JPH09300270A - 多関節ロボットのハンド部給電装置 - Google Patents

多関節ロボットのハンド部給電装置

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JPH09300270A
JPH09300270A JP15040096A JP15040096A JPH09300270A JP H09300270 A JPH09300270 A JP H09300270A JP 15040096 A JP15040096 A JP 15040096A JP 15040096 A JP15040096 A JP 15040096A JP H09300270 A JPH09300270 A JP H09300270A
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power
hand
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receiving unit
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JP15040096A
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Atsushi Okuno
敦 奥野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットの外部に露出したケーブルを設ける
必要のない多関節ロボットのハンド部給電装置を提供す
る。 【解決手段】 屈曲自在なアームを複数有する多関節ロ
ボットの先端アームに設けられたハンド部において、ハ
ンドの作動状態を可変とする駆動機器が内蔵されたハン
ド部に対する給電装置であって、前記ハンド部に設けら
れた受電ユニットと、前記受電ユニットに対峙して給電
ユニットを備え、前記受電ユニット、駆動機器への電力
及び制御信号を、ともに非接触により供給し、少なくと
も前記電力は、前記給電ユニットから供給し、前記ハン
ドの作動状態を変えるようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定物品を授受す
るハンドの作動状態を可変する駆動機器を有するハンド
部を備えた多関節ロボットに係わり、特に、ハンドの作
動状態を可変にする駆動機器へ電力、制御信号を供給す
る給電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】多関節ロボットの一例として、半導体ウ
エハを表面処理する際に用いられるウエハ移載ロボット
rについて、図5及び図6を参照して説明する。図5に
おいて、60はクリンルーム70内に配置された表面処
理装置であって、内部がクリーンな状態に保たれた上部
空間Aと下部空間Bに区画されている。表面処理装置6
0の上部空間Aには、半導体ウエハ(以下、単に「ウエ
ハ」という。)をCVD処理する縦型反応炉30が配置
されている。また、表面処理装置60の下部空間Bに
は、縦型反応炉30内でCVD処理されるウエハの複数
枚を一定間隔を隔てて保持する棚41を有するボート4
0、ボート40を支持する支持台42、支持台42を昇
降しボート40を昇降して縦型反応炉30内に対して出
し入れする昇降装置43、ウエハカセット51を収納す
るウエハカセット用のステージ50とが配置されてい
る。ウエハカセット51はウエハの複数枚を一定間隔を
隔てて保持する棚52を有している。そして、ウエハ移
載ロボットrは、ウエハカセット51の棚列方向(ボー
ト40の棚列方向)に昇降自在にされて、ステージ50
とボート40との間に配置されている。
【0003】ウエハ移載ロボットrは、図6に示すよう
に、ロボット本体10とアーム21,22とを有し、各
アーム21、22は回転軸24によって相互に旋回自在
に結合されていると共に、アーム21も回転軸25を介
してロボット本体10に対して旋回自在に結合されてい
る。また、アーム22の先端には回転軸26を介して旋
回自在にハンド部2が設けられており、ハンド部2は、
上下に複数枚配置されたへら状のペンシル3a〜3e
(ハンド3)を備え、ペンシル3a〜3eの相互の間隔
を可変させる駆動機構4Aと、駆動機構4Aを駆動する
モータMとからなる駆動機器4を内蔵している。駆動機
器4は、ロボット本体10に内蔵された電源11、制御
