特開 2023-174279 搬送ロボットおよびロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023174279

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】搬送ロボットおよびロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/00 20060101AFI20231130BHJP

   B25J 9/06 20060101ALI20231130BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

B25J15/00 E

B25J9/06 D

H01L21/68 A

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022087041

(22)【出願日】2022-05-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】實政 泰樹

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 亮介

(72)【発明者】

【氏名】原田 修

(72)【発明者】

【氏名】小宮路 修

(72)【発明者】

【氏名】柿原 正伸

(72)【発明者】

【氏名】本田 祐規

【テーマコード（参考）】

3C707

5F131

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707BS15

3C707CX01

3C707CY36

3C707DS08

3C707ES17

3C707HS28

3C707NS13

5F131CA38

5F131DB04

5F131DB52

5F131DB62

5F131DB76

5F131DB99

(57)【要約】

【課題】アームの小型化を図ること。
【解決手段】搬送ロボットは、複数のハンドと、複数のハンド駆動モータと、１つのアームとを備える。複数のハンドは、被搬送物を保持可能であり、１つの旋回軸においてそれぞれ旋回する。複数のハンド駆動モータは、旋回軸に沿う向きにおいて、複数のハンドがそれぞれ接続されたモータ軸が旋回軸に対して同心となるように並んで配置され、複数のハンドをそれぞれ直接駆動する。１つのアームは、複数のハンド駆動モータを内蔵する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被搬送物を保持可能であり、１つの旋回軸においてそれぞれ旋回する複数のハンドと、
前記旋回軸に沿う向きにおいて、前記複数のハンドがそれぞれ接続されたモータ軸が前記旋回軸に対して同心となるように並んで配置され、前記複数のハンドをそれぞれ直接駆動する複数のハンド駆動モータと、
前記複数のハンド駆動モータを内蔵する１つのアームと
を備えることを特徴とする搬送ロボット。

【請求項2】

前記複数のハンド駆動モータは、
前記モータ軸に沿う向きにおける一方側の面にそれぞれエンコーダを備え、前記エンコーダ同士が対向する姿勢で前記１つのアームに内蔵されること
を特徴とする請求項１に記載の搬送ロボット。

【請求項3】

前記１つのアームは、
複数の前記ハンド側において前記モータ軸に沿って分解可能な複数のサブフレームを有し、
前記複数のサブフレームは、
前記複数のハンド駆動モータをそれぞれ１つずつ内蔵すること
を特徴とする請求項２に記載の搬送ロボット。

【請求項4】

前記複数のサブフレームは、
それぞれが前記複数のハンド側の前記１つのアームの外形を構成する外面を有すること
を特徴とする請求項３に記載の搬送ロボット。

【請求項5】

前記エンコーダは、
前記ハンド駆動モータのロータの端面に固定される円板状のディスク部と、
前記ハンド駆動モータのステータまたは前記アームに固定され、前記ディスク部の端面と端面が対向するとともに、前記円板状の前記ディスク部を等分した半円板状の外形に収まる形状の検知部と
を含み、
前記複数のハンド駆動モータは、
それぞれが備える前記エンコーダ同士について、前記ディスク部の端面同士が前記検知部を挟んで対向し、かつ、前記検知部の側面同士が前記モータ軸を挟んで対向する姿勢で、前記１つのアームに内蔵されること
を特徴とする請求項２に記載の搬送ロボット。

【請求項6】

前記ハンド駆動モータは、
ロータに接続され、前記モータ軸に沿って延伸された中空シャフトを含み、いずれかの前記ハンド駆動モータの前記中空シャフトが、他の前記中空シャフトに挿入された姿勢で、前記１つのアームに内蔵されること
を特徴とする請求項１に記載の搬送ロボット。

【請求項7】

外側の前記中空シャフトが上側の前記ハンドを旋回させ、内側の前記中空シャフトが下側の前記ハンドを旋回させること
を特徴とする請求項６に記載の搬送ロボット。

【請求項8】

前記ハンド駆動モータは、
アキシャルギャップ型のモータであること
を特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の搬送ロボット。

【請求項9】

前記ハンド駆動モータは、
前記モータ軸に沿う中空部を有する円板状のステータと、
前記ステータの端面と端面が対向し、前記中空部を有する円板状のロータと、
前記ロータの前記中空部と連通するように前記ロータに接続され、前記モータ軸に沿って延伸された中空シャフトと
を備えることを特徴とする請求項８に記載の搬送ロボット。

【請求項10】

複数の前記ハンド駆動モータの少なくとも１つは、
前記中空シャフトが当該ハンド駆動モータにおける前記ステータの中空部を貫通して延伸され、
その他の前記ハンド駆動モータの少なくとも１つは、
前記中空シャフトが当該ハンド駆動モータにおける前記ステータから離れる向きに延伸され、
前記ステータから離れる向きに延伸された前記中空シャフトが、前記ステータの中空部を貫通して延伸された前記中空シャフトを貫通する姿勢で、前記１つのアームに内蔵されること
を特徴とする請求項９に記載の搬送ロボット。

【請求項11】

請求項１に記載の搬送ロボットと、
前記搬送ロボットの動作を制御する制御装置と
を備えることを特徴とするロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、搬送ロボットおよびロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、被搬送物を保持するハンドを移動させることで被搬送物を搬送する水平多関節ロボットなどの搬送ロボットが知られている。

【0003】

また、搬送ロボットのアームを小型化するために、アーム一体型のビルトインモータを採用した搬送ロボットも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１１３０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記した従来技術では、モータと、モータの駆動力をハンドへ伝達するベルトとを、ハンドを支持するアームに内蔵しており、アームの小型化の観点からは改善の余地がある。

