JP4110694B2

JP4110694B2 - robot

Info

Publication number: JP4110694B2
Application number: JP35300899A
Authority: JP
Inventors: 隆幸鈴木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2019-12-13
Also published as: JP2001162578A

Description

【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フレームの外壁部に、シール用のパッキンを介してカバーを取付けるようにしたロボットに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
産業用ロボット例えば多関節（６軸）型ロボットは、複数本のアームを関節部にて順に回動（旋回）可能に連結すると共に、それら関節部を回転駆動するためのモータや減速機等を内蔵して構成される。図６は、従来のこの種のロボットの関節部部分の構成の一例を示しており、ここでは、第１アーム１の上端部に、第２アーム２の下端部が、水平方向に延びる軸Ｊ２を中心に回動可能に連結されている。
【０００３】
この場合、前記第１アーム１の躯体を構成する鋳物製のフレーム３は、その上半部が左右に二又状となって上方に延びており、前記第２アーム２の下端部は、その間に挟まれた状態で左右一対の軸受け４，４により回動可能に支持されている。そして、第１アーム１（フレーム３）の下部に組込まれた図示しないモータの回転力が、フレーム３の右側壁部の外側に位置して、ベルト５を介してプーリ６に伝達されるようになっており、このプーリ６の回転が、ハーモニックドライブからなる減速機７を介して第２アーム２に伝達されるようになっている。
【０００４】
また、このとき、フレーム３の右側壁部の外側には、ベルト伝達機構部分を覆うように、金属（鋳物）製のカバー８が設けられている。前記フレーム３の右側壁部の外周縁部には、複数箇所にねじ穴３ａが形成され、前記カバー８の外周部にフレーム３の右側壁部の外周縁部に沿って設けられたフランジ部８ａには、前記ねじ穴３ａに対応してねじ挿通孔８ｂが形成されている。
【０００５】
そして、カバー８は、フランジ部８ａとフレーム３の右側壁部の外周縁部との間に、例えばゴム製の薄板状のパッキン９を挟んだ状態で、ねじ挿通孔８ｂ及びパッキン９の孔９ａを通してねじ１０を前記ねじ穴３ａに締付けることにより取付けられるようになっている。これにて、パッキン９によってシールされることにより、防塵性、防滴性が確保されるようになっている。尚、フレーム３の左側壁部にも、同様にパッキン９を挟んでカバー８が取付けられる。
【０００６】
しかしながら、上記した従来のカバー８及びパッキン９の取付け構造では、ねじ１０の締付け力が大きくなりがちであり、パッキン９の変形が大きくて寿命が比較的短いものとなっていた。そのため、パッキン９を何度も繰返して使用（着脱）することはできず、例えばメンテナンス時等にカバー８を取外した際、あるいは定期的に、パッキン９の新品との交換が必要となる。この場合、パッキン９を着脱可能とするためには、高価な材質のガスケットシール等が必要となる。また、上記のものでは、パッキン９が外観に現れるため、見栄えも悪いものとなっていた。
【０００７】
尚、上記したロボットでは、フレーム３との間でのシールの信頼性を得るため、たわみ変形等の虞のない鋳物製のカバー８を採用しているが、これでは、カバー８自体が高価となると共に、フレーム３のねじ穴３ａの位置と、カバー８のねじ挿通孔８ｂの位置との加工誤差により、カバー８のねじ挿通孔８ｂの位置修正を行なわなければならないケースもあった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ロボットアームのフレームの外壁部にシール用のパッキンを介してカバーを設けたものにあって、パッキンを長寿命とすることができてコストダウンを図ることができ、外観も向上させることができるロボットを提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のロボットは、ロボットアームのフレームの外壁部にシール用のパッキンを介してカバーを設けたものにあって、前記カバーを、主板部とその主板部の周囲から前記フレームの外壁部の外周面側を覆う方向に立上がる周壁部を有し、該フレームの外壁部に被さるような浅底蓋状に構成し、前記パッキンを厚肉状の発泡ゴムから構成すると共に、前記カバーの内周縁部に沿って配置し、カバーを、パッキンを圧縮変形させた状態で、該パッキンによるシール部分よりも外側の周壁部にて、ねじ挿通孔に嵌合されたブッシュを通してフレームにねじ止めすることにより、フレームに取付ける構成としたところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【００１０】
これによれば、フレームとカバーとの間の隙間がパッキンによりシールされ、防塵，防滴が図られるのであるが、このとき、カバーは、パッキンの圧縮変形による反力を利用した状態でフレームに取付けられることになり、パッキンに過大な締付け力等を作用させずに、カバーをフレームに対してシール状態に取付けることができる。この場合、パッキンは厚肉状の発泡ゴムから構成されているので、僅かな圧縮変形によって反力を長期間に渡って維持することができると共に、外力を取除いた際の復元性に優れるものとなり、何度も繰返して使用（着脱）することが可能となり、また材質的にも比較的安価に済ませることができる。そして、カバーは、パッキンのシール部分よりも外側にてフレームに取付けられるので、パッキンが外観に現れることなくカバーを取付けることが可能となる。
【００１１】
しかも、カバーを、主板部とその周囲から立上る周壁部とを有し、フレームの外壁部に被さるような浅底蓋状とし、パッキンをそのカバーの内周縁部に沿って配置し、該パッキンを圧縮変形させた状態で、カバーを、その周壁部にて、ねじ挿通孔に嵌合されたブッシュを通してフレームにねじ止めするようにしたので、ねじの締付け方向とパッキンの圧縮方向とが異なるものとなり、ねじ止めはいわば抜止めの役割を果たし、ねじの締付け力によってパッキンに過大な圧縮力が作用することがなくなる。そして、パッキンが大形となっても、その位置決めが容易となって組付け作業が簡単となり、また、ねじ止め位置が周壁部にくるので、ねじが見えにくくなり、外観をより一層良好とすることができる。
