JPH0197588A

JPH0197588A - 多関節ロボット

Info

Publication number: JPH0197588A
Application number: JP25503287A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sugawara; 宏菅原; Yuzo Sawada; 祐造沢田; Toshiro Higuchi; 俊郎樋口; Koichi Oka; 宏一岡
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 1989-04-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、いわゆるクリーンルーム内で作業を行う多関
節ロボットに係り、特に関節部におけるダスト発生の抑
制対策に関する。

（従来の技術）従来より、半導体などの製造工程に利用されるクリーン
ルームにおいて、直接ワークに対する作業を行う場所で
は、人体から発生するダストを避ける目的で、作業用ロ
ボットが使用されることが多い。かかる場合、特に０，
１〜０．３μｍ程度のダストの存在が製品の品質上問題
となるような清浄空間を有するクリーンルーム内におい
ては、多関節ロボットの関節に使用される軸受部に内蔵
するグリースから飛散する油煙がダスト源として問題と
なることが知られている。

そして、そのような問題に対処するものとして、例えば
ｒＮａｔｌｏｎａｌ　Ｔｅｃｎｉｃａｌ　Ｒｅｐｏｒｔ
　Ｖｏｌ、３１　Ｎｏ、４Ａｕｇ、１９８５．　ｐ、１
２〜２０Ｊに開示されるように、軸受部を全体的に密閉
するカバーを設けることによリ、軸受部から飛散するグ
リースなどのワークへの影響を抑制しようとするものが
ある。また、「ファクトリ・オートメーション　１９８
Ｂ−２Ｐ、５０〜５３」に開示されるように、軸受部を
真空吸引する真空装置を設けることにより、軸受部から
飛散するグリースなどをクリーンルーム外に排出しよう
とするものがある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記従来のものでは、いずれの場合にも
、軸受からのグリースの飛散そのものを防止できるわけ
ではないので、ダスト発生の根本的な解決にはなってい
ない。したがって、そのような手段により維持できる空
気清浄度に自ずと限界がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、ロボット関節の軸受部からグリースなどが飛散し
ないようにする手段を講することにより、ダスト発生の
根本的解決を図り、もって、クリーンルーム内の空気清
浄度の向上を図ることにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明の解決手段は、第１図に
示すように、下方へ向かって流れる清浄空気流の供給に
より清浄雰囲気に維持された清浄空間（１）内に設置さ
れ、ワーク（５）に対する所定の作業を行うためのアー
ム手先（Ｈ）と、該アーム手先（Ｈ）を移動させるため
の複数のリンク（Ｌ１）〜（Ｌ４）と、該複数のリンク
（Ｌ１）〜（Ｌ４）の連結部において各リンク（Ｌ１）
〜（Ｌ４）相互を回転可能に連結する複数の関節（Ｒ１
）〜（Ｒ５）とを有してなる作業用多関節ロボットを前
提とする。

そして、上記複数の関節（Ｒ１）〜（Ｒ５）のうちワー
ク（５）に対する清浄空気流の上流側に配置された上流
側関節（Ｒａ　）　、　　（Ｒｓ　）には、連結軸（１
２）を磁力により非接触状態で回転自在に支承する磁気
軸受（１０）　、　　（１０）を設ける構造としたもの
である。

（作用）以上の構成により、本発明では、ワーク（５）に対して
清浄空気流の上流側にある上流側関節（Ｒ４）、（Ｒｓ
　）には、磁気軸受（９）、（９）が設けられ、その軸
受（９）、　　（９）は非接触状態で回転を行うので、
グリース等の潤滑剤が不要となり、清浄空間（１）内に
おけるグリース類の飛散が根本的に防止されて、清浄度
の向上を図ることができる。

加えて、ロボットの関節に磁気軸受（９）。

（９）を使用したことにより、連結軸（１２）の微小変
位等の制御が可能となり、アーム手先（Ｈ）の位置決め
精度の向上、アーム手先（Ｈ）の力の制御、ダンピング
制御機能の向上等を図ることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について、図面に基づき説明する
。

