JP2014100744A - ロボットアーム、ロボットおよびロボットの動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの大きさに関わらず、動力伝達剛性を確保して横揺れを低減すること。
【解決手段】実施形態の一態様に係るロボットアームは、伸縮アーム部と、ロボットハンドと、ベルト駆動機構とを備える。伸縮アーム部は、水平方向に伸縮し、先端部にはプーリを有する。ロボットハンドは、上記プーリを介し、上記伸縮アーム部の先端部に対して回転可能に連結される。ベルト駆動機構は、上記プーリに巻き掛けられるベルトを上記ロボットハンドの近傍において直接的に駆動する駆動源を含む。
【選択図】図３Ａ

Description

開示の実施形態は、ロボットアーム、ロボットおよびロボットの動作方法に関する。

従来、ガラス基板や半導体ウエハ等のワークを搬送するロボットとして、水平多関節ロボットが知られている。水平多関節ロボットは、２つのアームが関節を介して連結された伸縮アーム部を備えるロボットであり、各アームを回転動作させることによって伸縮アーム部の先端部に設けられたロボットハンドを水平方向に沿って直線的に移動させる。

なお、各アームの回転動作は、たとえば、駆動源として１つ設けられたモータの動力をベルトプーリ機構によって伝達し、各アームの基端部に設けられたプーリを回転させることによって行われる。

また、このような水平多関節ロボットでは、ロボットハンドの向きが、各アームの回転動作によって変化しないことが求められる。そこで、たとえば、ロボットハンドの基端部に従動プーリを設け、かかる従動プーリを前述のベルトプーリ機構へ連結してアームの回転に従動回転させることによって、ロボットハンドの向きを規制するといった手法が用いられる。

ところで、このようにベルトプーリ機構を用いる場合、ベルトの伸縮やたわみなどによって動力伝達剛性が低下することがあるのは周知である。そこで、かかる動力伝達剛性を確保するための技術が種々提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

なお、特許文献１に開示の動力伝達装置は、原動歯車と従動歯車との間に巻架されたベルト部材の一部または全体を、金属板などの補強部材で補強するものである。

実開平２−５８１５１号公報

しかしながら、ワークの大型化が進んできた昨今、上述した従来技術には、ワークの大きさに関わらず、動力伝達剛性を確保して横揺れを低減するうえで更なる改善の余地がある。

たとえば、上述した従来技術では、ベルトの補強部材として金属板などが用いられるが、かかる比重の高い補強部材で補強したベルトを水平方向に配置する場合、ワークのサイズに応じてアームが相当長を有すればベルトも長くなり、鉛直方向にたわみやすくなる。したがって、ワークの大きさに関わらず、動力伝達剛性を確保するうえでは不十分である。

また、幅２ｍを超える液晶パネル用のガラス基板の登場などにみられるように、近年ワークの大型化が著しい。このため、従来と比べて、アームはかかるワークの荷重等によって水平方向沿いに大きく横揺れしやすくなってきている。このような場合、従来技術によれば、金属板を厚くする等によってより強固にベルトを補強する必要があるが、さらにベルトがたわみやすくなるうえコストも嵩んでしまう。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、ワークの大きさに関わらず、動力伝達剛性を確保して横揺れを低減することができるロボットアーム、ロボットおよびロボットの動作方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るロボットアームは、伸縮アーム部と、ロボットハンドと、ベルト駆動機構とを備える。前記伸縮アーム部は、水平方向に伸縮し、先端部にはプーリを有する。前記ロボットハンドは、前記プーリを介し、前記伸縮アーム部の先端部に対して回転可能に連結される。前記ベルト駆動機構は、前記プーリに巻き掛けられるベルトを前記ロボットハンドの近傍において直接的に駆動する駆動源を含む。

実施形態の一態様によれば、ワークの大きさに関わらず、動力伝達剛性を確保して横揺れを低減することができる。

図１は、実施形態に係るロボットの概略構成を示す模式図である。 図２は、ロボットが伸縮アーム部を伸ばす際の動作を示す模式平面図である。 図３Ａは、第１の実施形態に係るロボットアームの内部構成を示す模式平面図である。 図３Ｂは、図３Ａに示すＥＶ１部の拡大図である。 図４Ａは、制御装置の構成を示すブロック図である。 図４Ｂは、横揺れ補正情報の一例を示す図である。 図５は、第２の実施形態に係るロボットアームの内部構成を示す模式平面図である。 図６は、第３の実施形態に係るロボットアームの内部構成を示す模式平面図である。 図７は、ベルト切れ検知機構の構成を示す模式平面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットアーム、ロボットおよびロボットの動作方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、被搬送物としてガラス基板を搬送する基板搬送ロボットを例に挙げて説明を行う。また、基板搬送ロボットについては、単に「ロボット」と記載する。また、エンドエフェクタである「ロボットハンド」については、単に「ハンド」と記載する。また、ガラス基板については「ワーク」と記載する。

