JP2008055560A - ロボットの関節部の密封装置及び関節ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットの関節部に組み込んだ駆動機構からの潤滑剤や塵埃の漏出を確実に防止するとともに、ロボットの外部環境から関節部内への異物の侵入を確実に阻止する。
【解決手段】ロボットの第１関節部１６に設けられる密封装置１０は、第１駆動機構３４に対して複数段に重複するシール部１１６、１１８を形成する。第１シール部１１６は、第１駆動機構３４に与えられる潤滑剤保有部（空所１０８ａ、減速機４２、軸受４４、４６、４８）に隣接して形成される第１の部材間隙１２０をシールする第１の接触シール要素１２２を備える。第１シール部１１６の外側に配置される第２シール部１１８は、第１駆動機構３４の収容空間１０８を画定する第１関節部１６の周囲壁１１０に形成される第２の部材間隙１２４をシールする第２の接触シール要素１２６を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ロボットの関節部に設けられる密封装置に関する。本発明はまた、関節部に密封装置を装備した関節ロボットに関する。

関節ロボットにおいて、アームや手首を駆動するための駆動機構を関節部に組み込んだ構成では、駆動機構に保有されている潤滑剤が関節部の外部に漏出することを防止するために、一般に、駆動機構の出力端（例えば減速機の出力側の軸受）の相対移動領域に、接触シール要素の一種であるオイルシールが設置されている。特に、ロボットによる環境や作業対象ワークの汚染を極力防止することが要求される用途において、関節部に組み込まれる駆動機構に対して複数段に重複するシール部を形成する密封装置を、関節部に装備することが提案されている。

例えば特許文献１は、クリーンルーム用ロボットの手首機構であって、手首ハウジングに組み込んだ駆動機構の減速機の出力端をグリースシール（接触シール要素）で封止するとともに、駆動機構に連結される手首動作部と手首ハウジングとの間をラビリンスシール（非接触シール要素）で封止する、２段式の密封装置を備えた手首機構を開示する。この手首機構においては、手首ハウジングの内部を負圧状態に維持することで、駆動機構に保有される潤滑剤や駆動機構内の可動部材の摩滅によって生じる塵埃がハウジング外部（すなわちクリーンルーム内）に漏出することを、効果的に防止できる。

特開昭６３−２２２９０号公報

特許文献１に記載されるロボットの手首機構（関節部）の密封装置は、２段階のシール部のうち外側シール部がラビリンスシール（非接触シール要素）によって構成されているから、ハウジング内部の負圧によって吸引可能な塵埃に対しては有効なシール機能を発揮できるものの、内側シール部であるグリースシールを駆動機構の潤滑剤が通り抜けた場合にはそのような潤滑剤に対するシール機能が若干劣る傾向がある。また、特許文献１のロボットは、クリーンルームでの使用を前提としているものであるから、ロボットの外部環境に塵埃や液滴等が存在する場合には、そのような塵埃や液滴がラビリンスシールを通って手首ハウジング内に侵入することを阻止できない恐れがある。

例えば、食品や医薬品等の嫌汚染性製品の製造ラインで、それら製品をハンドリングするために装備される関節ロボットにおいては、関節部からの潤滑剤の僅かな漏出をも確実に防止するだけでなく、ロボットに吹き付けられる洗浄剤や滅菌ガスが関節部の内部に侵入することを確実に阻止することが要求される。したがって、嫌汚染性製品を扱う関節ロボットでは、前述した特許文献１に記載される密封装置を関節部に装備したとしても、要求されるシール機能を確保できないことが懸念される。

