WO2012147558A1 - 回転体の回転範囲規制機構および産業用ロボット - Google Patents

Abstract

　塵埃の発生や異音の発生を抑制することが可能な回転体の回転範囲規制機構を提供する。支持体５に対して３６０°以上回転可能な回転体の回転範囲を規制する回転範囲規制機構３１は、支持体５に揺動可能に取り付けられる揺動部材４５と、揺動部材４５に当接して揺動部材４５の一方側の揺動範囲を規制する第１規制部材４６と、揺動部材４５に当接して揺動部材４５の他方側の揺動範囲を規制する第２規制部材４７と、回転体に固定されるとともに、揺動部材４５に係合して、揺動部材４５が第１規制部材４６に当接する第１規制位置と揺動部材４５が第２規制部材４７に当接する第２規制位置との間で、揺動部材４５を揺動させる係合部材４８と、磁気吸引力によって第１規制位置で揺動部材４５を保持する第１磁気保持機構５１と、磁気吸引力によって第２規制位置で揺動部材４５を保持する第２磁気保持機構５２とを備えている。

Description

回転体の回転範囲規制機構および産業用ロボット

　本発明は、支持体に対して３６０°以上回転可能な回転体の回転範囲を規制する回転体の回転範囲規制機構に関する。また、本発明は、かかる回転体の回転範囲規制機構を備える産業用ロボットに関する。

　従来、半導体ウエハ等のワークを搬送する産業用ロボットとして、床面に固定される基部と、基部に回転可能に取り付けられる胴体と、その基端部が胴体に固定される第１アームと、その基端部が第１アームの先端部に回転可能に取り付けられる第２アームと、その基端部が第２アームの先端部に回転可能に取り付けられるハンドとを備える産業用ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の産業用ロボットでは、基部は、昇降可能な昇降台を備えており、胴体は、第１アームの基端部が固定される胴体フレームを備えている。

　この産業用ロボットでは、胴体フレームは、昇降台に対して３６０°以上回転可能になっており、昇降台と胴体フレームとの間には、胴体フレームの回転範囲を規制するストッパ部が設けられている。ストッパ部は、昇降台に回動可能に取り付けられるＬ字状のストップ部材と、胴体フレームに固定されるストップピンと、ストップ部材の回動範囲を規制する２個のストッパと、ストップ部材がストッパに当接している状態を保持するためのストップローラとを備えている。ストップ部材を支持する回動軸には、ストップローラが係合する２個の軸線方向溝が形成され、ストップローラは、バネによって回動軸に向かって付勢されている。ストッパ部では、ストップローラが一方の軸線方向溝に係合すると、一方のストッパにストップ部材が当接している状態が保持され、ストップローラが他方の軸線方向溝に係合すると、他方のストッパにストップ部材が当接している状態が保持されている。

　特許文献１に記載の産業用ロボットでは、Ｌ字状のストップ部材の内側からストップ部材にストップピンが当接するように胴体フレームが回転するときには、ストップピンがストップ部材を倒して胴体フレームが回転する。一方、Ｌ字状のストップ部材の外側からストップ部材にストップピンが当接するように胴体フレームが回転するときには、ストッパに当接するストップ部材にストップピンが当接して、胴体フレームが停止する。

特開２００３－１７０３８４号公報

　特許文献１に記載の産業用ロボットでは、ストップ部材がストッパに当接している状態を保持するためのストップローラが、ストップ部材を支持する回動軸に向かって付勢されており、ストップローラは、常時、回動軸に接触している。したがって、この産業用ロボットでは、回動軸の回動に伴って、ストップローラと回動軸との接触部分から塵埃が発生するおそれがある。また、この産業用ロボットでは、回動軸の回動に伴って、ストップローラと回動軸との接触部分から異音が発生するおそれがある。

　そこで、本発明の課題は、支持体に対して３６０°以上回転可能な回転体の回転範囲を規制する回転体の回転範囲規制機構において、塵埃の発生や異音の発生を抑制することが可能な回転体の回転範囲規制機構を提供することにある。また、本発明の課題は、かかる回転体の回転範囲規制機構を備える産業用ロボットを提供することにある。

　上記の課題を解決するため、本発明の回転体の回転範囲規制機構は、支持体に対して３６０°以上回転可能な回転体の回転範囲を規制する回転体の回転範囲規制機構であって、支持体に揺動可能に取り付けられる揺動部材と、支持体に固定または形成されるとともに揺動部材に当接して揺動部材の一方側の揺動範囲を規制する第１規制部材と、支持体に固定または形成されるとともに揺動部材に当接して揺動部材の他方側の揺動範囲を規制する第２規制部材と、回転体に固定または形成されるとともに、揺動部材に係合して、揺動部材が第１規制部材に当接する第１規制位置と揺動部材が第２規制部材に当接する第２規制位置との間で、揺動部材を揺動させる係合部材と、磁気吸引力または磁気反発力によって第１規制位置で揺動部材を保持する第１磁気保持機構と、磁気吸引力または磁気反発力によって第２規制位置で揺動部材を保持する第２磁気保持機構とを備えることを特徴とする。

