特表 2023-552896 動的シール構造を有するロボット関節およびそれを適用した４足ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-19

(54)【発明の名称】動的シール構造を有するロボット関節およびそれを適用した４足ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20231212BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 H

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023536023

(86)(22)【出願日】2021-11-30

(85)【翻訳文提出日】2023-06-14

(86)【国際出願番号】 CN2021134226

(87)【国際公開番号】W WO2022135077

(87)【国際公開日】2022-06-30

(31)【優先権主張番号】202023195286.3

(32)【優先日】2020-12-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521161428

【氏名又は名称】杭州宇▲樹▼科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲楊▼知雨

(72)【発明者】

【氏名】王▲興▼▲興▼

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707CS08

3C707CY25

3C707CY27

3C707WA14

(57)【要約】

本実用新案の動的シール構造を有するロボット関節は、パワーユニットハウジング（１）と、パワーユニットハウジング（１）に対して相対的に回転する出力軸（２）と、を備え、パワーユニットハウジング（１）と出力軸（２）間に軟質と硬質の複合シールリングが設けられ、軟質の第１シールリング（５）は関節に密着して回転関節を効果的にシールすることができ、硬質の第２シールリング（６）は関節をシールしながら間接に対して摺動して間接運動に対する障害を低減することができる。また、本実用新案は、動的シール構造を有するロボット関節を適用した４足ロボットをさらに開示する。硬度の異なる２つのシールリングを突き合わせることで、関節をシールしながら関節の正常な運動を維持することができる関節動的シール構造を形成し、雨水や塵などが関節内部に侵入することを効果的に防止し、さらにロボットの関節を保護することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パワーユニットハウジング（１）と、前記パワーユニットハウジング（１）に対して相対的に回転する出力軸（２）とを備え、前記パワーユニットハウジング（１）と前記出力軸（２）間に動的シールアセンブリが設けられ、
前記動的シールアセンブリは、互いに当接し、相対的に静止して封止された状態を保つ第１シールリング（５）および第２シールリング（６）を含み、
前記第１シールリング（５）の摩擦係数は前記第２シールリング（６）の摩擦係数よりも大きく、前記第２シールリング（６）は第１シールリング（５）よりも高い構造強度を有し、
前記パワーユニットハウジング（１）、出力軸（２）の一方は第１シールリング（５）に直接または間接的に当接し、他方は第２シールリング（６）に直接または間接的に摺動可能に接触し、
前記第１シールリング（５）が押されると変形して予備締付力を発生させ、前記動的シールアセンブリがそれぞれ前記パワーユニットハウジング（１）と前記出力軸（２）に直接または間接的に当接して、関節をシールし、関節の正常な運動を維持することができる動的シール構造を形成する、ことを特徴とする動的シール構造を有するロボット関節。

【請求項2】

前記第１シールリング（５）はゴムまたはシリコンなどの弾性材料で作られるが、これらに限定されなく、前記第２シールリング（６）の材料はセラミック、プラスチックまたは金属を含むが、これらに限定されない、ことを特徴とする請求項１に記載の動的シール構造を有するロボット関節。

【請求項3】

前記ロボット関節はグランド（１１）をさらに備え、前記グランド（１１）は前記パワーユニットハウジング（１）の出力軸（２）に近い側面に固定され、前記第２シールリング（６）は前記第１シールリング（５）の押圧下でパワーユニットハウジング（１）、グランド（１１）または出力軸（２）に摺動可能に密着して当接する、ことを特徴とする請求項２に記載の動的シール構造を有するロボット関節。

【請求項4】

前記第２シールリング（６）の前記パワーユニットハウジング（１）、グランド（１１）または前記出力軸（２）に当接される面に環状溝（６１）が設けられ、前記環状溝（６１）は潤滑油で満たされている、ことを特徴とする請求項３に記載の動的シール構造を有するロボット関節。

【請求項5】

前記グランド（１１）と前記パワーユニットハウジング（１）間に第３シールリング（７）が設けられる、ことを特徴とする請求項４に記載の動的シール構造を有するロボット関節。

【請求項6】

前記ロボット関節は、関節コネクタ（３）をさらに備え、前記関節コネクタ（３）は前記出力軸（２）に固定的に接続され、両者の間に第４シールリング（８）が設けられる、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の動的シール構造を有するロボット関節。

