JPS62173192A - 工業用ロボツトの関節部の防液構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は工業用ロボットの関節部の防液構造に関するも
のである。

（従来技術） 工業用ロボットの本体内部には、その駆動部に設けられ
る電動サーボモータ、その位置検出部に設けられるエン
コーダやポテンショメータなど多数の精密機械部品が組
込まれている。　上記工業用ロボットを生産ラインで使
用する場合、洗浄水・切削油・機械油などが飛散する悪
環境の中で使用することが少なくないが、この場合工業
用ロボットに何らかの防液対策を講じておかないと、上
記洗浄水・切削油・機械油などがロボットの各摺動部や
回転部或いは電気系統に入り込んで、ロボットの故障原
因となり、その耐久性も著しく低下してしまうことにな
る。

そこで、従来では、工業用ロボットの関節部の防液対策
として次のようなシール手段が一般に用いられて来た。

例えば、接触型シールとしてのフェルトシール、オイル
シール、グランドパツキン、回転用Ｏリングなどは、何
れも弾性部材をシール隙間に装着して液体の侵入を防止
しようとするものであり、構造が比較的簡単で安価であ
るなどの利点がある。

他方、非接触型シールとしてのラビリンスシールは、回
転摺動部の中心軸方向にフィンと拡大室の形状を相互に
設けることにより侵入液体の侵入経路を細長く迷路状に
形成し、よって液体の内部への侵入を防止しようとする
ものであるが、元来この構造は気体に適用ものであり液
体に対してはさ程有効でない。

（発明が解決しようとする問題点） 前記接触型シールにおいては接触部分がある故に、ロボ
ットの関節部の回転部分に摩擦トルクを生じ、これがア
ームの位置精度及び速度精度に悪影響を生じ易くする原
因にもなり、摩耗によってシール自体の寿命にも限界が
ある上、高速回転では、発熱振動が発生し易いなどの問
題がある。

一方、非接触型シールとしてのラビリンスシールの場合
においては、上記のような欠点は解消されているが、ラ
ビリンス内に侵入し、周壁に付着した液体を外部に排出
する手段を設けない限り、付着してたまった液体が次第
に関節部の内部に侵入してゆくので液体の侵入を完全に
防止することができない。

しかも、フィンと拡大室とを可能な限り多く作ることが
望ましいことから、構造的にスペースを必要とすること
になる。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る工業用ロボット関節部の防液構造では、上
記の問題を解消するために、工業用ロボットの関節部に
おいて、略水平な軸心回りに相対回動する二部材間に液
体が侵入しないように機能する防液構造において、上記
二部材の一方の軸直交端面には環状のトラップ溝を凹設
するとともに、上記二部材の他方の軸直交端面には上記
トラップ溝内へ遊嵌状に突入するトラップリングを凸設
し、上記トラップ溝の内周部とトラップリングの外周部
との少なくとも一方には液体を周方向の下方へ導く環状
の案内溝を形成し、上記案内溝の液体侵入方向上流側近
傍部にはトラップ溝の内壁面とトラップリングとを接近
或いは摺接された環状のトラップ部を形成したものであ
る。

（作用） 本発明に係る工業用ロボットの関節部の防液構造におい
ては、隙間から関節部に侵入した液体はトラップリング
の外周面やトラップ溝の内周面に付着して液滴となり、
その一部は重力でトラップリングの外周に沿って流下し
て関節部の下部外方に排出され、残りの液滴は狭い通路
のトラップ部で捕捉され案内溝に流れ落ちる。

案内溝に流れ落ちた液滴は、案内溝の周面に沿って下方
に流下してトラップ部の最下端部から外部へ流れて排出
されるので、関節部の内部へ液体が侵入するのが防止さ
れる。

（実施例） 以下、本発明の工業用ロボットの関節部の防液構造に係
る実施例を図面に基づいて説明する。

例えば、切削加工機にワークを０人・１？１出する電動
式６軸多関節型工業用ロボットは第１図に示すように、
ベースプレートｌに胴２が立設され、胴２の一側面上部
に設けられた関節部３を介してアーム４が水平軸心回り
に回動可能に支持されており、アーム４の先端には手首
部５が設けられている。

上記胴２はベースプレートｌに固定された固定胴部２ａ
とその上端部に鉛直軸周りに回転するように装着された
回転胴部２ｂとで構成されている。

上記アーム４は、基端部が回転胴部２ｂに枢支された第
１アーム４ａと第１アーム４ａの先端部に基端部が枢支
された第２アーム４ｂとからなり、第２アーム４ｂの先
端にワークを搬送する上記手首部５が旋回可能に設けら
れている。

