特許 5982011 ロボットの関節シール構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5982011

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】ロボットの関節シール構造

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20160818BHJP

   F16J 15/18 20060101ALI20160818BHJP

【ＦＩ】

   B25J19/00 Z

   F16J15/18 C

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-550909(P2014-550909)

(86)(22)【出願日】2013年11月28日

(86)【国際出願番号】JP2013006992

(87)【国際公開番号】WO2014087615

(87)【国際公開日】20140612

【審査請求日】2015年3月30日

(31)【優先権主張番号】特願2012-266207(P2012-266207)

(32)【優先日】2012年12月5日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中西 徹弥

【審査官】 中田 善邦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−３０５５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２５４７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４１６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０９６４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０６９３８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１０７１１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ１／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１部材の筒状端部に第２部材を嵌挿したロボットの関節シール構造であって、
前記第２部材の端部に設けられて前記筒状端部に嵌挿された嵌込み端部と、
前記筒状端部の内周面に全周に渡って延びるように形成された周溝と、
前記周溝内に収容され、前記嵌込み端部の外周面に密着する環状のシール部材と、を備え、
前記嵌込み端部が、前記第２部材の本体部よりも小径に形成され、前記本体部と前記嵌め込み端部との間の段差面は、前記筒状端部の端面と軸線方向に近接対向し、
前記段差面と前記筒状端部の前記端面との間に、全周に渡って延び、前記第１部材及び前記第２部材の外に開放され、且つ、外周側に向かうほど拡がる間隙が形成され、
前記筒状端部の前記端面に、前記周溝を前記間隙に連通させる開口部が開口し、
前記シール部材は、前記本体部の外周面の軸線方向端縁と、前記開口部の端縁とに接する円錐面よりも、径方向外周側に配置されている、ロボットの関節シール構造。

【請求項2】

前記開口部が周方向に間隔をおいて形成されている、請求項１に記載のロボットの関節シール構造。

【請求項3】

前記開口部が全周に渡って延びるように形成されている、請求項１に記載のロボットの関節シール構造。

【請求項4】

前記シール部材の一部が、前記筒状端部の前記端面から前記間隙内に露出し且つ前記筒状端部の外周面及び前記本体部の外周面よりも径方向中心側に配置される、請求項１に記載のロボットの関節シール構造。

【請求項5】

前記ロボットが医薬品の製造に用いられるロボットである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロボットの関節シール構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１部材の筒状端部に第２部材を嵌挿したロボットの関節に適用され、これら部材の間隙に設けられるシール部材を備えたロボットの関節シール構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットの関節は、当該関節を介して互いに連結される２つの被連結部材を相対回転させるための駆動機構を内蔵している。駆動機構からの潤滑材がロボットの外部環境に漏れ出すのを防止したり、外部環境からの異物が関節の内部に侵入するのを阻止するため、２つの被連結部材の間に形成される間隙にはシール部材が設けられる（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１では、１つの関節に２つのシール部材が別個に設けられている。２つの被連結部材は、その周囲壁が僅かな部材間隙をおいて回転軸線方向に並ぶようにして互いに連結され、外側の第２シール部材が、このように周囲壁に形成された部材間隙をシールする。第２シール部材は、２つの被連結部材と共に関節全体としての周囲壁を構成し、外部環境に露出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−５５５６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ロボットが嫌汚染製品の製造に用いられてロボットの外部環境に高クリーン性が要求される場合、シール部材の果たす役割が極めて重要となる。この場合、ロボットを定期的に洗浄して、ロボットそのものを清潔に保つ必要も生じる。医薬品の製造や再生医療における細胞培養などに用いられて上記要求が特に強くなる場合、ロボットの洗浄のために、外部環境から高圧洗浄水をロボットに吹き付けることがある。

【0006】

しかしながら、特許文献１の関節シール構造では、第２シール部材が外部環境に露出している。このため、第２シール部材によるシールが水圧に耐えきれず一時的に破れてしまい、洗浄水が関節の内部に浸入するおそれがある。すると、駆動機構が洗浄水に晒される可能性がある。また、ロボットの作業中に、関節の内部に溜まっていた洗浄水が不所望に周囲壁の部材間隙を通過して外部環境に漏出する可能性もある。