　本発明の回転体の回転範囲規制機構では、第１磁気保持機構の磁気吸引力または磁気反発力によって、揺動部材が第１規制部材に当接する第１規制位置で揺動部材が保持され、第２磁気保持機構の磁気吸引力または磁気反発力によって、揺動部材が第２規制部材に当接する第２規制位置で揺動部材が保持されている。したがって、支持体に対して回転体を３６０°以上適切に回転させるために、第１規制位置や第２規制位置で揺動部材を保持する必要があっても、第１規制位置や第２規制位置で揺動部材を保持するための部材を揺動部材に接触させる必要がない。そのため、本発明では、第１規制位置と第２規制位置との間で揺動する揺動部材の揺動に伴う塵埃の発生や異音の発生を抑制することが可能になる。

　本発明において、たとえば、第１磁気保持機構および第２磁気保持機構は、揺動部材または支持体の一方に固定される永久磁石と、揺動部材または支持体の他方に固定される磁性部材または永久磁石とを備えている。

　本発明において、回転体の回転軸の軸方向から見たときに、揺動部材の揺動中心は、回転体とともに回転する係合部材の軌跡である仮想円の外側に配置されていることが好ましい。このように構成すると、回転体の回転軸の軸方向から見たときに、揺動部材の揺動中心が仮想円の内側に配置されている場合と比較して、回転体の回転中心から係合部材までの距離を短くしても、係合部材によって揺動部材を適切に揺動させることが可能になる。したがって、係合部材の回転半径を小さくすることが可能になり、その結果、回転範囲規制機構を小型化することが可能になる。

　本発明において、揺動部材には、第１規制位置と第２規制位置との間で揺動部材が揺動する際に係合部材が係合する係合溝が形成され、係合部材は、略円柱状に形成され、係合溝の側面には、係合部材の外径と略等しい内径を有する略半円弧状の凹曲面が形成されていることが好ましい。第１規制位置と第２規制位置との間に揺動部材があるときに回転体が停止すると、第１磁気保持機構による揺動部材の保持力および第２磁気保持機構による揺動部材の保持力が作用しないため、回転体が停止しているにもかかわらず、揺動部材がふらつくおそれがあるが、このように構成すると、第１規制位置と第２規制位置との間に揺動部材があるときに、略半円弧状の凹曲面の比較的広い範囲に係合部材の外周面を接触させることが可能になるため、第１規制位置と第２規制位置との間に揺動部材があるときに回転体が停止しても、揺動部材のふらつきを係合部材で防止することが可能になる。

　本発明の回転体の回転範囲規制機構は、本体部と、その基端側が本体部に回動可能に取り付けられる第１アームと、その基端側が第１アームの先端側に回動可能に取り付けられる第２アームと、その基端側が第２アームの先端側に回転可能に取り付けられる第３アームと、その基端側が第３アームの先端側に回転可能に取り付けられるハンドとを備える産業用ロボットであって、たとえば、回転体が第３アームであり、支持体が第２アームである産業用ロボットに用いることができる。この産業用ロボットでは、揺動部材の揺動に伴う塵埃の発生や異音の発生を抑制することが可能になる。

　以上のように、本発明の回転体の回転範囲規制機構および産業用ロボットでは、揺動部材の揺動に伴う塵埃の発生や異音の発生を抑制することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの概略側面図である。 図１に示す産業用ロボットが使用される半導体製造システムの概略平面図である。 図１に示す第３アーム駆動機構の構成を説明するための縦断面図である。 図３のＥ－Ｅ方向から第３アーム駆動機構の構成を説明するための図である。 図３に示す回転範囲規制機構の動作を説明するための図である。 図３に示す近接センサで磁性部材が検出されるときの第３アームの状態を説明するための図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

　（産業用ロボットの概略構成）
　図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１の概略側面図である。図２は、図１に示す産業用ロボット１が使用される半導体製造システム１６の概略平面図である。

　本形態の産業用ロボット１は、半導体ウエハ２（図２参照）を搬送するための多関節型のロボットである。この産業用ロボット１は、図１に示すように、本体部３と、本体部３に回動可能に取り付けられる第１アーム４と、第１アーム４に回動可能に取り付けられる第２アーム５と、第２アーム５に回転可能に取り付けられる第３アーム６と、第３アーム６に回転可能に取り付けられるハンド７、８とを備えている。なお、以下の説明では、産業用ロボット１を「ロボット１」とし、半導体ウエハ２を「ウエハ２」とする。

　また、ロボット１は、第１アーム４および第２アーム５を回動させて第１アーム４と第２アーム５とからなるアーム部９を伸縮させるアーム部駆動機構１１と、第３アーム６を回転駆動する第３アーム駆動機構１２と、ハンド７を回転駆動するハンド駆動機構１３と、ハンド８を回転駆動するハンド駆動機構１４とを備えている。

　図２に示すように、ロボット１は、たとえば、半導体製造システム１６に組み込まれて使用される。具体的には、ロボット１は、半導体製造システム１６の入り口に配置され、カセット１７に収納されているウエハ２を取り出して処理装置１８の中へウエハ２を収納する。