この結果、請求項１の発明によれば、パッキンを長寿命とすることができてコストダウンを図ることができ、外観も向上させることができるという優れた効果を得ることができるものである。尚、上記発泡ゴムとして、例えばコスト的に優れたＮＢＲスポンジを用いることができ、この場合、硬度１０〜２５のものを採用することができる。さらには、より物性（耐油性，耐水性等）に優れたシリコン発泡ゴムを採用することもできる。
【００１３】
ところで、カバーのフレームへの取付状態では、上記したパッキンの圧縮変形率を３０％以下とすることが望ましく（請求項２の発明）、これにより、パッキンの良好な可逆性を確保することができる。パッキンの圧縮変形率が３０％を越えてしまうと、外力を取除いた際の復元性に劣るものとなる虞が生ずる。
【００１４】
尚、本発明においては、厚肉状のパッキンを使用しているため、フレームとカバーとの間の隙間が大きくなっても（隙間にむらが生じても）シールが可能となるため、カバーを、金属製でなく、合成樹脂製とすることが可能となる。これによれば、カバーについてもコストダウンを図ることができると共に、軽量化を図ることができ、また、フレームとカバーとの取付位置の加工誤差を、穴形成位置の修正等を行なわずとも、フレームとカバーとの隙間によって容易に吸収することができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を組立用の多関節（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５を参照しながら説明する。図５は、本実施例に係る多関節型ロボットの本体１１の外観構成を概略的に示しており、このロボット本体１１は、ベース１２上に、６軸のロボットアームを有し、その先端に図示しないハンド等のツールを取付けて構成される。
【００１６】
具体的には、前記ベース１２上には、上方に延びる第１アーム１３が、垂直軸Ｊ１を中心に回動（旋回）可能に連結され、この第１アーム１３の上部には、上方にくの字形に延びる第２アーム１４の下端部が水平軸Ｊ２を中心に回動可能に連結されている。この第２アーム１４の先端部には、第３アーム１５の基端部が水平軸Ｊ３を中心に回動可能に連結され、この第３アーム１５の先端部には、第４アーム１６の基端部が軸Ｊ４を中心に同軸回転可能に連結されている。この第４アーム１６の先端部には、第５アーム１７が軸Ｊ５を中心に回転可能に連結され、第５アーム１７の先端面部には、前記ハンド等のツールが着脱可能に取付けられるフランジ部１８が、軸Ｊ６を中心に同軸回転可能に設けられている。
【００１７】
そして、後に一部（第１アーム１３）を代表させて示すように、このロボット本体１１内には、各軸を駆動するためのサーボモータや、各軸の関節部に位置して、軸受、減速機、オイルシール等が設けられている。また、各アーム１３〜１７の外壁部には、カバーが設けられるようになっている。尚、このロボット本体１１には、マイコン等を含んで構成される図示しないロボットコントローラが接続され、前記各軸のサーボモータ等がこのロボットコントローラにより制御されて各種の動作（組立作業等）を行なうようになっている。
【００１８】
ここで、それらロボットアームのうち第１アーム１３部分を代表させて、その構成について説明する。図４等に示すように、前記第１アーム１３は、前面から見て、ほぼ上半部が左右両側を二又をなして上方に延びる形態に構成され、それらの間に位置して前記第２アーム１４の下部フレーム１９の下端部が連結されるようになっている。また、側面から見て、若干斜めに傾いて上方に延び上部が丸くなった形状をなしている。この第１アーム１３は、その躯体となる金属（鋳物）製のフレーム２０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、その左右両側壁部をカバーにより覆って構成される。
【００１９】
即ち、図１に示すように、前記フレーム２０は、そのほぼ下半部に位置して矩形箱状に構成された主部２０ａと、その主部２０ａの左側から上方に延びる左側壁部２１と、主部２０ａの右側から上方に延びる右側壁部２２とを一体に有して構成されている。さらに、前記左側壁部２１の外周縁部には、側方（図で左方）に立上がる立上り壁部２１ａが一体に設けられ、前記右側壁部２２の外周縁部には、図３にも示すように、側方（図で右方）に立上がる立上り壁部２２ａが一体に設けられている。また、左側壁部２１の上部には円形開口部２１ｂが形成されていると共に、右側壁部２２の上部にもそれに対応して円形開口部２２ｂが形成されている。
【００２０】
このフレーム２０の主部２０ａ内には、Ｊ２軸用のサーボモータ２３が横（右）向きに配設されている。図３にも示すように、このサーボモータ２３の先端部は、前記右側壁部２２の矩形開口部２２ｃから右方に突出しており、その回転軸２３ａには、歯付プーリからなる径小な駆動プーリ２４が取付けられている。
【００２１】
一方、前記左側壁部２１と右側壁部２２との間に配置される第２アーム１４の下部フレーム１９は、中空状をなし、その左側壁部には、円形開口部１９ａが形成されていると共に、右側壁部には、左方へ凹となる円形凹部１９ｂが形成されている。前記左側壁部２１の円形開口部２１ａ部分には、円筒部２５が固定されている。そして、この円筒部２５の外周面と、前記下部フレーム１９の円形開口部１９ａの内周面との間に、例えば汎用のころがり軸受けからなる軸受２６が介在されていると共に、その軸受２６のすぐ外側（左側）に位置してオイルシール２７が設けられている。尚、前記円筒部２５内を必要な配線等が通されるようになっている。
【００２２】
これに対し、前記右側壁部２２の円形開口部２２ｂ部分には、シャフト支持部２８が固着されている。このシャフト支持部２８の左側面には、前記下部フレーム１９の円形凹部１９ｂ内に突出するようにして、後述する減速機の一部を構成するサーキュラスプライン２９及びリング状の軸受支持部３０が、いわゆる共締め状態で固定されている。前記軸受支持部３０の外周面と、円形凹部１９ｂの内周面面との間には、例えばスラスト方向及びラジアル方向の双方の荷重を受けることのできるクロスローラベアリングからなる軸受３１が介在されていると共に、その軸受３１のすぐ外側（右側）に位置してオイルシール３２が設けられている。
