JP2002273681A

JP2002273681A - 産業用ロボット

Info

Publication number: JP2002273681A
Application number: JP2001078710A
Authority: JP
Inventors: Koji Doi; 幸治土肥
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2021-03-19
Also published as: JP3447709B2

Abstract

(57)【要約】【課題】伝達系の剛性が高く、厚みの薄い産業用ロボ
ットを提供する【解決手段】産業用ロボット１は、第１リンク１０と
第２リンク１１からなるリンク機構を有し、第１リンク
１０の基端部が昇降軸３に取り付けられ、第１リンク１
０の先端部に第２リンク１１が回転可能に取り付けら
れ、第２リンク１１の先端部に、被搬送物を乗載するホ
ルダ１３が回転可能に取り付けられる。第１リンク１０
の基端部に設けられるサーボモータ１４によって、第１
リンク１０は、昇降軸３の第１軸線Ａ１まわりに第１リ
ンク１０を回転させる。第１リンク１０には、シャフト
２６と傘歯車を有する第１従動回転手段２０が設けら
れ、第１リンク１０の回転を先端の第２リンク１１に伝
達し、第１リンク１０に同期して第２リンク１１を従動
回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばシリコン
ウェハやガラス基板を搬送する産業用ロボットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウェハやガラス基板などを搬送
する産業用ロボットとして、リンク機構を用いたロボッ
トが従来から存在する。たとえば第１および第２の２つ
のリンクが連結されて構成されるリンク機構を伸縮させ
ることで搬送する。このようなリンク機構を伸縮駆動さ
せるには、第１リンクを回転させるとともに、第２リン
クを回転させる必要がある。そのために、駆動源で第１
リンクを回転させるとともに、第１リンクの回転を第２
リンクに伝達し、第１リンクに同期して第２リンクを従
動回転させる必要がある。

【０００３】このように従動回転させる従動回転手段と
して、ベルトとプーリを用いたものがある。このような
ベルトとプーリを用いるロボットの従来技術として、特
開平７−１３７５、特開平９−２３４６８１、特開平９
−３１７８４６、特開平１１−１３８４７２などがあ
る。ベルトとプーリを用いる場合には軽量にすることが
できるが、高い剛性で大きな回転トルクを伝達すること
は困難となる。ベルトを用いて高い剛性で大きな回転ト
ルクを伝達するためには、ベルト幅、張力またはプーリ
径を大きくする必要がある。しかしながら、張力を大き
くするためには、リンクのフレームの強度を上げる必要
があり、これによって重量が過大となってしまう。また
ベルトの幅を大きくする場合には、リンクの厚みが大き
くなってしまう。また、プーリ径を大きくすると、リン
クの幅が大きくなってしまう。

【０００４】産業用ロボットは、扁平かつ小幅でコンパ
クトなものが望まれているため、ベルト幅やプーリ径を
大きくすることは避けたい。

【０００５】また、ベルトを用いる場合には、伝達系の
剛性が低くなるといった問題も有する。つまり、ベルト
の伸びなどによって直進運動方向に対して横方向に振れ
たり、保持手段が横方向の力に対して移動しやすいとい
う問題があった。

【０００６】シリコンウェハやガラス基板を搬送する場
合、直進運動方向に対して保持手段が横方向に振れたり
すると、シリコンウェハやガラス基板を他の部材に接触
させて傷つけることになる。特にリンクが長くなるとベ
ルトも長くなり、リンク機構を駆動させる力も指数関数
的に増加するので、ベルトの伸びはさらに大きくなる。
結果として、横方向の振れ幅も指数関数的に増加するこ
とになり使用可能な搬送距離には限界がある。

【０００７】また、ベルトを用いる場合には、摺動面積
が大きくなり、発塵しやすくなるため、シリコンウェハ
の搬送など、クリーンルームで用いる場合に、非常に不
利となる。

【０００８】また、ベルトとプーリを用いずに回転力を
伝達する方法として、ギヤトレインを用いる方法があ
る。ギヤトレインを用いる場合、動作範囲を大きくとる
ためにリンクを長くするためには、歯車の数を増やす
か、歯車の径を大きくする必要がある。しかしながら、
歯車の数を増やした場合には、重量、部品点数が増加
し、歯車径を大きくした場合には、リンクの幅が大きく
なるといった問題を有する。また、この場合、摺動部が
増加し、発塵しやすくなる。

