水平多関節ロボットおよびそれを備えた基板搬送システム
【課題】アームの駆動性を向上させて位置決めを向上させながらも、水平多関節ロボットのアームを薄型・小型化できるようにする。
【解決手段】第１アーム３が、第１アーム３の先端部上面において第１アーム３の基端側上面よりも高い面を有する第１アーム凸部４３を有し、第２アーム２７が、第２アーム２７の先端部下面において第２アーム２７の基端側下面よりも低い面を有する第２アーム凸部４４を有し、第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４とが、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置されるように構成した。
【解決手段】第１アーム３が、第１アーム３の先端部上面において第１アーム３の基端側上面よりも高い面を有する第１アーム凸部４３を有し、第２アーム２７が、第２アーム２７の先端部下面において第２アーム２７の基端側下面よりも低い面を有する第２アーム凸部４４を有し、第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４とが、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置されるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体や液晶の製造装置において半導体ウェハや液晶ガラスなどの基板を搬送する水平多関節ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶の製造装置、露光装置、及び基板検査装置において（以下、まとめて半導体製造装置と記載する）、特に半導体ウェハ、液晶といった基板を搬送する際、一般的に水平多関節型の搬送ロボットが使用されている。水平多関節ロボットは、ボディに複数のアームが多段に連結されていて、それらの先端に設けられたフォーク上に基板が載置される。複数のアームとフォークとは互いに回転可能な構成になっていて、これら複数のアームとフォークとを回転させることによって基板を所望の位置から所望の位置まで搬送する。
従来の水平多関節ロボットでは、各アームやフォークの駆動源であるモータや減速機をボディの内部に収納し、プーリとベルトなどの伝達機構でモータの回転力をアームやフォークに伝達していた（例えば特許文献１参照）。このようにすべてのモータをボディに収納する構成は、アームの内部構造を簡単にできるので、アームを小型化したり、薄型化したりするのに都合が良い。アームがコンパクトになれば、半導体製造装置の内部のように限られた狭い空間での動作範囲が広がる。しかし、この構成ではモータから駆動対象までの距離が長いのでベルトなどの伝達機構が長くなり、アームやフォークを精密に駆動できなくなる。つまり、アームやフォークの駆動性が悪化する。このことは、昨今の半導体製造装置のように基板の搬送精度が求められるのに対して適さない。また、この構成ではボディの内部構造が複雑になるとともに、伝達機構が長く、増加するという課題もある。
そこで、アーム上やアーム内にモータや減速機を配置して伝達機構を簡素化するとともに駆動性を向上させることが考えられている（例えば、特許文献２，３，４参照）。アーム上やアーム内にモータや減速機を配置する構成は、モータから駆動対象までの距離が短いので、すべてのモータをボディに収納する構成よりはアームやフォークの駆動性が向上する。しかしながら、この構成ではモータや減速機をアーム内に収納するので、アームが大きくなり、複数のアームのうちボディに近いアームを駆動するモータが容量不足に陥ったり、それに伴って駆動性が低下したりする、という問題が発生する。
また、半導体製造装置に使用される搬送ロボットには、単位時間当たりの搬送可能枚数の向上も求められている。そこで、ロボットが搬送可能な枚数を向上させるために、１組のアームに対して複数のフォークを備えるものが提案されている（例えば、特許文献５参照）。フォークには、通常、基板を保持するために使用する流体用チューブや、基板が正しく保持されたかを確認するセンサ用のケーブルなどが接続されている。これらチューブなどは、ボディからアームの内部を経由してフォークまで配線される。従って、アームには、上述したモータや伝達機構を収容することはもちろんのこと、これら複数のフォークへと接続されるチューブなどを、適切に処理するスペースまでもが必要となっていて、アームがより大型化する原因となっている（例えば、特許文献６参照）。
以上のように、特に半導体製造装置に使用される搬送ロボットのアームの構成には、駆動性、コンパクト性が求められていて、アームの形状や構成の開発において多大な努力がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２４０７５号公報
【特許文献２】特開２００８−１３７１１５号公報
【特許文献３】特開平１−２４０２８８号公報
【特許文献４】特開２００６−２８９５５５号公報
【特許文献５】特開２００２−１８４８３４号公報
【特許文献６】特開２００７−２３７３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、アームの駆動性を向上させながらも、水平多関節ロボットのアームを薄型・小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、基板を搬送するための水平多関節ロボットにおいて、ボディと、前記ボディに第１関節部で回転可能に支持される第１アームと、前記第１アームの先端部上の第２関節部で基端部が回転可能に支持される第２アームと、前記第２アームの先端部上の第３関節部で基端部が回転可能に支持され、前記基板を載置するフォークと、を備え、前記第１アームが、前記第１アームの先端部上面において前記第１アームの基端側上面よりも高い面を有する第１アーム凸部を有し、前記第２アームが、前記第２アームの先端部下面において前記第２アームの基端側下面よりも低い面を有する第２アーム凸部を有し、前記第１アーム凸部と前記第２アーム凸部とが、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置されている、水平多関節ロボットとするものである。
請求項２に記載の発明は、前記第２アームの回転の駆動源であって、前記ボディの内部に設けられた第２アーム駆動モータと、前記第１アームの内部に収容され、前記第２アーム駆動モータによって回転する第１関節プーリと、前記第１関節プーリに巻装された第１ベルトと、前記第１ベルトによって前記第１関節プーリとともに回転する第２アーム駆動減速機入力プーリと、前記第２アーム減速機入力プーリの回転が入力される第２アーム駆動減速機と、前記第２アーム駆動減速機の出力軸に設けられた第２アーム減速機出力プーリと、前記第２アーム減速機出力プーリに巻装された第２ベルトと、前記第２アームの基端部に連結され、前記第２ベルトによって前記減速機出力プーリとともに回転する第２関節プーリと、を備え、前記第２アーム減速機入力プーリと、前記第２アーム駆動減速機と、前記第２アーム減速機出力プーリと、前記第２ベルトと、前記第２関節プーリとが、前記第１アーム凸部の内部に収容された水平多関節ロボットとするものである。
請求項３に記載の発明は、前記第２アーム減速機出力プーリと前記第２関節プーリの間隔よりも、前記第１関節プーリと前記第２アーム減速機入力プーリの間隔のほうがより長くなるよう配置された水平多関節ロボットとするものである。
請求項４に記載の発明は、前記第２アーム減速機入力プーリの回転軸中心と、前記第２アーム駆動減速機の出力軸中心と、前記第２アーム減速機出力プーリの回転軸中心と、が互いに同軸になるよう配置され、前記第２アーム減速機出力プーリが、前記第２アーム駆動減速機を内包するようカップ形状に形成され、前記第２アーム駆動減速機の外周側面を覆う外周部に前記第２ベルトと噛み合うベルト歯が形成された水平多関節ロボットとするものである。
請求項５に記載の発明は、前記第１ベルトと前記第２ベルトとにおいて、前記第２ベルトのベルト幅よりも前記第１ベルトのベルト幅が狭く形成された水平多関節ロボットとするものである。
請求項６に記載の発明は、前記第２関節プーリの内側に収容されたフォーク駆動モータと、前記第２アームの内部に収容され、前記フォーク駆動モータによって回転するフォーク駆動用プーリと、前記フォーク駆動用プーリに巻装されたフォーク駆動用入力ベルトと、前記フォーク駆動用入力ベルトによって前記フォーク駆動用プーリとともに回転するフォーク駆動減速機入力プーリと、前記フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力されるフォーク駆動減速機と、前記フォーク駆動減速機の出力軸に設けられたフォーク駆動減速機出力プーリと、前記フォーク駆動減速機出力プーリに巻装されたフォーク駆動用出力ベルトと、前記フォークの基端部に連結され、前記フォーク駆動用出力ベルトによって前記フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第３関節プーリと、を備え、前記フォーク駆動用減速機入力プーリと、前記フォーク駆動減速機と、前記フォーク駆動減速機出力プーリと、前記フォーク駆動用出力ベルトと、前記第３関節プーリとが、前記第２アーム凸部の内部に収容された水平多関節ロボットとするものである。
請求項７に記載の発明は、前記フォーク駆動減速機出力プーリと前記第３関節プーリの間隔よりも、前記フォーク駆動用プーリと前記フォーク駆動減速機入力プーリの間隔のほうがより長くなるよう配置された水平多関節ロボットとするものである。
請求項８に記載の発明は、前記フォーク駆動用入力ベルトと前記フォーク駆動用出力ベルトとにおいて、前記フォーク駆動用出力ベルトのベルト幅よりも前記フォーク駆動用入力ベルトのベルト幅が狭く形成された水平多関節ロボットとするものである。
請求項９に記載の発明は、前記フォークが前記第３関節部において同軸上で互いに回転可能な第１フォークと第２フォークとからなる場合、前記フォーク駆動モータが、第１フォーク駆動モータと第２フォーク駆動モータとからなり、前記第１フォーク駆動モータによって回転する第１フォーク駆動用プーリと、前記第２フォーク駆動モータによって回転する第２フォーク駆動用プーリと、前記第１フォーク駆動用プーリに巻装された第１フォーク駆動用入力ベルトと、前記第２フォーク駆動用プーリに巻装された第２フォーク駆動用入力ベルトと、前記第１フォーク駆動用入力ベルトによって前記第１フォーク駆動用プーリとともに回転する第１フォーク駆動減速機入力プーリと、前記第２フォーク駆動用入力ベルトによって前記第２フォーク駆動用プーリとともに回転する第２フォーク駆動減速機入力プーリと、前記第１フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力される第１フォーク駆動減速機と、前記第２フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力される第２フォーク駆動減速機と、前記第１フォーク駆動減速機の出力軸に設けられた第１フォーク駆動減速機出力プーリと、前記第２フォーク駆動減速機の出力軸に設けられた第２フォーク駆動減速機出力プーリと、前記第１フォーク駆動減速機出力プーリに巻装された第１フォーク駆動用出力ベルトと、前記第２フォーク駆動減速機出力プーリに巻装された第２フォーク駆動用出力ベルトと、前記第１フォークの基端部に連結され、前記第１フォーク駆動用出力ベルトによって前記第１フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第１フォーク用第３関節プーリと、前記第２フォークの基端部に連結され、前記第２フォーク駆動用出力ベルトによって前記第２フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第２フォーク用第３関節プーリと、を備え、前記第１フォーク駆動用プーリと、前記第２フォーク駆動用プーリと、前記第１フォーク駆動減速機入力プーリと、前記第２フォーク駆動減速機入力プーリとが、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置され、平面視において、前記第１フォーク駆動用プーリと前記第１フォーク駆動用入力ベルトと前記第１フォーク駆動減速機入力プーリとで囲まれた空間に、前記第２フォーク駆動用プーリと前記第２フォーク駆動用入力ベルトと前記第２フォーク駆動減速機入力プーリとが配置された水平多関節ロボットとするものである。
請求項１０に記載の発明は、前記ボディから前記第１アームと前記第２アームの内部を経由して前記フォークに配線されるフォーク用ケーブルと、前記第３関節プーリが連結される前記フォークの基端部に設けられた巻取り部と、前記第２アームの内部に形成され、平面視において、前記フォーク駆動用プーリと前記フォーク駆動減速機入力プーリとの間に張られた前記フォーク駆動用入力ベルトの下部に形成されたケーブル開放スペースと、前記巻取り部と前記ケーブルスペースとを繋ぐとともに、前記フォーク駆動減速機の側部を通って前記第２アームの長手方向に沿って形成されたケーブル用通路と、を備え、前記フォーク用ケーブルは、前記ケーブル処理スペースと前記ケーブル用通路と前記巻取り部とを経由して前記フォークへ配線され、前記フォークが前記第３関節部において一方向に回転する際、前記巻取り部の周囲に巻きつき、前記フォークが前記第３関節部において他方向に回転する際、前記ケーブル開放スペースに開放される水平多関節ロボットとするものである。
請求項１１に記載の発明は、上端が前記第１アームに固定された筒状の第１アーム駆動シャフトと、前記ボディの内部に設けられ、前記第１アーム駆動シャフトを回転させる第１アーム駆動モータと、を備え、前記第１アーム駆動シャフトが、前記第２アーム駆動モータを収容するように配置された水平多関節ロボットとするものである。
請求項１２に記載の発明は、前記第１アーム駆動シャフトを上下に昇降させる昇降機構が、前記ボディに収容された水平多関節ロボットとするものである。
請求項１３に記載の発明は、上記水平多関節ロボットを備えた基板搬送システムとするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第１アーム凸部と第２アーム凸部とを形成することで、第１アームと第２アームとが重なってもアーム全体の高さを低く抑えることができる。さらに、第１アームや第２アームの個々の厚みを薄くしたり小型化したりすることができる。さらに、各アームやフォークの駆動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明が適用された水平多関節ロボットの斜視図
【図２】本発明が適用された水平多関節ロボットを備える基板搬送システムの側面図
【図３】本発明が適用された水平多関節ロボットのアームを示す図
【図４】本発明の水平多関節ロボットのアームの一実施形態を示す断面図
【図５】図４における第２アームの上面図
【図６】図５におけるケーブル開放スペースでのケーブルの動作について説明する要部の上面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明が適用された水平多関節ロボット５０の斜視図を示している。また、図２は本発明が適用された水平多関節ロボット５０を備える基板搬送システム４５の側面図を示している。図２のように、水平多関節ロボット５０は、例えば基板搬送システム４５に設置されて基板４７を搬送するのに使用される。基板搬送システム４５は、例えば、洗浄、エッチング、アッシング、ＣＶＤ、露光といった処理を基板に施す処理装置４９に併設されている。基板搬送システム４５は囲まれた空間を有していて、この空間内に水平多関節ロボット５０が設置されている。基板搬送システム４５の上部にはＦＦＵ５１が搭載されていて、空間内を清浄な気体が充満するように構成されている。水平多関節ロボット５０は、例えばこのような空間内に設置されるので、個々のアームやアーム全体をコンパクトにして動作範囲を広げる必要がある。基板搬送システム４５の外壁にはカセットステージ４８が設置されている。カセットステージ４８は、基板４７を収納したカセット４６が載置されるための機構となっている。水平多関節ロボット５０は基板４７をカセット４６に対して入れ替えたり、カセット４６と処理装置４９との間で搬送したりする。なお、図２の基板搬送システム４５はあくまで一実施形態であり、水平多関節ロボット５０は半導体製造装置においてさまざまな箇所に設置されて基板４７を所望の位置の間で搬送する。
