特許 7549041 ロボット

(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】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20240903BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022569939

(86)(22)【出願日】2021-12-10

(86)【国際出願番号】 JP2021045446

(87)【国際公開番号】W WO2022131145

(87)【国際公開日】2022-06-23

【審査請求日】2023-07-11

(31)【優先権主張番号】P 2020208432

(32)【優先日】2020-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】上松 正明

【審査官】牧 初

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－００４９７１１（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４５５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３４３４７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

手首ベースと、
エンドエフェクタを取り付けるフランジ面を備えた手首フランジ部材と、
前記手首ベースに対して前記手首フランジ部材を、前記フランジ面に直交する軸線回りに回転駆動するアクチュエータとを備え、
該アクチュエータが、前記手首ベースに固定された第１部材と、前記手首フランジ部材に固定された第２部材とを備え、
前記フランジ面が常に下向きに配置され、
前記手首ベースまたは前記第１部材の円筒状の外周面と、該外周面の径方向外方に配置された前記手首フランジ部材または前記第２部材の円筒状の内周面との間に、前記軸線に沿って上向きに開放された隙間が形成され、
該隙間を密封し、該隙間を通した前記アクチュエータ内の潤滑材の外部への流出を防止するオイルシールを備えるロボット。

【請求項2】

前記手首フランジ部材または前記第２部材の前記内周面が、全周にわたって、前記軸線に沿って前記オイルシールよりも前記フランジ面とは逆方向に延びている請求項１に記載のロボット。

【請求項3】

前記オイルシールよりも前記フランジ面とは反対側に、潤滑材を吸収可能な吸収部材が配置されている請求項１または請求項２に記載のロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

内輪がエンドエフェクタ取付用フランジを構成し、外輪がエンドエフェクタ取付用フランジの前段となる前段アームに固定されたクロスローラベアリングを備えたロボットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１のロボットにおいては、エンドエフェクタ取付用フランジの外周面と前段アームの内周面との間に配置されたオイルシールが、シールリップをフランジ面側に向けて取り付けられ、外側が油吸収部材によって覆われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－２４５５８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ロボットには、パラレルリンクロボットのようにエンドエフェクタ取付用フランジのフランジ面を常に鉛直下方に向けて動作するものがある。また、汎用の多関節型ロボットであっても、パレタイジング等の用途では、フランジ面を主として鉛直下方に向けて長時間にわたり動作する場合がある。

【0005】

特許文献１のロボットが、フランジ面が鉛直下方に向けられた状態で長時間にわたり動作させられる場合には、オイルシールから漏れた低粘性化した潤滑油が油吸収部材による許容保持量を超えて、滴下する虞がある。
したがって、フランジ面を鉛直下方に向けた状態で長時間にわたり動作させられる場合に、潤滑材が滴下してしまうことを防止することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、手首ベースと、エンドエフェクタを取り付けるフランジ面を備えた手首フランジ部材と、前記手首ベースに対して前記手首フランジ部材を、前記フランジ面に直交する軸線回りに回転駆動するアクチュエータとを備え、該アクチュエータが、前記手首ベースに固定された第１部材と、前記手首フランジ部材に固定された第２部材とを備え、前記フランジ面が常に下向きに配置され、前記手首ベースまたは前記第１部材の円筒状の外周面と、該外周面の径方向外方に配置された前記手首フランジ部材または前記第２部材の円筒状の内周面との間に、前記軸線に沿って上向きに開放された隙間が形成され、該隙間を密封し、該隙間を通した前記アクチュエータ内の潤滑材の外部への流出を防止するオイルシールを備えるロボットである。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施形態に係るロボットを示す側面図である。

