(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】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】ハウジング及び関節機構
(51)【国際特許分類】
B25J 19/00 20060101AFI20231219BHJP
B25J 17/00 20060101ALI20231219BHJP
H05K 5/03 20060101ALI20231219BHJP
H05K 5/06 20060101ALI20231219BHJP
【FI】
B25J19/00 Z
B25J17/00 Z
H05K5/03 A
H05K5/06 D
(21)【出願番号】P 2019223358
(22)【出願日】2019-12-11
【審査請求日】2022-10-21
(73)【特許権者】
【識別番号】390008235
【氏名又は名称】ファナック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002103
【氏名又は名称】弁理士法人にじいろ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】菅澤 鴻之助
【審査官】松浦 陽
(56)【参考文献】
【文献】特開2017-113873(JP,A)
【文献】特開平11-303799(JP,A)
【文献】特開2009-095937(JP,A)
【文献】特開2001-162578(JP,A)
【文献】特開2005-177929(JP,A)
【文献】特開2006-170300(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2018/0319012(US,A1)
【文献】特開2005-230989(JP,A)
【文献】特開2000-176877(JP,A)
【文献】特開2019-093510(JP,A)
【文献】特開2002-239970(JP,A)
【文献】特開2013-212559(JP,A)
【文献】特開2021-079494(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B25J 1/00 - 21/02
H05K 5/00 - 5/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一の電機又は機械の部品を収容するとともに、開口を有するよう基板に対して前端板と一対の側板が結合されるハウジング本体と、
前記開口を閉じるためのカバーと、
前記ハウジング本体の内部を密閉するために前記ハウジング本体の縁部と前記カバーの縁部との間に介在されるガスケットとを具備し、
前記ハウジング本体の前記一対の側板の縁部は曲線形状を有
し、
前記一対の側板の少なくとも一方には前記部品が取り付けられ、
前記一対の側板の少なくとも一方の縁部は前記部品の輪郭に沿って曲線的な凸状部分と前記基板側に窪んだ凹状部分とが連続する形状を有する、ハウジング。
【請求項2】
前記一対の側板の縁部は前記基板側に窪んだ凹状の曲線部分を有する、請求項1記載のハウジング。
【請求項3】
前記一対の側板の少なくとも一方には前記部品が取り付けられ、
前記一対の側板の少なくとも一方の縁部は前記部品の輪郭に沿った曲線形状を有する、請求項1記載のハウジング。
【請求項4】
少なくとも一の電機又は機械の部品を収容するとともに、開口を有するよう基板に対して前端板と一対の側板が結合されるハウジング本体と、
前記開口を閉じるためのカバーと、
前記ハウジング本体の内部を密閉するために前記ハウジング本体の縁部と前記カバーの縁部との間に介在されるガスケットとを具備し、
前記ハウジング本体の前記一対の側板の縁部は曲線形状を有し、
前記一対の側板の一方には前記部品が取り付けられ、
前記一対の側板の一方の縁部は前記部品の輪郭に沿って曲線的な凸状部分と前記基板側に窪んだ凹状部分とが連続する形状を有し、
前記一対の側板の他方の縁部は前記基板側に窪んだ凹状の曲線部分を有する
、ハウジング。
【請求項5】
前記ハウジング本体は、金属材製であり、
前記カバーは、樹脂材製である、請求項1乃至
4のいずれか一項に記載のハウジング。
【請求項6】