本発明の目的は、ロボットの関節部に設けられる密封装置であって、関節部に組み込んだ駆動機構から潤滑剤や塵埃が関節部の外部に漏出することを確実に防止できるとともに、ロボットの外部環境から異物が関節部の内部に侵入することを確実に阻止できる、高性能の密封装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、関節部に密封装置を装備した関節ロボットにおいて、関節部に組み込んだ駆動機構から潤滑剤や塵埃が関節部の外部に漏出することを確実に防止できるとともに、ロボットの外部環境から異物が関節部の内部に侵入することを確実に阻止できる、高性能の密封装置を備え、以って、嫌汚染性製品の製造ラインに好適に適用できる関節ロボットを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ロボットの関節部に設けられ、関節部に組み込まれる駆動機構に対して複数段に重複するシール部を形成する密封装置において、駆動機構に与えられる潤滑剤保有部に隣接して形成される第１の部材間隙をシールする第１の接触シール要素を備えた第１シール部と、第１シール部の外側に配置され、駆動機構の収容空間を画定する関節部の周囲壁に形成される第２の部材間隙をシールする第２の接触シール要素を備えた第２シール部と、を具備することを特徴とする、関節部の密封装置を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の密封装置において、第１の部材間隙は、関節部を介して連結されるロボットの一対の相対可動部を相互に回転可能に支持する軸受に隣接して形成され、第１シール部の第１の接触シール要素が、第１の部材間隙に配置される、密封装置を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の密封装置において、駆動機構は、減速機を備え、軸受及び第１の接触シール要素が、減速機の一対の相対移動部材の間に配置される、密封装置を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の密封装置において、関節部の周囲壁は、軸受の固定側と可動側とにそれぞれ連結される一対の壁部材を含み、第２シール部の第２の接触シール要素が、一対の壁部材の間に配置される、密封装置を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の密封装置において、第２の部材間隙は、収容空間とロボットの外部環境とを相互に直接的に連通させる領域に形成され、第２シール部の第２の接触シール要素が、第２の部材間隙に配置される、密封装置を提供する。

請求項６に記載の発明は、嫌汚染性製品を扱う関節ロボットにおいて、請求項１〜５のいずれか１項に記載の密封装置を関節部に装備したことを特徴とする関節ロボットを提供する。

請求項１に記載の発明によれば、複数段に重複するシール部を構成する第１シール部と第２シール部との双方が、接触シール要素を有しているから、第１シール部の第１の接触シール要素を潤滑剤や塵埃が通り抜けた場合にも、第２シール部の第２の接触シール要素が、そのような潤滑剤や塵埃に対する高水準のシール機能を発揮して、収容空間から関節部の外部への潤滑剤や塵埃の漏出を確実に防止する。また、関節部の外部環境に塵埃や液滴等が存在する場合であっても、第２シール部の第２の接触シール要素が、そのような塵埃や液滴に対する高水準のシール機能を発揮して、外部環境から収容空間への塵埃や液滴の侵入を確実に阻止する。したがって、関節部に組み込んだ駆動機構から潤滑剤や塵埃が関節部の外部に漏出することを確実に防止でき、以って、ロボットによる環境や作業対象ワークの汚染を未然に回避できる。さらに、外部環境から異物が関節部の内部に侵入することを確実に阻止でき、以って、異物侵入によるロボットの動作不良の発生を未然に回避できる。

請求項２に記載の発明によれば、ロボットの一対の相対可動部の動作状態に関わらず、それら相対可動部を相互に回転可能に支持する軸受の潤滑剤保有部を、第１の接触シール要素により確実に密閉することができる。

請求項３に記載の発明によれば、駆動機構の減速機が有する潤滑剤保有部を、第１の接触シール要素により確実に密閉することができる。

請求項４に記載の発明によれば、ロボットの一対の相対可動部の動作状態に関わらず、それら相対可動部が有する一対の壁部材の間に配置される第２の接触シール要素により、収容空間を確実に密閉することができる。

請求項５に記載の発明によれば、関節部の収容空間を、第２の接触シール要素により確実に密閉することができる。

請求項６に記載の発明によれば、食品や医薬品等の嫌汚染性製品の製造ラインに好適に適用できる関節ロボットが提供される。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明の一実施形態による密封装置１０を個々の関節部に装備した、本発明の一実施形態による関節ロボット１２（以下、ロボット１２と略称する）を示す図、図２及び図３は、ロボット１２の主たる関節部の内部構造を示す図、図４及び図５は、ロボット１２の主たる関節部に装備した密封装置１０の構成を拡大して示す図である。図示のロボット１２は、主として直接駆動式の関節部を備えた６軸垂直多関節ロボットの機械構成を有する。しかし、本発明に係るロボットの機械構成は、これに限定されない。

図１に示すように、ロボット１２は、静止基台１４と、第１関節部１６を介して静止基台１４に連結される回転台１８と、第２関節部２０を介して回転台１８に連結される第１腕部２２と、第３関節部２４及び第４関節部２６を介して第１腕部２２に連結される第２腕部２８と、手首関節部３０を介して第２腕部２８に連結される手首部３２とを備える。第１関節部１６は、回転台１８を静止基台１４に対し、鉛直な第１制御軸Ｊ１に関して回転可能に連結する。また第２関節部２０は、第１腕部２２を回転台１８に対し、第１制御軸Ｊ１に直交する水平な第２制御軸Ｊ２に関して回転（腕振り）可能に連結する。また第３関節部２４は、第２腕部２８を第１腕部２２に対し、第２制御軸Ｊ２に平行する水平な第３制御軸Ｊ３に関して回転（腕振り）可能に連結する。また第４関節部２６は、第２腕部２８を第１腕部２２に対し、第３制御軸Ｊ３に直交する第４制御軸Ｊ４に関して回転可能に連結する。

