JP6444937B2 - ロボットの関節構造 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットの関節構造に関する。

ロボットアームと手首部とを接続する関節構造において、防滴性を高めるために、ロボットアームおよび手首部の内部の気圧を高める技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開平７−７５９９２号公報

上述のような関節構造において、防滴性を高めるとともに、関節構造の内部に充填された潤滑剤の流出を防ぐ技術が求められている。

ロボットの関節構造は、中空の第１アームと、前記第１アームに回動可能に取り付けられた第２アームと、前記第１アームの外側に隣接して設けられた動力伝達機構であって、潤滑剤が充填される内部空間を有する、動力伝達機構とを備える。

また、ロボットの関節構造は、前記第１アームの内部の気圧を外気圧よりも上昇させる昇圧部と、前記第１アームの内部と前記内部空間とを連通し、前記第１アームの内部の気体が前記内部空間へ流入するのを許容する一方、前記内部空間の潤滑剤が前記第１アームの内部へ流出するのを防止する逆止連通部とを備える。

第２アームは、中空であって、内部空間は、第２アームによって画定されてもよい。前記逆止連通部は、前記内部空間で開口する第１開口、および、前記第１アームの内部で開口する、前記第１開口とは反対側の第２開口を有する通路と、前記通路の内部に設けられた逆止弁とを有してもよい。

本発明の一実施形態に係るロボットの関節構造の断面図である。 本発明の他の実施形態に係るロボットの関節構造の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るロボットの関節構造の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るロボットの関節構造の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るロボットの関節構造の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るロボットの関節構造１０について説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明における左右上下方向は、図面の紙面左右上下方向に対応する。

関節構造１０は、第１アーム１２、第２アーム１４、サーボモータ１６、動力伝達機構１８、昇圧部２０、および逆止連通部２２を備える。

第１アーム１２は、本体部２４およびカバー２６を有する。本体部２４は、中空であって、軸線Ａ_１に沿って延在している。本体部２４の左側の壁部２４ａには、開口部２４ｂが形成されている。

この開口部２４ｂは、関節構造１０の組み立て時等に作業員が本体部２４の内部にアクセスするための孔である。カバー２６は、この開口部２４ｂを気密に閉塞する。本体部２４およびカバー２６によって、外部から気密に密閉された内部空間Ｓ_１が画定される。

第２アーム１４は、軸線Ａ_１と直交する軸線Ａ_２周りに回動可能となるように、第１アーム１２に取り付けられている。第２アーム１４には、凹部３０が形成されている。この凹部３０は、第１アーム１２に面する、第２アーム１４の左側の端面２８から右方へ凹むように、形成されている。

端面２８とは反対側に位置する、第２アーム１４の右側の壁部１４ａには、開口部１４ｂが形成されている。この開口部１４ｂは、関節構造１０の組み立て時等に作業員が内部空間Ｓ_２へアクセスするための孔である。なお、内部空間Ｓ_２については、後述する。第２アーム１４の壁部１４ａには、開口部１４ｂを気密に閉塞するように、カバー３２が取り付けられている。

サーボモータ１６は、本体部２４の右側の壁部２４ｃの内面に固定されている。サーボモータ１６は、出力シャフト１６ａを有する。出力シャフト１６ａは、第１アーム１２の内部空間Ｓ_１から外部へ突出するように軸線Ａ_２に沿って延びている。サーボモータ１６は、第２アーム１４を第１アーム１２に対して軸線Ａ_２周りに回動させる回動力を発生させる駆動部として機能する。

動力伝達機構１８は、第１アーム１２の外側に隣接して設けられ、第２アーム１４に形成された凹部３０に収容されている。動力伝達機構１８は、サーボモータ１６が回転させた出力シャフト１６ａの回転力を、第２アーム１４へ伝達する。

具体的には、動力伝達機構１８は、波動歯車装置３４およびクロスローラリング３５を有する。波動歯車装置３４は、ハーモニックドライブ（登録商標）として言及される装置であって、ウェーブジェネレータ４２、フレクスプライン４３、およびサーキュラスプライン３９を有する。

ウェーブジェネレータ４２は、出力シャフト１６ａに固定された楕円形の内輪４２ａと、可撓性の外輪４２ｂと、内輪４２ａと外輪４２ｂとの間に配置された球４２ｃとを有する。外輪４２ｂは、球４２ｃによって、内輪４２ａの楕円形の外形に従うように、変形する。

