JP2983501B2 - ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、狭い空間でも各種
作業を自動的に行うことができるロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、たとえば、大きな上下動作ス
トロークを必要とする適用の場合、図２１に示すような
円筒座標型ロボット１が、クリーンルーム内においても
半導体ウェハなどのワーク２の取扱い用のロボットとし
て使用されている。図２１（ａ）に示すように、水平面
内でθ軸方向に回転搬送するためのベースユニット３の
表面から、柱状のＺ軸フレーム４が上方に向けて立設さ
れる。Ｚ軸フレーム４に沿って、図２１（ａ）に示す下
端位置と、図２１（ｂ）に示す上端位置との間を、ウェ
ハ取扱いユニット５が往復変位可能である。図２１
（ｂ）に示すように、ウェハ取扱いユニット５は水平面
内で水平方向（Ｘ軸方向）に伸縮可能であり、Ｚ軸フレ
ーム４はＺ軸まわりのθ方向に角変位可能である。

【０００３】図２２は、図２１に示す円筒座標型ロボッ
ト１よりも産業用ロボットとして一般的な多関節型ロボ
ット６を示す。多関節型ロボット６は、ベースユニット
３に基端が装着されるアーム７の先端にウェハ取扱いユ
ニット８が装着される。アーム７は、複数の関節９ａ，
９ｂ，９ｃを有して屈曲可能であり、ウェハ取扱いユニ
ット８については、図２２（ａ）に示す上昇位置と、図
２２（ｂ）に示す下降位置との間で、Ｚ軸方向の変位が
可能である。図２２（ｂ）に示すように、ウェハ取扱い
ユニット８は水平面内でＸ軸方向に伸縮移動可能であ
り、アーム７はＺ軸まわりのθ方向に角変位可能であ
る。

【０００４】図２２に示すような多関節型ロボット６
は、図２２（ｂ）に示すように、アーム７を大きな角度
で曲げてＺ軸方向の長さを縮めようとすると、関節９ｂ
などの水平方向Ｘの突出量が大きくなり、周辺と干渉し
やすくなる。このため、多関節型ロボット６を用いる装
置は、全体のコンパクト化が困難である。非常に高水準
のクリーン度が要求されるクリーンルームやクリーンブ
ースなどでは、空気清浄化設備にかなりの費用がかかる
ので、土地代以外に単位面積当りのコストを抑えるため
に、設備はできるだけフットプリントを小さくすること
が好ましく、その結果、装置を上下方向に配列すること
となる。このため、ロボットもＺ軸方向の作業が多くな
り、長いストロークが要求され、周辺との干渉の少ない
図２１に示すような円筒座標型ロボット１使用される。

【０００５】なお、半導体ウェハ取扱い装置には、横向
きの多段ストローク方式のスライド機構も使用されてい
る。たとえば、特開昭５８−８４４３５、特開昭６２−
２９７０８５、特開平９−３６２００などには、多段ス
ライド機構を使用するウェハ取扱い装置の先行技術が開
示されている。しかしながら、これらの先行技術の構成
では、駆動軸を水平方向から上下方向、さらには任意の
方向に変えることはすることは困難である。また、１本
の長いベルトを連結して駆動用のベルトを構成し、終端
にばねが設けられているので、剛性を上げることが難し
い。各段の位置は、ベルトとプーリの噛合い、または摩
擦によって決定される。各段の保持力は摩擦によって決
まるので、ステンレスベルトやステンレスワイヤ等の剛
性の高いベルトを使用すると、プーリとの摩擦力が小さ
くなって、各段の保持力を高く保つことができない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図２１に示すような円
筒座標型ロボット１では、図２３に平面図で示すよう
に、Ｘ軸方向にワーク２を搬送するウェハ取扱いユニッ
ト５のスペースの横にＺ軸ユニット４用のスペースが必
要となり、干渉域１０が拡大する。干渉域１０は、図２
２（ｂ）に示す多関節型ロボット６の干渉域よりは小さ
いけれども、円筒座標型ロボット１を使用する装置の一
層のコンパクト化を妨げている。

【０００７】また、半導体ウェハや液晶用ガラス電極な
どの板状のワーク２を水平な姿勢で取扱う際に、ワーク
２よりも上方に位置するＺ軸フレーム４の上部から発塵
して、塵埃がワーク２の表面に落下して汚染するおそれ
がある。このため、ワーク２に要求されるクリーン度の
維持が困難となる。

【０００８】さらに、Ｚ軸フレーム４は、ウェハ取扱い
ユニット５のＺ軸方向の変位ストローク以上の長さを有
するので、据付けやメンテナンスが困難である。特にク
リーンルーム内に搬入したり搬出したりする際には、長
いままの状態で取扱わなければならず、作業性が悪い。
製造工場から使用場所への輸送でも、長いままの状態で
は損傷を受けやすく、スペース効率も悪い。

【０００９】本発明の目的は、干渉域が小さく、取扱い
が容易で、コンパクトな装置に使用することができるロ
ボットを提供することである。

【００１０】本発明の他の目的は、クリーンルーム内な
どの清浄化された環境内で、ワークを汚染しないロボッ
トを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の駆動軸
を有するロボットの上下方向の駆動軸が、基端から先端
まで、複数段のフレームに分割されて構成され、複数段
のフレームは、駆動軸方向に連続的に連なって基端に対
して先端が延びる伸張状態と、駆動軸方向に重なって先
端が基端に近づく収縮状態との間で、全体的に伸縮可能
であり、各段のフレームに対し、駆動軸方向に隣接する
フレームを同時に同量ずつ相対的に変位させ、複数段の
フレーム全体として伸縮させる伸縮手段を備え、前記伸
縮手段は、前記駆動軸方向に隣接する任意の３つの段の
フレームについて、中間のフレームを中心に、駆動軸方
向の両側のフレームを相互に駆動軸方向の反対方向に変
位させる複数の相互変位手段と、隣接するフレーム間の
変位が駆動軸方向のみとなるように規制する変位規制手
段と、複数段のフレームのうち、駆動軸方向の基端側の
基端フレームと、基端フレームに隣接するフレームとの
間を駆動軸方向に変位させる駆動手段とを含み、前記相
互変位手段は、前記中間のフレームの前記駆動軸方向の
一端に取付けられる方向変換部材と、方向変換部材に掛
渡されて折返される可撓部材とを含み、折返される可撓
部材の両端は、前記駆動軸方向の一方または他方に隣接
するフレームにそれぞれ接合され、駆動軸方向に隣接す
る前記相互変位手段は、同一のフレームの対向する側面
に位置するように、１段ずつ位相をずらして各段のフレ
ームの側面に配置されることを特徴とするロボットであ
る。

【００１２】本発明に従えば、上下方向に複数段のフレ
ームからなる駆動軸が伸縮するので、単位面積当りのコ
ストを低減して、上下方向の作業を多くした設備で、効
率よく使用することができる。特にクリーンルームなど
の清浄化された環境内で使用する場合は、複数段のフレ
ームの上端にワークの取扱いユニットなどを設け、ワー
クより上方にはロボットの機構部分が存在しない状態で
使用し、さらにじゃばら構造などのカバーをフレームに
被せておけば、ワークに対する汚染の可能性が小さい状
態で使用することができる。上下方向の駆動軸方向に複
数段のフレームが全体的に伸縮可能であるので、駆動軸
の周囲に干渉を生じることなく、コンパクトな装置に使
用することができる。複数段のフレームを伸縮手段によ
って収縮させた状態で装置に対する搬入や搬出を行った
り、輸送を行ったりすることができるので、容易に取扱
うことができる。また、複数の相互変位手段を１段ずつ
位相をずらして対向する側面に交互に配置するので、フ
レームを収縮しても干渉を防止することができる。

