机械手的关节密封结构的制作方法
机械手的关节密封结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备应用于将第二构件嵌插在第一构件的筒状端部内的机械手的关节中、且设置于这些构件的间隙内的密封构件的机械手的关节密封结构。
【背景技术】
[0002]在机械手的关节内设置有用于使通过该关节相互连接的两个被连接构件相对旋转的驱动机构。为了防止来自于驱动机构的润滑材料泄露至机械手的外部环境，或者阻止来自于外部环境的异物进入关节的内部，而在形成于两个被连接构件之间的间隙内设置有密封构件(例如参照专利文献I)。
[0003]在专利文献I中，在一个关节上分别设置有两个密封构件。两个被连接构件以其周围壁隔着较小的构件间隙在旋转轴线方向上排列的形式相互连接，外侧的第二密封构件对如这样形成于周围壁的构件间隙进行密封。第二密封构件与两个被连接构件一起构成关节整体的周围壁，并且露出于外部环境中。
[0004]现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:日本特开2008-55560号公报。
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题:
然而，在机械手使用于厌污染产品的制造中而对机械手的外部环境要求较高的洁净性的情况下，密封构件所发挥的作用极其重要。在该情况下，还需要定期清洗机械手而保持机械手本身洁净。在因使用于医药品的制造或再生医疗中的细胞培养等中而上述要求尤其强烈的情况下，为了机械手的清洗，而存在从外部环境向机械手喷出高压清洗水的情况。
[0006]然而，在专利文献I的关节密封结构中，第二密封构件露出于外部环境中。因此，通过第二密封构件实现的密封无法承受水压而一时间被破坏，从而存在清洗水进入关节的内部的情况。于是，存在驱动机构暴露于清洗水的可能性。又，在机械手的作业中，还存在滞留在关节的内部的清洗水非期望地通过周围壁的构件间隙而泄露至外部环境的可能性。
[0007]因此，本发明的目的是即使在通过高压清洗水清洗机械手的情况下也能够保护密封件。
[0008]解决问题的手段:
本发明是为了实现上述目的而形成，根据本发明的机械手的关节密封结构是在第一构件的筒状端部中嵌插第二构件而形成的机械手的关节密封结构，具备:设置于所述第二构件的端部且嵌插于所述筒状端部的嵌入端部；在所述筒状端部的内周面以沿着全周延伸的形式形成的周槽；和容纳于所述周槽内，与所述嵌入端部的外周面紧贴的环状的密封构件；所述嵌入端部形成为与所述第二构件的主体部相比直径小，所述主体部和所述嵌入端部之间的阶梯面与所述筒状端部的端面在轴线方向上靠近且相向；在所述阶梯面与所述筒状端部的所述端面之间形成有沿着全周延伸、向所述第一构件以及所述第二构件的外部开放、且随着向外周侧行进而扩展的间隙。
[0009]根据上述结构，由于将密封构件容纳于形成在筒状端部的内周面的周槽内，因此可以保护密封构件以免受来自于外部环境的影响，即使在喷射高压清洗水而清洗机械手的情况下，也可以抑制高压清洗水与密封构件直接接触。因此，密封不容易被清洗水破坏，可以抑制清洗水渗入至关节的内部。间隙随着向外周侧行进而扩展，因此可以在抑制高压清洗水与密封构件直接接触的同时使清洗水喷射至间隙，从而可以清洗到间隙的内部。又，进入间隙的内部的水借助于扩展的间隙容易被排出。
[0010]也可以是在所述筒状端部的所述端面上开设有使所述周槽与所述间隙连通的开口部。根据所述结构，可以在抑制高压清洗水直接接触到密封构件的同时向间隙以及密封构件周围喷射清洗水而清洗密封构件周围，又，可以借助于开口部以及间隙排出渗入至周槽内的水。所述开口部可以在周方向上隔着间隔形成。所述开口部也可以形成为沿着全周延伸的结构。
[0011]也可以是所述密封构件的一部分从所述筒状端部的所述端面向所述间隙内露出且配置在与所述筒状端部的外周面以及所述主体部的外周面相比靠近径向中心侧的位置。
[0012]所述机械手优选的是使用于医药品的制造的机械手。根据所述结构，可以在强烈要求洁净化的作业现场中较好地实施本发明。
[0013]发明效果:
由以上说明可知，根据本发明，即使在通过高压清洗水清洗机械手的情况下也可以保护密封件。
【附图说明】
[0014]图1是根据第一实施形态的机械手的示意图；
图2是沿着图1的I1-1I线剖切示出的关节密封结构的剖视图；
图3是沿着图2的II1-1II线剖切示出的关节密封结构的剖视图；
图4是示出图2所示的密封构件的周围部分的剖视图；
图5是示出图2所示的密封构件的周围部分的立体剖视图；
图6是根据第二实施形态的机械手的关节密封结构的剖视图；
图7是图6所示的机械手的关节密封结构的剖视图；
图8是根据第三实施形态的机械手的关节密封结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0015]以下，参照【附图说明】实施形态。另外，对于相同或相应的要素标以相同的符号并省略重复的详细说明。
[0016]图1是根据第一实施形态的机械手R的示意图。根据本实施形态的机械手R使用于医药品的制造，但是也可以使用于其他用途。根据本实施形态的机械手R为垂直多关节型六轴机械手，但是轴数不限于六个，并且只要具有关节就也可以是垂直多关节型以外的形式。
[0017]如图1所示，在将机械手R使用于医药品的制造中时，机械手R配置在无菌的作业空间90内，在该作业空间90中处理医药品的原料、中间产品或最终产品。为了保持机械手R的洁净性，将多个清洗喷嘴91分散配置在作业空间90内。清洗喷嘴91使用于机械手R的定期清洗中，可以高压喷出清洗水。来自于清洗喷嘴91的清洗水喷射至机械手R，借助于此可以对机械手R的表面进行灭菌，或者洗掉机械手R中产生的尘埃。在机械手R的定期清洗中，清洗喷嘴91可以喷出灭菌气体。灭菌气体喷射至机械手R而对机械手R的表面灭菌。
[0018]机械手R具备基台1、旋转台2、基端臂3、梢端臂4、基端腕部5、梢端腕部6、和附件7，这些构件I?7以该顺序依次连接。基台I设置于限定作业空间90的壁面92上。旋转台2通过第一关节Jl与基台I连接，并且相对于基台I绕着第一旋转轴线Al旋转。其他构件3?7分别通过第二关节?第六关节J6与构件2?6连接，并且分别相对于该连接对象2?6绕着第二旋转轴线?第六旋转轴线A2?A6旋转。在附件7上可装卸地安装有使用于医药品的制造的末端执行器(end effector) 9 (例如移液管等)。
[0019]图2是沿着图1的I1-1I线剖切示出的关节密封结构的剖视图，图3是沿着图2的II1-1II线剖切示出的关节密封结构的剖视图。图2以及图3例示图1所示的六个关节Jl?J6中的第一关节Jl。以下，参照图2等说明第一关节J1，其他关节具有大致相同的结构，因此省略其详细说明。
[0020]如图2所示，基台I (第一构件)具有筒状端部11，第一关节Jl是将旋转台2 (第二构件)嵌插于基台I的筒状端部11而形成。在本实施形态中，被嵌插的构件(第二构件)相对于具有筒状端部(第一构件)的构件旋转，但是也可以使具有筒状端部的构件(第一构件)相对于被嵌插的构件(第二构件)旋转。