【００１０】
図１がよく示すように、水平多関節ロボット５０は基台となるボディ２を有している。ボディ２の上部には第１アーム３が第１関節部３１で回転可能に支持される。第１アーム３の先端部上の第２関節部３２において、第２アーム２７の基端部が回転可能に支持される。第２アーム２７の先端部上の第３関節部３３において、第１フォーク３６あるいは第２フォーク３５の基端部が回転可能に支持される。第１フォーク３６と第２フォーク３５は基板４７を載置可能である。本実施形態では第１フォーク３６と第２フォーク３５のように、水平多関節ロボット５０が２つのフォークを備えている。２つのフォークは、例えば処理装置４９において未処理の基板４７と処理済みの基板４７とをそれぞれのフォークで搬送することができる。また、単位時間当たりの基板４７の搬送可能枚数を向上させることができる。第１フォーク３６と第２フォーク３５は第３関節部３３において同軸上で互いに自由に回転可能である。また、第１アーム３、第２アーム２７は、いずれも水平面において互いに自在に回転が可能である。これらの回転を実現するための詳細な構成は後述する。そして、水平多関節ロボット５０は、第１アーム３、第２アーム２７、第１フォーク３６、第２フォーク３５を互いに回転させることで、第１フォーク３６、第２フォーク３５に載置した基板４７を所望の位置の間で搬送する。
【００１１】
図３は、本発明が適用された水平多関節ロボットのアームを示す図である。図３（ａ）は図１において図中Ｘ方向から見た図であって、第１アーム３と第２アーム２７とが上面から見たときに重なった状態であるときの側面図を示している。また、図３（ｂ）は図３（ａ）において第２アーム２７のみを下から見た図である。また、図３（ｃ）は図３（ａ）において第１アーム３のみを上から見た図である。図３（ａ）から明らかなように、本実施例の場合、第１アーム３の第１関節部３１から第２関節部３２までのリンク長と、第２アーム２７の第２関節部３２から第３関節部３３までのリンク長とは実質的に同じ長さに構成されている。そして、同じく図３（ａ）から明らかなように、第１アーム３には、第１アーム３の先端部の上面部分において第１アーム３の基端側の上面部分よりも高い面を有する第１アーム凸部４３が形成されている。第１アーム凸部４３は第２関節部３２を含んでいるが、第１関節部３１を含んでいない。また、第２アーム２７には、第２アーム２７の先端部の下面部分において第２アーム２７の基端側の下面部分よりもさらに低い面を有する第２アーム凸部４４が形成されている。第２アーム凸部４４は第３関節部３３を含んでいるが、第２関節部３２を含んでいない。そして、第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４とは、上下方向の配置高さ範囲において、少なくとも一部が互いに重なる高さに配置されている。詳細は後述するが、本実施例では第２アーム２７の下面にケーブル下部カバー５４が装着されているので、第１アーム凸部４３の第１アーム３基端側の上面からの突出高さＬ１は、ケーブル下部カバー５４と接触しない程度の高さになっている。一方、第２アーム凸部４４の第２アーム２７の基端側の下面からの突出高さＬ２は、第１アーム３の基端側の上面と接触しない程度の高さとなっている。また、第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４は、図３（ｂ）と図３（ｃ）が示すように、平面視において互いに接触しない形状になっている。従って、第２アーム２７が第１アーム３に対して第２関節部３２において回転したとしても、第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４は互いに接触することはない。このように形成された第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４は、後述するように、第２アーム２７、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６を駆動する駆動源と伝達機構を収容できるので、第１アーム３や第２アーム２７の小型化に貢献する。また、従来のようにボディの内部にすべての駆動源と伝達機構を備える構成と比較して、アームの駆動性を向上できる。
【００１２】
次に、水平多関節ロボット５０におけるボディ２、第１アーム３、第２アーム２７の内部構成について詳細に説明する。
まず、ボディ２の内部構成について図４を使って説明する。図４は、本発明の水平多関節ロボット５０の一実施形態を示す側断面図を示している。ボディ２は本実施形態では箱型に形成されている。ボディ２の内部には第１アーム駆動モータ１が設置されている。場合によって第１アーム駆動モータ１の先端部には減速機が取り付けられる。第１アーム駆動モータ１はプーリやベルトを介して第１アーム駆動シャフト４を回転させる。第１アーム駆動シャフト４の先端付近はボディ２の上面から突出していて、第１アーム駆動シャフト４の上端が第１アーム３の基端部の下面に固定されている。この構成によって第１アーム駆動モータ１は第１アーム３を第１関節部３１において回転させる。なお、ボディ２の内部には昇降機構５２が設けられる場合がある。昇降機構５２は第１アーム駆動シャフト４を昇降させるための機構であって、本実施形態ではモータとボールネジを利用したものが図示されている。昇降機構５２については公知のものを利用すればよい。
【００１３】
次に、第１アーム３の内部構成について図４を使って説明する。第１アーム３の基端部の下面には第２アーム２７の駆動源である第２アーム駆動モータ５が固定されている。上述した第１アーム駆動シャフト４は筒状のシャフトに形成されていて、第１アーム駆動シャフト４はその上端付近の筒の内部に第２アーム駆動モータ５を収容している。第２アーム駆動モータ５のフレームはボディ２の内部に入り込む位置に配置されていて、一方、第２アーム駆動モータ５の回転軸の先端は第１アーム３の内部へ突出しており、その先端に第１関節プーリ６が固定されている。よって第１関節プーリ６は第２アーム駆動モータ５によって回転する。第２アーム駆動モータ５のフレームは実質的にボディ２の内部に収容されるので、第１アーム３の基端部側の厚さを薄くできる。また、第２アーム駆動モータ５が第１アーム駆動シャフト４の内部に収容されるので、第２アーム駆動モータ５の回転軸付近から排出される微小な粉塵が、外部に出ることが無い。第１関節プーリ６には第１ベルト１１が巻装されている。第１ベルト１１は第１アーム３の内部において第１アーム３の先端部側へと張架されていて、第２アーム駆動減速機入力プーリ７にも巻装されている。従って第１関節プーリ６と第２アーム駆動減速機入力プーリ７は第１ベルト１１によってともに回転する。第２アーム駆動減速機入力プーリ７は第２アーム駆動減速機８の下部に設置されていて、第２アーム駆動減速機入力プーリ７の回転は第２アーム駆動減速機８に入力される。この構成により、第１関節プーリ６と第２アーム駆動減速機入力プーリ７と第２アーム駆動減速機８は、第１アーム３の内部において底部付近に配置されることになる。また、第１アーム３の基端部付近には第１関節プーリ６と第１ベルト１１を最低限含むように形成すればよいので、第１アーム３の基端部側を薄く形成できる。第２アーム駆動減速機８は所定の減速比を有していて、第２アーム駆動減速機入力プーリ７の回転を減速する。第２アーム駆動減速機８の外周と上面とを覆うように第２アーム減速機出力プーリ９が配置されている。第２アーム減速機出力プーリ９は第２アーム駆動減速機８の出力軸に固定されている。第２アーム減速機出力プーリ９の回転軸中心と、第２アーム駆動減速機８の出力軸中心と、第２アーム駆動減速機入力プーリ７の回転軸中心とは、互いに同軸になるよう配置されている。第２アーム減速機出力プーリ９は第２アーム駆動減速機８を内包するようカップ形状に形成され、第２アーム駆動減速機８の外周側面を覆う外周部に第２ベルト１２と噛み合うベルト歯が形成され、第２ベルト１２が巻装されている。第２ベルト１２は第２関節プーリ１０にも巻装されている。第２関節プーリ１０は第２アーム２７の先端部の内部に配置され、その上端部が第２アーム２７の下面の基端部に固定されている。
従って、第２アーム駆動モータ５の回転が第１関節プーリ６と第１ベルト１１と第２アーム駆動減速機入力プーリ７によって第２アーム駆動減速機８に入力され、第２アーム駆動減速機８で減速された回転が第２アーム減速機出力プーリ９と第２ベルト１２と第２関節プーリ１０とによって第２アーム２７を回転させる。
【００１４】
以上のように、本実施形態では、第２アーム駆動モータ５と第２アーム駆動減速機８とが第１アーム３内部で別れて配置されている。また、第２アーム減速機出力プーリ９と第２関節プーリ１０も第１アーム３内部で別れて配置されている。また、第２アーム減速機出力プーリ９と第２関節プーリ１０の間隔よりも第１関節プーリ６と第２アーム駆動減速機入力プーリ７の間隔のほうがより長くなるよう配置されている。そして、第１アーム凸部４３が第１アーム３の先端側上面付近に形成され、その内部で第２アーム駆動減速機入力プーリ７と第２アーム駆動減速機８と第２アーム減速機出力プーリ９と第２ベルト１２と第２関節プーリ１０を収容している。
従って、まず、第２アーム駆動モータ５は第１アーム３の基端部付近にあって、かつボディ２内に収容されているので第１アーム３の基端部側は薄く形成できる。また、第２アーム駆動減速機８と第２関節プーリ１０とが第１アーム３の先端部側の内部で別れて配置されるので、第１アーム凸部４３の突出量つまり第１アーム３の先端部側の厚みを抑えることができる。さらに、第２アーム減速機出力プーリ９をカップ形状に形成し、本実施形態のように配置すれば第１アーム凸部４３は最小限の容積で形成できる。また、第２アーム駆動モータ５が第１アーム３の基端部付近に配置されているものの、第２アーム駆動減速機８が第２関節部３２に近い位置に配置されるので、第２アーム駆動減速機８の出力軸と第２アーム２７の基端部とが近くなり、第２ベルト１２が短くなるので、駆動源と駆動対象とが近くなり、ベルトによる駆動性の低下の恐れが少なくなる。
さらに、本実施形態では、第１ベルト１１のほうが第２ベルト１２よりもベルト幅が狭いものが使用されている。第２アーム駆動モータ５と第１関節プーリ６との間には減速機を使用していないので、第１関節プーリ６と第１ベルト１１と第２アーム駆動減速機入力プーリ７は、第２アーム駆動モータ５の回転軸の回転数と同じ回転数で回転する。一方、第２アーム減速機出力プーリ９と第２関節プーリ１０と第２ベルト１２は、第２アーム駆動減速機８によって減速された回転数で回転する。つまり、第１ベルト１１は第２ベルト１２よりも実質的に長く、かつ速く回転する。よって、第１ベルト１１はベルトの剛性が低いが、第２アーム駆動減速機８を覆うように形成された第２アーム減速機出力プーリ９の外周に巻装された第２ベルト１２は、第１ベルト１１よりもベルト幅が大きく、かつベルトの長さも短いので、ベルトとしての剛性が高く、さらに第２アーム２７の駆動性を向上させる。
【００１５】
次に、第２アーム２７の内部構成について図４と図５を使って説明する。図５は図４における第２アーム２７の上面図を示している。図４のように、上述した第２関節プーリ１０は筒状に形成されている。筒の上端部が第２アーム２７の下面の基端部に固定されている。筒状の第２関節プーリ１０の内側には、第１フォーク駆動モータ１３と第２フォーク駆動モータ１４が収容されるように配置されている。第１フォーク駆動モータ１３と第２フォーク駆動モータ１４は第２フォーク３５と第１フォーク３６の駆動源である。第１フォーク駆動モータ１３と第２フォーク駆動モータ１４のフレームの下部付近が第２関節プーリ１０の内側に収容されており、第１フォーク駆動モータ１３と第２フォーク駆動モータ１４のフレームの上部付近と回転軸とが第２アーム２７の基端側の内部に突出するように配置されている。第１フォーク駆動モータ１３の回転軸には第１フォーク駆動用プーリ１５が固定されている。第２フォーク駆動モータ１４の回転軸には第２フォーク駆動用プーリ１７が固定されている。また、図５が示すように、第１フォーク駆動モータ１３と第２フォーク駆動モータ１４は、第２アーム２７の長手方向に沿って並ぶように配置されている。第１フォーク駆動用プーリ１５は第２フォーク駆動用プーリ１７よりもプーリ直径が大きい。第１フォーク駆動用プーリ１５には第１フォーク駆動用入力ベルト２３が巻装されている。第２フォーク駆動用プーリ１７には第２フォーク駆動用入力ベルト２４が巻装されている。第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第２フォーク駆動用入力ベルト２４は第２アーム２７の先端部側へと張架されている。第２アーム２７の先端側には、第２関節部３２に近いほうから順に、第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６が配置されている。第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８に第２フォーク駆動用入力ベルト２４が、第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６に第１フォーク駆動用入力ベルト２３が、それぞれ巻装されている。第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８は第２フォーク駆動用プーリ１７と同じプーリ直径を有している。第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６は第１フォーク駆動モータ１３と同じプーリ直径を有している。従って、第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第２フォーク駆動用入力ベルト２４は、第２アーム２７の長手方向に沿って互いに平行になるよう張られている。また、図４が示すように、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８、が、上下方向の配置高さにおいて、少なくとも一部が互いに重なる高さになるように配置されている。本実施形態においては、これらがほぼ同じ高さになるように配置されている。また、図５が示すように、平面視において、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６とで囲まれた空間に、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動用入力ベルト２４と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８とが配置されるようになっている。これらの構成は第２アーム２７の薄型化に貢献する。
