ロボットのアーム構造およびロボット
【課題】ロボットの最小旋回径を小さくすること。
【解決手段】実施形態に係るロボットは、第１アーム部、第２アーム部、中間リンク部、第１リンク部および第２リンク部を備える。第１リンク部は、第１アーム部と中間リンク部と固定ベース部との間で第１平行リンク機構を形成する。第２リンク部は、第２アーム部と中間リンク部と可動ベース部との間で第２平行リンク機構を形成する。そして、第２リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離は、第２リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離よりも短い。
【解決手段】実施形態に係るロボットは、第１アーム部、第２アーム部、中間リンク部、第１リンク部および第２リンク部を備える。第１リンク部は、第１アーム部と中間リンク部と固定ベース部との間で第１平行リンク機構を形成する。第２リンク部は、第２アーム部と中間リンク部と可動ベース部との間で第２平行リンク機構を形成する。そして、第２リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離は、第２リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離よりも短い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、ロボットのアーム構造およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス基板や半導体ウエハ等のワークを搬送するロボットとして、水平多関節ロボットが知られている。水平多関節ロボットは、２つのアーム部が関節を介して連結された伸縮アームを備えるロボットであり、各アーム部を回転動作させることによって伸縮アームの先端部に設けられたエンドエフェクタを直線的に移動させる。さらに、水平多関節ロボットは、伸縮アームを支持するベース部が、鉛直軸である旋回軸を中心として回転可能に構成される。
【０００３】
このような水平多関節ロボットでは、伸縮アームの先端部に取り付けられるエンドエフェクタの向きがアーム部材の回転動作によって変化しないように、各アーム部の回転動作に追従して動作するリンク機構を設けてエンドエフェクタの回転を規制している。
【０００４】
たとえば、特許文献１には、基端側のアーム部の回転動作に追従する第１の平行リンク機構と、先端側のアーム部の回転動作に追従する第２の平行リンク機構の２つの平行リンク機構を用いてエンドエフェクタの回転を規制するアーム構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２９５７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術には、ロボットの最小旋回径を小さくするという点で更なる改善の余地がある。ロボットの最小旋回径とは、旋回軸を中心としてベース部が回転する場合における水平多関節ロボットの最小の回転半径のことである。
【０００７】
たとえば、上述した従来技術では、第１の平行リンク機構のリンク幅と第２の平行リンク機構のリンク幅とを同一としている。リンク幅とは、アーム部材と平行に設けられたリンク同士の幅のことをいう。したがって、ロボットが大型化すると、第２の平行リンク機構のリンク幅も大きくなり、これに伴って最小旋回径が大きくなってしまう。
【０００８】
実施形態の一態様は、ロボットの最小旋回径を小さくすることができるロボットのアーム構造およびロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の一態様に係るロボットのアーム構造は、第１アーム部と、第２アーム部と、中間リンク部と、第１リンク部と、第２リンク部とを備える。第１アーム部は、固定ベース部に対して基端部が回転可能に連結される。第２アーム部は、基端部が第１アーム部の先端部に対して回転可能に連結され、先端部において可動ベース部と回転可能に連結される。中間リンク部は、第１アーム部と第２アーム部との連結軸と同軸上に軸支される。第１リンク部は、第１アーム部と中間リンク部と固定ベース部との間で第１平行リンク機構を形成する。第２リンク部は、第２アーム部と中間リンク部と可動ベース部との間で第２平行リンク機構を形成する。そして、第２リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離は、第１リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離よりも短い。
【発明の効果】
【００１０】
実施形態の一態様によれば、ロボットの最小旋回径を小さくすることが可能なロボットのアーム構造およびロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態に係るロボットの模式斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、従来と同様の平行リンク機構を採用した場合におけるロボットの最小旋回径を示す模式平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本実施形態に係るロボットの最小旋回径を示す模式平面図である。
【図３】図３は、ロボットを真空チャンバへ設置した状態を示す模式側面図である。
【図４】図４は、肉厚部周辺の模式側面図である。
【図５】図５は、肉厚部周辺の模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットのアーム構造およびロボットの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
まず、本実施形態に係るロボットの構成について図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係るロボットの模式斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、ロボット１は、水平方向に伸縮する２つの伸縮アームを備える水平多関節ロボットである。具体的には、ロボット１は、胴体部１０と、アームユニット２０とを備える。
【００１５】
胴体部１０は、アームユニット２０の下部に設けられるユニットである。胴体部１０は、筒状の筐体１１内に昇降装置を備えており、かかる昇降装置を用いてアームユニット２０を鉛直方向に沿って昇降させる。
【００１６】
昇降装置は、たとえばモータやボールねじ、ボールナット等を含んで構成され、モータの回転運動を直線運動へ変換することによって昇降フランジ部１５を鉛直方向に沿って昇降させる。これにより、昇降フランジ部１５上に固定されるアームユニット２０が昇降する。
【００１７】
筐体１１の上部には、フランジ部１２が形成される。ロボット１は、フランジ部１２が真空チャンバに固定されることによって、真空チャンバに設置された状態となる。ロボット１の真空チャンバへの設置については、図３を用いて説明する。
【００１８】
アームユニット２０は、昇降フランジ部１５を介して胴体部１０と連結するユニットである。具体的には、アームユニット２０は、固定ベース部２１と、第１アーム部２２と、第２アーム部２３と、可動ベース部２４と、補助アーム部２５とを備える。
【００１９】
固定ベース部２１は、昇降フランジ部１５に対して回転可能に支持される。固定ベース部２１は、モータや減速機等からなる旋回装置を備えており、かかる旋回装置を用いて回転する。
【００２０】
具体的には、旋回装置は、出力軸が胴体部１０に固定された減速機に対してモータの回転を伝達ベルト経由で入力する。これにより、固定ベース部２１は、減速機の出力軸を旋回軸として水平方向に自転する。
【００２１】
固定ベース部２１の上部には、第１アーム部２２の基端部が減速機を介して回転可能に連結される。また、第１アーム部２２の先端上部には、第２アーム部２３の基端部が減速機を介して回転可能に連結される。
【００２２】
