JPH07164362A

JPH07164362A - ロボット装置及びその原点出し方法

Info

Publication number: JPH07164362A
Application number: JP30913793A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sawada; 康宏沢田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-09
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【目的】アームを大きく動かすことなくその絶対位置を
正確に検出することができるロボット装置を提供する。【構成】基台３と、基台３に回動自在に支持された第１
の腕４と、第１の腕４を基台３に対して回動させるため
の第１の駆動モータと、この第１の駆動モータに備えら
れ、第１の腕４が基台３に対して所定角度回動する毎に
第１のパルス信号を発生する第１のエンコーダと、第１
の腕４の基台３に対する第１の基準位置からの回動角に
略比例して変化する電圧を発生する第１の回動角検出機
構８５Ａと、第１の回動角検出機構８５Ａによって検出
される第１の腕４の概略回動角度と、第１のエンコーダ
の発生する第１のパルス信号とに基づいて、第１のパル
ス信号が発生されたときの第１の腕４の第１の基準位置
からの正確な回動角度を判定する第１の判定装置とを具
備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多関節型のロボット装
置及びその原点出し方法に関し、特に、クリーン環境内
でウエハ、レチクル等の移送を行なうための直進移送型
のクリーンロボット及びその原点だし方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、クリーン環境内で使用されるクリ
ーンロボットの原点出し方法は、公知である一般の産業
用ロボット等の原点出しと同様に、原点センサとインク
リメンタル型エンコーダとを併用し、これらの出力に基
づいて行われていた。具体的には、原点センサがＯＮに
なって初めてエンコーダのＺ層パルスが出力された位置
をロボットアームの原点として規定していた。

【０００３】ところで、クリーンロボットも含めた通常
の産業用ロボットおいては、例えばワークを搬送中にロ
ボットに異常が発生し非常停止がかかったり、組立装置
本体の異常または停電等によるロボットへの電力供給の
停止による非常停止が発生したりした場合、電源を再投
入し、原点出しからやり直さなければならない場合があ
る。この様な場合、上記の様な原点出し方法を用いよう
とすると、ロボットアームが原点センサの位置まで一旦
移動する必要があるため、ワークの搬送中に非常停止が
かかった場合などには、むやみに原点出しを行うとロボ
ットアームが大きく移動し、周囲の装置にワークを衝突
させて破壊してしまう虞がある。特に、半導体の製造工
程に使用されるクリーンロボットでは、搬送するワーク
がウエハやレチクルといった高価な部材であるため、こ
れらを破壊してしまうことは大きな損失となる。

【０００４】この様な場合、一般の組み立て用の産業ロ
ボットでは、人間が直接ロボットを動かしてロボットア
ームを危険な位置から退避させた後に原点出しを行うこ
とも可能であるが、ロボットがクリーン環境内、しかも
ステッパーの様な狭い領域に配置されている場合には、
人間がロボットアームを直接動かす様なスペースはな
い。

【０００５】そこで、ロボットアームの概略の現在位置
（ある基準からの絶対位置）が確認できれば、外部から
マニユアル操作でロボットアームを安全な位置に移動さ
せることも可能であるし、更にインクリメンタルエンコ
ーダを併用して、上記の現在位置データとインクリメン
タルエンコーダのＺ層のパルスとからアームの正確な位
置を検出すれば、モータの１回転以内の動きで原点出し
を行うこともできる。このようにアームの現在位置が確
認できれば、従来の様に、高価なレチクルやウエハ等を
把持したまま長い距離を動かして、原点出し作業を行う
必要がなくなるわけである。

【０００６】上記の様にロボットアームの現在位置を確
認できる様にした産業用ロボットとしては、特開昭６４
−３１２０９号に開示されている様にアブソリュートエ
ンコーダを使用したものや、特開平３−２６０７０９号
の様にポテンショメータとインクリメンタルエンコーダ
を使用したものが知られている。

【０００７】また、停電等が起こった場合の問題点を解
決する別のアプローチとしては、特開平４−１２３２０
５号に開示されている様に、停電等が起こった場合でも
カウンタ及びエンコーダの電源バックアップを行う方法
等も知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例の内、アブソリュートエンコーダを使用するもの
においては、アブソリュートエンコーダが高価であると
いう問題点があり、ポテンショメータとインクリメンタ
ルエンコーダを使用するものにおいては、ポテンショメ
ータが接触式であるため寿命が短いという問題点があ
る。また、ポテンショメータを使用する場合には、この
ポテンショメータがボールネジを使用した伝達系等の様
に剛性があってバックラッシュの少ない伝達系に使用さ
れる場合は、アームの略正確な位置が検出できるが、タ
イミングベルトを利用した伝達系の様に比較的剛性が低
く、バックラッシュが大きい伝達系に使用される場合に
は、アーム位置の検出誤差が大きくなるという問題点も
ある。

【０００９】また、電源バックアップを行うものにおい
ては、大型の電池が必要になり、これにかかるコスト
と、これを配置するためのスペースが大きくなるという
問題点がある。

【００１０】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その第１の目的は、アームを大きく
動かすことなくその絶対位置を正確に検出することがで
きるロボット装置及びその原点出し方法を提供すること
にある。

【００１１】また、本発明の第２の目的は、スペースを
とらず、安価で、且つアームの絶対位置を検出すること
のできるロボット装置及びその原点出し方法を提供する
ことである。

【００１２】

【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、本発明のロボット装置は、基台
と、該基台に回動自在に支持された第１の腕と、該第１
の腕を前記基台に対して回動させるための第１の駆動手
段と、該第１の駆動手段に備えられ、前記第１の腕が前
記基台に対して所定角度回動する毎に第１のパルス信号
を発生する第１のエンコーダと、前記第１の腕の前記基
台に対する第１の基準位置からの回動角に略比例して変
化する電圧を発生する第１の回動角検出手段と、該第１
の回動角検出手段によって検出される前記第１の腕の概
略回動角度と、前記第１のエンコーダの発生する前記第
１のパルス信号とに基づいて、該第１のパルス信号が発
生されたときの前記第１の腕の前記第１の基準位置から
の正確な回動角度を判定する第１の判定手段とを具備す
ることを特徴としている。

【００１３】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第１の判定手段は、前記第１の回動角検出手
段の出力値と、前記第１のパルス信号が発生されたとき
の前記第１の腕の前記第１の基準位置からの正確な回動
角度との関係を予め記憶しておくための第１のメモリを
有することを特徴としている。

【００１４】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第１の駆動手段は、駆動源としての第１のモ
ータを備え、前記第１のエンコーダは、前記第１のモー
タの回転軸に連結されたロータリエンコーダであること
を特徴としている。

【００１５】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第１のパルス信号は、前記第１のエンコーダ
の１回転につき１回発せられるＺ層パルスであることを
特徴としている。

