JP2003159690A - ハンド駆動機構およびそれを用いたロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動系から発生する粉塵による作業対象物の
汚染を効果的に抑制でき、かつ大型化が容易で重量負荷
搬送の実施が容易なハンド駆動機構およびそれを用いた
ロボットを提供する。 【解決手段】 箱型構造の基部５０と、該基部５０の側
面に配設された所要数のスライド部を有する多段式スラ
イド機構と、該多段式スライド機構の最外側のスライド
部７０に配設されたハンドなどのエンドエフェクタとを
備え、前記多段式スライド機構の最内側のスライド部６
０は、前記基部５０の側面に摺動自在かつ粉塵が噴出し
ないようにして装着され、各スライド部６０，７０は、
それより内側のスライド部の側面に摺動自在かつ粉塵が
噴出しないようにして装着されるとともに、基部５０お
よび／または各スライド部６０，７０に粉塵を除去する
粉塵除去機構９０，９１を設けるようにしてなるもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はハンド駆動機構およ
びそれを用いたロボットに関する。さらに詳しくは、半
導体製造設備および液晶製造設備などのクリーンルーム
で使用される、動作時の発塵が抑制されたハンド駆動機
構およびそれを用いたロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、クリーンルームで使用されるロボ
ット（以下、クリーンロボットという）は、動作時の発
塵を抑制するための様々な対策が施されるている。

【０００３】図６に従来のクリーンロボットの一例を示
し、このクリーンロボット１００は、作業対象物として
のワークＷ´を把持するエンドエフェクタとしてのハン
ドＨ´と、このハンドＨ´を鉛直上下方向に駆動する鉛
直駆動軸１１０と、鉛直駆動軸１１０の頂部に設けられ
ハンドＨ´を水平方向に駆動する作業軸ユニット１２０
とから構成されている。

【０００４】鉛直駆動軸１１０は、フレーム１１１、す
なわち第１フレーム１１１ａおよび第２フレーム１１１
ｂから構成されており、第１フレーム１１１ａの側面内
側に設けられたボールねじ機構（不図示である）により
第２フレーム１１１ｂが第１フレーム１１１ａに対して
昇降されるものとされる。

【０００５】作業軸ユニット１２０は、鉛直駆動軸１１
０頂部に旋回自在に設けられた直動フレームベース１２
１と、この直動フレームベース１２１の上方に、この直
動フレームベース１２１に対して駆動機構１３０により
直線的に駆動されるように設けられる移動ベース１２２
とから構成される。

【０００６】駆動機構１３０はモータ１３１と駆動ベル
ト１３２とから構成され、モータ１３１が発生する回転
駆動力を駆動ベルト１３２を介して移動ベース１２２に
伝達して、移動ベース１２２を直動フレームベース１２
１に対して直線的に駆動するものとされる。

【０００７】このような直動型の作業軸ユニット１２０
は高剛性にすることが容易であり、振動の発生を抑制し
て、ロボットの高速化、大型化および重量負荷搬送を実
施させることが容易となるという利点がある。しかしな
がら、このような直動型の作業軸ユニット１２０におい
ては、摺動部分などからの粉塵（パーティクル）の発生
を抑制することが困難であり、したがって、クリーンロ
ボットとして用いる場合には、粉塵によるワークＷ´の
汚染を防止するための特別の配慮が必要となるという問
題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、駆動系から発生
する粉塵による作業対象物の汚染を効果的に抑制でき、
かつ大型化が容易で重量負荷搬送の実施が容易なハンド
駆動機構およびそれを用いたロボットを提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のハンド駆動機構
は、箱型構造の基部と、該基部の側面に配設された所要
数のスライド部を有する多段式スライド機構と、該多段
式スライド機構の最外側のスライド部に配設されたハン
ドなどのエンドエフェクタとを備えてなるハンド駆動機
構であって、前記多段式スライド機構の最内側のスライ
ド部は、前記基部の側面に摺動自在かつ粉塵が噴出しな
いようにして装着され、各スライド部は、それより内側
のスライド部の側面に摺動自在かつ粉塵が噴出しないよ
うにして装着されるとともに、基部および／または各ス
ライド部に粉塵を除去する粉塵除去機構を設けるように
してなることを特徴とする。

