DE3717151A1

DE3717151A1 - Jointed-arm industrial robot

Info

Publication number: DE3717151A1
Application number: DE19873717151
Authority: DE
Inventors: Jost Behrendt; Edgar Weniger
Original assignee: MANUTEC GESELLSCHAFT fur AUTOMATISIERUNGS- und HANDHABUNGSSYSTEME MBH; Manutec Gesellschaft fuer Automatisierungs und Handhabungssysteme mbH
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1987-05-21
Publication date: 1988-12-01

Abstract

The invention relates to a robot for use in clean rooms. The interior of the robot is under negative pressure, so that rubbed-off particles occurring in the joint bearings (16) are immediately sucked inwards via collecting channels (18) and do not pass into the clean room. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Industrie-Gelenkroboter, insbesondere für Reinräume, bei dem jeweils Gelenkteile über abgedichtete Lager gegeneinander abgestützt sind und der Robo terinnenraum unter Unterdruck steht.The invention relates to an industrial articulated robot, especially for clean rooms, in which each joint parts over sealed bearings are supported against each other and the Robo interior is under negative pressure.

Mit diesem Oberbegriff wird auf Fertigungsmittel Bezug genom men, wie sie beispielsweise in der Zeitschrift "Roboter" 2/86, Seiten 18 bis 22, beschrieben sind.This generic term refers to the means of production men, as for example in the magazine "Roboter" 2/86, Pages 18 to 22 are described.

Der Herstellungsprozeß von Produkten verschiedener Branchen, insbesondere in der Halbleitertechnik, wird immer störungsan fälliger und komplexer. Die Umgebungsreinheit spielt dabei in vielen Fällen eine entscheidende Rolle. Hieraus leitet sich die Forderung ab, den Herstellungsprozeß in Reinräumen zu automati sieren, z.B. mit Hilfe von Robotern, wie sie in den verschie denartigsten Ausführungsformen bekannt sind (vgl. z.B. DE-US 33 12 377 oder 33 47 869). Ein besonderes hier auftreten des Problem ist die Abdichtung der Lager oder sonst aufeinan derreibenden Teile zum Reinraum hin, da normale Dichtungen dem Abrieb unterliegen und dadurch zur Verschmutzung beitragen kön nen.The manufacturing process of products from different industries, especially in semiconductor technology, is always faulty more mature and complex. The environmental purity plays in play a crucial role in many cases. Hence the Demand to automate the manufacturing process in cleanrooms sieren, e.g. with the help of robots as they most known embodiments are known (see e.g. DE-US 33 12 377 or 33 47 869). A special occur here the problem is the sealing of the bearings or otherwise of the friction parts towards the clean room, since normal seals prevent this Subject to abrasion and can thus contribute to pollution nen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ab dichtung der Robotergelenke zu finden, durch die eine Verschmut zung des Reinraumes vermieden wird.The object of the present invention is an Ab to find the seal of the robot joints, through which a dirt tion of the clean room is avoided.

Diese Aufgabe wird bei einem Gelenkroboter der eingangs genann ten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:This task is called at the beginning of an articulated robot th type solved according to the invention by the following features:

a) the bearings are surrounded by gap or labyrinth seals and
b) the seals are on the side facing the bearings with collecting rooms connected to the Ro interior of the robot are connected. Let it this way use abrasion-free seals; at the same time but also made sure that through this arise the column no dirt particles to the outside in the clean room can reach.

Als Spaltgrößen bieten sich Werte an, die unterhalb 0,1 mm liegen und Unterdrücke im geschlossenen Roboterinnenraum größer als 30 Millibar. Die den Dichtungen zugeordneten Sammelräume können in einfacher Weise in Form von Ringnuten in den Gelenk teilen ausgeführt sein, wobei diese Ringnuten z.B. an verschie denen Stellen mit dem Roboterinnenraum verbunden sein können.Values that are below 0.1 mm are suitable as gap sizes and the vacuum in the closed robot interior is larger than 30 millibars. The collection rooms assigned to the seals can be easily in the form of ring grooves in the joint share be carried out, these annular grooves e.g. to various which places can be connected to the robot interior.

