JP4060334B2 - ハンドリングロボット - Google Patents

Description

本発明は、屈曲により伸縮動作するロボットアームを備えたハンドリングロボットに関する。

屈曲により伸縮動作をするようなロボットアームを備えたハンドリングロボットは、例えば半導体ウエ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のに使用されている。

この種のハンドリングロボットとしては、例えば特許文献１（特開平７−２２７７７７号公報）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、これら複数のリンクを互いに平行姿勢に保つ同期歯車を設けて、ハンドの向きを一定に保つよう複数のリンクを連動させながらハンドを前後に移動させるものがある。また、特許文献２（特開平９−２７２０８４号公報）に記載されるように、左右の屈曲アームの基端部に同期歯車やベルト及びプーリを含む同期連動機構を設けて、両アームを同期させながら伸縮駆動するものが知られている。
特開平７−２２７７７７号公報 特開平９−２７２０８４号公報

しかしながら、上記従来のハンドリングロボットにあっては、半導体ウエハや精密部品等のワークを移送するロボットにアーム連動用の同期歯車やベルト、プーリ等を採用していたため、これら連動機構から半導体ウエハ等を扱う高清浄の作業空間内に塵埃が落下し易いという問題があった。

そこで、本発明は、アームの連動機構を工夫することにより、高清浄な作業空間への塵埃の落下を確実に防止することのできるハンドリングロボットを提供するものである。

上記課題を解決するため、（１）本発明に係るハンドリングロボットは、それぞれ関節部で屈曲可能で一端側アーム部分および他端側アーム部分を有し、前記一端側アーム部分同士および前記他端側アーム部分同士がそれぞれ平行である一対の屈曲アームと、前記屈曲アームの関節部同士を連結する関節リンクと、前記屈曲アームの一端側アーム部分同士を回動可能に連結する一端側連結リンクと、前記屈曲アームの他端側アーム部分同士を回動可能に連結する他端側連結リンクと、前記関節リンクに対し、前記一端側アーム部分と前記他端側アーム部分とを互いに同期して回動させる連動機構と、を備えた平行リンク型のハンドリングロボットにおいて、前記連動機構は、各一対の等長リンクからなる所定の長さ比を有する第１の短リンク及び第１の長リンクが該第１の長リンクを互いに交差させた状態で連結され、前記第１の短リンクの一方が前記関節リンクに一体に結合された一方の両クランク機構と、各一対の等長リンクからなる前記所定の長さ比を有する第２の短リンク及び第２の長リンクが該第２の長リンクを互いに交差させた状態で連結され、前記第２の長リンクの一方が前記関節リンクに一体に結合された他方の両クランク機構と、を含み、前記第１の長リンクの一方と前記第２の短リンクの一方とが、一体に結合され、前記第１の長リンクの他方が前記屈曲アームの一端側アーム部分のうち何れか一方に一体に結合されるとともに、前記第２の短リンクの他方が前記屈曲アームの他端側アーム部分のうち何れか一方に一体に結合されており、前記一対の屈曲アームの前記一端側アーム部分と前記他端側アーム部分とが、それぞれ前記関節リンクの軸線に対し同一側に配置されていることを特徴とする。

また、本発明のハンドリングロボットは、好ましくは、（２）前記第１の短リンクの一方と前記第１の長リンクの一方とのなす角度が、前記第２の長リンクの一方と前記第２の短リンクの一方とのなす角度に等しいものである。

上記（１）又は（２）の構成では、同期歯車やベルト、プーリ等を用いることなく、屈曲アームの基端側及び先端側アーム部分を簡素な構成で連動させることが可能になる。

上記構成では、逆回転伝達用の両クランク機構を一方及び他方のアーム部分に対応して設け、これらを片側のクランク部分で重ね合わせ又は結合してそのクランク部分のリンク間挟角を同一にし、残りのクランク部分によりアームを駆動するようにして、一方及び他方のアーム部分を連動させるものである。

この場合、一対の長リンクが同一長さを有するとともに一対の短リンクが互いに同一長さを有しているので、これら長短リンクの長さの比を、一方及び他方の両クランク機構の間で等しくすることにより、逆回転伝達用の四節機構が両クランクの角速度は厳密には一致しないが、重ねられた又は結合したクランク部分に対する残りの一対のクランク部分を同期させることができる連動機構となる。

上記（１）又は（２）の構成を有するハンドリングロボットにおいては、前記一端側連結リンク又は前記関節リンクを介して前記一対の屈曲アームを旋回駆動する旋回駆動手段を備えたものとすることができる。また、前記一端側連結リンク、前記他端側連結リンク及び前記関節リンクが、それぞれ前記屈曲アームが屈曲状態により伸縮する方向に延在しているのがより好ましい。

なお、前記一方又は他方の両クランク機構のうち前記一方又は他方の屈曲アームに連結された何れかのリンクを直接又は間接的に駆動する第１駆動軸、及び、該何れかのリンクを含む一方又は他方の両クランク機構のうち特定のリンクを直接又は間接的に駆動する第２駆動軸を有する駆動手段を備え、前記第１駆動軸及び第２駆動軸のうち一方を停止させた状態で他方により前記何れかのリンクを回動させて前記くの字形のアームを伸縮動作させるとともに、前記第１駆動軸及び第２駆動軸により前記何れかのリンク及び特定のリンクを同一方向に回動させて前記屈曲アームを旋回させることができるようにしてもよい。あるいは、前記一方の両クランク機構のうち前記一方の屈曲アームに連結された片方の短リンク又は長リンクを直接又は間接的に駆動する第１駆動軸、及び、前記他方の両クランク機構のうち前記他方の屈曲アームに連結された片方の短リンク又は長リンクを直接又は間接的に駆動する第２駆動軸を有する駆動手段を備え、前記第１駆動軸及び第２駆動軸により前記何れかのリンク及び特定のリンクを互いに逆方向に回動させて、前記屈曲アームを伸縮動作させるとともに、前記第１駆動軸及び第２駆動軸により前記何れかのリンク及び特定のリンクを同一方向に駆動して、前記屈曲アームを旋回させるようにしてもよい。この場合、ロボットアームの要求仕様に応じて上記二つの駆動方式の何れかを任意に選択することができる。

