JP2002022076A - 多流路形ロータリジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力の異なる複数流体を良好に流動させるこ
とができ多流路形ロータリジョイントを提供する。 【解決手段】 ジョイント本体１とこれに回転自在に連
結された回転体２との対向周面部間に、断面コ字状の弾
性シールリング３ｃ，３ｄ，４ａ，４ｂにより、低圧流
路空間５ｂと高圧流路空間６ａとを区画形成する。真空
吸引路７ｂの一部をなす低圧流路空間５bをシールする
シールリング３ｃ，３ｄは、内外周リップ部４１，４２
間の環状溝４３が低圧流路空間５ｂに隣接する空間６
ａ，５４に開口する対称形態に配置して、前記対向周面
部の一方に係合保持される。加圧流体供給路８ａの一部
をなす高圧流路空間６ａをシールするシールリング４
ａ，４ｂは、環状溝４３が当該高圧流路空間６ａに開口
する対称形態に配置して、前記対向周面部の一方に係合
保持される。シールリング３ｄ，４ａは兼用されてい
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、半導体製造装置の
ウエハ搬送手段等として使用される産業ロボットのアー
ム関節部等に装着されるロータリジョイントであって、
アーム関節部等を構成する２つの相対回転部材間におい
て圧力の異なる複数流体（例えば正圧流体と負圧流体）
を各別のルートで流動させるための多流路形ロータリジ
ョイントに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置のウエハ搬送手段等とし
て使用される産業用ロボットにあっては、アーム関節部
を構成する２つの相対回転部材（作業側アーム部材及び
これを回転自在に支持する動力源側アーム部材）間にお
いて圧力の異なる複数流体を各別のルートで流動させる
ためのロータリジョイントが必要となる。すなわち、作
業側アーム部材には、ワーク（シリコンウエハ等）保持
用の真空吸着機器や作業部位置制御用の流体機器等に接
続された複数の回転側流体通路が設けられると共に、動
力源側アーム部材には、これらの操作，制御機器を作動
させるための真空ポンプやコンプレッサ等の動力発生機
器に接続された複数の固定側流体通路が設けられるが、
これらの回転側流体通路と固定側流体通路とを各別に相
対回転自在に連結しておくための複数の流体路を有する
ロータリジョイントが必要となる。

【０００３】而して、かかるロータリジョイントとして
は、ジョイント本体とその内周部に相対回転自在に支持
された回転体との対向周面部間に、両体に形成された流
路の相対回転部分をメカニカルシール又は弾性シールリ
ングでシールするようにしたものが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、メカニカルシ
ールは、ジョイント本体に設けた密封環と回転体に設け
た密封環とをスプリングにより押圧接触させて、両密封
環の相対回転摺接作用によりシールを行うものであり、
構造上、大きな設置スペースが必要となるものである。
したがって、メカニカルシールを使用したロータリジョ
イントでは、両体間に形成すべき流路が多くなると、メ
カニカルシールの設置スペースを確保するために、ロー
タリジョイントが必要以上に大型化し、ロボットの小型
化を阻害する。また、メカニカルシールは密封環相互が
強力に押圧接触させたものであるから、流路つまりメカ
ニカルシールの設置数が多くなると、両体の回転抵抗力
が大きくなり、ロボットアームの運動に対する負荷や抵
抗が大きくなり、ロボット性能に悪影響を及ぼす虞れが
ある。

【０００５】これに対して、シール手段としてＯリング
等の弾性シールリングを使用したロータリジョイントで
は、上記した問題は生じない。しかし、両体の対向周面
部へのシールリングの弾性接触力によってシール力を確
保するものであるため、高圧流体や負圧流体に対して安
定したシール機能を発揮することができず、流体圧力の
変動にも適正に対応することができない。

