JP2001254787A - 減速機及びロボットの関節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品種類を削減でき低コストでかつロボット
の関節部の小型化が可能な防水機能を有する減速機、及
び小型化が可能な防水機能を有するロボットの関節装置
を提供する。 【解決手段】 この減速機は、入力軸の回転を減速して
出力軸に伝達する減速機のハウジング１８と外側ケース
１２との間に減速機内部を密閉するために第１のシール
部材２１を配置し、第２のシール部材２２を第１のシー
ル部材の外側に隙間を介在させて出力軸の軸方向Ｐと平
行方向に配置し、隙間内に吸湿剤を充填した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、防水機能を有する
減速機及び小型化が可能な防水機能を有するロボットの
関節装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットは例えば手首軸が防水規
格に対応して構成されているが、この防水のためにロボ
ットアームと減速機に設けた従来の構造を図４により説
明する。図４に示すように、減速機５０がロボットアー
ム５１と５２の間に配置され、減速機５０内部にオイル
等の潤滑剤を密封するためのオイルシール等の密封装置
５４を減速機本体５７と減速機ケース５５の端部内面５
５ａとの間に設置している。更に、外部より減速機５０
内部に進入する流体を阻止するためのオイルシールやク
ワッドリング（Ｘリング）等の別の密封装置５３をロボ
ットアーム５１と減速機ケース５５の端部外面５５ｂと
の間に設置している。このようにして、防水機能を実現
するのが一般的である。

【０００３】ところが、図４のような構造であると、サ
イズの異なる密封装置５３，５４を配置するためにロボ
ットアームの径方向にスペースが必要であり、このスペ
ースを確保するためにロボットアームの径等のサイズが
大きくなってしまう問題があった。これがロボットの手
首軸（関節部）等の小型化を阻害する大きな要因となっ
ていた。また、密封装置５３，５４のサイズが異なるた
め、オイルシール等の部品が別々となり、部品種類が増
える結果、コスト高になってしまうという問題があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な従来技術の問題に鑑み、部品種類を削減でき低コスト
でかつロボットの関節部の小型化が可能な防水機能を有
する減速機、及び小型化が可能な防水機能を有するロボ
ットの関節装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による減速機は、入力軸の回転を減速して出
力軸に伝達する減速機のハウジングと外側ケースとの間
に減速機内部を密閉するために第１のシール部材を配置
し、第２のシール部材を前記第１のシール部材の外側に
隙間を介在させて前記出力軸の軸方向と平行方向に配置
し、前記隙間内に吸湿剤を充填したことを特徴とする。

【０００６】この減速機によれば、第１のシール部材に
より減速機内部を密封し、第２のシール部材により外部
からの異物の進入を阻止でき、しかも第１のシール部材
と第２のシール部材との間の隙間内に充填した吸湿剤に
より、水分が外部から隙間内に進入したとしても、この
水分を吸湿して除去することができるから、充分な防水
機能を有する減速機を実現できる。また、第１のシール
部材と第２のシール部材とは出力軸と平行方向に並べて
配置されるので、同一サイズのシール部材から構成で
き、部品種類を削減でき低コストを達成でき、また、減
速機をロボットの関節部に配置する場合、その径方向に
スペースを確保する必要がなく、ロボットの関節部の小
型化が可能となる。

【０００７】また、前記第１のシール部材及び前記第２
のシール部材の少なくとも一方に前記減速機本体または
前記外側ケースと接するダストリップ部を設けることが
好ましく、前記第１のシール部材及び前記第２のシール
部材の両方に設けることが更に好ましい。減速機本体等
と接するダストリップ部により、一層の防水効果及び異
物進入防止効果を得ることができ、好ましい。なお、ダ
ストリップ部に対し摺動しながら接する減速機側の摺動
面に防錆処理を施すことにより、更なる防水機能を発揮
することができる。

【０００８】また、本発明によるロボットの関節装置
は、上述の減速機を第１のロボット部材と第２のロボッ
ト部材との間に固定して配置し、前記減速機を介して前
記第１または第２のロボット部材を回転駆動するように
ロボットの関節部を構成したことを特徴とする。上述の
ように、第１のシール部材と第２のシール部材とは出力
軸と平行方向に並べて配置されるから、ロボット部材の
径方向にスペースを確保する必要がなく、ロボット部材
を径方向に小さく構成でき、関節部の小型化が可能とな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形
態を示す減速機を配置したロボット関節部の部分断面図
であり、図２は図１の要部断面図である。

【００１０】図１に示すように、ロボット関節装置とし
てのロボット関節部３０は、第１のロボットアーム３１
と、第２のロボットアーム３２と、第１及び第２のロボ
ットアーム３１と３２の間に配置された減速機１０とを
備えている。

