JP2002239970A - ロボットのカバー取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハウジングとカバーとの間にパッキンを介在
させるものにあって、ハウジングの設計上の自由度を高
め、製造コストを安価に済ませる。 【解決手段】 第４アームのハウジング本体部１９の端
面１９ｂに、パッキン４６のカウンターフェースとなる
広幅の薄板状のプレート４８を、防水性粘着剤により接
着する。端面１９ｂにねじ穴４７を設け、プレート４８
にねじ挿通穴４８ａを設ける。ハウジング本体部１９の
右側壁部を覆うカバー２１の内面側に、シール用のパッ
キン４６を収容する隙間を形成する段差部２１ｂを設け
る。カバー２１にねじ挿通孔２１ｃを設け、パッキン４
６にねじ挿通孔４６ａを設ける。カバー２１を、段差部
２１ｂにパッキン４６を配した状態で、プレート４８部
分に被せるように宛がい、ねじ４９を、ねじ挿通孔２１
ｃ、ねじ挿通孔４６ａ、挿通孔４８ａを順に通して、ね
じ穴４７に締付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットアームを
構成するハウジングの外壁部にカバーを設けると共に、
それらハウジングとカバーとの間にシール用のパッキン
を介在させるようにしたロボットのカバー取付構造に関
する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば多関節型ロボッ
トにおいては、複数のアームを順に回動（旋回）可能に
連結すると共に、それらアーム内にモータや減速機など
の構成部品を組込んで構成されている。このとき、各ア
ームは、その躯体を構成するハウジングに構成部品を組
付けて構成されるのであるが、メンテナンス等のための
ハウジングの開口部分については、ハウジングの外壁面
にカバーが着脱可能に設けられるようになっている。こ
の場合、ロボットアーム内部への防滴，防塵を図るた
め、それらハウジングとカバーとの間には、シール用の
パッキンが設けられる。

【０００３】図８は、従来のロボットアームにおけるカ
バー及びパッキンの取付構造を例示しており、ここで、
ダイカスト鋳造品からなるハウジング１は、主としてア
ームの周壁部（側壁部）を構成し、その上面側にカバー
２が設けられるようになっている。前記カバー２は、周
縁部にフランジ部２ａを一体に有しており、そのフラン
ジ部２ａと、ハウジング１の上面の当接面（カウンター
フェース）との間に、パッキン３を挟んだ状態で、ねじ
４により取付けられるようになっている。

【０００４】このとき、パッキン３による必要なシール
面積を確保するために、前記ハウジング１の上端部に
は、内側に延出するようにフランジ部１ａが一体に形成
され、このフランジ部１ａの上面をパッキン３のカウン
ターフェースとしていた。また、ハウジング１の下面側
についても、同様な構成により、カバー２が設けられる
ようになっている。

【０００５】しかしながら、上記従来構成では、パッキ
ン３による必要なシール面積を確保するため、ハウジン
グ１の上下両端部に内側に延出するフランジ部１ａ，１
ａを有しているため、いわゆるアンダーカット形状とな
り、設計上の制約が大きいものとなっていた。そして、
ダイカスト鋳造によりその形状を得るためには、砂で成
形した中子を用いる砂型鋳造法を採用せざるを得ず、製
造コストがかなり高くなる問題点があった。また、フラ
ンジ部１ａ，１ａ部分が、肉厚で幅広に形成されるの
で、その分ハウジング１（アーム）が高重量となる不具
合もあった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ロボットアームのハウジングとカバー
との間にシール用のパッキンを介在させるものにあっ
て、ハウジングの設計上の自由度を高め、また、製造コ
ストを安価に済ませることができるロボットのカバー取
付構造を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のロボットのカバー取付構造は、ロボットア
ームのハウジングとカバーとの間にシール用のパッキン
を介在させるものにあって、パッキンのカウンターフェ
ースを構成する薄板状のプレートを、ハウジングの本体
部と別体に構成し、それらを接着するようにしたもので
ある（請求項１の発明）。

