JPH0557663A

JPH0557663A - 移送ロボツト

Info

Publication number: JPH0557663A
Application number: JP21539891A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sawada; 康宏沢田; Yusaku Azuma; 雄策我妻
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1991-08-27
Publication date: 1993-03-09

Abstract

(57)【要約】【目的】ロボットの動作に必要なパイプや信号ラインを
内部に収容することができる移送ロボットを提供する。【構成】第１の開口穴１４ａが形成された蓋部１４を有
する基台１２と、蓋部１４に形成され、基台１２内から
の少なくとも信号ライン７２の導出を許容する第２の開
口穴１４ｂと、基台１２内に配設され、第１の回転軸２
４ａを出力軸として有する第１の駆動手段１８と、第１
の回転軸２４ａの回りに回転可能にされた中空状の第１
の腕２８と、第１の腕２８に配設され、第２の回転軸４
２ａを出力軸として有する第２の駆動手段３４と、第２
の回転軸４２ａの回りに回転可能にされた中空状の第２
の腕４６と、第２の腕４６に回転可能に支持された第３
の腕５４と、第３の腕５４を回転駆動するための第３の
駆動手段６０とを具備し、信号ライン７２は、基台１２
の内部から第２の開口穴１４ｂを介して第１の腕２８の
内部にもたらされ、第２の駆動手段３４に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハ、レチクル等の
移送を行うための移送ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の製造装置においては、カセッ
トに収納されたウエハやレチクル等を取り出したり、逆
にウエハやレチクル等をカセットに収納したりするため
に、これらを把持して移送する移送ロボットが使用され
ている。そして、この様な移送ロボットにおいては、ウ
エハやレチクル等の損傷を防止するために、直線移送動
作が要求される。この様な移送ロボットの従来例として
は、特開平２−８２５５０号公報や、特開平２−８３１
８２号公報に開示されている様にタイミングベルトを使
用したものが知られている。また、特開平１−１４０７
３８号公報に開示されている様にリンク機構を使用する
ことによって、機構的に移送ロボットが直線運動をする
様にしたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例の移送ロボットにおいては、伝達機構が複雑にな
り、コスト高になるという問題点があった。この問題を
解決するために、移送ロボットを構成する各腕に別々の
回転駆動装置を接続し、これらの駆動装置を制御装置に
よって関連させて制御することにより、機構を単純化す
ることが考えられる。しかしながら、この場合には、従
来のプーリとタイミングベルトを使用した場合に可能で
あった、プーリを中空軸にして、そこにロボットの動作
に必要なパイプや信号ラインを通すという構成をとるこ
とができなくなる。そのため、パイプや信号ラインをロ
ボットの外部を通さざるを得なくなり、クリーンルーム
内で使用するロボットにおいては、発塵などの点で問題
がある。従って、本発明は上記の課題に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、ロボットの動作
に必要なパイプや信号ラインを内部に収容することがで
きる移送ロボットを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の移送ロボットは、少なく
とも一端が開放された円筒状の本体部と、該本体部の前
記一端を閉止する様に設けられ、略中央部に形成された
第１の開口穴を有する板状の蓋部とを有する基台と、前
記蓋部に、前記第１の開口穴の周囲に位置する様に形成
され、前記本体部内からの少なくとも信号ラインの導出
を許容する第２の開口穴と、前記本体部内に配設され、
前記第１の開口穴から前記基台の外部に突出した第１の
回転軸を出力軸として有する第１の駆動手段と、一端部
に第３の開口穴を有するとともに、他端部に突出端部に
第４の開口穴が形成された円筒状の突部を有する第１の
腕であって、前記本体部の一端を前記第３の開口穴に挿
入された状態で、前記第１の回転軸にこの第１の腕の一
端部を固定され、該第１の回転軸の回りに回転可能にさ
れた中空状の第１の腕と、前記突部の内側に配設され、
前記第４の開口穴から前記第１の腕の外部に突出した第
２の回転軸を出力軸として有する第２の駆動手段と、
一端部に前記突出端部が挿入される第５の開口穴を有す
る第２の腕であって、前記第２の回転軸にこの第２の腕
の一端部を固定され、該第２の回転軸の回りに回転可能
にされた中空状の第２の腕と、該第２の腕の他端部に、
回転可能に支持された第３の腕と、前記第２の腕の内部
に設けられ、前記第３の腕を回転駆動するための第３の
駆動手段とを具備し、前記信号ラインは、前記基台の内
部から前記第２の開口穴を介して前記第１の腕の内部に
もたらされ、前記第２の駆動手段に接続されることを特
徴としている。

