JPH04203529A - シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、シール装置に関し、特に、クリーンロボッ
ト等に好適なシール装置に関する。

（従来の技術） 従来より、この種のクリーンルームで使用されるクリー
ンロボットとして、軸受等の摺動部からの発塵を防ぐシ
ール構造が簡易となる等の利点があることから、例えば
「自動化技術Ｊ　　（Ｖｏｌ、１９　Ｎｏ、８１９８７
）等の刊行物に示されているような回転アーム型のもの
が広く採用されている。このクリーンロボットは、第６
図に示すように、ベース３１上に配置されたドラム３２
と、このドラム３２の上部に第１関節３３を介（７て支
持された第１アーム３４と、該第１アーム３４の先端に
第２関節３５を介して支持された第２アーム３６と、該
第２アーム３６の先端に第３関節３７を介して支持され
、先端にフィンガ３９を有する第３アーム３８とを備え
ている。そして、ステッピングモータ４０により各アー
ム３４．３６．３８を関節３３゜３５、．３７回りに回
動させることにより、フィンガ３９を回動運動ないし直
線運動させるようになっている。

すなわち、フィンガ３９に半径方向の直線運動を行わせ
るときには、第７図（ａ）〜（ｃ）に示す如く、第１及
び第２アーム３４．３６の回動により第３アーム３８を
長さ方向に移動させ、角度方向の回動運動を行わせると
きには、同図（ｄ）〜（ｆ）に示すように、第１及び第
２アーム３４゜３６の回動に加えて第３アーム３８の回
動を行わせる。

上記各関節３３，３５．３７には磁性体シール構造が採
用されている。この磁性体シール構造は、第８図に示す
ように、軸支持部材としてのハウジング４１の内周に環
状の磁石４２が固定され、この磁石４２の両側にそれぞ
れリング状のポールピース４３，４Ｂが取り付けられて
いる。この各ポールピース４３の中心部には磁石４２の
内径よりも大きい中心孔４３ａが形成され、この中心孔
４３ａに軸４４が微小間隙をあけて挿通されている。

この各ポールピース４３と軸４４との間の微小間隙には
磁性流体が充填され、この磁性流体はポールピース４３
による磁力により間隙に保持されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような磁性流体を使ったシール構造では、
磁性流体かある程度蒸発することは避けられ得ない。そ
の場合、シール性能が低下するばかりでなく、蒸発した
磁性流体によりクリーンルームのクリーン度か低下する
虞れがある。

また、上記のような回転アーム型のロボットでは、フィ
ンガ３９の直線運動を、第１及び第２アーム３４．３６
の回動により制御するため、ロボットの作動範囲が狭く
、応答遅れか生じるとともに、アームの設計や制御が複
雑になる問題かある。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的
は、シール部の構造を改良することで、摺動部やシール
部で発生した異物か外部のクリーンルーム等に侵入する
のを有効に防いて、クリーンルーム等のクリーン度が低
下するのを防止しようとすることにある。

また、本発明の他の目的は、このようなシール装置を往
復動アーム型のロボットに適用できるようにして、クリ
ーンロボットの作動範囲を拡大し、かつ応答速度を上昇
できるようにすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成すべく、請求項（１）の発明では、回
転アーム型又は往復アーム型ロボット等の摺動部に非接
触シールを設けている。

具体的には、この発明では、軸と、該軸を支持する支持
部材と、上記軸と支持部材との間に設けられた軸受と、
上記支持部材において軸受よりも外気側に、内周端を軸
に近接せしめて突設され、軸受との間に空間を形成する
仕切壁と、上記空間にクリーンガスを供給するガス供給
手段とを備えたことを特徴としている。

また、請求項（２）の発明では、上記空間内に供給され
たクリーンガスがクリーンルーム内等に侵入することな
くそのまま外部に排出されるようにした。

すなわち、この発明では、仕切壁は、軸受側に位置する
第１仕切壁と、該第１仕切壁に対し軸受と反対側に位置
する第２仕切壁とで構成され、両仕切壁間には空間が形
成され、該空間はガス排気手段に連通していることを特
徴とする。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）の発明では、ガス供給
手段により空間にクリーンガスか供給されると、このガ
スは空間から仕切壁内周端と軸外周との間の間隙を通っ
て排出される。このとき、上記間隙の間隔が小さいため
、該間隙でのガスの流動抵抗が大きくなり、空間内のガ
ス圧が上昇する。