【０００８】これによれば、プレートをハウジング本体
部と別体に構成するようにしたので、プレートによって
パッキンの必要なシール面積を確保することができなが
らも、当接面の形成に関してのハウジング本体部の形状
の制約がなくなる。また、薄板状のプレートの形状も単
純なものとなり、形成も容易となる。従って、ハウジン
グ本体部を比較的単純な形状とすることができ、その製
造に砂型鋳造法といった特殊な方法を採用しなくても済
む。この結果、ハウジングの設計上の自由度を高め、ま
た、製造コストを安価に済ませることができるという優
れた効果を奏する。さらには、プレートは薄板状で済む
ので、軽量化も期待できる。

【０００９】この場合、上記カバーの内面側の周縁部
に、プレートとの間にパッキンが収容される隙間を形成
するための段差部を設けることもできる（請求項２の発
明）。これによれば、カバーとプレートとの間に適切な
隙間を予め形成できるので、パッキンをその圧縮力が大
きすぎたり小さすぎたりすることなく、適切な圧縮力で
安定して取付けることができ、パッキンの長寿命化を図
ることができる。

【００１０】また、上記プレートを、防水性粘着剤によ
りハウジング本体部に接着することができ（請求項３の
発明）、これにより、ハウジング本体部とプレートとの
間の良好な防水を図ることができる。さらには、上記カ
バー、パッキン、プレートを、ハウジング本体部に対し
一体的にねじ止めする構成としても良く（請求項４の発
明）、これにより、カバー、パッキン、プレートの三者
を、ハウジング本体部に対し確実に取付けることができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を組立用等に用いら
れる小型垂直多関節（６軸）型ロボットに適用した一実
施例について、図１ないし図７を参照しながら説明す
る。図７は、本実施例におけるロボットの本体１１の外
観構成を示しており、まず、このロボット本体１１の全
体構成について簡単に述べる。

【００１２】即ち、設備の設置面に設置されるベース１
２上には、第１アーム１３が、垂直方向に延びる軸Ｊ１
を中心に回転（旋回）されるように連結されている。前
記第１アーム１３の先端には、第２アーム１４が、水平
方向に延びる軸Ｊ２を中心として回転（旋回）されるよ
うに連結されている。前記第２アーム１４の先端には、
第３アーム１５が水平方向に延びる軸Ｊ３を中心として
回転（旋回）されるように連結されている。

【００１３】前記第３アーム１５の先端には、第４アー
ム１６が、軸Ｊ４を中心に同軸回転されるように連結さ
れている。前記第４アーム１６の先端には、第５アーム
１７が、軸Ｊ５を中心に回転（旋回）されるように連結
されている。前記第５アーム１７の先端には、第６アー
ム１８が、軸Ｊ６を中心に同軸回転されるように連結さ
れている。図示はしないが、前記第６アーム１８の先端
のフランジ面には、ハンド等のツールが取付けられるよ
うになっている。

【００１４】また、前記各軸アーム１３〜１８は、夫々
サーボモータ（後に一部のみ図示）により駆動されるよ
うになっており、それら各サーボモータは、マイコン等
からなる図示しないロボットコントローラにより制御さ
れるようになっている。さらには、前記ロボットコント
ローラには、ティーチングペンダント等が接続されるよ
うになっている。

【００１５】ここで、上記ロボットアームのうち、第４
アーム１６部分を代表させて、その構成について説明す
る。図２に示すように、この第４アーム１６は、上面か
ら見て、先端側（図で左端側）が左右両側に二又状とな
って前後方向（図で左右方向）に延びる形状をなし、そ
の二又状部分の内側に、前記第５アーム１７のハウジン
グ１７ａの基端側（図で右端側）が、軸Ｊ５を中心に回
転可能に連結されるようになっている。