【０００９】また、ベルトやギヤトレインを用いない従
動回転手段を用いるロボットとして、特開平８−４７８
７８「関節機構」には、シャフトと傘歯車とを用いる機
構が開示されており、図７にこれを示す。この公報に開
示される機構は、シャフト１００の両端部に固定される
一対の第１傘歯車１０１,１０２と、これらに噛合する
一対の皿形の第２傘歯車１０３,１０４とを有し、一方
の第２傘歯車１０３の軸１０５をモータで回転駆動さ
せ、他方の第２傘歯車１０４の軸１０６に第２リンクを
連結することで、モータの回転力を第２リンクに伝達す
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この機構では、一方の
第２傘歯車１０３に噛合する第１傘歯車１０１は、皿形
の第２傘歯車１０３に対して内側から噛合する。つま
り、第２の傘歯車１０５の軸線Ｌ１とシャフト１００の
軸線Ｌ２との交点が、シャフト１００の内部に存在する
構造となるので、これにより、従動回転手段を内蔵する
第１リンクの厚みが大きくなり、構成が大型化するとい
った問題を有する。

【００１１】また、近年被搬送物としてのシリコンウェ
ハやガラス基板は大型化し、負荷重量が増加する傾向に
あり、ロボット重量に対する負荷重量の比率の向上が望
まれている。

【００１２】本発明の目的は、薄型でかつ小幅のコンパ
クトな構成で、しかも伝達系の剛性を高くすることがで
きる産業用ロボットを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、先端部の姿勢を一定にして直進運動を行なう産業用
ロボットにおいて、伸縮可能なリンク機構と、リンク機
構の基端部に設けられ、リンク機構を駆動する駆動源
と、リンク機構に設けられ、シャフトと傘歯車とを用い
て前記駆動源の回転動力を基にリンクを従動回転させる
従動回転手段とを有し、前記従動回転手段は、シャフト
の両端部に固定される第１の傘歯車と、第１の傘歯車に
噛合する第２の傘歯車とを有し、第１の傘歯車が、第２
の傘歯車にシャフトの外側から噛合して、第２の傘歯車
の軸線とシャフトの軸線との交点が、シャフト軸線の外
部への延長上にあることを特徴とする産業用ロボットで
ある。

【００１４】本発明に従えば、従動回転手段にシャフト
を用いることで、伝達系の剛性を高くすることができ、
またベルトとプーリを用いる構造に比べて扁平とするこ
とができる。またギヤトレインを用いる構造に比べてよ
り軽量とすることができる。また発塵も少なくすること
ができ、クリーンルームなどで用いるのにも好適であ
る。この従動回転手段は、シャフトに固定される第１の
傘歯車は、皿形の第２の傘歯車に対して外側から噛合
し、第２の傘歯車の軸線とシャフトの軸線との交点が、
シャフト軸線の外部への延長上にある。つまり、シャフ
トは皿形の第２の傘歯車の上に配置されない構成とな
る。このような構成によって、図７に示す従来技術に比
べて薄型に構成することができる。

【００１５】請求項２記載の本発明の前記従動回転手段
は、シャフトの一方端部に噛合する第２の傘歯車と、他
方端部に噛合する第２の傘歯車とが、シャフトの軸線に
関して互いに反対側から噛合することを特徴とする。

【００１６】リンク機構が第１リンクと第２リンクとを
有する場合、リンク機構を伸縮させるには、第１リンク
と第２リンクとを逆方向に回転させる必要がある。本発
明では、シャフトの両端に噛合する第２の傘歯車を、シ
ャフトに関して互いに反対側から噛合するように構成す
ることによって、第１リンクと第２リンクとを互いに逆
方向に回転させることが可能となる。このため、部品点
数が少なくて簡単な構成で従動回転手段を扁平に構成す
ることができる。

【００１７】請求項３記載の本発明の前記従動回転手段
は、シャフトの一方端部に噛合する第２の傘歯車と、他
方端部に噛合する第２の傘歯車と、従動回転方向を整合
させるための歯車とを有し、シャフトの軸線に関して同
じ側から噛合することを特徴とする。

