JPH0585584U - 真空チャンバ用ロボット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットアームの動作範囲を広くし、駆動手
段の耐久性を向上させかつ製造コストを低減させる。 【構成】 ロボットアームＲを、それぞれ中空の第１〜
第６リンク部材１〜６で一連に連結した構成とする。ロ
ボットアームＲを、真空チャンバＣの内壁Ｃａに気密状
に接続する。第１〜第６リンク部材１〜６の各隣り合う
リンク部材同士を、回転可能に連結する。各隣り合うリ
ンク部材同士間の連結部を、各リンク部材１〜６の内部
と真空チャンバＣの内部とを気密状に保持するシール部
材で封止する。ロボットアームＲの内部に、第１〜第６
リンク部材１〜６の回転を駆動する駆動手段を収める。
ロボットアームＲの内部を、通気自在に連通させるとと
もに、真空チャンバＣの外部の大気と連通させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、真空チャンバ内に設置されて作業を行う真空チャンバ用ロボット装 置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、真空チャンバ内で自動的に作業を行うロボット装置として、例えば、実 開昭６２−１１８５５１号公報に開示するものが提案され、公知になっている。 この装置は、一連に連結された複数のリンク部材からなる、真空チャンバ外部の 大気環境下から真空チャンバ内部にかけて設けられたロボットアームと、上記チ ャンバ内部でこのロボットアームを密封してチャンバ内部と外部の大気環境とを 気密に保持する可とう性の被覆物とを備え、上記ロボットアームは、各リンク部 材同士間が回転可能に連結されており、真空チャンバ内部であっても、上記被覆 物内の大気環境下でリンク部材が回転して作業を行い得るようになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記従来のロボット装置では、ロボットアームを覆っている被覆物 がリンク部材間の連結部（関節）の自由な回転を阻害するため、ロボットアーム の動作範囲が狭く、複雑な作業が行えないという問題がある。

【０００４】 そこで、ロボットアーム全体を真空チャンバ内に設置し、各リンク部材を駆動 するモータ、ベアリング、ギヤ等の駆動手段を真空対応型のもので形成すること が考えられるが、この場合、真空対応型の駆動手段が高価であるため、製造コス トの上昇を招くという問題がある。

【０００５】 また、真空環境下では、駆動手段の摩擦抵抗が大きく、摩擦を和らげる潤滑剤 の消耗も激しいため、駆動手段が発生する熱の処理が難しい。駆動手段の放熱が 十分でない場合には、駆動手段が焼損したり、局所的な温度上昇によりアームの 作動不良が発生する恐れがあるという問題もある。

【０００６】 本考案はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、 ロボットアームの動作範囲が広く、駆動手段の耐久性を向上させかつ製造コスト の低い真空チャンバ用ロボット装置を提供しようとするものである。

【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、請求項１記載の考案は、真空チャンバ内に設置さ れて作業を行うロボットアームを備えた真空チャンバ用ロボット装置において、 上記ロボットアームを、上記真空チャンバの内壁に気密状に接続されかつ一連に 連結された複数の中空のリンク部材で構成し、上記各隣り合うリンク部材同士を 、回転可能に連結し、上記各隣り合うリンク部材同士間の連結部を、リンク部材 内部と上記真空チャンバの内部とを気密状に保持するシール部材で封止し、上記 ロボットアームの内部に、上記各リンク部材の回転を駆動する駆動手段を収め、 上記ロボットアームの内部を、通気自在に連通させるとともに、上記真空チャン バ外の大気と連通させる構成とするものである。

【０００８】 請求項２記載の考案は、請求項１記載の考案に従属するものであり、上記ロボ ットアームに、このロボットアーム内の空気を吸引して排出する吸排気手段を接 続する構成とするものである。

【０００９】

【作用】

上記の構成により、請求項１記載の考案では、ロボットアームの基端が真空チ ャンバの内壁に気密状に接続され、各リンク部材間の連結部がシール部材で封止 されてロボットアーム自体で真空チャンバに対する気密構造を形成しており、か つ各リンク部材間が回転可能に連結されているので、ロボットアームが真空チャ ンバ内で作動する際、ロボットアームを密封する被覆物を必要とせず、各リンク 部材が自由に回転してロボットアームの動作範囲が広くなる。リンク部材が回転 する際にリンク部材を駆動する駆動手段が発生する熱は、ロボットアーム内部の 空気の対流により、チャンバ外部の大気中へ自然放出される。