【００１３】さらに本発明は、複数の駆動軸を有するロ
ボットの上下方向の駆動軸が、基端から先端まで、複数
段のフレームに分割されて構成され、複数段のフレーム
は、駆動軸方向に連続的に連なって基端に対して先端が
延びる伸張状態と、駆動軸方向に重なって先端が基端に
近づく収縮状態との間で、全体的に伸縮可能であり、各
段のフレームに対し、駆動軸方向に隣接するフレームを
同時に同量ずつ相対的に変位させ、複数段のフレーム全
体として伸縮させる伸縮手段を備え、前記伸縮手段は、
前記駆動軸方向に隣接する任意の３つの段のフレームに
ついて、中間のフレームを中心に、駆動軸方向の両側の
フレームを相互に駆動軸方向の反対方向に変位させる相
互変位手段と、隣接するフレーム間の変位が駆動軸方向
のみとなるように規制する変位規制手段と、複数段のフ
レームのうち、駆動軸方向の基端側の基端フレームと、
基端フレームに隣接するフレームとの間を駆動軸方向に
変位させる駆動手段とを含み、前記相互変位手段は、前
記中間のフレームの前記駆動軸方向の一端に取付けられ
る方向変換部材と、方向変換部材に掛渡されて折返され
る可撓部材とを含み、折返される可撓部材の両端は、前
記駆動軸方向の一方または他方に隣接するフレームにそ
れぞれ接合されることを特徴とするロボットである。

【００１４】本発明に従えば、隣接する３段のフレーム
の組合せを、一方側のフレームを新たな中間のフレーム
とし、元の中間のフレームを他方側のフレームとする組
合せに新たに一方側のフレームを加えることを繰返しな
がら、他方側から一方側に連鎖的に形成し、全体の伸縮
を迅速かつ効率的に行うことができる。また、方向変換
部材で折返される可撓部材の両端間の長さは一定である
ので、中間のフレームに対して駆動軸の一方に隣接する
フレームを変位させると、駆動軸の他方に隣接するフレ
ームを逆方向に変位させることができる。

【００１５】

【００１６】

【００１７】また本発明は、前記複数段のフレームの先
端と基端との間を電気的に接続するケーブルであって、
各段毎、１段または２段おきのフレームで、間隔をあけ
て、それぞれ支持され、支持部分間の中間部分は、前記
フレームの空間または凹所内にＵ字状に曲げて懸架さ
れ、隣接する中間部分同士は、位置をずらして、または
曲げ半径を変えて、懸架されるケーブルを含むことを特
徴とする。

【００１８】本発明に従えば、複数段のフレームの先端
と基端との間を電気的に接続するケーブルは、多段にな
ってもすべてＵ字状の曲げのみで処理することができ、
コイル処理等の特殊処理が不要であるので、低コスト化
を図ることができる。隣接するＵ字曲げの部分同士を、
位置をずらして、または曲げ半径を変えておくことによ
って、干渉が生じなくなり、断線のおそれもなくなっ
て、信頼性を高めることができる。

【００１９】また本発明は、複数の駆動軸を有するロボ
ットの少なくとも１つの駆動軸が、基端から先端まで、
複数段のフレームに分割されて構成され、各段のフレー
ムは、柱状で内部に空間を有し、駆動軸方向の基端側か
ら先端側に、順次形状が縮小するように形成され、複数
段のフレームは、駆動軸方向に連続的に連なって基端に
対して先端が延びる伸張状態と、隣接するフレーム間
で、先端側のフレームが基端側のフレーム内の空間に順
次収納され、駆動軸方向に重なって先端が基端に近づく
収縮状態との間で、全体的に伸縮可能であり、各段のフ
レームに対し、駆動軸方向に隣接するフレームを同時に
同量ずつ相対的に変位させ、複数段のフレーム全体とし
て伸縮させる伸縮手段を備え、前記複数段のフレームお
よび前記伸縮手段を覆うように、各段のフレーム毎に設
けられるカバーであって、駆動軸方向の最先端側のフレ
ームに対して、フレームの端面および側面を覆う先端カ
バーと、駆動軸方向の最先端側を除く各段のフレームに
対して、フレームの側面を覆う側面カバーとからなり、
先端カバーまたは側面カバーは、駆動軸方向の基端側に
隣接する側面カバーの外径よりも大きい内径をそれぞれ
有して、フレームの収縮状態で各側面カバーが駆動軸方
向の先端側に隣接する先端カバーまたは側面カバー内に
入り込むように形成されているカバーを備え、前記複数
段のフレームの基端部に、前記伸縮手段によるフレーム
の伸縮動作に連動してカバー内部の空気の吸入または排
出を行う送風手段を備えることを特徴とするロボットで
ある。

【００２０】本発明に従えば、駆動軸方向に複数段のフ
レームが全体的に伸縮可能であるので、駆動軸の周囲に
干渉を生じることなく、コンパクトな装置に使用するこ
とができる。複数段のフレームを伸縮手段によって収縮
させた状態では、柱状のフレームが、隣接するフレーム
間で先端側のフレームが基端側のフレーム内の空間に順
次収納され、駆動軸方向に重なる状態で、装置に対する
搬入や搬出を行ったり、輸送を行ったりすることができ
るので、容易に取扱うことができる。また、複数段のフ
レームの全体的な伸縮に合わせて、カバーも全体的に伸
縮させることができる。隣接するカバー間のクリアラン
スを適切に設定すれば、カバーの内外を封止して、クリ
ーンルーム内などでの使用の際に、周囲への発塵を低減
することができる。また、カバーのクリアランスを小さ
くして、密閉度を高めても、送風手段で内部の空気の吸
入または排出を行うので、迅速な伸縮を行うことがで
き、作業速度を向上させることができる。

【００２１】また本発明で、前記少なくとも１つの駆動
軸方向は、上下方向であることを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、上下方向に複数段のフレ
ームからなる駆動軸が伸縮するので、単位面積当りのコ
ストを低減して、上下方向の作業を多くした設備で、効
率よく使用することができる。

【００２３】また本発明で、前記先端カバーおよび各段
の前記側面カバーは、大略的に正多角形の断面形状を有
し、駆動軸方向に平行な稜線部に配置される結合部材
と、結合部材間に装着される矩形板と、端面側に装着さ
れる端面板とを含み、端面板の中央部には透孔が形成さ
れていることを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、結合部材を共通化し、矩
形板の外形寸法を少しずつ変化させて、多くの種類のカ
バーを、低コストで形成することができる。共通化され
る結合部材を押出し成形することによって、剛性および
寸法精度を高め、カバー間のクリアランスを極小化して
密閉度を高めることができる。

