KR20190020787A - 산업용 로봇 - Google Patents

Abstract

본건은, 이 산업용 로봇은, 암의 기단측이 고정되는 회동 축(15)과, 회동 축을 회동 가능하게 지지하는 베어링(24)과, 회동 축의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치(18)와, 자성 유체 시일 장치를 보유 지지하는 시일 보유 지지 부재(19)를 구비하고 있다. 자성 유체 시일 장치는, 자석 및 폴 피스를 보유 지지하는 하우징(31)과, 폴 피스의 내주면과 회동 축의 외주면 사이에 보유 지지되는 자성 유체와, 회동 축의 외주면과 하우징 사이에 배치되는 제2 베어링(32)을 구비하고 있다. 시일 보유 지지 부재는, 베어링(24)에 대해 회동 축이 기울었을 때에 회동 축의 기울기에 추종하여 하우징이 기울도록 하우징을 보유 지지하고 있다. 이에 의해, 암 등이 고정된 회동 축을 회동 가능하게 지지하는 베어링(24)에 대해 회동 축이 기울어도, 회동 축의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치의 기능을 유지하는 것이 가능해진다.

Description

산업용 로봇

본 발명은, 예를 들어 진공 중에서 사용되는 산업용 로봇에 관한 것이다.

종래, 진공 중에서 기판을 반송하는 산업용 로봇이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇은, 기판이 탑재되는 핸드와, 핸드가 선단측에 연결되는 암과, 암의 기단측이 연결되는 본체부와, 본체부를 승강시키는 승강 기구를 구비하고 있다. 암은, 제1 암부와 제2 암부의 2개의 암부에 의해 구성되어 있다. 본체부는, 암의 기단측이 고정되는 중공 회동 축과, 중공 회동 축이 연결되는 출력축을 갖는 감속기와, 중공 회동 축의 외주측에 배치되는 대략 원통형의 보유 지지 부재를 구비하고 있다. 감속기의 케이스체는, 보유 지지 부재에 고정되고, 보유 지지 부재는, 본체부의 프레임에 고정되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇에서는, 본체부에 있어서, 중공 회동 축의 외주면과 보유 지지 부재의 내주면 사이에, 중공 회동 축을 회동 가능하게 지지하는 베어링이 배치되어 있다. 베어링은, 중공 회동 축의 축 방향에 있어서 소정의 간격을 둔 상태에서 2개소에 배치되어 있다. 또한, 중공 회동 축의 외주면과 보유 지지 부재의 내주면 사이에는, 진공 영역으로의 공기의 유출을 방지하는 자성 유체 시일이 배치되어 있다. 보유 지지 부재의 외주측에는, 진공 영역으로의 공기의 유출을 방지하기 위한 벨로우즈가 배치되어 있다. 벨로우즈의 상단은 본체부 및 승강 기구가 수용되는 케이스체의 상단부에 고정되고, 벨로우즈의 하단은 보유 지지 부재의 하단부에 고정되어 있다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇에서는, 암과 핸드의 연결부(관절부), 및 제1 암부와 제2 암부의 연결부(관절부)는, 감속기와 중공 회동 축을 구비하고 있다. 암과 핸드의 연결부에서는, 중공 회동 축의 상단에 핸드가 고정되고, 제1 암부와 제2 암부의 연결부에서는, 중공 회동 축의 상단에 제2 암부가 고정되어 있다. 중공 회동 축의 하단은, 감속기의 출력축에 고정되어 있다. 감속기의 출력축은, 감속기의 출력축과 감속기의 케이스체 사이에 배치되는 베어링에 회동 가능하게 지지되어 있다. 즉, 중공 회동 축은, 감속기의 출력축을 통해 베어링에 회동 가능하게 지지되어 있다. 감속기의 케이스체는, 보유 지지 부재에 고정되어 있다. 암과 핸드의 연결부에서는, 보유 지지 부재는, 암의 선단측(구체적으로는, 제2 암부의 선단측)에 고정되고, 제1 암부와 제2 암부의 연결부에서는, 보유 지지 부재는, 제1 암부의 선단측에 고정되어 있다. 중공 회동 축의 외주면과 보유 지지 부재의 내주면 사이에는, 진공 영역으로의 공기의 유출을 방지하는 자성 유체 시일이 배치되어 있다.

또한, 자성 유체 시일은, 예를 들어 자석과, 중공 회동 축의 축 방향으로 자석을 집듯이 배치되는 폴 피스를 구비하고 있다. 자석 및 폴 피스는, 자성 유체 시일의 하우징을 개재하여 보유 지지 부재에 고정되어 있다. 폴 피스는, 원환형으로 형성되어 있고, 폴 피스의 내주면은, 소정의 간극을 개재하여 중공 회동 축의 외주면에 대향하고 있다. 또한, 중공 회동 축은, 자성 부재로 형성되어 있고, 폴 피스의 내주면과 중공 회동 축의 외주면 사이의 간극에는, 자성 유체가 보유 지지되어 있다.

