JPH1133947A - ２軸回転駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２個のモータで駆動する関節でつながれた２
つのアームを、１のモータで、同軸上に配置した他のモ
ータをモータごと駆動することによって、同期調整しな
くても、半導体基板の姿勢保持搬送を行えるようにす
る。 【解決手段】 第１駆動用モータ１により駆動される第
１回転出力軸３を中空円筒状に形成すると共に、その前
部３ａ及び後部３ｂの突起軸３ｅを支持枠１１、１２に
回転自在に支承する。第１回転出力軸３の突起軸３ｅに
はカップリング７を介して第１駆動用モータ１のモータ
回転軸１ａを連結する。中空円筒状に形成された第１回
転出力軸３内には、モータごと駆動するように第２駆動
用モータ２を同軸に固定する。モータ回転軸２ａは、第
１回転出力軸３の前部３ａ内に回転自在に支承された第
２回転出力軸４にカップリング８を介して連結し、第２
回転出力軸４を第１回転出力軸３内から同軸的に取り出
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転出力の取出し
方向が同方向で同軸上の２軸回転駆動装置に係り、特に
半導体基板やガラス基板のような被処理物を処理ステー
ション間で搬送する搬送用ロボットの駆動源に好適な２
軸回転駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板を処理ステーション間で搬送
する搬送用ロボットの駆動源に使用されている従来の２
軸回転駆動装置の構成を図６に示す。

【０００３】回転出力の取出し方向が同方向で同軸上の
２軸回転を可能とするため、２つのモータ２１、２２の
回転出力軸は、中空の第１回転出力軸２３と、この中空
第１回転出力軸２３内に同軸的に配設された第２回転出
力軸２４との２軸で構成される。第１回転出力軸２３及
び第２回転出力軸２４の軸回りに、回転負荷保持用ベア
リング２５を介してダイレクトドライブモータと呼ばれ
る駆動用モータ２１及び２２が同軸的に設けられる。こ
れらの駆動用モータ２１、２２によって第１回転出力軸
２３または第２回転出力軸２４を単独あるいは同期調整
しながら駆動する。

【０００４】また図７のように、第１回転出力軸２３の
駆動を、ダイレクトドライブモータではなく、第１回転
出力軸２３に巻回したタイミングプーリ２８とタイミン
グベルト２９によりカップリング２７を介して汎用モー
タ２１ａで行う場合もある。

【０００５】上記２軸回転駆動装置を、半導体基板を搬
送するための搬送用ロボットの駆動源として採用する場
合には、２軸回転駆動装置は図８のようにロボットアー
ム６と結合される。

【０００６】ロボットアーム６は２つの中空のアーム６
１、６２からなり、３つの関節を有する。第１関節６Ａ
は第１アーム６１の付根に、第２関節６Ｂは第１アーム
６１と第２アーム６２との接続部に、第３関節６Ｃは第
２アーム６２の先端にそれぞれ設けられる。第１関節６
Ａを中心に第１アーム６１を回転させ、第２関節６Ｂを
中心に第１アーム６１及び第２アーム６２を相対回転さ
せ、第３関節６Ｃを中心に基板受載板６７を回転させよ
うになっている。

【０００７】２軸回転駆動装置は、既述したように、ダ
イレクトドライブモータ２１によって回転駆動する中空
円筒状の第１回転出力軸２３内に、ダイレクトドライブ
モータ２１の下部に同軸的に設けたダイレクトドライブ
モータ２２によって駆動回転する第２回転出力軸２４を
挿通して、第１回転出力軸２３及び第２回転出力軸２４
をそれぞれ回転自在に支承する。

【０００８】第１関節軸となる第２回転出力軸２４の上
端に第１アーム６１の基端側を固着して回転自在に設け
る。第１アーム６１の先端側に第２関節軸となる連結軸
６４を回転自在に設け、連結軸６４は第１アーム６１の
上方に突出させ、連結軸６４の上端には第２アーム６２
を固着する。

【０００９】第１回転出力軸２３の上端に固定プーリ６
３を固着し、第１アーム６１の内部の連結軸６４の下端
部に拡径した伝動プーリ６４ａを設け、固定プーリ６３
と伝動プーリ６４ａとをベルト６８によって連結する。

