(57)【要約】【課題】上側ハンドおよび下側ハンドの相対回転角度を従来よりも拡大すること。【解決手段】本ロボットハンド1の手首構造は、共通の回転軸線Lに沿って延設され、上端が下側ハンド3に接続された中空の外側手首軸5と、共通の回転軸線Lに沿って外側手首軸5の内部を通って延設され、上端が上側ハンド2に接続された中空の内側手首軸4であって、下側ハンド3の内部に開口するように形成された開口部8を有する、内側手首軸4と、内側手首軸4の内部から開口部8を介して下側ハンド3の内部に延設されるハーネス7を、内側手首軸4および下側ハンド3のそれぞれから独立して移動可能に支持するためのハーネス処理機構9と、を備える。【選択図】図１
2015213999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の回転軸線を持つ上側ハンドおよび下側ハンドを有するロボットハンドの手首構造において、
前記共通の回転軸線に沿って延設され、上端が前記下側ハンドに接続された中空の外側手首軸と、
前記共通の回転軸線に沿って前記外側手首軸の内部を通って延設され、上端が前記上側ハンドに接続された中空の内側手首軸であって、前記下側ハンドの内部に開口するように形成された開口部を有する、内側手首軸と、
前記内側手首軸の内部から前記開口部を介して前記下側ハンドの内部に延設されるハーネスを、前記内側手首軸および前記下側ハンドのそれぞれから独立して移動可能に支持するためのハーネス処理機構と、を備えたロボットハンドの手首構造。
【請求項２】
前記ハーネス処理機構は、前記内側手首軸から独立して前記共通の回転軸線周りに回転可能な可動支持部材を有する、請求項１記載のロボットハンドの手首構造。
【請求項３】
前記可動支持部材は、前記内側手首軸の内部に配置された環状の本体部と、前記環状の本体部に挿通されて前記下側ハンドの内部に延設される前記ハーネスを支持するために前記環状の本体部に設けられたハーネス支持部と、を有する、請求項２記載のロボットハンドの手首構造。
【請求項４】
前記ハーネス処理機構は、前記上側ハンドおよび前記下側ハンドの相対的な回転動作に伴って前記内側手首軸の前記開口部の縁部が前記ハーネス支持部に押圧されることにより、前記ハーネス支持部が前記環状の本体部と共に前記共通の回転軸線周りに回転するように構成されている、請求項３記載のロボットハンドの手首構造。
【請求項５】
前記環状の本体部は、前記内側手首軸の内部に配置されたベアリング部材によって前記共通の回転軸線周りに回転可能に支持されている、請求項３または４に記載のロボットハンドの手首構造。
【請求項６】
前記ハーネス支持部は、前記環状の本体部から半径方向に延在する延在部と、前記延在部に形成され、前記ハーネスを保持する保持部と、を有する、請求項３乃至５のいずれか一項に記載のロボットハンドの手首構造。
【請求項７】
前記上側ハンドと前記下側ハンドとが相対的に回転可能な範囲が１８０°以上である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のロボットハンドの手首構造。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のロボットハンドの手首構造におけるハーネス処理機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の回転軸線を持つ上側ハンドおよび下側ハンドを有するロボットハンドの手首構造に係わり、特に、ロボットハンドに引き回されるハーネスの処理機構を備えたロボットハンドの手首構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にロボットハンドは、その内部に電気配線やエア配管などのハーネスが引き込まれている（特許文献１）。単一ハンドの場合には、上端がロボットハンドに接続された筒状の手首軸の上端開口から、ハンド内部にハーネスを引き込むことができる。
【０００３】
一方、上側ハンドおよび下側ハンドを有するダブルハンドの場合には、両ハンドの手首軸が二重管構造となっているため、単一ハンドの場合のような単純な構造ではハーネスを引き回すことができない。
