JP2010280019A

JP2010280019A - スカラロボット

Info

Publication number: JP2010280019A
Application number: JP2009133895A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Komatsu; 邦彦小松
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-06-03
Also published as: JP5444858B2

Abstract

【課題】水などの液体や塵埃が飛散する環境下で使用しても動作不良などを起こすことを抑制することのできるスカラロボットを提供する。
【解決手段】第２のアーム５に形成されたスプラインシャフト貫通部１４を貫通して上方に突出するボールねじスプラインシャフト６の上端部に接続された延長シャフト１７の上端部に、ボールねじスプラインシャフト６の軸方向に伸縮自在な蛇腹状カバー部材１８の一端部１８ａをベアリング１９を介して締着する。また、蛇腹状カバー部材１８の他端部１８ｂをスプラインシャフト貫通部１４に延長シャフト１７及びボールねじシャフト６を内包するように締着する。
【選択図】図２

Description

本発明は、産業用ロボットとして用いられるスカラロボットに関する。

半導体装置の製造工程などで用いられるスカラロボットとして、図４に示されるものが知られている(例えば、特許文献１参照)。このスカラロボットは床面や天井面などの水平面上に固定される基台１と、基台１から上方に突出するアーム支持軸２と、アーム支持軸２により水平に支持された第１のアーム３と、アーム支持軸２と平行なアーム連結軸４を介して第１のアーム３に連結された第２のアーム５と、アーム連結軸４と平行なボールねじスプラインシャフト６を介して第２のアーム５に支持されたエンドエフェクタ７とを備えている。

また、図４に示されるスカラロボットは第１のアーム３をアーム支持軸２の軸回りに駆動する第１のアーム駆動用モータ８と、第２のアーム５をアーム連結軸４の軸回りに駆動する第２のアーム駆動用モータ９と、エンドエフェクタ７をボールねじスプラインシャフト６の軸回りに駆動する第１のエンドエフェクタ駆動用モータ１０と、エンドエフェクタ７をボールねじスプラインシャフト６の軸方向（上下方向）に駆動する第２のエンドエフェクタ駆動用モータ１１とを備えており、第１のエンドエフェクタ駆動用モータ１０で発生した回転トルクはボールねじナット１２を介してボールねじスプラインシャフト６に伝わり、第２のエンドエフェクタ駆動用モータ１１で発生した回転トルクはボールスプラインナット１３を介してボールねじスプラインシャフト６に伝わるようになっている。

特開平５−８４６８８号公報

しかしながら、図４に示されるスカラロボットは、ボールねじスプラインシャフト６の上端部が第２のアーム５に形成されたスプラインシャフト貫通部１４を貫通して上方に突出しているため、水などの液体や塵埃が飛散する環境下で使用すると、スプラインシャフト貫通部１４から第２のアーム５内に液体や塵埃が侵入し、動作不良などを起こすおそれがあった。また、近年では、防塵防水構造のスカラロボットも提案されているが、保護等級ＩＰ６５を満たす仕様にはなっていなかった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、水などの液体や塵埃が飛散する環境下で使用しても動作不良などを起こすことを抑制することのできるスカラロボットを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の一態様によるスカラロボットは、水平面上に固定される基台と、前記基台から上方に突出するアーム支持軸と、前記アーム支持軸により水平に支持された第１のアームと、前記アーム支持軸と平行なアーム連結軸を介して前記第１のアームに連結された第２のアームと、前記アーム連結軸と平行な中空のボールねじスプラインシャフトを介して前記第２のアームに支持されたエンドエフェクタと、前記第１のアームを前記アーム支持軸の軸回りに駆動する第１のアーム駆動用モータと、前記第２のアームを前記アーム連結軸の軸回りに駆動する第２のアーム駆動用モータと、前記エンドエフェクタを前記ボールねじスプラインシャフトの軸回りに駆動する第１のエンドエフェクタ駆動用モータと、前記エンドエフェクタを前記ボールねじスプラインシャフトの軸方向に駆動する第２のエンドエフェクタ駆動用モータと、を備えたスカラロボットであって、前記第２のアームに形成されたスプラインシャフト貫通部を貫通して上方に突出する前記ボールねじスプラインシャフトの上端部に中空の延長シャフトが接続されているとともに、前記ボールねじスプラインシャフトの軸方向に伸縮自在な蛇腹状カバー部材の一端部が前記延長シャフトの上端部にベアリングを介して締着され、かつ前記スプラインシャフト貫通部に前記蛇腹状カバー部材の他端部が前記延長シャフト及び前記ボールねじシャフトを内包するように締着されていることを特徴とする。

このような構成によると、水などの液体や塵埃がスプラインシャフト貫通部から第２のアーム５内に侵入することを防止することが可能となるので、水などの液体や塵埃が飛散する環境下で使用しても動作不良などを起こすことを抑制でき、保護等級ＩＰ６５を満たす仕様のスカラロボットを得ることができる。
本発明の別の一態様によるスカラロボットは、前記ベアリングの内周側と外周側を液密にシールするシールリングを介して前記蛇腹状カバー部材の一端部が前記延長シャフトの上端部に締着されていることを特徴とする。

