JP6711941B2 - 歯車機構 - Google Patents

Description

本発明は、歯車機構に関する。特に、本発明は、駆動歯車の回動方向を切り替える際に生じ得るバックラッシによる遊びに起因した回転駆動力の未伝達や、駆動歯車の回動を停止した際に生じ得るバックラッシに起因した従動歯車の過回動が防止され、従動歯車、ひいては従動歯車に連結された部材の高精度な位置決めが可能な歯車機構に関する。

従来より、半導体基板にプラズマ処理等の各種処理を施す基板処理装置が知られている。この基板処理装置は、通常、基板を搬送するための搬送装置を備えている（例えば、特許文献１参照）。

上記の搬送装置は、モーター等の駆動源によって回動する駆動歯車と、該駆動歯車に噛み合って従動する従動歯車とを有する歯車機構を具備する場合が多い。
特に、基板処理装置の搬送装置の場合、搬送装置によって基板をチャンバに搬入して該基板にプラズマ処理等の処理を施し、処理後の基板をチャンバから元の位置に搬出する動作が行われることが多い。すなわち、搬送装置によって基板を進退動させる動作が行われる場合が多い。
このため、基板処理装置の搬送装置が具備する歯車機構の場合、一方向に回動するだけではなく、その逆方向にも回動する駆動歯車、すなわち正逆回動可能な駆動歯車が用いられるのが一般的である。

ここで、駆動歯車と従動歯車とを噛み合わせてスムーズに無理なく回動させるためには、一般的に、駆動歯車及び従動歯車の噛み合い部位にバックラッシと称される隙間が設けられる。
具体的には、図１に示すように、駆動歯車Ｇ１が有する一の歯Ｔ１の回動方向Ｒ１前方に位置する歯面ＳＦ１と、従動歯車Ｇ２が有する一の歯Ｔ２の回動方向Ｒ２（歯Ｔ１が回動方向Ｒ１に回動することに伴って回動する方向）後方に位置する歯面ＳＢ２とが当接する部分Ｃを有する場合に、駆動歯車Ｇ１が有する歯Ｔ１の回動方向Ｒ１後方に位置する歯面ＳＢ１と、従動歯車Ｇ２が有する歯Ｔ２の回動方向Ｒ２後方に隣接する歯Ｔ３の回動方向Ｒ２前方に位置する歯面ＳＦ３との間に、隙間であるバックラッシＢが設けられる。

しかしながら、バックラッシＢを設けると、駆動歯車Ｇ１が正逆回動可能な駆動歯車である場合、正回動（回動方向Ｒ１）から逆回動（回動方向Ｒ１’）に切り替える際に、バックラッシＢによる遊びが生じ、バックラッシＢの範囲内で駆動歯車Ｇ１の回転駆動力が従動歯車Ｇ２に伝達されない、すなわちバックラッシＢの範囲内で駆動歯車Ｇ１の逆回動に連動して従動歯車Ｇ２が回動しないおそれがある。駆動歯車Ｇ１を逆回動から正回動に切り替える際も同様である。
また、駆動歯車Ｇ１の正回動が停止した際に、これに伴って従動歯車Ｇ２も直ちに停止するのではなく、バックラッシＢの範囲内で従動歯車Ｇ２が更に正回動する（過回動が生じる）おそれもある。駆動歯車Ｇ１の逆回動を停止した際も同様である。
従い、前述した基板処理装置の搬送装置など、基板を進退動させる動作が必要で、なお且つ、高精度な位置決めを行う必要がある用途に用いる歯車機構では、駆動歯車Ｇ１及び従動歯車Ｇ２の噛み合い部位におけるバックラッシＢが問題となる。

上記のようなバックラッシに起因した位置決め精度の不良を改善するため、特許文献２には、正回動のときに用いる歯車対（第１歯車１００及び第２歯車２００）と、逆回動のときに用いる歯車対（第１歯車１１０及び第２歯車２１０）とを設けることが提案されている（特許文献２の段落００３２、００３３、図４等）。
すなわち、特許文献２に記載の歯車機構は、正回動のときには、第１歯車１００の歯面と第２歯車２００の歯面とが当接して第１歯車１００の回転駆動力が遊びなく第２歯車２００に伝達され、逆回動のときには、第１歯車１１０の歯面と第２歯車２１０の歯面とが当接して第１歯車１１０の回転駆動力が遊びなく第２歯車２１０に伝達されるように構成されている。

特許文献２に記載の歯車機構によれば、各歯車対の仕様を完全に同一のものにし、なお且つ、各歯車対が完全に仕様通りに製造されれば、駆動歯車の回動方向を切り替える際に生じ得るバックラッシによる遊びに起因した回転駆動力の未伝達が防止されることが期待できる。
しかしながら、実際には、製造公差等の影響により、各歯車対を完全に仕様通りに製造することは困難であるため、累積ピッチ誤差等の影響により、駆動歯車の回動方向を切り替える際に遊びが生じて、駆動歯車から従動歯車への回転駆動力が伝達されない範囲が生じるおそれがある。

また、バックラッシに起因した位置決め精度の不良を改善するため、いわゆるシザーズギヤと称される歯車機構が提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。
このシザーズギヤは、付勢力を付与するためのバネ等を介して同軸に取り付けられて一体的に回動する正逆回動可能な２枚の歯車からなる駆動歯車と、これらに噛み合って従動する従動歯車とを備える。そして、駆動歯車及び従動歯車の噛み合い部位において、従動歯車の一の歯が駆動歯車を構成する一方の歯車と他方の歯車とに挟み込まれている。具体的には、従動歯車の一の歯の正回動方向後方に位置する歯面と、駆動歯車を構成する一方の歯車が有する一の歯の正回動方向前方に位置する歯面とが当接するように、駆動歯車を構成する前記一方の歯車に正回動方向の付勢力が付与されると共に、従動歯車の前記一の歯の正回動方向前方に位置する歯面と、駆動歯車を構成する他方の歯車が有する一の歯の正回動方向後方に位置する歯面とが当接するように、駆動歯車を構成する前記他方の歯車に逆回動方向の付勢力が付与される構成とされている。

