JP2019214102A - Wrist unit of robot - Google Patents

Abstract

To provide a wrist unit of a robot, capable of performing, by one drive motor, rotation operation of a first wrist and a second wrist around one shaft in two shafts orthogonal to each other, and rotation operation of the second wrist around the other shaft.SOLUTION: A wrist unit of a robot can perform, by one drive motor, rotation operation of a first wrist 5 and a second wrist 6 around a first wrist shaft 1, and rotation operation of the second wrist 6 around a second wrist shaft 2 by: installing a differential mechanism 4 having a pinion gear 14 rotating (revolving) around a fixed shaft 10 together with an input pulley 3; connecting a first side gear 15 of the differential mechanism 4 to the first wrist shaft 1; connecting a second side gear 16 to the second wrist shaft 2 orthogonal to the first wrist shaft 1 via a transmission bevel gear 7; and selectively performing release operation of a first brake 8 connected to the first wrist shaft 1, and a second brake 9 connected to the transmission bevel gear 7.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 end of an arm 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, a first wrist that rotates about one of two axes orthogonal to each other, and a first wrist that rotates about one axis integrally with the first wrist and the other. A second wrist that also rotates about the axis of the wrist, and a wrist unit that positions the end effector attached to the second wrist by turning the two 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 Literature 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) meshing with a bevel gear fixed to the outer drive shaft, and a rotation center second gear meshing with a bevel gear fixed to the inner drive shaft on the outer periphery of the rotation center shaft installed as possible. (A bevel gear) is rotatably mounted, and the rotation center axis (corresponding to the first wrist) is fixed to the rotation center axis in a posture orthogonal to the rotation center axis, and a suction hand serving as an end effector is provided around the rotation center axis. A fixed rotating shaft (corresponding to a second wrist) is rotatably mounted, and one of the two bevel gears fixed to the rotating 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。   According to the above configuration, when one of the first motor and the second motor is driven independently, 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 rotation speed, the rotation directions of the rotation shaft and the suction hand cancel the rotation operation around the rotation center axis, and the rotation around the rotation center axis. Only the rotation operation is performed, or only 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 2017-100239 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, 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, so that the rotation center axis around the rotation center axis ( The rotation operation of the first wrist) and the rotation axis (the second wrist) and the rotation operation of the rotation axis around the rotation center axis can be performed.

しかしながら、このように２つの駆動モータを組み込んだ手首ユニットでは、駆動モータの設置スペースが大きくなるためにユニット全体の小型化が難しいという問題がある。また、駆動モータ用の大径の動力ケーブルや通信ケーブルも多くなるので、組立時の配線作業に手間がかかるという問題もある。   However, such a wrist unit incorporating two drive motors has a problem that it is difficult to reduce the size of the entire unit because the installation space for the drive motors is large. In addition, since a large number of power cables and communication cables for the drive motor are increased, there is also a problem that the wiring work at the time of assembly is troublesome.

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。   Accordingly, the present invention provides a single drive motor for rotating the first wrist and the second wrist about one of two axes orthogonal to each other and rotating the second wrist about the other axis. It is an object to provide a robot wrist unit capable of performing an operation.

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、前記入力部材に軸心どうしが直交する状態で連結された傘歯車状のピニオンギアの径方向両側に、それぞれピニオンギアと噛み合う傘歯車状の第１サイドギアおよび第２サイドギアを配したデファレンシャル機構と、前記第１サイドギアに連結された第１手首軸と、前記第２サイドギアに連結された伝達傘歯車と、前記第１手首軸と直交する方向に延び、前記伝達傘歯車と噛み合う傘歯車部を有する第２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、非操作時は前記第１手首軸を回転不能に拘束し、解除操作により第１手首軸を回転可能に解放する第１ブレーキと、非操作時は前記第２サイドギアの回転を規制し、解除操作により第２サイドギアを回転自在とする第２ブレーキとを備え、前記第１ブレーキを解除操作し、前記第２ブレーキを非操作とした状態で、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ブレーキを非操作とし、前記第２ブレーキを解除操作した状態で、前記入力部材に入力トルクを加えたときには、前記第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-mentioned 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, and a bevel gear-shaped pinion gear connected to the input member such that their axes are orthogonal to each other. A differential mechanism having bevel gear-shaped first side gears and second side gears meshing with a pinion gear on both sides in the radial direction, a first wrist shaft connected to the first side gears, and a second wrist shaft connected to the second side gears. A transmission bevel gear, a second wrist shaft extending in a direction perpendicular to the first wrist axis, and having a bevel gear portion meshing with the transmission bevel gear, and a first wrist shaft connected to the first wrist shaft so as to be able to transmit rotation. A wrist, a second wrist rotatably incorporated into the first wrist and rotatably connected to the second wrist axis, and a non-rotatably restrained first wrist axis when not operated; A first brake for rotatably releasing the first wrist shaft by an operation, and a second brake for restricting rotation of the second side gear when not operated and for allowing the second side gear to rotate freely by a release operation, When an input torque is applied to the input member in a state where the first brake is released and the second brake is not operated, the first wrist rotates around the first wrist axis integrally with the second wrist. The second wrist rotates around the second wrist axis when the input brake is moved and the first brake is not operated and the input torque is applied to the input member in a state where the second brake is released. did.

すなわち、第１手首軸に連結した第１手首に、第１手首軸と直交する第２手首軸に連結した第２手首を回転自在に組み込み、入力部材に連結されたピニオンギアを有するデファレンシャル機構の第１サイドギアを第１手首軸に連結するとともに、そのデファレンシャル機構の第２サイドギアを伝達傘歯車を介して第２手首軸に連結し、１つの駆動モータで入力部材に入力トルクを加えるときに、第１ブレーキを解除操作して第１手首軸を解放するとともに、第２ブレーキを非操作として第２サイドギアの回転を規制すれば、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ことができ、第１ブレーキを非操作として第１手首軸を拘束するとともに、第２ブレーキを解除操作して第２サイドギアを回転自在とすれば、第１手首を停止させた状態で第２手首を第２手首軸のまわりに回転させることができるようにしたのである。   That is, a second wrist connected to a second wrist axis orthogonal to the first wrist axis is rotatably incorporated in a first wrist connected to the first wrist axis, and a differential mechanism having a pinion gear connected to an input member. When connecting the first side gear to the first wrist shaft and connecting the second side gear of the differential mechanism to the second wrist shaft via a transmission bevel gear to apply input torque to the input member with one drive motor, If the first brake is released to release the first wrist axis and the second brake is not operated to restrict the rotation of the second side gear, the first wrist and the second wrist are integrated around the first wrist axis. When the first brake is not operated and the first wrist shaft is restrained, and the second brake is released and the second side gear is rotatable, the first wrist is stopped. A second wrist while being it had to be able to rotate about a second wrist axis.

ここで、前記伝達傘歯車が第２サイドギアに相対回転不能に連結されている場合、前記第２ブレーキは、非操作時は前記伝達傘歯車を回転不能に拘束し、解除操作により伝達傘歯車を回転可能に解放するものとすることができる。   Here, when the transmission bevel gear is relatively non-rotatably connected to the second side gear, the second brake restrains the transmission bevel gear so that it cannot rotate when not operated, and releases the transmission bevel gear by a release operation. It can be rotatably released.

また、上記のような伝達傘歯車と第２ブレーキの構成に代えて、前記第２サイドギアと伝達傘歯車との間に前記第２ブレーキが連結されるクラッチ機構が設けられており、前記クラッチ機構は、前記伝達傘歯車と一体回転するクラッチ外輪の径方向内側に、前記第２サイドギアと一体回転するクラッチ内輪を配し、前記クラッチ内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記クラッチ外輪の内周円筒面とクラッチ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ロック解除片を、前記クラッチ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、前記第２ブレーキは、非操作時は前記制御軸を回転不能に拘束し、解除操作により制御軸を回転可能に解放するものであり、前記第１ブレーキを解除操作し、前記第２ブレーキを非操作とした状態で、前記入力部材に入力トルクを加えたときに、前記クラッチ機構のロック解除片がクラッチ外輪とローラとクラッチ内輪のロック状態を解除することにより、前記第１手首が第２手首および伝達傘歯車と一体に第１手首軸のまわりに回動し、前記第１ブレーキを非操作とし、前記第２ブレーキを解除操作した状態で、前記入力部材に入力トルクを加えたときには、前記クラッチ機構のロック状態が維持されて、前記第２手首が第２手首軸のまわりに回転する構成を採用することもできる。   In addition, instead of the configuration of the transmission bevel gear and the second brake as described above, a clutch mechanism for connecting the second brake is provided between the second side gear and the transmission bevel gear, and the clutch mechanism is provided. A radially inner side of a clutch outer ring that rotates integrally with the transmission bevel gear is provided with a clutch inner ring that rotates integrally with the second side gear, and a plurality of cam surfaces are provided on an outer peripheral surface of the clutch inner ring in a circumferential direction. A wedge-shaped space that gradually narrows on both sides in the circumferential direction is formed between the inner peripheral cylindrical surface of the clutch outer ring and each cam surface of the clutch inner ring, and a pair of rollers and one roller are formed in each of these wedge-shaped spaces. A spring that pushes into a narrow portion on both sides of the space is incorporated, and an unlocking piece having pillars inserted on both circumferential sides of each wedge-shaped space is fixed to a control shaft that rotates around the same axis as the clutch inner ring. The second brake restrains the control shaft so that it cannot rotate when it is not operated, and releases the control shaft so that it can rotate when released, and releases the first brake to release the first brake. When the input torque is applied to the input member in a state where the second brake is not operated, the lock releasing piece of the clutch mechanism releases the locked state of the clutch outer wheel, the roller, and the clutch inner wheel, whereby the first When the wrist rotates about the first wrist axis integrally with the second wrist and the transmission bevel gear, the first brake is not operated, and the input torque is applied to the input member in a state where the second brake is released. When added, a configuration in which the locked state of the clutch mechanism is maintained and the second wrist rotates around the second wrist axis may be employed.

