JPH10124132A - ロボット制御装置及びロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加減速時間を短縮し、又、可動部分とストッ
パとの衝突を回避して、ワークを適切に搬送しつつ、安
全性の向上、タクトタイムの短縮等を図る。 【解決手段】 ロボット２０が設置された搬送室１を中
心としてロードロック室６、プロセス処理室７、８、９
が放射状に配置されており、クラスタ装置制御盤１０及
びティーチングペンダント１１から入力された操作コマ
ンド等に基づくロボット制御盤１２からの指令信号によ
ってロボット２０を制御する。このときの指令信号を、
記憶装置に記憶した複数の加減速パターンから選択され
たものに基づいて出力し、又、特異点では所定の制限を
設けて算出、出力する。そして、かかる加減速パターン
の選択設定等における制限を、ロボット２０の動作範
囲、動作状態等に応じて設定し、所望の動作状態を維持
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、ロボット制御装置
及びロボットに係り、特に、真空中で半導体用ウェハー
や液晶用ガラス等を搬送するロボットに用いて好適なロ
ボット制御装置及びロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】真空中で半導体用ウェハーや液晶用ガラ
ス等に種々の処理を施す工程では、ワークであるウェハ
ーやガラス等が搬入／搬出されるロードロック室と、ワ
ークに各種のプロセス処理を施すプロセス処理室と、ワ
ークを搬送するロボットを有する搬送室とを具備した装
置が用いられる。この装置は、搬送室を中心としてロー
ドロック室とプロセス処理室とが放射状に配置されたク
ラスタ構成となっており（以下、このような装置を「ク
ラスタ装置」という）、又、搬送室のロボットは、鉛直
軸回りに回転自在なアーム、手首部等からなり、手首部
の先端側にワークを載置するハンド部を有している。そ
して、所定の制御演算処理に基づいてロボットを制御す
る制御装置が設けられており、該制御装置によって、ロ
ードロック室からのワークの搬出、プロセス処理室内へ
のワークの設置等のロボットの各動作が制御される。

【０００３】従来、このような構成のクラスタ装置にお
いては、制御装置が予め定められた１つの加減速パター
ンに従ってロボットを制御する制御演算処理を行い、こ
れにより、所定位置までの移動やワークの搬送等のロボ
ットの各動作を制御することとしていた。尚、ここにい
う加減速パターンとは、ロボットの可動部分（アーム、
手首部等）をその最高移動速度まで加速（減速）させる
ときの加速度（減速度）制限値の変化のさせ方であり、
時間経過と共に変化する加速度波形等によって表され
る。

【０００４】すなわち、従来のクラスタ装置では、ワー
ク搬送中であるかワーク搬送中でない単なる移動中であ
るかを問わず、常に予め定められた１通りの加減速パタ
ーンに従ってロボットを制御することとしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ロボッ
トによって搬送されるワークは、その自重によってハン
ド部上に載っているだけであり、ハンド部とワークとの
間の摩擦力によって搬送される。従って、ワーク搬送中
にあっては、ロボットの動作をあまり急激に加減速させ
ると、ワークがハンド上で滑り、ワークを所定の位置ま
で搬送できなくなる。更に、極端な場合ではワークがハ
ンドから脱落するおそれもある。

【０００６】このようなことから、予め定める加減速パ
ターンとしては、ワークがハンド部上で滑ることのない
程度に緩やかに加減速させるものとしなければならな
い。しかし、そのように加減速パターンを設定する際
に、必要以上に緩やかな加減速パターンを設定すると、
ワーク搬送中の最大移動速度に達するまでの時間が長く
なり、タクトタイムの長期化を招く。

【０００７】一方、ワーク搬送中でないときにあって
は、搬送中と同様の加減速パターンに従ってロボットを
動作させるので、ロボットの最大移動速度を変更したと
しても、最大移動速度に達するまでの時間が長く、タク
トタイムは長期化することとなる。

【０００８】このように、従来のクラスタ装置における
ロボット制御では、ロボットの各動作における加減速時
間を短縮することが困難であり、タクトタイムが長期化
して生産効率が低下するという問題点を有していた。

【０００９】又、加減速パターンが１通りに定められ、
細かく設定することができないということから、ワーク
を搬送してプロセス処理室内へ挿入する際に落下させた
り、アームをロードロック室やプロセス処理室の入口に
衝突させたりするおそれもあるという問題点を有してい
た。

【００１０】更に、停電等で瞬間的にアーム駆動装置へ
の電源供給が断たれた場合、アームは動作中の慣性でそ
のまま回転運動を続け、安全のために設けられたストッ
パに衝突し、ワークを落下させることがあったため、Ｕ
ＰＳ（Uninterruptibe PowerSupply）等を必要としてい
た。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、真空中でワークを搬送するロボットの加減速態
様を適宜変更して加減速時間を短縮することができ、
又、ロボットの可動部分とストッパとの距離又は回転角
度に応じた適度な減速によりストッパとの衝突を避ける
ことができ、ワークを適切に搬送しつつ、タクトタイム
を短縮して生産効率の向上を図ることができると共に、
電源の供給が断たれたときのストッパとの衝突を回避し
て安全性の向上を図ることができるロボット制御装置を
提供することを目的とする。

【００１２】又、本発明は、停電等の不測の事態が発生
して電源の供給が断たれ、外部からの制御が不能になっ
た場合にあっても、可動部分が適度な減速度によって減
速し、不測の事態に適切に対処し得るロボットを提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ワークを保持するハンド部を所定の方向へ所定の変位量
だけ移動させる可動部分と、前記可動部分の動作範囲を
制限するストッパとを有し、真空中で前記ハンド部を移
動させてワークを搬送するロボットを制御するロボット
制御装置において、前記可動部分が前記ストッパへ到達
するまでの動作量に応じて前記可動部分の動作速度の制
限値を求め、前記ストッパへ向かう方向へ動作するとき
の前記可動部分の速度が求めた制限値より小となるよう
に前記ロボットを動作させる指令信号を算出する演算手
段を有することを特徴としている。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載のロ
ボット制御装置において、前記ハンド部の移動又は前記
可動部分の動作における加減速態様を少なくとも２つ以
上記憶した記憶手段を有し、前記演算手段は、前記ロボ
ットの状態に応じて、前記２つ以上の加減速態様のうち
のいずれかを選択して前記記憶手段から読み出し、その
読み出した加減速態様に基づいて前記指令信号を算出す
ることを特徴としている。

【００１５】請求項３記載の発明は、ワークを保持する
ハンド部を所定の方向へ所定の変位量だけ移動させる可
動部分と、前記可動部分を動作させるモータとを有し、
真空中で前記ハンド部を移動させてワークを搬送するロ
ボットにおいて、前記モータに設けられ、電源の供給が
遮断されたときに生ずる制動力による前記ハンド部の減
速度を調整する減速度調整手段を有することを特徴とし
ている。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項３記載のロ
ボットにおいて、前記減速度調整手段は、前記モータの
出力軸に設けられ、電源の供給が遮断されたときに生ず
る前記モータの逆起電力と前記可動部分の摺動抵抗とに
よる制動力による前記ハンド部の減速度の大きさを、前
記ハンド部とワークとの間の摩擦係数と重力加速度との
積の値より小さくする慣性モーメントを発生させるフラ
イホイールであることを特徴としている。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項３記載のロ
ボットにおいて、前記減速度調整手段は、前記モータの
電源供給線に接続され、電源の供給が遮断されたときに
生ずる前記モータの逆起電力による制動力の大きさを調
整する回生抵抗であることを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】

＜構成＞ （１）全体構成 以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明
する。図１は本発明によるロボット制御装置を適用した
ロボットを有するクラスタ装置の全体構成を示す図であ
る。尚、本クラスタ装置は、クラスタ構成による半導体
製造装置であり、半導体用ウェハーに種々の処理を施す
ものである。

【００１９】図において、１はロボット２０が設置され
た搬送室であり、内面直径ＤTの円弧状壁部と、それぞ
れの円弧状壁部の端部間に設けられたゲート弁２、３、
４、５とによって囲まれている。本クラスタ装置は、こ
の搬送室１を中心にゲート弁２、３、４、５を介してロ
ードロック室６、プロセス処理室７、８、９が放射状に
配置されたクラスタ構成となっている。尚、ロボット２
０の構成の詳細については後述する。

【００２０】ゲート弁２、３、４、５は、開閉により、
それぞれロードロック室６、プロセス処理室７、８、９
と、搬送室１との間を連通／閉塞させる開閉弁である。
ロードロック室６は、ワークであるウェハーの搬入／搬
出を行うチャンバであり、内面直径ＤPの略円柱状壁に
よって囲まれている。プロセス処理室７、８、９は、そ
れぞれワーク（ウェハー）にプロセス処理を施すチャン
バであり、これらのチャンバも内面直径ＤPの略円柱状
壁によって囲まれている。

【００２１】ここで、搬送室１、ロードロック室６、プ
ロセス処理室７、８及び９には、それぞれ独自の排気装
置が設けられており（図示略）、各室での工程において
必要とされる圧力に応じて１０^-2〜１０^-8torr程度の真
空状態に排気される。

【００２２】尚、各室の内面直径ＤT、ＤPを小さくする
ことにより、クラスタ装置全体の設置面積を縮小するこ
とができ、真空排気時間の短縮、排気設備の小型化及び
運転動力の削減等を図ることができる。又、図１では搬
送室１を中心として４方向にチャンバが配置された構成
例を示したが、これ以外にも例えば６方向にチャンバが
配置された構成等も良く使用される。更に、各チャンバ
の配置は必ずしも等角度ピッチに限らず、各装置の処理
工程に応じてレイアウトされる。

