JP7364775B2 - 複数の構造部を相対的に回転する駆動部の構造および関節部を備えるロボット - Google Patents

Description

本発明は、複数の構造部を相対的に回転する駆動部の構造および関節部を備えるロボットに関する。

従来の技術において、１つの構成部材に対して他の構成部材を回転するために駆動部を備える装置が知られている。例えば、多関節ロボットは、関節部を介して連結されているアームおよびリスト等の構成部材を備える。関節部は、一方の構成部材を他方の構成部材に対して回転する機構を備える。一方の構成部材に対して他方の構成部材の向きが変化することにより、ロボットの位置および姿勢が変化する。

駆動部を備える装置は、様々な環境下において使用される。駆動部の内部には、構成部材を駆動するための電動機および減速機等が配置される。また、駆動部の内部には、配線および電子機器等が配置される。駆動部においては、１つの構成部材に対して他の構成部材が回転できるように、構成部材同士の間には隙間部が形成される。この隙間部から異物が侵入すると、駆動部の内部に配置されている機器または電気部品が故障する虞がある。このために、駆動部は、内部に異物が侵入しないような構造を有することが好ましい。また、駆動部の内部に潤滑油などの流体が配置される場合には、流体が外部に流出しないような構造を有することが好ましい。

従来の技術においては、機器の内部への異物の侵入を抑制したり、機器の内部の流体が外部に流出することを抑制したりするために、互いに固定されている部材同士の間にはＯリング等を配置することが知られている。また、回転する部材の周りにはオイルシールを配置することが知られている（例えば、特開平１１－２５４３７７号公報、特開２００３－１７２４５７号公報、および実用新案登録第３１１２９７６号公報）。

特開平１１－２５４３７７号公報 特開２００３－１７２４５７号公報 実用新案登録第３１１２９７６号公報

オイルシール等のシール部材は、駆動部の内部の隙間部に配置されるために、外気に曝されている。シール部材は、外気に含まれている様々な異物に接触する。例えば、板金、食品、または容器などを洗浄するロボットでは、洗浄液が隙間部に侵入してオイルシールに到達する場合がある。洗浄液に洗浄の能力を向上するための化学成分が含まれている場合に、この化学成分により、シール部材が劣化する場合がある。または、シール部材に直接的に洗浄液が接触しなくても、洗浄液のミストが隙間部に侵入してシール部材に接触する場合がある。

または、シール部材に到達する異物には、液体の他に金属粉等の固体が含まれる。例えば、金属粉が隙間部を通ってシール部材に到達すると、シール部材とシール部材が接触している部材との間に金属粉が噛みこまれる場合がある。この結果、シール部材が破損する場合がある。

異物には、様々な種類が存在する。全ての種類の異物に対して耐性を有する材質のシール部材は存在しない。装置は様々な環境下で使用されるために、装置が使用される環境に合わせてシール部材の材質を選択する必要がある。すなわち、駆動部の内部に侵入する異物に対して適切な材質のシール部材を選定することが好ましい。

しかしながら、シール部材に到達する異物の種類が変わる場合がある。この場合には、異物の種類に応じた材質のシール部材に取り替える必要が有る。例えば、洗浄工程において洗浄液の種類が変更される場合には、洗浄液に対して劣化しない材質のシール部材に取り換える必要が有る。または、装置の使用を開始した後に、シール部材に異物が接触するとシール部材が劣化することが分かる場合がある。この場合にもシール部材を取り換える必要が有る。

シール部材は、駆動部の内部に配置されている。このために、シール部材が劣化したり破損したりした場合に、シール部材を取り替えるために多くの作業量が必要になる。また、長時間にわたって装置を停止する必要がある。

本開示の第１の態様は、第１の構造部と第１の構造部に対向する第２の構造部とを相対的に回転する駆動部の構造である。駆動部の構造は、第１の構造部と第２の構造部との間の空間である隙間部に配置されたシール部材と、第１の構造部および第２の構造部の外面に配置された通路構成部材とを備える。シール部材は、第１の構造部に固定されており、更に、第２の構造部に接触している。隙間部は、駆動部の外部に連通する開口部を有する。通路構成部材は、開口部に連通する通路が形成される形状を有する。通路構成部材は、第１の構造部の外面および第２の構造部の外面に取り付けることができるように形成されている。更に、通路構成部材は、取り外した状態で運転するように第１の構造部および第２の構造部から取り外すことができるように形成されている。通路構成部材は、第１の構造部に固定された第１の対向部材と、第２の構造部に固定され、第１の対向部材に対向するように配置された第２の対向部材とを含む。通路は、第１の対向部材と第２の対向部材とに挟まれる領域にて構成されている。第１の対向部材は、第１の構造部の外面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されており、第２の対向部材は、第２の構造部の外面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されている。

