JP6492329B2 - ロボット - Google Patents

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    • B25J19/0075—Means for protecting the manipulator from its environment or vice versa
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    • Y10S901/28—Joint

Description

本開示は、ロボットに関する。
従来、外部環境からロボットの間接部に対して異物（水や塵等）が進入することを阻止するために、二重の接触シール構造が設けられているロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８-５５５６０号公報
しかしながら、異物の侵入確率が高い環境（例えば、水が大量に用いられる現場等）下では、特許文献１に記載されているようにロボットに二重の接触シール構造を設けるだけでは、ロボットの関節部に対する異物の侵入を十分に阻止することができないという問題点があった。
そこで、本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、異物の侵入確率が高い環境下であっても関節部に対する異物の侵入を低減することができるロボットを提供することを目的とする。
本開示の第１の特徴は、駆動機構が組み込まれている関節部を有するロボットであって、前記駆動機構は、出力軸及び固定部を有しており、モータの駆動力を減速して前記出力軸を介して出力側に伝達するように構成されている減速機と、前記出力軸と前記固定部との間の隙間を密封するように構成されている第１シール部と、前記固定部の外周部分を覆うように固定されており、前記固定部よりも前記出力側に延在する第１カバー部と、前記出力軸の前記出力側に固定されている中間部と、前記中間部の前記出力側に固定されており、前記第１カバー部の外周部分及び前記出力側の端部を覆うように構成されている第２カバー部と、前記第１カバー部と前記中間部との間の隙間を密封するように構成されている第２シール部と、前記第１カバー部の外周部分の全周に渡って形成されている溝とを具備していることを要旨とする。
本開示によれば、異物の侵入確率が高い環境下であっても関節部に対する異物の侵入を低減することができるロボットを提供することができる。
実施形態に係るロボットの一例を示す図である。 図１に示すロボットの関節部に組み込まれている駆動機構の内部構造を示す断面図の一例を示す図である。 図２に示す駆動機構の構成要素の一例を示す図である。
以下、図１〜図３を参照して、一実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態では、ロボット１００として、主として直接駆動式の関節部（例えば、関節部１０１）を備えた６軸垂直多関節ロボットを例に挙げて説明するが、ロボット１００は、駆動機構が組み込まれている関節部を有する任意の構成のロボットであってもよい。
本実施形態では、ロボット１００の関節部１０１に駆動機構１が設けられているケースについて説明するが、ロボット１００の他の関節部に駆動機構１が設けられていてもよい。なお、図１の例では、関節部１０１には、アーム１０２が取り付けられている。
図２及び図３に示すように、ロボット１００の関節部１０１に組み込まれている駆動機構１は、減速機２と、第１カバー部３１と、中間部３２と、第２カバー部３３と、第１シール部４１と、第２シール部４２と、溝５とを有している。
なお、図２に示すように、駆動機構１は、モータ（図示せず）が接続される側である入力側ＩＮ及びモータの駆動力を出力する側（すなわち、ハンドやアームやフレーム等の被駆動部材が接続される側）である出力側ＯＵＴを有している。
また、駆動機構１は、後述する減速機２の出力軸２１の回転軸Ｘに平行な第１方向Ｄ１及び第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２を有している。なお、第２方向Ｄ２は、出力軸２１の回転軸Ｘに垂直な断面における半径方向に対応する。
ここで、図２及び図３に示すように、減速機２は、出力軸２１と、固定部２２と、入力軸２３とを具備している。具体的には、減速機２は、入力軸２３を介して入力側ＩＮに接続されているモータの駆動力をギア等で減速して出力軸２１を介して出力側ＯＵＴに伝達するように構成されている。
なお、入力軸２３は、モータと連結されており回転軸Ｘを中心に回転する部分）である。例えば、入力軸２３は、中空の円筒形状であってもよいし、中実の円筒形状であってもよい。
さらに、出力軸２１は、ギア等で減速されてトルクが増幅した状態で回転軸Ｘを中心に回転する部分である。ここで、出力軸２１は、出力側ＯＵＴのハンドやアーム（例えば、図１におけるアーム１０２）やフレーム等に連結されて、かかるハンドやアームやフレーム等と共に回転するように構成されている。例えば、出力軸２１は、中空の円筒形状であってもよいし、中実の円筒形状であってもよい（図３参照）。
なお、図２の例では、入力軸２３及び出力軸２１の回転軸Ｘが同一になるように構成されているが、入力軸２３の回転軸は、出力軸２１の回転軸Ｘと異なるように構成されていてもよい。
また、固定部２２は、入力側ＩＮに設けられているアームやフレーム等の部材２０に固定される部分である。例えば、固定部２２は、図２及び図３に示すように、出力軸２１の第２方向Ｄ２の外側において出力軸２１の外周部分２１Ｏの少なくとも一部を覆うように構成されている中空の円筒形状を有する部材２２Ｍを有していてもよい。なお、固定部２２は、図２及び図３に示すように、入力側ＩＮの端部において、部材２２Ｍよりも第２方向Ｄ２の長さが長い中空の円筒形状を有する部材２２Ｅを有していてもよい。
第１シール部４１は、図２に示すように、出力軸２１と固定部２２との間の隙間を密封（シール）するように構成されている。例えば、第１シール部４１は、出力軸２１の外周部分２１Ｏと固定部２２の内周部分２２Ｉとの間の隙間をリップ接触等により密封可能な接触シール要素（例えば、オイルシール）によって構成されていてもよい。