【０００５】また、この発明に係わる移送ロボットにお
いて、前記第１の腕は、前記突部に、第２の駆動手段の
周囲に位置する第６の開口穴を更に備え、前記信号ライ
ンの一部が前記第６の開口穴を介して前記第２の腕の内
部にもたらされ、前記第３の駆動手段に接続されている
ことを特徴としている。また、この発明に係わる移送ロ
ボットにおいて、前記第１の腕は、前記突部に、第２の
駆動手段の周囲に位置する第６の開口穴を更に備えると
ともに、前記第３の腕は把持手段を更に備え、該把持手
段を駆動するための流体の搬送パイプが、前記基台内か
ら、前記第２の開口穴を介して前記第１の腕内にもたら
され、更に、前記第６の開口穴を介して前記第２の腕の
内部にもたらされることを特徴としている。

【０００６】

【作用】以上の様に、この発明に係わる移送ロボットは
構成されているので、第２の開口穴及び第６の開口穴を
介して、ロボットの動作に必要なパイプや信号ラインを
配設することにより、パイプや信号ラインを内部に収容
した移送ロボットを提供することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例について、添
付図面を参照して詳細に説明する。まず、一実施例のロ
ボットの側断面図である図１に基づいて、ロボット１０
の構成について説明する。図１において、略円筒状のロ
ボット基台１２は、その外周面の下端部にフランジ部１
２ａを有しており、このフランジ部１２ａを工場等の床
面上あるいは、床面上に配置された架台上にボルト等に
より固定され、これらの床面上あるいは架台上に保持さ
れている。ロボット基台１２の上端面上には、ロボット
基台１２の上端部を封止する様な状態で、モータ固定基
板１４がボルト１６により固定されている。モータ固定
基板１４の中央部下面には、第１腕駆動装置１８が固定
されている。第１腕駆動装置１８は、後述する第１腕２
８を回転駆動するための駆動力を発生する第１のモータ
２０と、この第１のモータ２０の下端に接続された第１
のロータリーエンコーダ２２と、第１のモータ２０の上
部に固定され、その内部の減速ギヤ列を第１のモータ２
０の出力軸に連結された第１の減速機２４とから構成さ
れている。そして、第１の減速機２４の上端面がモータ
固定基板１４の下面に固定されており、第１の減速機２
４の出力軸２４ａは、モータ固定基板１４の中央部に穿
設された穴部１４ａを介して、モータ固定基板１４の上
側に突出している。

【０００８】一方、ロボット基台１２の外周面の上端部
には、フランジ部１２ｂが形成されており、このフラン
ジ部１２ｂの更に外周部には、その回転中心軸を第１の
減速機２４の回転中心軸と一致させた状態で、第１のベ
アリング２６が取り付けられている。この第１のベアリ
ング２６の外輪２６ａには、水平に延出する第１腕２８
が、この第１腕２８の一端部に形成された嵌合部２８ａ
を外輪２６ａに嵌合させた状態で取り付けられている。
すなわち、第１腕２８は、ロボット基台１２に対して、
第１のベアリング２６の回転中心軸、すなわち第１の減
速機２４の出力軸２４ａの回りに水平面内で回転自在に
支持されている。また、第１の減速機２４の出力軸２４
ａには、第１腕２８に第１のモータ２０の動力を伝達す
るための第１の伝達レバー３０が固定されており、この
第１の伝達レバー３０の先端部は、円板状の連結部材３
２を介して、第１腕２８に固定されている。従って、第
１腕２８は、第１のモータ２０の回転により、第１の減
速機２４の出力軸２４ａの回りに、水平面内で回転駆動
される。

【０００９】次に、第１腕２８の他端部には、第１腕駆
動装置１８と同様の構成の第２腕駆動装置３４が関節部
材３６を介して固定されている。詳しくは、第１腕２８
の他端部上面には、上端を封止された略円筒状の関節部
材３６が取り付けられている。関節部材３６の天井部の
下面には、後述する第２腕４６を駆動するための第２の
モータ３８と、この第２のモータ３８の下端部に接続さ
れた第２のロータリーエンコーダ４０と、第２のモータ
３８の上部部に接続された第２の減速機４２から成る第
２腕駆動装置３４が固定されている。そして、第２腕駆
動装置３４の上部を構成する第２の減速機４２の出力軸
４２ａは、関節部材３６の天井部に穿設された穴部３６
ａを介して、この関節部材３６の上側に突出している。