【０００６】本発明は、このような問題を生じることな
く、圧力の異なる複数流体を良好に流動させることがで
き、産業用ロボットのアーム関節部等における流路接続
手段として好適に使用することができる実用的な多流路
形ロータリジョイントを提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明の多流路形ロータリジョイントは、ジョイント本体
に回転体を相対回転自在に連結し、両体の対向周面部間
に複数の弾性シールリングを軸線方向に並列配置して、
当該対向周面部間に、対向する２つの弾性シールリング
によりシールされた低圧流路空間及び高圧流路空間を形
成し、各弾性シールリングは、環状の本体部と本体部か
ら軸線方向に突出して前記対向周面部に弾性的に押圧接
触する筒状の内外周リップ部とを具備するものであり、
低圧流路空間をシールする２つの弾性シールリングは、
内外周リップ部間の環状溝が当該低圧流路空間に隣接す
る空間に開口する対称形態に配置して、前記対向周面部
の一方に係合保持されており、高圧流路空間をシールす
る２つの弾性シールリングは、内外周リップ部間の環状
溝が当該高圧流路空間に開口する対称形態に配置して、
前記対向周面部の一方に係合保持されており、両体を貫
通する低圧流路及び高圧流路を設けて、低圧流路空間を
通過する低圧流路には当該低圧流路空間に隣接する空間
より低圧の流体を流動させると共に、高圧流路空間を通
過する高圧流路には当該高圧流路空間に隣接する空間よ
り高圧の流体を流動させるように構成してあることを特
徴とするものである。かかるロータリジョイントにあっ
ては、例えば、低圧流路は負圧流体が流動する真空吸引
路として使用され、高圧流路は正圧流体が流動する加圧
流体供給路として使用される。また、少なくとも一つの
低圧流路空間は高圧流路空間に隣接して設けることがで
き、かかる場合、当該低圧流路空間をシールする弾性シ
ールリングを当該高圧流路空間をシールする弾性シール
リングとして兼用することができる。また、両体には、
回転体の軸線上を通過して両体を貫通する電気配線通過
孔を設けておくことができ、この電気配線通過孔には電
気配線を接続せるロータリコネクタを配置しておくこと
が好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図７に基づいて具体的に説明する。なお、以下の説明
において、左右とは図１における左右を意味するものと
する。

【０００９】図１〜図６は本発明の実施の形態を示して
おり、この実施の形態における本発明に係る多流路形ロ
ータリジョイントは、例えば産業ロボット（ウエハ搬送
用ロボット等）のアーム関節部を構成する動力源側アー
ム部材と作業側アーム部材との間に装着されるものであ
り、図１に示す如く、ジョイント本体１に回転体２を相
対回転自在に連結し、両体１，２の対向周面部間の環状
空間を複数の弾性シールリング３…，４…により区画シ
ールして、複数の低圧流路空間５…及び高圧流路空間６
…を形成し、両体１，２に、各流路空間５，６を通過す
る複数の低圧流路７…及び高圧流路８…並びに電気配線
通過孔９を貫通形成してなる。

【００１０】ジョイント本体１は、図１に示す如く、動
力源側アーム部材に取り付けられるものであり、軸線方
向（左右方向）に７つの部分１１，１２，１３，１４，
１５，１６，１７に分割してなる円筒状構造体をなす。
以下、これらの分割部分を、左側のものから順に「第１
ジョイント本体部分１１」「第２ジョイント本体部分１
２」「第３ジョイント本体部分１３」「第４ジョイント本体
部分１４」「第５ジョイント本体部分１５」「第６ジョイン
ト本体部分１６」「第７ジョイント本体部分１７」とい
う。而して、これらのジョイント本体部分１１〜１７
は、図１に示す如く、第１及び第２ジョイント本体部分
１１，１２を貫通して第３ジョイント本体部分１３に螺
着させた第１ボルト１８と、第３及び第４ジョイント本
体部分１３，１４を貫通して第５ジョイント本体部分１
５に螺着させた第２ボルト１９と、第５及び第６ジョイ
ント本体部分１５，１６を貫通して第７ジョイント本体
部分１７に螺着させた第３ボルト２０とによって、同心
状に連結一体化される。また、第１ジョイント本体部分
１１は有底円筒形状をなしており、他のジョイント本体
部分１２〜１７は、第１ジョイント本体部分１１と外径
を同一とする円筒形状をなしている。

【００１１】回転体２は、図１に示す如く、ジョイント
本体１の内周部にベアリング２１，２２を介して相対回
転自在且つ同心状に支持させた円柱状構造体である。ベ
アリング２１，２２は、ジョイント本体１の第２及び第
７ジョイント本体部分１２，１７の内周部と回転体２の
両端外周部との間に装填されている。回転体２は、第７
ジョイント本体部分１７から右方向に突出する取付フラ
ンジ２３により、作業側アーム部材にその回転軸線と同
心状態で取り付けられる。