第１カバー部３１は、固定部２２の外周部分２２Ｏを覆うように固定されており、固定部２２よりも出力側ＯＵＴに延在するように形成されている。ここで、第１カバー部３１は、図２及び図３に示すように、固定部２２の第２方向Ｄ２の外側において固定部２２の外周部分２２Ｏの少なくとも一部を覆うように構成されている中空の円筒形状を有する部材３１Ｍを有していてもよい。なお、第１カバー部３１は、図２及び図３に示すように、入力側ＩＮの端部において、部材３１Ｍよりも第２方向Ｄ２の長さが長い中空の円筒形状を有する部材３１Ｅを有していてもよい。さらに、第１カバー部３１は、図２及び図３に示すように、出力側ＯＵＴの端部において、部材３１Ｍよりも第２方向Ｄ２の長さが短い中空の円筒形状を有する部材３１Ｆを有していてもよい。
図２及び図３に示すように、第１カバー部３１及び固定部２２は、ネジＳ３によって部材２０に固定されている。具体的には、第１カバー部３１及び固定部２２は、第１カバー部３１の部材３１Ｅ及び固定部２２の部材２２Ｅに設けられている複数のネジ穴Ｈ３１/Ｈ２２に挿入されるネジＳ３によって部材２０に固定されている。
中間部３２は、出力軸２１の出力側ＯＵＴに固定されている。図２及び図３に示すように、中間部３２は、中間部３２に設けられているネジ穴Ｈ３２に挿入されるネジＳ２によって出力軸２１に固定されている。中間部３２は、中空の円筒形状であってもよいし、中実の円筒形状であってもよい（図３参照）。
第２カバー部３３は、中間部３２の出力側ＯＵＴに固定されており、第１カバー部３１の外周部分３１Ｏ及び出力側ＯＵＴの端部３１Ｔを覆うように構成されている。第２カバー部３３は、第２カバー部３３に設けられているネジ穴Ｈ３３に挿入されるネジＳ１によって中間部３２に固定されている。
第２シール部４２は、第１カバー部３１と中間部３２との間の隙間を密封するように構成されている。例えば、第２シール部４２は、中間部３２の外周部分３２Ｏと第１カバー部３１の内周部分３１Ｉとの間の隙間をリップ接触等により密封可能な接触シール要素（例えば、オイルシール）によって構成されていてもよい。
溝５は、第１カバー部３１の外周部分３１Ｏの全周に渡って形成されている。なお、図２及び図３の例では、溝５は、部材３１Ｆの外周部分３１Ｏ全周に渡って形成されているが、部材３１Ｍの外周部分３１Ｏ全周に渡って形成されていてもよい。なお、溝５の第２方向Ｄ２における深さは、全周に渡って同一であってもよいし変化するように構成されていてもよい。
かかる特徴によれば、第１シール部４１及び第２シール部４２によって減速機２への異物進入確率を下げると共に、第１カバー部３１及び第２カバー部３３によって第１シール部４１及び第２シール部４２に対して異物が直接衝突するという事態を回避しつつ、第１カバー部３１に形成されている溝５に侵入した異物を重力の作用する方向に溝５を通って移動させ、溝５の最も下の位置（図２における位置５Ｕ）近傍より異物を外部に排出することができる。
ここで、第２カバー部３３は、第１カバー部３１の外周部分３１Ｏを覆うように構成されている第１部３３Ａを有していてもよい。図２の例では、第１部３３Ａは、部材３１Ｆの外周部分３１Ｏを覆うように構成されている。なお、図２の例では、第１部３３Ａは、溝５の少なくとも一部を覆うように構成されているが、溝５を覆わないように構成されていてもよい。
また、第１部３３Ａの内周部分３３Ｉにおいて、出力側ＯＵＴに向かうに連れて第２方向Ｄ２における厚さＴ１が厚くなるような第１勾配ＳＬ１が形成されていてもよい。
かかる特徴によれば、出力軸２１が回転することによって第１カバー部３１と第２カバー部３３と中間部３２との間の隙間に侵入した異物を遠心力によって第１勾配ＳＬ１に移動させ、さらに、かかる第１勾配ＳＬ１に移動した異物を遠心力によって外部に排出することができる。
また、中間部３２の外周部分３２Ｏにおいて、出力側ＯＵＴに向かうに連れて第２方向Ｄ２における厚さＴ２が薄くなるような第２勾配ＳＬ２が形成されていてもよい。なお、図２の例では、かかる第２勾配ＳＬ２は、中間部３２の出力側ＯＵＴの端部３２Ｔにまで到達するように構成されている。
かかる特徴によれば、第２勾配ＳＬ２が、第２シール部４２よりも出力側ＯＵＴにある第２カバー部３３に接する溝として機能することによって、第２カバー部３３を伝っての異物（例えば、水）の排出を補助することができる。
また、第２カバー部３３は、関節部１０１に接続するアーム１０２（図１参照）によって構成されていてもよい。また、ロボット１００における先端の関節部１０１Ｔに駆動機構１が設けられている場合、第２カバー部３３は、ハンド（具体的には、ハンドを取り付けるフランジ）によって構成されていてもよい。或いは、第２カバー部３３は、関節部１０１に接続するフレーム等の被駆動部材によって構成されていてもよい。
かかる特徴によれば、ロボット１００のアーム１０２やハンドやフレーム等の被駆動部材によって第２カバー部３３を構成することによって使用する資材を減らすことができる。
本実施形態に係るロボット１００や駆動機構１によれば、異物の侵入確率が高い環境下であっても関節部１０１に対する異物の侵入を低減することができる。
１００…ロボット
１０１…関節部
１０２…アーム
１…駆動機構
２…減速機
２１…出力軸
２２…固定部
２２Ｅ、２２Ｍ…固定部の部材
２２Ｉ…固定部の内周部分
２２Ｏ…固定部の外周部分
２３…入力軸
３１…第１カバー部
３１Ｅ、３１Ｍ…第１カバー部の部材
３１Ｏ…第１カバー部の外周部分
３１Ｔ…第１カバー部の出力側の端部
３２…中間部
３２Ｏ…中間部の外周部分
３２Ｔ…中間部の出力側の端部
３３…第２カバー部
３３Ａ…第１部
４１…第１シール部
４２…第２シール部
５…溝
ＳＬ１…第１勾配
ＳＬ２…第２勾配
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…ネジ
Ｈ２２、Ｈ３１，Ｈ３２…ネジ穴
Ｘ…回転軸
ＯＵＴ…出力側
ＩＮ…入力側
Ｄ１…第１方向
Ｄ２…第２方向