上記のクラッチ機構を設けた構成では、第１手首を回動させるときに、第２手首だけでなくロック解除されたクラッチ機構のクラッチ外輪と伝達傘歯車も一体に回動するので、第２手首が第２手首軸のまわりに回転しない。このため、第１手首および第２手首の回動動作と、第２手首の回転動作を互いに独立に行うことができ、第２手首に取り付けられるエンドエフェクタを目標位置に移動させる制御が簡単なものになる。   In the configuration provided with the above-described clutch mechanism, when the first wrist is rotated, not only the second wrist but also the clutch outer ring and the transmission bevel gear of the unlocked clutch mechanism are integrally rotated. Does not rotate around the second wrist axis. Therefore, the rotation operation of the first wrist and the second wrist and the rotation operation of the second wrist can be performed independently of each other, and the control for moving the end effector attached to the second wrist to the target position is simple. become.

また、前記第１ブレーキおよび第２ブレーキとしては、無励磁型電磁ブレーキを採用することができるし、前記第１手首軸と第１手首との間および前記第２手首軸と第２手首との間に、それぞれ減速機構が設けられている構成とすれば、駆動モータから各手首までの間の回転伝達経路におけるデファレンシャル機構等のバックラッシによる各手首の位置決め誤差を低減することができる。ここで、前記第１手首軸と第１手首との間に設けられる減速機構は、手首ユニットの制御上、その出力側の回転方向が入力側の回転方向と同じになるものとすることが望ましい。   Further, as the first brake and the second brake, a non-excitation type electromagnetic brake can be adopted, and a non-excitation type electromagnetic brake can be used between the first wrist axis and the first wrist and between the second wrist axis and the second wrist. If a configuration is provided in which a speed reduction mechanism is provided between each, a positioning error of each wrist due to backlash of a differential mechanism or the like in a rotation transmission path from the drive motor to each wrist can be reduced. Here, it is preferable that the rotation direction on the output side of the speed reduction mechanism provided between the first wrist axis and the first wrist be the same as the rotation direction on the input side for the control of the wrist unit. .

また、前記第１手首および第２手首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が設けられており、前記各アブソリュートエンコーダ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の検出値とに基づいて、前記駆動モータ、第１ブレーキおよび第２ブレーキを制御することにより、前記第１手首および第２手首の位置決めを行う構成とすれば、各手首の位置決め精度の向上が図れる。   Further, two absolute encoders for detecting the rotational positions of the first wrist and the second wrist, respectively, are provided, and the detected values of the absolute encoders and the detected values of the encoders provided in the drive motor are provided. If the first wrist and the second wrist are positioned by controlling the drive motor, the first brake and the second brake based on the drive motor, the positioning accuracy of each wrist can be improved.

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 uses one drive motor to rotate the first wrist and the second wrist about the first wrist axis and the second wrist about the second wrist axis. , So that the installation space for the drive motor and its driver device is smaller than that of a conventional wrist unit incorporating two drive motors, and the entire unit can be reduced in size and cost. It becomes possible and the number of power cables and communication cables for the drive motor is reduced, so that the wiring work at the time of assembly can be performed efficiently.

第１実施形態の手首ユニットの縦断正面図Longitudinal front view of the wrist unit of the first embodiment 図１のII−II線に沿った断面図Sectional view along the line II-II in FIG. 第２実施形態の手首ユニットの縦断正面図Longitudinal front view of the wrist unit of the second embodiment 図３のIV−IV線に沿った断面図FIG. 3 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3. ａ、ｂは、それぞれ図４に対応してクラッチ機構の動作を説明する断面図a and b are cross-sectional views for explaining the operation of the clutch mechanism corresponding to FIG. 第３実施形態の手首ユニットの縦断正面図Longitudinal front view of the wrist unit of the third embodiment 図６のVII−VII線に沿った断面図Sectional view along the line VII-VII in FIG. 図６のVIII−VIII線に沿った断面図Sectional view along the line VIII-VIII in FIG. ａ、ｂは、それぞれ図７に対応して第１逆入力遮断機構の動作を説明する断面図7A and 7B are cross-sectional views illustrating the operation of the first reverse input cutoff mechanism corresponding to FIG.

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２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３と、入力プーリ３の回転を第１手首軸１および第２手首軸２に伝達するデファレンシャル機構４と、第１手首軸１に回転伝達可能に連結された第１手首５と、第１手首５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６と、デファレンシャル機構４と第２手首軸２の間に設けられる伝達傘歯車７と、第１手首軸１に連結される第１ブレーキ８と、伝達傘歯車７に連結される第２ブレーキ９と、ユニット全体を軸方向に貫通する固定軸１０と、固定軸１０を固定支持するフレーム１１とを備えている。そのフレーム１１は、一端に設けられた第１の柱１１ａで固定軸１０の小径一端部を、他端に設けられた第２の柱１１ｂで固定軸１０の他端部をそれぞれ支持している。また、第２手首軸２は中空に形成され、第２手首６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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a first embodiment. This wrist unit is provided at the tip end of an arm of an industrial robot. As shown in FIG. 1, a first wrist axis 1 and a second wrist axis 2 are arranged in postures extending in directions orthogonal to each other. An input pulley 3 serving as an input member disposed coaxially with the first wrist shaft 1, a differential mechanism 4 for transmitting rotation of the input pulley 3 to the first wrist shaft 1 and the second wrist shaft 2, and a first wrist shaft 1 A first wrist 5 rotatably connected to the first wrist 5, a second wrist 6 rotatably assembled to the first wrist 5, and rotatably connected to the second wrist shaft 2, a differential mechanism 4 and a second A transmission bevel gear 7 provided between the wrist shafts 2, a first brake 8 connected to the first wrist shaft 1, a second brake 9 connected to the transmission bevel gear 7, and an entire unit axially penetrating therethrough. The fixed shaft 10 to be fixed and the fixed shaft 10 And a frame 11. The frame 11 supports a small-diameter end of the fixed shaft 10 by a first column 11a provided at one end, and supports the other end of the fixed shaft 10 by a second column 11b provided at the other end. . 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 6 can be passed through.

前記入力プーリ３は、フレーム１１の切欠きを貫通するベルト１２が巻き掛けられ、そのベルト１２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ものであり、後述するようにデファレンシャル機構４と連結されている。   The input pulley 3 is wound around a belt 12 that penetrates a notch of the frame 11, and receives input torque from a drive motor (not shown) through the belt 12. Are linked.

前記デファレンシャル機構４は、図１および図２に示すように、円環状の基端部１３ａが固定軸１０に玉軸受（以下、単に「軸受」と称する。）を介して回転自在に支持され、その基端部１３ａから径方向外側に延びる軸部１３ｂが複数形成されたピニオン支持部材１３と、ピニオン支持部材１３の各軸部１３ｂに軸受を介して回転自在に支持された傘歯車状のピニオンギア１４と、それぞれ固定軸１０を通す状態でピニオンギア１４の径方向両側に配され、ピニオンギア１４と噛み合う傘歯車状の第１サイドギア１５および第２サイドギア１６とからなる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the differential mechanism 4 has an annular base end portion 13a rotatably supported on a fixed shaft 10 via a ball bearing (hereinafter, simply referred to as a "bearing"). A pinion support member 13 formed with a plurality of shaft portions 13b extending radially outward from the base end portion 13a; and a bevel gear-shaped pinion rotatably supported on each shaft portion 13b of the pinion support member 13 via a bearing. The gear 14 includes a first side gear 15 and a second side gear 16 which are arranged on both sides in the radial direction of the pinion gear 14 so as to pass through the fixed shaft 10 and mesh with the pinion gear 14.

このデファレンシャル機構４のピニオン支持部材１３は、各軸部１３ｂの先端部分が入力プーリ３の内周面に形成された軸方向溝３ａに嵌め込まれており、ピニオンギア１４とともに入力プーリ３と一体に固定軸１０のまわりに回転するようになっている。第１サイドギア１５は、固定軸１０を通す中空の第１手首軸１と一体に形成されており、固定軸１０に軸受を介して回転自在に支持されている。なお、第１サイドギアと第１手首軸は、回転伝達可能に連結するようにしてもよい。第２サイドギア１６は、後述するように伝達傘歯車７に固定されて、伝達傘歯車７と一体に固定軸１０のまわりに回転するようになっている。   The pinion support member 13 of the differential mechanism 4 has an end portion of each shaft portion 13 b fitted in an axial groove 3 a formed on the inner peripheral surface of the input pulley 3, and is integrated with the input pulley 3 together with the pinion gear 14. It is adapted to rotate around a fixed shaft 10. The first side gear 15 is formed integrally with the hollow first wrist shaft 1 through which the fixed shaft 10 passes, and is rotatably supported by the fixed shaft 10 via a bearing. The first side gear and the first wrist shaft may be connected so as to be able to transmit rotation. The second side gear 16 is fixed to the transmission bevel gear 7 as described later, and rotates around the fixed shaft 10 integrally with the transmission bevel gear 7.

また、図１に示すように、前記第１手首軸１は、その一端部にキー結合された伝達リング１７と第１減速機構１８を介して第１手首５に連結されている。なお、伝達リング１７は、一端側に設けられた円筒部が軸受を介して固定軸１０の小径一端部に回転自在に支持される状態で、第１減速機構１８に連結されている。   Also, as shown in FIG. 1, the first wrist shaft 1 is connected to the first wrist 5 via a transmission ring 17 keyed to one end thereof and a first reduction mechanism 18. The transmission ring 17 is connected to the first reduction mechanism 18 in a state where a cylindrical portion provided on one end side is rotatably supported by a small-diameter end portion of the fixed shaft 10 via a bearing.