本開示の第２の態様は、第１の筐体を含む第１の構成部材と、第２の筐体を含む第２の構成部材と、第１の構成部材に対して第２の構成部材を回転する関節部とを備えるロボットである。ロボットは、関節部の外面に配置された通路構成部材を備える。関節部は、電動機に接続された減速機と、減速機の内部の潤滑油の流出を抑制するシール部材とを含む。関節部の筐体は、第１の筐体および第２の筐体により構成されている。関節部の内部には、関節部の外部に連通する開口部を有する隙間部が形成されている。シール部材は、隙間部に配置され、第１の筐体または第１の筐体に固定された部材に固定され、第２の筐体または第２の筐体に固定された部材に接触している。通路構成部材は、開口部に連通する通路が形成される形状を有する。通路構成部材は、関節部の外面に取り付けることができるように形成されている。更に、通路構成部材は、取り外した状態で運転するように関節部の外面から取り外すことができるように形成されている。第１の筐体および第２の筐体は、減速機の外周面を覆うように形成されている。通路構成部材は、第１の筐体の外周面に固定された第１の環状部材と、第２の筐体に固定された第２の環状部材とを含む。通路は、第１の環状部材と第２の環状部材とにより挟まれる領域にて構成されている。第１の環状部材は、第１の筐体の外周面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されており、第２の環状部材は、第２の筐体の外周面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されている。
本開示の第３の態様は、第１の筐体を含む第１の構成部材と、第２の筐体を含む第２の構成部材と、第１の構成部材に対して第２の構成部材を回転する関節部とを備えるロボットである。ロボットは、関節部の外面に配置された通路構成部材を備える。関節部は、電動機に接続された減速機と、減速機の内部の潤滑油の流出を抑制するシール部材とを含む。関節部の筐体は、第１の筐体および第２の筐体により構成されている。関節部の内部には、関節部の外部に連通する開口部を有する隙間部が形成されている。シール部材は、隙間部に配置され、第１の筐体または第１の筐体に固定された部材に固定され、第２の筐体または第２の筐体に固定された部材に接触している。通路構成部材は、開口部に連通する通路が形成される形状を有する。通路構成部材は、関節部の外面に取り付けることができるように形成されている。更に、通路構成部材は、取り外した状態で運転するように関節部の外面から取り外すことができるように形成されている。減速機は、外周面が露出するように形成されている。通路構成部材は、減速機の外周面に固定された第１の環状部材と、第２の筐体に固定された第２の環状部材とを含む。通路は、第１の環状部材と第２の環状部材とにより挟まれる領域にて構成されている。第１の環状部材は、減速機の外周面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されており、第２の環状部材は、第２の筐体の外周面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されている。

本開示の態様によれば、駆動部の内部に配置されたシール部材の劣化または破損を抑制する駆動部の構造およびロボットを提供することができる。

実施の形態におけるロボット装置の側面図である。 実施の形態における第１のラビリンス部材が配置された関節部の概略部分断面図である。 第１のラビリンス部材が配置されている部分の拡大概略断面図である。 第１のラビリンス部材の斜視図である。 第１のラビリンス部材の第１の環状部材の斜視図である。 第１の環状部材の分割部材同士が接触する部分の拡大斜視図である。 第１のラビリンス部材の第２の環状部材の斜視図である。 第２の環状部材の分割部材同士が接触する部分の拡大斜視図である。 比較例の関節部の拡大概略断面図である。 実施の形態における第２のラビリンス部材の第１の環状部材の斜視図である。 第１の環状部材の分割部材同士が接触する部分の拡大斜視図である。 第２のラビリンス部材の第２の環状部材の斜視図である。 第２の環状部材の分割部材同士が接触する部分の拡大斜視図である。 隙間部にグリースが充填されている関節部の拡大概略断面図である。 隙間部にガス供給管が接続されている関節部の概略部分断面図である。 第１のラビリンス部材およびガス供給管が配置されている部分の拡大概略断面図である。 実施の形態における第３のラビリンス部材が配置されている部分の拡大概略断面図である。 実施の形態における第４のラビリンス部材が配置されている部分の拡大概略断面図である。 第１のラビリンス部材が減速機の外周面に配置されている関節部の概略部分断面図である。 第１のラビリンス部材が減速機に固定されている部分の拡大概略断面図である。

図１から図２０を参照して、実施の形態における駆動部の構造およびロボットについて説明する。本実施の形態では、駆動部を備える装置として、ロボットを例示して説明する。

図１は、本実施の形態におけるロボット装置の概略図である。ロボット装置３は、作業ツールとしてのハンド２と、ハンド２を移動するロボット１とを備える。本実施の形態のロボット１は、複数の関節部１８ａ，１８ｂ，１８ｃを含む多関節ロボットである。ロボット１は、回転可能な複数の構成部材を含む。それぞれの構成部材は、駆動軸Ｊ１～Ｊ６の周りに回転するように形成される。

ロボット１は、設置面に固定されたベース部１４と、ベース部１４に支持された旋回ベース１３とを含む。旋回ベース１３は、ベース部１４に対して駆動軸Ｊ１の周りに回転する。ロボット１は、上部アーム１１および下部アーム１２を含む。下部アーム１２は、旋回ベース１３に対して駆動軸Ｊ２の周りに回転するように支持されている。上部アーム１１は、下部アーム１２に対して駆動軸Ｊ３の周りに回転するように支持されている。更に、上部アーム１１は、駆動軸Ｊ４の周りに回転する。ロボット１は、上部アーム１１に支持されているリスト１５を含む。リスト１５は駆動軸Ｊ５の周りに回転する。また、リスト１５は、駆動軸Ｊ６の周りに回転するフランジ１６を含む。フランジ１６には、ハンド２が固定されている。