Um am Gesamtkonzept des Roboters möglichst wenig ändern zu müs sen, ist es ferner vorteilhaft, wenn die Unterdruckquelle außer halb des freien Raumes angeordnet wird und über einen Schlauch mit dem Roboter in Verbindung steht.In order to have to change the overall concept of the robot as little as possible sen, it is also advantageous if the vacuum source except is arranged half of the free space and over a hose connected to the robot.

Eine alternative Methode zur Abdichtung der Lager besteht darin, das an sich bekannte Ferrofluid-Dichtungen verwendet werden.An alternative method of sealing the bearings is to the ferrofluid seals known per se can be used.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:Based on an embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail; show it:

Fig. 1 das Prinzip eines Gelenkroboters mit Unterdruckerzeu gung, Fig. 1 shows the principle supply an articulated robot with Unterdruckerzeu,

Fig. 2 einen Ausschnitt eines Gelenkes in vergrößerter Dar stellung, Fig. 2 shows a detail of a joint position in an enlarged Dar,

Fig. 3 eine Spezialdichtung mit einer Ferrofluidflüssigkeit und Fig. 3 shows a special seal with a ferrofluid liquid and

Fig. 4 das dieser Dichtung zugrunde liegende Prinzip. Fig. 4 the principle underlying this seal.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der Gelenkroboter aus den einzelnen Drehgelenken 1 bis 6, durch die Bewegungen in den Koordinaten x, y, z, u, v und w möglich sind. Am vorderen Ende des Roboters ist der Greifer 10 zum Handhaben der Werk stücke angeordnet. An den Sockel 9 des Roboters ist über Lei tung 12 eine Unterdruckquelle angeschlossen, die z.B. im ge kapselten Innenraum des Roboters einen Unterdruck von 30 Milli bar erzeugen kann. Das Problem der vorliegenden Erfindung liegt darin, die sich gegeneinander drehenden Teile der einzelnen Gelenke 1 bis 6 nach außen hin zum Reinraum so abzudichten, daß im Innern entstehender Abrieb nicht nach außen gelangen kann. Die Lösung dieses Problems ist hinsichtlich des Gelenkes 1 näher angegeben.As can be seen from FIG. 1, the articulated robot consists of the individual rotary joints 1 to 6 , by means of which movements in the coordinates x , y , z , u , v and w are possible. At the front end of the robot, the gripper 10 is arranged for handling the work pieces. At the base 9 of the robot, a vacuum source is connected via line 12 , which, for example, can generate a vacuum of 30 milli bar in the encapsulated interior of the robot. The problem of the present invention is that the mutually rotating parts of the individual joints 1 to 6 are sealed to the outside towards the clean room in such a way that abrasion occurring inside cannot reach the outside. The solution to this problem is specified with regard to joint 1 .

Wie ersichtlich, sind die gegeneinander verdrehbaren Teile 13 und 14 des Gelenkes 1 u.a. über Lager 16 gegeneinander abge stützt. Nähere Einzelheiten über den Aufbau derartiger Gelenke sind beispielsweise aus der eingangs zitierten Offenlegungs schrift ersichtlich.As can be seen, the mutually rotatable parts 13 and 14 of the joint 1, among other things, are supported against one another via bearings 16 . Further details on the structure of such joints can be seen, for example, from the initially cited disclosure.

