JP3480533B2

JP3480533B2 - ロボットの関節機構

Info

Publication number: JP3480533B2
Application number: JP22237195A
Authority: JP
Inventors: 亘永尾; 真義高橋
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 2003-12-22
Anticipated expiration: 2015-08-30
Also published as: US5735627A; JPH0966488A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットの
関節機構に係り、特に、塗装用ロボットの手首機構に用
いて好適な関節機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】塗装用ロボットとしては、従来より例え
ば実開平２−９７５９０号、あるいは実開平４−９７６
８７号に開示のものがある。このうち、実開平２−９７
５９０号に開示のものは、手首機構の先端にスイベル機
構を有し、特に、手首機構の途中から突出するスイベル
用の軸に、塗料用チューブを連結するようになってい
る。また、実開平４−９７６８７号に開示のものは、手
首機構の回転中心に塗料用の通路を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の塗装用ロボットのうち、実開平２−９７５９０号に
開示のものは、手首機構の回転部に塗料用チューブが連
結されているため、手首部分に、塗料用チューブの振れ
回りのためのデッドスペースが必要であった。また、塗
装用ガンと塗料用通路の出力部とが離間しているため、
出力部と塗装ガンとの間に塗料用ホースが絡まる恐れが
あった。

【０００４】一方、実開平４−９７６８７号に開示のも
のは、手首機構の回転中心に通路を設けているので、通
路を１本しか設けることができないという問題を有して
いた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑み
てなされたもので、筒状をなす２本のケース部材を、そ
の端部にて、互いに同軸をなし、かつその軸線を中心と
して相対回転自在に連結するロボットの関節機構におい
て、上記端部同士を、両端が閉鎖された所定幅の隙間を
介して同軸をなすよう重ね合わせるとともに、上記ケー
ス部材の壁部内にそれぞれ連通孔を設け、これら連通孔
の一端をそれぞれ上記隙間に開口し、かつこれら連通孔
の他端に、流体搬送用の流路をそれぞれ連結したことを
その特徴としている。

【０００６】更に、上記重ね合わせられた端部のうちい
ずれか一方に、上記隙間内に突出し、上記隙間の周方向
に沿った流体の移動を阻止する阻止部材を設けてもよ
い。

【０００７】また、上記隙間を上記端部の軸線に沿って
複数に分割し、各々の隙間に、上記流路を、上記連通孔
を介して互いに独立して連結してもよい。

【０００８】更にまた、上記端部を上記ケース部材と別
部材で構成して、上記ケース部材から着脱自在とするこ
とも可能である。

【０００９】一方、上記阻止部材の先端の厚さは、上記
隙間に開口する上記連通孔の一端の径より小さいことが
望ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明に係る関節
機構１を、図２に示すＡ，Ｂ，Ｃ軸を中心とする３軸回
転が可能な塗装用ロボット２の手首機構に適用したもの
である。

【００１１】関節機構１は塗装用ロボット２のアーム３
の先端に取り付けられ、かつ関節機構１の先端に設けら
れたフランジ（ケース部材）４には、ブラケット５を介
して塗装ガン６が取り付けられている。また、符号７，
８は、塗装ガン６に塗料及びエア等の流体を供給するチ
ューブ（流路）で、これらチューブ７，８は、塗料及び
エア供給装置（図示せず）から、アーム３の側方を経
て、アームケース１１（後述）のフランジ部１１ａに接
続されている。一方、符号９，１０は、フランジ４と塗
装ガン６とを連結するチューブ（流路）である。

【００１２】関節機構１の構造を図２に示す。符号１１
は、アーム３を構成するアームケース（ケース部材）
で、アームケース１１は円筒状をなし、その内側には、
ベアリング１２ａを介して、軸１３が回転自在に支持さ
れている。また、軸１３の内側には、ベアリング１２ｂ
を介して、軸１４が回転自在に支持され、かつ軸１４の
内側には、ベアリング１２ｃを介して、軸１５が回転自
在に支持されている。

【００１３】符号１６は、先端側からアームケース１１
内に挿入され、軸１３の先端に取り付けられたリストケ
ース（ケース部材）で、リストケース１６は円筒状をな
し、その内側には、ベアリング１２ｄを介して、軸１７
が回転自在に支持されている。また、軸１７の内側に
は、ベアリング１２ｅを介して、軸１８が回転自在に支
持されている。

【００１４】更に、軸１４と軸１７とは、その端部にそ
れぞれ取り付けられた傘歯車１９，２０を介して連動可
能とされ、かつ軸１５と軸１８とは、その端部にそれぞ
れ取り付けられた傘歯車２１，２２を介して連動可能と
されている。

【００１５】符号２３は、先端側からリストケース１６
内に挿入され、軸１７の先端に取り付けられたリストケ
ース（ケース部材）で、リストケース２３は円筒状をな
し、その内側には、ベアリング１２ｆを介して、軸２４
が回転自在に支持されている。また、軸１８と軸２４と
は、その端部にそれぞれ取り付けられた傘歯車２５、２
６を介して連動可能とされている。

【００１６】符号２７は、リストケース２３の先端部に
取り付けられた減速機で、減速機２７の入力部（図示せ
ず）には軸２３の先端が取り付けられるとともに、減速
機２７の出力部（図示せず）には、先端側からリストケ
ース２３内に径合されたフランジ４が取り付けられてい
る。更に、このフランジ４には、上記の通り、ブラケッ
ト５を介して塗装ガン６が取り付けられている。

