JPH07100788A

JPH07100788A - ロボットと真空吸着ハンド

Info

Publication number: JPH07100788A
Application number: JP24486393A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Furuya; 正明古矢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-04-18

Abstract

(57)【要約】【目的】ロボットの防塵対策の向上を図る。【構成】ロボットの構成を、移動テーブル2 と発塵の
多い駆動ベルト11をそれぞれベース板6 の異なる面側に
配置した構成とし、発塵の多い駆動ベルト11をベース板
6 によって隔離する。また、ロボットの構成を、カバー
4 に形成されている開口部20の全周に沿ってカバー4 の
裏面側に掃気溝36が形成された枠体37を設けてカバーシ
ート21を吸着する構成とし、カバー4 、カバーシート2
1、および掃気溝36が形成された枠体37で内部を密閉状
態に維持する。また、真空吸着ハンド30の構成を、圧縮
コイルバネ47で吸着開口部45の密封状態を解除し、吸着
開口部45から真空破壊する構成とし、吸着部品41を汚す
ことなくし解放する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塵埃の発生を少なくし
て防塵性を向上させたロボットと、このようなロボット
に装着され、真空吸着した部品を解放する機能を向上さ
せた真空吸着ハンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体部品製造工程や光学部品組
み立て工程などにおいては、粒子径が０．５μｍ〜０．
１μｍ、またはそれ以下の粒子径の微粒子の存在が製品
の品質や歩留まりに大きな影響を与えている。このた
め、製造工程や組み立て工程のロボット化が推し進めら
れている。

【０００３】一般に、工業用ロボットには関節部のサー
ボモータのブラシ部や軸受部、あるいはオイルシールな
ど多くの塵埃発生要因が存在する。このようなロボット
は、空気中の塵埃が製品の品質を左右する半導体部品製
造工程や光学部品組み立て工程などではそのままでは使
用できず、塵埃の飛散を防ぐ対策が必要となる。

【０００４】ここで、直交型の工業用ロボットにおい
て、装着された真空吸着ハンドを直線駆動する従来の直
線駆動軸について説明する。

【０００５】図８は直線駆動軸1 の外観を示す図で、2
は後述する真空吸着ハンドを装着し移動部として機能す
る移動テーブルで、この移動テーブル2 は保持脚3 に保
持されて、移動駆動機構に駆動され、カバー4 の表面側
に平行に形成されている一対の移動用溝5 に沿って移動
する。カバー4 は裏面側に配設されている、後述するベ
ース板に取付けられている。

【０００６】移動テーブル2 を駆動する移動駆動機構と
しては種々の方式があるが、一例として、図９に簡易型
の移動駆動機構を採用した直線駆動軸1 を示す。図９
（ａ）は内部構造を示す図および図９（ｂ）は移動部の
断面図である。

【０００７】図９に示すように、真空吸着ハンドが装着
される移動テーブル2 を保持する一対の保持脚3 は、移
動溝5 に対向してベース板6 に平行に取り付けられた２
本のリニアガイド7 上のガイドブロック8 にそれぞれ固
定され、移動テーブル2 をリニアガイド7 と平行な方向
に移動可能に保持している。また、ベース板6 の裏面側
にはモータ9 が取付けられており、このモータ9 の回転
はベース板6 の表面側に配設されているプーリ10を介し
て、例えばタイミングベルトなどからなる駆動ベルト11
に伝達され、モータ9 の回転運動が駆動ベルト11によっ
て直線運動に変換される。この駆動ベルト11の所定箇所
は保持脚3 に取着されているクランプ部材12により保持
されており、モータ7 の回転に伴なって駆動ベルト11が
直線運動を行なうことにより、保持脚3 が移動溝5 、つ
まりリニアガイド7 に沿って移動し、移動テーブル2 は
直線移動を行なう。更に、図８に示すように、カバー4
がベース板6 に取付けられ、直線駆動軸1 全体がカバー
4 により覆われている。

【０００８】上記構成の簡易型の直線駆動軸1 において
塵埃を発生する発塵源としては、リニアガイド7 、モー
タ9 、および駆動ベルト11が挙げられるが、この中で最
も塵埃の発生、つまり発塵が多い部分は駆動ベルト11の
プーリ10との噛み合い部分である。この部分からの発塵
をいかに抑えるかがクリーン対策となる。

【０００９】次に、駆動ベルト11より発塵の少ないボー
ルねじを利用した移動駆動機構によるクリーン対応が行
なわれているが、このボールねじを利用した移動駆動機
構を採用した直線駆動軸1 について図１０を参照し説明
する。図１０（ａ）は内部構造を示す図および図１０
（ｂ）は移動部の断面図である。