ロボット１は、第１アーム部２２の基端部に設けられた減速機および第１アーム部２２の先端部に設けられた減速機を１つのモータを用いて同期的に動作させることで、第２アーム部２３の先端を直線的に移動させる。
【００２３】
具体的には、ロボット１は、第１アーム部２２に対する第２アーム部２３の回転量が固定ベース部２１に対する第１アーム部２２の回転量の２倍となるように、第１アーム部２２および第２アーム部２３を回転させる。たとえば、ロボット１は、第１アーム部２２が固定ベース部２１に対してα度回転した場合に、第２アーム部２３が第１アーム部２２に対して２α度回転するように第１アーム部２２および第２アーム部２３を回転させる。これにより、第２アーム部２３の先端部は、直線的に移動する。
【００２４】
なお、真空チャンバ内の汚染防止等の観点から、減速機やモータといった駆動機構は、大気圧に保たれた第１アーム部２２の内部に収納される。これにより、ロボット１を減圧環境下に置く場合であっても、グリス等の潤滑油の乾燥を防止することができる他、発塵による真空チャンバ内の汚染を防止することができる。
【００２５】
第２アーム部２３の先端部の上部には、可動ベース部２４が回転可能に連結される。この可動ベース部２４は、第１アーム部２２および第２アーム部２３の回転動作に伴って移動する部材であり、ワークを保持するためのエンドエフェクタ２４ａを上部に備える。
【００２６】
補助アーム部２５は、移動中のエンドエフェクタ２４ａが常に一定の方向を向くように、第１アーム部２２および第２アーム部２３の回転動作と連動して可動ベース部２４の回転を規制するリンク機構である。
【００２７】
具体的には、補助アーム部２５は、第１リンク部２５ａと、中間リンク部２５ｂと、第２リンク部２５ｃとを備える。
【００２８】
第１リンク部２５ａは、基端部が固定ベース部２１に対して回転可能に連結され、先端部において中間リンク部２５ｂの先端部と回転可能に連結される。また、中間リンク部２５ｂは、基端部が第１アーム部２２と第２アーム部２３との連結軸と同軸上に軸支され、先端部が第１リンク部２５ａの先端部と回転可能に連結される。
【００２９】
第２リンク部２５ｃは、基端部において中間リンク部２５ｂと回転可能に連結され、先端部において可動ベース部２４の基端部と回転可能に連結される。また、可動ベース部２４は、先端部において第２アーム部２３の先端部と回転可能に連結され、基端部において第２リンク部２５ｃと回転可能に連結される。
【００３０】
第１リンク部２５ａは、固定ベース部２１、第１アーム部２２および中間リンク部２５ｂと共に第１平行リンク機構を形成する。すなわち、第１アーム部２２が基端部を中心として回転すると、第１リンク部２５ａおよび中間リンク部２５ｂが、それぞれ第１アーム部２２および固定ベース部２１と平行な状態を保ちながら回転する。
【００３１】
また、第２リンク部２５ｃは、第２アーム部２３、可動ベース部２４および中間リンク部２５ｂと共に第２平行リンク機構を形成する。すなわち、第２アーム部２３が基端部を中心として回転すると、第２リンク部２５ｃおよび可動ベース部２４が、それぞれ第２アーム部２３および中間リンク部２５ｂと平行な状態を保ちながら回転する。
【００３２】
中間リンク部２５ｂは、第１平行リンク機構によって固定ベース部２１と平行な状態を保ちながら回転する。このため、第２平行リンク機構の可動ベース部２４も固定ベース部２１と平行な状態を保ちながら回転する。この結果、可動ベース部２４の上部に取り付けられるエンドエフェクタ２４ａは、固定ベース部２１と平行な状態を保ちながら直線的に移動することとなる。
【００３３】
このように、ロボット１は、第１平行リンク機構および第２平行リンク機構の２つの平行リンク機構を用いて、エンドエフェクタ２４ａの向きを一定に保つこととした。したがって、たとえば第２アーム部内にプーリや伝達ベルトを設け、これらプーリや伝達ベルトを用いてエンドエフェクタの向きを一定方向に維持する場合と比較して、プーリや伝達ベルトに起因する発塵を抑えることができる。
【００３４】
また、補助アーム部２５によってアーム全体の剛性を高めることができるため、エンドエフェクタ２４ａの動作時の振動を低減することができる。したがって、プーリや伝達ベルトを用いてエンドエフェクタの向きを一定方向に維持する場合と比較して、エンドエフェクタ２４ａの動作時の振動に起因する発塵も抑えることができる。
【００３５】
ここで、図１に示すように、本実施形態に係るロボット１では、第２リンク部２５ｃと中間リンク部２５ｂとの連結位置を中間リンク部２５ｂの先端部ではなく、中途部に設けることとした。これにより、本実施形態に係るロボット１では、第２リンク機構のリンク幅、すなわち、第２アーム部２３および第２リンク部２５ｃ間の幅が小さくなるため、ロボット１の最小旋回径を小さくすることができる。
【００３６】
以下では、かかる点についてより具体的に説明する。ここで、最小旋回径とは、固定ベース部２１に設けられた旋回軸を中心として回転するロボット１の最小の回転半径のことである。また、以下では、旋回軸を中心とする回転半径が最小となるロボット１の姿勢を最小旋回姿勢と呼ぶ。
【００３７】
まず、従来と同様の平行リンク機構を採用した場合におけるロボット２の最小旋回径について図２Ａを用いて説明する。図２Ａは、従来と同様の平行リンク機構を採用した場合におけるロボット２の最小旋回径を示す模式平面図である。
【００３８】
なお、以下では、可動ベース部の進退方向をＸ軸方向とし、水平方向においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向、すなわち、鉛直方向をＺ軸方向とする。
【００３９】
また、以下では、ロボットの各構成要素の相対的な位置関係を説明する上で、上下、左右、及び前後で方向を示す場合があるが、各方向の基準は、ロボットを水平面に設置した場合とする。具体的には、図２Ａ中、Ｘ軸の正方向および負方向をそれぞれロボット２の前方および後方、Ｙ軸の正方向および負方向をそれぞれロボット２の右方および左方、Ｚ軸の正方向および負方向をロボット２の上方および下方とする。また、図２Ａでは、エンドエフェクタを省略して示す。
【００４０】
図２Ａに示すように、従来と同様の平行リンク機構を採用したロボット２は、第２リンク部２５ｃ’が、第１リンク部２５ａと中間リンク部２５ｂ’との連結軸Ｐ５と同軸上に連結される。
【００４１】
第２平行リンク機構は、第２アーム部２３、可動ベース部２４’、第２リンク部２５ｃ’および中間リンク部２５ｂ’によって形成される。このため、可動ベース部２４’における第２アーム部２３との連結軸Ｐ３から第２リンク部２５ｃ’との連結軸Ｐ６までの距離は、中間リンク部２５ｂ’における第２アーム部２３との連結軸Ｐ２から第２リンク部２５ｃ’との連結軸Ｐ５までの距離と同一である。
【００４２】
したがって、固定ベース部２１における第１アーム部２２との連結軸Ｐ１から第１リンク部２５ａとの連結軸Ｐ４までの距離をＬ１とすると、連結軸Ｐ２から連結軸Ｐ５までの距離もＬ１であるため、連結軸Ｐ３から連結軸Ｐ６までの距離は、Ｌ１となる。
【００４３】
ロボット２は、固定ベース部２１に設けられた旋回装置によって旋回軸Ｏを中心に回転する。このとき、ロボット２は、旋回軸Ｏを中心とする回転半径が最小となる姿勢、すなわち最小旋回姿勢を取った状態で回転する。
【００４４】
具体的には、図２Ａに示すロボット２の左方に設けられた伸縮アームの姿勢、具体的には、可動ベース部２４’の可動範囲内において可動ベース部２４’を固定ベース部２１の最も後方側へ位置させた姿勢が、ロボット２の最小旋回姿勢である。
【００４５】
図２Ａに示すように、ロボット２は、最小旋回姿勢を取ると、可動ベース部２４’の基端部がロボット２の後方へ突き出た状態となる。かかる可動ベース部２４’の基端部から旋回軸Ｏまでの距離が、ロボット２の最小旋回径となる。図２Ａに示す円Ｒ１は、最小旋回姿勢を取ったロボット２が旋回軸Ｏを中心として回転する場合に、可動ベース部２４’の基端部が描く円である。
【００４６】