上記のシザーズギヤによれば、駆動歯車の回動方向を切り替える際に生じ得るバックラッシによる遊びに起因した回転駆動力の未伝達や、駆動歯車の回動を停止した際に生じ得るバックラッシに起因した従動歯車の過回動が防止されることが期待できる。
しかしながら、シザーズギヤは、前述のように、従動歯車の一つの歯を、付勢力が付与された駆動歯車を構成する２枚の歯車の歯で回動方向の前後から挟み込む構成である。従い、構造的に、駆動歯車の歯面と従動歯車の歯面との間で潤滑油の油膜切れを生じ易く、歯車機構の損傷に通じるおそれがあるという問題がある。
また、従動歯車の一つの歯を駆動歯車を構成する２枚の歯車の歯で回動方向の前後から挟み込む構成であるため、必然的に、従動歯車の一つの歯において歯幅方向（歯車の回動軸方向）に異なる位置にある部位を挟み込むことになる。このため、従動歯車の歯にねじれ応力が作用することになり、従動歯車の損傷や寿命低下に通じるおそれもある。

特開平１１−１６８１２９号公報 特開２００７−１５０２３号公報 実開昭６２−１７４１５９号公報 特開２００９−２９９８１２号公報

本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、駆動歯車の回動方向を切り替える際に生じ得るバックラッシによる遊びに起因した回転駆動力の未伝達や、駆動歯車の回動を停止した際に生じ得るバックラッシに起因した従動歯車の過回動が防止され、従動歯車、ひいては従動歯車に連結された部材の高精度な位置決めが可能であると共に、損傷が生じ難い歯車機構を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、正逆回動可能な駆動歯車と、該駆動歯車に噛み合う第１従動歯車と、前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位とは前記第１従動歯車の周方向について異なる部位で前記第１従動歯車に噛み合う第２従動歯車と、前記駆動歯車の回動に連動して前記第２従動歯車も回動するように前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を連結する連結付勢部材とを備え、前記駆動歯車、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車は、前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位と、前記第２従動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位とが同一平面上に位置するように並置されており、前記連結付勢部材は、前記駆動歯車の正回動方向前方に位置する歯面と前記第１従動歯車の正回動方向後方に位置する歯面とが前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有すると同時に、前記第２従動歯車の正回動方向後方に位置する歯面と前記第１従動歯車の正回動方向前方に位置する歯面とが前記第２従動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有するように、前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を前記第１従動歯車に向けて内向きに付勢した状態で、前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を連結し、前記連結付勢部材は、前記駆動歯車と前記第２従動歯車との間に巻架されたゴム製の歯付きベルトを具備し、前記第１従動歯車の回動軸は、前記歯付きベルトの外部に位置することを特徴とする歯車機構を提供する。
好ましくは、前記駆動歯車の回動軸、前記第１従動歯車の回動軸及び前記第２従動歯車の回動軸が互いに平行である。

本発明に係る歯車機構においては、駆動歯車と第２従動歯車の双方が第１従動歯車に噛み合う。そして、駆動歯車及び第２従動歯車を連結する連結付勢部材によって、駆動歯車の回動に連動して第２従動歯車も回動する。従い、第２従動歯車も第１従動歯車を回動させるための駆動歯車としての機能を奏すると考えることができる。

また、本発明に係る歯車機構においては、以下の（１）及び（２）の状態となるように、連結付勢部材が、駆動歯車及び第２従動歯車を第１従動歯車に向けて内向きに付勢した状態で、駆動歯車及び第２従動歯車を連結する。
（１）駆動歯車の正回動方向前方に位置する歯面と第１従動歯車の正回動方向（駆動歯車が正回動方向に回動するときに、これに従動して第１従動歯車が回動する方向）後方に位置する歯面とが駆動歯車及び第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有する。
（２）第２従動歯車の正回動方向（駆動歯車が正回動方向に回動するときに、これに連動して第２従動歯車が回動する方向）後方に位置する歯面と第１従動歯車の正回動方向前方に位置する歯面とが第２従動歯車及び第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有する。
従い、駆動歯車が正回動するときには、上記（１）の状態により、駆動歯車と第１従動歯車との噛み合いには、バックラッシによる遊びが生じない。一方、駆動歯車が逆回動するとき（第２従動歯車が逆回動するとき）には、上記（２）の状態により、第２従動歯車と第１従動歯車との噛み合いには、バックラッシによる遊びが生じない。このため、本発明に係る歯車機構によれば、駆動歯車の回動方向を切り替える際に生じ得るバックラッシによる遊びに起因した回転駆動力の未伝達が防止されることになる。
また、駆動歯車の正回動が停止した際には、上記（２）の状態により、第１従動歯車の正回動方向への過回動が防止される。一方、駆動歯車の逆回動（第２従動歯車の逆回動）が停止した際には、上記（１）の状態により、第１従動歯車の逆回動方向への過回動が防止される。このため、本発明に係る歯車機構によれば、駆動歯車の回動を停止した際に生じ得るバックラッシに起因した第１従動歯車の過回動が防止されることになる。
従い、第１従動歯車、ひいては第１従動歯車に連結された部材を、駆動歯車が正回動する場合（第１従動歯車が遊びなく正回動する場合）及び駆動歯車が逆回動する場合（第１従動歯車が遊びなく逆回動する場合）の双方において、高精度に位置決めすることが可能である。

