JP6438193B2 - Articulated robot wrist structure - Google Patents

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Description

本発明は、モータの駆動力を伝達する動力伝達機構にハイポイドギヤを適用した多関節ロボットの手首構造に関する。   The present invention relates to a wrist structure of an articulated robot in which a hypoid gear is applied to a power transmission mechanism that transmits a driving force of a motor.

多関節ロボットの手首構造では、モータの駆動力をアーム先端部又はエンドエフェクタに伝達するためにハイポイドギヤを用いることがある（例えば、特許文献１参照）。ハイポイドギヤは、ピニオン及びベベルギヤで構成され、食い違い軸ギヤに分類される。ピニオン軸はベベルギヤ軸に対し垂直であるが、ベベルギヤ軸方向に見たときに、ピニオン軸はベベルギヤ軸からオフセットされている。   In the wrist structure of an articulated robot, a hypoid gear may be used to transmit the driving force of a motor to an arm tip or an end effector (see, for example, Patent Document 1). The hypoid gear is composed of a pinion and a bevel gear, and is classified as a staggered shaft gear. The pinion shaft is perpendicular to the bevel gear shaft, but when viewed in the bevel gear shaft direction, the pinion shaft is offset from the bevel gear shaft.

特開２０１３−５２４６０号公報JP2013-52460A

ハイポイドギヤは小型に保ちながら大きく減速することができるので、多関節ロボット、特に手首構造における動力伝達機構に従来から適用されている。しかし、ハイポイドギヤを組み立てるときには、ピニオンをベベルギヤに対し、ピニオン軸方向、ベベルギヤ軸方向及び軸オフセット方向の３方向に位置決めする必要がある。このため、バックラッシュをなくすようにしてハイポイドギヤを組み立てることが難しく、多関節ロボットの動力伝達機構にハイポイドギヤのみを適用した場合に、バックラッシュを許容範囲内に収めて位置精度を確保することが非常に難しい。特に、多関節ロボットの手首構造では、微細な動きを要求されるためにバックラッシュの許容範囲が一層厳しい。特許文献１では、この点について何ら対策がなされていない。   Since the hypoid gear can be greatly decelerated while keeping a small size, it has been conventionally applied to a power transmission mechanism in an articulated robot, particularly a wrist structure. However, when assembling the hypoid gear, it is necessary to position the pinion with respect to the bevel gear in the three directions of the pinion axis direction, the bevel gear axis direction, and the axis offset direction. For this reason, it is difficult to assemble a hypoid gear so as to eliminate backlash, and when only a hypoid gear is applied to the power transmission mechanism of an articulated robot, it is very difficult to secure the position accuracy by keeping the backlash within an allowable range. It is difficult. Particularly in the wrist structure of an articulated robot, the allowable range of backlash is more severe because fine movement is required. In Patent Document 1, no countermeasure is taken for this point.

そこで本発明は、生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することが可能な、動力伝達機構にハイポイドギヤを用いる多関節ロボットの手首構造を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a wrist structure for an articulated robot using a hypoid gear as a power transmission mechanism that can easily secure positional accuracy while suppressing a decrease in productivity.

本発明のある態様に係る多関節ロボットの手首構造は、多関節ロボットのアーム部材に連結される第１手首部材と、前記第１手首部材に所定の回転軸線の周りに回転可能に連結された第２手首部材と、前記第２手首部材を駆動する第１モータと、前記第１モータの回転駆動力を前記第２手首部材に伝達する第１動力伝達機構と、を備え、前記第１動力伝達機構が、第１ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第１ギヤ列とを含み、前記第１ギヤ列が、当該第１動力伝達機構の動力伝達経路において前記第１ハイポイドギヤと前記第２手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構である。   A wrist structure of an articulated robot according to an aspect of the present invention includes a first wrist member coupled to an arm member of the articulated robot, and the first wrist member coupled to the first wrist member so as to be rotatable around a predetermined rotation axis. A first wrist member; a first motor that drives the second wrist member; and a first power transmission mechanism that transmits a rotational driving force of the first motor to the second wrist member. The transmission mechanism includes a first hypoid gear and a parallel-shaft or cross-shaft first gear train, and the first gear train is connected to the first hypoid gear and the second gear in a power transmission path of the first power transmission mechanism. This is a speed reduction mechanism that is positioned between the wrist member and that outputs an input rotation by decelerating.

前記構成によれば、ハイポイドギヤでのバックラッシュは、減速機構であるギヤ列の速度比に応じて、第２手首部材に至るまでに低減される。ギヤ列は平行軸式又は交差軸式であるので、ギヤ列を構成する複数のギヤのうち隣接して噛合する２つのギヤは、１方向又は２方向にのみ位置決めされればよい。このため、当該ギヤ列における位置決め作業を簡略に行っても、当該ギヤ列でのバックラッシュを微小にすることができる。したがって、動力伝達機構にギヤ列を付加しても、当該ギヤ列でのバックラッシュは、第２手首部材の位置精度に影響を及ぼさないで済む。その結果、ハイポイドギヤの組立て時の位置決め作業を殊更精緻に行わずとも動力伝達機構全体としてのバックラッシュが小さくなる。よって、生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。   According to the above configuration, the backlash in the hypoid gear is reduced to the second wrist member according to the speed ratio of the gear train that is the speed reduction mechanism. Since the gear train is a parallel shaft type or a cross shaft type, two gears that mesh adjacently among the plurality of gears constituting the gear train need only be positioned in one direction or two directions. For this reason, even if the positioning operation in the gear train is simply performed, the backlash in the gear train can be made minute. Therefore, even if a gear train is added to the power transmission mechanism, backlash in the gear train does not affect the position accuracy of the second wrist member. As a result, the backlash of the entire power transmission mechanism is reduced without performing positioning work when the hypoid gear is assembled. Therefore, it is possible to easily ensure the position accuracy while suppressing a decrease in productivity.

前記第１ギヤ列が平行軸式であってもよい。   The first gear train may be a parallel shaft type.

前記構成によれば、ギヤ列を構成する複数のギヤのうち隣接して噛合する２つのギヤは、１方向にのみ位置決めされればよい。このため、当該ギヤ列を簡便に組み立てることができるし、当該ギヤ列でのバックラッシュをより微小にすることができる。   According to the said structure, two gears which mesh | engage adjacently among the some gears which comprise a gear train should just be positioned only in one direction. For this reason, the gear train can be easily assembled, and the backlash in the gear train can be further reduced.

前記第１モータが前記第１手首部材に取り付けられ、前記第１ギヤ列が外歯車列であり前記第１手首部材の長手方向に連なってもよい。   The first motor may be attached to the first wrist member, and the first gear train may be an external gear train and may be continuous in the longitudinal direction of the first wrist member.

前記構成によれば、外歯車列を配置するために必要な寸法だけ、モータは第１手首部材の手元側に配置される。これにより、手先の重量が小さくなるので、手先を軽快に動作させることができ、多関節ロボットの動特性が向上する。また、手先を細くすることができ、多関節ロボットの作業性が向上する。仮にギヤ列なしにモータを第１手首部材の手元側に配置すると、ハイポイドギヤがモータから離れるので、モータをハイポイドギヤに連結するロッドが必要になる（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、このような部品によってバックラッシュを低減させることはできない。これに対し、外歯車列であるギヤ列が第１手首部材の長手方向に連なり、そのギヤ列が第２手首部材とハイポイドギヤとの間に介在するので、ハイポイドギヤをその分第１部材の手元側に配置することができる。これにより、ロッドを用いることなくモータをハイポイドギヤに直結することも可能になる。つまり、前述した位置精度の向上のみならず、モータを手元側に配置することでロボットの動特性及び作業性を向上しながらロッドのような位置埋めのための部品を省略することも可能になる。   According to the said structure, a motor is arrange | positioned only by the dimension required in order to arrange | position an external gear train at the hand side of a 1st wrist member. Thereby, since the weight of the hand is reduced, the hand can be operated lightly, and the dynamic characteristics of the articulated robot are improved. In addition, the hand can be thinned, and the workability of the articulated robot is improved. If the motor is arranged on the proximal side of the first wrist member without a gear train, the hypoid gear is separated from the motor, so that a rod for connecting the motor to the hypoid gear is necessary (see, for example, Patent Document 1). However, such parts cannot reduce backlash. On the other hand, since the gear train which is the external gear train is continuous in the longitudinal direction of the first wrist member and the gear train is interposed between the second wrist member and the hypoid gear, the hypoid gear is accordingly located on the proximal side of the first member. Can be arranged. As a result, the motor can be directly connected to the hypoid gear without using a rod. In other words, in addition to the improvement of the positional accuracy described above, it is possible to omit the position filling parts such as the rod while improving the dynamic characteristics and workability of the robot by arranging the motor on the hand side. .

前記第２手首部材に所定の回転軸線の周りに回転可能に連結された第３手首部材と、前記第３手首部材を駆動する第２モータと、前記第２モータの回転駆動力を前記第３手首部材に伝達する第２動力伝達機構と、を備え、前記第２動力伝達機構が、第２ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第２ギヤ列とを含み、前記第２ギヤ列が、当該第２動力伝達機構の動力伝達経路において前記第２ハイポイドギヤと前記第３手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構であってもよい。   A third wrist member rotatably connected to the second wrist member around a predetermined rotation axis; a second motor for driving the third wrist member; and a rotational driving force of the second motor for the third wrist member. A second power transmission mechanism for transmitting to a wrist member, wherein the second power transmission mechanism includes a second hypoid gear and a parallel or cross-axis second gear train, wherein the second gear train is A speed reduction mechanism that is positioned between the second hypoid gear and the third wrist member in the power transmission path of the second power transmission mechanism and that decelerates and outputs the input rotation.

前記構成によれば、手首構造が独立した２つの動力伝達機構を備える場合に、これらそれぞれにより駆動される２つの手首部材（第２手首部材及び第３手首部材）の位置精度を高めることができる。   According to the said structure, when a wrist structure is provided with two independent power transmission mechanisms, the position accuracy of the two wrist members (2nd wrist member and 3rd wrist member) driven by these can be improved. .

前記第１モータ及び前記第２モータが、前記第１手首部材に取り付けられ、前記第１手首部材の中心から見て互いに反対側に分散して配置されてもよい。   The first motor and the second motor may be attached to the first wrist member and may be distributed on the opposite sides as viewed from the center of the first wrist member.

前記構成によれば、第１手首部材の重量バランスが安定する。   According to the said structure, the weight balance of a 1st wrist member is stabilized.

前記第１モータ及び前記第２モータが、前記第１手首部材に取り付けられ、前記第１手首部材の中心から見て同じ側に配置されてもよい。   The first motor and the second motor may be attached to the first wrist member and arranged on the same side as viewed from the center of the first wrist member.

前記構成によれば、第１手首部材のうち第１及び第２モータが配置されている側と反対側のスペースを、エンドエフェクタに接続されるケーブルなど他部品の配置に活用することができる。   According to the said structure, the space on the opposite side to the side by which the 1st and 2nd motor is arrange | positioned among the 1st wrist members can be utilized for arrangement | positioning of other components, such as a cable connected to an end effector.

本発明によれば、動力伝達機構にハイポイドギヤを用いる多関節ロボットの手首構造において、生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the wrist structure of the articulated robot using a hypoid gear for a power transmission mechanism, position accuracy can be easily ensured while suppressing a decrease in productivity.

第１実施形態に係る多関節ロボットを示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the articulated robot concerning a 1st embodiment. 第１実施形態に係る多関節ロボットの手首構造の断面図である。It is sectional drawing of the wrist structure of the articulated robot which concerns on 1st Embodiment. 図２（ａ）及び（ｂ）から第２動力伝達機構の図示を省略して示す手首構造の断面図である。It is sectional drawing of the wrist structure which abbreviate | omits illustration of a 2nd power transmission mechanism from FIG. 2 (a) and (b). 図２（ａ）及び（ｂ）から第１動力伝達機構の図示を省略して示す手首構造の断面図である。It is sectional drawing of the wrist structure which abbreviate | omits illustration of a 1st power transmission mechanism from FIG. 2 (a) and (b). 第２実施形態に係る多関節ロボットの手首構造の断面図である。It is sectional drawing of the wrist structure of the articulated robot which concerns on 2nd Embodiment.

