CN111902662A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明能够容易地去除附着物。密封装置(10)安装于旋转轴与外周侧构件之间，并以能够滑动的方式与旋转轴的外周面接触，从而对旋转轴与外周侧构件之间进行密封。密封装置(10)包括：围绕轴线(x)呈环状的加强环(20)；和弹性体部(30)，由安装于加强环(20)并围绕轴线(x)呈环状的弹性体构成，弹性体部(30)具有基部(31)和至少一个的、围绕轴线(x)呈环状的防尘唇(34)，防尘唇(34)在前端部分具有在轴线(x)方向上面向外侧(a)并围绕轴线(x)呈环状的前端面(341)，所述前端部分从基部(31)在轴线(x)上朝向内周侧(d)且朝向外侧(a)延伸，并随着在轴线(x)方向上朝向内周侧(d)而缩径，前端面(341)在使用状态下相对于旋转轴的外周面具有90度以上的角度。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及密封装置。

背景技术

机器人被用于代替人类而进行各种作业。为了使用于进行作业的臂转动，机器人具备包括例如马达和旋转轴的关节驱动装置。

在如上所述的机器人的关节驱动装置中，提出了包括用于在旋转轴与外壳之间封闭润滑剂的密封装置(油封)的关节驱动装置(例如，参照专利文献1)。

另外，在机器人、减速器用的密封装置中，提出了具有对密封对象进行密封的主密封件和配置于主密封件的密封对象侧且将异物去除的辅助密封件的密封装置(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-89609号公报

专利文献2：日本特开2008-25788号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，近年来，即便在制造食品、饮品等的工厂(以下称为“食品工厂”。)中，从作业的省力化、自动化的观点出发也正在采用机器人。对于食品工厂用的机器人，考虑到要制造的食品的卫生方面，要求包含安装有密封装置的关节驱动装置在内均能够容易地去除灰尘、尘埃等粉尘。另外，对于食品工厂用的机器人，还要求通过使用例如高压水进行清洗等简易的作业就能够去除粉尘之类的附着物。

但是，包含上述的专利文献1和专利文献2在内的、在机器人的旋转轴所使用的现有的密封装置中，粉尘容易堆积于在外侧(大气侧)露出的部分的、例如防尘唇与旋转轴的接触部分的周围、其他的凹部。另外，在现有的密封装置中，难以去除堆积于这样的接触部分的周围、凹部的粉尘之类的附着物。

本发明就是鉴于上述的课题而作出的，其目的在于提供一种能够容易地去除附着物的密封装置。

用于解决技术问题的手段

为了达成上述目的，本发明的密封装置安装于围绕轴线旋转的旋转轴与在比旋转轴靠外周侧的位置处且围绕轴线配置的外周侧构件之间，并以能够滑动的方式与所述旋转轴的外周面接触，从而对所述旋转轴和所述外周侧构件之间进行密封，其中，所述密封装置包括：围绕所述轴线呈环状的加强环；和弹性体部，由安装于所述加强环并围绕所述轴线呈环状的弹性体构成，所述弹性体部具有基部和至少一个的、围绕所述轴线呈环状的防尘唇，所述防尘唇在前端部分具有在所述轴线方向上面向外侧并围绕所述轴线呈环状的前端面，所述前端部分从所述基部在所述轴线方向上朝向内周侧并且朝向外侧延伸，并随着在所述轴线方向上朝向内周侧而缩径，所述前端面在使用状态下相对于所述旋转轴的外周面具有90度以上的角度。

在本发明的一方式的密封装置中，所述加强环具有：圆筒状的圆筒部，沿轴线方向延伸；和中空圆盘状的圆盘部，从所述圆筒部的外侧的端部朝向内周侧延伸，所述弹性体部具有罩部，所述罩部从外侧安装于所述圆盘部，围绕所述轴线呈环状且面向外侧，并且形成为平滑的圆盘状。