さらに、本発明に係る歯車機構においては、駆動歯車及び第１従動歯車の噛み合い部位と、第２従動歯車及び第１従動歯車の噛み合い部位とが同一平面上に位置するように、駆動歯車、第１従動歯車及び第２従動歯車が並置され、駆動歯車及び第１従動歯車の噛み合い部位と、第２従動歯車及び第１従動歯車の噛み合い部位とが、第１従動歯車の周方向について異なる位置にある。
すなわち、従来のシザーズギヤと異なり、第１従動歯車の一つの歯を、２枚の歯車（駆動歯車及び第２従動歯車）の歯で回動方向の前後から挟み込む構成ではなく、第１従動歯車の異なる歯をそれぞれ駆動歯車の歯と第２従動歯車の歯とで反対の回動方向から押圧する構成であるため、潤滑油の油膜切れが生じ難い。また、従来のシザーズギヤと異なり、第１従動歯車の一つの歯において歯幅方向に異なる位置にある部位を挟み込む構成ではないため、第１従動歯車の歯にねじれ応力が作用し難い。
従い、本発明に係る歯車機構は、従来のシザーズギヤと比べて損傷が生じ難いという利点を有する。

また、前記課題を解決するため、本発明は、正逆回動可能な駆動歯車と、該駆動歯車に噛み合う第１従動歯車と、前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位とは前記第１従動歯車の周方向について異なる部位で前記第１従動歯車に噛み合う第２従動歯車と、前記駆動歯車の回動に連動して前記第２従動歯車も回動するように前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を連結する連結付勢部材とを備え、前記駆動歯車、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車は、前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位と、前記第２従動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位とが同一平面上に位置するように並置されており、前記連結付勢部材は、前記駆動歯車の正回動方向前方に位置する歯面と前記第１従動歯車の正回動方向後方に位置する歯面とが前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有すると同時に、前記第２従動歯車の正回動方向後方に位置する歯面と前記第１従動歯車の正回動方向前方に位置する歯面とが前記第２従動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有するように、前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を前記第１従動歯車に向けて内向きに付勢した状態で、前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を連結し、前記連結付勢部材は、前記駆動歯車と前記第２従動歯車との間に巻架されたゴム製の歯付きベルトを具備し、前記歯付きベルトにおける前記駆動歯車及び前記第２従動歯車と噛み合っていない２つの直線移動部の内、一方の直線移動部が有する歯数の方が他方の直線移動部が有する歯数よりも少なくなるように、前記歯付きベルトが前記駆動歯車と前記第２従動歯車との間に巻架されることで、前記駆動歯車及び前記第２従動歯車は、前記一方の直線移動部側が互いに引き付け合うように前記第１従動歯車に向けて内向きに付勢されていることを特徴とする歯車機構としても提供される。

本発明に係る歯車機構によれば、駆動歯車と第２従動歯車との間に巻架されたゴム製の歯付きベルトを用いることで、比較的容易に、駆動歯車の回動に連動して第２従動歯車を回動させることが可能であり、なお且つ、歯付きベルトの２つの直線移動部が有する歯数を異なるものとすることにより、比較的容易に、駆動歯車及び第２従動歯車を第１従動歯車に向けて内向きに付勢することが可能である。

また、前記課題を解決するため、本発明は、正逆回動可能な駆動歯車と、該駆動歯車に噛み合う第１従動歯車と、前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位とは前記駆動歯車の周方向について異なる部位で前記駆動歯車に噛み合う第２従動歯車と、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車を連結する連結付勢部材とを備え、前記駆動歯車、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車は、一列に並置されており、前記連結付勢部材は、前記駆動歯車の正回動方向前方に位置する歯面と前記第１従動歯車の正回動方向後方に位置する歯面とが前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有すると同時に、前記駆動歯車の正回動方向後方に位置する歯面と前記第２従動歯車の正回動方向前方に位置する歯面とが前記駆動歯車及び前記第２従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有するように、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車を前記駆動歯車に向けて付勢した状態で、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車を連結し、前記連結付勢部材により、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の並置方向に直交する方向の前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の両端部の内、一方の端部側同士が連結されることで、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車は、前記一方の端部側が互いに引き付け合うように前記駆動歯車に向けて付勢されていることを特徴とする歯車機構としても提供される。

本発明に係る歯車機構においては、駆動歯車に第１従動歯車と第２従動歯車の双方が噛み合うため、１つの駆動歯車で２つの従動歯車を回転駆動させ、なお且つ、駆動歯車を正回動するときに用いる従動歯車と駆動歯車を逆回動するときに用いる従動歯車とを使い分ける用途に有用である。なお、前述した特許文献２に記載の歯車機構と異なり、歯車対を２対設けるのではなく、２つの従動歯車に対して共通する駆動歯車を用いているため、累積ピッチ誤差等の影響が少ない。

