JPH1076493A - ワーク搬送ロボットの防水機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボット本体内やアーム内に外部の液体が侵
入することなく、しかも摺動抵抗が小さく、構造の簡単
なワーク搬送ロボットの防水機構を提供する。 【解決手段】 関節部３５に関節部３５の内部への水の
侵入を防止する無給油滑りドライシール４１を取り付け
る。また関節部のシール機構によるシールの位置をロボ
ット本体の上面に溜る液体の最も高くなる表面よりもさ
らに高い位置に設置する。また関節部に関節部の内部へ
の水の侵入を防止するシール機構を設け且つアームの所
定位置にアーム内の気圧を外部の気圧と同等にする気抜
き孔を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワーク搬送ロボット
の防水機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボット本体に関節部を介して複
数本のアームを取り付け、該アームの先端にワークを保
持する機構を備えたワーク搬送ロボットがある。

【０００３】図６はこの種のワーク搬送ロボット１を、
半導体ウエハを搬送する真空チャック搬送ロボットに用
いた例を示す要部概略側面図である。同図に示すように
このワーク搬送ロボットは、円柱状に形成されたロボッ
ト本体１０の上面に、２組のアーム機構２１，２１を取
り付けて構成されている。

【０００４】これらのアーム機構２１，２１はいずれ
も、２つの関節部３５，３７を介して２本のアーム２
５，２７を取り付け、さらに上側のアーム２７に関節部
３８を介して半導体ウエハ（ワーク）吸着用の真空チャ
ック機構３３を取り付けて構成されている。

【０００５】そして従来、この種の真空チャック搬送ロ
ボットの関節部３５（関節部３７も同様）には、それぞ
れ発塵防止のための磁性流体シールが取り付けられてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで真空チャック
機構３３が真空吸着する半導体ウエハ等のワークの表面
には、純水などの液体が付着している場合があり、アー
ム機構２１，２１を駆動した際に該水が落下してロボッ
ト本体１０や各アーム２５，２７の上面に溜ることがあ
る。

【０００７】しかしながら上記磁性流体シールには防水
機能がないので、図６に示すようにロボット本体１０の
上面に溜水３９（斜線で示す）が溜った場合、該溜水３
９が関節部３５内の磁性流体シールを通してロボット本
体１０内やアーム２５内に侵入し、ロボット内部を腐食
するという問題点があった。

【０００８】一方関節部３５に防水機能を持たせるため
に、磁性流体シールの代わりにＯリングを用いる構造の
ものも考えられる。

【０００９】しかしながらＯリングを用いた場合は、Ｏ
リングの摺動抵抗が大きいため、アーム２５の回転に無
駄な負荷がかかってしまうという問題点があった。

【００１０】一方、前記真空チャック機構３３を備えた
ワーク搬送ロボット１の場合、該真空チャック機構３３
を駆動するための真空経路はロボット本体１０の内部か
ら各アーム２５，２７の内部と関節部３５，３７，３８
の内部を通して真空チャック機構３３まで伝達される。

【００１１】しかしながらアーム２５の内部における真
空経路にリークが生じたような場合、該アーム２５内部
の真空度が高くなってしまう。このとき関節部３５がシ
ールされていたとしても、ほんのわずかながら隙間が生
じる場合があり、完全にリークを止めることができなけ
れば、もしこのとき図６に示すように関節部３５の周囲
を満たす溜水３９があると、リークによる吸引力によっ
て溜水３９が関節部３５内部に吸い込まれてしまい、ア
ーム２５やロボット本体１０内部を腐食する恐れがあっ
た。

【００１２】一方この欠点を防止するために、アーム２
５内部に外気圧よりも高い圧力を加えることによって侵
入してくる溜水３９を外部に噴出する方法もあるが、こ
の方法の場合、該液体と一緒にロボット内部の異物も噴
出されて逆にアーム２５の外部を汚してしまう恐れがあ
った。

