JPS6263088A - 工業用ロボツトの防塵防液構造 - 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防塵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、粉塵
・洗浄水・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（ないが、この場合工業用ロボットに何らか
の防塵防液対策を講じておかないと、上記粉塵・洗浄水
・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、工業用ロボットの防塵防液対策とし
て次のような構造が一般に用いられて来た。

即ち、第４図に示すように、工業用ロボットの複数のア
ーム１００Ａ・１００Ｂと手首部１０１との全体を可撓
性のフード１０２・１０２ａで覆い、手首部１０１はジ
ャバラ状フード１０２ａで覆い、このジャバラ状フード
１０２ａの先端部を手首先端の出力動作部材１０１ａに
固定しである。

この防塵防液構造は、通常の非密封型のロボットに簡単
・安価に適用し得るものである。

上記以外の対策として、工業用ロボットの各関節摺動部
に０リングやオイルシールを組込むことによりロボット
本体の表面の異物侵入隙間をなく。

し、完全密封構造したものも用いられる。

特に、塗装用ロボットは防爆型にするため通常油圧駆動
式の完全密封構造型に構成され、ロボット本体内へ塗料
ミストが侵入しないようにロボット本体内にエアチュー
ブを配設し、上記エアチューブを介してロボット本体内
へ通常の加圧エアを供給するようにしである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記第４図に記載したものにおいては、ジャバラ状フー
ド１０２ａとフード１０２とを一体に結合し、ジャバラ
状フード１０２ａの先端部を手首先端の出力動作部材１
０１ａに固定しであるので、手首基端部における手首部
１０１の回転や手首先端の出力動作部材１０１ａの回転
によってジャバラ状フード１０２ａ及びフード１０２が
捩れて引張られ、これらフード１０２・１０２ａが損傷
し易くなりまたロボットの動作範囲に制約が生じる。

そこで、ジャバラ状フード１０２ａ及びフード１０２を
大き目に作ると、ロボット全体が大形化し広い設置スペ
ースが必要となる。

また、ジャバラ状フード１０２ａとフード１０２とを分
離して上記フードの捩れを解消するようにした構造も採
用されているが、この場合にはジャバラ状フードとフー
ドとの境界部のシール性が悪化し、その境界の隙間より
粉塵や洗浄水や機械油が侵入するという問題が残る。

これに対して、０リングやオイルシールを用いた完全密
封型構造のロボットでは、０リングやオイルシールの摩
擦抵抗の分だけ駆動トルクが増大して駆動系と制御系が
高価なものとなるだけでなく、０リングやオイルシール
の摩擦抵抗のためロボットの作動にロストモーションが
生じ易くなり、上記摩擦により騒音や振動が生じ易（な
る。

前記塗装ロボットのように、ロボット本体内へ加圧エア
を供給することは防塵防液対策として有効な手段である
が、加圧エアに含まれる水蒸気がロボット本体内に結露
するので、この技術を電動型ロボットに適用することは
好ましくない。

（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の防塵防液構造では、上記
の問題を解消するために、工業用ロボットの水平軸回り
に夫々旋回揺動駆動される複数のアームの略全体を可撓
気密性のフードで気密状に覆うとともに、手首部を気密
性のジャバラ状フードで覆い、上記ジャバラ状フードの
アーム側基端部を手首部を支持する手首支持アームの先
端部にまたジャバラ状フードの先端部を手首先端の出力
動作部材に夫々ベアリングを介して回転自在に取付け、
上記工業用ロボットの胴及び複数のアーム内に亙って乾
燥加圧気体供給源に接続されたチューブを配設して上記
チューブによりアーム内及びジャバラ状フード内へ乾燥
加圧気体を供給するように構成したことを特徴としてい
る。

（作用） 本発明に係る工業用ロボットの防塵防液構造では、上記
のように手首先端の出力動作部材がジャバラ状フードに
対してベアリングを介して回転自在で、またジャバラ状
フードが手首支持アームに対してベアリングを介して回
転自在となっているので、出力動作部材の回転によって
ジャバラ状フードが捩れることなく、また手首部の回転
によってジャバラ状フードが捩れることもない。

