JPH0584691A - Industrial robot device for vacuum chamber - Google Patents

Industrial robot device for vacuum chamber

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Publication number
JPH0584691A
JPH0584691A JP3246099A JP24609991A JPH0584691A JP H0584691 A JPH0584691 A JP H0584691A JP 3246099 A JP3246099 A JP 3246099A JP 24609991 A JP24609991 A JP 24609991A JP H0584691 A JPH0584691 A JP H0584691A
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JP
Japan
Prior art keywords
industrial robot
vacuum chamber
pressure
differential pressure
vacuum
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3246099A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotoshi Yamamoto
裕敏 山本
Katsuhiko Nakamura
勝彦 中村
Yutaka Yamamoto
裕 山本
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Shinmaywa Industries Ltd
Original Assignee
Shin Meiva Industry Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0584691A publication Critical patent/JPH0584691A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To realize miniaturization of an industrial robot for performing work in a vacuum chamber and further to prevent contamination of the vacuum chamber according to increase of a pressure difference by holding the pressure difference between the inside/outside of the industrial robot to a predetermined value, so that a small air-tight seal of low pressure resistance can be applied. CONSTITUTION:An industrial robot R set up in a vacuum chamber C has a plurality of shaftings, and each shafting is mutually ventilatably connected and sealed with an air-tight seal mounted on each rotary shaft. A gas feeder 31 for supplying cooling gas and a robot vacuum device 32 for discharging the cooling gas are connected to the industrial robot R, and a chamber vacuum device 40 for discharging gas in the chamber C is connected to the vacuum chamber C. Further, an industrial robot device provides a differential pressure holding means 35 for holding a differential pressure between an internal pressure of the industrial robot R and a pressure in the vacuum chamber C to a predetermined differential pressure and an interruption controlling means M for closing operating valves 33, 34 of the gas feeder 31 when the differential pressure exceeds an upper limit value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、真空チャンバ内に設
置されて作業を行う産業用ロボットを備えた真空チャン
バ用産業ロボット装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial robot apparatus for a vacuum chamber equipped with an industrial robot installed in the vacuum chamber to carry out work.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、装置全体を真空チャンバ内に設
置した状態で作業を行う自動装置は、例えば、実開昭6
2−158757号公報や、実開平1−153638号
公報等に開示されて公知である。この種の自動装置は、
扱い得るワーク重量に限度があり、動作範囲が狭いな
ど、適用対象が軽作業に限られ、単純作業しか行えな
い。一方、例えば磁気ディスクや液晶パネルディスプレ
イの製造過程において、真空チャンバ内におけるワーク
の取扱いや処理を、より自由に、軽量でないワークで
も、能率よく、高い作業精度の下に行えるようにするこ
とが要請されつつあり、こうした要請に応えるために、
産業用ロボットの導入が検討されている。
2. Description of the Related Art Generally, an automatic device for performing work in a state where the whole device is installed in a vacuum chamber is disclosed in
It is disclosed and disclosed in Japanese Laid-Open Patent Application No. 2-158757 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-153638. This kind of automatic device
Since the work weight that can be handled is limited and the operating range is narrow, the application target is limited to light work and only simple work can be performed. On the other hand, in the manufacturing process of, for example, a magnetic disk or a liquid crystal panel display, it is required to be able to handle and process a work in a vacuum chamber more freely and efficiently even with a light work, with high work accuracy. Are being made, and in order to meet these demands,
The introduction of industrial robots is under consideration.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そこで、真空チャンバ
内に産業用ロボットを設置することが考えられるが、そ
の場合には、内部に組み込まれたモータ等から発生する
熱の除去や、潤滑剤の蒸発などが問題となる。真空環境
下では、主として輻射作用によって放熱が行われるた
め、発生した熱を大気中に十分に除去できなくなること
に加え、通常の潤滑用オイルやグリースはすぐに蒸発、
消散してしまうからである。因みに放熱が不十分である
と、コイルの焼損や局所的な温度上昇による作動不良等
の重大な故障を生じやすい。
Therefore, it is conceivable to install an industrial robot in the vacuum chamber. In that case, heat generated by a motor or the like incorporated inside is removed and a lubricant is used. Evaporation becomes a problem. In a vacuum environment, heat is mainly dissipated by radiation, so the generated heat cannot be sufficiently removed into the atmosphere, and ordinary lubricating oil and grease evaporate immediately.
Because it will be dissipated. By the way, if the heat radiation is insufficient, serious failures such as coil burnout and malfunction due to local temperature rise are likely to occur.