[0021]筒状端部11形成为圆 筒状，在其梢端具有圆形状的插入开口 12。旋转台2具有主体部21、和在主体部21的端部一体地设置的嵌入端部22。主体部21以及嵌入端部22均形成为圆筒状。嵌入端部22可旋转滑动地从插入开口 12嵌插于筒状端部11的内周侧。
[0022]第一关节Jl内设置有用于使旋转台2相对于基台I旋转的驱动机构，在图2中，作为该构成要素的一个示例，示出旋转轴31。旋转轴31从筒状端部11的内部贯通嵌入端部22后向主体部21的内部延伸，并且固定于旋转台2。在固定时可以使用任何手段，例如可以使插入于旋转轴31的螺栓(未图示)贯通嵌入端部22后与主体部21螺纹结合。旋转轴31由设置于基台I的执行器(未图示)驱动，并且绕着其中心轴线旋转。当旋转轴31旋转时，基台I不运动而旋转台2绕着旋转轴31的中心轴线旋转。旋转轴31的中心轴线形成第一关节Jl的第一旋转轴线Al，并且与筒状端部11的中心轴线、嵌入端部22的中心轴线以及主体部21的中心轴线配置在同轴上。尽管图示省略，但是在第一关节Jl内还设置有可旋转地支持旋转轴31的轴承等的构成驱动机构的其他要素。
[0023]嵌入端部22形成为与主体部21相比直径小，旋转台2具有连接嵌入端部22的外周面与主体部21的外周面的阶梯面23。阶梯面23从嵌入端部22向主体部21的外周面向径向外周侧延伸，从轴线正交方向观察时为圆环状。筒状端部11具有限定插入开口 12的圆环状的端面13，阶梯面23与该端面13以在轴线方向上靠近(稍微隔开)的状态相向。
[0024]主体部21从筒状端部11中露出。主体部21的外周面与筒状端部11的外周面在轴线方向上相隔开，并且主体部21的外周面的轴线方向端缘21a与筒状端部11的外周面的轴线方向端缘Ila形成使作业空间90与第一关节Jl内部连通的开放口 40。在开放口40的内部(半径向中心侧)，在端面13与阶梯面23之间形成有间隙41。该间隙41与形成于筒状端部11的内周面和嵌入端部22的外周面之间的间隙42连通。
[0025]开放口 40与端缘lla、21a相同地在筒状端部11的周方向或主体部21的周方向的全周上延伸，从轴线正交方向上观察时形成圆形(参照图3)。间隙41与端面13以及阶梯面23相同地在筒状端部11的周方向或嵌入端部22的周方向的全周上延伸，从轴线正交方向上观察时具有圆环状截面(参照图3)。间隙41在其径向外周缘部上通过从轴线正交方向上观察时形成圆形的开放口 40向作为基台I以及旋转台2的外部的作业空间90开放。间隙42由筒状端部的内周面以及嵌入端部的外周面限定，因此在筒状端部11的周方向或嵌入端部22的周方向的全周上延伸，尽管详细图示省略，但是从轴线正交方向上观察时具有圆环状截面。
[0026]筒状端部11具有形成为在其内周面的全周上延伸的结构的周槽14，在第一关节Jl中设置有容纳于该周槽14内的环状的密封构件35。密封构件35在其外周缘部上与筒状端部11紧贴，在其内周缘部上与嵌入端部22的外周面紧贴。借助于此，将间隙42通过密封构件35进行密封。在以后的说明中，在间隙42中，将从周槽14观察时轴线方向梢端侧(即，在空间上靠近间隙41或开放口 40的一侧)的部分称为梢端间隙42a，将从周槽14观察时轴线方向基端侧(即，在空间上离间隙41以及开放口 40较远的一侧)的部分称为内侧间隙42bο
[0027]密封构件35使包括内侧间隙42b在内的关节Jl的内部与梢端间隙42a、间隙41、开放口 40以及作业空间90在空间上隔离。第一关节Jl在从该密封构件35观察时向作业空间90行进的空间路径上不具备其他密封构件。然而，尽管图示省略，但是可以在从该密封构件35观察时远离作业空间90的空间路径上设置有其他密封构件。
[0028]图4是图2的放大图且是图2所示的密封构件35的周围部分的剖视图，图5是图2所示的密封构件35的周围部分的立体剖视图。如上所述，间隙41形成于阶梯面23与端面13之间，在阶梯面23的周方向以及端面13的周方向的全周上延伸，并且在其外周缘部上通过开放口 40向基台I以及旋转台2的外部开放。间隙41在从轴线正交方向上观察时具有圆环状截面，并且形成为随着向径向外周侧行进而在轴线方向上扩展。
[0029]如图4以及图5所示，为了使间隙41具有上述末端扩展的结构，而使阶梯面23在其一部分或全部上以随着向径向外周侧行进而远离端面13的形式倾斜或弯曲。在本实施形态中，阶梯面23是在从与嵌入端部22的外周面连接的内周缘至与主体部21的外周面连接的外周缘(即端缘21a)的大致全部上以随着向径向外周侧行进而远离筒状端部11的形式相对轴线正交平面P倾斜的平面。
[0030]为了使间隙41具有末端扩展的结构，而使筒状端部11的端面13也在其一部分或全部上以随着向径向外周侧行进而远离阶梯面23的形式倾斜或弯曲。在本实施形态中，端面13在限定开口 12的内周缘部上与轴线正交平面P平行，并且具有从该平行部分连续的倾斜面13a。该倾斜面13a以随着向径向外周侧行进而远离主体部21的形式相对轴线正交平面P倾斜，并且在其外周缘上与筒状端部11的外周面连接。
[0031]像这样在本实施形态中，在内周缘部上，端面13与轴线正交平面P平行，而阶梯面23以远离筒状端部21的形式倾斜，因此其结果是，端面13以及阶梯面23随着向径向外周侧行进而彼此相对远离，间隙41随着向径向外周侧行进而在轴线方向上扩展。在外周缘部上，端面13 (倾斜面13a)以及阶梯面23以彼此远离的形式倾斜，因此间隙41随着向径向外周侧行进而在轴线方向上更进一步扩展。其结果是，根据本实施形态的间隙41在轴线通过截面上形成V字形。
[0032]然而，该阶梯面23以及端面13的形状只是一个示例，只要在结果上能够实现间隙41的末端扩展的结构(即，阶梯面23以及端面13随着向径向外周侧行进而在轴线方向上相对远离)，则阶梯面23以及端面13也可以形成为其他形状。阶梯面23可以是其一部分或全部为曲面，端面14可以是其全部为曲面或倾斜的平面。阶梯面23可以具有曲面部分和平面部分，也可以具有局部地与轴线正交方向平面P平行的部分、和相对轴线正交方向平面P向与上述方向的相反侧倾斜或弯曲的部分等。端面13也同样如此。阶梯面23也可以与主体部21的外周面和/或嵌入端部22的外周面通过圆角连接。端面13也同样如此。
[0033]在端面13上开设有使周槽14与间隙41连通的开口部15。筒状端部11在与周槽14相比靠近轴线方向梢端侧的位置上具有端壁部16，端壁部16具有端面13、和作为其相反侧的面且包围周槽14的一侧面14a。端壁部16的内周面16a限定插入开口 12，并且在与嵌入端部22的外周面之间形成梢端间隙42a。开口部15设置于该端壁部16，并且使由所述一侧面14a限定的周槽14与由端面13限定的间隙41连通。
[0034]参照图3，开口部15是通过将端壁部16从其内周面16a向径向外周侧切除一部分而形成。筒状端部11具有多个开口部15，这些开口部15在周方向上隔着间隔配置。在本实施形态中，四个开口部15在周方向上以等间隔(即间隔90度)配置。另外，图3例示各开口部15在从轴线正交方向上观察时形成为矩形状的情况，但是开口部也可以是圆形状或其他非圆形状。又，开口部15的数量不限于四个，可以适当变更。
