CN203936920U - 驱动机构及机器人 - Google Patents

Abstract

根据本实用新型的驱动机构及机器人，能够保持洁净环境的清洁度的同时冷却驱动源。本实用新型实施方式涉及的驱动机构具备驱动源、内部空间、供气扇、以及排气扇。所述内部空间容纳所述驱动源。所述供气扇向所述内部空间供气。所述排气扇从所述内部空间排气。另外，所述驱动机构利用由所述供气扇和所述排气扇产生的气流，将所述内部空间的内压维持得比所述内部空间外的气压低。

Description

驱动机构及机器人

技术领域

本实用新型涉及驱动机构及机器人。

背景技术

以往，在液晶面板显示器的生产线中，已知搬运构成原材料的玻璃基板的基板搬运用机器人(例如，参照专利文献1)。为了防止由尘埃(以下，记载为“微粒”)等引起的产品的品质下降，该机器人被置于所谓洁净室的内部这样的洁净环境下。

另外，为了保持这种清洁环境的清洁度，机器人所具有的臂部的驱动源通常被罩等覆盖，形成防止来自机器人内部的微粒的飞散的构造。

专利文献1：日本特开2002－93881号公报

实用新型内容

本实用新型要解决的问题

然而，在上述的以往技术中，存在保持清洁环境的清洁度的同时对驱动源进行冷却的基础上进一步进行改善的余地。

具体而言，由于驱动源如上所述被罩等覆盖，因此存在所产生的热难以放出这样的问题。关于该问题，可以考虑使空气从配置有驱动源的内部空间向外部放出，但需要一并抑制来自机器人内部的微粒的飞散。

本实用新型实施方式的一个方式是鉴于上述问题而做出的，其目的是提供一种能够保持洁净环境的清洁度的同时对驱动源进行冷却的驱动机构及机器人。

为解决技术问题的方法

本实用新型实施方式的一个方式涉及的驱动机构包括驱动源、内部空间、供气扇、以及排气扇。所述内部空间容纳所述驱动源。所述供气扇向所述内部空间供气。所述排气扇从所述内部空间排气。另外，所述驱动机构利用由所述供气扇和所述排气扇产生的气流，将所述内部空间的内压维持得比所述内部空间外的气压低。

实用新型效果

根据本实用新型实施方式的一个方式，能够保持洁净环境的清洁度的同时冷却驱动源。

附图说明

图1是第一实施方式涉及的机器人的立体示意图。

图2A是第一关节部周边的主视示意图。

图2B是第一关节部周边的侧视示意图。

图2C是表示供气扇和排气扇的关系的一例的图。

图3A是表示空气的流动的第一关节部周边的俯视透视图。

图3B是表示空气的流动的第一关节部周边的侧视透视图。

图3C是表示工件位于比第一关节部更靠下方位置的状态的示意图。

图4A是第一变形例涉及的第一关节部周边的主视示意图。

图4B是第二变形例涉及的第二关节部周边的主视示意图。

图5是第二实施方式涉及的机器人的立体示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本实用新型公开的驱动机构和机器人的实施方式进行详细说明。此外，本实用新型不限于以下所示的实施方式。

另外，在下面，以机器人是搬运作为被搬运物的玻璃基板的搬运机器人的情况为例进行说明。另外，对于被搬运物，记载为“工件”。另外，在下面，有时将“构成机械构造并且相互能够相对运动的各个刚体要素”记载为“连杆”，将该“连杆”记载为“臂”。

另外，在使用图1至图4B的说明中，对以单连杆式机器人为例的第一实施方式进行说明，在使用图5的说明中，对以双连杆式机器人为例的第二实施方式进行说明。

(第一实施方式)

首先，使用图1对第一实施方式涉及的机器人1的结构进行说明。图1是第一实施方式涉及的机器人1的立体示意图。此外，在下面，为了便于说明，设机器人1的旋转位置处于图1所示的状态，对机器人1的各部位的位置关系进行说明。

另外，为了使说明容易理解，在图1中，图示了包含将铅垂向上设为正方向、将铅垂向下设为负方向的Z轴的三维正交坐标系。因此，沿XY平面的方向指“水平方向”。以下的说明中使用的其他的附图中有时也示出了该正交坐标系。另外，在以下的说明中，将从X轴的正方向观察时规定为“正面”。