【0004】また一方、上記の問題点を解消するため
に、産業用ロボットの内部に空気などの冷却気体を導入
し、通常環境と同じように発熱体に冷却気体を接触さ
せ、その伝導作用及び対流作用によって放熱することが
考えられる。こうした場合、産業用ロボットの各軸系ご
とに気密用のシールを設け、冷却気体が真空チャンバ内
へ流出するのを防ぐことになる。技術的には、上記気密
シールとして耐圧度の高い真空シールを用いるのが簡潔
である。
On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, a cooling gas such as air is introduced into the inside of the industrial robot, and the cooling gas is brought into contact with the heating element in the same manner as in a normal environment, and its conduction action and It is possible to dissipate heat by convection. In such a case, an airtight seal is provided for each axis system of the industrial robot to prevent the cooling gas from flowing into the vacuum chamber. Technically, it is simple to use a vacuum seal with high pressure resistance as the airtight seal.

【0005】しかし、真空シールは常圧下で用いられる
気密シールに比べて摩擦抵抗が大きく、シール構造自体
も複雑であるためロボット自体が大形化する。常圧下で
用いられる気密シールをそのまま適用できればよいが、
耐圧度が低いため容易にシール破壊を生じる。
However, the vacuum seal has a larger frictional resistance than the airtight seal used under normal pressure, and the seal structure itself is complicated, so that the size of the robot itself becomes large. It is sufficient if the airtight seal used under normal pressure can be applied as it is,
Since the pressure resistance is low, the seal easily breaks.

【0006】この発明は、斯かる点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、産業用ロボットの内外の圧力差を所
定状態に制御することにより、耐圧性が低い小形低摩擦
の気密シールの適用を可能とし、真空チャンバ内で作業
を行う産業用ロボットの小形化を実現するとともに、も
し上記圧力差が上限値を越えたときには、送気装置の操
作弁を閉じるよう制御することにより、上記気密シール
が破損して冷却気体が真空チャンバ内に大量に流入して
真空チャンバ内を汚染するのを防止することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to control a pressure difference between the inside and the outside of an industrial robot to a predetermined state so as to provide a compact, low-friction airtight seal with low pressure resistance. It is possible to apply it and realize miniaturization of the industrial robot that works in the vacuum chamber, and when the above pressure difference exceeds the upper limit, by controlling to close the operation valve of the air supply device, It is to prevent the hermetic seal from being broken and a large amount of cooling gas flowing into the vacuum chamber to contaminate the inside of the vacuum chamber.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明が講じた手段は、真空チャンバ内に設置さ
れて作業を行う産業用ロボットは複数の軸系を有し、該
各軸系が回転軸を介して接続された多関節ロボットから
なること、上記各軸系は互いに通気自在に連通され、各
回転軸に装着した常圧用の気密シールで封止されている
こと、上記産業用ロボットには、冷却気体を供給する送
気装置と、冷却気体を排気するロボット用真空装置とが
それぞれ少なくとも電磁バルブ,空圧バルブ等の操作弁
を介して接続され、上記真空チャンバには、該真空チャ
ンバ内の気体を排気するチャンバ用真空装置が接続され
ていること、上記産業用ロボットの内部圧力と、上記真
空チャンバ内の圧力との差圧を予め設定された所定差圧
に保持する差圧保持手段が設けられていることを要件と
する。
In order to achieve the above object, the means taken by the present invention is that an industrial robot installed in a vacuum chamber for performing work has a plurality of shaft systems, each of which has a plurality of shaft systems. The shaft system is composed of an articulated robot connected via a rotary shaft, the shaft systems are communicably connected to each other, and sealed by an airtight seal for normal pressure mounted on each rotary shaft, An air supply device for supplying cooling gas and a robot vacuum device for exhausting cooling gas are connected to the industrial robot via at least operation valves such as electromagnetic valves and pneumatic valves, and the vacuum chamber is connected to the vacuum chamber. A chamber vacuum device for evacuating the gas in the vacuum chamber is connected, and the differential pressure between the internal pressure of the industrial robot and the internal pressure of the vacuum chamber is maintained at a preset predetermined differential pressure. Differential pressure protection Means a requirement that is provided.

【0008】上記所定差圧は、例えば、0.1〜0.2
atm の範囲に設定する。これは以下の理由による。ま
ず、下限値の0.1atm については、これ以下の圧力状
態では冷却気体による放熱作用が不十分となり、発熱部
品が過熱状態に陥るからである。一方、上限値について
は、適用する気密シールの耐圧性能で決まる。例えば、
0.2atm の耐圧で設計された気密シールを用いる場
合、差圧が0.2atm を越えるとシール破壊を生じ、且
つ産業用ロボット自体が破損するおそれがあり、軸部の
封止が困難となるからである。
The predetermined differential pressure is, for example, 0.1 to 0.2.
Set to the range of atm. This is for the following reason. First, with respect to the lower limit of 0.1 atm, the heat radiating action by the cooling gas becomes insufficient in a pressure state below this, and the heat-generating component falls into an overheated state. On the other hand, the upper limit value is determined by the pressure resistance performance of the airtight seal to be applied. For example,
When using an airtight seal designed with a pressure resistance of 0.2 atm, if the differential pressure exceeds 0.2 atm, the seal may break and the industrial robot itself may be damaged, making it difficult to seal the shaft. Because.