なお、ロボット２の右方に設けられた伸縮アームの姿勢は、可動ベース部２４’の可動範囲内において可動ベース部２４’を固定ベース部２１の最も前方側へ位置させた姿勢である。
【００４７】
近年では、ガラス基板や半導体ウエハ等のワークの大型化に伴い、これらのワークを搬送するロボットも大型化されつつある。連結軸Ｐ１から連結軸Ｐ４までの距離Ｌ１は、ロボットが大型化するほど長くなる。このため、ロボットが大型化するほど、連結軸Ｐ３から連結軸Ｐ６までの距離も長くなり、最小旋回径が大きくなるおそれがある。
【００４８】
そこで、本実施形態に係るロボット１では、連結軸Ｐ２からの距離が連結軸Ｐ５よりも短い中間リンク部２５ｂの中途部において、第２リンク部２５ｃと中間リンク部２５ｂとを連結することとした。これにより、可動ベース部２４の長さを短くすることができ、ロボット１の最小旋回径を小さくすることができる。
【００４９】
ここで、本実施形態に係る平行リンク機構の具体的な構成および本実施形態に係るロボット１の最小旋回径について図２Ｂを用いて説明する。図２Ｂは、本実施形態に係るロボット１の最小旋回径を示す模式平面図である。なお、図２Ｂでは、エンドエフェクタ２４ａを省略して示している。
【００５０】
図２Ｂに示すように、第２リンク部２５ｃと中間リンク部２５ｂとの連結軸Ｐ７は、中間リンク部２５ｂの中途部に設けられる。具体的には、連結軸Ｐ７は、連結軸Ｐ２までの距離が、連結軸Ｐ５から連結軸Ｐ２までの距離Ｌ１よりも短い位置に設けられる。すなわち、連結軸Ｐ２から連結軸Ｐ７までの距離をＬ２とすると、Ｌ２は、連結軸Ｐ２から連結軸Ｐ５までの距離Ｌ１よりも短い。
【００５１】
可動ベース部２４は、第２アーム部２３との連結軸Ｐ３から第２リンク部２５ｃとの連結軸Ｐ６までの距離が、中間リンク部２５ｂにおける第２アーム部２３との連結軸Ｐ２から第２リンク部２５ｃとの連結軸Ｐ７までの距離Ｌ２と同一になるように形成される。このため、連結軸Ｐ３から連結軸Ｐ６までの距離は、従来のロボット２における連結軸Ｐ３から連結軸Ｐ６までの距離Ｌ１よりも短いＬ２となる。
【００５２】
連結軸Ｐ３から連結軸Ｐ６までの距離が短くなることによって、可動ベース部２４の基端部のロボット１後方への突出量を減らすことができる。これにより、可動ベース部２４の基端部から旋回軸Ｏまでの距離、すなわち、ロボット１の最小旋回径は、小さくなる。
【００５３】
図２Ｂに示す円Ｒ２は、最小旋回姿勢を取ったロボット１が旋回軸Ｏを中心として回転する場合に、可動ベース部２４の基端部が描く円である。図２Ｂに示すように、円Ｒ２は、ロボット２の可動ベース部２４’の基端部が描く円Ｒ１よりも小さくなる。
【００５４】
このように、本実施形態に係るロボット１では、第２平行リンク機構のリンク幅を小さくし、可動ベース部２４の基端部のロボット１後方への突出量を減らすこととしたため、ロボット１の最小旋回径を小さくすることができる。
【００５５】
また、図２Ｂに示すように、第２リンク部２５ｃは、ロボット１が最小旋回姿勢を取った場合に、第２アーム部２３よりも固定ベース部２１の外側に配置される。このため、第２平行リンク機構のリンク幅を小さくすることによってロボット１の最小旋回径を小さくする構成を容易に実現することができる。
【００５６】
すなわち、仮に、第１アーム部２２が第１リンク部２５ａよりも固定ベース部２１の内側に配置され、第２アーム部２３が第２リンク部２５ｃよりも固定ベース部２１の外側に配置されるとする。かかる場合、ロボット１の最小旋回径を小さくしようとすると、第２アーム部２３の回転軸が第１アーム部２２の回転軸と異なる位置に設けられることとなり、第１アーム部２２および第２アーム部２３を同期的に回転させるための構成が複雑化する可能性がある。
【００５７】
これに対し、本実施形態に係るロボット１では、第１アーム部２２と第２アーム部２３とが同軸上で連結された状態を維持しつつ、第２平行リンク機構のリンク幅を小さくできる。このため、第２平行リンク機構のリンク幅を小さくすることによってロボット１の最小旋回径を小さくする構成を容易に実現することができる。
【００５８】
また、本実施形態に係るロボット１では、第１平行リンク機構については従来通りのリンク幅とし、第２平行リンク機構のリンク幅のみを小さくすることとしたため、伸縮アームの剛性を維持しつつ、ロボット１の最小旋回径を小さくすることができる。
【００５９】
ところで、本実施形態に係るロボット１は、真空ポンプ等によって減圧状態に保たれた真空チャンバ内に配置される。
【００６０】
以下では、ロボット１を真空チャンバへ設置した状態について図３を用いて説明する。図３は、ロボット１を真空チャンバへ設置した状態を示す模式側面図である。
【００６１】
図３に示すように、ロボット１は、胴体部１０に形成されたフランジ部１２が真空チャンバ３０の底部に形成された開口部３１の縁部に対し、シール部材を介して固定される。これにより、真空チャンバ３０は密閉された状態となり、真空ポンプ等の減圧装置によって内部が減圧状態に保たれる。なお、胴体部１０の筐体１１は、真空チャンバ３０の下部から突出し、真空チャンバ３０を支持する支持部３５内の空間に位置する。
【００６２】
ロボット１は、かかる真空チャンバ３０内においてワークの搬送作業を行う。たとえば、ロボット１は、第１アーム部２２および第２アーム部２３を用いてエンドエフェクタ２４ａを直線的に移動させることで、図示しないゲートバルブを介して真空チャンバ３０と接続される他の真空チャンバからワークを取り出す。
【００６３】
つづいて、ロボット１は、エンドエフェクタ２４ａを引き戻したのち、固定ベース部２１を旋回軸Ｏを中心に回転させることで、ワークの搬送先となる他の真空チャンバに対してアームユニット２０を正対させる。そして、ロボット１は、第１アーム部２２および第２アーム部２３を用いてエンドエフェクタ２４ａを直線的に移動させることで、ワークの搬送先となる他の真空チャンバへワークを搬入する。
【００６４】
真空チャンバ３０の減圧状態の維持を容易にするためには、真空チャンバ３０を可能な限り小型に形成することが好ましい。真空チャンバ３０の大きさは、ロボット１の最小旋回径に応じて決まる。このため、本実施形態に係るロボット１のように最小旋回径を小さくすることで、真空チャンバ３０を小型化することができ、真空チャンバ３０の減圧状態を容易に維持することが可能となる。
【００６５】
また、真空チャンバ３０の大きさは、ロボット１の高さ寸法によっても決まる。このため、ロボット１の高さ寸法を小さく抑えることも好ましい。
【００６６】
本実施形態に係るロボット１では、図１および図２Ｂに示すように、中間リンク部２５ｂが、鉛直方向において第１アーム部２２と第２アーム部２３との間に設けられる。また、第１リンク部２５ａおよび第２リンク部２５ｃは、それぞれ鉛直方向において第１アーム部２２および第２アーム部２３と重なる位置に設けられる。そして、第１リンク部２５ａは、中間リンク部２５ｂの下部に連結され、第２リンク部２５ｃは、中間リンク部２５ｂの上部に連結される。
【００６７】
第１リンク部２５ａ、中間リンク部２５ｂおよび第２リンク部２５ｃを上記のように配置することで、本実施形態に係るロボット１では、伸縮アームの高さ寸法を小さく抑えることができる。したがって、ロボット１の高さ寸法が小さくなるため、真空チャンバ３０を小型化することができ、真空チャンバ３０の減圧状態を容易に維持することができる。
【００６８】
このように、本実施形態に係るロボット１は、最小旋回径や高さ寸法を小さくしたため、真空チャンバ３０を小型化することができる。
【００６９】
なお、真空チャンバ３０には、底面に凹部が形成されており、かかる凹部に対して、固定ベース部２１や昇降フランジ部１５といった下方へ突出するロボット１の部位が納められる。このように、真空チャンバ３０をロボット１の形状に合わせて形成することによっても、真空チャンバ３０内を小型化することができる。
【００７０】
ところで、図１および図３に示すように、第２アーム部２３には、鉛直方向における厚みが先端部と比較して厚い肉厚部２３ａが、基端部から中途部にかけて形成される。このように、第２アーム部２３に対して肉厚部２３ａを形成することで、第２アーム部２３の剛性を高めることができる。
