JP2012159200A - Power transmission mechanism - Google Patents

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Shinji Kamiya
真司 神谷
Kazuaki Morimoto
和章 森本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the leakage by the inclination of an output shaft without causing a clearance between a sealing material and the output shaft in a power transmission mechanism.SOLUTION: The power transmission mechanism 10 is composed of a base wall 6 that divides a vacuum chamber 5 that is a vacuum environment and an atmospheric environment, the output shaft 16 that is provided penetrating through the base wall 6, and a seal case 17 that freely rotatably supports the output shaft 16. The power transmission mechanism includes a first sealing material 30 that sticks and interposes between the seal case 17 and the output shaft 16, and a second sealing material 40 that sticks and interposes between the seal case 17 and the base wall 6, has elasticity in an axial direction of the output shaft 16, and follows the inclination of the output shaft 16.

Description

本発明は、真空環境である真空チャンバ内と大気環境とを区分けするベース壁と、前記ベース壁を貫通して配置される出力軸と、前記出力軸を回転自在に支持するシールケースと、からなる動力伝達機構の技術に関する。   The present invention includes a base wall that separates a vacuum chamber, which is a vacuum environment, from an atmospheric environment, an output shaft disposed through the base wall, and a seal case that rotatably supports the output shaft. It relates to the technology of the power transmission mechanism.

半導体を製造する工程において、半導体ウエハ又は液晶基板上に形成する配線工程及び薄膜形成工程等は、真空環境である真空チャンバ内で行われる。真空チャンバは、ベース壁によって大気環境と区分けされている。真空チャンバ内において、半導体ウエハ又は液晶基板は、ロボット又は製造装置等によって取り扱われる。   In the process of manufacturing a semiconductor, a wiring process and a thin film forming process formed on a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate are performed in a vacuum chamber that is a vacuum environment. The vacuum chamber is separated from the atmospheric environment by a base wall. In the vacuum chamber, the semiconductor wafer or the liquid crystal substrate is handled by a robot or a manufacturing apparatus.

しかし、ロボット又は製造装置等の駆動部は、大気環境で使用する想定で設計されているため、真空環境で用いることができない。そこで、ロボット又は製造装置等は、大気環境である真空チャンバ外にモータ又は減速機等の駆動部が配置され、ベース壁を貫通する動力伝達機構を介して、真空環境である真空チャンバ内にマニピュレータが配置される。また、動力伝達機構には、大気環境から真空環境への大気や塵埃の流入を防ぐためシール材を設ける必要がある。   However, since a drive unit such as a robot or a manufacturing apparatus is designed to be used in an atmospheric environment, it cannot be used in a vacuum environment. Therefore, a robot or a manufacturing apparatus or the like has a driving unit such as a motor or a speed reducer arranged outside a vacuum chamber that is an atmospheric environment, and a manipulator inside the vacuum chamber that is a vacuum environment via a power transmission mechanism that penetrates the base wall. Is placed. In addition, the power transmission mechanism needs to be provided with a seal material in order to prevent inflow of air and dust from the air environment to the vacuum environment.

特許文献1には、出力軸と出力軸を囲むハウジングとの間に、接触式のリング形のシール材を配した動力伝達機構を開示されている。特許文献2には、環状溝形のガスケットと、環状溝内に内装され回転軸に対して接圧するバネ部と、を備えて構成される動力伝達機構が開示されている。
特開2004−84920号公報 特開2004−36897号公報
Patent Document 1 discloses a power transmission mechanism in which a contact-type ring-shaped sealing material is disposed between an output shaft and a housing surrounding the output shaft. Patent Document 2 discloses a power transmission mechanism that includes an annular groove-shaped gasket and a spring portion that is housed in the annular groove and is in contact with the rotating shaft.
JP 2004-84920 A JP 2004-36897 A

ロボットアーム等が重いワークを支持する際には、ワークの重力によって出力軸は片持ち状態となる。特許文献1及び2に代表される動力伝達装置は、シール材が出力軸の傾きを吸収できるように配置・設計されていない。このとき、出力軸の傾きにより、シール材と出力軸とが集中的に圧接する部分が発生し、シール材が破損する或いは寿命が低下する。また、出力軸の傾きにより、シール材が出力軸に追従できないため隙間が生じ、リークが発生する。   When a robot arm or the like supports a heavy workpiece, the output shaft is cantilevered by the gravity of the workpiece. The power transmission devices represented by Patent Documents 1 and 2 are not arranged or designed so that the sealing material can absorb the inclination of the output shaft. At this time, due to the inclination of the output shaft, a portion where the sealing material and the output shaft are intensively pressed is generated, and the sealing material is damaged or its life is shortened. Further, since the sealing material cannot follow the output shaft due to the inclination of the output shaft, a gap is generated and a leak occurs.