【００１３】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、ロボット本体内やアーム内に外部の液
体が侵入することなく、しかも摺動抵抗が小さく、構造
の簡単なワーク搬送ロボットの防水機構を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本願第１発明は、ロボット本体に１又は２以上の関節
部を介して１又は２以上のアームを取り付け、該アーム
の所定位置にワークを保持する機構を取り付けたワーク
搬送ロボットにおいて、前記関節部に、該関節部の内部
への水の侵入を防止する無給油滑りドライシールを取り
付けることとした。また本願第２発明は、ロボット本体
に１又は２以上の関節部を介して１又は２以上のアーム
を取り付け、該アームの所定位置にワークを保持する機
構を取り付けたワーク搬送ロボットにおいて、前記関節
部に、該関節部の内部への水の侵入を防止するシール機
構を設け、且つ該シール機構によるシールの位置を、関
節部の下側に位置するロボット本体又はアームの上面に
溜る液体の最も高くなる表面よりもさらに高い位置に設
置することとした。また本願第３発明は、ロボット本体
に１又は２以上の関節部を介して１又は２以上のアーム
を取り付け、該アームの所定位置に真空チャック機構を
取り付け、ロボット本体から関節部の内部とアームの内
部を通して真空チャック機構に到る真空経路を設けてな
るワーク搬送ロボットにおいて、前記関節部に、該関節
部の内部への水の侵入を防止するシール機構を設け、且
つ前記アームの所定位置に該アーム内の気圧を外部の気
圧と同等にする気抜き孔を設けることとした。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本願の第１，第２，第３発
明のそれぞれの実施形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。 〔第一発明の実施形態〕図１は本発明の一実施形態を適
用した関節部３５の内部構造を示す要部拡大断面図であ
り、図６に示すＡ部分の概略拡大断面図である。

【００１６】同図に示すようにこの関節部３５は、ロボ
ット本体１０とアーム２５の間にベアリング機構６１を
設け、これによってロボット本体１０に対してアーム２
５を回動自在に支持して構成されている。ベアリング機
構６１の内側には、ロボット本体１０からアーム２５に
その駆動動力を伝達する図示しない駆動機構などが貫通
している。

【００１７】一方、ベアリング機構６１の外側のロボッ
ト本体１０側には本発明にかかる無給油滑りドライシー
ル４１が取り付けられている。

【００１８】この無給油滑りドライシール４１は摩耗と
摺動摩擦が少ないプラスチック材料、例えばフッ素樹脂
でリング状であってその先端をテーパー状に絞ってその
内径を小さくすることで摺接部４２を形成して構成され
ている。この無給油滑りドライシール４１の下端はロボ
ット本体１０に固定されている。

【００１９】一方アーム２５側からは円筒状の摺接突起
２６が突設されている。

【００２０】そして無給油滑りドライシール４１の摺接
部４２の先端は、前記摺接突起２６の外周側面に密着し
て摺接せしめられており、これによって両者間は確実に
シールされている。しかもこの無給油滑りドライシール
４１はフッ素樹脂を用いているのでＯリングを用いた場
合に比較してその摺動抵抗が小さい。

【００２１】この構造は関節部３７，３８においても同
様である。即ち図６に示すＢ，Ｃ部分も前記図１に示す
構造と同様の構造になっており、それぞれ無給油滑りド
ライシール４１が取り付けられている。

【００２２】次にこのワーク搬送ロボット１の動作を説
明する。まず図６に示す真空チャック機構３３がワーク
となる半導体ウエハ（図示せず）を真空吸着してその搬
送を行なうと、該半導体ウエハの表面に付着した純水等
の液体がロボット本体１０の上面に溜る。

【００２３】そして図６に示すようにこの溜水３９（斜
線で示す）の量が増えて、関節部３５の部分が覆われた
ような場合、該溜水３９は関節部３５の部分からロボッ
ト本体１０内部とアーム２５内部に侵入しようとする。

【００２４】しかしながら関節部３５には図１に示すよ
うに無給油滑りドライシール４１と摺接突起２６が密接
しているので、該溜水３９は関節部３５の内部に侵入で
きない。従ってロボット本体１０内部やアーム２５内部
が腐食されることはない。

【００２５】なお前述のようにこの無給油滑りドライシ
ール４１はＯリングを用いた場合に比較してその摺動抵
抗が小さいので、アーム機構２１，２１において同じ駆
動出力を得るのに、出力の小さい小さなモータを用いる
ことが可能になる。

