JP2019123024A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】アームと、アームを昇降可能に保持する本体部とを備える産業用ロボットにおいて、アームが下降するときの、本体部の内部からアーム側への塵埃の流出を防止することが可能な産業用ロボットを提供する。【解決手段】この産業用ロボットの本体部５は、アームが連結される昇降体１０と、昇降体１０の少なくとも一部が収容される筺体１１と、筐体１１の内部の気体を排出するための排気ファン１３とを備えており、筐体１１には排気穴１５ａが形成されている。この産業用ロボットでは、昇降体１０の、上下方向に直交する断面において、昇降体１０の外形によって規定される面積を昇降体断面積とし、上下方向における昇降体１０の全域において、最大となる昇降体断面積を最大断面積とすると、昇降体１０が下降するときの排気ファン１３の単位時間当たりの排気量（ｍ３／秒）は、最大断面積（ｍ２）と昇降体１０の下降速度（ｍ／秒）との積よりも大きくなっている。【選択図】図２

Description

本発明は、アームと、アームを昇降可能に保持する本体部とを備える産業用ロボットに関する。

従来、半導体ウエハ等の搬送対象物を搬送する水平多関節型のロボット（ロボットアーム装置）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のロボットは、アームと、アームを支持する基台とを備えている。基台は、基台本体部と、アームの基端部を支持するとともに基台本体部に対して昇降可能な昇降部と、昇降部を昇降させる昇降機構とを備えている。基台本体部の天井壁には、昇降部の昇降動作を許容するための開口部が形成されている。開口部の縁と昇降体の外周面との間には、隙間が形成されている。

特許文献１に記載のロボットでは、基台本体部の底壁に、上下方向で底壁を貫通する２個の排気口が形成されている。具体的には、基台本体部の左右方向の中心に対して左右対称な位置のそれぞれに排気口が形成されている。各排気口の上側には、基台本体部の内部空間の空気を基台の外部へ排出するための排気ファンが取り付けられている。すなわち、基台本体部の左右方向の中心に対して左右対称な位置のそれぞれに排気ファンが配置されている。そのため、このロボットでは、基台本体部の内部空間の空気が、基台本体部の内部の左側領域と右側領域とで均等に流れやすくなっている。

したがって、特許文献１に記載のロボットでは、基台本体部の内部に一部分が収容された昇降部が上昇する際、昇降部の上昇動作に伴って一旦上向きに流れた基台本体部の内部空間の空気は、その後すぐに下向きに流れる。そのため、このロボットでは、昇降部の上昇動作時に、天井壁に形成された開口部の縁と昇降体の外周面との間の隙間から、基台本体部の内部で発生した塵埃が基台の外部に流出するのを防止することが可能になり、その結果、基台本体部の内部で発生した塵埃が搬送対象物に付着するのを防止することが可能になっている。

特開２０１２−５６０３３号公報

特許文献１に記載のロボットでは、昇降部が下降しているときには、昇降部の大半部分が基台本体部に収容されているため、基台本体部の内部空間は狭くなる。一方で、昇降部が上昇しているときには、基台本体部の内部の、昇降部の下側に大きな空間が形成される。すなわち、昇降部が上昇しているときには、基台本体部の内部空間は広くなる。そのため、特許文献１に記載のロボットでは、昇降部が上昇する際に基台本体部の内部空間から排出される空気の量よりも、昇降部が下降する際に基台本体部の内部空間から排出される空気の量が多くなる。

したがって、特許文献１に記載のロボットでは、昇降部が上昇するときよりも昇降部が下降するときに、天井壁の開口部の縁と昇降体の外周面との間の隙間から、基台本体部の内部で発生した塵埃が基台の外部に流出するおそれが高くなる。すなわち、このロボットでは、アームが上昇するときよりもアームが下降するときに、基台本体部の内部で発生した塵埃が基台の外部のアーム側に流出するおそれが高くなる。

しかしながら、特許文献１に記載のロボットでは、昇降部が上昇するとき（すなわち、アームが上昇するとき）に、天井壁の開口部の縁と昇降体の外周面との間の隙間から、基台本体部の内部で発生した塵埃が基台の外部に流出するのを防止するための配慮はなされているものの、アームが下降するときに、天井壁の開口部の縁と昇降体の外周面との間の隙間から、基台本体部の内部で発生した塵埃が基台の外部に流出するのを防止するための配慮はなされていない。

