JP2019177437A - Wrist unit of robot - Google Patents

Abstract

To provide a wrist unit of a robot that can perform turning of a first wrist and a second wrist around one shaft of two shafts orthogonal to each other and rotating of the second wrist around the other shaft, by one driving motor, and secure positions of the wrists when stopping the driving motor.SOLUTION: The wrist unit of a robot is configured to be able to switch between turning of both wrists 6 and 7 around a first wrist shaft 1 and rotating of the second wrist 7 around a second wrist shaft 2 and make a second clutch 5 to stop the first wrist shaft 1 for reverse input torque, by connecting an input pulley (an input member) 10, to which input torque is applied from a driving motor, to the first wrist shaft 1, to which the first wrist 6 is connected, through a first clutch 3 and a second clutch 5, and connecting the pulley to the second wrist shaft 2 orthogonal to the first wrist shaft 1 through a pair of bevel gears 10a and 2a and assembling the second wrist 7 connected to the second wrist shaft 2 into the first wrist 6 to operate a brake 4 connected to the first clutch 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、産業用ロボットのアーム先端部に設けられる手首ユニットに関する。   The present invention relates to a wrist unit provided at an arm tip of an industrial robot.

産業用ロボットのアームの先端部には、互いに直交する２軸のうちの一方の軸のまわりに回動する第１手首と、第１手首と一体に一方の軸のまわりに回動し、他方の軸のまわりにも回転する第２手首とを備え、その両手首一体の回動と第２手首の回転により、第２手首に取り付けられたエンドエフェクタの位置決めを行うようにした手首ユニットが設けられていることが多い。   At the tip of the arm of the industrial robot, there is a first wrist that rotates around one of two axes orthogonal to each other, a first wrist that rotates together with the first wrist, Provided with a wrist unit that rotates around the axis of the wrist and that positions the end effector attached to the second wrist by rotating both wrists together and rotating the second wrist. It is often done.

例えば、特許文献１で提案されている手首ユニットは、第１モータで駆動される外側駆動軸の内側に第２モータで駆動される内側駆動軸を配し、両駆動軸と直交する姿勢で回転可能に設置した回動中心軸の外周に、外側駆動軸に固着した傘歯車と噛み合う回動中心第１歯車（傘歯車）と、内側駆動軸に固着した傘歯車と噛み合う回動中心第２歯車（傘歯車）を回転可能に取り付けるとともに、回動中心軸にこれと直交する姿勢で回転中心軸（第１手首に相当）を固着し、その回転中心軸の外周にエンドエフェクタとなる吸着ハンドが固定される回転軸（第２手首に相当）を回転可能に取り付け、回転軸に固着した２つの傘歯車の一方を回動中心第１歯車と噛み合わせ、他方を回動中心第２歯車と噛み合わせたものである。   For example, the wrist unit proposed in Patent Document 1 has an inner drive shaft driven by a second motor inside an outer drive shaft driven by a first motor, and rotates in a posture orthogonal to both drive shafts. A rotation center first gear (bevel gear) meshed with the bevel gear fixed to the outer drive shaft on the outer periphery of the rotation center shaft that can be installed, and a rotation center second gear meshed with the bevel gear fixed to the inner drive shaft (Bevel gear) is attached rotatably, and the rotation center shaft (corresponding to the first wrist) is fixed to the rotation center shaft in a posture orthogonal to the rotation center shaft. A fixed rotation shaft (corresponding to the second wrist) is rotatably mounted, one of the two bevel gears fixed to the rotation shaft is meshed with the rotation center first gear, and the other is meshed with the rotation center second gear. It is a combination.

そして、上記の構成により、第１モータと第２モータの一方を単独で駆動すると、回転軸および吸着ハンドが回動中心軸のまわりに回動すると同時に回転中心軸のまわりに回転するが、第１モータと第２モータの両方を同じ回転数で駆動した場合は、その回転方向によって、回転軸および吸着ハンドが、回動中心軸のまわりの回動動作を相殺されて回転中心軸のまわりの回転動作のみを行うか、あるいは回転中心軸のまわりの回転動作を相殺されて回動中心軸のまわりの回動動作のみを行うようになっている。   With the above configuration, when one of the first motor and the second motor is driven alone, the rotation shaft and the suction hand rotate around the rotation center axis and simultaneously rotate around the rotation center axis. When both the first motor and the second motor are driven at the same rotational speed, the rotation direction of the rotation shaft and the suction hand is offset by the rotation direction, and the rotation around the rotation center axis is offset. Only the rotation operation is performed, or the rotation operation about the rotation center axis is performed by canceling the rotation operation about the rotation center axis.

特開２０１７−１００２３９号公報JP 2017-1003009 A

上記特許文献１の手首ユニットでは、回動中心軸と回転中心軸が互いに直交しており、２つの駆動モータを同時に同じ回転数で駆動することにより、回動中心軸のまわりの回転中心軸（第１手首）と回転軸（第２手首）の回動動作と、回転中心軸のまわりの回転軸の回転動作を行うことができる。   In the wrist unit of Patent Document 1 described above, the rotation center axis and the rotation center axis are orthogonal to each other, and the two drive motors are simultaneously driven at the same rotation speed, whereby the rotation center axis ( A rotation operation of the first wrist) and the rotation shaft (second wrist) and a rotation operation of the rotation shaft around the rotation center axis can be performed.

しかしながら、２つの駆動モータを組み込んでいるため、駆動モータの設置スペースが大きくなってユニット全体の小型化が難しいし、駆動モータ用の大径の動力ケーブルや通信ケーブルが多くなって組立時の配線作業に手間がかかるという問題がある。   However, since two drive motors are incorporated, the installation space for the drive motor is increased, making it difficult to reduce the size of the entire unit, and there are many large-diameter power cables and communication cables for the drive motor, resulting in wiring during assembly. There is a problem that work is troublesome.

また、吸着ハンドが下向きでない位置で駆動モータを停止させたときには、吸着ハンドに作用する重力によって、回動中心軸のまわりに回転中心軸および回転軸が回動してしまい、吸着ハンドの位置を保持できないおそれがある。   In addition, when the drive motor is stopped at a position where the suction hand is not downward, the rotation center axis and the rotation axis rotate around the rotation center axis due to the gravity acting on the suction hand, and the position of the suction hand is changed. There is a risk that it cannot be retained.

そこで、本発明は、１つの駆動モータで、互いに直交する２軸のうちの一方の軸のまわりの第１手首および第２手首の回動動作と、他方の軸のまわりの第２手首の回転動作を行うことができ、駆動モータ停止時には各手首の位置を保持できるロボットの手首ユニットを提供することを課題とする。   Therefore, the present invention provides a rotation operation of the first wrist and the second wrist around one of two axes orthogonal to each other and the rotation of the second wrist around the other axis with one drive motor. It is an object of the present invention to provide a wrist unit for a robot that can operate and can hold the position of each wrist when the drive motor is stopped.

上記の課題を解決するため、本発明のロボットの手首ユニットは、駆動モータから入力トルクを加えられる入力部材と、前記入力部材と同軸に配される第１手首軸と、前記第１手首軸に回転伝達可能に連結された第１手首と、前記第１手首軸と直交する方向に延び、前記入力部材に互いに噛み合う一対の傘歯車を介して回転伝達可能に連結された第２手首軸と、前記第１手首に回転自在に組み込まれ、前記第２手首軸に回転伝達可能に連結された第２手首と、前記入力部材に連結され、入力部材から入力された回転の伝達と遮断を行う第１クラッチと、前記第１クラッチに連結され、第１クラッチの回転伝達状態と回転遮断状態を切り替えるブレーキと、前記第１クラッチと第１手首軸に連結され、第１クラッチから伝達された回転を第１手首軸に伝達し、第１手首軸に加えられる逆入力トルクに対してはロックして第１手首軸を停止させる第２クラッチとを備え、前記第１クラッチを回転伝達状態として前記入力部材に入力トルクを加えたときには、前記第１手首が第２手首と一体に第１手首軸のまわりに回動し、前記第１クラッチを回転遮断状態として前記入力部材に入力トルクを加えたときには、前記第１手首が停止して第２手首が第２手首軸のまわりに回転する構成とした。   In order to solve the above problems, a wrist unit of a robot according to the present invention includes an input member to which an input torque is applied from a drive motor, a first wrist shaft arranged coaxially with the input member, and the first wrist shaft. A first wrist coupled to transmit rotation and a second wrist shaft coupled to transmit rotation via a pair of bevel gears extending in a direction perpendicular to the first wrist axis and meshing with the input member; A second wrist rotatably incorporated in the first wrist and connected to the second wrist shaft so as to be able to transmit rotation, and a second wrist connected to the input member for transmitting and blocking rotation input from the input member. 1 clutch, a brake connected to the first clutch and switching between a rotation transmission state and a rotation cut-off state of the first clutch, and a rotation transmitted from the first clutch connected to the first clutch and the first wrist shaft. First hand And a second clutch that locks against the reverse input torque applied to the first wrist shaft and stops the first wrist shaft, and inputs the first clutch to the input member as a rotation transmission state. When torque is applied, the first wrist rotates together with the second wrist around the first wrist shaft, and when the input clutch is applied to the input member while the first clutch is in a rotation cut-off state, the first wrist One wrist is stopped and the second wrist rotates around the second wrist axis.

上記の構成によれば、ブレーキを操作して第１クラッチの回転伝達状態と回転遮断状態を切り替えることによって、１つの駆動モータから入力部材に入力トルクが加えられたときに、第１手首と第２手首を第１手首軸のまわりに一体に回動させるか、あるいは第１手首を停止させて第２手首を第２手首軸のまわりに回転させることができ、駆動モータが停止したときには、第２手首に固定されるエンドエフェクタに作用する重力等によって第１手首に逆入力トルクが加えられても、第２クラッチの作用によって第１手首軸が停止し、各手首およびエンドエフェクタの位置を保持することができる。   According to the above configuration, when the input torque is applied from one drive motor to the input member by operating the brake to switch between the rotation transmission state and the rotation cutoff state of the first clutch, The two wrists can be rotated together around the first wrist axis, or the first wrist can be stopped and the second wrist can be rotated around the second wrist axis, and when the drive motor stops, Even if a reverse input torque is applied to the first wrist due to gravity acting on the end effector fixed to the wrist, the first wrist shaft is stopped by the action of the second clutch, and the positions of the wrists and the end effector are maintained. can do.