【００１０】図１０に示すように、移動テーブル2 は保
持部材15から突出して形成されている一対の保持脚部15
a に保持され、移動テーブル2 を保持する保持部材15
は、図９と同様にベース板6 上に平行に取り付けられて
いる２本のリニアガイド7 上のガイドブロック8 に固定
されている。また、ベース板6 の一方の側面側にはモー
タ9 が固定されており、このモータ9 の回転軸に結合
し、かつリニアガイド7 と平行にボールねじ16が配設さ
れており、このボールねじ16のボールねじナット17が保
持部材15に固定されている。

【００１１】上記のような構成としたことにより、モー
タ9 が回転すると、その回転がボールねじ16に伝達さ
れ、ボールねじ16が回転する。このボールねじ16の回転
に伴ない、ボールねじナット17を固定している保持部材
15が直線運動を行ない、保持部材15に保持されている移
動テーブル2 がリニアガイド7 に沿って直線運動を行な
う。つまり、モータ9 の回転運動がボールねじ16とボー
ルねじナット17によって直線運動に変換される。

【００１２】上記構成の直線駆動軸1 における防塵対策
としては、ボールねじ16とリニアガイド7 の潤滑用グリ
ースに飛散の少ない特殊なグリースを用いる方法があ
り、この方法は回転速度の速いボールねじ16に採用する
と、さらに有効である。また、他の方法としては、ガイ
ドブロック8 やボールねじナット17のグリースが飛散す
る部分を掃気カバー18で覆い、掃気カバー18内のグリー
ス飛沫を空気と一緒に真空系19により吸引・排気する方
法もあり、あるいは、図８のようにカバー4 で覆われた
状態の直線駆動軸1 の内部全体を吸引手段により吸引・
排気する方法もある。このように発塵を少なくしたり、
あるいは吸引・排気することにより、積極的に塵埃を無
くす方法の他に、図８のように直線駆動軸1 をカバー4
で覆う方法や、図１１に示すように、直線駆動軸1 内部
で発生した塵埃を外部に出さないようにする方法もあ
る。

【００１３】以下、図１１の防塵対策について説明す
る。図１１（ａ）は直線駆動軸1 の外観図、図１１
（ｂ）は移動部の縦断面図、および図１１（ｃ）は移動
部の横断面図である。

【００１４】図１１（ａ）に示すように、移動部として
機能する移動テーブル2 の移動範囲の開口部20には、直
線駆動軸1 内部で発生した塵埃の外部への飛散を防止す
るために、カバーシート21が設けられ、このカバーシー
ト21は、図１１（ｂ）に示すように、移動テーブル2 が
移動可能な程度に弛みを有して、移動テーブル2 が移動
範囲を移動可能にカバー4 に固定されている。

【００１５】移動テーブル2 は断面コ字状に形成され、
保持台22の両側面から延出している支え板22a に取り付
けられている。移動テーブル2 を保持する保持台22は、
図９と同様にベース板6 上に平行に取付けられている２
本のリニアガイド7 上のガイドブロック8 に固定されて
いる。また、ベース板6 の一方の側面側にはモータ9が
固定されており、このモータの回転軸に結合し、かつリ
ニアガイド7 と平行にボールねじ16が配設されており、
このボールねじ16のボールねじナット17が保持台22に固
定されている。（図１０（ａ）参照）。

【００１６】また、移動テーブル2 の側壁2aには、図１
１（ｂ）に示すように、下端中央を頂点として移動前後
方向にそれぞれ傾斜が形成され、その頂点の下端中央に
はシャフト23が挿通されている。シャフト23には移動テ
ーブル2 の両側壁2aのそれぞれの両側面においてそれぞ
れ一対のガイドローラ24が配設され、さらに、移動テー
ブル2 の移動方向の前後にも、移動方向に直交する方向
にシャフト25が配設され、それぞれの両端部にガイドロ
ーラ26が設けられている。そして、開口部20を覆うカバ
ーシート21はガイドローラ24の下面およびガイドローラ
26の上面にそれぞれ接するように掛け渡され、移動テー
ブル2 の移動時に発生する塵埃の飛散を防止する構成と
なっている。

【００１７】ところで、移動テーブル2 に装着される従
来の真空吸着ハンドには、部品吸着時の信頼性の向上を
目的として、コイルバネを入れて吸着高さ誤差に対応で
きるものがある。しかし、真空吸着ハンドにおいて、そ
の使用時の信頼性に不安が在るのは吸着部品を解放する
ときであり、安定した真空破壊をどのように行なわせる
かである。真空破壊方法としては、破壊バルブ付き真空
発生機（エゼクタ）のように一定時間加圧空気を流入さ
せる方法が一般的である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た図９に示す簡易型の直線駆動軸1 においては、発塵が
最も多い部分は駆動ベルト11のプーリー10との噛み合い
部分であるが、駆動ベルト11はクランプ部材12により保
持脚3 にクランプされているため、駆動ベルト11を直接
密閉するクリーン対策は困難であるという問題がある。