フレクスプライン４３は、弾性材料から作製され、その一端が、ボルト４６を介して第１アーム１２の壁部２４ｃに固定される。フレクスプライン４３の内周面は、ウェーブジェネレータ４２の外輪４２ｂと当接している。これにより、フレクスプライン４３は、外輪４２ｂの楕円形の外形に従うように、変形する。フレクスプライン４３の外周面には、歯車が形成されている。

サーキュラスプライン３９は、リング状であって、ボルト４４を介して第２アーム１４の壁部１４ａに固定されている。サーキュラスプライン３９の内周面には、歯車が形成されている。

フレクスプライン４３の外周面に形成された歯車は、ウェーブジェネレータ４２の内輪４２ａの長軸部分に対応する位置で、サーキュラスプライン３９の内周面に形成された歯車と係合する一方、内輪４２ａの短軸部分に対応する位置では、サーキュラスプライン３９の内周面に形成された歯車から離間する。

出力シャフト１６ａが回転するのに伴って、フレクスプライン４３の外周面に形成された歯車と、サーキュラスプライン３９の内周面に形成された歯車との係合位置が、軸線Ａ_２周りに回転する。このような回転係合によって、サーキュラスプライン３９は、第１アーム１２に固定されたフレクスプライン４３から力を受けて、軸線Ａ_２周りに回転される。

クロスローラリング３５は、内輪３６、外輪３８、および、内輪３６と外輪３８との間に配置されたローラ４０を有する。内輪３６は、リング状であって、その右側端が、サーキュラスプライン３９の左側端に結合され、該サーキュラスプライン３９と一体となって回転する。

外輪３８は、リング状であって、ボルト４６を介して第１アーム１２の壁部２４ｃに固定される。内輪３６は、ローラ４０によって、外輪３８の径方向内側に回転可能に支持される。

動力伝達機構１８は、内部空間Ｓ_２を有する。この内部空間Ｓ_２は、第１アーム１２の壁部２４ｃと、クロスローラリング３５と、サーキュラスプライン３９と、第２アーム１４の開口部１４ｂを閉塞するカバー３２とによって、画定されている。

内部空間Ｓ_２は、オイルシールおよびＯリング５２によって外部から気密に密閉される。動力伝達機構１８の構成要素（すなわち、波動歯車装置３４、クロスローラリング３５）を潤滑するために、内部空間Ｓ_２には、潤滑剤が充填される。

逆止連通部２２は、第１アーム１２の内部空間Ｓ_１と、動力伝達機構１８の内部空間Ｓ_２とを連通し、内部空間Ｓ_１から内部空間Ｓ_２へ流体が流れるのを許容する一方、内部空間Ｓ_２から内部空間Ｓ_１へ流体が流れるのを防止する。

本実施形態においては、逆止連通部２２は、管状部材４８および逆止弁５０を有する。管状部材４８は、第１開口４８ａ、および該第１開口４８ａとは反対側の第２開口４８ｂを有し、第１アーム１２の壁部２４ｃに形成された貫通孔２４ｄに挿入されている。

第１開口４８ａは、第１アーム１２の内部空間Ｓ_１で開口している一方、第２開口４８ｂは、動力伝達機構１８の内部空間Ｓ_２で開口している。管状部材４８は、その内部に、第１開口４８ａと第２開口４８ｂとの間で延びる流体の通路を画定する。

逆止弁５０は、管状部材４８の内部に画定された通路に配置され、該通路を、内部空間Ｓ_１から内部空間Ｓ_２へ流体が流れるのを許容する一方、内部空間Ｓ_２から内部空間Ｓ_１へ流体が流れるのを防止する。

昇圧部２０は、エアポンプ等を有し、第１アーム１２の内部空間Ｓ_１に気体を供給し、内部空間Ｓ_１の気圧を外気圧よりも上昇させる。

昇圧部２０によって内部空間Ｓ_１の気圧が上昇されると、内部空間Ｓ_１内の気体は、逆止連通部２２を内部空間Ｓ_１から内部空間Ｓ_２へ向かって流動し、内部空間Ｓ_２に流入する。

これにより、動力伝達機構１８の内部空間Ｓ_２の気圧も、外気圧よりも高くなる。このように、内部空間Ｓ_１およびＳ_２の気圧を外気圧より高くすることによって、関節構造１０の動作中に、内部空間Ｓ_１およびＳ_２内に切削液等の異物が進入するのを防止できる。

