JP2011089609A - ロボットの関節駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイル漏れを抑制する関節駆動装置を実現する。
【解決手段】関節駆動装置は、ロボットの隣接する２つのリンクの一方に固定されるケース８と、ケース８に回転可能に支持されており、２つのリンクの他方を回転させるためのシャフト１２と、関節駆動装置内の潤滑剤を封止するオイルシール１０を備えている。オイルシール１０は、シャフト１２とケース８の間に配置されている。オイルシール１０は、シャフト１２に接する第１リップ３８と第２リップ３６を有するシール本体１１と、第１リップ３８と第２リップ３６をシャフト１２に押し付ける弾性部材４１を備えている。第１リップ３８と第２リップ３６は、シャフト１２の軸線方向に並んでいる。
【選択図】図３

Description

本発明はロボットのリンクを旋回させるための関節駆動装置に関する。特に、関節駆動装置内のオイル漏れを防止するためのオイルシールの構造に関する。

ロボットの隣接する２つのリンクを旋回させるための関節駆動装置が知られている。関節駆動装置は、ケースと、そのケースに回転可能に支持されているシャフトを備える。隣接する２つのリンクのうちの一方がケースに取り付けられ、他方がシャフトに取り付けられる。関節駆動装置のケース内には多くの歯車等が収容されており、歯車等の磨耗を防止するためにオイル、グリース等の潤滑剤が用いられている。関節駆動装置からのオイル漏れを防止するために、ケースとシャフトの間にオイルシールが配置される。特許文献１には、ケースとシャフトの間にオイルシールが配置された減速装置が開示されている。特許文献１の減速装置は偏心揺動型である。このタイプの減速装置は、ロボットの関節駆動装置として一般的に用いられている。なお、特許文献２には、ケースとシャフトの間に２個のオイルシールを配置した関節駆動装置が開示されている。

特開２００６−３８１０８号公報 特開２００９−１６６１６８号公報

特許文献１の関節駆動装置では、オイルシールをケースに固定し、オイルシールのシールリップをシャフトに接触させることにより、関節駆動装置からのオイル漏れを防止する。しかしながら、シャフトが回転している間は、シールリップとシャフトの間に僅かな隙間が生じ、その隙間にオイルが入り込む。そのため、関節駆動装置内からのオイル漏れを完全に防止することはできない。例えば産業用ロボットの分野では、従来は、設置される環境が油分の多い製造ラインであったり、装置の動作に悪影響を与えないレベルであれば、僅かなオイル漏れは許容された。しかしながら、近年、産業用ロボットは、食品工場や薬品工場など、更にはクリーンルームでも使用されることが増えてきている。そこで、産業用ロボットが設置される環境を清浄に維持するために、できるだけオイル漏れを抑制することが要求されている。なお、特許文献２のように、ケースと回転部材の間に複数のオイルシールを配置すれば、オイル漏れを生じにくくすることができる。しかしながら、そのような構造では、関節駆動装置が高コストになったり、関節駆動装置の軸線方向の長さが長くなるという弊害が生じる。本明細書は、使用するオイルシールの数を増やすことなく、オイル漏れを抑制する関節駆動装置を実現する技術を提供する。

上記したように、オイルシールは、ケースとシャフトの間に配置される。まず、一般的なオイルシールについて説明する。以下の説明では、ケースにオイルシールを固定する例について説明する。なお、シャフトはケースに対して相対回転する。そのため、オイルシールはケース又はシャフトのいずれか一方に固定すればよく、オイルシールはシャフトに固定することもできる。また、シャフトがケースに対して往復（進退）運動する装置にもオイルシールが用いられることがある。本明細書では、相対的に往復運動するケースとシャフトの間に配置されるオイルシール（往復用オイルシール）と区別するために、相対回転するケースとシャフトの間に配置されるオイルシールを回転用オイルシールと称することがある。

回転用オイルシールは、典型的に、エラストマー等で作られている柔軟なシール部材と、シール部材をシャフトに押し付ける弾性部材によって構成されている。シール部材をケースの内周面に嵌め込むことにより、回転用オイルシールがケースに固定される。シール部材の内部には金属リングが埋め込まれており、その金属リングが、回転用オイルシールをケースに固定する。シール部材の一部分に、シャフトに接するシールリップが形成されている。弾性部材は、典型的にばねであり、シールリップをシャフトに押し付ける。なお、回転用オイルシールは、オイルを封止するためのシールリップに加え、外部からの異物がシールリップの封止部（シールリップがシャフトに接する部分）に侵入することを防止するためのダストリップを有する場合がある。

