JP4114711B2 - 溶接ロボット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶接ロボットに関し、より詳しくは、オイルシールの端面を火花から保護する機能を有する溶接ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶接ロボットにおいては、２つのアーム部材がモータ付減速機を介して関節結合しており軸方向内側に位置するメインリップおよび軸方向外側に位置するダストリップを具備し、芯金に一体的に取着されたオイルシールが減速機の端面に装着されていることが多い。
【０００３】
例えば、自動車メーカーの溶接ラインのように多数の溶接ロボットを密集配置して使う場合に、それぞれのロボットが他のロボットの近傍で溶接作業を行う。このようなロボットにおいては、減速機端面に装着されたオイルシールは、その端面が外部に露出していることが多い。この場合に１つの溶接ロボットから発生した溶接火花は隣接するロボットまたは自分自身のオイルシール端面に飛翔することが日常茶飯である。この溶接火花は通常約３００℃以上の温度となっており、このような溶接火花がオイルシール端面に当った場合には、ゴムからできているオイルシールの端面を溶かしてしまう。
【０００４】
オイルシールは通常軸の軸方向内側に位置するメインリップおよび軸の軸方向外側に位置するダストリップを具備しているが、このように火花は先ず軸方向外側に位置するダストリップに飛翔し、ダストリップが溶ける。ダストリップが溶けることにより外部からのダストの侵入が行われるようになり、ダストはオイルシールのダストリップとメインリップの間の空間に侵入することになる。また、このようにして侵入したダストにより、更にはダストリップが失われたために、この空隙を侵入した火花によりメインリップが傷付けられ、これにより最終的にオイルシールの機能が果たされずオイル漏れが生じることになる。
【０００５】
また上述のように火花が直接ダストリップに飛翔しない場合にあっても、ダストリップに繋がる端面のゴムが溶けることによりダストリップが変形し、これによりダストリップの機能が低下し同様の問題が生じる可能性がある。
【０００６】
ダストリップが無くメインリップのみあるオイルシールの場合であっても、メインリップに繋がる端面のゴムが溶けることによりメインリップが変形し、これによりオイル漏れが生じてしまう。
【０００７】
従来このような溶接ロボットにおけるオイルシールを溶接火花から保護するという考え方はなかった。
【０００８】
更に言えば、オイルシールそれ自体が異物の混入を防止するものであって、このオイルシールを異物から保護するようなことは、以下に述べるように非常に限られている範囲でしか行われていなかった。
【０００９】
例えば実開昭６０−１２７１６３号公報には、草刈機に使用する草噛込み防止オイルシールとして、軸に連なる回転体が軸から膨んだ形状をしたものにおいて、オイルシールの外側に断面が鍵の手状をしたプロテクターを取着し、このプロテクターの先端が軸から膨出した回転体の一部分を覆い回転体との間にラビリンスを形成するようにすることが提案されている。
【００１０】
この実開昭６０−１２７１６３号は、草刈機を目的としていることから明らかなように、溶接ロボットの火花から保護するような考え方はない。
【００１１】
この装置においては草刈機の草の噛込みを防止するものであるが、プロテクターの形状が特殊形状をしており、プロテクターに保護される回転体が軸よりも膨んだ形状をしている場合にしか利用できない。本発明が目的とするような溶接ロボットにおいては、通常このような回転体に相当する突出部分がないために、このものではラビリンスが形成できず、溶接ロボットの火花を防止することができない。
【００１２】
実開平４−７４７７３号公報には、ダストリップの半径方向外側にハウジングのストッパー壁部材の内径部に接触突起を設け、この突起によって金属補強環の露出部が外部と遮断され錆の発生が防止されるようにしたオイルシールが開示されている。
【００１３】
このものは特殊形状のハウジングに使用するものであって、一般的に溶接ロボットにおいては、このような断面形状をしたハウジングは用いられておらず、この実開平４−７４７７３号公報に開示されたオイルシールを用いることも困難であるし、また仮に用いたとしても火花の侵入を防止することはできない。
【００１４】
また、この実開平４−７４７７３号においてはＬ字状断面をしたハウジングの内部にＬ字状をしたオイルシールの金属補強環を設けるものであり、この金属補強環の錆による損傷を防止するためのものであって、このものにおいてはハウジングの先端はダストリップの上部で止まっており、このようなものにあってはハウジングと軸との間にダストリップが位置しており、ダストリップに溶接火花が到達することを防止することはできない。
