JP2007136596A - 防水機構つきロボット - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット内部への液体の浸入を防ぐとともに、アームの位置決めを安定的にすることができ、さらに交換が簡単なロボットの防水機構を提供する。
【解決手段】ロボットのアーム１１６を支持するシャフト軸１１１とフランジ１１４との隙間から侵入する液体を防止する防水機構１として、フランジ１１４から突出した部分のシャフト軸１１１を、軸受１３を介して回転可能に支持するハウジング部材１２と、ハウジング部材１２に一端面が固定され、他端面がフランジ１１４に固定され、上下に伸縮可能なジャバラ８と、からなる構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットを水、または、その他の液体から保護する防水機構を備えたロボットに関する。

半導体製造装置に使用されるロボットの一部は、ウェハの洗浄や研磨などを行う装置に使用されている。この場合のロボットは、水や薬液などの液体が飛散する場所で使用される。一方、これらロボットは、ワーク（ウェハ等）を精密に搬送するため、ロボット本体の内部には精密機器が内蔵されており、本体内部に液体が侵入しないための防水機構が必要である。
防水機構には様々な対策がとられるが、例えば特許文献１のように、液体を捕集する防水パンを、液体が侵入しやすいアームの根元の関節部分に設けるようなものがある。
また、特に一般的に用いられる対策は、旋回、上下するアームの根元の関節部分に、オイルシールを設けて液体がロボット内部に浸入することを防止しているものである。このことは、特許文献１のなかにも従来例として記載されている。
このオイルシールによる防水機構について、詳しく説明する。図５は、上記のような半導体製造装置の洗浄工程などで使用されるロボットの側断面図の一例を示している。図５において、１１６はアームであり、この先端にさらに別の複数のアームを回転可能に搭載し、さらにそれらアームの先端に設けたフォークなどにワークを搭載する。アーム１１６は、シャフト軸１１１に支持されている。シャフト軸１１１は複数の軸受１１３を介してハウジング１１５に回転可能に支持されている。ハウジング１１５は１１２の複数のリニアガイドに支持されて、図の上下に移動可能である。ハウジング１１５は図示しないモータとボールネジなどによって上下に駆動される。また、シャフト軸１１１の一端にはプーリなどが接続されており、このプーリをモータで駆動することによってシャフト軸１１１とアーム１１６とを回転させる。シャフト軸１１１は中空円筒状に形成されており、この中空内にさらなる別のシャフトを同軸で回転可能に支持している。このさらなる別のシャフトをシャフト軸１１１と同様に一端に取り付けたプーリを介してモータで駆動することによって、アーム１１６の先端に取り付けた別の複数のアームを回転させることができる。すなわち、このロボットではシャフト軸１１１とアーム１１６に旋回と上下の動作をさせ、アーム１１６の先端に搭載したワークの搬送をおこなうことができる。
そして、特にこのロボットでは、防水機構として、フランジ１１４の中央の貫通穴を貫通するシャフト軸１１１との間に、オイルシール１１７を設けている。オイルシール１１７は、通常ゴム性のものでできており、外周がフランジ１１４に固定されている。そして、その内周に設けられた突出部がシャフト軸１１１の周囲に対して接触しながら、この隙間から侵入してくる液体を防いでいる。また、シャフト軸１１１が旋回、上下しても突出部は常にシャフト軸１１１に接触しているので、液体が侵入してくるのを防いでいる。
特許第３６１６８３２号公報

