JP5505089B2 - 産業機器の関節部構造 - Google Patents

Description

本発明は、回動軸心方向に対向配置された第１フレームと第２フレームとを、グリス又は潤滑剤を有した機構部を介して相対的に回動可能に連結するようにした産業機器の関節部構造に関する。

産業機器、例えば可搬重量の小さい小型組立用ロボットにおける関節部の構造としては、第１フレームと第２フレームとを軸受により回動可能に連結すると共に、例えば第１フレーム内に設けられたモータの回転力を第２フレームに伝達する減速機を設けるものがある。この場合、前記減速機においては、グリスによる潤滑が行われるが、このグリスが関節部から漏れ出す虞がある。そこで、一般に、グリスが関節部の外部に漏れることを防止するため、軸受近傍部分にゴムオイルシールを設けることが行われている（例えば特許文献１、２参照）。

前記ゴムオイルシールは、金属環とその内周部に設けられたゴム製のリップとからなり、例えば、外周の金属環が第１フレーム側に固定され、内周側のリップが第２フレーム側の外周壁のシール面に圧接するようになっている。これにより、第２フレームの相対回転に伴い、リップが前記シール面に接触して相対的に摺動しながらシールを行うようになっている。尚、部品同士の重ね合せ面等には、シール性を高めるためのＯリングが設けられており、このＯリングの外面にも例えばグリスが塗布されている。

特開２００７−１８７２３４号公報 特開２００７−１８２９５６号公報

ところで、この種のロボットにあっては、関節部におけるグリスの漏れ出しを抑制したいクリーンな環境で使用されることもあり、このような場合には、グリスの漏れ防止効果をより高めることが要望される。このような要望に応えるためには、関節部における前記軸受の更に外周側にも、上記ゴムオイルシールと同様の第２のゴムオイルシールを設ける、つまりゴムオイルシールを二重に設ける構成が考えられる。

しかしながら、ゴムオイルシールを二重に設ける構成では、次のような不具合が生ずる。即ち、ゴムオイルシールは、リップが第２フレームのシール面に弾性的に圧接しながら相対移動する構成であるので、その際の摺動抵抗が大きくなりトルク損失を招いてしまうものとなる。また、高いシール性を得るためには、ゴムオイルシール自体や組付け部分の部品の寸法精度を高くすると共に、その組付けの精度も高いものが必要となり、全体としてコスト高となる。

尚、ゴムオイルシールにあっては、シール部分で関節部が密封されるため、例えば関節部の温度上昇等によってシールの内側部分の圧力が上昇し、外部（大気）との間の圧力差が生ずることがある。そのため、内部が高圧となった状態で、ゴムオイルシールのうち最もシール強度の弱い部分で密封が破れて圧力が一気に放出されることが考えられ、グリスが勢い良く吹出して飛散し、周辺を汚染してしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、駆動トルクの損失を招きにくく、且つ、比較的安価に済ませながらも、グリス又は潤滑剤の液体成分の外部への漏れを効果的に防止することができる産業機器の関節部構造を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の産業機器の関節部構造は、回動軸心方向に対向配置された第１フレームと第２フレームとを、グリス又は潤滑剤を有した機構部を介して相対的に回動可能に連結するようにしたものにおいて、前記第１フレームには、前記機構部の外周側に位置して前記回動軸心を中心とした円筒状をなす第１円筒壁が前記第２フレーム側に突出するように設けられると共に、前記第１フレームの前記第１円筒壁に連なる底面のうち該第１円筒壁の内周側部分には、前記機構部から漏れ出る前記グリス又は潤滑剤の液体成分を吸収するための、円環状の第１繊維状吸取部材が全周に渡って設けられ、前記第２フレームの外面には、前記第１繊維状吸取部材の内周側に隙間を存して、或いは、前記第１円筒壁の外周側に隙間を存して、前記機構部から漏れ出る前記グリス又は潤滑剤の液体成分を吸収するための帯状の第２繊維状吸取部材が全周に渡って設けられているところに特徴を有する。

ここで、機構部の潤滑を図るために設けられるグリスは、基油と添加剤とで構成されており、通常は粘性を有した半固形状をなしているが、温度変化や経年変化に伴い、基油と添加剤とが分離し、僅かではあるが液体成分である基油が流れ出す。

上記構成によれば、機構部に含まれているグリス又は潤滑剤のごく一部の液体成分が、例えば遠心力や重力等の作用によって、第１フレーム或いは第２フレームの表面を伝うようにして機構部から外周側に漏れ出そうとする。そのうち第１フレームの表面を伝う液体成分は、第１円筒壁に連なる底面のうち内周側部分に設けられた円環状の第１繊維状吸取部材に吸収されて捕獲される。また、第２フレームの表面を伝う液体成分は、第２フレームの外面に設けられた帯状の第２繊維状吸取部材に吸収されて捕獲される。この場合、膜状となっている液体成分を、第１繊維状吸取部材及び第２繊維状吸取部材により容易に吸収することができる。

従って、第１繊維状吸取部材及び第２繊維状吸取部材によって機構部のグリス又は潤滑剤の液体成分が確実に捕獲され、それを越えて外部に漏れることを効果的に防止することができる。尚、本発明における「繊維状吸取部材」とは、液体を吸収することが可能な部材を言い、より具体的には、繊維材料からなる、フェルト、不織布、紙、綿などがあり、さらには、プラスチック製のスポンジ等の多孔質部材も含まれている。