【００１０】第２アーム６２に遊動プーリ６５を固着立
設し、第２アーム６２は遊動プーリ６５に回転自在に嵌
合させ、連結軸６４は遊動プーリ６５に回転自在に貫通
させる。第２アーム６２の回動先端側に第３関節軸とな
る従動軸６６を回転自在に設け、従動軸６６の下端に拡
径した従動プーリ６６ａを設け、従動プーリ６６ａと遊
動プーリ６５とをベルト６９により連結する。そして従
動軸６６の上端には基板受載板６７を固着する。

【００１１】図９は上述した第１アーム６１と第２アー
ム６２とが重なったときの待機位置でのロボットアーム
６の平面図であり、基板受載板６７に取り付けたツィー
ザ６７ａ上に半導体基板Ｗが載置されている状態を示
す。

【００１２】図１０を用いて、第１駆動用モータが停止
保持された状態で、第２駆動用モータを作動させた場合
のロボットアーム６の作動を説明する。なお、モータの
停止保持とは、モータを駆動せず、回転出力軸の回転を
ロックさせることである。第２駆動用モータを作動して
その回転出力軸２４を反時計方向に回動させると、第１
アーム６１も反時計方向に回転する。この回転に伴って
固定プーリ６３が相対回転し、この固定プーリ６３の相
対回転はベルト６８を介して伝動プーリ６４ａに伝達さ
れ、伝動プーリ６４ａは連結軸６４を介して第２アーム
６２を時計方向に回動させる。

【００１３】第２アーム６２が第１アーム６１に対して
回動することで第２アーム６２と遊動プーリ６５との間
で相対回転を生じ、この相対回転はベルト６９を介して
従動プーリ６６ａに伝達され、従動プーリ６６ａは従動
軸６６を介して基板受載板６７を時計方向に回転させ
る。

【００１４】そして固定プーリ６３と伝動プーリ６４ａ
との回転比と、遊動プーリ６５と従動プーリ６６ａとの
回転比を逆比（２：１）としている。この逆比により、
図１１の略図に示す通り、第１アーム６１が角度αだけ
回転するとそれに連動して第２アーム６２が角度２αだ
け回転する装置となる。これにより基板受載板６７は同
一姿勢を保持しつつ直進運動をし、ロボットアーム６に
よる半導体基板Ｗの一方向安定搬送が可能となる。

【００１５】上述した搬送用ロボットのロボットアーム
６は、第１駆動用モータ２１、第２駆動用モータ２２の
駆動、停止保持の組合せにより、図１２〜図１４に示す
３つの搬送スタイルを取る。

【００１６】(1) 一方向搬送（図１２） これは既に図１０を用いて説明した搬送スタイルであ
り、第１駆動用モータ２１を停止保持とし、第２駆動用
モータ２２のみ駆動した場合、ロボットアーム６は、基
板受載板６７を同一姿勢を保持して（ａ）→（ｂ）→
（ｃ）のように直進運動して半導体基板Ｗの一方向搬送
を行う。

【００１７】(2) 回転搬送（図１３） 駆動用モータ２１のみ駆動し、第２駆動用モータ２２は
停止保持とした場合、第１アーム６１は動かず、第２ア
ーム６２のみが回転する。それによってロボットアーム
６は（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように作動して、半導体
基板Ｗを９０°回転させた搬送を行う。

【００１８】(3) 姿勢保持搬送（図１４） 駆動用モータ２１、２２の同期調整をとりながら回転出
力軸２３、２４の２軸を同時に駆動した場合、第１アー
ム６１と第２アーム６２は待機位置のときと同じく重な
ったまま回転する。それによってロボットアーム６は、
（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように作動して、アーム姿勢
保持状態で半導体基板Ｗの９０°回転搬送を行う。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ロボットアー
ムに上述した従来の２軸回転駆動装置を用いた場合、図
１４の半導体基板Ｗの姿勢保持搬送を行わせるには、駆
動用モータ２１、２２の同期調整をとりながら駆動しな
ければならないため、駆動制御を複雑なものとしてい
た。