【0007】

そこで本発明は、高圧洗浄水でロボットを洗浄する場合でもシールを保護することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、本発明に係るロボットの関節シール構造は、第１部材の筒状端部に第２部材を嵌挿してなるロボットの関節シール構造であって、前記第２部材の端部に設けられて前記筒状端部に嵌挿された嵌込み端部と、前記筒状端部の内周面に全周に渡って延びるように形成された周溝と、前記周溝内に収容され、前記嵌込み端部の外周面に密着する環状のシール部材と、を備え、前記嵌込み端部が、前記第２部材の本体部よりも小径に形成され、前記本体部と前記嵌込み端部との間の段差面は、前記筒状端部の端面と軸線方向に近接対向し、前記段差面と前記筒状端部の前記端面との間に、全周に渡って延び、前記第１部材及び前記第２部材の外に開放され、且つ、外周側に向かうほど拡がる間隙が形成されている。

【0009】

前記構成によれば、シール部材を筒状端部の内周面に形成された周溝内に収容しているので、外部環境からシール部材を保護することができ、高圧洗浄水を噴射してロボットを洗浄する場合でも、高圧洗浄水がシール部材に直接に当たるのを抑制することができる。このため、洗浄水でシールが破れにくく、洗浄水が関節の内部に浸入するのを抑えることができる。間隙は、外周側に向かうほど拡がっているので、シール部材に高圧洗浄水が直接当たるのを抑制しつつも洗浄水を間隙に当てることができ、間隙の奥まで洗浄することができる。また、間隙の奥に入り込んだ水は、拡がった間隙を介して容易に排水される。

【0010】

前記筒状端部の前記端面に、前記周溝を前記間隙に連通させる開口部が開口していてもよい。前記構成によれば、シール部材に高圧洗浄水が直接当たることを抑制しつつも洗浄水を間隙及びシール部材周辺に当ててシール部材周辺を洗浄することができ、また、周溝に浸入した水を開口部及び間隙を介して排水することができる。前記開口部が周方向に間隔をおいて形成されてもよい。前記開口部が全周に渡って延びるように形成されてもよい。

【0011】

前記シール部材の一部が、前記筒状端部の前記端面から前記間隙内に露出し且つ前記筒状端部の外周面及び前記本体部の外周面よりも径方向中心側に配置されてもよい。

【0012】

前記ロボットが医薬品の製造に用いられるロボットであると好適である。前記構成によれば、クリーン化が強く要請される作業現場において好適に本発明を実施することができる。

【発明の効果】

【0013】

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高圧洗浄水でロボットを洗浄する場合でもシールを保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係るロボットの模式図である。

【図2】図１のII−II線に沿って切断して示す関節シール構造の断面図である。

【図3】図２のIII−III線に沿って切断して示す関節シール構造の断面図である。

【図4】図２に示すシール部材の周辺部位を示す断面図である。

【図5】図２に示すシール部材の周辺部位を示す斜視断面図である。

【図6】第２実施形態に係るロボットの関節シール構造の断面図である。

【図7】図６に示すロボットの関節シール構造の断面図である。

【図8】第３実施形態に係るロボットの関節シール構造の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、同一の又は対応する要素には同一の符号を付してその重複する詳細な説明を省略する。

【0016】

図１は、第１実施形態に係るロボットＲの模式図である。本実施形態に係るロボットＲは、医薬品の製造に用いられるが、他用途に用いられてもよい。本実施形態に係るロボットＲは、垂直多関節型６軸ロボットであるが、軸数は６に限定されないし、関節を有するのであれば垂直多関節型以外の形式であってもよい。

【0017】

図１に示すように、ロボットＲを医薬品の製造に用いる場合、ロボットＲは、無菌の作業空間９０内に配置され、当該作業空間９０内で医薬品の原料、中間製品又は最終製品をハンドリングする。ロボットＲの清潔性を保つため、複数の洗浄ノズル９１が作業空間９０内で分散配置されている。洗浄ノズル９１は、ロボットＲの定期洗浄に用いられ、洗浄水を高圧で噴射することができる。洗浄ノズル９１からの洗浄水は、ロボットＲに吹き付けられ、それによりロボットＲの表面を滅菌したり、ロボットＲで発生した塵埃を洗い落としたりすることができる。ロボットＲの定期洗浄において、洗浄ノズル９１が滅菌ガスを噴射してもよい。滅菌ガスは、ロボットＲに吹き付けられてロボットＲの表面を滅菌する。

