KR101359062B1

KR101359062B1 - 산업용 로봇

Info

Publication number: KR101359062B1
Application number: KR1020070063520A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 야자와; 마사고 시바
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2014-02-05
Also published as: JP4617278B2; JP2008006535A; CN101096100B; KR20080001633A; TW200831253A; TWI399271B; CN101096100A

Abstract

본 발명의 과제는, 감압 분위기 하의 챔버내에서 작업을 행하는 산업용 로봇에서, 해당 산업용 로봇의 아암을 구동시키기 위한 아암 구동용 모터의 냉각을 확실하고 또한 효율적으로 행하는 것이다.

이러한 본 발명의 해결 수단으로서는, 산업용 로봇(1)에서, 아암부(3)와, 아암부(3) 근방에 배치되고 아암부(3)를 작동시키기 위한 구동원(6)이 수납된 수납실(4)을 구비하고, 아암부(3) 및 수납실(4)이 감압 분위기 하의 챔버내에 설치되고, 수납실(4)내에는 구동원(6)을 냉각하는 국소 냉각기구가 구비되어 있다. 그리고, 국소적인 냉각은, 예를 들면 압축공기가 유통가능한 알루미늄 파이프를 아암 구동용 모터의 주위에 권회하고, 이 알루미늄 파이프에 압축공기를 유통시키는 것에 의해서 행한다.

아암부, 수납실, 구동원, 국소 냉각기구, 구동용 모터, 알루미늄 파이프

Description

산업용 로봇{Industrial robot}

도 1은 본 발명의 제 1의 실시 형태와 관련되는 산업용 로봇의 모식적인 평면도.

도 2는 도 1의 A-A'면에 있어서의 모식적인 단면도.

도 3은 모터 수납실 (모터 수납 부분)을 확대한 모식적 단면도.

도 4는 제 1의 온도 검지 센서(12)에 의한 냉각 개시 필요 온도의 검지에 따른 냉각 동작의 온(ON)/오프(OFF)의 제어동작, 및 제 2의 온도 검지 센서(13)에 의한 산업용 로봇 정지 온도의 검지에 따른 산업용 로봇(1)의 강제 정지 동작의 일련의 흐름을 나타내는 흐름도.

도 5는 도 2에 있어서, 모터 수납실 및 아암부를 확대한 모식적 단면도.

도 6은 아암을 2개 가지는 (더블 아암) 타입의 산업용 로봇의 모식적 평면도 및 모식적 측면도.

[부호의 설명]

l, 30: 산업용 로봇 2: 기대

3:아암부 3a: 제 1 아암

3b 제 2 아암 3c: 핸드

3c1, 3c2, 3c3: 지지 기둥 4: 모터 수납실

5: 모터 수납 부분 5r: 모터 수납 부분의 천장

6: 아암 구동용 모터 6t: 아암 구동용 모터의 상단

7: 진공 챔버 8: 알루미늄 파이프

9: 냉각 수단 10: 전자 밸브

11: 대좌 12, 13: 제 1, 제 2의 온도 검지 센서

14 :중공(中空) 회전축 15, 22: 베어링

16: 벨로우즈 17, 18: 타이밍 풀리

19: 타이밍 벨트 20: 아암 구동용 감속기

21: 아암 회전축 23, 24: 자기 시일

25: 수지제 튜브

본 발명은 산업용 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 예를 들면 액정 제조 장치나 반도체 제조 장치 등의 감압(減壓) 분위기 하에서 이용되는 산업용 로봇에 관한 것이다.

감압 분위기 하(보다 구체적으로는 진공하)의 챔버(chamber)내에 설치되는 산업용 로봇에 있어서는, 해당 산업용 로봇 내부에 조립된 모터 등으로부터 발생하는 열을 제거하는 것이 중요하다.

감압 분위기 하의 챔버(이하, 적절하게는「진공 챔버」라고 하는 경우가 있 다.)내에 설치되는 산업용 로봇에 있어서 발생하는 열을 제거하는 기술로서, 모터 등의 발열 부품이 다수개 수용된 산업용 로봇의 내부를 냉각 기체가 구석구석까지 순환할 수 있도록 한 냉각기구가 특허문헌 1에 소개되어 있다. 동일 문헌 1의 도 1에 나타난 냉각기구를 동일 도면의 부호를 이용하여 설명하면, 냉각 기체의 공급은 전기신호를 압력 신호로 변환하기 위한 전(電)-공(空) 레귤레이터(35) 및 조작밸브(33)를 개입시켜 송기(送氣)장치(31)로부터 산업용 로봇(R)의 하부로부터 행해진다. 한편, 이 냉각 기체의 배출은, 산업용 로봇 R의 선단부 (동일문헌 1의 도 2에 있어서 제 6 축계(軸系)) 부근에 설치된 배기구로부터 조작밸브(34)를 개입시켜 산업용 로봇용 진공 장치(32)에 의해서 강제 배기되는 것에 의해서 행해진다. 이와 같이, 산업용 로봇 R의 하부(일단측)로부터 냉각 매체를 공급하여, 동일 산업용 로봇 R의 선단(타단측) 부근으로부터 냉각 매체를 배기하는 것으로써, 산업용 로봇 R의 내부를 냉각 기체가 구석구석까지 순환하게 되어 있다.

[특허문헌 1] 특개평 5-84692호 공보 (단락 0024~0025, 도1,2)

그렇지만, 본 발명자 등의 검토에 의하면, 특허문헌 1에 개시된 냉각기구에서는 충분한 냉각을 실시하는 것이 곤란하다는 것이 판명되었다. 특히, 관절부에 의해 회전 가능하게 연결되어 구동원에 의한 회전동력을 전달하여 소망의 동작을 시키는 아암부를 선회시키는 동작을 실시하는 산업용 로봇이나, 아암부를 왕복 운동시키는 동작을 실시하는 산업용 로봇의 경우에는, 상기 냉각의 문제가 보다 현저하게 발생하는 것이 판명되었다.