【0006】

実施形態の一態様は、アームの小型化を図ることができる搬送ロボットおよびロボットシステム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】

【0007】

実施形態の一態様に係る搬送ロボットは、複数のハンドと、複数のハンド駆動モータと、１つのアームとを備える。複数のハンドは、被搬送物を保持可能であり、１つの旋回軸においてそれぞれ旋回する。複数のハンド駆動モータは、前記旋回軸に沿う向きにおいて、前記複数のハンドがそれぞれ接続されたモータ軸が前記旋回軸に対して同心となるように並んで配置され、前記複数のハンドをそれぞれ直接駆動する。１つのアームは、前記複数のハンド駆動モータを内蔵する。

【0008】

実施形態の一態様に係るロボットシステムは、上記した搬送ロボットと、制御装置とを備える。制御装置は、前記搬送ロボットの動作を制御する。

【発明の効果】

【0009】

実施形態の一態様によれば、アームの小型化を図ることができる搬送ロボットおよびロボットシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、搬送ロボットの概要を示す模式図である。

【図2】図２は、搬送ロボットの斜視図である。

【図3】図３は、第１アーム、第２アームおよびハンドの側面模式図である。

【図4A】図４Ａは、複数のハンド駆動モータを組み合わせた状態の側面模式図である。

【図4B】図４Ｂは、複数のハンド駆動モータを組み合わせた状態の上面模式図である。

【図5A】図５Ａは、モータ内蔵のサブフレームを示す側面模式図である。

【図5B】図５Ｂは、組立後のアームを示す側面模式図である。

【図6】図６は、モータを内蔵しないサブフレームを示す斜視模式図である。

【図7】図７は、第１モータユニットの分解斜視図である。

【図8】図８は、第２モータユニットの分解斜視図である。

【図9】図９は、組立後の第２アームの側断面模式図である。

【図10】図１０は、ロボットシステムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する搬送ロボットおよびロボットシステムを詳細に説明する。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。

【0012】

また、以下に示す実施形態では、「平行」や、「鉛直」、「対称」、「円」、「半円」、「同じ」といった表現を用いる場合があるが、厳密にこれらの状態を満たすことを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度、処理精度、検出精度などのずれを許容するものとする。

【0013】

まず、実施形態に係る搬送ロボット１０の概要について図１を用いて説明する。図１は搬送ロボット１０の概要を示す模式図である。なお、図１には、搬送ロボット１０を斜め上方からみた斜視図を示しており、第２アーム１２の透過側面図をあわせて示している（図１のＳ１参照）。

【0014】

また、図１では、説明をわかりやすくするために、鉛直上向きを正方向とするＺ軸、ハンドを支持するアームの延伸向きに沿い、ハンドを支持する先端側を正方向とするＸ軸、Ｘ軸およびＺ軸と直交するＹ軸の３次元の直交座標系を示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。なお、「直交」とは、お互いに「垂直」で、かつ、「交差」することを指す。

【0015】

図１に示すように、搬送ロボット１０は、床面などに設置される本体部１５と、本体部１５に対して昇降する昇降部１６とを備える。昇降部１６は、水平リンク式のアームである第１アーム１１および第２アーム１２を昇降させる。また、第２アーム１２の先端側には複数のハンド１３が設けられる。具体的には、複数のハンド１３を支持するアームである第２アーム１２は、２つのハンド１３を先端側の上面で支持する。

【0016】

複数のハンド１３は、半導体用の基板などの被搬送物をそれぞれ保持可能であり、モータ軸ＡＨまわりに同軸でそれぞれ旋回する。つまり、複数のハンド１３は、１つの旋回軸においてそれぞれ旋回する。ここで、複数のハンド１３を区別する場合には、最も第２アーム１２に近いハンド１３から順に、符号の末尾にＡ、Ｂの順で大文字のアルファベットを付加することとする。

【0017】

なお、図１には、２つのハンド１３を示したが、ハンド１３を３つ以上としてもよい。また、図１には水平リンク式のアームとして２つのアーム（第１アーム１１および第２アーム１２）を示したが、水平リンク式のアームを１つとしてもよく、３つ以上としてもよい。

【0018】

図１のＳ１に示したように、第２アーム１２は、２つのハンド１３をそれぞれ直接駆動する２つのハンド駆動モータＭを、モータ軸ＡＨを同心としてモータ軸ＡＨに沿う向きに並んだ姿勢で内蔵する。つまり、２つのハンド駆動モータＭは、ハンド１３の旋回軸に沿う向きにおいて、ハンド１３がそれぞれ接続されたモータ軸ＡＨが、ハンド１３の旋回軸に対して同心となるように並んで配置される。また、各ハンド駆動モータＭは、接続されたハンド１３をそれぞれ直接駆動する。なお、複数のハンド駆動モータＭを区別する場合には、Ｍ１、Ｍ２のように符号の末尾に数字を付加することとする。

【0019】

このように、ハンド駆動モータＭは、いわゆる、ダイレクトドライブモータであり、ハンド１３をそれぞれ直接駆動する。そして、複数のハンド駆動モータＭを、モータ軸ＡＨを同心としてモータ軸ＡＨに沿う向きに並んだ姿勢でアームに内蔵することによって、モータの収容スペースを小さくすることができる。また、ハンド駆動モータＭをダイレクトドライブモータとすることで、駆動用ベルトを省略することができる。これらのことから、アームの小型化を図ることが可能となる。