ちなみに、本発明者等の研究によれば、産業機器として、可搬重量の小さい小型産業用ロボット（例えば可搬重量２０ｋｇ以下）の場合、一つの関節部において、標準的メンテナンス期間（例えば５年間）に漏れる液体（基油）の量は、高々１〜２ｍｌであり、繊維状吸取部材で十分に捕獲、吸収することができる。このように、例えば実験的又は理論的に求められる液体の漏れ量から、例えば標準的メンテナンス期間において、漏れる虞のある液体を吸収するに十分な繊維状吸取部材の体積（厚みや幅等の寸法）を逆算し、それに応じた量の繊維状吸取部材を設けるようにすれば良い。

このとき、第１繊維状吸取部材及び第２繊維状吸取部材は、相互間で、或いは相手フレーム側の部材等に対して非接触に設けることができるので、摺動抵抗が生ずることはない。寸法精度等の事情から、使用開始当初において第２繊維状吸取部材の内周面が例えば第１円筒壁の外周面に対し接触（摺動）することがあっても、第２繊維状吸取部材の摺動部分は容易に摩耗して隙間ができるので、結局、早期に非接触状態になる。従って、ゴムオイルシールのような摺動を伴うものと異なり、摺動抵抗による駆動トルクの損失を招くことを抑制することができる。

そして、第１繊維状吸取部材は、円環状のものつまり平板状のものを、第１フレームの底面という平板状部分に対して設ければ良いので、曲面に対して繊維状吸取部材を貼付けるような場合と比較して、取付け作業が容易になる。また、帯状の第２繊維状吸取部材は、ゴムオイルシールに比べて、部材自体のコストを安価に済ませることができ、また、材料取りも無駄なく効率的に行うことができる。この結果、全体としてコストを安く済ませることができる。

ここで、第１繊維状吸取部材の径方向の寸法（幅寸法）を十分に取ることにより、厚みは薄くても十分な量の液体を吸収することができる。このとき、第１フレームが高速回転を繰返した場合でも、その際の遠心力は、第１繊維状吸取部材の径方向に作用し、第１繊維状吸取部材の面に対する圧縮方向の力として作用することはないので、第１繊維状吸取部材で一旦吸収した液体が容易に滲み出すことはない。

また、第１繊維状吸取部材の厚み寸法が小さく済むことにより、第１円筒壁の軸方向の高さ（突出方向）寸法をさほど大型化させずに済み、ひいては、関節部全体としての軸方向寸法を比較的小さく抑えることができる。さらには、ゴムオイルシールのように関節部の内周側と外周側との間が密閉されることがないので、関節部の内外の圧力差が生ずることはなく、漏れ出した液体が吹出して飛散するといった不具合を未然に防止することができる。

本発明においては、前記第２フレームに、前記回動軸心を中心とした円筒状をなし前記第１円筒壁の外周側に隙間をもって重なる第２円筒壁を前記第１フレーム側に突出するように設けると共に、前記帯状の第２繊維状吸取部材を、前記第２円筒壁の内周面に全周に渡って設けることができる（請求項２の発明）。

これによれば、第２フレームの表面を伝って漏れ出した液体成分は、第２円筒壁の内周面に設けられた第２繊維状吸取部材によって吸収され、第２円筒壁を越えて外側に漏れ出すことを防止することができる。また、第１繊維状吸取部材及び第２繊維状吸取部材は、第１円筒壁及び第２円筒壁に夫々隠されて外側からは見えないので、油等の液体を吸った繊維状吸取部材が見えて見栄えが悪くなるようなこともない。

更にこの場合、前記第２繊維状吸取部材を、前記第２円筒壁の基端部から、該第２円筒壁が前記第１円筒壁の外周を覆っている部分まで延びるように設けることができる（請求項３の発明）。これによれば、第２繊維状吸取部材のうち、第１円筒壁の外周を覆っている部分には、機構部から漏れ出るグリス又は潤滑剤の液体成分が、直接的に捕獲されること、つまり空中を飛んで来て付着することはなく、帯状の第２繊維状吸取部材のうち第２円筒壁の基端部側に位置される端縁部分において、第２フレームの壁部を伝って第２円筒部の基端部まで至った液体成分が吸収される。

従って、第２繊維状吸取部材のうち第１円筒壁の外周を覆っている部分においては、第２円筒壁の基端部側の端縁部にて吸収した液体の一部が染みて来るだけなので、十分な余裕をもって液体を吸収、捕獲することができ、一旦捕獲した液体が外部へ滲み出すことはない。この結果、第２フレーム（或いは第１フレーム）が高速回転を繰返す場合であっても、機構部から漏れ出るグリス又は潤滑剤の液体成分が外部に漏れ出すことを確実に防止することができる。

