JP2009160710A - ロボットコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットコントローラ及びその筐体表面からの放熱を排熱し、コントローラ搭載スペースにおける温度上昇を防ぐことができるようにする。
【解決手段】コントローラ筐体１の全体を収納するシャーシ２を備え、一端がコントローラ筐体１内部に連通し、他端がシャーシの外部空間に連通した第１のダクト１１と、一端がコントローラ筐体１内部に連通し、他端がシャーシ２の外部空間に連通し、内部に排気用ファン３１を有する第２のダクト２１と、一端がコントローラ筐体１とシャーシ２とで囲まれた空間に連通し、他端が外部空間に連通した第３のダクト１２と、一端がコントローラ筐体１とシャーシ２とで囲まれた空間に連通し、他端が外部空間に連通し、内部に排気用ファン３２を有する第４のダクトで構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業用ロボットのコントローラの排熱方法に関する。

産業用ロボットによって基板が搬送される半導体製造装置においては、半導体デザインルールの微細化とウエハの大口径化が進んでおり、その微細化に対応するためには、最大６００工程にも及ぶ全ての製造工程を高いクリーン度のもとで行うことが必要となっている。しかし、広いクリーンルーム全体を高いクリーン度に保つには限界があり、膨大な費用もかかる。一方、ウエハの大口径化に伴って半導体製造装置の設置面積が大きくなり、クリーンルーム面積が拡大するため、小フットプリント、装置の小形化が強く求められている。そのため、半導体製造装置に搭載される産業用ロボットのコントローラは小型化が要求されているが、限られた装置内のスペースに数台もの産業用ロボットのコントローラ組み込まれることがある。特に、露光装置においては装置の温度変化が露光工程に悪影響を与えるため、０．０１℃単位の温度管理が求められており、装置内に組み込まれるロボットのコントローラは、限られた設置スペースを効率よく利用し、排熱を行うことで、装置に与える影響を極限まで押さえる必要がある。
そこで、産業用ロボットのコントローラからの発熱を装置に影響のない場所へと排気するために、従来はファンやダクトが用いられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、コントローラ内で暖められた気体をダクトを用い、装置に影響の少ない場所へと排気するよう構成されている。

実開平４−５９９９５号公報

このように従来の産業用コントローラの排熱方法では、ダクトとファンを用いて排熱するという手法をとっているが、コントローラ自身の筐体表面からの熱の拡散を排熱できないという問題があった。つまり、上記のように半導体露光装置に組込まれるコントローラは、０．０１℃の温度管理が必要とされる装置内に組み込まれるため、コントローラが設置される搭載空間において、コントローラ筐体表面からの放熱による温度上昇も抑制する必要があるが、従来のような構成では対応できない。
また、コントローラ搭載空間の温度上昇を抑制するために、コントローラに風量の大きなファンを搭載する、もしくはコントローラ自身を断熱材で構成するなどの方法が上記の手段以外にも考えられる。しかし、露光装置などへの組込み用コントローラの場合、装置自体のフットプリントの小型化が進んでいるので、大きな容量のファンを取り付けるスペースが確保できないこと、また、クリーンルームという設置環境により使用できる素材が限られることなどから、限られたスペース・限られた素材で効率よく排熱を行う必要がある。
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、産業用ロボットコントローラからの発熱を、その搭載空間から外気へ極限まで排熱すること、またコントローラ筐体表面からの放熱についても外気へ排熱し、産業用コントローラ搭載空間内の温度上昇を防ぐことができ、かつ、限られた装置のスペースに搭載できるよう省スペースで排熱を行う方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、産業用ロボットを制御するロボットコントローラにおいて、発熱体を収納したコントローラ筐体と、前記コントローラ筐体の全体を収納するシャーシと、一端が前記コントローラ筐体内部に連通し、他端が前記シャーシの外部空間に連通した第１のダクトと、一端が前記コントローラ筐体内部に連通し、他端が前記シャーシの外部空間に連通し、内部に排気用ファンを有する第２のダクトと、一端が前記コントローラ筐体と前記シャーシとで囲まれた空間に連通し、他端が外部空間に連通した第３のダクトと、一端が前記コントローラ筐体と前記シャーシとで囲まれた空間に連通し、他端が外部空間に連通し、内部に排気用ファンを有する第４のダクトを備えたロボットコントローラとするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記第１のダクトと前記第２のダクトは、前記コントローラ筐体の対向する面においてそれぞれが互いに離れた位置に設置され、前記第３のダクトと前記第４のダクトは、前記シャーシの対向する面においてそれぞれが互いに離れた位置に設置された請求項１記載のロボットコントローラとするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記シャーシが前記コントローラ筐体を支持する固定部材に、防振ゴムが用いられた請求項１記載のロボットコントローラとするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記第２のダクトの前記排気用ファンの近傍と、前記第４のダクトの前記排気用ファンの近傍と、に温度センサがそれぞれ設けられ、前記温度センサで検知された温度に応じて前記第２のダクトの前記排気用ファンと前記第４のダクトの前記排気用ファンのＯＮ／ＯＦＦを制御する請求項１記載のロボットコントローラとするものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１記載のロボットコントローラを搭載した半導体露光装置とするものである。

