JP2000271893A - クリーンルーム用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クリーンルーム内で使用されるロボットにお
いて、塵の効率的な吸引ができ、構成が簡単で安価なロ
ボットを提供すること。 【解決手段】 本体カバー８の両側移動端には吸引口継
手１０が備えられ、吸引用ダクトホース１１が接続され
ている。吸引用ダクトホース１１は吸引装置１２に接続
されている。スライダー７の往復動作によりボールネジ
のネジ部３およびナット部４と直動案内軸受６とから塵
が発生し、本体カバー８の内部の空気は塵を含んだ空気
になる。スライダー７が移動端に近づくとその空気は移
動端付近に集結され、吸引装置１２の効果により吸引口
継手１０、吸引用ダクトホース１１、吸引装置１２を通
り、クリーンルームの外に排気される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーンルーム内
で使用する産業用ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体、液晶、ハードディスクの製造工
程などの、クリーンルーム内で組立を行う必要がある産
業分野において使用される産業用ロボットとしては、動
作時に作業範囲内への塵の流入が少ない安価なものが求
められている。以下に、従来のクリーンルーム用ロボッ
トについて説明する。 （従来例１）図４は従来のクリーンルーム用ロボットの
構成を示す第１例である。図４において、２１はボール
ネジのネジ部、２２はボールネジのナット部、２３は歯
付ベルト、２４、２５はプーリー、２６はモーター、２
７は直動案内軸受、２８はスライダーであり、モーター
２６は、スライダー２８側と一体的に移動自在に支持さ
れている。

【０００３】以上の構成要素を備えた従来のクリーンル
ーム用ロボットの動作について説明する。この機構は、
モーター２６を回転することにより、この回転力がプー
リー２４、２５、歯付ベルト２３を介して伝達されて、
ボールネジのナット部２２がボールネジのネジ部２１に
沿って回転移動する。この際にスライダー２８は直動案
内軸受２７に沿って移動する。

【０００４】ところで、ボールネジを用いた一般のロボ
ットは、所定位置に固定したモーターにてボールネジの
ネジ部を回転させて、ボールネジのナット部側を移動さ
せる構成であるため、この種のロボットでは、塵がボー
ルネジのネジ部が回転することにより発生すると考えら
れているが、これに対処するものとして、上記に述べた
従来のクリーンルーム用ロボットによれば、ボールネジ
のネジ部２１は固定し、ナット部２２を回転させてスラ
イダー２８を移動させる構造であるため、発塵そのもの
を少なくすることができる。 （従来例２）図５は従来のクリーンルーム用ロボットの
構成を示す第２例である。図５において、３１はボール
ネジのネジ部、３２はボールネジのナット部、３３はス
ライダー、３４は直動案内軸受、３５は吸引用配管、３
６は吸引口継手、３７はモーター、３８は吸引装置、３
９は吸引用ダクトホース、４５は本体カバーである。吸
引用配管３５には適当間隔おきに多数の吸込口４０があ
けられており、吸引装置３８からの吸引用ダクトホース
３９を吸引用配管３５に通ずる吸引口継手３６に接続
し、この吸引装置３８を作動して、本体カバー４５内の
吸引を行う。

【０００５】ここで、ボールネジは、図６に示すよう
に、ネジ部３１のネジ溝３１ａとナット部３２のネジ溝
３２ａとの間にボール４１を介在させた構造であり、各
ネジ溝３１ａ、３２ａとボール４１との間にグリスが設
けてある。またナット部３２の両端にナット部３２の内
部へ異物が混入することを防ぐためにシール４２を設け
ている。また、直動案内軸受３４とスライダー３３と
は、図７に示すようにボール４３、４４を介して移動可
能な構成となっており、この間にもグリスが存在する。