【００１９】また、上記した図１０と図１１に示すボー
ルねじ16を採用した直線駆動軸1 においては、ボールね
じ16とリニアガイド7 の潤滑用グリースに飛散の少ない
特殊なグリースを用いる方法は、通常のグリースを用い
た場合と比較して確かに発塵は少なくなるが、発塵をゼ
ロにすることは困難であるという問題がある。

【００２０】また、直線駆動軸1 内で発生した塵を吸引
・排気する方法は、カバー4 に形成されている移動用溝
5 の隙間の面積が小さければ小さいほど効果があるが、
この移動用溝5 の隙間は移動テーブル2 の移動範囲に亘
って形成する必要があり、図８に示すように、長く形成
しなければならず、大きな面積になってしまう。このよ
うな広い面積から塵が移動用溝5 から出ていくのを防ぐ
ためには大量の空気を吸引する必要がある。さらに、移
動テーブル2 が移動した場合、カバー4 で覆われている
ことにより、直線駆動軸1 はあたかもシリンダーのよう
な構造となり、移動テーブル2 が移動してくる側では圧
力が高まり、カバー4 に形成されている移動用溝5 から
内部の塵を含んだ空気が噴き出されることになる。した
がって、移動テーブル2 の移動の際に移動用溝5 から空
気が噴き出さないように吸引するためには、更に多くの
空気を吸引する必要があり、クリーン対策としては効率
の悪い対策になってしまうという問題がある。

【００２１】また、ガイドブロック8 やボールねじナッ
ト17のグリースが飛散する部分を掃気カバー18で覆い、
掃気カバー18内のグリース飛沫を空気と一緒に真空系19
により吸引する方法は、直線駆動軸1 の他の部分からの
発塵を抑えられないという問題がある。

【００２２】さらに、上記した図１１に示すカバーシー
ト21で直線駆動軸1 の内部を覆う方法は、カバーシート
21の密閉が難しいという問題がある。

【００２３】また、クリーン環境での部品ハンドリング
に真空吸着ハンドを使用する場合、加圧空気を流入させ
る方法ではワークを汚す虞れがあり、破壊バルブ付き真
空発生機の利用は不可能となる。そこで、電磁弁によ
り、周辺のクリーンな空気を入れることで真空吸着ハン
ド内の気圧を高めることが多いが、電磁弁をハンド部付
近に設置すると真空吸着ハンドが大きくなるために、ハ
ンド部から隔離して設置することが多い。このため、真
空破壊させるために電磁弁を動作させても、実際に真空
吸着ハンド内の気圧が外圧に近付くには場合によっては
１秒以上必要になることがあるという問題がある。

【００２４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、構造が簡単で、かつ防塵対策の向上を図った簡易型
の直線移動軸を備えたロボットを提供することを第１の
目的とする。

【００２５】また、本発明は、吸引・排気する空気量を
最低限にするとともに発生した塵埃の外部への流出を有
効的に抑えた直線移動軸を備えたロボットを提供するこ
とを第２の目的とする。

【００２６】さらに、本発明は、吸着部品を汚すことな
く、短時間での安定した部品解放を可能とする真空吸着
ハンドを提供することを第３の目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ロボットにおいて、移動テーブルと、こ
の移動テーブルを直線移動するためのガイドと、このガ
イドをいずれか一方の面に固定するベース板と、このベ
ース板の上記移動テーブルが対向する面の裏面側に配置
され上記移動テーブルを移動させる駆動源と、この駆動
源と上記移動テーブルを連結し上記ベース板の一側縁に
沿って移動する連結部材とを具備したことを特徴とす
る。

【００２８】また、請求項１の発明のロボットは、移動
テーブルに真空吸着ハンドを装着したことを特徴とす
る。

【００２９】また、本発明は、ロボットにおいて、移動
テーブルと、この移動テーブルの移動範囲に開口部が形
成されたカバーと、このカバーに形成された上記開口部
を上記カバーの裏面側から覆うカバーシートと、上記移
動テーブルに設けられ上記移動テーブルの移動時に上記
カバーを逃がす逃げ機構と、上記開口部の全周に沿って
上記カバーの裏面側に取り付けられ上記カバーシートを
吸着するとともに塵埃を吸引排気するための掃気部材と
を具備したことを特徴とする。

【００３０】また、請求項３の発明のロボットは、移動
テーブルに真空吸着ハンドを装着したことを特徴とす
る。

【００３１】また、本発明は、真空吸着ハンドであっ
て、真空系に連通する中空の貫通孔を有する軸部と、こ
の軸部の先端部に固定され上記貫通孔に連通して部品を
吸着する吸気口を有するパッド部と、上記軸部を移動可
能に収納し上記軸部のパッド部固定端側に凹状の空間部
が形成されたガイド部と、上記軸部の先端部に一体形成
され上記パッド部と一体で上記軸部の軸方向に移動する
ことにより上記ガイド部に形成された上記空間部を密封
する蓋体と、上記軸部に形成され上記貫通孔と上記空間
部を連通する連通部と、上記空間部に配設され上記蓋体
が上記空間部を密封しない方向に上記蓋体を付勢する弾
性部材とを具備したことを特徴とする。