【００２３】１０はロボット２０の動作やその制御態様
等についての操作コマンドを送信すると共に、動作の完
了やロボットステイタス等についての信号を受けるクラ
スタ装置制御盤である。１１は、教示データを入力する
ティーチングペンダントである。１２は、クラスタ装置
制御盤１０及びティーチングペンダント１１から操作コ
マンドや教示データを受け、それらに基づいてロボット
２０の動作、姿勢を制御するロボット制御盤である。
尚、これらクラスタ装置制御盤１０、ティーチングペン
ダント１１及びロボット制御盤１２の間における信号の
授受や、それによるロボット２０の制御の形態について
は、後述の制御系や動作等の説明において詳述する。

【００２４】（２）ロボット２０の構成及び動作原理 次に、上記搬送室１に設置されたロボット２０の構成の
詳細について説明する。図２はロボット２０の外観構成
を示す図であり、上段が鉛直上方からみた上側平面図、
下段が側面図である。

【００２５】図において、２１は搬送室１の床面Ｆ中央
に固定されたフランジであり、このフランジ２１によっ
て、ロボット２０全体が床面Ｆに固定設置されている。
尚、図示は省略するが、フランジ２１と床面Ｆとの間に
はシール用のＯリングが設けられており、搬送室１の真
空領域と床面Ｆ下部の大気領域との間の差圧がシールさ
れている。

【００２６】２２は基端側がフランジ２１にベアリング
を介して支持された第１アームであり、回転軸Ａ１を中
心として回転するようになっている。ここに、回転軸Ａ
１の位置は、フランジ２１の中心、すなわち、搬送室１
の中心にある。又、第１アーム２２の先端側には、関節
軸Ａ２が固定されて取り付けられている。２３は第１ア
ーム２２の先端側にベアリングを介して支持された第２
アームであり、前記関節軸Ａ２を中心として回転するよ
うになっている。この第２アーム２３の先端側には、手
首軸Ａ３が固定されて取り付けられている。

【００２７】２４は第２アーム２３の先端側にベアリン
グを介して支持されたロボット手首であり、前記手首軸
Ａ３を中心として回転するようになっている。２５はワ
ークが載置されるハンドであり、ロボット手首２４に固
定されている。

【００２８】ここで、ハンド２５に載置されるワーク
は、自重でハンド２５上に載っているだけであり、ハン
ド２５との間の摩擦力によって保持されて搬送される。
このため、ハンド２５の材質は、摩擦係数μが大きくか
つ経時的変化の少ないものとなっている。

【００２９】尚、このようなハンドの例としては、摩擦
係数の大きいゴムによって形成されたものや、シリコン
ゴムの小片をワーク載置位置に設けたもの等がある。但
し、ワークやプロセス処理室が高温となる場合にあって
は、ゴムは劣化するので使用できない。つまり、ハンド
２５については、実行されるプロセス処理に応じて使用
できる材質が規定され、それに応じて摩擦係数μの値も
変化する。本実施形態では、かかるハンド２５の材質
（摩擦係数）に応じてロボット２０の動作における加減
速制限を設定する（後述）。

【００３０】二点鎖線で示した２６は、ハンド２５上に
載置されたワークを表しており、符合２６Ｘがワーク２
６の中心位置を表している。尚、上記回転軸Ａ１、関節
軸Ａ２、手首軸Ａ３、ワーク中心位置２６Ｘの間は、図
示のようにすべて等しい距離Ｌとなっている。

【００３１】一方、２７はフランジ２１下部の大気中に
設けられたベースであり、内部に第１アーム２２、第２
アーム２３の駆動用モータと減速機（図示略）を収納し
ている。

【００３２】ここで、回転軸Ａ１を基準とした円筒座標
系（Ｒ，θ）を導入し、ベース２７に収納されたモータ
及び減速機による駆動力の伝達機構について説明する。
この円筒座標系（Ｒ，θ）では、図３に示すように、回
転軸Ａ１の位置を原点Ｏとしてロボット手首２４の位置
を手首軸Ａ３の座標で表すものとし、原点Ｏからロボッ
ト手首２４までの距離をＲ、原点Ｏから上記ロードロッ
ク室６の中心へ向かう方向を基準（０°）としたときの
ロボット手首２４へ向かう方向の角度をθとする。

【００３３】ベース２７に収納されたモータと減速機に
は、上記θ方向駆動用のモータ及び減速機と、上記Ｒ方
向駆動用のモータ及び減速機とがあり、θ方向駆動用モ
ータの出力軸は、その回転速度を１／１００〜１／２０
０に減速するθ方向駆動用減速機を介してθ方向駆動軸
に結合されている。ここに、θ方向駆動軸は、回転軸Ａ
１に沿って設けられた軸であり、フランジ２１内に設け
られた磁性流体シールを介してフランジ２１上側の真空
中に導入され（後述）、第１アーム２２を駆動するよう
になっている。

【００３４】一方、Ｒ方向駆動用のモータ及び減速機
は、上記θ方向駆動軸上に設けられており、Ｒ方向駆動
用モータの出力軸は、その回転速度を１／１００〜１／
２００に減速するＲ方向駆動用減速機を介してＲ方向駆
動軸に結合されている。このＲ方向駆動軸も、フランジ
２１内に設けられた磁性流体シールを介して真空中に導
入されている。そして、このような構成により、Ｒ方向
駆動軸自体の回転角度を図示のφで表すこととすると、
真空中のアームへ伝達されるＲ方向駆動軸の回転角度が
θ＋φとなる。尚、Ｒ方向駆動用モータについては、停
電時の減速度を制限するため、出力軸にフライホイール
を設けることとするが、このフライホイールの詳細につ
いては後述する。

【００３５】次に、上記θ方向駆動軸及びＲ方向駆動軸
の回転角度を第１アーム２２、第２アーム２３及びロボ
ット手首２４にて伝達する機構について、図４を参照し
て説明する。図４は、第１アーム２２、第２アーム２３
及びロボット手首２４内に設けられたプーリとベルトを
模式的に示した図である。

【００３６】図において、第１プーリ３０、第２プーリ
３１及び第１ベルト３２は、第１アーム２２内に収納さ
れて設けられている。第１プーリ３０は、上記フランジ
２１内の磁性流体シールを介してθ方向駆動軸に結合さ
れており、中心が回転軸Ａ１と一致し、直径は２Ｄとな
っている。第２プーリ３１は、回転軸Ａ２を中心として
回転する直径Ｄのプーリであり、第２アーム２３の基端
側に結合されている。そして、第１ベルト３２が、第１
プーリ３０と第１アーム２２の相対角度（θ＋φ）−
θ、すなわち、Ｒ方向駆動軸の回転角度φを第２プーリ
３１へ２倍にして伝達するようになっている。

【００３７】このような構成により、第１アーム２２と
第２アーム２３の相対角度（図中φ _A2）は、Ｒ方向駆動
軸回転角度φの２倍となる。そして、ロボット手首２４
の中心である手首軸Ａ３の位置（Ｒ，θ）は、Ｒ方向駆
動軸の回転角度φの変化に伴って直線上（Ｒ座標軸上）
を移動することになる。

【００３８】一方、第３プーリ３３、第４プーリ３４及
び第２ベルト３５は、第２アーム２３内に収納されて設
けられている。第３プーリ３３は、第１アーム２２の先
端側に固定されている。この第３プーリ３３は、中心が
関節軸Ａ２と一致しており、直径はｄとなっている。第
４プーリ３４は、直径２ｄのプーリであり、ロボット手
首２４に固定され、手首軸Ａ３を中心として回転する。
そして、第２ベルト３５が、第２アーム２３と第３プー
リ３３の相対角度φ_A2（２φ）を第４プーリ３４へ１／
２倍にして伝達するようになっている。

【００３９】このような構成により、ロボット手首２４
及びハンド２５の方向は、常に回転角度θの方向とな
る。すなわち、ロボット手首２４の位置が常にθ方向の
Ｒ座標軸上となり、ワーク中心位置２６Ｘは手首軸Ａ３
からＲ方向へ距離Ｌの位置となるのである。これによ
り、ロボット２０の動作範囲内においてワーク２６を
（Ｒ，θ）座標に従って搬送することができる。この様
子を図５に示す。

【００４０】図５においては、矢印先端がワーク中心位
置２６Ｘを示しており、各矢印先端位置は、図中左側か
ら順にφ＝−３０°、−０°、３０°、６０°、９０°
のときのワーク中心位置２６Ｘに対応する。又、この図
ではθ方向回転角度が０°の場合を示してあるが、ロボ
ット手首２４が上述のように常に回転角度θの方向を向
くように構成されているので、回転角度φを一定として
回転角度θを変化させると、ワーク中心位置２６Ｘは、
当該回転角度φに応じたＲを半径とする円周上を移動す
る。図においては、各回転角度φの値に応じたＲを半径
とする円周を一点鎖線で示す。

【００４１】ここで、Ｒ方向の後退端は、搬送室１の直
径ＤTによって制限されるものであるが、図ではワーク
中心位置２６Ｘが原点Ｏ上にあるとき、すなわち、φ＝
−３０°で第１アーム２２と第２アーム２３と手首２４
及びハンド２５とが正三角形を作るときをＲ方向の後退
端として示してある。一方、Ｒ方向の前進端は、φ＝９
０°のときであり、このときには、第１アーム２２、第
２アーム２３、手首２４及びハンド２５が一直線とな
り、ワーク中心位置２６Ｘが原点Ｏから距離３Ｌの位置
となる。

【００４２】（３）制御系の構成 次に、本クラスタ装置におけるロボット２０の制御系に
ついて、図６を参照して説明する。図６はロボット２０
の制御ブロック図であり、図中の各ブロックは、それぞ
れ上記図１のクラスタ装置制御盤１０、ティーチングペ
ンダント１１、ロボット制御盤１２、ロボット２０に対
応する。

