JP2576268B2 - ロボットの関節機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 少なくとも関節機構を具えたロボットの該関節機構に
関し、 関節機構部分で発生する異物や塵埃の外部への飛散を
安価且つ効果的に抑制して生産性の向上を図ることを目
的とし、 ロボット本体の関節機構部を覆う固定カバーの該関節
機構部可動面と対応する開口近傍に該可動面と近接する
対向面を具えて装着されたフランジが、該対向面には可
動面移動方向に沿うグリース溜まり用の溝が形成され、
且つ該溝が上記可動面と接触するように盛り上げられた
グリースで充填して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はロボット関節機構部の構成に係り、特に関節
機構部分で発生する異物や塵埃の外部への飛散を安価且
つ効果的に抑制することで生産性の向上を図ったロボッ
トの関節機構に関する。

近年の半導体装置の分野では、その集積度の向上に伴
ってその素子および配線等の諸工程で発生する異物や塵
埃（以下単に塵埃とする）の特性の低下や障害等に対す
る影響力が益々大きくなっていることから、各製造プロ
セスで使用される機器，装置等から発生する塵埃の周囲
への飛散を如何に抑制するかが大きな問題となってい
る。

他方、製造プロセスには多くのロボットが自動化機器
として使用されているが、このロボットには多くの関節
機構部があり特に該関節機構部にはモータや減速機，軸
受等の機械的摩擦を伴う接触部が存在するので多少にか
かわらず発塵すると共に、回転軸と固定部カバーとの間
の隙間や他の開口部から該ロボットの周囲に飛散する。

そこでこれらの塵埃の飛散を抑制するため種々の手段
が考えられているが、それぞれに欠点があることからそ
の解決が望まれている。

〔従来の技術〕

第２図はロボット関節機構部の塵埃の飛散抑制方法の
例を示す図であり、第３図，第４図，第５図はいずれも
他の塵埃の飛散抑制方法を示す図である。

ロボットの一部を示す第２図で基台１上のロボット２
は、該基台１に固定されたフレーム３に回転軸が垂直に
なるように装着された例えばモータ４と減速機５とから
なる第１の関節機構部６に取付けられて矢印ａのように
回転する第１の軸７と、該第１の軸７に例えば水平方向
が回転軸となるように上記同様の構成で装着された第２
の関節機構部８に取り付けられて矢印ｂのように回転す
る第１のアーム９と、該第１のアーム９の他端部に装着
された同様の構成になる図示されない複数の関節機構部
および末端の関節機構部に装着された手首等で構成され
ている。

そして通常のロボットでは、上記の各関節機構部6,8,
…を構成しているモータと減速機で該各関節機構部に取
り付けられているアーム9,…や手首を所定の方向に所定
速度で所定角度だけ回転させるようになっている。

なお該各関節機構部6,8,…のモータや減速機等には、
該ロボット２の内部で繋がる空間領域に這わせた信号線
が接続されており、該信号線の他端は該ロボット２の外
部に位置する図示されない制御部に接続されている。

そこで該制御部から所定の信号を送り込むことで図示
されない末端の関節機構部に装着された手首に取付けら
れている工具または治具に所定の作業を行わせるように
している。

また、図の10は一端が基台１に取り付けられ他端がポ
ンプ11に接続されている排気パイプであり、該ポンプ11
を作動させることで該ロボット２の内部で繋がる空間領
域（換言すれば上記信号線に沿った領域）が減圧される
ようになっている。

一方、上述した第１の軸７の周囲にはフレーム３に固
定されて第１の関節機構部６を覆うカバー12が装着さ
れ、また第１のアーム９の近傍には第１の軸７に固定さ
れて第２の関節機構部８を取り囲むカバー13が装着され
ているが、更に図示されない各関節機構部も同様のカバ
ーで取り囲まれている。

特にこの場合の各カバー例えば12,13は、図示のＡ部,
B部の如き可動部（回転軸等）との隙間が必要である
が、防塵効果を高めるために該隙間はできるだけ小さく
なるようになっている。

従ってポンプ11を稼働させながら該ロボット２を動作
させると、上述した各関節機構部6,8,…およびその周辺
領域から発生する塵埃の大部分は、例えば点線で示す各
矢印のように該ロボット２内部の信号線に沿う空間領域
を移動してポンプ11に吸収されることになるので塵埃の
外部への飛散をほぼ完全になくすことができる。

しかし発生する塵埃が全部ポンプ11に吸引できるよう
にロボット２の内部を減圧するには、各関節機構部の回
転軸とカバーとの間の隙間（上記A,B）や各関節機構部
までの排気路の流量抵抗，ポンプ11の排気能力等を条件
として考慮しなければならず、その設計や調整に多くの
工数をかけなければならない欠点がある。

