CN111975812A - 密封部件以及机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种密封部件以及机器人，能够长期稳定地防止高压清洗时清洗液向密封空间的侵入。该密封部件位于第一部件(15)和第二部件(16)之间，第一部件为旋转体，第二部件具有与第一部件的外周面对置的内周面，密封部件具备：密封主体(30)，其安装于第一部件以及第二部件中的一个；保护罩(40)，其安装于密封主体，密封主体具有与第一部件以及第二部件中的另一个接触或者接近而配置的密封唇(32)，形成于密封主体的金属环(31)的轴向的一端的铆接部(31d)沿密封主体的轴向与保护罩的外周部(42)抵接，密封主体沿所述轴向与保护罩的与外周部在径向上位置不同的一部分(43)抵接。
Description
技术领域
本发明涉及密封部件以及机器人。
背景技术
以往，用于高压清洗的部位的密封部件存在具有壳体或者安装于轴的保护罩的情况。另外，已知：为了将保护罩安装于油封自身，在将油封的金属环的端部向径向外侧弯折之后，再向径向内侧弯折，利用该弯折部将保护罩固定于油封，这种油封例如在专利文献1中示出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-122534号公报
发明内容
发明要解决的问题
例如，存在如下情况：机器人等机械通过高压清洗进行清洗。也存在如下情况：处理食品、药品等的机器人频繁地通过高压清洗进行清洗。在高压清洗过程中，从喷嘴以高压射出水、加入了洗涤剂的水等清洗液。射出的清洗液与机器人的各部分接触，也与机器人的密封部件接触。因此，存在如下情况：要求密封部件具有符合例如德国工业规格DIN 40050PART9中规定的IP69K等的防水性能。
在IP69K中规定的放水压力是80～100bar。另一方面，用于密封部件的金属环、保护罩等的板厚大多为0.8mm以下，为0.5mm以下的情况也不少。因此，存在保护罩因放水压力而发生变形、错位等，导致清洗液侵入密封空间的可能性。
鉴于上述的情况，期望如下密封部件以及机器人：能够长期稳定地防止高压清洗时清洗液向密封空间的侵入。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案是一种密封部件，所述密封部件位于第一部件和第二部件之间，所述第一部件为旋转体，所述第二部件具有与所述第一部件的外周面对置的内周面，所述密封部件具备：密封主体，其安装于所述第一部件以及所述第二部件中的一个；以及保护罩，其安装于所述密封主体，所述密封主体具有密封唇，所述密封唇与所述第一部件以及所述第二部件中的另一个接触或者接近而配置，形成于所述密封主体的金属环的轴向的一端的铆接部，沿所述密封主体的轴向与所述保护罩的外周部抵接，所述密封主体沿所述轴向与所述保护罩的与所述外周部在径向上位置不同的一部分抵接。
附图说明
图1是使用第一实施方式的机器人的机器人系统的示意性主视图。
图2是本实施方式的机器人的第五臂部件以及第六臂部件的示意图。
图3是用于本实施方式的机器人的密封部件的剖视图。
图4是形成铆接部之前的本实施方式的密封部件的剖视图。
图5是第二实施方式的密封部件的剖视图。
图6是本实施方式的第一变形例的密封部件的剖视图。
图7是本实施方式的第二变形例的密封部件的剖视图。
图8是本实施方式的第三变形例的密封部件的剖视图。
附图标记说明：
R：机器人
1：基座部
2：臂部
11：第一臂部件
12：第二臂部件
13：第三臂部件
14：第四臂部件
15：第五臂部件(第二部件)
15a：内周面
16：第六臂部件
16a：轴(第一部件)
20：密封部件
30：密封主体
31：金属环
31a：第一部分
31b：第二部分
31c：第三部分
31d：铆接部
32：密封唇
32a：主唇
32b：防尘唇
32c：环状弹簧
40：保护罩
41：贯穿孔
42：外周部
43：一部分
50：保护罩
51：第一平坦部
52：延伸部
53：第二平坦部