【００１２】弾性シールリング３…，４…は、図１に示
す如く、両体１，２の対向周面部とベアリング２１，２
２とで囲繞された環状空間に左右方向に並列状に配置さ
れている。この例では、当該環状空間の左側領域に並列
配置された４つの弾性シールリング３…により２つの低
圧流路空間５，５が形成されており、当該環状空間の右
側領域に並列配置された６つの弾性シールリング４…に
より３つの高圧流路空間６…が形成されている。以下の
説明においては、低圧流路空間５，５を形成する弾性シ
ールリング３…について、左側のものから順に「第１低
圧用シールリング３ａ」「第２低圧用シールリング３
ｂ」「第３低圧用シールリング３ｃ」「第４低圧用シー
ルリング３ｄ」といい、第１及び第２低圧用シールリン
グ３ａ，３ｂでシールされる低圧流路空間５又は第３及
び第４低圧用シールリング３ｃ，３ｄでシールされる低
圧流路空間５を「第１低圧流路空間５ａ」又は「第２低
圧流路空間５ｂ」という。また、高圧流路空間６…を形
成する弾性シールリング４…について、左側のものから
順に「第１高圧用シールリング４ａ」「第２高圧用シー
ルリング４ｂ」「第３高圧用シールリング４ｃ」「第４
高圧用シールリング４ｄ」「第５高圧用シールリング４
ｅ」「第６高圧用シールリング４ｆ」といい、高圧流路
空間６…について、第１及び第２高圧用シールリング４
ａ，４ｂでシールされるもの、第３及び第４高圧用シー
ルリング４ｃ，４ｄでシールされるもの又は第５及び第
６高圧用シールリング４ｅ，４ｆでシールされるもの
を、「第１高圧流路空間６ａ」「第２高圧流路空間６
ｂ」又は「第３高圧流路空間６ｃ」という。

【００１３】弾性シールリング３…，４…は、図１〜図
５に示す如く、夫々、ジョイント本体１の内周部に形成
された環状凹部２４，２６，２７，２９，３０，３２，
３３，３５，３６に係合保持されている。すなわち、第
１低圧用シールリング３ａは、図２に示す如く、第２ジ
ョイント本体部分１２と第３ジョイント本体部分１３と
の間に形成した環状凹部２４に係合保持されている。第
２低圧用シールリング３ｂは、図２に示す如く、第３ジ
ョイント本体部分１３と第３及び第４ジョイント本体部
分１３，１４間に装填せる第１環状部材２５との間に形
成した環状凹部２４に係合保持されている。第３低圧用
シールリング３ｃは、図３及び図５に示す如く、第１環
状部材２５と第４ジョイント本体部分１４との間に形成
した環状凹部２７に係合保持されている。第４低圧用シ
ールリング３ｄ及び第１高圧用シールリング４ａ（両シ
ールリング３ｄ，４ａは後述する如く兼用されている）
は、図３及び図５に示す如く、第４ジョイント本体部分
１４と第４及び第５ジョイント本体部分１４，１５間に
装填せる第２環状部材２８との間に形成した環状凹部２
９に係合保持されている。第２高圧用シールリング４ｂ
は、図３及び図５に示す如く、第２環状部材２８と第５
ジョイント本体部分１５との間に形成した環状凹部３０
に係合保持されている。第３高圧用シールリング４ｃ
は、図４に示す如く、第５ジョイント本体部分１５と第
５及び第６ジョイント本体部分１５，１６間に装填せる
第３環状部材３１との間に形成した環状凹部３２に係合
保持されている。第４高圧用シールリング４ｄは、図４
に示す如く、第３環状部材３１と第６ジョイント本体部
分１６との間に形成した環状凹部３３に係合保持されて
いる。第５高圧用シールリング４ｅは、図４に示す如
く、第６ジョイント本体部分１６と第６及び第７ジョイ
ント本体部分１６，１７間に装填せる第４環状部材３４
との間に形成した環状凹部３５に係合保持されている。
第６高圧用シールリング４ｆは、図４に示す如く、第４
環状部材３４と第７ジョイント本体部分１７との間に形
成した環状凹部３６に係合保持されている。

