WO2021140584A1

WO2021140584A1 - 産業用機器

Info

Publication number: WO2021140584A1
Application number: PCT/JP2020/000256
Authority: WO
Inventors: 剛志津田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2021-07-15
Also published as: DE112020005443B4; DE112020005443T5; JPWO2021140584A1; CN114901440B; JP6749525B1; CN114901440A

Abstract

ロボットは、開口（６１）が形成された筐体と、開口（６１）を塞ぐカバーと、開口（６１）を取り囲む環状であり、弾性を有し、筐体とカバーとの隙間を封止するシール材（８）とを備え、筐体及びカバーの一方は、シール材（８）を収容する溝（６２）が設けられており、溝（６２）は、曲線形状の部分を少なくとも一箇所有し、溝（６２）のうち曲線形状の部分には、開口（６１）の中央側となる内壁（９１）をなす内壁部（６２１）が欠損した切り欠き（６８）が形成されており、シール材（８）は、曲線形状の部分において、内壁（９１）に対向する外壁（９２）をなす外壁部（６２２）及び内壁部（６２１）のうち曲線形状の凹側となる一方に、弾性変形により押し当たっている。

Description

産業用機器

　本発明は、防水性及び防塵性を有する封止構造を備えた産業用機器に関する。

　製造業においては、工作機械及びロボットといった産業用機器が用いられている。オイルミスト及び加工屑といった飛沫及び粉塵が発生する製造現場に適用される産業用機器は、防水性及び防塵性が求められる。

　筐体にメンテナンス作業用の開口部が設けられた産業用機器は、防水性及び防塵性が求められる。このため、筐体の開口部の周囲にシール材を配置し、開口部を覆うカバーとの間にシール材を挟み込んで防水性及び防塵性を確保する手法がとられる。

　カバーを筐体に取り付ける際にシール材がずれたり脱落したりすると、防水性及び防塵性を確保することができなくなる。このため、特許文献１に開示されるように、筐体の溝にシール材を配置することにより、シール材のずれ及び脱落を防止する手法が用いられている。シール材よりも幅狭の溝にシール材を押し込むことにより、溝の側壁でシール材が圧迫され、溝の中にシール材が保持される。

特開２０１８－１２５３６５号公報

　筐体の開口部における防水性及び防塵性を確保するためには、シール材を配置する溝とシール材との間に隙間が生じないようにする必要がある。産業用機器の筐体及び筐体の開口部を覆うカバーは、剛性及び強度を確保するためにアルミニウム又は鉄の鋳造で形成されるが、鋳造品の表面は粗いため、シール材との間に隙間が生じてしまう。このため、産業用機器の筐体又はカバーにシール材を配置する溝を設ける場合には、切削工具を用いて切削加工を行う必要がある。

　筐体とカバーとで挟み込んだシール材にかかる圧力を高めるためには、シール材は細い方が好ましい。細いシール材を保持可能な溝を加工するためには、細い工具を用いて溝を加工する必要があるが、細い工具は強度が低いため、工具の送り速度を速くすることができない。このため、高い防水性及び防塵性が得られる幅狭のシール材を保持可能な溝を筐体又はカバーに設けるための加工に時間がかかってしまうという問題があった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、筐体の開口部をカバーで封止する部分に、短時間で形成可能かつシール材のずれ及び脱落を防止できる溝を備える産業用機器を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、開口が形成された筐体と、開口を塞ぐカバーと、開口を取り囲む環状であり、弾性を有し、筐体とカバーとの隙間を封止するシール材とを備える。筐体及びカバーの一方は、シール材を収容する溝が設けられている。溝は、曲線形状の部分を少なくとも一箇所有する。溝のうち曲線形状の部分には、開口の中央側となる内壁をなす内壁部が欠損した切り欠きが形成されている。シール材は、曲線形状の部分において、内壁に対向する外壁をなす外壁部及び内壁部のうち、曲線形状の凹側となる一方に、弾性変形により押し当たっている。