現状では、出力軸の傾きによる隙間を防止するため、シール材の出力軸に対する締め付け力を強くしている。そのため、シール材及び出力軸の磨耗が大きく、メンテナンス周期を早めていた。
そこで、解決しようとする課題は、動力伝達機構において、出力軸の傾きによって、シール材と出力軸との間に隙間を生じさせることなく、リークを防止することである。
At present, in order to prevent a gap due to the inclination of the output shaft, the tightening force of the sealing material on the output shaft is increased. For this reason, the seal material and the output shaft are greatly worn, and the maintenance cycle is accelerated.
Therefore, the problem to be solved is to prevent leakage in the power transmission mechanism without causing a gap between the sealing material and the output shaft due to the inclination of the output shaft.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、真空環境である真空チャンバ内と大気環境とを区分けするベース壁と、前記ベース壁を貫通して配置される出力軸と、前記出力軸を回転自在に支持するシールケースと、からなる動力伝達機構であって、前記シールケースと前記出力軸との間に密着して介される第一シール材と、前記シールケースの底面と前記ベース壁の上面との間に密着して介され、前記出力軸の軸方向に弾性を有し、前記出力軸が傾いた場合には、弾性変形によって下面が形成する水平面に対し傾きを有する上面を形成し、傾斜した前記シールケースの底面に追従する中空円筒状であって、ゴム材と金属材とを積層し、表面をゴムで被装する積層ゴムの第二シール材と、を備えるものである。   That is, in claim 1, a base wall that divides the inside of the vacuum chamber, which is a vacuum environment, from the atmospheric environment, an output shaft disposed through the base wall, and a seal that rotatably supports the output shaft A power transmission mechanism comprising: a case; a first sealing material interposed in close contact between the seal case and the output shaft; and a close contact between a bottom surface of the seal case and an upper surface of the base wall The seal case is inclined and has an elasticity in the axial direction of the output shaft, and when the output shaft is inclined, an inclined upper surface is formed with respect to a horizontal plane formed by the lower surface by elastic deformation. A hollow cylindrical shape that follows the bottom surface of the laminated rubber, and a second rubber-sealed sealing material in which a rubber material and a metal material are laminated and the surface is covered with rubber.

請求項2においては、真空環境である真空チャンバ内と大気環境とを区分けするベース壁と、前記ベース壁を貫通して配置される出力軸と、前記出力軸を回転自在に支持するシールケースと、からなる動力伝達機構であって、前記シールケースと前記出力軸との間に密着して介される第一シール材と、前記シールケースの底面と前記ベース壁の上面との間に密着して介され、前記出力軸の軸方向に弾性を有し、前記出力軸が傾いた場合には、弾性変形によって下面が形成する水平面に対し傾きを有する上面を形成し、傾斜した前記シールケースの底面に追従する中空円筒状の金属製の伸縮管である第二シール材と、を備えるものである。   In Claim 2, The base wall which divides the inside of the vacuum chamber which is a vacuum environment, and atmospheric environment, The output shaft arrange | positioned through the said base wall, The seal case which supports the said output shaft rotatably A power transmission mechanism comprising: a first seal member closely contacted between the seal case and the output shaft; and a close contact between the bottom surface of the seal case and the top surface of the base wall. And has an elasticity in the axial direction of the output shaft, and when the output shaft is tilted, an upper surface having an inclination with respect to a horizontal plane formed by the lower surface is formed by elastic deformation, and the bottom surface of the tilted seal case And a second sealing material which is a hollow cylindrical metal expansion and contraction tube following the above.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項1においては、第二シール材が出力軸の軸方向に弾性をするため、出力軸の傾きによって、ベース壁とシールケースとの間に隙間を生じさせることなく、リークを防止できる。
また、第二シール材が出力軸の軸方向に弾性を有し、かつ出力軸の傾きに追従するため、シールケースを出力軸に追従させ、第一シール材と出力軸とが集中的に圧接する部分を低減でき、かつ、第一シール材と出力軸との間に隙間を生じさせることがない。つまり、出力軸の傾きによって生じる第一シール材と出力軸との隙間をなくし、リークを防止できる。
また、第二シール材を積層ゴムとするため、第二シール材の出力軸の軸方向における弾性力を、バネ定数によって調整できる。
In the first aspect, since the second sealing material is elastic in the axial direction of the output shaft, leakage can be prevented without causing a gap between the base wall and the seal case due to the inclination of the output shaft.
Further, since the second seal material has elasticity in the axial direction of the output shaft and follows the inclination of the output shaft, the seal case is made to follow the output shaft, and the first seal material and the output shaft are intensively pressed. The portion to be reduced can be reduced, and a gap is not generated between the first seal material and the output shaft. That is, the gap between the first seal material and the output shaft caused by the inclination of the output shaft can be eliminated, and leakage can be prevented.
Moreover, since the second sealing material is a laminated rubber, the elastic force in the axial direction of the output shaft of the second sealing material can be adjusted by the spring constant.