その一方で、逆止連通部２２によって、内部空間Ｓ_２から内部空間Ｓ_１への流体の流れが防止されるので、内部空間Ｓ_２に充填された潤滑剤が、逆止連通部２２を通って内部空間Ｓ_１へ流出するのを防止することができる。このように、本実施形態によれば、異物の侵入と潤滑剤の流出の双方を、簡単な構成で防止することができる。

また、本実施形態においては、逆止連通部２２は、逆止弁５０を内蔵する管状部材４８を貫通孔２４ｄに挿入するだけで、第１アーム１２に簡単に設置することができる。したがって、関節構造１０の製造作業を簡単にすることができる。

次に、図２を参照して、他の実施形態に係るロボットの関節構造６０について説明する。関節構造６０は、第１アーム６２、第２アーム６４、駆動部６６、動力伝達機構６８、昇圧部２０、および逆止連通部７０を備える。

第１アーム６２は、中空であって、軸線Ａ_３に沿って延在する。第１アーム６２は、本体部７２およびカバー７６を有する。本体部７２は、第２アーム６４に面する壁部７２ａと、該壁部７２ａから左方へ突出する円筒状のボス部７２ｂと、該ボス部７２ｂから下方へ離隔した位置に配置され、壁部７２ａから左方へ向かって突出する突出部７２ｃとを有する。突出部７２ｃには、貫通孔７２ｄが形成されている。

カバー７６は、ボルト７８を介して本体部７２に固定される。本体部７２とカバー７６とによって、第１アーム６２の内部空間Ｓ_３が画定される。

第２アーム６４は、軸線Ａ_４周りに回動可能となるように、動力伝達機構６８を介して第１アーム６２に取り付けられている。

駆動部６６は、第２アーム６４を第１アーム６２に対して軸線Ａ_４周りに回動させる回動力を発生させる。具体的には、駆動部６６は、サーボモータ（図示せず）、ベルト８０、およびプーリー８２を有する。サーボモータは、出力シャフト、および該出力シャフトに固定されたプーリー(ともに図示せず)を有し、第１アーム６２の内部空間Ｓ_３に固定される。

プーリー８２は、フランジ部８２ａと、該フランジ部８２ａから右方へ突出するシャフト部８２ｂとを有し、軸線Ａ_４周りに回動可能である。

ベルト８０は、輪状であって、その一方側でサーボモータの出力シャフトに取り付けられたプーリーの外周に張り渡される一方、その他方側でフランジ部８２ａの外周に張り渡される。ベルト８０は、サーボモータの出力シャフトとともに回転し、該回転に伴って、プーリー８２を軸線Ａ_４周りに回転させる。プーリー８２の外径を変えることで、出力シャフトの回転数を増減速することができる。

動力伝達機構６８は、第２アーム６４の外部に、第１アーム６２の外側に隣接して設けられ、駆動部６６が発生した回動力を第２アーム６４に伝達する。

具体的には、動力伝達機構６８は、波動歯車装置８４およびクロスローラリング８５を有する。波動歯車装置８４は、上述の波動歯車装置３４と同様にハーモニックドライブ（登録商標）として言及される装置であって、ウェーブジェネレータ９２、フレクスプライン８６、およびサーキュラスプライン８８を有する。

ウェーブジェネレータ９２は、プーリー８２のシャフト部８２ｂに固定された楕円形の内輪９２ａと、可撓性の外輪９２ｂと、内輪９２ａと外輪９２ｂとの間に配置された球９２ｃとを有する。

フレクスプライン８６は、弾性材料から作製され、その一端が、ボルト１００を介して第２アーム６４の壁部６４ａに固定される。フレクスプライン８６の内周面は、ウェーブジェネレータ９２の外輪９２ｂと当接している一方、フレクスプライン８６の外周面には、歯車が形成されている。

サーキュラスプライン８８は、リング状であって、ボルト９６を介して第１アーム６２の壁部７２ａに固定されている。サーキュラスプライン８８の内周面には、歯車が形成されている。

フレクスプライン８６の外周面に形成された歯車は、ウェーブジェネレータ９２の内輪９２ａの長軸部分に対応する位置で、サーキュラスプライン８８の内周面に形成された歯車と係合する一方、内輪９２ａの短軸部分に対応する位置では、サーキュラスプライン８８の内周面に形成された歯車から離間する。

