JPH0683294U - ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機体内配線を小型、単純化するケーブル処理
機構を備えたロボットを提供する。 【構成】 基台３の任意の点を回転中心として平面内で
回転可能に支持された腕４を有するロボットであって、
前記腕４の回転中心を包囲するように取り付けられた第
１の円筒状部材８１と、この第１の円筒状部材８１の外
側に配置された第２の円筒状部材８０と、前記腕４を動
作させるための動力あるいは情報を伝達するためのケー
ブル９０と、前記第１および第２の円筒状部材８１，８
０の一方の端部側に配置された規制部材８２とを有し、
前記ケーブル９０は、前記第１の円筒状部材８１と第２
の円筒状部材８０との間であって、前記第１の円筒状部
材８１の外周面に巻回されるように配置され、前記規制
部材８２は、前記腕４の回転中心軸方向の前記ケーブル
９０の移動を規制するように構成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば、クリーン環境内でウエハ・レチクル等の移送を行うための クリーンロボットの旋回機構部における動力あるいは信号用ケーブルの処理機構 に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ロボットのアーム等旋回部におけるケーブルの処理機構としては、特開 昭６２−７９９９２号公報に開示されているようなケーブルベアを使用したもの 、あるいは特開昭６２−７９９９３号公報に開示されているようなフラットケー ブルを用い、このフラットケーブルを途中で折り返すようにしたもの、また特開 昭６４−５０７１１号公報に開示されているようなフラットケーブルを同一平面 内で巻き付けるようにしたものが知られている。

【０００３】

【考案が解決しようとしている課題】

しかしながら、ケーブルベアを使用したものは、旋回半径が大きくなるため、 スペースの制約が大きいクリーンロボットに適さない。

【０００４】 また、フラットケーブルを途中で折り返すようにしたものは、フラットケーブ ルに２方向の曲げ作用が生じるため、ケーブルの耐久性に問題がある。

【０００５】 さらに、フラットケーブルを同一平面内で巻き付けるようにしたものは、フラ ットケーブルのロボット内での垂れ下がりを防止するために、フラットケーブル に板バネや銅線等を付加しなければならない。

【０００６】 上記課題を考慮して、本考案は、機体内配線を小型、単純化するケーブル処理 機構を備えたロボットを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

従来抱えている課題を解決し、上記目的を達成するため、本考案は、基台の任 意の点を回転中心として平面内で回転可能に支持された腕を有するロボットであ って、前記腕の回転中心を包囲するように取り付けられた第１の円筒状部材と、 この第１の円筒状部材の外側に配置された第２の円筒状部材と、前記腕を動作さ せるための動力あるいは情報を伝達するためのケーブルと、前記第１および第２ の円筒状部材の一方の端部側に配置された規制部材とを有し、前記ケーブルは、 前記第１の円筒状部材と第２の円筒状部材との間であって、前記第１の円筒状部 材の外周面に巻回されるように配置され、前記規制部材は、前記腕の回転中心軸 方向の前記ケーブルの移動を規制するように構成されている。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

【０００９】 まず、本考案を適用したクリーンロボットの断面図である図１、平面図である 図２および、図１を左側から見た部分断面図である図３に基づいて、クリーンロ ボットの構成について説明する。

【００１０】 図１ないし図３において、ロボット基台３は、その下部に基台用フランジ１を 備えており、また、上部には、任意の数の取り付けレバー２を備えている。ロボ ット基台３は、これらの基台用フランジ１及び、取り付けレバー２を介して半導 体装置内にボルト等で固定されている。ロボット基台３の内部には、第１腕４を このロボット基台３に対して回転駆動するための駆動源となる第１腕駆動用モー タ６が図３に示すように配置されている。第１腕駆動用モータ６の上部の出力軸 には、このモータ６の回転状態を検出するための第１のロータリエンコーダ７が 接続されており、また第１腕駆動用モータ６の下部の出力軸には、第１のプーリ ８が取り付けられている。第１腕駆動用モータ６に隣接した位置には、このモー タ６の回転を減速するための減速機１１が配置されており、この第１の減速記１ １の下部に位置する入力軸１１ａには、第２のプーリ１０が取り付けられている 。第１のプーリ８と第２のプーリ１０の間には、第１のタイミングベルト９が掛 け渡されており、このタイミングベルト９を介して、モータ６の回転力が第１の 減速機１１に伝達される。第１の減速機１１の上部に位置する出力軸１１ｂには 、第３のプーリ１２が取り付けられている。