請求項2においては、第二シール材が出力軸の軸方向に弾性をするため、出力軸の傾きによって、ベース壁とシールケースとの間に隙間を生じさせることなく、リークを防止できる。
また、第二シール材が出力軸の軸方向に弾性を有し、かつ出力軸の傾きに追従するため、シールケースを出力軸に追従させ、第一シール材と出力軸とが集中的に圧接する部分を低減でき、かつ、第一シール材と出力軸との間に隙間を生じさせることがない。つまり、出力軸の傾きによって生じる第一シール材と出力軸との隙間をなくし、リークを防止できる。
また、第二シール材を金属製の伸縮管とするため、高温や腐食ガス等が発生する環境下においても耐久性を有する第二シール材を実現できる。
According to the second aspect of the present invention, since the second sealing material is elastic in the axial direction of the output shaft, leakage can be prevented without causing a gap between the base wall and the seal case due to the inclination of the output shaft.
Further, since the second seal material has elasticity in the axial direction of the output shaft and follows the inclination of the output shaft, the seal case is made to follow the output shaft, and the first seal material and the output shaft are intensively pressed. The portion to be reduced can be reduced, and a gap is not generated between the first seal material and the output shaft. That is, the gap between the first seal material and the output shaft caused by the inclination of the output shaft can be eliminated, and leakage can be prevented.
Moreover, since the second seal material is a metal expansion tube, a second seal material having durability can be realized even in an environment where high temperature, corrosive gas, or the like is generated.

次に、発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明に係る動力伝達機構を含むロボットアームの全体的な構成を示す一部断面構成図、図2は同じく第二シール材の全体的な構成を示す斜視図、図3は同じく別の第二シール材の全体的な構成を示す斜視図である。
図4は同じく別の第二シール材の全体的な構成を示す斜視図、図5は出力軸が傾きを有する場合のロボットアームの全体的な構成を示す一部断面構成図、図6は同じく別実施例に係る動力伝達機構の全体的な構成を示した一部断面構成図である。
図7は出力軸にずれを有する場合の動力伝達装置の全体的な構成を示した一部断面構成図である。
Next, embodiments of the invention will be described.
FIG. 1 is a partial cross-sectional configuration diagram showing the overall configuration of a robot arm including a power transmission mechanism according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the overall configuration of the second sealing material, and FIG. It is a perspective view which shows the whole structure of the 2nd sealing material.
4 is a perspective view showing the overall configuration of another second sealing material, FIG. 5 is a partial cross-sectional configuration diagram showing the overall configuration of the robot arm when the output shaft has an inclination, and FIG. It is the partial cross section block diagram which showed the whole structure of the power transmission mechanism which concerns on another Example.
FIG. 7 is a partial cross-sectional configuration diagram showing the overall configuration of the power transmission device when the output shaft has a deviation.