ここで、前記第１クラッチの具体的な構成としては、前記入力部材と一体回転する第１外輪の径方向内側に第１内輪を配し、前記第１内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第１外輪の内周円筒面と第１内輪の各カム面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間に一対のローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有する第１ロック解除片を、前記第１内輪と同一軸心のまわりに回転する制御軸に固定したものを採用し、
前記ブレーキは、前記制御軸を回転不能に拘束する状態と前記制御軸を回転可能に解放する状態（以下、それぞれ「ＯＮ状態」、「ＯＦＦ状態」と称する。）とを切り替える操作が行えるものとし、
前記第２クラッチの具体的な構成としては、固定部材に固定された第２外輪の径方向内側に前記第１手首軸と一体回転する第２内輪を配し、前記第２内輪と前記第１クラッチの第１内輪との間に、第１内輪の回転を僅かな角度遅れをもって第２内輪に伝達するトルク伝達手段を設け、前記第２内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第２外輪の内周円筒面と第２内輪の各カム面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間に一対のローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有する第２ロック解除片を、前記第１クラッチの第１内輪に固定したものを採用して、
前記ブレーキが前記制御軸を回転可能に解放した状態（ＯＦＦ状態）で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第１クラッチでは、前記第１外輪が前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向前側のローラを介してロックした第１内輪と一体に回転し、前記第２クラッチでは、前記第１内輪に固定された第２ロック解除片が、前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向後側のローラを押して前記第２外輪と第２内輪のロック状態を解除した後に、前記トルク伝達手段によって前記第１内輪の回転が前記第２内輪および第１手首軸に伝達され、
前記ブレーキが前記制御軸を回転不能に拘束した状態（ＯＮ状態）で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第１クラッチでは、前記回転方向前側のローラが前記制御軸に固定された第１ロック解除片の柱部に当接して停止することにより、前記第１外輪と第１内輪のロック状態が解除されて第１外輪および入力部材が空転し、前記第２クラッチの第２内輪および第１手首軸には回転が伝達されないようにすることができる。 Here, as a specific configuration of the first clutch, a first inner ring is disposed radially inward of the first outer ring that rotates integrally with the input member, and a cam surface is circumferentially disposed on the outer peripheral surface of the first inner ring. And a wedge-shaped space gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed between the inner peripheral cylindrical surface of the first outer ring and each cam surface of the first inner ring, and a pair of rollers is formed in each wedge-shaped space. And springs for pushing the rollers one by one into the narrow portions on both sides of the wedge-shaped space, and the first unlocking pieces having the pillar portions inserted on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space are arranged on the same axis as the first inner ring. Adopting a fixed to the control shaft that rotates around the heart,
The brake can perform an operation of switching between a state in which the control shaft is restrained so as not to rotate and a state in which the control shaft is rotatably released (hereinafter referred to as “ON state” and “OFF state”, respectively). ,
As a specific configuration of the second clutch, a second inner ring that rotates integrally with the first wrist shaft is disposed radially inside a second outer ring fixed to a fixing member, and the second inner ring and the first outer ring are arranged. Torque transmitting means for transmitting the rotation of the first inner ring to the second inner ring with a slight angular delay is provided between the clutch and the first inner ring, and a plurality of cam surfaces are provided in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the second inner ring. A wedge-shaped space gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed between the inner peripheral cylindrical surface of the second outer ring and each cam surface of the second inner ring, and a pair of rollers and the rollers are provided in each wedge-shaped space. A spring that pushes into the narrow portions on both sides of the wedge-shaped space one by one was incorporated, and the second unlocking pieces having the column portions inserted on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space were fixed to the first inner ring of the first clutch. Adopting things
When an input torque is applied to the input member in a state in which the control shaft is rotatably released (OFF state), in the first clutch, in the first clutch, the first outer ring is connected to a pair of rollers in each wedge-shaped space. A second inner ring that rotates together with a first inner ring locked via a roller on the front side in the rotation direction, and a second unlocking piece fixed to the first inner ring is a pair of rollers in each wedge-shaped space. The second outer ring and the second inner ring are released from the locked state by pressing a roller on the rear side in the rotation direction, and then the rotation of the first inner ring is transmitted to the second inner ring and the first wrist shaft by the torque transmitting means. And
When an input torque is applied to the input member in a state where the brake restrains the control shaft so as not to rotate (ON state), in the first clutch, the roller in the rotational direction front side is fixed to the control shaft. The first outer ring and the first inner ring are unlocked by abutting and stopping on the column portion of the first unlocking piece, the first outer ring and the input member are idled, and the second inner ring of the second clutch The rotation can be prevented from being transmitted to the first wrist shaft.

また、第１クラッチについて上記の構成を採用する場合、前記ブレーキとしては、非通電時は前記制御軸を回転不能に拘束し、通電時は前記制御軸を回転可能に解放する無励磁型電磁ブレーキを採用することができる。   When the above-described configuration is adopted for the first clutch, the brake is a non-excitation electromagnetic brake that restrains the control shaft to be non-rotatable when not energized and releases the control shaft to be rotatable when energized. Can be adopted.

また、前記第１手首軸と第１手首との間に、前記第１手首軸の回転を減速して第１手首に伝達し、前記第１手首に加えられる逆入力トルクに対してはロックして第１手首を停止させる減速機構が設けられている場合は、前記第２クラッチが省略され、前記第１クラッチが第１手首軸に連結されている構成とすることができる。   Further, between the first wrist shaft and the first wrist, the rotation of the first wrist shaft is decelerated and transmitted to the first wrist, and locked against reverse input torque applied to the first wrist. When the speed reduction mechanism for stopping the first wrist is provided, the second clutch can be omitted, and the first clutch can be connected to the first wrist shaft.

また、前記第１手首および第１手首を回動自在に支持するフレームに、少なくとも前記一対の傘歯車を覆うユニットカバーが取り付けられており、前記ユニットカバーは、前記第１手首と一体に回動する中央カバーと、前記フレームに固定され、前記中央カバーの軸方向両側で中央カバーの回動を案内する固定カバーとからなるものである構成とすれば、手首ユニットの内部、特に傘歯車どうしの間への異物の侵入による動作不良が生じるおそれがなくなり、手首ユニット内部の潤滑剤の外部への飛散も防止できるようになる。   In addition, a unit cover that covers at least the pair of bevel gears is attached to the first wrist and a frame that rotatably supports the first wrist, and the unit cover rotates integrally with the first wrist. And a fixed cover that is fixed to the frame and that guides the rotation of the central cover on both sides in the axial direction of the central cover. There is no risk of malfunction due to the intrusion of foreign matter between them, and scattering of the lubricant inside the wrist unit to the outside can be prevented.

また、前記第２手首に取り付けられるエンドエフェクタがエア駆動されるものである場合は、前記第２手首軸が中空に形成され、その第２手首軸の中空部に、前記エンドエフェクタに駆動用エアを供給するエア配管が通されており、前記第２手首軸とエア配管との間に、転がり軸受とその転がり軸受の軸方向の一側をシールするシール部材が組み込まれている構成とすれば、手首ユニット内部にエア漏れを生じさせることなく、エンドエフェクタをスムーズに作動させることができるようになる。   When the end effector attached to the second wrist is air-driven, the second wrist shaft is formed in a hollow shape, and a driving air is supplied to the end effector in a hollow portion of the second wrist shaft. If the air piping which supplies is passed and the seal member which seals one side of the rolling bearing and the axial direction of the rolling bearing is built between the 2nd wrist axis and air piping, The end effector can be smoothly operated without causing air leakage inside the wrist unit.

本発明のロボットの手首ユニットは、上述したように、１つの駆動モータで、第１手首軸のまわりの第１手首と第２手首の回動動作と、第２手首軸のまわりの第２手首の回転動作を行えるようにしたものであるから、２つの駆動モータを組み込んだ従来の手首ユニットに比べて、駆動モータおよびそのドライバ装置の設置スペースが小さく、ユニット全体の小型化および低コスト化が可能となるし、駆動モータ用の動力ケーブルや通信ケーブルも少なくなり、組立時の配線作業を効率よく行うことができる。   As described above, the wrist unit of the robot according to the present invention is configured to rotate the first wrist and the second wrist around the first wrist axis and the second wrist around the second wrist axis with one drive motor. Therefore, compared with the conventional wrist unit incorporating two drive motors, the installation space for the drive motor and its driver device is small, and the entire unit can be reduced in size and cost. In addition, the number of power cables and communication cables for the drive motor is reduced, and wiring work during assembly can be performed efficiently.

そして、駆動モータ停止時には、第２クラッチの作用によって各手首および第２手首に取り付けられるエンドエフェクタの位置を保持できるので、停電等によって駆動モータが意図せずに停止してしまったときにも、エンドエフェクタの位置の変化よって生じるトラブルを防止することができる。   And when the drive motor is stopped, the position of the end effector attached to each wrist and the second wrist can be maintained by the action of the second clutch, so even when the drive motor stops unintentionally due to a power failure or the like, Troubles caused by changes in the position of the end effector can be prevented.

第１実施形態の手首ユニットの縦断正面図（ブレーキＯＮ状態）Longitudinal front view of wrist unit of first embodiment (brake ON state) 図１のII−II線に沿った断面図Sectional view along the line II-II in FIG. 図１のIII−III線に沿った断面図Sectional view along line III-III in FIG. 図１の手首ユニットのブレーキＯＦＦ状態の要部の縦断正面図1 is a longitudinal front view of the main part of the wrist unit of FIG. 1 in the brake-off state. 図２に対応してブレーキＯＮ状態の第１クラッチの動作を説明する断面図Sectional drawing explaining operation | movement of the 1st clutch of a brake-on state corresponding to FIG. 図３に対応してブレーキＯＮ状態の第２クラッチの動作を説明する断面図Sectional drawing explaining operation | movement of the 2nd clutch of a brake-on state corresponding to FIG. 図２に対応してブレーキＯＦＦ状態の第１クラッチの動作を説明する断面図Sectional drawing explaining operation | movement of the 1st clutch of a brake-off state corresponding to FIG. 図３に対応してブレーキＯＦＦ状態の第２クラッチの動作を説明する断面図Sectional drawing explaining operation | movement of the 2nd clutch of a brake-off state corresponding to FIG. 図３に対応して図８に続く第２クラッチの動作を説明する断面図Sectional drawing explaining the operation | movement of the 2nd clutch following FIG. 8 corresponding to FIG. 第２実施形態の手首ユニットの縦断正面図（ブレーキＯＮ状態）Longitudinal front view of wrist unit of second embodiment (brake ON state) 第３実施形態の手首ユニットの縦断正面図（ブレーキＯＮ状態）Longitudinal front view of wrist unit of third embodiment (brake ON state) 図１１のXII−XII線に沿った断面図Sectional drawing along the XII-XII line of FIG. 図１１のXIII−XIII線に沿った断面図Sectional view along line XIII-XIII in FIG. 図１１の正面図Front view of FIG. 図１４の右側面図Right side view of FIG. 図１４の上面図Top view of FIG.

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図９は第１の実施形態を示す。この手首ユニットは産業用ロボットのアーム先端部に設けられるもので、図１に示すように、互いに直交する方向に延びる姿勢で配される第１手首軸１および第２手首軸２と、第１手首軸１と同軸状態に配される入力部材としての入力プーリ１０と、入力プーリ１０に連結される第１クラッチ３と、第１クラッチ３に連結されるブレーキ４と、第１クラッチ３と第１手首軸１の間に設けられる第２クラッチ５と、第１手首軸１に回転伝達可能に連結された第１手首６と、第１手首６に回転自在に組み込まれ、第２手首軸２に回転伝達可能に連結された第２手首７と、その第１手首６の一端部、第１クラッチ３および第２クラッチ５を支持するための第１乃至第３の柱部８ａ、８ｂ、８ｃを有する固定部材としてのフレーム８とを備えている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 9 show a first embodiment. The wrist unit is provided at the tip of the arm of the industrial robot. As shown in FIG. 1, the wrist unit 1 is arranged in a posture extending in directions orthogonal to each other, and the first wrist shaft 2 and the first wrist shaft 2 are arranged. An input pulley 10 as an input member arranged coaxially with the wrist shaft 1, a first clutch 3 connected to the input pulley 10, a brake 4 connected to the first clutch 3, a first clutch 3 and a first clutch A second clutch 5 provided between one wrist shaft 1, a first wrist 6 connected to the first wrist shaft 1 so as to be able to transmit rotation, and a first wrist 6 that is rotatably incorporated into the second wrist shaft 2. A second wrist 7 connected to the first wrist 6 and one end of the first wrist 6, and the first to third pillars 8a, 8b, 8c for supporting the first clutch 3 and the second clutch 5. And a frame 8 as a fixing member.