【００２３】
このオイルシール３２は、焼入れ鋼からなるサーキュラスプライン２９の外周面を摺動面としている。これにて、前記第２アーム１４の下部フレーム１９は、２個の軸受２６及び３１によって、軸Ｊ２を中心として、第１アーム１３のフレーム２０にいわゆる両持ち構造で回転自在に支持されているのである。これにて、２個の軸受２６、３１を小形且つ安価なもので済ませ得ると共に、片持ち構造の場合と比較してフレーム２０の剛性についても小さく済ませることができる。また、オイルシール２７，３２により、例えばミスト中の環境での使用にも耐え得るものとなる。
【００２４】
そして、前記シャフト支持部２８の中心部には、シャフト３３が軸受３４を介して左右方向に貫通するように支持されている。また、軸受３４の右側にはオイルシール３５も設けられている。このシャフト３３の軸心は、軸Ｊ２に一致している。図３にも示すように、このシャフト３３の右端側には、径大な歯付プーリからなる従動プーリ３６が取付けられており、この従動プーリ３６と、前記駆動プーリ２４との間には、歯付ベルト（タイミングベルト）３７が掛渡されている。このとき、これら駆動プーリ２４及び従動プーリ３６並びに歯付ベルト３７は、フレーム２０の右側壁部２２の外面部側に位置される。
【００２５】
さらに、前記シャフト３３の左側部と前記下部フレーム１９の円形凹部１９ｂとの間には、減速機３８が設けられている。この減速機３８は、例えば汎用のハーモニックドライブからなり、周知のように、楕円状のカムとその外周のボールベアリングとからなるウエーブジェネレータ３９、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）４０、その外周に噛合う前記サーキュラスプライン（内歯車）２９から構成されている。
【００２６】
このとき、前記ウエーブジェネレータ３９が、前記シャフト３３に嵌合連結されると共に、前記フレクスプライン４０の基端部が取付部材４１によって前記下部フレーム１９の円形凹部１９ｂの内底部に固着されている。また、上述のように、前記サーキュラスプライン２９は、シャフト支持部２８（右側壁部２２）に固着されている。尚、前記取付部材４１には、前記シャフト３３の先端部を支持する軸受４２が設けられている。
【００２７】
これにて、前記サーボモータ２３の駆動力が、駆動プーリ２４、歯付ベルト３７、従動プーリ３６からなるベルト伝達機構を介してシャフト３３に伝達され、更に減速機３８により減速されて下部フレーム１９に伝達され、もって第２アーム１４が第１アーム１３に対して軸Ｊ２を中心に回動されるようになっているのである。
【００２８】
さて、前記フレーム２０の右側壁部２２の外壁部（右側）には、ベルト伝達機構部分を覆い、防塵、防滴を図るためのカバー４３が設けられる。このカバー４３は、図３，図４にも示すように、右側壁部２２の右側面側を覆う主板部４３ａと、その主板部４３ａの周囲から左方に立上がり前記立上り壁部２２ａの外周面側を覆う周壁部４３ｂとを一体に有した浅底蓋状をなし、右側壁部２２に右方から被せられるように設けられる。尚、本実施例では、このカバー４３は、例えば合成樹脂の真空成形により製造され、例えば肉厚が３ｍｍとされている。
【００２９】
また、このとき、図２に一部を拡大して示すように、前記右側壁部２２の立上り壁部２２ａの外周面部には、全周に渡って間欠的に複数個（例えば９箇所）のねじ穴２２ｄが形成されている。これに対し、前記カバー４３の周壁部４３ｂには、前記ねじ穴２２ｄに対応位置してねじ挿通孔が形成されているのであるが、本実施例では、図２に示すように、このねじ挿通孔部分に金属製のブッシュ４４が嵌合埋込みされるようになっている。
【００３０】
そして、前記右側壁部２２の立上り壁部２２ａの先端面と、前記カバー４３の内周縁部（主板部４３ａと周壁部４３ｂとのなす内側のコーナー部分）との間に設けられる隙間には、シール用のパッキン４５が介在されるようになっている。このパッキン４５は、発泡ゴム例えばＮＢＲスポンジから、前記立上り壁部２２ａの端面部に沿う形状（環状）に構成され、また厚みが１０ｍｍ程度の厚肉状とされている。尚、このパッキン４５の硬度は１０とされている。
【００３１】
前記カバー４３は、その内周縁部に沿って前記パッキン４５が配置された状態で、右側壁部２２に被せられ、図２に示すように、ねじ４６を前記ブッシュ４４を通してねじ穴２２ｄに締付けることにより、着脱可能に取付けられる。このとき、前記パッキン４５は、前記立上り壁部２２ａの先端面との間に挟まれて圧縮変形されるのであるが、その圧縮変形率が３０％以下、この場合２〜３ｍｍ程度潰されるように、ねじ止め位置が設定されている。また、カバー４３のフレーム２０に対する結合位置（ねじ止め位置）は、前記パッキン４５によるシール位置よりも外側となる。
【００３２】
尚、詳しい説明は省略するが、図１に示すように、フレーム２０の左側壁部２１の外壁部（左側）についても、同様に、カバー４７がパッキン４８を介在させた状態でねじ止めにより取付けられている。さらには、上述したように、第１アーム１３以外の各アーム１４〜１７の外壁部にも、同様にしてカバーが設けられるようになっている。
【００３３】
次に、上記構成の作用について述べる。カバー４３をフレーム２０の右側壁部２２に取付けるにあたっては、上述のように、カバー４３の内周縁部に沿ってパッキン４５が配置され、カバー４３が右側壁部２２に被せられるようにして、パッキン４５を２〜３ｍｍ圧縮変形させた状態で、ねじ４６による複数箇所のねじ止めが行なわれる。
【００３４】
この場合、ねじ４６の締付け方向とパッキン４５の圧縮方向とが異なり、カバー４３は、パッキン４５の圧縮変形による反力を利用し、ねじ止めがいわば抜止めの役割を果たした状態で右側壁部２２に取付けられるようになる。このため、従来のような、カバー８のフランジ部８ａをパッキン９を挟んだ状態で、フレーム３にねじ止めするものと異なり、ねじ４６の締付け力によってパッキン４５に過大な圧縮力が作用することがなくなり、過剰に圧縮変形されることはない。また、従来のものと異なり、カバー４３が浅底蓋状に構成されているので、パッキン４５が大形となっても、カバー４３に対するパッキン４５の位置決め、及び右側壁部２２に対するカバー４３の位置決めが容易となって組付け作業が簡単となる。