Claims (4)

  1. 駆動機構が組み込まれている関節部を有するロボットであって、
    前記駆動機構は、
    出力軸及び固定部を有しており、モータの駆動力を減速して前記出力軸を介して出力側に伝達するように構成されている減速機と、
    前記出力軸と前記固定部との間の隙間を密封するように構成されている第１シール部と、
    前記固定部の外周部分を覆うように固定されており、前記固定部よりも前記出力側に延在する第１カバー部と、
    前記出力軸の前記出力側に固定されている中間部と、
    前記中間部の前記出力側に固定されており、前記第１カバー部の外周部分及び前記出力側の端部を覆うように構成されている第２カバー部と、
    前記第１カバー部と前記中間部との間の隙間を密封するように構成されている第２シール部と、
    前記第１カバー部の外周部分の全周に渡って形成されている溝とを具備していることを特徴とするロボット。
  2. 前記駆動機構は、前記出力軸の回転軸に平行な第１方向及び前記第１方向に直交する第２方向を有しており、
    前記第２カバー部は、前記第１カバー部の外周部分を覆うように構成されている第１部を有しており、
    前記第１部の内周部分において、前記出力側に向かうに連れて前記第２方向における厚さが厚くなるような第１勾配が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
  3. 前記中間部の外周部分において、前記出力側に向かうに連れて前記第２方向における厚さが薄くなるような第２勾配が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のロボット。
  4. 前記第２カバー部は、前記関節部に接続するアーム又はハンドによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボット。
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