プーリー８２が回転するのに伴って、フレクスプライン８６の外周面に形成された歯車と、サーキュラスプライン８８の内周面に形成された歯車との係合位置が、軸線Ａ_４周りに回転する。このような回転係合によって、フレクスプライン８６は、第１アーム６２に固定されたサーキュラスプライン８８から力を受けて、軸線Ａ_４周りに回転される。

クロスローラリング８５は、外輪８９、および該外輪８９とサーキュラスプライン８８との間に配置されたローラ９０を有する。外輪８９は、リング状であって、ボルト１００を介して、第２アーム６４の壁部６４ａに固定される。サーキュラスプライン８８は、ローラ９０によって、外輪８９の径方向内側に回転可能に支持される。

軸受９４は、ボス部７２ｂの内周面とシャフト部８２ｂとの間に介挿され、シャフト部８２ｂを回転可能に支持する。軸受９４の左側に隣接するように、オイルシール９８が配置されている。オイルシール９８は、ボス部７２ｂの内周面とシャフト部８２ｂとの間の隙間を、気密に封止する。

動力伝達機構６８は、内部空間Ｓ_４を有する。この内部空間Ｓ_４は、第１アーム６２のボス部７２ｂと、サーキュラスプライン８８と、クロスローラリング８５と、第２アーム６４の壁部６４ａと、オイルシール９８とによって、画定されている。

内部空間Ｓ_４は、オイルシール９８およびＯリング５２によって外部から気密に密閉される。動力伝達機構６８の構成要素（すなわち、波動歯車装置８４、クロスローラリング８５）を潤滑するために、内部空間Ｓ_４には、潤滑剤が充填される。

逆止連通部７０は、貫通孔１０２、第１継手１０８、第２継手１１０、パイプ１１２、および逆止弁１０６を有する。貫通孔１０２は、第２アーム６４のボス部７２ｂに形成されており、その一端が、動力伝達機構６８の内部空間Ｓ_４にて開口し、その他端が、第１アーム６２の内部空間Ｓ_３にて開口している。

第１継手１０８は、中空であって、貫通孔１０２に挿入されている。第１継手１０８は、貫通孔１０２にて開口する第１開口１０８ａと、該第１開口１０８ａとは反対側の第２開口１０８ｂとを有する。

第２継手１１０は、中空であって、突出部７２ｃに形成された貫通孔７２ｄに挿入されている。第２継手１１０は、第１開口１１０ａと、該第１開口１１０ａとは反対側の第２開口１１０ｂとを有する。第２開口１１０ｂは、内部空間Ｓ_３にて開口している。

パイプ１１２は、可撓性材料から作製された細長い管であって、その一端が、第１継手１０８の第２開口１０８ｂに接続され、その他端が、第２継手１１０の第１開口１１０ａに接続されている。

このように、貫通孔１０２、第１継手１０８、第２継手１１０、およびパイプ１１２は、一端で第２アーム６４の内部空間Ｓ_４で開口し、他端で第１アーム６２の内部空間Ｓ_３で開口する流体の通路を画定する。

逆止弁１０６は、第２継手１１０の内部に配置されている。逆止弁１０６は、貫通孔１０２、第１継手１０８、第２継手１１０、およびパイプ１１２によって画定された通路を、内部空間Ｓ_３から内部空間Ｓ_４へ流体が流れるのを許容する一方、内部空間Ｓ_４から内部空間Ｓ_３へ流体が流れるのを防止する。

昇圧部２０は、第１アーム６２の内部空間Ｓ_３に気体を供給し、内部空間Ｓ_３の気圧を外気圧よりも上昇させる。昇圧部２０によって内部空間Ｓ_３の気圧が上昇されると、内部空間Ｓ_３内の気体は、第２開口１１０ｂから第２継手１１０に流入し、パイプ１１２、第１継手１０８、および貫通孔１０２を通過して、内部空間Ｓ_４に流入する。

このように、逆止連通部７０は、内部空間Ｓ_３から内部空間Ｓ_４へ気体が流動するのを許容する。これにより、動力伝達機構６８の内部空間Ｓ_４の気圧も、外気圧よりも高くなる。このように、内部空間Ｓ_３およびＳ_４の気圧を外気圧より高くすることによって、関節構造６０の動作中に、内部空間Ｓ_３およびＳ_４内に切削液等の異物が進入するのを防止できる。