【０００６】以上のように構成されたクリーンルーム用
ロボットの動作ならびに作用について説明する。この構
成では、スライダー３３は直動案内軸受３４に案内さ
れ、モーター３７で発生させた回転運動をボールネジで
変換した直線運動によってボールネジのナット部３２側
を往復運動させる。つまり、モーター３７を回転駆動
し、ボールネジのネジ部３１を回転させて、ボール４１
を介してボールネジのナット部３２を移動することでス
ライダー３３を移動させる。そして、ボールネジのネジ
部３１が回転することにより、ボールネジのネジ部３１
のネジ溝３１ａおよびナット部３２のネジ溝３２ａとボ
ール４１との係合、ならびにスライダー３３および直動
案内軸受３４と、ボール４３、４４との係合に伴って発
生する塵を、ボールネジのネジ部３１に沿って配置した
吸引用配管３５の吸込口４０から吸引するように図られ
ている。

【０００７】この構成のクリーンルーム用ロボットにお
いての主な塵の発生原因は、 ボールネジのネジ部３１とナット部３２とに塗布され
たグリスがボールネジの回転によって飛散する。 ボールネジのシール４２の部分が摺動する際に、グリ
スと摩耗粉が飛散する。 直動案内軸受３４に塗布されたグリスがスライダー３
３の摺動によって飛散する。 ことである。これはスライダー３３が動作すると、発生
した塵はまず本体カバー４５内の空気に含まれる。そし
てスライダー３３が移動端に近づくと、本体カバー４５
とスライダー３３との間の体積が小さくなり、吸引口が
無い場合は、塵を含んだ空気が本体カバー４５の外に飛
散されるためである。

【０００８】このように、従来のクリーンルーム用ロボ
ットでは塵が発生する可能性があり、特に半導体形成装
置などが使用されるクリーンルームではわずかな塵が製
品に与える影響は大きいものであり、クリーンルームに
発塵させないクリーンルーム用ロボットが要望されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
構成のクリーンルーム用ロボットでは、下記の問題点を
有していた。 従来の第１例：発塵を少なくすることができるものの、
塵の発生を防止できないとともに、構成部品が多くなっ
て高価になる。 従来の第２例：吸引口継手３６から遠い吸込口４０ほど
吸込み流量が少なくなり、吸引口継手３６に近い吸込口
４０からは塵を十分に吸引することができても、吸引口
継手３６から離れた先端部からの塵を十分に吸引するこ
とができない。また、吸引口継手３６から離れた先端部
からも十分に吸引させようとする場合には、能力の大き
な吸引装置３８を必要とし、この時、吸引口継手３６に
近い近い吸込口４０の吸い込み流量は必要以上の流量に
なり、無駄なエネルギーを消費する。また、吸込口４０
が両端だけでなく途中にも多数設けられており、吸込口
４０からの吸引力が全体的に弱いものとなっている。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、塵の発生を防止できながら、安価でエネルギー消費
の少ないクリーンルーム用ロボットを提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のクリーンルーム用ロボットは、出力軸にボ
ールネジを有するモーターと、前記ボールネジと係合し
て移動可能なスライダーと、前記スライダーを直進運動
するように案内する直動案内軸受と、少なくともボール
ネジとスライダーとを覆う本体カバーとを備え、本体カ
バー内の塵を空気とともに吸引口から吸引する構成とさ
れたクリーンルーム用ロボットであって、前記吸引口
を、本体カバーまたは本体カバー内における前記スライ
ダーが移動可能な両移動端付近にのみ設けたものであ
る。

【００１２】上記構成により、塵の発生を防止できなが
ら、安価でエネルギー消費の少ないクリーンルーム用ロ
ボットを提供することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、出力軸に
ボールネジを有するモーターと、前記ボールネジと係合
して移動可能なスライダーと、前記スライダーを直進運
動するように案内する直動案内軸受と、少なくともボー
ルネジとスライダーとを覆う本体カバーとを備え、本体
カバー内の塵を空気とともに吸引口から吸引する構成と
されたクリーンルーム用ロボットであって、前記吸引口
を、本体カバーまたは本体カバー内における前記スライ
ダーが移動可能な両移動端付近にのみ設けたものであ
る。