【０００４】
図７および図８は、従来のダブルハンド５０の手首構造の一例を示している。ダブルハンド５０は、上側ハンド５１および下側ハンド５２を備えており、上端が上側ハンド５１に接続された筒状の内側手首軸５３と、上端が下側ハンド５２に接続された筒状の外側手首軸５４とが、二重管構造となっている。
【０００５】
このようにダブルハンド５０においては、手首軸が二重管構造となっているため、上側ハンド５１へのハーネス５５の引き込みは単一ハンドと同様に行えるが、下側ハンド５２へのハーネス５６の引き込みは、内側手首軸５３に形成した開口部５７を介して行なう必要がある。
【０００６】
図９に示したように開口部５７は、内側手首軸５３の長手方向の途中に形成されている。このため、内側手首軸５３は、開口部５７を挟んで上側の部分５３Ａと下側の部分５３Ｂとが、開口部形成後に残された連結部５３Ｃによって連結された構造となっている。
【０００７】
また、図７および図８に示した例においては、下側ハンド５２に引き込まれたハーネス５６が、下側ハンド５２内部の底面に固定されたハーネス保護管５８の中を通ってハンド先端側に延びている。
【０００８】
上述した従来のダブルハンド５０においては、図１０に示したように、上側ハンド５１と下側ハンド５２とが相対的に回転した際に、内側手首軸５３の開口部５７の縁部が、ハーネス保護管５８に当接される。これにより、開口部５７の縁部がハーネス５６に当接されてハーネス５６が断線することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２４６５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上述したようにハーネス保護管５８は、下側ハンド５２内部の底面に固定されているので、内側手首軸５３の開口部５７の縁部がハーネス保護管５８に当接された時点で、両ハンド５１、５２の相対的な回転動作が不可能となる。
【００１１】
このように従来のダブルハンド５０においては、両ハンド５１、５２の相対的な回転範囲が、内側手首軸５３の開口部５７の縁部がハーネス保護管５８に当接されるまでの範囲に限定されるので、両ハンド５１、５２の相対回転角度を１８０°またはそれ以上とすることは不可能であった。
【００１２】
両ハンド５１、５２の相対回転範囲が限定されてしまうと、ロボットの動作の自由度が制限されるため、例えば一方のハンドのみを用いてロボットを動作させる場合に、複雑な動作パターンを余儀なくされるという問題がある。
【００１３】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、上側ハンドおよび下側ハンドの相対回転角度を従来よりも拡大することができるロボットハンドの手首構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、第１の態様による本発明は、共通の回転軸線を持つ上側ハンドおよび下側ハンドを有するロボットハンドの手首構造において、前記共通の回転軸線に沿って延設され、上端が前記下側ハンドに接続された中空の外側手首軸と、前記共通の回転軸線に沿って前記外側手首軸の内部を通って延設され、上端が前記上側ハンドに接続された中空の内側手首軸であって、前記下側ハンドの内部に開口するように形成された開口部を有する、内側手首軸と、前記内側手首軸の内部から前記開口部を介して前記下側ハンドの内部に延設されるハーネスを、前記内側手首軸および前記下側ハンドのそれぞれから独立して移動可能に支持するためのハーネス処理機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
第２の態様による本発明は、第１の態様による本発明において、前記ハーネス処理機構は、前記内側手首軸から独立して前記共通の回転軸線周りに回転可能な可動支持部材を有する、ことを特徴とする。
【００１６】
第３の態様による本発明は、第２の態様による本発明において、前記可動支持部材は、前記内側手首軸の内部に配置された環状の本体部と、前記環状の本体部に挿通されて前記下側ハンドの内部に延設される前記ハーネスを支持するために前記環状の本体部に設けられたハーネス支持部と、を有する、ことを特徴とする。