このように、本実施の形態のロボット１は、構成部材として、ベース部１４、旋回ベース１３、下部アーム１２、上部アーム１１、リスト１５を備える。本実施の形態のロボットは、６個の駆動軸を有するが、この形態に限られない。任意の機構にて位置および姿勢を変更するロボットを採用することができる。また、本実施の形態の作業ツールは、ワークを把持するハンドであるが、この形態に限られない。作業者は、ロボット装置が行う作業に応じた任意の作業ツールをロボット１に取り付けることができる。

図２に、本実施の形態における第１の駆動部の構造の概略部分断面図を示す。図２は、旋回ベース１３に対して、駆動軸Ｊ２の周りに下部アーム１２を回転する駆動部としての関節部１８ａの断面図である。

本実施の形態では、旋回ベース１３は、第１の構成部材として機能し、下部アーム１２は、第２の構成部材として機能する。関節部１８ａは、下部アーム１２を回転するための電動機２１と、電動機２１に接続された減速機３１とを含む。旋回ベース１３は、内部に電動機２１および減速機３１などが配置されている第１の筐体１３ａを含む。筐体１３ａの内部には、空洞が形成されている。下部アーム１２は、内部に空洞が形成されている第２の筐体１２ａを含む。筐体１２ａの内部の空洞には、電線または信号線などが配置されている。

電動機２１は、旋回ベース１３の筐体１３ａに固定されている。本実施の形態における減速機３１は、旋回ベース１３の筐体１３ａに固定された固定部３１ａと、下部アーム１２の筐体１２ａに固定された可動部３１ｂとを有する。固定部３１ａは、下部アーム１２が回転した時に回転しない。一方で、可動部３１ｂは、下部アーム１２と共に回転する。

電動機２１は、出力シャフト２１ａを有する。出力シャフト２１ａの回転力は、ギヤ２２およびギヤ２３を介して、減速機３１の可動部３１ｂのギヤ３１ｃに伝達される。固定部３１ａの内部に配置されているギヤと、可動部３１ｂの内部に配置されているギヤとが係合することにより、固定部３１ａに対して可動部３１ｂが回転する。

可動部３１ｂは、円柱状に形成されている。固定部３１ａは、可動部３１ｂを取り囲むように、円筒状に形成されている。可動部３１ｂの中央部には、筒状部材２５が挿通している。筒状部材２５は、下部アーム１２の筐体１２ａに固定されている。筒状部材２５の内部には、電線および信号線などが挿通される。

駆動部としての関節部１８ａは、第１の構造部と第１の構造部に対向する第２の構造部とを相対的に回転する。旋回ベース１３の筐体１３ａおよび減速機３１の固定部３１ａは、第１の構造部９に相当する。また、下部アーム１２の筐体１２ａおよび減速機３１の可動部３１ｂは、一体的に回転する第２の構造部１０に相当する。電動機２１の回転力が伝達されると、可動部３１ｂを含む第２の構造部１０は、固定部３１ａを含む第１の構造部９に対して回転する。すなわち、旋回ベース１３に対して下部アーム１２が回転する。

図３に、本実施の形態における第１のラビリンス部材およびシール部材が配置されている部分の拡大概略断面図を示す。図２および図３を参照して、関節部１８ａの筐体は、旋回ベース１３の筐体１３ａと、下部アーム１２の筐体１２ａとにより構成されている。関節部１８ａの内部には、第１の構造部９と第２の構造部１０との間の空間である隙間部７１が形成されている。第１の駆動部の構造では、隙間部７１は、筐体１２ａ、筐体１３ａ、および減速機３１により囲まれる空間により構成されている。隙間部７１は、第１の構造部９と第２の構造部１０とが対向する開口部７１ａを通じて関節部１８ａの外部に連通している。

第１の駆動部の構造では、旋回ベース１３の筐体１３ａおよび下部アーム１２の筐体１２ａは、減速機３１の外周面を覆うように形成されている。すなわち、減速機３１の外周面は、筐体１３ａ，１２ａの内部に配置され、外部に露出しないように形成されている。この構成を採用することにより、減速機３１が洗浄液または金属紛等の異物に接触することを抑制できる。減速機３１の表面が液体に含まれる化学成分により腐食したり、金属粉などの固体により傷ついたりすることを抑制できる。

関節部１８ａは、筐体１３ａと固定部３１ａとの間に配置されているシール部材８２を含む。また、関節部１８ａは、筐体１２ａと可動部３１ｂとの間に配置されているシール部材８１を含む。シール部材８１，８２は、Ｏリング等により構成することができる。更に、関節部１８ａは、隙間部７１に配置されているシール部材としてのオイルシール３５を含む。オイルシール３５は、減速機３１の内部に配置された潤滑油が減速機３１の外部に流出することを抑制する。本実施の形態のオイルシール３５は、減速機３１の固定部３１ａと可動部３１ｂとの間から減速機３１の外部に潤滑油が流出することを抑制するように配置されている。

本実施の形態におけるオイルシール３５は、可動部３１ｂを取り囲むように、環状に形成されている。オイルシール３５は、ゴム等の弾性部材にて形成されたリップ部３５ａと、リップ部３５ａを支持する支持部材３５ｂとを有する。支持部材３５ｂは、例えば、金属にて形成されている。オイルシール３５は、矢印９１に示すように、リップ部３５ａを、径方向の内側に向かって押圧するばね３５ｃを有する。

