(57)【要約】  ロボットのピボットアーム組立体を製造する方法は、剛体で加工可能な材料から円形の円盤を形成すること、及び円盤の中心を貫通して円形の穴を形成することを含む。穴を画定する内側表面に外側軸受トラックが一体的に形成されると共に、その穴あき円盤が、外側軸受トラックに係合する固定部を備えた加工装置内に位置決めされる。そして、一体の外輪、アーム、歯付き歯車セグメントが円盤に加工され、ピボットアーム組立体の外側部分が形成される。内側軸受トラックを備えた内倫が一体の外輪の内側に位置決めされ、転がり軸受要素が第１及び第２の軸受トラックに挿入される。【選択図】図３
2011509527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ取扱いロボット等のためのピボットアーム組立体を製造するための方法であって、
剛体で加工可能な材料から所定の中心を有する円形の円盤を形成するステップと、
円筒形状の内側表面を有するピボットアーム組立体の一体外輪部を画定するために円盤の中心を貫通して円形の穴を形成するステップと、
第１の軸受トラックを画定するために一体外輪部の内側表面に半径方向内側に開口する溝を形成するステップと、
加工装置であって、その加工部に対して工作物を正確に保持する固定部を有する加工装置を提供するステップと、
加工装置の加工部に対して所定の位置及び向きで穴あき円盤を取り外し可能であるが正確に保持するために、加工装置の固定部が第１の軸受トラックと係合した状態で穴あき円盤を加工装置内に位置決めするステップと、
加工装置の加工部を作動させて、環状のリング部であって、一体外輪部の内側表面と略同心に配置された円筒形状の外側表面と、リング部から半径方向外側に延在すると共にロボットの関節部材と接続するように適合されたアーム部と、アーム部に対して円周方向に離間した関係でリング部から半径方向外側に延在する歯車セグメントと、第１の軸受トラックと所定の関係で正確に向きが決められると共に関連するロボット駆動機構と噛合するために適合された歯車セグメント部の外側端部に沿う歯とを備えたリング部を穴あき円盤に形成するステップと、
取付け部材を収容すると共に保持するように構成された内側表面と円筒形状の外側表面とによって画定されたピボットアーム組立体の内輪部を形成するステップと、
一体外輪部の第１の軸受トラックと実質的に同様の形状とされた第２の軸受トラックを画定するために内輪部の外側表面に半径方向外側に開口する溝を形成するステップと、
第１及び第２の軸受トラックが半径方向に位置合わせされ、内輪部が一体外輪部に対して偏心した関係となって、幅広部と幅狭部とを有する偏心隙間を一体外輪部の内側表面と内輪部の外側表面との間に画定するように、内輪部を一体外輪部の内側表面の内側に位置決めするステップと、
複数の転がり軸受要素を隙間の幅広部を介して第１及び第２の軸受トラックに順番に挿入するステップと、
第１及び第２の軸受トラックの回りで一定間隔で離間された関係で軸受要素を位置決めし、内輪部と一体外輪部を同心の関係となるように同時にシフトするステップと、
第１及び第２の軸受トラック内に一定間隔で離間された関係で軸受要素を保持するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記穴形成ステップは、
第２の加工装置であって、その加工部に対して工作物を正確に保持する固定部を有する第２の加工装置を提供すること、及び
第２の加工装置の加工部に対して所定の位置及び向きで円盤を取り外し可能であるが正確に保持するために、第２の加工装置の固定部が円盤の外側周縁と係合した状態で円盤を第２の加工装置内に位置決めすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記円盤形成ステップは、鋼製の細長の中実ロッドから円盤を切断することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記穴形成ステップは、円盤が第２の加工装置の固定部に保持されている間に、円盤の中心を貫通して穴を開けることを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記穴形成ステップは、穴あき円盤が第２の加工装置の固定部に保持されている間に、一体外輪部の内側表面を研削することを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１軸受トラック形成ステップは、穴あき円盤が第２の加工装置の固定部に保持されている間に、一体外輪部の内側表面に半径方向内側に開口する溝を研削することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１軸受トラック形成ステップは、軸受要素と共にラジアルコンタクト軸受を形成する形状に第１の軸受トラックを研削することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記内輪部形成ステップは、鋼から内輪部を形成することを含み、