【0020】

また、図１のＳ１に示したように、各ハンド駆動モータＭは、エンコーダＭＥと、中空シャフトＭＳとを備える。ここで、各ハンド駆動モータＭは、モータ軸ＡＨに沿って貫通する中空部が設けられた、いわゆる、中空モータである。エンコーダＭＥは、モータ軸ＡＨに沿う向きにおける一方側の面（一方側の端面）に設けられる。

【0021】

また、中空シャフトＭＳは、ハンド駆動モータＭのロータに接続されており、モータ軸ＡＨに沿って延伸されるとともに、モータ軸ＡＨまわりに回転する。なお、ハンド駆動モータＭの中空部は、中空シャフトＭＳの中空部と連通しており、エンコーダＭＥは、中空部を避けた位置に設けられる。

【0022】

図１に示した例では、ハンド駆動モータＭ２の中空シャフトＭＳ２は、ハンド駆動モータＭ１および中空シャフトＭＳ１を貫通する。また、第２アーム１２は、中空シャフトＭＳ１および中空シャフトＭＳ２が第２アーム１２の上面側に突出する姿勢で、ハンド駆動モータＭ１およびハンド駆動モータＭ２を内蔵する。なお、中空シャフトＭＳ１にはハンド１３Ａが、中空シャフトＭＳ２にはハンド１３Ｂが、それぞれ接続される。つまり、内側の中空シャフトＭＳである中空シャフトＭＳ２は、上側のハンド１３であるハンド１３Ｂを旋回させ、外側の中空シャフトＭＳである中空シャフトＭＳ１は、下側のハンド１３であるハンド１３Ａを旋回させる。すなわち、下側のハンド駆動モータＭであるハンド駆動モータＭ２が上側のハンド１３であるハンド１３Ｂを旋回させ、上側のハンド駆動モータＭであるハンド駆動モータＭ１が下側のハンド１３であるハンド１３Ａを旋回させるということもできる。

【0023】

つまり、ハンド駆動モータＭ１はハンド１３Ａを、ハンド駆動モータＭ２はハンド１３Ｂを、ベルト等の駆動力を伝達する機構を介することなく、それぞれ直接駆動する。なお、ハンド１３を３つ以上とする場合には、ハンド１３と同数のハンド駆動モータＭがモータ軸ＡＨを同心として第２アーム１２に内蔵されることになる。

【0024】

ここで、ハンド駆動モータＭは、いわゆる、ラジアルギャップモータであっても、アキシャルギャップモータであってもよい。ラジアルギャップモータとは、モータ軸ＡＨの放射向きにロータと、ステータとが対向するモータを指す。また、アキシャルギャップモータとは、モータ軸ＡＨに沿う向きにロータと、ステータとが対向するモータを指す。なお、アキシャルギャップモータのほうがラジアルギャップモータよりもモータの厚みを薄くする、すなわち、モータの低背化を図ることができるので、第２アーム１２の薄型化を図るうえでは好ましい。

【0025】

また、ハンド駆動モータＭをラジアルギャップ型のビルトインモータとする場合には、モータのステータをアームに焼き嵌めすることが通常である。一方、ハンド駆動モータＭをアキシャルギャップ型のビルトインモータとすれば、モータのステータをモータ軸ＡＨに沿う向きにボルト等でアームに固定することができる。したがって、組み立て工数の削減の観点からもハンド駆動モータＭをアキシャルギャップモータとすることが好ましい。

【0026】

なお、ハンド駆動モータＭは、ロータおよびステータを覆うケースを有するモータであってもよく、ケースを有さずに第２アーム１２のフレームに直接取り付けられる、いわゆる、ビルトインモータであってもよい。

【0027】

また、図１のＳ１に示したように、第２アーム１２は、複数のハンド駆動モータＭをエンコーダＭＥ同士が対向する姿勢で内蔵する。つまり、複数のハンド駆動モータＭは、モータ軸ＡＨに沿う向きにおける一方側の面にそれぞれエンコーダＭＥを備えており、エンコーダＭＥ同士が対向する姿勢で１つのアームに内蔵される。このように、ハンド駆動モータＭの端面に設けられるエンコーダＭＥ同士が対向する姿勢で複数のハンド駆動モータＭを配置することで、エンコーダＭＥの配線同士を近傍に集めることができる。また、配線に要するスペースを削減することができる。したがって、アームの小型化を図ることが可能となる。

【0028】

また、第２アーム１２は、いずれかのハンド駆動モータＭの中空シャフトＭＳが、他のハンド駆動モータＭの中空シャフトＭＳに挿入された姿勢で、複数のハンド駆動モータＭをそれぞれ内蔵する。つまり、複数のハンド駆動モータＭは、ロータに接続されモータ軸ＡＨに沿って延伸された中空シャフトＭＳを含み、いずれかのハンド駆動モータＭの中空シャフトＭＳが、他の中空シャフトＭＳに挿入された姿勢で、１つのアームに内蔵される。

【0029】

このように、複数のハンド駆動モータＭの中空シャフトＭＳを入れ子配置とすることで、ハンド駆動モータＭの収容スペースを小さくすることができる。したがって、アームの小型化を図ることが可能となる。

【0030】

なお、ハンド駆動モータＭをアキシャルギャップモータとする場合については、図７～図９を用いて後述することとする。

【0031】

次に、搬送ロボット１０の構成について図２を用いてさらに説明する。図２は、搬送ロボット１０の斜視図である。同図に示すように、搬送ロボット１０は、本体部１５と、昇降部１６と、第１アーム１１と、第２アーム１２と、複数のハンド１３とを備える。

【0032】

なお、図２には、２つのハンド１３Ａ，１３Ｂを備える搬送ロボット１０を例示しているが、ハンド１３の個数は任意の個数としてもよい。また、同図に示す昇降軸Ａ０、第１軸Ａ１、第２軸Ａ２およびモータ軸ＡＨは、それぞれ平行であることが好ましい。

