JP2001310287A

JP2001310287A - ロボット用アーム装置

Info

Publication number: JP2001310287A
Application number: JP2000129084A
Authority: JP
Inventors: Yasuyoshi Kitazawa; 保良北澤
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】歯付ベルトの伸び、ヒステリシス等の影響を最
少に抑えて、直線移動時において、先端のフォーク部材
に載置された被移載物の横ずれを防止、又は抑制できる
アーム装置の提供である。【解決手段】ベースＶに連結された第１アームＡ₁と、
該第１アームＡ₁に連結された第２アームＡ₂と、該第
２アームＡ₂に連結されたフォーク部材Ｆとを備えたア
ーム装置において、前記した３つの部材の各節点部に減
速機Ｒ₁〜Ｒ₃を組み込んで、その入力軸どうしを歯付
プーリー及び歯付ベルトで連結して、その出力軸に、前
記第１及び第２の各アームＡ₁,Ａ₂、並びにフォーク部
材Ｆを連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１及び第２の２
本のアームの伸縮により、第２アームの先端に連結され
たフォーク部材を一定方向を向けたままで直線移動させ
て、これに載置されたウェハ、液晶基板等の薄板状の被
移載物を移載するのに使用されるロボット用アーム装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記した構成の従来のアーム装置とし
て、図１１及び図１２に示されるものが知られている。
このアーム装置は、モーター４１に内蔵された減速機
（図示せず）の出力軸４２に基端部が一体に連結された
第１アームＡ'₁と、該第１アームＡ'₁の先端部に回動可
能に連結された第２アームＡ'₂と、該第２アームＡ'₂の
先端部に回動可能に連結されたフォーク部材Ｆ’との３
つの部材を備えている。なお、第１及び第２の各アーム
Ａ'₁, Ａ'₂は、等長である。

【０００３】また、第１アームＡ'₁の基端部には、前記
出力軸４２と同心の第１歯付プーリー４３がケーシング
４４に固定され、該第１アームＡ'₁の先端部の第１支持
軸４５と同心となって、その外側に第２歯付プーリー４
６が回動可能に嵌め込まれて、前記第１及び第２の各歯
付プーリー４３，４６の間に第１歯付ベルト４７が掛装
されている。また、第２アームＡ'₂の基端部は、前記第
２歯付プーリー４６と一体回動可能なように、これに一
体に連結されており、前記第１支持軸４５の上半部の第
２アームＡ'₂に入り込んだ部分の外周面には、第３歯付
プーリー４８が形成されていると共に、第２アームＡ'₂
の先端部に一体に設けられた第２支持軸４９には、第４
歯付プーリー５１が回動可能となって嵌め込まれ、前記
第３及び第４の各歯付プーリー４８，５１の間には、第
２歯付ベルト５２が掛装されている。更に、第４歯付プ
ーリー５１には、これと一体回動可能なように、フォー
ク部材Ｆ’の基端部が連結されている。

【０００４】そして、第１及び第２の各歯付プーリー４
３，４６の歯数の比は、（２／１）となっていると共
に、第３及び第４の各歯付プーリー４８，５１の歯数の
比は、（１／２）となっている。よって、モーター４１
に内蔵された減速機の出力軸４２によって第１アーム
Ａ'₁が所定方向に角度（θ）だけ回動されると、この回
動力によって、第２歯付プーリー４６は、第１アーム
Ａ'₁の回動方向と逆方向に２倍の角度（−２θ）だけ回
動され、該第２歯付プーリー４６と一体となっている第
２アームＡ'₂は、同様な回動を行う。全く同様にして、
第２アームＡ'₂とフォーク部材Ｆ’との間においては、
第２アームＡ'₂の回動によって、フォーク部材Ｆ’は、
第２アームＡ'₂に対して、この回動方向と逆方向に、即
ち、前記第１アームＡ'₁の回動方向と同一方向に、第２
アームＡ'₂の回動角度（２θ）の（１／２）である
（θ）だけ回動される。この第１及び第２の各アーム
Ａ'₁, Ａ'₂、並びにフォーク部材Ｆ’の各回動角度が合
成されると「零」となるため、等長の第１及び第２の各
アームＡ'₁, Ａ'₂が伸縮すると、フォーク部材Ｆ’は、
常に一定方向を向いて直線移動することになる。

