(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一位置で互いに回動可能に連結される第一アーム及び第二アームと、
前記第一位置とは異なる第二位置で前記第一アームに回動可能に連結される第一部材と、
前記第一位置とは異なる第三位置で前記第二アームに回動可能に連結される第二部材と、
前記第一アーム及び前記第二アームとは非連結で互いに平行な複数の連結部材を有し、該複数の連結部材により、前記第一アームに対する前記第二アームの角度が変化するときに前記第一部材に対する前記第二部材の角度を一定にするように、前記第一部材及び前記第二部材を連結する連結部と、を備えることを特徴とするロボットアーム。
【請求項２】
前記連結部は、前記第一部材及び前記第二部材を回動可能に連結する第一リンクと、前記第一リンクと平行で長さが同一であり、前記第一部材及び前記第二部材を回動可能に連結する第二リンクとを有することを特徴とする請求項１に記載のロボットアーム。
【請求項３】
前記第一リンクは、前記第一位置、前記第二位置及び前記第三位置が同一の直線上に並ぶとき、前記第一位置、前記第二位置及び前記第三位置を通過する直線に対して傾くことを特徴とする請求項２に記載のロボットアーム。
【請求項４】
前記連結部は、前記第一部材に固定される第一プーリと、前記第二部材に固定される第二プーリと、前記第一プーリ及び前記第二プーリの間隔を一定に維持しながら前記第一プーリ及び前記第二プーリを回動可能に連結するプーリ連結部材と、前記第一プーリ及び前記第二プーリに掛けられるベルトとを有することを特徴とする請求項１に記載のロボットアーム。
【請求項５】
前記第一プーリの中心と前記第二プーリの中心とを通過する直線は、前記第一位置、前記第二位置及び前記第三位置が同一の直線上に並ぶとき、前記第一位置、前記第二位置及び前記第三位置を通過する直線に対して傾くことを特徴とする請求項４に記載のロボットアーム。
【請求項６】
前記第一部材に固定される第一固定リンク、前記第一固定リンクに平行な第一平行リンク、及び、前記第一固定リンク及び前記第一平行リンクに回動可能に連結され、互いに平行な一対の第一連結リンクを有する第一連鎖と、
前記第一アームに対する前記第一固定リンクの角度に応じて前記第一固定リンクに対する前記第一連結リンクの角度を変更するように、前記第一アーム及び前記第一連鎖を連結する第一角度変更部と、
前記第一平行リンクに固定されて搬送物を保持する第一保持部と、
前記第二部材に固定される第二固定リンク、前記第二固定リンクに平行な第二平行リンク、及び、前記第二固定リンク及び前記第二平行リンクに回動可能に連結され、互いに平行な一対の第二連結リンクを有する第二連鎖と、
前記第二アームに対する前記第二固定リンクの角度に応じて前記第二固定リンクに対する前記第二連結リンクの角度を変更するように、前記第二アーム及び前記第二連鎖を連結する第二角度変更部と、
前記第二平行リンクに固定されて搬送物を保持する第二保持部とを備えることを特徴とする請求項１から請求項５までの何れかに記載のロボットアーム。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れかに記載のロボットアームと、
前記第一位置を中心に前記第一アームを回動させる第一駆動手段と、
前記第一位置を中心に前記第二アームを回動させる第二駆動手段とを備え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、屈曲することによって伸縮するロボットアーム、及び、そのロボットアームを備えたロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屈曲することによって伸縮するロボットアームを備えたロボットとしては、半導体ウェハや精密部品等のワーク（被処理物）をその製造工程に従って移送したり、所定の作業台上にローディングしたりする搬送用ロボットが知られている。
【０００３】
そして、そのロボットアームとしては、例えば特許第２８０８８２６号公報や特開平１０−１５６７７０号公報等に記載されるように、平行な複数のリンクで構成したロボットアームの関節部に、これらハンド側の複数のリンクを互いに平行姿勢に保ちつつ同期回転させる歯車を設けて、ハンドを前後に直線的に移動させるようにしたものがある。
【０００４】
特許第２８０８８２６号公報に記載されたものでは、伸縮する一対の屈曲式の移し換えアームをそれぞれ２組の平行リンクと関節部の同期歯車機構とで構成するとともに、両移し換えアームの基端部を旋回台に支持させており、この旋回台に一対の移し換えアームを伸縮駆動するための２組のモータ、カップリングおよび伝動軸などが設けられている。また、旋回台の外周には歯車が形成されており、これに噛合する歯車を介し、旋回台に隣接する旋回用駆動モータによって旋回駆動されるようになっている。
【０００５】
また、特開平１０−１５６７７０号公報に記載されたものでは、駆動側平行リンク機構に同期歯車を有する関節を介して従動側平行リンクを装着して、それぞれ出没動作する一対のロボットアームを構成しており、両アームの駆動側平行リンク機構と駆動用モータとの間に、両アームの駆動回転角がアーム突出時には大きく、アーム没入時には小さくなるよう、すなわち、トランスファチャンバに接近する後退時の移動量を抑えるように、モータ回転角に対し回転伝達量が変化する伝達リンク機構が設けられている。
【０００６】
さらに、特公平７−７３８３３号公報に記載されるいわゆるフロッグ-レッグ型のように、左右の屈曲アームの先端側アーム部分に同期歯車機構を設けるとともに両アームに跨がるキャリアハンドを装着し、両屈曲アームの基端側アーム部分を同期させながら伸縮駆動するものも知られている。このものでは、基端側のアーム部分に対し、前記先端側アーム部分とキャリアハンドが逆向きに２組装着され、キャリアハンドの一方が前に進むと他方がこれと同方向に移動しながら後退するというように、逆向きの一対のキャリアハンドによって逆位相の動作がなされるようになっている。