【請求項7】

前記パワーユニットハウジング（１）の側部にエンドキャップ（４）が固定され、前記パワーユニットハウジング（１）と前記エンドキャップ（４）間に第５シールリング（９）が設けられる、ことを特徴とする請求項６に記載の動的シール構造を有するロボット関節。

【請求項8】

動的シールアセンブリを備え、
前記動的シールアセンブリは、第１シールリング（５）および第２シールリング（６）を含み、
前記第１シールリング（５）の摩擦係数は前記第２シールリング（６）の摩擦係数よりも大きく、前記第２シールリング（６）は第１シールリング（５）よりも高い構造強度を有し、
前記第１シールリング（５）が押されると変形して関節をシールしながら関節の正常な運動を維持することができる動的シール構造を形成する、ことを特徴とする動的シール構造を有するロボット関節。

【請求項9】

パワーユニットハウジング（１）と、前記パワーユニットハウジング（１）に対して相対的に回転する出力軸（２）をさらに備え、前記パワーユニットハウジング（１）と前記出力軸（２）間に前記動的シールアセンブリが設けられ、
前記パワーユニットハウジング（１）、出力軸（２）の一方は第１シールリング（５）に直接または間接的に当接し、他方は第２シールリング（６）に直接または間接的に摺動可能に接触し、
前記第１シールリング（５）が押されると変形して予備締付力を発生させ、前記動的シールアセンブリがそれぞれ前記パワーユニットハウジング（１）と前記出力軸（２）に直接または間接的に当接する、ことを特徴とする請求項８に記載の動的シール構造を有するロボット関節。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項に記載の動的シール構造を有するロボット関節を備える、ことを特徴とする４足ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実用新案（または発明）は、ロボット装置の技術分野に関し、特に、動的シール構造を有するロボット関節およびそれを適用した４足ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

現在、ロボットは人に代わって保安検査、現場救助探査などの作業を行うことができ、上記の作業の実施において、ロボットは必然的に塵や雨水などの厳しい環境に遭遇し、塵や雨水がロボットの関節内に入りやすく、関節が摩耗し、ひいては正常に作業できないことがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

既存のシールリングをそのまま装着すると、摩擦抵抗が大きく、寿命が短いため、関節の正常な運動に影響を与えることになる。したがって、関節の正常な運動に影響を与えることなく、外部環境の塵や雨水などの関節内部への侵入を効果的に防止することができるロボットの関節シール構造が急務となっている。

【課題を解決するための手段】

【0004】

先行技術の欠点を克服するために、本実用新案の目的の１つは、軟質と硬質の複合シールリングが設けられ、硬度の異なる２つのシールリングを突き合わせることで、関節をシールしながら関節の正常な運動を維持する関節動的シール構造を形成し、摺動摩擦力が小さく、シールリングの使用摩耗に対する適応性や、関節荷重変動に対する耐性が高く、雨水や塵などが関節内部に侵入することを効果的に防止し、さらにロボットの関節を保護することができるロボット関節を提供することである。

【0005】

本実用新案の目的のもう１つは、関節部に関節動的シール構造が設けられ、雨水や塵などが関節内部に侵入することを効果的に防止し、４足ロボットの関節を保護することができる４足ロボットを提供することである。

【0006】

上記の目的の１つを達成するために、本実用新案の第１技術的解決策は以下の通りである。

【0007】

動的シール構造を有するロボット関節は、パワーユニットハウジングと、前記パワーユニットハウジングに対して相対的に回転する出力軸とを備え、前記パワーユニットハウジングと前記出力軸間に動的シールアセンブリが設けられ、
前記動的シールアセンブリは、互いに当接し、相対的に静止して封止された状態を保つ第１シールリングおよび第２シールリングを含み、
前記第１シールリングの摩擦係数は前記第２シールリングの摩擦係数よりも大きく、前記第２シールリングは第１シールリングよりも高い構造強度を有し、第２シールリングの摩擦力が小さく、摩耗が低い。

【0008】

前記パワーユニットハウジング、出力軸の一方は第１シールリングに直接または間接的に当接し、他方は第２シールリングに直接または間接的に摺動可能に接触し、
前記第１シールリングが押されると変形して予備締付力を発生させ、前記動的シールアセンブリがそれぞれ前記パワーユニットハウジングと前記出力軸に直接または間接的に当接して、関節をシールしながら関節の正常な運動を維持する動的シール構造を形成する。第２シールリングの使用摩耗に対する適応性や、関節荷重変動に対する耐性が高い。

