JP6874560B2 - アーム機構 - Google Patents

Description

本発明は、アーム機構に関する。

複数のアームを有する多関節ロボットとして、例えばスカラロボットが知られている（特許文献１参照）。スカラロボットは、複数のアームが連結された水平関節型の機構を有する。特許文献１では、水平関節型のアームの端部に、Ｚ軸方向の移動及び回転を行う作動軸が設けられる。

特開平７−９３６７号公報

このようなスカラロボットに用いられるアーム機構では、複数のアームをそれぞれ駆動するための複数のモータが設けられる。例えば特許文献１では、第１アーム駆動用モータと、第２アーム駆動用モータと、Ｚ軸モータと、Ｒ軸モータとを備える。このため、アーム機構の小型化及び軽量化が困難となる可能性がある。

このようなアーム機構ではアームの駆動範囲が広くなり、１台当りの設置面積が大きくなる場合がある。また、ベルトコンベアへの部品の排出や取込みでは、多数のロボットを配置することになり、さらに大きい面積が必要となる。このため、単純な直線上の動作を行うことで部品の排出や取込みを行うように、制御軸数が少ない機構が望まれる。また、フットプリントが狭く、多数のアーム機構を並列して配置できるものが必要とされる。

本発明は、駆動範囲を大きくするとともに小型化が可能なアーム機構を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るアーム機構は、それぞれ回転可能に設けられて回転軸の方向が同一である内軸ロータと外軸ロータを有する２軸一体型モータと、前記外軸ロータに接続され前記回転軸と交差する方向に設けられた第１駆動側アームと、前記内軸ロータに接続され前記第１駆動側アームに沿って設けられた第２駆動側アームと、前記第１駆動側アーム及び前記第２駆動側アームの端部どうしを接続する反転機構と、前記反転機構に対して回転可能に接続された第１従動側アームと第２従動側アームと、前記第１従動側アーム及び前記第２従動側アームの端部どうしを接続するアーム先端部と、を備え、前記第１駆動側アーム、前記第２駆動側アーム及び前記反転機構により、駆動側リンク機構を構成し、前記第１従動側アーム、前記第２従動側アーム、前記反転機構及び前記アーム先端部により、従動側リンク機構を構成し、前記反転機構で、前記駆動側リンク機構の一辺と前記従動側リンク機構の一辺とが共用される。

これによれば、駆動側平行リンク機構と従動側平行リンク機構とが反転機構で接続される。２軸一体型モータにより、駆動側平行リンク機構及び従動側平行リンク機構を、回転軸を中心に旋回動作させることができ、又は、反転機構により駆動側平行リンク機構と従動側平行リンク機構との間の角度を変更することができる。これにより、各アームの駆動範囲を大きくすることができる。又、４つのアームは、２軸一体型モータで駆動されるためアーム機構の小型化が可能である。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記反転機構は、第１歯車と、前記第１歯車と連結された第２歯車と、前記第１歯車と前記第２歯車を収納する反転機構ハウジングとを含み、前記第１駆動側アームは前記第１歯車に接続され、前記第１従動側アームは前記第２歯車に接続される。これによれば、第１駆動側アームが２軸一体型モータの回転軸を中心に回転した場合、第１歯車と第２歯車が互いに反対方向に回転する。そして、第１従動側アームは、第１駆動側アームの回転方向及び回転角度に対して、反対方向に且つ同じ回転角度で回転する。したがって、アーム先端部は、駆動側平行リンク機構と従動側平行リンク機構との動作により、平行移動可能となる。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記第２駆動側アームは、前記反転機構ハウジングに対して回転可能に接続され、前記第２駆動側アームの回転軸は、前記第２歯車の回転軸と重なる位置であり、前記第２従動側アームは、前記反転機構ハウジングに対して回転可能に接続され、前記第２従動側アームの回転軸は、前記第１歯車の回転軸と重なる位置である。これにより、第１駆動側アームの回転軸と第２従動側アームの回転軸とが同一となり、第２駆動側アームの回転軸と第１従動側アームの回転軸とが同一となる。したがって、反転機構において、駆動側平行リンク機構の一辺と従動側平行リンク機構の一辺とが共用される。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記反転機構は、前記第１歯車と前記第２歯車との間のバックラッシュを低減するバックラッシュ低減機構を含み、前記バックラッシュ低減機構は、同一の平面内に配置された第１アイドラ歯車と第２アイドラ歯車とを有し、前記第１アイドラ歯車は前記第１歯車と連結され、前記第２アイドラ歯車は前記第２歯車と連結され、且つ、前記第１アイドラ歯車と前記第２アイドラ歯車とが連結されており、前記第１アイドラ歯車又は前記第２アイドラ歯車の一方の前記平面内の位置を変更できる。これにより、歯車間の回転角度のずれがより抑制される。その結果、第１歯車と第２歯車との間のバックラッシュが低減され、従動側平行リンク機構を精度よく駆動させることができる。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記第１歯車の歯は、歯先に対して一方側に位置する歯面である前方歯面と、前記歯先に対して他方側に位置する歯面である後方歯面と、を含み、前記前方歯面が前記第２歯車の歯に接し、前記後方歯面が前記第１アイドラ歯車の歯に接するように、前記第１アイドラ歯車及び前記第２アイドラ歯車の少なくとも一方の位置を調節できる。これにより、第１歯車が反転した直後、第１歯車の回転が第１アイドラ歯車に伝わる。このため、第１歯車の回転角度と第２歯車の回転角度との間のずれがより抑制される。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記第１歯車、前記第２歯車、前記第１アイドラ歯車及び前記第２アイドラ歯車は平歯車である。これによれば、各歯車の製造が容易になる。加工精度を高くすることが容易なので、歯車間の回転角度のずれがより抑制される。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記第１歯車、前記第２歯車、前記第１アイドラ歯車及び前記第２アイドラ歯車は、それぞれの回転軸を中心に回転可能に支持されている。これによれば、第１アイドラ歯車又は第２アイドラ歯車の一方の平面内の位置を変更することで、第１歯車と第２歯車との間のバックラッシュを低減することができる。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記第１歯車、前記第２歯車、前記第１アイドラ歯車及び前記第２アイドラ歯車の少なくとも１つは、樹脂歯車である。これによれば、少なくとも１つの歯車の自己潤滑性が高くなる。その結果、４つの歯車をスムーズに回転させることができる。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記反転機構ハウジングは、第１ハウジングと第２ハウジングとを含み、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間にシール部材が設けられる。これにより、反転機構の内部に塵埃、ミスト、液体が入らないようにシールすることができる。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記第２駆動側アーム、前記第１従動側アーム及び前記第２従動側アームには、曲がり部が設けられている。これによれば、各アームどうしが接触することを抑制して、駆動範囲を大きくすることが可能である。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記第２駆動側アームと前記内軸ロータとの接続部分には、気体供給部が設けられている。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記内軸ロータと前記外軸ロータとの間に設けられた筒状のステータと、前記ステータに固定されるハウジングとを有し、前記ハウジングには、外部の支持台に取り付けるための取付面が設けられ、前記取付面は、前記内軸ロータ及び前記外軸ロータの回転軸に直交する面に対して垂直な面である。これによれば、２軸一体型モータの回転軸が支持台の表面に対して平行状態となるように、２軸一体型モータの取付けができる。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記ハウジングと前記外軸ロータとの間にシール部材が設けられる。これにより、２軸一体型モータの内部に塵埃、ミスト、液体が入らないようにシールすることができる。

本発明の一態様に係るアーム機構において、前記２軸一体型モータは、サーボモータで、且つダイレクトドライブモータである。これによれば、２軸一体型モータの構成が簡便になり、アーム機構の小型化を図ることができる。

