JP5263945B2 - ダブルアーム型ロボット - Google Patents

Description

本発明は、２個の多関節アームを備えたダブルアーム型ロボットに関する。

従来、多関節アームを複数有する種々のダブルアーム型ロボットが開発されている（例えば、特許文献１〜３参照）。そのようなダブルアーム型ロボットでは、搬送物が載置されるハンド部を有する多関節アームは、一般に一方向に伸縮する。その多関節アームの伸縮方向の変更は、多関節アームを支持する支持部材を上下に移動させる機構の台座を旋回させることによって行われる。
特開２００５−１５０５７５号公報 特開２００６−１９８７６８号公報 特開２００８−１５５３６１号公報

しかしながら、ハンド部によって搬送する搬送物の大きさが大きくなるにしたがって、多関節アーム自体も大型化することになり、その結果、台座で支えなければならない重量も大幅に増えることになる。したがって、その台座を旋回させるための機構は大がかりなものとなり、多くのスペースを有することになる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、省スペースで簡易な構成のダブルアーム型ロボットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によるダブルアーム型ロボットは、搬送物が載置されるハンド部と、それぞれが関節部によって回動可能に連結された２以上のアームとを有し、前記ハンド部が前記２以上のアームの一端に関節部によって回動可能に連結されている、第１及び第２の多関節アームと、前記第１及び第２の多関節アームの前記ハンド部と反対側の一端が、基端の関節部によってそれぞれ回動可能に連結されるアーム支持部と、前記アーム支持部の前記第１及び第２の多関節アームと反対側の一端を鉛直方向に移動可能に保持しており、基台に固定される基柱と、前記第１の多関節アームを前記基端の関節部において回動させる第１のアーム駆動部と、前記第２の多関節アームを前記基端の関節部において回動させる第２のアーム駆動部と、前記第１の多関節アームにおける前記基端の関節部でない２以上の関節部において前記アーム及び前記ハンド部を回動させる第１の関節回動部と、前記第２の多関節アームにおける前記基端の関節部でない２以上の関節部において前記アーム及び前記ハンド部を回動させる第２の関節回動部と、を備えたものである。
このような構成により、基柱を旋回させる構成が不要となるため、省スペースで簡易な構成のダブルアーム型ロボットを実現することができる。

また、本発明によるダブルアーム型ロボットでは、前記第１のアーム駆動部及び前記第２のアーム駆動部は、それぞれ独立して前記第１の多関節アーム、前記第２の多関節アームを回動させ、前記第１の関節回動部及び前記第２の関節回動部は、それぞれ独立して前記第１の多関節アームの前記アーム及び前記ハンド部、前記第２の多関節アームの前記アーム及び前記ハンド部を回動させてもよい。

このような構成により、第１の多関節アームと第２の多関節アームで独立した処理を行うことができるようになる。例えば、両多関節アームは、異なるストッカに対する搬送物の出し入れの処理を行うことができるようになる。

また、本発明によるダブルアーム型ロボットでは、前記第１及び第２の多関節アームはそれぞれ、前記基端の関節部によって前記アーム支持部と連結される第１アームと、前記第１アームの前記基端の関節部と反対側の一端に関節部によって回動可能に連結される第２アームとを備え、前記第２アームの前記第１アームと反対側の一端は、前記ハンド部と連結されてもよい。

このような構成により、第１及び第２の多関節アームのそれぞれを、２個のアームによって構成することができる。その結果、各多関節アームの構成を簡易なものとすることができる。

また、本発明によるダブルアーム型ロボットでは、前記第１の多関節アームの前記第１アーム及び前記第２アームを伸ばしきった伸長状態と、前記第１の多関節アームの前記第１アーム及び前記第２アームを折り畳み、前記ハンド部を引き込んだ縮み状態との間で前記第１の多関節アームを伸縮させる伸縮動作の際に、前記第１の多関節アームが伸縮動作を行うように前記第１のアーム駆動部及び前記第１の関節回動部を制御し、前記第１の多関節アームの伸縮動作の方向を回転させる回転動作の際に、前記第１のアーム駆動部が前記第１の多関節アームを回動させるように制御する第１の制御部と、前記第２の多関節アームの前記第１アーム及び前記第２アームを伸ばしきった伸長状態と、前記第２の多関節アームの前記第１アーム及び前記第２アームを折り畳み、前記ハンド部を引き込んだ縮み状態との間で前記第２の多関節アームを伸縮させる伸縮動作の際に、前記第２の多関節アームが伸縮動作を行うように前記第２のアーム駆動部及び前記第２の関節回動部を制御し、前記第２の多関節アームの伸縮動作の方向を回転させる回転動作の際に、前記第２のアーム駆動部が前記第２の多関節アームを回動させるように制御する第２の制御部と、をさらに備えてもよい。