前記入力プーリ１０は、フレーム８の台部８ｄを貫通する状態で入力プーリ１０に巻き掛けられた入力ベルト１１を介して、図示省略した駆動モータから入力トルクを加えられるようになっている。また、第２手首軸２は中空に形成され、第２手首７に取り付けられるエンドエフェクタ（図示省略）の配線が通されるようになっている。そして、入力プーリ１０の他端側に一体形成された傘歯車１０ａが第２手首軸２のフランジ部に一体形成された傘歯車２ａと噛み合うことにより、入力プーリ１０と第２手首軸２とが連結されている。なお、この実施形態のエンドエフェクタは、ロボットが処理対象とする物体を把持するものである。   The input pulley 10 can be applied with an input torque from a drive motor (not shown) via an input belt 11 wound around the input pulley 10 so as to pass through the base portion 8 d of the frame 8. Further, the second wrist shaft 2 is formed in a hollow shape so that wiring of an end effector (not shown) attached to the second wrist 7 is passed therethrough. The bevel gear 10a integrally formed on the other end side of the input pulley 10 meshes with the bevel gear 2a integrally formed on the flange portion of the second wrist shaft 2, whereby the input pulley 10 and the second wrist shaft 2 are connected. It is connected. Note that the end effector of this embodiment grips an object to be processed by the robot.

前記第１手首軸１は、一端側が後述するように第２クラッチ５に連結されており、他端側が第１減速機構１２を介して第１手首６に連結されている。   One end side of the first wrist shaft 1 is connected to the second clutch 5 as described later, and the other end side is connected to the first wrist 6 via the first speed reduction mechanism 12.

ここで、第１減速機構１２は、第１手首軸１の他端部に固定されるウェイブジェネレータ１２ａと、ウェイブジェネレータ１２ａの径方向外側に配される第１クロスローラ軸受１３の内輪の一部と一体形成されたサーキュラースプライン１２ｂと、ウェイブジェネレータ１２ａとサーキュラースプライン１２ｂとの間に一部を挟まれるフレックススプライン１２ｃとからなる波動歯車装置である。そして、サーキュラースプライン１２ｂが第１手首６に固定され、フレックススプライン１２ｃがフレーム８の第３の柱８ｃに固定されることにより、第１手首軸１の回転を減速してサーキュラースプライン１２ｂから第１手首６に伝達するようになっている。   Here, the first speed reduction mechanism 12 includes a wave generator 12a fixed to the other end portion of the first wrist shaft 1 and a part of an inner ring of a first cross roller bearing 13 disposed on the radially outer side of the wave generator 12a. And a sprocket 12c that is partly sandwiched between the wave generator 12a and the circular spline 12b. Then, the circular spline 12b is fixed to the first wrist 6, and the flex spline 12c is fixed to the third column 8c of the frame 8, whereby the rotation of the first wrist shaft 1 is decelerated and the first from the circular spline 12b. It is transmitted to the wrist 6.

前記第１手首６は、両端に配される取付部６ａ、６ｂと、両取付部６ａ、６ｂを連結する平板部６ｃとからなる。その一端側の取付部６ａは、フレーム８の第１の柱８ａに固定された支軸９に軸受を介して回転自在に支持されている。また、他端側の取付部６ｂは、第１クロスローラ軸受１３を介してフレーム８の第３の柱８ｃに回転自在に支持されている。そして、平板部６ｃの中央部分には、第２クロスローラ軸受１４を介して第２手首７が回転自在に組み込まれている。   The first wrist 6 includes attachment portions 6a and 6b disposed at both ends, and a flat plate portion 6c that connects the attachment portions 6a and 6b. The attachment portion 6a on one end side is rotatably supported by a support shaft 9 fixed to the first column 8a of the frame 8 via a bearing. Further, the attachment portion 6 b on the other end side is rotatably supported by the third column 8 c of the frame 8 via the first cross roller bearing 13. And the 2nd wrist 7 is incorporated in the center part of the flat plate part 6c via the 2nd cross roller bearing 14 so that rotation is possible.

前記第２手首７は、第１手首６の平板部６ｃ中央にあけられた開口から一部突出する状態で配される環状体であり、後述するように入力プーリ１０に連結された第２手首軸２に、第２減速機構１５を介して連結されるとともに、その第２手首軸２の外周に軸受を介して相対回転可能に取り付けられている。   The second wrist 7 is an annular body arranged in a state of partially protruding from an opening formed in the center of the flat plate portion 6c of the first wrist 6, and is a second wrist connected to the input pulley 10 as will be described later. The shaft 2 is connected via a second speed reduction mechanism 15 and is attached to the outer periphery of the second wrist shaft 2 via a bearing so as to be relatively rotatable.

ここで、第２減速機構１５は、第１減速機構１２と同じ構造の波動歯車装置であり、そのウェイブジェネレータ１５ａが第２手首軸２に、第２クロスローラ軸受１４の内輪の一部と一体形成されたサーキュラースプライン１５ｂが第２手首７に、ウェイブジェネレータ１５ａとサーキュラースプライン１５ｂとの間に一部を挟まれるフレックススプライン１５ｃが第１手首６の平板部６ｃにそれぞれ固定されており、第２手首軸２の回転を減速してサーキュラースプライン１５ｂから第２手首７に伝達するようになっている。   Here, the second speed reduction mechanism 15 is a wave gear device having the same structure as the first speed reduction mechanism 12, and the wave generator 15 a is integrated with the second wrist shaft 2 and a part of the inner ring of the second cross roller bearing 14. The formed circular spline 15b is fixed to the second wrist 7, and a flex spline 15c sandwiched between the wave generator 15a and the circular spline 15b is fixed to the flat plate portion 6c of the first wrist 6, respectively. The rotation of the wrist shaft 2 is decelerated and transmitted from the circular spline 15b to the second wrist 7.

前記第１クラッチ３は、図１および図２に示すように、入力プーリ１０の径方向内側に配される第１外輪３１と、第１外輪３１の径方向内側に配される第１内輪３２と、第１外輪３１の内周面と第１内輪３２の大径部の外周面との間に組み込まれる複数のローラ３３およびコイルばね３４と、ローラ３３を挟んでコイルばね３４と対向する位置に挿入される柱部３５ａを有する第１ロック解除片３５と、第１内輪３２と同一軸心のまわりに回転するように配され、第１ロック解除片３５が固定される制御軸３６とで構成されている。なお、コイルばねは、板ばね等の他の弾性部材に代えることもできる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the first clutch 3 includes a first outer ring 31 disposed on the radially inner side of the input pulley 10 and a first inner ring 32 disposed on the radially inner side of the first outer ring 31. A plurality of rollers 33 and a coil spring 34 incorporated between the inner peripheral surface of the first outer ring 31 and the outer peripheral surface of the large-diameter portion of the first inner ring 32, and a position facing the coil spring 34 across the roller 33. A first unlocking piece 35 having a column part 35a inserted into the first inner ring 32, and a control shaft 36 arranged to rotate about the same axis as the first inner ring 32 and to which the first unlocking piece 35 is fixed. It is configured. The coil spring can be replaced with another elastic member such as a leaf spring.

この第１クラッチ３の第１外輪３１は、入力プーリ１０の内周に嵌合固定されることにより、入力プーリ１０と一体回転するようになっている。そして、その軸方向の両端部よりも内径の小さい中央部の内周円筒面が径方向でローラ３３およびコイルばね３４と対向している。   The first outer ring 31 of the first clutch 3 rotates integrally with the input pulley 10 by being fitted and fixed to the inner periphery of the input pulley 10. And the inner peripheral cylindrical surface of the center part whose inner diameter is smaller than both end parts in the axial direction is opposed to the roller 33 and the coil spring 34 in the radial direction.

一方、第１内輪３２は、その円形の軸穴３２ａに制御軸３６の断面小判形の取付部３６ａが摺動自在に挿入されている。そして、一端側に設けられた大径部の外周面が径方向でローラ３３およびコイルばね３４と対向しており、他端側の小径部が、後述するように、第２クラッチ５の入力側に連結されている。また、この第１内輪３２の小径部と第１外輪３１の他端部との間、および制御軸３６の大径部と第１外輪３１の一端部との間にはそれぞれ軸受が組み込まれ、第１外輪３１、第１内輪３２および制御軸３６がスムーズに相対回転できるようになっている。そして、制御軸３６は、大径部の一端側がフレーム８に固定されたブレーキ４に、大径部の他端側がフレーム８の第２の柱部８ｂにそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。   On the other hand, in the first inner ring 32, an oval mounting portion 36a of the control shaft 36 is slidably inserted into the circular shaft hole 32a. The outer peripheral surface of the large diameter portion provided on one end side is opposed to the roller 33 and the coil spring 34 in the radial direction, and the small diameter portion on the other end side is the input side of the second clutch 5 as will be described later. It is connected to. Further, bearings are incorporated between the small diameter portion of the first inner ring 32 and the other end portion of the first outer ring 31, and between the large diameter portion of the control shaft 36 and one end portion of the first outer ring 31, respectively. The first outer ring 31, the first inner ring 32, and the control shaft 36 can be relatively rotated smoothly. The control shaft 36 is rotatably supported by the brake 4 having one end side of the large diameter portion fixed to the frame 8 and the other end side of the large diameter portion by the second column portion 8b of the frame 8 via a bearing. ing.

また、第１内輪３２の大径部の外周には、径方向と直交するカム面３２ｂが周方向に複数設けられ、これらの各カム面３２ｂと第１外輪３１の中央部の内周円筒面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間３７が形成されている。そして、これらの各楔形空間３７に、一対のローラ３３がそのローラ３３を一つずつ楔形空間３７の両側の狭小部に押し込むコイルばね３４を挟んだ状態で配され、各楔形空間３７の狭小部に押し込まれたローラ３３を介して第１外輪３１と第１内輪３２がロックするようになっている。また、各楔形空間３７の周方向両側には第１ロック解除片３５の柱部３５ａが挿入されており、その第１ロック解除片３５は制御軸３６の取付部３６ａの外周に隙間なく嵌合固定されている。   A plurality of cam surfaces 32 b perpendicular to the radial direction are provided on the outer periphery of the large-diameter portion of the first inner ring 32 in the circumferential direction, and each of the cam surfaces 32 b and the inner peripheral cylindrical surface at the center of the first outer ring 31 are provided. A wedge-shaped space 37 is formed which gradually narrows on both sides in the circumferential direction. A pair of rollers 33 is disposed in each wedge-shaped space 37 with a coil spring 34 that pushes the rollers 33 one by one into the narrow portions on both sides of the wedge-shaped space 37, and the narrow portion of each wedge-shaped space 37. The first outer ring 31 and the first inner ring 32 are locked via the roller 33 pushed into the shaft. Further, column portions 35a of the first unlocking pieces 35 are inserted on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space 37, and the first unlocking pieces 35 are fitted to the outer periphery of the mounting portion 36a of the control shaft 36 without any gap. It is fixed.

