JPH03501709A - Actuator for wrist joint joint - Google Patents
Actuator for wrist joint jointInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 手首関節継手用アクチュエータ 発明の背景 技術分野 本発明は機械的な継手及びロボット手首関節継手に関し、特に、縦揺れ運動、横 揺れ運動、偏揺れの運動を同時に行うロボット手首関節継手に関する。[Detailed description of the invention] Actuator for wrist joint joint Background of the invention Technical field The present invention relates to mechanical joints and robot wrist joints, particularly for pitching and lateral movements. This invention relates to a robot wrist joint that simultaneously performs rocking motion and yaw motion.
従来技術の説明 近年、ロボット工学に対する興味及び産業分野におけるロボットの使用が大幅に 増えてきている。ロボットを使用する場合は、人間の代わりにロボットが、溶接 、材料の取り扱い、塗料の散布、組立て等の作業を行う。これらの作業において は、狭い空間で仕事をしたり複雑な運動を遂行することが要求される。Description of prior art In recent years, interest in robotics and the use of robots in industrial fields has increased significantly. It is increasing. When a robot is used, the robot performs the welding process instead of a human. , handling materials, spraying paint, and assembling. In these tasks are required to work in confined spaces and perform complex movements.
これらの作業を遂行するためには、ロボット腕やロボット手首は、人間の手首と 同じ程度にしかも特定な作業に対して許容できる待ち時間で、回転運動できるも のでなければならない。To accomplish these tasks, robot arms and robot wrists must It is possible to perform rotary movements with the same degree of waiting time but also acceptable for specific tasks. It must be the.
1982年の10月711月に米国で発行された(著者は本願発明者)rロボテ ィック・エイジ」(Robo口c AHe)なる書物の第15−22頁の「ロボ ット・リスト・アクチュエータ」という名称の章に、ロボット腕及びロボット手 首の発展経過が記載されている。この書物には、ロボット手首を有効にするいく つかの特徴が開示されている。1つの特徴は、ロボット手首を液圧アクチュエー タで作動させた場合に、機械的なロボット腕やロボット手首を爆発の危険性があ る場所で安全に使用できることである。しかし、従来のロボット腕やロボット手 首にはいくつかの欠点があり、これらの欠点は、この書物にも述べであるが、機 械的な継手が大型過ぎ、ある回転方向における待ち時間が長く、機械的な効率が 悪いこと等である。Published in the United States on October 7, 1982 (author is the inventor) ``Robo Chic Age'' (Robo Mouth c AHe), pages 15-22. The chapter titled ``Wrist Actuators'' includes robot arms and robot hands. The development progress of the neck is described. This book contains instructions for enabling robot wrists. Some features are disclosed. One feature is that the robot wrist is equipped with a hydraulic actuator. Mechanical robot arms and robot wrists may pose an explosion hazard if activated by It can be used safely in places where However, conventional robot arms and robot hands The neck has several drawbacks, and these drawbacks, as mentioned in this book, Mechanical couplings are too large, have long latencies in certain rotational directions, and are mechanically inefficient. It is a bad thing, etc.
1971年に米国ニューヨークのケミカル・パブリッシング社(Cbemiea l Pablisbing Company Inc、)が発行したビート・グ ラフスティン氏(Fete Grafstein)及びオー・シュワルツ氏(0 ,5chvarx)著の「ビクトリアル・ハンドブック・オブ・テクニカル・デ バイスイズJ (Pietorixl Eanlbook of Techni calDevices)なる書物の第16頁及び第17頁には、種々の既知の自 在継手が開示されている。この書物の第16.17頁に示された自在継手を介し て回転運動を伝達できるが、自在継手は器具や工具へ縦揺れ(ピッチング)、横 揺れ(ローリング)、偏揺れ(ヨーイング)運動を伝達するような作動には使用 できない。In 1971, Chemical Publishing Co., Ltd. (Cbemiea) of New York, USA beat group published by Pablisbing Company Inc. Mr. Grafstein (Fete Grafstein) and Mr. O. Schwartz (0 ``Victorian Handbook of Technical Design'' by Vice Is J (Pietorixl Eanlbook of Techni pages 16 and 17 of the book ``calDevices'' contain various known autographs. Current joints are disclosed. Through the universal joint shown on pages 16 and 17 of this book. However, universal joints can transmit pitching (pitching) and lateral motion to instruments and tools. Used for operations that transmit rolling and yawing motions. Can not.
米国特許第4,009,644号明細書には、回転アクチュエータ機構が開示さ れている。しかし、この回転アクチュエータは、縦揺れ、偏揺れ、横揺れ運動を 工具や器具へ伝達するには不向きである。U.S. Pat. No. 4,009,644 discloses a rotary actuator mechanism. It is. However, this rotary actuator can handle pitch, yaw, and roll motions. It is unsuitable for transmission to tools and equipment.
米国特許第3.405,406号及び同第4,046゜262号各朗細書はロボ ットa手を開示している。これらの特許明細書は、宇宙服を着用した使用者が多 少拘束されずに動けるような硬質の宇宙服を開示している。U.S. Patent No. 3,405,406 and U.S. Patent No. 4,046゜262. I'm disclosing my hand. These patent specifications state that many users wear spacesuits. Discloses a rigid spacesuit that allows for minimally unrestricted movement.
米国特許第3.912,172号明細書には、逆駆動可能な直接駆動型液圧作動 式の縦揺れ及び横揺れアクチュエータが開示されている。U.S. Pat. No. 3,912,172 discloses a direct drive hydraulic actuator with reverse drive capability. A pitch and roll actuator of the type is disclosed.
米国特許第4,194,437号及び同第4,296゜681号各明細書には、 駆動すべき装置に回転運動を与える液圧サーボ機構が開示されている。In the specifications of U.S. Patent Nos. 4,194,437 and 4,296°681, A hydraulic servomechanism is disclosed that provides rotational motion to a device to be driven.