本発明によれば、駆動範囲を大きくするとともに小型化が可能である。

図１は、実施形態に係るアーム機構の概略図である。 図２は、実施形態に係るアーム機構の断面図である。 図３は、回転軸方向から見たアーム機構の正面図である。 図４は、実施形態に係る２軸一体型モータの主要構成（ステータコア部）の一例を示す図である。 図５は、実施形態に係る反転機構及びアーム先端部の断面図である。 図６は、実施形態に係る反転機構の各歯車の構成を示す平面図である。 図７は、実施形態に係るアーム機構の駆動を説明するための説明図である。 図８は、実施形態に係るアーム機構の駆動状態の一例を示す正面図である。 図９は、図８における反転機構の周辺部分の背面図である。 図１０は、実施形態に係るアーム機構の駆動状態の他の例を示す正面図である。 図１１は、図１０における反転機構の周辺部分の背面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

図１は、実施形態に係るアーム機構の概略図である。図１に示すように、アーム機構１は、２軸一体型モータ２と、第１駆動側アーム５１と、第２駆動側アーム５２と、反転機構８０と、第１従動側アーム６１と、第２従動側アーム６２と、アーム先端部７０とを有する。アーム機構１は、多関節ロボットに適用され、例えば、ピックアンドプレース装置として用いられる。

支持台ＳＢには、ワークが搬入される搬入レーンＬＬと、ワークが搬出される複数の搬出レーンＵＬ１、ＵＬ２と、が設けられている。本実施形態では、例えば、２つの搬出レーンＵＬ１、ＵＬ２が設けられている。複数の搬出レーンＵＬ１、ＵＬ２は、２軸一体型モータ２を挟んで搬入レーンＬＬの反対側に配置されている。搬入レーンＬＬと複数の搬出レーンＵＬ１、ＵＬ２は、回転軸ＡＸと直交する方向に並んで配置されている。

本実施形態のアーム機構１において、２軸一体型モータ２の第１ハウジング９０が支持台ＳＢに固定されている。２軸一体型モータ２は、回転軸ＡＸが支持台ＳＢに対して水平な状態となっている。アーム機構１は、第１駆動側アーム５１と、第２駆動側アーム５２と、第１従動側アーム６１と、第２従動側アーム６２とを鉛直面内で回転（旋回）及び伸縮させて、ワークを搬入レーンＬＬから搬出レーンＵＬ１、ＵＬ２に移送する。

図２は、実施形態に係るアーム機構の断面図である。図３は、回転軸方向から見たアーム機構の正面図である。図４は、実施形態に係る２軸一体型モータの主要構成（ステータコア部）の一例を示す図である。

図２に示すように、２軸一体型モータ２は、内軸ロータ１０Ａと、内軸ステータ１３Ａと、外軸ロータ１０と、外軸ステータ１３と、非磁性体１８とを有する。内軸ロータ１０Ａと外軸ロータ１０とは、それぞれ個別に回転可能に設けられた回転子である。内軸ステータ１３Ａと外軸ステータ１３とは、固定子である。非磁性体１８は、内軸ステータ１３Ａと外軸ステータ１３との間に設けられている。

内軸ロータ１０Ａと外軸ロータ１０は、それぞれ回転可能に設けられて回転軸ＡＸ方向が同一である。具体的には、内軸ロータ１０Ａは、円筒状の内軸ロータヨーク１１Ａと、磁石１２Ａとを有する。磁石１２Ａは、内軸ロータヨーク１１Ａの外周面に沿って環状に配置される。また、内軸ステータ１３Ａは、コイル１４Ａが設けられた内軸モータコア１５Ａと、内軸ステータバックヨーク１６Ａとを有する。内軸ステータバックヨーク１６Ａは、円筒状であり、内軸モータコア１５Ａの外側に設けられる。内軸ステータバックヨーク１６Ａは、例えば鉄又は圧粉磁心（ダストコア）で形成される。内軸ロータ１０Ａは、内軸モータコア１５Ａのコイル１４Ａに対する電力供給に応じて回転する。

外軸ロータ１０は、円筒状の外軸ロータヨーク１１と、磁石１２とを有する。磁石１２は、外軸ロータヨーク１１の内周面に沿って環状に配置される。また、外軸ステータ１３は、コイル１４が設けられた外軸モータコア１５と、外軸ステータバックヨーク１６とを有する。外軸ステータバックヨーク１６は、円筒状であり、外軸モータコア１５の内側に設けられる。外軸ステータバックヨーク１６は、例えば鉄又は圧粉磁心（ダストコア）で形成される。外軸ロータ１０は、外軸モータコア１５のコイル１４に対する電力供給に応じて回転する。

電動機の出力トルクの大小には回転軸ＡＸから推力発生位置（磁石１２、１２Ａとコイル１４、１４Ａの間）までの距離の大小が関わる。このため、外軸ロータ１０は相対的に内軸ロータ１０Ａよりもトルクが大きくなりやすい。本実施形態では、内軸ロータ１０Ａに設けられた磁石１２Ａ及び内軸ステータ１３Ａの軸長は、外軸ロータ１０に設けられた磁石１２及び外軸ステータ１３より長い。これにより、外軸ロータ１０の出力トルクと内軸ロータ１０Ａの出力トルクとの差をより小さくしている。

図４に示すように、２軸一体型モータ２は、回転軸ＡＸを中心とした径方向の内側から外側に向かって、内軸ロータ１０Ａ、内軸ステータ１３Ａ、非磁性体１８、外軸ステータ１３、外軸ロータ１０の順に配置されている。非磁性体１８は、例えば、内軸モータコア１５Ａと外軸モータコア１５の間に位置する。より具体的には、非磁性体１８は、内軸ステータバックヨーク１６Ａと外軸ステータバックヨーク１６の間に位置し、内軸ステータバックヨーク１６Ａ及び外軸ステータバックヨーク１６の少なくとも一方に固定されている。このように、内軸ステータ１３Ａと外軸ステータ１３との隣接位置には非磁性体１８が介在している。非磁性体１８を設けることにより、内軸ステータ１３Ａと外軸ステータ１３との間に生じる磁界の干渉を抑制することができる。

非磁性体１８は、例えば非磁性の合金又は樹脂若しくはこれらの両方を用いた部材である。より具体的には、非磁性体１８は、例えばアルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス（例えば、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３０５等）の非磁性ステンレス合金、合成樹脂のいずれか一つ以上の素材を用いられる。非磁性体１８の、回転軸ＡＸに直交する方向の断面形状は、回転軸ＡＸを中心とする環状である。なお、非磁性体１８は、周方向に連続する円筒状に限定されず、円弧状の部材を複数組み合わせた構成であってもよい。

図２に示すように、２軸一体型モータ２は、さらに軸受２４、２５、２６、２７、第１検出部２１及び第２検出部２２を有する。軸受２４、２５、２６、２７、第１検出部２１及び第２検出部２２は、外軸ステータバックヨーク１６に取り付けられる。回転軸ＡＸに沿った方向において、軸受２４、２５、２６、２７は、内軸ロータ１０Ａ及び外軸ロータ１０よりも出力端１１ａ、１１Ａａに近い位置に設けられる。また、第１検出部２１及び第２検出部２２は、軸受２４、２５、２６、２７より出力端１１ａ、１１Ａａに近い位置に設けられる。軸受２４、２５、２６、２７は、例えば、転がり軸受である。

軸受２４、２５は、例えば外軸ステータバックヨーク１６に対して外周側かつ外軸ロータヨーク１１に対して内周側に設けられる。軸受２４、２５は、外軸ロータ１０と連動して回転する。軸受２４、２５により、外軸ロータ１０は回転可能に軸支されている。