【００７１】
ここで、第２アーム部２３に形成される肉厚部２３ａについて図４および図５を用いてさらに具体的に説明する。図４は、肉厚部２３ａ周辺の模式側面図である。また、図５は、肉厚部２３ａ周辺の模式平面図である。
【００７２】
肉厚部２３ａの上面２３１は、第２アーム部２３の先端部の上面よりも高い位置に形成される。具体的には、図４に示すように、肉厚部２３ａの上面２３１は、エンドエフェクタ２４ａの下面２４２よりも上方、かつ、エンドエフェクタ２４ａのワーク保持面２４１よりも下方に位置する高さに形成される。
【００７３】
このように、肉厚部２３ａは、ワーク保持面２４１に載置されるワークと干渉しない範囲で、できるだけ厚く形成される。このため、ワークの搬送作業に支障を来たすことなく、第２アーム部２３の剛性を高めることができる。
【００７４】
図５は、肉厚部２３ａ周辺の模式平面図である。図５には、可動ベース部２４の可動範囲を示している。具体的には、可動ベース部２４を固定ベース部２１の最も後方側へ位置させた状態を点線で、最も前方側へ位置させた状態を実線で、それぞれ示している。
【００７５】
図５に示すように、第２アーム部２３は、点線で示した位置から実線で示した位置まで移動し、これに伴って可動ベース部２４も点線で示した位置から実線で示した位置まで移動する。
【００７６】
肉厚部２３ａは、第１アーム部２２および第２アーム部２３の回転動作に伴って移動する可動ベース部２４が、第２アーム部２３上を通過する位置よりも基端部側の領域に形成される。これにより、可動ベース部２４の移動中に肉厚部２３ａが可動ベース部２４と接触することがないため、ワークの搬送作業に支障を来たすことなく、第２アーム部２３の剛性を高めることができる。
【００７７】
なお、第２アーム部２３の基端部の内部には、エンドエフェクタ２４ａからの配線を接続するコネクタが配設される。本実施形態に係るロボット１では、第２アーム部２３の基端部に肉厚部２３ａを形成することとしたため、第２アーム部２３の基端部内に十分な配線スペースを確保することができ、エンドエフェクタ２４ａからの配線に余計な負荷がかかることを防止することができる。
【００７８】
上述してきたように、本実施形態に係るロボットは、第１アーム部と、第２アーム部と、中間リンク部と、第１リンク部と、第２リンク部とを備える。第１アーム部は、固定ベース部に対して基端部が回転可能に連結される。第２アーム部は、基端部が第１アーム部の先端部に対して回転可能に連結され、先端部において可動ベース部と回転可能に連結される。中間リンク部は、第１アーム部と第２アーム部との連結軸と同軸上に軸支される。第１リンク部は、第１アーム部と中間リンク部と固定ベース部との間で第１平行リンク機構を形成する。第２リンク部は、第２アーム部と中間リンク部と可動ベース部との間で第２平行リンク機構を形成する。
【００７９】
そして、第２リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離を、第１リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離よりも短くした。したがって、ロボットの最小旋回径を小さくすることができる。
【００８０】
なお、上述してきた実施形態では、ロボットが、ワークを搬送する搬送ロボットである場合の例について説明したが、ロボットは、ワークの搬送以外の作業を行うロボットであってもよい。また、上述してきた実施形態では、ロボットが、真空チャンバ内に設置される場合の例について説明してきたが、ロボットが設置されるチャンバは真空チャンバ以外のチャンバであってもよい。
【００８１】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ ロボット
１０ 胴体部
１１ 筐体
１２ フランジ部
１５ 昇降フランジ部
２０ アームユニット
２１ 固定ベース部
２２ 第１アーム部
２３ 第２アーム部
２３ａ 肉厚部
２３１ 肉厚部の上面
２４ 可動ベース部
２４ａ エンドエフェクタ
２４１ ワーク保持面
２４２ エンドエフェクタの下面
２５ 補助アーム部
２５ａ 第１リンク部
２５ｂ 中間リンク部
２５ｃ 第２リンク部
３０ 真空チャンバ
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、ロボットのアーム構造およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス基板や半導体ウエハ等のワークを搬送するロボットとして、水平多関節ロボットが知られている。水平多関節ロボットは、２つのアーム部が関節を介して連結された伸縮アームを備えるロボットであり、各アーム部を回転動作させることによって伸縮アームの先端部に設けられたエンドエフェクタを直線的に移動させる。さらに、水平多関節ロボットは、伸縮アームを支持するベース部が、鉛直軸である旋回軸を中心として回転可能に構成される。
【０００３】
このような水平多関節ロボットでは、伸縮アームの先端部に取り付けられるエンドエフェクタの向きがアーム部材の回転動作によって変化しないように、各アーム部の回転動作に追従して動作するリンク機構を設けてエンドエフェクタの回転を規制している。
【０００４】
たとえば、特許文献１には、基端側のアーム部の回転動作に追従する第１の平行リンク機構と、先端側のアーム部の回転動作に追従する第２の平行リンク機構の２つの平行リンク機構を用いてエンドエフェクタの回転を規制するアーム構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２９５７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術には、ロボットの最小旋回径を小さくするという点で更なる改善の余地がある。ロボットの最小旋回径とは、旋回軸を中心としてベース部が回転する場合における水平多関節ロボットの最小の回転半径のことである。
【０００７】
たとえば、上述した従来技術では、第１の平行リンク機構のリンク幅と第２の平行リンク機構のリンク幅とを同一としている。リンク幅とは、アーム部材と平行に設けられたリンク同士の幅のことをいう。したがって、ロボットが大型化すると、第２の平行リンク機構のリンク幅も大きくなり、これに伴って最小旋回径が大きくなってしまう。
【０００８】
実施形態の一態様は、ロボットの最小旋回径を小さくすることができるロボットのアーム構造およびロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の一態様に係るロボットのアーム構造は、第１アーム部と、第２アーム部と、中間リンク部と、第１リンク部と、第２リンク部とを備える。第１アーム部は、固定ベース部に対して基端部が回転可能に連結される。第２アーム部は、基端部が第１アーム部の先端部に対して回転可能に連結され、先端部において可動ベース部と回転可能に連結される。中間リンク部は、第１アーム部と第２アーム部との連結軸と同軸上に軸支される。第１リンク部は、第１アーム部と中間リンク部と固定ベース部との間で第１平行リンク機構を形成する。第２リンク部は、第２アーム部と中間リンク部と可動ベース部との間で第２平行リンク機構を形成する。そして、第２リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離は、第１リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離よりも短い。
【発明の効果】
【００１０】
実施形態の一態様によれば、ロボットの最小旋回径を小さくすることが可能なロボットのアーム構造およびロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態に係るロボットの模式斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、従来と同様の平行リンク機構を採用した場合におけるロボットの最小旋回径を示す模式平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本実施形態に係るロボットの最小旋回径を示す模式平面図である。