【００１５】
更に、特開平８−２９１８６８号公報には、オイルシールの金属補強環の露出部に泥水等がかかって錆が発生したり、ダストリップが剥離したりするのを防止して、オイルシールの耐久性および寿命を向上させるために、補強環の露出部がストッパー壁部材に接触する部分の一部にダストリップの延長部を介在させるとともに、ダストリップ延長部のストッパー壁部材に接触する側の表面に１つ以上の環状突起を設けることが開示されている。
【００１６】
このものは泥水によりオイルシールの補強環が錆ることを防止するものであって、補強環をダストリップのゴムにより被覆するようにしたものであって、このものにあってもハウジングは特殊形状のものであり、本発明が目的としているような溶接ロボットには用いることができないのみならずダストリップの外側を保護するような考え方がなく、このようなものを用いたとしても火花がダストリップに到達することを防止することはできない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来溶接ロボットにおける火花によりオイルシールが損傷することを防止するような考え方はない。また従来のオイルシールにおいては、外からの異物として溶接における火花は全く考慮していない。また、従来、外部からの侵入物に対する防御方法として考えられたものにあっても、その形状が特殊であったり、またシールリップの外側を保護したりしていないために、このようなものを用いたのでは、溶接ロボットの火花が特にオイルシールのシールリップに到達することを防止することはできず、オイルシールは火花により溶けたり変形したりして上述したような問題が生じる。
【００１８】
【発明の目的】
本発明は上述したような従来技術に付随する問題点を解消して、溶接ロボットが多数並設して用いられた場合においても、隣接する他の溶接ロボットが生ずる、またはそのロボット自体が生ずる溶接火花によってオイルシールが損傷することがないようにした端面保護機能を具備したオイルシールを有する溶接ロボットを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、モータによって回転させられる減速機４を介して２つのアーム部材が関節結合しており、該減速機が前記２つのアーム部材の一方のアーム部材に取着されている溶接ロボットにおいて、前記減速機はハブ、円板状部および円板状部に設けられハブを回転可能に支承する軸受を含んでおり、前記ハブおよび円板状部の間に設けられた前記軸受の外側にオイルシール５が設けられており、該オイルシールは芯金に一体的に取着されたシールリップを具備し、前記減速機の端面のオイルシール装着部に装着されており、該シールリップを溶接の火花から保護するための鋼製の端面保護板を前記オイルシールと前記アーム部材との間の該シールリップの軸方向外側位置に設けたことを特徴とする溶接ロボットにより上述した目的を達成する。
【００２０】
本発明においては、上述したように、シールリップの軸方向外側にシールリップを溶接の火花から保護するための鋼製の端面保護板を設けており、この端面保護板によりシールリップは外部からの火花の侵入に対し保護される。従って仮に火花が飛翔したとしても火花は火花から保護するための端面保護板により内部への侵入が防止され、従ってメインリップやダストリップからなるシールリップは火花により損傷することはない。この場合に本発明の保護板に用いる端面保護板の材質としては、炭素鋼などが用いることができ、このような炭素鋼を冷間圧延した鋼板または鋼帯を利用することができる。
【００２１】
より具体的には、本発明においては請求項２に記載のように、前記芯金が逆Ｌ字状断面をしており、前記軸方向外側に位置する該芯金のＬ字状の半径方向端面に沿って前記端面保護板が設けられていてもよいし、または請求項３に記載のように、前記芯金がコの字状断面を有しており、該コの字の開口部が前記軸方向外側を向いており、該開口部の軸方向外側に前記保護板が設けられていてもよい。請求項２に記載した形状は従来からオイルシールに用いられている芯金の形状である。一方、請求項３に記載の形状は新しい形状であって、このような形状にすることによってシールリップがダストリップを含むオイルシールにおいて、ダストリップに芯金のばね力が働くのでダストリップによるダストシール性がよくなるという効果が奏される。特に溶接ロボットにおいては、この軸部は減速機により低速回転となっているために、ダストシール性がよければ軸とダストリップとの間の摩擦抵抗が若干高くとも問題なく運転できる。従って、このようなダストシール性がよくなる請求項３の形状のオイルシールはダストシールの侵入防止に極めて効果がある。