예를 들면, 선회 동작을 실시하는 산업용 로봇에 있어서는, 선회 동작(회동(回動) 동작)을 보다 고정밀도로 실시하는 것을 목적으로, 상기 아암부에 해당 아암부의 선회를 행하기 위한 구동원 (보다 구체적으로는, 아암 구동용 모터)을 접근해 배치하고 싶다고 하는 기술적인 요망이 있다. 당연히, 아암부를 왕복 운동시키는 동작을 실시하는 산업용 로봇에 있어서도 같은 기술적인 요망은 존재한다. 이 경우, 산업용 로봇의 아암부는 진공 챔버내에 설치되고, 아암부내도 진공(감압 분위기) 상태가 된다. 한편, 구동원이 수납되는 수납실은 구동원을 냉각하기 위해서 대기로 채워지는 것이 필요하다. 그런데, 산업용 로봇의 아암부에 구동원을 접근해 배치하려고 하면, 수납실도 진공 챔버내에 배치할 필요가 있다. 여기서, 구동원에서 발생하는 열은 공기에 의한 전파를 할 수 없기 때문에, 진공 챔버내에의 방열이 되기 어렵기 때문에, 열이 수납실 내에 체류하기 쉬워져, 구동원의 냉각이 부족하게 되는 경향이 된다. 즉, 구동원의 방열은 금속 사이의 열전도와 공기 전도에 의해 행해지지만, 구동원이 수용되는 수납실 내부에는 공기가 존재하지만, 수납실 외부는 진공이 되고 있다. 이 때문에, 진공 챔버 내에 있어서의 공기에 의한 냉각은 바랄 수 없다. 또, 아암부와 구동원을 접근해 배치하는 결과, 구동원은 수납실내 상부에 설치되는 것이 많다. 이 때문에, 구동원으로부터 발생하는 열은 수납실 내에서 상방으로 이동하여 구동원 주변에 체류하기 쉽게 된다.

상기 구동원의 냉각 부족의 과제는, 산업용 로봇의 소형화를 위해서 수납실을 소형화하면 보다 현저하게 된다. 즉, 수납실이 작아지는 만큼, 구동원으로부터 발생하는 열이 수납실 내에 보다 체류하기 쉬워진다. 여기서, 구동원의 냉각을 확 실히 실시하기 위해서 수납실 내를 공냉하는 경우, 냉각 공기의 순환량을 많이 할 필요가 있다. 이와 같은 다량의 냉각 공기의 순환은 냉각 코스트의 상승을 부르게 된다.

또한, 감압 분위기 하의 챔버내 있어서, IC 등의 제조에 이용되는 CVD (화학 기상성장법) 처리나 포토레지스트막 등의 제조에 이용되는 에칭 처리와 같이, 발열을 수반하는 처리를 하는 경우에 있어서는, 구동원에 의한 발열에 부가하여 챔버내의 발열에 의한 영향도 있다. 이 때문에, 구동원의 냉각 효율을 올리는 것이 보다 한층 중요해진다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 된 것이며, 그 목적은 감압 분위기 하의 챔버내에 설치되는 산업용 로봇에 있어서, 아암부를 동작시키기 위한 구동원의 냉각을 보다 효율적이며 확실하게 실시하는 것이 가능한 산업용 로봇을 제공하는 것에 있다.

상기 목적의 아래, 본 발명자 등은 열심히 검토를 실시한 결과, 주된 발열원이 되는 구동원을 냉각하는 국소(局所) 냉각기구를 마련하는 것으로, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 찾아내어 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명의 요지는, 아암부와, 해당 아암부 근방에 배치되어 상기 아암부를 동작시키기 위한 구동원이 수납된 수납실을 구비하고, 상기 아암부 및 상기 수납실이 감압 분위기 하의 챔버내에 설치되고, 상기 수납실 내에는 상기 구동원을 냉각하는 국소 냉각기구가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇에 있다.

본 발명에 의하면, 구동원을 냉각하는 국소 냉각기구를 구비함으로써, 수납실에 있어서 주된 발열원이며 또한 열이 가득차기 쉬운 구동원의 냉각을 효율적으로 그리고 저비용으로 실시할 수 있다.

또한, 본 발명의 산업용 로봇에 있어서는, 상기 아암부를 복수 가지고 해당 아암부 마다에 구동원 및 국소 냉각기구를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 아암부를 복수 가지는 것에 의해서, 처리장치로부터 단시간에서 유리 등의 평판 부재의 출입이 가능해진다.

또한, 본 발명의 산업용 로봇에 있어서는, 상기 국소 냉각기구가, 압축공기가 유통가능한 히트 파이프(heat pipe)를 상기 구동원에 권회(卷回)하여 형성된 냉각 수단을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 구동원의 몸통에 압축공기가 흐르는 히트 파이프가 귄회되어 냉각 수단을 구성하므로, 구동원과 냉각 수단의 사이에서의 열교환이 효율적으로 행해지기 쉬워진다. 또한, 본 발명에 있어서는, 냉각에 이용되는 파이프를 「히트 파이프」라고 부르고 있다.

또한 상기 냉각 수단을 이용하는 경우에 있어서는, 상기 히트 파이프는 해당 히트 파이프 내를 유통한 압축공기가 상기 수납실내로 유출하도록, 해당 히트 파이프의 일단측이 상기 수납실 내에 해방되고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 히트 파이프의 일단측이 모터 수납실 내에 해방되게 되어 있으므로, 상기 일단측으로부터 수납실 내부에 압축공기가 배출되고, 수납실 전체의 냉각도 실시할 수 있게 된다.