Das vorliegende Problem ist, die beiden Teile 13 und 14 ge geneinander so abzudichten, daß evtl. entstehende Schmutzparti kel, z.B. im Lager 16, nicht nach außen gelangen können. Hierzu ist das Lager 16 von einer Spaltdichtung 17 umgeben, die eine Spaltweite von z.B. 0,05 mm aufweist und in etwa 5 cm lang ist. Zum Ausgleich von Spalttoleranzen ist dabei eine Seite dieser Spaltdichtung durch eine Vergußmasse 20 gebildet, die nach dem Zusammenbau der Gelenkteile eingefüllt wird. Das dem Lager 16 zugewandte Teil der Spaltdichtung 17 steht mit einem Sammel raum in Form einer Ringnut 18 in Verbindung. Diese um das La ger 16 laufende Ringnut 18 ist über Kanäle 8 mit dem Roboter innenraum verbunden, so daß sich ein entsprechender Unter druck in dieser Ringnut 18 aufbauen kann. Zwischen Lager 16 und Spaltdichtung 17 ist noch eine weitere Dichtung 19 vorge sehen, durch die das Austreten von Fettdämpfen verhindert wird. Ein eventuell entstehender Abrieb in dieser Dichtung 19 ist un gefährlich, da er über die Ringnut 18 sofort wieder abgesaugt wird. Durch die ständig vorliegende Absaugung kommt es zu einer - wenn auch relativ geringen - Strömung durch den Spalt, die von außen nach innen gerichtet ist, so daß stets zuverläs sig ein Austritt von Schmutzpartikeln verhindert wird.The problem at hand is to seal the two parts 13 and 14 against one another in such a way that any dirt particles that may arise, for example in the bearing 16 , cannot reach the outside. For this purpose, the bearing 16 is surrounded by a gap seal 17 which has a gap width of, for example, 0.05 mm and is approximately 5 cm long. To compensate for gap tolerances, one side of this gap seal is formed by a casting compound 20 which is filled in after the joint parts have been assembled. The part of the gap seal 17 facing the bearing 16 is connected to a collecting space in the form of an annular groove 18 . This running around the La ger 16 annular groove 18 is connected via channels 8 with the robot interior, so that a corresponding negative pressure can build up in this annular groove 18 . Between the bearing 16 and the gap seal 17 , another seal 19 is easily seen through which the escape of grease vapors is prevented. Any abrasion that may occur in this seal 19 is not dangerous since it is immediately sucked off again via the annular groove 18 . Due to the constant suction, there is a - albeit relatively low - flow through the gap, which is directed from the outside inwards, so that the escape of dirt particles is always reliably prevented.

Eine alternative Lösung des Dichtungsproblems hinsichtlich des Lagers 7 zeigt Fig. 3. Hier wird die Spaltdichtung zwischen den sich gegeneinander drehenden Teilen 21 und 22 durch eine Ferrofluid-Dichtung 23, 24, 25 sichergestellt.An alternative solution to the sealing problem with regard to the bearing 7 is shown in FIG. 3. Here, the gap seal between the parts 21 and 22 rotating against one another is ensured by a ferrofluid seal 23 , 24 , 25 .

Wie Fig. 4 erkennen läßt, besteht diese Dichtung aus einem Permanentmagneten 23 mit zwei Polschuhen 24 und einer Flüssig keit 25 im Spalt.As can Fig. 4 recognize this seal consists of a permanent magnet 23 with two pole pieces 24 and a liquid ness 25 in the gap.

Das Dichtungsprinzip besteht darin, daß infolge der magnetischen Kraftlinien, die in der Flüssigkeit gelösten, magnetisch per meablen Partikel so im Spalt verharren, daß eine Dichtungs wirkung zustande kommt. Erstaunlicherweise haben sich der artige Dichtungen auch gegenüber einem Unterdruck bis zu 30 Millibar als widerstandsfähig erwiesen, so daß gegebenenfalls auch hier das Unterdruckprinzip zusätzlich verwendet werden kann.The sealing principle is that due to the magnetic Lines of force that are dissolved in the liquid, magnetically by meablen particles remain in the gap so that a sealing effect comes about. Amazingly, the like seals even against negative pressure up to 30 Millibars proved to be resistant, so that if necessary the vacuum principle can also be used here can.

Claims

1. Industrial articulated robot, in particular for clean rooms, in which each joint parts are supported against one another via sealed bearings and the robot interior is under negative pressure, characterized by the following features:

a) the bearings are surrounded by gap or labyrinth seals and
b) the seals ( 17 ) are on the bearings ( 16 ) facing side with collecting spaces ( 18 ) which are connected via channels ( 8 ) to the robot interior.

2. Industrial articulated robot according to claim 1, characterized marked by gap seals ( 17 ) with gap widths smaller than 0.1 mm and by generating a negative pressure in the robot interior greater than 30 millibars.

3. Industrial articulated robot according to claim 1, characterized marked by collecting rooms in the form of ring grooves ( 18 ).

4. Industrial articulated robot according to claim 1, characterized by a connection arrangement ( 12 ) of the robot to a vacuum source lying outside the clean room ( 11 ).

5. Industrial articulated robot, characterized in that the bearings ( 7 ) by means of ferrofluid lines ( 23 , 24 , 25 ) are sealed to the outside.