JP7410324B2 - ロボット - Google Patents

Description

本発明は、産業用ロボット等のロボットに関する。

ロボットの関節部における減速機構ではグリースやオイルなどの潤滑剤が使用されている。このような潤滑剤に含まれる鉄粉の性状や含有状況と減速機構の損耗の程度との間には相関関係があることが知られている。このため、潤滑剤中の鉄粉の性状や含有状況に基づいて減速機構の内部破損その他の損耗状態を診断することが行われている。このような診断を行う目的で潤滑剤に含まれる鉄粉の大きさや濃度を観察するに際し、潤滑剤を一定量抜き取ることが行われている。なお、減速機構で使用される潤滑剤に関する問題に対応する種々の提案がある。例えば、潤滑剤が潤滑室内で熱膨張したり、他の物体との接触や衝突時によって潤滑室が変形したりしても外部に漏れ出すことを防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、減速機構の潤滑剤を交換する周期を延長してロボットの稼働率を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、潤滑剤粘度の温度依存性を利用して潤滑剤がオイル受け部材に垂れ落ちる量を加減し、より高温で低粘度の潤滑剤はオイル受け部材から長いオイル流路を廻るようにして冷却を促進し潤滑剤の温度を所定範囲に維持する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１９－３４３８３号公報 特開２０２０－４１５６２公報 特開２０１５－１６１２３４号公報

ところで、減速機構の損耗状態を診断する目的で潤滑剤の鉄粉等の性状や含有状況を観察するには、潤滑室内での鉄粉等の濃度分布が均一であるときに潤滑剤を採取することが望ましい。潤滑剤中の鉄粉はロボットの稼働時には歯車や減速機など減速機構要素の回転・搖動によって攪拌され、濃度分布は比較的均一となりやすい。一方、潤滑剤を採取する際には作業者がロボットに近づくため、一般的にはロボットを停止させる必要がある。ロボットが停止していると鉄粉は重力によって潤滑室内を沈降していく。このため、ロボット停止後ある程度時間が経つと、潤滑室から潤滑剤を採取しても、潤滑剤中の鉄粉の分布状況を正確に把握することができない。特に潤滑剤がオイルなどの粘性が低いものである場合は、グリースなどの粘性が高いものである場合よりも鉄粉の沈降速度が速く、観察に適した採取が可能な時間は限られたものとなる。また、鉄粉は潤滑室下部に沈殿するため、潤滑剤の通常の採取作業におけるように、潤滑室の潤滑剤液面上から採取するのでは、鉄粉が沈殿している場所での採取が困難なものとなる。

そこで、ロボット停止後に時間が経過しても、潤滑剤に含まれる鉄粉状態の観察に適した形態で潤滑剤を採取できることが望まれている。

本開示のロボットの一態様は、第１アームと第２アームとの間に挟み込まれた減速機構を介して前記第１アームと第２アームとが相対変位するロボットアームの駆動部に設けられ、潤滑剤が収容される潤滑剤容器部と、前記潤滑剤容器部内の潤滑剤の液面下に設けられ鉛直方向上向きに凹形状をなす凹部を有する受け部材と、を含んで構成される。

一態様によれば、ロボット停止後に時間が経過しても、鉄粉の分布状況を観察するに適した形態で受け部材から潤滑剤を採取することが可能である。

本開示のロボットにおける減速機構と潤滑剤容器部を示す断面図である。 ロボットの潤滑剤容器部から受け部材に溜まった鉄粉を採取する様子を図１の一方のアーム側から見た図である。 ロボットの潤滑剤容器部から受け部材に溜まった鉄粉を採取する様子を図１と同じ視点で示す図である。 本開示の他の態様のロボットにおける一方のアームの姿勢と受け部材の凹部との関係を示す図である。 図４を側面視で示す断面図である。 図４のロボットにおける一方のアームが揺動した場合を示す図である。

図１は、本開示のロボットにおける減速機構と潤滑剤容器部を示す断面図である。
図１において、ロボット１における図示の部分は、第１アーム２と第２アーム３との間に挟み込まれた減速機構４を介して第１アーム２と第２アーム３とが相対変位するロボットアームの駆動部５を構成している。減速機構４には潤滑剤６が所定の液位まで収容される円筒状の潤滑剤容器部７が設けられている。潤滑剤容器部７内の潤滑剤６の液面８より下に潤滑剤６の中に分布する鉄粉を受けて溜める受け部材９が設けられている。受け部材９は鉛直方向上向きに凹形状をなす凹部１０を有する。なお、第１アーム２と第２アーム３とが相対変位するときにも、第１アーム２と潤滑剤容器部７との相対位置は変化しない。

