クリーンロボット
【課題】高速且つ円滑な作動軸の動きを実現可能なクリーンロボットを提供すること。
【解決手段】下側ジャバラ状部材５０は、作動軸３２の一端側がカバー部３１から延出するのに従ってカバー部から外側に向かって伸びるように構成される一方で、上側ジャバラ状部材５２は、作動軸３２の一端側がカバー部３１から延出するのに従ってカバー部３１から内側に向かって伸びるように構成される。
【解決手段】下側ジャバラ状部材５０は、作動軸３２の一端側がカバー部３１から延出するのに従ってカバー部から外側に向かって伸びるように構成される一方で、上側ジャバラ状部材５２は、作動軸３２の一端側がカバー部３１から延出するのに従ってカバー部３１から内側に向かって伸びるように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の実装等に用いるため、少なくとも装置内部で発生する粉塵等を外部に放出しないように構成されたクリーンロボットが知られている。このクリーンロボットは、外部の粉塵や水滴が装置内部に入ることを防止したり、装置内部の粉塵や油滴が外部に飛散することを防止したりすることができるように構成されており、防塵防滴仕様やクリーンルーム仕様のロボットとして知られている。
【０００３】
このようなクリーンロボットは、電子部品の実装等に用いられる作動軸と、その作動軸を軸心方向に沿って進退させたり軸心周りに回動させたりする駆動機構とを備えている。粉塵や油滴の発生源は駆動機構周りであるため、この駆動機構周りをカバーで覆っている。更に、作動軸はカバーから延出して進退自在に保持されるため、作動軸の進退に合わせて伸縮するジャバラ部材を作動軸とカバーとの間に介在するように設けている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０１９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のロボットは、カバーとして機能する回動アームと作動軸である主軸の下端部との間に下側ジャバラを設けている。回動アームの内部空間と下側ジャバラの内部空間とは連通されており、主軸の下端部が回動アームから繰り出されると下側ジャバラが伸びてその内部空間は広がり、回動アームの内部空間から空気が流入するように構成されている。
【０００６】
一方、カバーとして機能する回動アームと作動軸である主軸の上端部との間に上側ジャバラを設けている。回動アームの内部空間と上側ジャバラの内部空間とは連通されており、主軸の下端部が回動アームから繰り出されると上側ジャバラが縮んでその内部空間は狭まり、回動アームの内部空間に空気が流入するように構成されている。
【０００７】
従って、回動アームから主軸の下端部が繰り出されると、上側ジャバラは縮む一方で下側ジャバラは伸び、回動アームに主軸の下端部が収容される方向に後退すると、上側ジャバラは伸びる一方で下側ジャバラは縮む。このように、上側ジャバラの伸縮と下側ジャバラの伸縮とを利用することで、回動アームと上側ジャバラと下側ジャバラとで構成される総内部空間の容積を略一定に保っている。粉塵等の排出を防ぐため回動アームの内部を負圧に保つものであるところ、その総内部空間の容積は略一定に保たれていることから、内部の負圧維持がより確実なものとなっている。
【０００８】
ところで、このようなクリーンロボットは、上述したように電子部品の実装等に用いられるものであることから、生産性向上のためより高速でのより円滑な動きが求められている。上記特許文献１においても高速且つ円滑な作動軸の動きを目的としているけれども、市場のニーズはより高速且つ円滑な作動軸の動きを求めている。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、少なくとも装置内部で発生する粉塵を外部に放出しないように構成されたクリーンロボットであって、より高速且つ円滑な作動軸の動きを実現可能なクリーンロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明者は、装置の内部空間を移動する空気の流れに着目した。上述した従来の技術では、上側ジャバラも下側ジャバラもそれぞれの内部を作動軸が通っている構成となっているから、作動軸の動きに伴って上側ジャバラ及び下側ジャバラが伸縮する際に、内部の空気は作動軸とジャバラとの間を流れることになる。高度に高速性や円滑性を追求する場合、この内部の空気の流れをより円滑にすることが必要であると本発明者は考えた。本発明はこのような検討及び知見に基づいてなされたものである。
【００１１】
本発明に係るクリーンロボットは、軸心方向に沿って移動すると共に軸心周りに回動する作動軸と、作動軸をその軸心方向に沿って移動させると共に軸心周りに回動させる駆動機構と、作動軸及び駆動機構を覆うカバー部と、作動軸の一端側とカバー部とを繋ぐ第１伸縮部と、作動軸の他端側と前記カバー部とを繋ぐ第２伸縮部と、を有し、カバー部と第１伸縮部と第２伸縮部とで画定される空間であって駆動機構が収容される総内部空間の容積を略一定に保つ容積維持機構と、を備える。駆動機構は、作動軸をその一端側がカバー部から延出するように進退自在に保持する。第１伸縮部は、作動軸の一端側がカバー部から延出するのに従ってカバー部から外側に向かって伸びるように構成される一方で、第２伸縮部は、作動軸の一端側がカバー部から延出するのに従ってカバー部から内側に向かって伸びるように構成される。
【００１２】
本発明では、容積維持機構を構成する第２伸縮部を作動軸の他端側とカバー部とを繋ぐものとして構成すると共に、作動軸の一端側がカバー部から延出するのに従って第２伸縮部がカバー部から内側に向かって伸びるように構成している。従って、作動軸の他端側に繋がれた第２伸縮部がカバー部内に突出し、その突出度合いに応じてカバー部の内部空間の容積が必要なだけ減じられ、容積維持機構の機能を果たしている。本発明は、従来のように第２伸縮部内に作動軸が突出し、作動軸の周囲を通って第２伸縮部内に空気が出入りするものではなく、カバー部内に突出した第２伸縮部の突出度合いによって総内部空間の容積を略一定に保っている。そのため、少なくとも第２伸縮部周辺においては、第２伸縮部が伸びて第２伸縮部が占有する体積が増えることで総内部空間の容積が局所的に減じられ、第２伸縮部が縮んで第２伸縮部が占有する体積が減ることで総内部空間の容積が局所的に増える。従って、総内部空間の容積変動に対する働きかけを、第２伸縮部全体で総内部空間に対して直接行うことができる。このように本発明では、第２伸縮部内に空気を出し入れすることで発生していた空気の流れの阻害要因を、第２伸縮部の突出方向を工夫することで根本的に解決し、作動軸の更なる高速化及び円滑化を可能なものとしている。
【００１３】
また本発明に係るクリーンロボットでは、第２伸縮部の一端側が作動軸の他端側に繋がれ、第２伸縮部の他端側がカバー部に設けられ外部に繋がる開口部に繋がれていると共に、第２伸縮部の一端側が端面となり、その端面の外周から延びる側面が伸縮可能なように構成されていることも好ましい。
【００１４】
この好ましい態様では、有底筒状に形成された第２伸縮部の一端側である端面を作動軸の他端側に繋ぎ、第２伸縮部の他端側である側面の端部を開口部に繋いでいるので、作動軸の軸心方向に沿った移動に伴って作用する力を側面に沿わせて伝えることができる。従って、例えば互いに重なり合った筒が相対的に移動することで伸縮するテレスコピック形態を採用した場合でも、山折と谷折とが交互に繰り返されることで伸縮するジャバラ形態を採用した場合であっても、第２伸縮部の側面を作動軸の移動に連動させて確実に伸縮させることができる。
【００１５】
また本発明に係るクリーンロボットでは、第２伸縮部の側面は、弾性材料によって形成され、山折と谷折とが交互に繰り返されたジャバラ形状を成していることも好ましい。
【００１６】
この好ましい態様では、第２伸縮部の側面を弾性材料によって形成されたジャバラ形状としているので、作動軸の移動に伴ってより円滑に伸縮することができる。更に、ジャバラ形状によって画定される空間全体を使って、総内部空間の容積を一定に保つことができる。
【００１７】
また本発明に係るクリーンロボットでは、カバー部の内側に、第２伸縮部の側面が伸縮する際のガイド面を設けることも好ましい。
【００１８】
この好ましい態様では、第２伸縮部の側面が伸縮する際にガイド面に沿わせて伸縮させることができるので、作動軸の移動に伴う側面の伸縮をより円滑なものとすることができる。特に側面が弾性材料によって形成されたジャバラ形状とした場合に、作動軸の軸心と交わる方向に作動軸及び容積維持機構を含む部分を高速で移動させると第２伸縮部の側面が遠心力で外側に振られるところ、ガイド面によって第２伸縮部の過度な変形を抑制することができる。
【００１９】
また本発明に係るクリーンロボットでは、ガイド面はカバー部の内面によって構成されることも好ましい。
【００２０】
この好ましい態様では、ガイド面をカバー部の内面によって構成しているので、別途ガイド面を構成する部材を追加することなくガイド面を設けることができ、コンパクトな構成とすることができる。