【００１８】本発明では、シャフトの両端部に噛合する
第２の傘歯車を、シャフトに関して同じ側から噛合さ
せ、従動回転方向を反転させて回転方向を整合するため
に、歯車を１つ設けた。このようにシャフトに対して同
じ側から一対の第２の傘歯車を噛合させることによっ
て、シャフトを内在するフレームの内側の空間を有効利
用することができ、より扁平に構成することができる。

【００１９】請求項４記載の本発明は、前記従動回転手
段の前段に、増速機構が設けられ、後段に、減速機構が
設けられることを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、従動回転手段の前段に増
速機構が設けられ、後段に減速機構が設けられるので、
シャフトの回転速度を増し、シャフトで伝達する回転ト
ルクを小さく抑えることができる。これにより、シャフ
トの外径を小さくでき、より小幅で、より軽量とするこ
とができる。また増速・減速機構により、リンク両端の
第１の傘歯車の径を小さくできる。これにより、リンク
の厚みを小さくすることができる。したがって、リンク
ロボットをコンパクトにでき、操作性能が向上する。

【００２１】請求項５記載の本発明の前記駆動源は、回
転軸がシャフトに平行となるように配置されることを特
徴とする。

【００２２】本発明に従えば、駆動源の回転軸がシャフ
トに平行となるように配置、つまり駆動源を横向きに配
置するので、駆動部をコンパクトに構成することができ
る。

【００２３】請求項６記載の本発明の前記リンク機構
は、垂直方向に伸縮運動することを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、リンク機構を垂直方向に
伸縮させることで、シリコンウェハなどの被搬送物や、
平行伸縮機構などの水平アームなどを昇降させることが
できる。

【００２５】請求項７記載の本発明の前記リンク機構
は、水平方向に伸縮運動することを特徴とする。

【００２６】本発明に従えば、リンクを水平方向に伸縮
させることで、シリコンウェハなどの被搬送物を水平に
搬送することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある産業用ロボット１を示す斜視図である。本実施形態
では、産業用ロボット１は、シリコンウェハや、フラッ
トディスプレイパネルのガラス基板などの搬送に用いら
れる。

【００２８】産業用ロボット１は、基台２、昇降軸３、
リンク機構１２およびホルダ１３を有する。基台２が、
床に設置され、この基台２に昇降軸３が、鉛直方向に昇
降可能に設けられる。昇降軸３の上端部に、リンク機構
１２の基端部が連結され、リンク機構１２の先端部に、
被搬送物Ｗを乗載または把持するホルダ１３が取り付け
られる。リンク機構１２は、第１リンク１０と第２リン
ク１１とを有する。第１リンク１０の基端部は、昇降軸
３の上端部に、鉛直な第１軸線Ａ１まわりに回転可能に
取り付けられる。第２リンク１１は、基端部が、第１リ
ンク１０の先端部上で、前記第１軸線Ａ１に平行な第２
軸線Ａ２まわりに回転可能に連結される。第２リンク１
１の先端部上には、前記第１、第２軸線Ａ１，Ａ２に平
行な第３軸線Ａ３まわりに回転可能にホルダ１３が連結
される。

【００２９】また、第１リンク１０の基端部には、第１
リンク１０を、第１軸線Ａ１まわりに回転駆動させる駆
動源であるサーボモータ１４が下方に突出して設けられ
る。第１リンク１０には、昇降軸３に対する第１リンク
１０の回転を第２リンク１１に伝達し、第１リンク１０
に同期して第２リンク１１を従動回転させる従動回転手
段が内蔵される。同様に、第２リンク１１には、第１リ
ンク１０に対する第２リンク１１の回転を伝達し、第２
リンク１１に同期してホルダ１３を回転させる第２従動
回転手段が内蔵される。

【００３０】第１リンク１０のリンク長（第１軸線Ａ
１、第２軸線Ａ２間の距離）と、第２リンク１１のリン
ク長（第２軸線Ａ２と第３軸線Ａ３間の距離）とは同じ
長さであり、本実施形態では、ホルダ１３を双方向に直
進移動させて直進搬送を行うものとする。さらに詳細に
説明すると、第１リンク１０は、右から左に１８０°反
時計まわりに回転するとき、この第１リンク１０に同期
して第２リンク１１は、時計まわりに３６０°回転す
る。このように回転させることで、第２リンク１１の先
端は、直進搬送経路Ｌに沿って移動する。また、このと
きホルダ１３は、反時計回りに１８０°回転する。これ
によって、ホルダ１３に乗載する被搬送物Ｗを非反転、
つまり搬送前と搬送後とで向きを変えずに搬送すること
ができる。

