(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアーム（１３）を構成するフレーム（２０）の外壁部（２２）にカバー（４３）を設けると共に、それらフレーム（２０）とカバー（４３）との隙間にシール用のパッキン（４５）を介在させるようにしたものであって、
前記カバー（４３）は、主板部（４３ａ）とその主板部（４３ａ）の周囲から前記フレーム（２０）の外壁部（２２）の外周面側を覆う方向に立上がる周壁部（４３ｂ）を有し、該フレーム（２０）の外壁部（２２）に被さるような浅底蓋状をなし、
前記パッキン（４５）は、厚肉状の発泡ゴムから構成されていると共に、前記カバー（４３）の内周縁部に沿って配置され、
前記カバー（４３）は、前記パッキン（４５）を圧縮変形させた状態で、該パッキン（４５）によるシール部分よりも外側の前記周壁部（４３ｂ）にて、ねじ挿通孔に嵌合されたブッシュ（４４）を通して前記フレーム（２０）にねじ止めされることにより、該フレーム（２０）に取付けられていることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記カバー（４３）のフレーム（２０）への取付状態では、前記パッキン（４５）の圧縮変形率が３０％以下となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットアームを構成するフレームの外壁部に、シール用のパッキンを介してカバーを取付けるようにしたロボットに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
産業用ロボット例えば多関節（６軸）型ロボットは、複数本のアームを関節部にて順に回動（旋回）可能に連結すると共に、それら関節部を回転駆動するためのモータや減速機等を内蔵して構成される。図６は、従来のこの種のロボットの関節部部分の構成の一例を示しており、ここでは、第１アーム１の上端部に、第２アーム２の下端部が、水平方向に延びる軸Ｊ２を中心に回動可能に連結されている。
【０００３】
この場合、前記第１アーム１の躯体を構成する鋳物製のフレーム３は、その上半部が左右に二又状となって上方に延びており、前記第２アーム２の下端部は、その間に挟まれた状態で左右一対の軸受け４，４により回動可能に支持されている。そして、第１アーム１（フレーム３）の下部に組込まれた図示しないモータの回転力が、フレーム３の右側壁部の外側に位置して、ベルト５を介してプーリ６に伝達されるようになっており、このプーリ６の回転が、ハーモニックドライブからなる減速機７を介して第２アーム２に伝達されるようになっている。
【０００４】
また、このとき、フレーム３の右側壁部の外側には、ベルト伝達機構部分を覆うように、金属（鋳物）製のカバー８が設けられている。前記フレーム３の右側壁部の外周縁部には、複数箇所にねじ穴３ａが形成され、前記カバー８の外周部にフレーム３の右側壁部の外周縁部に沿って設けられたフランジ部８ａには、前記ねじ穴３ａに対応してねじ挿通孔８ｂが形成されている。
【０００５】
そして、カバー８は、フランジ部８ａとフレーム３の右側壁部の外周縁部との間に、例えばゴム製の薄板状のパッキン９を挟んだ状態で、ねじ挿通孔８ｂ及びパッキン９の孔９ａを通してねじ１０を前記ねじ穴３ａに締付けることにより取付けられるようになっている。これにて、パッキン９によってシールされることにより、防塵性、防滴性が確保されるようになっている。尚、フレーム３の左側壁部にも、同様にパッキン９を挟んでカバー８が取付けられる。
【０００６】
しかしながら、上記した従来のカバー８及びパッキン９の取付け構造では、ねじ１０の締付け力が大きくなりがちであり、パッキン９の変形が大きくて寿命が比較的短いものとなっていた。そのため、パッキン９を何度も繰返して使用（着脱）することはできず、例えばメンテナンス時等にカバー８を取外した際、あるいは定期的に、パッキン９の新品との交換が必要となる。この場合、パッキン９を着脱可能とするためには、高価な材質のガスケットシール等が必要となる。また、上記のものでは、パッキン９が外観に現れるため、見栄えも悪いものとなっていた。