オイルシール３５は、第１の構造部９に含まれる減速機３１の固定部３１ａに固定されている。オイルシール３５は、第２の構造部１０に含まれる減速機３１の可動部３１ｂに接触している。すなわち、オイルシール３５は、第１の筐体１３ａに固定された固定部３１ａに固定され、第２の筐体１２ａに固定された可動部３１ｂに接触している。可動部３１ｂが固定部３１ａに対して回転すると、オイルシール３５は、可動部３１ｂの外周面と摺動する。リップ部３５ａが可動部３１ｂの外周面に接触することにより、可動部３１ｂと固定部３１ａとの間から潤滑油が流出することを抑制できる。

シール部材が配置される部材は、この形態に限られない。例えば、オイルシールは、第１の筐体１３ａに固定することができる。そして、オイルシールは、第２の筐体１２ａに接触するように配置することができる。

本実施の形態の第１の駆動部の構造では、関節部１８ａの外面に通路構成部材としての第１のラビリンス部材４１が配置されている。ラビリンス部材４１は、第１の構造部９および第２の構造部１０のうち、少なくとも一方の外面に取り付けることができる。ラビリンス部材４１は、隙間部７１の開口部７１ａに連通する通路６９が形成される形状を有する。

ラビリンス部材４１は、関節部１８ａの外周面に配置されている。第１のラビリンス部材４１は、筐体１３ａの外周面を取り囲むように形成された第１の環状部材４２を含む。第１の環状部材４２は、第１の構造部９に含まれる筐体１３ａの外面に固定されている。第１の環状部材４２は、第１の構造部９に固定された第１の対向部材として機能する。

また、ラビリンス部材４１は、筐体１２ａの外周面を取り囲むように形成された第２の環状部材４３を有する。第２の環状部材４３は、第２の構造部１０に含まれる筐体１２ａの外面に固定されている。第２の環状部材４３は、第１の環状部材４２に対向するように配置されている。第２の環状部材４３は、第２の構造部１０に固定された第２の対向部材として機能する。

ラビリンス部材４１は、隙間部７１に連通する通路６９を有する。第１のラビリンス部材４１では、通路６９は、第１の環状部材４２と第２の環状部材４３とに挟まれる領域にて構成されている。通路６９は、開口部７１ａの通路断面積よりも小さな通路断面積を有する。本実施の形態では、断面形状において通路６９の幅ｄ２は、開口部７１ａの幅ｄ１よりも小さく形成されている。通路６９は、通路断面積が小さなラビリンス通路として機能する。なお、通路６９は、開口部７１ａの通路断面積以上の通路断面積を有するように形成されていても構わない。

図４に、本実施の形態における第１のラビリンス部材の斜視図を示す。図５に、第１のラビリンス部材の第１の環状部材の斜視図を示す。図６に、第１の環状部材の複数の分割部材が対向する部分の拡大斜視図を示す。図４から図６を参照して、第１の環状部材４２は、円環状に形成されている。第１の環状部材４２は、側面の形状が円弧状に形成された複数の分割部材４２ａを含む。第１の環状部材４２は、複数の分割部材４２ａが互いに接触することにより構成されている。

分割部材４２ａは、段差部４２ａａを有する。分割部材４２ａの内周面のうち、段差部４２ａａを避けた領域には両面テープ４４が配置されている。第１の環状部材４２は、両面テープ４４にて筐体１３ａに固定される。

図７に、第１のラビリンス部材の第２の環状部材の斜視図を示す。図８に、第２の環状部材の複数の分割部材が対向する部分の拡大斜視図を示す。図４、図７、および図８を参照して、第２の環状部材４３は、円環状に形成されている。第２の環状部材４３は、側面の形状が円弧状に形成された複数の分割部材４３ａを含む。第２の環状部材４３は、複数の分割部材４３ａが互いに接触することにより構成されている。分割部材４３ａの内周面には、両面テープ４４が配置されている。第２の環状部材４３は、両面テープ４４にて筐体１２ａに固定される。

本実施の形態における分割部材４２ａ，４３ａは、両面テープ４４にて、第１の筐体１３ａおよび第２の筐体１２ａの外周面に固定される。このために、容易に、ラビリンス部材４１を関節部１８ａの外面に取り付けたり関節部１８ａの外面から取り外したりすることができる。なお、本実施の形態の環状部材は、２個の分割部材にて構成されているが、この形態に限られない。環状部材は、３個以上の分割部材を含んでいても構わない。

図３から図５を参照して、ラビリンス部材４１の通路６９は、第１の環状部材４２の段差部４２ａａと、第２の環状部材４３とが対向する領域にて構成されている。通路６９は、隙間部７１の開口部７１ａに連通するように形成されている。

ラビリンス部材４１は、関節部１８ａの外面に取り付け付けることができるように形成されている。特に、ラビリンス部材４１は、ロボット１の使用を開始した後に、関節部１８ａに取り付けることができるように形成されている。さらに、ラビリンス部材４１は、関節部１８ａの外面から取り外すことができるように形成されている。すなわち、ラビリンス部材４１は、第１の構造部９および第２の構造部１０から取り外すことができるように形成されている。

図９に、比較例のロボットの関節部の拡大概略断面図を示す。比較例のロボットの関節部には、本実施の形態におけるラビリンス部材が配置されていない。ロボットの外側に存在する洗浄液および金属紛等の異物は、矢印９２に示すように、開口部７１ａを通じて隙間部７１に容易に侵入する。すなわち、異物は、オイルシール３５に容易に到達する。この結果、オイルシール３５が劣化したり破損したりする虞がある。