【0009】

本実用新案では、継続的な探求と試験の結果、軟質と硬質の複合シールリングが設けられ、軟質の第１シールリングは関節に密着して、回転関節を効果的にシールすることができ、硬質の第２シールリングは関節をシールしながら間接に対して摺動して間接運動に対する障害を低減することができ、簡単で実用的かつ独創的な解決策である。本実用新案では、硬度の異なる２つのシールリングを突き合わせることで、関節をシールしながら関節の正常な運動を維持する関節動的シール構造を形成し、雨水や塵などが関節内部に侵入することを効果的に防止し、さらにロボットの関節を保護することができる。

【0010】

好ましい技術的解決策として、
前記第１シールリングはゴムまたはシリコンなどの弾性材料で作られるが、これらに限定されなく、前記第２シールリングの材料はセラミック、プラスチックまたは金属を含むが、これらに限定されなく、製造コストが低く、幅広い普及に適している。

【0011】

好ましい技術的解決策として、
前記ロボット関節はグランドをさらに備え、前記グランドは前記パワーユニットハウジングの出力軸に近い側面に固定され、前記第２シールリングは前記第１シールリングの押圧下でパワーユニットハウジング、グランドまたは出力軸に摺動可能に密着して当接する。

【0012】

好ましい技術的解決策として、
前記第２シールリングの前記パワーユニットハウジング、グランドまたは前記出力軸に当接される面に環状溝が設けられ、前記環状溝は潤滑油で満たされている。

【0013】

本実用新案では、環状溝を設けることで、その内部が潤滑油で満たされて第２シールリングの回転中の摩擦抵抗を減らし、関節部材の回転に対する障害を低減する同時に防水効果が得られる一方、環状溝を設けることで、第２シールリングの変形空間を多く残し、グランドまたは出力軸により密着してより良好な防水効果が得られる。

【0014】

好ましい技術的解決策として、
前記グランドと前記パワーユニットハウジング間に第３シールリングが設けられ、その防水・防塵効果をさらに向上させる。

【0015】

前記出力軸、前記グランド、前記パワーユニットハウジングの境界部に防塵層が設けられる。防塵層を設けることで、塵や石などが隙間から関節内部、特に相互回転のグランドと出力軸間に侵入し、関節内の部品の摩耗を引き起こすことを防止する。

【0016】

好ましい技術的解決策として、前記ロボット関節は、関節コネクタをさらに備え、前記関節コネクタは前記出力軸に固定的に接続され、両者の間に第４シールリングが設けられ、その防水・防塵効果をさらに向上させる。

【0017】

好ましい技術的解決策として、
前記パワーユニットハウジングの側部にエンドキャップが設けられ、前記パワーユニットハウジングと前記エンドキャップ間に第５シールリングが設けられる。エンドキャップとパワーユニットハウジングの接続部がパワーユニットの内部と直接連通し、ここで、第５シールリングを設けることで外部の塵や雨水などのパワーユニット内部への侵入を回避することができる。

【0018】

上記の目的の１つを達成するために、本実用新案の第２技術的解決策は以下の通りである。

【0019】

動的シール構造を有するロボット関節は、動的シールアセンブリを備え、
前記動的シールアセンブリは、第１シールリングおよび第２シールリングを含み、
前記第１シールリングの摩擦係数は前記第２シールリングの摩擦係数よりも大きく、前記第２シールリングは第１シールリングよりも高い構造強度を有し、
前記第１シールリングが押されると変形して関節をシールしながら関節の正常な運動を維持することができる動的シール構造を形成する。

【0020】

本実用新案では、継続的な探求と試験の結果、硬度の異なる２つのシールリングを突き合わせることで、関節をシールしながら関節の正常な運動を維持する関節動的シール構造を形成し、雨水や塵などが関節内部に侵入することを効果的に防止し、さらにロボットの関節を保護することができる。

【0021】

さらに、本実用新案では、軟質と硬質の複合シールリングが設けられ、軟質の第１シールリングは関節に密着して、回転関節を効果的にシールすることができ、硬質の第２シールリングは関節をシールしながら間接に対して摺動して間接運動に対する障害を低減することができ、簡単で実用的かつ独創的な解決策である。

