JP5016302B2 - アーム駆動装置及び産業用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、連結された複数のアームそれぞれを回転させて所望の伸縮動作を可能にしたアーム駆動装置及び産業用ロボットに関し、更に詳しくは、アームの動作速度と動作精度を高めることができるアーム駆動装置、及び当該アーム駆動装置を備えた産業ロボットに関する。

連結された複数のアームそれぞれを回転させて所望の伸縮動作を可能にしたアーム駆動装置は、例えばカセットに載置された表示装置用のガラス基板や半導体ウエハ等のワークを成膜装置内に移動させる等の多関節ロボットとして使用されている。

こうしたアーム駆動装置は、例えば特許文献１に記載の図３及びその符号を用いて説明すれば、アーム関節部２，３，４により回転可能に連結されたアーム５，６を複数連結すると共に、基台９に設けられた駆動モータ７による回転力をアーム５，６に伝達して複数のアーム５，６により伸縮動作をさせるようにしたものである。さらに詳しくは、基台９に回転可能に連結された第１アーム５の先端部に第２アーム６が回転可能に連結されており、これらアーム５，６を回転させる回転力は、基台９に設けられた駆動モータ７から、プーリ１９、タイミングベルト２１、タイミングプーリ２０を経て第１、第２アーム５，６に伝達され、該アーム５，６の伸縮動作が実行される。第１アーム５の両端部にはタイミングプーリ１１，１２が設けられ、これら２つのタイミングプーリ１１，１２には１本のタイミングベルト１５あるいは２本のタイミングベルト１５，１６によりアーム５，６同士を連動させ得るように回転連結されている。また、別のタイミングプーリ１３，１４が、さらに別のハンド１０を連動させるために第２アーム６の両端にも設けられている。

上記のアーム駆動装置において、第１アーム５の基台側のタイミングプーリ１１と、第１アームの第２アーム側のタイミングプーリ１２と、第２アーム１２のハンド側のタイミングプーリ１４との回転角度比を１：２：１とすることにより、各アームは伸縮運動し、ハンド１０の軌跡は直進運動する。こうしたアームの伸縮運動は、各プーリ間がタイミングベルトで連結されていると共に、各プーリの回転角度比が１：２：１になっているためであり、その結果、一つの駆動モータ７でアームの伸縮運動を実現できる。なお、駆動モータ７の設置位置は、従来、第１アーム５の付け根近傍の基台９や、第１アーム５の先端側（第２アーム側）に設けられている。
特開２０００−６０７９号公報（図３）

最近、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等はますます大型化に移行しており、それらに使用されるガラス基板等も大面積化している。一方、より生産性を高めるため、より速い動作が可能で動作精度の高いアーム駆動装置が要求されている。すなわち、大面積のガラス基板等をより速い動作で精度よく搬送できる搬送ロボットが要求されている。

大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも速い動作で搬送しようとすると、上述した従来のアーム駆動装置が備えるモータを、よりパワーの大きなモータに変更する必要がある。しかし、アームの構造上の制約とアームの動作上の制約から、アームのフレーム構造をむやみに厚くすることができず、その結果、アーム軸やアームのフレーム構造内によりパワーの大きなモータを取り付けることができない。

また、大型で重量のあるガラス基板等を従来のアーム駆動装置で従来よりも速い動作で搬送しようとすると、特に停止時のアーム位置が所定の位置を超えてオーバーランすることがあるが、その動作精度を上げることが難しいと共に、位置ずれしたアームを元の位置に戻すことが困難であり、近年の狭ピッチで形成された基板搬送カセットに対して使用できないという問題が生じるおそれがある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、アームの動作速度と動作精度を高めることができるアーム駆動装置を提供すること、及びそのアーム駆動装置を備えた産業ロボットを提供することにある。

上記課題を解決するための本発明のアーム駆動装置は、関節部により連結された複数のアームを伸縮動作させることができるアーム駆動装置において、 基台上の第１関節部に回転可能に連結された第１アームと、 前記第１アームの先端側に位置する第２関節部に回転可能に連結された第２アームと、 前記第２アームの先端側に位置する第３関節部に連結された第３アームと、 前記第１アームの第１関節部側に前記基台と一体的に設けられた第１タイミングプーリと、 前記第１アームの第２関節部側に設けられ、前記第２アームに連結された第２タイミングプーリと、前記第１タイミングプーリと前記第２タイミングプーリとの間に掛け渡され、前記第１アームが回転したときの前記第２アームの回転量を規制するタイミングベルトと、前記基台に設けられた前記第１アーム回転駆動用の第１駆動源と、前記第１駆動源の回転力を前記第１アームに伝達する第１伝達手段と、前記基台又は前記第１アームに設けられた前記第２アーム回転駆動用の第２駆動源と、前記第２駆動源の回転力を前記第２アームに伝達する第２伝達手段と、を備え、前記第２伝達手段は、前記第２アームに設けられ、該第２アームを回転させる連結筒を有し、前記第２タイミングプーリは、前記連結筒に連結され、前記第２伝達手段が前記第２タイミングプーリの回転と前記第１アームの回転とを同期させていることを特徴とする。

