JPS61288990A - 産業用ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はクリーンルーム内で清浄な雰囲気を保って用
いられる産業用ロボットに関する。

（従来技術） 一般に、電子機器を組立てるライン等では、粉塵を発生
させることなく清浄な雰囲気での作業が要求されること
から、そのような作業は、上記清浄な雰囲気をつくるた
め空調装置により空気が上側から下側へと流れるいわゆ
るダウンフローのクリーンルーム内で行うのが通例であ
る。

ところで、そのようなりリーンルーム内での作業におい
ても、作業効率向上のために産業用ロボットの導入が試
みられている。しかしながら、例えば搬送用の産業用ロ
ボットを使用する場合、エンドエフェクタとしての電磁
石、グリッパ等を物体（搬送物）に接触させるだけで粉
塵が発生するおそれがあることから、それを除去するこ
とが望ましいのであるが、従来、そのような粉塵の発生
については特に配慮せず、上記ダウンフローの空調装置
でまかなっているのが現状である。

（発明の目的） この発明は、エンドエフェクタと物体との接触により発
生する粉塵を吸塵除去でき、クリーンルーム内で清浄な
雰囲気を保ちながら使用できる産業用ロボットを提供す
ることを目的とするものである。

（発明の開示） この発明は、支持部、ｌ）　ｒ　：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、クリーンルー
ム内で用いられる産業用ロボットの改良に係るものであ
る。

この発明は、エンドエフェクタが取付けられる可動部材
の該エンドエフェクタ付近に吸塵口が形成されているこ
とを特徴とするものである。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に沿って説明する。

第１図に示すこの発明の産業用ロボット１は、空気が上
側から下側へ流れるダウンフローのクリーンルーム内で
用いられるもので、支持部材２に可動部材としての直動
部材３．第１旋回部材４゜第２旋回部材５、回動部材６
および第３旋回部材７が順次連接されている。支持部材
２の内部には第１空間部２ａ、直動部材３の内部には第
１中空部３ａおよび第２空間部３ｂ、第１旋回部材４の
内部には第２中空部４ａ、第２旋回部材５の内部には第
３中空部５ａ、回動部材６の内部には第４中空部６ａ、
さらに第３旋回部材７の内部には第５中空部７ａがそれ
ぞれ形成されている。

上記支持部材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、直動部財３は内筒３ｃおよび外筒
３ｄが下方に延長されている。直動部材３の外筒３ｄは
支持部材２の外筒２ｃ内に上下方向に進退可能に嵌装さ
れ、該面外筒２ｃ。

３ａ間には第１気密シール８ａが介装され、第１空間部
２ａおよび第１中空部３ａを外気と遮断して相互に連通
ずる第１連接部８が構成されている。

一方、直動部材３の内筒３ｃは支持部材２の内筒２ｂに
隙間を存して遊嵌されている。内筒２ｂと外筒３ｄとの
間の第１中空部３ａ内には第１駆動装置９および２つの
案内装置１０がそれぞれ１２０度間隔で配設されている
。

第１駆動装置９は内筒２ｂに固設されたモータ９ａ、こ
のモータ９ａに直結されその回転角度情報（すなわち直
動部材３の上下位置情報）を出力するシャフトエンコー
ダ９ｂ、モータ９ａの出力軸に直結されたボールスクリ
ュー９ｃおよび外筒３ｄに設けられボールスクリュー９
ｃと移動可能に螺合するポールナツト９ｄとにより構成
されている。一方、案内装置１０は外筒３ｄに設けられ
たロッド１０ａおよび内筒２ｂに設けられロッド１０ａ
が上下動可能に嵌合する案内筒１０ｂ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３ｅおよび吸
気口３ｆ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が取付けられ、
しかして電線管２ｄと電線ケーブル挿入口３ｅとの間は
第１可撓管１１で、主吸気管２ｅと吸気口３ｆとの間は
第２可撓管１２でそれぞれ連通されている。なお、第１
および第２可撓管１１，１２は十分な長さを有し、第１
空間部２ａ内で内筒３ｂの周囲に螺旋状に配置されてい
る。

直動部材３には軸受１３ｂによって第１旋回部材４の基
端が鉛直軸まわりに旋回可能に支承され、直動部材３と
第１旋回部材４との間に第２気密シール１３ａが介装さ
れ、第２空間部３ｂおよび第２中空部４ａを外気と遮断
して相互に連通ずる第２連接部１３が構成されている。