【００１４】弾性シールリング３…，４…は同一構成を
なす共通部材であり、図６に示す如く、環状の本体部４
０と、本体部４０から軸線方向に突出する筒状の内外周
リップ部４１，４２と、内外周リップ部４１，４２間の
環状溝４３に充填されたバネ部材４４とからなる断面略
コ字状の環状体をなすものである。本体部４０及び内外
周リップ部４１，４２からなる断面略コ字状の環状体は
プラスチック，ゴム等の弾性材で一体成形されるが、そ
の構成材たる弾性材の選定はシール条件に応じて行われ
る。例えば、当該弾性シールリング４によってシールす
べき流体が高温である場合には耐熱性の弾性材を使用
し、当該流体が腐食性を有するものである場合には耐食
性の弾性材を使用するが、一般には、自己潤滑性，低摩
擦性（摩擦係数０．２〜０．３程度）を有するポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂やこれ
にガラス繊維，炭素繊維，二硫化モリブデン等の充填材
を一種以上配合してなる弾性複合材等を使用することが
好ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレンにガラ
ス繊維及び二硫化モリブデン又はポリイミド樹脂を配合
した、低摩擦性，耐摩耗性等に優れる弾性複合材を使用
している。各弾性シールリング３，４は、外周リップ部
４２の外周先端部に突設した環状シール部４５をジョイ
ント本体１の内周面部である環状凹部２４，２６，２
７，２９，３０，３２，３３，３５，３６の底面部４７
に弾性接触させると共に内周リップ部４１の内周先端部
に突設した環状シール部４６を回転体２の外周面部にお
ける当該底面部４７に対向する部分４８に弾性接触させ
た状態で、環状凹部２４，２６，２７，２９，３０，３
２，３３，３５，３６に係合保持されている。バネ部材
４４は、コ字状に折曲した板バネを環状にして弾性シー
ルリング３，４の環状溝４３に装填させたものであり、
内外周リップ部４１，４２をその径方向間隔が広がる方
向に附勢する。すなわち、バネ部材４４により、環状シ
ール部４５，４６のシール面（環状凹部２４，２６，２
７，２９，３０，３２，３３，３５，３６の底面部４７
及びこれに対向する回転体２の外周面部分４８）への接
触面圧を高めるようになっている。

【００１５】各高圧流路空間６をシールする２つの高圧
用シールリング４，４は、それらの環状溝４３，４３を
当該高圧流路空間６に開口させた対称形態で配置されて
いる。すなわち、第１及び第２高圧用シールリング４
ａ，４ｂは、図３及び図５に示す如く、環状溝４３，４
３の開口面が第１高圧流路空間６ａを挟んで対向する状
態で配置されていて、第１高圧流路空間６ａとその両側
に隣接する空間（第２低圧流路空間５ｂ並びに第２及び
第３高圧用シールリング４ｂ，４ｃ間の空間５０）とを
区画シールする。同様に、図４に示す如く、第３及び第
４高圧用シールリング４ｃ，４ｄは、それらの環状溝４
３，４３の開口面が第２高圧流路空間６ｂを挟んで対向
する状態で配置されていて、第２高圧流路空間６ｂとそ
の両側に隣接する空間（前記空間５０並びに第４及び第
５高圧用シールリング４ｄ，４ｅ間の空間５１）とを区
画シールし、また第５及び第６高圧用シールリング４
ｅ，４ｆは、それらの環状溝４３，４３の開口面が第３
高圧流路空間６ｃを挟んで対向する状態で配置されてい
て、第３高圧流路空間６ｃとその両側に隣接する空間
（前記空間５１及びベアリング２２が配置された空間５
２）とを区画シールする。一方、各低圧流路空間５をシ
ールする２つの低圧用シールリング３，３は、それらの
環状溝４３，４３を夫々当該低圧流路空間５の両側に隣
接する空間に開口させた対称形態で配置されており、配
置形態が高圧用シールリング４，４とは逆となってい
る。すなわち、第１及び第２低圧用シールリング３ａ，
３ｂは、図２に示す如く、それらの環状溝４３，４３の
開口面を夫々第１低圧流路空間５ａの両側に隣接する空
間（ベアリング２１が配置された空間５３並びに第２及
び第３低圧用シールリング３ｂ，３ｃ間の空間であって
第１環状部材２５が装填された空間５４）に向けた状態
で配置されていて、第１低圧流路空間５ａとこれに隣接
する空間５３，５４とを区画シールする。また、第３及
び第４低圧用シールリング３ｂ，３ｃは、図３及び図５
に示す如く、それらの環状溝４３，４３の開口面を夫々
第２低圧流路空間５ｂの両側に隣接する空間（前記空間
５４及び第１高圧流路空間６ａ）に向けた状態で配置さ
れていて、第２低圧流路空間５ｂとこれに隣接する空間
６ａ，５４とを区画シールする。そして、第２低圧流路
空間５ｂと第１高圧流路空間６ａとが隣接しており、両
流路空間５ｂ，６ａ間を区画シールする第４低圧用シー
ルリング３ｄと第１高圧用シールリング４ａとはその環
状溝４３の開口面が向く方向が同一となる形態で配置さ
れていて、配置形態が同一となることから、両弾性シー
ルリング３ｄ，４ａは兼用されている。なお、各流路空
間５，６に隣接する空間（相互に隣接空間となる第２低
圧流路空間５ｂ及び第１高圧流路空間６ａを除く）５
０，５１，５２，５３，５４は大気圧空間である。