装置12からの電力と制御信号を、ウエハ移載ロボット
rの外部に配線されたケーブルCを通して受けて駆動す
るものである。
【0004】ところで、ウエハ移載ロボットrの各ペン
シル3a〜3eを昇降駆動機構4Aで可変自在としてい
るのは、ウエハを載置するウエハカセット51の棚52
の間隔と、ボート40の棚41の間隔とが一致しておら
ず(例えば、8インチのウエハでは、ウエハカセット5
1内のウエハは6.35mmの間隔で設けられた棚52
に載置され、ボート40内のウエハは4.76mm〜1
0mmの間隔で設けられた棚41に載置される。)、ウ
エハ移載ロボットrでウエハをウエハカセット51から
ボート40へ、又その逆に移載する時に各棚52、41
の間隔にペンシル3a〜3e相互の間隔を合わせる必要
があるからである。
【0005】また、通常、アームやハンド部の構成が単
純で且つ制御も単純な多関節ロボットでは、各アーム
(各アームを旋回させるモータ等)やハンド部に電力、
制御信号を供給するケーブルをアームの内部に通して配
線することができるが、上述のようにウエハを複数枚同
時にウエハカセット51からボート40、又その逆に移
載するウエハ移載ロボットrでは、ハンド部2の構成や
制御が複雑になるので、ケーブルの心線数が多くなり、
すべてのケーブルをアーム21,22内に通して配線す
ることができない場合がある。そのため、ハンド部2の
駆動機器4を駆動するための電力や制御信号を送るケー
ブルCは、通常、ロボット本体10から外部に配して、
ハンド部2に内蔵される駆動機器4のモータMに接続さ
れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにウエハ移載ロボットr(多関節ロボット)のハン
ド部2に対する電力、制御信号の供給を、ロボット本体
10の外部に配線されるケーブルCで行うと、アーム2
1、22の旋回に追従してケーブルCが曲がったり伸び
たりし、そのことによってケーブルCから発塵する問題
があった。特に、クリンルーム70内で使用されるウエ
ハ移載ロボットr(多関節ロボット)から発塵すると、
この塵がウエハ等に付着して半導体製造に悪影響を与え
る原因となるので、ウエハ移載ロボットr(多関節ロボ
ット)からの発塵を防止しなければならない。
【0007】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、ハンド部に供給される電力、制御信号
をケーブルを配することなく非接触で供給することで、
多関節ロボットの発塵を防止することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項1記載の発明は、屈曲自在なアーム
を複数有する多関節ロボットの先端アームに設けられた
ハンド部において、ハンドの作動状態を可変とする駆動
機器が内蔵されたハンド部に対する給電装置であって、
前記ハンド部に設けられた受電ユニットと、前記受電ユ
ニットに対峙して給電ユニットを備え、前記受電ユニッ
ト、駆動機器への電力及び制御信号は、ともに非接触に
より供給し、少なくとも前記電力は、前記給電ユニット
から供給して前記ハンドの作動状態を変えるようにした
ことを特徴とするものである。これにより、受電ユニッ
ト(駆動機器)に非接触により電力及び制御信号が供給
されるので、多関節ロボットの移動により発塵する原因
となるケーブルを多関節ロボットの外部に配線する必要
がなくなる。また、少なくとも前記電力は、受電ユニッ
トを対峙させた前記給電ユニットから供給されるので、
電力の供給損失が少ない。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載のも
のに、前記給電ユニットは、前記ハンドの駆動機器に対
する制御信号を前記受電ユニットに非接触で供給するこ
とを特徴とするものである。これにより、多関節ロボッ
トの外部にケーブルを配線することなく、ハンド部(駆
動機器)に対する電力と制御信号とをともに給電ユニッ
トから供給するので、電力の損失が少なく、制御信号が
確実に伝送される。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1又は請求
項2記載のものに、前記給電ユニットが設けられる部位
は、前記ハンドが原点位置にある場合の前記受電ユニッ
トに対峙する部位であることを特徴とするものである。
これにより、多関節ロボットは、一定の動作を終えると