【0033】

本体部１５は、昇降部１６を昇降させる機構を内蔵する。昇降部１６は、同図に示す昇降軸Ａ０に沿って昇降するとともに、第１アーム１１の基端側を第１軸Ａ１まわりに回転可能に支持する。なお、昇降部１６自体を第１軸Ａ１まわりに回転させることとしてもよい。

【0034】

第１アーム１１は、第２アーム１２の基端側を第２軸Ａ２まわりに回転可能に先端側で支持する。第２アーム１２は、ハンド１３Ａ，１３Ｂの基端側をモータ軸ＡＨまわりにそれぞれ回転可能に先端側で支持する。ハンド１３Ａ，１３Ｂは、基部１３ａと、フォーク部１３ｂとを備える。

【0035】

このように、搬送ロボット１０は、第１アーム１１、第２アーム１２およびハンド１３の３リンクの水平多関節ロボットである。また、搬送ロボット１０は、上記したように、昇降機構を有しているので、違う高さに配置される基板等の被搬送物に対してそれぞれアクセスすることができる。なお、第１アーム１１を省略し、第２アーム１２およびハンド１３の２リンクの水平多関節ロボットとすることとしてもよい。

【0036】

次に、第１アーム１１、第２アーム１２およびハンド１３の外観について図３を用いて説明する。図３は、第１アーム１１、第２アーム１２およびハンド１３の側面模式図である。なお、図３では、折り畳んだ姿勢をとった場合の第１アーム１１、第２アーム１２およびハンド１３を示している。

【0037】

また、同図には、図２に示した第１軸Ａ１、第２軸Ａ２およびモータ軸ＡＨを参考のため示している。なお、「折り畳んだ姿勢」とは、第１アーム１１の基端側に第２アーム１２の先端側を、第２アーム１２の基端側にハンド１３の先端側をそれぞれ向けた姿勢のことを指す。

【0038】

図３に示すように、第１アーム１１の底面側は略平坦である。一方、上面側は、第２軸Ａ２側の端部の上面が、第１軸Ａ１側の端部の上面よりも高い階段状になっている。このように、第２軸Ａ２側の端部の上面が第２アーム１２側へ突出しているのは、第２アーム１２を駆動するモータを第１アーム１１に内蔵するためである。

【0039】

また、図３に示すように、第２アーム１２の上面側は略平坦である。一方、底面側は、第２軸Ａ２側の端部の下面が、他方の端部の底面よりも高い階段状になっている。このように、第２軸Ａ２側の端部の底面が他方の端部の底面よりも凹んだ形状をとっているのは、上記した第１アーム１１における突出した形状を回避するためである。

【0040】

このように、第２アーム１２は、側面視において、第２軸Ａ２に対応する端部側の厚みよりも、他方の端部側の厚みのほうが大きく、第１アーム１１側へ向けて突出した形状を有している。したがって、厚みが大きい部位の容積を大きくとることができ、ハンド１３を駆動するハンド駆動モータＭ（図１参照）をモータ軸ＡＨに沿って並べて格納する空間を確保することが容易である。

【0041】

また、第２アーム１２における第２軸Ａ２側の端部の反対側の端部の上面には、ハンド１３が設けられる。なお、モータ軸ＡＨに沿って、第２アーム１２からみてハンド１３Ａ、ハンド１３Ｂの順で２つのハンド１３が設けられる。

【0042】

なお、第２アーム１２は、分解可能であり、分離型の複数のサブフレームをベースフレームに取り付けることで構成することができるが、この点については、図５Ａおよび図５Ｂを用いて後述することとする。

【0043】

次に、各ハンド駆動モータＭのエンコーダＭＥを、半円板状の外形に収まる形状とする場合について、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは、複数のハンド駆動モータＭを組み合わせた状態の側面模式図であり、図４Ｂは、同じく上面模式図である。

【0044】

ここで、図４Ａおよび図４Ｂでは、各エンコーダＭＥを半円板状の外形に収まる形状とし、モータ軸ＡＨに沿う向きについて同じ高さとなるように配置した点で、図１に示したエンコーダＭＥとは異なる。

【0045】

また、エンコーダＭＥは、ハンド駆動モータＭのロータの端面に固定される円板状のディスク部と、ディスク部を等分した半円状の外形に収まる形状の検知部とを含む。なお、説明の簡略化のため、図４Ａおよび図４Ｂでは、かかるディスク部を省略し、検知部のみを示している。ディスク部の外形は各ハンド駆動モータＭの端面の外形と同じであるとする。

【0046】

図４Ａに示すように、ハンド駆動モータＭ１のエンコーダＭＥ１と、ハンド駆動モータＭ２のエンコーダＭＥ２とは、モータ軸ＡＨに沿った向きについて少なくとも一部が重なるように配置される。なお、エンコーダＭＥ１と、エンコーダＭＥ２とをほぼ同じ高さとすれば低背化の観点からより好ましい。また、図４Ａおよび図４Ｂでは、モータ軸ＡＨよりもＹ軸正方向側にエンコーダＭＥ１を、Ｙ軸負方向側にエンコーダＭＥ２を、それぞれ配置した場合を例示した。しかしながら、これに限らず、エンコーダＭＥ１およびエンコーダＭＥ２を、モータ軸ＡＨまわりに任意の角度だけ回転させた位置にそれぞれ配置することとしてもよい。