【０００７】
尚、上記したロボットでは、フレーム３との間でのシールの信頼性を得るため、たわみ変形等の虞のない鋳物製のカバー８を採用しているが、これでは、カバー８自体が高価となると共に、フレーム３のねじ穴３ａの位置と、カバー８のねじ挿通孔８ｂの位置との加工誤差により、カバー８のねじ挿通孔８ｂの位置修正を行なわなければならないケースもあった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ロボットアームのフレームの外壁部にシール用のパッキンを介してカバーを設けたものにあって、パッキンを長寿命とすることができてコストダウンを図ることができ、外観も向上させることができるロボットを提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のロボットは、ロボットアームのフレームの外壁部にシール用のパッキンを介してカバーを設けたものにあって、前記カバーを、主板部とその主板部の周囲から前記フレームの外壁部の外周面側を覆う方向に立上がる周壁部を有し、該フレームの外壁部に被さるような浅底蓋状に構成し、前記パッキンを厚肉状の発泡ゴムから構成すると共に、前記カバーの内周縁部に沿って配置し、カバーを、パッキンを圧縮変形させた状態で、該パッキンによるシール部分よりも外側の周壁部にて、ねじ挿通孔に嵌合されたブッシュを通してフレームにねじ止めすることにより、フレームに取付ける構成としたところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【００１０】
これによれば、フレームとカバーとの間の隙間がパッキンによりシールされ、防塵，防滴が図られるのであるが、このとき、カバーは、パッキンの圧縮変形による反力を利用した状態でフレームに取付けられることになり、パッキンに過大な締付け力等を作用させずに、カバーをフレームに対してシール状態に取付けることができる。この場合、パッキンは厚肉状の発泡ゴムから構成されているので、僅かな圧縮変形によって反力を長期間に渡って維持することができると共に、外力を取除いた際の復元性に優れるものとなり、何度も繰返して使用（着脱）することが可能となり、また材質的にも比較的安価に済ませることができる。そして、カバーは、パッキンのシール部分よりも外側にてフレームに取付けられるので、パッキンが外観に現れることなくカバーを取付けることが可能となる。
【００１１】
しかも、カバーを、主板部とその周囲から立上る周壁部とを有し、フレームの外壁部に被さるような浅底蓋状とし、パッキンをそのカバーの内周縁部に沿って配置し、該パッキンを圧縮変形させた状態で、カバーを、その周壁部にて、ねじ挿通孔に嵌合されたブッシュを通してフレームにねじ止めするようにしたので、ねじの締付け方向とパッキンの圧縮方向とが異なるものとなり、ねじ止めはいわば抜止めの役割を果たし、ねじの締付け力によってパッキンに過大な圧縮力が作用することがなくなる。そして、パッキンが大形となっても、その位置決めが容易となって組付け作業が簡単となり、また、ねじ止め位置が周壁部にくるので、ねじが見えにくくなり、外観をより一層良好とすることができる。
この結果、請求項１の発明によれば、パッキンを長寿命とすることができてコストダウンを図ることができ、外観も向上させることができるという優れた効果を得ることができるものである。尚、上記発泡ゴムとして、例えばコスト的に優れたＮＢＲスポンジを用いることができ、この場合、硬度１０〜２５のものを採用することができる。さらには、より物性（耐油性，耐水性等）に優れたシリコン発泡ゴムを採用することもできる。
【００１３】
ところで、カバーのフレームへの取付状態では、上記したパッキンの圧縮変形率を３０％以下とすることが望ましく（請求項２の発明）、これにより、パッキンの良好な可逆性を確保することができる。パッキンの圧縮変形率が３０％を越えてしまうと、外力を取除いた際の復元性に劣るものとなる虞が生ずる。