【００３１】図２は、リンク機構１２の内部構造を示す
断面図であり、図３は、第１リンク１０と第２リンク１
１との連結部付近を拡大して示す断面図である。これら
の図を参照して、リンク機構１２の動力伝達系について
説明する。

【００３２】第１リンク１０のフレーム２５内には、第
１従動回転手段２０が内蔵される。第１従動回転手段２
０は、シャフト２６、シャフト２６の両端部に固定され
る一対の第１傘歯車２７，２８、および第１傘歯車２
７，２８に噛合する一対の皿形の第２傘歯車２９，３０
を有する。第１リンク２０の基端部側の第２傘歯車２９
は、第１軸線Ａ１と同軸に配置され、昇降軸３に固定さ
れる。また、この第２傘歯車２９には、同軸に平歯車３
３が固定される。

【００３３】第２傘歯車２９の一方側にシャフト２６が
配置され、他方側にサーボモータ１４が配置される。サ
ーボモータ１４は、回転軸が第１軸線Ａ１と平行となる
ように、縦型に配置され、フレーム２５に固定される。
サーボモータ２５の上は減速器３４が設けられる。減速
器３４は、サーボモータ１４の回転軸の回転を減速して
平歯車３５を回転させ、この平歯車３５が、第２傘歯車
２９に固定される平歯車３３に噛合する。

【００３４】シャフト２６は、第１リンク１０に沿って
フレーム２５内に配置され、両端部に設けられる軸受け
３１，３２によって、軸線まわりに回転自在にフレーム
２５に軸支される。一方の第１傘歯車２７が、前記第２
傘歯車２９に噛合する。

【００３５】第１リンク１０の先端部には、第２軸線Ａ
２を中心とする支持軸４０が設けられる。支持軸４０
は、第１リンク１０のフレーム２５の先端部の底壁に固
定され、第２軸線Ａ２に沿って上方に突出する。また、
この支持軸４０の下部には、軸受けを介して筒体４１
が、回転自在に支持され、この筒体４１の下端部に前記
第２傘歯車３０が固定される。このようにして、第２傘
歯車３０は、第２軸線Ａ２まわりに回転自在に軸支され
る。また、前記筒体４１の上端部に、第２リンク１１の
フレーム４２が固定されるとともに、フレーム２５の先
端部から突出した支持軸４０の上端部に軸受けを介して
第２リンク１１のフレーム４２が支持される。つまり、
第２リンク１１は、前記筒体４１および前記傘歯車３０
と一体となって、第２軸線Ａ２まわりに回転する。

【００３６】第２リンク１１のフレーム４２内に、第２
従動回転手段２１が内蔵される。第２従動回転手段２１
は、上述の第１従動回転手段２０とほぼ同様の構造を有
し、シャフト４５、シャフト４５の両端部に固定される
一対の第１傘歯車４６，４７、および第１傘歯車４６，
４７に噛合する一対の第２傘歯車４８，４９を有する。
第２リンク１１の基端部には、前記支持軸４０の上半分
がフレーム４２に挿入される。この支持軸４０に第２傘
歯車４８が固定され、この第２傘歯車４８に、一方の第
１傘歯車４６が噛合する。第２リンク１１の先端部に
は、第３軸線Ａ３を中心として、他方の第２傘歯車４９
が回転自在に軸支され、この第２傘歯車４９に、シャフ
ト４５の他方の傘歯車４７が噛合する。第２傘歯車４９
に、ホルダ１３が取り付けられ、第２傘歯車４９と一体
となってホルダ１３が、第３軸線Ａ３まわりに回転す
る。

【００３７】このように、本発明ではシャフトと傘歯車
を用いてサーボモータ１４の回転を伝達して、第２リン
ク１１および保持手段１３を回転させるので、ベルトな
どを用いた伝達系にくらべて、剛性を高くすることがで
きる。

【００３８】昇降軸３自体は、第１軸線Ａ１まわりに回
転せず、この昇降軸３に、第２傘歯車２９および平歯車
３３が固定される。したがって、この平歯車３３に噛合
する平歯車３５を、サーボモータ１４によって回転駆動
することによって、平歯車３３のまわりを、平歯車３５
が公転することになる。この平歯車３５は、フレーム２
５に軸支されているので、この平歯車３５の公転にした
がって、第１リンク１０は、第１軸線Ａ１を中心に回転
することになる。