【００２１】
また本発明に係るクリーンロボットでは、駆動機構は、ボールねじ軸と、ボールねじナットと、ボールねじナットと作動軸の他端側とを連結固定する連結部材とを有し、ボールねじ軸が回転することでボールねじナットがボールねじ軸に沿って移動し、作動軸がその軸心方向に沿って移動することも好ましい。
【００２２】
このように、スプラインシャフトとしての作動軸とは独立させてボールねじ軸を設けると、連結部材が作動軸の他端側とボールねじナットとを連結固定するので、作動軸が最もカバー部内に収容された状態では作動軸の他端側とボールねじ軸の他端側とがほぼ同じ位置となるように配置される。従来のように、第２伸縮部に相当する部分をカバー部の外側に向けて伸縮させる方式では、ボールねじ軸及び連結部材をカバー部内に配置する必要があることから、通常の作動軸の長さでは第２伸縮部に相当する部分をカバー部の外側に向けて伸縮させることができないため、作動軸に延長軸を取り付ける必要があった。一方、本発明のように第２伸縮部がカバー部内に向けて伸縮する方式を採用すると、作動軸を延長する必要がなくなり、クリーンロボットの全高も抑制することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、少なくとも装置内部で発生する粉塵を外部に放出しないように構成されたクリーンロボットであって、より高速且つ円滑な作動軸の動きを実現可能なクリーンロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態であるクリーンロボットの昇降回転駆動ユニットの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す上側ジャバラ状部材の近傍を拡大した図である。
【図３】図１に示す下側ジャバラ状部材近傍の変形例を示す図である。
【図４】図３に対応する上側ジャバラ状部材近傍の変形例を示す図である。
【図５】本実施形態のクリーンロボットに変形例としての抑制手段を設けた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２６】
本実施形態では、本発明に係るクリーンロボットを、スカラ型ロボットを例にとって説明するけれども、本発明に係るクリーンロボットの適用範囲はこれに限られるものではない。後述する作動軸周りの技術的思想を適用できる範囲において、直交タイプロボットといった他のタイプのロボットにも適用可能なものである。
【００２７】
本実施形態に係るスカラ型ロボットについて図１を参照しながら説明する。図１は、スカラ型ロボットＡの昇降回転駆動ユニット３０と第２アーム２０とを示す概略断面図である。スカラ型ロボットＡは、ベース部（不図示）と、第１アーム（不図示）と、第２アーム２０と、昇降回転駆動ユニット３０とを備えている。
【００２８】
ベース部は、床や台に設置固定される部分である。ベース部の上部には、回動可能に第１アームが設けられている。第１アームは、一端側がベース部の上部に回動可能に取り付けられている。第１アームの他端側には、第２アーム２０が回動可能に取り付けられている。ベース部から第１アームに至る構成は周知の構成であるので、図に明示しないと共に、更なる詳細な説明を省略する。
【００２９】
第２アーム２０は、一端２０ａ側にモータ２２が、他端２０ｂ側に昇降回転駆動ユニット３０が取り付けられている。一端２０ａ側は、第１アームに取り付けられる部分である。モータ２２は、回転軸２２ａを下方に向けて突出させて、第２アーム２０に取り付けられている。
【００３０】
モータ２２の下方には減速機２３が取り付けられている。減速機２３は、入力部２３ａと出力部２３ｂとを有している。入力部２３ａは、モータ２２の回転軸２２ａが連結される部分である。出力部２３ｂは、第１アームに連結されている。モータ２２の回転軸２２ａが回転すると、減速機２３によってその回転が減速され第１アームに伝達される。第２アーム２０は第１アームに対して回動自在に取り付けられており、減速機２３を介した回転力の伝達によって所定の回転がなされるように構成されている。
【００３１】
昇降回転駆動ユニット３０は、第２アーム２０の他端２０ｂ側に取り付けられている。昇降回転駆動ユニット３０は、カバー部３１と、作動軸３２と、回転装置３３（駆動機構）と、昇降装置４０（駆動機構）とを備えている。
【００３２】
作動軸３２は、スプラインシャフトとして構成され、第２アーム２０を上下に貫通するように略垂直に配置されている。回転装置３３は、作動軸３２をその軸心周りに回動させるための装置である。昇降装置４０は、作動軸３２をその軸心方向に沿って上下に移動させるための装置である。カバー部３１は、作動軸３２と、回転装置３３と、昇降装置４０とをその内部に収容するように設けられている。
【００３３】
回転装置３３は、モータ３４と、減速機３５とを備えている。モータ３４及び減速機３５は、作動軸３２が貫通するように設けられている。モータ３４は、回転自在に支持された円筒状の回転軸３４ｂを備えている。減速機３５は、入力部３５ａ及び出力部３５ｂを備えている。
【００３４】
出力部３５ｂには、ボールスプラインナット３７が連結されている。ボールスプラインナット３７の内周面には、複数の縦溝が周方向に一定間隔で形成されている。作動軸３２は、スプラインシャフトとして構成されているので、外周面に複数の縦溝が形成された中空の円筒軸として構成されている。作動軸３２の縦溝をボールスプラインナット３７の縦溝と鋼球を介して噛み合わせ、作動軸３２がモータ３４や減速機３５やボールスプラインナット３７に対して上下移動可能な状態で配置されている。モータ３４の円筒状の回転軸３４ｂが回転すると、回転軸３４ｂに繋がれた減速機３５の入力部３５ａが回転する。減速機３５において、入力部３５ａに入力された回転は、その回転数が減じられて出力部３５ｂに伝達される。従って、モータ３４が回転すると、減速機３５によってその回転が減速されボールスプラインナット３７に伝達される。ボールスプラインナット３７と作動軸３２とは、互いの縦溝が噛み合っているので、ボールスプラインナット３７と同期して作動軸３２が回転する。
【００３５】
作動軸３２の上端部は、上下に配置されたベアリング３８ａ，３８ｂによって軸心周りに回動可能であって、軸心方向には固定された状態で保持されている。作動軸３２は、ベアリング３８ａ，３８ｂを介して、昇降装置４０の連結部材４１に保持されている。
【００３６】
昇降装置４０は、連結部材４１と、ボールねじナット４２と、ボールねじ軸４３と、モータ４４とを備えている。モータ４４は、第２アーム２０のモータ３４が取り付けられている位置に隣接した位置に取り付けられている。ボールねじ軸４３は、モータ４４の回転軸に連結され、モータ４４の作動により軸心周りに回転する。
【００３７】
ボールねじナット４２は、ボールねじ軸４３に螺合している。連結部材４１は、ボールねじナット４２と作動軸３２の上端部とを連結している。モータ４４が回転するとボールねじ軸４３が回転し、ボールねじナット４２はボールねじ軸４３に沿って上下移動する。これによって、連結部材４１も上下移動するので、作動軸３２も上下移動する。
【００３８】
作動軸３２の下端部側（一端側）には、第１伸縮部として機能する下側ジャバラ状部材５０が設けられ、作動軸３２の上端部側（他端側）には、第２伸縮部として機能する上側ジャバラ状部材６０が設けられている。上側ジャバラ状部材６０の上方には、ラビリンス部材５２が配置されている。
【００３９】
下側ジャバラ状部材５０及び上側ジャバラ状部材６０は、弾性材料によって構成され、その側面は谷折と山折とが交互に連続したジャバラ形状をなしている。本実施形態の場合、下側ジャバラ状部材５０及び上側ジャバラ状部材６０は、ウレタン樹脂によって構成されている。
【００４０】
上側ジャバラ状部材６０について、図２を参照しながら説明を加える。図２は、上側ジャバラ状部材６０の近傍を拡大した図である。上側ジャバラ状部材６０は、一端側に端面６０ａが設けられている。端面６０ａは金属板を円形に加工して形成されている。端面６０ａからは、ジャバラ状の側面６０ｂが円筒状に立ち上がっている。従って、端面６０ａと側面６０ｂとによって、有底円筒状の部材が構成されている。側面６０ｂは、一端側が端面６０ａに繋がれ、他端側がカバー部３１に形成された開口部３１ａに繋がれている。端面６０ａは、連結部材６０ｃによって連結部材４１に繋がれている。連結部材４１は、上述したように作動軸３２の上端部と繋がれている。従って、端面６０ａは、連結部材６０ｃ及び連結部材４１によって、作動軸３２の上端部と繋がれている。このような構成により、作動軸３２が下降するとジャバラ状の側面６０ｂが伸び、作動軸３２が上昇するとジャバラ状の側面６０ｂが縮む。
【００４１】
