JPH10199959A - 直進動作ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置全体を大型化および部品点数を増加する
ことなく、少ない空気吸引流量をもってロボット本体内
部よりの塵埃の放出を効果的に抑制すること。 【解決手段】 塵埃吸引方式のクリーン直進動作ロボッ
トにおいて、スリット状空隙２３の外側に、このスリッ
ト状空隙２３に連続するラビリンス流路５３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、直進動作ロボッ
トに関し、特に半導体製造用の、空気中に浮遊する微粒
子量を制御されたクリーンルーム内で使用される直進動
作ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０，図１１は、従来の直進動作ロボ
ットを示している。この直進動作ロボットは、上方が開
放された横転コの字形断面の長方体状のフレーム基台１
を有し、フレーム基台１内の底面部に敷設されたリニア
ガイドレール３上に搬送台（スライダ）５が直進移動可
能に設けられている。

【０００３】フレーム基台１内にはボールねじ棒７が回
転可能に取り付けられており、搬送台５にはボールねじ
棒７とねじ係合したボールナット９が取り付けられてお
り、ボールナット９の回転により、搬送台５が図１０の
紙面を直角に貫通する方向に直進移動する。

【０００４】搬送台５は、上面部に設けられた二つの頂
部１１のみが後述するスリット状空隙２３を貫通してフ
レーム基台１より外部に突出、露呈しており、この頂部
１１によりフレーム基台１上において図示されていない
被搬送物の直進搬送を行う。

【０００５】搬送台５には被搬送物に対して電力、電気
信号、圧縮空気を供給する配管１３が設けられており、
搬送台５とフレーム基台１との間には一端を搬送台５に
接続され、他端をフレーム基台１に接続されて搬送台５
の直進移動に応じて移動する屈曲配線１５が設けられて
いる。

【０００６】フレーム基台１の上方開口部は、左右２枚
の側部カバープレート１７，１９と、１枚の中央カバー
プレート２１とにより、側部カバープレート１７と中央
カバープレート２１との間と、もう１枚の側部カバープ
レート１９と中央カバープレート２１との間にそれぞれ
頂部１１の通過を直進移動ストロークの全域に亙って許
すスリット状空隙２３をおいて閉じられている。

【０００７】フレーム基台１の下底部には吸引口ポート
２５が形成されており、吸引口ポート２５には排気ダク
ト２７が接続されている。

【０００８】上述のような従来の直進動作ロボットにお
いては、図示されていないモータによりボールねじ棒７
を回転させ、ボールねじ棒７とボールナット９とのねじ
係合によってボールねじ棒７の回転運動をボールナット
９の直進運動に変換し、搬送台５を直進運動させる。

【０００９】ボールナット９内におけるボールねじ棒７
とのねじ係合部には、摩擦低減のために複数の鋼球（図
示省略）が組み込まれており、この鋼球がボールねじ棒
７ののねじ溝を転がることにより摩耗し、塵埃が発生す
る。加えて、ボールナット９内の鋼球を潤滑するために
潤滑油やグリスがボールナット９には封入されており、
鋼球の転動により、図１２に示されているように、潤滑
油やグリスの油脂飛沫Ａがボールナット９から外部へ飛
散することが避けられない。

【００１０】半導体製造などの微細製造で用いられるク
リーンルームでは、空気中の塵埃が製造対象のウエハな
どに付着することによって生産が著しく損なわれる。こ
のために、このようなクリーンルームでは、空気中の微
粒子の濃度を所定値以下に制御することが行われてい
る。たとえば、米国連邦規格ＦＳ２０９Ｄなどに定めら
れているクラス１００のクリーンルームでは、１立方フ
ィート（およそ２８．３リットル）の空気中に直径０．
５μｍの粒子が１００個以下であるように制御されてい
る。

【００１１】このために、クリーンルームの中で用いら
れる機器は、接触シールなどの擦れを生じる機構を排除
したり、タイミングベルトをゴムから摩耗しにくい材質
のポリウレタンに交換するなどの対策が取られている。

【００１２】上述のような直進運動ロボットをクリーン
ルームで用いる場合には、ボールナット９に組み込まて
いる鋼球とボールねじ棒７との摩耗による金属粉末やボ
ールナット９の潤滑油や潤滑グリスの油脂飛沫がクリー
ンルーム内に飛散放出しないよう、排気ダクト２７を接
続された吸引口ポート２５よりフレーム基台１内の空気
を吸引してフレーム基台１内をクリーンルームに比べて
負圧とすることにより、スリット状空隙２３より金属粉
末や油脂飛沫等の塵埃がクリーンルーム内へ放出される
ことを防いでいる。

【００１３】図１３，図１４は、特開平６−２４４２６
５号公報に開示されている従来の直進動作ロボットを示
している。なお、図１３，図１４に於いて、図１０，図
１１に対応する部分は図１０，図１１に付した符号と同
一の符号を付けてその説明を省略する。

