JPH06201091A - 密封形アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】宇宙用または真空用アクチュエータにおいて、
潤滑を必要とする機構要素をモジュール化し密封された
ケーシング内に納めることで、真空中でも大気中と同様
の潤滑方法を得る。 【構成】モジュール化された磁性流体シール２１，減速
機１９および支持軸受２５ａ，２５ｂは、磁性流体シー
ル２１およびＯリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃにより外
部の真空環境Ａより隔離され、アクチュエータ内部Ｂを
大気圧または潤滑剤の蒸気圧以上の圧力に保つ。 【効果】アクチュエータ内部では大気中と同様の潤滑方
法が可能となり、負荷能力や寿命がのびる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は宇宙環境あるいは真空環
境下で用いるアクチュエータおよびロボットの関節に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の真空環境下で使用する潤滑装置の
例として、実開平3−77898号公報のオイルシールおよび
Ｏリングによる真空環境用潤滑装置がある。また、密封
形軸受の例として特開昭62−297539号公報の磁性流体シ
ールを用いた軸受がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に真空環境下で軸
受や歯車を用いる場合、低蒸気圧のオイルやグリースあ
るいは固体潤滑剤により摺動部を潤滑するが、オイルや
グリースは蒸発し、固体潤滑剤は寿命が短いという問題
がある。これらの問題を解決するために従来は、実開平
3−77898号公報のオイルシールおよびＯリングによる真
空環境用潤滑装置が考案されているが、これはオイルシ
ールを用いているためシール部の摩耗や寿命の点で問題
があった。さらに特開昭62−297539号公報の磁性流体シ
ールを用いた軸受では、軸受単体を密封したものであり
内輪の内側および外輪の外側のシールについて問題が残
っている。

【０００４】本発明の目的は、真空環境下で用途に応じ
た組合せのアクチュエータおよびロボットの関節を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題を
解決するため、潤滑を必要とする軸受，歯車等を磁性流
体やＯリング等のシール手段によりケーシング内部に密
封し、真空等の周囲の環境から隔離したものである。

【０００６】

【作用】アクチュエータの潤滑を必要とする機構要素を
納めるケーシングの接続部にＯリング等のシール手段を
設けケーシング内部を密封するとともに、アクチュエー
タの出力軸を取り出す部分を磁性流体等によりシールす
ることで、真空等の周囲の環境から潤滑を必要とする機
構要素を隔離し、ケーシング内部を大気圧または潤滑オ
イルやグリースの蒸気圧以上の圧力にすることにより機
構要素の潤滑が容易になる。

【０００７】

【実施例】本発明を一実施例である図１を用いて説明す
る。図１はアクチュエータの断面図である。モータのス
テータ３，ロータ２，減速機４および支持軸受９ａ，９
ｂは、ケーシング内部に納められ、フランジ８とケーシ
ング７はＯリング１１によりシールされる。さらにフラ
ンジ８と磁性流体シールユニット５は溶接されているた
め、潤滑要素はすべてケーシング内部にあり外部環境Ａ
から隔離密閉される。従って、内部Ｂを大気圧または潤
滑オイル等の蒸気圧以上の圧力に保つことができ通常の
潤滑手段が利用できる。内部への電力等はハーメチック
シール式の電流導入端子により供給する。

【０００８】図２は、本発明の他の実施例である。磁性
流体シールユニット２１，ケーシング２２，２０，１８
はそれぞれＯリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃによりシー
ルされ、内部Ｂは真空環境Ａから隔離され、減速機１
９，支持軸受２５ａ，２５ｂは通常の潤滑を行える。さ
らに、磁性流体シール２１，減速機１９，モータ部は、
それぞれモジュール化されているため、必要に応じて他
のモジュールに交換できるとともに、保守なども容易に
行える。

【０００９】図３は、通常のモータなどをそのまま組み
込んだ例である。モータ３２，減速機３３，エンコーダ
３０はカップリングを介して磁性流体シールユニット３
５に接続される。ケーシング３１，フランジ３７，３
８，３９はＯリング４１ａ，４１ｂ，４１ｃを介して接
続され、内部Ｂは密閉される。

【００１０】図４は、磁性流体シール部を一体化した実
施例である。モータの回転軸４５は減速機４９を介して
出力軸５１に接続される。出力軸５１は軸受５３ａ，５
３ｂに支持され、その外側に磁性流体を用いたシール５
２が設けられる。各ケーシングはＯリング５５ａ，５５
ｂを介して接続され、内部Ｂは密閉され、真空環境Ａに
影響されずに潤滑することができる。

【００１１】図５は、図４の出力軸周辺のシール部を変
えた実施例の一部断面図である。本実施例は、磁性流体
シールと支持軸受を一体化したものである。軸受の内輪
６１と外輪６０にＯリング溝６４ｂ，６４ａを設け、出
力軸５１およびケーシング５０部のシールを行うことに
より、出力軸付近をコンパクトにしたものである。もう
一方の支持軸受部６５も同様の構成である。

【００１２】図６は、図５の支持軸受の内側の軸受７５
を通常の軸受とし、真空環境側Ａの支持軸受をシール付
きとした実施例である。この例では、Ｏリング溝をケー
シング５０と出力軸５１に設けた例である。

【００１３】図７は、本発明をロボットの関節に用いた
例である。親アーム９０に取り付けられたアクチュエー
タ９５により子アーム８８，８９が駆動される。この場
合もアクチュエータ内部Ｂは、磁性流体シール８６とＯ
リング９３ａ，９３ｂ，93ｃにより密封されるため、ア
クチュエータ内部Ｂの減速機８５や支持軸受９４ａ，９
４ｂの潤滑は、大気中と同じ通常の潤滑剤を用いること
ができる。

