(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アームと第２アームとからなるダブルアームであって、
前記第１アームおよび第２アームが少なくとも第１リンクおよび第２リンクを有し、
前記第１アームの第１リンクと前記第２アームの第１リンクとが一体化されて１つの軸回りに旋回する旋回部材を形成し、
前記第１アームの第１リンクの長さは、前記第２アームの第１リンクの長さより長くされ、
前記第１アームの第２リンクは、前記第２アームの第２リンクより長くされ、
前記第１アームのエンドエフェクタは、同第１アームの前記第２リンクの前記旋回部材側に設けられ、
前記第２アームのエンドエフェクタは、同第２アームの前記第２リンクの前記旋回部材とは反対側に設けられ、
前記旋回部材が、前記１つの軸により支持される回転中心部分と、前記１つの軸とはオフセットに設けられ一方端部で前記第１アームの第２リンクを支持するとともに他方端部で前記第２アームの第２リンクを支持する、直線状に延びる第２リンク支持部分とからなるとともに、同旋回部材内部には前記第１アームの第２旋回機構を駆動する第１ギアトレインと、前記第２アームの第２旋回機構を駆動する第２ギアトレインとが設けられ、
前記第１アームの第２リンクと前記第２アームの第２リンクとが互いに干渉しないような位置関係でそれぞれの第１リンクに旋回自在に装着され、
前記第１アームおよび第２アームの各第２リンクとそれぞれの第１リンクとのなす角度が、待機状態で前記第１アームおよび第２アームにそれぞれ装着されるエンドエフェクタの前記１つの軸回りの旋回動作専有面積を最小とする角度に調整されるとともに、各エンドエフェクタが前記第１アームの第２リンクを旋回自在に支持する旋回支軸と干渉しないようにされ、
前記第１アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線が、前記旋回軸を通るようにされ、
前記第２アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線が、前記旋回軸を通るようにされ、
前記第１アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線と前記第２アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線とが、待機状態においてある角度をなすようにされてなる
ことを特徴とするダブルアーム。
【請求項２】
請求項１記載のダブルアームを備えてなることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はダブルアームおよびそれを備えてなるロボットに関する。さらに詳しくは、１つのベース部に２つのアームが設けられてなるダブルアームおよびそれを備えたロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、１つのベース部に２つのアームが設けられてなるダブルアーム式ロボットとして、例えば特開平１０−１６３２９６号公報（図４参照）には、基台１００上端にくの字状の第１アームユニット１１０が旋回自在に装着され、この第１アームユニット１１１の両先端部に各支軸１１１、１１２を設けて、この各支軸１１１，１１２により第２アームユニット１１３および第３アームユニット１１４を支持させるとともに、この第２アームユニット１１３および第３アームユニット１１４が初めの待機状態で第１アームユニット１１０と対称形状をなす長さ寸法になされ、さらにこの第２アームユニット１１３および第３アームユニット１１４のそれぞれにワークＷ´を把持するハンド１２１，１２２が装着されてなるロボットＲ1が提案されている。
【０００３】
ところが、ロボットＲ1においては、第１アームユニット１１０と第２アームユニット１１３および第３アームユニット１１４とが待機状態で対称形状をなすものとされているので、この状態で第１アームユニット１１０を旋回させたときのハンド１２１，１２２の旋回半径が大きくなり、径の大きなワークＷを取り扱う場合などハンド１２１，１２２に長さ寸法のより大きなものを用いる必要が生じた場合は、旋回動作専有面積が必要以上に大きなものになってしまうという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、ワークの取り扱いに必要とされるエンドエフェクタの長手方向寸法に拘わらず可能な限り旋回動作専有面積を小さくすることができるダブルアームおよびそれを備えたロボットを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のダブルアームは、第１アームと第２アームとからなるダブルアームであって、前記第１アームおよび第２アームが少なくとも第１リンクおよび第２リンクを有し、前記第１アームの第１リンクと前記第２アームの第１リンクとが一体化されて１つの軸回りに旋回する旋回部材を形成し、前記第１アームの第１リンクの長さは、前記第２アームの第１リンクの長さより長くされ、前記第１アームの第２リンクは、前記第２アームの第２リンクより長くされ、前記第１アームのエンドエフェクタは、同第１アームの前記第２リンクの前記旋回部材側に設けられ、