【００１４】上記構成により、吸引口を、本体カバーま
たは本体カバー内におけるスライダーが移動可能な両移
動端付近にのみ設けたので、吸引口からの吸い込み流量
を適正な流量にすることができて、無駄なエネルギーを
消費することを防止できる。請求項２記載の発明は、請
求項１記載のクリーンルーム用ロボットにおいて、ロボ
ットにて移動させる対象物が移動する作業領域に面する
位置に、スライダーの移動経路の開口部から塵を含んだ
空気が作業領域に向けて流入することを遮る防塵カバー
を備えたものである。

【００１５】上記構成により、スライダーの移動経路の
開口部から塵を含んだ空気が作業領域に向けて流入する
ことを防止できる。請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２に記載のクリーンルーム用ロボットにおいて、両
吸引口からの吸引力を略同一に制御する制御手段を備え
たものである。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項３に記載の
クリーンルーム用ロボットにおいて、両吸引口にセンサ
ーを備え、センサーからの結果により、両吸引口からの
吸引力を略同一に制御する制御手段を備えたものであ
る。請求項５記載の発明は、請求項１または２に記載の
クリーンルーム用ロボットにおいて、スライダーの移動
に伴い、スライダー移動方向の吸引口の吸引力を増加さ
せる制御手段を備えたものである。

【００１７】請求項６記載の発明は、出力軸にボールネ
ジを有するモーターと、前記ボールネジと係合して、ロ
ボットにて移動させる移動対象物が移動する作業領域に
対して平行に移動可能なスライダーと、少なくともこれ
らのボールネジとスライダーとを覆う本体カバーとを備
えたＸ軸部と、前記Ｘ軸部のスライダーに一体的に固定
され、出力軸にボールネジを有するモーターと、Ｘ軸部
の移動方向に対して直交する方向に移動自在のスライダ
ーと少なくともこれらのボールネジとスライダーとを覆
う本体カバーとを備えたＹ軸部と、Ｙ軸部のスライダー
に取り付けられ、前記移動対象物を保持するための手段
とを備えたクリーンルーム用ロボットであって、前記Ｙ
軸部の本体カバー内に、スライダーの移動端であるボー
ルネジの先端部に臨む箇所に吸引口を設けた吸引ダクト
を配設するとともに、この吸引ダクトの後方部にＬ字型
の吸引継手を接続し、前記Ｙ軸部の本体カバーの後方部
にも吸引口を設け、この吸引口にもＬ字型の吸引継手を
接続し、本体カバーの後方から吸引するように構成した
ものである。

【００１８】上記構成により、万一吸引用ダクトホース
から塵が落下してもこの塵が作業範囲に侵入することを
防止できる。以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態に
かかるクリーンルーム用ロボットの外観図、図２（ａ）
および（ｂ）は同クリーンルーム用ロボットのＸ軸部を
示す平面断面図および図２（ａ）の矢印Ａ方向から見た
側面図、図３は同クリーンルーム用ロボットのＹ軸部を
示す平面断面図である。

【００１９】図１に示すように、クリーンルーム用ロボ
ットは、クリーンルーム用ロボットにて移動させる移動
対象物を保持する作業用のアーム、チャックなどの保持
機構（アーム、チャックなど）を取り付ける作業手段取
付部１５と、前記移動対象物をＸ軸方向に移動させるた
めのＸ軸部１と、前記移動対象物をＹ軸方向に移動させ
るためのＹ軸部２と、制御手段１６とを備えており、図
１において斜線で示す部分が作業手段取付部１５を移動
可能な作業範囲１４である。つまり、後で詳しく述べる
が、保持機構が固定される作業手段取付部１５はＹ軸部
２によりＹ軸方向に移動自在に取り付けられ、作業手段
取付部１５およびＹ軸部２はＸ軸部１によりＸ軸方向に
移動自在に取り付けられ、この結果、移動対象物を保持
する保持機構（作業手段取付部１５）をＸ軸方向ならび
にＹ軸方向に移動可能に構成している。