【００２５】また本発明で、前記伸縮手段は、前記複数
段の各段のフレームを隣接するフレームに対して同時に
同量ずつ変位させることを特徴とする。

【００２６】本発明に従えば、各段のフレームを隣接す
るフレームに対して同時に同量ずつ変位させるので、複
数段のフレーム全体として大きな伸縮変位を迅速に行う
ことができる。

【００２７】また本発明で、前記伸縮手段は、前記駆動
軸方向に隣接する任意の３つの段のフレームについて、
中間のフレームを中心に、駆動軸方向の両側のフレーム
を相互に駆動軸方向の反対方向に変位させる相互変位手
段と、隣接するフレーム間の変位が駆動軸方向のみとな
るように規制する変位規制手段と、複数段のフレームの
うち、駆動軸方向の基端側の基端フレームと、基端フレ
ームに隣接するフレームとの間を駆動軸方向に変位させ
る駆動手段とを含むことを特徴とする。

【００２８】本発明に従えば、隣接する３段のフレーム
の組合せを、一方側のフレームを新たな中間のフレーム
とし、元の中間のフレームを他方側のフレームとする組
合せに新たに一方側のフレームを加えることを繰返しな
がら、他方側から一方側に連鎖的に形成し、全体の伸縮
を迅速かつ効率的に行うことができる。

【００２９】また本発明で、前記相互変位手段は、前記
中間のフレームの前記駆動軸方向の一端に取付けられる
方向変換部材と、方向変換部材に掛渡されて折返される
可撓部材とを含み、折返される可撓部材の両端は、前記
駆動軸の一方または他方に隣接するフレームにそれぞれ
接合されることを特徴とする。

【００３０】本発明に従えば、方向変換部材で折返され
る可撓部材の両端間の長さは一定であるので、中間のフ
レームに対して駆動軸の一方に隣接するフレームを変位
させると、駆動軸の他方に隣接するフレームを逆方向に
変位させることができる。

【００３１】また本発明で、前記相互変位手段は、無端
状の可撓部材と、前記駆動軸方向に間隔をあけて、前記
中間のフレームに取付けられ、可撓部材が張架される一
対の張架部材とを含み、張架部材間に張架されて相互に
反対方向に変位する可撓部材の一方または他方の部分
が、前記駆動軸の一方または他方に隣接するフレームに
それぞれ接合されることを特徴とする。

【００３２】本発明に従えば、一対の張架部材間に張架
される可撓部材は、駆動軸の一方または他方に変位する
２つの部分を生ずる。この２つの部分が中間のフレーム
に対して駆動軸方向の一方または他方に隣接するフレー
ムにそれぞれ接合されるので、中間のフレームに対して
駆動軸の一方と他方とに隣接するフレームを相互に逆方
向となるように変位させることができる。

【００３３】また本発明で、前記駆動軸方向に隣接する
相互変位手段は、駆動軸方向の基端側の方が先端側の方
よりも前記可撓部材の強度が大きくなるように形成され
ていることを特徴とする。

【００３４】本発明に従えば、駆動手段が複数段のフレ
ームの基端側でフレーム間を相対的に駆動軸方向に変位
させ、隣接するフレーム間の相互変位手段を介して駆動
力を先端側のフレームに順次伝達するので、可撓部材の
負荷は基端側の方が先端側の方よりも大きくなる。基端
側の可撓部材の方が、たとえば数や大きさ、あるいは材
質などを、強度が大きくなるように変えておくので、全
体として必要な強度を適切に確保することができる。

【００３５】また本発明で、前記相互変位手段は、前記
中間のフレームに、前記駆動軸方向に平行に取付けられ
る一対のねじ軸と、一方のねじ軸と螺合し、駆動軸方向
の一方に隣接するフレームに取付けられる一方のボール
ねじと、他方のねじ軸と螺合し、駆動軸方向の他方に隣
接するフレームに取付けられる他方のボールねじと、一
方のボールねじと他方のボールねじとが逆方向に変位す
るように、一方および他方のねじ軸の間で回転力を伝達
する伝達機構とを含むことを特徴とする。

【００３６】本発明に従えば、一方のねじ軸が回転する
と一方のボールねじがフレームが中間のフレームに対し
て駆動軸方向に移動し、そのボールねじが取付けられて
いるフレームも変位する。これに対して、他方のボール
ねじは駆動軸方向の他方に移動し、そのボールねじが取
付けられているフレームを逆方向に変位させることがで
きる。

【００３７】また本発明で、前記相互変位手段は、前記
中間のフレームと前記駆動軸方向の一方および他方に隣
接するフレームとの間に、相互に逆方向に変位するよう
にそれぞれ連結される一対のリンク機構とを含むことを
特徴とする。

【００３８】本発明に従えば、中間のフレームに対して
駆動軸方向の一方に隣接するフレームを変位させると、
リンク機構によって、駆動軸方向の他方に隣接するフレ
ームを逆方向に変位させることができる。

【００３９】また本発明で、前記各段のフレームは、前
記駆動軸に垂直な断面形状が大略的に矩形またはコの字
形状で、隣接するフレーム間では、駆動軸方向の先端側
のフレームが基端側のフレーム内に入り込むように、フ
レームサイズをずらして形成されており、駆動軸方向に
隣接する前記相互変位手段は、同一のフレームの対向す
る側面に位置するように、１段ずつ位相をずらして各段
のフレームの側面に配置されることを特徴とする。

【００４０】本発明に従えば、相互変位手段を１段ずつ
位相をずらして対向する側面に交互に配置するので、フ
レームを収縮してもケーブルには干渉が生じにくくする
ことができる。

【００４１】また本発明で、前記各段のフレームは、前
記駆動軸に垂直な断面形状が大略的に矩形またはコの字
形状で、各面が分割可能であり、前記相互変位手段およ
び前記変位規制手段の取付け面は、各段のフレームで共
通化されていることを特徴とする。

【００４２】本発明に従えば、相互変位手段および変位
規制手段の取付け面は、各段のフレームで共通化されて
いるので、同一の治具を用いて組立てることができ、組
立性の向上を図ることができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の第１形態
として、クリーンルームなどでの使用に好適なテレスコ
ピック型のロボット１１の基本的な断面構成を簡略化し
て示す。このロボット１１は、複数段のフレーム１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが望遠鏡の鏡筒のような方
式で、全体として伸縮可能なテレスコピック型の構造を
有する。伸縮方向はＺ軸に平行な上下方向であり、基端
側から１段目のフレーム１２ａには、駆動手段であるボ
ールねじ部１３のねじ軸１４が備えられている。ねじ軸
１４は、モータ１５によって回転駆動され、回転力はボ
ールねじナット部１６によって、Ｚ軸方向の昇降駆動力
に変換される。ボールねじナット部１６は、２段目のフ
レーム１２ｂに装着されているので、モータ１５を回転
駆動すれば、１段目のフレーム１２ａに対して２段目の
フレーム１２ｂを昇降変位させることができる。

