JP4162907B2 - ロータリージョイント - Google Patents

Description

【発明の属する分野】
本発明は、クリーンルーム内において使用される産業用ロボットと把持装置の間に配設されるロータリージョイントに関するものである。
【従来の技術】
クリーンルーム内での組み立て又は搬送工程において、回転しないロボット本体側と回転するロボット先端部に取り付けられる把持装置への配管及び配線には、特開平５−２９３７８８号公報に記載されたように、固定部から回転部への流体の供給及び排出にエアチューブを使用せず、固定側及び回転側に設けた流体通路を弾性シールにより形成した環状流体通路により連通させることによって外部へのエアチューブの露出を最小限とし、更に信号伝達や電力供給に使用される配線を回転軸回りにフラットケーブルを渦巻状に緩く巻き、回転動作時に渦巻部の巻き径が変わることにより回動を許容出来るようにする事で、エアチューブと同様に外部への配線の露出を最小限とする事で、回転時に配管及び配線の周辺機器との干渉を防ぐ事を可能としたものが知られている。
上記方式のロータリージョイントの場合、図５（ｂ）のように固定側又は回転側に設けた環状溝を挟むように配設した弾性シールにより環状流体通路を形成する装置構成であるため、装置全長が長くなり大型化するため、広いスペースを必要とする他、流体通路を形成するために配設される弾性体シールの摩擦抵抗により回転部が旋回する際に大きな旋回トルクが必要となり問題となっている。
上記問題を解消する方法として特開平９−１２３０８３号公報にて、提案されているようなメタルシール構造のものが知られているが、該方式は、旋回時の抵抗の要因である弾性シールを使用しない方式であるため、非常に小さなトルクで円滑な旋回が可能であるが、シール部に隙間を有し、僅かであるが外部にエアーを放出する方式であるため、クリーン度を要求されるウェハやガラス基板等の搬送を行う環境での使用が困難であった。
上記問題を解消する方法として、把持装置にモーターハンドを使用し、ロボットとモーターハンドの間に電力供給用のロータリージョイントを設ける方式が知られているが、駆動に流体圧を使用しないモーターハンドであっても、高いクリーン度を要求される環境下で使用される場合、ロータリージョイントの回転部及び把持爪等の動作部より発生する僅かな粉塵が問題となっていた。
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、クリーン度の高い環境で使用可能な小型且つ小さなトルクで円滑な旋回を行うことが可能なロータリージョイントを提供する事を目的としたものである。
【問題を解決するための手段】
本発明は、モーターハンドと産業用ロボットの間に配設するロータリージョイントにおいて、前記した課題を解決する手段として、回転側ボディを保持する二つの接触シール式の軸受けと、固定側ボディ内径と回転側ボディ外径の差により設けられた環状空間を、軸受けの内輪と回転側ボディの接触面と、外輪と固定側ボディの接触面に弾性シールを配設することで環状流体通路を形成し、固定側ボディと回転側ボディに配設した流体通路及び吸引ポートを連通する装置構成とした。
また、固定ボディにはフラットケーブル等の摺動部より発生する粉塵を吸引する為の吸引ポートを設ける。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施例のロータリージョイントは、吸引ポートとケーブルクランプを外周部に設けた固定ボディＡ３と、固定ボディ内に取り付けられた軸受けに回動自在に保持された回転ボディから成る。
固定ボディＡ３は、小径部と大径部から構成され、小径部には回転ボディに取り付けられる装置から吸引を行う為の吸引ポートＢ１２と、回転ボディを回動自在に保持するための軸受けが間隔を開けて二つ挿入されている。前記軸受けには接触シール式軸受け９が使用され、該接触シール式軸受け９の外輪と接する固定ボディＡ３の内壁面に設けられた弾性シール用溝部に装着された弾性シール１０と軸受け外輪が接するように配設される。前記軸受けにより回転ボディＡ１は回動自在に保持された状態で回転ボディＢ２とネジ止めにより連結される。
回転ボディＡ１の回転軸には固定ボディＡ３同様に弾性シール用溝が設けられ、弾性シール１０と接触シール式軸受け９内輪が接するように配設される事によって軸受け間に環状流体通路１６が形成され、回転ボディＡ１と固定ボディＡ３に設けられた吸引ポートＡ１１と吸引ポートＢ１２を連通している。
固定ボディＡ３の大径部に設けられた凹部には、図面上方より固定ボディＢ４が取り付けられ、固定ボディＡ３内にリング状の空間を形成する。該リング状空間内には回転ボディＡ１に取り付けられる装置に電力の供給や信号の伝達を行う為のフラットケーブル１４が回転時のフラットケーブル１４の捩れを許容可能とするように回転軸を中心に渦巻き状に緩く巻いた状態にて収容され、固定ボディ外周には内部の粉塵を吸引するための吸引ポートＣ１３を設ける。
回転軸を中心とし渦巻き状に巻かれたフラットケーブル１４は、一方を回転軸中心に設けられた中心穴へ挿入し、回転ボディＡ１の端面に設けた溝よりフラットケーブル１４を本体外部に取り出し、装置に配線を行う。他端は固定ボディＡ３大径部に設けた溝部よりフラットケーブル１４を本体外部に出し、該ケーブルをケーブルクランプ５によりクランプさせ固定する。
固定ボディＡ３に取り付けた固定ボディＢ４にも凹部が設けられており、凹部に取り付けられたストッパーピン８と、回転ボディＢ２に取り付けられたストッパーピン８が係合する円弧状の二本の溝が設けられたストッパー７が挿入されている。
【発明の効果】
本発明の実施により、回転側ボディを保持する二つの接触シール式の軸受けと固定側ボディ内径と回転側ボディ外径の差により設けられた環状空間を、軸受けの内輪と回転側ボディの接触面と、外輪と固定側ボディの接触面に弾性シールを配設することで環状流体通路を形成し、固定側ボディと回転側ボディに形成した流体通路及び吸引ポートを連通する装置構成としたことにより、従来の回転ボディを保持する上方軸受けと下方軸受けの間に環状溝と弾性シールを直列に配置する方式と異なりロータリージョイントの全長を短くすることが可能となり、産業用ロボットの取付面から把持装置先端部までの距離が短く出来ることで、産業用ロボットにかかる負荷を小さくする事が出来るうえに、接触シール式の軸受けと、該軸受けの内外輪と弾性シールにより流体通路を形成したことで、旋回時に弾性シールの摩擦抵抗の影響を受けることがなく、小さなトルクで円滑な旋回を行うことが可能となった。
また、回転ボディに取り付けられ動作するモーターハンドから発生する粉塵だけでなく、ロータリージョイントより発生する粉塵を吸引する為の吸引ポートを設けた事により高いクリーン度を要求される環境においての使用が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロータリージョイントの側面図
【図２】ロータリジョイントの断面図
【図３】Ａ−Ａ断面図
【図４】Ｂ−Ｂ断面図
【図５】本発明と従来方法の違いを表す略図
（ａ）本発明
（ｂ）従来方法
【符号の説明】
１回転ボディＡ
２回転ボディＢ
３固定ボディＡ
４固定ボディＢ
５ケーブルクランプ
６センターカバー
７ストッパー
８ストッパーピン
９接触シール式軸受け
１０弾性シール
１１吸引ポートＡ
１２吸引ポートＢ
１３吸引ポートＣ
１４フラットケーブル
１５流体通路
１６環状流体通路