発明者らは、シールリップとシャフトの間の圧力、シールリップの材料等の条件を変えて様々なタイプの回転用オイルシールを試作した。そして、それらの試作オイルシールを関節駆動装置に取り付け、関節駆動装置のオイルの封止性能を測定した。しかしながら、従来形状の回転用オイルシールでは、新たな要求を満足する封止性能を得ることができなかった。そこで、発明者らは、シールリップの形状及び弾性部材の配置を工夫することにより、オイルシールの封止性能を向上させ、オイル漏れを効果的に抑制した関節駆動装置を実現することに成功した。

本明細書が開示する技術は、ロボットのリンクを旋回させるための関節駆動装置において、その装置からのオイル漏れを顕著に抑制する関節駆動装置に具現化することができる。その関節駆動装置は、ケースとシャフトとオイルシールを備えている。ケースは、ロボットの隣接する２つのリンクのいずれか一方に固定される。シャフトは、ケースに回転可能に支持されており、２つのリンクの他方を回転させる。なお、関節駆動装置が床に固定される場合、床に固定される部分が、隣接する２つのリンクの一方に相当する。オイルシールは、シャフトとケースの間に配置されており、関節駆動装置内の潤滑剤を封止する。オイルシールは、シャフトとケースのいずれか一方に固定される。オイルシールは、シール本体と弾性部材を備えている。シール本体の一部に、第１リップと第２リップが形成されている。第１リップと第２リップが、シャフトとケースの他方に接する。第１リップと第２リップは、シャフトの軸方向に並んでいる。弾性部材は、第１リップと第２リップの間に配置される。弾性部材が、第１リップと第２リップを、シャフトとケースの他方の周面に押し付ける。

上記の関節駆動装置によると、使用するオイルシールの数を増やすことなく、従来の回転用オイルシールを用いた関節駆動装置よりもオイル漏れを抑制することができる。そのため、上記の関節駆動装置を使用すれば、ロボットの周囲を漏れたオイルで汚すことが抑制される。

なお、往復用オイルシールの分野では、第１リップと第２リップを有するシールリップが用いられることがあった。しかしながらこれまでは、往復用オイルシールを回転用オイルシールとして利用することは考えられなかった。なぜならば、回転用オイルシールと往復用オイルシールではオイルを封止する原理が異なるからである。回転用オイルシールはリップとシャフトの間で発生するポンプ作用によってオイルを封止するものであり、往復用オイルシールは単純にリップの押し付け力（緊迫力）のみでオイルを封止するものである。往復用オイルシールを回転用に用いると、過大な押し付け力により回転摩擦抵抗が増大する。そのため、往復用オイルシールを相対回転するシャフトとケースの間に配置することは考えられなかった。

本明細書が開示する関節駆動装置では、シャフトの最大周速が０．５ｍ／秒以下であることが好ましい。上記したように、複数のリップに対して１つの弾性部材を設ける構造を採用する場合、オイルシールがシャフトを締め付ける力によって、オイル漏れが防止される。そのため、オイルシールとシャフトの間の摩擦が大きくなる。しかしながら、発明者らの検討によると、シャフトの最大周速が０．５ｍ／秒以下の場合、上記したポンプ作用が得られにくく、相対的に、本明細書に開示するタイプのオイルシールによるオイル封止の効果が顕著にあらわれる。