上記胴２やアーム４内には駆動用サーボモータや位置検
出器（図示略）等が組込まれ、位置検出器からの信号に
基づき制御盤（図示略）で駆動用サーボモータを制御す
ることにより胴２やアーム４及び手首部５が駆動される
ようになっている。

そして、アーム４内に組込まれた駆動用サーボモータや
位置検出器に切粉や切削油が侵入しないようにするため
に、手首部５から第１アーム４ａの基端部に亙る外周が
可撓性のフード７で覆われ、第１アーム４ａの基端部を
枢支する回転胴部２ｂの関節部３には次のような防液構
造が介装されている。

次に、回転胴部２ｂとこの回転胴部２ｂに対して水平軸
心回りに回動する第１アーム４ａの基端部との関節部３
の防液構造について詳しく説明する。

第２図に示すように、回転胴部２ｂのケーシング８のア
ーム側端部にはりングギャ９が固着されており、このケ
ーシング８に第１アーム４ａの基端部を枢支するため、
第１アーム４ａのケーシング１０から上記ケーシング８
内へ管状の支持軸１）が水平に突設され、この支持軸１
）は両端のベアリング１２により回転胴部２ｂのケーシ
ング８に回動自在に枢支されている。

上記第１アーム４ａの側面にはりングギャ９の外周側を
覆う２重のカバーリング部材１３が固着されており、ま
た回転胴部２ｂのケーシング８はアルミ板製のカバ一部
材１４で覆われている。

ここで、上記カバーリング部材１３の回転胴部２ｂ側（
左側）の環状端面には前記フード７の基端部を固定する
ためのアルミ合金製の環状のリング部材１５が固着され
ていて、このリング部材１５の外周面にハンド１６を介
してフード７の基端部が固着されている。

更に、上記リング部材１５の環状左端面に平行に接近す
る環状フランジ部１４ａがカバ一部材１４に一体形成さ
れている。

更に、フランジ部１４ａとリング部材１５との間の隙間
から内部へ切削油や切粉等が侵入するのを防ぐために、
フランジ部１４ａとリング部材１５とに亙って次のよう
な本願特有の防液構造が設けられる。

上記リング部材１５の左端面には断面五角形状のトラッ
プ溝１７が凹設され、このトラ・ノブ溝１７に遊嵌状に
突入するトラップリング１８が上記フランジ部１４ａの
右端面に５設される。

第３図に示すように、上記トラップ溝１７の内周面１７
ａは溝の奥方（右方）に向って小径化するように緩傾状
に形成され、またトラップ溝１７の内周部には■形断面
の環状の案内溝１９が設けられている。　そして、トラ
ップリング１８の先端面（右端面）１８Ｃとトラップ溝
１７の奥壁面１７ｂとは約１〜２鶴程の隙間をもって対
向し、この先端面１８ｃとこれに対向する奥壁面１７ｂ
とで油滴を壁面にトラップするトラップ部２０が案内溝
の上流側に構成されることになる。

上記の防液構造の作用について説明すると、先ず外部か
らフランジ部１４ａとリング部材１８間に侵入するオイ
ルミストや油滴はトラップリング１８の外周面１８ｄや
トラップ溝１７の内周面１７ａに付着して油滴状になり
、一部の油滴はトラップリング１８の外周に沿って点線
Ａで示すように流下し、外部へ排出され、残りの油滴が
徐々にトラップ部２０の内方へ侵入していくが、上部ト
ラップ部２０は極めて狭くなっているため、油滴は表面
張力の作用もあってトラップ部２０に架橋状態となり、
トラップ部２０を通過後には表面張力の作用でトラップ
リング１８の内周面１８ａ或いはトラップ溝１７の奥壁
面１７ｂに沿って流動することになるが、トラップ部２
０の内周側に延びる奥壁面１７ｂは鉛直面状になってい
る関係上、重力の作用によってトラップ部２０を通過し
た油滴の大部分は案内溝１９へ流入することになる。

もっとも、第１アーム４ａとともにリング部材１５は頻
繁に回動しているので、トラップ部２０を通過した油滴
の一部は案内溝１９の環状右側面１９ａに沿って周方向
下方へ流下して下側のトラップ部２０を経て外部へ流れ
出すことになる。