まず、図1を用いて、本発明の実施例1としての動力伝達機構10を含むロボットアーム1について、詳細に説明する。
ロボットアーム1は、真空チャンバ5内において、半導体ウエハ又は液晶基板を移送する装置である。真空チャンバ5は、ベース壁6によって大気環境と区分けされた真空環境下の作業室である。真空チャンバ5内では、半導体ウエハ又は液晶基板の配線工程又は薄膜形成工程等が実施される。また、ロボットアーム1は、真空チャンバ5外の大気環境にモータ11及び減速機13を含む駆動部が配置され、ベース壁6を貫通する動力伝達機構10を介して、真空チャンバ5内にアーム20を含むマニピュレータが配置され、支持部によってベース壁6に支持されている。
First, the robot arm 1 including the power transmission mechanism 10 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
The robot arm 1 is a device for transferring a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate in the vacuum chamber 5. The vacuum chamber 5 is a work room in a vacuum environment that is separated from the atmospheric environment by the base wall 6. In the vacuum chamber 5, a wiring process or a thin film forming process of a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate is performed. Further, the robot arm 1 is provided with a drive unit including a motor 11 and a speed reducer 13 in an atmospheric environment outside the vacuum chamber 5, and the arm 20 is placed in the vacuum chamber 5 via a power transmission mechanism 10 penetrating the base wall 6. Is disposed, and is supported by the base wall 6 by the support portion.

マニピュレータは、アームベース19を介して出力軸16の駆動によって回転するアーム20を備えて構成されている。   The manipulator includes an arm 20 that rotates by driving an output shaft 16 via an arm base 19.

支持部は、中空円筒状の本体部15a並びに本体部15aの外周面から外方向に張り出し形成されたフランジ壁15bからなるフランジ15と、本体部15aの下方開口を塞ぐように固定される底板14と、を備えて構成されている。フランジ壁15bの下面は、Oリング状のシール体12を介して、ベース壁6の開口縁に受け止められている。   The support portion includes a hollow cylindrical main body portion 15a and a flange 15 formed of an outer peripheral surface of the main body portion 15a so as to project outward, and a bottom plate 14 fixed so as to close a lower opening of the main body portion 15a. And is configured. The lower surface of the flange wall 15 b is received by the opening edge of the base wall 6 via the O-ring-shaped seal body 12.

動力伝達機構10は、減速機13の出力を後述するアーム20に伝達するためベース壁6を貫通して配置される出力軸16と、出力軸16の回転を支持する中空円筒状のシールケース17と、出力軸16の外周とシールケース17の内周との間に密着して介される中空円筒状の第一シール材30と、シールケース17及び第一シール材30の上面を被装する中空円板状のシールおさえ18と、フランジ壁15bの上面とシールケース17の下面との間に密着して介される第二シール材40と、を備えて構成されている。なお、軸線Pを出力軸16の軸線として定義する。   The power transmission mechanism 10 includes an output shaft 16 disposed through the base wall 6 to transmit the output of the speed reducer 13 to an arm 20 described later, and a hollow cylindrical seal case 17 that supports the rotation of the output shaft 16. And a hollow cylindrical first seal member 30 closely attached between the outer periphery of the output shaft 16 and the inner periphery of the seal case 17, and a hollow covering the upper surfaces of the seal case 17 and the first seal member 30 A disc-shaped seal presser 18 and a second seal member 40 interposed between the upper surface of the flange wall 15b and the lower surface of the seal case 17 are provided. The axis P is defined as the axis of the output shaft 16.

駆動部は、モータ11と、モータ11の回転速度を減じて出力する減速機13と、を備えて構成されている。ここで、モータ11及び減速機13は、上述した底板14に支持されている。モータ11の出力は、その上部に装着された減速機13を介して、シールケース17内の出力軸16に伝達される。   The drive unit includes a motor 11 and a speed reducer 13 that reduces the rotational speed of the motor 11 and outputs the reduced speed. Here, the motor 11 and the speed reducer 13 are supported by the bottom plate 14 described above. The output of the motor 11 is transmitted to the output shaft 16 in the seal case 17 via the speed reducer 13 mounted on the motor 11.

ここで、図2を用いて、第二シール材40について詳細に説明する。なお、図2乃至図4の第二シール材40・50・60は、説明を分かり易くするため、中空円筒状のうち半円筒状のみを示している。
第二シール材40は、断面が略長方形であるゴム材を中空円筒状としたシール材である。また、第二シール材40は、出力軸16の軸方向に対し弾性を有している。さらに、第二シール材40は、軸線Pの傾きに追従するように弾性変形する。
このように第二シール材40をゴム材とするため、安価かつ比較的自由な形状である第二シール材40を実現できる。
Here, the 2nd sealing material 40 is demonstrated in detail using FIG. 2 to 4, only the semi-cylindrical shape is shown in the hollow cylindrical shape for easy understanding.
The second sealing material 40 is a sealing material in which a rubber material having a substantially rectangular cross section is a hollow cylinder. Further, the second sealing material 40 has elasticity with respect to the axial direction of the output shaft 16. Furthermore, the second sealing material 40 is elastically deformed so as to follow the inclination of the axis P.
Thus, since the 2nd sealing material 40 is made into a rubber material, the 2nd sealing material 40 which is a cheap and comparatively free shape is realizable.