　本体部３は、円筒状に形成されている。本体部３の内部には、第１アーム４を昇降させる昇降機構（図示省略）が収納されている。第１アーム４、第２アーム５および第３アーム６は、中空状に形成されている。第１アーム４の基端側は、本体部３に回動可能に取り付けられている。第２アーム５の基端側は、第１アーム４の先端側に回動可能に取り付けられている。第３アーム６の基端側は、第２アーム５の先端側に回転可能に取り付けられている。本形態では、上下方向において、本体部３と第１アーム４と第２アーム５と第３アーム６とが下側からこの順番で配置されている。

　ハンド７は、図２に示すように、上下方向から見たときの形状が略Ｙ形状となるように形成されており、二股状になっているハンド７の先端部にウエハ２が搭載される。ハンド８は、ハンド７と同形状に形成されており、二股状になっているハンド８の先端部にウエハ２が搭載される。ハンド７、８の基端側は、第３アーム６の先端側に回転可能に取り付けられている。ハンド７、８は、上下方向で重なるように配置されている。また、ハンド７、８は、第３アーム６よりも上側に配置されている。

　なお、図２では、ハンド８の図示を省略している。また、本形態のロボット１の動作時には、ハンド７とハンド８とが上下方向で重なる場合もあるが、ほとんどの場合、ハンド７とハンド８とは、上下方向で重なっていない。たとえば、図２の二点鎖線で示すように、ハンド７がカセット１７の中へ入り込んでいるときには、ハンド８は、本体部３側へ回転しており、カセット１７の中に入っていない。このときのハンド７に対するハンド８の回転角度は、たとえば、１２０°～１５０°である。

　アーム部駆動機構１１は、駆動源となる第１駆動用モータ２０と、第１駆動用モータ２０の動力を減速して第１アーム４に伝達するための第１減速機２１と、第１駆動用モータ２０の動力を減速して第２アーム５に伝達するための第２減速機２２と、第１減速機２１と第２減速機２２とを連結するプーリおよびベルト（図示省略）とを備えている。第１減速機２１は、たとえば、波動歯車装置であるハーモニックドライブ（登録商標）であり、本体部３と第１アーム４とを繋ぐ第１関節部を構成している。第２減速機２２は、たとえば、ハーモニックドライブ（登録商標）であり、第１アーム４と第２アーム５とを繋ぐ第２関節部を構成している。

　第３アーム駆動機構１２は、駆動源となる第２駆動用モータ２４と、第２駆動用モータ２４の動力を減速して第３アーム６に伝達するための第３減速機２５とを備えている。第３アーム駆動機構１２の詳細な構成については、後述する。

　ハンド駆動機構１３は、駆動源となるハンド駆動用モータ２７と、ハンド駆動用モータ２７の動力を減速してハンド７に伝達するためのハンド用減速機（図示省略）と、ハンド７とハンド用減速機とを連結するプーリおよびベルト（図示省略）とを備えている。ハンド駆動機構１４は、ハンド駆動機構１３と同様に、駆動源となるハンド駆動用モータ２８ハンド駆動用モータ２８の動力を減速してハンド８に伝達するためのハンド用減速機
（図示省略）と、ハンド８とハンド用減速機とを連結するプーリおよびベルト（図示省略）とを備えている。ハンド用減速機は、たとえば、ハーモニックドライブ（登録商標）である。

　以上のように構成されたロボット１では、第１駆動用モータ２０が駆動すると、図２にすように、第３減速機２５の中心が直線Ｌ上を移動するように、アーム部９が伸縮する。ま、第２駆動用モータ２４が駆動すると、第３減速機２５を中心にして、第３アーム６がアーム部９に対して相対回転する。さらに、ハンド駆動用モータ２７が駆動すると、ハンド７が第３アーム６に対して相対回転し、ハンド駆動用モータ２８が駆動すると、ハンド８が第３アーム６に対して相対回転する。

　以上の動作を組み合わせて、ロボット１は、カセット１７に収納されているウエハ２を取り出して処理装置１８の中へウエハ２を収納する。なお、ロボット１がウエハ２を搬送する際には、本体部３の内部に配置された昇降機構によって、必要に応じて、アーム部９、第３アーム６およびハンド７、８が昇降する。

　（第３アーム駆動機構の構成）
　図３は、図１に示す第３アーム駆動機構１２の構成を説明するための縦断面図である。図４は、図３のＥ－Ｅ方向から第３アーム駆動機構１２の構成を説明するための図である。図５は、図３に示す回転範囲規制機構３１の動作を説明するための図である。図６は、図３に示す近接センサ５９で磁性部材６０が検出されるときの第３アーム６の状態を説明
するための図である。

　第３アーム駆動機構１２は、上述の第２駆動用モータ２４および第３減速機２５に加えて、第２アーム５に対する第３アーム６の回転範囲を規制する回転範囲規制機構３１と、第３アーム６を原点位置へ復帰させるための第１検出機構３２および第２検出機構３３とを備えている。

　第２駆動用モータ２４は、サーボモータである。この第２駆動用モータ２４は、第２アーム５の先端側に取り付けられている。具体的には、第２駆動用モータ２４は、第２アーム５の、第３減速機２５が配置された箇所よりも先端側に固定されている。第２駆動用モータ２４の出力軸には、プーリ３４が固定されている。