鉄粉は、減速機構４の要素である歯車や減速機（不図示）などが摩擦により損耗する際に発生して潤滑剤６中を浮遊し、ロボット１が稼働している間は減速機構４の要素の動きによって攪拌される。これにより潤滑剤６中の鉄粉はその濃度が均質に近い分布を示す。このとき受け部材９の凹部１０上方に達した鉄粉の一部が受け部材９（その凹部１０）に徐々に集積される。一方、ロボット１が停止すると、鉄粉は拡散されず、重力により潤滑剤容器部７内を沈降していく。次に、図１に、図２および図３を併せ参照して、受け部材９の凹部１０に溜まった鉄粉を採取するための構成について説明する。

図２および図３は、ロボット１の潤滑剤容器部７から受け部材９に溜まった鉄粉を採取する様子を示す図である。図２は、ロボット１の減速機構４周りを第１アーム２側から側面視した図であり、図３は、図１と同じ視点で示す図である。図２および図３において、図１との対応部には同一の符号を附してある。潤滑剤容器部７には、受け部材９の凹部１０に溜まった鉄粉を採取するための採取口１１が設けられている。この場合、採取口１１は、潤滑剤容器部７に潤滑剤６を供給しまたは排出するための給排出口を兼用している。この採取口１１は、潤滑剤６の液面８より上方に設けられている。受け部材９は、図２の側面視において、給排出口である採取口１１の鉛直下方に配置されている。本例では、受け部材９の凹部１０の図２の側面視における左右方向の中央位置が、給排出口である採取口１１の中心の鉛直下方に位置している。第１アーム２には外部から潤滑剤容器部７の採取口１１に至る連通孔１２が形成されている。

受け部材９に溜まった鉄粉を採取するに際しては、第１アーム２の連通孔１２を通して、潤滑剤容器部７の採取口１１から、その鉛直下方に位置している受け部材９に向けて鉄粉採取用のチューブ１３を差し込む。受け部材９が潤滑剤容器部７の採取口１１の鉛直下方に位置していることから、チューブ１３の先端１４を受け部材９の凹部１０の底に接近したところまで容易に差し込むことができる。このようにチューブ１３の先端１４を差し込んだ状態で、サンプル採取用注射器などの吸い取り手段を用いて、受け部材９の凹部１０に溜まった鉄粉を潤滑剤６と共に採取する。このようにして潤滑剤６と共に採取された鉄粉について、分布濃度や大きさその他の性状を分析することによって、ロボット１の減速機構４に関する損耗の程度を推定することができる。

図４から図６は、本開示の他の態様を示す図である。図４から図６のロボット１ａは、図１から図３のロボット１の第１アーム２および第２アーム３に対応する第１アーム２ａおよび第２アーム３ａを有する。図４から図６に開示の態様では、潤滑剤容器部７は第１アーム２ａと一体的に揺動する。図４は、本開示の他の態様のロボット１ａにおける第１アーム２ａの姿勢と受け部材９ａの凹部１０との関係を第１アーム２ａ側から見た図である。図５は、図４を側面視で示す断面図である。図６は、図４における第１アーム２ａが揺動した場合を示す図である。図４から図６において、図１から図３との対応部には同一の符号を附して示してある。なお図４から図６の状態では、採取口１１に至る連通孔１２にはキャップ１５が嵌装されている。

図４および図５は、第１アーム２ａの長手方向の中心軸Ｌが鉛直方向の仮想軸Ｖと一致する姿勢にある場合を示している。ロボット１ａの円筒状の潤滑剤容器部７における受け部材９ａの凹部１０は、中央の谷底部１０ｂから傾斜面１０ａが側面断面視で対称に立ち上がったＶ字谷の形をなしている。第１アーム２ａが図４の姿勢にあるとき、凹部１０の谷底部１０ｂは、上述の中心軸Ｌ（従って、仮想軸Ｖ）と、紙面に垂直な方向から見込んだ位置が一致している。凹部１０の双方の傾斜面１０ａは、谷底部１０ｂに接する水平面Ｈに対して傾斜角度θをなして中心軸Ｌに対称に立ち上がっている。