軸受２６、２７は、例えば外軸ステータバックヨーク１６に対して内周側かつ内軸ロータヨーク１１Ａに対して外周側に設けられる。軸受２６、２７は内軸ロータ１０Ａと連動して回転する。軸受２６、２７により、内軸ロータ１０Ａは回転可能に支持されている。

第１検出部２１は、内軸ロータ１０Ａの回転角度を検出する。第１検出部２１の検出角度に基づいて、内軸ロータ１０Ａの所定の回転角度が得られるように、内軸モータコア１５Ａのコイル１４Ａに供給される電流量が調整される。第２検出部２２は、外軸ロータ１０の回転角度を検出する。第２検出部２２の検出角度に基づいて、外軸ロータ１０の所定の回転角度が得られるように、外軸モータコア１５のコイル１４に供給される電流量が調整される。第１検出部２１及び第２検出部２２は、例えばレゾルバである。

本実施形態の２軸一体型モータ２は、サーボモータであり、且つダイレクトドライブモータである。すなわち、２軸一体型モータ２は、減速機構（例えば、減速ギヤ、伝動ベルトなど）を介在させること無く、出力端１１ａ、１１Ａａに接続された第１回転部材３２及び第２回転部材３３に回転力をダイレクトに伝達する。これにより、第１回転部材３２及び第２回転部材３３を所定方向に回転させることができる。なお、本実施形態において、内軸ロータ１０Ａと外軸ロータ１０は回転軸ＡＸが共通しているが、内軸ロータ１０Ａと外軸ロータ１０とで回転軸の位置が異なっていてもよい。

図２に示すように、第１ハウジング９０及び第２ハウジング３９は、２軸一体型モータ２の出力端１１ａ、１１Ａａの反対側に固定される。外軸ステータバックヨーク１６には、ねじ穴１６ａ、１６Ａａが設けられている。第２ハウジング３９は、ねじ穴１６ａ、１６Ａａにねじ止めされることで外軸ステータバックヨーク１６に固定される。第１ハウジング９０は、第２ハウジング３９に設けられたねじ穴３９ａにねじ止めされて、第２ハウジング３９に固定される。

第１ハウジング９０は張出部９０ｃを有している。張出部９０ｃは、第２ハウジング３９よりも径方向の外側に設けられ、第２ハウジング３９の外周面と対向する。張出部９０ｃと第２ハウジング３９との間に環状のシール部材４０が設けられる。これにより、第１ハウジング９０と第２ハウジング３９との間がシールされる。

図３に示すように、第１ハウジング９０には、平坦な取付面９０ａが設けられている。取付面９０ａは回転軸ＡＸに直交する面に対して垂直な面である。つまり、取付面９０ａは、回転軸ＡＸに対して平行である。取付面９０ａには複数のねじ穴９０ｂが設けられている。ねじ穴９０ｂにねじ止めされることで、第１ハウジング９０は支持台ＳＢ（図１参照）に固定される。これにより、２軸一体型モータ２の回転軸ＡＸが支持台ＳＢの表面に対して平行状態となるように、２軸一体型モータ２の取付けができる。

図２に示すように、外軸ステータバックヨーク１６の端部には、径方向の外側に突出する環状部１６ｂが設けられる。環状部１６ｂは、回転軸ＡＸに沿った方向において、外軸モータコア１５及びコイル１４と、第２ハウジング３９との間に配置される。環状部１６ｂと外軸ロータヨーク１１との間に環状のシール部材４２が設けられる。これにより、外軸ロータヨーク１１と外軸ステータバックヨーク１６との間がシールされる。また、環状部１６ｂと第２ハウジング３９との間にも環状のシール部材４１が設けられる。これにより、第２ハウジング３９と外軸ステータバックヨーク１６との間がシールされる。環状のシール部材４１、４２は、例えばＯリングである。

外軸ロータヨーク１１の出力端１１ａには、第１回転部材３２が固定される。第１回転部材３２は、図３に示すように回転軸ＡＸ方向から見たときに、円板状の部材である。図２に示すように、第１回転部材３２にはねじ穴３２ａが設けられている。出力端１１ａに設けられたねじ穴１１ｂ及びねじ穴３２ａにねじ止めされて、第１回転部材３２は外軸ロータヨーク１１に固定される。これにより、第１回転部材３２は、外軸ロータ１０の回転駆動により、回転軸ＡＸを中心に回転可能となっている。

第１回転部材３２は、張出部３２ｃを有する。張出部３２ｃは、第１回転部材３２の外周に設けられ、回転軸ＡＸ方向に突出する。張出部３２ｃは、外軸ロータヨーク１１の外周面と対向して設けられる。張出部３２ｃと外軸ロータヨーク１１との間に環状のシール部材４３が設けられる。これにより、第１回転部材３２と外軸ロータヨーク１１との間がシールされる。

本実施形態の２軸一体型モータ２は、外軸ロータヨーク１１、第１回転部材３２、第１ハウジング９０、第２ハウジング３９の各接続箇所に、シール部材４０、４１、４２、４３が設けられる。これにより、２軸一体型モータ２の内部に塵埃、ミスト、液体が入らないようにシールされる。

第１回転部材３２は、内軸ロータヨーク１１Ａと対向する位置に凹部が設けられる。また、第１回転部材３２の出力端１１ａとは反対側の面にも凹部が形成される。さらに、第１回転部材３２の、これらの凹部が設けられた位置に、回転軸ＡＸ方向に貫通する貫通孔３２ｄが設けられる。

内軸ロータヨーク１１Ａの出力端１１Ａａには、第２回転部材３３及び第３回転部材３４が固定される。第２回転部材３３及び第３回転部材３４は、回転軸ＡＸ方向から見たときに円板状の部材である。図２に示すように、第３回転部材３４は、内軸ロータヨーク１１Ａに設けられたねじ穴１１Ａｂにねじ止めされることで、内軸ロータヨーク１１Ａに固定される。第３回転部材３４は、第１回転部材３２の凹部に配置される。

第２回転部材３３は、第１回転部材３２に対して第３回転部材３４の反対側に設けられる。第２回転部材３３は、第１回転部材３２の凹部内に配置され、貫通孔３２ｄを介して第３回転部材３４と接続される。第２回転部材３３は、第３回転部材３４に設けられたねじ穴３４ａにねじ止めされることで、第３回転部材３４に固定される。これにより、第２回転部材３３及び第３回転部材３４は、内軸ロータヨーク１１Ａの回転駆動により、回転軸ＡＸを中心に回転可能となっている。

第２回転部材３３の外周面と、第１回転部材３２の凹部の内周面との間には微小な隙間ＧＡが形成されている。また、第２回転部材３３及び第３回転部材３４には、気体供給通路３３ａが設けられている。気体供給通路３３ａは隙間ＧＡに開口する。気体供給通路３３ａを介して隙間ＧＡに気体が供給される。これにより、第２回転部材３３と第１回転部材３２との間が非接触でシールされる。

なお、図２に示すように、第２回転部材３３の、出力端１１Ａａと反対側の面は、第１回転部材３２の、出力端１１ａと反対側の面に対して、同一面内に配置されているがこれに限定されない。第２回転部材３３は、第１回転部材３２と段差を有して配置されてもよい。

図２及び図３に示すように、第１回転部材３２には第１駆動側アーム５１が接続される。第１駆動側アーム５１は、第１回転部材３２の径方向の外側に延びる長尺の板部材である。第１駆動側アーム５１には、第１駆動側アーム５１を中心軸ＡＸ方向に貫通するねじ穴５１ａが設けられている。第１回転部材３２には、ねじ穴５１ａと重なる位置にねじ穴３２ｂが設けられている。第１駆動側アーム５１は、ねじ穴５１ａ、３２ｂにねじ止めされることで第１回転部材３２に固定される。これにより、第１駆動側アーム５１は、外軸ロータ１０の回転駆動により、第１回転部材３２と共に、回転軸ＡＸを中心に回転可能となっている。