手首関節部３０は、手首部３２を第２腕部２８に対し、第４制御軸Ｊ４に直交する第５制御軸Ｊ５に関して回転（手首振り）可能に連結するとともに、手首部３２の端部材３２ａを、第５制御軸Ｊ５に直交する第６制御軸Ｊ６に関して回転可能に支持する。手首部３２の端部材３２ａには、図示しないエンドエフェクタが取り付けられる。ロボット１２は、第１〜第６制御軸Ｊ１〜Ｊ６の多様な制御下で、第１及び第２腕部２２、２８並びに手首部３２を多彩に動作させることで、エンドエフェクタにより種々の作業を遂行することができる。

図２に示すように、第１関節部１６には、第１制御軸Ｊ１（図１）にて回転台１８を回転駆動するための第１駆動機構３４が組み込まれる。第１駆動機構３４は、静止基台１４に収容される駆動モータ３６と、駆動モータ３６の出力を回転台１８に伝達する動力伝達機構３８とを含む。動力伝達機構３８は、駆動モータ３６の出力軸３６ａに連結される歯車列４０と、歯車列４０に連結される減速機４２とを備える。減速機４２は、静止基台１４に固定して連結される固定部材４２ａと、歯車列４０に連結され、固定部材４２ａに対して回転する入力部材４２ｂと、回転台１８に固定して連結され、固定部材４２ａに係合しつつ入力部材４２ｂに対して所定の減速比で回転する出力部材（すなわち出力側可動部材）４２ｃとを備える。そして、減速機４２の固定部材４２ａと入力部材４２ｂとの間、入力部材４２ｂと出力部材４２ｃとの間、及び固定部材４２ａと出力部材４２ｃとの間に、それぞれ軸受４４、４６、４８が設置される。

同様に、第２関節部２０には、第２制御軸Ｊ２（図１）にて第１腕部２２を回転駆動するための第２駆動機構５０が組み込まれる。第２駆動機構５０は、回転台１８に収容される駆動モータ５２と、駆動モータ５２の出力を第１腕部２２に伝達する動力伝達機構５４とを含む。動力伝達機構５４は、駆動モータ５２の出力軸５２ａに連結される歯車列５６と、歯車列５６に連結される減速機５８とを備える。減速機５８は、回転台１８に固定して連結される固定部材５８ａと、歯車列５６に連結され、固定部材５８ａに対して回転する入力部材５８ｂと、第１腕部２２に固定して連結され、固定部材５８ａに係合しつつ入力部材５８ｂに対して所定の減速比で回転する出力部材（すなわち出力側可動部材）５８ｃとを備える。そして、減速機５８の固定部材５８ａと入力部材５８ｂとの間、入力部材５８ｂと出力部材５８ｃとの間、及び固定部材５８ａと出力部材５８ｃとの間に、それぞれ軸受６０、６２、６４が設置される。

なお、図示しないが、第３関節部２４には、第３制御軸Ｊ３（図１）にて第２腕部２８を回転駆動するための第３駆動機構が組み込まれる。第３駆動機構は、上記した第１及び第２駆動機構３４、５０と同様の構成を備えている。また、ロボット１２は、手首部３２に取り付けたエンドエフェクタに電力や材料等を供給するための線条体６６が、静止基台１４、回転台１８、第１腕部２２及び第２腕部２８の内部に敷設される構成を有する。その目的で、第１〜第３関節部１６、２０、２４には、線条体６６を通すためのパイプ６８が設置されている。

他方、図３に示すように、第４関節部２６には、第４制御軸Ｊ４（図１）にて第２腕部２８を回転駆動するための第４駆動機構７０が内蔵されるとともに、第５制御軸Ｊ５（図１）にて手首部３２（図１）を回転駆動するための第５駆動機構７２の主要部と、第６制御軸Ｊ６（図１）にて手首部３２の端部材３２ａ（図１）を回転駆動するための第６駆動機構７４の主要部とが内蔵される。第４駆動機構７０は、第４関節部２６に並設される駆動モータ７６と、駆動モータ７６の出力を第２腕部２８に伝達する動力伝達機構７８とを含む（駆動モータの収容ケース２６ａが示されている）。動力伝達機構７８は、駆動モータ７６の出力軸７６ａに連結される減速機８０と、減速機８０の出力部に連結される歯車列８２とを備える。歯車列８２の最終歯車８４は、径方向外方へ突出するフランジ部分８４ａを有する中空筒状体からなり、フランジ部分８４ａの外縁領域で、第２腕部２８に固定される。そして、最終歯車８４のフランジ部分８４ａに隣接して、第２腕部２８を第４関節部２６上で回転可能に担持する軸受８６が設置される。