そこで、本発明の課題は、アームと、アームを昇降可能に保持する本体部とを備える産業用ロボットにおいて、アームが下降するときの、本体部の内部からアーム側への塵埃の流出を防止することが可能な産業用ロボットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットは、アームと、アームの基端側が連結される本体部とを備え、本体部は、アームの基端側が上面側に連結される昇降体と、昇降体の少なくとも下端側部分が収容される筺体と、筐体に収容されるとともに筐体に対して昇降体を昇降させる昇降機構と、筐体の内部の気体を排出するための排気ファンとを備え、筐体には、筐体を貫通するとともに排気ファンから排出される気体が通過する排気穴が形成され、筐体の上面を構成する上面部には、昇降体を昇降させるための開口が形成され、昇降体の、上下方向に直交する断面において、昇降体の外形によって規定される面積を昇降体断面積とし、上下方向における昇降体の全域において、最大となる昇降体断面積を最大断面積とすると、昇降体が下降するときの排気ファンの単位時間当たりの排気量（ｍ^３／秒）は、最大断面積（ｍ^２）と昇降体の下降速度（ｍ／秒）との積よりも大きくなっていることを特徴とする。

本発明の産業用ロボットでは、昇降体の、上下方向に直交する断面において、昇降体の外形によって規定される面積を昇降体断面積とし、上下方向における昇降体の全域において、最大となる昇降体断面積を最大断面積とすると、昇降体が下降するときの排気ファンの単位時間当たりの排気量（ｍ^３／秒）は、最大断面積（ｍ^２）と昇降体の下降速度（ｍ／秒）との積よりも大きくなっている。そのため、本発明では、昇降体が下降するときに筐体の内部空間から排出される気体の全てを排気ファンによって排気穴から排出することが可能になる。

したがって、本発明では、アームの基端側が上面側に連結される昇降体が下降するときに、昇降体の外周面と、筐体の上面部に形成される開口の縁との隙間から、筐体の内部空間の気体が排出されるのを防止することが可能になる。すなわち、本発明では、アームが下降するときに、昇降体の外周面と、筐体の上面部の開口の縁との隙間から、筐体の内部空間の気体が排出されるのを防止することが可能になる。その結果、本発明では、アームが下降するときの、本体部の内部からアーム側への塵埃の流出を防止することが可能になる。

本発明において、昇降体の下降時の、排気ファンの単位時間当たりの排気量と、昇降体の上昇時の、排気ファンの単位時間当たりの排気量とが等しくなっていることが好ましい。上述のように、昇降体が上昇するときに筐体の内部空間から排出される気体の量は、昇降体が下降するときに筐体の内部空間から排出される気体の量が少ないため、このように構成すると、昇降体が上昇するときにも、筐体の内部空間から排出される気体の全てを排気ファンによって排気穴から排出することが可能になる。したがって、アームが上昇するときの、本体部の内部からアーム側への塵埃の流出を防止することが可能になる。また、このように構成すると、昇降体の下降時と上昇時とで、排気ファンの排気量を変える必要がなくなるため、排気ファンの制御が容易になる。

本発明において、排気穴は、筐体の底面を構成する底面部に形成されていることが好ましい。また、この場合には、本体部は、１個の排気ファンを備え、底面部には、１個の排気穴が形成され、排気ファンおよび排気穴は、昇降体の真下に配置されていることが好ましい。このように構成すると、昇降体の下降動作に伴って下向きに流れる昇降体の下側の気体を排気ファンによって排気穴から効率的に排出することが可能になる。

以上のように、本発明では、アームと、アームを昇降可能に保持する本体部とを備える産業用ロボットにおいて、アームが下降するときの、本体部の内部からアーム側への塵埃の流出を防止することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの斜視図である。 図１に示す本体部の縦断面図である。 図２のＥ部の拡大図である。 図１に示す本体部の横断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（産業用ロボットの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１の斜視図である。

本形態の産業用ロボット１（以下、「ロボット１」とする。）は、半導体ウエハを搬送するための水平多関節型のロボットである。ロボット１は、半導体ウエハが搭載される２個のハンド３と、２個のハンド３が先端側に回動可能に連結されるとともに水平方向に動作するアーム４と、アーム４の基端側が連結される本体部５とを備えている。ロボット１は、クリーンルームの中に配置されている。

アーム４は、基端側が本体部５に回動可能に連結される第１アーム部７と、第１アーム部７の先端側に基端側が回動可能に連結される第２アーム部８と、第２アーム部８の先端側に基端側が回動可能に連結される第３アーム部９とから構成されている。２個のハンド３は、第３アーム部９の先端側に回動可能に連結されている。２個のハンド３は、上下方向で重なるように配置されている。また、本体部５と第１アーム部７と第２アーム部８と第３アーム部９とハンド３とは、上下方向において、下側からこの順番で配置されている。