まず、実施形態に係るロボット１０の構成について図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係るロボット１０の概略構成を示す模式図である。

なお、説明を分かりやすくするために、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。したがって、ＸＹ平面に沿った方向は、「水平方向」を指す。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。また、以下では、Ｘ軸の正方向を「前方」と、Ｙ軸の正方向を「左方」とそれぞれ規定する。

また、以下では、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの一部にのみ符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した一部とその他とは同様の構成であるものとする。

図１に示すように、ロボット１０は、Ｘ軸方向を「伸縮方向」として伸縮する伸縮アーム部１１を１対備える、双腕の水平多関節ロボットである。具体的には、ロボット１０は、伸縮アーム部１１を１対と、ハンド１２を１対と、アームベース１３と、昇降台部１４と、走行台部１５とを備える。

また、伸縮アーム部１１は、第１アーム１１ａと、第２アーム１１ｂとを備える。また、昇降台部１４は、第１昇降アーム１４ａと、第２昇降アーム１４ｂと、基台部１４ｃとを備える。なお、伸縮アーム部１１と、ハンド１２とを少なくとも含んで「ロボットアーム」が構成される。

ハンド１２は、ワーク保持用のエンドエフェクタであり、伸縮アーム部１１の先端部に設けられる。伸縮アーム部１１およびハンド１２の詳細については、図２以降を用いて後述する。アームベース１３は、伸縮アーム部１１の基部であり、伸縮アーム部１１を水平回転可能に支持する、

なお、アームベース１３は、昇降台部１４に対して、鉛直方向に平行な旋回軸Ｓまわりに旋回可能に設けられる。以下では、かかる旋回軸Ｓまわりの旋回動作を、ロボット１０の「旋回軸動作」と記載する場合がある。

昇降台部１４は、先端部においてアームベース１３を旋回可能に支持するとともに、かかるアームベース１３を鉛直方向に平行な「昇降方向」に沿って昇降させるユニットである。

第１昇降アーム１４ａは、その先端部において、旋回軸Ｓまわりに旋回可能に、かつ、軸Ｕ１まわりに回転可能に、アームベース１３を支持する。また、第２昇降アーム１４ｂは、その先端部において、第１昇降アーム１４ａの基端部を軸Ｕ２まわりに回転可能に支持する。

基台部１４ｃは、走行台部１５に設置され、第２昇降アーム１４ｂの基端部を軸Ｌまわりに回転可能に支持する。走行台部１５は、走行台車等として構成される走行機構であり、たとえば、図中のＹ軸に平行な走行軸ＳＬに沿って走行する。なお、走行軸ＳＬは、直線状に限定されるものではない。また、以下では、かかる走行軸ＳＬ沿いの走行動作を、ロボット１０の「走行軸動作」と記載する場合がある。

そして、ロボット１０は、アームベース１３を軸Ｕ１まわりに、第１昇降アーム１４ａを軸Ｕ２まわりに、第２昇降アーム１４ｂを軸Ｌまわりにそれぞれ回転させることによって、昇降動作を行う。

また、ロボット１０には、制御装置２０がロボット１０と相互通信可能に接続されており、ロボット１０に対し、かかる昇降動作や前述の旋回軸動作、走行軸動作および後述する伸縮アーム部１１の伸縮動作といった各種動作を行わせる動作制御を行う。そして、かかる制御装置２０とロボット１０とを少なくとも含んで、基板搬送システム１が構成される。

次に、図２を用いてロボット１０を平面視した場合を例示しながら、ハンド１２を含めた伸縮アーム部１１の伸縮動作について説明する。図２は、ロボット１０が伸縮アーム部１１を伸ばす際の動作を示す模式平面図である。

なお、説明を分かりやすくするために、以降の説明では、１対で双腕として設けられた伸縮アーム部１１のうち、右腕に相当する一方のみを図示して説明を行う。

図２に示すように、伸縮アーム部１１の第１アーム１１ａは、その基端部がアームベース１３に対して軸Ｐ１まわりに回転可能に連結される。また、第２アーム１１ｂは、その基端部が第１アーム１１ａの先端部に対して軸Ｐ２まわりに回転可能に連結される。

また、第２アーム１１ｂの先端部には、ハンド１２の基端部が軸Ｐ３まわりに回転可能に連結される。かかるハンド１２は、フレーム１２ａと、複数本のフォーク１２ｂとを備えており、前述の第２アーム１１ｂとは、フレーム１２ａが連結される。また、フレーム１２ａは、フォーク１２ｂを並列に支持する。

なお、第２アーム１１ｂおよびフレーム１２ａは中空構造であり、その内部にはハンド１２を回転させるベルト駆動機構が配設される。この点の詳細については、図３Ａ以降を用いて後述する。

