JP4208169B2

JP4208169B2 - 減速機及びロボットの関節装置

Info

Publication number: JP4208169B2
Application number: JP2000071551A
Authority: JP
Inventors: 成樹浅野; 謙二白鳥
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: JP2001254787A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防水機能を有する減速機及び小型化が可能な防水機能を有するロボットの関節装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業用ロボットは例えば手首軸が防水規格に対応して構成されているが、この防水のためにロボットアームと減速機に設けた従来の構造を図４により説明する。図４に示すように、減速機５０がロボットアーム５１と５２の間に配置され、減速機５０内部にオイル等の潤滑剤を密封するためのオイルシール等の密封装置５４を減速機本体５７と減速機ケース５５の端部内面５５ａとの間に設置している。更に、外部より減速機５０内部に進入する流体を阻止するためのオイルシールやクワッドリング（Ｘリング）等の別の密封装置５３をロボットアーム５１と減速機ケース５５の端部外面５５ｂとの間に設置している。このようにして、防水機能を実現するのが一般的である。
【０００３】
ところが、図４のような構造であると、サイズの異なる密封装置５３，５４を配置するためにロボットアームの径方向にスペースが必要であり、このスペースを確保するためにロボットアームの径等のサイズが大きくなってしまう問題があった。これがロボットの手首軸（関節部）等の小型化を阻害する大きな要因となっていた。また、密封装置５３，５４のサイズが異なるため、オイルシール等の部品が別々となり、部品種類が増える結果、コスト高になってしまうという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、部品種類を削減でき低コストでかつロボットの関節部の小型化が可能な防水機能を有する減速機、及び小型化が可能な防水機能を有するロボットの関節装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による減速機は、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機のハウジングと外側ケースとの間に減速機内部を密閉するために第１のシール部材を配置し、外部からの異物の進入を阻止するために前記第１のシール部材と同一サイズの第２のシール部材を前記第１のシール部材の外側に前記出力軸の軸方向と平行方向に配置し、前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とを互いの端面が密着しないように隙間をあけてかつ前記隙間を中心に対称に配置し、前記隙間全体に、水分を吸湿して除去するために吸湿性能を有するグリースを充填したことを特徴とする。
【０００６】
この減速機によれば、第１のシール部材により減速機内部を密封し、第２のシール部材により外部からの異物の進入を阻止でき、しかも第１のシール部材と第２のシール部材との間の隙間内に充填した吸湿性能を有するグリースにより、水分が外部から隙間内に進入したとしても、この水分を吸湿して除去することができるから、充分な防水機能を有する減速機を実現できる。また、第１のシール部材と第２のシール部材とは出力軸と平行方向に並べて配置されるので、同一サイズのシール部材から構成でき、部品種類を削減でき低コストを達成でき、また、減速機をロボットの関節部に配置する場合、その径方向にスペースを確保する必要がなく、ロボットの関節部の小型化が可能となる。
【０００７】
また、前記第１のシール部材及び前記第２のシール部材の少なくとも一方に前記減速機本体または前記外側ケースと接するダストリップ部を設けることが好ましく、前記第１のシール部材及び前記第２のシール部材の両方に設けることが更に好ましい。減速機本体等と接するダストリップ部により、一層の防水効果及び異物進入防止効果を得ることができ、好ましい。なお、ダストリップ部に対し摺動しながら接する減速機側の摺動面に防錆処理を施すことにより、更なる防水機能を発揮することができる。
【０００８】
また、本発明によるロボットの関節装置は、上述の減速機を第１のロボット部材と第２のロボット部材との間に固定して配置し、前記減速機を介して前記第１または第２のロボット部材を回転駆動するようにロボットの関節部を構成したことを特徴とする。上述のように、第１のシール部材と第２のシール部材とは出力軸と平行方向に並べて配置されるから、ロボット部材の径方向にスペースを確保する必要がなく、ロボット部材を径方向に小さく構成でき、関節部の小型化が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態を示す減速機を配置したロボット関節部の部分断面図であり、図２は図１の要部断面図である。
【００１０】
