JPH08267386A

JPH08267386A - ロボット装置

Info

Publication number: JPH08267386A
Application number: JP7318095A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sawada; 康宏沢田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】ローコストで且つ検出精度の高いアームの位置
検出器を備え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腕４
と、腕４の回動につれてパルス信号を発生するエンコー
ダと、腕４の基台３に対する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絶対角度検出センサ８
１と、絶対角度角検出センサ８１によって検出される腕
４の概略回動角度と、エンコーダの発生するパルス信号
とに基づいて、パルス信号が発生されたときの腕４の基
準位置からの正確な回動角度を判定する判定装置とを具
備し、絶対角度検出センサ８１は、基台３に設けられ、
半径方向に並んで配設された複数の発光部８１ａと半径
方向に延設された受光部８１ｂとを有するセンサーと、
腕４に設けられ、腕４の基台３に対する回動に伴って、
発光部８１ａから受光部８１ｂに入る光をさえぎる位置
が連続的に変化する遮光板８１ｃとを備える。

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
の移送を行うための直進移送型のロボット装置に関する
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多関
節型の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相パルスが出力
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
の産業用ロボットにおいては、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。このような場合、上記のような原点出し方法を
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】このような場合、一般の組み立て用の産業
用ロボットでは、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
かもステッパーのよう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ようなスペー
スはない。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
ュ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、さらにインクリメンタルエンコー
ダを併用して、上記の概略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
出しを行うことも出来る。このようにアームの現在位置
が確認出来れば、従来のように、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。

【０００５】上記のようにロボットアームの現在位置を
確認出来るよう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ようにアブソリュ
ートエンコーダを使用したものや、特開平３−２６０７
０９号のよう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。

【０００６】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ように、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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例のうち、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ねじを使用した伝達系のよう
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出来るが、タ
イミングベルトを利用した伝達系のように比較的剛性が
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。

【０００８】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。

【０００９】このような問題点を解決するため、本願出
願人は、既に出願した特願平５−３０９１３７号におい
て、ロボットアームの現在位置を確認する手段として発
光素子と受光素子と発光素子の光を一部遮光するスリッ
ト板で構成される位置検出器を用いることを提案してい
る。

【００１０】しかしながら、上記の特願平５−３０９１
３７号では、図に示すように発光素子を１個しか持
たないため、図 (ｂ)のように発光素子の直下にスリ
ット板のスリットがあるときは強い光が受光素子に入
り、位置の検出精度も上がるが、図 (ｃ)のようにス
リット板のスリットが発光素子の直下よりズレてしまう
と光量が弱まり検出精度が低下するという問題点があっ
た。

【００１１】したがって、本発明は上述した課題に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、ロー
コストで且つ検出精度の高いアームの位置検出器を備え
るロボット装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
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
し、前記第１の回動角検出手段は、前記基台と前記第１
の腕のうちの一方に設けられ、前記第１の腕の回動中心
に対して半径方向に並んで配設された第１の複数の発光
部と前記半径方向に延設された第１の受光部とを有する
第１のセンサーと、前記基台と前記第１の腕のうちの他
方に前記第１の複数の発光部と前記第１の受光部の間に
位置するように設けられ、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の複数の発光部から前記第
１の受光部に入る光をさえぎ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。

【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の位置センサーは、前記第１の複数の発
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ようになされており、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の複数の発光部
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。

【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し、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
腕のうちの一方に設けられ、前記第２の腕の回動中心に
対して半径方向に並んで配設された第２の複数の発光部
と前記半径方向に延設された第２の受光部とを有する第
２のセンサーと、前記第１の腕と前記第２の腕のうちの
他方に前記第２の複数の発光部と前記第２の受光部の間
に位置するように設けられ、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の複数の発光部から
前記第２の受光部に入る光をさえぎ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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【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の位置センサーは、前記第２の複数の発
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ようになされており、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の複数の発光部
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。

【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ともに、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。

【００２３】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
回動させるとともに、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ように、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。

【００２４】また、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し、
前記第１の回動角検出手段は、前記基台と前記第１の腕
のうちの一方に設けられ、前記第１の腕の回動中心に対
して半径方向に延設された第１の発光部と前記半径方向
に延設された第１の受光部とを有する第１のセンサー
と、前記基台と前記第１の腕のうちの他方に前記第１の
発光部と前記第１の受光部の間に位置するように設けら
れ、螺旋状で且つ部分的に不連続に形成されたスリット
を有する第１の遮光板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、前記スリットの不連続部分は、概略矢印の形状を
なすように形成されていることを特徴としている。