【００１１】 一方、図１に示すように第１腕４の下部には、固定フランジ１５を介して、第 ４のプーリ１４がボルト等で固定されており、この第４のプーリ１４と第３のプ ーリ１２の間には、第２のタイミングベルト１３が掛け渡されている。従って、 第１腕駆動用モータ６の回転力は、第１のプーリ８，第１のタイミングベルト９ ，第２のプーリ１０を順次介して、第１の減速機１１に伝達され、この第１の減 速機１１により所定の減速比で減速された後、第３のプーリ１２，第２のタイミ ングベルト１３，第４のプーリ１４を順次介して第１腕４に伝達される。そして 、第１腕４が、ロボット基台３に対して水平面内で回転駆動される。

【００１２】 また、固定フランジ１５は、上端部が閉止された略円筒形状に形成されており 、その天井部の下面には、第２腕駆動用モータ２１と、このモータ２１の下部に 直結された第２のロータリエンコーダ２２と、モータ２１の上部に直結された第 ２の減速機２３がボルト等を介して固定されている。第２の減速機２３の出力軸 ２３ａには第５のプーリ２４が固定されている。

【００１３】 また、第２腕５の下部には、固定フランジ２７を介して、第６のプーリ２６が ボルト等を介して固定されており、この第６のプーリ２６は、第１腕４の先端部 に形成された開口穴から第１腕４の内部に進入している。第５のプーリ２４と第 ６のプーリ２６の間には第３のタイミングベルト２５が掛け渡されており、この 第３のタイミングベルト２５により、第５のプーリ２４の回転力が、第６のプー リ２６に伝達される。従って、第２腕駆動用モータ２１の回転力は、第２の減速 機２３により所定の減速比で減速された後、第５のプーリ２４，第３のタイミン グベルト２５，第６のプーリ２６を順次介して第２腕５に伝達され、第２腕５が 、第１腕４に対して水平面内で回転駆動される。なお、第５のプーリ２４と第６ のプーリ２６の間の位置には、第３のタイミングベルト２５の張力を調整するた めに、第１のアイドルプーリ２８が配置されている。

【００１４】 固定フランジ２７と、第６のプーリ２６の中央部には、これらを上下方向に貫 通した状態で、回転軸３２が配設されており、この回転軸３２は、固定フランジ ２７及び第６のプーリ２６に対して（すなわち第２腕５に対して）、ベアリング ４１により回転自在に支持されている。この回転軸３２の下端部は、レバー３１ により、第１腕４の内部に固定されている。また、回転軸３２の上端部には、第 ７のプーリ３３が固定されている。

【００１５】 次に、第３腕３８の下部には、固定フランジ３７を介して第８のプーリ３５が ボルト等により固定されており、この第８のプーリ３５は、第２腕５の先端部に 形成された開口穴から第２腕５の内部に進入している。第７のプーリ３３と第８ のプーリ３５の間には第４のタイミングベルト３４が掛け渡されており、この第 ４のタイミングベルト３４により、第７のプーリ３３の回転力が、第８のプーリ ３５に伝達される。なお、第７のプーリ３３と第８のプーリ３５の間の位置には 、第４のタイミングベルト３４の張力を調整するために、第２のアイドルプーリ ３６が配置されている。

【００１６】 第３腕３８は、固定フランジ３７上に固定され、第３腕３８の上面にはレチク ル・ウエハ等を把持するフィンガー（図示せず）が固定できるようになされてい る。

【００１７】 なお、第１腕４は、ロボット基台３に対して第１のベアリング４０を介して回 転自在に支持されており、第２腕５は第１腕４に対して第２のベアリング４１を 介して回転自在に支持されており、更に、第３腕３８は第２腕５に対して第３の ベアリング４２を介して回転自在に支持されている。

【００１８】 ロボット基台３、第１腕４、及び第２腕５には、これらの内部に機構部品を組 み込むために、開口穴が形成されているが、ロボット内のダストを外部に出さな いために、これらの開口穴にはカバー板５１〜５４が取り付けられている。この カバー板５１〜５４の表面及びこれらカバー板５１〜５４と接するロボット基台 ３、第１腕４、第２腕５の面は平滑に仕上げられているので、これらロボット基 台３、第１腕４、及び第２腕５は、カバー板５１〜５４により確実に封止されて いる。もちろん、カバー板５１〜５４と本体の間をゴム材、シリコン材等でシー ルしても構わない。さらに、回転部分には、磁性流体シール４５〜４７を配置す ることにより、発塵を防いでいる。また、ロボットの機構部材の組立調整が終了 してから、回転部分に磁性流体を充填するために、第２腕５には、図４に示す様 に、タップ穴５７が形成されており、更に固定フランジ２７にも貫通穴５６が形 成されている。第２腕５に形成されている穴５７がタップ穴であるが、この穴か ら発塵しない様に、磁性流体を充填したあと、セットボルト５８で栓をするため である。図示はしないが、第１腕、第３腕にも同様の機構が設けられている。