前記第２アームのエンドエフェクタは、同第２アームの前記第２リンクの前記旋回部材とは反対側に設けられ、前記旋回部材が、前記１つの軸により支持される回転中心部分と、前記１つの軸とはオフセットに設けられ一方端部で前記第１アームの第２リンクを支持するとともに他方端部で前記第２アームの第２リンクを支持する、直線状に延びる第２リンク支持部分とからなるとともに、同旋回部材内部には前記第１アームの第２旋回機構を駆動する第１ギアトレインと、前記第２アームの第２旋回機構を駆動する第２ギアトレインとが設けられ、前記第１アームの第２リンクと前記第２アームの第２リンクとが互いに干渉しないような位置関係でそれぞれの第１リンクに旋回自在に装着され、前記第１アームおよび第２アームの各第２リンクとそれぞれの第１リンクとのなす角度が、待機状態で前記第１アームおよび第２アームにそれぞれ装着されるエンドエフェクタの前記１つの軸回りの旋回動作専有面積を最小とする角度に調整されるとともに、各エンドエフェクタが前記第１アームの第２リンクを旋回自在に支持する旋回支軸と干渉しないようにされ、前記第１アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線が、前記旋回軸を通るようにされ、前記第２アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線が、前記旋回軸を通るようにされ、前記第１アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線と前記第２アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線とが、待機状態においてある角度をなすようにされてなることを特徴とする。
【０００８】
しかして、本発明のダブルアームはロボットに搭載される。
【０００９】
【作用】
本発明のダブルアームは、待機状態における第１アームおよび第２アームの各第２リンクとそれぞれの第１リンクとのなす角度が、第１アームおよび第２アームに装着されるエンドエフェクタの旋回半径を最小とする角度となるように調整されるので、ワークの取り扱いに必要とされるエンドエフェクタの長さ寸法に拘わらず旋回動作専有面積を可能な限り小さくすることができる。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１１】
本発明の一実施形態に係るダブルアームを備えたロボットの概略構成を図１に示し、ロボットＲは、円筒体形状のベース部１０と、このベース部１０の上端部分に支持される、それぞれが３自由度の旋回機構からなる第１および第２の各アーム２０、３０と、半導体ウェハなどの円盤形状のワークＷを把持可能に構成される、第１アーム２０により支持される第１ハンド４０および第２アーム３０により支持される第２ハンド５０と、各アーム２０、３０を駆動するサーボモータ機構６０とを備えてなる。
【００１２】
各アーム２０、３０はベース部１０に直接設けられる共通の第１旋回機構７０を有している。この第１旋回機構７０は軸心がベース部１０のセンタと一致するように設けられる第１旋回支軸７１と、この第１旋回支軸７１により水平面内で旋回自在に支持されるとともに各アーム２０，３０の第２旋回機構２１，３１を支持する旋回部材７２とから構成されている。
【００１３】
すなわち、図２に示すように、旋回部材７２は、第１旋回支軸７１により支持される回転中心部分７２ａと、第１旋回支軸７１とはオフセットに設けられ、一方端部で第１アーム２０の第２旋回機構２１を支持するとともに他方端部で第２アームの第２旋回機構３１を支持する、直線的に延びる第２旋回機構支持部分７２ｂとからなる平板状部材とされる。
【００１４】