【０００７】
しかしながら、平行リンクおよび同期歯車機構を備えた従来のロボットアームにあっては、特許第２８０８８２６号公報に記載されたもののように、２つの移し換えアームを伸縮および旋回させるために、３つもの駆動モータが必要となり、搬送ロボットが大型化するばかりか、コスト高になるという問題があった。
【０００８】
特開平１０−１５６７７０号公報に記載のものでは、駆動モータが２つで済むものの、支持台が無限旋回できないという問題があった。また、駆動モータを旋回台に収納する構成であることから、支持台を無限旋回させるためにはモータの電気配線接続のためにブラシリングのような機構が必要となり、構成が複雑にならざるを得なかった。
【０００９】
一方、特公平７−７３８３３号公報に記載のものでは、没入する搬送台は中央の回転軸線に接近し得るが、中央の回転軸線を越えることができないため、搬送ロボットが旋回する場合の最外周の半径を小さくすることができないという問題があった。
【００１０】
そこで、本出願人は、特願２００１−２２２４８８号において、図９に示すロボット９００及びロボットアーム９１０のように、２軸駆動と無限旋回が可能で、かつ構成の簡素なロボット及びロボットアームを提案している。
【００１１】
図９において、ロボットアーム９１０は、互いに回動可能で同軸配置された駆動軸９２１、９２２及び連結軸９２３と、駆動軸９２１、９２２に固定された第一アーム９３１及び第二アーム９３２と、第一アーム９３１に回動可能に連結されたリンク９４１と、第二アーム９３２に回動可能に連結されたリンク９４２と、リンク９４１、９４２に固定されたハンド９５１、９５２とを備えている。
【００１２】
また、ロボットアーム９１０は、リンク９４１、９４２と略平行であり、連結軸９２３に一体結合されたリンク９６１と、第一アーム９３１と略平行であり、リンク９４１及びリンク９６１に回動可能に連結されたリンク９６２と、第二アーム９３２と略平行であり、リンク９４２及びリンク９６１に回動可能に連結されたリンク９６３と、第一アーム９３１に回動可能に連結されたリンク９６４と、第二アーム９３２及びリンク９６４に回動可能に連結されたリンク９６５と、リンク９４２と略平行になるようにリンク９６５と一体に形成され、第二アーム９３２及びリンク９６３に回動可能に連結されたリンク９６６とを有し、第一アーム９３１に対する第二アーム９３２の角度が変化するときに、リンク９４１に対するリンク９４２の角度が略一定になるように、リンク９４１及びリンク９４２を連結する連結部９６０を備えている。
【００１３】
また、ロボット９００は、ロボットアーム９１０と、駆動軸９２１を駆動する図示していない第一駆動モータと、駆動軸９２２を駆動する図示していない第二駆動モータとを備えている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のロボット９００及びロボットアーム９１０においては、連結部９６０が第一アーム９３１に略平行なリンク９６２を有するので、第一アーム９３１の太さが第一アーム９３１とリンク９６２との間隔に応じて制限されていた。換言すると、ロボット９００及びロボットアーム９１０においては、第一アーム９３１の剛性が第一アーム９３１とリンク９６２との間隔に応じて制限されていた。
【００１５】
同様に、ロボット９００及びロボットアーム９１０においては、連結部９６０が第二アーム９３２に略平行なリンク９６３を有するので、第二アーム９３２の剛性が第二アーム９３２とリンク９６３との間隔に応じて制限されていた。
【００１６】
したがって、ロボット９００及びロボットアーム９１０においては、第一アーム９３１とリンク９６２との間隔や、第二アーム９３２とリンク９６３との間隔が充分に確保できない場合に、第一アーム９３１や第二アーム９３２の剛性を充分に確保できず、第一アーム９３１や第二アーム９３２の垂れが生じてしまうという問題があった。
【００１７】
そこで、本発明は、従来と比較してアームの垂れを小さくすることができるロボットアーム及びロボットを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のロボットアームは、第一位置で互いに回動可能に連結される第一アーム及び第二アームと、前記第一位置とは異なる第二位置で前記第一アームに回動可能に連結される第一部材と、前記第一位置とは異なる第三位置で前記第二アームに回動可能に連結される第二部材と、前記第一アーム及び前記第二アームとは非連結で互いに平行な複数の連結部材を有し、該複数の連結部材により、前記第一アームに対する前記第二アームの角度が変化するときに前記第一部材に対する前記第二部材の角度を一定にするように、前記第一部材及び前記第二部材を連結する連結部と、を備えている。
【００１９】
この構成により、本発明のロボットアームは、連結部が第一アーム及び第二アームに平行なリンクを有さなくても良いので、従来のように連結部が第一アーム及び第二アームに平行なリンクを有する場合と比較して、第一アーム及び第二アームを太くすることができる。したがって、本発明のロボットアームは、従来と比較して、第一アーム及び第二アームの剛性を大きくすることができるので、第一アーム及び第二アームの垂れを小さくすることができ、例えば搬送物を保持するときに搬送物を保持する部分の位置精度を向上することができる。
【００２０】
また、本発明のロボットアームは、前記連結部は、前記第一部材及び前記第二部材を回動可能に連結する第一リンクと、前記第一リンクと平行で長さが同一であり、前記第一部材及び前記第二部材を回動可能に連結する第二リンクとを有する構成を有している。
【００２１】