その一方で、逆止連通部７０は、逆止弁１０６によって、内部空間Ｓ_４から内部空間Ｓ_３への流体の流れを防止するので、内部空間Ｓ_４に充填された潤滑剤が、逆止連通部７０を通って内部空間Ｓ_３へ流出するのを防止することができる。このように、本実施形態によれば、異物の侵入と潤滑剤の流出の双方を、簡単な構成で防止することができる。

また、本実施形態においては、細長いパイプ１１２によって、逆止弁１０６を、第１アーム６２の壁部７２ａに形成された貫通孔１０２から離隔した位置に設置できる。この構成によれば、第１アーム６２の内部空間Ｓ_３の寸法の制約等によって逆止弁１０６を貫通孔１０２に直接取り付けることができない場合においても、逆止弁１０６を適当な位置に設置することができる。

次に、図３を参照して、他の実施形態に係るロボットの関節構造１２０について説明する。関節構造１２０は、アーム１２２、アーム１２４、アーム１２６、駆動部６６、駆動部１２８、動力伝達機構６８、動力伝達機構１３０、フランジ１５６、昇圧部２０、および逆止連通部１３３を備える。アーム１２２（第１アーム）は、上述した第１アーム６２と同様の構成を有している。

アーム１２４（第１アーム）は、軸線Ａ_５に沿って延在し、本体部１３２およびカバー１３４を有する。本体部１３２は、アーム１２６に面する壁部１３２ａと、該壁部１３２ａから左方へ突出する環状のボス部１３２ｂとを有する。

カバー１３４は、ボルト１３６を介して本体部１３２に固定される。本体部１３２と、カバー１３４と、オイルシール１６０および１６４とによって、アーム１２４の内部空間Ｓ_５が画定される。

駆動部６６は、図２に示す実施形態と同様に、サーボモータ（図示せず）、ベルト８０、およびプーリー８２を有し、アーム１２６をアーム１２２に対して軸線Ａ_４周りに回動させる回動力を発生させる。

駆動部１２８は、フランジ１５６を回動させる回動力を発生させる。具体的には、駆動部１２８は、サーボモータ（図示せず）、ベルト１３８、およびプーリー１４０を有する。サーボモータは、出力シャフト、および該出力シャフトに固定されたプーリー(ともに図示せず)を有し、アーム１２４の内部空間Ｓ_５に固定される。

プーリー１４０は、フランジ部１４０ａと、該フランジ部１４０ａから左方へ突出するシャフト部１４０ｂとを有し、軸線Ａ_５と直交する軸線Ａ_６周りに回動可能である。

ベルト１３８は、輪状であって、その一方側で、内部空間Ｓ_５に固定されたサーボモータの出力シャフトに固定されたプーリーの外周に張り渡される一方、その他方側で、フランジ部１４０ａの外周に張り渡される。ベルト１３８は、内部空間Ｓ_５に固定されたサーボモータの出力シャフトとともに回転し、該回転に伴って、プーリー１４０を軸線Ａ_６周りに回転させる。プーリー１４０と出力シャフトに固定されたプーリーの外径を調整することにより、出力シャフトの回転数を増減速することができる。

アーム１２６（第２アーム）は、中空であって、軸線Ａ_４周りに回動可能となるように、動力伝達機構６８を介して、アーム１２２に取り付けられている。また、アーム１２６は、アーム１２２とは反対側で、軸線Ａ_６周りに回動可能となるようにアーム１２４に支持されている。

より具体的には、アーム１２６は、壁部１４２、１４４、１４６、１４８、１５０、および１５２を有する。壁部１４２は、上述の壁部６４ａと同様の構成を有し、アーム１２２と面している。壁部１４４は、壁部１４２とは反対側に位置し、アーム１２４に面している。壁部１４６は、壁部１４２の下端と壁部１４４の下端との間で延在している。

壁部１４８は、軸線Ａ_６を環囲するように配置された円筒壁であって、軸線Ａ_６と平行となるように壁部１４４から左方へ延出する。アーム１２４のボス部１３２ｂと壁部１４８との間には、軸受１５８およびオイルシール１６０が介挿されている。

壁部１５０は、壁部１４８の左端から軸線Ａ_６へ向かって延出する環状壁である。壁部１５２は、円筒状であって、軸線Ａ_６と平行となるように、壁部１５０の内周縁から右方へ突出する。