【００２２】
本発明の保護板は、請求項４に記載のように、前記保護板が前記芯金と別部材からなっていてもよいし、または請求項５に記載のように、前記保護板が前記芯金と一体ものであってもよい。請求項４のようにした場合には、従来のオイルシールに保護板を付加的に設けることより製造できるため、製造工程が簡略化され、従来の製造方法がそのまま用いられるという利点がある。一方、請求項５のようにすることにより、製造工程が一工程で芯金と保護板を製造できるという利点がある。
【００２３】
更に本発明においては、請求項６に記載のように、前記オイルシール装着部の軸方向外側部分が面取りされており、前記保護板の先端が該オイルシール装着部の半径方向に非面取り部の外面を越えて該面取り部の近傍まで延在することができる。このようにすることにより保護板は半径方向に通常の軸の外径部を越えて面取部まで延在するために保護板による火花の侵入部およびダストの侵入防止効果がより一層高められる。
【００２４】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例に基き本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る端面保護オイルシールを具備した溶接ロボットの腕の関節部分の断面図であり、２つのアーム部材１、２はモータ３付の減速機４を介して関節結合されている。図１に示すモータ３は電動モータであり、アーム部材２に取着されている。
【００２５】
図１に示す減速機４は偏心揺動型歯車減速機であり、支持ブロック１３の本体は円板状部１７および円板状部１７に突設した柱状部２１からなる。
【００２６】
円板状部１７の表面には隣接柱状部２１間に所定深さの軸受装着孔１７ｂおよび支持ブロック１３をアーム２にボルト結合するための螺子孔１７ｃを形成している。更に、円板状部１７の中心部分には入力回転軸１１を嵌挿させる中心孔２１ｃを穿っている。入力回転軸１１はモータ３の出力軸に連結している。また図１の左側に示す如く、支持ブロック１３の一部をなす端円板２５を支持ブロックの本体の柱状部２１にピン（図示せず）により一体的に結合しており、端円板２５を支持ブロックの本体の柱状部２１にボルト２４によって固定している。螺子孔２１ｅはボルト２４の締結孔であり、柱状部２１に形成されている。
【００２７】
端円板２５には、前述の円板状部１７に形成した軸受装着孔１７ｂに対応して軸受装着孔２５ｄを形成している。軸受装着孔１７ｂ、２５ｄにそれぞれコロ軸受２７、２９を装着し、該軸受２７、２９間にピニオン３３の自転運動を取出すピンとしてクランクピン３１を回転可能に両端支持している。クランクピン３１はその回転軸線に対し偏心配置した２つのクランク部３１ａ、３１ｃを有し、ピニオン３３がクランク部３１ａ、３１ｃに嵌合されている。
【００２８】
ピニオン３３は外周面にペリサイクロイド曲線への等距離曲線からなる歯形の外歯を有し、クランクピン３１のクランク部３１ａまたは３１ｃに軸受３５を介して係合するピン孔３３ｂを具備する。ハブ３７は、その内周面に、ピニオン３３の外周に形成した外歯の歯数より僅かに多い数の内歯をピン歯３７ａにより形成している。
【００２９】
本実施例においては支持ブロック１３の円板状部１７とハブ３７の外周部の間にボール軸受３６を装着し、ハブ３７を回転可能に支持している。なお、符号１８はリング状カバーであり、円板状部１７の先端に一体的に取着されている。ハブ３７にカバー３８を取着し、カバー３８とアーム部材１とをボルト３９により連結している。ピニオン３３の柱状部用溝は支持ブロック１３の柱状部２１により形成される柱状部２１に遊嵌合しており、クランクピン３１の自転運動によりそのクランク部３１ａ、３１ｃの中心軸線がクランクピン３１の回転軸線に対して公転運動することにより２つのピニオン３３は偏心公転運動され、外歯がハブ３７の内歯歯車と係合する。
【００３０】
本実施例においては、入力回転軸１１の左側先端に第１外歯車４１を形成し、また前記両端支持されたクランクピン３１の左端に第１外歯車４１の歯数より大きな歯数を有する第２外歯車４３を止着し、両歯車４１、４３を噛合させる。
【００３１】