第５駆動機構７２は、第４関節部２６に収容される駆動モータ８８と、駆動モータ８８の出力を手首部３２（図１）に伝達する動力伝達機構９０とを含む。動力伝達機構９０は、駆動モータ８８の出力軸８８ａに連結される歯車列９２と、第２腕部２８に収容され、一端で歯車列９２に連結される中空筒状の駆動シャフト９４と、手首関節部３０（図１）に収容され、駆動シャフト９４の他端に連結される減速機（図示せず）とを備える。歯車列９２の後段歯車９６は、中空筒状体からなり、その一部分が軸受９８を介して、前述した第４駆動機構７０の動力伝達機構７８における歯車列８２の最終歯車８４に同軸状に内設される。さらに、後段歯車９６は、駆動シャフト９４に同軸状に固定される。

同様に、第６駆動機構７４は、第４関節部２６に収容される駆動モータ（図示せず）と、駆動モータの出力を手首部３２の端部材３２ａ（図１）に伝達する動力伝達機構１００とを含む。動力伝達機構１００は、駆動モータの出力軸に連結される歯車列（後段歯車１０２のみ図示）と、第２腕部２８に収容され、一端で歯車列に連結される中空筒状の駆動シャフト１０４と、手首関節部３０（図１）に収容され、駆動シャフト１０４の他端に連結される減速機（図示せず）とを備える。歯車列の後段歯車１０２は、中空筒状体からなり、その一部分が軸受１０６を介して、前述した第５駆動機構７２の動力伝達機構９０における歯車列９２の後段歯車９６に同軸状に内設される。さらに、後段歯車１０２は、駆動シャフト１０４に同軸状に固定され、駆動シャフト１０４が、第５駆動機構７２の動力伝達機構９０における駆動シャフト９４に同軸状に内設される。

上記構成を有するロボット１２は、個々の関節部１６、２０、２４、２６、３０に組み込まれる駆動機構に対して、複数段に重複するシール部を形成する密封装置１０を、各関節部１６、２０、２４、２６、３０に装備している。以下、図４及び図５を参照して、代表例として第１及び第４関節部１６、２６に装備される密封装置１０の構成を説明する。

図４に示すように、第１関節部１６は、第１駆動機構３４の特に動力伝達機構３８を収容する収容空間１０８を画定する周囲壁１１０を備える。周囲壁１１０は、静止基台１４の上端に固定的（図では別体）に設けられる第１壁部材１１２と、回転台１８の下端に固定的（図では一体）に設けられる第２壁部材１１４とを含む。第１壁部材１１２は、上方へ先細りに延びて上端で開口する中空円錐台形状を有し、その内部に、動力伝達機構３８の歯車列４０を収容する空所１０８ａ（収容空間１０８の一部分）を画定する。また、第２壁部材１１４は、下方へ末広がりに延びて下端で開口する中空円錐台形状を有し、その内部に、動力伝達機構３８の減速機４２を収容する空所１０８ｂ（収容空間１０８の他の一部分）を画定する。

減速機４２は、その固定部材４２ａが、第１壁部材１１２の上端の開口縁１１２ａに固定される一方、その出力部材４２ｃが、第２壁部材１１４の上端面１１４ａに固定される。このような構成において、減速機４２の固定部材４２ａと出力部材４２ｃとの間に設置される軸受４８は、第１関節部１６を介して連結される静止基台１４と回転台１８と（すなわちロボット１２の一対の相対可動部）を、第１制御軸Ｊ１（図１）に関して相互に回転可能に支持する軸受として機能する。

上記構成を有する第１関節部１６においては、主として、第１壁部材１１２の空所１０８ａと、減速機４２の内部と、各軸受４４、４６、４８とに、それぞれ適当な潤滑剤が予め保有される。そこで、第１関節部１６には、それら潤滑剤や部材摩滅による塵埃が第１関節部１６の外部に漏出することを防止するとともに、ロボット１２の外部環境から異物が第１関節部１６の内部に侵入することを阻止する目的で、第１駆動機構３４に対して複数段に重複するシール部１１６、１１８を形成する密封装置１０が装備される。

