KR102260521B1 - 산업용 로봇 - Google Patents

Abstract

관절부에 배치되는 감속기의 입력측에 연결되는 풀리와, 풀리의 내주측에 배치되는 구름 베어링을 구비하는 산업용 로봇에 있어서, 풀리가 알루미늄 합금으로 형성되어 있어도, 감속기에서 생기는 열에 기인하는 구름 베어링의 손상을 억제하는 것이 가능한 산업용 로봇을 제공한다.
이 산업용 로봇은, 관절부(16)에 배치되는 감속기(22)와, 감속기(22)의 입력측에 연결되는 알루미늄 합금제 풀리(32)와, 강철제 외륜을 갖고 풀리(32)의 내주측에 배치되는 구름 베어링(36)과, 풀리(32)에 고정됨과 함께 풀리(32)의 직경 방향에 있어서 구름 베어링(36)의 외륜과 풀리(32)의 사이에 배치되는 슬리브(45)를 구비하고 있다. 슬리브(45)는, 알루미늄 합금보다 열팽창 계수가 강철에 가까운 재료 또는 강철로 형성되고, 슬리브(45)의 내주면은, 소정의 접촉압으로 구름 베어링(36)의 외륜의 외주면에 접촉하고 있다.

Description

산업용 로봇 {INDUSTRIAL ROBOT}

본 발명은 관절부를 구비하는 산업용 로봇에 관한 것이다.

종래, 진공 중에서 유리 기판을 반송하는 산업용 로봇이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇은, 유리 기판이 탑재되는 핸드와, 핸드가 선단측에 회동 가능하게 연결되는 암과, 암의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부를 구비하고 있다. 암은, 기단부측이 본체부에 회동 가능하게 연결되는 제1 암부와, 제1 암부의 선단측에 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 제2 암부로 구성되어 있다. 제2 암부의 선단측에는, 핸드가 회동 가능하게 연결되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇에서는, 핸드 및 암은 진공 중에 배치되어 있다. 제1 암부 및 제2 암부는 중공형으로 형성되어 있다. 제1 암부 및 제2 암부의 내부의 압력은 대기압으로 되어 있다. 제1 암부의 내부에는, 제1 암부에 대하여 제2 암부를 회동시키기 위한 제1 모터와, 제2 암부에 대하여 핸드를 회동시키기 위한 제2 모터가 배치되어 있다. 제1 암부와 제2 암부의 연결부로 되는 관절부에는, 제1 모터의 회전을 감속하여 제2 암부에 전달하는 감속기가 배치되어 있다. 감속기는 중공 감속기이며, 감속기의 내주측에는 중공 회전축이 배치되어 있다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇에서는, 감속기의 입력축에, 풀리가 고정되어 있다. 풀리에는, 벨트를 통하여 제1 모터의 동력이 전달되고 있다. 풀리의 내주측에는, 구름 베어링이 배치되어 있다. 구름 베어링의 내륜은, 중공 회전축에 고정되어 있다. 구름 베어링의 외륜의 외주면에는, 풀리의 내주면이 소정의 접촉압으로 접촉하고 있고, 구름 베어링의 외륜의 외주면과 풀리의 내주면의 사이의 마찰력에 의해, 풀리와 외륜이 함께 회전한다. 또한, 중공 회전축의 하단부에는 풀리가 고정되어 있고, 이 풀리에는 벨트를 통하여 제2 모터의 동력이 전달되고 있다.

일본 특허 공개 제2014-144527호 공보

특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇에서는, 관절부에 배치되는 감속기에서 열이 발생한다. 감속기에서 발생하는 열을 효율적으로 방산하기 위해, 감속기의 입력축에 고정되는 풀리(즉, 감속기의 입력축에 접촉하는 풀리)는, 열전도율이 높고 방열성이 높은 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇에서는, 관절부에 있어서의 관성 모멘트를 저감하기 위해, 풀리는 경량인 것이 바람직하다. 그래서, 본원 발명자는, 감속기의 입력축에 고정되는 풀리를 알루미늄 합금으로 형성하는 것을 검토하였다.

그러나, 본원 발명자의 검토에 따르면, 특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇에 있어서, 감속기의 입력축에 고정되는 풀리를 알루미늄 합금으로 형성한 경우, 구름 베어링의 외륜은 일반적으로 강철로 형성되어 있어, 풀리의 열팽창 계수가 외륜의 열팽창 계수보다 대폭 커지기 때문에, 감속기에서 발생하는 열의 영향으로 풀리 및 외륜이 열팽창하면, 외륜의 외주면과 풀리의 내주면의 접촉압이 저하되어, 외륜과 풀리의 사이에서 미끄럼이 생길 우려가 있음이 밝혀졌다. 또한, 외륜과 풀리의 사이에서 미끄럼이 생기면, 감속기에서 발생하는 열에 추가하여, 외륜과 풀리의 사이에서 마찰열이 발생하기 때문에, 열의 영향으로 구름 베어링이 파손될 우려가 있음이 본원 발명자의 검토에 의해 밝혀졌다.