[0035]当开口部15通 过将端壁部16从内周面16a切除一部分而形成时，在该缺口部位处梢端间隙42a在径向上扩大。根据本实施形态的开口部15发挥使在周方向的全周上延伸的梢端间隙42a的一部分在径向上扩大的作用，借助于此，局部地明确地实现周槽14向间隙41的连通。另外，开口部15也可以是通过在与端壁部16的内周面16a相比靠近径向外周侧的位置上使端壁部16在轴线方向上贯通而形成。这样一来，尽管不会扩大梢端间隙42a，但是可以局部地明确地实现周槽14向间隙41的连通。
[0036]返回至图4，参照开口部15的轴线通过截面，开口部15在其径向外周侧具有一侧面15a，该一侧面15a并不在轴线方向上直立，而是随着向轴线方向梢端侧行进(即越靠近端面13)而向径向外周侧倾斜。换而言之，该一侧面(以下称为“倾斜面”)15a以随着向径向外周侧行进而靠近主体部21的形式相对轴线正交平面倾斜。
[0037]开口部15的倾斜面15a的轴线方向基端缘15b是该倾斜面15a的内周缘，也是周槽14的一侧面14a的内周缘。密封构件35配置在相对于与该端缘15b和主体部21的端缘21a相切的圆锥面C靠近径向外周侧的位置上。另外，该圆锥面C如图4所示，在轴线通过截面上表示为直线。
[0038]根据如上述构成的关节密封结构，密封构件35容纳于形成在筒状端部11的内周面的周槽14内，因此与在开放口 40内设置密封构件35的情况相比，可以将密封构件35配置在第一关节Jl的更内侧的位置。密封构件35被端壁部16覆盖。借助于此，即使在机械手R的作业中从密封构件35产生磨粉，也可以抑制该磨粉飞散至作业空间90。因此，可以将机械手R较好地利用于要求高洁净性的用途中。
[0039]像这样在要求高洁净性的用途中，在机械手R的定期清洗中高压清洗水从作业空间90喷射至机械手R。来自于作业空间90的高压清洗水通过开放口 40渗入至间隙41内。渗入至间隙41内的清洗水在喷射至阶梯面23或端面13后或者直线通过间隙41内后，经由插入开口 12渗入至梢端间隙42a内。又，渗入至间隙41内的清洗水渗入至开口部15内。清洗水从开口部15或梢端间隙42a渗入至周槽14内。
[0040]在本实施形态中，间隙41形成为随着向径向外侧行进而在轴线方向上扩展，因此，开放口 40在轴线方向上形成较大的开口。因此，较多的来自于作业空间90的高压清洗水被引入至间隙41内，并且在间隙41内顺利地流动。因此，限定间隙41的阶梯面23以及端面13的清洗效率得到改善。
[0041]在本实施形态中，设置有使周槽14与间隙41连通的开口部15，因此可以将渗入至间隙41内的水顺利地导入至周槽14内。因此，即使为了保护密封构件35而将周槽14配置在里面的位置，也能够改善该周槽14内部的清洗效率。像这样，通过设置开口部15，以此可以同时实现密封构件35的保护和其周围的清洗效率的改善的两者。尤其在本实施形态中，开口部15在周方向上隔着间隔配置，因此周槽14与间隙41的经由开口部15的连通位置以及连通程度是有限的。借助于此，可以提高密封构件35的保护性。
[0042]渗入至间隙41内的清洗水如上所述能够通过插入开口 12渗入至梢端间隙42a内，但是该渗入并不可靠地期待，并且一旦渗入就造成排水困难。在本实施形态中，开口部15通过将端壁部16从内周面16a切除一部分而形成，从而能够发挥使梢端间隙42a局部地向径向扩展的效果。因此，从间隙41渗入至开口部15而非插入开口 12的清洗水能够绕着周方向渗入至梢端间隙42a内，从而改善梢端间隙42a的清洗效率。又，渗入至梢端间隙42a的清洗水也容易经由开口部15排水，也可以期待梢端间隙42a的排水效率的改善。
[0043]另外，在排水时可以使旋转轴31旋转，从而使旋转台2相对基台I旋转。于是，嵌入端部22相对于密封构件35以及筒状端部11旋转滑动。借助于此，渗入至梢端间隙42a内的清洗水容易导入至开口部15内，从而改善排水效率。又，渗入至周槽14内的清洗水容易经由开口部15导入至间隙41内，从而改善排水效率。又，可以使附着在阶梯面23上的清洗水滴通过离心力飞散至径向外周侧，从而还改善间隙41内的清洗水的排水效率。在本实施形态中，限定间隙41的阶梯面23以及倾斜面15a以相互远离的形式倾斜。可以将间隙41内的清洗水沿着这些阶梯面23以及倾斜面15a引导至开放口 40，从而改善排水效率。
[0044]密封构件35容纳于在从开放口 40观察时配置在与梢端间隙42a相比往里的位置上的周槽14内。因此，即使设置开口部15，高压清洗水也难以与密封构件35直接接触。因此，通过密封构件35实现的间隙42处的密封不容易被高压清洗水破坏，可以防止高压清洗水通过周槽14渗入至内部间隙42a以及与其连通的关节Jl的内部。因此，不会发生清洗水非期待地滞留在关节Jl的内部的情况，可以保护包括旋转轴31在内的驱动机构。
[0045]尤其是在本实施形态中，如上所述，密封构件35容纳于周槽14内，并且配置在相对于与开口部15的端缘15b和主体部21的端缘21a相切的圆锥面C靠近径向外周侧的位置。另一方面，来自于作业空间90的高压清洗水在沿着该圆锥面C流向关节Jl的情况下，可以通过开放部40渗入至关节Jl的最内侧。密封构件35配置在与该圆锥面C相比靠近径向外周侧的位置，因此即便是沿着圆锥面C流动的高压清洗水WO也不会与密封构件35直接接触。因此，可以进一步确实地抑制间隙42的密封被高压清洗水破坏。
[0046]在使阶梯面23的倾斜度增大或者在径向上扩展开口部15时，开放口 40、间隙41以及开口部15大型化，从而改善间隙41、梢端间隙42a、周槽14的清洗效率，还改善来自于这些空间的排水效率。另一方面，圆锥面C在周槽14内到达更深处，因此高压清洗水容易与密封构件35直接接触。
[0047]因此，密封构件35优选的是在径向内缘部中的轴线方向梢端部上形成为随着靠近主体部21而在径向上远离嵌入端部22的外周面的结构。如果采用这样的形状，则可以使密封构件35积极地避开圆锥面C。因此，可以通过使阶梯面23的倾斜度增大等以此改善清洗效率以及排水效率，并且可以防止间隙42的密封被高压清洗水破坏。
[0048]此外，在本实施形态中，如上所述，开口部15采用倾斜面15a。通过采用该倾斜结构，在开口部15的内部(径向外周部)，在间隙41附近可以使开口部15尽量向径向外周侧扩展。借助于此，通过开放口 40渗入至间隙41内的清洗水容易经由开口部15导入至梢端间隙42a以及周槽14内，从而改善梢端间隙42a以及周槽14的清洗效率。与之相反地，也容易使渗入的清洗水进行排水。又，根据采用倾斜结构，在开口部15的内部(径向外周部)在周槽14的附近可以尽量保留端壁部16。借助于此，可以防止密封构件35通过开口部15向间隙41较多地暴露，可以通过端壁部16较好地保护容纳于周槽14内的密封构件35。这样一来，可以同时实现清洗效率以及排水效率的改善与密封构件35的保护的两者。