ところで、上記円環状の第１繊維状吸取部材の内周側に隙間を存して、第２繊維状吸取部材を設けた構成の場合、第１繊維状吸取部材の内周端面と第２繊維状吸取部材の外周面とが直径方向に隙間を存して向い合って配置されことになるが、全体の直径方向の小型化を図る観点からは、その隙間を極力小さくすることが望ましい。しかし、第１繊維状吸取部材及び第２繊維状吸取部材の表面は、多少なりとも繊維が毛羽立っている事情があるため、それらの間の隙間が小さいと、第１繊維状吸取部材及び第２繊維状吸取部材が相対的に回動される際に、表面の毛羽立った繊維同士が絡まって引きちぎられ、繊維屑からなるダストが発生してしまう虞がある（図６参照）。

そこで、本発明では、前記第１繊維状吸取部材と前記第２繊維状吸取部材とが隙間を存して向い合う部分に、それら第１繊維状吸取部材と第２繊維状吸取部材との間を隔てるための薄板状の仕切部材を配置することができる（請求項４の発明）。これによれば、第１繊維状吸取部材の表面の繊維と第２繊維状吸取部材の表面の繊維とが、仕切部材によって隔てられ、直接接触しないようにすることができる。この結果、相対回転に伴う繊維同士の絡み合いひいてはダストの発生を防止することができる。

このとき、前記薄板状の仕切部材は、繊維状吸取部材の表面の繊維が接触して摺動するような場合でも、小さい摩擦力で摺動できるよう、表面が平滑なものが望ましい。この仕切部材としては、例えば、厚み寸法が０．１〜０．５ｍｍ程度のＰＥＴ，アクリル等のプラスチック製の薄板から構成したり、あるいは金属製の薄板を採用したりすることが可能である。

前記仕切部材を軸方向に薄型の円筒状に構成し、第１繊維状吸取部材と第２繊維状吸取部材との対向している部分全体を覆うように設けることができる。円筒状の仕切部材は、いずれか一方のフレームに対し、軸方向一端側が接着等により固定されていても良いし、抜止め状態を確保した上で、若干の遊びをもって配置されていても良い。更には、どちらかの繊維状吸取部材の表面に接着剤などで貼付けるようにしても良い。但し、仕切部材が、第１繊維状吸取部材及び第２繊維状吸取部材によるグリス又は潤滑剤の液体成分の吸収を邪魔しないように、液体成分が通過する隙間を確保した状態で配置することが重要である。

本発明の第１の実施例を示すもので、下アームと第１の上アームとを連結する関節部の構成を概略的に示す縦断正面図 図１のＡ部の拡大縦断面図 ロボット本体の外観構成を示す斜視図 本発明の第２の実施例を示す図１相当図 本発明の第３の実施例を示すもので、関節部の要部の拡大縦断面図 第１フェルト部材と第２フェルト部材との間でダストが発生する様子を説明するための図

（１）第１の実施例
以下、本発明を産業機器としてのロボットに適用した第１の実施例について、図１ないし図３を参照しながら説明する。尚、ここでは、可搬重量２０ｋｇ以下（例えば１０ｋｇ）の小型産業用ロボット、例えば６軸の垂直多関節型ロボットを具体例としている。図３は、ロボットの本体１の外観（正面やや上部右寄りから見た様子）を概略的に示している。このロボット本体１は、ベース２上に６軸のアームを備えて構成され、それらアームは、次のように、関節部を介して順次回動可能に連結されている。

即ち、前記ベース２上には、ショルダ部３が、垂直方向に延びる回動軸Ｊ１を中心に水平方向に旋回可能に連結され、このショルダ部３には、図で上方に延びる下アーム４が、水平方向に延びる回動軸Ｊ２を中心に上下方向に旋回可能に連結されている。前記下アーム４の先端部には、第１の上アーム５が、水平方向に延びる回動軸Ｊ３を中心に上下方向に旋回可能に連結され、この第１の上アーム５の先端部には、第２の上アーム６が、回動軸Ｊ４を中心に同軸回転可能に連結されている。第２の上アーム６の先端には、手首７が、回動軸Ｊ５を中心に上下方向に回動可能に連結され、前記手首７の先端には、フランジ８が、回動軸Ｊ６を中心に同軸回転可能に連結されている。前記フランジ８には、図示しないハンド等のツールが取付けられる。

図１は、ロボット本体１に設けられる関節部を代表させて、前記ショルダ部３と下アーム４との間の関節部９を示しており、この関節部９は本実施例に係る関節部構造を備えている。この関節部９においては、前記ショルダ部３の外殻を構成する第１フレーム１０と、下アーム４の外殻を構成する第２フレーム１１とが、図で左右方向に延びる回動軸Ｊ２方向に対向配置され、それらが機構部としての減速機１２を介して回動軸Ｊ２を中心に回動可能に連結されている。前記減速機１２は、ショルダ部３（第１フレーム１０）内に設けられたサーボモータ１３の回転を、減速して第２フレーム１１（下アーム４）に伝達するものである。

前記第１フレーム１０の先端部には、つまり、第２フレーム１１側つまり図で右側に開口する円形凹部１０ａが設けられていると共に、その円形凹部１０ａの底部の中心に円形の貫通孔１０ｂが形成されている。そして、第１フレーム１０内には、サーボモータ１３が図で右向きに配設され、そのシャフト１３ａが、貫通孔１０ｂを通して右方、つまり、円形凹部１０ａ内に突出している。このとき、シャフト１３ａの中心（及び円形凹部１０ａの中心）が、回動軸Ｊ２に一致している。