【００１７】一方、アームケース１１の壁部内には、両
端がシールされた流路（管路）１１ｂ，１１ｃが、アー
ムケース１１の長手方向に沿ってそれぞれ延設されてい
る。これら流路１１ｂ，１１ｃは、その基端側にて、フ
ランジ部１１ａの基端面にそれぞれ開口する孔１１ｄ，
１１ｅを介して、チューブ７，８にそれぞれ連結されて
いる。

【００１８】更に、アームケース１１とリストケース１
６とは、その端部にて互いに同軸をなすよう重ね合わさ
れ、かつアームケース１１の内周面とリストケース１６
の外周面との間には、環状をなすシール材２８ａ，２８
ｂ，２８ｃにより長手方向に沿って複数に分割された隙
間２９ａ，２９ｂが形成されている。しかも、流路１１
ｂ，１１ｃには、隙間２９ａ，２９ｂに向けそれぞれ連
通孔１１ｆ，１１ｇが形成され、その結果、流路１１ｂ
と隙間２９ａ及び流路１１ｃと隙間２９ｂとは、これら
連通孔１１ｆ，１１ｇを介して互いに独立して連結され
ている。

【００１９】また、リストケース１６の壁部内には、両
端がシールされた流路（管路）１６ａ，１６ｂが、リス
トケース１６の長手方向に沿ってそれぞれ延設されてい
る。この流路１６ａ，１６ｂには、隙間２９ａ，２９ｂ
に向けそれぞれ連通孔１６ｃ，１６ｄが形成され、その
結果、流路１６ａと隙間２９ａ及び流路１６ｂと隙間２
９ｂとは、これら連通孔１６ｃ，１６ｄを介して互いに
独立して連結されている。

【００２０】更に、リストケース１６，２３は、その端
部にて互いに同軸をなすよう重ね合わされ、かつリスト
ケース１６の内周面とリストケース２３の外周面との間
には、環状をなすシール材２８ｄ，２８ｅ，２８ｆによ
り長手方向に沿って複数に分割された隙間２９ｃ，２９
ｄが形成されている。しかも、流路１６ａ，１６ｂには
隙間２９ｃ，２９ｄに向けそれぞれ連通孔１６ｅ，１６
ｆが形成され、その結果、流路１６ａと隙間２９ｃ及び
流路１６ｂと隙間２９ｄとは、これら連通孔１６ｅ，１
６ｆを介して互いに独立して連結されている。

【００２１】また、リストケース２３の壁部内には、両
端がシールされた流路（管路）２３ａ，２３ｂがリスト
ケース２３の長手方向に沿ってそれぞれ延設されてい
る。この流路２３ａ，２３ｂには、隙間２９ｃ，２９ｄ
に向けそれぞれ連通孔２３ｃ，２３ｄが形成され、その
結果、流路２３ａと隙間２９ｃ及び流路２３ｂと隙間２
９ｄとは、これら連通孔２３ｃ，２３ｄを介して互いに
独立して連結されている。

【００２２】更に、リストケース２３の先端部内には、
フランジ（ケース部材）４が互いに同軸をなすよう重ね
合わされ、かつリストケース２３の内周面とフランジ４
の外周面との間には、環状をなすシール材２８ｇ，２８
ｈ，２８ｉにより長手方向に沿って複数に分割された隙
間２９ｅ，２９ｆが形成されている。しかも、流路２３
ａ，２３ｂには隙間２９ｅ，２９ｆに向けそれぞれ連通
孔２３ｅ，２３ｆが形成され、その結果、流路２３ａと
隙間２９ｅ及び流路２３ｂと隙間２９ｆとは、これら連
通孔２３ｅ，２３ｆを介して互いに独立して連結されて
いる。

【００２３】また、フランジ４の壁部内には、基端側が
シールされた流路（管路）４ａ，４ｂがフランジ４の長
手方向に沿ってそれぞれ延設されている。更に、流路４
ａ，４ｂには、隙間２９ｅ，２９ｆに向けそれぞれ連通
孔４ｃ，４ｄが形成され、その結果、流路４ａと隙間２
９ｅ及び流路４ｂと隙間２９ｆとは、これら連通孔４
ｃ，４ｄを介して互いに独立して連結されている。一
方、流路４ａ，４ｂの先端は、チューブ９，１０を介し
て塗装ガン６に接続されている。

【００２４】次に、上記構成を有する関節機構１の動作
について説明する。軸１３が回転すると、リストケース
１６がＡ軸回りに回転する。軸１４が回転すると、この
回転が傘歯車１９，２０を介して軸１７に伝達され、リ
ストケース２３がＢ軸回りに回転する。また、軸１５が
回転すると、この回転が傘歯車２１，２２を介して軸１
８に伝達され、軸１８から更に傘歯車２５，２６を介し
て軸２４に伝達される。この回転は減速機２７に入力さ
れ、その結果、フランジ４がＣ軸回りに回転する。

【００２５】一方、塗料供給装置より供給された塗料及
びエア（流体）は、チューブ７、８から孔１１ｄ，１１
ｅを経て流路１１ｂ，１１ｃ内を流れ、連通孔１１ｆ，
１１ｇから隙間２９ａ，２９ｂに至る。隙間２９ａ，２
９ｂに到達した塗料及びエアは、連通孔１６ｃ，１６ｄ
から流路１６ａ，１６ｂ内に流入し、更に、連通孔１６
ｅ，１１ｆ、隙間２９ｃ，２９ｄ、連通孔２３ｃ，２３
ｄ、流路２３ａ，２３ｂ、連通孔２３ｅ，２３ｆ、隙間
２９ｅ，２９ｆ、連通孔４ｃ，４ｄ、流路４ａ，４ｂ及
びチューブ９，１０を経て塗装ガン６から噴出される。