【００３９】シャフト２６およびシャフトに固定される
第１傘歯車２７，２８は、フレーム２５に回転自在に軸
支されている。また、皿形の第２傘歯車２９は、昇降軸
３に固定されるので、第１軸線Ａ１まわりに回転しな
い。したがって、この第２傘歯車２９に噛合する第１傘
歯車２７が、シャフト２６とともに第１軸線Ａ１を中心
として公転しながら、シャフト２６が、その軸線まわり
に回転する。

【００４０】シャフト２６の先端部に固定される第１傘
歯車２６は、第１リンク１０先端に設けられる第２傘歯
車３０に噛合する。この第２傘歯車３０は、第１リンク
１１に対して第２７軸線Ａ２まわりに回転自在に支持さ
れ、第２リンク１１のフレーム４２に固定される。した
がって、シャフト２６とともに第１傘歯車２８が回転す
ると、第２傘歯車３０とともに第２リンク１１が、第２
軸線Ａ２まわりに回転する。

【００４１】一回の搬送で、第１リンク１０が右から左
に１８０°回転するとき、第２リンク１１は、３６０°
回転する。したがって、第１リンク１０の回転と第２リ
ンク１１の回転とが、１：２の関係になるように、第１
傘歯車２７，２８および第２傘歯車２９，３０の歯数が
選ばれる。

【００４２】昇降軸３に対して第１リンク１０を回転さ
せるサーボモータ１４は、減速器３４を介して減速して
から、第１リンク１０を回転させる。また、シャフト２
６は、中空構造であり、振れ回りしにくい構造となって
いる。

【００４３】また、基端側の皿形の第２傘歯車２９の歯
数は、これに噛合する第１傘歯車２７の歯数よりも多
い。つまり、第１リンク１０の回転を増速してシャフト
２６を回転させる。ここでは、第２傘歯車２９の歯数は
４８であり、第１傘歯車２７の歯数は６であるので、８
倍に増速される。また、先端側の第１傘歯車２８の歯数
よりも、これに噛合する皿形の第２傘歯車３０の歯数の
方が多い。つまり、シャフト２６の回転を減速して第２
リンク１１を回転させる。ここでは、第１傘歯車２８の
歯数は９であり、第２傘歯車３０の歯数は３６であるの
で、１／４に減速される。

【００４４】このように、シャフト２６の前段部で増速
し、後段部で減速することで、シャフト２６の伝達トル
クを小さく抑えることができ、シャフト２６の外径、特
に実質的には断面積を小さくすることができる。これに
よって、扁平で軽量に構成することができる。なお、こ
こではシャフト２６の前段で８倍に増速し、後段で１／
４に減速するので、第１リンク１０の回転の２倍の速さ
で第２リンクは回転する。またこのように構成すること
で、シャフト２６に固定される第１傘歯車２７，２８の
外径を小さくでき、これによって扁平に構成することが
できる。

【００４５】第２リンク１１のフレーム４２内には、第
２従動回転手段２１が設けられる。第２リンク１１の基
端部に設けられる第２傘歯車４８が、第１リンク１０先
端に固定される支持軸４０の上側に固定され、シャフト
４５に固定される第１傘歯車４６が、前記第２傘歯車４
８に噛合するので、第２リンク１１が、第２軸線Ａ２ま
わりに回転することで、シャフト４５が、その軸線まわ
りに回転することになる。

【００４６】第２従動回転手段２１の基端側の第１傘歯
車４６の歯数は、これに噛合する第２傘歯車４８の歯数
よりも少ない。ここでは、第２傘歯車４８の歯数は２７
であり、これに噛合する第１傘歯車４６の歯数は９であ
る。したがって、第２従動回転手段２１のシャフト４５
の前段では、３倍に増速される。

【００４７】シャフト４５の先端に固定される第１傘歯
車４７の歯数は、この第１傘歯車４７に噛合する傘歯車
４９の歯数よりも少ない。ここでは、第１傘歯車４７の
歯数は６であり、これに噛合する第２傘歯車４９の歯数
は３６である。つまり、シャフトの後段で、１／６に減
速されることになる。ここでは、シャフトの前段で３倍
に増速され、後段で１／６に減速されるので、第２リン
ク１１の回転の１／２の速度でホルダ１３が回転するこ
とになる。