【００１６】各流路７，８は、図１〜図５に示す如く、
ジョイント本体１をその外周面部から流路空間５，６へ
と貫通する固定側通路５５，５６，５７，５８，５９と
回転体２を流路空間５，６から取付フランジ２３の端面
部へと貫通する回転側通路６０，６１，６２，６３，６
４とを流路空間５，６により相対回転自在に連通接続し
てなる一連のものである。なお、固定側通路５５，５
６，５７，５８，５９は、夫々、第３ジョイント本体部
分１３、第４ジョイント本体部分１４、第５ジョイント
本体部分１５及び第２環状部材２８、第６ジョイント本
体部分１６及び第３環状部材３１、第７ジョイント本体
部分１７及び第４環状部材３４を貫通している。以下、
第１又は第２低圧流路空間５ａ，５ｂを通過する低圧流
路７を、夫々「第１低圧流路７ａ」「第２低圧流路７
ｂ」といい、第１、第２又は第３高圧流路空間６ａ，６
ｂ，６ｃを通過する高圧流路８を、夫々「第１高圧流路
８ａ」「第２高圧流路８ｂ」「第３高圧流路８ｃ」とい
う。

【００１７】而して、この例では、各低圧流路７を真空
吸引路として使用し、各高圧流路８を圧縮空気等の加圧
流体供給路として使用している。すなわち、当該ロータ
リジョイントをアーム関節部に装着した場合に、各低圧
流路７において、各固定側通路５５，５６は真空ポンプ
に接続され、各回転側通路６０，６１はワーク保持用の
真空吸着機器に接続される。また、各高圧流路８におい
て、各固定側通路５７，５８，５９はコンプレッサ等の
加圧流体供給機器に接続され、各回転側通路６２，６
３，６４はアーム位置操作，制御用のシリンダ等の流体
機器に接続される。

【００１８】電気配線通過孔９は、図１に示す如く、回
転体２の軸線上を通過して両体１，２を貫通しており、
アーム運動等を操作，制御するための電気，電子機器に
通電し或いは電気信号を送るための電気配線を挿通させ
る。電気配線通過孔９の相対回転部分にはロータリコネ
クタ７０が配置されていて、両体１，２の相対回転によ
る電線ないしケーブルの絡みつきや捩れを確実に防止す
る。すなわち、ロータリコネクタ７０は、図１に示す如
く、ケーシング７１とこれに固定された第１コネクタ７
２とで構成される回転側コネクタ部分及びケーシング７
１に回転自在に取付けられた第２コネクタ７３で構成さ
れる固定側コネクタ部分からなる周知のものであり、第
１コネクタ７２に接続した電線ないしケーブル７４と第
２コネクタ７３に接続した電線ないしケーブル７５と
を、両体１，２の相対回転に拘わらず、良好に接続す
る。

【００１９】以上のように構成された多流路形ロータリ
ジョイントによれば、冒頭で述べた如き問題を生じるこ
となく、各低圧流路７による真空吸引作用及び各高圧流
路８による高圧流体の供給を良好に行うことができる。

【００２０】すなわち、各高圧流路８の相対回転部分で
ある高圧流路空間６は、これに隣接する空間つまり大気
圧空間５０，５１，５２又は負圧空間たる第２低圧流路
空間５ｂより高圧（正圧）となるが、高圧流路空間６を
シールする各高圧用シールリング４が、その内外周リッ
プ部４１，４２間の環状溝４３が高圧流路空間６に開口
する状態で配置されているから、高圧流路８を流動する
流体が高圧である場合や圧力変動するときにも、常に、
高圧用シールリング４によるシール機能が適正に発揮さ
れる。