【００１０】一方、関節部材３６の外周面の上部には、
第２のベアリング４４が、その回転中心軸を、第２の減
速機４２の出力軸４２ａに一致させた状態で取り付けら
れている。この第２のベアリング４４の外輪４４ａに
は、水平に延出する第２腕４６が、この第２腕４６の一
端部に形成された嵌合部４６ａを外輪４４ａに嵌合させ
た状態で取り付けられている。すなわち、第２腕４６
は、第１腕２８に対して、第２のベアリング４４の回転
中心軸、すなわち第２の減速機４２の出力軸４２ａの回
りに回転自在に支持されている。また、第２の減速機４
２の出力軸４２ａには、第２腕４６に第２のモータ３８
の動力を伝達するための第２の伝達レバー４８が固定さ
れており、この第２の伝達レバー４８の先端部４８ａ
は、円板上の連結部材４９を介して第２腕４６に固定さ
れている。従って、第２腕４６は、第２のモータ３８の
回転により、第２の減速機４２の出力軸４２ａの回り
に、水平面内で回転駆動される。

【００１１】また、関節部材３６の上端面上には、小プ
ーリ５０が固定されており、後述する第３腕５４の回転
軸５６に固定された大プーリ６０とスチールベルト６２
により連結されている。次に、第２腕４６の他端部に
は、第３のベアリング５２を介して、第３腕５４の回転
軸５６が回転自在に支持されている。この回転軸５６の
上端部には、図中紙面に垂直な方向に沿って延出する第
３腕５４の一端部が固定されている。すなわち、第３腕
５４は、第２腕４６に対して水平面内で回転自在に支持
されている。そして、第３腕５４の他端部には、ウエ
ハ、レチクル等を把持するためのハンド５８（図７参
照）が取り付けられている。このハンド５８は、バキュ
ームによりウエハ、レチクル等の吸引が行われる。

【００１２】一方、第３腕５４の回転軸５６の下側には
大プーリ６０が固定されており、この大プーリ６０の回
転により、第３腕５４が第２腕４６に対して回転駆動さ
れる。そして、前述した様に、この大プーリ６０と関節
部材３６に固定された小プーリ５０には、スチールベル
ト６２が掛け渡されている。また、これら小プーリ５０
と大プーリ６０の略中間部には、第２腕４６に回転自在
に支持されたアイドラ６４が配置されており、スチール
ベルト６２のたるみを取る様にされている。ここで、上
記の小プーリ５０、大プーリ６０、スチールベルト６
２、及びアイドラ６４から構成される第３腕の回転機構
について、図２乃至図６を参照して詳しく説明する。

【００１３】まず、上記の構成要素のうちスチールベル
ト６２は、公知のステンレス製の薄板帯材を材料とする
ものである。このスチールベルト６２は、ループ状に形
成されたものでもよいし、また、両端が開放されたもの
でもよいが、ここでは、両端が開放されたものを使用す
るものとする。そして、両端が開放されたスチールベル
ト６２には、図２に示した様に、両端部、及び中央付近
の一ケ所に穴部６２ａ，６２ｂ，６２ｃが夫々２つずつ
穿設されている。

【００１４】このスチールベルト６２は、小プーリ５
０、大プーリ６０、及びアイドラ６４に図３（ａ）に示
した様な状態で張り渡されている。ここで、スチールベ
ルト６２は、図示した様に、板状のベルト押さえ６６，
６７と止めネジ６８により各プーリに固定されている。
詳しくは、小プーリ５０側では、図４（ａ）に示した様
に、ベルト押さえ６６に穿設された穴部６６ａ（図５参
照）及びスチールベルト６２の略中央部に穿設された穴
部６２ｃに止めネジ６８を貫通させ、この状態で止めネ
ジ６８を小プーリ５０に形成されたネジ穴に螺合させる
ことにより、スチールベルト６２を押さえ込む様にされ
ている。また、大プーリ６０側では、図４（ｂ）に示し
た様に、スチールベルト６２の両端部を重ねた状態で、
ベルト押さえ６７の穴部６７ａ及びスチールベルト６２
の両端部の穴部６２ａ，６２ｂに止めネジ６８を貫通さ
せ、大プーリ６０に形成されたネジ穴に止めネジ６８を
螺合させることにより、スチールベルト６２を押さえ込
む様にされている。

【００１５】また、ベルト押さえ６６，６７の形状につ
いて更に説明すると、ベルト押さえ６６，６７は、図５
（ａ），図５（ｂ）に示した様に、夫々の内面６６ａ，
６７ａを夫々小プーリ５０及び大プーリ６０の外形に沿
った形状にされている。これにより、スチールベルト６
２は面で押さえられることになり、止めネジ６８のみで
押さえる場合と比較して応力集中が発生しにくく強度上
有利となる。また、ベルト押さえ６６，６７の夫々の内
面６６ｂ，６７ｂの両端部には、アール状の面取り部６
６ｃ，６７ｃが夫々形成されている。これにより、夫々
のプーリが回転しすぎて、図６に示した様に、ベルト押
さえ６６または６７によりスチールベルト６２が曲げら
れた場合でもスチールベルト６２を痛めない様にされて
いる。