【００１７】
第４の態様による本発明は、第３の態様による本発明において、前記ハーネス処理機構は、前記上側ハンドおよび前記下側ハンドの相対的な回転動作に伴って前記内側手首軸の前記開口部の縁部が前記ハーネス支持部に押圧されることにより、前記ハーネス支持部が前記環状の本体部と共に前記共通の回転軸線周りに回転するように構成されている、ことを特徴とする。
【００１８】
第５の態様による本発明は、第３または第４の態様による本発明において、前記環状の本体部は、前記内側手首軸の内部に配置されたベアリング部材によって前記共通の回転軸線周りに回転可能に支持されている、ことを特徴とする。
【００１９】
第６の態様による本発明は、第３乃至第５のいずれかの態様による本発明において、前記ハーネス支持部は、前記環状の本体部から半径方向に延在する延在部と、前記延在部に形成され、前記ハーネスを保持する保持部と、を有する、ことを特徴とする。
【００２０】
第７の態様による本発明は、第１乃至第６のいずれかの態様による本発明において、前記上側ハンドと前記下側ハンドとが相対的に回転可能な範囲が１８０°以上である、ことを特徴とする。
【００２１】
第８の態様による本発明は、第１乃至第７のいずれかの態様によるロボットハンドの手首構造におけるハーネス処理機構である。
【００２２】
なお、本明細書中において「上（上側）」および「下（下側）」とは、両ハンドの共通の回転軸線に沿って、下側ハンドから見て上側ハンドがある方向を「上（上側）」、上側ハンドから見て下側ハンドがある方向を「下（下側）」と呼ぶものであり、必ずしも重力方向における上下を意味するものではない。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、上側ハンドおよび下側ハンドの相対回転角度を従来よりも拡大することができるロボットハンドの手首構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態によるロボットハンドの手首構造をロボットハンドと共に示した縦断面図。
【図２】図１のII−II線に沿った横断面図。
【図３】図１に示したロボットハンドの手首構造の一部を拡大して示した斜視断面図。
【図４Ａ】図１に示したロボットハンドの手首構造におけるハーネス処理機構の作用を説明するための模式図。
【図４Ｂ】図１に示したロボットハンドの手首構造におけるハーネス処理機構の作用を説明するための他の模式図。
【図４Ｃ】図１に示したロボットハンドの手首構造におけるハーネス処理機構の作用を説明するための他の模式図。
【図５】図１に示したロボットハンドにおいて、上側ハンドと下側ハンドとの相対回転角度が最大になった状態を示した模式図。
【図６】図１に示したロボットハンドの手首構造の一変形例において、上側ハンドと下側ハンドとの相対回転角度が最大になった状態を示した模式図。
【図７】従来のロボットハンドの手首構造をロボットハンドと共に示した縦断面図。
【図８】図７のXIII−XIII線に沿った横断面図。
【図９】図７に示した従来のロボットハンドの手首構造の一部を拡大して示した斜視図。
【図１０】図７に示した従来のロボットハンドにおいて上側ハンドと下側ハンドとの相対回転角度が最大になった状態を示した模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態によるロボットハンドの手首構造について、図面を参照して説明する。
【００２６】
図１および図２に示したように、本実施形態におけるロボットハンド１は、共通の回転軸線Ｌを持つ上側ハンド２および下側ハンド３を備えている。ロボットハンド１の手首構造は、上端が上側ハンド２に接続された中空の内側手首軸４と、上端が下側ハンド３に接続された中空の外側手首軸５と、を備えている。内側手首軸４は外側手首軸５の内部に挿通されており、両手首軸４、５は、両ハンド２、３の共通の回転軸線Ｌに沿って延設されている。
【００２７】