【００２１】例えば、第１高圧流路空間６ａにおいて
は、第１高圧流路８ａに加圧流体が供給されると、図５
に示す如く、その流体が第１高圧流路空間６に開口する
第１及び第２高圧用シールリング４ａ，４ｂの環状溝４
３，４３に流入して、その圧力により、軸線方向におい
ては、両シールリング４ａ，４ｂが相互に離間する方向
に押圧されて本体部４０，４０が環状凹部２９，３０の
側面部に押し付けられ、径方向においては、各シールリ
ング４ａ，４ｂの内外周リップ部４１，４２がその径方
向間隔が広がる方向に押圧変形される。すなわち、環状
溝４３に流入した流体の圧力により、各シールリング４
ａ，４ｂのシール部４５，４６のシール面４７，４８へ
の接触面圧が上昇して、第１及び第２高圧用シールリン
グ４ａ，４ｂによるシール機能が十分に発揮される。か
かる接触面圧の上昇程度は、第１高圧流路空間６ａに供
給される流体の圧力に比例する。したがって、上記接触
面圧つまりシール力が第１高圧流路８ａに供給される流
体の圧力に応じて比例的に変化することになり、当該流
体が高圧である場合や圧力変動した場合にも、第１及び
第２高圧用シールリング４ａ，４ｂによるシール機能が
適正且つ良好に発揮されることになり、第１高圧流路８
ａによる加圧流体の供給が漏れを生じることなく良好に
行われる。このような高圧用シールリング４によるセル
フシール作用は、第２高圧流路空間６ｂをシールする第
３及び第４高圧用シールリング４ｃ，４ｄ並びに第３高
圧流路空間６ｃをシールする第５及び第６高圧用シール
リング４ｅ，４ｆについても全く同様に行われ、第２及
び第３高圧流路８ｂ，８ｃによる加圧流体の供給も漏れ
を生じることなく良好に行われる。

【００２２】また、各低圧流路７の相対回転部分である
低圧流路空間５は、これに隣接する空間つまり大気圧空
間５３，５４又は正圧空間たる第１高圧流路空間６ａよ
り低圧（負圧）となるが、低圧流路空間５をシールする
各低圧用シールリング３が、その内外周リップ部４１，
４２間の環状溝４３が大気圧以上の空間６ａ，５３，５
４に開口する状態で配置されているから、低圧流路７に
おける負圧度（真空吸引度）やその変動に拘わらず、常
に、低圧用シールリング３によるシール機能が適正に発
揮される。

【００２３】例えば、第２低圧流路空間５ｂにおいて
は、第２低圧流路７ｂが真空吸引路として使用される
と、図５に示す如く、軸線方向においては、第３及び第
４低圧用シールリング３ｃ，３ｄが相互に接近する方向
に引き寄せられて本体部４０，４０が環状凹部２７，２
９の側面部に押し付けられ、径方向においては、各シー
ルリング３ｃ，３ｄの内外周リップ部４１，４２がその
径方向間隔が広がる方向に吸引変形され、シール部４
５，４６のシール面４７，４８への接触面圧が上昇し
て、第３及び第４低圧用シールリング３ｃ，３ｄによる
シール機能が十分に発揮される。かかる接触面圧の上昇
程度は、第２低圧流路空間５ｂにおける負圧度に比例す
る。したがって、上記接触面圧つまりシール力が第２低
圧流路空間５ｂを介して行われる真空吸引力に応じて比
例的に変化することになり、当該真空吸引力が高い場合
や変動した場合にも、第３及び第４低圧用シールリング
３ｃ，３ｄによるシール機能が適正且つ良好に発揮され
ることになり、第２低圧流路７ｂによる真空吸引作用が
良好に行われる。このような低圧用シールリング３によ
るセルフシール作用は、第１低圧流路空間５ａをシール
する第１及び第２低圧用シールリング３ａ，３ｂについ
ても全く同様に行われ、第１低圧流路７ａによる真空吸
引作用が良好に行われる。