54：贯穿孔
55：外周部
56：一部分
60：环部件
61：圆筒部
62：径向延伸设置部
70：追加的保护罩
71：圆筒部
72：径向延伸设置部
B：轴承
具体实施方式
以下利用附图对第一实施方式的密封部件20以及具备密封部件20的机器人R进行说明。
本实施方式的密封部件20例如用于图1所示的垂直多关节型机器人R。本实施方式的密封部件20也可以用于水平多关节型机器人、并联连杆型机器人等其他种类的机器人。
如图1所示，本实施方式的机器人R具有基座部1以及臂部2，在臂部2的前端部安装有任意的工具T。在本实施方式中，利用工具T握持食品、医药品等对象物O，并利用机器人R将所握持的对象物O搬运至预定的位置。另外，为了将机器人R卫生地保持在适当的状态，对机器人R实施高压清洗。
因此，存在如下情况：要求机器人R具有符合德国工业规格DIN 40050 PART9中规定的IP69K等的防水、防尘性能。在IP69K中要求的防水性能是：在距离所指定的形状的扁平射流喷嘴10～15cm的距离，以80～100bar的水压放出80℃的热水时的防水性能等。
如图1所示，臂部2具有第一臂部件11，该第一臂部件11以能够围绕沿上下方向延伸的第一轴线J1旋转的方式支撑于固定在预定的设置面上的基座部1。臂部2具备第二臂部件12和第三臂部件13，该第二臂部件12的基端侧以能够围绕沿水平方向延伸的第二轴线J2摆动的方式支撑于第一臂部件11，该第三臂部件13的基端侧以能够围绕沿水平方向延伸的第三轴线J3摆动的方式支撑于第二臂部件12的前端侧。
另外，臂部2具备：第四臂部件14，其以能够围绕沿第三臂部件13的长度方向延伸的第四轴线J4旋转的方式支撑于第三臂部件13；第五臂部件15，其以能够围绕沿与第四轴线J4正交的方向延伸的第五轴线J5摆动的方式支撑于第四臂部件14；以及第六臂部件16，其以能够围绕第六轴线J6旋转的方式支撑于第五臂部件15。
另外，臂部2具备分别驱动第一至第六臂部件11～16的多个伺服马达。作为各伺服马达，能够利用旋转马达、直动马达等各种伺服马达。此外，本实施方式的机器人R是六轴多关节型机器人，但也可以是具有超过六个或者小于六个关节的多关节型机器人。
图2中示出了第五臂部件15以及第六臂部件16的示意图。如图2所示，第六臂部件16的轴(第一部件)16a是例如利用一对轴承B能够旋转地支撑于第五臂部件15的旋转体。轴16a利用所述伺服马达相对于第五臂部件15旋转。第六臂部件16的轴16a的外周面与第五臂部件15的内周面15a对置。
轴16a具有圆筒形状或者圆柱形状。在轴16a的轴向上，在第五臂部件(第二部件)15的内周面15a的比一方的轴承B更靠外侧的位置安装有密封部件20。在轴16a的轴向上，在第五臂部件15的内周面15a的比另一方的轴承B更靠外侧的位置也安装有密封部件20。两个密封部件20的大小相互不同，但结构相同，因此以下使用同一附图标记进行说明。
利用两个密封部件20对形成于第五臂部件15与轴16a的外周面之间的空间进行密封。
如图3所示，密封部件20具备：密封主体30，其安装于第五臂部件15的内周面15a；以及保护罩40，其安装于密封主体30。
密封主体30具有：金属环31，其由铁等公知的金属构成；以及密封唇32，其通过硫化粘接而设置于金属环31。
如图3所示，金属环31具备具有圆筒形状的第一部分31a。在第一部分31a的外周面，通过硫化粘接而形成有嵌合外周部33。密封唇32以及嵌合外周部33由具有橡胶状弹性的材料构成，具有橡胶状弹性的材料是公知的橡胶、硅等。根据用途，优选地，具有橡胶状弹性的材料具有耐油性、耐药品性等。也存在如下情况：按照要求规格，不设置嵌合外周部33。在该情况下，金属环31与内周面15a嵌合。
在与第五臂部件15的内周面15a嵌合之前的状态下，嵌合外周部33的外径比内周面15a稍大。因此，通过将嵌合外周部33嵌入内周面15a，使得密封主体30安装于第五臂部件15的内周面15a。
如图3所示，在金属环31的轴向的一端部形成有铆接部31d。铆接部31d通过将金属环31的第一部分31a的轴向的一端部向径向内侧弯折而形成。