さらに第１中空部３ａ内には第２駆動装置１４が配設さ
れている。

第２駆動装置１ｉ１４は直動部材３に取付けられたモー
タ１４ａ、このモータ１４ａに直結されその回転角度情
報（すなわち第１旋回部材４の直動部材３に対する旋回
角度情報）を出力するシャフトエンコーダ１４ｂ、モー
タ１４ａの出力軸に固着されたタイミングプーリ１４ｃ
、直動部材３と第１旋回部材４との間に介設されその入
力軸が直動部材３に軸支された高減速比の減速機１４ｄ
、この減速機１４ｄの入力軸に固着されたタイミングプ
ーリ１４ｅおよびタイミングプーリ１４ｃ、１４ｅの間
に巻掛けられたタイミングベルト１４ｆとにより構成さ
れている。なお、直動部材３の上部は上側カバ一部材３
ｇによって覆われている。

第１旋回部材４の先端には軸受１５ｂ　（クロスローラ
ベアリング）によって第２旋回部材４の基端が鉛直軸ま
わりに旋回可能に支承され、第１旋回部材４と第２旋回
部材５との間に第３気密シール１５ａが介装され、第２
および第３中空部４ａ。

５ａを外気と遮断して連通ずる第３連接部１５が構成さ
れている。第２空間部３ｂと第２中空部４ａ内に亘って
第３駆動装置１６が配設されている。

第３駆動装置１６は第１旋回部材４と一体のアーム４ｂ
に対して減速機１４ｄと略同−軸線上になるように設け
られたモータ１６ａ、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旋回部材５の第１旋回部材
４に対する旋回角度情報）を出力するシャフトエンコー
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旋回部材４にその入力軸が軸支さ
れ第２旋回部材５との間に介設された減速機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およびタイミングブーＩＪ　１６ｃ、１６ｅの間
に巻掛けられたタイミングベルト１６ｆとにより構成さ
れている。第１旋回部材４の第２中空部４ａの上下の開
口部は、上側および下側カバ一部材４ｃ、４ｄによって
覆われている。

第２旋回部材５の先端には回動部材６が軸受１７ｂによ
って鉛直軸まわりに回動可能に支承され、第２旋回部材
５と回動部材６との間に第４気密シール１７ａが介装さ
れ、第３および第４中空部５ａｐ６ａを外気と遮断して
相互に連通ずる第４連接部１７が構成されている。第２
中空部４ａと第３中空部５ａに亘って第４駆動装置１８
が配設されている。

第４駆動装置１８は第１旋回部材４に固設されたモータ
１８ａ、このモータ１８ａと直結されその回転角度情報
（すなわち回動部材６の第１旋回部材４に対する旋回角
度情報）を出力するシャフトエンコーダ１８ｂ、モータ
１８ａ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
られたチェーンスプロケット１８ｅ、第２旋回部材５に
減速機１７ｄと同一軸線上に軸支された２段チェーンス
プロケット１８ｆ、回動部材６に一体的に形成され２段
チェーンスプロケット１８ｆと同一歯数であるチェーン
スプロケット１８ｇ、チェーンスプロケット１８ｅと２
段チェーンスプロケット１８ｆとの間に巻掛けられた。

機端チェーン■８ｈ、２段チェーンスプロケット１８ｆ
とチェーンスプロケット１８ｇとの間に巻掛けられた無
端チェーン１８ｉおよび第２旋回部材５に設けられ無端
チェーン１８ｉの張力を調整するテンションチェーンス
プロケット１８ｊにより構成されている。

なお、第２旋回部材５の上側開口部は上側カバ一部材５
ｂによって覆われている。上側カバ一部材５ｂは他の上
側カバ一部材３　ｇ　ｐ　４　ｃと同様にクリーンルー
ム内でのダウンフローを乱すことのないように流線形に
形成されている。

回動部材６の下端付近に第３旋回部材７の基端が軸受１
９ｂによって水平軸まわりに旋回可能に支承され１回動
部材６と第３旋回部材７との間に第３気密シール１９ａ
が介装され、第４中空部６ａおよび第３旋回部材７の第
５中空部７ａを外気と遮断して連通ずる第５連接部１９
が構成されている。第４中空部６ａ内に第５駆動装置２
０が配設されている。