【００２４】このように、上記した多流路形ロータリジ
ョイントによれば、アーム関節部を構成する動力源側ア
ーム部材と作業側アーム部材との間における複数の正圧
流体ルート及び負圧流体ルートの接続を良好に行うこと
ができる。しかも、各流路７，８のシール手段として弾
性シールリング３，４を使用したことから、メカニカル
シールを使用した場合と異なって、ロータリジョイント
を必要以上に大型化させることなく多数の流路７，８を
確保することができ、両アーム部材間の回転抵抗，負荷
も軽減することができる。また、低圧用シールリング３
と高圧用シールリング４とを同一構成をなす共通部材と
できようにしたこと、及びシール機能の異なる低圧用シ
ールリング３及び高圧用シールリング４（上記した例で
は第４低圧用シールリング３ｄ及び第１高圧用シールリ
ング４ａ）を兼用できるようにしたことから、ロータリ
ジョイントの更なる小型化，簡素化を図ることができ
る。さらに、電気配線通過孔９及びロータリコネクタ７
０を設けることにより、両アーム部材間における電気的
接続も良好に行うことができる。

【００２５】したがって、上記した多流路形ロータリジ
ョイントを使用することによって、半導体製造装置のウ
エハ搬送手段等として使用される産業用ロボットの性
能，能力を大幅に向上させることが可能となる。

【００２６】また、ジョイント本体１を複数部分１１，
１２，１３，１４，１５，１６，１７，２５，２８，３
１，３４に分解，組立可能な構造としたから、ベアリン
グ２１，２２や弾性シールリング３…，４…の組み込
み，交換を容易に行うことができ、当該ロータリジョイ
ントの組立，保守点検作業を効率よく容易に行うことが
できる。さらに、第５及び第６ジョイント本体部分１
５，１６並びに第２〜第４環状部材２８，３１，３４が
同一構成の共通部材とされているため、ロータリジョイ
ントの製作経済上有利である。しかも、低圧用シールリ
ング３と高圧用シールリング４とが配置形態のみを異に
する共通部材であることから、第５ジョイント本体部分
１５及び第３環状部材３１（又は第６ジョイント本体部
分１６及び第４環状部材３４）の組み合わせからなるジ
ョイント本体構成部材は、高圧流路８のみならず低圧流
路７の構成部材としても使用することができ、当該ジョ
イント本体構成部材の設置数を増減することにより低圧
流路７又は高圧流路８を自由に増減させることができ
る。また、弾性シールリング３，４の配置形態を変更す
る（軸線方向における向きを逆にする）ことによって、
低圧流路７を高圧流路８に又は高圧流路８を低圧流路７
に容易に変更することができ、このようにすることによ
り、一つのロータリジョイントを多目的な用途に供しう
る汎用機器として使用することができる。

【００２７】なお、本発明は上記した実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範
囲において、適宜に改良，変更することができる。

【００２８】すなわち、低圧流路空間５及び高圧流路空
間６の数，配置は任意であり、例えば、複数の低圧流路
空間５…及び複数の高圧流路空間６…を設ける場合にあ
って、各低圧流路空間５と各高圧流路空間６とが相互に
隣接空間となるように交互に配置することができる。こ
のような配置形態とすれば、弾性シールリング群のうち
両端に位置するものを除いて、すべての弾性シールリン
グを低圧用シールリング及び高圧用シールリングとして
兼用することができ、弾性シールリングの数を半減する
ことができる。また、上記した例では、低圧流路７を真
空吸引路として使用したが、低圧流路７は、その相対回
転部分である低圧流路空間５の圧力が隣接空間より低圧
となることを条件として、正圧流体の供給路としても使
用することができる。例えば、隣接空間（高圧流路空間
６を含む）の圧力Ｐ（圧力変動がある場合には最低圧
力）が正圧である場合において、低圧流路７を正圧Ｑ
（＜Ｐ）の流体供給路として使用するときにも、低圧流
路空間５は低圧用シールリング３により上記した場合と
同様のシール機能を発揮する。

【００２９】また、弾性シールリング３，４の形状，構
成は、シール条件等に応じて適宜に変更，改良すること
ができ、例えば、図７に示す如く、内外周リップ部４
１，４２を湾曲状とすると共に、環状溝４３に装填させ
るバネ部材４４としてコイルスプリングを使用した構成
となすことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明の多流路形ロータリジョイントは、冒頭で述べた弾性
シールリングを使用したものにおける利点（小型化等）
をそのまま確保しつつ、その欠点（シール性能が低い
等）を排除したものであり、正負圧流体のように圧力が
異なる複数流体を混在させることなく各別のルートによ
り相対回転部材間において良好に流動，制御させること
ができ、ウエハ搬送用ロボット等に好適に使用すること
ができるものであり、その実用的価値極めて大なるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多流路形ロータリジョイントの一
例を示す縦断側面図である。