【００１６】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第１の回動角検出手段は、前記基台と前記第
１の腕の内の一方に設けられ、対象物との距離を検出す
るための第１の距離センサーと、前記基台と前記第１の
腕の内の他方に前記第１の距離センサーと対向して設け
られ、前記第１の腕の前記基台に対する回動に伴って前
記第１の距離センサーとの距離が連続的に変化する第１
の斜面とを備えることを特徴としている。

【００１７】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第１の回動角検出手段は、前記基台と前記第
１の腕の内の一方に設けられ、第１の発光部と第１の受
光部とを有する第１の位置センサーと、前記基台と前記
第１の腕の内の他方に前記第１の発光部と前記第１の受
光部の間に位置する様に設けられ、前記第１の腕の前記
基台に対する回動に伴って、前記第１の発光部から前記
第１の受光部に入る光を遮る位置が連続的に変化する第
１の遮光板とを備えることを特徴としている。

【００１８】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第１の位置センサーは、前記第１の発光部か
ら前記第１の受光部に入射する光像の位置変化により出
力値が変化する様になされており、前記第１の腕の回動
に伴って回転する前記第１の遮光板に形成された螺旋状
のスリットを通過する前記第１の発光部からの光の光像
の位置が前記第１の受光部上で移動することにより前記
第１の腕の回動角を検出することを特徴としている。

【００１９】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第１の位置センサーは、前記第１の発光部か
ら前記第１の受光部に入射する光量の変化により出力値
が変化する様になされており、前記第１の腕の回動に伴
って回転する前記第１の遮光板の螺旋状の外形部により
遮られる前記第１の発光部からの光の光量変化により前
記第１の腕の回動角を検出することを特徴としている。

【００２０】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第１の腕に回動自在に支持され、該第１の腕
と同じ長さの第２の腕と、該第２の腕を前記第１の腕に
対して回動させるための第２の駆動手段と、該第２の駆
動手段に備えられ、前記第２の腕が前記第１の腕に対し
て所定角度回動する毎に第２のパルス信号を発生する第
２のエンコーダと、前記第２の腕の前記第１の腕に対す
る第２の基準位置からの回動角に略比例して変化する電
圧を発生する第２の回動角検出手段と、該第２の回動角
検出手段によって検出される前記第２の腕の概略回動角
度と、前記第２のエンコーダの発生する前記第２のパル
ス信号とに基づいて、該第２のパルス信号が発生された
ときの前記第２の腕の前記第２の基準位置からの正確な
回動角度を判定する第２の判定手段とを更に具備するこ
とを特徴としている。

【００２１】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第２の判定手段は、前記第２の回動角検出手
段の出力値と、前記第２のパルス信号が発生されたとき
の前記第２の腕の前記第２の基準位置からの正確な回動
角度との関係を予め記憶しておくための第２のメモリを
有することを特徴としている。

【００２２】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第２の駆動手段は、駆動源としての第２のモ
ータを備え、前記第２のエンコーダは、前記第２のモー
タの回転軸に連結されたロータリエンコーダであること
を特徴としている。

【００２３】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第２のパルス信号は、前記第２のエンコーダ
の１回転につき１回発せられるＺ層パルスであることを
特徴としている。

【００２４】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第２の回動角検出手段は、前記第１の腕と前
記第２の腕の内の一方に設けられ、対象物との距離を検
出するための第２の距離センサーと、前記第１の腕と前
記第２の腕の内の他方に前記第２の距離センサーと対向
して設けられ、前記第２の腕の前記第１の腕に対する回
動に伴って前記第２の距離センサーとの距離が連続的に
変化する第２の斜面とを備えることを特徴としている。

【００２５】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第２の回動角検出手段は、前記第１の腕と前
記第２の腕の内の一方に設けられ、第２の発光部と第２
の受光部とを有する第２の位置センサーと、前記第１の
腕と前記第２の腕の内の他方に前記第２の発光部と前記
第２の受光部の間に位置する様に設けられ、前記第２の
腕の前記第１の腕に対する回動に伴って、前記第２の発
光部から前記第２の受光部に入る光を遮る位置が連続的
に変化する第２の遮光板とを備えることを特徴としてい
る。

【００２６】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第２の位置センサーは、前記第２の発光部か
ら前記第２の受光部に入射する光像の位置変化により出
力値が変化する様になされており、前記第２の腕の回動
に伴って回転する前記第２の遮光板に形成された螺旋状
のスリットを通過する前記第２の発光部からの光の光像
の位置が前記第２の受光部上で移動することにより前記
第２の腕の回動角を検出することを特徴としている。

【００２７】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第２の位置センサーは、前記第２の発光部か
ら前記第２の受光部に入射する光量の変化により出力値
が変化する様になされており、前記第２の腕の回動に伴
って回転する前記第２の遮光板の螺旋状の外形部により
遮られる前記第２の発光部からの光の光量変化により前
記第２の腕の回動角を検出することを特徴としている。

【００２８】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第２の腕に回動自在に支持された第３の腕を
更に具備し、前記第２の駆動手段は、前記第２の腕を前
記第１の腕に対して回動させると共に、前記第３の腕を
前記第２の腕に対して、前記第２の腕の回動方向とは反
対方向に前記第２の腕の１／２の角速度で回動させるこ
とを特徴としている。

【００２９】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第１の腕を前記基台に対して第１の角速度で
回動させると共に、前記第２の腕を前記第１の腕に対し
て、該第１の腕の回動方向とは反対の方向に前記第１の
角速度の２倍の角速度で回動させる様に、前記第１の駆
動手段と前記第２の駆動手段を制御することにより、前
記第３の腕を直進運動させる制御手段を更に具備するこ
とを特徴としている。

【００３０】また、この発明に係わるロボット装置にお
いて、前記第３の腕が所定の直線状の軌跡からはずれて
いる場合には、前記制御手段による制御を行わずに異常
信号を出力すると共に、前記第１及び第２の回動角検出
手段から出力される前記第１及び第２の腕の、前記第１
及び第２の基準位置からの回動角度データを表示するこ
とを特徴としている。