상기 냉각 수단을 이용하는 경우에 있어서는, 상기 국소 냉각기구가 온도 검지 센서를 가지고, 상기 구동원의 주위가 냉각 개시 필요 온도에 도달한 것을 상기 온도 검지 센서가 검지했을 경우에 상기 냉각 수단에 상기 압축공기의 유통을 개시하여, 상기 구동원의 주위가 산업용 로봇 정지 온도에 도달한 것을 상기 온도 검지 센서가 검지했을 경우에 상기 산업용 로봇의 동작을 정지하는 제어 기구를 가지도록 하는 것도 바람직하다.

본 발명에 의하면, 구동원의 주위온도를 검지하여 압축공기의 온/오프나 산업용 로봇의 동작을 정지할 수 있게 되므로, 냉각 코스트를 저렴하게 억제하면서, 산업용 로봇의 동작 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.

더욱, 본 발명의 산업용 로봇에 있어서는, 상기 감압 분위기 하의 챔버내에 있어서, CVD (화학 기상성장법) 처리 또는 에칭 처리를 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 챔버 내에서 행해지는 CVD 처리나 에칭 처리에 의한 발열에 의해 구동원 주위의 온도가 높아지기 쉬워지기 때문에, 구동원을 집중적으로 냉각하는 의의가 커진다.

더욱, 본 발명의 산업용 로봇에 있어서는, 상기 아암부가 회동 가능한 아암부 또는 왕복 운동 가능한 아암부인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 상기 수납실 내에 구동원을 집중적으로 냉각하는 국소 냉각기구를 갖추고 있으므로, 구동원을 자유롭게 레이아웃하기 쉬워진다. 이 때문에, 여러 가지 타입의 아암부의 구조를 실현할 수 있다.

본 발명의 산업용 로봇에 의하면, 감압 분위기하의 챔버내에 설치되는 아암 부를 동작시키는 구동원의 냉각을 보다 확실하게 실시할 수 있다. 또, 효율적으로 냉각 코스트가 낮은 산업용 로봇이 제공된다.

다음은, 본 발명을 실시하기 위한 바람직한 형태를 도면에 근거하여 설명한다. 덧붙여, 본 발명의 산업용 로봇은 그 기술적 특징을 가지는 범위내에 있어서, 이하의 설명 및 도면으로 한정되지 않는다. 덧붙여 아래 설명에 있어서는, 구동원으로서 일반적으로 이용되는 모터(아암 구동용 모터)를 예를 들어 설명하지만, 본 발명에 이용하는 구동원은 모터에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 또, 모터를 예를 들어 설명하는 것에 따라서, 구동원을 수납하는 수납실을 「모터 수납실」이라고 부르고 있다. 동일하게, 수납실중 구동원이 수납되는 부분을 「모터 수납 부분」이라고 부르고 있다.

[제 1의 실시 형태]

도 1은 본 발명의 제 1의 실시 형태와 관련되는 산업용 로봇의 모식적인 평면도를 나타낸다. 도 1에 나타내는 산업용 로봇(1)은 아암부가 선회 동작을 실시하는 타입이며, 회동 가능한 아암부(3), 해당 아암부(3)를 회동시키기 위한 아암 구동용 모터가 수납된 모터 수납실(4), 및 아암부(3)와 모터 수납실(4)을 지지하는 기대(2)로 구성된다.

아암부(3)는 제 1 아암(3a) , 제 2 아암(3b), 및 핸드(3c)로 구성된다. 그리고, 도 1에는 도시하고 있지 않지만, 제 1 아암(3a)과 모터 수납실(4)과의 사이, 제 1 아암(3a)과 제 2 아암(3b)과의 사이, 및 핸드(3c)와 제 2 아암(3b)과의 사이가 각각 관절부로 되어 있다. 그리고 이러한 관절부를 개입시켜서, 제 1 아 암(3a), 제 2 아암(3b), 및 핸드(3c)가 회전 가능하게 연결되어 있다.

핸드(3c)상에는, 액정용의 유리 기판 등의 평판 모양 부재가 얹혀진다. 그리고, 제 1 아암(3a), 제 2 아암(3b), 및 핸드(3c)의 움직임(선회)을 제어함으로써, 핸드(3c)상에 얹혀진 평판 모양 부재는 반송된다.

모터 수납실(4)은 상술한 바와 같이, 아암부(3)를 구동하기 위한 아암 구동용 모터(도 1에는 도시하지 않음)를 수납하고 있다. 또한, 모터 수납실(4) 내에 있어서, 아암 구동용 모터는 모터 수납 부분(5)에 수납되어 있다. 모터 수납실(4)에 있어서 모터 수납 부분(5)을 특별히 설치한 것은 모터 수납실(4)을 전체적으로 소형화하기 위한 것이다.

모터 수납실(4)은 도 1에 도시된 바와 같이, 아암부(3)의 근방에 배치되게 된다. 구체적으로는, 도 1에 있어서 모터 수납실(4)은 제 1 아암(3a)에 인접하게 설치되어 있다. 모터 수납실(4)에 수납된 아암 구동용 모터와 아암부(3)를 근접하여 설치하는 것에 의해, 아암부(3)의 선회 동작을 보다 정밀하게 실시하기 쉽다. 아암부(3)의 회동 기구에 대해서는 후술한다.

모터 수납실(4) 및 아암부(3)는, 진공 챔버(도 1에는 도시하지 않음) 내에 배치되어 있다. 핸드(3c)로 반송되는 부재가 액정용의 유리 기판인 경우에는, 진공 챔버내에서 포토레지스트 제작을 위한 에칭 처리가 통상 행해지게 되기 때문에, 진공 챔버 내의 온도가 오르기 쉽다. 이 때문에, 아암 구동용 모터를 집중적으로 냉각하는 국소 냉각기구의 채용의 의의가 크다.