在本发明的一方式的密封装置中，所述基部在所述圆盘部的内周侧的端部附近处位于所述罩部与所述防尘唇之间，所述防尘唇从与所述罩部齐面的位置起在所述轴线方向上朝向内周侧并且朝向外侧延伸。

在本发明的一方式的密封装置中，所述密封装置被用作机器人中的驱动部所包括的旋转轴与壳体之间的密封装置。

发明效果

根据本发明的密封装置，能够容易地去除附着物。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式的密封装置的结构的、沿着轴线的剖面的剖视图。

图2是示出本发明的第一实施方式的密封装置的使用状态的、沿着轴线的剖面的剖视图。

图3是用于示出本发明的第一实施方式的密封装置中的防尘唇的局部放大剖视图。

图4是示出比较例的密封装置的结构的、沿着轴线的剖面的剖视图。

图5是用于示出比较例的密封装置中的防尘唇的局部放大剖视图。

图6是示出本发明的第二实施方式的密封装置的结构的、沿着轴线的剖面的剖视图。

图7是示出本发明的第二实施方式的密封装置的使用状态的、沿着轴线的剖面的剖视图。

具体实施方式

＜第一实施方式＞

以下，对于本发明的第一实施方式一边参照附图一边进行说明。

图1是示出本发明的第一实施方式的密封装置10的结构的、沿着轴线x的剖面的剖视图。另外，图2是示出本发明的第一实施方式的密封装置10的使用状态的、沿着轴线x的剖面的剖视图。

第一实施方式的密封装置10特别是被用于食品工厂用等各种作业用的未图示的机器人所包括的驱动部。具体而言，密封装置10安装于作为驱动部的一例的、在例如机器人的箱体(壳体)中用于使臂转动的关节驱动装置的旋转轴。在图1中，由双点划线表示的103a示出后述的壳体的开口部的内周面。

以下，为了便于说明，在附图中，将比密封装置10更靠符号a的一侧作为外侧，将比密封装置10更靠符号b的一侧作为内侧。此处，外侧是指壳体103的外部的、存在水、尘埃等的一侧，内侧是指壳体103的内侧。另外，在垂直于轴线x的方向(以下，也称为“径向”。)上，将远离轴线x的方向作为外周侧(箭头c方向)，将朝向轴线x的方向作为内周侧(箭头d方向)。

如图1和图2所示，密封装置10安装于围绕轴线x旋转的旋转轴102与作为外周侧构件的壳体103的开口部的内周面103a之间，该作为外周侧构件的壳体103在比旋转轴102靠外周侧c的位置处围绕轴线x配置，密封装置10以能够滑动的方式与旋转轴102的外周面102g接触，从而对旋转轴102与壳体103之间进行密封。密封装置10包括：围绕轴线x呈环状的加强环20；和弹性体部30，由安装于加强环20并围绕轴线x呈环状的弹性体构成，弹性体部30具有：基部31；和至少一个的、围绕轴线x呈环状的防尘唇34，防尘唇34在前端部分具有在轴线x方向上面向外侧a并围绕轴线x呈环状的前端面341，该前端部分从基部31起在轴线x方向上朝向内周侧d并且朝向外侧a延伸，并随着在轴线x方向上朝向内周侧d而缩径，前端面341在使用状态下相对于旋转轴102的外周面102g具有90度以上的角度。以下，具体说明密封装置10的结构。