【００１６】また、第４アーム１６は、図３等に示すよ
うに、側面から見て、先端側がほぼ半円状に丸くなった
形状をなしている。この第４アーム１６は、その躯体と
なる金属製のハウジング本体部１９に、後述するよう
に、サーボモータや機構部を組付けると共に、そのハウ
ジング本体部１９の左右両側壁部を夫々例えば金属製の
カバー２０，２１により覆って構成されている。

【００１７】前記ハウジング本体部１９は、図２及び図
３に示すように、第４アーム１６の上下面の外壁部を構
成すると共に、左右両側面の大部分が開口したフレーム
状をなし、さらに、図２に示すように、先端側に上記二
又状部分を構成すると共に、基端部（図で右端部）に前
記第３アーム１５に連結される円筒部２２を有した形状
をなしている。前記円筒部２２は、前記第３アーム１５
のハウジング１５ａの先端部に軸受２３を介して軸Ｊ４
を中心に回転可能に支持されると共に、第３アーム１５
の先端部内に設けられるリング状の回転軸２４に連結さ
れている。尚、このハウジング本体部１９は、ダイカス
ト鋳造により形成されるようになっている。

【００１８】図２に示すように、このハウジング本体部
１９の左側面部には、枠状となったハウジング本体部１
９の端面１９ａからやや内側に没入した位置に、部品取
付板２５が取付けられ、この部品取付板２５の先端側に
形成された円形開口部内に、シャフト支持板２６が取付
けられている。このシャフト支持板２６には、軸Ｊ５と
なるシャフト２７が貫通状態で回転可能に支持され、シ
ャフト２７のシャフト支持板２６を挟んだ外側の端部に
プーリ２８が取付けられ、内側に減速機２９が設けられ
ている。

【００１９】また、ハウジング本体部１９の基端側に
は、図３にも示すようにＪ５軸駆動用のサーボモータ３
０が取付けられ、その回転軸３０ａに取付けられたプー
リ３１と、前記プーリ２８との間にベルト３２が掛渡さ
れている。これにて、サーボモータ３０の回転駆動力
が、前記シャフト２７に伝達されるようになっている。
そして、前記減速機２９は、周知のハーモニックドライ
ブからなり、楕円状のカムの外周にボールベアリングを
有するウェーブジェネレータ３３、その外周に配置され
たカップ状のフレクスプライン（弾性歯車）３４、その
外周に噛合うサーキュラスプライン（内歯車）３５を備
えて構成される。

【００２０】このとき、前記ウェーブジェネレータ３３
が、前記シャフト２７に取付けられ、前記サーキュラス
プライン（内歯車）３５が、前記部品取付板２５（ハウ
ジング本体部１９）に固定されており、前記フレクスプ
ライン（弾性歯車）３４の先端部が前記第５アーム１７
のハウジング１７ａに連結されている。これにて、サー
ボモータ３０の駆動により、第５アーム１７が第４アー
ム１６に対し軸Ｊ５を中心に回転されるのである。

【００２１】一方、図２及び図３に示すように、ハウジ
ング本体部１９の右側面部には、枠状となったハウジン
グ本体部１９の端面１９ｂからやや内側に没入した位置
に、部品取付板３６が取付けられ、この部品取付板３６
の先端側に形成された円形開口部内に、シャフト支持板
３７が取付けられている。このシャフト支持板３７に
は、前記シャフト２７（軸Ｊ５）と同軸にシャフト３８
が、貫通状態で回転可能に支持され、このシャフト３８
のシャフト支持板３７を挟んだ外側の端部にプーリ３９
が取付けられ、内側にカサ歯車４０が取付けられてい
る。

【００２２】また、ハウジング本体部１９の基端側に
は、Ｊ６軸駆動用のサーボモータ４１が取付けられ、そ
の回転軸４１ａに取付けられたプーリ４２と、前記プー
リ３９との間にベルト４３が掛渡されている。これに
て、サーボモータ４１の回転駆動力が、前記シャフト３
８に伝達されるようになっている。そして、前記第５ア
ーム１７のハウジング１７ａには、シャフト４４が軸Ｊ
５と直交する軸Ｊ６を中心に回転可能に支持されてお
り、そのシャフト４４の基端側に取付けられたカサ歯車
４５が前記カサ歯車４０と噛合っている。