図４に示すように、第１関節部１６に装備される密封装置１０は、第１駆動機構３４に与えられる潤滑剤保有部（空所１０８ａ、減速機４２、軸受４４、４６、４８）に隣接して形成される第１の部材間隙（図示実施形態では減速機４２の固定部材４２ａと出力部材４２ｃとの間に形成される間隙）１２０をシールする第１シール部１１６を備える。第１シール部１１６は、相対移動面同士の隙間をリップ接触によりシール可能な第１の接触シール要素（例えばオイルシール）１２２を有する。第１の接触シール要素１２２は、減速機４２の固定部材４２ａと出力部材４２ｃとの間に設置される軸受４８の軸線方向外側に隣接して形成される環状凹所からなる第１の部材間隙１２０に配置される。なお、軸受４８は、減速機４２の固定部材４２ａ及び出力部材４２ｃがそれぞれ外輪及び内輪となるクロスローラベアリングとして構成できる。

軸受４８は、前述したように、第１関節部１６を介して連結されるロボット１２の一対の相対可動部（静止基台１４及び回転台１８）を相互に回転可能に支持するものであり、空間上ではロボット１２の外部環境に最も近接して配置される相対移動構造体である。したがって、第１の接触シール要素１２２は、上記配置により、ロボット１２の運転状態に関わらず、第１駆動機構３４の潤滑剤保有部（空所１０８ａ、減速機４２、軸受４４、４６、４８）を密閉することができ、それにより、それら潤滑剤保有部から第１駆動機構３４の外部への潤滑剤や塵埃の漏出、及び第１駆動機構３４の外部からそれら潤滑剤保有部への異物の侵入を、確実に防止する。

さらに、第１関節部１６に装備される密封装置１０は、第１シール部１１６の外側に配置され、第１駆動機構３４を包囲する第１関節部１６の周囲壁１１０に形成される第２の部材間隙（図示実施形態では、第１壁部材１１２と第２壁部材１１４との間に形成される間隙）１２４をシールする第２シール部１１８を備える。第２シール部１１８は、相対移動面同士の隙間をリップ接触によりシール可能な第２の接触シール要素（例えばＶリング）１２６を有する。第２の接触シール要素１２６は、周囲壁１１０の第１壁部材１１２の上端と第２壁部材１１４の下端との、互いに近接対向する外周縁領域１１２ｂ、１１４ｂの間に形成される第２の部材間隙１２４に配置される。

第１及び第２壁部材１１２、１１４のこれら外周縁領域１１２ｂ、１１４ｂは、第１関節部１６の収容空間１０８とロボット１２の外部環境とを相互に直接的に連通させる領域である。したがって、第２の接触シール要素１２６は、上記配置により、ロボット１２の運転状態に関わらず、収容空間１０８を密閉することができ、それにより、収容空間１０８から第１関節部１６の外部への潤滑剤や塵埃の漏出、及び第１関節部１６の外部から収容空間１０８への異物の侵入を、確実に防止する。しかも、第１壁部材１１２と第２壁部材１１４とは、前述した軸受４８の固定側（減速機４２の固定部材４２ａ）と可動側（減速機４２の出力部材４２ｃ）とにそれぞれ連結される一対の相対移動部材であるから、第２の接触シール要素１２６は、第１の接触シール要素１２２によって密閉される第１駆動機構３４の潤滑剤保有部（空所１０８ａ、減速機４２、軸受４４、４６、４８）に対し、重層的な密閉機能を発揮することになる。

このように、上記構成を有する密封装置１０は、複数段に重複するシール部を構成する第１シール部１１６と第２シール部１１８との双方が、接触シール要素１２２、１２６を有しているから、第１シール部１１６の第１の接触シール要素１２２を潤滑剤や塵埃が通り抜けた場合にも、第２シール部１１８の第２の接触シール要素１２６が、そのような潤滑剤や塵埃に対する高水準のシール機能を発揮して、収容空間１０８から第１関節部１６の外部（すなわちロボット１２の外部環境）への潤滑剤や塵埃の漏出を確実に防止する。また、ロボット１２の外部環境に塵埃や液滴等が存在する場合であっても、第２シール部１１８の第２の接触シール要素１２６が、そのような塵埃や液滴に対する高水準のシール機能を発揮して、外部環境から収容空間１０８への塵埃や液滴の侵入を確実に阻止する。