この発明によれば、第１アーム駆動用の第１駆動源を基台に設け、第２アーム駆動用の第２駆動源を基台又は第１アームに設けたので、第１アーム及び第２アームそれぞれを各アーム駆動用の駆動源により駆動させることができる。その結果、大型で重量のあるガラス基板等を搬送する場合であっても、その搬送速度を高めることができる。さらに、この発明によれば、第１アームが回転したときの第２アームの回転量を規制するタイミングベルトを備えるので、従来のように１つの駆動源でアーム全体の伸縮動作を行った際に生じる停止時の第２アームの位置ずれを、そのタイミングベルトで規制して停止時の位置精度を高めることができる。したがって、本発明のアーム駆動装置によれば、アームのフレーム構造をむやみに厚くすることなく、また、パワーの大きなモータに安易に変更することなく、大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することが可能になる。

上記本発明のアーム駆動装置において、前記第１伝達手段は第１減速機を有し、前記第２伝達手段は第２減速機を有しているように構成することが好ましい。

この発明によれば、第１駆動源の回転力を第１アームに伝達する第１伝達手段が第１減速機を有し、第２駆動源の回転力を第２アームに伝達する第２伝達手段が第２減速機を有する。このため、第１、第２の減速機により、ロボットに必要なトルクを発生することができる。換言すれば、第１、第２の減速機を用いるので、駆動源として、ロボットに必要なトルクがでにくいサーボモータを利用することができる。その結果、大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することが可能になる。

上記本発明のアーム駆動装置において、前記アームの伸縮動作が、前記第１関節部と前記第３関節部との延長線上を伸縮する動作であるように構成することが好ましい。

この発明によれば、例えば、第１駆動源と第２駆動源の回転を独自に制御させることにより、アームの伸縮動作を第１関節部と第３関節部との延長線上を伸縮する動作とすることができる。また、この発明によれば、第１アームが回転したときの第２アームの回転量を規制するタイミングベルトと、例えば第１タイミングプーリと第２タイミングプーリと第２アームの第３アーム側の関節部（第３関節部）に設けられたプーリ（第３タイミングプーリ）との回転角度比を１：２：１にすることにより、例えば伸縮動作の停止時に発生する位置ずれを、前記のタイミングベルトで規制することができるので、アームの伸縮動作を第１関節部と第３関節部との延長線上で精度よく実行することができる。

上記課題を解決するための本発明の産業用ロボットは、上記本発明のアーム駆動装置を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することができる産業用ロボットを提供できる。

上記本発明の産業用ロボットにおいて、前記アーム駆動装置を二組備え、各アーム駆動装置の前記第１関節部を軸方向に配置すると共に、各第２アーム同士が対面するように配置されているように構成することが好ましい。

この発明によれば、アーム駆動装置を二組備え、各アーム駆動装置の第１関節部を軸方向に配置すると共に、各第２アーム同士が対面するように配置されているので、そのアーム駆動装置が備えるハンドアーム（第３アーム）を上下方向の近い位置に設けることができ、いわゆるツイン駆動を実現できる。その結果、狭ピッチで形成された基板搬送カセットに載置されたガラス基板等を、各組のハンドアームで交互に搬出搬入することができ、搬送のスピードアップを図ることができる。

本発明のアーム駆動装置によれば、第１アーム及び第２アームそれぞれを各アームに対応した駆動源により駆動させることができるので、大型で重量のあるガラス基板等を搬送する場合であっても、その搬送速度を高めることができる。さらに、本発明のアーム駆動装置によれば、従来のように１つの駆動源でアーム全体の伸縮動作を行った際に生じる停止時の第２アームの位置ずれを、タイミングベルトで規制して停止時の位置精度を高めることができる。したがって、アームのフレーム構造をむやみに厚くすることなく、また、大きなモータに安易に変更することなく、大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することが可能になる。