このような構成により、第１及び第２の制御部による制御によって、第１及び第２の多関節アームが伸縮動作と回転動作とを行うことができるようになる。したがって、基柱を旋回させなくても、回転動作を行うことによって、伸縮方向を変更することができるようになる。

また、本発明によるダブルアーム型ロボットでは、前記第１及び第２の関節回動部はそれぞれ、前記第２アームを前記第１アームに対して回動させる駆動手段と、前記第１アームに対する前記第２アームの回動を伝達することにより、当該回動に応じて前記ハンド部を前記第２アームに対して回動させる回動伝達手段と、を備えてもよい。
このような構成により、ひとつの駆動手段によって、第２アームとハンド部との回動を行うことができるようになる。

また、本発明によるダブルアーム型ロボットでは、前記第１及び第２の多関節アームは、互いに干渉することなく前記アーム支持部に連結されていてもよい。
このような構成により、一方の多関節アームの位置に関係なく、他方の多関節アームを動作させることができるようになる。

また、本発明によるダブルアーム型ロボットでは、前記第１及び第２の多関節アームのそれぞれの基端の関節部の回転中心軸は、同一直線上に存在してもよい。

このような構成により、例えば、同一のストッカに対する搬送物の出し入れの処理を行う際に、同一の伸縮方向によって伸縮処理を行うことができるようになり、第１及び第２の多関節アームの動作スペースを小さくすることができる。

また、本発明によるダブルアーム型ロボットでは、前記基台をさらに備えてもよい。

本発明によるダブルアーム型ロボットによれば、多関節アームを支える台座を旋回させなくても、多関節アームを多くの方向で伸縮させることができる。その結果、簡易な構成であり、省スペースであるダブルアーム型ロボットを実現することができる。

以下、本発明によるダブルアーム型ロボットについて、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素は同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１によるダブルアーム型ロボットについて、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態によるダブルアーム型ロボットの外観を示す概略斜視図である。図１において、本実施の形態によるダブルアーム型ロボット１は、第１の多関節アーム１１と、第２の多関節アーム１２と、アーム支持部１３と、基柱１４と、基台１５とを備える。

第１の多関節アーム１１は、第１アーム２１と、第２アーム２２と、ハンド部２３とを備える。第１アーム２１は、関節部２４によってアーム支持部１３と連結される。以下、関節部２４を、基端の関節部２４と呼ぶこともある。第２アーム２２は、第１アーム２１の基端の関節部２４と反対側の一端に、関節部２５によって回動可能に連結される。第２アーム２２の第１アーム２１と反対側の一端は、関節部２６によってハンド部２３と回動可能に連結される。ハンド部２３には、搬送物（ワーク）２が載置される。搬送物２は、例えば、ガラス基板や、半導体基板などの薄板状のものであってもよい。ハンド部２３は、搬送時に搬送物２がずれたり落ちたりしないように固定することができるチャッキング機構を有してもよく、あるいは、有さなくてもよい。関節部２４，２５，２６の回転軸は、平行であることが好適である。本実施の形態では、関節部２４，２５，２６の回転軸が鉛直方向であるとする。

第２の多関節アーム１２も、第１の多関節アーム１１と同様なものである。より詳細には、第１アーム３１，第２アーム３２，ハンド部３３がそれぞれ、第１アーム２１，第２アーム２２，ハンド部２３に対応し、関節部３４，３５，３６がそれぞれ、関節部２４，２５，２６に対応する。第１及び第２の多関節アーム１１，１２のそれぞれの基端の関節部２４，３４の回転中心軸は、同一直線上に存在する。第１及び第２の多関節アーム１１，１２において、それぞれ対応するアームやハンド部は、大きさが同じであることが好適であるが、そうでなくてもよい。

第１及び第２の多関節アーム１１，１２のハンド部２３，３３と反対側の一端は、基端の関節部２４，３４によってそれぞれ回動可能にアーム支持部１３に連結される。また、第１及び第２の多関節アーム１１，１２は、互いに干渉することなくアーム支持部１３に連結されているものとする。すなわち、第１及び第２の多関節アーム１１，１２のそれぞれが自由に伸縮や回転等の動作を行ったとしても、両者の一部が接触することがないものとする。本実施の形態では、図１で示されるように、アーム支持部１３の上面側に第１の多関節アーム１１が設けられており、アーム支持部１３の下面側に第２の多関節アーム１２が設けられている。また、第１の多関節アーム１１は、その一部がアーム支持部１３の上面よりも下側にならないように、第１アーム２１の上側に第２アーム２２が連結されており、第２アーム２２の上側にハンド部２３が連結されている。また、第２の多関節アーム１２は、その一部がアーム支持部１３の下面よりも上側にならないように、第１アーム３１の下側に第２アーム３２が連結されており、第２アーム３２の下側にハンド部３３が連結されている。なお、本実施の形態では、このような構成によって第１及び第２の多関節アーム１１，１２が干渉しないようにされているが、他の構成によって両者が干渉しないようにされてもよい。例えば、図１と同様の構成において、第１及び第２の多関節アーム１１，１２の両方がアーム支持部１３の上面側、あるいは下面側に設けられていてもよい。ただし、第１の多関節アーム１１が第２の多関節アーム１２の上側に位置し、第１アーム２１と第１アーム３１とは、回動しても接触しないものとする。