必ず原点位置(ホームポジション)に復帰する。したが
って、このときに給電するようにすれば、多関節ロボッ
トの動作の途中で電力、制御信号の供給のためにわざわ
ざ特定の位置まで移動する必要がない。
【0011】請求項4記載の発明は、請求項1記載のも
のに、複数の前記アームが高さの異なる水平面内で旋回
自在となっているスカラ型ロボットであることを特徴と
するものである。これにより、スカラ型ロボットである
ため、各アームが水平面内で旋回するので、給電ユニッ
トをハンドが移動する水平面に対向する所定位置に設け
ればその旋回を妨げる恐れがない。
【0012】請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求
項3それぞれに記載のものに、前記ハンドは所定物品を
吸着する複数のペンシルを上下に配置したものであり、
このペンシルの間隔が搬送すべき所定物品の大きさに対
応して可変となっていることを特徴とするものである。
これにより、ペンシルを可変するときだけ給電ユニット
から受電ユニットに電力、制御信号を供給するればよい
ので、各ユニットの出入容量を小さくでき、小型化を図
れる。
【0013】請求項6記載の発明は、請求項1記載のも
のに、前記多関節ロボットはクリーンルーム内で使用さ
れるものであることを特徴とするものである。これによ
り、ハンド部へ電力、制御信号を供給するために多関節
ロボットの外部にケーブルを配線する必要がないので、
ケーブルから発生する塵埃によってクリーンルームを汚
染するおそれがない。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図1乃至
図3に基づいて説明する。図1は、本発明のウエハ移載
ロボットのハンド部給電装置の説明図、図2は本発明の
ウエハ移載ロボットのハンド部給電装置の一実施の形態
を示すブロック図、図3は他の実施の形態を示すブロッ
ク図である。尚、図1乃至図4において、従来技術の図
5及び図6と同一の符号は同一の構成を有するので、そ
の説明は省略する。
【0015】本発明のウエハ移載ロボットr(多関節ロ
ボット)と、従来技術のウエハ移載ロボットrと異なる
ところは、ウエハ移載ロボットrのアーム21、22及
びハンド部2の旋回移動に関係のない箇所に配置された
給電ユニット1Aと、ハンド部2に配置された受電ユニ
ット1Bとからなる給電装置1を設け、非接触でハンド
部2の駆動機構4AとモータMとからなる駆動機器4に
電力及び制御信号を供給することで、ウエハ移載ロボッ
トrの外部に駆動機器4へ電力、制御信号を供給するた
めのケーブルDを、各アーム21、22の旋回に無関係
とするべく別途配したものである。
【0016】図1において、給電装置1の給電ユニット
1Aは、ウエハ移載ロボットrの各アーム21、22及
びハンド部2が相互に並行に重畳された状態(図1に示
す状態で、以下、この状態を「原点位置」という。)
で、ウエハ移載ロボットrのハンド部2の上面2aに対
して所定間隔を隔てて配置されている。また、給電ユニ
ット1Aは、ウエハ移載ロボットrのロボット本体10
に立設された支持管6の先端に固定されており、支持管
6内にはロボット本体10に内蔵された電源11、又は
制御装置12と給電ユニット1Aとを接続するケーブル
Dが配線されている。支持管6はウエハカセット51と
ボート40との間を旋回される各アーム21,22やハ
ンド部2の作動に支障のないようにロボット本体10に
設けられている。一方、給電装置1の受電ユニット1B
は、上記原点位置で給電ユニット1Aに対峙するように
ハンド部2内に配置され、給電ユニット1Aから出力さ
れる電力、制御信号を非接触で受けて駆動機器4に供給
するものである。
【0017】次に、給電装置1の給電ユニット1Aと、
受電ユニット1Bの具体的な構成について、図2に基づ
いて説明する。図2において、受電ユニット1Bは受電
コイル61と受電された電力を変圧し直流に変換するコ
ンバータ62と、制御信号を受信する受信器5とで構成
され、コンバータ62で変換された電力と受信器5で受
信された制御信号とが駆動機器4に供給される。
【0018】一方、給電ユニット1Aは給電コイル71
とスイッチ回路とからなり、Sは給電ユニット1Bを作
動させるメインスイッチ、RはメインスイッチSを閉じ
たときコイル部72に電流が流れて閉じるa接点、Tは
メインスイッチSを閉じたときコイル部73に電流が流
れて閉じ、ペンシル3a〜3eの間隔を所定の値に変更