【００１１】図１の減速機１０は、遊星歯車減速機構を
有し、第２のロボットアーム３２側に配置されたモータ
等の回転手段（図示省略）により回転される入力軸１１
と、外側ケース１２と、外側ケース１２の内周部に設け
られた複数のピン(内歯)からなる内歯歯車１５と、内歯
歯車１５に対応する所定ピッチで内歯歯車１５と例えば
１つ異なる歯数の外歯を有し内歯歯車１５に噛合する外
歯歯車１３，１４と、これらの外歯歯車１３，１４を軸
受１３ａ，１４ａを介して内歯歯車１５の中心軸線に対
し偏心して公転運動可能に支持する複数のクランク軸１
６と、外側ケース１２に対し転がり軸受１９，２０を介
して回転自在に結合されクランク軸１６の両端部を軸受
１６ａ、１６ｂを介して回転自在に支持するハウジング
１８とを有する。

【００１２】複数のクランク軸１６のうちの少なくとも
一つが、その軸端部に装着された入力歯車１７を介して
入力軸１１の回転力が伝達されて回転することにより、
外歯歯車１３，１４は公転運動しながら、外歯歯車１
３，１４の歯数より例えば１つ歯数が多い内歯歯車１５
に噛合う。その公転１回につき歯数差（１）に対応して
外歯歯車が自転し、これによって内歯歯車１５（外側ケ
ース１２）またはハウジング１８からその自転に対応し
て減速出力を取り出すことができる。

【００１３】図１において、減速機１０はその外部ケー
ス１２が第２のロボットアーム３２に締め付けボルト３
２ａにより固定され、そのハウジング１８が第１のロボ
ットアーム３１に締め付けボルト３１ａ，３１ｂにより
固定されている。第２のロボットアーム３２が別のロボ
ット部材または部材（図示省略）に固定されているの
で、減速機の１０ハウジング１８が出力軸として外側ケ
ース１２に対して第１のロボットアーム３１とともに回
転する。

【００１４】次に、図１，図２によりハウジング１８と
外側ケース１２との間に配置した密封装置について説明
する。図１，図２に示すように、ハウジング１８の外周
端面１８ａと外側ケース１２の内周端面１２ａと間に第
１のシール部材２１がハウジング１８内を密封するよう
に配置されている。この第１のシール部材２１によりハ
ウジング１８内の潤滑剤が外部に漏洩しない。また、第
１のシール部材２１とほぼ同心円状の第２のシール部材
２２がハウジング１８の外周端面１８ａと外側ケース１
２の内周端面１２ａとの間に、図２のように入力軸１１
の軸方向Ｐに隙間２４を介在させて並べて配置されてい
る。第２のシール部材２２は第１のシール部材２１の外
側に位置し、外部から減速機１０のハウジング１８内へ
の異物進入を防止している。第１及び第２のシール部材
２１，２２は円形状の同一形状のシール部材を図２のよ
うに隙間２４を中心に対称に配置したものである。

【００１５】図２のように、第１のシール部材２１及び
第２のシール部材２２は、それぞれハウジング１８の外
周端面１８ａに対し摺動的に接するメインリップ部２１
ａ，２２ａと、外側ケース１２の内周端面１２ａに固定
的に接する平面部２１ｂ，２２ｂとを備える。第１及び
第２のシール部材２１，２２のメインリップ部２１ａ，
２２ａはハウジング１８の回転時に、その外周端面１８
ａに接しながら摺動する。

【００１６】第１のシール部材２１と第２のシール部材
２２とは、互いの端面が密着しないように例えば数ｍｍ
程度の間隔をあけて設置され、隙間２４が形成される。
この隙間２４全体に、吸湿性能を有するグリース（例え
ばＣａグリース）が充填されている。

【００１７】以上のように、隙間をあけて複列配置した
第１のシール部材２１と第２のシール部材２２とから構
成される密封装置によれば、出力軸側（ハウジング１
８）に設置した第２のシール部材２２により、減速機内
部に進入する水等の流体・異物を阻止し、減速機内部側
に設置した第１のシール部材２１により減速機内部に充
填された潤滑剤を密封する。そして、例えばハウジング
１８の回転時にメインリップ部２２ａの摺動等のため第
２のシール部材２２から水分が隙間２４に進入しても、
この水分は隙間２４内に充填された吸湿剤としてのグリ
ースにより吸収されるから、第１のシール部材２１から
減速機内部に進入することを未然に防止でき、シール部
材の防水機能を向上させることができる。

【００１８】また、隙間２４内に充填されたグリースに
より、吸湿効果に加えて、メインリップ部２１ａ，２２
ａが摺動する摺動面（ハウジング１８の外周端面１８
ａ）において必要な潤滑状態を確保し、メインリップ部
２１ａ，２２ａの潤滑不良を防止する潤滑効果をも得る
ことができる。このため、例えば外部流体が水等の潤滑
性の極めて低い流体の場合、隙間２４に充填されたグリ
ースによりオイルシールとしての第２のシール部材に必
要な潤滑状態を確保し、メインリップ部の潤滑不良を防
止でき、防水機能を維持できる。更に、グリースは粘度
を有するため細かな固形状異物が隙間２４に進入しても
第１のシール部材２１まで到達し難いので、一層の防塵
効果をも得ることができる。