この構成により、本発明のロボットアームは、従来と比較して、リンクや軸受などの部品の数を少なくすることができるので、リンクや軸受などの部品に起因する塵の発生を減少させることができる。したがって、本発明のロボットアームは、例えばウェハを保持するときに、従来と比較してウェハに付着する塵を少なくすることができる。また、本発明のロボットアームは、従来と比較して、リンクや軸受などの部品の数を少なくすることができるので、小型化することができるとともに、低コストで製造することができる。
【００２２】
また、本発明のロボットアームは、前記第一リンクは、前記第一位置、前記第二位置及び前記第三位置が同一の直線上に並ぶとき、前記第一位置、前記第二位置及び前記第三位置を通過する直線に対して傾く構成を有している。
【００２３】
この構成により、本発明のロボットアームは、第一リンク及び第二リンクが第一位置、第二位置及び第三位置を通過する直線に対して平行になることがないので、第二位置及び第三位置を通過する直線に対する第一部材、第二部材及び連結部の位置関係を維持することができ、第一リンク及び第二リンクが第一位置、第二位置及び第三位置を通過する直線に対して平行になる場合と比較して、安定して伸縮することができる。
【００２４】
また、本発明のロボットアームは、前記連結部は、前記第一部材に固定される第一プーリと、前記第二部材に固定される第二プーリと、前記第一プーリ及び前記第二プーリの間隔を一定に維持しながら前記第一プーリ及び前記第二プーリを回動可能に連結するプーリ連結部材と、前記第一プーリ及び前記第二プーリに掛けられるベルトとを有する構成を有している。
【００２５】
この構成により、本発明のロボットアームは、従来と比較して、リンクや軸受などの部品の数を少なくすることができるので、リンクや軸受などの部品に起因する塵の発生を減少させることができる。したがって、本発明のロボットアームは、例えばウェハを保持するときに、従来と比較してウェハに付着する塵を少なくすることができる。また、本発明のロボットアームは、従来と比較して、リンクや軸受などの部品の数を少なくすることができるので、小型化することができるとともに、低コストで製造することができる。
【００２６】
また、本発明のロボットアームは、前記第一プーリの中心と前記第二プーリの中心とを通過する直線は、前記第一位置、前記第二位置及び前記第三位置が同一の直線上に並ぶとき、前記第一位置、前記第二位置及び前記第三位置を通過する直線に対して傾く構成を有している。
【００２７】
この構成により、本発明のロボットアームは、第一プーリの中心と第二プーリの中心とを通過する直線が第一位置、第二位置及び第三位置を通過する直線に対して平行になることがないので、第二位置及び第三位置を通過する直線に対する第一部材、第二部材及び連結部の位置関係を維持することができ、第一プーリの中心と第二プーリの中心とを通過する直線が第一位置、第二位置及び第三位置を通過する直線に対して平行になる場合と比較して、安定して伸縮することができる。
【００２８】
また、本発明のロボットアームは、前記第一部材に固定される第一固定リンク、前記第一固定リンクに平行な第一平行リンク、及び、前記第一固定リンク及び前記第一平行リンクに回動可能に連結され、互いに平行な一対の第一連結リンクを有する第一連鎖と、前記第一アームに対する前記第一固定リンクの角度に応じて前記第一固定リンクに対する前記第一連結リンクの角度を変更するように、前記第一アーム及び前記第一連鎖を連結する第一角度変更部と、前記第一平行リンクに固定されて搬送物を保持する第一保持部と、前記第二部材に固定される第二固定リンク、前記第二固定リンクに平行な第二平行リンク、及び、前記第二固定リンク及び前記第二平行リンクに回動可能に連結され、互いに平行な一対の第二連結リンクを有する第二連鎖と、前記第二アームに対する前記第二固定リンクの角度に応じて前記第二固定リンクに対する前記第二連結リンクの角度を変更するように、前記第二アーム及び前記第二連鎖を連結する第二角度変更部と、前記第二平行リンクに固定されて搬送物を保持する第二保持部とを備える構成を有している。
【００２９】
この構成により、本発明のロボットアームは、第一連結リンク及び第二連結リンクの長さを変更することによって、第一アーム及び第二アームが回動するときの第一保持部及び第二保持部の移動軌跡を変更することができる。例えば、本発明のロボットアームは、第一アーム及び第二アームの回動によって伸縮するときに、第一保持部及び第二保持部の移動軌跡を通過する直線上に第一位置が存在するように、第一保持部及び第二保持部の移動軌跡を変更することができる。
【００３０】
また、本発明のロボットは、ロボットアームと、前記第一位置を中心に前記第一アームを回動させる第一駆動手段と、前記第一位置を中心に前記第二アームを回動させる第二駆動手段とを備える構成を有している。
【００３１】
この構成により、本発明のロボットは、従来と比較してアームの垂れを小さくすることができる。また、本発明のロボットは、第一駆動手段及び第二駆動手段で第一アームに対して第二アームを回動させることによってロボットアームを伸縮させることができるとともに、第一駆動手段及び第二駆動手段で第一アーム及び第二アームを同一方向に回動させることによってロボットアームを旋回させることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３３】
（第１の実施の形態）
【００３４】
まず、第１の実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの構成について説明する。
【００３５】
