生産機器の回転軸機構及び回転軸ユニット
【課題】生産機器の回転軸機構及び回転軸ユニットにおいて、微少量の潤滑剤が漏れ出すことを抑制する。
【解決手段】ロボットの関節アクチュエータは、ベアリングホルダ３６と、オイルを介してベアリングホルダ３６に回転可能に支持されたロータ２１と、ベアリングホルダ３６とロータ２１との間をシールする環状のオイルシール３８とを備える。関節アクチュエータは、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側を覆うようにベアリングホルダ３６から突出するとともに、ロータ２１の外周面の所定部に対向する環状の小フランジ部２８と、その所定部及び小フランジ部２８のそれぞれに互いに対向するように設けられ、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８側から順に配置された撥油性の第１撥油部２９ａ，３０ａ、親油性の親油部２９ｂ，３０ｂ、及び撥油性の第２撥油部２９ｃ，３０ｃとを備える。
【解決手段】ロボットの関節アクチュエータは、ベアリングホルダ３６と、オイルを介してベアリングホルダ３６に回転可能に支持されたロータ２１と、ベアリングホルダ３６とロータ２１との間をシールする環状のオイルシール３８とを備える。関節アクチュエータは、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側を覆うようにベアリングホルダ３６から突出するとともに、ロータ２１の外周面の所定部に対向する環状の小フランジ部２８と、その所定部及び小フランジ部２８のそれぞれに互いに対向するように設けられ、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８側から順に配置された撥油性の第１撥油部２９ａ，３０ａ、親油性の親油部２９ｂ，３０ｂ、及び撥油性の第２撥油部２９ｃ，３０ｃとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産機器の回転軸機構及び回転軸ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車部品の組立工場や、電子機器部品の組立工場、食品の加工工場等で、ロボット等の生産機器が用いられている。こうした工場では、部品や食品が汚染されることを防止する必要がある。
【０００３】
ところで、ロボットでは、関節を円滑に動作させるために、関節を構成する回転軸機構において、潤滑油やグリス等の潤滑剤が用いられている。また、これらの潤滑剤の漏れ出しによる上記部品や食品の汚染を防止するために、回転軸機構において回転軸の軸線方向で潤滑剤の近傍には、潤滑剤をシールする環状のシール部材が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１４９５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようなシール部材は、回転軸と摺動する必要があるため、潤滑剤の漏れを完全に防止することは困難である。このため、回転軸とシール部材との隙間から、微少量の潤滑剤が漏れ出すおそれがある。
【０００６】
なお、テープ状の記録媒体を回転軸との摩擦力で送るモータにおいて、回転軸のうち記録媒体に接する部分と、潤滑油を含む軸受との間に、撥油処理を施したものがある（例えば、特許文献１参照）。こうした構成によれば、軸受から漏れ出す潤滑油が撥油処理部ではじかれるため、潤滑油が回転軸のうち記録媒体と接する部分へ浸入することを抑制することができる。
【０００７】
ここで、上記ロボットの回転軸機構に、特許文献１に記載のものを適用することにより、回転軸とシール部材との隙間から漏れ出した微少量の潤滑剤を、止めることができるとも考えられる。しかしながら、ロボット等の生産機器では、その動作に伴って回転軸機構自体が移動されることが多い。このため、撥油処理部により一時的に潤滑剤を止めることができたとしても、回転軸機構自体が移動された際に、潤滑剤が撥油処理部を越えて漏れ出すおそれがある。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、生産機器の回転軸機構及び回転軸ユニットにおいて、微少量の潤滑剤が漏れ出すことを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【００１０】
第１の発明は、生産機器の回転軸機構であって、ボディと、親油性の潤滑剤を介して前記ボディに回転可能に支持された回転軸と、前記ボディと前記回転軸との間をシールする環状のシール部材と、前記回転軸の軸線方向において前記シール部材を挟んで前記潤滑剤の反対側を覆うように前記ボディから突出するとともに、前記回転軸の周面の所定部に対向する環状の対向部と、前記所定部及び前記対向部のそれぞれに互いに対向するように設けられ、前記回転軸の軸線方向において前記シール部材側から順に配置された撥油性の第１撥油部、親油性の親油部、及び撥油性の第２撥油部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、回転軸が、潤滑剤を介してボディに回転可能に支持されている。そして、環状のシール部材により、ボディと回転軸との間がシールされている。しかしながら、回転軸の回転に伴って、回転軸とシール部材との隙間から、微少量の潤滑剤が漏れ出すおそれがある。
【００１２】
ここで、回転軸の軸線方向においてシール部材を挟んで潤滑剤の反対側を覆うように、環状の対向部がボディから突出して回転軸の周面の所定部に対向している。このため、回転軸とシール部材との隙間からシール部材を越えて飛散する潤滑剤を、環状の対向部により遮ることができる。
【００１３】
さらに、所定部及び対向部のそれぞれに互いに対向するように、撥油性の第１撥油部、親油性の親油部、及び撥油性の第２撥油部が設けられている。そして、回転軸の軸線方向においてシール部材側から順に、第１撥油部，親油部，第２撥油部が配置されている。このため、回転軸とシール部材との隙間から漏れ出した親油性の潤滑剤は、まず第１撥油部によりシール部材側へはじかれる。次に、第１撥油部を越えて漏れ出した潤滑剤は、親油部に捕らえられる。その後は、親油部に捕らえられた潤滑剤により、潤滑剤を親油部に更に捕らえ易くなる。また、親油部から第２撥油部へ漏れ出そうとする潤滑剤は、第２撥油部により親油部側へはじかれる。したがって、回転軸とシール部材との隙間から漏れ出した微少量の潤滑剤を、親油部で強固に捕らえることができる。その結果、生産機器の回転軸機構において、回転軸機構自体が移動された場合であっても、微少量の潤滑剤が漏れ出すことを抑制することができる。
【００１４】
具体的には、第２の発明のように、前記回転軸の軸線方向において、前記第１撥油部の幅は、前記親油部の幅よりも狭くなっているといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、潤滑剤が第１撥油部を通過する際に、潤滑剤に勢いが付くことを抑制することができるとともに、潤滑剤を捕らえる親油部の容量を増大させることができる。すなわち、潤滑剤が、親油部で捕らえられるまでに、滑り易い第１撥油部の表面で加速されることを抑制することができる。
【００１５】
具体的には、第３の発明のように、所定部及び前記対向部は、前記回転軸の軸線方向において前記シール部材を挟んで前記潤滑剤の反対側に、前記シール部材と隣接して設けられているといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、シール部材に隣接して設けられた所定部及び対向部において、回転軸とシール部材との隙間から漏れ出す潤滑剤を止めることができる。したがって、より狭い範囲内に潤滑剤を留めることができ、潤滑剤がシール部材を越えて拡散することを抑制することができる。
【００１６】
一般に、回転軸機構のボディ及び回転軸は、金属材料で形成されることが多く、金属材料は親油性が高い。このため、第３の発明のように、前記ボディ及び前記回転軸は、金属材料で形成されており、前記親油部は、前記金属材料の表面により形成されているといった構成を採用することにより、親油部を容易に形成することができる。
【００１７】
第5の発明は、生産機器の回転軸ユニットであって、第１〜第４のいずれかの発明における生産機器の回転軸機構と、前記回転軸を回転駆動する回転駆動部と、前記潤滑剤を有して前記回転軸を前記ボディに回転可能に支持する軸受と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、生産機器において、その動作に伴って回転軸ユニットが移動された場合であっても、微少量の潤滑剤が漏れ出すことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】関節アクチュエータを４方向から見た外観形状を示す図。