【0047】

図４Ｂに示すように、ハンド駆動モータＭ１のエンコーダＭＥ１と、ハンド駆動モータＭ２のエンコーダＭＥ２とは、側面同士がモータ軸ＡＨを挟んで対向する姿勢をとる。つまり、複数のハンド駆動モータＭは、それぞれが備えるエンコーダＭＥ同士について、ディスク部の端面同士が検知部を挟んで対向し、かつ、検知部の側面同士がモータ軸ＡＨを挟んで対向する姿勢で、１つのアームに内蔵される（図１参照）。なお、各エンコーダＭＥの形状については、半円状に対応する領域に配置可能な形状であれば、扇形や不規則な形状など任意の形状とすることができる。

【0048】

このように、エンコーダＭＥを半円状の外形に収まる形状とし、モータ軸ＡＨを挟んで対向させることで、組み合わせた状態の複数のハンド駆動モータＭを全体として低背化することができる。したがって、アームの薄型化を図ることが可能となる。

【0049】

次に、図３等に示した第２アーム１２の構成について図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。図５Ａは、モータ内蔵のサブフレーム１２Ｓを示す側面模式図であり、図５Ｂは、組み立て後のアームを示す側面模式図である。

【0050】

図５Ａに示すように、サブフレーム１２Ｓの１つであるサブフレーム１２Ｓ１は、ハンド駆動モータＭ１を内蔵する。また、サブフレーム１２Ｓ２は、ハンド駆動モータＭ２を内蔵する。そして、ハンド駆動モータＭ１の中空シャフトＭＳ１は、サブフレーム１２Ｓ１からモータ軸ＡＨに沿って突出している。また、ハンド駆動モータＭ２の中空シャフトＭＳ２は、サブフレーム１２Ｓ２からモータ軸ＡＨに沿って突出している。

【0051】

ここで、たとえば、サブフレーム１２Ｓ１を方向Ｓ３１へ移動させることで、ハンド駆動モータＭ１の中空部へハンド駆動モータＭ２の中空シャフトＭＳ２を挿入することができる。そして、サブフレーム１２Ｓ１の底面とサブフレーム１２Ｓ２の上面とが接した状態で両者を固定することで、サブフレーム１２Ｓ１およびサブフレーム１２Ｓ２を組み立てることができる。なお、組み立てた状態で、中空シャフトＭＳ２の先端は、中空シャフトＭＳ１の先端から突出する。

【0052】

つまり、第２アーム１２（図３参照）は、複数のハンド１３を支持する側がモータ軸ＡＨに沿って複数のサブフレーム１２Ｓに分離可能であり、各ハンド駆動モータＭは、図５Ａに示した各サブフレーム１２Ｓに１つずつ固定される。すなわち、第２アーム１２は、複数のハンド１３側においてモータ軸ＡＨに沿って分解可能な複数のサブフレーム１２Ｓを有する。そして、各サブフレーム１２Ｓは、複数のハンド駆動モータＭをそれぞれ１つずつ内蔵する。このように、分離型のサブフレーム１２Ｓにハンド駆動モータＭをそれぞれ内蔵させることで、アームの組み立てを容易に行うことができる。

【0053】

また、図５Ｂに示すように、組み立てた状態のサブフレーム１２Ｓ１およびサブフレーム１２Ｓ２を、第２アーム１２のベースフレーム１２Ｂへ向けて（方向Ｓ３２参照）移動させることで、ベースフレーム１２Ｂにモータ内蔵のサブフレーム１２Ｓを組み付ける。

【0054】

また、サブフレーム１２Ｓ３を上方からベースフレーム１２Ｂへ組み付けることで（方向Ｓ３３参照）、第２アーム１２が完成する。なお、サブフレーム１２Ｓ３はハンド駆動モータＭを内蔵しないユニットである。サブフレーム１２Ｓ３の構成については図６を用いて後述する。

【0055】

ここで、複数のサブフレーム１２Ｓは、それぞれの外形が第２アーム１２の外形の一部をなす形状である。つまり、複数のサブフレーム１２Ｓは、それぞれが、第２アーム１２の外形を構成する外面を有する。また、ハンド駆動モータＭを内蔵するサブフレーム１２Ｓ１およびサブフレーム１２Ｓ２を、各ハンド駆動モータＭにおけるモータ軸ＡＨが同心となるように重ねた状態で、第２アーム１２がハンド１３（図３参照）を支持する側の外形を構成する。

【0056】

このように、各サブフレーム１２Ｓの外形を、組立時に第２アーム１２の外形の一部となる形状とすることで、第２アーム１２の部品数を削減することができ、第２アーム１２の小型化を図ることが可能となる。

【0057】

次に、図５Ｂに示したサブフレーム１２Ｓ３の構成について図６を用いて説明する。図６は、モータを内蔵しないサブフレーム１２Ｓを示す斜視模式図である。なお、図６では、サブフレーム１２Ｓの内部構成を示すために、上面のカバーを外した状態を示している。

【0058】

図６に示すように、サブフレーム１２Ｓ３は、ハンド１３Ｂ（図３参照）に接続されるケーブルＣ１３Ｂを収容するユニットである。ハンド１３Ｂが旋回すると、ハンド１３Ｂの回転軸まわりにケーブルＣ１３Ｂが巻き取られる。ここで、ハンド１３Ｂが十分な旋回角度をもつように、必要十分な長さのケーブルＣ１３Ｂがサブフレーム１２Ｓに収容される。

【0059】

たとえば、図６に示したように、ケーブルＣ１３Ｂを上面視でＳ字状あるいは逆Ｓ字状に屈曲させた姿勢でサブフレーム１２Ｓに格納することで、十分な長さを確保することができる。