本明細書が開示する関節駆動装置は、内歯歯車とその内歯歯車に噛合っている外歯歯車のいずれか一方が他方に対して偏心回転するタイプの減速構造が組み込まれていてもよい。すなわち、関節駆動装置が、偏心揺動型の減速装置を備えていてもよい。その場合、減速構造の出力部は、関節駆動装置のシャフトに固定されていてもよい。そのような減速構造を備えている場合、シャフトを一定回転数で回転させたときにオイルシールに起因してシャフトが発生する動摩擦抵抗トルクを、その一定回転数における減速構造の定格トルクで除した値が、０．０１３以下であることが好ましい。すなわち、（動摩擦抵抗トルク）／（定格トルク）≦０．０１３の関係を満たしていることが好ましい。「定格トルク」は、上記した減速機構造の技術分野において一般に知られている指標であり、減速機構造の性能を表す指標である。一般に、定格トルクに対する動摩擦抵抗トルクは、小さいことが好ましい。定格トルクは、出力部の出力回転数が増大するに従って小さくなる。他方、動摩擦抵抗トルクは、出力部の出力回転数が増大するに従って大きくなる。そのため、出力部の回転数が増大するに従って、定格トルクに対する動摩擦抵抗トルクの割合が増大する。上記したように、シャフトは、オイルシールによって締め付けられている。出力トルクが大きな偏心揺動型の減速機構を備えていても、定格トルクに対する動摩擦抵抗トルクが増大すると、モータに余計な負荷がかかり、モータの容量が不足する虞がある。動摩擦抵抗トルクを定格トルクで除した値が０．０１３以下であれば、従来の関節駆動装置と同等の性能が得られる。

オイルシールによる損失トルクが関節駆動装置全体の損失トルクの８．４％以下であることがより好ましい。なお、損失トルクとは、減速構造から出力される計算上のトルクと、減速構造から実際に出力されるトルクとの差のことを意味する。減速構造では、歯車同士の摩擦、シャフトとオイルシールの摩擦等により、実際に出力されるトルクが、計算上出力されるトルクよりも小さくなる。従来の減速構造では、オイルシールによる損失トルクはおよそ８．４％であることが分かっている。そのため、本明細書で開示するオイルシールによる損失トルクが８．４％以下であれば、従来の減速構造と同等の性能を確保しながら、オイル漏れを改善することができる。

本明細書に開示する技術によると、使用するオイルシールの数を増やすことなく、オイル漏れが生じにくい関節駆動装置を実現することができる。

関節駆動装置を有する産業用ロボットの外観を示す。 関節駆動装置の断面図を示す。 図２の破線IIIで囲まれた範囲の拡大断面図を示す。

実施例を説明する前に、実施例の技術的特徴のいくつかを以下に記す。
（特徴１）関節駆動装置には、内歯歯車とその内歯歯車に噛合っている外歯歯車のいずれか一方が他方に対して偏心回転するタイプの減速構造が組み込まれている。すなわち、関節駆動装置が、偏心揺動型の減速構造を備えている。「減速構造」は、複数の歯車を有する歯車セットと換言することもできる。関節駆動装置のシャフトが、減速構造の出力部に相当する。
（特徴２）オイルシールをケースの内周面に嵌め込むことによって、オイルシールをケースに固定する。
（特徴３）オイルシールは、シールリップ（第１リップと第２リップ）とダストリップを備えている。シールリップとダストリップは、シャフトの軸方向に並んでいる。シールリップは、ダストリップよりも減速構造の内側に位置している。

図１は、産業用ロボット１００の外観の概略図を示す。産業用ロボット１００は、第１関節７０と、第２関節７６と、第３関節４６と、第４関節５０と、第５関節５４と、第６関節５６を有している。第１関節７０は、床に固定されたベース６８に取付けられている。ベース６８が第１リンクに相当する。第１関節７０は、第２リンク７２を軸線６６の周りに回転させる。第２関節７６は、第２リンク７２に取付けられており、第３リンク７８を軸線７４の周りに回転させる。第３関節４６は、第３リンク７８に取付けられており、第４リンク４２を軸線４４の周りに回転させる。第４リンク４２には、延長リンク４８が固定されている。第４関節５０は、延長リンク４８に取付けられており、第５リンク５２を軸線６４の周りに回転させる。第５関節５４は、第５リンク５２に取付けられており、図示しない第６リンクを軸線６０の周りに回転させる。第６関節５６は、第６リンクに取付けられており、図示しないロボットハンドを軸線５８の周りに回転させる。ロボットハンドは、第６リンクに相当する。