【図2】図１のロボットの姿勢を変更した状態を示す側面図である。

【図3】図１のロボットの手首ユニットを示す縦断面図である。

【図4】図３の手首ユニットのＺ部詳細を示す部分的な拡大縦断面図である。

【図5】図３の手首ユニットのＺ部詳細の変形例を示す部分的な拡大縦断面図である。

【図6】図３の手首ユニットの変形例を示す縦断面図である。

【図7】図３の手首ユニットの他の変形例を示す縦断面図である。

【図8】図４のオイルシールの他の変形例を説明する部分的な拡大縦断面図である。

【図9】図１のロボットの変形例を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の一実施形態に係るロボット１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボット１は、図１および図２に示されるように、４軸垂直多関節型ロボットであって、水平な床面に設置されるベース２と、鉛直な第１軸線Ａ回りにベース２に対して回転可能に支持された旋回胴３とを備えている。また、ロボット１は、水平な第２軸線Ｂ回りに旋回胴３に対して回転可能に支持された第１アーム４と、第２軸線Ｂに平行な第３軸線Ｃ回りに第１アーム４に対して回転可能に支持された第２アーム５とを備えている。

【0009】

また、ロボット１は、第２軸線Ｂ回りに回転可能に支持された駆動リンク７と、該駆動リンク７と第２アーム５とを連結する第１連結リンク８とを備えている。第２アーム５は、第１アーム４、駆動リンク７および第１連結リンク８とともに平行４節リンクを構成し、駆動リンク７の回転角度と同じだけ第３軸線Ｃ回りに回転させられる。

【0010】

第１アーム４の先端には、第３軸線Ｃ回りに回転可能に第１リンク１１が支持されており、第２アーム５の先端には、手首ユニット６が支持されている。手首ユニット６は、第２アーム５の先端に第３軸線Ｃに平行な軸線Ｇ回りに回転可能に支持された第２リンク（手首ベース）１２を備えている。第１リンク１１と第２リンク１２とは第２連結リンク９によって連結されており、第１リンク１１、第２リンク１２、第２連結リンク９および第２アーム５によって平行４節リンクが構成されている。

【0011】

また、第１リンク１１と、旋回胴３とは、第３連結リンク１０によって連結されており、第１アーム４、第１リンク１１、第３連結リンク１０および旋回胴３によって平行４節リンクが構成されている。

【0012】

手首ユニット６は、鉛直下方に向けて配置されたフランジ面１３を有する手首フランジ部材１４を備え、手首フランジ部材１４を、鉛直な第４軸線（軸線）Ｄ回りに、第２リンク１２に対して回転駆動することができる。
上述したように、第２リンク１２は、第１リンク１１とともに平行４節リンクを構成し、第１リンク１１は旋回胴３とともに平行４節リンクを構成している。

【0013】

平行４節リンクを構成する旋回胴３は第２軸線Ｂ回りに回転しないので、旋回胴３とは平行４節リンクの対辺に位置する第１リンク１１も、第１アーム４の回転に関わらず一定の姿勢に維持される。さらに、第１リンク１１とは平行４節リンクの対辺に位置する第２リンク１２も、第２アーム５の回転に関わらず一定の姿勢に維持される。
したがって、手首ユニット６も、図１および図２に示されるように、ロボット１の姿勢に関わらず、常時、第４軸線Ｄを鉛直方向に配置し、フランジ面１３を鉛直下方に向けて配置される。

【0014】

手首ユニット６は、図３に示されるように、第２リンク１２と、手首フランジ部材１４と、第２リンク１２に対して手首フランジ部材１４をフランジ面１３に直交する第４軸線Ｄ回りに回転駆動するアクチュエータ１５とを備えている。アクチュエータ１５は、第２リンク１２に固定されたモータ１６と、第２リンク１２と手首フランジ部材１４との間に配置され、モータ１６の回転を減速して手首フランジ部材１４に伝達する減速機１７とを備えている。

【0015】

第２リンク１２および減速機１７は第４軸線Ｄ付近に第４軸線Ｄに沿って貫通する中空孔１８，１９を有している。中空孔１８には、手首フランジ部材１４に固定された円筒状のスリーブ２０が挿入されており、スリーブ２０の外周面と第２リンク１２の中空孔１８の内周面との間は、オイルシール２１によって第４軸線Ｄ回りに相対回転可能に密封されている。これにより、スリーブ２０内を通して、第２リンク１２側からフランジ面１３までケーブルあるいはチューブ等の線条体（図示略）を配線することができる。

