JPS6322290A - クリ−ンル−ム用ロボツトの手首機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工業用ロボットの手首機構の改良構造に関し、
特に清浄雰囲気に保持されたクリーンルーム内において
使用されるに適したクリーンルーム用ロボットの手首機
構における塵埃や油成分の外部漏出を防止した構造に関
する。

〔従来技術〕

従来より清浄雰囲気を保持したクリーンルーム内で使用
する工業用ロボットとしてロボット胴部、ロボット腕部
、ロボット手首部等のロボット可動部からの塵埃の発生
を防止し、またロボット可動部の周囲に配線、配管類を
ロボット機体内に格納してロボット周囲から塵埃発生源
となるものを取り除（構造としたクリーンルーム用ロボ
ットは種々の構造のものが提供されている。これらのク
リーンルーム用ロボットは、精密製品、例えば集積回路
部品のＶ造、組立等に用いられることから塵埃のみなら
ずロボット機体内から内部の動作機構に使用されている
潤滑油やグリース類の油成分が外部に漏出することも避
けなければならない。特に手首機構やその手首機構に取
り付けられるロボットハンドその他作業具等は作業対象
である精密製品に接近する機会も多いことから確実な嫌
塵構造と油分漏出防止構造とが必要とされる。

〔解決すべき問題点〕

然しなから、従来のクリーンルーム用ロボットにおいて
は、ロボット機体を空気吸引ラインからなる負圧源に連
通、接続して可動部内を負圧状態に維持し、内部で動作
部品間の摩擦等で生ずる微細粉塵類を該空気吸引ライン
に吸引してクリーンルーム内への漏出を防止するような
構成はあるにしてもロボット手首内に駆動源や減速機等
からなる作動手段を組込んだ構造の場合に特に減速機に
封入された潤滑剤が漏出し、これが手首の微細空隙を経
て外部に漏出するのを完全防止するに敗ったものは未だ
提供されていない。依って本発明は、ロボット手首内部
に潤滑剤の封入された減速機を内蔵した形式のクリーン
ルーム用ロボットの手首機構における上述した問題点を
解消せんとするものである。

〔解決手段〕

本発明によれば、清浄雰囲気中で用いるクリーンルーム
用ロボットのロボット腕先端に装着される手首機構にお
いて、負圧源に連通接続される手首ハウジングと、その
手首ハウジングの一端に設けられる手首動作部と、該手
首動作部を作動させるために前記手首ハウジング内に設
けられるモータ、減速機を有した手首作動手段とを具備
してなり、上記手首ハウジングと上記手首動作部との境
界にはラビリンスシールで封止し、かつ上記手首作動手
段の減速機の出力端をグリースシールで封止した構造と
したことを特徴としたクリーンルーム用ロボットの手首
機構が提供されるのである。

〔作　用］ 上述のように、負圧状態を保持される手首ハウジングに
対して手首動作部との間にラビリンスシールを設けたか
ら手首内部から外部への微細塵埃の流出も防止でき、ま
たグリースシールによって手首内部における油成分の漏
出を阻止できるから勿論、外部への潤滑剤成分の漏出が
生ずることもないのである。以下、本発明を添付図面に
示す実施例に基づいて詳細に説明する。

〔実施例〕

さて、第１図は本発明の第１実施例に係るクリーンルー
ム用ロボットの手首機構の断面図、第２図は同手首機構
を第１図の矢印ｎ　−ｎ線から見た側面図、第３図はこ
の手首機構が取付られたクリーンルーム用ロボットの全
体構造を示す正面図である。