【００４４】２段目のフレーム１２ｂには、上下に間隔
をあけてプーリ１７および補助プーリ１８がそれぞれ装
着されている。プーリ１７および補助プーリ１８の軸線
は、相互に平行で、水平である。張架部材であるプーリ
１７および補助プーリ１８間には、可撓部材であるベル
ト１９が張架されている。プーリ１７および補助プーリ
１８間に張架されているベルト１９は、フレーム１２ｂ
の内側と外側とに分けられ、第３段目および第１段目の
フレーム１２ｃ，１２ａにそれぞれ接合されている。相
互変位手段であるプーリ１７、補助プーリ１８およびベ
ルト２０の組合せは、ボールねじ部１３による１段目と
２段目のフレーム１２ａ，１２ｂ間の変位駆動力を、２
段目と３段目のフレーム１２ｂ，１２ｃ間の変位のため
に伝達する。

【００４５】１段目のフレーム１２ａの基端は、基台２
０の表面のターンテーブル２１上に立設されている。タ
ーンテーブル２１にはモータ２２が装着され、その出力
軸にはピニオン歯車２３が取付けられている。ピニオン
歯車２３に噛合するリング歯車２４は、基台２０のベー
ス部２５に形成されている。モータ２２を回転駆動すれ
ば、ベース部２５に対して、ターンテーブル２１を水平
面内で周方向θに角変位させることができる。ターンテ
ーブル２１の外周部とベース部２５の内周部との間に
は、クロスローラベアリング２６が介在され、ターンテ
ーブル２１の角変位の円滑化を図っている。

【００４６】３段目のフレーム１２ｃには、上下に間隔
をあけてプーリ２７および補助プーリ２８がそれぞれ装
着されている。プーリ２７および補助プーリ２８の軸線
は、相互に平行で、水平である。張架部材であるプーリ
２７および補助プーリ２８間には、可撓部材であるベル
ト２９が張架されている。プーリ２７および補助プーリ
２８間に張架されているベルト２９は、フレーム１２ｃ
の内側と外側とに分けられ、第４段目および第２段目の
フレーム１２ｄ，１２ｂにそれぞれ接合されている。相
互変位手段であるプーリ２７、補助プーリ２８およびベ
ルト２９の組合せは、２段目と３段目のフレーム１２
ｂ，１２ｃ間の変位駆動力を、３段目と４段目のフレー
ム１２ｃ，１２ｄ間の変位のために伝達する。

【００４７】４段目のフレーム１２ｄ以降にもフレーム
が続く場合は、同様に相互変位手段を設ければ、同様に
テレスコピック型の構造を続けることができる。このよ
うなテレスコピック型の多段式フレームでは、基端側の
ボールねじ部１３による２段目のフレーム１２ｂに対す
る変位量を、段数より１だけ少ない数を乗数として、複
数段のフレーム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ全体に
拡大させ、伸縮変位させることができる。また、駆動手
段であるボールねじ部１３と角変位用のモータ２２等
は、後述するように、実際には相互変位手段とは異なる
側面に配置される。

【００４８】最上段である４段目のフレーム１２ｄの上
面と側面とは、端面カバー３０で覆われる。３段目から
１段目のフレーム１２ｃ，１２ｂ，１２ａの側面は、側
面カバー３１，３２，３３でそれぞれ覆われる。各カバ
ー３０〜３３は、各段のフレーム毎に設けられ、上方の
内径が下方の外径よりわずかに大きく、隙間のクリアラ
ンスは一定値以下に抑えられている。このようなカバー
３０〜３３でフレーム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ
に関連する機構部分を外部から密閉することができるの
で、クリーンルーム内などでロボット１１を使用すると
きに、内部の発塵の影響を周囲に与えないようにするこ
とができる。端面カバー３０上には、ワーク取扱いユニ
ット３４を設ければ、半導体ウェハなどのワークを取扱
う際に、ワークよりも上方にロボット１１の構成用の機
構要素が存在しなくなるので、ワークの表面を汚染する
おそれを解消させることができる。

【００４９】図２は、図１の多段式フレーム１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ，１２ｄに関連する構成を示す。フレーム
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは四角柱状であり、ボ
ールねじ部１３のボールねじナット部１６が接合される
２段目のフレーム１２ｂの外側面には、上下方向のレー
ル部３５が装着される。１段目のフレーム１２ａの内側
面には、レール部３５によって案内されて上下に変位可
能なベアリング部３６が取付けられる。レール部３５お
よびベアリング部３６は、フレーム１２ａ，１２ｂ間の
変位が上下方向のみとなるように、変位方向を規制する
変位規制手段を構成する。同様な構成の変位規制手段お
よび相互変位手段は、各段のフレーム１２ａ，１２ｂ，
１２ｃ，１２ｄの対向する側面に、交互に配置されるの
で、収縮時でも相互の干渉を避けることができる。

【００５０】図３は、図１のロボット１１についての全
体形状を、合計６段のフレーム１２ａ〜１２ｆを伸張さ
せている状態で示す。基台２０の周囲にはベースカバ３
７が設けられる。１段目のフレーム１２ａの底部には、
ファン３８が設けられ、合計６段分のカバー３９内部へ
の空気の吸入と、内部の空気の排出とを、フレーム１２
ａ〜１２ｆの伸縮に合わせて行い、カバー３９のクリア
ランスを小さくして空気の流通が困難になっても、迅速
な伸縮変位が可能なようにしている。なお、フレーム１
２ａ〜１２ｆの伸縮のためのボールねじ部１３などの駆
動手段や、角変位のためのモータ２２などは、四角柱状
のフレーム１２ａ〜１２ｆで、図１や図２に示すような
相互変位手段が交互に設けられて対向する側面とは異な
り、９０°位相のずれた側面に配置される。カバー３９
の最上部の端面カバー３０には、ワーク取扱ユニット３
４の駆動用のモータ４０も取付けられる。

【００５１】なお、ファン３８によって、カバー３９内
部の空気圧力を調整し、クリーンルームなどでは周囲の
圧力に対して負圧として、カバー３９間の隙間から空気
が吹出さず、むしろ空気を吸入するようにしておくこと
によって、発塵対策を一層効果的に行うことができる。

【００５２】図４は、図３のロボット１１のフレーム１
２ａ〜１２ｆを収縮させている状態を示す。各段のフレ
ーム１２ａ〜１２ｆは、順次下の段のフレームの中空部
内に収容される。カバー３９は、上段のカバー内に順次
下の段のカバーが収容され、全体としてベースカバー３
７内に収めることができる。図３に示す伸張態と、図４
に示す収縮状態とでのワーク取扱いユニット３４の高さ
の差が、テレスコピック構造のロボット１１で実現され
る上下方向のストロークとなる。

【００５３】図５は、フレーム１２ａ〜１２ｆについて
の水平断面を示す。フレーム１２ａ〜１２ｆは、中空の
四角柱状であり、対向する側面を押出し材４１，４２に
よって形成し、押出し材４１，４２間は渡し部材４３，
４４で連結している。押出し部材４１，４２には、プー
リ１７，２７、補助プーリ１８，２８およびベルト１
９，２９やレール部３５およびベアリング部３６などが
取付けられる。押出し部材４１，４２への取付位置は共
通化され、精度良く組立を行うことができる。また、上
下駆動の場合、重力加速度の１Ｇよりも大きな加速度を
必要としない場合は、補助プーリ１８，２８のない構成
でもよい。

【００５４】カバー３９は、大略的に正八角形の断面形
状を有し、稜線部に配置される結合部材４５と結合部材
間を接合する側面板４６とを組合わせて側面が形成され
る。上下のカバー間のクリアランスは、側面板４６の大
きさを変えて、精度良く小さな値に保つことができる。