　第３減速機２５は、第２アーム５と第３アーム６とを繋ぐ第３関節部を構成している。この第３減速機２５は、ハーモニックドライブ（登録商標）であり、図３に示すように、ウェーブジェネレータ３５と、サーキュラスプライン３６と、フレクスプライン３７とを備えている。フレクスプライン３７は、第３アーム６に固定されている。サーキュラスプライン３６は、第２アーム５の先端側に固定されている。ウェーブジェネレータ３５の下端には、プーリ３８が固定されている。このプーリ３８と第２駆動用モータ２４の出力軸に固定されるプーリ３４とには、ベルト３９が架け渡されている。このように、本形態では、ウェーブジェネレータ３５は、第３減速機２５の入力軸を構成し、フレクスプライン３７は、第３減速機２５の出力軸を構成している。

　第２アーム５の先端側には、第３減速機２５の中心を通過するように配置される中空軸４０が上下方向を軸方向として固定されている。ウェーブジェネレータ３５は、中空軸４０の外周側に回転可能に配置されている。本形態では、中空軸４０の内周側を利用して、所定の配線が引き回されている。

　回転範囲規制機構３１は、第２アーム５に揺動可能に取り付けられる揺動部材（揺動コマ）４５と、揺動部材４５に当接して揺動部材４５の一方側の揺動範囲を規制する第１規制部材としてのストッパ４６と、揺動部材４５に当接して揺動部材４５の他方側の揺動範囲を規制する第２規制部材としてのストッパ４７と、揺動部材４５に係合して揺動部材４５を揺動させる係合部材としての係合ピン４８とを備えている。本形態では、第３アーム６は、第２アーム５に対して３６０°以上回転可能となっており、回転範囲規制機構３１、３６０°以上回転する第３アーム６の回転範囲を規制している。なお、本形態の第３アーム６は、たとえば、７００°程度回転可能となっている。

　また、回転範囲規制機構３１は、揺動部材４５がストッパ４６に当接する第１規制位置４５Ａ（図５（Ａ）参照）で、磁気吸引力によって、揺動部材４５を保持する第１磁気保持機構５１と、揺動部材４５がストッパ４７に当接する第２規制位置４５Ｂ（図５（Ｅ）参照）で、磁気吸引力によって、揺動部材４５を保持する第２磁気保持機構５２とを備えている。

　係合ピン４８は、略円柱状に形成されている。この係合ピン４８は、所定の部材を介して、フレクスプライン３７の下面に固定されている。すなわち、係合ピン４８は、フレクスプライン３７等を介して第３アーム６に固定されている。係合ピン４８は、揺動部材４５に形成される後述の係合溝４５ａに係合して、第１規制位置４５Ａと第２規制位置４５Ｂとの間で揺動部材４５を揺動させる。

　揺動部材４５は、非磁性材料で形成されるとともにブロック状に形成されている。この揺動部材４５は、第２アーム５に固定される支持軸５３に揺動可能に支持されており、支持軸５３を中心にして揺動可能となっている。支持軸５３は、上下方向を軸方向として、第２アーム５に固定されている。また、支持軸５３は、第３減速機２５の径方向外側で第２アーム５に固定されている。すなわち、図４に示すように、上下方向から見たときに、揺動部材４５の揺動中心は、第３アーム６とともに回転する係合ピン４８の中心の軌跡である仮想円Ｃの外側に配置されている。また、支持軸５３は、第３減速機２５よりも第２アーム５の基端側に配置されている。

　揺動部材４５には、第１規制位置４５Ａと第２規制位置４５Ｂとの間で揺動部材４５が揺動する際に係合ピン４８が係合する係合溝４５ａが形成されている。係合溝４５ａは、上下方向から見たときの形状が略Ｕ形状となるように形成されており、係合溝４５ａの側面には、略半円弧状の凹曲面４５ｂが形成されている。凹曲面４５ｂの内径は、係合ピンの外径と略等しくなっている。なお、上下方向から見たときの係合溝４５ａが略Ｕ形状に形成されているため、本形態の揺動部材４５は、上下方向から見たときの形状が略Ｕ
形状となるように形成されている。

　ストッパ４６、４７は、略円柱状に形成されている。ストッパ４６は、揺動部材４５の揺動方向における揺動部材４５の一方の側面に当接可能となるように、第２アーム５に固定され、ストッパ４７は、揺動部材４５の揺動方向における揺動部材４５の他方の側面に当接可能となるように、第２アーム５に固定されている。また、揺動部材４５の揺動角度が、たとえば、２０°～３０°程度となるように、ストッパ４６、４７が第２アーム５に固定されている。