第１図、第２図を参照すると、クリーンルーム用ロボッ
トの手首機１１８は手首ハウジング１０を有し、この手
首ハウジング１０は支持体１０ａ、該支持部１０ａに密
嵌された蓋部１０ｂ、１０Ｃから構成されており、上記
支持体１０ａの一端、即ち、前端側には手首動作部２０
が可動保持されており、他端、即ち、後端側はロボット
腕（第１図に図示なし）への接続端として形成され、か
つ中央部にはこの手首機構８をロボット機体を介して空
気吸引源に連通させて負圧状態を得るための開孔が形成
されている。１４はロボット腕との結合ボルトの一つを
示したものである。また、支持体１０ａには手首動作部
２０の一つの動作源となる電動モータ１６　（一般的に
は直流サーボモータからなる）が保持されており、この
電動モータ１６の出力軸１６ａに取付られたプーリ１８
ａがらベルト１８ｂを経てプーリ１８ｃに回転力が伝達
されている。このプーリ１８ｃが取付られた駆動軸２２
は手首動作部２０の俯仰動作の入力軸を形成しており、
駆動軸２２に伝達された回転力は減速機２４を介して手
首動作部２ｏの内部機枠２６に伝達する構成がとられて
いる。このとき、内部機枠２６は上記駆動軸２２の軸心
回りに所望の減速率によって支持体１０ａに対して旋回
することになる。内部機枠２６自体は軸受２８．３゜に
よって支持体１０ａに回転可能に保持されており、軸受
２８は周知のクロスローラベアリングで形成され、一方
軸受３ｏはグリース潤滑されたボールベアリングで形成
されているからグリースシール３２によって潤滑剤の漏
出防止が図られている。

他方、減速機２４の軸受２４ａと駆動軸２２の軸受２２
ａもグリース潤滑されているがら、減速機押え３４の外
端とプーリ１８Ｃとの摺動部に設けられたグリースシー
ル３６によって漏出防止されている。つまり、減速機２
４その他の回転動作要素に封入された潤滑用グリースが
手首機構８の内部においても漏れることがないように構
成されており、しかもグリースシール３２．３６はそれ
ぞれ樹脂剤（テトラフルオロエチレン）で被覆されたシ
ール部材として形成されているからグリースシール３２
や３６が磨滅によって微細塵埃を発生することもないよ
うに成っている。

さて、手首動作部２０は内部機枠２６が手首第１動作部
を形成すると共に該内部機枠２６の先端に設けられた第
２動作部を形成する回転出力部材４０が前記駆動軸２２
の軸心と直交する軸線回りに回転可能に設けられており
、この回転出力部材４０は内部機枠２６の内に収納され
た電動モータ４２から減速機４４を介して所望の減速率
の下に回転駆動される構成となっており、減速機４４は
グリース潤滑された軸受４６を有している。また回転出
力部材４０は軸受４８によって回転可能に保持されてい
る。依って、軸受４６の外側と軸受４８の外側とにグリ
ースシール５０，５２を配置してグリースの漏出防止を
図っている。なお、手首動作部２０の内部機枠２６と支
持体１０ａとの俯仰動作における相互摺動部にはラビリ
ンス５４を形成して負圧状態に保持される手首機構８の
内部に向けて手首外部から清浄空気だけが微小量づつ流
入する構成としているから手首機構８の内部からは微細
塵埃や油成分が外部に向けて漏れ出ることはないのであ
る。尚、図には明示されていないが、内部機枠２６の外
端と回転出力部材４０の内面との摺動部にも同じように
ラビリンスを形成されており、故に手首動作部２０にお
いても回転出力部材４０の外側から内部機枠２６内に向
けて負圧効果に伴う微細空気流がラビリンスを経るよう
にして形成され、逆に内部から外部に向けて微細塵埃油
成分が漏出することはないようになっている。