【０００５】しかし、上記アーム装置においては、第２
アームＡ'₂及びフォーク部材Ｆ’は、それぞれ第１及び
第２の各歯付ベルト４７，５２によって駆動されるため
に、各歯付ベルト４７，５２の伸びやヒステリシスがあ
ると、これが第２アームＡ'₂及びフォーク部材Ｆ’の回
動に直接に影響する。特に、第２アームＡ'₂の回動速度
は、第１アームＡ'₁のそれの２倍となって、増速されて
いるために、前記伸びやヒステリシスの影響は、２倍と
なって拡大される。また、第２アームＡ'₂の回動中心
（第１支持軸４５の軸心）から、フォーク部材Ｆ’に載
置されるウェハＷの中心Ｃ’までの距離が長いために、
第２アームＡ'₂及びフォーク部材Ｆ’の微少な回動角度
のずれも、該フォーク部材Ｆ’の直線移動方向と直交す
る方向に沿って大きなずれ（横ずれ）となって表れる。

【０００６】そして、上記横ずれは、第１及び第２の各
アームＡ'₁, Ａ'₂の回動速度に比例して大きくなり、ア
ーム装置によって、ウェハＷの移載収納時において、収
納ケースの内壁面にウェハＷが衝突して、損傷される問
題が生ずる。このため、各アームＡ'₁, Ａ'₂の速度を遅
くすれば、上記横ずれは小さくなって、上記損傷は抑制
されるが、ウェハＷの移載のためのタクトタイムが長く
なって、その能率が低下する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記構成の
アーム装置において、歯付ベルトの伸び、ヒステリシス
等の影響を最少に抑えて、直線移動時において、先端の
フォーク部材に載置された被移載物の横ずれを防止、又
は抑制することを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
の本発明は、ベースに第１伝動機構を介して回動可能に
装着された第１アームと、該第１アームの先端部に第２
伝動機構を介して回動可能に装着された第２アームと、
該第２アームの先端部に第３伝動機構を介して回動可能
に連結されて、被移載物を載置するためのフォーク部材
とを備え、前記第１ないし第３の各伝動機構に伝達され
た駆動力によって、第１及び第２の各アーム、並びにフ
ォーク部材を、それぞれθ，（−２θ），θだけ前記各
支点軸を中心に回動させて、第１及び第２の各アームの
伸縮により、前記フォーク部材は、常に一定方向を向い
て直線移動する構成のロボット用アーム装置であって、
前記第１ないし第３の各伝動機構は、いずれも入力軸が
内部を貫通して上下に突出した構成の第１ないし第３の
各減速機で構成されて、各出力軸は、第１及び第２の各
アーム、並びにフォーク部材にそれぞれ連結され、第１
及び第２の各アーム内において、その基端部と先端部と
の各減速機の入力軸が確動的伝動手段により連結され
て、駆動源の動力が第１ないし第３の各減速機を介して
第１及び第２の各アーム、並びにフォーク部材に順次伝
達される構成になっていて、第２減速機の減速比は、第
１及び第３の各減速機の略（１／２）であって、しか
も、第１及び第３の各減速機の入力軸と出力軸との回転
方向の関係は、いずれも同一であると共に、第２減速機
の前記関係は、第１及び第３の減速機のそれと逆になっ
ていることを、その特徴としている。

【０００９】本発明においては、第１及び第３の各減速
機の減速比を（１／Ｋ）〔Ｋは整数〕とすると、第２減
速機のそれは略（２／Ｋ）となっており、しかも第１及
び第３の各減速機の入力軸と出力軸との回転方向の関係
は、いずれも同一であると共に、第２減速機の前記関係
は、第１及び第３の減速機のそれと逆になっていて、第
２減速機の出力軸の回転方向は、第１及び第３の各減速
機のそれと逆方向となる。このため、基端の第１アーム
及び先端のフォーク部材は、それぞれ自身の基端部が支
持されているベース及び第２アームに対して同一方向に
同一角度だけ回動すると共に、中間の第２アームは、自
身の基端部が支持されている第１アームに対して該第１
アーム及びフォーク部材の回動方向と逆方向に２倍の角
度だけ回動するように、３つの部材の回動角度が定めら
れる。この結果、第１及び第２の各アームが伸縮する
と、先端のフォーク部材は、常に一定方向を向いて直線
移動する。