また、図3を用いて、別の第二シール材50について詳細に説明する。
第二シール材50は、金属製の伸縮管としての公知のベローズである。また、第二シール材50は、第二シール材40と同様に、出力軸16の軸方向に対し弾性を有し、軸線Pの傾きに追従するように弾性変形する。このように第二シール材50を積層ゴムとするため、第二シール材50の出力軸16の軸方向における弾性力を、バネ定数によって調整できる。
Moreover, another 2nd sealing material 50 is demonstrated in detail using FIG.
The second sealing material 50 is a known bellows as a metal expansion and contraction tube. Similarly to the second sealing material 40, the second sealing material 50 has elasticity with respect to the axial direction of the output shaft 16 and is elastically deformed so as to follow the inclination of the axis P. Thus, since the second sealing material 50 is made of laminated rubber, the elastic force in the axial direction of the output shaft 16 of the second sealing material 50 can be adjusted by the spring constant.

さらに、図4を用いて、別の第二シール材60について詳細に説明する。
第二シール材60は、建築分野で用いられるゴム材と金属材とを積み重ね表面をゴムで被装した積層ゴムを中空円筒状としたシール材である。また、第二シール材60は、第二シール材40と同様に、出力軸16の軸方向に対し弾性を有し、軸線Pの傾きに追従するように弾性変形する。このように第二シール材60を金属製の伸縮管とするため、高温や腐食ガス等が発生する環境下においても耐久性を有する第二シール材60を実現できる。
Furthermore, another 2nd sealing material 60 is demonstrated in detail using FIG.
The second sealing material 60 is a sealing material in which a laminated rubber obtained by stacking rubber materials and metal materials used in the construction field and covering the surfaces with rubber is formed into a hollow cylindrical shape. Similarly to the second sealing material 40, the second sealing material 60 has elasticity with respect to the axial direction of the output shaft 16 and elastically deforms so as to follow the inclination of the axis P. As described above, since the second seal member 60 is made of a metal expansion and contraction tube, the second seal member 60 having durability can be realized even in an environment where high temperature, corrosive gas, or the like is generated.

図2乃至4において、軸線Pの傾きに追従する弾性変形とは、下面40a・50a・60aが形成する水平面aに対し、上面40b・50b・60bが形成する水平面bが傾きを有するように弾性変形し、かつ第二シール材40・50・60の断面の軸方向の変位が傾きを維持して弾性変形することをいう。例えば、第二シール材40・50・60は、変位t1である側に対し、対向側は変位t2(t2>t1)となるように弾性変形し、下面40aに対し傾きを有する上面40bが形成されている。同時に、弾性変形による軸方向の変位t1、t2は、軸線Pに対し傾きを維持して弾性変形している。このようにして、第二シール材40・50・60は、出力軸16の軸線Pの傾きに追従することができる。   2 to 4, the elastic deformation following the inclination of the axis P is elastic so that the horizontal surface b formed by the upper surfaces 40b, 50b and 60b has an inclination with respect to the horizontal surface a formed by the lower surfaces 40a, 50a and 60a. Deformation means that the displacement in the axial direction of the cross section of the second sealing material 40, 50, 60 is elastically deformed while maintaining its inclination. For example, the second sealing material 40, 50, 60 is elastically deformed so that the opposite side is displaced t2 (t2> t1) with respect to the side where the displacement is t1, and an upper surface 40b having an inclination with respect to the lower surface 40a is formed. Has been. At the same time, the axial displacements t1 and t2 due to elastic deformation are elastically deformed while maintaining an inclination with respect to the axis P. In this way, the second sealing material 40, 50, 60 can follow the inclination of the axis P of the output shaft 16.