第１図は、本発明を適用した実施例の概略構造を示し、
（１）はクリーンルーム内に設置された半導体を取扱う
ためのクリーンベンチであって、該クリーンベンチ（１
）は、上方の天井部（３）に設けられたクリーンエア供
給口（図示せず）から下方の作業台（４）側に設けられ
たクリーンエア吸入口（図示せず）に向かってほぼ一定
速度の清浄空気が流れるようにしたいわゆるダウン・フ
ロー形構造をしている。

そして、上記クリーンベンチ（１）内において、上記作
業台（４）の前方には半導体ウェハーなどのワーク（５
）がワーク台（６）上に設置され、その奥部には、上記
ワーク（５）を把持して所定の作業を行うためのロボッ
ト（７）が設置されている。該ロボット（７）は、鉛直
平面内で４つのリンク（Ｌ１）〜（Ｌ４）が縦方向に長
い平行四辺形状に組み合わされたいわゆる多関節形の構
造をしていて、ワーク（５）に対して前方かつ略垂直な
第１リンク（Ｌｌ）と、下方で略水平方向の第２リンク
（Ｒ２）と、上記第１リンク（Ｌｌ）に対峙する第３リ
ンク（Ｒ３）と、上方で略水平方向の第４リンク（Ｒ４
）からなっている。また、各リンク（Ｌ１）〜（Ｌ４）
が結合する部位には、各リンク（Ｌ１）〜（Ｌ４）を相
互に連結する関節（Ｒ１）〜（Ｒ５）が設けられていて
、ロボット（７）を駆動するアクチュエータとしての第
１駆動用モータ（Ｍｌ）に上記第１リンク（Ｌｌ）を回
転可能に連結する駆動側関節としての第１関節（Ｒ１）
と、上記第１関節（Ｒ＋　）とは同一回転軸を有し、第
２駆動用モータ（Ｍｌ）に第２リンク（Ｌｌ）を回転可
能に連結する駆動側関節としての第２関節（Ｒ２）と、
第２リンク（Ｌｌ）と第３リンク（Ｒ３）とを相互の回
転可能に連結する第３関節（Ｒ３）と、第３リンク（Ｒ
３）と第４リンク（Ｒ４）とを相互の回転可能に連結す
る第４関節（Ｒ４）と、第１リンク（Ｌｌ）と第４リン
ク（Ｒ４）とを相互の回転可能に連結する第５関節（Ｒ
５）とからなっている。

また、上記第４リンク（Ｒ４）は第５関節（Ｒ５）から
さらに延びていて、その先端にはワーク（５）を１枚ず
つ次工程に移動させるなどの所定の作業を行うアーム手
先（Ｈ）が取付けられている。

すなわち、ロボット（７）は、ワーク（５）に対する所
定の作業を行うためのアーム手先（Ｈ）と、該アーム手
先（Ｈ）を移動させるための複数のリンク（Ｌ１）〜（
Ｌ４）と、該複数のリンク（Ｌ１）〜（Ｌ４）の連結部
において各リンク（Ｌ１）〜（Ｌ４）相互を回転可能に
連結する複数の関節（Ｒ１）〜（Ｒ５）とで構成されて
いる。

ここで、上記第１関節（Ｒ１）および駆動用モータは作
業台（４）のフレーム（４ａ）内に埋設されており、モ
ータおよび駆動機構から発生するダストがクリーンベン
チ（１）内に飛散しないようになされている。また、上
記第４および第５関節（Ｒ４）　、　　（Ｒｓ　）は、
いずれもワーク（５）に対するクリーンエア流の上流側
に配置された上流側関節であって、該２つの関節（Ｒ４
）、（Ｒ５）には、相互に連結される各リンク（Ｌ＋　
）。