また、アーム支持部１３は、第１アーム２１，３１が基端の関節部２４，３４の回転軸を中心として、３６０度回転することができるようになっていることが好適である。すなわち、アーム支持部１３は、第１アーム２１，３１以上の水平方向の長さを有しており、さらに、第１アーム２１が連結されているアーム支持部１３の上面側には、第１アーム２１の回転の妨げとなる突起等が存在しないことが好適である。同様に、第１アーム３１が連結されているアーム支持部１３の下面側には、第１アーム３１の回転の妨げとなる突起等が存在しないことが好適である。

基柱１４は、アーム支持部１３の第１及び第２の多関節アーム１１，１２と反対側の一端を鉛直方向に移動可能に保持している。そのアーム支持部１３の上下移動機構については後述する。基柱１４は、基台１５に固定される。基台１５は、例えば、工場やクリーンルームの床に配置される台であってもよく、あるいは、工場やクリーンルームの床そのものであってもよい。なお、上記特許文献１〜３では、基柱が基台に対して旋回可能であったが、本実施の形態によるダブルアーム型ロボット１では、基柱１４は基台１５に固定されているため、旋回することはできない。なお、基台１５が工場等の床に配置される台である場合には、その基台１５が工場等の床に対して動く可動構造にしてもよい。その場合であっても、基台１５を動かすのは、例えば、ロボットの設置の際や、工場等のレイアウトの変更の際であって、第１及び第２の多関節アーム１１，１２による運搬物２，３の搬送を行っている際には基台１５は動かないものとする。

図２は、本実施の形態によるダブルアーム型ロボット１の電気的な制御について説明するための図である。図２において、本実施の形態によるダブルアーム型ロボット１は、第１の制御部１０１と、第２の制御部１０２と、上下制御部１０３と、第１のアーム駆動部１１１と、第１の関節回動部１１２と、第２のアーム駆動部１２１と、第２の関節回動部１２２と、上下駆動部１３１とを備える。

第１のアーム駆動部１１１は、第１の多関節アーム１１を駆動する。すなわち、第１のアーム駆動部１１１は、第１の多関節アーム１１を基端の関節部２４において回動させる。この第１のアーム駆動部１１１による第１の多関節アーム１１の回動が行われることにより、例えば、第１の多関節アーム１１の全体が基端の関節部２４の回転軸を中心として回動することになる。

第１の関節回動部１１２は、第１の多関節アーム１１における基端の関節部２４でない２以上の関節部、すなわち、関節部２５，２６において、第２アーム２２及びハンド部２３を回動させる。この第１の関節回動部１１２による第２アーム２２及びハンド部２３の回動と、前述の第１のアーム駆動部１１１による第１アーム２１の回動とが連携することにより、第１の多関節アーム１１は、搬送物２を直線的に搬送することができる。この動作については後述する。

本実施の形態では、第１の関節回動部１１２が、駆動手段１１３と、回動伝達手段１１４とを備えているものとする。駆動手段１１３は、第２アーム２２を第１アーム２１に対して回動させる。回動伝達手段１１４は、第１アーム２１に対する第２アーム２２の回動を伝達することにより、その回動に応じてハンド部２３を第２アーム２２に対して回動させる。回動伝達手段１１４として、例えば、ベルトとベルト車を用いてもよく、あるいは、複数のギアを用いてもよい。

第１の制御部１０１は、第１の多関節アーム１１の第１アーム２１及び第２アーム２２を伸ばしきった伸長状態と、第１の多関節アーム１１の第１アーム２１及び第２アーム２２を折り畳み、ハンド部２３を引き込んだ縮み状態との間で第１の多関節アーム１１を伸縮させる伸縮動作の際に、第１の多関節アーム１１が伸縮動作を行うように第１のアーム駆動部１１１及び第１の関節回動部１１２を制御する。本実施の形態では、第１の関節回動部１１２の制御は、駆動手段１１３を制御することによって行われる。また、第１の制御部１０１は、第１の多関節アーム１１の伸縮動作の方向を回転させる回転動作の際に、第１のアーム駆動部１１１が第１の多関節アーム１１を回動させるように制御する。これらの制御の詳細については後述する。