図４が示すように、第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８の下部には第２フォーク駆動減速機２９が配置されている。第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８は第２フォーク駆動減速機２９の入力軸と固定されていて、第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８の回転が第２フォーク駆動減速機２９に入力される。第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６の下部には第１フォーク駆動減速機３０が配置されている。第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６は第１フォーク駆動減速機３０の入力軸と固定されていて、第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６の回転が第１フォーク駆動減速機３０に入力される。第２フォーク駆動減速機２９のさらに下部には第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１が配置されている。第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１は第２フォーク駆動減速機２９の出力軸に固定されている。第１フォーク駆動減速機３０のさらに下部には第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９が配置されている。第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９は第１フォーク駆動減速機３０の出力軸に固定されている。第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９と第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１はそれぞれ配置高さが異なり、第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９のほうが第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１よりも高い位置で回転するように配置されている。第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１には第２フォーク駆動用出力ベルト２６が、第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９には第１フォーク駆動用出力ベルト２５が、それぞれ巻装されている。一方、第２フォーク３５の基端部には、第２アーム２７の先端部内部において第２フォーク用第３関節プーリ２２が連結されている。第２フォーク用第３関節プーリ２２は第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１と同じ高さになるよう配置されている。第２フォーク用第３関節プーリ２２と第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１とに第２フォーク駆動用出力ベルト２６が巻装されている。同様に、第１フォーク３６の基端部には、第２アーム２７の先端部内部において第１フォーク用第３関節プーリ２０が連結されている。第１フォーク用第３関節プーリ２０は第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９と同じ高さになるよう配置されている。第１フォーク用第３関節プーリ２０と第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９とに第１フォーク駆動用出力ベルト２５が巻装されている。
従って、第２フォーク駆動モータ１４の回転が第１フォーク駆動用プーリ１７と第１フォーク駆動用入力ベルト２４と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８によって第２フォーク駆動減速機２９に入力され、第２フォーク駆動減速機２９で減速された回転が第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１と第２フォーク駆動用出力ベルト２６と第２フォーク用第３関節プーリ２２とによって第２フォーク３５を回転させる。また、第１フォーク駆動モータ１３の回転が第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６とによって第１フォーク駆動減速機３０に入力され、第１フォーク駆動減速機３０で減速された回転が第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９と第１フォーク駆動用出力ベルト２５と第１フォーク用第３関節プーリ２０とによって第１フォーク３６を回転させる。
【００１６】
以上のように、本実施形態では、第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４と、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０と、が第２アーム２７内で別れて配置されている。また、第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１と第２フォーク用第３関節プーリ２２の間隔（あるいは第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９と第１フォーク用第３関節プーリ２０の間隔）よりも、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８の間隔（あるいは第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６の間隔）のほうがより長くなるよう配置されている。そして、第２アーム凸部４４は第２アーム２７の先端側下面付近に形成されて、その内部で第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８あるいは第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０、第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１あるいは第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９、第１フォーク駆動用出力ベルト２５あるいは第２フォーク駆動用出力ベルト２６、第１フォーク用第３関節プーリ２０あるいは第２フォーク用第３関節プーリ２２を収容している。
従って、まず、第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４は第２アーム２７の基端部付近にあって、かつそれらのフレームの一部が第２関節プーリ１０内に収容されているので第２アーム２７の基端部側は薄く形成できる。また、第２フォーク駆動減速機２９と第２フォーク用第３関節プーリ２２とが（あるいは第１フォーク駆動減速機３０と第１フォーク用第３関節プーリ２０とが）第２アーム２７の先端部側の内部で別れて配置されるので、第２アーム凸部４４の突出量つまり第２アーム凸部４４の先端部側の厚みを抑えることができ、第２アーム凸部４４を最小限の容積で形成できる。また、第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４が第２アーム２７の基端部付近に配置されているものの、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０が第３関節部３３に近い位置に配置されるので、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０の出力軸と第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６の基端部とが近くなり、第１フォーク駆動用出力ベルト２５あるいは第２フォーク駆動用出力ベルト２６が短くなるので、駆動源と駆動対象とが近くなり、ベルトによる駆動性の低下の恐れが少なくなる。
さらに、本実施形態では、第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４のほうが、第１フォーク駆動用出力ベルト２５あるいは第２フォーク駆動用出力ベルト２６よりもベルト幅が狭いものが使用されている。第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４と第１フォーク駆動用プーリ１５あるいは第２フォーク駆動用プーリ１７との間には減速機を使用していないので、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６、あるいは第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動用入力ベルト２４と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８は、第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４の回転軸の回転数と同じ回転数で回転する。一方、第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１と第２フォーク駆動用出力ベルト２６と第２フォーク用第３関節プーリ２２、あるいは第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９と第１フォーク駆動用出力ベルト２５と第１フォーク用第３関節プーリ２０は、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０によって減速された回転数で回転する。つまり、第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４は第１フォーク駆動用出力ベルト２５あるいは第２フォーク駆動用出力ベルト２６よりも実質的に長く、かつ速く回転する。
従って、第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４はベルトの剛性が低いが、第２フォーク駆動用出力ベルト２６あるいは第１フォーク駆動用出力ベルト２５は、第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４よりもベルト幅が大きく、かつベルトの長さも短くなるので、ベルトとしての剛性が高く、さらに第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６の駆動性を向上させる。
さらに、本実施形態では、第２アーム２７の先端に複数のフォークを有する場合、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８、を、上下方向の配置高さにおいて、少なくとも一部が互いに重なる高さになるように配置されている。そして、平面視において、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６とで囲まれた空間に、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動用入力ベルト２４と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８とが配置されるようになっている。
よって、複数のフォークを有する場合であっても、第２アーム２７の厚みを抑えることができる。
【００１７】
次に、第２フォーク３５や第１フォーク３６に配線されるフォーク用ケーブル３４について説明する。第２フォーク３５や第１フォーク３６は、基板４７を摩擦力によって保持する場合があるが、本実施形態では吸着力によって基板４７を保持する。本実施形態のほか、基板４７を機械的に把持する場合もある。また、第２フォーク３５や第１フォーク３６には、基板４７の有無を検出するセンサやカセット４６に収容されている基板４７の位置を検出するためのセンサなどが搭載される場合がある。従って、第２フォーク３５や第１フォーク３６には、吸着力、把持力を実現するための気体が供給されるチューブや電線などがボディ２から第１アーム３や第２アーム２７の内部を経由して第２フォーク３５や第１フォーク３６に配線される必要がある。便宜上、これらをまとめてフォーク用ケーブル３４と呼ぶ。フォーク用ケーブル３４は第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６へと配線されるので、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が第３関節部３３において回転したときでも、フォーク用ケーブル３４は第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６の動作を妨げることがあってはならない。また、アームの内部の機器の妨げになってもならない。なお、本実施形態では第２フォーク３５や第１フォーク３６に対してフォーク用ケーブル３４が必要な場合について、アームを小型にしつつも適切に配線処理ができる配線構成について説明する。しかし、そもそもフォーク用ケーブル３４の配線が必要ではない場合など、後述するフォーク用ケーブル３４の配線構成が不要である場合もある。
以下、本実施形態におけるフォーク用ケーブル３４の配線処理の構成について、図４と図５を参照しながら説明する。フォーク用ケーブル３４はボディ２の内部から第１アーム３と第２アーム２７の内部を経由して第２フォーク３５や第１フォーク３６に到達するように配線される。フォーク用ケーブル３４の基端側は、ボディ２の内部あるいは外部に設けられる水平多関節ロボット５０のコントローラ部や流体の供給源へと接続される。フォーク用ケーブル３４は、まず第１アーム駆動シャフト４の内部を通って第１アーム３の内部へと配線される。第１アーム３の内部では第１ベルト１１の近傍を通って第１アーム３の先端側へと配線される。第１アーム３の先端側では第２関節プーリ１０の内部を通って第２アーム２７の内部へと配線される。そして、第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４の近くで第２アーム２７の内部の底面から第２アーム２７の下面へと配線される。第２アーム２７の下面にはケーブル下部カバー５４が設けられていて、第２アーム２７の下面へと配線されてきたフォーク用ケーブル３４を収容している。ケーブル下部カバー５４は第２アーム２７の下面において第２アーム凸部４４よりも基端側にあって、第２アーム凸部４４と第２関節部３２との間に位置している。ケーブル下部カバー５４へ収容されたフォーク用ケーブル３４はケーブル下部カバー５４内部においてさらに第２アーム２７の先端側へと配線される。そして、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０に近い位置で、再び第２アーム２７の内部に形成されているケーブル開放スペース４１へと配線される。ケーブル開放スペース４１は、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６の間、あるいは第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８の間に張られた第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４の下部に形成されている。ケーブル開放スペース４１の上側、つまり第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第２フォーク駆動用入力ベルト２４の直下には、フォーク用ケーブル３４を覆う仕切り板２８が配置されている。仕切り板２８はフォーク用ケーブル３４が後述するように動作したとき、第１フォーク駆動用入力ベルト２３や第２フォーク駆動用入力ベルト２４に接触しないために設けられる。ケーブル開放スペース４１へ配線される位置は、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０よりも第２アーム２７の基端側である。ケーブル開放スペース４１内の周囲には、多数のコロ５３が設けられている。本実施例ではコロ５３の各々は鉛直の回転軸を有するローラで構成されている。コロ５３は後述するようにフォーク用ケーブル３４が動作する際に、フォーク用ケーブル３４と接触しながら回転することで、フォーク用ケーブル３４が円滑に動作させるためのものである。ケーブル開放スペース４１内へ配線されてきたフォーク用ケーブル３４は、ケーブル開放スペース４１に対して固定されること無く、ケーブル開放スペース４１内において一旦第２アーム２７の基端側を周ってケーブル開放スペース４１内の周囲を輪を描くように配線される。そして第２アーム２７の長手方向に沿って第２アーム２７の先端部側へと配線される。第２アーム２７の内部における第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０の側部には、第２アーム２７の長手方向に沿ってケーブル用通路４２が形成されていて、フォーク用ケーブル３４はここを通って第３関節部３３へと配線される。ケーブル用通路４２にもコロ５３が多数配置されている。さらに、第１フォーク用第３関節プーリ２０あるいは第２フォーク用第３関節プーリ２２が連結されている第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６の基端部には巻取り部４０が形成されていて、フォーク用ケーブル３４は巻取り部４０に巻きつくように配線される。そして、フォーク用ケーブル３４は、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６に設けられている吸着などのための機構あるいはセンサへと接続される。