また、図5を用いて、出力軸16が傾きを有する場合について詳細に説明する。
例えば、ロボットアーム1が図示しない重いワークを支持している場合、出力軸16は、片持ち状態となり、軸線Pに対し軸線P´となる傾きを有する。このとき、第二シール材40が出力軸16の軸方向に対して弾性を有するため、出力軸16の傾きによって、フランジ15のフランジ壁15bの上面と、シールケース17の下面との間に隙間を生じさせることなく、大気環境から真空チャンバ5へのリークを防止できる。
The case where the output shaft 16 has an inclination will be described in detail with reference to FIG.
For example, when the robot arm 1 supports a heavy workpiece (not shown), the output shaft 16 is in a cantilever state and has an inclination that is the axis P ′ with respect to the axis P. At this time, since the second sealing material 40 has elasticity with respect to the axial direction of the output shaft 16, a gap is formed between the upper surface of the flange wall 15 b of the flange 15 and the lower surface of the seal case 17 due to the inclination of the output shaft 16. The leakage from the atmospheric environment to the vacuum chamber 5 can be prevented without causing the above.

また、第二シール材40が出力軸16の軸線Pの傾きに追従するため、シールケース17を出力軸16に追従させ、第一シール材30と出力軸16とが集中的に圧接する部分を低減でき、第一シール材30と出力軸16との間に隙間が生じさせない。つまり、出力軸16の傾きによって、第一シール材30と出力軸16との間に隙間を生じさせることなく、大気環境から真空チャンバ5へのリークを防止できる。   In addition, since the second seal material 40 follows the inclination of the axis P of the output shaft 16, the seal case 17 is caused to follow the output shaft 16, and the portion where the first seal material 30 and the output shaft 16 are intensively pressed is formed. This can be reduced, and no gap is generated between the first seal member 30 and the output shaft 16. That is, it is possible to prevent leakage from the atmospheric environment to the vacuum chamber 5 without causing a gap between the first seal material 30 and the output shaft 16 due to the inclination of the output shaft 16.

言い換えれば、第二シール材40は、シールケース17を出力軸16の傾きに同調させ、出力軸16と第一シール材30とシールケース17とによって構成されるシール機構に、傾きによる影響を与えない動力伝達機構10を実現している。   In other words, the second sealing material 40 synchronizes the seal case 17 with the inclination of the output shaft 16, and affects the seal mechanism constituted by the output shaft 16, the first sealing material 30, and the seal case 17 due to the inclination. No power transmission mechanism 10 is realized.

ここで、動力伝達機構10の効果について従来技術と比較して説明する。
従来、動力伝達機構は、第一シール材30に相当するシール材のみしか有しておらず、出力軸の傾きにより、シール材と出力軸とが集中的に圧接する部分が発生し、シール材が破損する或いは寿命が低下する等の不具合があった。また、出力軸の傾きにより、シール材が出力軸に追従できないため隙間が生じ、リークが発生していた。
本発明の動力伝達機構10は、第一シール材30に対し第二シール材40は、フランジ15とシールケース17とをシールする、並びに第一シール材30とシールケース17を出力軸16に追従させる、機能を有する第二シール材40を追加している。そのため、第一シール材30に集中的に圧接する部分を低減し、第一シール材30を長寿命化できる。また、出力軸16の傾きにより、第一シール材30が出力軸16に追従できる。
Here, the effect of the power transmission mechanism 10 will be described in comparison with the prior art.
Conventionally, the power transmission mechanism has only a seal material corresponding to the first seal material 30, and due to the inclination of the output shaft, a portion where the seal material and the output shaft are intensively pressed is generated, and the seal material There was a problem such as damage to the product or shortened life. Further, since the seal material cannot follow the output shaft due to the inclination of the output shaft, a gap is generated and a leak occurs.
In the power transmission mechanism 10 of the present invention, the second sealing material 40 seals the flange 15 and the seal case 17 with respect to the first sealing material 30, and follows the first sealing material 30 and the seal case 17 to the output shaft 16. The second sealing material 40 having a function is added. Therefore, the part which intensively press-contacts to the 1st sealing material 30 can be reduced, and the 1st sealing material 30 can be extended in life. Further, the first seal member 30 can follow the output shaft 16 due to the inclination of the output shaft 16.

このようにして、第一シール材30及び第二シール材40が長寿命化するため、ロボットアーム1のメンテナンス周期を短くすることができる。また、動力伝達機構10のシール性能が向上するため、超高真空向けロボットの開発が可能となる。さらに、真空チャンバ5の真空環境を小型の真空ポンプで実現できる。上述した作用及び効果は、第二シール材50・60によっても同様に奏することができる。   In this manner, the first sealing material 30 and the second sealing material 40 have a long life, and therefore the maintenance cycle of the robot arm 1 can be shortened. Further, since the sealing performance of the power transmission mechanism 10 is improved, it becomes possible to develop a robot for ultra-high vacuum. Furthermore, the vacuum environment of the vacuum chamber 5 can be realized with a small vacuum pump. The operations and effects described above can be similarly achieved by the second sealing material 50/60.