米国特許第4,068,536号明細書は遠隔駆動式の機械的なマニプレータを 開示している。このマニプレータは球面手首機構で終端する3つの同心駆動シャ フトにより制御される。U.S. Pat. No. 4,068,536 discloses a remotely driven mechanical manipulator. Disclosed. This manipulator has three concentric drive shafts terminating in a spherical wrist mechanism. controlled by the foot.
米国特許第3,739,923号及び同第3,784゜031号各明細書には、 駆動シャフトの回転運動を工具の曲げ縦揺れ運動及び回転横揺れ運動に変換する ベベルギヤ装置内で2つの平行な回転駆動シャフトを有するマニプレータアーム が開示されている。In the specifications of U.S. Patent No. 3,739,923 and U.S. Patent No. 3,784°031, Converts the rotational motion of the drive shaft into bending pitching motion and rotational swaying motion of the tool Manipulator arm with two parallel rotating drive shafts in bevel gearing is disclosed.
***特許第2,752,236号明細書に開示された機械的な手首は、縦揺れ、 横揺れ及び偏揺れを提供する3つの電気モータを開示しており、これらのモータ は中空のハウジングの外部に装着しである0手首は溶接トング(はさみ)を保持 するために使用し、ハウジングの中空内部に電気的な配線を施し、電力を手首へ 供給する。The mechanical wrist disclosed in West German Patent No. 2,752,236 is capable of pitching, Discloses three electric motors that provide roll and yaw; these motors The wrist is attached to the outside of the hollow housing and holds the welding tongs (scissors). Electrical wiring is placed inside the hollow housing to transmit power to the wrist. supply
米国特許第4,107,948号明細書には、一端を駆動手段に接続され他端を 回転させるべき工具に接続された多数の相互連結した剛直リンクを有する可撓性 のロボット腕が開示されている。米国特許第3,631,737号明細書にもロ ボット腕が開示されている。このロボット腕は関節付きアームを形成するために 可撓性の継手により端部で順次連結された複数個の剛直な管状部材を有する。こ れらの管状部材は、それぞれの管状部材に取り付けられ選択的に伸長又は収縮で きる細い制御ケーブルにより操作される。U.S. Pat. No. 4,107,948 discloses that one end is connected to a driving means and the other end is connected to a driving means. Flexible with a number of interconnected rigid links connected to the tool to be rotated A robotic arm is disclosed. U.S. Patent No. 3,631,737 also describes The bot arm is revealed. This robot arm is designed to form an articulated arm. It has a plurality of rigid tubular members connected one after the other at their ends by flexible joints. child These tubular members are attached to each tubular member and can be selectively expanded or contracted. It is operated by a thin control cable.
発明の概要 本発明は、特異性のない運動で極めて正確にしかもウオークスルー(walk− tbroBh)プログラミングのために逆駆動できる状態で、縦揺れ運動、偏揺 れ運動、横揺れ運動を同時に行えるようにしたロボット手首関節継手用のアクチ ュエータを提供する。Summary of the invention The present invention provides highly accurate and walk-through motion with non-specific movements. tbroBh) pitching motion, yaw, with the ability to reverse drive for programming An actuator for a robot wrist joint that enables simultaneous rolling and rolling movements. provide an evaluator.
このアクチュエータは、互いに同軸的に位置した第1及び第2ハウジング壁部分 を備えたハウジングと、ハウジングの内部に回転装着した第1及び第2のジンバ ル組立体とを有する。第1及び第2のリンク機構手段は第1及び第2のジンバル 組立体を可動な状態で接続し、第1及び第2のジンバル組立体間で運動を伝達す る。The actuator includes first and second housing wall portions coaxially located with respect to each other. and first and second gimbals rotatably mounted inside the housing. and a le assembly. The first and second linkage means are connected to the first and second gimbals. movably connecting the assemblies and transmitting motion between the first and second gimbal assemblies; Ru.
第1及び第2の直線的に作動するロンドが第1及び第2リンク機構手段にそれぞ れ枢着してあり、これらのロッドが直線的に作動せしめられたときには、本発明 のロボット手首関節継手へ縦揺れ運動及び偏揺れ運動を提供する。横揺れ運動は 、一方のジンバル組立体に接続されハウジング内で両方のジンバル組立体を回転 運動させる中央支持シャフトにより、提供される。First and second linearly actuated rondos are connected to the first and second linkage means, respectively. When the rods are pivoted and actuated linearly, the present invention provides pitching and yaw motion to the robot wrist joint. The rolling motion is , connects to one gimbal assembly and rotates both gimbal assemblies within the housing The movement is provided by a central support shaft.
一実施例においては、リニアモータが中央支持シャフトへ回転運動を提供し、可 撓性の電線を設けて、横揺れ運動を阻害することなくモータへ動力を供給する。In one embodiment, a linear motor provides rotary motion to the central support shaft and A flexible electric wire is provided to supply power to the motor without inhibiting the rolling motion.
図面の簡単な説明 第1図は、図を明瞭にするため一部を破断して示す、本発明の継手の斜視図、 第2図は、伸長した縦揺れ軸位置にある状態でのジンバル組立体を示す、第1図 の継手の断面図、 第3図は第2図と同様の断面図であるが、回転した縦揺れ軸位置にある状態での ジンバル組立体を示す図、第4図は伸長した偏揺れ軸位置にある状態でのジンバ ル組立体を示す断面図、 第5図は第4図と同様の断面図であるが、回転した偏揺れ軸位置にある状態での ジンバル組立体を示す図、第6図1ま、ロボット手首関節継手用アクチュエータ へ運動を提供するt;めの本発明の駆動列の一実施例を示す、縦揺れ軸の平面に おける断面図、 第7図は偏揺れ軸の平面における第6図の駆動列の断面図、第8図は、駆動列の 別の実施例を示す、偏揺れ軸の平面における断面図、 第9図は本発明の他の実施例を示す斜視図、第10図は第9図の軸受組立体を示 す断面図、第11図は第1区のジンバル組立体のペイルを示す断面図である。Brief description of the drawing FIG. 1 is a perspective view of a joint of the present invention, partially cut away for clarity; FIG. 2 shows the gimbal assembly in the extended pitch axis position; FIG. cross-sectional view of the joint, Figure 3 is a cross-sectional view similar to Figure 2, but in the rotated pitching axis position. Figure 4 shows the gimbal assembly in the extended yaw axis position. A cross-sectional view showing the assembly; Figure 5 is a cross-sectional view similar to Figure 4, but in the rotated yaw axis position. Figure 6 shows the gimbal assembly. 1. Actuator for robot wrist joint. in the plane of the pitching axis, illustrating one embodiment of the drive train of the present invention for providing motion to t; A cross-sectional view of 7 is a cross-sectional view of the drive train of FIG. 6 in the plane of the yaw axis; FIG. 8 is a cross-sectional view of the drive train of FIG. A cross-sectional view in the plane of the yaw axis showing another embodiment, FIG. 9 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 10 shows the bearing assembly of FIG. 9. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the pail of the gimbal assembly in the first section.