また、図２に示すように、フォーク１２ｂは、ワークＷ保持用の部材であり、たとえば、主面にワークＷを載置することによってワークＷを保持する。なお、保持方法はかかる載置に限定されるものではなく、たとえば、ワークＷを上方から吸着してもよい。

また、図２に示すように、ロボット１０は、伸縮アーム部１１を伸ばす場合、ハンド１２の移動方向および向きを、所定の方向および向き（図中ではＸ軸の正方向）へ規制しながら伸縮アーム部１１を伸ばす動作を行う。

具体的には、ロボット１０は、伸縮アーム部１１を伸ばす場合、第１アーム１１ａを軸Ｐ１まわりに反時計回りに回転量θで回転させる（図中の矢印２０１参照）。また、このとき第２アーム１１ｂについては、第１アーム１１ａに対し、軸Ｐ２まわりに時計回りに２倍の回転量２θで回転させる（図中の矢印２０２参照）。

また、ハンド１２については、第２アーム１１ｂに対し、軸Ｐ３まわりに反時計回りに回転量θで回転させる（図中の矢印２０３参照）。これらが、ハンド１２の移動方向をＸ軸に沿って直線的に、かつ、ハンド１２の向き（すなわち、フォーク１２ｂの先端部の向き）を前方に規制しながら伸縮アーム部１１を伸ばすための基本的な回転動作である。

従来であれば、かかる回転動作は、アームベース１３等に配設される１つの駆動源からの動力をベルトプーリ機構によって軸Ｐ２や軸Ｐ３へ伝達することによって行われていた。しかしながら、ベルトの有する動力伝達剛性の低さやハンド１２が大型のワークＷを保持する機会が増えたこと等により、前述の基本的な回転動作のみでは、図中に破線２０４の軌跡として示すような横揺れが生じやすい。

そこで、本実施形態では、所定位置におけるハンド１２の回転動作を補正して横揺れを低減させ（図中の矢印２０５および２０６参照）、ハンド１２の移動方向およびその向きが確実に規制されるような方策をとることとした（図中の矢印２０７参照）。

以下では、かかる方策の具体的な一態様としての第１〜第３の実施形態を、図３Ａ〜図６を用いて順次説明する。

（第１の実施形態）
図３Ａは、第１の実施形態に係るロボットアームの内部構成を示す模式平面図である。また、図３Ｂは、図３Ａに示すＥＶ１部の拡大図である。なお、説明の便宜上、図３Ｂには、第２アーム１１ｂの延在方向にあわせてＸＹ軸を回転させたＸ’Ｙ’軸を図示している。

図３Ａに示すように、第１の実施形態に係るロボット１０の第１アーム１１ａは、その基端部に軸Ｐ１を回転軸とする原動プーリ１１ａａを備える。原動プーリ１１ａａは、アームベース１３の内部に設けられたモータＭ１の出力軸に連結される。モータＭ１は、かかる原動プーリ１１ａａを介して第１アーム１１ａを軸Ｐ１まわりに回転させる駆動源である。

また、第２アーム１１ｂは、その基端部に軸Ｐ２を回転軸とする従動プーリ１１ｂａを備える。第２アーム１１ｂは、かかる従動プーリ１１ｂａを介し、第１アーム１１ａの回転に対して相対回転可能に連結される。

また、従動プーリ１１ｂａおよび前述の原動プーリ１１ａａは、ベルトＴ１を介して互いに連結されている。したがって、第２アーム１１ｂは、かかるベルトＴ１を介してモータＭ１の動力の伝達を受けた従動プーリ１１ｂａによって軸Ｐ２まわりに従動回転することとなる。

また、ハンド１２は、第２アーム１１ｂがその先端部に備えるプーリ１２ａａを介して軸Ｐ３まわりに回転可能に、第２アーム１１ｂの先端部に対して連結される。

また、図３Ａに破線の矩形で囲んだＥＶ１部として示すように、第２アーム１１ｂは、ハンド１２の近傍にベルトＴ２の駆動源として２つのモータＭ２ａ（第１のモータ）およびＭ２ｂ（第２のモータ）を配設したベルト駆動機構を備える。ベルト駆動機構は、第２アーム１１ｂ先端部のプーリ１２ａａに巻き掛けられるベルトＴ２を駆動することによって、ハンド１２を軸Ｐ３まわりに回転させる機構である。

ここで、ベルト駆動機構について詳しく述べる。図３Ｂに示すように、ベルト駆動機構は、２つのモータＭ２ａおよびＭ２ｂと、２つのボールねじＢ２ａ（第１のボールねじ）およびＢ２ｂ（第２のボールねじ）とを備える。

モータＭ２ａおよびＭ２ｂは、それぞれの出力軸Ｏ１およびＯ２が、第２アーム１１ｂの延在方向（図中のＸ’軸方向）に沿うように配設される。そして、かかる出力軸Ｏ１およびＯ２には、ボールねじＢ２ａおよびＢ２ｂがそれぞれ連結される。