前記内輪部溝形成ステップは、内輪部の外側表面を研削し、軸受要素と共にラジアルコンタクト軸受を形成する形状に第２の軸受トラックを形成することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１及び第２のトラック形成ステップは、軸受要素と４点接触するように第１及び第２の軸受トラックを研削することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記軸受要素保持ステップは、前記軸受要素位置決めステップの後でセパレータを軸受要素に取り付けることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記軸受要素挿入ステップは、軸受要素としてセラミック球を選択することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記最初に述べた加工装置を提供するステップは、ワイヤＥＤＭ機械を選択することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記円盤形成ステップは、ステンレス鋼製の細長の中実ロッドを選択することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記円盤形成ステップは、鋼製の細長の中実ロッドから円盤を切断することを含み、  前記穴形成ステップは、円盤の中心を貫通して穴を明けることを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
半導体ウェーハ等を取り扱うためのロボット機械におけるピボットアーム組立体の改善であって、
剛体で環状のリング部であって、円筒形状の内側表面と円筒形状の外側表面とを有し、第１の軸受トラックを画定するために半径方向内側に開口する溝が前記リング部の前記内側表面に形成されているリング部と、
剛体で円筒形状のスリーブ部であって、前記ロボット機械の取付け部をぴったりと収容すると共に保持するように構成された円筒形状の内側表面と円筒形状の外側表面とを有し、前記リング部の前記第１の軸受トラックと実質的に同様の形状とされた第２の軸受トラックを画定するために、半径方向外側に開口する溝が前記スリーブ部の前記外側表面に形成されており、組み付けられた状態において、前記スリーブ部は前記リング部の前記内側表面の内側に位置決めされ、前記第１及び第２の軸受トラックが半径方向に位置合わせされ、前記スリーブ部は前記リング部に対して偏心関係となり、幅広部と幅狭部とを有する偏心隙間が前記リング部の前記内側表面と前記スリーブ部の前記外側表面との間に形成されるスリーブ部と、
歯車セグメント部であって、その一部に沿って歯が形成されると共に、前記歯が前記リング部から半径方向外側に突出するように、前記歯車セグメント部の反対側の部分が前記リング部の前記外側表面に固定的に接続された歯車セグメント部と、
剛体のコネクタアーム部であって、その一端が、前記歯車セグメント部に対して円周方向に離間した関係で前記コネクタアーム部が前記リング部から半径方向外側に延在するように、前記リング部の前記外側表面に固定的に接続されているコネクタアーム部と、
複数の転がり軸受要素であって、前記隙間の前記幅広部を介して前記第１及び第２の軸受トラックに順番に挿入され、その後、前記第１及び第２の軸受トラックの回りで一定間隔で離間された関係で位置決めされ、前記スリーブ部と前記リング部は同心の関係となるように同時にシフトされる軸受要素と、
前記軸受要素と接続され、前記第１及び第２の軸受トラック内において前記一定間隔で離間された関係で前記軸受要素を回転可能に保持するセパレータ部とを有する改善。
【請求項１６】
前記転がり軸受要素が球形の玉軸受要素である、請求項１５に記載のロボット機械。
【請求項１７】
前記セパレータが、前記玉軸受要素に嵌る半径方向に向けられた複数の歯を有する、請求項１６に記載のロボット機械。
【請求項１８】
前記歯車セグメント部は、前記リング部と一体的に形成されている、請求項１７に記載のロボット機械。
【請求項１９】