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。同一の又は対応する要素には全ての図を通じて同一の符号を付して重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals throughout all the drawings, and redundant description is omitted.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る多関節ロボット１を示す模式図である。図１に示すように、多関節ロボット１は、基台２と、基台２に取り付けられたロボットアーム３とを備える。ロボットアーム３の先端部には、エンドエフェクタ９１が着脱可能に装着される。エンドエフェクタ９１は、例えばハンド、塗装ガン、溶接トーチであり、多関節ロボット１に要求される作業に応じて適宜選択される。エンドエフェクタ９１は電気駆動され、ロボットアーム３には、エンドエフェクタ９１に電力及び制御信号を供給するためのケーブル９２が取り付けられる。必要に応じて、ケーブル９２はエンドエフェクタ９１に材料も供給する。例えばエンドエフェクタ９１が塗装ガン又は溶極式溶接トーチである場合、塗料又は溶加材が供給される。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an articulated robot 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the articulated robot 1 includes a base 2 and a robot arm 3 attached to the base 2. An end effector 91 is detachably attached to the tip of the robot arm 3. The end effector 91 is, for example, a hand, a painting gun, or a welding torch, and is appropriately selected according to work required for the articulated robot 1. The end effector 91 is electrically driven, and a cable 92 for supplying power and control signals to the end effector 91 is attached to the robot arm 3. The cable 92 also supplies material to the end effector 91 as needed. For example, when the end effector 91 is a paint gun or a melting electrode type welding torch, a paint or a filler material is supplied.

多関節ロボット１は、例えば垂直多関節式６軸ロボットであり、基軸３軸及び手首軸３軸を有する。ロボットアーム３は、基台２に取り付けられた可動のアーム部材４を備える。アーム部材４は、基台２に旋回可能に連結される旋回台５、旋回台５に揺動可能に連結される下部アーム６、及び下部アーム６に揺動可能に連結される上部アーム７を含む。アーム部材４が動作すると、エンドエフェクタ９１が作業空間内で大きく移動できる。   The articulated robot 1 is, for example, a vertical articulated 6-axis robot, and has a base axis 3 axes and a wrist axis 3 axes. The robot arm 3 includes a movable arm member 4 attached to the base 2. The arm member 4 includes a swivel base 5 that is pivotably connected to the base 2, a lower arm 6 that is swingably connected to the turntable 5, and an upper arm 7 that is swingably connected to the lower arm 6. Including. When the arm member 4 is operated, the end effector 91 can be largely moved in the work space.

ロボットアーム３は、アーム部材４に取り付けられた手首構造１０を備える。手首構造１０は、第１、第２及び第３手首部材１１〜１３を含む。第１手首部材１１は、アーム部材４の先端部（例えば、上部アーム７）に第１回転軸線ＷＡ１の周りに回転可能に連結される。第２手首部材１２は、第１手首部材１１に第２回転軸線ＷＡ２の周りに回転可能に連結される。第３手首部材１３は、第２手首部材１２に第３回転軸線ＷＡ３の周りに回転可能に連結される。この例では、第３手首部材１３が、手首構造１０の先端部ひいてはロボットアーム３の先端部を構成し、エンドエフェクタ９１は第３手首部材１３の先端部に装着される。   The robot arm 3 includes a wrist structure 10 attached to the arm member 4. The wrist structure 10 includes first, second and third wrist members 11-13. The first wrist member 11 is coupled to the distal end portion (for example, the upper arm 7) of the arm member 4 so as to be rotatable around the first rotation axis WA1. The second wrist member 12 is coupled to the first wrist member 11 so as to be rotatable around the second rotation axis WA2. The third wrist member 13 is coupled to the second wrist member 12 so as to be rotatable around the third rotation axis WA3. In this example, the third wrist member 13 constitutes the distal end portion of the wrist structure 10 and thus the distal end portion of the robot arm 3, and the end effector 91 is attached to the distal end portion of the third wrist member 13.

第１手首部材１１は、例えば軸方向に長尺な筒状である。第１回転軸線ＷＡ１は、第１手首部材１１の中心で第１手首部材１１の長手方向に延びる。第２回転軸線ＷＡ２は、第１回転軸線ＷＡ１に垂直に交わり、第１手首部材１１の先端部に設定される。第３回転軸線ＷＡ３は、第２回転軸線ＷＡ２に垂直に交わる。第２回転軸線ＷＡ２の周りの回転位置が図２に示す基準位置にあれば、第３回転軸線ＷＡ３は第１回転軸線ＷＡ１と同軸状になる。   The first wrist member 11 has, for example, a cylindrical shape that is long in the axial direction. The first rotation axis WA <b> 1 extends in the longitudinal direction of the first wrist member 11 at the center of the first wrist member 11. The second rotation axis WA <b> 2 intersects the first rotation axis WA <b> 1 perpendicularly and is set at the distal end portion of the first wrist member 11. The third rotation axis WA3 intersects the second rotation axis WA2 perpendicularly. If the rotational position around the second rotational axis WA2 is at the reference position shown in FIG. 2, the third rotational axis WA3 is coaxial with the first rotational axis WA1.

第１手首部材１１は、アーム部材４（例えば、上部アーム７）に取り付けられたモータ１４によって回転駆動される。第２手首部材１２は、第１モータ１５によって回転駆動される。第３手首部材１３は、第２モータ１６によって回転駆動される。第１及び第２モータ１５，１６は、第１手首部材１１に取り付けられている。第１モータ１５の回転駆動力は、第１動力伝達機構２０（図２及び３参照）を介して第２手首部材１２に伝達される。それにより、第２手首部材１２が、第３手首部材１３及びエンドエフェクタ９１と共に、第２回転軸線ＷＡ２の周りに回転する。第２モータ１６の回転駆動力は、第２動力伝達機構３０（図２及び４参照）を介して第３手首部材１３に伝達される。それにより、第３手首部材１３が、エンドエフェクタ９１と共に、第３回転軸線ＷＡ３の周りに回転する。手首部材１１〜１３が回転すると、エンドエフェクタ９１が各回転軸線ＷＡ１〜ＷＡ３の周りに回転する。   The first wrist member 11 is rotationally driven by a motor 14 attached to the arm member 4 (for example, the upper arm 7). The second wrist member 12 is rotationally driven by the first motor 15. The third wrist member 13 is rotationally driven by the second motor 16. The first and second motors 15 and 16 are attached to the first wrist member 11. The rotational driving force of the first motor 15 is transmitted to the second wrist member 12 via the first power transmission mechanism 20 (see FIGS. 2 and 3). Accordingly, the second wrist member 12 rotates around the second rotation axis WA2 together with the third wrist member 13 and the end effector 91. The rotational driving force of the second motor 16 is transmitted to the third wrist member 13 via the second power transmission mechanism 30 (see FIGS. 2 and 4). Accordingly, the third wrist member 13 rotates around the third rotation axis WA3 together with the end effector 91. When the wrist members 11 to 13 are rotated, the end effector 91 is rotated around the respective rotation axes WA1 to WA3.

図２（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る手首構造１０の断面図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、図２（ａ）及び（ｂ）それぞれから第２モータ１６及び第２動力伝達機構３０の一部の図示を省略した断面図である。図２及び３に示すように、第１動力伝達機構２０は、第１モータ１５の回転を第２手首部材１２に伝達する動力伝達経路を形成している。第１動力伝達機構２０は、第１ハイポイドギヤ２１及び第１ギヤ列２２を含み、第１ギヤ列２２は、第１動力伝達機構２０の動力伝達経路において第１ハイポイドギヤ２１と第２手首部材１２との間に位置する。第１ハイポイドギヤ２１は、ハイポイド出力シャフト２３を介して第１ギヤ列２２と接続される。第１ギヤ列２２は、減速シャフト２４を介して第２手首部材１２に接続される。   2A to 2C are cross-sectional views of the wrist structure 10 according to the first embodiment. FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views in which the second motor 16 and the second power transmission mechanism 30 are partially omitted from FIGS. 2A and 2B, respectively. As shown in FIGS. 2 and 3, the first power transmission mechanism 20 forms a power transmission path for transmitting the rotation of the first motor 15 to the second wrist member 12. The first power transmission mechanism 20 includes a first hypoid gear 21 and a first gear train 22, and the first gear train 22 is connected to the first hypoid gear 21 and the second wrist member 12 in the power transmission path of the first power transmission mechanism 20. Located between. The first hypoid gear 21 is connected to the first gear train 22 via a hypoid output shaft 23. The first gear train 22 is connected to the second wrist member 12 via the speed reduction shaft 24.

第１ハイポイドギヤ２１は、ピニオン２１ａ及びベベルギヤ２１ｂを有する食い違い軸式の曲がり歯傘歯車である。ピニオン２１ａは、ベベルギヤ２１ｂとねじれの位置にある状態でベベルギヤ２１ｂと噛み合わされる。すなわち、ピニオン軸は、ベベルギヤ軸と９０度異なる方向に向けられ、且つピニオン軸にもベベルギヤ軸にも垂直な方向にベベルギヤ軸からオフセットされる。ピニオン２１ａの歯筋は螺旋状である。ベベルギヤ２１ｂは、ピニオン２１ａと噛合可能な曲がり歯が形成された円錐面を有し、曲がり歯の歯筋は、放射状に延びつつ、右巻き及び左巻きのうちいずれか一方の歯筋捻り方向に捻られている。第１ハイポイドギヤ２１は、ピニオン２１ａを入力側とする場合には入力された回転を減速して出力し、その際に回転軸線がオフセット方向に移動し且つ９０度転換する。なお、以下で説明する他のハイポイドギヤでも、そのピニオン及びベベルギヤは、上記同様の歯を有して上記同様にして噛み合わされ、当該ハイポイドギヤは、上記同様にして減速機能と回転軸線を移動及び方向転換させる機能とを有する。   The first hypoid gear 21 is a staggered shaft type bevel gear having a pinion 21a and a bevel gear 21b. The pinion 21a is meshed with the bevel gear 21b in a state of being twisted with the bevel gear 21b. That is, the pinion shaft is oriented 90 degrees different from the bevel gear shaft, and is offset from the bevel gear shaft in a direction perpendicular to the pinion shaft and the bevel gear shaft. The tooth muscle of the pinion 21a is spiral. The bevel gear 21b has a conical surface on which bent teeth that can mesh with the pinion 21a are formed. The bent tooth traces extend in a radial direction and are twisted in either the right-handed or left-handed twisted direction. It has been. When the pinion 21a is used as the input side, the first hypoid gear 21 decelerates and outputs the input rotation. At this time, the rotation axis moves in the offset direction and changes by 90 degrees. In other hypoid gears described below, the pinion and bevel gears have the same teeth as described above and mesh with each other in the same manner as described above, and the hypoid gear moves and changes the direction of the speed reduction function and the rotation axis in the same manner as described above. It has the function to make it.

第１モータ１５の出力軸はピニオン２１ａに連結される。ピニオン２１ａは上記のとおりベベルギヤ２１ｂと噛み合わされる。ベベルギヤ２１ｂはハイポイド出力シャフト２３に固定される。   The output shaft of the first motor 15 is connected to the pinion 21a. The pinion 21a is meshed with the bevel gear 21b as described above. The bevel gear 21 b is fixed to the hypoid output shaft 23.

第１ギヤ列２２は、駆動ギヤ２２ａ及び従動ギヤ２２ｂを有する平行軸式のギヤ列である。更にいえば、第１ギヤ列２２は外歯車列であり、これを構成するギヤは順次に外接する。第１ギヤ列２２は、第１手首部材１１の長手方向に連なっている。駆動ギヤ２２ａは従動ギヤ２２ｂと離れていてもよく、第１ギヤ列２２は、これらギヤ２２ａ，２２ｂ間に介在してこれらギヤ２２ａ，２２ｂのどちらとも噛み合うアイドルギヤ２２ｃを含んでもよい。第１ギヤ列２２を構成するギヤの歯筋は、どのようなものであってもよい。   The first gear train 22 is a parallel shaft type gear train having a drive gear 22a and a driven gear 22b. More specifically, the first gear train 22 is an external gear train, and the gears constituting the first gear train 22 are sequentially circumscribed. The first gear train 22 is continuous in the longitudinal direction of the first wrist member 11. The drive gear 22a may be separated from the driven gear 22b, and the first gear train 22 may include an idle gear 22c that is interposed between the gears 22a and 22b and meshes with either of the gears 22a and 22b. The gear teeth constituting the first gear train 22 may be anything.

