JPH0585318B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は産業用ロボツトの技術分野で利用さ
れ、特に清浄な雰囲気を保つて使用しうる産業用
ロボツトに関する。

（従来の技術） 従来より、例えば、プリント基板を製造するラ
インのうち、プラスチツク製の基板に銅箔を接着
する工程においては粉塵の付着を嫌うため、清浄
な雰囲気での作業が要求されている。そのため、
従来、自動化の要求がありながら、産業用ロボツ
トを使用すると、粉塵を散らすおそれがあること
から、人手による作業に頼らざるを得ないのが現
状である。

そこで、産業用ロボツトのアーム内を真空ポン
プ等で負圧にし、吸塵することで清浄雰囲気を保
持することが考えられる。

しかしながら、複数のアームをもつたロボツト
の各アーム毎に真空装置等を取り付けるのは高価
につき、また各アームの重量の増大を招く等好ま
しくない。その一方、各アーム内を負圧配管で接
続して、共通の排気装置で負圧にすることも考え
られるが、負圧配管が各アーム間にあることで、
負圧配管の剛性や長さによつてアームの回動の自
由が制限される。つまり、負圧配管の長さを長く
すると各アームの移動に対する制限は緩和される
ものの、吸引効果が低減したり、アーム等との干
渉を生じ可能性が増大するので、負圧配管の長さ
には一定の制限があるからであある。

また、各間接部には軸受等で構成される回動部
分があり、この回動部分から潤滑油や、摩耗によ
る粉塵等が排出されるが、このように各アーム内
のみ粉塵するだけでは、回動部分から作業室への
塵埃の排出を有効に防止し得ない。

（発明の目的） 本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、産業用ロボツトにおいて、中空
状の各アームの内部を回動部分で直接連通させ、
かつ間接部で回動部分や中空部を密閉する構成と
することにより、各アームの円滑な移動を確保し
ながら、産業用ロボツトが設置される作業室内の
清浄な雰囲気を保持することにある。

（発明の開示） この発明は、支持部材に必要な自由度に応じた
数の可動部材を順次連接して構成された産業用ロ
ボツトを前提とする。

そして、前記支持部材および可動部材は、部材
内を長手方向に連通する中空部を有するものとす
る。

さらに、前記各部材の各連設部において、各部
材の回動部分及び中空部を気密シールにより外気
と遮断するよう密閉するとともに、前記各部材の
連設部の回動部分において、隣接する部材の中空
部同士を筒状の回動軸を介して直接連通されて、
各部材の中空部を連通する共通の内部空間を形成
する。

そして、前記内部空間を排気手段に連通し、内
部空間に、各可動部材を駆動させる駆動装置を配
設する。

さらに、前記可動部材のうち最先端の可動部材
の先端に吸着盤を設け、この吸着盤の給気管を内
部空間に連通させる構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、各回動部分が
気密シールによつて外気と遮断されているので、
回動部分の油や粉塵が作業室内に飛散することが
なく、特に作業室内の清浄度が良好に保たれる。
また、各可動部材がその回動部分において、筒状
の回動軸を介して連通されて、全体として共通の
内部空間が形成され、この内部空間が排気手段に
連通されているので、各部材の内部を負圧に保持
するのに各部材の中空部間を連通する負圧配管を
外部に設ける必要がなく、各部材の円滑な移動が
確保され、広範囲の作業が容易となる。

さらに、各可動部材を駆動させるための駆動装
置を各中空部つまり内部空間に配置することで、
粉塵等の作業室内への排出がより確実に防止され
るとともに、可動部材先端の吸着盤の給気管が内
部空間と連通されていることで、この吸着盤を作
動させるための吸引排気と、ロボツト内部の粉塵
を吸引するための吸引排気とが共通化され、構成
が簡素化される。

（実施例） 以下、この発明の実施例を説明する。

第１図に示すように、この発明の産業用ロボツ
トは、支持部材２に第１可動部材３、第２可動部
材４、第３可動部材５および第４可動部材６が順
次連設されている。支持部材２の内部には第１中
空部２ａ、第１可動部材３の内部には第２中空部
３ａ，３′ａ、第２可動部材４の内部には第３中
空部４ａ、第３可動部材５の内部には第４中空部
５ａ、さらに第４可動部材６の内部には第５中空
部６ａがそれぞれ形成されている。