図３を参照して、これに対して、本実施の形態における第１の駆動部の構造では、隙間部７１の開口部７１ａに、第１のラビリンス部材４１が配置されている。隙間部７１は、通路６９に接続されている。このために、異物が矢印９２に示すように通路６９に侵入することを抑制できる。関節部１８ａの外部に存在する洗浄液および金属紛などの異物が、隙間部７１に侵入してオイルシール３５に到達することを効果的に抑制することができる。この結果、オイルシール３５の破損または劣化を抑制することができる。

本実施の形態の駆動部の構造では、オイルシール３５に異物が到達することを抑制することができるために、オイルシール３５は、駆動部の内部に侵入する異物に対して耐性を有する材質にて形成されてなくても構わない。すなわち、貴重な材質のオイルシールを用いずに汎用的な材質のオイルシールを使用することができる。例えば、洗浄液にオイルシールを腐食する薬品が含まれている場合に、耐薬品性を考慮せずにオイルシールの材質を選定することができる。

また、本実施の形態におけるラビリンス部材４１は、関節部１８ａに取り付けたり取り外したりできるように形成されている。特に、ロボット１の使用を開始した後に、関節部１８ａに取り付けることができる。例えば、ロボットの使用を開始した後に、異物によりオイルシールが劣化することが分かった場合に、ラビリンス部材を取り付けることができる。また、ロボットを使用する環境が変化した場合に、ラビリンス部材を取り付けることができる。例えば、オイルシールが劣化する化学成分が含まれない洗浄液からオイルシールが劣化する化学成分が含まれる洗浄液に変更になった場合に、ラビリンス部材を取り付けることができる。

更には、ラビリンス部材が不要になった場合には、ラビリンス部材を取り外すことができる。例えば、洗浄液を使用する作業を行なわなくなった場合には、ラビリンス部材を取り外すことができる。または、ロボットを使用する環境の変化に応じて、ラビリンス部材を取り換えることができる。例えば、洗浄液の種類の変更に伴って、材質の異なるラビリンス部材に取り換えることができる。このように、シール部材が劣化したり損傷したりする前に、ラビリンス部材を取り付けたり、交換したりすることができる。

本実施の形態におけるラビリンス部材４１の通路６９は、開口部７１ａにおいて隙間部７１が延びる方向に対して交差する方向に延びるように形成されている。本実施の形態では、通路６９は、隙間部７１の外部に連通する部分が延びる方向に対して垂直な方向に延びるように形成されている。このように、隙間部７１の出口の部分と平行にならないようにラビリンス部材４１の通路６９を形成することにより、異物が通路６９を通って隙間部７１に侵入することを効果的に抑制することができる。

第１のラビリンス部材４１は、両面テープ４４によりロボット１の構成部材の外周面に固定されているが、この形態に限られない。ラビリンス部材は、ボルトなどの締結部材を用いて構成部材に固定されても構わない。

図１０に、本実施の形態における第２のラビリンス部材の第１の環状部材の斜視図を示す。図１１に、第２のラビリンス部材において、第１の環状部材の分割部材同士を固定する部分の拡大斜視図を示す。図１０および図１１を参照して、第２のラビリンス部材は、第１の環状部材および第２の環状部材を含む。第２のラビリンス部材の第１の環状部材４６は、複数の分割部材４６ａを有する。分割部材４６ａは、段差部４６ａａを有する。また、分割部材４６ａの端部には、曲がり部４６ａｂが形成されている。２つの曲がり部４６ａｂは、ボルト４８およびナット４９により互いに固定される。

図１２に、本実施の形態における第２のラビリンス部材の第２の環状部材の斜視図を示す。図１３に、第２のラビリンス部材において、第２の環状部材の分割部材同士を固定する部分の拡大斜視図を示す。図１２および図１３を参照して、第２の環状部材４７は、複数の分割部材４７ａを有する。分割部材４７ａは、係合部４７ａａを有する。２つの係合部４７ａａは、ボルト４８およびナット４９により互いに固定される。

第２のラビリンス部材では、関節部の筐体を挟むように分割部材を配置した後に、分割部材を締結部材により互いに固定する。第１の環状部材４６および第２の環状部材４７をロボット１の構成部材の外周面に固定することができる。ボルト４８を締め付けることにより、容易に第２のラビリンス部材のそれぞれの環状部材４６，４７を固定することができる。また、ボルト４８を緩めることにより、容易に第２のラビリンス部材のそれぞれの環状部材４６，４７を取り外すことができる。第２のラビリンス部材のその他の構造、作用、および効果は、第１のラビリンス部材と同様である。

ラビリンス部材は、任意の材質にて形成されることができる。例えば、ラビリンス部材は、樹脂または金属により形成されることができる。ラビリンス部材を樹脂にて形成する場合に、ラビリンス部材は、樹脂の射出成型により形成されることができる。

更に、ラビリンス部材に含まれる環状部材は、変形可能な帯状の部材にて構成されていても構わない。例えば、変形が可能な金属またはゴムにより形成された部材が、両面テープにより、第１の筐体１３ａの外周面および第２の筐体１２ａの外周面に固定されていても構わない。または、帯状の部材が、締結部材により第１の構造部９および第２の構造部１０のうち少なくとも一方に固定されていても構わない。