진공 챔버의 구성 등에 대해서 도 2, 3을 이용하여 설명한다. 도 2는, 도 1 의 A-A'면에 있어서의 모식적인 단면도를 나타낸다. 또, 도 3은 모터 수납실(모터 수납부분)을 확대한 모식적 단면도를 나타낸다. 여기서, 도 2, 3 에 있어서 도 1과 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 이용하고 있다. 또, 도 2, 3의 모식적 단면도에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해서 모터 수납실(4) 및 중공 회전축(14)의 회동 기구 및 상하 기구에 관한 장치의 상세 및 아암부(3)의 회동 기구에 관한 장치의 자세한 것은 생략하고 있다. 이와 같은 회동 기구나 상하 기구에 대해서는 당업자에게 잘 알려져 있는 기구를 적절하게 이용할 수 있다.

아암부(3) 및 모터 수납실(4)은 도 2에 도시한 바와 같이 진공 챔버(7) 내에 설치되어 있고, 기대(2)는 진공 챔버(7)의 밖(대기중)에 설치되어 있다. 이것에 의해, 아암부(3)의 회전 정밀도를 높게 하면서 산업용 로봇(1) 중 진공 챔버(7) 내에 설치되는 유닛의 크기를 컴팩트하게 할 수 있는 것과 동시에, 진공 챔버(7)도 컴팩트하게 설계하기 쉬워진다.

모터 수납실(4)은 중공 회전축(14) 상에 설치되어 있다. 도 2에서는 기재를 생략하고 있지만, 아암부(3) 및 모터 수납실(4)의 상하 이동 및 선회 동작을 실시하기 위해서, 중공 회전축(14)은 상하 이동기구 및 회동 기구가 설치되어 있다. 이와 같은 상하 이동기구 및 회동 기구에 대해서는, 당업자에게 잘 알려져 있는 것을 이용할 수 있으므로 여기서의 설명은 생략한다. 또한, 중공 회전축(14)의 상하이동에 맞추어서 벨로우즈(16)가 신축하도록 되어 있다. 또한, 중공 회전축(14)과 기대(2)를 별체(別體)로 하여 설치하는 것에 의해서, 중공 회전축(14)과 기대(2)와의 사이에 틈새가 형성되게 된다. 이 틈새에는, 베어링(15)이 상하 2개소에 설치 되지만, 도 2 에 도시한 바와 같이 상기 틈새로부터 진공 챔버(7) 내에 공기가 누설하지 않도록, 베어링(15)으로 낀 부분에 자기 시일(23)이 설치되어 있다. 이것에 의해, 중공 회전축(14)과 기대(2)와의 사이의 밀봉성을 확보할 수 있어, 진공 챔버(7) 내에서의 제조에 지장을 초래하는 것이 없어진다. 그리고, 중공 회전축(14)의 상하 이동 및 회동에 의해, 모터 수납실(4) 나아가서는 아암부(3)가 상하이동 및 회동하게 된다.

모터 수납실(4)은 본 실시의 형태에 있어서는 중공 회전축(14) 및 기대(2)보다도 상방에서, 또한 아암부(3) 보다도 하방의 영역(도 2에 있어서 점선 부분으로 둘러싼 영역)을 말한다. 모터 수납실(4)은 내부가 대기로 채워짐과 동시에, 아암부(3)를 회동시키기 위한 아암 구동용 모터(6)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 아암 구동용 모터(6)는 모터 수납실(4)의 모터 수납 부분(5) 내에 설치되어 있다. 그리고, 아암 구동용 모터(6)의 주위(몸통 주위)에는 히트 파이프로서의 알루미늄 파이프(8)를 나선(螺旋)상으로 권회한 냉각 수단(9)이 형성되어 있다(도 3 참조). 냉각 수단(9)을 구성하는 알루미늄 파이프(8)의 상단(9a)(일단측)은 모터 수납실(4) 내부에 해방되어 있다. 한편, 냉각 수단(9)을 구성하는 알루미늄 파이프(8)의 하단(9b)(타단측)은 유연한 수지제 튜브(25)에 접속되어 있다(도 3 참조). 그리고, 이 수지제 튜브(25)가 전자밸브(1O)에 접속되어 있다(도 2 참조). 또한, 전자밸브(10)와 기대(2)의 외부의 압축공기 발생 장치 (도 2에는 도시하지 않음)과의 사이도 유연한 수지제 튜브(25)로 접속되어 있다. 그리고, 유연한 수지제 튜브(25) 대신에 알루미늄 파이프(8)를 그대로 이용하여도 괜찮은 것은 말할 필요도 없다. 반대로, 수지제의 파이프이어도, 아암 구동용 모터(6)와의 열교환이 어느 정도 확보할 수 있는 것이면, 히트 파이프로서 이용할 수 있다.

아암 구동용 모터(6)의 집중적인 냉각은 이하와 같이 행하여진다. 즉, 기대(2)의 밖에 설치된 압축공기 발생 장치(도 2에는 도시하지 않음)로부터 유입한 압축공기가, 수지제 튜브(25)의 내부를 모터 수납실(4)을 향하여 올라간다. 이 압축공기는 냉각 수단(9)을 구성하는 알루미늄 파이프(8)의 하단(9b)을 경유하여, 알루미늄 파이프(8) 내부를 나선상으로 상방향으로 흐른 후에, 냉각 수단(9)을 구성하는 알루미늄 파이프(8)의 상단(9a)으로부터 모터 수납실(4) 내로 유출한다. 여기서, 냉각 수단(9)의 알루미늄 파이프(8)에 압축공기를 유통시키는 것에 의해서, 냉각 수단(9)과 아암 구동용 모터(6)와의 사이에 열교환을 한다. 이 결과, 아암 구동용 모터(6)가 집중적으로 냉각된다. 이와 같이, 도 2에 도시된 산업용 로봇(1)에 있어서는, 국소 냉각기구는 압축공기가 유통하는 냉각 수단(9)을 가지게 된다.