また、本発明に係る歯車機構においては、以下の（１）及び（２）の状態となるように、連結付勢部材が、第１従動歯車及び第２従動歯車を駆動歯車に向けて付勢した状態で、第１従動歯車及び第２従動歯車を連結する。
（１）駆動歯車の正回動方向前方に位置する歯面と第１従動歯車の正回動方向（駆動歯車が正回動方向に回動するときに、これに従動して第１従動歯車が回動する方向）後方に位置する歯面とが駆動歯車及び第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有する。
（２）駆動歯車の正回動方向後方に位置する歯面と第２従動歯車の正回動方向（駆動歯車が正回動方向に回動するときに、これに従動して第２従動歯車が回動する方向）前方に位置する歯面とが駆動歯車及び第２従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有する。
従い、駆動歯車が正回動するときには、上記（１）の状態により、駆動歯車と第１従動歯車との噛み合いには、バックラッシによる遊びが生じない。一方、駆動歯車が逆回動するときには、上記（２）の状態により、駆動歯車と第２従動歯車との噛み合いには、バックラッシによる遊びが生じない。このため、本発明に係る歯車機構によれば、駆動歯車の回動方向を切り替える際に生じ得るバックラッシによる遊びに起因した回転駆動力の未伝達が防止されることになる。
また、駆動歯車の正回動が停止した際に、仮に第１従動歯車が正回動方向に過回動可能であれば、連結付勢部材によって第１従動歯車に連結された第２従動歯車も正回動方向に過回動することになる。しかしながら、上記（２）の状態により、第２従動歯車の正回動方向への過回動が防止されるため、これに伴い、第１従動歯車の正回動方向への過回動も防止されることになる。一方、駆動歯車の逆回動が停止した際には、上記（１）の状態により、第１従動歯車の逆回動方向への過回動が防止されるため、これに伴い、第２従動歯車の逆回動方向への過回動も防止されることになる。このため、本発明に係る歯車機構によれば、駆動歯車の回動を停止した際に生じ得るバックラッシに起因した第１従動歯車及び第２従動歯車の過回動が防止されることになる。
従い、例えば、第１従動歯車と第２従動歯車の双方に連結された部材を、駆動歯車が正回動する場合（第１従動歯車が遊びなく正回動する場合）及び駆動歯車が逆回動する場合（第２従動歯車が遊びなく逆回動する場合）の双方において、高精度に位置決めすることが可能である。

さらに、本発明に係る歯車機構においては、駆動歯車、第１従動歯車及び第２従動歯車が一列に並置され、駆動歯車及び第１従動歯車の噛み合い部位と、駆動歯車及び第２従動歯車の噛み合い部位とが、駆動歯車の周方向について異なる位置にある。
すなわち、駆動歯車の一つの歯を、２枚の歯車（第１従動歯車及び第２従動歯車）の歯で回動方向の前後から挟み込む構成ではなく、駆動歯車の異なる歯をそれぞれ第１従動歯車の歯と第２従動歯車の歯とで反対の回動方向から押圧する構成であるため、潤滑油の油膜切れが生じ難い。また、駆動歯車の一つの歯において歯幅方向に異なる位置にある部位を挟み込む構成ではないため、駆動歯車の歯にねじれ応力が作用し難い。
従い、本発明に係る歯車機構は、従来のシザーズギヤと比べて損傷が生じ難いという利点を有する。

好ましくは、前記連結付勢部材は、弾性部材を具備し、前記連結付勢部材により、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の並置方向（すなわち、駆動歯車及び第１従動歯車の噛み合い部位と、駆動歯車及び第２従動歯車の噛み合い部位とが位置する平面において、第１従動歯車の回動軸と第２従動歯車の回動軸とを結ぶ直線の方向）に直交する方向の前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の両端部の内、一方の端部側同士が前記弾性部材が自然長よりも伸長した状態で連結されることで、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車は、前記一方の端部側が互いに引き付け合うように前記駆動歯車に向けて付勢されている。

斯かる好ましい構成によれば、自然長より伸長した状態の弾性部材（すなわち、引っ張り力が作用する弾性部材）を具備する連結付勢部材によって、第１従動歯車及び第２従動歯車の一方側の端部同士を連結することにより、比較的容易に、第１従動歯車及び第２従動歯車を駆動歯車に向けて付勢することが可能である。

以上に説明したように、本発明によれば、駆動歯車の回動方向を切り替える際に生じ得るバックラッシによる遊びに起因した回転駆動力の未伝達や、駆動歯車の回動を停止した際に生じ得るバックラッシに起因した従動歯車の過回動が防止され、従動歯車、ひいては従動歯車に連結された部材の高精度な位置決めが可能であると共に、損傷が生じ難い歯車機構が得られる。

図１は、バックラッシを説明するための図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る歯車機構を適用した基板搬送装置の構成を示す図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る第１歯車機構の概略構成を示す図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る第２歯車機構の概略構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る歯車機構を適用した基板搬送装置の構成を示す図である。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は正面図である。
図２に示すように、本実施形態の基板搬送装置１００は、第１歯車機構１０、第２歯車機構２０、回動基台３０、第１平行リンク機構４０、第２平行リンク機構５０、基板保持基台６０及び固定基台７０を備えている。回動基台３０は、固定基台７０に回動可能に嵌合されている。
基板搬送装置１００は、基板処理装置（図示せず）内で半導体基板を搬送するための装置である。基板保持基台６０には、基板を載置して保持する基板保持治具（図示せず）が取り付けられ、回動基台３０の回動や、第１平行リンク機構４０及び第２平行リンク機構５０の平行運動によって、基板保持基台６０と一体となって動作する基板保持治具が予め決められた位置に移動するように制御される。

第１歯車機構１０は、回動基台３０を回動軸ＡＸ１周りに回動させるための機構である。回動基台３０が回動軸ＡＸ１周りに回動することにより、回動基台３０に連結された、第１平行リンク機構４０、第２平行リンク機構５０及び基板保持基台６０も、回動基台３０と一体となって回動軸ＡＸ１周りに回動する。なお、第１平行リンク機構４０は、回動基台３０に対しても、モーター等の駆動源（図示せず）によって、回動軸ＡＸ１周りに回動可能に構成されている。

第２歯車機構２０は、第２平行リンク機構５０を構成するリンク部材５１を回動軸ＡＸ２周りに回動させると共に、リンク部材５２を回動軸ＡＸ３周りに回動させるための機構である。リンク部材５１が回動すること、或いはリンク部材５２が回動することによって、第２平行リンク機構５０は平行運動を行う。これにより、第２平行リンク機構５０に取り付けられた基板保持基台６０も平行運動を行うことになる。