【００２３】このとき、図示はしないが、前記シャフト
４４の先端側には、ハーモニックドライブからなる減速
機が設けられ、その減速機の出力が第６アーム１８に伝
達されるようになっている。これにて、第５アームが第
４アーム１６に対してどの回転角度に位置されていて
も、サーボモータ４１の駆動により、第６アーム１８が
第５アーム１７に対して軸Ｊ６を中心に回転されるので
ある。尚、詳しい説明は省略するが、前記シャフト２
７，３８の支持部分（軸受部分）や、各アーム１５，１
６，１７，１８相互間の摺動部分等には、全て防塵，防
滴用のオイルシールが設けられている。

【００２４】さて、前記第４アーム１６のハウジング本
体部１９に対する前記カバー２０，２１の取付構造につ
いて、図１、図４〜図６も参照して述べる。ここでは、
ハウジング本体部１９の右側壁側のカバー２１の取付構
造を代表させて説明する。図６は、カバー２１を裏面側
から示しており、このカバー２１は、全体として前記ハ
ウジング本体部１９の右側壁面全体を覆う形状に構成さ
れ、図１等にも示すように、そのうち周縁部の全体にフ
ランジ部２１ａを有していると共に、そのフランジ部２
１ａの内部側の部分が外面側に膨出するような形状を有
している。

【００２５】図１に示すように、このカバー２１のフラ
ンジ部２１ａの内面側には、外縁部のみが内面（裏面）
側に凸となりその内周側が所定高さだけ引込むような段
差部２１ｂが設けられている。この段差部２１ｂによ
り、後述するパッキン４６が収容される隙間が形成され
るようになっている。また、図６に示すように、前記フ
ランジ部２１ａのうち、先端側中央部、基端側の両コー
ナー部、上下辺の夫々中間部には、合計５個のねじ挿通
孔２１ｃが形成されている。さらに、このフランジ部２
１ａは、全体としてほぼ同等の幅で形成されているので
あるが、前記ねじ挿通孔２１ｃ形成部分については内側
に膨らむような形状をなしている。

【００２６】これに対し、前記ハウジング本体部１９の
右側面の全周に位置する端面１９ｂは、全体が平面上に
位置し、そのうち先端側中央部、基端側の両コーナー
部、上下辺の夫々中間部、つまり前記ねじ挿通孔２１ｃ
に対応した位置には、カバー２１取付用の合計５個のね
じ穴４７が形成されている。このとき、端面１９ｂのう
ちねじ穴４７が形成されている部分は、内側に膨出する
形状をなし、それ以外の部分は、比較的細幅（薄肉）に
形成されている。

【００２７】そして、前記カバー２１は、ハウジング本
体部１９の端面１９ｂとの間に、全周に防滴，防塵用の
ゴム製のパッキン４６を挟んだ状態で取付けられるよう
になっているのであるが、このとき、ハウジング本体部
１９の端面１９ｂには、パッキン４６のカウンタフェー
ス（当接面）を構成するための金属製のプレート４８が
接着により取付けられるようになっている。

【００２８】即ち、図５（ａ）は、パッキン４６の全体
形状を示しており、このパッキン４６は、前記ハウジン
グ本体部１９の端面１９ｂに対応した環状をなし、前記
カバー２１の段差部２１ｂの凹部に対応した外形を有す
ると共に、必要なシール面積を確保するために全体とし
て端面１９ｂよりもやや太幅に構成されている。また、
前記ねじ穴４７に対応した５か所の位置にねじ挿通孔４
６ａが形成され、その部分が内側に膨出する形状をなし
ている。さらに、図５（ｂ）にも示すように、このパッ
キン４６は、前記段差部２１ｂの段差の深さよりも若干
肉厚とされていると共に、その表面側（プレート４８に
宛がわれる側の面）には、全周に延びて突条部４６ｂが
一体に設けられている。尚、この突条部４６ｂは、前記
ねじ挿通孔４６ａを内側に曲線的にさけるように設けら
れている。