【0018】

ロボットＲは、基台１と、回転台２と、基端アーム３と、先端アーム４と、基端手首５と、先端手首６と、アタッチメント７とを備えており、これら部材１〜７がこの順で順次に連結されている。基台１は、作業空間９０を規定する壁面９２に設置される。回転台２は、第１関節Ｊ１を介して基台１に連結され、基台１に対して第１回転軸線Ａ１周りに回転する。他の部材３〜７は、第２〜第６関節Ｊ６それぞれを介して部材２〜６それぞれに連結され、この連結相手２〜６それぞれに対して第２〜第６回転軸線Ａ２〜Ａ６それぞれ周りに回転する。アタッチメント７には、医薬品の製造に用いるエンドエフェクタ９（例えばピペット等）が着脱可能に装着される。

【0019】

図２は、図１のII−II線に沿って切断して示す関節シール構造の断面図であり、図３は、図２のIII−III線に沿って切断して示す関節シール構造の断面図である。図２及び図３は、図１に示した６つの関節Ｊ１〜Ｊ６のうち第１関節Ｊ１を例示している。以降では、図２等を参照しながら第１関節Ｊ１について説明するが、その他は概ね同一の構造を有するので、その詳細説明を省略する。

【0020】

図２に示すように、基台１（第１部材）は筒状端部１１を有しており、第１関節Ｊ１は、基台１の筒状端部１１に回転台２（第２部材）を嵌挿してなる。本実施形態では、嵌挿される部材（第２部材）が筒状端部（第１部材）を有する部材に対して回転するが、筒状端部を有する部材（第１部材）が嵌挿される部材（第２部材）に対して回転してもよい。

【0021】

筒状端部１１は、円筒状に形成され、その先端に円形状の挿入開口１２を有する。回転台２は、本体部２１と、本体部２１の端部に一体的に設けられた嵌込み端部２２とを有する。本体部２１及び嵌込み端部２２はどちらも、円筒状に形成されている。嵌込み端部２２は、挿入開口１２から筒状端部１１の内周側に回転摺動可能に嵌挿される。

【0022】

第１関節Ｊ１は、回転台２を基台１に対して回転させるための駆動機構を内蔵しており、図２では、その構成要素の一例として回転シャフト３１が示されている。回転シャフト３１は、筒状端部１１の内部から嵌込み端部２２を貫通して本体部２１の内部へと延び、回転台２に固定される。固定にどのような手段を用いてもよく、例えば、回転シャフト３１に挿し込んだボルト（図示せず）が嵌込み端部２２を貫通して本体部２１に螺合されてもよい。回転シャフト３１は、基台１に設けられたアクチュエータ（図示せず）により駆動され、その中心軸線周りに回転する。回転シャフト３１が回転すると、基台１は動かず回転台２が回転シャフト３１の中心軸線周りに回転する。回転シャフト３１の中心軸線は、第１関節Ｊ１の第１回転軸線Ａ１を成し、筒状端部１１の中心軸線、嵌込み端部２２の中心軸線及び本体部２１の中心軸線と同軸に配置される。図示省略するが、第１関節Ｊ１は、回転シャフト３１を回転可能に支持する軸受など、駆動機構を構成する他の要素も内蔵している。

【0023】

嵌込み端部２２は、本体部２１よりも小径に形成されており、回転台２は、嵌込み端部２２の外周面を本体部２１の外周面に繋ぐ段差面２３を有している。段差面２３は、嵌込み端部２２から本体部２１の外周面に向かって径方向外周側に延び、軸線直交方向に見れば円環状である。筒状端部１１は、挿入開口１２を規定する円環状の端面１３を有し、段差面２３は、当該端面１３と軸線方向に近接（僅かに離隔）した状態で対向している。

【0024】

本体部２１は、筒状端部１１から露出している。本体部２１の外周面は、筒状端部１１の外周面と軸線方向に離隔しており、本体部２１の外周面の軸線方向端縁２１ａと、筒状端部１１の外周面の軸線方向端縁１１ａとが、作業空間９０を第１関節Ｊ１の内部に通じさせる開放口４０を形成している。開放口４０の奥（半径方向中心側）には、端面１３と段差面２３との間で間隙４１が形成される。この間隙４１は、筒状端部１１の内周面と嵌込み端部２２の外周面との間に形成されるクリアランス４２に連通する。