前記ハウジング本体の前記縁部と前記カバーの縁部とが接した状態で所定の幅の隙間が形成されるように前記ハウジング本体の縁部と前記カバーの縁部との少なくとも一方には厚み方向に段差が設けられ、
前記隙間には前記ガスケットが圧嵌され、
前記ガスケットの定常時の厚さは前記隙間の幅よりも大きい、請求項1乃至
5のいずれか一項に記載のハウジング。
【請求項7】
前記隙間は前記ハウジング本体の外側に形成され、
前記ハウジング本体と前記カバーとは前記隙間の内側においてネジにより結合される請求項
6に記載のハウジング。
【請求項8】
前記隙間は前記ハウジング本体の内側に形成され、
前記ハウジング本体と前記カバーとは前記隙間の外側においてネジにより結合される請求項
6に記載のハウジング。
【請求項9】
前記ガスケットは、平面シートから切り出される請求項1乃至
8のいずれか一項に記載のハウジング。
【請求項10】
リンクを連結するための関節機構において、
開口を有するよう基板に対して前端板と一対の側板が結合されるハウジング本体と、
前記開口を閉じるためのカバーと、
前記ハウジング本体の内部に収容され又は前記側板に取り付けられる少なくとも一の電機又は機械の部品と、
前記ハウジング本体の内部を密閉するために前記ハウジング本体の縁部と前記カバーの縁部との間に介在されるガスケットとを具備し、
前記ハウジング本体の前記一対の側板の縁部は曲線形状を有
し、
前記一対の側板の少なくとも一方には前記部品が取り付けられ、
前記一対の側板の少なくとも一方の縁部は前記部品の輪郭に沿って曲線的な凸状部分と前記基板側に窪んだ凹状部分とが連続する形状を有する、関節機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハウジング及び関節機構に関する。
【背景技術】
【0002】
各種の組立作業・協働作業を行うための産業機械として多関節ロボット装置が知られている。多関節ロボット装置は複数のリンクが複数の関節機構で接続されてなる。関節機構は、リンクを回動自在に支持する関節構成部材、リンクを回動させるモータ、及びこのモータを制御する制御基板等を収容するハウジングから構成されている。関節機構のハウジングは、開口を有するハウジング本体と、開口を閉塞するためにハウジング本体に被せられるカバーとからなる。カバーを取り外し、ハウジング本体の開口を開放させて、内部のモータや制御基板の交換やメンテナンスを行うことができる。ハウジング本体とカバーとの間は、モータや制御基板等を埃や水分から保護するため、ガスケットで密封されている。
【0003】
上述した多関節ロボット装置の関節機構では、カバー取付部は1つの平面によって構成され、ハウジング本体は深い箱形を成している。部品交換やメンテナンスのためにはカバーを取り外して、ハウジング本体の内側にツールや作業者の手を挿入する必要があるが、カバー取付部が1つの平面であるがゆえに、ハウジング本体は深く、またその開口は狭いのでその作業性が決して良好であるとは言えなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ハウジング及び関節機構において、開口を拡大することによりメンテナンスの作業性を向上させることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様に係るハウジングは、少なくとも一の電機又は機械の部品を収容する、開口を有するよう基板に対して前端板と一対の側板が結合されてなるハウジング本体と、開口を閉じるためのカバーと、ハウジング本体の内部を密閉するためにハウジング本体の基板、前端板及び一対の側板の縁部とカバーの縁部との間に介在されるガスケットとを具備する。ハウジング本体の一対の側板の縁部は曲線形状を有する。一対の側板の少なくとも一方には部品が取り付けられ、一対の側板の少なくとも一方の縁部は部品の輪郭に沿って曲線的な凸状部分と基板側に窪んだ凹状部分とが連続する形状を有する。
【発明の効果】
【0006】
一態様によれば、開口を拡大することができ、メンテナンスの作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】
図1は、第1実施形態に係る関節機構を示す斜視図である。
【
図4】
図4は、
図1のハウジングのシーリング構造を示す図であり、(a)はその部分切欠図であり、(b)は(a)の矢視断面図である。
【
図5】