【００１０】また、トルク（Ｔ）及び角速度（ω）で回
転中の回転体の回転動力は、（Ｔ×ω）であって、減速
機においては、入力軸と出力軸の回転動力は同一であ
る。このため、減速比（１／Ｋ）の減速機において、入
力軸及び出力軸のトルク及び角速度をそれぞれ、（Ｔ₁,
Ｔ₂)，（ω₁,ω₂)とすると、（Ｔ₁×ω₁）＝（Ｔ₂×
ω₂）の関係が成立する。そして、ω₂＝（ω₁／Ｋ）
の関係が成立しているので、Ｔ₁＝（Ｔ₂／Ｋ）となっ
て、入力軸のトルクは、出力軸、即ち、第１及び第２の
各アーム及びフォーク部材を回動させるのに必要なトル
クに減速比（１／Ｋ）を乗じたものとなって、相当に小
さくなる。

【００１１】そして、第１及び第２の各アームの内部に
おいては、それらの基端部と先端部とにそれぞれ装着し
た各減速機の入力軸に取付けられた歯付プーリーに歯付
ベルトが掛装されている場合には、前記したように、各
減速機の入力軸のトルクは、出力軸に連結された第１及
び第２の各アーム及びフォーク部材のトルクに減速比
（１／Ｋ）を乗じたものであるので、前記各歯付ベルト
に作用する張力は、従来構造のアーム装置に比較して、
（１／Ｋ）となる。

【００１２】このように、前記各歯付ベルトに作用する
張力は、従来装置に比較して、（１／Ｋ）になるのに加
えて、更に、２本の各歯付ベルトの伸び、ヒステリシス
等が原因となって、第２アーム及びフォーク部材に生じ
させる余剰回動角度（フォーク部材に載置されたウェハ
等の被移載物が横ずれする原因となる余分な回動角度の
ことをいう）は、減速比（１／Ｋ）分だけ減じられて伝
達される。この２つの事項を総合すると、前記余剰回動
角度は、従来装置に比較して、（１／Ｋ）×（１／Ｋ）
＝（１／Ｋ²)となって、歯付ベルトの伸び、ヒステリシ
ス等の悪影響は、激減される。この結果、第１及び第２
の各アームの伸縮時において、先端のフォーク部材に載
置されたウェハ等の被移載物は、横ずれしなくなって、
収納ケース等に支障なく収納可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、実施例を挙げて本発明を更
に詳細に説明する。図１は、本発明に係るアーム装置の
平面図であり、図２は、図１の中央縦断面図であり、図
３は、ベースＶと第１アームＡ₁との節点部に組み込ま
れた第１減速機Ｒ₁の部分の拡大断面図であり、図４
は、第１及び第２の各アームＡ₁,Ａ₂の節点部に組み込
まれた第２減速機Ｒ₂の部分の拡大断面図であり、図５
は、第２アームＡ₂とフォーク部材Ｆとの節点部に組み
込まれた第３減速機Ｒ₃の拡大断面図である。第１アー
ムＡ₁の基端部は、第１減速機Ｒ₁を介してベースＶに
回動可能に支持され、第２アームＡ₂の基端部は、第２
減速機Ｒ₂を介して第１アームＡ₁の先端部に回動可能
に連結され、更に、フォーク部材Ｆの基端部は、第３減
速機Ｒ₃を介して第２アームＡ₂の先端部に回動可能に
連結されている。

【００１４】このように、本発明に係るアーム装置は、
これを構成する各部材の節点部に減速機を組み込んだこ
とに特徴を有し、しかも前記した第１ないし第３の各減
速機Ｒ₁〜Ｒ₃の構造は、同一であるので、最初に、図
６ないし図１０を参照して、各減速機Ｒ₁〜Ｒ₃の構造
について説明する。この減速機は、図６及び図７に示さ
れるように、楕円カム体３１と太陽内歯車３２と遊星歯
車３３との３部材で構成されている。楕円カム体３１
は、円筒軸３４の軸方向に沿った特定位置に楕円状をし
たカム板３５が一体に設けられて、該カム板３５の外周
にころがり軸受３６が嵌め込まれて、その外輪３６ａが
弾性変形可能な構造であり、第１ないし第３のいずれの
減速機Ｒ₁〜Ｒ₃においても、いずれも入力軸として作
用する。