また、前記第１駆動軸及び第２駆動軸を内外に同軸に配置するのが好ましく、このようにすると、コンパクトな駆動手段を構成することができる。

なお、ここで、ハンドは、ワークを把持、載置等のその他の適当な保持方法で保持し、アームの回動によって移動及び姿勢変化可能な公知の各種ハンドをいうが、ハンドリングのみならず、特定の作業を行う手段と一体化されたものであってもよい。

また、伸縮アームを採用する場合、その伸縮動作時のアーム支持剛性の点から、前記第１駆動軸及び第２駆動軸のうち前記アームの伸縮動作時に停止する一方の駆動軸を内側に、前記第１駆動軸及び第２駆動軸のうち前記アームの伸縮動作時に回動する他方の駆動軸を外側に配置するのが好ましい。

本発明によれば、同期歯車やベルト、プーリ等を用いることなく、一方及び他方のアームを連動させることができ、使用環境が清浄空間である場合に塵埃が落下するという問題を解消することができる。

また、逆回転伝達用の両クランク機構を一方及び他方のアームに対応して設け、これらを片側のクランク部分でそのリンク間挟角が同一となるように重ね合わせ又は結合し、残りのクランク部分によりアームを駆動するアーム連動機構を設けることで、塵埃が落下するという問題を解消することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の一実施形態に係る第１例のハンドリングロボットを示す図である。

これら図１〜図３において、１６０はハンドリングロボットで、このロボット１６０は、それぞれ関節部１６１ａ，１６２ａにおいて「く」の字形状に屈曲し、その屈曲の形状を変化させて伸縮する伸縮アーム１６１，１６２（屈曲アーム）と、関節部１６１ａ，１６２ａ同士を連結する関節リンク１６６と、を備えており、更に、両アーム１６１，１６２の先端部に装着された所定形状のハンド１６３（他端側連結リンク）と、伸縮アーム１６１，１６２を連動させるアーム連動機構１６５と、を備えている。なお、ここで、リンク同士の連結とは、特に一体的に連結といわない限り、回動自在な連結を意味する。

伸縮アーム１６１，１６２のアーム構造のうち従来の構成と共通する部分については詳述しないが、伸縮アーム１６１，１６２は、基端側アーム部分１６１ｂ，１６２ｂ（一端側アーム部分）と、先端側アーム部分１６１ｃ，１６２ｃ（他端側アーム部分）とを、図１に示すように関節リンク１６６（同図中の第１の短リンクＧＨ及び第２の長リンクＨＪ）の軸線に対し同図中の左側（同一側）に有し、これらが関節部１６１ａ，１６２ａを介して相互に回動可能に結合されている。また、ハンド１６３は、所定のワークを把持可能なように、そのワークの被把持部の輪郭形状に対応する凹部１６３ａを有している。また、これら伸縮アーム１６１，１６２の基端側アーム部分１６１ｂ，１６２ｂは、両アーム１６１，１６２を旋回中心Ｏ回りに旋回させる旋回駆動リンク１６４（一端側連結リンク）の両端部に揺動自在に支持されており、さらに、伸縮アーム１６２の基端側延長部１６２ｄに連結された伸縮駆動リンク１６８，１６９を介して図外の駆動源により伸縮駆動される。旋回駆動リンク１６４および伸縮駆動リンク１６８は、互いに同軸に配置され、例えば図示しない第１及び第２の減速機内蔵型電動サーボモータに接続されており、同一方向に同一角速度で回動することにより、ハンドリングロボット１６０を回動中心Ｏ回りに全体として旋回させることができる。

なお、倒れを抑制する必要性の高い駆動軸、例えばアーム駆動側の駆動軸を外側に配置するようにしてアームの支持剛性を高めることができる。勿論、駆動軸の内外の選択は任意である。

一方、アーム連動機構１６５は、図２に示すように、第１リンク１７１ａ（第１の短リンクＥＦ）と、関節リンク１６６の一部を構成するリンク部分であるもう１つの第１リンク１７１ｂ（第1の短リンクＧＨ；以下、リンク部分１７１ｂともいう）とを、これらより長い第２リンク１７２ａ（第１の長リンクＦＨ）の一端部Ｆ及び中間部Ｈに連結し、両第１リンク１７１ａ，１７１ｂを第２リンク１７２ａと交差する一方の連結リンク１７２ｂ（第１の長リンクＥＧ）で連結して構成された一方の両クランク機構１７０を具備している。ここで、一方の連結リンク１７２ｂは、アーム１６２の一部のリンク部分ＥＧ（図１中のＥＧに渡るリンク）で構成されており、第２リンク１７２ａは中間部Ｈで関節リンク１６６に揺動自在に支持されている。この両クランク機構１７０は、旋回駆動リンク１６４が停止した状態で、アーム１６２の基端側アーム部分１６２ｂが伸縮駆動リンク１６８，１６９を介して図外の駆動源により駆動され、平行クランク機構を構成する図１中の四節リンクＣＤＧＪが変形するとき、基端側アーム部分１６２ｂと関節リンク１６６（その一部を構成するリンク部分１７１ｂ）とのなす角度が変化するのに伴って、第２リンク１７２ａに対し第１リンク１７１ａをリンク部分１７１ｂとは逆方向に相対的に回動させるようになっている。

また、第２リンク１７２ａの中間部Ｈ及び他端部Ｉには一対の第３リンク１７３ａ，１７３ｂ（第２の長リンクＩＫ，ＨＪ）が揺動自在に連結されており、これら第３リンク１７３ａ，１７３ｂを互いに交差させるとともに第４リンク１７４（第２の短リンクＪＫ）で連結することにより、第３リンク１７３ａ，１７３ｂに対して第２リンク１７２ａの他端部ＨＩ（第２の短リンク；以下、第４リンクＨＩ又はリンク部分ＨＩともいう）及び第４リンク１７４を互いに逆方向に連動して回動させる他方の両クランク機構１８０が構成されている。ここで、第４リンク１７４は、アーム１６１の先端側の一部のアーム部分ＫＪとして、アーム１６１に一体結合されている。

