スカラーロボット

【課題】上下軸の雰囲気と外環境とをジャバラにより隔離して当該雰囲気の外環境への流
出を抑制する上下軸を、ジャバラによる隔離を維持しつつ、より高速な上下動に対応させ
ることのできるスカラーロボットを提供する。
【解決手段】スカラーロボットには、支持軸１４に回動可能に設けられた第２のアーム１
５に、第２のアーム１５に貫通支持して第２のアーム１５に対して少なくとも軸線方向に
移動させる上下回転軸１６と、上下回転軸１６を外環境と隔離させるジャバラ１９，２０
とが設けられている。上下回転軸１６の下端部１７と第２のアーム１５の下部との間に設
けられる下側ジャバラ２０内の雰囲気を、上下回転軸１６の上昇に伴い下側ジャバラ２０
が収縮するとき下側ジャバラ２０の外環境に流出させずに第２のアーム１５の内部に流入
させるように下側ジャバラ２０内と第２のアーム１５内とを連通させる連通路３０を備え
る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スカラーロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットとしては、特許文献１に例示されるように、それを構成する複数のアー
ムが水平関節を介して順番に連結されるスカラーロボット（水平多関節型ロボット）が知
られている。このようなスカラーロボットのアームの先端には回転駆動及び上下駆動され
る上下回転軸が設けられており、この上下回転軸に取り付けられる各種ハンドにより被対
象物の組み立てや搬送作業が行なわれることもよく知られている。
【０００３】
ところでスカラーロボットにも、他の産業用ロボットと同様に、速い動作速度と、高い
処理精度と、生産現場に応じた外環境下での確実な動作と、が要求される。そのようなな
かで近年、スカラーロボットから生じる粉塵や飛沫を外環境に飛散させることの許されな
いクリーンルームなどのクリーン環境下においても同スカラーロボットの高速動作が要求
されるようになってきている。そこで例えば、スカラーロボットの上下軸機構として、上
下軸にボールネジを使用する場合、当該ロボットの上下駆動機構や上下軸から生じる粉塵
や油等が外環境に飛散されることを防ぐため、上下軸に保護部材としてジャバラを設ける
ようにしている。これにより上下軸機構がジャバラにより外環境と隔離され、スカラーロ
ボットとしてクリーン環境に対応した高い防塵性や防滴性を確保するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７０１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スカラーロボットの高速化に伴い、上下軸の上下動とともに上下動する
ジャバラも高速で伸縮されるようになり、ジャバラの伸縮により体積の変化するジャバラ
内の気圧変動が大きくなってきている。特に収縮するとき、その収縮速度に応じてジャバ
ラの内圧が高くなるため、上下軸の高速化に伴ってジャバラ内の気圧がより一層高くなる
ようになってきておりそのジャバラ内の雰囲気が外環境に大量に流出するおそれが懸念さ
れるようになってきている。このようにジャバラ内の空気が流出されるとクリーン環境の
クリーン性を低下させることも問題となる。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、上下軸の雰囲気
と外環境とをジャバラにより隔離して当該雰囲気の外環境への流出を抑制する上下軸を、
ジャバラによる隔離を維持しつつ、より高速な上下動に対応させることのできるスカラー
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】
【０００７】
本発明のスカラーロボットは、基軸に回動可能に設けられた回動アームに、該回動アー
ムに貫通支持して該回動アームに対して少なくとも軸線方向に移動させる主軸と、前記主
軸を外環境と隔離させるジャバラとを設けてなるスカラーロボットであって、前記主軸の