そして、手首部と手首支持アームの先端部はジャバラ状
フードと両ベアリングにより気密状に覆われ、水平軸回
りに夫々旋回揺動駆動される複数。

のアームの略全体が可撓気密性のフードで気密状に覆わ
れているので、アームの各旋回部や手首部の回転部や旋
回部等の隙間へ外部から粉塵や液が殆んど侵入しなくな
る。

しかも、乾燥加圧気体供給源に接続されたチューブによ
り、乾燥加圧気体がアーム内とジャバラ状フード内へ供
給され、アーム内に供給された加圧気体は旋回摺動部か
ら漏出してフード内に充満することになり、上記フード
内及びジャバラ状フード内の加圧気体はフードの取付部
やベアリング部分の微小隙間から外部へ徐々に漏出する
ので、ジャバラ状フード内やフード内へ粉塵は勿論のこ
と洗浄水や機械油なども侵入しなくなる。

また、アーム内及びジャバラ状フード内へ供給する加圧
気体が乾燥気体なので、加圧による液体水分の噴入や電
動モータ、位置検出器、ハーネス・コネクタ及びギヤー
に結露することがなく、仮に洗浄水や油などが侵入して
もその蒸発が促進されることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は、本発明に係る防塵防液構造を適用した電動式
６軸多関節型工業用ロボフ）Ｒを示すもので、このロボ
ットＲの本体は固定ベース１と胴２とアーム３と手首部
４などを基本的に備えている。

上記用やアームや手首部を駆動する駆動用サーボモータ
や位置検出器等は本発明の構造と直接関係がないのでこ
れらを除外して述べることにする。

上記用２は固定ベース１上に立設された固定胴部２Ａと
、固定胴部２Ａの上端に鉛直軸回りに回転するように装
着された回転胴部２Ｂとからなり、上記アーム３は回転
胴部２Ｂに水平軸回りに旋回揺動するように装着された
第１アーム３Ａと、第１アーム３Ａの先端部に水平軸回
りに旋回揺動するように装着された第２アーム３Ｂとか
らなり、上記手首部４は第２アーム３Ｂの先端部にその
長さ方向軸回りに回転するように装着された回転部材４
Ａと、回転部材４Ａに旋回揺動するように装着された旋
回部材４Ｂと、旋回部材４Ｂに回転するように装着され
た出力動作部材４Ｃとからなり、上記出力動作部材４Ｃ
には工具を装着するための補助出力動作部材４Ｃ（第２
図参照）がビス等で固定されている。

上記防塵防液構造は、第２アーム３Ｂの先端部分を除き
第１アーム３Ａ及び第２アーム３Ｂの全体を覆う可撓気
密性のフード５と、手首部４及び第２アーム３Ｂの先端
部とを覆う気密性のジャバラ状フード６と、このジャバ
ラ状ラード６を取付ける為のシール型ベアリング７と、
肉薄ベアリング８と、上記第１及び第２アーム３Ａ・３
Ｂ内及びジャバラ状フード６内へ乾燥加圧空気を供給す
るドライエア供給系統などから基本的に構成されている
。

第２図に示すように、上記ジャバラ状フード６は、可撓
気密性の筒状シート６ａの内周側に適当間隔おきにステ
ンレスなどの金属製保形リング６ｂを取付けた構造のも
ので、上記シート６ａは例えば織布の両面にネオブレン
ゴムやウレタンゴムをライニングした構造である。そし
て、上記保形リング６ｂはゴムライニング層に融着状に
埋込んである。

上記ジャバラ状フード６の先端部は、補助出力動作部材
４ｃの外周部にシール型ベアリング７を介して相対回転
自在に取付けられ、ジャバラ状フード６のアーム側の基
端部は第２アーム３Ｂの先端近傍部に肉薄ベアリング８
を介して相対回転自在に取付けられている。

即ち、補助出力動作部材４ｃの外周部にシール型ラジア
ルボールベアリング７を介してリング部材９が装着され
、このリング部材９にジャバラ状フード６の先端部を外
嵌してバンド１０で固定することによりジャバラ状フー
ド６の先端部が補助出力動作部材４Ｃに取付けられてい
る。