일본 특허 공개 제2014-131823호 공보

특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇에서는, 기판의 반송 시 등에 암이나 핸드에 과잉의 부하가 작용하면, 중공 회동 축을 지지하는 베어링에 대해 중공 회동 축이 기울 우려가 있다. 또한, 중공 회동 축이 기울면, 자성 유체 시일의 폴 피스의 내주면과 중공 회동 축의 외주면 사이의 간극이 변동되어, 폴 피스의 내주면과 중공 회동 축의 외주면 사이에서 자성 유체를 보유 지지할 수 없게 되어, 자성 유체 시일이 기능을 다하지 못하게 될 우려가 있다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇에서는, 산업용 로봇의 동작 시에 핸드 등이 산업용 로봇의 주변의 구조물 등에 충돌하면, 특히 암과 핸드의 연결부나 제1 암부와 제2 암부의 연결부에서, 중공 회동 축이 충격을 받아, 중공 회동 축을 지지하는 베어링에 대해 중공 회동 축이 순간적으로 크게 기울 우려가 있다. 또한, 중공 회동 축이 순간적으로 크게 기울면, 자성 유체 시일이 충격을 받아, 자성 유체 시일이 손상될 우려가 있다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 산업용 로봇에 있어서, 강성이 높은 베어링을 사용하거나, 2개소에 배치되는 베어링의 간격을 넓히거나 함으로써, 회동 중심축의 기울어짐을 억제하는 것도 가능하지만, 이 경우에는, 베어링이 고가가 되어 산업용 로봇이 고가가 되거나, 본체부가 대형화되어 산업용 로봇이 대형화되거나 한다.

그래서 본 발명의 과제는, 암의 기단측 등이 고정되는 회동 축의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치를 구비하는 산업용 로봇에 있어서, 회동 축을 회동 가능하게 지지하는 베어링에 대해 회동 축이 기울었다고 해도, 자성 유체 시일 장치의 기능을 유지하는 것이 가능한 산업용 로봇을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 과제는, 암의 기단측 등이 고정되는 회동 축의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치를 구비하는 산업용 로봇에 있어서, 회동 축이 충격을 받아, 회동 축을 회동 가능하게 지지하는 베어링에 대해 순간적으로 크게 기울었다고 해도, 자성 유체 시일 장치의 손상을 방지하는 것이 가능한 산업용 로봇을 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 산업용 로봇은, 암과, 암의 기단측이 고정되는 회동 축과, 회동 축을 회동 가능하게 지지하는 베어링과, 베어링을 보유 지지하는 베어링 보유 지지 부재와, 회동 축의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치와, 자성 유체 시일 장치를 보유 지지하는 시일 보유 지지 부재를 구비하고, 자성 유체 시일 장치는, 자석과, 환형으로 형성됨과 함께 내주면이 회동 축의 외주면에 대향하는 폴 피스와, 폴 피스의 내주면과 회동 축의 외주면 사이에 보유 지지되는 자성 유체와, 자석 및 폴 피스를 보유 지지하는 하우징과, 하우징에 대한 회동 축의 상대 회동이 가능해지도록 회동 축의 외주면과 하우징 사이에 배치되는 제2 베어링을 구비하고, 시일 보유 지지 부재는, 베어링에 대해 회동 축이 기울었을 때에 회동 축의 기울기에 추종하여 하우징이 기울도록 하우징을 보유 지지하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 산업용 로봇은, 서로 회동 가능하게 연결되는 복수의 암부로 이루어지는 암과, 암의 선단측에 회동 가능하게 연결되는 핸드와, 암부 또는 핸드가 고정되는 회동 축과, 회동 축을 회동 가능하게 지지하는 베어링과, 베어링을 보유 지지하는 베어링 보유 지지 부재와, 회동 축의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치와, 자성 유체 시일 장치를 보유 지지하는 시일 보유 지지 부재를 구비하고, 자성 유체 시일 장치는, 자석과, 환형으로 형성됨과 함께 내주면이 회동 축의 외주면에 대향하는 폴 피스와, 폴 피스의 내주면과 회동 축의 외주면 사이에 보유 지지되는 자성 유체와, 자석 및 폴 피스를 보유 지지하는 하우징과, 하우징에 대한 회동 축의 상대 회동이 가능해지도록 회동 축의 외주면과 하우징 사이에 배치되는 제2 베어링을 구비하고, 시일 보유 지지 부재는, 베어링에 대해 회동 축이 기울었을 때에 회동 축의 기울기에 추종하여 하우징이 기울도록 하우징을 보유 지지하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 산업용 로봇에서는, 자성 유체 시일 장치의 하우징과 회동 축의 외주면 사이에 제2 베어링이 배치되어 있다. 또한, 본 발명에서는, 자성 유체 시일 장치를 보유 지지하는 시일 보유 지지 부재는, 베어링에 대해 회동 축이 기울었을 때에 회동 축의 기울기에 추종하여 하우징이 기울도록 하우징을 보유 지지하고 있다. 그 때문에, 본 발명에서는, 베어링에 대해 회동 축이 기울어도, 하우징에 보유 지지되는 폴 피스의 내주면과 회동 축의 외주면의 간극의 변동량을 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명에서는, 베어링에 대해 회동 축이 기울었다고 해도, 폴 피스의 내주면과 회동 축의 외주면 사이에서 자성 유체를 적절하게 보유 지지하는 것이 가능해지고, 그 결과, 자성 유체 시일 장치의 기능을 유지하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에서는, 자성 유체 시일 장치를 보유 지지하는 시일 보유 지지 부재는, 베어링에 대해 회동 축이 기울었을 때에 회동 축의 기울기에 추종하여 하우징이 기울도록 하우징을 보유 지지하고 있기 때문에, 회동 축이 충격을 받아 베어링에 대해 순간적으로 크게 기울어도, 자성 유체 시일 장치는 충격을 받기 어려워진다. 따라서, 본 발명에서는, 회동 축이 충격을 받아 베어링에 대해 순간적으로 크게 기울었다고 해도, 자성 유체 시일 장치의 손상을 방지하는 것이 가능해진다.