さらに、前記各リンク１７１ａ，１７１ｂ，１７２ａ，１７２ｂ，１７３ａ，１７３ｂ，１７４の長さは、一方及び他方の両クランク機構１７０，１８０が互いに相似形状をとり得るように設定されており、一方の連結リンク１７２ｂには伸縮アーム１６２の基端側アーム部分１６２ｂが、第４リンク１７４には伸縮アーム１６１の先端側アーム部分１６１ｃが、それぞれ連結され、第２リンク１７２ａの他端側に第２の短リンクＨＩが一体結合され、関節リンク１６６を構成する第１リンク１７１ｂ及び第３リンク１７３ｂが一体結合されることにより、一方及び他方の両クランク機構１７０，１８０が相似形状にされている。これにより、第２リンク１７２ａ及び第１リンク１７１ｂのなす角度が変化するとき、両アーム部分１６１ｃ，１６２ｂ（一方及び他方のアーム）が互いに接近及び離隔するよう平行クランク機構を構成する他のアーム部分１６１ｂ，１６２ｃと共に同期・連動して回動する。

なお、上述の場合と同様に、一方及び他方の両クランク機構１７０，１８０はそれぞれ、少なくとも一辺と一つの頂角（対頂角）が等しい二つの三角形状をなす四節リンク機構となっており、一方の両クランク機構１７０で形成される連結部ＥＦＧＨ間の二つの三角形と他方の両クランク機構１８０で形成される連結部ＨＩＫＪ間の二つの三角形とが相似形状となる。また、第２リンク１７２ａの前記一部のリンク部分ＦＨ及び連結リンク１７２ｂは互いに同一の長さＬ２（図１中のＦＨ間、ＥＧ間の長さ）を有し、一対の第１リンク１７１ａ，１７１ｂは互いに同一の長さＬ１（図１中のＥＦ間、ＧＨ間の長さ）を有し、第３リンク１７３ａ，１７３ｂの長さＬ３（図中のＩＫ間、ＨＪ間の長さ）と第２リンク１７２ａの一部のリンク部分ＨＩ及び第４リンク１７４の各リンク長さＬ４との比（Ｌ３／Ｌ４）は、第２リンク１７２ａの一部リンク部分ＦＨと第１リンク１７１ａ，１７１ｂとの長さの比（Ｌ２／Ｌ１）と等しくなっている。

そして、第２リンク１７２ａ及び第１リンク１７１ｂのなす角度θが変化するとき、一方及び他方の伸縮アーム１６１，１６２の基端側及び先端側アーム部分１６１ｂ，１６２ｂ，１６１ｃ，１６２ｃが互いに図１に示す左端側の端部を互いに接近及び離隔する方向に連動して回動し、伸縮アーム１６１，１６２が図１に示す収縮状態及び図３に示す伸張状態をとり得るよう伸縮動作するようになっている。

上述のように構成された本実施形態のハンドリングロボットにおいては、アーム連動機構１６５が、各一対の等長リンクからなる所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１）を有する第１リンク１７１ａ，１７１ｂ及び第２リンク１７２ａ，１７２ｂ（リンク部分ＦＨ，ＥＧ）を、各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、これら第１リンク又は第２リンクの何れかである第２リンク１７２ｂを基端側アーム部分と一体に回動するようこのアーム部分１６２ｂに連結したクランク機構１７０（一方の四節機構）と、各一対の等長リンクからなる前記所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１＝Ｌ３／Ｌ４）を有する第３リンク１７３ａ，１７３ｂ及び第４リンクＨＩ，１７４を、各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、これら第３リンク又は第４リンクの何れかである第４リンク１７４を先端側アーム部分１６１ｃと一体に回動するようこのアーム部分１６１ｃに一体に連結したクランク機構１８０（他方の四節機構）と、を備えており、これら一方及び他方のリンク機構１７０，１８０の特定のリンク間挟角θが互いに一致するよう両アーム部分１６２ｂ，１６１ｃの回動中心付近で一方及び他方のリンク機構１７０，１８０の特定のリンク同士（第２リンク１７２ａ，１７２ｂ及び第４リンクＨＩ，１７４の片方同士であるリンク部分ＦＨ及びＨＩ、第１リンク１７１ａ，１７１ｂ及び第３リンク１７３ａ，１７３ｂの片方同士であるリンク部分ＧＨ及びＨＪ）をそれぞれ一体に結合し、その特定のリンク同士であるリンク部分ＧＨ及びＨＪからなる関節リンク１６６の軸線に対し同一側で、基端側及び先端側のアーム部分が互いに接近及び離隔する方向に連動して回動するようにしているので、逆回転伝達用の四節リンク機構である両クランク機構１７０，１８０の各一対のクランクの角速度は厳密には一致しないもののほぼ同等となり、一方のクランク機構１７０のクランク部分に対する他方のクランク機構１８０のクランク部分を同期して回動させることができる連動機構となる。したがって、半導体ウエハ等をハンドリングする真空チャンバー等の高清浄空間内に歯車やベルト、プーリ等を用いた伝動部分から塵埃が落下するといった不具合を解消しつつ、伸縮アーム１６１，１６２の基端側アーム部分１６１ｂ，１６２ｂと先端側アーム部分１６１ｃ，１６２ｃとをそれぞれ連動させることができる。

しかも、本実施形態においては、これらアーム部分を共に平行クランク機構とすることにより、駆動源から離れた位置で、アーム連動機構１６５によって関節部１６１ａ，１６２ａを連動させることができ、ロボットアームを片腕のみの簡素な構成とすることができる。さらに、アーム１６１，１６２の関節部に回動自在に取り付けられたリンク１６６（第５リンク）と、これを含むアーム１６１，１６２の基端側及び先端側の平行クランク機構（ＣＤＧＪ及びＧＪＭＬ）とを介して、リンク１６６とハンド１６３を旋回駆動リンク１６４に対して平行姿勢に保つようにしているので、ワークの把持姿勢を常時一定に保つことができ、安定した移送、ハンドリング作業ができる。