【００１０】 請求項２記載の考案では、リンク部材が回転する際、吸排気手段によりロボッ トアームの内部にチャンバ外部の大気が導入される。この大気は、ロボットアー ム内部の駆動手段に接した後、チャンバ外部の大気中へ強制的に排出される。そ の際、排出空気とともに、駆動手段の発生熱が効率よく放出される。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１２】 図１は、本考案の第１実施例に係る真空チャンバ用ロボット装置Ａを示し、こ のロボット装置Ａは、真空チャンバＣの内部に設けられたロボットアームＲを備 えている。このロボットアームＲは、それぞれ中空の第１〜第６リンク部材１〜 ６を一連に連結したリンク機構で構成されているとともに、上記真空チャンバＣ の内壁Ｃａに、中空のアームベースＢを介して気密状に接続されている。上記ロ ボットアームＲの内部は、通気自在に連通されているとともに、上記真空チャン バＣの天井壁Ｃａに形成された通気孔７を通じて大気と連通されている。

【００１３】 上記第１リンク部材１は、上記アームベースＢに対して軸心線回りに回転可能 に連結されており、上記第１〜第６リンク部材１〜６の各隣り合うリンク部材同 士間も、回転可能に連結されている。すなわち、第１リンク部材１と第２リンク 部材２との間、第２リンク部材２と第３リンク部材３との間および第４リンク部 材４と第５リンク部材５との間はそれぞれ、軸心線に対して直交する軸回りに回 転可能に連結されており、第３リンク部材３と第４リンク部材４との間および第 ５リンク部材５と第６リンク部材６との間はそれぞれ、軸心線回りに回転可能に 連結されている。上記ロボットアームＲの先端に位置する第６リンク部材６には 、各種作業用のエンドエフェクタ（図示せず）が保持されるようになっており、 このエンドエフェクタは、上記各リンク部材１〜６の回転により様々な方向へ移 動して作業を行うようになっている。

【００１４】 上記第１リンク部材１内には、上記第２リンク部材２の駆動手段を構成する大 気環境型のモータ（図示せず）が収められている。上記第１リンク部材１と第２ リンク部材２との間の連結部（以下、関節と称する）の内部には、図２に示すよ うに、上記第２リンク部材２の大気環境型の駆動手段として、クロスローラベア リング８とハーモニック減速機９とが収められており、上記ハーモニック減速機 ９は、上記モータの動力を受け継ぐ減速ギヤ９ａを備えるとともに、筒状の受動 体１０を介して、第２リンク部材２の端部に形成された回転軸１１に接続されて いる。上記モータには、このモータの動力を受け継ぐ伝動軸１２が接続されてお り、この伝動軸１２の先端には、上記減速ギヤ９ａと噛合する伝動ギヤ１４が設 けられている。上記モータの動力は、上記伝動ギヤ１４を介してハーモニック減 速機９に伝えられ、このハーモニック減速機９で減速された後、上記第２リンク 部材２の回転軸１１に伝えられる。この駆動伝達により、第２リンク部材２は、 軸心線に対して直交する軸回りに回転するようになっている。

【００１５】 なお、上記第２リンク部材２の駆動手段の構造は、第３リンク部材３および第 ５リンク部材５の駆動手段においても採用されている。

【００１６】 上記第１リンク部材１と第２リンク部材２との関節において、第１リンク部材 １の端部１５は、第２リンク部材２の回転軸１１を包むように構成され、両者間 は、環状のシール部材１６で封止されており、このシール部材１６は、両リンク 部材１，２の内部と上記真空チャンバＣの内部とを気密状態に保持している。こ のシール部材１６は、図３に示すように、上記第１リンク部材１の端部１５内に 圧入された２個のオイルシール１７，１７と、これらオイルシール１７，１７間 に充填された真空グリース１８と、各オイルシール１７を上記回転軸１１に圧着 させるシールばね１９とからなり、第２リンク部材２側のオイルシール１７は、 上記第１リンク部材１の端部１５の端面に固定されたリング２０で抜止め支持さ れている。

【００１７】 上記ハーモニック減速機９には、上記第１リンク部材１の内部と第２リンク部 材２の内部とを連通する通路２１が形成されている。この通路２１内には、第２ リンク部材２の駆動手段に発生した熱を含んだ空気が通過するようになっており 、この空気は、真空チャンバＣの通気孔７を通じて大気中へ自然放出されるよう になっている。