본 발명에 있어서, 시일 보유 지지 부재는, 예를 들어 회동 축의 외주측을 덮도록 배치되는 벨로우즈이며, 하우징은, 벨로우즈의 일단부에 고정되어 있다. 이 경우에는, 베어링에 대해 회동 축이 기울었을 때에 회동 축의 기울기에 추종하여 하우징이 기울도록 벨로우즈가 변형된다. 또한, 회동 축이 충격을 받아 베어링에 대해 순간적으로 크게 기울었을 때에 회동 축의 기울기에 추종하여 하우징이 기울도록 벨로우즈가 변형되기 때문에, 자성 유체 시일 장치는 충격을 받기 어려워진다.

본 발명에 있어서, 산업용 로봇은, 회동 축이 연결되는 출력축을 갖는 감속기를 구비하고, 베어링은, 감속기에 내장되고 감속기의 일부를 구성함과 함께 출력축을 회동 가능하게 지지하고, 베어링 보유 지지 부재는, 감속기의 케이스체인 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 베어링이 내장된 시판되는 표준적인 감속기를 그대로 산업용 로봇에 사용하는 것이 가능해진다. 따라서, 산업용 로봇의 조립 공정을 간소화하는 것이 가능해짐과 함께, 산업용 로봇의 비용을 저감시키는 것이 가능해진다.

본 발명에 있어서, 산업용 로봇은, 회동 축과 하우징의 동반 회전을 방지하는 회전 방지 부재를 구비하고, 회전 방지 부재는, 탄성체로 형성되고, 하우징 및 베어링 보유 지지 부재에 연결되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 베어링에 대해 회동 축이 기울었을 때에 회동 축의 기울기에 추종하여 하우징이 기울도록 시일 보유 지지 부재에 하우징이 보유 지지되어 있어도, 회동 축과 하우징의 동반 회전을 방지하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명에서는, 암의 기단측 등이 고정되는 회동 축의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치를 구비하는 산업용 로봇에 있어서, 회동 축을 회동 가능하게 지지하는 베어링에 대해 회동 축이 기울었다고 해도, 자성 유체 시일 장치의 기능을 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에서는, 암의 기단측 등이 고정되는 회동 축의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치를 구비하는 산업용 로봇에 있어서, 회동 축이 충격을 받아, 회동 축을 회동 가능하게 지지하는 베어링에 대해 순간적으로 크게 기울었다고 해도, 자성 유체 시일 장치의 손상을 방지하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 산업용 로봇의 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 측면도이다.
도 2는 도 1의 E부의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2의 F부의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 시일 보유 지지 부재의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 제1 암부와 제2 암부의 연결부의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

(산업용 로봇의 개략 구성)

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 산업용 로봇(1)의 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 측면도이다. 도 2는, 도 1의 E부의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

본 형태의 산업용 로봇(1)(이하, 「로봇(1)」이라 함)은, 유기 EL(유기 일렉트로루미네선스) 디스플레이용 유리 기판(도시 생략, 이하, 「기판」이라 함)을 반송하기 위한 로봇이다. 이 로봇(1)은, 비교적 대형의 기판 반송에 적합한 로봇이다. 로봇(1)은, 유기 EL 디스플레이의 제조 시스템에 내장되어 사용된다.

이 제조 시스템은, 예를 들어 중심에 배치되는 트랜스퍼 챔버와, 트랜스퍼 챔버를 둘러싸도록 배치되는 복수의 프로세스 챔버를 구비하고 있고, 트랜스퍼 챔버 및 프로세스 챔버의 내부는, 진공으로 되어 있다. 트랜스퍼 챔버의 내부에는, 로봇(1)의 일부가 배치되어 있다. 로봇(1)을 구성하는 후술하는 포크부(11)가 프로세스 챔버 내로 들어감으로써, 로봇(1)은 기판을 반송한다. 즉, 로봇(1)은, 진공 중에서 기판을 반송한다.

로봇(1)은, 기판이 탑재되는 핸드(3)와, 핸드(3)가 선단측에 회동 가능하게 연결되는 암(4)과, 암(4)의 기단측이 회동 가능하게 연결되는 본체부(5)를 구비하고 있다. 또한, 로봇(1)은, 본체부(5)를 승강시키는 승강 기구(도시 생략)를 구비하고 있다. 이 승강 기구 및 본체부(5)는, 대략 바닥이 있는 원통형의 케이스체(7) 내에 수용되어 있다. 케이스체(7)의 상단에는, 원판형으로 형성된 플랜지(8)가 고정되어 있다. 플랜지(8)의 중심에는, 본체부(5)의 상단측 부분이 배치되는 관통 구멍이 형성되어 있다.

핸드(3) 및 암(4)은, 본체부(5)의 상측에 배치되어 있다. 또한, 핸드(3) 및 암(4)은, 플랜지(8)의 상측에 배치되어 있다. 상술한 바와 같이, 로봇(1)의 일부는, 트랜스퍼 챔버의 내부에 배치되어 있다. 구체적으로는, 로봇(1)의, 플랜지(8)의 하단면보다 상측의 부분이 트랜스퍼 챔버의 내부에 배치되어 있다. 즉, 로봇(1)의, 플랜지(8)의 하단면보다 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 하단면보다 하측의 부분은, 대기 영역(AR) 내(대기 중)에 배치되어 있다.