図１４に、本実施の形態における第２の駆動部の構造の拡大概略断面図を示す。第２の駆動部の構造では、隙間部７１にグリース７５が充填されている。グリース７５は、隙間部７１において、異物が侵入する通路を密閉するように配置されている。この構成により、異物がオイルシール３５に到達することを回避することができる。オイルシール３５の劣化または損傷をより確実に抑制することができる。

図１４に示す例においては、隙間部７１の全体にグリース７５が充填されている。また、ラビリンス部材４１の内部に形成されている通路６９の全体にもグリース７５が充填されているが、この形態に限られない。グリース７５は、開口部７１ａからオイルシール３５に向かう通路を遮断するように、隙間部７１の少なくとも一部に充填されていれば構わない。

グリース７５は、洗浄液等の液体に対して流されにくい性質である耐水性を有することが好ましい。または、グリース７５は、異物に対して耐腐食性を有することが好ましい。しかしながら、洗浄液の種類が変更になった場合等に、グリース７５が流されてしまう場合がある。この場合においても、洗浄液に対して耐水性を有するグリース７５を容易に隙間部７１に充填することができる。オイルシール３５が劣化したり損傷したりする前に、グリース７５を充填したりグリース７５の種類を変更したりすることができる。その他の構成、作用および効果は、第１の駆動部の構造と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

図１５に、本実施の形態における第３の駆動部の構造の概略断面図を示す。図１６に、オイルシールおよびラビリンス部材が配置されている部分の拡大概略断面図を示す。図１５および図１６を参照して、第３の駆動部の構造においては、隙間部７１に連通するガス供給管５１が配置されている。ガス供給管５１は、筐体１２ａを貫通している。ガス供給管５１は、隙間部７１の内部にガスとしての空気を供給するように形成されている。

ガス供給管５１には、逆止弁５２が接続されている。本実施の形態における逆止弁５２は、ばね５２ｂにて付勢されている閉止板５２ａを含む。下部アーム１２の筐体１２ａの内部の圧力が隙間部７１の圧力よりも高くなった場合に、閉止板５２ａが開くように形成されている。

本実施の形態のロボット１は、筐体１２ａの内部および筐体１３ａの内部に空気を供給するための空気供給装置を備える。筐体１２ａの内部および筐体１３ａの内部には、筐体１２ａ，１３ａの内部の機器を保護するために、加圧された空気が供給される。ロボット１が駆動すると、筐体１２ａの内部および筐体１３ａの内部の空気の圧力は、大気圧よりも高くなる。逆止弁５２の閉止板５２ａが開いて空気の流路が形成される。

空気は、矢印９３に示すように、筐体１２ａの内部から隙間部７１に向かって流れる。隙間部７１においては、矢印９４に示すように、ラビリンス部材４１に向かって空気が流れる。そして、矢印９５に示すように、通路６９からラビリンス部材４１の外部に向かって空気が放出される。このように隙間部７１の内部に空気を供給することにより、通路６９から空気が放出される。このために、異物が通路６９の内部に侵入することを効果的に抑制することができる。オイルシール３５に異物が到達することをより確実に抑制することができる。

隙間部に空気を供給する装置は、任意の構成を採用することができる。例えば、ポンプに接続された配管をガス供給管に接続しても構わない。その他の構成、作用および効果は、第１の駆動部の構造と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

図１７に、本実施の形態における第４の駆動部の構造の拡大概略断面図を示す。第４の駆動部の構造においては、関節部１８ａの外周面に第３のラビリンス部材５４が配置されている。第３のラビリンス部材５４は、筐体１３ａに固定された第１の環状部材５５と、筐体１２ａに固定された第２の環状部材５６とを有する。関節部１８ａが駆動することにより、第１の環状部材５５と第２の環状部材５６とは互いに摺動する。第１の環状部材５５は、第１の構造部９に固定された第１の摺動部材として機能する。第２の環状部材５６は、第２の構造部１０に固定された第２の摺動部材として機能する。

本実施の形態において、第１の環状部材５５および第２の環状部材５６は、互いに摺動することにより摩耗をする材質にて形成されている。本実施の形態においては、環状部材５５，５６は、フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）にて形成されている。

図１７は、ロボット１の関節部１８ａの使用を開始する前の状態を示している。環状部材５５の接触面５５ａと、環状部材５６の接触面５６ａとは互いに接触している。関節部１８ａを駆動すると、第１の構造部９に対して第２の構造部１０が回転する。このために、筐体１３ａに固定された環状部材５５に対して筐体１２ａに固定された環状部材５６が回転する。接触面５５ａに対して接触面５６ａが摺動する結果、環状部材５５および環状部材５６が摩耗する。この結果、環状部材５５と環状部材５６との間に、図３の通路６９のような通路断面積の小さな通路が形成される。このように、駆動部を使用することにより摩耗する部材にてラビリンス部材が形成されても構わない。

図１７に示す例においては、それぞれの筐体１２ａ，１３ａの表面に、摺動することにより摩耗する部材が配置されているが、この形態に限られない。ラビリンス部材の通路を形成する部分に摩耗する部材を配置することができる。例えば、図３を参照して、本実施の形態の第１のラビリンス部材４１において、第１の環状部材４２と第２の環状部材４３とが対向する表面に、摺動することによる摩耗する部材が配置されていても構わない。