【００３５】
さらには、カバー４３が合成樹脂製であることから、取付けの際に若干のたわみが生ずる虞があるが、厚肉状のパッキン４５のつぶし代を比較的大きく取ることができ、隙間を生じさせることなくパッキン４５による確実なシール性を得ることができるのである。この結果、従来のようにカバー８を剛性の高い金属（鋳物）製とする必要がなくなり、カバー４３を合成樹脂製としてコストダウンや軽量化を図ることができたのである。また、右側壁部２２のねじ穴２２ｄの位置と、カバー４３のねじ挿通孔（ブッシュ４４）の位置との間に多少の加工誤差があっても、穴形成位置の修正等を行なわずとも、右側壁部２２とカバー４３との隙間によってその誤差を容易に吸収することができるものである。
【００３６】
そして、このカバー４３の取付状態では、右側壁部２２（立上り壁部２２ａ）とカバー４３との間の隙間がパッキン４５によりシールされ、防塵，防滴が図られるのであるが、厚肉状の発泡ゴムから構成されたパッキン４５は、僅かな（３０％以下の）圧縮変形によって反力を長期間に渡って維持することができ、長期間の安定したシール性を保つことができる。この場合、シール用のパッキン４５は、発泡ゴム（ＮＢＲスポンジ）製なので、高価な材質のガスケットシール等と比べて、材質的に比較的安価に済ませることができる。
【００３７】
また、このとき、パッキン４５はカバー４３の内部にあって、従来のもののように外観に現れることはないので、外観を向上させることができ、しかも、ねじ止め位置がカバー４３の周壁部４３ｂにくるので、ねじ４６の頭部も比較的目立たなくなり、この点からも外観を良好とすることができる。
【００３８】
しかして、例えば給油や点検、部品交換などのメンテナンス時においては、前記カバー４３がフレーム２０の右側壁部２２から一旦取外され、メンテナンス終了後に再び取付けられる。この場合、厚肉状の発泡ゴムから構成されたパッキン４５は、従来のゴム製の薄板状のパッキン９のようにいわば使い捨てされるものと異なり、上記のように反力（ゴム状弾性）を長期間に渡って維持することができると共に、外力を取除いた際の復元性に優れるものとなり、何度も繰返して使用（着脱）することが可能となるのである。特に、圧縮変形率を３０％以下としたことによって、パッキン４５の良好な可逆性を確保することができる。
【００３９】
このように本実施例によれば、フレーム２０とカバー４３との間に設けられるシール用のパッキン４５を安価に済ませながらもその長寿命化を図ることができ、従来のようにパッキン９を頻繁に交換しなければならなかったものと異なり、大幅なコストダウンを図ることができ、外観も向上させることができるという優れた効果を得ることができる。特に本実施例では、カバー４３を合成樹脂製としたので、カバー４３をも安価に済ませることができ、より一層のコストダウンを図ることができるものである。
【００４０】
尚、上記実施例では、パッキン４５の材質として、コスト的に優れたＮＢＲスポンジを用いるようにしたが、より物性（耐油性，耐水性等）に優れたシリコン発泡ゴム等、各種の発泡ゴムを採用することができる。また、パッキンの材質としては、硬度１０〜２５のものを採用することが好ましい。カバー４３の材質としても、従来と同様の金属製のものであっても良いことは勿論である。その他、ロボットアームの構成や、軸受構造、減速機等のロボット本体自体の機械的構成や、フレームとカバーとの結合構造等についても種々の変形が可能であるなど、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、第１アーム部分の縦断正面図
【図２】カバーのねじ止め部分の拡大縦断正面図
【図３】第１アームの右側壁部部分の分解斜視図
【図４】第１アーム部分の斜視図
【図５】ロボット本体の外観構成を示す側面図
【図６】従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
図面中、１１はロボット本体、１３は第１アーム、１４は第２アーム、１９は下部フレーム、２０はフレーム、２１は左側壁部、２２は右側壁部、２１ａ，２２ａは立上り壁部、２２ｄはねじ穴、４３，４７はカバー、４３ａは主板部、４３ｂは周壁部、４４はブッシュ、４５，４８はパッキン、４６はねじを示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a robot in which a cover is attached to an outer wall portion of a frame constituting a robot arm via a seal packing.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
An industrial robot, for example, a multi-joint (six-axis) type robot, connects a plurality of arms so that they can be rotated (turned) in order at joints, and is equipped with a motor, a reducer, and the like for rotationally driving the joints. Built-in. FIG. 6 shows an example of the configuration of the joint portion of this type of conventional robot. Here, the upper end of the first arm 1 and the lower end of the second arm 2 extend in the horizontal direction. Are connected to each other so as to be rotatable.