図１及び図２において、本実施の形態に係るロボットアーム１１０は、第一位置１１１で互いに回動可能で同軸配置された駆動軸１２１及び駆動軸１２２と、駆動軸１２１に固定された第一アーム１３１と、駆動軸１２２に固定された第二アーム１３２と、第一位置１１１とは異なる第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結される第一部材１４０と、第一部材１４０と略同一の形状及び大きさであり、第一位置１１１とは異なる第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結される第二部材１５０とを備えている。
【００３６】
ここで、第一位置１１１から第二位置１１２までの距離と、第一位置１１１から第三位置１１３までの距離とは略同一である。
【００３７】
また、第一部材１４０は、第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結されるリンク１４１及びリンク１４２と、第二位置１１２とは異なる位置でリンク１４１に固定されるリンク１４３とを有している。なお、リンク１４１、リンク１４２及びリンク１４３は、一体に形成されている。
【００３８】
また、第二部材１５０は、第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結されるリンク１５１及びリンク１５２と、第三位置１１３とは異なる位置でリンク１５１に固定されるリンク１５３とを有している。なお、リンク１５１、リンク１５２及びリンク１５３は、一体に形成されている。リンク１４３とリンク１５３とは略平行となるように配置されている。
【００３９】
また、ロボットアーム１１０は、第一アーム１３１に対する第二アーム１３２の角度が変化するときに、第一位置１１１に対する位置が変化するとともに、第一部材１４０に対する第二部材１５０の角度が略一定になるように、第一部材１４０及び第二部材１５０を連結する連結部１６０を備えている。
【００４０】
ここで、連結部１６０は、第一部材１４０のリンク１４３及び第二部材１５０のリンク１５３を回動可能に連結する第一リンク１６１（連結部材）と、第一リンク１６１と平行で長さが同一であり、第一部材１４０のリンク１４３及び第二部材１５０のリンク１５３を回動可能に連結する第二リンク１６２（連結部材）とを有している。
【００４１】
また、第一リンク１６１及び第二リンク１６２は、図１に示すように第一位置１１１、第二位置１１２及び第三位置１１３が同一の直線上に並ぶとき、第一位置１１１、第二位置１１２及び第三位置１１３を通過する直線、即ち、第一アーム１３１及び第二アーム１３２を通過する直線に対して傾くようになっている。
【００４２】
即ち、第一位置１１１から第二位置１１２までの距離と、第一位置１１１から第三位置１１３までの距離との和は、第一部材１４０のリンク１４１の長さと、第一リンク１６１の長さと、第二部材１５０のリンク１５１の長さとの和より短くなっている。さらに、リンク１４１の長さと、第一リンク１６１又は第二リンク１６２の長さと、リンク１５１の長さとの比は、１：２：１となっている。これらの長さの比は適宜設定可能である。
【００４３】
また、ロボットアーム１１０は、第一部材１４０のリンク１４２に固定されたハンド１１６と、第二部材１５０のリンク１５２に固定されたハンド１１７とを備えている。
【００４４】
ここで、ハンドとは、把持のみならず、載置台のようなものをも含み、ハンドの作業内容に応じて公知の各種タイプのものを任意に使用できる。また、ハンド１１６とハンド１１７とは同一形状でも異なる形状でも良い。
【００４５】
また、本実施の形態に係るロボット１００は、ロボットアーム１１０と、駆動軸１２１を駆動することによって、第一位置１１１を中心に第一アーム１３１を回動させる第一駆動手段としての図示していない第一駆動モータと、駆動軸１２２を駆動することによって、第一位置１１１を中心に第二アーム１３２を回動させる第二駆動手段としての図示していない第二駆動モータとを備えている。
【００４６】
次に、本実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの動作について説明する。
【００４７】
ロボット１００は、第一駆動モータ及び第二駆動モータで第一アーム１３１に対して第二アーム１３２を回動させることによってロボットアーム１１０を伸縮させることができる。なお、ロボット１００は、ロボットアーム１１０を伸縮させるときに、例えばハンド１１６及びハンド１１７の向きが一定になるように、第一駆動モータ及び第二駆動モータで第一アーム１３１に対して第二アーム１３２を回動させることができる。
【００４８】
また、ロボット１００は、第一駆動モータ及び第二駆動モータで第一アーム１３１及び第二アーム１３２を同一方向に同速で回動させることによってロボットアーム１１０を旋回させることができる。
【００４９】
また、ロボットアーム１１０は、連結部１６０が第一アーム１３１及び第二アーム１３２に略平行なリンクを有さなくても良いので、従来のように連結部１６０が第一アーム１３１及び第二アーム１３２に略平行なリンクを有する場合と比較して、第一アーム１３１及び第二アーム１３２を太くすることができる。
【００５０】
したがって、ロボット１００及びロボットアーム１１０は、従来と比較して、第一アーム１３１及び第二アーム１３２の剛性を大きくすることができるので、第一アーム１３１及び第二アーム１３２の垂れを小さくすることができ、例えばウェハを保持するときにウェハを保持するハンド１１６及びハンド１１７の位置精度を向上することができる。
【００５１】
また、ロボットアーム１１０は、従来と比較して、リンクや軸受などの部品の数を少なくすることができるので、リンクや軸受などの部品に起因する塵の発生を減少させることができる。したがって、ロボットアーム１１０は、例えばウェハを保持するときに、従来と比較してウェハに付着する塵を少なくすることができる。また、ロボットアーム１１０は、従来と比較して、リンクや軸受などの部品の数を少なくすることができるので、小型化することができるとともに、低コストで製造することができる。