【００１６】なお、一実施例のロボット１０では、構造
上軸間距離を変化させることができないため、前述した
様にスチールベルト６２のたるみを取るためにアイドラ
６４が配置されているが、このアイドラ６４には、この
他に第３腕５４の回転可能角度を大きくする働きがあ
る。すなわち、スチールベルトを図３（ｂ）に示したよ
うに夫々のプーリに巻き掛けた場合には、スチールベル
ト６２の巻きつき角度が小さくなるため、夫々のプーリ
の少ない回転量で図中二点鎖線で示した様にスチールベ
ルト６２が折り曲げられる状態となる。これに対し、図
３（ａ）に示した様にアイドラ６４を配置すれば、スチ
ールベルト６２の巻きつき角が大きくなり、第３腕５４
の回転可能角度を大きくすることができる。

【００１７】次に、上記の様に構成されたロボット１０
の動作の原理について図７乃至図９に基づいて説明す
る。ウエハやレチクル等を搬送するロボットの動作パタ
ーンは、通常図７に示した直線移動と図８に示した回転
移動の２パターンである。まず、図７（ａ）に示した初
期位置から、図７（ｂ），図７（ｃ）に示した様に、基
準の直線ｉに直交する直線ｈに沿ってハンド５８が移動
する場合について説明する。ここで前提条件として、図
７（ｃ）に示した様に第１腕２８のアーム長と第２腕４
６のアーム長は等しく共に長さＬであるものとする。ま
た、第１腕２８、第２腕４６、第３腕５４の夫々の回転
角は、それぞれθ１，θ２，θ３で表すものとする。こ
のとき、θ１，θ２，θ３が、 θ２＝１８０°−２θ１ θ３＝θ２／２ただし、θ１＝０〜９０° θ２＝１８０°〜０° θ３＝９０°〜０° で表される関係を保持した状態で、第１腕〜第３腕２
８，４６，５４が動作すれば第３腕５４の先端部、すな
わちハンド５８は、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示した様
に直線ｈに沿って直線移動することとなる。

【００１８】これを実現するために、一実施例のロボッ
トでは、特性の等しい２つのモータを第１のモータ２０
及び第２のモータ３８として使用し、第１の減速機２４
と第２の減速機４２の減速比の割合を２：１としてい
る。ちなみに、一実施例では、第１の減速機２４の減速
比は１／１００であり、第２の減速機４２の減速比は１
／５０である。すなわち、第１及び第２のモータ２０，
３８を全く同一の回転速度で逆方向に回転させた場合、
第１腕２８が図７（ｃ）に示した様に原点Ｏの回りに反
時計回転方向にθ１だけ回転すると、第２腕４６は第１
腕２８の先端部である点Ｐ１の回りに時計回転方向に２
θ１だけ回転することとなる。これにより第３腕５４の
回転中心である点Ｐ２、すなわち回転軸５６は直線ｈに
沿って直線運動することとなる。

【００１９】また、第３腕５４については、小プーリ５
０の直径を大プーリ６０の直径の１／２とすることによ
り、θ３＝θ２／２なる関係を満足した状態で、第３腕
５４を、この直線ｈに沿って移動させることができる。
すなわちハンド５８を、直線ｈに沿って移動させること
ができる。これらの関係を図９に基づいてもう少し分か
りやすく説明する。まず、図７（ａ）と同様の初期状態
である図９（ａ）に示した位置から、第１のモータ２０
のみを回転させて、第１腕２８を反時計回転方向にθだ
け回転させたと仮定する。この様な動作を行わせた後に
は、ロボット１０の状態は、図９（ｂ）に示した様にな
っている。この状態から、第２のモータ３８のみを回転
させて、第２腕４６を第１腕２８に対して時計回転方向
に２θだけ回転させると、第１腕２８のアーム長と第２
腕４６のアーム長は等しいので、第２腕４６の先端部で
ある点Ｐ２は図９（ｃ）に示した様に直線ｈ上に移動す
ることになる。従って、このことから分かる様に、第２
腕４６の先端部である点Ｐ２を直線ｈに沿って移動させ
るためには、第２腕４６の回転方向を第１腕２８の回転
方向と逆方向とし、且つ第２腕４６の回転角度が常に第
１腕２８の回転角度の２倍になる様に設定すればよい。
このことは、前述した様に第１の減速機２４の減速比と
第２の減速機４２の減速比を２：１とし、且つ第１のモ
ータ２０と第２のモータ３８を全く同一の回転速度で、
互いに第１腕２８と第２腕４６の回転方向が逆になる様
に回転させればよいことを意味している。