下端部と前記回動アームの下部との間に設けられる下側ジャバラ内の雰囲気を、前記主軸
の上昇に伴い前記下側ジャバラが収縮するとき当該下側ジャバラの外環境に流出させずに
前記回動アームの内部に流入させるように前記下側ジャバラ内と前記回動アーム内とを連
通させる連通路を備えることを要旨とする。
【０００８】
このような構成によれば、下側ジャバラ内の雰囲気が連通路を介して回動アームの内部
に流入するようになるので、下側ジャバラが収縮して体積が減少するような場合であれ、
下側ジャバラ内に留まる余剰な雰囲気が高圧になり外環境に流出することが抑制されるよ
うになる。これにより、粉塵や油の飛沫などを含むおそれのある主軸周囲の雰囲気が外環
境に流出することが抑制されて、スカラーロボットのクリーン環境での使用が好適になさ
れるようになる。
【０００９】
また、収縮する下側ジャバラの雰囲気の圧力が高くならないことから、下側ジャバラの
収縮速度を上げる、すなわち、主軸の上下動速度を速くしても当該雰囲気が外環境に流出
しないため、クリーン環境にあってもスカラーロボットの動作速度を上げることができる
ようにもなる。
【００１０】
このスカラーロボットは、前記連通路は、前記回動アームの外部に設けられることを要
旨とする。
このような構成によれば、連通路が回動アームの外部に設けられるので、アームの構造
による制約が少ない。すなわち回動アームは、主軸を支持するための支持機構及び、主軸
を駆動させるための駆動機構が多数配置されるために、下側ジャバラと回動アームとの間
に空気を流通させるための通路の確保も容易ではない。これにより、下側ジャバラと回動
アームとの間の空気の流通路の確保が容易にできるようになる。また、連通路を外部に設
けることから既存のスカラーロボットへの適用も容易となる。
【００１１】
このスカラーロボットは、前記連通路は、樹脂材料からなることを要旨とする。
このような構成によれば、連通路は樹脂材料から形成されるため回動アームの外形形状
に適合させ、外環境に対して好適な気密性を有する連通路を形成することが容易となる。
【００１２】
このスカラーロボットは、前記主軸の上端部と前記回動アームの上部との間には前記回
動アームに連通する上側ジャバラが設けられており、前記上側ジャバラ内の雰囲気と前記
下側ジャバラ内の雰囲気とが前記回動アームを介して相互に流通可能とされることを要旨
とする。
【００１３】
このような構成によれば、主軸の上下のジャバラが連通されているので、主軸の上動に
伴って収縮され高くなる下側ジャバラ内の雰囲気の圧力が、拡張される上側ジャバラ内に
吸収されるようになる。逆に、主軸の下動に伴って拡張される下側ジャバラ内が、収縮さ
れ高くなる上側ジャバラ内の雰囲気の圧力を吸収するようになる。これにより、ジャバラ
内の圧力が高くならないようにすることができるようになるとともに、回動アーム内の圧
力上昇が防止されるようにもなる。
【００１４】
このスカラーロボットは、前記回動アーム内の気圧が負圧とされることを要旨とする。
このような構成によれば、回動アーム内の気圧を負圧とすることから、下側ジャバラが
収縮される際、その中の雰囲気の回動アーム内への移動がよりスムーズに行なわれるよう
になる。これにより、下側ジャバラ中の雰囲気が下側ジャバラの収縮によって外環境へ流
出するおそれがより低減されて、スカラーロボットのクリーン環境への適用可能性が一層
高められるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかるスカラーロボットについてその一実施形態の正面構造を示す正面図。
【図２】同実施形態のスカラーロボットのジャバラの動作態様を示す断面図。
【図３】同実施形態のスカラーロボットのジャバラの動作態様を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態について図に従って説明する。図１はスカラーロ
ボット（水平多関節型ロボット）についてその正面構造を示したものである。