【００１０】本発明のハンド駆動機構においては、基部
の側面および／または各スライド部の側面がラビリンス
構造とされ、それにより粉塵が噴出しないようされてな
るのが好ましい。

【００１１】また、本発明のハンド駆動機構において
は、粉塵除去機構が、スライド部内部の粉塵をロボット
の鉛直駆動軸内部に排出するようされてなるのが好まし
く、粉塵除去機構が、スライド部内部の粉塵を濾過する
ようされてなるのも好ましい。

【００１２】さらにまた、本発明のハンド駆動機構にお
いては、粉塵除去機構が、粉塵濾過後の流体をハンドと
逆方向に排出するようされてなるのが好ましく、スライ
ド部がベルト駆動により摺動させられてなるのも好まし
い。また、基部の両側にスライド機構が配設されてなる
ようにしてもよい。

【００１３】しかして、本発明のハンド駆動機構は、上
下方向に伸縮自在とされた上下方向駆動軸の駆動端側に
取付けられ、ハンドなどのエンドエフェクタを水平方向
に駆動する水平方向駆動軸を備えるロボットに適用され
るものとされる。

【００１４】

【作用】本発明は前記の如く構成されているので、高剛
性化・大型化は容易であるが粉塵によるワークの汚染が
問題となり易い直動型のハンド駆動機構において、粉塵
によるワークなどの作業対象物の汚染を効果的に防止す
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。

【００１６】図１に、本発明の実施形態１に係るロボッ
トの概略構成を示す。このロボットＡは例えば液晶ディ
スプレイ装置製造設備のクリーンルーム内でガラスなど
のワークＷを搬送するために使用されるものであって、
鉛直駆動軸（鉛直駆動機構）１１と、この鉛直駆動軸１
１の駆動端に支持される水平駆動軸ユニット（水平駆動
機構）２０とを備えてなるものとされる。

【００１７】鉛直駆動軸１１は、中空のフレーム（軸分
割体）１２、すなわち第１フレーム１２ａおよび第２フ
レーム１２ｂから構成され、第２フレーム１２ｂが第１
フレーム１２ａに対して上下して全体として伸縮すると
ともに、第２フレーム１２ｂが第１フレーム１２ａに対
して回動して、水平駆動軸ユニット２０を旋回させるも
のとされる。

【００１８】水平駆動軸ユニット２０は、２つのハンド
Ｈをそれぞれ水平方向に駆動する２組のアーム２１、２
２から構成される。

【００１９】各アーム２１、２２は、鉛直駆動軸１１の
第２フレーム１２ｂ頂部に装着される、縦長のほぼ直方
体形状を有する基部５０を共用するものとされ、この基
部５０の両側方にそれぞれ配され基部５０によって水平
方向に摺動自在に支持される、縦長のほぼ直方体形状を
有する第１スライド部６０と、各第１スライド部６０の
反基部５０側側方に配され、各第１スライド部６０によ
って水平方向に摺動自在に支持されかつ各第１スライド
部６０とは独立して駆動される第２スライド部７０とか
ら構成されている。すなわち、各アーム２１、２２はそ
れぞれ、基部５０に対して第１スライド部６０が水平方
向に直動し、各第１スライド部６０に対して第２スライ
ド部７０が同一方向に直動する２段階の直動機構とされ
ている。