【００２０】図２（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｘ軸部
１には、ボールネジのネジ部３およびナット部４と、ボ
ールネジのネジ部３を回転させるモーター５と、ボール
ネジのナット部４に取り付けられ、Ｘ軸方向に沿うよう
に配置された直動案内軸受６に摺動自在とされたスライ
ダー７と、これらの部品を覆う本体カバー８とが設けら
れている。また、本体カバー８におけるスライダー７の
移動範囲の端点（移動端と称す）であるネジ部３の両端
部３ａ、３ｂに対応する位置に吸引口９ａ、９ｂが形成
されているとともに、それぞれの箇所に吸引口継手１０
が設けられ、この吸引口継手１０には吸引用ダクトホー
ス１１を介して、クリーンルームの壁面などに取り付け
られたブロア等の吸引装置１２が接続されて、ネジ部３
の両端部３ａ、３ｂ付近から、塵を含んだ空気をクリー
ンルームの外に排気するようになっている。そして、制
御手段１６により、吸引装置１２による吸引動作や、モ
ーター５の駆動動作が制御される。なお、図１におけ
る、８ａ、８ｂは本体カバー８に形成され、スライダー
７の一部および作業手段取付部１５を通過させるための
開口部である。

【００２１】図３に示すように、Ｙ軸部２においても、
Ｘ軸部１と同様に、ボールネジのネジ部３およびナット
部４と、ボールネジのネジ部３を回転させるモーター５
と、ボールネジのナット部４に取り付けられ、Ｘ軸方向
に沿うように配置された直動案内軸受６に摺動自在とさ
れたスライダー７と、これらの部品を覆う本体カバー８
とが設けられている。しかしながら、Ｙ軸部２において
は、Ｘ軸部１と異なって、Ｙ軸部２の本体カバー８内
に、先端部にだけ吸引口１７ａを形成した吸引ダクト１
７を設けており、本体カバー８内における先端部分の空
気を、この吸引ダクト１７を介して、本体カバー８の後
部に接続したＬ字形の吸引継手１８から後方の吸引装置
側に吸引できるように構成している。また、本体カバー
８の後方部に吸引口９ｃを設けるとともに、Ｌ字形の吸
引継手１９を介して、後方の吸引装置側に吸引できるよ
うに構成している。なお、２０は、Ｌ字形の吸引継手１
８、１９と吸引装置とを接続する吸引用ダクトホースで
ある。

【００２２】また、図１、図２（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、Ｙ軸部２には、作業領域１１に対向して、Ｙ軸部
２の下面から両側壁周囲を覆うようにＹ軸部２から突出
させて防塵カバー１３が取り付けられている。上記構成
において、スライダー７の往復動作によりボールネジの
部分と直動案内軸受６の部分とから塵が発生し、本体カ
バー６の内部の空気は塵を多く含んだ状態となる。スラ
イダー７が移動端に近づくと、塵を含んだ空気はスライ
ダー７により押されるようにしながらネジ部３の両端部
３ａ、３ｂ付近に集結し、塵を含んだ空気は吸引装置１
２の吸引効果により吸引口継手１０ならびに吸引ダクト
１７、吸引用ダクトホース１１、２０、吸引装置１２を
通ってクリーンルームの外に排気される。

【００２３】つまり、ネジ部３の両端部３ａ、３ｂ付近
にスライダー７が移動すると、本体カバー６内の空気が
押しつけられ、スライダー７の移動経路の開口部分７ａ
からこの空気が塵とともに排出されようとするが、この
現象を、移動端に設けた吸引口９ａ、９ｂ、９ｃ、１７
ａから吸引することにより防止することができる。ここ
で、例えばスライダー７の移動速度が１１００ｍｍ／ｓ
の場合に、吸引力を０．６５ｍ³／ｍｉｎとすると良好
に吸引できる。

【００２４】この場合に、スライダー７の移動端のみの
吸引なので吸引の損失を最低限に抑えることも可能であ
る。また、吸引のタイミングとしては常時吸引すればよ
いが、作業回数（スライダー７の駆動回数）が少ない場
合はスライダー７が両端部３ａ、３ｂ付近に移動する時
だけに吸引してもよく、この場合には、不要時の使用を
抑えられて効率的となる。また、スライダー７の移動に
伴い、スライダー７が接近する方の吸引口９ａ、９ｂ、
９ｃ、１７ａだけの吸引力を増加させてもよく、この場
合には一層効率よく塵が回収でき、さらにスライダー７
ーの移動に対して徐々に増加・減少させるとさらに回収
効率も良好となる。