【００４８】このように、第２従動回転手段２１のシャ
フト４５の前段で増速し、後段で減速することで、シャ
フト４５の伝達トルクを小さくでき、これによって、シ
ャフト４５の径を小さくでき、特に実質的には断面積を
小さくでき、これによって扁平、軽量とすることができ
る。

【００４９】たとえば、第１リンク１０を右から左に反
時計まわりに１８０°回転させて搬送するとき、第２リ
ンク１１は、時計まわりに３６０°回転する。また、一
般的に、傘歯車を用いた伝達機構では、シャフトの両端
部に固定される一対の第１歯車に噛合する一対の第２傘
歯車は、シャフトに関して同じ側から第１傘歯車に噛合
する。本実施形態の第１従動回転手段２０をこのように
構成した場合、第１リンク１０と第２リンク１１とがど
ちらも同一の方向に回転してしまう。そこで、本実施形
態では、一方の第２傘歯車２９は、シャフト２６に対し
て上側から噛合させ、他方の第２傘歯車３０は、シャフ
ト２６に対して下側から噛合させる。このように構成す
ることで、第１リンク１０の回転方向と、第２リンク１
１の回転方向とを逆方向とすることができる。

【００５０】前述したように、搬送時に、第１リンク１
０が右から左に反時計回りに１８０°回転するとき、第
２リンク１１は、時計回りに３６０°回転する。したが
って、ホルダ１３を、搬送時に１８０°時計回りに回転
させることで、ホルダ１３の姿勢を搬送時に一定に保
ち、被搬送物Ｗを非反転で搬送することができる。

【００５１】このとき、第２リンク１１の回転方向とホ
ルダ１３の回転方向とが反対となるので、この第２従動
回転手段２１においても、一対の皿形の第２傘歯車４
８，４９が、シャフト４５に関して反対側から噛合する
ように構成される。これによって、第２リンク１１の回
転方向とホルダ１３の回転方向とを逆とすることができ
る。また、第２リンク１１が時計回りに３６０°回転す
るとき、ホルダ１３が時計回りに１８０°回転する。

【００５２】図７で示した従来技術では、第２傘歯車１
０３から第１傘歯車１０１への面圧方向と、第２傘歯車
１０４から第１傘歯車１０２への面圧方向とが同一なの
で、シャフト１００に対する矢符Ｂ方向への応力が、面
圧の倍になっており、その応力に対抗するための支持部
材が必要で、シャフト１００とその支持部材との摩擦損
失が起こり、回転力伝達効率が落ちていた。また、この
構造上、バックラッシも発生しやすいといった問題を有
していた。

【００５３】これに対して本発明の構成では、第２傘歯
車２９から第１傘歯車２７への面圧方向と、第２傘歯車
３０から第１傘歯車２８への面圧方向は逆なので、面圧
応力は打ち消し合い、前述の様な問題は生じないので、
回転力伝達効率は落ちず、またバックラッシも発生しに
くい。

【００５４】上述した実施形態では、一対の第２傘歯車
を、シャフトに対して反対側に配置したが、本発明はこ
れに限らず、図４に示すように、第２傘歯車を同じ側に
配置してもよい。図４に示す例では、第１従動回転手段
２０において、一対の第２傘歯車２８，２９をシャフト
２６の上側に配置し、第２従動回転手段２１において
も、一対の第２傘歯車４８，４９をシャフト４５の上側
に配置した。ただし、第２傘歯車をシャフトに対して同
じ側に配置すると、回転方向が逆となるので、回転方向
を整合させるために、第１および第２従動回転手段２
０，２１にそれぞれ１つずつアイドル歯車６０，６１を
介在させ、回転方向を整合させた。

【００５５】このように一対の第２傘歯車を、シャフト
に対して同じ側に配置することで、リンク機構１２をよ
り扁平に構成することが可能となる。

【００５６】また上述した実施形態では、サーボモータ
１４は、回転軸が第１軸線Ａ１に平行、つまり垂直とな
るように取り付けたが、本発明はこのような形態に限ら
ず、図５に示すように、サーボモータ１４の回転軸が、
シャフト２６に平行、つまり水平に配置するように構成
してもよい。この場合、減速器３４には傘歯車６５が設
けられ、この傘歯車６５を、第２傘歯車２９に噛合させ
る。

