JP4682378B2 - ダブルアームおよびそれを備えたロボット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はダブルアームおよびそれを備えてなるロボットに関する。さらに詳しくは、1つのベース部に2つのアームがもうけられてなるダブルアームおよびそれを備えたロボットに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、1つのベース部に2つのアームが設けられてなるダブルアーム式ロボットとして、例えば特開平10−163296号公報(図3参照)には、基台100上端にくの字状の第1アームユニット110が旋回自在に装着され、この第1アームユニット111の両先端部に各支軸111、112を設けて、この各支軸111,112により第2アームユニット113および第3アームユニット114を支持させるとともに、この第2アームユニット113および第3アームユニット114が初めの待機状態で第1アームユニット110と対称形状をなす長さ寸法になされ、さらにこの第2アームユニット113および第3アームユニット114のそれぞれにワークW´を把持するハンド121,122が装着されてなるロボットR1が提案されている。
【0003】
ところが、ロボットR1においては、第1アームユニット110と第2アームユニット113および第3アームユニット114とが待機状態で対称形状をなすものとされているので、この状態で第1アームユニット110を旋回させたときのハンド121,122の旋回半径が大きくなり、径の大きなワークWを取り扱う場合などハンド121,122に長さ寸法のより大きなものを用いる必要が生じた場合は、旋回動作専有面積が必要以上に大きなものになってしまうという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、ワークの取り扱いに必要とされるエンドエフェクタの長手方向寸法に拘わらず可能な限り旋回動作専有面積を小さくすることができるダブルアームおよびそれを備えたロボットを提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明のダブルアームは、第1アームと第2アームとからなるダブルアームであって、前記第1アームおよび第2アームが少なくとも第1リンクおよび第2リンクを有し、前記第1アームの第1リンクと前記第2アームの第1リンクとは、頂角が鈍角とされた不等辺三角形状とされた旋回部材により一体化されて形成され、前記第1アームと第2アームとの共通の旋回軸は、前記鈍角とされた頂部に配設され、前記頂角をなす不等辺の一方が前記第1アームの第1リンクとして機能し、他方が前記第2アームの第1リンクとして機能し、前記第1アームの第1リンクは、前記第2アームの第1リンクより長くされ、前記第1アームの第2リンクは、前記第2アームの第2リンクより長くされ、前記第1アームのエンドエフェクタは、同第1アームの前記第2リンクの前記旋回部材側に設けられ、前記第2アームのエンドエフェクタは、同第2アームの前記第2リンクの前記旋回部材とは反対側に設けられ、前記第1アームの第2リンクと前記第2アームの第2リンクとは、各エンドエフェクタが互いに干渉しないような位置関係でそれぞれの第1リンクに旋回自在に装着され、待機状態で各第2リンクとそれぞれの第1リンクとがなす角度が、前記第1アームおよび第2アームにそれぞれ装着されるエンドエフェクタの前記旋回軸回りの旋回動作専有面積を最小とする角度に調整されるとともに、各エンドエフェクタが前記第1アームの第2リンクを旋回自在に支持する旋回支軸と干渉しないようにされ、前記第1アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線が、前記旋回軸を通るようにされ、前記第2アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線が、前記旋回軸を通るようにされ、前記第1アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線と前記第2アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線とが、待機状態においてある角度をなすようにされてなることを特徴とする。
【0007】
しかして、本発明のダブルアームはロボットに搭載される。
【0008】
【作用】
本発明のダブルアームは、待機状態における第1アームおよび第2アームの各第2リンクとそれぞれの第1リンクとのなす角度が、第1アームおよび第2アームに装着されるエンドエフェクタの旋回動作専有面積を最小とする角度に調整されるので、ワークの取り扱いに必要とされるエンドエフェクタの長さ寸法に拘わらず旋回動作専有面積を可能な限り小さくすることができる。
【0009】
【発明の実施形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【0010】
本発明の一実施形態に係るダブルアームを備えたロボットの概略構成を図1に示し、ロボットRは、円筒体形状のベース部10と、このベース部10の上端部分に支持される、それぞれが3自由度の旋回機構からなる第1および第2の各アーム20、30と、半導体ウェハなどの円盤形状のワークWを把持可能に構成される、第1アーム20により支持される第1ハンド40および第2アーム30により支持される第2ハンド50と、各アーム20、30を駆動するサーボモータ機構60とを備えてなる。
【0011】
