JPH0723188Y2

JPH0723188Y2 - 旋回ア−ム装置

Info

Publication number: JPH0723188Y2
Application number: JP1986185649U
Authority: JP
Inventors: 敏典酒井
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1986-12-01
Filing date: 1986-12-01
Publication date: 1995-05-31
Anticipated expiration: 2001-12-01
Also published as: JPS6391390U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、例えばクリーンルームで用いられる多関節型
の産業用ロボットの旋回アーム装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

産業用ロボットはもともと特殊な環境での作業を行うた
めに開発されたが、今日ではクリーンルーム内の作業に
も応用されている。このような産業用ロボットがクリー
ンルーム内で利用されるときにあっては、関節の回転部
分やロボットの基体部分での摺動部分に充分な防塵対策
が必要となる。

ところで、従来から提案されているクリーンロボットと
して、第２アームの先端側に作業軸駆動用のモータを配
設し、かつ作業軸の下端側にチャックを取り付けた構造
のものが知られている。しかしながら、この構造のクリ
ーンロボットにおいては、作業軸駆動用のモータの電源
やセンサーなどの配線、チャック駆動用および吸気用配
管が第２アームの関節部分に内蔵できないため外部に露
出した構造になっている。このため、この配線等が外部
に露出する部分が発塵源となり、クリーンルームで使用
するには問題があった。

そこで、本出願人は、クリーンルーム内での使用に適切
な産業用ロボットを目的として、特開昭61−168478号、
実開昭61−123916号などを提案している。これらのロボ
ットは、モータの電源の配線等をアーム内に納めるよう
に構成しており、クリーンルーム内での用途には適して
いるが、関節部分の剛性が充分でなく、微細な位置決め
動作の精度面でもさらに向上させる必要があった。

〔考案が解決しようとする問題点〕

したがって本考案は、上述した関節部分の剛性、位置決
め精度という問題点を解決することを目的とし、クリー
ンルーム内でのクリーン度を高く保つことができるロボ
ットであって、第２アームを第１アームに連結する関節
部分の剛性を高め、動作精度の向上を図ることのできる
旋回アーム装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本考案は、第１アームの先方に、軸受と回転軸
からなる関節部分を介して第２アームを回転自在に支持
した装置において、第１アーム内にモータを固定し、第
１アーム側の関節部として、第２の軸受とハーモニック
減速機を第１アーム内に支持し、上記減速機の入力軸と
上記モータとを回転結合し、第２アーム側の関節部とし
て、第２アームの回転中心に一端を固定した連結シャフ
トを設け、一方のアームの関節部に第１の軸受、他方の
アームの関節部に前記連結シャフトと同芯で連結シャフ
トとの間に空間を介在させた両端開口の中空軸を設け、
前記第２の軸受で前記連結シャフトの他端を回転自在に
支持するとともに、前記減速機の出力軸と前記連結シャ
フトの他端側を固定し、前記第１の軸受で前記中空軸を
回転自在に支持した。このように、第２アームと第１ア
ームとが同芯的な中空軸および連結シャフトにより連結
されているので、第２アームを第１アームに連結する関
節部分の剛性を高めることができる。また、上記連結シ
ャフトの外周側と上記中空軸の内周側および上記中空軸
の両開口側との間に第１アーム内と上記第１の軸受側の
関節部内および第２アーム内を連通する空間を形成し、
この空間を配線用収納空間とし、モータの電源などの配
線やチャック駆動用の配管等をロボット内部で回転中心
の近くに納めて、それらの伸縮やねじり変形を可及的に
少なくし、またクリーン度を高く保つことができる。

〔実施例の構成〕

以下、図に示す実施例を用いて本考案の詳細を説明す
る。

第１図ないし第３図は、本考案に係わる旋回アーム装置
１を備えたクリーンロボット２を示している。

このクリーンロボット２のロボット本体３は、その下面
に取り付けられた筒軸4aにより基台４に対し上下動自在
に支持されている。また、前記ロボット本体３内には、
第１アーム駆動用モータ５が収納されており、ねじなど
を介して前記ロボット本体３に取り付け固定されてい
る。この第１アーム駆動用モータ５の上端側には、ハー
モニック減速機６が配置されており、第１アーム駆動用
モータ５の出力軸７の回転は、この減速機６の入力側に
伝達されるようになっている。