【００３１】また、本発明のロボット装置の原点出し方
法は、基台と、該基台に回動自在に支持された第１の腕
と、該第１の腕に回動自在に支持され、該第１の腕と同
じ長さの第２の腕と、該第２の腕に回動自在に支持され
た第３の腕と、前記第１の腕を前記基台に対して回動さ
せるための第１の駆動手段と、前記第２の腕を前記第１
の腕に対して回動させると共に、前記第３の腕を前記第
２の腕に対して、前記第２の腕の回動方向とは反対方向
に前記第２の腕の１／２の角速度で回動させる第２の駆
動手段と、前記第１の駆動手段に備えられ、前記第１の
腕が前記基台に対して所定角度回動する毎に第１のパル
ス信号を発生する第１のエンコーダと、前記第１の腕の
前記基台に対する第１の基準位置からの回動角に略比例
して変化する電圧を発生する第１の回動角検出手段と、
該第１の回動角検出手段によって検出される前記第１の
腕の概略回動角度と前記第１のエンコーダの発生する前
記第１のパルス信号とに基づいて、前記第１の腕の前記
第１の基準位置からの正確な回動角度を判定する第１の
判定手段と、前記第２の駆動手段に備えられ、前記第２
の腕が前記第１の腕に対して所定角度回動するごとに第
２のパルス信号を発生する第２のエンコーダと、前記第
２の腕の前記第１の腕に対する第２の基準位置からの回
動角に略比例して変化する電圧を発生する第２の回動角
検出手段と、該第２の回動角検出手段によって検出され
る前記第２の腕の概略回動角度と前記第２のエンコーダ
の発生する前記第２のパルス信号とに基づいて、前記第
２の腕の前記第２の基準位置からの正確な回動角度を判
定する第２の判定手段と、を備えるロボット装置の原点
出し方法であって、前記第１の駆動手段を動作させて前
記第１の腕を前記基台に対して第１の角速度で回動させ
ると共に、前記第２の駆動手段を動作させて前記第２の
腕を前記第１の腕に対して、該第１の腕の回動方向とは
反対の方向に前記第１の角速度の２倍の角速度で回動さ
せることにより、前記第３の腕を直進運動させる第１の
工程と、該第１の工程を実行中に、前記第２の判定手段
により、前記第２の腕の前記第２の基準位置からの正確
な回動角度を判定する第２の工程と、前記第１の工程と
前記第２の工程が終了した後に、前記第１の駆動手段の
みを動作させて前記第１の腕を前記基台に対して第２の
角速度で回動させる第３の工程と、該第３の工程を実行
中に、前記第１の判定手段により、前記第１の腕の前記
第１の基準位置からの正確な回動角度を判定する第４の
工程とを具備することを特徴としている。

【００３２】また、この発明に係わるロボット装置の原
点出し方法において、前記第１及び第２の角速度は微小
な角速度であることを特徴としている。

【００３３】

【作用】以上の様に、この発明に係わるロボット装置は
構成されているので、回動角検出手段によって腕の概略
角度を求め、この概略角度に基づいてエンコーダがパル
ス信号を発する点で、腕の角度を更に正確に規定するこ
とにより、１つのパルス信号が発せられる位置から次の
パルス信号が発せられる位置までの微小角度だけ腕を回
動させる操作を行うだけで、腕の正確な位置を検出する
ことができる。

【００３４】また、角度検出手段を、距離センサとそれ
に対向する斜面、あるいは、発光素子と受光素子からな
る位置センサーと遮光板から構成しているので、構造が
単純になり場所を取らず、コストも安く済む。

【００３５】また、この発明に係わるロボット装置の原
点出し方法は、第１の腕と第２の腕と第３の腕とを備
え、この第３の腕を直進運動させるロボット装置におい
て、第３の腕を直進運動させながら、第２の腕の原点出
しを行い、その後に、第１の腕のみを回動させて第１の
腕の原点出しを行っているので、第３の腕の先端部の最
小限の動きで各腕の原点出しを行うことができ、第３の
腕に把持されたワークを周囲の装置にぶつけて破損させ
たりすることが防止できる。

【００３６】

【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。

【００３７】まず、一実施例のクリーンロボットの側断
面図である図１、及び図１を左側から見た部分断面図で
ある図２に基づいて、クリーンロボットの構成について
説明する。

【００３８】図１，図２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、任意の数の取付レバー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
速機１１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。

【００３９】一方、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１
０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。

【００４０】また、固定フランジ１５は、上端部を閉止
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２
３ａには第５のプーリ２４が固定されている。

【００４１】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２
４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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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４
１を介して回転自在に支持されており、更に、第３腕３
８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。

【００４６】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３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５
６が形成されている。第２腕５に形成されている穴５７
がタップ穴であるは、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４及び第３腕３８にも
同様の機構が設けられている。

【００４７】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。

【００４８】次に図４は、図１を上方から見た図であ
り、図示した様な位置関係で、ロボット基台３、第１腕
４、第２腕５、第３腕３８が配置されている。

【００４９】次に、上記の様に構成されたロボットの動
作の原理を図５乃至図６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５に示した直線移動と図６に示した回転移動の２パタ
ーンである。

【００５０】まず、図５（ａ）に示した初期位置から、
図５（ｂ），図５（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８０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５（ｃ）に
示した様に第１腕４のアーム長と第２腕５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４，
第２腕５，第３腕３８の夫々の回転角は、それぞれθ
１，θ２，θ３で表すものとする。このとき、θ１，θ
２，θ３が、 θ２＝１８０^o −２θ１ θ３＝θ２／２ただし、例えば、 θ１＝−６０°〜６０^o θ２＝３００°〜６０^o θ３＝１５０°〜３０^o で表される関係を保持した状態で、第１腕〜第３腕４，
５，３８が動作すれば第３腕３８の先端部、すなわちハ
ンド８０は、図５（ａ）〜図５（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。

【００５１】これを実現させるために、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腕駆動用モータ
６及び第２腕駆動用モータ２１として使用し、第１腕駆
動部の減速比と第２腕駆動部の減速比の割合を２：１と
している。ちなみに、実施例では第１腕駆動部の減速比
は１／２００、第２腕駆動部の減速比は１／１００であ
る。このときの各プーリ、減速機の減速比は、図７に示
すように任意に決めることができるが、実施例では第１
腕駆動部の減速比は第１のプーリ８と第２のプーリ１０
の間で１／１．６，第１減速機１１で１／５０，第３の
プーリ１２と第４のプーリ１４の間で１／２．５とし、
第２腕駆動部の減速比は第２減速機２３で１／１００，
第５のプーリ２４と第６のプーリ２６の間で１／１とし
ている。

【００５２】すなわち、第１腕駆動用モータ６及び第２
腕駆動用モータ２１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４が図５（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５は第１腕４の先端部である点Ｐ１の回りに時計回転
方向に２θ１だけ回転することとなる。これにより第３
腕３８の回転中心である点Ｐ２は直線ｈに沿って直線運
動することとなる。

【００５３】また、第３腕３８については、第７のプー
リ３３の直径を第８のプーリ３５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８０を直線ｈに沿って移動させ
ることができる。

【００５４】上記の様にして、ハンド８０が直線ｈに沿
って移動されるわけであるが、第３腕３８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４お
よび第２腕５の駆動と同様に、第３腕３８にも回転駆動
装置を設け、第３腕３８を第１腕４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。

【００５５】なお、図６に示した様な回転運動をさせる
場合には、第１腕駆動用モータ６のみを回転させればよ
いことは言うまでもない。

【００５６】次に、ロボットの第１腕４及び第２腕５の
絶対回動角度（ある基準からの回動角度）を求めるため
の機構について、図１及び図８乃至図１２を参照して説
明する。