なお、このように出力軸Ｏ１およびＯ２を第２アーム１１ｂの延在方向に沿わせてモータＭ２ａおよびＭ２ｂを配設することで、少なくとも第２アーム１１ｂを薄肉化することができる。すなわち、ロボット１０の小型化および作業スペースの狭小化に資することができる。

また、プーリ１２ａａに巻き掛けられるベルトＴ２の一端は、ボールねじＢ２ａのナットＮ２ａに固定される。また、ベルトＴ２の他端は、ボールねじＢ２ｂのナットＮ２ｂに固定される。

そして、かかる構成において、モータＭ２ａおよびＭ２ｂがそれぞれ独立に駆動制御され、プーリ１２ａａの回転量や回転方向（図中の矢印３０５参照）、ベルトＴ２のテンションが調整される。

具体的には、たとえば、モータＭ２ａの駆動によるナットＮ２ａの矢印３０１方向への移動と、モータＭ２ｂの駆動によるナットＮ２ｂの矢印３０４方向への移動とを組み合わせることによって、プーリ１２ａａを軸Ｐ３まわりに反時計回りに回転させることができる。

このとき、たとえば、矢印３０１の力を１とした場合に、矢印３０４の力が１―αとなるようにモータＭ２ａおよびＭ２ｂをそれぞれ駆動制御すれば、プーリ１２ａａの反時計回りの回転量を、ベルトＴ２のテンションを弱めつつ走り気味に変化させることができる。

また、矢印３０１の力が１、矢印３０４の力が１＋αとなるようにモータＭ２ａおよびＭ２ｂをそれぞれ駆動制御すれば、プーリ１２ａａの反時計回りの回転量を、ベルトＴ２のテンションを強めつつ抑え気味に変化させることができる。

また、プーリ１２ａａの時計回りの回転については、反時計回りの場合と同様に、ナットＮ２ｂの矢印３０３方向への移動と、ナットＮ２ａの矢印３０２方向への移動とを組み合わせることによって行うことができる。

また、ナットＮ２ａの矢印３０１方向への移動と、ナットＮ２ｂの矢印３０３方向への移動とを組み合わせることによって、ベルトＴ２のテンションを容易に高めることができる。

ところで、このようなモータＭ２ａおよびＭ２ｂの独立した駆動制御は、制御装置２０によって行われる。ここで、図４Ａを用いて、制御装置２０の構成について説明しておく。図４Ａは、制御装置２０の構成を示すブロック図である。

なお、図４Ａでは、制御装置２０の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図４Ａに示すように、制御装置２０は、制御部２１と、記憶部２２とを備える。また、制御部２１は、アーム駆動制御部２１ａと、ハンド駆動制御部２１ｂと、調整部２１ｃとを備える。記憶部２２は、横揺れ補正情報２２ａを記憶する。

制御部２１は、制御装置２０の全体制御を行う。アーム駆動制御部２１ａは、第１アーム１１ａの駆動源であるモータＭ１の駆動制御を行う。

ハンド駆動制御部２１ｂは、モータＭ２ａおよびＭ２ｂをそれぞれ独立に駆動制御する。調整部２１ｃは、横揺れ補正情報２２ａにあらかじめ設定された横揺れ量に応じた補正値に基づいてハンド駆動制御部２１ｂによるモータＭ２ａおよびＭ２ｂの駆動制御を調整する。

記憶部２２は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスであり、横揺れ補正情報２２ａを記憶する。

ここで、横揺れ補正情報２２ａについて図４Ｂを用いて説明する。図４Ｂは、横揺れ補正情報２２ａの一例を示す図である。なお、図４Ｂでは、横軸にハンド１２の横揺れ量を、縦軸に回転量を、それぞれ示している。また、破線のカーブおよび中央部の３つの矢印は、図２に示した破線２０４および矢印２０５〜２０７に対応している。

横揺れ補正情報２２ａは、たとえば、ロボット１０の製造工程における評価試験等によって抽出され、あらかじめ設定された、回転量ごとの横揺れ量に応じた補正値の集合である。

たとえば、図４Ｂには、ハンド１２の回転量が４分の１θのときにハンド１２の横揺れ量がマイナス方向に大きく振られる（すなわち大きく遅れる）例を示している。かかる場合、横揺れ補正情報２２ａには、たとえば、かかるタイミングでプーリ１２ａａの回転量またはベルトＴ２のテンションをプラス補正する補正値が設定される。

そして、実際のハンド１２の回転量が４分の１θのときに、かかるプラス補正の補正値によってプーリ１２ａａの回転量またはベルトＴ２のテンションを調整するように、モータＭ２ａおよびＭ２ｂがそれぞれ駆動制御される。