そして、この回転は、減速機６によって大きく減速され
た状態で、この減速機６の出力側に固定された第１軸８
に伝達されるようになっている。この第１軸８は、第１
アーム９の後端の下側部分に取り付け固定されていると
ともに軸受10を介してロボット本体３に回動自在に支持
されている。

一方、前記ロボット本体３の上端側に固定された保持枠
11には、筒状部材12を介してハーモニック減速機13が取
り付けられている。この減速機13の入力側は作業軸45を
駆動するためのモータ14に連結されており、かつ減速機
13の出力側はタイミングプーリ17を固定した軸15と一体
になっている。作業軸45は中空になっており、後述第２
アーム35の先端側に設けてある。

なお、前記軸15は軸受18を介して筒状部材12に回転自在
に支持されており、かつ筒状部材12は、保持枠11に対し
てねじ19を介して取り付け固定されている。また、保持
枠11にはモータ14の電源などの配線が通るための孔20が
設けられている。

一方、保持枠11には、第１軸８と同じ軸線上で、作業軸
駆動用の中空軸21が配設されている。この中空軸21の上
下端側には中空のタイミングプーリ22、23が固定されて
おり、中空軸21の上端側に固定されたタイミングプーリ
22と前記タイミングプーリ17との間にはエンドレス状の
タイミングベルト24が巻き掛けてられている。

したがって、作業軸駆動用のモータ14からの駆動力は、
減速機13を介してタイミングプーリ17に伝達され、さら
にタイミングベルト24を介してタイミングプーリ22に伝
達される。そして、このタイミングプーリ22に伝達され
た駆動力が作業軸駆動用の中空軸21を介して、この中空
軸21の下側に位置するタイミングプーリ23に伝達される
ようになっている。また、この作業軸駆動用の中空軸21
は、その外側に配設された中空軸25に対して、軸受26を
介して回転自在に支持されている。この中空軸25は、第
１アーム９の後端上側部分に固定されているとともに、
前記保持枠11に軸受27を介して回転自在に支持されてい
る。

したがって、前記第１アーム９は、下方の部分で第１軸
８により、ロボット本体３に対し、また上方部分で、同
軸上の中空軸25によって、保持枠11に対し、いわゆる両
持ちの状態で回動自在に支持されている。そこで、第１
アーム駆動用モータ５の駆動力が減速機６を介して第１
アーム９に伝達され、旋回させられるようになってい
る。

また、第１アーム９のほぼ中間部分には、第２アーム駆
動用モータ28が取り付けられており、このモータ28の出
力軸29には、タイミングプーリ30が取り付け固定されて
いる。

一方、第１アーム９の先端側に固定したハウジング53内
には、ハーモニック減速機31および軸受52が取り付けて
ある。この減速機31の入力軸に取り付けられたタイミン
グプーリ32と前記出力軸29側のタイミングプーリ30との
間にはエンドレス状のタイミングベルト33が巻き掛けら
れている。

したがって、減速機31の入力側は、タイミングベルト33
を介して第２アーム駆動用モータ28と回転結合した構成
となっている。減速機31の出力側には、軸受52でハウジ
ング53に回転自在に支持された連結シャフト34の上端側
が固定されており、この連結シャフト34の下端は第２ア
ーム35の回転中心に固定されている。

また、連結シャフト34と同芯で、かつこの連結シャフト
34の外側位置には該シャフト34よりも充分大きな径の中
空軸37が設けてある。この中空軸37は、第２アーム35の
後端側の上側部分に固定されているとともに、第１アー
ム９に対しては軸受38を介して回転自在に支持されてい
る。

したがって、この第２アーム35は、中空軸37で軸受38を
介して第１アーム９に回転自在に支持され、かつ連結シ
ャフト34で軸受52を介して第１アーム９に回転自在に支
持された構成となっており、軸受38、52とハーモニック
減速機31が第１アーム９側の関節部を形成し、中空軸37
と連結シャフト34が第２アーム35側の関節部を形成して
いる。