前記支持部材２は内筒２ｂおよび外筒２ｃを上
方に延長して構成される一方、第１可動部材３は
内筒３ｂおよび外筒３ｃを下方に延長して構成さ
れている。外筒３ｃは外筒２ｃ内に上下動可能に
嵌装され、該両筒２ｃ，３ｃ間には第１気密シー
ル７ａが介装され、両中空部２ａ，３ａを外気と
遮断して相互に連通する第１連接部７が構成され
ている。一方、内筒３ｂは内筒２ｂに隙間を存し
て遊嵌されている。内筒２ｂと外筒３ｃとの間の
第２中空部３ａ内には120度間隔で第１駆動装置
１２および２つの案内装置１３がそれぞれ配設さ
れている。第１駆動装置１２は内筒２ｂに固設さ
れたモータ１２ａ、このモータ１２ａに直結され
その回転角度情報（すなわち第１可動部材３の上
下位置情報）を出力するシヤフトエンコーダ１２
ｂ、モータ１２ａの出力軸に直結されたボールス
クリユー１２ｃおよび外筒３ｃに設けられボール
スクリユー１２ｃと移動可能に螺合するボールナ
ツト１２ｄとにより構成されている。一方、案内
装置１３は外筒３ｃに設けられたロツド１３ａお
よび内筒２ｂに設けられロツド１３ａが上下動可
能に嵌合する案内筒１３ｂにより構成されてい
る。

内筒３ｂ下端付近には電線ケーブル挿入口３ｄ
および吸気口３ｅが開口される一方、支持部材２
の側部に電線管２ｄ、主吸気管２ｅおよび副吸気
管２ｆが嵌装され、しかして電線管２ｄと電線ケ
ーブル挿入口３ｄとの間は第１可撓管１４で、主
吸気管２ｅと吸気口３ｅとの間は第２可撓管１５
ででそれぞれ連通されている。

第１可動部材３には軸受８ｂによつて第２可動
部材４の基端が鉛直軸まわりに旋回可能に支承さ
れ、第１可動部材３と第２可動部材４との間に第
２気密シール８ａが介装され両中空部３′ａ，４
ａを外気と遮断して相互に連通する第２連接部８
が構成されている。さらに第２中空部３ａ内には
第２駆動装置１６が配設されている。第２駆動装
置１６は第１可動部材３に設けられたモータ１６
ａ、このモータ１６ａと直結されその回転角度情
報（すなわち第２可動部材４の第１可動部材３に
対する旋回角度情報）を出力するシヤフトエンコ
ーダ１６ｂ、モータ１６ａの出力軸に固着された
タイミングプーリ１６ｃ、第１可動部材３と第２
可動部材４との間に介設されその入力軸が第１可
動部材３に軸支された高減速比の減速機１６ｄ、
この減速機１６ｄの入力軸に固着されたタイミン
グプーリ１６ｅおよびタイミングプーリ１６ｃ，
１６ｅの間に巻掛けられたタイミングベルト１６
ｆにより構成されている。なお、第１可動部材３
の上部はカバー３ｆによつて覆われている。

第２可動部材４の先端には第３可動部材４の基
端が軸受９ｂ（クロスローラベアリング）によつ
て鉛直軸まわりに旋回可能に支承され、第２可動
部材４と第３可動部材５との間に第３気密シール
９ａが介装され、両中空部４ａ，５ａを外気と遮
断して連通する第３連接部９が構成されている。
第２中空部３′ａと第３中空部４ａ内に亘つて第
３駆動装置１７が配設されている。第３駆動装置
１７は第２可動部材４と一体のアーム４ｂに対し
て減速機１６ｄと略同一軸心上になるように設け
られたモータ１７ａ、このモータ１７ａと直結さ
れその回転角度情報（すなわち第３可動部材５の
第２可動部材４に対する旋回角度情報）を出力す
るシヤフトエンコーダ１７ｂ、モータ１７ａの出
力軸に固着されたタイミングプーリ１７ｃ、第２
可動部材４にその入力軸が軸支され第３可動部材
５との間に介設された減速機１７ｄ、この減速機
１７ｄの入力軸に固着されたタイミングプーリ１
７ｅおよびタイミングプーリ１７ｃ，１７ｅの間
に巻掛けられたタイミングベルト１７ｆにより構
成されている。第２可動部材４の第３中空部４ａ
の上下の開口部は、カバー４ｃおよび４ｄによつ
て覆われている。

第３可動部材５の先端には第４可動部材６が軸
受１０ｂによつて鉛直軸まわりに回動可能に支承
され、第３可動部材５と第４可動部材６との間に
第４気密シール１０ａが介装され、両中空部５
ａ，６ａを外気と遮断して相互に連通する第４連
接部１０が構成されている。第３中空部４ａと第
４中空部５ａに亘つて第４駆動装置１８が配設さ
れている。第４駆動装置１８は第２可動部材４に
固設されたモータ１８ａ、このモータ１８ａと直
結されてその回転角度情報（すなわち第４可動部
材６の第２可動部材４に対する旋回角度情報）を
出力するシヤフトエンコーダ１８ｂ、モータ１８
ａよりベベルギヤ１８ｃの噛合により回転力が伝
達される減速機１８ｄ、この減速機１８ｄの出力
側に設けられたチエーンスプロケツト１８ｅ、第
３可動部材５に減速機１７ｄと同一軸線上に軸支
された２段チエーンスプロケツト１８ｆ、第４可
動部材６に一体的に形成され２段チエーンスプロ
ケツト１８ｆと同一歯数であるチエーンスプロケ
ツト１８ｇ、チエーンスプロケツト１８ｅと２段
チエーンスプロケツト１８ｆとの間に巻掛けられ
た無端チエーン１８ｈ、２段チエーンスプロケツ
ト１８ｆとチエーンスプロケツト１８ｇとの間に
巻掛けられた無端チエーン１８ｉおよび第３可動
部材５に設けられ無端チエーン１８ｉの張り調整
するテンシヨンチエーンスプロケツト１８ｊによ
り構成されている。なお、第３可動部材５の上側
開口部はカバー５ｂによつて覆われている。