【００１８】
以上で説明したフォーク用ケーブル３４の配線処理の構成について、その作用動作を図６を使って説明する。図６は図５におけるケーブル開放スペース４１でのフォーク用ケーブル３４の動作について説明する要部の上面図である。図６（ａ）は第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が他方向に回転したときのケーブル開放スペース４１でのフォーク用ケーブル３４の状態を示す。図６（ｂ）は第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が一方向に回転したときのケーブル開放スペース４１でのフォーク用ケーブル３４の状態を示す。上述したフォーク用ケーブル３４は、本実施形態では、図６（ａ）が示すように、複数のフラットケーブルから構成されている。例えば、フラットチューブ３７は第１フォーク３６のための流体用チューブの何本かが平らに束ねられたものである。また、フラットケーブル３８は第１フォーク３６に設けられている機器に接続される電線が平らに束ねられたものである。また、フラットケーブル３９は第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６に設けられている機器に接続される電線が平らに束ねられたものである。これらフラットチューブ３７、フラットケーブル３８、フラットケーブル３９は、少なくともケーブル開放スペース４１内では１つに結束されておらず、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が、第２アーム２７に対する回転動作範囲の中間位置にあるとき、互いに一定の隙間Ｓが形成されるように配線されている。そして、図６（ｂ）のように、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が第３関節部３３において一方向に回転すると、フォーク用ケーブル３４はケーブル用通路４２を通って巻取り部４０に巻き取られる。そのときケーブル開放スペース４１内では、フラットチューブ３７、フラットケーブル３８、フラットケーブル３９が互いに接触して隙間Ｓが無くなり、比較的小さな輪を形成するようにまとまる。また、図６（ａ）のように、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が第３関節部３３において他方向に回転すると、巻取り部４０に巻き取られていたフォーク用ケーブル３４はケーブル用通路４２を通ってケーブル開放スペース４１内へ開放される。そのときケーブル開放スペース４１内では、フラットチューブ３７、フラットケーブル３８、フラットケーブル３９は、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が中間位置にあるときに互いに形成していた隙間Ｓよりもさらに広い隙間Ｓ’を形成しながら、ケーブル開放スペース４１内の外側に向けて広がる。フラットケーブル３７、フラットケーブル３８、フラットチューブ３９のように、フラットケーブル同士の間に隙間Ｓを設けることで、動作時におけるフラットケーブル同士のひっかかりを抑制し、スムーズな動作を可能にする。
【００１９】
以上のように、本実施形態における配線処理の構成によれば、ケーブル開放スペース４１が、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６の間、あるいは第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８の間、に張られた第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４の下部に形成されているので、第２アーム２７の厚みを最小限に抑えつつ、第２フォーク３５や第１フォーク３６の動作に支障がないようにフォーク用ケーブル３４を処理できる。
また、本実施形態のように、第２フォーク３５と第１フォーク３６のように複数のフォークを備える場合であっても、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８、を、上下方向の配置高さにおいて、少なくとも一部が互いに重なる高さになるように配置されていて、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６とで囲まれた空間に、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動用入力ベルト２４と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８とが配置されるようになっているので、ケーブル開放スペース４１を設けたとしても第２アーム２７の厚みを抑えることができる。
【００２０】
以上のように、本発明では、第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４とを形成することで、第１アーム３と第２アーム２７が重なってもアーム全体の高さを低く抑えることができる。さらに、第１アーム３や第２アーム２７の個々の厚みを薄くしたり小型化したりする構成を開示している。そして、同時に、各アームの駆動性を向上させて水平多関節ロボット５０としてのアームの位置決め精度を向上させている。
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００２１】
１ 第１アーム駆動モータ
２ ボディ
３ 第１アーム
４ 第１アーム駆動シャフト
５ 第２アーム駆動モータ
６ 第１関節プーリ
７ 第２アーム駆動減速機入力プーリ
８ 第２アーム駆動減速機
９ 第２アーム減速機出力プーリ
１０ 第２関節プーリ
１１ 第１ベルト
１２ 第２ベルト
１３ 第１フォーク駆動モータ
１４ 第２フォーク駆動モータ
１５ 第１フォーク駆動用プーリ
１６ 第１フォーク駆動減速機入力プーリ
１７ 第２フォーク駆動用プーリ
１８ 第２フォーク駆動減速機入力プーリ
１９ 第１フォーク駆動減速機出力プーリ
２０ 第１フォーク用第３関節プーリ
２１ 第２フォーク駆動減速機出力プーリ
２２ 第２フォーク用第３関節プーリ
２３ 第１フォーク駆動用入力ベルト
２４ 第２フォーク駆動用入力ベルト
２５ 第１フォーク駆動用出力ベルト
２６ 第２フォーク駆動用出力ベルト
２７ 第２アーム
２８ 仕切り板
２９ 第２フォーク駆動減速機
３０ 第１フォーク駆動減速機
３１ 第１関節部
３２ 第２関節部
３３ 第３関節部
３４ フォーク用ケーブル
３５ 第２フォーク
３６ 第１フォーク
３７ フラットチューブ
３８ フラットケーブル
３９ フラットケーブル
４０ 巻取り部
４１ ケーブル開放スペース
４２ ケーブル用通路
４３ 第１アーム凸部
４４ 第２アーム凸部
４５ 基板搬送システム
４６ カセット
４７ 基板
４８ カセットステージ
４９ 処理装置
５０ 水平多関節ロボット
５１ ＦＦＵ
５２ 昇降機構
５３ コロ
５４ ケーブル下部カバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体や液晶の製造装置において半導体ウェハや液晶ガラスなどの基板を搬送する水平多関節ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶の製造装置、露光装置、及び基板検査装置において（以下、まとめて半導体製造装置と記載する）、特に半導体ウェハ、液晶といった基板を搬送する際、一般的に水平多関節型の搬送ロボットが使用されている。水平多関節ロボットは、ボディに複数のアームが多段に連結されていて、それらの先端に設けられたフォーク上に基板が載置される。複数のアームとフォークとは互いに回転可能な構成になっていて、これら複数のアームとフォークとを回転させることによって基板を所望の位置から所望の位置まで搬送する。
従来の水平多関節ロボットでは、各アームやフォークの駆動源であるモータや減速機をボディの内部に収納し、プーリとベルトなどの伝達機構でモータの回転力をアームやフォークに伝達していた（例えば特許文献１参照）。このようにすべてのモータをボディに収納する構成は、アームの内部構造を簡単にできるので、アームを小型化したり、薄型化したりするのに都合が良い。アームがコンパクトになれば、半導体製造装置の内部のように限られた狭い空間での動作範囲が広がる。しかし、この構成ではモータから駆動対象までの距離が長いのでベルトなどの伝達機構が長くなり、アームやフォークを精密に駆動できなくなる。つまり、アームやフォークの駆動性が悪化する。このことは、昨今の半導体製造装置のように基板の搬送精度が求められるのに対して適さない。また、この構成ではボディの内部構造が複雑になるとともに、伝達機構が長く、増加するという課題もある。
そこで、アーム上やアーム内にモータや減速機を配置して伝達機構を簡素化するとともに駆動性を向上させることが考えられている（例えば、特許文献２，３，４参照）。アーム上やアーム内にモータや減速機を配置する構成は、モータから駆動対象までの距離が短いので、すべてのモータをボディに収納する構成よりはアームやフォークの駆動性が向上する。しかしながら、この構成ではモータや減速機をアーム内に収納するので、アームが大きくなり、複数のアームのうちボディに近いアームを駆動するモータが容量不足に陥ったり、それに伴って駆動性が低下したりする、という問題が発生する。
また、半導体製造装置に使用される搬送ロボットには、単位時間当たりの搬送可能枚数の向上も求められている。そこで、ロボットが搬送可能な枚数を向上させるために、１組のアームに対して複数のフォークを備えるものが提案されている（例えば、特許文献５参照）。フォークには、通常、基板を保持するために使用する流体用チューブや、基板が正しく保持されたかを確認するセンサ用のケーブルなどが接続されている。これらチューブなどは、ボディからアームの内部を経由してフォークまで配線される。従って、アームには、上述したモータや伝達機構を収容することはもちろんのこと、これら複数のフォークへと接続されるチューブなどを、適切に処理するスペースまでもが必要となっていて、アームがより大型化する原因となっている（例えば、特許文献６参照）。
以上のように、特に半導体製造装置に使用される搬送ロボットのアームの構成には、駆動性、コンパクト性が求められていて、アームの形状や構成の開発において多大な努力がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２４０７５号公報
【特許文献２】特開２００８−１３７１１５号公報
【特許文献３】特開平１−２４０２８８号公報
【特許文献４】特開２００６−２８９５５５号公報
【特許文献５】特開２００２−１８４８３４号公報
【特許文献６】特開２００７−２３７３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、アームの駆動性を向上させながらも、水平多関節ロボットのアームを薄型・小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、基板を搬送するための水平多関節ロボットにおいて、ボディと、前記ボディに第１関節部で回転可能に支持される第１アームと、前記第１アームの先端部上の第２関節部で基端部が回転可能に支持される第２アームと、前記第２アームの先端部上の第３関節部で基端部が回転可能に支持され、前記基板を載置するフォークと、を備え、前記第１アームが、前記第１アームの先端部上面において前記第１アームの基端側上面よりも高い面を有する第１アーム凸部を有し、前記第２アームが、前記第２アームの先端部下面において前記第２アームの基端側下面よりも低い面を有する第２アーム凸部を有し、前記第１アーム凸部と前記第２アーム凸部とが、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置されている、水平多関節ロボットとするものである。
請求項２に記載の発明は、前記第２アームの回転の駆動源であって、前記ボディの内部に設けられた第２アーム駆動モータと、前記第１アームの内部に収容され、前記第２アーム駆動モータによって回転する第１関節プーリと、前記第１関節プーリに巻装された第１ベルトと、前記第１ベルトによって前記第１関節プーリとともに回転する第２アーム駆動減速機入力プーリと、前記第２アーム減速機入力プーリの回転が入力される第２アーム駆動減速機と、前記第２アーム駆動減速機の出力軸に設けられた第２アーム減速機出力プーリと、前記第２アーム減速機出力プーリに巻装された第２ベルトと、前記第２アームの基端部に連結され、前記第２ベルトによって前記減速機出力プーリとともに回転する第２関節プーリと、を備え、前記第２アーム減速機入力プーリと、前記第２アーム駆動減速機と、前記第２アーム減速機出力プーリと、前記第２ベルトと、前記第２関節プーリとが、前記第１アーム凸部の内部に収容された水平多関節ロボットとするものである。
請求項３に記載の発明は、前記第２アーム減速機出力プーリと前記第２関節プーリの間隔よりも、前記第１関節プーリと前記第２アーム減速機入力プーリの間隔のほうがより長くなるよう配置された水平多関節ロボットとするものである。
請求項４に記載の発明は、前記第２アーム減速機入力プーリの回転軸中心と、前記第２アーム駆動減速機の出力軸中心と、前記第２アーム減速機出力プーリの回転軸中心と、が互いに同軸になるよう配置され、前記第２アーム減速機出力プーリが、前記第２アーム駆動減速機を内包するようカップ形状に形成され、前記第２アーム駆動減速機の外周側面を覆う外周部に前記第２ベルトと噛み合うベルト歯が形成された水平多関節ロボットとするものである。
請求項５に記載の発明は、前記第１ベルトと前記第２ベルトとにおいて、前記第２ベルトのベルト幅よりも前記第１ベルトのベルト幅が狭く形成された水平多関節ロボットとするものである。
請求項６に記載の発明は、前記第２関節プーリの内側に収容されたフォーク駆動モータと、前記第２アームの内部に収容され、前記フォーク駆動モータによって回転するフォーク駆動用プーリと、前記フォーク駆動用プーリに巻装されたフォーク駆動用入力ベルトと、前記フォーク駆動用入力ベルトによって前記フォーク駆動用プーリとともに回転するフォーク駆動減速機入力プーリと、前記フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力されるフォーク駆動減速機と、前記フォーク駆動減速機の出力軸に設けられたフォーク駆動減速機出力プーリと、前記フォーク駆動減速機出力プーリに巻装されたフォーク駆動用出力ベルトと、前記フォークの基端部に連結され、前記フォーク駆動用出力ベルトによって前記フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第３関節プーリと、を備え、前記フォーク駆動用減速機入力プーリと、前記フォーク駆動減速機と、前記フォーク駆動減速機出力プーリと、前記フォーク駆動用出力ベルトと、前記第３関節プーリとが、前記第２アーム凸部の内部に収容された水平多関節ロボットとするものである。