그래서, 본 발명의 과제는, 관절부에 배치되는 감속기의 입력측에 연결되는 풀리와, 풀리의 내주측에 배치되는 구름 베어링을 구비하는 산업용 로봇에 있어서, 풀리가 알루미늄 합금으로 형성되어 있어도, 감속기에서 생기는 열에 기인하는 구름 베어링의 손상을 억제하는 것이 가능한 산업용 로봇을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 산업용 로봇은, 관절부를 구비하는 산업용 로봇에 있어서, 관절부에 배치되는 감속기와, 감속기의 입력측에 연결되는 알루미늄 합금제 풀리와, 강철제 외륜을 갖고 풀리의 내주측에 배치되는 구름 베어링과, 풀리에 고정됨과 함께 풀리의 직경 방향에 있어서 구름 베어링의 외륜과 풀리의 사이에 배치되는 통형의 슬리브를 구비하고, 슬리브는, 알루미늄 합금보다 열팽창 계수가 강철에 가까운 재료 또는 강철로 형성되고, 슬리브의 내주면은, 소정의 접촉압으로 외륜의 외주면에 접촉하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 산업용 로봇에서는, 알루미늄 합금제 풀리에 고정됨과 함께 풀리의 직경 방향에 있어서 구름 베어링의 외륜과 풀리의 사이에 배치되는 슬리브의 내주면은, 소정의 접촉압으로 구름 베어링의 외륜의 외주면에 접촉하고 있다. 또한, 본 발명에서는, 슬리브는, 알루미늄 합금보다 열팽창 계수가 강철에 가까운 재료 또는 강철로 형성되어 있다. 그 때문에, 본 발명에서는, 풀리가 알루미늄 합금으로 형성되어 있어도, 감속기에서 발생하는 열의 영향으로 구름 베어링의 외륜 및 슬리브가 열팽창하였을 때의, 외륜의 외주면과 슬리브의 내주면의 접촉압의 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.

따라서, 본 발명에서는, 풀리가 알루미늄 합금으로 형성되어 있어도, 감속기에서 발생하는 열의 영향으로 구름 베어링의 외륜 및 슬리브가 열팽창하였을 때의, 외륜과 슬리브의 사이의 미끄럼을 억제하여, 외륜과 슬리브의 사이의 마찰열의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 본 발명에서는, 풀리가 알루미늄 합금으로 형성되어 있어도, 감속기에서 발생하는 열에 기인하는 구름 베어링의 손상을 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 슬리브는 강철로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 슬리브의 경도를 구름 베어링의 외륜의 경도와 동일하게 하거나, 또는 슬리브의 경도를 구름 베어링의 외륜의 경도에 접근시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 감속기에서 발생하는 열의 영향으로 구름 베어링의 외륜 및 슬리브가 열팽창하였을 때, 가령, 외륜과 슬리브의 사이에서 미끄럼이 발생하였다고 해도, 외륜 및 슬리브의 마모를 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 풀리는, 감속기의 입력축에 고정되고, 감속기의 입력축에 접촉되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 풀리의 직경 방향에 있어서, 구름 베어링의 외륜과 풀리의 사이에 슬리브가 배치되어 있어도, 감속기의 입력축에 접촉하는 알루미늄 합금제 풀리를 사용하여, 감속기에서 발생하는 열을 효율적으로 방산하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 슬리브는, 원통형의 원통부와, 원통부의 일단에 이어짐과 함께 원통부의 내주측에 이어지는 원환형의 원환부를 구비하고, 풀리는, 입력축에 고정되는 피고정부를 구비하고, 원통부의 내주면이 소정의 접촉압으로 외륜의 외주면에 접촉하고, 풀리 및 슬리브는, 입력축의 축 방향에 있어서 입력축의 일단부면과 원환부의 사이에 피고정부가 끼워진 상태로, 원환부 및 피고정부에 삽입 관통되는 나사에 의해 입력축에 고정되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 공통의 나사를 사용하여, 감속기의 입력축에 풀리를 고정하는 것이 가능해짐과 함께, 풀리에 슬리브를 고정하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 입력축에 풀리를 고정하기 위한 나사와, 풀리에 슬리브를 고정하기 위한 나사가 개별적으로 마련되어 있는 경우와 비교하여, 관절부의 구성을 간소화하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이와 같이 구성하면, 내주면이 소정의 접촉압으로 외륜의 외주면에 접촉하는 원통부의 형상이 단순한 원통형으로 되어 있기 때문에, 원통부의 내주면의 치수 공차를 작게 해도, 슬리브의 제조를 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 슬리브의 제조 비용을 저감하면서, 원통부의 내주면을 고정밀도로 형성하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 원통부의 내주면과 외륜의 외주면의 접촉압의 변동을 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 산업용 로봇은, 예를 들어 반송 대상물이 탑재되는 핸드와, 핸드가 선단측에 회동 가능하게 연결되는 암과, 암의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부를 구비하고, 암은, 기단부측이 본체부에 회동 가능하게 연결되는 제1 암부와, 제1 암부의 선단측에 기단부측이 회동 가능하게 연결됨과 함께 선단측에 핸드가 회동 가능하게 연결되는 제2 암부를 구비하고, 제1 암부와 제2 암부의 연결부로 되는 관절부에, 감속기와 풀리와 구름 베어링과 슬리브가 배치되어 있다.