【００１４】この直進動作ロボットでは、フレーム基台
１内に、スリット状空隙２３の所定間隔をおいて対向す
る仕切板２９がスリット状空隙２３の長手方向全域に亙
って架設されている。搬送台５は、ボールナット９を取
り付けられた下部搬送台５ａと頂部１１を有する上部搬
送台５ｂとの結合体により構成され、下部搬送台５ａと
上部搬送台５ｂとの間に仕切板２９が通るトンネル状空
隙３１が形成されている。

【００１５】仕切板２９は、図１４に示されているよう
に、搬送台５が存在しない部分において、吸引口ポート
２５よりのフレーム基台１内の空気吸引によってスリッ
ト状空隙２３からフレーム基台１内に流入する空気の流
れに対して、側部カバープレート１７，１９、中央カバ
ープレート２１と共働して屈曲流路３３を画定し、ラビ
リンスシールの効果によって圧力損失を生じさせる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１
０，図１１に示されている従来の直進動作ロボットにお
いては、搬送台５が存在しない部分では、図１１に示さ
れているように、スリット状空隙２３がフレーム基台１
内に直接連通しているため、フレーム基台１内の内部を
負圧に維持するためには、大量の流量の空気を吸引口ポ
ート２５から吸引する必要があり、大容量の負圧ポンプ
が必要になると云う欠点がある。

【００１７】これに対し、特開平６−２４４２６５号公
報に示されている直進動作ロボットでは、仕切板２９と
側部カバープレート１７，１９と中央カバープレート２
１とによって構成される屈曲流路３３によるラビリンス
シール効果によって生じた圧力損失により、開口部であ
るスリット状空隙２３からフレーム基台１内へ流入する
空気の流れが抑制され、図１０，図１１に示されている
ような従来の直進運動ロボットの場合に比べて少ない吸
引空気流量で、フレーム基台１の内部とクリーンルーム
との圧力の差を生成することが可能となる。これによ
り、空気の吸引流量を削減でき、吸引ブロワーや真空ポ
ンプを小形のものとすることができるから、クリーンル
ームのクリーン度を維持する為に消費されるエネルギー
を削減することが可能となる。

【００１８】屈曲流路３３によるラビリンスシールは、
オイルシールなどの接触式のシールとは異なり、非接触
式シールであるので、摩耗することがなく、摩耗による
塵埃の発生が皆無であるので、クリーンルームにおける
シール方式としては最適である。

【００１９】しかしながら、特開平６−２４４２６５号
公報に示されているような直進動作ロボットでは、仕切
板２９が搬送台５を貫通するためのトンネル状空隙３１
を設けるために、搬送台５を少なくとも上下２個からな
る部分に分割しなければならない。従来の直進動作ロボ
ットと比べて搬送台５を上部搬送台５ａと下部搬送台５
ｂとに分割することは、それらの部品の製作工程や組立
工程、さらに締結部品などの増加を回避することができ
ない。

【００２０】クリーンルームは、空気中の微粒子濃度を
制御するために、天井より高性能フィルターを通した清
浄空気を流し、床は網状として天井より吹き込んた空気
を回収する空気流路を設けるなど、空気清浄度の制御の
ために多くの資金とエネルギーを必要とする高価な空間
となっている。このため、クリーンルームで用いられる
機器については、この高価な空間を極力、占有しないこ
とが強く求められている。

【００２１】特開平６−２４４２６５号公報で提案され
ている直進動作ロボットの構造においては、トンネル状
空隙３１の分だけ搬送台５およびこれを収容するフレー
ム基台１の高さが高くなり、貴重なクリーンルームにお
ける占有容積が大きくなる。

【００２２】この占有容積の拡大を抑えるためには、仕
切板２９の板厚を薄くしてトンネル状空隙３１の高さ寸
法を抑える必要がある。仕切板２９は、搬送台５の動作
領域全域に亘ってボールねじ棒７の軸線方向に架設さ
れ、１０００ｍｍ近いものとなるにも拘らず、平薄板
で、断面曲げモーメントが小さいので、中間部で比較的
大きい撓みが生じることが避けられない。

【００２３】搬送台５の剛性低下をきたさないために
は、トンネル状空隙３１を、小さくしなければならない
が、仕切板２９との隙間をあまり小さくすると、仕切板
２９の撓みにより搬送台５と仕切板２９とが接触する事
態を生じることになる。搬送台５と仕切板２９とが接触
すると、新たな金属摩耗粉の発生は避けられない。

【００２４】半導体製造においては、種々の塵埃のなか
で、金属の塵埃はウエハに付着した場合に深刻な影響を
製品に及ぼすため、最も避けなければならない塵埃であ
る。

【００２５】このため、剛性の低下を受け入れてでも、
トンネル状空隙の高さを大きくしなければならないと云
う問題があった。

【００２６】さらに、特開平６−２４４２６５号公報で
提案されているロボットの構造においては、フレーム基
台１と側部カバープレート１７，１９、中央カバープレ
ート２１により構成される室内に仕切板２９が収納され
なければならないので、装置全体の大きさ、特に高さを
小さく保つためには、仕切板２９の下方に限られた部分
に配置される屈曲配線（ケーブル）１５の屈曲部分の半
径も、図１５に示されているように、小さくしなければ
ならない。