[0003]
In this case, the cast frame 3 constituting the casing of the first arm 1 extends upward with its upper half portion split into left and right, and the lower end portion of the second arm 2 is between Is supported by a pair of left and right bearings 4 and 4 so as to be rotatable. The rotational force of a motor (not shown) incorporated in the lower part of the first arm 1 (frame 3) is positioned outside the right side wall portion of the frame 3 and is transmitted to the pulley 6 via the belt 5. The rotation of the pulley 6 is transmitted to the second arm 2 via a reduction gear 7 composed of a harmonic drive.
[0004]
At this time, a metal (cast) cover 8 is provided outside the right side wall portion of the frame 3 so as to cover the belt transmission mechanism portion. A plurality of screw holes 3a are formed in the outer peripheral edge portion of the right side wall portion of the frame 3, and a flange portion 8a provided on the outer peripheral portion of the cover 8 along the outer peripheral edge portion of the right side wall portion of the frame 3. A screw insertion hole 8b is formed corresponding to the screw hole 3a.
[0005]
The cover 8 has a screw insertion hole 8b and a hole 9a in the packing 9 with a rubber-like thin packing 9 sandwiched between the flange 8a and the outer peripheral edge of the right side wall of the frame 3, for example. It can be attached by tightening the screw 10 through the screw hole 3a. Thus, by being sealed by the packing 9, dust resistance and drip resistance are ensured. Similarly, the cover 8 is attached to the left side wall portion of the frame 3 with the packing 9 interposed therebetween.
[0006]
However, in the conventional mounting structure of the cover 8 and the packing 9 described above, the tightening force of the screw 10 tends to increase, and the deformation of the packing 9 is large, resulting in a relatively short life. Therefore, the packing 9 cannot be used (removed) repeatedly over and over, and it is necessary to replace the packing 9 with a new one when, for example, the cover 8 is removed during maintenance or the like. In this case, in order to make the packing 9 detachable, an expensive material gasket seal or the like is required. Moreover, in the above-mentioned thing, since the packing 9 appears in the external appearance, the appearance was poor.
[0007]
In the above-described robot, in order to obtain the reliability of the seal with the frame 3, the cast cover 8 which does not have the possibility of bending deformation or the like is adopted. However, in this case, the cover 8 itself is expensive. In some cases, the position of the screw insertion hole 8b of the cover 8 must be corrected due to a processing error between the position of the screw hole 3a of the frame 3 and the position of the screw insertion hole 8b of the cover 8.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a cover on the outer wall portion of the frame of the robot arm via a seal packing, which can extend the life of the packing. Therefore, it is desirable to provide a robot that can reduce the cost and improve the appearance.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The robot of the present invention has a cover provided on the outer wall portion of the frame of the robot arm via a seal packing, and the cover is attached to the outer periphery of the outer wall portion of the frame from the periphery of the main plate portion and the main plate portion. The cover has a peripheral wall portion that rises in a direction covering the surface side, and is formed in a shallow bottom cover shape that covers the outer wall portion of the frame, and the packing is formed of thick foamed rubber, and the inner peripheral edge of the cover And the cover is screwed to the frame through a bush fitted to the screw insertion hole at the peripheral wall portion outside the seal portion by the packing in a state where the packing is compressed and deformed. It is characterized in that it is configured to be attached to the frame (invention of claim 1).
[0010]
According to this, the gap between the frame and the cover is sealed by the packing, and dustproof and drip-proof are achieved. At this time, the cover is attached to the frame in a state using the reaction force due to the compressive deformation of the packing. Thus, the cover can be attached to the frame in a sealed state without applying an excessive tightening force or the like to the packing. In this case, since the packing is composed of thick foamed rubber, the reaction force can be maintained over a long period of time by a slight compression deformation, and the resilience when the external force is removed is excellent. Thus, it can be used (removed) repeatedly over and over, and the material can be made relatively inexpensive. And since a cover is attached to a flame | frame outside the seal part of packing, it becomes possible to attach a cover, without packing appearing in an external appearance.
[0011]
In addition, the cover has a main plate portion and a peripheral wall portion rising from the periphery thereof, and has a shallow bottom shape that covers the outer wall portion of the frame, and the packing is disposed along the inner peripheral edge portion of the cover, With the cover being compressed and deformed, the cover is screwed to the frame through the bush fitted in the screw insertion hole at the peripheral wall, so the screw tightening direction and packing compression direction are different. Thus, screwing plays a role of retaining the screw so that excessive compression force does not act on the packing due to the tightening force of the screw. And even if the packing becomes large, its positioning is easy and the assembly work is easy, and the screwing position comes to the peripheral wall, making it difficult to see the screws and making the appearance even better. be able to.