　本発明に係る産業用機器は、筐体の開口部をカバーで封止する部分のシール材のずれ及び脱落を防止するために設ける溝が短時間で形成可能であるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るロボットの斜視図実施の形態１に係るロボットの第１のアームの外郭の模式図実施の形態１に係るロボットのカバーを取り外した状態の第１のアームの斜視図実施の形態１に係るロボットのシール材の形状を示す図実施の形態１に係るロボットの切り欠き部で内壁が存在するとみなす位置を示す第１の例を示す図実施の形態１に係るロボットの切り欠き部で内壁が存在するとみなす位置を示す第２の例を示す図実施の形態１に係るロボットが切り欠き部を備えることにより開口が広がる状態を示す図実施の形態１に係るロボットの溝の変形例を示す図実施の形態１の変形例に係るロボットの切り欠き部で内壁が存在するとみなす位置を示す第１の例を示す図実施の形態１の変形例に係るロボットの切り欠き部で内壁が存在するとみなす位置を示す第２の例を示す図

　以下に、本発明の実施の形態に係る産業用機器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係るロボットの斜視図である。実施の形態１に係るロボット５０は、産業用機器の一種であり６軸垂直多関節型である。ロボット５０は、ベース５１、第１のアーム５２、第２のアーム５３及びリスト５４を有する。ベース５１は、ベース基部５１ａ及びベース先端部５１ｂを有し、ベース基部５１ａとベース先端部５１ｂとの間に第１軸Ｊ１が設けられている。ベース基部５１ａは、例えば床面、天井面又は壁面に据え付け固定される。ベース先端部５１ｂは、第１軸Ｊ１を中心としてベース基部５１ａに対して回動可能である。ベース５１と第１のアーム５２との間には第２軸Ｊ２が設けられている。第２軸Ｊ２は第１軸Ｊ１と直交する方向に延びており、第１のアーム５２は第２軸Ｊ２を中心として回動可能である。また、第１のアーム５２と第２のアーム５３との間には第２軸Ｊ２と平行な第３軸Ｊ３が設けられている。第２のアーム５３は第３軸Ｊ３を中心として回動可能である。

　第２のアーム５３は、第２のアーム基部５３ａ及び第２のアーム先端部５３ｂを有し、第２のアーム基部５３ａと第２のアーム先端部５３ｂとの間に第４軸Ｊ４が設けられている。第４軸Ｊ４は、第３軸Ｊ３と直交している。第２のアーム先端部５３ｂは、第４軸Ｊ４を中心として第２のアーム基部５３ａに対して回動可能である。第２のアーム先端部５３ｂの先端側は二つに分岐している。第２のアーム先端部５３ｂは、リスト５４が第５軸Ｊ５を中心として回動可能となるように両側から支持している。第５軸Ｊ５は、第４軸Ｊ４と直交している。リスト５４は、エンドエフェクタが装着されるインタフェース５４０を備えている。ロボット５０は、インタフェース５４０及びインタフェース５４０に装着されたエンドエフェクタを、第５軸Ｊ５に直交する第６軸Ｊ６を回転軸として捻るように回転可能である。

　図２は、実施の形態１に係るロボットの第１のアームの外郭の模式図である。第１のアーム５２の外郭は、筐体６とカバー７とで構成されている。カバー７は、締結部品であるねじ９によって筐体６に固定されている。

　図３は、実施の形態１に係るロボットのカバーを取り外した状態の第１のアームの斜視図である。カバー７が装着される開口６１の縁には、環状のシール材８が配置される溝６２が形成されている。開口６１は、四隅が面取りされた長方形状であり、長辺の中央部がくびれて幅が狭くなっている。溝６２は、内壁９１をなす内壁部６２１と外壁９２をなす外壁部６２２とを有する。外壁部６２２は、開口６１の全周にわたって設けられている。外壁部６２２には、ねじ９が締結されるねじ穴９３が設けられている。内壁部６２１は、開口６１の短辺及び長辺に沿って設けられている。開口６１の四隅及び長辺の中央部に当たる部分では、内壁部６２１が欠損している。以下、内壁部６２１が欠損している部分そのものを指す場合は切り欠き６８といい、切り欠き６８を含む領域を指す場合は切り欠き部６７という。外壁部６２２は、開口６１の長辺の中央部における内壁部６２１の切り欠き６８に向かって突出する突起部６２２ａを備えている。ねじ穴９３は、突起部６２２ａに加え、開口６１の四隅に当たる部分に設けられている。内壁部６２１は、切り欠き６８を挟んで互いに向かい合う端部６４に丸め面６４ａが設けられている。丸め面６４ａは、内壁部６２１のうち切り欠き６８に対向する壁面をなす端面９４と、内壁部６２１のうち長手方向の壁面である内壁９１とをつなぐ曲面である。上記のように、切り欠き部６７では内壁部６２１が欠損しているが、外壁９２だけが存在する切り欠き部６７の部分も含めて、開口６１の全周にわたって溝６２が存在するものとする。