図5は、第1実施形態の変形例に係る関節機構を示す斜視図である。
【
図8】
図8は、
図5のハウジングのシーリング構造を示す図であり、(a)はその部分切欠図であり、(b)は(a)の矢視断面図である。
【
図9】
図9は、第2実施形態に係る関節機構を示す斜視図である。
【
図12】
図12は、第3実施形態に係る関節機構を示す図であり、(a)はその斜視図、(b)は(a)の矢視図である。
【
図14】
図14は、
図13のハウジングの側面図であり、(a)は右側面図であり、(b)は左側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る関節機構及びそのハウジングについて説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【0009】
本実施形態に係るハウジングは、少なくとも一の電機又は機械の部品を収容しており、様々な用途に適用され得る。ここでは本ハウジングを、多関節ロボットのリンクを連結する関節機構に適用される例を説明する。
(第1実施形態)
図1乃至
図3に示すように、第1実施形態に係る関節機構100は、機械部品としての軸受等の関節構成部材130,140と、電機部品としてのモータ150と、ハウジング101とを有する。ハウジング101は、一部が開口された金属製のハウジング本体110と、ハウジング本体110に被せられ、開口Kを閉塞するための金属製又は樹脂製のカバー120とからなる。
【0010】
ハウジング本体110は、典型的には長方形の基板(底板ともいう)111を有する。基板111には、前端板115と、一対の側板112,113とが結合される。一対の側板112,113は一方の内角が直角又はそれに近似する角度の台形に近似した形状を成している。ここで台形の斜線に相当する側板112,113の縁部Kaは直線的では無く、基板111の側に大きく凹状に窪むよう曲線形状、好ましくは円弧状に形成される。それによりカバー120を取り外したときにハウジング本体110の開口部Kから電機部品としてのモータ150や機械部品としての関節構成部材130、140が大きく露出するようになり、これら部品へのアプローチが容易になる。
【0011】
一対の側板112,113と前端板115とには幅狭の短冊形に構成された天板114が結合される。それによりハウジング本体110は一面が開放された五面からなる直方体状(箱形状)をなしている。基板111の3辺に前端板115と一対の側板112,113とを結合するとともに、これら前端板115と一対の側板112,113とを天板114で結合することにより、ハウジング本体110の箱体としての剛性を、天板114が無い場合に比して確保することができる。また開口Kを、一対の側板が長方形である場合やその縁部Kaが直線的である場合の開口に比べて、拡大することができる。
【0012】
前端板115にはリンクを回転自在に支持する機械部品としての軸受等の関節構成部材150が取り付けられている。基板111には、他のリンクを回転自在に支持する軸受等の関節構成部材140及び電機部品としてのモータ150が取り付けられている。
【0013】
カバー120はハウジング本体110の開口K及び縁部Kaに整合する形状を備える。長方形の平板状の斜板125に対して後端板121、一対の側板122,123、天板124が結合される。一対の側板122,123の縁部Kbは、ハウジング本体110の一対の側板112,113の縁部Kaに整合する曲線的な凸形状を有している。
【0014】
ハウジング本体110の基板111、天板114、一対の側板112,113の縁部Kaと、カバー120の後端板121、一対の側板122,123、天板124の縁部Kbとの間には、ハウジング101の内部の気密性を確保するために、環状のガスケット160が介在される。ガスケット16は、典型的には平面シートから切り出され、一定の厚みを有する平たい環状形状に構成される。
【0015】
図4(a)はハウジング101の部分切欠図、
図4(b)には
図4(a)の矢視断面図をそれぞれ示している。ハウジング本体110の縁部Kaと、カバー120の縁部Kbとが接した状態で所定の幅の隙間が生じるようにハウジング本体110の縁部Kaとカバー120の縁部Kbとにはその外側に向かって厚み方向に沿って段差が設けられる。この段差によりハウジング本体110の縁部Kaとカバー120の縁部Kbとにはそれぞれ縁方向に沿ってネジ127の外側に環状に溝112a、112bが形成される。なお、ハウジング本体110の縁部Kaとカバー120の縁部Kbとの一方にのみ溝を設け、他方は平坦であってもよい。