前記コネクタアーム部は、前記リング部と一体的に形成されている、請求項１８に記載のロボット機械。
【請求項２０】
第１及び第２の軸受トラックは、前記玉軸受要素と４点接触する形状とされている、請求項１９に記載のロボット機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ取扱いロボット等に関し、特に、一体的に形成した軸受構造を有する、半導体ウェーハ取扱いロボット等のためのピボットアーム組立体、及び該ピボットアーム組立体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハは、典型的にはシリコンから作られ、半導体チップや集積回路の製造に使用される。シリコン系材料は脆く、各スライスの厚さが非常に小さいため、ウェーハは誤った取扱いにより損傷を受け易い。最新の半導体処理システムは、処理された半導体ウェーハ及び／又は組み立てられたチップの汚染や損傷を防ぐために非常に清浄な環境（sterile environment）においてウェーハを迅速に且つ正確に取り扱わなければならない。
【０００３】
半導体ウェーハ等を取り扱うためのロボットは当技術分野で一般に良く知られている。特許文献１及び特許文献２に開示されているようなウェーハ取扱いロボットは、典型的には、ロボットの手首又はロボットの他の類似の関節部分を伸ばしたり後退させたりする少なくとも一対のウェーハロボットピボット又はピボットアームを有している。特許文献１の図５Ａ及び特許文献２の図５に示されているように、ピボットアームの各々は、典型的には、ロボットの関節部材と接続するために適合された外方に延在するアーム、及びロボット駆動機構と噛合する歯を備えた歯車セグメントを有している。
【０００４】
本出願の図１に示されているように、従来は、ロボットピボットアームは、典型的には、金属の板から作られ、板の一端の両面には一対の円形の凹部が形成され、そこに２個の玉軸受が取り付けられていた。本出願の図１に示された例では、２個のアンギュラコンタクト玉軸受が、斜め接触で背中合わせの関係でアームの凹部に取付けられており、接触角が反体方向に向けられ、軸受組立体の両側に加わるスラスト荷重及び／又はクランプ力を支持する。本出願の図１に示された複式軸受構成は、ピボットアームの正確な向き、位置合わせ及び回転を維持するのに役立っているが、欠点があった。より具体的には、その様な軸受取り付け構造は、軸受の外輪とハウジングアーム凹部との間に極小さい摺動運動、即ちフレッチングが生じ、非常に細かい金属粒子、即ち破片が発生し、それがロボット機械内を移動し、可動部品に損傷を与えたり、ウェーハ及び／又は半導体チップを汚染したりすることが発見された。本出願の図１の従来の設計で示された２個の玉軸受が、不注意で逆向きに設置され、或いはその他の不適切な方法で設置された場合には、より激しいフレッチングが生じ、その中で半導体ウェーハを取り扱わなければならない清浄な環境を破壊する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，８１７，６４０号（譲受人：Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．）
【特許文献２】米国特許公開第２００２／０１８２０３６号（譲受人：Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．）
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一様相は、半導体ウェーハ取扱いロボット等のためのピボットアーム組立体を製造するための方法であって、剛体で加工可能な材料から所定の中心を有する円形の円盤を形成すること、円筒形状の内側表面を有するピボットアーム組立体の一体外輪部を画定するために円盤の中心を貫通して円形の穴を形成すること、及び第１の軸受トラックを画定するために一体外輪部の内側表面に半径方向内側に開口する溝を形成することを含む。また、該方法は、加工装置の加工部に対して工作物を正確に保持する固定部を有する加工装置を提供すること、及び加工装置の加工部に対して所定の位置及び向きで穴あき円盤を取り外し可能であるが正確に保持するために、加工装置の固定部が第１の軸受トラックと係合した状態で穴あき円盤を加工装置内に位置決めすることを含む。加工装置の加工部が作動されて、穴あき円盤に、環状のリング部が形成され、このリング部は、一体外輪部の内側表面と略同心に配置された円筒形状の外側表面と、リング部から半径方向外側に延在すると共にロボットの関節部材と接続するように適合されたアーム部と、アーム部に対して円周方向に離間した関係でリング部から半径方向外側に延在する歯車セグメントと、第１の軸受トラックと所定の関係で正確に向きが決められると共に関連するロボット駆動機構と噛合するために適合された歯車セグメント部の外側端部に沿う歯とを備えている。