【００１５】また、太陽内歯車３２は、剛体リング３７
の内周面に軸方向に沿った特定数の内スプライン歯３８
が形成された部材であって、第１及び第３の各減速機Ｒ
₁,Ｒ ₃においては、ベースＶ及び第２アームＡ₂に固定
して使用され、第２減速機Ｒ ₂においては、出力軸とし
て作用する。遊星歯車３３は、円筒体３９の軸方向の一
端部に鍔状のリング体２１が一体形成された形状であっ
て、その全体が金属弾性体で構成されて、前記円筒体３
９のリング体２１と反対側の端部外周に、前記太陽内歯
車３２の内スプライン歯３８と噛合する特定数の外スプ
ライン歯２２が形成された部材であって、第１及び第３
の各減速機Ｒ₁,Ｒ₃においては、それぞれ出力側である
第２アームＡ₂及びフォーク部材Ｆに取付けられて出力
軸として作用し、第２減速機Ｒ₂においては、第１アー
ムＡ₁に固定して使用される。そして、内スプライン歯
３８の数は、外スプライン歯２２の数よりも僅かに多く
なっており、以下の減速原理の説明では、内スプライン
歯３８及び外スプライン歯２２の各歯数を、それぞれ
（１０２），（１００）としてある。

【００１６】また、図６及び図７に示されるように、楕
円カム体３１は、遊星歯車３３の円筒体３９における外
スプライン歯２２が形成されている部分の内周面に嵌め
込まれ、遊星歯車３３の外周には、太陽内歯車３２が、
それらの各スプライン歯３８，２２が互いに噛合した状
態で嵌め込まれて、３つの部材が組み付けられる。

【００１７】そして、図８ないし図１０には、減速機を
構成する３つの部材が上記のように組み付けられて、楕
円カム体３１が時計方向に１回転する際の作用が示され
ており、各図には、それぞれ楕円カム体３１の原点位置
（回転角度：０°）、９０°回動した位置及び１回転し
た位置における３つの部材の組み付け状態が示されてい
る。即ち、遊星歯車３３の円筒体３９の内側には、楕円
カム体３１が嵌め込まれているために、その外スプライ
ン歯２２は、楕円状に変形されて、その長軸に相当する
２箇所の部分のみが、その外側の太陽内歯車３２の内ス
プライン歯３８に噛合している。そして、上記したよう
に、内スプライン歯３８及び外スプライン歯２２の各歯
数は、それぞれ（１０２），（１００）となっているの
で、図９に示される状態を経て、図１０に示されるよう
に、楕円カム体３１が１回転した状態において、遊星歯
車３３は、２歯分だけ、反時計方向に移動する。なお、
図８ないし図１０において、矢印Ｑ₁,Ｑ₂は、原点位置
において、太陽内歯車３２及び遊星歯車３３の互いに噛
合している内外の各スプライン歯３８，２２の山部及び
溝部の位置を示し、楕円カム体３１が１回転した後に
は、前記各矢印Ｑ₁,Ｑ ₂の位置がずれることからして、
上記のことが理解できる。

【００１８】上記の例において、太陽内歯車３２を固定
し、楕円カム体３１を入力軸として、遊星歯車３３を出
力軸とすると、出力軸は、[(200 −202)/200] ＝ (−1/
100)の割合（減速比）で減速されて、逆回転される。ま
た、上記例において、遊星歯車３３を固定し、楕円カム
体３１を入力軸として、太陽内歯車３２を出力軸とする
と、出力軸は、[(202 −200)/202] ＝ (1/101)の割合で
減速されて、入力軸と同方向に回転される。なお、上記
は、減速原理の説明であって、本実施例においては、第
２減速機Ｒ₂は、第１及び第３の各減速機Ｒ₁,Ｒ₃に対
して、その減速比が（１／２）となるように、内外の各
スプライン歯３８，２２の歯数が定められている。