この関節部、つまり第２アーム35を第１アーム９に連結
するための関節部分が２重構成になっていて、関節部分
の剛性を高くしてある。

中空軸37の内側には、作業軸45駆動用の中空軸39が配設
されており、この中空軸39は、上下で軸受40を介して中
空軸37に回転自在に支持されている。そして、この中空
軸39の上下端位置には中空のタイミングプーリ41、42が
固定されており、中空軸39の上端側に位置するタイミン
グプーリ41と前記中空軸21の下端側に位置するタイミン
グプーリ23との間にはエンドレス状のタイミングベルト
43が巻き掛けられている。

この中空軸39およびタイミングプーリ41、42の中空部分
が連通して配線用空間36としてあり、ここにモータ等の
配線やチャック、吸気等の配管を通すようになってい
る。

なお、このタイミングベルト43の途中位置には、張力調
整用のテンションプーリ44が設けられている。

また、中空軸39の下端側に取り付けられたタイミングプ
ーリ42と中空の作業軸45の上端側に固定された中空のタ
イミングプーリ46との間にもエンドレス状のタイミング
ベルト47が巻き掛けられた構成となっており、このタイ
ミングベルト47の途中位置には、張力調整用のテンショ
ンプーリ48が設けられている。

したがって、作業軸駆動用のモータ14の回転は２つの中
空軸21、39および３本のエンドレス状のタイミングベル
ト24、43、47を介して第２アーム35のヘッド部分、つま
り作業軸45に伝達されるようになっている。

なお、基台４には図示しない吸気手段が設置されてお
り、第２アーム35の先端まで吸気するようになってい
る。

そして、第１アーム９、第２アーム35などにはカバー4
9、50が付いており、シール構造が施されている。ま
た、前記第１アーム９は、根元側（第１軸８側）が上下
同形状に形成されており、第２アーム35を図示のように
第１アーム９の下面に取り付けるか、上面に取り付ける
かにより孔を削るように設けられてあり、鋳物自体は共
通化してある。なお、第２アーム35は、第１アーム９に
対して回転止め部材51によって１回転しないようになっ
ている。

〔実施例の作用〕

次に、以上のように構成された旋回アーム装置１を備え
たクリーンロボット２の作用を説明する。

このクリーンロボット２は、筒軸4aが上下動自在に取付
けられた基台４の部分でクリーンルームの床面に取り付
けられ、第１アーム９、第２アーム35の旋回運動および
作業軸45の回転運動および上下運動によって必要な作業
を行う。

すなわち、第１アーム駆動用モータ５が回転すると、そ
の回転が減速機６によって減速されて第１軸８に伝達さ
れ、第１アーム９はその第１軸８により駆動されて、第
１軸８および中空軸21の中心を回転中心として旋回運動
を行う。

また、第２アーム35の旋回運動は、第２アーム駆動用モ
ータ28によって与えられる。そのモータ28の回転は、タ
イミングベルト33を介して減速機31の入力側に伝達さ
れ、この減速機31によって減速されて出力軸の連結シャ
フト34に伝達される。このため、第２アーム35はこの連
結シャフト34および中空軸39を介して、それらの中心を
回転中心として、第１アーム９に対して旋回運動を行
う。このような第１アーム９および第２アーム35の旋回
運動によって、作業軸45は、動作範囲内での所定の位置
に位置決めされる。

一方、作業軸45の回転（自転）は、モータ14によって与
えられる。すなわち、このモータ14の回転は減速機13に
よって減速され、タイミングベルト24、中空軸21、タイ
ミングベルト43、中空軸39、タイミングベルト47を通っ
て作業軸45に伝達される。また、この作業軸45の上下運
動は、図示しないモータなどの回転によって筒軸4aを機
台４に対して上下動させることによって行っている。こ
のようにして、作業軸45は、回転運動および上下運動を
行い、このような運動を行いながら、下端の部分で例え
ば半導体部品などを保持し所定の供給動作や組み立て動
作を行う。