【００２０】次に、図９（ｂ）に示した状態から第２腕
４６を時計回転方向に２θだけ回転させる場合を考え
る。この時に、第３腕５４が第２腕４６に対して固定さ
れているものと仮定すると、第２腕４６が２θだけ回転
した後には、第３腕５４は図９（ｃ）にＢで示した位置
に来ている。すなわち、第３腕５４は、目標位置である
Ａで示した直線ｈ上の位置よりθだけ時計回転方向に回
転しすぎた位置にある。しかしながら、実際には、第３
腕５４は、大プーリ６０と小プーリ５０の間に掛け渡さ
れたスチールベルト６２により関節部材３６と連結され
ているので、第３腕５４は、第２腕４６の時計回転方向
の回転に伴って、点Ｐ２の回りに反時計回転方向に回転
する。そして、このときの回転角はθである。なぜなら
ば、第２腕４６が点Ｐ１の回りに時計回転方向に２θだ
け回転するということは、点Ｐ１の位置にある関節部材
３６が、白矢印で示した様に第２腕４６に対して相対的
に反時計回転方向に２θだけ回転することをも意味して
いる。従って、この関節部材３６に小プーリ５０と大プ
ーリ６０とスチールベルト６２を介して連結されている
第３腕５４は、関節部材の相対回転角２θに２つのプー
リの直径比１／２を掛けた角度であるθだけ反時計回転
方向に回転されるわけである。これにより、第３腕５４
は、図中Ａで示した直線ｈ上の位置に移動することとな
り、ハンド５８も正確に直線ｈに沿って移動することと
なる。

【００２１】上記の様にして、ハンド５８が直線ｈに沿
って移動されるわけであるが、第３腕５４の回転駆動に
は、プーリを使用しなくてもよい。例えば、第１腕２８
および第２腕４６の駆動と同様に、第３腕５４にも回転
駆動装置を設け、第３腕５４を第１腕２８と全く同じ回
転速度で同じ方向に回転させる様にすれば、上記のプー
リを用いた場合と全く同様の動作をさせることが可能で
ある。なお、図８に示した様な回転運動をさせる場合に
は、第１のモータ２０のみを回転させればよいことは言
うまでもない。

【００２２】次に、第３腕５４に取り付けられたハンド
５８へのエアパイプの配管、及び各モータへの配線につ
いて図１及び図１０を参照して説明する。一実施例のロ
ボット１０は、通常クリーンルーム内で使用されるた
め、エアパイプ７０及び信号ライン７２は、ロボット１
０内を通して配管及び配線されることになる。まず床
面、あるいは、架台から伸びるエアパイプ７０及び信号
ライン７２は、基台１２の下部から基台１２内に進入
し、信号ライン７２のうちの一部７２ａは第１のモータ
２０及び第１のロータリーエンコーダ２２に接続され
る。残りの信号ライン７２ｂ及びエアパイプ７０は、基
台１２の内部を通って基台１２の上部から第１腕２８の
内部に進入する。ここで、基台１２と第１腕２８の接続
部は、図１０に示した様に構成されている。基台１２の
上端部に取り付けられているモータ固定基板１４には、
第１の減速機２４を取り巻く様に三日月状の穴部１４ｂ
が形成されている。そして、この穴部１４ｂを介してエ
アパイプ７０及び信号ライン７２ｂが第１腕２８内に進
入する。第１腕２８の内部に進入した信号ライン７２ｂ
は、第２のモータ３８及び第２のロータリーエンコーダ
４０に接続される。

【００２３】一方、第１腕２８内部に進入したエアパイ
プ７０は、関節部材３６に接続され、関節部材３６及び
第２の減速機４２の出力軸４２ａの内部に形成されたエ
ア通路３６ｂ，３６ｃ，４２ｂ，４２ｃを順次介して、
第２腕４６内のエアパイプ７４に接続されている。詳し
くは、関節部材３６には、この関節部材３６の下面から
上方に伸びるトンネル状のエア通路３６ｂが形成されて
いる。このエア通路３６ｂの先端部は、関節部材３６の
側方から中心に向かって伸びるエア通路３６ｃに接続さ
れている。そして、エア通路３６ｃは関節部材３６ｂの
中央部に形成された中心穴３６ｄに接続されている。こ
の中心穴３６ｄには、第２の減速機４２の出力軸４２ａ
が挿入されており、出力軸４２ａにはこの出力軸４２ａ
の側方に開口する穴部４２ｂが形成されている。そし
て、この穴部４２ｂは、出力軸４２ａの中心軸に沿って
上方に伸びるトンネル状のエア通路４２ｃに接続されて
いる。従って、エアパイプ７０から供給される空気は、
エア通路３６ｂ，３６ｃ，穴部４２ｂ，エア通路４２ｃ
を順次介して、出力軸４２ａの先端部に接続されたエア
パイプ７４に導かれる。なお、関節部材３６の中心穴３
６ｄの上下の端部には、出力軸４２ａとの間からの空気
漏れを防ぐためのオイルシール７５が配設されている。

