クリーンロボットとは
クリーンロボットとはクリーンルーム内で稼働する産業用ロボットのことです。
半導体製造業、医薬品業、食品業等には製造時に高い空気清浄度が要求される現場があります。これは、空気中に漂う埃や菌が製品に混入することを防ぐためです。これ等の現場では、工場建屋内にクリーンルームという特殊な部屋を作り、その内部に製造ラインを構築しています。
クリーンルーム内で稼働する、発塵性の少ないロボットをクリーンロボットといいます。クリーンロボットは、発塵抑制と作業の合理化を目的として、現場の作業員に代わる形で導入が進んできました。
クリーンロボットの使用用途
クリーンロボットは半導体製造を始めとする精密部品の製造現場や、食品、医薬品などの製造現場など、高い空気清浄度を必要とする現場で稼働しています。
特に非常に高い空気清浄度が要求される半導体製造工場内のクリーンルームでは、人の立ち入りによる発塵を抑える目的で、クリーンロボットが稼働しています。半導体の製造現場では、移動用カセットに入ったウエハーを露光装置、エッチング装置、洗浄装置などの各プロセス装置間を移動させるための搬送ロボットがあります。また、搬送されてきたウエハーをカセットから取り出し、各々のプロセス装置のステージに乗せるためのロボットアームがあります。
食品工場などでは、先端の半導体工場のプロセスラインと比較すると、求められる空気清浄度は比較的緩やかです。これらの工場では、単純作業を人から機械に置き換える目的でクリーンロボットの導入が進みました。
クリーンロボットの原理
クリーンロボットの構造は概ね、他の産業ロボット同様です。以下の特徴を持って発塵を抑えたロボットとなっています。
1.駆動部からの防塵対策
部品の磨耗によるホコリの発生を最小限に抑えています。特にアーム型の多関節ロボットの関節部など、すり減りやすい箇所には耐摩擦性に優れた素材が使用されています。
2.表面の劣化対策
ロボットの表面が錆びたり、塗装が剥げるなどすると発塵が起こります。クリーンロボットにはこれらの発塵が起こりにくい素材や塗装が使用されています。
3.潤滑油の飛散対策
潤滑油が、稼働による振動や熱によって外部に飛散してしまわないよう、適切な構造設計がなされています。また、クリーンロボットに適した潤滑油が選択されています。
4.搬入時と日常の清浄化対策の実施
クリーンロボットをクリーンルーム内に搬入する際には、クリーンルーム前室などでロボット表面に付着した埃のふき取り作業を行うなどの、清浄化作業を行います。また、ロボットをクリーンルーム内に搬入して以降は、必要時を除いてはクリーンルームの内側と外側を行き来することは行わず、クリーンルーム内でのみ稼働します。
クリーンロボットの選び方
クリーンルームは外部の空間から仕切られた空間となっており，使用するエアーフィルタの性能や数、空調設備の位置や能力などの設計段階で保証可能な清浄度がクラス化されて規定されています．クラスが小さいほど保証される清浄度も高く，半導体製造工場ではclass100以下，食品を扱う工場ではclass1,000～10,000程度となります。
この規定された清浄度を下回ってしまうと品質管理や品質保証上問題が発生するために，クリーン・ルーム内には原則そのclassに対応した機器しか設置することができません。
クリーンロボットは摺動部に磁性流体シールを使用するなどして発塵しないような設計となっており、ロボットごとにclass100以下からclass1まで対応した製品が開発されています。クリーンロボットを選択する際には、それぞれの環境仕様に応じたクリーンロボットを選択する必要があります。
また、場合によってはクリーンロボットの周辺部だけをクリーンベンチやパーテーションで覆い、そのほかの場所との空気の出入りを抑制している例もあります。
参考文献
https://robotics.kawasaki.com/ja1/products/robots/clean/
https://www.yamaha-motor.co.jp/robot/lineup/clean/pdf/index/clean-catalog_feature.pdf