第１減速機構１８は、伝達リング１７にボルト固定されるウェイブジェネレータ１８ａと、ウェイブジェネレータ１８ａの径方向外側に配される第１クロスローラ軸受１９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１８ｂと、ウェイブジェネレータ１８ａとサーキュラースプライン１８ｂとの間に一部を挟まれるフレックススプライン１８ｃ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１８ｂが第１手首５に固定され、フレックススプライン１８ｃがフレーム１１の第３の柱１１ｃに固定されることにより、第１手首軸１の回転を同じ回転方向で減速してサーキュラースプライン１８ｂから第１手首５に伝達するようになっている。   The first reduction mechanism 18 includes a wave generator 18a bolted to the transmission ring 17 and a circular spline 18b integrally formed with a part of an inner ring of a first cross roller bearing 19 disposed radially outside the wave generator 18a. And a flex spline 18c partially sandwiched between a wave generator 18a and a circular spline 18b. Then, the circular spline 18b is fixed to the first wrist 5, and the flex spline 18c is fixed to the third column 11c of the frame 11, so that the rotation of the first wrist shaft 1 is reduced in the same rotational direction and the circular spline 18b to the first wrist 5.

前記第１ブレーキ８は、可撓性を有する材料で形成され、第１手首軸１に内周部を固定されるブレーキ板２０と、ブレーキ板２０の一側面と軸方向で対向するアーマチュア２１と、ブレーキ板２０の他側面と軸方向で対向する摩擦板２２と、アーマチュア２１をブレーキ板２０に押し付ける複数のブレーキばね２３と、通電によりアーマチュア２１をブレーキばね２３の弾力に抗してブレーキ板２０から離反させる電磁石２４とを備えた無励磁型電磁ブレーキである。   The first brake 8 is formed of a flexible material, and has a brake plate 20 having an inner peripheral portion fixed to the first wrist shaft 1, and an armature 21 axially facing one side surface of the brake plate 20. A friction plate 22 axially opposed to the other side surface of the brake plate 20, a plurality of brake springs 23 pressing the armature 21 against the brake plate 20, and the brake plate 20 against the elasticity of the brake spring 23 by energizing the armature 21. This is a non-excitation type electromagnetic brake provided with an electromagnet 24 which is separated from the electromagnetic brake.

この第１ブレーキ８の摩擦板２２および電磁石２４はフレーム１１の第３の柱１１ｃにボルト止めされており、電磁石２４は軸受を介して第１手首軸１を回転自在に支持している。なお、フレーム１１の第３の柱１１ｃと第１手首軸１の間にはシール部材２５が設けられている。また、ブレーキばね２３は、電磁石２４のアーマチュア２１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２１を押圧している。   The friction plate 22 and the electromagnet 24 of the first brake 8 are bolted to the third column 11c of the frame 11, and the electromagnet 24 rotatably supports the first wrist shaft 1 via a bearing. Note that a seal member 25 is provided between the third column 11c of the frame 11 and the first wrist shaft 1. Further, the brake spring 23 is held in a concave portion provided on the surface of the electromagnet 24 facing the armature 21 in an elastically compressed state and presses the armature 21.

そして、電磁石２４に通電していないときは、ブレーキばね２３がアーマチュア２１をブレーキ板２０に押し付けることにより、アーマチュア２１に押されたブレーキ板２０がフレーム１１に固定された摩擦板２２に押し付けられ、電磁石２４に通電すると、電磁石２４がアーマチュア２１を吸引してブレーキばね２３の弾力に抗して軸方向移動させ、ブレーキ板２０から離反させる。すなわち、非通電時（非操作時）はブレーキ板２０とこれに連結された第１手首軸１を回転不能に拘束し、通電（解除操作）によりブレーキ板２０および第１手首軸１を回転可能に解放するようになっている。   When the electromagnet 24 is not energized, the brake spring 23 presses the armature 21 against the brake plate 20, so that the brake plate 20 pressed by the armature 21 is pressed against the friction plate 22 fixed to the frame 11, When electricity is supplied to the electromagnet 24, the electromagnet 24 attracts the armature 21 and moves the armature 21 in the axial direction against the elasticity of the brake spring 23, and separates it from the brake plate 20. That is, the brake plate 20 and the first wrist shaft 1 connected to the brake plate 20 are non-rotatably restrained during non-energization (non-operation), and the brake plate 20 and the first wrist shaft 1 can be rotated by energization (release operation). To be released.

前記伝達傘歯車７は、その内周部から軸方向両側に突出する筒部７ａ、７ｂを有し、主としてこれらの筒部７ａ、７ｂがそれぞれ滑り軸受を介して固定軸１０に回転自在に支持された状態で、第２手首軸２のフランジ部に一体形成された傘歯車部２ａと噛み合っている。そして、その一端側の筒部７ａの外周に第２サイドギア１６が嵌合固定され（相対回転不能に連結され）、他端側の三段形状の筒部７ｂが第２ブレーキ９に連結されている。   The transmission bevel gear 7 has cylindrical portions 7a and 7b protruding from the inner peripheral portion to both sides in the axial direction, and these cylindrical portions 7a and 7b are each supported rotatably on the fixed shaft 10 via sliding bearings. In this state, it engages with the bevel gear portion 2a formed integrally with the flange portion of the second wrist shaft 2. Then, the second side gear 16 is fitted and fixed to the outer periphery of the cylindrical portion 7a on one end side (connected so as not to rotate relatively), and the three-stage cylindrical portion 7b on the other end side is connected to the second brake 9. I have.

前記第２ブレーキ９は、第１ブレーキ８と同じ構造の無励磁型電磁ブレーキであり、可撓性を有する材料で形成され、伝達傘歯車７の他端側筒部７ｂの大径部に固定されるブレーキ板２６と、ブレーキ板２６を挟んで軸方向で対向するアーマチュア２７および摩擦板２８と、アーマチュア２７をブレーキ板２６に押し付ける複数のブレーキばね２９と、通電によりアーマチュア２７をブレーキ板２６から離反させる電磁石３０とを備えている。その摩擦板２８および電磁石３０は、フレーム１１の第２の柱１１ｂにボルト止めされており、電磁石３０は軸受およびシール部材３１を介して伝達傘歯車７の他端側筒部７ｂの小径部および中間部を回転自在に支持している。   The second brake 9 is a non-excited electromagnetic brake having the same structure as that of the first brake 8, is formed of a flexible material, and is fixed to a large diameter portion of the other end side cylindrical portion 7b of the transmission bevel gear 7. Brake plate 26, an armature 27 and a friction plate 28 axially opposed to each other across the brake plate 26, a plurality of brake springs 29 for pressing the armature 27 against the brake plate 26, and the armature 27 is separated from the brake plate 26 by energization. And an electromagnet 30 for separation. The friction plate 28 and the electromagnet 30 are bolted to the second column 11b of the frame 11, and the electromagnet 30 is connected to the small-diameter portion of the other end side cylindrical portion 7b of the transmission bevel gear 7 via a bearing and a seal member 31. The intermediate part is rotatably supported.

そして、電磁石３０に通電していないとき（非操作時）は、ブレーキ板２６および伝達傘歯車７を回転不能に拘束することにより、第２サイドギア１６の回転を阻止し、電磁石３０への通電時（解除操作時）には、ブレーキ板２６および伝達傘歯車７を回転可能に解放することにより、第２サイドギア１６を回転自在とするようになっている。   When the electromagnet 30 is not energized (at the time of non-operation), the rotation of the second side gear 16 is prevented by restricting the brake plate 26 and the transmission bevel gear 7 so that they cannot rotate. At the time of the release operation, the second side gear 16 is made rotatable by rotatably releasing the brake plate 26 and the transmission bevel gear 7.

前記第１手首５は、両端に配される取付部５ａ、５ｂと、両取付部５ａ、５ｂを連結する矩形板状の連結部５ｃと、連結部５ｃの中央から外側に突出する円筒状の突出筒部５ｄとからなる。その一端側の取付部５ａは、固定軸１０の小径一端部がわずかな径方向隙間をもって通されるとともに、第１クロスローラ軸受１９を介してフレーム１１の第３の柱１１ｃに回転自在に支持されている。また、他端側の取付部５ｂは、フレーム１１の第２の柱１１ｂの外側で、固定軸１０の他端部に軸受を介して回転自在に支持されている。そして、突出筒部５ｄの径方向内側に、第２クロスローラ軸受３２を介して第２手首６が回転自在に組み込まれている。   The first wrist 5 includes mounting portions 5a and 5b disposed at both ends, a rectangular plate-shaped connecting portion 5c connecting the two mounting portions 5a and 5b, and a cylindrical shape protruding outward from the center of the connecting portion 5c. And a projecting cylindrical portion 5d. The mounting portion 5a on one end side is rotatably supported by the third column 11c of the frame 11 via the first cross roller bearing 19, while the small diameter end of the fixed shaft 10 is passed through with a slight radial gap. Have been. The mounting portion 5b on the other end side is rotatably supported on the other end portion of the fixed shaft 10 via a bearing outside the second column 11b of the frame 11. The second wrist 6 is rotatably mounted on the radially inner side of the protruding cylindrical portion 5d via the second cross roller bearing 32.

前記第２手首６は、その一部が第１手首５の突出筒部５ｄの開口に挿入された状態で配される環状体であり、前述のように伝達傘歯車７に連結された第２手首軸２に、第２減速機構３３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 6 is an annular body arranged with a part thereof inserted into the opening of the protruding cylindrical portion 5d of the first wrist 5, and the second wrist 6 is connected to the transmission bevel gear 7 as described above. The wrist shaft 2 is connected to the wrist shaft 2 via a second reduction mechanism 33 and is rotatably mounted on the outer periphery of the second wrist shaft 2 via a bearing.