ラビリンス部材５２は、略円板状の外形をなし、その円板状の外形の周囲からカバー部３１側に向かって外壁部が形成されている。ラビリンス部材５２は、固定板５４に対して固定ねじ５５によって固定されている。固定板５４は、２本の固定ねじ５３によって、上側ジャバラ状部材６０と共にカバー部３１に固定されている。固定板５４は、ラビリンス部材５２の全外周に対して断続的に複数配置され、隣接する固定板５４間には隙間が設けられている。従って、上側ジャバラ状部材６０内の空気は、隣接する固定板５４の間を通ってラビリンス部材５２の外周側に向かい、外周に設けられた外壁によってカバー部３１側に方向が変えられる。カバー部３１側に向かった空気は、カバー部３１にそって流れる。このように、ラビリンス部材５２によって、上側ジャバラ状部材６０の内側に粉塵等が出入りし難いように、ラビリンス構造が構成されている。尚、ラビリンス部材５２を設けずに、上側ジャバラ状部材６０の内部を開放した形態を採用することも可能である。
【００４２】
作動軸３２の上端部と、上側ジャバラ状部材６０との間には隙間が形成されている。作動軸３２は中空軸であるので、カバー部３１内の空気は作動軸３２の内側を通ることができるように構成されている。
【００４３】
作動軸３２の下端部側には、下側ジャバラ状部材５０が設けられている。下側ジャバラ状部材５０は、一端側に端面５０ａが設けられている。端面５０ａは金属板を円形に加工して形成されている。端面５０ａからは、ジャバラ状の側面５０ｂが円筒状に立ち上がっている。従って、端面５０ａと側面５０ｂとによって、有底円筒状の部材が構成されている。側面５０ｂは、一端側が端面５０ａに繋がれ、他端側がカバー部３１の下端側に突出した減速機３５に繋がれている。端面５０ａは、作動軸３２の下端部と繋がれている。従って、作動軸３２が下降するとジャバラ状の側面５０ｂが伸び、作動軸３２が上昇するとジャバラ状の側面５０ｂが縮む。
【００４４】
作動軸３２の内部空間と下側ジャバラ状部材５０の内部空間とは連通するように構成されている。従って、作動軸３２の内部空間を介して、下側ジャバラ状部材５０の内部空間と、カバー部３１の内部空間とが連通して、総内部空間を形成している。カバー部３１の内部空間と第２アーム２０の内部空間とも連通しており、第２アーム２０の内部空間にはフレキシブルチューブ１５が繋がれている。フレキシブルチューブ１５を通して空気の出し入れが可能なように構成されているので、カバー部３１の内部空間を含む総内部空間を負圧にしたり正圧にしたりといったように、総内部空間の内圧を適宜調整することが可能である。
【００４５】
上述した本実施形態では、下側ジャバラ状部材５０の内部空間と作動軸３２の内部空間とを連通させることで、下側ジャバラ状部材５０の内部空間とカバー部３１の内部空間とを連通させたけれども、下側ジャバラ状部材５０の内部空間とカバー部３１の内部空間とを直接連通させることも好ましい。この好ましい態様について図３及び図４を参照しながら説明する。
【００４６】
図３は、下側ジャバラ状部材近傍の変形例を示す図である。図４は、図３に対応する上側ジャバラ状部材近傍の変形例を示す図である。
【００４７】
図３に示すように、下側ジャバラ状部材５１は、一端側に端面５１ａが設けられている。端面５１ａは金属板を円形に加工して形成されており、中央に作動軸３２が貫通する穴が形成されている。端面５１ａからは、ジャバラ状の側面５１ｂが円筒状に立ち上がっている。従って、端面５１ａと側面５１ｂとによって、穴あり有底円筒状の部材が構成されている。側面５１ｂは、一端側が端面５１ａに繋がれ、他端側がカバー部３１の下端側に突出した減速機３５を覆うカバー３９に繋がれている。カバー部３１及び第２アーム２０の内部空間と、カバー３９が画定する内部空間とを繋ぐように、第２アーム２０には連通穴３９ａが形成されている。カバー３９の内部空間と下側ジャバラ状部材５１の内部空間とは連通するように構成されている。下側ジャバラ状部材５１の端面５１ａにはベアリング５１ｃが取り付けられおり、このベアリング５１ｃによって下側ジャバラ状部材５１は作動軸３２の回転には同期せずその上下昇降のみに同期するように構成されている。従って、作動軸３２が下降するとジャバラ状の側面５１ｂが伸び、作動軸３２が上昇するとジャバラ状の側面５１ｂが縮む。
【００４８】
図４に示すように、上側ジャバラ状部材６１は、一端側に端面６１ａが設けられている。端面６１ａは金属板を円形に加工して形成されており、中央に作動軸３２が貫通する穴が形成されている。端面６１ａからは、ジャバラ状の側面６１ｂが円筒状に立ち上がっている。従って、端面６１ａと側面６１ｂとによって、穴あり有底円筒状の部材が構成されている。側面６１ｂは、一端側が端面６１ａに繋がれ、他端側がカバー部３１に形成された開口部３１ａに繋がれている。端面６１ａは、連結部材４１に固定されている。連結部材４１は、上述したように作動軸３２の上端部と繋がれている。従って、端面６１ａは、連結部材４１に直接固定されることで作動軸３２の上端部と繋がれている。このような構成により、作動軸３２が下降するとジャバラ状の側面６１ｂが伸び、作動軸３２が上昇するとジャバラ状の側面６１ｂが縮む。
【００４９】
このように、作動軸３２の内部空間をカバー部３１の内部空間とは連通させず、絶縁することで、作動軸３２の内部空間に外部からエア配管や電気配線を通すことができる。
【００５０】
上述したように本実施形態に係るクリーンロボットとしてのスカラ型ロボットＡは、少なくとも装置内部で発生する粉塵を外部に放出しないように構成されたクリーンロボットである。スカラ型ロボットＡは、軸心方向に沿って移動すると共に軸心周りに回動する作動軸３２と、作動軸３２をその軸心方向に沿って移動させると共に軸心周りに回動させる駆動機構（回転装置３３、昇降装置４０）と、作動軸３２及び駆動機構を覆うカバー部３１と、作動軸３２とカバー部３１との間に介在し、駆動機構が収容される総内部空間の容積を略一定に保つ容積維持機構と、を備える。
【００５１】
駆動機構は、作動軸３２をその一端側がカバー部３１から延出するように進退自在に保持する。容積維持機構は、作動軸３２の一端側とカバー部３１とを繋ぐ第１伸縮部である下側ジャバラ状部材５０，５１と、作動軸３２の他端側とカバー部３１とを繋ぐ第２伸縮部である上側ジャバラ状部材６０，６１とを有する。第１伸縮部である下側ジャバラ状部材５０，５１は、作動軸３２の一端側がカバー部３１から延出するのに従ってカバー部３１から外側に向かって伸びるように構成される一方で、第２伸縮部である上側ジャバラ状部材６０，６１は、作動軸３２の一端側がカバー部３１から延出するのに従ってカバー部３１から内側に向かって伸びるように構成されている。
【００５２】
本実施形態では、容積維持機構を構成する上側ジャバラ状部材６０，６１を作動軸３２の他端側とカバー部３１とを繋ぐものとして構成すると共に、作動軸３２の一端側がカバー部３１から延出するのに従って上側ジャバラ状部材６０，６１がカバー部３１から内側に向かって伸びるように構成している。従って、作動軸３２の他端側に繋がれた上側ジャバラ状部材６０，６１がカバー部３１内に突出し、その突出度合いに応じてカバー部３１の内部空間の容積が必要なだけ減じられ、容積維持機構の機能を果たしている。
【００５３】
本実施形態は、従来のように上側ジャバラ状部材内に作動軸が突出し、作動軸の周囲を通って上側ジャバラ状部材内に空気が出入りするものではなく、カバー部３１内に突出した上側ジャバラ状部材６０，６１の突出度合いによって総内部空間の容積を略一定に保っている。具体的には、少なくとも上側ジャバラ状部材６０，６１周辺においては、上側ジャバラ状部材６０，６１が伸びて上側ジャバラ状部材６０，６１が占有する体積が増えることで総内部空間の容積が局所的に減じられ、第２伸縮部が縮んで第２伸縮部が占有する体積が減ることで総内部空間の容積が局所的に増える。この局所的な総内部空間の容積増減と、下側ジャバラ状部材５０，５１の伸縮に伴う下側ジャバラ状部材５０，５１内の容積増減とを均衡させることで、総内部空間の容積を略一定に保つものとしている。従って、総内部空間の容積変動に対する働きかけを、上側ジャバラ状部材６０，６１全体で総内部空間に対して直接行うことができる。このように本実施形態では、上側ジャバラ状部材内に空気を出し入れすることで発生していた空気の流れの阻害要因を、上側ジャバラ状部材６０，６１の突出方向を工夫することで根本的に解決し、作動軸３２の更なる高速化及び円滑化を可能なものとしている。
【００５４】
また、上側ジャバラ状部材６０，６１の一端側が作動軸３２の他端側に繋がれ、上側ジャバラ状部材６０，６１の他端側がカバー部３１に設けられ外部に繋がる開口部３１ａに繋がれていると共に、上側ジャバラ状部材６０，６１の一端側が端面６０ａ，６１ａとなり、その端面６０ａ，６１ａの外周から延びる側面６０ｂ，６１ｂが伸縮可能なように構成されている。
【００５５】
このように、有底筒状に形成された上側ジャバラ状部材６０，６１の一端側である端面６０ａ，６１ａを作動軸３２の他端側に繋ぎ、上側ジャバラ状部材６０，６１の他端側である側面６０ｂ，６１ｂの端部を開口部３１ａに繋いでいるので、作動軸３２の軸心方向に沿った移動に伴って作用する力を側面６０ｂ，６１ｂに沿わせて伝えることができる。従って、本実施形態とは異なり例えば互いに重なり合った筒が相対的に移動することで伸縮するテレスコピック形態を採用した場合でも、本実施形態のように山折と谷折とが交互に繰り返されることで伸縮するジャバラ形態を採用した場合であっても、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面を作動軸３２の移動に連動させて確実に伸縮させることができる。