【００２５】また、常時吸引する場合の吸引力は、通常
は両方の吸引口９ａ、９ｂ、９ｃ、１７ａで同一が好ま
しく、吸引力を制御手段１６により一定に維持してもよ
いが、さらに吸引口９ａ、９ｂ、９ｃ、１７ａにセンサ
ーを設けて両方の吸引口９ａ、９ｂ、９ｃ、１７ａの吸
引力を一定の吸引力に維持すると吸引ムラがなくなっ
て、きちんと塵を吸引でき、しかもスライダー７の移動
がスムーズとなる。また、これに代えて塵の発生の多い
場合に、塵の多い方の吸引力を増加させることも可能で
あり、この場合には塵の回収率向上を図ることができ
る。

【００２６】これらの吸引の制御は吸引装置１２に設け
た制御手段１６にて行うが、この際の吸引装置１２なら
びに制御手段１６はＸ軸部１およびＹ軸部２に共通のも
のではなくて、個別に設けたのものでもよい。このよう
に塵の発生しやすいスライダー７の移動端の付近のみに
吸引口９ａ、９ｂ、９ｃ、１７ａを設けることにより、
塵の含んだ空気を吸引して、外部（クリーンルーム内）
に排出することを防止することができながら、吸引装置
１２として安価でエネルギー消費の少ないものを用いる
ことができる。また、Ｘ軸部１およびＹ軸部２に設けら
れる各吸引口９ａ、９ｂ、９ｃ、１７ａは両移動端の２
箇所のみであり、吸引口９ａ、９ｂ、９ｃ、１７ａと吸
引装置１２とは吸引用ダクトホース１１、２０で直接つ
なぐため、特に吸引装置１２における吸引具合を制御し
ない場合でも各吸引口９ａ、９ｂ、９ｃ、１７ａでの吸
込み流用はほぼ均一になることから、従来よりも少ない
流量で塵を吸引することができる。

【００２７】また、上述のように、Ｙ軸部２には、作業
領域１１に対向して、Ｙ軸部２の下面から両側壁周囲を
覆うように防塵カバー１３が取り付けられているため、
Ｘ軸部１のスライダー７がＹ軸部２を伴って同期して移
動する際に、仮にＸ軸部１のスライダー７の移動経路の
開口部７ａから塵を含んだ空気が作業領域１１に向けて
噴出しようとした場合でも、この空気の塵が防塵カバー
１３で遮られて作業領域１１に侵入することが防止され
る。つまり、スライダー７の作業範囲１１側に設けられ
た防塵カバー１３の効果により、吸引しきれなかった塵
は作業範囲１１側に飛散せず、作業範囲１１と反対側に
流れていく。

【００２８】また、Ｙ軸部２はＸ軸部１のスライダー７
上に固定されて移動するため、例えば、図２に示すよう
にのようにＸ軸部１と同様に吸引用ダクトホースを本体
カバーの側面に接続すると吸引用ダクトホースを作業範
囲の上に渡すことになりＹ軸部の動作による振動等によ
り吸引用ダクトホースから塵が落下する恐れがある。し
かしながら、このクリーンルーム用ロボットのＹ軸部２
においては、Ｘ軸部１と異なって、吸引用ダクトホース
１９を本体カバー８の後方に接続しているため、万一吸
引用ダクトホース１９から塵が落下しても作業範囲１１
に侵入することを防止できる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、吸引口
を、本体カバーまたは本体カバー内におけるスライダー
が移動可能な両移動端付近にのみ設けることにより、吸
引口からの吸い込み流量を適正な流量にすることができ
て、従来よりも少ない流量で塵を吸引することができ、
無駄なエネルギーを消費することを防止できる。また、
本発明のクリーンルーム用ロボットの構造は非常に簡単
であるため、一般環境用の直動（直交）ロボットなどに
少しの改造を加えることで実現でき、安価なクリーンル
ーム用ロボットを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるクリーンルーム用
ロボットの外観を示す斜視図