ここで、第２減速機構３３は、第１減速機構１８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３３ａが第２手首軸２に、第２クロスローラ軸受３２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３３ｂが第２手首６に、ウェイブジェネレータ３３ａとサーキュラースプライン３３ｂとの間に一部を挟まれるフレックススプライン３３ｃが第１手首５の突出筒部５ｄ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３３ｂから第２手首６に伝達するようになっている。   Here, the second reduction mechanism 33 is a wave gear device having the same structure as the first reduction mechanism 18, and the wave generator 33 a is integrated with the second wrist shaft 2 and a part of the inner ring of the second cross roller bearing 32. The formed circular spline 33b is fixed to the second wrist 6, and the flex spline 33c partially sandwiched between the wave generator 33a and the circular spline 33b is fixed to the projecting cylindrical portion 5d of the first wrist 5. The rotation of the second wrist shaft 2 is reduced and transmitted from the circular spline 33b to the second wrist 6.

また、この手首ユニットには、第１手首５および第２手首６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３４、３５が設けられている。   The wrist unit is provided with two absolute encoders 34 and 35 for detecting the rotational positions of the first wrist 5 and the second wrist 6, respectively.

第１手首５用のアブソリュートエンコーダ３４は、第１手首５の一端側取付部５ａの外側面に取り付けられるコードホイール３４ａと、コードホイール３４ａに対向するようにフレーム１１の第１の柱１１ａに取り付けられるセンサ３４ｂおよび基盤３４ｃとからなる。また、第２手首６用のアブソリュートエンコーダ３５は、第２手首６の外周面に取り付けられるコードホイール３５ａと、コードホイール３５ａに対向するように第１手首５の突出筒部５ｄに取り付けられるセンサ３５ｂおよび基盤３５ｃとからなる。   The absolute encoder 34 for the first wrist 5 is attached to a code wheel 34a attached to the outer surface of one end side attachment portion 5a of the first wrist 5 and to the first column 11a of the frame 11 so as to face the code wheel 34a. And a base 34c. The absolute encoder 35 for the second wrist 6 includes a code wheel 35a attached to the outer peripheral surface of the second wrist 6, and a sensor 35b attached to the projecting cylindrical portion 5d of the first wrist 5 so as to face the code wheel 35a. And the base 35c.

そして、各アブソリュートエンコーダ３４、３５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５および第２手首６の位置決めを行うようになっている。   Then, the first wrist 5 and the second wrist 6 are positioned based on the detection values of the absolute encoders 34 and 35 and the detection values 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。この手首ユニットを駆動して第２手首６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は、通常、第１ステップとして、第１ブレーキ８の電磁石２４に通電して第２ブレーキ９の電磁石３０には通電しない状態、すなわち、第１手首軸１を回転可能に解放し、第２サイドギア１６の回転を阻止した状態とし、この状態で前記駆動モータから入力プーリ３に入力トルクを加える。   Next, the operation of the wrist unit will be described. When the wrist unit is driven to move the end effector attached to the second wrist 6 to the target position, usually, as a first step, the electromagnet 24 of the first brake 8 is energized and the electromagnet of the second brake 9 is energized. In the state where power is not supplied to the power supply 30, that is, the first wrist shaft 1 is rotatably released and the rotation of the second side gear 16 is prevented, and in this state, the input torque is applied from the drive motor to the input pulley 3.

この第１ステップでは、まず、入力プーリ３と一体に、デファレンシャル機構４のピニオン支持部材１３およびピニオンギア１４が固定軸１０のまわりに回転する。このとき、第２サイドギア１６は第２ブレーキ９によって回転を阻止されているので、ピニオンギア１４は固定軸１０のまわりに回転（公転）しながら、ピニオン支持部材１３の軸部１３ｂのまわりに回転（自転）する。すると、このピニオンギア１４の公転および自転に伴って第１サイドギア１５および第１手首軸１が回転し、第１手首軸１の回転が伝達リング１７を介して第１減速機構１８で減速されて第１手首５に伝達される。これにより、第１手首５が第２手首６と一体に第１手首軸１（および固定軸１０）のまわりに回動する。   In this first step, first, the pinion support member 13 and the pinion gear 14 of the differential mechanism 4 rotate around the fixed shaft 10 integrally with the input pulley 3. At this time, since the second side gear 16 is prevented from rotating by the second brake 9, the pinion gear 14 rotates (revolves) around the fixed shaft 10 while rotating around the shaft portion 13 b of the pinion support member 13. (Rotate). Then, the first side gear 15 and the first wrist shaft 1 rotate with the revolution and rotation of the pinion gear 14, and the rotation of the first wrist shaft 1 is reduced by the first reduction mechanism 18 via the transmission ring 17. It is transmitted to the first wrist 5. Thereby, the first wrist 5 rotates together with the second wrist 6 around the first wrist axis 1 (and the fixed axis 10).

なお、このときには、伝達傘歯車７も回転不能となっているので、伝達傘歯車７と噛み合っている第２手首軸２は第１手首軸１のまわりに公転しながら自転し、この第２手首軸２の自転が第２減速機構３３で減速されて第２手首６に伝達される。すなわち、第２手首６は第１手首５と一体に回動しながら第２手首軸２のまわりに回転することになる。   At this time, since the transmission bevel gear 7 is also unrotatable, the second wrist shaft 2 meshing with the transmission bevel gear 7 rotates while revolving around the first wrist shaft 1, and the second wrist is rotated. The rotation of the shaft 2 is reduced by the second reduction mechanism 33 and transmitted to the second wrist 6. That is, the second wrist 6 rotates around the second wrist axis 2 while rotating integrally with the first wrist 5.

次に、第２ステップとして、第１ブレーキ８の電磁石２４への通電を停止するとともに第２ブレーキ９の電磁石３０に通電した状態、すなわち、第１手首軸１を回転不能に拘束し、第２サイドギア１６が回転自在な状態とし、この状態で前記駆動モータから入力プーリ３に入力トルクを加える。これにより、まず、第１ステップと同様に、入力プーリ３と一体に、デファレンシャル機構４のピニオン支持部材１３およびピニオンギア１４が固定軸１０のまわりに回転する。   Next, as a second step, the state where the power supply to the electromagnet 24 of the first brake 8 is stopped and the power supply to the electromagnet 30 of the second brake 9 is applied, that is, the first wrist shaft 1 is restrained from rotating, and the second step is performed. The side gear 16 is set in a rotatable state, and an input torque is applied to the input pulley 3 from the drive motor in this state. Accordingly, first, similarly to the first step, the pinion support member 13 and the pinion gear 14 of the differential mechanism 4 rotate around the fixed shaft 10 integrally with the input pulley 3.

このとき、第１手首軸１と一体の第１サイドギア１５は回転を阻止されているので、ピニオンギア１４は公転しながら自転し、これに伴って第２サイドギア１６と伝達傘歯車７が一体に回転する。そして、伝達傘歯車７の回転が第２手首軸２に伝達され、この第２手首軸２の回転が第２減速機構３３で減速されて第２手首６に伝達される。すなわち、第２ステップでは、第１手首５が停止した状態で、第２手首６のみが第２手首軸２のまわりに回転することになる。   At this time, since the first side gear 15 integrated with the first wrist shaft 1 is prevented from rotating, the pinion gear 14 rotates while revolving and the second side gear 16 and the transmission bevel gear 7 are integrally formed. Rotate. Then, the rotation of the transmission bevel gear 7 is transmitted to the second wrist shaft 2, and the rotation of the second wrist shaft 2 is reduced by the second reduction mechanism 33 and transmitted to the second wrist 6. That is, in the second step, only the second wrist 6 rotates around the second wrist axis 2 with the first wrist 5 stopped.

上記の第１ステップおよび第２ステップは、第１手首５用および第２手首６用のアブソリュートエンコーダ３４、３５の検出値と、前記駆動モータ側のエンコーダの検出値とに基づいて、駆動モータ、第１ブレーキ８および第２ブレーキ９を制御することにより、必要回数繰り返して行われる。そして、最終的に、第１手首５および第２手首６が位置決めされて、駆動モータが停止されるとともに第１ブレーキ８および第２ブレーキ９への通電が停止され、エンドエフェクタが目標位置で停止することになる。   The above first and second steps are performed based on the detection values of the absolute encoders 34 and 35 for the first wrist 5 and the second wrist 6 and the detection values of the encoder on the drive motor side, By controlling the first brake 8 and the second brake 9, the operation is repeated a required number of times. Finally, the first wrist 5 and the second wrist 6 are positioned, the drive motor is stopped, and the energization of the first brake 8 and the second brake 9 is stopped, and the end effector stops at the target position. Will be.

この手首ユニットは、上述したように、第１手首軸１に連結した第１手首５に、第１手首軸１と直交する第２手首軸２に連結した第２手首６を回転自在に組み込み、入力プーリ３と一体に公転するピニオンギア１４と、ピニオンギア１４と噛み合い、第１手首軸１と一体形成される第１サイドギア１５と、ピニオンギア１４と噛み合い、伝達傘歯車７を介して第２手首軸２に連結される第２サイドギア１６とを備えたデファレンシャル機構４を設け、第１手首軸１用の第１ブレーキ８と伝達傘歯車７用の第２ブレーキ９とを選択的に解除操作することにより、入力プーリ３に入力トルクを加える１つの駆動モータで、両手首５、６を第１手首軸１のまわりに一体に回動させたり、第２手首６のみを第２手首軸２のまわりに回転させたりできるようにしたものである。   As described above, this wrist unit rotatably incorporates the second wrist 6 connected to the second wrist axis 2 orthogonal to the first wrist axis 1 into the first wrist 5 connected to the first wrist axis 1, A pinion gear 14 revolving integrally with the input pulley 3, a first side gear 15 meshed with the pinion gear 14 and integrally formed with the first wrist shaft 1, meshed with the pinion gear 14, and a second A differential mechanism 4 including a second side gear 16 connected to the wrist shaft 2 is provided to selectively release the first brake 8 for the first wrist shaft 1 and the second brake 9 for the transmission bevel gear 7. Thus, the two wrists 5 and 6 can be integrally rotated around the first wrist shaft 1 by one drive motor that applies an input torque to the input pulley 3, or only the second wrist 6 can be rotated by the second wrist shaft 2. Can be rotated around Those were Unishi.