【００５５】図６は、図１のロボット１１の水平断面構
成を示す。カバー３９の正八角形の断面形状に合わせ
て、各段のフレーム１２ａ〜１２ｆやねじ軸１４、モー
タ１５，２２を配置し、スペースを効率的に利用してい
る。また、剛性を有する結合部材４５を共通化して、カ
バー３９の各段間のクリアランスを正確に維持するとと
もに、カバー３９を安価に形成することにも寄与させて
いる。

【００５６】図７および図８は、カバー３９を構成する
端面カバー３０および側面カバー３１〜３３を組立てる
状態をそれぞれ示す。各段のカバーはサイズが少しずつ
異なり、カバー間の隙間であるクリアランスも一定値以
下を維持する必要がある。そこで、水平断面形状を正多
角形形状とし、各頂部、すなわち稜線部には押出し成形
による結合部材４５を用いて全てのカバーで共通化を図
るとともに、剛性をもたせてカバー形状を維持させる。

【００５７】図９に示すように、端面カバー３０および
側面カバー３１〜３３の端面側には、上端板５０および
端面板５１を、コーナ補強材５２を介在させて、ボルト
５３で取付ける。図７および図８に示すように、結合部
材４５間には、幅方向のサイズをカバーの位置に応じて
少しずつ異ならせている側面板４６を、結合部材４５と
同数ずつ、すなわち正多角形の角の数だけ、ボルト５３
で取付ける。図に示す正八角形の断面形状では、全段の
カバーで共通化された結合部材４５を８個、および各段
毎のサイズの側面板４６を８枚用いる。なお、側面カバ
ー３１〜３３の端面板５１は、サイズを少しずつ変化さ
せ、中央部には前述のフレーム１２ａ〜１２ｆの内の上
側の部分や相互変位手段、レール部３５およびベアリン
グ部３６を通過させるための十文字型の透孔５４が形成
されている。

【００５８】図１０は、カバーの形状を円筒状とする場
合を示す。図１０（ａ）に示すように、カバーの形状と
しては、円板状の上端面板５５または端面板５６と、円
筒状の側面板５７とをボルト５８などで組合わせた方
が、一般的であると考えられる。しかしながら、側面板
５７を円筒状にするための溶接部５９を精度良く形成す
ることは非常に困難であり、図１０（ｂ）に示すよう
に、歪みが生じやすい。断面形状の真円度が不良である
と、カバー間のクリアランスを確保することができな
い。カバーは個別にサイズが異なるので、より高精度な
加工方法で、サイズの異なるカバーを１個ずつ製造する
のは、製造コストの増大を招く。

【００５９】図１１は、４段の中空のフレーム１２ａ〜
１２ｄ内でのケーブル６０の処理態を示す。ケーブル
は、各段のフレーム１２ａ〜１２ｄの内部の空間を通
り、上端のワーク取扱いユニット３４と、下端の基台２
０との間の電気的な接続を行う。１、２および４段目の
フレーム１２ａ，１２ｂ，１２ｄにブラケット６１ａ，
６１ｂ，６１ｄがそれぞれ設けられ、ケーブル６０を途
中で支える。ブラケット６１ａ，６１ｂ，６１ｄで支え
られる部分間のケーブル６０は、Ｕ字状に垂下がる。図
１１（ａ）に示すように、第２段目と第４段目のフレー
ム１２ｂ，１２ｄの間は、第３段目のフレーム１２ｃを
除いた１段おきにケーブル６０がブラケット６１ｂ，６
１ｄ間で支えられ、第１段目と第２段目のフレーム１２
ａ，１２ｂ間では隣接するフレーム毎にブラケット６１
ａ，６１ｂが設けられ、ケーブル６０がＵ字状に懸架さ
れる。図１１（ｂ）に示すように、ケーブル６０のうち
ブラケット６１ａ，６１ｂ間の部分と、ブラケット６１
ｂ，６１ｄ間の部分とでＵ字状の曲げ半径を変えておく
ことによって、フレームの収縮状態でも干渉を避けるこ
とができる。

【００６０】図１２は、ケーブル処理についての他の考
え方を示す。図１２（ａ）に示すように、フレーム１２
ａ，１２ｂ間が収縮状態のときにケーブル６０はＵ字状
に懸架される。図１２（ｂ）に示すように、フレーム１
２ａ，１２ｂが伸張状態となると、ケーブル６０もＵ字
形状を維持しながら追従して変位する。図１２（ｃ）に
示すように、ケーブル６０付近を平面視すると、隣接す
るケーブル６０の部分同士が水平面内で位置が異なるよ
うに、位相がずれた位置にＵ字状に懸架され、干渉など
を防ぐ。なお、フレーム１２ａ〜１２ｄの駆動軸方向が
上下方向であるので、隣接するケーブル６０の部分同士
を水平方向に位置をずらしている。駆動軸方向が他の任
意の方向であっても、隣接するケーブル６０の部分同士
の空間的な位置をずらせば、同様に干渉を避けることが
できる。

【００６１】ケーブル６０を、Ｕ字状の曲げで処理する
ための空間は、図１３に示すように、フレーム１２ａ〜
１２ｄの断面形状が大略的に矩形であることによって確
保される。しかしながら、このような中空の柱状の場合
の他に、断面形状がコの字状などの場合の凹所も同様
に、ケーブル６０の収納スペースとして利用することが
できる。

【００６２】図１４は、ケーブル処理についての従来の
考え方を示す。一般的には、図１４（ａ）に示すよう
に、長ストロークに対応させるケーブル６０は、フレー
ムの収縮状態でコイル状に密に巻いておく。図１４
（ｂ）に示すように、フレームが伸張すれば、コイルの
巻き線が延びると期待される。しかしながら、ケーブル
６０の自重によって、図１４（ｃ）に示すように、下側
は下がったままの状態で、上側のみが延び縮みすること
ができ、そこに極度のストレスが発生し、断線に至りや
すい。一般に、ケーブルの断線は、ロボットの信頼性を
損う大きな原因となっており、信頼性の高いケーブル処
理が要望されている。特に、テレスコピック型の構造で
は、上下ストロークが長く、かつ収縮状態での寸法が小
さくなるので、さらにケーブルの処理は困難になる。本
実施形態では、Ｕ字状に曲げて処理するので、信頼性を
高め、メンテナンスも容易に行うことができる。

【００６３】図１５は、本実施形態、すなわち実施の第
１形態の相互変位手段の基本的な構成を示す。図１６お
よび図１７は、相互変位手段についての実施の第２およ
び第３形態の基本的な構成を示す。実施の第１形態で
は、中間のフレーム１２の両端で、張架手段としてのプ
ーリ１７，２７および補助プーリ１８，２８間に、可撓
部材としてのベルト１９，２９が張架されている。ベル
ト１９，２９は、たとえば無端状の薄いステンレス鋼帯
であり、取付部６８，６９が隣接するフレームにそれぞ
れ接合される。ベルト１９，２９に代えてワイヤを使用
することもできる。