【００４３】図６に示すように、クラスタ装置制御盤１
０は、ロボット制御盤１２内の制御ＣＰＵと信号の授受
を行い、ロボット２０の動作やその制御態様等について
の操作コマンドを送信すると共に、必要に応じてロボッ
ト２０の動作状態についての情報を受ける。又、ティー
チングペンダント１１は、操作者が入力した作業手順、
停止点等の教示データをロボット制御盤１２内のＣＰＵ
へ送信する。

【００４４】ロボット制御盤１２は、制御ＣＰＵ、θ軸
サーボアンプ、Ｒ軸サーボアンプ及び電源制御系からな
る。これらのうち、制御ＣＰＵは、ロボット２０の制御
に必要な制御演算装置と記憶装置とを内蔵しており、更
に、クラスタ装置制御盤１０等との間の通信制御機能を
具備している。

【００４５】ここで、制御演算装置は、座標変換及び逆
座標変換や、加速度、速度及び位置を正確に制御するサ
ーボ制御演算等の各種演算処理を行う演算装置からな
り、記憶装置は、制御演算装置にて実行するプログラム
や、位置定義、加速度並びに速度の制限値（パターン）
等を記憶している。そして、ティーチングペンダント１
１から入力された教示データを制御演算装置にて教示プ
ログラムに整理し、記憶装置で記憶する。又、ロボット
２０の動作中においては、制御演算装置は、必要に応じ
て記憶装置から停止位置、加減速パターン等を読み出
し、一定の単位時間（サンプリングタイム）毎に回転角
度θ及びφの目標値を算出すると共に、これらの目標値
とθ軸サーボアンプ及びＲ軸サーボアンプを介して入力
された回転角度θ及びφの角度フィードバック値（後
述）とに基づいて角速度指令値を算出し、θ軸サーボア
ンプ及びＲ軸サーボアンプへ出力する。

【００４６】θ軸サーボアンプ、Ｒ軸サーボアンプは、
それぞれ、電源制御系を介して供給される電源から、上
記θ方向駆動用モータ、Ｒ方向駆動用モータの駆動電流
を生成して出力する。この駆動電流は、θ軸サーボアン
プ、Ｒ軸サーボアンプにおいて、ロボット２０側から受
けた角度フィードバック値からθ方向駆動用モータ、Ｒ
方向駆動用モータの回転角速度を算出し、その算出した
回転角速度と上記制御演算装置から受けた角速度指令値
とに基づいてサーボ制御を行うことによって生成され
る。

【００４７】そして、ロボット２０では、上記駆動電流
によってθ方向駆動用モータ、Ｒ方向駆動用モータが駆
動される。又、各モータには位置（回転角度）検出器と
してエンコーダが付設されており、それらエンコーダに
よって、回転角度θ、φの値が角度フィードバック値と
してフィードバックされる。

【００４８】本クラスタ装置においては、このような制
御系により、操作コマンド及び教示データ等に基づいて
θ方向駆動用モータ及びＲ方向駆動用モータがサーボ制
御され、ロボット２０の動作、姿勢が制御される。

【００４９】＜動作＞ （１）搬送動作全般の概要 次に、本クラスタ装置におけるロボット２０の動作につ
いて説明する。まず、本発明の具体的制御形態による動
作説明の前に、ロボット２０によるワークの搬送動作全
般について、ロードロック室６からプロセス処理室７へ
ウェハー（ワーク）を搬送する場合（図１参照）を例と
してその概要を述べておくことにする。尚、上記円筒座
標系においては、ロードロック室６中心の座標は（３
Ｌ，０）、プロセス処理室７中心の座標は（３Ｌ，９
０）である。又、以下においては、ハンド２５上にウェ
ハーがあるかないかに拘らず、ワーク中心位置２６Ｘに
相当する位置の座標をＷ（ＲW，θW）で表すこととす
る。

【００５０】ロボット２０によるウェハーの搬送動作は
以下の〜の手順で行われる。 ＲW＝０へ移動する。これは、ロボット２０をＲ方向
についてのみ動作させる、すなわち、Ｒ方向駆動軸のみ
を回転させ、φ＝−３０°とすることを意味する。これ
により、ワーク中心位置２６Ｘは原点Ｏへ移動するが、
θWは初期状態のまま変化していないので、ハンド２５
が向いている方向は不定である。

【００５１】Ｗ（ＲW，θW）＝（０，０）へ移動す
る。これは、ロボット２０をθ方向についてのみ動作さ
せる、すなわち、θ方向駆動軸のみを回転させ、θW＝
０°とすることを意味する。これにより、ワーク中心位
置２６Ｘが原点Ｏにある状態でハンド２５がロードロッ
ク室６の方を向く。

【００５２】Ｗ（ＲW，θW）＝（３Ｌ，０）へ移動す
る。Ｒ方向駆動軸のみを回転させてφ＝９０°とし、Ｒ
W＝３Ｌとする。これにより、ロボット２０がゲート弁
２の開口部からロードロック室６内へ入り、ワーク中心
位置２６Ｘがロードロック室６の中心へ移動する。

【００５３】ウェハーを受け取る。ロードロック室６
内においてロボット２０がウェハーを受け取る。このと
き、ウェハーの中心位置がワーク中心位置２６Ｘと一致
するようにしてウェハーが授与される。

【００５４】Ｗ（ＲW，θW）＝（０，０）へ移動す
る。上記Ｗ（ＲW，θW）＝（３Ｌ，０）の状態からＲ方
向駆動軸のみを回転させてφ＝−３０°とし、ＲW＝０
とする。これにより、ワーク中心位置２６Ｘ（載置され
たウェハーの中心位置）は原点Ｏへ移動するが、ハンド
２５はロードロック室６の方を向いたままである。

【００５５】Ｗ（ＲW，θW）＝（０，９０）へ移動す
る。ワーク中心位置２６Ｘが原点Ｏにある状態でθ方向
駆動軸のみを回転させてθW＝９０°とする。これによ
り、ハンド２５がプロセス処理室７の方を向く。

【００５６】Ｗ（ＲW，θW）＝（３Ｌ，９０）へ移動
する。Ｒ方向駆動軸のみを回転させてφ＝９０°とし、
ＲW＝３Ｌとする。これにより、ロボット２０がゲート
弁３の開口部からプロセス処理室７内へ入り、ウェハー
の中心位置がプロセス処理室７の中心へ移動する。

【００５７】ウェハーを渡す。プロセス処理室７内に
ロボット２０がウェハーを載置する。

【００５８】Ｗ（ＲW，θW）＝（０，９０）へ移動す
る。上記Ｗ（ＲW，θW）＝（３Ｌ，９０）の状態からＲ
方向駆動軸のみを回転させてφ＝−３０°とし、ＲW＝
０とする。これにより、ワーク中心位置２６Ｘが原点Ｏ
へ移動する。尚、ハンド２５はプロセス処理室７の方を
向いたままである。

【００５９】以上述べた搬送動作においては、ロボット
２０はＲ方向とθ方向について同時に動作することがな
い。又、θ方向について動作するときには、ＲW＝０、
すなわち、Ｒ方向については後退端に位置し、ワーク中
心位置２６Ｘが回転軸Ａ１上にある。このため、θ方向
について回転する動作においては、ワークの慣性モーメ
ントが最小になる。

【００６０】ここで、ロボット手首２４が、ハンド２５
とワーク２６との間の摩擦係数μによって許容される範
囲（ワーク２６の位置ずれや脱落が生じない範囲）を超
えるμＧ（Ｇ＝９．８ｍ／ｓ²；重力加速度）以上の加
速度で動作すると、ワークを適切に搬送できなくなる。
従って、上述のようにθ方向動作においてワークの慣性
モーメントが最小となるロボット２０の構成は、真空中
で吸着手段がなく、ハンドとワークとの間の摩擦力でし
かワークを搬送することができないロボットにおいて極
めて有効な構成となっている。

【００６１】（２）加減速パターン選択設定による制御 次に、ロボット２０の状態に応じて、加減速パターンを
選択して設定する制御による動作について説明する。

【００６２】教示手順 初めに、加減速パターンを選択設定する場合の教示手順
について、図７を参照して説明する。尚、以下に述べる
教示は、クラスタ装置１０からの操作コマンドの入力又
はティーチングペンダント１１からの教示データの入力
によって行うものであり、入力された教示データは上記
制御ＣＰＵにて処理される。

【００６３】まず、チャンバの数を入力する（ステップ
Ｓ1）。本クラスタ装置では、ロードロック室６、プロ
セス処理室７、８及び９があるので、チャンバ数は４と
なる。尚、この入力されたチャンバ数により、各チャン
バに対しては順に１〜４のチャンバ番号が付される。

【００６４】次いで、ステップＳ2において、各チャン
バへロボット２０を移動させるときの加減速パターンに
ついて、ディフォルトパターンを設定する。このディフ
ォルトパターンは、上記制御ＣＰＵの記憶装置に予め複
数の加減速パターンを記憶しておき、それらのうちのい
ずれかを選択して設定する。

【００６５】ここで、記憶装置に記憶しておく加減速パ
ターンとしては、ロボット２０の動作能力や動作態様、
ハンド２５の材質、ワークの種類等種々の条件による制
限に応じて様々なものが考えられ、又、それらをどのよ
うに選択するかについても様々な観点からの基準があ
る。更に、予め記憶した複数の加減速パターンの中に適
切なものがない場合には、所定の制御演算処理によって
目標位置の絶対座標等から加減速を制限することもでき
る。

【００６６】このようなことから、ここでは、一例とし
て図８に示した（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の４
つの加減速パターンを記憶しておくこととし、加減速パ
ターンとその選択基準について概念的に説明することに
する。そして、これら複数の加減速パターンを決定する
際の制限や、適切な加減速パターンがない場合の制御演
算処理については後述することにする。

