JP6885980B2 - 駆動装置及び搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は駆動装置及び搬送装置に関する。

ロボットアームを旋回させる駆動装置のように、回転体を回転させる駆動装置においては、回転体の周囲に気流が発生する。こうした気流は駆動装置内のパーティクルを装置外へ漏洩させる要因となるため、半導体ウエハを搬送する搬送ロボットのようにクリーンルーム内で用いられる駆動装置ではパーティクルの発生を抑制する対策が必要とされる。特許文献１には、回転体の近傍に吸引管を配置して装置外の空気を吸い込むことで、装置内のパーティクルが漏洩することを抑制している。

特開昭６２−２２８３９４号公報

特許文献１の構成では、吸引管が装置の内部空間を吸引しているので、装置外の空気が装置の内部空間に導入され易い。装置外の空気が装置の内部空間に導入されると、その湿気によって、装置内の機構の腐食や錆の要因となる。

本発明の目的は、装置内のパーティクルが装置外へ漏洩することを抑制しつつ、装置外の空気が装置の内部空間に導入され難くすることにある。

本発明によれば、
少なくとも下方部が円筒状の被回転部である回転体と、
前記被回転部が挿通される天板部を有するハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記回転体を回転させる駆動機構と、
排気手段と、
を備えた駆動装置であって、
前記ハウジングの前記天板部は、
前記被回転部が挿通される円形の開口と、該開口を取り囲むように設けられ、前記開口と連通した溝部と、前記開口と前記溝部との間の隔壁と、が形成された第一の板部材と、
前記第一の板部材に積層して設けられ、前記溝部を塞ぐ第二の板部材と、を備え、
前記第二の板部材は、二つの板部材が互いに組み合わされた一枚の板部材であり、
前記溝部は、該溝部の周方向における少なくとも１か所に、前記開口の径方向における溝幅を大きくした拡幅部を備え、
前記排気手段は、前記拡幅部に連通して設けられ、前記溝部内の空気を排気する、
ことを特徴とする駆動装置が提供される。

本発明によれば、装置内のパーティクルが装置外へ漏洩することを抑制しつつ、装置外の空気が装置の内部空間に導入され難くすることができる。

本発明の実施形態に係る搬送装置の斜視図。 図１の搬送装置が備える駆動装置の平面図。 図１の搬送装置が備える駆動装置の内部構造を示す図。 図１の搬送装置が備える駆動装置の内部構造を示す図。 天板部の分解斜視図。 （Ａ）は溝部の周辺の平面視図、（Ｂ）は図６（Ａ）のＸ−Ｘ線断面矢視図。 （Ａ）は図６（Ｂ）のＣ部拡大図、（Ｂ）は図６（Ｂ）のＤ部拡大図。 （Ａ）は隔壁の説明図、（Ｂ）及び（Ｃ）は隔壁の他の構成例を示す図。 （Ａ）及び（Ｂ）は溝部の他の形成例を示す図。 （Ａ）及び（Ｂ）は溝部の他の形成例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜搬送装置＞
図１は本発明の一実施形態に係る搬送装置１の斜視図である。搬送装置１は、駆動装置２と、ロボットアーム３と、エンドエフェクタ４とを含む。本実施形態の搬送装置１は、半導体ウエハ等の基板を搬送する装置であり、エンドエフェクタ４は基板を保持するハンドである。ロボットアーム３は伸縮自在な多関節アームであり、３つのアーム部３１〜３３を含む。アーム部３２は、アーム部３１の端部に回動自在に支持され、アーム部３３はアーム部３２の端部に回動自在に支持されている。アーム部３３はエンドエフェクタ４を支持している。ロボットアーム３は、駆動装置２の回転体６に取り付けられている。回転体６は上下方向の回転中心線回りに回転し、ロボットアーム３を旋回する。

＜駆動装置＞
図１〜図４を参照して駆動装置２の構造について説明する。図２は、天板部５２を取り外した状態での駆動装置２の平面図である。図３及び図４は周壁部５１を透過して駆動装置２の内部構造を示した図であり、図３は図２の矢印Ａ方向に見た側面図、図４は図２の矢印Ｂ方向に見た側面図である。図４においては保護カバー１５等の図示を省略している。

駆動装置２は、ハウジング５、回転体６、駆動機構７、排気ユニット８を含む。ハウジング５は、周壁部５１、天板部５２、底壁部５３を含み、駆動装置２の外壁を形成する。周壁部５１は上方及び下方が開放した筒形状の部材であり、その横断面形状は円形（より正確には長円形）である。底壁部５３は、周壁部５１の下方の開口を閉鎖すると共に、ハウジング５内に収容される構成部品を支持する板状の部材であり、周壁部５１の横断面形状と同様の外形状を有している。