したがって、密封装置１０によれば、第１関節部１６に組み込んだ第１駆動機構３４から潤滑剤や塵埃が第１関節部１６の外部に漏出することを確実に防止でき、以って、ロボット１２による環境や作業対象ワークの汚染を未然に回避できる。さらに、密封装置１０によれば、ロボット１２の外部環境から異物が第１関節部１６の内部に侵入することを確実に阻止でき、以って、異物侵入によるロボット１２の動作不良の発生を未然に回避できる。このような密封装置１０を第１関節部１６に装備したロボット１２は、食品や医薬品等の嫌汚染性製品の製造ラインに好適に適用できるものとなる。

なお、図示のように、第１関節部１６に設置したパイプ６８と回転台１８との間には、１つの接触シール要素（例えばオイルシール）１２８のみが配置されている。この接触シール要素１２８は、第１駆動機構３４に保有された潤滑剤の漏出を防止するものであるが、漏出先が回転台１８の内部空間であるから、この箇所に、複数段に重複するシール部を形成する必要は無い。また、図示実施形態のように、第１関節部１６に、第１駆動機構３４を収容する収容空間１０８を画定する周囲壁１１０を設けるとともに、周囲壁１１０に形成される第２の部材間隙１２４に、相対移動面同士の隙間をリップ接触によりシール可能な第２の接触シール要素（例えばＶリング）１２６を配置する構成とすることで、第１関節部１６の外表面が凹凸の少ない滑らかな形状になる。その結果、ロボット１２の外観が改善され、洗浄剤による洗浄作業が容易になる利点も得られる。

ロボット１２の第２及び第３関節部２０、２４には、上記した第１関節部１６の密封装置１０と実質的同一の構成を有する密封装置１０を装備することができる。図２には、第２関節部２０に装備される密封装置１０の第１の接触シール要素１３０と第２の接触シール要素１３２とが示されている。各関節部２０、２４の密封装置１０の説明は省略する。

次に、図５を参照すると、第４関節部２６は、第４駆動機構７０の特に動力伝達機構７８を収容する収容空間１３４を画定する周囲壁１３６を備える。周囲壁１３６は、第３関節部２４（図１）に回転可能に連結される第１壁部材１３８と、第２腕部２８の基端に固定的（図では一体）に設けられる第２壁部材１４０とを含む。第１壁部材１３８は、一端で開口する中空筒形状を有し、また第２壁部材１４０は、第２腕部２８の基端で外方へ突出する環状フランジ形状を有する。そして、第１壁部材１３８と第２壁部材１４０との協働により、動力伝達機構７８の減速機８０及び歯車列８２を収容する収容空間１３４が画定される。なお、収容空間１３４には、第５駆動機構７２の動力伝達機構９０の歯車列９２と、第６駆動機構７４の動力伝達機構１００の歯車列（後段歯車１０２）とが、同様に収容される。

第４駆動機構７０の動力伝達機構７８は、減速機８０が、ブラケット１４２を介して第１壁部材１３８に固定される一方、歯車列８２の最終歯車８４が、第２壁部材１４０（すなわち第２腕部２８の基端）に固定される。このような構成において、第１壁部材１３８と第２壁部材１４０との間に設置される軸受８６は、第４関節部２６（及び第３関節部２４）を介して第１腕部２２（図１）と第２腕部２８と（すなわちロボット１２の一対の相対可動部）を、第４制御軸Ｊ４（図１）に関して相互に回転可能に支持する軸受として機能する。

上記構成を有する第４関節部２６においては、主として、収容空間１３４と、減速機８０の内部と、各軸受８６、９８、１０６とに、それぞれ適当な潤滑剤が予め保有される。そこで、第４関節部２６には、それら潤滑剤や部材摩滅による塵埃が第４関節部２６の外部に漏出することを防止するとともに、ロボット１２の外部環境から異物が第４関節部２６の内部に侵入することを阻止する目的で、第４駆動機構７０に対して複数段に重複するシール部１４４、１４６を形成する密封装置１０が装備される。

図５に示すように、第４関節部２６に装備される密封装置１０は、第４駆動機構７０（並びに第５及び第６駆動機構７２、７４）に与えられる潤滑剤保有部（収容空間１３４、減速機８０、軸受８６、９８、１０６）に隣接して形成される第１の部材間隙（図示実施形態では第１壁部材１３８に固定される軸受８６と第２壁部材１４０との間に形成される間隙）１４８をシールする第１シール部１４４を備える。第１シール部１４４は、相対移動面同士の隙間をリップ接触によりシール可能な第１の接触シール要素（例えばオイルシール）１５０を有する。第１の接触シール要素１５０は、軸受８６の外輪８６ａの軸線方向外側（収容空間１３４とは反対側）に形成される環状凹所からなる第１の部材間隙１４８に配置される。