【0025】

開放口４０は、端縁１１ａ，２１ａと同様、筒状端部１１の周方向又は本体部２１の周方向に全周に渡って延び、軸線直交方向に見ると円形を成す（図３参照）。間隙４１は、端面１３及び段差面２３と同様、筒状端部１１の周方向又は嵌込み端部２２の周方向に全周に渡って延び、軸線直交方向に見ると円環状断面を有する（図３参照）。間隙４１は、その径方向外周縁部にて、軸線直交方向に見て円形を成した開放口４０を介し、基台１及び回転台２の外である作業空間９０に開放される。クリアランス４２は、筒状端部の内周面及び嵌込み端部の外周面により規定されるので、筒状端部１１の周方向又は嵌込み端部２２の周方向に全周に渡って延び、詳細図示は省略するが軸線直交方向に見ると円環状断面を有する。

【0026】

筒状端部１１は、その内周面に全周に渡って延びるように形成された周溝１４を有し、第１関節Ｊ１には、この周溝１４内に収容された環状のシール部材３５が設けられている。シール部材３５は、その外周縁部で筒状端部１１に密着し、その内周縁部で嵌込み端部２２の外周面に密着している。これによりクリアランス４２がシール部材３５によってシールされる。以降の説明では、クリアランス４２のうち、周溝１４から見て軸線方向先端側（すなわち、間隙４１や開放口４０に空間的に近い側）の部分を先端クリアランス４２ａと称し、周溝１４から見て軸線方向基端側（すなわち、間隙４１及び開放口４０から空間的に遠い側）の部分を内側クリアランス４２ｂと称する。

【0027】

シール部材３５は、内側クリアランス４２ｂを含む関節Ｊ１の内部を、先端クリアランス４２ａ、間隙４１、開放口４０及び作業空間９０から空間的に隔離する。第１関節Ｊ１は、当該シール部材３５から見て作業空間９０に向かっていく空間経路上に他のシール部材を備えていない。しかし、図示省略するが、当該シール部材３５から見て作業空間９０から遠ざかっていく空間経路上に他のシール部材が設けられていてもよい。

【0028】

図４は、図２の拡大図であって図２に示すシール部材３５の周辺部位の断面図であり、図５は、図２に示すシール部材３５の周辺部位の斜視断面図である。前述のとおり、間隙４１は、段差面２３と端面１３との間に形成され、段差面２３の周方向及び端面１３の周方向に全周に渡って延び、その外周縁部で開放口４０を介して基台１及び回転台２の外に開放されている。間隙４１は、軸線直交方向に見て円環状断面を有するところ、径方向外周側に向かうほど軸線方向に拡がるように形成される。

【0029】

図４及び図５に示すように、間隙４１がかかる末広がり構造を有するべく、段差面２３は、その一部又は全部において、径方向外周側に向かうほど端面１３から離れるように傾斜又は湾曲している。本実施形態では、段差面２３が、嵌込み端部２２の外周面に繋がる内周縁から本体部２１の外周面に繋がる外周縁（すなわち端縁２１ａ）までの略全部において、径方向外周側に向かうほど筒状端部１１から離れるように軸線直交平面Ｐに対して傾斜した平面である。

【0030】

間隙４１が末広がり構造を有するべく、筒状端部１１の端面１３も、その一部又は全部において、径方向外周側に向かうほど段差面２３から離れるように傾斜又は湾曲している。本実施形態では、端面１３は、開口１２を規定する内周縁部では軸線直交平面Ｐに対して平行であり、この平行部位から連続する傾斜面１３ａを有する。当該傾斜面１３ａは、径方向外周側に向かうほど本体部２１から離れるように軸線直交平面Ｐに対して傾斜し、その外周縁にて筒状端部１１の外周面に繋がっている。

【0031】

このように本実施形態では、内周縁部においては、端面１３が軸線直交平面Ｐに対して平行である一方で段差面２３は筒状端部２１から遠ざかるよう傾斜しているので、その結果として、径方向外周側に向かうほど端面１３及び段差面２３は互いに相対的に遠ざかり、間隙４１は、径方向外周側に向かうほど軸線方向に拡がっていく。外周縁部においては、端面１３（傾斜面１３ａ）及び段差面２３が互いに遠ざかるように傾斜しているので、間隙４１は、径方向外周側に向かうほど軸線方向により大きく拡がっていく。結果として本実施形態に係る間隙４１は、軸線通過断面をとるとＶ字を形成している。