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, as compared with a conventional motor incorporating two drive motors, the installation space for the drive motor and its driver device is smaller, the whole unit can be reduced in size and cost, and a power cable and a communication cable for the drive motor are also required. Since the number is small, the wiring work at the time of assembly can be performed efficiently.

また、第１手首軸１と第１手首５との間に第１減速機構１８が、第２手首軸２と第２手首６との間に第２減速機構３３がそれぞれ設けられているので、駆動モータから第１手首５および第２手首６までの間の回転伝達経路におけるデファレンシャル機構４等のバックラッシによる各手首５、６の位置決め誤差が少ない。そのうえ、各手首５、６の位置決め動作は、各手首５、６の回転方向位置を検出するアブソリュートエンコーダ３４、３５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。   Since the first reduction mechanism 18 is provided between the first wrist shaft 1 and the first wrist 5, and the second reduction mechanism 33 is provided between the second wrist shaft 2 and the second wrist 6, Positioning errors of the wrists 5 and 6 due to backlash of the differential mechanism 4 and the like in the rotation transmission path from the drive motor to the first wrist 5 and the second wrist 6 are small. In addition, since the positioning operation of each of the wrists 5 and 6 is controlled based on the absolute encoders 34 and 35 that detect the rotational position of each of the wrists 5 and 6 and the detection value of the encoder of the drive motor, the end effector It can be stopped at a position with high precision.

図３乃至図５は第２の実施形態を示す。この実施形態は、図３に示すように、第１実施形態をベースとし、その伝達傘歯車７の内周側部分および軸方向両側の筒部７ａ、７ｂに代えて、第２サイドギア１６および第２ブレーキ９が連結されるクラッチ機構４０を設けたものである。   3 to 5 show a second embodiment. As shown in FIG. 3, this embodiment is based on the first embodiment. Instead of the inner peripheral portion of the transmission bevel gear 7 and the cylindrical portions 7a and 7b on both sides in the axial direction, a second side gear 16 and a second A clutch mechanism 40 to which the two brakes 9 are connected is provided.

前記クラッチ機構４０は、図３および図４に示すように、伝達傘歯車７と一体回転するクラッチ外輪４１と、クラッチ外輪４１の径方向内側で第２サイドギア１６と一体回転するクラッチ内輪４２と、クラッチ外輪４１の内周面とクラッチ内輪４２の外周面との間に組み込まれる複数のローラ４３およびコイルばね４４と、ローラ４３を挟んでコイルばね４４と対向する位置に挿入される柱部４５ａを有するロック解除片４５と、クラッチ内輪４２と同一軸心のまわりに回転するように配され、ロック解除片４５が固定される三段形状の制御軸４６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. 3 and 4, the clutch mechanism 40 includes a clutch outer wheel 41 that rotates integrally with the transmission bevel gear 7, a clutch inner wheel 42 that rotates integrally with the second side gear 16 radially inside the clutch outer wheel 41, A plurality of rollers 43 and a coil spring 44 incorporated between the inner peripheral surface of the clutch outer ring 41 and the outer peripheral surface of the clutch inner ring 42, and a column 45a inserted at a position facing the coil spring 44 with the roller 43 interposed therebetween. It comprises a lock release piece 45 and a three-stage control shaft 46 which is arranged to rotate around the same axis as the clutch inner ring 42 and to which the lock release piece 45 is fixed. Note that the coil spring can be replaced with another elastic member such as a leaf spring.

このクラッチ機構４０のクラッチ外輪４１は、伝達傘歯車７の軸方向中央部の内周に嵌合固定されている。そして、クラッチ外輪４１の両側には、伝達傘歯車７とクラッチ内輪４２の大径部との間および伝達傘歯車７と制御軸４６の大径部との間にそれぞれすべり軸受が組み込まれ、伝達傘歯車７およびクラッチ外輪４１がクラッチ内輪４２および制御軸４６とスムーズに相対回転できるようになっている。   The clutch outer ring 41 of the clutch mechanism 40 is fitted and fixed to the inner periphery of the transmission bevel gear 7 at the central portion in the axial direction. On both sides of the clutch outer ring 41, sliding bearings are respectively incorporated between the transmission bevel gear 7 and the large diameter portion of the clutch inner ring 42 and between the transmission bevel gear 7 and the large diameter portion of the control shaft 46. The bevel gear 7 and the clutch outer wheel 41 can smoothly rotate relative to the clutch inner wheel 42 and the control shaft 46.

一方、クラッチ内輪４２は、一端側に形成された小径部が第２サイドギア１６の内周に嵌合固定されて、大径部の外周面が径方向でローラ４３およびコイルばね４４と対向している。そして、その大径部には断面小判形の係合穴４２ａが設けられており、この係合穴４２ａに、制御軸４６の一端側に形成された断面小判形の係合部４６ａが僅かな回転方向隙間をもって挿入されている。   On the other hand, the clutch inner ring 42 has a small-diameter portion formed on one end side fitted and fixed to the inner periphery of the second side gear 16, and the outer peripheral surface of the large-diameter portion faces the roller 43 and the coil spring 44 in the radial direction. I have. The large-diameter portion is provided with an engagement hole 42a having an oval cross section. In this engagement hole 42a, an engagement portion 46a having an oval cross section formed at one end of the control shaft 46 is slightly formed. It is inserted with a clearance in the rotation direction.

また、制御軸４６は、その大径部に第２ブレーキ９のブレーキ板２６が固定され、小径部および中間部が軸受およびシール部材３１を介して第２ブレーキ９の電磁石３０に回転自在に支持されている。これにより、第２ブレーキ９は、非操作時は制御軸４６およびロック解除片４５を回転不能に拘束し、解除操作により制御軸４６およびロック解除片４５を回転可能に解放するものとなっている。   The control shaft 46 has a large-diameter portion to which the brake plate 26 of the second brake 9 is fixed, and a small-diameter portion and an intermediate portion rotatably supported by the electromagnet 30 of the second brake 9 via a bearing and a seal member 31. Have been. As a result, the second brake 9 restrains the control shaft 46 and the unlocking piece 45 so that they cannot rotate when not operating, and releases the control shaft 46 and the unlocking piece 45 so that they can rotate when the unlocking operation is performed. .

また、クラッチ内輪４２の大径部の外周には、径方向と略直交するカム面４２ｂが周方向に複数設けられ、これらの各カム面４２ｂとクラッチ外輪４１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４７が形成されている。そして、これらの各楔形空間４７に、一対のローラ４３がそのローラ４３を一つずつ楔形空間４７の両側の狭小部に押し込むコイルばね４４を挟んだ状態で配され、各楔形空間４７の狭小部に押し込まれたローラ４３を介してクラッチ外輪４１とクラッチ内輪４２がロックするようになっている。また、各楔形空間４７の周方向両側にはロック解除片４５の柱部４５ａが挿入されており、そのロック解除片４５は制御軸４６の係合部４６ａの根元部分の外周に隙間なく嵌合固定されている。   A plurality of cam surfaces 42b, which are substantially perpendicular to the radial direction, are provided on the outer periphery of the large diameter portion of the clutch inner ring 42 in the circumferential direction, and between these cam surfaces 42b and the inner peripheral cylindrical surface of the clutch outer ring 41. A wedge-shaped space 47 gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed. In each of these wedge-shaped spaces 47, a pair of rollers 43 is arranged with a coil spring 44 pressing the rollers 43 one by one into narrow portions on both sides of the wedge-shaped space 47. The clutch outer ring 41 and the clutch inner ring 42 are locked via a roller 43 pushed into the clutch. Further, column portions 45a of unlocking pieces 45 are inserted into both circumferential sides of each wedge-shaped space 47, and the unlocking pieces 45 are fitted to the outer periphery of the root portion of the engaging portion 46a of the control shaft 46 without any gap. Fixed.

この第２実施形態において、第１ブレーキ８の電磁石２４に通電して、第１手首軸１を回転可能に解放し、第２ブレーキ９の電磁石３０には通電せず、制御軸４６およびロック解除片４５を回転不能に拘束した状態で、入力プーリ３に入力トルクを加えると、まず、第１実施形態と同様に、入力プーリ３と一体に、デファレンシャル機構４のピニオン支持部材１３およびピニオンギア１４が固定軸１０のまわりに回転する。   In the second embodiment, the electromagnet 24 of the first brake 8 is energized to release the first wrist shaft 1 in a rotatable manner, and the electromagnet 30 of the second brake 9 is not energized. When an input torque is applied to the input pulley 3 in a state where the piece 45 is restrained from rotating, first, similarly to the first embodiment, the pinion support member 13 and the pinion gear 14 of the differential mechanism 4 are integrated with the input pulley 3. Rotate around the fixed shaft 10.

このとき、クラッチ機構４０では、ピニオンギア１４の公転にともなって、第２サイドギア１６と一体のクラッチ内輪４２が、各楔形空間４７の一対のローラ４３のうちの回転方向前側のローラ４３を介してクラッチ外輪４１とロックした状態で僅かに回転した後、その回転方向前側のローラ４３がロック解除片４５の柱部４５ａに当接して停止する。これにより、回転方向前側のローラ４３がコイルばね４４の弾性力に抗して相対的に楔形空間４７の広大部へ移動し、クラッチ外輪４１とクラッチ内輪４２のロック状態が解除される。そして、そのロック解除直後に、クラッチ内輪４２の係合穴４２ａの内側面が制御軸４６の係合部４６ａに係合し、クラッチ内輪４２および第２サイドギア１６の回転が阻止される。   At this time, in the clutch mechanism 40, with the revolution of the pinion gear 14, the clutch inner ring 42 integrated with the second side gear 16 passes through the roller 43 on the front side in the rotation direction among the pair of rollers 43 of each wedge-shaped space 47. After slightly rotating in a state locked with the clutch outer ring 41, the roller 43 on the front side in the rotation direction comes into contact with the pillar portion 45 a of the unlocking piece 45 and stops. As a result, the roller 43 on the front side in the rotation direction relatively moves to the wide portion of the wedge-shaped space 47 against the elastic force of the coil spring 44, and the locked state of the clutch outer ring 41 and the clutch inner ring 42 is released. Immediately after the lock is released, the inner surface of the engagement hole 42a of the clutch inner race 42 engages with the engagement portion 46a of the control shaft 46, and the rotation of the clutch inner race 42 and the second side gear 16 is prevented.