냉각 수단(9)을 구성하는 알루미늄 파이프(8) 내를 나선상으로 상방향으로 흐른 압축공기는, 냉각 수단(9)을 구성하는 알루미늄 파이프(8)의 상단(9a) 으로부터 모터 수납실(4)로 유출한다. 그리고, 이 유출한 압축공기는 모터 수납실(4) 내부를 순환한 후에 기대(2)로 흘러간다(도 3 참조). 이와 같은 모터 수납실(4) 내부의 공기가 순환되는 것에 의해서, 모터 수납실(4)의 온도도 낮게 유지되기 쉬워진다.

아암 구동용 모터(6)와 모터 수납 부분(5)과의 배치 관계는 이하와 같이 설 정된다. 즉, 본 실시의 형태에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이 모터 수납실(4)내에 있어서, 아암 구동용 모터(6)가 수납된 모터 수납 부분(5)에 있어서, 모터 수납 부분(5)의 천장(5r)으로부터 아암 구동용 모터의 상단(6t)까지의 거리 G를, 모터 수납 부분(5)의 높이 L의 1/lO 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 상기 거리 G를 2cm 이하로 설계하는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 모터 수납실(4)의 소형화를 달성할 수 있다. 단지, 모터 수납 부분(5)의 천장(5r)과 아암 구동용 모터(6)가 접근하는 것으로 되기 때문에, 아암 구동용 모터(6)에서 발생한 열이 모터 수납 부분(5)의 천장(5r) 부근에서 체류하기 쉬워진다. 이 결과, 아암 구동용 모터(6)의 온도가 오르기 쉬워진다. 따라서, 아암 구동용 모터(6)의 냉각을 확보하는 것이 보다 중요해져서, 냉각 수단(9)에 의한 집중적인 냉각을 실시하는 의의가 보다 크게 된다.

한편, 아암 구동용 모터(6)가 모터 수납 부분의 천장(5r)에 접촉하는 것이 없도록, 모터 수납 부분(5)의 천장(5r)으로부터 아암 구동용 모터(6)의 상단(6t)까지의 거리 G를, 통상 모터 수납 부분(5)의 높이 L의 1/40 이상으로 한다. 구체적으로는, 상기 거리 G는 통상 5mm 이상으로 한다.

또한,「모터 수납 부분의 천장으로부터 아암 구동용 모터의 상단까지의 거리」란, 모터 수납 부분(5)의 천장(5r)과 아암 구동용 모터(6)의 상단(6t)과의 사이의 거리가 가장 작아지는 부분에 있어서 해당 거리를 말한다. 즉, 도 3의 산업용 로봇(1)에 있어서는, 모터 수납 부분(5)의 천장(5r)도 아암 구동용 모터(6)의 상단(6t)도 평면으로 되어 있으므로 상기 거리는 일정하다. 그러나, 실제의 산업용 로봇에 있어서는, 모터 수납 부분의 천장 및 아암 구동용 모터의 상단이 각각 평면은 되지 않는 경우도 생각할 수 있다. 이 경우에는, 모터 수납 부분의 천장과 아암 구동용 모터의 상단이 가장 접근하는 부분에 있어서, 모터 수납 부분의 천장과 아암 구동용 모터의 상단과의 사이의 거리가, 「모터 수납 부분의 천장으로부터 아암 구동용 모터의 상단까지의 거리」가 된다. 또한,「모터 수납 부분의 높이」란, 모터 수납실 내에 있어서 아암 구동용 모터가 존재하는 영역에 있어서 모터 수납실의 저면에서 천장까지의 최대거리를 말한다.

다음은, 온도 검지 센서로서의 제 1, 제 2의 온도 검지 센서(12, 13)를 이용한 제어 기구에 대해 설명한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 아암 구동용 모터(6)에는 대좌(11)가 설치되어 있다. 그리고, 대좌(11)상에 냉각 개시 온도 검지용의 제 1의 온도 검지 센서(12), 및 산업용 로봇(1)의 정지 온도 검지용의 제 2의 온도 검지 센서(13)가 설치되어 있다. 동일 도면에 나타내는 바와 같이, 제 1의 온도 검지 센서(12) 및 제 2의 온도 검지 센서(13)는 아암 구동용 모터(6)의 온도를 정밀도 좋게 검출하기 위해서, 아암 구동용 모터(6)의 근방에 배치되어 있다. 제 1, 제 2의 온도 검지 센서(12, 13) 및 전자밸브(10)를 이용하고, 냉각 수단(9)에의 압축공기의 유통(아암 구동용 모터(6)의 냉각)의 온/오프의 제어 및, 산업용 로봇(1)의 동작을 정지하는 조작을 한다.

냉각 수단(9)에의 압축공기의 온/오프의 제어는 이하와 같이 행해진다. 우선, 냉각 개시 온도 검지용의 제 1의 온도 검지 센서(12)가 냉각 개시 필요 온도(예를 들면 40℃)를 검지하면, 전자밸브(10)가 열려 냉각 수단(9)에의 압축공기의 유입을 개시한다. 이것에 의해서, 아암 구동용 모터(6)와 냉각 수단(9)과의 사이에 열교환이 행하여지고, 아암 구동용 모터(6)의 온도가 저하한다. 그리고, 아암 구동용 모터(6)의 냉각에 의해, 주위온도가 냉각 개시 필요 온도(예를 들면 40℃) 이하가 된 것을 제 1의 온도 검지 센서(12)가 검지했을 경우에는, 전자밸브(10)의 작동에 의해 압축공기가 차단된다. 이상의 조작에 의해, 아암 구동용 모터(6)의 냉각이 필요하게 되는 경우에만 냉각을 행하여지는 것으로 되고, 냉각 코스트의 저감을 도모할 수 있다.