【0009】ここで、低耐圧用の気密シールとは、常圧
下で軸封に用いられる通常形態の気密シールを意味し、
オイルシールや磁性流体シール等を含むこととする。
Here, the low pressure-proof airtight seal means a normal-type airtight seal used for shaft sealing under normal pressure,
It shall include oil seals and magnetic fluid seals.

【0010】差圧を所定状態に維持するについては、産
業用ロボットの内部圧力と、真空チャンバ内の圧力とか
ら、差圧保持手段によって制御バルブの開度を制御し、
各空間の気体の排気速度を制御して実現している。
In order to maintain the differential pressure in a predetermined state, the opening of the control valve is controlled by the differential pressure holding means from the internal pressure of the industrial robot and the pressure in the vacuum chamber,
It is realized by controlling the exhaust speed of the gas in each space.

【0011】また、差圧の異常な上昇による産業用ロボ
ット及び気密シールの破損を防止すると同時に、真空チ
ャンバ内に大量の気体が流入して真空環境を汚染するこ
とを防止するために、差圧が一定の上限値例えば0.2
atm を越える状態が発生した場合、遮断制御手段によ
り、瞬時に操作弁を閉じてロボット内の内部空間を大気
側から遮断するという安全策を採っている。
Further, in order to prevent the industrial robot and the airtight seal from being damaged due to an abnormal rise in the differential pressure, and at the same time, to prevent a large amount of gas from flowing into the vacuum chamber to contaminate the vacuum environment, Is a fixed upper limit value, for example 0.2
When a state of exceeding atm occurs, the shutoff control means instantaneously closes the operation valve to shut off the internal space of the robot from the atmosphere side.

【0012】[0012]

【作用】上記の構成により、本発明では、作動状態にお
いて、産業用ロボットの内部へは、送気装置によって空
気やヘリウムなどの冷却気体が送給されており、この冷
却気体によって発熱部品で生じた熱を奪っている。熱交
換を終えた冷却気体はロボット用真空装置によって回収
される。このとき、産業用ロボット内外の差圧は、例え
ば、0.1〜0.2atm に維持されるので、低耐圧用の
気密シールを用いているにも拘らず各回転軸の封止を、
高耐圧用の気密シールと同様に確実に行うことができ
る。このように、低耐圧用の気密シールを用いるシール
形態では、高耐圧用の気密シールに比べて回転軸の摩擦
抵抗を小さくでき、しかもシール構造を小形化できる。
産業用ロボットを、各軸系が回転軸を介して接続された
多関節ロボットで構成することも、各軸系の接続部にお
けるシール構造を簡素化することに役立っている。封止
対象のすべてが回転軸となるので、オイルシールや磁性
流体シール等の小形の気密シールで軸封を行えるからで
ある。
With the above construction, in the present invention, in the operating state, the cooling gas such as air or helium is fed to the inside of the industrial robot by the air feeding device, and this cooling gas causes the heat-generating component. Have taken away the heat. The cooling gas that has completed the heat exchange is recovered by the robot vacuum device. At this time, the differential pressure between the inside and outside of the industrial robot is maintained, for example, at 0.1 to 0.2 atm. Therefore, even though the airtight seal for low pressure resistance is used, each rotary shaft should be sealed.
It can be surely performed like an airtight seal for high pressure. As described above, in the seal mode using the low pressure resistant airtight seal, the frictional resistance of the rotating shaft can be reduced and the seal structure can be downsized as compared with the high pressure resistant airtight seal.
Constructing the industrial robot with an articulated robot in which each axis system is connected via a rotary shaft also helps to simplify the seal structure at the connection portion of each axis system. This is because all the objects to be sealed are the rotating shafts, and thus the shaft can be sealed with a small airtight seal such as an oil seal or a magnetic fluid seal.

【0013】また、産業ロボット内部の圧力と真空チャ
ンバ内の圧力との差圧が一定の上限値を越えるときは、
遮断制御手段により、操作弁を閉じるように制御される
ので、産業ロボット内の冷却気体が真空チャンバ内に流
入することはない。
When the pressure difference between the pressure inside the industrial robot and the pressure inside the vacuum chamber exceeds a certain upper limit,
Since the shutoff control means controls to close the operation valve, the cooling gas in the industrial robot does not flow into the vacuum chamber.