【００２４】そして、エアパイプ７４は、第２腕４６の
内部を通過して大プーリ６０の下面に開口するエア通路
６０ａに接続されている。エア通路６０ａは、その上端
部を回転軸５６に形成されたエア通路５６ａに接続され
ているので、エアパイプ７４から供給される空気は、エ
ア通路６０ａ，５６ａを順次介して第３腕５４に導かれ
る。なお、ロボット１０は、前述した様にクリーンルー
ム内で使用されるため、各回転部分には、磁気シール７
６，７８，８０が配設されていると共に、各固定部に
は、Ｏリング８２，８４，８６が装着されている。ま
た、エア通路３６ｃの関節部材３６の側面への開口部に
は、空気漏れを防ぐためのシール部材８８が配設されて
いる。

【００２５】次に、ロボット１０を制御するための制御
回路について説明する。制御部１００は、ＣＰＵ１０
２、メモリ１０４、操作部１０６、第１の制御回路１１
２、第２の制御回路１１４から構成されている。そし
て、第１のモータ２０は、第１の制御回路１１２に接続
されており、この第１の制御回路１１２は、第１のロー
タリーエンコーダ２２から出力される位置データ、及び
第１のロータリーエンコーダ２２から不図示のＦ／Ｖ変
換器を経て出力される速度データをもとに第１のモータ
２０の回転を制御する。また、同様に第２のモータ３８
は、第２の制御回路１１４に接続されており、この第２
の制御回路１１４は、第２のロータリーエンコーダ４０
から出力される位置データ、及び第２のロータリーエン
コーダ４０から不図示のＦ／Ｖ変換器を経て出力される
速度データをもとに第２のモータ３８の回転を制御す
る。また、第３腕５４の回転駆動のために第３のモータ
を使用する場合には、図中破線で示した様に第１及び第
２の制御回路と同様の構成の第３の制御回路を設ける様
にすればよい。なお、第１及び第２のモータ２０，３８
の回転制御は公知の数値制御により行われる。

【００２６】次に上記の様に構成されたロボット１０の
第１腕２８及び第２腕４６の回転角度の制御動作につい
て図１２乃至図１６を参照して説明する。まず、目標物
をある方向にある回転角だけ最短時間で回転させる場合
には、時間に対する角速度変化のパターンとしては、図
１２に示した様なものが用いられる。このパターンは、
一定角加速度で目標物を加速し、最大角速度に達したと
ころでこの最大角速度で移動させ、その後加速時と同じ
角加速度で減速させ、目標位置に停止させるものであ
る。通常、ある目標物を移動させるための駆動源には、
その能力の限界があり、発生可能な最大角加速度と最大
角速度が規定されると、移動対象物を最短時間で移動さ
せるためのパターンにおける最大角速度θ_vmでの移動時
間Ｔ２及び立ち上げ時間Ｔ１及び立ち下げ時間Ｔ３は決
定される。一実施例のロボット１０においても、第１腕
２８及び第２腕４６の回転動作には、上記の様な角速度
パターンを使用する。

【００２７】上記の様な角速度パターンで移動させた時
の時間Ｔと回転角θの関係の理想値を示したものが図１
３である。この理想曲線上の点を目標として、所定の時
間間隔ΔＴ毎に回転角θを検出し、この実際の回転角と
目標値との差をフィードバック制御することにより、移
動対象物を目標回転角だけ回転させることができる。こ
こで、前述した様に、ハンド５８を直線移動させるため
には、第１腕２８を例えば反時計回転方向にθ１だけ回
転させ、第２腕４６を第１腕２８に対して時計回転方向
にθ２＝２θ１だけ回転させ、第３腕を第２腕に対して
反時計回転方向にθ３＝θ１だけ回転させる必要があ
る。この動作に上記の制御方法を適用すると、そのとき
の回転角速度θ_v と時間Ｔの関係及び回転角度θと時間
Ｔとの関係は、図１４，図１５にそれぞれ示した様にな
る。図１４に示した様に第１腕２８の回転角速度θ１_v
と第２腕の回転角速度θ２_v の比を常に１：２とするこ
とにより、図１５に示した様に第１腕２８の回転角度θ
１と第２腕４６の回転角度θ２の比が常に１：２とな
る。また、第３腕５４は、小プーリ５０及び大プーリ６
０により駆動されるので、第１腕２８の回転角度θ１と
第２腕４６の回転角度θ２が１：２となる様に駆動され
れば、第３腕５４は、必然的に第１腕２８と同じ方向に
同じ回転角だけ回転されるので、ハンド５８は、正確に
直線運動されることとなる。