【００１４】図８は、本発明をロボットの関節に用いた
例である。本実施例では、親アームと子アームが同軸の
構造で、アクチュエータは両側に出力軸を持つ構造の例
である。入力軸１００は減速機１０４，１１６を介し磁
性流体シールユニット１１０，１１３に接続され、出力
軸１０７ａ，１０７ｂはフランジ１０８，１１４及びケ
ーシング１０６を通して、子アーム１１１を駆動する。
この例では、磁性流体シールユニット１１０，１１３と
Ｏリング１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃ，117dにより完
全に密封される。従って、アクチュエータ内部Ｂは、大
気圧状態で潤滑できる。

【００１５】図９は、本発明をロボットの関節に用いた
例で、回転軸のシールをアクチュエータの外側に設けた
例である。アクチュエータのケーシング１２４と子アー
ム１３４のベースとなるケーシング１２５との間に支持
軸受１３１ｆ，１３１ｅを設け、その内側に磁性流体を
用いたシール部１３２ａ，１３２ｂを設け、さらにケー
シング１２５とフランジ１２９，１２１との間をＯリン
グ１３０ｂ，130eでシールすることにより、アクチュエ
ータ内部Ｂの減速機１２６，支持軸受131a，１３１ｂ，
１３１ｃ，１３１ｄを大気圧環境にできるため、通常の
潤滑剤を用いることができる。この場合、出力軸１２
０，１２８のシールが必要ないためより簡単な構造とな
る。

【００１６】図１０は、図９の一部を変えたものであ
る。なお、右側の断面図は図１０と対称形であるため省
略してある。本実施例では、アクチュエータのケーシン
グ141の磁性流体シール１３２ａの対向面の部分にヒー
タ１４２を設けるとともに、ケーシング１２５の外側に
熱吸収率よりも熱反射率の大きな塗装等を施し、宇宙空
間などで太陽光によりケーシング１２５が高温になるの
を防ぎ、日陰の部分の温度低下をヒータ１４２により防
ぐ構造とした。

【００１７】図１１は、図９の支持軸受１３１ｆ，１３
１ｅと磁性流体シール１３２ａ，１３２ｂをまとめた構
造の軸受を用いた例である。本実施例では、軸受の内輪
１４６と外輪１４５との間に磁性流体を用いたシール部
１４７ａ，１４７ｂを設け、さらに軸受の内輪１４６と
外輪１４５にＯリング溝１４８ａ，１４８ｂを設け、ア
クチュエータ内部Ｂを密封する。

【００１８】図１２は、図１１のＯリング溝１４８ａ，
１４８ｂを軸受ではなく、ケーシング１２５，１２４に
設けた例である。

【００１９】図１３は、図１１の磁性流体を用いたシー
ル部１４７ａ，１４７ｂを真空側Ａの一つのシール１５
７にした実施例である。

【００２０】図１４は、減速機にハーモニックドライブ
装置を用いたロボット関節の実施例である。本実施例で
は出力軸１６１のシールに軸受組込型のシール軸受１５
９，１６０を用い、ケーシング間のシールはＯリング１
７６ａ，１７６ｂで行っている。この場合、ハーモニッ
クドライブ装置の潤滑は専用の潤滑剤を用いることがで
きる。モータのロータ１６３に固定された中空軸１６２
の回転とともにウエーブジェネレータ１７４ａ，１７４
ｂが回転し、フレックスプライン１７３ａ，１７３ｂと
サーキュラスプライン１７５ａ，１７５ｂとの噛みあい
によりフレックスプライン１７３ａ，１７３ｂに固定さ
れた出力軸１６１が回転する。本実施例の構造により出
力軸が両端支持構造になるため負荷容量の大きいロボッ
ト関節が得られる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、宇宙空間や真空中で使
用する場合にも、軸受や歯車などは、大気圧環境と同様
の潤滑剤を使用することができ、負荷能力や寿命を向上
させる。

【００２２】また、機構要素をモジュール化することで
目的に応じた組合せが簡単に構成できるとともに保守も
容易に行える。

【００２３】また、内輪と外輪との間に磁性流体による
シール手段を設け、内輪の内側と外輪の外側にＯリング
溝設けた転がり軸受により、内部を周囲の真空環境から
隔離し内部の潤滑が容易に行える。

【００２４】さらに、外部環境の影響を受けないでアク
チュエータ内部の潤滑ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】本発明の第二の実施例を示す断面図。

【図３】本発明の第三の実施例を示す断面図。

【図４】本発明の第四の実施例を示す断面図。

【図５】図４の第一変形例の断面図。

【図６】図４の第二変形例の断面図。

【図７】本発明をロボットの関節に用いた一実施例を示
す断面図。

【図８】本発明をロボットの関節に用いた第二の実施例
を示す断面図。

【図９】本発明をロボットの関節に用いた第三の実施例
を示す断面図。

【図１０】図９の第一変形例の断面図。

【図１１】図９の第二変形例の断面図。

【図１２】図９の第三変形例の断面図。

【図１３】図９の第四変形例の断面図。

【図１４】本発明をロボットの関節に用いた第四の実施
例を示す断面図。

【符号の説明】

１５…入力軸、１６…ロータ、１７…ステータ、１８，
２０，２２…ケーシング、１９…減速機、２１…磁性流
体シールユニット、２３…出力軸、２４…電流導入端
子、２５…支持軸受、２６…Ｏリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潤滑を必要とする軸受，歯車等を磁性流体
   やＯリング等のシール手段によりケーシング内部に密封
   し、真空等の周囲の環境から隔離したことを特徴とする
   密封形アクチュエータ。