する等作動状態を変えるまでの間、通電が持続するよう
に接点が閉じるオフ・ディレータイマである。なお、こ
のようなリレーを用いた制御回路の他に電子信号を用い
て供給電流をオン・オフすることも可能である。また、
給電ユニット1Aには、ロボット本体10の制御装置1
2から送られる制御信号を受信器5に伝送するための送
信器7を内蔵している。送信器7及び受信器5は、ワイ
ヤレスで通信可能なものであればよく、電磁結合、静電
結合、光結合など条件に応じて適宜選択することができ
る。図示例では、送信器7及び受信器5は各一つであり
受信器5の出力制御信号はS1,S2の二つ示してお
り、この場合、受信器5は制御信号の種類を弁別するた
めのフィルタ、デコーダなどを備えたものとするが、制
御対象別に送信器7及び受信器5を設けたものとしても
よい。また、送信器7は必要に応じて給電ユニット1A
とは別の適当な場所に設けることもできるが、給電ユニ
ット1A内に設けると、距離が近いので簡単な機器で確
実な伝送ができる。また、送信器7及び受信器5をとも
に送受信可能なものとして、信号をやりとりすることも
できる。
【0019】このように構成された給電装置1は、各ア
ーム21、22及びハンド部2が図1に示す原点位置に
あるときに給電を行う。すなわち、図2のメインスイッ
チSを閉じるとコイル72及び73が通電され接点R及
び接点Tが閉じて所定時間保持され、その間給電コイル
71にも通電される。給電コイル71に流れる電流によ
り生じる磁束の変化によって受電コイル61に誘導され
る交流電圧はコンバータ62によって変圧、整流され直
流電圧として受信器5やモータMに供給される。
【0020】また、受信器5には、送信器7を介して、
又は図示しない外部の送信手段によって次の作業に関す
る情報、例えば配列情報(ウエハカセットット51の棚
52に収納されているウエハの有無を示す情報)、ウエ
ハカセット51の棚ピッチ情報、ボート40の棚ピッチ
情報などが与えられる。受信器5はこれらの情報に基づ
いて駆動機器4を制御し、ペンシル3a〜3eの間隔を
ウエハカセット51の棚52又はボート40の棚41に
応じて変更する。変更の時だけ通電されていればよいの
で、先端アーム23が図1のように原点位置に戻ったと
きだけ作動させればよいが、受電ユニット1A内に充電
可能なバッテリーを設け、コンバータ62の出力電圧で
充電して用いるようにすれば、バッテリーによって任意
のときに作動させることもできる。そして、このバッテ
リーは、給電ユニット1Aからの給電により随時充電で
きる。なお、メインスイッチSは制御装置12から送ら
れる制御信号によって開閉するリレーとしてもよく、ま
た外部から遠隔操作によって開閉されるスイッチとする
こともできる。
【0021】次に、図1及び図2に基づいて、ウエハカ
セット51からボート41への移載手順を説明する。先
ず、図1の原点位置において、給電ユニット1Aと受電
ユニット1Bとを相互に対峙させた状態で、ロボット本
体10の制御装置12、電源11から制御信号及び電力
を送出すると、これら制御信号及び電力が給電ユニット
1Aから非接触で受電ユニット1Bに供給される。これ
により、制御信号と電力を受けた受電ユニット1Bは、
駆動機器4を駆動してハンド部2の各ペンシル3a〜3
eのピッチPを調整し、カセット51の各棚52の間隔
に合わせる。
【0022】このように、各ペンシル3a〜3eのピッ
チPをウエハカセット51の各棚52の間隔に調整する
と共に、各アーム21、22及びハンド部2の回転軸2
4〜26を回動させる各旋回モータ(図示しない)を駆
動して各アーム21,22、ハンド部2をウエハカセッ
ト51側に旋回させることにより、各ペンシル3a〜3
eをウエハカセット51に対向させる。この後、アーム
21,22及びハンド部2を微動させて、各ペンシル3
a〜3eをウエハカセット51の棚52間に挿入すると
共に、移載ロボットrを僅かに上昇させ、この上昇の際
に各ペンシル3a〜3eでウエハを吸着する。そして、
再びアーム21,22及びハンド部2を駆動することに
より、各ペンシル3a〜3eをウエハカセット51から
退避させると共に、各アーム21、22及びハンド部2
を旋回させて原点位置に戻す。
【0023】移載ロボットrが原点位置に戻されると、
制御装置12、電源11から出力される制御信号及び電
力が給電ユニット1Aから受電ユニット1Bを介して駆
動機器4に供給され、駆動機構4Aが作動して各ペンシ