【００２０】次に、図２〜図５を図１とともに参照して
各アーム２１、２２の構造をさらに詳細に説明する。こ
こで、図２は、図１（ａ）のＩ−Ｉ´断面図を示し、図
３は、図２のＪ−Ｊ´断面図を示し、図４は、図２のＫ
−Ｋ´断面図を示す。また、図５は、各部における空気
の流れを明瞭にするために、各アームにおける構造を一
部簡略化して示したものである。なお、図２では、一方
アームの構成のみを示し、他方アームの構成要素および
その駆動機構は図示省略している。

【００２１】基部５０は、この基部５０の骨格をなす、
ほぼ長方形形状の横断面を有する縦長筒形の基部フレー
ム５１と、基部フレーム５１周辺で発生する粉塵の飛散
を防止するために基部フレーム５１と粉塵発生箇所とを
全体的に覆うように設けられる、縦長のほぼ直方体形状
を有する基部カバー５２とを主要構成要素としてなる。
また、基部５０は、基部フレーム５１周辺で発生した粉
塵が基部カバー５２から外部に洩出してワークＷを汚染
するのを防止するために、基部カバー５２内部から粉塵
を除去する粉塵除去機構９０を備えるものとされる。こ
の粉塵除去機構９０については後で詳細に説明する。

【００２２】基部フレーム５１の両側面には、基部フレ
ーム５１のほぼ全長に亘って各アーム２１、２２の第１
スライド部６０を摺動可能に支持するためのレール５３
が設けられている。

【００２３】また、基部カバー５２の両側壁には基部フ
レーム５１に各第１スライド部６０を支持させる係合用
部材を通すように、この基部カバー５２の全長よりもや
や短い長さの長方形形状を有する各開口部５４ａ，５４
ｂが設けられる。また基部カバー５２内部には、各開口
部５４ａ、５４ｂをラビリンス状に塞ぐように長方形形
状の金属製の仕切り板５５ａ，５５ｂが基部カバー５２
の全長に亘って張り渡されている。

【００２４】各仕切り板５５ａ，５５ｂは、開口部５４
ａ，５４ｂよりも大きな幅を有するものとされ、開口部
５４ａ，５４ｂと全面的に重なるように、開口部５４
ａ，５４ｂとは所定間隔を隔てて配設される。これによ
って、各開口部５４ａ，５４ｂは各仕切り板５５ａ，５
５ｂによりラビリンス状に塞がれる。つまり、基部５０
の側面開口はラビリンス構造とされて、粉塵の噴出防止
が図られている。

【００２５】また、基部フレーム５１の両側にはそれぞ
れ、基部フレーム５１の一端側に設けられた各モータ
（不図示である）と、他端側に設けられた各ローラ（不
図示である）と、これらモータとローラとの間に張り渡
されたエンドレスベルトからなる各駆動用ベルト８１
（図２では、一方のみ図示）とから構成される第１スラ
イド部駆動機構が設けられている。

【００２６】この第１スライド部駆動機により直動する
ように駆動される第１スライド部６０は、ほぼ長方形形
状の横断面を有する縦長筒形の第１スライド部フレーム
６１と、第１スライド部フレーム６１周辺で発生する粉
塵の飛散を防止するために第１スライド部フレーム６１
とその周辺の粉塵発生箇所を全体的に覆うように設けら
れる第１スライド部カバー６２とを主要構成要素として
なる。また、第１スライド部６０は、第１スライド部フ
レーム６１周辺で発生した粉塵が第１スライド部カバー
６２の外部に洩出してワークＷを汚染するのを防止する
ために、第１スライド部カバー６２内部から粉塵を除去
する粉塵除去機構９１を備えるものとされる。この粉塵
除去機構９１については後で詳細に説明する。

【００２７】第１スライド部フレーム６１の基部５０側
側面には、第１スライド部６０を基部５０にスライド自
在に支持させる係合部６３が設けられている。この係合
部６３は、レール５３と摺動可能に係合するガイド６３
ａと、ガイド６３ａがレール５３と係合した状態で仕切
り板５５ａが挿通される中通し孔６３ｂと、前記第１ス
ライド部駆動機構の駆動用ベルト８１と係合するベルト
係合部６３ｃとを有するものとされる。