（Ｒ３）　、　　（Ｒ４）の連結軸としてのロータ（１
２）を磁力により非接触状態で回転自在に支承する磁気
軸受（９）、　　（９）がそれぞれ設けられている。

上記磁気軸受（９）、　　（９）はいずれも共通の構造
をしており、以下、その原理的な構造を第２図に基づき
説明する。各磁気軸受（９）は、略円柱状のロータ（１
２）と、該ロータ（１２）の両端付近の外周部でロータ
（１２）の外周面と所定の隙間を有するように例えば各
４箇所に等分配室された小電磁石の２つの組（９ａ＋）
〜（９ａａ）、　　（９ｂ＋）〜（９ｂａ）からなるラ
ジアル磁気軸受（９ａ）、　　（９ｂ）と、例えばロー
タ（１２）の両端部の軸方向でロータ（１２）の端面と
所定の隙間を有するように配置された２つのスラスト磁
気軸受（９ｃ）、　　（９ｄ）とを備えている。そして
、上記各磁気軸受（９ａ）〜（９ｄ）はその磁力でロー
タ（１２）を吸引することにより、それらの中間位置に
ロータ（１２）を保持するようにしている。すなわち、
各ラジアル磁気軸受（９ａ）、　　（９ｂ）により、ロ
ータ（１２）が非接触状態で回転可能に支承され、各ス
ラスト磁気軸受（９ｃ）、　　（９ｄ）により、非接触
状態でロータ（１２）のスラスト方向の加重が支承され
るのである。

次に、上記原理に対応して作製された具体例について第
３図および第４図に基づき説明する。第３図は、上記磁
気軸受（９）の断面構造を示し、（１３）は軸受（９）
全体のフレームである。該フレーム（１３）は左右対称
形状をしていて、両端側の第１．第３ユニツト（１３ａ
）、　　（１３ｃ）と、該両ユニット（１３ａ）、　　
（１３ｃ）に挾まれた中央部の第２ユニツト（１３ｂ）
とで構成されている。そして、該第２ユニツト（１３ｂ
）が上記第１リンク（Ｌｌ）に接続固定されている。

また、軸受（９）の内方には略円柱状のロータ（１２）
が配置されていて、該ロータ（１２）はその中央部（１
１）で上記第４リンク（Ｒ４）に接続固定されている。

また、ロータ（１２）の両端付近にはそれぞれラジアル
軸受部（１２ａ）　。

（１２ｂ）が形成され、その中央部（１１）に結合され
た第４リンク（Ｒ４）の両サイドには、フランジ状のス
ラスト軸受部（１２ｃ）、（１２ｄ）が互いに対峙して
形成されている。そして、上記フレーム（１３）の第１
．第３ユニツト（１３ａ）、　　（１３ｃ）には、上記
ロータ（１２）のラジアル軸受部（１２ａ）、　　（１
２ｂ）を回転自在に支承するラジアル磁気軸受（９ａ）
、（９ｂ）がそれぞれ設けられ、第２ユニツト（１３ｂ
）には、上記ロータ（１２）のスラスト軸受部（１２Ｃ
）　。

（１２ｄ）の軸方向の加重を回転自在に支承する１対の
スラスト磁気軸受（９ｃ）　、　　（９ｄ）が設けられ
ている。なお、（１５ａ）、（１５ｂ）は上記ラジアル
磁気軸受（９ａ）、　　（９ｂ）の励磁用コイル、（１
５ｃ）、　　（１５ｄ）は上記スラスト磁気軸受（９ｂ
）、　　（９ｄ）の励磁用コイル、（１６）はタッチダ
ウンベアリング、（１７）はロータ（１２）の姿勢を検
出する位置センサ、（１８）はロータ（１２）の軸方向
変位を検出する位置センサである。

以上により、ロボット（７）の第４関節（Ｒ４）に配置
される磁気軸受（９）が構成されている。

また、第５関節（Ｒ５）に配置された磁気軸受（９）も
同様の構造である。

次に、ロボット（７）の運動を説明するに、第５図に示
すように、水平方向前方をＸ軸止方向、垂直方向上方を
ｙ軸止方向とし、上記第１関節（Ｒ１）の中心点を原点
として、（ｘｃ　ｒ　、　　ｙＧ■）を第ｉリンクの重
心位置、ｇ■を第ｉリンクの長さ、ｍｌを第ｉリンクの
質量、ｇｒを第ｉ関節から重心位置までの長さ、ＩＩを
第ｉリンクの重心点回りの慣性モーメント、θＩを第ｉ
リンクがＸ軸となす角度（関節角度）、（ｘ＋、ｙ＋）
を第ｉ関節の軸受部の中心位置（第４．第５関節（Ｒａ
　）　、　　（Ｒｓ　）においては、それぞれ第３゜第
１リンク（Ｒ３）、　　（Ｌ＋　）に固定されている）
、Ｃｘ！’　＋　　ｙ■’　）を磁気軸受（９）、　　
（９）のロータ（１２）の中心位置（いずれも第４リン
ク（Ｒ４）に固定されている）、ＩＩを駆動用モータ（
Ｍ＋　）、　　（Ｍ２　）の駆動トルク、ＦＸＴ。