駆動ギヤ２２ａはハイポイド出力シャフト２３に固定され、ベベルギヤ２１ｂと軸方向に並べられている。従動ギヤ２２ｂは減速シャフト２４に固定される。減速シャフト２４は、ハイポイド出力シャフト２３と平行であり、第１手首部材１１の先端部に回転可能に支持され且つ第２手首部材１２に固定される。   The drive gear 22a is fixed to the hypoid output shaft 23 and is arranged in the axial direction with the bevel gear 21b. The driven gear 22 b is fixed to the reduction shaft 24. The speed reduction shaft 24 is parallel to the hypoid output shaft 23, is rotatably supported at the distal end portion of the first wrist member 11, and is fixed to the second wrist member 12.

減速シャフト２４の回転軸線は、第２回転軸線ＷＡ２を成す。ハイポイド出力シャフト２３の回転軸線は、第２回転軸線ＷＡ２と平行であり、ベベルギヤ軸を成す。ピニオン軸は、ベベルギヤ軸とねじれの位置にあり、第２回転軸線ＷＡ２に垂直な２方向のうち第１回転軸線ＷＡ１（第１手首部材１１の長手方向）と平行である。第１ハイポイドギヤ２１のオフセット方向は、残った方向、すなわち、第１回転軸線ＷＡ１にも第２回転軸線ＷＡ２にも垂直である。第１モータ１５はピニオン２１ａと同軸状に配置される。   The rotation axis of the speed reduction shaft 24 forms a second rotation axis WA2. The rotation axis of the hypoid output shaft 23 is parallel to the second rotation axis WA2 and forms a bevel gear shaft. The pinion shaft is in a twisted position with the bevel gear shaft, and is parallel to the first rotation axis WA1 (the longitudinal direction of the first wrist member 11) of the two directions perpendicular to the second rotation axis WA2. The offset direction of the first hypoid gear 21 is perpendicular to the remaining direction, that is, both the first rotation axis WA1 and the second rotation axis WA2. The first motor 15 is arranged coaxially with the pinion 21a.

第１モータ１５が動作すると、第１モータ１５の回転駆動力がピニオン２１ａに入力される。第１ハイポイドギヤ２１は、ピニオン２１ａに入力された回転を減速してハイポイド出力シャフト２３に出力し、その際に回転軸線が９０度転換される。第１ギヤ列２２は、ハイポイド出力シャフト２３に入力された回転を減速して減速シャフト２４に出力し、その際に回転軸線は向きを維持する。減速シャフト２４が回転すると、第２手首部材１２が、第３手首部材１３及びエンドエフェクタ９１と共に、第１手首部材１１に対して第２回転軸線ＷＡ２の周りに回転する。   When the first motor 15 operates, the rotational driving force of the first motor 15 is input to the pinion 21a. The first hypoid gear 21 decelerates the rotation input to the pinion 21a and outputs it to the hypoid output shaft 23. At that time, the rotation axis is changed by 90 degrees. The first gear train 22 decelerates the rotation input to the hypoid output shaft 23 and outputs it to the deceleration shaft 24, and the rotation axis maintains the direction at that time. When the speed reduction shaft 24 rotates, the second wrist member 12 rotates around the second rotation axis WA2 with respect to the first wrist member 11 together with the third wrist member 13 and the end effector 91.

上記した第１動力伝達機構２０によれば、第１ハイポイドギヤ２１が適用されているので、先ずそれによる利点を得ることができる。例えば、第１ハイポイドギヤ２１は歯筋方向に滑りを加えることができるので、動作音及び振動を抑えることができる。第１ハイポイドギヤ２１は小型に保って大きな減速を得やすい。このため、手首構造１０を小型軽量化することができ、多関節ロボット１の動特性が向上する。   According to the first power transmission mechanism 20 described above, since the first hypoid gear 21 is applied, it is possible to first obtain the advantages. For example, since the first hypoid gear 21 can slip in the tooth trace direction, it is possible to suppress operation noise and vibration. The first hypoid gear 21 is kept small and easily obtains a large deceleration. For this reason, the wrist structure 10 can be reduced in size and weight, and the dynamic characteristics of the articulated robot 1 are improved.

一方、ピニオン軸はベベルギヤ軸とねじれの位置にあるので、バックラッシュをなくすようにピニオン２１ａをベベルギヤ２１ｂに対して精密に位置決めするのは困難である。そこで、第１ハイポイドギヤ２１にてバックラッシュが発生するのを織込み済とし、第１ハイポイドギヤ２１の組立て時に精密な位置決めを行わず（例えば、位置決め精度を従前同等とし）、多関節ロボット１の生産性の維持を図る。   On the other hand, since the pinion shaft is in a twisted position with the bevel gear shaft, it is difficult to accurately position the pinion 21a with respect to the bevel gear 21b so as to eliminate backlash. Therefore, the occurrence of backlash in the first hypoid gear 21 is already incorporated, and precise positioning is not performed when the first hypoid gear 21 is assembled (for example, the positioning accuracy is set to be the same as before). To maintain.

第１ハイポイドギヤ２１でのバックラッシュが位置精度の観点から手首構造１０に許容されない大きさでも、これを第１ギヤ列２２で低減することができる。つまり、第１ギヤ列２２は、第１ハイポイドギヤ２１の後段に位置する減速機構であり、その速度比（ここでは、駆動ギヤ２２ａの歯数を従動ギヤ２２ｂの歯数で除算した値とする）は１未満である。例えば第１ギヤ列２２の速度比が１／２であれば、第１ハイポイドギヤ２１でのバックラッシュは、第１ギヤ列２２を介することで、減速シャフト２４では１／２倍に低減される。このように第１ハイポイドギヤ２１でのバックラッシュは、第１ギヤ列２２の速度比に応じて第２手首部材１２に至るまでに低減される。   Even if the backlash at the first hypoid gear 21 is not allowed by the wrist structure 10 from the viewpoint of positional accuracy, this can be reduced by the first gear train 22. In other words, the first gear train 22 is a speed reduction mechanism located at the rear stage of the first hypoid gear 21, and its speed ratio (here, the number of teeth of the drive gear 22a is divided by the number of teeth of the driven gear 22b). Is less than 1. For example, if the speed ratio of the first gear train 22 is ½, backlash in the first hypoid gear 21 is reduced to ½ times in the reduction shaft 24 via the first gear train 22. Thus, the backlash in the first hypoid gear 21 is reduced to reach the second wrist member 12 according to the speed ratio of the first gear train 22.

第１ギヤ列２２の組立て時には、第１ギヤ列２２を構成する複数のギヤ２２ａ〜ｃのうち互いに隣接して噛合する２つのギヤ同士を位置決めする必要があり、その位置決め精度によっては第１ギヤ列２２にてバックラッシュが発生する場合もある。本実施形態に係る第１ギヤ列２２は平行軸式であるので、隣接２つのギヤ同士は１方向にのみ位置決めされれば済む。よって、第１ギヤ列２２でのバックラッシュは容易に微小に抑えられる。第１動力伝達機構２０に第１ギヤ列２２を適用しても、第１ギヤ列２２でのバックラッシュは、第２手首部材１２ひいてはエンドエフェクタ９１の位置精度に大きな影響を及ぼさない。   When the first gear train 22 is assembled, it is necessary to position two gears that mesh with each other adjacent to each other among the plurality of gears 22a to 22c constituting the first gear train 22, and the first gear train may depend on the positioning accuracy. A backlash may occur in the row 22. Since the first gear train 22 according to the present embodiment is a parallel shaft type, the adjacent two gears need only be positioned in one direction. Therefore, backlash in the first gear train 22 can be easily suppressed to a minute amount. Even if the first gear train 22 is applied to the first power transmission mechanism 20, backlash in the first gear train 22 does not significantly affect the positional accuracy of the second wrist member 12 and thus the end effector 91.

結果として、第１ハイポイドギヤ２１の組立て時に精密な位置決めを行わずとも、第１動力伝達機構２０全体としてのバックラッシュは小さくなる。したがって、第１動力伝達機構２０に第１ハイポイドギヤ２１を適用する利点を得ながら、多関節ロボット１の生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。   As a result, even if precise positioning is not performed when the first hypoid gear 21 is assembled, the backlash of the first power transmission mechanism 20 as a whole is reduced. Therefore, the position accuracy can be easily ensured while suppressing the decrease in productivity of the articulated robot 1 while obtaining the advantage of applying the first hypoid gear 21 to the first power transmission mechanism 20.

また、第１ギヤ列２２は外歯車列であり第１手首部材１１の長手方向に連なっている。減速シャフト２４は第１手首部材１１の先端部で支持され、第２回転軸線ＷＡ２は第１手首部材１１の先端部に設けられている。第１手首部材１１の先端部から見れば、第１ギヤ列２２は、第１手首部材１１の長手方向において当該先端部から第１手首部材１１の基端部に向かって延びている。   The first gear train 22 is an external gear train and is continuous in the longitudinal direction of the first wrist member 11. The speed reduction shaft 24 is supported at the tip of the first wrist member 11, and the second rotation axis WA <b> 2 is provided at the tip of the first wrist member 11. When viewed from the distal end portion of the first wrist member 11, the first gear train 22 extends from the distal end portion toward the proximal end portion of the first wrist member 11 in the longitudinal direction of the first wrist member 11.

したがって、第１ギヤ列が存在せずハイポイド出力シャフトが第２回転軸線を成している手首構造（以下、「比較例１」）と比較して、第１ハイポイドギヤ２１は、第１ギヤ列２２を配置するために必要なスペース分だけ（すなわち、駆動ギヤ２２ａが固定されているハイポイド出力シャフト２３と従動ギヤ２２ｂが固定されている減速シャフト２４との間の距離分だけ）第１手首部材１１の先端部から基端側に配置される。第１モータ１５は、この第１ハイポイドギヤ２１よりも基端側に配置される。このため、第１モータ１５を第１手首部材１１の基端部に配置することができる。すると、手首構造１０の先端部の重量が小さくなるので、ロボットアーム３の手先を軽快に動作させることができ、多関節ロボット１の動特性が向上する。また、手首構造１０の先端部が細くなるので、多関節ロボット１の作業性が向上する。   Accordingly, the first hypoid gear 21 has a first gear train 22 as compared with a wrist structure (hereinafter, “Comparative Example 1”) in which the first gear train does not exist and the hypoid output shaft forms the second rotation axis. The first wrist member 11 is a space necessary for arranging the first wrist member 11 (that is, a distance between the hypoid output shaft 23 to which the drive gear 22a is fixed and the speed reduction shaft 24 to which the driven gear 22b is fixed). It is arrange | positioned from the front-end | tip part of this to the base end side. The first motor 15 is disposed on the base end side with respect to the first hypoid gear 21. For this reason, the first motor 15 can be disposed at the proximal end portion of the first wrist member 11. Then, since the weight of the tip of the wrist structure 10 is reduced, the hand of the robot arm 3 can be operated lightly, and the dynamic characteristics of the articulated robot 1 are improved. Moreover, since the tip part of the wrist structure 10 becomes thin, the workability of the articulated robot 1 is improved.