【図２】関節アクチュエータの要部構成を分解して示す分解図。
【図３】モータユニットの内部構造を示す断面図。
【図４】小フランジ部及びロータの外周面を拡大して示す部分断面図。
【図５】第１撥油部、親油部、及び第２撥油部でのオイルの挙動を示す部分断面図。
【図６】第１撥油部、親油部、及び第２撥油部でのオイルの挙動を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、産業用の多関節ロボット（生産機器）に用いられる関節アクチュエータとして具体化している。
【００２１】
初めに、関節アクチュエータの構成を説明する。図１は、関節アクチュエータ１０を４方向から見た外観形状を示す図であり、図２は、関節アクチュエータ１０の主要構成を分解して示す分解図である。
【００２２】
図１，図２に示すように、関節アクチュエータ１０は大別して、モータユニット１１と、そのモータユニット１１の一端側（出力端側）に設けられるトップカバー１２と、モータユニット１１に被せるようにしてモータユニット１１の外周側に設けられる略円筒状の配線ユニット１３と、モータユニット１１の他端側（固定端側）に設けられるエンドカバー１４とを備えている。そして、これら構成要素１１〜１４を軸方向に組み付けるとともに、ボルト等からなる複数の締結具１５，１６により締結して一体化することで、関節アクチュエータ１０が構築されている。
【００２３】
次に、関節アクチュエータ１０の各構成要素１１〜１４の構成を詳細に説明する。
【００２４】
まずは、モータユニット１１の構成を説明する。図３は、モータユニット１１の内部構造を示す断面図である。
【００２５】
同図に示すように、モータユニット１１（回転軸ユニット）は、減速機付サーボモータとして構成されており、モータ回転速度を所定の減速比で減速する減速機能を有している。またこれに加え、ブレーキ機能や回転検出機能を有している。モータユニット１１の回転中心にはロータ２１が設けられており、そのロータ２１の軸線方向に沿って出力側（図の左端側）から順に減速部２２、回転駆動部２３、ブレーキ部２４、回転検出部２５が設けられている。このうち、回転駆動部２３とブレーキ部２４とは、略円筒状をなすモータハウジング２７に収容して設けられている。したがって、モータユニット１１の外観からすれば、モータハウジング２７の一端側に減速部２２が設けられ、他端側に回転検出部２５が設けられる構成となっている（図２参照）。
【００２６】
モータハウジング２７は、ロータ２１と同軸であってかつ真円状の外周面を有する円筒状をなしており、その一端側（減速部２２側）にはハウジング外方に延びる外フランジ部２７ａが形成され、他端側（回転検出部２５側）にはハウジング内方に延びる内フランジ部２７ｂが形成されている。内フランジ部２７ｂの径方向内側は開口部２７ｃとなっている。また、外フランジ部２７ａも中央の円筒部分と同様、真円状の外周面を有している。
【００２７】
また、ロータ２１（回転軸）は、断面円形状の中実構造をなしており、その軸線方向に沿って外周面が多段に形成されている。ロータ２１は、ステンレス鋼等の金属材料により形成されている。回転駆動部２３の構成として、ロータ２１の軸方向略中央部には他よりも外径寸法が大きい大径部２１ａが形成されており、その大径部２１ａの外周側に永久磁石３１が装着されている。また、永久磁石３１を囲むようにしてその外周側には、ロータ２１に回転力を生じさせるためのステータ３２が設けられている。ステータ３２は、モータハウジング２７の円筒部分においてその内側に圧入により固定されている。
【００２８】
ロータ２１は、軸方向に見て２カ所でベアリング３４，３５により回転可能に支持されている。ベアリング３４，３５（軸受）は、ロータ２１の大径部２１ａを挟んで両側にそれぞれ設けられている。
【００２９】
２つのベアリング３４，３５のうち減速部２２側のベアリング３４は、モータハウジング２７の外フランジ部２７ａに固定されたベアリングホルダ３６により支持されている。ベアリングホルダ３６（ボディ）は、外フランジ部２７ａと同じ外径寸法を有し、その中心部の貫通孔部にはベアリング３４を設置する設置凹部３６ａが形成されている。ベアリングホルダ３６は、ステンレス鋼等の金属材料により形成されている。設置凹部３６ａにおいて、その径方向端面（ロータ軸に対して直交する方向に延びる端面）とベアリング３４との間には皿ばね３７が設けられている。皿ばね３７は、ベアリング３４をロータ２１の大径部２１ａ側に付勢する付勢手段であり、この皿ばね３７によりロータ２１に対して軸方向の荷重が付加されている。かかる場合、熱の影響等に起因してロータ２１が軸方向に伸びたとしても又は軸方向に縮んだとしても、その伸び分又は縮み分を皿ばね３７により吸収できる。
【００３０】
ベアリングホルダ３６は、減速部２２と回転駆動部２３との間に設けられており、その減速部２２側には環状のオイルシール３８が配設されている。ロータ２１の軸線方向において、オイルシール３８を挟んで回転駆動部２３と反対側には、多くのオイル（潤滑剤）が保持されている。オイルシール３８（シール部材）は、ベアリングホルダ３６とロータ２１との間をシールする。これにより、減速部２２側から回転駆動部２３側へのオイルの漏れ出しが抑制される。また、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側を覆うように、ベアリングホルダ３６から環状の小フランジ部２８（対向部）がハウジング内方へ突出している。
【００３１】
また、ブレーキ部２４側のベアリング３５は、ブレーキ部２４として設けられたブレーキ本体４１により支持されている。ブレーキ本体４１（ボディ）は、モータハウジング２７に対してネジ等により固定されており、ロータ２１を挿通させてこれを囲むようにして設けられている。ブレーキ本体４１は、ステンレス鋼等の金属材料により形成されている。そして、ブレーキ本体４１の内周部とロータ２１の外周部との間にベアリング３５が配設されている。また、モータハウジング２７の開口部２７ｃには、ブレーキ本体４１に対してネジ等により固定された押さえプレート４２が設けられており、ロータ２１の外周部分に形成された段差部（ベアリング保持用の段差部）と押さえプレート４２とにより、ベアリング３５のロータ軸方向の位置固定がなされている。
【００３２】
上述したロータ２１の支持構造（回転軸機構）によれば、ステータ３２に対向する大径部２１ａを挟んでその両側が大径部２１ａよりも小径の小径部となっており、その小径部がベアリング３４，３５により支持されている。これにより、ロータ２１の外径寸法の大型化を抑制できる。また、２つのベアリング３４，３５及び皿ばね３７により、ロータ２１のラジアル荷重とスラスト荷重と好適に受けることができるものとなっている。
【００３３】
ブレーキ部２４は、電磁式ブレーキ装置として構成されており、ブレーキ本体４１への通電状態に応じて、ロータ２１の回転を許容又は禁止するものとなっている。具体的には、ロータ２１には、ロータ外周側に突き出た状態でロータ側外歯４４が設けられている。また、ブレーキ部２４には、ロータ側外歯４４に対して係止可能であって、ブレーキ本体４１への通電状態に応じてロータ軸方向に進退移動するブレーキ側内歯４５が設けられている。ブレーキ部２４は、ブレーキ本体４１に対する非通電時には、ロータ側外歯４４に対してブレーキ側内歯４５が係止状態とされ（図示の状態）、ブレーキオン状態に保持されている（常時ブレーキオン）。そして、ブレーキ本体４１が通電されることに伴い、ロータ側外歯４４に対するブレーキ側内歯４５の係止が解除され、ブレーキオフ状態に移行する構成となっている。
【００３４】
回転検出部２５は、エンコーダを有する構成となっており、ロータ２１の回転位置に応じたパルス信号を出力する。回転検出部２５は、ロータ２１の端部にネジにより取り付けられたエンコーダプレート４７と、そのエンコーダプレート４７を囲って設けられる保護カバー４８とを有している。
【００３５】
回転駆動部２３のステータ３２、ブレーキ部２４のブレーキ本体４１、及び回転検出部２５のエンコーダには、これら各々への電力供給や信号伝達を行うためのモータユニットケーブル５１が接続されている。各モータユニットケーブル５１は、それぞれモータハウジング２７や保護カバー４８からその外側に引き出されており、各ケーブル５１の先端側にはモータユニットコネクタ５２が取り付けられている。なお、各モータユニットケーブル５１のうちステータ３２及びブレーキ本体４１に接続されるケーブルはモータハウジング２７の内側に設けられている。
【００３６】
また、減速部２２の構成として、ロータ２１の出力先端側には減速機ユニット６１が連結されている。減速機ユニット６１は、ハーモニックドライブ（登録商標）構造を有する減速装置であり、ロータ２１の回転を所定の減速比（例えば１／１００）で減速し出力する。減速機ユニット６１は、モータハウジング２７の円筒部分よりも外径寸法が大きいものであり、モータハウジング２７の外フランジ部２７ａやベアリングホルダ３６と同じ外径寸法を有している。