プーリー１４０のシャフト部１４０ｂと壁部１５２との間には、オイルシール１６４と、該オイルシール１６４の左側に隣接して配置された軸受１６２とが、介挿されている。オイルシール１６４は、シャフト部１４０ｂと壁部１５２との間の隙間を気密に封止する。プーリー１４０は、軸受１６２によって、軸線Ａ_６周りに回動可能に支持されている。

動力伝達機構６８は、図２に示す実施形態と同様に、波動歯車装置８４およびクロスローラリング８５を有し、駆動部６６が発生させた回動力をアーム１２６に伝達する。動力伝達機構６８は、アーム１２２の外側に隣接して設けられている。

動力伝達機構１３０は、駆動部１２８が発生した回動力を、フランジ１５６に伝達する。具体的には、動力伝達機構１３０は、第１傘歯車１６８、歯車部材１７０、波動歯車装置１７１、およびクロスローラリング１７３を有する。第１傘歯車１６８は、プーリー１４０のシャフト部１４０ｂの先端に一体に固定されており、プーリー１４０と一体となって軸線Ａ_６周りに回転する。

歯車部材１７０は、軸受１７４によって、軸線Ａ_７周りに回転可能に支持されており、第２傘歯車１７８およびシャフト部１８０を有する。第２傘歯車１７８は、第１傘歯車１６８と係合し、該第１傘歯車１６８の回転に伴って、軸線Ａ_７周りに回転される。シャフト部１８０は、第２傘歯車１７８に一体に固定され、第２傘歯車１７８から上方へ軸線Ａ_７に沿って延びている。

波動歯車装置１７１は、上述の波動歯車装置３４、８４と同様にハーモニックドライブ（登録商標）として言及される装置であって、ウェーブジェネレータ１７２、フレクスプライン１７５、およびサーキュラスプライン１７７を有する。

ウェーブジェネレータ１７２は、歯車部材１７０のシャフト部１８０に固定された楕円形の内輪１７２ａと、可撓性の外輪１７２ｂと、内輪１７２ａと外輪１７２ｂとの間に配置された球１７２ｃとを有する。

フレクスプライン１７５は、弾性材料から作製され、その上端がフランジ１５６に固定される。フレクスプライン１７５の内周面は、ウェーブジェネレータ１７２の外輪１７２ｂと当接している一方、フレクスプライン１７５の外周面には、歯車が形成されている。

サーキュラスプライン１７７は、リング状であって、ボルト１６６を介して、アーム１２６に固定されている。サーキュラスプライン１７７の内周面には、歯車が形成されている。

フレクスプライン１７５の外周面に形成された歯車は、ウェーブジェネレータ１７２の内輪１７２ａの長軸部分に対応する位置で、サーキュラスプライン１７７の内周面に形成された歯車と係合する一方、内輪１７２ａの短軸部分に対応する位置では、サーキュラスプライン１７７の内周面に形成された歯車から離間する。

歯車部材１７０が回転するのに伴って、フレクスプライン１７５の外周面に形成された歯車と、サーキュラスプライン１７７の内周面に形成された歯車との係合位置が、軸線Ａ_７周りに回転する。このような回転係合によって、フレクスプライン１７５は、アーム１２６に固定されたサーキュラスプライン１７７から力を受けて、軸線Ａ_７周りに回転される。

クロスローラリング１７３は、内輪１８６、外輪１８８、および、内輪１８６と外輪１８８との間に配置されたローラ１８４を有する。内輪１８６は、リング状であって、その上端にてフランジ１５６に固定されている。

外輪１８８は、リング状であって、ボルト１６６を介して、アーム１２６に固定される。内輪１８６は、ローラ１８４によって、外輪１８８の径方向内側に回転可能に支持される。

動力伝達機構１３０は、内部空間Ｓ_７を有する。この内部空間Ｓ_７は、中空のアーム１２６によって画定されている。より具体的には、内部空間Ｓ_７は、アーム１２６の壁部１４２、１４４、１４６、１４８、１５０、および１５２と、オイルシール１６４と、サーキュラスプライン１７７と、クロスローラリング１７３と、フランジ１５６とによって、画定されている。