天板部５２は周壁部５１の上方の開口を閉鎖すると共に、回転体６が挿通する円形の開口５２ａを形成する。回転体６は、その上側の部分は開口５２ａからハウジング５の上方へ突出し、その下側の部分はハウジング５の内部空間に収容されている。本実施形態の天板部５２は、下側の板部材５２１と、上側の板部材５２２との積層体である。天板部５２には、開口５２ａと連通する溝部１７が形成されている。溝部１７の詳細は後述する。

回転体６は、駆動機構７によって回転され、アーム３を旋回させる駆動軸である。回転体６は、アーム３が連結される円筒形状の本体６１と、本体６１の下部に固定され、回転体６の下方部を形成する被回転部６２とを含む。本体６１の周壁には、複数の貫通孔６１ａが、板部材５２２よりも下側の位置で、かつ周方向に形成されており、本体６１の内部と本体６１の外部とで貫通孔６１ａを介して空気の流通が可能となっている。貫通孔６１ａは、本体６１の周方向に等ピッチ（等角度）で配置されており、本実施形態では４つである。被回転部６２は本体６１と同軸に固定されており、軸受１６ｃにより回転自在に支持されている。軸受１６ｃを支持する軸受支持部材１６ｂは、円筒形状の中空体であって、底壁部５３に支持されており、かつ、その周壁の一部に、切り欠き１６ａを有している。

駆動機構７は、駆動源であるモータ７１とモータ７１を支持する支持部材７２とを備える。支持部材７２は門型をなしており、その上にモータ７１が支持されている。モータ７１の出力軸７１ａは、支持部材７２の内側に下向きに突出し、出力軸７１ａにはプーリ７３が固定されている。駆動機構７は、また、軸受１６ｃを介して被回転部６２に固定されたプーリ７５を含み、プーリ７３とプーリ７５との間には無端のベルト７４が巻き回されている。プーリ７５は軸受１６ｃを支持する軸受支持部材１６ｂの内部空間に配置されており、ベルト７４は切欠き１６ａを通って軸受支持部材１６ｂの内部空間に進入している。

モータ７１を駆動すると、その駆動力がベルト７４を介して回転体６に伝達され、回転体６が回転する。本実施形態では、回転体６に対するモータ７１の駆動力の伝達機構として、ベルト伝動機構を採用したが、歯車機構やチェーン伝動機構等、他の種類の伝動機構であってもよい。

また、これら駆動機構７の、プーリ、ベルト、歯車等の構成がパーティクルの発生源となるが、本実施形態では、装置の外部にパーティクルを漏洩させないようにすべく、ハウジング５の内部の空気を排気ユニット８により排気して外部環境に対して負圧に保持することにより、パーティクルが外部へ漏洩することを防止している。

ハウジング５の内部空間には、回転体６の周囲を囲う保護カバー１４及び１５が設けられている。本実施形態の回転体６の中心軸は、ハウジング５の中心部からオフセットした位置に配置されている。保護カバー１４及び１５は、上下方向に延設された板状の部材であり、底壁部５３に支持されている。そして、保護カバー１４は、平面視Ｌ字形の板部材であり、保護カバー１５は平板部材である。保護カバー１４及び１５は、平面視Ｕ字形に組み合わされ、保護カバー１４及び１５と周壁部５１とで回転体６を不連続に取り囲んでいる。保護カバー１４及び１５は、ハウジング５の内部空間に配置された各種の部品（例えば配線、配管）が、回転体６と接触することを防止することを主目的として設けられている。保護カバー１４及び１５は、また、部品の支持体としても用いられている。

排気ユニット８は、溝部１７内の空気をハウジング５の外部に排気する機構である。排気ユニット８は、エジェクタ８１、フィルタ８２を含む。天板部５２には溝部１７と連通した継手２０が取り付けられており、エジェクタ８１と継手２０とが不図示の配管を介して連通している。また、エジェクタ８１は不図示の配管を介してフィルタ８２と連通しており、フィルタ８２は排気用の継手８３と連通している。継手８３はブラケット１１に支持されている。ハウジング５の周壁部５１の一部は切欠きが形成されており、この切欠きはブラケット１１により塞がれている。ブラケット１１には、ハウジング５の外部に配置された箱１０が支持されている。

箱１０内には継手８３と連通した消音器（不図示）や、ポンプ等の圧縮空気の供給源（不図示）が収容されている。供給源はブラケット１１に支持された継手８４及び不図示の配管を介してエジェクタ８１と連通しており、エジェクタ８１に圧縮空気を供給する。エジェクタ８１は、供給された圧縮空気により内部に負圧を発生させ、溝部１７内の空気を吸引する。吸引された空気はフィルタ８２によりパーティクルが除去されて、箱１０内に排気される。