【００３７】
減速機ユニット６１は、より具体的には、楕円状のカムの外周にボールベアリングが組み付けられてなるウェーブジェネレータ６２と、その外側に配置される薄肉かつ弾性変形可能なフレクスプライン（弾性歯車）６３と、その外側に配置される剛体環状のサーキュラスプライン（内歯車）６４とを備えて構成されている。フレクスプライン６３の外周部には多数の外歯が形成されるとともに、サーキュラスプライン６４の内周部にはフレクスプライン６３よりも所定数（例えば２つ）だけ歯数が多い内歯が形成されており、それらフレクスプライン６３の外歯とサーキュラスプライン６４の内歯とがウェーブジェネレータ６２の長軸の部分（カム山部分）で噛み合う構成となっている。フレクスプライン６３の内部には、多くのオイル（潤滑剤）が保持されている。また、サーキュラスプライン６４の外側にはクロスローラベアリングからなる軸受６５が一体的に設けられている。
【００３８】
ウェーブジェネレータ６２には、その中心部に複数のネジ等の締結具６６によりカップリング６７が固定されており、カップリング６７がロータ２１の先端部に固定されている。また、軸受６５はネジ等からなる複数の締結具６８によりベアリングホルダ３６に固定されている。
【００３９】
上記構成の減速部２２では、ロータ２１が回転すると、ロータ２１と一体でウェーブジェネレータ６２が回転し、その回転がフレクスプライン６３を介してサーキュラスプライン６４に伝達される。これにより、ロータ２１の回転に対してサーキュラスプライン６４が所定の減速比で減速されて回転する。
【００４０】
ここで、ロータ２１の回転に伴って、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から、微少量のオイルがベアリング３４側へ漏れ出すおそれがある。本実施形態では、これを抑制すべく、上記小フランジ部２８が設けられている。
【００４１】
次に、この小フランジ部２８、及び小フランジ部２８の内周面に対向するロータ２１の外周面の構成について、詳細に説明する。図４は、小フランジ部２８及びロータ２１の外周面を拡大して示す部分断面図である。
【００４２】
同図に示すように、小フランジ部２８の内周面は、ロータ２１の外周面のうちロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側近傍の部分（所定部）に対向している。小フランジ部２８は、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側（同図では右側）に、オイルシール３８と隣接して設けられている。
【００４３】
小フランジ部２８の内周面には、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８側から順に、撥油性の第１撥油部２９ａ、親油性の親油部２９ｂ、及び撥油性の第２撥油部２９ｃが設けられている。これら第１撥油部２９ａ、親油部２９ｂ、及び第２撥油部２９ｃは、小フランジ部２８の内周面に沿って環状に設けられている。
【００４４】
また、ロータ２１の外周面には、小フランジ部２８の第１撥油部２９ａ、親油部２９ｂ、及び第２撥油部２９ｃのそれぞれに対向するように、撥油性の第１撥油部３０ａ、親油性の親油部３０ｂ、及び撥油性の第２撥油部３０ｃが設けられている。これら第１撥油部３０ａ、親油部３０ｂ、及び第２撥油部３０ｃは、ロータ２１の外周面に沿って環状に設けられている。
【００４５】
ロータ２１の軸線方向において、第１撥油部２９ａ，３０ａの幅は、第２撥油部２９ｃ，３０ｃの幅と等しくなっている。ロータ２１の軸線方向において、第１撥油部２９ａ，３０ａの幅は、親油部２９ｂ，３０ｂの幅よりも狭くなっており、略半分の幅となっている。例えば、ロータ２１の軸線方向において、第１撥油部２９ａ，３０ａ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃの幅は２ｍｍであり、親油部２９ｂ，３０ｂの幅は４ｍｍである。
【００４６】
第１撥油部２９ａ，３０ａ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃは、ロータ２１の外周面にフッ素系の溶液を塗布することで形成されている。また、小フランジ部２８の親油部２９ｂは、ベアリングホルダ３６の素材である金属材料の表面を露出させることで形成されている。ロータ２１の親油部３０ｂは、ロータ２１の素材である金属材料の表面を露出させることで形成されている。一般に、金属材料は親油性が高くなっている。
【００４７】
例えば、第１撥油部２９ａ，３０ａ及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃの厚みは０．０１ｍｍ、小フランジ部２８の内周面（親油部２９ｂ）とロータ２１の外周面（親油部３０ｂ）との間隔は０．０３ｍｍ、第１撥油部２９ａ（第２撥油部２９ｃ）と第１撥油部３０ａ（第２撥油部３０ｃ）との間隔は０．０１ｍｍである。なお、同図では、これらの厚み及び間隔を誇張して示している。
【００４８】
次に、上記第１撥油部２９ａ，３０ａ、親油部２９ｂ，３０ｂ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃの作用効果について説明する。図５は、第１撥油部２９ａ，３０ａ、親油部２９ｂ，３０ｂ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃでのオイルの挙動を示す部分断面図である。
【００４９】
同図に示すように、まず、ロータ２１の回転に伴って、ロータ２１とオイルシール３８との隙間からオイルシール３８を越えて（同図では右側へ）オイルが漏れ出そうとする。そのオイルは、撥油性の第１撥油部２９ａ，３０ａによって、オイルシール３８側へはじかれる。このため、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から、オイルシール３８を越えてオイルが漏れ出すことを抑制することができる。
【００５０】
第１撥油部２９ａ，３０ａを越えてオイルＯが漏れ出した場合には、そのオイルＯは親油性の親油部２９ｂ，３０ｂによって捕らえられる。すなわち、オイルＯは、親油部２９ｂ，３０ｂに付着して、親油部２９ｂ，３０ｂの表面で膜状に広がることとなる。このため、親油部２９ｂ，３０ｂからオイルＯが移動しにくくなる。なお、親油部２９ｂ，３０ｂに捕らえられたオイルＯにより、オイルＯを親油部２９ｂ，３０ｂに更に捕らえ易くなる。このとき、親油部２９ｂ，３０ｂの全周のうち一部にオイルＯが付着すると考えられるが、この付着したオイルＯを親油部２９ｂ，３０ｂの全周で保持することができる。したがって、オイルＯを保持する親油部２９ｂ，３０ｂの容量を十分に確保することができる。
【００５１】
また、親油部２９ｂ，３０ｂからオイルＯが漏れ出そうとすると、そのオイルＯは撥油性の第２撥油部２９ｃ，３０ｃによって、親油部２９ｂ，３０ｂ側へはじかれる。このため、親油部２９ｂ，３０ｂにおいてオイルＯを一層強固に保持することができ、オイルＯが漏れ出すことを効果的に抑制することができる。したがって、ロボットにおいて、関節アクチュエータ１０自体が移動された場合であっても、微少量の潤滑剤が漏れ出すことを抑制することができる。
【００５２】
さらに、第１撥油部２９ａ，３０ａの幅は、親油部２９ｂ，３０ｂの幅よりも狭くなっており、略半分の幅となっている。このため、オイルが第１撥油部２９ａ，３０ａを通過する際に、オイルに勢いが付くことを抑制することができる。すなわち、オイルが、親油部２９ｂ，３０ｂで捕らえられるまでに、滑り易い第１撥油部２９ａ，３０ａの表面で加速されることを抑制することができる。
【００５３】
続いて、図６を参照して、親油部２９ｂ，３０ｂで保持されるオイルＯの量が多くなった状態を説明する。図６は、第１撥油部２９ａ，３０ａ、親油部２９ｂ，３０ｂ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃでのオイルＯの挙動を示す部分断面図である。
【００５４】
同図に示すように、親油部２９ｂ，３０ｂで保持されるオイルＯの量が多くなると、ロータ２１の親油部３０ｂで保持されるオイルと、小フランジ部２８の親油部２９ｂで保持されるオイルとが繋がることとなる。この状態であっても、オイルＯの両側に位置する第１撥油部２９ａ，３０ａ及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃによって、オイルＯが親油部２９ｂ，３０ｂ側へはじかれるため、オイルＯを適切に保持することができる。
【００５５】
さらに、ロータ２１の親油部３０ｂと小フランジ部２８の親油部２９ｂとの間の空間を、全てオイルＯを保持する容積として利用することができる。なお、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から漏れ出すオイルの量は微少であるため、この点からも、オイルＯを保持する親油部２９ｂ，３０ｂの容量を十分に確保することができる。