このような構成によると、水などの液体が蛇腹状カバー部材の内側にベアリングの内周側や外周側から侵入することをシールリングによって防止できるので、水などの液体や塵埃が飛散する環境下で使用しても動作不良などを起こすことを確実に抑制することができる。
本発明の別の一態様によるスカラロボットは、前記蛇腹状カバー部材の両端部が前記延長シャフトの上端部と前記スプラインシャフト貫通部にクランプバンドにより締着されていることを特徴とする。

このような構成によると、延長シャフトの上端部とスプラインシャフト貫通部から蛇腹状カバー部材を容易に取り外すことができるため、蛇腹状カバー部材を交換するなどのメンテナンス作業を容易に行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係るスカラロボットの概略構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るスカラロボットの要部を示す断面図である。図２のＡ部を示す図である従来のスカラロボットの一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係るスカラロボットについて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るスカラロボットの概略構成を示す図であり、この図１に示されるように、本発明の第１の実施形態に係るスカラロボットは基台１、アーム支持軸２、第１のアーム３、アーム連結軸４、第２のアーム５、エンドエフェクタ７、第１のアーム駆動用モータ８、第２のアーム駆動用モータ９、第１のエンドエフェクタ駆動用モータ１０及び第２のエンドエフェクタ駆動用モータ１１を備えている。

基台１は床面や天井面などの水平面上に固定されるものであって、この基台１から上方に突出するアーム支持軸２の上端部に第１のアーム３が水平に支持されている。
アーム連結軸４はアーム支持軸２と平行に配置されており、このアーム連結軸４を介して第２のアーム５が第１のアーム３に連結されている。
第２のアーム５はアーム支持軸２と反対側の先端部にアーム支持軸２と平行なボールねじスプラインシャフト６を有しており、このボールねじスプラインシャフト６を介してエンドエフェクタ７が第２のアーム５に支持されている。

ボールねじスプラインシャフト６は中空に形成されており、このボールねじスプラインシャフト６の上端部は第２のアーム５に形成されたスプラインシャフト貫通部１４を貫通して上方に突出している。
第１のアーム駆動用モータ８は第１のアーム３をアーム支持軸２の軸回りに駆動するものであって、この第１のアーム駆動用モータ８は基台１内に設けられている。

第２のアーム駆動用モータ９は第２のアーム５をアーム連結軸４の軸回りに駆動するものであって、この第２のアーム駆動用モータ９は第１のアーム３内に設けられている。
第１のエンドエフェクタ駆動用モータ１０はエンドエフェクタ７をボールねじスプラインシャフト６の軸回りに駆動するものであって、この第１のエンドエフェクタ駆動用モータ１０で発生した回転トルクはボールねじナット１２を介してボールねじスプラインシャフト６に伝わるようになっている。

第２のエンドエフェクタ駆動用モータ１１はエンドエフェクタ７をボールねじスプラインシャフト６の軸方向（上下方向）に駆動するものであって、この第２のエンドエフェクタ駆動用モータ１１で発生した回転トルクはボールスプラインナット１３を介してボールねじスプラインシャフト６に伝わるようになっている。また、第２のエンドエフェクタ駆動用モータ１１は第１のエンドエフェクタ駆動用モータ１０、ボールねじナット１２及びボールスプラインナット１３と共に第２のアーム５内に設けられている。

図２は本発明の第１の実施形態に係るスカラロボットの要部を示す断面図、図３は図２のＡ部を示す図であり、図２に示されるように、ボールねじスプラインシャフト６の上端部には、延長シャフト１７がフランジ１５，１６を介してボールねじスプラインシャフト６と同軸に接続されている。
フランジ１５，１６は、ボールねじスプラインシャフト６の上端部と延長シャフト１７の下端部にそれぞれ形成されている。また、フランジ１５，１６は図示しない複数のボルトとナットによって接合されており、フランジ１５とフランジ１６との間は図示しない接着剤によって液密にシールされている。

延長シャフト１７はボールねじスプラインシャフト６と同様に中空に形成されており、この延長シャフト１７の上端部には、蛇腹状カバー部材１８の一端部（上端部）１８ａがベアリング１９及びシールリング２０を介して締め具としてのクランプバンド２１により締着されている。
蛇腹状カバー部材１８は、シリコンゴム等の弾性材で形成されている。また、蛇腹状カバー部材１８はボールねじスプラインシャフト６の軸方向に伸縮自在となっており、この蛇腹状カバー部材１８の他端部（下端部）１８ｂは第２のアーム５に形成されたスプラインシャフト貫通部１４に締め具としてのクランプバンド２２により締着されている。

ベアリング１９は内輪１９ａ（図３参照）を有しており、このベアリング１９の内輪１９ａは図示しない接着剤により延長シャフト１７の外周面に接着されている。また、ベアリング１９は外輪１９ｂ（図３参照）を有しており、このベアリング１９の外輪１９ｂは図示しない接着剤によりシールリング２０の内周面に接着されている。
シールリング２０はベアリング１９の内周側と外周側を液密にシールして蛇腹状カバー部材１８の内側に水などの液体が侵入するものを防止するものであって、延長シャフト１７の上端面に形成された環状突起１７ａ（図３参照）との間にラビリンスシールを形成する環状突起２０ａを有している。