また、該方法は、取付け部材を収容すると共に保持するように構成された内側表面と円筒形状の外側表面とによって画定されたピボットアーム組立体の内輪部を形成すること、及び、一体外輪部の第１の軸受トラックと実質的に同様の形状とされた第２の軸受トラックを画定するために内輪部の外側表面に半径方向外側に開口する溝を形成することを含む。また、該方法は、第１及び第２の軸受トラックが半径方向に位置合わせされ、内輪部が一体外輪部に対して偏心した関係となって、幅広部と幅狭部とを有する偏心隙間を一体外輪部の内側表面と内輪部の外側表面との間に画定するように、内輪部を一体外輪部の内側表面の内側に位置決めすることを含む。複数の転がり軸受要素が、隙間の幅広部を介して第１及び第２の軸受トラックに順番に挿入される。その後、軸受要素は、第１及び第２の軸受トラックの回りで一定間隔で離間された関係で位置決めされ、内輪部と一体外輪部は同心の関係となるように同時にシフトされる。その後、軸受要素は、第１及び第２の軸受トラック内で一定間隔で離間された関係で保持される。
【０００７】
本発明の別の様相は、半導体ウェーハ取扱いロボット等のためのピボットアーム組立体を製造するための改善された方法であって、剛体で加工可能な材料から所定の中心を有する円形の円盤を形成するステップと、円筒形状の内側表面を有するピボットアーム組立体の一体外輪部を画定するために円盤の中心を貫通して円形の穴を形成するステップと、第１の軸受トラックを画定するために一体外輪部の内側表面に半径方向内側に開口する溝を形成するステップとを含む。また、該方法は、加工装置の加工部に対して工作物を正確に保持する固定部を有する加工装置を提供すること、及び加工装置の加工部に対して所定の位置及び向きで穴あき円盤を取り外し可能であるが正確に保持するために、加工装置の固定部が第１の軸受トラックと係合した状態で穴あき円盤を加工装置内に位置決めすることを含む。更に、該方法は、加工装置の加工部を作動させて、穴あき円盤に、一体外輪部と略同心に配置されたリング部と、このリング部から半径方向外側に延在する歯車セグメントと、第１の軸受トラックと所定の関係で正確に向きが決められると共に関連するロボット駆動機構と噛合するために適合された歯車セグメント部の外側端部に沿う歯と形成することを含む。更に、該方法は、取付け部材を収容すると共に保持するように構成された内側表面と円筒形状の外側表面とによって画定されたピボットアーム組立体の内輪部を形成すること、及び、一体外輪部の第１の軸受トラックと実質的に同様の形状とされた第２の軸受トラックを画定するために内輪部の外側表面に半径方向外側に開口する溝を形成することを含む。第１及び第２の軸受トラックが半径方向に位置合わせされるように、内輪部が一体外輪部の内側表面の内側に位置決めされ、複数の転がり軸受要素が第１及び第２の軸受トラックに挿入される。
【０００８】
本発明の更に別の様相は、半導体ウェーハ等を取り扱うためのロボット機械であって、改善されたピボットアーム組立体を有し、このピボットアーム組立体は、円筒形状の内側表面と円筒形状の外側表面とを持つ剛体で環状のリング部を有し、第１の軸受トラックを画定するために、半径方向内側に開口する溝がリング部の内側表面に形成されている。また、ピボットアーム組立体は、ロボット機械の取付け部を収容すると共に保持するように構成された円筒形状の内側表面と円筒形状の外側表面とを持つ剛体で円筒形状のスリーブ部を有し、リング部の第１の軸受トラックと実質的に同様の形状とされた第２の軸受トラックを画定するために、半径方向外側に開口する溝がスリーブ部の外側表面に形成されている。組み付けられた状態において、スリーブ部はリング部の内側表面の内側に位置決めされ、第１及び第２の軸受トラックが半径方向に位置合わせされ、スリーブ部はリング部に対して偏心関係となり、幅広部と幅狭部とを有する偏心隙間がリング部の内側表面とスリーブ部の外側表面との間に形成される。また、ピボットアーム組立体は、歯車セグメント部を有し、その一部に沿って歯が形成されると共に、歯がリング部から半径方向外側に突出するように、歯車セグメント部の反対側の部分がリング部の外側表面に固定的に接続されている。また、ピボットアーム組立体は、剛体のコネクタアーム部を有し、このコネクタアーム部の一端は、歯車セグメント部に対して円周方向に離間した関係でコネクタアーム部がリング部から半径方向外側に延在するように、リング部の外側表面に固定的に接続されている。複数の転がり軸受要素が、隙間の幅広部を介して第１及び第２の軸受トラックに順番に挿入され、その後、第１及び第２の軸受トラックの回りで一定間隔で離間された関係で位置決めされ、スリーブ部とリング部は同心の関係となるように同時にシフトされる。セパレータ部が軸受要素と接続され、第１及び第２の軸受トラック内において一定間隔で離間された関係で軸受要素を回転可能に保持する。