なお、伸縮アーム１６１，１６２の基端側アーム部分１６１ｂ，１６２ｂを回動支点Ｃ，Ｄでそれぞれ駆動する一対の同期駆動軸（駆動手段）を設けて、両基端側アーム部分１６１ｂ，１６２ｂを同期して同一方向に回動させるようにすることができるのは、勿論である。

また、本発明は上述したロボットに限定されるものではなく、アーム構造や手先の構成が異なる各種のハンドリングロボットに適用可能である。

さらに、アーム連動機構の構造は上述のものに限定されるものではなく、以下に述べる各参考例のハンドリングロボットのアーム連動機構のように、逆回転伝達用の両クランク機構を一方及び他方のアーム部分に対応して設け、これらを片側のクランク部分で重ね合わせ又は結合してそのクランク部分のリンク間挟角を同一にし、残りのクランク部分によりアームを駆動するようにして、一方及び他方のアーム部分を連動させるものを、本発明におけるアーム連動機構に採用することができる。

図４及び図５は本発明の特徴事項の一部を含むハンドリングロボットの第２例を示す図であり、上述のアーム連動機構と類似するアーム連動機構をハンドの姿勢保持に利用するものである。

両図において、左右の伸縮アーム２１１，２１２は、駆動軸３１によって駆動される基端側アーム部分２１１ｂと、駆動軸３２によって基端側アーム部分２１１ｂに対し逆方向に同期駆動される基端側アーム部分２１２ｂと、これらの先端側に回動可能に支持された先端側アーム部分２１１ｃ，２１２ｃとからなり、これら伸縮アーム２１１，２１２は互いに逆方向にくの字形に屈曲可能な屈曲アームとなっている。そして、これら屈曲アーム２１１，２１２の先端側アーム部分２１１ｃ，２１２ｃの先端部には、ハンド２１３が手首の中心となる連結点２１３ｂ，２１３ｃでそれぞれ回動自在に連結され、支持されている。

また、ハンド２１３に対する各先端側アーム部分２１１ｃ，２１２ｃの一対の回動中心Ｋ，Ｌ（連結点２１３ｂ，２１３ｃ）とハンド２１３との間には、両者の間に介在する複数のリンクからなる姿勢保持機構２２０が設けられており、この姿勢保持機構２２０によって一方及び他方の先端側アーム部分２１１ｃ，２１２ｃの回動（アームの伸縮動作）に対して図示するようなハンド２１３の所定の姿勢を保持するようになっている。

具体的には、姿勢保持機構２２０は、図５に示すように、各一対の等長リンクからなる所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１）を有する長さＬ１の第１リンク２２１ａ，２２１ｂ及び長さＬ２の第２リンク２２２ａ，２２２ｂを各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、第１リンク又は第２リンクの何れかである第２リンク２２２ａを先端側アーム部分２１１ｃ，２１２ｃの一対の回動中心Ｋ，Ｌの間のハンド２１３で構成した一方の四節機構２２５と、各一対の等長リンクからなる前記所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１＝Ｌ３／Ｌ４）を有する第３リンク２２３ａ，２２３ｂ（図５中のＭＰ間、ＬＱ間に渡る長さＬ３のリンク部分）及び第４リンク２２４ａ，２２４ｂ（図５中のＬＭ間、ＰＱ間に渡る長さＬ４のリンク部分）を各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、第３リンク又は第４リンクの何れかである第４リンク２２４ａを先端側アーム部分２１１ｃ，２１２ｃの一対の回動中心Ｋ，Ｌと同一直線上でハンド２１３に一体に連結した他方の四節機構２２６と、含んでいる。

そして、これら一方及び他方の四節機構２２５，２２６の特定のリンク間挟角（図５中の∠ＬＭＮ）が互いに一致するよう一方及び他方の四節機構２２５，２２６の特定のリンク同士を一体に連結している。図５においては、第２リンク２２２ａ及び第４リンク２２４ａをハンド２１３の一部として一体化するとともに、第１リンク２２１ｂ及び第３リンク２２３ａを一体に連結している。

このようにすれば、ハンド２１３に対する先端側アーム部分２１１ｃ，２１２ｃの一方の回動に対して他方を相対的に追従させるように、一方及び他方の四節機構２２５，２２６が作用し、アーム２１１，２１２の伸縮動作に対して、図示するようなハンド２１３の所定の姿勢を一定に保持することができる。

なお、上述の各例においては、「く」の字形に屈曲する伸縮アームのみを示したが、以下に説明するように、交互に作業を行う二つのハンドを持つロボットアーム等に適用することもできる。

図６は本発明の特徴事項の一部を含むハンドリングロボットの第３例を示す図であり、上述のアーム連動機構と同様な四節機構をハンドの姿勢保持に利用するものである。

同図において、一方の屈曲アーム２６１及び他方の屈曲アーム２６２は、同軸二軸の駆動軸２３１，２３２によって互いに逆方向に回動するよう同期駆動される一方及び他方の基端側アーム部分２６１ｂ，２６２ｂと、各基端側アーム部分２６１ｂ，２６２ｂの先端側に互いに逆方向に屈曲するようそれぞれ回動可能に支持された複数の先端側アーム部分２６１ｃ，２６２ｃと、を有している。また、アーム２６１，２６２の関節部２６１ａ，２６２ａは基端側アーム部分２６１ｂ，２６２ｂの先端に略Ｔ字状に一体結合されており、その一端Ｍ側に先端側アーム部分２６１ｃ，２６２ｃが、他端Ｌ側に別の先端側アーム部分２５８，２５９が、それぞれ回動可能に支持されている。また、これら複数対の先端側アーム部分２６１ｃ，２６２ｃ，２５８，２５９は、互いに先端部を離間させてひし形を形成するようになっており、これらにより互いに向きの異なる一対のハンド２５３Ａ，２５３Ｂが支持されている。