【図３】図３は、ロボットを真空チャンバへ設置した状態を示す模式側面図である。
【図４】図４は、肉厚部周辺の模式側面図である。
【図５】図５は、肉厚部周辺の模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットのアーム構造およびロボットの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
まず、本実施形態に係るロボットの構成について図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係るロボットの模式斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、ロボット１は、水平方向に伸縮する２つの伸縮アームを備える水平多関節ロボットである。具体的には、ロボット１は、胴体部１０と、アームユニット２０とを備える。
【００１５】
胴体部１０は、アームユニット２０の下部に設けられるユニットである。胴体部１０は、筒状の筐体１１内に昇降装置を備えており、かかる昇降装置を用いてアームユニット２０を鉛直方向に沿って昇降させる。
【００１６】
昇降装置は、たとえばモータやボールねじ、ボールナット等を含んで構成され、モータの回転運動を直線運動へ変換することによって昇降フランジ部１５を鉛直方向に沿って昇降させる。これにより、昇降フランジ部１５上に固定されるアームユニット２０が昇降する。
【００１７】
筐体１１の上部には、フランジ部１２が形成される。ロボット１は、フランジ部１２が真空チャンバに固定されることによって、真空チャンバに設置された状態となる。ロボット１の真空チャンバへの設置については、図３を用いて説明する。
【００１８】
アームユニット２０は、昇降フランジ部１５を介して胴体部１０と連結するユニットである。具体的には、アームユニット２０は、固定ベース部２１と、第１アーム部２２と、第２アーム部２３と、可動ベース部２４と、補助アーム部２５とを備える。
【００１９】
固定ベース部２１は、昇降フランジ部１５に対して回転可能に支持される。固定ベース部２１は、モータや減速機等からなる旋回装置を備えており、かかる旋回装置を用いて回転する。
【００２０】
具体的には、旋回装置は、出力軸が胴体部１０に固定された減速機に対してモータの回転を伝達ベルト経由で入力する。これにより、固定ベース部２１は、減速機の出力軸を旋回軸として水平方向に自転する。
【００２１】
固定ベース部２１の上部には、第１アーム部２２の基端部が減速機を介して回転可能に連結される。また、第１アーム部２２の先端上部には、第２アーム部２３の基端部が減速機を介して回転可能に連結される。
【００２２】
ロボット１は、第１アーム部２２の基端部に設けられた減速機および第１アーム部２２の先端部に設けられた減速機を１つのモータを用いて同期的に動作させることで、第２アーム部２３の先端を直線的に移動させる。
【００２３】
具体的には、ロボット１は、第１アーム部２２に対する第２アーム部２３の回転量が固定ベース部２１に対する第１アーム部２２の回転量の２倍となるように、第１アーム部２２および第２アーム部２３を回転させる。たとえば、ロボット１は、第１アーム部２２が固定ベース部２１に対してα度回転した場合に、第２アーム部２３が第１アーム部２２に対して２α度回転するように第１アーム部２２および第２アーム部２３を回転させる。これにより、第２アーム部２３の先端部は、直線的に移動する。
【００２４】
なお、真空チャンバ内の汚染防止等の観点から、減速機やモータといった駆動機構は、大気圧に保たれた第１アーム部２２の内部に収納される。これにより、ロボット１を減圧環境下に置く場合であっても、グリス等の潤滑油の乾燥を防止することができる他、発塵による真空チャンバ内の汚染を防止することができる。
【００２５】
第２アーム部２３の先端部の上部には、可動ベース部２４が回転可能に連結される。この可動ベース部２４は、第１アーム部２２および第２アーム部２３の回転動作に伴って移動する部材であり、ワークを保持するためのエンドエフェクタ２４ａを上部に備える。
【００２６】
補助アーム部２５は、移動中のエンドエフェクタ２４ａが常に一定の方向を向くように、第１アーム部２２および第２アーム部２３の回転動作と連動して可動ベース部２４の回転を規制するリンク機構である。
【００２７】
具体的には、補助アーム部２５は、第１リンク部２５ａと、中間リンク部２５ｂと、第２リンク部２５ｃとを備える。
【００２８】
第１リンク部２５ａは、基端部が固定ベース部２１に対して回転可能に連結され、先端部において中間リンク部２５ｂの先端部と回転可能に連結される。また、中間リンク部２５ｂは、基端部が第１アーム部２２と第２アーム部２３との連結軸と同軸上に軸支され、先端部が第１リンク部２５ａの先端部と回転可能に連結される。
【００２９】
第２リンク部２５ｃは、基端部において中間リンク部２５ｂと回転可能に連結され、先端部において可動ベース部２４の基端部と回転可能に連結される。また、可動ベース部２４は、先端部において第２アーム部２３の先端部と回転可能に連結され、基端部において第２リンク部２５ｃと回転可能に連結される。
【００３０】
第１リンク部２５ａは、固定ベース部２１、第１アーム部２２および中間リンク部２５ｂと共に第１平行リンク機構を形成する。すなわち、第１アーム部２２が基端部を中心として回転すると、第１リンク部２５ａおよび中間リンク部２５ｂが、それぞれ第１アーム部２２および固定ベース部２１と平行な状態を保ちながら回転する。
【００３１】
また、第２リンク部２５ｃは、第２アーム部２３、可動ベース部２４および中間リンク部２５ｂと共に第２平行リンク機構を形成する。すなわち、第２アーム部２３が基端部を中心として回転すると、第２リンク部２５ｃおよび可動ベース部２４が、それぞれ第２アーム部２３および中間リンク部２５ｂと平行な状態を保ちながら回転する。
【００３２】
中間リンク部２５ｂは、第１平行リンク機構によって固定ベース部２１と平行な状態を保ちながら回転する。このため、第２平行リンク機構の可動ベース部２４も固定ベース部２１と平行な状態を保ちながら回転する。この結果、可動ベース部２４の上部に取り付けられるエンドエフェクタ２４ａは、固定ベース部２１と平行な状態を保ちながら直線的に移動することとなる。
【００３３】
このように、ロボット１は、第１平行リンク機構および第２平行リンク機構の２つの平行リンク機構を用いて、エンドエフェクタ２４ａの向きを一定に保つこととした。したがって、たとえば第２アーム部内にプーリや伝達ベルトを設け、これらプーリや伝達ベルトを用いてエンドエフェクタの向きを一定方向に維持する場合と比較して、プーリや伝達ベルトに起因する発塵を抑えることができる。
【００３４】
また、補助アーム部２５によってアーム全体の剛性を高めることができるため、エンドエフェクタ２４ａの動作時の振動を低減することができる。したがって、プーリや伝達ベルトを用いてエンドエフェクタの向きを一定方向に維持する場合と比較して、エンドエフェクタ２４ａの動作時の振動に起因する発塵も抑えることができる。
【００３５】
ここで、図１に示すように、本実施形態に係るロボット１では、第２リンク部２５ｃと中間リンク部２５ｂとの連結位置を中間リンク部２５ｂの先端部ではなく、中途部に設けることとした。これにより、本実施形態に係るロボット１では、第２リンク機構のリンク幅、すなわち、第２アーム部２３および第２リンク部２５ｃ間の幅が小さくなるため、ロボット１の最小旋回径を小さくすることができる。
【００３６】
以下では、かかる点についてより具体的に説明する。ここで、最小旋回径とは、固定ベース部２１に設けられた旋回軸を中心として回転するロボット１の最小の回転半径のことである。また、以下では、旋回軸を中心とする回転半径が最小となるロボット１の姿勢を最小旋回姿勢と呼ぶ。
【００３７】