その結果、軸受で異物が発生してもその異物は空間内の
ガスにより規制され、間隙を越えて外部に出ることがな
く、異物のクリーンルーム等への侵入を防止できる。ま
た、磁性流体によるシール構造ではないので、その蒸発
によるシール性能の低下やクリーン度の低下はない。

また、こうしてクリーンガスによりシールするので、往
復動アーム型のロボットでも使用できることとなる。従
って、クリーンロボットの作動範囲を拡大でき、かつ応
答速度を上昇させることができる。

請求項（２）の究明では、上記ガス供給手段により空間
に供給された後、間隙を経て排出されるガスは、そのま
まクリーンルーム等へ排出されず、上記空間に隣接する
空間から排気手段により吸引される。このようにすると
、クリーンガスかクリーンルーム等に流出しないので、
クリーンルーム等でのガスの流れか乱されることを防止
できる。

（実施例１） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明をクリーンルームに設置される回動ア
ーム型ロボットの関節に適用した実施例１を示し、ロボ
ットは少なくとも第１及び第２の２つのアーム１，２を
有しく第６図参照）、アーム１，２同士は関節３で連結
されている。すなわち、第１図において、第２アーム２
の基端部は第１アーム］の先端部に対し軸４により回動
可能に支持されている。第１アーム〕は本発明でいう支
持部材を構成１〜でおり、その先端部には２股状の支持
部１ａ、ｌｂが上下に対向状に形成され、各支持部１ａ
、ｌｂの対向面には台底円筒状の軸受穴５ａ、５ｂか上
下に対応して形成されている、各軸受穴５ａ、５ｂ内に
は軸４の端部かそれぞれ嵌挿され、該軸４の中央部は第
２了−ム：２の基端部か回転一体に固定されている。軸
、４の各端ｍ′犬軸受穴５ａ、５ｂ内周壁面との間には
それぞれ軸受６，６か嵌合されており、この軸受６．Ｃ
）により軸４つまり第２アーム２基端部を第１７−ム１
先端部に対し回転可能に支持している１、上記軸受穴５
ａ、５ｂの開口部、すなわち上側軸受穴５ａにあっては
下部、下側軸受穴５ｂにあっては上部にはそれぞれ仕切
壁７．７か突設されている。この各仕切壁７は軸受穴５
ａ、５ｂの開口を覆うように軸４の中心側に向かって延
び、その内周端は軸４の外周面と微小間隙８をあけて近
接１２ている。この構造により、軸受穴５ａ、５ｂの内
部には穴５ａ、５ｂの底部に位置する軸受６との間に上
記仕切壁７で略閉塞される空間９か形成されている。こ
の各空間９にはクリーンガス供給通路１０の下流端が開
口され、該通路１０の上流端は、空気や窒素ガス等のク
リーンガスを送給するクリーンガス供給源１１に接続さ
れており、このガス供給源１１及びガス供給通路〕２０
により、空間９にクリーンガスを供給するように１７た
ガス供給手段１２が構成されている。また、このように
クリーンガスを空間９に供給することで、軸受６．６を
クリーンルームに対しシールする非接触式のシールか構
成される。

１７たがっＣ１この実施例では、ロボットの作動中、ガ
ス供給源１］から送給されたクリーンガスはガス供給通
路１０を介して第１アーム１におｉフる各軸受穴５ａ、
５ｂ内の空間９に供給される。

このクリーンガスは、第１図で矢印にて示す如く、空間
９から仕切壁７の内周端と軸４外周との間の微小間隙８
を通ってクリーンルーム内に排出される。このとき、上
記仕切壁７の内周端と軸４外周との間の間隙８の間隔が
小さいことから、該間隙８を通過する際のガスの抵抗は
大きく、この抵抗により空間９内のガス圧が上昇する。

このため、軸受６を外部のクリーンルームに対しシール
する非接触式シールが構成され、軸受６の摺動部分での
摺動により異物が発生（２ても、その異物は上記空間９
内のガス圧により軸受６側（軸受穴５ａ。