【００５６】
また、開口部３１ａを通って上側ジャバラ状部材６０，６１の内側へ粉塵等が流入するのを抑制する抑制手段を備えることも好ましい。
【００５７】
上述したような有底筒状の上側ジャバラ状部材６０，６１を設けた場合、その凹んだ内側はカバー部３１の開口部３１ａに臨んで外側を向くことになる。上側ジャバラ状部材６０，６１の凹んだ内側には、粉塵等が溜まる場合も想定され、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面６０ｂ，６１ｂの伸縮に伴って粉塵等が飛散することも考えられる。そこで、ラビリンス部材５２のように、開口部３１ａを通って上側ジャバラ状部材６０，６１の内側へ粉塵等が流入するのを抑制する抑制手段を設けることで、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面６０ｂ，６１ｂの伸縮に伴う粉塵等の飛散を抑制することができる。
【００５８】
また、抑制手段としては、ラビリンス部材５２に変えてフィルターのような部材を用いることも好ましいものである。更に、抑制手段としては、図５に示すように、開口部３１ａから上側ジャバラ状部材６０，６１が伸びる方向とは逆であるカバー部３１の外側に向けて延びる第１管部７０ａと、第１管部７０ａに繋がり側方に延びる第２管部７０ｂとからなる抑制管７０を有するように構成することも好ましい。
【００５９】
このように、カバー部３１の外側に向けて延びる第１管部７０ａと第１管部７０ａに繋がり側方に延びる第２管部７０ｂとに抑制手段である抑制管７０を構成しているので、第１管部７０ａと第２管部７０ｂとによって構成される屈曲部によって上側ジャバラ状部材６０，６１の内側へ粉塵等が入り込むことを抑制できる。また、僅かに入り込んだ粉塵等が、上側ジャバラ状部材６０，６１の伸縮に伴って開口部３１ａから放出された場合も、屈曲部がその放出された粉塵等のそれ以上の飛散を防止し、粉塵等の飛散を抑制することができる。更に、第２管部７０ｂの第１管部７０ａと繋がっているのとは反対側の端部は開放端とすることができるので、空気の出入りを阻害しないように構成することができ、上側ジャバラ状部材６０，６１の動きを阻害することがない。
【００６０】
また、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面は、弾性材料によって形成され、山折と谷折とが交互に繰り返されたジャバラ形状を成している。
【００６１】
このように、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面６０ｂ，６１ｂを弾性材料によって形成されたジャバラ形状としているので、作動軸３２の移動に伴ってより円滑に伸縮することができる。更に、ジャバラ形状によって画定される空間全体を使って、総内部空間の容積を一定に保つことができる。
【００６２】
また、カバー部３１の内側に、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面６０ｂ，６１ｂが伸縮する際のガイド面を設けることも好ましい。
【００６３】
この好ましい態様では、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面が伸縮する際にガイド面に沿わせて伸縮させることができるので、作動軸３２の移動に伴う側面６０ｂ，６１ｂの伸縮をより円滑なものとすることができる。特に側面６０ｂ，６１ｂが弾性材料によって形成されたジャバラ形状としている本実施形態では、作動軸３２の軸心と交わる方向に作動軸３２及び容積維持機構として機能する上側ジャバラ状部材６０，６１を含む昇降回転駆動ユニット３０を高速で移動させると側面６０ｂ，６１ｂが遠心力で外側に振られるところ、ガイド面によって側面６０ｂ，６１ｂの過度な変形を抑制することができる。
【００６４】
また、ガイド面はカバー部３１の内面によって構成されることも好ましい。このように、ガイド面をカバー部３１の内面によって構成すると、別途ガイド面を構成する部材を追加することなくガイド面を設けることができ、コンパクトな構成とすることができる。
【００６５】
また本実施形態では、ボールねじ・ボールスプライン分離構造を採用している。具体的には、駆動機構は、ボールねじ軸４３と、ボールねじナット４２と、ボールねじナット４２と作動軸３２の他端側とを連結固定する連結部材４１とを有し、ボールねじ軸４３が回転することでボールねじナット４２がボールねじ軸４３に沿って移動し、作動軸３２がその軸心方向に沿って移動する。
【００６６】
このように、スプラインシャフトとしての作動軸３２とは独立させてボールねじ軸４３を設けると、連結部材４１が作動軸３２の他端側とボールねじナット４２とを連結固定するので、作動軸３２が最もカバー部３１内に収容された状態では作動軸３２の他端側とボールねじ軸４３の他端側とがほぼ同じ位置となるように配置される。従来のように、第２伸縮部に相当する部分をカバー部の外側に向けて伸縮させる方式では、ボールねじ軸及び連結部材をカバー部内に配置する必要があることから、通常の作動軸の長さでは第２伸縮部に相当する部分をカバー部の外側に向けて伸縮させることができないため、作動軸に延長軸を取り付ける必要があった。一方、本実施形態のように第２伸縮部である上側ジャバラ状部材６０，６１がカバー部３１内に向けて伸縮する方式を採用すると、作動軸３２を延長する必要がなくなり、クリーンロボットＡの全高も抑制することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１５：フレキシブルチューブ
２０：第２アーム
２０ａ：一端
２０ｂ：他端
２２：モータ
２２ａ：回転軸
２３：減速機
２３ａ：入力部
２３ｂ：出力部
３０：昇降回転駆動ユニット
３１：カバー部
３１ａ：開口部
３２：作動軸
３３：回転装置
３４：モータ
３４ｂ：回転軸
３５：減速機
３５ａ：入力部
３５ｂ：出力部
３６：ベアリング
３７：ボールスプラインナット
３８ａ，３８ｂ：ベアリング
３９：カバー
３９ａ：連通穴
４０：昇降装置
４１：連結部材
４２：ボールねじナット
４３：ボールねじ軸
４４：モータ
５０：下側ジャバラ状部材
５０ａ：端面
５０ｂ：側面
５１：下側ジャバラ状部材
５１ａ：端面
５１ｂ：側面
５１ｃ：ベアリング
５２：ラビリンス部材
５３：固定ねじ
５４：固定板
５５：固定ねじ
６０：上側ジャバラ状部材
６０ａ：端面
６０ｂ：側面
６０ｃ：連結部材
６１：上側ジャバラ状部材
６１ａ：端面
６１ｂ：側面
７０：抑制管
７０ａ：第１管部
７０ｂ：第２管部
Ａ：スカラ型ロボット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の実装等に用いるため、少なくとも装置内部で発生する粉塵等を外部に放出しないように構成されたクリーンロボットが知られている。このクリーンロボットは、外部の粉塵や水滴が装置内部に入ることを防止したり、装置内部の粉塵や油滴が外部に飛散することを防止したりすることができるように構成されており、防塵防滴仕様やクリーンルーム仕様のロボットとして知られている。
【０００３】
このようなクリーンロボットは、電子部品の実装等に用いられる作動軸と、その作動軸を軸心方向に沿って進退させたり軸心周りに回動させたりする駆動機構とを備えている。粉塵や油滴の発生源は駆動機構周りであるため、この駆動機構周りをカバーで覆っている。更に、作動軸はカバーから延出して進退自在に保持されるため、作動軸の進退に合わせて伸縮するジャバラ部材を作動軸とカバーとの間に介在するように設けている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０１９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のロボットは、カバーとして機能する回動アームと作動軸である主軸の下端部との間に下側ジャバラを設けている。回動アームの内部空間と下側ジャバラの内部空間とは連通されており、主軸の下端部が回動アームから繰り出されると下側ジャバラが伸びてその内部空間は広がり、回動アームの内部空間から空気が流入するように構成されている。
【０００６】
一方、カバーとして機能する回動アームと作動軸である主軸の上端部との間に上側ジャバラを設けている。回動アームの内部空間と上側ジャバラの内部空間とは連通されており、主軸の下端部が回動アームから繰り出されると上側ジャバラが縮んでその内部空間は狭まり、回動アームの内部空間に空気が流入するように構成されている。
【０００７】