上側ハンド２は、中空のハンド基部２Ａと、ハンド基部２Ａの前端部分に装着されたブレード部材２Ｂと、ブレード部材２Ｂに載置された基板Ｓ（例えば、半導体製造用ウェハ）の縁部に押圧されるエッジグリップ２Ｃと、を備えている。
【００２８】
同様に、下側ハンド３も、中空のハンド基部３Ａと、ハンド基部３Ａの前端部分に装着されたブレード部材３Ｂと、ブレード部材３Ｂに載置された基板Ｓの縁部に押圧されるエッジグリップ３Ｃと、を備えている。
【００２９】
本実施形態においては、内側手首軸４が下側ハンド３のハンド基部３Ａを貫通して上方に延在しており、内側手首軸４の上端が上側ハンド２のハンド基部２Ａに接続されている。
【００３０】
内側手首軸４の内部には、上側ハンド用のハーネス６および下側ハンド用のハーネス７が挿通されている。これらのハーネス６、７は、例えば、エッジグリップ２Ｃ、３Ｃの駆動モータ（図示せず）に電力を供給する電気配線である。
【００３１】
上側ハンド用のハーネス６は、内側手首軸４の上端開口を介して上側ハンド２のハンド基部２Ａの内部に引き込まれている。一方、下側ハンド用のハーネス７は、下側ハンド３のハンド基部３Ａの内部に開口するように内側手首軸４に形成された開口部８を介して、内側手首軸４の長手方向の途中から下側ハンド３のハンド基部３Ａの内部に引き込まれている。
【００３２】
図１および図３に示したように、下側ハンド用のハーネス７が挿通される、内側手首軸４の開口部８は、内側手首軸４の長手方向の途中に形成されている。このため、内側手首軸４は、開口部８を挟んで上側の部分４Ａと下側の部分４Ｂとが、開口部形成後に残された連結部４Ｃによって連結された構造となっている。
【００３３】
図１乃至図３に示したように、本実施形態によるロボットハンド１の手首構造は、さらに、内側手首軸４の内部から開口部８を介して下側ハンド３の内部に延設されるハーネス７を支持するためのハーネス処理機構９を備えている。このハーネス処理機構９は、下側ハンド用のハーネス７を、内側手首軸４および下側ハンド３のそれぞれから独立（フローティング）して移動可能に支持するものである。
【００３４】
図３に示したように、ハーネス処理機構９は、内側手首軸４の内周面に形成された段部に配置された環状のベアリング部材１０と、このベアリング部材１０によって、内側手首軸４から独立（フローティング）して共通の回転軸線Ｌ周りに回転可能に支持された可動支持部材１１と、を備えている。可動支持部材１１は、内側手首軸４の内部に配置された環状の本体部１２と、環状の本体部１２に一体に形成されたハーネス支持部１３と、を有する。
【００３５】
ハーネス支持部１３は、環状の本体部１２から半径方向に延在する延在部１３Ａと、延在部１３Ａに形成され、ハーネス７を保持する保持部１３Ｂと、を有する。保持部１３Ｂは、ハーネス７を挟み込む一対の突起部によって構成されている。環状の本体部１２に挿通されて下側ハンド３のハンド基部３Ａの内部に延設されるハーネス７は、ハーネス支持部１３の保持部１３Ｂによって保持される。
【００３６】
ハーネス支持部１３の延在部１３Ａは、内側手首軸４に形成された開口部８を介して、下側ハンド３のハンド基部３Ａの内部まで延びるように形成されている。このため、上側ハンド２および下側ハンド３が相対的に回転すると、内側手首軸４に形成された開口部８の縁部が、ハーネス支持部１３の延在部１３Ａに当接される。
【００３７】
ここで、可動支持部材１１の環状の本体部１２は、ベアリング１０によって共通の回転軸線Ｌ周りに回転可能に支持されているので、内側手首軸４の開口部８の縁部がハーネス支持部１３の延在部１３Ａに押圧されると、ハーネス支持部１３が環状の本体部１２と共に共通の回転軸線Ｌ周りに回転する。
【００３８】
図４Ａは、上側ハンド２と下側ハンド３とが同じ方向を向いて整列した状態における手首構造の状態を示している。この状態から上側ハンド２および下側ハンド３が相対的に回転すると、図４Ｂに示したように、内側手首軸４の開口部８の縁部がハーネス支持部１３の延在部１３Ａに当接される。
【００３９】