如图1所示，机器人1具备旋转机构10、升降臂部20、以及水平臂部30。

旋转机构10具备基台11和旋转台12。基台11例如被设置在地板等上。旋转台12以能够将旋转轴S作为中心进行旋转的方式安装在基台11的上部。旋转台12以作为铅垂轴的旋转轴S为中心进行旋转。通过该旋转台12旋转，升降臂部20和水平臂部30以旋转轴S为中心旋转。

升降臂部20是基端部被旋转台12的前端部支承、在前端部支承水平臂部30的部件。机器人1通过使该升降臂部20进行屈伸动作，将工件W在上下方向上搬运(参照图中的箭头101)。此外，机器人1可以构成为能够将大型的工件W在上下方向上搬运几米规模的大行程式机器人。

具体而言，升降臂部20具备支柱部21、第一关节部23、第一升降用臂24、第二关节部25、第二升降用臂26、以及第三关节部27。第一关节部23是本实施方式涉及的驱动机构D的一例，本实用新型的驱动设备使所连结的一对连杆中的一个连杆相对于另一个连杆相对旋转，对其细节在后面进行叙述。

支柱部21是从旋转台12的前端部沿铅垂方向竖立设置的连杆。此外，机器人1是具有一个这种支柱部21的单连杆式机器人。

第一升降用臂24的基端部经由第一关节部23与支柱部21的前端部连结。由此，第一升降用臂24以能够将作为水平轴的第一关节部23的关节轴“轴U1”作为中心进行旋转的方式被支承在支柱部21的前端部。

第二升降用臂26的基端部经由第二关节部25与第一升降用臂24的前端部连结。由此，第二升降用臂26以能够将作为水平轴的第二关节部25的关节轴“轴U2”作为中心进行旋转的方式被支承在第一升降用臂24的前端部。

水平臂部30经由第三关节部27与第二升降用臂26的前端部连结。由此，水平臂部30以能够将作为水平轴的第三关节部27的关节轴“轴U3”作为中心进行旋转的方式被支承在第二升降用臂26的前端部。如此，机器人1使用升降臂部20支承水平臂部30。

水平臂部30具备下侧臂单元31a和上侧臂单元31b。下侧臂单元31a具备伸缩臂部32a、手部33a、以及下侧支承部件34a。上侧臂单元31b具备伸缩臂部32b、手部33b、以及上侧支承部件34b。此外，由于上侧臂单元31b是与下侧臂单元31a大致相同的构成，因此，在此使用下侧臂单元31a的构成部件进行说明。

伸缩臂部32a的基端部被下侧支承部件34a支承，在前端部支承手部33a。手部33a用于载置工件W。下侧支承部件34a以能够将轴U3作为中心进行旋转的方式被支承在第二升降用臂26的前端部。另外，上侧支承部件34b的基端部被固定在下侧支承部件34a上。

然后，机器人1通过使该水平臂部30进行伸缩动作，将工件W在水平方向上搬运。例如，当机器人1位于图1所示的旋转位置时，机器人1使伸缩臂部32a、32b伸缩，而使工件W向X轴的正方向或负方向直线移动(参照图中的箭头102)。

此外，如上述的旋转机构10的旋转动作、升降臂部20的屈伸动作以及水平臂部30的伸缩动作根据来自控制装置5的指示来进行，所述控制装置5经由通信网络与机器人1连接。

控制装置5是进行机器人1的驱动控制的控制装置。例如，在机器人1的各关节部23、25、27上搭载有使所连结的一对臂的其中一个臂相对于另一个臂相对旋转的驱动源，控制装置5指示这些驱动源的驱动。

驱动源具备马达部(以下，简单记载为“马达”)和减速器部(以下，简单记载为“减速器”)。减速器是将从马达输入的旋转减速后输出的传递机构。上述的水平臂部30、第一升降用臂24、第二升降用臂26与该减速器的输出轴连结。