第４可動部材６は下部にこの産業用ロボツト１
のエンドエフエクタとしての吸着盤１９を備え、
第４可動部材６の第５中空部６ａが吸着盤１９の
吸気管を兼ねるように構成されている。

前記各気密シール７ａ，８ａ，９ａおよび１０
ａは、耐摩耗性と無発塵性を有する４沸化エチレ
ン系のゴムで形成されている。

前記各モータ１２ａ，１６ａ，１７ａおよび１
８ａに対する電力や制御信号を供給するための電
線ケーブルならびに各シヤフトエンコーダ１２
ｂ，１６ｂ，１７ｂおよび１８ｂからの出力信号
を取り出す電線ケーブル（いずれも図示省略）
は、電線ケーブル管２ｄ、第１可撓管１４、電線
ケーブル挿入口３ｄを経由して内筒３ｂから上述
の各必要個所に分岐して接続されている。第１可
動部材３が昇降しても支障のないように電線ケー
ブルは余裕をもつて設置されている。

主吸気管２ｅおよび副吸気管２ｆには、それぞ
れ排気手段１１としての排気ポンプ１１ａ，１１
ｂの吸入側が連通されている。また排気ポンプ１
１ａ，１１ｂはモータ１１ｃ，１１ｄによつて駆
動されるようになつている。各排気ポンプ１１
ａ，１１ｂの吐出空気は作業室外に排出される。

そして、モータ１１ｃによつて排気ポンプ１１
ａを作動させると、吸着盤１９から吸入された空
気は矢符（実線）で示すように第５中空部６ａ、
第４中空部５ａ、第３中空部４ａおよび第２中空
部３′ａを経由して排気ポンプ１１ａによつて吸
引排気され、吸着盤１９が作動して被搬送物を吸
着すると共にこれらの各経由個所の粉塵も共に吸
引され、作業室内に粉塵が飛散することもなく清
浄に保たれる。被搬送物の吸着を解くには、モー
タ１１ｃを停止させればよい。

なお、この吸引力は、例えばゲージ圧力0.4気
圧程度で可能である。

一方、第１可動部材３を昇降動作すれば、中空
部２ａ，３ａの気圧が変化するから、第１可動部
材３が最大速度で下降しても、中空部２ａ，３ａ
の圧力が例えば外気圧より高くならないように、
排気ポンプ１１ｂの容量が定められている。そし
てこのポンプ１１ｂの作用により第１可動部材３
の第２駆動装置１６の設置中空部や中空部２ａ，
３ａの粉塵は、矢符（一点鎖線）のように吸引排
気され、作業室内に飛散することはなく清浄に保
たれる。なお、第１可動部材３が昇降して吸気口
３ｅが昇降しても、主吸気管２ｅとの間は第２可
撓管１５によつて接続されているから吸気の通過
に支障ない。

前記産業用ロボツト１はコンピユータ（図示省
略）によるプレイバツク方式により制御されるよ
うに構成されている。すなわち第１駆動装置１２
においては、ボールスクリユー１２ｃの回転によ
りボールナツト１２ｄが上下動して第１可動部材
３が上下動する。また、第２駆動装置１６におい
ては、第２可動部材４が第１可動部材３に対して
水平面内で旋回する。さらに第３駆動装置１７に
おいては、第３可動部材５が水平面内で旋回す
る。また、第４可動部材６が鉛直軸まわりに回動
する。なお、第３可動部材５が旋回しても第４可
動部材６の第２可動部材４に対する回転角は不変
である。

このように、産業用ロボツト１は４自由度の搬
送用ロボツトとして構成されている。なお、第２
図および第３図には産業用ロボツト１の可動範囲
を２点鎖線で囲みかつハツチングをして示してい
る。