【0032】

ただし、この段差面２３及び端面１３の形状は一例に過ぎず、結果的に間隙４１の末広がり構造を実現できるのであれば（すなわち、径方向外周側に向かうほど段差面２３及び端面１３が軸線方向に相対的に遠ざかるのであれば）、段差面２３及び端面１３は別の形状に形成されていてもよい。段差面２３は、その一部又は全部が曲面であってもよく、端面１４は、その全部が曲面又は傾斜した平面であってもよい。段差面２３は、曲面部分と平面部分とを有してもよいし、部分的に軸線直交方向平面Ｐと平行な部分や、軸線直交方向平面Ｐに対して上記とは逆側に傾斜又は湾曲する部分を有していてもよい。端面１３も同様である。段差面２３は、本体部２１の外周面及び／又は嵌込み端部２２の外周面と丸角を介して接続されてもよい。端面１３も同様である。

【0033】

端面１３には、周溝１４を間隙４１に連通させる開口部１５が開口している。筒状端部１１は、周溝１４よりも軸線方向先端側に端壁部１６を有し、端壁部１６は、端面１３と、その反対側の面であって周溝１４を取り囲む一側面１４ａとを有する。端壁部１６の内周面１６ａは、挿入開口１２を規定すると共に、嵌込み端部２２の外周面との間で先端クリアランス４２ａを形成する。開口部１５は、この端壁部１６に設けられ、前記一側面１４ａにより規定される周溝１４を端面１３により規定される間隙４１に連通させる。

【0034】

図３を参照すると、開口部１５は、端壁部１６をその内周面１６ａから径方向外周側へ切り欠くことで形成される。筒状端部１１は、複数の開口部１５を有し、これら開口部１５は周方向に間隔をおいて配置されている。本実施形態では、４つの開口部１５が周方向に等間隔をおいて（すなわち、９０度おきに）配置されている。なお、図３は、各開口部１５が軸線直交方向に見て矩形状である場合を例示しているが、開口部は円形状又は他の非円形状であってもよい。また、開口部１５の数は４に限定されず、適宜変更可能である。

【0035】

開口部１５が端壁部１６を内周面１６ａから切り欠くことで形成されると、その切欠き部位で先端クリアランス４２ａは径方向に拡大する。本実施形態に係る開口部１５は、周方向に全周に渡って延びる先端クリアランス４２ａの一部を径方向に拡大する役割を果たし、それにより周溝１４の間隙４１への連通を部分的に顕在化させている。なお、開口部１５は、端壁部１６の内周面１６ａよりも径方向外周側において端壁部１６を軸線方向に貫通することで形成されてもよい。こうすれば、先端クリアランス４２ａを拡大させることにはならないが、周溝１４の間隙４１への連通を部分的に顕在化させることはできる。

【0036】

図４に戻り、開口部１５の軸線通過断面を参照すると、開口部１５は、その径方向外周側に一側面１５ａを有するところ、当該一側面１５ａは、軸線方向に切り立ってはおらず、軸線方向先端側に向かうほど（すなわち、端面１３に近付くほど）径方向外周側に向かうように傾斜している。換言すれば、当該一側面（以下、「傾斜面」とも称す）１５ａは、径方向外周側に向かうほど本体部２１に近づくように軸線直交平面に対して傾斜している。

【0037】

開口部１５の傾斜面１５ａの軸線方向基端縁１５ｂは、当該傾斜面１５ａの内周縁であって、周溝１４の一側面１４ａの内周縁でもある。シール部材３５は、当該端縁１５ｂと本体部２１の端縁２１ａとに接する円錐面Ｃよりも径方向外周側に配置される。なお、当該円錐面Ｃは、図４に示すとおり、軸線通過断面をとると直線で表される。