また、ハンド２５３Ａ，２５３Ｂには、上述例と同様なハンド姿勢保持機構２２０Ａ，２２０Ｂが装着されている。

本例においては、駆動軸２３１により片方のアーム２６１の基端側アーム部分２６１ｂを時計方向に回動させるとき、駆動軸２３２の基端側アーム部分２６１ｂを反時計方向に回動させて両アーム２６１，２６２を伸張させるが、このとき、もう一対の先端側アーム部分２５８，２５９は収縮方向に移動する。すなわち、本例は、交互に作業を行う二つのハンド２５３Ａ，２５３Ｂを持つロボットアームである。また、ハンド２５３Ａ，２５３Ｂのうち一方が駆動軸２３１，２３２から離隔し、他方が駆動軸２３１，２３２に接近した状態で、両駆動軸２３１，２３２を同一方向に同期して回動させると、アーム２６１，２６２がその回動方向に旋回することになる。したがって、ワークの受け渡し作業を迅速に行うことができる。

図７は本発明の特徴事項の一部を含むハンドリングロボットの第４例を示す図である。

本例においては、一方の屈曲アーム２８１及び他方の屈曲アーム２８２は、同軸二軸の駆動軸２３１，２３２によって互いに逆方向に回動するよう同期駆動される。また、一方及び他方のアーム２８１，２８２の基端側アーム部分２８１ｂ，２８２ｂは、駆動軸２３１，２３２を長手方向中間点としてその両側に延びた形状となっており、基端側アーム部分２８１ｂ，２８２ｂの一端側に図中上側の先端側アーム部分２８１ｃ，２８２ｃ及びハンド２５３Ａが支持され、基端側アーム部分２８１ｂ，２８２ｂの他端側に図中下側の先端側アーム部分２９１，２９２及びハンド２５３Ｂが支持されている。この場合、基端側アーム部分２８１ｂ，２８２ｂ同士、先端側アーム部分２８１ｃ，２８２ｃ同士、ハンド２５３Ａ，２５３Ｂ同士は、それぞれ駆動軸２３１，２３２の軸方向にずれて配置されており、アーム全体としては多層構造となっている。

また、ハンド２５３Ａ，２５３Ｂには、上述例と同様なハンド姿勢保持機構２２０Ａ，２２０Ｂが装着されている。

本例においては、基端側アーム部分２８１ｂ，２８２ｂは、例えば図中の中心線の上側と下側に振れるよう往復駆動され、図示方向（平面図）に見たハンド２５３Ａ，２５３Ｂの位置が交互に入れ替わるようになっている。したがって、上述例のような旋回動作をすることなく、ワークの受け渡し作業を迅速に行うことができる。

図８及び図９は本発明の特徴事項の一部を含むハンドリングロボットの第５例を示す図である。

本例においては、一方の屈曲アーム３１１及び他方の屈曲アーム３１２は、同軸二軸の駆動軸２３１，２３２によって互いに逆方向に回動するよう同期駆動される一方及び他方の基端側アーム部分３１１ｂ，３１２ｂと、各基端側アーム部分３１１ｂ，３１２ｂの先端側に互いに逆方向に屈曲するようそれぞれ回動可能に支持された複数の先端側アーム部分３１１ｃ，３１２ｃとを有している。

図８及び図９に示すように、各アーム３１１，３１２の関節部は、基端側アーム部分３１１ｂ，３１２ｂの先端部に回動可能に結合されて略Ｔ字状の先端部を形成する関節リンク３１５となっており、その一端Ｊ側に先端側アーム部分３１１ｃ，３１２ｃが、他端Ｋ側（Ｄ側）に別の一対の先端側アーム部分３１３，３１４が、それぞれ回動可能に支持されている。また、屈曲アーム３１１，３１２の各関節部には、アーム連動機構３２０Ａ，３２０Ｂが装着されている。

これらアーム連動機構３２０Ａ，３２０Ｂは、それぞれ、各一対の等長リンクからなる所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１）を有する第１リンク３２１ａ，３２１ｂ（図９中のＢＪ間、ＤＥ間に渡る長さＬ１のリンク部分）及び第２リンク３２２ａ，３２２ｂ（図９中のＢＥ間、ＤＪ間に渡る長さＬ２のリンク部分）を各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、第１リンク又は第２リンクの何れかである第２リンク３２２ａを関節リンク３１５に一体連結した一方の四節機構３２５と、各一対の等長リンクからなる前記所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１＝Ｌ３／Ｌ４）を有する第３リンク３２３ａ，３２３ｂ（図９中のＧＫ間、ＤＦ間に渡る長さＬ３のリンク部分）及び第４リンク３２４ａ，３２４ｂ（図９中のＤＫ間、ＦＧ間に渡る長さＬ４のリンク部分）を各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、第３リンク又は第４リンクの何れかである第４リンク３２４ａを関節リンク３１５に一体連結した他方の四節機構３２６と、含んでいる。そして、これら一方及び他方の四節機構３２５，３２６の特定のリンク間挟角（図９中の∠ＪＤＥ）が互いに一致するよう一方及び他方の四節機構３２５，３２６の特定のリンク同士が一体に連結されている。すなわち、上述のように第２リンク３２２ａ及び第４リンク３２４ａを関節リンク３１５の一部とすることに加え、第１リンク３２１ｂ及び第３リンク３２３ｂを一体に連結し、関節リンク３１５の両側で先端側アーム部分３１１ｃ，３１２ｃと別の一対の先端側アーム部分３１３，３１４とが互いに逆方向に同期して回動するようになっている。

本例においては、基端側アーム部分３１１ｂ，３１２ｂが図示位置（一直線に並んだ状態）から互いに交差するよう片側、例えば図８中の下側に回動するときには、先端側アーム部分３１１ｃ，３１２ｃと先端側アーム部分３１３，３１４が互いに離隔し、ハンド３５３Ａ，３５３Ｂのうち一方、例えばハンド３５３Ａが駆動軸２３１，２３２の近傍に位置した状態で、他方、例えばハンド３５３Ｂが駆動軸２３１，２３２から迅速に離隔する。また、基端側アーム部分３１１ｂ，３１２ｂが所定交差角をなす位置から図示位置に向かって復帰、例えば図中の上側に回動するときには、先端側アーム部分３１１ｃ，３１２ｃと先端側アーム部分３１３，３１４が互いに接近し、ハンド３５３Ａ，３５３Ｂのうち片方が駆動軸２３１，２３２の近傍に位置した状態で、他方が駆動軸２３１，２３２から迅速に復帰する。