比較例１に係る手首構造でも、第１モータを第１手首部材の基端部に配置すること自体は可能である。その場合、第１モータの出力軸を第１手首部材の先端部に位置するハイポイドギヤに連結するためのロッドが必要になる。しかし、このロッドは、第１ハイポイドギヤでのバックラッシュを低減し得ない。これに対し、本実施形態では、第１ギヤ列２２が、第１ハイポイドギヤ２１の後段に位置し、第１モータ１５と第２回転軸線ＷＡ２との間のスペースを埋める。これにより、第１モータ１５を基端部に配置し第２回転軸線ＷＡ２を先端部に配置しながら、ピニオン２１ａが第１モータ１５の出力軸に近づけられる。第１ギヤ列２２は、第１ハイポイドギヤ２１でのバックラッシュを低減することができ、多関節ロボット１の生産性低下を抑えて位置精度を確保することに貢献する。   Even in the wrist structure according to Comparative Example 1, it is possible to dispose the first motor at the base end portion of the first wrist member itself. In that case, a rod for connecting the output shaft of the first motor to the hypoid gear located at the tip of the first wrist member is required. However, this rod cannot reduce backlash in the first hypoid gear. On the other hand, in the present embodiment, the first gear train 22 is located at the rear stage of the first hypoid gear 21 and fills the space between the first motor 15 and the second rotation axis WA2. As a result, the pinion 21a is brought closer to the output shaft of the first motor 15 while the first motor 15 is disposed at the proximal end portion and the second rotation axis WA2 is disposed at the distal end portion. The first gear train 22 can reduce backlash in the first hypoid gear 21 and contributes to securing positional accuracy by suppressing a decrease in productivity of the articulated robot 1.

結果として、第１動力伝達機構２０に第１ギヤ列２２を適用することで、位置精度の確保だけでなく、多関節ロボット１の動特性及び作業性を向上することができる。また、ロッドのようにハイポイドギヤでのバックラッシュの低減に貢献しない部品及びこれに付随する部品を適宜省略することができる。   As a result, by applying the first gear train 22 to the first power transmission mechanism 20, not only the positional accuracy can be ensured, but also the dynamic characteristics and workability of the articulated robot 1 can be improved. Further, parts that do not contribute to the reduction of backlash in the hypoid gear, such as rods, and parts that accompany this can be omitted as appropriate.

本実施形態では、第１モータ１５が軸方向に長尺である筒状のモータ筐体１５ａを有し、第１モータ１５の出力軸は、第１回転軸線ＷＡ１（第１手首部材１１の長手方向）と平行である。よって、モータ筐体の長手方向は、第１手首部材１１の長手方向と平行である。したがって、モータ筐体の長手方向が第１手首部材の長手方向に垂直な方向に延びる構造と比較して、第１手首部材１１が第１モータ１５を配置する部位の周辺で太くなるのを抑えることができる。   In this embodiment, the 1st motor 15 has the cylindrical motor housing | casing 15a long in an axial direction, and the output shaft of the 1st motor 15 is 1st rotation axis WA1 (longitudinal of the 1st wrist member 11). Direction). Therefore, the longitudinal direction of the motor housing is parallel to the longitudinal direction of the first wrist member 11. Therefore, compared with a structure in which the longitudinal direction of the motor housing extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first wrist member, the first wrist member 11 is prevented from becoming thicker around the portion where the first motor 15 is disposed. be able to.

図４（ａ）及び（ｂ）は、図２（ａ）及び（ｂ）それぞれから第１モータ１５及び第１動力伝達機構２０の一部の図示を省略した図である。図２及び４に示すように、第２動力伝達機構３０は、第２モータ１６の回転を第３手首部材１３に伝達する動力伝達経路を形成している。第２動力伝達機構３０は、第２ハイポイドギヤ３１及び第２ギヤ列３２を含み、第２ギヤ列３２は、第２動力伝達機構３０の動力伝達経路において第２ハイポイドギヤ３１と第３手首部材１３との間に位置する。第２ハイポイドギヤ３１は、ハイポイド出力シャフト３３を介して第２ギヤ列３２と接続され、第１ギヤ列３２は、減速シャフト３４を介して第３手首部材１３に接続される。   FIGS. 4A and 4B are diagrams in which a part of the first motor 15 and the first power transmission mechanism 20 are omitted from FIGS. 2A and 2B, respectively. As shown in FIGS. 2 and 4, the second power transmission mechanism 30 forms a power transmission path for transmitting the rotation of the second motor 16 to the third wrist member 13. The second power transmission mechanism 30 includes a second hypoid gear 31 and a second gear train 32, and the second gear train 32 is connected to the second hypoid gear 31 and the third wrist member 13 in the power transmission path of the second power transmission mechanism 30. Located between. The second hypoid gear 31 is connected to the second gear train 32 via a hypoid output shaft 33, and the first gear train 32 is connected to the third wrist member 13 via a reduction shaft 34.

第２ハイポイドギヤ３１は、第１ハイポイドギヤ２１と同様である。第２モータ１６の出力軸はピニオン３１ａに連結される。ベベルギヤ３２ｂは、ハイポイド出力シャフト３３に固定される。   The second hypoid gear 31 is the same as the first hypoid gear 21. The output shaft of the second motor 16 is connected to the pinion 31a. The bevel gear 32 b is fixed to the hypoid output shaft 33.

第２ギヤ列３２は、駆動ベベルギヤ３２ａ及び従動ベベルギヤ３２ｂを有する交差軸式のギヤ列である。駆動ベベルギヤ３２ａは、ハイポイド出力シャフト３３の端部に設けられる。従動ベベルギヤ３２ｂは、減速シャフト３４の端部に設けられる。駆動ベベルギヤ軸が従動ベベルギヤ軸と垂直に交わる状態で、駆動ベベルギヤ３２ａは従動ベベルギヤ３２ｂと噛み合わされる。第２ギヤ列３２を構成するギヤの歯筋は、どのようなものであってもよい。減速シャフト３４は第３手首部材１３に固定される。   The second gear train 32 is a cross shaft type gear train having a drive bevel gear 32a and a driven bevel gear 32b. The drive bevel gear 32 a is provided at the end of the hypoid output shaft 33. The driven bevel gear 32 b is provided at the end of the reduction shaft 34. With the drive bevel gear shaft perpendicularly intersecting the driven bevel gear shaft, the drive bevel gear 32a meshes with the driven bevel gear 32b. Any tooth traces of the gears constituting the second gear train 32 may be used. The speed reduction shaft 34 is fixed to the third wrist member 13.

減速シャフト３４は、第３回転軸線ＷＡ３を成す。ハイポイド出力シャフト３３は、第３回転軸線ＷＡ３と垂直に交わり、第２回転軸線ＷＡ２と同軸状であり、ベベルギヤ軸を成す。ピニオン軸は、ベベルギヤ軸とねじれの位置にある。第２動力伝達機構３０においても、ピニオン軸は第１回転軸線ＷＡ１と平行であり、第２ハイポイドギヤ３１のオフセット方向は第１回転軸線ＷＡ１にも第２回転軸線ＷＡ２にも垂直であり、第２モータ１６はピニオン３１ａと同軸状に配置される。   The speed reduction shaft 34 forms a third rotation axis WA3. The hypoid output shaft 33 perpendicularly intersects with the third rotation axis WA3, is coaxial with the second rotation axis WA2, and forms a bevel gear shaft. The pinion shaft is in a twisted position with the bevel gear shaft. Also in the second power transmission mechanism 30, the pinion shaft is parallel to the first rotation axis WA1, and the offset direction of the second hypoid gear 31 is perpendicular to both the first rotation axis WA1 and the second rotation axis WA2. The motor 16 is arranged coaxially with the pinion 31a.

第２モータ１６が動作すると、第２モータ１６の回転駆動力がピニオン３１ａに入力される。第２ハイポイドギヤ３１は、ピニオン３１ａに入力された回転を減速してハイポイド出力シャフト３３に出力し、その際に回転軸線が９０度転換される。第２ギヤ列３２は、ハイポイド出力シャフト３３に入力された回転を減速して減速シャフト３４に出力し、その際に回転軸線が９０度転換される。減速シャフト３４が回転すると、第３手首部材１３が、エンドエフェクタ９１と共に、第２手首部材１２に対して第３回転軸線ＷＡ３の周りに回転する。   When the second motor 16 operates, the rotational driving force of the second motor 16 is input to the pinion 31a. The second hypoid gear 31 decelerates the rotation input to the pinion 31a and outputs it to the hypoid output shaft 33. At this time, the rotation axis is changed by 90 degrees. The second gear train 32 decelerates the rotation input to the hypoid output shaft 33 and outputs it to the speed reduction shaft 34. At this time, the rotation axis is changed by 90 degrees. When the speed reduction shaft 34 rotates, the third wrist member 13 rotates together with the end effector 91 around the third rotation axis WA3 with respect to the second wrist member 12.

第２動力伝達機構３０においても第１動力伝達機構２０と同様の作用を得ることができる。つまり、第２動力伝達機構３０に第２ハイポイドギヤ３１を適用すると共に、その後段に交差軸式の減速機構である第２ギヤ列３２を適用したので、第２動力伝達機構３０にハイポイドギヤを適用する利点を得ながら、多関節ロボット１の生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。なお、交差軸式の第２ギヤ列３２の組立て時にはベベルギヤ３２ａ，３２ｂ同士の位置決めを２方向に行えばよいので、平行軸式に次いで、第２ギヤ列３２でのバックラッシュを容易に微小に抑えることが可能である。   The second power transmission mechanism 30 can obtain the same operation as that of the first power transmission mechanism 20. That is, since the second hypoid gear 31 is applied to the second power transmission mechanism 30 and the second gear train 32, which is a cross-axis reduction mechanism, is applied to the subsequent stage, the hypoid gear is applied to the second power transmission mechanism 30. While obtaining advantages, it is possible to easily ensure the positional accuracy while suppressing a decrease in productivity of the articulated robot 1. Since the bevel gears 32a and 32b may be positioned in two directions when the cross-shaft type second gear train 32 is assembled, backlash in the second gear train 32 is easily made minute after the parallel shaft type. It is possible to suppress.

第２モータ１６の出力軸が第１回転軸線ＷＡ１と平行であるので、第１手首部材１１が第２モータ１６を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。第２モータ１６が第１手首部材１１の基端部に取り付けられているので、第１手首部材１１の先端部の重量及び太さが小さくなり、多関節ロボット１の動特性及び作業性が向上する。   Since the output shaft of the second motor 16 is parallel to the first rotation axis WA <b> 1, it is possible to prevent the first wrist member 11 from becoming thick at the portion where the second motor 16 is disposed. Since the second motor 16 is attached to the proximal end portion of the first wrist member 11, the weight and thickness of the distal end portion of the first wrist member 11 are reduced, and the dynamic characteristics and workability of the articulated robot 1 are improved. To do.

以下、手首構造１０の構造についてより詳細に説明する。   Hereinafter, the structure of the wrist structure 10 will be described in more detail.

図２に示すように、第１手首部材１１は中空筒状である。図２（ｃ）では、第１手首部材１１が四角形の軸直交断面を有するが、断面は円形又はその他の多角形でもよい。第１モータ１５、第１動力伝達機構２０の一部、第２モータ１６及び第２動力伝達機構３０の一部が、第１手首部材１１に収容される。本実施形態では、第１ハイポイドギヤ２１、ハイポイド出力シャフト２３、第１ギヤ列２２、及び第２ハイポイドギヤ３１が第１手首部材１１に収容される。   As shown in FIG. 2, the 1st wrist member 11 is a hollow cylinder shape. In FIG.2 (c), although the 1st wrist member 11 has a square axial orthogonal cross section, a cross section may be circular or another polygon. The first motor 15, a part of the first power transmission mechanism 20, the second motor 16 and a part of the second power transmission mechanism 30 are accommodated in the first wrist member 11. In the present embodiment, the first hypoid gear 21, the hypoid output shaft 23, the first gear train 22, and the second hypoid gear 31 are accommodated in the first wrist member 11.

第１モータ１５及び第２モータ１６は、第１手首部材１１の中心から見て同じ側に位置している。第１回転軸線ＷＡ１は第１手首部材１１の中心で第１手首部材１１の長手方向に延び、第１モータ１５及び第２モータ１６は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向において同じ側に偏って配置される。第１モータ１５及び第２モータ１６は、第１回転軸線ＷＡ１方向において同じ位置に配置され、第１回転軸線ＷＡ１にも第２回転軸線ＷＡ２にも垂直な方向に重なっている。   The first motor 15 and the second motor 16 are located on the same side when viewed from the center of the first wrist member 11. The first rotation axis WA1 extends in the longitudinal direction of the first wrist member 11 at the center of the first wrist member 11, and the first motor 15 and the second motor 16 have the second rotation axis WA2 as viewed from the first rotation axis WA1. It is biased to the same side in the direction. The first motor 15 and the second motor 16 are arranged at the same position in the direction of the first rotation axis WA1, and overlap in a direction perpendicular to both the first rotation axis WA1 and the second rotation axis WA2.