図１に示すように、スカラーロボットは、床面等に設置された支持体としての基台１１
を有して、その上端部に第１のアーム１３の基端部を回転体としてこれを回動可能に支持
する連結軸１２が設けられている。連結軸１２は、軸心Ｃ１を有する円柱形状に形成され
ており、基台１１において同軸心Ｃ１を中心に回転可能に設けられ、基台１１内に設けら
れた第１モーターＭ１により正逆回転されるようになっている。すなわちこれにより、第
１のアーム１３は、第１モーターＭ１により回動される連結軸１２の軸心Ｃ１を回動中心
として基台１１に対して水平方向に回動するようになっている。
【００１７】
第１のアーム１３の先端部には、第２のアーム１５の基端部を回転体としてこれを回動
可能に支持させる支持軸１４が連結されている。支持軸１４は、第２のアーム１５に対し
て軸心Ｃ２を中心に回動可能に設けられており、第２のアーム１５の基端部に配設された
第２モーターＭ２に駆動連結され同第２モーターＭ２により正逆回転されるようになって
いる。これにより、第２のアーム１５は、第２モーターＭ２の反力により軸心Ｃ２を回動
中心として第１のアーム１３に対して水平方向に回動するようになっている。
【００１８】
第２のアーム１５は同アーム１５の剛性を維持する躯体部１５ａと躯体部１５ａ上に備
えられた機器を保護するカバー部１５ｂとを備えている。第２のアーム１５の先端部には
、その躯体部１５ａに上下回転軸１６が上下方向に移動可能に、かつ、回転体として回転
可能に支持されている。また同第２のアーム１５先端部の躯体部１５ａには、ボールねじ
ナット２１とスプラインナット２２とが設けられている。
【００１９】
ボールねじナット２１は、その中央に上下回転軸１６が挿通されるとともに同第２のア
ーム１５内の躯体部１５ａに備えられている昇降モーターＭ４から伝達される回転動力に
基づいて上下回転軸１６を上下方向へ移動させる。一方、スプラインナット２２は、その
中央に上下回転軸１６が挿通されるとともに同第２のアーム１５内の躯体部１５ａに備え
られている第３モーターＭ３から伝達される回転動力に基づいて上下回転軸１６を回転さ
せる。すなわち上下回転軸１６は、これらボールねじナット２１とスプラインナット２２
とにより第２のアーム１５に回動及び上下動可能に支持されるようになっている。
【００２０】
上下回転軸１６は、その下端部１７に被搬送物を把持するハンドなどのツールが取付け
られるようになっており、その回動及び上下動によって移動されるツールを通じて被対象
物に対する各種の作業が行なわれるようになっている。
【００２１】
次に、第２のアーム１５先端部の内部構造について図２及び図３に従って説明する。図
２は上下回転軸１６が上方に突出した場合のジャバラの動作態様の断面構造を示す図であ
り、図３は上下回転軸１６が下方に突出した場合のジャバラの動作態様の断面構造を示す
図である。
【００２２】
図２及び図３において、上下回転軸１６には、その外周面に螺旋状のボールねじ溝１６
ｂと、軸心Ｃ３と平行なスプライン溝１６ｓとがそれぞれ刻まれるかたちで形成されてい
る。ボールねじ溝１６ｂはボールねじナット２１に対するめねじとして構成されており、
スプライン溝１６ｓはスプラインナット２２に対するめねじとして構成されている。
【００２３】
すなわちボールねじナット２１は、第２のアーム１５の躯体部１５ａに固定されるとと
もに、その内側にボールねじ溝１６ｂを螺合させるようにして上下回転軸１６を回転可能
に挿通している。また、ボールねじナット２１は、昇降モーターＭ４からベルト（図示略
）等を介して伝達される回転動力によってその内側が回転駆動される。これにより、ボー
ルねじナット２１の内側が回転して上下回転軸１６のボールねじ溝１６ｂを上下方向に移
動させると、同上下回転軸１６が上下方向に移動される。
【００２４】
また、スプラインナット２２は、第２のアーム１５の躯体部１５ａ下部のナット支持部
１８に固定されるとともに、その内側にスプライン溝１６ｓを嵌合させるようにして上下