第５駆動装置２０はチェーンスプロケット１８ｇと略同
−軸線上になるように設けられたモータ２０ａ、このモ
ータ２０ａと連係されその回転角度情報（すなわち旋回
部材７の回動部材６に対する旋回角度情報）を出力する
シャフトエンコーダ２０ｂ、モータ２０ａよりベベルギ
ヤ２０ｃの噛合により回転力が伝達される減速機２０ｄ
とにより構成されている。第３回動部材６の左右の開口
部は、カバ一部材７ｂおよび７ｃによって覆われている
。

第３旋回部材７は下部にエンドエフェクタとしての吸着
具２１を備えている。この吸着具２１は。

第２図および第３図に示すように、第３旋回部材７の下
端に固着される円筒状のケーシング２２と、該ケーシン
グ２２に対し上下動可能で下端に電磁石２３（通電によ
る消磁される）が設けられた可動部材２４とを有する。

可動部材２４は、上端に小判形のフランジ部２４ａを有
し、該フランジ部２４ａの長手力向雨端部付近が摺動ロ
ッド２５，２５の上端に連結されている。この摺動ロッ
ド２５は、ケーシング２２の取付孔２２ａ内に嵌入され
それに上下端フランジ部２６ａ、２６ｂが固定されたガ
イド部材２６内に浮動可能に嵌挿され、しかして下端が
、ケーシング２２に摺動可能に外嵌された別の可動部材
２７に連結されている。

この可動部材２７の底板部２７ａのほぼ中央には貫通孔
２７ｂが形成され、それを通じて電磁石２３の下端が突
出するようになっており、その周囲には第３旋回部材７
の第５中空部７ａに連通ずる吸塵口３１が形成されてい
る。また、この底抜部２７ａには、搬送物を吸着具２１
が吸着しているか否かを確認する吸着確認センサ２８が
設けられている。

また、ケーシング２２の上端には、搬送物を所定の凹所
にセットしたか否かを光学的に確認するセット確認セン
サ２９が配設され、それに対応して可動部材２４のフラ
ンジ部２４ａに反射部材３０が設けられている。

前記各気密シール８ａ、１３ａ、１５ａ、１７ａおよび
１９ａ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９ａ、１４ａ、１６ａ、１８ａおよび２０
ａに対する電力や制御信号を供給するための電線ケーブ
ルならびに各シャフトエンコーダ９ｂ、１４ｂ、１６ｂ
、１８ｂおよび２０ｂ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１１、電線ケーブル挿入口３ｅ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
。

直動部材３が昇降しても支障のないように電線ケーブル
は余裕をもって設置されている。

主吸気管２ｅおよび副吸気管２ｆには、それぞれ排気手
段２１としての排気ポンプ２１ａ、２１ｂの吸入側が接
続されている。また排気ポンプ２１ａ、２１ｂはモータ
２１ｃ、２１ｄによって駆動され、各排気ポンプ２１ａ
、２１ｂの吐出空気はクリーンルーム外に排出される。

そして、モータ２１ｃによって排気ポンプ２１ａを駆動
させると、搬送物とエンドエフェクタとの接触の際に発
生する粉塵は、吸塵口３１がら空気とともに吸入され、
矢符（実線）で示すように第４中空部６ａ、第３中空部
５ａ、第２中空部４ａおよび第２空間部３ｂを経由して
排気ポンプ２１ａによって吸引され、これらの各経由個
所において発生する粉塵も共に吸引され、クリーンルー
ム内は粉塵が飛散することなく清浄な雰囲気に保たれる
。

一方、モータ２１ｄによって駆動される排気ポンプ２１
ｂの作用により直動部材３の第２駆動装置１４の設置空
間部や第１空間部２ａ、第１中空部３ａの粉塵は、矢符
（一点鎖ｆｉ）のように吸引され、クリーンルーム内に
飛散することはなく清浄に保たれる。

また、直動部材３を昇降動作すれば、第１空間部２ａお
よび第１中空部３ａの気圧が変化するから、直動部材３
が最大速度で下降しても、第１空間部２ａおよび第１中
空部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２１ｂの容量が定められている。なお、直動
部材３が昇降して吸気口３ｅが昇降しても、主吸気管２
ｅとの間は第２可撓管１２によって接続されているから
吸気の通過に支障はない。