本発明の産業用ロボットによれば、大型の液晶パネルやＰＤＰパネル等に使用される大面積のガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することができるので、それらの表示パネルの製造ラインのスピードを高めて製造効率を高めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。なお、本発明のアーム駆動装置及び産業用ロボットは、その技術的特徴を有する範囲において、以下の説明及び図面に限定されない。

図１は、本発明の産業用ロボットの一例を示す斜視図である。本発明の産業用ロボットは、図１に示すように、各関節部２，３，４により連結された複数のアーム５，６，１０を伸縮動作させるアーム駆動装置１を備えている。第１〜第３アーム５，６，１０の伸縮動作は、第１関節部２及び第２関節部３の一方又は両方に設けられて第１アーム５及び第２アーム６それぞれに回転力を伝達する合計２以上の駆動源によって実行される。こうしたアーム駆動装置１を備えた産業用ロボットは、例えば基板搬送カセットに載置された表示装置用のガラス基板や半導体ウエハ等のワーク８を成膜装置内等に搬送させる等の多関節ロボットとして使用される。なお、図１において、符号２５は、アーム駆動装置１が設けられた産業用ロボットの本体部を表しており、符号１０ａは、第３アーム（ハンドアーム）が有する２本の平行な支持フレームを表している。以下においては、アーム駆動装置１について詳しく説明する。

（アーム駆動装置）
図２は、本発明のアーム駆動装置の一例を示す断面図である。また、図３は、第１関節部２の拡大断面図であり、図４は、第２関節部３の拡大断面図である。また、図５は、第１アームの透視平面図（Ａ）と、第２アームの透視平面図である。本発明のアーム駆動装置１は、図１及び図２に示すように、基台９上の第１関節部２に回転可能に連結された第１アーム５と、第１アーム５の先端側に位置する第２関節部３に回転可能に連結された第２アーム６と、第２アーム６の先端側に位置する第３関節部４に連結された第３アーム１０（ハンドアーム１０ともいう。）とを有している。なお、第３アーム１０は、液晶用基板やウエハ等のワーク８を搭載して搬送するためのハンドアームであり、図１に示すように片端に搭載部を有するものであってもよいし、両端それぞれに搭載部を有するものであってもよい。

さらに、このアーム駆動装置１は、図２及び図５に示すように、第１アーム５の第１関節部２側に設けられた第１タイミングプーリ１１と、第１アーム５の第２関節部３側に設けられた第２タイミングプーリ１２と、第２アーム６の第２関節部３側に設けられた第３タイミングプーリ１３と、第２アーム６の第３関節部４側に設けられた第４タイミングプーリ１４とを有している。そして、第１タイミングプーリ１１と第２タイミングプーリ１２との間には第１タイミングベルト１５が掛け渡されている。この第１タイミングベルト１５は、第１アーム５が回転したときの第２アーム６の回転量を規制するように作用する。また、第３タイミングプーリ１３と第４タイミングプーリ１４との間には第２タイミングベルト２４が掛け渡されている。この第２タイミングベルト２４も第２アーム６が回転したときの第３アーム１０の回転量を規制するように作用する。

こうした各タイミングプーリと各タイミングベルトとで構成される駆動力伝達手段に対して駆動力を与える駆動源としては、図２に示すように、第１関節部２及び第２関節部３の一方又は両方に、第１アーム５及び第２アーム６それぞれに回転力を伝達する合計２以上の駆動源（第１駆動モータ７及び第２駆動モータ２５）を設けることができる。具体的には、図２〜図４に示すように、第１関節部２付近の基台９に設けられた第１アーム駆動用の第１駆動モータ７と、第２関節部３付近の第１アームに設けられた第２アーム駆動用の第２駆動モータ２５とを設けることができる。

第１アーム駆動用の第１駆動モータ７には、タイミングプーリ１９が連結され、そのタイミングプーリ１９と、第１アーム５の駆動軸１８に設けられたタイミングプーリ２０との間には、タイミングベルト２１が掛け渡されている。こうした駆動力伝達手段により、第１駆動モータ７の駆動力が第１アーム５に伝達され、第１アーム５が回転する。なお、この第１駆動モータ７は第１アーム５の駆動軸１８に直結したものであってもよいが、第１アーム５の駆動時の衝撃が第１駆動モータ７に直接影響する場合があるので、本実施の形態では、上記のような駆動力伝達手段が設けられている。また、第１駆動モータ７としてサーボモータを用いることが好ましく、その場合には第１減速機１６が設けられていることが好ましい。第１減速機１６は第１駆動モータ７に直結してもよいし、第１アーム５の駆動軸１８に直結してもよく、いずれの場合も、その第１減速機１６に前記いずれかのタイミングプーリ１９又は２０が設けられる。この第１減速機１６は、第１駆動モータ７（サーボモータ）の回転数を１／ｎ１に減速させる。なお、減速機としては、例えば中心軸（入力軸）と回転可能なシャフトケーシング（出力軸）との間に遊星ギヤを挟み込み入力回転数を一定の比で減速して逆方向に出力する軸継手のようなものが該当するが、これに限られることはない。