【００６４】図１６に示す実施の第２形態では、中間の
フレーム１２に装着されるボールねじ部７０で相互変位
手段が形成される。一対のねじ軸７１，７２は、Ｚ軸方
向に平行に配置され、歯車部７３で相互に反対方向に回
転するように結合されている。２つのねじ軸７１，７２
には、ボールねじナット部７４，７５がそれぞれ噛合
し、上下に隣接するフレームにそれぞれ接合されてい
る。図１７に示す実施の第３形態の相互変位手段では、
中間のフレーム１２を挟んで、一対のリンク機構７６，
７７が設けられており、中央部同士が連結ピン７８で連
結されている。リンク機構７６，７７の一端は、揺動軸
７９，８０を中心としてそれぞれ揺動変位可能である。
リンク機構７６，７７の他端側には、隣接するフレーム
にそれぞれ接合される変位ピン８１，８２がそれぞれ係
合する。たとえば、リンク機構７６側で、変位ピン８１
が揺動軸７９側に接近すると、リンク機構７７側では、
変位ピン８２が揺動軸から遠ざかるように変位する。

【００６５】図１８、図１９および図２０は、本発明の
実施の第４形態としてのロボット９１について、相互変
位手段の基本的な構成と全体的な伸張状態とを示す。図
１８（ａ）に示すように、たとえば２段目のフレーム１
２ｂが中間のフレームとなり、その上端に方向変換部材
であるプーリ１７が装着される。プーリ１７には、可撓
部材であるベルト９２が掛渡され、ベルト９２の両端
は、取付部９３，９４によって、上下に隣接するフレー
ム１２ｃ，１２ａにそれぞれ接合される。ベルト９２
は、たとえばステンレス鋼帯で形成される。図１８
（ｂ）に示すように、ベルト９２と並行して、レール部
３５が固定され、フレーム１２ｃに接合されるベアリン
グ部３６と結合して、リニアガイド部を形成する。

【００６６】図１９は、図１に示すボールねじ部１３と
同様な駆動手段によって、第１段目のフレーム１２ａに
対し、第２段目のフレーム１２ｂを上方に変位させてい
る状態を示す。プーリ１７と取付部９４との間のベルト
９２が引張られて長くなり、プーリ１７と取付部９３と
の間のベルト９２が短くなって、第３段目のフレーム１
２ｃが第２段目のフレーム１２ｂの２倍のストローク分
だけ上昇する。

【００６７】図２０は、ロボット９１についての全体的
な構成を示す。各部の重量分布をＷ１〜Ｗ４と仮定する
と、静的なバランス状態で、各ベルト９２ａ，９２ｂ，
９２ｃ，９２ｄの負荷張力Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄは、
それぞれ次の第１〜第４式のように表せる。

【００６８】 Ｔａ＝４×Ｗ１＋３×Ｗ２＋２×Ｗ３＋Ｗ４ …（１） Ｔｂ＝３×Ｗ１＋２×Ｗ２＋Ｗ３ …（２） Ｔｃ＝２×Ｗ１＋Ｗ２ …（３） Ｔｄ＝Ｗ１ …（４） したがって、ベルト９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄの
張力は、次の第５式のような関係がある。

【００６９】 Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｃ＞Ｔｄ …（５） 全体の剛性バランスを考えると、第５式の張力の大きさ
の順序と同様な順序となるように、ベルト９２ａ，９２
ｂ，９２ｃ，９２ｄに強度を持たせる必要がある。各ベ
ルト９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄを複数枚のステン
レス鋼帯などを積層して形成する場合は、積層枚数ｎの
値を、第５式に従って、下のベルトほど大きくなるよう
にすれば、同一構造で、重ねるベルトの枚数を変えるの
みで、必要な強度の確保を行うことができる。この考え
方は、図１に示す実施の第１形態にも適用することがで
きる。また、可撓部材として、ワイヤを使用するとき
は、使用本数で強度の調整を行うこともできる。可撓部
材の材質変更で、強度の調整を行うことも可能である。
なお、図２０のロボット９１も、図１のロボットと同様
にカバーをかぶせれば、クリーンルームなどで使用する
ことができる。

【００７０】以上説明した各実施形態では、テレスコピ
ック構造の多段式フレームをロボット１１，９１の上下
方向であるＺ軸方向に伸縮変位させているけれども、水
平方向など、任意の方向に向けて伸縮変位させることも
可能である。また、テレスコピック構造を複数段設け
て、多段式で複数の方向の伸縮変位に対応させることも
できる。複数段の相互変位手段の１つを、直接駆動して
全体としてのフレームの伸縮を行うようにすることもで
きる。

【００７１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、上下方向
に複数段のフレームからなる駆動軸が伸縮するので、設
置に要する面積が小さくなり、上下方向の作業を多くし
た設備で、効率よく使用することができる。特にクリー
ンルームなどの清浄化された環境内で使用する場合は、
ワークより上方にはロボットの機構部分が存在しない状
態で使用し、ワークに対する汚染の可能性が小さい状態
で使用することができる。駆動軸の周囲に干渉を生じる
ことなく、コンパクトな装置に使用することができ、搬
入や搬出を行ったり、輸送を行ったりする際にも、容易
に取扱うことができる。また、フレームを収縮しても相
互変位手段同志の干渉を防止することができる。

【００７２】また本発明によれば、隣接する３段のフレ
ームの組合せを連鎖的に形成し、全体の伸縮を迅速かつ
効率的に行うことができる。また、簡単な構成で、中間
のフレームに対して、駆動軸の一方に隣接するフレーム
を変位させると、駆動軸の他方に隣接するフレームを逆
方向に変位させることができる。

【００７３】

【００７４】また本発明によれば、複数段のフレームの
先端と基端との間を電気的に接続するケーブルを、Ｕ字
状の曲げのみで処理して、断線のおそれがなく、信頼性
が高い状態で使用することができる。

【００７５】また本発明によれば、複数段のフレーム
は、収縮状態で駆動軸方向に隣接するフレームを内部の
空間に収納して、全体としてコンパクトに収縮させるこ
とができる。また、複数段のフレームの全体的な伸縮に
合わせて、カバーも全体的に伸縮させることができ、隣
接するカバー間のクリアランスを適切に設定すれば、ク
リーンルーム内などでの周囲への発塵を低減することが
できる。また、送風手段で内部の空気の吸入または排出
を行うので、迅速な伸縮を行うことができ、作業速度を
向上させることができる。

【００７６】また本発明によれば、上下方向に複数段の
フレームからなる駆動軸が伸縮するので、設置に要する
面積が小さくなり、上下方向の作業を多くした設備で、
効率よく使用することができる。特にクリーンルームな
どの清浄化された環境内で使用する場合は、ワークより
上方にはロボットの機構部分が存在しない状態で使用
し、ワークに対する汚染の可能性が小さい状態で使用す
ることができる。

【００７７】また本発明によれば、結合部材を共通化し
て、多くの種類のカバーを、低コストでかつ高精度で形
成することができる。

【００７８】また本発明によれば、各段のフレームを隣
接するフレームに対して同時に同量ずつ変位させるの
で、複数段のフレーム全体として大きな伸縮変位を迅速
に行うことができる。