＜天板部と排気機能＞
天板部５２の構造について図５を参照して説明する。図５は天板部５２の分解斜視図である。本実施形態の天板部５２は、一つの板部材５２１と、板部材５２１の上に積層される２つの板部材５２２１、５２２２とによって形成される。板部材５２１には、開口５２ａを形成する開口５２１ａが形成されている。開口５２１ａの周囲には、開口５２１ａを取り囲むように設けられた溝部１７が形成されている。板部材５２１は、また、溝部１７と開口５２ａとの間に位置する隔壁１８を有する。言い換えると、隔壁１８は、開口５２ａの内周縁に、板部材５２１に対して垂直に設けられる壁部材である。溝部１７及び隔壁１８は、本実施形態の場合、開口５２ａの全周に渡って連続的に形成する場合を例に挙げたが、周方向の一部のみに形成してもよいし、周方向に間隔を設けて不連続に形成してもよい。

２つの板部材５２２１、５２２２は、互いに組み合わされて一枚の板部材５２２を形成する。各板部材５２２１、５２２２には、開口５２ａを形成する円弧部５２２ａが形成されている。円弧部５２２ａは、開口５２ａの全周円弧を半割りとした形状を有しており、２つの円弧部５２２ａで１つの円形開口を形成する。合わせた板部材５２２を板部材５２１の上に積層することで、溝部１７の上側が板部材５２２で塞がれる。本実施形態のように、板部材５２１と板部材５２２とを積層することによって、開口５２ａの側（径方向内側）が開口され、他の側（上側、径方向外側、下側）が閉じた溝部１７を形成することができる。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照して溝部１７及び隔壁１８の構成を更に説明する。図６（Ａ）は溝部１７の周辺の平面視図である。図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う板部材５２１の断面矢視図である。

図６（Ａ）に示すように、溝部１７は、一定の幅で開口５２１ａ（換言すれば開口５２ａ）に沿って形成された第一溝部１７２と、開口５２１ａの径方向における溝幅が第一溝部１７２よりも大きい拡幅部（第二溝部）１７１と、を含む。

拡幅部１７１と後述する孔１９を設ける位置については、１か所でもよいが本実施形態の場合は、回転体６の周面と保護カバー１４、１５及び周壁部５１が近接する部位において回転体６の回転による上昇気流が生じやすいことから、上記部位の真上に１か所及びその近傍に２か所、計３か所設けている。上昇気流が生じてしまうと、ハウジング５の内部に負圧が掛かった状態であっても、パーティクルの漏洩原因となってしまうが、上記の貫通孔６１ａや孔１９からの空気の吸引によって、パーティクルが外部に漏洩することを防止できる。

本実施形態の拡幅部１７１は平面視でＶ字形状を有しており、開口５２１ａの周方向で見ると、徐々に拡幅した後、徐々に縮幅している。拡幅部１７１の平面視形状はこれに限られないが、Ｖ字形状とすることで、溝部１７の空気が周方向に沿って円滑に流れやすくなる。なお、拡幅部１７１は、後述する継手２０を拡幅部１７１の底裏に取り付けることができる幅を有していればよい。

各拡幅部１７１（例えば、最大の拡幅部分近傍における溝底）には、孔１９が形成されている。孔１９は、板部材５２１をその厚み方向に貫通する。本実施形態の場合、一つの拡幅部１７１に一つの孔１９が形成されているが、複数の孔１９を形成してもよい。拡幅部１７１の底裏において、孔１９に継手２０が取り付けられ、孔１９は継手２０及び配管を介して、排気ユニット８のエジェクタ８１と連通する。本実施形態の場合、孔１９は、拡幅部１７１の周方向中央部で、径方向外側に位置している。前述した位置に孔１９を形成し、排気ユニット８により吸引することで、拡幅部１７１内の空気を滞留なく排気することができ、その結果、溝部１７全体の空気の排気効率が高まる。