内部空間Ｓ_７は、オイルシール１６４およびＯリング１８２によって外部から気密に密閉されている。動力伝達機構１３０の構成要素（すなわち、第１傘歯車１６８、歯車部材１７０、波動歯車装置１７１、クロスローラリング１７３）を潤滑するために、内部空間Ｓ_７には、潤滑剤が充填される。

フランジ１５６は、軸線Ａ_７周りに回動可能に支持されており、波動歯車装置１７１のフレクスプライン１７５と一体となって回転される。フランジ１５６には、ロボットハンドもしくは溶接ガン等のエンドエフェクタ、または工具等が接続される。

逆止連通部１３３は、アーム１２４の内部空間Ｓ_５と、動力伝達機構１３０の内部空間Ｓ_７とを連通し、内部空間Ｓ_５から内部空間Ｓ_７へ流体が流れるのを許容する一方、内部空間Ｓ_７から内部空間Ｓ_５へ流体が流れるのを防止する。

逆止連通部１３３は、管状部材１９０および逆止弁１９２を有する。管状部材１９０は、第１開口１９０ａ、および該第１開口１９０ａとは反対側の第２開口１９０ｂを有し、アーム１２６の壁部１５０に形成された貫通孔１５０ａに挿入されている。

第１開口１９０ａは、動力伝達機構１３０の内部空間Ｓ_７にて開口する。一方、第２開口１９０ｂは、内部空間Ｓ_５にて開口している。管状部材１９０は、その内部に、第１開口１９０ａと第２開口１９０ｂとの間で延びる流体の通路を画定する。

逆止弁１９２は、管状部材１９０の内部に画定された通路に配置され、該通路を、内部空間Ｓ_５から内部空間Ｓ_７へ流体が流れるのを許容する一方、内部空間Ｓ_７から内部空間Ｓ_５へ流体が流れるのを防止する。

昇圧部２０は、アーム１２４の内部空間Ｓ_５に気体を供給し、内部空間Ｓ_５の気圧を外気圧よりも上昇させる。昇圧部２０によって内部空間Ｓ_５の気圧が上昇されると、内部空間Ｓ_５内の気体は、管状部材１９０に流入し、逆止弁１９２を通過して、内部空間Ｓ_７に流入する。

これにより、アーム１２６の内部空間Ｓ_７の気圧も、外気圧よりも高くなる。このように、内部空間Ｓ_５およびＳ_７の気圧を外気圧より高くすることによって、関節構造１２０の動作中に、内部空間Ｓ_５およびＳ_７内に切削液等の異物が進入するのを防止できる。

その一方で、逆止連通部１３３は、逆止弁１９２によって、内部空間Ｓ_７から内部空間Ｓ_５への流体の流れを防止するので、内部空間Ｓ_７に充填された潤滑剤が、逆止連通部１３３を通って内部空間Ｓ_５へ流出するのを防止することができる。このように、本実施形態によれば、異物の侵入と潤滑剤の流出の双方を、簡単な構成で防止することができる。

次に、図４を参照して、さらに他の実施形態に係るロボットの関節構造２００について説明する。関節構造２００は、図３に示す関節構造１２０と、以下の構成において相違する。すなわち、関節構造２００は、逆止連通部２０２をさらに備える。

逆止連通部２０２は、動力伝達機構６８の内部空間Ｓ_４と、動力伝達機構１３０の内部空間Ｓ_７とを連通し、内部空間Ｓ_７から内部空間Ｓ_４へ流体が流れるのを許容する一方、内部空間Ｓ_４から内部空間Ｓ_７へ流体が流れるのを防止する。

逆止連通部２０２は、管状部材２０４および逆止弁２０６を有する。管状部材２０４は、第１開口２０４ａ、および該第１開口２０４ａとは反対側の第２開口２０４ｂを有し、アーム１２６の壁部１４２に形成された貫通孔１４２ａに挿入されている。

第１開口２０４ａは、動力伝達機構６８の内部空間Ｓ_４にて開口する一方、第２開口２０４ｂは、動力伝達機構１３０の内部空間Ｓ_７にて開口している。管状部材２０４は、その内部に、第１開口２０４ａと第２開口２０４ｂとの間で延びる流体の通路を画定する。

逆止弁２０６は、管状部材２０４の内部に画定された通路に配置され、該通路を、内部空間Ｓ_７から内部空間Ｓ_４へ流体が流れるのを許容する一方、内部空間Ｓ_４から内部空間Ｓ_７へ流体が流れるのを防止する。