以下、単なる説明の便宜のため、図２（ａ）及び（ｃ）の紙面での方向に従って、第１回転軸線ＷＡ１にも第２回転軸線ＷＡ２にも垂直な方向を「上下方向」と呼ぶ場合がある。第１モータ１５は、第１回転軸線ＷＡ１から見て上方（当該垂直な方向のうち一方）に配置され、第２モータ１６は、第１回転軸線ＷＡ１から見て下方（当該垂直な方向のうち他方）に配置される。第２回転軸線ＷＡ２方向に関し、第１回転軸線ＷＡ１から見て第１及び第２モータ１５，１６が配置されている側を「モータ側」と呼ぶ。第２回転軸線ＷＡ２方向をはじめとする第１回転軸線ＷＡ１に直交する方向に関し、第１回転軸線ＷＡ１に近づく側を「中心側」、第１回転軸線ＷＡ１から遠ざかる側を「外周側」と呼ぶ。   Hereinafter, for the convenience of explanation, the direction perpendicular to the first rotation axis WA1 and the second rotation axis WA2 is referred to as the “vertical direction” in accordance with the direction on the paper surface of FIGS. 2A and 2C. There is. The first motor 15 is disposed above (one of the vertical directions) when viewed from the first rotation axis WA1, and the second motor 16 is disposed below (of the vertical directions) as viewed from the first rotation axis WA1. The other). With respect to the direction of the second rotation axis WA2, the side on which the first and second motors 15 and 16 are arranged as viewed from the first rotation axis WA1 is referred to as the “motor side”. Regarding the direction orthogonal to the first rotation axis WA1 including the direction of the second rotation axis WA2, the side approaching the first rotation axis WA1 is referred to as “center side”, and the side away from the first rotation axis WA1 is referred to as “outer side”. .

ピニオン２１ａは、第１モータ１５の出力軸に取り付けられている。ピニオン２１ａ及びその軸は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向においてモータ側にオフセットされ、且つ上方にオフセットされる。ベベルギヤ軸は、第１回転軸線ＷＡ１から僅かに上方にオフセットされた状態で第２回転軸線ＷＡ２と平行に延びる。ベベルギヤ２１ｂは、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向においてモータ側にオフセットされる。ピニオン軸がベベルギヤ軸から上方にオフセットされた状態で、ピニオン２１ａはベベルギヤ２１ｂと噛み合わされることとなる。   The pinion 21 a is attached to the output shaft of the first motor 15. The pinion 21a and its shaft are offset to the motor side and offset upward in the direction of the second rotation axis WA2 when viewed from the first rotation axis WA1. The bevel gear shaft extends in parallel with the second rotation axis WA2 while being slightly offset upward from the first rotation axis WA1. The bevel gear 21b is offset to the motor side in the second rotation axis WA2 direction when viewed from the first rotation axis WA1. In a state where the pinion shaft is offset upward from the bevel gear shaft, the pinion 21a is engaged with the bevel gear 21b.

ハイポイド出力シャフト２３は、第１手首部材１１に内蔵されたシャフトホルダ４０に回転可能に支持される。ベベルギヤ２１ｂは、第２回転軸線ＷＡ２方向においてシャフトホルダ４０よりも外周側に配置される。ベベルギヤ２１ｂの円錐面は、第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側に向けられ、ピニオン２１ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側からベベルギヤ２１ｂに係合する。ピニオン２１ａは、上方にオフセットされ、上下方向に見てシャフトホルダ４０とオーバーラップする。このように、ピニオン２１ａ及びシャフトホルダ４０は、ベベルギヤ２１ｂよりも中心側に、第２回転軸線ＷＡ２方向にコンパクトにまとまって配置される。一方、駆動ギヤ２２ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向において、ベベルギヤ２１ｂよりも外周側に配置される。このため、駆動ギヤ２２ａをピニオン２１ａ及びシャフトホルダ４０と干渉させずに、駆動ギヤ２２ａをベベルギヤ２１ｂに近づけることができる。以上から、ハイポイド出力シャフト２３を短くすることができ、第１手首部材１１が第１ハイポイドギヤ２１を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。   The hypoid output shaft 23 is rotatably supported by a shaft holder 40 built in the first wrist member 11. The bevel gear 21b is disposed on the outer peripheral side with respect to the shaft holder 40 in the second rotation axis WA2 direction. The conical surface of the bevel gear 21b is directed toward the center in the second rotation axis WA2 direction, and the pinion 21a engages with the bevel gear 21b from the center in the second rotation axis WA2 direction. The pinion 21a is offset upward and overlaps the shaft holder 40 when viewed in the vertical direction. As described above, the pinion 21a and the shaft holder 40 are arranged compactly in the direction of the second rotation axis WA2 closer to the center than the bevel gear 21b. On the other hand, the drive gear 22a is arranged on the outer peripheral side with respect to the bevel gear 21b in the second rotation axis WA2 direction. For this reason, the drive gear 22a can be brought close to the bevel gear 21b without causing the drive gear 22a to interfere with the pinion 21a and the shaft holder 40. As described above, the hypoid output shaft 23 can be shortened, and the first wrist member 11 can be prevented from being thickened at the portion where the first hypoid gear 21 is disposed.

第１手首部材１１は、その先端部に一対の突出部４１，４２を有している。突出部４１，４２は、第２回転軸線ＷＡ２方向に離れ、第１回転軸線ＷＡ１方向に延在する。第２手首部材１２は突出部４１，４２の間に配置され、突出部４１，４２に回転可能に支持される。第３手首部材１３は第２手首部材１２に取り付けられる。以下、２つの突出部４１，４２のうち、第２回転軸線ＷＡ２方向においてモータ側のものを「第１突出部４１」と呼び、その反対側のものを「第２突出部４２」と呼ぶ。突出部４１は、内周側に配置される第２手首部材４２と共にギヤ室を形成する。従動ギヤ２２ｂはギヤ室内に収容され、減速シャフト２４はギヤ室から第２手首部材１２を貫通すると共に第２手首部材１２に固定される。   The 1st wrist member 11 has a pair of protrusion parts 41 and 42 in the tip part. The protrusions 41 and 42 are separated in the direction of the second rotation axis WA2 and extend in the direction of the first rotation axis WA1. The second wrist member 12 is disposed between the protrusions 41 and 42 and is rotatably supported by the protrusions 41 and 42. The third wrist member 13 is attached to the second wrist member 12. Hereinafter, of the two protrusions 41 and 42, the one on the motor side in the second rotation axis WA2 direction is referred to as a “first protrusion 41”, and the opposite side is referred to as a “second protrusion 42”. The protrusion 41 forms a gear chamber together with the second wrist member 42 disposed on the inner peripheral side. The driven gear 22b is accommodated in the gear chamber, and the reduction shaft 24 penetrates the second wrist member 12 from the gear chamber and is fixed to the second wrist member 12.

第２ハイポイドギヤ３１も第１ギヤ室に収容される。第２動力伝達機構３０は、第２モータ１６の出力軸をピニオン３１ａに連結するロッド３６を有する。ロッド３６は、第１手首部材１１に収容される。ピニオン３１ａ、ロッド３６及びこれらの軸は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向においてモータ側にオフセットされ、且つ下方にオフセットされる。ベベルギヤ軸は第２回転軸線ＷＡ２と同軸状である。ベベルギヤ３１ｂは、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向においてモータ側にオフセットされるが、上下方向にはオフセットされない。ピニオン軸がベベルギヤ軸から下方にオフセットされた状態で、ピニオン３１ａはベベルギヤ３１ｂと噛み合わされる。   The second hypoid gear 31 is also accommodated in the first gear chamber. The second power transmission mechanism 30 has a rod 36 that connects the output shaft of the second motor 16 to the pinion 31a. The rod 36 is accommodated in the first wrist member 11. The pinion 31a, the rod 36 and their axes are offset to the motor side and offset downward in the direction of the second rotation axis WA2 when viewed from the first rotation axis WA1. The bevel gear shaft is coaxial with the second rotation axis WA2. The bevel gear 31b is offset to the motor side in the second rotation axis WA2 direction when viewed from the first rotation axis WA1, but is not offset in the vertical direction. With the pinion shaft offset downward from the bevel gear shaft, the pinion 31a meshes with the bevel gear 31b.

減速シャフト２４は中空である。ハイポイド出力シャフト３３は、減速シャフト２４に挿通され、減速シャフト２４に回転可能に支持される。これによりハイポイド出力シャフト３３は、第１及び第２手首部材１１，１２に対して相対回転可能になる。   The reduction shaft 24 is hollow. The hypoid output shaft 33 is inserted into the reduction shaft 24 and is rotatably supported by the reduction shaft 24. As a result, the hypoid output shaft 33 can rotate relative to the first and second wrist members 11 and 12.

ベベルギヤ３１ｂは、第２回転軸線ＷＡ２方向において従動ギヤ２２ｂよりも外周側に配置される。ベベルギヤ３１ｂの円錐面は、第２回転軸線ＷＡ２方向において外周側に向けられ、ピニオン３１ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向において外周側からベベルギヤ３１ｂに係合する。よって、ベベルギヤ３１ｂを従動ギヤ２２ｂに近づけることができ、第１突出部４１が第２回転軸線ＷＡ２方向に太くなるのを抑えることができる。これを実現するため、第２モータ１６及びピニオン３１ａの第１回転軸線ＷＡ１からの第２回転軸線ＷＡ２方向におけるオフセット量は、第１モータ１５及びピニオン２１ａの同オフセット量よりも大きい。   The bevel gear 31b is disposed on the outer peripheral side with respect to the driven gear 22b in the second rotation axis WA2 direction. The conical surface of the bevel gear 31b is directed to the outer peripheral side in the second rotational axis WA2 direction, and the pinion 31a engages with the bevel gear 31b from the outer peripheral side in the second rotational axis WA2 direction. Therefore, the bevel gear 31b can be brought close to the driven gear 22b, and the first protrusion 41 can be prevented from becoming thick in the direction of the second rotation axis WA2. In order to realize this, the offset amount in the second rotation axis WA2 direction from the first rotation axis WA1 of the second motor 16 and the pinion 31a is larger than the same offset amount of the first motor 15 and the pinion 21a.

ピニオン３１ａは、ベベルギヤ３１ｂを基準として第２回転軸線ＷＡ２方向において第１ギヤ列２２とは反対側に配置される。このため、ロッド３６が第１ハイポイドギヤ２１及び第１ギヤ列２２と干渉するのを避けることができる。第１ハイポイドギヤ２１でのバックラッシュを低減させるため従動ギヤ２２ｂを大きくしても、従動ギヤ２２ｂが第２動力伝達機構３０と干渉するのを避けることができる。   The pinion 31a is arranged on the opposite side to the first gear train 22 in the second rotation axis WA2 direction with respect to the bevel gear 31b. For this reason, it is possible to avoid the rod 36 from interfering with the first hypoid gear 21 and the first gear train 22. Even if the driven gear 22b is enlarged to reduce backlash in the first hypoid gear 21, it is possible to avoid the driven gear 22b from interfering with the second power transmission mechanism 30.

２つのピニオン２１ａ，３１ａの軸は、対応するベベルギヤ２１ｂ，３１ｂの軸から上下方向において互いに反対側にオフセットしている。２つのベベルギヤ２１ａ，３１ａの円錐面は、第２回転軸線ＷＡ２方向において互いに反対側に向けられている。こうすることで、２つのベベルギヤ２１ｂ，３１ｂの歯筋捻れ方向を互いに同じとすることができる。第１及び第２ハイポイドギヤ２１，３１で減速比が同じである場合、第１及び第２ハイポイドギヤ２１，３１で部品を共用できるので、製造コスト及び維持管理コストを低減することができる。   The shafts of the two pinions 21a and 31a are offset from the shafts of the corresponding bevel gears 21b and 31b to the opposite sides in the vertical direction. The conical surfaces of the two bevel gears 21a and 31a are directed to opposite sides in the direction of the second rotation axis WA2. By carrying out like this, the tooth trace twist direction of two bevel gears 21b and 31b can be made mutually the same. When the first and second hypoid gears 21 and 31 have the same reduction ratio, parts can be shared by the first and second hypoid gears 21 and 31, so that manufacturing costs and maintenance costs can be reduced.