【００１８】 上記第５リンク部材５内には、上記第６リンク部材６の駆動手段を構成する大 気環境型のモータ（図示せず）が収められている。上記第５リンク部材５と第６ リンク部材６との間の関節の内部には、図４に示すように、上記第６リンク部材 ６の大気環境型の駆動手段として、クロスローラベアリング２３とハーモニック 減速機２４とが収められている。上記ハーモニック減速機２４は、上記クロスロ ーラベアリング２３のインナーレースを兼ねる筒状の受動体２５を介して、第６ リンク部材６の端部に取付けられた回転軸２６に接続されている。上記モータに は、このモータの動力を受け継ぐ伝動軸２７が接続されており、この伝動軸２７ は、上記ハーモニック減速機２４に接続されている。上記モータの動力は、上記 伝動軸２７を介してハーモニック減速機２４に伝えられ、このハーモニック減速 機２４で減速された後、上記第６リンク部材６の回転軸２６に伝えられる。この 駆動伝達により、第６リンク部材６は、軸心線回りに回転するようになっている 。

【００１９】 なお、上記第６リンク部材６の駆動手段の構造は、第１リンク部材１および第 ４リンク部材４の駆動手段においても採用されている。

【００２０】 上記第５リンク部材５の端部２８は、第６リンク部材６の回転軸２６を包むよ うに構成され、両者間は、環状のシール部材３０で封止されており、このシール 部材３０は、両リンク部材５，６の内部と上記真空チャンバＣの内部とを気密状 態に保持している。このシール部材３０は、環状のマグネット３１の両側に強磁 性体からなる保持板３２，３２が固定され、これら保持板３２，３２と回転軸２ ６との間に磁性流体３３が介在する構成になっている。この構成により、オイル シールを封止手段とする場合に比べて、構造の小形化が可能であり、駆動手段に 対する負荷を軽減できる。

【００２１】 上記伝動軸２７およびハーモニック減速機２４には、上記第５リンク部材５か ら第６リンク部材６を連通する連通管３４が貫設されている。この連通管３４内 には、第６リンク部材６の回転により発生した熱を含んだ空気が通過するように なっており、この空気は、真空チャンバＣの通気孔７を通じて大気中へ自然放出 されるようになっている。

【００２２】 なお、上記第５リンク部材５と第６リンク部材６との間の関節のシール部材３ ０は、第４リンク部材４と第５リンク部材５との間の関節においても採用されて おり、第４リンク部材４よりアームベースＢ側の各関節には、図３に示す上記シ ール部材１６が使用されている。

【００２３】 上記真空チャンバＣには、制御バルブ３５を介してチャンバ用真空装置３６が 接続されているとともに、チャンバＣ内の気圧を測定する圧力センサ３７が接続 されている。上記真空チャンバＣは、上記圧力センサ３７の測定値に基づいて制 御バルブ３５の開度が調節され、チャンバ真空装置３６がチャンバＣ内部の空気 を吸い込むことにより、所定の気圧に保たれるようになっている。

【００２４】 次に、本実施例の作用・効果について説明する。アームベースＢが真空チャン バＣの内壁Ｃａに気密状に接続され、第１〜第６の各リンク部材１〜６間の関節 がシール部材１６，３０で封止されてロボットアームＲ自体で真空チャンバに対 する気密構造を形成しており、かつ第１〜第６の各リンク部材１〜６が回転可能 に構成されているので、ロボットアームＲが真空チャンバＣ内で作動する際、ロ ボットアームＲを密封する被覆物を必要とせず、各リンク部材１〜６を自由に回 転させてロボットアームＲの動作範囲を広くすることができる。また、ロボット アームＲの内部が大気環境下にあるので、ロボットアームＲの内部に収めるモー タ、クロスローラベアリング８，２３、ハーモニック減速機９，２４などの駆動 手段を、従来の大気環境下で使用する駆動手段で適用させることができ、高価な 真空用の駆動手段を用いずに製造コストを低減させることができる。さらに、上 記大気環境下に収められる駆動手段は、真空環境下の駆動手段に比べて摩擦抵抗 が小さく、潤滑剤の消耗も少ないので、耐久性を向上させることができる。リン ク部材１〜６が回転する際に上記駆動手段が発生する熱は、ロボットアームＲ内 部の空気の対流により上昇し、チャンバＣの通気孔７からチャンバＣ外部の大気 中へ自然に放出される。