【００２９】一方、前記プレート４８は、図４に示すよ
うに、前記ハウジング本体部１９の端面１９ｂの外形に
対応した環状の薄板状をなすと共に、前記パッキン４６
による必要なシール面積を確保するために全体として前
記端面１９ｂよりもやや太幅に構成されている。また、
前記ねじ穴４７に対応した５か所の位置にねじ挿通孔４
８ａが形成され、その部分が内側に膨出する形状をなし
ている。このプレート４８は、その表面側（図１で上
側）が、前記パッキン４６のカウンターフェース（当接
面）を構成し、裏面側にて前記ハウジング本体部１９の
端面１９ｂに、例えばシリコン系粘着剤などの防水性粘
着剤（図示せず）により接着されるようになっている。

【００３０】これにて、図１に示すように、前記ハウジ
ング本体部１９の端面１９ｂに、プレート４８を防水性
粘着剤により接着した状態で、カバー２１は、そのフラ
ンジ部２１ａの段差部２１ｂにパッキン４６を配してそ
のプレート４８部分に被せるように宛がわれ、図１
（ａ）に示すように、５か所において、ねじ４９を、カ
バー２１のねじ挿通孔２１ｃ、パッキン４６のねじ挿通
孔４６ａ、プレート４８のねじ挿通孔４８ａを順に通し
て、ハウジング本体部１９のねじ穴４７に締付けること
により、取付けられるようになっている。尚、詳しい説
明は省略するが、ハウジング本体部１９の左側壁側のカ
バー２０についても、同様の構成により取付けられてい
る。

【００３１】次に、上記構成の作用について述べる。上
述のように、カバー２１は、第４アーム１６のハウジン
グ本体１９の端面１９ｂに対し、予め端面１９ｂにプレ
ート４８が接着された状態で、そのプレート４８との間
に介在されるパッキン４６と共に一体的にねじ止めされ
て取付けられる。このねじ止めにより、パッキン４６が
圧縮され、まず突条部４６ｂが潰れてプレート４８に圧
接し更にパッキン４６全体が圧縮されるように固定され
る。このとき、パッキン４６のカウンターフェースを構
成するプレート４８は広幅に構成されているので、十分
なシール面積が得られることになり、優れた防滴，防塵
効果を得ることができる。

【００３２】またこの場合、カバー２１のフランジ部２
１ａの内面側に段差部２１ｂが形成され、パッキン４６
が収容される隙間が所定の深さで形成されているので、
ねじ４９の締付け力によって、パッキン４６に過大な圧
縮力が作用したり、あるいは圧縮力が小さすぎたりする
ことなく、適切な圧縮力で安定してパッキン４６を取付
けることができ、確実にシールを行いながらもパッキン
４６の長寿命化も図ることができる。さらには、上記カ
バー２１、パッキン４６、プレート４８が、ハウジング
本体部１９に対し一体的にねじ止めされるので、それら
の取付作業が容易となりながらも、確実に取付けること
ができる。

【００３３】そして、パッキン４６のカウンターフェー
スとなるプレート４８が、ハウジング本体部１９とは別
体に構成されるので、当接面の形成に関してのハウジン
グ本体部１９の形状の制約がなくなる。このため、従来
のような、シール面積の確保のためにハウジング１にア
ンダーカット形状を設けなければならず、その製造に砂
型鋳造法といった特殊な方法を採用せざるを得なかった
ものと異なり、ハウジングの設計上の自由度を高め、ハ
ウジング本体部１９の製造が容易で安価に済ませること
ができると共に、ハウジング本体部１９の壁部が薄肉状
で済むので軽量化を図ることができる。