さらに、図6を用いて、別実施例として動力伝達機構10を含む動力伝達装置90について詳細に説明する。
動力伝達装置90は、大気環境における入力軸70による回転駆動を、ベース壁6を貫通する動力伝達機構10を介して、真空チャンバ5内の出力軸80に伝達する装置であって、支持部によってベース壁6に支持されている。入力軸70は、入力軸フランジ71を介して出力軸フランジ81と接続され、出力軸80に回転駆動を伝達する。動力伝達機構10、真空チャンバ5、及び支持部についてはロボットアーム1同様であるため説明を省略する。
Furthermore, the power transmission device 90 including the power transmission mechanism 10 as another embodiment will be described in detail with reference to FIG.
The power transmission device 90 is a device for transmitting the rotational drive by the input shaft 70 in the atmospheric environment to the output shaft 80 in the vacuum chamber 5 through the power transmission mechanism 10 penetrating the base wall 6. It is supported by the base wall 6. The input shaft 70 is connected to the output shaft flange 81 via the input shaft flange 71 and transmits rotational driving to the output shaft 80. Since the power transmission mechanism 10, the vacuum chamber 5, and the support portion are the same as those of the robot arm 1, description thereof is omitted.

ここで、図7を用いて、軸線Pにずれを有する動力伝達装置90について詳細に説明する。
例えば、真空チャンバ5内のマニピュレータと大気環境における駆動部の配置によっては、入力軸70と出力軸80との軸がずれて固定されている場合がある。
このとき、第二シール材40が軸線Pの傾きに追従する、すなわち軸線Pに対し傾きを維持して弾性変形するため、出力軸80のずれによっても、フランジ15のフランジ壁15bの上面と、シールケース17の下面との間に隙間を生じさせることなく、大気環境から真空チャンバ5へのリークを防止できる。
Here, the power transmission device 90 having a deviation in the axis P will be described in detail with reference to FIG.
For example, depending on the arrangement of the manipulator in the vacuum chamber 5 and the drive unit in the atmospheric environment, the input shaft 70 and the output shaft 80 may be displaced and fixed.
At this time, since the second sealing material 40 follows the inclination of the axis P, that is, elastically deforms while maintaining the inclination with respect to the axis P, even if the output shaft 80 is displaced, Leakage from the atmospheric environment to the vacuum chamber 5 can be prevented without creating a gap with the lower surface of the seal case 17.

また、シールケース17を出力軸80に追従させ、第一シール材30と出力軸16とが集中的に圧接する部分を低減でき、第一シール材30と出力軸16との間に隙間を生じさせない。つまり、入力軸70と出力軸80とのずれを第二シール材40によって吸収し、第一シール材30と出力軸16との間に隙間を生じさせることなく、大気環境から真空チャンバ5へのリークを防止できる。   In addition, the seal case 17 can be made to follow the output shaft 80, and the portion where the first seal member 30 and the output shaft 16 are intensively pressed can be reduced, and a gap is created between the first seal member 30 and the output shaft 16. I won't let you. That is, the deviation between the input shaft 70 and the output shaft 80 is absorbed by the second sealing material 40, and a gap is not generated between the first sealing material 30 and the output shaft 16. Leakage can be prevented.

上述した作用及び効果は、第二シール材50・60によっても同様に奏することができる。このようにして、入力軸70と出力軸80との軸が予めずれている動力伝達装置90に対しても、大気環境から真空チャンバ5へのリークを防止できる。   The operations and effects described above can be similarly achieved by the second sealing material 50/60. In this way, leakage from the atmospheric environment to the vacuum chamber 5 can be prevented even for the power transmission device 90 in which the axes of the input shaft 70 and the output shaft 80 are shifted in advance.