前記第２クラッチ５は、図１および図３に示すように、フレーム８の第３の柱８ｃに固定される第２外輪５１と、第２外輪５１の径方向内側に配される第２内輪５２と、第２外輪５１の内周面と第２内輪５２の大径部の外周面との間に組み込まれる複数のローラ５３およびコイルばね５４と、ローラ５３を挟んでコイルばね５４と対向する位置に挿入される柱部５５ａを有する第２ロック解除片５５と、第１クラッチ３の第１内輪３２に一体成形され、第２ロック解除片５５が固定される中間軸５６とで構成されている。なお、コイルばねは、板ばね等の他の弾性部材に代えることもできる。   As shown in FIGS. 1 and 3, the second clutch 5 includes a second outer ring 51 fixed to the third column 8 c of the frame 8, and a second inner ring disposed on the radially inner side of the second outer ring 51. 52, a plurality of rollers 53 and a coil spring 54 incorporated between the inner peripheral surface of the second outer ring 51 and the outer peripheral surface of the large-diameter portion of the second inner ring 52, and the coil spring 54 facing the roller 53. A second unlocking piece 55 having a column part 55a inserted into the position, and an intermediate shaft 56 integrally formed with the first inner ring 32 of the first clutch 3 and to which the second unlocking piece 55 is fixed. Yes. The coil spring can be replaced with another elastic member such as a leaf spring.

この第２クラッチ５の第２外輪５１は、フレーム８の第３の柱８ｃの軸穴内周に嵌合固定されている。そして、その軸方向の両端部よりも内径の小さい中央部の内周円筒面が径方向でローラ５３およびコイルばね５４と対向している。また、この第２外輪５１の一端部と中間軸５６の一端側の大径部との間に、中間軸５６を回転自在に支持する軸受が組み込まれている。   The second outer ring 51 of the second clutch 5 is fitted and fixed to the inner periphery of the shaft hole of the third column 8 c of the frame 8. The central inner circumferential cylindrical surface having a smaller inner diameter than both ends in the axial direction faces the roller 53 and the coil spring 54 in the radial direction. A bearing that rotatably supports the intermediate shaft 56 is incorporated between one end of the second outer ring 51 and a large-diameter portion on one end of the intermediate shaft 56.

一方、第２内輪５２は、その一端面に中間軸５６の断面小判形の係合部５６ａが挿入される係合穴５２ａが設けられており、一端側に設けられた大径部の外周面が径方向でローラ５３およびコイルばね５４と対向し、小径部の他端側がキー結合により第１手首軸１に相対回転不能に連結されている。また、この第２内輪５２の小径部と第２外輪５１の他端部との間に、第２内輪５２を回転自在に支持する軸受が組み込まれている。   On the other hand, the second inner ring 52 is provided with an engagement hole 52a into which an engagement portion 56a having an oblong cross section of the intermediate shaft 56 is inserted at one end surface, and an outer peripheral surface of a large diameter portion provided at one end side. Is opposed to the roller 53 and the coil spring 54 in the radial direction, and the other end of the small-diameter portion is connected to the first wrist shaft 1 so as not to be relatively rotatable by key coupling. A bearing that rotatably supports the second inner ring 52 is incorporated between the small diameter portion of the second inner ring 52 and the other end of the second outer ring 51.

また、第２内輪５２の大径部の外周には、径方向と直交するカム面５２ｂが周方向に複数設けられ、これらの各カム面５２ｂと第２外輪５１の中央部の内周円筒面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間５７が形成されている。そして、これらの各楔形空間５７に、一対のローラ５３がそのローラ５３を一つずつ楔形空間５７の両側の狭小部に押し込むコイルばね５４を挟んだ状態で配され、各楔形空間５７の狭小部に押し込まれたローラ５３を介して第２外輪５１と第２内輪５２がロックするようになっている。また、各楔形空間５７の周方向両側には第２ロック解除片５５の柱部５５ａが挿入されており、その第２ロック解除片５５は中間軸５６の係合部５６ａの外周に隙間なく嵌合固定されている。   A plurality of cam surfaces 52 b perpendicular to the radial direction are provided in the circumferential direction on the outer periphery of the large-diameter portion of the second inner ring 52, and each of these cam surfaces 52 b and the inner peripheral cylindrical surface of the center portion of the second outer ring 51 A wedge-shaped space 57 is formed which gradually narrows on both sides in the circumferential direction. A pair of rollers 53 is arranged in each wedge-shaped space 57 with a coil spring 54 sandwiching the rollers 53 into the narrow portions on both sides of the wedge-shaped space 57 one by one. The second outer ring 51 and the second inner ring 52 are locked via a roller 53 that is pushed in. Further, pillar portions 55a of the second unlocking pieces 55 are inserted on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space 57, and the second unlocking pieces 55 are fitted to the outer periphery of the engaging portion 56a of the intermediate shaft 56 without any gap. It is fixed.

また、中間軸５６は、一端面に設けられた円形の軸穴に制御軸３６の小径円筒部３６ｂが摺動自在に挿入されており、制御軸３６と同一軸心のまわりに第１クラッチ３の第１内輪３２と一体に回転するようになっている。   The intermediate shaft 56 has a small-diameter cylindrical portion 36b of a control shaft 36 slidably inserted into a circular shaft hole provided on one end face, and the first clutch 3 is arranged around the same axis as the control shaft 36. The first inner ring 32 rotates together with the first inner ring 32.

そして、第２内輪５２の係合穴５２ａは、中間軸５６の係合部５６ａを挿入したときに僅かな回転方向の隙間が生じるように形成されており、これにより、第１クラッチ３の第１内輪３２の回転を、中間軸５６を介して僅かな角度遅れをもって第２内輪５２および第１手首軸１に伝達するトルク伝達手段が構成されている。   The engagement hole 52a of the second inner ring 52 is formed such that a slight clearance in the rotational direction is generated when the engagement portion 56a of the intermediate shaft 56 is inserted. Torque transmitting means is configured to transmit the rotation of the first inner ring 32 to the second inner ring 52 and the first wrist shaft 1 through the intermediate shaft 56 with a slight angular delay.

ここで、第１クラッチ３と第２クラッチ５は、各部材の径方向寸法が同一に形成されているが、第１クラッチ３の組込状態における各ローラ３３とこれに隣接する第１ロック解除片３５の柱部３５ａとの隙間Ａ／２（図２参照）は、第２クラッチ５の組込状態における各ローラ５３とこれに隣接する第２ロック解除片５５の柱部５５ａとの隙間Ｂ／２（図３参照）よりも小さく設定されている。   Here, the first clutch 3 and the second clutch 5 are formed with the same radial dimension of each member, but each roller 33 in the assembled state of the first clutch 3 and the first unlocking that is adjacent thereto. The gap A / 2 (see FIG. 2) between the piece 35 and the column portion 35a is a gap B between each roller 53 and the column portion 55a of the second unlocking piece 55 adjacent to the roller 53 in the assembled state of the second clutch 5. / 2 (see FIG. 3).

また、第２クラッチ５においては、後述するように組込状態から中間軸５６が第２ロック解除片５５と一体に回転して、第２ロック解除片５５の柱部５５ａが回転方向後側のローラ５３に当接したときに、中間軸５６の係合部５６ａと第２内輪５２の係合穴５２ａとの間の回転方向隙間が残るように設定されている。   In the second clutch 5, as described later, the intermediate shaft 56 rotates integrally with the second unlocking piece 55 from the assembled state, and the column portion 55 a of the second unlocking piece 55 is located on the rear side in the rotational direction. When contacting the roller 53, the clearance in the rotational direction between the engaging portion 56a of the intermediate shaft 56 and the engaging hole 52a of the second inner ring 52 remains.

前記ブレーキ４は、図１に示すように、可撓性を有する材料で形成され、制御軸３６の一端面に固定されたブレーキ板４１と、ブレーキ板４１の一側面と軸方向で対向する摩擦板４２と、ブレーキ板４１の他側面と軸方向で対向するアーマチュア４３と、アーマチュア４３をブレーキ板４１に押し付ける複数のブレーキばね４４と、制御軸３６の径方向外側に配され、通電によりアーマチュア４３をブレーキばね４４の弾力に抗してブレーキ板４１から離反させる電磁石４５とを備えた無励磁型電磁ブレーキである。   As shown in FIG. 1, the brake 4 is formed of a flexible material, and a brake plate 41 fixed to one end surface of the control shaft 36, and friction that faces one side surface of the brake plate 41 in the axial direction. A plate 42, an armature 43 that axially opposes the other side of the brake plate 41, a plurality of brake springs 44 that press the armature 43 against the brake plate 41, and a radially outer side of the control shaft 36. Is an unexcited electromagnetic brake including an electromagnet 45 that separates the brake plate 44 from the brake plate 41 against the elasticity of the brake spring 44.

このブレーキ４の電磁石４５はフレーム８の台部８ｄに固定されており、電磁石４５と制御軸３６との間には、制御軸３６を回転自在に支持する軸受に隣接する位置に、制御軸３６に対する回転抵抗ともなるシール部材１６が組み込まれている。また、摩擦板４２は電磁石４５の一側面にボルト止めされており、ブレーキばね４４は、電磁石４５のアーマチュア４３との対向面に設けられた凹部に弾性圧縮状態で保持されてアーマチュア４３を押圧している。   The electromagnet 45 of the brake 4 is fixed to the base portion 8d of the frame 8, and the control shaft 36 is positioned between the electromagnet 45 and the control shaft 36 adjacent to a bearing that rotatably supports the control shaft 36. A seal member 16 that also serves as a rotational resistance against the above is incorporated. The friction plate 42 is bolted to one side of the electromagnet 45, and the brake spring 44 is held in an elastically compressed state in a recess provided on the surface of the electromagnet 45 facing the armature 43 to press the armature 43. ing.

そして、電磁石４５に通電していないときには、ブレーキばね４４がアーマチュア４３をブレーキ板４１に押し付けることにより、アーマチュア４３に押されたブレーキ板４１が電磁石４５に固定された摩擦板４２に押し付けられ、電磁石４５に通電すると、図４に示すように、電磁石４５がアーマチュア４３を吸引してブレーキばね４４の弾力に抗して軸方向移動させ、ブレーキ板４１から離反させる。すなわち、非通電時はブレーキ板４１とこれに連結された制御軸３６を回転不能に拘束するブレーキＯＮ状態となり、通電時はブレーキ板４１および制御軸３６を回転可能に解放するブレーキＯＦＦ状態となる。   When the electromagnet 45 is not energized, the brake spring 44 presses the armature 43 against the brake plate 41, whereby the brake plate 41 pressed by the armature 43 is pressed against the friction plate 42 fixed to the electromagnet 45. When the current is supplied to 45, as shown in FIG. 4, the electromagnet 45 attracts the armature 43, moves it axially against the elasticity of the brake spring 44, and moves away from the brake plate 41. That is, when the power is not supplied, the brake plate 41 and the control shaft 36 connected to the brake plate 41 are unrotatably restrained, and when the power is supplied, the brake plate 41 and the control shaft 36 are rotatably released. .

