(57)【要約】      （修正有）【課題】生分解性を有しながらも潤滑性能に優れるグリースを封入してなり、更にはグリース漏洩し難く、外部から水分が浸入し難い構造とした、特にパートナーロボットや家事ロボット等に好適なマニピュレータの関節用軸受を提供する。【解決手段】マニピュレータの関節に組み込まれる軸受であって、植物油及び流動パラフィンから得られる少なくとも１種を基油とし、金属石けんを増ちょう剤とするグリースを、保持器のポケット内面に載置したことを特徴とするマニピュレータの関節用軸受。【選択図】図４
2010194654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレータの関節に組み込まれる軸受であって、植物油及び流動パラフィンから得られる少なくとも１種を基油とし、金属石けんを増ちょう剤とするグリースを、保持器のポケット内面に載置したことを特徴とするマニピュレータの関節用軸受。
【請求項２】
前記グリースが動物油を含有することを特徴とする請求項１記載のマニピュレータの関節用軸受。
【請求項３】
隙間０．０５ｍｍ以下のラビリンスシールを備えることを特徴とする請求項１または２記載のマニピュレータの関節用軸受。
【請求項４】
軸受を構成する金属部材がステンレス鋼製であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のマニピュレータの関節用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレータの関節に組み込まれる軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
マニピュレータは、省人化や自動化を目的として、自動車や電気機器等の加工ラインや組立ライン、搬送ライン等に多用されている。また、近年では、人間の義手や細かい作業を行なうためのマニピュレータにも注目が集まってきており、それらを用いた腕（指）を備えたパートナーロボットや、家事ロボットの実現が期待されている。
【０００３】
これまで、産業用のマニピュレータの関節用軸受の潤滑のために、汎用性の高い鉱油を基油とし、更に耐摩耗性等を考慮してウレア化合物を増ちょう剤とする鉱油−ウレア系グリースが一般に使用されている。しかし、パートナーロボットや家事ロボットでは人体への安全性や環境面への配慮が必要となるため、鉱油−ウレア系グリースは基油及び増ちょう剤とも生分解性に乏しく、好ましくない。
【０００４】
生分解性を有するグリースとして、ポリオールエステルを主成分とするグリース（特許文献１参照）や、ペンタエリスリトールを主成分とするグリース（特許文献２参照）、植物油を主成分とするグリース（特許文献３参照）等が知られているが、ポリオールエステルを主成分とするグリース及びペンタエリスリトールを主成分とするグリースは鉱油−ウレア系グリースに比べて潤滑性能に劣り、植物油を主成分とするグリースでは外部から水分が浸入したときに著しく性能が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１９８９号公報
【特許文献２】特開平８−２０７８９号公報
【特許文献３】特開２００２−３２３０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、生分解性を有しながらも潤滑性能に優れるグリースを封入してなり、更にはグリース漏洩し難く、外部から水分が浸入し難い構造とした、特にパートナーロボットや家事ロボット等に好適なマニピュレータの関節用軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために本発明は、下記のマニピュレータの関節用軸受を提供する。
（１）マニピュレータの関節に組み込まれる軸受であって、植物油及び流動パラフィンから得られる少なくとも１種を基油とし、金属石けんを増ちょう剤とするグリースを、保持器のポケット内面に載置したことを特徴とするマニピュレータの関節用軸受。
（２）前記グリースが動物油を含有することを特徴とする上記（１）記載のマニピュレータの関節用軸受。
（３）隙間０．０５ｍｍ以下のラビリンスシールを備えることを特徴とする上記（１）または（２）記載のマニピュレータの関節用軸受。
（４）軸受を構成する金属部材がステンレス鋼製であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載のマニピュレータの関節用軸受。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のマニピュレータの関節用軸受は、封入されるグリースが生分解性を有し、かつ、潤滑性能に優れる。そのため、ラビリンスを特定してグリース漏れを抑えているが、グリース漏れが起こったとしても人体や環境への影響が少ない。また、ラビリンスを特定したことにより外部からの水分の浸入も防止でき、グリースの劣化を抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】マニピュレータの関節ユニット部の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の関節部を上方から見た図である。