【００５６】
以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。
【００５７】
・ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側を覆うように、環状の小フランジ部２８がベアリングホルダ３６から内方へ突出して、ロータ２１の外周面の所定部に対向している。このため、ロータ２１とオイルシール３８との隙間からオイルシール３８を超えて飛散するオイルを、環状の小フランジ部２８により遮ることができる。
【００５８】
さらに、ロータ２１の外周面の所定部及び小フランジ部２８のそれぞれに互いに対向するように、撥油性の第１撥油部２９ａ，３０ａ、親油性の親油部２９ｂ，３０ｂ、及び撥油性の第２撥油部２９ｃ，３０ｃが設けられている。そして、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８側から順に、第１撥油部２９ａ，３０ａ，親油部２９ｂ，３０ｂ，第２撥油部２９ｃ，３０ｃが配置されている。
【００５９】
このため、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から漏れ出したオイルＯは、まず第１撥油部２９ａ，３０ａによりオイルシール３８側へはじかれる。次に、第１撥油部２９ａ，３０ａを越えて漏れ出したオイルＯは、親油部２９ｂ，３０ｂに捕らえられる。その後は、親油部２９ｂ，３０ｂに捕らえられたオイルＯにより、オイルＯを親油部２９ｂ，３０ｂに更に捕らえ易くなる。また、親油部２９ｂ，３０ｂから第２撥油部２９ｃ，３０ｃへ漏れ出そうとするオイルＯは、第２撥油部２９ｃ，３０ｃにより親油部２９ｂ，３０ｂ側へはじかれる。したがって、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から漏れ出した微少量のオイルＯを、親油部２９ｂ，３０ｂで強固に捕らえることができる。その結果、ロボットの関節アクチュエータ１０において、関節アクチュエータ１０自体が移動された場合であっても、微少量のオイルＯが漏れ出すことを抑制することができる。
【００６０】
・ロータ２１の軸線方向において、第１撥油部２９ａ，３０ａの幅は、親油部２９ｂ，３０ｂの幅よりも狭くなっている。こうした構成によれば、オイルＯが第１撥油部２９ａ，３０ａを通過する際に、オイルＯに勢いが付くことを抑制することができるとともに、オイルＯを捕らえる親油部２９ｂ，３０ｂの容量を増大させることができる。すなわち、オイルが、親油部２９ｂ，３０ｂで捕らえられるまでに、滑り易い第１撥油部２９ａ，３０ａの表面で加速されることを抑制することができる。
【００６１】
・ロータ２１の所定部及び小フランジ部２８は、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側に、オイルシール３８と隣接して設けられている。こうした構成によれば、オイルシール３８に隣接して設けられたロータ２１の所定部及び小フランジ部２８において、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から漏れ出すオイルＯを止めることができる。したがって、より狭い範囲内にオイルＯを留めることができ、オイルＯの外部への拡散を抑制することができる。
【００６２】
・ベアリングホルダ３６及びロータ２１は、ステンレス鋼等の金属材料で形成されており、親油部２９ｂ，３０ｂは、ベアリングホルダ３６及びロータ２１の素材である金属材料の表面を露出させることで形成されている。このため、親油部２９ｂ，３０ｂを容易に形成することができる。
【００６３】
・第１撥油部２９ａ，３０ａを越えるオイルは、フレクスプライン６３内部の圧力が上昇した時にのみ押し出されるごく微少量である。そして、ごく微少量オイルが相対的に大きな面積を持つ親油部２９ｂ，３０ｂに付着することになり、新油性に基づいて円周方向へ拡散させられ、平面状に広がる。その上で更に第２撥油部２９ｃ，３０ｃがあることで、薄く平面状に広がったオイルは第２撥油部２９ｃ，３０ｃ側に集まることができず、第２撥油部２９ｃ，３０ｃを越えることができないため、これ以上漏れることを効果的に抑制することができる。
【００６４】
なお、上記実施形態を、以下のように変形して実施することもできる。
【００６５】
・親油部２９ｂ，３０ｂを、ベアリングホルダ３６及びロータ２１の表面に、界面活性剤や有機溶媒を塗布することで形成してもよい。こうした構成によれば、親油部２９ｂ，３０ｂの親油性を更に向上させることができ、親油部２９ｂ，３０ｂでオイルをより強固に保持することができる。
【００６６】
・親油部２９ｂ，３０ｂを、親油処理された部材を取り付けることで形成したり、撥油部２９ａ，３０ａ，２９ｃ，３０ｃを、撥油処理された部材を取り付けることで形成したりすることもできる。また、親油性の素材で形成された部材や、撥油性の素材で形成された部材を用いることもできる。
【００６７】
・シール部材として、オイルシール３８に代えてＯリングを用いることもできる。
【００６８】
・上記実施形態では、ロータ２１の所定部及び小フランジ部２８を、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側に、オイルシール３８と隣接して設けるようにした。しかしながら、ロータ２１の所定部及び小フランジ部２８を、ロータ２１の軸線方向において、オイルシール３８を挟んでオイルと反対側の離れた位置に設けることもできる。
【００６９】
・上記実施形態では、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側を覆うように、環状の小フランジ部２８がベアリングホルダ３６から突出して、ロータ２１の外周面の所定部に対向するようにした。しかしながら、このような形状の小フランジ部を、ベアリングホルダ３６に取り付けるようにすることもできる。
【００７０】
・上記実施形態では、ロータ２１の軸線方向において、第１撥油部２９ａ，３０ａ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃの幅を２ｍｍとし、親油部２９ｂ，３０ｂの幅を４ｍｍとした。しかしながら、これらの幅は適宜変更可能であり、第１撥油部２９ａ，３０ａや、第２撥油部２９ｃ，３０ｃの幅よりも、親油部２９ｂ，３０ｂの幅が狭い構成等を採用することもできる。
【００７１】
・上記実施形態では、ロータ２１の外周面がベアリング３４，３５により回転可能に支持される構成を採用したが、ロータが中空状に形成され、ロータの内周面がベアリングにより回転可能に支持される構成を採用することもできる。この場合には、ロータの軸線方向においてオイルシールを挟んでオイルと反対側を覆うように、環状の小フランジ部をベアリングホルダから突出させ、ロータの内周面の所定部に対向させる。そして、ロータの内周面の所定部及び小フランジ部のそれぞれに互いに対向するように、撥油性の第１撥油部、親油性の親油部、及び撥油性の第２撥油部を設けるようにすればよい。こうした構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。
【００７２】
・多関節ロボットに用いられる関節アクチュエータに限らず、その他の生産機器に用いられるアクチュエータ（回転軸ユニット、回転軸機構）に具体化することもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１０…関節アクチュエータ、１１…モータユニット（回転軸ユニット）、２１…ロータ（回転軸）、２２…減速部、２３…回転駆動部、２４…ブレーキ部、２５…回転検出部、２８…小フランジ部（対向部）、２９ａ，３０ａ…第１撥油部、２９ｂ，３０ｂ…親油部、２９ｃ，３０ｃ…第２撥油部、３４，３５…ベアリング（軸受）、３６…ベアリングホルダ（ボディ）、３８…オイルシール（シール部材）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産機器の回転軸機構及び回転軸ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車部品の組立工場や、電子機器部品の組立工場、食品の加工工場等で、ロボット等の生産機器が用いられている。こうした工場では、部品や食品が汚染されることを防止する必要がある。
【０００３】
ところで、ロボットでは、関節を円滑に動作させるために、関節を構成する回転軸機構において、潤滑油やグリス等の潤滑剤が用いられている。また、これらの潤滑剤の漏れ出しによる上記部品や食品の汚染を防止するために、回転軸機構において回転軸の軸線方向で潤滑剤の近傍には、潤滑剤をシールする環状のシール部材が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１４９５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようなシール部材は、回転軸と摺動する必要があるため、潤滑剤の漏れを完全に防止することは困難である。このため、回転軸とシール部材との隙間から、微少量の潤滑剤が漏れ出すおそれがある。