【００７９】また本発明によれば、隣接する３段のフレ
ームの組合せを、連鎖的に形成し、全体の伸縮を迅速か
つ効率的に行うことができる。

【００８０】また本発明によれば、簡単な構成で、中間
のフレームに対して駆動軸の一方に隣接するフレームを
変位させると、駆動軸の他方に隣接するフレームを逆方
向に変位させることができる。

【００８１】また本発明によれば、一対の張架部材間に
張架される可撓部材の２つの部分が中間のフレームに対
して駆動軸方向の一方または他方に隣接するフレームに
それぞれ接合され、中間のフレームに対して駆動軸の一
方と他方とに隣接するフレームを相互に逆方向となるよ
うに変位させることができる。

【００８２】また本発明によれば、可撓部材の負荷は基
端側の方が先端側の方よりも大きくなり、基端側の方
が、強度が大きくなるようにしておくので、全体として
必要な強度を適切に確保することができる。

【００８３】また本発明によれば、ボールねじを利用し
て、一方のフレームと他方のフレームとを逆方向に変位
させることができる。

【００８４】また本発明によれば、リンク機構を利用し
て、一方のフレームと他方のフレームとを逆方向に変位
させることができる。

【００８５】また本発明によれば、相互変位手段を１段
ずつ位相をずらして対向する側面に交互に配置して、フ
レームの収縮状態でも干渉が生じにくくすることができ
る。

【００８６】また本発明によれば、相互変位手段および
変位規制手段の取付け面は、各段のフレームで共通化さ
れているので、同一の治具を用いて組立てることがで
き、組立性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態のロボット１１の基本
的な構成を簡略化して示す正面断面図である。

【図２】図１の実施形態のフレームの概略的な斜視図で
ある。

【図３】図１の実施形態のロボット１１の伸張状態を示
す正面断面図である。

【図４】図１の実施形態のロボット１１の収縮状態を示
す正面断面図である。

【図５】図３および図４のフレーム１２ａ〜１２ｆの水
平断面図である。

【図６】図１の実施形態のロボット１１の水平断面図で
ある。

【図７】図１の実施形態の端面カバー３０の分解斜視図
である。

【図８】図１の実施形態の側面カバー３１〜３３の分解
斜視図である。

【図９】図１の実施形態の端面カバー３０および側面カ
バー３１〜３３の端部を示す部分的な分解斜視図であ
る。

【図１０】従来の考え方に従って、カバーを円筒状にす
る場合の分解斜視図および平面図である。

【図１１】図１の実施形態で、ケーブルをフレーム内で
処理する状態を示す簡略化した正面断面図である。

【図１２】図１の実施形態で、ケーブルをフレーム内で
処理する状態を示す部分的な正面断面図である。

【図１３】図１の実施形態で、フレーム内に形成される
空間を示す部分的な平面断面図である。

【図１４】従来の考え方に従って、ケーブルをフレーム
内で処理する状態を示す斜視図である。

【図１５】図１のプーリ１７，２７、補助プーリ１８，
２８およびベルト１９，２９による相互変位手段の構成
を示す斜視図である。

【図１６】本発明の実施の第２形態による相互変位手段
の構成を示す斜視図である。

【図１７】本発明の実施の第３形態による相互変位手段
の構成を示す斜視図である。

【図１８】本発明の実施の第４形態による相互変位手段
の構成を示す部分的な側面断面図および正面図である。

【図１９】図１８の相互変位手段の伸張状態を示す部分
的な側面断面図である。

【図２０】図１８の実施形態による相互変位手段を備え
るロボット９１の伸張状態を示す簡略化した側面断面図
である。

【図２１】従来からの円筒座標型ロボット１の伸縮変位
状態を示す斜視図である。

【図２２】従来からの多関節型ロボット６の伸縮変位状
態を示す斜視図である。

【図２３】図２１に示す円筒座標型ロボット１の干渉域
１０を示す平面図である。

【符号の説明】

１１，９１ ロボット １２，１２ａ〜１２ｆ フレーム １３，７０ ボールねじ部 １４，７１，７２ ねじ軸 １５，２２，４０ モータ １６，７４，７５ ボールねじナット部 １７，２７ プーリ １８，２８ 補助プーリ １９，２９，９２，９２ａ〜９２ｄ ベルト ２０ 基台 ２１ ターンテーブル ２５ ベース部 ３０ 端面カバー ３１〜３３ 側面カバー ３４ ワーク取扱いユニット ３５ レール部 ３６ ベアリング部 ３８ ファン ３９ カバー ４１，４２ 押出し部材 ４３，４４ 渡し部材 ４５ 結合部材 ４６，５７ 側面板 ５０，５５ 上端面板 ５１，５６ 端面板 ５２ コーナ補強材 ６０ ケーブル ７６，７７ リンク機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 讓一 京都府京都市伏見区羽束師古川町322番 地 大日本スクリーン製造株式会社 洛 西事業所内 (56)参考文献 特開 平２−232194（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−4691（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−193077（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−285989（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−169292（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−50086（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−27285（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B25J 18/02 B25J 9/04