이상과 같이, 본 발명에서는, 관절부에 배치되는 감속기의 입력측에 연결되는 풀리와, 풀리의 내주측에 배치되는 구름 베어링을 구비하는 산업용 로봇에 있어서, 풀리가 알루미늄 합금으로 형성되어 있어도, 감속기에서 생기는 열에 기인하는 구름 베어링의 손상을 억제하는 것이 가능하게 된다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 산업용 로봇을 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 측면도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 관절부의 내부 구조를 측면에서 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은, 도 2의 E부의 확대도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

(산업용 로봇의 전체 구성)

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 산업용 로봇(1)을 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 측면도이다. 도 2는, 도 1에 도시하는 관절부(16)의 내부 구조를 측면에서 설명하기 위한 단면도이다.

본 형태의 산업용 로봇(1)(이하, 「로봇(1)」이라고 함)은, 반송 대상물인 유기 EL(유기 일렉트로루미네센스) 디스플레이용 유리 기판(2)(이하, 「기판(2)」이라고 함)을 반송하기 위한 수평 다관절형 로봇이다. 로봇(1)은, 유기 EL 디스플레이의 제조 시스템에 내장되어 사용된다. 로봇(1)은, 기판(2)이 탑재되는 핸드(3)와, 핸드(3)가 선단측에 회동 가능하게 연결되는 암(4)과, 암(4)의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부(5)를 구비하고 있다.

또한, 로봇(1)은, 본체부(5)가 수용되는 케이스체(7)를 구비하고 있다. 케이스체(7)에는, 본체부(5)를 승강시키는 승강 기구(도시 생략)가 수용되어 있다. 케이스체(7)의 상단에는, 원판형으로 형성된 플랜지(8)가 고정되어 있다. 플랜지(8)에는, 본체부(5)의 상단측 부분이 배치되는 관통 구멍이 형성되어 있다. 또한, 도 1의 (A)에서는, 케이스체(7) 및 플랜지(8)의 도시를 생략하고 있다.

핸드(3) 및 암(4)은, 본체부(5)보다 상측에 배치되어 있다. 또한, 핸드(3) 및 암(4)은, 플랜지(8)보다 상측에 배치되어 있다. 로봇(1)의, 플랜지(8)의 하단부면보다 상측의 부분은, 유기 EL 디스플레이의 제조 시스템을 구성하는 진공 챔버의 내부에 배치되어 있다. 즉, 로봇(1)의, 플랜지(8)의 하단부면보다 상측의 부분은, 진공 영역 VR 내에 배치되어 있고, 핸드(3) 및 암(4)은, 진공 중에 배치되어 있다. 한편, 로봇(1)의, 플랜지(8)의 하단부면보다 하측의 부분은, 대기 영역 AR 내(대기 중)에 배치되어 있다. 로봇(1)은, 진공 중에서 기판(2)을 반송한다.

핸드(3)는, 암(4)에 연결되는 기부(10)와, 기판(2)이 탑재되는 직선형의 4개의 포크부(11)를 구비하고 있다. 암(4)은, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 2개의 암부에 의해 구성되어 있다. 제1 암부(13) 및 제2 암부(14)는 중공형으로 형성되어 있다. 제1 암부(13)의 기단부측은, 본체부(5)에 회동 가능하게 연결되어 있다. 제1 암부(13)의 선단측에는, 제2 암부(14)의 기단부측이 회동 가능하게 연결되어 있다. 제2 암부(14)의 선단측에는, 핸드(3)(구체적으로는, 기부(10))가 회동 가능하게 연결되어 있다. 제2 암부(14)는, 제1 암부(13)보다 상측에 배치되어 있다. 또한, 핸드(3)는, 제2 암부(14)보다 상측에 배치되어 있다.

암(4)과 본체부(5)의 연결부(즉, 제1 암부(13)와 본체부(5)의 연결부)는, 관절부(15)로 되어 있다. 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 연결부는, 관절부(16)로 되어 있다. 암(4)과 핸드(3)의 연결부(즉, 제2 암부(14)와 핸드(3)의 연결부)는, 관절부(17)로 되어 있다. 즉, 로봇(1)은, 복수의 관절부(15 내지 17)를 구비하고 있다. 구체적으로는, 로봇(1)은, 3개의 관절부(15 내지 17)를 구비하고 있다.

케이스체(7)에는, 본체부(5)에 대하여 제1 암부(13)를 회동시키는 회동 기구(도시 생략)가 수용되어 있다. 이 회동 기구는, 모터, 및 이 모터의 회전을 감속하여 제1 암부(13)에 전달하는 감속기 등을 구비하고 있다. 관절부(15)에는, 진공 영역 VR에의 공기의 유입을 방지하는 자성 유체 시일(도시 생략)이 배치되어 있다. 또한, 관절부(15)에는, 진공 영역 VR에의 공기의 유입을 방지하기 위한 벨로우즈(도시 생략)가 배치되어 있다. 벨로우즈는, 자성 유체 시일의 외주측에 배치되어 있고, 본체부(5)가 승강하면 신축한다.