【0016】
これら溝112a、112bには、環状の弾性部材(ゴム製部材)としてのガスケット160が嵌め込まれる。ガスケット160は、外圧を受けない負荷のない定常時にはその厚さは、溝112aの深さと溝112bの深さとの合計よりも僅かに大きい。ハウジング本体110にカバー120を密接したとき、ガスケット160が厚み方向に押し潰され、溝112a、112bの間で圧嵌され、その復元力により密封性が確保される。
【0017】
カバー120の後端板121と一対の側板122,123の接合箇所、天板124と一対の側板122,123の接合箇所、後端板121の中央箇所、天板124の中央箇所の例えば6箇所には、その面方向に沿ってネジ127や図示しないドライバーを通過させる線条溝128が形成され、線条溝128の底部にはネジスルー孔112cが開けられたフランジ122cが設けられる。ネジスルー孔112cに対峙するハウジング本体110の縁部Kaにはネジ溝が切られたネジ孔112dが形成される。ネジ127をネジ孔112dに締め込むことにより、縁部Ka、Kbが密接すると共に、ガスケット160が圧縮される。したがって、ハウジング本体110とカバー120とはその外側においてガスケット160を介して気密に接合され、ネジ127の内側においては縁部Ka、Kb同士が直接密接する。
【0018】
なお、ハウジング本体110とカバー120をいずれも金属で形成することで、内側でメタルタッチが実現されると共に、外側でガスケット160により気密性が確保される。当該構造では、外界に対してガスケット160の側面が露出し、食品製造ラインで敬遠されるメタルタッチの部品結合を極力回避し、その隙間にバクテリアなどが繁殖することを防止することができる。なお、より好ましくはネジ127にはゴム製ブッシュが挿入される。それによりネジ127とフランジ122cの間のメタルタッチの部品結合も回避される。したがって、多関節ロボットを食品製造ラインに用いることが可能となる。
【0019】
以上説明したように、一対の側板112,113の縁部Kaを曲線的に凹状に窪ませることにより、ハウジング本体110の開口部Kを拡大することができる。カバー120を取り外したときに、ハウジング本体110に収容され、また取り付けられている電機、又は機械の部品を大きく露出させることができる。それにより部品交換やメンテナンス時にツールや作業者の手が入りやすくなり、作業効率を向上させることができる。
【0020】
また、ハウジング本体110の縁部Kaとカバー120の縁部Kbとを整合するように曲線的に湾曲させていることから、ハウジング本体110とカバー120との位置を合わせやすく、位置ずれが生じにくく、隙間もできにくい。ネジ止め作業等の作業効率も向上する。
【0021】
また、多関節ロボット装置10を食品製造ライン向けとして用いない場合には、カバー120の材質は比較的自由となる。例えば、ハウジング本体110は強度を維持するために金属製とし、カバー120は樹脂材製とすることで、関節機構100を軽量化することができる。なお、関節機構100を軽量化することで、多関節ロボットの各部分の強度やモータの出力を低減することができ、小型化及び省エネルギー化に寄与することができる。
【0022】
また基板111の3辺に前端板115と一対の側板112,113とを結合するとともに、これら前端板115と一対の側板112,113とを天板114で結合することにより、ハウジング本体110の箱体としての剛性を確保することができる。
【0023】
上述の説明ではネジ127を内側に、ガスケット160を外側にそれぞれ配置した構造であるが、
図5乃至
図8に示すように、ネジ127を外側に、ガスケット160を内側にそれぞれ配置した構造であってもよい。当該構造の場合、ハウジング本体110の縁部Kaとカバー120の縁部Kbとは外界に対してメタルタッチを構成するが、最内においてガスケット160により封止される。多関節ロボットの用途によっては、当該構造が望ましい場合もある。
(第2実施形態)
図9乃至
