JP2008073775A - Industrial robot - Google Patents

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Yoshimitsu Nakahara
義光 中原
Masayoshi Takahashi
真義 高橋
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sealing structure structured so as to confirm a lubricating state of a sealing member, to grease a lubricating material, to easily disassemble a case and a housing, and to inspect the lubricating state of the sealing member. <P>SOLUTION: The industrial robot is furnished with a wrist 4 mounted on a head end of an arm 10 of the industrial robot and a hollow part continued to a head end of the wrist 4 from the arm 10, the wrist 4 is constituted of a plurality of joint parts 7, 8, 9, and at least one of opening parts 38, 45, 48 is provided on at least one of the joint parts 7, 8, 9. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、産業用ロボットに関する。   The present invention relates to an industrial robot.

今日、産業用ロボット、特に塗装用ロボットにおいて、アームから前記手首の先端まで連続した中空部を備えて、前記中空部に塗料供給用のホース、動力用あるいは信号用のケーブル等を通す中空手首機構が知られている。この中空手首機構は３ 自由度を有する。すなわち３ 本の独立した回転軸線を中心に機械的機構（ ギヤ、ベアリング等） で独立回転可能とした第１ 駆動部、第２ 駆動部及び工具取り付け部が連続的に構成されているとともに、工具取り付け部に取り付けられる工具に接続されるホース、ケーブル類を、手首駆動装置に形成された中空通路内を通している。また中空通路内を通るケーブル類はフレキシブルな筒状の保護部材よって保護されている（ 例えば、特許文献１参照 ） 。
また、図１ において、１０１は産業用ロボット（ 図示しない）のアーム１０２ の先端に連結された中空手首である。この中空手首１０１ は、シャフト１１８ 、第２ 駆動部１０５ 、シャフト１２２ 、第１ 駆動部１０４ およびシャフト１２３ の内面が、前記Ｓ 字型の中空通路の内面を形成するので、配管・配線の摩擦による損傷を防ぐために、これらの部分には、低摩擦係数を有する素材によるコーティングを施している。なお、１２７ 、１２８ 、１２９ 、１３０ および１３１ はオイルシールあるいはＯ リングなどのシール材である。これらのシール材は、前記Ｓ 字型の中空通路をシールする手段であり、歯車等の潤滑油等が前記中空通路に侵入することを防いでいる（ 例えば、特許文献２参照 ）。
特開平０ ８ − ２ ２ ９ ８ ７ ４ 号公報 特開２００４−３３８０７１号公報（第３頁、図１） Today, in industrial robots, especially painting robots, hollow wrists that have a continuous hollow portion from the arm to the tip of the wrist and pass a paint supply hose, power or signal cable, etc. through the hollow portion. The mechanism is known. This hollow wrist mechanism has three degrees of freedom. That is, the first drive unit, the second drive unit, and the tool mounting unit that can be independently rotated by a mechanical mechanism (gear, bearing, etc.) around three independent rotation axes are continuously configured, and the tool A hose and cables connected to a tool attached to the attachment portion are passed through a hollow passage formed in the wrist drive device. Cables passing through the hollow passage are protected by a flexible cylindrical protective member (see, for example, Patent Document 1).
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a hollow wrist connected to the tip of an arm 102 of an industrial robot (not shown). In the hollow wrist 101, the shaft 118, the second drive unit 105, the shaft 122, the first drive unit 104, and the inner surface of the shaft 123 form the inner surface of the S-shaped hollow passage. In order to prevent damage caused by the above, these portions are coated with a material having a low coefficient of friction. Reference numerals 127, 128, 129, 130 and 131 are seal materials such as oil seals or O-rings. These sealing materials are means for sealing the S-shaped hollow passage, and prevent lubricating oil such as gears from entering the hollow passage (for example, see Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 08-2 2 9 8 74 JP 2004-338071 A (3rd page, FIG. 1)