如图1所示，加强环20是以轴线x为中心或大致中心的环状的金属制的构件。作为用于加强环20的金属制的构件，例如可以举出不锈钢、SPCC(冷轧钢)。对这样的金属制的构件例如通过冲压加工、锻造来制造加强环20。加强环20例如具有沿轴线x方向延伸的圆筒状或大致圆筒状的部分、即圆筒部21、和从圆筒部21的外侧的端部朝向内周侧延伸的中空圆盘状的部分、即圆盘部24。如后所述，圆筒部21形成为，使密封装置10能够嵌合于在壳体103形成的贯通孔的内周面103a。圆筒部21经由弹性体部30的部分与贯通孔即壳体103的开口部的内周面103a接触而能够嵌合。圆筒部21也可以成为在圆筒部21的中间部分形成未图示的锥环部那样的形状。另外，圆筒部21的一部分也可以直接与贯通孔的内周面103a接触而能够嵌合。以在密封装置10嵌接于形成壳体103的开口部105的内周面103a时实现密封装置10的轴线x与旋转轴102的轴线x一致的方式将圆筒部21嵌入于贯通孔的内周面103a。

在加强环20以从外侧(箭头a方向)且外周侧(箭头c方向)将加强环20包入的方式安装有弹性体部30。也就是说，加强环20加强弹性体部30。

如上所述，弹性体部30安装于加强环20，并以覆盖加强环20的方式与加强环20一体地形成。作为弹性体部30的弹性体，例如有各种橡胶材料。作为各种橡胶材料，例如为丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、丙烯酸橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)等合成橡胶。弹性体部30使用成型模具通过交联(硫化)成型而成型。在进行该交联成型时，加强环20配置于成型模具之中，弹性体部30通过交联粘合与加强环20粘合，从而弹性体部30与加强环20一体成型。

弹性体部30具有：基部31，位于加强环20中的圆盘部24的内周侧(箭头d方向)的端部附近；密封垫部32，所述密封垫部32是从外周侧(箭头c方向)安装于加强环20的圆筒部21的部分；罩部33，所述罩部33是在基部31与密封垫部32之间从外侧(箭头a方向)安装于加强环20的圆盘部24的部分；防尘唇34，所述防尘唇34具有前端部分，该前端部分从基部31在轴线x方向上朝向内周侧(箭头d方向)并且朝向外侧(箭头a方向)延伸并随着在轴线x方向上朝向内周侧d而缩径；唇部35，从基部31沿着轴线x向内侧(箭头b方向)延伸，并且形成有向内周侧(箭头d方向)突出的唇前端部分36；和内周面37，所述内周面37是面向弹性体部30的内周侧的环状的面。

基部31支承为在将唇部35的唇前端部分36靠压于旋转轴102的外周面102g的状态下使两者滑动接触。基部31在圆盘部24的内周d侧的端部附近处位于罩部33与防尘唇34之间。加强环20的圆盘部24进入基部31的内部。如上所述，罩部33设为从外侧a安装于圆盘部24且围绕轴线x呈环状并面向外侧a。

基部31与罩部33一同形成为表面平滑的圆盘状。也就是说，基部31和罩部33的朝向外侧a的面未设有例如在成型弹性体部30时所形成的均等槽等凹形状(凹部)。在密封装置10中，均等槽331设于不露出于外侧a的内侧b。

密封垫部32是在弹性体部30中从外周侧c将加强环20的圆筒部21覆盖的部分。密封垫部32的外径与内周面103a的内径相同或比内周面103a的内径稍大。因此，在密封装置10嵌接于壳体103的开口部的内周面103a的情况下，密封垫部32在加强环20的圆筒部21与壳体103之间沿径向被压缩，从而对壳体103的开口部的内周面103a与加强环20的圆筒部21之间进行密封。

密封垫部32将其与壳体103的开口部的内周面103a之间密封，由此壳体103的开口部的内周面103a与旋转轴102的环状的隙间由密封装置10密封。需要说明的是，如图1和图2所示，密封垫部32并不被限定为覆盖圆筒部21的外周侧c的整体。例如，密封垫部32也可以覆盖圆筒部21的外周侧c的一部分。