このようにして第２サイドギア１６が停止すると、第１実施形態と同様、ピニオンギア１４が公転しながら自転し、これに伴って第１サイドギア１５および第１手首軸１が回転し、第１手首軸１の回転が伝達リング１７を介して第１減速機構１８で減速されて第１手首５に伝達され、第１手首５が第２手首６と一体に回動する。   When the second side gear 16 stops in this manner, the pinion gear 14 revolves and revolves, similarly to the first embodiment, so that the first side gear 15 and the first wrist shaft 1 rotate, thereby causing the first wrist to rotate. The rotation of the shaft 1 is reduced by the first reduction mechanism 18 via the transmission ring 17 and transmitted to the first wrist 5, and the first wrist 5 rotates together with the second wrist 6.

ここで、第２手首６が回動するときには、クラッチ機構４０のロック状態が解除されているので、図５（ａ）に示すように、第２手首軸２と噛み合っている伝達傘歯車７およびクラッチ外輪４１が空転し、第２手首軸２が自転せずに公転のみを行うことになる。すなわち、この第２実施形態では、第１実施形態と異なり、第１手首５が第２手首６および伝達傘歯車７と一体に第１手首軸１のまわりに回動し、第２手首６の第２手首軸２のまわりの回転動作は生じない。   Here, when the second wrist 6 rotates, since the locked state of the clutch mechanism 40 is released, as shown in FIG. 5A, the transmission bevel gear 7 meshing with the second wrist shaft 2 and As a result, the clutch outer ring 41 idles, and the second wrist shaft 2 does not rotate but performs only revolution. That is, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the first wrist 5 rotates around the first wrist shaft 1 integrally with the second wrist 6 and the transmission bevel gear 7, and the second wrist 6 No rotation about the second wrist axis 2 occurs.

一方、第１ブレーキ８の電磁石２４への通電を停止して、第１手首軸１を回転不能に拘束し、第２ブレーキ９の電磁石３０に通電して、制御軸４６およびロック解除片４５を回転可能に解放した状態で、入力プーリ３に入力トルクを加えた場合は、まず、第１実施形態と同様、デファレンシャル機構４の第１サイドギア１５が停止した状態で、ピニオンギア１４が公転しながら自転し、これに伴って第２サイドギア１６が回転する。   On the other hand, the power supply to the electromagnet 24 of the first brake 8 is stopped, the first wrist shaft 1 is restrained from rotating, the power supply to the electromagnet 30 of the second brake 9 is performed, and the control shaft 46 and the unlocking piece 45 are connected. When the input torque is applied to the input pulley 3 in a rotatably released state, first, as in the first embodiment, the pinion gear 14 revolves while the first side gear 15 of the differential mechanism 4 is stopped. The second side gear 16 rotates by itself.

このとき、第１サイドギア１５および第１手首軸１が停止しているので、第１手首５と第２手首６の回動動作は生じない。また、クラッチ機構４０では、第２サイドギア１６と一体のクラッチ内輪４２とクラッチ外輪４１が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４３がロック解除片４５の柱部４５ａに当接するが、ロック解除片４５は回転可能に解放されているので、回転方向前側のローラ４３は停止せず、ロック状態が維持される。そして、その後、クラッチ内輪４２の係合穴４２ａの内側面が制御軸４６の係合部４６ａに係合するが、制御軸４６も回転可能に解放されているので、クラッチ内輪４２および第２サイドギア１６の回転は止まらない。したがって、図５（ｂ）に示すように、回転方向前側のローラ４３がロック解除片４５の柱部４５ａを、クラッチ内輪４２が制御軸４６をそれぞれ押し動かしながら、クラッチ外輪４１と一体に回転し続けることになる。これにより、クラッチ外輪４１と一体の伝達傘歯車７およびこれと噛み合う第２手首軸２も回転し、第１手首５が停止した状態で第２手首６が第２手首軸２のまわりに回転するようになる。   At this time, since the first side gear 15 and the first wrist shaft 1 are stopped, the first wrist 5 and the second wrist 6 do not rotate. In the clutch mechanism 40, after the clutch inner ring 42 and the clutch outer ring 41 integrated with the second side gear 16 are slightly rotated in a locked state, the roller 43 on the front side in the rotation direction comes into contact with the pillar 45 a of the unlocking piece 45. However, since the lock release piece 45 is rotatably released, the roller 43 on the front side in the rotation direction does not stop, and the locked state is maintained. Thereafter, the inner surface of the engagement hole 42a of the clutch inner ring 42 engages with the engagement portion 46a of the control shaft 46. Since the control shaft 46 is also rotatably released, the clutch inner ring 42 and the second side gear The rotation of 16 does not stop. Therefore, as shown in FIG. 5B, the roller 43 on the front side in the rotational direction rotates together with the outer ring 41 of the clutch while the inner ring 42 pushes the column 45a of the unlocking piece 45 and the inner shaft 42 pushes the control shaft 46. Will continue. Accordingly, the transmission bevel gear 7 integrated with the clutch outer ring 41 and the second wrist shaft 2 meshing with the transmission also rotate, and the second wrist 6 rotates around the second wrist shaft 2 with the first wrist 5 stopped. Become like

この第２実施形態では、上述のように、第１手首５を回動させるときに、第２手首６だけでなくロック解除されたクラッチ機構４０のクラッチ外輪４１と伝達傘歯車７も一体に回動するので、第２手首６が第２手首軸２のまわりに回転しない。このため、第１手首５および第２手首６の回動動作と、第２手首６の回転動作を互いに独立に行うことができ、第２手首６に取り付けられるエンドエフェクタを目標位置に移動させる制御が、第１実施形態よりも簡単なものになる。   In the second embodiment, as described above, when the first wrist 5 is rotated, not only the second wrist 6 but also the clutch outer ring 41 and the transmission bevel gear 7 of the unlocked clutch mechanism 40 are integrally rotated. Movement, the second wrist 6 does not rotate around the second wrist axis 2. Therefore, the rotation operation of the first wrist 5 and the second wrist 6 and the rotation operation of the second wrist 6 can be performed independently of each other, and the control for moving the end effector attached to the second wrist 6 to the target position can be performed. However, it becomes simpler than the first embodiment.

図６乃至図９は第３の実施形態を示す。この実施形態は、図６に示すように、第２実施形態をベースとし、第１手首軸１と伝達リング１７とフレーム１１の第３の柱１１ｃとの間に第１逆入力遮断機構５０を設けるとともに、第２手首軸２を入力側部分と出力側部分に２分割し、その第２手首軸２の入力側部分と出力側部分と第１手首５との間に第２逆入力遮断機構６０を設けたものである。   6 to 9 show a third embodiment. This embodiment is based on the second embodiment, as shown in FIG. 6, and includes a first reverse input cutoff mechanism 50 between the first wrist shaft 1, the transmission ring 17, and the third column 11c of the frame 11. The second wrist shaft 2 is divided into an input side portion and an output side portion, and a second reverse input blocking mechanism is provided between the input side portion, the output side portion, and the first wrist 5 of the second wrist shaft 2. 60 is provided.

前記第１逆入力遮断機構５０は、図６および図７に示すように、フレーム１１の第３の柱１１ｃの軸穴内周に嵌合固定される第１外輪５１と、第１外輪５１の径方向内側に配され、一端側に設けられた小径部で伝達リング１７とキー結合される第１内輪５２と、第１外輪５１の内周面と第１内輪５２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１ロック解除片５５と、第１手首軸１に相対回転不能に連結され、第１ロック解除片５５が固定される第１伝達軸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。また、第１外輪５１の両側には、フレーム１１の第３の柱１１ｃと第１内輪５２および第１伝達軸５６との間に、それぞれすべり軸受が組み込まれている。   As shown in FIGS. 6 and 7, the first reverse input blocking mechanism 50 includes a first outer ring 51 fitted and fixed to an inner periphery of a shaft hole of the third column 11 c of the frame 11, and a diameter of the first outer ring 51. A first inner ring 52 which is arranged on the inner side in the direction and is keyed to the transmission ring 17 at a small diameter portion provided on one end side, and is incorporated between an inner peripheral surface of the first outer ring 51 and an outer peripheral surface of the first inner ring 52. A plurality of rollers 53 and a coil spring 54, a first unlocking piece 55 having a column portion 55 a inserted at a position facing the coil spring 54 across the roller 53, and a first wrist shaft 1 that cannot rotate relative to the first wrist shaft 1. And a first transmission shaft 56 to which the first unlocking piece 55 is fixed. Note that the coil spring can be replaced with another elastic member such as a leaf spring. On both sides of the first outer ring 51, sliding bearings are respectively incorporated between the third column 11c of the frame 11, the first inner ring 52, and the first transmission shaft 56.

この第１逆入力遮断機構５０の第１内輪５２は、その他端面に第１伝達軸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、他端側の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と対向している。   The first inner ring 52 of the first reverse input cutoff mechanism 50 is provided with an engagement hole 52a on the other end face into which an oval-shaped engagement portion 56a of the first transmission shaft 56 is inserted. The outer peripheral surface of the large diameter portion faces the roller 53 and the coil spring 54 in the radial direction.