【0016】

減速機１７は、減速機本体２２と、減速機本体２２の入力ギヤ２３に噛み合う中間ギヤ２４とを備えている。
モータ１６は、中空孔１８，１９に重なることを回避して減速機本体２２に対して偏心した位置に配置されており、モータ１６に取り付けた駆動ギヤ２５が中間ギヤ２４に噛み合っている。これにより、モータ１６の動力が、駆動ギヤ２５、中間ギヤ２４および入力ギヤ２３を経由して減速機本体２２に入力される。

【0017】

減速機本体２２は、第２リンク１２に固定されたシャフト（第１部材）２６と、シャフト２６よりも径方向外方に配置され手首フランジ部材１４に固定されたケース（第２部材）２７とを備えている。シャフト２６と第２リンク１２との間は、図示しないシール部材によって密封されている。ケース２７と手首フランジ部材１４との間も図示しないシール部材によって密封されている。

【0018】

モータ１６が駆動されると、シャフト２６に対してケース２７が第４軸線Ｄ回りに回転駆動されることにより、ケース２７に固定されている手首フランジ部材１４が第４軸線Ｄ回りに回転駆動される。すなわち、シャフト２６とケース２７とは第４軸線Ｄ回りに相対回転させられるので、シャフト２６の円筒状の外周面２６ａと、ケース２７の円筒状の内周面２７ａとの間には円筒状の隙間Ｘが存在する。

【0019】

本実施形態においては、シャフト２６よりも径方向外方に配置されるケース２７の下端が手首フランジ部材１４に固定されている。これにより、図３および図４に示されるように、シャフト２６とケース２７との間の円筒状の隙間Ｘは、第４軸線Ｄに沿ってフランジ面１３とは逆方向に、すなわち、上向きに大気開放されている。そして、この隙間Ｘは、ケース２７の内周面２７ａに取り付けたオイルシール２８の主リップ２８ａをシャフト２６の外周面２６ａに接触させることによって、シャフト２６とケース２７との相対回転を許容しつつ密閉されている。

【0020】

オイルシール２８は、主リップ２８ａがフランジ面１３に向かう方向、すなわち、下向きに配置されている。
これにより、第２リンク１２、シャフト２６、ケース２７、手首フランジ部材１４およびオイルシール２８によって取り囲まれる空間には駆動ギヤ２５、中間ギヤ２４、入力ギヤ２３および減速機１７の減速機構が収容された潤滑室が画定されている。そして、画定された潤滑室内にはオイルあるいはグリース等の潤滑材（図示略）が封入されている。

【0021】

このように構成された本実施形態に係るロボット１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るロボット１によれば、手首フランジ部材１４のフランジ面１３に、ハンド等のエンドエフェクタ１００を取り付けて（図６参照）、例えば、コンベアによって搬送されてきた物品の取り出し、搬送あるいはパレット上への物品の積載等を行うことができる。

【0022】

本実施形態に係るロボット１によれば、フランジ面１３が常に下向きに配置された状態で作動させられる手首ユニット６内に画定された潤滑室には潤滑材が充填されているので、内部の駆動ギヤ２５、中間ギヤ２４、入力ギヤ２３および減速機構は十分に潤滑される。手首ユニット６の作動により、潤滑室内の温度が上昇すると潤滑材は低粘性化し、また、潤滑室内の圧力が上昇するので、潤滑材はオイルシール２８の主リップ２８ａとシャフト２６の外周面２６ａとの間から大気側に浸み出し易くなる。

【0023】

この場合において、ケース２７とシャフト２６との間の円筒状の隙間Ｘが上向きに開放されており、潤滑材がオイルシール２８を通過するには、重力に逆らって上向きに移動しなければならないので、潤滑材の浸み出しを抑制することができる。また、オイルシール２８を通過して上向きに浸み出したわずかな潤滑材は、重力によってオイルシール２８上面に保持されるので、手首ユニット６から滴下されてしまうことを防止できる。

【0024】

したがって、取り扱うワークあるいはワークを搬送するラインに、潤滑材が滴下することを防止することができるという利点がある。ワークが、汚れることが許容されない食品等である場合に特に効果的である。

