(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の関節により複数のアームが連結され、各関節を駆動するモータの動力により各アームが動作する多関節型の産業用ロボットにおいて、
前記関節のモータの制御回路部を、該モータを配置しているアームと同じアームに配置し、
前記制御線と電力線を、中空に構成されたアーム内で各々分岐し、一方の制御線と電力線をアーム外に引出して当該アーム上の制御回路に接続され、他方の制御線と電力線をアーム内に配線して次段のアームとの関節の中空部に通し、
前記制御回路部に対する制御線と電力線とを用いて制御信号と電力を供給してロボットを制御することを特徴とする多関節型の産業用ロボット。
【請求項２】
複数の関節により複数のアームが連結され、各関節を駆動するモータの動力により各アームが動作する多関節型の産業用ロボットにおいて、
各関節のモータの制御回路と回転角度検出用のエンコーダを、該モータを配置しているアームと同じアームに配置し、
前記制御線と電力線を、中空に構成されたアーム内で各々分岐し、一方の制御線と電力線をアーム外に引出して当該アーム上の制御回路に接続され、他方の制御線と電力線をアーム内に配線して次段のアームとの関節の中空部に通し、
前記制御回路部に対する制御線と電力線とを用いて制御信号と電力を供給してロボットを制御することを特徴とする多関節型の産業用ロボット。
【請求項３】
各関節を駆動するためのモータと、該モータを駆動するための制御回路と、該モータの回転角度を検出するためのエンコーダとをアームに配置してユニット化し、任意の他のアームと組み合わせてロボットを構成可能としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多関節型産業用ロボットのアームユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の製造過程における半導体ウェハの搬送等の作業を行う、複数の関節を有する多関節型の産業用ロボット、及び当該ロボットのアームユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造工場における半導体ウェハ等のワークを搬送する水平多関節型の産業用ロボットとして、図４及び図５に示すような構造のものが知られている。この産業用ロボット８１は、固定されたベース部８２の内部に配置されたモータ８３の出力軸８３ａにアーム８４が連結され、このアーム８４の先端に配置されたモータ８５の出力軸８５ａにアーム８６が連結されている。また、このアーム８６の先端に配置されたモータ８７の出力軸８７ａに半導体ウェハ等のワークを把持するロボットハンド８８が連結された構成とされている。
【０００３】
そして、モータ８３の動力によりアーム８４を回転動作させ、モータ８５の動力によりアーム８６を回転動作させ、モータ８７の動力によりロボットハンド８８を回転動作させるようになっている。また、ロボットハンド８８の先端には、半導体ウェハ等のワークの有無を確認するためのワーク確認用センサ８９が設けられている。
【０００４】
これらの各モータ８３，８５，８７、及びワーク確認用センサ８９へは電力や制御信号の供給が必要であり、ベース部８２の内部に配置された駆動制御部９０から、モータ８３へは電線９１が、モータ８５へは電線９２が、モータ８７へは電線９３が、ワーク確認用センサ８９へは電線９４が、それぞれ接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の産業用ロボットでは、固定されたベース部の駆動制御部から、複数のアームに配置される各モータへ電線を接続していたので、ベース部から引き出して各モータへ接続する電線の本数が多くなっていた。そのため、電線の断線が起り易くなり、また、電線の引き回しが複雑なものとなっていた。特に、連結するアームの数が多くなれば、モータの数も多くなり、それだけベース部から引き出して各モータへ接続する電線の本数も多くなるので、連結するアームの数が多いロボットにおいては、電線の断線が一層起り易くなり、また、電線の配線の引き回しが一層複雑なものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電線の省配線化を図り、これにより、電線の断線が起り難く、また、電線の配線の引き回しが容易な多関節型の産業用ロボットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、複数の関節により複数のアームが連結され、各関節を駆動するモータの動力により各アームが動作する多関節型の産業用ロボットにおいて、前記関節のモータの制御回路部を、該モータを配置しているアームと同じアームに配置し、前記制御線と電力線を、中空に構成されたアーム内で各々分岐し、一方の制御線と電力線をアーム外に引出して当該アーム上の制御回路に接続され、他方の制御線と電力線をアーム内に配線して次段のアームとの関節の中空部に通し、前記制御回路部に対する制御線と電力線とを用いて制御信号と電力を供給してロボットを制御するようにした。