【0060】

ここで、図５Ｂに示したように、ハンド駆動モータＭは、いわゆる、ダイレクトドライブモータであるので、第２アーム１２にベルト等の駆動力を伝達する機構を設ける必要がない。したがって、ベルト駆動の場合よりも、サブフレーム１２Ｓの容積を大きくすることができ、収容可能なケーブルＣ１３Ｂの長さを長くすることができる。

【0061】

このため、ハンド１３Ｂ（図３参照）の旋回角度範囲の拡大に寄与する。また、ベルト駆動とする代わりにハンド駆動モータＭをダイレクトドライブモータとすることで、第２アーム１２のアーム長を変更する設計変更が容易となる。

【0062】

次に、図１等に示したハンド駆動モータＭをアキシャルギャップモータとする場合について、図７～図９を用いて説明する。図７は、第１モータユニット１００の分解斜視図であり、図８は、第２モータユニット２００の分解斜視図である。また、図９は、組立後の第２アーム１２の側断面模式図である。

【0063】

図７に示すように、第１モータユニット１００は、図１等に示したハンド駆動モータＭ１に相当する第１モータ１０１と、図５Ａ等に示したサブフレーム１２Ｓ１とを備える。なお、サブフレーム１２Ｓ１の上面および下面は開放されているものとするが、上面には着脱可能なカバーが設けられる。

【0064】

また、ベースフレーム１２Ｂ（図５Ｂ参照）に接続される側のサブフレーム１２Ｓ１の側面には適宜、連通孔を設けることができる。また、図７では、サブフレーム１２Ｓ１の内部に設けられ、第１モータ１０１の各部品が取り付けられる内壁などの記載を省略している。

【0065】

第１モータ１０１は、アキシャルギャップモータのステータおよびロータにそれぞれ対応するステータ１１０と、ロータ１２０とを備える。また、第１モータ１０１は、図１等に示した中空シャフトＭＳ１に相当する中空シャフト１２１およびボス１２２と、ベアリング１４０と、ベアリング押さえ１４１とを備える。

【0066】

また、第１モータ１０１は、図１等に示したエンコーダＭＥ１に相当するエンコーダ１３０を備える。エンコーダ１３０は、ディスク部１３１と、検知部１３２と、支持部１３３とを備える。

【0067】

ステータ１１０は、モータ軸ＡＨに沿う中空部を有する円板状であり、ロータ１２０側の端面にティースおよびティースに巻回される巻線を備える。なお、ステータ１１０は、ティースに巻線を巻回した後にモールドされる。ロータ１２０は、ステータ１１０の端面と端面が対向し、ステータ１１０の中空部と連通する中空部を有する。

【0068】

なお、ロータ１２０におけるステータ１１０側の端面には複数の磁石が周方向に沿って設けられる。また、ロータ１２０における他方の端面には、エンコーダ１３０のディスク部１３１が固定される。なお、ディスク部１３１にもロータ１２０の中空部と連通する中空部が設けられる。

【0069】

図７に示したように、中空シャフト１２１は、ロータ１２０の上面に固定される。なお、ステータ１１０は、中空シャフト１２１の外周から内周が離間するように配置される。ベアリング１４０は、いわゆる、クロスローラベアリングである。ベアリング１４０をクロスローラベアリングとすることで、高い剛性と小型化とを両立することができる。

【0070】

たとえば、ベアリング１４０の内周側は中空シャフト１２１の外周に固定され、ベアリング１４０の外周側はベアリング押さえ１４１によってサブフレーム１２Ｓ１に固定される。なお、図７では、ベアリング１４０が固定されるサブフレーム１２Ｓ１の内壁の記載を省略している。また、ボス１２２は、中空シャフト１２１の中空部が中空部と連通するように中空シャフト１２１の上面に固定される。

【0071】

エンコーダ１３０の検知部１３２は、ロータ１２０の端面に設けられたディスク部１３１の端面と端面が対向するように配置される。支持部１３３は、検知部１３２の他方の端面側を支持するとともに、サブフレーム１２Ｓ１に固定される。なお、支持部１３３をステータ１１０に固定可能な形状とし、ステータ１１０に固定することとしてもよい。

【0072】

このように、第１モータ１０１は、モータ軸ＡＨに沿う中空部を有する円板状のステータ１１０と、ステータ１１０の端面と端面が対向し、中空部を有する円板状のロータ１２０とを備える。

【0073】

また、第１モータ１０１は、ロータ１２０の中空部と連通するようにロータ１２０に接続され、モータ軸ＡＨに沿って延伸される中空シャフト１２１およびボス１２２を備える。なお、第１モータ１０１の中空シャフト１２１は、ロータ１２０におけるステータ１１０側に設けられ、ステータ１１０の中空部を貫通してモータ軸ＡＨに沿って延伸される。

【0074】

図７に示したように、ステータ１１０、ロータ１２０、中空シャフト１２１およびボス１２２を中空とすることで、中空内に配線や、他のユニットのモータのシャフトを配置することができ、アームの小型化を図ることが可能となる。

【0075】

図８に示すように、第２モータユニット２００は、図１等に示したハンド駆動モータＭ２に相当する第２モータ２０１と、図５Ａ等に示したサブフレーム１２Ｓ２とを備える。なお、サブフレーム１２Ｓ２の上面は開放されているものとする。なお、上面に着脱可能なカバーを設けることとしてもよい。

【0076】

また、ベースフレーム１２Ｂ（図５Ｂ参照）に接続される側のサブフレーム１２Ｓ２の側面には適宜、連通孔を設けることができる。また、図８では、サブフレーム１２Ｓ２の内部に設けられ、第２モータ２０１の各部品が取り付けられる内壁などの記載を省略している。