【００５７】第１腕４及び第２腕５の絶対回転角は、絶
対角度検出機構８５Ａ，８５Ｂにより検出される。この
絶対角度検出機構８５Ａ，８５Ｂは、距離検出センサ８
１，８２と、円筒状に形成され、下端面に被検出面８３
ｃ，８４ｃを有するドッグ８３，８４とによって構成さ
れている。距離検出センサ８１，８２には、例えば渦電
流式、レーザ式等の距離センサが使用される。距離検出
センサ８１，８２は、図１２に示す様にドッグ８３，８
４の被検出面８３ｃ，８４ｃとの距離に比例した出力を
出すものであり、例えば距離検出センサ８１，８２を固
定し、ドッグ８３，８４の被検出面８３ｃ，８４ｃを、
図８（ａ）に示す様に、１回転３６０°を滑らかな斜面
状に形成することにより第１腕４及び第２腕５の回動角
を検出できる。すなわち、第１腕４及び第２腕５が回動
すると、それに伴ってドッグ８３，８４が回転し、その
被検出面８３ｃ，８４ｃと距離検出センサ８１，８２と
の距離が変化するので、距離検出センサ８１，８２は、
第１腕４及び第２腕５の回動角に対応した出力を出すこ
ととなる。勿論、ドッグ８３，８４の被検出面８３ｃ，
８４ｃの傾斜は、距離検出センサ８１，８２の検出範囲
内としなければならない。

【００５８】図１は、この絶対回転角検出機構８５Ａ，
８５Ｂを、本実施例のロボット装置に適用した状態を示
しており、絶対角度検出機構８５Ａ，８５Ｂは、前述し
た様に、第１の距離検出センサ８１と第１のドッグ８
３、及び第２の距離検出センサ８２と第２のドッグ８４
から構成されている。

【００５９】第１及び第２のドッグ８３，８４は、別部
品として製作しても構わないが、例えば、第１腕４の第
１のドック８３の様にプーリの一端面を斜面状に加工し
ても良いし、第２腕５の第２のドッグ８４の様に、固定
フランジの一旦面を斜面状に加工してもよい。そうする
ことにより部品点数を削減することができる。

【００６０】図８（ｂ）は、同一の距離検出センサ８１
ａ，８１ｂを２台組み合わせて使用した例である。これ
は、距離検出センサの出力がアナログ出力であるため、
温度変化等の外乱に対して強くするため、２台の出力差
を検出しようとしたものである。

【００６１】図９（ａ），（ｂ），図１０は、他の絶対
角度検出機構９２を示した図である。絶対角度検出機構
９２は、発光素子（例えばＬＥＤ）８７と受光素子（例
えばＰＳＤ）８８と、発光素子８７からの光の受光素子
８８への入射位置を変化させる遮光板８６とから概略構
成されている。受光素子８８は、これへ入射する光の位
置あるいは光量の変化により出力が変化する。遮光板８
６は、図８に示したドッグと同様にロボットの腕に固定
されている（図示せず）。遮光板８６の形状は、図９
（ａ）に示した様に螺旋状のスリット９０を形成したも
のでもよいし、図９（ｂ）の様に外周部を螺旋状とした
ものでもよい。この絶対角度検出機構９２の出力信号も
図１２の様になる。

【００６２】図１１は、上記の絶対角度検出機構９２を
第１腕４と第２腕５の間に配置した状態を示した図であ
る。図示した様に、遮光板８６ａは、中央部を中空と
し、第２腕５を第１腕４に対して回転させるための固定
フランジ２７ａに配管及び配線を通せる様になされてい
る。なお、図１１では、磁性流体シールは示されていな
い。また、図１１は、第１腕４と第２腕５の関節部分を
示しているが、ロボット基台３と第１腕４の関節部分に
も絶対角度検出機構を同様に構成することができる。ま
た、発光素子８７を支持するブラケット９１は、外部か
ら光が入って受光素子８８が誤動作をしない様にするカ
バーの役目も果たしている。

【００６３】次に、ロボットを制御するための制御回路
について図１３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５４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。

【００６４】また、第１の距離検出センサ８１の出力
は、Ａ／Ｄ変換器１１６を介してＣＰＵ１０２に入力さ
れる。また、第２の距離検出センサ８２の出力は、Ａ／
Ｄ変換器１１８を介してＣＰＵ１０２に入力される。

【００６５】次に、上記の様に構成されたロボット装置
の原点出しの方法について説明する。

【００６６】ここで、まず、従来の原点出し方法につい
て説明しておくと、図１４及び図１５は、従来の原点出
し方法の手順を説明する図である。

【００６７】原点出しのプログラムがスタートすると、
ロボットアームを原点センサの位置まで即座に移動させ
るために、ロボットアームを最大速度まで加速し、最大
速度で移動させる（ステツプＳ１０，図１５のＡの領
域）。ロボットアームが原点センサの位置まで移動して
原点センサがＯＮすると（ステツプＳ１１）、ロボット
アームが目標位置に近づいたことを示しているので、目
標位置に正確に位置決めするためにロボットアームを微
小移動速度まで減速し、この微小速度で更に移動させる
（ステツプＳ１２，図１５のＢの領域）。そして、原点
センサがＯＮしてから最初にエンコーダのＺ層パルスが
出力される位置までロボットアームを移動させ、Ｚ層パ
ルスが出力された位置でアームを停止させる（ステツプ
Ｓ１３〜１４，図１５のＣの領域）。そして、この停止
位置を原点とするためにカウンタをリセットし、原点出
し終了フラグをセットしてプログラムを終了する。

【００６８】従来のロボット装置においては、以上の様
にしてアームの原点出しが行われていた。

【００６９】次に、本実施例の原点出し方法について説
明する。

【００７０】前述した様に、本実施例においては、第１
腕４の減速比は１／２００に設定されているので、図１
６に示した様に第１腕４の回転角度１．８°に対して１
回、第１のロータリーエンコーダ７のＺ相パルスが出力
される。これに対して、第１の距離検出センサ８１の出
力は図１６に示したように、第１腕４の角度に対して比
例関係にあるから、例えば、第１腕が１８．０°〜１
９．８°の間にあるときは第１の距離検出センサ８１の
出力が０．５Ｖ〜０．５５Ｖの間にあるわけである。先
に述べた様に本実施例の第１腕４では、１．８°に１回
エンコーダのＺ相パルスが出力されるから第１腕４が１
８．０°〜１９．８°の間で１回Ｚ相が出力されること
になる。ここでは仮にＺ相パルスが出力される位置を１
８．６°としている。この値はあらかじめ制御部１００
内のメモリ１０４に図１７に示す様に記憶しておく。す
なわち、エンコーダ７のＺ相とアーム角度との関係をテ
ーブルとして、保存しておく。以上より、ロボット異常
時に電源がＯＦＦし、カウンタ回路がクリアされてしま
っても、電源を再投入時に第１腕４の原点出しを、第１
腕４を僅か１．８°以内回転させるだけで行うことがで
きる。