５ｂ奥部）に押し戻され、間隙８を越えて軸受穴５ａ、
５ｂ外部に出ることかなく、よって異物のクリーンルー
ムへの侵入を防止することかできる。

また、こうして磁性流体を使用せずに非接触式シールで
軸受６をシールしているので、磁性流体の蒸発によりシ
ール性能か低下したり、或いは蒸発した磁性流体により
クリーンルーツ・が汚染されたりすることはなく、よっ
てクリーンルームのクリーン度を向上維持することがで
きる。

（実施例２） 第２図は実施例２を示しく尚、以下の各実施例では、第
１図と同じ部分については同（２符号を付（７てその詳
細な説明は省略する）、この実施例では、各軸受穴５ａ
、５ｂの内部に軸受６が嵌装され、該軸受６の開口側に
はオイルシール又は磁性流体シールからなる接触式シー
ル１３が配置されている。

この実施例では、各軸受６か非接触シールのみならず接
触式シール１３によってもシールされるので、その分、
空間９に対するクリーンガスの供給量を低減できるとと
もに、仕切壁７の突出長さを短くしたり、或いは仕切壁
７の内周端と軸４との間の間隙８を広げたりすることが
できる利点がある。

（実施例３） 第３図は実施例３を示し、空間９に供給されたクリーン
ガスをクリーンルームに排出することなく回収するよう
にしたものである。

この実施例では、軸受穴５ａ、５ｂ開口での各仕切壁７
′は、軸受６側つまり軸受穴５ａ、　　５ｂ奥側に位置
する第１仕切壁１５と、該第１仕切壁１５に対し軸受６
と反対側つまり軸受穴５ａ、５ｂ開ロ側に位置する第２
仕切壁１６とで構成され、両仕切壁１５，１６間には仕
切壁７′の内の空間９と同様の空間１７が形成されてい
る。そして、この空間１７にはガス排気手段としてのク
リーンガス排出通路１８の上流端が開口され、該通路１
８の下流端はクリーンルーム外に開放されており、空間
９に供給されたクリーンガスをクリーンルーム外に排出
するようにしている。

したがって、この実施例では、上記実施例１と同様に、
ガス供給源１１から送給されたクリーンガスはガス供給
通路１０を介して第１アーム１における各軸受穴５ａ、
５ｂ内の空間９に供給されるが、そのとき、上記クリー
ンガスは空間９に供給された後、第１仕切壁１５の内周
と軸４との間の間隙８を経て両仕切壁１５．１６間の空
間１７に排出される。この空間１７にはクリーンガス排
出通路１８が連通し、この通路１８はクリーンルーム外
に開放されているので、上記空間１７内のガスは、その
ままクリーンルームへ排出されず、該空間１７から直接
クリーンルーム外に排出される。その結果、クリーンガ
スがクリーンルームに流出しないので、クリーンルーム
てのガス流の乱れを防止できる。

（実施例４） 第４図及び第５図は実施例４を示し、本発明を往復動型
アクチュエータに適用したものである。

すなわち、このアクチュエータ２１は、ベース２２上に
立設された前後２対の支持台２３．　２Ｂ。

・・・を有し、対応する各対の支持台２３．２３間には
それぞれ軸４’　、４’が架設されている。両軸４’　
、４’の上方にはテーブル２４が配置され、該テーブル
２４は各軸４′に対しテーブル２４に固定した左右１対
の支持部材２５．２５を介して支持され、この各支持部
材２５と軸４′との間には軸受６′が嵌装されており、
この軸受６′によりテーブル２４が軸４′に対し左右方
向にスライド可能とされている。各軸受６′は例えばニ
ードル軸受、滑り軸受、エアベアリング等で構成される
。また、両軸４’　、４’間のベース２２上にはりニア
モータ２６が設置されており、このリニアモータ２６に
よりテーブル２４をスライドさせるようにしている。

上記各支持部材２５の左右両側にはそれぞれ円筒状のシ
ール壁２７．２７が突設され、該各シール壁２７の軸受
６′と反対側開口は上記実施例１と同様の仕切壁７によ
り略閉塞され、該仕切壁７の内周端は軸４′に微小間隙
８をおいて近接配置されている。また、仕切壁７の軸受
６′との間には空間９が形成され、この空間９には図示
しないが上記実施例１と同様のクリーンガス供給通路の
下流端が開口しており、空間９にクリーンガスを供給す
ることで、軸受６′をクリーンルームに対しシールする
非接触式シールが構成されている。