ハイポイド出力シャフト３３は、減速シャフト２４から第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側へ突出し、駆動ベベルギヤ３２ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向において減速シャフト２４よりも中心側に配置される。従動ベベルギヤ３２ｂは駆動ベベルギヤ３２ａと噛み合い、減速シャフト３４は従動ベベルギヤ３２ｂから第１手首部材１１より遠ざかるよう延在している。   The hypoid output shaft 33 protrudes from the reduction shaft 24 toward the center in the direction of the second rotation axis WA2, and the drive bevel gear 32a is disposed closer to the center than the reduction shaft 24 in the direction of the second rotation axis WA2. The driven bevel gear 32b meshes with the drive bevel gear 32a, and the reduction shaft 34 extends away from the first wrist member 11 from the driven bevel gear 32b.

以下、本実施形態に係る手首構造１０におけるケーブル９２の取り回しについて、エンドエフェクタ９１側から順に説明する。減速シャフト３４は両端が開放された中空シャフトである。先端開口は、第３手首部材１３に装着されるエンドエフェクタ９１に近接する。基端開口は、従動ベベルギヤ３２ｂで取り囲まれるように形成され、凹部４３に位置する。ケーブル９２は、エンドエフェクタ９１から、先端開口を介して減速シャフト３４に進入し、基端開口を介して凹部４３に達する。ケーブル９２は、凹部４３内で、第２回転軸線ＷＡ２方向において駆動ベベルギヤ３２ａが配置されている側とは反対側に向けられる。ケーブル９２は、第２突出部４２の内壁４２ｂを貫通し、第２突出部４２内に達する。その後、ケーブル９２は、第２突出部４２の外壁４２ａを貫通して、第１手首部材１１の外面に沿ってアーム部材４に向かって延在してもよい。あるいは、ケーブル９２は、第１手首部材１１内でアーム部材４に向かって延在してもよい。   Hereinafter, the handling of the cable 92 in the wrist structure 10 according to the present embodiment will be described in order from the end effector 91 side. The speed reduction shaft 34 is a hollow shaft that is open at both ends. The tip opening is close to the end effector 91 attached to the third wrist member 13. The proximal end opening is formed so as to be surrounded by the driven bevel gear 32 b and is located in the recess 43. The cable 92 enters the speed reduction shaft 34 from the end effector 91 through the distal end opening, and reaches the recess 43 through the proximal end opening. The cable 92 is directed in the concave portion 43 to the side opposite to the side where the drive bevel gear 32a is disposed in the second rotation axis WA2 direction. The cable 92 passes through the inner wall 42 b of the second protrusion 42 and reaches the second protrusion 42. Thereafter, the cable 92 may extend toward the arm member 4 along the outer surface of the first wrist member 11 through the outer wall 42 a of the second protrusion 42. Alternatively, the cable 92 may extend toward the arm member 4 in the first wrist member 11.

第１モータ１５及び第２モータ１６が第１手首部材１１の中心から見て第２回転軸線ＷＡ２方向において同じ側に偏って配置されているので、その反対側にはスペースが広く確保されている。ケーブル９２が第１手首部材１１内で取り回される場合には、このスペースを有効に活用することができる。   Since the first motor 15 and the second motor 16 are arranged so as to be biased to the same side in the direction of the second rotation axis WA2 when viewed from the center of the first wrist member 11, a wide space is secured on the opposite side. . When the cable 92 is routed in the first wrist member 11, this space can be used effectively.

（第２実施形態）
図５（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る手首構造２１０の断面図である。以下、上記実施形態との相違点を中心に第２実施形態について説明する。例えば、第２実施形態は、第１動力伝達機構２２０及び第２動力伝達機構２３０が離れて配置される点、第２動力伝達機構２３０がロッドを備えない点、及び第２動力伝達機構２３０の第２ギヤ列２３２が平行軸式ギヤ列２３２Ａ及び交差軸式ギヤ列２３２Ｂの両方を含む点で、上記実施形態と相違する。 (Second Embodiment)
FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views of the wrist structure 210 according to the second embodiment. Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on differences from the above embodiment. For example, in the second embodiment, the first power transmission mechanism 220 and the second power transmission mechanism 230 are arranged apart from each other, the second power transmission mechanism 230 does not include a rod, and the second power transmission mechanism 230 The second gear train 232 is different from the above embodiment in that the second gear train 232 includes both a parallel shaft gear train 232A and a cross shaft gear train 232B.

図５に示すように、本実施形態に係る手首構造２１０では、第１モータ２１５及び第２モータ２１６が第１手首部材２１１の中心から見て互いに反対側に配置されている。第１回転軸線ＷＡ１は第１手首部材２１１の中心で第１手首部材２１１の長手方向に延び、第１モータ２１５及び第２モータ２１６は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向において互いに反対側に配置される。   As shown in FIG. 5, in the wrist structure 210 according to the present embodiment, the first motor 215 and the second motor 216 are arranged on the opposite sides when viewed from the center of the first wrist member 211. The first rotation axis WA1 extends in the longitudinal direction of the first wrist member 211 at the center of the first wrist member 211, and the first motor 215 and the second motor 216 have the second rotation axis WA2 as viewed from the first rotation axis WA1. Arranged in opposite directions in the direction.

以下、第２回転軸線ＷＡ２方向において、第１回転軸線ＷＡ１から見て第１モータ２１５が配置される側を「第１モータ側」、第１回転軸線ＷＡ１から見て第２モータ２１６が配置される側を「第２モータ側」と呼ぶ。第１手首部材２１１は、第１実施形態と同様に一対の突出部２４１，２４２を有し、第１突出部２４１は第２回転軸線ＷＡ１方向において第１モータ側に位置し、第２突出部２４２は第２回転軸線ＷＡ１方向において第２モータ側に位置する。第２手首部材２１２は突出部２４１，２４２間に配置され、第１突出部２４１は第２手首部材２１２と共に第１ギヤ室を形成し、第２突出部２４２は第２手首部材２１２と共に第２ギヤ室を形成する。   Hereinafter, in the direction of the second rotation axis WA2, the side on which the first motor 215 is disposed when viewed from the first rotation axis WA1 is referred to as “first motor side”, and the second motor 216 is disposed when viewed from the first rotation axis WA1. This side is called the “second motor side”. The first wrist member 211 has a pair of protrusions 241 and 242 as in the first embodiment, and the first protrusion 241 is located on the first motor side in the second rotation axis WA1 direction, and the second protrusion 242 is located on the second motor side in the second rotation axis WA1 direction. The second wrist member 212 is disposed between the projecting portions 241 and 242, the first projecting portion 241 forms a first gear chamber together with the second wrist member 212, and the second projecting portion 242 is second together with the second wrist member 212. A gear chamber is formed.

第１モータ２１５及び第２モータ２１６は、第１回転軸線Ａ１方向において同じ位置に配置される。第１モータ２１５は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、上下方向（第１回転軸線ＷＡ１にも第２回転軸線ＷＡ２に垂直な方向）のうちの一方にオフセットされている。本実施形態においては、第２モータ２１６も、上下方向のうちの同方向にオフセットされており、第１モータ２１５及び第２モータ２１６は上下方向において同じ位置に配置されている。   The first motor 215 and the second motor 216 are disposed at the same position in the first rotation axis A1 direction. The first motor 215 is offset in one of the vertical directions (the first rotation axis WA1 and the direction perpendicular to the second rotation axis WA2) as viewed from the first rotation axis WA1. In the present embodiment, the second motor 216 is also offset in the same direction in the vertical direction, and the first motor 215 and the second motor 216 are disposed at the same position in the vertical direction.

第１ハイポイドギヤ２２１のピニオン２２１ａは第１モータ２１５の出力軸と同軸状に配置される。ハイポイド出力シャフト２２３は、第１ハイポイドギヤ２２１のベベルギヤ軸を成し、第２回転軸線ＷＡ２と平行で第１回転軸線ＷＡ１に垂直に交わる。ピニオン軸がベベルギヤ軸から上方にオフセットされた状態で、ピニオン２２１ａはベベルギヤ２２１ｂと噛み合わされる。ベベルギヤ２２１ｂの円錐面は第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側に向けられ、ピニオン２２１ａは第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側からベベルギヤ２２１ｂと係合する。ハイポイド出力シャフト２２３を支持するシャフトホルダ２４０ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向においてベベルギヤ２２１ｂよりも外周側に配置される。   The pinion 221 a of the first hypoid gear 221 is disposed coaxially with the output shaft of the first motor 215. The hypoid output shaft 223 forms a bevel gear shaft of the first hypoid gear 221 and is parallel to the second rotation axis WA2 and perpendicular to the first rotation axis WA1. With the pinion shaft offset upward from the bevel gear shaft, the pinion 221a meshes with the bevel gear 221b. The conical surface of the bevel gear 221b is directed toward the center in the direction of the second rotation axis WA2, and the pinion 221a engages with the bevel gear 221b from the center in the direction of the second rotation axis WA2. The shaft holder 240a that supports the hypoid output shaft 223 is disposed on the outer peripheral side of the bevel gear 221b in the second rotation axis WA2 direction.

第１ギヤ列２２２の駆動ギヤ２２２ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向においてベベルギヤ２２１ｂよりも中心側に配置される。第１ギヤ列２２２は、第１ハイポイドギヤ２２１の後段に位置する減速機構であり、駆動ギヤ２２２ａは比較的小径である。このため、ピニオン２２１ａ及び駆動ギヤ２２２ａをベベルギヤ２２１ｂから見て第２回転軸線ＷＡ２方向に同じ側に配置しても、ピニオン２２１ａが駆動ギヤ２２２ａから上方に離される。したがって、ピニオン２２１ａ及び駆動ギヤ２２２ａを第２回転軸線ＷＡ２方向にコンパクトにまとまって配置することができ、第１手首部材２１１が第１ハイポイドギヤ２２１を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。   The drive gear 222a of the first gear train 222 is disposed closer to the center than the bevel gear 221b in the second rotation axis WA2 direction. The first gear train 222 is a reduction mechanism located at the rear stage of the first hypoid gear 221, and the drive gear 222a has a relatively small diameter. For this reason, even if the pinion 221a and the drive gear 222a are arranged on the same side in the second rotational axis WA2 direction when viewed from the bevel gear 221b, the pinion 221a is separated upward from the drive gear 222a. Therefore, the pinion 221a and the drive gear 222a can be compactly arranged in the direction of the second rotation axis WA2, and the first wrist member 211 can be prevented from being thickened at the portion where the first hypoid gear 221 is arranged.

第１ギヤ列２２２は外歯車列であり、第１手首部材２１１の長手方向に連なっている。第１ギヤ列２２２の従動ギヤ２２２ｂは、駆動ギヤ２２２ａと噛み合わされ、第１ギヤ室に収容される。従動ギヤ２２２ｂは減速シャフト２２４に固定される。減速シャフト２２４は、第１ギヤ室から第２手首部材２１２を貫通して第２手首部材２１２に固定される。減速シャフト２２４は、ハイポイド出力シャフト２２３と平行であり、第２回転軸線ＷＡ２を成している。   The first gear train 222 is an external gear train and continues in the longitudinal direction of the first wrist member 211. The driven gear 222b of the first gear train 222 is engaged with the drive gear 222a and is accommodated in the first gear chamber. The driven gear 222b is fixed to the reduction shaft 224. The reduction shaft 224 passes through the second wrist member 212 from the first gear chamber and is fixed to the second wrist member 212. The speed reduction shaft 224 is parallel to the hypoid output shaft 223 and forms the second rotation axis WA2.