然后，机器人1按照来自控制装置5的指示使各马达分别旋转任意的角度，并经由减速器使该旋转减速后输出，由此使升降臂部20进行屈伸动作。

作为连接机器人1和控制装置5的通信网络，例如，可以使用有线LAN(Local Area Network：局域网)、无线LAN这样的一般的网络。此外，虽然在此省略图示，但旋转台12以及伸缩臂部32a、32b上也设置有同样的驱动源，控制装置5还进行这些驱动源的驱动指示。

另外，如图1所示，第一关节部23还具备供气扇23a和排气扇23b。第一关节部23利用由该供气扇23a和排气扇23b产生的气流，将容纳驱动源的内部空间的内压维持得比内部空间外的气压低。

接下来，对该第一关节部23的结构进行具体说明。图2A是第一关节部23周边的主视示意图。图2B是第一关节部23周边的侧视示意图。图2C是表示供气扇23a和排气扇23b之间的关系的一例的图。

如图2A所示，第一关节部23连结第一升降用臂24的基端部和支柱部21的前端部。另外，如已经叙述那样，第一关节部23具备供气扇23a和排气扇23b。

另外，如图2B所示，第一关节部23还具备马达23c、减速器23d、以及马达罩23e。另外，第一关节部23具有由支柱部21、第一升降用臂24的各框架、以及马达罩23e形成的内部空间SP。

供气扇23a向该内部空间SP供气，排气扇23b从该内部空间SP排气。

另外，马达23c和减速器23d与轴U1大致同轴配置，并被容纳在该内部空间SP中。此外，马达23c和减速器23d通过分别与该马达23c以及减速器23d相接的隔壁21a而被分隔。

具体而言，在第一关节部23中，马达23c被固定在支柱部21的隔壁21a上，减速器23d被固定在第一升降用臂24上。

减速器23d例如是RV(Rotary Vector：旋转向量)式减速器，并具备主体部、输入部、以及输出部。主体部和输入部被固定在第一升降用臂24上。

该减速器23d的输入部与马达23c的输出轴连接，并接收马达23c的旋转力的输入。并且，当马达23c的旋转力被输入到该输入部时，减速器23d使输出部(23da，参照图3A)以比马达23c的转速更慢的转速旋转。

该减速器23d的输出部(23da)被固定在支柱部21的隔壁21a上。因此，在第一关节部23中，当马达23c的旋转被输入到减速器23d的输入部时，减速器23d的主体部相对于被固定在隔壁21a上的输出部(23da)相对旋转。其结果是，在第一关节部23中，固定减速器23d的主体部一侧的第一升降用臂24旋转，第一升降用臂24相对于支柱部21的姿态发生变化。

另外，如图2B所示，排气扇23b具有空气过滤器23ba。对于空气过滤器23ba，优选为如HEPA过滤器(High Efficiency Particulate Air Filter：高效微粒空气过滤器)、ULPA过滤器(Ultra Low Penetration Air Filter：超低渗透空气过滤器)这样的洁净室用的高性能过滤器。

另外，排气扇23b还具有罩23bb。此外，虽然在图2B中难以理解，但罩23bb形成为越过空气过滤器23ba将排气流向下方引导的形状，例如，在下方具有开口部。另外，排气扇23b被设置在马达23c的负载相反侧(相对于马达23c而言，减速器23d的相反侧)。

另外，如图2A所示，供气扇23a被设置在从正面观察第一关节部23时、即从轴向U1观察时的、马达部23c(参照图2A、图2B)的周围。另外，此时，供气扇23a以使供气流吹向上述的隔壁21a的方式被设置。即，马达部和减速器部通过分别与马达部和减速器部相接的隔壁而被分隔，供气扇被配置在相对于隔壁而言马达部侧，并以使供气流吹向隔壁的方式被设置。

在此，对供气扇23a和排气扇23b的关系的一例进行说明。在本实施方式中，供气扇23a的流量被设置为小于排气扇23b的流量。

例如，如图2C所示，当每一个供气扇23a的流量为“a”时，作为排气扇23b，选择大于每一个供气扇的流量的2倍“2a”的流量的风扇。此外，在此，“流量”设为供气扇23a和排气扇23b各自的额定流量。