【0014】[0014]

【発明の効果】従って、本発明によれば、産業用ロボッ
トを各軸系が回転軸を介して接続された多関節ロボット
として構成し、その内部に冷却気体を導入してモータな
どの発熱部品の冷却を行うについて、産業用ロボット内
外の差圧を所定状態に維持して、各回転軸の気密シール
に作用する圧力負荷を緩和できるようにしている。この
ため、各回転軸を低耐圧用の気密シールで、高耐圧用の
気密シールを用いたのと同様に確実に封止することが可
能となり、高耐圧用の気密シールを用いる場合に比べ
て、回転軸が受ける摩擦抵抗を軽減し、併せてシール構
造を小形化でき、全体として真空チャンバ内で使用され
る産業用ロボットの小形化を実現できる。
Therefore, according to the present invention, the industrial robot is configured as a multi-joint robot in which each axis system is connected via the rotary shaft, and the cooling gas is introduced into the inside of the industrial robot to generate heat such as a motor. With respect to the cooling, the differential pressure inside and outside the industrial robot is maintained in a predetermined state so that the pressure load acting on the airtight seal of each rotary shaft can be relaxed. Therefore, each rotary shaft can be reliably sealed with a low pressure resistant airtight seal as well as a high pressure resistant airtight seal, compared to the case of using a high pressure resistant airtight seal. Further, it is possible to reduce the frictional resistance that the rotary shaft receives, and at the same time, it is possible to reduce the size of the seal structure, and to reduce the size of the industrial robot used in the vacuum chamber as a whole.

【0015】しかも、例えば制御バルブの故障等により
差圧が上限値を越えたときには、操作弁が閉じるため、
産業ロボット内部に冷却気体が大量に流入することがな
く、したがって真空チャンバ内にも流入しないので、真
空チャンバ内の環境の汚染が有効に防止されることにな
る。
Moreover, when the differential pressure exceeds the upper limit value due to, for example, a failure of the control valve, the operating valve is closed,
Since a large amount of cooling gas does not flow into the industrial robot and therefore does not flow into the vacuum chamber, pollution of the environment inside the vacuum chamber is effectively prevented.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0017】図1乃至図5に示すように、真空チャンバ
用産業ロボット装置は、真空チャンバC内に産業用ロボ
ットRが収納されて構成されており、図2にその産業用
ロボットRの外観を示している。該産業用ロボットRは
第1〜第6軸系1〜6を有し、各軸系1〜6のそれぞれ
が回転軸を介して接続された多関節ロボットであり、各
軸系1〜6はそれぞれ矢印で示すように回転できる。
尚、第6軸系6はワークを捕捉するロボットハンドであ
る。各軸系1〜6を接続する回転軸のうち、第1〜第4
軸系1〜4の回転軸は、図3及び図4に示すようにオイ
ルシール7を封止要素とする気密シール8Aでそれぞれ
封止されており、残りの軸系5,6の回転軸は図5に示
すように磁性流体シールからなる気密シール8Bでそれ
ぞれ封止されている。
As shown in FIGS. 1 to 5, an industrial robot apparatus for a vacuum chamber is constructed by housing an industrial robot R in a vacuum chamber C, and FIG. 2 shows the appearance of the industrial robot R. Shows. The industrial robot R is a multi-joint robot having first to sixth axis systems 1 to 6, and each axis system 1 to 6 is connected via a rotation axis. Each can be rotated as shown by the arrow.
The sixth axis system 6 is a robot hand that captures a work. Of the rotating shafts that connect the shaft systems 1 to 6, the first to the fourth
As shown in FIGS. 3 and 4, the rotary shafts of the shaft systems 1 to 4 are respectively sealed with an airtight seal 8A having an oil seal 7 as a sealing element, and the remaining rotary shafts of the shaft systems 5 and 6 are As shown in FIG. 5, each is sealed with an airtight seal 8B made of a magnetic fluid seal.

【0018】図3において、上記第2軸系2は第1軸系
1に対してクロスローラベアリング10とハーモニック
減速機11を介して回転駆動可能に支持されており、そ
の回転軸12Aと第1軸系1のケース端壁13との間が
気密シール8Aで封止されている。ハーモニック減速機
11は、図外のモータの動力を伝動ギヤ14を介して受
け継ぎ、その回転数を減速して出力する。減速された動
力は筒構造の受動体15を介して回転軸12Aへ伝わ
る。第1軸系1と第2軸系2とは、減速軸11aを縦通
する通路16を介して連通されている。他の軸系同士も
同様に接続されている。
In FIG. 3, the second shaft system 2 is rotatably supported by the first shaft system 1 via a cross roller bearing 10 and a harmonic speed reducer 11, and has a rotating shaft 12A and a first shaft 12A. The space between the shaft system 1 and the case end wall 13 is sealed by an airtight seal 8A. The harmonic speed reducer 11 inherits the power of the motor (not shown) via the transmission gear 14, decelerates the number of revolutions, and outputs the decelerated speed. The decelerated power is transmitted to the rotating shaft 12A via the passive body 15 having a cylindrical structure. The first shaft system 1 and the second shaft system 2 are communicated with each other via a passage 16 which extends vertically through the reduction shaft 11a. The other shaft systems are similarly connected.