【００５７】このようにモータ１４を横置きとすること
で、平歯車３３が不要となり、部品点数を削減すること
ができ、リンク機構全体をコンパクトとすることができ
る。

【００５８】また上述した実施形態では、昇降軸３が、
設置面に対して回転しないように制御し、サーボモータ
１４で、この回転しない昇降軸３を中心として第１リン
ク１０を回転させていたが、本発明はこれに限らず、基
台１にモータを設け、昇降軸３自体を第１軸線Ａ１まわ
りに回転させるように制御してもよい。この場合、昇降
軸３が回転する以外の構成は、上述した実施形態と同一
となる。

【００５９】このように構成することで、昇降軸３を回
転させてリンク機構１２全体を回転させ、サーボモータ
１４で、第１リンク１０を回転させることができる。

【００６０】図６は、本発明の他の実施形態である産業
用ロボット８０を示す図である。本実施形態では、リン
ク機構１２の運動方向が垂直方向となっており、それ以
外の構成は、上述した実施形態と同様の構成であるの
で、説明を省略する。

【００６１】本実施形態では、リンク機構１２の先端に
ホルダに代えて、水平アーム８１が取り付けられる。水
平アーム８１は、水平方向に伸び、基端部が、リンク機
構１２先端部に設けられる第２傘歯車４９に固定され
る。したがって、第２従動回転手段２１によって、リン
ク機構１２の伸縮動作に同期して第２軸線Ａ２まわりに
回転し、水平アーム８１は、水平を保って垂直移動す
る。これによって、水平アームに乗載した被搬送物を上
下方向に直進搬送することができる。また、この実施形
態では、リンク機構１２は、片方向のみに伸縮する。

【００６２】またさらに、基台２自体を垂直軸線まわり
に旋回させる機構を設けても良い。また水平アームは、
それ自体にスライド部を有して伸縮するもの、あるいは
リンク機構１２と同様のリンク機構により伸縮するもの
などであってもよい。

【００６３】また水平アームにさらに，垂直軸線まわり
に旋回する機構を設けてもよい。本実施形態では、第１
リンク１０と第２リンク１１共、シャフトドライブによ
り駆動したが、従来のベルト駆動方式、あるいはギヤト
レイン駆動方式と併用してもよい。すなわち、第１リン
ク１０はギヤトレインで行い、第２リンク１１は本発明
のシャフトドライブによる駆動、あるいは第１リンク１
０はシャフトドライブで、第２リンク１１はベルト駆動
などとしても良い。

【００６４】上述した各実施形態では、第２リンク１１
に内蔵される第２従動回転手段でホルダ１３または水平
アーム８１を回転させてこれらの姿勢を一定に保つ構造
となっており、たとえばアームに平行にリンクを設けて
平行四辺形リンクを構成し、これによって姿勢を一定に
保つ従来の構造よりも、構成をコンパクトとすることが
できる。

【００６５】上述した各実施形態では、産業用ロボット
は、半導体ウェハなどの物品の搬送に適用したが、本発
明はこれに限らず、ロボットの先端にツールなどを設
け、ツールを用いた作業を行う産業用ロボットに適用し
てもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従動回転
手段が、シャフトと傘歯車とから構成されるので、ベル
トによる伝達に比べて駆動系を高剛性とすることができ
る。また、シャフトと傘歯車との伝達により、ベルトと
プーリとによる伝達に比べて、扁平でコンパクトな構成
とすることが可能となる。また、ギヤトレインによる伝
達に比べてリンク長を大きくしても、歯車の径を大きく
する必要がないため、小幅に構成でき、また部品点数も
少ないため軽量にできる。また摺動面積を極小化できる
ので、発塵も少なくすることができ、クリーンルームな
どで用いるのにも好適である。また、第２の傘歯車の軸
線とシャフトの軸線との交点がシャフト軸線の外部への
延長上にあるので、図７に示す従来の構成に比べて、従
動回転手段を薄型に構成することができ、リンク機構を
扁平とすることができる。

【００６７】また本発明によれば、シャフトの両端に噛
合する第２の傘歯車を、シャフトに関して互いに反対側
から噛合するように構成することによって、構成が簡単
で、第１リンクと第２リンクとを互いに逆方向に回転さ
せることが可能となる。