핸드(3)는, 암(4)에 연결되는 기초부(10)와, 기판이 탑재되는 4개의 포크부(11)를 구비하고 있다. 포크부(11)는, 직선형으로 형성되어 있다. 4개의 포크부(11) 중 2개의 포크부(11)는, 서로 소정의 간격을 둔 상태에서 평행하게 배치되어 있다. 이 2개의 포크부(11)는, 기초부(10)로부터 수평 방향의 일방측으로 돌출되도록 기초부(10)에 고정되어 있다. 나머지 2개의 포크부(11)는, 기초부(10)로부터 수평 방향의 일방측으로 돌출되는 2개의 포크부(11)와 반대측을 향해 기초부(10)로부터 돌출되도록 기초부(10)에 고정되어 있다.

암(4)은, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 2개의 암부에 의해 구성되어 있다. 제1 암부(13)의 기단측은, 본체부(5)에 연결되어 있다. 제1 암부(13)의 선단측에는, 제2 암부(14)의 기단측이 회동 가능하게 연결되어 있다. 즉, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)는 서로 회동 가능하게 연결되어 있다. 제2 암부(14)의 선단측에는, 핸드(3)가 회동 가능하게 연결되어 있다.

(본체부의 구성)

도 3은, 도 2의 F부의 확대도이다.

본체부(5)는, 암(4)의 기단측(즉, 제1 암부(13)의 기단측)이 고정되는 회동 축(15)과, 회동 축(15)을 회전시키는 모터(도시 생략)와, 이 모터의 회전을 감속하여 제1 암부(13)에 전달하는 감속기(16)와, 본체부(5)의 본체 프레임(17)을 구비하고 있다. 또한, 본체부(5)는, 회동 축(15)의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치(18)와, 회동 축(15)의 외주측을 덮도록 배치되는 벨로우즈(19)를 구비하고 있다. 또한, 본체부(5)는, 자성 유체 시일 장치(18)를 구성하는 후술하는 하우징(31)과 회동 축(15)의 동반 회전을 방지하는 회전 방지 부재(20)를 구비하고 있다.

본체 프레임(17)은, 예를 들어 상단이 개구되는 바닥이 달린 통형으로 형성되어 있다. 회동 축(15)은, 대략 원통형으로 형성되어 있다. 또한, 회동 축(15)은, 자성 부재로 형성되어 있다. 회동 축(15)의 상단에는, 제1 암부(13)의 기단측의 하면이 고정되어 있다. 회동 축(15)의 일부는, 플랜지(8)에 형성되는 관통 구멍 내에 배치되어 있다. 또한, 본 형태의 회동 축(15)은, 상하 방향으로 분할되는 대략 원통형의 3개의 축부가 서로 고정됨으로써 형성되어 있다.

감속기(16)는, 직경 방향의 중심에 관통 구멍이 형성된 중공 감속기이다. 이 감속기(16)는, 감속기(16)의 관통 구멍의 축 중심과 회동 축(15)의 축 중심이 일치하도록 배치되어 있다. 본 형태의 감속기(16)는, 편심 요동형 감속기(RV 감속기)이다. 감속기(16)는, 입력 기어(21)와, 입력 기어(21)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(22)과, 회동 축(15)이 연결되는 출력축(23)과, 출력축(23)을 회동 가능하게 지지하는 베어링(24)과, 이들 구성이 수용되는 케이스체(25)를 구비하고 있다. 감속기(16)의 내주측에는, 원통형으로 형성되는 통 부재(26)가 배치되어 있다. 또한, 감속기(16)는, RV 감속기 이외의 감속기여도 된다.

케이스체(25)는, 본체 프레임(17)에 고정되어 있다. 베어링(22)은, 예를 들어 볼 베어링이며, 베어링(22)의 내륜은 입력 기어(21)에 고정되고, 베어링(22)의 외륜은 케이스체(25)에 고정되어 있다. 베어링(22)은, 상하 방향에 있어서 소정의 간격을 둔 상태에서 2개소에 배치되어 있다. 입력 기어(21)에는, 풀리 및 벨트를 통해, 회동 축(15)을 회전시키는 모터가 연결되어 있다. 통 부재(26)는, 입력 기어(21)의 내주측에 배치되어 있다. 통 부재(26)의 하단부는, 케이스체(25)에 고정되어 있다.

출력축(23)의 상단에는, 회동 축(15)의 하단이 고정되어 있다. 이 출력축(23)에는, 입력 기어(21)에 입력된 동력이 감속되어 전달된다. 베어링(24)은, 예를 들어 볼 베어링이며, 베어링(24)의 외륜은 출력축(23)에 고정되고, 베어링(24)의 내륜은 케이스체(25)에 고정되어 있다. 베어링(24)은, 상하 방향에 있어서 소정의 간격을 둔 상태에서 2개소에 배치되어 있다. 상술한 바와 같이, 베어링(24)은, 출력축(23)을 회동 가능하게 지지하고, 출력축(23)에는 회동 축(15)이 고정되어 있다. 즉, 베어링(24)은, 회동 축(15)을 회동 가능하게 지지하고 있다. 이 베어링(24)은, 감속기(16)에 내장되어 있고, 감속기(16)의 일부를 구성하고 있다. 또한, 본 형태의 케이스체(25)는, 베어링(24)을 보유 지지하는 베어링 보유 지지 부재이다.

자성 유체 시일 장치(18)는, 진공 영역(VR)으로의 공기의 유출을 방지하기 위해 마련되어 있다. 이 자성 유체 시일 장치(18)는, 회동 축(15)의 하단측 부분의 외주측에 배치되어 있다. 또한, 자성 유체 시일 장치(18)는, 본체 프레임(17)의 상단부의 내주측에 배치되어 있다. 또한, 자성 유체 시일 장치(18)는, 감속기(16)보다 상측에 배치되어 있다.