【0019】図4において、気密シール8Aはケース端
壁13に圧入された2個のオイルシール7,7と、これ
ら両シール7,7の間に充填された真空グリース17と
からなり、外側のオイルシール7はリップ部7aが外部
空間の側に位置し、内側のオイルシール7はリップ部7
aがケース端壁13の内部空間の側に位置する状態で、
それぞれ装着する。外側のオイルシール7はケース端壁
13に固定したリング18で抜止め支持されている。1
9はシールばねである。
In FIG. 4, the airtight seal 8A is composed of two oil seals 7, 7 press-fitted into the case end wall 13 and a vacuum grease 17 filled between the two seals 7, 7 The lip portion 7a of the oil seal 7 is located on the external space side, and the oil seal 7 on the inner side is the lip portion 7a.
With a being located on the inner space side of the case end wall 13,
Wear each. The outer oil seal 7 is retained and supported by a ring 18 fixed to the case end wall 13. 1
9 is a seal spring.

【0020】図5において、第6軸系6は第5軸系5に
対してクロスローラベアリング21とハーモニック減速
機22を介して回転駆動可能に支持されており、その回
転軸12Bと第5軸系5のケース端壁23との間が気密
シール8Bで封止されている。ハーモニック減速機22
は、前述の駆動機構と同様に調整された動力を駆動軸2
4を介して受け継ぎ、減速後の動力をクロスローラベア
リング21のインナレースを兼ねる受動体25を介して
回転軸12Bへ出力する。ここでも両軸系5,6は、ハ
ーモニック減速機22及び駆動軸24を縦通する連通管
26を介して通気自在に連通されている。以上の接続機
構は第4軸系4と第5軸系5との間にも採用されてい
る。
In FIG. 5, the sixth shaft system 6 is rotatably supported by the fifth shaft system 5 via a cross roller bearing 21 and a harmonic speed reducer 22, and its rotary shaft 12B and the fifth shaft system 6 are supported. The space between the system 5 and the case end wall 23 is sealed by an airtight seal 8B. Harmonic reducer 22
Is the drive shaft 2 which is adjusted in the same manner as the drive mechanism described above.
The power after deceleration is output to the rotary shaft 12B via the passive body 25 that also serves as the inner race of the cross roller bearing 21. In this case as well, the two shaft systems 5 and 6 are communicatively connected to each other through a communication pipe 26 that vertically extends through the harmonic speed reducer 22 and the drive shaft 24. The above connection mechanism is also adopted between the fourth shaft system 4 and the fifth shaft system 5.

【0021】先に述べたように、上記接続部に設けられ
る気密シール8Bは磁性流体シールからなる。これはリ
ング状のマグネット27の両側に強磁性体からなる保持
板28,28を固定し、保持板28,28と回転軸12
Bとの間に磁性流体29を介在させたものである。磁性
流体シールを用いるのは、オイルシールを封止要素とす
る場合に比べて、シール構造の小形化を実現し、駆動系
に対する負荷を軽減できるからである。第1〜第4軸系
1〜4ではモータ出力に十分な余裕があるのでこうした
配慮は不要である。
As described above, the airtight seal 8B provided at the above connecting portion is a magnetic fluid seal. The holding plates 28, 28 made of a ferromagnetic material are fixed to both sides of the ring-shaped magnet 27, and the holding plates 28, 28 and the rotating shaft 12 are fixed.
The magnetic fluid 29 is interposed between the magnetic fluid 29 and B. The magnetic fluid seal is used because the seal structure can be downsized and the load on the drive system can be reduced as compared with the case where an oil seal is used as a sealing element. In the first to fourth shaft systems 1 to 4, there is a sufficient margin for the motor output, so such consideration is unnecessary.

【0022】図1に示すように、上記の産業用ロボット
Rは、真空チャンバC内の床面に設置される。産業用ロ
ボットRの内部には、モータなどの発熱部品が多数個収
容されている。これらの発熱部品の冷却を行うために、
冷却気体を供給する送気装置31(単なるガスボンベを
含む。)を設け、さらに冷却気体を強制排気するロボッ
ト用真空装置32を設けている。これら両装置31,3
2は、通常時は全開に、異常時には全閉に維持される操
作弁33,34を介して産業用ロボットRの内部に接続
するが、送気装置31は第1軸系1に、ロボット用真空
装置32は第6軸系6に接続する。産業用ロボットRの
内部において、冷却気体を万遍なく循環させるためであ
る。上記以外に、第1軸系1の内部空間と連通する状態
で、開閉弁37とフィルタ38とを設け、さらに圧力計
39で内部圧力を監視できるようにしている。また、真
空チャンバCはこれ専用のチャンバ用真空装置40で排
気される。このチャンバ用真空装置40は真空チャンバ
Cの内部に接続されており、その内部圧力は、圧力計4
2により監視されている。
As shown in FIG. 1, the industrial robot R described above is installed on the floor of a vacuum chamber C. Inside the industrial robot R, a large number of heat-generating components such as motors are housed. In order to cool these heat generating parts,
An air supply device 31 (including a simple gas cylinder) for supplying a cooling gas is provided, and a robot vacuum device 32 for forcibly exhausting the cooling gas is also provided. Both of these devices 31, 3
2 is connected to the inside of the industrial robot R through operation valves 33 and 34 which are normally kept fully open and abnormally kept fully closed, but the air supply device 31 is connected to the first axis system 1 for the robot. The vacuum device 32 is connected to the sixth shaft system 6. This is because the cooling gas is evenly circulated inside the industrial robot R. In addition to the above, an opening / closing valve 37 and a filter 38 are provided in a state of communicating with the internal space of the first shaft system 1, and the internal pressure can be monitored by a pressure gauge 39. The vacuum chamber C is evacuated by a dedicated chamber vacuum device 40. The chamber vacuum device 40 is connected to the inside of the vacuum chamber C, and its internal pressure is measured by the pressure gauge 4
Monitored by 2.