しかしながら、従来の産業用ロボットの中空手首駆動装置は、装置外部からの塵等が手首中空部に侵入するとホース、ケーブル類に悪影響を及ぼすという問題があった。また中空通路部にフレキシブルな筒状の保護部材により中空通路部を密封し、ホース、ケーブル類を保護する手首駆動装置では、ロボット手首の動作が複雑かつ高速に動作した場合、耐久寿命が短く信頼性・安全性に欠け、前記保護部材の交換も容易ではなく保守性にも欠けるという問題があった。
また、従来の産業用ロボットの手首構造におけるシール構造は、ケース、ハウジング等に隠れた構造となっていて手首構造を分解しなければシール部材の潤滑状態を確認、および給脂することができないため、潤滑材が不足した際に前記シール部材が早期に摩耗してしまう問題があった。また、前記シール部材の摩耗が進行した場合は、手首駆動部内の潤滑材が外部に流出するという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、シール部材の潤滑状況の確認、および潤滑材の給脂を行うとともに、ケース、ハウジングを容易に分解できる構造とし、シール部材の摩耗状況を点検することができるシール構造を提供することを目的とする。 However, the conventional hollow wrist drive device for an industrial robot has a problem that if dust or the like from outside the device enters the hollow portion of the wrist, the hose and cables are adversely affected. In addition, the wrist drive device that seals the hollow passage part with a flexible tubular protective member in the hollow passage part to protect the hoses and cables has a short durability life and reliability when the movement of the robot wrist is complicated and fast. There is a problem in that it is lacking in safety and security, and the replacement of the protective member is not easy and also lacks maintainability.
In addition, since the seal structure in the wrist structure of the conventional industrial robot is a structure hidden in the case, housing, etc., the lubrication state of the seal member cannot be confirmed and lubricated without disassembling the wrist structure. When the lubricant is insufficient, there is a problem that the seal member is worn early. In addition, when the wear of the seal member has progressed, there is a problem that the lubricant in the wrist drive part flows out to the outside.
The present invention has been made in view of such problems, and confirms the lubrication status of the seal member and lubricates the lubricant, and has a structure in which the case and the housing can be easily disassembled. An object is to provide a seal structure capable of checking the situation.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、産業用ロボットのアームの先端に取り付けられた手首であって、前記アームから前記手首の先端まで連続した中空部を備える産業用ロボットにおいて、前記手首が、複数の関節部からなり、少なくとも１つの関節部に少なくとも１つの開口部を設けたものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記関節部が、多重の環状シールを備えたものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記開口部が、前記関節部の長さ方向について多重の環状シールの間に形成されたものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記開口部が、前記関節部の回転軸について円周方向に形成されたものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記開口部が、プラグにより密封可能なものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記開口部が、潤滑材検視用連通孔および給脂用連通孔を兼ね備えたものである。
また、請求項７に記載の発明は、産業用ロボットのアームの先端に取り付けられた手首であって、前記アームから前記手首の先端まで連続した中空部を備える産業用ロボットにおいて、前記手首が、複数の関節部からなり、前記少なくとも１つの関節部の基部にフランジが締結されており、前記フランジにシール部材が備えられたものである。
また、請求項８に記載の発明は、前記シール部材が、フランジの内周面に前記環状シールを位置決めする溝が形成されたものである。
また、請求項９に記載の発明は、前記フランジが、手首を構成する連結部材の円周方向の隙間に配置されたものである。
また、請求項１０に記載の発明は、前記フランジの外周面から内周面まで連通する開口部を形成したものである。
また、請求項１１に記載の発明は、前記開口部が、前記フランジの長さ方向について多重の環状シールを位置決めする溝の間に形成されたものである。
また、請求項１２に記載の発明は、前記開口部が、前記フランジの回転軸について円周方向に形成されたものである。
また、請求項１３に記載の発明は、前記開口部が、プラグにより密封可能なものである。
また、請求項１４に記載の発明は、前記開口部が、潤滑材検視用連通孔および給脂用連通孔を兼ね備えたものである。 In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a wrist attached to a tip of an arm of an industrial robot, and the industrial robot includes a hollow portion continuous from the arm to the tip of the wrist. It consists of a joint part, and at least one opening part is provided in at least one joint part.
According to a second aspect of the present invention, the joint portion includes multiple annular seals.
According to a third aspect of the present invention, the opening is formed between multiple annular seals in the length direction of the joint.
According to a fourth aspect of the present invention, the opening is formed in a circumferential direction about the rotation axis of the joint.
According to a fifth aspect of the invention, the opening can be sealed with a plug.
According to a sixth aspect of the present invention, the opening has both a lubricant inspection communication hole and a greasing communication hole.
The invention according to claim 7 is a wrist attached to a tip of an arm of an industrial robot, wherein the wrist includes a hollow portion continuous from the arm to the tip of the wrist. It consists of a plurality of joints, a flange is fastened to the base of the at least one joint, and a seal member is provided on the flange.
According to an eighth aspect of the invention, the seal member is formed with a groove for positioning the annular seal on the inner peripheral surface of the flange.
According to a ninth aspect of the present invention, the flange is disposed in a circumferential clearance of a connecting member constituting the wrist.
According to a tenth aspect of the present invention, an opening communicating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface of the flange is formed.
According to an eleventh aspect of the present invention, the opening is formed between grooves for positioning multiple annular seals in the longitudinal direction of the flange.
According to a twelfth aspect of the present invention, the opening is formed in a circumferential direction about the rotation axis of the flange.
According to a thirteenth aspect of the present invention, the opening can be sealed with a plug.
Further, in the invention described in claim 14, the opening portion has both a lubricant inspection communication hole and a greasing communication hole.