図６（Ｂ）に示すように、隔壁１８は、拡幅部１７１と開口５２ａとの間に位置する隔壁部分１８ａと、第一溝部１７２と開口５２ａとの間に位置する隔壁部分１８ｂとを含む。

隔壁部分１８ａの上下方向の高さは、隔壁部分１８ｂの高さよりも高くなっている。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照する。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ、図６（Ｂ）のＣ部、Ｄ部の拡大図であって、かつ、板部材５２１に板部材５２２を積層した状態を示している。回転体６が回転すると、その周囲に層状の気流（層流）が発生し、ハウジング５の内部のパーティクルが開口５２ａから外部へ拡散する要因となる。本実施形態の場合、排気ユニット８の作動により、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において矢印で示すように、回転体６の外周面と、開口５２ａの内壁面との隙間Ｇ１の空気（クリーンエアやガスも含む）が、溝部１７内に吸引される。このとき、一部の空気は層流の押し込みによって溝部１７内に流れ込むが、残りの空気は排気ユニット８の吸引によって溝部１７内に引き込まれる。隙間Ｇ１は例えば１ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは１．５〜２．５ｍｍ、より好ましくは１．８〜２．２ｍｍである。ハウジング５の内部のパーティクルは、開口５２ａを通過する際に、溝部１７内に吸引され、フィルタ８２によりパーティクルを除去した後、排気ユニット８により所定の箇所に排気されるため、駆動装置２の外部に拡散することがない。

隔壁部分１８ａ、１８ｂは、駆動装置２の外部からハウジング５の内部への空気の流入と、ハウジング５の内部から駆動装置２の外部へのパーティクルの漏洩を抑制するために設けられている。

また、ハウジング５の外部から開口５２ａを通ってハウジング５の内部へ進入しようとする空気も、開口５２ａを通過する際に溝部１７内に吸引される。これによって、ハウジング５の外部の空気が高湿度の空気や、腐食性の高い空気であっても、外部の空気とハウジング５の内部の機構及び構造との接触が抑制されるため、ハウジング５の内部の機構及び構造において腐食や錆が生じることを防止することができる。

このように開口５２ａの周囲で局所的に空気を吸引することで、駆動装置２の内部のパーティクルが装置外へ漏洩することを抑制しつつ、装置外の空気が装置内に導入され難くすることができる。隙間Ｇ１における容積と溝部１７の内部容積は比較的小さいことから、排気ユニット８としては比較的小出力のもので足りる。

回転体６の本体６１の周壁には、板部材５２２よりも下側の位置で、かつ周方向に貫通孔６１ａが形成されているため、回転体６の回転によってその周囲で上昇気流が生じても、その上昇気流は貫通孔６１ａを介して本体６１の内部へと導かれる。つまり、貫通孔６１ａを設けることによって、ハウジング５の内部のパーティクルが回転体６の周面に沿って上昇することを抑制することができ、この点でも、ハウジング５の内部のパーティクルが外部に拡散することを防止できる。特に、回転体６の周面と保護カバー１４、１５及び周壁部５１が近接する部位においては、回転体６の回転による上昇気流が生じやすいが、貫通孔６１ａによって空気が回転体６の内部に導かれるので、上昇気流の発生を抑制できる。

隔壁１８は、排気孔である孔１９に近い隔壁部分１８ａの上下方向の高さを、孔１９から遠い隔壁部分１８ｂの高さよりも高く形成している。つまり、隔壁部分１８ｂと板部材５２２ａとの隙間Ｇ２（図７（Ａ））を、隔壁部分１８ａと板部材５２２ａとの隙間Ｇ２（図７（Ｂ））よりも広く形成している。これによって、隔壁部分１８ａの溝部１７に流れ込む空気の量が、隔壁部分１８ｂの溝部１７に流れ込む空気の量よりも少なくなる。その結果、隔壁部分１８ｂの溝部１７に流れ込んだ空気が、孔１９に向かって吸引される際、隔壁部分１８ａの溝部１７に流れ込みにくくなることが抑制される。これにより、溝部１７全体として、空気の流れの均一化を図ることができる。

図８（Ａ）は、隔壁部分１８ａと隔壁部分１８ｂとの境界部分の形状を示している。隔壁部分１８ａの上面１８０と隔壁部分１８ｂの上面１８１とが隔壁部分１８ａの周方向での側面１８２を介して連続している。図示の例では、上面１８０、１８１が共に水平面であり、側面１８２は、上面１８０、１８１と直交する垂直面である。隔壁部分１８ａと隔壁部分１８ｂとの境界部分の形状が角型に形成されており、隔壁１８の加工が比較的容易である。

＜他の実施形態＞
隔壁部分１８ａと隔壁部分１８ｂとの境界部分の形状は、図８（Ａ）の形状に限られない。図８（Ｂ）、図８（Ｃ）は、隔壁部分１８ａと隔壁部分１８ｂとの境界部分の他の形状例を示している。図８（Ｂ）の例では、上面１８０、１８１が共に水平面であり、側面１８２は、上面１８０、１８１と斜めに交差する傾斜面である。隔壁部分１８ａと隔壁部分１８ｂの境界部分において、溝部１７への空気の吸い込みの変化を比較的穏やかにすることができる。