【００２６】ここで、例えば図３に示すように、個々の
隙間２９ａ〜２９ｆ（図３では２９ｃ，２９ｄ）はいず
れも関節機構１の回転軸を軸とした円環状をなしてい
る。従って、連通孔（図３では１６ｅ，１６ｆ，２３
ｃ，２３ｄ）は常時隙間２９ａ〜２９ｆに向け開口し、
その結果、チューブ７、８から塗装ガン６に至る塗料及
びエアの経路を、常時確保することが可能となってい
る。

【００２７】また、個々の隙間２９ａ〜２９ｆの両端が
いずれもシール材２８ａ〜２８ｉによりシールされてい
るため、塗料及びエアが個々の隙間２９ａ〜２９ｆから
漏出することはない。その結果、塗料等が関節機構１の
内部に侵入せず、ギヤや軸受の耐久性が向上する他、ギ
ヤや軸受からのグリスの漏出も防止される。更に、気密
性が高いことから、シンナー等による洗浄も可能であ
る。関節部にスイベルがあるので、塗料が潤滑剤の役目
を果たし、かつ塗料の粘性が高くなりにくくなるという
効果もある。

【００２８】一方、関節機構１の回転部にチューブが露
出する箇所がないので、デットスペースがなくなり、か
つワークとの干渉も防止される。また、関節機構１の回
転中心部にチューブを通さないので、チューブと軸とが
干渉せず、チューブが破損することもない。

【００２９】更にまた、上記連通孔及び隙間２９ａ〜２
９ｆをいずれも同軸をなす円周状に配設したため、外径
の小型化が可能である。しかも、上記ケース部材がトル
ク伝達部材と別部材なので、上記ケース部材が負荷を受
けることもない。その結果、負荷に伴う上記ケース部材
の変形が防止される他、上記ケース部材を軽量化した
り、底摩擦材料を採用して上記ケース部材の耐久性を向
上させることも可能である。

【００３０】図４は、本発明に係る関節機構１ａを、図
５に示すＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈ軸を中心とする４軸回転が可能
な塗装用ロボットの手首機構に適用したものである。

【００３１】符号４０は、アーム３の機体を形成するア
ームケース（ケース部材）で、その内側には、ベアリン
グ４１ａを介して、軸４２が回転自在に支持されてい
る。また、軸４２の内側には、ベアリング４１ｂを介し
て、軸４３が回転自在に支持され、かつ軸４３の内側に
は、ベアリング４１ｃを介して、軸４４が回転自在に支
持されている。

【００３２】符号４５は、先端側からアームケース４０
内に挿入され、軸４１の先端に取り付けられたリストケ
ース（ケース部材）で、リストケース４５には、ベアリ
ング４１ｄを介して、リストケース４６の軸部４６ａが
回転自在に支持されている。一方、軸部４６ａには、ベ
アリング４１ｅを介して、リストケース４５の軸部４５
ａが回転自在に支持されている。更に、軸部４５ａに
は、ベアリング４１ｆを介して、軸４７が回転自在に支
持されている。

【００３３】更に、軸４３とリストケース４６とは、そ
の端部にそれぞれ取り付けられた傘歯車４８，４９を介
して連動可能とされ、かつ軸４４と軸４７とは、その端
部にそれぞれ取り付けられた傘歯車５０，５１を介して
連動可能とされている。

【００３４】符号５２は、先端側からリストケース４６
内に挿入され、ベアリング４１ｇを介して、リストケー
ス４６に回転自在に支持されたリストケース（ケース部
材）で、その内側には、ベアリング４１ｈを介して、軸
５３が回転自在に支持されている。また、リストケース
４５の軸部４５ａとリストケース５２とは、その端部に
それぞれ取り付けられた傘歯車５４，５５を介して連動
可能とされ、かつ軸４７と軸５３とは、その端部にそれ
ぞれ取り付けられた傘歯車５６、５７を介して連動可能
とされている。

【００３５】符号５８は、リストケース５２の先端部に
取り付けられた減速機で、減速機５８の入力部（図示せ
ず）にはベアリング４１ｉにより支持された軸５９が取
り付けられ、かつ減速機５８の出力部（図示せず）に
は、フランジ（ケース部材）６０が取り付けられてい
る。このフランジ６０は、リストケース５２内に、ベア
リング４１ｊを介して回転自在に支持され、かつフラン
ジ６０には、ブラケット５を介して塗装ガン６が取り付
けられている。また、軸５３と軸５９とは、その端部に
それぞれ取り付けられた傘歯車６１、６２を介して連動
可能とされている。

【００３６】一方、アームケース４０の壁部内には、流
路（管路）４０ｂ，４０ｃが、アームケース４０の長手
方向に沿ってそれぞれ延設されている。また、流路４０
ｂ，４０ｃの基端側には、チューブ７，８がそれぞれ連
通されている。

【００３７】更に、アームケース４０とリストケース４
５とは、その端部にて互いに同軸をなすよう重ね合わさ
れ、かつアームケース４０の内周面とリストケース４５
の外周面との間には、環状をなすシール材６３ａ，６３
ｂ，６３ｃにより長手方向に沿って複数に分割された隙
間６４ａ，６４ｂが形成されている。しかも、流路４０
ｂ，４０ｃには、隙間６４ａ，６４ｂに向けそれぞれ連
通孔４０ｄ，４０ｅが形成され、その結果、流路４０ｂ
と隙間６４ａ及び流路４０ｃと隙間６４ｂとは、これら
連通孔４０ｄ，４０ｅを介して互いに独立して連結され
ている。