上述のように、本発明は基本的に手首機構の内部から外
部の清浄雰囲気に維持されたクリーンルーム内に汚染性
の塵埃や油成分を流出させる原因を根本的に排除する構
造を採っているものである。従って、このように手首機
構内部からの汚れ原因を放逐すると共に従来のクリーン
ルーム用ロボットと同様にロボット機体外周から配線、
配管類を排除する構成も採られいる。即ち、本発明では
、電動モータ１６や４２に対する配線類は蓋部１０ｂ、
１０ｃで密封された手首機構８の内部に格納される構成
がとられ、図示のように例えば、モータ４２に対する配
線６０ａ、６０ｂはコネクタ６２を介して接続されるよ
うに形成され、配線６０ａはロボット腕を経てロボット
機体側に延長し、配線６０ｂがモータ４２に固定配線さ
れた構成となっている。故に手首機構８をロボット腕と
機械的に結合する際にコネクタ６２により、配線６０ａ
と６０ｂを結線することができ、しかも配線６０ａ、６
０ｂの何れもが手首機構８内に格納されているのである
。なお、手首機構８とロボット腕との結合又は取りはす
しの際には蓋部１０ｂ、と１０ｃとを支持体１０ａから
外して機械的結合を行うもので、従って、蓋部１０ｂ、
１０Ｃと支持体１０ａとの間の宙嵌結合は適宜にシール
手段で封止されている。なお、６４は手首機構８の回転
出力部材４０に結合される例えばロボットハンド等に負
圧状態を形成すべく空気吸引系を接続するときに、手首
機構８の内部からその吸引ラインをロボットハンドへ到
達できるようにするための結合枠である。６６は同じく
ロボットハンドへ電気信号を送出し、また電気検知信号
をえるための信号接続用コネクタである。

第２図は第１図に示した手首機構における手首動作部２
０が手首ハウジング１０に対して俯仰動作した状態を示
したで後方部は断面図によって俯仰動作の駆動用電動モ
ータ１６が示しである。

また、第３図は上述した第１の実施例による手首機構８
が取付られたクリーンルーム用ロボットの全体形状を示
した正面図である。同第３図において、手首機構８はロ
ボット腕部６の内部に伸縮自在に収納されたロボット腕
（先端が僅かに示しである。）の先端に取付られており
、また、ロボット腕部６はロボット本体部４の内部に収
納された上下軸（僅かに先端が示しである。）の上端に
取付られている。上記上下軸は上下動作が可能であると
共に縦軸線回りに旋回動作も可能に構成されている。な
お、ロボット本体部４はクリーンルニム内°ア床面に定
着固定される。手首機構８の回転出力部材８の手首動作
部２０における回転出力部材４０に適宜のロボット作業
手段、例えばロボットハンドを装着して３次元空間にお
き所望のロボット作業を達成するものである。

第４図は本発明に係るクリーンルーム用ロボットの手首
機構の他の実施例を示した断面図であり、この実施例で
は単一の手首動作部が設けられている。

この手首機構８ａは前述の実施例と同様に密封構造の手
首ハウジング９０を有し、この手首ハウジング９０は支
持体９２と蓋体９４とから形成され、支持体９２に手首
動作部１００の駆動用の電動モータ９６が保持されてい
る。該手首動作部１００は手首ハウジング９０の前端側
に設けられ、後端側はロボット腕への結合端に形成され
ていることは前述の実施例と同様である。モータ９６の
回転出力は減速機９８を経て所望の減速率により入力ベ
ベルギア１０２に伝達され、この入力ベベルギア１０２
から手首動作部１００が有する出力へヘルギア１０４に
よって回転方向の変換が行われ、手首動作部１００の回
転出力部材１０６へ伝達される構成になっている。ここ
で、１０８は減速機９８に具備されたグリース潤滑の軸
受であり、１１０は入力ベヘルギア１０２の軸受、１１
２は回転出力部材１０６の回転支持用軸受である。そし
てグリースシール１１４がそれぞれの軸受１００．１１
０．１１２、から潤滑グリースが漏出しないように設け
である。また、支持体９２に対して０リング１１６を介
して密封構造で取付られた押えリング１１８はグリース
シール１１４と軸受１１２とを保持するために設けられ
ているが、この押えリング１１８と回転出力部材１０６
との摺動部１２０にはラビリンス構造が設けられ、封止
構造を形成している。従って、手首機構８ａの内部が負
圧状態に維持されると、上記ラビリンス構造部分を経て
回転出力部材１０６に形成された小孔１２２、同回転出
力部材１０６の中心孔１２４を介して手首外部から手首
ハウジング９０の内部に向かう清浄空気流が形成され、
手首ハウジング９０の内部から外部への微細塵埃や潤滑
グリースの漏出は防止される。なお、本手首機構８ａの
実際の使用時には回転出力部材１０６の外端にロボット
ハンド等の作業具が装着されるため、回転出力部材１０
６の中心孔１２４は小孔１２２のみを経て外部から清浄
空気流を受入するのである。