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の駆動軸を有するロボットの上下方
   向の駆動軸が、基端から先端まで、複数段のフレームに
   分割されて構成され、 複数段のフレームは、駆動軸方向に連続的に連なって基
   端に対して先端が延びる伸張状態と、駆動軸方向に重な
   って先端が基端に近づく収縮状態との間で、全体的に伸
   縮可能であり、 各段のフレームに対し、駆動軸方向に隣接するフレーム
   を同時に同量ずつ相対的に変位させ、複数段のフレーム
   全体として伸縮させる伸縮手段を備え、 前記伸縮手段は、 前記駆動軸方向に隣接する任意の３つの段のフレームに
   ついて、中間のフレームを中心に、駆動軸方向の両側の
   フレームを相互に駆動軸方向の反対方向に変位させる複
   数の相互変位手段と、 隣接するフレーム間の変位が駆動軸方向のみとなるよう
   に規制する変位規制手段と、 複数段のフレームのうち、駆動軸方向の基端側の基端フ
   レームと、基端フレームに隣接するフレームとの間を駆
   動軸方向に変位させる駆動手段とを含み、 前記相互変位手段は、 前記中間のフレームの前記駆動軸方向の一端に取付けら
   れる方向変換部材と、 方向変換部材に掛渡されて折返される可撓部材とを含
   み、 折返される可撓部材の両端は、前記駆動軸方向の一方ま
   たは他方に隣接するフレームにそれぞれ接合され、 駆動軸方向に隣接する前記相互変位手段は、同一のフレ
   ームの対向する側面に位置するように、１段ずつ位相を
   ずらして各段のフレームの側面に配置されることを特徴
   とするロボット。
2. 【請求項２】 複数の駆動軸を有するロボットの上下方
   向の駆動軸が、基端から先端まで、複数段のフレームに
   分割されて構成され、 複数段のフレームは、駆動軸方向に連続的に連なって基
   端に対して先端が延びる伸張状態と、駆動軸方向に重な
   って先端が基端に近づく収縮状態との間で、全体的に伸
   縮可能であり、 各段のフレームに対し、駆動軸方向に隣接するフレーム
   を同時に同量ずつ相対的に変位させ、複数段のフレーム
   全体として伸縮させる伸縮手段を備え、 前記伸縮手段は、 前記駆動軸方向に隣接する任意の３つの段のフレームに
   ついて、中間のフレームを中心に、駆動軸方向の両側の
   フレームを相互に駆動軸方向の反対方向に変位させる相
   互変位手段と、 隣接するフレーム間の変位が駆動軸方向のみとなるよう
   に規制する変位規制手段と、 複数段のフレームのうち、駆動軸方向の基端側の基端フ
   レームと、基端フレームに隣接するフレームとの間を駆
   動軸方向に変位させる駆動手段とを含み、 前記相互変位手段は、 前記中間のフレームの前記駆動軸方向の一端に取付けら
   れる方向変換部材と、 方向変換部材に掛渡されて折返される可撓部材とを含
   み、 折返される可撓部材の両端は、前記駆動軸方向の一方ま
   たは他方に隣接するフレームにそれぞれ接合されること
   を特徴とするロボット。
3. 【請求項３】 前記複数段のフレームの先端と基端との
   間を電気的に接続するケーブルであって、 各段毎、１段または２段おきのフレームで、間隔をあけ
   て、それぞれ支持され、 支持部分間の中間部分は、前記フレームの空間内にＵ字
   状に曲げて懸架され、 隣接する中間部分同士は、位置をずらして、または曲げ
   半径を変えて、懸架されるケーブルを含むことを特徴と
   する請求項１または２記載のロボット。
4. 【請求項４】 複数の駆動軸を有するロボットの少なく
   とも１つの駆動軸が、基端から先端まで、複数段のフレ
   ームに分割されて構成され、 各段のフレームは、柱状で内部に空間を有し、駆動軸方
   向の基端側から先端側に、順次形状が縮小するように形
   成され、 複数段のフレームは、駆動軸方向に連続的に連なって基
   端に対して先端が延びる伸張状態と、隣接するフレーム
   間で、先端側のフレームが基端側のフレーム内の空間に
   順次収納され、駆動軸方向に重なって先端が基端に近づ
   く収縮状態との間で、全体的に伸縮可能であり、 各段のフレームに対し、駆動軸方向に隣接するフレーム
   を同時に同量ずつ相対的に変位させ、複数段のフレーム
   全体として伸縮させる伸縮手段を備え、 前記複数段のフレームおよび前記伸縮手段を覆うよう
   に、各段のフレーム毎に設けられるカバーであって、 駆動軸方向の最先端側のフレームに対して、フレームの
   端面および側面を覆う先端カバーと、 駆動軸方向の最先端側を除く各段のフレームに対して、
   フレームの側面を覆う側面カバーとからなり、 先端カバーまたは側面カバーは、駆動軸方向の基端側に
   隣接する側面カバーの外径よりも大きい内径をそれぞれ
   有して、フレームの収縮状態で各側面カバーが駆動軸方
   向の先端側に隣接する先端カバーまたは側面カバー内に
   入り込むように形成されているカバーを備え、 前記複数段のフレームの基端部に、前記伸縮手段による
   フレームの伸縮動作に連動してカバー内部の空気の吸入
   または排出を行う送風手段を備えることを特徴とするロ
   ボット。
5. 【請求項５】 前記少なくとも１つの駆動軸方向は、上
   下方向であることを特徴とする請求項４記載のロボッ
   ト。
6. 【請求項６】 前記先端カバーおよび各段の前記側面カ
   バーは、 大略的に正多角形の断面形状を有し、 駆動軸方向に平行な稜線部に配置される結合部材と、 結合部材間に装着される矩形板と、 端面側に装着される端面板とを含み、 端面板の中央部には透孔が形成されていることを特徴と
   する請求項４または５記載のロボット。
7. 【請求項７】 前記伸縮手段は、前記複数段の各段のフ
   レームを隣接するフレームに対して同時に同量ずつ変位
   させることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載
   のロボット。
8. 【請求項８】 前記伸縮手段は、 前記駆動軸方向に隣接する任意の３つの段のフレームに
   ついて、中間のフレームを中心に、駆動軸方向の両側の
   フレームを相互に駆動軸方向の反対方向に変位させる相
   互変位手段と、 隣接するフレーム間の変位が駆動軸方向のみとなるよう
   に規制する変位規制手段と、 複数段のフレームのうち、駆動軸方向の基端側の基端フ
   レームと、基端フレームに隣接するフレームとの間を駆
   動軸方向に変位させる駆動手段とを含むことを特徴とす
   る請求項７記載のロボット。
9. 【請求項９】 前記相互変位手段は、 前記中間のフレームの前記駆動軸方向の一端に取付けら
   れる方向変換部材と、 方向変換部材に掛渡されて折返される可撓部材とを含
   み、 折返される可撓部材の両端は、前記駆動軸方向の一方ま
   たは他方に隣接するフレームにそれぞれ接合されること
   を特徴とする請求項８記載のロボット。
10. 【請求項１０】 前記相互変位手段は、 無端状の可撓部材と、 前記駆動軸方向に間隔をあけて、前記中間のフレームに
    取付けられ、可撓部材が張架される一対の張架部材とを
    含み、 張架部材間に張架されて相互に反対方向に変位する可撓
    部材の一方または他方の部分が、前記駆動軸の一方また
    は他方に隣接するフレームにそれぞれ接合されることを
    特徴とする請求項８記載のロボット。
11. 【請求項１１】 前記駆動軸方向に隣接する相互変位手
    段は、駆動軸方向の基端側の方が先端側の方よりも前記
    可撓部材の強度が大きくなるように形成されていること
    を特徴とする請求項９または１０記載のロボット。
12. 【請求項１２】 前記相互変位手段は、 前記中間のフレームに、前記駆動軸方向に平行に取付け
    られる一対のねじ軸と、 一方のねじ軸と螺合し、駆動軸方向の一方に隣接するフ
    レームに取付けられる一方のボールねじと、 他方のねじ軸と螺合し、駆動軸方向の他方に隣接するフ
    レームに取付けられる他方のボールねじと、 一方のボールねじと他方のボールねじとが逆方向に変位
    するように、一方および他方のねじ軸の間で回転力を伝
    達する伝達機構とを含むことを特徴とする請求項８記載
    のロボット。
13. 【請求項１３】 前記相互変位手段は、 前記中間のフレームと前記駆動軸方向の一方および他方
    に隣接するフレームとの間に、相互に逆方向に変位する
    ようにそれぞれ連結される一対のリンク機構とを含むこ
    とを特徴とする請求項８記載のロボット。
14. 【請求項１４】 前記各段のフレームは、前記駆動軸に
    垂直な断面形状が大略的に矩形またはコの字形状で、隣
    接するフレーム間では、駆動軸方向の先端側のフレーム
    が基端側のフレーム内に入り込むように、フレームサイ
    ズをずらして形成されており、 駆動軸方向に隣接する前記相互変位手段は、同一のフレ
    ームの対向する側面に位置するように、１段ずつ位相を
    ずらして各段のフレームの側面に配置されることを特徴
    とする請求項８〜１３のいずれかに記載のロボット。
15. 【請求項１５】 前記各段のフレームは、前記駆動軸に
    垂直な断面形状が大略的に矩形またはコの字形状で、各
    面が分割可能であり、 前記相互変位手段および前記変位規制手段の取付け面
    は、各段のフレームで共通化されていることを特徴とす
    る請求項８〜１４のいずれかに記載のロボット。