자성 유체 시일 장치(18)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수의 자석(28)과, 환형으로 형성됨과 함께 내주면이 회동 축(15)의 외주면에 대향하는 복수의 폴 피스(29)와, 폴 피스(29)의 내주면과 회동 축(15)의 외주면 사이에 보유 지지되는 자성 유체(30)와, 복수의 자석(28) 및 폴 피스(29)를 보유 지지하는 하우징(31)과, 하우징(31)에 대한 회동 축(15)의 상대 회동이 가능해지도록 회동 축(15)의 외주면과 하우징(31) 사이에 배치되는 제2 베어링으로서의 베어링(32)을 구비하고 있다. 또한, 도 2에서는, 자석(28), 폴 피스(29) 및 자성 유체(30)의 도시를 생략하고 있다.

자석(28)은, 영구 자석이다. 이 자석(28)은, 예를 들어 원환형으로 형성되어 있고, 회동 축(15)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 또한, 자석(28)은, 상면의 자극과 하면의 자극이 상이한 자극이 되도록 착자되어 있다. 폴 피스(29)는, 자성 강판 등의 자성 부재에 의해 구성되어 있다. 이 폴 피스(29)는, 복수의 자석(28) 각각을 상하 방향(회동 축(15)의 축 방향)으로 집듯이 배치되어 있다. 또한, 폴 피스(29)는, 예를 들어 원환형으로 형성되어 있고, 회동 축(15)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 폴 피스(29)의 내주면과 회동 축(15)의 외주면 사이에는 일정한 간극이 형성되어 있다. 자석(28)의 작용에 의해, 자석(28)과 폴 피스(29)와 회동 축(15)을 통과하는 자로가 형성되어 있고, 폴 피스(29)의 내주면과 회동 축(15)의 외주면 사이의 간극에는, 상술한 바와 같이, 자성 유체(30)가 보유 지지되어 있다.

하우징(31)은, 플랜지부(31a)를 갖는 플랜지가 달린 대략 원통형으로 형성되어 있다. 이 하우징(31)은, 대략 원통형으로 형성되는 하우징(31)의 축 중심과 회동 축(15)의 축 중심이 일치하도록 배치되어 있다. 복수의 자석(28) 및 폴 피스(29)는, 하우징(31)의 상단측의 내주면에 고정되어 있다. 하우징(31)의 상단에는, 자석(28) 및 폴 피스(29)를 상측으로부터 덮는 원환형의 커버부(31b)가 형성되어 있다. 베어링(32)은, 자석(28) 및 폴 피스(29)보다 하측에 배치되어 있다. 이 베어링(32)은, 예를 들어 볼 베어링이며, 베어링(32)의 외륜은 하우징(31)의 하단측의 내주면에 고정되고, 베어링(32)의 내륜은 회동 축(15)의 외주면에 고정되어 있다.

벨로우즈(19)는, 진공 영역(VR)으로의 공기의 유출을 방지하기 위해 마련되어 있다. 이 벨로우즈(19)는, 신축 가능한 원통형으로 형성되어 있다. 벨로우즈(19)의 일단부(하단)는, 하우징(31)의 플랜지부(31a)의 상면에 고정되어 있다. 즉, 하우징(31)은, 벨로우즈(19)의 일단부에 고정되어 있다. 또한, 벨로우즈(19)의 타단부(상단)는, 플랜지(8)에 고정되어 있다. 상술한 바와 같이, 케이스체(7) 중에는, 본체부(5)를 승강시키는 승강 기구가 수용되어 있고, 본체부(5)가 승강하면, 벨로우즈(19)가 신축한다. 또한, 플랜지부(31a)의 상면과 벨로우즈(19)의 하단면 사이에는, 플랜지부(31a)의 상면과 벨로우즈(19)의 하단면 사이로부터의 공기의 유출을 방지하기 위한 O링(33)이 배치되어 있다.

상술한 바와 같이, 하우징(31)은, 벨로우즈(19)의 하단에 고정되어 있고, 자성 유체 시일 장치(18)는, 벨로우즈(19)에 매달린 상태로, 벨로우즈(19)에 보유 지지되어 있다. 또한, 하우징(31)은 벨로우즈(19)를 개재하여 플랜지(8)에 연결되어 있다. 본 형태에서는, 암(4)에 과잉의 부하가 작용하여 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 조금 기울었을 때, 회동 축(15)의 기울기에 추종하여 하우징(31)이 기울도록 벨로우즈(19)가 변형된다. 즉, 벨로우즈(19)는, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울었을 때, 회동 축(15)의 기울기에 추종하여 하우징(31)이 기울도록 하우징(31)을 보유 지지하고 있다. 본 형태의 벨로우즈(19)는, 자성 유체 시일 장치(18)를 보유 지지하는 시일 보유 지지 부재이다.

회전 방지 부재(20)는, 대략 L 형상으로 형성되는 스프링 부재이다. 즉, 회전 방지 부재(20)는, 탄성체에 의해 형성되어 있다. 구체적으로는, 회전 방지 부재(20)는 2매의 판 스프링(35, 36)과, 2매의 판 스프링(35, 36)을 접속하는 블록형의 접속 부재(37)를 구비하고 있다. 판 스프링(35, 36)은, 평판형으로 형성되어 있다. 판 스프링(35)은, 판 스프링(35)의 두께 방향과 상하 방향이 일치하도록 배치되고, 판 스프링(36)은 판 스프링(36)의 두께 방향과 회동 축(15)의 직경 방향이 일치하도록 배치되어 있다.