まず、従来と同様の平行リンク機構を採用した場合におけるロボット２の最小旋回径について図２Ａを用いて説明する。図２Ａは、従来と同様の平行リンク機構を採用した場合におけるロボット２の最小旋回径を示す模式平面図である。
【００３８】
なお、以下では、可動ベース部の進退方向をＸ軸方向とし、水平方向においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向、すなわち、鉛直方向をＺ軸方向とする。
【００３９】
また、以下では、ロボットの各構成要素の相対的な位置関係を説明する上で、上下、左右、及び前後で方向を示す場合があるが、各方向の基準は、ロボットを水平面に設置した場合とする。具体的には、図２Ａ中、Ｘ軸の正方向および負方向をそれぞれロボット２の前方および後方、Ｙ軸の正方向および負方向をそれぞれロボット２の右方および左方、Ｚ軸の正方向および負方向をロボット２の上方および下方とする。また、図２Ａでは、エンドエフェクタを省略して示す。
【００４０】
図２Ａに示すように、従来と同様の平行リンク機構を採用したロボット２は、第２リンク部２５ｃ’が、第１リンク部２５ａと中間リンク部２５ｂ’との連結軸Ｐ５と同軸上に連結される。
【００４１】
第２平行リンク機構は、第２アーム部２３、可動ベース部２４’、第２リンク部２５ｃ’および中間リンク部２５ｂ’によって形成される。このため、可動ベース部２４’における第２アーム部２３との連結軸Ｐ３から第２リンク部２５ｃ’との連結軸Ｐ６までの距離は、中間リンク部２５ｂ’における第２アーム部２３との連結軸Ｐ２から第２リンク部２５ｃ’との連結軸Ｐ５までの距離と同一である。
【００４２】
したがって、固定ベース部２１における第１アーム部２２との連結軸Ｐ１から第１リンク部２５ａとの連結軸Ｐ４までの距離をＬ１とすると、連結軸Ｐ２から連結軸Ｐ５までの距離もＬ１であるため、連結軸Ｐ３から連結軸Ｐ６までの距離は、Ｌ１となる。
【００４３】
ロボット２は、固定ベース部２１に設けられた旋回装置によって旋回軸Ｏを中心に回転する。このとき、ロボット２は、旋回軸Ｏを中心とする回転半径が最小となる姿勢、すなわち最小旋回姿勢を取った状態で回転する。
【００４４】
具体的には、図２Ａに示すロボット２の左方に設けられた伸縮アームの姿勢、具体的には、可動ベース部２４’の可動範囲内において可動ベース部２４’を固定ベース部２１の最も後方側へ位置させた姿勢が、ロボット２の最小旋回姿勢である。
【００４５】
図２Ａに示すように、ロボット２は、最小旋回姿勢を取ると、可動ベース部２４’の基端部がロボット２の後方へ突き出た状態となる。かかる可動ベース部２４’の基端部から旋回軸Ｏまでの距離が、ロボット２の最小旋回径となる。図２Ａに示す円Ｒ１は、最小旋回姿勢を取ったロボット２が旋回軸Ｏを中心として回転する場合に、可動ベース部２４’の基端部が描く円である。
【００４６】
なお、ロボット２の右方に設けられた伸縮アームの姿勢は、可動ベース部２４’の可動範囲内において可動ベース部２４’を固定ベース部２１の最も前方側へ位置させた姿勢である。
【００４７】
近年では、ガラス基板や半導体ウエハ等のワークの大型化に伴い、これらのワークを搬送するロボットも大型化されつつある。連結軸Ｐ１から連結軸Ｐ４までの距離Ｌ１は、ロボットが大型化するほど長くなる。このため、ロボットが大型化するほど、連結軸Ｐ３から連結軸Ｐ６までの距離も長くなり、最小旋回径が大きくなるおそれがある。
【００４８】
そこで、本実施形態に係るロボット１では、連結軸Ｐ２からの距離が連結軸Ｐ５よりも短い中間リンク部２５ｂの中途部において、第２リンク部２５ｃと中間リンク部２５ｂとを連結することとした。これにより、可動ベース部２４の長さを短くすることができ、ロボット１の最小旋回径を小さくすることができる。
【００４９】
ここで、本実施形態に係る平行リンク機構の具体的な構成および本実施形態に係るロボット１の最小旋回径について図２Ｂを用いて説明する。図２Ｂは、本実施形態に係るロボット１の最小旋回径を示す模式平面図である。なお、図２Ｂでは、エンドエフェクタ２４ａを省略して示している。
【００５０】
図２Ｂに示すように、第２リンク部２５ｃと中間リンク部２５ｂとの連結軸Ｐ７は、中間リンク部２５ｂの中途部に設けられる。具体的には、連結軸Ｐ７は、連結軸Ｐ２までの距離が、連結軸Ｐ５から連結軸Ｐ２までの距離Ｌ１よりも短い位置に設けられる。すなわち、連結軸Ｐ２から連結軸Ｐ７までの距離をＬ２とすると、Ｌ２は、連結軸Ｐ２から連結軸Ｐ５までの距離Ｌ１よりも短い。
【００５１】
可動ベース部２４は、第２アーム部２３との連結軸Ｐ３から第２リンク部２５ｃとの連結軸Ｐ６までの距離が、中間リンク部２５ｂにおける第２アーム部２３との連結軸Ｐ２から第２リンク部２５ｃとの連結軸Ｐ７までの距離Ｌ２と同一になるように形成される。このため、連結軸Ｐ３から連結軸Ｐ６までの距離は、従来のロボット２における連結軸Ｐ３から連結軸Ｐ６までの距離Ｌ１よりも短いＬ２となる。
【００５２】
連結軸Ｐ３から連結軸Ｐ６までの距離が短くなることによって、可動ベース部２４の基端部のロボット１後方への突出量を減らすことができる。これにより、可動ベース部２４の基端部から旋回軸Ｏまでの距離、すなわち、ロボット１の最小旋回径は、小さくなる。
【００５３】
図２Ｂに示す円Ｒ２は、最小旋回姿勢を取ったロボット１が旋回軸Ｏを中心として回転する場合に、可動ベース部２４の基端部が描く円である。図２Ｂに示すように、円Ｒ２は、ロボット２の可動ベース部２４’の基端部が描く円Ｒ１よりも小さくなる。
【００５４】
このように、本実施形態に係るロボット１では、第２平行リンク機構のリンク幅を小さくし、可動ベース部２４の基端部のロボット１後方への突出量を減らすこととしたため、ロボット１の最小旋回径を小さくすることができる。
【００５５】
また、図２Ｂに示すように、第２リンク部２５ｃは、ロボット１が最小旋回姿勢を取った場合に、第２アーム部２３よりも固定ベース部２１の外側に配置される。このため、第２平行リンク機構のリンク幅を小さくすることによってロボット１の最小旋回径を小さくする構成を容易に実現することができる。
【００５６】
すなわち、仮に、第１アーム部２２が第１リンク部２５ａよりも固定ベース部２１の内側に配置され、第２アーム部２３が第２リンク部２５ｃよりも固定ベース部２１の外側に配置されるとする。かかる場合、ロボット１の最小旋回径を小さくしようとすると、第２アーム部２３の回転軸が第１アーム部２２の回転軸と異なる位置に設けられることとなり、第１アーム部２２および第２アーム部２３を同期的に回転させるための構成が複雑化する可能性がある。
【００５７】
これに対し、本実施形態に係るロボット１では、第１アーム部２２と第２アーム部２３とが同軸上で連結された状態を維持しつつ、第２平行リンク機構のリンク幅を小さくできる。このため、第２平行リンク機構のリンク幅を小さくすることによってロボット１の最小旋回径を小さくする構成を容易に実現することができる。
【００５８】
また、本実施形態に係るロボット１では、第１平行リンク機構については従来通りのリンク幅とし、第２平行リンク機構のリンク幅のみを小さくすることとしたため、伸縮アームの剛性を維持しつつ、ロボット１の最小旋回径を小さくすることができる。
【００５９】
ところで、本実施形態に係るロボット１は、真空ポンプ等によって減圧状態に保たれた真空チャンバ内に配置される。
【００６０】
以下では、ロボット１を真空チャンバへ設置した状態について図３を用いて説明する。図３は、ロボット１を真空チャンバへ設置した状態を示す模式側面図である。
【００６１】
図３に示すように、ロボット１は、胴体部１０に形成されたフランジ部１２が真空チャンバ３０の底部に形成された開口部３１の縁部に対し、シール部材を介して固定される。これにより、真空チャンバ３０は密閉された状態となり、真空ポンプ等の減圧装置によって内部が減圧状態に保たれる。なお、胴体部１０の筐体１１は、真空チャンバ３０の下部から突出し、真空チャンバ３０を支持する支持部３５内の空間に位置する。
【００６２】