【００３４】また、プレート４８の形状も単純な薄板状
で済むので、プレート４８の形成が容易であることは勿
論、上記したハウジング本体部１９の軽量化と相俟って
従来のものと比べてアーム１６のハウジング全体として
の軽量化も期待できる。ハウジング本体部１９とプレー
ト４８との間は防水性粘着剤により接着されているの
で、それらの間での良好な防水を図ることができる。

【００３５】このように本実施例によれば、第４アーム
１６のハウジングとカバー２１との間にシール用のパッ
キン４６を介在させるものにあって、パッキン４６のカ
ウンターフェースを構成するプレート４８をハウジング
本体部１９と別体に構成するようにしたので、プレート
４８によってパッキンの必要なシール面積を確保するこ
とができながらも、ハウジング本体部１９の設計上の自
由度を高め、また製造コストを安価に済ませることがで
きるという優れた効果を奏するものである。

【００３６】尚、上記実施例では、カバー２１の内面側
に段差部２１ｂを形成するようにしたが、この段差部は
なくとも所期の目的を達成することができる。また、上
記実施例では、パッキン２６及びプレート２８について
も、カバー２１と一体にハウジング本体部１９にねじ止
めするようにしたが、カバー２１をパッキン２６やプレ
ート２８を通さない別の部分でハウジング本体部１９に
ねじ止めする構成としても良い。その他、ロボット本体
のアームの全体的な構成や、各アームの形状、サーボモ
ータの配置、減速機の構成などの細部の構成について
も、様々な変形が可能である等、本発明は要旨を逸脱し
ない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、（ａ）はねじ
止め部分（図３のＡ−Ａ線に沿う断面）、（ｂ）はそれ
以外の部分（図３のＢ−Ｂ線に沿う断面）におけるカバ
ーの取付構造を示す拡大断面図

【図２】第４アームの横断平面図

【図３】カバー，パッキン，プレートを取除いた状態の
第４アームの右側面図

【図４】プレートの側面図

【図５】パッキンの側面図（ａ）及びそのＣ−Ｃ線に沿
う拡大断面図（ｂ）

【図６】カバーの裏面を示す側面図

【図７】ロボット本体の全体構成を示す側面図

【図８】従来例を示すもので、カバーの取付部分の断面
図

【符号の説明】

図面中、１１はロボット本体、１６は第４アーム（ロボ
ットアーム）、１９はハウジング本体部、１９ａ，１９
ｂは端面、２０，２１はカバー、２１ａはフランジ部、
２１ｂは段差部、２１ｃはねじ挿通孔、４６はパッキ
ン、４６ａはねじ挿通孔、４７はねじ穴、４８はプレー
ト、４８ａはねじ挿通穴、４９はねじを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 吉政 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3C007 BS12 BT08 CT05 CV08 CW08 CY27

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットアームを構成するハウジングの
   外壁部にカバーを設けると共に、それらハウジングとカ
   バーとの間にシール用のパッキンを介在させるようにし
   たロボットのカバー取付構造であって、 前記ハウジング側における前記パッキンのカウンターフ
   ェースを構成する薄板状のプレートを、該ハウジングの
   本体部と別体に構成し、それらを接着するようにしたこ
   とを特徴とするロボットのカバー取付構造。
2. 【請求項２】 前記カバーの内面側の周縁部に、前記プ
   レートとの間に前記パッキンが収容される隙間を形成す
   るための段差部が設けられていることを特徴とする請求
   項１記載のロボットのカバー取付構造。
3. 【請求項３】 前記プレートは、防水性粘着剤により前
   記ハウジング本体部に接着されることを特徴とする請求
   項１又は２記載のロボットのカバー取付構造。
4. 【請求項４】 前記カバー及びパッキン並びにプレート
   は、前記ハウジング本体部に対し一体的にねじ止めされ
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   のロボットのカバー取付構造。