【００３２】

【作用】本発明のロボットは、移動テーブルと発塵の多
い駆動源をそれぞれベース板の異なる面側に配置した構
成としたことにより、発塵の多い駆動源がベース板によ
って隔離され、部品点数を増やすことなく、簡単な構成
で防塵対策の向上が図れる。

【００３３】また、本発明のロボットは、カバーに形成
されている開口部の全周に沿ってカバーの裏面側に掃気
部材を設けカバーシートを吸着する構成としたことによ
り、カバー、カバーシート、および掃気部材で内部が密
閉状態で維持され、また、移動テーブルが移動する部分
でカバーシートが移動テーブル下に押し下げられて隙間
が生じたとしても掃気部材による空気の流れが発生して
吸引・排気が可能となり、内部の塵埃の外部への流出が
有効的に抑えられ、防塵対策の向上が図れる。

【００３４】また、本発明のロホットは、移動テーブル
に真空吸着ハンドを装着した構成としたので、部品の吸
着が容易となる。

【００３５】また、本発明の真空吸着ハンドは、パッド
部に吸着された部品を解放するときには、真空系を大気
開放して貫通孔の内圧を上昇させて弾性部材により空間
部の密封状態を解除し、空間部に流入した空気によりパ
ッド部の内圧が急激に上昇して部品を解放することによ
り、吸着部品を汚すことなく、短時間で安定した部品解
放が可能となる。

【００３６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。なお、図８乃至図１１と同一部分には同一符号を
付し、その詳細な説明は省略する。

【００３７】まず、図１および図２を参照し、本発明の
第１の実施例について説明する。

【００３８】図１は直交型工業用ロボットの外観を示す
図で、同図において、直線駆動軸1は真空吸着ハンド30
を前後方向に直線駆動するとともに横方向駆動軸31に駆
動され横方向に移動する。この横方向駆動軸31は直線駆
動軸1 と同様の移動駆動機構を備えている。また、32は
真空吸着ハンド30を上下方向に移動可能に保持するクリ
ーンシリンダーで、このクリーンシリンダー31は直線駆
動軸1 や横方向駆動軸31と同様のクリーン構造を有し、
直線駆動軸1 の移動部として機能する移動テーブル2 に
装着されている。つまり、真空吸着ハンド30は３次元方
向に移動して、半導体部品や光学部品などの部品を吸着
し、そして移載する。なお、33と34は図示しない電磁弁
で真空破壊する真空発生機などの真空系からなる吸引手
段に接続されている吸排気パイプである。

【００３９】図２は直線駆動軸1 の構造を示す断面図
で、図２に示す直線駆動軸1 は図９に示す従来の簡易型
の移動駆動機構を採用した直線駆動軸1 の改良である。

【００４０】同図に示すように、ベース板6 上に２本の
リニアガイド7 が平行に配置され、このリニアガイド7
上のガイドブロック8 に移動テーブル2 が一対の保持脚
3 を介して固定されている。モータ9 はベース板6 の移
動テーブル2 に対向する側の面上に取り付けられ、この
モータ9 が取り付けられている面の裏面側に駆動ベルト
11が配設されプーリ10を介してモータ9 によって駆動さ
れる。

【００４１】駆動ベルト11の直線運動を移動テーブル2
に伝達するクランプ部材35は、ベース板6 の裏面に沿い
かつ裏面から上部側縁から移動テーブル2 の方向に延出
するほぼ断面Ｌ状に形成され、一方の端部が駆動ベルト
11の所定箇所に、また、他方の端部が一方のリニアガイ
ド7 と保持脚3 にそれぞれ取着されている。従って、モ
ータ7 の回転に伴ない駆動ベルト11が直線運動を行なう
と、クランプ部材35がベース板6 の上部側縁に沿って移
動することにより、保持脚3 が移動溝5 、つまりリニア
ガイド7 に沿って移動し、移動テーブル2 は直線移動を
行なう。

【００４２】さらに、カバー4 がベース板6 の上部側縁
側にクランプ部材35が移動可能な程度の若干のスペース
を設けるとともに下部側縁と左右側縁（不図示）側には
スペースを設けないでベース板6 に取付けられ、直線駆
動軸1 全体がカバー4 で覆われている。