ＦＹＩを磁気軸受がロータに及ぼす力、δｘｒ。

δＹｌを磁気軸受中心とロータ中心とのずれ、ｇを重力
加速度とすると、図に示す各パラメータの関係から、該
ロボット（７）の運動方程式は、（１＋　＋ｍ＋・ｇｒ
”）−Ｑ＋　−ｒ＋　＋Ｆｓ　ｘＪ　１−ｓ＋−Ｆｓｖ
４＋−ｃ＋　　−ｍ＋−ｇ−ｇｒ−ｃ＋　　　（１）（
１２＋ｍ２−ｇｚ’＋ｍｚ・Ｎ　２’）ｊｊｚ　＋ｍ３
−ｇｇＪ２−Ｃ２ｚ・υ３　″τ２＋ＦＡＸ・Ｒ２・ｓ
２−Ｆ４ｖ１２−Ｃ２−ｍ２−ｇ−Ｒ２−ｃ２−ｍ３−
Ｒ４２−Ｃ２−ｍ　３−ｇｚ　・Ｉ　　ｚ−５□　、、
（ｊ、”　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
２７ｍ　３−ｇ　３−１１　２−Ｃ２３−７ｊ　２　＋
　　（１３＋ｍｚ　ｅｇ　３”）−ｊｊｚ　−Ｒ４ｘ−
１３−８３−Ｒ４Ｙ−１３−Ｃ３−ｍｘ−ｇ−Ｒ３−ｃ
３＋ｍ３−ｇｚ−１１２−９２３−０２”　　　（３）
父Ｇ４　　＝　（Ｆａ　ｘ　＋Ｆｓ　ｘ）　／ｍｔ　　
　　　（４）９ｃ、ａ　　−（Ｒ４Ｙ＋ＦＳ　Ｙ）／ｍ
４−ｇ　　（５）１４−ｊｊａ　−Ｆａ　ｘ−（ｇａ　
＋１４　）−ｓ４＋Ｆ４　Ｙ−Ｃｇａ　　＋ｆｌ　ａ　
　）１Ｃ４−Ｆｓ　ｘ・Ｒ４・ｓａ　　＋Ｆｓ　Ｙ・Ｒ
４・Ｃ４（６１（ただし、ｓ！−５ｉｎ　ｆ３Ｉ、　ｃ＋＝ｃｏｓ　θ
！、ｓ！　ｊ−ｓｉｎ（θ！　−θＪ）　、　　Ｃｒ　
ｘ−ａｏｓ（θ■−θｚ））となる。なお、第２．第３
関節（Ｒ２）、（Ｒ３）の軸受およびリンクの剛性は無
限大であると仮定し、撓みなどは生じないものと仮定し
ている。

そして、第６図の制御ブロック線図に示すように、第１
．第２リンク（Ｌ＋　）、　　（Ｒ２）の関節角度θ１
．θ２の制御目標値の信号を受けて、第１制御回路（２
０）により、第１．第２関節（Ｒ１）、（Ｒ２）が制御
されると、その実関節角度θ１．θ２がエンコーダ等の
角度センサ（図示せず）により検出され、第１制御回路
（２０）にフィードバックされる。

さらに、上記実関節角度θ１．θ２の信号は軸受応力演
算回路（２１）に入力され、該軸受応力演算回路（２１
）により、ロータ（１２）　、　　（１２）に実際に作
用する力つまり軸受（９）、　　（９）に加わる力ｆが
演算される。

その場合、ロボット（７）が粗動、つまり駆動用モータ
（Ｍ＋　）、　　（Ｍ２　）で第１．第２リンク（Ｌ＋
　）、　　（Ｒ２）を駆動するような運動を行う場合、
第４．第５関節（Ｒａ　）　、　　（Ｒｓ　）の磁気軸
受（９）、　　（９）は、ロータ（１２）　、　　（１
２）の各ラジアル軸受部（１２ａ）、　　（１２ｂ）の
中心と各ラジアル磁気軸受（９ａ）、　　（９ｂ）の中
心とが常に一致するように制御される。