Claims (3)

1. 回転ボディと固定ボディを同心上に且つ相対的に回転可能に組み合わされ、前記固定ボディ内に形成されるリング状の空間にはフラットケーブルが渦巻き状に収容され、該フラットケーブルの一端は固定ボディに固定、他端は回転ボディ端面より外部に取り出され配線を行う配線方式と、回転ボディと固定ボディ間に形成した環状通路により回転ボディに設けた吸引ポートと、固定ボディに設けた吸引ポートを連通した粉塵吸引用の流体通路を有したロータリージョイントであって、回転側ボディを保持する二つの接触シール式の軸受けと、固定側ボディ内径と回転側ボディ外形の差により設けられた環状空間を、軸受けの内輪と回転側ボディの接触面と、外輪と固定側ボディの接触面に弾性シールを配設することで環状流体通路を形成し、固定側ボディと回転側ボディに形成した流体通路を連通した事を特長とするロータリージョイント。
2. 固定ボディ内のフラットケーブルが渦巻き状に収容されたリング状の空間を有した固定ボディ外周面に吸引ポートを設けたことを特長とする請求項１に記載のロータリージョイント。
3. 回転中心より異なる距離に設けられた２本の円弧状の溝を有したストッパーと、回転ボディと固定ボディに配設したストッパーピンにより回転角度の規制を行うことを特長とした請求項１又は請求項２に記載のロータリージョイント。

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