【００１９】そして、図１及び図３に示されるように、
第１アームＡ₁とベースＶとの節点部に組み込まれる第
１減速機Ｒ₁は、楕円カム体３１を下方に向けた姿勢で
使用される。即ち、ベースＶの減速機装着部には、中央
部に貫通孔１ａが設けられたベース側連結板１が上方に
突出して設けられていると共に、第１アームＡ₁の基端
部の底面側には、同じく中央部に貫通孔２ａが設けられ
たアーム側連結板２が内部に入り込んで設けられてい
る。第１減速機Ｒ₁の太陽内歯車３２は、ベース側連結
板１と下方ブラケット３との間に挟まれて、ボルト４を
介して前記ベース側連結板１に固定されており、遊星歯
車３３は、そのリング体２１の部分が上方ブラケット５
を介して前記アーム側連結板２に固定されている。具体
的には、遊星歯車３３のリング体２１と上方ブラケット
５とは、ボルト６を介して連結され、該上方ブラケット
５と、アーム側連結板２とは、ボルト７を介して連結さ
れている。

【００２０】また、楕円カム体３１の円筒軸３４の上下
端の部分は、それぞれラジアル軸受８を介して前記下方
及び上方の各ブラケット３，５に回転可能に支持され
て、第１入力軸Ｓ₁は、前記楕円カム体３１の円筒軸３
４に挿入されて、これと一体回転するようになってい
る。この第１入力軸Ｓ₁は、第１減速機Ｒ₁の上下にそ
れぞれ突出していて、その上下端部にそれぞれ第１上方
歯付プーリーＰ₁₁及び第１下方歯付プーリーＰ₁₂がそれ
ぞれ取付けられている。なお、図３において、９、は、
第１入力軸Ｓ₁に一体に設けられたスラスト受鍔であ
り、１１は、スラスト軸受を示す。

【００２１】このため、第１アームＡ₁の基端部とベー
スＶとの節点部に組み込まれる第１減速機Ｒ₁は、円筒
体３９に第１入力軸Ｓ₁が挿入された楕円カム体３１が
入力側となり、第１アームＡ₁に連結された遊星歯車３
３が出力側となっていて、第１入力軸Ｓ₁の回転は、減
速比（１／Ｋ）だけ減速されて、第１アームＡ₁に伝達
されて、これを第１入力軸Ｓ₁と逆方向に回動させる。

【００２２】また、図１及び図４に示されるように、第
１及び第２の各アームＡ₁,Ａ₂の節点部に組み込まれる
第２減速機Ｒ₂は、前記第１減速機Ｒ₁とは逆に、楕円
カム体３１を上方に向けた姿勢で使用される。即ち、太
陽内歯車３２は、第２アームＡ₂の基端部底面に設けら
れたアーム側連結板１２と、上方ブラケット１３との間
に挟まれて、ボルト４を介して前記アーム側連結板１２
に連結されている。また、第１アームＡ₁の先端部上面
には、アーム側連結板１４が設けられ、遊星歯車３３の
リング体２１は、下方ブラケット１５を介して前記アー
ム側連結板１４に連結されている。また、第１減速機Ｒ
₁と同様にして、楕円カム体３１の円筒体３９に挿入固
定された第２入力軸Ｓ₂の上下の各端部には、第２上方
歯付プーリーＰ₂₁及び第２下方歯付プーリーＰ₂₂がそれ
ぞれ取付けられている。なお、第２減速機Ｒ₂の部分に
おいて、上記以外の構成は、前記した第１減速機Ｒ₁の
部分と同一であるので、同一符号を使用して、図示のみ
行う。

【００２３】また、第２減速機Ｒ₂においては、その減
速比が略（２／Ｋ）となっている。このため、第２減速
機Ｒ₂においては、円筒軸３４に第２入力軸Ｓ₂が挿入
された楕円カム体３１が入力側となり、第２アームＡ₂
に連結された太陽内歯車３２が出力側となっていて、第
２入力軸Ｓ₂の回転は、減速比である略（２／Ｋ）だけ
減速されて、第２アームＡ₂に伝達されて、これを第２
入力軸Ｓ₂と同方向に回動させる。