第２のアーム駆動部１２１は、第２の多関節アーム１２を駆動する。すなわち、第２のアーム駆動部１２１は、第２の多関節アーム１２を基端の関節部３４において回動させる。この第２のアーム駆動部１２１による第２の多関節アーム１２の回動が行われることにより、例えば、第２の多関節アーム１２の全体が基端の関節部３４の回転軸を中心として回動することになる。

第２の関節回動部１２２は、第２の多関節アーム１２における基端の関節部３４でない２以上の関節部、すなわち、関節部３５，３６において、第２アーム３２及びハンド部３３を回動させる。この第２の関節回動部１２２による第２アーム３２及びハンド部３３の回動と、前述の第２のアーム駆動部による第１アーム３１の回動とが連携することにより、第２の多関節アーム１２は、搬送物３を直線的に搬送することができることは、第１の多関節アーム１１の場合と同様である。

本実施の形態では、第２の関節回動部１２２が、駆動手段１２３と、回動伝達手段１２４とを備えているものとする。駆動手段１２３は、第２アーム３２を第１アーム３１に対して回動させる。回動伝達手段１２４は、第１アーム３１に対する第２アーム３２の回動を伝達することにより、その回動に応じてハンド部３３を第２アーム３２に対して回動させる。回動伝達手段１２４として、例えば、ベルトとベルト車を用いてもよく、あるいは、複数のギアを用いてもよいことは、回動伝達手段１１４の場合と同様である。

第２の制御部１０２は、第２の多関節アーム１２の第１アーム３１及び第２アーム３２を伸ばしきった伸長状態と、第２の多関節アーム１２の第１アーム３１及び第２アーム３２を折り畳み、ハンド部３３を引き込んだ縮み状態との間で第２の多関節アーム１２を伸縮させる伸縮動作の際に、第２の多関節アーム１２が伸縮動作を行うように第２のアーム駆動部１２１及び第２の関節回動部１２２を制御する。本実施の形態では、第２の関節回動部１２２の制御は、駆動手段１２３を制御することによって行われる。また、第２の制御部１０２は、第２の多関節アーム１２の伸縮動作の方向を回転させる回転動作の際に、第２のアーム駆動部１２１が第２の多関節アーム１２を回動させるように制御する。これらの制御の詳細については後述する。

上下駆動部１３１は、アーム支持部１３を基柱１４の長さ方向、すなわち鉛直方向に移動させる。この上下駆動部１３１によるアーム支持部１３の上下の移動が行われることによって、第１及び第２の多関節アーム１１，１２が鉛直方向に移動されることになる。

上下制御部１０３は、アーム支持部１３を鉛直上向き、あるいは、鉛直下向きに移動させる際に、上下駆動部１３１がアーム支持部１３を上向き、あるいは、下向きに移動させるように制御する。

なお、例えば、第１のアーム駆動部１１１、駆動手段１１３、第２のアーム駆動部１２１、駆動手段１２３、上下駆動部１３１は、サーボモータであり、第１の制御部１０１、第２の制御部１０２、上下制御部１０３は、それらのサーボモータからのフィードバックを用いて、第１のアーム駆動部１１１等を制御するようにしてもよい。

また、第１のアーム駆動部１１１と、第２のアーム駆動部１２１とは、それぞれ独立して第１の多関節アーム１１と、第２の多関節アーム１２とを回動させることができることが好適である。この場合には、第１の多関節アーム１１と、第２の多関節アーム１２とは、連動しないで回動することができるようになる。なお、両者が連動して回動するようにしてもよい。

また、第１の関節回動部１１２と、第２の関節回動部１２２とは、それぞれ独立して第１の多関節アーム１１の第２アーム２２及びハンド部２３と、第２の多関節アーム１２の第２アーム３２及びハンド部３３とを回動させることができることが好適である。この場合であって、第１及び第２のアーム駆動部１１１、１２１が独立して第１及び第２の多関節アーム１１、１２を回動させる場合には、第１の多関節アーム１１と、第２の多関節アーム１２とは、連動しないで伸縮動作を行うことができるようになる。なお、第１及び第２の関節回動部１１２、１２２が、連動して第２アーム２２及びハンド部２３と、第２アーム３２及びハンド部３３とを回動させるようにしてもよい。

次に、図３〜図５を用いて、第１及び第２のアーム駆動部１１１，１２１、並びに、第１及び第２の関節回動部１１２，１２２によって、第１及び第２の多関節アーム１１，１２が駆動される機構についてより詳細に説明する。

