CN113043319A

CN113043319A - 机壳以及关节机构

Info

Publication number: CN113043319A
Application number: CN202011450242.2A
Authority: CN
Inventors: 菅泽鸿之助
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-06-29
Also published as: JP7405588B2; JP2021091046A; US11938622B2; DE102020132628A1; US20210178611A1

Abstract

本发明提供一种机壳以及关节机构，机壳(101)具有：机壳主体(110)，容纳至少一个电机或机械的部件(130、140、150)，并以具有开口(K)的方式在底板(111)上结合有正面板(115)和一对侧面板(112、113)；盖(120)，用于关闭开口(K)；以及密封垫(160)，介于机壳主体(110)的缘部(Ka)与盖(120)的缘部(Kb)之间，用于封闭机壳主体(110)的内部。各个侧面板(112、113)的缘部(Ka)具有曲线形状。

Description

机壳以及关节机构

技术领域

本发明涉及一种机壳以及关节机构。

背景技术

多关节机器人作为用于进行各种装配作业和协作作业的工业机械而广为人知。多关节机器人装置具有多个连杆以及连接多个连杆的多个关节机构。关节机构由自由转动地支撑连杆的关节结构构件、使连杆转动的马达以及容纳控制该马达的控制底板等的机壳构成。关节机构的机壳由具有开口的机壳主体以及为封闭开口而盖在机壳主体上的盖构成。拆下盖，使机壳主体的开口敞开，从而能够对内部的马达和控制底板进行更换或维护。机壳主体与盖之间由密封垫密封，以保护马达和控制底板等不受灰尘和水分的侵害。

在上述的多关节机器人装置的关节机构中，盖安装部由一个平面构成，且机壳主体形成为深的箱形。为了部件更换和维护，需要拆下盖，并将工具或作业人员的手插入机壳主体的内侧，但是，由于盖安装部为一个平面，所以机壳主体深且其开口窄，因此，其操作性不好。

发明内容

发明要解决的问题

在机壳以及关节机构中，期望通过扩大开口来提高维护的操作性。

用于解决问题的手段

本公开的一形态的机壳，具有：机壳主体，容纳至少一个电机或机械的部件，并以具有开口的方式在底板上结合正面板和一对侧面板而构成；盖，用于关闭开口；以及密封垫，介于机壳主体的底板、正面板以及一对侧面板的缘部与盖的缘部之间，用于封闭机壳主体的内部。机壳主体的各个侧面板的缘部以凹向底板侧的方式以曲线形成。

根据一形态，能够扩大开口并提高维护的操作性。

附图说明

图1是示出第一实施方式的关节机构的立体图。

图2是图1的机壳的分解图。

图3是图2的机壳的侧视图。

图4A是图1的机壳的密封结构的局部剖切图。

图4B是沿图4A的箭头方向观察时的剖视图。

图5是示出第一实施方式的变形例的关节机构的立体图。

图6是图5的机壳的分解图。

图7是图6的机壳的侧视图。

图8A是图5的机壳的密封结构的局部剖切图。

图8B是沿图8A的箭头方向观察时的剖视图。

图9是示出第二实施方式的关节机构的立体图。

图10是图9的机壳的分解图。

图11是图10的机壳的侧视图。

图12A是第三实施方式的关节机构的立体图。

图12B是沿图12A的箭头方向观察时的图。

图13是图12A的机壳的分解图。

图14A是图13的机壳的右侧视图。

图14B是图13的机壳的左侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对一实施方式的关节机构及其机壳进行说明。在以下的说明中，关于具有大致相同的功能以及结构的结构要素，赋予相同的附图标记，并仅在必要的情况下进行重复说明。

本实施方式的机壳容纳至少一个电机或机械的部件，并能够应用于各种各样的用途。在此，对将本机壳应用于连接多关节机器人的连杆的关节机构的例子进行说明。

(第一实施方式)

如图1至图3所示，第一实施方式的关节机构100具有：作为机械部件的轴承等的关节结构构件130、140，作为电机部件的马达150以及机壳101。机壳101由金属制的机壳主体110以及金属制或树脂制的盖120构成，机壳主体110的一部分被开口，盖120被盖在机壳主体110上并用于封闭开口K。