【００５２】
また、ロボットアーム１１０は、第一リンク１６１及び第二リンク１６２が第一位置１１１、第二位置１１２及び第三位置１１３を通過する直線に対して平行になることがないので、第二位置１１２及び第三位置１１３を通過する直線に対する第一部材１４０、第二部材１５０及び連結部１６０の位置関係を維持することができ、第一リンク１６１及び第二リンク１６２が第一位置１１１、第二位置１１２及び第三位置１１３を通過する直線に対して平行になる場合と比較して、安定して伸縮することができる。
【００５３】
なお、ロボットアーム１１０は、図２に示すようにリンク１４３、リンク１５３、第一リンク１６１及び第二リンク１６２で構成する四節回転連鎖が、図３に示す場合と比較して、ハンド１１６に外力を受けたときに潰れ難い構成であったが、本発明によれば、図３に示す構成であっても良い。
【００５４】
（第２の実施の形態）
【００５５】
第２の実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの構成について説明する。
【００５６】
なお、本実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの構成のうち、第１の実施の形態に係るロボットアーム１１０（図１参照）及びロボット１００（図１参照）の構成とほぼ同様な構成については、同一の符号を用いて詳細な説明を省略する。
【００５７】
また、本実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの動作は、第１の実施の形態に係るロボットアーム１１０及びロボット１００の動作とほぼ同様であるので、説明を省略する。
【００５８】
図４において、本実施の形態に係るロボット２００は、第１の実施の形態に係るロボット１００においてロボットアーム１１０に代えて、本実施の形態に係るロボットアーム２１０を備えたものである。
【００５９】
ロボットアーム２１０は、第１の実施の形態に係るロボットアーム１１０において第一部材１４０（図１参照）及び第二部材１５０（図１参照）に代えて、第一位置１１１とは異なる第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結される第一部材２２０と、第一部材２２０と略同一の形状及び大きさであり、第一位置１１１とは異なる第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結される第二部材２３０とを備えたものである。
【００６０】
ここで、第一部材２２０は、第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結されるリンク１４２と、連結部１６０の第一リンク１６１に回動可能に連結されるとともに、第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結されるリンク２２１と、連結部１６０の第二リンク１６２に回動可能に連結されるとともに、第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結されるリンク２２２とを有している。なお、リンク１４２、リンク２２１及びリンク２２２は、一体に形成されている。
【００６１】
また、第二部材２３０は、第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結されるリンク１５２と、連結部１６０の第一リンク１６１に回動可能に連結されるとともに、第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結されるリンク２３１と、連結部１６０の第二リンク１６２に回動可能に連結されるとともに、第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結されるリンク２３２とを有している。なお、リンク１５２、リンク２３１及びリンク２３２は、一体に形成されている。
【００６２】
（第３の実施の形態）
【００６３】
まず、第３の実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの構成について説明する。
【００６４】
なお、本実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの構成のうち、第１の実施の形態に係るロボットアーム１１０（図１参照）及びロボット１００（図１参照）の構成とほぼ同様な構成については、同一の符号を用いて詳細な説明を省略する。
【００６５】
図５及び図６において、本実施の形態に係るロボット３００は、第１の実施の形態に係るロボット１００においてロボットアーム１１０に代えて、本実施の形態に係るロボットアーム３１０を備えたものである。
【００６６】
ロボットアーム３１０は、第１の実施の形態に係るロボットアーム１１０においてハンド１１６（図１参照）、ハンド１１７（図１参照）、第一部材１４０（図１参照）及び第二部材１５０（図１参照）に代えて、第一保持部としてのハンド３１６と、第二保持部としてのハンド３１７と、第一位置１１１とは異なる第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結される第一部材３２０と、第一部材３２０と略同一の形状及び大きさであり、第一位置１１１とは異なる第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結される第二部材３３０とを備えたものである。
【００６７】