【００２６】なお、第一発明はこの実施形態に限定され
ず、例えば以下のような変形が可能である。 前記実施形態においては全ての関節部３５，３７，３
８に無給油滑りドライシール４１を取り付けたが、この
無給油滑りドライシール４１は必要に応じて、例えば特
に水の付着し易い部分の関節部のみに取り付けても良
い。

【００２７】前記実施形態においては無給油滑りドラ
イシール４１を下側のロボット本体１０に固定したが、
これとは逆に、上側のアーム２５に無給油滑りドライシ
ール４１を固定し、下側のロボット本体１０に摺接突起
２６を設け、これによって防水機構を構成しても良い。

【００２８】前記実施形態における無給油滑りドライ
シール４１の材質はフッ素樹脂を用いたが、摩耗と摺動
摩擦が少ないプラスチック材料であれば、他の材料で構
成しても良い。

【００２９】ロボット本体に取り付けるアームや関節
部の数は上記実施形態に限定されず、１つでも２つ以上
でも良い。

【００３０】上記実施形態は本発明を半導体ウエハ搬
送用の真空チャック搬送ロボットに適用した例を示した
が、本発明は他の各種のワーク搬送ロボットに適用でき
る。

【００３１】〔第二発明の実施形態〕上記第一発明のシ
ール機構は、無給油滑りドライシール４１と摺接突起２
６の機械的接触によるシール機構であるため、例えばワ
ーク搬送ロボットの内部における真空経路にリークが生
じてアーム内部の真空度がかなり高くなったような場合
は、外気との気圧の大きな差によって溜水３９が関節部
の内部に侵入する恐れがある。第二発明（下記する第三
発明も同様）はこのような場合でも内部への液体の侵入
を防止できる機構である。

【００３２】ここで図２は第二発明を適用したワーク搬
送ロボット１−２の一実施形態を示す要部概略側面図で
ある。

【００３３】同図に示すワーク搬送ロボット１−２も、
前記図６に示すワーク搬送ロボット１と同様に、円柱状
のロボット本体１０の上面に、２組のアーム機構２１，
２１を取り付けて構成されている。

【００３４】アーム機構２１，２１はいずれも、２本の
アーム２５，２７を関節部３５，３７で接続し、上側の
アーム２７の端部に関節部３８を介して半導体ウエハ吸
着用の真空チャック機構３３を取り付けて構成されてい
る。

【００３５】ここで図３は関節部３５の内部構造を示す
要部概略断面図であり、図２に示すＤ部分の拡大概略断
面図である。

【００３６】同図に示すようにこの関節部３５も、前記
図１に示す関節部３５と同様に、ロボット本体１０とア
ーム２５の間にベアリング機構６１を設け、これによっ
てロボット本体１０側に無給油滑りドライシール４１を
取り付け、一方アーム２５側に円筒状の摺接突起２６を
突設し、無給油滑りドライシール４１の摺接部４２の先
端を、摺接突起２６の外周側面に密着して摺接せしめる
ことによって、両者間を確実にシールしている。この構
造は他の関節部３７，３８においても同様である。

【００３７】そして本発明の場合、関節部３５に設けた
シール機構によるシールの位置、即ち図３に示す摺接部
４２と摺接突起２６が摺接してシールしている位置を、
ロボット本体１０の上面に溜る溜水３９がその表面張力
によって最も大量に溜ってその高さが最も高くなるであ
ろう水面位置よりもさらに高い位置になるように設置し
ている。

【００３８】具体的に言えば、最も高くなったときの溜
水３９のロボット本体１０上面からの高さをｔ１＝５mm
とすると、摺接部４２と摺接突起２６によるシール位置
の高さをｔ２＝８mmとしている。

【００３９】このように構成すれば、たとえロボット本
体１０の上面に溜水３９が大量に溜ったとしても、該液
体がシール部分に触れる恐れはなく、従って例えアーム
２５内部の気圧が真空経路のリークによって外気圧より
下がっても、該シール部分から関節部３５の内部に液体
が侵入する恐れはなくなる。

【００４０】同様に関節部３７又は３８においてもその
シール位置を、アーム２５又は２７上に溜る溜水の最も
高くなるであろう水面位置よりもさらに高い位置になる
ように設置している。