【００１４】
尚、本発明においては、厚肉状のパッキンを使用しているため、フレームとカバーとの間の隙間が大きくなっても（隙間にむらが生じても）シールが可能となるため、カバーを、金属製でなく、合成樹脂製とすることが可能となる。これによれば、カバーについてもコストダウンを図ることができると共に、軽量化を図ることができ、また、フレームとカバーとの取付位置の加工誤差を、穴形成位置の修正等を行なわずとも、フレームとカバーとの隙間によって容易に吸収することができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を組立用の多関節（６軸）型ロボットに適用した一実施例について、図１ないし図５を参照しながら説明する。図５は、本実施例に係る多関節型ロボットの本体１１の外観構成を概略的に示しており、このロボット本体１１は、ベース１２上に、６軸のロボットアームを有し、その先端に図示しないハンド等のツールを取付けて構成される。
【００１６】
具体的には、前記ベース１２上には、上方に延びる第１アーム１３が、垂直軸Ｊ１を中心に回動（旋回）可能に連結され、この第１アーム１３の上部には、上方にくの字形に延びる第２アーム１４の下端部が水平軸Ｊ２を中心に回動可能に連結されている。この第２アーム１４の先端部には、第３アーム１５の基端部が水平軸Ｊ３を中心に回動可能に連結され、この第３アーム１５の先端部には、第４アーム１６の基端部が軸Ｊ４を中心に同軸回転可能に連結されている。この第４アーム１６の先端部には、第５アーム１７が軸Ｊ５を中心に回転可能に連結され、第５アーム１７の先端面部には、前記ハンド等のツールが着脱可能に取付けられるフランジ部１８が、軸Ｊ６を中心に同軸回転可能に設けられている。
【００１７】
そして、後に一部（第１アーム１３）を代表させて示すように、このロボット本体１１内には、各軸を駆動するためのサーボモータや、各軸の関節部に位置して、軸受、減速機、オイルシール等が設けられている。また、各アーム１３〜１７の外壁部には、カバーが設けられるようになっている。尚、このロボット本体１１には、マイコン等を含んで構成される図示しないロボットコントローラが接続され、前記各軸のサーボモータ等がこのロボットコントローラにより制御されて各種の動作（組立作業等）を行なうようになっている。
【００１８】
ここで、それらロボットアームのうち第１アーム１３部分を代表させて、その構成について説明する。図４等に示すように、前記第１アーム１３は、前面から見て、ほぼ上半部が左右両側を二又をなして上方に延びる形態に構成され、それらの間に位置して前記第２アーム１４の下部フレーム１９の下端部が連結されるようになっている。また、側面から見て、若干斜めに傾いて上方に延び上部が丸くなった形状をなしている。この第１アーム１３は、その躯体となる金属（鋳物）製のフレーム２０に、後述するように、サーボモータや機構部を組付けると共に、その左右両側壁部をカバーにより覆って構成される。
【００１９】
即ち、図１に示すように、前記フレーム２０は、そのほぼ下半部に位置して矩形箱状に構成された主部２０ａと、その主部２０ａの左側から上方に延びる左側壁部２１と、主部２０ａの右側から上方に延びる右側壁部２２とを一体に有して構成されている。さらに、前記左側壁部２１の外周縁部には、側方（図で左方）に立上がる立上り壁部２１ａが一体に設けられ、前記右側壁部２２の外周縁部には、図３にも示すように、側方（図で右方）に立上がる立上り壁部２２ａが一体に設けられている。また、左側壁部２１の上部には円形開口部２１ｂが形成されていると共に、右側壁部２２の上部にもそれに対応して円形開口部２２ｂが形成されている。
【００２０】
このフレーム２０の主部２０ａ内には、Ｊ２軸用のサーボモータ２３が横（右）向きに配設されている。図３にも示すように、このサーボモータ２３の先端部は、前記右側壁部２２の矩形開口部２２ｃから右方に突出しており、その回転軸２３ａには、歯付プーリからなる径小な駆動プーリ２４が取付けられている。