【００２４】また、図１及び図５に示されるように、第
２アームＡ₂とフォーク部材Ｆとの節点部に組み込まれ
る第３減速機Ｒ₃は、前記第１減速機Ｒ₁と同様にし
て、楕円カム体３１を下方に向けた姿勢で使用される。
即ち、第３減速機Ｒ₃の太陽内歯車３２は、第２アーム
Ａ₂の先端部上面のアーム側連結板１６と下方ブラケッ
ト３との間に挟まれて、ボルト４を介して前記アーム側
連結板１６に固定されている。また、フォーク部材Ｆの
基端部下面には、フォーク部材側連結板１７が設けられ
ていて、遊星歯車３３は、そのリング体２１の部分が上
方ブラケット５を介して前記フォーク部材側連結板１７
に固定されている。また、楕円カム体３１の円筒軸３４
に挿入固定された第３入力軸Ｓ₃の下端部には、第３歯
付プーリーＰ₃が取付けられている。この第２減速機Ｒ
₂の部分においても、上記以外の構成は、前記した第１
減速機Ｒ₁の部分と同一であるので、同一符号を使用し
て、図示のみ行う。

【００２５】このため、第２アームＡ₂とフォーク部材
Ｆとの節点部に組み込まれる第３減速機Ｒ₃は、前記第
１減速機Ｒ₁と同様に、円筒軸３４に第３入力軸Ｓ₃が
挿入された楕円カム体３１が入力側となり、フォーク部
材Ｆに連結された遊星歯車３３が出力側となっていて、
第１入力軸Ｓ₁の回転は、減速比（１／Ｋ）だけ減速さ
れて、フォーク部材Ｆに伝達され、これを第３入力軸Ｓ
₃と逆方向に回動させる。

【００２６】また、図１及び図２に示されるように、ベ
ースＶの上面に装着された駆動モーターＭの駆動軸に取
付けられた駆動歯付プーリーＰ₀と、前記第１入力軸Ｓ
₁の下端部に取付けられた第１下方歯付プーリーＰ₁₂と
の間に、駆動歯付ベルトＢ₀が掛装されている。また、
第１入力軸Ｓ₁の上端部の第１上方歯付プーリーＰ
₁₁と、第２入力軸Ｓ₂の下端部の第２下方歯付プーリー
Ｐ₂₂との間には、第１歯付ベルトＢ₁が掛装されている
と共に、第２入力軸Ｓ₂の上端部の第２上方歯付プーリ
ーＰ₂₁と、第３入力軸Ｓ₃の下端部の第３歯付プーリー
Ｐ₃との間には、第２歯付ベルトＢ₂が掛装されてい
る。

【００２７】また、第１及び第３の各減速機Ｒ₁,Ｒ₃の
減速比（１／Ｋ）は、等しくなっていると共に、第２減
速機Ｒ₂の減速比は、略（２／Ｋ）となっていて、しか
も、ベースＶに対する第１アームＡ₁の回動方向と、第
２アームＡ₂に対するフォーク部材Ｆの回動方向とは、
同一であるが、第１アームＡ₁に対する第２アームＡ ₂
の回動方向は、上記と逆である。そして、駆動モーター
Ｍによって回転される第１ないし第３の各入力軸Ｓ₁〜
Ｓ₃の回転数が減速されて、出力側に連結された第１及
び第２の各アームＡ₁,Ａ₂並びにフォーク部材Ｆが所定
方向にそれぞれ回動された場合においては、ベースＶに
対する第１アームＡ₁の回動角度を（θ）とすると、第
１アームＡ₁に対する第２アームＡ₂の回動角度は、
（−２θ）となると共に、第２アームＡ₂に対するフォ
ーク部材Ｆの回動角度は、（θ）となるように、各歯付
プーリーＰ₁₁, Ｐ₂₁, Ｐ₂₂, Ｐ₃の各歯数が定められて
いるために、最先端のフォーク部材Ｆは、ベースＶに対
して全く回動せずに、同一方向を向いたままで、直線移
動する。このため、フォーク部材Ｆの上面にウェハＷを
載置した状態で、駆動モーターＭによって、第１及び第
２の各アームＡ₁,Ａ₂を伸縮させると、前記ウェハＷ
は、常に一定方向を向いたままで、直線移動される。

【００２８】そして、上記した理由によって、２本の各
歯付ベルトＢ₁,Ｂ₂に作用する張力は、従来装置に比較
して、それぞれ（１／Ｋ），（２／Ｋ）になるのに加え
て、更に、２本の各歯付ベルトＢ₁,Ｂ₂の伸び、ヒステ
リシス等が原因となって、第２アームＡ₂及びフォーク
部材Ｆに生じさせる前記余剰回動角度に関しても、それ
ぞれ減速比（１／Ｋ），（２／Ｋ）分だけ減じられて伝
達されるため、この余剰回動角度は、従来装置に比較し
て、それぞれ（１／Ｋ²)，（４／Ｋ²)となって、各歯付
ベルトＢ₁,Ｂ₂の伸び、ヒステリシス等の悪影響は、激
減される。