【００３８】また、リストケース４５の壁部内には、流
路（管路）４５ｂ，４５ｃが、リストケース４５の長手
方向に沿ってそれぞれ延設されている。この流路４５ｂ
に，４５ｃは、隙間６４ａ，６４ｂに向けそれぞれ連通
孔４５ｄ，４５ｅが形成され、その結果、流路４５ｂと
隙間６４ａ及び流路４５ｃと隙間６４ｂとは、これら連
通孔４５ｄ，４５ｅを介して互いに独立して連結されて
いる。

【００３９】更に、リストケース４５，４６は、その端
部にて互いに同軸をなすよう重ね合わされ、かつリスト
ケース４５の内周面とリストケース４６の外周面との間
には、環状をなすシール材６３ｄ，６３ｅ，６３ｆによ
り長手方向に沿って複数に分割された隙間６４ｃ，６４
ｄが形成されている。しかも、流路４５ｂ，４５ｃには
隙間６４ｃ，６４ｄに向けそれぞれ連通孔４５ｆ，４５
ｇが形成され、その結果、流路４５ｂと隙間６４ｄ及び
流路４５ｃと隙間６４ｃとは、これら連通孔４５ｆ，４
５ｇを介して互いに独立して連結されている。

【００４０】また、リストケース４６の壁部内には、流
路（管路）４６ｂ，４６ｃがリストケース４６の長手方
向に沿ってそれぞれ延設されている。この流路４６ｂ，
４６ｃには、隙間６４ｃ，６４ｄに向けそれぞれ連通孔
４６ｄ，４６ｅが形成され、その結果、流路４６ｂと隙
間６４ｄ及び流路４６ｃと隙間６４ｃとは、これら連通
孔４６ｄ，４６ｅを介して互いに独立して連結されてい
る。

【００４１】更に、リストケース４６，５２は、その端
部にて互いに同軸をなすよう重ね合わされ、かつリスト
ケース４６の内周面とリストケース５２の外周面との間
には、環状をなすシール材６３ｇ，６３ｈ，６３ｉによ
り長手方向に沿って複数に分割された隙間６４ｅ，６４
ｆが形成されている。しかも、流路４６ｂ，４６ｃには
隙間６４ｅ，６４ｆに向けそれぞれ連通孔４６ｆ，４６
ｇが形成され、その結果、流路４６ｂと隙間６４ｆ及び
流路４６ｃと隙間６４ｅとは、これら連通孔４６ｆ，４
６ｇを介して互いに独立して連結されている。

【００４２】また、リストケース５２の壁部内には、流
路（管路）５２ａ，５２ｂがリストケース５２の長手方
向に沿ってそれぞれ延設されている。この流路５２ａ，
５２ｂには、隙間６４ｅ，６４ｆに向けそれぞれ連通孔
５２ｃ，５２ｄが形成され、その結果、流路５２ａと隙
間６４ｆ及び流路５２ｂと隙間６４ｅとは、これら連通
孔５２ｃ，５２ｄを介して互いに独立して連結されてい
る。

【００４３】更に、リストケース５２内には、フランジ
６０がその端部にて互いに同軸をなすよう重ね合わさ
れ、かつリストケース５２の内周面とフランジ６０の外
周面との間には、環状をなすシール材６３ｊ，６３ｋ，
６３ｌにより長手方向に沿って複数に分割された隙間６
４ｇ，６４ｈが形成されている。しかも、流路５２ａ，
５２ｂには隙間６４ｇ，６４ｈに向けそれぞれ連通孔５
２ｅ，５２ｆが形成され、その結果、流路５２ａと隙間
６４ｈ及び流路５２ｂと隙間６４ｇとは、これら連通孔
５２ｅ，５２ｆを介して互いに独立して連結されてい
る。

【００４４】また、フランジ６０の壁部内には、流路
（管路）６０ａ，６０ｂがフランジ６０の長手方向に沿
ってそれぞれ延設されている。更に、流路６０ａ，６０
ｂには、隙間６４ｇ，６４ｈに向けそれぞれ連通孔６０
ｃ，６０ｄが形成され、その結果、流路６０ａと隙間６
４ｈ及び流路６０ｂと隙間６４ｇとは、これら連通孔６
０ｃ，６０ｄを介して互いに独立して連結されている。
一方、流路６０ａ，６０ｂの先端は、チューブ９，１０
を介して塗装ガン６に接続されている。

【００４５】上記構成を有する関節機構１ａの場合、塗
料供給装置より供給された塗料及びエアは、チューブ
７、８から流路４０ｂ，４０ｃ及び連通孔４０ｄ，４０
ｅを経て隙間６４ａ，６４ｂに至る。隙間６４ａ，６４
ｂに到達した塗料及びエアは、以下同様に、連通孔４５
ｄ，４５ｅ、流路４５ｂ，４５ｃ、連通孔４５ｆ，４５
ｇ、隙間６４ｃ，６４ｄ、連通孔４６ｄ，４６ｅ、流路
４６ｂ，４６ｃ、連通孔４６ｆ，４６ｇ、隙間６４ｅ，
６４ｆ、連通孔５２ｃ，５２ｄ、流路５２ａ，５２ｂ、
連通孔５２ｅ，５２ｆ、隙間６４ｇ，６４ｈ、連通孔６
０ｃ，６０ｄ、流路６０ａ，６０ｂ及びチューブ９，１
０を経て塗装ガン６から噴出される。