また、第１内輪５２の大径部の外周には、径方向と略直交するカム面５２ｂが周方向に複数設けられ、これらの各カム面５２ｂと第１外輪５１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１外輪５１と第１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１ロック解除片５５の柱部５５ａが挿入されており、その第１ロック解除片５５は第１伝達軸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 52b that are substantially orthogonal to the radial direction are provided in the circumferential direction on the outer periphery of the large diameter portion of the first inner ring 52, and the cam surfaces 52b and the inner cylindrical surface of the first outer ring 51 A wedge-shaped space 57 gradually narrowing is formed between both sides in the circumferential direction. In each of these wedge-shaped spaces 57, a pair of rollers 53 are arranged with a coil spring 54 pressing the rollers 53 one by one into narrow portions on both sides of the wedge-shaped space 57. The first outer ring 51 and the first inner ring 52 are locked via a roller 53 pushed into the first outer ring 51. Further, column portions 55a of the first unlocking piece 55 are inserted into both circumferential sides of each wedge-shaped space 57, and the first unlocking pieces 55 are spaced from the outer periphery of the engaging portion 56a of the first transmission shaft 56 by a gap. Without being fitted and fixed.

そして、第１内輪５２の係合穴５２ａは、第１伝達軸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断面小判形に形成されており、これにより、第１手首軸１の回転を、第１伝達軸５６を介して僅かな角度遅れをもって第１内輪５２および伝達リング１７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 first inner ring 52 is formed in an oval cross section so that a slight gap in the rotation direction is generated when the engagement portion 56a of the first transmission shaft 56 is inserted. A torque transmission unit is configured to transmit the rotation of the first wrist shaft 1 to the first inner ring 52 and the transmission ring 17 via the first transmission shaft 56 with a slight angle delay.

前記第２逆入力遮断機構６０の基本的な構成および作用は、第１逆入力遮断機構５０と同じである。すなわち、この第２逆入力遮断機構６０は、図６および図８に示すように、第１手首５の連結部５ｃに固定される第２外輪６１と、第２外輪６１の径方向内側に配され、第２手首軸２の出力側部分を構成する第２内輪６２と、第２外輪６１の内周面と第２内輪６２の外周面との間に組み込まれる複数のローラ６３およびコイルばね６４と、ローラ６３を挟んでコイルばね６４と対向する位置に挿入される柱部６５ａを有する第２ロック解除片６５と、第２手首軸２の入力側部分を構成し、第２ロック解除片６５が固定される第２伝達軸６６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。また、第２外輪６１と第２内輪６２との間および第２外輪６１と第２伝達軸６６との間に、それぞれすべり軸受が組み込まれている。   The basic configuration and operation of the second reverse input cutoff mechanism 60 are the same as those of the first reverse input cutoff mechanism 50. That is, as shown in FIGS. 6 and 8, the second reverse input cutoff mechanism 60 is disposed between the second outer ring 61 fixed to the connecting portion 5 c of the first wrist 5 and the radially inner side of the second outer ring 61. And a plurality of rollers 63 and a coil spring 64 which are incorporated between a second inner ring 62 constituting an output side portion of the second wrist shaft 2 and an inner peripheral surface of the second outer ring 61 and an outer peripheral surface of the second inner ring 62. A second unlocking piece 65 having a column 65a inserted at a position facing the coil spring 64 with the roller 63 interposed therebetween; and an input side portion of the second wrist shaft 2, the second unlocking piece 65 Is fixed to the second transmission shaft 66. Note that the coil spring can be replaced with another elastic member such as a leaf spring. Further, a slide bearing is incorporated between the second outer ring 61 and the second inner ring 62 and between the second outer ring 61 and the second transmission shaft 66, respectively.

第２内輪６２は、その入力側端面に第２伝達軸６６の断面小判形の係合部６６ａが挿入される係合穴６２ａが設けられており、入力側端部の外周面が径方向でローラ６３およびコイルばね６４と対向している。   The second inner ring 62 is provided with an engagement hole 62a on its input side end face into which an oval-shaped engagement portion 66a of the second transmission shaft 66 is inserted, and the outer peripheral face of the input side end is formed in a radial direction. It faces roller 63 and coil spring 64.

また、第２内輪６２の入力側端部の外周には、径方向と略直交するカム面６２ｂが周方向に複数設けられ、これらの各カム面６２ｂと第２外輪６１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６７が形成されている。そして、これらの各楔形空間６７に、一対のローラ６３がそのローラ６３を一つずつ楔形空間６７の両側の狭小部に押し込むコイルばね６４を挟んだ状態で配され、各楔形空間６７の狭小部に押し込まれたローラ６３を介して第２外輪６１と第２内輪６２がロックするようになっている。また、各楔形空間６７の周方向両側には第２ロック解除片６５の柱部６５ａが挿入されており、その第２ロック解除片６５は第２伝達軸６６の係合部６６ａの外周に隙間なく嵌合固定されている。   A plurality of cam surfaces 62b that are substantially perpendicular to the radial direction are provided on the outer periphery of the input side end of the second inner ring 62 in the circumferential direction. Each of these cam surfaces 62b and the inner cylindrical surface of the second outer ring 61 A wedge-shaped space 67 gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed therebetween. In each of these wedge-shaped spaces 67, a pair of rollers 63 is arranged with a coil spring 64 that pushes the rollers 63 one by one into narrow portions on both sides of the wedge-shaped space 67. The second outer ring 61 and the second inner ring 62 are locked via the roller 63 pushed into the inner ring. A column 65a of a second unlocking piece 65 is inserted into both circumferential sides of each wedge-shaped space 67, and the second unlocking piece 65 is provided with a clearance around the outer periphery of the engaging portion 66a of the second transmission shaft 66. Without being fitted and fixed.

そして、第２内輪６２の係合穴６２ａは、第２伝達軸６６の係合部６６ａ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断面小判形に形成されており、これにより、第２伝達軸６６（第２手首軸２の入力側部分）の回転を、僅かな角度遅れをもって第２内輪６２（第２手首軸２の出力側部分）に伝達するトルク伝達手段が構成されている。   The engaging hole 62a of the second inner ring 62 is formed in an oval cross section so that a slight gap in the rotating direction is generated when the engaging portion 66a of the second transmission shaft 66 is inserted. Torque transmitting means is configured to transmit the rotation of the second transmission shaft 66 (the input side portion of the second wrist shaft 2) to the second inner ring 62 (the output side portion of the second wrist shaft 2) with a slight angular delay. I have.

この第３実施形態の手首ユニットは、上記の構成であり、第１手首軸１を回転可能に解放し、制御軸４６およびロック解除片４５を回転不能に拘束した状態で入力プーリ３に入力トルクが加えられて、第２サイドギア１６および第１手首軸１が回転すると、第１逆入力遮断機構５０では、まず、図９（ａ）に示すように、第１手首軸１と一体の第１伝達軸５６の回転に伴って、第１伝達軸５６に固定された第１ロック解除片５５の柱部５５ａが回転方向後側のローラ５３をコイルばね５４の弾力に抗して楔形空間５７の広大部へ押し出すことにより、そのローラ５３と第１外輪５１および第１内輪５２とのロック状態が解除される。そして、図９（ｂ）に示すように、第１手首軸１および第１伝達軸５６がさらに回転して、第１伝達軸５６の係合部５６ａが第１内輪５２の係合穴５２ａと係合すると、第１手首軸１の回転が第１内輪５２および伝達リング１７に伝達されるようになり、第１手首５が第２手首６と一体に回動することになる。   The wrist unit according to the third embodiment has the above-described configuration. The input torque is applied to the input pulley 3 in a state where the first wrist shaft 1 is rotatably released and the control shaft 46 and the unlocking piece 45 are restrained from rotating. When the second side gear 16 and the first wrist shaft 1 rotate, the first reverse input cutoff mechanism 50 first causes the first wrist shaft 1 to be integrated with the first wrist shaft 1 as shown in FIG. With the rotation of the transmission shaft 56, the column portion 55 a of the first unlocking piece 55 fixed to the first transmission shaft 56 causes the roller 53 on the rear side in the rotation direction to resist the elasticity of the coil spring 54 in the wedge-shaped space 57. By pushing the roller 53 to the wide part, the locked state of the roller 53 and the first outer ring 51 and the first inner ring 52 is released. Then, as shown in FIG. 9B, the first wrist shaft 1 and the first transmission shaft 56 are further rotated, and the engagement portion 56a of the first transmission shaft 56 is engaged with the engagement hole 52a of the first inner ring 52. When engaged, the rotation of the first wrist shaft 1 is transmitted to the first inner ring 52 and the transmission ring 17, and the first wrist 5 rotates integrally with the second wrist 6.

また、第１手首軸１を回転不能に拘束し、制御軸４６およびロック解除片４５を回転可能に解放した状態で入力プーリ３に入力トルクが加えられたときは、第２サイドギア１６の回転がクラッチ機構４０を介して伝達傘歯車７に伝達され、伝達傘歯車７と噛み合う第２手首軸２の入力側部分すなわち第２伝達軸６６が回転すると、第２逆入力遮断機構６０が、上述した第１逆入力遮断機構５０と同じメカニズムで、第２内輪６２すなわち第２手首軸２の出力側部分に回転を伝達し、第２手首６が第２手首軸２のまわりに回転するようになる。   When input torque is applied to the input pulley 3 in a state where the first wrist shaft 1 is restrained from rotating and the control shaft 46 and the unlocking piece 45 are rotatably released, the rotation of the second side gear 16 is stopped. When the input side portion of the second wrist shaft 2 that is transmitted to the transmission bevel gear 7 via the clutch mechanism 40 and meshes with the transmission bevel gear 7, that is, the second transmission shaft 66 rotates, the second reverse input cutoff mechanism 60 operates as described above. With the same mechanism as the first reverse input cutoff mechanism 50, the rotation is transmitted to the second inner ring 62, that is, the output side portion of the second wrist shaft 2, and the second wrist 6 rotates around the second wrist shaft 2. .