図11には、第2実施形態に係る関節機構を示している。上述の第1実施形態ではハウジング本体110の側板112,113の縁部Kaは、基板111の側に大きく円弧形状に窪む構造であったが、本実施形態では、ハウジング本体210の側板212に関節構成部材230が取り付けられているため、側板212の縁部Kaは、基板211の側に大きく円弧形状に窪む構造を採用できない。しかしハウジング本体210のカバー220を取り外したときにハウジング本体210の開口部Kを拡大するように次のような構造を備えている。以下具体的に説明する。
【0024】
関節機構200のハウジング201は、ハウジング本体210とカバー220からなり、ハウジング本体210は、長方形の基板211を有する。基板211の3辺には、前端板215と、一対の側板212,213とが結合される。基板211には、機械部品としての軸受等の関節構成部材270及び電機部品としてのモータ250が取り付けられ、前端板215には関節構成部材240が取り付けられ、さらに側板212にも関節構成部材230が取り付けられている。
【0025】
側板212の縁部Kaは、直線的ではなく、側板212に取り付けられている関節構成部材230の輪郭に沿ってそれを取り巻くように、鋭角では無く、曲線的に湾曲した形状を有している。
【0026】
カバー220はハウジング本体210の開口K及び縁部Kaに整合する形状を備える。長方形の平板状の斜板225に対して後端板221、一対の側板222,223、天板224が結合される。一対の側板222,223の縁部Kbは、ハウジング本体210の一対の側板212,213の縁部Kaに整合する曲線的な凹形状を有している。
【0027】
ハウジング本体210の基板211、天板214、一対の側板212,213の縁部Kaと、カバー220の後端板221、一対の側板222,223、天板224の縁部Kbとの間には、ハウジング201の内部の気密性を確保するために、環状のガスケット260が介在される。
【0028】
ガスケット260によるシーリング構造及び結合構造は第1実施形態と同様である。ハウジング本体210の縁部Kaとカバー220の縁部Kbとが接した状態で所定の幅の隙間が生じるようにハウジング本体210の縁部Kaとカバー220の縁部Kbとにはそれぞれ縁方向に沿ってネジ227の外側又は内側に環状に溝が形成され、これら溝の間に環状の弾性部材(ゴム製)のガスケット260が嵌め込まれる。ガスケット260は負荷のない定常時にはその厚さは、これら溝の深さの合計よりも僅かに大きく、ハウジング本体210にカバー220を密接したとき、ガスケット260が厚み方向に押し潰され、これら溝の間で圧嵌され、その復元力により密封性が確保される。
【0029】
カバー220の後端板221と天板224それぞれの両側と中央にはその面方向に沿ってネジ227や図示しないドライバーを通過させる線条溝228が形成される。線条溝328の底部のフランジのネジスルー孔を通してネジ227が挿入され、それに対峙するハウジング本体210の縁部Kaのネジ孔に締め込まれる。それにより縁部Ka、Kbが密接すると共に、ガスケット260が圧縮される。ハウジング本体210とカバー220とはガスケット260を介して気密に接合され、ネジ227の内側又は外側においては縁部Ka、Kb同士が直接密接する。
【0030】
本実施形態においても、第1実施形態と同様に、ハウジング本体210の開口部Kを拡大することができ、電機、又は機械の部品を大きく露出させて、部品交換やメンテナンスの作業効率を向上させることができる。またハウジング本体210とカバー220との位置を合わせやすく、位置ずれが生じにくく、隙間もできにくい。ネジ止め作業等の作業効率も向上する。その他第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
(第3実施形態)
図12乃至
図14には、第3実施形態に係る関節機構を示している。上述の第1実施形態ではハウジング本体110の側板112,113の縁部Kaは、基板111の側に大きく円弧形状に窪む構造であったが、本実施形態では、ハウジング本体310の側板312に関節構成部材330が取り付けられているため、側板312の縁部Kaは、基板311の側に大きく円弧形状に窪む構造を採用できない。しかしハウジング本体310のカバー320を取り外したときにハウジング本体310の開口部Kを拡大するように次のような構造を備えている。以下具体的に説明する。
【0031】