[0049]图6以及图7是根据第二实施形态的机械手RA的关节密封结构的剖视图。根据第二实施形态的关节密封结构除了开口部115以及其周围的结构以外具有与第一实施形态相同的结构。如图6所示，在根据本实施形态的关节JlA中，开口部115形成为在基台101的筒状端部111的端壁部116处在周方 向全周上延伸。尤其是，在本实施形态中，开口部115是将端壁部116的内周面向径向外周侧均匀地退后而形成，其结果是开口部115使插入开口 112以及梢端间隙142a在周方向全周上向径向外周侧扩大。周槽114借助于该开口部115在周方向任何位置上都与间隙141在轴线方向上连通。通过采用这样的开口部115，以此改善周槽114、梢端间隙142a的清洗效率，并改善来自于周槽114的清洗水的排水效率。开口部115的倾斜面115a的轴线方向基端缘115b与第一实施形态相同地位于与密封构件135的外周面相比靠近径向中心侧的位置，借助于此可以通过端壁部116保护密封构件135。另外，筒状端部111的端面113从倾斜面115a的轴线方向梢端缘向径向外周侧延伸，并且以随着向径向外周侧行进而远离阶梯面23的形式倾斜。
[0050]图8是根据第三实施形态的机械手RB的关节密封结构的剖视图。如图8所示，在根据本实施形态的关节JlB中，基台201的筒状端部211也同样地在其梢端具有圆形状的插入开口 212、和限定插入开口 212的圆环状的端面213，端面213与旋转台2的阶梯面23在轴线方向上靠近并相向。开放口 240形成于主体部21的外周面与筒状端部211的外周面之间，在开放口 240的内部在端面213与阶梯面23之间形成有间隙241。间隙241随着向外周侧行进而扩展。筒状端部211具有在其内周面以沿着全周延伸的形式形成的周槽214、和位于与周槽214相比靠近轴线方向梢端侧的位置的端壁部216。端壁部216具有端面213、作为其相反侧的面且包围周槽214的一侧面214a、和与嵌入端部22的外周面相向的内周面216a。
[0051]环状的密封构件235具有在轴线方向中间部上沿着全周延伸的槽235a，端壁部216以端面213的径向内缘部、一侧面214a的径向内缘部以及内周面216a与限定槽235a的面紧贴的状态嵌入于槽235a内。密封构件235在与槽235a相比靠近轴线方向基端侧的位置上具有容纳于周槽214内的容纳部235b。密封构件235在与槽235a相比靠近轴线方向梢端侧的位置上具有从端面213突出且露出于间隙241内的梢端部235c。密封构件235配置在与筒状端部211的外周面以及主体部21的外周面(即开放口 240)相比靠近径向中心侧的位置。像这样在本实施形态中，密封构件235的一部分露出于间隙241内且配置在与筒状端部211的外周面以及主体部21的外周面相比靠近径向中心侧的位置。梢端部235c形成随着从与端面213接触的径向外周缘向与嵌入端部22的外周面接触的径向内周缘行进而向轴线方向梢端侧倾斜的倾斜面235d。
[0052]根据本实施形态的密封构件235堵住上述实施形态中的梢端间隙42a或142a，从而阻止周槽214与间隙241连通。因此，只有由端面213的径向外缘部、阶梯面23以及倾斜面235d限定的间隙241借助于开放口 240向作业空间90开放。因此，不会有清洗水以及灭菌气体侵入的狭窄的空间，容易对机械手R的表面进行灭菌。间隙241随着向外周侧行进而扩展，因此容易使清洗水以及灭菌气体进入间隙241内且容易从间隙241排出。又，也可以容易进行附着于间隙241表面的清洗水的擦拭作业。由于使密封构件235中形成间隙241的表面的一部分的部分形成为倾斜面235d，因此容易排出进入间隙241的内部的清洗水。密封构件235配置在间隙241的深处，因此可以保护密封构件235。
[0053]以上说明了实施形态，而上述结构在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行适当变更、增加或删除。
[0054]工业应用性:
本发明发挥即使在通过高压清洗水清洗机械手的情况下也可以保护密封件的显著的作用效果，并且可以广泛地应用于具有关节的机械手中，尤其在应用于强烈要求高洁净性的机械手、例如使用于医药品的制造的机械手中时有用。
[0055]符号说明:
R、RA、RB机械手；
Jl ?J6、J1A、JlB 关节；
1基台；
2旋转台；
3基端臂；
4梢端臂；
5基端腕部；
6梢端腕部；
7附件；
11 筒状》而部;
12、112、212插入开口 ；
13、113、213端面；
14、114、214周槽；
15,115 开口部；
21主体部；
22嵌入端部；23 阶梯面；35、135、235 密封构件；
40、240开放口 ；
41、141、241间隙。
【主权项】
1.一种机械手的关节密封结构， 是在第一构件的筒状端部中嵌插第二构件而形成的机械手的关节密封结构，具备: 设置于所述第二构件的端部且嵌插于所述筒状端部的嵌入端部； 在所述筒状端部的内周面以沿着全周延伸的形式形成的周槽；和 容纳于所述周槽内，与所述嵌入端部的外周面紧贴的环状的密封构件； 所述嵌入端部形成为与所述第二构件的主体部相比直径小，所述主体部和所述嵌入端部之间的阶梯面与所述筒状端部的端面在轴线方向上靠近且相向； 在所述阶梯面与所述筒状端部的所述端面之间形成有沿着全周延伸、向所述第一构件以及所述第二构件的外部开放、且随着向外周侧行进而扩展的间隙。
2.根据权利要求1所述的机械手的关节密封结构，其特征在于， 在所述筒状端部的所述端面上开设有使所述周槽与所述间隙连通的开口部。
3.根据权利要求2所述的机械手的关节密封结构，其特征在于，所述开口部在周方向上隔着间隔形成。
4.根据权利要求2所述的机械手的关节密封结构，其特征在于，所述开口部形成为沿着全周延伸的结构。
5.根据权利要求1所述的机械手的关节密封结构，其特征在于，所述密封构件的一部分从所述筒状端部的所述端面向所述间隙内露出且配置在与所述筒状端部的外周面以及所述主体部的外周面相比靠近径向中心侧的位置。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的机械手的关节密封结构，其特征在于，所述机械手是使用于医药品的制造的机械手。
【专利摘要】机械手（R）的关节密封结构具备：设置于第二构件（2）的端部且嵌插于第一构件（1）的筒状端部（11）的嵌入端部（22）；在筒状端部（11）的内周面以沿着全周延伸的形式形成的周槽（14）；和容纳于周槽（14）内，与嵌入端部（21）的外周面紧贴的环状的密封构件（35）。嵌入端部（22）形成为与第二构件（2）的主体部（21）相比直径小，主体部（21）和嵌入端部（22）之间的阶梯面（23）与筒状端部（11）的端面（13）在轴线方向上靠近且相向；在阶梯面（23）与筒状端部（11）的端面（13）之间形成有沿着全周延伸、向第一构件（1）以及第二构件（2）的外部开放、且随着向外周侧行进而扩展的间隙（30）。
【IPC分类】B25J19-00
【公开号】CN104812536
【申请号】CN201380062879
【发明人】中西徹弥
【申请人】川崎重工业株式会社
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年11月28日