これに対し、前記第２フレーム１１の基端部の、第１フレーム１０に対向する面（図で左側を向く面）には、第１フレーム１０側に若干量だけ凸となる円形凸部１１ａが設けられている。この円形凸部１１ａの外径寸法は、前記円形凹部１０ａの内径寸法よりもやや小さく構成されている。そして、円形凸部１１ａの先端面には、円筒ブロック状（リング状）をなす回転体１４が連結（固着）されている。このとき、回転体１４の中心及び円形凸部１１ａの中心も、前記回動軸Ｊ２に一致している。

このとき、前記第１フレーム１０の円形凹部１０ａの内周面部に嵌合するように、クロスローラベアリングからなる軸受１５が設けられている。この軸受１５の外輪１５ａは、第１フレーム１０に固定され、軸受１５の内輪１５ｂは、前記回転体１４に固定的に連結されている。この軸受１５により、第１フレーム１０に対し第２フレーム１１が回動軸Ｊ２を中心に回動可能に支持されている。尚、図示はしないが、軸受１５においては、例えば外輪１５ａと内輪１５ｂとの間（第２フレーム１１側を向く端部）に、ゴムオイルシールを設けるようにしても良い。

詳しく図示はしないが、前記減速機１２は、例えばハーモニックドライブ（登録商標）から構成される。周知のように、この減速機１２は、楕円状のカムとその外周のボールベアリングからなるウェーブジェネレータ、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）、その外周に噛合うサーキュラスプライン（内歯車）を備えて構成されている。このとき、前記サーボモータ１３のシャフト１３ａの先端に前記ウェーブジェネレータが嵌合連結され、前記フレクスプラインの基端部が前記回転体１４に固着されている。また、前記サーキュラスプラインは、第１フレーム１０側に固定されている。

これにて、前記サーボモータ１３の駆動力が、減速機１２を介して回転体１４ひいては第２フレーム１１に伝達されるようになっている。この場合、減速機１２内にはグリス（又は他の潤滑剤）が収容され、潤滑がなされるようになっている。また、他の部品同士の重ね合せ面等には、シール性を高めるためのＯリングが設けられており、このＯリングの外面にも例えばグリスが塗布されている。このグリスは、基油と添加剤とで構成されており、通常は粘性を有した半固形状をなしているが、温度変化や経年変化に伴い、基油と添加剤とが分離し、僅かではあるが基油成分が流れ出す虞がある。

さて、本実施例では、減速機１２のグリスに含まれていた液体成分である油分（基油）が、関節部９の外部に漏れることを防止するために、次のような構成が設けられている。即ち、図２にも示すように、前記第１フレーム１０のうち前記第２フレーム１１側（図で右側）を向く面には、前記減速機１２よりも外周側である前記円形凹部１０ａの外周側部分に位置して、前記回動軸Ｊ２を中心とした円筒状をなす第１円筒壁１６が、端面から前記第２フレーム１１側（図で右側）に突出するように一体に設けられている。

そして、この第１フレーム１０の前記第１円筒壁１６に連なる底面つまり円形凹部１０ａの外周側の端面部分には、第１円筒壁１６の内周側部分に位置して、前記減速機１２部分から漏れ出る前記グリスの基油成分を吸収するための、円環状の第１繊維状吸取部材たる第１フェルト部材１７が全周に渡って設けられている。この第１フェルト部材１７は、繊維材料の集合体を圧縮して形成される周知のフェルト材料から、所定の厚み寸法（例えば１ｍｍ程度）及び径方向幅寸法（例えば数ｍｍ程度）を有する円環状（リング板状）に構成されている。この第１フェルト部材１７は、その外周縁部が、第１円筒壁１６の内周面に接するようにして、第１フレーム１０の外面に例えば接着により取付けられる。

これに対し、前記第２フレーム１１のうち、前記第１フレーム１０側（図で左側）を向く面には、前記回動軸Ｊ２を中心とした円筒状をなし、前記第１円筒壁１６の外周側に隙間をもって重なる第２円筒壁１８が前記第１フレーム１０側に突出するように設けられている。そして、前記第２円筒壁１８の内周面には、前記第１円筒壁１６の外周面との間に僅かな隙間を存して、前記減速機１２部分から漏れ出る前記グリスの基油成分を吸収するための、帯状の第２繊維状吸取部材たる第２フェルト部材１９が全周に渡って設けられている。

この第２フェルト部材１９は、前記第１フェルト部材１７と同様の材料から、所定の厚み寸法（例えば１ｍｍ程度）及び幅寸法（例えば数ｍｍ程度）を有する帯状に構成され、帯の一方の縁部が第２円筒壁１８の内周面の基端側に宛がわれるようにしながら、第２円筒壁１８の内周面を１周して帯の両端部が突合せられるようにして例えば接着により取付けられる。このとき、図２に符号Ｌで示すように、前記第２フェルト部材１９は、前記第２円筒壁１８の基端部から、該第２円筒壁１８が前記第１円筒壁１６の外周を覆っている部分まで延びて設けられている。