【００２７】この屈曲配線１５の半円部分は、搬送台５
の動作に応じて移動するものであるから、屈曲配線１５
には、繰り返し曲げが加えられ、この屈曲半径が小さく
なると、屈曲配線１５に加わる曲げ応力が大きくなり、
屈曲配線１５の寿命が短くなると云う問題も生じる。

【００２８】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、塵埃吸引方式のクリーン直進動作
ロボットにおいて、装置（ロボット）全体を大型化およ
び部品点数を増加することなく、少ない空気吸引流量を
もってロボット本体内部よりの塵埃の放出を効果的に抑
制し、しかもロボット本体内部におけるケーブルの取り
回しに制約を与えず、ケーブルの寿命を短くするような
問題も生じることがない直進動作ロボットを得ることを
目的としている。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による直進動作ロボットは、上方が開放
された横転コの字形断面の長方体状のフレーム基台内に
搬送台が直進移動可能に設けられ、前記フレーム基台内
に前記搬送台の直進移動の駆動機構を有し、フレーム基
台の上方開放部が搬送台の直進移動方向に長いスリット
状空隙を有するカバープレートにより閉じられ、前記搬
送台のスリット状空隙を前記搬送台の頂部が貫通して外
部に露呈し、フレーム基台内が外部への塵埃放出防止の
ために負圧状態に保たれる直進動作ロボットにおいて、
前記スリット状空隙の外側に、当該スリット状空隙に連
続するラビリンス流路が設けられているものである。

【００３０】この発明による直進動作ロボットでは、ラ
ビリンス流路を通ってスリット状空隙よりフレーム基台
内に空気が流れ込み、ラビリンス流路を流れる際に受け
る流路抵抗による圧力損失により、フレーム基台内に対
する空気流入量が抑制される。

【００３１】つぎの発明による直進動作ロボットは、上
述の発明による直進動作ロボットにおいて、前記ラビリ
ンス流路は前記カバープレートの折曲拡張部によってス
リット状空隙に対して鈎形に画定されているものであ
る。

【００３２】この発明による直進動作ロボットでは、ラ
ビリンス流路がカバープレートの折曲拡張部によって別
部品を必要とすることなく鈎形に画定される。

【００３３】つぎの発明による直進動作ロボットは、上
述の発明による直進動作ロボットにおいて、前記カバー
プレートは水平配置された平板状の左右２枚の側部カバ
ープレートと１枚の中央カバープレートにより構成され
て左右の側部カバープレートと中央カバープレートとの
間にそれぞれにスリット状空隙が形成され、前記中央カ
バープレートは、前記側部カバープレートと同一高さ位
置に配置される中央水平板部以外に、折曲拡張部とし
て、前記中央水平板部の左右両縁部より垂直に折曲して
存在する左側垂直板部および右側垂直板部と、前記左側
垂直板部の上縁部より外側に水平に折曲して存在する左
側水平板部と、前記右側垂直板部の上縁部より外側に水
平に折曲して存在する右側水平板部とを有して全体で溝
形の横断面形状を有し、前記左側水平板部と前記右側水
平板部とが前記左右の側部カバープレートの上方部にそ
れぞれに重なるように延在していることにより、前記側
部カバープレートと共働して前記ラビリンス流路を画定
しているものである。

【００３４】この発明による直進動作ロボットでは、２
段の絞り部からなる２段ラビリンスによるラビリンス流
路が画定され、このラビリンス流路を流れる際に受ける
流路抵抗による圧力損失により、フレーム基台内に対す
る空気流入量が抑制される。

【００３５】つぎの発明による直進動作ロボットは、上
述の発明による直進動作ロボットにおいて、前記中央カ
バープレートの前記左側水平板部と前記右側水平板部の
先端縁部のそれぞれに更に下向きに折曲されたリップ片
部が設けられ、前記左右の側部カバープレートのそれぞ
れのスリット状空隙の側の端縁部に上向きに折曲された
リップ片部が設けられているものである。

【００３６】この発明による直進動作ロボットでは、３
段の絞り部からなる３段ラビリンスによるラビリンス流
路が画定され、このラビリンス流路を流れる際に受ける
流路抵抗による圧力損失により、フレーム基台内に対す
る空気流入量が抑制される。

【００３７】つぎの発明による直進動作ロボットは、上
方が開放された横転コの字形断面の長方体状のフレーム
基台内に搬送台が直進移動可能に設けられ、前記フレー
ム基台内に当該フレーム基台に回転可能に取り付けられ
た送りねじ棒と前記搬送台に設けられて前記送りねじ棒
のねじ係合する送りねじ式の直進駆動機構を有し、フレ
ーム基台の上方開放部が搬送台の直進移動方向に長いス
リット状空隙を有するカバープレートにより閉じられ、
前記搬送台のスリット状空隙を前記搬送台の頂部が貫通
して外部に露呈し、フレーム基台内が外部への塵埃放出
防止のために負圧状態に保たれる直進動作ロボットにお
いて、前記搬送台の端面にボールナットおよびボールね
じ棒の上方を覆う庇が設けられているものである。