第２回転部材３３の、内軸ロータヨーク１１Ａと反対側の面には、支持部３１が設けられている。図３に示すように、支持部３１は、第２回転部材３３に対して回転軸ＡＸ１を中心に回転可能に設けられている。支持部３１には、第２駆動側アーム５２が接続される。第２駆動側アーム５２は、第２回転部材３３の径方向の外側に延びる長尺の板部材である。図２に示すように、第２駆動側アーム５２は、第１駆動側アーム５１に対して回転軸ＡＸ方向の外側に配置される。また、図３に示すように、第２駆動側アーム５２は、第１駆動側アーム５１と平行な方向に延出する。第２駆動側アーム５２は、内軸ロータ１０Ａの回転駆動により、回転軸ＡＸを中心に回転可能となっており、且つ、回転軸ＡＸ１を中心に回転可能となっている。

図２に示すように、支持部３１の、第２回転部材３３とは反対側に気体供給部３６が設けられている。気体供給部３６は、エア供給用のロータリージョイントである。外部の気体供給装置から気体供給部３６を介して、空気などの気体が支持部３１に供給される。これにより、アーム先端部７０にエア吸着パッドやエアハンドを取り付けた場合に、これらをエアで動作させてワークを搬送させることができる。さらに、第３回転部材３４の、支持部３１とは反対側に気体供給部３５が設けられている。気体供給部３５は、エア供給用のロータリージョイントである。外部の気体供給装置から気体供給部３５を介して、空気などの気体が隙間ＧＡに供給される。これにより、第２回転部材３３と第１回転部材３２との間が非接触でシールされる。

第１駆動側アーム５１及び第２駆動側アーム５２の端部は、反転機構８０に接続される。第１駆動側アーム５１は、反転機構８０に対して回転軸ＡＸ２を中心に回転可能に接続される。また、第２駆動側アーム５２は、反転機構８０に対して回転軸ＡＸ３を中心に回転可能に接続される。このように、第１駆動側アーム５１、第２駆動側アーム５２及び反転機構８０により駆動側平行リンク機構ＬＡが構成される。

具体的には、外軸ロータ１０と内軸ロータ１０Ａとが同じ回転駆動をすることで、第１駆動側アーム５１と第２駆動側アーム５２とは、共に回転軸ＡＸを中心に回転（旋回）する。この場合、第１駆動側アーム５１及び第２駆動側アーム５２は、相対的な位置関係を維持した状態で回転する。

また、外軸ロータ１０が回転駆動し、内軸ロータ１０Ａが回転駆動しない場合、第１駆動側アーム５１は、回転軸ＡＸを中心に回転する。一方、支持部３１の回転軸ＡＸに対する位置は変化せず、第２駆動側アーム５２は第１駆動側アーム５１の回転に従って、支持部３１の回転軸ＡＸ１を中心に回転する。ここで駆動側平行リンク機構ＬＡにより形成される平行四辺形の傾斜角が変化するように、第１駆動側アーム５１と第２駆動側アーム５２とが動作する。

図２及び図３に示すように、反転機構８０には、第１従動側アーム６１と、第２従動側アーム６２が接続される。第１従動側アーム６１の一方の端部及び第２従動側アーム６２の一方の端部は、それぞれ反転機構８０に回転可能に接続されている。第１従動側アーム６１は、反転機構８０に対して回転軸ＡＸ３を中心に回転可能に接続される。第２従動側アーム６２は、反転機構８０に対して回転軸ＡＸ２を中心に回転可能に接続される。

第１従動側アーム６１の他方の端部及び第２従動側アーム６２の他方の端部は、それぞれアーム先端部７０に回転可能に接続されている。このように、第１従動側アーム６１、第２従動側アーム６２、反転機構８０及びアーム先端部７０により従動側平行リンク機構ＬＢが構成される。

本実施形態では、図２に示すように、第１駆動側アーム５１の回転軸ＡＸ２と、第２従動側アーム６２の回転軸ＡＸ２は共通である。また、第２駆動側アーム５２の回転軸ＡＸ３と、第１従動側アーム６１の回転軸ＡＸ３は共通である。つまり、図３に示すように、反転機構８０において、駆動側平行リンク機構ＬＡの一辺と従動側平行リンク機構ＬＢの一辺とが共用される。なお、駆動側平行リンク機構ＬＡの一辺とは、回転軸ＡＸ方向から見たときに回転軸ＡＸ２と回転軸ＡＸ３とを結ぶ辺である。また、図３に示すように、回転軸ＡＸ方向から見たときの回転軸ＡＸと回転軸ＡＸ１との距離を、長さＬ１とする。回転軸ＡＸ２と回転軸ＡＸ３との距離を、長さＬ２とする。回転軸ＡＸ４と回転軸ＡＸ５との距離を、長さＬ３とする。本実施形態では、長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３は互いに等しい。

図２及び図３に示すように、第１駆動側アーム５１、第２駆動側アーム５２、第１従動側アーム６１及び第２従動側アーム６２の幅に対し、それぞれの厚さが薄くなっている。これにより、アーム先端部７０のフットプリント、すなわち、アーム先端部７０の支持台ＳＢ（図１参照）と対向する面の面積を小さくすることができる。なお、第１駆動側アーム５１、第２駆動側アーム５２、第１従動側アーム６１及び第２従動側アーム６２の幅とは、回転軸ＡＸ方向から見たときの、延出方向と直交する方向の長さである。また、厚さは、回転軸ＡＸ方向と平行な方向での長さである。

また、図３に示すように、第２駆動側アーム５２、第１従動側アーム６１及び第２従動側アーム６２には、それぞれ曲がり部９１、９２、９３が設けられている。これにより、第２駆動側アーム５２は、回転軸ＡＸ、ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＸ３を結ぶ仮想線で囲まれた領域よりも外側に湾曲して設けられる。また、第１従動側アーム６１及び第２従動側アーム６２も、回転軸ＡＸ２、ＡＸ３、ＡＸ４、ＡＸ５を結ぶ仮想線で囲まれた領域よりも外側に湾曲して設けられる。これにより、第１駆動側アーム５１、第２駆動側アーム５２、第１従動側アーム６１及び第２従動側アーム６２が、直線状に延びた状態になった場合でも、他のアーム等と接触することを抑制することができる。これにより、アーム機構１の駆動範囲を大きくすることができる。

次に反転機構８０及びアーム先端部７０の構成について説明する。図５は、実施形態に係る反転機構及びアーム先端部の断面図である。図６は、実施形態に係る反転機構の各歯車の構成を示す平面図である。図５に示すように、反転機構８０は、第１ハウジング８１と、第２ハウジング８２と、第１歯車８４と、第２歯車８５とを含む。

第１歯車８４及び第２歯車８５は、第１ハウジング８１と第２ハウジング８２との内部空間に配置される。第１歯車８４は軸受２８ａ、２８ｂにより、第１ハウジング８１及び第２ハウジング８２に回転可能に支持される。第１歯車８４は、回転軸ＡＸ２を中心に回転する。また、第２歯車８５は軸受２９ａ、２９ｂにより、第１ハウジング８１及び第２ハウジング８２に回転可能に支持される。第２歯車８５は、第１歯車８４と連結され、回転軸ＡＸ３を中心に回転する。第２歯車８５は、第１歯車８４の回転方向に対して反対方向に回転する。第１歯車８４及び第２歯車８５は、平歯車であり、それぞれの歯８４ａ、８５ａが回転軸ＡＸ２、ＡＸ３と平行に設けられている。