第５図は上述した本発明の第２実施例の手首機構８ａが
取付られたクリーンルーム用ロボットの外観を示してお
り、既述の第３図の場合と同様構成にあるから、ここで
は詳述を省略する。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明はクリーンルー
ム用ロボットの手首機構において、手首機構内部からは
、微細塵埃も潤滑グリース成分も外部に漏出しないよう
にグリースシールを巧みに使用した構造を採用し、また
従来同様に負圧状態を維持した手首機構内部に対してラ
ビリンス構造により外部から僅かに清浄空気流が内部に
向けて流れるように形成して、これに依っても外部への
漏出物を阻止するように構成し、しかも、配線、配管類
を内部に収納する構造としたロボット手首機構を提供す
るから、清浄雰囲気に保持されたクリーンルーム内で使
用するに極めて適した手首機構が得られるのである。な
お、本発明に係る手首機構に用いられる減速機としては
第１、第２の上述した実施例が共に周知のハーモニック
ドライブ装置（商標名）を採用した例を示しており、こ
れはモータと結合して狭い空間内に設けられ、且つ比較
的高減速率を得るのに適しているからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクリーンルーム用ロボットの手首機構
における第１の実施例の断面図、第２図は同手首機構を
第１図の矢印ｎ　−ｎ線から見た側面図、第３図はこの
手首機構が取付られたクリーンルーム用ロボットの全体
構造を示す正面図、第４図は本発明のクリーンルーム用
ロボットの手首機構における第２の実施例の断面図、第
５図はその手首機構が取付られたクリーンルーム用ロボ
。 トの全体構造を示す正面図。 ８．８ａ・・・手首機構、 ＩＯ・・・手首ハウジング、 ２０・・・手首動作部、 ２４・・・減速機構、 ２６・・・内部機枠、 ４０・・・回転出力部材、 ４４・・・減速機、 ３２．３６．５０．５２・・・グリースシール、５４・
・・ラビリンス、 ９８・・・減速機、 １１４・・・グリースシール。 第３図 勿４図 係５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、清浄雰囲気中で用いるクリーンルーム用ロボットの
   ロボット腕先端に装着される手首機構において、負圧源
   に連通接続される手首ハウジングと、その手首ハウジン
   グの一端に設けられる手首動作部と、該手首動作部を作
   動させるために前記手首ハウジング内に設けられるモー
   タ、減速機を有した手首作動手段とを具備してなり、前
   記手首ハウジングと前記手首動作部との境界にはラビリ
   ンスシールで封止し、かつ前記手首作動手段の減速機の
   出力端をグリースシールで封止した構造としたことを特
   徴としたクリーンルーム用ロボットの手首機構。 ２、前記手首動作部が前記手首ハウジングに対して第１
   軸回りに回転動作する第１動作部と、該第１動作部に対
   して第２軸回りに回転動作する第２動作部とを具備して
   なり、前記第１、第２動作部との境界がラビリンスシー
   ルで封止されている特許請求の範囲第１項に記載のクリ
   ーンルーム用ロボットの手首機構。 ３、前記第１動作部には前記第２動作部の回転作動手段
   が設けられ、該回転作動手段の減速機の出力端がグリー
   スシールで封止されている特許請求の範囲第２項に記載
   のクリーンルーム用ロボットの手首機構。 ４、前記手首作動手段の減速機と前記回転動作部の減速
   機はそれぞれハーモニックドライブ装置からなる特許請
   求の範囲第３項に記載のクリーンルーム用ロボットの手
   首機構。