另外，该情况下，相对于设置有一个排气扇23b的情况，供气扇23a被设置排气扇的2倍即两个。因此，在此，供气扇23a的总流量＜排气扇23b的总流量。

在本实施方式中，通过如此组合供气扇23a和排气扇23b，利用这些风扇所产生的气流，将内部空间SP的内压维持得比内部空间SP外的气压低。由此，首先，由于内部空间SP不会是正压，因此能够抑制机器人1内部的微粒飞散。此外，毋庸置疑图2C所示的组合仅是一个例子。

返回到图2A的说明。按上述图2C的组合选择出的供气扇23a和排气扇23b例如，如图2A所示，被设置成使中心部的高度位置对齐且将排气扇23b配置在中央的横向排列。

此外，基于供气扇23a和排气扇23b的冷却性能例如受内部空间SP的形状、空间容积等诸多条件影响。因此，对于供气扇23a和排气扇23b的配置方式，优选为基于实验数据等选择最佳的配置方式。此外，在本实施方式中，设为图2A所示的配置方式来进行说明。

另外，如图2A所示，排气扇23b优选为其中心部从轴U1偏离距离o。这是为了防止：由于排气扇23b具有空气过滤器23ba，并进一步用罩23bb覆盖该空气过滤器23ba，因此由它们的厚度使机器人1的最小回转直径增大。距离o是与罩23bb的外形等相应的距离即可。此外，如果对最小回转直径没有影响，则也可以不进行这样的偏离。

接下来，使用图3A和图3B，对由供气扇23a和排气扇23b产生的空气的流动进行具体说明。图3A是表示空气的流动的第一关节部23周边的俯视透视图。图3B是表示空气的流动的第一关节部23周边的侧视透视图。

如图3A所示，首先，内部空间SP外的空气通过供气扇23a被供给至内部空间SP(参照图中的箭头301)。

并且，如图3A或图3B所示，被供给至内部空间SP的空气通过供气扇23a被吹向隔壁21a，而形成沿隔壁21a流动的气流。另外，与此同时，通过排气扇23b的旋转，形成从马达23c的负载侧(减速器侧)沿负载相反侧引导的气流(参照两图中的箭头302)。

并且，如图3A或图3B所示，被排气扇23b引导的空气经由空气过滤器23ba被除尘之后，通过罩23bb向下方被引导而被排出(参照两图中的箭头303)。

在此，对通过这样的空气流动获得的效果进行说明。首先，减速器23d主要通过被吹向隔壁21a的空气冷却。这是因为：隔壁21a发挥所谓散热板的作用，扩散在输出部23da中与隔壁21a相接的减速器23d的热。

因此，优选地，至少隔壁21a是导热性良好的铝等金属材料。另外，也可以通过在隔壁21a上设置散热片，来实现冷却效率的进一步提高。

另外，马达21c与减速器23d一起受到由隔壁21a产生的热的散热效果，并且通过沿马达21c流动的空气也被散热。这对于冷却比减速器23d更容易处于高温的马达21c而言是有效的。

另外，如上所述，由于利用由供气扇23a和排气扇23b产生的气流，将内部空间SP的内压维持得比内部空间SP外的气压低，因此内部空间SP内的微粒的飞散得到抑制。

而且，由于进一步对内部空间SP内的空气通过作为高性能过滤器的空气过滤器23ba进行除尘，因此能够从内部空间SP的内部向外部排出清洁的空气。即，能够保持洁净环境的清洁度的同时冷却驱动源。

另外，在本实施方式涉及的机器人1的情况，当将工件W在上下方向上搬运时，具有能够更有效地防止工件W的污染这样的优点。关于该点，使用图3C进行具体说明。

图3C是表示工件W位于比第一关节部23更靠下方的位置的状态的示意图。此外，在图3C中，使用表示关节的附图标记，极其示意性地表示机器人1。

如图3C所示，有时机器人1采取如下姿态：将工件W在上下方向上搬运时，使第一关节部23、第二关节部25以及第三关节部27旋转，而使水平臂部30所保持的工件W位于比第一关节部23更靠下方的位置。

即使是采取这样的姿态的情况下，根据本实施方式，也能够冷却驱动源而不污染工件W。即，能够利用由供气扇23a和排气扇23b产生的气流，如上所述地有效地冷却马达23c和减速器23d。