　係合ピン４８は、図５（Ａ）に示すように、ストッパ４６に揺動部材４５の一方の側面を押し付けるように、第１規制位置４５Ａにある揺動部材４５の他方の側面に当接可能となっており、ストッパ４６に揺動部材４５の一方の側面を押し付けるように、第１規制位置４５Ａにある揺動部材４５の他方の側面に係合ピン４８が当接すると、フレクスプライン３７等を介して係合ピン４８が固定される第３アーム６の一方側の回転範囲が規制される。また、係合ピン４８は、図５（Ｅ）に示すように、ストッパ４７に揺動部材４５の他方の側面を押し付けるように、第２規制位置４５Ｂにある揺動部材４５の一方の側面に当接可能となっており、ストッパ４７に揺動部材４５の他方の側面を押し付けるように、第２規制位置４５Ｂにある揺動部材４５の一方の側面に係合ピン４８が当接すると、第３アーム６の他方側の回転範囲が規制される。

　図５（Ａ）に示す状態から、第３アーム６が図５の時計方向へ回転して、係合ピン４８が第３減速機２５の中心に対してたとえば３３０°程度回転すると、図５（Ｂ）に示すように、係合ピン４８は、係合溝４５ａの側面に当接し、その後、図５（Ｃ）に示すように、係合溝４５ａに係合する。係合ピン４８が係合溝４５ａの側面に当接して係合溝４５ａに係合すると、図５（Ｂ）～（Ｄ）に示すように、揺動部材４５は、第３アーム６の回転に伴って、第１規制位置４５Ａから第２規制位置４５Ｂへ回動する。また、第１規制位置４５Ａから第２規制位置４５Ｂへ揺動部材４５が回動する過程で、図５（Ｄ）に示すように、係合ピン４８は、係合溝４５ａから外れる。また、さらに、第３アーム６が図５の時計方向へたとえば３３０°程度回転すると、図５（Ｅ）に示すように、揺動部材４５の一方の側面に係合ピン４８が当接して、第３アーム６の時計方向への回転が規制される。

　同様に、図５（Ｅ）に示す状態から、第３アーム６が図５の反時計方向へ回転して、係合ピン４８が第３減速機２５の中心に対してたとえば３３０°程度回転すると、係合ピン４８は、係合溝４５ａの側面に当接し、その後、図５（Ｃ）に示すように、係合溝４５ａに係合する。係合ピン４８が係合溝４５ａの側面に当接して係合溝４５ａに係合すると、図５（Ｄ）～（Ｂ）に示すように、揺動部材４５は、第３アーム６の回転に伴って、第２規制位置４５Ｂから第１規制位置４５Ａへ回動する。また、第２規制位置４５Ｂから第１規制位置４５Ａへ揺動部材４５が回動する過程で、図５（Ｂ）に示すように、係合ピン４８は、係合溝４５ａから外れる。また、さらに、第３アーム６が図５の反時計方向へたとえば３３０°程度回転すると、図５（Ａ）に示すように、揺動部材４５の他方の側面に係合ピン４８が当接して、第３アーム６の反時計方向への回転が規制される。

　このように、本形態では、図５の時計方向へ第３アーム６が回転する場合、第１規制位置４５Ａに揺動部材４５があれば、係合ピン４８が揺動部材４５の配置箇所に到達しても、係合ピン４８は、揺動部材４５を第２規制位置４５Ｂへ回動させながら、揺動部材４５の配置箇所を通過することができるため、第３アーム６は、さらに回転することができる。一方、図５の時計方向へ第３アーム６が回転する場合、第２規制位置４５Ｂに揺動部材４５があれば、係合ピン４８が揺動部材４５の配置箇所に到達すると、ストッパ４７に当接する揺動部材４５に係合ピン４８が当接して、第３アーム６は、それ以上回転できなくなる。

　また、図５の反時計方向へ第３アーム６が回転する場合、第２規制位置４５Ｂに揺動部材４５があれば、係合ピン４８が揺動部材４５の配置箇所に到達しても、係合ピン４８は、揺動部材４５を第１規制位置４５Ａへ回動させながら、揺動部材４５の配置箇所を通過することができるため、第３アーム６は、さらに回転することができる。一方、図５の反時計方向へ第３アーム６が回転する場合、第１規制位置４５Ａに揺動部材４５があれば、係合ピン４８が揺動部材４５の配置箇所に到達すると、ストッパ４６に当接する揺動部材４５に係合ピン４８が当接して、第３アーム６は、それ以上回転できなくなる。

　なお、本形態では、第１規制位置４５Ａと第２規制位置４５Ｂとの間に揺動部材４５があるときには、図５（Ｃ）に示すように、凹曲面４５ｂの比較的広い範囲に係合ピン４８の外周面が接触するように、揺動部材４５と係合ピン４８とが係合しており、上下方向から見たときに、凹曲面４５ｂの曲率中心と係合ピン４８の中心とが略一致している。また、本形態では、第２アーム５は、３６０°以上回転可能な第３アーム６を支持する支持体であり、第３アーム６は、３６０°以上回転可能な回転体である。

　第１磁気保持機構５１は、揺動部材４５に固定される磁性部材５５と、第２アーム５に固定される永久磁石５６とから構成されている。第２磁気保持機構５２も、第１磁気保持機構５１と同様に、揺動部材４５に固定される磁性部材５７と、第２アーム５に固定される永久磁石５８とから構成されている。