また、本実施形態では、旋回部材７２が第１アームおよび第２アームの各第１リンクを構成している。すなわち、旋回部材７２の回転中心部分７２ａから第２旋回機構支持部分７２ｂの一方端部に亘る部分が第１アーム２０の第１リンクを構成し、回転中心部分７２ａから第２旋回機構支持部分７２ｂの他方端部に亘る部分が第２アーム３０の第１リンクを構成している。各アーム２０，３０の第１リンクの長さは、第１旋回支軸７１と第２旋回支軸２１Ａまたは３１Ａとの距離とされる。なお、本実施形態では、第１アームの第１リンクが第２アームの第１リンクよりも長いものとされる。
【００１５】
また、旋回部材７２内部には、第１および第２の２系統のギアトレイン７３、７４が設けられている。第１ギアトレイン７３は、第１アーム２０の第２旋回機構２１を駆動する駆動力を伝達するための歯車列とされ、第２ギアトレイン７４は、第２アーム３０の第２旋回機構３１を駆動する駆動力を伝達するための歯車列とされる。
【００１６】
第１アーム２０の第２旋回機構２１は、旋回部材７２の第２旋回機構支持部分７２ｂの一端側に設けられる第２旋回支軸２１Ａと、この第２旋回支軸２１Ａにより水平面内で旋回自在に支持される第２リンク２１Ｂとからなる。第２旋回支軸２１Ａは、第２リンク２１Ｂを旋回させたときに、この第２リンク２１Ｂが第２アーム３０および第２ハンド５０と干渉しないように、第２リンク２１Ｂを旋回部材７２から旋回軸方向に所定距離Ｌ隔てた位置で支持するようにされる。
【００１７】
また、第１アーム２０の第２リンク２１ＢがロボットＲの待機状態で第１リンクに対してなす角度θ１は、旋回部材７２を第１旋回支軸７１回りに旋回させたときの第１ハンド４０の旋回動作専有面積が最小となる角度に調整される。なお、本実施形態では、前記角度θ1は、第１旋回支軸７１と第２旋回支軸２１Ａとを結ぶ線分と、第２旋回支軸２１Ａと第３旋回支軸２２Ａ（後出）とを結ぶ線分とがなす角度とされる。また、第１ハンド４０は後で説明するように、長手方向の中心線Ｌ1が第１旋回支軸７１を通るように第３旋回支軸２２Ａにより支持される。
【００１８】
第１アーム２０の第３旋回機構２２は、第２リンク２１Ｂの駆動端部に設けられ、第１ハンド４０を水平面内で旋回自在に支持する第３旋回支軸２２Ａから構成されている。
【００１９】
一方、第２アーム３０の第２旋回機構３１は、旋回部材７２の他方の駆動端部に設けられる第２旋回支軸３１Ａと、この第２旋回支軸３１Ａにより水平面内で旋回自在に支持される第２リンク３１Ｂとからなる。この第２アーム３０の第２リンク３１Ｂは、本実施形態では第１アーム２０の第２リンク２１Ｂよりも短く形成されている。このことおよび第２アーム３０の第１リンクが第１アーム２０の第１リンクより短くされていることにより、第２アーム３０の動作範囲が第１アーム２０のそれより小さくなる。これにより、ダブルアームとしてもシングルアームと同一の動作範囲とすることができる。
【００２０】
また、第２アーム３０の第２リンク３１ＢがロボットＲの待機状態で第１リンクに対してなす角度θ2は、旋回部材７２を第１旋回支軸７１回りに旋回させたときの第２ハンド５０の旋回動作専有面積が最小となる角度に調整される。
【００２１】
なお、本実施形態では、前記角度θ2は、第１旋回支軸７１と第２旋回支軸３１Ａとを結ぶ線分と、第２旋回支軸３１Ａと第３旋回支軸３２Ａ（後出）とを結ぶ線分とがなす角度とされる。また、第２ハンド５０は後で説明するように長手方向の中心線Ｌ２が第１旋回支軸７１を通るように第３旋回支軸３２Ａにより支持される。
【００２２】
第２アーム３０の第３旋回機構３２は、第２リンク３１Ｂの駆動端部に設けられ第２ハンド５０を水平面内で旋回自在に支持する第３旋回支軸３２Ａから構成されている。
【００２３】
第１ハンド４０は、第１アーム２０の第２リンク２１Ｂにおける旋回部材７２側の面、つまり図１（ａ）で第２リンク２１Ｂにおける下側の面で第３旋回支軸２２Ａにより支持されている。すなわち、第１ハンド４０を通常通り第２リンク２１Ｂの反旋回部材７２側、つまり第２リンク２１Ｂの上側に設けると第２ハンド５０との間の旋回軸方向の距離が大きくなり、ワーク取り扱い上不都合が生じる場合があるため、本実施形態のロボットＲにおいては、第１ハンド４０と第２ハンド５０とを旋回軸方向で隣接させるために、第１ハンド４０を第２リンク２１Ｂの下側に設けるようにしている。
【００２４】
一方、第２ハンド５０は、第２アーム２０の第２リンク３１Ｂにおける反旋回部材７２側の面、つまり図１（ａ）で第２リンク３１Ｂにおける上側の面で第３旋回支軸２２Ａにより支持されている。なお、図１（ｂ）中、点線で示した円Ｃ内部の領域は、待機状態における各アーム２０，３０および各ハンド４０，５０を第１旋回支軸７１を回転中心として旋回させた場合の旋回領域を示す。