請求項１に記載の発明によると、ロボットコントローラからの発熱をその搭載空間から外気へ極限まで排熱すること、またコントローラ筐体表面からの放熱についても外気へ排熱することができるので、ロボットコントローラ搭載空間内の温度上昇を防ぐことができ、かつ、限られた装置のスペースに搭載できるよう省スペースで排熱を行う方法を提供することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、効率よくコントローラ筐体内部及びシャーシ内部の気体を排気できる。
また、請求項３に記載の発明によると、コントローラの振動がシャーシ外部に伝わることを抑制できる。
また、請求項４に記載の発明によると、温度により排気用ファンのＯＮ／ＯＦＦ駆動を制御できるので、排気用ファン駆動用の電力を省力化することができ、発熱の低減及び電源の小型化を図ることができる。

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の産業用ロボット用コントローラ３の排熱構成を示す図である。図において１はコントローラ筐体，２はコントローラ筐体１の全体を覆うシャーシ（カバー）となっている。
コントローラ筐体１には、半導体製造装置に設置される基板搬送用ロボットやロボットの外部軸（基板のアライメント装置やロボットの走行軸）を制御する機器が収容されていて、各機器から電流による発熱が発生する。
シャーシ２は、コントローラ筐体１を数箇所の固定部材２３によってその内壁において支持している。固定部材２３は断熱効果の高い樹脂を用いているが、防振効果の高いゴム製を用いてもよい。また、シャーシ２は後述するダクト１２、２２以外、コントローラ筐体１をほぼ密閉して内包するよう構成されている。 ダクト１１はコントローラ筐体１に接続される吸気用ダクトである。その一端はシャーシ２よりも外部の外気に連通され、他端はコントローラ筐体１の内部に連通されている。
ダクト１２はシャーシ２に接続される吸気用ダクトである。その一端は外気に連通され、他端はシャーシ２の筐体内部に連通されている。
ダクト２１はコントローラ筐体１に接続される排気用ダクトである。その一端はシャーシ２よりも外部に連通され、他端はコントローラ筐体１の筐体内部に連通されている。外気に連通される一端は、産業用ロボットコントローラ３が設置される装置の外部まで導出される。また、その他端（コントローラ筐体１側）には排気用ファン３１が取り付けられており、コントローラ筐体１内部の気体をダクト２１によって強制排気できるようになっている。排気用ファン３１はコントローラ筐体１内部の電源に接続されていて、産業用ロボットコントローラ３の稼動時に常時稼動して排気を行う。 ダクト２２はシャーシ２に接続される排気用ダクトである。その一端は外気に連通され、他端はシャーシ２の筐体内部に連通されている。外気に連通される一端は、産業用ロボットコントローラ３が設置される装置の外部まで導出される。また、その他端（シャーシ２側）には排気用ファン３２が取り付けられており、シャーシ２筐体内壁とコントローラ筐体１外部とで囲まれた空間の気体を強制排気できるようになっている。排気用ファン３２はコントローラ筐体１内部の電源に接続されていて、産業用ロボットコントローラ１の稼動時に常時稼動して排気を行う。なお、ダクト２１とダクト２２とは、それぞれの一端付近で１つのダクトとして接続されてもよい。
なお、排気用ファン３１，３２は以下の数式から導かれる風量にてファン容量を選定する。
Ｑ［ｍ＾３／ｈｏｕｒ］＝Ｗ［Ｗ］／１．１６３×ΔＴ［℃］×Ｃｐ［ｋｃａｌ／ｋｇ・℃］×γ［ｋｇ／ｍ＾３］
Ｑ ：風量
ΔＴ：入排気の温度差
Ｃｐ：比熱
γ ：比重