各アーム20、30は、ベース部10に直接設けられる共通の第1旋回機構70を有している。この第1旋回機構70は軸心がベース部10のセンタと一致するように設けられる第1旋回支軸71と、この第1旋回支軸71により水平面内で旋回自在に支持される旋回部材72とから構成されている。旋回部材72は、例えば各角が丸められた3角形形状を有する平板状部材とされ、1つの頂点にあたる部分が第1旋回支軸71により支持される回転中心部とされ、他の2つの頂点にあたる部分がそれぞれ各アーム20、30の第2旋回機構21、31を支持する駆動端部とされる。なお、図示例においては、旋回部材72は不等辺3角形とされ、第1アーム20が不等辺の長い方に形成され、第2アーム30が不等辺の短い方に形成されている。つまり、不等辺の長い方が第1アーム20の第1リンクとして機能し、不等辺の短い方が第2アーム30の第1リンクとして機能している。
【0012】
また、旋回部材72をこのような3角形形状を有する平板状部材とすることによって、駆動力伝達系をギアトレインで構成する場合に、旋回部材72内部で各ギアを自由にレイアウトすることが可能となる。
【0013】
第1アーム20の第2旋回機構21は、旋回部材72の一方の駆動端部に設けられる第2旋回支軸21Aと、この第2旋回支軸21Aにより水平面内で旋回自在に支持される第2リンク21Bとからなる。第2旋回支軸21Aは、第2リンク21Bを旋回させたときに、この第2リンク21Bが第2アーム30および第2ハンド50と干渉しないように、第2リンク21Bを旋回部材72から旋回面に対して垂直な方向に所定距離L隔てた位置で支持するようにされる。
【0014】
また、第1アーム20の第2リンク21BがロボットRの待機状態で第1リンクに対してなす角度θ1は、旋回部材72を第1旋回支軸71回りに旋回させたときの第1ハンド40の旋回動作専有面積が最小となる角度となるように調整される。なお、この角度θ1は、本実施形態では、第1旋回支軸71と第2旋回支軸21Aとを結ぶ線分と、第2旋回支軸21Aと後出の第3旋回支軸22Aとを結ぶ線分とがなす角度とされる。また、このとき、第1ハンド40は後で説明するように長手方向の中心線L1が第1旋回支軸71を通るように後出の第3旋回支軸22Aにより支持される。
【0015】
第1アーム20の第3旋回機構22は、第2リンク21Bの駆動端部に設けられ、第1ハンド40を水平面内で旋回自在に支持する第3旋回支軸22Aから構成されている。
【0016】
一方、第2アーム30の第2旋回機構31は、旋回部材72の他方の駆動端部に設けられる第2旋回支軸31Aと、この第2旋回支軸31Aにより水平面内で旋回自在に支持される第2リンク31Bとからなる。この第2アーム30の第2リンク31Bは、図示例では第1アーム20の第2リンク21Bよりも短く形成されている。このことおよび第2アーム30の第1リンクが第1アーム20の第1リンクより短くされていることにより、第2アーム30の動作範囲が第1アーム20のそれより小さくなる。これにより、ダブルアームとしてもシングルアームと同一の動作範囲とすることができる。
【0017】
また、第2アーム30の第2リンク31BがロボットRの待機状態で第1リンクに対してなす角度θ2は、旋回部材72を第1旋回支軸71回りに旋回させたときの第2ハンド50の旋回半径が最小となる角度となるように調整される。なお、この角度θ2は、本実施形態では、第1旋回支軸71と第2旋回支軸31Aとを結ぶ線分と、第2旋回支軸31Aと後出の第3旋回支軸32Aとを結ぶ線分とがなす角度とされる。また、このとき、第2ハンド50は後で説明するように長手方向の中心線L2が第1旋回支軸71を通るように第3旋回支軸32Aにより支持される。
【0018】
第2アーム30の第3旋回機構32は、第2リンク31Bの駆動端部に設けられ第2ハンド50を水平面内で旋回自在に支持する第3旋回支軸32Aから構成されている。
【0019】
第1ハンド40は、第1アーム20の第2リンク21Bにおける旋回部材72側の面、つまり図1(a)で第2リンク21Bにおける下側の面で第3旋回支軸22Aにより支持されている。すなわち、第1ハンド40を通常通り第2リンク21Bの反旋回部材72側、つまり第2リンク21Bの上側に設けると第2ハンド50との間の旋回軸方向の距離が大きくなり、ワーク取り扱い上不都合が生じる場合があるため、本実施形態のロボットRにおいては、第1ハンド40と第2ハンド50とを旋回軸方向で隣接させるために、第1ハンド40を第2リンク21Bの下側に設けるようにしている。
【0020】
一方、第2ハンド50は、第2アーム20の第2リンク31Bにおける反旋回部材72側の面、つまり図1(a)で第2リンク31Bにおける上側の面で第3旋回支軸22Aにより支持されている。なお、図1(b)中、点線で示した円C内部の領域は、待機状態における各アーム20,30および各ハンド40,50を第1旋回支軸71を回転中心として旋回させた場合の旋回領域を示す。
【0021】
また、第1ハンド40および第2ハンド50はそれぞれ長手方向中心線L1,L2が第1旋回支軸71を通るように第2リンク21B、31Bにより支持される。これは、ダブルアーム式ロボットの場合、いずれのワークWをも第1旋回支軸71を通る同一の直線を軌跡として搬送するように設定されるのが通常だからである。
【0022】
図2に各ハンドの動作態様を示す。例えば、第2ハンド50を前記中心線L2(図1参照)上にあるフルアウトポイントPまで移動させる場合(同図(b)参照)は、ロボットRの待機状態(図1参照)から旋回部材72を矢印Aの方向に旋回させつつ、第2ハンド50がフルアウトポイントPに向かって直線的に動くように、第2旋回機構31および第3旋回機構32における旋回角度位置を調節する。