尚、上記第１フェルト部材１７及び第２フェルト部材１９の取付け方法としては、接着剤による接着の他にも、両面テープ等を用いた接着や、ビスや金具等を使った固定など様々な方法を採用することができ、要するに、動かないように固定できれば良い。また、上記構成においては、図２に示すように、第１フェルト部材１７及び第２フェルト部材１９は、相互間で、或いは相手側の円筒壁１８，１６等に対して非接触に設けられる。第１円筒壁１６及び第２円筒壁１８が、相互間で或いは相手側のフレーム１１，１０等に対して非接触状態に設けられることは勿論である。

次に、上記構成の作用について述べる。上記した減速機１２の潤滑を図るために設けられるグリスは、基油と添加剤とで構成されており、通常は粘性を有した半固形状をなしているが、温度変化や経年変化に伴い、基油と添加剤とが分離し、僅かではあるが液体成分である基油が流れ出す。上記構成のロボット本体１の関節部９においては、減速機１２（機構部）に含まれているグリスのごく一部の液体成分（基油）が、例えばロボット本体１の駆動時の遠心力や重力等の作用によって、例えば軸受１５部分（外輪１５ａと内輪１５ｂとの間）などを通して、第１フレーム１０或いは第２フレーム１１の表面を伝うようにして外周側に漏れ出そうとする。

このとき、第１フレーム１０の表面を伝って漏れ出そうとする基油成分は、第１円筒壁１６の内周側に設けられた円環状の第１フェルト部材１７に吸収されて捕獲される。また、第２フレーム１１の表面を伝って漏れ出そうとする基油成分は、第２円筒壁１８の内周面に設けられた帯状の第２フェルト部材１９に吸収されて捕獲される。この場合、膜状となっている基油成分を、第１フェルト部材１７及び第２フェルト部材１９により容易に吸収することができる。

ここで、第１フェルト部材１７の径方向の寸法（幅寸法）を十分に取ることにより、厚みは薄くても十分な量の基油を吸収することができる。このとき、第１フレーム１０が高速回転を繰返した場合でも、その際の遠心力は第１フェルト部材１７の径方向に作用し、第１フェルト部材１７の面に対する圧縮方向の力として作用することはないので、第１フェルト部材１７で一旦吸収した基油が容易に滲み出すことはない。従って、第１フェルト部材１７及び第２フェルト部材１９によって減速機１２等から漏れ出すグリスの基油成分が確実に捕獲され、第１円筒壁１６及び第２円筒壁１８を越えて外部に漏れることを効果的に防止することができる。

ちなみに、本発明者等の研究によれば、産業機器として、例えば可搬重量２０ｋｇ以下の小型産業用ロボットの場合、一つの関節部において、標準的メンテナンス期間（例えば５年間）に漏れるグリスの基油の量は、高々１〜２ｍｌであり、フェルト部材で十分に捕獲、吸収することができる。このように、例えば実験的又は理論的に求められる液体の漏れ量から、例えば標準的メンテナンス期間において、漏れる虞のある液体を吸収するに十分なフェルト部材の体積（厚みや幅等の寸法）を逆算し、それに応じた量の第１フェルト部材１７及び第２フェルト部材１９を設けるようにすれば良い。

このとき、上記第１フェルト部材１７及び第２フェルト部材１９は、相互間で、或いは相手側の円筒壁１８，１６等に対して非接触に設けることができるので、摺動抵抗が生ずることはない。例えば寸法精度等の事情から、例えば第２フェルト部材１９が第１円筒壁１６の外周面に対し、使用開始当初において接触（摺動）することがあっても、摺動部分が容易に摩耗して隙間ができるので、結局、早期に非接触状態になる。従って、ゴムオイルシールのような摺動を伴うものと異なり、摺動抵抗による駆動トルクの損失を招くことを抑制することができる。

そして、第１フェルト部材１７については、円環状のものつまり平板状のものを、第１フレーム１０の外面の平板状部分に対して設ければ良いので、貼付け作業が容易となる。また、第２フェルト部材１９は、ゴムオイルシールに比べて、部材自体のコストを安価に済ませることができ、帯状のものを使用していることにより、材料取りも無駄なく効率的に行うことができる。この結果、全体としてコストを安く済ませることができる。

さらには、ゴムオイルシールのように関節部９の内周側と外周側との間が密閉されることがないので、関節部９の内外の圧力差が生ずることはなく、漏れ出した基油が吹出して飛散するといった不具合を未然に防止することができる。また、第１フェルト部材１７及び第２フェルト部材１９は、第１円筒壁１６及び第２円筒壁１８に夫々隠されて外側からは見えないので、油等の液体を吸ったフェルト部材１７，１９が見えて見栄えが悪くなるようなこともない。

特に本実施例においては、前記第２フェルト部材１９は、前記第２円筒壁１８の基端部から、該第２円筒壁１８が前記第１円筒壁１６の外周を覆っている部分まで延びるように設けられている。これにより、第２フェルト部材１９のうち、第１円筒壁１６の外周を覆っている部分には、漏れ出したグリスの基油成分が、直接的に捕獲されること、つまり空中を飛んで来て付着することはなく、帯状の第２フェルト部材１９のうち第２円筒壁１８の基端部側に位置される端縁部分において、第２フレーム１１の壁部を伝って第２円筒部１８の基端部まで至った基油が吸収される。