As a result, according to the first aspect of the invention, it is possible to obtain an excellent effect that the packing can have a long life, the cost can be reduced, and the appearance can be improved. As the foamed rubber, for example, an NBR sponge excellent in cost can be used, and in this case, one having a hardness of 10 to 25 can be adopted. Furthermore, it is also possible to employ silicon foam rubber having more excellent physical properties (oil resistance, water resistance, etc.).
[0013]
By the way, in the state where the cover is attached to the frame, it is desirable that the compression deformation rate of the packing is 30% or less (the invention of claim 2 ), thereby ensuring good reversibility of the packing. . If the compressive deformation rate of the packing exceeds 30%, there is a possibility that the restoring property when the external force is removed may be inferior.
[0014]
In the present invention, since a thick packing is used, sealing is possible even if the gap between the frame and the cover becomes large (even if the gap is uneven). not made of metal, can be made of synthetic resin and that Do. According to this, it is possible to reduce the cost for the cover as well as to reduce the weight, and to correct the processing error of the mounting position between the frame and the cover without correcting the hole forming position or the like. The gap between the frame and the cover can be easily absorbed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an articulated (6-axis) robot for assembly will be described with reference to FIGS. FIG. 5 schematically shows an external configuration of the main body 11 of the articulated robot according to the present embodiment. The robot main body 11 has a six-axis robot arm on a base 12 and has a tip at its tip. A tool such as a hand (not shown) is attached.
[0016]
Specifically, a first arm 13 extending upward is connected to the base 12 so as to be rotatable (turnable) about a vertical axis J1, and an upper portion of the first arm 13 is connected upward. A lower end portion of the second arm 14 extending in a letter shape is coupled to be rotatable about a horizontal axis J2. The proximal end of the third arm 15 is connected to the distal end of the second arm 14 so as to be rotatable about a horizontal axis J3. The proximal end of the fourth arm 16 is connected to the distal end of the third arm 15. The end portions are coupled so as to be coaxially rotatable about the axis J4. A fifth arm 17 is connected to the distal end portion of the fourth arm 16 so as to be rotatable about an axis J5, and a flange portion to which a tool such as the hand is detachably attached to the distal end surface portion of the fifth arm 17 18 is provided to be coaxially rotatable about the axis J6.
[0017]
And, as shown by a part (first arm 13) as a representative later, in this robot body 11, there are a servo motor for driving each axis, a bearing located at the joint part of each axis, A reduction gear, an oil seal, etc. are provided. Moreover, a cover is provided in the outer wall part of each arm 13-17. The robot body 11 is connected to a robot controller (not shown) including a microcomputer and the like, and the servomotors of the axes are controlled by the robot controller to perform various operations (assembly work, etc.). It is like that.
[0018]
Here, the configuration of the robot arm will be described using the first arm 13 portion as a representative. As shown in FIG. 4 and the like, the first arm 13 is configured to have an upper half portion extending upwardly with the left and right sides bifurcated when viewed from the front, and is positioned between them. The lower end of the lower frame 19 of the two arms 14 is connected. In addition, when viewed from the side, the shape is slightly inclined and extends upward to have a rounded upper part. As will be described later, the first arm 13 is configured by assembling a servo motor and a mechanism portion on a metal (cast) frame 20 serving as a casing, and covering left and right side walls with a cover.
[0019]
That is, as shown in FIG. 1, the frame 20 includes a main portion 20 a that is located in a substantially lower half portion and is configured in a rectangular box shape, and a left wall portion 21 that extends upward from the left side of the main portion 20 a. The right wall portion 22 that extends upward from the right side of the main portion 20a is integrally formed. Further, a rising wall portion 21a that rises laterally (to the left in the drawing) is integrally provided at the outer peripheral edge portion of the left side wall portion 21, and the outer peripheral edge portion of the right side wall portion 22 is As shown, a rising wall portion 22a that rises to the side (right side in the figure) is integrally provided. In addition, a circular opening 21b is formed in the upper part of the left side wall 21, and a circular opening 22b is also formed in the upper part of the right side wall 22 correspondingly.
[0020]
In the main portion 20a of the frame 20, a servo motor 23 for the J2 axis is disposed in the lateral (right) direction. As shown also in FIG. 3, the tip of the servomotor 23 protrudes rightward from the rectangular opening 22c of the right side wall 22, and the rotating shaft 23a has a small diameter made of a toothed pulley. A drive pulley 24 is attached.
[0021]
On the other hand, the lower frame 19 of the second arm 14 disposed between the left side wall 21 and the right side wall 22 has a hollow shape, and a circular opening 19a is formed in the left side wall. At the same time, a circular recess 19b that is concave to the left is formed on the right side wall. A cylindrical portion 25 is fixed to the circular opening 21 a portion of the left side wall portion 21. Between the outer peripheral surface of the cylindrical portion 25 and the inner peripheral surface of the circular opening 19a of the lower frame 19, a bearing 26 made of, for example, a general-purpose rolling bearing is interposed. An oil seal 27 is provided on the outer side (left side). Note that necessary wiring or the like is passed through the cylindrical portion 25.
[0022]
On the other hand, a shaft support portion 28 is fixed to the circular opening 22b portion of the right side wall portion 22. On the left side surface of the shaft support portion 28, a circular spline 29 and a ring-shaped bearing support portion 30 that constitute a part of a reduction gear, which will be described later, project into the circular recess 19 b of the lower frame 19. It is fixed in a so-called co-tightened state. Between the outer peripheral surface of the bearing support portion 30 and the inner peripheral surface of the circular recess 19b, for example, a bearing 31 composed of a cross roller bearing capable of receiving loads in both the thrust direction and the radial direction is interposed. In addition, an oil seal 32 is provided on the outer side (right side) of the bearing 31.