第１〜第６関節には夫々、関節駆動装置（旋回装置）が組み込まれている。以下の説明では、第１〜第６関節を、夫々第１〜第６関節駆動装置と称することがある。なお、第１〜第６関節駆動装置は夫々、リンクを正回転と逆回転の両方に回転させることができる。例えば、第４関節駆動装置５０は、第５リンク５２を、正回転６２ａと逆回転６２ｂの両方に回転させることができる。そのため、産業用ロボット１００は、第２〜第６リンクの夫々を１８０°以上旋回させることなく、ロボットハンドを所定の位置に移動させることができる。なお、符号８０，８２，８４は夫々、第４〜第６関節駆動装置を駆動するモータを示している。

図２は、第４関節駆動装置５０の断面図を示す。図２では、図示の明瞭化のために、一部の部品のハッチングを省略している。第４関節駆動装置５０は、偏心揺動型の減速構造（歯車セット）を有している。偏心揺動型の減速構造の基本的な構造は公知なので、ここでは、第４関節駆動装置５０を簡単に説明する。なお、以下の説明では、簡単のため、第４関節駆動装置５０を減速装置５０と称することもある。減速装置５０は、ケース８とキャリア１２と外歯歯車４とクランクシャフト１４を備えている。ケース８の内周面に周方向に複数の内歯ピン６が設けられており、内歯歯車を形成している。キャリア１２は、一対のアンギュラ玉軸受２によって、ケース８に支持されている。キャリア１２は、軸線６４の周りをケース８に対して回転する。キャリア１２は、減速装置５０のシャフトの一例に相当する。以下の説明では、キャリア１２をシャフト１２と称することがある。

キャリア１２は、外歯歯車４とクランクシャフト１４を支持している。クランクシャフト１４は、一対の円錐ころ軸受１６によって、キャリア１２に支持されている。クランクシャフト１４は、偏心体１８と入力歯車２０を備えている。偏心体１８は、円筒ころ軸受２２を介して外歯歯車４に係合している。入力歯車２０は、モータ８０（図１を参照）の出力軸に接続されている中継歯車２４に噛合っている。外歯歯車４は、内歯歯車（内歯ピン６）に噛合っている。クランクシャフト１４が回転すると、外歯歯車４は、内歯歯車に噛合いながら、軸線６４の周りを偏心回転する。外歯歯車４の外歯の数と内歯歯車の内歯（内歯ピン６）の数が相違する。歯数の相違によって、外歯歯車４が偏心回転すると、外歯歯車４がケース８に対して回転する。それにより、キャリア１２がケース８に対して回転する。キャリア１２は、減速装置５０の出力部に相当する。なお、符号２６は、モータ８２の出力軸に接続されている中継歯車を示している。中継歯車２６は、第５関節駆動装置５４の入力歯車（図示省略）に噛合っている。また、符号２８は、モータ８４の出力軸に接続されている中継歯車を示している。中継歯車２８は、第６関節駆動装置５６の入力歯車（図示省略）に噛合っている。

ケース８は延長リンク４８に固定されており、シャフト１２は第５リンク５２に固定されている。そのため、第４関節駆動装置５０は、第５リンク５２を延長リンク４８に対して旋回させることができる。上記したように、外歯歯車４と内歯ピン６が噛合っており、入力歯車２０と中継歯車２４等が噛合っている。それらが磨耗することを防止するために、減速装置５０の内部にグリースやオイル等の潤滑剤が入れられている。ケース８とキャリア１２の間には隙間が設けられており、その隙間にオイルシール１０が配置されている。オイルシール１０によって、減速装置５０内のオイルを封止している。なお、第１〜第３、第５及び第６関節駆動装置の基本的な構造は、第４関節駆動装置の構造に基本的に等しいので説明を省略する。本実施例では、ケース８とキャリア１２の間にオイルシール１０が配置されている。