【公告号】WO2014087615A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备应用于将第二构件嵌插在第一构件的筒状端部内的机械手的关节中、且设置于这些构件的间隙内的密封构件的机械手的关节密封结构。
【背景技术】
[0002]在机械手的关节内设置有用于使通过该关节相互连接的两个被连接构件相对旋转的驱动机构。为了防止来自于驱动机构的润滑材料泄露至机械手的外部环境，或者阻止来自于外部环境的异物进入关节的内部，而在形成于两个被连接构件之间的间隙内设置有密封构件(例如参照专利文献I)。
[0003]在专利文献I中，在一个关节上分别设置有两个密封构件。两个被连接构件以其周围壁隔着较小的构件间隙在旋转轴线方向上排列的形式相互连接，外侧的第二密封构件对如这样形成于周围壁的构件间隙进行密封。第二密封构件与两个被连接构件一起构成关节整体的周围壁，并且露出于外部环境中。
[0004]现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:日本特开2008-55560号公报。
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题:
然而，在机械手使用于厌污染产品的制造中而对机械手的外部环境要求较高的洁净性的情况下，密封构件所发挥的作用极其重要。在该情况下，还需要定期清洗机械手而保持机械手本身洁净。在因使用于医药品的制造或再生医疗中的细胞培养等中而上述要求尤其强烈的情况下，为了机械手的清洗，而存在从外部环境向机械手喷出高压清洗水的情况。
[0006]然而，在专利文献I的关节密封结构中，第二密封构件露出于外部环境中。因此，通过第二密封构件实现的密封无法承受水压而一时间被破坏，从而存在清洗水进入关节的内部的情况。于是，存在驱动机构暴露于清洗水的可能性。又，在机械手的作业中，还存在滞留在关节的内部的清洗水非期望地通过周围壁的构件间隙而泄露至外部环境的可能性。
[0007]因此，本发明的目的是即使在通过高压清洗水清洗机械手的情况下也能够保护密封件。
[0008]解决问题的手段:
本发明是为了实现上述目的而形成，根据本发明的机械手的关节密封结构是在第一构件的筒状端部中嵌插第二构件而形成的机械手的关节密封结构，具备:设置于所述第二构件的端部且嵌插于所述筒状端部的嵌入端部；在所述筒状端部的内周面以沿着全周延伸的形式形成的周槽；和容纳于所述周槽内，与所述嵌入端部的外周面紧贴的环状的密封构件；所述嵌入端部形成为与所述第二构件的主体部相比直径小，所述主体部和所述嵌入端部之间的阶梯面与所述筒状端部的端面在轴线方向上靠近且相向；在所述阶梯面与所述筒状端部的所述端面之间形成有沿着全周延伸、向所述第一构件以及所述第二构件的外部开放、且随着向外周侧行进而扩展的间隙。
[0009]根据上述结构，由于将密封构件容纳于形成在筒状端部的内周面的周槽内，因此可以保护密封构件以免受来自于外部环境的影响，即使在喷射高压清洗水而清洗机械手的情况下，也可以抑制高压清洗水与密封构件直接接触。因此，密封不容易被清洗水破坏，可以抑制清洗水渗入至关节的内部。间隙随着向外周侧行进而扩展，因此可以在抑制高压清洗水与密封构件直接接触的同时使清洗水喷射至间隙，从而可以清洗到间隙的内部。又，进入间隙的内部的水借助于扩展的间隙容易被排出。
[0010]也可以是在所述筒状端部的所述端面上开设有使所述周槽与所述间隙连通的开口部。根据所述结构，可以在抑制高压清洗水直接接触到密封构件的同时向间隙以及密封构件周围喷射清洗水而清洗密封构件周围，又，可以借助于开口部以及间隙排出渗入至周槽内的水。所述开口部可以在周方向上隔着间隔形成。所述开口部也可以形成为沿着全周延伸的结构。
[0011]也可以是所述密封构件的一部分从所述筒状端部的所述端面向所述间隙内露出且配置在与所述筒状端部的外周面以及所述主体部的外周面相比靠近径向中心侧的位置。
[0012]所述机械手优选的是使用于医药品的制造的机械手。根据所述结构，可以在强烈要求洁净化的作业现场中较好地实施本发明。
[0013]发明效果:
由以上说明可知，根据本发明，即使在通过高压清洗水清洗机械手的情况下也可以保护密封件。
【附图说明】
[0014]图1是根据第一实施形态的机械手的示意图；
图2是沿着图1的I1-1I线剖切示出的关节密封结构的剖视图；
图3是沿着图2的II1-1II线剖切示出的关节密封结构的剖视图；
图4是示出图2所示的密封构件的周围部分的剖视图；
图5是示出图2所示的密封构件的周围部分的立体剖视图；
图6是根据第二实施形态的机械手的关节密封结构的剖视图；
图7是图6所示的机械手的关节密封结构的剖视图；
图8是根据第三实施形态的机械手的关节密封结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0015]以下，参照【附图说明】实施形态。另外，对于相同或相应的要素标以相同的符号并省略重复的详细说明。
[0016]图1是根据第一实施形态的机械手R的示意图。根据本实施形态的机械手R使用于医药品的制造，但是也可以使用于其他用途。根据本实施形态的机械手R为垂直多关节型六轴机械手，但是轴数不限于六个，并且只要具有关节就也可以是垂直多关节型以外的形式。
[0017]如图1所示，在将机械手R使用于医药品的制造中时，机械手R配置在无菌的作业空间90内，在该作业空间90中处理医药品的原料、中间产品或最终产品。为了保持机械手R的洁净性，将多个清洗喷嘴91分散配置在作业空间90内。清洗喷嘴91使用于机械手R的定期清洗中，可以高压喷出清洗水。来自于清洗喷嘴91的清洗水喷射至机械手R，借助于此可以对机械手R的表面进行灭菌，或者洗掉机械手R中产生的尘埃。在机械手R的定期清洗中，清洗喷嘴91可以喷出灭菌气体。灭菌气体喷射至机械手R而对机械手R的表面灭菌。
[0018]机械手R具备基台1、旋转台2、基端臂3、梢端臂4、基端腕部5、梢端腕部6、和附件7，这些构件I?7以该顺序依次连接。基台I设置于限定作业空间90的壁面92上。旋转台2通过第一关节Jl与基台I连接，并且相对于基台I绕着第一旋转轴线Al旋转。其他构件3?7分别通过第二关节?第六关节J6与构件2?6连接，并且分别相对于该连接对象2?6绕着第二旋转轴线?第六旋转轴线A2?A6旋转。在附件7上可装卸地安装有使用于医药品的制造的末端执行器(end effector) 9 (例如移液管等)。
[0019]图2是沿着图1的I1-1I线剖切示出的关节密封结构的剖视图，图3是沿着图2的II1-1II线剖切示出的关节密封结构的剖视图。图2以及图3例示图1所示的六个关节Jl?J6中的第一关节Jl。以下，参照图2等说明第一关节J1，其他关节具有大致相同的结构，因此省略其详细说明。
[0020]如图2所示，基台I (第一构件)具有筒状端部11，第一关节Jl是将旋转台2 (第二构件)嵌插于基台I的筒状端部11而形成。在本实施形态中，被嵌插的构件(第二构件)相对于具有筒状端部(第一构件)的构件旋转，但是也可以使具有筒状端部的构件(第一构件)相对于被嵌插的构件(第二构件)旋转。