この場合、トラップａ１）の下部においてはその内周面
１７ａの傾斜によって油滴の流動が促進される。

また、トラップ部２０の上部を通過して案内溝１９内へ
流入した油滴の大部分は点線Ｂで示すように案内溝１９
の小径部円面に沿って下方へ流入してトラップリング１
８の内周面１８ａへ滴下し、トラップ部２０の最下部よ
り外部へ流れることになる。

尚、上記油滴とともに侵入する微細な切粉等も油滴に混
って外部へ排出されることになる。

但し、上記トラップ部２０の摺動抵抗や摩耗などの問題
が生じないようにトラップリング１８の先端面１８ｃと
トラップ＞ｎ　ｌ　７の奥壁面１７ｂとは非接触状に形
成しであるが、トラップリング１８の先端面１８ｃと奥
壁面１７ｂとを軽く接触させても上記同様のトラップ作
用が得られる。

加えて、上記の防液構造では、回動側のリング部材にト
ラップ溝１７を設け、固定側のフランジ部１４ｂにトラ
ップリング１８を設けたけれども、これとは反対に回動
側にトラップリング１８を設は固定側にトラップ溝１７
を設けても略同様の作用が得られる。そして、工業用ロ
ボットの据付形式の如何によっては、支持軸１）の軸心
は水平から多少傾斜した状態となるが、この場合におい
ても上記防液構造は前記同様に機能することになる。

尚、上記防液構造は次のように変更することが考えられ
る。

第４図に示すようにトラップリング１８をその先端面１
８ｃの径がフランジ部１４ａ側の径よりも大きくなるよ
うなテーパ状に形成する。

また、図示は省略したがトラップリングの上半分は略水
平に形成し、下半分だけを下向きのテーパ状に形成する
。

第５図に示すように、トラップ溝１７の奥壁面１７ｂの
小径隅部に断面Ｕ形の案内溝１９を形成する。

第６図に示すように、トラップリング１８の外周面１８
ｄをトラップ溝１７の内周面１７ａに近接させてこの間
にもトラップ部２０を形成するとともに、このトラップ
部２０より下流側のトラップリング先端部外周面１８ｄ
にも断面角溝形の案内溝１９を設けるようにする。

第７図に示すように、上記実施例のトラップリング１８
の先端面１８ｃの上半分に滴下用ガイド片２１を下向き
に突出形成する。

（発明の効果） 本発明に係る工業用ロボット関節部の防液構造によれば
、以上説明したように関節部に侵入した液体をトラップ
部で捕捉するようにしであるので関節部内力へ液体が侵
入するのを確実に防止することができる。

また、トラップ部で捕捉された液体は重力で案内溝に案
内されてトラップ部の最下端部から関節部の下部外方に
排出されるので液体がトラップ部及び案内溝に留まるこ
とがなく、長期間にわたって高い防液性能を維持するこ
とができる。

しかも、防液構造を構成するトラップリングとトラップ
溝とが接触せず、或いは接触してもその接圧が極めて低
いので摺擦による摩耗が殆んどなく、耐久性に優れるう
え、摩擦トルクによるロボットの動作不良や精度低下を
なくすことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る工業用ロボットの関節部の防液構造
の実施例を示すもので、第１図は工業用ロボットの正面
図、第２図は第１図■部拡大縦断正面図、第３図は液体
の流れを説明する要部の縦断正面図、第４図乃至第７図
はそれぞれ変形例を示す要部の縦断正面図である。 ２・・胴、　４・・アーム、　３・・関節部、１）・・
支持軸、　　１７・・トラップ溝、１８・・トラップリ
ング、　　Ｉ９・・案内溝、　　２０・・トラップ部。 特　許　出　願　人　　川崎重工業株式会社第２図 第３図　　　　　　　　慄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）工業用ロボットの関節部において、略水平な軸心
   回りに相対回動する二部材間に液体が侵入しないように
   機能する防液構造において、 上記二部材の一方の軸直交端面には環状のトラップ溝が
   凹設されるとともに、上記二部材の他方の軸直交端面に
   は上記トラップ溝内へ遊嵌状に突入するトラップリング
   が凸設され、上記トラップ溝の内周部とトラップリング
   の外周部との少なくとも一方には液体を周方向の下方へ
   導く環状の案内溝が形成され、上記案内溝の液体侵入方
   向上流側近傍部にはトラップ溝の内壁面とトラップリン
   グとを接近或いは摺接させた環状のトラップ部が形成さ
   れていることを特徴とする工業用ロボットの関節部の防
   液構造。