本発明に係る動力伝達機構を含むロボットアームの全体的な構成を示す一部断面構成図。The partial cross section block diagram which shows the whole structure of the robot arm containing the power transmission mechanism which concerns on this invention. 同じく第二シール材の全体的な構成を示す斜視図。The perspective view which similarly shows the whole structure of a 2nd sealing material. 同じく別の第二シール材の全体的な構成を示す斜視図。The perspective view which similarly shows the whole structure of another 2nd sealing material. 同じく別の第二シール材の全体的な構成を示す斜視図。The perspective view which similarly shows the whole structure of another 2nd sealing material. 出力軸が傾きを有する場合のロボットアームの全体的な構成を示す一部断面構成図。The partial cross section block diagram which shows the whole structure of a robot arm in case an output shaft has inclination. 同じく別実施例に係る動力伝達機構の全体的な構成を示した一部断面構成図。The partial cross section block diagram which showed the whole structure of the power transmission mechanism which concerns on another Example similarly. 出力軸にずれを有する場合の動力伝達装置の全体的な構成を示した一部断面構成図。The partial cross section block diagram which showed the whole structure of the power transmission device in case there exists a shift | offset | difference in an output shaft.

1 ロボットアーム
5 真空チャンバ
6 ベース壁
10 動力伝達機構
15 フランジ
16 出力軸
17 シールケース
20 アーム
30 第一シール材
40 第二シール材
50 第二シール材
60 第二シール材
70 入力軸
80 出力軸
90 動力伝達装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot arm 5 Vacuum chamber 6 Base wall 10 Power transmission mechanism 15 Flange 16 Output shaft 17 Seal case 20 Arm 30 First seal material 40 Second seal material 50 Second seal material 60 Second seal material 70 Input shaft 80 Output shaft 90 Power transmission device

Claims (2)

真空環境である真空チャンバ内と大気環境とを区分けするベース壁と、
前記ベース壁を貫通して配置される出力軸と、
前記出力軸を回転自在に支持するシールケースと、
からなる動力伝達機構であって、
前記シールケースと前記出力軸との間に密着して介される第一シール材と、
前記シールケースの底面と前記ベース壁の上面との間に密着して介され、前記出力軸の軸方向に弾性を有し、前記出力軸が傾いた場合には、弾性変形によって下面が形成する水平面に対し傾きを有する上面を形成し、傾斜した前記シールケースの底面に追従する中空円筒状であって、ゴム材と金属材とを積層し、表面をゴムで被装する積層ゴムの第二シール材と、
を備えることを特徴とする動力伝達機構。
A base wall that separates the vacuum chamber, which is a vacuum environment, from the atmospheric environment;
An output shaft disposed through the base wall;
A seal case for rotatably supporting the output shaft;
A power transmission mechanism comprising:
A first sealing material interposed in close contact between the seal case and the output shaft;
It is interposed between the bottom surface of the seal case and the upper surface of the base wall, has elasticity in the axial direction of the output shaft, and when the output shaft is inclined, the lower surface is formed by elastic deformation. A second layer of laminated rubber that forms a top surface that is inclined with respect to a horizontal plane and that follows the inclined bottom surface of the sealing case, and is formed by laminating a rubber material and a metal material and covering the surface with rubber. Sealing material,
A power transmission mechanism comprising:
真空環境である真空チャンバ内と大気環境とを区分けするベース壁と、
前記ベース壁を貫通して配置される出力軸と、
前記出力軸を回転自在に支持するシールケースと、
からなる動力伝達機構であって、
前記シールケースと前記出力軸との間に密着して介される第一シール材と、
前記シールケースの底面と前記ベース壁の上面との間に密着して介され、前記出力軸の軸方向に弾性を有し、前記出力軸が傾いた場合には、弾性変形によって下面が形成する水平面に対し傾きを有する上面を形成し、傾斜した前記シールケースの底面に追従する中空円筒状の金属製の伸縮管である第二シール材と、
を備えることを特徴とする動力伝達機構。
A base wall that separates the vacuum chamber, which is a vacuum environment, from the atmospheric environment;
An output shaft disposed through the base wall;
A seal case for rotatably supporting the output shaft;
A power transmission mechanism comprising:
A first sealing material interposed in close contact between the seal case and the output shaft;
It is interposed between the bottom surface of the seal case and the upper surface of the base wall, has elasticity in the axial direction of the output shaft, and when the output shaft is inclined, the lower surface is formed by elastic deformation. Forming a top surface having an inclination with respect to a horizontal plane, a second sealing material that is a hollow cylindrical metal expansion and contraction tube that follows the inclined bottom surface of the sealing case;
A power transmission mechanism comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10231971A (en) * 1997-02-24 1998-09-02 Tokyu Constr Co Ltd Displacement absorbing pipe fitting
JP2002276821A (en) * 2001-02-20 2002-09-25 Varian Semiconductor Equipment Associates Inc Pressure difference seal device

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