従って、回動アームから主軸の下端部が繰り出されると、上側ジャバラは縮む一方で下側ジャバラは伸び、回動アームに主軸の下端部が収容される方向に後退すると、上側ジャバラは伸びる一方で下側ジャバラは縮む。このように、上側ジャバラの伸縮と下側ジャバラの伸縮とを利用することで、回動アームと上側ジャバラと下側ジャバラとで構成される総内部空間の容積を略一定に保っている。粉塵等の排出を防ぐため回動アームの内部を負圧に保つものであるところ、その総内部空間の容積は略一定に保たれていることから、内部の負圧維持がより確実なものとなっている。
【０００８】
ところで、このようなクリーンロボットは、上述したように電子部品の実装等に用いられるものであることから、生産性向上のためより高速でのより円滑な動きが求められている。上記特許文献１においても高速且つ円滑な作動軸の動きを目的としているけれども、市場のニーズはより高速且つ円滑な作動軸の動きを求めている。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、少なくとも装置内部で発生する粉塵を外部に放出しないように構成されたクリーンロボットであって、より高速且つ円滑な作動軸の動きを実現可能なクリーンロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明者は、装置の内部空間を移動する空気の流れに着目した。上述した従来の技術では、上側ジャバラも下側ジャバラもそれぞれの内部を作動軸が通っている構成となっているから、作動軸の動きに伴って上側ジャバラ及び下側ジャバラが伸縮する際に、内部の空気は作動軸とジャバラとの間を流れることになる。高度に高速性や円滑性を追求する場合、この内部の空気の流れをより円滑にすることが必要であると本発明者は考えた。本発明はこのような検討及び知見に基づいてなされたものである。
【００１１】
本発明に係るクリーンロボットは、軸心方向に沿って移動すると共に軸心周りに回動する作動軸と、作動軸をその軸心方向に沿って移動させると共に軸心周りに回動させる駆動機構と、作動軸及び駆動機構を覆うカバー部と、作動軸の一端側とカバー部とを繋ぐ第１伸縮部と、作動軸の他端側と前記カバー部とを繋ぐ第２伸縮部と、を有し、カバー部と第１伸縮部と第２伸縮部とで画定される空間であって駆動機構が収容される総内部空間の容積を略一定に保つ容積維持機構と、を備える。駆動機構は、作動軸をその一端側がカバー部から延出するように進退自在に保持する。第１伸縮部は、作動軸の一端側がカバー部から延出するのに従ってカバー部から外側に向かって伸びるように構成される一方で、第２伸縮部は、作動軸の一端側がカバー部から延出するのに従ってカバー部から内側に向かって伸びるように構成される。
【００１２】
本発明では、容積維持機構を構成する第２伸縮部を作動軸の他端側とカバー部とを繋ぐものとして構成すると共に、作動軸の一端側がカバー部から延出するのに従って第２伸縮部がカバー部から内側に向かって伸びるように構成している。従って、作動軸の他端側に繋がれた第２伸縮部がカバー部内に突出し、その突出度合いに応じてカバー部の内部空間の容積が必要なだけ減じられ、容積維持機構の機能を果たしている。本発明は、従来のように第２伸縮部内に作動軸が突出し、作動軸の周囲を通って第２伸縮部内に空気が出入りするものではなく、カバー部内に突出した第２伸縮部の突出度合いによって総内部空間の容積を略一定に保っている。そのため、少なくとも第２伸縮部周辺においては、第２伸縮部が伸びて第２伸縮部が占有する体積が増えることで総内部空間の容積が局所的に減じられ、第２伸縮部が縮んで第２伸縮部が占有する体積が減ることで総内部空間の容積が局所的に増える。従って、総内部空間の容積変動に対する働きかけを、第２伸縮部全体で総内部空間に対して直接行うことができる。このように本発明では、第２伸縮部内に空気を出し入れすることで発生していた空気の流れの阻害要因を、第２伸縮部の突出方向を工夫することで根本的に解決し、作動軸の更なる高速化及び円滑化を可能なものとしている。
【００１３】
また本発明に係るクリーンロボットでは、第２伸縮部の一端側が作動軸の他端側に繋がれ、第２伸縮部の他端側がカバー部に設けられ外部に繋がる開口部に繋がれていると共に、第２伸縮部の一端側が端面となり、その端面の外周から延びる側面が伸縮可能なように構成されていることも好ましい。
【００１４】
この好ましい態様では、有底筒状に形成された第２伸縮部の一端側である端面を作動軸の他端側に繋ぎ、第２伸縮部の他端側である側面の端部を開口部に繋いでいるので、作動軸の軸心方向に沿った移動に伴って作用する力を側面に沿わせて伝えることができる。従って、例えば互いに重なり合った筒が相対的に移動することで伸縮するテレスコピック形態を採用した場合でも、山折と谷折とが交互に繰り返されることで伸縮するジャバラ形態を採用した場合であっても、第２伸縮部の側面を作動軸の移動に連動させて確実に伸縮させることができる。
【００１５】
また本発明に係るクリーンロボットでは、第２伸縮部の側面は、弾性材料によって形成され、山折と谷折とが交互に繰り返されたジャバラ形状を成していることも好ましい。
【００１６】
この好ましい態様では、第２伸縮部の側面を弾性材料によって形成されたジャバラ形状としているので、作動軸の移動に伴ってより円滑に伸縮することができる。更に、ジャバラ形状によって画定される空間全体を使って、総内部空間の容積を一定に保つことができる。
【００１７】
また本発明に係るクリーンロボットでは、カバー部の内側に、第２伸縮部の側面が伸縮する際のガイド面を設けることも好ましい。
【００１８】
この好ましい態様では、第２伸縮部の側面が伸縮する際にガイド面に沿わせて伸縮させることができるので、作動軸の移動に伴う側面の伸縮をより円滑なものとすることができる。特に側面が弾性材料によって形成されたジャバラ形状とした場合に、作動軸の軸心と交わる方向に作動軸及び容積維持機構を含む部分を高速で移動させると第２伸縮部の側面が遠心力で外側に振られるところ、ガイド面によって第２伸縮部の過度な変形を抑制することができる。
【００１９】
また本発明に係るクリーンロボットでは、ガイド面はカバー部の内面によって構成されることも好ましい。
【００２０】
この好ましい態様では、ガイド面をカバー部の内面によって構成しているので、別途ガイド面を構成する部材を追加することなくガイド面を設けることができ、コンパクトな構成とすることができる。
【００２１】
また本発明に係るクリーンロボットでは、駆動機構は、ボールねじ軸と、ボールねじナットと、ボールねじナットと作動軸の他端側とを連結固定する連結部材とを有し、ボールねじ軸が回転することでボールねじナットがボールねじ軸に沿って移動し、作動軸がその軸心方向に沿って移動することも好ましい。
【００２２】
このように、スプラインシャフトとしての作動軸とは独立させてボールねじ軸を設けると、連結部材が作動軸の他端側とボールねじナットとを連結固定するので、作動軸が最もカバー部内に収容された状態では作動軸の他端側とボールねじ軸の他端側とがほぼ同じ位置となるように配置される。従来のように、第２伸縮部に相当する部分をカバー部の外側に向けて伸縮させる方式では、ボールねじ軸及び連結部材をカバー部内に配置する必要があることから、通常の作動軸の長さでは第２伸縮部に相当する部分をカバー部の外側に向けて伸縮させることができないため、作動軸に延長軸を取り付ける必要があった。一方、本発明のように第２伸縮部がカバー部内に向けて伸縮する方式を採用すると、作動軸を延長する必要がなくなり、クリーンロボットの全高も抑制することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、少なくとも装置内部で発生する粉塵を外部に放出しないように構成されたクリーンロボットであって、より高速且つ円滑な作動軸の動きを実現可能なクリーンロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態であるクリーンロボットの昇降回転駆動ユニットの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す上側ジャバラ状部材の近傍を拡大した図である。
【図３】図１に示す下側ジャバラ状部材近傍の変形例を示す図である。
【図４】図３に対応する上側ジャバラ状部材近傍の変形例を示す図である。
【図５】本実施形態のクリーンロボットに変形例としての抑制手段を設けた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２６】
本実施形態では、本発明に係るクリーンロボットを、スカラ型ロボットを例にとって説明するけれども、本発明に係るクリーンロボットの適用範囲はこれに限られるものではない。後述する作動軸周りの技術的思想を適用できる範囲において、直交タイプロボットといった他のタイプのロボットにも適用可能なものである。
【００２７】
本実施形態に係るスカラ型ロボットについて図１を参照しながら説明する。図１は、スカラ型ロボットＡの昇降回転駆動ユニット３０と第２アーム２０とを示す概略断面図である。スカラ型ロボットＡは、ベース部（不図示）と、第１アーム（不図示）と、第２アーム２０と、昇降回転駆動ユニット３０とを備えている。
【００２８】