【００４６】ここで、図３同様、個々の隙間６４ａ〜６
４ｈはいずれも関節機構１ａの回転軸を軸とした円環状
をなしている。従って、上記の各連通孔は常時隙間６４
ａ〜６４ｈに向け開口し、その結果、この関節機構１ａ
でも、チューブ７，８から塗装ガン６に至る塗料及びエ
アの経路を、常時確保することが可能となっている。

【００４７】しかも、個々の隙間６４ａ〜６４ｈの両端
がいずれもシール材６３ａ〜６３ｌによりシールされて
いるため、塗料及びエアが個々の隙間６４ａ〜６４ｈか
ら漏出することはなく、また、関節機構１ａの回転部に
てチューブが露出する箇所もない。更にまた、上記連通
孔及び隙間６４ａ〜６４ｆをいずれも同軸をなす円周状
に配設したため、外径の小型化が可能で、しかも、上記
ケース部材がトルク伝達部材と別部材なので、上記ケー
ス部材が負荷を受けることもない。すなわち、この関節
機構１ａにおいても、上記関節機構１と同等の効果が得
られる。

【００４８】一方、図６は、本発明に係る他の関節機構
１ｂを、図５に示すＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈ軸を中心とする４軸
回転が可能で、しかも４系統の塗料搬送経路を有する塗
装用ロボットの手首機構に適用した場合を示すものであ
る。

【００４９】関節機構１ｂは、塗装用ロボット２のアー
ム３の先端に取り付けられ、かつ関節機構１ｂの先端に
は、ブラケット５を介して塗装ガン６が取り付けられて
いる。また、符号７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、塗装ガン
６に塗料及びエアを供給するチューブ（流路）で、これ
らチューブ７ａ〜７ｄは、塗料及びエア供給装置（図示
せず）から、アーム３の側方を経て、関節機構１ｂの基
端部（図中符号７１）に接続されている。

【００５０】関節機構１ｂの構造を図７に示す。符号７
０はアーム３の機体を形成するアームケース（ケース部
材）で、その先端には、円環状をなすスイベル軸部材７
１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄが、互いの端面を密着さ
せて重ね合わされ、かつアームケース７０と同軸をなす
よう取り付けられている。ここで、スイベル軸部材７１
ａ〜７１ｄは、ネジ７０ａ等により、アームケース７０
に対し着脱自在とされている。

【００５１】また、アームケース７０には、ベアリング
７２ａを介して、軸７３が回転自在に支持され、かつ軸
７３の内側には、ベアリング７２ｂを介して、軸７４が
回転自在に支持されている。更に、軸７４の内側には、
ベアリング７２ｃを介して、軸７５が回転自在に支持さ
れている。

【００５２】符号７６は、軸７３の先端外周部に固定さ
れ、かつ先端側からスイベル軸部材７１ａ〜７１ｄ内に
挿入されたスイベル軸で、スイベル軸７６の先端側に
は、フランジ７７を介して、リストケース（ケース部
材）７８が取り付けられている。また、リストケース７
８には、ベアリング７２ｄを介して、リストケース７９
の軸部７９ａが回転自在に支持され、かつリストケース
７８の軸部７８ａには、ベアリング７２ｅを介して、軸
８０が回転自在に支持されている。

【００５３】更に、軸７４とリストケース７９とは、そ
の端部にそれぞれ取り付けられた傘歯車８１，８２を介
して連動可能とされ、かつ軸７５と軸８０とは、その端
部にそれぞれ取り付けられた傘歯車８３，８４を介して
連動可能とされている。

【００５４】符号８５は、先端側からリストケース７９
内に挿入され、ベアリング７２ｆを介して、リストケー
ス７９に回転自在に支持されたリストケース（ケース部
材）で、その内側には、ベアリング７２ｇを介して、軸
８６が回転自在に支持されている。また、リストケース
７８の軸部７８ａとリストケース８５とは、その端部に
それぞれ取り付けられた傘歯車８７，８８を介して連動
可能とされ、かつ軸８０と軸８６とは、その端部にそれ
ぞれ取り付けられた傘歯車８９，９０を介して連動可能
とされている。

【００５５】符号９１は、リストケース８５の先端部に
取り付けられた減速機で、減速機９１の入力部（図示せ
ず）には軸９２が回転自在に取り付けられ、かつ減速機
９１の出力部（図示せず）には、ブラケット５を介して
塗装ガン６が取り付けられている。また、軸８６と軸９
２とは、その端部にそれぞれ取り付けられた傘歯車９
３，９４を介して連動可能とされている。

【００５６】リストケース８５の先端には、円環状をな
すスイベル軸部材９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄが、
互いの端面を密着させて重ね合わされ、かつリストケー
ス８５と同軸をなすよう取り付けられている。ここで、
スイベル軸部材９５ａ〜９５ｄは、ネジ８５ａ等によ
り、リストケース８５に対し着脱自在とされている。一
方、符号９６は、減速機９１の先端外周部に固定され、
かつ先端側からスイベル軸部材９５ａ〜９５ｄ内に挿入
されたスイベル軸である。