軸受（例えばクロスローラベアリング）８６は、前述したように、第４関節部２６を介して連結されるロボット１２の一対の相対可動部（第１腕部２２及び第２腕部２８）を相互に回転可能に支持するものであり、空間上ではロボット１２の外部環境に最も近接して配置される相対移動構造体である。したがって、第１の接触シール要素１５０は、上記配置により、ロボット１２の運転状態に関わらず、第４駆動機構７０（並びに第５及び第６駆動機構７２、７４）の潤滑剤保有部（収容空間１３４、減速機８０、軸受８６、９８、１０６）を密閉することができ、それにより、それら潤滑剤保有部から第４駆動機構７０の外部への潤滑剤や塵埃の漏出、及び第４駆動機構７０の外部からそれら潤滑剤保有部への異物の侵入を、確実に防止する。

さらに、第４関節部２６に装備される密封装置１０は、第１シール部１４４の外側に配置され、第４駆動機構７０を包囲する第４関節部２６の周囲壁１３６に形成される第２の部材間隙（図示実施形態では、第１壁部材１３８と第２壁部材１４０との間に形成される間隙）１５２をシールする第２シール部１４６を備える。第２シール部１４６は、相対移動面同士の隙間をリップ接触によりシール可能な第２の接触シール要素（例えばＶリング）１５４を有する。第２の接触シール要素１５４は、周囲壁１３６の第１壁部材１３８の一端と第２壁部材１４０の一端との、互いに近接対向する外周縁領域１３８ａ、１４０ａの間に形成される第２の部材間隙１５２に配置される。

第１及び第２壁部材１３８、１４０のこれら外周縁領域１３８ａ、１４０ａは、第４関節部２６の収容空間１３４とロボット１２の外部環境とを相互に直接的に連通させる領域である。したがって、第２の接触シール要素１５４は、上記配置により、ロボット１２の運転状態に関わらず、収容空間１３４を密閉することができ、それにより、収容空間１３４から第４関節部２６の外部への潤滑剤や塵埃の漏出、及び第４関節部２６の外部から収容空間１３４への異物の侵入を、確実に防止する。しかも、第１壁部材１３８と第２壁部材１４０とは、前述した軸受８６の固定側（外輪８６ａ）と可動側（内輪８６ｂ）とにそれぞれ連結される一対の相対移動部材であるから、第２の接触シール要素１５４は、第１の接触シール要素１５０によって密閉される第４駆動機構７０（並びに第５及び第６駆動機構７２、７４）の潤滑剤保有部（収容空間１３４、減速機８０、軸受８６、９８、１０６）に対し、重層的な密閉機能を発揮することになる。

このように、第４関節部２６に装備される密封装置１０も、前述した第１関節部１６に装備される密封装置１０と同様に、複数段に重複するシール部を構成する第１シール部１４４と第２シール部１４６との双方が、接触シール要素１５０、１５４を有しているから、第１シール部１４４の第１の接触シール要素１５０を潤滑剤や塵埃が通り抜けた場合にも、第２シール部１４６の第２の接触シール要素１５４が、そのような潤滑剤や塵埃に対する高水準のシール機能を発揮して、収容空間１３４から第４関節部２６の外部（すなわちロボット１２の外部環境）への潤滑剤や塵埃の漏出を確実に防止する。また、ロボット１２の外部環境に塵埃や液滴等が存在する場合であっても、第２シール部１４６の第２の接触シール要素１５４が、そのような塵埃や液滴に対する高水準のシール機能を発揮して、外部環境から収容空間１３４への塵埃や液滴の侵入を確実に阻止する。

したがって、密封装置１０によれば、第４関節部２６に組み込んだ第４駆動機構７０（並びに第５及び第６駆動機構７２、７４）から潤滑剤や塵埃が第４関節部２６の外部に漏出することを確実に防止でき、以って、ロボット１２による環境や作業対象ワークの汚染を未然に回避できる。さらに、密封装置１０によれば、ロボット１２の外部環境から異物が第４関節部２６の内部に侵入することを確実に阻止でき、以って、異物侵入によるロボット１２の動作不良の発生を未然に回避できる。このような密封装置１０を第４関節部２６に装備したロボット１２は、食品や医薬品等の嫌汚染性製品の製造ラインに好適に適用できるものとなる。