【０００６】
なお、テープ状の記録媒体を回転軸との摩擦力で送るモータにおいて、回転軸のうち記録媒体に接する部分と、潤滑油を含む軸受との間に、撥油処理を施したものがある（例えば、特許文献１参照）。こうした構成によれば、軸受から漏れ出す潤滑油が撥油処理部ではじかれるため、潤滑油が回転軸のうち記録媒体と接する部分へ浸入することを抑制することができる。
【０００７】
ここで、上記ロボットの回転軸機構に、特許文献１に記載のものを適用することにより、回転軸とシール部材との隙間から漏れ出した微少量の潤滑剤を、止めることができるとも考えられる。しかしながら、ロボット等の生産機器では、その動作に伴って回転軸機構自体が移動されることが多い。このため、撥油処理部により一時的に潤滑剤を止めることができたとしても、回転軸機構自体が移動された際に、潤滑剤が撥油処理部を越えて漏れ出すおそれがある。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、生産機器の回転軸機構及び回転軸ユニットにおいて、微少量の潤滑剤が漏れ出すことを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【００１０】
第１の発明は、生産機器の回転軸機構であって、ボディと、親油性の潤滑剤を介して前記ボディに回転可能に支持された回転軸と、前記ボディと前記回転軸との間をシールする環状のシール部材と、前記回転軸の軸線方向において前記シール部材を挟んで前記潤滑剤の反対側を覆うように前記ボディから突出するとともに、前記回転軸の周面の所定部に対向する環状の対向部と、前記所定部及び前記対向部のそれぞれに互いに対向するように設けられ、前記回転軸の軸線方向において前記シール部材側から順に配置された撥油性の第１撥油部、親油性の親油部、及び撥油性の第２撥油部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、回転軸が、潤滑剤を介してボディに回転可能に支持されている。そして、環状のシール部材により、ボディと回転軸との間がシールされている。しかしながら、回転軸の回転に伴って、回転軸とシール部材との隙間から、微少量の潤滑剤が漏れ出すおそれがある。
【００１２】
ここで、回転軸の軸線方向においてシール部材を挟んで潤滑剤の反対側を覆うように、環状の対向部がボディから突出して回転軸の周面の所定部に対向している。このため、回転軸とシール部材との隙間からシール部材を越えて飛散する潤滑剤を、環状の対向部により遮ることができる。
【００１３】
さらに、所定部及び対向部のそれぞれに互いに対向するように、撥油性の第１撥油部、親油性の親油部、及び撥油性の第２撥油部が設けられている。そして、回転軸の軸線方向においてシール部材側から順に、第１撥油部，親油部，第２撥油部が配置されている。このため、回転軸とシール部材との隙間から漏れ出した親油性の潤滑剤は、まず第１撥油部によりシール部材側へはじかれる。次に、第１撥油部を越えて漏れ出した潤滑剤は、親油部に捕らえられる。その後は、親油部に捕らえられた潤滑剤により、潤滑剤を親油部に更に捕らえ易くなる。また、親油部から第２撥油部へ漏れ出そうとする潤滑剤は、第２撥油部により親油部側へはじかれる。したがって、回転軸とシール部材との隙間から漏れ出した微少量の潤滑剤を、親油部で強固に捕らえることができる。その結果、生産機器の回転軸機構において、回転軸機構自体が移動された場合であっても、微少量の潤滑剤が漏れ出すことを抑制することができる。
【００１４】
具体的には、第２の発明のように、前記回転軸の軸線方向において、前記第１撥油部の幅は、前記親油部の幅よりも狭くなっているといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、潤滑剤が第１撥油部を通過する際に、潤滑剤に勢いが付くことを抑制することができるとともに、潤滑剤を捕らえる親油部の容量を増大させることができる。すなわち、潤滑剤が、親油部で捕らえられるまでに、滑り易い第１撥油部の表面で加速されることを抑制することができる。
【００１５】
具体的には、第３の発明のように、所定部及び前記対向部は、前記回転軸の軸線方向において前記シール部材を挟んで前記潤滑剤の反対側に、前記シール部材と隣接して設けられているといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、シール部材に隣接して設けられた所定部及び対向部において、回転軸とシール部材との隙間から漏れ出す潤滑剤を止めることができる。したがって、より狭い範囲内に潤滑剤を留めることができ、潤滑剤がシール部材を越えて拡散することを抑制することができる。
【００１６】
一般に、回転軸機構のボディ及び回転軸は、金属材料で形成されることが多く、金属材料は親油性が高い。このため、第３の発明のように、前記ボディ及び前記回転軸は、金属材料で形成されており、前記親油部は、前記金属材料の表面により形成されているといった構成を採用することにより、親油部を容易に形成することができる。
【００１７】
第5の発明は、生産機器の回転軸ユニットであって、第１〜第４のいずれかの発明における生産機器の回転軸機構と、前記回転軸を回転駆動する回転駆動部と、前記潤滑剤を有して前記回転軸を前記ボディに回転可能に支持する軸受と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、生産機器において、その動作に伴って回転軸ユニットが移動された場合であっても、微少量の潤滑剤が漏れ出すことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】関節アクチュエータを４方向から見た外観形状を示す図。
【図２】関節アクチュエータの要部構成を分解して示す分解図。
【図３】モータユニットの内部構造を示す断面図。
【図４】小フランジ部及びロータの外周面を拡大して示す部分断面図。
【図５】第１撥油部、親油部、及び第２撥油部でのオイルの挙動を示す部分断面図。
【図６】第１撥油部、親油部、及び第２撥油部でのオイルの挙動を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、産業用の多関節ロボット（生産機器）に用いられる関節アクチュエータとして具体化している。
【００２１】
初めに、関節アクチュエータの構成を説明する。図１は、関節アクチュエータ１０を４方向から見た外観形状を示す図であり、図２は、関節アクチュエータ１０の主要構成を分解して示す分解図である。
【００２２】
図１，図２に示すように、関節アクチュエータ１０は大別して、モータユニット１１と、そのモータユニット１１の一端側（出力端側）に設けられるトップカバー１２と、モータユニット１１に被せるようにしてモータユニット１１の外周側に設けられる略円筒状の配線ユニット１３と、モータユニット１１の他端側（固定端側）に設けられるエンドカバー１４とを備えている。そして、これら構成要素１１〜１４を軸方向に組み付けるとともに、ボルト等からなる複数の締結具１５，１６により締結して一体化することで、関節アクチュエータ１０が構築されている。
【００２３】
次に、関節アクチュエータ１０の各構成要素１１〜１４の構成を詳細に説明する。
【００２４】
まずは、モータユニット１１の構成を説明する。図３は、モータユニット１１の内部構造を示す断面図である。
【００２５】
同図に示すように、モータユニット１１（回転軸ユニット）は、減速機付サーボモータとして構成されており、モータ回転速度を所定の減速比で減速する減速機能を有している。またこれに加え、ブレーキ機能や回転検出機能を有している。モータユニット１１の回転中心にはロータ２１が設けられており、そのロータ２１の軸線方向に沿って出力側（図の左端側）から順に減速部２２、回転駆動部２３、ブレーキ部２４、回転検出部２５が設けられている。このうち、回転駆動部２３とブレーキ部２４とは、略円筒状をなすモータハウジング２７に収容して設けられている。したがって、モータユニット１１の外観からすれば、モータハウジング２７の一端側に減速部２２が設けられ、他端側に回転検出部２５が設けられる構成となっている（図２参照）。
【００２６】
モータハウジング２７は、ロータ２１と同軸であってかつ真円状の外周面を有する円筒状をなしており、その一端側（減速部２２側）にはハウジング外方に延びる外フランジ部２７ａが形成され、他端側（回転検出部２５側）にはハウジング内方に延びる内フランジ部２７ｂが形成されている。内フランジ部２７ｂの径方向内側は開口部２７ｃとなっている。また、外フランジ部２７ａも中央の円筒部分と同様、真円状の外周面を有している。