【００４３】上記したように、発塵の多い駆動ベルト11
を発塵の少ないリニアガイド7 が配置されているベース
板6 の面とは異なる面に配置し、また、ベース板6 の表
面側と裏面側を連通する空間をクランプ部材35移動用の
上部側縁の若干のスペースのみとした構成としたので、
移動テーブル2 側の可動部分は発塵の少ないリニアガイ
ド7 だけとなり、また、駆動ベルト11で発生した塵埃の
移動テーブル2 側への飛散が減少され、構成部品点数を
増やすことなく防塵効果の向上が図れる。

【００４４】なお、リニアガイド7 と駆動ベルト11をベ
ース板6 の異なる面にそれぞれ配置するようにしたが、
リニアガイド7 も駆動ベルト11と同様に移動テーブル2
が対向している面とは反対側の面に配置するようにして
もよく、要は、発塵の多い駆動ベルト11と移動テーブル
2 をベース板6 で仕切り、発塵の多い駆動ベルト11をベ
ース板6 で隔離するようにすればよい。

【００４５】また、リニアガイド7 に飛散の少ないグリ
ースを適用したり、あるいは、駆動ベルト11が配置され
ているベース板6 の裏面側を吸引・排気する構成とする
ことにより、さらなる防塵効果を得ることができる。

【００４６】また、クランプ部材35をベース板6 の上部
側縁から移動テーブル2 側に延出した構成としたが、ベ
ース板6 の下部側縁から延出するようにしてもよく、あ
るいは、ベース板6 の中央に貫通溝を設け貫通溝から延
出するようにしてもよい。

【００４７】また、駆動ベルト11をタイミングベルトと
したが、ワイヤやスチールベルトのようなもので代替え
してもよい。

【００４８】次に、図３および図４を参照し、本発明の
第２の実施例について説明する。

【００４９】図３は直線駆動軸1 の第２の実施例を示す
外観図、および図４はその断面図で、図４（ａ）は移動
部の断面図、図４（ｂ）は固定部の断面図である。

【００５０】上記図に示すように、移動部として機能す
る移動テーブル2 の移動範囲の開口部20にはカバーシー
ト21が設けられ、さらに、掃気溝36が形成された断面形
状コ字状の枠体37がカバー4 の内面にその掃気溝36をカ
バーシート21側に向けて開口部20の全周に沿って配設さ
れている。吸引手段（不図示）で掃気溝36から吸引・排
気することにより、直線駆動軸1 内部の塵埃が吸引・排
気されるとともにカバーシート21が枠体37に吸着され、
カバーシート21と枠体37により外部に対して直線駆動軸
1 の内部は密封状態に維持される。

【００５１】また、カバーシート21は移動テーブル2 を
移動可能とするために図１１（ｂ）に示すような弛みを
有し、移動テーブル2 に対向する部分においては、ガイ
ドローラ24の下端面およびガイドローラ26の上端面にそ
れぞれ当接し、ガイドローラ26,26 間の範囲では枠体37
とは離間した状態となる。また、枠体37と移動テーブル
2 が取り付けられる保持台22の両側面から延出している
支え板22a の上面は、図４（ａ）に示すように、接触し
ないで、可能な限り狭い間隙に保たれている。枠体37と
支え板22a の間隔が上記のように形成されていることに
より、カバーシート21が移動テーブル2 に対向する部分
で枠体37から離間する箇所が存在しても、枠体37と支え
板22a の隙間に空気の流れができて掃気作用が発生し、
しかもこの隙間がわずかな隙間であるので、吸引・排気
作用が発生し、移動テーブル2 内部の塵埃が外部に飛散
することがなく、実質的に密閉状態に維持される。

【００５２】また、カバーシート21が移動テーブル2 と
対向していない部分、つまり固定部においては、掃気溝
36から吸引・排気すると、図４（ｂ）に示すように、掃
気溝36と外部との圧力差によりカバーシート21が枠体37
に吸着される。枠体37は開口部20の全周に沿って配設さ
れているので、移動テーブル2 の内部はカバー4 、カバ
ーシート21、および枠体37により外部に対し密閉され
る。

【００５３】上記したように、移動テーブル2 が移動す
る開口部20にカバーシート21を．けるとともに開口部20
の全周に沿って掃気溝36をカバーシート21側に向けて枠
体37を配設し、掃気溝36から吸引・排気することによ
り、移動テーブル2 の内部が外部に対して密閉状態に維
持されて、移動テーブル2 内部の塵埃が外部に飛散する
ことがなくなるという防塵効果が得られる。

【００５４】なお、カバーシート21のシート材質に磁石
に吸引される性質の材料を選定し、枠体37にマグネット
を使用することにより、掃気溝36の吸引効果を高めるこ
とが可能となり、吸引効果がより向上する。

【００５５】また、リニアガイド7 に飛散の少ない特殊
グリースを適用したり、あるいは、図１０（ａ）に示す
ような局部排気を併せて行なうことにより、さらなる防
塵効果を得ることができる。