好ましい実施例の詳細な説明 本発明のロボット手首関節継手用のアクチュエータを第1図に10にて示す。図 面及び実施例の全体にわたって、同様の部材は同様の参照番号で示すことにする 。本発明のロボット手首関節継手用アクチュエータ1oは、ハウジング12と、 第1ジンバル組立体14と、第2ジンバル組立体16と、駆動列機構18と、工 具担持部材20とを有する。DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS An actuator for a robot wrist joint according to the present invention is shown at 10 in FIG. figure Like parts will be designated by like reference numerals throughout the aspects and examples. . The robot wrist joint actuator 1o of the present invention includes a housing 12, The first gimbal assembly 14, the second gimbal assembly 16, the drive train mechanism 18, and the It has a tool carrying member 20.
ハウジング12は、第1即ち外側のハウジング壁部分22と、第2即ち内側のハ ウジング壁部分24とを有する。ハウジング壁部分22.24は中実軸26に沿 って互いに同軸的に位置し、この中実軸は本発明のロボット手首関節継手用アク チュエータ10を貫通して延びている。ハウジングセ部分22.24は、これら 壁部分22.24間に位置した軸受28により中心軸26のまわりで相対的に回 転できる。軸受28は壁部分を相互に保持し、壁部分間の相対運動を許容する。The housing 12 has a first or outer housing wall portion 22 and a second or inner wall portion 22. and a housing wall portion 24. The housing wall portions 22,24 extend along the solid shaft 26. are located coaxially with each other, and this solid shaft is the actuator for the robot wrist joint of the present invention. It extends through the tuator 10. The housing section 22.24 Relative rotation about central axis 26 is achieved by bearings 28 located between wall sections 22,24. I can roll. Bearings 28 hold the wall sections together and allow relative movement between the wall sections.
第1の即ち前方のジンバル組立体14は回転軸32に沿って中実軸26に対して 実質上垂直に位置した回転シャフト30を有する。前方のクレビス組立体34は 前方のヨーク36と、前方のクレビス38とを有する。ヨーク36はネジ40の 如き手段によりクレビス38に固定され、クレビス38のアームがヨーク36の アーム間に位置する状態で、ヨーク36とクレビス38とが直交して位置してい る。第2図に明示するように、クレビス38のアームはその端部の近傍でピン4 2によりシャフト30に枢着されている。The first or forward gimbal assembly 14 is relative to the solid axis 26 along the axis of rotation 32. It has a rotating shaft 30 that is positioned substantially vertically. The front clevis assembly 34 is It has a front yoke 36 and a front clevis 38. The yoke 36 is attached to the screw 40. The arm of the clevis 38 is fixed to the clevis 38 by such means as the arm of the yoke 36. When located between the arms, the yoke 36 and clevis 38 are located perpendicular to each other. Ru. As clearly shown in FIG. 2, the arm of clevis 38 has pin 4 near its end 2 to the shaft 30.
ヨーク36とクレビス38との間に通路44が画定される。A passageway 44 is defined between yoke 36 and clevis 38.
ペイル46が通路44内に位置している。ペイル46は支質上弓形を旦しており 、シャフト30のまわりでハウジング内部に対して凹状となるように湾曲してい る。ペイルは歯車端部分47.48を有する。歯車端部分47.48は平歯車を 有する。A pail 46 is located within the passageway 44. Pale 46 has an arcuate shape on the stroma. , is curved concavely around the shaft 30 with respect to the inside of the housing. Ru. The pail has gear end portions 47,48. The gear end portions 47 and 48 are spur gears. have
第4図に明示するように、ペイル46は軸受50を介してジンバル組立体14と 共働する。軸受50は、ペイル46の両側に位置したトラック52と、ヨーク3 6の対向内表面に位置したトラック54との間に位置する。As clearly shown in FIG. 4, the pail 46 connects to the gimbal assembly 14 via a bearing 50. Work together. The bearing 50 is connected to tracks 52 located on both sides of the pale 46 and the yoke 3. track 54 located on the opposite inner surface of 6.
ペイル46はビン56.58を介して内側/\ウジング壁部分24に回転可能な 状態で接続され、これらのビンは、第1.2図に明示するように、歯車端部分4 7.48を内側壁部分24に接続し、軸49のまわりでのペイルの枢動を許容す る。ビン56.58は軸受57.59内でそれぞれ枢動する。The pail 46 is rotatable to the inside/Using wall section 24 via the bins 56, 58. 1.2, these bins are attached to the gear end portion 4, as shown in FIG. 1.2. 7.48 to the inner wall section 24 to allow pivoting of the pail about the axis 49. Ru. The bins 56.58 each pivot in bearings 57.59.
シャフト30はハウジング12内に回転装着され、内側壁部分のスロット(溝穴 )60.62を貫通し、軸受64.661;より外側壁部分22に回転可能な状 態で接続されている。スロット60,62は内側壁部分24の円周の約1/4に わたりこの内側壁部分に沿って延びている。The shaft 30 is rotatably mounted within the housing 12 and is inserted into a slot in the inner wall portion. ) 60.62 and bearings 64.661; connected in a state. The slots 60, 62 are approximately 1/4 of the circumference of the inner wall portion 24. It extends along this inner wall portion.