ル3a〜3eのピッチPをボート40の各棚41の間隔
に調整すると共に、上記各旋回モータを駆動して各アー
ム21、22及びハンド部2をボート40側に旋回させ
ることにより、各ペンシル3a〜3eをボート40に対
向させる。この後、アーム21,22及びハンド部2を
微動させて、各ペンシル3a〜3eをボート40の棚4
1間に挿入すると共に、移載ロボットrを僅かに下降さ
せ、この下降の際に各ペンシル3a〜3eからウエハを
各棚41に載置する。そして、再びアーム21,22及
びハンド部2を駆動することにより、各ペンシル3a〜
3eをボート40から退避させると共に、各アーム2
1、22及びハンド部2を旋回させて原点位置に戻す。
【0024】そして、移載ロボットrが、上述の作動を
繰り返すことで、ウエハカセット51の各棚52に収納
されているCVD処理(表面処理)前のウエハを、順次
ボート40の各棚41に移載する。また、CVD処理さ
れたウエハをボート40の各棚41からウエハカセット
51の各棚52に移載するには、上述に記載したと逆の
手順に従って、移載ロボットrにより行われるものであ
る。
【0025】図3はハンド部給電装置の他の実施の形態
を示す説明図である。図2の実施の形態と異なるところ
は、給電コイル71の代わりに高周波発振器74と一対
の電極板E1,E1を、受電コイル61の代わりに一対
の電極板E2,E2を設けた点にある。この場合、高周
波発振器74から出力される高周波電圧が電極板E1と
電極板E2によって形成されるコンデンサを介してコン
バータ62に加えられ、直流電圧として駆動機器4に供
給される。その他の点は図2の実施形態と同様である。
【0026】上記の実施の形態においては、給電ユニッ
ト1Aは、いずれもロボット本体10に設けられた支持
管6によって固定されるものとしたが、給電ユニット1
Aの取付位置はこれに限定されるものではなく、例え
ば、図4に示す表面処理装置60内に配置したものであ
ってもよい。この場合には、昇降される移載ロボットr
の受電ユニット1Bに対峙するように下部空間Bの天井
61に設けると共に、移載ロボットrに対する制御指
令、電力を表面処理装置60の外部から受電ユニット1
Aを介して移載ロボットrの受電ユニットBに非接触で
供給できる。従って、ハンド部2への制御信号及び電力
供給のためのケーブルを配線する必要がなくなるという
効果を奏する。
【0027】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の請求項
1記載の発明は、屈曲自在なアームを複数有する多関節
ロボットの先端アームに設けられたハンド部において、
ハンドの作動状態を可変とする駆動機器が内蔵されたハ
ンド部に対する給電装置であって、前記ハンド部に設け
られた受電ユニットと、前記受電ユニットに対峙して給
電ユニットを備え、前記受電ユニット、駆動機器への電
力及び制御信号をともに非接触により供給し、少なくと
も前記電力は、前記給電ユニットから供給し、前記ハン
ドの作動状態を変えるようにしたことを特徴とするもの
である。これにより、受電ユニット(駆動機器)に非接
触により電力及び制御信号が供給されるので、多関節ロ
ボットの移動により発塵する原因となるケーブルを多関
節ロボットの外部に配線する必要がなくなる。また、少
なくとも前記電力は、前記給電ユニットから供給される
ので、電力の供給損失が少ない。
【0028】請求項2記載の発明は、請求項1記載のも
のに、前記給電ユニットは、前記ハンドの駆動機器に対
する制御信号を前記受電ユニットに非接触で供給するこ
とを特徴とするものである。これにより、多関節ロボッ
トの外部にケーブルを配線することなく、ハンド部(駆
動機器)に対する電力と制御信号とをともに給電ユニッ
トから供給するので、電力の損失が少なく、制御信号が
確実に伝送される。
【0029】請求項3記載の発明は、請求項1又は請求
項2記載のものに、前記給電ユニットが設けられる部位
は、前記ハンドが原点位置にある場合の前記受電ユニッ
トに対峙する部位であることを特徴とするものである。
これにより、多関節ロボットは、一定の動作を終えると
必ず原点位置(ホームポジション)に復帰する。したが
って、このときに給電するようにすれば、多関節ロボッ
トの動作の途中で電力、制御信号の供給のためにわざわ
ざ特定の位置まで移動する必要がない。
【0030】請求項4記載の発明は、請求項1記載のも
のに、複数の前記アームが高さの異なる水平面内で旋回