此外，在本实施方式中，在金属环31中设置有铆接部31d的一侧是基端部，将金属环31的与铆接部31d相反的一侧称为前端部。另外，金属环31的轴向与密封主体30的轴向一致，有时将这些轴向仅称为轴向。并且，在图3中，纸面的右侧是所述轴向的一方，纸面的左侧称为所述轴向的另一方。即，金属环31的第一部分31a从铆接部31d朝向轴向的另一方延伸。
金属环31具有从第一部分31a的轴向的另一端朝向轴向的一方延伸的第二部分31b。第二部分31b具有大致圆筒形状。在本实施方式中，第二部分31b的直径从轴向的另一方朝向一方逐渐变小。此外，第一部分31a的轴向的另一端配置于比铆接部31d更靠金属环31的前端部侧。
金属环31具有从第二部分31b的前端部侧向径向内侧延伸的第三部分31c。在一个例子中，第三部分31c具有大致圆板形状。
密封唇32从金属环31的第三部分31c朝向径向内侧以及轴向的另一方侧延伸。在密封唇32的内周面设置有主唇32a和防尘唇32b，防尘唇32b设置于比主唇32a更靠轴向的一方侧的位置。主唇32a以及防尘唇32b也可以设置多个。
在主唇32a的外周面缠绕有环状弹簧32c。因此，通过环状弹簧32c，使得主唇32a稳定地与轴16a接触。防尘唇32b也与轴16a接触。
此外，在本实施方式中，密封唇32与嵌合外周部33一体成形。
保护罩40由铁、铝等金属构成，在本实施方式中具有圆板形状。保护罩40的外径与金属环31的第一部分31a的内径相同或者比第一部分31a的内径稍小。在保护罩40的中央形成有贯穿孔41，贯穿孔41的内径比轴16a的外径稍大。
在如图4所示将保护罩40配置于金属环31的第一部分31a内之后，如图3所示在第一部分31a的轴向的一端部如上所述形成铆接部31d。由此，保护罩40固定于密封主体30。
此外，如图4所示，形成铆接部31d之前的第一部分的轴向的一端部的板厚朝向端部逐渐变薄。另外，该轴向的一端部的外径朝向端部逐渐变小。因此，能够容易且切实地形成铆接部31d。
当保护罩40如上所述固定于密封主体30时，将铆接部31d从轴向的一方与保护罩40的外周部42抵接。另外，将保护罩40的比外周部42更靠径向内侧的一部分43从轴向的一方与密封主体30的金属环31的第二部分31b或者第三部分31c抵接。
在本实施方式中，保护罩40固定于密封部件20。另外，设置于密封主体30的金属环31上的铆接部31d从轴向的一方与保护罩40的外周部42抵接。另外，密封主体30的金属环31的第二部分31b或者第三部分31c从轴向的另一方与保护罩40的比外周部42更靠径向内侧的一部分43抵接。因此，保护罩40牢固地固定于密封主体30，能够长期稳定地防止高压清洗时清洗液向密封空间的侵入。
例如，如IP69K中所要求的那样，当来自扁平射流喷嘴的清洗液向密封部件20直接射击时，则对保护罩40施加较大的力。虽然保护罩40典型地由薄金属板构成，但因为其外周部42以及一部分43这两个部位由密封主体30支撑，因此能够长期稳定地防止高压清洗时清洗液向密封空间的侵入。
另外，在本实施方式中，在密封部件20上固定有保护罩40。因此，与为了防止高压清洗时清洗液的侵入而设置与密封部件30分体的保护罩的情况相比，能够容易地进行密封部件20向第五臂部件15的安装作业。另外，不论用户的安装作业的熟练度如何，都能够使保护罩40与密封主体30的密封唇32在轴向上的距离恒定。这有利于确保密封部件20的功能。
此外，有时在密封主体30的金属环31的第三部分31c的保护罩40侧的面上设置有由具有橡胶状弹性的材料构成的膜、层、突起等。在该情况下，也能够达成与上述相同的效果。
另外，在本实施方式中，铆接部31d通过将金属环31的第一部分31a的端部向径向内侧弯折而形成。因此，密封部件20的外径不会因铆接部31d的形成而变大。这有利于使密封部件20小型化。