第2即ち後方のジンバル組立体70がハウジング12内に位置している。大半の 点に関して、第2ジンバル組立体は第1ジンバル組立体14と鏡面対称形をして おり、軸26に実質上垂直でシャフト30に実質上平行なシャフト72を有する 。このジンバル組立体は更に、後方のヨーク76と後方のクレビス78とを有す るクレビス組立体74を具備する。ヨーク76はネジ80によりクレビス78に 固定しである。第1,2図に明示するように、後方の即ち第2ジンバル78はビ ン82によりシャフト72に枢着されている。A second or rear gimbal assembly 70 is located within housing 12 . most of The second gimbal assembly has mirror symmetry with the first gimbal assembly 14 in respect of this point. and has a shaft 72 substantially perpendicular to axis 26 and substantially parallel to shaft 30. . The gimbal assembly further includes a rear yoke 76 and a rear clevis 78. A clevis assembly 74 is provided. Yoke 76 is attached to clevis 78 by screw 80. It is fixed. As clearly shown in FIGS. 1 and 2, the rear or second gimbal 78 is It is pivotally connected to the shaft 72 by a pin 82.
ヨーク76及びクレビス78は互いに直角に位置し、クレビス78がヨーク76 のアーム間に位置している。第2図に明示するように、クレビス78とヨーク7 6のアームとの間に通路82が画定されている。ペイル84が通路84内に位置 する。Yoke 76 and clevis 78 are located at right angles to each other, with clevis 78 intersecting yoke 76. It is located between the arms of the As clearly shown in Figure 2, the clevis 78 and the yoke 7 A passageway 82 is defined between the arms of No. 6 and 6. Pail 84 is located within passage 84 do.
ペイル84はペイル46と類似のもので、実質上弓形を呈しており、シャフト7 2のまわりでハウジングの内部に対して凹状となるように湾曲している。ペイル 84は軸受86.88を介してヨーク76と共働し、これらの軸受は、第1,4 図に明示するように、ペイル84の両側に位置しt;トラック90.92と、ヨ ーク76のアームの対向内表面に位置しf−トラック94.96との間に位置し ている。Pail 84 is similar to pail 46 and has a substantially arcuate shape, with shaft 7 2 and is curved concavely into the interior of the housing. pale 84 cooperates with the yoke 76 via bearings 86 and 88, these bearings As clearly shown in the figure, the tracks 90, 92 and located on the opposing inner surface of the arm of track 76 and between f-track 94.96. ing.
ペイル/ヨーク組立体の別の実施例を第11図に示す。ペイル46Aはこのペイ ルの両側に位置しt;トラック52Aを有する。ヨーク36Aは軸受50Aを介 してペイル46Aと摺動共働し、これらの軸受は、ヨーク36A上のトラック5 1上に位置し、ヨークがペイルに関して摺動するときにトラック51とトラック 52Aとの間で無端経路内を運行する。Another embodiment of the pail/yoke assembly is shown in FIG. Pale 46A is this pay It has tracks 52A located on both sides of the rail. Yoke 36A is connected via bearing 50A. These bearings are connected to tracks 5 on yoke 36A in sliding cooperation with pail 46A. track 51 and track 51 when the yoke slides with respect to the pail. It operates on an endless route between 52A and 52A.
第2図に明示するように、ペイル84は軸102の回りで回転できるように軸受 99.101にそれぞれ支持されたビン98.100により内側壁部分24に回 転可能な状態で取り付けられている。軸49.102は互いに実質上平行に位置 する。As clearly shown in FIG. The inner wall portion 24 is rotated by bins 98.100 supported on 99.101 respectively. mounted in a rotatable manner. Axes 49.102 lie substantially parallel to each other do.
ペイル84はペイル46の歯車端部分47.4Bと共働する歯車端部分104. 106を有する。Pail 84 has gear end portion 104.4 that cooperates with gear end portion 47.4B of pale 46. It has 106.
シャフト30に類似のシャフト72は軸103に沿って/Xウジング12内に回 転装着されている。シャフト72は内側側壁部分24のスロット10g、110 を貫通し、軸受109.111により外側壁部分22に回転可能な状態で取り付 けられている。各スロット108.110は内側壁部分の円周の約1/4にわI ;って延びている。シャフト72.30は、シャフト30に固定しt;歯車11 2.114及びシャフト72に固定しI;歯車116.118を介して共働する 。A shaft 72, similar to shaft 30, rotates along axis 103/inside X housing 12. It has been transferred. The shaft 72 is inserted into the slots 10g, 110 in the inner sidewall portion 24. and is rotatably mounted to the outer wall portion 22 by bearings 109,111. I'm being kicked. Each slot 108,110 spans approximately 1/4 of the circumference of the inner wall portion. ;It is extended. The shaft 72.30 is fixed to the shaft 30; the gear 11 2.114 and fixed to the shaft 72 I; cooperating via gears 116.118 .
各ジンバル組立体14,70は、第2−5図に明示するように、それぞれの共通 中心点120,122を中心として枢動できる。中心点120,122は、本発 明の継手が伸長した位置にあるときには、軸26に沿って位置する。Each gimbal assembly 14, 70 has a respective common It can pivot about center points 120,122. Center points 120 and 122 are the main points When the light joint is in the extended position, it is located along axis 26.
偏揺れ軸に沿っての本発明の手首関節継手用アクチュエータの運動を第2.3図 を参照して説明する。ヨーク36が一側へ動いたとき、歯車112.116が共 働し、軸受50.86を介してジンバル組立体14.70をペイル46.84に 関してそれぞれ移動させる。更に、歯車112.116の共働により、ペイル4 6.84が回転し、工具担持部材20が軸26に沿った位置から軸26に実質上 垂直な位置へ移動する。Figure 2.3 shows the motion of the wrist joint actuator of the present invention along the yaw axis. Explain with reference to. When the yoke 36 moves to one side, the gears 112 and 116 move together. the gimbal assembly 14.70 to the pail 46.84 via the bearing 50.86. Move them respectively. Furthermore, due to the cooperation of gears 112 and 116, the pail 4 6.84 is rotated so that the tool carrier 20 is moved substantially from a position along axis 26 to axis 26. Move to vertical position.