ベース部は、床や台に設置固定される部分である。ベース部の上部には、回動可能に第１アームが設けられている。第１アームは、一端側がベース部の上部に回動可能に取り付けられている。第１アームの他端側には、第２アーム２０が回動可能に取り付けられている。ベース部から第１アームに至る構成は周知の構成であるので、図に明示しないと共に、更なる詳細な説明を省略する。
【００２９】
第２アーム２０は、一端２０ａ側にモータ２２が、他端２０ｂ側に昇降回転駆動ユニット３０が取り付けられている。一端２０ａ側は、第１アームに取り付けられる部分である。モータ２２は、回転軸２２ａを下方に向けて突出させて、第２アーム２０に取り付けられている。
【００３０】
モータ２２の下方には減速機２３が取り付けられている。減速機２３は、入力部２３ａと出力部２３ｂとを有している。入力部２３ａは、モータ２２の回転軸２２ａが連結される部分である。出力部２３ｂは、第１アームに連結されている。モータ２２の回転軸２２ａが回転すると、減速機２３によってその回転が減速され第１アームに伝達される。第２アーム２０は第１アームに対して回動自在に取り付けられており、減速機２３を介した回転力の伝達によって所定の回転がなされるように構成されている。
【００３１】
昇降回転駆動ユニット３０は、第２アーム２０の他端２０ｂ側に取り付けられている。昇降回転駆動ユニット３０は、カバー部３１と、作動軸３２と、回転装置３３（駆動機構）と、昇降装置４０（駆動機構）とを備えている。
【００３２】
作動軸３２は、スプラインシャフトとして構成され、第２アーム２０を上下に貫通するように略垂直に配置されている。回転装置３３は、作動軸３２をその軸心周りに回動させるための装置である。昇降装置４０は、作動軸３２をその軸心方向に沿って上下に移動させるための装置である。カバー部３１は、作動軸３２と、回転装置３３と、昇降装置４０とをその内部に収容するように設けられている。
【００３３】
回転装置３３は、モータ３４と、減速機３５とを備えている。モータ３４及び減速機３５は、作動軸３２が貫通するように設けられている。モータ３４は、回転自在に支持された円筒状の回転軸３４ｂを備えている。減速機３５は、入力部３５ａ及び出力部３５ｂを備えている。
【００３４】
出力部３５ｂには、ボールスプラインナット３７が連結されている。ボールスプラインナット３７の内周面には、複数の縦溝が周方向に一定間隔で形成されている。作動軸３２は、スプラインシャフトとして構成されているので、外周面に複数の縦溝が形成された中空の円筒軸として構成されている。作動軸３２の縦溝をボールスプラインナット３７の縦溝と鋼球を介して噛み合わせ、作動軸３２がモータ３４や減速機３５やボールスプラインナット３７に対して上下移動可能な状態で配置されている。モータ３４の円筒状の回転軸３４ｂが回転すると、回転軸３４ｂに繋がれた減速機３５の入力部３５ａが回転する。減速機３５において、入力部３５ａに入力された回転は、その回転数が減じられて出力部３５ｂに伝達される。従って、モータ３４が回転すると、減速機３５によってその回転が減速されボールスプラインナット３７に伝達される。ボールスプラインナット３７と作動軸３２とは、互いの縦溝が噛み合っているので、ボールスプラインナット３７と同期して作動軸３２が回転する。
【００３５】
作動軸３２の上端部は、上下に配置されたベアリング３８ａ，３８ｂによって軸心周りに回動可能であって、軸心方向には固定された状態で保持されている。作動軸３２は、ベアリング３８ａ，３８ｂを介して、昇降装置４０の連結部材４１に保持されている。
【００３６】
昇降装置４０は、連結部材４１と、ボールねじナット４２と、ボールねじ軸４３と、モータ４４とを備えている。モータ４４は、第２アーム２０のモータ３４が取り付けられている位置に隣接した位置に取り付けられている。ボールねじ軸４３は、モータ４４の回転軸に連結され、モータ４４の作動により軸心周りに回転する。
【００３７】
ボールねじナット４２は、ボールねじ軸４３に螺合している。連結部材４１は、ボールねじナット４２と作動軸３２の上端部とを連結している。モータ４４が回転するとボールねじ軸４３が回転し、ボールねじナット４２はボールねじ軸４３に沿って上下移動する。これによって、連結部材４１も上下移動するので、作動軸３２も上下移動する。
【００３８】
作動軸３２の下端部側（一端側）には、第１伸縮部として機能する下側ジャバラ状部材５０が設けられ、作動軸３２の上端部側（他端側）には、第２伸縮部として機能する上側ジャバラ状部材６０が設けられている。上側ジャバラ状部材６０の上方には、ラビリンス部材５２が配置されている。
【００３９】
下側ジャバラ状部材５０及び上側ジャバラ状部材６０は、弾性材料によって構成され、その側面は谷折と山折とが交互に連続したジャバラ形状をなしている。本実施形態の場合、下側ジャバラ状部材５０及び上側ジャバラ状部材６０は、ウレタン樹脂によって構成されている。
【００４０】
上側ジャバラ状部材６０について、図２を参照しながら説明を加える。図２は、上側ジャバラ状部材６０の近傍を拡大した図である。上側ジャバラ状部材６０は、一端側に端面６０ａが設けられている。端面６０ａは金属板を円形に加工して形成されている。端面６０ａからは、ジャバラ状の側面６０ｂが円筒状に立ち上がっている。従って、端面６０ａと側面６０ｂとによって、有底円筒状の部材が構成されている。側面６０ｂは、一端側が端面６０ａに繋がれ、他端側がカバー部３１に形成された開口部３１ａに繋がれている。端面６０ａは、連結部材６０ｃによって連結部材４１に繋がれている。連結部材４１は、上述したように作動軸３２の上端部と繋がれている。従って、端面６０ａは、連結部材６０ｃ及び連結部材４１によって、作動軸３２の上端部と繋がれている。このような構成により、作動軸３２が下降するとジャバラ状の側面６０ｂが伸び、作動軸３２が上昇するとジャバラ状の側面６０ｂが縮む。
【００４１】
ラビリンス部材５２は、略円板状の外形をなし、その円板状の外形の周囲からカバー部３１側に向かって外壁部が形成されている。ラビリンス部材５２は、固定板５４に対して固定ねじ５５によって固定されている。固定板５４は、２本の固定ねじ５３によって、上側ジャバラ状部材６０と共にカバー部３１に固定されている。固定板５４は、ラビリンス部材５２の全外周に対して断続的に複数配置され、隣接する固定板５４間には隙間が設けられている。従って、上側ジャバラ状部材６０内の空気は、隣接する固定板５４の間を通ってラビリンス部材５２の外周側に向かい、外周に設けられた外壁によってカバー部３１側に方向が変えられる。カバー部３１側に向かった空気は、カバー部３１にそって流れる。このように、ラビリンス部材５２によって、上側ジャバラ状部材６０の内側に粉塵等が出入りし難いように、ラビリンス構造が構成されている。尚、ラビリンス部材５２を設けずに、上側ジャバラ状部材６０の内部を開放した形態を採用することも可能である。
【００４２】
作動軸３２の上端部と、上側ジャバラ状部材６０との間には隙間が形成されている。作動軸３２は中空軸であるので、カバー部３１内の空気は作動軸３２の内側を通ることができるように構成されている。
【００４３】
作動軸３２の下端部側には、下側ジャバラ状部材５０が設けられている。下側ジャバラ状部材５０は、一端側に端面５０ａが設けられている。端面５０ａは金属板を円形に加工して形成されている。端面５０ａからは、ジャバラ状の側面５０ｂが円筒状に立ち上がっている。従って、端面５０ａと側面５０ｂとによって、有底円筒状の部材が構成されている。側面５０ｂは、一端側が端面５０ａに繋がれ、他端側がカバー部３１の下端側に突出した減速機３５に繋がれている。端面５０ａは、作動軸３２の下端部と繋がれている。従って、作動軸３２が下降するとジャバラ状の側面５０ｂが伸び、作動軸３２が上昇するとジャバラ状の側面５０ｂが縮む。
【００４４】
作動軸３２の内部空間と下側ジャバラ状部材５０の内部空間とは連通するように構成されている。従って、作動軸３２の内部空間を介して、下側ジャバラ状部材５０の内部空間と、カバー部３１の内部空間とが連通して、総内部空間を形成している。カバー部３１の内部空間と第２アーム２０の内部空間とも連通しており、第２アーム２０の内部空間にはフレキシブルチューブ１５が繋がれている。フレキシブルチューブ１５を通して空気の出し入れが可能なように構成されているので、カバー部３１の内部空間を含む総内部空間を負圧にしたり正圧にしたりといったように、総内部空間の内圧を適宜調整することが可能である。
【００４５】
上述した本実施形態では、下側ジャバラ状部材５０の内部空間と作動軸３２の内部空間とを連通させることで、下側ジャバラ状部材５０の内部空間とカバー部３１の内部空間とを連通させたけれども、下側ジャバラ状部材５０の内部空間とカバー部３１の内部空間とを直接連通させることも好ましい。この好ましい態様について図３及び図４を参照しながら説明する。
【００４６】
図３は、下側ジャバラ状部材近傍の変形例を示す図である。図４は、図３に対応する上側ジャバラ状部材近傍の変形例を示す図である。
【００４７】