【００４１】以上、本発明の実施形態を詳細に説明した
が、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、
例えば以下のような変形が可能である。 上記実施形態ではシール機構として無給油滑りドライ
シールを用いた例を示したが、本発明はこのシール機構
に限定されるものではなく、Ｏリングによるシール機
構，メタルシールによるシール機構等、他の各種防水用
のシール機構を設けたロボットにも適用できる。

【００４２】ロボット本体に取り付けるアームや関節
部の数は上記実施形態に限定されず、１つでも２つ以上
でも良い。

【００４３】上記実施形態は本発明を半導体ウエハ搬
送用の真空チャック搬送ロボットに適用した例を示した
が、本発明は他の各種のワーク搬送ロボットにも適用で
きる。

【００４４】〔第三発明の実施形態〕図４は第三発明の
一実施形態にかかるワーク搬送ロボット１−３の要部概
略側面図である。同図に示すワーク搬送ロボット１−３
も、前記図６に示すワーク搬送ロボット１と同様に、円
柱状でその外径寸法がφＡのロボット本体１０の上面
に、２組のアーム機構２１，２１を取り付けて構成され
ている。

【００４５】アーム機構２１，２１も、２本のアーム２
５，２７を関節部３５，３７で接続し、上側のアーム２
７の端部に関節部３８を介して半導体ウエハ吸着用の真
空チャック機構３３を取り付けて構成されている。

【００４６】関節部３５，３７，３８のシール構造も前
記図１に示すシール機構と同様である。

【００４７】そして本発明の場合、アーム２５の下面の
前記ロボット本体１０の上面に対向しない位置（ロボッ
ト本体１０の外径φＡの外側の位置）に、即ちロボット
本体１０の上面に溜る溜水３９の届かない所に、気抜き
孔７０を設けている。

【００４８】図５はアーム２５の気抜き孔７０を設けた
部分の拡大概略一部断面図である。同図に示すようにこ
の気抜き孔７０は、アーム２５に筒状部材７１を取り付
けることによって、アーム２５の内部と外部とを連通す
るように構成されている。

【００４９】また筒状部材７１は、その略中央部におい
てその径を異ならせており、径の小さい方をアーム２５
内部に挿入固定し、径の大きい方をアーム２５の外部に
突出して関７３を形成している。なおこの筒状部材７１
は、アーム２５からの削り出しで形成しても良く、また
その内径を異ならせず同一としても良い。

【００５０】次にこの気抜き孔７０の作用を説明する。
図４に示すワーク搬送ロボット１−３が動作して、その
真空チャック機構３３が半導体ウエハを真空吸着してそ
の搬送を行なうと、該半導体ウエハの表面に付着した純
水等が落下してロボット本体１０の上面に溜る。

【００５１】一方アーム２５内で真空がリークする場合
があるが、アーム２５の内部は気抜き孔７０によって外
気と連通されている。従ってアーム２５の内部は常に外
気圧とほぼ同じであり、その真空度が高くなることはな
い。

【００５２】従ってロボット本体１０上の溜水３９の量
が増えて、関節部３５に接触しても、該溜水３９はアー
ム２５内に吸い込まれるような作用は生じず、従って無
給油滑りドライシール４１による防水作用のみによって
充分その防水が図られる。

【００５３】またこの気抜き孔７０は、溜水３９の届か
ないところに設けられているので、該気抜き孔７０から
気体を吸引する際に溜水３９が吸い込まれることはな
い。

【００５４】また該溜水３９がたとえアーム２５の下面
を伝わって気抜き孔７０に導かれたとしても、この気抜
き孔７０には関７３が設けられているので、このような
場合でもアーム２５内に溜水３９が侵入することはな
い。

【００５５】以上、本発明の実施形態を詳細に説明した
が、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、
例えば以下のような変形が可能である。 ロボット本体に取り付けるアームや関節部の数は上記
実施形態に限定されず、１つでも２つ以上でもよい。

【００５６】上記実施形態は本発明を半導体ウエハ搬
送用の真空チャック搬送ロボットに適用した例を示した
が、本発明は他の各種のワーク搬送ロボットに適用でき
る。

【００５７】上記実施形態では気抜き孔７０を下側の
アーム２５のみに設けたが、該下側のアーム２５の上面
に溜った水が関節部３７から上側のアーム２７内に入る
恐れもあるので、アーム２７にも気抜き孔を設けても良
い。