[0021]筒状端部11形成为圆 筒状，在其梢端具有圆形状的插入开口 12。旋转台2具有主体部21、和在主体部21的端部一体地设置的嵌入端部22。主体部21以及嵌入端部22均形成为圆筒状。嵌入端部22可旋转滑动地从插入开口 12嵌插于筒状端部11的内周侧。
[0022]第一关节Jl内设置有用于使旋转台2相对于基台I旋转的驱动机构，在图2中，作为该构成要素的一个示例，示出旋转轴31。旋转轴31从筒状端部11的内部贯通嵌入端部22后向主体部21的内部延伸，并且固定于旋转台2。在固定时可以使用任何手段，例如可以使插入于旋转轴31的螺栓(未图示)贯通嵌入端部22后与主体部21螺纹结合。旋转轴31由设置于基台I的执行器(未图示)驱动，并且绕着其中心轴线旋转。当旋转轴31旋转时，基台I不运动而旋转台2绕着旋转轴31的中心轴线旋转。旋转轴31的中心轴线形成第一关节Jl的第一旋转轴线Al，并且与筒状端部11的中心轴线、嵌入端部22的中心轴线以及主体部21的中心轴线配置在同轴上。尽管图示省略，但是在第一关节Jl内还设置有可旋转地支持旋转轴31的轴承等的构成驱动机构的其他要素。
[0023]嵌入端部22形成为与主体部21相比直径小，旋转台2具有连接嵌入端部22的外周面与主体部21的外周面的阶梯面23。阶梯面23从嵌入端部22向主体部21的外周面向径向外周侧延伸，从轴线正交方向观察时为圆环状。筒状端部11具有限定插入开口 12的圆环状的端面13，阶梯面23与该端面13以在轴线方向上靠近(稍微隔开)的状态相向。
[0024]主体部21从筒状端部11中露出。主体部21的外周面与筒状端部11的外周面在轴线方向上相隔开，并且主体部21的外周面的轴线方向端缘21a与筒状端部11的外周面的轴线方向端缘Ila形成使作业空间90与第一关节Jl内部连通的开放口 40。在开放口40的内部(半径向中心侧)，在端面13与阶梯面23之间形成有间隙41。该间隙41与形成于筒状端部11的内周面和嵌入端部22的外周面之间的间隙42连通。
[0025]开放口 40与端缘lla、21a相同地在筒状端部11的周方向或主体部21的周方向的全周上延伸，从轴线正交方向上观察时形成圆形(参照图3)。间隙41与端面13以及阶梯面23相同地在筒状端部11的周方向或嵌入端部22的周方向的全周上延伸，从轴线正交方向上观察时具有圆环状截面(参照图3)。间隙41在其径向外周缘部上通过从轴线正交方向上观察时形成圆形的开放口 40向作为基台I以及旋转台2的外部的作业空间90开放。间隙42由筒状端部的内周面以及嵌入端部的外周面限定，因此在筒状端部11的周方向或嵌入端部22的周方向的全周上延伸，尽管详细图示省略，但是从轴线正交方向上观察时具有圆环状截面。
[0026]筒状端部11具有形成为在其内周面的全周上延伸的结构的周槽14，在第一关节Jl中设置有容纳于该周槽14内的环状的密封构件35。密封构件35在其外周缘部上与筒状端部11紧贴，在其内周缘部上与嵌入端部22的外周面紧贴。借助于此，将间隙42通过密封构件35进行密封。在以后的说明中，在间隙42中，将从周槽14观察时轴线方向梢端侧(即，在空间上靠近间隙41或开放口 40的一侧)的部分称为梢端间隙42a，将从周槽14观察时轴线方向基端侧(即，在空间上离间隙41以及开放口 40较远的一侧)的部分称为内侧间隙42bο
[0027]密封构件35使包括内侧间隙42b在内的关节Jl的内部与梢端间隙42a、间隙41、开放口 40以及作业空间90在空间上隔离。第一关节Jl在从该密封构件35观察时向作业空间90行进的空间路径上不具备其他密封构件。然而，尽管图示省略，但是可以在从该密封构件35观察时远离作业空间90的空间路径上设置有其他密封构件。
[0028]图4是图2的放大图且是图2所示的密封构件35的周围部分的剖视图，图5是图2所示的密封构件35的周围部分的立体剖视图。如上所述，间隙41形成于阶梯面23与端面13之间，在阶梯面23的周方向以及端面13的周方向的全周上延伸，并且在其外周缘部上通过开放口 40向基台I以及旋转台2的外部开放。间隙41在从轴线正交方向上观察时具有圆环状截面，并且形成为随着向径向外周侧行进而在轴线方向上扩展。
[0029]如图4以及图5所示，为了使间隙41具有上述末端扩展的结构，而使阶梯面23在其一部分或全部上以随着向径向外周侧行进而远离端面13的形式倾斜或弯曲。在本实施形态中，阶梯面23是在从与嵌入端部22的外周面连接的内周缘至与主体部21的外周面连接的外周缘(即端缘21a)的大致全部上以随着向径向外周侧行进而远离筒状端部11的形式相对轴线正交平面P倾斜的平面。
[0030]为了使间隙41具有末端扩展的结构，而使筒状端部11的端面13也在其一部分或全部上以随着向径向外周侧行进而远离阶梯面23的形式倾斜或弯曲。在本实施形态中，端面13在限定开口 12的内周缘部上与轴线正交平面P平行，并且具有从该平行部分连续的倾斜面13a。该倾斜面13a以随着向径向外周侧行进而远离主体部21的形式相对轴线正交平面P倾斜，并且在其外周缘上与筒状端部11的外周面连接。
[0031]像这样在本实施形态中，在内周缘部上，端面13与轴线正交平面P平行，而阶梯面23以远离筒状端部21的形式倾斜，因此其结果是，端面13以及阶梯面23随着向径向外周侧行进而彼此相对远离，间隙41随着向径向外周侧行进而在轴线方向上扩展。在外周缘部上，端面13 (倾斜面13a)以及阶梯面23以彼此远离的形式倾斜，因此间隙41随着向径向外周侧行进而在轴线方向上更进一步扩展。其结果是，根据本实施形态的间隙41在轴线通过截面上形成V字形。
[0032]然而，该阶梯面23以及端面13的形状只是一个示例，只要在结果上能够实现间隙41的末端扩展的结构(即，阶梯面23以及端面13随着向径向外周侧行进而在轴线方向上相对远离)，则阶梯面23以及端面13也可以形成为其他形状。阶梯面23可以是其一部分或全部为曲面，端面14可以是其全部为曲面或倾斜的平面。阶梯面23可以具有曲面部分和平面部分，也可以具有局部地与轴线正交方向平面P平行的部分、和相对轴线正交方向平面P向与上述方向的相反侧倾斜或弯曲的部分等。端面13也同样如此。阶梯面23也可以与主体部21的外周面和/或嵌入端部22的外周面通过圆角连接。端面13也同样如此。
[0033]在端面13上开设有使周槽14与间隙41连通的开口部15。筒状端部11在与周槽14相比靠近轴线方向梢端侧的位置上具有端壁部16，端壁部16具有端面13、和作为其相反侧的面且包围周槽14的一侧面14a。端壁部16的内周面16a限定插入开口 12，并且在与嵌入端部22的外周面之间形成梢端间隙42a。开口部15设置于该端壁部16，并且使由所述一侧面14a限定的周槽14与由端面13限定的间隙41连通。
[0034]参照图3，开口部15是通过将端壁部16从其内周面16a向径向外周侧切除一部分而形成。筒状端部11具有多个开口部15，这些开口部15在周方向上隔着间隔配置。在本实施形态中，四个开口部15在周方向上以等间隔(即间隔90度)配置。另外，图3例示各开口部15在从轴线正交方向上观察时形成为矩形状的情况，但是开口部也可以是圆形状或其他非圆形状。又，开口部15的数量不限于四个，可以适当变更。