請求項１から１４に記載の発明によると、関節部に防塵シールが施されているので、装置外部から塵等が手首中空部に侵入することが無く、耐久寿命が長くなり、信頼性も向上する。また、爆発環境などで使用される場合には、爆発材料の混入が無くなり、安全性も高くなる。
また、関節部に開口部を設けることで、シール構造内の潤滑状態を確認することができ、潤滑状況が悪化した場合には容易に潤滑剤を給脂することができ、シール部材の早期摩耗を防止することができる。
また、開口部をプラグの着脱により開閉することで、手首構造全体を分解することなくシール部材の摩耗状況を確認することができ、点検の効率化を計ることができる。 According to the invention described in claims 1 to 14, since the dustproof seal is applied to the joint portion, dust or the like does not enter the wrist hollow portion from the outside of the device, the durability life is prolonged, and the reliability is improved. To do. In addition, when used in an explosive environment or the like, there is no mixing of explosive materials, and safety is improved.
In addition, by providing an opening in the joint, the lubrication state in the seal structure can be confirmed, and when the lubrication condition deteriorates, the lubricant can be easily supplied, and the seal member is worn early. Can be prevented.
Further, by opening and closing the opening by attaching and detaching the plug, it is possible to check the wear state of the seal member without disassembling the entire wrist structure, and to improve the efficiency of inspection.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、産業用ロボット構成図、図２は本発明の手首構造である。図１において、コントローラ１が設置され、マニピュレータ２はケーブル３で接続され、コントローラ１より電源および信号を供給し、マニピュレータ２を制御する。またマニピュレータ２の先端部にはリスト４が設けられ、さらにリスト先端に取り付けられた治具５（例えば、塗装用ガン）を自在に動作させることが出来る。
図２において、この手首４は、第１駆動部７、第２駆動部８、及び治具取付部９に大別された関節部から構成されている。基部６はアーム１０に直接固定されている。
第１駆動部７にはハウジング１４が取り付けられ、基部６にベアリング２５を介して軸支され、第１回転軸３３回りに回動する。第２駆動部８にはシャフト５３が取り付けられ、第１駆動部７に取り付けられたフランジ５２にベアリング２８を介して軸支され、第２回転軸３４回りに回動する。また、治具取付部９は第２駆動部８にベアリング３２を介して軸支され、第３回転軸３５回りに回動する。
１８は第１駆動部７の後端に固定されたハウジング１４の後端に固定された平歯車である。平歯車１８は、アーム１０の中を通る図示しないシャフトの先端の歯車と噛み合って、第１駆動部７を回転駆動する。
２１は第２駆動部８の後端に固定されたシャフト５３に取り付けられた傘歯車であり、ベアリング２６、２７により軸支された中空円筒状のシャフト１１の前端に固定された傘歯車１９と噛み合っている。シャフト１１の後端には平歯車１７が固定され平歯車１７はアーム１０の中を通る図示しないシャフトの先端の歯車と噛み合って、第２駆動部８を回転駆動する。
２４は治具取付部９の後端に固定された傘歯車であり、第２駆動部８の前端に軸支された傘歯車２３と噛み合っている。傘歯車２３の後端には傘歯車２２が固定され、ベアリング３１により軸支されている。傘歯車２２は、シャフト１１の中空部にベアリング２９、３０により軸支されたシャフト１２の前端に固定された傘歯車２０と噛み合っている。シャフト１２の後端には平歯車１６が固定され、平歯車１６は図示しない駆動用モータから、アーム１０の中を通りアーム１０の前端に伸びるシャフト１３の先端の歯車と噛み合って、治具取付部９を回転駆動する。 FIG. 1 is a block diagram of an industrial robot, and FIG. 2 is a wrist structure according to the present invention. In FIG. 1, a controller 1 is installed, a manipulator 2 is connected by a cable 3, and power and signals are supplied from the controller 1 to control the manipulator 2. A wrist 4 is provided at the tip of the manipulator 2, and a jig 5 (for example, a painting gun) attached to the tip of the wrist can be freely operated.
In FIG. 2, the wrist 4 includes a joint portion roughly divided into a first drive portion 7, a second drive portion 8, and a jig attachment portion 9. The base 6 is directly fixed to the arm 10.
A housing 14 is attached to the first drive unit 7, and is pivotally supported on the base 6 via a bearing 25 and rotates about the first rotation shaft 33. A shaft 53 is attached to the second drive unit 8, and is supported by a flange 52 attached to the first drive unit 7 via a bearing 28, and rotates around the second rotation shaft 34. The jig attaching portion 9 is pivotally supported by the second driving portion 8 via a bearing 32 and rotates around the third rotating shaft 35.
Reference numeral 18 denotes a spur gear fixed to the rear end of the housing 14 fixed to the rear end of the first drive unit 7. The spur gear 18 meshes with a gear at the tip of a shaft (not shown) that passes through the arm 10 and rotationally drives the first drive unit 7.
Reference numeral 21 denotes a bevel gear attached to a shaft 53 fixed to the rear end of the second drive unit 8, and a bevel gear 19 fixed to the front end of the hollow cylindrical shaft 11 supported by bearings 26 and 27. I'm engaged. A spur gear 17 is fixed to the rear end of the shaft 11, and the spur gear 17 meshes with a gear at the tip of a shaft (not shown) passing through the arm 10 to rotate the second drive unit 8.
Reference numeral 24 denotes a bevel gear fixed to the rear end of the jig mounting portion 9 and meshes with a bevel gear 23 pivotally supported at the front end of the second drive portion 8. A bevel gear 22 is fixed to the rear end of the bevel gear 23 and is supported by a bearing 31. The bevel gear 22 meshes with a bevel gear 20 fixed to the front end of the shaft 12 that is supported by bearings 29 and 30 in the hollow portion of the shaft 11. A spur gear 16 is fixed to the rear end of the shaft 12, and the spur gear 16 is engaged with a gear at the front end of the shaft 13 that extends from the driving motor (not shown) through the arm 10 to the front end of the arm 10 to mount the jig. The part 9 is rotationally driven.