【００２１】
一方、前記左側壁部２１と右側壁部２２との間に配置される第２アーム１４の下部フレーム１９は、中空状をなし、その左側壁部には、円形開口部１９ａが形成されていると共に、右側壁部には、左方へ凹となる円形凹部１９ｂが形成されている。前記左側壁部２１の円形開口部２１ａ部分には、円筒部２５が固定されている。そして、この円筒部２５の外周面と、前記下部フレーム１９の円形開口部１９ａの内周面との間に、例えば汎用のころがり軸受けからなる軸受２６が介在されていると共に、その軸受２６のすぐ外側（左側）に位置してオイルシール２７が設けられている。尚、前記円筒部２５内を必要な配線等が通されるようになっている。
【００２２】
これに対し、前記右側壁部２２の円形開口部２２ｂ部分には、シャフト支持部２８が固着されている。このシャフト支持部２８の左側面には、前記下部フレーム１９の円形凹部１９ｂ内に突出するようにして、後述する減速機の一部を構成するサーキュラスプライン２９及びリング状の軸受支持部３０が、いわゆる共締め状態で固定されている。前記軸受支持部３０の外周面と、円形凹部１９ｂの内周面面との間には、例えばスラスト方向及びラジアル方向の双方の荷重を受けることのできるクロスローラベアリングからなる軸受３１が介在されていると共に、その軸受３１のすぐ外側（右側）に位置してオイルシール３２が設けられている。
【００２３】
このオイルシール３２は、焼入れ鋼からなるサーキュラスプライン２９の外周面を摺動面としている。これにて、前記第２アーム１４の下部フレーム１９は、２個の軸受２６及び３１によって、軸Ｊ２を中心として、第１アーム１３のフレーム２０にいわゆる両持ち構造で回転自在に支持されているのである。これにて、２個の軸受２６、３１を小形且つ安価なもので済ませ得ると共に、片持ち構造の場合と比較してフレーム２０の剛性についても小さく済ませることができる。また、オイルシール２７，３２により、例えばミスト中の環境での使用にも耐え得るものとなる。
【００２４】
そして、前記シャフト支持部２８の中心部には、シャフト３３が軸受３４を介して左右方向に貫通するように支持されている。また、軸受３４の右側にはオイルシール３５も設けられている。このシャフト３３の軸心は、軸Ｊ２に一致している。図３にも示すように、このシャフト３３の右端側には、径大な歯付プーリからなる従動プーリ３６が取付けられており、この従動プーリ３６と、前記駆動プーリ２４との間には、歯付ベルト（タイミングベルト）３７が掛渡されている。このとき、これら駆動プーリ２４及び従動プーリ３６並びに歯付ベルト３７は、フレーム２０の右側壁部２２の外面部側に位置される。
【００２５】
さらに、前記シャフト３３の左側部と前記下部フレーム１９の円形凹部１９ｂとの間には、減速機３８が設けられている。この減速機３８は、例えば汎用のハーモニックドライブからなり、周知のように、楕円状のカムとその外周のボールベアリングとからなるウエーブジェネレータ３９、その外周に配置されたカップ状のフレクスプライン（弾性歯車）４０、その外周に噛合う前記サーキュラスプライン（内歯車）２９から構成されている。
【００２６】
このとき、前記ウエーブジェネレータ３９が、前記シャフト３３に嵌合連結されると共に、前記フレクスプライン４０の基端部が取付部材４１によって前記下部フレーム１９の円形凹部１９ｂの内底部に固着されている。また、上述のように、前記サーキュラスプライン２９は、シャフト支持部２８（右側壁部２２）に固着されている。尚、前記取付部材４１には、前記シャフト３３の先端部を支持する軸受４２が設けられている。
【００２７】
これにて、前記サーボモータ２３の駆動力が、駆動プーリ２４、歯付ベルト３７、従動プーリ３６からなるベルト伝達機構を介してシャフト３３に伝達され、更に減速機３８により減速されて下部フレーム１９に伝達され、もって第２アーム１４が第１アーム１３に対して軸Ｊ２を中心に回動されるようになっているのである。
【００２８】