상술한 바와 같이, 제1 암부(13) 및 제2 암부(14)는 중공형으로 형성되어 있다. 중공형으로 형성되는 제1 암부(13) 및 제2 암부(14)의 내부 압력은 대기압으로 되어 있다. 제1 암부(13)의 내부에는, 제1 암부(13)에 대하여 제2 암부(14)를 회동시키기 위한 제1 모터(21)와, 제2 암부(14)에 대하여 핸드(3)를 회동시키기 위한 제2 모터(도시 생략)가 배치되어 있다.

관절부(16)에는, 제1 모터(21)의 회전을 감속하여 제2 암부(14)에 전달하는 감속기(22)가 배치되어 있다.

감속기(22)는, 감속기(22)의 직경 방향의 중심에 관통 구멍이 형성된 중공 감속기이다. 구체적으로는, 감속기(22)는 중공 파동 기어 장치이다. 감속기(22)는, 중공형으로 형성되는 입력축(23) 및 출력축(24)을 구비하고 있다. 입력축(23)은, 입력축(23)의 축 방향과 상하 방향이 일치하도록 배치되어 있다. 즉, 상하 방향은, 입력축(23)의 축 방향이다. 또한, 출력축(24)은, 출력축(24)의 축 방향과 상하 방향이 일치하도록 배치되어 있다. 출력축(24)은, 입력축(23)의 상측에 배치되어 있다.

또한, 감속기(22)는, 출력축(24)을 회동 가능하게 지지하는 베어링(25)과, 출력축(24)의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일(26)을 구비하고 있다. 또한, 감속기(22)는, 강성 내치 기어(28)와, 가요성 외치 기어(29)와, 입력축(23)의 외주측에 설치되는 웨이브 베어링(30)과, 베어링(25) 및 자성 유체 시일(26)을 보유 지지하는 케이스체(31)를 구비하고 있다.

케이스체(31)의 상단부는, 제1 암부(13)의 선단부의 상면측에 고정되어 있다. 베어링(25)은, 크로스 롤러 베어링이다. 베어링(25)의 외륜은, 케이스체(31)의 상단부에 고정되어 있다. 베어링(25)의 내륜은, 출력축(24)에 고정되어 있다. 출력축(24)의 상단부면은, 제2 암부(14)의 기단부의 하면에 고정되어 있다. 자성 유체 시일(26)은, 베어링(25)의 상측에 배치되어 있고, 진공 영역 VR에의 공기의 유입을 방지하는 기능을 하고 있다. 자성 유체 시일(26)의 자석 및 폴 피스는, 케이스체(31)의 상단부의 내주면에 고정되어 있다. 폴 피스의 내주면과 출력축(24)의 외주면의 사이에서는, 자성 유체가 보유 지지되어 있다.

입력축(23)은, 베어링을 통하여 케이스체(31)의 하단부에 회전 가능하게 지지되어 있다. 입력축(23)에는, 상하 방향에서 보았을 때의 외주면의 형상이 타원 형상으로 되는 타원부가 형성되어 있다. 강성 내치 기어(28)는, 케이스체(31)의 하단부에 고정되어 있다. 강성 내치 기어(28)의 내주면에는, 내치가 형성되어 있다. 가요성 외치 기어(29)의 상단부는, 출력축(24)의 하단에 고정되어 있다. 가요성 외치 기어(29)의 하단부의 외주면에는, 강성 내치 기어(28)의 내치와 맞물리는 외치가 형성되어 있다. 가요성 외치 기어(29)는, 입력축(23)에 대하여 상대 회전 가능하게 되어 있다.

웨이브 베어링(30)은, 가요성의 내륜 및 외륜을 구비한 볼 베어링이다. 이 웨이브 베어링(30)은, 입력축(23)의 타원부의 외주면을 따라 배치되어 있고, 타원형으로 휘어 있다. 가요성 외치 기어(29)의, 외치가 형성되는 하단부는, 웨이브 베어링(30)을 둘러싸도록 웨이브 베어링(30)의 외주측에 배치되어 있고, 이 부분은 타원형으로 휘어 있다. 가요성 외치 기어(29)의 외치는, 타원형으로 휘는 가요성 외치 기어(29)의 하단측 부분의 장축 방향의 2개소에서, 강성 내치 기어(28)의 내치와 맞물려 있다. 또한, 제1 모터(21)의 동력이 감속기(22)에 전달되면, 감속기(22)에서는, 주로, 강성 내치 기어(28)와 가요성 외치 기어(29)의 맞물림 부분에서 열이 발생한다.

감속기(22)의 입력측에는, 풀리(32)가 연결되어 있다. 구체적으로는, 감속기(22)의 입력축(23)에 풀리(32)가 고정되어 있다. 풀리(32)는, 입력축(23)의 하단에 고정되어 있다. 풀리(32)는, 베어링을 통하여 케이스체(31)의 하단부에 회전 가능하게 지지되어 있고, 입력축(23)과 함께 케이스체(31)에 대하여 회전 가능하게 되어 있다. 풀리(32)의 중심에는, 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성되어 있다. 풀리(32)에는, 벨트(33)를 통하여 제1 모터(21)의 동력이 전달되고 있다. 벨트(33)는 톱니 구비 벨트이다.