防尘唇34从基部31朝向位于内周侧d的旋转轴102的外周面102g倾斜地延伸。具体而言，防尘唇34具有锥形形状的剖面，该锥形形状的剖面以从外侧a(外周面344)和内侧b(内周面343)的两侧在轴线x方向上朝向内周侧d并且朝向外侧a而缩径的方式延伸。防尘唇34的外周面344从与外侧a处的罩部33齐面的位置起在轴线x方向上朝向内周侧d并且朝向外侧a延伸。另外，防尘唇34的内周面343从内侧b处的内周面37的位置起在轴线x方向上朝向内周侧d并且朝向外侧a延伸。防尘唇34具有在轴线x方向上面向外侧a并围绕轴线x呈环状的前端面341。

如图2所示，防尘唇34形成为，前端面341在前端部342和内周面343与旋转轴102的外周面102g相接的使用状态下，相对于旋转轴102的外周面102g具有90度以上的角度且朝向外侧a。需要说明的是，如图1所示，即使在未嵌入于旋转轴102的状态下，前端面341相对于轴线x也可以具有90度以上的角度。

弹性体部30的唇部35在从基部31沿着轴线x延伸的前端具有唇前端部分36，该唇前端部分36形成为旋转轴102的外周面102g能够滑动。唇部35具有圆锥筒状的形状，该圆锥筒状的形状随着在轴线x方向上朝向内侧(箭头b方向)而向内周侧d缩径。也就是说，唇部35在沿着轴线x的剖面(以下，也简称“剖面”。)中，从基部31朝向内侧(箭头b方向)和内周侧(箭头d方向)的唇前端部分36的唇接触端361而相对于轴线x倾斜地延伸。唇部35在与唇前端部分36相背的外周侧(箭头c方向)设有凹部，并在该凹部装配有作为施加压紧力的构件的环状的弹性构件即卡紧弹簧38。

唇前端部分36是朝向内周侧(箭头d方向)且剖面具有凸的楔形状的环状的部分。唇前端部分36具有唇接触端361，该唇接触端361以滑动自如的方式与旋转轴102的外周面102g接触。

卡紧弹簧38为例如金属制的弹簧构件，是在径向上对唇前端部分36向内周侧(箭头d方向)施力而施加将唇前端部分36靠压于旋转轴102的外周面102g的规定大小的压紧力的构件。需要说明的是，对于卡紧弹簧38，只要是施加压紧力的弹簧，则不限于金属制，也可以是由树脂制等其它各种材料构成。

接下来，对包括上述结构的密封装置10的作用进行说明。图3是用于示出本发明的第一实施方式的密封装置10中的防尘唇34的局部放大剖视图。

如图2所示，在使用状态下，密封装置10安装于机器人的驱动部、例如用于使臂转动的关节驱动装置的箱体(壳体103)的旋转轴102。

在使用状态下，弹性体部30的唇部35和防尘唇34在各自的前端即唇接触端361和前端部342附近的内周面343处，与旋转轴102的外周面102g接触。在使用状态下，弹性体部30的唇部35和防尘唇34在内周面37与旋转轴102的外周面102g之间形成闭合的空间。通过与旋转轴102的外周面102g接触，唇部35和防尘唇34产生变形。需要说明的是，在使用状态下，也可以使唇部35和防尘唇34全都不产生变形，还可以使唇部35和防尘唇34中的任一个不产生变形。

如图2和图3所示，防尘唇34形成为，在使用状态下，内周面343的外侧a的前端部342和其附近的内周面343与旋转轴102的外周面102g接触，该内周面343从弹性体部30的内周面37在轴线x方向上朝向内周侧d并且朝向外侧a延伸。在这种状态下，防尘唇34的前端面341相对于旋转轴102的外周面102g具有90度以上的角度θ1而朝向外侧a。

图4是示出比较例的密封装置100的结构的、沿着轴线x的剖面的剖视图。另外，图5是用于示出比较例的密封装置100中的防尘唇340的局部放大剖视图。如图4和图5所示，在比较例的密封装置100中，其防尘唇340的前端面341a在使用状态下相对于轴线x具有90度以下的规定的角度θ2且面向旋转轴102的外周面102g。