회동 축(15)의 직경 방향에 있어서의 판 스프링(35)의 내측 부분은, 하우징(31)의 플랜지부(31a)에 고정되고, 판 스프링(36)의 하단 부분은, 본체 프레임(17)의 내주측에 고정되어 있다. 회동 축(15)의 직경 방향에 있어서의 판 스프링(35)의 외측 부분과 판 스프링(36)의 상단 부분은 접속 부재(37)에 고정되어 있다. 즉, 대략 L 형상으로 형성되는 회전 방지 부재(20)의 일단부는 하우징(31)에 연결되고, 회전 방지 부재(20)의 타단부는 본체 프레임(17)에 연결되어 있다. 또한, 회전 방지 부재(20)의 타단부는, 본체 프레임(17)을 개재하여 케이스체(25)에도 연결되어 있다.

회전 방지 부재(20)는, 회동 축(15)의 둘레 방향으로의 하우징(31)의 움직임을 규제한다. 한편, 회전 방지 부재(20)는, 암(4)에 과잉의 부하가 작용하여 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울 때, 회동 축(15)의 기울기에 추종하는 하우징(31)의 움직임에 지장이 발생하지 않도록, 회동 축(15)의 직경 방향 및 상하 방향으로 변형된다. 또한, 회전 방지 부재(20)는, 대략 L 형상으로 형성되는 1매의 판 스프링이어도 된다. 또한, 회전 방지 부재(20)는 판 스프링 이외의 스프링 부재에 의해 구성되어 있어도 된다.

(본 형태의 주된 효과)

이상 설명한 바와 같이, 본 형태에서는, 자성 유체 시일 장치(18)의 하우징(31)의 내주면과 회동 축(15)의 외주면 사이에 베어링(32)이 배치되어 있다. 또한, 본 형태에서는, 하우징(31)이 벨로우즈(19)의 하단에 고정되어 있고, 암(4)에 과잉의 부하가 작용하여 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울었을 때, 회동 축(15)의 기울기에 추종하여 하우징(31)이 기울도록 벨로우즈(19)가 변형된다. 그 때문에, 본 형태에서는, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울어도, 하우징(31)에 보유 지지되는 폴 피스(29)의 내주면과 회동 축(15)의 외주면의 간극의 변동량을 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 형태에서는, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울었다고 해도, 폴 피스(29)의 내주면과 회동 축(15)의 외주면 사이에서 자성 유체(30)를 적절하게 보유 지지하는 것이 가능해지고, 그 결과, 자성 유체 시일 장치(18)의 기능을 유지하는 것이 가능해진다.

또한, 본 형태에서는, 하우징(31)이 벨로우즈(19)의 하단에 고정되어 있고, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울었을 때, 회동 축(15)의 기울기에 추종하여 하우징(31)이 기울도록 벨로우즈(19)가 변형되기 때문에, 로봇(1)의 동작 중에 핸드(3) 등이 로봇(1)의 주변의 구조물 등에 충돌하여 회동 축(15)이 충격을 받아, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 순간적으로 크게 기울어도, 자성 유체 시일 장치(18)는 충격을 받기 어렵다. 따라서, 본 형태에서는, 회동 축(15)이 충격을 받아 베어링(24)에 대해 순간적으로 크게 기울었다고 해도, 자성 유체 시일 장치(18)의 손상을 방지하는 것이 가능해진다.

본 형태에서는, 본체부(5)는, 하우징(31)과 회동 축(15)의 동반 회전을 방지하는 회전 방지 부재(20)를 구비하고 있고, 회전 방지 부재(20)는, 회동 축(15)의 둘레 방향으로의 하우징(31)의 움직임을 규제하고 있다. 그 때문에, 본 형태에서는, 벨로우즈(19)의 비틀림을 방지하여 벨로우즈(19)의 피로 파괴를 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 본 형태에서는, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울 때, 회동 축(15)의 기울기에 추종하는 하우징(31)의 움직임에 지장이 발생하지 않도록, 회동 축(15)의 직경 방향 및 상하 방향으로 회전 방지 부재(20)가 변형되기 때문에, 회동 축(15)과 하우징(31)의 동반 회전을 방지하면서, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울었을 때에 회동 축(15)의 기울기에 하우징(31)을 추종시키는 것이 가능해진다.

본 형태에서는, 회동 축(15)을 회동 가능하게 지지하는 베어링(24)은 감속기(16)에 내장되어 있고, 감속기(16)의 일부를 구성하고 있다. 그 때문에, 본 형태에서는, 시판되는 표준적인 감속기(16)를 그대로 로봇(1)에 사용하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 형태에서는, 로봇(1)의 조립 공정을 간소화하는 것이 가능해짐과 함께, 로봇(1)의 비용을 저감시키는 것이 가능해진다.

(다른 실시 형태)

상술한 형태는, 본 발명의 적합한 형태의 일례이기는 하지만, 이것에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양한 변형 실시가 가능하다.

상술한 형태에 있어서, 로봇(1)은, 본체부(5)를 승강시키는 승강 기구를 구비하고 있지 않아도 된다. 이 경우에는, 본체부(5)는, 벨로우즈(19)를 구비하고 있지 않아도 된다. 본체부(5)가 벨로우즈(19)를 구비하고 있지 않은 경우에는, 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이, 본체부(5)는, 하우징(31)의 플랜지부(31a)의 상면에 접촉하는 O링(40)과, 플랜지부(31a)의 하면에 접촉하는 O링(41)과, 플랜지부(31a)의 상면에 대향 배치되고 O링(40)을 압궤하는 원환형의 시일 접촉부(42a)와 플랜지부(31a)의 하면에 대향 배치되고 O링(41)을 압궤하는 원환형의 시일 접촉부(42b)를 갖는 시일 접촉 부재(42)를 구비하고 있어도 된다.