【０００９】
本発明の別の様相は、従来の軸受構成に関連するフレッチングを無くすために、一体成形した薄い断面の軸受を含む、半導体ウェーハ取扱いロボット等のためのピボットアーム組立体である。好ましくは、外側軸受トラックが、ピポットハウジングに直接又は一体的に形成されており、従来の設計において組み込まれていた別個の軸受外輪を無くすことができると共に、関連するフレッチングの問題を無くすことができる。ピボットアーム組立体は、動作中にピボットアーム組立体を正確に位置決めすると共に回転させるために軸受トラックに対して正確に位置合わせされた歯を備えた歯車セグメント部を有する。ピボットアーム組立体は、効率的に使用でき、運転寿命が長く、提案した用途に特に適している。
【００１０】
本発明のこれら及びその他の利点は、当業者であれば、以下の明細書、請求の範囲、及び添付の図面を参照することによって更に理解できると共に評価できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】半導体ウェーハ取扱いロボットのための従来のピボットアームの断面図。
【図２】本発明を具体化したピボットアーム組立体の平面図。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿ったピボットアーム組立体の断面図。
【図４】長手方向に切断されて円盤とされ、それからピボットアーム組立体が作られる中実ロッドの部分概略図。
【図５】ロッドから切断された円盤の内の一枚を示す平面図であり、ピボットアーム組立体の外側部分が破線で示されている。
【図６】円盤の縁から見た図。
【図７】円盤の中心を通して穴を形成する製造ステップを示す部分概略図。
【図８】穴を形成した円盤の平面図。
【図９】図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った円盤の断面図。
【図１０】穴あき円盤の内側表面に軸受トラックを形成する製造ステップを示す部分概略図。
【図１１】軸受トラックを形成した穴あき円盤の平面図。
【図１２】図１１の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿った穴あき円盤の断面図。
【図１３】穴あき円盤が加工のために固定された加工装置の部分概略斜視図。
【図１４】固定された円盤が加工されている状態を示す部分概略側面図。
【図１５】ピボットアーム組立体の外側部分を形成するために固定された円盤が加工されている状態を示す部分概略平面図。
【図１６】内輪が組み付けられる前のピボットアーム組立体の仕上げられた外側部分の平面図。
【図１７】図１６の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿ったピボットアーム組立体の仕上げられた外側部分の断面図。
【図１８】歯車セグメントの側面図。
【図１９】図１６の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿った歯車セグメントの断面図。
【図２０】関連する軸受トラックを形成する前のピボットアーム組立体のスリーブ部分の平面図。
【図２１】図２０の線ＸＸＩ−ＸＸＩに沿ったスリーブの断面図。
【図２２】軸受トラックを外側表面に形成した後のスリーブの断面図。
【図２３】図２２の線ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩに沿った溝スリーブ部分の断面図。
【図２４】転がり軸受要素の拡大斜視図。
【図２５】軸受要素セパレータの内側の平面図。
【図２６】軸受要素セパレータの部分側面図。
【図２７】スリーブがピボットアーム組立体のリング部に対して偏心して位置決めされた組み立て中のピボットアーム組立体の平面図。
【図２８】軸受要素が軸受トラックに挿入され、スリーブがリング部材と同心関係にシフトされた後のピボットアーム組立体の平面図。
【図２９】図２８の線ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸに沿ったピボットアーム組立体の断面図。