また、ジャバラ状フード６の基端部について説明すると
、第２アーム３Ｂの先端近傍部に鍔部材１１が外嵌固定
され、上記鍔部材１１にはリング状のハブ１２が外嵌さ
れビスで固定され、上記ハブ１２には肉薄ラジアルボー
ルベアリング８を介してツイストリング１３が外嵌され
、このツイストリング１３にジャバラ状フード６の基端
部が外嵌されてバンド１４で固定され、ハブ１２とツイ
ストリング１３間にはオイルシール１５やリングダス）
１６ａやダストシール１６ｂが介装されている。

上記の構造により、手首部４がジャバラ状フード６で気
密状に覆われ、ジャバラ状フード６に対して出力動作部
材４Ｃ・４Ｃがベアリング７を介して回転可能であり、
また第２アームに対してジャバラ状フード６がベアリン
グ８を介して回転可能になっている。

上記第１及び第２アーム３Ａ・３Ｂを覆うフード５は、
ジャバラ状フード６のシート６ａと同様の構造のシート
で構成され、上記フード５の先端部は鍔部材１１のフー
ド取付部１１ａに外嵌されバンド１７により固定されて
いる。

また、上記フード５の第１アーム３Ａへの取付端部は、
第３図に示すように第１アーム３Ａと回転胴部２Ｂ間の
隙間をシールするメカニカルシール１８に外周部に外嵌
されバンド１９によりメカニカルシール１８に固着され
ている。このメカニカルシール１８は金属板製の環状ブ
ラケット２０を介して第１アーム３Ａのボス部近傍部に
固定されており、符号２１はフェルトである。

上記の構成により、回転胴部２Ｂと第１アーム３Ａ間は
フェルト２１とメカニカルシール１８とブラケット２０
とで殆んど隙間なくシールされ、上記フード５は回転胴
部２Ｂに対する第１アーム３Ａの旋回揺動を妨げること
はなく第１アーム３Ａとともに揺動することになるうえ
、第１及び第２アーム３Ａ・３Ｂの略全体は、上記フー
ド５で気密状に覆われることになる。

次に、前記ドライエア供給系統について第１図により説
明する。

上記用２及びアーム３に互ってハーネスを配設したりま
たモータや検出器類を装着する為、固定胴部２Ａ、回転
胴部２Ｂ、第１アーム３Ａ及び第２アーム３Ｂは中空状
に形成されているので、このハーネス用空洞部内に内径
約１０ｕ＋程度のウレタンゴム製チューブ２１が配設さ
れる。

即ち、固定胴部の下端部に導入されたチューブ２１は、
固定胴部２Ａと回転胴部２Ｂ内を挿通して、第１アーム
３Ａ内へ導入され、第１アーム３Ａ内を挿通して第２ア
ーム３Ｂ内へ導入され、第２アーム３Ｂの途中部から第
２アーム３Ｂ外へ導出され、前記鍔部材１１のエア孔へ
口金により連結され、チューブ２１の先端部は口金とエ
ア孔とを介してジャバラ状フード６内へ連通連結されて
いる。

また、上記チューブ２１には、第１アーム３Ａの旋回枢
支部の近傍と第２アーム３Ｂの旋回枢支部の近傍とにお
いて技チューブ２１ａが分岐され、技チューブ２１ａの
端部はハーネス用空洞部内に開端されている。

そして、上記チューブ２１の上流端は、ロボット本体外
の乾燥加圧エア供給装置に接続され、上記チューブ２１
を介して上記ロボット本体内とジャバラ状フード６内へ
圧力約１〜２ｋｇ／ｃｎｌＧの乾燥加圧エアが供給され
る。

尚、上記乾燥加圧エアとしては、コンプレフサで加圧さ
れたエアをメインラインフィルタ及びミストセパレータ
を介し冷凍乾燥器にて乾燥させたものを用いることが望
ましい。

その場合、ロボット本体内及び手首部４の周りへ供給さ
れる乾燥加圧エアで各部を冷却し、熱間雰囲気中におけ
る外部からの入熱やモータの発熱などによる温度上昇を
防ぐことが出来るからである。

もっとも、上記エアパージの主目的は、ロボット本体の
内部や手首部４へ粉塵や洗浄水（洗浄作業に供するロボ
ットの場合）や機械油（機械加工部品のハンドリング等
に供するロボットの場合）が侵入するのを防ぐことであ
る。