第１アーム２ａが上述の図４および図５の姿勢にあるときには、受け部材９ａの凹部１０は、その全体が潤滑剤６の液面８の下に没している。第１アーム２ａが、上述の図４および図５の姿勢から上述の傾斜角度θに対応する回転角の範囲内で揺動する場合には、凹部１０の傾斜面１０ａは水平面Ｈより下向きに傾斜することがない。このため受け部材９ａの凹部１０に一旦捕集された鉄粉は、凹部１０から略こぼれ出ることがない。

図６は、第１アーム２ａが最大揺動角度Φだけ揺動した場合を示している。ここに、最大揺動角度Φは、第１アーム２ａの長手方向の中心軸Ｌが鉛直方向の仮想軸Ｖとなす角度である揺動角度の最大値である。ロボット１ａが通常の作動を継続しているときには、第１アーム２ａは繰り返し図示の最大揺動角度Φに達する角度範囲まで揺動する。最大揺動角度Φは、上述の凹部１０の双方の傾斜面１０ａにおける傾斜角度θよりも大きい。即ち、傾斜角度θは最大揺動角度Φよりも小さい。最大揺動角度Φは、例えば、１００度程度である。

上述の傾斜角度θと最大揺動角度Φとの関係については、次のように要約することができる。即ち、凹部１０は、中央の谷底部１０ｂから対称にＶ字谷の形をなして立ち上がった傾斜面１０ａを有し、第１アーム２ａが自己の長手方向（長手方向の中心軸Ｌ）が鉛直方向となる（鉛直方向の仮想軸Ｖと一致する）揺動角度が０のときの水平面Ｈに対する傾斜面１０ａの傾斜角度θが、第１アーム２ａが揺動するときの最大揺動角度Φよりも小さい角度である。

第１アーム２ａが最大揺動角度Φまで揺動すると、凹部１０の傾斜面１０ａは水平面Ｈ（図４）より下向きに傾斜する。このため、受け部材９ａの凹部１０に一旦捕集された鉄粉は、自重によって凹部１０からこぼれ出て落下する。第１アーム２ａが最大揺動角度Φに達する角度範囲の揺動を繰り返すことによって、受け部材９ａの凹部１０に一旦捕集された鉄粉は、毎回の揺動の度に凹部１０からこぼれ出て落下する。従って、ロボット１ａが稼働している間は、潤滑剤６中の鉄粉が受け部材９ａの凹部１０に溜まることがない。このため、ロボット１ａを停止して、受け部材９ａの凹部１０に溜まった鉄粉を図２および図３におけると同様にして採取すると、採取直前に潤滑剤６中に分布していた鉄粉が採取される。従って、採取時点での減速機構４の損耗の程度を忠実に反映した鉄粉の分布濃度や大きさその他の性状を分析することによって、ロボット１ａの減速機構４に関する損耗の程度を高い確度で推定することができる。

以上、図１から図６を参照して説明した本開示のロボットの作用効果について次に要約する。
（１）本開示のロボット１，１ａは、第１アーム２，２ａと第２アーム３，３ａとの間に挟み込まれた減速機構４を介して第１アーム２，２ａと第２アーム３，３ａとが相対変位するロボットアームの駆動部５に設けられ潤滑剤６が収容される潤滑剤容器部７と、潤滑剤容器部７内の潤滑剤６の液面８下に設けられ鉛直方向上向きに凹形状をなす凹部１０を有する受け部材９，９ａと、を備える。

上記（１）のロボットでは、ロボット１，１ａ停止後ある程度時間が経っても、潤滑剤容器部７の底部まで沈降してしまわずに受け部材９，９ａで捕集された鉄粉を潤滑剤６と共に採取することができる。このようにして潤滑剤６と共に採取された鉄粉について、分布濃度や大きさその他の性状を分析することによって、ロボット１，１ａの減速機構４に関する損耗の程度を推定することができる。

（２）本開示のロボット１，１ａでは、その一態様において、受け部材９，９ａは、潤滑剤容器部７に潤滑剤６を供給しまたは排出するために潤滑剤６の液面８より上方に設けられた採取口（給排出口）１１の鉛直下方に配置されている。

上記（２）のロボット１，１ａでは、受け部材９が潤滑剤容器部７の採取口１１の鉛直下方に位置していることから、鉄粉採取用のチューブ１３の先端１４を受け部材９の凹部１０の底に接近したところまで容易に差し込むことができる。このようチューブ１３の先端１４を差し込んだ状態で、サンプル採取用注射器などの吸い取り手段を用いて、受け部材９の凹部１０に溜まった鉄粉を潤滑剤６と共に採取することが可能になる。