縦揺れ軸に沿っての運動を第4.5図を参照して説明する。The movement along the pitch axis will be explained with reference to Figure 4.5.
ジンバル組立体14が運動したとき、中心点120.122のまわりでのクレビ ス組立体の枢動により、縦揺れ軸に沿っての運動が生じ、この運動は歯車48. 106及び歯車47.104を介して一方のジンバル組立体から他方のジンバル 組立体へ伝達される。第5図に示すように、工具担持部材は軸26に沿った位置 から軸26に実質上垂直な位置まで移動する。When the gimbal assembly 14 moves, the cleavage around the center point 120, 122 Pivoting of the base assembly causes movement along the pitch axis, which movement is translated into gear 48. 106 and gears 47 and 104 from one gimbal assembly to the other gimbal assembly. transmitted to the assembly. As shown in FIG. to a position substantially perpendicular to axis 26.
縦揺れ/偏揺れの複合運動で本発明の手首関節継手用アクチュエータを運動させ るため、内側のハウジングが軸受28のまわりで外側のハウジングに関して回転 せしめられ、シャフト30.72がその元の位置からデカップリングされる。こ のデカップリングは、シャフト30.72がスロット62.110に沿って移動 することを意味する。The actuator for the wrist joint joint of the present invention is moved through a compound motion of pitching and yaw. so that the inner housing rotates about the bearing 28 with respect to the outer housing. The shaft 30.72 is then decoupled from its original position. child The decoupling of the shaft 30.72 moves along the slot 62.110. It means to do.
外側ハウジング壁部分22は、ジンバル組立体14.16を共働関係に維持し機 能させるためには必要でないことに留意されたい。ジンバル組立体14.16は 、ビン56.58.98.100を介しての内側壁部分24への枢着により、適 当な方法で機能する。外側壁部分22は本発明の手首関節継手用アクチュエータ のための支持を提供し、特定の応用に対してこの種の支持が必要な場合に工具担 持部材が一層剛直な支持を行えるようにする。工具担持部材は半球に沿って任意 の位置へ移動でき、工具担持部材が移動する任意の位置で完全に支持される。The outer housing wall portion 22 maintains the gimbal assembly 14.16 in cooperative relationship and Please note that this is not necessary for this to work. Gimbal assembly 14.16 , via the bins 56.58.98.100 to the inner wall portion 24, function in a reasonable way. The outer wall portion 22 is an actuator for a wrist joint according to the present invention. and tool carriers when this type of support is required for a particular application. To enable a holding member to perform more rigid support. Tool-carrying members are optional along the hemisphere position, and the tool carrier is fully supported at any position it is moved to.
工具担持部材20は任意の固定手段によりジンバル組立体14に固定される。図 示のものにおいては、部材20はヨーク36に固定したナツト130とのネジ係 合によりジンバル組立体14に固定される。部材20はロボット手首関節継手に より位置決め可能な任意の所望の工具を担持する。このような工具は、例えば、 と石車、グリッパ、プローブ、塗装銃等である。Tool carrier member 20 is secured to gimbal assembly 14 by any securing means. figure In the embodiment shown, the member 20 is threaded into a nut 130 secured to the yoke 36. It is fixed to the gimbal assembly 14 by fitting. The member 20 is a robot wrist joint joint. Carrying any desired tool that is more positionable. Such tools are, for example, and stone wheels, grippers, probes, painting guns, etc.
工具はヨーク36の一部又はヨークと一体であってもよいことに留意されたい。Note that the tool may be part of or integral with the yoke 36.
本発明の手首関節継手へ運動を提供する駆動列18は、中央の手首関節継手支持 管状シャツ)142と、偏揺れ軸押し引きロッド134と、縦揺れ軸押し引きロ ッド136とを有する。The drive train 18 that provides motion to the wrist joint of the present invention includes a central wrist joint support. tubular shirt) 142, a yaw axis push/pull rod 134, and a pitching axis push/pull rod. and a head 136.
中央支持シャフト142は、手首関節継手のための支持部及び軸26のまわりで の回転運動を提供する。押し引きロッド134はピボットビン140によりペイ ル84に枢着され、偏揺れ軸のまわりでの運動に対する運動力を提供する。押し 引きロッド136はビン142によりシャフト72に枢着され、縦・揺れ軸のま わりでの運動に対する運動力を提供する。A central support shaft 142 includes a support for the wrist joint and about the axis 26. Provides rotational motion. The push/pull rod 134 is powered by a pivot bin 140. 84 to provide the kinematic force for movement about the yaw axis. push The pull rod 136 is pivotally connected to the shaft 72 by a pin 142 and is aligned with the vertical and swing axes. Provides kinetic force for exercise.
第6.7図において、駆動列18は、頂板130と管状壁141とを備えたハウ ジング140を有する。軸受143が板139と!141との間に位置している 。中央支持シャフト142はハウジング140内で長手方向に延び、軸受け14 3により軸26のまわりで回転できるように位置している。In FIG. 6.7, the drive train 18 is shown in a housing with a top plate 130 and a tubular wall 141. 140. Bearing 143 and plate 139! Located between 141 and . A central support shaft 142 extends longitudinally within housing 140 and includes bearing 14 . 3 for rotation about an axis 26.
第1の前方スリーブ144はシャフト142及び軸26に同軸的に位置している 。スリーブ144は、ハウジング140の内側壁から内方へ延びたフランジ14 6との共働によりハウジング140内に保持されている。ハウジング140はフ ランジ146とスリーブ144との間に位置し、軸26に沿ってのスリーブ14 4の運動を許容する。First forward sleeve 144 is located coaxially with shaft 142 and axis 26 . Sleeve 144 includes flange 14 extending inwardly from the inner wall of housing 140. 6 is retained within the housing 140. The housing 140 is Sleeve 14 located between flange 146 and sleeve 144 and along axis 26 4 movements are allowed.