【００２８】一方、第１スライド部フレーム６１の反基
部５０側側面には、第１スライド部フレーム６１のほぼ
全長に亘って第２スライド部７０を摺動自在に支持する
ためのレール６４が設けられている。また、レール６４
と対向する、第１スライド部カバー６２の反基部５０側
側壁には、第１スライド部フレーム６１に第２スライド
部７０を支持させるための係合用部材を通すように、第
１スライド部カバー６２の全長よりもやや短い長さの長
方形形状を有する開口部６５が設けられている。また、
第１スライド部カバー６２内部には、開口部６５をラビ
リンス状に塞ぐように長方形形状の金属製の仕切り板６
６が第１スライド部カバー６２の全長に亘って張り渡さ
れている。

【００２９】仕切り板６６は、開口部６５よりも大きな
幅を有するものとされ、開口部６５と全面的に重なるよ
うに、開口部６５とは所定間隔を隔てて配設される。こ
れによって、開口部６５は仕切り板６６によりラビリン
ス状に塞がれる。つまり、第１スライド部６０の側面開
口はラビリンス構造とされて、粉塵の噴出防止が図られ
ている。

【００３０】また、第１スライド部フレーム６１の反基
部５０側には、第１スライド部フレーム６１の一端側に
設けられたモータ６７と、他端側に設けられたローラ６
８と、これらモータ６７とローラ６８との間に張り渡さ
れたエンドレスベルトからなる駆動用ベルト６９とから
構成される第２スライド部駆動機構が設けられている。

【００３１】第２スライド部駆動機構により駆動される
第２スライド部７０は、ハンドＨを基部５０および第１
スライド部６０の上方で支持するハンド支持部７１と、
第２スライド部７０を第１スライド部６０にスライド自
在に支持させる係合部７２とから構成される。この係合
部７２は、レール６４と摺動可能に係合するガイド７２
ａと、ガイド７２ａがレール６４と係合した状態で仕切
り板６６が挿通される中通し孔７２ｂと、前記第２スラ
イド部駆動機構の駆動用ベルト６９と係合するベルト係
合部７２ｃとを有するものとされる。

【００３２】次に、基部５０および第１スライド部６０
にそれぞれ設けられる粉塵除去機構の動作を説明する。

【００３３】図３および図５に示すように、基部５０の
粉塵除去機構９０は、基部５０内部で発生した粉塵を垂
直駆動軸１１のフレーム１２を介して例えばクリーンル
ーム外部に排出するものとされる。すなわち、粉塵除去
機構９０は、図３の矢印Ｂ₁〜Ｂ₈で示す向きに送風する
ファン９０ａ、９０ｂと、基部フレーム５１の下壁に穿
設され基部フレーム５１内部と垂直駆動軸１１のフレー
ム１２内部とを連通させる大径の連通孔９０ｃと、基部
フレーム５１の両側面にレール５３に沿って基部フレー
ム５１の全長に亘って多数設けられる丸孔９０ｄと、基
部カバー５２内部底面に溜まる粉塵を吸引するように基
部フレーム５１下部に多数設けられる下部吸引孔９０ｅ
と、連通孔９０ｃの上方に設けられ各ファン９０ａ、９
０ｂによる送風が連通孔９０ｃを介してフレーム１２ｂ
内部に流れ込むように風向を調整する各風向調整板９１
ｆとから構成されてなる。