【００２０】また、ダイレクトドライブモータを使用す
るため装置が高価になるという欠点もあった。

【００２１】そこで、本発明の目的は、従来技術の問題
点を解消して、同軸上に配置した２つのモータのうち、
１のモータで他のモータをモータごと駆動させることに
よって、同期調整しなくても姿勢保持搬送を行いうる、
簡易で制御の容易な２軸回転駆動装置を堤供することに
ある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の２軸回転駆動装置は、第１駆動用モータ
と、第１駆動用モータのモータ回転軸に同軸的に取り付
けられ、第１駆動用モータ側に近い軸方向の後部が閉
じ、モータ側から遠い前部が開放した中空円筒状の第１
回転出力軸と、中空円筒状の第１回転出力軸内に、その
モータ回転軸が第１回転出力軸と同軸上になるように一
体的に取り付けられ第２駆動用モータと、第２駆動用モ
ータのモータ回転軸に同軸的に取り付けられ、中空円筒
状の第１回転出力軸の開放した前部から第１回転出力軸
と同軸的に取り出される第２回転出力軸とを備えたもの
である。

【００２３】本発明において、第２駆動用モータを停止
保持し、第１駆動用モータを駆動した場合、中空円筒状
の第１回転出力軸が回転する。中空円筒状の第１回転出
力軸内に第２駆動用モータが一体的に取り付けられてい
るので、第１回転出力軸の回転に伴って第２駆動用モー
タ自身も回転する。このため第２駆動用モータのモータ
回転軸に取り付けられた内部の第２回転出力軸も回転す
る。すなわち、第１駆動用モータのみを駆動させること
によって、２つの駆動用モータを同期調整することな
く、第２回転出力軸を第１回転出力軸と同期回転させ
て、図１４の姿勢搬送スタイルを実現することができ
る。

【００２４】また、第２駆動用モータを駆動して、第１
駆動用モータを停止保持した場合、外部の第１回転出力
軸は回転せず、その内部の第２回転出力軸のみが回転す
る。したがって、第２回転出力軸のみの回転により、図
１２の一方向搬送も実現できる。

【００２５】なお、本発明では、第１回転出力軸を回転
させると、第２駆動用モータが停止保持していても、第
２回転出力軸が同時に回転してしまうため、特に第１回
転出力軸の回転を相殺するような回転を第２回転出力軸
に与えない限り、第１回転出力軸のみを回転させるとい
う図１３の搬送スタイルを実現することはできない。し
かし、上記したロボットアーム６による半導体基板の搬
送スタイルにおいて、むしろ図１２、図１４の搬送スタ
イルが主体であって使用頻度が高く、これに対して図１
３の搬送スタイルは特殊であるから、これを除外しても
特に問題はない。

【００２６】このように同方向の２軸同時駆動が可能で
あるため、本発明の２軸回転駆動装置を半導体基板の搬
送用ロボットの駆動源に使用した場合、使用頻度の高い
姿勢保持搬送を行わせるのに、従来のように２つの駆動
用モータの同期調整をとりながら駆動する必要がなく、
駆動制御が簡単となる。

【００２７】また、中空円筒状の第１回転出力軸内に第
２駆動用モータを一体的に取り付けるようにして、２つ
の駆動用モータを同軸上に並べることができるようにし
たので、高価なダイレクトドライブモータを使用せず、
汎用モータを用いることができる。

【００２８】なお、減速が必要な場合には、第１駆動用
モータのモータ回転軸をカップリング及び減速機を介し
て第１出力回転軸に連結し、また第２駆動用モータのモ
ータ回転軸をカップリング及び減速機を介して第２回転
出力軸に連結した構成とすることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に２軸回転駆動装置の構成を
示す。

【００３０】第１駆動用モータ１及び第２駆動用モータ
２はともに汎用モータから構成される。第１駆動用モー
タ１のモータ回転軸１ａにカップリング７を介して同軸
的に第１回転出力軸３が取り付けられる。第１回転出力
軸３は中空に形成されており、第１駆動用モータ側に近
い軸方向の後部３ｂが閉じ、モータ１側から遠い前部３
ａが開放した円筒形をしている。第１回転出力軸３は、
その中間部よりも小径に形成された前部３ａ及び後部３
ｂの突起軸３ｅが、回転負荷保持用ベアリング５ａ、５
ｂを介して支持枠１１、１２に回転自在に支承されてい
る。