【００２７】
また、ロータ２１（回転軸）は、断面円形状の中実構造をなしており、その軸線方向に沿って外周面が多段に形成されている。ロータ２１は、ステンレス鋼等の金属材料により形成されている。回転駆動部２３の構成として、ロータ２１の軸方向略中央部には他よりも外径寸法が大きい大径部２１ａが形成されており、その大径部２１ａの外周側に永久磁石３１が装着されている。また、永久磁石３１を囲むようにしてその外周側には、ロータ２１に回転力を生じさせるためのステータ３２が設けられている。ステータ３２は、モータハウジング２７の円筒部分においてその内側に圧入により固定されている。
【００２８】
ロータ２１は、軸方向に見て２カ所でベアリング３４，３５により回転可能に支持されている。ベアリング３４，３５（軸受）は、ロータ２１の大径部２１ａを挟んで両側にそれぞれ設けられている。
【００２９】
２つのベアリング３４，３５のうち減速部２２側のベアリング３４は、モータハウジング２７の外フランジ部２７ａに固定されたベアリングホルダ３６により支持されている。ベアリングホルダ３６（ボディ）は、外フランジ部２７ａと同じ外径寸法を有し、その中心部の貫通孔部にはベアリング３４を設置する設置凹部３６ａが形成されている。ベアリングホルダ３６は、ステンレス鋼等の金属材料により形成されている。設置凹部３６ａにおいて、その径方向端面（ロータ軸に対して直交する方向に延びる端面）とベアリング３４との間には皿ばね３７が設けられている。皿ばね３７は、ベアリング３４をロータ２１の大径部２１ａ側に付勢する付勢手段であり、この皿ばね３７によりロータ２１に対して軸方向の荷重が付加されている。かかる場合、熱の影響等に起因してロータ２１が軸方向に伸びたとしても又は軸方向に縮んだとしても、その伸び分又は縮み分を皿ばね３７により吸収できる。
【００３０】
ベアリングホルダ３６は、減速部２２と回転駆動部２３との間に設けられており、その減速部２２側には環状のオイルシール３８が配設されている。ロータ２１の軸線方向において、オイルシール３８を挟んで回転駆動部２３と反対側には、多くのオイル（潤滑剤）が保持されている。オイルシール３８（シール部材）は、ベアリングホルダ３６とロータ２１との間をシールする。これにより、減速部２２側から回転駆動部２３側へのオイルの漏れ出しが抑制される。また、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側を覆うように、ベアリングホルダ３６から環状の小フランジ部２８（対向部）がハウジング内方へ突出している。
【００３１】
また、ブレーキ部２４側のベアリング３５は、ブレーキ部２４として設けられたブレーキ本体４１により支持されている。ブレーキ本体４１（ボディ）は、モータハウジング２７に対してネジ等により固定されており、ロータ２１を挿通させてこれを囲むようにして設けられている。ブレーキ本体４１は、ステンレス鋼等の金属材料により形成されている。そして、ブレーキ本体４１の内周部とロータ２１の外周部との間にベアリング３５が配設されている。また、モータハウジング２７の開口部２７ｃには、ブレーキ本体４１に対してネジ等により固定された押さえプレート４２が設けられており、ロータ２１の外周部分に形成された段差部（ベアリング保持用の段差部）と押さえプレート４２とにより、ベアリング３５のロータ軸方向の位置固定がなされている。
【００３２】
上述したロータ２１の支持構造（回転軸機構）によれば、ステータ３２に対向する大径部２１ａを挟んでその両側が大径部２１ａよりも小径の小径部となっており、その小径部がベアリング３４，３５により支持されている。これにより、ロータ２１の外径寸法の大型化を抑制できる。また、２つのベアリング３４，３５及び皿ばね３７により、ロータ２１のラジアル荷重とスラスト荷重と好適に受けることができるものとなっている。
【００３３】
ブレーキ部２４は、電磁式ブレーキ装置として構成されており、ブレーキ本体４１への通電状態に応じて、ロータ２１の回転を許容又は禁止するものとなっている。具体的には、ロータ２１には、ロータ外周側に突き出た状態でロータ側外歯４４が設けられている。また、ブレーキ部２４には、ロータ側外歯４４に対して係止可能であって、ブレーキ本体４１への通電状態に応じてロータ軸方向に進退移動するブレーキ側内歯４５が設けられている。ブレーキ部２４は、ブレーキ本体４１に対する非通電時には、ロータ側外歯４４に対してブレーキ側内歯４５が係止状態とされ（図示の状態）、ブレーキオン状態に保持されている（常時ブレーキオン）。そして、ブレーキ本体４１が通電されることに伴い、ロータ側外歯４４に対するブレーキ側内歯４５の係止が解除され、ブレーキオフ状態に移行する構成となっている。
【００３４】
回転検出部２５は、エンコーダを有する構成となっており、ロータ２１の回転位置に応じたパルス信号を出力する。回転検出部２５は、ロータ２１の端部にネジにより取り付けられたエンコーダプレート４７と、そのエンコーダプレート４７を囲って設けられる保護カバー４８とを有している。
【００３５】
回転駆動部２３のステータ３２、ブレーキ部２４のブレーキ本体４１、及び回転検出部２５のエンコーダには、これら各々への電力供給や信号伝達を行うためのモータユニットケーブル５１が接続されている。各モータユニットケーブル５１は、それぞれモータハウジング２７や保護カバー４８からその外側に引き出されており、各ケーブル５１の先端側にはモータユニットコネクタ５２が取り付けられている。なお、各モータユニットケーブル５１のうちステータ３２及びブレーキ本体４１に接続されるケーブルはモータハウジング２７の内側に設けられている。
【００３６】
また、減速部２２の構成として、ロータ２１の出力先端側には減速機ユニット６１が連結されている。減速機ユニット６１は、ハーモニックドライブ（登録商標）構造を有する減速装置であり、ロータ２１の回転を所定の減速比（例えば１／１００）で減速し出力する。減速機ユニット６１は、モータハウジング２７の円筒部分よりも外径寸法が大きいものであり、モータハウジング２７の外フランジ部２７ａやベアリングホルダ３６と同じ外径寸法を有している。
【００３７】
減速機ユニット６１は、より具体的には、楕円状のカムの外周にボールベアリングが組み付けられてなるウェーブジェネレータ６２と、その外側に配置される薄肉かつ弾性変形可能なフレクスプライン（弾性歯車）６３と、その外側に配置される剛体環状のサーキュラスプライン（内歯車）６４とを備えて構成されている。フレクスプライン６３の外周部には多数の外歯が形成されるとともに、サーキュラスプライン６４の内周部にはフレクスプライン６３よりも所定数（例えば２つ）だけ歯数が多い内歯が形成されており、それらフレクスプライン６３の外歯とサーキュラスプライン６４の内歯とがウェーブジェネレータ６２の長軸の部分（カム山部分）で噛み合う構成となっている。フレクスプライン６３の内部には、多くのオイル（潤滑剤）が保持されている。また、サーキュラスプライン６４の外側にはクロスローラベアリングからなる軸受６５が一体的に設けられている。
【００３８】
ウェーブジェネレータ６２には、その中心部に複数のネジ等の締結具６６によりカップリング６７が固定されており、カップリング６７がロータ２１の先端部に固定されている。また、軸受６５はネジ等からなる複数の締結具６８によりベアリングホルダ３６に固定されている。
【００３９】
上記構成の減速部２２では、ロータ２１が回転すると、ロータ２１と一体でウェーブジェネレータ６２が回転し、その回転がフレクスプライン６３を介してサーキュラスプライン６４に伝達される。これにより、ロータ２１の回転に対してサーキュラスプライン６４が所定の減速比で減速されて回転する。
【００４０】
ここで、ロータ２１の回転に伴って、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から、微少量のオイルがベアリング３４側へ漏れ出すおそれがある。本実施形態では、これを抑制すべく、上記小フランジ部２８が設けられている。
【００４１】
次に、この小フランジ部２８、及び小フランジ部２８の内周面に対向するロータ２１の外周面の構成について、詳細に説明する。図４は、小フランジ部２８及びロータ２１の外周面を拡大して示す部分断面図である。
【００４２】
同図に示すように、小フランジ部２８の内周面は、ロータ２１の外周面のうちロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側近傍の部分（所定部）に対向している。小フランジ部２８は、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側（同図では右側）に、オイルシール３８と隣接して設けられている。
【００４３】