【0077】

第２モータ２０１は、アキシャルギャップモータのステータおよびロータにそれぞれ対応するステータ２１０と、ロータ２２０とを備える。また、第２モータ２０１は、図１等に示した中空シャフトＭＳ２に相当する中空シャフト２２１と、ベアリング２４０と、外周押さえ２４１と、内周押さえ２４２とを備える。なお、外周押さえ２４１は、ベアリングの２４０の外周を押さえる部品であり、内周押さえ２４２は、ベアリング２４０の内周を押さえる部品である。

【0078】

また、第２モータ２０１は、図１等に示したエンコーダＭＥ２に相当するエンコーダ２３０を備える。エンコーダ２３０は、ディスク部２３１と、検知部２３２と、支持部２３３とを備える。

【0079】

ステータ２１０は、モータ軸ＡＨに沿う中空部を有する円板状であり、ロータ２２０側の端面にティースおよび巻線が巻回される。なお、ステータ２１０は、ティースに巻線を巻回した後にモールドされる。ロータ２２０は、ステータ２１０の端面と端面が対向し、ステータ２１０の中空部と連通する中空部を有する。

【0080】

なお、ロータ２２０におけるステータ２１０側の端面には複数の磁石が周方向に沿って設けられる。また、ロータ２２０における他方の端面には、エンコーダ２３０のディスク部２３１が固定される。なお、ディスク部２３１には、中空シャフト２２１が貫通する中空部が設けられる。

【0081】

図８に示したように、中空シャフト２２１は、ロータ２２０の上面に固定される。ベアリング２４０は、いわゆる、クロスローラベアリングである。ベアリング２４０をクロスローラベアリングとすることで、高い剛性と小型化とを両立することができる。たとえば、ベアリング２４０の内周側は、内周押さえ２４２によって中空シャフト２２１の外周に固定され、ベアリング２４０の外周側は外周押さえ２４１によってサブフレーム１２Ｓ２に固定される。

【0082】

エンコーダ２３０の検知部２３２は、ロータ２２０の端面に設けられたディスク部２３１の端面と端面が対向するように配置される。支持部２３３は、検知部２３２の他方の端面側を支持するとともに、サブフレーム１２Ｓ２に固定される。なお、支持部２３３をステータ２１０に固定可能な形状とし、ステータ２１０に固定することとしてもよい。

【0083】

このように、第２モータ２０１は、モータ軸ＡＨに沿う中空部を有する円板状のステータ２１０と、ステータ２１０の端面と端面が対向し、中空部を有する円板状のロータ２２０とを備える。

【0084】

また、第２モータ２０１は、ロータ２２０の中空部と連通するようにロータ２２０に接続され、モータ軸ＡＨに沿って延伸される中空シャフト２２１を備える。なお、第２モータ２０１の中空シャフト２２１は、ロータ２２０におけるステータ２１０とは反対側の端面に固定され、ステータ２１０から離れる向きにモータ軸ＡＨに沿って延伸される。

【0085】

図８に示したように、ステータ２１０、ロータ２２０および中空シャフト２２１を中空とすることで、中空内に配線や、他のユニットのモータのシャフトを配置することができ、アームの小型化を図ることが可能となる。

【0086】

次に、図７に示した第１モータユニット１００と、図８に示した第２モータユニット２００とを組み立てた状態の第２アーム１２について図９を用いて説明する。図９は、組立後の第２アーム１２の側断面模式図である。なお、図９は、第２アーム１２の先端側から基端側をみて、モータ軸ＡＨの位置でＹＺ平面と平行な平面で切断した断面図に相当する。また、以下の説明では、図７および図８で説明した構成については適宜、説明を省略することとする。

【0087】

図９に示すように、第１モータユニット１００および第２モータユニット２００は、エンコーダＭＥ１およびエンコーダＭＥ２を除いてモータ軸ＡＨについて対称な形状である。また、エンコーダＭＥ１およびエンコーダＭＥ２は、モータ軸ＡＨ軸について対向する位置にある。なお、図９では、エンコーダＭＥ１およびエンコーダＭＥ２がそれぞれ固定されるサブフレーム１２Ｓ１およびサブフレーム１２Ｓ２の内壁の記載を省略している。

【0088】

第１モータユニット１００のボス１２２は、第２アーム１２の上面に突出している。また、第２モータユニット２００の中空シャフト２２１は、第１モータユニット１００の中空部を貫通して第２アーム１２の上面に突出している。

【0089】

ここで、モータ軸ＡＨに沿って第２アーム１２の下面から上面へ向かって第２モータ２０１のステータ２１０、ロータ２２０、第１モータ１０１のロータ１２０、ステータ１１０の順序で各部品が配置される。

【0090】

また、第１モータユニット１００のエンコーダＭＥ１は、第１モータユニット１００におけるロータ１２０の下面側と対向する位置に配置され、第２モータユニット２００のエンコーダＭＥ２は、第２モータユニット２００におけるロータ２２０の上面側と対向する位置に配置される。なお、図９に示したように、エンコーダＭＥ１およびエンコーダＭＥ２はモータ軸ＡＨに沿う向きについてほぼ同じ高さに配置される。

【0091】

このように、ハンド駆動モータＭの１つである第１モータ１０１は、中空シャフトを構成する中空シャフト１２１およびボス１２２が第１モータ１０１におけるステータ１１０の中空部を貫通して延伸される。また、ハンド駆動モータＭの１つである第２モータ２０１は、中空シャフト２２１が第２モータ２０１におけるステータ２１０から離れる向きに延伸される。