【００５８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば以下のような優れた効果を有する。 ロボット内部に液体が侵入することを防止できるの
で、防水対策をしていないロボットと比較してロボット
内部の腐食を少なくでき、これによってメンテナンスの
回数が少なくて済み、またロボット自体の寿命を長くで
き、ひいてはコストダウンと生産性の向上につながる。

【００５９】第一発明の場合は、防水のためにその関
節部にＯリングを用いた場合に比べ、関節部の摺動抵抗
を小さくできるので、同じ出力を得るのに小さなモータ
を使用でき、エネルギー節約とコストダウン、そしてダ
ウンサイジングが図れる。

【００６０】第二，第三発明の場合は、たとえワーク
搬送ロボット内部の真空経路にリークが生じたような場
合でも、ワーク搬送ロボット内部への液体の侵入を確実
に防止できる。従ってクリーンな環境、例えば半導体製
造関連のワーク搬送ロボットとして用いて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一発明の一実施形態を適用した関節部３５の
内部構造を示す要部拡大断面図である。

【図２】第二発明を適用したワーク搬送ロボットの一実
施形態を示す要部概略側面図である。

【図３】図２に示すＤ部分の拡大断面図である。

【図４】第三発明の一実施形態にかかるワーク搬送ロボ
ットの要部概略側面図である。

【図５】気抜き孔７０を設けた部分の要部拡大断面図で
ある。

【図６】ワーク搬送ロボット１の要部概略側面図であ
る。

【符号の説明】

１，１−２，１−３ ワーク搬送ロボット １０ ロボット本体 ２５，２７ アーム ２６ 摺接突起 ３３ 真空チャック機構 ３５，３７，３８ 関節部 ４１ 無給油滑りドライシール ４２ 摺接部 ７０ 気抜き孔

フロントページの続き (72)発明者 兒嶋 俊市朗 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 辻村 学 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 三原 康嗣 広島県福山市北吉津町２丁目１−１−507 (72)発明者 桑田 圭二 広島県府中市府中町10−10−201

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボット本体に１又は２以上の関節部を
   介して１又は２以上のアームを取り付け、該アームの所
   定位置にワークを保持する機構を取り付けたワーク搬送
   ロボットにおいて、 前記関節部には、該関節部の内部への水の侵入を防止す
   る無給油滑りドライシールを取り付けたことを特徴とす
   るワーク搬送ロボットの防水機構。
2. 【請求項２】 前記無給油滑りドライシールは、フッ素
   樹脂でリング状であってその先端をテーパー状に絞って
   その内径を小さくすることでその先端に摺接部を形成し
   て構成されており、 一方前記関節部を構成するロボット本体とアームの何れ
   か一方又は前記関節部を構成するアームとアームの何れ
   か一方には円筒状の摺接突起を突設し、 前記無給油滑りドライシールを前記摺接突起を設けない
   側のロボット本体又はアームに取り付け、 前記無給油滑りドライシールの摺接部を前記摺接突起の
   外周側面に密着して摺接せしめることによって両者間を
   シールすることを特徴とする請求項１記載のワーク搬送
   ロボットの防水機構。
3. 【請求項３】 ロボット本体に１又は２以上の関節部を
   介して１又は２以上のアームを取り付け、該アームの所
   定位置にワークを保持する機構を取り付けたワーク搬送
   ロボットにおいて、 前記関節部には該関節部の内部への水の侵入を防止する
   シール機構を設け、 且つ該シール機構によるシールの位置を、関節部の下側
   に位置するロボット本体又はアームの上面に溜る液体の
   最も高くなる表面よりもさらに高い位置に設置したこと
   を特徴とするワーク搬送ロボットの防水機構。
4. 【請求項４】 ロボット本体に１又は２以上の関節部を
   介して１又は２以上のアームを取り付け、該アームの所
   定位置に真空チャック機構を取り付け、ロボット本体か
   ら関節部の内部とアームの内部を通して真空チャック機
   構に到る真空経路を設けてなるワーク搬送ロボットにお
   いて、 前記関節部には該関節部の内部への水の侵入を防止する
   シール機構を設け、 且つ前記アームの所定位置には該アーム内の気圧を外部
   の気圧と同等にする気抜き孔を設けたことを特徴とする
   ワーク搬送ロボットの防水機構。