図１に示すように、ロボット関節装置としてのロボット関節部３０は、第１のロボットアーム３１と、第２のロボットアーム３２と、第１及び第２のロボットアーム３１と３２の間に配置された減速機１０とを備えている。
【００１１】
図１の減速機１０は、遊星歯車減速機構を有し、第２のロボットアーム３２側に配置されたモータ等の回転手段（図示省略）により回転される入力軸１１と、外側ケース１２と、外側ケース１２の内周部に設けられた複数のピン(内歯)からなる内歯歯車１５と、内歯歯車１５に対応する所定ピッチで内歯歯車１５と例えば１つ異なる歯数の外歯を有し内歯歯車１５に噛合する外歯歯車１３，１４と、これらの外歯歯車１３，１４を軸受１３ａ，１４ａを介して内歯歯車１５の中心軸線に対し偏心して公転運動可能に支持する複数のクランク軸１６と、外側ケース１２に対し転がり軸受１９，２０を介して回転自在に結合されクランク軸１６の両端部を軸受１６ａ、１６ｂを介して回転自在に支持するハウジング１８とを有する。
【００１２】
複数のクランク軸１６のうちの少なくとも一つが、その軸端部に装着された入力歯車１７を介して入力軸１１の回転力が伝達されて回転することにより、外歯歯車１３，１４は公転運動しながら、外歯歯車１３，１４の歯数より例えば１つ歯数が多い内歯歯車１５に噛合う。その公転１回につき歯数差（１）に対応して外歯歯車が自転し、これによって内歯歯車１５（外側ケース１２）またはハウジング１８からその自転に対応して減速出力を取り出すことができる。
【００１３】
図１において、減速機１０はその外部ケース１２が第２のロボットアーム３２に締め付けボルト３２ａにより固定され、そのハウジング１８が第１のロボットアーム３１に締め付けボルト３１ａ，３１ｂにより固定されている。第２のロボットアーム３２が別のロボット部材または部材（図示省略）に固定されているので、減速機の１０ハウジング１８が出力軸として外側ケース１２に対して第１のロボットアーム３１とともに回転する。
【００１４】
次に、図１，図２によりハウジング１８と外側ケース１２との間に配置した密封装置について説明する。図１，図２に示すように、ハウジング１８の外周端面１８ａと外側ケース１２の内周端面１２ａと間に第１のシール部材２１がハウジング１８内を密封するように配置されている。この第１のシール部材２１によりハウジング１８内の潤滑剤が外部に漏洩しない。また、第１のシール部材２１とほぼ同心円状の第２のシール部材２２がハウジング１８の外周端面１８ａと外側ケース１２の内周端面１２ａとの間に、図２のように入力軸１１の軸方向Ｐに隙間２４を介在させて並べて配置されている。第２のシール部材２２は第１のシール部材２１の外側に位置し、外部から減速機１０のハウジング１８内への異物進入を防止している。第１及び第２のシール部材２１，２２は円形状の同一形状のシール部材を図２のように隙間２４を中心に対称に配置したものである。
【００１５】
図２のように、第１のシール部材２１及び第２のシール部材２２は、それぞれハウジング１８の外周端面１８ａに対し摺動的に接するメインリップ部２１ａ，２２ａと、外側ケース１２の内周端面１２ａに固定的に接する平面部２１ｂ，２２ｂとを備える。第１及び第２のシール部材２１，２２のメインリップ部２１ａ，２２ａはハウジング１８の回転時に、その外周端面１８ａに接しながら摺動する。
【００１６】
第１のシール部材２１と第２のシール部材２２とは、互いの端面が密着しないように例えば数ｍｍ程度の間隔をあけて設置され、隙間２４が形成される。この隙間２４全体に、吸湿性能を有するグリース（例えばＣａグリース）が充填されている。
【００１７】
以上のように、隙間をあけて複列配置した第１のシール部材２１と第２のシール部材２２とから構成される密封装置によれば、出力軸側（ハウジング１８）に設置した第２のシール部材２２により、減速機内部に進入する水等の流体・異物を阻止し、減速機内部側に設置した第１のシール部材２１により減速機内部に充填された潤滑剤を密封する。そして、例えばハウジング１８の回転時にメインリップ部２２ａの摺動等のため第２のシール部材２２から水分が隙間２４に進入しても、この水分は隙間２４内に充填された吸湿剤としてのグリースにより吸収されるから、第１のシール部材２１から減速機内部に進入することを未然に防止でき、シール部材の防水機能を向上させることができる。
【００１８】
また、隙間２４内に充填されたグリースにより、吸湿効果に加えて、メインリップ部２１ａ，２２ａが摺動する摺動面（ハウジング１８の外周端面１８ａ）において必要な潤滑状態を確保し、メインリップ部２１ａ，２２ａの潤滑不良を防止する潤滑効果をも得ることができる。このため、例えば外部流体が水等の潤滑性の極めて低い流体の場合、隙間２４に充填されたグリースによりオイルシールとしての第２のシール部材に必要な潤滑状態を確保し、メインリップ部の潤滑不良を防止でき、防水機能を維持できる。更に、グリースは粘度を有するため細かな固形状異物が隙間２４に進入しても第１のシール部材２１まで到達し難いので、一層の防塵効果をも得ることができる。
【００１９】