【００３４】しかして、各ファン９０ａ、９０ｂの送風
により各丸孔９０ｄおよび各下部吸引口９０ｅを介して
基部フレーム５１内部に空気が流入し、これに伴ってレ
ール５３とガイド６３ａとの摩擦や駆動ベルトとローラ
との摩擦などにより発生した粉塵の大部分が各丸孔９０
ｄを介して直ちに基部フレーム５１内部に吸引されると
もに、カバー５２底面に溜まる粉塵も下部吸引口９０ｅ
を介して基部フレーム５１内部に吸引され、連通孔９０
ｃから垂直駆動軸１１のフレーム１２内部を介してクリ
ーンルーム外部に排出される。また、例えばフレーム５
１上方に設けられる各種ケーブル類を収納するためのケ
ーブルベア（登録商標）９０ｇに溜まる粉塵も各ファン
９０ａ，９０ｂの送風により丸孔９０ｄおよび下部吸引
孔９０ｅを介して基部フレーム５１内部に吸引され、前
記経路でクリーンルーム外部に排出される。これによっ
て、粉塵が基部カバー５２内部から外部に洩出しないよ
うに除去することができ、粉塵によるワークＷの汚染を
効果的に防止することができる。

【００３５】一方、第１スライド部６０の粉塵除去機構
９１は、第２スライド部カバー６２内部の粉塵を濾過す
ることによって除去するものとされる。すなわち、粉塵
除去機構９１は、第１スライド部フレーム６１内部に吸
引口が下方に向かって開口するように配設される各ファ
ン装置９１ａ、９１ｂと、各ファン装置９１ａ、９１ｂ
により吸引された粉塵を濾過する各ＨＥＰＡフィルタ９
１ｃ、９１ｄと、濾過後の空気を第２スライド部カバー
６２外部に排出するように第２スライド部フレーム下壁
に設けられた各排出孔９１ｅ、９１ｆと、第１スライド
部フレーム６１の反基部５０側側壁にレール６４に沿う
ように多数設けられる丸孔９１ｇと、第１スライド部カ
バー６２の床面に溜まる粉塵を吸引するように第１スラ
イド部フレーム６１の下部に多数設けられる下部吸引孔
９１ｈとから構成される。

【００３６】しかして、各ファン９１ａ、９１ｂの送風
により各丸孔９１ｇおよび各下部吸引孔９１ｈを介して
第１スライド部フレーム６１内部に空気が流入し、これ
に伴ってレール６４とガイド７２ａとの摩擦や駆動ベル
トとローラとの摩擦などにより発生した粉塵が大部分直
ちに各丸孔９１ｇを介して第１スライド部フレーム６１
内部に吸引されるともに、カバー６２底面に溜まる粉塵
も各下部吸引孔９１ｈを介して第１スライド部フレーム
６１内部に吸引され、各ファン装置９１ａ、９１ｂから
各ＨＥＰＡフィルタ９１ｃ、９１ｄに送られる。各ＨＥ
ＰＡフィルタ９１ｃ、９１ｄに送られた粉塵は、ＨＥＰ
Ａフィルタ９１ｃ、９１ｄで濾過されて濾過後の空気が
各排出孔９１ｅ、９１ｆを介して第１スライド部６０下
方に排出される。また、例えばフレーム６１上方に設け
られる各種ケーブル類を収納するためのケーブルベア９
１ｉに溜まる粉塵も各ファン装置９１ａ、９１ｂの送風
により丸孔９１ｇや下部吸引孔９１ｈを介して基部フレ
ーム５１内部に吸引され、前記経路で第１スライド部６
０下方に排出される。これによって、第１スライド部カ
バー６２内部から粉塵を除去することができるととも
に、ＨＥＰＡフィルタ９１ｃ、９１ｄにより除去されな
かったわずかの粉塵もワークＷの保持されている方向と
は逆方向に排出されるので簡単な構成でワークＷの汚染
を極力抑えることが可能となる。

【００３７】このように、本実施形態のロボットＡは、
各スライド部６０，７０を直動させるための駆動機構な
どで発生し各カバー５２，６２内部に溜まる粉塵を、フ
ァン送風を利用した粉塵除去機構９０、９１により除去
するようにしているので、比較的安価で簡単な構成によ
り、各スライド部６０，７０の粉塵を除去することがで
き、各カバー５２，６２から粉塵が洩出してワークＷが
汚染されるのを防止することができる。