한편, 산업용 로봇(1)의 강제 정지는 이하와 같이 행해진다. 예를 들면, 압축공기 발생 장치나 전자밸브(10)의 고장, 산업용 로봇(1)의 스펙을 넘는 장시간 사용 등의 예측하지 못한 사태가 일어났을 경우, 아암 구동용 모터(6)는 고온(예를 들면, 80℃을 넘는 고온)이 되고, 산업용 로봇(l)이 위험한 상태에 놓여지는 경우도 생각할 수 있다. 그래서, 산업용 로봇(1)에 있어서는, 아암 구동용 모터의 주위가 상기와 같은 고온(산업용 로봇 정지 온도)에 도달하여, 제 2의 온도 검지 센서(13)가 이것을 검지했을 경우에는, 에러가 출력되어 산업용 로봇(1)의 동작을 강제적으로 정지하게 되어 있다. 산업용 로봇(l)의 강제 정지는 제 2의 온도 검지 센서(13)가 산업용 로봇 정지 온도(예를 들면 80℃)를 검지하는 것과 동시에 정지시키는 방법도 있다. 또한, 산업용 로봇(1)의 전체의 동작이 몇 개의 동작 스텝으로부터 구성되어, 이러한 동작 스텝 중의 하나의 동작 스텝을 산업용 로봇(1)이 동작하는 경우는, 해당 동작 스텝을 종료하는 포지션까지 산업용 로봇(1)을 동작시킨 후에 강제 정지를 실시하는 방법도 있다. 산업용 로봇(1)을 복귀시킬 때의 편의로 서는, 후자의 강제 정지의 방법을 이용하는 것이 바람직하다.

제 1, 제 2의 온도 검지 센서(12, 13)를 이용한 제어 기구의 제어 흐름을 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는 제 1의 온도 검지 센서(12)에 의한 냉각 개시 필요 온도의 검지에 따르는 냉각 동작의 온/오프의 제어동작, 및 제 2의 온도 검지 센서(13)에 의한 산업용 로봇 정지 온도의 검지에 따르는 산업용 로봇(1)의 강제 정지 동작의 일련의 흐름을 나타내는 플로우차트이다. 구체적으로는, 도 4에는 상기 설명한 전자밸브(10)의 개폐에 의한 압축공기의 유입·정지에 의한 냉각 동작의 개시·정지 및, 산업용 로봇(1)의 강제 종료의 방법이 도시되어 있다.

산업용 로봇(1)의 동작이 개시되면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 스텝 F1에 있어서 제 2의 온도 검지 센서(13)에 의해, 아암 구동용 모터(6)의 주위가 산업용 로봇 정지 온도(예를 들면 80℃)에 이르고 있는지 아닌지를 검출한다. 제 2의 온도 검지 센서(13)가 80 ℃을 검지하지 않는 한 (제 2의 온도 검지 센서(13)가 오프로 되는 한) , 스텝 F2으로 진행된다. 스텝 F2 에 있어서는, 제 1의 온도 검지 센서(12)에 의해 아암 구동용 모터(6)의 주위가 냉각 개시 필요온도(예를 들면 40 ℃)에 이르고 있는지 아닌지의 검출을 한다. 여기서, 제 1의 온도 검지 센서(12) 가 40℃을 검지하지 않는 한, 제 1의 온도 검지 센서(12)는 오프의 상태를 유지하여 냉각이 행하여지지 않는다(전자밸브(10)가 닫혀져 「냉각정지」의 상태가 된다). 한편, 제 1의 온도 검지 센서(12)가 40℃을 검지하면, 전자밸브(10)는 개방되어 압축공기의 냉각 수단(9)에의 유입이 개시되어 아암 구동용 모터(6)의 냉각이 개시된다 (「냉각 개시」상태 ).

이후, 스텝 F1으로 돌아와, 제 2의 온도 검지 센서(13)는 8O℃를 검지하지 않는 한, 스텝 F1 →스텝 F2 →냉각 개시(속행) 또는 냉각정지(정지상태의 속행) →스텝 1 ···가 반복하여 행하여지게 된다. 단, 스텝 F2에서 제 1의 온도 검지 센서(12)에 의해, 아암 구동용 모터(6)의 주위온도가 40℃이하가 되었던 것이 검지되었을 경우에는, 전자밸브(10)를 닫아 압축공기의 유입을 차단한다 (「냉각정지」 상태). 한편, 상기 냉각 동작을 하고 있는 것에도 불구하고, 또는 전자밸브(10)의 고장 등의 예측하지 못한 사태에 의해, 스텝 F1에 있어서 제 2의 온도 검지 센서(13)가 80℃ (산업용 로봇 정지 온도 )을 검지했을 경우에는, 제 2의 온도 검지 센서(13)가 온 상태가 되어, 산업용 로봇(1)의 소프트웨어에 에러출력을 하여 산업용 로봇(1)을 강제 정지한다.

다음은 아암 구동용 모터(6)에 의한 아암부(3)의 회동에 대해 설명한다. 도 5는, 도 2에 있어서 모터 수납실 및 아암부를 확대한 모식적 단면도를 나타낸다. 도 5에 있어서 도 l, 2, 3과 동일 요소에 대해서는 동일 부호를 이용하고 있다. 또한, 도 5의 모식적 단면도에서는 도 5의 특징적인 구성을 알기 쉽게 도시하는 것을 목적으로, 아암 구동용 모터(6) 및 제 1 아암(3a)(아암부(3))의 회동 기구 이외의 소정의 요소에 대한 기재를 적절하게 생략하고 있다.