（本体部の構成）
図２は、図１に示す本体部５の縦断面図である。図３は、図２のＥ部の拡大図である。図４は、図１に示す本体部５の横断面図である。

本体部５は、アーム４の基端側が上面側に回動可能に連結される昇降体１０と、昇降体１０を昇降可能に保持する筐体１１と、筐体１１に収容されるとともに筐体１１に対して昇降体１０を昇降させる昇降機構１２とを備えている。また、本体部５は、筐体１１の内部の気体（具体的には空気）を排出するための排気ファン１３を備えている。本形態の本体部５は、１個の排気ファン１３を備えている。

筐体１１の外形は、略円柱状となっている。筐体１１は、筐体１１の底面を構成する底面部１５と、筐体１１の上面を構成する上面部１６と、筐体１１の側面を構成する側面部１７とを備えている。底面部１５は、多角形の平板状に形成されており、底面部１５の厚さ方向と上下方向とが一致するように配置されている。上面部１６は、円板状に形成されており、上面部１６の厚さ方向と上下方向とが一致するように配置されている。側面部１７は、薄肉の略円筒状に形成されている。

筐体１１の内部には、空間（以下、この空間を「内部空間Ｓ」とする。）が形成されている。また、筐体１１は、昇降機構１２の一部を構成する後述のネジ軸２５を保持するための保持部材１８と、一端側が昇降体１０に固定され他端側が筐体１１に固定される配線や配管を支持する支持機構１９とを備えている。保持部材１８は、側面部１７の内周側に配置されている。また、保持部材１８は、側面部１７の内周面に固定されている。支持機構１９は、たとえば、ケーブルベヤ（登録商標）である。支持機構１９は、側面部１７の内周側に配置されている。

底面部１５には、排気ファン１３から排出される気体が通過する排気穴１５ａが形成されている。本形態では、１個の排気穴１５ａが底面部１５に形成されている。排気穴１５ａは、上下方向で底面部１５を貫通している。すなわち、排気穴１５ａは、筐体１１を貫通している。また、排気穴１５ａは、底面部１５の中心に形成されている。排気穴１５ａの下側は、ロボット１が配置されるクリーンルームの外部に通じている。

排気ファン１３は、筐体１１の内部に配置されている。また、排気ファン１３は、底面部１５の上面側に取り付けられている。本形態の排気穴１５ａは、段付き穴となっており、排気ファン１３の下端部は、排気穴１５ａの上端部の中に配置されている。排気ファン１３および排気穴１５ａは、昇降体１０の真下に配置されている。排気ファン１３は、下側に向かって筐体１１の内部の気体を排出する。すなわち、排気ファン１３は、筐体１１の内部の気体が排気穴１５ａを通過してクリーンルームの外部に排出されるように、下側に向かって筐体１１の内部の気体を排出する。

上面部１６には、昇降体１０を昇降させるための開口１６ａが形成されている。開口１６ａは、上下方向で上面部１６を貫通している。開口１６ａの中には、昇降体１０の一部が配置されている。保持部材１８には、昇降体１０を上下方向へ案内するための２本のガイドレール２０が固定されている。ガイドレール２０は、ガイドレール２０の長手方向と上下方向とが一致するように配置されている。２本のガイドレール２０は、水平方向において一定の間隔をあけた状態で配置されている。

昇降機構１２は、モータ２３とボールネジ２４とを備えている。ボールネジ２４は、モータ２３の動力で回転するネジ軸２５と、ネジ軸２５に係合するナット２６とを備えている。モータ２３は、筐体１１の内部の下端側に固定されている。ネジ軸２５は、ネジ軸２５の軸方向と上下方向とが一致するように配置されている。ネジ軸２５は、保持部材１８に回転可能に保持されている。モータ２３の出力軸には、プーリ２７が取り付けられ、ネジ軸２５の下端には、プーリ２８が取り付けられている。プーリ２７とプーリ２８とには、ベルト２９が架け渡されている。ナット２６は、昇降体１０に取り付けられており、モータ２３が回転すると、昇降体１０が筐体１１に対して昇降する。本形態では、昇降体１０の上昇速度と、昇降体１０の下降速度とが同じ速度となっている。

昇降体１０は、上下方向に長いブロック状に形成されている。昇降体１０は、ガイドレール２０に係合する２個のガイドブロック３１を備えている。ガイドブロック３１は、昇降体１０の本体フレームに固定されている。昇降体１０の下端には、底面部が形成されており、昇降体１０の下端は、たとえば、この底面部によって封鎖されている。