典型地，机壳主体110具有长方形的底板(也称为“底座”)111。在底板111上结合有正面板115和一对侧面板112、113。一对侧面板112、113形成近似梯形的形状，该梯形形状一方的内角为直角或近似直角的角度。在此，相当于梯形的斜线的侧面板112、113的缘部Ka不是直线，而是形成为以凹状大幅度凹向底板111侧的曲线形状，优选形成为圆弧状。由此，当拆下盖120时，作为电机部件的马达150和作为机械部件的关节结构构件130、140从机壳主体110的开口部K大幅地露出，因此变得容易接近这些部件。

在一对侧面板112、113和正面板115上结合有构成为宽度窄的长条形的顶板114。由此，机壳主体110形成为一面敞开的由五个面构成的长方体状(箱形状)。通过在底板111的三边上结合正面板115和一对侧面板112、113，并且用顶板114将这些正面板115和一对侧面板112、113结合，与没有顶板114的情况相比，能够确保作为机壳主体110的箱体的刚性。另外，与一对侧面板为长方形的情况或其缘部Ka为直线的情况的开口相比，能够扩大开口K。

在正面板115上安装有作为自由旋转地支撑连杆的机械部件的轴承等关节构件140。在底板111上，安装有自由旋转地支撑其他连杆的轴承等关节构件130以及作为电机部件的马达150。

盖120具有与机壳主体110的开口K以及缘部Ka相匹配的形状。后端板121、一对侧面板122、123以及顶板124与长方形的平板状的斜板125结合。一对侧面板122、123的缘部Kb具有与机壳主体110的一对侧面板112、113的缘部Ka相匹配的曲线的凸形状。

为确保机壳101的内部的密封性，在机壳主体110的底板111、顶板114、一对侧面板112、113的缘部Ka与盖120的后端板121、一对侧面板122、123、顶板124的缘部Kb之间，夹有环状的密封垫160。典型地，密封垫160从平面薄板上切下，并构成为具有一定厚度的扁平的环状形状。

图4A示出机壳101的局部剖切图，图4B示出沿图4A的箭头方向观察时的剖视图。为了在机壳主体110的缘部Ka与盖120的缘部Kb接触的状态下产生规定宽度的间隙，在机壳主体110的缘部Ka与盖120的缘部Kb上，朝向其外侧而沿厚度方向设置有台阶。通过该台阶，在机壳主体110的缘部Ka和盖120的缘部Kb上，分别沿着边缘方向在螺丝127的外侧以环状形成有槽112a、112b。此外，也可以仅在机壳主体110的缘部Ka与盖120的缘部Kb中的一方上设置槽，另一方可以是平坦的。

在这些槽112a、112b中，嵌入有作为环状的弹性构件(橡胶制构件)的密封垫160。在密封垫160处于不受外压且没有负荷的稳定状态时，其厚度略大于槽112a的深度与槽112b的深度之和。当盖120与机壳主体110紧密接触时，密封垫160在厚度方向上被压扁，被压嵌在槽112a、112b之间，且通过其复原力来确保密封性。

例如，在盖120的后端板121与一对侧面板122、123的接合部位、顶板124与一对侧面板122、123的接合部位、后端板121的中央部位、顶板124的中央部位这6个部位，沿着其面方向形成有使螺丝127和未图示的螺丝刀通过的线条槽128，且在线条槽128的底部设置有开设有螺纹通孔112c的法兰122c。在与螺纹通孔112c相向的机壳主体110的缘部Ka上，形成有切割形成有螺纹槽的螺纹孔112d。通过将螺丝127拧入螺纹孔112d中，使得缘部Ka、Kb紧密接触，且密封垫160被压缩。因此，机壳主体110与盖120在其外侧经由密封垫160被密封地接合，并且在螺丝127的内侧，缘部Ka、Kb彼此直接紧密接触。