　磁性部材５５、５７は、略円柱状に形成されており、揺動部材４５の下面に固定されている。また、磁性部材５５、５７は、磁性部材５５と磁性部材５７とによって係合溝４５ａを挟むように、係合溝４５ａの両側のそれぞれで揺動部材４５に固定されている。永久磁石５６、５８は、略円柱状に形成されている。永久磁石５６は、ストッパ４６に隣接するように第２アーム５に固定され、永久磁石５８は、ストッパ４７に隣接するように第２アーム５に固定されている。また、上下方向において、磁性部材５５、５７の下面と永久磁石５６、５８の上面との間に隙間が形成されるように、永久磁石５６、５８は、第２アーム５に固定されている。

　図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、揺動部材４５が第１規制位置４５Ａにあるときには、上下方向から見たときに磁性部材５５の一部と永久磁石５６の一部とが重なっており、磁性部材５５と永久磁石５６との間に生じる磁気吸引力によって、揺動部材４５が第１規制位置４５Ａで保持されている。なお、揺動部材４５が第１規制位置４５Ａにあるときには、ストッパ４６に揺動部材４５の一方の側面が押し付けられるような磁気吸引力が生じるように、上下方向から見たときの磁性部材５５の中心と永久磁石５６の中心とがずれている。

　また、図５（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、揺動部材４５が第２規制位置４５Ｂにあるときには、上下方向から見たときに磁性部材５７の一部と永久磁石５８の一部とが重なっており、磁性部材５７と永久磁石５８との間に生じる磁気吸引力によって、揺動部材４５が第２規制位置４５Ｂで保持されている。なお、揺動部材４５が第２規制位置４５Ｂにあるときには、ストッパ４７に揺動部材４５の他方の側面が押し付けられるような磁気吸引力が生じるように、上下方向から見たときの磁性部材５７の中心と永久磁石５８の中心とがずれている。

　第１検出機構３２は、第２アーム５に固定される近接センサ５９と、第３アーム６に固定される磁性部材６０とを備えている。近接センサ５９は、揺動部材４５と近接センサ５９とによって第３減速機２５を挟むように、第２アーム５に固定されている。すなわち、近接センサ５９は、第３減速機２５よりも第２アーム５の先端側で第２アーム５に固定されている。また、近接センサ５９は、その検出面が上側を向くように、第２アーム５に固定されている。磁性部材６０は、平板状に形成されており、近接センサ５９の検出面の上側を通過するように第３アーム６に固定されている。本形態の第３アーム６は、アルミ等の非磁性材料で形成されており、近接センサ５９によって磁性部材６０が検出されることで、第２アーム５に対して第３アーム６が所定の状態にあることが検出される。

　第２検出機構３３は、発光素子と受光素子とが対向するように配置される光学式センサ６１と、揺動部材４５に固定される遮光部材６２とを備えている。光学式センサ６１は、第２アーム５に固定されている。遮光部材６２は、光学式センサ６１の発光素子と受光素子との間を遮ることが可能となるように、揺動部材４５に固定されている。本形態では、図５（Ａ）に示すように、揺動部材４５が第１規制位置４５Ａにあるときに、遮光部材６２が光学式センサ６１の発光素子と受光素子との間を遮り、図５（Ｅ）に示すように、揺動部材４５が第２規制位置４５Ｂにあるときに、遮光部材６２が光学式センサ６１の発光素子と受光素子との間から外れている。

　上述のように、第３アーム６は、第２アーム５に対して３６０°以上回転可能となっている。そのため、近接センサ５９によって磁性部材６０が検出されたときの第２アーム５に対する第３アーム６の状態としては、図６（Ａ）に示すように、第３アーム６の時計方向の回転のみが許容される状態と、図６（Ｂ）に示すように、第３アーム６の両方向への回転が許容される状態との２つの状態がある。すなわち、本形態では、第１検出機構３２のみでは、第２アーム５に対する第３アーム６の状態を的確に検出することができない。したがって、本形態では、第２駆動用モータ２４を制御する制御部が第２アーム５に対する第３アーム６の相対回転角度を見失った場合、第１検出機構３２のみを用いて、第３アーム６を原点位置へ復帰させることができない。

　そこで、本形態では、第１検出機構３２と第２検出機構３３とを用いて、第３アーム６を原点位置へ復帰させる。具体的には、たとえば、図６（Ａ）に示すように、第３アーム６が原点位置にあるときに、近接センサ５９によって磁性部材６０が検出され、かつ、遮光部材６２が光学式センサ６１の発光素子と受光素子との間を遮るように、第１検出機構３２および第２検出機構３３を設置して、第１検出機構３２と第２検出機構３３とを用いて、第３アーム６を原点位置へ復帰させる。あるいは、第３アーム６が原点位置にあるときに、近接センサ５９によって磁性部材６０が検出され、かつ、遮光部材６２が光学式センサ６１の発光素子と受光素子との間から外れるように、第１検出機構３２および第２検出機構３３を設置して、第１検出機構３２と第２検出機構３３とを用いて、第３アーム６を原点位置へ復帰させる。