【図３】図１の関節部を構成する軸受ユニットを備える回動アームを上方から見た図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１はマニピュレータの関節ユニット部の一例を示す斜視図であり、図２は図１の関節部を上方から見た図であり、図３は図１の関節部を構成する軸受ユニットを備える回動アームを上方から見た図であり、図４は図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００１２】
図示されるように、基部アーム４３及び回動アーム４４を連結している関節部４１は、回動アーム４４の一端側に形成したユニット装着孔４７と、このユニット装着孔４７に嵌入された軸受ユニット４８と、この軸受ユニット４８の回転中心Ｐ位置に装着され、基部アーム４３の一端に形成した連結板４３ｃに固定される連結ネジ４９と、回動アーム４４の一端の端部外周に固定され連結ネジ４９の軸心（回転中心Ｐ）を中心とした円弧形状のアームギヤ７２と、基部アーム４３内に収容されアームギヤ７２と噛合するはすば歯車（ヘリカルギヤ）７５を備える回転モータ７３と、を備えている。
【００１３】
ユニット装着孔４７は、回動アーム４４の一端に長手方向に対して直交する方向に円形に開口して形成され、内周面４７ａには周方向に９０゜間隔で４つの凸部４７ｂが軸方向に延設されている。軸受ユニット４８は、２組の玉軸受５２，５３と、単一の外輪ハウジング５４と、単一の軸部材５５とを一体化した部品である。
【００１４】
２組の玉軸受のうち一方の玉軸受５２は、外輪５２ａ及び内輪５２ｂと、外輪５２ａの軌道溝及び内輪５２ｂの軌道溝間に転動自在に配設された多数の玉５２ｃと、を備えている。また、他方の玉軸受５３も、一方の玉軸受５２と同一形状の外輪５３ａ及び内輪５３ｂと、外輪５３ａの軌道溝及び内輪５３ｂの軌道溝間に転動自在に配設された多数の玉５３ｃと、を備えている。
【００１５】
外輪ハウジング５４は、２組の玉軸受５２，５３の外輪５２ａ，５３ａを内嵌し、回動アーム４４のユニット装着孔４７に内嵌される円筒形状の部材である。外輪ハウジング５４の外周面５４ａには周方向に９０゜間隔で４つの凹部５４ｂが軸方向に延設されており、軸受ユニット４８が回動アーム４４のユニット装着孔４７に装着されると、凹部５４ｂがユニット装着孔４７の内周面４７ａに形成された凸部４７ｂと係合し、回動アーム４４と軸受ユニット４８の相対回転が防止される。また、軸部材５５は、玉軸受５２，５３の内輪５２ｂ，５３ｂに内嵌される円筒形状の部材であり、内周面には連結ネジ４９が螺合する雌ネジが形成されている。
【００１６】
また、回動アーム４４の一端の端部外周には軸方向中央部に貫通孔４４ａが穿設されるとともに、回動アーム４４のユニット装着孔４７に内嵌された外輪ハウジング５４と回動アーム４４の端部外周に固定されたアームギヤ支持部７２ａには貫通孔４４ａに重なる貫通孔５４ｃ、７２ｂがそれぞれ穿設されており、回動アーム４４の一端外周側、即ちアームギヤ支持部７２ａの外側からピン７７が装着され、これらの部材の位置決めがなされる。
【００１７】
アームギヤ７２は、回動アーム４４の一端外周に溶接等により固定されている。なお、本実施形態では回動アーム４４に入力ギヤ７２を固定したが、これに限定されず、回動アーム４４の一端外周の軸方向長さを軸受ユニット４８の軸方向長さより短くし、軸受ユニット４８の外周、即ち外輪ハウジング５４の外周に入力ギヤ７２を固定してもよい。
【００１８】
このように構成されるマニピュレータは、回転モータ７３の正逆方向の駆動によりはすば歯車７５が正逆方向に回転すると、このはすば歯車７５にアームギヤ７２が噛合し回動アーム４４が、図１に示したＹ３方向、或いはＹ３方向に対して逆方向に回動する。
【００１９】
上記の玉軸受５２，５３において、グリースの漏洩及び外聞からの水分の浸入を防止するために、隙間が０．０５ｍｍ以下のラビリンスシールを備えることが好ましい。更には、後述するように本発明では人体や環境への影響を配慮して生分解性を有するグリースを封入するため、添加剤も人体や環境への影響の少ないものを選択する必要がある。しかし、防錆剤や酸化防止剤の中には人体や環境に悪影響を与える物質も含まれるため、使用を控えることが好ましいが、その一方で錆が発生しやすくなるため、軸受を構成する金属部材をステンレス鋼製にすることが好ましい。具体的には、内輪、外輪及び転動体をステンレス鋼製とし、金属製シールを用いる場合はステンレス鋼製にする。
【００２０】
また、芯金を樹脂やゴムで被覆した構成のシールでは、芯金をステンレス鋼製にすることが好ましいが、従来と同様に冷間圧延金属板やバネ鋼板、アルミニウム合金板、銅合金板等も使用できる。尚、樹脂としてはポリアミドやポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、変性ポリフェニルオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルフォン系、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂、ポリアミドエラストマーやポリエステルエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリスチレンエラストマー、ポリ塩化ビニルエラストマー等の熱可塑性エラストマーを挙げることができ、ゴムとしてはニトリルゴムやアクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム等を挙げることができる。
