合、使用中のハンド１４が、使用前のハンド１４と平行でなくなってしまう。使用前のハンド１４と使用中のハンド１４の角度のずれは、閉リンク機構によって形成される５角形の形状に依存して変化する。このことは、図３と図４を比較すると明らかである。【００２２】
図３と図４から明らかなように、閉リンク機構によって形成される多角形がロボットアーム１００の使用前と使用中で相似を維持しない場合、リトラクト位置において閉リンク機構によって形成される多角形の形状のずれがハンド１４の位置に与える影響と、エクステンド位置において閉リンク機構によって形成される多角形の形状のずれがハンド１４の位置に与える影響が大きく相違する。そのため、リトラクト位置とエクステンド位置でハンド１４の位置ずれの大きさが大きく相違してしまう。
他方、使用前と使用中で閉リンク機構によって形成される多角形が相似を維持する場合、ハンド１４の位置は平行にずれるだけである。多角形の形状が変化しない（多角形のいずれかの内角が変化しない）ので、リトラクト位置とエクステンド位置におけるハンド１４の位置ずれは、相似に変化した多角形の大きさのずれに起因するだけである。従って、両位置におけるハンド１４の位置ずれの差が大きく相違することがない。上記の事象は、ハンド３２にも共通である。【００２３】
ロボットアーム１００では、平行リンク４、２０の材質が、他のリンク１８、１０、２、２８の材質よりも熱膨張係数が小さいものを選択する例について説明した。しかしながら、ロボットアーム１００の使用環境や寸法等によっては、平行リンク４と平行リンク２０、及び第１前腕リンク１０と第２前腕リンク２８の温度が、第１上腕リンク１８と第２上腕リンク２の温度よりも高くなる場合もあり得る。その場合、平行リンク４、平行リンク２０、第１前腕リンク１０及び第２前腕リンク２８の材質を、第１上腕リンク１８と第２上腕リンク２の材質よりも熱膨張係数が小さいものを選択することが好適である。【００２４】
（第２実施例）
図５と図６を参照して、ロボットアーム２００について説明する。
ロボットアーム２００は、ロボットアーム１００の変形例であり、ロボットアーム１００と実質的に同じ構成については、下二桁に同じ参照番号を付すことによって説明を省略することがある。
図５は、ハンド２１４とハンド２３２がリトラクト位置に位置するときのロボットアーム２００を示している。図６は、ハンド２１４がエクステンド位置に位置するときのロボットアーム２００を示している。
ロボットアーム２００は、第１アーム２１２と第２アーム２３０を備えている。第１アーム２１２は、第１上腕リンク２１８と第１前腕リンク２１０と第１先端リンク２７６を備えている。第２アーム２３０は、第２上腕リンク２０２と第２前腕リンク２２８と第２先端リンク２８６を備えている。【００２５】
第１上腕リンク２１８の他端に、延長部材２４２が固定されている。第１前腕リンク２１０の一端に、延長部材２１３と延長部材２４０が固定されている。第１上腕リンク２１８の他端と第１前腕リンク２１０の一端に、第１先端リンク２７６の一端が連結されている。第１先端リンク２７６の一端に、延長部材２４８が固定されている。延長部材２４２にリンク２４４の一端が連結され、リンク２４４の他端にリンク２４６の一端が連結している。リンク２４６の他端は延長部材２４０に連結している。延長部材２４８にリンク２５０の一端が連結され、リンク２５０の他端がリンク２４６の中間に連結している。なお、延長部材２４０、リンク２４４及びリンク２５０は同じ長さを有しており、延長部材２４２及びリンク２４６は同じ長さを有している。
第１先端リンク２７６の他端にリンク２７２の一端が連結され、リンク２７２の他端にリンク２７４の一端が連結され、リンク２７４の他端は延長部材２１３に連結されている。延長部材２１３とリンク２７２は、同じ長さを有しているとともに、平行に配置されている。リンク２７６とリンク２７４は、同じ長さを有しているとともに、平行に配置されている。
ロボットアーム２００は、延長部材２１３、２４８、２４０及び２４２と、リンク２５０、２４４及び２４６の連結構造によって、第１上腕リンク２１８と第２上腕リンク２０２の相対角度が変化すると、ハンド２１４が中心線ＣＬに沿って移動する。同様に、ロボットアーム２００は、ハンド２３２を中心線ＣＬに沿って移動させることができる。
ロボットアーム２００は、ハンド２１４、又はハンド２３２を図５、図６の紙面に平行な面内で移動させることができるスカラ型ロボットアームの一種である。【００２６】