ここで、ハンドとは、把持のみならず、載置台のようなものをも含み、ハンドの作業内容に応じて公知の各種タイプのものを任意に使用できる。また、ハンド３１６とハンド３１７とは同一形状でも異なる形状でも良い。
【００６８】
また、第一部材３２０は、第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結されるリンク１４１と、第二位置１１２とは異なる位置でリンク１４１に固定されるリンク１４３とを有している。
【００６９】
また、第二部材３３０は、第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結されるリンク１５１と、第三位置１１３とは異なる位置でリンク１５１に固定される、第一部材３２０のリンク１４３と平行なリンク１５３と、を有している。
【００７０】
また、ロボットアーム３１０は、第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結され、第一部材３２０のリンク１４１に固定される第一固定リンク３４１と、第一固定リンク３４１に略平行であり、ハンド３１６が固定される第一平行リンク３４２と、第一固定リンク３４１及び第一平行リンク３４２に回動可能に連結され、互いに略平行な一対の第一連結リンク３４３、３４４とを有する第一連鎖３４０を備えている。
【００７１】
また、ロボットアーム３１０は、第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結され、第二部材３３０のリンク１５１に固定される第二固定リンク３５１と、第二固定リンク３５１に略平行であり、ハンド３１７が固定される第二平行リンク３５２と、第二固定リンク３５１及び第二平行リンク３５２に回動可能に連結され、互いに略平行な一対の第二連結リンク３５３、３５４とを有する第二連鎖３５０を備えている。
【００７２】
また、ロボットアーム３１０は、第一アーム１３１に対する第一固定リンク３４１の角度に応じて第一固定リンク３４１に対する第一連結リンク３４３、３４４の角度を変更するように、第一アーム１３１及び第一連鎖３４０を連結する第一角度変更部３６０と、第二アーム１３２に対する第二固定リンク３５１の角度に応じて第二固定リンク３５１に対する第二連結リンク３５３、３５４の角度を変更するように、第二アーム１３２及び第二連鎖３５０を連結する第二角度変更部３７０とを備えている。
【００７３】
ここで、第一角度変更部３６０は、第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結され、第一部材３２０のリンク１４１に固定されるリンク３６１と、第二位置１１２で第一アーム１３１に固定されるリンク３６２と、第二位置１１２で第一連結リンク３４４に固定されるリンク３６３と、リンク３６１と略同一の長さであり、リンク３６２に回動可能に連結されるリンク３６４と、リンク３６２と略同一の長さであり、リンク３６１及びリンク３６４に回動可能に連結されるリンク３６５と、リンク３６１と略同一の長さであり、リンク３６３及びリンク３６５に回動可能に連結されるリンク３６６とを有している。
【００７４】
また、第二角度変更部３７０は、第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結され、第二部材３３０のリンク１５１に固定されるリンク３７１と、第三位置１１３で第二アーム１３２に固定されるリンク３７２と、第三位置１１３で第二連結リンク３５４に固定されるリンク３７３と、リンク３７１と略同一の長さであり、リンク３７２に回動可能に連結されるリンク３７４と、リンク３７２と略同一の長さであり、リンク３７１及びリンク３７４に回動可能に連結されるリンク３７５と、リンク３７１と略同一の長さであり、リンク３７３及びリンク３７５に回動可能に連結されるリンク３７６とを有している。
【００７５】
なお、第一部材３２０のリンク１４１及びリンク１４３と、第一連鎖３４０の第一固定リンク３４１と、第一角度変更部３６０のリンク３６１とは、一体に形成されている。また、第二部材３３０のリンク１５１及びリンク１５３と、第二連鎖３５０の第二固定リンク３５１と、第二角度変更部３７０のリンク３７１とは、一体に形成されている。
【００７６】
次に、本実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの動作について説明する。
【００７７】
なお、本実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの動作のうち、第１の実施の形態に係るロボットアーム１１０及びロボット１００の動作とほぼ同様な動作については、説明を省略する。
【００７８】
ロボットアーム３１０は、第一連鎖３４０の第一連結リンク３４３、３４４及び第二連鎖３５０の第二連結リンク３５３、３５４の長さを変更することによって、第一アーム１３１及び第二アーム１３２が回動するときのハンド３１６の移動軌跡３１６ａ及びハンド３１７の移動軌跡３１７ａを変更することができる。このとき、ハンド３１６及びハンド３１７の位置方向は一方向に必ず向いている。
【００７９】
例えば、図５及び図６に示すように、ロボットアーム３１０は、第一アーム１３１及び第二アーム１３２の回動によって伸縮するときに、ハンド３１６の移動軌跡３１６ａ及びハンド３１７の移動軌跡３１７ａを通過する直線上に第一位置１１１が存在するように、ハンド３１６の移動軌跡３１６ａ及びハンド３１７の移動軌跡３１７ａを変更することができる。
【００８０】
なお、第一角度変更部３６０及び第二角度変更部３７０は、本実施の形態において、図５及び図６に示すような６本のリンクによって構成されていたが、本発明によれば、図５及び図６に示すような６本のリンク以外の機構によって構成されていても良い。
【００８１】