【0025】

なお、本実施形態においては、図４に示されるように、減速機本体２２のケース２７の内周面２７ａが、全周にわたって、第４軸線Ｄに沿ってオイルシール２８よりもフランジ面１３とは逆方向に延びていることが好ましい。すなわち、オイルシール２８が、オイルシール２８の外側に配置されているケース２７の上端よりも十分に低い位置に配置されていることが好ましい。

【0026】

これにより、比較的多量の潤滑材がオイルシール２８を通過して上向きに浸み出しても、浸み出した潤滑材をケース２７によってオイルシール２８の上面に貯留することができ、手首ユニット６からの滴下をより確実に防止することができる。
また、図５に示されるように、オイルシール２８の上方に、潤滑材を吸収可能なスポンジ等の吸収部材２９を配置してもよい。図中、符号３０は、吸収部材２９を固定する押え板である。これにより、浸み出した潤滑材をオイルシール２８の上方により確実に保持することができる。

【0027】

また、本実施形態においては、減速機本体２２のケース２７の内周面２７ａとシャフト２６の外周面２６ａとの間に形成された隙間Ｘにオイルシール２８を配置した。これに代えて、ケース２７と手首フランジ部材１４とが密封された状態に固定されているので、ケース２７および手首フランジ部材１４の形状によっては、手首フランジ部材１４の内周面とシャフト２６の外周面２６ａとの間にオイルシール２８を配置してもよい。

【0028】

同様に、シャフト２６と第２リンク１２とが密封された状態に固定されているので、シャフト２６および第２リンク１２の形状によっては、第２リンク１２の外周面とケース２７の内周面２７ａまたは手首フランジ部材１４の内周面との間にオイルシール２８を配置してもよい。

【0029】

また、本実施形態においては、中空孔１９を有する減速機１７を備える手首ユニット６を例示したが、これに代えて、中空孔１９を有しない減速機１７を備えていてもよい。この場合には、図６に示されるように、モータ１６と減速機１７とを同心に配置することができ、中間ギヤ２４を省くことができる。

【0030】

また、本実施形態においては、減速機本体２２の第１部材であるシャフト２６を第２リンク１２に固定し、第２部材であるケース２７を手首フランジ部材１４に固定した。これに代えて、図７に示されるように、ケース２７を第１部材として第２リンク１２に固定し、シャフト２６を第２部材として手首フランジ部材１４に固定してもよい。

【0031】

この場合には、第２リンク１２に固定されたケース２７に対してシャフト２６および手首フランジ部材１４が第４軸線Ｄ回りに回転する。したがって、回転する手首フランジ部材１４をケース２７の径方向外方まで張り出して、手首フランジ部材１４の内周面とケース２７の外周面２７ａとの間の上向きに開放される隙間Ｘをオイルシール２８によって密閉すればよい。手首フランジ部材１４に代えて、シャフト２６の一部をケース２７の径方向外方に張り出してもよい。

【0032】

また、本実施形態においては、例えば、図３においてはシャフト２６、図７においてはケース２７のように、第４軸線Ｄ回りに相対回転する第１部材と第２部材の内、より径方向内方に配置される第１部材の外周面にオイルシール２８の主リップ２８ａを接触させた。これに代えて、図８に示されるように、第４軸線Ｄ回りに相対回転する第１部材と第２部材の内、径方向外方に配置される第２部材の内周面に主リップ２８ａを接触させるオイルシール２８を採用してもよい。

【0033】

また、本実施形態においては、手首ユニット６のフランジ面１３が常に下向きに維持されるロボット１として、４軸垂直多関節型ロボットを例示したが、これに限定されるものではなく、図９に示されるように、パラレルリンクロボットに適用してもよい。また、フランジ面１３が常に下向きではなくても、主として下向きの状態で使用される場合には、例えば、６軸垂直多関節型ロボット等の他の任意の形式のロボットに適用してもよい。

【符号の説明】

【0034】

１ ロボット
１２ 第２リンク（手首ベース）
１３ フランジ面
１４ 手首フランジ部材
１５ アクチュエータ
２６ シャフト（第１部材、第２部材）
２６ａ 外周面
２７ ケース（第１部材、第２部材）
２７ａ 内周面
２８ オイルシール
２９ 吸収部材
１００ エンドエフェクタ
Ｇ 軸線
Ｘ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】