図３に示すように、下側ジャバラ状部材５１は、一端側に端面５１ａが設けられている。端面５１ａは金属板を円形に加工して形成されており、中央に作動軸３２が貫通する穴が形成されている。端面５１ａからは、ジャバラ状の側面５１ｂが円筒状に立ち上がっている。従って、端面５１ａと側面５１ｂとによって、穴あり有底円筒状の部材が構成されている。側面５１ｂは、一端側が端面５１ａに繋がれ、他端側がカバー部３１の下端側に突出した減速機３５を覆うカバー３９に繋がれている。カバー部３１及び第２アーム２０の内部空間と、カバー３９が画定する内部空間とを繋ぐように、第２アーム２０には連通穴３９ａが形成されている。カバー３９の内部空間と下側ジャバラ状部材５１の内部空間とは連通するように構成されている。下側ジャバラ状部材５１の端面５１ａにはベアリング５１ｃが取り付けられおり、このベアリング５１ｃによって下側ジャバラ状部材５１は作動軸３２の回転には同期せずその上下昇降のみに同期するように構成されている。従って、作動軸３２が下降するとジャバラ状の側面５１ｂが伸び、作動軸３２が上昇するとジャバラ状の側面５１ｂが縮む。
【００４８】
図４に示すように、上側ジャバラ状部材６１は、一端側に端面６１ａが設けられている。端面６１ａは金属板を円形に加工して形成されており、中央に作動軸３２が貫通する穴が形成されている。端面６１ａからは、ジャバラ状の側面６１ｂが円筒状に立ち上がっている。従って、端面６１ａと側面６１ｂとによって、穴あり有底円筒状の部材が構成されている。側面６１ｂは、一端側が端面６１ａに繋がれ、他端側がカバー部３１に形成された開口部３１ａに繋がれている。端面６１ａは、連結部材４１に固定されている。連結部材４１は、上述したように作動軸３２の上端部と繋がれている。従って、端面６１ａは、連結部材４１に直接固定されることで作動軸３２の上端部と繋がれている。このような構成により、作動軸３２が下降するとジャバラ状の側面６１ｂが伸び、作動軸３２が上昇するとジャバラ状の側面６１ｂが縮む。
【００４９】
このように、作動軸３２の内部空間をカバー部３１の内部空間とは連通させず、絶縁することで、作動軸３２の内部空間に外部からエア配管や電気配線を通すことができる。
【００５０】
上述したように本実施形態に係るクリーンロボットとしてのスカラ型ロボットＡは、少なくとも装置内部で発生する粉塵を外部に放出しないように構成されたクリーンロボットである。スカラ型ロボットＡは、軸心方向に沿って移動すると共に軸心周りに回動する作動軸３２と、作動軸３２をその軸心方向に沿って移動させると共に軸心周りに回動させる駆動機構（回転装置３３、昇降装置４０）と、作動軸３２及び駆動機構を覆うカバー部３１と、作動軸３２とカバー部３１との間に介在し、駆動機構が収容される総内部空間の容積を略一定に保つ容積維持機構と、を備える。
【００５１】
駆動機構は、作動軸３２をその一端側がカバー部３１から延出するように進退自在に保持する。容積維持機構は、作動軸３２の一端側とカバー部３１とを繋ぐ第１伸縮部である下側ジャバラ状部材５０，５１と、作動軸３２の他端側とカバー部３１とを繋ぐ第２伸縮部である上側ジャバラ状部材６０，６１とを有する。第１伸縮部である下側ジャバラ状部材５０，５１は、作動軸３２の一端側がカバー部３１から延出するのに従ってカバー部３１から外側に向かって伸びるように構成される一方で、第２伸縮部である上側ジャバラ状部材６０，６１は、作動軸３２の一端側がカバー部３１から延出するのに従ってカバー部３１から内側に向かって伸びるように構成されている。
【００５２】
本実施形態では、容積維持機構を構成する上側ジャバラ状部材６０，６１を作動軸３２の他端側とカバー部３１とを繋ぐものとして構成すると共に、作動軸３２の一端側がカバー部３１から延出するのに従って上側ジャバラ状部材６０，６１がカバー部３１から内側に向かって伸びるように構成している。従って、作動軸３２の他端側に繋がれた上側ジャバラ状部材６０，６１がカバー部３１内に突出し、その突出度合いに応じてカバー部３１の内部空間の容積が必要なだけ減じられ、容積維持機構の機能を果たしている。
【００５３】
本実施形態は、従来のように上側ジャバラ状部材内に作動軸が突出し、作動軸の周囲を通って上側ジャバラ状部材内に空気が出入りするものではなく、カバー部３１内に突出した上側ジャバラ状部材６０，６１の突出度合いによって総内部空間の容積を略一定に保っている。具体的には、少なくとも上側ジャバラ状部材６０，６１周辺においては、上側ジャバラ状部材６０，６１が伸びて上側ジャバラ状部材６０，６１が占有する体積が増えることで総内部空間の容積が局所的に減じられ、第２伸縮部が縮んで第２伸縮部が占有する体積が減ることで総内部空間の容積が局所的に増える。この局所的な総内部空間の容積増減と、下側ジャバラ状部材５０，５１の伸縮に伴う下側ジャバラ状部材５０，５１内の容積増減とを均衡させることで、総内部空間の容積を略一定に保つものとしている。従って、総内部空間の容積変動に対する働きかけを、上側ジャバラ状部材６０，６１全体で総内部空間に対して直接行うことができる。このように本実施形態では、上側ジャバラ状部材内に空気を出し入れすることで発生していた空気の流れの阻害要因を、上側ジャバラ状部材６０，６１の突出方向を工夫することで根本的に解決し、作動軸３２の更なる高速化及び円滑化を可能なものとしている。
【００５４】
また、上側ジャバラ状部材６０，６１の一端側が作動軸３２の他端側に繋がれ、上側ジャバラ状部材６０，６１の他端側がカバー部３１に設けられ外部に繋がる開口部３１ａに繋がれていると共に、上側ジャバラ状部材６０，６１の一端側が端面６０ａ，６１ａとなり、その端面６０ａ，６１ａの外周から延びる側面６０ｂ，６１ｂが伸縮可能なように構成されている。
【００５５】
このように、有底筒状に形成された上側ジャバラ状部材６０，６１の一端側である端面６０ａ，６１ａを作動軸３２の他端側に繋ぎ、上側ジャバラ状部材６０，６１の他端側である側面６０ｂ，６１ｂの端部を開口部３１ａに繋いでいるので、作動軸３２の軸心方向に沿った移動に伴って作用する力を側面６０ｂ，６１ｂに沿わせて伝えることができる。従って、本実施形態とは異なり例えば互いに重なり合った筒が相対的に移動することで伸縮するテレスコピック形態を採用した場合でも、本実施形態のように山折と谷折とが交互に繰り返されることで伸縮するジャバラ形態を採用した場合であっても、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面を作動軸３２の移動に連動させて確実に伸縮させることができる。
【００５６】
また、開口部３１ａを通って上側ジャバラ状部材６０，６１の内側へ粉塵等が流入するのを抑制する抑制手段を備えることも好ましい。
【００５７】
上述したような有底筒状の上側ジャバラ状部材６０，６１を設けた場合、その凹んだ内側はカバー部３１の開口部３１ａに臨んで外側を向くことになる。上側ジャバラ状部材６０，６１の凹んだ内側には、粉塵等が溜まる場合も想定され、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面６０ｂ，６１ｂの伸縮に伴って粉塵等が飛散することも考えられる。そこで、ラビリンス部材５２のように、開口部３１ａを通って上側ジャバラ状部材６０，６１の内側へ粉塵等が流入するのを抑制する抑制手段を設けることで、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面６０ｂ，６１ｂの伸縮に伴う粉塵等の飛散を抑制することができる。
【００５８】
また、抑制手段としては、ラビリンス部材５２に変えてフィルターのような部材を用いることも好ましいものである。更に、抑制手段としては、図５に示すように、開口部３１ａから上側ジャバラ状部材６０，６１が伸びる方向とは逆であるカバー部３１の外側に向けて延びる第１管部７０ａと、第１管部７０ａに繋がり側方に延びる第２管部７０ｂとからなる抑制管７０を有するように構成することも好ましい。
【００５９】
このように、カバー部３１の外側に向けて延びる第１管部７０ａと第１管部７０ａに繋がり側方に延びる第２管部７０ｂとに抑制手段である抑制管７０を構成しているので、第１管部７０ａと第２管部７０ｂとによって構成される屈曲部によって上側ジャバラ状部材６０，６１の内側へ粉塵等が入り込むことを抑制できる。また、僅かに入り込んだ粉塵等が、上側ジャバラ状部材６０，６１の伸縮に伴って開口部３１ａから放出された場合も、屈曲部がその放出された粉塵等のそれ以上の飛散を防止し、粉塵等の飛散を抑制することができる。更に、第２管部７０ｂの第１管部７０ａと繋がっているのとは反対側の端部は開放端とすることができるので、空気の出入りを阻害しないように構成することができ、上側ジャバラ状部材６０，６１の動きを阻害することがない。
【００６０】
また、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面は、弾性材料によって形成され、山折と谷折とが交互に繰り返されたジャバラ形状を成している。
【００６１】