【００１９】 また、発塵を防止するためにロボットを密閉すると、モータ等の発熱のため内 部温度が上昇し、空気が膨張することによって内圧が上がり、磁性流体シールが 破壊する可能性がある。そのため、ロボット内部と外部で気圧が同一となるよう に、ロボット基台３にはフィルタ５５が取り付けられている。フィルタ５５を介 してロボットの内部と外部とで空気のやりとりをするので、ゴミが外に出ること はない。

【００２０】 レチクル・ウエハ等の把持は、真空吸着によって行われる。このためのエア回 路は、ロボット外部からロボット基台３内に供給され、ロボット基台３内部から は、エアチューブ６１が、電磁弁９６（図７）（一部は真空圧センサ６７へ分岐 する）を介して、固定フランジ１５の上部に形成された配管用穴から第１腕４内 に進入し、回転軸３２の配管部３２ａに接続される。回転軸３２は中空シャフト となっており、エアはこの回転軸３２の中を流れる。回転軸３２の上部には、エ アチューブ６３が接続されており、このエアチューブは、カバー板５３に取り付 けられた、図５に示した様なジョイント６４に接続されている。そして、ロボッ トの外部に位置するこのジョイント６４にはエアチューブ６５が接続されており 、このエアチューブ６５を介して、エア回路が第３腕３８にもたらされる。

【００２１】 次に、図６〜図９を用いてクリーンロボットの機体内における配線について説 明する。

【００２２】 図６に示されるように、第４のプーリ１４の下部には第２腕駆動用モータ２１ 等を包囲するように円筒状の第１のカバー８１が取り付けられている。このカバ ー８１の外周面には図８に示すような第１の基板９１が固定されている。この第 １の基板９１上には、コネクタ９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ，９１ｅが配設されてお り、不図示の第２腕駆動用モータ２１の動力線、エンコーダ２２の信号線、第２ 腕原点センサの信号線、被搬送物に表示されているバーコードを読み取り被搬送 物の種類を判別するためのバーコードリーダ７１の信号線がそれぞれ着脱可能に 接続される。そして、これら動力線、信号線は、基板９１上に配されたコネクタ ９１ａを介して図７に示されるようにフラットケーブル９０に接続されている。 このフラットケーブル９０はカバー８１に巻回された後、このカバー８１の外周 面に第１の固定部材８４ａによってその一部が固定される。そして、この固定さ れた部分に続くフラットケーブル９０は、カバー８１を数回包囲するように引き 回された後、第２の固定部材８４ｂによってその一部が円筒状の第２のカバー８ ０の内周面に固定され、それに続く部分は、カバー８０の外に引き出される。そ して、ロボット基台３に固定された図９に示されるような第２の基板９２上に配 設されたコネクタ９２ａを介して着脱自在に接続されている。なお、第２の基板 ９２には、コネクタ９２ａの他に、コネクタ９２ｂ，９２ｃ，９２ｄ，９２ｅ， ９２ｆが配設され、不図示の第１腕駆動用モータ６の動力線、エンコーダ７の信 号線、第１腕原点センサの信号線、その他電磁弁動作用電源、真空圧センサの電 源および信号線等がそれぞれ着脱自在に接続される。これら配線は、コネクタ９ ２ｇを介してロボット外部に設置された不図示のコントローラに接続される。

【００２３】 また、第２のカバー８０の下部にはケーブル保持板８２が固定されており、フ ラットケブール９０は、この保持板８２上においてフラットケーブル９０の一方 の端部が当接して移動するようになされ、ロボット基台３内において垂れ下がら ないようにされている。

【００２４】 以上のような構成において、第１腕４が回転すると、ケーブル９０は、カバー ８１に巻き付いたり、離間したりする。ケーブル９０の長さが短い場合にはカバ ー８１に無理に巻き付けられる場合が生じる。これを回避するため、本実施例に おいては、第１腕４の可動範囲を０〜３６０度と設定した上で、一番巻き付けら れた状態で、カバー８１の外周面に４回転分巻き付け、さらに多少の余裕分を持 たしてある。

【００２５】 一方、保持板８２には、発塵防止の目的も兼ねて、擦係数の小さい平滑性のあ るデルリンを使用しているが、長期間にわたる使用により、フラットケーブル９ ０の巾方向における一方の端部、すなわち保持板８２に当接する部分が摩耗し、 最悪の場合断線する可能性がある。これを回避するため、本実施例においては、 図１０に示すフラットケーブル９０の一番下のライン９０ａはダミーとし使用し ていない。なお、この一番下のラインを断線検出用とすることで、ケーブル交換 の目安となるばかりでなく、高価なレチクル・ウエハ等の搬送時の事故を防止す ることもでき、安全上も好ましい。