【0038】

上記のように構成される関節シール構造によれば、シール部材３５が、筒状端部１１の内周面に形成された周溝１４に収容されるので、開放口４０にシール部材３５を設ける場合と比べ、シール部材３５を第１関節Ｊ１のより奥まった箇所に配置することができる。シール部材３５は端壁部１６で覆われている。これにより、ロボットＲの作業中にシール部材３５から摩耗粉が発生しても、その摩耗粉が作業空間９０に飛散するのを抑えることができる。このため、ロボットＲを、高クリーン性が要求される用途で好適に利用することができる。

【0039】

このように高クリーン性が要求される用途では、ロボットＲの定期洗浄において、高圧洗浄水が作業空間９０からロボットＲに吹き付けられる。作業空間９０からの高圧洗浄水は、開放口４０を通じて間隙４１内に浸入する。間隙４１内に浸入した洗浄水は、段差面２３又は端面１３に吹き付けられた後に又は間隙４１内を一直線的に通過し、挿入開口１２を介して先端クリアランス４２ａに浸入する。また、間隙４１に浸入した洗浄水は、開口部１５内に浸入する。洗浄水は、開口部１５又は先端クリアランス４２ａから周溝１４内に浸入する。

【0040】

本実施形態では、間隙４１が径方向外側に向かうほど軸線方向に拡がるように形成されており、そのため開放口４０が軸線方向に大きく開いている。このため、作業空間９０からの高圧洗浄水が間隙４１内に多く取り込まれ、間隙４１内で円滑に流れる。このため間隙４１を規定する段差面２３及び端面１３の洗浄効率が向上する。

【0041】

本実施形態では、周溝１４を間隙４１に連通させる開口部１５が設けられているので、間隙４１内に浸入した水を周溝１４内に円滑に導くことができる。このため、シール部材３５を保護すべく奥まった位置に周溝１４を配置しても、当該周溝１４内部の洗浄効率が向上する。このように、開口部１５を設けたことで、シール部材３５の保護とその周辺の洗浄効率の向上とを両立させることができる。特に本実施形態では、開口部１５が周方向に間隔をおいて配置されており、そのため、開口部１５を介した周溝１４と間隙４１の連通場所及び連通程度を限定的なものとしている。これにより、シール部材３５の保護性を高めることができる。

【0042】

間隙４１に浸入した洗浄水は、前述のとおり、挿入開口１２を通じて先端クリアランス４２ａに浸入し得るが、その浸入は大きく期待できないし、一旦浸入すれば排水困難になる。本実施形態では、開口部１５が、端壁部１６を内周面１６ａから切り欠くことで形成されており、先端クリアランス４２ａを部分的に径方向に広げる役割を果たしている。このため、間隙４１から挿入開口１２ではなく開口部１５に浸入した洗浄水が周方向に回って先端クリアランス４２ａ内に浸入させることができるようになり、先端クリアランス４２ａの洗浄効率が向上する。また、先端クリアランス４２ａに浸入した洗浄水も開口部１５を介して排水されやすくなり、先端クリアランス４２ａの排水効率の向上も期待できる。

【0043】

なお、排水時には回転シャフト３１を回転させ、回転台２を基台１に対して回転させてもよい。すると、嵌込み端部２２がシール部材３５及び筒状端部１１に対して回転摺動する。これにより、先端クリアランス４２ａ内に浸入していた洗浄水を開口部１５に導きやすくなり、排水効率が向上する。また、周溝１４内に浸入していた洗浄水は開口部１５を介して間隙４１に導かれやすくなり、排水効率が向上する。また、段差面２３に付着している洗浄水滴を遠心力で径方向外周側に飛ばすことができ、間隙４１内の洗浄水の排水効率も向上する。本実施形態では、間隙４１を規定する段差面２３及び傾斜面１５ａが互いに遠ざかるように傾斜している。間隙４１内の洗浄水をこれら段差面２３及び傾斜面１５ａに沿わせて開放口４０に案内することができ、排水効率が向上する。

【0044】

シール部材３５は、開放口４０から見て先端クリアランス４２ａよりも奥まった箇所に配置された周溝１４に収容されている。このため、開口部１５を設けていても、高圧洗浄水はシール部材３５に直接当たりにくい。よって、シール部材３５によるクリアランス４２でのシールが高圧洗浄水で破れにくく、高圧洗浄水が周溝１４を通過して内部クリアランス４２ａ及びそれに連通する関節Ｊ１の内部に浸入するのを防ぐことができる。このため、関節Ｊ１の内部に洗浄水が不所望に溜まるようなことがなく、回転シャフト３１をはじめとした駆動機構を保護することができる。