【００５６】次に、図５および図６を参照し、移動テー
ブル2 に装着される真空吸着ハンド30の実施例について
説明する。

【００５７】図５は真空吸着ハンド30の断面図、および
図６は真空吸着ハンド30の駆動方式を説明する線図であ
る。

【００５８】上記図において、40は半導体部品や光学部
品などの部品41を吸着するバキュームパッドで、このバ
キュームパッド40はスライド軸42の先端部に固定され、
その中央には面積ａの吸気口が形成されている。スライ
ド軸42には中空の貫通孔42aが形成されており、この貫
通孔42a はバキュームパッド40の吸気口に連通してい
る。また、スライド軸42の先端部にはフランジ43がスラ
イド軸42と一体に形成されている。

【００５９】また、44はスライド軸42を軸方向に移動可
能にガイドするガイド部で、このガイド部44のフランジ
43に対向する側には断面凹状の開口面積Ａの吸着開口部
45が形成されている。スライド軸42はその後端部に取付
けられている止め輪46がガイド部44と当接する位置（図
５に示す位置）とフランジ43がガイド部44に当接する位
置の範囲Ｌを移動可能であり、フランジ43がガイド部44
に当接したときには、フランジ43によりガイド部44の吸
着開口部45が密閉される構成となっている。また、吸着
開口部45には真空破壊のための圧縮コイルバネ47が配設
され、この圧縮コイルバネ47によりスライド軸42は、図
５に示すように、止め輪46がガイド部44と当接する方向
に付勢され、フランジ43とガイド部44との間に間隔Ｌ、
つまりスライド軸42の移動範囲Ｌが形成される。

【００６０】また、44a はスライド軸42に真空を伝達す
るためにガイド部44に形成されている溝部で、この溝部
44a はスライド軸42の所定位置周辺に形成され、そし
て、スライド軸42には貫通孔42a を溝部44a に連通する
第１の連通孔42b が形成されている。さらに、スライド
軸42には貫通孔42a を吸着開口部45に連通する第２の連
通孔42c が形成されている。また、ガイド部44は、貫通
孔42a の真空状態が維持できるように、真空吸着ハンド
30全体を固定する固定部48に機密を保てるはめ合い構造
により組み立てられており、そして、ガイド部44と固定
部49にはガイド部44に形成されている溝部44a に連通す
る第３の連通孔49が形成され、この第３の連通孔49が真
空系と接続できるように、継ぎ手50によって第３の連通
孔49と真空配管51が接続されている。すなわち、スライ
ド軸42に形成されている貫通孔42aは、第１の連通孔42b
、溝部44a 、第３の連通孔49、継ぎ手50、および真空
配管51を介して真空系に連通され、バキュームパッド40
が部品41を吸着し、かつガイド44が吸着開口部45により
フランジ43を吸着する構成となっている。また、スライ
ド軸42と固定部48との間にはスライド軸42の移動のため
のスペース52が形成され、このスペース52は貫通孔42a
と連通している。

【００６１】ここで、本実施例における真空吸着ハンド
30の各部に発生する力と、真空系と大気圧との差圧Δｐ
との関係について、図６を参照し、説明する。

【００６２】バキュームパッド40の吸気口の面積はａで
あるので、バキュームパッド40の吸着力ｆは差圧Δｐに
比例して、ｆ＝ａ・Δｐとなり、同様に、ガイド部44に形成されている吸着開口
部45の面積はＡであるので、吸着開口部45がフランジ43
を吸着する吸着力Ｆも差圧Δｐに比例して、Ｆ＝Ａ・Δｐとなる。これを図６においては傾きの異なる２本の直線
で示している。差圧Δｐは同じ値で変化するので、バキ
ュームパッド40が部品41を解放するためには、バキュー
ムパッド40で部品41を吸着保持できる最小力をＷ０とす
ると、バキュームパッド40の吸着力ｆが最小力Ｗ０とな
る図中の差圧ｐ１（部品41をバキュームパッド40で保持
できる限界差圧）まで差圧が低下する必要がある。

【００６３】ところが、吸着開口部45に配設した圧縮コ
イルバネ47が真空破壊するようにフランジ43に作用して
いる力Ｔは、Ｔ＝Ｆ０＋ｋ・Ｌ（Ｆ０：バネ予圧力、ｋ：バネ定数、Ｌ：スライド軸42
移動ストローク）であり、吸着開口部45の吸着力Ｆが圧
縮コイルバネ47の作用力Ｔ（バネ力Ｔ）より小さくなる
図中の差圧ｐ２（吸着開口部45の吸着力Ｆと圧縮コイル
バネ47の作用力Ｔが等しくなる差圧）以下になれば、ス
ライド軸42は圧縮コイルバネ47のバネ力Ｔで移動して、
吸着開口部45から真空破壊が行なわれることを示してい
る。本実施例においては、部品41の吸着時の真空吸着ハ
ンド30の内圧は差圧ｐ２以上に設定されている。