이 경우에는, 시일 접촉 부재(42)는, 플랜지(8)에 고정되어 있다. 또한, 자성 유체 시일 장치(18)는, 2개의 O링(40, 41)에 보유 지지되어 있다. 또한, 이 경우에는, 암(4)에 과잉의 부하가 작용하여 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울었을 때, 회동 축(15)의 기울기에 추종하여 하우징(31)이 기울도록 O링(40, 41)이 변형된다. 즉, O링(40, 41)은, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울었을 때에 회동 축(15)의 기울기에 추종하여 하우징(31)이 기울도록 하우징(31)을 보유 지지하고 있다. 이 경우의 O링(40, 41)은, 자성 유체 시일 장치(18)를 보유 지지하는 시일 보유 지지 부재이다.

이 경우에도, 상술한 형태와 마찬가지로, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울어도, 하우징(31)에 보유 지지되는 폴 피스(29)의 내주면과 회동 축(15)의 외주면의 간극의 변동량을 억제하는 것이 가능해지기 때문에, 폴 피스(29)의 내주면과 회동 축(15)의 외주면 사이에서 자성 유체(30)를 적절하게 보유 지지하는 것이 가능해진다. 따라서, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울었다고 해도, 자성 유체 시일 장치(18)의 기능을 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 이 경우에도, 상술한 형태와 마찬가지로, 핸드(3) 등이 로봇(1)의 주변의 구조물 등에 충돌하여 회동 축(15)이 충격을 받아, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 순간적으로 크게 기울어도, 자성 유체 시일 장치(18)는 충격을 받기 어렵기 때문에, 자성 유체 시일 장치(18)의 손상을 방지하는 것이 가능해진다.

상술한 형태에서는, 본체부(5)는, 감속기(16)를 구비하고 있지만, 본체부(5)는, 감속기(16) 대신에, 회동 축(15)의 하단에 고정되는 풀리와, 회동 축(15)을 회전시키는 모터의 출력축에 고정되는 풀리와, 이들 풀리에 걸쳐지는 벨트를 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는, 회동 축(15)을 회동 가능하게 지지하는 베어링은, 예를 들어 본체 프레임(17)에 보유 지지됨과 함께, 회동 축(15)을 직접, 지지한다. 이 경우의 본체 프레임(17)은, 회동 축(15)을 회동 가능하게 지지하는 베어링을 보유 지지하는 베어링 보유 지지 부재이다. 또한, 상술한 형태에 있어서, 본체부(5)는, 회전 방지 부재(20)를 구비하고 있지 않아도 된다. 이 경우에는, 벨로우즈(19)에 의해 회동 축(15)과 하우징(31)의 동반 회전이 방지된다.

상술한 형태에 있어서, 암(4)의 내부의 압력이 대기압으로 되어 있는 경우에는, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 연결부는, 암(4)과 본체부(5)의 연결부와 거의 마찬가지로 구성되어도 된다. 이 경우에는, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 연결부는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 암부(14)(구체적으로는, 제2 암부(14)의 기단측)가 상단에 고정되는 회동 축(15)과, 제2 암부(14)에 동력을 전달하는 감속기(16)와, 제1 암부(13)의 선단측에 고정됨과 함께 감속기(16)의 케이스체(25)가 고정되는 프레임(57)을 구비하고 있다.

또한, 이 경우에는, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 연결부는, 회동 축(15)의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치(18)와, 회동 축(15)의 외주측을 덮도록 배치되는 벨로우즈(19)를 구비하고 있다. 벨로우즈(19)의 상단은, 프레임(57)에 고정되어 있다. 상술한 형태와 마찬가지로, 벨로우즈(19)의 하단은, 하우징(31)의 플랜지부(31a)의 상면에 고정되어 있고, 자성 유체 시일 장치(18)는 벨로우즈(19)에 매달린 상태로, 벨로우즈(19)에 보유 지지되어 있다.

도 5에 있어서, 도 2에 나타낸 구성과 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 있다. 이 경우에도, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 연결부에서, 상술한 형태와 마찬가지로, 베어링(24)에 대해 회동 축(15)이 기울었다고 해도, 폴 피스(29)의 내주면과 회동 축(15)의 외주면 사이에서 자성 유체(30)를 적절하게 보유 지지하는 것이 가능해지고, 그 결과, 자성 유체 시일 장치(18)의 기능을 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 연결부에서, 회동 축(15)이 충격을 받아 베어링(24)에 대해 순간적으로 크게 기울었다고 해도, 자성 유체 시일 장치(18)의 손상을 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 연결부에서는, 프레임(57)에 대해 회동 축(15)이 승강하지 않기 때문에, 벨로우즈(19)의 길이는 짧게 되어 있다. 따라서, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 연결부에서는, 벨로우즈(19)는 비틀어지기 어렵다. 그 때문에, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 연결부에, 회전 방지 부재(20)가 마련되어 있지 않아도 된다. 단, 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 연결부에, 회전 방지 부재(20)가 마련되어 있어도 된다.