例えば、第一角度変更部３６０は、歯車や８の字ベルトなど、６本のリンク３６１、３６２、３６３、３６４、３６５、３６６以外の機構によって、第一アーム１３１に対する第一固定リンク３４１の角度に応じて第一固定リンク３４１に対する第一連結リンク３４３、３４４の角度を変更するように、第一アーム１３１及び第一連鎖３４０を連結していても良い。
【００８２】
また、本実施の形態において、ロボットアーム３１０は、第一連鎖３４０の第一平行リンク３４２及び第二連鎖３５０の第二平行リンク３５２を、ハンド３１６及びハンド３１７とは別に備えていたが、本発明によれば、第一連鎖３４０の第一平行リンク３４２及び第二連鎖３５０の第二平行リンク３５２は、ハンド３１６及びハンド３１７の一部であっても良い。
【００８３】
（第４の実施の形態）
【００８４】
まず、第４の実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの構成について説明する。
【００８５】
なお、本実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの構成のうち、第３の実施の形態に係るロボットアーム３１０（図５参照）及びロボット３００（図５参照）の構成とほぼ同様な構成については、同一の符号を用いて詳細な説明を省略する。
【００８６】
図７及び図８において、本実施の形態に係るロボット４００は、第３の実施の形態に係るロボット３００においてロボットアーム３１０に代えて、本実施の形態に係るロボットアーム４１０を備えたものである。
【００８７】
ロボットアーム４１０は、第３の実施の形態に係るロボットアーム３１０において第一部材３２０（図５参照）、第二部材３３０（図５参照）及び連結部１６０（図５参照）に代えて、第一位置１１１とは異なる第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結される第一部材４２０と、第一部材４２０と略同一の形状及び大きさであり、第一位置１１１とは異なる第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結される第二部材４３０と、第一アーム１３１に対する第二アーム１３２の角度が変化するときに、第一位置１１１に対する位置が変化するとともに、第一部材４２０に対する第二部材４３０の角度が略一定になるように、第一部材４２０及び第二部材４３０を連結する連結部４４０を備えたものである。
【００８８】
ここで、第一部材４２０は、第二位置１１２で第一アーム１３１に回動可能に連結され、第一連鎖３４０の第一固定リンク３４１が固定されるリンク４２１を有している。また、第二部材４３０は、第三位置１１３で第二アーム１３２に回動可能に連結され、第二連鎖３５０の第二固定リンク３５１が固定されるリンク４３１を有している。
【００８９】
また、連結部４４０は、第一部材４２０のリンク４２１に固定される第一プーリ４４１と、第二部材４３０のリンク４３１に固定される第二プーリ４４２と、第一プーリ４４１及び第二プーリ４４２の間隔を略一定に維持しながら第一プーリ４４１及び第二プーリ４４２を回動可能に連結するプーリ連結部材としてのリンク４４３（連結部材）と、第一プーリ４４１及び第二プーリ４４２に掛けられるベルト４４４（連結部材）とを有している。
【００９０】
また、第一プーリ４４１の中心と第二プーリ４４２の中心とを通過する直線は、図７に示すように第一位置１１１、第二位置１１２及び第三位置１１３が同一の直線上に並ぶとき、第一位置１１１、第二位置１１２及び第三位置１１３を通過する直線、即ち、第一アーム１３１及び第二アーム１３２を通過する直線に対して傾くようになっている。
【００９１】
即ち、第一位置１１１から第二位置１１２までの距離と、第一位置１１１から第三位置１１３までの距離との和は、第一部材４２０のリンク４２１の長さと、第一プーリ４４１の半径と、リンク４４３の長さと、第二プーリ４４２の半径と、第二部材４３０のリンク４３１の長さとの和より短くなっている。さらに、リンク４２１の長さと、リンク４４３の長さと、リンク４３１の長さとの比は、１：２：１となっている。これらの長さの比は適宜設定可能である。
【００９２】
また、ロボットアーム４１０は、第３の実施の形態に係るロボットアーム３１０において第一角度変更部３６０（図５参照）及び第二角度変更部３７０（図５参照）に代えて、第一アーム１３１に対する第一固定リンク３４１の角度に応じて第一固定リンク３４１に対する第一連結リンク３４３、３４４の角度を変更するように、第一アーム１３１及び第一連鎖３４０を連結する第一角度変更部４５０と、第二アーム１３２に対する第二固定リンク３５１の角度に応じて第二固定リンク３５１に対する第二連結リンク３５３、３５４の角度を変更するように、第二アーム１３２及び第二連鎖３５０を連結する第二角度変更部４６０とを備えたものである。
【００９３】
ここで、第一角度変更部４５０は、第二位置１１２で第一アーム１３１に固定される歯車４５１と、歯車４５１と噛合し、第一連結リンク３４３に固定されて第一固定リンク３４１に回動可能に連結される歯車４５２とを備えている。また、第二角度変更部４６０は、第三位置１１３で第二アーム１３２に固定される歯車４６１と、歯車４６１と噛合し、第二連結リンク３５３に固定されて第二固定リンク３５１に回動可能に連結される歯車４６２とを備えている。
【００９４】
なお、第一連鎖３４０の第一固定リンク３４１と、第一部材４２０のリンク４２１と、連結部４４０の第一プーリ４４１とは、一体に形成されている。また、第二連鎖３５０の第二固定リンク３５１と、第二部材４３０のリンク４３１と、連結部４４０の第二プーリ４４２とは、一体に形成されている。
【００９５】
次に、本実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの動作について説明する。