また、メインリップ部２１ａ，２２ａが摺動する摺動面（ハウジング１８の外周端面１８ａ）に防錆処理を施すことにより、摺動面における錆の発生を効果的に防止でき、これによりオイルシールの密封性能が低下したり無効となることを防止できる。かかる防錆処理の一例としてはレイデント処理があるが、これに限定されない。
【００２０】
また、第１のシール部材２１と第２のシール部材２２とは、入力軸２２の軸方向Ｐ（出力軸の軸方向と同一方向）と平行方向に並べて配置され、同じサイズのシール部材から構成できるので、部品種類を削減でき、減速機及びロボット関節装置全体の低コスト化を達成できる。
【００２１】
なお、第１及び第２のシール部材２１，２２をメインリップ部２１ａ、２２ａが外側ケース１２の内周端面１２ａに接するように配置してもよい。
【００２２】
また、隙間２４でグリースを使用できない特殊環境下では、メインリップ部の先端に四フッ化エチレン樹脂等の自己潤滑性の優れる皮膜を形成することにより、潤滑状態を確保することも可能である。
【００２３】
次に、図３により、図２のシール部材の変形例を説明する。図３の例は、図２の第１及び第２のシール部材２１，２２に、それぞれメインリップ部２１ａ、２２ａと別にダストリップ部２１ｃ、２２ｃをハウジング１８の外周端面１８ａに摺動的に接するように設けたものである。メインリップ部２１ａとダストリップ部２１ｃの間の隙間２５及びメインリップ部２２ａとダストリップ部２２ｃとの間の隙間２６には、それぞれグリースが充填されている。このダストリップ部２１ｃ、２２ｃを設けたことにより、図２における防水機能及び水分・異物進入防止効果が一層向上し、好ましい。また、隙間２５，２６に充填したグリースにより潤滑効果が更に向上する。
【００２４】
なお、第１及び第２のシール部材２１，２２の一方のみにダストリップ部を設けるようにしてもよい。
【００２５】
また、密封装置が図４のような従来の構造であると減速機外径が大きくなり、ロボット関節部が小型化できないのであるが、本実施の形態のロボット関節部３０によれば、密封装置を同一サイズの複数のシール部材を対向させて設置するように構成することにより、図１のように、第２のロボットアーム３１の径方向にスペースを確保する必要がないため、第２のロボットアーム３１の径方向寸法を小さくすることが可能となる。これにより、ロボットの関節部３０の小型化を達成できる。
【００２６】
以上のように本発明を実施の形態により説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、ロボットの関節部３０において、第２のシール部材はハウジングと外側ケースとの間以外に、ハウジングとロボットアームとの間または外側ケースとロボットアームとの間に配置するように構成してもよい。また、吸湿剤はグリース以外の吸湿性を持つ材料を用いてよいことは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、部品種類を削減でき低コストでかつロボットの関節部の小型化が可能であり充分な防水機能を有する減速機を提供できる。また、小型化が可能であり充分な防水機能を有するロボットの関節装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す減速機を配置したロボット関節部の部分断面図である。
【図２】図１のシール部材を拡大して示す要部断面図である。
【図３】図２のシール部材の変形例を示す要部断面図である。
【図４】従来の密封装置を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１０減速機
３０ロボットの関節部
３１第１のロボットアーム（第１のロボット部材）
３２第２のロボットアーム（第２のロボット部材）
１１入力軸
１２外側ケース
１８ハウジング（出力軸）
２１第１のシール部材
２２第２のシール部材
２１ａ，２２ａメインリップ部
２１ｃ，２２ｃダストリップ部
２４隙間
Ｐ入力軸（出力軸）の軸方向

Claims

入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機のハウジングと外側ケースとの間に減速機内部を密閉するために第１のシール部材を配置し、外部からの異物の進入を阻止するために前記第１のシール部材と同一サイズの第２のシール部材を前記第１のシール部材の外側に前記出力軸の軸方向と平行方向に配置し、前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とを互いの端面が密着しないように隙間をあけてかつ前記隙間を中心に対称に配置し、前記隙間全体に、水分を吸湿して除去するために吸湿性能を有するグリースを充填したことを特徴とする減速機。
前記第１のシール部材及び前記第２のシール部材の両方に前記減速機本体または前記外側ケースと接するダストリップ部を設け、
前記各ダストリップ部により前記減速機本体または前記外側ケースとの間に形成された各隙間に吸湿性能を有するグリースを充填したことを特徴とする請求項１に記載の減速機。
請求項１または２に記載の減速機を第１のロボット部材と第２のロボット部材との間に固定して配置し、前記減速機を介して前記第１または第２のロボット部材を回転駆動するようにロボットの関節部を構成したことを特徴とするロボットの関節装置。