ロボット１は、かかる真空チャンバ３０内においてワークの搬送作業を行う。たとえば、ロボット１は、第１アーム部２２および第２アーム部２３を用いてエンドエフェクタ２４ａを直線的に移動させることで、図示しないゲートバルブを介して真空チャンバ３０と接続される他の真空チャンバからワークを取り出す。
【００６３】
つづいて、ロボット１は、エンドエフェクタ２４ａを引き戻したのち、固定ベース部２１を旋回軸Ｏを中心に回転させることで、ワークの搬送先となる他の真空チャンバに対してアームユニット２０を正対させる。そして、ロボット１は、第１アーム部２２および第２アーム部２３を用いてエンドエフェクタ２４ａを直線的に移動させることで、ワークの搬送先となる他の真空チャンバへワークを搬入する。
【００６４】
真空チャンバ３０の減圧状態の維持を容易にするためには、真空チャンバ３０を可能な限り小型に形成することが好ましい。真空チャンバ３０の大きさは、ロボット１の最小旋回径に応じて決まる。このため、本実施形態に係るロボット１のように最小旋回径を小さくすることで、真空チャンバ３０を小型化することができ、真空チャンバ３０の減圧状態を容易に維持することが可能となる。
【００６５】
また、真空チャンバ３０の大きさは、ロボット１の高さ寸法によっても決まる。このため、ロボット１の高さ寸法を小さく抑えることも好ましい。
【００６６】
本実施形態に係るロボット１では、図１および図２Ｂに示すように、中間リンク部２５ｂが、鉛直方向において第１アーム部２２と第２アーム部２３との間に設けられる。また、第１リンク部２５ａおよび第２リンク部２５ｃは、それぞれ鉛直方向において第１アーム部２２および第２アーム部２３と重なる位置に設けられる。そして、第１リンク部２５ａは、中間リンク部２５ｂの下部に連結され、第２リンク部２５ｃは、中間リンク部２５ｂの上部に連結される。
【００６７】
第１リンク部２５ａ、中間リンク部２５ｂおよび第２リンク部２５ｃを上記のように配置することで、本実施形態に係るロボット１では、伸縮アームの高さ寸法を小さく抑えることができる。したがって、ロボット１の高さ寸法が小さくなるため、真空チャンバ３０を小型化することができ、真空チャンバ３０の減圧状態を容易に維持することができる。
【００６８】
このように、本実施形態に係るロボット１は、最小旋回径や高さ寸法を小さくしたため、真空チャンバ３０を小型化することができる。
【００６９】
なお、真空チャンバ３０には、底面に凹部が形成されており、かかる凹部に対して、固定ベース部２１や昇降フランジ部１５といった下方へ突出するロボット１の部位が納められる。このように、真空チャンバ３０をロボット１の形状に合わせて形成することによっても、真空チャンバ３０内を小型化することができる。
【００７０】
ところで、図１および図３に示すように、第２アーム部２３には、鉛直方向における厚みが先端部と比較して厚い肉厚部２３ａが、基端部から中途部にかけて形成される。このように、第２アーム部２３に対して肉厚部２３ａを形成することで、第２アーム部２３の剛性を高めることができる。
【００７１】
ここで、第２アーム部２３に形成される肉厚部２３ａについて図４および図５を用いてさらに具体的に説明する。図４は、肉厚部２３ａ周辺の模式側面図である。また、図５は、肉厚部２３ａ周辺の模式平面図である。
【００７２】
肉厚部２３ａの上面２３１は、第２アーム部２３の先端部の上面よりも高い位置に形成される。具体的には、図４に示すように、肉厚部２３ａの上面２３１は、エンドエフェクタ２４ａの下面２４２よりも上方、かつ、エンドエフェクタ２４ａのワーク保持面２４１よりも下方に位置する高さに形成される。
【００７３】
このように、肉厚部２３ａは、ワーク保持面２４１に載置されるワークと干渉しない範囲で、できるだけ厚く形成される。このため、ワークの搬送作業に支障を来たすことなく、第２アーム部２３の剛性を高めることができる。
【００７４】
図５は、肉厚部２３ａ周辺の模式平面図である。図５には、可動ベース部２４の可動範囲を示している。具体的には、可動ベース部２４を固定ベース部２１の最も後方側へ位置させた状態を点線で、最も前方側へ位置させた状態を実線で、それぞれ示している。
【００７５】
図５に示すように、第２アーム部２３は、点線で示した位置から実線で示した位置まで移動し、これに伴って可動ベース部２４も点線で示した位置から実線で示した位置まで移動する。
【００７６】
肉厚部２３ａは、第１アーム部２２および第２アーム部２３の回転動作に伴って移動する可動ベース部２４が、第２アーム部２３上を通過する位置よりも基端部側の領域に形成される。これにより、可動ベース部２４の移動中に肉厚部２３ａが可動ベース部２４と接触することがないため、ワークの搬送作業に支障を来たすことなく、第２アーム部２３の剛性を高めることができる。
【００７７】
なお、第２アーム部２３の基端部の内部には、エンドエフェクタ２４ａからの配線を接続するコネクタが配設される。本実施形態に係るロボット１では、第２アーム部２３の基端部に肉厚部２３ａを形成することとしたため、第２アーム部２３の基端部内に十分な配線スペースを確保することができ、エンドエフェクタ２４ａからの配線に余計な負荷がかかることを防止することができる。
【００７８】
上述してきたように、本実施形態に係るロボットは、第１アーム部と、第２アーム部と、中間リンク部と、第１リンク部と、第２リンク部とを備える。第１アーム部は、固定ベース部に対して基端部が回転可能に連結される。第２アーム部は、基端部が第１アーム部の先端部に対して回転可能に連結され、先端部において可動ベース部と回転可能に連結される。中間リンク部は、第１アーム部と第２アーム部との連結軸と同軸上に軸支される。第１リンク部は、第１アーム部と中間リンク部と固定ベース部との間で第１平行リンク機構を形成する。第２リンク部は、第２アーム部と中間リンク部と可動ベース部との間で第２平行リンク機構を形成する。
【００７９】
そして、第２リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離を、第１リンク部と中間リンク部との連結軸から第１アーム部と第２アーム部との連結軸までの距離よりも短くした。したがって、ロボットの最小旋回径を小さくすることができる。
【００８０】
なお、上述してきた実施形態では、ロボットが、ワークを搬送する搬送ロボットである場合の例について説明したが、ロボットは、ワークの搬送以外の作業を行うロボットであってもよい。また、上述してきた実施形態では、ロボットが、真空チャンバ内に設置される場合の例について説明してきたが、ロボットが設置されるチャンバは真空チャンバ以外のチャンバであってもよい。
【００８１】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ ロボット
１０ 胴体部
１１ 筐体
１２ フランジ部
１５ 昇降フランジ部
２０ アームユニット
２１ 固定ベース部
２２ 第１アーム部
２３ 第２アーム部
２３ａ 肉厚部
２３１ 肉厚部の上面
２４ 可動ベース部
２４ａ エンドエフェクタ
２４１ ワーク保持面
２４２ エンドエフェクタの下面
２５ 補助アーム部
２５ａ 第１リンク部
２５ｂ 中間リンク部
２５ｃ 第２リンク部
３０ 真空チャンバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ベース部に対して基端部が回転可能に連結される第１アーム部と、
基端部が前記第１アーム部の先端部に対して回転可能に連結され、先端部において可動ベース部と回転可能に連結される第２アーム部と、
前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸と同軸上に軸支される中間リンク部と、
前記第１アーム部と前記中間リンク部と前記固定ベース部との間で第１平行リンク機構を形成する第１リンク部と、
前記第２アーム部と前記中間リンク部と前記可動ベース部との間で第２平行リンク機構を形成する第２リンク部と
を備え、
前記第２リンク部と前記中間リンク部との連結軸から前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸までの距離が、前記第１リンク部と前記中間リンク部との連結軸から前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸までの距離よりも短いことを特徴とするロボットのアーム構造。