【００６７】図８の加減速パターンは、ロボット２０の
加減速動作における加速度の大きさを時間経過と共に示
したものであり、（ａ）及び（ｂ）が急な加速、（ｃ）
及び（ｄ）が緩やかな加速をする場合のものとなってい
る。又、（ｂ）は（ａ）よりも初期及び終期の加速が急
なものとなっており、（ｃ）は初期の加速があまり緩や
かでなく、終期の加速がかなり緩やかなものとなってお
り、（ｄ）は初期及び終期の加速が双方とも同じように
緩やかなものとなっている。尚、減速度については、上
記加速度パターンに従った加速度の方向を逆転したもの
と考えればよい。

【００６８】図７のステップＳ2では、これら加減速パ
ターンのうちの（ａ）をディフォルトパターンとして設
定し、ワーク搬送中でないときの加減速を迅速に行って
タクトタイムの短縮を図る。

【００６９】次に、ステップＳ3へ進み、各チャンバ内
でウェハーを受取／載置する作業位置を教示する。この
作業位置は、ロードロック室６の中心位置（３Ｌ，
０）、プロセス処理室７の中心位置（３Ｌ，９０）プロ
セス処理室８の中心位置（３Ｌ，１８０）プロセス処理
室９の中心位置（３Ｌ，−９０）であり、これらの座標
を指定するデータを入力して教示を行うのである。

【００７０】続いて、作業手順をチャンバ番号によって
入力し、ロボット２０を各チャンバへどのような順序で
移動させるかを教示する（ステップＳ4）。このとき、
入力した各チャンバ番号に対応した各チャンバ間の移動
において、ハンド２５上にウェハーを載置しているか否
か（以下、「ウェハー有／無」と表記する）を教示する
（ステップＳ5）。例えば、ステップＳ4において、作業
手順をチャンバ番号で”１、２”の順で入力した場合
は、ロボット２０をロードロック室６からプロセス処理
室７へと移動させる動作を教示したことになるので、ス
テップＳ5では”ウェハー有”と教示する教示データを
入力する。そして、このように”ウェハー有”と教示さ
れた場合には、ステップＳ6からステップＳ7以降の処理
へと進む。

【００７１】ステップＳ7では、ディフォルトパターン
（ａ）がウェハー有の状態における加減速パターンとし
て適当か否かを判断する。すなわち、ディフォルトパタ
ーン（ａ）による加速度がハンド２５とウェハーとの間
の摩擦力によって許容される範囲の加速度であるか否か
等を判断するのである。この判断により、ディフォルト
パターンが不適当とされた場合にはステップＳ8へ進
む。

【００７２】ステップＳ8では、ディフォルトパターン
（ａ）が不適当となる作業位置、すなわち、加減速パタ
ーンを変更すべき位置を入力する。次いで、ステップＳ
9で当該位置からの加減速パターンを設定する。ここで
設定する加減速パターンは、上記（ｂ）、（ｃ）及び
（ｄ）のうちからいずれか適当なものを選択し、その選
択した加減速パターンを特定するデータ（（ｂ）、
（ｃ）若しくは（ｄ）の記号等）を入力することによっ
て設定する。

【００７３】一方、ステップＳ5で”ウェハー無”と教
示された場合及びステップＳ7でディフォルトパターン
が適当と判断された場合には、上記ステップＳ8、Ｓ9の
加減速パターン変更等は行わない。従って、当該チャン
バ間移動においては、ディフォルトパターン（ａ）に従
った加減速動作によって、ロボット２０を動作させるこ
とになる。

【００７４】このようにして、作業手順の入力、ウェハ
ー有／無の教示、加減速パターンの設定変更等を行う。
そして、これらステップＳ4〜Ｓ9における処理を、操作
者が終了信号を入力するまで繰り返し行い、全作業工程
に必要な教示データをすべて入力する。

【００７５】次に、終了信号が入力されると、ステップ
Ｓ10へ進み、制御ＣＰＵがステップＳ1〜Ｓ9で入力され
た教示データを整理して教示プログラムを作成する。そ
の後、ステップＳ11へ進み、制御ＣＰＵは、該教示プロ
グラムを記憶装置に記憶する。

【００７６】制御動作 次に、上記教示手順によって作成された教示プログラム
に基づく制御動作について、図９を参照して説明する。
図９は、一定の単位時間毎に繰り返し行われる処理を示
したもので、ここにいう単位時間とは、上記角度フィー
ドバック値の信号と角速度指令値の信号の授受が行われ
るサンプリングタイムＴsがこれに当たる。本クラスタ
装置においては、ロボット制御盤１２の制御ＣＰＵによ
り、サンプリングタイムＴs毎に図９に示す処理がなさ
れる。

【００７７】又、図９に示す処理は、手首軸Ａ３の目標
位置により、θ方向駆動軸及びφ方向駆動軸の回転角度
を制御するものである。ここに、手首軸Ａ３の位置Ａ3
（Ｒ，θ）は、図３等からもわかるようにＡ3（Ｒ，
θ）＝（２Ｌsinφ，θ）と表せる。尚、以下において
は、サンプリングタイムＴsを基準時間単位（１）とし
た時間カウンタをｔc、教示点（上記作業手順に従った
移動位置）のカウンタをｉ、教示点をＰiで表すものと
する。又、θ方向駆動軸の回転角度θ、Ｒ方向駆動軸の
回転角度φ、Ｒ方向の座標Ｒについては、それぞれ、フ
ィードバック値をθf、φf、Ｒf、目標値をθr、φr、
Ｒrで表すものとする。

【００７８】図９においては、まず、ロボット２０側か
らロボット制御盤１２へθ方向駆動軸、Ｒ方向駆動軸の
角度フィードバック信号が供給され、制御ＣＰＵが各軸
の角度フィードバック値θf、φfを取り込む（ステップ
Ｓ20）。

【００７９】次いで、時間を管理するため、時間カウン
タｔcを１インクリメントする（ステップＳ21）。そし
て、この時間カウンタｔcの値により、手首軸Ａ３の目
標位置Ａ3r（Ｒr，θr）が教示点Ｐi上に到達したか否
かを判断する（ステップＳ22）。この判断は、時間カウ
ンタｔcと、教示点Ｐi-1〜Ｐi間の総カウント数Ｎとを
比較することによって行う。ここに、総カウント数Ｎ
は、教示点間の移動時間ＴをサンプリングタイムＴsで
割った値であり、教示データに基づいて教示点間を分割
する中間点（目標位置）の総数に対応する。このとき、
ｔc＞Ｎとなっていたとすると、手首軸Ａ３の目標位置
Ａ3r（Ｒr，θr）が教示点Ｐi上に到達していると判断
され、ステップＳ23へ進む。

【００８０】ステップＳ23では、次の教示点Ｐiと、該
教示点Ｐiへの移動に際しての加減速パターンとを読み
込む。尚、このとき教示点カウンタｉは１インクリメン
トされている。ここで、読み込まれる加減速パターン
は、上記教示手順によって選択設定されたものである。
従って、以下の処理においては、次の教示点への移動が
ウェハー無の場合には加減速を迅速に行う加減速パター
ン（ａ）、ウェハー有の場合には加減速パターン（ａ）
〜（ｄ）のうちのいずれか適当なものが使用されること
になる。

【００８１】そして、ステップＳ24では、現在の目標位
置Ａ3r（Ｒr，θr）、すなわち、教示点Ｐi-1と教示点
Ｐiとの間の補間式を、前記読み込んだ加減速パターン
に基づいて決定する。この補間式は、通常、時間ｔの多
項式で表され、時間カウンタｔcの値に応じた時間によ
って、教示点Ｐi-1とＰiとの間の目標位置を算出できる
ようになっている。またこのとき、教示点Ｐi-1とＰiと
の間の移動時間Ｔも求める。

【００８２】次いで、求めた移動時間Ｔをサンプリング
タイムＴsで割って移動時間Ｔに対応する総カウント数
Ｎを求め（ステップＳ25）、ｔc＝０として時間カウン
タｔcをクリアしてから（ステップＳ26）、ステップＳ2
7へ進む。尚、手首軸Ａ３の目標位置Ａ3r（Ｒr，θr）
が教示点Ｐi上に到達しておらず、ｔc≦Ｎであった場合
は、上記ステップＳ23〜Ｓ26の処理を行わずにステップ
Ｓ27へ進む。

【００８３】ステップＳ27では、時間カウンタｔcの値
に対応した時間と上述の多項式により、次の目標位置Ａ
3r（Ｒr，θr）を求める。尚、ｔc≦Ｎであった場合に
おいては、現在移動中の教示点間について既に求められ
ている多項式により、次の目標位置Ａ3r（Ｒr，θr）を
求める。

【００８４】続いて、求めた目標位置Ａ3r（Ｒr，θr）
に基づいて、θ方向駆動軸、Ｒ方向駆動軸の目標回転角
度θr、φrを求める（ステップＳ28）。そして、これら
目標回転角度θr及びφrと、角度フィードバック値θf
及びφfとにより、手首軸Ａ３を目標位置Ａ3r（Ｒr，θ
r）へ移動させるための角速度指令値θr′及びφr′を
決定する（ステップＳ29）。

【００８５】制御ＣＰＵは、このようにして適切な加減
速パターンに基づいて角速度指令値θr′、φr′を決定
し、これらに応じた角速度指令信号をθ軸サーボアン
プ、Ｒ軸サーボアンプへ出力する（ステップＳ30）。こ
れにより、θ軸サーボアンプ、Ｒ軸サーボアンプから、
それぞれ、当該角速度指令値θr′、φr′と角速度フィ
ードバック値θf′、φf′とに基づいたθ方向駆動用モ
ータ、Ｒ方向駆動用モータの駆動電流が供給され、ロボ
ット２０の動作が制御される。