此外，通过由金属形成机壳主体110和盖120两者，在内侧实现金属接触，并在外侧通过密封垫160确保密封性。在该结构中，密封垫160的侧面露出到外部，能够尽可能避免食品生产线中有意回避的金属接触的部件结合，并且能够防止细菌等在该间隙内繁殖。此外，更优选地，在螺丝127中插入有橡胶制衬套。由此，也避免螺丝127与法兰122c之间的金属接触的部件结合。因此，能够将多关节机器人用于食品生产线。

如以上说明的那样，通过使一对侧面板112、113的缘部Ka曲线地凹陷成凹状，能够扩大机壳主体110的开口部K。当拆下盖120时，能够使容纳在机壳主体110中或者被安装在机壳主体110上的电机或机械的部件大幅地露出。由此，在部件更换和维护時，工具和作业人员的手变得容易进入，能够提高作业效率。

另外，由于使机壳主体110的缘部Ka与盖120的缘部Kb以相匹配的方式曲线地弯曲，因此，容易使机壳主体110与盖120的位置对准，难以产生位置偏差，也难以产生间隙。也提高了紧固螺丝作业等的作业效率。

另外，在不将多关节机器人装置面向食品生产线使用的情况下，盖120的材质比较自由。例如，用金属制成机壳主体110以维持强度，用树脂材料制成盖120，由此，能够使关节机构100轻量化。此外，通过使关节机构100轻量化，能够降低多关节机器人的各部分的强度和马达的输出，能够有助于小型化以及节能化。

另外，通过在底板111的三个边上结合正面板115和一对侧面板112、113，并用顶板114将这些正面板115和一对侧面板112、113结合，能够确保作为机壳主体110的箱体的刚性。

在上述的说明中，为分别将螺丝127配置在内侧且将密封垫160配置在外侧的结构，但是，如图5至图8B所示，也可以为分别将螺丝127配置在外侧且将密封垫160配置在内侧的结构。在该结构的情况下，机壳主体110的缘部Ka和盖120的缘部Kb与外界构成金属接触，但是在最内部被密封垫160封闭。根据多关节机器人的用途，也有优选该结构的情况。

(第二实施方式)

在图9至图11中，示出第二实施方式的关节机构。在上述的第一实施方式中，机壳主体110的侧面板112、113的缘部Ka为以圆弧形状大幅度凹向底板111侧的结构，但是，在本实施方式中，由于在机壳主体210的侧面板212上安装有关节结构构件230，因此，不能采用侧面板212的缘部Ka以圆弧形状大幅度凹向底板211侧的结构。但是，具有以下结构，以在拆下机壳主体210的盖220时扩大机壳主体210的开口部K。以下，具体地说明。

关节机构200的机壳201由机壳主体210和盖220构成，且机壳主体210具有长方形的底板211。在底板211的三个边上，结合有正面板215和一对侧面板212、213。在底板211上，安装有作为机械部件的轴承等的关节结构构件270以及作为电机部件的马达250，在正面板215上安装有关节结构构件240，进而，在侧面板212上也安装有关节结构构件230。

侧面板212的缘部Ka不是直线，而是具有如下形状，即，以沿着安装在侧面板212上的关节结构构件230的轮廓而将其包围的方式，以非锐角曲线地弯曲而成的形状。

盖220具有与机壳主体210的开口K以及缘部Ka相匹配的形状。后端板221、一对侧面板222、223以及顶板224与长方形的平板状的斜板225结合。一对侧面板222、223缘部Kb具有与机壳主体210的一对侧面板212、213的缘部Ka相匹配的曲线的凹形状。

为了确保机壳201的内部的密封性，在机壳主体210的底板211、顶板214、一对侧面板212、213的缘部Ka与盖220的后端板221、一对侧面板222、223、顶板224的缘部Kb之间，夹有环状的密封垫260。

密封垫260的密封结构以及结合结构与第一实施方式相同。为了在机壳主体210的缘部Ka与盖220的缘部Kb接触的状态下产生规定宽度的间隙，在机壳主体210的缘部Ka和盖220的缘部Kb上，分别沿着边缘方向在螺丝227的外侧或内侧以环状形成有槽，且在这些槽之间嵌入有环状的弹性构件(橡胶制)的密封垫260。在密封垫260处于没有负荷的稳定状态时，其厚度略大于这些槽的深度之和，并且当盖220与机壳主体210紧密接触时，密封垫260在厚度方向上被压扁，被压嵌在这些槽之间，且通过其复原力来确保密封性。