　（本形態の主な効果）
　以上説明したように、本形態では、第１磁気保持機構５１の磁気吸引力によって、揺動部材４５が第１規制位置４５Ａで保持され、第２磁気保持機構５２の磁気吸引力によって、揺動部材４５が第２規制位置４５Ｂで保持されている。したがって、第２アーム５に対して第３アーム６を３６０°以上適切に回転させるために、第１規制位置４５Ａや第２規制位置４５Ｂで揺動部材４５を保持する必要があっても、第１規制位置４５Ａや第２規制位置４５Ｂで揺動部材４５を保持するための部材を揺動部材４５に接触させる必要がない。そのため、本形態では、第１規制位置４５Ａと第２規制位置４５Ｂとの間で揺動する揺動部材４５の揺動に伴う塵埃の発生や異音の発生を抑制することが可能になる。

　本形態では、上下方向から見たときに、揺動部材４５の揺動中心は、係合ピン４８の中心の軌跡である仮想円Ｃの外側に配置されている。そのため、揺動部材４５の揺動中心が仮想円Ｃの内側に配置されている場合と比較して、第３減速機２５の中心から係合ピン４８までの距離を短くしても、第３アーム６とともに回転する係合ピン４８を係合溝４５ａに適切に係合させるとともに、係合溝４５ａに係合している係合ピン４８を係合溝４５ａから適切に外すことが可能になる。すなわち、本形態では、第３減速機２５の中心から係合ピン４８までの距離を短くしても、揺動部材４５を適切に揺動させることが可能になる。したがって、本形態では、係合ピン４８の回転半径を小さくすることが可能になり、その結果、回転範囲規制機構３１を小型化して、第２アーム５と第３アーム６とを繋ぐ第３関節部を小型化することが可能になる。

　本形態では、係合溝４５ａの側面に、略半円弧状の凹曲面４５ｂが形成されており、凹曲面４５ｂの内径は、係合ピン４８の外径と略等しくなっている。また、本形態では、第１規制位置４５Ａと第２規制位置４５Ｂとの間に揺動部材４５があるときに、凹曲面４５ｂの比較的広い範囲に係合ピン４８の外周面が接触するように、揺動部材４５と係合ピン４８とが係合している。そのため、第１規制位置４５Ａと第２規制位置４５Ｂとの間に揺動部材４５があるときに第２駆動用モータ２４が停止しても、係合溝４５ａに係合する係合ピン４８によって、揺動部材４５のふらつきを防止することが可能になる。すなわち、第１規制位置４５Ａと第２規制位置４５Ｂとの間に揺動部材４５があるときに第２駆動用モータ２４が停止すると、第１磁気保持機構５１よる揺動部材４５の保持力および第２磁気保持機構５２による揺動部材４５の保持力が作用しないため、第２駆動用モータ２４が停止して係合ピン４８が停止しているにもかかわらず、揺動部材４５がふらつくおそれがあるが、本形態では、揺動部材４５のふらつきを係合ピン４８で防止することが可能になる。

　（他の実施の形態）
　上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

　上述した形態では、磁性部材５５が揺動部材４５に固定され、永久磁石５６が第２アーム５に固定されているが、磁性部材５５が第２アーム５に固定され、永久磁石５６が揺動部材４５に固定されても良い。同様に、上述した形態では、磁性部材５７が揺動部材４５に固定され、永久磁石５８が第２アーム５に固定されているが、磁性部材５７が第２アーム５に固定され、永久磁石５８が揺動部材４５に固定されても良い。また、揺動部材４５が磁性材料で形成されているのであれば、揺動部材４５に磁性部材５５、５７が固定されていなくても良い。なお、揺動部材４５が磁性材料で形成されている場合と比較して、非磁性材料で形成される揺動部材４５に磁性部材５５、５７が固定されていた方が、第１磁気保持機構５１および第２磁気保持機構５２の磁気吸引力を高めやすくなる。

　また、第１磁気保持機構５１および第２磁気保持機構５２は、磁性部材５５、５７に代えて、揺動部材４５に固定される永久磁石を備えていても良い。この場合には、たとえば、揺動部材４５に固定される永久磁石と、永久磁石５６、５８との間に生じる磁気吸引力によって、第１規制位置４５Ａや第２規制位置４５Ｂで揺動部材４５が保持されるように、揺動部材４５に固定される永久磁石が着磁され、配置される。あるいは、揺動部材４５に固定される永久磁石と、永久磁石５６、５８との間に生じる磁気反発力によって、第１規制位置４５Ａや第２規制位置４５Ｂで揺動部材４５が保持されるように、揺動部材４５に固定される永久磁石が着磁され、配置される。

　上述した形態では、上下方向から見たときに、揺動部材４５の揺動中心は、係合ピン４８の中心の軌跡である仮想円Ｃの外側に配置されている。この他にもたとえば、揺動部材４５の揺動中心は、上下方向から見たときに、仮想円Ｃの内側に配置されても良い。この場合には、たとえば、第３減速機２５の下側に揺動部材４５等が配置される。また、上述した形態では、揺動部材４５は、上下方向から見たときの形状が略Ｕ形状となるように形成されているが、揺動部材４５は、上下方向から見たときの形状が略Ｌ形状となるように形成されても良い。