図８（Ｃ）の例では、図８（Ａ）の例において、側面１８２と上面１８０、側面１８２と上面１８１の境界部に丸みを付けている（Ｒ面加工を施している）。図８（Ｂ）の例において、上面１８０と傾斜面の境界部および傾斜面と上面１８１の境界部にもＲ面加工を施してもよい。

溝部１７の構造は、上記実施形態の構造に限られない。図９（Ａ）は溝部１７の他の構成例を示している。図示の例では、隔壁１８がなく、溝部１７の全体が開口５２ａに開口した構造である。図９（Ｂ）の例は、板部材５２１に代えて、断面Ｌ字型の環状部材５２３と、板部材５２２とにより溝部１７を形成した例を示している。環状部材５２３は、開口５２ａを形成する開口５２３ａを有している。孔１９は、環状部材５２３の側部に形成されているが、底部でもよい。また、環状部材５２３に、溝部１７と開口５２ａとの間に位置する隔壁１８を設けてもよい。

図１０（Ａ）の例は、板部材５２１に代えて、断面Ｚ字形の環状部材５２４と、板部材５２２とにより溝部１７を形成した例を示している。言い換えると、環状部材５２４は、図９（Ｂ）の環状部材５２３の上縁に、径方向外周側に延出するフランジ部を設けたものである。環状部材５２４は、開口５２ａを形成する開口５２４ａを有している。孔１９は、環状部材５２４の側部に形成されているが、底部でもよい。図１０（Ｂ）の例は、板部材５２１に代えて、内周側に開口する断面Ｃ字型の環状部材５２５と、板部材５２２とにより溝部１７を形成した例を示している。言い換えると、環状部材５２５は、図９（Ｂ）の環状部材５２３の上縁に、径方向内周側に延出するフランジ部を設けたものである。環状部材５２５は、開口５２ａを形成する開口５２５ａを有している。孔１９は、環状部材５２５の側部に形成されているが、底部でもよい。また、環状部材５２４、５２５に、溝部１７と開口５２ａとの間に位置する隔壁１８を設けてもよい。

以上、発明の実施形態について説明したが、発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

１ 搬送装置、２ 駆動装置、５ ハウジング、６ 回転体、７ 駆動機構、８ 排気ユニット、１７ 溝部、５２ 天板部、１７１ 拡幅部

Claims (6)

1. 少なくとも下方部が円筒状の被回転部である回転体と、
   前記被回転部が挿通される天板部を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に設けられ、前記回転体を回転させる駆動機構と、
   排気手段と、
   を備えた駆動装置であって、
   前記ハウジングの前記天板部は、
   前記被回転部が挿通される円形の開口と、該開口を取り囲むように設けられ、前記開口と連通した溝部と、前記開口と前記溝部との間の隔壁と、が形成された第一の板部材と、
   前記第一の板部材に積層して設けられ、前記溝部を塞ぐ第二の板部材と、を備え、
   前記第二の板部材は、二つの板部材が互いに組み合わされた一枚の板部材であり、
   前記溝部は、該溝部の周方向における少なくとも１か所に、前記開口の径方向における溝幅を大きくした拡幅部を備え、
   前記排気手段は、前記拡幅部に連通して設けられ、前記溝部内の空気を排気する、
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記ハウジングにおける前記拡幅部は、平面視でＶ字形状を有し、該拡幅部に少なくとも一つの孔が設けられ、
   該孔に前記排気手段を接続した、
   ことを特徴とする駆動装置。
3. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記隔壁は、前記拡幅部と前記開口との間の第一の隔壁部分と、前記拡幅部以外の前記溝部と前記開口との間の第二の隔壁部分と、を含み、
   前記第一の隔壁部分の高さが前記第二の隔壁部分の高さよりも高い、
   ことを特徴とする駆動装置。
4. 請求項３に記載の駆動装置であって、
   前記第一の隔壁部分と前記第二の隔壁部分の境界部分において、前記第一の隔壁部分の上面と前記第二の隔壁部分の上面とが前記第一の隔壁部分の側面を介して連続しており、前記側面は、前記第一の隔壁部分の上面と直交する垂直面である、
   ことを特徴とする駆動装置。
5. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記回転体の周面には、少なくとも一つの貫通孔が形成されている、
   ことを特徴とする駆動装置。
6. 請求項１に記載の駆動装置と、
   前記回転体に取り付けられるアームと、
   前記アームに設けられ、ワークを保持するエンドエフェクタと、
   を備えた搬送装置。

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