[0023]
The oil seal 32 has an outer peripheral surface of a circular spline 29 made of hardened steel as a sliding surface. Thereby, the lower frame 19 of the second arm 14 is rotatably supported by the two bearings 26 and 31 on the frame 20 of the first arm 13 around the axis J2 in a so-called doubly supported structure. It is. Thus, the two bearings 26 and 31 can be made small and inexpensive, and the rigidity of the frame 20 can be reduced as compared with the cantilever structure. Further, the oil seals 27 and 32 can withstand use in an environment in a mist, for example.
[0024]
A shaft 33 is supported at the center of the shaft support portion 28 through the bearing 34 so as to penetrate in the left-right direction. An oil seal 35 is also provided on the right side of the bearing 34. The axis of the shaft 33 coincides with the axis J2. As shown in FIG. 3, a driven pulley 36 made of a large-diameter toothed pulley is attached to the right end side of the shaft 33, and between the driven pulley 36 and the drive pulley 24, A toothed belt (timing belt) 37 is suspended. At this time, the drive pulley 24, the driven pulley 36 and the toothed belt 37 are positioned on the outer surface side of the right side wall portion 22 of the frame 20.
[0025]
Further, a speed reducer 38 is provided between the left side portion of the shaft 33 and the circular recess 19 b of the lower frame 19. The speed reducer 38 is composed of, for example, a general-purpose harmonic drive, and, as is well known, a wave generator 39 composed of an elliptical cam and an outer peripheral ball bearing, and a cup-shaped flexspline (elastic gear) disposed on the outer periphery thereof. 40) and the circular spline (internal gear) 29 meshing with the outer periphery thereof.
[0026]
At this time, the wave generator 39 is fitted and connected to the shaft 33, and the base end portion of the flex spline 40 is fixed to the inner bottom portion of the circular recess 19 b of the lower frame 19 by the mounting member 41. In addition, as described above, the circular spline 29 is fixed to the shaft support portion 28 (right side wall portion 22). The mounting member 41 is provided with a bearing 42 that supports the tip of the shaft 33.
[0027]
Thus, the driving force of the servo motor 23 is transmitted to the shaft 33 through the belt transmission mechanism including the driving pulley 24, the toothed belt 37, and the driven pulley 36, and is further decelerated by the speed reducer 38 to be lowered to the lower frame 19. Thus, the second arm 14 is rotated about the axis J2 with respect to the first arm 13.
[0028]
Now, a cover 43 is provided on the outer wall portion (right side) of the right side wall portion 22 of the frame 20 to cover the belt transmission mechanism and to prevent dust and drip. As shown in FIGS. 3 and 4, the cover 43 includes a main plate portion 43 a that covers the right side surface of the right wall portion 22, and rises to the left from the periphery of the main plate portion 43 a, and an outer peripheral surface of the rising wall portion 22 a. It has a shallow lid shape integrally including a peripheral wall portion 43b that covers the side, and is provided so as to cover the right wall portion 22 from the right side. In this embodiment, the cover 43 is manufactured by, for example, vacuum molding of synthetic resin, and has a thickness of 3 mm, for example.
[0029]
Further, at this time, as shown in a partially enlarged view in FIG. 2, the outer peripheral surface portion of the rising wall portion 22a of the right side wall portion 22 has a plurality of (for example, nine locations) intermittently over the entire circumference. A screw hole 22d is formed. On the other hand, a screw insertion hole is formed in the peripheral wall 43b of the cover 43 at a position corresponding to the screw hole 22d. In this embodiment, as shown in FIG. A metal bush 44 is fitted and embedded in the hole portion.
[0030]
And, in the gap provided between the leading end surface of the rising wall portion 22a of the right side wall portion 22 and the inner peripheral edge portion (the inner corner portion formed by the main plate portion 43a and the peripheral wall portion 43b) of the cover 43, Sealing packing 45 is interposed. The packing 45 is made of foamed rubber, for example, NBR sponge, in a shape (annular) along the end surface portion of the rising wall portion 22a, and has a thickness of about 10 mm. The packing 45 has a hardness of 10.
[0031]
The cover 43 is placed on the right side wall 22 with the packing 45 disposed along the inner peripheral edge thereof, and as shown in FIG. 2, a screw 46 is fastened to the screw hole 22d through the bush 44. Can be detachably attached. At this time, the packing 45 is sandwiched between the leading end surface of the rising wall portion 22a and is compressed and deformed. The compressive deformation rate is 30% or less, and in this case, about 2 to 3 mm is crushed. The screwing position is set. In addition, the coupling position (screwing position) of the cover 43 to the frame 20 is outside the sealing position by the packing 45.
[0032]
Although not described in detail, as shown in FIG. 1, the outer wall portion (left side) of the left side wall portion 21 of the frame 20 is similarly attached by screwing with the cover 47 interposing the packing 48 therebetween. It has been. Furthermore, as described above, covers are similarly provided on the outer wall portions of the arms 14 to 17 other than the first arm 13.
[0033]
Next, the operation of the above configuration will be described. When attaching the cover 43 to the right side wall portion 22 of the frame 20, as described above, the packing 45 is disposed along the inner peripheral edge portion of the cover 43, and the cover 43 is placed on the right side wall portion 22 so as to cover the packing. In a state where 45 is compressed and deformed by 2 to 3 mm, a plurality of screws are fixed by screws 46.