また、この手首ユニットには、第１手首６および第２手首７の回転方向位置をそれぞれ検出する２つのアブソリュートエンコーダ１７、１８が設けられている。   Further, the wrist unit is provided with two absolute encoders 17 and 18 for detecting the rotational direction positions of the first wrist 6 and the second wrist 7, respectively.

第１手首６用のアブソリュートエンコーダ１７は、第１クロスローラ軸受１３の内輪に取り付けられるコードホイール１７ａと、コードホイール１７ａに対向するように第１クロスローラ軸受１３の外輪に取り付けられるセンサ１７ｂおよび基盤１７ｃとからなる。また、第２手首７用のアブソリュートエンコーダ１８は、第２クロスローラ軸受１４の内輪に取り付けられるコードホイール１８ａと、コードホイール１８ａに対向するように第２クロスローラ軸受１４の外輪に取り付けられるセンサ１８ｂおよび基盤１８ｃとからなる。   The absolute encoder 17 for the first wrist 6 includes a code wheel 17a attached to the inner ring of the first cross roller bearing 13, a sensor 17b attached to the outer ring of the first cross roller bearing 13 so as to face the code wheel 17a, and a base. 17c. The absolute encoder 18 for the second wrist 7 includes a code wheel 18a attached to the inner ring of the second cross roller bearing 14 and a sensor 18b attached to the outer ring of the second cross roller bearing 14 so as to face the code wheel 18a. And the base 18c.

そして、各アブソリュートエンコーダ１７、１８の検出値と、前記駆動モータに設けられているエンコーダ（図示省略）の検出値とに基づいて、第１手首６および第２手首７の位置決めを行うようになっている。   The first wrist 6 and the second wrist 7 are positioned based on the detection values of the absolute encoders 17 and 18 and the detection value of an encoder (not shown) provided in the drive motor. ing.

次に、この手首ユニットの動作について説明する。まず、ブレーキ４の電磁石４５に通電していないブレーキＯＮ状態では、前述のように、ブレーキ４によって第１クラッチ３の制御軸３６とこれに固定されている第１ロック解除片３５が回転不能に拘束されている。この状態で入力プーリ１０に入力トルクが加えられると、入力プーリ１０の回転が一対の傘歯車１０ａ、２ａを介して第２手首軸２に伝達され、第２手首軸２の回転が第２減速機構１５で減速されて第２手首７に伝達される。そして、第１クラッチ３では、図５に示すように、第１外輪３１と第１内輪３２とが各楔形空間３７の一対のローラ３３のうちの回転方向前側のローラ３３を介してロックした状態で僅かに回転した後、回転方向前側のローラ３３が第１ロック解除片３５の柱部３５ａに当接して停止する。これにより、回転方向前側のローラ３３がコイルばね３４の弾性力に抗して相対的に楔形空間３７の広大部へ移動し、第１外輪３１と第１内輪３２のロック状態が解除されて第１内輪３２も停止し、第１外輪３１が空転するようになる。   Next, the operation of this wrist unit will be described. First, in the brake-on state where the electromagnet 45 of the brake 4 is not energized, as described above, the control shaft 36 of the first clutch 3 and the first unlocking piece 35 fixed thereto are made non-rotatable by the brake 4. It is restrained. When an input torque is applied to the input pulley 10 in this state, the rotation of the input pulley 10 is transmitted to the second wrist shaft 2 via the pair of bevel gears 10a and 2a, and the rotation of the second wrist shaft 2 is the second deceleration. The speed is reduced by the mechanism 15 and transmitted to the second wrist 7. In the first clutch 3, as shown in FIG. 5, the first outer ring 31 and the first inner ring 32 are locked via the roller 33 on the front side in the rotational direction of the pair of rollers 33 in each wedge-shaped space 37. Then, the roller 33 on the front side in the rotation direction comes into contact with the column portion 35a of the first unlocking piece 35 and stops. As a result, the roller 33 on the front side in the rotational direction moves relatively to the wide portion of the wedge-shaped space 37 against the elastic force of the coil spring 34, and the locked state of the first outer ring 31 and the first inner ring 32 is released. The first inner ring 32 also stops, and the first outer ring 31 idles.

このとき、第２クラッチ５では、図６に示すように、第１クラッチ３の第１内輪３２の僅かな回転に伴い、第１内輪３２に一体形成された中間軸５６と中間軸５６に固定された第２ロック解除片５５が僅かに回転する。しかし、前述のように、第２ロック解除片５５の柱部５５ａとローラ５３との隙間が第１クラッチ３の第１ロック解除片３５の柱部３５ａとローラ３３との隙間よりも広いため、第１内輪３２が停止したときには、第２ロック解除片５５の柱部５５ａはローラ５３に当接せず、中間軸５６の係合部５６ａも第２内輪５２の係合穴５２ａに係合しない状態で停止する。したがって、第２内輪５２および第１手首軸１には回転伝達されない。   At this time, in the second clutch 5, as shown in FIG. 6, the intermediate shaft 56 integrally formed with the first inner ring 32 and the intermediate shaft 56 are fixed as the first inner ring 32 of the first clutch 3 rotates slightly. The second unlocking piece 55 thus rotated slightly rotates. However, as described above, the gap between the column portion 55a of the second unlocking piece 55 and the roller 53 is wider than the gap between the column portion 35a of the first unlocking piece 35 of the first clutch 3 and the roller 33. When the first inner ring 32 stops, the column part 55a of the second unlocking piece 55 does not contact the roller 53, and the engaging part 56a of the intermediate shaft 56 does not engage with the engaging hole 52a of the second inner ring 52. Stop in state. Therefore, the rotation is not transmitted to the second inner ring 52 and the first wrist shaft 1.

また、第２外輪５１と第２内輪５２のロック状態が維持されるので、各手首６、７やエンドエフェクタ等が受ける重力等の外力が第１手首軸１から第２内輪５２に逆入力トルクとして加えられても、第２内輪５２および第１手首軸１が回動することはない。これにより、第１手首６が停止した状態で、第２手首７が第２手首軸２のまわりに回転するようになる。   Further, since the locked state of the second outer ring 51 and the second inner ring 52 is maintained, an external force such as gravity received by the wrists 6 and 7 and the end effector is applied to the second inner ring 52 from the first wrist shaft 1 as a reverse input torque. As a result, the second inner ring 52 and the first wrist shaft 1 do not rotate. As a result, the second wrist 7 rotates around the second wrist axis 2 while the first wrist 6 is stopped.

一方、ブレーキ４の電磁石４５に通電したブレーキＯＦＦ状態では、前述のように、第１クラッチ３の制御軸３６と第１ロック解除片３５がブレーキ４から回転可能に解放されている。この状態で入力プーリ１０に入力トルクが加えられると、ブレーキＯＮ状態と同じく、入力プーリ１０の回転が第２手首軸２に伝達され、第２手首軸２の回転が第２減速機構１５で減速されて第２手首７に伝達される。そして、第１クラッチ３では、図７に示すように、第１外輪３１と第１内輪３２とが、回転方向前側のローラ３３を介してロックし、その回転方向前側のローラ３３で第１ロック解除片３５の柱部３５ａを押し動かしていく状態で一体に回転し続ける。これにより、第１ロック解除片３５と一体に制御軸３６およびブレーキ４の摩擦板４２も共回りする。   On the other hand, in the brake OFF state in which the electromagnet 45 of the brake 4 is energized, the control shaft 36 and the first lock release piece 35 of the first clutch 3 are released from the brake 4 so as to be rotatable as described above. When an input torque is applied to the input pulley 10 in this state, the rotation of the input pulley 10 is transmitted to the second wrist shaft 2 as in the brake ON state, and the rotation of the second wrist shaft 2 is decelerated by the second reduction mechanism 15. And transmitted to the second wrist 7. In the first clutch 3, as shown in FIG. 7, the first outer ring 31 and the first inner ring 32 are locked via the roller 33 on the front side in the rotational direction, and the first lock is made on the roller 33 on the front side in the rotational direction. It continues to rotate integrally in a state where the column part 35a of the release piece 35 is pushed and moved. Thereby, the control shaft 36 and the friction plate 42 of the brake 4 also rotate together with the first unlocking piece 35.

このとき、第２クラッチ５では、まず、図８に示すように、第１内輪３２と一体の中間軸５６が回転することにより、中間軸５６に固定された第２ロック解除片５５の柱部５５ａが、各楔形空間５７の一対のローラ５３のうちの回転方向後側のローラ５３をコイルばね５４の弾性力に抗して楔形空間５７の広大部へ移動させ、第２外輪５１と第２内輪５２のロック状態を解除する。その後、図９に示すように、中間軸５６がさらに回転して、その係合部５６ａと第２内輪５２の係合穴５２ａとが係合すると、中間軸５６の回転が第２内輪５２および第１手首軸１に伝達される。これにより、第１手首６が第２手首７と一体に回動し、同時に第２手首７が第２手首軸２のまわりに回転するようになる。   At this time, in the second clutch 5, first, as shown in FIG. 8, the intermediate shaft 56 integral with the first inner ring 32 rotates, so that the column portion of the second unlocking piece 55 fixed to the intermediate shaft 56. 55a moves the roller 53 on the rear side in the rotational direction of the pair of rollers 53 in each wedge-shaped space 57 to the wide part of the wedge-shaped space 57 against the elastic force of the coil spring 54, and the second outer ring 51 and the second The locked state of the inner ring 52 is released. Thereafter, as shown in FIG. 9, when the intermediate shaft 56 further rotates and the engaging portion 56 a engages with the engagement hole 52 a of the second inner ring 52, the rotation of the intermediate shaft 56 causes the second inner ring 52 and the second inner ring 52 to rotate. It is transmitted to the first wrist shaft 1. As a result, the first wrist 6 rotates integrally with the second wrist 7, and at the same time, the second wrist 7 rotates around the second wrist axis 2.

ここで、入力プーリ１０へ入力トルクを供給する駆動モータを停止させたときは、第１クラッチ３では、第１外輪３１と第１内輪３２とが、ローラ３３を介してロックした状態で停止するが、回転可能に解放されている制御軸３６および第１ロック解除片３５は慣性により回転し続けようとする。このとき、第１ロック解除片３５の柱部５５ａが回転方向前側のローラ３３から離れると、次に入力トルクが加えられたときの動作に遅れが生じやすい。このため、この実施形態では、制御軸３６を支持する軸受の内部の潤滑剤およびブレーキ４のシール部材１６の制御軸３６に対する回転抵抗を適切に調整することにより、第１ロック解除片３５の柱部３５ａが回転方向前側のローラ３３から大きく離れないうちに制御軸３６および第１ロック解除片３５が停止するようにしている。   Here, when the drive motor that supplies the input torque to the input pulley 10 is stopped, the first clutch 3 stops in a state where the first outer ring 31 and the first inner ring 32 are locked via the roller 33. However, the control shaft 36 and the first unlocking piece 35 that are rotatably released tend to continue to rotate due to inertia. At this time, if the column portion 55a of the first unlocking piece 35 is separated from the roller 33 on the front side in the rotation direction, the operation when the input torque is next applied is likely to be delayed. For this reason, in this embodiment, the pillar of the first unlocking piece 35 is adjusted by appropriately adjusting the lubricant in the bearing that supports the control shaft 36 and the rotational resistance of the seal member 16 of the brake 4 with respect to the control shaft 36. The control shaft 36 and the first unlocking piece 35 are stopped before the portion 35a is largely separated from the roller 33 on the front side in the rotation direction.