また、図４Ｂには、ハンド１２の回転量が４分の３θのときにハンド１２の横揺れ量がプラス方向に大きく振られる（すなわち大きく進む）例を示している。かかる場合、横揺れ補正情報２２ａには、たとえば、かかるタイミングでプーリ１２ａａの回転量またはベルトＴ２のテンションをマイナス補正する補正値が設定される。

そして、実際のハンド１２の回転量が４分の３θのときに、かかるマイナス補正の補正値によってプーリ１２ａａの回転量またはベルトＴ２のテンションを調整するように、モータＭ２ａおよびＭ２ｂがそれぞれ駆動制御される。

なお、図４Ｂに示したのはあくまで一例であって、たとえば、横揺れ補正情報２２ａが、ロボット１０の実運用において繰り返し検出された実際の横揺れ量に基づく学習情報であってもよい。かかる場合、たとえば、ハンド１２の先端部などに横揺れ量を計測するセンサを設けることによって実際のハンド１２の回転量に応じた横揺れ量を検出し、その検出値に基づいて補正値を逐次更新すればよい。

以上、説明してきたベルト駆動機構によって、次のような効果を奏することができる。まず、プーリ１２ａａを回転させるベルトＴ２の駆動源をハンド１２の近傍に設けることで、ベルトＴ２の長さが短くて足りる。これにより、動力伝達剛性の低下を招きにくくすることができる。また、かかるベルトＴ２を、モータＭ２ａおよびＭ２ｂによって直接的に駆動するので、ワークＷの大きさに関わらず、動力伝達剛性を確保して横揺れを低減することができる。

また、ベルトＴ２の両端はナットＮ２ａおよびＮ２ｂを介し、それぞれボールねじＢ２ａおよびＢ２ｂにガイドされながら移動する。したがって、ベルトＴ２を精度よく動かすことができるので、ワークＷの大きさを問わない動力伝達剛性の確保に資することができる。

また、ベルトＴ２を両端から、それぞれ独立に駆動制御されるモータＭ２ａおよびＭ２ｂによって駆動することができるので、プーリ１２ａａの回転量やベルトＴ２のテンションなどを細かく調整することができる。したがって、ワークＷが大型で、横揺れが大きくなるような場合であっても、動力伝達剛性を確保して横揺れを低減することができる。

また、出力軸Ｏ１およびＯ２を第２アーム１１ｂの延在方向に沿わせてモータＭ２ａおよびＭ２ｂを配設するので、少なくとも第２アーム１１ｂを薄肉化することができる。すなわち、ロボット１０の小型化および作業スペースの狭小化に資することができる。

上述してきたように、第１の実施形態に係るロボットアームは、伸縮アーム部と、ハンド（ロボットハンド）と、ベルト駆動機構とを備える。伸縮アーム部は、水平方向に伸縮し、先端部にはプーリを有する。ハンドは、上記プーリを介し、上記伸縮アーム部の先端部に対して回転可能に連結される。ベルト駆動機構は、上記プーリに巻き掛けられるベルトを上記ハンドの近傍において直接的に駆動する駆動源を含む。

したがって、第１の実施形態に係るロボットアームによれば、ワークの大きさに関わらず、動力伝達剛性を確保して横揺れを低減することができる。

ところで、上述した第１の実施形態では、ベルト駆動機構におけるベルトの両端にそれぞれ個別の駆動源を連結し、これら駆動源をそれぞれ独立に制御することでベルトのテンションを調整する場合について説明したが、アイドルプーリを設ける構成としてもよい。そこで、かかる場合を第２の実施形態として、以下、図５を用いて説明する。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係るロボットアームの内部構成を示す模式平面図である。なお、第２の実施形態では、図５に示す伸縮アーム部１１’の内部構成のみが第１の実施形態と異なるため、伸縮アーム部１１’のみを図示している。

また、図５は、第１の実施形態において示した図３Ｂに対応している。このため、両実施形態で異なる構成要素について主に言及することとし、説明が重複する同一の構成要素についてはその説明を簡略化するか、省略する場合がある。この点については、図６を用いて後述する第３の実施形態においても同様とする。

図５に示すように、第２の実施形態に係る伸縮アーム部１１’の第２アーム１１ｂは、ハンド１２の近傍にベルトＴ２の駆動源であるモータＭ２ａおよびＭ２ｂを配設したベルト駆動機構を備える。モータＭ２ａおよびＭ２ｂは、それぞれの出力軸Ｏ１およびＯ２が、図中のＺ軸方向に沿うように配設される。なお、符号を付して図示していないが、出力軸Ｏ１およびＯ２にはそれぞれプーリが連結されている。