[0034]
In this case, the tightening direction of the screw 46 and the compression direction of the packing 45 are different, and the cover 43 utilizes the reaction force due to the compressive deformation of the packing 45 and the right side wall portion in a state where the screwing functions as a so-called retaining. 22 can be attached. For this reason, unlike the conventional case in which the flange portion 8a of the cover 8 is screwed to the frame 3 with the packing 9 interposed therebetween, an excessive compressive force acts on the packing 45 by the tightening force of the screws 46. And will not be excessively deformed by compression. Further, unlike the conventional one, the cover 43 has a shallow bottom lid shape, so that the positioning of the packing 45 with respect to the cover 43 and the positioning of the cover 43 with respect to the right side wall portion 22 even if the packing 45 is large. This facilitates the assembly work.
[0035]
Furthermore, since the cover 43 is made of a synthetic resin, there is a possibility that a slight deflection may occur at the time of mounting, but the crushing allowance of the thick packing 45 can be made relatively large, and a gap is generated. Thus, a reliable sealing performance by the packing 45 can be obtained. As a result, it is not necessary to make the cover 8 made of a highly rigid metal (casting) as in the prior art, and the cover 43 is made of a synthetic resin, thereby reducing costs and weight. Further, even if there is a slight processing error between the position of the screw hole 22d of the right side wall portion 22 and the position of the screw insertion hole (bush 44) of the cover 43, correction of the hole forming position or the like is not necessary. The error can be easily absorbed by the gap between the right side wall portion 22 and the cover 43.
[0036]
And in the attachment state of this cover 43, the clearance gap between the right side wall part 22 (rise wall part 22a) and the cover 43 is sealed by the packing 45, and dust-proof and drip-proof are achieved, but thick-walled The packing 45 made of foamed rubber can maintain the reaction force over a long period of time by a slight (30% or less) compression deformation, and can maintain a stable sealing performance over a long period of time. In this case, since the sealing packing 45 is made of foamed rubber (NBR sponge), the material can be made relatively inexpensive compared to an expensive gasket seal or the like.
[0037]
At this time, since the packing 45 is inside the cover 43 and does not appear in the appearance as in the conventional case, the appearance can be improved, and the screwing position is on the peripheral wall 43b of the cover 43. Therefore, the head of the screw 46 is also relatively inconspicuous, and the appearance can be improved from this point.
[0038]
Thus, for example, during maintenance such as refueling, inspection, and component replacement, the cover 43 is temporarily removed from the right side wall portion 22 of the frame 20 and attached again after the maintenance is completed. In this case, the packing 45 made of thick foamed rubber has a reaction force (rubber-like elasticity) as described above, which is different from the conventional disposable rubber-like packing 9 made of rubber. It can be maintained for a long period of time and has excellent resilience when an external force is removed, and can be used (removed) repeatedly. In particular, when the compression deformation rate is 30% or less, good reversibility of the packing 45 can be ensured.
[0039]
As described above, according to the present embodiment, the seal packing 45 provided between the frame 20 and the cover 43 can be provided with a long life while being inexpensive, and the packing 9 is frequently used as in the prior art. Unlike what had to be replaced, the cost can be greatly reduced and the appearance can be improved. In particular, in the present embodiment, since the cover 43 is made of synthetic resin, the cover 43 can be made inexpensively, and the cost can be further reduced.
[0040]
In the above embodiment, NBR sponge having excellent cost is used as the material of the packing 45, but various foam rubbers such as silicon foam rubber having more excellent physical properties (oil resistance, water resistance, etc.) are used. Can be adopted. Moreover, it is preferable to employ | adopt the hardness of 10-25 as a material of packing. Of course, the cover 43 may be made of a metal similar to the conventional one. In addition, the present invention does not depart from the gist of the present invention, such as the configuration of the robot arm, the mechanical structure of the robot body itself such as the bearing structure and the speed reducer, and the coupling structure of the frame and the cover. It can be implemented with appropriate modifications within the range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal front view of a first arm portion according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is an enlarged vertical front view of a screwed portion of a cover; FIG. 4 is a perspective view of the first arm portion. FIG. 5 is a side view showing the external configuration of the robot body. FIG. 6 is a view corresponding to FIG.
In the drawings, 11 is a robot body, 13 is a first arm, 14 is a second arm, 19 is a lower frame, 20 is a frame, 21 is a left side wall part, 22 is a right side wall part, 21a and 22a are rising wall parts, 22d Is a screw hole, 43 and 47 are covers, 43a is a main plate part, 43b is a peripheral wall part, 44 is a bush, 45 and 48 are packings, and 46 is a screw.

Claims

A cover (43) is provided on the outer wall (22 ) of the frame (20) constituting the robot arm (13) , and a seal packing (45) is interposed between the frame (20) and the cover (43). It was made to let you
The cover (43) has a main plate portion (43a) and a peripheral wall portion (43b) rising from the periphery of the main plate portion (43a) in a direction covering the outer peripheral surface side of the outer wall portion (22) of the frame (20). And a shallow lid that covers the outer wall (22) of the frame (20),
The packing (45) is made of thick foamed rubber and is disposed along the inner peripheral edge of the cover (43).
The cover (43) is a bush fitted into the screw insertion hole at the peripheral wall portion (43b) outside the seal portion by the packing (45) in a state where the packing (45) is compressed and deformed. The robot is attached to the frame (20) by being screwed to the frame (20) through (44) .

The robot according to claim 1 , wherein the compression deformation rate of the packing (45) is 30% or less when the cover (43) is attached to the frame (20) .