또한, 암(4)의 내부의 압력이 대기압으로 되어 있는 경우에는, 핸드(3)와 암(4)의 연결부(즉, 핸드(3)와 제2 암부(14)의 연결부)가, 도 5에 나타낸 제1 암부(13)와 제2 암부(14)의 연결부와 마찬가지로 구성되어도 된다. 즉, 핸드(3)와 암(4)의 연결부는, 핸드(3)가 상단에 고정되는 회동 축(15)과, 핸드(3)에 동력을 전달하는 감속기(16)와, 제2 암부(14)의 선단측에 고정됨과 함께 감속기(16)의 케이스체(25)가 고정되는 프레임(57)과, 회동 축(15)의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치(18)와, 회동 축(15)의 외주측을 덮도록 배치되는 벨로우즈(19)를 구비하고 있어도 된다.

상술한 형태에서는, 암(4)은, 1개의 제1 암부(13)와 1개의 제2 암부(14)에 의해 구성되어 있지만, 상술한 특허문헌 1의 도 10에 기재되어 있는 바와 같이, 암(4)은, 1개의 제1 암부와, 제1 암부에 연결되는 2개의 제2 암부에 의해 구성되어도 된다. 이 경우에는, 제1 암부의 중심부가 회동 축(15)의 상단에 고정된다. 또한, 상술한 특허문헌 1의 도 11에 기재되어 있는 바와 같이, 로봇(1)은, 본체부(5)에 기단측이 회동 가능하게 연결되는 2개의 암을 구비하고 있어도 된다. 또한, 암(4)은 3개 이상의 암부에 의해 구성되어 있어도 된다.

상술한 형태에서는, 로봇(1)에 의해 반송되는 반송 대상물은 유기 EL 디스플레이용 기판이지만, 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 로봇이지만, 로봇(1)은, 다른 용도로 사용되는 로봇이어도 된다.

1 : 로봇(산업용 로봇)
3 : 핸드
4 : 암
13 : 제1 암부(암부)
14 : 제2 암부(암부)
15 : 회동 축
16 : 감속기
18 : 자성 유체 시일 장치
19 : 벨로우즈(시일 보유 지지 부재)
20 : 회전 방지 부재
23 : 출력축
24 : 베어링
25 : 케이스체(베어링 보유 지지 부재)
28 : 자석
29 : 폴 피스
30 : 자성 유체
31 : 하우징
32 : 베어링(제2 베어링)
40, 41 : O링(시일 보유 지지 부재)

Claims (5)

1. 암과, 상기 암의 기단측이 고정되는 회동 축과, 상기 회동 축을 회동 가능하게 지지하는 베어링과, 상기 베어링을 보유 지지하는 베어링 보유 지지 부재와, 상기 회동 축의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치와, 상기 자성 유체 시일 장치를 보유 지지하는 시일 보유 지지 부재를 구비하고,
   상기 자성 유체 시일 장치는, 자석과, 환형으로 형성됨과 함께 내주면이 상기 회동 축의 외주면에 대향하는 폴 피스와, 상기 폴 피스의 내주면과 상기 회동 축의 외주면 사이에 보유 지지되는 자성 유체와, 상기 자석 및 상기 폴 피스를 보유 지지하는 하우징과, 상기 하우징에 대한 상기 회동 축의 상대 회동이 가능해지도록 상기 회동 축의 외주면과 상기 하우징 사이에 배치되는 제2 베어링을 구비하고,
   상기 시일 보유 지지 부재는, 상기 베어링에 대해 상기 회동 축이 기울었을 때에 상기 회동 축의 기울기에 추종하여 상기 하우징이 기울도록 상기 하우징을 보유 지지하고 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
2. 서로 회동 가능하게 연결되는 복수의 암부로 이루어지는 암과, 상기 암의 선단측에 회동 가능하게 연결되는 핸드와, 상기 암부 또는 상기 핸드가 고정되는 회동 축과, 상기 회동 축을 회동 가능하게 지지하는 베어링과, 상기 베어링을 보유 지지하는 베어링 보유 지지 부재와, 상기 회동 축의 외주측에 배치되는 자성 유체 시일 장치와, 상기 자성 유체 시일 장치를 보유 지지하는 시일 보유 지지 부재를 구비하고,
   상기 자성 유체 시일 장치는, 자석과, 환형으로 형성됨과 함께 내주면이 상기 회동 축의 외주면에 대향하는 폴 피스와, 상기 폴 피스의 내주면과 상기 회동 축의 외주면 사이에 보유 지지되는 자성 유체와, 상기 자석 및 상기 폴 피스를 보유 지지하는 하우징과, 상기 하우징에 대한 상기 회동 축의 상대 회동이 가능해지도록 상기 회동 축의 외주면과 상기 하우징 사이에 배치되는 제2 베어링을 구비하고,
   상기 시일 보유 지지 부재는, 상기 베어링에 대해 상기 회동 축이 기울었을 때에 상기 회동 축의 기울기에 추종하여 상기 하우징이 기울도록 상기 하우징을 보유 지지하고 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 시일 보유 지지 부재는, 상기 회동 축의 외주측을 덮도록 배치되는 벨로우즈이며,
   상기 하우징은, 상기 벨로우즈의 일단부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 회동 축이 연결되는 출력축을 갖는 감속기를 구비하고,
   상기 베어링은, 상기 감속기에 내장되고 상기 감속기의 일부를 구성함과 함께 상기 출력축을 회동 가능하게 지지하고,
   상기 베어링 보유 지지 부재는, 상기 감속기의 케이스체인 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 회동 축과 상기 하우징의 동반 회전을 방지하는 회전 방지 부재를 구비하고,
   상기 회전 방지 부재는, 탄성체로 형성되고, 상기 하우징 및 상기 베어링 보유 지지 부재에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.

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