【００７１】次に、この第１腕４の原点出しの手順を図
１８及び図１９を参照して更に詳細に説明する。

【００７２】まず、原点出しのプログラムがスタートす
ると、第１腕４を微小速度で移動させる（ステツプＳ４
０，図１８のＡの領域）。そして、第１腕４を移動させ
ているうちに第１のロータリーエンコーダ７のＺ相パル
スが出力された時点で第１腕４を停止させる（ステツプ
Ｓ４１〜４２）。次に、第１腕４が停止した位置での第
１の距離検出センサ８１の出力を読み取る（ステツプＳ
４３）。このときの第１の距離検出センサ８１の検出角
度がθ1 以上θ2 以下であれば、メモリ１０４に記憶さ
れているテーブルから第１腕４の絶対角度位置がθ0 で
あると判断する。具体的には、例えば第１の距離検出セ
ンサ８１の出力値が１８．０°〜１９．８°の間であれ
ば、第１腕４が停止した位置は、１８．６°であると判
断する。そして、ＣＰＵ１０２内のカウンタにこの角度
データをセットする（ステツプＳ４５）。その後、原点
出し終了フラグをセットし（ステツプＳ４５）、プログ
ラムを終了する。この様な動作により、第１腕４の正確
な位置が求められることとなる。

【００７３】ロボットの第２腕５についても同様に原点
出しを行うことができる。

【００７４】なお、上記の説明は、本実施例の原点出し
方法の一般的な使用方法を説明したものであるが、以下
に、本実施例のロボット装置に特有の原点出し動作に上
記の方法を適用する場合について説明する。

【００７５】先に説明したように、本実施例では図５の
ようにハンドの直進移動動作を行う場合、ロボットの第
１腕４及び第２腕５の駆動用モーター６，２１を協調動
作させている。具体的には、第２腕５を第１腕４の回動
方向とは反対方向に、第１腕４の２倍の角速度で回動さ
せることにより、ハンドを直進移動させている。そのた
め、原点出し動作は以下の様な手順で行われる。すなわ
ち、まず、停電等によりロボットが停止した状態からロ
ボットの第１腕４と第２腕５を協調動作させてハンドを
直進移動させながら、第２腕５の距離検出センサ８２の
出力値に基づいて第２腕５の原点出しを行う。次に、第
１腕４と第２腕を更に協調動作させて、第３腕を一番縮
めた状態まで移動させる。その後、第１腕４のみを回動
させて第１腕４の距離検出センサ８１の出力値に基づい
てロボットの第１腕４の原点出し動作を行う。この順番
が大切であり、もし図５（ｃ）に示す様なハンドが伸び
た状態で第１腕４の原点出し動作を先に行った場合に
は、先端部のハンドが、ロボット基台３を中心に大きく
回動運動することとなり、ステッパ内の他の装置（図示
せず）と干渉し、ウエハ、レチクルや、ロボット自身
や、ステッパ内の他の装置を壊してしまう虞がある。

【００７６】そこで、本実施例では図２０及び図２１に
示したフローチャートにしたがって原点出し動作を行
う。

【００７７】ここで、図２０及び図２１を参照して本実
施例のロボット装置に特有の原点出し方法について説明
する。

【００７８】まず、プログラムがスタートすると、ま
ず、第１腕４及び第２腕５の回動角度を距離検出センサ
８１，８２により検出し（ステツプＳ５０）、この検出
結果から第１腕４及び第２腕５の現在位置を推定する
（ステツプＳ５１）。次に、第１腕４及び第２腕５の現
在位置が原点出し動作をしても良い位置か否かを判断す
る（ステツプＳ５２）。

【００７９】ここで、原点出し動作をしても良い位置か
否かを判断するのは、以下の様な理由による。すなわ
ち、クリーンロボットが動作中に何らかの原因で停電し
た場合、ロボットの各腕の慣性で図２１のように通常時
のロボットの軌跡とは大きく異なってしまう場合があり
得る。この時、前述の原点出し動作を行わせると、ロボ
ットがステッパ内の他装置と干渉したり、最悪の場合、
ウエハ、レチクルを周囲の装置にぶつける可能性があ
る。そのため、この様な場合には原点出しを行わない様
にする配慮が必要となる。

【００８０】従って、ステツプＳ５２で、ロボットの各
腕が図２２の様になっており、原点出しが不可能である
と判断されると、原点出しを行わず、異常信号を表示す
る（ステツプＳ６６）。この異常信号は、操作部１０６
のディスプレイに表示しても良いし、ロボットに異常表
示灯を設けたり、音声発生器を設けたりして表示しても
良い。なお、この様な異常状態でも、ロボットの各腕の
回動角度は把握できるわけであるから、操作部１０６か
らコマンドを送ってマニュアルで直すことが可能であ
る。

【００８１】一方、ステツプＳ５２で、ロボットの各腕
が、通常の移動軌跡上に乗った状態で停止している場合
には、第１腕４及び第２腕５を協調動作させながら微小
速度で移動させ（ステツプＳ５３）、第２腕５のエンコ
ーダ２２からＺ相パルスが出力されるまで、移動を続け
る（ステツプＳ５４）。エンコーダ２２からＺ相パルス
が出力されるとその位置で第１腕４及び第２腕５を停止
させ（ステツプＳ５５）、その位置での第２腕の距離検
出センサ８２の出力値を読み取る（ステツプＳ５６）。
そして距離検出センサ８２の出力値と、メモリ１０４内
のテーブルから、第２腕５の絶対回動角度を判定し、こ
の判定値を第２腕５の現在位置データとして、ＣＰＵ１
０２内のカウンタにセットする（ステツプＳ５７）。こ
れにより第２腕５の原点出しが終了したので、第２腕５
の原点出し終了フラグをセットする（ステツプＳ５
８）。

【００８２】次に、第１腕４の原点出し動作を行うため
の予備動作として、第１腕４と第２腕５を協調動作させ
て第３腕３８を、図５（ａ）に示す位置まで退避させる
（ステツプＳ５９）。その後、第１腕４を微小移動速度
で回動させつつ（ステツプＳ６０）、第１腕４のエンコ
ーダ７からＺ相パルスが出力されるまで待つ（ステツプ
Ｓ６１）。エンコーダ７からＺ相パルスが出力される
と、その時点で第１腕４を停止させ、第１腕４の距離検
出センサ８１の出力を読み取る（ステツプＳ６３）。そ
して、この出力値とメモリ１０４内のテーブルとから第
１腕４の絶対回転角度を判定し、この判定値を第１腕４
の現在位置データとして、ＣＰＵ１０２内のカウンタに
セットする（ステツプＳ６４）。これにより、第１腕４
の原点出しも終了したので、第１腕４の原点出し終了フ
ラグをセットする（ステツプＳ６５）。以上で、第１腕
４と第２腕５の原点出しが全て終了し、プログラムを終
了する。