第３図は第２図で説明したカバーを使用しながら多く
の工数をかけずに塵埃の外部への飛散を抑制する手段を
示したもので、図では第２図の領域Ａの部分を例として
拡大して表わしている。

第３図で、７が回転する第１の軸を示し12は第２図の
フレーム３に固定されているカバーを表わしている。

また該第１の軸７の周囲には、上記カバー12の内面の
開口側隙間近傍の該隙間に沿う対応位置にゴム等の弾性
体シール15が固定されている。

特にこの場合には、カバー12の隙間（第２図のＡ部）
がその内部で該弾性体シール15によって密閉されるた
め、ロボットの内部で発生する塵埃の外部への飛散を容
易且つ完全に抑制することができる。

しかし、該弾性体シール15自体がカバー12と接触して
いるため該接触部から新たな塵埃が発生すると共に長期
の使用によって該弾性体シール15が磨耗変形して防塵効
果が低下する欠点がある。

第４図で基台21上のロボット22は、該基台21の垂直軸
を中心としてｅの如く回転する第１の関節機構部23a
と、ｆのように回転する第２の関節機構部24aに一体化
した第１のアーム24と、該第１のアーム24の先端に設け
たｇ方向に回転するる第３の関節機構部25aに一体化し
た第２のアーム25と、該第２のアーム25の先端に設けた
軸回転する第４の関節機構部26と、該第４の関節機構部
26の先端に設けた手首27をｈ方向に回転させる第５の関
節機構部27aと、該手首27の先端に軸回転する第６の関
節機構部28とで構成されており、該第６の関節機構部28
の先端に工具または治具が装着されている。

そして該ロボット22は、第２図の場合と同様に上記の
各関節機構部で該各関節機構部に一体化したアームを所
定の速度で所定方向に所定角度だけ回転させられるよう
になっている。

一方図の29は、該ロボット22を完全にカバーする例え
ばコーティングされたナイロン織布からなる舵腹を示
し、該舵腹29の一部に設けた排気パイプ30は図示されな
い排気ポンプに接続されている。

この場合には、舵腹29の大きさに充分な冗長度を持た
せることができるのでロボット22の動作に完全に追従さ
せられると共に、図示されない排気ポンプを作動させる
ことで各関節機構部やその周囲から発生する塵埃を周囲
空間に飛散することなく確実に該ポンプに吸引すること
ができる。

しかし、ロボット22全体をカバーするため舵腹分が大
きくなってロボット22としての動作領域に制約が生ずる
欠点があり、また長期使用による屈曲部での磨耗や変質
等によって該舵腹29自体が発塵源となる欠点がある。

第５図は第４図におけるロボット22の各関節機構部23
a,〜28を個々の舵腹29a,〜29eでそれぞれ独立させてカ
バーしたものであり、この場合には第１の関節機構部23
aをカバーする舵腹29aの部分に第４図で説明した排気パ
イプ30が配設されている。

かかる舵腹29a,〜29e等を使用した場合では、第４図
と同様の効果が得られると共に全体の大きさを第４図の
場合よりも小さくできるメリットがあるが、捩れ動作を
伴う関節機構部には使用できない欠点がありまた長期使
用によって各舵腹が発塵源となることは第４図の場合と
同様である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の構成になるロボット関節機構での塵埃に対する
外部飛散抑制方法では、各関節機構部毎にカバーを取り
付ける場合には塵埃の外部飛散を抑制するために設ける
弾性体シール自体が発塵体となって防塵効果が低下する
と言う問題があり、また舵腹を使用する場合にはロボッ
トの動作や舵腹の適用箇所に制約が生じたり長期間の使
用で舵腹自体が発塵体となって防塵効果が低下すると言
う問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、ロボット本体の関節機構部を覆う固定
カバーの該関節機構部可動面と対応する開口近傍に該可
動面と近接する対向面を備えて装着されたフランジが、
該対向面には可動面移動方向に沿うグリース溜まり用の
溝が形成され、且つ該溝が上記可動面と接触するように
盛り上げられたグリースで充填されているロボットの関
節機構によって解決される。

〔作 用〕

ロボットの固定されたカバーと可動部との間の隙間を
グリースで充填すると、該カバー内部およびロボット内
部と外部とが該グリースによって完全に遮断されること
になる。

本発明では、固定カバーの可動部と対面する開口近傍
に該開口に沿った溝を具えたフランジを装着し、更に該
フランジの上記溝にグリースを充填させることで、カバ
ーと可動部との間の隙間をグリースで埋めるようにして
いる。