基端側アーム部分３１１ｂ，３１２ｂが図示位置を通過し、さらに同方向に回動すると、今度は、先端側アーム部分３１１ｃ，３１２ｃと先端側アーム部分３１３，３１４が互いに離隔するとともに、ハンド３５３Ａ，３５３Ｂのうち他方、例えばハンド３５３Ｂが駆動軸２３１，２３２の近傍に位置した状態で、一方、例えばハンド３５３Ａが駆動軸２３１，２３２から迅速に離隔する。

したがって、ハンド３５３Ａ，３５３Ｂを比較的大きなストロークで、迅速に交互に移動させることができるハンドリングロボットが実現できる。

図１０及び図１１は本発明の特徴事項の一部を含むハンドリングロボットの第６例を示す図である。なお、本例は、図８に示した第５例と類似するハンド及びアーム配置を採用しているので、これと同一の構成については図８及び図９と同一の符号を付して説明を省略し、相違する点について説明する。

本例は、第５例とはアームの関節構造が異なり、一方及び他方の屈曲アーム３１１，３１２の関節部には、アーム連動機構３４０Ａ，３４０Ｂがそれぞれ設けられている。

各アーム連動機構３４０Ａ，３４０Ｂは、図１１に示すように、各一対の等長リンクからなる所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１）を有する第１リンク３４１ａ，３４１ｂ（図１１中のＥＦ間、ＧＨ間に渡る長さＬ１のリンク部分）及び第２リンク３４２ａ，３４２ｂ（図１１中のＥＧ間、ＦＨ間に渡る長さＬ２のリンク部分）を各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、第１リンク又は第２リンクの何れかである第１リンク３４１ｂを関節リンク３１５に一体連結した一方の四節機構３４５と、各一対の等長リンクからなる前記所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１＝Ｌ３／Ｌ４）を有する第３リンク３４３ａ，３４３ｂ及び第４リンク３４４ａ，３４４ｂ（図１１中のＨＩ間、ＪＫ間に渡るリンク部分）を各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、第３リンク又は第４リンクの何れかである第３リンク３４３ｂを関節リンク３１５に一体連結した他方の四節機構３４６と、含んでいる。

そして、これら一方及び他方の四節機構３４５，３４６の特定のリンク間挟角（図１１中の∠ＧＨＦ、∠ＩＨＪ）が互いに一致するよう一方及び他方の四節機構３４５，３４６の特定のリンク同士が一体に連結されている。すなわち、上述のように第１リンク３４１ｂ及び第３リンク３４３ｂを関節リンク３１５の一部とすることに加え、第２リンク３４２ａ及び第４リンク３４４ａを一体に連結し、関節リンク３１５の両側で先端側アーム部分３１１ｃ，３１２ｃと別の一対の先端側アーム部分３１３，３１４とが互いに逆方向に同期して回動するようになっている。

本例においても、第５例と同様な作用効果を期待することができる。

なお、上述した四節機構３４５，３４６のようなアーム連動機構は、ひじ関節や基端部のみならず、ハンドの姿勢保持にも利用できる。

図１２及び図１３は、本発明の特徴事項の一部を含むハンドリングロボットの第７例を示す図である。

両図において、左右の伸縮アーム３５１，３５２は、駆動軸３２によって駆動される基端側アーム部分３５１ｂと、駆動軸３１によって基端側アーム部分３５１ｂに対し逆方向に同期駆動される基端側アーム部分３５２ｂと、これらの先端側に回動可能に支持された先端側アーム部分３５１ｃ，３５２ｃとからなり、これら伸縮アーム３５１，３５２は互いに逆方向にくの字形に屈曲可能な屈曲アームとなっている。そして、これら屈曲アーム３５１，３５２の先端側アーム部分３５１ｃ，３５２ｃの先端部には、ハンド３５３が手首の中心となる連結点３５３ｂ，３５３ｃでそれぞれ回動自在に連結され、支持されている。

また、ハンド３５３に対する各先端側アーム部分３５１ｃ，３５２ｃの一対の回動中心Ｊ，Ｇ（連結点３５３ｂ，３５３ｃ）とハンド３５３との間には、両者の間に介在する複数のリンクからなる姿勢保持機構３４０が設けられており、この姿勢保持機構３４０によって一方及び他方の先端側アーム部分３５１ｃ，３５２ｃの回動（アームの伸縮動作）に対して図示するようなハンド３５３の所定の姿勢を保持するようになっている。

具体的には、姿勢保持機構３４０は、図１３に示すように、一対の回動中心Ｊ，Ｇ（連結点３５３ｂ，３５３ｃ）の近傍に、各一対の等長リンクからなる所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１）を有する第１リンク３４１ａ，３４１ｂ（図１３中のＥＦ間、ＨＧ間に渡る長さＬ１のリンク部分）及び第２リンク３４２ａ，３４２ｂ（図１３中のＦＨ間、ＥＧ間に渡る長さＬ２のリンク部分）を各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、第１リンク又は第２リンクの何れかである片方の第１リンク３４１ｂを一対の連結点３５３ｂ，３５３ｃ間のハンド３５３のうち一方側の部分で構成してこれに一体的に連結し、片方の第２のリンク３４２ｂをアーム３５２の先端側アーム部分３５２ｃに一体結合した一方の四節機構３４５を含んでおり、更に、各一対の等長リンクからなる前記所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１＝Ｌ３/Ｌ４）を有する第３リンク３４３ａ，３４３ｂ（図１３中のＩＫ間、ＨＪ間に渡る長さＬ３のリンク部分）及び第４リンク３４４ａ，３４４ｂ（図１３中のＨＩ間、ＪＫ間に渡る長さＬ４のリンク部分）を各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、第３リンク又は第４リンクの何れかである片方の第３リンク３４３ｂを一対の連結点３５３ｂ，３５３ｃ間のハンド３５３のうち他方側の部分で構成してこれに一体的に連結し、片方の第４リンク３４４ｂをアーム３５１の先端側アーム部分３５１ｃに一体連結した他方の四節機構３４６、を含んで構成されている。