図６に示すように、第１歯車８４の歯８４ａは、歯先８４ｂと、前方歯面８４ｃと、後方歯面８４ｄと、を含む。歯先８４ｂは、歯８４ａの先端部分である。前方歯面８４ｃは、歯先８４ｂに対して、回転軸ＡＸ２の周方向で一方側に位置する歯面である。回転軸ＡＸ２の周方向とは、回転軸ＡＸ２を中心とした円に沿う方向を意味する。後方歯面８４ｄは、歯先８４ｂに対して、回転軸ＡＸ２の周方向で他方側に位置する歯面である。すなわち、後方歯面８４ｄは、歯先８４ｂに対して、前方歯面８４ｃとは反対側に位置する歯面である。第１歯車８４が時計回りに回転している場合、前方歯面８４ｃは、第１歯車８４の回転方向において後方歯面８４ｄよりも前方に位置する。また、第２歯車８５の歯８５ａも同様に、歯先８５ｂと、前方歯面８５ｃと、後方歯面８５ｄと、を含む。

第１駆動側アーム５１は、ねじ穴５１ｂを介して、軸部８３の一端側とねじ止めにより固定される。軸部８３の他端側は、第１ハウジング８１の貫通孔８１ａの内部に配置され、軸受２８ａにより回転可能に設けられる。また、軸部８３の他端側は、第１歯車８４とねじ止めにより固定される。このような構成により、第１駆動側アーム５１が回転軸ＡＸ２を中心に回転すると、第１駆動側アーム５１と共に第１歯車８４も回転軸ＡＸ２を中心に回転する。

第２ハウジング８２には、支持部６４が固定される。支持部６４は、ねじ穴６４ａが設けられており、ねじ止めにより第２ハウジング８２に固定されている。第２ハウジング８２には、第１ハウジング８１の貫通孔８１ａと重なる位置に貫通孔８２ａが設けられている。支持部６４には、貫通孔８２ａと連通する貫通孔６４ｂが設けられている。第２従動側アーム６２には、回転軸ＡＸ２と重なる位置に貫通孔６２ａが設けられる。第２従動側アーム６２の貫通孔６２ａに軸部６５が設けられる。軸部６５は、ねじ止めにより第２従動側アーム６２に固定される。軸部６５は、軸受２８ｃ、２８ｄを介して、第２ハウジング８２の貫通孔８２ａの内壁及び支持部６４の貫通孔６４ｂの内壁に回転可能に支持される。これにより、第２従動側アーム６２は、回転軸ＡＸ２を中心に回転可能に設けられる。なお、第２従動側アーム６２は、第１歯車８４と非接続状態である。

第１ハウジング８１には、回転軸ＡＸ３と重なる位置に貫通孔８１ｂが設けられる。また、第２駆動側アーム５２には回転軸ＡＸ３と重なる位置に貫通孔５２ａが設けられる。第２駆動側アーム５２の貫通孔５２ａに軸部８６が設けられる。軸部８６は、ねじ止めにより第２駆動側アーム５２に固定される。軸部８６は、軸受２９ｃを介して、第１ハウジング８１の貫通孔８１ｂの内壁に回転可能に支持される。これにより、第２駆動側アーム５２は、回転軸ＡＸ３を中心に回転可能に設けられる。第２駆動側アーム５２を設けることにより、第１駆動側アーム５１と第２駆動側アーム５２とが互いに平行な状態で回転可能となっている。つまり、第２駆動側アーム５２により、駆動側平行リンク機構ＬＡは、対向する辺どうしが平行な状態で回転可能となっている。

第１従動側アーム６１は、ねじ穴６１ａ、６３ａにねじ止めされることで軸部６３の一端側と固定される。軸部６３の他端側は、第２ハウジング８２の貫通孔８２ｂの内部に配置され、軸受２９ｂにより回転可能に設けられる。また、軸部６３の他端側は、第２歯車８５とねじ止めにより固定される。このような構成により、第２歯車８５が回転軸ＡＸ３を中心に回転すると、第２歯車８５と共に第１従動側アーム６１も回転軸ＡＸ３を中心に回転する。

上述したように、第２歯車８５は、第１歯車８４の回転方向に対して反対方向に回転する。したがって、第１駆動側アーム５１が回転軸ＡＸ２を中心に回転すると、第１歯車８４及び第２歯車８５の動作により、第１駆動側アーム５１の回転方向と反対方向に第１従動側アーム６１は回転する。また、第２歯車８５の歯数と第１歯車８４の歯数を一致させることで、第１従動側アーム６１の回転角度は、第１駆動側アーム５１の回転角度と同じ大きさとなる。また、第２従動側アーム６２を設けることにより、第１従動側アーム６１と第２従動側アーム６２とが互いに平行な状態で回転可能となっている。つまり、第２従動側アーム６２により、従動側平行リンク機構ＬＢは、対向する辺どうしが平行な状態で回転可能となっている。これにより、アーム先端部７０は、駆動側平行リンク機構ＬＡと従動側平行リンク機構ＬＢとの動作により、平行移動可能となる。

なお、第１ハウジング８１と第２ハウジング８２との接続部分において、第１ハウジング８１には、第２ハウジング８２に向かって突出する突出部が設けられる。また、第２ハウジング８２には、第１ハウジング８１に向かって突出する突出部が設けられる。各突出部の間に環状のシール部材４４が設けられる。これにより、第１ハウジング８１と第２ハウジング８２との間がシールされる。

また、第１ハウジング８１の貫通孔８１ａにおいて、軸受２８ａと、貫通孔８１ａの内壁との間に環状のシール部材４６が設けられる。また、軸受２８ａと、軸部８３との間に環状のシール部材４６ａが設けられる。さらに、第１ハウジング８１の貫通孔８１ｂには、軸受２９ｃと貫通孔８１ｂの内壁との間に環状のシール部材４５が設けられる。第２ハウジング８２の貫通孔８２ａには、軸受２８ｃと貫通孔８２ａの内壁との間に環状のシール部材４８が設けられる。第２ハウジング８２の貫通孔８２ｂには、軸受２９ｂと貫通孔８２ｂの内壁との間に環状のシール部材４７が設けられる。また、軸受２９ｂと、軸部６３との間に環状のシール部材４７ａが設けられる。

これらのシール部材４４、４５、４６、４６ａ、４７、４７ａ、４８により、反転機構８０の内部に塵埃、ミスト、液体が入らないようにシールされる。

また、第１歯車８４の、回転軸ＡＸ２に沿った方向の位置は、軸受２８ａ、２８ｂにより固定される。第２歯車８５の、回転軸ＡＸ３に沿った方向の位置は、軸受２９ａ、２９ｂにより固定される。

図５に示すように、アーム先端部７０は、支持部７１、支持部７２及びベース部７３を有する。支持部７１は、ねじ穴７１ｂ、７３ａにねじ止めされることによりベース部７３に固定される。支持部７２は、ねじ穴７２ｂ、７３ｂにねじ止めされることによりベース部７３に固定される。

第１従動側アーム６１は、貫通孔６１ｂを介して、軸部７４の一端側とねじ止めにより固定される。軸部７４の他端側は、支持部７２の貫通孔７２ａ及びベース部７３の凹部７３ｃの内部に配置される。軸部７４は、軸受７７ａを介して貫通孔７２ａの内壁に回転可能に設けられる。また、軸部７４は、軸受７７ｂを介して貫通孔７２ａの内壁及び凹部７３ｃの内壁に回転可能に設けられる。このような構成により、第１従動側アーム６１は、回転軸ＡＸ５を中心に、アーム先端部７０に対して回転可能に設けられる。

第２従動側アーム６２は、貫通孔６２ｂを介して、軸部７５の一端側とねじ止めにより固定される。軸部７５の他端側は、支持部７１の貫通孔７１ａの内部に配置される。軸部７５は、軸受７６ａを介して貫通孔７１ａの内壁に回転可能に設けられる。このような構成により、第２従動側アーム６２は、回転軸ＡＸ４を中心に、アーム先端部７０に対して回転可能に設けられる。