第２動力伝達機構２３０は、第２ハイポイドギヤ２３１と、第２動力伝達経路２３０の動力伝達経路において第２ハイポイドギヤ２３１と第３手首部材２１３との間に位置する第２ギヤ列２３２とを含む。第２ギヤ列２３２は、平行軸式ギヤ列２３２Ａ及び交差軸式ギヤ列２３３Ｂを含み、平行軸式ギヤ列２３２Ａが、第２動力伝達経路２３０の動力伝達経路において第２ハイポイドギヤ２３１と交差軸式ギヤ列２３３Ｂとの間に位置する。第２ギヤ列２３２が全体として減速機構であればよい。第２ギヤ列２３２全体としての減速比（すなわち、平行軸式ギヤ列２３２Ａの減速比と、交差軸式ギヤ列２３２Ｂの減速比とを乗算した値）が１未満であればよく、いずれか一方のギヤ列の減速比が１以上でもよい。本実施形態では、どちらのギヤ列２３２Ａ，２３２Ｂも減速機構である。   Second power transmission mechanism 230 includes a second hypoid gear 231 and a second gear train 232 located between second hypoid gear 231 and third wrist member 213 in the power transmission path of second power transmission path 230. The second gear train 232 includes a parallel shaft gear train 232A and a cross shaft gear train 233B. The parallel shaft gear train 232A crosses the second hypoid gear 231 in the power transmission path of the second power transmission path 230. It is located between the gear train 233B. The second gear train 232 may be a speed reduction mechanism as a whole. The overall reduction ratio of the second gear train 232 (that is, a value obtained by multiplying the reduction ratio of the parallel shaft type gear train 232A and the reduction gear ratio of the cross shaft type gear train 232B) may be less than one. The reduction ratio of the gear train may be 1 or more. In the present embodiment, both gear trains 232A and 232B are speed reduction mechanisms.

第２ハイポイドギヤ２３１は、ハイポイド出力シャフト２３３を介して平行軸式ギヤ列２３２Ａと接続される。平行軸式ギヤ列２３２Ａは、一次減速シャフト２３４Ａを介して交差軸式ギヤ列２３３Ｂと接続される。交差軸式ギヤ列２３３Ｂは、二次減速シャフト２３４Ｂを介して第３手首部材２１３と接続される。   The second hypoid gear 231 is connected to the parallel shaft gear train 232A via a hypoid output shaft 233. The parallel shaft type gear train 232A is connected to the cross shaft type gear train 233B via the primary reduction shaft 234A. The cross shaft type gear train 233B is connected to the third wrist member 213 via the secondary reduction shaft 234B.

第２ハイポイドギヤ２３１、ハイポイド出力シャフト２３３、及び平行軸式ギヤ列２３２Ａが第１手首部材２１１に収容される。平行軸式ギヤ列２３２Ａが存在するので、第１実施形態に係る第１動力伝達機構２０（図３参照）及び本実施形態に係る第１動力伝達機構２２０と同様にして、第２動力伝達機構２３０からロッドのような部品を省略することができる。   The second hypoid gear 231, the hypoid output shaft 233, and the parallel shaft gear train 232 </ b> A are accommodated in the first wrist member 211. Since the parallel shaft type gear train 232A exists, the second power transmission mechanism is similar to the first power transmission mechanism 20 (see FIG. 3) according to the first embodiment and the first power transmission mechanism 220 according to the present embodiment. From 230, parts such as rods can be omitted.

第２ハイポイドギヤ２３２は、第２ハイポイドギヤ２３２のピニオン２３１ａは、第２モータ２１６の出力軸に取り付けられ、第２モータ２１６の出力軸と同軸状に配置される。ピニオン２３１ａ及びその軸は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向において第２モータ側にオフセットされ、且つ上方にオフセットされる。ハイポイド出力シャフト２３３は、第２ハイポイドギヤ２３１のベベルギヤ軸を成し、第２回転軸線ＷＡ２と平行で第１回転軸線ＷＡ１に垂直に交わる。ピニオン軸がベベルギヤ軸から上方にオフセットされた状態で、ピニオン２３１ａはベベルギヤ２３１ｂと噛み合わされる。ハイポイド出力シャフト２３３を支持するシャフトホルダ２４０ｂは、第２回転軸線ＷＡ２方向においてベベルギヤ２３１ｂよりも外周側に配置される。   In the second hypoid gear 232, the pinion 231 a of the second hypoid gear 232 is attached to the output shaft of the second motor 216 and is arranged coaxially with the output shaft of the second motor 216. The pinion 231a and its axis are offset to the second motor side and offset upward in the direction of the second rotation axis WA2 when viewed from the first rotation axis WA1. The hypoid output shaft 233 forms a bevel gear shaft of the second hypoid gear 231 and is parallel to the second rotation axis WA2 and perpendicular to the first rotation axis WA1. In a state where the pinion shaft is offset upward from the bevel gear shaft, the pinion 231a is engaged with the bevel gear 231b. The shaft holder 240b that supports the hypoid output shaft 233 is disposed on the outer peripheral side of the bevel gear 231b in the second rotation axis WA2 direction.

平行軸式ギヤ列２３２Ａは、第２ハイポイドギヤ２３１の後段に位置する減速機構であり、第１動力伝達機構２２０の第１ギヤ列２２２と同様にして駆動ギヤ２３２Ａａ及び従動ギヤ２３２Ａｂを有する。駆動ギヤ２３２Ａａは、ハイポイド出力シャフト２３３に固定されている。第２動力伝達機構２３０においても、ベベルギヤ２３１ｂの円錐面は第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側に向けられ、ピニオン２３１ａは第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側からベベルギヤ２３１ｂと係合する。駆動ギヤ２３２Ａａも、第２回転軸線ＷＡ２方向においてベベルギヤ２３１ｂよりも中心側に配置され、ピニオン２３１ａが駆動ギヤ２３２Ａａの上方に配置され、上下方向に見て駆動ギヤ２３２Ａａとオーバーラップする。したがって、第１手首部材２１１が第２ハイポイドギヤ２３１を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。   The parallel shaft type gear train 232A is a speed reduction mechanism located at the rear stage of the second hypoid gear 231 and has a drive gear 232Aa and a driven gear 232Ab in the same manner as the first gear train 222 of the first power transmission mechanism 220. The drive gear 232Aa is fixed to the hypoid output shaft 233. Also in the second power transmission mechanism 230, the conical surface of the bevel gear 231b is directed to the center side in the second rotation axis WA2 direction, and the pinion 231a is engaged with the bevel gear 231b from the center side in the second rotation axis WA2 direction. The drive gear 232Aa is also arranged on the center side of the bevel gear 231b in the second rotation axis WA2 direction, the pinion 231a is arranged above the drive gear 232Aa, and overlaps with the drive gear 232Aa when viewed in the vertical direction. Accordingly, it is possible to suppress the first wrist member 211 from becoming thick at the portion where the second hypoid gear 231 is disposed.

平行軸式ギヤ列２３２Ａは、外歯車列であって第１手首部材２１１の長手方向に連なっている。平行軸式ギヤ列２３２Ａの従動ギヤ２３２Ａｂは、駆動ギヤ２３２Ａａと噛み合わされ、第２ギヤ室に収容される。従動ギヤ２３２Ａｂは、一次減速シャフト２３４Ａに固定され、一次減速シャフト２３４Ａは、第２ギヤ室から第２手首部材２１２を貫通して第２手首部材２１２に回転可能に支持される。   The parallel shaft type gear train 232 </ b> A is an external gear train and is continuous in the longitudinal direction of the first wrist member 211. The driven gear 232Ab of the parallel shaft gear train 232A is meshed with the drive gear 232Aa and is accommodated in the second gear chamber. The driven gear 232Ab is fixed to the primary reduction shaft 234A, and the primary reduction shaft 234A passes through the second wrist member 212 from the second gear chamber and is rotatably supported by the second wrist member 212.

ハイポイド出力シャフト２３３は、第１動力伝達機構２２０のハイポイド出力シャフト２２３と同軸状に配置される。一次減速シャフト２３４Ａは、第１動力伝達機構２２０の減速シャフト２２４と同軸状、すなわち、第２回転軸線ＷＡ２と同軸状に配置される。   The hypoid output shaft 233 is disposed coaxially with the hypoid output shaft 223 of the first power transmission mechanism 220. The primary reduction shaft 234A is arranged coaxially with the reduction shaft 224 of the first power transmission mechanism 220, that is, coaxially with the second rotation axis WA2.

交差軸式ギヤ列２３２Ｂは、第１実施形態に係る第２ギヤ列３２（図２及び４参照）と概ね同様の構造を有する。交差軸式ギヤ列２３２Ｂは、駆動ベベルギヤ２３２Ｂａと従動ベベルギヤ２３２Ｂｂを有する交差軸式のギヤ列である。駆動ベベルギヤ２３２Ｂａは一次減速シャフト２２４の中心側端部に設けられている。従動ベベルギヤ２３２Ｂｂは、駆動ベベルギヤ２軸が従動ベベルギヤ軸と垂直に交差する状態で、駆動ベベルギヤ２３２Ｂｂと噛み合わされている。従動ベベルギヤ２３２Ｂｂは、二次減速シャフト２３４Ｂの基端側端部に設けられている。   The cross shaft type gear train 232B has substantially the same structure as the second gear train 32 (see FIGS. 2 and 4) according to the first embodiment. The cross shaft gear train 232B is a cross shaft gear train having a drive bevel gear 232Ba and a driven bevel gear 232Bb. The drive bevel gear 232Ba is provided at the center side end of the primary reduction shaft 224. The driven bevel gear 232Bb is meshed with the drive bevel gear 232Bb in a state where the drive bevel gear 2 axis intersects the driven bevel gear axis perpendicularly. The driven bevel gear 232Bb is provided at the proximal end of the secondary reduction shaft 234B.

二次減速シャフト２３４Ｂは、従動ベベルギヤ２３２Ｂｂからエンドエフェクタ９１が装着あされる先端側に向かって延在している。二次減速シャフト２３４Ｂは、第３手首部材に固定されており、第２回転軸線ＷＡ２に垂直に交わって第３回転軸線ＷＡ３を成す。   The secondary reduction shaft 234B extends from the driven bevel gear 232Bb toward the distal end where the end effector 91 is mounted. The secondary reduction shaft 234B is fixed to the third wrist member, and intersects the second rotation axis WA2 perpendicularly to form the third rotation axis WA3.

ハイポイド出力シャフト２３３は第２回転軸線ＷＡ２と平行に延び、ベベルギヤ２３１ｂ及び駆動ギヤ２３２Ｂａがハイポイド出力シャフト２３３に固定されている。従動ギヤ２３２Ｂｂは、第２突出部２４３に収容され、駆動ギヤ２３２Ｂａと外接して噛み合わされている。   The hypoid output shaft 233 extends parallel to the second rotation axis WA2, and the bevel gear 231b and the drive gear 232Ba are fixed to the hypoid output shaft 233. The driven gear 232Bb is accommodated in the second projecting portion 243 and is externally meshed with the drive gear 232Ba.

従動ギヤ２３２Ａｂは一次減速シャフト２３４Ａに固定され、一次減速シャフト２３４Ａは第２突出部２４３の内壁２４３ｂに回転可能に支持されている。駆動ベベルギヤ２３２Ｂａは、一次減速シャフト２３４Ａの端部に設けられている。従動ベベルギヤ２３２Ｂｂは二次減速シャフト２３４Ｂの端部に設けられ、駆動ベベルギヤ２３２Ｂａと噛み合わされている。二次減速シャフト２３４Ｂは、第３手首部材２１３に固定されており、その回転軸線が第３回転軸線ＷＡ３を成す。   The driven gear 232Ab is fixed to the primary reduction shaft 234A, and the primary reduction shaft 234A is rotatably supported on the inner wall 243b of the second protrusion 243. The drive bevel gear 232Ba is provided at the end of the primary reduction shaft 234A. The driven bevel gear 232Bb is provided at the end of the secondary reduction shaft 234B and meshes with the drive bevel gear 232Ba. The secondary reduction shaft 234B is fixed to the third wrist member 213, and the rotation axis thereof forms the third rotation axis WA3.