第１タイミングプーリ１１は、図２及び図３に示すように、プーリ固定部１７に、例えば複数のボルト２６とワッシャ２７からなる固定手段によって固定されている。ここでいうプーリ固定部１７とは、例えば図３に示すようなフランジ部１７ａが設けられた連結筒１７を指すが、本体部２５の上部に設けられている基台９と一体的に形成される他の部材とすることもできる。プーリ固定部１７のフランジ部１７ａの上面には、ボルト２６が螺合する複数のねじ孔２８が周状に均等に配置して設けられている。また、ねじ孔２８と対応する位置のタイミングプーリ１１には、ボルト２６が通過する貫通孔２９が設けられている。

第１アーム５の第１関節部２側に設けられた第１タイミングプーリ１１と、第１アーム５の第２関節部３側に設けられた第２タイミングプーリ１２との間には、第１タイミングベルト１５が掛け渡されている。この第１タイミングベルト１５の材質は特に限定されず、スチールベルトでも、クロロプレンベルト、ニトリルゴムベルト、ウレタンゴムベルト等のゴムベルトでもよく、スチールベルトとゴムベルトとを組み合わせたハイブリッドベルトであっても構わない。また、第１タイミングベルト１５を適当な張力にするために、アイドラプーリ（図示しない）を設けてもよい。アイドラプーリは、微調整可能な機構で設けることができ、第１タイミングベルト１５の張力を調整することができる。

一方、第１アーム５の第２関節部３側近傍には、図２及び図４に示すように、第２アーム駆動用の第２駆動モータ２５が設けられている。具体的には、図５に示すように、第１タイミングベルト１５の内側のスペースに設けられている。この第２駆動モータ２５にはタイミングプーリ２６が連結され、第２駆動モータ２５からの駆動力は、タイミングプーリ２６からタイミングベルト２８を経てタイミングプーリ２７に至る駆動力伝達手段により伝達される。このタイミングプーリ２７は、第２アーム６の連結筒２２に連結されている。したがって、第２駆動モータ２５は、その連結筒２２を回転させるので、第２アーム３を回転させることができる。

また、第１タイミングベルト１５が掛け渡された第２タイミングプーリ１２も、上記のタイミングプーリ２７と同様、第２アーム６の連結筒２２に連結されている。したがって、第２駆動モータ２５は、上記のように、第２アーム６を回転させるのと同時に、第２タイミングプーリ１２、第１タイミングベルト１５を経由して第１タイミングプーリ１１をも回転させる。このため、第２駆動モータ２５の回転により、第２アーム６は第１アーム５に対して回転することになる。

第２駆動モータ２５は第２アーム６の連結筒２２に直結したものであってもよいが、第２アーム６の駆動時の衝撃が第２駆動モータ２５に直接影響する場合があるので、上記第１駆動モータ７と同様、本実施の形態では、上記のような駆動力伝達手段が設けられている。また、上記第１駆動モータ７と同様、第２駆動モータ２５としてサーボモータを用いることが好ましく、その場合には第２減速機２９が設けられていることが好ましい。第２減速機２９は第２駆動モータ２５に直結してもよいし、第２アーム６の連結筒２２に直結してもよく、いずれの場合も、その第２減速機２９の外周に前記のいずれかのタイミングプーリ２６又は２７が設けられる。この第２減速機２９は、第２駆動モータ２５（サーボモータ）の回転数を１／ｎ１に減速させる。なお、減速機としては、例えば中心軸（入力軸）と回転可能なシャフトケーシング（出力軸）との間に遊星ギヤを挟み込み入力回転数を一定の比で減速して逆方向に出力する軸継手のようなものが該当するがこれは一例でありこれに限られることはない。

第２駆動モータ２５は、図２においては、第２関節部３の近傍に設けられているが、これに限定されず、第１関節部２の近傍、例えば第１駆動モータ７と並んで設けられていてもよい。この場合、第２減速機２９は、ロスを少なくするために、第２関節部３の近傍に設けられていることが好ましい。