以下、適宜、図３及び図４を参照しつつ、第１歯車機構１０及び第２歯車機構２０について具体的に説明する。
図３は、本実施形態に係る第１歯車機構１０の概略構成を示す図である。図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は正面図である。
図３に示すように、本実施形態に係る第１歯車機構１０は、駆動歯車１１と、第１従動歯車１２と、第２従動歯車１３と、歯付きベルト（歯付きタイミングベルト）１４１を具備する連結付勢部材１４とを備えている。本実施形態の第１従動歯車１２は、前述した回動基台３０と連結されており、第１従動歯車１２が回動することで回動基台３０も回動する。
なお、駆動歯車１１、第１従動歯車１２及び第２従動歯車１３の歯数や寸法は、説明の便宜を考慮して図示しており、実際のものとは異なる。また、タイミングベルト１４１の歯１４１Ｔは、視認性の観点より、一部のみ図示しているが、実際には全長に亘って設けられている。

駆動歯車１１は、モーター等の駆動源（図示せず）によって正逆回動可能な平歯車である。第１従動歯車１２は、平歯車であり、駆動歯車１１に噛み合っている。第１従動歯車１２は、回動基台３０と同軸上に配置され、回動基台３０と一体となって回動するように回動基台３０に連結されている。このため、第１従動歯車１２の回動軸は、回動基台３０の回動軸ＡＸ１と同一である。
第２従動歯車１３は、平歯車であり、駆動歯車１１及び第１従動歯車１２の噛み合い部位とは第１従動歯車１２の周方向について異なる部位で第１従動歯車１２に噛み合っている。
連結付勢部材１４は、駆動歯車１１の回動に連動して第２従動歯車１３も回動するように、駆動歯車１１及び第２従動歯車１３を連結している。

駆動歯車１１、第１従動歯車１２及び第２従動歯車１３は、駆動歯車１１及び第１従動歯車１２の噛み合い部位と、第２従動歯車１３及び第１従動歯車１２の噛み合い部位とが同一平面Ｐ１上に位置するように並置されている。換言すれば、駆動歯車１１の回動軸（図示せず）、第１従動歯車１２の回動軸ＡＸ１及び第２従動歯車１３の回動軸（図示せず）が、全て平面Ｐ１に対して垂直であり、互いに平行な回動軸となっている。

連結付勢部材１４は、以下の（１）及び（２）の状態となるように、駆動歯車１１及び第２従動歯車１３を第１従動歯車１２に向けて付勢した状態で、駆動歯車１１及び第２従動歯車１３を連結している。
（１）駆動歯車１１の正回動方向（本実施形態では、図３（ａ）に矢符Ａで示す回動方向を正回動方向と称する）前方に位置する歯面１１Ｆと第１従動歯車１２の正回動方向Ｂ（駆動歯車１１が正回動方向Ａに回動するときに、これに従動して第１従動歯車１２が回動する方向）後方に位置する歯面１２Ｂとが駆動歯車１１及び第１従動歯車１２の噛み合い部位において当接する部分を有する。図３（ａ）においては、歯面１１Ｆと歯面１２Ｂとの当接部分を黒丸で示している。
（２）第２従動歯車１３の正回動方向Ｃ（駆動歯車１１が正回動方向Ａに回動するときに、これに連動して第２従動歯車１３が回動する方向）後方に位置する歯面１３Ｂと第１従動歯車１２の正回動方向Ｂ前方に位置する歯面１２Ｆとが第２従動歯車１３及び第１従動歯車１２の噛み合い部位において当接する部分を有する。図３（ａ）においては、歯面１３Ｂと歯面１２Ｆとの当接部分を黒丸で示している。

具体的には、本実施形態の連結付勢部材１４は、駆動歯車１１と第２従動歯車１３との間に巻架されたゴム製のタイミングベルト１４１を具備している。
より具体的には、連結付勢部材１４は、駆動歯車１１と同軸に配置されて駆動歯車１１と一体的に回動する歯付きプーリ１４２と、第２従動歯車１３と同軸に配置されて第２従動歯車１３と一体的に回動する歯付きプーリ１４３とを更に備えている。そして、タイミングベルト１４１が歯付きプーリ１４２と歯付きプーリ１４３との間に巻架され、タイミングベルト１４１の歯１４１Ｔが、歯付きプーリ１４２の歯１４２Ｔ及び歯付きプーリ１４３の歯１４３Ｔに噛み合っている。

そして、タイミングベルト１４１における駆動歯車１１及び第２従動歯車１３と噛み合っていない２つの直線移動部１４１Ａ、１４１Ｂの内、一方の直線移動部１４１Ａが有する歯１４１Ｔの歯数の方が他方の直線移動部１４１Ｂが有する歯１４１Ｔの歯数よりも少なくなる（例えば、歯数が一つ少ない）ように、タイミングベルト１４１は巻架されている。
これにより、駆動歯車１１及び第２従動歯車１３は、一方の直線移動部１４１Ａ側が互いに引き付け合うように第１従動歯車１２に向けて付勢される。換言すれば、一方の直線移動部１４１Ａが有する歯１４１Ｔの歯数の方が少ないため、一方の直線移動部１４１Ａには常に引っ張り力Ｆが作用する。この引っ張り力Ｆにより、駆動歯車１１及び第２従動歯車１３の一方の直線移動部１４１Ａ側が互いに引き付け合うように第１従動歯車１２に向けて付勢される。これにより、前述した（１）及び（２）の状態を実現している。

以上に説明した構成を有する第１歯車機構１０においては、駆動歯車１１と第２従動歯車１３の双方が第１従動歯車１２に噛み合っている。そして、駆動歯車１１及び第２従動歯車１３を連結する連結付勢部材１４によって、駆動歯車１１の回動に連動して第２従動歯車１３も回動する。従い、第２従動歯車１３も第１従動歯車１２を回動させるための駆動歯車としての機能を奏すると考えることができる。