[0035]当开口部15通 过将端壁部16从内周面16a切除一部分而形成时，在该缺口部位处梢端间隙42a在径向上扩大。根据本实施形态的开口部15发挥使在周方向的全周上延伸的梢端间隙42a的一部分在径向上扩大的作用，借助于此，局部地明确地实现周槽14向间隙41的连通。另外，开口部15也可以是通过在与端壁部16的内周面16a相比靠近径向外周侧的位置上使端壁部16在轴线方向上贯通而形成。这样一来，尽管不会扩大梢端间隙42a，但是可以局部地明确地实现周槽14向间隙41的连通。
[0036]返回至图4，参照开口部15的轴线通过截面，开口部15在其径向外周侧具有一侧面15a，该一侧面15a并不在轴线方向上直立，而是随着向轴线方向梢端侧行进(即越靠近端面13)而向径向外周侧倾斜。换而言之，该一侧面(以下称为“倾斜面”)15a以随着向径向外周侧行进而靠近主体部21的形式相对轴线正交平面倾斜。
[0037]开口部15的倾斜面15a的轴线方向基端缘15b是该倾斜面15a的内周缘，也是周槽14的一侧面14a的内周缘。密封构件35配置在相对于与该端缘15b和主体部21的端缘21a相切的圆锥面C靠近径向外周侧的位置上。另外，该圆锥面C如图4所示，在轴线通过截面上表示为直线。
[0038]根据如上述构成的关节密封结构，密封构件35容纳于形成在筒状端部11的内周面的周槽14内，因此与在开放口 40内设置密封构件35的情况相比，可以将密封构件35配置在第一关节Jl的更内侧的位置。密封构件35被端壁部16覆盖。借助于此，即使在机械手R的作业中从密封构件35产生磨粉，也可以抑制该磨粉飞散至作业空间90。因此，可以将机械手R较好地利用于要求高洁净性的用途中。
[0039]像这样在要求高洁净性的用途中，在机械手R的定期清洗中高压清洗水从作业空间90喷射至机械手R。来自于作业空间90的高压清洗水通过开放口 40渗入至间隙41内。渗入至间隙41内的清洗水在喷射至阶梯面23或端面13后或者直线通过间隙41内后，经由插入开口 12渗入至梢端间隙42a内。又，渗入至间隙41内的清洗水渗入至开口部15内。清洗水从开口部15或梢端间隙42a渗入至周槽14内。
[0040]在本实施形态中，间隙41形成为随着向径向外侧行进而在轴线方向上扩展，因此，开放口 40在轴线方向上形成较大的开口。因此，较多的来自于作业空间90的高压清洗水被引入至间隙41内，并且在间隙41内顺利地流动。因此，限定间隙41的阶梯面23以及端面13的清洗效率得到改善。
[0041]在本实施形态中，设置有使周槽14与间隙41连通的开口部15，因此可以将渗入至间隙41内的水顺利地导入至周槽14内。因此，即使为了保护密封构件35而将周槽14配置在里面的位置，也能够改善该周槽14内部的清洗效率。像这样，通过设置开口部15，以此可以同时实现密封构件35的保护和其周围的清洗效率的改善的两者。尤其在本实施形态中，开口部15在周方向上隔着间隔配置，因此周槽14与间隙41的经由开口部15的连通位置以及连通程度是有限的。借助于此，可以提高密封构件35的保护性。
[0042]渗入至间隙41内的清洗水如上所述能够通过插入开口 12渗入至梢端间隙42a内，但是该渗入并不可靠地期待，并且一旦渗入就造成排水困难。在本实施形态中，开口部15通过将端壁部16从内周面16a切除一部分而形成，从而能够发挥使梢端间隙42a局部地向径向扩展的效果。因此，从间隙41渗入至开口部15而非插入开口 12的清洗水能够绕着周方向渗入至梢端间隙42a内，从而改善梢端间隙42a的清洗效率。又，渗入至梢端间隙42a的清洗水也容易经由开口部15排水，也可以期待梢端间隙42a的排水效率的改善。
[0043]另外，在排水时可以使旋转轴31旋转，从而使旋转台2相对基台I旋转。于是，嵌入端部22相对于密封构件35以及筒状端部11旋转滑动。借助于此，渗入至梢端间隙42a内的清洗水容易导入至开口部15内，从而改善排水效率。又，渗入至周槽14内的清洗水容易经由开口部15导入至间隙41内，从而改善排水效率。又，可以使附着在阶梯面23上的清洗水滴通过离心力飞散至径向外周侧，从而还改善间隙41内的清洗水的排水效率。在本实施形态中，限定间隙41的阶梯面23以及倾斜面15a以相互远离的形式倾斜。可以将间隙41内的清洗水沿着这些阶梯面23以及倾斜面15a引导至开放口 40，从而改善排水效率。
[0044]密封构件35容纳于在从开放口 40观察时配置在与梢端间隙42a相比往里的位置上的周槽14内。因此，即使设置开口部15，高压清洗水也难以与密封构件35直接接触。因此，通过密封构件35实现的间隙42处的密封不容易被高压清洗水破坏，可以防止高压清洗水通过周槽14渗入至内部间隙42a以及与其连通的关节Jl的内部。因此，不会发生清洗水非期待地滞留在关节Jl的内部的情况，可以保护包括旋转轴31在内的驱动机构。
[0045]尤其是在本实施形态中，如上所述，密封构件35容纳于周槽14内，并且配置在相对于与开口部15的端缘15b和主体部21的端缘21a相切的圆锥面C靠近径向外周侧的位置。另一方面，来自于作业空间90的高压清洗水在沿着该圆锥面C流向关节Jl的情况下，可以通过开放部40渗入至关节Jl的最内侧。密封构件35配置在与该圆锥面C相比靠近径向外周侧的位置，因此即便是沿着圆锥面C流动的高压清洗水WO也不会与密封构件35直接接触。因此，可以进一步确实地抑制间隙42的密封被高压清洗水破坏。
[0046]在使阶梯面23的倾斜度增大或者在径向上扩展开口部15时，开放口 40、间隙41以及开口部15大型化，从而改善间隙41、梢端间隙42a、周槽14的清洗效率，还改善来自于这些空间的排水效率。另一方面，圆锥面C在周槽14内到达更深处，因此高压清洗水容易与密封构件35直接接触。
[0047]因此，密封构件35优选的是在径向内缘部中的轴线方向梢端部上形成为随着靠近主体部21而在径向上远离嵌入端部22的外周面的结构。如果采用这样的形状，则可以使密封构件35积极地避开圆锥面C。因此，可以通过使阶梯面23的倾斜度增大等以此改善清洗效率以及排水效率，并且可以防止间隙42的密封被高压清洗水破坏。
[0048]此外，在本实施形态中，如上所述，开口部15采用倾斜面15a。通过采用该倾斜结构，在开口部15的内部(径向外周部)，在间隙41附近可以使开口部15尽量向径向外周侧扩展。借助于此，通过开放口 40渗入至间隙41内的清洗水容易经由开口部15导入至梢端间隙42a以及周槽14内，从而改善梢端间隙42a以及周槽14的清洗效率。与之相反地，也容易使渗入的清洗水进行排水。又，根据采用倾斜结构，在开口部15的内部(径向外周部)在周槽14的附近可以尽量保留端壁部16。借助于此，可以防止密封构件35通过开口部15向间隙41较多地暴露，可以通过端壁部16较好地保护容纳于周槽14内的密封构件35。这样一来，可以同时实现清洗效率以及排水效率的改善与密封构件35的保护的两者。