図６に示すように、反転機構８０には、第１歯車８４と第２歯車８５との間のバックラッシュを低減するバックラッシュ低減機構８９が設けられている。バックラッシュ低減機構８９は、同一の平面内に配置された第１アイドラ歯車８７と第２アイドラ歯車８８とを有する。第１アイドラ歯車８７は、回転軸ＡＸ６を中心に回転可能に支持されている。また、第２アイドラ歯車８８は、回転軸ＡＸ７を中心に回転可能に支持されている。第１アイドラ歯車８７及び第２アイドラ歯車８８は、第１歯車８４及び第２歯車８５と同様に、軸受により回転可能に支持されている。また、第１アイドラ歯車８７及び第２アイドラ歯車８８は、平歯車であり、それぞれの歯８７ａ、８８ａは回転軸ＡＸ６、ＡＸ７と平行に設けられている。第１アイドラ歯車８７の歯８７ａは、第１歯車８４及び第２歯車８５と同様に、歯先８７ｂと、前方歯面８７ｃと、後方歯面８７ｄと、を含む。第２アイドラ歯車８８の歯８８ａも、歯先８８ｂと、前方歯面８８ｃと、後方歯面８８ｄと、を含む。

第１アイドラ歯車８７は第１歯車８４と連結され、第２アイドラ歯車８８は第２歯車８５と連結される。さらに、第１アイドラ歯車８７と第２アイドラ歯車８８とが連結されている。また、第１歯車８４の歯８４ａの数と、第２歯車８５の歯８５ａの数は同一であり、周方向の配置ピッチも等しい。さらに、第１アイドラ歯車８７の歯８７ａの数と、第２アイドラ歯車８８の歯８８ａの数は同一であり、周方向の配置ピッチも等しい。

本実施形態では、例えば、第２アイドラ歯車８８の平面内の取付位置を矢印Ｄ１の方向に沿って変更できる。第２アイドラ歯車８８の位置が適切に調整されることで、第２アイドラ歯車８８の前方歯面８８ｃが第１アイドラ歯車８７の前方歯面８７ｃに接し、第２アイドラ歯車８８の後方歯面８８ｄが第２歯車８５の後方歯面８５ｄに接する。これにより、第２アイドラ歯車８８と第１アイドラ歯車８７との間のバックラッシュ、及び第２アイドラ歯車８８と第２歯車８５との間のバックラッシュを低減することができる。なお、これに限定されず、第１アイドラ歯車８７又は第２アイドラ歯車８８の少なくとも一方の平面内の位置が調整可能となっていればよい。

このような構成により、第１歯車８４が矢印Ｄ２方向、すなわち時計回り方向に回転している場合、第２歯車８５は矢印Ｄ３方向、すなわち反時計回り方向に回転する。第１アイドラ歯車８７は、第１歯車８４と噛み合っているため、矢印Ｄ４方向に回転する。第２アイドラ歯車８８は、第２歯車８５と噛み合っており、且つ第１アイドラ歯車８７と噛み合っているため、矢印Ｄ５方向に回転する。

仮に、バックラッシュ低減機構８９を設けない構成とした場合、第１歯車８４の回転方向が反転した際に、第１歯車８４と第２歯車８５との間のバックラッシュにより第２歯車８５が回転しないわずかな時間が生じる可能性がある。また、従来のバックラッシュ低減機構の一例として、複数の歯車を重ね合せて配置し、この歯車の間にばねを設けることによりバックラッシュを低減する構成が知られている。この場合、ばね力を超える荷重が加えられると、ばねが撓み正確な角度を伝達できない可能性がある。

本実施形態では、バックラッシュ低減機構８９を設けているため、第１歯車８４の回転方向が反転した際に、第１アイドラ歯車８７及び第２アイドラ歯車８８を介して、第１歯車８４の回転角度が第２歯車８５に伝達される。すなわち、第１歯車８４の後方歯面８４ｄが第１アイドラ歯車８７の後方歯面８７ｄに接しているので、第１歯車８４の回転が第１アイドラ歯車８７に伝達される。第１アイドラ歯車８７の前方歯面８７ｃが第２アイドラ歯車８８の前方歯面８８ｃに接しているので、第１アイドラ歯車８７の回転が第２アイドラ歯車８８に伝達される。第２アイドラ歯車８８の後方歯面８８ｄが第２歯車８５の後方歯面８５ｄに接しているので、第２アイドラ歯車８８の回転が第２歯車８５に伝達される。このため、第１歯車８４の回転角度と第２歯車８５の回転角度との間のずれが抑制される。したがって、第１歯車８４と第２歯車８５との間のバックラッシュがあっても、従動側平行リンク機構ＬＢを精度よく駆動させることができる。さらに、第２アイドラ歯車８８の平面内の取付位置が調整可能となっているため、第１歯車８４と第２歯車８５との間のバックラッシュを低減させることができる。

また、第１歯車８４、第２歯車８５、第１アイドラ歯車８７及び第２アイドラ歯車８８の少なくとも一つは、樹脂歯車である。樹脂歯車は自己潤滑性が高いため、４つの歯車をスムーズに回転させることができる。

また、第１歯車８４、第２歯車８５、第１アイドラ歯車８７及び第２アイドラ歯車８８は、平歯車であり、同一平面内に配置される。これにより、複数の歯車を重ね合せて配置した従来構成に比べてバックラッシュ低減機構８９の構成を簡便にしつつ、バックラッシュを低減させることができる。また、バックラッシュ低減機構８９を含む反転機構８０の厚みを薄くすることができる。

次に、図２、図３及び図７から図１１を参照しつつ、アーム機構１の駆動の一例を説明する。図７は、実施形態に係るアーム機構の駆動を説明するための説明図である。図８は、実施形態に係るアーム機構の駆動状態の一例を示す正面図である。図９は、図８における反転機構の周辺部分の背面図である。図１０は、実施形態に係るアーム機構の駆動状態の他の例を示す正面図である。図１１は、図１０における反転機構の周辺部分の背面図である。なお、図７では第１駆動側アーム５１、第２駆動側アーム５２、第１従動側アーム６１及び第２従動側アーム６２を模式的に示している。

また、図７において、２軸一体型モータ２の回転軸ＡＸ方向に直交する平面に沿って、互いに直交する２方向をＸ方向、Ｙ方向として説明する。Ｙ方向は、図３に示す取付面９０ａに垂直な方向である。Ｘ方向は、取付面９０ａに平行な方向で、且つ、回転軸ＡＸに直交する方向である。

図７に示す第１状態ＳＴ１は、第１駆動側アーム５１、第２駆動側アーム５２、第１従動側アーム６１及び第２従動側アーム６２が全てＹ方向に平行な状態である。

内軸ロータ１０Ａを駆動させず、外軸ロータ１０のみ駆動させて、第１駆動側アーム５１をＸ方向に１５°回転させる（第２状態ＳＴ２）。この際、第２駆動側アーム５２も第１駆動側アーム５１と平行に、回転軸ＡＸ１を中心にＸ方向に１５°回転する。

また、第１従動側アーム６１は、反転機構８０の動作により、第１駆動側アーム５１と反対方向に同じ回転角度で回転する。つまり、第１従動側アーム６１は、回転軸ＡＸ３を中心にＸ方向に１５°回転する。言い換えると、第１従動側アーム６１は、Ｙ方向と平行な対称線に対して、第１駆動側アーム５１と線対称となるように変形する。第２従動側アーム６２も、第１従動側アーム６１と平行に、回転軸ＡＸ２を中心に１５°回転する。これにより、アーム先端部７０は、第１状態ＳＴ１に対して平行状態を維持しつつ、Ｘ方向、すなわち径方向の外側に移動する。