另外，在本实施方式中，金属环31具有：第一部分31a，其从铆接部31d朝向轴向的另一方延伸；以及第二部分31b，其是金属环31的比第一部分31a更靠前端部侧的部分且从第一部分31a朝向轴向的一方延伸。另外，金属环31的第二部分31b或者第三部分31c沿轴向与保护罩40的一部分43抵接。
即，用于将密封部件20安装于第五臂部件15的第一部分31a、和与保护罩40抵接的第二部分31b以及第三部分31c通过单一的金属环31实现。该结构有助于减少部件数量以及降低生产成本。
另外，在金属环31的前端部侧设置有密封唇32。该结构也有利于减少部件数量以及降低生产成本。
另外，在本实施方式中，密封唇32与轴16a的外周面接触，在密封唇32上设置有用于将密封唇32向轴16a的外周面按压的环状弹簧32c。因此，能够更可靠地防止高压清洗时清洗液向密封空间的侵入，也能够适当地防止油脂从内部漏出。
以下利用附图对第二实施方式的密封部件20进行说明。
第二实施方式的密封部件20也安装于与第一实施方式相同的机器人R的相同的位置。对与第一实施方式相同的结构赋予相同的附图标记，并省略其说明。
如图5所示，在第二实施方式的密封部件20上设置有与第一实施方式的保护罩40形状不同的保护罩50。另外，在第一实施方式中仅设置有一个防尘唇32b，但在第二实施方式的密封部件20的密封唇32上设置有多个防尘唇32b。
保护罩50由铁、铝等金属构成，并且具有大致圆板形状。保护罩50具有：第一平坦部51，其从保护罩50的外周部向径向内侧延伸；以及延伸部52，其从第一平坦部51的径向内侧朝向轴向的一方延伸。延伸部52的直径朝向轴向的一方逐渐变小。保护罩50具有从延伸部52的径向内侧朝向径向内侧延伸的第二平坦部53。此外，也存在不设置第二平坦部53的情况。
保护罩50的第一平坦部51的外径与金属环31的第一部分31a的内径相同或者比第一部分31a的内径稍小。在保护罩50的中央形成有贯穿孔54，贯穿孔54的内径比轴16a的外径稍大。
与第一实施方式同样地，在将保护罩50配置于金属环31的第一部分31a内之后，如图5所示在第一部分31a的轴向的一端部形成铆接部31d。由此，将保护罩50固定于密封主体30。
当保护罩50如上所述固定于密封主体30时，将铆接部31d从轴向的一方与保护罩50的外周部55抵接。另外，将密封主体30的金属环31的第二部分31b或者第三部分31c从轴向的另一方与保护罩50的比外周部55更靠径向内侧的一部分56抵接。在第二实施方式中，一部分56设置于第一平坦部51，但一部分56也可以设置于延伸部52等。
在第二实施方式中，保护罩50也固定于密封部件20。另外，设置于密封主体30的金属环31的铆接部31d从轴向的一方与保护罩50的外周部55抵接。另外，密封主体30的金属环31的第二部分31b或者第三部分31c从轴向的另一方与保护罩50的比外周部55更靠径向内侧的一部分56抵接。因此，能够将保护罩50牢固地固定于密封主体30，能够与第一实施方式同样长期稳定地防止高压清洗时清洗液向密封空间的侵入。
另外，在第二实施方式中，在保护罩50上设置有：第一平坦部51，其从保护罩50的外周部55朝向径向内侧延伸；以及延伸部52，其从第一平坦部51的径向内侧朝向轴向的一方延伸。因此，通过延伸部52，使得密封部件20内的密封唇32用的空间变大。根据该结构，例如能够在密封唇32上设置多个防尘唇32b等。
此外，在上述各实施方式中，也可以单独设置沿轴向与保护罩40、50的一部分43、56抵接的金属制的环部件60。例如如图6所示，环部件60通过嵌合、焊接等而固定于金属环31的第一部分31a的内周面。而且，当保护罩40如上所述固定于密封主体30时，将铆接部31d从轴向的一方与保护罩40的外周部42抵接。另外，将固定于密封主体30的环部件60从轴向的另一方与保护罩40的一部分43抵接。
在该变形例中，在金属环31上不设置第二部分31b以及第三部分31c，代替之，设置沿径向内侧延伸的第二部分31e。另外，在第二部分31e的径向内侧设置密封唇32。