아암 구동용 모터(6)에는, 도 5 에 도시된 바와 같이 타이밍 풀리(17)가 접속되어 있다. 한편, 아암 회전축(21)에도 아암 구동용 감속기(20)를 개입시켜 타이밍 풀리(18)가 접속되어 있다. 이러한 아암 회전축(21), 아암 구동용 감속기(20) 및 타이밍 풀리(18)가 아암부(3)(제 1 아암(3a))의 관절부를 구성하고 있 다. 그리고, 타이밍 풀리(17) 및 타이밍 풀리(18)에는, 아암 구동용 모터(6) 측의 동력을 아암 회전축(21) 측에 전하기 위한 타이밍 벨트(19)가 걸려 있다.

아암부(3)(제 1 아암(3a))의 회동은 이하와 같이 하여 행하여진다. 즉, 아암 구동용 모터(6)의 회전에 따른 구동력은 타이밍 풀리(17) 및 타이밍 벨트(19)를 거쳐서, 타이밍 풀리(18) 나아가서는 아암 구동용 감속기(20)에 전해진다. 아암 구동용 감속기(20)는 아암 회전축(21)에 직접 접속되어 있으므로, 상기 구동력은 아암 구동용 감속기(20)에 있어서 소정의 감속비에 의해서 감속되어 아암 회전축(21)에 전해진다. 이 결과, 아암 회전축(21)이 회동을 한다. 이와 같이 하여, 아암 구동용 모터(6)에 의한 회전력이 아암부(3)에 전달되고, 아암부(3)가 소망한 동작을 실시하게 된다.

덧붙여, 아암 회전축(21)을 회동 가능하게 하는 것에 따라서, 아암 회전축( 21)과 모터 수납실(4)의 외벽과의 사이에 틈새가 형성된다. 이 틈새에는 베어링(22)이 상하 2개소에 설치되지만, 이 틈새로부터 진공 챔버(도 4에는 도시하지 않음) 내에 공기가 누설되지 않도록, 베어링(22)으로 낀 부분에 자기 시일(24)이 설치되어 있다. 이것에 의해, 아암 회전축(21)과 모터 수납실(4)과의 사이의 밀봉성을 확보할 수 있어, 진공 챔버내에서의 제조에 지장을 초래하는 것이 없어진다.

본 실시의 형태의 주된 효과

본 실시의 형태에 나타내는 산업용 로봇(1)에 의하면, 이하의 각 효과도 발현하기 쉬워진다. (1) 예를 들면 샤프트나 기어-풀리등의 구동 연결 부품을 삭감하기 쉬워지고, (2) 아암부(3)와 구동원으로서의 아암 구동용 모터(6)를 접근하는 것이 가능해지므로, 아암부(3)의 동작 정밀도를 높일 수 있으며, (3) 구동계의 강성이 높아서 고속화를 가능하기가 쉽고, (4) 구동원을 아암 구동용 모터(6)로 하는 경우에는, 연결 부품이 적어서 관성이 작고 작은 모터를 사용하기 쉬워지므로, 코스트를 저렴하게 억제할 수 있으며, (5) 모터 수납실(4)과 다른 부분과의 연결을 위한 부재를 배선만으로 하기 쉽고, 분해가 용이하여, 벨로우즈, 자기 시일 등의 정기 교환부품의 교환이 용이하게 실시하기가 쉽고, (6) 아암 구동용 모터(6)의 레이 아웃의 자유도가 높기 때문에, 아암부(3)의 여러가지 동작 기구가 간단하게 달성하기 쉽다.

[제 2의 실시 형태]

다음은 본 발명의 산업용 로봇의 다른 바람직한 실시 형태에 대해 설명한다. 본 발명의 산업용 로봇은 아암부를 복수로 가지고, 해당 아암부 마다에 구동원(보다 구체적으로는, 아암 구동용 모터) 및 국소 냉각기구를 갖추는 것이 바람직하다. 이와 같은 산업용 로봇의 구체적인 예를 도 6에 나타낸다.

도 6은 아암을 2개 가지는 (더블 아암) 타입의 산업용 로봇의 모식적 평면도 및 모식적 측면도를 나타낸다. 구체적으로는, 도 6의 (a)는 더블 아암 타입의 산업용 로봇의 모식적 평면도를 나타낸다. 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 더블 아암 타입의 산업용 로봇의 모식적 측면도를 나타낸다. 또한, 도 6 에 있어서 도 1 , 2, 3, 5와 동일 요소에 대해서는 동일한 부호를 이용하고 있다.

산업용 로봇(3O)은, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 아암부(3)를 2개 가지고 있다. 그리고 아암부 마다 아암 구동용 모터(도 5에는 도시하지 않음)를 가 진다. 각각의 아암 구동용 모터에 대응하고, 해당 아암 구동용 모터가 수납되는 모터 수납 부분(5)이 2개 모터 수납실(4)에 설치되어 있다. 이와 같은 더블 아암의 구성을 채용하는 것으로, 처리장치로부터 단시간으로 유리 등의 평판 부재의 출입을 실시하는 것이 가능하게 된다.

[제 ３의 실시 형태]

상기 제 1의 실시 형태 및 제 2의 실시 형태에 있어서는, 아암부로서 회동 가능한 타입를 이용했지만, 본 발명에서 아암부는 회동 가능한 타입에 한정되는 것은 없다. 예를 들면, 아암부로서 왕복 운동 가능한 슬라이드 타입를 이용해도 괜찮다. 본 실시의 형태에 있어서는, 이와 같은 슬라이드 타입의 아암부를 이용하고 있다. 구체적으로는, 본 실시의 형태에 있어서는, 슬라이드 타입의 아암부와, 이 아암부를 왕복 운동시키기 위한 구동원이 수납된 수납실이 진공 챔버내에 설치된다.