【0023】そして、上記送気装置31の吐出側には、
本発明でいうところの差圧保持手段として機能する電−
空レギュレータ35が介設されており、この電−空レギ
ュレータ35は、図6に示すようなリニアな入出力特性
に従って、電気信号を圧力信号に変換するものである。
上記電−空レギュレータ35及び両操作弁33,34
は、コントローラMに接続されており、該コントローラ
Mにより以下のように制御するようになされている。
On the discharge side of the air supply device 31,
The electric function that functions as the differential pressure holding means in the present invention
An air regulator 35 is interposed, and the electro-pneumatic regulator 35 converts an electric signal into a pressure signal according to a linear input / output characteristic as shown in FIG.
The electro-pneumatic regulator 35 and both operation valves 33, 34
Is connected to the controller M, and is controlled by the controller M as follows.

【0024】すなわち、上記圧力計39,42からの圧
力信号を受けると、両者の圧力差と目標圧力差(例えば
0.15atm )とのずれΔSを演算する。そして、この
ずれΔSが「0」のときに、実験で求められた最適供給
圧力(図6のPo)を出力するよう入力電気信号の基準
点(図6のVo)を決定し、ずれΔSが正値のときには
Vo以下の電気信号を、ずれΔSが負値のときにはVo
以上の電気信号をコントローラMから電−空レギュレー
タ35に差圧信号として出力する。この差圧信号に応じ
て、電−空レギュレータ35から上記図6の特性に従っ
た圧力が供給される。この電−空レギュレータの供給圧
力調節作用により、産業用ロボットR内と真空チャンバ
C内との差圧を予め設定された所定値に保持しており、
例えば、0.1〜0.2atm の範囲に保持している。す
なわち、この産業用ロボットR内外の差圧を0.1atm
程度より小さくすると、産業用ロボットR内の冷却気体
が稀薄になり、この冷却気体が稀薄になると、発熱部品
の放熱量が低下し、徐々に過熱状態に陥ることになり、
これを避ける必要から設定されている。また、差圧を
0.2atm 程度より大きくすると、シール破壊の可能性
領域に入って産業用ロボットR自体が破損するおそれが
あり、常圧型の気密シール8A,8B等では軸部の封止
が困難となるからである。
That is, when the pressure signals from the pressure gauges 39 and 42 are received, the difference ΔS between the pressure difference between the pressure gauges 39 and 42 and the target pressure difference (eg 0.15 atm) is calculated. Then, when this deviation ΔS is “0”, the reference point (Vo in FIG. 6) of the input electric signal is determined so as to output the optimum supply pressure (Po in FIG. 6) obtained by the experiment, and the deviation ΔS is When it is a positive value, an electric signal equal to or lower than Vo is output, and when the deviation ΔS is a negative value, Vo is output.
The above electric signal is output from the controller M to the electropneumatic regulator 35 as a differential pressure signal. In accordance with this differential pressure signal, the electro-pneumatic regulator 35 supplies a pressure according to the characteristics shown in FIG. Due to the supply pressure adjusting action of the electro-pneumatic regulator, the differential pressure between the inside of the industrial robot R and the inside of the vacuum chamber C is held at a predetermined value set in advance,
For example, it is maintained in the range of 0.1 to 0.2 atm. That is, the differential pressure inside and outside of this industrial robot R is set to 0.1 atm.
When the cooling gas is smaller than a certain degree, the cooling gas in the industrial robot R becomes lean, and when the cooling gas becomes lean, the heat radiation amount of the heat-generating component is reduced, and gradually falls into an overheated state.
It is set to avoid this. Further, if the differential pressure is larger than about 0.2 atm, the industrial robot R itself may be damaged due to the possibility of seal breakage. Therefore, in the atmospheric pressure type hermetic seals 8A, 8B, etc., the shaft portion cannot be sealed. It will be difficult.