【００２９】例えば、第１ないし第３の各入力軸Ｓ₁〜
Ｓ₃は、３０００ｒｐｍ程度で回転されて、第１及び第
３の各減速機Ｒ₁,Ｒ₃の減速比を（１／２００）とし
て、第２減速機Ｒ₂のそれを（１／１００）とすると、
本発明に係るアーム装置においては、従来装置に比較し
て、第２アームＡ₂及びフォーク部材Ｆの前記各余剰回
動角度は、（１／２００)²＝〔（１／４）×１０⁴〕，
（１／１００)²＝（１／１０⁴)となって、激減される。
ここで、第１及び第２の各アームＡ₁,Ａ₂の長さを（Ｌ
₁)とすると共に、第３入力軸Ｓ₃の軸心と、フォーク部
材Ｆに載置されたウェハＷの中心Ｃとの距離を（Ｌ₂)と
して、前記ウェハＷを収納ケース（図示せず）に収納す
る直前における第１及び第２の各アームＡ₁,Ａ₂が一直
線に近い状態での前記第２アームＡ₂及びフォーク部材
Ｆの各余剰回動角度を（Δθ₁)，（Δθ₂)とすると、フ
ォーク部材Ｆに載置されたウェハＷの横ずれ（ΔＷ）
は、〔（Ｌ₁＋Ｌ₂）×Δθ₁＋Ｌ₂×Δθ₂〕とな
る。

【００３０】そして、本発明によれば、第２アームＡ₂
及びフォーク部材Ｆの各余剰回動角度（Δθ₁)，（Δθ
₂)は、従来装置に比較して、それぞれ〔（１／４）×１
０⁴〕，（１／１０⁴)となるために、前記横ずれ（Δ
Ｗ）は、激減される。この結果、第１及び第２の各アー
ムＡ₁,Ａ₂の伸縮時において、先端のフォーク部材Ｆに
載置されたウェハＷは、横ずれしなくなって、収納ケー
スに支障なく収納可能となる。

【００３１】また、上記実施例では、駆動源の動力を第
１減速機Ｒ₁から第２減速機Ｒ₂に、また第２減速機Ｒ
₂から第３減速機Ｒ₃に確動的に伝達する手段として、
前記実施例は、歯付プーリーと、これらの間に掛装され
る歯付ベルトとで構成してあるが、多数のギアーの組み
合わせから成るギアー列であってもよい。このギアー列
の場合には、張力が作用することにより伸びを生ずるベ
ルトを使用していないので、前記した第２アーム及びフ
ォーク部材の余剰回動角度を極めて小さくできる。更
に、本発明における減速機は、その入力軸が全体を貫通
する構造になっておれば、上記構成以外の減速機でも使
用可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明に係るアーム装置によれば、確動
的伝動手段が歯付プーリーと、これに掛装される歯付ベ
ルトとで構成される場合には、歯付ベルトの伸び、ヒス
テリシス等の影響を最少に抑えることが可能となるの
で、第１及び第２の各アームの回動速度を下げなくて
も、直線移動時において、先端のフォーク部材に載置さ
れたウェハ、液晶基板等の被移載物の横ずれを防止、又
は抑制することができて、収納ケースに対して支障なく
移載可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアーム装置の平面図である。