【0023】
また、第1ハンド40を前記フルアウトポイントPまで移動させる場合は、ロボットRの待機状態から旋回部材72を矢印Aの方向に各中心線L1,L2がなす角θ3(図1参照)旋回させた後、旋回部材72を矢印Aの逆方向に旋回させつつ、第1ハンド40がフルアウトポイントPに向かって直線的に動くように、第2旋回機構21および第3旋回機構22における旋回角度位置を調節する。
【0024】
このように、本実施形態のロボットRは、待機状態で各第2リンク21B,31Bとそれぞれの第1リンクとがなす角度θ1,θ2が、各ハンド40,50の第1旋回支軸71回りの旋回動作専有面積を最小とする角度に調整されるので、取り扱うべきワークWの径により決まる各ハンド40,50の長手方向寸法に拘わらず旋回動作専有面積を最小とすることができる。
【0025】
また、第1アーム20と第2アーム30の第1旋回機構を共通の旋回機構70から構成するとともに、第2アーム30の動作範囲を第1アーム20の動作範囲より小さくしているので、ダブルアームとしてもシングルアームと同一の動作範囲に納めることができる。
【0026】
また、第1アーム20の第2リンク21Bを旋回させたときに、この第2リンク21Bおよび第2ハンド50が第2アーム30および第2ハンド40と干渉しないように、第2リンク21Bを旋回軸方向に旋回部材72と所定距離L隔てた位置で第2旋回支軸21Aにより支持するようにしているので、各アーム20、30の動作自由度を大きくすることができる。
【0027】
さらに、第1ハンド40を第2リンク21Bの旋回部材72側の面で支持することによって、第1ハンド40と第2ハンド50とが旋回軸方向で隣接するようにしているので、ワークWの取り扱い上不都合が生じる事態を回避することができる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のダブルアームは、待機状態における第1アームおよび第2アームの各第2リンクとそれぞれの第1リンクとのなす角度が、第1アームおよび第2アームに装着されるエンドエフェクタの旋回動作専有面積を最小とする角度となるように調節されるので、ワークの取り扱いに必要とされるエンドエフェクタの長手方向寸法に拘わらず旋回動作専有面積を可能な限り小さくすることができるという優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るロボットの概略構成を示す模式図であって、同(a)は該ロボットの一側面図、同(b)は上面図、同(c)は同(a)におけるのと90°異なる方向から見たときのロボット上部を示す側面図である。
【図2】同ロボットアームの動作態様を示す模式図である。
【図3】特開平10−163296号公報の提案に係るダブルアーム式ロボットの外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 ベース部
20 第1アーム
21 第2旋回機構
21B 第2リンク
22 第3旋回機構
30 第2アーム
31 第2旋回機構
31B 第2リンク
32 第3旋回機構
40 第1ハンド
50 第2ハンド
70 第1旋回機構
71 第1旋回支軸
72 旋回部材
R ロボット
Claims (2)
- 第1アームと第2アームとからなるダブルアームであって、
前記第1アームおよび第2アームが少なくとも第1リンクおよび第2リンクを有し、
前記第1アームの第1リンクと前記第2アームの第1リンクとは、頂角が鈍角とされた不等辺三角形状とされた旋回部材により一体化されて形成され、
前記第1アームと第2アームとの共通の旋回軸は、前記鈍角とされた頂部に配設され、
前記頂角をなす不等辺の一方が前記第1アームの第1リンクとして機能し、他方が前記第2アームの第1リンクとして機能し、
前記第1アームの第1リンクは、前記第2アームの第1リンクより長くされ、
前記第1アームの第2リンクは、前記第2アームの第2リンクより長くされ、
前記第1アームのエンドエフェクタは、同第1アームの前記第2リンクの前記旋回部材側に設けられ、
前記第2アームのエンドエフェクタは、同第2アームの前記第2リンクの前記旋回部材とは反対側に設けられ、
前記第1アームの第2リンクと前記第2アームの第2リンクとは、各エンドエフェクタが互いに干渉しないような位置関係でそれぞれの第1リンクに旋回自在に装着され、
待機状態で各第2リンクとそれぞれの第1リンクとがなす角度が、前記第1アームおよび第2アームにそれぞれ装着されるエンドエフェクタの前記旋回軸回りの旋回動作専有面積を最小とする角度に調整されるとともに、各エンドエフェクタが前記第1アームの第2リンクを旋回自在に支持する旋回支軸と干渉しないようにされ、
前記第1アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線が、前記旋回軸を通るようにされ、
前記第2アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線が、前記旋回軸を通るようにされ、
前記第1アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線と前記第2アームのエンドエフェクタの長手方向の中心線とが、待機状態においてある角度をなすようにされてなる
ことを特徴とするダブルアーム。 - 請求項1記載のダブルアームを備えてなることを特徴とするロボット。
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