押し引きロッド134はハウジング140の開口150を貫通し、クロスピン1 52によりスリーブ144上のクレビス154に接続している。第6図に明示す るように、軸受155がスリーブ144とクレビス154との間に位置していて 、押し引きロッド134と一緒のシャフト142の回転運動を許容する。Push/pull rod 134 passes through opening 150 in housing 140 and connects cross pin 1 52 to a clevis 154 on sleeve 144. As shown in Figure 6 As shown, the bearing 155 is located between the sleeve 144 and the clevis 154. , allowing rotational movement of the shaft 142 together with the push-pull rod 134.
ロッド156はハウジングの後方底部分を貫通し、スリーブ144に剛直に連結 している。ロッド156は矢印168で示すように軸26に平行な方向へ移動で き、その直線運動をスリーブ144、押し引きロッド134、ペイル84へ伝達 し、前述の偏揺れ運動を提供する。A rod 156 passes through the rear bottom portion of the housing and is rigidly connected to the sleeve 144. are doing. Rod 156 is movable in a direction parallel to axis 26 as shown by arrow 168. and transmits the linear motion to the sleeve 144, push/pull rod 134, and pail 84. and provide the aforementioned yaw motion.
押し引きロッド136への直線運動力はスリーブ144と類イリの構造を有する スリーブ160により提供される。スリーブ160はシャフト142と同軸的に 位置する。スリーブ160はフランジ161によりシャフト142に同軸的に保 持される。The linear motion force to the push-pull rod 136 has a structure similar to that of the sleeve 144. provided by sleeve 160. Sleeve 160 is coaxial with shaft 142 To position. The sleeve 160 is held coaxially to the shaft 142 by a flange 161. held.
ブツシュ163がフランジ161とスリーブ160との間に位置し、軸26に沿 ってのスリーブ160の運動を許容する。A bushing 163 is located between the flange 161 and the sleeve 160 and extends along the axis 26. This allows movement of the sleeve 160.
押し引きロッド136は軸26に実質上垂直に位置した部分174を有する。こ の部分714はシャフト142の開口172を貫通している。第2部分173は 、第6図に明示するように、シャフト142を長手方向に貫通している。押し引 きロッド136の第3部分186は軸26にほぼ垂直に位置し、開口170を通 って管状シャフト142から突出し、ビン168によりクレビス164に取り付 けられている。クレビス164はスリーブ160に係合している。部分174. 173.166は相互に一体であり、ロッド136に対しても一体である。軸受 155に類似の軸受(図示せず)がり1/ビス164とスリーブ160との間に 位置し、押し引きロッド136と一緒のシャフト142の回転運動を許容する。Push/pull rod 136 has a portion 174 located substantially perpendicular to axis 26 . child portion 714 extends through opening 172 in shaft 142 . The second part 173 is , extending longitudinally through shaft 142, as clearly shown in FIG. push and pull A third portion 186 of the supporting rod 136 is located generally perpendicular to the axis 26 and extends through the opening 170. protrudes from tubular shaft 142 and is attached to clevis 164 by pin 168. I'm being kicked. Clevis 164 engages sleeve 160. Part 174. 173, 166 are integral with each other and integral with rod 136. bearing 155 (not shown) between the screw 164 and the sleeve 160. position to permit rotational movement of shaft 142 together with push/pull rod 136 .
第6図に明示するように、縦揺れ軸運動は、スリーブ160に剛直に取り付けら れた下方ロッド178により、矢印186に方向に沿って開始される。As clearly shown in FIG. The lower rod 178 begins along the direction of arrow 186.
以上に説明から理解できるように、軸受143.155及びスリーブ160とク レビス164との間の軸受(図示せず)を介して、ハウジング140をデカップ リングすることにより、横揺れ回転が、押し引きロッド134.136の運動と は独立に、手首関節継手用アクチュエータlOに伝達される。同様に、押し引き ロッド134の運動は、押し引きロッド136の運動又はシャフト142の回転 運動とは独立にしかもこれらの運動と抵触せずに、行われる。同様に、押し引き ロッド136の運動は、押し引きロッド134の運動又はシャフト142の回転 運動ど抵触せずに、行われる。As can be understood from the above description, the bearings 143, 155 and the sleeve 160 The housing 140 is decoupled via a bearing (not shown) between the revis 164 and the housing 140. By ringing, the rolling rotation is combined with the movement of the push and pull rods 134, 136. is independently transmitted to the wrist joint actuator lO. Similarly, push and pull Movement of rod 134 may be caused by movement of push/pull rod 136 or rotation of shaft 142. It is carried out independently of movements and without conflicting with these movements. Similarly, push and pull Movement of rod 136 may be caused by movement of push/pull rod 134 or rotation of shaft 142. It is performed without conflicting with exercise.
別の実施例に係る駆動列200を第8図に示す。この駆動列200は管状側壁2 04と、頂板206と、底板207とを備えたハウジング202を有する。軸受 20Bは頂板206と管状側壁204との間に位置し、軸受209は底板207 と管状側壁204との間に位置する。駆動列200は、前述の駆動列18と同様 の方法で、本発明の手首関節継手用アクチュエータ10に取り付けられている。A drive train 200 according to another embodiment is shown in FIG. This drive train 200 has a tubular side wall 2 04, a top plate 206, and a bottom plate 207. bearing 20B is located between the top plate 206 and the tubular side wall 204, and the bearing 209 is located between the bottom plate 207 and the tubular sidewall 204. Drive train 200 is similar to drive train 18 described above. It is attached to the wrist joint actuator 10 of the present invention by the following method.