従って、第２フェルト部材１９のうち第１円筒壁１６の外周を覆っている部分においては、第２円筒壁１８の基端部側の端縁部にて吸収した基油の一部が染みて来るだけなので、十分な余裕をもって液体を吸収、捕獲することができ、一旦捕獲した基油が外部へ滲み出すことはない。この結果、第２フレーム１１（或いは第１フレーム１０）が高速回転を繰返す場合であっても、減速機１２等から漏れ出るグリスの基油成分が外部に漏れ出すことが確実に防止されるのである。

尚、本実施例では、第１フェルト部材１７の厚み寸法（軸方向寸法）が小さく済むことにより、第１円筒壁１６の軸方向（突出方向）の高さ寸法をさほど大型化させずに済む。従って、関節部９全体としての軸方向寸法を比較的小さく抑えることができる。

このように本実施例の関節部９の構造によれば、第１フレーム１０の第１円筒壁１６の内周側に円環状の第１フェルト部材１７を設けると共に、第２フレーム１１に設けられた第２円筒壁１８の内周面に帯状の第２フェルト部材１９を設けるようにしたので、駆動トルクの損失を招きにくく、且つ、比較的安価に済ませながらも、減速機１２等に含まれるグリスの液体成分が外部に漏れることを効果的に防止することができるという優れた効果を奏する。

（２）第２の実施例
図４は、本発明の第２の実施例を示すものであり、ロボット本体１のショルダ部３（第１フレーム１０）と下アーム４（第２フレーム１１）とを相対的に回転可能に連結する関節部３１の構成を示している。この第２の実施例が、上記第１の実施例と異なる点は、減速機１２のグリスに含まれている基油が、関節部３１の外部に漏れることを防止するための構成にある。従って、上記第１の実施例と同一部分については、同一符号を付して詳しい説明を省略し、以下、上記第１の実施例と異なる点についてのみ述べる。

即ち、前記第１フレーム１０の前記減速機１２よりも外周側である前記円形凹部１０ａの外周側部分に位置して、前記回動軸Ｊ２を中心とした円筒状をなす第１円筒壁３２が、端面から前記第２フレーム１１側（図で右側）に突出するように一体に設けられている。この第１円筒壁３２の内周側には、前記減速機１２部分から漏れ出る前記グリスの基油成分を吸収するための円環状の第１繊維状吸取部材たる第１フェルト部材３３が全周に渡って接着により設けられている。この第１フェルト部材３３は、上記第１の実施例における第１フェルト部材１７と同等の寸法を有している。

これに対し、前記第２フレーム１１の外面のうち、前記円形凸部１１ａの外周面のうち基端側部分には、前記第１フェルト部材３３の内周側に隙間を存して、前記減速機１２部分から漏れ出る前記グリスの基油成分を吸収するための帯状の第２繊維状吸取部材たる第２フェルト部材３４が全周に渡って設けられている。この第２フェルト部材３４も、上記第１の実施例における第２フェルト部材１９とほぼ同等の厚み及び幅寸法を有する帯状に構成され、内周面が円形凸部１１ａの基端側外周面に密着するようにして、例えば接着により設けられている。

上記構成の関節部３１の構造においても、やはり、第１フレーム１０の表面を伝って漏れ出す基油成分は、第１円筒壁３２の内周側に設けられた円環状の第１フェルト部材３３に吸収されて捕獲される。また、第２フレーム１１の表面を伝って漏れ出す基油成分は、円形凸部１１ａの外周面に設けられた帯状の第２フェルト部材３４に吸収されて捕獲される。この場合、膜状となっている基油成分を、第１フェルト部材３３及び第２フェルト部材３４により容易に吸収することができる。従って、第１フェルト部材３３及び第２フェルト部材３４によって、減速機１２等から漏れ出すグリスの基油成分が確実に捕獲され、それを越えて外部に漏れることを効果的に防止することができる。

このとき、上記第１フェルト部材３３及び第２フェルト部材３４は、相互間で、或いは相手側の部材等に対して非接触に設けることができるので、摺動抵抗が生ずることはない。例えば寸法精度等の事情から、使用開始当初において接触（摺動）することがあっても、第１フェルト部材３３及び第２フェルト部材３４は、摺動部分が容易に摩耗して隙間ができるので、結局、早期に非接触状態になる。従って、ゴムオイルシールのような摺動を伴うものと異なり、摺動抵抗による駆動トルクの損失を招くことを抑制することができる。さらには、ゴムオイルシールのように関節部３１の内周側と外周側との間が密閉されることがないので、関節部３１の内外の圧力差が生ずることはなく、漏れ出した基油が吹出して飛散するといった不具合を未然に防止することができる。

そして、第１フェルト部材３３については、円環状のものつまり平板状のものを、第１フレーム１０の外面の平板状部分に対して設ければ良いので、貼付け作業が容易となる。第２フェルト部材３４は、ゴムオイルシールに比べて、部材自体のコストを安価に済ませることができ、また、帯状のものを使用していることにより、材料取りも無駄なく効率的に行うことができる。従って、全体としてコストを安く済ませることができる。