第２アーム６の第２関節部３側に設けられた第３タイミングプーリ１３と、第２アーム６の第３関節部４側に設けられた第４タイミングプーリ１４との間には、第２タイミングベルト２４が掛け渡されている。上記の第１タイミングベルト１５と同様、この第２タイミングベルト２４の材質も特に限定されず、スチールベルトでも、クロロプレンベルト、ニトリルゴムベルト、ウレタンゴムベルト等のゴムベルトでもよく、スチールベルトとゴムベルトとを組み合わせたハイブリッドベルトであっても構わない。また、第２タイミングベルト２４を適当な張力にするために、アイドラプーリ（図示しない）を設けてもよい。アイドラプーリは、微調整可能な機構で設けることができ、第２タイミングベルト２４の張力を調整することができる。

第１アーム５が有する第１タイミングプーリ１１と第２タイミングプーリ１２との軸間距離と、第２アーム６が有する第３タイミングプーリ１３と第４タイミングプーリ１４との軸間距離とは同じ長さである。そして、第１タイミングプーリ１１の歯数と第２タイミングプーリ１２の歯数との比は２：１であり、また、第３タイミングプーリ１３の歯数と第４タイミングプーリ１４の歯数との比は１：２である。したがって、第１関節部２のプーリの歯数と、第２関節部３のプーリの歯数と、第３関節部４のプーリの歯数との比は２：１：２となるので、それぞれのプーリの回転角度比は、１：２：１の関係になっている。

図６は、本発明のアーム駆動装置のアーム伸縮動作を示す説明図である。上記回転角度比を有するアーム駆動装置について、図６（Ａ）に示す屈曲した状態から図６（Ｂ）に示す伸長した状態となるように動作させる場合について説明する。第１アーム５と第２アーム６を屈伸させた状態から伸長させる場合、先ず、第１駆動モータ７を駆動して第１アーム５を基台９に対して回転させる。すると、基台９及び基台側の第１タイミングプーリ１１に対して第１アーム５が回転するので、第１アーム５に対して第２関節部３側の第２タイミングプーリ１２が回転する。この第２タイミングプーリ１２の第１アーム５に対する回転により、第１アーム５に対して第２アーム６が回転すると同時に、第２アーム６に対して第３タイミングプーリ１３が回転する。第２アーム６に対して第３タイミングプーリ１３が回転することにより、第２アーム６に対して第４タイミングプーリ１４が回転して第３アーム１０が回転する。

そして、上記のように、第１アーム５と第２アーム６が同じ長さであると共に、それぞれのプーリの回転角度比は、１：２：１の関係になっているので、第１アーム５を回転させることにより、第１アーム５と第２アーム６との角度が変化して、第１アーム５の第１タイミングプーリ１１の中心と第２アーム６の第４タイミングプーリ１４の中心とを結んだ直線上を第３アーム１０が向きを一定にしながら移動する。

こうした伸縮動作において、第１関節部２と第２関節部３間に掛け渡された第１タイミングベルト１５は、第１駆動モータ７によって第１アーム５が回転したときの第２アーム６の回転量を規制するように機能する。また、第１駆動モータ７と第２駆動モータ２５は制御ソフトで制御し、その出力の差異等も制御ソフトで補完する。一方、第２関節部３と第３関節部４間に掛け渡された第２タイミングベルト２４についても、第２駆動モータ２５によって第２アーム６が回転したときの第２アーム６の回転量を規制するように機能する。すなわち、本発明のアーム駆動装置１においては、第１アーム５の駆動は第１駆動モータ７により独自に制御され、第２アーム６の駆動は第２駆動モータ２５より前記第１アーム５の回転に同期するように独自に制御されるが、例えば重いガラス基板をワーク８として搬送したときのように、停止時に第２アーム６がオーバーランして余計に回転してしまう場合には、第２アーム６の回転量を規制する第１タイミングベルト１５が抵抗になって第２アーム６のオーバーランを妨げるように作用する。また、同様に、停止時に第３アーム１０がオーバーランして余計に回転してしまう場合には、第３アーム１０の回転量を規制する第２タイミングベルト２４が抵抗になって第３アーム１０のオーバーランを妨げるように作用する。

なお、上述した本発明のアーム駆動装置１は、基台９がロボット本体部に昇降及び回転可能に設置されることにより支持されている。これにより、第１アーム５と第２アーム６の屈伸により第３アーム１０を直線運動させる高さや方向を変更することができる。