昇降体１０の上端側の内部には、第１アーム部７および第２アーム部８を回動させて第１アーム部７と第２アーム部８とからなるアーム４の一部を伸縮させる駆動機構（図示省略）の一部が配置されている。たとえば、昇降体１０の上端側の内部には、モータと、このモータの動力を減速して第１アーム部７に伝達するための減速機とが配置されている。減速機は、昇降体１０と第１アーム部７との連結部（すなわち、関節部）を構成しており、第１アーム部７の基端側の下面は、減速機の出力軸に固定されている。

昇降体１０が下限位置まで下降しているとき（図２に示す状態のとき）には、昇降体１０の全体が筐体１１の内部に配置されている。また、昇降体１０が上限位置まで上昇しているときには、昇降体１０の下端側部分が筐体１１の内部に配置されている。すなわち、筐体１１に対して昇降する昇降体１０の少なくとも下端側部分は、筐体１１に収容されている。また、昇降体１０が下限位置まで下降しているときにも、昇降体１０の上端部は、上面部１６の開口１６ａの中に配置されており、開口１６ａの縁と、昇降体１０の外周面との間には、常時、隙間Ｇ（図３参照）が形成されている。

なお、本体部５では、昇降体１０が下限位置まで下降しているときには、昇降体１０の全体が筐体１１に収容されているため、筐体１１の内部空間Ｓは狭くなる。一方で、昇降体１０が上限位置まで上昇しているときには、筐体１１の内部の、昇降体１０の下側に大きな空間が形成される。すなわち、昇降体１０が上限位置まで上昇しているときには、筐体１１の内部空間Ｓは広くなる。そのため、昇降体１０が下降するときに筐体１１の内部空間Ｓから排出される空気の量は、昇降体１０が上昇するときに筐体１１の内部空間Ｓから排出される空気の量よりも多くなる。

昇降体１０の、上下方向に直交する断面において、昇降体１０の外形によって規定される面積を昇降体断面積とすると、昇降体断面積は一定とはなっていない。すなわち、上下方向における昇降体１０の全域において、昇降体１０の外形は一定とはなっていない。上下方向における昇降体１０の全域において、最大となる昇降体断面積を最大断面積とすると、本形態では、たとえば、ガイドブロック３１が配置された部分の昇降体断面積（図４の太い二点鎖線で示す昇降体１０の外形によって規定される昇降体断面積）が最大断面積となっている。なお、ガイドブロック３１が配置された部分以外の部分の昇降体断面積が最大断面積となることもある。

本形態では、昇降体１０が下降するときの排気ファン１３の単位時間当たりの排気量（ｍ^３／秒）は、最大断面積（ｍ^２）と昇降体１０の下降速度（ｍ／秒）との積よりも大きくなっている。また、本形態では、排気ファン１３は、常時、同じ回転速度で回転している。そのため、本形態では、昇降体１０の下降時の、排気ファン１０の単位時間当たりの排気量と、昇降体１０の上昇時の、排気ファン１３の単位時間当たりの排気量とが等しくなっている。排気穴１５ａの大きさは、昇降体１０の昇降時に、排気ファン１３から排出される気体が通過可能な大きさとなっている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、昇降体１０が下降するときの排気ファン１３の単位時間当たりの排気量（ｍ^３／秒）は、最大断面積（ｍ^２）と昇降体１０の下降速度（ｍ／秒）との積よりも大きくなっている。そのため、本形態では、昇降体１０が下降するときに筐体１１の内部空間Ｓから排出される気体の全てを排気ファン１３によって排気穴１５ａから排出することが可能になる。

したがって、本形態では、昇降体１０が下降するときに、筐体１１の上面部１６の開口１６ａの縁と昇降体１０の外周面との間の隙間Ｇから、筐体１１の内部空間Ｓの気体が排出されるのを防止することが可能になる。すなわち、本形態では、アーム４が下降するときに、筐体１１の内部空間Ｓの気体が隙間Ｇから排出されるのを防止することが可能になる。その結果、本形態では、アーム４が下降するときの、本体部５の内部からアーム４側への塵埃の流出を防止することが可能になる。すなわち、アーム４が下降するときに、ロボット１が配置されるクリーンルームの中への塵埃の流出を防止することが可能になる。

本形態では、昇降体１０が上昇するときに筐体１１の内部空間Ｓから排出される気体の量は、昇降体１０が下降するときに筐体１１の内部空間Ｓから排出される気体の量よりも少なくなっている。また、本形態では、昇降体１０の上昇時の、排気ファン１３の単位時間当たりの排気量は、昇降体１０の下降時の、排気ファン１０の単位時間当たりの排気量と等しくなっている。