また、シールリング２０は蛇腹状カバー部材１８の一端部１８ａが外嵌する外周面２０ｂ（図３参照）を有しており、このシールリング２０の外周面２０ｂには、蛇腹状カバー部材１８との間をＯリング等のシールリングによって液密にシールするためのシールリング保持溝２３，２４が形成されている。
クランプバンド２１，２２は低硬度の弾性シート２５（図３参照）を内周側にそれぞれ有しており、これらの弾性シート２５を介して蛇腹状カバー部材１８に締付力を付与する構成となっている。

上述した第１の実施形態のように、ボールねじスプラインシャフト６の軸方向に伸縮自在な蛇腹状カバー部材１８の一端部１８ａを延長シャフト１７の上端部にベアリング１９を介して締着するとともに、蛇腹状カバー部材１８の他端部１８ｂを第２のアーム５に形成されたスプラインシャフト貫通部１４に延長シャフト１７及びボールねじシャフト６を内包するように締着すると、水などの液体や塵埃がスプラインシャフト貫通部１４から第２のアーム５内に侵入することを防止することが可能となる。したがって、上述した第１の実施形態では、水などの液体や塵埃が飛散する環境下で使用しても動作不良などを起こすことを抑制でき、これにより、保護等級ＩＰ６５を満たす仕様のスカラロボットを得ることができる。

また、蛇腹状カバー部材１８の一端部１８ａを延長シャフト１７の上端部にベアリング１９及びシールリング２０を介して締着したことで、水などの液体が蛇腹状カバー部材１８の内側にベアリング１９の内周側や外周側から侵入することをシールリング２０によって防止できるので、水などの液体や塵埃が飛散する環境下で使用しても動作不良などを起こすことを確実に抑制することができる。

さらに、蛇腹状カバー部材１８の端部１８ａ，１８ｂを延長シャフト１７の上端部とスプラインシャフト貫通部１４に締着する締め具としてクランプバンド２１，２２を用いたことで、延長シャフト１７の上端部とスプラインシャフト貫通部１４から蛇腹状カバー部材１８を容易に取り外すことができ、これにより、蛇腹状カバー部材１８を交換するなどのメンテナンス作業を容易に行うことができる。

また、ボールねじスプラインシャフト６及び延長シャフト１７が中空に形成されていることで、これらのシャフト６，１７内にケーブルやエア配管を通すことができるため、ボールねじスプラインシャフト６を軸回りに回転させたときにケーブルやエア配管に捩れが生じることを防止することができる。

１…基台、２…アーム支持軸、３…第１のアーム、４…アーム連結軸、５…第２のアーム、６…ボールねじスプラインシャフト、８…第１のアーム駆動用モータ、９…第２のアーム駆動用モータ、１０…第１のエンドエフェクタ駆動用モータ、１１…第２のエンドエフェクタ駆動用モータ、１２…ボールねじナット、１３…ボールスプラインナット、１４…スプラインシャフト貫通部、１５，１６…フランジ、１７…延長シャフト、１８…蛇腹状カバー部材、１９…ベアリング、２０…シールリング、２１，２２…クランプバンド。

Claims

水平面上に固定される基台と、前記基台から上方に突出するアーム支持軸と、前記アーム支持軸により水平に支持された第１のアームと、前記アーム支持軸と平行なアーム連結軸を介して前記第１のアームに連結された第２のアームと、前記アーム連結軸と平行な中空のボールねじスプラインシャフトを介して前記第２のアームに支持されたエンドエフェクタと、前記第１のアームを前記アーム支持軸の軸回りに駆動する第１のアーム駆動用モータと、前記第２のアームを前記アーム連結軸の軸回りに駆動する第２のアーム駆動用モータと、前記エンドエフェクタを前記ボールねじスプラインシャフトの軸回りに駆動する第１のエンドエフェクタ駆動用モータと、前記エンドエフェクタを前記ボールねじスプラインシャフトの軸方向に駆動する第２のエンドエフェクタ駆動用モータと、を備えたスカラロボットであって、
前記第２のアームに形成されたスプラインシャフト貫通部を貫通して上方に突出する前記ボールねじスプラインシャフトの上端部に中空の延長シャフトが接続されているとともに、前記ボールねじスプラインシャフトの軸方向に伸縮自在な蛇腹状カバー部材の一端部が前記延長シャフトの上端部にベアリングを介して締着され、かつ前記スプラインシャフト貫通部に前記蛇腹状カバー部材の他端部が前記延長シャフト及び前記ボールねじシャフトを内包するように締着されていることを特徴とするスカラロボット。
前記ベアリングの内周側と外周側を液密にシールするシールリングを介して前記蛇腹状カバー部材の一端部が前記延長シャフトの上端部に締着されていることを特徴とする請求項１記載のスカラロボット。
前記蛇腹状カバー部材の両端部が前記延長シャフトの上端部と前記スプラインシャフト貫通部にクランプバンドにより締着されていることを特徴とする請求項１または２記載のスカラロボット。