請求項７に記載の発明は、前記フォーク駆動減速機出力プーリと前記第３関節プーリの間隔よりも、前記フォーク駆動用プーリと前記フォーク駆動減速機入力プーリの間隔のほうがより長くなるよう配置された水平多関節ロボットとするものである。
請求項８に記載の発明は、前記フォーク駆動用入力ベルトと前記フォーク駆動用出力ベルトとにおいて、前記フォーク駆動用出力ベルトのベルト幅よりも前記フォーク駆動用入力ベルトのベルト幅が狭く形成された水平多関節ロボットとするものである。
請求項９に記載の発明は、前記フォークが前記第３関節部において同軸上で互いに回転可能な第１フォークと第２フォークとからなる場合、前記フォーク駆動モータが、第１フォーク駆動モータと第２フォーク駆動モータとからなり、前記第１フォーク駆動モータによって回転する第１フォーク駆動用プーリと、前記第２フォーク駆動モータによって回転する第２フォーク駆動用プーリと、前記第１フォーク駆動用プーリに巻装された第１フォーク駆動用入力ベルトと、前記第２フォーク駆動用プーリに巻装された第２フォーク駆動用入力ベルトと、前記第１フォーク駆動用入力ベルトによって前記第１フォーク駆動用プーリとともに回転する第１フォーク駆動減速機入力プーリと、前記第２フォーク駆動用入力ベルトによって前記第２フォーク駆動用プーリとともに回転する第２フォーク駆動減速機入力プーリと、前記第１フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力される第１フォーク駆動減速機と、前記第２フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力される第２フォーク駆動減速機と、前記第１フォーク駆動減速機の出力軸に設けられた第１フォーク駆動減速機出力プーリと、前記第２フォーク駆動減速機の出力軸に設けられた第２フォーク駆動減速機出力プーリと、前記第１フォーク駆動減速機出力プーリに巻装された第１フォーク駆動用出力ベルトと、前記第２フォーク駆動減速機出力プーリに巻装された第２フォーク駆動用出力ベルトと、前記第１フォークの基端部に連結され、前記第１フォーク駆動用出力ベルトによって前記第１フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第１フォーク用第３関節プーリと、前記第２フォークの基端部に連結され、前記第２フォーク駆動用出力ベルトによって前記第２フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第２フォーク用第３関節プーリと、を備え、前記第１フォーク駆動用プーリと、前記第２フォーク駆動用プーリと、前記第１フォーク駆動減速機入力プーリと、前記第２フォーク駆動減速機入力プーリとが、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置され、平面視において、前記第１フォーク駆動用プーリと前記第１フォーク駆動用入力ベルトと前記第１フォーク駆動減速機入力プーリとで囲まれた空間に、前記第２フォーク駆動用プーリと前記第２フォーク駆動用入力ベルトと前記第２フォーク駆動減速機入力プーリとが配置された水平多関節ロボットとするものである。
請求項１０に記載の発明は、前記ボディから前記第１アームと前記第２アームの内部を経由して前記フォークに配線されるフォーク用ケーブルと、前記第３関節プーリが連結される前記フォークの基端部に設けられた巻取り部と、前記第２アームの内部に形成され、平面視において、前記フォーク駆動用プーリと前記フォーク駆動減速機入力プーリとの間に張られた前記フォーク駆動用入力ベルトの下部に形成されたケーブル開放スペースと、前記巻取り部と前記ケーブルスペースとを繋ぐとともに、前記フォーク駆動減速機の側部を通って前記第２アームの長手方向に沿って形成されたケーブル用通路と、を備え、前記フォーク用ケーブルは、前記ケーブル処理スペースと前記ケーブル用通路と前記巻取り部とを経由して前記フォークへ配線され、前記フォークが前記第３関節部において一方向に回転する際、前記巻取り部の周囲に巻きつき、前記フォークが前記第３関節部において他方向に回転する際、前記ケーブル開放スペースに開放される水平多関節ロボットとするものである。
請求項１１に記載の発明は、上端が前記第１アームに固定された筒状の第１アーム駆動シャフトと、前記ボディの内部に設けられ、前記第１アーム駆動シャフトを回転させる第１アーム駆動モータと、を備え、前記第１アーム駆動シャフトが、前記第２アーム駆動モータを収容するように配置された水平多関節ロボットとするものである。
請求項１２に記載の発明は、前記第１アーム駆動シャフトを上下に昇降させる昇降機構が、前記ボディに収容された水平多関節ロボットとするものである。
請求項１３に記載の発明は、上記水平多関節ロボットを備えた基板搬送システムとするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第１アーム凸部と第２アーム凸部とを形成することで、第１アームと第２アームとが重なってもアーム全体の高さを低く抑えることができる。さらに、第１アームや第２アームの個々の厚みを薄くしたり小型化したりすることができる。さらに、各アームやフォークの駆動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明が適用された水平多関節ロボットの斜視図
【図２】本発明が適用された水平多関節ロボットを備える基板搬送システムの側面図
【図３】本発明が適用された水平多関節ロボットのアームを示す図
【図４】本発明の水平多関節ロボットのアームの一実施形態を示す断面図
【図５】図４における第２アームの上面図
【図６】図５におけるケーブル開放スペースでのケーブルの動作について説明する要部の上面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明が適用された水平多関節ロボット５０の斜視図を示している。また、図２は本発明が適用された水平多関節ロボット５０を備える基板搬送システム４５の側面図を示している。図２のように、水平多関節ロボット５０は、例えば基板搬送システム４５に設置されて基板４７を搬送するのに使用される。基板搬送システム４５は、例えば、洗浄、エッチング、アッシング、ＣＶＤ、露光といった処理を基板に施す処理装置４９に併設されている。基板搬送システム４５は囲まれた空間を有していて、この空間内に水平多関節ロボット５０が設置されている。基板搬送システム４５の上部にはＦＦＵ５１が搭載されていて、空間内を清浄な気体が充満するように構成されている。水平多関節ロボット５０は、例えばこのような空間内に設置されるので、個々のアームやアーム全体をコンパクトにして動作範囲を広げる必要がある。基板搬送システム４５の外壁にはカセットステージ４８が設置されている。カセットステージ４８は、基板４７を収納したカセット４６が載置されるための機構となっている。水平多関節ロボット５０は基板４７をカセット４６に対して入れ替えたり、カセット４６と処理装置４９との間で搬送したりする。なお、図２の基板搬送システム４５はあくまで一実施形態であり、水平多関節ロボット５０は半導体製造装置においてさまざまな箇所に設置されて基板４７を所望の位置の間で搬送する。
【００１０】
図１がよく示すように、水平多関節ロボット５０は基台となるボディ２を有している。ボディ２の上部には第１アーム３が第１関節部３１で回転可能に支持される。第１アーム３の先端部上の第２関節部３２において、第２アーム２７の基端部が回転可能に支持される。第２アーム２７の先端部上の第３関節部３３において、第１フォーク３６あるいは第２フォーク３５の基端部が回転可能に支持される。第１フォーク３６と第２フォーク３５は基板４７を載置可能である。本実施形態では第１フォーク３６と第２フォーク３５のように、水平多関節ロボット５０が２つのフォークを備えている。２つのフォークは、例えば処理装置４９において未処理の基板４７と処理済みの基板４７とをそれぞれのフォークで搬送することができる。また、単位時間当たりの基板４７の搬送可能枚数を向上させることができる。第１フォーク３６と第２フォーク３５は第３関節部３３において同軸上で互いに自由に回転可能である。また、第１アーム３、第２アーム２７は、いずれも水平面において互いに自在に回転が可能である。これらの回転を実現するための詳細な構成は後述する。そして、水平多関節ロボット５０は、第１アーム３、第２アーム２７、第１フォーク３６、第２フォーク３５を互いに回転させることで、第１フォーク３６、第２フォーク３５に載置した基板４７を所望の位置の間で搬送する。
【００１１】
図３は、本発明が適用された水平多関節ロボットのアームを示す図である。図３（ａ）は図１において図中Ｘ方向から見た図であって、第１アーム３と第２アーム２７とが上面から見たときに重なった状態であるときの側面図を示している。また、図３（ｂ）は図３（ａ）において第２アーム２７のみを下から見た図である。また、図３（ｃ）は図３（ａ）において第１アーム３のみを上から見た図である。図３（ａ）から明らかなように、本実施例の場合、第１アーム３の第１関節部３１から第２関節部３２までのリンク長と、第２アーム２７の第２関節部３２から第３関節部３３までのリンク長とは実質的に同じ長さに構成されている。そして、同じく図３（ａ）から明らかなように、第１アーム３には、第１アーム３の先端部の上面部分において第１アーム３の基端側の上面部分よりも高い面を有する第１アーム凸部４３が形成されている。第１アーム凸部４３は第２関節部３２を含んでいるが、第１関節部３１を含んでいない。また、第２アーム２７には、第２アーム２７の先端部の下面部分において第２アーム２７の基端側の下面部分よりもさらに低い面を有する第２アーム凸部４４が形成されている。第２アーム凸部４４は第３関節部３３を含んでいるが、第２関節部３２を含んでいない。そして、第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４とは、上下方向の配置高さ範囲において、少なくとも一部が互いに重なる高さに配置されている。詳細は後述するが、本実施例では第２アーム２７の下面にケーブル下部カバー５４が装着されているので、第１アーム凸部４３の第１アーム３基端側の上面からの突出高さＬ１は、ケーブル下部カバー５４と接触しない程度の高さになっている。一方、第２アーム凸部４４の第２アーム２７の基端側の下面からの突出高さＬ２は、第１アーム３の基端側の上面と接触しない程度の高さとなっている。また、第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４は、図３（ｂ）と図３（ｃ）が示すように、平面視において互いに接触しない形状になっている。従って、第２アーム２７が第１アーム３に対して第２関節部３２において回転したとしても、第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４は互いに接触することはない。このように形成された第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４は、後述するように、第２アーム２７、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６を駆動する駆動源と伝達機構を収容できるので、第１アーム３や第２アーム２７の小型化に貢献する。また、従来のようにボディの内部にすべての駆動源と伝達機構を備える構成と比較して、アームの駆動性を向上できる。
【００１２】
次に、水平多関節ロボット５０におけるボディ２、第１アーム３、第２アーム２７の内部構成について詳細に説明する。
まず、ボディ２の内部構成について図４を使って説明する。図４は、本発明の水平多関節ロボット５０の一実施形態を示す側断面図を示している。ボディ２は本実施形態では箱型に形成されている。ボディ２の内部には第１アーム駆動モータ１が設置されている。場合によって第１アーム駆動モータ１の先端部には減速機が取り付けられる。第１アーム駆動モータ１はプーリやベルトを介して第１アーム駆動シャフト４を回転させる。第１アーム駆動シャフト４の先端付近はボディ２の上面から突出していて、第１アーム駆動シャフト４の上端が第１アーム３の基端部の下面に固定されている。この構成によって第１アーム駆動モータ１は第１アーム３を第１関節部３１において回転させる。なお、ボディ２の内部には昇降機構５２が設けられる場合がある。昇降機構５２は第１アーム駆動シャフト４を昇降させるための機構であって、本実施形態ではモータとボールネジを利用したものが図示されている。昇降機構５２については公知のものを利用すればよい。
【００１３】
次に、第１アーム３の内部構成について図４を使って説明する。第１アーム３の基端部の下面には第２アーム２７の駆動源である第２アーム駆動モータ５が固定されている。上述した第１アーム駆動シャフト４は筒状のシャフトに形成されていて、第１アーム駆動シャフト４はその上端付近の筒の内部に第２アーム駆動モータ５を収容している。第２アーム駆動モータ５のフレームはボディ２の内部に入り込む位置に配置されていて、一方、第２アーム駆動モータ５の回転軸の先端は第１アーム３の内部へ突出しており、その先端に第１関節プーリ６が固定されている。よって第１関節プーリ６は第２アーム駆動モータ５によって回転する。第２アーム駆動モータ５のフレームは実質的にボディ２の内部に収容されるので、第１アーム３の基端部側の厚さを薄くできる。また、第２アーム駆動モータ５が第１アーム駆動シャフト４の内部に収容されるので、第２アーム駆動モータ５の回転軸付近から排出される微小な粉塵が、外部に出ることが無い。第１関節プーリ６には第１ベルト１１が巻装されている。第１ベルト１１は第１アーム３の内部において第１アーム３の先端部側へと張架されていて、第２アーム駆動減速機入力プーリ７にも巻装されている。従って第１関節プーリ６と第２アーム駆動減速機入力プーリ７は第１ベルト１１によってともに回転する。第２アーム駆動減速機入力プーリ７は第２アーム駆動減速機８の下部に設置されていて、第２アーム駆動減速機入力プーリ７の回転は第２アーム駆動減速機８に入力される。この構成により、第１関節プーリ６と第２アーム駆動減速機入力プーリ７と第２アーム駆動減速機８は、第１アーム３の内部において底部付近に配置されることになる。また、第１アーム３の基端部付近には第１関節プーリ６と第１ベルト１１を最低限含むように形成すればよいので、第１アーム３の基端部側を薄く形成できる。第２アーム駆動減速機８は所定の減速比を有していて、第２アーム駆動減速機入力プーリ７の回転を減速する。第２アーム駆動減速機８の外周と上面とを覆うように第２アーム減速機出力プーリ９が配置されている。第２アーム減速機出力プーリ９は第２アーム駆動減速機８の出力軸に固定されている。第２アーム減速機出力プーリ９の回転軸中心と、第２アーム駆動減速機８の出力軸中心と、第２アーム駆動減速機入力プーリ７の回転軸中心とは、互いに同軸になるよう配置されている。第２アーム減速機出力プーリ９は第２アーム駆動減速機８を内包するようカップ形状に形成され、第２アーム駆動減速機８の外周側面を覆う外周部に第２ベルト１２と噛み合うベルト歯が形成され、第２ベルト１２が巻装されている。第２ベルト１２は第２関節プーリ１０にも巻装されている。第２関節プーリ１０は第２アーム２７の先端部の内部に配置され、その上端部が第２アーム２７の下面の基端部に固定されている。
従って、第２アーム駆動モータ５の回転が第１関節プーリ６と第１ベルト１１と第２アーム駆動減速機入力プーリ７によって第２アーム駆動減速機８に入力され、第２アーム駆動減速機８で減速された回転が第２アーム減速機出力プーリ９と第２ベルト１２と第２関節プーリ１０とによって第２アーム２７を回転させる。
【００１４】
以上のように、本実施形態では、第２アーム駆動モータ５と第２アーム駆動減速機８とが第１アーム３内部で別れて配置されている。また、第２アーム減速機出力プーリ９と第２関節プーリ１０も第１アーム３内部で別れて配置されている。また、第２アーム減速機出力プーリ９と第２関節プーリ１０の間隔よりも第１関節プーリ６と第２アーム駆動減速機入力プーリ７の間隔のほうがより長くなるよう配置されている。そして、第１アーム凸部４３が第１アーム３の先端側上面付近に形成され、その内部で第２アーム駆動減速機入力プーリ７と第２アーム駆動減速機８と第２アーム減速機出力プーリ９と第２ベルト１２と第２関節プーリ１０を収容している。