そのため、本形態では、昇降体１０が上昇するときにも、筐体１１の内部空間Ｓから排出される気体の全てを排気ファン１３によって排気穴１５ａから排出することが可能になる。したがって、本形態では、アーム４が上昇するときにも、筐体１１の内部空間Ｓの気体が隙間Ｇから排出されるのを防止することが可能になり、その結果、本体部５の内部からアーム４側への塵埃の流出を防止することが可能になる。すなわち、アーム４が上昇するときにも、ロボット１が配置されるクリーンルームの中への塵埃の流出を防止することが可能になる。

また、本形態では、排気ファン１３は、常時、同じ回転速度で回転しており、昇降体１０の下降時と上昇時とで、排気ファン１３の排気量を変えていないため、排気ファン１３の制御が容易になる。また、本形態では、排気ファン１３および排気穴１５ａが昇降体１０の真下に配置されているため、昇降体１０の下降動作に伴って下向きに流れる昇降体１０の下側の気体を排気ファン１３によって排出穴１５ａから効率的に排出することが可能になる。

なお、本形態では、昇降体１０が下降するときに、上面部１６の開口１６ａの縁と昇降体１０の外周面との間の隙間Ｇから筐体１１の内部空間Ｓに気体（空気）が供給される。また、昇降体１０が上昇するときにも、上面部１６の開口１６ａの縁と昇降体１０の外周面との間の隙間Ｇから筐体１１の内部空間Ｓに気体（空気）が供給される。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態において、昇降体１０の上昇時の、排気ファン１３の単位時間当たりの排気量は、昇降体１０の下降時の、排気ファン１０の単位時間当たりの排気量より少なくなっていても良い。この場合であっても、昇降体１０の上昇時の、排気ファン１３の単位時間当たりの排気量は、昇降体１０が上昇するときに、筐体１１の内部空間Ｓから排出される気体の全てを排気ファン１３によって排気穴１５ａから排出することが可能になるように設定されている。

上述した形態において、排気ファン１３および排気穴１５ａは、昇降体１０の真下からずれた位置に配置されていても良い。また、排気穴１５ａは、側面部１７に形成されていても良い。また、上述した形態において、本体部５は、２個以上の排気ファン１３を備えていても良い。この場合には、排気ファン１３の数に応じて、排気ファン１３の個数と同数の排気穴１５ａが形成される。また、上述した形態において、昇降体１０が下限位置まで下降しているときに、昇降体１０の上端部が筐体１１の上端より上側へ突出していても良い。

上述した形態において、第３アーム部９の先端側に１個のハンド３が取り付けられていても良い。また、上述した形態において、アーム４は、２個のアーム部によって構成されても良いし、４個以上のアーム部によって構成されても良い。また、上述した形態において、ロボット１は、液晶用のガラス基板等の他の搬送対象物を搬送するロボットであっても良い。

１ ロボット（産業用ロボット）
４ アーム
５ 本体部
１０ 昇降体
１１ 筺体
１２ 昇降機構
１３ 排気ファン
１５ 底面部
１５ａ 排気穴
１６ 上面部
１６ａ 開口

Claims (4)

1. アームと、前記アームの基端側が連結される本体部とを備え、
   前記本体部は、前記アームの基端側が上面側に連結される昇降体と、前記昇降体の少なくとも下端側部分が収容される筺体と、前記筐体に収容されるとともに前記筐体に対して前記昇降体を昇降させる昇降機構と、前記筐体の内部の気体を排出するための排気ファンとを備え、
   前記筐体には、前記筐体を貫通するとともに前記排気ファンから排出される気体が通過する排気穴が形成され、
   前記筐体の上面を構成する上面部には、前記昇降体を昇降させるための開口が形成され、
   前記昇降体の、上下方向に直交する断面において、前記昇降体の外形によって規定される面積を昇降体断面積とし、上下方向における前記昇降体の全域において、最大となる前記昇降体断面積を最大断面積とすると、
   前記昇降体が下降するときの前記排気ファンの単位時間当たりの排気量（ｍ^３／秒）は、前記最大断面積（ｍ^２）と前記昇降体の下降速度（ｍ／秒）との積よりも大きくなっていることを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記昇降体の下降時の、前記排気ファンの単位時間当たりの排気量と、前記昇降体の上昇時の、前記排気ファンの単位時間当たりの排気量とが等しくなっていることを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
3. 前記排気穴は、前記筐体の底面を構成する底面部に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の産業用ロボット。
4. 前記本体部は、１個の前記排気ファンを備え、
   前記底面部には、１個の前記排気穴が形成され、
   前記排気ファンおよび前記排気穴は、前記昇降体の真下に配置されていることを特徴とする請求項３記載の産業用ロボット。

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