【図２】図１の要部の拡大図である。

【図３】図１の他の要部の拡大図である。

【図４】図１の更に他の要部の拡大図である。

【図５】図３の要部を更に拡大して示す詳細図である。

【図６】弾性シールリングを取り出して示す要部の縦断
側面図である。

【図７】弾性シールリングの変形例を示す図６相当の縦
断側面図である。

【符号の説明】

１…ジョイント本体、２…回転体、３，３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄ…低圧用シールリング（低圧流路空間をシール
する弾性シールリング）、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄ，４ｅ，４ｆ…高圧用シールリング（高圧流路空間を
シールする弾性シールリング）、５，５ａ，５ｂ…低圧
流路空間、６，６ａ，６ｂ，６ｃ…高圧流路空間、７，
７ａ，７ｂ…低圧流路（真空吸引路）、８，８ａ，８
ｂ，８ｃ…高圧流路（加圧流体供給路）、９…電気配線
通過孔、２１，２２…ベアリング、２４，２６，２７，
２９，３０，３２，３３，３５，３６ 環状凹部、４０
…本体部、４１…内周リップ部、４２…外周リップ部、
４３…環状溝、４４…バネ部材、４７，４８…シール面
（ジョイント本体と回転体との対向周面部）、５０，５
１，５２…高圧流路空間に隣接する空間、５３，５４…
低圧流路空間に隣接する空間、７０…ロータリコネク
タ、７４，７５…電線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 功雄 兵庫県三田市下内神字打場541番地の１ 日本ピラー工業株式会社三田工場内 (72)発明者 加門 祐介 兵庫県三田市下内神字打場541番地の１ 日本ピラー工業株式会社三田工場内 Ｆターム(参考） 3H104 JA04 JB02 JC06 JC07 JD09 LF11 LG02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジョイント本体に回転体を相対回転自
   在に連結し、 両体の対向周面部間に複数の弾性シールリングを軸線方
   向に並列配置して、当該対向周面部間に、対向する２つ
   の弾性シールリングによりシールされた低圧流路空間及
   び高圧流路空間を形成し、 各弾性シールリングは、環状の本体部と本体部から軸線
   方向に突出して前記対向周面部に弾性的に押圧接触する
   筒状の内外周リップ部とを具備するものであり、 低圧流路空間をシールする２つの弾性シールリングは、
   内外周リップ部間の環状溝が当該低圧流路空間に隣接す
   る空間に開口する対称形態に配置して、前記対向周面部
   の一方に係合保持されており 高圧流路空間をシールする２つの弾性シールリングは、
   内外周リップ部間の環状溝が当該高圧流路空間に開口す
   る対称形態に配置して、前記対向周面部の一方に係合保
   持されており、 両体を貫通する低圧流路及び高圧流路を設けて、低圧流
   路空間を通過する低圧流路には当該低圧流路空間に隣接
   する空間より低圧の流体を流動させると共に、高圧流路
   空間を通過する高圧流路には当該高圧流路空間に隣接す
   る空間より高圧の流体を流動させるように構成してある
   ことを特徴とする多流路形ロータリジョイント。
2. 【請求項２】 低圧流路が真空吸引路であり、高圧流路
   が加圧流体供給路であることを特徴とする、請求項１に
   記載する多流路形ロータリジョイント。
3. 【請求項３】 少なくとも一つの低圧流路空間が高圧流
   路空間に隣接して設けられており、当該低圧流路空間を
   シールする弾性シールリングが当該高圧流路空間をシー
   ルする弾性シールリングとして兼用されていることを特
   徴とする、請求項１又は請求項２に記載する多流路形ロ
   ータリジョイント。
4. 【請求項４】 回転体の軸線上を通過して両体を貫通す
   る電気配線通過孔が設けられていることを特徴とする、
   請求項１、請求項２又は請求項３に記載する多流路形ロ
   ータリジョイント。
5. 【請求項５】 電気配線通過孔には、電気配線を接続せ
   るロータリコネクタが配置されていることを特徴とす
   る、請求項４に記載する多流路形ロータリジョイント。