中央シャフト210は回転運動でさる状態で後方ヨークに取り付けである。ロッ ド134に類似の押し引きロッド212は、偏揺れ軸のまわりで運動できる状態 で、ペイル84に枢着されており、押し引きロッド214は後方シャツI・72 に枢着されている。押し引きロッド212.214はモータ216.218によ りそれぞれ作動せしめられる。モータ216.218は整流子220.222を 介して動力を供給される電気モータとするのが好ましい。整流子22o1222 は中央の中空シャフト210に取り付ける。モータ216.218はそれぞれク レビス224.226によりシャフト210に取り付けである。The central shaft 210 is attached to the rear yoke in rotational motion. Lot A push-pull rod 212, similar to rod 134, is movable about a yaw axis. The push-pull rod 214 is pivoted to the pale 84, and the push-pull rod 214 is connected to the rear shirt I.72. It is pivoted to. Push/pull rods 212.214 are driven by motors 216.218. Both are activated. Motor 216.218 has commutator 220.222 Preferably, it is an electric motor powered via the motor. Commutator 22o1222 is attached to the central hollow shaft 210. Motors 216, 218 are each It is attached to the shaft 210 by screws 224 and 226.
す方向にそれぞれ移動する。押し引きロッド212.214は、前述の押し引き ロッド134.136と実質上同じ方法で手首関節継手10を作動させる。ロッ ド212.214は、モータ216.21Bによりネジ端部214.215を螺 入、螺出さ仕ることによって、矢印228.204の方向へそれぞれ移動せしめ られる。move in each direction. The push/pull rods 212, 214 are Wrist joint 10 is actuated in substantially the same manner as rods 134,136. Lot The threaded end 214.215 is threaded by the motor 216.21B. By turning it in and screwing it out, it moves in the directions of arrows 228 and 204, respectively. It will be done.
回転運動に対しては、中空シャフト210はモータ(図示せず)により軸26の まわりで作動せしめられる。このシャフトの回転は、軸受208を介して中空側 壁204から頂板206をデカップリングし軸受209を介して底板207をデ カップリングすることにより、可能どなる。For rotational movement, the hollow shaft 210 is rotated by a motor (not shown) on the shaft 26. Activated around. The rotation of this shaft is transmitted to the hollow side via the bearing 208. Decoupling the top plate 206 from the wall 204 and decoupling the bottom plate 207 via the bearing 209 By coupling, there are many possibilities.
第9図において、本発明の手首関節継手用アクチュエータの別の実施例を250 にて示す。手首関節継手用アクチュエータ250は本出願人に係る米国特許出願 第600,016号明細書に記載された手首関節継手用アクチュエータと類似の ものである。In FIG. 9, another embodiment of the wrist joint actuator of the present invention is shown at 250. Shown in The wrist joint joint actuator 250 is a US patent application filed by the applicant. Similar to the wrist joint actuator described in No. 600,016 It is something.
特に、手首関節継手用アクチュエータ250は、ハウジング256内に位置した 第1の前方の軸受組立体252と第2の後方の軸受組立体254とを有する。軸 受組立体252.254は同様に構成されており、軸受組立体252の断面図を 示す第10図を参照して説明する。軸受組立体252は、外側レース部材262 と、内側レース部材264と、これらのIメース部材間に位置し相対運動できる 軸受266とを有する軸受260を具備する。内側枢動部材268は、第1枢動 ロッド部材270ど、この部材270に固定されこれに垂直に位置する第2枢動 ロッド部材272とを有する。部材270はブツシュ274.276により内側 1/−ス部材264に枢着されている。部材272はブツシュ27B(1つのみ を図示する)によりハウジングに枢着しである。外側レース部材262は、両側 で外側し−ス部材262に固定したビン280,282によりハウジングに取り 付けである。ビン280,282はブツシュ280(第9図には1つのみを示す )によりハウジングに枢着されている。In particular, the wrist joint actuator 250 was located within the housing 256. It has a first front bearing assembly 252 and a second rear bearing assembly 254. shaft The bearing assemblies 252 and 254 are similarly constructed, and a cross-sectional view of the bearing assembly 252 is shown below. This will be explained with reference to FIG. 10 shown in FIG. Bearing assembly 252 includes outer race member 262 , the inner race member 264, and the I-mace member, which are located between them and can move relative to each other. A bearing 260 having a bearing 266 is provided. The inner pivot member 268 has a first pivot a second pivot fixed to and perpendicular to the rod member 270; It has a rod member 272. Member 270 is inwardly connected by bushings 274,276. It is pivotally connected to the 1/- base member 264. The member 272 is a bushing 27B (only one (shown) is pivotally attached to the housing. The outer race member 262 is The pins 280 and 282 fixed to the outer base member 262 are used to attach the housing to the housing. It is attached. Bins 280 and 282 are bushes 280 (only one is shown in Figure 9). ) is pivotally attached to the housing.
ロッド部材272は軸286に沿って位置し、ロッド部材274は軸286に実 質上垂直な軸288に沿って位置している。Rod member 272 is located along axis 286 and rod member 274 is attached to axis 286. It is located along a substantially vertical axis 288 .
前述のように、軸受組立体254は軸受組立体252と構造が類似であり、軸2 86に実質上平行な軸290に沿って位置するロッド部材272及び軸288に 実質上平行な軸292に沿って位置するロッド部材274と同様の方法でハウジ ングに枢着されている。As previously mentioned, bearing assembly 254 is similar in construction to bearing assembly 252 and is similar in construction to shaft 2. rod member 272 and axis 288 located along axis 290 substantially parallel to 86; housing in a similar manner with rod member 274 located along substantially parallel axes 292. It is pivoted to the ring.