即ち、上記のように第１アーム３Ａや第２アーム３Ｂ内
へ乾燥加圧エアが供給されると、それが第１アーム３Ａ
の旋回枢支部や第２アーム３Ｂの旋回枢支部の微小隙間
より漏出するので、第１及び第２アーム３Ａ・３Ｂ内へ
粉塵等が侵入しなくなるし、漏出したエアがフード５内
にも充満し、フード５の取付部分やフード５のファスナ
部分〜（フード５の着脱の為にファスナで部分的に結合
することがある）から外部へ漏出するので、フード５内
へ粉塵などが侵入しなくなる。

また、ジャバラ状フード６内へも乾燥加圧エアが供給さ
れ、そのエアがジャバラ状フード６の取付部分やベアリ
ング７・８やオイルシール１５などの微小隙間から外部
へ漏出するので、ジャバラ状フード６内へ粉塵等が侵入
しなくなる。

仮に、厳しい作業環境のためフード５・６内やアーム３
内や胴２内へ洗浄水や油などが侵入したとしても、乾燥
加圧エア内へ急速に蒸発しエアとともに外部へ漏出する
ことになる。

乾燥加圧エアを用いるので、アーム３や胴２内で結露す
る虞れがないことは言うまでもない。

尚、上記乾燥加圧エアに代えて、場合によっては空気以
外（例えば、窒素、炭酸ガス、アルゴンなど）の乾燥加
圧気体を用いても同様の作用が得られる。

また、上記実施例は本発明を多関節型ロボットに適用し
た場合について説明したが、上記フード５に伸縮性を付
加するなど対策を講じれば、円筒座標型ロボットや極座
標型ロボットにも一定の限度内で適用することが出来る
。

（発明の効果） 本発明に係る工業用ロボットの防塵防液構造によれば、
前記作用の項で詳しく説明したように、手首部を覆うジ
ャバラ状フード及びアームの略全体を覆うフードが涙れ
ることなく無理に引張られることもないので、ロボット
の動作範囲が上記フードで制約されなくなるうえ、上記
フードの耐久性も向上する。

上記ジャバラ状フードやフードで防塵防液構造となるだ
けでなく、乾燥加圧気体によりジャバラ状フード内やフ
ード内への粉塵等の侵入が確実に防止されるうえ、乾燥
加圧気体を用いることにより結露が防止され、仮に洗浄
水や油が侵入してもその蒸発が促進される。

しかも、乾燥加圧気体の冷却作用により、手首部やアー
ムの温度上昇（外部からの入熱或いはモータなどからの
発熱に伴なう）を防ぐことが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面のうち第１図〜第３図は本発明の実施例を示すもの
で、第１図は防塵防液構造を設けた工業用ロボットの部
分縦断正面図、第２図はジャバラ状フード及びフード先
端部の取付構造を要部部分縦断正面図、第３図は回転胴
部と第１アーム間の旋回部のシール構造とフードの取付
構造の部分縦断面図、第４図は従来技術に係る第１図相
当図である。 Ｒ・・工業用ロボット、　　２・・胴、　　３Ａ・・第
１アーム、　３Ｂ・・第２アーム、　４・・手首部、　
５・・フード、　６・・ジャバラ状フード、　　７・・
シール型ベアリング、　　８・・肉薄ベアリング、　　
２１・・チューブ、　　２１ａ・・分岐チューブ。 特　許　出　顎　人　　川崎重工業株式会社第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）工業用ロボットの水平軸回りに夫々旋回揺動駆動
   される複数のアームの略全体を可撓気密性のフードで気
   密状に覆うとともに、手首部を気密性のジャバラ状フー
   ドで覆い、上記ジャバラ状フードのアーム側基端部を手
   首部を支持する手首支持アームの先端部にまたジャバラ
   状フードの先端部を手首先端の出力動作部材に夫々ベア
   リングを介して回転自在に取付け、上記工業用ロボット
   の胴及び複数のアーム内に亙って乾燥加圧気体供給源に
   接続されたチューブを配設して上記チューブによりアー
   ム内及びジャバラ状フード内へ乾燥加圧気体を供給する
   ように構成したことを特徴とする工業用ロボットの防塵
   防液構造。