另外，利用由供气扇23a和排气扇23b产生的气流，将内部空间SP的内压维持得比内部空间SP外的气压低，内部空间SP内的微粒的飞散得到抑制的同时，内部空间SP内的微粒进一步经由空气过滤器23ba被除尘。

而且，该被除尘的空气进一步朝向第一关节部23的大致正下方被排出。因此，即使机器人1采取如图3C的姿态时，也能够防止工件W因排气而被污染。即，能够保持洁净环境的清洁度的同时冷却驱动源。

另外，除了上述的效果以外，在本实施方式中，不将由供气扇23a供给的空气直接吹向马达23c、减速器23d，而吹向隔壁21a，因此能够防止在马达23c、减速器23d中发生结露。

此外，至此，以将按上述图2C的组合选择出的供气扇23a和排气扇23b配置成使中心部的高度位置对齐的横向排列的配置方式为例进行了列举，但配置方式不限于此。

图4A是第一变形例涉及的第一关节部23A周边的主视示意图。另外，图4B是第二变形例涉及的第一关节部23B周边的主视示意图。

例如，作为第一变形例，如图4A所示，也可以不将供气扇23a和排气扇23b在水平方向上横向排列，而配置成供气扇23a相对于水平方向呈倾斜的配置方式。

另外，例如，作为第二变形例，如图4B所示，也可以将在水平方向上横向排列地配置的供气扇23a×2个以及排气扇23b×1个的组合配置成上下两组。

这些第一变形例和第二变形例的配置方式如上所述，例如为根据内部空间SP的形状、空间容积等诸多条件，使冷却效率达到最佳那样的方式即可。

另外，至此，供气扇23a的流量设为小于排气扇23b的流量，该流量设为供气扇23a和排气扇23b的额定流量，但是，例如，也可以为相同的额定流量。

此时，将流量设为实际流动的空气的量的基础上，以使供气扇23a的流量小于排气扇23b的流量的方式，适当控制供气扇23a和排气扇23b各自的转速即可。

这可以通过设为能够由控制装置5控制供气扇23a和排气扇23b的旋转的连接结构，并将内部空间SP的内压由压敏传感器等适当检测出并输出到控制装置5来实现。

另外，也可以在排气扇23b的附近设置温度传感器的基础上，利用控制装置5依次监视来自排气扇23b的排气的温度，并根据该温度，控制装置5控制供气扇23a和排气扇23b各自的转速。

如上所述，第一实施方式涉及的驱动机构(第一关节部)包括驱动源、内部空间、供气扇、以及排气扇。上述内部空间容纳上述驱动源。上述供气扇向上述内部空间供气。上述排气扇从上述内部空间排气。

另外，上述驱动机构利用由上述供气扇和上述排气扇产生的气流，将上述内部空间的内压维持得比上述内部空间外的气压低。

因此，根据第一实施方式涉及的驱动机构，能够保持洁净环境的清洁度的同时冷却驱动源。

然而，至此，以机器人为单连杆式机器人的情况为例进行了说明，但机器人也可以是双连杆型。将这种情况作为第二实施方式，利用图5进行说明。

(第二实施方式)

图5是第二实施方式涉及的机器人1a的立体示意图。此外，在第二实施方式中，主要只对与第一实施方式不同的构成要素进行说明。

如图5所示，机器人1a具备基台11、旋转台12、第一升降臂部20－1、以及第二升降臂部20－2。第一升降臂部20－1具备支柱部21－1和第一关节部23－1。另外，第二升降臂部20－2具备支柱部21－2和第一关节部23－2。

支柱部21－1、21－2分别竖立设置在围绕旋转轴S旋转的旋转台12左右的两端部。第一关节部23－1、23－2将支柱部21－1、21－2的前端部、和与它们相邻的连杆(参照图1的第一升降用臂24)的基端部以能够分别围绕轴U1－1、U1－2旋转的方式连结。

即，如图5所示，机器人1a是具有从两根支柱部(21－1，21－2)延伸的两个升降臂部(20－1，20－2)的双连杆式机器人。

通过构成为这种双连杆型，机器人1a能够获得由两个升降臂部(20－1，20－2)实现的高刚性，因此能够实现挠曲小的高精度的上下方向的搬运。这一点对工件W是大型工件的情况等是有用的。