以上のように構成されたアーム駆動装置１によれば、第１アーム駆動用の第１駆動源７を基台９に設け、第２アーム駆動用の第２駆動源２５を基台９又は第１アーム５に設けたので、第１アーム５及び第２アーム６それぞれを各アーム駆動用の駆動源７，２５により駆動させることができる。その結果、大型で重量のあるガラス基板等を搬送する場合であっても、その搬送速度を高めることができる。さらに、この発明によれば、第１アーム５が回転したときの第２アーム６の回転量を規制するタイミングベルト１５，２４を備えるので、従来のように１つの駆動源でアーム全体の伸縮動作を行った際に生じる停止時の第２アーム６の位置ずれを、そのタイミングベルト１５，２４で規制して停止時の位置精度を高めることができる。したがって、本発明のアーム駆動装置１によれば、アームのフレーム構造をむやみに厚くすることなく、また、パワーの大きなモータに安易に変更することなく、大型で重量のあるガラス基板等を従来よりも高い動作速度と動作精度で搬送することが可能になる。

本発明のアーム駆動装置１においては、第２駆動モータ２５を設けたので、第１駆動モータ７のパワーを大きくすることなく動作させることができる。また、２つの関節部間に掛け渡されたタイミングベルトの剛性を高めなくとも、アーム駆動を、従来に比べて高速で動作させることができる。さらに、第１駆動モータ７とは同期制御されるが、駆動自体は独立して駆動する第２駆動モータ２５を設けたので、第１駆動モータ７と第２駆動モータ２５のいずれか一方が停止（又はパワーが低下する）しても、もう一方の駆動モータによってアーム駆動装置１を（低速となるが）動作させることができる。その結果、非常時の安全性を高めることができる。また、第２駆動モータ２５に第２減速機２９を設け、タイミングベルト２８で回転力を伝達するようにしたので、振動等の外乱をベルトで吸収することができる。

さらに、本発明のアーム駆動装置１によれば、第２駆動モータ２５を第２関節部３の近傍に設けているが、この第２駆動モータ２５を第１関節部２近傍に設け、第１関節部２を第１駆動モータ７と第２駆動モータ２５の両者で回転駆動するようにしてもよい。なお、必要に応じてタイミングベルトの剛性を高めておけば、駆動モータのパワーを大きくすることなく、アームの速度を上げることができる。

また、駆動モータ等の駆動源は２つ以上でもよい。例えば、上述した本実施の形態に示す第１関節部２を駆動する第１の駆動源とは別の駆動源を設けて、これら第１の駆動源と別の駆動源の両者の駆動力で第１関節部２を回転駆動するようにしてもよい。また、各モータの出力は同じものでもよいし異なるものであってもよい。出力の異なるモータを用いた場合には、モータ駆動用の制御ソフトで同期させる等の制御が必要となる。また、第２駆動モータ２５とタイミングプーリ２７との駆動力伝達手段は、タイミングベルト２８に限定されず、ベルト以外の伝達手段でもよい。例えば、ギヤによるものであってもよいし、駆動モータ２５を連結軸２２に直結したものであってもよい。

上述の実施形態は本発明の好適な実施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逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態ではアーム駆動装置１をワーク８を直線運動させる多関節ロボットに使用しているが、これには限らず、直線運動しないスカラ型の多関節ロボット等に使用してもよい。さらに、本実施形態では、ハンドアームである第３アーム１０を除くアーム５，６を２本としているが、これには限らず、アームを３本以上有するものとしてもよい。

（ダブルアーム型ロボット）
次に、ダブルアーム型の産業用ロボットについて説明する。図７は、ダブルアーム型の産業用ロボットの一例を示す斜視図であり、図８は、その正面図である。図７及び図８に示すダブルアーム型ロボット５０は、関節部２，３，４により回転可能に連結されて回転駆動源による回転力を伝達し所望の動作をさせるアーム駆動装置１を二組備えてなるもので、二組のアーム駆動装置１，１’に設けられる基台９側の第１関節部２の回転中心軸を上下（又は軸方向）に配置するように構成されている。なお、二組のアーム駆動装置１、１’は、上述した本発明のアーム駆動装置であるので、その詳細は上述のとおりであるので、同じ符号を用いてその説明を省略する。

ダブルアーム型ロボット５０は、二組のアーム駆動装置１，１’を備え、一方のアーム駆動装置１を供給用、他方のアーム駆動装置１’を取り出し用とし、ワーク８の供給動作と別のワーク８の取り出し動作とを同時に行うことを可能としている。また、このダブルアーム型ロボット５０において、アーム駆動装置１によりワーク８を保持するハンドアーム１０は、図７中の矢印Ｘで示すワーク８の取り出し・供給方向に直線移動可能なように構成される。なお、ハンドアーム１０の移動平面と直交する図７中の矢印Ｚで示す方向を上下方向とする。