【００９６】
なお、本実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの動作のうち、第３の実施の形態に係るロボットアーム３１０及びロボット３００の動作とほぼ同様な動作については、説明を省略する。
【００９７】
ロボットアーム４１０は、従来と比較して、リンクや軸受などの部品の数を少なくすることができるので、リンクや軸受などの部品に起因する塵の発生を減少させることができる。したがって、ロボットアーム４１０は、例えばウェハを保持するときに、従来と比較してウェハに付着する塵を少なくすることができる。また、ロボットアーム４１０は、従来と比較して、リンクや軸受などの部品の数を少なくすることができるので、小型化することができるとともに、低コストで製造することができる。
【００９８】
また、ロボットアーム４１０は、第一プーリ４４１の中心と第二プーリ４４２の中心とを通過する直線が第一位置１１１、第二位置１１２及び第三位置１１３を通過する直線に対して平行になることがないので、第二位置１１２及び第三位置１１３を通過する直線に対する第一部材４２０、第二部材４３０及び連結部４４０の位置関係を維持することができ、第一プーリ４４１の中心と第二プーリ４４２の中心とを通過する直線が第一位置１１１、第二位置１１２及び第三位置１１３を通過する直線に対して平行になる場合と比較して、安定して伸縮することができる。
【００９９】
なお、第一角度変更部４５０及び第二角度変更部４６０は、本実施の形態において、図７及び図８に示すような２つの歯車によって構成されていたが、本発明によれば、図７及び図８に示すような２つの歯車以外の機構によって構成されていても良い。
【０１００】
例えば、第一角度変更部４５０は、リンクや８の字ベルトなど、２つの歯車４５１、４５２以外の機構によって、第一アーム１３１に対する第一固定リンク３４１の角度に応じて第一固定リンク３４１に対する第一連結リンク３４３、３４４の角度を変更するように、第一アーム１３１及び第一連鎖３４０を連結していても良い。
【０１０１】
また、ハンド３１６及びハンド３１７は、本実施の形態において、第一部材４２０及び第二部材４３０に連結された第一連鎖３４０及び第二連鎖３５０に連結されていたが、本発明によれば、第一部材４２０及び第二部材４３０に直接連結されていても良い。
【０１０２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、従来と比較してアームの垂れを小さくすることができるロボットアーム及びロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの収縮状態での概略構成図である。
【図２】図１に示すロボットアーム及びロボットの伸長状態での概略構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの図１及び図２に示す構成とは異なる構成での伸長状態での概略構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの収縮状態での概略構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの収縮状態での概略構成図である。
【図６】図５に示すロボットアーム及びロボットの伸長状態での概略構成図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るロボットアーム及びロボットの収縮状態での概略構成図である。
【図８】図７に示すロボットアーム及びロボットの伸長状態での概略構成図である。
【図９】従来のロボットアーム及びロボットの伸長状態での概略構成図である。
【符号の説明】
１００      ロボット
１１０      ロボットアーム
１１１      第一位置
１１２      第二位置
１１３      第三位置
１３１      第一アーム
１３２      第二アーム
１４０      第一部材
１５０      第二部材
１６０      連結部
１６１      第一リンク
１６２      第二リンク
２００      ロボット
２１０      ロボットアーム
２２０      第一部材
２３０      第二部材
３００      ロボット
３１０      ロボットアーム
３１６      ハンド（第一保持部）
３１７      ハンド（第二保持部）
３２０      第一部材
３３０      第二部材
３４０      第一連鎖
３４１      第一固定リンク
３４２      第一平行リンク
３４３、３４４      第一連結リンク
３５０      第二連鎖
３５１      第二固定リンク
３５２      第二平行リンク
３５３、３５４      第二連結リンク
３６０      第一角度変更部
３７０      第二角度変更部
４００      ロボット
４１０      ロボットアーム
４２０      第一部材
４３０      第二部材
４４０      連結部
４４１      第一プーリ
４４２      第二プーリ
４４３      リンク（プーリ連結部材）
４４４      ベルト
４５０      第一角度変更部
４６０      第二角度変更部
【図１】
0003804780.tif 000002
【図２】
0003804780.tif 000003
【図３】
0003804780.tif 000004
【図４】
0003804780.tif 000005
【図５】
0003804780.tif 000006
【図６】
0003804780.tif 000007
【図７】
0003804780.tif 000008
【図８】
0003804780.tif 000009
【図９】
0003804780.tif 000010