以上を数式で説明するに、ＸＧ４−Ｃ１・Ｃ１＋ｇ４・Ｃ２（７）ｙｅ４　＝Ｎ＋
・Ｓｌ　　−ｇａ・Ｃ２（８）を上記（４）、　（５）
式に代入した式と、上記（６）式、および第３リンク（
Ｒ３）の運動方程式より得られ、Ａ　ｒ　−ｂ　　　　
　　　　　　　　　　　　（９）となる。すなわち、上
記磁気軸受（９）、　　（９）が発生する力は上記（９
）を逆変換した式％式％（）により求まる。ただし、ｆ＝　（Ｆａ　ｘ、Ｆ４　Ｙ、Ｆｓ　ｘ、Ｆｓ　ｖ）一
方、ロボット（７）が高精度の位置決めを行う場合には
、各磁気軸受（９ａ）〜（９ｄ）。

（９ａ）　〜（９ｄ）とロータ（１２）　、　　（１２
）の中心位置とのずれを能動的に制御することにより行
う。このとき、第７図上下図に示すように、δ＋Ｘ、　
　δＨｖをアーム手先（Ｈ）の微小変位とし、位置決め
制御は、θ１−π／２のとき微小項を無視すると δＨ×−６×５−（ρｓ／１２）（δＹ５−δｖａ）ｔ
ａｎθ２　　　　　　　　　　　　０１）δ１−ＩＹ−
δｖｓ−（Ｑｓ／Ｎ２）（δＹ５−δＹ４）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　０２）そして、第６図のブ
ロック線図において、アーム手先の微小変位δＨ×、δ
１−ＩＹの制御目標値信号が出力されると、変位信号変
換回路（２２）により、軸受中心とロータ中心とのずれ
の信号δ×ｆ、δＹＴに変換される。次に、この信号と
上記軸受応力演算回路（２１）の信号とを受けて、バイ
アス調節回路（２３）により、磁気軸受（９）。

（９）に対する制御電流信号が出力され、第２制御回路
（２４）により、磁気軸受（９）、（９）の磁力が適度
に調節される。

なお、第８図に示すように、第２制御回路（２４）と磁
気軸受（９）、　　（９）との部分に、磁気軸受（９）
、（９）からの位置信号Ｘｌｌ、ＸＩ２を以下のように
第２制御回路（２４）にフィードバックさせて、さらに
微細な制御を行うことができるようにしている。すなわ
ち、位置信号のフィードバック信号に所定の位置フィー
ドバックゲインＫｄを乗じる一方、位置信号にラプラス
演算子Ｓを乗じて微分したものに速度フィードバックゲ
インＫｖを乗じた後、加算点（２５）で上記バイアス調
節回路（２３）からの位置設定値信号Ｕから両者を減す
るようにしている。

したがって、上記実施例では、駆動用モータ（アクチュ
エータ）（Ｍ＋　）、　　（Ｍ２　）に接続される駆動
側関節としての第１．第２関節（Ｒ＋）。

（Ｒ２）がクリーンベンチ（１）の作業台フレーム（４
ａ）内に埋設されているので、駆動系から発生するダス
トがクリーンベンチ（１）内に飛散するのを有効に防止
することができる。しかも、ワーク（５）に対してクリ
ーンエア流（清浄空気流）の上流側にある上流側関節と
しての第４．第５関節（Ｒａ　）　、　　（Ｒｓ　）に
は、磁気軸受（９）。

（９）が設けられているので、ロータと軸受との間が接
触した状態で回転する従来の機械的な軸受と異なり、非
接触状態で回転を行うことができ、グリース等の潤滑剤
は不要である。その結果、クリーンベンチ（１）内にお
ける大きなダスト発生源としてのグリース類の飛散とい
う問題が根本的に解消できるのである。

加えて、上記のように磁気軸受（９）、　　（９）を使
用することにより、微小位置決めが可能となり、従来の
ように上記実施例における粗動位置決めしかできないも
のに比べてアーム手先（Ｈ）の位置決め精度が向上する
。