【0025】なお、差圧保持手段の構成は、上記の電−
空レギュレータ35に限定されるものではなく、例えば
送気装置31の吐出側または吸入側に制御バルブを設け
て、その開度を制御することにより差圧を一定に保持す
ることもでき、或は産業ロボット内部の冷却気体を真空
チャンバC内へ放出するリーク弁を設け、差圧が一定値
を越えるとリーク弁を開くようにしてもよい。
The structure of the differential pressure holding means is the same as the above-mentioned electric
The air regulator 35 is not limited to the air regulator 35. For example, a control valve may be provided on the discharge side or the suction side of the air supply device 31 to control the opening thereof to keep the differential pressure constant, or A leak valve for discharging the cooling gas inside the industrial robot into the vacuum chamber C may be provided, and the leak valve may be opened when the differential pressure exceeds a certain value.

【0026】さらに、コントローラMにより、上記両圧
力計39,42の信号を受けて、産業用ロボットR内と
真空チャンバC内との差圧が上限値(例えば0.2atm
)以上に上昇すると、上記両操作弁33,34を閉じ
るように制御され、コントローラMは本発明にいう遮断
制御手段として機能するものである。
Further, the controller M receives signals from both the pressure gauges 39 and 42, and the differential pressure between the inside of the industrial robot R and the inside of the vacuum chamber C reaches an upper limit value (for example, 0.2 atm).
) When the pressure rises above the above, the control valves 33 and 34 are controlled so as to be closed, and the controller M functions as the shutoff control means in the present invention.

【0027】なお、稼動時に産業用ロボットRの内部圧
力が0.2atm.を越えて異常に上昇すると、各気密シー
ル8A,8Bにおいてシール破壊を生じ、その補修のた
めに周辺の構造体を分解する必要が生じる。こうした手
間を省くために、第1軸系の外部壁に内部空間と真空チ
ャンバCとを連通する開口を設け、これを破裂板43で
気密状に閉塞している。破裂板43は、産業用ロボット
Rの内外差圧が0.2atm を越えて操作弁33,34を
閉じた結果、内外差圧の上昇を防止しきれずに各気密シ
ール8A,8Bの破損を招く限度(例えば0.3atm.)
を越えるとその隔壁が破れて内部圧力を解放する。
When the internal pressure of the industrial robot R abnormally rises above 0.2 atm. During operation, the airtight seals 8A and 8B are broken, and the surrounding structures are disassembled for repair. Need to do. In order to save such trouble, an opening that connects the internal space and the vacuum chamber C is provided on the outer wall of the first shaft system, and the opening is closed airtight by the rupture plate 43. The rupture plate 43 cannot prevent the increase of the internal / external differential pressure as a result of closing the operation valves 33, 34 when the internal / external differential pressure of the industrial robot R exceeds 0.2 atm, resulting in damage to the airtight seals 8A, 8B. Limit (eg 0.3 atm.)
When it exceeds, the partition is broken and the internal pressure is released.

【0028】次に上記各機器の動作手順を説明する。Next, the operation procedure of each of the above devices will be described.

【0029】まず、操作弁34を開操作して、各真空装
置32,40を起動し、真空チャンバC内部及び産業用
ロボットR内の排気を行う。このとき産業用ロボットR
内外で圧力差が生じることを防ぐために開閉弁37を開
状態にし、産業用ロボットRの内部空間を真空チャンバ
Cと連通させておく。真空チャンバC内の圧力が所定状
態(10-3Torr)にまで降下したら、開閉弁37を
閉じ産業ロボットRの内部空間を真空チャンバCから遮
断する。この状態で操作弁33を開いて、送気装置31
からヘリウムや清浄で乾燥した空気などの冷却気体を供
給し、冷却気体を第1軸系1から第6軸系6へと流動さ
せる。ロボット用真空装置32は引続き稼動させてお
く。
First, the operation valve 34 is opened to activate each of the vacuum devices 32 and 40 to evacuate the inside of the vacuum chamber C and the industrial robot R. At this time, the industrial robot R
In order to prevent a pressure difference between the inside and the outside, the open / close valve 37 is opened, and the internal space of the industrial robot R is communicated with the vacuum chamber C. When the pressure in the vacuum chamber C drops to a predetermined state (10 −3 Torr), the opening / closing valve 37 is closed to shut off the internal space of the industrial robot R from the vacuum chamber C. In this state, the operation valve 33 is opened and the air supply device 31 is opened.
Is supplied with a cooling gas such as helium or clean and dry air, and the cooling gas is caused to flow from the first shaft system 1 to the sixth shaft system 6. The robot vacuum device 32 continues to operate.

【0030】そして、電−空レギュレータ35により供
給圧力を調節することにより、産業用ロボットRの内外
圧力差を0.1〜0.2atm の範囲内に保持し、冷却気
体による放熱作用を維持しながら、各回転軸の気密シー
ルに作用する圧力負荷を緩和し、産業用ロボットの小形
化を可能にしている。
By adjusting the supply pressure with the electro-pneumatic regulator 35, the pressure difference between the inside and outside of the industrial robot R is maintained within the range of 0.1 to 0.2 atm, and the heat radiation effect by the cooling gas is maintained. However, the pressure load that acts on the airtight seal of each rotating shaft is eased, which enables downsizing of the industrial robot.