감속기(22)의 내주측에는, 중공 회전축(34)이 배치되어 있다. 구체적으로는, 입력축(23), 출력축(24) 및 풀리(32)의 내주측에 중공 회전축(34)이 배치되어 있다. 중공 회전축(34)은, 상하 방향으로 가늘고 긴 원기둥형으로 형성되어 있다. 중공 회전축(34)의 외주면과 출력축(24)의 내주면의 사이에는, 베어링(35)이 배치되어 있다. 또한, 중공 회전축(34)의 외주면과 풀리(32)의 내주면의 사이에는, 베어링(36)이 배치되어 있다.

중공 회전축(34)의 하단부에는, 풀리(37)가 고정되어 있다. 풀리(37)의 중심에는, 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성되어 있다. 풀리(37)는, 풀리(32)의 하측에 배치되어 있다. 풀리(37)에는, 벨트(38)를 통하여 제2 모터의 동력이 전달되고 있다. 벨트(38)는 톱니 구비 벨트이다. 중공 회전축(34)의 상단부에는, 풀리(39)가 고정되어 있다. 풀리(39)의 중심에는, 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성되어 있다. 풀리(39)는, 제2 암부(14)의 기단부측의 내부에 배치되어 있다.

관절부(17)에는, 제2 모터의 회전을 감속하여 핸드(3)에 전달하는 감속기(도시 생략)가 배치되어 있다. 이 감속기는, 감속기(22)와 마찬가지로, 중공 파동 기어 장치이다. 이 감속기의 입력축에는, 풀리(도시 생략)가 고정되어 있고, 이 풀리와 풀리(39)에는 벨트(40)가 걸쳐져 있다. 벨트(40)는 톱니 구비 벨트이다. 또한, 이 감속기의 출력축은 핸드(3)에 고정되고, 케이스체는 제2 암부(14)의 선단부에 고정되어 있다.

(관절부의 구성)

도 3은, 도 2의 E부의 확대도이다.

상술한 바와 같이, 관절부(16)에는 감속기(22)가 배치되어 있다. 또한, 관절부(16)에는, 풀리(32) 및 베어링(36)이 배치되어 있다. 베어링(36)은, 상술한 바와 같이, 중공 회전축(34)의 외주면과 풀리(32)의 내주면의 사이에 배치되어 있다. 즉, 베어링(36)은, 풀리(32)의 내주측에 배치되어 있다. 또한, 관절부(16)에는, 풀리(32)의 직경 방향에 있어서 베어링(36)과 풀리(32)의 사이에 배치되는 통형의 슬리브(45)가 배치되어 있다.

베어링(36)은 구름 베어링이다. 구체적으로는, 베어링(36)은 볼 베어링(ball bearing)이며, 강철제 내륜(36a)과, 강철제 외륜(36b)과, 내륜(36a)과 외륜(36b)의 사이에 배치되는 강철제의 복수의 볼(36c)을 구비하고 있다. 내륜(36a)은, 중공 회전축(34)에 고정되어 있다. 본 형태에서는, 내륜(36a)은, 상하 방향에 있어서, 중공 회전축(34)과 풀리(37)의 사이에 끼워진 상태로, 풀리(37)에 삽입 관통되는 나사(46)에 의해 중공 회전축(34)에 고정되어 있다.

구체적으로는, 중공 회전축(34)의 하단부에, 내륜(36a)의 상단부면이 맞닿는 맞닿음면이 형성되어 있고, 이 맞닿음면은, 상하 방향에 직교하는 원환형의 평면으로 되어 있다. 또한, 풀리(37)에는, 나사(46)가 삽입 관통되는 관통 구멍이 상하 방향으로 풀리(37)를 관통하도록 형성되고, 중공 회전축(34)의 하단부면에는, 나사(46)의 상단부가 나사 삽입되는 나사 구멍이 형성되어 있다. 내륜(36a)은, 중공 회전축(34)의 맞닿음면과 풀리(37)의 상면의 사이에 끼워진 상태로, 풀리(37)의 관통 구멍에 삽입 관통되어 중공 회전축(34)의 나사 구멍에 나사 삽입되는 나사(46)에 의해 중공 회전축(34)에 고정되어 있다. 또한, 풀리(37)는, 나사(46)에 의해, 중공 회전축(34)에 고정되어 있다.

풀리(32)는, 알루미늄 합금으로 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 풀리(32)의 중심에는, 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성되어 있다. 풀리(32)는, 벨트(33)가 걸림 결합하는 원환형의 벨트 걸림 결합부(32a)와, 입력축(23)에 고정되는 원환형의 피고정부(32b)를 구비하고 있다. 본 형태의 풀리(32)는, 벨트 걸림 결합부(32a)와, 피고정부(32b)로 구성되어 있다. 벨트 걸림 결합부(32a)는, 풀리(32)의 하측 부분을 구성하고, 피고정부(32b)는, 풀리(32)의 상측 부분을 구성하고 있다.