すなわち、上記バイアス調節回路（２３）の位置設定値
信号Ｕを変えることにより、各関節において中立状態に
ある（第７図上図参照）だけでなく、軸受（９）、　　
（９）とロータ（１２）　、　　（１２）が接触しない
範囲でリンク（Ｌ４）を傾ける（第７図下図参照）こと
ができ、第４．第５関節（Ｒａ　）　、　　（Ｒｓ　）
を同時に制御すれば、６自由度の微小位置決めが可能と
なるのである。

また、位置ゲインＫｄの値を可変にすることにより、磁
気軸受（９）、　　（９）の剛性をコントロールするこ
ともでき、この特性を利用してアーム手先（Ｈ）の力制
御を行うこともできる。例えば、第７図において、位置
設定値信号Ｕに対して出力Ｘがｕ−Ｘ＝Ｘｌだけずれて
いるとすると、位置フィードバックループがあるため、
Ｋｄ−ｘｌの値を持つ位置復元指令が制御系に入力され
、これに見合った復元力が磁気軸受（９）、　　（９）
に加えられる。すなわち、Ｆ−に−ｘ＋　　　　　　　　　　　　　　　０３）と
いうずれｔｉ　ｘ　＋に比例した復元力Ｆが常に与えら
れることになる。ここに、Ｋ−Ｋａ・Ｋｄ　　　　　　　　　　　　　０４）（た
だし、Ｋａは第２制御回路（２４）のゲイン）よって、
剛性はＦ／ｘ＋　−Ｋａ−Ｋｄ　　　　　　　　　　０５１と
なり、Ｋｄを変えることにより、力の制御が可能となる
のである。

そのとき、電磁石の吸引力をＦとすると、Ｆ−＊に’　
　Ｉ”　／Ｄ２（ただし、Ｋ′は比例定数、１′は励磁電流、Ｄはギャ
ップである）と近似できるので、Ｉ、　　Ｄを検出する
ことにより、Ｆが求まり、アーム手先（Ｈ）に加わる力
を計測することができる。これを利用して、例えばワー
ク（５）にツールを当ててなんらかの作業を行う場合に
も、その接触力を自由に設定できるので、作業条件の向
上と応用範囲の拡大化とを図ることができる。

また、同図において、速度フィードバックゲインＫｖを
変えることによりダンピングの強さを制御することがで
きる。

例えば、アーム手先（Ｈ）の姿勢が変化する場合、制御
系に加わる外乱が変化する場合等に、最適なダンピング
係数を選択することにより、振動収束の短縮化を図るこ
とができるのである。

なお、第９図に示すような第１．第２リンク（Ｌ＋　’
　）、　　（Ｌ２　’　）と、それらに対応する２つの
モータ等のアクチュエータ（Ｍ＋’）、（Ｍ２′）から
なる２関節形リンク機構では、アーム手先（Ｈ）の位置
決めの誤差を生ずる原因が、アクチュエータ（Ｍ＋　’
　）、　　（Ｍ２　’　）の誤差、減速機構のバックラ
ッシュ、２つのリンク（Ｌ＋　’　）、（Ｌ２’）の撓
みなど多くの要素があり、その精度を損ねる原因となっ
ている。それに対し、上記実施例では、第１〜第４リン
ク（Ｌｌ）〜（Ｌ４）により、閉ループのリンク機構を
形成するようにしているので、位置決め誤差の要因がア
クチュエータの誤差と第４リンク（Ｌ４）の撓みだけで
あり、アーム手先（Ｈ）の位置と姿勢との制御精度を向
上させることができる。

また、第１０図のように、例えばアーム手先（Ｈ）の位
置決めを回転アクチュエータ（ＲＭ）を用いて行う場合
、減速後の分解能がΔθであるとすると、アーム手先で
の変位分解能はリンク長さｇだけ拡大されて、ｇ・Δθ
となる。それに対し、上記実施例では、アクチュエータ
の分解能をΔｙとすると、上記第Ｏｚ式においてδＹ５
−δＹ４となるように駆動させれば、第０２）式の右辺
第２項は零となるので、 δＨＹ″δＹ５となる。よって、アーム手先（Ｈ）の分解能はリンク長
さに拘らずΔｙであって、誤差の拡大が有効に防止され
ている。