【００８３】次に、ロボット１０の第１腕４及び第２腕
５の回転角度の制御について図２３乃至図２７を参照し
て説明する。

【００８４】まず、目標物をある方向にある回転角だけ
短時間で回転移動させる場合には、時間に対する角速度
変化のパターンとしては、図２３に示した様なものが用
いられる。このパターンは、一定角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４及び第２腕５の回転動作に
は、上記の様な角速度パターンを使用する。

【００８５】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２
４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移動させることができ
る。

【００８６】ここで、前述した様に、ハンド８０を直線
移動させるためには、第１腕４を例えば反時計回転方向
にθ１だけ回転させ、第２腕５を第１腕４に対して時計
回転方向にθ２＝２θ１だけ回転させ、第３腕３８を第
２腕５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２５，図２６にそれぞれ
示した様になる。図２５に示した様に第１腕４の回転角
速度θ１_V と第２腕５の回転角速度θ２_V の比を常に
１：２とすることにより、図２５に示した様に第１腕４
の回転角度θ１と第２腕５の回転角度θ２の比が常に
１：２となる。また、第３腕３８は、第７のプーリ３３
及び第８のプーリ３５により駆動されるので、第１腕４
の回転角度θ１と第２腕５の回転角度θ２が１：２とな
る様に駆動されれば、第３腕３８は、必然的に第１腕４
と同じ方向に同じ回転角だけ回転されるので、ハンド８
０は、正確に直線運動されることとなる。

【００８７】次に、図２７に示したフローチャートに基
づいて、第１腕４及び第２腕５の具体的な回転動作につ
いて説明する。

【００８８】まず、作業者は、このフローチャートに従
ってロボットを作動させる前に、予めハンド８０の目標
移動位置の座標から、第１腕４及び第２腕５の回転角度
θ１，θ２、回転の立ち上げ時間Ｔ１と立ち下げ時間Ｔ
３、第１腕４及び第２腕５の最大回転角速度θ１_Vm，θ
２_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。

【００８９】まず、ステップＳ２０において、作業者
は、操作部１０６から図２３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、ステップＳ２２におい
て、作業者は、第１腕４と第２腕５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１
０４に記憶される。同様に、ステップＳ２４において、
作業者は、第１腕４と第２腕５の最大回転角速度θ
１_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、ロボットは、ハンド８０を移動させ
る待機状態となっている。

【００９０】次に、ステップＳ２６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、ステップＳ２８において、回転角の大きい第２腕５
を駆動する第２腕駆動用モータ２１の目標回転角θ２′
を計算し、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０で
は、ＣＰＵ１０２は、この第２腕駆動用モータ２１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腕駆動用モ
ータ２１の回転角Δθ２をｋ倍することにより第１腕駆
動用モータ６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腕駆動用モ
ータ６と第２腕駆動用モータ２１の回転角の比である。
そして、一実施例では、第２の減速機２３の減速比を第
１の減速機１１の減速比の１／２にすることにより第１
腕駆動用モータ６及び第２腕駆動用モータ２１を全く同
一回転角速度で回転させれば、ハンド８０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２３の減速比を第１の減速
機１１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１１の減速
比と、第２の減速機２３の減速比が同一であった場合に
は、ｋ＝１／２とすればよい。

【００９１】次にステップＳ３２において、ＣＰＵは、
第１腕駆動用モータ６及び第２腕駆動用モータ２１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腕駆
動用モータ６及び第２腕駆動用モータ２０，３８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のロータリエンコーダ７，２２で検出しながら、第１
腕駆動用モータ６及び第２腕駆動用モータ２１を回転さ
せる。そして、ステップＳ３４では、目標回転角まで第
１腕駆動用モータ６及び第２腕駆動用モータ２１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、ステップＳ３０とステップＳ３２を繰り返す。ステ
ップＳ３４において、第１腕駆動用モータ６及び第２腕
駆動用モータ２１が目標回転角θ１′，θ２′に達した
と判断されると、ステップＳ３６に進み、各モータを停
止させ、動作を終了する。

【００９２】なお、ロボットに図６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腕駆動用モータ６を所定回
転速度で、所定回転数だけ回転させハンド８０を所望の
位置に位置決めする。

【００９３】以上説明した様に、本実施例によれば、距
離検出センサー出力とインクリメンタル型エンコーダの
Ｚ相を組み合わせることにより、ロボットアームをわず
かに動かすだけでロボットアームの絶対位置を求めるこ
とができるから、従来の様な時間のかかる原点出し作業
が不要になる。

【００９４】また、ロボットやステッパなどの異常によ
りロボットが非常停止した時の原点出し作業が不要にな
るばかりでなく、従来は高価なウエハやレチクルなどを
破壊する虞があったため、外部よりマニュアルでロボッ
トを動作させることは難しかったが、再起動直後のロボ
ットアームの絶対位置がステッパ外部から確認できるの
で、外部よりのマニュアル退避動作が行い易くなった。（他の実施例）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。

【００９５】例えば、本発明は、クリーンロボットに限
られることなく、広く一般産業用ロボットとしても使用
可能である。

【００９６】また、本発明は、複数の機器から構成され
るシステムに適用しても１つの機器からなる装置に適用
してもよい。

【００９７】また、本発明は、システムあるいは装置に
プログラムを供給することによって達成される場合にも
適用できることは言うまでもない。

【００９８】更に、本実施例では、回転機構の絶対位置
検出及び原点出しについて述べたが図８（ｃ）に示した
様に直動機構についても同様に可能である。

【００９９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明のロボット装
置によれば、角度検出手段によって腕の概略角度を求
め、この概略角度に基づいてエンコーダがパルス信号を
発する点で、腕の角度を更に正確に規定することによ
り、１つのパルス信号が発せられる位置から次のパルス
信号が発せられる位置までの微小角度だけ腕を回動させ
る操作を行うだけで、腕の正確な位置を検出することが
できる。

【０１００】また、角度検出手段を、距離センサとそれ
に対向する斜面、あるいは、発光素子と受光素子からな
る位置センサーと遮光板から構成しているので、構造が
単純になり場所を取らず、コストも安く済む。

【０１０１】また、本発明のロボット装置の原点出し方
法によれば、第１の腕と第２の腕と第３の腕とを備え、
この第３の腕を直進運動させるロボット装置において、
第３の腕を直進運動させながら、第２の腕の原点出しを
行い、その後に、第１の腕のみを回動させて第１の腕の
原点出しを行っているので、第３の腕の先端部の最小限
の動きで各腕の原点出しを行うことができ、第３の腕に
把持されたワークを周囲の装置にぶつけて破損させたり
することが防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施したクリーンロボットの側断面図
である。