【００８６】（３）特異点近傍の加減速制御 次に、ロボット２０の動作軌跡における特異点を考慮し
た加減速の制御について説明する。ここに、特異点と
は、Ｒ方向駆動軸の回転角度φが＋９０°及び−９０°
のときの位置である。これは、手首軸Ａ３のＲ座標が２
Ｌとなるとき、すなわち、第１アーム２２と第２アーム
２３が伸びきっているときであり、このようなときにＲ
方向の移動速度Ｒ′を一定に保とうとすると、Ｒ方向駆
動軸における角速度φ′が非常に大きくなり、Ｒ方向駆
動用モータを非常に速く駆動させなければならなくな
る。従って、特異点近傍に関しては、他の位置を移動さ
せるときと同様の加減速パターンを選択することは適切
でない。

【００８７】そこで、かかる特異点近傍におけるＲ方向
駆動軸の角加速度φ″をなめらかに制限すべく、ここで
は、角速度φ′について、その制限値φ′_maxをＲ_max−
｜Ｒ｜の関数として設定して加減速を制限する手法につ
いて説明する。図１０にかかる加減速制限を行う制御演
算手順を示す。

【００８８】この図１０に示した制御演算は、角速度制
限値φ′_maxを φ′_max＝Ｋ（Ｒ_max−｜Ｒ｜）， ここに、Ｒ_max＝２
Ｌ、Ｋ＝定数と設定するものであり、上記同様、サンプ
リングタイムＴs毎にロボット制御盤１２の制御ＣＰＵ
により行われる。尚、角度フィードバック値の読み込
み、教示データに基づく補間式等の決定、総カウント数
Ｎの算出等は、上記加減速パターン選択設定による制御
動作と同様であるので、これらの制御動作については説
明を省略し、主として角速度制限の制御演算について説
明することにする。又、以下においては、サンプリング
タイムＴs毎に算出される目標値のカウンタをｋで表
す。

【００８９】図１０では、まず、ステップＳ40で手首軸
Ａ３のＲ方向についての目標位置を上記同様に教示点間
の補間式から求め、これを仮の目標位置Ｒdum（ｋ）と
する。そして、この仮の目標位置Ｒdum（ｋ）により、
Ｒ方向駆動軸の仮の目標回転角度φdum（ｋ）を算出す
る。

【００９０】次いで、この仮の目標回転角度φdum
（ｋ）から前回の目標回転角度φr（ｋ−１）を減じた
値をサンプリングタイムＴsで割り、仮の角速度指令値
φdum′（ｋ）を求める（ステップＳ41）。そして、ス
テップＳ42において、この仮の角速度指令値の大きさ｜
φdum′（ｋ）｜と、上式及び仮の目標位置Ｒdum（ｋ）
から求められる角速度制限値φ′_maxとを比較する。

【００９１】ここで、仮の角速度指令値の大きさ｜φdu
m′（ｋ）｜が角速度制限値φ′_maxを超えている場合に
はステップＳ43へ進み、当該仮の角速度指令値φdum′
（ｋ）と同符合（同方向）で、かつ、大きさが角速度制
限値φ′_maxに等しい角速度（sign（φdum′（ｋ））
φ′_max）を、角速度指令値φr′（ｋ）としてセットす
る。

【００９２】次いで、ステップＳ44で目標回転角度φr
（ｋ）を求める。この目標回転角度φr（ｋ）は、角速
度指令値がサンプリングタイムＴs当たりの回転角度変
位であることから、前回の目標回転角度φr（ｋ−１）
に上記角速度指令値φr′（ｋ）を加えることによって
求められる。そして、この求めた目標回転角度を用い、
Ｒr＝２Ｌsinφr（ｋ）より、Ｒ方向についての目標位
置Ｒrを算出し（ステップＳ45）、ステップＳ46へ進ん
で時間カウンタｔcの値を補正する。

【００９３】ここで、時間カウンタｔcは、通常、１サ
ンプリングタイムＴs毎に１インクリメントされる。こ
れは、サンプリングタイム毎に１づつインクリメントし
たｔcの値と、教示データに基づく補間式によって求め
られるサンプリングタイム毎の目標位置とが対応してい
るからである。しかし、ステップＳ45で算出した目標位
置Ｒrは、上述のように角速度を制限して算出したもの
であり、教示データに基づく補間式から直接算出したも
のではない。このようなことから、実際の動作量に対応
する分だけ時間カウンタｔcをインクリメントするため
の補正が必要となるのである。

【００９４】ステップＳ46では、上記仮の目標位置Ｒdu
m（ｋ）を求めるために１インクリメントしたｔcの値を
ｔc−１に戻し、これに実際に目標としたＲ方向変位量
に対応した分の時間カウント値をインクリメントする。
この演算は、Ｒ方向の変位量Ｒdum（ｋ）−Ｒr（ｋ−
１）が時間カウント値１に対応することから、実際に目
標としたＲ方向の変位量Ｒr（ｋ）−Ｒr（ｋ−１）をＲ
dum（ｋ）−Ｒr（ｋ−１）で割った値を求め、これをイ
ンクリメントする時間カウント値としてｔc−１に加え
ることによって行う。

【００９５】尚、ステップＳ42において、仮の角速度指
令値の大きさ｜φdum′（ｋ）｜が角速度制限値φ′_max
を超えていない場合には、上記ステップＳ43〜Ｓ46の処
理を行うことなく、ステップＳ40で求めた仮の目標位置
Ｒdum（ｋ）をそのまま目標位置Ｒr（ｋ）とする（ステ
ップＳ47）。

【００９６】以上述べたようにして角速度指令値が制限
された目標位置が算出され、Ｒ方向駆動用モータは、か
かる目標位置に基づいた角速度指令に従って駆動され
る。これにより、ロボット２０は、Ｒ方向の特異点近傍
においてもスムーズに動作するようになる。

【００９７】＜制限設定等の具体的内容＞次に、ワーク
を適切に搬送し、かつ、タクトタイムを最小限に短縮す
るための加速度制限設定と、ロボット２０を実際に動作
させる上で必要となるその他の措置について、更に具体
的に説明する。

【００９８】（１）座標変換式 まず初めに、（Ｒ，θ）座標における手首軸Ａ３の位
置、速度及び加速度の変換式を示しておく。これらの式
は、図３〜図５を参照することにより、幾何学的に求め
られるものである。

【００９９】位置： Ａ3（Ｒ，θ）＝（２Ｌsinφ，θ） （ここで、sinφ＝Ｒ／２Ｌ） 速度： ｄＲ／ｄｔ＝２Ｌcosφ（ｄφ／ｄｔ） ｄφ／ｄｔ＝（ｄＲ／ｄｔ）／２Ｌcosφ 加速度： ｄ²Ｒ／ｄｔ² ＝２Ｌcosφ（ｄ²φ／ｄｔ²）−２Ｌsinφ（ｄφ／ｄｔ）² ｄ²φ／ｄｔ² ＝（ｄ²Ｒ／ｄｔ²＋２Ｌsinφ（ｄφ／ｄｔ）²）／２Ｌcosφ ＝（ｄ²Ｒ／ｄｔ²＋sinφ（ｄＲ／ｄｔ）²／２Ｌcos²φ）／２Ｌcosφ

【０１００】尚、ハンド２５の先端位置（「Ｗf（ＲW
f，θ）」で表す。）は、ハンド２５の長さをＬfとし
て、 Ｗf（ＲWf，θ）＝（２Ｌsinφ＋Ｌf，θ） （ここで、sinφ＝（ＲWf−Ｌf）／２Ｌ）となる。

【０１０１】（２）制限設定等の根拠とそれに応じた措
置 絶対座標での加速度制限 θ方向、Ｒ方向それぞれの動作においては、ワークが滑
らないように角加速度、加速度を制限する。ここで、Ｒ
方向については、手首軸Ａ３の加速度がμＧを超える
と、上述したようにワークを適切に搬送することができ
なくなる。これを上記＜動作＞の（２）、（３）の制御
では、Ｒ方向駆動軸の角速度指令値φr′を制限するこ
とによって補償していたが、手首軸Ａ３の絶対座標にお
ける加速度ａ（ｄ²Ｒ／ｄｔ²）を次式で示すように制限
することによっても補償することができる。 ａ ＜ （μ−δ）Ｇ ここに、δは微振動や摩擦係数μの経時変化に対応する
ための余裕代である。

【０１０２】このような加速度制限は、次のようにして
実行することができる。まず、教示点間の移動開始前の
Ｒ方向駆動軸の角度フィードバック値φfにより、手首
軸Ａ３のＲ座標値（２Ｌsinφf）を求める。そして、こ
のＲ座標値と、次に向かうべき教示点における手首軸Ａ
３のＲ座標値とにより、上式に基づいて加速度を制限し
た絶対座標での時間−位置の関係（上記補間式に相当）
を決定し、この時間−位置関係に基づくサンプリングタ
イムＴs毎の目標位置を逆座標変換して回転角度φを制
御する。尚、時間−位置の関係ではなく、絶対座標での
時間−速度又は時間−加速度の関係を決定して回転角度
φを制御することとしてもよい。

【０１０３】この場合、第１アーム２２、第２アーム２
３等の振動を励起しないようにするため、加速度の変化
率も制限する。ここで、このような加速度制限を実行す
るためには、時間−位置の関係式（補間式）を時間につ
いて３次以上の高次式の組み合わせとすればよい。

【０１０４】ワーク無しのときの加速度制限 一方、上述したディフォルトパターンの設定のように、
ワーク無しのときに急加速して移動時間を短縮すること
については、加速を急にするほど移動時間を短縮するこ
とができるが、モータの発熱やモータドライバの過電流
を考慮しなければならない。すなわち、ワークが載置さ
れていないときの動作における加速度制限は、モータの
発熱を抑えることと、モータドライバの過電流を防止す
ることという２つの判断基準に基づいて設定する。