　図４は、実施の形態１に係るロボットのシール材の形状を示す図である。シール材８は、幅Ｗの環状である。シール材８の外形形状は、四隅が面取りされた長方形形状であり、長辺の中央部がくびれている。くびれの大きさは、溝６２のくびれよりも小さくなっている。したがって、シール材８のくびれの部分での外形寸法Ｗｓは、溝６２のくびれ同士の間隔Ｗｏよりも広くなっている。

　図２、図３及び図４に示した筐体６、カバー７及びシール材８は、防水性及び防塵性を備えて開口６１を封止する封止構造を構成している。

　切り欠き部６７では、内壁部６２１が欠損しているため、下記のルールに従った位置に内壁９１が存在するものとみなして溝６２の周長を算出する。図５は、実施の形態１に係るロボットの切り欠き部で内壁が存在するとみなす位置を示す第１の例を示す図である。まず、切り欠き６８を挟んで向かい合う内壁部６２１を繋ぐ線分である第１の仮想線Ｌ１を求める。実施の形態１に係るロボット５０は、内壁部６２１の端部６４に丸め面６４ａが設けられているため、第１の仮想線Ｌ１は、二つの丸め面６４ａに共通の接線であり、各丸め面６４ａの接点６２１ａ同士を繋ぐ線分である。第１の仮想線Ｌ１から外壁部６２２までの距離Ｄがシール材８の幅Ｗ以上であれば、第１の仮想線Ｌ１の位置に内壁９１が存在するものとみなす。開口６１の四隅にあたる切り欠き部６７では、第１の仮想線Ｌ１から外壁部６２２までの距離Ｄがシール材８の幅Ｗ以上である。このため、開口６１の四隅に当たる切り欠き部６７では、第１の仮想線Ｌ１の位置に内壁９１が存在するとみなす。

　図６は、実施の形態１に係るロボットの切り欠き部で内壁が存在するとみなす位置を示す第２の例を示す図である。第１の仮想線Ｌ１から外壁部６２２までの距離Ｄがシール材８の幅Ｗ未満であれば、外壁９２からシール材８の幅Ｗの分オフセットした仮想線Ｌ２と丸め面６４ａとに共通の接線となる仮想線Ｌ３を求める。なお、外壁部６２２が第１の仮想線Ｌ１よりも開口６１の内側に突出している場合は、第１の仮想線Ｌ１から外壁部６２２までの距離Ｄはゼロとみなす。さらに、仮想線Ｌ３と丸め面６４ａとの接点６２１ｃ及び仮想線Ｌ３と仮想線Ｌ２との接点６２１ｄを求める。そして、外壁部６２２の頂点６２２ｂをシール材８の幅Ｗ分開口６１側にオフセットしたオフセット点６２２ｃを含む接点６２１ｄ同士の間の区間の仮想線Ｌ２と、接点６２１ｃと接点６２１ｄとの間の区間の仮想線Ｌ３との位置に内壁９１が存在するものとみなす。

　上記のルールに従って切り欠き部６７に内壁９１が存在するとみなした場合に、内壁９１の全周にわたる長さが溝６２の周長である。したがって、上記のルールに従った場合の溝６２の周長は、内壁９１の長さと、第１の仮想線Ｌ１から外壁部６２２までの距離Ｄがシール材８の幅Ｗ以上の部分における第１の仮想線Ｌ１の長さと、第１の仮想線Ｌ１から外壁部６２２までの距離Ｄがシール材８の幅Ｗ未満の部分のうち接点６２１ｄ同士の間の区間の仮想線Ｌ２の長さと、第１の仮想線Ｌ１から外壁部６２２までの距離Ｄがシール材８の幅Ｗ未満の部分のうち接点６２１ｃと接点６２１ｄとの間の区間の仮想線Ｌ３の長さとを合計した長さとなる。