ダブルアーム型ロボット５０は、アーム駆動装置１が設けられている基台９を上下に移動させる上下移動機構５１を備え、その上下移動機構５１によりアーム駆動装置１の上下位置を調整可能としている。また、上下移動機構５１の台座５３は回転可能に設けられ、ダブルアーム型ロボット５０を旋回して向きを変えられるようにしている。さらに、このダブルアーム型ロボット５０では、図７中の矢印Ｙで示す方向、すなわちハンドアーム１０の移動方向と基台９の上下移動方向とのそれぞれに直交する方向に、台座５３をレール部材５４に対して移動可能に設けて上下移動機構５１の位置を調整可能としている。

二組のアーム駆動装置１，１’は、互いに干渉することがないように、上下方向に対面するように各々基台９に配置される。すなわち、二組のアーム駆動装置１，１’は、第１関節部２の回転中心軸が同軸上であるように上下対称に配置される。これにより、二組のアーム駆動装置１，１’を、互いに接触することないように、かつ接近させて配置することが可能になり、ワークの供給動作と別のワークの取り出し動作とを効率良く行うことができる。また、二組のアーム駆動装置１，１’は、アーム駆動装置１が縮み位置に移動するに際して第２関節部３がハンドアーム１０の移動方向の側方に突出する方向を同方向となるようにしている。さらに、二組のアーム駆動装置１，１’を基台９に取り付ける位置を、第１関節部２の回転中心が、台座５３の回転中心の偏心位置で第２関節部３と反対側かつワーク８の取り出し・供給方向と直交する方向にあるようにオフセットしている。

本発明のダブルアーム型ロボット５０は、図８に示すように、第１駆動モータ７が基台９に設けられ、第２駆動モータ２５が第１アーム５の第２関節部３近傍に設けられているが、それらはいずれも互いに干渉しない位置に設けられている。特に第２駆動モータ２５は、上側に配置されたアーム駆動装置１ではその上面側に設けられており、下側に配置されたアーム駆動装置１’ではその下面側に設けられている。

上下移動機構５１は、ワーク８の取り出し・供給方向、すなわちアーム駆動装置１の伸縮方向の側部に位置しており、例えば、基台９をコラム５２の側面でスライド移動させるように構成される。本発明のダブルアーム型ロボット５０は、二組のアーム駆動装置１，１’を上下対称に重ねて配置し、ハンドアーム１０が縮み位置に移動するに際して第２関節部３が突出する方向を同方向となるようにしているので、アーム駆動装置１の第２関節部３が突出しない側部に上下移動機構５１を配置することができる。

このように構成されたダブルアーム型ロボット５０によれば、二組のアーム駆動装置１，１’によりハンドアーム１０を図７中のＸ方向に伸縮させ、また必要に応じて、上下移動機構５１によりアーム駆動装置１に図７中のＺ方向の上下位置を調整し、また台座５３の回転により旋回し、さらに図７中のＹ方向の位置を調整して、ワーク８の供給作業及びワーク８の取り出し作業を適格かつ効率良く行うことができる。

さらに、ダブルアーム型ロボット５０の占有スペースを小さくして構成することができる。すなわち、二組のアーム駆動装置１，１’は上下対称に配置されており、基端の第１関節部２の回転中心軸が同軸上に配置されて、さらにハンドアーム１０が縮み位置に移動するに際して第２関節部３が突出する方向を同方向となるようにしているので、ダブルアーム型ロボット５０の旋回半径が小さくなり、ダブルアーム型ロボットの占有スペースを減らすことができる。

さらに、上下移動機構５１がアーム駆動装置１の伸縮方向の側部に位置しているので、アーム駆動装置１の最下位置を下げることが可能になり、ダブルアーム型ロボット５０のハンドリングできる高さが下がり、アーム駆動装置１の作業可能範囲を広げることができる。また、基台９をコラム５２の側面でスライド移動させるように構成しているので、上下移動方向のストロークを大きく設計する必要があった場合でも、多段テレスピック構造等で上下移動機構５１を構成する場合に比して、機構を複雑化・大型化することなく対応することができる。また、二組のアーム駆動装置１，１’を上下対称に重ねて配置しているので、上下移動機構５１をアーム駆動装置１の側面に配置しても設置スペースを大きく占めることはない。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施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逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の本実施形態では、アーム駆動装置１として図７中のＸ方向に伸縮するタイプのものを用いたが、これに限られず、例えば、アーム駆動装置１を平面上で３自由度を持つタイプとして構成してもよい。なお、二組のアーム駆動装置１，１’を、基端となる第１関節部２の回転中心軸が同軸となるように、上下に重ねて配置することに限定されない。