ロボットアーム２００でも、平行リンク２０４と平行リンク２２０の材質は、他のリンクの材質よりも熱膨張係数が小さいものを選択している。すなわち、平行リンク２０４と平行リンク２２０の温度がＴ０（ロボットアーム２００の使用前の温度）からＴ２（使用中の温度）に変化するときの伸び率と、他のリンクの温度がＴ０からＴ１（Ｔ１≠Ｔ２）に変化するときの伸び率がほぼ同じになるように、平行リンク２０４と平行リンク２２０の材質を選択している。
ロボットアーム２００では、図５のリトラクト位置において、ハンド２１４とハンド２３２、平行リンク２０４と平行リンク２２０、第１上腕リンク２１８と第２上腕リンク２０２が、この順番に重なりあって配置されている。ハンド２１４、ハンド２３２で高温のワークを保持して移動させる場合、高温のハンド２１４とハンド２３２が、平行リンク２０４と平行リンク２２０の直上に位置する。平行リンク２０４、２２０は、熱伝達経路の影響に加えてハンド２１４、ハンド２３２の影響も受けるため、さらに放熱されにくくなり、リンクの温度が高くなる。
なお、平行リンク２０４と平行リンク２２０の温度がＴ０からＴ２に変化するときの伸び率と、他のリンクの温度がＴ０からＴ１に変化するときの伸び率をほぼ同じにすることによって得られる効果は、ロボットアーム１００と実質的に同様のため、詳細な説明を省略する。【００２７】
ロボットアーム２００では、平行リンク２０４と平行リンク２２０の温度がＴ０からＴ２に変化するときの伸び率と、他のリンクの温度がＴ０からＴ１に変化するときの伸び率が異なると、リトラクト位置における延長部材２１３と延長部材２４０のずれの大きさが、エクステンド位置における延長部材２１３と延長部材２４０のずれの大きさと大きく相違してしまう。その結果、リトラクト位置におけるハンド２１４の位置ずれの大きさが、エクステンド位置におけるハンド２１４の位置ずれの大きさと大きく相違してしまう。【００２８】
第２アーム２３０は、第１アーム２１２と実質的に同じ構成である。第２アーム２３０については、第１アーム２１２の構成に対応する符号を下記に記し、詳細な説明については省略する。
延長部材２４２と延長部材２６２、延長部材２１３と延長部材２３１、延長部材２４０と延長部材２６０、延長部材２４８と延長部材２６８が各々対応している。第１先端リンク２７６と第２先端リンク２８６が対応している。リンク２４４とリンク２６４、リンク２４６とリンク２６６、リンク２５０とリンク２７０、リンク２７２とリンク２８２、リンク２７４とリンク２８４が各々対応している。【００２９】
（第３実施例）
図７を参照して、ロボットアーム３００について説明する。
ロボットアーム３００は、一端が第１モータの出力軸３２４に連結されている第１上腕リンク３１８と、一端が第２モータの出力軸３２２に連結されている第２上腕リンク３０２と、一端が第１上腕リンク３１８の他端に連結されている第１前腕リンク３１０と、一端が第２上腕リンク３０２の他端に連結されている第２前腕リンク３２８と、第１前腕リンク３１０の他端と第２前腕リンク３２８の他端を連結している先端リンク３７０を備えている。先端リンク３７０にハンド３１４が接続されている。
ロボットアーム３００では、第１上腕リンク３１８、第１前腕リンク３１０、先端リンク３７０、第２前腕リンク３２８、２上腕リンク３０２によって、閉リンク構造が形成されている。【００３０】
ロボットアーム３００でも、高温のワークを搬送するときに、リンク３１８、３１０、３７０、３２８、３０２の一又は複数のリンク（第１所定リンク）の温度がＴ０からＴ１に変化し、リンク３１８、３１０、３７０、３２８、３０２の一又は複数のリンク（第２所定リンク）の温度がＴ０からＴ２（Ｔ１≠Ｔ２）に変化する場合、第１所定リンクの材質と第２所定リンクの材質を異ならせる。すなわち、温度がＴ０からＴ１に変化したときの第１所定リンクの伸び率が、温度がＴ０からＴ２に変化したときの第２所定リンクの伸び率とほぼ等しくなるように、各々のリンクの材質を選択する。
ロボットアーム３００では、高温のワークを搬送するときに、閉リンクによって形成される形状が相似に変化する。リトラクト位置におけるハンド３１４の位置ずれの大きさと、エクステンド位置におけるハンド３１４の位置ずれの大きさの相違を低減することができる。【００３１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば第１実施例では、ハンドが前腕リンクの一端に固定されている。ハンドが前腕リンクの中間に固定されていてもよい。
第２実施例では、２つのハンドが同じ中心線上を移動する。先端リンクの長さを調整することによって、異なる軸上を移動するようにすることもできる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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