また、本実施形態に係る第１歯車機構１０においては、前述した（１）及び（２）の状態となるように、連結付勢部材１４が、駆動歯車１１及び第２従動歯車１３を第１従動歯車１２に向けて付勢した状態で、駆動歯車１１及び第２従動歯車１３を連結している。
従い、駆動歯車１１が正回動する（正回動方向Ａに回動する）ときには、前述した（１）の状態により、駆動歯車１１と第１従動歯車１３との噛み合いには、バックラッシによる遊びが生じない。一方、駆動歯車１１が逆回動する（正回動方向Ａと逆方向に回動する）とき（第２従動歯車１３が逆回動するとき）には、前述した（２）の状態により、第２従動歯車１３と第１従動歯車１２との噛み合いには、バックラッシによる遊びが生じない。このため、本実施形態に係る第１歯車機構１０によれば、駆動歯車１１の回動方向を切り替える際に生じ得るバックラッシによる遊びに起因した回転駆動力の未伝達が防止されることになる。
また、駆動歯車１１の正回動が停止した際には、前述した（２）の状態により、第１従動歯車１３の正回動方向への過回動が防止される。一方、駆動歯車１１の逆回動（第２従動歯車１３の逆回動）が停止した際には、前述した（１）の状態により、第１従動歯車１３の逆回動方向への過回動が防止される。このため、本実施形態に係る第１歯車機構１０によれば、駆動歯車１１の回動を停止した際に生じ得るバックラッシに起因した第１従動歯車１２の過回動が防止されることになる。
従い、第１従動歯車１１、ひいては第１従動歯車１１に連結された回動基台３０を、駆動歯車１１が正回動する場合（第１従動歯車１２が遊びなく正回動する場合）及び駆動歯車１１が逆回動する場合（第１従動歯車１２が遊びなく逆回動する場合）の双方において、高精度に位置決めすることが可能である。

さらに、本実施形態に係る第１歯車機構１０においては、駆動歯車１１及び第１従動歯車１２の噛み合い部位と、第２従動歯車１３及び第１従動歯車１２の噛み合い部位とが同一平面Ｐ１上に位置するように、駆動歯車１１、第１従動歯車１２及び第２従動歯車１３が並置され、駆動歯車１１及び第１従動歯車１２の噛み合い部位と、第２従動歯車１３及び第１従動歯車１２の噛み合い部位とが、第１従動歯車１１の周方向について異なる位置にある。
すなわち、従来のシザーズギヤと異なり、第１従動歯車１２の一つの歯を、２枚の歯車（駆動歯車１１及び第２従動歯車１３）の歯で回動方向の前後から挟み込む構成ではなく、第１従動歯車１１の異なる歯をそれぞれ駆動歯車１１の歯と第２従動歯車１３の歯とで反対の回動方向から押圧する構成であるため、潤滑油（本実施形態では、真空グリース）の油膜切れが生じ難い。また、従来のシザーズギヤと異なり、第１従動歯車１２の一つの歯において歯幅方向（図３の紙面に垂直な方向）に異なる位置にある部位を挟み込む構成ではないため、第１従動歯車１２の歯にねじれ応力が作用し難い。
従い、本実施形態に係る第１歯車機構１０は、従来のシザーズギヤと比べて損傷が生じ難いという利点を有する。

図４は、本実施形態に係る第２歯車機構２０の概略構成を示す図である。図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は正面図である。
図４に示すように、本実施形態に係る第２歯車機構２０は、駆動歯車２１と、第１従動歯車２２と、第２従動歯車２３と、連結付勢部材２４とを備えている。本実施形態の第１従動歯車２２は、前述したリンク部材５１と連結されており、第１従動歯車２２が回動することでリンク部材５１も回動する。また、本実施形態の第２従動歯車２３は、前述したリンク部材５２と連結されており、第２従動歯車２３が回動することでリンク部材５２も回動する。
なお、駆動歯車２１、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３の歯数や寸法は、説明の便宜を考慮して図示しており、実際のものとは異なる。

駆動歯車２１は、正逆回動可能な平歯車である。具体的には、駆動歯車２１は、第１平行リンク機構４０の先端部（第２平行リンク機構５０寄りの端部）側に固定されている（第１平行リンク機構４０に対しては相対回動しない）。第１平行リンク機構４０がモーター等の駆動源（図示せず）によって回動基台３０に対して回動軸ＡＸ１周りに正逆回動することにより、第１平行リンク機構４０に固定された駆動歯車２１も第１平行リンク機構４０と一体となって回動軸ＡＸ１周りに正逆回動することになる。これにより、駆動歯車２１と噛み合っている第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３を基準に考えれば、駆動歯車２１は、その中心軸を回動軸として、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３に対して正逆回動することになる。
第１従動歯車２２は、平歯車であり、駆動歯車２１に噛み合っている。第１従動歯車２２は、第２平行リンク機構５０を構成するリンク部材５１の回動軸ＡＸ２と同軸上に配置され、リンク部材５１と一体となって回動するようにリンク部材５１に固定されている（リンク部材５１に対しては相対回動しない）。
第２従動歯車２３は、平歯車であり、駆動歯車２１及び第１従動歯車２２の噛み合い部位とは駆動歯車２１の周方向について異なる部位で駆動歯車２１に噛み合っている。第２従動歯車２３は、第２平行リンク機構５０を構成するリンク部材５２の回動軸ＡＸ３と同軸上に配置され、リンク部材５２と一体となって回動するようにリンク部材５２に固定されている（リンク部材５３に対しては相対回動しない）。
連結付勢部材２４は、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３を連結している。