【図３０】本発明の代替の実施形態の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書の記載の目的のために、「上」、「下」、「右」、「左」、「後」、「前」、「垂直」、「水平」という用語及びこれらの派生語は、図１及び図２における向きでの本発明に関連しなければならない。しかし、特段の記載がない限り、本発明は種々の代替の向き及びステップの順序を取り得ることを理解しなければならない。また、添付の図面に示され、以下の明細書に記載された特定の装置及びプロセスは、添付の請求の範囲に定義された本発明の概念の単なる例示的実施形態にすぎないことを理解しなければならない。従って、明細書に開示された実施形態に関連する具体的な寸法及びその他の物理的特長は、請求の範囲に特段の記載がない限り、本発明を限定していると考えてはならない。
【００１３】
参照番号１０（図２及び図３）は、本発明を具体化した一体形成軸受構造を備えた、半導体ウェーハ取扱いロボット等のためのピボットアーム組立体の全体を示す。ピボットアーム組立体１０は、剛体で環状のハウジング、即ちリング部１１を有している。図１６〜図１９に最も良く描かれているように、リング部１１は、円筒形状の内側表面１２と円筒形状の外側表面１３とを有しており、第１の軸受トラックを画定するためにリング部１１の内側表面１２に半径方向内側に開口する溝１４が形成されている。また、ピボットアーム組立体１０は、歯車セグメント部１５を有し、この歯車セグメント部１５は、リング部１１の外側表面１３に固定的に接続された内側縁１６と、リング部１１から半径方向外側に突出する歯１８を備えた外側縁１７とを備えている。また、ピボットアーム組立体１０は、剛体のコネクタアーム部１９を有し、このコネクタアーム部１９は、リング部１１の外側表面１３に固定的に接続された内側端２０を備えると共に、歯車セグメント部１５に対して円周方向に離間した関係でリング部１１から半径方向外側に延在している。また、ピボットアーム組立体１０は、剛体で円筒形状のスリーブ部２３を有している。図２２と図２３に最も良く描かれているように、スリーブ部２３は、ロボット機械の取り付け部（不図示）を収容すると共に保持するように構成れた円筒形状の内側表面２４と、円筒形状の外側表面２５とを備えており、リング部１１の第１の軸受トラック１４と実質的に同様の形状とされた第２の軸受トラックを画定するために、スリーブ部２３の外側表面２５には半径方向外側に開口する溝２６が形成されている。図２７〜図２９に最も良く描かれているように、組み立て状態では、スリーブ部２３はリング部１１の内側表面１２の内側に位置決めされており、この状態では、第１及び第２軸受トラック１４、２６は半径方向に位置合わせされ、スリーブ部２３はリング部１１に対して偏心しており、リング部１１の内側表面１２とスリーブ部２３の外側表面２５との間に、幅広部２９と幅狭部３０を備えた偏心隙間２８（図２７）を形成している。複数の転がり軸受要素３２が順番に隙間２８の幅広部２９を通して第１及び第２軸受トラック１４、２６に挿入され、その後、第１及び第２軸受トラック１４、２６の回りに一定間隔で離間された関係で位置決めされ、スリーブ部２３とリング部１１が、図２８に示す同心関係となるように同時にシフトされる。第１及び第２軸受トラック１４、２６において一定間隔で離間された関係で軸受要素３２を回転可能に保持するためにセパレータ３４が軸受要素３２に接続されていてもよい。
【００１４】
図示の例では、ピボットアーム組立体１０（図１６〜１９）は、一体形の一体的に形成された外側部４０有し、この外側部４０は、ハウジング即ちリング部１１、歯車セグメント部１５及びコネクタアーム部１９を備えている。リング部１１は、ピボットアーム組立体１０の一体外輪部を画定し、図示の例では、円筒形内側表面１２、円筒形外側表面１３及び一対の向配置された平坦な側面４１、４２によって画定された実質的に円環状の形を有している。リング部１１の内側表面１２に形成された溝１４、即ち外側軸受トラックは、円弧形状を有すると共に、リング部１１の内側表面１２に沿って中央に配置されている。図１７に示す例では、軸受トラック１４は、後でより詳細に説明する様に、４点接触の関係で球状の玉軸受要素３２を保持するように構成された円弧形状を有している。
【００１５】
図示の歯車セグメント部１５は、リング部１１と一体に形成されており、その外側表面１３から半径方向外側に突出している。歯車セグメント部１５は、円弧状の内側及び外側縁１６、１７と、半径方向に延在する直線状の側縁４５と、平坦な対向面４６とによって画定された略円弧状の平面形状を有している。図示の歯車セグメント部１５は穴４７を有し、この穴４７は、側縁４５の近傍において対向面４６の間を貫通して延在しており、ストッパーピン等（不図示）を保持するように適合されている。