同様に、第３状態ＳＴ３は、外軸ロータ１０をさらに駆動させて、第１駆動側アーム５１をＸ方向に３０°回転させた状態である。第４状態ＳＴ４は、外軸ロータ１０をさらに駆動させて、第１駆動側アーム５１をＸ方向に４５°回転させた状態である。第５状態ＳＴ５は、外軸ロータ１０をさらに駆動させて、第１駆動側アーム５１をＸ方向に６０°回転させた状態である。このように、第１駆動側アーム５１と、第２駆動側アーム５２と、反転機構８０とで構成される駆動側リンク機構ＬＡは、平行四辺形の傾きが大きくなる方向に変形する。また、従動側リンク機構ＬＢは、駆動側リンク機構ＬＡと線対称に変形する。これにより、アーム先端部７０は、常に平行状態を維持しつつ、Ｘ方向に移動可能となる。

また、各状態で、内軸ロータ１０Ａと外軸ロータ１０とを同時に、且つ同方向に駆動させることも可能である。この場合、第１駆動側アーム５１、第２駆動側アーム５２、第１従動側アーム６１及び第２従動側アーム６２は、各状態での形状を維持したまま、回転軸ＡＸを中心に回転（旋回）する。

図８及び図９は、第１駆動側アーム５１をＹ方向に対して９０°に近い角度まで回転させた状態を示している。言い換えると、図８及び図９は、Ｘ方向においてアーム先端部７０が回転軸ＡＸから最も離れた状態を示す。この場合、図９に示すように、第２駆動側アーム５２の曲がり部９１は、軸部８３と接触しないように湾曲して設けられている。これにより、第１駆動側アーム５１とともに第２駆動側アーム５２をＹ方向に対して９０°に近い角度まで回転させることができる。

図１０及び図１１は、第１駆動側アーム５１をＸ方向の反対方向に回転させた状態を示している。図１０及び図１１は、Ｘ方向の反対方向においてアーム先端部７０が回転軸ＡＸから最も離れた状態を示す。この場合、図１０に示すように、第１従動側アーム６１の曲がり部９２は、支持部６４と接触しないように湾曲して設けられている。これにより、第１駆動側アーム５１の回転駆動とともに、第１従動側アーム６１及び第２従動側アーム６２もＸ方向の反対方向に回転させることができる。これにより、各アームの回転可能な角度範囲が大きくなり、アーム機構１の駆動範囲を大きくすることができる。

以上説明したように、本実施形態のアーム機構１は、それぞれ回転可能に設けられて回転軸ＡＸの方向が同一である内軸ロータ１０Ａと外軸ロータ１０を有する２軸一体型モータ２と、外軸ロータ１０に接続され回転軸ＡＸと交差する方向に設けられた第１駆動側アーム５１と、内軸ロータ１０Ａに接続され第１駆動側アーム５１に沿って設けられた第２駆動側アーム５２と、第１駆動側アーム５１及び第２駆動側アーム５２の端部どうしを接続する反転機構８０と、反転機構８０に回転可能に接続された第１従動側アーム６１と第２従動側アーム６２と、第１従動側アーム６１及び第２従動側アーム６２の端部どうしを接続するアーム先端部７０と、を備える。第１駆動側アーム５１、第２駆動側アーム５２及び反転機構８０により、駆動側平行リンク機構ＬＡを構成し、第１従動側アーム６１、第２従動側アーム６２、反転機構８０及びアーム先端部７０により、従動側平行リンク機構ＬＢを構成し、反転機構８０で、駆動側平行リンク機構ＬＡの一辺と従動側平行リンク機構ＬＢの一辺とが共用される。

これによれば、２軸一体型モータ２により、駆動側平行リンク機構ＬＡ及び従動側平行リンク機構ＬＢを、回転軸ＡＸを中心に旋回動作させることができる。又は、外軸ロータ１０のみ駆動させることで、反転機構８０により駆動側平行リンク機構ＬＡと従動側平行リンク機構ＬＢとの間の角度を変更することができる。これにより、各アームの駆動範囲を大きくすることができる。又、４つのアームは、２軸一体型モータ２で駆動されるためアーム機構の小型化が可能である。

本実施形態において、反転機構８０は、第１歯車８４と、第１歯車８４と連結された第２歯車８５と、第１歯車８４と第２歯車８５を収納する反転機構ハウジング（第１ハウジング８１及び第２ハウジング８２）とを含み、第１駆動側アーム５１は第１歯車８４に接続され、第１従動側アーム６１は第２歯車８５に接続される。これによれば、第１駆動側アーム５１が２軸一体型モータ２の回転軸ＡＸを中心に回転した場合、第１歯車８４と第２歯車８５が互いに反対方向に回転する。そして、第１従動側アーム６１は、第１駆動側アーム５１の回転方向及び回転角度に対して、反対方向に且つ同じ回転角度で回転する。したがって、アーム先端部７０は、駆動側平行リンク機構ＬＡと従動側平行リンク機構ＬＢとの動作により、平行移動可能となる。

本実施形態において、第２駆動側アーム５２は、反転機構ハウジング（第１ハウジング８１）に対して回転可能に接続され、第２駆動側アーム５２の回転軸ＡＸ３は、第２歯車８５の回転軸ＡＸ３と重なる位置であり、第２従動側アーム６２は、反転機構ハウジング（第２ハウジング８２）に対して回転可能に接続され、第２従動側アーム６２の回転軸ＡＸ２は、第１歯車８４の回転軸ＡＸ２と重なる位置である。これにより、第１駆動側アーム５１の回転軸ＡＸ２と第２従動側アーム６２の回転軸ＡＸ２とが同一となり、第２駆動側アーム５２の回転軸ＡＸ３と第１従動側アーム６１の回転軸ＡＸ３とが同一となる。したがって、反転機構８０において、駆動側平行リンク機構ＬＡの一辺と従動側平行リンク機構ＬＢの一辺とが共用される。

本実施形態において、反転機構８０は、第１歯車８４と第２歯車８５との間のバックラッシュを低減するバックラッシュ低減機構８９を含む。バックラッシュ低減機構８９は、同一の平面内に配置された第１アイドラ歯車８７と第２アイドラ歯車８８とを有し、第１アイドラ歯車８７は第１歯車８４と連結され、第２アイドラ歯車８８は第２歯車８５と連結され、且つ、第１アイドラ歯車８７と第２アイドラ歯車８８とが連結されている。第１アイドラ歯車８７又は第２アイドラ歯車８８の一方の平面内の位置を変更できる。これにより、第１歯車８４と第２歯車８５との間のバックラッシュが低減され、従動側平行リンク機構ＬＢを精度よく駆動させることができる。

また、本実施形態において、第１歯車８４の歯８４ａは、歯先８４ｂに対して一方側に位置する歯面である前方歯面８４ｃと、歯先８４ｂに対して他方側に位置する歯面である後方歯面８４ｄと、を含む。前方歯面８４ｃが第２歯車８５の歯８５ａに接する。後方歯面８４ｄが第１アイドラ歯車８７の歯８７ａに接する。これにより、第１歯車８４が反転した直後、第１歯車８４の回転が第１アイドラ歯車８７に伝わる。このため、第１歯車８４の回転角度と第２歯車８５の回転角度との間のずれがより抑制される。

本実施形態において、第１歯車８４、第２歯車８５、第１アイドラ歯車８７及び第２アイドラ歯車８８は平歯車である。これによれば、バックラッシュ低減機構８９の構成を簡便にしつつ、バックラッシュを低減することができる。