벨트 걸림 결합부(32a)의 외경은, 피고정부(32b)의 외경보다 크게 되어 있다. 벨트 걸림 결합부(32a)의 내경은, 피고정부(32b)의 내경보다 크게 되어 있다. 벨트 걸림 결합부(32a)의 내주면과 피고정부(32b)의 내주면의 경계에는, 단차면(32c)이 형성되어 있다. 단차면(32c)은, 상하 방향에 직교하는 평면이다. 또한, 단차면(32c)은, 풀리(32)의 축심을 중심으로 하는 원환형의 평면이다. 벨트 걸림 결합부(32a)의 외주면에는, 복수의 톱니가 형성되어 있다. 풀리(32)의 직경 방향에 있어서의 피고정부(32b)의 내측 부분에는, 풀리(32)를 입력축(23)에 고정하기 위한 나사(47)가 삽입 관통되는 관통 구멍이 형성되어 있다. 이 관통 구멍은, 상하 방향으로 피고정부(32b)를 관통하고 있다.

슬리브(45)는, 강철로 형성되어 있다. 슬리브(45)는, 원통형의 원통부(45a)와, 원통부(45a)의 일단에 이어지는 원환형의 원환부(45b)를 구비하고 있다. 본 형태의 슬리브(45)는, 원통부(45a)와 원환부(45b)로 구성되어 있다. 원통부(45a)는, 원통부(45a)의 축 방향과 상하 방향이 일치하도록 배치되어 있다. 원환부(45b)는, 원통부(45a)의 상단에 이어져 있다. 또한, 원환부(45b)는, 원통부(45a)의 내주측에 이어져 있다. 원통부(45a)와 원환부(45b)는 동축 상에 배치되어 있다.

원통부(45a)의 외경은, 벨트 걸림 결합부(32a)의 내경과 대략 동등하게 되어 있다. 원환부(45b)의 내경은, 피고정부(32b)의 내경과 대략 동등하게 되어 있다. 원통부(45a)의 외주면은, 벨트 걸림 결합부(32a)의 내주면에 접촉하고 있다. 원환부(45b)의 상면은, 단차면(32c)에 접촉하고 있다. 원환부(45b)는, 나사(47)가 삽입 관통되는 관통 구멍이 형성되어 있다. 이 관통 구멍은, 상하 방향으로 원환부(45b)를 관통하고 있다.

슬리브(45)는, 풀리(32)에 고정됨과 함께 입력축(23)에 고정되어 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 풀리(32)는 입력축(23)의 하단에 고정되어 있다. 구체적으로는, 풀리(32) 및 슬리브(45)는, 상하 방향에 있어서, 입력축(23)의 하단부면과 원환부(45b)의 사이에 피고정부(32b)가 끼워진 상태로, 원환부(45b)의 관통 구멍 및 피고정부(32b)의 관통 구멍에 삽입 관통되는 나사(47)에 의해 입력축(23)에 고정되어 있다. 입력축(23)의 하단부면에는, 나사(47)의 상단부가 나사 삽입되는 나사 구멍이 형성되어 있다.

피고정부(32b)의 상단부면은, 입력축(23)의 하단부면에 접촉하고 있다. 즉, 풀리(32)는 입력축(23)에 접촉하고 있다. 슬리브(45)는, 풀리(32)의 직경 방향에 있어서 베어링(36)의 외륜(36b)과 풀리(32)의 사이에 배치되어 있다. 슬리브(45)의 내주면은, 베어링(36)의 외륜(36b)의 외주면에 소정의 접촉압으로 접촉하고 있다. 구체적으로는, 슬리브(45)의 원통부(45a)가, 풀리(32)의 직경 방향에 있어서 베어링(36)의 외륜(36b)과 풀리(32)의 벨트 걸림 결합부(32a)의 사이에 배치되어 있고, 원통부(45a)의 내주면이 외륜(36b)의 외주면에 소정의 접촉압으로 접촉하고 있다. 본 형태에서는, 외륜(36b)은, 슬리브(45)에 중간 끼움에 의해 끼워져 있다.

(본 형태의 주된 효과)

이상 설명한 바와 같이, 본 형태에서는, 강철제 베어링(36)의 외륜(36b)의 외주면에 내주면이 소정의 접촉압으로 접촉하는 슬리브(45)는, 강철로 형성되어 있다. 그 때문에, 본 형태에서는, 풀리(32)가 알루미늄 합금으로 형성되어 있어도, 감속기(22)에서 발생하는 열의 영향으로 외륜(36b) 및 슬리브(45)가 열팽창하였을 때의, 외륜(36b)의 외주면과 슬리브(45)의 내주면의 접촉압의 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.