【図２】（ａ）および（ｂ）は同クリーンルーム用ロボ
ットのＸ軸部を示す平面断面図および図２（ａ）の矢印
Ａ方向から見た側面図

【図３】同クリーンルーム用ロボットのＹ軸部を示す平
面断面図

【図４】従来のクリーンルーム用ロボットの概略的な側
面断面図

【図５】（ａ）および（ｂ）はその他の従来のクリーン
ルーム用ロボットの平面断面図および側面図

【図６】同従来のクリーンルーム用ロボットにおけるボ
ールネジの構成を示す部分切欠斜視図

【図７】同従来のクリーンルーム用ロボットにおけるス
ライダーと直動案内軸受の構成を示す断面図

【符号の説明】

１ Ｘ軸部 ２ Ｙ軸部 ３ ボールネジのネジ部 ４ ボールネジのナット部 ５ モーター ６ 直動案内軸受 ７ スライダー ８ 本体カバー ９ａ、９ｂ、９ｃ、１７ａ 吸引口 １０ 吸引口継手 １１、２０ 吸引用ダクトホース １２ 吸引装置 １３ 防塵カバー １４ 作業範囲 １５ 作業手段取付部 １６ 制御手段 １７ 吸引ダクト １８、１９ 吸引継手

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力軸にボールネジを有するモーター
   と、前記ボールネジと係合して移動可能なスライダー
   と、前記スライダーを直進運動するように案内する直動
   案内軸受と、少なくともボールネジとスライダーとを覆
   う本体カバーとを備え、本体カバー内の塵を空気ととも
   に吸引口から吸引する構成とされたクリーンルーム用ロ
   ボットであって、前記吸引口を、本体カバーまたは本体
   カバー内における前記スライダーが移動可能な両移動端
   付近にのみ設けたクリーンルーム用ロボット。
2. 【請求項２】 ロボットにて移動させる対象物が移動す
   る作業領域に面する位置に、スライダーの移動経路の開
   口部から塵を含んだ空気が作業領域に向けて流入するこ
   とを遮る防塵カバーを備えた請求項１記載のクリーンル
   ーム用ロボット。
3. 【請求項３】 両吸引口からの吸引力を略同一に制御す
   る制御手段を備えた請求項１または２に記載のクリーン
   ルーム用ロボット。
4. 【請求項４】 両吸引口にセンサーを備え、センサーか
   らの結果により、両吸引口からの吸引力を略同一に制御
   する制御手段を備えた請求項３に記載のクリーンルーム
   用ロボット。
5. 【請求項５】 スライダーの移動に伴い、スライダー移
   動方向の吸引口の吸引力を増加させる制御手段を備えた
   請求項１または２に記載のクリーンルーム用ロボット。
6. 【請求項６】 出力軸にボールネジを有するモーター
   と、前記ボールネジと係合して、ロボットにて移動させ
   る移動対象物が移動する作業領域に対して平行に移動可
   能なスライダーと、少なくともこれらのボールネジとス
   ライダーとを覆う本体カバーとを備えたＸ軸部と、 前記Ｘ軸部のスライダーに一体的に固定され、出力軸に
   ボールネジを有するモーターと、Ｘ軸部の移動方向に対
   して直交する方向に移動自在のスライダーと少なくとも
   これらのボールネジとスライダーとを覆う本体カバーと
   を備えたＹ軸部と、 Ｙ軸部のスライダーに取り付けられ、前記移動対象物を
   保持するための手段とを備えたクリーンルーム用ロボッ
   トであって、 前記Ｙ軸部の本体カバー内に、スライダーの移動端であ
   るボールネジの先端部に臨む箇所に吸引口を設けた吸引
   ダクトを配設するとともに、この吸引ダクトの後方部に
   Ｌ字型の吸引継手を接続し、前記Ｙ軸部の本体カバーの
   後方部にも吸引口を設け、この吸引口にもＬ字型の吸引
   継手を接続し、本体カバーの後方から吸引するように構
   成したクリーンルーム用ロボット。