したがって、この実施例においては、リニアモータ２６
の作動によるテーブル２４の駆動中、実施例１と同様に
、ガス供給源から送給されたクリーンガスはガス供給通
路を介してシール壁２７内の空間９に供給され、このク
リーンガスは、図で矢印にて示す如く、空間９から仕切
壁７の内周端と軸４′外周との間の微小間隙８を通って
クリーンルーム内に排出される。このことにより、軸受
６′を外部のクリーンルームに対しシールする非接触式
シールが構成され、軸受６′の摺動部分での摺動により
異物が発生しても、その異物がクリーンルームへ侵入す
るのを防止し、実施例１と同様の作用効果が得られる。

また、こう（２てクリーンガスにより軸受６′をシール
するので、往復動アクチュエータ２１をクリーンロボッ
トとしてクリーンルームで使用することかできる。この
ように往復動型クリーンロボットをクリーンルームで使
用することで、該クリーンロボットの作動範囲を拡大で
き、かつ応答速度を上昇させることができるとともに、
その制御や設計を簡単にすることができる。

（発明の効果） 以上説明１７たように、請求項（１）の発明によると、
回転アーム型又は往復アーム型ロボ・ソト等の摺動部に
クリーンガスによる非接触シールを設けたことにより、
摺動部の異物がクリーンルーム等に侵入するのを有効に
防止でき、クリーンルームのクリーン度の低下を防止し
てクリーン度を一定に保持することができる。また、ク
リーンルームか汚染されないので、クリーンルームの建
築費や運転費、メンテナンス費等を低減することができ
る。

さらに、磁性流体によりシールしないので、その蒸発に
よるシール性能の低下かない。さらに、回転アーム型の
みならず往復動アーム型ロホノトに適用できるので、；
ｑ計及び制御か容易になり、ロボットの作動範囲を拡大
しかつ応答速度を速めることができる。

請求項（２）の発明によれば、仕切壁を、軸受側に位置
する第１２仕切壁と、該第１仕切壁に対し軸受と反対側
に位置する第２仕切壁とて構成し、両仕切壁間に、ガス
排気手段に連通ずる空間を形成し。

゛たので、上記ガス供給手段により空間に供給された後
に間隙を経て排出されるガスかクリーンルーム等に流出
するのを防いで、クリーンルーム等でのガスの流れが乱
されることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示すロボット関節の要部拡
大断面図である。第２図及び第３図はそれぞれ実施例２
．３を示す第１図相当図である。 第４図及び第５図は実施例４を示し、第４図は往復動型
アクチュエータの正面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線断
面図である。第６図は従来のクリーンロボットの斜視図
、第７図はフィンガの動きを示す説明図、第８図は関節
の一部破断拡大斜視図である。 １・・・第１アーム（支持部材） ２・・第２アーム ４．４′・・・軸 ６．６′　・・・軸受 ７．７′　・・・仕切壁 ８・・・間隙 ９・・・空間 １２・・・ガス供給源 １５・・・第１仕切壁 １６・・・第２仕切壁 １７・・・空間 １８・・・クリーンガス排出通路（ガス排気手段）２１
・・・往復動型アクチュエータ ２５・・・支持部材 特許出願人　新明和工業株式会社　　　　　　　ギＨｅ
ｒ−； 代　理　人　弁理士　前　１）　弘（ばか］名）Ｊ！第
２図 訪ｄ勺 −・＝ミコ をシミ。 第　３　図 第４図 第５図 第６　図 第７　図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸と、 該軸を支持する支持部材と、 上記軸と支持部材との間に設けられた軸受と、上記支持
   部材において軸受よりも外気側に、内周端を軸に近接さ
   せて突設され、軸受との間に空間を形成する仕切壁と、 上記空間にクリーンガスを供給するガス供給手段とを備
   えたシール装置。
2. （２）仕切壁は、軸受側に位置する第１仕切壁と、該第
   １仕切壁に対し軸受と反対側に位置する第２仕切壁とで
   構成され、両仕切壁間には空間が形成され、該空間はガ
   ス排気手段に連通している請求項（１）記載のシール装
   置。