【００２１】
グリースは、生分解性を有することから、基油を植物油及び流動パラフィンから選ばれる少なくとも１種とする。植物油としては、菜種油、ひまわり油、大豆油、綿実油、コーン油、ひまし油等が挙げられ、単独または２種以上を混合して用いることができる。中でも、低温での流動性と酸化安定性とのバランスに優れた菜種油が好ましい。
【００２２】
増ちょう剤には、上記基油の保持性に優れることから金属石けんを用いる。中でも、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん等のリチウム石けんが好ましく、特に１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム石けんは鋼材への密着性に優れ、耐フレッチング性や耐摩耗性を向上させる効果を有するので好ましい。グリースにおける増ちょう剤の含有量は、植物油や流動パラフィンの生分解性を損なうことなくグリースに適度な柔軟性を付与するために８〜２０質量％が適当である。８質量％未満であると、グリースの漏出が生じやすくなり、２０質量％超過であると、グリースの流動性が低下して高トルクとなり好ましくない。
【００２３】
また、グリースは、混和ちょう度がＮＬＧＩ  Ｎｏ．２であることが好ましい。これより硬くなると十分な潤滑性が得られず、これより柔らかいと発塵量が多くなり、音響寿命に劣るようになる。
【００２４】
グリースには、必要に応じて各種添加剤を添加することができるが、生分解性に支障を来たしたり、人体や環境に悪影響を及ぼす添加物は好ましくない。
【００２５】
錆の発生を抑えるために防錆剤や酸化防止剤を添加することができるが、金属部品をステンレス鋼製とする場合は添加しなくてもよく、添加しても少量、具体的には０．５〜３質量％に留める必要がある。尚、防錆剤や酸化防止剤として、ジオクチルフェニルアミン、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ジノニルナフタレンスルホン酸カルシウム塩等を挙げることができる。
【００２６】
その他にも、例えば、軸受の耐フレッチング性や耐摩耗性を向上させるために極圧剤を添加することもできる。
【００２７】
グリースの調製方法は一般的なグリースと同様であり、基油中で増ちょう剤を合成して得られる。添加剤は基油に溶解させてもよく、基油と増ちょう剤とからなるベースグリースに添加して混練することもできる。
【００２８】
また、グリースは、保持器のポケット内面に載置される。これにより、軸受空間にグリースを充填した場合に比べて、潤滑性能を維持しながら、低トルクにすることができる。
【実施例】
【００２９】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００３０】
（実施例１〜４、比較例１〜２）
表１に示すように、基油及び増ちょう剤、添加剤を含む試験グリースを調製した。また、試験グリースについて、ＣＥＣ規格（欧州規格諮問委員会規格）のＬ−３３−Ａー９３に規定された試験法により生分解度を測定した。結果を表１に併記するが、８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることが特に好ましいとされている。
【００３１】
そして、試験グリースを、マイクロシリンジを用いて深溝玉軸受（軸受名番「ＳＲ１６８Ｂ−Ｈ−２６Ｔ１２」；内径６．３５ｍｍ、外径９．５２５ｍｍ、幅３．１７５ｍｍ）の保持器の各ポケット内面に２．５ｍｇずつ供給した後、２個１組で軸受ユニットを組み立てた。尚、内輪、外輪及び転動体をＳＵＳ４４０Ｃ製とし、表１に記載のラビリンス隙間とした。そして、軸受ユニットを用いて下記の揺動耐久試験を行った。結果を表１に併記する。
【００３２】
（揺動耐久試験）
下記の２条件で揺動させ、揺動前後のトルク差からトルク上昇値を求めた。結果を表１に併記するが、実施例１のトルク上昇値を１とする相対値で示してある。
・雰囲気温度、湿度：３０℃、４０％ＲＨ（条件１）または３０℃、９０％ＲＨ（条件２）
・予圧荷重：８．８Ｎ
・揺動角度：１０°
・揺動周波数（一定）：１０Ｈｚ
・時間：１００時間
・トルク測定：２５℃、予圧荷重８．８Ｎ、回転数２ｒｐｍ
【００３３】
【表１】
2010194654.tif 000003
【００３４】
表１に示すように、本発明に従う実施例１〜４の試験グリースは生分解度が略９０％以上で生分解性に優れており、試験軸受とした場合もトルク上昇が抑えられている。また、実施例３のように動物油を添加することにより、トルク上昇をより抑えられることがわかる。
【００３５】
更に、軸受構造については、実施例４のようにラビリンス隙間が小さいほどグリースの漏洩、水分の浸入が防止されてグリースの耐久性が高まり、トルク上昇が抑えられている。
【符号の説明】
【００３６】
４３…基部アーム、４３ｃ…連結板、４４…回動アーム、４７…ユニット装着孔、４７ｂ…凸部、４８…軸受ユニット、４９…連結ネジ、５２，５３…玉軸受、５２ａ，５３ａ…外輪、５２ｂ，５３ｂ…内輪、５２ｃ，５３ｃ…玉、５４…外輪ハウジング、５４ｂ…凹部、５５…軸部材、７２…アームギヤ、７３…回転モータ、７５…はすば歯車、７７…ピン
【図１】
2010194654.tif 000004
【図２】
2010194654.tif 000005
【図３】
2010194654.tif 000006
【図４】
2010194654.tif 000007