また、伸縮アーム部１１’の第２アーム１１ｂは、かかる第２アーム１１ｂの延在方向にプーリ１２ａａの対（つい）として設けられ、軸Ｐ４まわりに回転する対プーリ１１ｂｂを備える。なお、図５に示すように、かかる対プーリ１１ｂｂは、第２アーム１１ｂの基端部の軸Ｐ２まわりに回転する従動プーリ１１ｂａによって代用されてもよい。

また、モータＭ２ａおよびＭ２ｂの近傍には、それぞれ１対のアイドルプーリＩＰが配設される。

そして、図５に示すように、ベルトＴ２は、プーリ１２ａａおよび対プーリ１１ｂｂの間を周回するように、モータＭ２ａのプーリ、モータＭ２ｂのプーリおよびアイドルプーリＩＰすべてを経由しながら巻き掛けられる。

かかる構成により、モータＭ２ａのプーリおよびモータＭ２ｂのプーリがそれぞれ時計回りに回転することで（図中の矢印５０１および５０２参照）、アイドルプーリＩＰによってベルトＴ２のテンションを保ちつつ、プーリ１２ａａを軸Ｐ３まわりに反時計回りに回転させることができる（図中の矢印５０３参照）。なお、プーリ１２ａａを時計回りに回転させるには、モータＭ２ａおよびモータＭ２ｂを逆回転させればよい。

このような第２の実施形態に係るロボットアームによれば、次のような効果を奏することができる。まず、駆動源をハンド１２の近傍に設け、対プーリ１１ｂｂをかかる駆動源により近づけて配設することで、プーリ１２ａａおよび対プーリ１１ｂｂの間を周回するベルトＴ２の長さを短くすることができる。これにより、動力伝達剛性の低下を招きにくくすることができる。

また、アイドルプーリＩＰによってベルトＴ２のテンションを保ちつつ、プーリ１２ａａを回転させることができるので、ワークの大きさに関わらず、動力伝達剛性を確保して横揺れを低減することができる。

また、ベルトＴ２をプーリ１２ａａおよび対プーリ１１ｂｂの間で無限周回させることができるので、必要に応じてハンド１２を旋回させる動作が可能となる。

また、図５に示すように、駆動源であるモータＭ２ａおよびモータＭ２ｂをプーリ１２ａａおよび対プーリ１１ｂｂの間に配設するので、ベルト駆動機構をコンパクトに構成することができる。

また、図５に示した例では、それぞれ出力軸Ｏ１およびＯ２を図中のＺ軸方向に沿わせてモータＭ２ａおよびＭ２ｂを配設したが、かかる出力軸Ｏ１およびＯ２を、図中のＸ’軸方向、すなわち、第２アーム１１ｂの延在方向に沿わせ、ギヤ等によって回転方向を変換することとしてもよい。

かかる場合には、第２アーム１１ｂを薄肉化することができる。すなわち、ロボット１０の小型化および作業スペースの狭小化に資することができる。

ところで、上述した第１の実施形態では、ベルト駆動機構におけるベルトの両端にそれぞれ個別の駆動源を連結し、これら駆動源をそれぞれ独立に制御する場合について説明したが、ベルトの一端にのみ駆動源を設ける構成としてもよい。そこで、かかる場合を第３の実施形態として、以下、図６を用いて説明する。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係るロボットアームの内部構成を示す模式平面図である。なお、第３の実施形態では、図６に示す伸縮アーム部１１’’の内部構成のみが第１の実施形態と異なるため、伸縮アーム部１１’’のみを図示している。

図６に示すように、第３の実施形態に係る伸縮アーム部１１’’の第２アーム１１ｂは、ハンド１２の近傍にベルトＴ２の駆動源として１つのモータＭ２ａを配設したベルト駆動機構を備える。

モータＭ２ａは、出力軸Ｏ１が、第２アーム１１ｂの延在方向（図中のＸ’軸方向）に沿うように配設される。そして、かかる出力軸Ｏ１には、ボールねじＢ２ａおよびプーリ１１ｂｃが連結される。

また、ボールねじＢ２ａに対しては、ボールねじＢ２ｂが逆向きのねじ方向を有して並設される。また、かかるボールねじＢ２ｂにはプーリ１１ｂｄが連結されており、ベルトＴ３を介してボールねじＢ２ａ側のプーリ１１ｂｃと互いに連結されることで、ボールねじＢ２ｂをボールねじＢ２ａに従動回転可能とする。

そして、かかる構成においてモータＭ２ａを駆動することによって、ナットＮ２ａおよびナットＮ２ｂはつねに逆向きに移動し、プーリ１２ａａを片方向に回転させる。

具体的には、図６に示すように、モータＭ２ａがナットＮ２ａを矢印６０１方向へ移動させた場合、ボールねじＢ２ｂは従動回転してナットＮ２ｂを矢印６０２方向へ移動させ、プーリ１２ａａを軸Ｐ３まわりに反時計回りに回転させる。なお、プーリ１２ａａを時計回りに回転させるには、モータＭ２ａを逆回転させればよい。