따라서, 본 형태에서는, 풀리(32)가 알루미늄 합금으로 형성되어 있어도, 감속기(22)에서 발생하는 열의 영향으로 외륜(36b) 및 슬리브(45)가 열팽창하였을 때의, 외륜(36b)과 슬리브(45)의 사이의 미끄럼을 억제하여, 외륜(36b)과 슬리브(45)의 사이의 마찰열의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 본 형태에서는, 풀리(32)가 알루미늄 합금으로 형성되어 있어도, 감속기(22)에서 생기는 열에 기인하는 베어링(36)의 손상을 억제하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 형태에서는, 슬리브(45)가 강철로 형성되어 있기 때문에, 슬리브(45)의 경도를 외륜(36b)의 경도와 동일하게 하거나, 또는 슬리브(45)의 경도를 외륜(36b)의 경도에 접근시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 형태에서는, 감속기(22)에서 발생하는 열의 영향으로 외륜(36b) 및 슬리브(45)가 열팽창하였을 때, 가령, 외륜(36b)과 슬리브(45)의 사이에서 미끄럼이 발생하였다고 해도, 외륜(36b) 및 슬리브(45)의 마모를 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 형태에서는, 내주면이 소정의 접촉압으로 외륜(36b)의 외주면에 접촉하는 원통부(45a)의 형상은, 단순한 원통형으로 되어 있다. 그 때문에, 본 형태에서는, 원통부(45a)의 내주면의 치수 공차를 작게 해도, 슬리브(45)의 제조를 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 형태에서는, 슬리브(45)의 제조 비용을 저감하면서, 원통부(45a)의 내주면을 고정밀도로 형성하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 원통부(45a)의 내주면과 외륜(36b)의 외주면의 접촉압의 변동을 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 형태에서는, 풀리(32)는 감속기(22)의 입력축(23)에 접촉되어 있다. 그 때문에, 본 형태에서는, 풀리(32)의 직경 방향에 있어서, 외륜(36b)과 풀리(32)의 사이에 슬리브(45)가 배치되어 있어도, 입력축(23)에 접촉하는 알루미늄 합금제 풀리(32)를 사용하여, 감속기(22)에서 발생하는 열을 효율적으로 방산하는 것이 가능하게 된다.

본 형태에서는, 풀리(32) 및 슬리브(45)는, 상하 방향에 있어서, 입력축(23)의 하단부면과 원환부(45b)의 사이에 피고정부(32b)가 끼워진 상태로, 원환부(45b)의 관통 구멍 및 피고정부(32b)의 관통 구멍에 삽입 관통되는 나사(47)에 의해 입력축(23)에 고정되어 있다. 즉, 본 형태에서는, 공통의 나사(47)에 의해, 입력축(23)에 풀리(32)가 고정됨과 함께, 풀리(32)에 슬리브(45)가 고정되어 있다. 그 때문에, 본 형태에서는 입력축(23)에 풀리(32)를 고정하기 위한 나사와, 풀리(32)에 슬리브(45)를 고정하기 위한 나사가 개별적으로 마련되어 있는 경우와 비교하여, 관절부(16)의 구성을 간소화하는 것이 가능하게 된다.

(다른 실시 형태)

상술한 형태는, 본 발명의 적합한 형태의 일례이기는 하지만, 이것에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변형 실시가 가능하다.

상술한 형태에 있어서, 슬리브(45)는, 강철 이외의 재료로 형성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 슬리브(45)는, 알루미늄 합금보다 열팽창 계수가 강철에 가까운 재료로 형성되어 있어도 된다. 예를 들어, 슬리브(45)는, 황동(놋쇠) 등의 구리 합금으로 형성되어 있어도 된다. 이 경우에도, 감속기(22)에서 발생하는 열의 영향으로 외륜(36b) 및 슬리브(45)가 열팽창하였을 때의, 외륜(36b)의 외주면과 슬리브(45)의 내주면의 접촉압의 저하를 억제하는 것이 가능하게 되므로, 풀리(32)가 알루미늄 합금으로 형성되어 있어도, 감속기(22)에서 생기는 열에 기인하는 베어링(36)의 손상을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 경우에도, 슬리브(45)는, 알루미늄 합금보다 경도가 강철에 가까운 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상술한 형태에 있어서, 입력축(23)에 풀리(32)를 고정하기 위한 나사와, 풀리(32)에 슬리브(45)를 고정하기 위한 나사가 개별적으로 마련되어 있어도 된다. 또한, 상술한 형태에 있어서, 감속기(22)의 입력축(23)에 풀리(32)가 접촉하고 있지 않아도 된다. 이 경우에는, 슬리브(45)가 입력축(23)에 접촉한다. 또한, 상술한 형태에 있어서, 베어링(36)은 롤러 베어링이어도 된다.

상술한 형태에 있어서, 내륜(36a)은, 억지 끼워 맞춤에 의해, 중공 회전축(34)의 하단부에 끼움 삽입되어 고정되어 있어도 되고, 그 밖의 고정 수단에 의해 중공 회전축(34)의 하단부에 고정되어 있어도 된다. 또한, 상술한 형태에 있어서, 관절부(16)와 마찬가지로, 관절부(17)에 배치되는 감속기의 입력축에 알루미늄 합금제 풀리가 고정되고, 이 풀리의 내주측에 베어링(36)이 배치됨과 함께, 이 풀리의 직경 방향에 있어서 베어링(36)과 풀리의 사이에 슬리브(45)가 배치되어 있어도 된다.