また、第２クラッチ５においては、それまでの回転方向の後側のローラ５３は第２ロック解除片５５の柱部５５ａに押されたままロック解除状態で停止するが、回転方向前側のローラ５３はコイルばね５４の弾性力によってロック状態に戻る。このため、このときの挙動は、第２内輪５２が受ける逆入力トルクの方向によって若干異なる。すなわち、逆入力トルクの方向がそれまでの回転方向と逆の場合には、第２内輪５２がそれまでの回転方向前側であったローラ５３を介して第２外輪５１とロックして動かないので、第１手首軸１も動かず各手首６、７およびエンドエフェクタの位置が保持される。一方、逆入力トルクの方向がそれまでの回転方向と同じ場合には、第２内輪５２がその方向に僅かに回転し、回転方向後側のローラ５３が相対的に楔形空間５７の狭小部へ移動してロック状態となると、第２内輪５２および第１手首軸１が停止して各手首６、７およびエンドエフェクタの位置が保持されるようになる。   In the second clutch 5, the rear roller 53 in the rotational direction until then is stopped in the unlocked state while being pressed by the column portion 55 a of the second unlocking piece 55, but the roller 53 in the front in the rotational direction. Returns to the locked state by the elastic force of the coil spring 54. For this reason, the behavior at this time is slightly different depending on the direction of the reverse input torque received by the second inner ring 52. That is, when the direction of the reverse input torque is opposite to the rotation direction so far, the second inner ring 52 is locked and moved with the second outer ring 51 via the roller 53 that has been on the front side in the rotation direction so far. The first wrist shaft 1 does not move, and the positions of the wrists 6 and 7 and the end effector are maintained. On the other hand, when the direction of the reverse input torque is the same as the rotation direction so far, the second inner ring 52 rotates slightly in that direction, and the roller 53 on the rear side in the rotation direction relatively moves toward the narrow portion of the wedge-shaped space 57. When moved and locked, the second inner ring 52 and the first wrist shaft 1 are stopped, and the positions of the wrists 6 and 7 and the end effector are held.

なお、上記の動作の説明で参照した図５乃至図９は、入力プーリ１０を左回転させる入力トルクが加えられた場合の動作を記載したものであるが、入力プーリ１０を右回転させる入力トルクが加えられた場合も、各部材の回転方向以外は同じ動作となる。   5 to 9 referred to in the above description of the operation describe the operation when the input torque for rotating the input pulley 10 to the left is applied, the input torque for rotating the input pulley 10 to the right. Even when is added, the operation is the same except for the rotation direction of each member.

また、第１手首６の回動動作を止める際は、駆動モータの運転中にブレーキ４の電磁石４５への通電を停止してブレーキ４をＯＮ状態とし、第１外輪３１を空転させる（図５の状態とする）こともできる。このようにすれば、駆動モータを停止させることなく、ブレーキ４のＯＮ状態とＯＦＦ状態の切替操作（以下、「ＯＮ・ＯＦＦ操作」と称する。）だけで、第１手首６と第２手首７が一体に回動する状態と、第１手首６が停止して第２手首７のみが回転する状態を切り替えられるようになる。しかし、この場合は、ブレーキ４がＯＦＦ状態からＯＮ状態となって制御軸３６および第１ロック解除片３５が停止した瞬間に、それまで回転していた他の各部材の慣性による大きな衝撃がローラ３３から第１ロック解除片３５および制御軸３６を介してブレーキ４に加わるので、その衝撃を十分に吸収できるだけのブレーキ力を有するブレーキ４が必要となり、ブレーキ４および手首ユニット全体が大型化しやすい。   Further, when stopping the rotation operation of the first wrist 6, the energization to the electromagnet 45 of the brake 4 is stopped during the operation of the drive motor, the brake 4 is turned on, and the first outer ring 31 is idled (FIG. 5). It is also possible to set a state of In this way, the first wrist 6 and the second wrist 7 can be simply switched between the ON state and OFF state of the brake 4 (hereinafter referred to as “ON / OFF operation”) without stopping the drive motor. Can be switched between a state in which the first wrist 6 rotates and a state in which the first wrist 6 stops and only the second wrist 7 rotates. However, in this case, at the moment when the brake 4 is turned from the OFF state to the ON state and the control shaft 36 and the first unlocking piece 35 are stopped, a large impact due to the inertia of each of the other members that have been rotating until then is generated by the roller. 33 is applied to the brake 4 via the first unlocking piece 35 and the control shaft 36, so the brake 4 having a braking force sufficient to absorb the impact is required, and the brake 4 and the entire wrist unit are likely to be large.

このため、この実施形態で第１手首６の回動動作を止めるときは、前述のように駆動モータを停止させた後にブレーキＯＮ状態とする順番で操作を行うことにより、第１クラッチ３の回転伝達遮断動作がスムーズに行われるようにするとともに、ブレーキ４に必要とされるブレーキ力を小さくして、ブレーキ４の小型化を図っている。   For this reason, when stopping the rotation operation of the first wrist 6 in this embodiment, the rotation of the first clutch 3 is performed by performing the operation in the order in which the brake motor is turned on after the drive motor is stopped as described above. The transmission cut-off operation is performed smoothly, and the brake force required for the brake 4 is reduced to reduce the size of the brake 4.

この手首ユニットの動作は、上記の通りであり、第１手首６と第２手首７が一体に回動する際に、第２手首７が回転するようになっている。このため、第２手首７に取り付けられたエンドエフェクタを目標位置に移動させる際には、通常、第１ステップとして、ブレーキＯＦＦ状態で駆動モータを駆動して、第１手首６と第２手首７を一体に回動させ、第１手首６が目標位置に達した時点で、一旦駆動モータを停止させて第１手首６と第２手首７の回動動作を止める。次に、第２ステップとして、ブレーキ４をＯＮ状態とした後、再び駆動モータを駆動して第２手首７を回転させ、エンドエフェクタの位置決めを行うようにする。   The operation of the wrist unit is as described above, and the second wrist 7 rotates when the first wrist 6 and the second wrist 7 rotate together. For this reason, when the end effector attached to the second wrist 7 is moved to the target position, normally, as the first step, the drive motor is driven in the brake OFF state, and the first wrist 6 and the second wrist 7 are driven. Are rotated together, and when the first wrist 6 reaches the target position, the drive motor is temporarily stopped to stop the rotation of the first wrist 6 and the second wrist 7. Next, as a second step, after the brake 4 is turned on, the drive motor is driven again to rotate the second wrist 7 to position the end effector.

また、上記とは逆に、第１ステップとして、ブレーキＯＮ状態で駆動モータを駆動して第２手首７を回転させ、第２ステップで、ブレーキＯＦＦ状態として第１手首６と第２手首７を一体に回動させるようにしてもよい。この場合は、予め第１手首６と第２手首７を回動させたときの回動量と第２手首７の回転量の関係を把握しておき、第１ステップでは、第２ステップの第２手首７の回転量を考慮して第２手首７の目標位置を設定するようにする。   Contrary to the above, as a first step, the drive motor is driven to rotate the second wrist 7 in the brake-on state, and in the second step, the first wrist 6 and the second wrist 7 are brought into the brake-off state. You may make it rotate integrally. In this case, the relationship between the rotation amount when the first wrist 6 and the second wrist 7 are rotated in advance and the rotation amount of the second wrist 7 are grasped in advance, and the second step of the second step is performed in the first step. The target position of the second wrist 7 is set in consideration of the rotation amount of the wrist 7.

この手首ユニットは、上述したように、ブレーキ４のＯＮ・ＯＦＦ操作によって、１つの駆動モータで、第１手首軸１のまわりの第１手首６と第２手首７の回動動作と、第２手首軸２のまわりの第２手首７の回転動作を切り替えて行えるようにしたものである。   As described above, the wrist unit is configured to turn the first wrist 6 and the second wrist 7 around the first wrist shaft 1 with a single drive motor by turning the brake 4 on and off, The rotation operation of the second wrist 7 around the wrist shaft 2 can be switched.

したがって、２つの駆動モータを組み込んだ従来のものに比べて、駆動モータおよびそのドライバ装置の設置スペースが小さく、ユニット全体を小型化、低コスト化できるし、駆動モータ用の動力ケーブルや通信ケーブルも少ないので、組立時の配線作業を効率よく行うことができる。   Therefore, compared with the conventional one incorporating two drive motors, the installation space for the drive motor and its driver device is small, the entire unit can be reduced in size and cost, and power cables and communication cables for the drive motor are also available. Since there are few, wiring work at the time of an assembly can be performed efficiently.

また、各手首６、７の位置決め動作は、各手首６、７の回転方向位置を検出するアブソリュートエンコーダ１７、１８と駆動モータのエンコーダの検出値とに基づいて制御されるので、エンドエフェクタを目標位置に高精度で停止させることができる。   The positioning operation of the wrists 6 and 7 is controlled based on the absolute encoders 17 and 18 that detect the rotational position of the wrists 6 and 7 and the detection value of the encoder of the drive motor. The position can be stopped with high accuracy.

そして、駆動モータ停止時には、第２クラッチ５の作用によって各手首６、７およびエンドエフェクタの位置を保持できるので、停電等によって駆動モータが意図せずに停止してしまったときにも、エンドエフェクタの位置の変化よって生じるトラブルを防止することができる。   Since the positions of the wrists 6 and 7 and the end effector can be held by the action of the second clutch 5 when the drive motor is stopped, the end effector can be stopped even when the drive motor stops unintentionally due to a power failure or the like. Troubles caused by a change in the position of can be prevented.

図１０は第２の実施形態を示す。この実施形態は、第１実施形態をベースとし、その第１減速機構１２が一定の条件を満たすことを前提として、第２クラッチ５を省略したものである。具体的には、第１実施形態の第１クラッチ３の第１内輪３２に一体形成される中間軸５６を他端側に延長し、その中間軸５６の他端部をキー結合により第１手首軸１に相対回転不能に連結し、中央部を軸受を介してフレーム８の第３の柱８ｃで回転自在に支持するようにしている。また、第１クラッチ３の制御軸３６は、取付部３６ａを延長して小径円筒部３６ｂを省略している。   FIG. 10 shows a second embodiment. This embodiment is based on the first embodiment, and the second clutch 5 is omitted on the assumption that the first speed reduction mechanism 12 satisfies a certain condition. Specifically, the intermediate shaft 56 integrally formed with the first inner ring 32 of the first clutch 3 of the first embodiment is extended to the other end side, and the other end portion of the intermediate shaft 56 is connected to the first wrist by key connection. It is connected to the shaft 1 so as not to be relatively rotatable, and the central portion is rotatably supported by the third column 8c of the frame 8 via a bearing. Further, the control shaft 36 of the first clutch 3 extends the mounting portion 36a and omits the small diameter cylindrical portion 36b.