【００６４】特に、部品41の外形が小さくかつ軽量であ
る場合には、部品41を吸着保持できる最小力Ｗ０は極め
て小さく、差圧ｐ１も極めて小さくなり、部品41を解放
するためには、バキュームパッド40の内圧がほぼ大気圧
にまで回復する時間を必要とするが、このような場合で
も、圧縮コイルバネ47によって吸着開口部45から真空破
壊を行なうことにより、安定した真空破壊と部品41の解
放を短時間で行なうことを可能としている。例えば、従
来の電磁弁による真空破壊においては１秒以上の時間を
要していたが、本実施例による真空破壊においては０．
５秒以下の時間で済むことが確認された。

【００６５】また、上記した圧縮コイルバネ47の作用力
Ｔ、開口部45の面積Ａ、およびバキュームパッド40の吸
気口の面積ａは、真空系の到達圧力で設計・調整するこ
とが可能となっている。

【００６６】次に、上記構成の真空吸着ハンド30の作用
について説明する。

【００６７】部品41を吸着する場合には、真空系により
バキュームパッド40から空気を吸引しながら、バキュー
ムパッド40を矢印Ｘ方向にフランジ43とガイド部44との
間の間隔Ｌがなくなるまで部品41に押し付ける。この押
し付けの際には、圧縮コイルバネ47の作用力Ｔに抗する
力で部品41を押し付ける必要があるが、この力は数十〜
数百グラム程度であり、部品41あるいはバキュームパッ
ド40を損傷するような大きな値ではない。

【００６８】バキュームパッド40を部品41に押し付ける
ことにより、第３の連通孔49を介して溝部44a 、第１の
連通孔42b を介して貫通孔42a とスペース52、および第
２の連通孔42c を介して吸着開口部45は、それぞれ気圧
が低下して真空状態となり、部品41がバキュームパッド
40に吸着される。このとき、真空吸着ハンド30の内圧、
すなわちバキュームパッド40と吸着開口部45の気圧は、
上記したように、差圧ｐ２以上に設定されているので、
フランジ43はガイド部44に吸着されたままの状態とな
り、バキュームパッド40を矢印Ｘ方向に押し付ける力を
“０”にしても、部品41を吸着した状態が維持される。

【００６９】なお、吸着方法としては、バキュームパッ
ド40を隙間Ｌがなくなるまで押し付けてから、真空系に
より空気を吸引しても同様の作用・効果が得られる。

【００７０】一方、部品41を解放するときには、真空系
の吸引部より電磁弁などで大気圧開放することにより、
外部の空気が継ぎ手50から流入する。この空気流入によ
って、貫通孔42a 、溝部44a 、開口部45、およびスペー
ス52の気圧が上昇して差圧ｐ２以下になると、まず、圧
縮コイルバネ47による圧縮力Ｔが吸着開口部45の吸着力
Ｆより大きくなり、フランジ43、つまりスライド軸42が
矢印Ｘ方向に移動する。このフランジ43の移動により吸
着開口部45が大気圧に開放され、この吸着開口部45から
流入した空気により貫通孔42a における気圧が急激に上
昇して差圧がｐ１以下になると、バキュームパッド40に
よる部品41の吸着力ｆが低下し、部品41が短時間で解放
される。

【００７１】このように、バキュームパッド40に吸着さ
れている部品41を圧縮コイルバネ47によって吸着開口部
45から真空破壊して部品41を解放する構成としたことに
より、吸着されている部品41に真空吸着ハンド30の真空
系51から大量の空気が流出することがなくなるので、吸
着されている部品41を外部からの空気で汚すことがなく
なり、かつ、短時間で安定した部品41の解放を行なうこ
とができる。

【００７２】また、部品41の吸着時の真空吸着ハンド30
の内圧は差圧ｐ２以上に設定されているので、真空セン
サーによる部品吸着の確認が容易となり、部品41を用い
た製品の組み立ての自動化を安定して行なうことがで
き、生産性の向上を図ることが可能となる。

【００７３】また、図７は真空吸着ハンド30の他の実施
例を示す図で、図７に示すように、スライド軸42に形成
されている貫通孔42a が直接真空配管51に継ぎ手50によ
り接続され、真空系に連通している構成である。この構
成においては、固定部48、第１の連通孔42b 、第３の連
通孔49が不要となり、構成がより単純化されている。構
成は単純化されているが、図５に示す実施例と同様の作
用・効果を有する。

【００７４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
可能であることは勿論である。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のロボット
によれば、移動テーブルと発塵の多い駆動源をそれぞれ
ベース板の異なる面側に配置した構成としたことによ
り、発塵の多い駆動源をベース板によって隔離すること
ができ、部品点数を増やすことなく、簡単な構成で防塵
対策の向上を図ることができる。