図３は、アーム支持部１３と、第１アーム２１，３１の一部との断面を示す概略図である。図３において、第１のアーム駆動部１１１であるモータ４１の回転がベルト４３によって伝達されてベルト車４５が回転し、第１関節部２４の減速機４７を介して第１アーム２１が回動される。このように、モータ４１が回転することにより、第１アーム２１がアーム支持部１３に対して回動することになる。

また、駆動手段１１３であるモータ４２の回転がベルト４４によって伝達されてベルト車４６が回転し、第１関節部２４の回転軸４８を介して、ベルト車４９が回転される。

図４において、ベルト車４９の回転がベルト５０によって伝達されてベルト車６１が回転し、そのベルト車６１の回転に応じて第２アーム２２が第２関節部２５の回転支軸６２を中心に回動する。一方、回転支軸６２は、第１アーム２１に固定されており、その回転支軸６２にベルト車６３が固定されている。したがって、ベルト車６１の回転に応じて第２アーム２２が第１アーム２１に対して回転することによって、ベルト車６３は、第２アーム２２に対して相対的に回転することになる。

図５において、ベルト車６３の相対的な回転がベルト６４によって伝達されてベルト車６５が回転し、そのベルト車６５の回転に応じてハンド部２３が第３関節部２６の回転軸を中心に回動する。なお、第２アーム２２に設けられているベルト車６３と、ベルト車６５との直径の比は、１：２であるとする。したがって、第２アーム２２に対してベルト車６３が１単位だけ回転すると、ベルト車６５は、１／２単位回転することになる。その結果、図６で示されるように、第２関節部２５において第２アーム２２が第１アーム２１に対して２θだけ回転すると、第３関節部において、ハンド部２３は、第２アーム２２の回転方向と逆方向にθだけ回転することになる。なお、第１アーム２１に対して固定されたベルト車６３と、ベルト６４と、ハンド部２３と連結されたベルト車６５とによって、回動伝達手段１１４が構成されることになる。

なお、モータ４２の回転によって、第２関節部２５で第２アーム２２を回動させる際にも、第１関節部２４あるいは第２関節部２５において減速機を用いて回転速度を減少させ、トルクを向上させるようにしてもよい。

また、図３〜図５を用いて、第１の多関節アーム１１の構成について説明したが、第２の多関節アーム１２も、第１の多関節アーム１１と同様の構成を有しており、その説明を省略する。

次に、伸縮動作と回転動作とについて説明する。ここでは、第１の多関節アーム１１の動作について説明するが、第２の多関節アーム１２についても同様である。伸縮動作は、図７で示される伸長状態と、図８で示される縮み状態との間で第１の多関節アーム１１を伸縮させる動作のことである。なお、伸縮動作は、図７の伸長状態から図８の縮み状態に至るまでの一部の動作であってもよく、あるいは、図８の縮み状態から図７の伸長状態に至るまでの一部の動作であってもよい。また、伸縮動作の際に、ハンド部２３は、１８０度逆側を向いていてもよい。

ここで、図７の伸長状態から図６の状態にする場合について説明する。この伸縮動作において、モータ４１が回転し、第１アーム２１をアーム支持部１３に対してθだけ時計回りに回動させる。それと同時に、モータ４２も回転して、第２アーム２２を第１アーム２１に対して２θだけ反時計回りに回動させる。すると、前述のように、その第２アーム２２の回転に応じてハンド部３３がθだけ時計回りに回動し、図６で示されるようになる。したがって、伸縮動作の際には、第１関節部２４での第１アーム２１の回動角度と、第２関節部２５での第２アーム２２の回動角度とが１：２の関係となり、逆方向となるように制御することによって、ハンド部２３は、回転することなく、図６中の伸縮方向に移動することになる。このように、伸縮動作時には、ハンド部２３の櫛の長さ方向は、伸縮方向と同じ方向となる。したがって、伸縮動作時には、第１の制御部１０１は、第１アーム２１の回動角度と、第２アーム２２の回動角度とが、１：２の関係となり、逆方向となるように第１のアーム駆動部１１１（モータ４１）、及び駆動手段１１３（モータ４２）を制御するものとする。

回転動作の際には、モータ４１のみが回転し、第１関節部２４において、第１アーム２１を回動させる。この回転動作によって、伸縮動作時の伸縮方向が回転することになる。この回転動作時には、第１の制御部１０１は、伸縮方向を変更したい所望の角度だけ、第１アーム２１が回動するように第１のアーム駆動部１１１（モータ４１）を制御するものとする。この回転動作によって、図９で示されるように、ハンド部２３の櫛形状の向きを、約２７０度の範囲において変更することができる。したがって、本実施の形態によるダブルアーム型ロボット１は、第１及び第２の多関節アーム１１，１２を支える台座を旋回させなくても、基柱１４の向き以外の約２７０度の範囲においては、台座を旋回させた場合と同様の動作を行うことができるようになる。