本実施形態において、第１歯車８４、第２歯車８５、第１アイドラ歯車８７及び第２アイドラ歯車８８は、それぞれの回転軸ＡＸ２、ＡＸ３、ＡＸ６、ＡＸ７を中心に回転可能に支持されている。これによれば、第１アイドラ歯車８７又は第２アイドラ歯車８８の一方の平面内の位置を変更することで、第１歯車８４と第２歯車８５との間のバックラッシュを低減することができる。

本実施形態において、第１歯車８４、第２歯車８５、第１アイドラ歯車８７及び第２アイドラ歯車８８の少なくとも１つは、樹脂歯車である。これによれば、樹脂歯車は自己潤滑性が高いため、４つの歯車をスムーズに回転させることができる。

本実施形態において、反転機構ハウジングは、第１ハウジング８１と第２ハウジング８２とを含み、第１ハウジング８１と第２ハウジング８２との間にシール部材４４が設けられる。これにより、反転機構８０の内部に塵埃、ミスト、液体が入らないようにシールすることができる。

本実施形態において、第２駆動側アーム５２、第１従動側アーム６１及び第２従動側アーム６２には、曲がり部９１、９２、９３が設けられている。これによれば、各アームどうしが接触することを抑制して、駆動範囲を大きくすることが可能である。

本実施形態において、第２駆動側アーム５２と内軸ロータ１０Ａとの接続部分には、気体供給部３６が設けられている。

本実施形態において、内軸ロータ１０Ａと外軸ロータ１０との間に設けられた筒状の外軸ステータ１３と、外軸ステータ１３に固定されるハウジング（第１ハウジング９０）とを有し、第１ハウジング９０には、外部の支持台ＳＢに取り付けるための取付面９０ａが設けられ、取付面９０ａは、内軸ロータ１０Ａ及び外軸ロータ１０の回転軸ＡＸに直交する面に対して垂直な面である。これによれば、２軸一体型モータ２の回転軸ＡＸが支持台ＳＢの表面に対して平行状態となるように、２軸一体型モータ２の取付けができる。

本実施形態において、第１ハウジング９０と外軸ロータ１０との間にシール部材４２が設けられる。これにより、２軸一体型モータ２の内部に塵埃、ミスト、液体が入らないようにシールすることができる。

本実施形態において、２軸一体型モータ２は、サーボモータで、且つダイレクトドライブモータである。これによれば、２軸一体型モータ２の構成が簡便になり、アーム機構１の小型化を図ることができる。

１ アーム機構
２ ２軸一体型モータ
１０ 外軸ロータ
１０Ａ 内軸ロータ
１３ 外軸ステータ
１３Ａ 内軸ステータ
２４、２５、２６、２７、２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ 軸受
３２ 第１回転部材
３３ 第２回転部材
３４ 第３回転部材
３６ 気体供給部
３９ 第２ハウジング
４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４６ａ、４７、４７ａ、４８ シール部材
５１ 第１駆動側アーム
５２ 第２駆動側アーム
６１ 第１従動側アーム
６２ 第２従動側アーム
７０ アーム先端部
８０ 反転機構
８１ 第１ハウジング
８２ 第２ハウジング
８４ 第１歯車
８４ａ、８５ａ、８７ａ、８８ａ 歯
８５ 第２歯車
８７ 第１アイドラ歯車
８８ 第２アイドラ歯車
８９ バックラッシュ低減機構
９０ 第１ハウジング
９１、９２、９３ 曲がり部
ＡＸ、ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＸ３、ＡＸ４、ＡＸ５ 回転軸

Claims (12)

1. それぞれ回転可能に設けられて回転軸の方向が同一である内軸ロータと外軸ロータを有する２軸一体型モータと、
   前記外軸ロータに接続され前記回転軸と交差する方向に設けられた第１駆動側アームと、
   前記内軸ロータに接続され前記第１駆動側アームに沿って設けられた第２駆動側アームと、
   前記第１駆動側アーム及び前記第２駆動側アームの端部どうしを接続する反転機構と、
   前記反転機構に対して回転可能に接続された第１従動側アームと第２従動側アームと、
   前記第１従動側アーム及び前記第２従動側アームの端部どうしを接続するアーム先端部と、を備え、
   前記第１駆動側アーム、前記第２駆動側アーム及び前記反転機構により、駆動側リンク機構を構成し、前記第１従動側アーム、前記第２従動側アーム、前記反転機構及び前記アーム先端部により、従動側リンク機構を構成し、前記反転機構で、前記駆動側リンク機構の一辺と前記従動側リンク機構の一辺とが共用され、
   前記反転機構は、第１歯車と、前記第１歯車と連結された第２歯車と、前記第１歯車と前記第２歯車を収納する反転機構ハウジングとを含み、
   前記第１駆動側アームは前記第１歯車に接続され、前記第１従動側アームは前記第２歯車に接続され、
   前記第２駆動側アームは、前記反転機構ハウジングに対して回転可能に接続され、前記第２駆動側アームの回転軸は、前記第２歯車の回転軸と重なる位置であり、
   前記第２従動側アームは、前記反転機構ハウジングに対して回転可能に接続され、前記第２従動側アームの回転軸は、前記第１歯車の回転軸と重なる位置であるアーム機構。
2. 前記反転機構は、前記第１歯車と前記第２歯車との間のバックラッシュを低減するバックラッシュ低減機構を含み、
   前記バックラッシュ低減機構は、同一の平面内に配置された第１アイドラ歯車と第２アイドラ歯車とを有し、
   前記第１アイドラ歯車は前記第１歯車と連結され、前記第２アイドラ歯車は前記第２歯車と連結され、且つ、前記第１アイドラ歯車と前記第２アイドラ歯車とが連結されており、
   前記第１アイドラ歯車又は前記第２アイドラ歯車の一方の前記平面内の位置を変更できる請求項１に記載のアーム機構。
3. 前記第１歯車の歯は、歯先に対して一方側に位置する歯面である前方歯面と、前記歯先に対して他方側に位置する歯面である後方歯面と、を含み、
   前記前方歯面が前記第２歯車の歯に接し、前記後方歯面が前記第１アイドラ歯車の歯に接するように、前記第１アイドラ歯車及び前記第２アイドラ歯車の少なくとも一方の位置を調節できる請求項２に記載のアーム機構。
4. 前記第１歯車、前記第２歯車、前記第１アイドラ歯車及び前記第２アイドラ歯車は平歯車である請求項２又は請求項３に記載のアーム機構。
5. 前記第１歯車、前記第２歯車、前記第１アイドラ歯車及び前記第２アイドラ歯車は、それぞれの回転軸を中心に回転可能に支持されている請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のアーム機構。
6. 前記第１歯車、前記第２歯車、前記第１アイドラ歯車及び前記第２アイドラ歯車の少なくとも１つは、樹脂歯車である請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のアーム機構。
7. 前記反転機構ハウジングは、第１ハウジングと第２ハウジングとを含み、
   前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間にシール部材が設けられる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアーム機構。
8. 前記第２駆動側アーム、前記第１従動側アーム及び前記第２従動側アームには、曲がり部が設けられている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアーム機構。
9. 前記第２駆動側アームと前記内軸ロータとの接続部分には、気体供給部が設けられている請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のアーム機構。
10. 前記内軸ロータと前記外軸ロータとの間に設けられた筒状のステータと、
    前記ステータに固定されるハウジングとを有し、
    前記ハウジングには、外部の支持台に取り付けるための取付面が設けられ、前記取付面は、前記内軸ロータ及び前記外軸ロータの回転軸に直交する面に対して垂直な面である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のアーム機構。
11. 前記ハウジングと前記外軸ロータとの間にシール部材が設けられる請求項１０に記載のアーム機構。
12. 前記２軸一体型モータは、サーボモータで、且つダイレクトドライブモータである請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のアーム機構。

Images