図３は、図２の破線IIIで囲まれた部分の拡大断面図を示す。オイルシール１０は、シール本体１１とばね４１を備えている。シール本体１１は、エラストマーで作られている。シール本体１１の一方の側に固定部３２が形成されており、反対側にシールリップ４０とダストリップ３４が形成されている。固定部３２にはリング状の金属部材３０が埋め込まれている。別言すると、金属部材３０は、固定部３２に覆われている。固定部３２が、ケース８の内周面に嵌め込まれている。金属部材３０が、オイルシール１０をケース８に固定する「嵌め合い力」を与える。シールリップ４０は、後述するように、第１リップ３８と第２リップ３６で構成されている。シールリップ４０とダストリップ３４は、シャフト１２の軸線６４（図２を参照）方向に並んで位置している。シールリップ４０が減速装置５０の内側に位置しており、ダストリップ３４が減速装置５０の外側に位置している。シールリップ４０よりも減速装置５０の外側に位置しているダストリップ３４が、減速装置５０の外部から異物がシールリップ４０に付着することを防止する。シールリップ４０とダストリップ３４は、キャリア（シャフト）１２の外周面に接している。オイルシール１０の固定部３２がケース８の内周面に嵌り込んでおり、シールリップ４０がキャリア１２の外周面に接していることによって、オイルが減速装置５０内に封止される。

上記したように、シールリップ４０は、第１リップ３８と第２リップ３６で構成されている。第１リップ３８と第２リップ３６は、キャリア１２の軸線６４方向（図２を参照）に並んでいる。ばね４１は、軸線６４方向において、第１リップ３８と第２リップ３６の間に配置されている。別言すると、ばね４１は、シャフト１２の軸線６４に直交する方向から見たときに、第１リップ３８と第２リップ３６で挟まれた範囲に配置されている。ばね４１が、シールリップ４０（第１リップ３８と第２リップ３６）をシャフト１２に押し付けている。第１リップ３８と第２リップ３６は、シャフト１２の周方向の全周に亘って接している。ばね４１が、弾性部材の一例に相当する。ばね４１がシールリップ４０をシャフト１２に押し付けることにより、オイル漏れが防止される。すなわち、第１リップ３８と第２リップ３６がシャフト１２を締め付ける力（緊迫力）によって、オイル漏れが防止される。

上記したように、ばね４１がシールリップ４０をシャフト１２に押し付けているので、シャフト１２の外周面の周速が速すぎると、シールリップ４０が急速に磨耗する。そのため、シャフト１２の外周面の最大周速は、０．５ｍ／秒以下であることが好ましい。より好ましくは０．２９ｍ／秒以下であり、特に好ましくは、０．１４ｍ／秒以下である。減速装置５０では、シャフト１２の直径が１８２ｍｍであり、シャフト１２の最大回転数が５０ｒｐｍである。そのため、シャフト１２の外周面の最大周速は、およそ０．４８ｍ／秒である。

従来の回転用オイルシールと本実施例の回転用オイルシール１０の作用の違いについて説明する。従来の回転用オイルシールは、シャフトの回転に伴ってリップに生じるポンプ効果によってオイルを封止する。一般的に、シャフト１２の外周面の最大周速が０．５ｍ／秒以下の場合、速度が遅すぎるので、リップのポンプ作用があまり期待できない。しかしながら、本実施例の減速装置５０では、ばね４１がシールリップ４０をシャフト１２に強く押し付けることによりオイル漏れを防止している。よって、減速装置５０では、オイルの封止性能は、シャフト１２の外周面の周速に依存しない。そのため、減速装置５０は、シャフト１２の外周面の周速が遅いほど、従来の回転用オイルシールを使用した関節駆動装置よりもオイル漏れを顕著に抑制することができる。なお、上記したように、減速装置５０は偏心揺動型である。このタイプの減速装置は、大きなトルクでシャフトを回転させることができる。そのため、シールリップ４０がシャフト１２を締め付ける力が大きくても、シールリップ４０による摩擦抵抗トルクが関節駆動装置５０の性能に与える影響は小さい。

上記したように、本実施例のオイルシール１０を使用した関節駆動装置は、従来の関節駆動装置よりもオイルの封止性能が高い。発明者らは、オイルシール１０を使用するのに適した関節駆動装置の運転条件を検討した。まず、実施例のオイルシール１０（実施例）と従来の回転用オイルシール（比較例）について、夫々のオイルシールを使用した場合の減速装置（すなわち、関節駆動装置）の動摩擦抵抗トルクを測定した。なお、以下の説明、及び表２において、「動摩擦抵抗トルク」を「駆動トルク」と称する場合がある。駆動トルクはシャフト１２の回転数毎に測定した。結果を表１に示す。