さて、前記フレーム２０の右側壁部２２の外壁部（右側）には、ベルト伝達機構部分を覆い、防塵、防滴を図るためのカバー４３が設けられる。このカバー４３は、図３，図４にも示すように、右側壁部２２の右側面側を覆う主板部４３ａと、その主板部４３ａの周囲から左方に立上がり前記立上り壁部２２ａの外周面側を覆う周壁部４３ｂとを一体に有した浅底蓋状をなし、右側壁部２２に右方から被せられるように設けられる。尚、本実施例では、このカバー４３は、例えば合成樹脂の真空成形により製造され、例えば肉厚が３ｍｍとされている。
【００２９】
また、このとき、図２に一部を拡大して示すように、前記右側壁部２２の立上り壁部２２ａの外周面部には、全周に渡って間欠的に複数個（例えば９箇所）のねじ穴２２ｄが形成されている。これに対し、前記カバー４３の周壁部４３ｂには、前記ねじ穴２２ｄに対応位置してねじ挿通孔が形成されているのであるが、本実施例では、図２に示すように、このねじ挿通孔部分に金属製のブッシュ４４が嵌合埋込みされるようになっている。
【００３０】
そして、前記右側壁部２２の立上り壁部２２ａの先端面と、前記カバー４３の内周縁部（主板部４３ａと周壁部４３ｂとのなす内側のコーナー部分）との間に設けられる隙間には、シール用のパッキン４５が介在されるようになっている。このパッキン４５は、発泡ゴム例えばＮＢＲスポンジから、前記立上り壁部２２ａの端面部に沿う形状（環状）に構成され、また厚みが１０ｍｍ程度の厚肉状とされている。尚、このパッキン４５の硬度は１０とされている。
【００３１】
前記カバー４３は、その内周縁部に沿って前記パッキン４５が配置された状態で、右側壁部２２に被せられ、図２に示すように、ねじ４６を前記ブッシュ４４を通してねじ穴２２ｄに締付けることにより、着脱可能に取付けられる。このとき、前記パッキン４５は、前記立上り壁部２２ａの先端面との間に挟まれて圧縮変形されるのであるが、その圧縮変形率が３０％以下、この場合２〜３ｍｍ程度潰されるように、ねじ止め位置が設定されている。また、カバー４３のフレーム２０に対する結合位置（ねじ止め位置）は、前記パッキン４５によるシール位置よりも外側となる。
【００３２】
尚、詳しい説明は省略するが、図１に示すように、フレーム２０の左側壁部２１の外壁部（左側）についても、同様に、カバー４７がパッキン４８を介在させた状態でねじ止めにより取付けられている。さらには、上述したように、第１アーム１３以外の各アーム１４〜１７の外壁部にも、同様にしてカバーが設けられるようになっている。
【００３３】
次に、上記構成の作用について述べる。カバー４３をフレーム２０の右側壁部２２に取付けるにあたっては、上述のように、カバー４３の内周縁部に沿ってパッキン４５が配置され、カバー４３が右側壁部２２に被せられるようにして、パッキン４５を２〜３ｍｍ圧縮変形させた状態で、ねじ４６による複数箇所のねじ止めが行なわれる。
【００３４】
この場合、ねじ４６の締付け方向とパッキン４５の圧縮方向とが異なり、カバー４３は、パッキン４５の圧縮変形による反力を利用し、ねじ止めがいわば抜止めの役割を果たした状態で右側壁部２２に取付けられるようになる。このため、従来のような、カバー８のフランジ部８ａをパッキン９を挟んだ状態で、フレーム３にねじ止めするものと異なり、ねじ４６の締付け力によってパッキン４５に過大な圧縮力が作用することがなくなり、過剰に圧縮変形されることはない。また、従来のものと異なり、カバー４３が浅底蓋状に構成されているので、パッキン４５が大形となっても、カバー４３に対するパッキン４５の位置決め、及び右側壁部２２に対するカバー４３の位置決めが容易となって組付け作業が簡単となる。
【００３５】
さらには、カバー４３が合成樹脂製であることから、取付けの際に若干のたわみが生ずる虞があるが、厚肉状のパッキン４５のつぶし代を比較的大きく取ることができ、隙間を生じさせることなくパッキン４５による確実なシール性を得ることができるのである。この結果、従来のようにカバー８を剛性の高い金属（鋳物）製とする必要がなくなり、カバー４３を合成樹脂製としてコストダウンや軽量化を図ることができたのである。また、右側壁部２２のねじ穴２２ｄの位置と、カバー４３のねじ挿通孔（ブッシュ４４）の位置との間に多少の加工誤差があっても、穴形成位置の修正等を行なわずとも、右側壁部２２とカバー４３との隙間によってその誤差を容易に吸収することができるものである。