　上述した形態では、第３減速機２５は、ハーモニックドライブ（登録商標）であるが、第３減速機２５は、ハーモニックドライブ（登録商標）以外の中空構造の歯車装置であっても良い。たとえば、第３減速機２５は、サイクロ減速機（登録商標）であっても良いし、ＲＶ（Ｒｏｔｏｒ　Ｖｅｃｔｏｒ）減速機、あるいは、遊星歯車減速機等であっても良い。また、第３減速機２５は、第１ハイポイドギアと、第１ハイポイドギアに噛合する第２ハイポイドギアとを備える減速機であっても良い。また、第３減速機２５は、中空構造となっていなくても良い。

　上述した形態では、回転範囲規制機構３１は、第２アーム５に対する第３アーム６の回転範囲を規制している。この他にもたとえば、本体部３に対して第１アーム４が３６０°以上回転する場合には、回転範囲規制機構３１を用いて、本体部３に対する第１アーム４の回転範囲を規制しても良い。また、第１アーム４に対して第２アーム５が３６０°以上回転する場合には、回転範囲規制機構３１を用いて、第１アーム４に対する第２アーム５の回転範囲を規制しても良い。また、第３アーム６に対してハンド７、８が３６０°以上回転する場合には、回転範囲規制機構３１を用いて、第３アーム６に対するハンド７、８の回転範囲を規制しても良い。

　上述した形態では、ロボット１は、半導体ウエハ２を搬送するためのロボットであるが、ロボット１は、液晶用のガラス基板等の他の搬送対象物を搬送する搬送用ロボットであっても良いし、組立用ロボット等の搬送用ロボット以外の産業用ロボットであっても良い。すなわち、回転範囲規制機構３１は、ロボット１以外のロボットに使用されても良い。また、回転範囲規制機構３１は、支持体に対して３６０°以上回転可能な回転体を有するロボット以外の各種の装置に使用されても良い。

　１　ロボット（産業用ロボット）
　３　本体部
　４　第１アーム
　５　第２アーム（支持体）
　６　第３アーム（回転体）
　７、８　ハンド
　３１　回転範囲規制機構（回転体の回転範囲規制機構）
　４５　揺動部材
　４５ａ　係合溝
　４５ｂ　凹曲面
　４５Ａ　第１規制位置
　４５Ｂ　第２規制位置
　４６　ストッパ（第１規制部材）
　４７　ストッパ（第２規制部材）
　４８　係合ピン（係合部材）
　５１　第１磁気保持機構
　５２　第２磁気保持機構
　５５、５７　磁性部材
　５６、５８　永久磁石
　Ｃ　仮想円

Claims (5)

1. 　支持体に対して３６０°以上回転可能な回転体の回転範囲を規制する回転体の回転範囲規制機構であって、
   　前記支持体に揺動可能に取り付けられる揺動部材と、前記支持体に固定または形成されるとともに前記揺動部材に当接して前記揺動部材の一方側の揺動範囲を規制する第１規制部材と、前記支持体に固定または形成されるとともに前記揺動部材に当接して前記揺動部材の他方側の揺動範囲を規制する第２規制部材と、前記回転体に固定または形成されるとともに、前記揺動部材に係合して、前記揺動部材が前記第１規制部材に当接する第１規制位置と前記揺動部材が前記第２規制部材に当接する第２規制位置との間で、前記揺動部材を揺動させる係合部材と、磁気吸引力または磁気反発力によって前記第１規制位置で前記揺動部材を保持する第１磁気保持機構と、磁気吸引力または磁気反発力によって前記第２規制位置で前記揺動部材を保持する第２磁気保持機構とを備えることを特徴とする回転体の回転範囲規制機構。
2. 　前記第１磁気保持機構および前記第２磁気保持機構は、前記揺動部材または前記支持体の一方に固定される永久磁石と、前記揺動部材または前記支持体の他方に固定される磁性部材または永久磁石とを備えることを特徴とする請求項１記載の回転体の回転範囲規制機構。
3. 　前記回転体の回転軸の軸方向から見たときに、前記揺動部材の揺動中心は、前記回転体とともに回転する前記係合部材の軌跡である仮想円の外側に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の回転体の回転範囲規制機構。
4. 　前記揺動部材には、前記第１規制位置と前記第２規制位置との間で前記揺動部材が揺動する際に前記係合部材が係合する係合溝が形成され、
   　前記係合部材は、略円柱状に形成され、
   　前記係合溝の側面には、前記係合部材の外径と略等しい内径を有する略半円弧状の凹曲面が形成されていることを特徴とする請求項３記載の回転体の回転範囲規制機構。
5. 　請求項１から４のいずれかに記載の回転体の回転範囲規制機構と、本体部と、その基端側が前記本体部に回動可能に取り付けられる第１アームと、その基端側が前記第１アームの先端側に回動可能に取り付けられる第２アームと、その基端側が前記第２アームの先端側に回転可能に取り付けられる第３アームと、その基端側が前記第３アームの先端側に回転可能に取り付けられるハンドとを備え、
   　前記回転体は、前記第３アームであり、前記支持体は、前記第２アームであることを特徴とする産業用ロボット。

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