【００６８】本発明によれば、シャフトの両端部に噛合
する第２の傘歯車を、シャフトを内在するフレームの内
側の空間を有効利用するために、シャフトに関して同じ
側から噛合させるとともに、従動回転方向を反転させて
回転方向を整合させるために、歯車を１つ設けること
で、従動回転手段をさらに扁平に構成することができ
る。

【００６９】また本発明によれば、従動回転手段の前段
に増速機構が設けられ、従動回転手段の後段に減速機構
が設けられるので、シャフト部分の伝達トルクを低く抑
えることが可能となり、これによって、シャフトの外
径、特に実質的に断面積を小さくでき、より軽量とする
ことができる。また、この増速、減速機構によりリンク
の厚みを小さくすることができる。

【００７０】また本発明によれば、駆動源を横向きに配
置することにより、搬送装置全体をコンパクトとするこ
とができる。

【００７１】また本発明によれば、リンク機構を垂直、
または水平に伸縮させることで、垂直または水平に搬送
または作業することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である産業用ロボット１
を示す斜視図である。

【図２】リンク機構１２の構造を示す断面図である。

【図３】第１リンク１０と第２リンク１１との連結部付
近を拡大して示す断面図である。

【図４】一対の第２傘歯車がシャフトに関して同じ側に
配置されるタイプのリンク機構の構造を示す断面図であ
る。

【図５】サーボモータ１４が横向きに配置されるタイプ
のリンク機構の構造を示す断面図である。

【図６】本発明の他の実施形態の産業用ロボット８０の
斜視図である。

【図７】従来の従動回転手段の構成を示す図である。

【符号の説明】

１,８０産業用ロボット３昇降軸１０第１リンク１１第２リンク１２リンク機構１３ホルダ２０第１従動回転手段２１第２従動回転手段２６，４５シャフト２７，２８，４６，４７第１傘歯車２９，３０，４８，４９第２傘歯車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６５Ｇ 49/07 Ｂ６５Ｇ 49/07 ＤＨ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 ＡＦターム(参考） 3C007 AS01 AS24 AS25 BS10 BS15 BT11 CV07 CV08 CW07 CW08 CY00 CY36 HS27 HT00 HT15 HT24 NS12 NS13 5F031 CA02 CA05 FA01 FA02 FA07 GA02 GA43 GA47 GA49 LA13 LA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端部の姿勢を一定にして直進運動を行
なう産業用ロボットにおいて、伸縮可能なリンク機構と、リンク機構の基端部に設けられ、リンク機構を駆動する
駆動源と、リンク機構に設けられ、シャフトと傘歯車とを用いて前
記駆動源の回転動力を基にリンクを従動回転させる従動
回転手段とを有し、前記従動回転手段は、シャフトの両端部に固定される第
１の傘歯車と、第１の傘歯車に噛合する第２の傘歯車と
を有し、第１の傘歯車が、第２の傘歯車にシャフトの外
側から噛合して、第２の傘歯車の軸線とシャフトの軸線
との交点が、シャフト軸線の外部への延長上にあること
を特徴とする産業用ロボット。
【請求項２】前記従動回転手段は、シャフトの一方端
部に噛合する第２の傘歯車と、他方端部に噛合する第２
の傘歯車とが、シャフトの軸線に関して互いに反対側か
ら噛合することを特徴とする請求項１記載の産業用ロボ
ット。
【請求項３】前記従動回転手段は、シャフトの一方端
部に噛合する第２の傘歯車と、他方端部に噛合する第２
の傘歯車と、従動回転方向を整合させるための歯車とを
有し、シャフトの軸線に関して同じ側から噛合すること
を特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
【請求項４】前記従動回転手段の前段に、増速機構が
設けられ、後段に、減速機構が設けられることを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１つに記載の産業用ロボッ
ト。
【請求項５】前記駆動源は、回転軸がシャフトに平行
となるように配置されることを特徴とする請求項１〜４
のいずれか１つに記載の産業用ロボット。
【請求項６】前記リンク機構は、垂直方向に伸縮運動
することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記
載の産業用ロボット。
【請求項７】前記リンク機構は、水平方向に伸縮運動
することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記
載の産業用ロボット。