【図２】図１を左側から見た部分断面図である。

【図３】第１腕と第２腕の回転部分を拡大した図であ
る。

【図４】クリーンロボットを上方から見た図である。

【図５】ハンドの直線移動動作を示した図である。

【図６】ハンドの回転運動を示した図である。

【図７】減速比の組合せを示した図である。

【図８】距離検出センサーの構成を示した図である。

【図９】他の距離検出センサーの構成を示した平面図で
ある。

【図１０】他の距離検出センサーの構成を示した側断面
図である。

【図１１】他の距離検出センサーの構成を示した側断面
図である。

【図１２】距離検出センサーの出力の変化を示した図で
ある。

【図１３】クリーンロボットの制御部の構成を示した図
である。

【図１４】従来の原点出し動作を示す図である。

【図１５】従来の原点出し動作を示すフローチャートで
ある。

【図１６】距離検出センサーの出力とエンコーダのＺ相
の関係を示した図である。

【図１７】制御部のメモリー内のテーブルである。

【図１８】一実施例の原点出し動作を示す図である。

【図１９】一実施例の原点出し動作のフローチャートで
ある。

【図２０】一実施例の原点出し動作のフローチャートで
ある。

【図２１】一実施例の原点出し動作のフローチャートで
ある。

【図２２】ロボットの各腕の異常状態を示した図であ
る。

【図２３】回転角速度と時間との関係である。

【図２４】回転角度と時間との関係である。

【図２５】第１及び２腕の回転速度と時間との関係であ
る。

【図２６】第１及び２腕の回転角度と時間との関係であ
る。

【図２７】ハンドの直進動作をさせるためのフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１基台用フランジ２取り付けレバー３ロボット基台４第１腕５第２腕６第１腕駆動用モータ７第１のロータリーエンコーダ８第１のプーリ９第１のタイミングベルト１０第２のプーリ１１第１の減速機１２第３のプーリ１３第２のタイミングベルト１４第４のプーリ１５固定フランジ２１第２腕駆動用モータ２２第２のロータリーエンコーダ２３第２の減速機２４第５のプーリ２６第６のプーリ２７固定フランジ２８第１のアイドルプーリ３２回転軸３３第７のプーリ３５第８のプーリ３６第２のアイドルプーリ３７固定フランジ３８第３腕４０第１のベアリング４１第２のベアリング４２第３のベアリング４３ベアリング４５〜４７磁性流体シール５１〜５４カバー板５５フイルタ５６貫通穴５７穴５８セットボルト８０ハンド８１第１の距離検出センサ８２第２の距離検出センサ８３第１のドッグ８４第２のドッグ８６遮光板８７発光素子８８受光素子１００制御部１０２ＣＰＵ１０４メモリー１０６操作部１１２第１の制御回路１１４第２の制御回路１１６第１のＡ／Ｄ回路１１８第２のＡ／Ｄ回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基台と、該基台に回動自在に支持された第１の腕と、該第１の腕を前記基台に対して回動させるための第１の
駆動手段と、該第１の駆動手段に備えられ、前記第１の腕が前記基台
に対して所定角度回動する毎に第１のパルス信号を発生
する第１のエンコーダと、前記第１の腕の前記基台に対する第１の基準位置からの
回動角に略比例して変化する電圧を発生する第１の回動
角検出手段と、該第１の回動角検出手段によって検出される前記第１の
腕の概略回動角度と、前記第１のエンコーダの発生する
前記第１のパルス信号とに基づいて、該第１のパルス信
号が発生されたときの前記第１の腕の前記第１の基準位
置からの正確な回動角度を判定する第１の判定手段とを
具備することを特徴とするロボット装置。
【請求項２】前記第１の判定手段は、前記第１の回動
角検出手段の出力値と、前記第１のパルス信号が発生さ
れたときの前記第１の腕の前記第１の基準位置からの正
確な回動角度との関係を予め記憶しておくための第１の
メモリを有することを特徴とする請求項１に記載のロボ
ット装置。
【請求項３】前記第１の駆動手段は、駆動源としての
第１のモータを備え、前記第１のエンコーダは、前記第
１のモータの回転軸に連結されたロータリエンコーダで
あることを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。
【請求項４】前記第１のパルス信号は、前記第１のエ
ンコーダの１回転につき１回発せられるＺ層パルスであ
ることを特徴とする請求項３に記載のロボット装置。
【請求項５】前記第１の回動角検出手段は、前記基台
と前記第１の腕の内の一方に設けられ、対象物との距離
を検出するための第１の距離センサーと、前記基台と前
記第１の腕の内の他方に前記第１の距離センサーと対向
して設けられ、前記第１の腕の前記基台に対する回動に
伴って前記第１の距離センサーとの距離が連続的に変化
する第１の斜面とを備えることを特徴とする請求項１に
記載のロボット装置。
【請求項６】前記第１の回動角検出手段は、前記基台
と前記第１の腕の内の一方に設けられ、第１の発光部と
第１の受光部とを有する第１の位置センサーと、前記基
台と前記第１の腕の内の他方に前記第１の発光部と前記
第１の受光部の間に位置する様に設けられ、前記第１の
腕の前記基台に対する回動に伴って、前記第１の発光部
から前記第１の受光部に入る光を遮る位置が連続的に変
化する第１の遮光板とを備えることを特徴とする請求項
１に記載のロボット装置。
【請求項７】前記第１の位置センサーは、前記第１の
発光部から前記第１の受光部に入射する光像の位置変化
により出力値が変化する様になされており、前記第１の
腕の回動に伴って回転する前記第１の遮光板に形成され
た螺旋状のスリットを通過する前記第１の発光部からの
光の光像の位置が前記第１の受光部上で移動することに
より前記第１の腕の回動角を検出することを特徴とする
請求項６に記載のロボット装置。
【請求項８】前記第１の位置センサーは、前記第１の
発光部から前記第１の受光部に入射する光量の変化によ
り出力値が変化する様になされており、前記第１の腕の
回動に伴って回転する前記第１の遮光板の螺旋状の外形
部により遮られる前記第１の発光部からの光の光量変化
により前記第１の腕の回動角を検出することを特徴とす
る請求項６に記載のロボット装置。
【請求項９】前記第１の腕に回動自在に支持され、該
第１の腕と同じ長さの第２の腕と、該第２の腕を前記第
１の腕に対して回動させるための第２の駆動手段と、該
第２の駆動手段に備えられ、前記第２の腕が前記第１の
腕に対して所定角度回動する毎に第２のパルス信号を発
生する第２のエンコーダと、前記第２の腕の前記第１の
腕に対する第２の基準位置からの回動角に略比例して変
化する電圧を発生する第２の回動角検出手段と、該第２
の回動角検出手段によって検出される前記第２の腕の概