在比较例的密封装置100中，其基部310和罩部330的朝向外侧a的面未形成为平滑的圆盘状。具体而言，比较例的密封装置100在罩部330的朝向外侧a的面设有在成型弹性体部30时所形成的凹形状的均等槽331a。另外，在比较例的密封装置100中，其基部310的外侧a的面形成为从罩部330的外侧a的面向内侧b的方向凹陷的凹形状。防尘唇340从如此形成的基部310朝向位于内周侧d的旋转轴102的外周面102g倾斜地延伸。换言之，防尘唇340的前端面341a在轴线x方向上并未比罩部330的表面更向外侧a突出。

在如上所述构成的比较例的密封装置100中，粉尘容易堆积于防尘唇340的前端面341a的内周侧d、形成为凹形状的罩部330的均等槽331a等。另外，如图5所示，作为比较例的密封装置100而言，当在使用状态下在旋转轴102的外周面102g上附着有粉尘Du的情况下，有时粉尘Du会进入防尘唇340的前端面341a的内周侧d。在这种情况下，进入到防尘唇340的前端面341a的内周侧d的粉尘Du难以通过例如高压清洗等简易的作业被容易地去除。

另一方面，如上所述，本实施方式的密封装置10的防尘唇34在使用状态下，前端面341相对于旋转轴102的外周面102g具有90度以上的角度θ1而朝向外侧a。因此，根据密封装置10，粉尘Du容易露出在防尘唇的前端面341的外周侧c或旋转轴102的外周面102g上，难以进入内周侧d。因此，根据密封装置10，通过简易的作业就能够容易地将粉尘Du去除。

另外，在密封装置10中，基部31与罩部33一同形成为表面平滑的圆盘状，且均等槽331设于内侧b，因此在露出于外侧a的部分未设有凹形状。因此，根据密封装置10，通过简易的作业就能够容易地将粉尘Du去除。

如上所述，根据密封装置10，能够通过高压清洗等简易的操作容易地去除粉尘Du之类的附着物。

＜第二实施方式＞

以下，关于本发明的第二实施方式一边参照附图一边说明。以下，对于具有与上述第一实施方式的密封装置10相同或者类似的功能的结构赋予相同的附图标记而省略其说明，仅对于不同的结构进行说明。

图6是示出本发明的第二实施方式的密封装置10B的结构的、沿着轴线x的剖面的剖视图。另外，图7是示出本发明的第二实施方式的密封装置10B的使用状态的、沿着轴线x的剖面的剖视图。

如图6所示，第二实施方式的密封装置10B的加强环20和唇部35b的形状与之前说明的密封装置10不同。具体而言，加强环20在圆盘部24的内周侧d的前端部分形成有锥环部22，该锥环部22是从圆盘部24的内周侧的端部朝向内侧且向内周侧倾斜地延伸的部分。另外，关于密封装置10B的唇部35b，从基部31向内侧(箭头b方向)沿着轴线x延伸并且向内周侧(箭头d方向)突出的唇前端部分36b朝向外侧(箭头a方向)延伸，并随着在轴线x方向上朝向内周侧d的唇接触端361b而缩径。另外，密封装置10B的唇部35b与密封装置10的唇部35不同，由于在与唇前端部分36b相背的外周侧(箭头c方向)未设有凹部，所以也未装配卡紧弹簧。

如图7所示，根据如上构成的、本实施方式的密封装置10B，与上述的密封装置10同样地、在使用状态下，防尘唇34的前端面341相对于旋转轴102的外周面102g具有90度以上的角度而朝向外侧a。因此，根据密封装置10B，粉尘Du不会进入防尘唇的前端面341的内周侧d。