[0049]图6以及图7是根据第二实施形态的机械手RA的关节密封结构的剖视图。根据第二实施形态的关节密封结构除了开口部115以及其周围的结构以外具有与第一实施形态相同的结构。如图6所示，在根据本实施形态的关节JlA中，开口部115形成为在基台101的筒状端部111的端壁部116处在周方 向全周上延伸。尤其是，在本实施形态中，开口部115是将端壁部116的内周面向径向外周侧均匀地退后而形成，其结果是开口部115使插入开口 112以及梢端间隙142a在周方向全周上向径向外周侧扩大。周槽114借助于该开口部115在周方向任何位置上都与间隙141在轴线方向上连通。通过采用这样的开口部115，以此改善周槽114、梢端间隙142a的清洗效率，并改善来自于周槽114的清洗水的排水效率。开口部115的倾斜面115a的轴线方向基端缘115b与第一实施形态相同地位于与密封构件135的外周面相比靠近径向中心侧的位置，借助于此可以通过端壁部116保护密封构件135。另外，筒状端部111的端面113从倾斜面115a的轴线方向梢端缘向径向外周侧延伸，并且以随着向径向外周侧行进而远离阶梯面23的形式倾斜。
[0050]图8是根据第三实施形态的机械手RB的关节密封结构的剖视图。如图8所示，在根据本实施形态的关节JlB中，基台201的筒状端部211也同样地在其梢端具有圆形状的插入开口 212、和限定插入开口 212的圆环状的端面213，端面213与旋转台2的阶梯面23在轴线方向上靠近并相向。开放口 240形成于主体部21的外周面与筒状端部211的外周面之间，在开放口 240的内部在端面213与阶梯面23之间形成有间隙241。间隙241随着向外周侧行进而扩展。筒状端部211具有在其内周面以沿着全周延伸的形式形成的周槽214、和位于与周槽214相比靠近轴线方向梢端侧的位置的端壁部216。端壁部216具有端面213、作为其相反侧的面且包围周槽214的一侧面214a、和与嵌入端部22的外周面相向的内周面216a。
[0051]环状的密封构件235具有在轴线方向中间部上沿着全周延伸的槽235a，端壁部216以端面213的径向内缘部、一侧面214a的径向内缘部以及内周面216a与限定槽235a的面紧贴的状态嵌入于槽235a内。密封构件235在与槽235a相比靠近轴线方向基端侧的位置上具有容纳于周槽214内的容纳部235b。密封构件235在与槽235a相比靠近轴线方向梢端侧的位置上具有从端面213突出且露出于间隙241内的梢端部235c。密封构件235配置在与筒状端部211的外周面以及主体部21的外周面(即开放口 240)相比靠近径向中心侧的位置。像这样在本实施形态中，密封构件235的一部分露出于间隙241内且配置在与筒状端部211的外周面以及主体部21的外周面相比靠近径向中心侧的位置。梢端部235c形成随着从与端面213接触的径向外周缘向与嵌入端部22的外周面接触的径向内周缘行进而向轴线方向梢端侧倾斜的倾斜面235d。
[0052]根据本实施形态的密封构件235堵住上述实施形态中的梢端间隙42a或142a，从而阻止周槽214与间隙241连通。因此，只有由端面213的径向外缘部、阶梯面23以及倾斜面235d限定的间隙241借助于开放口 240向作业空间90开放。因此，不会有清洗水以及灭菌气体侵入的狭窄的空间，容易对机械手R的表面进行灭菌。间隙241随着向外周侧行进而扩展，因此容易使清洗水以及灭菌气体进入间隙241内且容易从间隙241排出。又，也可以容易进行附着于间隙241表面的清洗水的擦拭作业。由于使密封构件235中形成间隙241的表面的一部分的部分形成为倾斜面235d，因此容易排出进入间隙241的内部的清洗水。密封构件235配置在间隙241的深处，因此可以保护密封构件235。
[0053]以上说明了实施形态，而上述结构在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行适当变更、增加或删除。
[0054]工业应用性:
本发明发挥即使在通过高压清洗水清洗机械手的情况下也可以保护密封件的显著的作用效果，并且可以广泛地应用于具有关节的机械手中，尤其在应用于强烈要求高洁净性的机械手、例如使用于医药品的制造的机械手中时有用。
[0055]符号说明:
R、RA、RB机械手；
Jl ?J6、J1A、JlB 关节；
1基台；
2旋转台；
3基端臂；
4梢端臂；
5基端腕部；
6梢端腕部；
7附件；
11 筒状》而部;
12、112、212插入开口 ；
13、113、213端面；
14、114、214周槽；
15,115 开口部；
21主体部；
22嵌入端部；23 阶梯面；35、135、235 密封构件；
40、240开放口 ；
41、141、241间隙。
【主权项】
1.一种机械手的关节密封结构， 是在第一构件的筒状端部中嵌插第二构件而形成的机械手的关节密封结构，具备: 设置于所述第二构件的端部且嵌插于所述筒状端部的嵌入端部； 在所述筒状端部的内周面以沿着全周延伸的形式形成的周槽；和 容纳于所述周槽内，与所述嵌入端部的外周面紧贴的环状的密封构件； 所述嵌入端部形成为与所述第二构件的主体部相比直径小，所述主体部和所述嵌入端部之间的阶梯面与所述筒状端部的端面在轴线方向上靠近且相向； 在所述阶梯面与所述筒状端部的所述端面之间形成有沿着全周延伸、向所述第一构件以及所述第二构件的外部开放、且随着向外周侧行进而扩展的间隙。
2.根据权利要求1所述的机械手的关节密封结构，其特征在于， 在所述筒状端部的所述端面上开设有使所述周槽与所述间隙连通的开口部。
3.根据权利要求2所述的机械手的关节密封结构，其特征在于，所述开口部在周方向上隔着间隔形成。
4.根据权利要求2所述的机械手的关节密封结构，其特征在于，所述开口部形成为沿着全周延伸的结构。
5.根据权利要求1所述的机械手的关节密封结构，其特征在于，所述密封构件的一部分从所述筒状端部的所述端面向所述间隙内露出且配置在与所述筒状端部的外周面以及所述主体部的外周面相比靠近径向中心侧的位置。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的机械手的关节密封结构，其特征在于，所述机械手是使用于医药品的制造的机械手。
【专利摘要】机械手（R）的关节密封结构具备：设置于第二构件（2）的端部且嵌插于第一构件（1）的筒状端部（11）的嵌入端部（22）；在筒状端部（11）的内周面以沿着全周延伸的形式形成的周槽（14）；和容纳于周槽（14）内，与嵌入端部（21）的外周面紧贴的环状的密封构件（35）。嵌入端部（22）形成为与第二构件（2）的主体部（21）相比直径小，主体部（21）和嵌入端部（22）之间的阶梯面（23）与筒状端部（11）的端面（13）在轴线方向上靠近且相向；在阶梯面（23）与筒状端部（11）的端面（13）之间形成有沿着全周延伸、向第一构件（1）以及第二构件（2）的外部开放、且随着向外周侧行进而扩展的间隙（30）。
【IPC分类】B25J19-00
【公开号】CN104812536
【申请号】CN201380062879
【发明人】中西徹弥
【申请人】川崎重工业株式会社
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年11月28日
【公告号】WO2014087615A1
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