なお、図示のように、第５及び第６駆動機構７２、７４にそれぞれ設置される軸受９８、１０６に対しては、いずれも１つの接触シール要素（例えばオイルシール）１５６、１５８のみが配置されている。これら接触シール要素１５６、１５８は、軸受９８、１０６に保有された潤滑剤の漏出を防止するものであるが、漏出先が第２腕部２８の内部空間であるから、この箇所に、複数段に重複するシール部を形成する必要は無い。また、図示実施形態のように、第４関節部２６に、第４駆動機構７０を収容する収容空間１３４を画定する周囲壁１３６を設けるとともに、周囲壁１３６に形成される第２の部材間隙１５２に、相対移動面同士の隙間をリップ接触によりシール可能な第２の接触シール要素（例えばＶリング）１５４を配置する構成とすることで、第４関節部２６の外表面が凹凸の少ない滑らかな形状になる。その結果、ロボット１２の外観が改善され、洗浄剤による洗浄作業が容易になる利点も得られる。

なお、ロボット１２の手首関節部３０（図１）には、上記した第１及び第４関節部１６、２６の密封装置１０と実質的同一の構成を有する密封装置１０を装備することができる。

本発明の一実施形態によるロボットの斜視図である。 図１のロボットの第１及び第２関節部の内部構造を示す縦断面図である。 図１のロボットの第４関節部の内部構造を示す縦断面図である。 図２の第１関節部の拡大図で、本発明の一実施形態による密封装置の構成を示す。 図３の第４関節部の拡大図で、本発明の他の実施形態による密封装置の構成を示す。

符号の説明

１０ 密封装置
１２ ロボット
１４ 静止基台
１６ 第１関節部
１８ 回転台
２０ 第２関節部
２２ 第１腕部
２４ 第３関節部
２６ 第４関節部
２８ 第２腕部
３０ 手首関節部
３２ 手首部
３４ 第１駆動機構
３８、５４、７８、９０、１００ 動力伝達機構
４０、５６、８２、９２ 歯車列
４２、５８、８０ 減速機
４２ａ、５８ａ 固定部材
４２ｃ、５８ｃ 出力部材
４４、４６、４８、６０、６２、６４、８６、９８、１０６ 軸受
７０ 第４駆動機構
７２ 第５駆動機構
７４ 第６駆動機構
１０８、１３４ 収容空間
１１０、１３６ 周囲壁
１１２、１３８ 第１壁部材
１１４、１４０ 第２壁部材
１１６、１４４ 第１シール部
１１８、１４６ 第２シール部
１２０、１４８ 第１の部材間隙
１２２、１３０、１５０ 第１の接触シール要素
１２４、１５２ 第２の部材間隙
１２６、１３２、１５４ 第２の接触シール要素

Claims (6)

1. ロボットの関節部に設けられ、該関節部に組み込まれる駆動機構に対して複数段に重複するシール部を形成する密封装置において、
   前記駆動機構に与えられる潤滑剤保有部に隣接して形成される第１の部材間隙をシールする第１の接触シール要素を備えた第１シール部と、
   前記第１シール部の外側に配置され、前記駆動機構の収容空間を画定する前記関節部の周囲壁に形成される第２の部材間隙をシールする第２の接触シール要素を備えた第２シール部と、
   を具備することを特徴とする、関節部の密封装置。
2. 前記第１の部材間隙は、前記関節部を介して連結されるロボットの一対の相対可動部を相互に回転可能に支持する軸受に隣接して形成され、前記第１シール部の前記第１の接触シール要素が、該第１の部材間隙に配置される、請求項１に記載の関節部の密封装置。
3. 前記駆動機構は、減速機を備え、前記軸受及び前記第１の接触シール要素が、該減速機の一対の相対移動部材の間に配置される、請求項２に記載の関節部の密封装置。
4. 前記関節部の前記周囲壁は、前記軸受の固定側と可動側とにそれぞれ連結される一対の壁部材を含み、前記第２シール部の前記第２の接触シール要素が、該一対の壁部材の間に配置される、請求項２又は３に記載の関節部の密封装置。
5. 前記第２の部材間隙は、前記収容空間とロボットの外部環境とを相互に直接的に連通させる領域に形成され、前記第２シール部の前記第２の接触シール要素が、該第２の部材間隙に配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の関節部の密封装置。
6. 嫌汚染性製品を扱う関節ロボットにおいて、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の密封装置を関節部に装備したことを特徴とする関節ロボット。

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