したがつて、前記実施例では、各回動部分が気
密シール８ａ，９ａ，１０ａによつて外気と遮断
されているので、回動部分の油や粉塵が作業室内
に飛散することがなく、特に作業室内の清浄度が
良好に保たれる。さらに、第１可動部材３の第２
中空部３ａと第２可動部材４の第３中空部４ａと
が筒状の回動軸となる第１可動部材の内筒３ｂ
（（正確にはその上部の部品）を介して連通され、
同様に、第２可動部材４の第３中空部４ａと第３
可動部材５の第４中空部５ａとが筒状のチエーン
スプロケツト１８ｆを介して連通され、第３可動
部材５の第４中空部５ａと第４可動部材６の第５
中空部６ａとが筒状のチエーンスプロケツト１８
ｇを介して連通されて、全体として共通の内部空
間が形成され、この内部空間が排気手段１１に連
通されているので、各部材の内部を負圧に保持す
るのに各部材の中空部間を連通する負圧配管を外
部に設ける必要はない。したがつて、負圧配管に
よる各部材の移動に対する制限を受けることがな
く、各部材の円滑な移動が確保され、第３図に示
すような広範囲の作業が容易となるのである。

特に、各可動部材を駆動させるための駆動装置
（前記実施例における第１駆動装置１２、第２駆
動装置１６、第３駆動装置１７や各減速機等）を
各中空部つまり内部空間に配置することで、粉塵
等の作業室内への排出をより確実に防止すること
ができる。

この発明は、上述の実施例に限定されるもので
はなく、 産業用ロボツトとしては、上述の実施例のよ
うな水平旋回形多関節ロボツト以外に、鉛直旋
回形多関節ロボツト、極座標ロボツト、円筒座
標ロボツトまたは直角座標ロボツトなどであつ
ても、同様に適用できる。

産業用ロボツトの自由度は４自由度にかぎる
ことはなく、他の数の自由度を有するものであ
つてもよい。

エンドエフエクタとして上述の実施例のよう
に吸着盤を備えれば、この吸着盤を作動させる
ための吸引排気と、ロボツト内部の粉塵を吸引
するための吸引排気とを共通化することができ
るが、エンドエフエクタとしてはこのような吸
着盤以外に、電磁式吸着具やその他の把握具を
備えるようにしてもよい。

ただし、これらを共通化することで、、構造
を大幅に簡素化しうる利点がある。

産業用ロボツトは搬送用ではなく、他の用途
の産業用ロボツトであつてもよい。

第１及び第２可撓管１４，１５は伸縮可能と
しているが、伸縮可能ではなく、十分な長さを
有する管を螺旋状に配置する構成としてもよ
い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、支持部
材およびこれに順次連接される可動部材に、各部
材の内部を長手方向に連通する中空部を設け、各
部材の連設部において中空部及び回動部分を気密
シールによつて外気と遮断するとともに、各部材
の連設部の回動部分において、隣接する中空部同
士を筒状の回動軸を介して連通させて共通の内部
空間を形成し、さらに内部空間を排気手段に連通
して大気圧以下に減圧されるようにしたので、ロ
ボツトの可動部材の円滑な移動を確保しながら、
ロボツト内部の各種装置や回動部分で発生する粉
塵は作業室内へ洩れることなく、総て収集でき、
作業室内を清浄に保つことができる。

特に、各可動部材の駆動装置を内部空間内に設
置することにより、作業室内の清浄度維持効果を
顕著に発揮することができる。

さらに、可動部材の先端に吸着盤を設け、この
吸着盤の給気管を内部空間に連通することによ
り、吸塵用の排気システムを利用してロボツトの
作業を行うことができ、構造の簡素化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は産業
用ロボツトを示す縦断側面図、第２図は同概略
図、第３図は同概略平面図である。 １……産業用ロボツト、２……支持部材、２ａ
……第１中空部、３……第１可動部材、３ａ，
３′ａ……第２中空部、４……第２可動部材、４
ａ……第３中空部、５……第３可動部材、５ａ…
…第４中空部、６……第４可動部材、６ａ……第
５中空部（吸気管）、７……第１連接部、７ａ…
…第１気密シール、８……第２連接部、８ａ……
第２気密シール、９……第３連接部、９ａ……第
３気密シール、１０……第４連接部、１０ａ……
第４気密シール、１１……排気手段、１９……吸
着盤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 支持部材に可動部材を順次連設して構成され
   た産業用ロボツトであつて、 前記支持部材および可動部材は、部材内を長手
   方向に連通する中空部を有し、 前記各部材の各連設部において、各部材の回動
   部分及び中空部は気密シールにより外気と遮断す
   るよう密閉されているとともに、 前記各部材の連設部の回動部分において、隣接
   する部材の中空部同士が筒状の回動軸を介して直
   接連通されて、各部材の中空部を連通する共通の
   内部空間が形成され、 前記内部空間は排気手段に連通され、 前記可動部材のうち最先端の可動部材は先端に
   吸着盤を備え、この吸着盤の給気管が内部空間と
   連通されていることを特徴とする産業用ロボツ
   ト。