回転軸１６を回動可能に挿通している。また、スプラインナット２２は、回転動力の伝達
機構を介して第３モーターＭ３から伝達される回転動力によってその内側が回転駆動され
る。回転動力の伝達機構は、第３モーターＭ３の出力軸ＤＳ３に連結されるプーリ２３と
、上下回転軸１６の近くに平行設置される中間軸２４のプーリ２５と、それらプーリ２３
，２５の間に掛け渡されるタイミングベルト２６とを備えている。また回転動力の伝達機
構は、中間軸２４に支持されプーリ２５に連結されるギア２７と、軸心Ｃ３を回転の中心
としてスプラインナット２２の内側に固定連結されるギア２８とを備えている。これによ
り第３モーターＭ３から出力される回転動力が、スプラインナット２２の内側に伝達され
、スプラインナット２２の内側が回転して上下回転軸１６のスプライン溝１６ｓを回転方
向に回転させると、同上下回転軸１６が回転方向に回転される。
【００２５】
このように、第２のアーム１５の躯体部１５ａは、第３モーターＭ３やスプラインナッ
ト２２の剛性を維持しつつ保持するとともに、第３モーターＭ３とスプラインナット２２
との間で回転動力を伝達する伝達機構などを備えているため、その先端部の上下回転軸１
６の周辺はそれら機器の支持、剛性維持のため空きスペースは少ない。
【００２６】
また、上下回転軸１６は、その上端部とカバー部１５ｂとの間に上側ジャバラ１９を備
えている。上側ジャバラ１９は、可撓性を有する樹脂などにより伸縮自在に形成されてお
り、その下部がカバー部１５ｂ内に連通する筒部１５Ｈに気密性を有し固定され、その上
部が上下回転軸１６の上端部に気密性を有し固定されている。これにより上下回転軸１６
のカバー部１５ｂから上方に突出される部分は、その周囲と外環境とが上側ジャバラ１９
により隔離されている。また上側ジャバラ１９は、上下回転軸１６の上端部の上下動に合
わせて伸縮するようになっている。例えば、上下回転軸１６の上端部が上方へ伸長したと
き、図２に示すように、上側ジャバラ１９も伸長して内部の体積が拡大し、逆に、上下回
転軸１６の上端部が下方へ後退したとき、図３に示すように、上側ジャバラ１９は縮小し
て内部の体積が縮小する。上側ジャバラ１９の内部体積の増減は、上下回転軸１６周囲の
雰囲気を増減させるが、上側ジャバラ１９は筒部１５Ｈを介して連通される第２のアーム
１５内から上下回転軸１６周囲に雰囲気を吸気すること、又は、第２のアーム１５内に上
下回転軸１６周囲の雰囲気を排気することができるようになっている。
【００２７】
さらに、上下回転軸１６は、その下端部１７と躯体部１５ａのナット支持部１８との間
には下側ジャバラ２０が設けられている。下側ジャバラ２０は、上側ジャバラ１９と同様
に、可撓性を有する樹脂などにより伸縮自在に形成されており、その上部が躯体部１５ａ
下部のナット支持部１８に気密性を有し固定され、その下部が上下回転軸１６の下端部１
７に気密性を有し固定されている。これにより上下回転軸１６の躯体部１５ａから下方に
突出される部分は、その周囲と外環境とが下側ジャバラ２０により隔離されている。また
下側ジャバラ２０は、上下回転軸１６の下端部１７の上下動に合わせて伸縮するようにな
っている。例えば、上下回転軸１６の下端部１７が上方へ後退したとき、図２に示すよう
に、下側ジャバラ２０は縮小して内部の体積が縮小し、逆に、上下回転軸１６の下端部１
７が下方へ伸長したとき、図３に示すように、下側ジャバラ２０も伸長して内部の体積が
拡大する。なお、ナット支持部１８にはスプラインナット２２が配置されており、ナット
支持部１８を介しての下側ジャバラ２０内と第２のアーム１５内との間での空気の流通性
は高くないが、本実施形態では、ナット支持部１８と躯体部１５ａの下面との間に連通路
３０を設けて下側ジャバラ２０内と第２のアーム１５内との間の空気の流通性を向上させ
ている。
【００２８】
すなわち、ナット支持部１８には下側ジャバラ２０が接続されるよりも上部の側面に軸
心Ｃ３に対して所定の円弧状の通気穴１８Ｈが形成されており、躯体部１５ａの下面には