第２モータ２１６が動作すると、第２モータ２１６の回転駆動力が第２ハイポイドギヤ２３１のピニオン２３１ａに入力される。第２ハイポイドギヤ２３１は、入力された回転を減速してハイポイド出力シャフト２３３に出力し、その際に回転軸線が９０度転換される。平行軸式ギヤ列２３２Ａは、ハイポイド出力シャフト２３３に入力された回転を減速して一次減速シャフト２３４Ａに出力し、その際に回転軸線の向きを維持する。交差軸式ギヤ列２３３Ｂは、一次減速シャフト２３４Ａに入力された回転を減速して二次減速シャフト２３４Ｂに出力し、回転軸線が９０度転換される。二次減速シャフト２３４Ｂが回転すると、第３手首部材２１３が、エンドエフェクタ９１と共に、第２手首部材２１２に対して第３回転軸線ＷＡ３の周りに回転する。   When the second motor 216 operates, the rotational driving force of the second motor 216 is input to the pinion 231a of the second hypoid gear 231. The second hypoid gear 231 decelerates the input rotation and outputs it to the hypoid output shaft 233, at which time the rotation axis is changed by 90 degrees. The parallel shaft type gear train 232A decelerates the rotation input to the hypoid output shaft 233 and outputs it to the primary reduction shaft 234A, and maintains the direction of the rotation axis at that time. The cross shaft type gear train 233B decelerates the rotation input to the primary reduction shaft 234A and outputs it to the secondary reduction shaft 234B, and the rotation axis is changed by 90 degrees. When the secondary reduction shaft 234B rotates, the third wrist member 213 rotates around the third rotation axis WA3 with respect to the second wrist member 212 together with the end effector 91.

本実施形態に係る第２動力伝達機構２３０は、第１手首部材２１１の長手方向に連なる外歯車列である平行軸式ギヤ列２３２Ａを有するので、ロッドを省略することができる。したがって、多関節ロボットの動特性及び作業性を向上させることと、スペースを埋めるためにしか寄与しない部品及びこれに付随する部品を適宜省略することができる。   Since the second power transmission mechanism 230 according to the present embodiment includes the parallel shaft type gear train 232A that is an external gear train that is continuous in the longitudinal direction of the first wrist member 211, the rod can be omitted. Therefore, the dynamic characteristics and workability of the articulated robot can be improved, and parts that contribute only to fill the space and parts that accompany this can be omitted as appropriate.

本実施形態では、交差軸式ギヤ列２３２Ｂが減速機構であるので、元々微小ではあるが平行軸式ギヤ列２３２Ａでのバックラッシュが発生しても、これを交差軸式ギヤ列２３２Ｂにおいて低減することができる。また、平行軸式ギヤ列２３２Ａも交差軸式ギヤ列２３２Ｂも減速機構であるので、第２ギヤ列２３２全体としての減速比を大きくすることができ、そのため第２ハイポイドギヤでのバックラッシュが第３手首部材に至るまでに大きく低減することができる。よって、第３手首部材２１３に装着されるエンドエフェクタ９１の位置精度を高くすることができる。   In the present embodiment, since the cross shaft type gear train 232B is a speed reduction mechanism, even if a backlash occurs in the parallel shaft type gear train 232A, the cross shaft type gear train 232B is reduced even though it is originally minute. be able to. Further, since both the parallel shaft type gear train 232A and the cross shaft type gear train 232B are reduction mechanisms, the reduction ratio of the second gear train 232 as a whole can be increased, so that backlash in the second hypoid gear is third. It can be greatly reduced to reach the wrist member. Therefore, the position accuracy of the end effector 91 attached to the third wrist member 213 can be increased.

また、第１モータ２１５及び第２モータ２１６が第１手首部材２１１の中心から見て互いに反対側に配置されているので、第１手首部材２１１及びこれに取り付けられた部品を合わせた重量が第１回転軸線ＷＡ１の周方向で均衡する。よって、多関節ロボットの動特性が向上する。   In addition, since the first motor 215 and the second motor 216 are arranged on opposite sides when viewed from the center of the first wrist member 211, the combined weight of the first wrist member 211 and the components attached thereto is the first weight. It balances in the circumferential direction of one rotation axis WA1. Therefore, the dynamic characteristics of the articulated robot are improved.

ケーブル９２は、エンドエフェクタ９１から、二次減速シャフト２３４Ｂの内部を通過し、駆動ベベルギヤと反対側へと延び、第１ギヤ室に達する。本実施形態では、第１モータ２１５及び第２モータ２１６が上記のとおり分散して配置されているので、第１手首部材２１１の中心にスペースが広く確保されている。ケーブル９２を第１手首部材２１１の内部で取り回す場合には、当該スペースを且つ活用することができる。   The cable 92 passes from the end effector 91 through the inside of the secondary reduction shaft 234B, extends to the side opposite to the drive bevel gear, and reaches the first gear chamber. In the present embodiment, since the first motor 215 and the second motor 216 are dispersedly arranged as described above, a large space is secured at the center of the first wrist member 211. When the cable 92 is routed inside the first wrist member 211, the space can be used.

（変形例）
上記実施形態は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変更、追加及び省略可能である。 (Modification)
The above-described embodiment is an example, and can be changed, added, and omitted without departing from the spirit of the present invention.

第１実施形態のように第２動力伝達機構が第２ギヤ列として交差軸式のギヤ列のみを備える場合において、第２実施形態のように第１モータと第２モータとが分散して配置されていてもよい。第１実施形態のように第１モータと第２モータとが同じ側に配置される場合において、第２実施形態のように第２動力伝達機構が第２ギヤ列として平行軸式のギヤ列及び交差軸式のギヤ列を備えていてもよい。   When the second power transmission mechanism includes only a cross-axis gear train as the second gear train as in the first embodiment, the first motor and the second motor are dispersedly arranged as in the second embodiment. May be. When the first motor and the second motor are arranged on the same side as in the first embodiment, the second power transmission mechanism is a parallel shaft type gear train as the second gear train and A cross shaft type gear train may be provided.

第１及び第２動力伝達機構の一方のみが、ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式のギヤ列とで構成されてもよい。手首構造は第１及び第２手首部材の２つのみを備えていてもよく、その場合、第２モータ及び第２動力伝達機構を省略可能である。   Only one of the first and second power transmission mechanisms may be composed of a hypoid gear and a parallel-axis or cross-axis gear train. The wrist structure may be provided with only two of the first and second wrist members, in which case the second motor and the second power transmission mechanism can be omitted.

減速シャフト２４が省略されて第２手首部材１２が直接第１手首部材１１の先端部に回転可能に支持され、第１動力伝達機構が第２手首部材１２を直接回転駆動するよう構成されてもよい。   Even if the speed reduction shaft 24 is omitted, the second wrist member 12 is rotatably supported directly on the distal end portion of the first wrist member 11, and the first power transmission mechanism is configured to directly drive the second wrist member 12 to rotate. Good.

本発明は、手首構造を備えた多関節ロボットに利用することができる。   The present invention can be used for an articulated robot having a wrist structure.

１ 多関節ロボット
３ アーム部材
１０，２１０ 手首構造
１１，２１１ 第１手首部材
１２，２１２ 第２手首部材
１３，２１３ 第３手首部材
１５，２１５ 第１モータ
１６，２１６ 第２モータ
２０，２２０ 第１動力伝達機構
２１，２１１ 第１ハイポイドギヤ
２２，２２２ 第１ギヤ列
３０，２３０ 第２動力伝達機構
３１，２３１ 第２ハイポイドギヤ
３２，２３２ 第２ギヤ列
２３２Ａ 平行軸式ギヤ列
２３２Ｂ 交差軸式ギヤ列
９１ エンドエフェクタ
９２ ケーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Articulated robot 3 Arm member 10,210 Wrist structure 11,211 1st wrist member 12,212 2nd wrist member 13,213 3rd wrist member 15,215 1st motor 16,216 2nd motor 20,220 1st Power transmission mechanisms 21, 211 First hypoid gears 22, 222 First gear trains 30, 230 Second power transmission mechanisms 31, 231 Second hypoid gears 32, 232 Second gear train 232A Parallel shaft gear train 232B Cross shaft gear train 91 End effector 92 cable

Claims (5)

多関節ロボットのアーム部材に連結される第１手首部材と、
前記第１手首部材に所定の回転軸線の周りに回転可能に連結された第２手首部材と、
前記第２手首部材を駆動する第１モータと、
前記第１モータの回転駆動力を前記第２手首部材に伝達する第１動力伝達機構と、を備え、
前記第１動力伝達機構が、第１ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第１ギヤ列とを含み、前記第１ギヤ列が、当該第１動力伝達機構の動力伝達経路において前記第１ハイポイドギヤと前記第２手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構であり、
前記第１動力伝達機構は、前記第１ハイポイドギヤのベベルギヤおよび前記第１ギヤ列の駆動ギヤが固定されるハイポイド出力シャフトを含み、前記ベベルギヤは、ピニオンと噛合する円錐面を有し、前記駆動ギヤが前記ハイポイド出力シャフト上で前記ベベルギヤの前記円錐面とは反対側の面と対向する、多関節ロボットの手首構造。 A first wrist member coupled to an arm member of the articulated robot;
A second wrist member rotatably connected to the first wrist member about a predetermined rotation axis;
A first motor for driving the second wrist member;
A first power transmission mechanism for transmitting the rotational driving force of the first motor to the second wrist member;
The first power transmission mechanism includes a first hypoid gear and a parallel or cross-axis first gear train, and the first gear train is connected to the first hypoid gear in a power transmission path of the first power transmission mechanism. And a speed reduction mechanism that decelerates and outputs the input rotation.
The first power transmission mechanism includes a bevel gear of the first hypoid gear and a hypoid output shaft to which a drive gear of the first gear train is fixed. The bevel gear has a conical surface that meshes with a pinion, and the drive gear Is a wrist structure of an articulated robot, which faces the surface of the bevel gear opposite to the conical surface on the hypoid output shaft. 前記第１ギヤ列が平行軸式である、請求項１に記載の多関節ロボットの手首構造。   The wrist structure of the articulated robot according to claim 1, wherein the first gear train is a parallel shaft type. 前記第１モータが前記第１手首部材に取り付けられ、前記第１ギヤ列が外歯車列であり前記第１手首部材の長手方向に連なる、請求項２に記載の多関節ロボットの手首構造。   The wrist structure of the articulated robot according to claim 2, wherein the first motor is attached to the first wrist member, and the first gear train is an external gear train and is continuous in a longitudinal direction of the first wrist member. 前記第２手首部材に所定の回転軸線の周りに回転可能に連結された第３手首部材と、
前記第３手首部材を駆動する第２モータと、
前記第２モータの回転駆動力を前記第３手首部材に伝達する第２動力伝達機構と、を備え、
前記第２動力伝達機構が、第２ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第２ギヤ列とを含み、前記第２ギヤ列が、当該第２動力伝達機構の動力伝達経路において前記第２ハイポイドギヤと前記第３手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構であり、
前記第１ハイポイドギヤと前記第２ハイポイドギヤは、ベベルギヤ軸を互いに平行に、前記円錐面を互いに反対向きに、ピニオン軸が前記ベベルギヤ軸に対して互いに反対側にオフセットされるように、配置されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多関節ロボットの手首構造。 A third wrist member rotatably connected to the second wrist member about a predetermined rotation axis;
A second motor for driving the third wrist member;
A second power transmission mechanism for transmitting the rotational driving force of the second motor to the third wrist member,
The second power transmission mechanism includes a second hypoid gear and a parallel or cross-axis second gear train, and the second gear train is connected to the second hypoid gear in a power transmission path of the second power transmission mechanism. And a speed reduction mechanism that decelerates and outputs the input rotation.
The first hypoid gear and the second hypoid gear are arranged such that the bevel gear shafts are parallel to each other, the conical surfaces are opposite to each other, and the pinion shaft is offset to the opposite side with respect to the bevel gear shaft. The wrist structure of the articulated robot according to any one of claims 1 to 3. 前記第１モータ及び前記第２モータが、前記第１手首部材に取り付けられ、前記第１手首部材の中心から見て前記第２手首部材の前記回転軸線の方向において同じ側に配置される、請求項４に記載の多関節ロボットの手首構造。   The first motor and the second motor are attached to the first wrist member, and are disposed on the same side in the direction of the rotation axis of the second wrist member as viewed from the center of the first wrist member. Item 5. The wrist structure of the articulated robot according to Item 4.
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