　実施の形態１に係るロボットでは、溝６２の周長は、シール材８の内周の長さよりも長くなっている。このため、溝６２に配置されたシール材８は、弾性変形によって伸びた状態となる。したがって、溝６２が曲線形状になっている部分、すなわち開口６１の四隅及び長辺の中央部に当たる切り欠き部６７では、シール材８は、内壁９１及び内壁９１に対向する外壁９２のうち曲線形状の凹側となる一方に、弾性変形により押し当たっている。このため、溝６２からシール材８が脱落することは防止される。

　図７は、実施の形態１に係るロボットが切り欠き部を備えることにより開口が広がる状態を示す図である。図７には、実施の形態１に係るロボット５０の溝６２との比較のために、切り欠き部６７が設けられていない溝６２の内壁部６２１のうち開口に突出する部分を破線で示している。切り欠き部６７を設けることにより、切り欠き部６７では、開口６１に向かって内壁部６２１が突出しないようにすることができる。したがって、切り欠き部６７を設けることにより、開口６１を広げることができ、開口６１を通じて行う作業の作業性を向上させることができる。

　実施の形態１に係るロボット５０は、溝６２の内壁部６２１と外壁部６２２とでシール材８を挟み込まなくてもシール材８がずれたり、溝６２から脱落することを抑制できる。したがって、溝６２をシール材８の幅よりも細くする必要がないため、大径の工具を用いて溝６２を加工することができる。したがって、実施の形態１に係るロボット５０には、シール材８のずれ及び脱落を防止する溝６２を短時間で設けることができる。

　なお、内壁部６２１の端部６４に丸め面６４ａを設ける場合には、外壁部６２２のうち丸め面６４ａと対向する部分及び切り欠き６８と対向する部分に湾曲面６２３，６２４を設けても良い。図８は、実施の形態１に係るロボットの溝の変形例を示す図である。内壁部６２１の端部６４には、切り欠き６８に対向する端面９４と内壁９１とを繋ぐ曲面である丸め面６４ａが設けられている。丸め面６４ａは、円筒の一部分である。丸め面６４ａに対向する湾曲面６２３は、丸め面６４ａと同軸の円筒の一部分である。

　また、外壁部６２２のうち切り欠き６８と対向する部分に設けられた湾曲面６２４は、湾曲面６２３同士に挟まれている。湾曲面６２４は、湾曲面６２３とは反対方向に凸の円筒の一部分である。湾曲面６２３と湾曲面６２４とは、滑らかに繋がっている。

　内壁部６２１の端面９４のうち、湾曲面６２４と対向する部分は、湾曲面６５が設けられている。湾曲面６５は、湾曲面６２４と同軸の円筒の一部分である。

　上記のように、内壁部６２１に丸め面６４ａ及び湾曲面６５を設け、外壁部６２２に湾曲面６２３，６２４を設けることにより、溝６２は、溝６２の幅と同じ幅の工具７０を用いて、同じ箇所に工具７０を通すことなく形成することが可能となり、溝６２よりも細い工具を用いて溝６２をする場合と比較して、溝６２の加工に要する時間を短縮できる。