モータ３の出力軸、すなわち減速機の入力回転軸１１、の回転は入力回転軸１１の第１外歯車４１を通じそれに噛合う第２外歯車４３に両歯車４１、４３の歯数比に応じ減速（第１段の減速）して伝達される。第２外歯車４３の回転により支持ブロック１３に回転可能に両端支持されたクランクピン３１のクランク部３１ａは公転運動を生じ、ピニオン３３は軸受３５を介してピン孔３３ｂがクランク部３１ａに係合しているので、クランク部３１ａの公転運動により偏心公転運動される。このとき、複数個のクランクピン３１は、ピニオン３３の公転運動成分と自転運動成分のうち、自転運動成分のみがハブ３７に取り出されるように、機能している。従って、ピニオン３３の偏心公転運動によりピニオンの外周に形成した外歯３３ａがハブ３７の内周に形成した内歯歯車に係合しハブ３７を減速回転（第２段の減速）させる。このようにして、ハブ３７に取付けたアーム部材１がアーム部材２に対して減速して回動される。
【００３２】
減速機４の端面部分、すなわち、リング状カバー１８とカバー３８との間には本発明に係るオイルシール５が設けられている。オイルシール５の拡大図を図２に示す。
【００３３】
図２において、このオイルシール５は略Ｌ字状断面をした芯金６とその芯金６を被覆するゴム部材７からなり、ゴム部材７は軸方向の内側のメインリップ７ａおよび軸方向外側のダストリップ７ｂからなるシールリップを有している。図３に本発明に用いるオイルシール５の要部の断面図を示しており、図３（ａ）は図１、図２に示した実施例に用いたものである。この芯金６の軸方向外側位置に逆Ｌ字状をした保護板８がシールリップ（７ａ、７ｂ）と間隔を開けて設けられている。保護板８の材質は前述したように炭素鋼などの鋼からなっている。符号９はバネであり、メインリップ７ａおよびダストリップ７ｂをオイルシール装着部（図示した実施例ではカバー３８）に押圧するものである。
【００３４】
保護板８は図３（ａ）に示すように、その先端８ａがダストリップ７ｂよりも僅かに短い状態となっており、この寸法差ｔは装着状態において０．１〜０．２mm程度になるように設定している。
【００３５】
上述したように、本実施例のオイルシール５はオイルシール部材自体に保護板８を組付けており、この保護板８によってダストリップ７ｂを含めたオイルシール５端面の保護を行うことができる。従って、本実施例によれば、従来のオイルシール５に保護板８を設けるだけでよく、特別な保護構造を必要とせず、他のロボット部材も特に設計変更することなく、オイルシール５のみを変えることによって簡単な構造で、溶接ロボット、特にその関節結合部を溶接の火花から保護することができる。更に、保護板８の先端８ａとオイルシール装着部との隙間を０．１〜０．２mm程度に押さえることにより、この保護板８により工作機械等により生ずる切粉等の切り裂き作用を持つダストに対する保護機能も生じ、ダストリップ７ｂの更なる保護が図れる。なお本発明の保護板８に小さな孔８ｂ（図４（ｃ））などを開けることにより、本発明に係るオイルシール５を具備した溶接ロボットを火花のみならず水の掛かるような場所に用いることもできる。
【００３６】
図３に本発明の他の実施例の幾つかを示す。図３（ｂ）においてはオイルシール装着部（図示した実施例ではカバー３８）の端面を面取りをしており、保護板８の先端８ａは周面を越えて、この面取りをした部分まで延ばすことができるものである。このようにすることにより保護板８によるダスト侵入防止効果および火花侵入防止効果はより一層高めることができる。
【００３７】
また、図３（ｃ）においては保護板８の先端部を軸方向に外の方向に僅かに膨らますことによって、保護板８の先端８ａとオイルシール装着部（図示した実施例ではカバー３８）との間の上述の効果をより一層生じ易くしたものである。
【００３８】
図４においては、オイルシール５の芯金６の形状が逆コの字状をしたものを示している。このような形状にすることによってダストリップ７ｂに芯金６のばね力が働くのでダストリップ７ｂによるダストシール性がよくなるという効果が奏される。
【００３９】
図４（ａ）においては、このような芯金６に別体の保護板８を溶接または接着により一体的に取付けたものであり、保護板８の先端は軸の先端の近傍まで達している。
【００４０】
図４（ｂ）においては芯金６をＬ字状の先端の上側部分を更に折り曲げて軸方向下側まで軸に向けて半径方向に延ばしたものであり、全体としてＰ字状断面をしており、このようにこのものにおいては芯金６が一体的構造となっており、一体構造の芯金６にゴムを一体的に成形することにより本発明のオイルシール５を製造することができる。
【００４１】
図４（ｃ）においては、前述した図４（ａ）の態様とよく似ているが、保護板８に小さな孔８ｂを開けており、この装置全体が火花のみならず水が掛かるような場所に使用する場合に水が中に溜った状態とならないように外部に抜けるようにしている。
【００４２】