【０１０５】ここで、かかる判断基準は、ロボット２０
のθ軸駆動用モータ等の物理的構成に依存するものであ
る。従って、ワーク無しのときの加減速制限について
は、作業動作中や作業工程の変更時等に特に設定を変更
する必要はない。但し、この加速度制限を設定して利用
する場合には、上記図７のステップＳ5でウェハーの有
無を教示したように、ロボット２０の動作中においてワ
ークの有無を識別し得るようにする。

【０１０６】停電時の安全性確保のための措置 上記により、ワークがハンド２５上で滑らないように
加速度を制限することができ、により、ワーク無しの
ときの移動時間を短縮することができるが、これら以外
の措置として、停電時の減速度を調節するための措置を
とり、安全性を確保する。

【０１０７】ワーク搬送中に停電になり、制御が不能に
なると、各軸のモータは慣性で回り続けようとする。そ
して、モータの逆起電力による制動力と、減速機等の可
動部の摺動抵抗による制動力とが作用し、やがて停止す
る。このとき、これら制動力による減速度に対しては、
サーボアンプからの制御を行うことができない。このよ
うなことから、停電発生時の減速度がハンド２５とワー
ク２６との間の摩擦力によって許容される範囲内となる
ように、可動部の摺動抵抗に応じて次のような構成要素
を付加する。

【０１０８】可動部の摺動抵抗が大きい場合には、モー
タの出力軸にフライホイールを付加する。これにより、
慣性モーメントを大きくし、必要以上の減速度が発生し
ないように調整する。具体的には、停電が発生したと
き、モータの逆起電及び可動部の摺動抵抗による制動力
によって減速度が生ずるが、この減速度の調整を、手首
軸Ａ３の絶対座標における減速度−ａを基準として考え
る。すなわち、停電時の手首軸の減速度−ａの大きさａ
が、上述の制限”ａ ＜ （μ−δ）Ｇ”を満たすよう
に、フライホイールの大きさ、重量、取付位置等を決定
し、モータ出力軸に付加するのである。

【０１０９】一方、可動部の摺動抵抗が小さく、速やか
に停止するための減速度を発生させることができない場
合には、モータの電源供給線に回生抵抗を設け、サーボ
アンプ出力とモータとの間を回生抵抗を介して接続す
る。これにより、モータの逆起電力による制動力を増加
させて減速度を調整し、可及的速やかに停止するように
する。

【０１１０】動作範囲制限 ロボット２０の動作範囲は、Ｒ方向については、ロボッ
ト２０が搬送室１、ロードロック室６、プロセス処理室
７、８、９それぞれの内側壁と干渉しないようにするた
め、φ方向駆動軸に機械的ストッパを設けてこれら内側
壁に囲まれた範囲に制限する。一方、θ方向について
は、Ｒ方向駆動用モータ及びこれに付設されたエンコー
ダのケーブルを破断しないようにするため、θ方向駆動
軸に機械的ストッパを設けて制限する。

【０１１１】尚、これら機械的ストッパによって制限さ
れる動作範囲（以下、「メカストッパ範囲」という）
は、物理的に制限された動作範囲であり、ロボット２０
の通常の動作においては、動作範囲がかかるメカストッ
パ範囲より狭く設定される。又、このように機械的スト
ッパを設けた場合には、停電発生時に各軸がストッパへ
衝突することを防止するための角速度制限も設定する。

【０１１２】次に、上記制限設定等の根拠とそれに応じ
た措置を踏まえ、θ方向、Ｒ方向の制限設定の具体例に
ついて述べる。 （３）θ方向の制限設定 図１１にθ方向のメカストッパ範囲と動作範囲の設定例
を示す。この例は、θ方向駆動軸の回転角度が−２００
°及び＋２００°となる位置に機械的ストッパを設ける
と共に、ロボット２０の通常の動作におけるθ方向回転
角度を−１９０°〜＋１９０°の範囲とするものであ
る。

【０１１３】一方、θ方向の角加速度及び角速度（以
下、それぞれα1、ω1とする）の制限設定については、
下記の条件下での例について説明する。 ワークは、寸法５５０ｍｍ×６５０ｍｍ×１．１ｍ
ｍ、比重３、重量１．１８ｋｇ。 ワークの重心位置は回転軸Ａ１上にある。 ハンド２５とワークとの間の摩擦係数はμ、接触点の
半径は２５０ｍｍ。

【０１１４】及びより、慣性モーメントＩは、 Ｉ＝０．０７１３ … (i) 、及びより、ワークに伝えられるトルクＴは、 Ｔ＝１．１８×９．８×０．２５×μ＝２．８９×μ Ｎ・ｍ … (ii) これらより、ワークが滑らない最大角加速度α1_maxは、 α1_max＝Ｔ／Ｉ＝４０．５μ ｒａｄ／ｓ² … (iii) となる。

【０１１５】ここで、μ＝０．１とすると、上式(iii)
より、ワーク有りのときの安全角加速度（ワークが滑ら
ない角加速度）α1sは、４ｒａｄ／ｓ²である。そし
て、この安全角速度α1sで減速、すなわち、大きさ４ｒ
ａｄ／ｓ²で減速したときに、減速開始から回転角度Δ
ｒａｄで停止するための限界角速度ω1_limは、ω1_lim＝
√（２αsΔ）で表される。従って、例えば、回転角度
１０°で停止させることにする場合の限界角速度は、ω
1_lim＝１．１８ｒａｄ／ｓとなる。

【０１１６】ところが、これを最大角速度とすると、１
８０°の移動に約３ｓ程要することになり、高速移動と
は呼べない状況になる。このため、ワーク搬送中の移動
について、停電が発生しても機械的ストッパに衝突しな
いように角速度制限を高く設定するためには、機械的ス
トッパへ近づく方向への移動における角速度制限値をθ
の値に応じて変化させる必要がある。

【０１１７】図１２にかかる事情を考慮した角速度制限
の設定について示す。この図では、横軸を回転角度θ、
縦軸を角速度ω1とし、θ＝１９０°（動作範囲の限
界）、ω1＝０ｒａｄ／ｓを原点Ｏとしてある。図中の
放物線ω1＝√（２α1Δ）が、θの値に対する限界角速
度（安全角速度α1sの大きさで減速して停止し得る角速
度）ω1_lim（θ）を表している。従って、この放物線以
下の角速度であれば、安全角速度α1s以下の大きさの減
速度により、オーバーシュートせずに機械的ストッパに
衝突させることなく停止させることができる。

【０１１８】しかしながら、制御技術上、上記放物線に
沿って正確に角速度ω1を制御することは困難であり、
そのための演算処理も複雑である。このため、実際のθ
方向の制御においては、例えば、図示の直線ω1＝２．
０ｒａｄ／ｓと、放物線上のω＝２．９ｒａｄ／ｓとな
る点と原点Ｏとを結んだ直線のように、放物線ω1＝√
（２α1Δ）の下側に直線的な角速度制限を設定するこ
ととしてもよい。

【０１１９】一方、機械的ストッパから遠ざかるとき
（ω＜０）は、当該機械的ストッパとの衝突の危険性が
ないので、上述のような放物線を考慮して角速度制限を
設定する必要はない。従って、例えば、図示の直線ω1
＝−２．０のように、ワーク搬送中であることを考慮し
た小さめの角速度により、直線的な角速度制限を設定す
る。

【０１２０】このようにして、ワーク搬送中における動
作範囲限界付近での角速度制限を設定し、これら角速度
制限に囲まれた領域（図中のハッチング部分）内の角速
度でθ方向の動作を制御する。尚、反対側の動作範囲限
界（θ＝−１９０°）付近での角速度制限も同様にして
設定し、θ方向の動作を制御する。

【０１２１】又、ワーク無しのときの制限は、角速度、
角加速度の制限を共に大きな値に設定して高速化を図
る。例えば、最大角速度を２．９ｒａｄ／ｓ、最大角加
速度を１０ｒａｄ／ｓ²とする。

【０１２２】以上述べたように制限を設定することによ
り、最大角速度及び最大角加速度をワーク有りのときに
は小さく、ワーク無しのときには大きくし、停電発生時
の安全性を確保しつつ、θ方向移動の高速化を図ること
ができる。

【０１２３】（４）Ｒ方向の制限設定 次に、Ｒ方向の制限について、動作範囲及びメカストッ
パ範囲について説明する。例えば、図５をＲ方向の動作
範囲を示したものとして参照することとすると、図５
は、Ｒ方向の動作範囲を−Ｌ＜Ｒ＜２Ｌと設定したもの
であり、この場合、Ｒ方向駆動軸の回転角度φは、−３
０°＜φ＜９０°と設定することになる。又、機械的ス
トッパはφ＝−４０°と１００°の位置に設け、上記θ
方向同様、回転角度φのメカストッパ範囲を動作範囲±
１０°に設定する。但し、後退端については、動作範囲
が広すぎる（後ろ過ぎる）と、θ方向へ移動したときに
第２アーム２２の先端部が搬送室１の内側壁と接触す
る。このため、上述の例では後退端をφ＝−３０°と設
定することとしたが、アームの長さと搬送室の広さによ
っては、これより狭い範囲に設定して接触を回避する。

【０１２４】尚、このような設定に限らず、搬送室１を
極力縮小することとした場合には、例えば、回転角度φ
を−２０°＜φ＜９０°とし、機械的ストッパをφ＝−
３０°と１００°の位置に設け、後退端側の動作範囲及
びメカストッパ範囲を狭める。又、ロードロック室６、
プロセス処理室７、８、９の奥行きが短い場合には、前
進端について、例えば、φ＜７０°、機械的ストッパ位
置をφ＝８０°とし、前進端側の動作範囲及びメカスト
ッパ範囲を狭める。

【０１２５】一方、ワーク搬送中におけるワークの脱落
防止のための制限については、ハンド２５の絶対座標に
おけるＲ方向の加速度ａ（ｄ²Ｒ／ｄｔ²）を制限する。
しかしながら、Ｒ方向の変位については、駆動機構の構
造により、駆動源となるＲ方向駆動軸の回転角度φとの
関係が非線形なものとなる。