この伸縮動作と、回転動作とを組み合わせることによって、例えば、第１のストッカからガラス基板等の搬送物を取り出し、その搬送物を、第１のストッカの開口部と直行する方向に開口部を有する第２のストッカに収納することができる。その場合には、第１のストッカから搬送物を取り出すための伸縮動作を行い、縮み状態において回転動作を行って伸縮方向を９０度回転させ、その後、第２のストッカに搬送物を収納するための伸縮動作を行ってもよい。なお、ダブルアーム型ロボット１は第１及び第２の多関節アーム１１，１２を備えているため、一方の多関節アームで搬送物をストッカに収納する動作を行い、別の多関節アームで別の搬送物をストッカから取り出す動作を行うようにしてもよい。あるいは、第１及び第２の多関節アーム１１，１２の両方で、搬送物をストッカに収納する処理、あるいは、搬送物をストッカから取り出す処理を同時に行ってもよい。また、第１及び第２の多関節アーム１１，１２が同一の伸縮方向で伸縮動作を行う際に、第２関節部２５，３５が伸縮方向の側方の同じ側に突出するようにしてもよく、あるいは、そうでなくてもよい。

図１０は、アーム支持部１３の上下移動機構の構成を示す概略図である。図１０において、アーム支持部１３は、昇降ガイド７９，８０によって、基柱１４と一定の距離を保ったまま、上下に移動可能に構成されている。また、上下駆動部１３１である昇降モータ７１によって、ウォーム７２が回転され、そのウォーム７２と係合するウォームホイール７３が回転されることによって、ウォームホイール７３に固定されているシャフト７４が回転する。そのシャフト７４の回転に応じて、一組のピニオン歯車７５，７６が回転する。一組のピニオン歯車７５，７６に係合する一組のラック７７，７８は、基柱１４に固定されているため、アーム支持部１３は、ピニオン歯車７５，７６の回転に応じて上下に移動する。したがって、上下制御部１０３は、上下駆動部１３１（昇降モータ７１）の回転方向と回転量とを制御することによって、アーム支持部１３が任意の量だけ上下に移動するようにできる。

以上のように、本実施の形態によるダブルアーム型ロボット１によれば、第１及び第２の多関節アーム１１，１２を支える基柱１４等を旋回させることなく、第１及び第２の多関節アーム１１，１２を多くの方向で伸縮させることができる。その結果、簡易な構成であり、省スペースであるダブルアーム型ロボット１を実現することができる。また、基柱１４が基台１５に直接固定されているため、旋回台を介して基台に固定されている場合に比べて安定させることができ、例えば、地震発生時にも、より安定していると考えられる。また、上記特許文献２，３に比べると旋回させる対象となる重量が格段に軽くなるため、疲労の蓄積などもより少なくなると考えられる。また、上記特許文献２，３のような旋回台を旋回させる必要がないため、旋回台を旋回させる機構が不要となり、搬送物２，３を搬送する際の下側の領域を拡大することができうる。また、上記特許文献２，３のロボットに対して、極端に機構が複雑化したり大型化したりすることもない。

また、本実施の形態によるダブルアーム型ロボット１では、第１及び第２の多関節アーム１１，１２の両方を単一のアーム支持部１３で支持する構成としたことにより、上記特許文献２，３のように、アームごとにアーム支持部を設けた場合に比べて、基柱１４に掛かる重量を軽くすることができうる。

また、第１及び第２の多関節アーム１１，１２が互いに干渉することがないため、一方の多関節アームを、他方の多関節アームの位置に関係なく自由に動かすことができる。また、第１のアーム駆動部１１１と第２のアーム駆動部１２１とが連動せず、第１の関節回動部１１２と第２の関節回動部１２２とが連動しないことによって、第１及び第２の多関節アーム１１，１２を独立して動かすことができる。したがって、第１の多関節アーム１１によって、第１のストッカから搬送物を取り出して第２のストッカに収納する処理を行っている際に、第２の多関節アーム１２によって、第３のストッカから搬送物を取り出して第４のストッカに収納する処理を行うことも可能であり、処理の自由度が上がることになる。特に、上記特許文献２，３のように基柱が旋回する場合には、一般に伸縮方向が一方向となるため、２個の多関節アームで別方向の伸縮を行うことができないが、本実施の形態によるダブルアーム型ロボット１は、第１及び第２の多関節アーム１１，１２のそれぞれで別方向の伸縮を行うことができる。