図５は、本発明に係るオイルシール５を用いた他の溶接ロボットの関節部分を示すものであり、前述した図１のものとは減速機４の構造が異なっているが、同一部品には同一番号を付し、その詳細な説明は省略している。図１ではハブ３７とアーム１とを固定していたが、図５では支持ブロック１３の円板状部１７とアーム１とを固定している。
【００４３】
なお、本発明においては、ダストシールが無くメインシールのみ有するシールリップ付きのオイルシール、及び、ダストシールとメインシールとからなるシール付きのオイルシールに適用されるものである。
【００４４】
【発明の効果】
本発明においては、シールリップの軸方向外側にシールリップを溶接の火花から保護するための鋼製の端面保護板８を設けており、この端面保護板８によりシールリップは外部からの火花の侵入に対し保護される。従って仮に火花が飛翔したとしても火花は溶接の火花から保護するための鋼製の端面保護板８により内部への侵入が防止され、従ってシールリップは火花により損傷することはない。
【００４５】
本発明によれば、オイルシール５に端面保護機能を持たせており、多数の溶接ロボットを密集配置して使う場合にも、各溶接ロボットの減速機４に連結された軸部に設けられたオイルシール５が溶接の火花によって損傷することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る溶接ロボットの関節部の断面図である。
【図２】 図１のオイルシール部の拡大図である。
【図３】 本発明に用いるオイルシールの要部の断面図であり、（ａ）は図１および図２に示した実施例に用いたものであり、（ｂ）は別の実施例、（ｃ）は更に別の実施例である。
【図４】 本発明に係るオイルシールの芯金形状を変えた実施例を示し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ異なる実施例である。
【図５】 本発明に係る溶接ロボットの腕部分の更に別の実施例を示す。
【符号の説明】
１、２ アーム
３ モータ
４ 減速機
５ オイルシール
６ 芯金
７ ゴム部材
７ａ メインリップ（シールリップ）
７ｂ ダストリップ（シールリップ）
８ 保護板
８ａ 先端
８ｂ 孔
３８ カバー（オイルシール装着部）

Claims (6)

1. モータ（３）によって回転させられる減速機（４）を介して２つのアーム部材（１、２）が関節結合しており、該減速機（４）が前記２つのアーム部材（１、２）の一方のアーム部材（２）に取着されている溶接ロボットにおいて、前記減速機（４）はハブ（３７）、円板状部（１７）および円板状部（１７）に設けられハブ（３７）を回転可能に支承する軸受（３６）を含んでおり、前記ハブ（３７）および円板状部（１７）の間に設けられた前記軸受（３６）の外側にオイルシール（５）が設けられており、該オイルシール（５）は芯金（６）に一体的に取着されたシールリップ（７ａ、７ｂ）を具備し、前記減速機（４）の端面のオイルシール装着部に装着されており、該シールリップ（７ａ、７ｂ）を溶接の火花から保護するための鋼製の端面保護板を前記オイルシール（５）と前記アーム部材（１）との間の該シールリップ（７ａ、７ｂ）の軸方向外側位置に該シールリップ（７ａ、７ｂ）と間隔を開けて設けたことを特徴とする溶接ロボット。
2. 前記芯金が逆Ｌ字状断面をしており、前記軸方向外側に位置する該芯金のＬ字状の半径方向端面に沿って前記端面保護板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボット。
3. 前記芯金がコの字状断面を有しており、該コの字の開口部が前記軸方向外側を向いており、該開口部の軸方向外側に前記保護板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボット。
4. 前記保護板が前記芯金と別部材からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の溶接ロボット。
5. 前記保護板が前記芯金と一体ものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の溶接ロボット。
6. 前記オイルシール装着部の軸方向外側部分が面取りされており、前記保護板の先端が該オイルシール装着部の半径方向に非面取り部の外面を越えて該面取り部の近傍まで延在していることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の溶接ロボット。

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