また、図３に詳細を示すように、１５は基部６に固定されたフランジであり、ハウジング１４と基部６とに挟まれるように配置されており、フランジ１５の内周面にはシール３７、４０が配置される溝が形成されている。フランジ１５はシール３７と４０間にプラグ３９により密封される開口部３８を有しており、プラグ３９を取り外すことによりシール３７、４０間の潤滑剤の点検および給脂を行うことができる。
シール４３、４６は第２駆動部８に配置されている。第２駆動部８はシール４３と４６間にプラグ４４により密封される開口部４５を有しており、プラグ４４を取り外すことによりシール４３、４６間の潤滑剤の点検および給脂を行うことができる。４１は第２駆動部８に固定されたフランジであり、シール４９、５０が配置されている。フランジ４１は、シール４９と５０間にプラグ４７により密封される開口部４８を有しており、プラグ４７を取り外すことによりシール４９、５０間の潤滑剤の点検および給脂を行うことができる。 Further, as shown in detail in FIG. 3, 15 is a flange fixed to the base portion 6 and is disposed so as to be sandwiched between the housing 14 and the base portion 6. A groove in which 40 is disposed is formed. The flange 15 has an opening 38 sealed by a plug 39 between the seals 37 and 40. By removing the plug 39, the lubricant between the seals 37 and 40 can be inspected and lubricated.
The seals 43 and 46 are disposed in the second drive unit 8. The second drive unit 8 has an opening 45 sealed by the plug 44 between the seals 43 and 46. By removing the plug 44, the lubricant between the seals 43 and 46 can be checked and lubricated. it can. Reference numeral 41 denotes a flange fixed to the second drive unit 8, and seals 49 and 50 are arranged. The flange 41 has an opening 48 sealed by a plug 47 between the seals 49 and 50, and the lubricant between the seals 49 and 50 can be inspected and lubricated by removing the plug 47.