【図２】図１の中央縦断面図である。

【図３】ベースＶと第１アームＡ₁との節点部に組み込
まれた第１減速機Ｒ₁の部分の拡大断面図である。

【図４】第１及び第２の各アームＡ₁,Ａ₂の節点部に組
み込まれた第２減速機Ｒ₂の部分の拡大断面図である。

【図５】第２アームＡ₂とフォーク部材Ｆとの節点部に
組み込まれた第３減速機Ｒ₃の拡大断面図である。

【図６】本発明に使用している減速機Ｒ₁〜Ｒ₃の斜視
図である。

【図７】同じく分解斜視図である。

【図８】楕円カム体３１の原点位置（回動角度：０°）
における減速機Ｒ₁〜Ｒ₃の横断面図である。

【図９】楕円カム体３１が９０°回動した位置における
減速機Ｒ₁〜Ｒ₃の横断面図である。

【図１０】楕円カム体３１が１回転した位置における減
速機Ｒ₁〜Ｒ₃の横断面図である。

【図１１】従来のアーム装置の平面図である。

【図１２】図１１の中央縦断面図である。

【符号の説明】

Ａ₁：第１アームＡ₂：第２アームＢ₁：第１歯付ベルトＢ₂：第１歯付ベルトＦ：フォーク部材Ｍ：駆動モーター（駆動源）Ｐ₁₁：第１上方歯付プーリーＰ₁₂：第１下方歯付プーリーＰ₂₁：第２上方歯付プーリーＰ₂₂：第２下方歯付プーリーＰ₃：第３歯付プーリーＲ₁：第１減速機Ｒ₂：第２減速機Ｒ₃：第３減速機Ｓ₁：第１入力軸Ｓ₂：第２入力軸Ｓ₃：第３入力軸Ｖ：ベースＷ：ウェハ（被移載物）２２：外スプライン歯３１：楕円カム体３２：太陽内歯車３３：遊星歯車３４：円筒軸３５：カム板３６：ころがり軸受３６ａ：外輪３７：剛体リング３８：内スプライン歯３９：円筒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースに第１伝動機構を介して回動可能
に装着された第１アームと、該第１アームの先端部に第
２伝動機構を介して回動可能に装着された第２アーム
と、該第２アームの先端部に第３伝動機構を介して回動
可能に連結されて、被移載物を載置するためのフォーク
部材とを備え、前記第１ないし第３の各伝動機構に伝達された駆動力に
よって、第１及び第２の各アーム、並びにフォーク部材
を、それぞれθ，（−２θ），θだけ各支点軸を中心に
回動させて、第１及び第２の各アームの伸縮により、前
記フォーク部材を常に一定方向を向けて直線移動させる
構成のロボット用アーム装置であって、前記第１ないし第３の各伝動機構は、いずれも入力軸が
内部を貫通して上下に突出した構成の第１ないし第３の
各減速機で構成されて、各出力軸は、第１及び第２の各
アーム、並びにフォーク部材にそれぞれ連結され、第１
及び第２の各アーム内において、その基端部と先端部と
の各減速機の入力軸が確動的伝動手段により連結され
て、駆動源の動力が第１ないし第３の各減速機を介して
第１及び第２の各アーム、並びにフォーク部材に順次伝
達される構成になっていて、第２減速機の減速比は、第１及び第３の各減速機の略
（１／２）であって、しかも、第１及び第３の各減速機
の入力軸と出力軸との回転方向の関係は、いずれも同一
であると共に、第２減速機の前記関係は、第１及び第３
の各減速機のそれと逆になっていることを特徴とするロ
ボット用アーム装置。
【請求項２】前記確動的連結手段は、各減速機の入力
軸に取付けられた歯付プーリーと、これらの間に掛装さ
れる歯付ベルトとで構成されることを特徴とする請求項
１に記載のロボット用アーム装置。
【請求項３】前記確動的連結手段は、多数のギアーの
組み合わせから成るギアー列であることを特徴とする請
求項１に記載のロボット用アーム装置。
【請求項４】第１ないし第３の各減速機は、楕円状を
したカム板の外周にころがり軸受が嵌装されて、その外
輪が弾性変形可能な構造の楕円カム体と、剛体リングの
内周面に多数のスプライン歯が設けられた太陽内歯車
と、前記楕円カム体のころがり軸受の外側に嵌め込まれ
る弾性変形可能な円筒体の外側に、前記太陽内歯車の多
数のスプライン歯と噛合可能であって、これと僅かに歯
数の異なるスプライン歯が設けられた遊星歯車との３部
材を備え、前記太陽内歯車と遊星歯車とは、そのいずれか一方が固
定部材に固定されて、その他方のみが出力部材として機
能する構成であることを特徴とする請求項１又は２に記
載のロボット用アーム装置。
【請求項５】配設状態において、第２減速機は、第１
及び第３の各減速機に対して上下反転されていることを
特徴とする請求項４に記載のロボット用アーム装置。