另外，在密封装置10B中，基部31与罩部33一同形成为表面平滑的圆盘状，且均等槽331设于内侧b，因此在露出于外侧a的部分未设有凹形状。因此，根据密封装置10B，粉尘Du不会进入通过简易的作业难以去除的凹部。

如上所述，根据密封装置10B，能够通过高压清洗等简易的作业容易地去除粉尘Du。

＜其他实施方式＞

以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不被限定于上述实施方式的密封装置10、10B，而是包括本发明的概念和权利要求书所包含的所有的方式。另外，为了使上述的课题和效果的至少一部分发挥作用，也可以适当地对各结构进行选择性地组合。例如，上述实施方式中的、各结构要素的形状、材料、配置、尺寸等可以根据本发明的具体使用方式来进行适当的改变。

例如，在上述实施方式中，是将密封装置10、10B作为安装于机器人的关节驱动装置的旋转轴102的密封装置而进行的说明，但是并不限定于此。即，密封装置10、10B也可以用作除关节驱动装置以外的驱动部的、例如在机器人中使臂回转的回转部的回转用轴与壳体之间的密封装置。另外，密封装置10、10B也可以用作除关节驱动装置以外的驱动部的、例如在机器人中使手腕部分旋转的旋转部的旋转轴与壳体之间的密封装置。进一步，密封装置10、10B如果是对旋转轴102与配置于其外周侧c的外周侧构件之间进行密封的密封装置，则也能够用于其他装置、例如减速器的旋转轴与外周侧构件(壳体)之间的密封装置(油封)。

附图标记说明

10…密封装置、20…加强环、21…圆筒部、22…锥环部、24…圆盘部、30…弹性体部、31…基部、32…密封垫部、33…罩部、34…防尘唇、35…唇部、36…唇前端部分、37…内周面、38…卡紧弹簧(施加压紧力的构件)、102…旋转轴(轴)、102g…外周面、103…壳体(外周侧构件)、103a…内周面、105…开口部、310…基部、341…前端面、342…前端部、343…内周面、344…外周面、361…唇接触端、x…轴线。

Claims (4)

1.一种密封装置，安装于围绕轴线旋转的旋转轴与在比旋转轴靠外周侧的位置处围绕轴线配置的外周侧构件之间，并以能够滑动的方式与所述旋转轴的外周面接触，从而对所述旋转轴和所述外周侧构件之间进行密封，其中，所述密封装置包括：

围绕所述轴线呈环状的加强环；和

弹性体部，由安装于所述加强环并围绕所述轴线呈环状的弹性体构成，

所述弹性体部具有：基部；从所述基部沿着所述轴线延伸的唇部；和至少一个的、围绕所述轴线呈环状的防尘唇，

所述唇部在从所述基部沿着所述轴线延伸的前端具有唇前端部分，所述唇前端部分形成为所述旋转轴的外周面能够滑动，

所述防尘唇在前端部分具有在所述轴线方向上面向外侧并围绕所述轴线呈环状的前端面，所述前端部分从所述基部在所述轴线方向上朝向内周侧并且朝向外侧延伸，并随着在所述轴线方向上朝向内周侧而缩径，

所述前端面在使用状态下相对于所述旋转轴的外周面具有90度以上的角度。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

所述加强环具有：圆筒状的圆筒部，沿轴线方向延伸；和中空圆盘状的圆盘部，从所述圆筒部的外侧的端部朝向内周侧延伸，

所述弹性体部具有罩部，所述罩部从外侧安装于所述圆盘部，围绕所述轴线呈环状且面向外侧，并且形成为平滑的圆盘状。

3.根据权利要求2所述的密封装置，其中，

所述基部在所述圆盘部的内周侧的端部附近处位于所述罩部与所述防尘唇之间，

所述防尘唇从与所述罩部齐面的位置起在所述轴线方向上朝向内周侧并且朝向外侧延伸。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的密封装置，其中，

所述密封装置被用作机器人中的驱动部所包括的旋转轴与壳体之间的密封装置。

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