上記産業用ロボット１はコンピュータ（図示省略）によ
るプレイバック方式により各部材３，４゜５．６，７が
制御され、第４図（ａ）に示すように、搬送物である物
体Ａの吸着部ＡＩを吸着具２１で吸着して所定の凹所Ｂ
に搬送してセットするようになっている。

すなおち第１駆動装置！９においては、ボールスクリュ
ー９ｃの回転によりポールナツト９ｄが上下動して直動
部材３が上下方向に直動する。また、第２駆動装置１４
においては、第１旋回部材４が直動部材３に対して水平
面内で旋回する。さらに第３駆動装置１６においては、
第２旋回部材５が水平面内で旋回する。また、第４駆動
装置１８においては、回動部材６が鉛直軸まわりに回動
する。

第５駆動装置２０においては１回動部材６に対し第３旋
回部材７が鉛直面丙で旋回する。なお、第２旋回部材５
が旋回しても回動部材６の第１旋回部材４に対する回転
角は不変である。

しかして、上記各部材３，４，５，６．７の動作により
、第４図（ａ）に示すように物体Ａが所定の凹所Ｂに正
確にセットされたときは、吸着具２１は第２図に示す状
態となり（この状態では吸着具２１は物体Ａを吸着して
いる）、セット確認センサ２９は停止信号を発しないが
、第４図（ｂ）に示すように所定の凹所Ｂに物体がセッ
トされないときにも、セットされる場合と同一の位置ま
で吸着具２１が下降するので、その場合には電磁石２３
を有する可動部材２４とケーシング２２との間に相対変
位が生じ、可動部材２４がケーシング２２に対して上方
へ偏位し、反射部材３０とセット確認センサ２９との位
置関係で正確にセットされなかったことが検出され、セ
ット確認センサ２９より産業用ロボット１に停止信号が
出力される。

それによって、作業者が、物体Ａを所定の凹所Ｂにセッ
トすることとなる。

この発明は、上述の実施例に限定されるものではなく。

１）エンドエフェクタとして上述の実施例のように電磁
石２３を有する吸着具２１を備え、電磁石２３の周囲に
第３旋回部材７の第５中空部７ａに連通ずる吸塵口３１
を設け、物体Ａとの接触の際に生ずる粉塵の吸引と、ロ
ボット内部の粉塵の吸引とをロボット内部を通じて行い
、それらの吸引経路を共通化しているが、必ずしもその
ようにする必要はなく１例えば物体Ａとの接触の際に生
ずる粉塵を吸引するための吸引経路をロボット外部に設
けた別経路とすることもできる。

ｉｉ）また、吸塵口の位置はエンドエフェクタ付近で粉
塵を吸引できる位置であればよく、エンドエフェクタそ
のものに必ずしも設ける必要はないし、エンドエフェク
タも、上述した吸着具に限定されることなく、物体Ａと
の接触によって粉塵を発生する可能性があるものであれ
ば、グリッパ（把持具）、吸盤、検査用の接触子などで
あってよい。

ｌ１ｌ）さらに、産業用ロボットとしては、用途は特に
制限されず、搬送用のもの以外に他の用途例えば検査用
のものでもよく、また、水平旋回形多関節ロボット以外
に、鉛直旋回形多関節ロボット、極座標ロボット、円筒
座標ロボットまたは直角座標ロボットなどであっても、
同様に適用することができる。

（発明の効果） この発明は上記のように構成したから、エンドエフェク
タと物体との接触によって発生する粉塵は吸塵口を通じ
て効率よく収集され、クリーンルーム内を常時清浄な雰
囲気に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は産業用ロボッ
トを示す縦断面図、第２図は吸着具の縦断面図、第３図
は同平面図、第４図（ａ）（ｂ）は産業用ロボットの動
作の説明図である。 １・・・・・・産業用ロボット、２・・・・・・支持部
材、３・・・・・・直動部材、４・・・・・・第１旋回
部材、５・・・・・・第２旋回部材、６・・・・・・回
動部材、７・・・・・・第３旋回部材、２１・・・・・
・吸着具、３１・・・・・・吸塵口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持部材に可動部材を順次連接して構成され、ク
   リーンルーム内で用いられる産業用ロボットであって、
   エンドエフェクタが取付けられる可動部材の該エンドエ
   フェクタ付近に吸塵口が形成されていることを特徴とす
   る産業用ロボット。