なお、基台４に結合さた吸気手段を作動させることによ
って、第１アーム９、第２アーム35の旋回運動中などに
その摺動部分や駆動部分に発生したごみが外部に吸気排
出されるようになっている。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案に係わる旋回アーム装置に
よれば、第１アームの先方に、軸受と回転軸からなる関
節部分を介して第２アームを回転自在に支持した装置に
おいて、第１アーム内にモータを固定し、第１アーム側
の関節部として、第２の軸受とハーモニック減速機を第
１アーム内に支持し、上記減速機の入力軸と上記モータ
とを回転結合し、第２アーム側の関節部として、第２ア
ームの回転中心に一端を固定した連結シャフトを設け、
一方のアームの関節部に第１の軸受、他方のアームの関
節部に前記連結シャフトと同芯で連結シャフトとの間に
空間を介在させた両端開口の中空軸を設け、前記第２の
軸受で前記連結シャフトの他端を回転自在に支持すると
ともに、前記減速機の出力軸と前記連結シャフトの他端
側を固定し、前記第１の軸受で前記中空軸を回転自在に
支持したので、第２アームと第１アームとが同芯的な中
空軸および連結シャフトにより連結され、従来に比べて
第２アームを第１アームに支持する関節部分の剛性を高
めることができ、したがって、動作精度の向上を図るこ
とができる。

また、上記連結シャフトの外周側と上記中空軸の内周側
および上記中空軸の両開口側との間に第１アーム内と上
記第１の軸受側の関節部内および第２アーム内を連通す
る空間を形成し、この空間を配線用収納空間としたこと
により、モータの電源等の配線や吸気用等の配管が外部
に露出することなくこの空間内に納まるようになってい
るので、従来に比べてクリーン度を高く保つことができ
る。

そして、このように配線、配管などが外に出ない構成と
なっているので、他の部材に干渉したり、引っ掛かりな
どの弊害が出にくいという効果もある。

したがって、本考案のロボットはロボットの内部と外部
の環境（温度、湿度、チリ、水滴、油など）が異なる場
所でも安定な動作特性のもとに使用でき、また、悪い環
境で配線、配管を破損しないように保護することができ
る。

また、減速機の出力軸と一体的に設けられた連結シャフ
トを中空軸内で第２アームの回転中心に固定するように
したので、モータの電源などの配線や配管をロボット内
部で回転中心の近くに納めることができるようになり、
配線や配管の伸縮や、ねじれ変形を可及的に少なくする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わる旋回アーム装置を備えたクリー
ンロボットの側面図、第２図は第１アームおよびロボッ
ト本体の基端部の断面図、第３図は第１アームの先端部
および第２アームの断面図である。１……旋回アーム装置、２……クリーンロボット、５…
…第１アーム駆動用モータ、6,13……減速機、７……出
力軸、８……第１軸、９……第１アーム、14……モー
タ、21,25,37,39……中空軸、28……第２アーム駆動用
モータ、31……減速機、34……連結シャフト、35……第
２アーム、36……配線用空間、38……第１の軸受、45…
…作業軸、52……第２の軸受。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】第１アームの先方に、軸受と回転軸からな
る関節部分を介して第２アームを回転自在に支持した装
置において、第１アーム内にモータを固定し、第１アーム側の関節部として、第２の軸受とハーモニッ
ク減速機を第１アーム内に支持し、上記減速機の入力軸と上記モータとを回転結合し、第２アーム側の関節部として、第２アームの回転中心に
一端を固定した連結シャフトを設け、一方のアームの関節部に第１の軸受、他方のアームの関
節部に前記連結シャフトと同芯で連結シャフトとの間に
空間を介在させた両端開口の中空軸を設け、前記第２の軸受で前記連結シャフトの他端を回転自在に
支持するとともに、前記減速機の出力軸と前記連結シャ
フトの他端側を固定し、前記第１の軸受で前記中空軸を回転自在に支持し、上記連結シャフトの外周側と上記中空軸の内周側および
上記中空軸の両開口側との間に第１アーム内と上記第１
の軸受側の関節部内および第２アーム内を連通する空間
を形成し、この空間を配線用収納空間とした旋回アーム
装置。