駆動トルクは、ケース８とシャフト１２とオイルシールだけを使用して、次に説明する方法で測定した。まず、ケース８にオイルシールを取付けた状態で、オイルシールをシャフト１２に接触させる。次に、シャフト１２を所定の回転数で回転させ、回転を維持するのに要するトルクを測定する。表１に示す駆動トルクは、夫々のオイルシールが取付けられた減速装置のシャフト１２にトルクを除々に加えた場合に、シャフトが所定の回転数を維持しながら回転し続けることができるトルクである。駆動トルクは、オイルシールとシャフトの間の摩擦によって生じる抵抗トルク、すなわち、動摩擦抵抗トルクである。なお、実験に用いたシャフト１２の直径は１８２ｍｍである。このシャフト１２は、最大許容回転数が５０ｒｐｍの減速装置に使用される。最大許容回転数とは、減速装置を不具合なく運転することができるシャフトの回転数の上限を意味する。表１には、各回転数における、シャフトの外周面の周速も併せて示している。

表１に示すように、実施例及び比較例ともに、シャフトの回転数が増大するに従って、駆動トルクが増大している。シャフトの回転数毎に比較すると、実施例の駆動トルクが比較例の駆動トルクよりも大きい。これは、シャフトとオイルシールとの間の摩擦抵抗が大きいからである。しかしながら、シャフトの回転数が１５ｒｐｍ（シャフトの外周面の周速０．１４３ｍ／秒）以下であれば、実施例のオイルシールを用いた減速装置の駆動トルクが、従来の減速装置で許容されている駆動トルク９．５０Ｎｍ（回転数５０ｒｐｍのときの駆動トルク）よりも小さいことが判明した。そのため、シャフトの外周面の周速が０．１４３ｍ／秒以下であれば、減速装置の性能に何ら悪影響を及ぼすことなく、従来の減速装置よりもオイルの封止性能を向上させることができる。

表２は、実施例及び比較例について、減速装置の駆動トルクを定格トルクで除した値（以下、駆動トルク比と称す）を、シャフトの回転数毎に示した表である。表２の定格トルクは、シャフトの直径が１８２ｍｍであり、最大許容回転数が５０ｒｐｍである減速装置のものである。なお、定格トルクとは、夫々の回転数において、減速装置の寿命が一定になるトルクのことを意味する。そのため、シャフトの回転数が増大すると、定格トルクの値は小さくなる。表２には、各回転数における、シャフトの外周面の周速も併せて示している。

表２に示すように、同じ回転数で比較すると、実施例の駆動トルク比の方が、比較例の駆動トルク比よりも大きい。しかしながら、シャフトの回転数３０ｒｐｍ（シャフトの外周面の周速０．２８６ｍ／秒）以下であれば、駆動トルク比を、従来の減速装置で許容されている駆動トルク比０．０１３以下に維持することができる。よって、駆動トルク比が０．０１３以下であれば、従来の減速装置と同等の性能を確保しつつ、従来の減速装置よりもオイルの封止性能を向上させることができる。

また、実施例及び比較例について、減速装置の全損失トルクのうち、オイルシールに起因する損失トルクの割合（以下、損失トルク比と称する）について測定した。結果を表２に示す。偏心揺動型の減速装置の場合、出力部の実際のトルクは、計算上（理論上）のトルクのおよそ８５％であることが分かっている。別言すると、偏心揺動型の減速装置の場合、減速装置全体でおよそ１５％の損失トルクが生じているといえる。なお、損失トルクは、オイルシールやその他の部材による摩擦に起因する。

表２に示すように、シャフトの回転数が増大するに従って、損失トルク比が増大している。しかしながら、実施例及び比較例の減速装置ともに、回転数が５０ｒｐｍ（シャフトの外周面の周速０．４７６ｍ／秒）であっても、オイルシールに起因する損失トルクは、減速装置全体の損失トルクの１割程度である。残りの９割の損失トルクは、オイルシールを除いた減速装置の構造に起因する。そのため、オイルシール１０を使用する減速装置を最大許容回転数（５０ｒｐｍ）で運転しても、従来の減速装置とほぼ同等の性能を確保することができる。しかしながら、シャフトの最大許容回転数を越えると、減速装置の性能が従来のものよりも低下する。そのため、シャフトの外周面の周速は、０．５ｍ／秒以下であることが好ましい。なお、シャフトの回転数を３０ｒｐｍ以下で運転すれば、損失トルク比を、従来の減速装置で許容されている損失トルク比（８．４２％）よりも小さくすることができる。よって、シャフトの回転数を３０ｒｐｍ（周速０．２８６ｍ／秒）以下で運転すれば、従来の減速装置と同等の性能を確保することができる。