【００３８】この発明による直進動作ロボットでは、ボ
ールナットから発生する潤滑油や潤滑グリスの飛沫が庇
によって遮られ、フレーム基台内（ロボット本体内）に
とどまる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明に係る直進動作ロボットの実施の形態を詳細に説明す
る。なお、以下に説明するこの発明の実施の形態におい
て上述の従来例と同一構成の部分は、上述の従来例に付
した符号と同一の符号を付してその説明を省略する。

【００４０】（実施の形態１）図１〜図３はこの発明に
よる直進動作ロボットの実施の形態１を示している。

【００４１】この直進動作ロボットでは、中央カバープ
レート５１が従来のものとは異なっている。中央カバー
プレート５１は、水平配置された平板状の左右の側部カ
バープレート１７，１９と同一高さ位置に配置される中
央水平板部５１ａ以外に、折曲拡張部として、中央水平
板部５１ａの左右両縁部より垂直に折曲して存在する左
側垂直板部５１ｂおよび右側垂直板部５１ｃと、左側垂
直板部５１ｂの上縁部より外側に水平に折曲して存在す
る左側水平板部５１ｄと、右側垂直板部５１ｃの上縁部
より外側に水平に折曲して存在する右側水平板部５１ｅ
とを有し、全体で溝形の横断面形状を有している。

【００４２】中央カバープレート５１は、中央水平板部
５１ａの左右両側端部で、側部カバープレート１７，１
９との間に従来のものと同等のスリット状空隙２３を画
定している。左側垂直板部５１ｂ、右側垂直板部５１ｃ
の高さ寸法はさほど高くなく、左側水平板部５１ｄ、右
側水平板部５１ｅはそれぞれ、スリット状空隙２３の横
幅寸法より長く、側部カバープレート１７，１９の上方
部に重なるように延在している。

【００４３】これによりスリット状空隙２３の外側に鈎
形（横転Ｌ形）断面のラビリン流路５３が連続形成され
る。

【００４４】搬送台５の頂部１１は、ラビリンス流路５
３の形状に倣って折曲形成され、スリット状空隙２３お
よびラビリンス流路５３を通って外部に突出、露呈して
いる。

【００４５】上述のように構成されたクリーンルーム用
の直進動作ロボットにおいても、排気ダクト２７を接続
された吸引口ポート２５よりフレーム基台１内の空気を
吸引してフレーム基台１内をクリーンルームに比べて負
圧とすることにより、スリット状空隙２３より金属粉末
や油脂飛沫等の塵埃がクリーンルーム内へ放出されるこ
とを防ぐ。

【００４６】フレーム基台１内が負圧であることによ
り、スリット状空隙２３よりフレーム基台１内に空気が
流れ込むが、スリット状空隙２３の外側には鈎形断面の
ラビリン流路５３が連続しているから、図２に示されて
いるように搬送台５が通り抜けたあとの部分でも、ラビ
リンス流路５３を流れる際に受ける流路抵抗による圧力
損失により、フレーム基台１内に対する空気流入量が抑
制される。

【００４７】これにより、少ない空気吸引流量をもって
フレーム基台１内を高い負圧状態に維持できるようにな
り、ロボット本体内部よりの塵埃の放出が効果的に抑制
される。

【００４８】つぎに、図１０に示されている従来の直進
動作ロボットの場合に比べて、Ｌ字形のラビリンス流路
５３を構成したことによる圧力損失によって漏れ空気量
が削減されるかについて検討する。

【００４９】図４（ａ）に示されているように、ラビリ
ンス流路５３に流入した空気は空気の持つ慣性と粘性の
ために入口より更に縮んだ流れ線となる。

【００５０】このときの縮みは、中央カバープレート５
１の縁部分が流れに対して対向する姿勢をもっている。
これは、オリフィスの絞り片先端傾き角度βが０°の場
合と見なすことができる。また、入口において十分に広
い空間からラビリンス流路５３に空気が吸い込まれるの
で、流路と絞り口径の比率である開口比率ε／ｔは０と
見なすことができる。小茂鳥和生著：非接触シール論：
コロナ社；１９７３年２１５頁から、絞り先端傾き角度
β＝０°で、開口比０の場合における縮流係数は０．５
である。

【００５１】したがって、空気の流れは、ラビリンス流
路５３の入口の半分の幅まで絞り込まれる。

【００５２】つぎに、空気は、ラビリンス流路５３の直
角の曲り部分にて左側垂直板部５１ｂ、右側垂直板部５
１ｃの壁面に衝突し、この衝突によって流れが淀み、入
口付近で縮んだ流れが膨張する。

【００５３】さらに、空気はスリット状空隙２３よりロ
ボット本体内（フレーム基台１の内部空間）へ流れ込ん
でいく。この部分は一種のオリフィスと見なすことがで
き、ラビリンス流路５３の入口と同様に、空気の慣性と
粘性によって、再度、空気の流れは絞られる。

【００５４】したがって、ラビリンス流路５３を通じて
スリット状空隙２３よりロボット本体内部へ漏れ入って
くる空気の流路は、図４（ｂ）に示すような２段の絞り
部Ｖ１，Ｖ２からなる２段ラビリンスと見なすことがで
きる。