【００２６】

【作用】以上のよう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
ことが出来る。

【００２７】また、回動角検出手段を構成する発光部と
受光部とが、腕の回転中心から半径方向に延設されてい
るので、発光部から受光部に入射する光が遮光板によっ
てさえぎられる位置が変化しても受光部に入射する光の
光量が低下することがなく、高精度な角度検出を行うこ
とが出来る。

【００２８】

【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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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°−２θ１ θ３＝θ２／２ただし、例えば、 θ１＝−６０°〜６０° θ２＝３００°〜６０° θ３＝１５０°〜３０° 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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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
の絶対角度検出センサについて、図１及び図８乃至図１
２を参照して説明する。

【００４９】図８は第１腕４及び第２腕５の関節部を示
したものである。第１腕４には、第２腕５を回転駆動す
るためのプーリ２６が第１腕４に対して回転自在に支持
されている。プーリ２６の下部には、図９に示したよう
なスパイラル状のスリット９０をもつスリット板８６が
固定されている。また、第１腕４には、スリット板８６
をはさみ込むように発光素子（ＬＥＤ）８７と受光素子
（ＰＳＤ）８８が固定されている。スリット板８６の形
状は中央部を中空とし、配管、配線等を通せるようにし
てある。これら発光素子８７、受光素子８８及びスリッ
ト板８６により絶対角度検出センサ８２を構成してい
る。なお、図８は、図１を簡略化し、拡大したものであ
る。

【００５０】次に受光素子（ＰＳＤ）８８について説明
する。ここで示した受光素子８８は公知のものであり、
光の入射位置によって出力電圧が直線的に変化するもの
であり、ここでは入射光として発光素子（ＬＥＤ）８７
を使用している。また発光素子が１個のみの場合、図１
０に示したようにスリット板のスリット部が発光素子の
直下にある場合（図１０(b)）と、ズレている場合（図
１０(c)）では、光量に差が出て（図１０(d)）正確な位
置検出ができない。そのため、本実施例では図１１のよ
うに発光素子を複数個設けてスリットの位置（図１１
(ｂ),(ｃ)）によって光量に差がでないようにしている
（図１１(d)）。なお、図１１では、発光素子を８７ａ,
８７ｂの２個としているが、受光面全体をカバーするよ
うに複数設けてもよい。

【００５１】次にスリット板には、図９のようになめら
かなスパイラル状のスリットが入っていて、このスリッ
ト板が回転すると図１２のような角度θと電圧Ｖのよう
な関係の出力が発生する。もちろん回転が停止すれば、
その角度に応じた出力が発生されることは言うまでもな
い。

【００５２】なお、スリット板が薄板状に形成されてい
る場合、スパイラル状のスリットを入れるとスリット板
がだれてしまう場合がある。その対策として、図２８に
示すように例えばスリットを３分割する位置（１２０度
毎の位置でもよいし、任意に設定してもよい）にａ部拡
大図のような不連続部分を設ける。これによりスリット
板がだれるという現象が防止できる。しかしながら、た
だ単に図２８（ｂ）に示すような不連続部分を設ける
と、受光素子８８からの出力値も不連続になり問題が生
ずる。

【００５３】そこで、図２８（ａ）に示すように矢印の
ような形状とすることにより、その部分では発光素子８
７からの光が図２８（ｃ）の様にスリット板の３ヶ所か
ら受光素子８８にはいることになる。このとき受光素子
８８からの出力は、光の当たった重心位置が出力される
こととなるため、受光素子８８の出力は、滑らかで連続
的なものとなる。

【００５４】なお、上記で説明した絶対角度検出センサ
８２と同様の構成の絶対角度検出センサ８１,８３が、
ロボット基台３と第１腕４の間及び第２腕５と第３腕３
８の間に設けられている。

【００５５】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。

【００５６】また、第１の絶対角度検出センサ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の絶対角度検出センサ８２の出力
は、Ａ／Ｄ変換器１１８を介してＣＰＵ１０２に入力さ
れる。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】次に、本実施例の原点出し方法について説
明する。

【００６２】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の絶対角度検出センサ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°〜
１９．８°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
１８．０°〜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
１８．６°としている。この値はあらかじめ制御部１０
０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。

【００６３】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。

【００６４】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の絶対角度検出センサ８１の出力を読み取る（ステツ
プＳ４３）。このときの第１の絶対角度検出センサ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Ｓ４
５）、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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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の回動角度を絶対角度検出セ
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）。