【００５７】更に、上記スイベル軸部材７１ａ〜７１
ｄ，９５ａ〜９５ｄの内周面とスイベル軸７６，９６の
外周面との間には、スイベル軸部材７１ａ〜７１ｄ，９
５ａ〜９５ｄの内周側にそれぞれ配設された、環状をな
すシール材９７ａ，９７ｂ，９７ｃ，９７ｄ，９７ｅ，
９７ｆ，９７ｇ，９７ｈ，９７ｉ，９７ｊにより長手方
向に沿って複数に分割された隙間９８ａ，９８ｂ，９８
ｃ，９８ｄ，９８ｅ，９８ｆ，９８ｇ，９８ｈがそれぞ
れ形成されている。

【００５８】また、スイベル軸部材７１ａ〜７１ｄ，９
５ａ〜９５ｄには、上記隙間９８ａ〜９８ｈに向け、径
方向外方からそれぞれ連通孔９９ａ，９９ｂ，９９ｃ，
９９ｄ，９９ｅ，９９ｆ，９９ｇ，９９ｈが形成されて
いる。一方、スイベル軸７６，９６の壁部内には、連通
孔１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１０１
ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄが、それぞれスイベ
ル軸７６，９６の長手方向に沿って延び、かつ図８及び
図９に示すように、スイベル軸７６，９６の周方向に沿
って並列に配設されている。

【００５９】更に、これら連通孔１００ａ〜１００ｄ，
１０１ａ〜１０１ｄは、その基端にて上記隙間９８ａ〜
９８ｈに向けそれぞれ開口している。また、連通孔１０
０ａ〜１００ｄの先端はスイベル軸７６の先端側外周面
に開口し、かつ連通孔１０１ａ〜１０１ｄの先端はスイ
ベル軸９６の先端面にそれぞれ開口している。

【００６０】そして、連通孔９９ａ〜９９ｄにはチュー
ブ７ａ〜７ｄの先端がそれぞれ連結され、かつ連通孔１
００ａ〜１００ｄの先端と連通孔９９ａ〜９９ｄとは、
リストケース７８，７９，８５の周囲に螺旋状をなすよ
う緩く巻回されたチューブ（流路）１０２ａ，１０２
ｂ，１０２ｃ，１０２ｄによりそれぞれ連結されてい
る。更に、連通孔１０１ａ〜１０１ｄの先端は、チュー
ブ（流路）１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄに
より、それぞれ塗装ガン６に連結されている。

【００６１】その結果、チューブ７ａとチューブ１０３
ａ、チューブ７ｂとチューブ１０３ｂ、チューブ７ｃと
チューブ１０３ｃ、及びチューブ７ｄとチューブ１０３
ｄとは、これら連通孔９９ａ〜９９ｄ，隙間９８ａ〜９
８ｄ，連通孔１００ａ〜１００ｄ，チューブ１０２ａ〜
１０２ｄ，連通孔９９ｅ〜９９ｈ，隙間９８ｅ〜９８
ｈ，及び連通孔１０１ａ〜１０１ｄを介して、互いに独
立して連結されている。

【００６２】上記構成を有する関節機構１ｂの場合、塗
料供給装置より供給された塗料及びエアは、チューブ７
ａ〜７ｄから連通孔９９ａ〜９９ｄを経て隙間９８ａ〜
９９ｄに至る。隙間９８ａ〜９８ｄに到達した塗料及び
エアは、以下同様に、連通孔１００ａ〜１００ｄ，チュ
ーブ１０２ａ〜１０２ｄ，連通孔９９ｅ〜９９ｈ，隙間
９８ｅ〜９８ｈ，連通孔１０１ａ〜１０１ｄ及びチュー
ブ１０３ａ〜１０３ｄを経て塗装ガン６から噴出され
る。

【００６３】ここで、この関節機構１ｂにおいても、符
号１，１ａで示す関節機構と同様、個々の隙間９８ａ〜
９８ｈはいずれも関節機構１ｂの回転軸を軸とした円環
状をなしている。従って、上記の各連通孔は常時隙間９
８ａ〜９８ｈに向け開口し、その結果、この関節機構１
ｂでも、チューブ７ａ〜７ｄから塗装ガン６に至る塗料
及びエアの経路を、常時確保することが可能となってい
る。

【００６４】また、個々の隙間９８ａ〜９８ｈの両端が
いずれもシール材９７ａ〜９７ｊによりシールされてい
るため、塗料及びエアが個々の隙間９８ａ〜９８ｈから
漏出することはなく、また、関節機構１ｂの回転部にて
チューブが露出する箇所もない。更にまた、上記連通孔
及び隙間９８ａ〜９８ｆをいずれも同軸をなす円周状に
配設したため、外径の小型化が可能で、しかも、上記ケ
ース部材がトルク伝達部材と別部材なので、上記ケース
部材が負荷を受けることもない。すなわち、この関節機
構１ｂにおいても、上記関節機構１，１ａと同等の効果
が得られる。

【００６５】更に、この関節機構１ｂでは、スイベル軸
部材７１ａ〜７１ｄ，９５ａ〜９５ｄが、いずれもネジ
７０ａ，８５ａ等によりアームケース７０，８５に対し
それぞれ着脱自在とされている。従って、スイベル軸部
材７１ａ〜７１ｄ，９５ａ〜９５ｄが容易に分解でき、
その結果、上記関節機構１，１ａと同等の効果に加え、
シール材９７ａ〜９７ｊの交換や、塗料が目詰まりした
際等におけるスイベル軸部材７１ａ〜７１ｄ，９５ａ〜
９５ｄの洗浄が容易であるという効果が得られる。