ここで、第２クラッチ５を省略できる条件は、駆動モータ停止時に第１手首６からエンドエフェクタで把持される物体までの各部材に作用する重力によって第１手首軸１に加わる逆入力トルクが、第１減速機構１２の空転トルクと減速比の積よりも小さいということである。すなわち、この条件が成立する場合は、第１減速機構１２が駆動モータ停止時の逆入力トルクによる第１手首６の回動を阻止できるので、これと同じ機能の第２クラッチ５は省略することができる。   Here, the condition that the second clutch 5 can be omitted is that the reverse input torque applied to the first wrist shaft 1 by gravity acting on each member from the first wrist 6 to the object gripped by the end effector when the drive motor is stopped is That is, it is smaller than the product of the idling torque and the reduction ratio of the first speed reduction mechanism 12. That is, when this condition is satisfied, the first reduction mechanism 12 can prevent the first wrist 6 from rotating due to the reverse input torque when the drive motor is stopped, so the second clutch 5 having the same function is omitted. Can do.

図１１乃至図１６は第３の実施形態を示す。この実施形態は、図１１乃至図１３に示すように、第１実施形態をベースとし、その入力プーリ１０および入力ベルト１１に代えて、第１クラッチ３の第１外輪３１を直接駆動する駆動モータ２０をユニット内部に設け、第１クラッチ３の第１外輪３１の外周に、第２手首軸２に一体形成された傘歯車２ａと噛み合う傘歯車１９を嵌合固定し、その一対の傘歯車２ａ、１９を含む第１手首６の内側の部品の大部分を覆う略円筒状のユニットカバー２４を、第１手首６およびフレーム８に取り付けたものである。   11 to 16 show a third embodiment. As shown in FIGS. 11 to 13, this embodiment is based on the first embodiment, and instead of the input pulley 10 and the input belt 11, a drive motor that directly drives the first outer ring 31 of the first clutch 3. 20 is provided inside the unit, and the bevel gear 19 that meshes with the bevel gear 2a integrally formed with the second wrist shaft 2 is fitted and fixed to the outer periphery of the first outer ring 31 of the first clutch 3, and the pair of bevel gears 2a , 19 and a substantially cylindrical unit cover 24 that covers most of the parts inside the first wrist 6 are attached to the first wrist 6 and the frame 8.

前記駆動モータ２０は、フレーム８の第２の柱部８ｂに代わる円筒状のモータ支持部８ｅの内周に固定されたステータ２１と、ステータ２１の径方向内側に配されるロータ２２と、ロータ２２が取り付けられるモータ軸２３とからなる。そのモータ軸２３は、第１クラッチ３の制御軸３６を通す中空のもので、両端部が軸受を介してモータ支持部８ｅに回転自在に支持され、他端部がキー結合により第１外輪３１に相対回転不能に連結されている。   The drive motor 20 includes a stator 21 fixed to the inner periphery of a cylindrical motor support portion 8e instead of the second column portion 8b of the frame 8, a rotor 22 disposed on the radially inner side of the stator 21, a rotor And a motor shaft 23 to which 22 is attached. The motor shaft 23 is a hollow shaft through which the control shaft 36 of the first clutch 3 passes. Both end portions of the motor shaft 23 are rotatably supported by the motor support portion 8e via bearings, and the other end portion is key-coupled to the first outer ring 31. It is connected to the non-rotatable.

そして、上記の駆動動モータ２０の配置に伴い、ブレーキ４を第１実施形態よりも小型化してモータ支持部８ｅ内に設け、フレーム８の第１の柱部８ａは、第１手首６の一端側の取付部６ａに固定された支軸９を軸受を介して回転自在に支持するようにして、ブレーキ４に近づけた配置とすることにより、手首ユニット全体を軸方向に小型化している。   With the arrangement of the drive motor 20 described above, the brake 4 is made smaller than the first embodiment and provided in the motor support portion 8e, and the first column portion 8a of the frame 8 is one end of the first wrist 6. The entire wrist unit is reduced in size in the axial direction by arranging the support shaft 9 fixed to the mounting portion 6a on the side so as to be rotatably supported through a bearing and close to the brake 4.

前記ユニットカバー２４は、図１４乃至図１６に示すように、第１手首６と一体に回動する中央カバー２５と、中央カバー２５を軸方向で挟むようにフレーム８の台部８ｄに固定される２つの固定カバー２６、２７とからなる。その中央カバー２５と他端側の固定カバー２７は両端が開放され、一端側の固定カバー２６は一端が閉塞されて他端が開放されている。そして、中央カバー２５は、図１２にも示したように、上面側の開口の両縁部から断面クランク状に延びる取付部２５ａで第１手首６の平板部６ｃの側面に固定されており、下面側部分がフレーム８の台部８ｄに設けられたガイド部８ｆと摺動するようになっている。また、両固定カバー２６、２７は、下面側の開口の両縁部から下方に延びる取付部２６ａ、２７ａでフレーム８の台部８ｄの側面に固定されており、その一端側の固定カバー２６には第１手首６の支軸９が通されている。これより、中央カバー２５が、その軸方向の両側部をそれぞれ両側の固定カバー２６、２７に案内されて、第１手首６と一体にスムーズに回動するようになっている。   As shown in FIGS. 14 to 16, the unit cover 24 is fixed to the base cover 8d of the frame 8 so as to sandwich the central cover 25 in the axial direction and the central cover 25 that rotates integrally with the first wrist 6. And two fixed covers 26 and 27. The center cover 25 and the fixed cover 27 at the other end are open at both ends, and the fixed cover 26 at the one end is closed at one end and the other end is open. Then, as shown in FIG. 12, the center cover 25 is fixed to the side surface of the flat plate portion 6c of the first wrist 6 with mounting portions 25a extending in a cross-sectional crank shape from both edges of the opening on the upper surface side. The lower surface side portion slides on the guide portion 8 f provided on the base portion 8 d of the frame 8. The fixed covers 26 and 27 are fixed to the side surface of the base portion 8d of the frame 8 by mounting portions 26a and 27a extending downward from both edges of the opening on the lower surface side. The support shaft 9 of the first wrist 6 is passed through. Thus, the central cover 25 is smoothly rotated integrally with the first wrist 6 by guiding both sides in the axial direction to the fixed covers 26 and 27 on both sides.

そして、上記のように駆動モータ２０から第２手首軸２への回転伝達を行う一対の傘歯車１９、２ａを覆うカバー２５が設けられていることにより、手首ユニットの内部、特に傘歯車１９、２ａどうしの間への異物の侵入による動作不良が生じるおそれがなく、手首ユニット内部の潤滑剤の外部への飛散も防止することができる。なお、この第２実施形態では、第１クロスローラ軸受１３および第１手首６用のアブソリュートエンコーダ１７の径方向外側を覆う他端側カバー２８がフレーム８の第３の柱部８ｃに取り付けられ、第２クロスローラ軸受１４および第２手首７用のアブソリュートエンコーダ１８の径方向外側を覆う上部カバー２９が第１手首６の平板部６ｃに取り付けられている。   As described above, the cover 25 covering the pair of bevel gears 19, 2 a that transmits the rotation from the drive motor 20 to the second wrist shaft 2 is provided, so that the inside of the wrist unit, in particular the bevel gear 19, There is no possibility of malfunction due to intrusion of foreign matter between 2a, and scattering of the lubricant inside the wrist unit to the outside can also be prevented. In the second embodiment, the other end side cover 28 that covers the radially outer side of the first cross roller bearing 13 and the absolute encoder 17 for the first wrist 6 is attached to the third column portion 8c of the frame 8, An upper cover 29 that covers the radially outer sides of the second cross roller bearing 14 and the absolute encoder 18 for the second wrist 7 is attached to the flat plate portion 6 c of the first wrist 6.

また、この第２実施形態は、エンドエフェクタがエア駆動されるものであり、図１１に示すように、エンドエフェクタの駆動用エアを供給するエア配管６０が、第１手首６の支軸９を貫通して一端側の取付部６ａに沿って径方向に延び、一端側の固定カバー２６を貫通して第２手首軸２の中空部に通されている。なお、エア配管６０を通す固定カバー２６の孔２６ｂは、円周方向に延び、エア配管６０が第１手首６および第２手首７と一体に回動しても干渉しないようになっている（図１５参照）。   In the second embodiment, the end effector is driven by air. As shown in FIG. 11, the air pipe 60 for supplying the drive air for the end effector supports the support shaft 9 of the first wrist 6. It penetrates and extends in the radial direction along the attachment portion 6 a on one end side, passes through the fixed cover 26 on one end side, and is passed through the hollow portion of the second wrist shaft 2. The hole 26b of the fixed cover 26 through which the air pipe 60 is passed extends in the circumferential direction so that it does not interfere even if the air pipe 60 rotates together with the first wrist 6 and the second wrist 7 ( FIG. 15).

そして、第２手首軸２とエア配管６０との間には、転がり軸受（玉軸受）６１とその転がり軸受６１の軸方向の一側をシールするシール部材６２が組み込まれている。これにより、手首ユニット内部にエア漏れを生じさせることなく、エンドエフェクタをスムーズに作動させることができるようになっている。   A rolling bearing (ball bearing) 61 and a seal member 62 that seals one side of the rolling bearing 61 in the axial direction are incorporated between the second wrist shaft 2 and the air pipe 60. As a result, the end effector can be operated smoothly without causing air leakage inside the wrist unit.

なお、上述した第２実施形態では第１実施形態の入力部を変更したが、第１実施形態の入力部をそのままにして、ユニットカバー２４、他端側カバー２８、上部カバー２９およびエア配管６０、転がり軸受６１、シール部材６２を設けるようにしてもよい。   In addition, although the input part of 1st Embodiment was changed in 2nd Embodiment mentioned above, the input part of 1st Embodiment is left as it is, the unit cover 24, the other end side cover 28, the upper cover 29, and the air piping 60. Alternatively, a rolling bearing 61 and a seal member 62 may be provided.

また、上述した各実施形態では、ブレーキとして無励磁型電磁ブレーキを用いたが、ブレーキの種類はこれに限らず、励磁型電磁ブレーキ等、ＯＮ・ＯＦＦ操作が容易に行えるものであればよい。   In each of the above-described embodiments, the non-excitation electromagnetic brake is used as the brake. However, the type of the brake is not limited to this, and any type may be used as long as it can be easily turned on and off, such as an excitation electromagnetic brake.