슬라이드 타입의 아암부를 이용하는 산업용 로봇의 일례로서, 워크를 보관 유지하는 워크 보관 유지부를 가져 왕복 운동하는 제 1 아암과, 이 제 1 아암을 연결하여 제 1 아암과 같은 방향으로 왕복 운동하는 제 2 아암으로 아암부를 구성하는 형태를 들 수 있다. 그리고, 이 아암부의 왕복 운동은 상기 제 1 아암의 동작을 우선하여 상기 아암부를 소정의 좌표 위치까지 이동시키는 제어장치를 마련하는 것에 의해서 행해진다. 그리고, 상기 아암부를 이동시키는 구동원(예를 들면 모터)의 냉각을 국소적으로 실시하면, 아암부의 고정밀도 동작을 확보하면서, 구동원의 효율적이고 확실한 냉각이 가능해진다.

상기 아암부 이외의 구성은, 기본적으로는 상기 제 1의 실시 형태, 제 2의 실시 형태와 같으면 좋기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.

[그 외]

이상, 본 발명을 구체적인 실시의 형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시의 형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 응용예는 여러 가지 생각되지만, 그 몇 개를 이하에서 소개한다.

예를 들면, 본 발명의 산업용 로봇은 반도체 제조용 장치로서 이용할 수도 있다. 구체적으로는, 반도체의 기판을 반송하는 산업용 로봇으로서 이용할 수 있다. 반도체의 제조 공정에 있어서는, 기판상에 실리콘 등의 박막이 CVD (화학 기상 성장법)처리에 의해서 형성된다. 따라서, 진공 챔버 내의 온도가 오르기 쉬워져서, 본 발명의 국소 냉각기구를 이용하는 의의가 커진다.

또한, 상기 실시의 형태에 있어서는, 국소 냉각기구를 구성하는 냉각 수단으로서 알루미늄 파이프를 이용하고 있다. 이것은, 알루미늄의 열전도율, 강성, 가공 특성 등을 종합적으로 고려한 것이다. 단, 본 발명의 국소 냉각기구를 히트 파이프로 형성하는 경우, 히트 파이프의 소재는 알루미늄으로 한정되는 것은 아니다. 알루미늄 이외의 소재로서 동, 황동 등도 이용할 수 있다.

더욱, 국소 냉각기구에 대해서도, 상기 실시의 형태에 있어서는 압축공기를 이용하여 냉각하는 예를 설명했지만, 냉매는 공기에 한정되지 않고, 물이나 부동액등이어도 괜찮다. 더욱, 냉각 수단에 대해서도, 히트파이프를 나선(螺旋)상으로 권회 하는 것만이 아니고, 여러가지 형태의 것을 이용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 예를 들면, 수냉 엔진과 같은 구동원 (예를 들면 모터)의 외형에 쟈켓을 추가하는 냉각 수단을 이용해도 괜찮다.

본 발명의 산업용의 산업용 로봇은, 예를 들면 액정 제조 장치나 반도체 제조 장치 등의 감압 분위기 하에서 이용되는 산업용 로봇으로서 유효하다.

Claims

아암부와, 해당 아암부 근방에 배치되어 상기 아암부를 동작시키기 위한 구동원이 수납된 수납실을 가지고,

상기 아암부 및 상기 수납실이 감압 분위기 하의 챔버(chamber) 내에 설치되며,

상기 수납실내에는 상기 구동원을 냉각하는 국소(局所) 냉각기구가 갖춰져 있고,

상기 국소 냉각기구는, 압축공기가 유통 가능한 히트 파이프(heat pipe)를 상기 구동원에 권회(卷回)하여 압축공기를 상기 수납실 내의 천장 측을 향하여 유통하도록 형성된 냉각 수단을 가지고,

상기 히트 파이프는 해당 히트 파이프 내를 유통한 압축공기가 상기 수납실 내의 천장 측을 향하여 유출하도록, 해당 히트 파이프의 일단이 천장 측을 향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
청구항 1에 있어서,

상기 아암부를 복수 가지고, 해당 아암부 마다에 구동원 및 국소 냉각기구를 갖추는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 국소 냉각기구는 온도 검지 센서를 가지고,

상기 구동원의 주위는 냉각 개시 필요 온도에 도달한 것을 상기 온도 검지 센서가 검지했을 경우에 상기 냉각 수단에 상기 압축공기의 유통을 개시하여, 상기 구동원의 주위가 산업용 로봇 정지 온도에 도달한 것을 상기 온도 검지 센서가 검지한 경우에 상기 산업용 로봇의 동작을 정지하는 제어 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
청구항 1에 있어서,

상기 감압 분위기 하의 챔버내에서, CVD (화학 기상성장법) 처리 또는 에칭 처리를 하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
청구항 1에 있어서,

상기 아암부는 회동 가능한 아암부 또는 왕복 운동가능한 아암부인 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
청구항 1에 있어서,

상기 압축공기는 상기 히트 파이프의 하단을 경유하여, 상기 히트 파이프 내부를 나선(螺旋)상으로 상방향으로 흐른 후에, 상기 히트 파이프의 상단으로부터 상기 수납실 내로 유출하도록 한 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
청구항 5에 있어서,

상기 온도 검지 센서는, 상기 수납실 내를 냉각하기 위한 냉각 개시 온도 검지용의 제 1의 온도 검지 센서와, 상기 산업용 로봇의 정지 온도 검지용의 제 2의 온도 검지 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.