小フランジ部２８の内周面には、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８側から順に、撥油性の第１撥油部２９ａ、親油性の親油部２９ｂ、及び撥油性の第２撥油部２９ｃが設けられている。これら第１撥油部２９ａ、親油部２９ｂ、及び第２撥油部２９ｃは、小フランジ部２８の内周面に沿って環状に設けられている。
【００４４】
また、ロータ２１の外周面には、小フランジ部２８の第１撥油部２９ａ、親油部２９ｂ、及び第２撥油部２９ｃのそれぞれに対向するように、撥油性の第１撥油部３０ａ、親油性の親油部３０ｂ、及び撥油性の第２撥油部３０ｃが設けられている。これら第１撥油部３０ａ、親油部３０ｂ、及び第２撥油部３０ｃは、ロータ２１の外周面に沿って環状に設けられている。
【００４５】
ロータ２１の軸線方向において、第１撥油部２９ａ，３０ａの幅は、第２撥油部２９ｃ，３０ｃの幅と等しくなっている。ロータ２１の軸線方向において、第１撥油部２９ａ，３０ａの幅は、親油部２９ｂ，３０ｂの幅よりも狭くなっており、略半分の幅となっている。例えば、ロータ２１の軸線方向において、第１撥油部２９ａ，３０ａ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃの幅は２ｍｍであり、親油部２９ｂ，３０ｂの幅は４ｍｍである。
【００４６】
第１撥油部２９ａ，３０ａ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃは、ロータ２１の外周面にフッ素系の溶液を塗布することで形成されている。また、小フランジ部２８の親油部２９ｂは、ベアリングホルダ３６の素材である金属材料の表面を露出させることで形成されている。ロータ２１の親油部３０ｂは、ロータ２１の素材である金属材料の表面を露出させることで形成されている。一般に、金属材料は親油性が高くなっている。
【００４７】
例えば、第１撥油部２９ａ，３０ａ及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃの厚みは０．０１ｍｍ、小フランジ部２８の内周面（親油部２９ｂ）とロータ２１の外周面（親油部３０ｂ）との間隔は０．０３ｍｍ、第１撥油部２９ａ（第２撥油部２９ｃ）と第１撥油部３０ａ（第２撥油部３０ｃ）との間隔は０．０１ｍｍである。なお、同図では、これらの厚み及び間隔を誇張して示している。
【００４８】
次に、上記第１撥油部２９ａ，３０ａ、親油部２９ｂ，３０ｂ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃの作用効果について説明する。図５は、第１撥油部２９ａ，３０ａ、親油部２９ｂ，３０ｂ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃでのオイルの挙動を示す部分断面図である。
【００４９】
同図に示すように、まず、ロータ２１の回転に伴って、ロータ２１とオイルシール３８との隙間からオイルシール３８を越えて（同図では右側へ）オイルが漏れ出そうとする。そのオイルは、撥油性の第１撥油部２９ａ，３０ａによって、オイルシール３８側へはじかれる。このため、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から、オイルシール３８を越えてオイルが漏れ出すことを抑制することができる。
【００５０】
第１撥油部２９ａ，３０ａを越えてオイルＯが漏れ出した場合には、そのオイルＯは親油性の親油部２９ｂ，３０ｂによって捕らえられる。すなわち、オイルＯは、親油部２９ｂ，３０ｂに付着して、親油部２９ｂ，３０ｂの表面で膜状に広がることとなる。このため、親油部２９ｂ，３０ｂからオイルＯが移動しにくくなる。なお、親油部２９ｂ，３０ｂに捕らえられたオイルＯにより、オイルＯを親油部２９ｂ，３０ｂに更に捕らえ易くなる。このとき、親油部２９ｂ，３０ｂの全周のうち一部にオイルＯが付着すると考えられるが、この付着したオイルＯを親油部２９ｂ，３０ｂの全周で保持することができる。したがって、オイルＯを保持する親油部２９ｂ，３０ｂの容量を十分に確保することができる。
【００５１】
また、親油部２９ｂ，３０ｂからオイルＯが漏れ出そうとすると、そのオイルＯは撥油性の第２撥油部２９ｃ，３０ｃによって、親油部２９ｂ，３０ｂ側へはじかれる。このため、親油部２９ｂ，３０ｂにおいてオイルＯを一層強固に保持することができ、オイルＯが漏れ出すことを効果的に抑制することができる。したがって、ロボットにおいて、関節アクチュエータ１０自体が移動された場合であっても、微少量の潤滑剤が漏れ出すことを抑制することができる。
【００５２】
さらに、第１撥油部２９ａ，３０ａの幅は、親油部２９ｂ，３０ｂの幅よりも狭くなっており、略半分の幅となっている。このため、オイルが第１撥油部２９ａ，３０ａを通過する際に、オイルに勢いが付くことを抑制することができる。すなわち、オイルが、親油部２９ｂ，３０ｂで捕らえられるまでに、滑り易い第１撥油部２９ａ，３０ａの表面で加速されることを抑制することができる。
【００５３】
続いて、図６を参照して、親油部２９ｂ，３０ｂで保持されるオイルＯの量が多くなった状態を説明する。図６は、第１撥油部２９ａ，３０ａ、親油部２９ｂ，３０ｂ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃでのオイルＯの挙動を示す部分断面図である。
【００５４】
同図に示すように、親油部２９ｂ，３０ｂで保持されるオイルＯの量が多くなると、ロータ２１の親油部３０ｂで保持されるオイルと、小フランジ部２８の親油部２９ｂで保持されるオイルとが繋がることとなる。この状態であっても、オイルＯの両側に位置する第１撥油部２９ａ，３０ａ及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃによって、オイルＯが親油部２９ｂ，３０ｂ側へはじかれるため、オイルＯを適切に保持することができる。
【００５５】
さらに、ロータ２１の親油部３０ｂと小フランジ部２８の親油部２９ｂとの間の空間を、全てオイルＯを保持する容積として利用することができる。なお、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から漏れ出すオイルの量は微少であるため、この点からも、オイルＯを保持する親油部２９ｂ，３０ｂの容量を十分に確保することができる。
【００５６】
以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。
【００５７】
・ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側を覆うように、環状の小フランジ部２８がベアリングホルダ３６から内方へ突出して、ロータ２１の外周面の所定部に対向している。このため、ロータ２１とオイルシール３８との隙間からオイルシール３８を超えて飛散するオイルを、環状の小フランジ部２８により遮ることができる。
【００５８】
さらに、ロータ２１の外周面の所定部及び小フランジ部２８のそれぞれに互いに対向するように、撥油性の第１撥油部２９ａ，３０ａ、親油性の親油部２９ｂ，３０ｂ、及び撥油性の第２撥油部２９ｃ，３０ｃが設けられている。そして、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８側から順に、第１撥油部２９ａ，３０ａ，親油部２９ｂ，３０ｂ，第２撥油部２９ｃ，３０ｃが配置されている。
【００５９】
このため、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から漏れ出したオイルＯは、まず第１撥油部２９ａ，３０ａによりオイルシール３８側へはじかれる。次に、第１撥油部２９ａ，３０ａを越えて漏れ出したオイルＯは、親油部２９ｂ，３０ｂに捕らえられる。その後は、親油部２９ｂ，３０ｂに捕らえられたオイルＯにより、オイルＯを親油部２９ｂ，３０ｂに更に捕らえ易くなる。また、親油部２９ｂ，３０ｂから第２撥油部２９ｃ，３０ｃへ漏れ出そうとするオイルＯは、第２撥油部２９ｃ，３０ｃにより親油部２９ｂ，３０ｂ側へはじかれる。したがって、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から漏れ出した微少量のオイルＯを、親油部２９ｂ，３０ｂで強固に捕らえることができる。その結果、ロボットの関節アクチュエータ１０において、関節アクチュエータ１０自体が移動された場合であっても、微少量のオイルＯが漏れ出すことを抑制することができる。
【００６０】
・ロータ２１の軸線方向において、第１撥油部２９ａ，３０ａの幅は、親油部２９ｂ，３０ｂの幅よりも狭くなっている。こうした構成によれば、オイルＯが第１撥油部２９ａ，３０ａを通過する際に、オイルＯに勢いが付くことを抑制することができるとともに、オイルＯを捕らえる親油部２９ｂ，３０ｂの容量を増大させることができる。すなわち、オイルが、親油部２９ｂ，３０ｂで捕らえられるまでに、滑り易い第１撥油部２９ａ，３０ａの表面で加速されることを抑制することができる。