【0022】

好ましい技術的解決策として、
パワーユニットハウジングと、前記パワーユニットハウジングに対して相対的に回転する出力軸をさらに備え、前記パワーユニットハウジングと前記出力軸間に前記動的シールアセンブリが設けられ、
前記パワーユニットハウジング、出力軸の一方は第１シールリングに直接または間接的に当接し、他方は第２シールリングに直接または間接的に摺動可能に接触し、
前記第１シールリングが押されると変形して予備締付力を発生させ、前記動的シールアセンブリがそれぞれ前記パワーユニットハウジングと前記出力軸に直接または間接的に当接する。

【0023】

本実用新案は構造が簡単で実用的であり、実現しやすく、製造コストが低い。

【0024】

上記の目的のもう１つを達成するために、本実用新案の技術的解決策は以下の通りである。

【0025】

４足ロボットは、上記の動的シール構造を有するロボット関節を備える。

【0026】

本実用新案が提供する４足ロボットでは、その関節部に上記の動的シール構造が設けられ、相対的に回転するパワーユニットハウジングと出力軸間に動的シールアセンブリを設けることで、外部環境の雨水や塵などが回転時の隙間からパワーユニット内部に侵入してパワーユニットが摩耗したり破損することを効果的に防止し、構造が簡単で、実用的かつ独創的な解決策である。

【発明の効果】

【0027】

本実用新案では、継続的な探求と試験の結果、軟質と硬質の複合シールリングが設けられ、硬度の異なる２つのシールリングを突き合わせることで、関節をシールしながら関節の正常な運動を維持する関節動的シール構造を形成し、摺動摩擦力が小さく、シールリングの使用摩耗に対する適応性や、関節荷重変動に対する耐性が高く、外部環境の雨水や塵などが回転時の隙間からパワーユニット内部に侵入してパワーユニットが摩耗したり破損することを効果的に防止し、さらにロボットの関節を保護することができる。

【0028】

さらに、本実用新案が提供する４足ロボットでは、その関節部に動的シール構造が設けられ、相対的に回転するパワーユニットハウジングと出力軸間に動的シールアセンブリを設けることで、摺動摩擦力が小さく、シールリングの使用摩耗に対する適応性や、関節荷重変動に対する耐性が高く、外部環境の雨水や塵などが回転時の隙間からパワーユニット内部に侵入してパワーユニットが摩耗したり破損することを効果的に防止し、構造が簡単で、実用的かつ独創的な解決策である。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本実用新案の分解図である。

【図2】本実用新案の全体断面図である。

【図3】本実用新案の部分拡大図である。

【符号の説明】

【0030】

１ パワーユニットハウジング
１１ グランド
２ 出力軸
３ 関節コネクタ
４ エンドキャップ
５ 第１シールリング
６ 第２シールリング
６１ 環状溝
７ 第３シールリング
８ 第４シールリング
９ 第５シールリング
１０ 防塵層

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、添付図面および具体的な実施形態を参照しながら、本実用新案をさらに説明する。なお、互いに矛盾しない限り、以下で説明される各実施例間または各技術的特徴間の任意の組合せにより新しい実施例を形成することができることに留意されたい。

【0032】

特に定義しない限り、本明細書で使用される技術および科学用語は、すべて本実用新案の技術分野に属する当業者によって一般的に理解されると同じ意味を有する。本明細書で説明される用語は具体的な実施例を説明する目的でのみ使用され、本実用新案を限定することを意図するものではない。

【0033】

図１～図３に示すように、動的シール構造を有するロボット関節は、パワーユニットハウジング１と、前記パワーユニットハウジング１に対して相対的に回転する出力軸２とを備え、前記パワーユニットハウジング１と前記出力軸２間に動的シールアセンブリが設けられる。

【0034】

前記動的シールアセンブリは、互いに当接し、相対的に静止して封止された状態を保つ第１シールリング５および第２シールリング６を含む。

【0035】

前記第１シールリング５の摩擦係数は前記第２シールリング６の摩擦係数よりも大きく、前記第２シールリング６は第１シールリング５よりも高い構造強度を有する。

【0036】

前記パワーユニットハウジング１、出力軸２の一方は第１シールリング５に直接または間接的に当接し、他方は第２シールリング６に直接または間接的に摺動可能に接触する。

【0037】

前記第１シールリング５が押されると変形して予備締付力を発生させ、前記動的シールアセンブリがそれぞれ前記パワーユニットハウジング１と前記出力軸２に直接または間接的に当接して、関節をシールしながら関節の正常な運動を維持する動的シール構造を形成する。