【００５５】この２段ラビリンスにおける漏れ流量は、
小茂鳥和生著：非接触シール論：コロナ社；１９７３年
７０頁から、数１に示す式で求められる。

【００５６】

【数１】

【００５７】ここでの記号は、つぎの通りである。 Ｇ ：漏れ流量 α ：流量係数 Ｆ ：絞り口面積 Φ ：ラビリンス関数 ｇ ：重力加速度 Ｐ₀ ：入口圧力 Ｔ₀ ：入口温度 Ｒ ：理想ガス定数

【００５８】流れ流量Ｇを求めるにあたって、数１の左
辺の係数を求めていく。流量係数αは、上述の入口部で
の縮流係数と流入空気の速度から求めまる速度係数の積
である。空気の場合には、速度係数はほとんど１と見な
せるので、流量係数αは、縮流係数に等しい。この２段
ラビリンスの場合は、流量係数αを０．５と見なす。

【００５９】ラビリンス関数Φは、無次元化数であり、
絞り数、入口と出口の圧力の比率λ、流体の比熱比κで
求められる値である。この値は図５に示されているグラ
フから求めることができる。この場合は、空気なので、
κ＝１．４である。ロボット本体をクリーンルームに対
して５％低い負圧にするものとすると、圧力比λは０．
９５となる。

【００６０】図５より、横軸の圧力比λ＝０．９５から
垂線をあげて、ラビリンスが２段なので、絞り数ｎ＝２
の曲線との交わる点の高さから、ラビリンス関数Φは、
０．２３と、読み取ることができる。

【００６１】したがって、漏れ流量Ｇ₁ は、数２の通り
となる。

【００６２】

【数２】

【００６３】つぎに、図１１の断面で示される従来の直
進動作ロボットにおけるスリット状空隙２３からの漏れ
流量Ｇ₀ を考える。

【００６４】図１１に示すスリット状空隙２３は１段だ
けの絞りを持つオリフィスと考えることができる。オリ
フィスの漏れ流量Ｇは数１から求めることができる。こ
のとき、ラビリンス関数Φとして、絞り数ｎ＝１の曲線
を用いて求める。

【００６５】まず、カバープレートの端部が流れに対し
て直角であるので、流量係数αは、絞り片先端傾き角度
０°の値で０．６１１である。

【００６６】つぎに、ラビリンス関数Φを求める。上述
の場合と同じく、ロボット内部をクリーンルームに対し
て５％の負圧に保つものとすると、圧力比λ＝０．９５
より垂線をあげて、絞り数ｎ＝１の曲線との交点を求め
る。この交点の高さは、０．３２である。したがって、
漏れ流量Ｇ₀ は数３の通りとなる。

【００６７】

【数３】

【００６８】ここで、両者の漏れ流量を比較するにあた
って、スリット状空隙２３の隙間幅、長手方向長さが等
しいものとすると、絞り口面積Ｆは互いに等しい。また
周囲の圧力Ｐ₀ と温度Ｔ₀ も等しいものとする。

【００６９】上述の実施の形態１の場合と従来の直進動
作ロボットにおいて、同等の負圧を維持するために吸引
する空気流量の比率は、Ｇ₁ をＧ₀ で除することで求め
られる。

【００７０】この比率は０．５８７となることから、こ
の実施の形態１では、従来の直進動作ロボットに比べて
４割少ない吸引流量で同等の内部負圧を保つことができ
る。

【００７１】特開平６−２４４２６５号公報で提案され
ている直進動作ロボットでは、図１３に示されているよ
うに、仕切板２９が搬送台５を貫通するためのトンネル
状空隙３１を設けるために、搬送台５を少なくとも上部
搬送台５ａと下部搬送台５ｂの２個からなる部品に分割
しなければならないが、実施の形態１では、図１０に示
されているような従来の直進動作ロボットと同様に、搬
送台５に何らのトンネル状の空隙を設ける必要がないの
で、一体の部品にて搬送台５を構成することが可能であ
る。このことにより、特開平６−２４４２６５号公報で
提案されている直進動作ロボットに比べて、部品の製造
工程や組立工程、締結部品などの増加を回避することが
できる。

【００７２】また、トンネル状空隙３１が不要であるこ
とから、搬送台５の剛性を低下させることがない。これ
によって、特開平６−２４４２６５号公報で提案されて
いる直進動作ロボットに比べて搬送台５の振動を回避
し、良好な制御特性を得ることが可能となる。

【００７３】また、特開平６−２４４２６５号公報で提
案されている直進動作ロボットにおいては、フレーム基
台１と側部カバープレート１７，１９、中央カバープレ
ート２１とで構成されるロボット本体の内部に仕切板２
９が収納されなければならないので、装置全体の大き
さ、特に高さを小さく保つためには、仕切板２９を薄く
し、搬送台５の剛性低下をきたさないためには、トンネ
ル状空隙３１は、小さくしなければならないが、仕切板
２９との隙間をあまり小さくすると、仕切板２９の撓み
により搬送台５と仕切板２９が接触し、金属摩耗粉の発
生は避けられないが、実施の形態１による直進動作ロボ
ットでは、仕切板２９自体が存在しないから、金属摩耗
粉は発生することがない。