このような第３の実施形態に係るロボットアームによれば、次のような効果を奏することができる。まず、プーリ１２ａａを回転させるベルトＴ２の駆動源をハンド１２の近傍に設けることで、ベルトＴ２の長さが短くて足りる。これにより、動力伝達剛性の低下を招きにくくすることができる。また、かかるベルトＴ２をモータＭ２ａによって直接的に駆動するので、ワークＷの大きさに関わらず、動力伝達剛性を確保して横揺れを低減することができる。

また、ベルトＴ２の両端はナットＮ２ａおよびＮ２ｂを介し、それぞれボールねじＢ２ａおよびＢ２ｂにガイドされながら移動する。したがって、ベルトＴ２を、テンションを保ちつつ精度よく動かすことができるので、ワークＷの大きさを問わない動力伝達剛性の確保に資することができる。

また、出力軸Ｏ１を第２アーム１１ｂの延在方向に沿わせてモータＭ２ａを配設するので、少なくとも第２アーム１１ｂを薄肉化することができる。すなわち、ロボット１０の小型化および作業スペースの狭小化に資することができる。

（その他の変形例）
ところで、上述してきた各実施形態はいずれも、ハンドを回転させるベルトを直接的に駆動するモータを備える点で共通しているが、この点を利用して、かかるベルトのベルト切れを検知するベルト切れ検知機構を設けることとしてもよい。

かかる変形例について図７を用いて説明する。図７は、ベルト切れ検知機構３０の構成を示す模式平面図である。なお、図７は、第１の実施形態の説明で用いた図３Ｂに対応させている。

図７に示すように、ベルト切れ検知機構３０は、モータＭ２ａおよびＭ２ｂにそれぞれ接続される負荷検出部３０ａを含んで構成される。負荷検出部３０ａは、モータＭ２ａおよびＭ２ｂそれぞれに作用する負荷の変化を検出するユニットである。

ここで、ベルトＴ２が切れていない状態においては、かかるベルトＴ２を直接的に駆動するモータＭ２ａおよびＭ２ｂに対しては、ハンド１２が静止状態であれ、稼動状態であれ、少なくとも負荷が作用している。

そこで、かかる点を利用し、ベルト切れ検知機構３０は、モータＭ２ａおよびＭ２ｂがほぼ同時に無負荷状態（すなわち、負荷が０の状態）へ近づく変化を示したことが負荷検出部３０ａによって検出されたならば、これをベルトＴ２のベルト切れとして検知する。

これにより、ベルト切れによってハンド１２が制御を失う事態を早期に発見し、対処することが可能となるので、間接的ながら動力伝達剛性の確保および横揺れの低減に資することができる。

また、上述した各実施形態では、双腕ロボットを例に挙げて説明したが、ロボットの腕の数を限定するものではなく、単椀ロボット、または、双腕以上の多腕ロボットに適用することとしてもよい。

また、上述してきた各実施形態では、伸縮アーム部が、２つのアームが連結されることによって構成される場合を例に挙げて説明を行ったが、連結されるアームの個数を限定するものではない。

また、上述してきた各実施形態では、ロボットが、走行台車に設置されて走行軸動作を行うこととしたが、決められた軌道に沿って移動可能であれば、走行機構の種別を問うものではない。

また、上述した各実施形態では、被搬送物であるワークがガラス基板である場合を例に挙げて説明したが、ワークの種別を問うものではない。

また、上述した各実施形態では、ロボットが基板搬送ロボットである場合を例に挙げて説明したが、水平多関節ロボットであればよく、ロボットの用途を問うものではない。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 基板搬送システム
１０ ロボット
１１ 伸縮アーム部
１１ａ 第１アーム
１１ａａ 原動プーリ
１１ｂ 第２アーム
１１ｂａ 従動プーリ
１１ｂｂ 対プーリ
１１ｂｃ、１１ｂｄ プーリ
１２ ハンド
１２ａ フレーム
１２ａａ プーリ
１２ｂ フォーク
１３ アームベース
１４ 昇降台部
１４ａ 第１昇降アーム
１４ｂ 第２昇降アーム
１４ｃ 基台部
１５ 走行台部
２０ 制御装置
２１ 制御部
２１ａ アーム駆動制御部
２１ｂ ハンド駆動制御部
２１ｃ 調整部
２２ 記憶部
２２ａ 横揺れ補正情報
３０ ベルト切れ検知機構
３０ａ 負荷検出部
Ｂ２ａ、Ｂ２ｂ ボールねじ
ＩＰ アイドルプーリ
Ｌ 軸
Ｍ１、Ｍ２ａ、Ｍ２ｂ モータ
Ｎ２ａ、Ｎ２ｂ ナット
Ｏ１、Ｏ２ 出力軸
Ｐ１〜Ｐ４ 軸
Ｓ 旋回軸
ＳＬ 走行軸
Ｕ１、Ｕ２ 軸
Ｔ１〜Ｔ３ ベルト
Ｗ ワーク