环部件60在一个例子中具备：圆筒部61，其固定于金属环31的第一部分31a的内周面；以及径向延伸设置部62，其从圆筒部61的一端向径向内侧延伸。
另外，在上述实施方式中，也可以在轴16a上固定追加的保护罩70。例如如图7所示，追加的保护罩70具备：圆筒部71，其通过嵌合、焊接等而固定于轴16a的外周面；以及径向延伸设置部72，其从圆筒部71的一端向径向外侧延伸。径向延伸设置部72与保护罩40在轴向上对置，在径向延伸设置部72与保护罩40之间形成有微小的间隙。
另外，在上述各实施方式中，密封唇32也可以具有其他结构。例如如图8所示，也可以在密封唇32的径向内侧设置多个唇32d来代替主唇32a以及防尘唇32b，多个唇32d分别配置于在轴16a的外周面形成的多个槽16b内。在该情况下，多个唇32d与多个槽16b一起形成作为非接触密封的迷宫式密封。
此外，在上述各实施方式中，密封部件20设置于第五臂部件15与第六臂部件16之间，但密封部件20也可以设置于机器人R的其他部分。例如，密封部件20也可以设置于第一臂部件11与第二臂部件12之间等。
另外，在上述各实施方式中，密封主体30也可以安装于轴16a。在该情况下，金属环31的第一部分31a设置为用于与轴16a嵌合。另外，第二部分31b从第一部分31a的另一端部朝向径向外侧倾斜地延伸，第三部分31c从第二部分31b朝向径向外侧延伸。另外，铆接部31d沿轴向与保护罩40、50的内周部抵接。第二部分31b或者第三部分31c沿轴向与保护罩40、50的一部分43、56抵接，一部分43、56配置于保护罩40、50的比内周部更靠径向外侧的位置。
Claims (8)
1.一种密封部件，所述密封部件位于第一部件和第二部件之间，所述第一部件为旋转体，所述第二部件具有与所述第一部件的外周面对置的内周面，其特征在于，
所述密封部件具备：
密封主体，其安装于所述第一部件以及所述第二部件中的一个；以及
保护罩，其安装于所述密封主体，
所述密封主体具有密封唇，所述密封唇与所述第一部件以及所述第二部件中的另一个接触或者接近而配置，
形成于所述密封主体的金属环的轴向的一端的铆接部，沿所述密封主体的轴向与所述保护罩的外周部抵接，
所述密封主体沿所述轴向与所述保护罩的与所述外周部在径向上位置不同的一部分抵接。
2.根据权利要求1所述的密封部件，其特征在于，
所述铆接部通过将所述密封主体的所述金属环向径向内侧弯折而形成。
3.根据权利要求1或2所述的密封部件，其特征在于，
所述密封主体的所述金属环沿所述轴向与所述保护罩的所述一部分抵接。
4.根据权利要求1或2所述的密封部件，其特征在于，
所述密封部件具备与所述金属环的内周面嵌合的金属制的环部件，
所述密封部件的所述环部件沿所述轴向与所述保护罩的所述一部分抵接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封部件，其特征在于，
所述密封主体的所述铆接部从所述轴向的一方与所述保护罩的所述外周部抵接，
所述密封主体从所述轴向的另一方与所述保护罩的所述一部分抵接。
6.根据权利要求5所述的密封部件，其特征在于，
在以所述金属环的所述铆接部侧作为基端部，以所述金属环的与所述铆接部相反的一侧作为前端部时，所述金属环具有：第一部分，其从所述铆接部朝向所述轴向的另一方延伸；以及第二部件，其是所述金属环的比所述第一部分更靠所述前端部侧的部分，且从所述第一部分朝向所述轴向的一方延伸，
所述金属环的所述第二部分或者所述金属环的比所述第二部分更靠所述前端部侧的部分与所述保护罩的所述一部分抵接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的密封部件，其特征在于，
所述密封唇与所述第一部件的外周面接触，
在所述密封唇上设置有用于将该密封唇向所述第一部件的所述外周面按压的环状弹簧。
8.一种机器人，其特征在于，
所述机器人具备权利要求1至7中任一项所述的密封部件。
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