【００１０】
この構成においては、ロボット全体を制御する本体部から各アームに配置される各制御回路部へ制御信号と電力が供給され、各関節を駆動するモータは、モータを配置しているアームと同じアームに配置された制御回路部での制御により駆動制御される。このため、ロボット全体を制御する本体部から引き出される電線は、各アームに配置される制御回路部への制御線と電力線だけとなり、上記と同様に、連結するアームの数が多くなり、モータの数が多くなっても、本体部から引き出される電線の本数は同じとなる。さらにまた、省配線化が図れると共に、電線の断線が起こり難くなり、また、電線の引き回しが容易となる。
【００１１】
請求項２の発明は、複数の関節により複数のアームが連結され、各関節を駆動するモータの動力により各アームが動作する多関節型の産業用ロボットにおいて、各関節のモータの制御回路と回転角度検出用のエンコーダを、該モータを配置しているアームと同じアームに配置し、前記制御線と電力線を、中空に構成されたアーム内で各々分岐し、一方の制御線と電力線をアーム外に引出して当該アーム上の制御回路に接続され、他方の制御線と電力線をアーム内に配線して次段のアームとの関節の中空部に通し、前記制御回路部に対する制御線と電力線とを用いて制御信号と電力を供給してロボットを制御するようにした。
【００１２】
この構成においては、上記と同様の作用が得られる他に、アームの回転角度を検出することができる。
【００１３】
請求項３の発明は、各関節を駆動するためのモータと、該モータを駆動するための制御回路と、該モータの回転角度を検出するためのエンコーダとをアームに配置してユニット化し、任意の他のアームと組み合わせてロボットを構成可能とした請求項１又は請求項２に記載の多関節型ロボットのアームユニットである。
【００１４】
この構成においては、アームユニットは、任意の他のアームユニットと、関節部分において連結し、様々なロボットを構成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る産業用ロボットの外観を示す。産業用ロボット１は、産業用ロボット１全体を制御する固定されたベース部（本体部）２と、ベース部２に関節部３で連結される第１アーム４と、第１アーム４に関節部５で連結される第２アーム６と、第２アーム６に関節部７で連結されるロボットハンド８とを備えている。ロボットハンド８は、半導体ウェハ等のワーク（不図示）を把持するものであり、その先端側には、ワークの有無確認用センサ９が設けられている。
【００１６】
第１アーム４は、その基端側が関節部３においてベース部２と連結され、関節部３を中心に水平面内で回転する。また、第２アーム６は、その基端側が関節部５において第１アーム４の先端側と連結され、関節部５を中心に水平面内で回転し、ロボットハンド８は、関節部７において第２アーム６の先端側と連結され、関節部７を中心に水平面内で回転する。ベース部２の上部には、関節部３を駆動制御するための制御回路部１１が配置されている。また、第１アーム４には、関節部５を駆動制御するための制御回路部１２が配置され、第２アーム６には、関節部７を駆動制御するための制御回路部１３が配置されている。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る産業用ロボット１の関節部において分離した状態を示す。産業用ロボット１は、ベース部２、第１アーム４、第２アーム６、及びロボットハンド８が、それぞれ関節部３，５，７において着脱自在となっている。関節部３は、ベース部２側に設けられるスリップリング３１、エンコーダ３２、モータ３３、コネクタ３４と、第１アーム４側に設けられるコネクタ３５とで構成されている。コネクタ３４は、モータ３３の出力軸（不図示）に取付けられており、モータ３３の出力軸と伴に回転するようになっている。一方、コネクタ３５は、第１アーム４に固定的に設けられている。これらのコネクタ３４とコネクタ３５とは着脱可能となっており、コネクタ３４とコネクタ３５とを結合することにより、ベース部２と第１アーム４とが連結される。
【００１８】