通気口３２，３３が形成されており、連通路３０がそれら通気穴１８Ｈと通気口３２，３
３とを外環境と隔離しつつ連通させている。連通路３０は、樹脂材料より形成されており
、その上側３０Ａの形状は躯体部１５ａの下面に適合するように形成され、その軸側３０
Ｂの形状は通気穴１８Ｈに適合するように形成されており、躯体部１５ａの下面と通気穴
１８Ｈとを外環境との気密性を有しつつ連通させるようになっている。これにより、下側
ジャバラ２０の内部体積の減少により上下回転軸１６周囲の雰囲気が余剰となると、下側
ジャバラ２０はその内部の雰囲気をナット支持部１８の通気穴１８Ｈ、連通路３０及び通
気口３２，３３を介して第２のアーム１５内に排気することができるようになっている。
逆に、下側ジャバラ２０の内部体積の増加により上下回転軸１６周囲の雰囲気が減少する
と、下側ジャバラ２０はその内部の雰囲気を通気口３２，３３、連通路３０及びナット支
持部１８の通気穴１８Ｈを介して第２のアーム１５内から吸気することができるようにな
っている。
【００２９】
このことにより、上下回転軸１６の上下動によって下側ジャバラ２０が高速で伸縮する
ような場合であれ、下側ジャバラ２０内の気圧が外環境の気圧よりも大幅に高くなるよう
に変動することが抑制されるようになる。下側ジャバラ２０内の気圧が外環境の気圧より
も大幅に高くならなければ、下側ジャバラ２０の下端部と上下回転軸１６の下端部１７と
の気密性や、下側ジャバラ２０の上端部とナット支持部１８との気密性が好適に維持され
て、上下回転軸１６の周囲の雰囲気が外環境に流出するおそれも低減される。すなわち、
下側ジャバラ２０内と外環境との好適な隔離が維持される。
【００３０】
また、躯体部１５ａの上面であって、カバー部１５ｂとの間には通気口３４，３５が設
けられ、躯体部１５ａとカバー部１５ｂとの間の空気の流通性が高く維持されている。こ
れにより、上下回転軸１６の上下動によって体積の増減が正反対に生じる上側ジャバラ１
９と下側ジャバラ２０とが連通されるようになっている。すなわち、上側ジャバラ１９の
排気が下側ジャバラ２０に吸気され、逆に、下側ジャバラ２０の排気が上側ジャバラ１９
に吸気されるようになり、スカラーロボットとして、上下回転軸１６の上下動によって第
２のアーム１５の気圧が上昇されることを抑制している。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態のスカラーロボットによれば、以下に列記するような
効果が得られるようになる。
（１）下側ジャバラ２０内の雰囲気が連通路３０を介して第２のアーム１５の内部に流
入するようにしたので、下側ジャバラ２０が収縮して体積が減少するような場合であれ、
下側ジャバラ２０内に留まる余剰な雰囲気が高圧になり外環境に流出することが抑制され
る。これにより、粉塵や油の飛沫などを含むおそれのある上下回転軸１６周囲の雰囲気が
外環境に流出することが抑制されて、スカラーロボットのクリーン環境での使用が好適に
なされるようになる。
【００３２】
（２）収縮する下側ジャバラ２０の雰囲気の圧力が高くならないことから、下側ジャバ
ラ２０の収縮速度を上げること、すなわち、上下回転軸１６の上下動速度を上昇させても
当該雰囲気が外環境に流出しないため、クリーン環境にあってもスカラーロボットの動作
速度を上げることができるようにもなる。
【００３３】
（３）連通路３０が第２のアーム１５の外部に設けたので、連通路３０の設置に際して
アームの構造による制約が少ない。すなわち第２のアーム１５は、上下回転軸１６を支持
するための支持機構及び、上下回転軸１６を駆動させるためのボールねじナット２１やス
プラインナット２２などの駆動機構が多数配置されるために、下側ジャバラ２０と第２の
アーム１５との間に空気を流通させるための通路の確保が容易ではない。これにより、下
側ジャバラ２０と第２のアーム１５との間の空気の流通路の確保が容易にできるようにな
る。また、連通路３０を外部に設けることから既存のスカラーロボットへの適用も容易と
なる。
【００３４】