【０１２６】例えば、Ｌ＝５００ｍｍ、ワーク有りのと
きの絶対座標におけるＲ方向の加速度ａが０．１Ｇの場
合について、角加速度φ″（ｄ²φ／ｄｔ²）を考える
と、後退端（φ＝−３０°）付近では、φ″＝０．１×
９．８／（２×０．５×cos（−３０°））＝１．１３
ｒａｄ／ｓ²、φ＝０°付近では、φ″＝０．９８ｒａ
ｄ／ｓ²となり、絶対座標では同一加速度でもφ方向の
角加速度は大幅に変化する。更に、前進端（φ＝９０
°）は特異点であり、Ｒ方向の速度（以下、ｖとする）
がほぼ０でもφ方向の角速度（以下、ω2とする）は非
常に大きな値となり、動作の実現が不可能となる。

【０１２７】このようなことと、Ｒ方向駆動軸のφ方向
の回転がθ方向駆動軸の制御に対して外乱として作用す
るのを防止するということから、前進端付近における制
限については、絶対座標におけるＲ方向の加速度制限及
び速度制限と、φ方向の角加速度制限及び角速度制限と
を併用する。以下に、Ｒ方向、φ方向それぞれについて
の制限設定とその具体例を示す。

【０１２８】絶対座標におけるＲ方向の加速度制限及
び速度制限 ワーク有りのときについては、絶対座標での加速度ａ
は、ハンド２５とワークとの間の摩擦係数μにより、ａ
＜（μ−δ）Ｇに制限する。ここで、加速度ａの最大値
ａ_maxは、ａ_max＝μＧであり、μ＝０．１とするとａ
_max＝０．１Ｇ＝０．０９８ｍ／ｓ²となる。そして、後
退端又は前進端へ向かうときの絶対座標での速度ｖは、
該最大加速度ａ_maxにより、最大速度ｖ_max＝√（２ａ
_maxｄ）以下に制限される。ここに、ｄは向かっている
動作範囲端からの距離である。又、ワーク無しのときの
最大加速度は、Ｒ方向駆動用モータの許容する最大加速
度に設定する。

【０１２９】図１３にかかる加速度制限下でのワーク有
りのときの速度制限を示す。この図は、Ｒ軸駆動用モー
タによる動作可能な最大／最小速度が±２．９ｍ／ｓの
場合について、動作速度領域をハッチング部分にて表し
ている。尚、この図では、横軸をＲ方向変位、縦軸をＲ
方向移動速度ｖとしてある。

【０１３０】図示の速度制限においては、上記後退端及
び前進端付近での速度制限（ｖ＜ｖ _max）を、放物線ｖ
＝√（２ａ_maxｄ）より下側の直線的な制限によって設
定すると共に、後退端及び前進端を離れた位置での速度
制限を、最大／最小速度を±２．０ｍ／ｓとすることに
よって設定している。ここで、この最大／最小速度±
２．０ｍ／ｓは、ワーク搬送中の速度ｖを、前記モータ
に依存する最大／最小速度±２．９ｍ／ｓより小さい適
当な大きさに制限するために設定するものである。尚、
ワーク無しのときの制限は、最大／最小速度をＲ方向駆
動用モータの許容する最大／最小速度±２．９ｍ／ｓと
することによって設定する。

【０１３１】このように、ワーク搬送中のハンド２５自
体の加速度を、ハンド２５とワークとの間の摩擦係数μ
と重力加速度Ｇとの積の値より小さく設定された制限値
によって制限することとすると、ハンド２５の材質や状
態に応じて随時設定された制限値の範囲内でロボット２
０を動作させることができる。これにより、ロボット２
０に種々の形態のハンドを設けたそれぞれの場合におい
て、所望の動作状態を維持しつつ、ロボット２０を動作
させることが可能となる。

【０１３２】φ方向の角加速度制限及び角速度制限 ワーク有りのときの角加速度α2については、摩擦係数
μに基づく制限は上記絶対座標における制限で設定する
ので、θ方向駆動軸の回転角度制御に影響しないように
するという観点からの最大角加速度α2_maxを設定する。
そして、後退端又は前進端へ向かうときの角速度ω2
は、上記ω1同様、ワーク搬送中に停電が発生しても機
械的ストッパに衝突しないようにするため、該最大加速
度α2_maxにより、最大角速度ω2_max＝√（２α2_maxΔ）
以下に制限する。ここに、Δは向かっている動作範囲端
からのφ方向における角度である。又、ワーク無しのと
きの最大角加速度は、θ方向同様１０ｒａｄ／ｓ²とす
ることもできるが、θ方向駆動軸が振られることを防止
するため、４ｒａｄ／ｓ²程度に低く設定する。

【０１３３】図１４にかかる角加速度制限下でのワーク
有りのときの角速度制限を示す。この図では、横軸がφ
方向回転角度、縦軸がφ方向角速度ω2を示しており、
θ方向駆動軸に影響しない最大角加速度として上記α2
_maxを２ｒａｄ／ｓ²と設定している。又、この図には、
図１３に示した速度制限を座標変換し、破線により併せ
て示してある。

【０１３４】図示の角速度制限においては、上記後退端
及び前進端付近での角速度制限（ω2＜ω2_max）を放物
線ω＝√（２α2_maxΔ）より下側に設定すると共に、後
退端及び前進端を離れた位置での角速度制限を、最大／
最小角速度を±２．０ｒａｄ／ｓとすることによって設
定している。又、上記速度制限のうち、後退端及び前進
端付近での速度制限（ｖ＜ｖ_max）は、破線にて示した
放物線ｖ＝√（２ａ_maxｄ）となり、後退端及び前進端
を離れた位置での速度制限は、同じく破線にて示した曲
線ｖ＝±２．０ｍ／ｓとなる。このような制限設定の下
では、絶対座標での最大加速度ａ_maxによる制限よりも
φ方向最大角加速度α2_maxによる制限の方が厳しくな
る。尚、ワーク無しのときの制限は、最大／最小角速度
をＲ方向駆動用モータの許容する最大／最小角速度±
２．９ｒａｄ／ｓとすることによって設定する。

【０１３５】そして、図中のハッチング部分が、これら
すべての制限に基づくＲ方向の動作速度範囲である。こ
の範囲は、後退端及び前進端付近においては、φ方向最
大角加速度α2_maxによる制限が絶対座標での最大加速度
ａ_maxによる制限よりも優先され、後退端及び前進端を
離れた位置においては、±２．０ｒａｄ／ｓの最大／最
小角速度による制限が±２．０ｍ／ｓの最大／最小速度
による制限よりも優先されたものとなっている。

【０１３６】ここで、加速度制限、速度制限、角加速度
制限及び角速度制限は、それぞれ独自の理由に基づいて
設定されるものである。従って、これら４種類の制限の
いずれを優先するかについては、それぞれの設定理由と
なったアームの形状、モータ及び減速機の仕様等の各条
件の優先順位によって決定されるものであり、優先状態
を上述のように決定して動作速度範囲を図１４のハッチ
ング部分とすることは一例に過ぎない。

【０１３７】以上述べた制限設定に基づき、ロボット２
０のθ方向、Ｒ方向それぞれの動作速度を制限する。そ
して、この制限された範囲内において、上記加速度パタ
ーンのような加減速態様を決定し、又、特異点近傍での
制限値を決定する。これにより、ロボット２０を、その
動作能力や動作態様、ハンド２５の材質、ワークの種類
等種々の条件に応じた最大限の加減速範囲で動作させる
ことができるので、所望の動作状態を維持しつつ、加減
速時間の短縮を図ることができる。又、停電時の安全性
をも確保することができることとなる。

【０１３８】（５）制限設定を含む操作コマンドの例 次に、上記クラスタ装置制御盤１０からロボット制御盤
１２へ送信される操作コマンドにおいて、上述したよう
な加速度及び速度等の制限を設定すると共に、設定した
制限をワークの有／無によって変更する命令セットの一
例について説明する。

【０１３９】命令セットの一例を図１５に示す。命令セ
ットにおいては、ハンド２５の材質、状態に応じたワー
ク有りのときの加速度制限値を設定するコマンドと、ロ
ボット２０の各動作においてワークの有／無を識別させ
るコマンドとが必要となる。以下、図１５の各命令につ
いて説明する。

【０１４０】サーボＯＮ／ＯＦＦ サーボ制御の開始／終了を指示する。通常、クラスタ装
置稼働開始時にサーボＯＮとし、定期整備、設備改造工
事、異常発生等により稼働を停止するまでサーボＯＦＦ
とはしない。

【０１４１】操作原点、ポイント定義 （Ｒ，θ）＝（０，０）の操作原点（Ｒ方向は後退端、
θ方向はロードロック室６の方向）と、各プロセス処理
室でワークを授受する点をポイント番号を付して定義す
る。

【０１４２】加速度制限設定 絶対座標でのワーク有りのときの最大加速度、最大角加
速度を設定する。図中ＡＬＲａにはＲ方向の最大加速度
（ａ_max）、ＡＬＴｂにはθ方向の最大角加速度（α1
_max）を設定する。

【０１４３】速度制限設定 絶対座標でのワーク有りのときの最大速度、最大角速度
を設定する。図中ＶＬＲａにはＲ方向の最大速度（ｖ
_max）、ＶＬＴｂにはθ方向の最大角速度（ω1_{ma x}）を
設定する。