上記の運転条件の検討結果について整理する。オイルシールの封止原理、及び、減速装置（関節駆動装置）の全損失トルクに占めるオイルシールに起因する損失トルクの観点から、シャフトの外周面の周速は、０．５ｍ／秒以下であることが好ましい。

オイルシールに起因する駆動トルク（動摩擦抵抗トルク）を許容レベル内に維持するという観点から、シャフトの外周面の周速は、０．２９ｍ／秒以下であることがより好ましい。同じ理由より、駆動トルク比は、０．０１３以下であることが好ましい。また、減速装置の全損失トルクに占めるオイルシールに起因する損失トルクの観点からも、シャフトの外周面の周速は、０．２９ｍ／秒以下であることがより好ましい。同じ理由より、損失トルク比は、８．４％以下であることが好ましい。

オイルシールに起因する駆動トルクが従来の減速装置で許容されている駆動トルクを超えないという観点から、シャフトの外周面の周速は、０．１４ｍ／秒以下であることが特に好ましい。

上記実施例の関節駆動装置では、シール本体の一部に、第１リップと第２リップが形成されている。従来でも、シール本体に２つのリップを備える回転用オイルシールが存在する。しかしながら、従来の回転用オイルシールは、リップに生じるポンプ効果を利用してオイルを封止する。よって、従来の回転用オイルシールは、シャフトとリップの接触角を適値に調整するために、１つのリップに対して１つの弾性部材が必要である。上記実施例の場合、リップをシャフトに押し付けることによりオイル漏れを防止する。夫々のリップが弾性部材を備えることを必要としないので、第１リップと第２リップの間に弾性部材を配置することができる。

なお、上記実施例では、シール本体に２つのリップ（第１リップと第２リップ）を備えるオイルシールについて説明した。しかしながら、駆動トルク、あるいは、トルク損失が２つのリップを備えるオイルシールと同等以下であれば、リップの数は２つに限定されない。すなわち、オイルシールが、リップを３つ以上、あるいは、弾性部材（ばね）を２つ以上備えていてもよい。それらの内、２つのリップと１つの弾性部材が本発明の要件を備えていれば、使用するオイルシールの数を増やすことなく、オイル漏れが生じにくい関節駆動装置を実現することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

８：ケース
１０：オイルシール
１１：シール本体
１２：シャフト
３６：第２リップ
３８：第１リップ
４１：弾性部材
５０：関節駆動装置
１００：ロボット

Claims (4)

1. ロボットのリンクを旋回させるための関節駆動装置であり、
   隣接する２つのリンクのいずれか一方に固定されるケースと、
   ケースに回転可能に支持されており、前記２つのリンクの他方を回転させるためのシャフトと、
   シャフトとケースとの間に配置されているとともにシャフトとケースのいずれか一方に固定されており、潤滑剤を封止するオイルシールと、を備えており、
   オイルシールは、
   シャフトとケースの他方に接する第１リップと第２リップでありシャフトの軸方向に並んでいる第１リップと第２リップを有するシール本体と、
   第１リップと第２リップの間に配置されており、第１リップと第２リップをシャフトとケースの他方に押し付ける弾性部材と、を備えていることを特徴とする関節駆動装置。
2. シャフトの最大周速が０．５ｍ／秒以下である請求項１に記載の関節駆動装置。
3. 内歯歯車とその内歯歯車に噛合っている外歯歯車のいずれか一方が他方に対して偏心回転するタイプの減速構造が組み込まれており、前記減速構造の出力部が前記シャフトに固定されており、
   シャフトを一定回転数で回転させたときにオイルシールに起因してシャフトが発生する動摩擦抵抗トルクをその一定回転数における減速構造の定格トルクで除した値が０．０１３以下である請求項２に記載の関節駆動装置。
4. オイルシールによる損失トルクが関節駆動装置全体の損失トルクの８．４％以下である請求項２又は３に記載の関節駆動装置。

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