【００７４】従来は、上述のような金属摩耗粉の発生を
回避するためには、トンネル状空隙３１の高さを大きく
して、仕切板２９と搬送台５との隙間を大きくしなけれ
ばならず、これは装置の大型化を招来する。

【００７５】実施の形態１による直進動作ロボットで
は、中央カバープレート５１が凹字形（溝形）の横断面
形状を呈しているから、この中央カバープレート５１の
断面曲げモーメントを大きくすることができる。断面曲
げモーメントが大きいと、撓みを小さくできるので、搬
送台５と中央カバープレート５１との隙間を小さくする
ことができ、これに応じてスリット状空隙２３の横幅を
小さくできる。

【００７６】このように、スリット状空隙２３の横幅を
小さくできると、ロボット本体内部を負圧に維持するた
めの吸引によるスリット状空隙２３よりの漏れ空気量が
小さくなり、吸引口ポート２５に排気ダクト２７を介し
て接続される吸引ブロワーもしくは真空ポンプのエネル
ギー消費を小さくすることが可能となる。

【００７７】また、特開平６−２４４２６５号公報で提
案されているロボットでは、屈曲配線１５の配置位置
は、ロボット本体内の仕切板２９より下方の位置に限ら
れ、装置全体の大きさ、特に高さを小さく保つために
は、このことに応じて屈曲配線１５の屈曲部分の半径を
小さくしなければならないが、実施の形態１による直進
動作ロボットでは、ロボット本体内部に仕切板２９が設
けられていないので、屈曲配線１５を配置できるスペー
スが大きく、屈曲配線１５の屈曲部分の半径を大きくす
ることができる。このことにより、屈曲配線１５に加わ
る曲げ応力が小さくなり、その寿命を延ばして信頼性を
高く保つことができる。

【００７８】搬送台５の端面部には、図６に示されてい
るように、ボールナット９およびボールねじ棒７の上方
を覆うように庇５５が取り付けられている。

【００７９】ボールナット９から発生する潤滑油もしく
は潤滑グリスの飛沫Ａは、庇５５によって遮られてロボ
ット本体内にとどまり、やがて吸引口ポート２５からク
リーンルーム外へ排出される。

【００８０】庇５５は、特開平６−２４４２６５号公報
で提案されている直進動作ロボットの仕切板２９のよう
に、搬送台５と摩擦する虞れはないので、金属摩耗粉を
生じてクリーンルームを汚染することはない。

【００８１】（実施の形態２）図７，図８はこの発明に
よる直進動作ロボットの実施の形態２を示している。な
お、図７，図８に於いて、図１〜図３に対応する部分は
図１〜図３に付した符号と同一の符号を付けてその説明
を省略する。

【００８２】この直進動作ロボットでは、中央カバープ
レート５１の左側水平板部５１ｄ、右側水平板部５１ｅ
の先端縁部に、更に下向きに折曲されたリップ片部５１
ｆ，５１ｇが設けられ、また側部カバープレート１７，
１９のそれぞれのスリット状空隙２３の側の端縁部には
上向きに折曲されたリップ片部１７ａ，１９ａが設けら
れている。

【００８３】これにより、ラビリンス流路５３は実施の
形態１のものより更に複雑なラビリンスになり、漏れ空
気流量の削減がより一層効果的に行われ、より一層少な
い空気吸引流量をもってフレーム基台１内を高い負圧状
態に維持できるようになる。

【００８４】つぎに、上述のようなラビリンス流路５３
を構成したことによる圧力損失によって漏れ空気量が、
図１０に示されている従来の直進動作ロボットの場合に
比べて削減されるかについて検討する。

【００８５】ラビリンス流路５３を通じてスリット状空
隙２３よりロボット本体内部へ漏れ入ってくる空気は、
図９（ａ）に示されているように、リップ片部５１ｆ
（５１ｇ）を有するラビリンス流路５３の入口で絞られ
てから、ラビリンス流路５３に入り、中央カバープレー
ト５１の内壁にぶつかり、淀むことにより膨張する。

【００８６】つぎに、空気がラビリンス流路５３内を側
方へ流れる際に、この空気は、側部カバープレート１７
（１９）のリップ片部１７ａ（１９ａ）によって絞ら
れ、そして、実施の形態１における場合と同様に、Ｌ字
形に流路が曲る際に再度膨張する。そして、スリット状
空隙２３より空気がロボット本体内部に流入する際に３
回目の縮流が発生する。そこで、この流路は模式的には
図９（ｂ）に示すような３段の絞り部Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３
からなるラビリンスと見なすことができる。

【００８７】漏れ流量Ｇを求めるにあたって、上述の数
１の左辺の係数を求めていく。

【００８８】流量係数αは、ラビリンス流路５３の入口
での縮流係数と流入空気の速度から求まる速度係数の積
である。空気の場合は、速度係数はほとんど１とみなせ
るので、流量係数αは縮流係数に等しい。この３段ラビ
リンスの場合は、流量係数αを０．５とみなす。