自在となっているスカラ型ロボットであることを特徴と
するものである。これにより、スカラ型ロボットである
ため、各アームが水平面内で旋回するので、給電ユニッ
トをハンドが移動する水平面に対向する所定位置に設け
ればその旋回を妨げる恐れがない。
【0031】請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求
項3それぞれに記載のものに、前記ハンドは所定物品を
吸着する複数のペンシルを上下に配置したものであり、
このペンシルの間隔が搬送すべき所定物品の大きさに対
応して可変となっていることを特徴とするものである。
これにより、ペンシルを可変するときだけ給電ユニット
から受電ユニットに電力、制御信号を供給するればよい
ので、各ユニットの出入容量を小さくでき、小型化を図
れる。
【0032】請求項6記載の発明は、請求項1記載のも
のに、前記多関節ロボットはクリーンルーム内で使用さ
れるものであることを特徴とするものである。これによ
り、ハンド部へ電力、制御信号を供給するために多関節
ロボットの外部にケーブルを配線する必要がないので、
ケーブルから発生する塵埃によってクリーンルームを汚
染するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多関節ロボットのハンド部給電装置の
説明図である。
【図2】図1のハンド部給電装置の具体的な構成を示す
ブロック図である。
【図3】図1のハンド部給電装置の具体的な構成を示す
ブロック図である。
【図4】本発明の多関節ロボットの他のハンド部供給装
置を示す説明図である。
【図5】従来の多関節ロボットが使用される表面処理装
置を示す縦断面図である。
【図6】従来の多関節ロボットのハンド部のブロック図
である。
【符号の説明】
1 ハンド部給電装置 1A 給電ユニット 1B 受電ユニット 2 ハンド部 3a〜3e ペンシル(ハンド) 4 駆動機器 4A 駆動機構 5 受信器 7 送信器 10 ロボット本体 21, 22 アーム C,D ケーブル M モータ r ウエハ移載ロボット

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 屈曲自在なアームを複数有する多関節ロ
    ボットの先端アームに設けられたハンド部において、ハ
    ンドの作動状態を可変とする駆動機器が内蔵されたハン
    ド部に対する給電装置であって、 前記ハンド部に設けられた受電ユニットと、 前記受電ユニットに対峙して給電ユニットを備え、 前記受電ユニット、駆動機器への電力及び制御信号を、
    ともに非接触により供給し、少なくとも前記電力は、前
    記給電ユニットから供給し、前記ハンドの作動状態を変
    えるようにしたことを特徴とする多関節ロボットのハン
    ド部給電装置。
  2. 【請求項2】 前記給電ユニットは、前記ハンドの駆動
    機器に対する制御信号を前記受電ユニットに非接触で供
    給することを特徴とする請求項1記載の多関節ロボット
    のハンド部給電装置。
  3. 【請求項3】 前記給電ユニットが設けられる部位は、
    前記ハンドが原点位置にある場合の前記受電ユニットに
    対峙する部位であることを特徴とする請求項1又は請求
    項2記載の多関節ロボットのハンド部給電装置。
  4. 【請求項4】 前記多関節ロボットは、複数の前記アー
    ムが高さの異なる水平面内で旋回自在となっているスカ
    ラ型ロボットであることを特徴とする請求項1記載の多
    関節ロボットのハンド部給電装置。
  5. 【請求項5】 前記ハンドは所定物品を載せる複数のペ
    ンシルを上下に配置したものであり、このペンシルの間
    隔が搬送すべき所定物品の大きさに対応して可変となっ
    ていることを特徴とする請求項1乃至請求項3にそれぞ
    れ記載の多関節ロボットのハンド部給電装置。
  6. 【請求項6】 前記多関節ロボットはクリーンルーム内
    で使用されるものであることを特徴とする請求項1記載
    の多関節ロボットのハンド部給電装置。
JP15040096A 1996-05-21 1996-05-21 多関節ロボットのハンド部給電装置 Pending JPH09300270A (ja)

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