駆動歯車２１、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３は、駆動歯車２１及び第１従動歯車２２の噛み合い部位と、駆動歯車２１及び第２従動歯車２３の噛み合い部位とが同一平面Ｐ２上に位置するように並置されている。換言すれば、駆動歯車２１の回動軸（図示せず）、第１従動歯車２２の回動軸ＡＸ２及び第２従動歯車２３の回動軸ＡＸ３が、全て平面Ｐ２に対して垂直であり、互いに平行な回動軸となっている。

連結付勢部材１４は、以下の（１）及び（２）の状態となるように、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３を駆動歯車２１に向けて付勢した状態で、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３を連結している。
（１）駆動歯車２１の正回動方向Ｄ前方に位置する歯面２１Ｆと第１従動歯車２２の正回動方向Ｅ（駆動歯車２１が正回動方向Ｄに回動するときに、これに従動して第１従動歯車２２が回動する方向）後方に位置する歯面２２Ｂとが駆動歯車２１及び第１従動歯車２２の噛み合い部位において当接する部分を有する。図４（ａ）においては、歯面２１Ｆと歯面２２Ｂとの当接部分を黒丸で示している。
（２）駆動歯車２１の正回動方向Ｄ後方に位置する歯面２１Ｂと第２従動歯車２３の正回動方向Ｆ（駆動歯車２１が正回動方向Ｄに回動するときに、これに従動して第２従動歯車２３が回動する方向）前方に位置する歯面２３Ｆとが駆動歯車２１及び第２従動歯車２３の噛み合い部位において当接する部分を有する。図４（ａ）においては、歯面２１Ｂと歯面２３Ｆとの当接部分を黒丸で示している。

具体的には、本実施形態の連結付勢部材２４は、弾性部材（ばね）２４１を具備している。
より具体的には、連結付勢部材１４は、弾性部材２４１が介挿された金属製の帯板部材２４２と、第１従動歯車２２と同軸に配置されて第１従動歯車２２と一体的に回動するプーリ２４３と、第２従動歯車２３と同軸に配置されて第２従動歯車２３と一体的に回動するプーリ２４４とを更に備えている。そして、帯板部材２４２がプーリ２４３とプーリ２４４との間に掛架され、弾性部材２４１が自然長よりも伸長した状態で、帯板部材２４２の両端部がビス３によってプーリ２４３及びプーリ２４４にそれぞれ固定されている。
なお、本実施形態の第２歯車機構２０では、連結付勢部材２４として上記の構成を有するものを用いているが、本発明はこれに限るものではなく、前述した第１歯車機構１０が備える連結付勢部材１４と同様の構成を有するものを用いることも可能である。

以上の構成を有する連結付勢部材２４により、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３の並置方向に直交する方向Ｖの第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３の両端部の内、一方の端部側Ｖ１同士が弾性部材２４１が自然長よりも伸長した状態で連結されることで、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３は、一方の端部側Ｖ１が互いに引き付け合うように駆動歯車２１に向けて付勢される。換言すれば、帯板部材２４２には自然長よりも伸長した状態の弾性部材２４１が介挿されているため、帯板部材２４２には常に引っ張り力Ｆが作用する。この引っ張り力Ｆにより、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３の一方の端部側Ｖ１が互いに引き付け合うように駆動歯車２１に向けて付勢される。これにより、前述した（１）及び（２）の状態を実現している。

以上に説明した構成を有する第２歯車機構２０は、本実施形態のように、駆動歯車２１を正回動するときに用いる従動歯車（第１従動歯車２２）と駆動歯車２１を逆回動するときに用いる従動歯車（第２従動歯車２３）とを使い分ける用途に有用である。なお、前述した特許文献２に記載の歯車機構と異なり、本実施形態に係る第２歯車機構２０は、歯車対を２対設けるのではなく、２つの従動歯車（第１従動歯車２２、第２従動歯車２３）に対して共通する駆動歯車２１を用いているため、累積ピッチ誤差等の影響が少ない。

また、本実施形態に係る第２歯車機構２０においては、前述した（１）及び（２）の状態となるように、連結付勢部材２４が、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３を駆動歯車２１に向けて付勢した状態で、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３を連結している。
従い、駆動歯車２１が正回動する（正回動方向Ｄに回動する）ときには、前述した（１）の状態により、駆動歯車２１と第１従動歯車２２との噛み合いには、バックラッシによる遊びが生じない。一方、駆動歯車２１が逆回動する（正回動方向Ｄと逆方向に回動する）ときには、前述した（２）の状態により、駆動歯車２１と第２従動歯車２３との噛み合いには、バックラッシによる遊びが生じない。このため、本実施形態に係る第２歯車機構２０によれば、駆動歯車２１の回動方向を切り替える際に生じ得るバックラッシによる遊びに起因した回転駆動力の未伝達が防止されることになる。
また、駆動歯車２１の正回動が停止した際に、仮に第１従動歯車２２が正回動方向Ｅに過回動可能であれば、連結付勢部材２４によって第１従動歯車２２に連結された第２従動歯車２３も正回動方向Ｆに過回動することになる。しかしながら、前述した（２）の状態により、第２従動歯車２３の正回動方向Ｆへの過回動が防止されるため、これに伴い、第１従動歯車２２の正回動方向Ｅへの過回動も防止されることになる。一方、駆動歯車２１の逆回動が停止した際には、前述した（１）の状態により、第１従動歯車２２の逆回動方向（正回動方向Ｅと逆方向）への過回動が防止されるため、これに伴い、第２従動歯車２３の逆回動方向（正回動方向Ｆと逆方向）への過回動も防止されることになる。このため、本実施形態に係る第２歯車機構２０によれば、駆動歯車２１の回動を停止した際に生じ得るバックラッシに起因した第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３の過回動が防止されることになる。
従い、第１従動歯車２２と第２従動歯車２３の双方に連結された第２平行リンク機構５０を、駆動歯車２１が正回動する場合（第１従動歯車２２が遊びなく正回動する場合）及び駆動歯車２１が逆回動する場合（第２従動歯車２３が遊びなく逆回動する場合）の双方において、高精度に位置決めすることが可能である。