【００２６】 また、第１の基板９１は、図８に示されるように、逆Ｔ字形をしているが、こ れは、限られたスペースでコネクタ類をまとめるためと、フラットケーブル９０ が巻き付きやすいようにするためである。また、基板９１の巾の広い部分は、図 ６において、保持板８２より下側に配置されている。

【００２７】 さらに、カバー８１の下端部には、支持部材８５を介して配管保護板８６が固 定されている。この保護板８６も前述のケーブル保持板８２と同様、デルリン、 テフロン等の摩擦係数の小さな材質の部材を使用しており、第１腕４の回転時に 、エアーチューブ６１の保護および第１腕駆動用モータ６への巻き込みを防止し ている。

【００２８】 次に、ロボットを制御するための制御回路について図１１を参照して説明する 。制御部１００は、ＣＰＵ１０２，メモリ１０４，操作部１０６，第１の制御回 路１１２，第２の制御回路１１４から構成されている。そして、第１腕駆動用モ ータ６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のロータリエンコーダ７から出力される位置データ、及び第１のロータ リエンコーダ７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腕駆動用モータ６の回転を制御する。また、同様に第２の制御回路１１４は 、第２のロータリエンコーダ２２から出力される位置データ、及び第２のロータ リエンコーダ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２腕駆動用モータ２１の回転を制御する。また、第３腕３８の回転駆動のた めに第３腕駆動用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腕駆動用モータ６及び第２腕駆動用モータ２１の回転制御は公知の数値制御に より行われる。

【００２９】 前述のフラットケーブル９０の最下端のラインは、断線検出回路１５０制御部 １００のＩ／Ｏ１０７を通じてＣＰＵ１０２に取り込まれる。そして、断線が検 出された際には、異常時としてロボットを非常停止させる。

【００３０】 なお、上述説明におけるクリーンロボットに限られることなく、一般産業用ロ ボットとしても有効に利用可能である。

【００３１】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案によれば、機体内配線を小型、単純化 することができるので、クリーンロボットのような大きさに制限のあるロボット 等に適用した場合に効果が絶大である。

【００３２】 また、規制部材に当接する部分に配置された配線をダミーあるいは、断線検出 用配線とすることで、安全性の向上を図ることができる。

【００３３】 さらに、規制部材を摩擦係数の小さな部材にすることで、発塵を防止すること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を適用したクリーンロボットの実施例を
示す断面図である。

【図２】図１に示したクリーンロボットの平面図であ
る。

【図３】図１に示したクリーンロボットの左側要部断面
図である。

【図４】第１腕と第２腕との回転部の要部拡大図であ
る。

【図５】エアジョイントの拡大図である。

【図６】配線部を説明するための側断面図である。

【図７】配線部を説明するための図であり、図６のＡＡ
断面図である。

【図８】第１の基板の説明図である。

【図９】第２の基板の説明図である。

【図１０】実施例におけるフラットケーブルを説明する
ための図である。

【図１１】クリーンロボットの制御部を示すブロック図
である。

【符号の説明】

３ ロボット基台 ４ 第１腕 ５ 第２腕 ８０ 第２のカバー ８１ 第１のカバー ８２ 保持板 ９０ フラットケーブル

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台の任意の点を回転中心として平面内
   で回転可能に支持された腕を有するロボットであって、 前記腕の回転中心を包囲するように取り付けられた第１
   の円筒状部材と、 この第１の円筒状部材の外側に配置された第２の円筒状
   部材と、 前記腕を動作させるための動力あるいは情報を伝達する
   ためのケーブルと、 前記第１および第２の円筒状部材の一方の端部側に配置
   された規制部材と、 を有し、 前記ケーブルは、前記第１の円筒状部材と第２の円筒状
   部材との間であって、 前記第１の円筒状部材の外周面に巻回されるように配置
   され、 前記規制部材は、前記腕の回転中心軸方向の前記ケーブ
   ルの移動を規制することを特徴とするロボット。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ケーブルは、複
   数の配線を帯状に配置するよう形成されており、前記規
   制部材に移動を規制される際に、この規制部材に当接す
   る部分に配置された配線は、前記腕を動作させるための
   動力あるいは情報を伝達するためには用いられないこと
   を特徴とするロボット。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記規制部材に当接
   する部分に配置された配線は、前記ケーブルの断線検出
   のために用いられることを特徴とするロボット。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記規制部材は、摩
   擦係数の小さい部材であることを特徴とするロボット。
5. 【請求項５】 請求項１において、前記ケーブルは、前
   記第１の円筒状部材の外周面および第２の円筒状部材の
   内周面にそれぞれ一部が固定されていることを特徴とす
   るロボット。