従って、まず、第２アーム駆動モータ５は第１アーム３の基端部付近にあって、かつボディ２内に収容されているので第１アーム３の基端部側は薄く形成できる。また、第２アーム駆動減速機８と第２関節プーリ１０とが第１アーム３の先端部側の内部で別れて配置されるので、第１アーム凸部４３の突出量つまり第１アーム３の先端部側の厚みを抑えることができる。さらに、第２アーム減速機出力プーリ９をカップ形状に形成し、本実施形態のように配置すれば第１アーム凸部４３は最小限の容積で形成できる。また、第２アーム駆動モータ５が第１アーム３の基端部付近に配置されているものの、第２アーム駆動減速機８が第２関節部３２に近い位置に配置されるので、第２アーム駆動減速機８の出力軸と第２アーム２７の基端部とが近くなり、第２ベルト１２が短くなるので、駆動源と駆動対象とが近くなり、ベルトによる駆動性の低下の恐れが少なくなる。
さらに、本実施形態では、第１ベルト１１のほうが第２ベルト１２よりもベルト幅が狭いものが使用されている。第２アーム駆動モータ５と第１関節プーリ６との間には減速機を使用していないので、第１関節プーリ６と第１ベルト１１と第２アーム駆動減速機入力プーリ７は、第２アーム駆動モータ５の回転軸の回転数と同じ回転数で回転する。一方、第２アーム減速機出力プーリ９と第２関節プーリ１０と第２ベルト１２は、第２アーム駆動減速機８によって減速された回転数で回転する。つまり、第１ベルト１１は第２ベルト１２よりも実質的に長く、かつ速く回転する。よって、第１ベルト１１はベルトの剛性が低いが、第２アーム駆動減速機８を覆うように形成された第２アーム減速機出力プーリ９の外周に巻装された第２ベルト１２は、第１ベルト１１よりもベルト幅が大きく、かつベルトの長さも短いので、ベルトとしての剛性が高く、さらに第２アーム２７の駆動性を向上させる。
【００１５】
次に、第２アーム２７の内部構成について図４と図５を使って説明する。図５は図４における第２アーム２７の上面図を示している。図４のように、上述した第２関節プーリ１０は筒状に形成されている。筒の上端部が第２アーム２７の下面の基端部に固定されている。筒状の第２関節プーリ１０の内側には、第１フォーク駆動モータ１３と第２フォーク駆動モータ１４が収容されるように配置されている。第１フォーク駆動モータ１３と第２フォーク駆動モータ１４は第２フォーク３５と第１フォーク３６の駆動源である。第１フォーク駆動モータ１３と第２フォーク駆動モータ１４のフレームの下部付近が第２関節プーリ１０の内側に収容されており、第１フォーク駆動モータ１３と第２フォーク駆動モータ１４のフレームの上部付近と回転軸とが第２アーム２７の基端側の内部に突出するように配置されている。第１フォーク駆動モータ１３の回転軸には第１フォーク駆動用プーリ１５が固定されている。第２フォーク駆動モータ１４の回転軸には第２フォーク駆動用プーリ１７が固定されている。また、図５が示すように、第１フォーク駆動モータ１３と第２フォーク駆動モータ１４は、第２アーム２７の長手方向に沿って並ぶように配置されている。第１フォーク駆動用プーリ１５は第２フォーク駆動用プーリ１７よりもプーリ直径が大きい。第１フォーク駆動用プーリ１５には第１フォーク駆動用入力ベルト２３が巻装されている。第２フォーク駆動用プーリ１７には第２フォーク駆動用入力ベルト２４が巻装されている。第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第２フォーク駆動用入力ベルト２４は第２アーム２７の先端部側へと張架されている。第２アーム２７の先端側には、第２関節部３２に近いほうから順に、第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６が配置されている。第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８に第２フォーク駆動用入力ベルト２４が、第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６に第１フォーク駆動用入力ベルト２３が、それぞれ巻装されている。第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８は第２フォーク駆動用プーリ１７と同じプーリ直径を有している。第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６は第１フォーク駆動モータ１３と同じプーリ直径を有している。従って、第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第２フォーク駆動用入力ベルト２４は、第２アーム２７の長手方向に沿って互いに平行になるよう張られている。また、図４が示すように、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８、が、上下方向の配置高さにおいて、少なくとも一部が互いに重なる高さになるように配置されている。本実施形態においては、これらがほぼ同じ高さになるように配置されている。また、図５が示すように、平面視において、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６とで囲まれた空間に、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動用入力ベルト２４と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８とが配置されるようになっている。これらの構成は第２アーム２７の薄型化に貢献する。
図４が示すように、第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８の下部には第２フォーク駆動減速機２９が配置されている。第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８は第２フォーク駆動減速機２９の入力軸と固定されていて、第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８の回転が第２フォーク駆動減速機２９に入力される。第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６の下部には第１フォーク駆動減速機３０が配置されている。第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６は第１フォーク駆動減速機３０の入力軸と固定されていて、第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６の回転が第１フォーク駆動減速機３０に入力される。第２フォーク駆動減速機２９のさらに下部には第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１が配置されている。第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１は第２フォーク駆動減速機２９の出力軸に固定されている。第１フォーク駆動減速機３０のさらに下部には第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９が配置されている。第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９は第１フォーク駆動減速機３０の出力軸に固定されている。第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９と第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１はそれぞれ配置高さが異なり、第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９のほうが第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１よりも高い位置で回転するように配置されている。第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１には第２フォーク駆動用出力ベルト２６が、第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９には第１フォーク駆動用出力ベルト２５が、それぞれ巻装されている。一方、第２フォーク３５の基端部には、第２アーム２７の先端部内部において第２フォーク用第３関節プーリ２２が連結されている。第２フォーク用第３関節プーリ２２は第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１と同じ高さになるよう配置されている。第２フォーク用第３関節プーリ２２と第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１とに第２フォーク駆動用出力ベルト２６が巻装されている。同様に、第１フォーク３６の基端部には、第２アーム２７の先端部内部において第１フォーク用第３関節プーリ２０が連結されている。第１フォーク用第３関節プーリ２０は第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９と同じ高さになるよう配置されている。第１フォーク用第３関節プーリ２０と第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９とに第１フォーク駆動用出力ベルト２５が巻装されている。
従って、第２フォーク駆動モータ１４の回転が第１フォーク駆動用プーリ１７と第１フォーク駆動用入力ベルト２４と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８によって第２フォーク駆動減速機２９に入力され、第２フォーク駆動減速機２９で減速された回転が第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１と第２フォーク駆動用出力ベルト２６と第２フォーク用第３関節プーリ２２とによって第２フォーク３５を回転させる。また、第１フォーク駆動モータ１３の回転が第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６とによって第１フォーク駆動減速機３０に入力され、第１フォーク駆動減速機３０で減速された回転が第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９と第１フォーク駆動用出力ベルト２５と第１フォーク用第３関節プーリ２０とによって第１フォーク３６を回転させる。
【００１６】
以上のように、本実施形態では、第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４と、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０と、が第２アーム２７内で別れて配置されている。また、第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１と第２フォーク用第３関節プーリ２２の間隔（あるいは第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９と第１フォーク用第３関節プーリ２０の間隔）よりも、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８の間隔（あるいは第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６の間隔）のほうがより長くなるよう配置されている。そして、第２アーム凸部４４は第２アーム２７の先端側下面付近に形成されて、その内部で第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８あるいは第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０、第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１あるいは第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９、第１フォーク駆動用出力ベルト２５あるいは第２フォーク駆動用出力ベルト２６、第１フォーク用第３関節プーリ２０あるいは第２フォーク用第３関節プーリ２２を収容している。
従って、まず、第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４は第２アーム２７の基端部付近にあって、かつそれらのフレームの一部が第２関節プーリ１０内に収容されているので第２アーム２７の基端部側は薄く形成できる。また、第２フォーク駆動減速機２９と第２フォーク用第３関節プーリ２２とが（あるいは第１フォーク駆動減速機３０と第１フォーク用第３関節プーリ２０とが）第２アーム２７の先端部側の内部で別れて配置されるので、第２アーム凸部４４の突出量つまり第２アーム凸部４４の先端部側の厚みを抑えることができ、第２アーム凸部４４を最小限の容積で形成できる。また、第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４が第２アーム２７の基端部付近に配置されているものの、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０が第３関節部３３に近い位置に配置されるので、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０の出力軸と第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６の基端部とが近くなり、第１フォーク駆動用出力ベルト２５あるいは第２フォーク駆動用出力ベルト２６が短くなるので、駆動源と駆動対象とが近くなり、ベルトによる駆動性の低下の恐れが少なくなる。
さらに、本実施形態では、第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４のほうが、第１フォーク駆動用出力ベルト２５あるいは第２フォーク駆動用出力ベルト２６よりもベルト幅が狭いものが使用されている。第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４と第１フォーク駆動用プーリ１５あるいは第２フォーク駆動用プーリ１７との間には減速機を使用していないので、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６、あるいは第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動用入力ベルト２４と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８は、第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４の回転軸の回転数と同じ回転数で回転する。一方、第２フォーク駆動減速機出力プーリ２１と第２フォーク駆動用出力ベルト２６と第２フォーク用第３関節プーリ２２、あるいは第１フォーク駆動減速機出力プーリ１９と第１フォーク駆動用出力ベルト２５と第１フォーク用第３関節プーリ２０は、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０によって減速された回転数で回転する。つまり、第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４は第１フォーク駆動用出力ベルト２５あるいは第２フォーク駆動用出力ベルト２６よりも実質的に長く、かつ速く回転する。