【請求項２】
前記第２リンク部は、
鉛直方向と平行な旋回軸を中心とする回転半径が最小となる最小旋回姿勢を前記ロボットが取った場合に、前記第２アーム部よりも前記固定ベース部の外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のロボットのアーム構造。
【請求項３】
前記中間リンク部は、
前記第１アーム部と前記第２アーム部との間に設けられ、
前記第１リンク部は、
鉛直方向において前記第１アーム部と重なる位置に設けられるとともに、前記中間リンク部の鉛直方向下部に連結され、
前記第２リンク部は、
鉛直方向において前記第２アーム部と重なる位置に設けられるとともに、前記中間リンク部の鉛直方向上部に連結されることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットのアーム構造。
【請求項４】
前記第２アーム部は、
鉛直方向における厚みが前記先端部と比較して厚い肉厚部を備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載のロボットのアーム構造。
【請求項５】
前記可動ベース部は、
前記第２アーム部の先端部の上部に対して回転可能に連結されるとともに、ワークを保持するエンドエフェクタを上部に備え、
前記肉厚部は、
上面が、前記エンドエフェクタの下面よりも鉛直方向において上方、かつ、前記エンドエフェクタのワーク保持面よりも鉛直方向において下方に位置することを特徴とする請求項４に記載のロボットのアーム構造。
【請求項６】
前記肉厚部は、
前記第１アーム部および前記第２アーム部の回転動作に伴って移動する前記可動ベース部が前記第２アーム部上を通過する位置よりも前記第２アーム部の基端部側の領域に形成されることを特徴とする請求項４または５に記載のロボットのアーム構造。
【請求項７】
固定ベース部と、
前記固定ベース部に対して基端部が回転可能に連結される第１アーム部と、
基端部が前記第１アーム部の先端部に対して回転可能に連結される第２アーム部と、
前記第２アーム部の先端部に対して回転可能に連結される可動ベース部と、
前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸と同軸上に軸支される中間リンク部と、
前記第１アーム部と前記中間リンク部と前記固定ベース部との間で第１平行リンク機構を形成する第１リンク部と、
前記第２アーム部と前記中間リンク部と前記可動ベース部との間で第２平行リンク機構を形成する第２リンク部と
を備え、
前記第２リンク部と前記中間リンク部との連結軸から前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸までの距離が、前記第１リンク部と前記中間リンク部との連結軸から前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸までの距離よりも短いことを特徴とするロボット。
【請求項８】
前記固定ベース部は、
鉛直方向と平行な旋回軸を中心として回転する旋回部を備えることを特徴とする請求項７に記載のロボット。
【請求項１】
固定ベース部に対して基端部が回転可能に連結される第１アーム部と、
基端部が前記第１アーム部の先端部に対して回転可能に連結され、先端部において可動ベース部と回転可能に連結される第２アーム部と、
前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸と同軸上に軸支される中間リンク部と、
前記第１アーム部と前記中間リンク部と前記固定ベース部との間で第１平行リンク機構を形成する第１リンク部と、
前記第２アーム部と前記中間リンク部と前記可動ベース部との間で第２平行リンク機構を形成する第２リンク部と
を備え、
前記第２リンク部と前記中間リンク部との連結軸から前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸までの距離が、前記第１リンク部と前記中間リンク部との連結軸から前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸までの距離よりも短いことを特徴とするロボットのアーム構造。
【請求項２】
前記第２リンク部は、
鉛直方向と平行な旋回軸を中心とする回転半径が最小となる最小旋回姿勢を前記ロボットが取った場合に、前記第２アーム部よりも前記固定ベース部の外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のロボットのアーム構造。
【請求項３】
前記中間リンク部は、
前記第１アーム部と前記第２アーム部との間に設けられ、
前記第１リンク部は、
鉛直方向において前記第１アーム部と重なる位置に設けられるとともに、前記中間リンク部の鉛直方向下部に連結され、
前記第２リンク部は、
鉛直方向において前記第２アーム部と重なる位置に設けられるとともに、前記中間リンク部の鉛直方向上部に連結されることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットのアーム構造。
【請求項４】
前記第２アーム部は、
鉛直方向における厚みが前記先端部と比較して厚い肉厚部を備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載のロボットのアーム構造。
【請求項５】
前記可動ベース部は、
前記第２アーム部の先端部の上部に対して回転可能に連結されるとともに、ワークを保持するエンドエフェクタを上部に備え、
前記肉厚部は、
上面が、前記エンドエフェクタの下面よりも鉛直方向において上方、かつ、前記エンドエフェクタのワーク保持面よりも鉛直方向において下方に位置することを特徴とする請求項４に記載のロボットのアーム構造。
【請求項６】
前記肉厚部は、
前記第１アーム部および前記第２アーム部の回転動作に伴って移動する前記可動ベース部が前記第２アーム部上を通過する位置よりも前記第２アーム部の基端部側の領域に形成されることを特徴とする請求項４または５に記載のロボットのアーム構造。
【請求項７】
固定ベース部と、
前記固定ベース部に対して基端部が回転可能に連結される第１アーム部と、
基端部が前記第１アーム部の先端部に対して回転可能に連結される第２アーム部と、
前記第２アーム部の先端部に対して回転可能に連結される可動ベース部と、
前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸と同軸上に軸支される中間リンク部と、
前記第１アーム部と前記中間リンク部と前記固定ベース部との間で第１平行リンク機構を形成する第１リンク部と、
前記第２アーム部と前記中間リンク部と前記可動ベース部との間で第２平行リンク機構を形成する第２リンク部と
を備え、
前記第２リンク部と前記中間リンク部との連結軸から前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸までの距離が、前記第１リンク部と前記中間リンク部との連結軸から前記第１アーム部と前記第２アーム部との連結軸までの距離よりも短いことを特徴とするロボット。
【請求項８】
前記固定ベース部は、
鉛直方向と平行な旋回軸を中心として回転する旋回部を備えることを特徴とする請求項７に記載のロボット。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−４９１１３（Ｐ２０１３−４９１１３Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８６８９（Ｐ２０１１−１８８６８９）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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