従ってカバー内外部ひいてはロボット内外部が遮断さ
れるため、ロボット内部を減圧したり舵腹を使用するこ
となくロボットの各関節機構部やその周辺で発生する塵
埃の外部への飛散が完全に抑制できて生産性を向上させ
ることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明になるロボット関節機構の構成例を示
す図であり、（Ａ）は全体図，（Ａ−１），（Ａ−２）
は主要部拡大図である。

なお図は一例として第２図におけるロボット２の第1,
第２の各関節機構部６および８を、本発明になる関節機
構部31,41に置き換えて表わしたものであり、その他の
構成は第２図と全く同等であるので対応する同一部品に
は同一番号を付して示している。

第２図同様にロボットの一部を示す第１図（Ａ）で、
基台１上のロボット２は、該基台１に固定されたフレー
ム３に装着されたモータ４と減速機５とからなる第１の
関節機構部31に取付けられている第１の軸７と、該第１
の軸７に上記同様の構成で装着された第２の関節機構部
41に取り付けられた第１のアーム９と、該第１のアーム
９の他端部に装着された同様の構成になる図示されない
複数の関節機構部および末端の関節機構部に装着された
手首等で構成されている。

なお該基台１には第２図で説明した排気パイプ11は特
に必要としないので本図では省略されている。

一方、上述した第１の軸７の周囲にはフレーム３に固
定されて第１の関節機構部31を覆う固定カバー32が装着
され、また第１のアーム９の近傍には第１の軸７に固定
されて第２の関節機構部41を取り囲む固定カバー42が装
着されている。

ここで上記各固定カバー32,42について以下に説明す
る。

（Ａ−１）で示す固定カバー32は、第２図で説明した
如く図面下側に位置する図示されない一端はフレーム３
に固定され他端側が第１の軸７の周囲に近接して形成さ
れているカバー本体33と、該カバー本体33の上記第１の
軸７の周囲に近接した開口に該軸７を取り囲んで周壁面
に平行するように装着したリング状のフランジ34とで構
成されており、特に該フランジ34の該軸７と対面する内
面には該軸７の周壁面に沿って溝34aが形成され更に該
溝34aには低蒸気圧油のグリース（例えばダイキン工業
（株）製・商品名“デムナムL200″）35が充填されてい
る。

また、（Ａ−２）で示す固定カバー42は、第２図で説
明した如く一端は第１の軸７に固定され他端側が第１の
アーム９の可動面に近接して形成されているカバー本体
43と、該カバー本体43の第１のアーム９に近接した開口
に該アーム９の壁面と平行になるように装着した紙面厚
さ方向に長い円弧状のフランジ44とで構成されており、
特に該フランジ44の上記第１のアーム９と対面する面に
は該アーム９の壁面に沿って溝44aが形成されており、
更に該溝44aには上述したした低蒸気圧油のグリース35
が充填されている。

かかる構成になる固定カバー32,42を第２図で説明し
たカバー12および13に代えてロボット２に装着すると、
該ロボット２を動作させたときに上記各固定カバー32,4
2の各フランジ34,44に充填されたグリース35が各可動面
との間に自動的に塗布され該部分の隙間を埋めることに
なる。

なおこの場合の該グリース35は上述した如く低蒸気圧
油グリースである。

従って長期の使用に耐えることから第２図で説明した
ロボットの各関節機構部から発生する塵埃が該各固定カ
バー32,42とそれぞれに対応する可動面との間の隙間か
ら飛散することがなく、結果的に関節機構部分で発生す
る異物や塵埃の外部への飛散を安価且つ効果的に抑制で
きる所要のロボット関節機構を得ることができる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、関節機構部やその周辺で発
生する異物や塵埃の外部への飛散を安価且つ効果的に抑
制して生産性の向上を図ったロボットの関節機構を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるロボット関節機構の構成例を示す
図、 第２図は従来のロボット関節機構部の塵埃の飛散抑制方
法の例を示す図、 第３図，第４図，第５図は従来の他の塵埃の飛散抑制方
法を示す図、 である。 図において、 １は基台、２はロボット、 ３はフレーム、４はモータ、 ５は減速機、７は第１の軸、 ９は第１のアーム、31は第１の関節機構部、 32,42は固定カバー、33,43はカバー本体、 34,44はフランジ、34a,44aは溝、 35はグリース、 41は第２の関節機構部、 をそれぞれ表わす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−79994（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−22290（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボット本体の関節機構部を覆う固定カバ
   ーの該関節機構部可動面と対応する開口近傍に該可動面
   と近接する対向面を備えて装着されたフランジが、 該対向面には可動面移動方向に沿うグリース溜まり用の
   溝が形成され、且つ該溝が上記可動面と接触するように
   盛り上げられたグリースで充填されていることを特徴と
   するロボットの関節機構。