【００７１】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２２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。

【００７２】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。

【００７３】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腕の絶対角
度検出センサ８２の出力値を読み取る（ステツプＳ５
６）。そして絶対角度検出センサ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、ＣＰＵ１０２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Ｓ５８）。

【００７４】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の絶対角
度検出センサ８１の出力を読み取る（ステツプＳ６
３）。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。

【００７５】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。

【００７６】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θVm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。

【００７７】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。

【００７８】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θV 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θ１V と第２腕５の回転角速度θ２V 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。

【００７９】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。

【００８０】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θ１Vm，θ
２Vm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。

【００８１】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θ１V
m，θ２Vm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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】また、絶対角度検出センサの発光部を腕の
回転中心に対して半径方向に複数個並べて配置している
ので、遮光板のスリットを通過する光の量が腕の回動角
度にかかわりなく略一定となるので、腕の回動角度を正
確に検出することが出来る。（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。

【００８８】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。

【００８９】

【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、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
出来る。

【００９０】また、回動角検出手段を構成する発光部と
受光部とが、腕の回転中心から半径方向に延設されてい
るので、発光部から受光部に入射する光が遮光板によっ
てさえぎられる位置が変化しても受光部に入射する光の
光量が低下することがなく、高精度な角度検出を行うこ
とが出来る。

【００９１】

【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】角度検出センサーの構成を示した図である。

【図９】他の角度検出センサーの構成を示した平面図で
ある。

【図１０】他の角度検出センサーの構成を示した側断面
図である。

【図１１】他の角度検出センサーの構成を示した側断面
図である。

【図１２】角度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フローチャートで
ある。

【図１５】従来の原点出し動作を示す図である。

【図１６】角度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を示す図であ
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図である。

【図２４】回転角度と時間との関係図である。

【図２５】第１及び２腕の回転速度と時間との関係図で
ある。

【図２６】第１及び２腕の回転角度と時間との関係図で
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。

【図２８】スリット板の変形例を示した図である。

【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の絶対角度検出センサ８２第２の絶対角度検出センサ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
具備し、前記第１の回動角検出手段は、前記基台と前記第１の腕
のうちの一方に設けられ、前記第１の腕の回動中心に対
して半径方向に並んで配設された第１の複数の発光部と
前記半径方向に延設された第１の受光部とを有する第１
のセンサーと、前記基台と前記第１の腕のうちの他方に
前記第１の複数の発光部と前記第１の受光部の間に位置
するように設けられ、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の複数の発光部から前記第１の
受光部に入る光をさえぎ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の位置センサーは、前記第１の
複数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ようになされており、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の複数
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１に記載のロボット装置。
【請求項６】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
備し、前記第２の回動角検出手段は、前記第１の腕と前記第２
の腕のうちの一方に設けられ、前記第２の腕の回動中心
に対して半径方向に並んで配設された第２の複数の発光
部と前記半径方向に延設された第２の受光部とを有する
第２のセンサーと、前記第１の腕と前記第２の腕のうち
の他方に前記第２の複数の発光部と前記第２の受光部の
間に位置するように設けられ、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の複数の発光部か
ら前記第２の受光部に入る光をさえぎる位置が連続的に
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１に記載のロボット装置。
【請求項７】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６に記載のロボ
ット装置。
【請求項８】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６に記載のロボット装置。
【請求項９】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７に記載のロボット装置。
【請求項１０】前記第２の位置センサーは、前記第２
の複数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ようになされており、
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の複
数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６に記載のロボット装置。
【請求項１１】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ともに、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６に記載のロボット
装置。
【請求項１２】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ともに、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よう
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１１に記載のロ
ボット装置。
【請求項１３】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
具備し、前記第１の回動角検出手段は、前記基台と前記第１の腕
のうちの一方に設けられ、前記第１の腕の回動中心に対
して半径方向に延設された第１の発光部と前記半径方向
に延設された第１の受光部とを有する第１のセンサー
と、前記基台と前記第１の腕のうちの他方に前記第１の
発光部と前記第１の受光部の間に位置するように設けら
れ、螺旋状で且つ部分的に不連続に形成されたスリット
を有する第１の遮光板とを備えることを特徴とするロボ
ット装置。
【請求項１４】前記スリットの不連続部分は、概略矢
印の形状をなすように形成されていることを特徴とする
請求項１３に記載のロボット装置。