更にフランジ３６は、ハウジング１５に取り付けられ、ハウジング１５に配置されたシール４０の位置決めを行っている。このフランジ３６を取り外すことで、シール４０を実質的に目視、触診により点検することが出来る。
フランジ４２は、第２駆動部８に取り付けられ、第２駆動部８に配置されたシール４３の位置決めを行っている。このフランジ４２を取り外すことで、シール４３を実質的に目視、触診により点検することが出来る。
フランジ５１は、ハウジング４１に取り付けられ、ハウジング４１に配置されたシール５０の位置決めを行っている。このフランジ４２を取り外すことで、シール５０を実質的に目視、触診により点検することが出来る。 Further, the flange 36 is attached to the housing 15 and positions the seal 40 disposed in the housing 15. By removing the flange 36, the seal 40 can be inspected substantially visually and by palpation.
The flange 42 is attached to the second drive unit 8 and positions the seal 43 disposed in the second drive unit 8. By removing the flange 42, the seal 43 can be inspected substantially visually and by palpation.
The flange 51 is attached to the housing 41 and positions the seal 50 disposed in the housing 41. By removing the flange 42, the seal 50 can be inspected substantially visually and by palpation.

本発明の産業用ロボット装置の概略構成図Schematic configuration diagram of the industrial robot apparatus of the present invention 本発明の第１実施例を示す手首構造を示す側断面図1 is a side sectional view showing a wrist structure according to a first embodiment of the present invention. 本発明のシール部分の詳細を示す側断面図Side sectional view showing details of seal part of the present invention 従来の産業用ロボット装置の手首構造を示す側断面図Side sectional view showing wrist structure of a conventional industrial robot device

符号の説明Explanation of symbols

１ コントローラ
２ マニピュレータ
３ ケーブル
４ 手首構造
５ 治具
６ 基部
７ 第１駆動部
８ 第２駆動部
９ 治具取付部
１０ アーム
１１、１２、１３、５３ シャフト
１４、４１ ハウジング
１５、３６、４２、５１、５２ フランジ
１６、１７、１８ 平歯車
１９、２０、２１、２２、２３、２４ 傘歯車
２５０６、２７、２８、２９、３０、３１、３２ ベアリング
３３、３４、３５ 軸線
３７、４０、４３、４６、４９、５０ シール
３８、４５、４８ 開口部
３９、４４、４７ プラグ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Controller 2 Manipulator 3 Cable 4 Wrist structure 5 Jig 6 Base 7 1st drive part 8 2nd drive part 9 Jig attachment part 10 Arm 11, 12, 13, 53 Shaft 14, 41 Housing 15, 36, 42, 51 , 52 Flange 16, 17, 18 Spur gears 19, 20, 21, 22, 23, 24 Bevel gears 2506, 27, 28, 29, 30, 31, 32 Bearings 33, 34, 35 Axes 37, 40, 43, 46 49, 50 Seal 38, 45, 48 Opening 39, 44, 47 Plug