【００８９】ラビリンス関数Φは、無次元化数で、絞り
数、入口と出口の圧力の比率λ、流体の比熱比κで求め
られる値である。この値は実施の形態１における場合と
同等に、図５に示すグラフから求めることができる。こ
の場合は、空気なのでκ＝１．４である。ロボット本体
をクリーンルームに対して５％低い負圧にするものとす
ると、圧力比λは０．９５となる。

【００９０】図５より、横軸の圧力比λ＝０．９５から
垂線をあげて、ラビリンスが３段なので絞り数ｎ＝３の
曲線と交わる点の高さから、ラビリンス関数Φは、０．
１８と読み取ることができる。

【００９１】したがって、漏れ流量Ｇ₂ は、数４の通り
となる。

【００９２】

【数４】

【００９３】この実施の形態２の直進動作ロボットの場
合と従来の直進動作ロボットにおいて、同等の負圧を維
持するために吸引する空気流量の比率は、Ｇ₂ をＧ₀ で
除することで求められる。

【００９４】この比率は０．４５９となることから、実
施の形態２の直進動作ロボットでは、従来の直進動作ロ
ボットに比べて半分の吸引流量で同等の内部負圧を保つ
ことができる。

【００９５】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による直進動作ロボットによれば、ラビリンス流路を
通ってスリット状空隙よりフレーム基台内に空気が流れ
込み、ラビリンス流路を流れる際に受ける流路抵抗によ
る圧力損失により、フレーム基台内に対する空気流入量
が抑制されるから、漏れ流量を減じてロボット本体内部
を負圧に維持するための空気吸引流量を削減することが
できる。

【００９６】また、この発明による直進動作ロボットに
よれば、搬送台にトンネル状空隙を設けることなくスリ
ット状空隙に対してラビリンス効果をもたせることがで
きるので、搬送台を単一部品で構成でき、装置全体を大
型化および部品点数を増加することなく、少ない空気吸
引流量をもってロボット本体内部よりの塵埃の放出を効
果的に抑制できる。

【００９７】また、この発明による直進動作ロボットに
よれば、ロボット本体内部に仕切板を置かないので、ケ
ーブルの取り回しが容易であることを保ちながらロボッ
ト本体内部からの塵埃の放出を抑制することが可能とな
る。

【００９８】つぎの発明による直進動作ロボットによれ
ば、ラビリンス流路がカバープレートの折曲拡張部によ
って別部品を必要とすることなく鈎形に画定されるか
ら、部品点数を増加することなく、少ない空気吸引流量
をもってロボット本体内部よりの塵埃の放出を効果的に
抑制できる。

【００９９】つぎの発明による直進動作ロボットによれ
ば、２段の絞り部からなる２段ラビリンスによるラビリ
ンス流路が画定され、このラビリンス流路を流れる際に
受ける流路抵抗による圧力損失により、フレーム基台内
に対する空気流入量が抑制されるから、漏れ流量を減じ
てロボット本体内部を負圧に維持するための空気吸引流
量を削減することができ、また中央カバープレートの断
面曲げモーメントが大きくなり、曲げ剛性が高くなるか
ら、撓みが小さくなり、搬送台とカバープレートのクリ
アランスの変化が小さくなって、擦れなどによる発塵を
回避できる。同時に搬送台とカバープレートのクリアラ
ンスを小さくできるので、装置を小型にすることが可能
となる。また、スリット状空隙の横幅を小さくすること
が可能となり、ロボット本体内部を負圧に維持するため
の吸引空気量を節約することができる。

【０１００】この発明による直進動作ロボットでは、３
段の絞り部からなる３段ラビリンスによるラビリンス流
路が画定され、このラビリンス流路を流れる際に受ける
流路抵抗による圧力損失により、フレーム基台内に対す
る空気流入量がより一層抑制されるから、漏れ流量を減
じてロボット本体内部を負圧に維持するための空気吸引
流量をより一層削減することができ、また中央カバープ
レートの断面曲げモーメントが大きくなり、曲げ剛性が
高くなるから、撓みが小さくなり、搬送台とカバープレ
ートのクリアランスの変化が小さくなって、擦れなどに
よる発塵を回避できる。同時に搬送台とカバープレート
のクリアランスを小さくできるので、装置を小型にする
ことが可能となる。また、スリット状空隙の横幅を小さ
くすることが可能となり、ロボット本体内部を負圧に維
持するための吸引空気量を節約することができる。

【０１０１】つぎの発明による直進動作ロボットによれ
ば、ボールナットから発生する潤滑油や潤滑グリスの飛
沫が庇によって遮られ、ロボット本体内にとどまり、潤
滑油や潤滑グリスの飛沫がロボット本体外へ飛散するこ
とが抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による直進動作ロボットの実施の形
態１を搬送台が位置している部分について示す断面図で
ある。