【００３１】中空円筒状の第１回転出力軸３内に上記第
２駆動用モータ２が、そのモータ回転軸２ａが第１回転
出力軸３と同軸上になるように一体的に取り付けられ
る。この第２駆動用モータ２のモータ回転軸２ａにカッ
プリング８を介して同軸的に第２回転出力軸４が取り付
けられる。この第２回転出力軸４は、中空円筒状の第１
回転出力軸３の開放した前部３ａから軸方向に突出して
第１回転出力軸３と同軸的に配設される。第２回転出力
軸４は、ベアリング５ｃを介して開放した前部３ａの内
壁に回転自在に支承されている。

【００３２】上記構成において、第２駆動用モータ２を
停止保持し、第１駆動用モータ１を駆動した場合、中空
円筒状の第１回転出力軸３が回転する。中空円筒状の第
１回転出力軸３内に第２駆動用モータ２が一体的に取り
付けられているので、第１回転出力軸３の回転に伴って
第２駆動用モータ２自身も回転する。このため第２駆動
用モータ２のモータ回転軸２ａに取り付けられた内部の
第２回転出力軸４も回転する。このように第１駆動用モ
ータ１のみを駆動させることによって、第２回転出力軸
４を第１回転出力軸３と同期回転させることができる。

【００３３】また、第２駆動用モータ２を駆動して、第
１駆動用モータ１を停止保持した場合、外部の第１回転
出力軸３は回転せず、その内部の第２回転出力軸４のみ
が回転する。したがって、第２回転出力軸４のみの回転
も確保できる。

【００３４】つぎに図２、図３を用いて上記２軸回転駆
動装置を搬送用ロボットの駆動源として採用したときの
ロボットアーム６の作動を説明する。ロボットアーム６
の構成は図８に示したものと同一である。また駆動用モ
ータ１、２の第１回転出力軸３、第２回転出力軸４のロ
ボットアーム６に対する連結の仕方も図８と同じであ
り、外部の第１回転出力軸３には固定プーリ６３が、ま
た内部の第２回転出力軸４には第１アーム６１が連結さ
れているものとする。

【００３５】(1) 第１駆動用モータ１停止保持、第２駆
動用モータ２のみ駆動（図２） 第２駆動用モータ２を作動してその回転出力軸２４を反
時計方向に回動させると、第１アーム６１も反時計方向
に回転し、この回転に伴って第２アーム６２は時計方向
に回動する。第２アーム６２が第１アーム６１に対して
回動することで基板受載板６７が反時計方向に回転す
る。その結果、ロボットアーム６は、（ａ）→（ｂ）→
（ｃ）のように作動して半導体基板Ｗの一方向直線搬送
を行う。

【００３６】(2) 第２駆動用モータ２停止保持、第１駆
動用モータ１のみ駆動（図３） 第１駆動用モータ１により第１回転出力軸３が回転する
と、その内部に保持されている第２駆動用モータ２も一
緒に回転されるため、第１アーム６１に対するプーリ６
３の相対回転が生じない。したがって、これにベルト６
８を介して連結されている第２プーリ６４ａにも回転が
生じない。よって、ロボットアーム６は、第１アーム６
１、第２アーム６２を重ねたままの姿勢保持状態で
（ａ）から（ｂ）→（ｃ）のように作動して、半導体基
板Ｗの回転搬送を行う。

【００３７】このように、第１駆動用モータ１停止保
持、第２駆動用モータ２のみ駆動した場合には従来と同
様に一方向の搬送を行うことができる。また、単に第２
駆動用モータ２を停止保持とし、第１駆動用モータ１の
み駆動する状態とすることで、２つの駆動用モータの同
期調整なしに、ロボットアーム６に姿勢保持の状態で半
導体基板Ｗの回転搬送を行わせることができ、従来のよ
うな複雑な駆動制御は不要となる。

【００３８】ところで上記実施形態では、第１回転出力
軸３、第２回転出力軸４を直接に駆動用モータ１、２で
駆動したが、図４に示すように、変速が必要な場合は、
第１駆動用モータ１と第１回転出力軸３との間に、また
第２駆動用モータ２と第２回転出力軸４との間に、それ
ぞれ変速機１３、１４を入れた構成とすることも可能で
ある。

【００３９】また軸方向の構成を短くする場合には、図
５の構成のように、第１駆動用モータ１側に関しては、
第１回転出力軸３の後部３ｂの突起軸３ｅをさらに延長
し、その延長軸３ｃに並置する形で第１駆動用モータ１
を配置し、そのモータ回転軸１ａにカップリング１５を
介してタイミングプーリ１７を設ける一方、第１回転出
力軸３の延長軸３ｃを変速機１３及びカップリング７を
介して延設し、その端部にタイミングプーリ１９を設
け、そのタイミングプーリ１７、１９間をタイミングベ
ルト３１で連結した構成とする。