【００６１】
・ロータ２１の所定部及び小フランジ部２８は、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側に、オイルシール３８と隣接して設けられている。こうした構成によれば、オイルシール３８に隣接して設けられたロータ２１の所定部及び小フランジ部２８において、ロータ２１とオイルシール３８との隙間から漏れ出すオイルＯを止めることができる。したがって、より狭い範囲内にオイルＯを留めることができ、オイルＯの外部への拡散を抑制することができる。
【００６２】
・ベアリングホルダ３６及びロータ２１は、ステンレス鋼等の金属材料で形成されており、親油部２９ｂ，３０ｂは、ベアリングホルダ３６及びロータ２１の素材である金属材料の表面を露出させることで形成されている。このため、親油部２９ｂ，３０ｂを容易に形成することができる。
【００６３】
・第１撥油部２９ａ，３０ａを越えるオイルは、フレクスプライン６３内部の圧力が上昇した時にのみ押し出されるごく微少量である。そして、ごく微少量オイルが相対的に大きな面積を持つ親油部２９ｂ，３０ｂに付着することになり、新油性に基づいて円周方向へ拡散させられ、平面状に広がる。その上で更に第２撥油部２９ｃ，３０ｃがあることで、薄く平面状に広がったオイルは第２撥油部２９ｃ，３０ｃ側に集まることができず、第２撥油部２９ｃ，３０ｃを越えることができないため、これ以上漏れることを効果的に抑制することができる。
【００６４】
なお、上記実施形態を、以下のように変形して実施することもできる。
【００６５】
・親油部２９ｂ，３０ｂを、ベアリングホルダ３６及びロータ２１の表面に、界面活性剤や有機溶媒を塗布することで形成してもよい。こうした構成によれば、親油部２９ｂ，３０ｂの親油性を更に向上させることができ、親油部２９ｂ，３０ｂでオイルをより強固に保持することができる。
【００６６】
・親油部２９ｂ，３０ｂを、親油処理された部材を取り付けることで形成したり、撥油部２９ａ，３０ａ，２９ｃ，３０ｃを、撥油処理された部材を取り付けることで形成したりすることもできる。また、親油性の素材で形成された部材や、撥油性の素材で形成された部材を用いることもできる。
【００６７】
・シール部材として、オイルシール３８に代えてＯリングを用いることもできる。
【００６８】
・上記実施形態では、ロータ２１の所定部及び小フランジ部２８を、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側に、オイルシール３８と隣接して設けるようにした。しかしながら、ロータ２１の所定部及び小フランジ部２８を、ロータ２１の軸線方向において、オイルシール３８を挟んでオイルと反対側の離れた位置に設けることもできる。
【００６９】
・上記実施形態では、ロータ２１の軸線方向においてオイルシール３８を挟んでオイルと反対側を覆うように、環状の小フランジ部２８がベアリングホルダ３６から突出して、ロータ２１の外周面の所定部に対向するようにした。しかしながら、このような形状の小フランジ部を、ベアリングホルダ３６に取り付けるようにすることもできる。
【００７０】
・上記実施形態では、ロータ２１の軸線方向において、第１撥油部２９ａ，３０ａ、及び第２撥油部２９ｃ，３０ｃの幅を２ｍｍとし、親油部２９ｂ，３０ｂの幅を４ｍｍとした。しかしながら、これらの幅は適宜変更可能であり、第１撥油部２９ａ，３０ａや、第２撥油部２９ｃ，３０ｃの幅よりも、親油部２９ｂ，３０ｂの幅が狭い構成等を採用することもできる。
【００７１】
・上記実施形態では、ロータ２１の外周面がベアリング３４，３５により回転可能に支持される構成を採用したが、ロータが中空状に形成され、ロータの内周面がベアリングにより回転可能に支持される構成を採用することもできる。この場合には、ロータの軸線方向においてオイルシールを挟んでオイルと反対側を覆うように、環状の小フランジ部をベアリングホルダから突出させ、ロータの内周面の所定部に対向させる。そして、ロータの内周面の所定部及び小フランジ部のそれぞれに互いに対向するように、撥油性の第１撥油部、親油性の親油部、及び撥油性の第２撥油部を設けるようにすればよい。こうした構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。
【００７２】
・多関節ロボットに用いられる関節アクチュエータに限らず、その他の生産機器に用いられるアクチュエータ（回転軸ユニット、回転軸機構）に具体化することもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１０…関節アクチュエータ、１１…モータユニット（回転軸ユニット）、２１…ロータ（回転軸）、２２…減速部、２３…回転駆動部、２４…ブレーキ部、２５…回転検出部、２８…小フランジ部（対向部）、２９ａ，３０ａ…第１撥油部、２９ｂ，３０ｂ…親油部、２９ｃ，３０ｃ…第２撥油部、３４，３５…ベアリング（軸受）、３６…ベアリングホルダ（ボディ）、３８…オイルシール（シール部材）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディと、
親油性の潤滑剤を介して前記ボディに回転可能に支持された回転軸と、
前記ボディと前記回転軸との間をシールする環状のシール部材と、
前記回転軸の軸線方向において前記シール部材を挟んで前記潤滑剤と反対側を覆うように前記ボディから突出するとともに、前記回転軸の周面の所定部に対向する環状の対向部と、
前記所定部及び前記対向部のそれぞれに互いに対向するように設けられ、前記回転軸の軸線方向において前記シール部材側から順に配置された撥油性の第１撥油部、親油性の親油部、及び撥油性の第２撥油部と、
を備えることを特徴とする生産機器の回転軸機構。
【請求項２】
前記回転軸の軸線方向において、前記第１撥油部の幅は、前記親油部の幅よりも狭くなっている請求項１に記載の生産機器の回転軸機構。
【請求項３】
前記所定部及び前記対向部は、前記回転軸の軸線方向において前記シール部材を挟んで前記潤滑剤と反対側に、前記シール部材と隣接して設けられている請求項１又は２に記載の生産機器の回転軸機構。
【請求項４】
前記ボディ及び前記回転軸は、金属材料で形成されており、
前記親油部は、前記金属材料の表面により形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の生産機器の回転軸機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の生産機器の回転軸機構と、
前記回転軸を回転駆動する回転駆動部と、
前記潤滑剤を有して前記回転軸を前記ボディに回転可能に支持する軸受と、
を備えることを特徴とする生産機器の回転軸ユニット。
【請求項１】
ボディと、
親油性の潤滑剤を介して前記ボディに回転可能に支持された回転軸と、
前記ボディと前記回転軸との間をシールする環状のシール部材と、
前記回転軸の軸線方向において前記シール部材を挟んで前記潤滑剤と反対側を覆うように前記ボディから突出するとともに、前記回転軸の周面の所定部に対向する環状の対向部と、
前記所定部及び前記対向部のそれぞれに互いに対向するように設けられ、前記回転軸の軸線方向において前記シール部材側から順に配置された撥油性の第１撥油部、親油性の親油部、及び撥油性の第２撥油部と、
を備えることを特徴とする生産機器の回転軸機構。
【請求項２】
前記回転軸の軸線方向において、前記第１撥油部の幅は、前記親油部の幅よりも狭くなっている請求項１に記載の生産機器の回転軸機構。
【請求項３】
前記所定部及び前記対向部は、前記回転軸の軸線方向において前記シール部材を挟んで前記潤滑剤と反対側に、前記シール部材と隣接して設けられている請求項１又は２に記載の生産機器の回転軸機構。
【請求項４】
前記ボディ及び前記回転軸は、金属材料で形成されており、
前記親油部は、前記金属材料の表面により形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の生産機器の回転軸機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の生産機器の回転軸機構と、
前記回転軸を回転駆動する回転駆動部と、
前記潤滑剤を有して前記回転軸を前記ボディに回転可能に支持する軸受と、
を備えることを特徴とする生産機器の回転軸ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９３８２２（Ｐ２０１２−１９３８２２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６００８３（Ｐ２０１１−６００８３）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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