【００１９】また、メインリップ部２１ａ，２２ａが摺
動する摺動面（ハウジング１８の外周端面１８ａ）に防
錆処理を施すことにより、摺動面における錆の発生を効
果的に防止でき、これによりオイルシールの密封性能が
低下したり無効となることを防止できる。かかる防錆処
理の一例としてはレイデント処理があるが、これに限定
されない。

【００２０】また、第１のシール部材２１と第２のシー
ル部材２２とは、入力軸２２の軸方向Ｐ（出力軸の軸方
向と同一方向）と平行方向に並べて配置され、同じサイ
ズのシール部材から構成できるので、部品種類を削減で
き、減速機及びロボット関節装置全体の低コスト化を達
成できる。

【００２１】なお、第１及び第２のシール部材２１，２
２をメインリップ部２１ａ、２２ａが外側ケース１２の
内周端面１２ａに接するように配置してもよい。

【００２２】また、隙間２４でグリースを使用できない
特殊環境下では、メインリップ部の先端に四フッ化エチ
レン樹脂等の自己潤滑性の優れる皮膜を形成することに
より、潤滑状態を確保することも可能である。

【００２３】次に、図３により、図２のシール部材の変
形例を説明する。図３の例は、図２の第１及び第２のシ
ール部材２１，２２に、それぞれメインリップ部２１
ａ、２２ａと別にダストリップ部２１ｃ、２２ｃをハウ
ジング１８の外周端面１８ａに摺動的に接するように設
けたものである。メインリップ部２１ａとダストリップ
部２１ｃの間の隙間２５及びメインリップ部２２ａとダ
ストリップ部２２ｃとの間の隙間２６には、それぞれグ
リースが充填されている。このダストリップ部２１ｃ、
２２ｃを設けたことにより、図２における防水機能及び
水分・異物進入防止効果が一層向上し、好ましい。ま
た、隙間２５，２６に充填したグリースにより潤滑効果
が更に向上する。

【００２４】なお、第１及び第２のシール部材２１，２
２の一方のみにダストリップ部を設けるようにしてもよ
い。

【００２５】また、密封装置が図４のような従来の構造
であると減速機外径が大きくなり、ロボット関節部が小
型化できないのであるが、本実施の形態のロボット関節
部３０によれば、密封装置を同一サイズの複数のシール
部材を対向させて設置するように構成することにより、
図１のように、第２のロボットアーム３１の径方向にス
ペースを確保する必要がないため、第２のロボットアー
ム３１の径方向寸法を小さくすることが可能となる。こ
れにより、ロボットの関節部３０の小型化を達成でき
る。

【００２６】以上のように本発明を実施の形態により説
明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能であ
る。例えば、ロボットの関節部３０において、第２のシ
ール部材はハウジングと外側ケースとの間以外に、ハウ
ジングとロボットアームとの間または外側ケースとロボ
ットアームとの間に配置するように構成してもよい。ま
た、吸湿剤はグリース以外の吸湿性を持つ材料を用いて
よいことは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、部品種類を削減でき低
コストでかつロボットの関節部の小型化が可能であり充
分な防水機能を有する減速機を提供できる。また、小型
化が可能であり充分な防水機能を有するロボットの関節
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す減速機を配置したロ
ボット関節部の部分断面図である。

【図２】図１のシール部材を拡大して示す要部断面図で
ある。

【図３】図２のシール部材の変形例を示す要部断面図で
ある。

【図４】従来の密封装置を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１０ 減速機 ３０ ロボットの関節部 ３１ 第１のロボットアーム（第１のロボ
ット部材） ３２ 第２のロボットアーム（第２のロボ
ット部材） １１ 入力軸 １２ 外側ケース １８ ハウジング（出力軸） ２１ 第１のシール部材 ２２ 第２のシール部材 ２１ａ，２２ａ メインリップ部 ２１ｃ，２２ｃ ダストリップ部 ２４ 隙間 Ｐ 入力軸（出力軸）の軸方向

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸の回転を減速して出力軸に伝達す
   る減速機のハウジングと外側ケースとの間に減速機内部
   を密閉するために第１のシール部材を配置し、第２のシ
   ール部材を前記第１のシール部材の外側に隙間を介在さ
   せて前記出力軸の軸方向と平行方向に配置し、前記隙間
   内に吸湿剤を充填したことを特徴とする減速機。
2. 【請求項２】 前記第１のシール部材及び前記第２のシ
   ール部材の少なくとも一方に前記減速機本体または前記
   外側ケースと接するダストリップ部を設けたことを特徴
   とする請求項１に記載の減速機。
3. 【請求項３】 前記ダストリップ部を前記第１のシール
   部材及び前記第２のシール部材の両方に設けたことを特
   徴とする請求項２に記載の減速機。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３に記載の減速機を
   第１のロボット部材と第２のロボット部材との間に固定
   して配置し、前記減速機を介して前記第１または第２の
   ロボット部材を回転駆動するようにロボットの関節部を
   構成したことを特徴とするロボットの関節装置。