【0031】そのとき、例えば電−空レギュレータ35
等の差圧保持手段が故障する等により、差圧が上限値
(0.2atm )を越えたときには、コントローラM(遮
断制御手段)により、操作弁33,34を閉じるよう制
御され、産業ロボットR内部に冷却気体等が大量に流入
することがないようになされている。従って、真空チャ
ンバS内部にも冷却気体が流入することがなく、真空チ
ャンバC内部の環境の汚染が有効に防止される。
At this time, for example, the electro-pneumatic regulator 35
When the differential pressure exceeds the upper limit value (0.2 atm) due to a failure of the differential pressure holding means such as, the controller M (shutdown control means) controls the operation valves 33 and 34 to be closed, and the industrial robot R It is designed so that a large amount of cooling gas does not flow into the interior. Therefore, the cooling gas does not flow into the vacuum chamber S, and the pollution of the environment inside the vacuum chamber C is effectively prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の内容を示す原理説明図である。FIG. 1 is a principle explanatory view showing the content of the present invention.

【図2】産業用ロボットの側面図である。FIG. 2 is a side view of an industrial robot.

【図3】第1軸系と第2軸系の接続部の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a connecting portion between the first shaft system and the second shaft system.

【図4】図3におけるシール構造の詳細を示す断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing details of the seal structure in FIG.

【図5】第5軸系と第6軸系の接続部の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a connecting portion between a fifth shaft system and a sixth shaft system.

【図6】電−空レギュレータの入出力特性図である。FIG. 6 is an input / output characteristic diagram of an electro-pneumatic regulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1軸系 2 第2軸系 3 第3軸系 4 第4軸系 5 第5軸系 6 第6軸系 8A,8B 気密シール 12A,12B 回転軸 31 送気装置 32 ロボット用真空装置 33,34 操作弁 35 電−空レギュレータ(差圧保持手段) 40 チャンバ用真空装置 R 産業用ロボット C 真空チャンバ M コントローラ(遮断制御手段) 1 1st shaft system 2 2nd shaft system 3 3rd shaft system 4 4th shaft system 5 5th shaft system 6 6th shaft system 8A, 8B Airtight seal 12A, 12B Rotating shaft 31 Air supply device 32 Robot vacuum device 33 , 34 Operation valve 35 Electro-pneumatic regulator (Differential pressure holding means) 40 Chamber vacuum device R Industrial robot C Vacuum chamber M Controller (cut-off control means)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空チャンバ内に設置されて作業を行う
産業用ロボットを備えた真空チャンバ用産業ロボット装
置であって、 上記産業用ロボットは複数の軸系を有し、各軸系が回転
軸を介して接続された多関節ロボットで構成され、 上記各軸系は互いに通気自在に連通され、各回転軸に装
着した気密シールで封止されており、 上記産業用ロボットには、冷却気体を供給する送気装置
と、冷却気体を排気するロボット用真空装置とがそれぞ
れ操作弁を介して接続され、上記真空チャンバには、該
真空チャンバ内の気体を排気するチャンバ用真空装置が
制御バルブを介して接続される一方、 上記産業用ロボットの内部圧力と真空チャンバ内の圧力
との差圧を予め設定された所定差圧に保持する差圧保持
手段が設けられており、 上記差圧が一定の上限値を越えた場合には、上記両操作
弁を閉じるよう制御する遮断制御手段が設けられている
ことを特徴とする真空チャンバ用産業ロボット装置。
1. An industrial robot apparatus for a vacuum chamber, comprising an industrial robot installed in a vacuum chamber for performing work, wherein said industrial robot has a plurality of axis systems, each axis system being a rotary axis. It is composed of an articulated robot connected via the above, each axis system is communicated with each other in a freely ventilated manner, and is sealed by an airtight seal attached to each rotary axis. An air supply device for supplying and a robot vacuum device for exhausting the cooling gas are respectively connected through operation valves, and a chamber vacuum device for exhausting the gas in the vacuum chamber has a control valve in the vacuum chamber. On the other hand, the differential pressure holding means for holding the differential pressure between the internal pressure of the industrial robot and the pressure in the vacuum chamber at a preset predetermined differential pressure is provided, and the differential pressure is constant. of If it exceeds the limit value, the vacuum chamber for industrial robot, characterized in that cut-off control means for controlling so as to close the both operating valve is provided.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001035902A (en) * 1999-07-26 2001-02-09 Jel:Kk Robot for carrying substrate
EP1136196A1 (en) * 2000-03-21 2001-09-26 Günther Battenberg Method and device for temperature controlling of robots
EP1525956B2 (en) 2003-10-21 2013-01-16 KUKA Roboter GmbH Device with rotating elements and a sealing arrangement

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