関節機構300のハウジング301は、ハウジング本体310とカバー320からなり、ハウジング本体110は、長方形の基板311を有する。基板311の3辺には、前端板315と、一対の側板312,313とが結合される。一対の側板312,313の上辺には幅の短い短冊形の天板314が結合される。基板311には、機械部品としての軸受等の関節構成部材370及び電機部品としてのモータ350が取り付けられ、前端板315には関節構成部材340が取り付けられ、さらに側板312にも関節構成部材330が取り付けられている。他方の側板313には関節構成部材やモータ等の電気的部品や機械的部品は取り付けられていない。この側板313の縁部Ka’は、第1実施形態の側板113と同様に基板311の側に大きく円弧形状に窪むよう形成されている。
【0032】
側板312の縁部Kaは、直線的ではなく、側板312に取り付けられている関節構成部材330の輪郭に沿ってそれを取り巻くように、突出した曲線的な凸状部分Ka1と、その両側で窪んだ曲線的な凹状部分Ka2,Ka3とが連続的に繋がった形状を有している。
【0033】
カバー320はハウジング本体310の開口K及び縁部全体に整合する形状を備える。長方形の平板状の斜板325に対して後端板321、一対の側板322,323、天板324が結合される。一対の側板322,323の縁部Kb、Kb’は、ハウジング本体310の一対の側板312,313の縁部Ka、Ka’にそれぞれ整合する曲線的な形状を有している。
【0034】
ハウジング本体310の基板311、天板314、一対の側板312,313の縁部全体と、カバー320の後端板321、一対の側板322,323、天板324の縁部全体との間には、ハウジング301の内部の気密性を確保するために、環状のガスケット360が介在される。
【0035】
ガスケット360によるシーリング構造及び結合構造は第1実施形態と同様である。ハウジング本体310の縁部とカバー320の縁部とが接した状態で所定の幅の隙間が生じるようにハウジング本体310の縁部Kaとカバー320の縁部Kbとにはそれぞれ縁方向に沿ってネジ327の外側又は内側に環状に溝が形成され、これら溝の間に環状の弾性部材(ゴム製)のガスケット360が嵌め込まれる。ガスケット360は負荷のない定常時にはその厚さは、これら溝の深さの合計よりも僅かに大きく、ハウジング本体310にカバー320を密接したとき、ガスケット360が厚み方向に押し潰され、これら溝の間で圧嵌され、その復元力により密封性が確保される。
【0036】
カバー320の後端板321と天板324それぞれの両側と中央にはその面方向に沿ってネジ327や図示しないドライバーを通過させる線条溝328が形成される。線条溝328の底部のフランジのネジスルー孔を通してネジ327が挿入され、それに対峙するハウジング本体310の縁部Kaのネジ孔に締め込まれる。それにより縁部Ka、Kbが密接すると共に、ガスケット360が圧縮される。ハウジング本体310とカバー320とはガスケット360を介して気密に接合され、ネジ327の内側又は外側においては縁部Ka、Kb同士が直接密接する。なお、ガスケット360はKaとKa’の長さを同じにすることにより、平面に展開できるようにしても良い。
【0037】
本実施形態においても、第1実施形態と同様に、ハウジング本体310の開口部Kを拡大することができ、電機、又は機械の部品を大きく露出させて、部品交換やメンテナンスの作業効率を向上させることができる。またハウジング本体310とカバー320との位置を合わせやすく、位置ずれが生じにくく、隙間もできにくい。ネジ止め作業等の作業効率も向上する。その他、ハウジング本体310の箱体としての剛性を確保することができる等、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0038】
以上、上記実施形態を用いて本発明について説明してきたが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0039】
100…関節機構、101…ハウジング、110…ハウジング本体、111…基板、112,113…側板、114…天板、115…前端板、120…カバー、127…ネジ、128…線条溝、130,140…関節構成部材、150…モータ、160…ガスケット、K…開口、Ka…ハウジング本体の縁部、Kb…カバーの縁部。