また、第１及び第２の多関節アーム１１，１２がそれぞれ２個のアームによって構成されることにより、各多関節アームにおいて、必要十分な処理を最低限のアームの構成によって実現することができるようになる。近年、液晶パネル等の搬送物２，３が大型化してきており、それに伴って搬送物２，３が重くなってきている。したがって、多関節アームを構成するアームの数を最小限にすることによって、重たい搬送物２，３を搬送する際の第１及び第２の多関節アーム１１，１２のたわみを少なくすることができうる。

なお、本実施の形態では、ダブルアーム型ロボット１が基台１５を有する場合について説明したが、そうでなくてもよい。基台１５は、例えば、ダブルアーム型ロボット１が用いられるクリーンルームの床や工場の床であり、その床に基柱１４を固定してもよい。その場合には、ダブルアーム型ロボット１は、基台を有していなくてもよい。

また、本実施の形態では、第１の関節回動部１１２が駆動手段１１３と回動伝達手段１１４とから構成され、第２の関節回動部１２２が駆動手段１２３と回動伝達手段１２４とから構成される場合について説明したが、そうでなくてもよい。第１の関節回動部１１２は、例えば、第２アーム２２を第１アーム２１に対して回動させる第１の駆動手段と、ハンド部２３を第２アーム２２に対して回動させる第２の駆動手段とを備えてもよい。この第１の多関節アーム１１における第１及び第２の駆動手段のそれぞれは、例えば、サーボモータであってもよい。同様に、第２の関節回動部１２２は、例えば、第２アーム３２を第１アーム３１に対して回動させる第１の駆動手段と、ハンド部３３を第２アーム３２に対して回動させる第２の駆動手段とを備えてもよい。この第２の多関節アーム１２における第１及び第２の駆動手段のそれぞれは、例えば、サーボモータであってもよい。

また、本実施の形態では、第１及び第２の制御部１０１，１０２が、第１及び第２の多関節アーム１１，１２が伸縮動作や回転動作を行うように第１のアーム駆動部１１１等を制御する場合について説明したが、第１及び第２の制御部１０１，１０２は、それ以外の制御を行ってもよい。

また、本実施の形態では、第１及び第２の多関節アーム１１，１２がそれぞれ２個のアームを備える場合について説明したが、第１及び第２の多関節アーム１１，１２は、３個以上の連結されたアームを備えてもよい。その場合でも、３個以上の連結されたアームの一端にはハンド部２３，３３が回動可能に連結され、他端は、アーム支持部１３に基端の関節部２３，２４によって回動可能に連結されることになる。また、３個以上の連結されたアームのそれぞれも、第１アーム２１と第２アーム２２との第２関節部２５での接続のように、回動可能に連結されるものとする。

また、本実施の形態では、第１及び第２の多関節アーム１１，１２のそれぞれの基端の関節部２４，３４の回転中心軸が同一直線上に存在する場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、両者の回転中心軸がずれていてもよい。

また、本実施の形態では、ダブルアーム型ロボット１について説明したが、シングルアーム型ロボットにおいて、伸縮動作と回転動作とを行う多関節アームを用いてもよい。この場合にも、基柱を旋回させる必要がなくなるというメリットがある。
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

以上より、本発明によるダブルアーム型ロボットは、簡易な構成とすることができ、例えば、半導体基板やガラス基板等の搬送物をストッカから取り出し、別のストッカに入れたりチャンバ等に入れたりするロボットとして有用である。

本発明の実施の形態１によるダブルアーム型ロボットの外観を示す概略斜視図 同実施の形態によるダブルアーム型ロボットの電気的な制御について説明するための図 同実施の形態によるダブルアーム型ロボットの詳細な機構の一例を示す図 同実施の形態によるダブルアーム型ロボットの詳細な機構の一例を示す図 同実施の形態によるダブルアーム型ロボットの詳細な機構の一例を示す図 同実施の形態によるダブルアーム型ロボットの動作について説明するための図 同実施の形態によるダブルアーム型ロボットの動作について説明するための図 同実施の形態によるダブルアーム型ロボットの動作について説明するための図 同実施の形態によるダブルアーム型ロボットの動作について説明するための図 同実施の形態によるダブルアーム型ロボットの詳細な機構の一例を示す図