これにより、コネクタ３４とコネクタ３５の結合状態においてモータ３３を駆動すると、その動力により第１アーム４が回転動作する。モータ３３は、ベース部２の上に配置された制御回路部１１により、電力線２３によって電力が供給されて駆動制御される。エンコーダ３２は、モータ３３の回転角度すなわち第１アーム４の回転角度を検出し、その信号を信号線２４に出力する。
【００１９】
同様に、関節部５は、第１アーム４側に設けられるスリップリング５１、エンコーダ５２、モータ５３、コネクタ５４と、第２アーム６側に設けられるコネクタ５５とで構成されており、コネクタ５４とコネクタ５５の結合状態においてモータ５３を駆動すると第２アーム６が回転動作する。モータ５３は、第１アーム４に配置された制御回路部１２により、電力線２５によって電力が供給されて駆動制御される。エンコーダ５２は、モータ５３の回転角度すなわち第２アーム６の回転角度を検出し、その信号を信号線２６に出力する。
【００２０】
また、同様に、関節部７は、第２アーム６側に設けられるスリップリング７１、エンコーダ７２、モータ７３、コネクタ７４と、ロボットハンド８側に設けられるコネクタ７５とで構成されており、コネクタ７４とコネクタ７５の結合状態においてモータ７３を駆動するとロボットハンド８が回転動作する。モータ７３は、第２アーム６に配置された制御回路部１３により、電力線２７によって電力が供給されて駆動制御される。エンコーダ７２は、モータ７３の回転角度すなわちロボットハンド８の回転角度を検出し、その信号を信号線２８に出力する。
【００２１】
このように、第１アーム４及び第２アーム６は、関節部３，５，７において着脱可能となっている。第１アーム４は、モータ５３と、モータ５３を駆動制御するための制御回路部１２と、モータ５３の回転角度を検出するためのエンコーダ５２とを配置してユニット化され、また、第２アーム６は、モータ７３と、モータ７３を駆動制御するための制御回路部１３と、モータ７３の回転角度を検出するためのエンコーダ７２とを配置してユニット化されている。また、各コネクタ３４，３５，５４，５５，７４，７５は、任意の他のアームと結合してロボットを構成できるように、同じ形態とされている。
【００２２】
ベース部２の内部には、ロボット１全体を制御するための制御回路部２０が配置されている。この制御回路部２０から、各制御回路部１１，１２，１３に対して、制御線２１と電力線２２により制御信号と電力が供給される。
【００２３】
図３は、本実施形態に係る産業用ロボット１の関節部３における配線の様子を示す。ベース部２内部に配置されている制御回路部２０からの制御線２１と電力線２２は、途中、スリップリング３１により電気的接続が行われ、中空に構成されたエンコーダ３２の回転軸３２１及びモータ３３の出力軸３３１の内部を通って、コネクタ３４へ接続される。また、コネクタ３４とコネクタ３５が結合することにより電気的接続が行われて、中空に構成された第１アーム４の内部でそれぞれ分岐され、一方は、第１アーム４の上方へ引き出され、他方は、第１アーム４の内部へ配線される。
【００２４】
スリップリング３１は、回転軸３１１に集電環３１２ａ，３１２ｂが設けられると共に、固定側であるケース３１３にブラシ３１４ａ，３１４ｂが設けられた構成となっている。ブラシ３１４ａ，３１４ｂは、それぞれ、集電環３１２ａ，３１２ｂに接触状態に保持されていて、回転軸３１１が回転しているとき、各集電環３１２ａ，３１２ｂが、各ブラシ３１４ａ，３１４ｂと接触状態を保ちながら摺動するようになっている。これにより、回転軸３１１が回転している間も、各集電環３１２ａ，３１２ｂと、各ブラシ３１４ａ，３１４ｂとは電気的接続が行われている状態となる。
【００２５】
ベース部２内部からの制御線２１と電力線２２は、それぞれ、スリップリング３１のブラシ３１４ａと３１４ｂに接続される。そして、集電環３１２ａと３１２ｂからの制御線２１と電力線２２は、中空に構成された回転軸３１１の内部を通される。エンコーダ３２の回転軸３２１とモータ３３の出力軸３３１は、共に中空に構成されており、スリップリング３１の回転軸３１１、エンコーダ３２の回転軸３２１、及びモータ３３の出力軸３３１は、一緒に回転するように連結されている。集電環３１２ａと３１２ｂからの制御線２１と電力線２２は、スリップリング３１の回転軸３１１、エンコーダ３２の回転軸３２１、及びモータ３３の出力軸３３１の内部を通って、コネクタ３４へ接続される。
【００２６】
コネクタ３４は、端子３４１，３４２を備えており、それぞれ、集電環３１２ａと３１２ｂからの制御線２１と電力線２２が接続される。一方、コネクタ３５は、端子３５１，３５２を備えており、コネクタ３４とコネクタ３５が結合することにより，コネクタ３４の端子３４１，３４２とコネクタ３５の端子３５１，３５２がそれぞれ接触して電気的導通状態となる。