この結果、この第２の実施例の関節部３１の構造においても、駆動トルクの損失を招きにくく、且つ、比較的安価に済ませながらも、グリスの基油成分の外部への漏れを効果的に防止することができる。しかも、特に本実施例では、上記第１の実施例における第２円筒壁１８を省略した分だけ、構成が簡単となり、関節部３１全体を直径方向により小型化することができるといったメリットも得ることができる。

（３）第３の実施例、その他の実施例
次に、図５及び図６を参照しながら、本発明の第３の実施例について説明する。図５は、ロボット本体１の第１フレーム１０と第２フレーム１１とを相対的に回転可能に連結する本実施例に係る関節部４１の要部構成を示している。この第３の実施例でも、上記第２の実施例と同様に、第１フレーム１０の第１円筒壁３２の内周側に円環状の第１フェルト部材３３が全周に渡って設けられ、第２フレーム１１の円形凸部１１ａの外周面に、第１フェルト部材３３の内周側に隙間を存して、帯状の第２フェルト部材３４が全周に渡って設けられている。

そして、本実施例では、第１フェルト部材３３の内周端面と、第２フェルト部材３４の外周面とが直径方向に隙間を存して向い合う部分に、それら第１フェルト部材３３と第２フェルト部材３４との間を隔てるための薄板状の仕切部材４２を設けるようにしている。従って、上記第１、第２の実施例と同一部分については、同一符号を付して詳しい説明を省略し、以下、相違する点についてのみ述べる。

本実施例では、前記仕切部材４２は、例えば厚み寸法が０．１ｍｍ程度のＰＥＴ，アクリル等のプラスチック製の硬質フィルム（薄板）から軸方向に薄型の円筒状に構成されている。このとき、仕切部材４２の直径寸法は、前記第２フェルト部材３４の外径寸法よりも若干大きくされると共に、軸方向に第２フェルト部材３４よりもやや大きい幅寸法を有しており、その軸方向一端部（第１フレーム１０を向く側）は、例えばプレス加工により内径寸法が次第に小さくなるような曲面状に構成されている。

前記仕切部材４２は、表面が平滑で比較的軽量のものが望ましく、プラスチックから所定の直径寸法の円管（パイプ）状に成型されたものを、いわゆる輪切りにすることにより製造することができる。この場合、１本の長いパイプから多数個の仕切部材４２を短時間で製造することができ、仕切部材４２の１個１個を成型により得るような場合に比べて生産性を高めることができる。尚、パイプを輪切りに切断する際の切断刃については、滑らかな切断面形状を得ることができる刃先形状を有するものを用いることが望ましい。

この仕切部材４２は、第２フェルト部材３４の外周側に位置して、その軸方向一端部が第２フレーム１１の外面に例えば接着により取付けられる。これにより、仕切部材４２は、第２フレーム１１側に、第２フェルト部材３４の表面側全体、つまり第１フェルト部材３３と直径方向に対向している部分全体を覆うようにして、該第２フェルト部材３４の表面（外周面）と前記第１フェルト部材３３の内周端面とを隔てるように取付けられる。尚、このとき、仕切部材４２の軸方向（第１フレーム１０側）の端部が内周側にやや湾曲していることにより、仕切部材４２のエッジが第１フェルト部材３３又は第２フェルト部材３４に接することを防止し、繊維屑が出ることを未然に防止している。

ここで、図６に示すように、第１フェルト部材３３と第２フェルト部材３４とが直径方向に隙間を存して向い合って配置される場合、関節部全体の小型化を図る観点からは、その隙間を極力小さくすることが望ましい（図６（ａ）参照）。しかし、第１フェルト部材３３及び第２フェルト部材３４の表面は、多少なりとも繊維が毛羽立っている事情があるため、それらの間の隙間が小さいと、第１フェルト部材３３に対し第２フェルト部材３４が回転された際に、表面の毛羽立った繊維同士が絡まってしまい（図６（ｂ）参照）、絡まり部分の繊維がフェルト部材３３、３４から引きちぎられ、繊維屑からなるダストＤが発生してしまう虞がある（図６（ｃ）参照）。

これに対し、本実施例では、第１フェルト部材３３の表面の繊維と第２フェルト部材３４の表面の繊維とが、仕切部材４２によって隔てられ、直接接触しないようにすることができる。従って、第１フェルト部材３３と第２フェルト部材３４との間の隙間を小さくしながら、相対回転に伴う繊維同士の絡み合いひいてはダストＤの発生を防止することができる。

このとき、第１フェルト部材１７と第２フェルト部材１９とが対向配置されている場合、表面の毛羽立ち部分が互いに接触しないようにするためには、相互に距離を離さなければならない。本発明者の実験によれば、フェルト部材の厚みが１ｍｍの場合、毛羽立ち分が０．５ｍｍ程度になり、フェルト部材の厚みが２ｍｍの場合、毛羽立ち分が０．８ｍｍ程度になることが確認されている。仕切部材４２を挟むようにすると、仕切部材４２を合成樹脂製フィルムから構成した場合、その厚みは数十μｍ〜１００μｍといったレベルで実現可能となる。これにより、第１フェルト部材１７と第２フェルト部材１９との間の隙間を十分に小さくすることができるのである。