【００４０】また、第２駆動用モータ２側に関しては、
第１回転出力軸３の軸取付け位置を円筒中心位置から偏
心して取り付け、第１回転出力軸３の中空円筒部内にお
いて、第２回転出力軸４に並置する形で駆動用モータ２
を配置し、そのモータ回転軸２ａにカップリング１６を
介してタイミングプーリ１８を設ける一方、第２回転出
力軸４を変速機１４及びカップリング８を介して延設
し、その端部にタイミングプーリ２０を設け、その両タ
イミングプーリ１８、２０間をタイミングベルト３２で
連結した構成とするのである。

【００４１】このように、タイミングプーリ１７、１８
とタイミングベルト３１、３２により駆動用モータ１、
２の位置を駆動軸と並設することにより、装置の軸方向
長さを短縮することができる。

【００４２】なお、上述した実施形態では汎用モータで
構成したが、ダイレクトドライブモータで構成してもよ
い。また、３軸以上の回転駆動装置に適用することも可
能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、第１駆動用モータのみ
を駆動することによって、第２駆動用モータに同軸的に
取付けられた第２回転出力軸を、第１駆動用モータに駆
動される第１回転出力軸と同期回転させることができる
ので、２つの駆動用モータの同期調整をとりながら駆動
する複雑な制御が不要となり、駆動制御が簡単となる。

【００４４】また、中空円筒状の第１回転出力軸内に第
２駆動用モータを取り付けることにより、２つの駆動用
モータ及び構成部品を同軸上に取り付けて同方向の２軸
同時駆動ができるようにしたので、高価なダイレクトド
ライブモータを使用せず、汎用モータを用いることがで
き、装置を安価に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の２軸回転駆動装置の構成図である。

【図２】実施形態のロボットアームの作動説明図であ
る。

【図３】実施形態のロボットアームの作動説明図であ
る。

【図４】２軸回転駆動装置の他の実施形態の構成図であ
る。

【図５】２軸回転駆動装置の更に別の実施形態の構成図
である。

【図６】従来例の２軸回転駆動装置の駆動部の構成図で
ある。

【図７】従来例の２軸回転駆動装置の他の駆動部の構成
図である。

【図８】従来例の基板搬送用ロボットアームの縦断面図
である。

【図９】従来例の基板搬送用ロボットアームの平面図で
ある。

【図１０】図８のロボットアームの作動説明図である。

【図１１】図８のロボットアームの動きの開き角度の説
明図である。

【図１２】従来のモータ１を停止保持し、モータ２を駆
動した場合の２軸回転駆動装置を適用した基板搬送用ロ
ボットアームの作動説明図である。

【図１３】従来のモータ１を駆動し、モータ２を停止保
持した場合の２軸回転駆動装置を適用した基板搬送用ロ
ボットアームの作動説明図である。

【図１４】従来の２軸同時駆動した場合の２軸回転駆動
装置を適用した基板搬送用ロボットアームの作動説明図
である。

【符号の説明】

１ 第１駆動用モータ １ａ 第１駆動用モータのモータ回転軸 ２ 第２駆動用モータ ２ａ 第２駆動用モータのモータ回転軸 ３ 第１回転出力軸 ３ａ 第１回転出力軸の前部 ３ｂ 第１回転出力軸の後部 ３ｅ 第１回転出力軸の後部の突起軸 ４ 第２回転出力軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１駆動用モータと、 第１駆動用モータのモータ回転軸に同軸的に取り付けら
   れ、第１駆動用モータ側に近い軸方向の後部が閉じ、モ
   ータ側から遠い前部が開放した中空円筒状の第１回転出
   力軸と、 中空円筒状の第１回転出力軸内に、そのモータ回転軸が
   第１回転出力軸と同軸上になるように一体的に取り付け
   られ第２駆動用モータと、 第２駆動用モータのモータ回転軸に同軸的に取り付けら
   れ、中空円筒状の第１回転出力軸の開放した前部から第
   １回転出力軸と同軸的に取り出される第２回転出力軸と
   を備えた２軸回転駆動装置。