【0045】

特に本実施形態では、前述のとおり、シール部材３５が、周溝１４に収容されると共に、開口部１５の端縁１５ｂと本体部２１の端縁２１ａとに接する円錐面Ｃよりも径方向外周側に配置される。一方、作業空間９０からの高圧洗浄水は、当該円錐面Ｃ上に沿って関節Ｊ１に向かっていく場合に、開放部４０を通じて関節Ｊ１の最も奥まで浸入することができる。シール部材３５は当該円錐面Ｃよりも径方向外周側に配置されるので、円錐面Ｃ上に沿って向かってくる高圧洗浄水Ｗ０でさえも、シール部材３５に直接当たらない。よって、高圧洗浄水でクリアランス４２のシールが破れるのをより確実に抑えることができる。

【0046】

段差面２３の傾斜を大きくしたり開口部１５を径方向に広げたりすると、開放口４０、間隙４１及び開口部１５が大型化し、間隙４１、先端クリアランス４２ａ、周溝１４の洗浄効率が向上し、これら空間からの排水効率も向上する。一方、円錐面Ｃは周溝１４内により奥深くまで達するようになるので、高圧洗浄水はシール部材３５に直接当たりやすくなる。

【0047】

そこで、シール部材３５は、径方向内縁部のうち軸線方向先端部にて、本体部２１に近づくほど嵌込み端部２２の外周面から径方向に遠ざかるように形成されることが好ましい。このような形状を採用すれば、シール部材３５を積極的に円錐面Ｃから逃がすことができる。このため、段差面２３の傾斜を大きくする等して洗浄効率及び排水効率を向上させながら、クリアランス４２のシールが高圧洗浄水で破れるのを防ぐことができる。

【0048】

更に本実施形態では、前述のとおり、開口部１５に傾斜面１５ａを採用している。この傾斜の採用により、開口部１５の奥部（径方向外周部）において、間隙４１に近位では開口部１５を径方向外周側へ極力広げることができる。これにより、開放口４０を通じて間隙４１に浸入した洗浄水は開口部１５を介して先端クリアランス４２ａ及び周溝１４に導かれやすくなり、先端クリアランス４２ａ及び周溝１４の洗浄効率が向上する。これと逆に、浸入した洗浄水を排水しやすくもなる。また、傾斜の採用により、開口部１５の奥部（径方向外周部）において、周溝１４に近位では端壁部１６を極力残すことができる。これにより、シール部材３５が、開口部１５を通じて間隙４１に大きく露出するのを防ぐことができ、周溝１４に収容されたシール部材３５を端壁部１６で好適に保護することができる。このように、洗浄効率及び排水効率の向上と、シール部材３５の保護とを両立することができる。

【0049】

図６及び図７は、第２実施形態に係るロボットＲＡの関節シール構造の断面図である。第２実施形態に係る関節シール構造は、開口部１１５及びその周辺の構造を除いて、第１実施形態と同様の構成である。図６に示すように、本実施形態に係る関節Ｊ１Ａにおいては、開口部１１５が、基台１０１の筒状端部１１１の端壁部１１６に周方向に全周に渡って延びるようにして形成されている。特に、本実施形態では、開口部１１５が、端壁部１１６の内周面を一様に径方向外周側にセットバックすることで形成されており、その結果として開口部１１５が挿入開口１１２及び先端クリアランス１４２ａを周方向全周に渡って径方向外周側に拡大している。周溝１１４は、当該開口部１１５を介し、周方向においてどの部位においても間隙１４１と軸線方向に連通することとなる。このような開口部１１５を採用することで、周溝１１４、先端クリアランス１４２ａの洗浄効率が向上するし、周溝１１４からの洗浄水の排水効率が向上する。開口部１１５の傾斜面１１５ａの軸線方向基端縁１１５ｂは、第１実施形態と同様、シール部材１３５の外周面よりも径方向中心側に位置し、それによりシール部材１３５を端壁部１１６で保護することができる。なお、筒状端部１１１の端面１１３は、傾斜面１１５ａの軸線方向先端縁から径方向外周側に延びており、径方向外周側に向かうほど段差面２３から離れるように傾斜している。

