(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リンクとは、頂角が鈍角とされた不等辺三角形状とされた旋回部材により一体化されて形成され、
前記第１アームと第２アームとの共通の旋回軸は、前記鈍角とされた頂部に配設され、
前記頂角をなす不等辺の一方が前記第１アームの第１リンクとして機能し、他方が前記第２アームの第１リンクとして機能し、
前記第１アームの第１リンクは、前記第２アームの第１リンクより長くされ、
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リンクとは、各エンドエフェクタ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、
待機状態で各第２リンクとそれぞれの第１リンクとがなす角度が、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旋回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つのアームがもう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３参照）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リンクとは、頂角が鈍角とされた不等辺三角形状とされた旋回部材により一体化されて形成され、前記第１アームと第２アームとの共通の旋回軸は、前記鈍角とされた頂部に配設され、前記頂角をなす不等辺の一方が前記第１アームの第１リンクとして機能し、他方が前記第２アームの第１リンクとして機能し、前記第１アームの第１リンクは、前記第２アームの第１リンクより長くされ、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リンクとは、各エンドエフェクタ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、待機状態で各第２リンクとそれぞれの第１リンクとがなす角度が、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旋回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。
【０００７】
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。
【０００８】
【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。
【０００９】
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
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旋回部材７２とから構成されている。旋回部材７２は、例えば各角が丸められた３角形形状を有する平板状部材とされ、１つの頂点にあたる部分が第１旋回支軸７１により支持される回転中心部とされ、他の２つの頂点にあたる部分がそれぞれ各アーム２０、３０の第２旋回機構２１、３１を支持する駆動端部とされる。なお、図示例においては、旋回部材７２は不等辺３角形とされ、第１アーム２０が不等辺の長い方に形成され、第２アーム３０が不等辺の短い方に形成されている。つまり、不等辺の長い方が第１アーム２０の第１リンクとして機能し、不等辺の短い方が第２アーム３０の第１リンクとして機能している。
【００１２】
また、旋回部材７２をこのような３角形形状を有する平板状部材とすることによって、駆動力伝達系をギアトレインで構成する場合に、旋回部材７２内部で各ギアを自由にレイアウトすることが可能となる。
【００１３】
第１アーム２０の第２旋回機構２１は、旋回部材７２の一方の駆動端部に設けられる第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から旋回面に対して垂直な方向に所定距離Ｌ隔てた位置で支持するようにされる。
【００１４】
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となるように調整される。なお、この角度θ1は、本実施形態では、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と後出の第３旋回支軸２２Ａとを結ぶ線分とがなす角度とされる。また、このとき、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を通るように後出の第３旋回支軸２２Ａにより支持される。
【００１５】
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。
【００１６】
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、図示例では第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。
【００１７】
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の旋回半径が最小となる角度となるように調整される。なお、この角度θ2は、本実施形態では、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と後出の第３旋回支軸３２Ａとを結ぶ線分とがなす角度とされる。また、このとき、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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２リンク２１Ｂ、３１Ｂ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。
【００２２】
図２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（図１参照）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における旋回角度位置を調節する。
【００２３】
また、第１ハンド４０を前記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１ハンド４０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における旋回角度位置を調節する。
【００２４】
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整されるので、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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の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。
【００２９】
【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となるように調節されるので、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って、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】同ロボットアームの動作態様を示す模式図である。
【図３】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】
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
Ｒ      ロボット
【図１】
0004682378.tif 000002
【図２】
0004682378.tif 000003
【図３】
0004682378.tif 000004