（３）本開示のロボット１ａでは、受け部材９ａは、第１アーム２ａおよび第２アーム３ａのうち少なくとも一方の該当アームである第１アーム２ａと共に揺動するように設けられ、受け部材９ａが第１アーム２ａの搖動と連動して変位する際に、凹部１０に一旦溜まった鉄粉が潤滑剤容器部７内に落下する。

上記（３）のロボット１ａでは、稼働している間は、潤滑剤６中の鉄粉が受け部材９ａの凹部１０に溜まることがない。このため、ロボット１ａを停止して、受け部材９ａの凹部１０に溜まった鉄粉を採取すると、採取直前に潤滑剤６中に分布していた鉄粉が採取される。従って、採取時点での減速機構４の損耗の程度を忠実に反映した鉄粉の分布濃度や大きさその他の性状を分析することによって、ロボット１ａの減速機構４に関する損耗の程度を高い確度で推定することができる。

（４）本開示のロボット１ａは、凹部１０は、中央の谷底部１０ｂから対称にＶ字谷の形をなして立ち上がった傾斜面１０ａを有し、鉛直方向に対する第１アーム２ａの揺動角度が０のときの水平面Ｈに対する傾斜面１０ａの傾斜角度θが、鉛直方向に対する第１アームの最大揺動角度Φよりも小さい角度である。

上記（４）のロボット１ａでは、第１アーム２ａが最大揺動角度Φに達する角度範囲の揺動を繰り返すことによって、受け部材９ａの凹部１０に一旦捕集された鉄粉は、毎回の揺動の度に凹部１０からこぼれ出て落下する。従って、ロボット１ａが稼働している間は、潤滑剤６中の鉄粉が受け部材９ａの凹部１０に溜まることがない。このため、ロボット１ａを停止して、受け部材９ａの凹部１０に溜まった鉄粉を採取すると、採取直前に潤滑剤６中に分布していた鉄粉が採取される。従って、採取時点での減速機構４の損耗の程度を忠実に反映した鉄粉の分布濃度や大きさその他の性状を分析することによって、ロボット１ａの減速機構４に関する損耗の程度を高い確度で推定することができる。

尚、本開示は既述の実施形態には限定されるものではなく、種々、変形変更して実施可能である。例えば、上述の実施形態では、潤滑剤としてオイルやグリースなど適用することも可能である。また、ロボット１ａでは、受け部材９ａを第１アーム２ａと共に揺動するように設けたが、第２アーム３ａが揺動する構成のロボットの場合には、受け部材９ａを第２アーム３ａと共に揺動するように設けても良い。
その他、ロボット以外の減速機構その他の機械的摩擦を伴って稼働する装置における潤滑剤容器について上述同様の受け部材を設けるなど、本開示の目的を達成できる範囲での変形、改良も本開示に包摂される。

１，１ａ ロボット
２，２ａ 第１アーム
３，３ａ 第２アーム
４ 減速機構
５ 駆動部
６ 潤滑剤
７ 潤滑剤容器部
８ 液面
９，９ａ 受け部材
１０ 凹部
１０ａ 傾斜面
１０ｂ 谷底部
１１ 採取口（給排出口）
１２ 連通孔
１３ チューブ
１４ 先端
１５ キャップ

Claims (4)

1. 第１アームと第２アームとの間に挟み込まれた減速機構を介して前記第１アームと第２アームとが相対変位するロボットアームの駆動部に設けられ、潤滑剤が収容される潤滑剤容器部と、
   前記潤滑剤容器部内の潤滑剤の液面下に設けられ、鉛直方向上向きに凹形状をなす凹部を有する受け部材と、を備えた、ロボット。
2. 前記受け部材は、前記潤滑剤容器部に潤滑剤を供給しまたは排出するために前記液面より上方に設けられた給排出口の鉛直下方に配置されている、請求項１に記載のロボット。
3. 前記受け部材は、前記第１アームと第２アームのうち少なくとも一方の該当アームと共に揺動するように設けられ、前記受け部材がこの該当アームの搖動と連動して変位する際に、前記凹部に一旦溜まった鉄粉が前記潤滑剤容器部内に落下する、請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記凹部は、中央の谷底部から対称にＶ字谷の形をなして立ち上がった傾斜面を有し、
   鉛直方向に対する前記該当アームの揺動角度が０のときの水平面に対する前記傾斜面の傾斜角度が、前記鉛直方向に対する前記該当アームの最大揺動角度よりも小さい、請求項３に記載のロボット。

Images