上記で説明した本発明の構成によれば、産業用ロボットコントローラ１の電源を投入すると、排気用ファン３１、３２の電源が供給されて回転を開始する。このときのコントローラの気体の流れを図１に矢印で示している。
図中白矢印のように、排気用ファン３１の作用によって、ダクト１１から装置が設置されているクリーンルーム内の温度一定の外気を取り入れ、コントローラ筐体１内部の発熱をダクト２１にて強制排熱する。さらに図中黒矢印のように、排気用ファン３２の作用によって、ダクト１２からクリーンルーム内の温度一定の外気を取り入れ、コントローラ筐体１表面から放熱された熱をダクト２２にて強制排熱する。
コントローラ筐体１内部で発生する発熱は排気用ファン３１によってダクト２１へ引くことで排熱できるが、排気用ファン３１のみではコントローラ筐体１の表面から放熱されてしまう熱は排熱できない。そこで、本発明ではコントローラ筐体１全体をシャーシ２で覆い、コントローラ筐体１の表面から放熱されてしまう熱をシャーシ２とコントローラ１筐体との間の空間で閉じ込め、排気用ファン３２及びダクト２２を用いて装置外へ排熱することによって、産業用ロボットコントローラ３が搭載される空間の温度上昇を効果的に防ぐことができる。
また、図１のようにダクト１１とダクト２１及びダクト１２とダクト２２を、それぞれ対角線上に配置することにより効率よく排熱を行うように構成している。すなわち、コントローラ筐体１において、ダクト１１が設けられる面と対向する面にダクト２１が設置され、それぞれの面において互いのダクトがなるべく離れる位置に設置されることで、コントローラ筐体１内部の気体が排気用ファンによってまんべんなく排気されるようになっている。ダクト１２とダクト２２もシャーシ２において同様な配置になっている。

実施例２では、実施例１で示した構成の排気用ファン３１，３２の吸い込み口に第１温度センサ４１、第２温度センサ４２をそれぞれ設け、温度センサ４１、４２によって検知される温度に基づき、産業用ロボットコントローラ３が、排気用ファン３１、３２をＯＮ／ＯＦＦする図２のような制御手段を具備する。
図２に示すように、産業用ロボットコントローラ３に目標温度（Ｔ）とその設置環境に応じた上限設定温度（Ｔ１），下限設定温度（Ｔ２）を予め定め、上限設定温度Ｔ１が検知されると排気用ファン３１、３２をＯＮし、下限設定温度Ｔ２が検知されると排気用ファン３１、３２をＯＦＦさせる。
ここでは第１温度センサ４１の上限設定温度ＴＡ１と下限設定温度ＴＡ２、及び第２温度センサ４２の上限設定温度ＴＢ１と下限設定温度ＴＢ２、をそれぞれ設定し、センサによって検出される温度により排気用ファン３１，３２の電源のＯＮ／ＯＦＦを制御する。排気用ファン３１，３２のＯＮ／ＯＦＦ制御により、排気用ファン３１，３２自身からの発熱を削減することもできる。
また、温度に応じて排気用ファン３１，３２の電源電圧を連続的に可変することで、ファン風量を連続的に可変してもよい。

本発明の産業用ロボットコントローラの構成を示す図 本発明で排気用ファンをＯＮ／ＯＦＦする制御を示す図

符号の説明

１ コントローラ筐体
２ シャーシ
３ 産業用ロボットコントローラ
１１ （第１の）ダクト
１２ （第３の）ダクト
２１ （第２の）ダクト
２２ （第４の）ダクト
２３ 固定部材
３１ 排気用ファン
３２ 排気用ファン
４１ 温度センサ（排気用ファン３１の吸気口に搭載）
４２ 温度センサ（排気用ファン３２の吸気口に搭載）

Claims (5)

1. 産業用ロボットを制御するロボットコントローラにおいて、
   発熱体を収納したコントローラ筐体と、
   前記コントローラ筐体の全体を収納するシャーシと、
   一端が前記コントローラ筐体内部に連通し、他端が前記シャーシの外部空間に連通した第１のダクトと、
   一端が前記コントローラ筐体内部に連通し、他端が前記シャーシの外部空間に連通し、内部に排気用ファンを有する第２のダクトと、
   一端が前記コントローラ筐体と前記シャーシとで囲まれた空間に連通し、他端が外部空間に連通した第３のダクトと、
   一端が前記コントローラ筐体と前記シャーシとで囲まれた空間に連通し、他端が外部空間に連通し、内部に排気用ファンを有する第４のダクトを備えたことを特徴とするロボットコントローラ。
2. 前記第１のダクトと前記第２のダクトは、前記コントローラ筐体の対向する面においてそれぞれが互いに離れた位置に設置され、
   前記第３のダクトと前記第４のダクトは、前記シャーシの対向する面においてそれぞれが互いに離れた位置に設置されたことを特徴とする請求項１記載のロボットコントローラ。
3. 前記シャーシが前記コントローラ筐体を支持する固定部材に、防振ゴムが用いられたことを特徴とする請求項１記載のロボットコントローラ。
4. 前記第２のダクトの前記排気用ファンの近傍と、前記第４のダクトの前記排気用ファンの近傍と、に温度センサがそれぞれ設けられ、
   前記温度センサで検知された温度に応じて前記第２のダクトの前記排気用ファンと前記第４のダクトの前記排気用ファンのＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする請求項１記載のロボットコントローラ。
5. 請求項１記載のロボットコントローラを搭載したことを特徴とする半導体露光装置。

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