【００２８】次に、図１６に示したフローチヤートに基
づいて、第１腕２８及び第２腕４６の具体的な回転動作
について説明する。まず、作業者は、このフローチャー
トに従ってロボット１０を作動させる前に、予めハンド
５８の目標移動位置の座標から、第１腕２８及び第２腕
４６の回転角度θ１，θ２、回転の立ち上げ時間Ｔ１と
立ち下げ時間Ｔ３、第１腕２８及び第２腕４６の最大回
転角速度θ１_vm，θ２_vm及びこれらの最大回転角速度で
の移動時間Ｔ２を算出しておく。この予備作業の後にフ
ローチャートの動作に移る。

【００２９】まず、ステツプＳ２０において、作業者
は、操作部１０６から図１２における立ち上げ時間Ｔ１
と立ち下げ時間Ｔ３の設定値を入力する。この値はメモ
リ１０４に記憶される。次に、ステツプＳ２２におい
て、作業者は、第１腕２８と第２腕４６の回転角θ１，
θ２を操作部１０６から入力する。この値も同様にメモ
リ１０４に記憶される。同様に、ステツプＳ２４におい
て、作業者は、第１腕２８と第２腕４６の最大回転角速
度θ１_vm，θ２_vmを操作部１０６から入力する。そし
て、これらの値もメモリ１０４に記憶される。これらの
入力が終了した時点では、ロボット１０は、ハンド５８
を移動させる待機状態となっている。

【００３０】次に、ステップ２６において作業者がスタ
ート信号を操作部１０６から入力するとＣＰＵ１０２
は、ステツプＳ２８において、回転角の大きい第２腕２
８を駆動する第２のモータ３８の目標回転角θ２′を計
算し、ステツプＳ３０に進む。ステツプＳ３０では、Ｃ
ＰＵ１０２は、この第２のモータ３８の単位時間ΔＴあ
たり（例えば５ｍｓｅｃあたり）の回転角Δθ２を計算
する。また、同時に、この第２のモータ３８の回転角Δ
θ２をｋ倍することにより第１のモータ２０の単位時間
あたりの回転角Δθ１（Δθ１＝ｋΔθ２）を計算す
る。ここでｋは、第１のモータ２０と第２のモータ３８
の回転角の比である。そして、一実施例では、第２の減
速機４２の減速比を第１の減速機２４の減速比の１／２
にすることにより第１及び第２のモータ２０，３８を全
く同一回転角速度で回転させれば、ハンド５８が直進移
動する様にされている。従って、ここではｋ＝１であ
る。ただし、必ずしも第２の減速機４２の減速比を第１
の減速機２４の減速比の１／２にする必要はなく、これ
らの減速機の減速比に応じてｋの値を変化させることに
より対応することができる。例えば、第１の減速機２４
の減速比と、第２の減速機４２の減速比が同一であった
場合には、ｋ＝１／２とすればよい。

【００３１】次にステツプＳ３２において、ＣＰＵは、
第１及び第２のモータ２０，３８を単位時間内にこれら
の回転角Δθ１及びΔθ２だけ回転させるための加速度
を計算し、これらの加速度で第１及び第２のモータ２
０，３８を回転させる。そして単位時間ΔＴ毎の回転角
度を第１及び第２のロータリーエンコーダ２２，４０で
検出しながら、第１及び第２のモータ２０，３８を回転
させる。そして、ステツプＳ３４では、目標回転角まで
第１及び第２のモータ２０，３８が回転したか否かが判
定され、目標回転角に達していない時には、ステツプＳ
３０とステツプＳ３２を繰り返す。ステツプＳ３４にお
いて、第１及び第２のモータ２０，３８が目標回転角θ
１′，θ２′に達したと判断されると、ステツプＳ３６
に進み、各モータを停止させ、動作を終了する。

【００３２】なお、ロボット１０に図８に示した様な回
転運動を行わせる場合には、作業者は操作部１０６から
回転運動を行わせる指令を入力する。ＣＰＵ１０６は、
この指令をメモリ１０４に記憶させると共に、第１の制
御回路１１２に指令を送り、第１のモータ２０を所定回
転速度で、所定回転数だけ回転させハンド５８を所望の
位置に位置決めする。なお、本発明は、その主旨を逸脱
しない範囲で、上記実施例を修正または変形したものに
適用可能である。

【００３３】例えば、ウエハ、レチクル搬送用ロボット
として説明したが、本発明はこれに限定されることな
く、広く一般産業用ロボットとして使用可能である。ま
た、ウエハ等バキューム用の空気を関節部材及び回転軸
内部に形成されたエア通路を通して導く様に説明した
が、関節部材に貫通穴を形成し、この貫通穴に、エアパ
イプをそのまま通す様にしてもよい。また、小プーリと
大プーリとにスチールベルトを掛け渡す様に説明した
が、小プーリと大プーリを歯付きのプーリとし、タイミ
ングベルトを掛け渡す様にしてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の移送ロボッ
トによれば、第２の開口穴及び第６の開口穴を介して、
ロボットの動作に必要なパイプや信号ラインを配設する
ことができるので、パイプや信号ラインを内部に収容し
た移送ロボットを提供することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の移送ロボットの側断面図である。