并且，本实施方式涉及的驱动机构D适合用作该机器人1a的第一关节部23－1、23－2。由此，机器人1a当将工件W在上下方向搬运时，即使采取使水平臂部30所保持的工件W位于比第一关节部23更靠下方的位置的姿态的情况下，也能够冷却驱动源而工件W不会被排气污染。

根据上述的实施方式的具有驱动设备的机器人还具备：竖立设置的至少一个支柱部；经由驱动机构能够相对于支柱部相对旋转的方式被连结于该支柱部的臂部；以及与臂部连结并保持基板的保持部，即使因臂部旋转而使基板位于比驱动机构更靠下方的位置，基板也不会被来自排气扇的排气流污染。

此外，在上述的各实施方式中，机器人可以构成为大行程式机器人，但也可以为小行程式机器人。

另外，在上述的各实施方式中，主要以升降臂部的第一关节部为例进行了说明，但只要是使相对于沿铅垂方向竖立设置的支柱部连结的连杆相对旋转的关节，则不限定部位。

另外，在上述的各实施方式中，以驱动机构用作机器人的关节机构的情况为例进行了说明，但不限于此。因此，例如，驱动机构也可以设置在机器人以外的装置中，并仅将驱动源的驱动力向外部输出。

另外，在上述的各实施方式中，以供气扇被设置排气扇的2倍个数的情况为例进行了说明，但并不限定供气扇和排气扇两者的个数之比。因此，根据内部空间的形状等，设为获得最佳的冷却效率的个数比即可。

另外，在上述的各实施方式中，以机器人是对玻璃基板进行搬运的搬运机器人的情况为例进行了说明，但不限制被搬运物的类别。另外，机器人也可以是进行搬运作业以外的作业的机器人。

另外，机器人的臂的数量、手的数量、轴数等不限于上述的各实施方式。

本领域的技术人员能够容易地导出本实用新型的进一步的效果和变形例。因此，本实用新型的更广泛的方式不限于如上表示并记述的特定的详细和典型的实施方式。因此，在不脱离由所附权利要求书及其等同物定义的总的实用新型概念的精神或范围的情况下，能够进行各种变更。

Claims (9)

1.一种驱动机构，其特征在于，具备：

驱动源；

内部空间，其容纳所述驱动源；

供气扇，其向所述内部空间供气；以及

排气扇，其从所述内部空间排气，

利用由所述供气扇和所述排气扇产生的气流，将所述内部空间的内压维持得比所述内部空间外的气压低。

2.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，

所述供气扇被设置有所述排气扇的2倍个数。

3.根据权利要求1或2所述的驱动机构，其特征在于，

所述驱动源具备：

马达部；以及

减速器部，其将从所述马达部输入的旋转减速后输出。

4.根据权利要求3所述的驱动机构，其特征在于，

所述供气扇被设置在从所述驱动源的轴向观察时的、所述马达部的周围，

所述排气扇被设置在所述马达部的负载相反侧。

5.根据权利要求4所述的驱动机构，其特征在于，

所述马达部和所述减速器部通过分别与该马达部和该减速器部相接的隔壁而被分隔，

所述供气扇被配置在相对于隔壁的所述马达部侧，并以使供气流吹向所述隔壁的方式被设置。

6.根据权利要求1或2所述的驱动机构，其特征在于，

所述排气扇具有空气过滤器。

7.根据权利要求1或2所述的驱动机构，其特征在于，

所述排气扇具有罩，所述罩形成为将排气流向下方引导的形状。

8.一种机器人，其特征在于，

具备权利要求1或2所述的驱动机构，

所述驱动机构使所连结的一对连杆中的一个连杆相对于另一个连杆相对旋转。

9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，还具备：

竖立设置的至少一个支柱部；

臂部，其经由所述驱动机构以能够相对于所述支柱部相对旋转的方式连结于所述支柱部；以及

保持部，其与所述臂部连结并保持基板，

即使因所述臂部旋转而使所述基板位于比所述驱动机构更靠下方的位置，所述基板也不会被来自所述排气扇的排气流污染。