さらに、本実施形態に係る第２歯車機構２０においては、駆動歯車２１及び第１従動歯車２２の噛み合い部位と、駆動歯車２１及び第２従動歯車２３の噛み合い部位とが同一平面Ｐ２上に位置するように、駆動歯車２１、第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３が並置され、駆動歯車２１及び第１従動歯車２２の噛み合い部位と、駆動歯車２１及び第２従動歯車２３の噛み合い部位とが、駆動歯車２１の周方向について異なる位置にある。
すなわち、駆動歯車２１の一つの歯を、２枚の歯車（第１従動歯車２２及び第２従動歯車２３）の歯で回動方向の前後から挟み込む構成ではなく、駆動歯車２１の異なる歯をそれぞれ第１従動歯車２２の歯と第２従動歯車２３の歯とで反対の回動方向から押圧する構成であるため、潤滑油の油膜切れが生じ難い。また、駆動歯車２１の一つの歯において歯幅方向（図３の紙面に垂直な方向）に異なる位置にある部位を挟み込む構成ではないため、駆動歯車２１の歯にねじれ応力が作用し難い。
従い、本実施形態に係る第２歯車機構２０は、従来のシザーズギヤと比べて損傷が生じ難いという利点を有する。

１０・・・歯車機構（第１歯車機構）
１１・・・駆動歯車
１２・・・第１従動歯車
１３・・・第２従動歯車
１４・・・連結付勢部材
１４１・・・歯付きベルト（歯付きタイミングベルト）

Claims (5)

1. 正逆回動可能な駆動歯車と、該駆動歯車に噛み合う第１従動歯車と、前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位とは前記第１従動歯車の周方向について異なる部位で前記第１従動歯車に噛み合う第２従動歯車と、前記駆動歯車の回動に連動して前記第２従動歯車も回動するように前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を連結する連結付勢部材とを備え、
   前記駆動歯車、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車は、前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位と、前記第２従動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位とが同一平面上に位置するように並置されており、
   前記連結付勢部材は、前記駆動歯車の正回動方向前方に位置する歯面と前記第１従動歯車の正回動方向後方に位置する歯面とが前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有すると同時に、前記第２従動歯車の正回動方向後方に位置する歯面と前記第１従動歯車の正回動方向前方に位置する歯面とが前記第２従動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有するように、前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を前記第１従動歯車に向けて内向きに付勢した状態で、前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を連結し、
   前記連結付勢部材は、前記駆動歯車と前記第２従動歯車との間に巻架されたゴム製の歯付きベルトを具備し、
   前記第１従動歯車の回動軸は、前記歯付きベルトの外部に位置することを特徴とする歯車機構。
2. 前記駆動歯車の回動軸、前記第１従動歯車の回動軸及び前記第２従動歯車の回動軸が互いに平行である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の歯車機構。
3. 正逆回動可能な駆動歯車と、該駆動歯車に噛み合う第１従動歯車と、前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位とは前記第１従動歯車の周方向について異なる部位で前記第１従動歯車に噛み合う第２従動歯車と、前記駆動歯車の回動に連動して前記第２従動歯車も回動するように前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を連結する連結付勢部材とを備え、
   前記駆動歯車、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車は、前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位と、前記第２従動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位とが同一平面上に位置するように並置されており、
   前記連結付勢部材は、前記駆動歯車の正回動方向前方に位置する歯面と前記第１従動歯車の正回動方向後方に位置する歯面とが前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有すると同時に、前記第２従動歯車の正回動方向後方に位置する歯面と前記第１従動歯車の正回動方向前方に位置する歯面とが前記第２従動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有するように、前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を前記第１従動歯車に向けて内向きに付勢した状態で、前記駆動歯車及び前記第２従動歯車を連結し、
   前記連結付勢部材は、前記駆動歯車と前記第２従動歯車との間に巻架されたゴム製の歯付きベルトを具備し、
   前記歯付きベルトにおける前記駆動歯車及び前記第２従動歯車と噛み合っていない２つの直線移動部の内、一方の直線移動部が有する歯数の方が他方の直線移動部が有する歯数よりも少なくなるように、前記歯付きベルトが前記駆動歯車と前記第２従動歯車との間に巻架されることで、前記駆動歯車及び前記第２従動歯車は、前記一方の直線移動部側が互いに引き付け合うように前記第１従動歯車に向けて内向きに付勢されていることを特徴とする歯車機構。
4. 正逆回動可能な駆動歯車と、該駆動歯車に噛み合う第１従動歯車と、前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位とは前記駆動歯車の周方向について異なる部位で前記駆動歯車に噛み合う第２従動歯車と、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車を連結する連結付勢部材とを備え、
   前記駆動歯車、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車は、一列に並置されており、
   前記連結付勢部材は、前記駆動歯車の正回動方向前方に位置する歯面と前記第１従動歯車の正回動方向後方に位置する歯面とが前記駆動歯車及び前記第１従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有すると同時に、前記駆動歯車の正回動方向後方に位置する歯面と前記第２従動歯車の正回動方向前方に位置する歯面とが前記駆動歯車及び前記第２従動歯車の噛み合い部位において当接する部分を有するように、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車を前記駆動歯車に向けて付勢した状態で、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車を連結し、
   前記連結付勢部材により、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の並置方向に直交する方向の前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の両端部の内、一方の端部側同士が連結されることで、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車は、前記一方の端部側が互いに引き付け合うように前記駆動歯車に向けて付勢されていることを特徴とする歯車機構。
5. 半導体基板を搬送する基板搬送装置に適用されることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の歯車機構。

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