図４Ｂに示した状態から、さらに両ハンド２、３が相対的に回転すると、図４Ｃに示したようにハーネス支持部１３が環状の本体部１２と共に共通の回転軸線Ｌ周りに回転する。ここで、ハーネス７は、それ自身の可撓性により、図４Ｃに示したように変形可能である。下側ハンド３の内部にハーネス７を延設する際には、ハーネス７の敷設長に予め余裕を持たせておくようにして、ハーネス支持部１３の回転動作に追従してハーネス７が容易に変形できるようにする。
【００４０】
図４Ｃから分かるように、ハーネス支持部１の回転動作に伴って、ハーネス７が比較的広い区間で湾曲するため、ハーネス７に加わる歪みが少なくなる。これにより、ハーネス７が瞬間的に断線することが避けられ、また、長期的に断線することも回避でき、ハーネス７の寿命を延ばすことができる。
【００４１】
図５は、本実施形態におけるロボットハンド１において、上側ハンド２と下側ハンド３との相対回転角度が最大になった状態を示しており、図１０に示した従来のロボットハンド５０と比較して、本実施形態においては、両ハンド２，３の最大相対角度が拡大していることが分かる。
【００４２】
図６は、上記実施形態の一変形例を示しており、この例においては、内側手首軸４に形成する開口部８の周方向の寸法を上記実施形態よりも大きくしている。すなわち、内側手首軸４の連結部４Ｃの周方向の寸法（幅）が、上記実施形態よりも小さくなっている。
【００４３】
そして、本例においては、上側ハンド２と下側ハンド３とが相対的に回転可能な範囲を、１８０°またはそれ以上とすることができる。
【００４４】
以上述べたように、本実施形態によるロボットハンド１の手首構造によれば、内側手首軸４の内部から開口部８を介して下側ハンド３のハンド基部３Ａの内部に延設されるハーネス７を、ハーネス処理機構９によって、内側手首軸４および下側ハンド３のそれぞれから独立（フローティング）して移動可能に支持するようにしたので、上側ハンド２と下側ハンド３とが相対的に回転可能な範囲を従来に比べて拡大することができる。
【００４５】
両ハンド２、３の最大相対角度を大きくすることにより、ロボットハンド１の動作設定の自由度が高くなり、従来のロボットにおいて必要であった複雑なロボット動作を不要とすることができる。
【００４６】
また、本実施形態によるロボットハンド１の手首構造においては、ハーネス６、７の引き回し処理のために大きな空間を必要とせず、ロボットハンド１やロボットアーム（図示せず）の大型化を回避することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態によるロボットハンド１の手首構造によれば、複雑な機構を必要としないので、部品点数の増加や組立工数の増加をもたらすことなく、両ハンド２、３の相対最大角度を従来よりも大きくすることができる。
【００４８】
なお、上述した実施形態およびその変形例におけるロボットハンド１は、基板（例えば、半導体製造用ウェハ）Ｓを保持するためのものであるが、本発明による手首構造を適用可能なロボットハンドは、基板保持用のロボットハンドに限られるものではなく、いわゆる二重管構造を備えたダブルハンド型のロボットハンドであれば、その手首構造に対して広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１  ロボットハンド
２  上側ハンド
３  下側ハンド
４  内側手首軸
５  外側手首軸
６  上側ハンド用ハーネス
７  下側ハンド用ハーネス
８  内側手首軸の開口部
９  ハーネス処理機構
１０  ベアリング部材
１１  可動支持部材
１２  環状の本体部
１３  ハーネス支持部
Ｌ  両ハンドの共通の回転軸線
Ｓ  基板（半導体ウェハ等）
【図１】
2015213999.tif 000003
【図２】
2015213999.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
2015213999.tif 000009
【図６】
2015213999.tif 000010
【図７】
2015213999.tif 000011
【図８】
2015213999.tif 000012
【図９】
2015213999.tif 000013
【図１０】
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