このように、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面６０ｂ，６１ｂを弾性材料によって形成されたジャバラ形状としているので、作動軸３２の移動に伴ってより円滑に伸縮することができる。更に、ジャバラ形状によって画定される空間全体を使って、総内部空間の容積を一定に保つことができる。
【００６２】
また、カバー部３１の内側に、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面６０ｂ，６１ｂが伸縮する際のガイド面を設けることも好ましい。
【００６３】
この好ましい態様では、上側ジャバラ状部材６０，６１の側面が伸縮する際にガイド面に沿わせて伸縮させることができるので、作動軸３２の移動に伴う側面６０ｂ，６１ｂの伸縮をより円滑なものとすることができる。特に側面６０ｂ，６１ｂが弾性材料によって形成されたジャバラ形状としている本実施形態では、作動軸３２の軸心と交わる方向に作動軸３２及び容積維持機構として機能する上側ジャバラ状部材６０，６１を含む昇降回転駆動ユニット３０を高速で移動させると側面６０ｂ，６１ｂが遠心力で外側に振られるところ、ガイド面によって側面６０ｂ，６１ｂの過度な変形を抑制することができる。
【００６４】
また、ガイド面はカバー部３１の内面によって構成されることも好ましい。このように、ガイド面をカバー部３１の内面によって構成すると、別途ガイド面を構成する部材を追加することなくガイド面を設けることができ、コンパクトな構成とすることができる。
【００６５】
また本実施形態では、ボールねじ・ボールスプライン分離構造を採用している。具体的には、駆動機構は、ボールねじ軸４３と、ボールねじナット４２と、ボールねじナット４２と作動軸３２の他端側とを連結固定する連結部材４１とを有し、ボールねじ軸４３が回転することでボールねじナット４２がボールねじ軸４３に沿って移動し、作動軸３２がその軸心方向に沿って移動する。
【００６６】
このように、スプラインシャフトとしての作動軸３２とは独立させてボールねじ軸４３を設けると、連結部材４１が作動軸３２の他端側とボールねじナット４２とを連結固定するので、作動軸３２が最もカバー部３１内に収容された状態では作動軸３２の他端側とボールねじ軸４３の他端側とがほぼ同じ位置となるように配置される。従来のように、第２伸縮部に相当する部分をカバー部の外側に向けて伸縮させる方式では、ボールねじ軸及び連結部材をカバー部内に配置する必要があることから、通常の作動軸の長さでは第２伸縮部に相当する部分をカバー部の外側に向けて伸縮させることができないため、作動軸に延長軸を取り付ける必要があった。一方、本実施形態のように第２伸縮部である上側ジャバラ状部材６０，６１がカバー部３１内に向けて伸縮する方式を採用すると、作動軸３２を延長する必要がなくなり、クリーンロボットＡの全高も抑制することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１５：フレキシブルチューブ
２０：第２アーム
２０ａ：一端
２０ｂ：他端
２２：モータ
２２ａ：回転軸
２３：減速機
２３ａ：入力部
２３ｂ：出力部
３０：昇降回転駆動ユニット
３１：カバー部
３１ａ：開口部
３２：作動軸
３３：回転装置
３４：モータ
３４ｂ：回転軸
３５：減速機
３５ａ：入力部
３５ｂ：出力部
３６：ベアリング
３７：ボールスプラインナット
３８ａ，３８ｂ：ベアリング
３９：カバー
３９ａ：連通穴
４０：昇降装置
４１：連結部材
４２：ボールねじナット
４３：ボールねじ軸
４４：モータ
５０：下側ジャバラ状部材
５０ａ：端面
５０ｂ：側面
５１：下側ジャバラ状部材
５１ａ：端面
５１ｂ：側面
５１ｃ：ベアリング
５２：ラビリンス部材
５３：固定ねじ
５４：固定板
５５：固定ねじ
６０：上側ジャバラ状部材
６０ａ：端面
６０ｂ：側面
６０ｃ：連結部材
６１：上側ジャバラ状部材
６１ａ：端面
６１ｂ：側面
７０：抑制管
７０ａ：第１管部
７０ｂ：第２管部
Ａ：スカラ型ロボット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーンロボットであって、
軸心方向に沿って移動すると共に軸心周りに回動する作動軸と、
前記作動軸をその軸心方向に沿って移動させると共に軸心周りに回動させる駆動機構と、
前記作動軸及び前記駆動機構を覆うカバー部と、
前記作動軸の一端側と前記カバー部とを繋ぐ第１伸縮部と、前記作動軸の他端側と前記カバー部とを繋ぐ第２伸縮部と、を有し、前記カバー部と前記第１伸縮部と前記第２伸縮部とで画定される空間であって前記駆動機構が収容される総内部空間の容積を略一定に保つ容積維持機構と、を備え、
前記駆動機構は、前記作動軸をその一端側が前記カバー部から延出するように進退自在に保持し、
前記第１伸縮部は、前記作動軸の一端側が前記カバー部から延出するのに従って前記カバー部から外側に向かって伸びるように構成される一方で、
前記第２伸縮部は、前記作動軸の一端側が前記カバー部から延出するのに従って前記カバー部から内側に向かって伸びるように構成されることを特徴とするクリーンロボット。
【請求項２】
前記第２伸縮部の一端側が前記作動軸の他端側に繋がれ、前記第２伸縮部の他端側が前記カバー部に設けられ外部に繋がる開口部に繋がれていると共に、前記第２伸縮部の一端側が端面となり、その端面の外周から延びる側面が伸縮可能なように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクリーンロボット。
【請求項３】
前記第２伸縮部の前記側面は、弾性材料によって形成され、山折と谷折とが交互に繰り返されたジャバラ形状を成していることを特徴とする請求項２に記載のクリーンロボット。
【請求項４】
前記カバー部の内側に、前記側面が伸縮する際のガイド面を設けたことを特徴とする請求項３に記載のクリーンロボット。
【請求項５】
前記ガイド面は前記カバー部の内面によって構成されることを特徴とする請求項４に記載のクリーンロボット。
【請求項６】
前記駆動機構は、ボールねじ軸と、ボールねじナットと、前記ボールねじナットと前記作動軸の他端側とを連結固定する連結部材とを有し、
前記ボールねじ軸が回転することで前記ボールねじナットが前記ボールねじ軸に沿って移動し、前記作動軸がその軸心方向に沿って移動することを特徴とする請求項１に記載のクリーンロボット。
【請求項１】
クリーンロボットであって、
軸心方向に沿って移動すると共に軸心周りに回動する作動軸と、
前記作動軸をその軸心方向に沿って移動させると共に軸心周りに回動させる駆動機構と、
前記作動軸及び前記駆動機構を覆うカバー部と、
前記作動軸の一端側と前記カバー部とを繋ぐ第１伸縮部と、前記作動軸の他端側と前記カバー部とを繋ぐ第２伸縮部と、を有し、前記カバー部と前記第１伸縮部と前記第２伸縮部とで画定される空間であって前記駆動機構が収容される総内部空間の容積を略一定に保つ容積維持機構と、を備え、
前記駆動機構は、前記作動軸をその一端側が前記カバー部から延出するように進退自在に保持し、
前記第１伸縮部は、前記作動軸の一端側が前記カバー部から延出するのに従って前記カバー部から外側に向かって伸びるように構成される一方で、
前記第２伸縮部は、前記作動軸の一端側が前記カバー部から延出するのに従って前記カバー部から内側に向かって伸びるように構成されることを特徴とするクリーンロボット。
【請求項２】
前記第２伸縮部の一端側が前記作動軸の他端側に繋がれ、前記第２伸縮部の他端側が前記カバー部に設けられ外部に繋がる開口部に繋がれていると共に、前記第２伸縮部の一端側が端面となり、その端面の外周から延びる側面が伸縮可能なように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクリーンロボット。
【請求項３】
前記第２伸縮部の前記側面は、弾性材料によって形成され、山折と谷折とが交互に繰り返されたジャバラ形状を成していることを特徴とする請求項２に記載のクリーンロボット。
【請求項４】
前記カバー部の内側に、前記側面が伸縮する際のガイド面を設けたことを特徴とする請求項３に記載のクリーンロボット。
【請求項５】
前記ガイド面は前記カバー部の内面によって構成されることを特徴とする請求項４に記載のクリーンロボット。
【請求項６】
前記駆動機構は、ボールねじ軸と、ボールねじナットと、前記ボールねじナットと前記作動軸の他端側とを連結固定する連結部材とを有し、
前記ボールねじ軸が回転することで前記ボールねじナットが前記ボールねじ軸に沿って移動し、前記作動軸がその軸心方向に沿って移動することを特徴とする請求項１に記載のクリーンロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−９４９５３（Ｐ２０１３−９４９５３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３３３０（Ｐ２０１１−２４３３３０）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
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