そして、これら一方及び他方の四節機構３４５，３４６の特定のリンク間挟角（図１３中の∠ＦＨＧ、∠ＩＨＪ）が互いに一致するよう一方及び他方の四節機構３４５，３４６の特定のリンク、例えば第２リンク３４２ａ及び第４リンク３４４ａが一対の回動中心Ｊ，Ｇの間で一体に連結され、ハンド３５３に回動可能に支持されている。

このようにすれば、ハンド３５３に対する先端側アーム部分３５１ｃ，３５２ｃの一方の回動に他方を連動させ追従させるように、一方及び他方の四節機構３４５，３４６が作用し、アーム３５１，３５２の伸縮動作に対して、図示するようなハンド３５３の所定の姿勢を一定に保持することができる。

図１４は本発明の特徴事項の一部を含むハンドリングロボットの第８例を示す図である。なお、本例は、第７例における先端側アーム部分に平行クランクを構成するよう、複数のリンクを併設したものである。

すなわち、本例のハンドリングロボットは、図１４に示すように、互いに逆方向にくの字形に屈曲可能な一方の屈曲アーム３５１及び他方の屈曲アーム３５２と、両屈曲アーム３５１，３５２の先端側アーム部分３５１ｃ，３５２ｃに回動自在に連結されたハンド３５３とを備えており、屈曲アーム３５１，３５２は、同軸二軸の駆動軸３１，３２で互いに逆方向に駆動される基端側アーム部分３５１ｂ、３５２ｂと、これら基端側アーム部分３５１ｂ，３５２ｂの先端側に回動可能に支持された先端側アーム部分３５１ｃ，３５２ｃと、これらの関節部３５１ａ，３５２ａからなる。

また、ハンド３５３と一方及び他方の屈曲アーム３５１，３５２との間には、複数のリンクからなり、一方及び他方のアーム３５１，３５２の回動に対してハンド３５３の姿勢を一定に保持する姿勢保持機構３５０が介在している。

この姿勢保持機構３５０は、一方及び他方の屈曲アーム３５１，３５２の関節部３５１ａ，３５２ａでそれぞれ基端側アーム部分３５１ｂ，３５２ｂ及び先端側アーム部分３５１ｃ，３５２ｃと共に図中で左右対称な一対の平行クランク機構を構成する一方及び他方の各２本のアーム側併設リンク３６１，３６３及び３６２，３６４と、上述した第７例の姿勢保持機構３４０と同様なアーム連動機構３４０とで構成されている。アーム連動機構３４０は、詳細を図示しないが、図１１におけるアーム３１３，３１１ｃを併設リンク３６１，３６２とし、関節リンク３１５を基端側アーム部分から離れた関節リンク３６５（図１４参照）とすることで、図１３におけるアーム回動支点Ｇ，Ｊにそれぞれ併設リンク３６３，３６４を連結したような構造にしている。すなわち、各一対の等長リンクからなる所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１）を有する第１リンク３４１ａ，３４１ｂ（図１３中のＥＦ間、ＨＧ間に渡る長さＬ１のリンク部分）及び第２リンク３４２ａ，３４２ｂ（図１３中のＦＨ間、ＥＧ間に渡る長さＬ２のリンク部分）を、各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、これら第１リンク又は第２リンクの何れかである第２リンク３４２ｂを一方の併設リンク３６２と一体に連結した一方の四節機構３４５と、各一対の等長リンクからなる前記所定の長さ比（Ｌ２／Ｌ１＝Ｌ３／Ｌ４）を有する第３リンク３４３ａ，３４３ｂ（図１３中のＩＫ間、ＨＪ間に渡る長さＬ３のリンク部分）及び第４リンク３４４ａ，３４４ｂ（図１３中のＨＩ間、ＪＫ間に渡る長さＬ４のリンク部分）を、各リンクの両端で他のリンクが逆回転するよう連結し、該第３リンク又は第４リンクの何れかである第４リンク３４４ｂを他方の併設リンク３６１と一体に連結した他方の四節機構３４６と、を含んでいる。そして、これら一方及び他方の四節機構３４５，３４６の特定のリンク間挟角が互いに一致するようハンド３５３付近で一方及び他方の四節機構３４５，３４６の特定のリンク３４２ａ，３４４ａ同士を一体に連結して、一方の併設リンク３６１，３６３と他方の併設リンク３６２，３６４の間でハンド３５３側のリンク３６５を形成し、ハンド３５３を同一姿勢に支持する構成となっている。

本例においては、第７例と同様な作用効果を期待することができる。

図１５は本発明の特徴事項の一部を含むハンドリングロボットの第９例を示す図である。

本例は、第８例のハンドリングロボットと類似するものであるが、図１５に示すように、屈曲アームの構造と併設リンクの配置が上述例とは相違する。

すなわち、本例においては、互いに逆方向にくの字形に屈曲可能な一方の屈曲アーム３７１及び他方の屈曲アーム３７２が、それらの先端側アーム部分３７１ｃ，３７２ｃに回動自在に連結されたハンド３５３を支持している。また、屈曲アーム３７１，３７２は、同軸二軸の駆動軸３１，３２で互いに逆方向に駆動される基端側アーム部分３７１ｂ，３７２ｂと、これら基端側アーム部分３７１ｂ，３７２ｂの先端側に回動可能に支持された先端側アーム部分３７２ｃ，３７２ｃとからなる。