【００２５】
また、第１ハンド４０および第２ハンド５０はそれぞれ長手方向中心線Ｌ1，Ｌ2が第１旋回支軸７１を通るように第３旋回支軸２２Ａ，３２Ａにより支持される。これは、ダブルアーム式ロボットの場合、いずれのワークＷをも第１旋回支軸７１を通る同一の直線を軌跡として搬送するように設定されるのが通常だからである。
【００２６】
図３に各ハンドの動作態様を示す。例えば第２ハンド５０を前記中心線Ｌ2（図１参照）上にあるフルアウトポイントＰまで移動させる場合（同図（ｂ）参照）は、ロボットＲの待機状態から旋回部材７２を矢印Ａの方向に旋回させつつ、第２ハンド５０がフルアウトポイントＰに向かって直線的に動くように、第２旋回機構３１および第３旋回機構３２の旋回角度位置を調節する。
【００２７】
また、第１ハンド４０をフルアウトポイントＰまで移動させる場合は、ロボットＲの待機状態から旋回部材７２を矢印Ａの方向に各中心線Ｌ1，Ｌ2がなす角度θ3（図１参照）旋回させた後、旋回部材７２を矢印Ａの逆方向に旋回させつつ、第２ハンド５０がフルアウトポイントＰに向かって直線的に動くように、第２旋回機構２１および第３旋回機構２２の旋回角度位置を調節する。
【００２８】
このように、本実施形態のロボットＲは、待機状態で各第２リンク２１Ｂ，３１Ｂとそれぞれの第１リンクとがなす角度θ1，θ2が、各ハンド４０，５０の第１旋回支軸７１回りの旋回動作専有面積を最小とする角度に調節されるので、取り扱うべきワークＷの径により決まる各ハンド４０，５０の長手方向寸法に拘わらず旋回動作専有面積を最小とすることができる。
【００２９】
また、第１アーム２０と第２アーム３０の第１旋回機構を共通の旋回機構７０から構成するとともに、第２アーム３０の動作範囲を第１アーム２０の動作範囲より小さくしているので、ダブルアームとしてもシングルアームと同一の動作範囲に納めることができる。
【００３０】
また、第１アーム２０の第２リンク２１Ｂを旋回させたときにこの第２リンク２１Ｂおよび第２ハンド５０が第２アーム３０および第２ハンド４０と干渉しないように、第２リンク２１Ｂを旋回軸方向に旋回部材７２と所定距離Ｌ隔てた位置で第２旋回支軸２１Ａにより支持するようにしているので、各アーム２０、３０の動作自由度を大きくすることができる。
【００３１】
さらに、第１ハンド４０を第２リンク２１Ｂの旋回部材７２側の面で支持することによって、第１ハンド４０と第２ハンド５０とが旋回軸方向で隣接するようにしているので、ワークＷ取り扱い上不都合が生じる事態を回避することができる。
【００３３】
また、各第２旋回機構２１、３１を駆動するための駆動力伝達系は、ギアトレインに限らずベルトにより構成することももちろん可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のダブルアームは、待機状態における第１アームおよび第２アームの各第２リンクとそれぞれの第１リンクとのなす角度が、第１アームおよび第２アームに装着されるエンドエフェクタの旋回動作専有面積を最小とする角度に調整されるので、ワークの取り扱いに必要とされるエンドエフェクタの長手方向寸法に拘わらず旋回動作専有面積を可能な限り小さくすることができるという優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボットの概略構成を示す模式図であり、同（ａ）は該ロボットの一側面図、同（ｂ）は上面図、同（ｃ）は同（ａ）におけるのと９０°異なる方向から見たときのロボット上部を示す側面図である。
【図２】旋回部材の詳細を示す模式図である。
【図３】同ロボットアームの動作例を示す模式図である。
【図４】特開平１０−１６３２９６号公報の提案に係るダブルアーム式ロボットの外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｒ      ロボット
Ｗ      ワーク
１０      ベース部
２０      第１アーム
２１      第２旋回機構
２１Ｂ    第２リンク
２２      第３旋回機構
３０      第２アーム
３１      第２旋回機構
３１Ｂ    第２リンク
３２      第３旋回機構
４０      第１ハンド
５０      第２ハンド
７０      第１旋回機構
７１      第１旋回支軸
７２      旋回部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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