【００２７】
コネクタ３５からの制御線２１と電力線２２は、それぞれ、中空に構成された第１アーム４の内部で分岐され、一方の制御線２１と動力線２２は、第１アーム４の上方へ引き出して配線され、他方の制御線２１と動力線２２は、第１アーム４の内部へ配線される。このような配線により、モータ３３を駆動して第１アーム４を回転させても、スリップリング３１の集電環３１２ａ，３１２ｂとブラシと３１４ａ，３１４ｂとの間が摺動することにより、制御線２１と電力線２２は捩れることがない。
【００２８】
同様に、関節部５においては、第１アーム４内部からの制御線２１と電力線２２は、スリップリング５１により電気的接続が行われ、中空に構成されたエンコーダ５２の回転軸５２１及びモータ５３の出力軸５３１の内部を通って、コネクタ５４へ接続される。そして、コネクタ５４とコネクタ５５が結合することにより電気的接続が行われて、中空に構成された第２アーム６の内部でそれぞれ分岐され、一方の制御線２１と電力線２２は、第２アーム６の上方へ引き出され、他方の制御線２１と電力線２２は、第２アーム６の内部へ配線される。
【００２９】
また同様に、関節部７においては、第２アーム６内部からの制御線２１と電力線２２は、スリップリング７１により電気的接続が行われ、中空に構成されたエンコーダ７２の回転軸７２１及びモータ７３の出力軸７３１の内部を通って、コネクタ７４へ接続される。そして、コネクタ７４とコネクタ７５が結合することにより電気的接続が行われて、制御線２１と電力線２２は、コネクタ７５の側方へ引き出される。
【００３０】
上記のように構成された産業用ロボット１においては、ベース部２内部に設けられたロボット１全体を制御する制御回路部２０から、制御線２１と電力線２２により各制御回路部１１，１２，１３へ制御信号と電力が供給される。そして、各制御回路部１１，１２，１３での制御により各モータ３３，５３，７３が駆動されて、第１アーム４、第２アーム６、ロボットハンド８がそれぞれ回転動作する。これにより、ベース部２から引き出される電線は、制御線２１と電力線２２だけとなるので、省配線化が図れると共に、電線の断線が起り難くなり、また、電線の引き回しが容易になる。また、ベース部２に各モータ３３，５３，７３を駆動するための制御回路１１，１２，１３がなくなるため、ベース部２が小型化される。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態において、関節部により連結するアームの本数やアームの長さを任意に変えてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、ロボット全体を制御する本体部から引き出される電線は、各アームに配置される制御回路部への電線だけとなるため、従来に比べアームへの電線の本数が少なくなり、省配線化が図れると共に、電線の断線が起り難くなり、また、電線の引き回しが容易になる。また、本体部に各モータを駆動するための制御回路がなくなるため、ロボット本体の小型化が可能となる。
【００３３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００３４】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果が得られる他に、アームの回転角度を検出できるため、アームの回転を正確に制御することができる。
【００３５】
請求項４の発明によれば、任意の他のアームユニットと連結することができるため、アームユニットの組み合わせにより、各種のロボット構成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態による産業用ロボットの斜視図。
【図２】  同産業用ロボットの関節部において分離した状態を示す図。
【図３】  同産業用ロボットの関節部の構造を説明する図。
【図４】  従来の産業用ロボットの斜視図。
【図５】  従来の産業用ロボットの側面図。
【符号の説明】
１  産業用ロボット
２  ベース部
３，５，７  関節部
４  第１アーム
６  第２アーム
８  ロボットハンド
１１，１２，１３  制御回路部
２１  制御線
２２  電力線
３１，５１，７１  エンコーダ
３３，５３，７３  モータ
３４，３５，５４，５５，７４，７５  コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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