Claims (14)

産業用ロボットのアームの先端に取り付けられた手首であって、前記アームから前記手首の先端まで連続した中空部を備える産業用ロボットにおいて、
前記手首は、複数の関節部からなり、少なくとも１つの関節部に少なくとも１つの開口部を設けたことを特徴とする産業用ロボット。 In the industrial robot comprising a wrist attached to the tip of the arm of the industrial robot, the hollow being continuous from the arm to the tip of the wrist,
The wrist is composed of a plurality of joints, and at least one opening is provided in at least one joint. 前記関節部は、多重の環状シールを備えたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。   The industrial robot according to claim 1, wherein the joint portion includes a plurality of annular seals. 前記開口部は、前記関節部の長さ方向について多重の環状シールの間に形成されたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。 The industrial robot according to claim 1, wherein the opening is formed between a plurality of annular seals in a length direction of the joint. 前記開口部は、前記関節部の回転軸について円周方向に形成されたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。 The industrial robot according to claim 1, wherein the opening is formed in a circumferential direction about a rotation axis of the joint. 前記開口部は、プラグにより密封可能なことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。   The industrial robot according to claim 1, wherein the opening can be sealed with a plug. 前記開口部は、潤滑材検視用連通孔および給脂用連通孔を兼ね備えたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。   The industrial robot according to claim 1, wherein the opening portion has both a lubricant inspection communication hole and a greasing communication hole. 産業用ロボットのアームの先端に取り付けられた手首であって、前記アームから前記手首の先端まで連続した中空部を備える産業用ロボットにおいて、
前記手首は、複数の関節部からなり、前記少なくとも１つの関節部の基部にフランジが締結されており、前記フランジにシール部材が備えられたことを特徴とする産業用ロボット。 In the industrial robot comprising a wrist attached to the tip of the arm of the industrial robot, the hollow being continuous from the arm to the tip of the wrist,
The industrial robot according to claim 1, wherein the wrist includes a plurality of joint portions, a flange is fastened to a base portion of the at least one joint portion, and a seal member is provided on the flange. 前記シール部材は、フランジの内周面に前記環状シールを位置決めする溝が形成されたことを特徴とする請求項７記載の産業用ロボット。   8. The industrial robot according to claim 7, wherein a groove for positioning the annular seal is formed on an inner peripheral surface of the flange. 前記フランジは、手首を構成する連結部材の円周方向の隙間に配置されたことを特徴とする請求項７記載の産業用ロボット。   The industrial robot according to claim 7, wherein the flange is disposed in a circumferential clearance of a connecting member constituting the wrist. 前記フランジの外周面から内周面まで連通する開口部を形成したことを特徴とする請求項７記載の産業用ロボット。   8. The industrial robot according to claim 7, wherein an opening communicating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface of the flange is formed. 前記開口部は、前記フランジの長さ方向について多重の環状シールを位置決めする溝の間に形成されたことを特徴とする請求項１０記載の産業用ロボット。 11. The industrial robot according to claim 10, wherein the opening is formed between grooves for positioning multiple annular seals in the longitudinal direction of the flange. 前記開口部は、前記フランジの回転軸について円周方向に形成されたことを特徴とする請求項１０記載の産業用ロボット。 The industrial robot according to claim 10, wherein the opening is formed in a circumferential direction with respect to a rotation axis of the flange. 前記開口部は、プラグにより密封可能なことを特徴とする請求項１０記載の産業用ロボット。   The industrial robot according to claim 10, wherein the opening can be sealed with a plug. 前記開口部は、潤滑材検視用連通孔および給脂用連通孔を兼ね備えたことを特徴とする請求項１０記載の産業用ロボット。   The industrial robot according to claim 10, wherein the opening portion has both a lubricant inspection communication hole and a greasing communication hole.
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