（４）連通路３０は樹脂材料から形成されるため第２のアーム１５の外形形状に適合さ
せ、外環境に対して好適な気密性を有する連通路３０を形成することが容易となる。
（５）上下回転軸１６の上下のジャバラ１９，２０を連通したので、上下回転軸１６の
上動に伴って収縮される下側ジャバラ２０内の雰囲気の圧力が、拡張される上側ジャバラ
１９内に吸収されるようになる。逆に、上下回転軸１６の下動に伴って拡張される下側ジ
ャバラ２０内が、収縮される上側ジャバラ１９内の雰囲気の圧力を吸収するようになる。
これにより、各ジャバラ１９，２０内の圧力が高くならないようにすることができるよう
になるとともに、第２のアーム１５内の圧力上昇が防止されるようにもなる。
【００３５】
（６）第２のアーム１５内の気圧を負圧とすることから、下側ジャバラ２０が収縮され
る際、その中の雰囲気の第２のアーム１５内への移動がよりスムーズに行なわれるように
した。これにより、下側ジャバラ２０中の雰囲気が下側ジャバラ２０の収縮によって外環
境へ流出するおそれがより低減されて、スカラーロボットのクリーン環境への適用可能性
が一層高められるようになる。
【００３６】
なお、上記実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、通気穴１８Ｈは軸心Ｃ３に対して所定の円弧状に形成されている
場合について例示したが、これに限らず、下側ジャバラ内部の気圧が気密性を維持できる
圧力にすることができるのであれば、通気穴の形状は、円形や楕円形でもよく、またその
数について、１つでも２つ以上の複数でもよい。
【００３７】
・上記実施形態では、下側ジャバラ２０の排気が第２のアーム１５に回収される場合に
ついて例示したが、これに限らず、第２のアーム内は、負圧に維持されていてもよい。こ
れによれば、下側ジャバラの排気がより好適に第２のアームに移動するようにもなる。
【符号の説明】
【００３８】
１１…基台、１２…連結軸、１３…第１のアーム、１４…基軸としての支持軸、１５…
回動アームとしての第２のアーム、１５ａ…躯体部、１５ｂ…カバー部、１５Ｈ…筒部、
１６…主軸としての上下回転軸、１６ｂ…ボールねじ溝、１６ｓ…スプライン溝、１７…
下端部、１８…ナット支持部、１８Ｈ…通気穴、１９…上側ジャバラ、２０…下側ジャバ
ラ、２１…ボールねじナット、２２…スプラインナット、２３，２５…プーリ、２４…中
間軸、２６…タイミングベルト、２７，２８…ギア、３０…連通路、３０Ａ…上側、３０
Ｂ…軸側、３２〜３５…通気口、Ｍ１…第１モーター、Ｍ２…第２モーター、Ｍ３…第３
モーター、Ｍ４…昇降モーター、ＤＳ３…出力軸。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基軸に回動可能に設けられた回動アームに、該回動アームに貫通支持して該回動アーム
に対して少なくとも軸線方向に移動させる主軸と、前記主軸を外環境と隔離させるジャバ
ラとを設けてなるスカラーロボットであって、
前記主軸の下端部と前記回動アームの下部との間に設けられる下側ジャバラ内の雰囲気
を、前記主軸の上昇に伴い前記下側ジャバラが収縮するとき当該下側ジャバラの外環境に
流出させずに前記回動アームの内部に流入させるように前記下側ジャバラ内と前記回動ア
ーム内とを連通させる連通路を備える
ことを特徴とするスカラーロボット。
【請求項２】
前記連通路は、前記回動アームの外部に設けられる
請求項１に記載のスカラーロボット。
【請求項３】
前記連通路は、樹脂材料からなる
請求項１又は２に記載のスカラーロボット。
【請求項４】
前記主軸の上端部と前記回動アームの上部との間には前記回動アームに連通する上側ジ
ャバラが設けられており、
前記上側ジャバラ内の雰囲気と前記下側ジャバラ内の雰囲気とが前記回動アームを介し
て相互に流通可能とされる
請求項１〜３のいずれか一項に記載のスカラーロボット。
【請求項５】
前記回動アーム内の気圧が負圧とされる
請求項１〜３のいずれか一項に記載のスカラーロボット。

【図１】