１ 第１手首軸
２ 第２手首軸
２ａ 傘歯車
３ 第１クラッチ
４ ブレーキ（無励磁型電磁ブレーキ）
５ 第２クラッチ
６ 第１手首
７ 第２手首
８ フレーム（固定部材）
９ 支軸
１０ 入力プーリ（入力部材）
１０ａ 傘歯車
１２ 第１減速機構（波動歯車装置）
１３ 第１クロスローラ軸受
１４ 第２クロスローラ軸受
１５ 第２減速機構（波動歯車装置）
１６ シール部材
１７、１８ アブソリュートエンコーダ
１９ 傘歯車
２０ 駆動モータ
２４ ユニットカバー
２５ 中央カバー
２６、２７ 固定カバー
３１ 第１外輪
３２ 第１内輪
３２ｂ カム面
３３ ローラ
３４ コイルばね
３５ 第１ロック解除片
３５ａ 柱部
３６ 制御軸
３７ 楔形空間
５１ 第２外輪
５２ 第２内輪
５２ｂ カム面
５３ ローラ
５４ コイルばね
５５ 第２ロック解除片
５５ａ 柱部
５６ 中間軸
５７ 楔形空間
６０ エア配管
６１ 転がり軸受
６２ シール部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st wrist axis | shaft 2 2nd wrist axis | shaft 2a Bevel gear 3 1st clutch 4 Brake (non-excitation type electromagnetic brake)
5 Second clutch 6 First wrist 7 Second wrist 8 Frame (fixing member)
9 Support shaft 10 Input pulley (input member)
10a Bevel gear 12 First reduction mechanism (wave gear device)
13 First cross roller bearing 14 Second cross roller bearing 15 Second reduction mechanism (wave gear device)
16 Seal members 17 and 18 Absolute encoder 19 Bevel gear 20 Drive motor 24 Unit cover 25 Center cover 26 and 27 Fixed cover 31 First outer ring 32 First inner ring 32b Cam surface 33 Roller 34 Coil spring 35 First unlocking piece 35a Column 36 Control shaft 37 Wedge-shaped space 51 Second outer ring 52 Second inner ring 52b Cam surface 53 Roller 54 Coil spring 55 Second lock release piece 55a Column 56 Intermediate shaft 57 Wedge-shaped space 60 Air piping 61 Rolling bearing 62 Seal member

Claims (6)

駆動モータから入力トルクを加えられる入力部材と、前記入力部材と同軸に配される第１手首軸と、前記第１手首軸に回転伝達可能に連結された第１手首と、前記第１手首軸と直交する方向に延び、前記入力部材に互いに噛み合う一対の傘歯車を介して回転伝達可能に連結された第２手首軸と、前記第１手首に回転自在に組み込まれ、前記第２手首軸に回転伝達可能に連結された第２手首と、前記入力部材に連結され、入力部材から入力された回転の伝達と遮断を行う第１クラッチと、前記第１クラッチに連結され、第１クラッチの回転伝達状態と回転遮断状態を切り替えるブレーキと、前記第１クラッチと第１手首軸に連結され、第１クラッチから伝達された回転を第１手首軸に伝達し、第１手首軸に加えられる逆入力トルクに対してはロックして第１手首軸を停止させる第２クラッチとを備え、
前記第１クラッチを回転伝達状態として前記入力部材に入力トルクを加えたときには、前記第１手首が第２手首と一体に第１手首軸のまわりに回動し、前記第１クラッチを回転遮断状態として前記入力部材に入力トルクを加えたときには、前記第１手首が停止して第２手首が第２手首軸のまわりに回転するようになっているロボットの手首ユニット。 An input member to which an input torque is applied from a drive motor, a first wrist shaft that is arranged coaxially with the input member, a first wrist that is connected to the first wrist shaft so as to be able to transmit rotation, and the first wrist shaft A second wrist shaft extending in a direction orthogonal to the input member and coupled to the input member via a pair of bevel gears so as to be able to transmit rotation, and rotatably incorporated in the first wrist, A second wrist connected to transmit rotation, a first clutch connected to the input member for transmitting and blocking rotation input from the input member, and a rotation of the first clutch connected to the first clutch. A brake that switches between a transmission state and a rotation cut-off state, and a reverse input that is connected to the first clutch and the first wrist shaft, transmits the rotation transmitted from the first clutch to the first wrist shaft, and is applied to the first wrist shaft For torque And a second clutch for stopping the first wrist axis and click,
When an input torque is applied to the input member with the first clutch in a rotation transmission state, the first wrist rotates together with the second wrist around the first wrist shaft, and the first clutch is in a rotation cut-off state. A wrist unit for a robot in which when the input torque is applied to the input member, the first wrist stops and the second wrist rotates around the second wrist axis. 前記第１クラッチは、前記入力部材と一体回転する第１外輪の径方向内側に第１内輪を配し、前記第１内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第１外輪の内周円筒面と第１内輪の各カム面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間に一対のローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有する第１ロック解除片を、前記第１内輪と同一軸心のまわりに回転する制御軸に固定したものであり、
前記ブレーキは、前記制御軸を回転不能に拘束する状態と前記制御軸を回転可能に解放する状態とを切り替える操作が行えるものであり、
前記第２クラッチは、固定部材に固定された第２外輪の径方向内側に前記第１手首軸と一体回転する第２内輪を配し、前記第２内輪と前記第１クラッチの第１内輪との間に、第１内輪の回転を僅かな角度遅れをもって第２内輪に伝達するトルク伝達手段を設け、前記第２内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記第２外輪の内周円筒面と第２内輪の各カム面との間に周方向の両側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間に一対のローラとそのローラを一つずつ楔形空間の両側の狭小部へ押し込むばねを組み込み、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有する第２ロック解除片を、前記第１クラッチの第１内輪に固定したものであり、
前記ブレーキが前記制御軸を回転可能に解放した状態で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第１クラッチでは、前記第１外輪が前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向前側のローラを介してロックした第１内輪と一体に回転し、前記第２クラッチでは、前記第１内輪に固定された第２ロック解除片が、前記各楔形空間の一対のローラのうちの回転方向後側のローラを押して前記第２外輪と第２内輪のロック状態を解除した後に、前記トルク伝達手段によって前記第１内輪の回転が前記第２内輪および第１手首軸に伝達され、
前記ブレーキが前記制御軸を回転不能に拘束した状態で、前記入力部材に入力トルクが加えられると、前記第１クラッチでは、前記回転方向前側のローラが前記制御軸に固定された第１ロック解除片の柱部に当接して停止することにより、前記第１外輪と第１内輪のロック状態が解除されて第１外輪および入力部材が空転し、前記第２クラッチの第２内輪および第１手首軸には回転が伝達されないようになっていることを特徴とする請求項１に記載のロボットの手首ユニット。 The first clutch has a first inner ring disposed radially inward of a first outer ring that rotates integrally with the input member, and a plurality of cam surfaces are provided in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the first inner ring, and the first outer ring A wedge-shaped space gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed between the inner peripheral cylindrical surface of the first inner ring and each cam surface of the first inner ring, and a pair of rollers and one roller are provided in each wedge-shaped space one by one. Springs to be pushed into the narrow portions on both sides of the wedge-shaped space, and the first unlocking pieces having the pillar portions inserted on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space are used as control shafts that rotate around the same axis as the first inner ring. Is fixed,
The brake can perform an operation for switching between a state in which the control shaft is unrotatably restricted and a state in which the control shaft is rotatably released,
The second clutch includes a second inner ring that rotates integrally with the first wrist shaft at a radially inner side of a second outer ring fixed to a fixing member, and the second inner ring and the first inner ring of the first clutch A torque transmitting means for transmitting the rotation of the first inner ring to the second inner ring with a slight angular delay, and providing a plurality of cam surfaces in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the second inner ring, A wedge-shaped space that gradually narrows on both sides in the circumferential direction is formed between the inner peripheral cylindrical surface and each cam surface of the second inner ring, and a pair of rollers and its rollers are placed in each wedge-shaped space one by one in the wedge-shaped space. A spring that pushes into the narrow part on both sides is incorporated, and a second unlocking piece having pillars inserted on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space is fixed to the first inner ring of the first clutch,
When an input torque is applied to the input member in a state in which the control shaft is rotatably released by the brake, in the first clutch, the first outer ring rotates in a direction of the pair of rollers in the wedge-shaped spaces. The second clutch is rotated integrally with the first inner ring locked via the front roller, and in the second clutch, the second unlocking piece fixed to the first inner ring is rotated among the pair of rollers in each wedge-shaped space. After releasing the locked state of the second outer ring and the second inner ring by pushing the roller on the rear side in the direction, the rotation of the first inner ring is transmitted to the second inner ring and the first wrist shaft by the torque transmitting means,
When an input torque is applied to the input member in a state where the brake restrains the control shaft to be non-rotatable, a first unlocking is performed in which the roller in the rotational direction is fixed to the control shaft in the first clutch. When the first outer ring and the first inner ring are unlocked by coming into contact with the column portion and stopping, the first outer ring and the input member are idled, and the second inner ring and the first wrist of the second clutch are rotated. The robot wrist unit according to claim 1, wherein rotation is not transmitted to the shaft. 前記ブレーキが、非通電時は前記制御軸を回転不能に拘束し、通電時は前記制御軸を回転可能に解放する無励磁型電磁ブレーキであることを特徴とする請求項２に記載のロボットの手首ユニット。   The robot according to claim 2, wherein the brake is a non-excitation electromagnetic brake that restrains the control shaft so as not to rotate when de-energized and releases the control shaft so as to be rotatable when energized. Wrist unit. 前記第１手首軸と第１手首との間に、前記第１手首軸の回転を減速して第１手首に伝達し、前記第１手首に加えられる逆入力トルクに対してはロックして第１手首を停止させる減速機構が設けられており、前記第２クラッチが省略され、前記第１クラッチが第１手首軸に連結されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のロボットの手首ユニット。   Between the first wrist shaft and the first wrist, the rotation of the first wrist shaft is decelerated and transmitted to the first wrist, and locked against reverse input torque applied to the first wrist. The speed reduction mechanism for stopping one wrist is provided, the second clutch is omitted, and the first clutch is connected to the first wrist shaft. Robot wrist unit. 前記第１手首および第１手首を回動自在に支持するフレームに、少なくとも前記一対の傘歯車を覆うユニットカバーが取り付けられており、前記ユニットカバーは、前記第１手首と一体に回動する中央カバーと、前記フレームに固定され、前記中央カバーの軸方向両側で中央カバーの回動を案内する固定カバーとからなるものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のロボットの手首ユニット。   A unit cover that covers at least the pair of bevel gears is attached to the first wrist and a frame that rotatably supports the first wrist, and the unit cover is a center that rotates integrally with the first wrist. The robot according to claim 1, comprising a cover and a fixed cover that is fixed to the frame and guides the rotation of the central cover on both axial sides of the central cover. Wrist unit. 前記第２手首に取り付けられるエンドエフェクタがエア駆動されるものであり、前記第２手首軸が中空に形成され、その第２手首軸の中空部に、前記エンドエフェクタに駆動用エアを供給するエア配管が通されており、前記第２手首軸とエア配管との間に、転がり軸受とその転がり軸受の軸方向の一側をシールするシール部材が組み込まれていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のロボットの手首ユニット。   An end effector attached to the second wrist is driven by air, the second wrist shaft is formed in a hollow shape, and air for supplying driving air to the end effector is formed in a hollow portion of the second wrist shaft. 2. A pipe is passed through, and a rolling bearing and a seal member for sealing one side in the axial direction of the rolling bearing are incorporated between the second wrist shaft and the air pipe. The wrist unit of the robot according to any one of 5 to 5.

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