実施形態の一態様に係るロボットアームは、伸縮アーム部と、ロボットハンドと、ベルト駆動機構とを備える。前記伸縮アーム部は、水平方向に伸縮し、先端部にはプーリを有する。前記ロボットハンドは、前記プーリを介し、前記伸縮アーム部の先端部に対して回転可能に連結される。前記ベルト駆動機構は、前記プーリに巻き掛けられるベルトを前記ロボットハンドの近傍において直接的に駆動する駆動源を含んでおり、前記ロボットハンドの横揺れ量に応じた補正値に基づいて駆動制御される。

Claims (10)

1. 水平方向に伸縮し、先端部にはプーリを有する伸縮アーム部と、
   前記プーリを介し、前記伸縮アーム部の先端部に対して回転可能に連結されるロボットハンドと、
   前記プーリに巻き掛けられるベルトを前記ロボットハンドの近傍において直接的に駆動する駆動源を含むベルト駆動機構と
   を備えることを特徴とするロボットアーム。
2. 前記伸縮アーム部は、
   基端部がアームベースに対して回転可能に連結される第１アームと、
   基端部が前記第１アームの先端部に対して回転可能に連結され、先端部においては前記ロボットハンドが回転可能に連結される第２アームと
   を備え、
   前記ベルト駆動機構は、
   前記第２アームの内部に配設されること
   を特徴とする請求項１に記載のロボットアーム。
3. 前記ベルト駆動機構は、
   前記駆動源であるモータを少なくとも１つ有し、
   前記モータは、
   出力軸が前記第２アームの延在方向に沿うように配設されること
   を特徴とする請求項２に記載のロボットアーム。
4. 前記モータの出力軸にはボールねじが連結され、
   前記ベルトは、
   端部が前記ボールねじのナットに固定されることによって前記モータへ連結されること
   を特徴とする請求項３に記載のロボットアーム。
5. 前記ベルト駆動機構は、
   前記ベルトの一端に連結される第１のモータと、
   前記ベルトの他端に連結される第２のモータと
   を備え、
   前記第１のモータおよび前記第２のモータがそれぞれ独立して駆動制御されることによって、前記ベルトのテンションまたは前記プーリの回転量が調整されること
   を特徴とする請求項３または４に記載のロボットアーム。
6. 前記ベルト駆動機構は、
   前記駆動源である第１のモータおよび第２のモータと、
   前記第１のモータおよび前記第２のモータそれぞれの近傍に設けられる複数個のアイドルプーリと、
   前記第２アームの延在方向に前記プーリの対として設けられる対プーリと
   を備え、
   前記第１のモータおよび前記第２のモータは、
   前記プーリと前記対プーリとの間に設けられ、
   前記ベルトは、
   前記第１のモータの出力軸、前記第２のモータの出力軸および前記アイドルプーリすべてを経由しながら前記プーリおよび前記対プーリの間を周回するように、該プーリおよび該対プーリを互いに連結すること
   を特徴とする請求項２に記載のロボットアーム。
7. 前記ベルト駆動機構は、
   前記ベルトの一端に連結される１つの前記モータと、
   前記モータの出力軸に連結される第１のボールねじと、
   前記第１のボールねじに逆向きのねじ方向を有して該第１のボールねじに従動回転可能に設けられ、前記ベルトの他端が連結された第２のボールねじと
   を備えることを特徴とする請求項４に記載のロボットアーム。
8. 前記駆動源それぞれに作用する負荷の変化を検出する負荷検出部を含み、
   前記駆動源すべてがほぼ同時に無負荷状態へ近づく変化を示したことが前記負荷検出部によって検出されたならば、前記ベルトのベルト切れとして検知するベルト切れ検知機構
   を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のロボットアーム。
9. 請求項１〜８のいずれか一つに記載のロボットアーム
   を備えることを特徴とするロボット。
10. 水平方向に伸縮し、先端部にはプーリを有する伸縮アーム部と、
    前記プーリを介し、前記伸縮アーム部の先端部に対して回転可能に連結されるロボットハンドと、
    前記プーリに巻き掛けられるベルトを前記ロボットハンドの近傍において直接的に駆動する駆動源を含むベルト駆動機構と
    を具備するロボットアームを備えたロボットの動作方法において、
    前記ベルト駆動機構が備える前記ベルトの一端に連結される第１のモータと、前記ベルトの他端に連結される第２のモータとを、前記ロボットハンドの横揺れ量に応じた補正値に基づいてそれぞれ独立に駆動制御することによって、前記ベルトのテンションまたは前記プーリの回転量を調整する調整工程
    を含むことを特徴とするロボットの動作方法。
    

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