【００６６】また、スイベル軸部材７１ａ〜７１ｄ，９
５ａ〜９５ｄがアームケース７０またはリストケース８
５と別体となっているため、スイベル軸部材７１ａ〜７
１ｄ，９５ａ〜９５ｄからのチューブ７ａ〜７ｄ，１０
２ａ〜１０２ｄの引出し方向を、スイベル軸部材７１ａ
〜７１ｄ，９５ａ〜９５ｄの径方向に沿って任意に設定
できる他、使用する塗料等の種類に応じて、シール材９
７ａ〜９７ｊの種類を任意に選択できるという効果もあ
る。

【００６７】なお、この関節機構１ｂでは、リストケー
ス７８，７９，８５が相対回転しないため、チューブ１
０２ａ〜１０２ｄにその軸回りの捻れが発生することは
ない。従って、チューブ１０２ａ〜１０２ｄの緩さは、
リストケース７８，７９，８５の曲げ動作に対応できれ
ばよい。

【００６８】ところで、上記の関節機構１，１ａ，１ｂ
の場合、流体は、例えば図１０に示すように、外側のケ
ース部材ａに形成された流路（以下、単に出口ｏとす
る。）から、隙間ｓを挟んで内側のケース部材ｂに形成
された流路（以下、単に入口ｉとする。）に向け流下す
る。従って、流路の洗浄等に際し、出口ｏと入口ｉ間の
距離が短い場合には、洗浄液が例えば図１０中矢印αで
示すように狭い範囲にしか流れず、その結果、隙間ｓを
全周にわたり十分洗浄できない可能性がある。

【００６９】このような場合には、例えば図１１に示す
ように、個々の隙間ｓ内に、一方のケース部材ａ，ｂか
ら対向するケース部材ｂ，ａに向け突出する阻止部材１
１０を設置するとよい。この阻止部材１１０は、ケース
部材ａ，ｂの長手方向に沿って延設された楔状の部材
で、その先端は対向するケース部材ｂ，ａに当接され、
その結果、隙間ｓの径方向に沿った流体の移動が阻止さ
れている。また、阻止部材１１０は、図１１及び図１２
に示すように、連通孔ｈに隣接して設置することが望ま
しい。

【００７０】阻止部材１１０の設置により、出口ｏから
隙間ｓ内に流入した流体は、矢印α₁に示すように、一
定の方向に沿って隙間ｓ内を流下して入口ｉに到達す
る。特に、塗料替えや洗浄時には、阻止部材６０が図１
１に示す位置、すなわち入口ｉと出口ｏとが阻止部材１
１０を挟んで最も接近するよう予めケース部材ａ，ｂを
回転させてから洗浄液等を流せばよい。すると、洗浄液
等が確実に隙間ｓの全周にわたって流下し、その結果、
色替直後の塗装品質が向上する他、色替時間が短縮され
るという効果が得られる。

【００７１】ここで、塗料は短い経路で流した方が抵抗
が少なく効率が良いが、洗浄液等は隙間ｓの全周にわた
って流す必要がある。そこで、ケース部材ａ，ｂの相対
回転の動作範囲と阻止部材１１０との位置関係につい
て、阻止部材１１０をケース部材ｂに設置した場合を例
として、以下に説明する。

【００７２】第１の方法は、動作範囲の端と洗浄位置
（図１１の位置）とを一致させるとともに、阻止部材１
１０をケース部材ｂの相対回転方向前方側に隣接させ、
かつケース部材ｂを矢印ｐ側にのみ回転させる方法であ
る。この方法では、作業時における流体の流れα₂は図
１３に示すようになり、動作範囲を１８０°以下とすれ
ば、流体の通路が円周の１／２を越えることはほとんど
ない。また、上記のように阻止部材１１０の位置が動作
範囲の端と一致しているため、洗浄時には、阻止部材１
１０を正確に図１１の位置まで戻すことができる。

【００７３】第２の方法は、図１１の位置を動作範囲の
中心とする方法である。この方法は、第１の方法に比較
して、阻止部材１１０を厳密に図１１の位置に合わせる
ことが困難であるものの、ｐ，ｑ両方向に動作できるた
め、洗浄時に図１１の位置まで戻す際のケース部材ｂの
回転量は少なくなる（最大でも動作範囲の１／２で済
む）。

【００７４】また、阻止部材１１０が楔状をなしている
ため、上記の各方法において、図１４に示すように、塗
料供給時に阻止部材１１０が対向する出口ｏ（または入
口ｉ）と重なった場合でも、阻止部材１１０が出口ｏ
（または入口ｉ）を閉鎖することはない。すなわち、塗
料は図中矢印α₃及びβで示すように、阻止部材１１０
の側方から確実に隙間ｓ内に供給される。この場合、阻
止部材１１０は必ずしも楔状をなしている必要はなく、
阻止部材１１０の先端の厚さが出口ｏ（または入口ｉ）
から隙間ｓに開口する連通孔Ｒの径より小さければ、上
記効果を発揮する。

【００７５】なお、上記の関節機構１，１ａ，１ｂのう
ち、関節機構１，１ａでは、塗装ガン６への塗料の搬送
経路として、チューブ７，８からチューブ９，１０に至
る独立した２系統を設け、関節機構１ｂでは、チューブ
７ａ〜７ｄからチューブ１０３ａ〜１０３ｄに至る独立
した４系統を設けたが、この搬送系は１系統のみであっ
てもよい。

【００７６】また、流路としては、チューブや、ケース
部材内にその長手方向に沿って設けられた管路の他、ケ
ース部材を二重管とし、その結果ケース部材内に形成さ
れた空間を利用することも可能である。