また、図１７に示す例においては、環状部材５５，５６の両方が摺動することにより摩耗する部材により形成されているが、この形態に限られない。第１の摺動部材および第２の摺動部材のうちいずれか一方の摺動部材が摩耗する材質にて形成されていても構わない。その他の構成、作用および効果については、第１の駆動部の構造と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

図１８に、本実施の形態における第５の駆動部の構造の拡大概略断面図を示す。第５の駆動部の構造においては、ラビリンス部材の構成が第１の駆動部の構造と異なる。図３を参照して、第１の駆動部の構造では、第１のラビリンス部材４１は互いに対向する複数の対向部材により構成されている。図１８を参照して、第５の駆動部の構造では、単一の部材にて構成されている第４のラビリンス部材５８が筐体１３ａに固定されている。ラビリンス部材５８は、開口部７１ａを覆うように環状に形成されている。ラビリンス部材５８は、筐体１２ａの外周面に対向するように形成されている。ラビリンス部材５８の表面および筐体１２ａの表面に挟まれる領域により、通路６９が形成されている。

このように、ラビリンス部材は、１つの部材により形成されていても構わない。なお、図１８に示す例においては、ラビリンス部材５８は第１の構造部９に固定されているが、この形態に限られず、第２の構造部１０に固定されていても構わない。その他の構成、作用、および効果については、第１の駆動部の構造と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

図１９に、本実施の形態における第６の駆動部の構造の概略部分断面図を示す。図２０に、第６の駆動部の構造のラビリンス部材が配置されている部分の拡大概略断面図を示す。図１９および図２０を参照して、第６の駆動部の構造においては、減速機３１は、外周面が筐体に覆われずに露出するように形成されている。隙間部７１は、減速機３１および筐体１２ａに囲まれる領域にて構成されている。ラビリンス部材の一部は、減速機３１の外周面に固定されている。

ここでの例では、減速機３１の外周面に第１のラビリンス部材４１の第１の環状部材４２が配置されている。第１の環状部材４２は、固定部３１ａの外周面に固定されている。第２の環状部材４３は、筐体１２ａに固定されている。このように、ラビリンス部材４１の少なくとも一部が減速機３１の表面に固定されていても構わない。ラビリンス部材４１の通路６９は、第１の環状部材４２と第２の環状部材４３とに挟まれる領域にて構成されていることは、第１の駆動部の構造と同様である。その他の構成、作用および効果については、第１の駆動部の構造と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

前述の駆動部の構造においては、旋回ベース１３に対して下部アーム１２を回転する関節部１８ａを例に取り上げて説明しているが、この形態に限られない。ロボットの任意の関節部の構造に前述の駆動部の構造を適用することができる。

本実施の形態では、駆動部を備える装置として、ロボットを例示して説明しているが、この形態に限られない。駆動部を備える装置としては、第１の構造部と第１の構造部に対向する第２の構造部とを相対的に回転する駆動部を備える任意の装置を採用することができる。特に、本実施の形態の駆動部の構造は、異物が第１の構造部と第２の構造部の間の隙間に侵入する虞がある装置に好適である。例えば、工作機械の駆動部または搬送装置の駆動部等に本実施の形態の駆動部の構造を適用することができる。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１ ロボット
９ 第１の構造部
１０ 第２の構造部
１２ 下部アーム
１２ａ 筐体
１３ 旋回ベース
１３ａ 筐体
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 関節部
１９ 上側部材
２０ 下側部材
２１ 電動機
３１ 減速機
３１ａ 固定部
３１ｂ 可動部
３５ オイルシール
３７ シール部材
４１ ラビリンス部材
４２，４３，４６，４７ 環状部材
４２ａ，４３ａ，４６ａ，４７ａ 分割部材
４４ 両面テープ
４８ ボルト
４９ ナット
５１ ガス供給管
５４ ラビリンス部材
５５，５６ 環状部材
５５ａ，５６ａ 接触面
５８ ラビリンス部材
５９ ラビリンス部材
６０，６１ 直線状部材
６９ 通路
７１，７２ 隙間部
７１ａ 開口部
７５ グリース

Claims (11)