【０１４４】ワーク有りのときの移動 移動すべき点を特定するデータにより、ワーク中心位置
２６Ｘの移動を指示する。この移動の指示には、(イ)移
動すべき点をポイント番号によって指定するポイント指
定による指示、(ロ)絶対座標指定による指示、(ハ)相対座
標指定による指示の３通りがある。ここで、座標を指定
することとなる(ロ)及び(ハ)においては、Ｒ方向の移動で
あるか、θ方向の移動であるかを指定する。ロボット２
０は、(イ)のポイント指定での移動を指示されると、ゲ
ート弁２〜５との干渉を避けるため、上記搬送動作全般
の概要にて述べたように、(i)Ｒ方向後退端へ移動、(i
i)θ方向を指示された点のθ座標へ移動、(iii)Ｒ方向
を指示された点のＲ座標へ移動、の順で移動命令を実行
する。尚、このポイント指定による指示によれば、クラ
スタ装置制御盤１０からの操作性を改善することができ
る。

【０１４５】ワーク無しのときの移動 上記同様、移動すべき点を特定するデータにより、ワ
ーク中心位置２６Ｘに相当する位置の移動を指示する。
移動の指示も上記同様、(イ)ポイント指定、(ロ)絶対座標
指定、(ハ)相対座標指定による指示の３通りがあり、(ロ)
及び(ハ)では、Ｒ方向かθ方向を指定する。又、ポイン
ト指定での移動を指示されたときのロボット２０の動作
も上記(i)〜(iii)と同様である。

【０１４６】ステイタスリード ロボット制御盤１２に対し、ロボット２０の動作状態の
送信を要求する。

【０１４７】これら〜のような命令セットにより、
加速度及び速度等の制限設定、ワークの有／無による制
限の変更及びこれらに基づくロボット２０の動作指示を
行うことができる。これにより、上記＜動作＞でのロボ
ット２０の制御において、上述した具体的な制限設定等
を取り入れた加減速態様の指定を行うことができる。

【０１４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、真
空中でワークを搬送するロボットを制御するに際し、可
動部分がストッパへ到達するまでの動作量に応じて動作
速度の制限値を求め、可動部分の速度が求めた制限値よ
り小となるようにロボットを動作させることとしたの
で、電源の供給が遮断されても可動部分がストッパへ衝
突しない速度となるよう、可動部分の加減速制御を行う
ことができる。これにより、ロボットの動作中に停電等
の不測の事態が発生し、ロボットの制御が不能となった
としても、可動部分がストッパへ衝突することを回避す
ることができ、より充実した安全性を確保することがで
きるという効果が得られる。

【０１４９】これに加えて、請求項２記載の発明によれ
ば、記憶手段に記憶した少なくとも２つ以上の加減速態
様のうちからロボットの状態に応じた加減速態様を選択
し、その選択した加減速態様に基づいてロボットを動作
させることとしたので、各動作に適した加減速態様を設
定することができる。これにより、ワーク搬送中以外に
あっては、ロボットに急加速、急減速による動作を行わ
せることもでき、上述したように安全性を確保しつつ、
タクトタイムの短縮、生産効率の向上等も図ることがで
きるという効果が得られる。

【０１５０】一方、ワーク搬送中にあっては、緩やかな
加減速態様によって動作させることができると共に、ワ
ーク搬送中における各動作の加減速態様を適宜変更する
ように設定することもできるので、ワークがハンド部上
で滑ることなく、より正確かつ精密に移動動作するよう
に加減速制御を行うことが可能となる。これにより、ワ
ークの位置ずれや脱落を回避してワークを適切に搬送す
ることができ、かつ、ロボットの周辺環境との干渉等を
防止することもでき、生産品質の向上と更なる安全性の
向上とを同時に図ることができる。

【０１５１】更に、請求項２記載の発明においては、ハ
ンド部の通常の移動動作及び特殊な移動動作それぞれに
ついての加減速態様を用意し、ロボットの動作の状態に
応じてそれら加減速態様のいずれかを選択するようにす
ることもでき、通常の動作に対応した加減速態様のみに
拘束されることなく、ロボットが実際に動作したときの
状態に応じた適切な加減速制御を行うことも可能とな
る。これにより、例えば、ハンド部の移動限界位置等の
特異点においてもロボットをなめらかに動作させること
ができ、ハンド部が移動し得る最大限の範囲を有効に利
用したロボットの動作が可能となる。従って、ロボット
を小型化し軽量化することも可能となり、これと同時に
ロボットの収納室、すなわち、搬送室を小型化すること
も可能となる。そして、このようなことから、ロボット
の各動作における各教示点への到達時間も短縮され、さ
らなるタクトタイムの短縮、生産効率の向上を図ること
ができると共に、真空排気時間の短縮、排気設備の小型
化等をも図ることができる。

【０１５２】又、請求項３記載の発明によれば、電源の
供給が遮断されたときの減速度を調整する減速度調整手
段をモータに設けたので、ワーク搬送中に停電等の不測
の事態が発生し、外部からのロボット制御が不能となっ
たとしても、モータにおいて減速度が調整され、ストッ
パへの衝突やワークの位置ずれ、脱落等を回避すること
ができる。

【０１５３】ここで、減速度調整手段として、請求項４
記載の発明にあっては、所定量の慣性モーメントを発生
させるフライホイールをモータの出力軸に設けることと
したので、特に、減速を抑制する場合に適しており、請
求項５記載の発明にあっては、モータの逆起電力による
制動力の大きさを調整する回生抵抗をモータの電源供給
線に接続することとしたので、特に、減速を促進する場
合に適している。

【０１５４】そして、これら請求項３〜５記載の発明に
よれば、ロボットの動作が一時的に停止しても、そのま
ま後の動作を何等の支障もなく実行することができ、不
測の事態による生産品質の低下を回避することができる
という効果が得られる。又、事後処理に長時間を要して
生産効率を低下させることも回避することができ、電源
の遮断による被害を最小限に抑えることができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるロボット制御装置を適用したロ
ボットを有するクラスタ装置の全体構成を示す図であ
る。

【図２】 ロボット２０の外観構成を示す図であり、上
段が鉛直上方からみた上側平面図、下段が側面図であ
る。

【図３】 回転軸Ａ１を基準とした円筒座標系（Ｒ，
θ）を示す図である。

【図４】 第１アーム２２、第２アーム２３及びロボッ
ト手首２４内に設けられたプーリとベルトを模式的に示
した図である。

【図５】 ワーク中心位置２６Ｘの移動の様子を示す図
である。

【図６】 ロボット２０の制御ブロック図である。

【図７】 ロボット２０の動作における加減速パターン
を選択設定する場合の教示手順を示す図である。

【図８】 選択設定する各種加減速パターンの一例を示
す図である。

【図９】 教示プログラムに基づく制御動作において、
一定の単位時間毎に繰り返し行われる処理を示した図で
ある。

【図１０】 ロボット２０の動作軌跡における特異点を
考慮した加減速制御手順の一例を示す図である。

【図１１】 θ方向のメカストッパ範囲と動作範囲の設
定例を示す図である。

【図１２】 機械的ストッパへ近づく方向の角速度制限
値をθの値に応じて変化させた角速度制限の設定例を示
す図である。

【図１３】 Ｒ方向についてのワーク有りのときの速度
制限の設定例を示す図である。

【図１４】 φ方向についてのワーク有りのときの角速
度制限の設定例を、図１３の速度制限と併せて示した図
である。

【図１５】 操作コマンドにおいて、加速度及び速度の
制限設定等をする命令セットの一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 搬送室 ６ ロードロック室 ７、８、９ プロセス処理室 １０ クラスタ装置制御盤 １１ ティーチングペンダント １２ ロボット制御盤 ２０ ロボット ２２ 第１アーム ２３ 第２アーム ２４ ロボット手首 ２５ ハンド ２６ ワーク Ａ１ 回転軸 Ａ２ 関節軸 Ａ３ 手首軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを保持するハンド部を所定の方向
   へ所定の変位量だけ移動させる可動部分と、前記可動部
   分の動作範囲を制限するストッパとを有し、真空中で前
   記ハンド部を移動させてワークを搬送するロボットを制
   御するロボット制御装置において、 前記可動部分が前記ストッパへ到達するまでの動作量に
   応じて前記可動部分の動作速度の制限値を求め、前記ス
   トッパへ向かう方向へ動作するときの前記可動部分の速
   度が求めた制限値より小となるように前記ロボットを動
   作させる指令信号を算出する演算手段を有することを特
   徴とするロボット制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のロボット制御装置におい
   て、 前記ハンド部の移動又は前記可動部分の動作における加
   減速態様を少なくとも２つ以上記憶した記憶手段を有
   し、 前記演算手段は、前記ロボットの状態に応じて、前記２
   つ以上の加減速態様のうちのいずれかを選択して前記記
   憶手段から読み出し、その読み出した加減速態様に基づ
   いて前記指令信号を算出することを特徴とするロボット
   制御装置。
3. 【請求項３】 ワークを保持するハンド部を所定の方向
   へ所定の変位量だけ移動させる可動部分と、前記可動部
   分を動作させるモータとを有し、真空中で前記ハンド部
   を移動させてワークを搬送するロボットにおいて、 前記モータに設けられ、電源の供給が遮断されたときに
   生ずる制動力による前記ハンド部の減速度を調整する減
   速度調整手段を有することを特徴とするロボット。
4. 【請求項４】 請求項３記載のロボットにおいて、 前記減速度調整手段は、前記モータの出力軸に設けら
   れ、電源の供給が遮断されたときに生ずる前記モータの
   逆起電力と前記可動部分の摺動抵抗とによる制動力によ
   る前記ハンド部の減速度の大きさを、前記ハンド部とワ
   ークとの間の摩擦係数と重力加速度との積の値より小さ
   くする慣性モーメントを発生させるフライホイールであ
   ることを特徴とするロボット。
5. 【請求項５】 請求項３記載のロボットにおいて、 前記減速度調整手段は、前記モータの電源供給線に接続
   され、電源の供給が遮断されたときに生ずる前記モータ
   の逆起電力による制動力の大きさを調整する回生抵抗で
   あることを特徴とするロボット。