従って、第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４はベルトの剛性が低いが、第２フォーク駆動用出力ベルト２６あるいは第１フォーク駆動用出力ベルト２５は、第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４よりもベルト幅が大きく、かつベルトの長さも短くなるので、ベルトとしての剛性が高く、さらに第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６の駆動性を向上させる。
さらに、本実施形態では、第２アーム２７の先端に複数のフォークを有する場合、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８、を、上下方向の配置高さにおいて、少なくとも一部が互いに重なる高さになるように配置されている。そして、平面視において、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６とで囲まれた空間に、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動用入力ベルト２４と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８とが配置されるようになっている。
よって、複数のフォークを有する場合であっても、第２アーム２７の厚みを抑えることができる。
【００１７】
次に、第２フォーク３５や第１フォーク３６に配線されるフォーク用ケーブル３４について説明する。第２フォーク３５や第１フォーク３６は、基板４７を摩擦力によって保持する場合があるが、本実施形態では吸着力によって基板４７を保持する。本実施形態のほか、基板４７を機械的に把持する場合もある。また、第２フォーク３５や第１フォーク３６には、基板４７の有無を検出するセンサやカセット４６に収容されている基板４７の位置を検出するためのセンサなどが搭載される場合がある。従って、第２フォーク３５や第１フォーク３６には、吸着力、把持力を実現するための気体が供給されるチューブや電線などがボディ２から第１アーム３や第２アーム２７の内部を経由して第２フォーク３５や第１フォーク３６に配線される必要がある。便宜上、これらをまとめてフォーク用ケーブル３４と呼ぶ。フォーク用ケーブル３４は第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６へと配線されるので、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が第３関節部３３において回転したときでも、フォーク用ケーブル３４は第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６の動作を妨げることがあってはならない。また、アームの内部の機器の妨げになってもならない。なお、本実施形態では第２フォーク３５や第１フォーク３６に対してフォーク用ケーブル３４が必要な場合について、アームを小型にしつつも適切に配線処理ができる配線構成について説明する。しかし、そもそもフォーク用ケーブル３４の配線が必要ではない場合など、後述するフォーク用ケーブル３４の配線構成が不要である場合もある。
以下、本実施形態におけるフォーク用ケーブル３４の配線処理の構成について、図４と図５を参照しながら説明する。フォーク用ケーブル３４はボディ２の内部から第１アーム３と第２アーム２７の内部を経由して第２フォーク３５や第１フォーク３６に到達するように配線される。フォーク用ケーブル３４の基端側は、ボディ２の内部あるいは外部に設けられる水平多関節ロボット５０のコントローラ部や流体の供給源へと接続される。フォーク用ケーブル３４は、まず第１アーム駆動シャフト４の内部を通って第１アーム３の内部へと配線される。第１アーム３の内部では第１ベルト１１の近傍を通って第１アーム３の先端側へと配線される。第１アーム３の先端側では第２関節プーリ１０の内部を通って第２アーム２７の内部へと配線される。そして、第１フォーク駆動モータ１３あるいは第２フォーク駆動モータ１４の近くで第２アーム２７の内部の底面から第２アーム２７の下面へと配線される。第２アーム２７の下面にはケーブル下部カバー５４が設けられていて、第２アーム２７の下面へと配線されてきたフォーク用ケーブル３４を収容している。ケーブル下部カバー５４は第２アーム２７の下面において第２アーム凸部４４よりも基端側にあって、第２アーム凸部４４と第２関節部３２との間に位置している。ケーブル下部カバー５４へ収容されたフォーク用ケーブル３４はケーブル下部カバー５４内部においてさらに第２アーム２７の先端側へと配線される。そして、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０に近い位置で、再び第２アーム２７の内部に形成されているケーブル開放スペース４１へと配線される。ケーブル開放スペース４１は、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６の間、あるいは第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８の間に張られた第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４の下部に形成されている。ケーブル開放スペース４１の上側、つまり第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第２フォーク駆動用入力ベルト２４の直下には、フォーク用ケーブル３４を覆う仕切り板２８が配置されている。仕切り板２８はフォーク用ケーブル３４が後述するように動作したとき、第１フォーク駆動用入力ベルト２３や第２フォーク駆動用入力ベルト２４に接触しないために設けられる。ケーブル開放スペース４１へ配線される位置は、第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０よりも第２アーム２７の基端側である。ケーブル開放スペース４１内の周囲には、多数のコロ５３が設けられている。本実施例ではコロ５３の各々は鉛直の回転軸を有するローラで構成されている。コロ５３は後述するようにフォーク用ケーブル３４が動作する際に、フォーク用ケーブル３４と接触しながら回転することで、フォーク用ケーブル３４が円滑に動作させるためのものである。ケーブル開放スペース４１内へ配線されてきたフォーク用ケーブル３４は、ケーブル開放スペース４１に対して固定されること無く、ケーブル開放スペース４１内において一旦第２アーム２７の基端側を周ってケーブル開放スペース４１内の周囲を輪を描くように配線される。そして第２アーム２７の長手方向に沿って第２アーム２７の先端部側へと配線される。第２アーム２７の内部における第２フォーク駆動減速機２９あるいは第１フォーク駆動減速機３０の側部には、第２アーム２７の長手方向に沿ってケーブル用通路４２が形成されていて、フォーク用ケーブル３４はここを通って第３関節部３３へと配線される。ケーブル用通路４２にもコロ５３が多数配置されている。さらに、第１フォーク用第３関節プーリ２０あるいは第２フォーク用第３関節プーリ２２が連結されている第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６の基端部には巻取り部４０が形成されていて、フォーク用ケーブル３４は巻取り部４０に巻きつくように配線される。そして、フォーク用ケーブル３４は、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６に設けられている吸着などのための機構あるいはセンサへと接続される。
【００１８】
以上で説明したフォーク用ケーブル３４の配線処理の構成について、その作用動作を図６を使って説明する。図６は図５におけるケーブル開放スペース４１でのフォーク用ケーブル３４の動作について説明する要部の上面図である。図６（ａ）は第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が他方向に回転したときのケーブル開放スペース４１でのフォーク用ケーブル３４の状態を示す。図６（ｂ）は第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が一方向に回転したときのケーブル開放スペース４１でのフォーク用ケーブル３４の状態を示す。上述したフォーク用ケーブル３４は、本実施形態では、図６（ａ）が示すように、複数のフラットケーブルから構成されている。例えば、フラットチューブ３７は第１フォーク３６のための流体用チューブの何本かが平らに束ねられたものである。また、フラットケーブル３８は第１フォーク３６に設けられている機器に接続される電線が平らに束ねられたものである。また、フラットケーブル３９は第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６に設けられている機器に接続される電線が平らに束ねられたものである。これらフラットチューブ３７、フラットケーブル３８、フラットケーブル３９は、少なくともケーブル開放スペース４１内では１つに結束されておらず、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が、第２アーム２７に対する回転動作範囲の中間位置にあるとき、互いに一定の隙間Ｓが形成されるように配線されている。そして、図６（ｂ）のように、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が第３関節部３３において一方向に回転すると、フォーク用ケーブル３４はケーブル用通路４２を通って巻取り部４０に巻き取られる。そのときケーブル開放スペース４１内では、フラットチューブ３７、フラットケーブル３８、フラットケーブル３９が互いに接触して隙間Ｓが無くなり、比較的小さな輪を形成するようにまとまる。また、図６（ａ）のように、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が第３関節部３３において他方向に回転すると、巻取り部４０に巻き取られていたフォーク用ケーブル３４はケーブル用通路４２を通ってケーブル開放スペース４１内へ開放される。そのときケーブル開放スペース４１内では、フラットチューブ３７、フラットケーブル３８、フラットケーブル３９は、第２フォーク３５あるいは第１フォーク３６が中間位置にあるときに互いに形成していた隙間Ｓよりもさらに広い隙間Ｓ’を形成しながら、ケーブル開放スペース４１内の外側に向けて広がる。フラットケーブル３７、フラットケーブル３８、フラットチューブ３９のように、フラットケーブル同士の間に隙間Ｓを設けることで、動作時におけるフラットケーブル同士のひっかかりを抑制し、スムーズな動作を可能にする。
【００１９】
以上のように、本実施形態における配線処理の構成によれば、ケーブル開放スペース４１が、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６の間、あるいは第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８の間、に張られた第１フォーク駆動用入力ベルト２３あるいは第２フォーク駆動用入力ベルト２４の下部に形成されているので、第２アーム２７の厚みを最小限に抑えつつ、第２フォーク３５や第１フォーク３６の動作に支障がないようにフォーク用ケーブル３４を処理できる。
また、本実施形態のように、第２フォーク３５と第１フォーク３６のように複数のフォークを備える場合であっても、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８、を、上下方向の配置高さにおいて、少なくとも一部が互いに重なる高さになるように配置されていて、第１フォーク駆動用プーリ１５と第１フォーク駆動用入力ベルト２３と第１フォーク駆動減速機入力プーリ１６とで囲まれた空間に、第２フォーク駆動用プーリ１７と第２フォーク駆動用入力ベルト２４と第２フォーク駆動減速機入力プーリ１８とが配置されるようになっているので、ケーブル開放スペース４１を設けたとしても第２アーム２７の厚みを抑えることができる。
【００２０】
以上のように、本発明では、第１アーム凸部４３と第２アーム凸部４４とを形成することで、第１アーム３と第２アーム２７が重なってもアーム全体の高さを低く抑えることができる。さらに、第１アーム３や第２アーム２７の個々の厚みを薄くしたり小型化したりする構成を開示している。そして、同時に、各アームの駆動性を向上させて水平多関節ロボット５０としてのアームの位置決め精度を向上させている。
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００２１】
１ 第１アーム駆動モータ
２ ボディ
３ 第１アーム
４ 第１アーム駆動シャフト
５ 第２アーム駆動モータ
６ 第１関節プーリ
７ 第２アーム駆動減速機入力プーリ
８ 第２アーム駆動減速機
９ 第２アーム減速機出力プーリ
１０ 第２関節プーリ
１１ 第１ベルト
１２ 第２ベルト
１３ 第１フォーク駆動モータ
１４ 第２フォーク駆動モータ
１５ 第１フォーク駆動用プーリ
１６ 第１フォーク駆動減速機入力プーリ
１７ 第２フォーク駆動用プーリ
１８ 第２フォーク駆動減速機入力プーリ
１９ 第１フォーク駆動減速機出力プーリ
２０ 第１フォーク用第３関節プーリ
２１ 第２フォーク駆動減速機出力プーリ
２２ 第２フォーク用第３関節プーリ
２３ 第１フォーク駆動用入力ベルト
２４ 第２フォーク駆動用入力ベルト
２５ 第１フォーク駆動用出力ベルト
２６ 第２フォーク駆動用出力ベルト
２７ 第２アーム
２８ 仕切り板
２９ 第２フォーク駆動減速機
３０ 第１フォーク駆動減速機
３１ 第１関節部
３２ 第２関節部
３３ 第３関節部
３４ フォーク用ケーブル
３５ 第２フォーク
３６ 第１フォーク
３７ フラットチューブ
３８ フラットケーブル
３９ フラットケーブル
４０ 巻取り部
４１ ケーブル開放スペース
４２ ケーブル用通路
４３ 第１アーム凸部
４４ 第２アーム凸部
４５ 基板搬送システム
４６ カセット
４７ 基板
４８ カセットステージ
４９ 処理装置
５０ 水平多関節ロボット
５１ ＦＦＵ
５２ 昇降機構
５３ コロ
５４ ケーブル下部カバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搬送するための水平多関節ロボットにおいて、
ボディと、
前記ボディに第１関節部で回転可能に支持される第１アームと、
前記第１アームの先端部上の第２関節部で基端部が回転可能に支持される第２アームと、
前記第２アームの先端部上の第３関節部で基端部が回転可能に支持され、前記基板を載置するフォークと、を備え、
前記第１アームが、前記第１アームの先端部上面において前記第１アームの基端側上面よりも高い面を有する第１アーム凸部を有し、
前記第２アームが、前記第２アームの先端部下面において前記第２アームの基端側下面よりも低い面を有する第２アーム凸部を有し、
前記第１アーム凸部と前記第２アーム凸部とが、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置されている、水平多関節ロボット。
【請求項２】
前記第２アームの回転の駆動源であって、前記ボディの内部に設けられた第２アーム駆動モータと、
前記第１アームの内部に収容され、前記第２アーム駆動モータによって回転する第１関節プーリと、
前記第１関節プーリに巻装された第１ベルトと、
前記第１ベルトによって前記第１関節プーリとともに回転する第２アーム駆動減速機入力プーリと、
前記第２アーム減速機入力プーリの回転が入力される第２アーム駆動減速機と、
前記第２アーム駆動減速機の出力軸に設けられた第２アーム減速機出力プーリと、
前記第２アーム減速機出力プーリに巻装された第２ベルトと、
前記第２アームの基端部に連結され、前記第２ベルトによって前記減速機出力プーリとともに回転する第２関節プーリと、
を備え、
前記第２アーム減速機入力プーリと、前記第２アーム駆動減速機と、前記第２アーム減速機出力プーリと、前記第２ベルトと、前記第２関節プーリとが、前記第１アーム凸部の内部に収容された、請求項１記載の水平多関節ロボット。
【請求項３】