【００１６】
図示のコネクタアーム部１９は、円弧状の内側縁２０、真直ぐな外側縁２１、両側縁５０及び平坦な対向面５１によって画定された略長方形の平面形状を有している。コネクタアーム部１９は、歯車セグメント部１５に対して円周方向に離間された（図示の例では、約１２０度離間された）状態で、リング部１１の外側表面１３から半径方向外側に延在している。図１６及び図１７に示された例では、コネクタアーム部１９は、対向面５１の間を貫通して延在する複数の穴５２を有しており、これらの穴５２は、コネクタアーム部１９をロボット機械の関連する部分と接続するために用いられる。
【００１７】
図示のスリーブ部２３（図２０〜図２３）は、円筒形状の内側表面２４、円筒形状の外側表面２５及び一対の対向する平坦な側面５５、５６によって画定される円環状の形を有している。溝２６、即ち内側軸受トラックは、略円弧形状を有すると共に、スリーブ部２３の外側表面２５に沿って中央に配置されている。図示の例では、軸受トラック２６は、外側軸受トラック１４と類似の円弧形状を有しており、後でより詳細に説明する様に、４点接触の関係で関連する球状の玉軸受要素３２と係合するように設計されている。
【００１８】
図示の軸受要素３２（図２４）は、球状に形成された玉軸受要素であり、セラミック材料等を含む広範な種類の材料から作ることができる。
【００１９】
図示のセパレータ３４（図２５及び図２６）は、設置された状態で、スリーブ部２３の外側表面２５とリング部１１の内側表面１２との間の隙間２８内に嵌るように寸法が決められている。セパレータ３４の内側面は、複数組の軸方向内側を向いた歯５８を備えている。この歯５８は、図２８及び図２９に示すように、玉軸受要素３２の外表面に嵌り、軸受トラック１４、２６内において一定間隔で離間されたパターンで玉軸受要素３２を回転可能に保持するように構成されている。
【００２０】
図４〜図２３に最も良く描かれているように、本発明は、ピボットアーム組立体１０を製造するための独特の方法も提供するものであり、この方法は、剛体で加工可能な材料から、一対の平行な円形の面６６、６７、円筒形状の外側縁６８及び中心６９によって画定される円形の円盤６５を形成することを含む。図７〜図９に示す様に、リング部１１の内側表面１２を画定するために円盤６５の中心６９を貫通して円形の穴７２が形成される。図１０〜図１２に最も良く描かれているように、その後、外側軸受トラックを画定する半径方向内側に開口する溝１４が穴あき円盤６５の内側表面１２に形成される。図１３〜図１５を参照すると、外側軸受トラック１４を形成した穴あき円盤６５は、その後、加工装置８０内で加工される。この加工装置８０は、装置８０の加工部８２に対して工作物を正確に保持する固定部８１を有している。より詳細には、固定部８１が外側軸受トラック１４に係合する状態で穴あき円盤６５が加工装置８０に位置決めされ、加工装置８０の加工部８２に対して穴あき円盤６５が所定の位置と向きで、取り外し可能ではあるが正確に保持される。その後、加工装置８０の加工部８２を作動させて、穴あき円盤６５に、ピボットアーム組立体１０の環状のハウジング即ちリング部１１、コネクタアーム部１９、歯車セグメント部１５及び歯１８を形成する。予め形成された外側軸受トラック１４に固定部８１が係合するため、歯車セグメント部１５上の歯１８、歯車セグメント部及びコネクタアーム部１９が外側軸受トラック１４に対して正確に位置決めされる。従来技術を使用して製造できるスリーブ部２３は、図２７に示すように、内側及び外側軸受トラック２６、１４が半径方向に位置合わせされ、スリーブ部２３とリング部１１が偏心関係となって、リング部１１の内側表面１２とスリーブ部２３の外側表面２５との間に偏心隙間２８が形成されるようにリング部１１の内側表面１２の内側に位置決めされる。なお、偏心隙間２８は、ピボットアーム組立体の直径方向反対側に配置された幅広部２９と幅狭部３０とを有している。その後、軸受要素３２が、隙間２８の幅広部２９を介して内側及び外側軸受トラック２６、１４に順番に挿入される。その後、軸受要素３２は、内側及び外側軸受トラック２６、１４の回りに一定間隔で離間された関係で位置決めされ、スリーブ部２３とリング部１１は、図２８に示す様に、同心関係となるように同時にシフトされる。その後、図示のセパレータ３４又は他の公知の技術を用いて、内側及び外側軸受トラック２６、１４の回りに一定間隔で離間された関係で軸受要素３２が保持される。