この結果、この第３の実施例の関節部４１の構造においても、上記第２の実施例と同様に、駆動トルクの損失を招きにくく、且つ、比較的安価に済ませながらも、グリスの基油成分の外部への漏れを効果的に防止することができる。そして、それに加え、第１、第２フェルト部材３３、３４の表面の繊維に起因するダストＤの発生を抑制しながら、第１フェルト部材３３と第２フェルト部材３４との間の隙間を小さくする、ひいては関節部４１全体の直径方向のより一層の小型化を図ることができるものである。

尚、上記した第３の実施例においては、仕切部材４２をプラスチックの薄板から構成したが、他にも金属製（板延性がある程度高いもの）の薄板を採用することも可能である。また、円筒状の仕切部材は、いずれか一方のフレーム１０，１１に対し、軸方向のどちらかの端部を固定（接着）するようにしても良いし、抜止め状態を確保した上で、若干の遊びをもって嵌合させても良い。例えば、円筒状の仕切部材を、第１フレーム１０側に取付けても良い。あるいは、どちらかのフェルト部材３３，３４に接着剤などで貼付けるようにしても良い。但し、仕切部材が、第１フェルト部材３３及び第２フェルト部材３４によるグリス又は潤滑剤の液体成分の吸収を邪魔しないように、軸方向の少なくともどちらかの端部に液体成分が通過する隙間を確保した状態で配置することが重要である。

更に、上記した各実施例においては、繊維状吸取部材としてフェルト部材を採用するようにしたが、繊維状吸取部材としては、液体を吸収することが可能で、所定形状に成形できる部材であれば、他にも、不織布、紙、綿などを採用したり、さらには、プラスチック製のスポンジ等の多孔質部材を採用したりすることも可能である。

また、上記した各実施例においては、ロボット本体１のうち、ショルダ部３と下アーム４とを相対的に回転可能に連結する関節部９，３１，４１を具体例としてあげたが、６軸のロボット本体１のうち他の関節部についても、本発明を適用することができることは勿論である。この場合、複数の関節部のうちの全部或いは一部に本発明の関節部構造を設けることができる。また、上記各実施例では、第１フレーム１０を固定側（サーボモータ１３を有する側）、第２フレーム１１を回転側（サーボモータ１３により相対回転される側）としているが、第１フレームと第２フレームとの相互間で相対的に回転連結される関係であれば良い。

そして、上記各実施例では、機構部として、ハーモニックドライブからなる減速機１２や、クロスローラベアリングからなる軸受１５を備えたものとしたが、減速機１２や軸受１５等の具体的構成としては、様々な変形が可能であり、また、別の回転伝達機構を備えるものや、単に軸受のみを有する機構部であっても良い。機構部においては、グリスに限らず、別の潤滑剤を有するものであっても良く、本発明によれば液体成分の漏れを防止することができる。さらには、本発明は小型の産業用ロボットに限らず、大型の産業用ロボット、専用の作業を行う生産装置など、産業機器全般に適用することができる等、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。

図面中、１はロボットの本体（産業機器）、９，３１，４１は関節部、１０は第１フレーム、１１は第２フレーム、１２は減速機（機構部）、１５は軸受、１６，３２は第１円筒壁、１７，３３は第１フェルト部材（第１繊維状吸取部材）、１８は第２円筒壁、１９，３４は第２フェルト部材（第２繊維状吸取部材）、４２は仕切部材を示す。

Claims (4)

1. 回動軸心方向に対向配置された第１フレームと第２フレームとを、グリス又は潤滑剤を有した機構部を介して相対的に回動可能に連結するようにした産業機器の関節部構造において、
   前記第１フレームには、前記機構部の外周側に位置して前記回動軸心を中心とした円筒状をなす第１円筒壁が前記第２フレーム側に突出するように設けられると共に、
   前記第１フレームの前記第１円筒壁に連なる底面のうち該第１円筒壁の内周側部分には、前記機構部から漏れ出る前記グリス又は潤滑剤の液体成分を吸収するための、円環状の第１繊維状吸取部材が全周に渡って設けられ、
   前記第２フレームの外面には、前記第１繊維状吸取部材の内周側に隙間を存して、或いは、前記第１円筒壁の外周側に隙間を存して、前記機構部から漏れ出る前記グリス又は潤滑剤の液体成分を吸収するための帯状の第２繊維状吸取部材が全周に渡って設けられていることを特徴とする産業機器の関節部構造。
2. 前記第２フレームには、前記回動軸心を中心とした円筒状をなし前記第１円筒壁の外周側に隙間をもって重なる第２円筒壁が前記第１フレーム側に突出するように設けられていると共に、
   前記帯状の第２繊維状吸取部材は、前記第２円筒壁の内周面に全周に渡って設けられていることを特徴とする請求項１記載の産業機器の関節部構造。
3. 前記第２繊維状吸取部材は、前記第２円筒壁の基端部から、該第２円筒壁が前記第１円筒壁の外周を覆っている部分まで延びて設けられていることを特徴とする請求項２記載の産業機器の関節部構造。
4. 前記第１繊維状吸取部材と前記第２繊維状吸取部材とが隙間を存して向い合う部分に、それら第１繊維状吸取部材と第２繊維状吸取部材との間を隔てるための薄板状の仕切部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載の産業機器の関節部構造。

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