【図２】 この発明による直進動作ロボットの実施の形
態１を搬送台が位置していない部分について示す断面図
である。

【図３】 この発明による直進動作ロボットの実施の形
態１を示す斜視図である。

【図４】 （ａ）はこの発明による直進動作ロボットの
実施の形態１のラビリンス流路における空気の流れを模
式的に示す説明図、（ｂ）はそれと等価の絞り流路を示
す説明図である。

【図５】 全圧力比と絞り数とに対するラビリンス関数
の特性を示すグラフである。

【図６】 この発明による直進動作ロボットの実施の形
態１における庇設置部を示す側面図である。

【図７】 この発明による直進動作ロボットの実施の形
態２を搬送台が位置している部分について示す断面図で
ある。

【図８】 この発明による直進動作ロボットの実施の形
態２を搬送台が位置していない部分について示す断面図
である。

【図９】 （ａ）はこの発明による直進動作ロボットの
実施の形態２のラビリンス流路における空気の流れを模
式的に示す説明図、（ｂ）はそれと等価の絞り流路を示
す説明図である。

【図１０】 従来の直進動作ロボットを搬送台が位置し
ている部分について示す断面図である。

【図１１】 従来の直進動作ロボットを搬送台が位置し
ていない部分について示す断面図である。

【図１２】 従来の直進動作ロボットにおけるボールナ
ットよりの油脂の飛散を示す側面図である。

【図１３】 従来の直進動作ロボットを搬送台が位置し
ている部分について示す断面図である。

【図１４】 従来の直進動作ロボットを搬送台が位置し
ていない部分について示す断面図である。

【図１５】 従来の直進動作ロボットのケーブル取り回
しを示す側面図である。

【符号の説明】

１ フレーム基台，５ 搬送台，７ ボールねじ棒，９
ボールナット，１１頂部，１５ 屈曲配線，１７，１
９ カバープレート，２３ スリット状空隙 ２５ 吸引口ポート，２７ 排気ダクト，５１ 中央カ
バープレート，５３ ラビリン流路，５５ 庇。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方が開放された横転コの字形断面の長
   方体状のフレーム基台内に搬送台が直進移動可能に設け
   られ、前記フレーム基台内に前記搬送台の直進移動の駆
   動機構を有し、フレーム基台の上方開放部が搬送台の直
   進移動方向に長いスリット状空隙を有するカバープレー
   トにより閉じられ、前記搬送台のスリット状空隙を前記
   搬送台の頂部が貫通して外部に露呈し、フレーム基台内
   が外部への塵埃放出防止のために負圧状態に保たれる直
   進動作ロボットにおいて、 スリット状空隙の外側に、当該スリット状空隙に連続す
   るラビリンス流路が設けられていることを特徴とする直
   進動作ロボット。
2. 【請求項２】 前記ラビリンス流路は前記カバープレー
   トの折曲拡張部によってスリット状空隙に対して鈎形に
   画定されていることを特徴とする請求項１に記載の直進
   動作ロボット。
3. 【請求項３】 前記カバープレートは水平配置された平
   板状の左右２枚の側部カバープレートと１枚の中央カバ
   ープレートにより構成されて左右の側部カバープレート
   と中央カバープレートとの間にそれぞれにスリット状空
   隙が形成され、 前記中央カバープレートは、前記側部カバープレートと
   同一高さ位置に配置される中央水平板部以外に、折曲拡
   張部として、前記中央水平板部の左右両縁部より垂直に
   折曲して存在する左側垂直板部および右側垂直板部と、
   前記左側垂直板部の上縁部より外側に水平に折曲して存
   在する左側水平板部と、前記右側垂直板部の上縁部より
   外側に水平に折曲して存在する右側水平板部とを有して
   全体で溝形の横断面形状を有し、前記左側水平板部と前
   記右側水平板部とが前記左右の側部カバープレートの上
   方部にそれぞれに重なるように延在していることによ
   り、前記側部カバープレートと共働して前記ラビリンス
   流路を画定していることを特徴とする請求項２に記載の
   直進動作ロボット。
4. 【請求項４】 前記中央カバープレートの前記左側水平
   板部と前記右側水平板部の先端縁部のそれぞれに更に下
   向きに折曲されたリップ片部が設けられ、前記左右の側
   部カバープレートのそれぞれのスリット状空隙の側の端
   縁部に上向きに折曲されたリップ片部が設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載の直進動作ロボット。
5. 【請求項５】 上方が開放された横転コの字形断面の長
   方体状のフレーム基台内に搬送台が直進移動可能に設け
   られ、前記フレーム基台内に当該フレーム基台に回転可
   能に取り付けられた送りねじ棒と前記搬送台に設けられ
   て前記送りねじ棒のねじ係合する送りねじ式の直進駆動
   機構を有し、フレーム基台の上方開放部が搬送台の直進
   移動方向に長いスリット状空隙を有するカバープレート
   により閉じられ、前記搬送台のスリット状空隙を前記搬
   送台の頂部が貫通して外部に露呈し、フレーム基台内が
   外部への塵埃放出防止のために負圧状態に保たれる直進
   動作ロボットにおいて、 前記搬送台の端面にボールナットおよびボールねじ棒の
   上方を覆う庇が設けられていることを特徴とする直進動
   作ロボット。