前記第２アーム減速機出力プーリと前記第２関節プーリの間隔よりも、前記第１関節プーリと前記第２アーム減速機入力プーリの間隔のほうがより長くなるよう配置された、請求項２記載の水平多関節ロボット。
【請求項４】
前記第２アーム減速機入力プーリの回転軸中心と、前記第２アーム駆動減速機の出力軸中心と、前記第２アーム減速機出力プーリの回転軸中心と、が互いに同軸になるよう配置され、
前記第２アーム減速機出力プーリが、前記第２アーム駆動減速機を内包するようカップ形状に形成され、前記第２アーム駆動減速機の外周側面を覆う外周部に前記第２ベルトと噛み合うベルト歯が形成された、請求項２記載の水平多関節ロボット。
【請求項５】
前記第１ベルトと前記第２ベルトとにおいて、前記第２ベルトのベルト幅よりも前記第１ベルトのベルト幅が狭く形成された、請求項２記載の水平多関節ロボット。
【請求項６】
前記第２関節プーリの内側に収容されたフォーク駆動モータと、
前記第２アームの内部に収容され、前記フォーク駆動モータによって回転するフォーク駆動用プーリと、
前記フォーク駆動用プーリに巻装されたフォーク駆動用入力ベルトと、
前記フォーク駆動用入力ベルトによって前記フォーク駆動用プーリとともに回転するフォーク駆動減速機入力プーリと、
前記フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力されるフォーク駆動減速機と、
前記フォーク駆動減速機の出力軸に設けられたフォーク駆動減速機出力プーリと、
前記フォーク駆動減速機出力プーリに巻装されたフォーク駆動用出力ベルトと、
前記フォークの基端部に連結され、前記フォーク駆動用出力ベルトによって前記フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第３関節プーリと、
を備え、
前記フォーク駆動用減速機入力プーリと、前記フォーク駆動減速機と、前記フォーク駆動減速機出力プーリと、前記フォーク駆動用出力ベルトと、前記第３関節プーリとが、前記第２アーム凸部の内部に収容された、請求項２記載の水平多関節ロボット。
【請求項７】
前記フォーク駆動減速機出力プーリと前記第３関節プーリの間隔よりも、前記フォーク駆動用プーリと前記フォーク駆動減速機入力プーリの間隔のほうがより長くなるよう配置された、請求項６記載の水平多関節ロボット。
【請求項８】
前記フォーク駆動用入力ベルトと前記フォーク駆動用出力ベルトとにおいて、前記フォーク駆動用出力ベルトのベルト幅よりも前記フォーク駆動用入力ベルトのベルト幅が狭く形成された、請求項６記載の水平多関節ロボット。
【請求項９】
前記フォークが前記第３関節部において同軸上で互いに回転可能な第１フォークと第２フォークとからなる場合、
前記フォーク駆動モータが、第１フォーク駆動モータと第２フォーク駆動モータとからなり、
前記第１フォーク駆動モータによって回転する第１フォーク駆動用プーリと、
前記第２フォーク駆動モータによって回転する第２フォーク駆動用プーリと、
前記第１フォーク駆動用プーリに巻装された第１フォーク駆動用入力ベルトと、
前記第２フォーク駆動用プーリに巻装された第２フォーク駆動用入力ベルトと、
前記第１フォーク駆動用入力ベルトによって前記第１フォーク駆動用プーリとともに回転する第１フォーク駆動減速機入力プーリと、
前記第２フォーク駆動用入力ベルトによって前記第２フォーク駆動用プーリとともに回転する第２フォーク駆動減速機入力プーリと、
前記第１フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力される第１フォーク駆動減速機と、
前記第２フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力される第２フォーク駆動減速機と、
前記第１フォーク駆動減速機の出力軸に設けられた第１フォーク駆動減速機出力プーリと、
前記第２フォーク駆動減速機の出力軸に設けられた第２フォーク駆動減速機出力プーリと、
前記第１フォーク駆動減速機出力プーリに巻装された第１フォーク駆動用出力ベルトと、
前記第２フォーク駆動減速機出力プーリに巻装された第２フォーク駆動用出力ベルトと、
前記第１フォークの基端部に連結され、前記第１フォーク駆動用出力ベルトによって前記第１フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第１フォーク用第３関節プーリと、
前記第２フォークの基端部に連結され、前記第２フォーク駆動用出力ベルトによって前記第２フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第２フォーク用第３関節プーリと、
を備え、
前記第１フォーク駆動用プーリと、前記第２フォーク駆動用プーリと、前記第１フォーク駆動減速機入力プーリと、前記第２フォーク駆動減速機入力プーリとが、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置され、
平面視において、前記第１フォーク駆動用プーリと前記第１フォーク駆動用入力ベルトと前記第１フォーク駆動減速機入力プーリとで囲まれた空間に、前記第２フォーク駆動用プーリと前記第２フォーク駆動用入力ベルトと前記第２フォーク駆動減速機入力プーリとが配置された、請求項６記載の水平多関節ロボット。
【請求項１０】
前記ボディから前記第１アームと前記第２アームの内部を経由して前記フォークに配線されるフォーク用ケーブルと、
前記第３関節プーリが連結される前記フォークの基端部に設けられた巻取り部と、
前記第２アームの内部に形成され、平面視において、前記フォーク駆動用プーリと前記フォーク駆動減速機入力プーリとの間に張られた前記フォーク駆動用入力ベルトの下部に形成されたケーブル開放スペースと、
前記巻取り部と前記ケーブルスペースとを繋ぐとともに、前記フォーク駆動減速機の側部を通って前記第２アームの長手方向に沿って形成されたケーブル用通路と、を備え、
前記フォーク用ケーブルは、
前記ケーブル処理スペースと前記ケーブル用通路と前記巻取り部とを経由して前記フォークへ配線され、
前記フォークが前記第３関節部において一方向に回転する際、前記巻取り部の周囲に巻きつき、
前記フォークが前記第３関節部において他方向に回転する際、前記ケーブル開放スペースに開放される、請求項６記載の水平多関節ロボット。
【請求項１１】
上端が前記第１アームに固定された筒状の第１アーム駆動シャフトと、
前記ボディの内部に設けられ、前記第１アーム駆動シャフトを回転させる第１アーム駆動モータと、を備え、
前記第１アーム駆動シャフトが、前記第２アーム駆動モータを収容するように配置された、請求項２記載の水平多関節ロボット。
【請求項１２】
前記第１アーム駆動シャフトを上下に昇降させる昇降機構が、前記ボディに収容された、請求項１１記載の水平多関節ロボット。
【請求項１３】
請求項１記載の水平多関節ロボットを備えた、基板搬送システム。
【請求項１】
基板を搬送するための水平多関節ロボットにおいて、
ボディと、
前記ボディに第１関節部で回転可能に支持される第１アームと、
前記第１アームの先端部上の第２関節部で基端部が回転可能に支持される第２アームと、
前記第２アームの先端部上の第３関節部で基端部が回転可能に支持され、前記基板を載置するフォークと、を備え、
前記第１アームが、前記第１アームの先端部上面において前記第１アームの基端側上面よりも高い面を有する第１アーム凸部を有し、
前記第２アームが、前記第２アームの先端部下面において前記第２アームの基端側下面よりも低い面を有する第２アーム凸部を有し、
前記第１アーム凸部と前記第２アーム凸部とが、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置されている、水平多関節ロボット。
【請求項２】
前記第２アームの回転の駆動源であって、前記ボディの内部に設けられた第２アーム駆動モータと、
前記第１アームの内部に収容され、前記第２アーム駆動モータによって回転する第１関節プーリと、
前記第１関節プーリに巻装された第１ベルトと、
前記第１ベルトによって前記第１関節プーリとともに回転する第２アーム駆動減速機入力プーリと、
前記第２アーム減速機入力プーリの回転が入力される第２アーム駆動減速機と、
前記第２アーム駆動減速機の出力軸に設けられた第２アーム減速機出力プーリと、
前記第２アーム減速機出力プーリに巻装された第２ベルトと、
前記第２アームの基端部に連結され、前記第２ベルトによって前記減速機出力プーリとともに回転する第２関節プーリと、
を備え、
前記第２アーム減速機入力プーリと、前記第２アーム駆動減速機と、前記第２アーム減速機出力プーリと、前記第２ベルトと、前記第２関節プーリとが、前記第１アーム凸部の内部に収容された、請求項１記載の水平多関節ロボット。
【請求項３】
前記第２アーム減速機出力プーリと前記第２関節プーリの間隔よりも、前記第１関節プーリと前記第２アーム減速機入力プーリの間隔のほうがより長くなるよう配置された、請求項２記載の水平多関節ロボット。
【請求項４】
前記第２アーム減速機入力プーリの回転軸中心と、前記第２アーム駆動減速機の出力軸中心と、前記第２アーム減速機出力プーリの回転軸中心と、が互いに同軸になるよう配置され、
前記第２アーム減速機出力プーリが、前記第２アーム駆動減速機を内包するようカップ形状に形成され、前記第２アーム駆動減速機の外周側面を覆う外周部に前記第２ベルトと噛み合うベルト歯が形成された、請求項２記載の水平多関節ロボット。
【請求項５】
前記第１ベルトと前記第２ベルトとにおいて、前記第２ベルトのベルト幅よりも前記第１ベルトのベルト幅が狭く形成された、請求項２記載の水平多関節ロボット。
【請求項６】
前記第２関節プーリの内側に収容されたフォーク駆動モータと、
前記第２アームの内部に収容され、前記フォーク駆動モータによって回転するフォーク駆動用プーリと、
前記フォーク駆動用プーリに巻装されたフォーク駆動用入力ベルトと、
前記フォーク駆動用入力ベルトによって前記フォーク駆動用プーリとともに回転するフォーク駆動減速機入力プーリと、
前記フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力されるフォーク駆動減速機と、
前記フォーク駆動減速機の出力軸に設けられたフォーク駆動減速機出力プーリと、
前記フォーク駆動減速機出力プーリに巻装されたフォーク駆動用出力ベルトと、
前記フォークの基端部に連結され、前記フォーク駆動用出力ベルトによって前記フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第３関節プーリと、
を備え、
前記フォーク駆動用減速機入力プーリと、前記フォーク駆動減速機と、前記フォーク駆動減速機出力プーリと、前記フォーク駆動用出力ベルトと、前記第３関節プーリとが、前記第２アーム凸部の内部に収容された、請求項２記載の水平多関節ロボット。
【請求項７】
前記フォーク駆動減速機出力プーリと前記第３関節プーリの間隔よりも、前記フォーク駆動用プーリと前記フォーク駆動減速機入力プーリの間隔のほうがより長くなるよう配置された、請求項６記載の水平多関節ロボット。
【請求項８】
前記フォーク駆動用入力ベルトと前記フォーク駆動用出力ベルトとにおいて、前記フォーク駆動用出力ベルトのベルト幅よりも前記フォーク駆動用入力ベルトのベルト幅が狭く形成された、請求項６記載の水平多関節ロボット。
【請求項９】
前記フォークが前記第３関節部において同軸上で互いに回転可能な第１フォークと第２フォークとからなる場合、
前記フォーク駆動モータが、第１フォーク駆動モータと第２フォーク駆動モータとからなり、
前記第１フォーク駆動モータによって回転する第１フォーク駆動用プーリと、
前記第２フォーク駆動モータによって回転する第２フォーク駆動用プーリと、
前記第１フォーク駆動用プーリに巻装された第１フォーク駆動用入力ベルトと、
前記第２フォーク駆動用プーリに巻装された第２フォーク駆動用入力ベルトと、
前記第１フォーク駆動用入力ベルトによって前記第１フォーク駆動用プーリとともに回転する第１フォーク駆動減速機入力プーリと、
前記第２フォーク駆動用入力ベルトによって前記第２フォーク駆動用プーリとともに回転する第２フォーク駆動減速機入力プーリと、
前記第１フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力される第１フォーク駆動減速機と、
前記第２フォーク駆動減速機入力プーリの回転が入力される第２フォーク駆動減速機と、
前記第１フォーク駆動減速機の出力軸に設けられた第１フォーク駆動減速機出力プーリと、
前記第２フォーク駆動減速機の出力軸に設けられた第２フォーク駆動減速機出力プーリと、
前記第１フォーク駆動減速機出力プーリに巻装された第１フォーク駆動用出力ベルトと、
前記第２フォーク駆動減速機出力プーリに巻装された第２フォーク駆動用出力ベルトと、
前記第１フォークの基端部に連結され、前記第１フォーク駆動用出力ベルトによって前記第１フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第１フォーク用第３関節プーリと、
前記第２フォークの基端部に連結され、前記第２フォーク駆動用出力ベルトによって前記第２フォーク駆動減速機出力プーリとともに回転する第２フォーク用第３関節プーリと、
を備え、
前記第１フォーク駆動用プーリと、前記第２フォーク駆動用プーリと、前記第１フォーク駆動減速機入力プーリと、前記第２フォーク駆動減速機入力プーリとが、上下方向の配置高さ範囲の少なくとも一部が互いに重なるように配置され、
平面視において、前記第１フォーク駆動用プーリと前記第１フォーク駆動用入力ベルトと前記第１フォーク駆動減速機入力プーリとで囲まれた空間に、前記第２フォーク駆動用プーリと前記第２フォーク駆動用入力ベルトと前記第２フォーク駆動減速機入力プーリとが配置された、請求項６記載の水平多関節ロボット。
【請求項１０】
前記ボディから前記第１アームと前記第２アームの内部を経由して前記フォークに配線されるフォーク用ケーブルと、
前記第３関節プーリが連結される前記フォークの基端部に設けられた巻取り部と、
前記第２アームの内部に形成され、平面視において、前記フォーク駆動用プーリと前記フォーク駆動減速機入力プーリとの間に張られた前記フォーク駆動用入力ベルトの下部に形成されたケーブル開放スペースと、
前記巻取り部と前記ケーブルスペースとを繋ぐとともに、前記フォーク駆動減速機の側部を通って前記第２アームの長手方向に沿って形成されたケーブル用通路と、を備え、
前記フォーク用ケーブルは、
前記ケーブル処理スペースと前記ケーブル用通路と前記巻取り部とを経由して前記フォークへ配線され、
前記フォークが前記第３関節部において一方向に回転する際、前記巻取り部の周囲に巻きつき、
前記フォークが前記第３関節部において他方向に回転する際、前記ケーブル開放スペースに開放される、請求項６記載の水平多関節ロボット。
【請求項１１】
上端が前記第１アームに固定された筒状の第１アーム駆動シャフトと、
前記ボディの内部に設けられ、前記第１アーム駆動シャフトを回転させる第１アーム駆動モータと、を備え、
前記第１アーム駆動シャフトが、前記第２アーム駆動モータを収容するように配置された、請求項２記載の水平多関節ロボット。
【請求項１２】
前記第１アーム駆動シャフトを上下に昇降させる昇降機構が、前記ボディに収容された、請求項１１記載の水平多関節ロボット。
【請求項１３】
請求項１記載の水平多関節ロボットを備えた、基板搬送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２２４７４３（Ｐ２０１１−２２４７４３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９８０５４（Ｐ２０１０−９８０５４）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【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２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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