【００７７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の関節機構に
よれば、チューブから塗装ガンに至る経路を常時確保す
ることが可能となっている。また、回転部に形成された
隙間が、シール材により高い気密性を有するため、塗料
やグリス等の漏出が防止され、かつシンナー等による洗
浄も可能である。

【００７８】更に、関節機構の回転部にチューブが露出
する箇所がないので、デットスペースがなくなり、かつ
ワークとの干渉も防止される。また、関節機構の回転中
心部にチューブを通さないので、チューブと軸とが干渉
せず、チューブが破損することもない。

【００７９】更にまた、連通孔及び隙間をいずれも同軸
をなす円周状に配設したため、外径の小型化が可能であ
る。しかも、ケース部材がトルク伝達部材と別部材なの
で、ケース部材が負荷を受けることもない。その結果、
負荷に伴うこれらケース部材の変形が防止される他、ケ
ース部材を軽量化したり、底摩擦材料を採用してシール
材の耐久性を図ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る関節機構が手首機構として適用さ
れた塗装用ロボットの例を示す斜視図である。

【図２】本発明に係る関節機構の構造の例を示す縦断面
図である。

【図３】本発明に係る関節機構のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿
った横断面図である。

【図４】本発明に係る関節機構の構造の例を示す縦断面
図である。

【図５】図４及び図６に示す関節機構の回転軸を表わし
たモデルである。

【図６】本発明に係る関節機構が手首機構として適用さ
れた塗装用ロボットの例を示す斜視図である。

【図７】本発明に係る関節機構の構造の例を示す縦断面
図である。

【図８】本発明に係る関節機構のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線
に沿った一部横断面図である。

【図９】本発明に係る関節機構のＩＸ−ＩＸ線に沿った
一部横断面図である。

【図１０】本発明に係る関節機構における流体の流下状
況の例を示す横断面図である。

【図１１】本発明に係る関節機構における阻止部材の設
置及び運用状況の例を示す横断面図である。

【図１２】本発明に係る関節機構における阻止部材の設
置状況の例を示す矢印ＸＩＩに沿った斜視図である。

【図１３】本発明に係る関節機構における阻止部材の運
用状況の例を示す横断面図である。

【図１４】本発明に係る関節機構における阻止部材の運
用状況の例を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ関節機構４，６０フランジ（ケース部材）４ｃ，４ｄ，１１ｆ，１１ｇ，１６ｃ，１６ｄ，１６
ｅ，１６ｆ，１３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，４０
ｄ，４０ｅ，４５ｄ，４５ｅ，４５ｆ，４５ｇ，４６
ｄ，４６ｅ，４６ｆ，４６ｇ，５２ｇ，５２ｈ，６０
ｃ，６０ｄ，９９ａ，９９ｂ，９９ｃ，９９ｄ，９９
ｅ，９９ｆ，９９ｇ，９９ｈ，１００ａ，１００ｂ，１
００ｃ，１００ｄ，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１
０１ｄ，ｈ，Ｒ連通孔７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，８，９，１０，１０２
ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，１０３ａ，１０３
ｂ，１０３ｃ，１０３ｄチューブ（流路）１１，４０，７０アームケース（ケース部材）１１ｂ，１１ｃ，１６ａ，１６ｂ，２３ａ，２３ｂ，４
０ｂ，４０ｃ，４５ｂ，４５ｃ，４６ｂ，１６ｃ，５２
ａ，５２ｂ，６０ａ，６０ｂ流路１６，２３，４５，４６，５２，７８，７９，８５リ
ストケース（ケース部材）２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆ，６
４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，６４ｅ，６４ｆ，６４
ｇ，６４ｈ，６４ｈ，９８ａ，９８ｂ，９８ｃ，９８
ｄ，９８ｅ，９８ｆ，９８ｇ，９８ｈ，ｓ隙間７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，９５ａ，９５ｂ，９
５ｃ，９５ｄスイベル軸部材７６，９６スイベル軸１１０阻止部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−198588（ＪＰ，Ａ) 特開平５−138580（ＪＰ，Ａ) 特開平５−293788（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−13292（ＪＰ，Ａ) 実開平１−118882（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 19/00 B25J 17/00 B05B 12/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状をなす２本のケース部材を、その端部
にて、互いに同軸をなし、かつその軸線を中心として相
対回転自在に連結するロボットの関節機構において、上
記端部同士を、両端が閉鎖された所定幅の隙間を介して
同軸をなすよう重ね合わせるとともに、上記ケース部材
の壁部内にそれぞれ連通孔を設け、これら連通孔の一端
をそれぞれ上記隙間に開口し、かつこれら連通孔の他端
に、流体搬送用の流路をそれぞれ連結するとともに、上
記重ね合わせられた端部のうちいずれか一方に、上記隙
間内に突出し、上記隙間の周方向に沿った上記流体の移
動を阻止する阻止部材を設けたことを特徴とするロボッ
トの関節機構。
【請求項２】上記隙間を上記端部の軸線に沿って複数に
分割し、かつ各々の隙間に、上記流路を、上記連通孔を
介して互いに独立して連結したことを特徴とする請求項
１に記載のロボットの関節機構。
【請求項３】上記端部は、上記ケース部材と別部材で構
成されるとともに、上記ケース部材から着脱自在とされ
ていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
のロボットの関節機構。
【請求項４】上記阻止部材の先端の厚さが、上記隙間に
開口する上記連通孔の一端の径より小さいことを特徴と
する請求項１に記載のロボットの関節機構。