【図２】スチールベルトの形状を示した図である。

【図３】各プーリへのスチールベルトの巻き掛け状態を
示した図である。

【図４】各プーリへのスチールベルトの固定方法を示し
た図である。

【図５】ベルト押さえの形状を示した図である。

【図６】ベルトが曲げられた状態を示した図である。

【図７】移送ロボットの直線移送動作を示した図であ
る。

【図８】移送ロボットの回転動作を示した図である。

【図９】移送ロボットの直線移送動作を分かりやすく説
明した図である。

【図１０】基台と第１腕の接続部の構造を示した図であ
る。

【図１１】移送ロボットの制御部の構成を示した図であ
る。

【図１２】回転角速度と時間の関係を示した図である。

【図１３】回転角度と時間の関係を示した図である。

【図１４】第１及び第２腕の回転角速度と時間の関係を
示した図である。

【図１５】第１及び第２腕の回転角度と時間の関係を示
した図である。

【図１６】ハンドの直進動作をさせるためのフローチャ
ートを示した図である。

【符号の説明】

１０移送ロボット１２ロボット基台１４モータ固定基板１６ボルト１８第１腕駆動装置２０第１のモータ２２第１のロータリーエンコーダ２４第１の減速機２６第１のベアリング２８第１腕３０第１の伝達レバー３２連結部材３４第２腕駆動装置３６関節部材３８第２のモータ４０第２のローターリエンコーダ４２第２の減速機４４第２のベアリング４６第２腕４８第２の伝達レバー５０小プーリ５２第３のベアリング５４第３腕５６回転軸５８ハンド６０大プーリ６２スチールベルト６４アイドラ６６，６７ベルト押さえ６８止めネジ７０，７４エアパイプ７２信号ライン７５オイルシール７６，７８，８０磁気シール８２，８４，８６Ｏリング８８シール材１００制御部１０２ＣＰＵ１０４メモリ１０６操作部１１２第１の制御回路１１４第２の制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一端が開放された円筒状の本
体部と、該本体部の前記一端を閉止する様に設けられ、
略中央部に形成された第１の開口穴を有する板状の蓋部
とを有する基台と、前記蓋部に、前記第１の開口穴の周囲に位置する様に形
成され、前記本体部内からの少なくとも信号ラインの導
出を許容する第２の開口穴と、前記本体部内に配設され、前記第１の開口穴から前記基
台の外部に突出した第１の回転軸を出力軸として有する
第１の駆動手段と、一端部に第３の開口穴を有するとともに、他端部に突出
端部に第４の開口穴が形成された円筒状の突部を有する
第１の腕であって、前記本体部の一端を前記第３の開口
穴に挿入された状態で、前記第１の回転軸にこの第１の
腕の一端部を固定され、該第１の回転軸の回りに回転可
能にされた中空状の第１の腕と、前記突部の内側に配設され、前記第４の開口穴から前記
第１の腕の外部に突出した第２の回転軸を出力軸として
有する第２の駆動手段と、一端部に前記突出端部が挿入される第５の開口穴を有す
る第２の腕であって、前記第２の回転軸にこの第２の腕
の一端部を固定され、該第２の回転軸の回りに回転可能
にされた中空状の第２の腕と、該第２の腕の他端部に、回転可能に支持された第３の腕
と、前記第２の腕の内部に設けられ、前記第３の腕を回転駆
動するための第３の駆動手段とを具備し、前記信号ラインは、前記基台の内部から前記第２の開口
穴を介して前記第１の腕の内部にもたらされ、前記第２
の駆動手段に接続されることを特徴とする移送ロボッ
ト。
【請求項２】前記第１の腕は、前記突部に、第２の駆
動手段の周囲に位置する第６の開口穴を更に備え、前記
信号ラインの一部が前記第６の開口穴を介して前記第２
の腕の内部にもたらされ、前記第３の駆動手段に接続さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の移送ロボッ
ト。
【請求項３】前記第１の腕は、前記突部に、第２の駆
動手段の周囲に位置する第６の開口穴を更に備えるとと
もに、前記第３の腕は把持手段を更に備え、該把持手段
を駆動するための流体の搬送パイプが、前記基台内か
ら、前記第２の開口穴を介して前記第１の腕内にもたら
され、更に、前記第６の開口穴を介して前記第２の腕の
内部にもたらされることを特徴とする請求項１に記載の
移送ロボット。