【００７６】また、カバーに形成されている開口部の全
周に沿ってカバーの裏面側に掃気部材を設けカバーシー
トを吸着する構成としたことにより、カバー、カバーシ
ート、および掃気部材で内部が密閉状態で維持され、ま
た、移動テーブルが移動する部分でカバーシートが移動
テーブル下に押し下げられて隙間が生じたとしても掃気
部材による空気の流れが発生して吸引・排気が可能とな
り、内部の塵埃の外部への流出を有効的に抑えることが
でき、防塵対策の向上を図ることができる。

【００７７】また、本発明の真空吸着ハンドによれば、
パッド部に吸着された部品を解放するときには、真空系
を大気開放して貫通孔の内圧を上昇させて弾性部材によ
り空間部の密封状態を解除し、空間部から真空破壊して
部品を解放することにより、吸着部品を汚すことなく、
かつ短時間で安定した部品解放を行なうことができると
いう効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】直交型工業用ロボットの外観を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施例の直線駆動軸の構造を示
す断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例の直線駆動軸の外観を示
す図である。

【図４】本発明の第２の実施例の直線駆動軸の断面を示
す図で、図４（ａ）は移動部の断面図、図４（ｂ）は固
定部の断面図である。

【図５】本発明の真空吸着ハンドの断面を示す図であ
る。

【図６】本発明の真空吸着ハンドの駆動方式を説明する
線図である。

【図７】真空吸着ハンドの他の実施例を示す断面図であ
る。

【図８】従来の第１の直線駆動軸の外観を示す図であ
る。

【図９】従来の第１の直線駆動軸の構造を示す図で、図
９（ａ）は内部構造を示す図、および図９（ｂ）は移動
部の断面図である。

【図１０】従来の第２の直線駆動軸の構造を示す図で、
図１０（ａ）は内部構造を示す図、および図１０（ｂ）
は移動部の断面図である。

【図１１】従来の第３の直線駆動軸を示す図で、図１１
（ａ）は外観図、図１１（ｂ）は移動部の縦断面図、お
よび図１１（ｃ）は移動部の横断面図である。

【符号の説明】

2 …移動テーブル 4 …カバー 6 …ベース板 7 …リニアガイド（ガイド） 11…駆動ベルト（駆動源） 20…開口部 21…カバーシート 24,26 …ガイドローラ（逃げ機構） 30…真空吸着ハンド 35…クランプ部材（連結部材） 36…掃気溝（掃気部材） 37…枠体（掃気部材） 40…バキュームパッド（パッド部） 42…スライド軸（軸部） 42a …貫通孔 42c …第２の連通孔（連通部） 43…フランジ（蓋体） 44…ガイド部 45…吸着開口部（空間部） 47…圧縮コイルバネ（弾性部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットにおいて、移動テーブルと、こ
の移動テーブルを直線移動するためのガイドと、このガ
イドをいずれか一方の面に固定するベース板と、このベ
ース板の上記移動テーブルが対向する面の裏面側に配置
され上記移動テーブルを移動させる駆動源と、この駆動
源と上記移動テーブルを連結し上記ベース板の一側縁に
沿って移動する連結部材とを具備したことを特徴とする
ロボット。
【請求項２】移動テーブルに真空吸着ハンドを装着し
たことを特徴とする請求項１記載のロボット。
【請求項３】ロボットにおいて、移動テーブルと、こ
の移動テーブルの移動範囲に開口部が形成されたカバー
と、このカバーに形成された上記開口部を上記カバーの
裏面側から覆うカバーシートと、上記移動テーブルに設
けられ上記移動テーブルの移動時に上記カバーを逃がす
逃げ機構と、上記開口部の全周に沿って上記カバーの裏
面側に取り付けられ上記カバーシートを吸着するととも
に塵埃を吸引排気するための掃気部材とを具備したこと
を特徴とするロボット。
【請求項４】移動テーブルに真空吸着ハンドを装着し
たことを特徴とする請求項３記載のロボット。
【請求項５】真空吸着ハンドであって、真空系に連通
する中空の貫通孔を有する軸部と、この軸部の先端部に
固定され上記貫通孔に連通して部品を吸着する吸気口を
有するパッド部と、上記軸部を移動可能に収納し上記軸
部のパッド部固定端側に凹状の空間部が形成されたガイ
ド部と、上記軸部の先端部に一体形成され上記パッド部
と一体で上記軸部の軸方向に移動することにより上記ガ
イド部に形成された上記空間部を密封する蓋体と、上記
軸部に形成され上記貫通孔と上記空間部を連通する連通
部と、上記空間部に配設され上記蓋体が上記空間部を密
封しない方向に上記蓋体を付勢する弾性部材とを具備し
たことを特徴とする真空吸着ハンド。