【００２５】 図５は、本考案の第２実施例に係る真空チャンバ用ロボット装置Ｄを示し、こ のロボット装置Ｄでは、ロボットアームＲは、真空チャンバＣの底壁Ｃｂに取り 付けられている。ロボットアームＲの内部は、上記底壁Ｃｂに形成された通気孔 ３９を通じてチャンバＣ外部の大気と連通されている。上記通気孔３９の下方に は、吸排気手段であるブロワ４０が設けられており、このブロワ４０の吸込み側 には、ロボットアームＲ内の最先端に位置する駆動手段（図示せず）まで延びる 配管４１が接続されている。上記ブロワ４０は、上記通気孔３９から大気を導入 し、この大気を、各リンク部材１〜６の内部を経て上記配管４１先端から吸引し て排出するようになっており、上記通気孔３９から導入された大気は、各リンク 部材１〜６の内部を経る間に各駆動手段を冷却するようになっている。なお、本 第２実施例において、上記以外の構成については第１実施例と同じ構成であるた め、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

【００２６】 上記第２実施例の作用・効果について説明すると、リンク部材１〜６が回転す る際、ブロワ４０によりリンク部材１〜６内部にチャンバＣの外部の大気が導入 される。この大気は、リンク部材１〜６内の各駆動手段に接した後、配管４１を 経てチャンバＣの外部の大気中へ強制的に排出されるので、その大気とともに、 駆動手段の発生熱を効率よく放出することができる。

【００２７】 なお、本第２実施例においても、上記第１実施例と基本的構成を同じくするた め、同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００２８】

【考案の効果】

以上のように、請求項１記載の真空チャンバ用ロボット装置によれば、各リン ク部材間を回転可能に連結するとともに、ロボットアーム自体で真空チャンバに 対する気密構造を形成することにより、ロボットアームを密封する被覆物を必要 とせず、各リンク部材を自由に回転させてロボットアームの動作範囲を広げるこ とができる。また、ロボットアームの内部が大気環境下にあるので、ロボットア ームの内部に収める駆動手段を、従来の大気環境下で使用する駆動手段で適用さ せることができ、高価な真空用の駆動手段を用いずに製造コストを低減させるこ とができる。さらに、上記大気環境下に収められる駆動手段は、真空環境下の駆 動手段に比べて摩擦抵抗が小さく、潤滑剤の消耗も少ないので、耐久性を向上さ せることができる。

【００２９】 請求項２記載の真空チャンバ用ロボット装置によれば、リンク部材が回転する 際、吸排気手段により、チャンバ外の大気がロボットアーム内部を経てチャンバ 外の大気中へ強制的に排出されるので、その大気とともに、駆動手段の発生熱を 効率よく放出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る真空チャンバ用ロボ
ット装置の断面図である。

【図２】第１リンク部材と第２リンク部材との間の連結
部を示す断面図である。

【図３】図２の要部拡大図である。

【図４】第５リンク部材と第６リンク部材との間の連結
部を示す断面図である。

【図５】本考案の第２実施例に係る真空チャンバ用ロボ
ット装置の概略を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 第１リンク部材 ２ 第２リンク部材 ３ 第３リンク部材 ４ 第４リンク部材 ５ 第５リンク部材 ６ 第６リンク部材 ７，３９ 通気孔 ８，２３ クロスローラベアリング（駆動手段） ９，２４ ハーモニック減速機（駆動手段） １４ 伝動ギヤ（駆動手段） １６，３０ シール部材 ２１ 通路 ３４ 連通管 ４０ ブロワ（吸排気手段） Ａ，Ｄ 真空チャンバ用ロボット装置 Ｃ 真空チャンバ Ｒ ロボットアーム

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空チャンバ内に設置されて作業を行う
   ロボットアームを備えた真空チャンバ用ロボット装置に
   おいて、 上記ロボットアームは、上記真空チャンバの内壁に気密
   状に接続されかつ一連に連結された複数の中空のリンク
   部材からなり、 上記各隣り合うリンク部材同士は、回転可能に連結され
   ており、 上記各隣り合うリンク部材同士間の連結部は、リンク部
   材内部と上記真空チャンバの内部とを気密状に保持する
   シール部材で封止されており、 上記ロボットアームの内部には、上記各リンク部材の回
   転を駆動する駆動手段が収められており、 上記ロボットアームの内部は、通気自在に連通されてい
   るとともに、上記真空チャンバ外の大気と連通されてい
   ることを特徴とする真空チャンバ用ロボット装置。
2. 【請求項２】 上記ロボットアームには、このロボット
   アーム内の空気を吸引して排出する吸排気手段が接続さ
   れている請求項１記載の真空チャンバ用ロボット装置。