昇圧部２０によって、アーム１２４の内部空間Ｓ_５およびＳ_７の気圧が上昇されると、内部空間Ｓ_７内の気体は、逆止連通部２０２を通過して、内部空間Ｓ_４に流入する。これにより、動力伝達機構６８の内部空間Ｓ_４の気圧も、外気圧よりも高くなる。

このように、内部空間Ｓ_４、Ｓ_５およびＳ_７の気圧を外気圧より高くすることによって、関節構造２００の動作中に、内部空間Ｓ_４、Ｓ_５およびＳ_７内に切削液等の異物が進入するのを防止できる。

その一方で、逆止連通部２０２は、逆止弁２０６によって、内部空間Ｓ_４から内部空間Ｓ_７への流体の流れを防止するので、内部空間Ｓ_４に充填された潤滑剤が、逆止連通部２０２を通って内部空間Ｓ_７へ流出するのを防止することができる。

次に、図５を参照して、さらに他の実施形態に係るロボットの関節構造２１０について説明する。関節構造２１０は、図３に示す関節構造１２０と、以下の構成において相違する。すなわち、関節構造２１０は、逆止連通部７０、第１昇圧部２０ａ、および第２昇圧部２０ｂを備える。

逆止連通部７０は、図２に示す実施形態と同様に、貫通孔１０２、第１継手１０８、第２継手１１０、パイプ１１２、および逆止弁１０６を有する。

第１昇圧部２０ａは、図３に示す昇圧部２０と同様に、アーム１２４の内部空間Ｓ_５に気体を供給し、内部空間Ｓ_５の気圧を外気圧よりも上昇させる。一方、第２昇圧部２０ｂは、図２に示す昇圧部２０と同様に、アーム１２２の内部空間Ｓ_３に気体を供給し、内部空間Ｓ_３の気圧を外気圧よりも上昇させる。

本実施形態によれば、第１昇圧部２０ａおよび第２昇圧部２０ｂによって、内部空間Ｓ_５、Ｓ_７、Ｓ_３およびＳ_４の気圧を高めて、関節構造２１０の動作中に内部空間Ｓ_５、Ｓ_７、Ｓ_３およびＳ_４内に切削液等の異物が進入するのを防止できる。

その一方で、逆止連通部１３３および７０によって、内部空間Ｓ_７から内部空間Ｓ_５への流体の流れ、および、内部空間Ｓ_４から内部空間Ｓ_３への流体の流れをそれぞれ防止するので、内部空間Ｓ_７およびＳ_４に充填された潤滑剤の流出を防止することができる。

なお、上述の実施形態では、動力伝達機構１８、６８、１３０が、波動歯車装置３４、８４、１７１を有する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、動力伝達機構は、差動歯車減速装置、平歯車減速装置、遊星歯車減速装置、またはサイクロイド減速装置等、如何なるタイプの減速装置を有してもよい。または、動力伝達機構は、歯車を用いることなく、チェーンまたはベルトを用いて動力を伝達するものであってもよい。

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」、「次いで」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０，６０，１２０，２００，２１０ ロボットの関節構造
１２，１４，６２，６４，１２２，１２４，１２６ アーム
１８，６８，１３０ 動力伝達機構
２０，２０ａ，２０ｂ 昇圧部
２２，７０，１３３，２０２ 逆止連通部

Claims (2)

1. ロボットの関節構造であって、
   中空の第１アームと、
   前記第１アームに回動可能に取り付けられた第２アームと、
   前記第１アームの外側に隣接して設けられた動力伝達機構であって、潤滑剤が充填される内部空間を有する動力伝達機構と、
   前記第１アームの内部の気圧を外気圧よりも上昇させる昇圧部と、
   前記第１アームの内部と前記内部空間とを連通し、前記第１アームの内部の気体が前記内部空間へ流入するのを許容する一方、前記内部空間の潤滑剤が前記第１アームの内部へ流出するのを防止する逆止連通部と、を備え、
   前記逆止連通部は、
   前記内部空間で開口する第１開口、および、前記第１アームの内部で開口する、前記第１開口とは反対側の第２開口を有する通路と、
   前記通路の内部に設けられた逆止弁と、を有する、関節構造。
2. 前記第２アームは、中空であって、
   前記内部空間は、前記第２アームによって画定される、請求項１に記載の関節構造。

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