そして、この第３実施形態では、入力プーリ３に入力トルクが加えられていないときに第１手首５や第２手首６に重力等の外力による逆入力トルクが加えられても、第１逆入力遮断機構５０および第２逆入力遮断機構６０がロック状態にあるため、第１手首５および第２手首６の回動動作や第２手首６の回転動作が生じることはなく、第１手首５および第２手首６の位置を確実に保持することができる。   In the third embodiment, even when a reverse input torque due to an external force such as gravity is applied to the first wrist 5 or the second wrist 6 when no input torque is applied to the input pulley 3, the first reverse input is performed. Since the shut-off mechanism 50 and the second reverse input shut-off mechanism 60 are in the locked state, the first wrist 5 and the second wrist 6 do not rotate or rotate. The position of the second wrist 6 can be reliably held.

なお、上述した各実施形態では、第１ブレーキおよび第２ブレーキに無励磁型電磁ブレーキを用い、第１減速機構および第２減速機構に波動歯車装置を用いたが、これらの各ブレーキおよび各減速機構は、実施形態のものに限らず、種々のタイプのものを採用することができる。   In each of the above-described embodiments, the non-excited electromagnetic brake is used for the first brake and the second brake, and the wave gear device is used for the first reduction mechanism and the second reduction mechanism. The mechanism is not limited to the embodiment, and various types can be adopted.

１ 第１手首軸
２ 第２手首軸
２ａ 傘歯車部
３ 入力プーリ（入力部材）
４ デファレンシャル機構
５ 第１手首
６ 第２手首
７ 伝達傘歯車
８ 第１ブレーキ（無励磁型電磁ブレーキ）
９ 第２ブレーキ（無励磁型電磁ブレーキ）
１０ 固定軸
１１ フレーム
１２ ベルト
１３ ピニオン支持部材
１４ ピニオンギア
１５ 第１サイドギア
１６ 第２サイドギア
１７ 伝達リング
１８ 第１減速機構（波動歯車装置）
１９ 第１クロスローラ軸受
３２ 第２クロスローラ軸受
３３ 第２減速機構（波動歯車装置）
３４、３５ アブソリュートエンコーダ
４０ クラッチ機構
４１ クラッチ外輪
４２ クラッチ内輪
４３ ローラ
４４ コイルばね
４５ ロック解除片
４５ａ 柱部
４６ 制御軸
４７ 楔形空間
５０ 第１逆入力遮断機構
６０ 第２逆入力遮断機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st wrist shaft 2 2nd wrist shaft 2a Bevel gear part 3 Input pulley (input member)
4 Differential mechanism 5 First wrist 6 Second wrist 7 Transmission bevel gear 8 First brake (non-excitation type electromagnetic brake)
9 Second brake (non-excitation type electromagnetic brake)
Reference Signs List 10 Fixed shaft 11 Frame 12 Belt 13 Pinion support member 14 Pinion gear 15 First side gear 16 Second side gear 17 Transmission ring 18 First reduction mechanism (wave gear device)
19 First cross roller bearing 32 Second cross roller bearing 33 Second reduction mechanism (wave gear device)
34, 35 Absolute encoder 40 Clutch mechanism 41 Clutch outer ring 42 Clutch inner ring 43 Roller 44 Coil spring 45 Unlocking piece 45a Column 46 Control shaft 47 Wedge-shaped space 50 First reverse input cutoff mechanism 60 Second reverse input cutoff mechanism

Claims (7)

駆動モータから入力トルクを加えられる入力部材と、前記入力部材に軸心どうしが直交する状態で連結された傘歯車状のピニオンギアの径方向両側に、それぞれピニオンギアと噛み合う傘歯車状の第１サイドギアおよび第２サイドギアを配したデファレンシャル機構と、前記第１サイドギアに連結された第１手首軸と、前記第２サイドギアに連結された伝達傘歯車と、前記第１手首軸と直交する方向に延び、前記伝達傘歯車と噛み合う傘歯車部を有する第２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、非操作時は前記第１手首軸を回転不能に拘束し、解除操作により第１手首軸を回転可能に解放する第１ブレーキと、非操作時は前記第２サイドギアの回転を規制し、解除操作により第２サイドギアを回転自在とする第２ブレーキとを備え、
前記第１ブレーキを解除操作し、前記第２ブレーキを非操作とした状態で、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ブレーキを非操作とし、前記第２ブレーキを解除操作した状態で、前記入力部材に入力トルクを加えたときには、前記第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, and bevel gear-shaped first gears meshing with the pinion gears on both radial sides of a bevel gear-shaped pinion gear connected to the input member with their axes orthogonal to each other. A differential mechanism having a side gear and a second side gear, a first wrist shaft connected to the first side gear, a transmission bevel gear connected to the second side gear, and extending in a direction orthogonal to the first wrist axis. A second wrist shaft having a bevel gear portion that meshes with the transmission bevel gear, a first wrist connected to the first wrist shaft so as to be able to transmit rotation, and the second wrist is rotatably incorporated in the first wrist, A second wrist connected to the wrist shaft so as to be capable of transmitting rotation, a first brake for restraining the first wrist shaft from rotating when not operated, and releasing the first wrist shaft rotatably by a releasing operation; Sakuji includes a second brake that freely rotates the second restricting the rotation of the side gear, a second side gear by releasing operation,
When the input torque is applied to the input member in a state where the first brake is released and the second brake is not operated, the first wrist is integrally formed with the second wrist around the first wrist axis. When the input member is turned and the first brake is not operated and the second brake is released, when input torque is applied to the input member, the second wrist rotates around the second wrist axis. The wrist unit of the robot that is 前記伝達傘歯車が第２サイドギアに相対回転不能に連結されており、前記第２ブレーキが、非操作時は前記伝達傘歯車を回転不能に拘束し、解除操作により伝達傘歯車を回転可能に解放するものであ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 transmission bevel gear is non-rotatably connected to the second side gear, and the second brake restrains the transmission bevel gear so that it cannot rotate when not operated, and releases the transmission bevel gear rotatably by a release operation. The wrist unit for a robot according to claim 1, wherein 前記第２サイドギアと伝達傘歯車との間に前記第２ブレーキが連結されるクラッチ機構が設けられており、
前記クラッチ機構は、前記伝達傘歯車と一体回転するクラッチ外輪の径方向内側に、前記第２サイドギアと一体回転するクラッチ内輪を配し、前記クラッチ内輪の外周面にカム面を周方向に複数設けて、前記クラッチ外輪の内周円筒面とクラッチ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ロック解除片を、前記クラッチ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、
前記第２ブレーキは、非操作時は前記制御軸を回転不能に拘束し、解除操作により制御軸を回転可能に解放するものであり、
前記第１ブレーキを解除操作し、前記第２ブレーキを非操作とした状態で、前記入力部材に入力トルクを加えたときに、前記クラッチ機構のロック解除片がクラッチ外輪とローラとクラッチ内輪のロック状態を解除することにより、前記第１手首が第２手首および伝達傘歯車と一体に第１手首軸のまわりに回動し、前記第１ブレーキを非操作とし、前記第２ブレーキを解除操作した状態で、前記入力部材に入力トルクを加えたときには、前記クラッチ機構のロック状態が維持されて、前記第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。 A clutch mechanism for connecting the second brake is provided between the second side gear and the transmission bevel gear,
The clutch mechanism includes a clutch inner ring that rotates integrally with the second side gear disposed radially inward of a clutch outer ring that rotates integrally with the transmission bevel gear, and a plurality of cam surfaces provided circumferentially on an outer peripheral surface of the clutch inner ring. Between the inner cylindrical surface of the clutch outer ring and the respective cam surfaces of the clutch inner ring, a wedge-shaped space gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed, and a pair of rollers and the rollers are formed in each of these wedge-shaped spaces. A control shaft that incorporates springs that press into the narrow portions on both sides of the wedge-shaped space one at a time, and rotates unlocking pieces having pillars inserted on both circumferential sides of each of the wedge-shaped spaces around the same axis as the clutch inner ring. Is fixed to
The second brake restrains the control shaft so that it cannot rotate when it is not operated, and releases the control shaft so that it can rotate by a release operation.
When an input torque is applied to the input member in a state where the first brake is released and the second brake is not operated, the unlocking piece of the clutch mechanism locks the clutch outer wheel, the roller, and the clutch inner wheel. By releasing the state, the first wrist pivots around the first wrist axis integrally with the second wrist and the transmission bevel gear, thereby disabling the first brake and releasing the second brake. In this state, when an input torque is applied to the input member, the locked state of the clutch mechanism is maintained, and the second wrist rotates around the second wrist axis. Item 2. A wrist unit of the robot according to Item 1. 前記第１ブレーキおよび第２ブレーキが無励磁型電磁ブレーキであ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。   The wrist unit of a robot according to any one of claims 1 to 3, wherein the first brake and the second brake are non-excitation type electromagnetic brakes. 前記第１手首軸と第１手首との間および前記第２手首軸と第２手首との間に、それぞれ減速機構が設けられてい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。   The speed reduction mechanism is provided between the first wrist axis and the first wrist and between the second wrist axis and the second wrist, respectively. Robot wrist unit. 前記第１手首軸と第１手首との間に設けられる減速機構は、その出力側の回転方向が入力側の回転方向と同じになるものであることを特徴とする請求項５に記載のロボットの手首ユニット。   The robot according to claim 5, wherein the speed reduction mechanism provided between the first wrist shaft and the first wrist has a rotation direction on the output side that is the same as the rotation direction on the input side. Wrist unit. 前記第１手首および第２手首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が設けられており、前記各アブソリュートエンコーダ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の検出値とに基づいて、前記駆動モータ、第１ブレーキおよび第２ブレーキを制御することにより、前記第１手首および第２手首の位置決めを行うようになっていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のロボットの手首ユニット。   Two absolute encoders are provided for detecting the rotational positions of the first wrist and the second wrist, respectively, based on the detected values of the absolute encoders and the encoders provided on the drive motor. The position of the first wrist and the second wrist is controlled by controlling the drive motor, the first brake, and the second brake. Robot wrist unit.

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