符号の説明

１ ダブルアーム型ロボット
２、３ 搬送物
１１ 第１の多関節アーム
１２ 第２の多関節アーム
１３ アーム支持部
１４ 基柱
１５ 基台
２１、３１ 第１アーム
２２、３２ 第２アーム
２３、３３ ハンド部
２４、３４ 第１関節部
２５、３５ 第２関節部
２６、３６ 第３関節部
４１、４２、５１、５２ モータ
４３、４４、５３、５４、５０、６０、６４ ベルト
４５、４６、４９、５５、５６、５９、６１、６３、６５ ベルト車
４７、５７ 減速機
４８、５８ 回転軸
６２ 回転支軸
７１ 昇降モータ
７２ ウォーム
７３ ウォームホイール
７４ シャフト
７５、７６ ピニオン歯車
７７、７８ ラック
７９、８０ 昇降ガイド
１０１ 第１の制御部
１０２ 第２の制御部
１０３ 上下制御部
１１１ 第１のアーム駆動部
１１２ 第１の関節回動部
１１３、１２３ 駆動手段
１１４、１２４ 回動伝達手段
１２１ 第２のアーム駆動部
１２２ 第２の関節回動部
１３１ 上下駆動部

Claims (1)

1. 半導体基板、またはガラス基板である搬送物が載置されるハンド部と、それぞれが関節部によって回動可能に連結された第１及び第２アームとを有し、前記ハンド部が前記第２アームの一端に関節部によって回動可能に連結されている、第１及び第２の多関節アームと、
   前記第１及び第２の多関節アームの前記ハンド部と反対側の一端が、基端の関節部によってそれぞれ回動可能に連結されるアーム支持部と、
   基台と、
   前記アーム支持部の前記第１及び第２の多関節アームと反対側の一端を鉛直方向に移動可能に保持しており、前記基台に固定される基柱と、
   前記第１の多関節アームを前記基端の関節部において回動させる第１のアーム駆動部と、
   前記第２の多関節アームを前記基端の関節部において回動させる第２のアーム駆動部と、
   前記第１の多関節アームにおける前記基端の関節部でない２以上の関節部において前記アーム及び前記ハンド部を回動させる第１の関節回動部と、
   前記第２の多関節アームにおける前記基端の関節部でない２以上の関節部において前記アーム及び前記ハンド部を回動させる第２の関節回動部と、
   前記第１の多関節アームの前記第１アーム及び前記第２アームを伸ばしきった伸長状態と、前記第１の多関節アームの前記第１アーム及び前記第２アームを折り畳み、前記ハンド部を引き込んだ縮み状態との間で前記第１の多関節アームを伸縮させる伸縮動作の際に、前記第１の多関節アームが伸縮動作を行うように前記第１のアーム駆動部及び前記第１の関節回動部を制御し、前記第１の多関節アームの伸縮動作の方向を回転させる回転動作の際に、前記第１のアーム駆動部が前記第１の多関節アームを回動させるように制御する第１の制御部と、
   前記第２の多関節アームの前記第１アーム及び前記第２アームを伸ばしきった伸長状態と、前記第２の多関節アームの前記第１アーム及び前記第２アームを折り畳み、前記ハンド部を引き込んだ縮み状態との間で前記第２の多関節アームを伸縮させる伸縮動作の際に、前記第２の多関節アームが伸縮動作を行うように前記第２のアーム駆動部及び前記第２の関節回動部を制御し、前記第２の多関節アームの伸縮動作の方向を回転させる回転動作の際に、前記第２のアーム駆動部が前記第２の多関節アームを回動させるように制御する第２の制御部と、を備え、
   前記第１及び第２の多関節アームのそれぞれにおいて、
   前記第１アームは、前記基端の関節部によって前記アーム支持部と連結され、
   前記第２アームは、前記第１アームの前記基端の関節部と反対側の一端に関節部によって回動可能に連結され、
   前記第２アームの前記第１アームと反対側の一端は、前記ハンド部と連結され、
   前記第１及び第２の関節回動部はそれぞれ、
   前記第２アームを前記第１アームに対して回動させる駆動手段と、
   前記第１アームに対する前記第２アームの回動を伝達することにより、当該回動に応じて前記ハンド部を前記第２アームに対して回動させる回動伝達手段と、を備え、
   前記第１のアーム駆動部及び前記第２のアーム駆動部は、それぞれ独立して前記第１の多関節アーム、前記第２の多関節アームを回動させ、
   前記第１の関節回動部及び前記第２の関節回動部は、それぞれ独立して前記第１の多関節アームの前記アーム及び前記ハンド部、前記第２の多関節アームの前記アーム及び前記ハンド部を回動させ、
   前記第１及び第２の多関節アームのそれぞれの基端の関節部の回転中心軸は同軸であり、
   前記アーム支持部の前記基柱と反対側の一端に、前記第１及び第２の多関節アームの前記ハンド部と反対側の一端が連結されており、
   前記アーム支持部は、前記第１の多関節アームの第１アーム、及び前記第２の多関節アームの第１アーム以上の水平方向の長さを有している、ダブルアーム型ロボット。

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