【００２１】
図４〜図６に示す例では、各円盤６５は、４４０ステンレス鋼又は他の類似の材料の中実の円筒形の軸、即ちロッド８５から切断される。図５に最も良く描かれているように、ピボットアーム組立体１０の外側部４０の全体を円盤６５から一体的に且つ一体物として形成できるように、円盤６５の直径は、ピボットアーム組立体１０の中心点からの最大寸法（図示の例では、リング部１１の中心とコネクタアーム部１９の外側端２１との間の距離）と等しいか僅かに大きくなるように選択されている。
【００２２】
図７〜図９に示す例では、中実の円盤６５が穴あけ装置８８内に位置決めされる。この穴あけ装置８８は、関連するドリルビット９０に対して中実の円盤６５を正確に位置決めするために円盤６５の外縁６８と係合する固定部８９を有している。その後、円盤を貫通させてドリルビット９０を延ばすことによって中実の円盤６５に穴７２が形成される。
【００２３】
図１０〜図１２に示す例では、その後、穴あけ装置８８の固定部８９、又は穴あき円盤６５の外側縁６８を基準として位置決めする他の類似の固定機構内で穴あき円盤６５がしっかり保持されている状態で、研削ヘッド９３が穴あき円盤６５の上方の位置にシフトされる。そして、円盤６５の内側表面１２が、所望の正確な寸法と形状に研削加工される。その後、上で議論したように、といし車９３が正確に外側軸受トラック１４を表面１２に研削加工する。円盤６５の外側縁６８から円盤６５を固定し、同じ位置に固定されている間に穴明けと研削機能を行うことにより、高い精度が達成できる。
【００２４】
図１３〜図１５に示す例では、外側軸受トラック１４を形成した穴あき円盤６５が、図示の例ではワイヤＥＤＭ機械である加工装置８０にローディングされる。より詳細には、ＥＤＭ機械８０の固定部８１が、穴あき円盤６５に前もって形成された外側軸受トラック１４と係合し、ＥＤＭ機械８０のカッティングヘッド部８２に対して円盤６５を正確に位置決めし、向きを決める。その後、円盤６５からリング部１１、コネクタアーム部１９、歯車セグメント部１５及び歯１８を切り出すためにＥＤＭ機械８０が作動される。円盤６５が、前もって形成された外側軸受トラック１４に基づいて固定されるため、歯１８並びにコネクタアーム部１９及び歯車セグメント部１５の他の面に対しての軸受トラックの向きは非常に正確である。
【００２５】
図２７〜図２９に示す例では、玉軸受要素３２が軸受トラック１４、２６内に装填され、スリーブ部２３がリング部１１に対して同心となるようにシフトされた後、セパレータ３４が隙間２８内に位置決めされ、軸受トラック１４、２６に沿って玉軸受要素３２を一定間隔で離間された関係で回転可能に保持するために軸受要素３２の外面に嵌められる。
【００２６】
参照番号１ａ（図３０）は、ピボットアーム組立体の両側面に隣接して位置決めした２組の軸受要素及び軸受トラックを有する、本発明の別の実施形態の全体を示す。ピボットアーム組立体１０ａは前に記載したピボットアーム組立体１０と類似しているため、図１〜図２９と図３０に現われる同様の部品は、それぞれ同一の対応する参照番号で表す。しかしながら、図３０の部品の番号には添え字として「ａ」が付加されている。図３０に示すピボットアーム組立体１０ａは、ピボットアーム組立体１０と同様に、リング部１１ａ、歯車セグメント部（不図示）、及びコネクタアーム部１９ａを有する。しかしながら、ピボットアーム組立体１０ａでは、リング部１１ａの内側表面１２ａ及びスリーブ部２３ａの外側表面２５ａが軸方向に離間された２個の軸受トラック１４ａ、２６ａを有し、２組の軸受要素３２ａが、背中合わせの関係で斜めに接触するように配置されている。２個のセパレータ３４ａが隙間２８ａの両側から軸受要素３２ａの上に嵌められている。
【００２７】
上の記載において、本明細書で開示した概念から逸脱すること無く本発明に対して変形を加え得ることは当業者であれば容易に分かるであろう。そのような変形例は、請求の範囲に別段の記載がない限り、以下の請求の範囲に含まれるものと考えるべきである。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ピボットアーム組立体
１１  リング部
１４  溝（第１軸受トラック）
１５  歯車セグメント部
１８  歯
１９  コネクタアーム部
２３  スリーブ部
２６  溝（第２軸受トラック）
３２  軸受要素
３４  セパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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