【0050】

図８は、第３実施形態に係るロボットＲＢの関節シール構造の断面図である。図８に示すように、本実施形態に係る関節Ｊ１Ｂでも、基台２０１の筒状端部２１１は、その先端に円形状の挿入開口２１２と、挿入開口２１２を規定する円環状の端面２１３を有し、端面２１３は回転台２の段差面２３と軸線方向に近接対向している。開放口２４０が、本体部２１の外周面と筒状端部２１１の外周面との間に形成され、開放口２４０の奥には、端面２１３と段差面２３との間に間隙２４１が形成される。間隙２４１は外周側に向かうほど拡がっている。筒状端部２１１は、その内周面に全周に渡って延びるように形成された周溝２１４と、周溝２１４よりも軸線方向先端側に位置する端壁部２１６とを有する。端壁部２１６は、端面２１３と、その反対側の面であって周溝２１４を取り囲む一側面２１４ａと、嵌込み端部２２の外周面と対向する内周面２１６ａとを有する。

【0051】

環状のシール部材２３５は、軸線方向中間部に全周に渡って延びる溝２３５ａを有し、端壁部２１６は、端面２１３の径方向内縁部、一側面２１４ａの径方向内縁部及び内周面２１６ａが溝２３５ａを規定する面に密着する状態で、溝２３５ａ内に嵌め込まれている。シール部材２３５は、溝２３５ａよりも軸線方向基端側に、周溝２１４内に収容される収容部２３５ｂを有する。シール部材２３５は、溝２３５ａよりも軸線方向先端側に、端面２１３から突出して間隙２４１内に露出する先端部２３５ｃを有する。シール部材２３５は、筒状端部２１１の外周面及び本体部２１の外周面（すなわち、開放口２４０）よりも径方向中心側に配置されている。このように本実施形態では、シール部材２３５の一部が、間隙２４１内に露出し且つ筒状端部２１１の外周面及び本体部２１の外周面よりも径方向中心側に配置される。先端部２３５ｃは、端面２１３と接触する径方向外周縁から嵌込み端部２２の外周面と接触する径方向内周縁に向かうにつれて軸線方向先端側に傾斜した傾斜面２３５ｄを形成している。

【0052】

本実施形態に係るシール部材２３５は、上記実施形態における先端クリアランス４２ａ又は１４２ａを塞ぎ、周溝２１４が間隙２４１と連通するのを阻止している。このため、端面２１３の径方向外縁部、段差面２３及び傾斜面２３５ｄで規定された間隙２４１のみが、開放口２４０を介して作業空間９０に開放される。したがって、洗浄水及び滅菌ガスが侵入してしまう狭隘な空間がなく、ロボットＲの表面の滅菌しやすくなる。間隙２４１が外周側に向かうほど拡がっているので、洗浄水及び滅菌ガスを間隙２４１内に進入させやすく間隙２４１から排出させやすい。また、間隙２４１表面に付着した洗浄水の拭取り作業も容易に行うことができる。シール部材２３５のうち間隙２４１の表面の一部を形成する部分を傾斜面２３５ｄとしたので、間隙２４１の奥に入り込んだ洗浄水を排水しやすい。シール部材２３５は間隙２４１の奥まった個所に配置されているので、シール部材２３５を保護することができる。

【0053】

これまで実施形態について説明したが、上記構成は本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更、追加又は削除可能である。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明は、高圧洗浄水でロボットを洗浄する場合でもシールを保護することができるとの顕著な作用効果を奏し、関節を有したロボットに広く適用可能であり、特に、高クリーン性が強く要求されるロボット、例えば医薬品の製造に用いられるロボットに適用すると有益である。

【符号の説明】

【0055】

Ｒ，ＲＡ，ＲＢロボット
Ｊ１〜Ｊ６，Ｊ１Ａ，Ｊ１Ｂ 関節
１ 基台
２ 回転台
３ 基端アーム
４ 先端アーム
５ 基端手首
６ 先端手首
７ アタッチメント
１１ 筒状端部
１２，１１２，２１２ 挿入開口
１３，１１３，２１３ 端面
１４，１１４，２１４ 周溝
１５，１１５ 開口部
２１ 本体部
２２ 嵌込み端部
２３ 段差面
３５，１３５，２３５ シール部材
４０，２４０ 開放口
４１，１４１，２４１ 間隙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】