【００３８】以上本発明を実施形態に基づき説明した
が、本発明はこれに限られるものではなく、種々改変が
可能である。例えば、水平直動機構２０は２段階のスラ
イド部６０，７０に限定される必要はなく多段階のもの
とされてもよい。また、水平直動機構は片側のみとされ
てもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
直動機構などのスライド機構からの粉塵の発生・飛散を
効果的に抑制することができるという優れた効果を奏す
る。これによって、高剛性化・大型化および重量負荷搬
送の実施が容易な直動型のアームを備えさせたロボット
からの発塵を効果的に抑制することができるという効果
も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のロボットの概略構成を示
す３面図であって、同（ａ）は上面図を示し、同（ｂ）
は正面図を示し、同（ｃ）は側面図を示す。

【図２】水平駆動軸ユニットの詳細を説明する、図１
（ａ）のＩ−Ｉ´断面図である。

【図３】第１スライド部内部の詳細を説明する、図２の
Ｊ−Ｊ´断面図である。

【図４】第２スライド部内部の詳細を説明する、図２の
Ｋ−Ｋ´断面図である。

【図５】ロボット各部における空気の流れを説明する断
面図である。

【図６】従来のクリーンロボットの概略斜視図である。

【符号の説明】

Ａ ロボット １１ 鉛直駆動軸 ２０ 水平駆動軸ユニット ２１、２２ アーム ５０ 基部 ６０ 第１スライド部 ７０ 第２スライド部 ９０、９１ 粉塵除去機構

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 箱型構造の基部と、該基部の側面に配設
   された所要数のスライド部を有する多段式スライド機構
   と、該多段式スライド機構の最外側のスライド部に配設
   されたハンドなどのエンドエフェクタとを備えてなるハ
   ンド駆動機構であって、 前記多段式スライド機構の最内側のスライド部は、前記
   基部の側面に摺動自在かつ粉塵が噴出しないようにして
   装着され、 各スライド部は、それより内側のスライド部の側面に摺
   動自在かつ粉塵が噴出しないようにして装着されるとと
   もに、 基部および／または各スライド部に粉塵を除去する粉塵
   除去機構を設けるようにしてなることを特徴とするハン
   ド駆動機構。
2. 【請求項２】 基部の側面および／または各スライド部
   の側面がラビリンス構造とされ、それにより粉塵が噴出
   しないようされてなることを特徴とする請求項１記載の
   ハンド駆動機構。
3. 【請求項３】 粉塵除去機構が、スライド部内部の粉塵
   をロボットの鉛直駆動軸内部に排出するようされてなる
   ことを特徴とする請求項１記載のハンド駆動機構。
4. 【請求項４】 粉塵除去機構が、スライド部内部の粉塵
   を濾過するようされてなることを特徴とする請求項１記
   載のハンド駆動機構。
5. 【請求項５】 粉塵除去機構が、粉塵濾過後の流体をハ
   ンドと逆方向に排出するようされてなることを特徴とす
   る請求項４記載のハンド駆動機構。
6. 【請求項６】 スライド部がベルト駆動により摺動させ
   られてなることを特徴とする請求項１記載のハンド駆動
   機構。
7. 【請求項７】 基部の両側にスライド機構が配設されて
   なることを特徴とする請求項１記載のハンド駆動機構。
8. 【請求項８】 上下方向に伸縮自在とされた上下方向駆
   動軸の駆動端側に取付けられ、ハンドなどのエンドエフ
   ェクタを水平方向に駆動する水平方向駆動軸を備えるロ
   ボットであって、 前記水平方向駆動軸が、請求項１ないし請求項６に記載
   のハンド駆動機構とされてなることを特徴とするロボッ
   ト。