また、上下移動機構５１は、上述の実施形態のように、コラム５２を利用したものに特に限らず、従来の多段テレスピック構造等で構成された昇降機構とＣ形フレーム（いずれも図示しない）から成る移動部材としてもよい。この場合、Ｃ形フレームの上端と下端とにそれぞれアーム駆動装置を、第１関節部２の回転中心軸が同軸上であるように、上下方向に対面するように配置する。また、台座５３を回転可能に固着して、レール部材５４を省くように構成するものとしてもよい。

また、二組のアーム駆動装置１，１’は対面させて配置する構成に限られず、同様に構成された二組のアーム駆動装置１，１’を、基端となる第１関節部２の回転中心軸が同軸上となるようにして、上下に並べて配置するようにしてもよい。この場合、二組のアーム駆動装置１，１’の上下軸方向の間隔は、対面配置する場合に比して大きくなるが、二組のアーム駆動装置１，１’を構成する部品の共通化を図ることができる。また、２以上の複数のアーム駆動装置１を、基端となる第１関節部２の回転中心軸が同軸上となるようにして、上下に重ねて配置するように構成してもよい。この場合も、２以上の複数アーム駆動装置１を同一平面上に配置する場合に比して、ロボットの設置スペースを大きくせずに、複数のアーム駆動装置１を利用して作業の多重度を上げることが可能になる。

本発明の産業用ロボットの一例を示す斜視図である。 本発明のアーム駆動装置の一例を示す断面図である。 第１関節部の拡大断面図である。 第２関節部の拡大断面図である。 第１アームの透視平面図（Ａ）と、第２アームの透視平面図である。 本発明のアーム駆動装置のアーム伸縮動作を示す説明図である。 ダブルアーム型の産業用ロボットの一例を示す斜視図である。 図７に示すダブルアーム型ロボットの正面図である。

符号の説明

１ アーム駆動装置
２ 第１関節部
３ 第２関節部
４ 第３関節部
５ 第１アーム
６ 第２アーム
７ 第１駆動モータ
８ ワーク
９ 基台
１０ 第３アーム（ハンドアーム）
１１ 第１タイミングプーリ
１２ 第２タイミングプーリ
１３ 第３タイミングプーリ
１４ 第４タイミングプーリ
１５ 第１タイミングベルト
１６ 第１減速機
２４ 第２タイミングベルト
２５ 第２駆動モータ
２６，２７ タイミングプーリ
２８ タイミングベルト
２９ 第２減速機
５０ ダブルアーム型ロボット

Claims (5)

1. 関節部により連結された複数のアームを伸縮動作させることができるアーム駆動装置において、
   基台上の第１関節部に回転可能に連結された第１アームと、
   前記第１アームの先端側に位置する第２関節部に回転可能に連結された第２アームと、
   前記第２アームの先端側に位置する第３関節部に連結された第３アームと、
   前記第１アームの第１関節部側に前記基台と一体的に設けられた第１タイミングプーリと、
   前記第１アームの第２関節部側に設けられ、前記第２アームに連結された第２タイミングプーリと、
   前記第１タイミングプーリと前記第２タイミングプーリとの間に掛け渡され、前記第１アームが回転したときの前記第２アームの回転量を規制するタイミングベルトと、
   前記基台に設けられた前記第１アーム回転駆動用の第１駆動源と、
   前記第１駆動源の回転力を前記第１アームに伝達する第１伝達手段と、
   前記基台又は前記第１アームに設けられた前記第２アーム回転駆動用の第２駆動源と、
   前記第２駆動源の回転力を前記第２アームに伝達する第２伝達手段と、
   を備え、
   前記第２伝達手段は、前記第２アームに設けられ、該第２アームを回転させる連結筒を有し、
   前記第２タイミングプーリは、前記連結筒に連結され、
   前記第２伝達手段が前記第２タイミングプーリの回転と前記第１アームの回転とを同期させていることを特徴とするアーム駆動装置。
2. 前記第１伝達手段は第１減速機を有し、前記第２伝達手段は第２減速機を有している、請求項１に記載のアーム駆動装置。
3. 前記アームの伸縮動作が、前記第１関節部と前記第３関節部との延長線上を伸縮する動作である、請求項１又は２に記載のアーム駆動装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のアーム駆動装置を備えたことを特徴とする産業用ロボット。
5. 前記アーム駆動装置を二組備え、各アーム駆動装置の前記第１関節部を軸方向に配置すると共に、各第２アーム同士が対面するように配置されている、請求項４に記載の産業用ロボット。
   

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