【0038】

本実用新案では、継続的な探求と試験の結果、軟質と硬質の複合シールリングが設けられ、軟質の第１シールリング５は関節に密着して、回転関節を効果的にシールすることができ、硬質の第２シールリング６は関節をシールしながら間接に対して摺動して間接運動に対する障害を低減することができ、簡単で実用的かつ独創的な解決策である。本実用新案では、硬度の異なる２つのシールリングを突き合わせることで、関節をシールしながら関節の正常な運動を維持する関節動的シール構造を形成し、雨水や塵などが関節内部に侵入することを効果的に防止し、さらにロボットの関節を保護することができる。

【0039】

本実用新案シールリングの材料についての具体的な実施例は以下の通りである。

【0040】

前記第１シールリング５は、ゴムまたはシリコンなどの弾性材料で作られるが、これらに限定されなく、前記第２シールリング６の材料は、セラミック、プラスチックまたは金属を含むが、これらに限定されなく、製造コストが低く、幅広い普及に適している。

【0041】

本実用新案では、グランド１１構造を設ける具体的な実施例は以下の通りである。

【0042】

前記ロボット関節はグランド１１をさらに備え、前記グランド１１は前記パワーユニットハウジング１の出力軸２に近い側面に固定され、前記第２シールリング６は前記第１シールリング５の押圧下でユニットハウジング、グランド１１または出力軸２に摺動可能に密着する。

【0043】

本実用新案では、環状溝６１を追加する具体的な実施例は以下の通りである。

【0044】

前記第２シールリング６の前記パワーユニットハウジング１、グランド１１または前記出力軸２に当接する面に環状溝６１が設けられ、前記環状溝６１は潤滑油で満たされている。

【0045】

本実用新案では、環状溝６１を設けることで、その内部が潤滑油で満たされて第２シールリング６の回転中の摩擦抵抗を減らし、関節部材の回転に対する障害を低減する同時に防水効果が得られる一方、環状溝６１を設けることで、第２シールリング６の変形空間を多く残し、グランド１１または出力軸２により密着してより良好な防水効果が得られる。

【0046】

本実用新案では、第３シールリング７を追加する具体的な実施例は以下の通りである。

【0047】

前記グランド１１と前記パワーユニットハウジング１間に第３シールリング７を設けることで、その防水・防塵効果をさらに向上させる。

【0048】

前記出力軸２、前記グランド１１、前記パワーユニットハウジング１の境界部に防塵層１０が設けられる。防塵層１０を設けることで、塵や石などが隙間から関節内部、特に相互回転のグランド１１と出力軸２間に侵入し、関節内の部品の摩耗を引き起こすことを防止する。

【0049】

本実用新案では、第４シールリング８を追加する具体的な実施例は以下の通りである。

【0050】

前記ロボット関節は、関節コネクタ３をさらに備え、前記関節コネクタ３は前記出力軸２に固定的に接続され、両者の間に第４シールリング８が設けられ、その防水・防塵効果をさらに向上させる。

【0051】

本実用新案では、第５シールリング９を追加する具体的な実施例は以下の通りである。

【0052】

前記パワーユニットハウジング１の側部にエンドキャップ４が設けられ、前記パワーユニットハウジング１と前記エンドキャップ４間に第５シールリング９が設けられる。エンドキャップ４とパワーユニットハウジング１の接続部がパワーユニットの内部と直接連通し、ここで、第５シールリング９を設けることで外部の塵や雨水などのパワーユニット内部への侵入を回避することができる。

【0053】

本実用新案の動的シール構造を有するロボット関節を適用する実施例は以下の通りである。

【0054】

４足ロボットは、上記の動的シール構造を有するロボット関節を備える。

【0055】

上記実施形態は本実用新案の好ましい実施形態に過ぎず、本実用新案の保護範囲を限定するものではなく、当業者は本実用新案に基づいて行った非実質的な変更および置換はすべて本実用新案の保護範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】