しかしながら、従来の防水機構は、オイルシールをシャフト軸の外周に常に接触させて使用するため、摺動抵抗が大きく、シャフト軸の位置決め、すなわちロボットアームの位置決めが安定しないという問題があった。
またオイルシールは、薬液が付着したり、上記のようにシャフト軸に接触したりするために、消耗しやすく、定期的に交換が必要であるものの、オイルシールはシャフト軸とほぼ同程度の径のものを使用しなくてはならないので、オイルシール交換時はアームをシャフト軸から取り外さないと交換できないものであった。さらに、アームをシャフト軸から取り外すと、アームの内部に存在するベルト等の部品も再組立が必要となり、交換には非常に時間がかかっていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、効果的にロボット内部への液体の浸入を防ぐとともに、アームの位置決めを安定的にすることができ、また、交換が簡単な防水機構を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ワークを搬送するアームを支持するシャフトと、該シャフトを旋回・上下駆動させる駆動機構と、前記シャフトを貫通させ、ケーシングとともに前記駆動機構を内蔵するフランジと、前記シャフトと前記フランジとの隙間から前記ケーシングの内部への液体の侵入を防ぐ防水機構と、を備える防水機構つきロボットにおいて、前記防水機構が、前記フランジから突出した部分の前記シャフトを軸受を介して回転可能に支持するハウジング部材と、該ハウジング部材に一端面が固定され、他端面が前記フランジに固定され、上下に伸縮可能なジャバラと、からなる防水機構つきロボットとするものである。
請求項２に記載の発明は、前記アームと前記シャフトとの間にさらにフリンガ部材を設け、該フリンガ部材と前記ハウジング部材とが対向する面に、それぞれ径の異なる複数の環状の突起を形成するとともに、該複数の環状の突起によって形成される前記フリンガ部材または前記ハウジング部材どちらか一方の凹部に、他方の凸部が一定の隙間を介して入り込む構成となっている請求項１記載の防水機構つきロボットとするものである。
請求項３に記載の発明は、前記複数の環状によって形成される凹部であって、前記フリンガ部材または前記ハウジング部材のうち、少なくとも下方に存在する部材の前記凹部を形成する前記突起に、複数の水抜き穴が設けられている請求項２記載の防水機構つきロボットとするものである。
請求項４に記載の発明は、前記ジャバラの内径の半径が前記ハウジング部材の最大半径および前記アームの回転中心からの最大半径よりも大きく構成され、更に前記ジャバラの内径の直径が前記アームの延在方向の断面の最大外径よりも大きく構成された請求項１記載の防水機構つきロボットとするものである。

請求項１に記載の発明によると、摺動部の抵抗が小さな防水機構とすることができ、アームの位置決めを安定にすることができる。
また、請求項２に記載の発明によると、請求項１記載の防水機構において、防水の確実性を向上させることができる。
また、請求項３に記載の発明によると、請求項２記載の防水機構において、凹部に溜まった液体を溜めつづけることなく、自然に排出できるようになる。また、アームの旋回動作による遠心力の作用によって更に積極的に溜まった液体を排出するようにも構成できる。
また、請求項４に記載の発明によると、請求項１記載の防水機構において、アームを取り外すことなくジャバラ部品をロボットから取り外すことができるので、薬液などで腐食したり、動作によって疲労消耗したジャバラ部品を簡単に交換できる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の防水機構を備えたロボットの側断面図の一例である。
図において、図５の従来例と同等個所には、図５と同じ番号を付している。従来例と同等個所の説明は省略する。従来例と異なる防水機構１についてのみ詳細に説明する。図２は図１における防水機構１の部分拡大図である。
１は本発明による防水機構を示している。防水機構１は、フランジ１１４に固定されるオサエ板Ａ７と、オサエ板７とフランジ１１４とに一端面が狭持されるジャバラ８と、ジャバラ８の他端面を、オサエ板Ｂ９とともに狭持するジャバラフランジ１０と、ジャバラフランジ１０を支持するプレート１１と、プレート１１に固定されるハウジング１２と、ハウジング１２に保持され、シャフト軸１１１を回転可能に支持する軸受１３と、シャフト軸１１１の先端部にあって、アーム１１６を支持するフリンガ１４と、プレート１１とハウジング１１５とを連結する円筒状のサポート５と、から構成されている。ジャバラ８は、いわゆるベローズ（じゃばら）形状のもので、シャフト軸１１１の上下動作の動作範囲を伸縮できるものであって、上下動作に負荷がかからない程度の堅さのものを使用する。そして、上記のオサエ板Ａ７、ジャバラ８、オサエ板Ｂ９、ジャバラフランジ１０、プレート１１、ハウジング１２、フリンガ１４の各々中央には、シャフト軸１１１がこれらに接触することなく貫通している。以上の構成により、図４に示すように、ジャバラ８は、シャフト軸１１１の旋回の動作には関係なく、常に同じ位置で、シャフト軸１１１とアーム１１６の上下方向の動きに合わせて伸縮する。なお、図４は図１のロボットの外形と、アーム１１６と防水機構１とが上下するときの図を示している。よって、本発明の防水機構１は、ロボットのアーム１１６とシャフト軸１１１の旋回、上下動作に負荷をかけることがほとんどなく、アーム１１６の位置決めも安定する。