在盖220的后端板221与顶板224各自的两侧以及中央，沿着其面方向形成有使螺丝227和未图示的螺丝刀通过的线条槽228。螺丝227通过线条槽228的底部的法兰的螺纹通孔而被插入，且被拧入与该螺纹通孔相向的机壳主体210的缘部Ka的螺纹孔中。由此，缘部Ka、Kb紧密接触，并且密封垫260被压缩。机壳主体210与盖220经由密封垫260被密封地接合，在螺丝227的内侧或外侧，缘部Ka、Kb彼此直接紧密接触。

在本实施方式中，与第一实施方式同样地，也能够扩大机壳主体210的开口部K，使电机或者机械的部件大幅地露出，从而能够提高部件更换和维护的作业效率。另外，容易使机壳主体210与盖220的位置对准，且难以产生位置偏差，也难以产生间隙。也提高了紧固螺丝作业等的作业效率。此外，能够发挥与第一实施方式相同的效果。

(第三实施方式)

在图12A至图14B中，示出第三实施方式的关节机构。在上述的第一实施方式中，机壳主体110的侧面板112、113的缘部Ka为以圆弧形状大幅度凹向底板111侧的结构，但是，在本实施方式中，由于在机壳主体310的侧面板312上安装有关节结构构件330，因此，侧面板312的缘部Ka不能采用以圆弧形状大幅度凹向底板311侧的结构。但是，具有以下结构，以在拆下机壳主体310的盖320时扩大机壳主体310的开口部K。以下，具体地说明。

关节机构300的机壳301由机壳主体310和盖320构成，机壳主体310具有长方形的底板311。在底板311的三个边上，结合有正面板315和一对侧面板312、313。在一对侧面板312、313的上边上，结合有宽度短的长条形的顶板314。在底板311上，安装有作为机械部件的轴承等的关节结构构件370以及作为电机部件的马达350，在正面板315上安装有关节结构构件340，进而，在侧面板312上也安装有关节结构构件330。在另一方的侧面板313上，未安装关节结构构件、马达等电气部件和机械部件。与第一实施方式的侧面板113同样地，该侧面板313的缘部Ka’形成为以圆弧形状大幅度凹向底板311侧。

侧面板312的缘部Ka不是直线，而是具有如下形状，即，曲线的凸状部分Ka1与在其两侧凹陷的曲线的凹状部分Ka2、Ka3连续地连接的形状，其中，该曲线的凸状部分Ka1以沿着安装在侧面板312上的关节结构构件330的轮廓而将其包围的方式突出。

盖320具有与机壳主体310的开口K以及整个缘部相匹配的形状。后端板321、一对侧面板322、323、顶板324与长方形的平板状的斜板325结合。一对侧面板322、323的缘部Kb、Kb’分别具有与机壳主体310的一对侧面板312、313的缘部Ka、Ka’相匹配的曲线形状。

为了确保机壳301的内部的密封性，在机壳主体310的底板311、顶板314、一对侧面板312、313的整个缘部与盖320的后端板321、一对侧面板322、323、顶板324的整个缘部之间，夹有环状的密封垫360。

密封垫360的密封结构以及结合结构与第一实施方式相同。为了在机壳主体310的缘部与盖320的缘部接触的状态下产生规定宽度的间隙，在机壳主体310的缘部Ka和盖320的缘部Kb上，分别沿着边缘方向在螺丝327的外侧或内侧以环状形成有槽，且在这些槽之间嵌入有环状的弹性构件(橡胶制)的密封垫360。在密封垫360处于没有负荷的稳定状态时，其厚度略大于这些槽的深度之和，并且当盖320与机壳主体310紧密接触时，密封垫360在厚度方向上被压扁，被压嵌在这些槽之间，且通过其复原力来确保密封性。