상술한 형태에 있어서, 핸드(3) 및 암(4)은, 대기 중에 배치되어 있어도 된다. 즉, 로봇(1)은, 대기 중에서 기판(2)을 반송해도 된다. 또한, 상술한 형태에 있어서, 제1 암부(13) 및 제2 암부(14)의 내부가 진공으로 되어 있어도 된다. 또한, 상술한 형태에 있어서, 1대의 모터에 의해, 제1 암부(13)에 대하여 제2 암부(14)가 회동하며, 또한 제2 암부(14)에 대하여 핸드(3)가 회동하도록, 모터로부터 암(4)으로의 동력의 전달 기구가 구성되어 있어도 된다.

상술한 형태에 있어서, 암(4)은 3개 이상의 암부에 의해 구성되어도 된다. 또한, 상술한 형태에 있어서, 암(4)은, 1개의 제1 암부(13)와, 이 1개의 제1 암부(13)에 회동 가능하게 연결되는 2개의 제2 암부(14)에 의해 구성되어도 된다. 또한, 상술한 형태에 있어서, 로봇(1)은, 본체부(5)에 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 2개의 암(4)과, 2개의 암(4)의 각각의 선단측에 회동 가능하게 연결되는 2개의 핸드(3)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 로봇(1)은 4개 이상의 관절부를 구비하고 있어도 된다. 또한, 로봇(1)이 구비하는 관절부의 수는, 1개여도 된다.

상술한 형태에서는, 로봇(1)에 의해 반송되는 반송 대상물은 유기 EL 디스플레이용 기판(2)이지만, 로봇(1)에 의해 반송되는 반송 대상물은, 액정 디스플레이용 유리 기판이어도 되고, 반도체 웨이퍼 등이어도 된다. 또한, 상술한 형태에서는, 로봇(1)은, 반송 대상물을 반송하기 위한 수평 다관절형 로봇이지만, 로봇(1)은, 용접 로봇 등의 다른 용도로 사용되는 수직 다관절형 로봇이어도 된다.

또한, 상술한 형태에 있어서, 풀리(32)를 알루미늄 합금 이외의 재료로 형성하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 예를 들어 풀리(32)는, 황동 등의 열팽창 계수가 강철보다 비교적 높은 금속이나 수지로 형성된다.

1: 로봇(산업용 로봇)
2: 기판(유리 기판, 반송 대상물)
3: 핸드
4: 암
5: 본체부
13: 제1 암부
14: 제2 암부
16: 관절부
22: 감속기
23: 입력축
32: 풀리
32b: 피고정부
36: 베어링(구름 베어링)
36b: 외륜
45: 슬리브
45a: 원통부
45b: 원환부
47: 나사

Claims (5)

1. 관절부를 구비하는 산업용 로봇에 있어서,
   상기 관절부에 배치되는 감속기와, 상기 감속기의 입력측에 연결되는 알루미늄 합금제 풀리와, 강철제 외륜을 갖고 상기 풀리의 내주측에 배치되는 구름 베어링과, 상기 풀리에 고정됨과 함께 상기 풀리의 직경 방향에 있어서 상기 구름 베어링의 상기 외륜과 상기 풀리의 사이에 배치되는 통형의 슬리브를 구비하고,
   상기 슬리브는, 알루미늄 합금보다 열팽창 계수가 강철에 가까운 재료 또는 강철로 형성되고,
   상기 슬리브의 내주면은, 소정의 접촉압으로 상기 외륜의 외주면에 접촉하고,
   상기 슬리브의 외주면은 상기 풀리의 내주면에 접촉하여, 상기 풀리는 상기 구름 베어링에 직접 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 슬리브는, 강철로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 풀리는, 상기 감속기의 입력축에 고정되고, 상기 입력축에 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 슬리브는, 원통형의 원통부와, 상기 원통부의 일단에 이어짐과 함께 상기 원통부의 내주측에 이어지는 원환형의 원환부를 구비하고,
   상기 풀리는, 상기 입력축에 고정되는 피고정부를 구비하고,
   상기 원통부의 내주면이 소정의 접촉압으로 상기 외륜의 외주면에 접촉하고,
   상기 풀리 및 상기 슬리브는, 상기 입력축의 축 방향에 있어서 상기 입력축의 일단부면과 상기 원환부의 사이에 상기 피고정부가 끼워진 상태로, 상기 원환부 및 상기 피고정부에 삽입 관통되는 나사에 의해 상기 입력축에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   반송 대상물이 탑재되는 핸드와, 상기 핸드가 선단측에 회동 가능하게 연결되는 암과, 상기 암의 기단부측이 회동 가능하게 연결되는 본체부를 구비하고,
   상기 암은, 기단부측이 상기 본체부에 회동 가능하게 연결되는 제1 암부와, 상기 제1 암부의 선단측에 기단부측이 회동 가능하게 연결됨과 함께 선단측에 상기 핸드가 회동 가능하게 연결되는 제2 암부를 구비하고,
   상기 제1 암부와 상기 제2 암부의 연결부로 되는 상기 관절부에, 상기 감속기와 상기 풀리와 상기 구름 베어링과 상기 슬리브가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.

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