また、ハウジング１２とフリンガ１４には、対向するそれぞれの面に、複数の環状の突起が形成されており、ハウジング１２の複数の突起から形成される凹部に、フリンガ１４の複数の突起から形成される凸部が、一定の隙間をもって入り込むように構成されていて（図２のｂ）、これらラビリンス部のために、液体がロボットの内部に入り込みにくいようにされている。
また、フリンガ１４またはハウジング１２の外周の数箇所に、ラビリンス部に貫通する水抜き穴１５が形成されている。この水抜き穴１５により、ラビリンス部に侵入してしまった液体は、ラビリンス部に溜まることなく排出される。
また、図３のように、オサエ板Ａ７と、オサエ板Ｂ９と、ジャバラフランジ１０とは半月状に２つの部品に分離できる構成とし、さらにジャバラ８の内径をプレート１１及びフリンガ１４の直径よりも大きい構成とするとともに、同じくジャバラ８の内径をアーム１１６の断面形状の最大幅よりも大きく構成している（図３b）。この構成により、図３に示すように、オサエ板Ａ７と、オサエ板Ｂ９と、ジャバラフランジ１０とをそれぞれ半月状に分離した後、ジャバラ８をアーム１１６側に引き出し、更に水平方向に延在するアーム１１６をジャバラ８の内径に通過させるように引き出せば（図中矢印の方向）、アーム１１６をシャフト軸１１１から取り外すことなく、ジャバラ８の交換ができる。通常、ロボット本体に近いアーム１１６が他の複数のアームを支持することから、最も大きい外形をもつため、アーム１１６の外形寸法を考慮するが、仮にアーム１１６に接続される他のアームのほうが大きい場合は、そのアームの外形寸法を考慮すればよい。
また、図２に示すように、フランジ１１４とジャバラ８との間に、例えばふっ素ゴムなどのゴムシート１６を狭持させ、オサエ板Ａ７によって固定し、また、同じくプレート１１とジャバラフランジ１０との間と、ジャバラフランジ１０とオサエ板Ｂ９との間に、同様なシートを狭持させることで、液体の侵入防止が更に確実になる。

本発明の実施例による防水機構を備えたロボットの側断面図 図１の防水機構の拡大図 図１の防水機構のジャバラの取り外し方を示す図 図１のロボットの外形図であって、その動きを示す図 従来の防水機構を備えたロボットの側断面図

符号の説明

１ 防水機構
５ サポート
７ オサエ板Ａ
８ ジャバラ
９ オサエ板Ｂ
１０ ジャバラフランジ
１１ プレート
１２ ハウジング
１３ 軸受
１４ フリンガ
１５ 水抜き穴
１６ ゴムシート
１１１ シャフト軸
１１２ リニアガイド
１１３ 軸受
１１４ フランジ
１１５ ハウジング
１１６ アーム
１１７ オイルシール

Claims (4)

1. ワークを搬送するアームを支持するシャフトと、該シャフトを旋回・上下駆動させる駆動機構と、前記シャフトを貫通させ、ケーシングとともに前記駆動機構を内蔵するフランジと、前記シャフトと前記フランジとの隙間から前記ケーシングの内部への液体の侵入を防ぐ防水機構と、を備える防水機構つきロボットにおいて、
   前記防水機構が、
   前記フランジから突出した部分の前記シャフトを軸受を介して回転可能に支持するハウジング部材と、
   該ハウジング部材に一端面が固定され、他端面が前記フランジに固定され、上下に伸縮可能なジャバラと、からなることを特徴とする防水機構つきロボット。
2. 前記アームと前記シャフトとの間にさらにフリンガ部材を設け、
   該フリンガ部材と前記ハウジング部材とが対向する面に、それぞれ径の異なる複数の環状の突起を形成するとともに、該複数の環状の突起によって形成される前記フリンガ部材または前記ハウジング部材どちらか一方の凹部に、他方の凸部が一定の隙間を介して入り込む構成となっていることを特徴とする請求項１記載の防水機構つきロボット。
3. 前記複数の環状によって形成される凹部であって、前記フリンガ部材または前記ハウジング部材のうち、少なくとも下方に存在する部材の前記凹部を形成する前記突起に、複数の水抜き穴が設けられていることを特徴とする請求項２記載の防水機構つきロボット。
4. 前記ジャバラの内径の半径が前記ハウジング部材の最大半径および前記アームの回転中心からの最大半径よりも大きく構成され、更に前記ジャバラの内径の直径が前記アームの延在方向の断面の最大外径よりも大きく構成されたこと、を特徴とする請求項１記載の防水機構つきロボット。

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