また、ハンド３５３と、一方及び他方の屈曲アーム３７１，３７２の基端側アーム部分３７１ｂ，３７２ｂとの間には、姿勢保持機構３５０が介在しており、この姿勢保持機構３５０は、アーム３７１，３７２の先端側アーム部分３７１ｃ，３７２ｃの回動支点３７１ａ，３７２ａより基端側に突出した突出端部３７１ｄ，３７２ｄと、アーム３７１，３７２の基端側アーム部分３７１ｂ，３７２ｂの先端から所定距離を隔てた位置に回動自在に支持された併設リンク３８１，３８２と、これら併設リンク３８１，３８２の基端側の突出部と先端側アーム部分３７１ｃ，３７２ｃの突出端部３７１ｄ，３７２ｄとの間に介在する併設リンク３８３，３８４と、併設リンク３８１，３８２の先端部の間に設けられた第８例と同様なアーム連動機構３４０と、を有している。

本例においては、アーム３７１，３７２の先端側アーム部分３７１ｃ，３７２ｃの姿勢が併設リンク３８１，３８２及び３８３，３８４を介して互いに図中の中心線に対し線対称に拘束されることになり、それによって、ハンド３５３の姿勢が一定の姿勢に保持される。なお、駆動軸３１，３２の中心、ハンド３５３の支点部３５３ｂ，３５３ｃ及び関節部３７１ａ，３７２ａをつないだ略ひし形の五角形と、リンク３６５，３８１，３８２を含む略ひし形の五角形とが図中の点ＯＸＹを共有する相似形状となる。

このようにしても、上述例と同様な作用効果が得られる。

本発明の一実施形態に係る第１例のハンドリングロボットの概略構成図である。 一実施形態のハンドリングロボットにおけるアーム連動機構の模式図である。 一実施形態のハンドリングロボットのアーム伸張動作の説明図である。 本発明の特徴事項の一部を含む参考例としての第２例のハンドリングロボットの概略構成図である。 図４のハンドリングロボットにおけるハンド姿勢保持機構の模式図である。 本発明の特徴事項の一部を含む参考例としての第３例のハンドリングロボットの概略構成図で、ダブルハンド型ロボットアームを例示している。 本発明の特徴事項の一部を含む参考例としての第４例のハンドリングロボットの概略構成図で、ダブルハンド型ロボットアームを例示している。 本発明の特徴事項の一部を含む参考例としての第５例のハンドリングロボットの概略構成図で、ダブルハンド型ロボットアームを例示している。 図８のハンドリングロボットにおける関節部のアーム連動機構の模式図である。 本発明の特徴事項の一部を含む参考例としての第６例のハンドリングロボットの概略構成図で、ダブルハンド型ロボットアームを例示している。 図１０のハンドリングロボットにおける関節部のアーム連動機構の模式図である。 本発明の特徴事項の一部を含む参考例としての第７例のハンドリングロボットの概略構成図である。 図１２のハンドリングロボットにおけるハンド姿勢保持機構の模式図である。 本発明の特徴事項の一部を含む参考例としての第８例のハンドリングロボットの概略構成図である。 本発明の特徴事項の一部を含む参考例としての第９例のハンドリングロボットの概略構成図である。

符号の説明

１６０ ハンドリングロボット（ロボットアーム）
１６１、１６２ 伸縮アーム（屈曲アーム）
１６１ａ、１６２ａ 関節部
１６１ｂ、１６２ｂ 基端側アーム部分（一端側アーム部分）
１６１ｃ、１６２ｃ 先端側アーム部分（他端側アーム部分）
１６３ ハンド（他端側連結リンク）
１６３ａ 凹部
１６４ 旋回駆動リンク（一端側連結リンク）
１６５ アーム連動機構（連動機構）
１６６ 関節リンク
１６８、１６９ 伸縮駆動リンク
１７０ 一方の両クランク機構
１７１ａ 第１リンク（第１の短リンクＥＦ）
１７１ｂ 第１リンク、リンク部分（第１の短リンクＧＨ）
１７２ａ 第２リンク（第１の長リンクＦＨ、特定のリンク）
１７２ｂ 第２リンク（第１の長リンクＥＧ、連結リンク）
１７３ａ 第３リンク（第２の長リンクＩＫ）
１７３ｂ 第３リンク（第２の長リンクＨＪ）
１７４ 第４リンク（第２の短リンクＪＫ）
１８０ 他方の両クランク機構
ＨＩ 第４リンク、リンク部分（第２の短リンクＨＩ、特定のリンク）

Claims (2)

1. それぞれ関節部で屈曲可能で一端側アーム部分および他端側アーム部分を有し、前記一端側アーム部分同士および前記他端側アーム部分同士がそれぞれ平行である一対の屈曲アームと、前記屈曲アームの関節部同士を連結する関節リンクと、前記屈曲アームの一端側アーム部分同士を回動可能に連結する一端側連結リンクと、前記屈曲アームの他端側アーム部分同士を回動可能に連結する他端側連結リンクと、前記関節リンクに対し、前記一端側アーム部分と前記他端側アーム部分とを互いに同期して回動させる連動機構と、を備えた平行リンク型のハンドリングロボットにおいて、
   前記連動機構は、
   各一対の等長リンクからなる所定の長さ比を有する第１の短リンク及び第１の長リンクが該第１の長リンクを互いに交差させた状態で連結され、前記第１の短リンクの一方が前記関節リンクに一体に結合された一方の両クランク機構と、
   各一対の等長リンクからなる前記所定の長さ比を有する第２の短リンク及び第２の長リンクが該第２の長リンクを互いに交差させた状態で連結され、前記第２の長リンクの一方が前記関節リンクに一体に結合された他方の両クランク機構と、を含み、
   前記第１の長リンクの一方と前記第２の短リンクの一方とが、一体に結合され、
   前記第１の長リンクの他方が前記屈曲アームの一端側アーム部分のうち何れか一方に一体に結合されるとともに、前記第２の短リンクの他方が前記屈曲アームの他端側アーム部分のうち何れか一方に一体に結合されており、
   前記一対の屈曲アームの前記一端側アーム部分と前記他端側アーム部分とが、それぞれ前記関節リンクの軸線に対し同一側に配置されていることを特徴とするハンドリングロボット。
2. 前記第１の短リンクの一方と前記第１の長リンクの一方とのなす角度が、前記第２の長リンクの一方と前記第２の短リンクの一方とのなす角度に等しいことを特徴とする請求項１に記載のハンドリングロボット。

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