　上記の説明において、切り欠き６８を挟んで互いに対向する内壁部６２１の端部６４に丸め面６４ａが設けられていたが、内壁部６２１の端部６４に丸め面６４ａが設けられていなくてもよい。図９は、実施の形態１の変形例に係るロボットの切り欠き部で内壁が存在するとみなす位置を示す第１の例を示す図である。内壁部６２１の端部６４に丸め面６４ａが設けられていない場合には、第１の仮想線Ｌ４は、切り欠き６８を挟んで互いに向かい合う内壁部６２１の二つの端６２１ｂを繋ぐ線分である。開口６１の四隅に当たる切り欠き部６７では、第１の仮想線Ｌ４から外壁部６２２までの距離Ｄがシール材８の幅Ｗ以上である。このため、開口６１の四隅に当たる切り欠き部６７では、第１の仮想線Ｌ４の位置に内壁９１が存在するとみなす。図１０は、実施の形態１の変形例に係るロボットの切り欠き部で内壁が存在するとみなす位置を示す第２の例を示す図である。内壁部６２１に丸め面６４ａが設けられていない場合には、第１の仮想線Ｌ４から外壁部６２２までの距離Ｄがシール材８の幅Ｗ未満であれば、外壁９２からシール材８の幅Ｗの分オフセットした仮想線Ｌ２に接し、内壁部６２１の端６２１ｂを通る仮想線Ｌ５を求める。さらに、仮想線Ｌ５と仮想線Ｌ２との接点６２１ｅを求める。そして、外壁部６２２の頂点６２２ｂをシール材８の幅Ｗ分開口６１側にオフセットしたオフセット点６２２ｃを含む接点６２１ｅ同士の間の区間の仮想線Ｌ２と、接点６２１ｅと端６２１ｂとの間の区間の仮想線Ｌ５との位置に内壁９１が存在するものとみなす。

　内壁部６２１の端部６４に丸め面６４ａが設けられていない場合も、切り欠き部６７において内壁部６２１が存在しないため、開口６１を内壁部６２１の厚さ分だけ広げることができる。また、溝６２は、シール材８の幅よりも細くする必要がないため、大径の工具７０を用いて溝６２を形成することができる。

　なお、上記の説明において、シール材８を配置する溝６２は筐体６に設けられていたが、溝６２をカバー７に設けてもよい。

　また、上記の実施の形態においては、産業用機器の一種であるロボットを例に挙げて説明したが、本発明は、ロボットに限定されることはなく、工作機械、搬送装置及び測定機器に例示される産業用途に用いられる機器全般に適用可能である。

　溝６２は、曲線状の部分を少なくとも一箇所有する形状であればよい。一例を挙げると、溝６２は円弧形状であってもよい。

　筐体６とカバー７との固定は締結部品による固定に限定されることはなく、筐体６及びカバー７に凹凸の嵌合構造を設けて、凹凸の嵌合によって固定してもよい。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　６　筐体、７　カバー、８　シール材、９　ねじ、５０　ロボット、５１　ベース、５１ａ　ベース基部、５１ｂ　ベース先端部、５２　第１のアーム、５３　第２のアーム、５３ａ　第２のアーム基部、５３ｂ　第２のアーム先端部、５４　リスト、６１　開口、６２　溝、６４　端部、６４ａ　丸め面、６５，６２３，６２４　湾曲面、６７　切り欠き部、６８　切り欠き、７０　工具、９１　内壁、９２　外壁、９３　ねじ穴、９４　端面、５４０　インタフェース、６２１　内壁部、６２１ａ，６２１ｃ，６２１ｄ，６２１ｅ　接点、６２１ｂ　端、６２２　外壁部、６２２ａ　突起部、６２２ｂ　頂点、６２２ｃ　オフセット点。

Claims

　開口が形成された筐体と、
　前記開口を塞ぐカバーと、
　前記開口を取り囲む環状であり、弾性を有し、前記筐体と前記カバーとの隙間を封止するシール材とを備え、
　前記筐体及び前記カバーの一方は、前記シール材を収容する溝が設けられており、
　前記溝は、曲線形状の部分を少なくとも一箇所有し、
　前記溝のうち前記曲線形状の部分には、前記開口の中央側となる内壁をなす内壁部が欠損した切り欠きが形成されており、
　前記シール材は、前記曲線形状の部分において、前記内壁に対向する外壁をなす外壁部及び前記内壁部のうち、前記曲線形状の凹側となる一方に、弾性変形により押し当たっていることを特徴とする産業用機器。
　前記曲線形状の部分の少なくとも一箇所において、前記外壁部は、前記切り欠きに向かって突出する突起部を有することを特徴とする請求項１に記載の産業用機器。
　前記切り欠きを挟んで対向する前記内壁部の端部には、前記切り欠きに対向する端面と前記内壁とをつなぐ曲面である丸め面が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の産業用機器。
　前記外壁部は、前記丸め面に向かい合う湾曲面を有し、
　前記丸め面の中心と前記湾曲面の中心とが一致することを特徴とする請求項３に記載の産業用機器。