【００３６】
そして、このカバー４３の取付状態では、右側壁部２２（立上り壁部２２ａ）とカバー４３との間の隙間がパッキン４５によりシールされ、防塵，防滴が図られるのであるが、厚肉状の発泡ゴムから構成されたパッキン４５は、僅かな（３０％以下の）圧縮変形によって反力を長期間に渡って維持することができ、長期間の安定したシール性を保つことができる。この場合、シール用のパッキン４５は、発泡ゴム（ＮＢＲスポンジ）製なので、高価な材質のガスケットシール等と比べて、材質的に比較的安価に済ませることができる。
【００３７】
また、このとき、パッキン４５はカバー４３の内部にあって、従来のもののように外観に現れることはないので、外観を向上させることができ、しかも、ねじ止め位置がカバー４３の周壁部４３ｂにくるので、ねじ４６の頭部も比較的目立たなくなり、この点からも外観を良好とすることができる。
【００３８】
しかして、例えば給油や点検、部品交換などのメンテナンス時においては、前記カバー４３がフレーム２０の右側壁部２２から一旦取外され、メンテナンス終了後に再び取付けられる。この場合、厚肉状の発泡ゴムから構成されたパッキン４５は、従来のゴム製の薄板状のパッキン９のようにいわば使い捨てされるものと異なり、上記のように反力（ゴム状弾性）を長期間に渡って維持することができると共に、外力を取除いた際の復元性に優れるものとなり、何度も繰返して使用（着脱）することが可能となるのである。特に、圧縮変形率を３０％以下としたことによって、パッキン４５の良好な可逆性を確保することができる。
【００３９】
このように本実施例によれば、フレーム２０とカバー４３との間に設けられるシール用のパッキン４５を安価に済ませながらもその長寿命化を図ることができ、従来のようにパッキン９を頻繁に交換しなければならなかったものと異なり、大幅なコストダウンを図ることができ、外観も向上させることができるという優れた効果を得ることができる。特に本実施例では、カバー４３を合成樹脂製としたので、カバー４３をも安価に済ませることができ、より一層のコストダウンを図ることができるものである。
【００４０】
尚、上記実施例では、パッキン４５の材質として、コスト的に優れたＮＢＲスポンジを用いるようにしたが、より物性（耐油性，耐水性等）に優れたシリコン発泡ゴム等、各種の発泡ゴムを採用することができる。また、パッキンの材質としては、硬度１０〜２５のものを採用することが好ましい。カバー４３の材質としても、従来と同様の金属製のものであっても良いことは勿論である。その他、ロボットアームの構成や、軸受構造、減速機等のロボット本体自体の機械的構成や、フレームとカバーとの結合構造等についても種々の変形が可能であるなど、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、第１アーム部分の縦断正面図
【図２】カバーのねじ止め部分の拡大縦断正面図
【図３】第１アームの右側壁部部分の分解斜視図
【図４】第１アーム部分の斜視図
【図５】ロボット本体の外観構成を示す側面図
【図６】従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
図面中、１１はロボット本体、１３は第１アーム、１４は第２アーム、１９は下部フレーム、２０はフレーム、２１は左側壁部、２２は右側壁部、２１ａ，２２ａは立上り壁部、２２ｄはねじ穴、４３，４７はカバー、４３ａは主板部、４３ｂは周壁部、４４はブッシュ、４５，４８はパッキン、４６はねじを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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