【0092】

そして、第２アーム１２は、ステータ２１０から離れる向きに延伸される中空シャフト２２１が、ステータ１１０の中空部を貫通して延伸される中空シャフト１２１およびボス１２２を貫通する姿勢で、第１モータ１０１および第２モータ２０１をそれぞれ内蔵する。つまり、ステータ２１０から離れる向きに延伸された中空シャフト２２１が、ステータ１１０の中空部を貫通して延伸された中空シャフト１２１を貫通する姿勢で、１つのアームに内蔵される。

【0093】

このように、ステータ２１０から離れる向きに延伸される中空シャフト２２１を、ステータ１１０の中空部を貫通して延伸される中空シャフト１２１を貫通するように第１モータ１０１および第２モータ２０１が配置される。このようにすることで、これらのモータを内蔵する第２アーム１２の低背化を図ることができる。

【0094】

また、図９に示したように、第１モータ１０１および第２モータ２０１は、モータ軸ＡＨに沿って第２アーム１２の下面側から上面側へ貫通する中空部を有する。かかる中空部には、たとえば、第２モータユニット２００の中空シャフト２２１に接続されるハンド１３Ｂ（図３参照）用のケーブルを配索することができる。

【0095】

なお、図９には、２つのモータの中空シャフトを入れ子配置する場合を示したが、３つ以上のモータを同軸配置する場合には、図９に示した入れ子配置を少なくとも１つ含むように各モータを配置することとすればよい。

【0096】

次に、搬送ロボット１０と、搬送ロボット１０の動作制御を行う制御装置２０とを含んだロボットシステム１について図１０を用いて説明する。図１０は、ロボットシステム１のブロック図である。なお、搬送ロボット１０の構成等については既に説明したので、以下では、制御装置２０の構成について主に説明することとする。なお、図１０では、制御装置２０に接続される、いわゆる、ペンダント等の入力用端末装置を省略している。

【0097】

図１０に示すように、制御装置２０は、制御部２１と、記憶部２２とを備える。制御部２１は、動作制御部２１ａを備える。また、記憶部２２は、教示データ２２ａを記憶する。なお、制御装置２０は、搬送ロボット１０に接続される。

【0098】

ここで、制御装置２０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部２１の動作制御部２１ａとして機能する。

【0099】

また、制御部２１の動作制御部２１ａをＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

【0100】

また、記憶部２２は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、教示データ２２ａを記憶することができる。なお、制御装置２０は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。

【0101】

制御装置２０の制御部２１は、教示データ２２ａに基づいて搬送ロボット１０の動作制御を行う。また、搬送ロボット１０の動作にエラーが発生した場合などに搬送ロボット１０の動作を抑制する処理を行う。

【0102】

動作制御部２１ａは、教示データ２２ａに基づいて搬送ロボット１０の動作制御を行う。具体的には、動作制御部２１ａは、記憶部２２に記憶された教示データ２２ａに基づいて搬送ロボット１０における各軸に対応するモータに指示することで、搬送ロボット１０に基板等の被搬送物の搬送を行わせる。また、動作制御部２１ａは、モータにおけるエンコーダ値を用いてフィードバック制御を行うなどして搬送ロボット１０の動作精度を向上させる。

【0103】

教示データ２２ａは、搬送ロボット１０へ動作を教示するティーチング段階で生成され、ハンド１３（図１参照）の移動軌跡をはじめとする搬送ロボット１０の動作を規定する「ジョブ」を含んだ情報である。なお、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータで生成された教示データ２２ａを記憶部２２に記憶させることとしてもよい。

【0104】

上述してきたように、本実施形態に係る搬送ロボット１０は、複数のハンド１３と、第２アーム１２とを備える。複数のハンド１３は、被搬送物を保持可能であり、同軸でそれぞれ旋回する。第２アーム１２は、複数のハンド１３を支持する。第２アーム１２は、複数のハンド１３を先端側の上面で支持するとともに、複数のハンド１３をそれぞれ直接駆動する複数のハンド駆動モータＭを、モータ軸ＡＨを同心としてモータ軸ＡＨに沿う向きに並んだ姿勢で内蔵する。

【0105】

このように、ハンド１３をそれぞれ直接駆動する複数のハンド駆動モータＭを、モータ軸ＡＨを同心としてモータ軸ＡＨに沿う向きに並んだ姿勢でアームに内蔵することによって、ハンド駆動モータＭの収容スペースを狭小化することができる。したがって、アームの小型化を図ることが可能となる。

【0106】

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】

【0107】

１ ロボットシステム
１０ 搬送ロボット
１１ 第１アーム
１２ 第２アーム
１２Ｂ ベースフレーム
１２Ｓ サブフレーム
１３ ハンド
１５ 本体部
１６ 昇降部
２０ 制御装置
２１ 制御部
２１ａ 動作制御部
２２ 記憶部
２２ａ 教示データ
１００ 第１モータユニット
１０１ 第１モータ
１１０ ステータ
１２０ ロータ
１２１ 中空シャフト
１２２ ボス
１３０ エンコーダ
１３１ ディスク部
１３２ 検知部
１３３ 支持部
１４０ ベアリング
１４１ ベアリング押さえ
２００ 第２モータユニット
２０１ 第２モータ
２１０ ステータ
２２０ ロータ
２２１ 中空シャフト
２３０ エンコーダ
２３１ ディスク部
２３２ 検知部
２３３ 支持部
２４０ ベアリング
２４１ 外周押さえ
２４２ 内周押さえ
Ａ０ 昇降軸
Ａ１ 第１軸
Ａ２ 第２軸
ＡＨ モータ軸
Ｍ ハンド駆動モータ
ＭＥ エンコーダ
ＭＳ 中空シャフト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】