在盖320的后端板321与顶板324各自的两侧以及中央，沿着其面方向形成有使螺丝327和未图示的螺丝刀通过的线条槽328。螺丝327通过线条槽328的底部的法兰的螺纹通孔而被插入，且被拧入与该螺纹通孔相向的机壳主体310的缘部Ka的螺纹孔中。由此，缘部Ka、Kb紧密接触，并且密封垫360被压缩。机壳主体310与盖320经由密封垫360被密封地接合，并且在螺丝327的内侧或外侧，缘部Ka、Kb彼此直接紧密接触。此外，也可以使密封垫360与Ka和Ka’的长度相同，从而使密封垫360能够展开为平面。

在本实施方式中，与第一实施方式同样地，也能够扩大机壳主体310的开口部K，使电机或机械的部件大幅地露出，从而能够提高部件更换和维护的作业效率。另外，容易使机壳主体310与盖320的位置对准，且难以产生位置偏差，也难以产生间隙。另外，还提高了紧固螺丝作业等的作业效率。另外，能够发挥与第一实施方式相同的效果，例如能够确保作为机壳主体310的箱体的刚性等。

虽然已经描述了一些实施例，但是这些实施例仅以示例的方式呈现，并不旨在限制本发明的范围。实际上，本文描述的新颖的方法和系统可以以各种其它形式来体现；此外，可以在不脱离本发明的精神的情况下对本文所描述的方法和系统的实施方式进行各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同内容旨在涵盖落入本发明的范围和精神内的形式或修改。

Claims

1.一种机壳，其特征在于，具有：

机壳主体，容纳至少一个电机或机械的部件，并以具有开口的方式在底板上结合有正面板和一对侧面板，

盖，用于关闭所述开口，以及

密封垫，介于所述机壳主体的缘部与所述盖的缘部之间，用于封闭所述机壳主体的内部；

各个所述侧面板的缘部具有曲线形状。

2.根据权利要求1所述的机壳，其特征在于，

各个所述侧面板的缘部具有凹向所述底板侧的凹状的曲线部分。

3.根据权利要求1所述的机壳，其特征在于，

在所述侧面板中的至少一方的侧面板上安装有所述部件，

所述侧面板中的至少一方的侧面板的缘部具有沿着所述部件的轮廓的曲线形状。

4.根据权利要求1所述的机壳，其特征在于，

在所述侧面板中的至少一方的侧面板上安装有所述部件，

所述侧面板中的至少一方的侧面板的缘部具有曲线的凸状部分与凹向所述底板侧的凹状部分沿着所述部件的轮廓连续的形状。

5.根据权利要求1所述的机壳，其特征在于，

在所述侧面板中的一方的侧面板上安装有所述部件，

所述侧面板中的一方的侧面板的缘部具有曲线的凸状部分与凹向所述底板侧的凹状部分沿着所述部件的轮廓连续的形状，

所述侧面板中的另一方的侧面板的缘部具有凹向所述底板侧的凹状的曲线部分。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的机壳，其特征在于，

所述机壳主体由金属材料制成，

所述盖由树脂材料制成。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的机壳，其特征在于，

在所述机壳主体的缘部与所述盖的缘部中的至少一方上，在厚度方向上设置有台阶，以在所述机壳主体的所述缘部与所述盖的缘部接触的状态下形成规定宽度的间隙，

所述密封垫被压嵌在所述间隙中，

所述密封垫稳定时的厚度比所述间隙的宽度大。

8.根据权利要求7所述的机壳，其特征在于，

所述间隙形成在所述机壳主体的外侧，

所述机壳主体与所述盖在所述间隙的内侧通过螺丝结合。

9.根据权利要求7所述的机壳，其特征在于，

所述间隙形成在所述机壳主体的内侧，

所述机壳主体与所述盖在所述间隙的外侧通过螺丝结合。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的机壳，其特征在于，

所述密封垫是从平面薄板切下来形成的。

11.一种关节机构，用于连接连杆，其特征在于，具有：

机壳主体，以具有开口的方式在底板上结合有正面板和一对侧面板，

盖，用于关闭所述开口，

至少一个电机或机械的部件，容纳在所述机壳主体的内部，或安装在所述侧面板上，以及

密封垫，介于所述机壳主体的缘部与所述盖的缘部之间，用于封闭所述机壳主体的内部，

各个所述侧面板的缘部具有曲线形状。