なお、磁気軸受の構造として、通常用いられているもの
は、例えばロータの先端に切削工具等を取付けた片持状
のものである。かかる場合には、工具側の磁気軸受には
てこの作用による大きな荷重が加わることになる。した
がって、そのような構造をそのままロボットの関節構造
に応用すると、関節の重量が大きくなるとともに、２つ
の磁気軸受間の加重が不均等になるため、磁力の制御が
複雑になる。

それに対し、上記実施例では、ロータ（１２）の中央部
（１１）に第４リンク（Ｌａ）’を連結し、軸方向の中
央にリンク（Ｌ４）およびロータ（１２）の負荷が加わ
るようにしているので、両側のラジアル磁気軸受（９ａ
）、　　（９ｂ）には均等な荷重が加わり、しかもその
大きさが最小になる。

その結果、関節（Ｒａ　）　、　　（Ｒｓ　）の軽量化
と、制御の単純化を図ることができ、性能をさらに向上
できるといつ著効を発揮することができる。

また、フレーム（ステータユニット）を３分割して、そ
の中央の第２ユニツト（１３ｂ）に対して第１．第３ユ
ニツト（１３ａ）、（１３ｃ）を両側から取付ける構造
としているので、第４リンク（Ｌ４）の可動空間を十分
大きく取ることができ、また、組立てが容易であるとい
う利点がある。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、清浄空気流の供
給により清浄雰囲気に維持された清浄空間内に設置され
る多関節形作業用多関節ロボットにおいて、アクチュエ
ータに接続される駆動側関節をアーム手先に対する清浄
空気流の上流側外の場所に配置し、アーム手先に対する
清浄空気流の上流側に配置された上流側関節には、磁気
軸受を設けるようにしたので、グリース等の潤滑剤が不
要となり、清浄空間内におけるグリース類の飛散という
問題を根本的に解消することができ、清浄度の向上を図
ることができる。

加えて、磁気軸受を使用することにより、位置決め精度
の向上、アーム手先の力の制御、目標値への収束時間の
短縮化等を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の実施例を示し、第１図はその
全体構成図、第２図は磁気軸受の原理図、第３図は磁気
軸受の断面構造図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線断面
図、第５図は各リンクの力学的パラメータを示す図、第
６図は制御装置の構成を示すブロック図、第７図はアー
ム手先の微小位置決め制御の説明図、第８図は第２制御
回路のフィードバック制御の詳細を示すブロック図であ
る。第９図は従来の２関節形ロボットの機構説明図、第
１０図は回転によるアーム手先の位置決め精度説明図で
ある。（１）・・・クリーンベンチ（清浄空間）、（５）・・
・ワーク、（７）・・・ロボット、（Ｈ）・・・アーム
手先、（９）・・・磁気軸受、（Ｒ＋　）、（Ｒ２）第
１゜第２関節（駆動側関節）、（（Ｒ３）・・・第３関
節、（Ｒａ　）　、　　（Ｒｓ　）・・・第４．第５関
節（上流側関節）、（Ｌｌ）〜（Ｌ４）第１〜第４リン
ク。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下方へ向かって流れる清浄空気流の供給により清
浄雰囲気に維持された清浄空間（１）内に設置され、ワ
ーク（５）に対する所定の作業を行うためのアーム手先
（Ｈ）と、該アーム手先（Ｈ）を移動させるための複数
のリンク（Ｌ＿１）〜（Ｌ＿４）と、該複数のリンク（
Ｌ＿１）〜（Ｌ＿４）の連結部において各リンク（Ｌ＿
１）〜（Ｌ＿４）相互を回転可能に連結する複数の関節
（Ｒ＿１）〜（Ｒ＿５）とを有してなる作業用多関節ロ
ボットにおいて、上記複数の関節（Ｒ＿１）〜（Ｒ＿５
）のうちワーク（５）に対する清浄空気流の上流側に配
置された上流側関節（Ｒ＿４）、（Ｒ＿５）には、連結
軸（１２）を磁力により非接触状態で回転自在に支承す
る磁気軸受（９）、（９）が備えられていることを特徴
とする多関節ロボット。