共働する対の平歯車294.296(多対の一方のみを示す)及び対の平歯車2 98.300 (多対の一方のみを示す)を介して、運動力が第1及び第2軸受 組立体252.254間で伝達される。一方の平歯車294はビン部材280に 固定され、他方の平歯車294(図示せず)はピン部材282(このビン部材は M2O図に示すが、第9図には示さない)に取り付けである。平歯車296は軸 受組立体254のビン280に固定され、平歯車294と共働する。同様に、他 方の平歯車296(図示せず)は軸受組立体254のビン282に固定され、他 方の平歯車294(図示せず)と共働する。Cooperating pairs of spur gears 294,296 (only one of the multiple pairs shown) and pair of spur gears 2 98.300 (only one of the multiple pairs is shown), the kinetic force is transferred to the first and second bearings. transmitted between assemblies 252,254. One spur gear 294 is attached to the bin member 280. The other spur gear 294 (not shown) is fixed to the pin member 282 (this pin member is (shown in Figure M2O, but not shown in Figure 9). Spur gear 296 is a shaft It is fixed to pin 280 of receiver assembly 254 and cooperates with spur gear 294 . Similarly, others One spur gear 296 (not shown) is secured to pin 282 of bearing assembly 254; The other spur gear 294 (not shown) cooperates with the other spur gear 294 (not shown).
各平歯車298はシャフト272の両端即ち軸受組立体の両端近傍でシャフト2 72に固定されている。同様に、平歯車300は軸受組立体254の両側のシャ フト272の両側でこの軸受組立体のシャフト272に固定されている。平歯車 298.300は相互に共働し、手首関節継手用アクチュエータ10のシャフト 30.72に取り付けられた平歯真に関連して説明したのと同様の方法で、軸受 組立体252.254間で運動力を伝達する。Each spur gear 298 is connected to the shaft 272 near opposite ends of the shaft 272, ie, opposite ends of the bearing assembly. It is fixed at 72. Similarly, spur gear 300 is connected to shafts on both sides of bearing assembly 254. A foot 272 is secured to the shaft 272 of the bearing assembly on both sides. spur gear 298.300 is the shaft of the wrist joint actuator 10 that cooperates with each other. In a manner similar to that described in connection with the spur tooth stem fitted in 30.72, Transferring kinetic forces between assemblies 252,254.
工具担持部材302は軸受252の内側レース部材262に固定されている。工 具担持部材302は、第1−5区の工具担持部材20とは興なる形状で示しであ るが、その運動に関してはすべての点において同じである。Tool carrying member 302 is secured to inner race member 262 of bearing 252. engineering The tool carrying member 302 is shown in a different shape from the tool carrying member 20 in sections 1-5. but in all respects their motion is the same.
ハウジング256は第1−5図のハウジング12と類似のものであり、外側ハウ ジング壁部分304と、内側ハウジング壁部分306とを有し、軸受30Bがこ れらの壁部分間に位置していて、軸受組立体252.254の回転運動を許容す る。内側ハウジング壁部分306はその両側に一対の第1の前方のスロット31 0を有し、これらのスロットを通ってロッド部材272の端部が延びている。第 2の後方の一対のスロット312も内側ハウジング壁部分306に形成され、こ れらのスロットを通って軸受組立体254のロッド部材272の両端が延びてい る。スロッl−310,312は、第1−5図の実施例のスロット62.110 と同じ機能を果たす。即ち、縦ゆれ/偏揺れの複合運動を提供するために軸受組 立体252.254をデカップリングする。Housing 256 is similar to housing 12 of FIGS. 1-5 and includes an outer housing 256. bearing 30B has an inner housing wall portion 304 and an inner housing wall portion 306. located between these wall portions to permit rotational movement of the bearing assembly 252,254. Ru. Inner housing wall portion 306 has a pair of first forward slots 31 on opposite sides thereof. 0, and the ends of rod members 272 extend through these slots. No. A pair of slots 312 at the rear of 2 are also formed in the inner housing wall portion 306 and Both ends of the rod member 272 of the bearing assembly 254 extend through these slots. Ru. Slots l-310, 312 are slots 62, 110 of the embodiment of FIGS. 1-5. performs the same function as That is, bearing assemblies are used to provide complex pitch/yaw motions. Decouple solids 252.254.
軸316のまわりで回転する中央の支持回転シャ7)314と、クレビス320 及びビン322の構造体によりロッド部材272に枢着された押し引きロッド3 18と、クレビス326及びピボットビン328の構造体により軸受組立体25 4の外側レース部材に枢着された押し引きロッド324とを介して、運動力が手 首関節継手用アクチュエータ250へ供給される。A central support rotary shaft 7) 314 rotating about an axis 316 and a clevis 320 and a push/pull rod 3 pivotally connected to the rod member 272 by the structure of the bin 322. 18, and the structure of the clevis 326 and pivot pin 328 connects the bearing assembly 25. The kinetic force is transferred to the hand via a push/pull rod 324 pivotally connected to the outer race member of No. 4. It is supplied to the neck joint actuator 250.
シャフト314、押し引きロッド318及び押し引きロッド324の運動は第1 −5図の!i!施例のシャフト18及び押し引きロッド136.134の運動と 同じであることを諒解されj;い。第6−9図に関連して説明した駆動装置は、 第1−5図に関連して説明した方法と同じ方法で関節継手用アクチュエータ25 0へ運動力を提供するのに適している。The movement of shaft 314, push/pull rod 318, and push/pull rod 324 is -Figure 5! i! The movement of the shaft 18 and push/pull rod 136, 134 of the example I understand that they are the same. The drive device described in connection with FIGS. 6-9 is Joint actuator 25 in the same manner as described in connection with Figures 1-5. Suitable for providing kinetic force to 0.
好ましい実施例について本発明を説明したが、本発明の要旨を逸脱することなく 種々の変更が可能であることは言うまでもない。Although the invention has been described in terms of preferred embodiments, it may be understood that without departing from the spirit of the invention It goes without saying that various changes are possible.
□24 国際調査報告□24 international search report
Claims (14)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US1987/003163 WO1989005217A1 (en) | 1984-04-12 | 1987-12-01 | Wrist actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03501709A true JPH03501709A (en) | 1991-04-18 |
Family
ID=22202694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50118387A Pending JPH03501709A (en) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | Actuator for wrist joint joint |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03501709A (en) |
-
1987
- 1987-12-01 JP JP50118387A patent/JPH03501709A/en active Pending
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