略回動角度と、前記第２のエンコーダの発生する前記第
２のパルス信号とに基づいて、該第２のパルス信号が発
生されたときの前記第２の腕の前記第２の基準位置から
の正確な回動角度を判定する第２の判定手段とを更に具
備することを特徴とするロボット装置。
【請求項１０】前記第２の判定手段は、前記第２の回
動角検出手段の出力値と、前記第２のパルス信号が発生
されたときの前記第２の腕の前記第２の基準位置からの
正確な回動角度との関係を予め記憶しておくための第２
のメモリを有することを特徴とする請求項９に記載のロ
ボット装置。
【請求項１１】前記第２の駆動手段は、駆動源として
の第２のモータを備え、前記第２のエンコーダは、前記
第２のモータの回転軸に連結されたロータリエンコーダ
であることを特徴とする請求項９に記載のロボット装
置。
【請求項１２】前記第２のパルス信号は、前記第２の
エンコーダの１回転につき１回発せられるＺ層パルスで
あることを特徴とする請求項１１に記載のロボット装
置。
【請求項１３】前記第２の回動角検出手段は、前記第
１の腕と前記第２の腕の内の一方に設けられ、対象物と
の距離を検出するための第２の距離センサーと、前記第
１の腕と前記第２の腕の内の他方に前記第２の距離セン
サーと対向して設けられ、前記第２の腕の前記第１の腕
に対する回動に伴って前記第２の距離センサーとの距離
が連続的に変化する第２の斜面とを備えることを特徴と
する請求項９に記載のロボット装置。
【請求項１４】前記第２の回動角検出手段は、前記第
１の腕と前記第２の腕の内の一方に設けられ、第２の発
光部と第２の受光部とを有する第２の位置センサーと、
前記第１の腕と前記第２の腕の内の他方に前記第２の発
光部と前記第２の受光部の間に位置する様に設けられ、
前記第２の腕の前記第１の腕に対する回動に伴って、前
記第２の発光部から前記第２の受光部に入る光を遮る位
置が連続的に変化する第２の遮光板とを備えることを特
徴とする請求項９に記載のロボット装置。
【請求項１５】前記第２の位置センサーは、前記第２
の発光部から前記第２の受光部に入射する光像の位置変
化により出力値が変化する様になされており、前記第２
の腕の回動に伴って回転する前記第２の遮光板に形成さ
れた螺旋状のスリットを通過する前記第２の発光部から
の光の光像の位置が前記第２の受光部上で移動すること
により前記第２の腕の回動角を検出することを特徴とす
る請求項１４に記載のロボット装置。
【請求項１６】前記第２の位置センサーは、前記第２
の発光部から前記第２の受光部に入射する光量の変化に
より出力値が変化する様になされており、前記第２の腕
の回動に伴って回転する前記第２の遮光板の螺旋状の外
形部により遮られる前記第２の発光部からの光の光量変
化により前記第２の腕の回動角を検出することを特徴と
する請求項１４に記載のロボット装置。
【請求項１７】前記第２の腕に回動自在に支持された
第３の腕を更に具備し、前記第２の駆動手段は、前記第
２の腕を前記第１の腕に対して回動させると共に、前記
第３の腕を前記第２の腕に対して、前記第２の腕の回動
方向とは反対方向に前記第２の腕の１／２の角速度で回
動させることを特徴とする請求項９に記載のロボット装
置。
【請求項１８】前記第１の腕を前記基台に対して第１
の角速度で回動させると共に、前記第２の腕を前記第１
の腕に対して、該第１の腕の回動方向とは反対の方向に
前記第１の角速度の２倍の角速度で回動させる様に、前
記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段を制御すること
により、前記第３の腕を直進運動させる制御手段を更に
具備することを特徴とする請求項１７に記載のロボット
装置。
【請求項１９】前記第３の腕が所定の直線状の軌跡か
らはずれている場合には、前記制御手段による制御を行
わずに異常信号を出力すると共に、前記第１及び第２の
回動角検出手段から出力される前記第１及び第２の腕
の、前記第１及び第２の基準位置からの回動角度データ
を表示することを特徴とする請求項１８に記載のロボッ
ト装置。
【請求項２０】基台と、該基台に回動自在に支持され
た第１の腕と、該第１の腕に回動自在に支持され、該第
１の腕と同じ長さの第２の腕と、該第２の腕に回動自在
に支持された第３の腕と、前記第１の腕を前記基台に対
して回動させるための第１の駆動手段と、前記第２の腕
を前記第１の腕に対して回動させると共に、前記第３の
腕を前記第２の腕に対して、前記第２の腕の回動方向と
は反対方向に前記第２の腕の１／２の角速度で回動させ
る第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段に備えられ、
前記第１の腕が前記基台に対して所定角度回動する毎に
第１のパルス信号を発生する第１のエンコーダと、前記
第１の腕の前記基台に対する第１の基準位置からの回動
角に略比例して変化する電圧を発生する第１の回動角検
出手段と、該第１の回動角検出手段によって検出される
前記第１の腕の概略回動角度と前記第１のエンコーダの
発生する前記第１のパルス信号とに基づいて、前記第１
の腕の前記第１の基準位置からの正確な回動角度を判定
する第１の判定手段と、前記第２の駆動手段に備えら
れ、前記第２の腕が前記第１の腕に対して所定角度回動
するごとに第２のパルス信号を発生する第２のエンコー
ダと、前記第２の腕の前記第１の腕に対する第２の基準
位置からの回動角に略比例して変化する電圧を発生する
第２の回動角検出手段と、該第２の回動角検出手段によ
って検出される前記第２の腕の概略回動角度と前記第２
のエンコーダの発生する前記第２のパルス信号とに基づ
いて、前記第２の腕の前記第２の基準位置からの正確な
回動角度を判定する第２の判定手段と、を備えるロボッ
ト装置の原点出し方法であって、前記第１の駆動手段を動作させて前記第１の腕を前記基
台に対して第１の角速度で回動させると共に、前記第２
の駆動手段を動作させて前記第２の腕を前記第１の腕に
対して、該第１の腕の回動方向とは反対の方向に前記第
１の角速度の２倍の角速度で回動させることにより、前
記第３の腕を直進運動させる第１の工程と、該第１の工程を実行中に、前記第２の判定手段により、
前記第２の腕の前記第２の基準位置からの正確な回動角
度を判定する第２の工程と、前記第１の工程と前記第２の工程が終了した後に、前記
第１の駆動手段のみを動作させて前記第１の腕を前記基
台に対して第２の角速度で回動させる第３の工程と、該第３の工程を実行中に、前記第１の判定手段により、
前記第１の腕の前記第１の基準位置からの正確な回動角
度を判定する第４の工程とを具備することを特徴とする
ロボット装置の原点出し方法。
【請求項２１】前記第１及び第２の角速度は微小な角
速度であることを特徴とする請求項２０に記載のロボッ
ト装置の原点出し方法。