1. 第１の構造部と前記第１の構造部に対向する第２の構造部とを相対的に回転する駆動部の構造であって、
   前記第１の構造部と前記第２の構造部との間の空間である隙間部に配置されたシール部材と、
   前記第１の構造部および前記第２の構造部の外面に配置された通路構成部材と、を備え、
   前記シール部材は、前記第１の構造部に固定されており、更に、前記第２の構造部に接触しており、
   前記隙間部は、前記駆動部の外部に連通する開口部を有し、
   前記通路構成部材は、前記開口部に連通する通路が形成される形状を有し、
   前記通路構成部材は、前記第１の構造部の外面および前記第２の構造部の外面に取り付けることができるように形成されており、更に、取り外した状態で運転するように前記第１の構造部および前記第２の構造部から取り外すことができるように形成されており、
   前記通路構成部材は、前記第１の構造部に固定された第１の対向部材と、前記第２の構造部に固定され、前記第１の対向部材に対向するように配置された第２の対向部材とを含み、
   前記通路は、前記第１の対向部材と前記第２の対向部材とに挟まれる領域にて構成されており、
   前記第１の対向部材は、前記第１の構造部の外面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されており、前記第２の対向部材は、前記第２の構造部の外面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されている、駆動部の構造。
2. 前記第１の対向部材は、第１の摺動部材を含み、
   前記第２の対向部材は、第２の摺動部材を含み、
   前記第１の摺動部材および前記第２の摺動部材のうち少なくとも一方の摺動部材は、前記第１の摺動部材および前記第２の摺動部材が互いに摺動することにより摩耗する材質にて形成されており、
   前記駆動部の使用を開始する前には前記第１の摺動部材および前記第２の摺動部材は互いに接触しており、前記駆動部の使用を開始すると前記第１の摺動部材および前記第２の摺動部材のうち少なくとも一方が摩耗して前記通路が形成される、請求項１に記載の駆動部の構造。
3. 耐水性を有するグリースを備え、
   前記グリースは、前記隙間部に充填されている、請求項１または２に記載の駆動部の構造。
4. 前記隙間部に連通し、前記隙間部の内部にガスを供給するガス供給管を有し、
   前記ガス供給管から供給されたガスは、前記隙間部および前記通路を通って前記通路構成部材の外部に放出される、請求項１または２に記載の駆動部の構造。
5. 前記通路は、前記開口部において前記隙間部が延びる方向に対して交差する方向に延びるように形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動部の構造。
6. 前記第１の対向部材は、締結部材または両面テープにて前記第１の構造部に固定され、
   前記第２の対向部材は、締結部材または両面テープにて前記第２の構造部に固定されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動部の構造。
7. 第１の筐体を含む第１の構成部材と、
   第２の筐体を含む第２の構成部材と、
   前記第１の構成部材に対して前記第２の構成部材を回転する関節部と、
   前記関節部の外面に配置された通路構成部材と、を備え、
   前記関節部は、電動機に接続された減速機と、前記減速機の内部の潤滑油の流出を抑制するシール部材とを含み、
   前記関節部の筐体は、前記第１の筐体および前記第２の筐体により構成されており、
   前記関節部の内部には、前記関節部の外部に連通する開口部を有する隙間部が形成されており、
   前記シール部材は、前記隙間部に配置され、前記第１の筐体または前記第１の筐体に固定された部材に固定され、前記第２の筐体または前記第２の筐体に固定された部材に接触しており、
   前記通路構成部材は、前記開口部に連通する通路が形成される形状を有し、
   前記通路構成部材は、前記関節部の外面に取り付けることができるように形成されており、更に、取り外した状態で運転するように前記関節部の外面から取り外すことができるように形成されており、
   前記第１の筐体および前記第２の筐体は、前記減速機の外周面を覆うように形成されており、
   前記通路構成部材は、前記第１の筐体の外周面に固定された第１の環状部材と、前記第２の筐体に固定された第２の環状部材とを含み、
   前記通路は、前記第１の環状部材と前記第２の環状部材とにより挟まれる領域にて構成されており、
   前記第１の環状部材は、前記第１の筐体の外周面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されており、前記第２の環状部材は、前記第２の筐体の外周面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されている、ロボット。
8. 第１の筐体を含む第１の構成部材と、
   第２の筐体を含む第２の構成部材と、
   前記第１の構成部材に対して前記第２の構成部材を回転する関節部と、
   前記関節部の外面に配置された通路構成部材と、を備え、
   前記関節部は、電動機に接続された減速機と、前記減速機の内部の潤滑油の流出を抑制するシール部材とを含み、
   前記関節部の筐体は、前記第１の筐体および前記第２の筐体により構成されており、
   前記関節部の内部には、前記関節部の外部に連通する開口部を有する隙間部が形成されており、
   前記シール部材は、前記隙間部に配置され、前記第１の筐体または前記第１の筐体に固定された部材に固定され、前記第２の筐体または前記第２の筐体に固定された部材に接触しており、
   前記通路構成部材は、前記開口部に連通する通路が形成される形状を有し、
   前記通路構成部材は、前記関節部の外面に取り付けることができるように形成されており、更に、取り外した状態で運転するように前記関節部の外面から取り外すことができるように形成されており、
   前記減速機は、外周面が露出するように形成されており、
   前記通路構成部材は、前記減速機の外周面に固定された第１の環状部材と、前記第２の筐体に固定された第２の環状部材とを含み、
   前記通路は、前記第１の環状部材と前記第２の環状部材とにより挟まれる領域にて構成されており、
   前記第１の環状部材は、前記減速機の外周面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されており、前記第２の環状部材は、前記第２の筐体の外周面に取り付けたり、取り外した状態で運転するように取り外したりできるように形成されている、ロボット。
9. 前記第１の環状部材および前記第２の環状部材は、円環状に形成されており、
   それぞれの環状部材は、側面の形状が円弧状に形成された複数の分割部材を含み、複数の分割部材が締結部材にて互いに固定されている、請求項７または８に記載のロボット。
10. 前記第１の環状部材および前記第２の環状部材は、円環状に形成されており、
    それぞれの環状部材は、側面の形状が円弧状に形成された複数の分割部材を含み、複数の分割部材が両面テープにて前記第１の筐体の外周面、前記第２の筐体の外周面、または前記減速機の外周面に固定されている、請求項７または８に記載のロボット。
11. 前記第１の環状部材および前記第２の環状部材は、円環状に形成されており、
    それぞれの環状部材は、変形可能な帯状の部材が前記第１の筐体の外周面、前記第２の筐体の外周面、または前記減速機の外周面に固定されている、請求項７または８に記載のロボット。

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