JPH0418791Y2 - - Google Patents

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JPH0418791Y2
JPH0418791Y2 JP1984058844U JP5884484U JPH0418791Y2 JP H0418791 Y2 JPH0418791 Y2 JP H0418791Y2 JP 1984058844 U JP1984058844 U JP 1984058844U JP 5884484 U JP5884484 U JP 5884484U JP H0418791 Y2 JPH0418791 Y2 JP H0418791Y2
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rotation
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driven
drive motor
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は工業用ロボツト、工業用マニプレータ
等(以下工業用ロボツト等)の手首機構、腕機
構、旋回台等に用いる回転機構の動作限界または
動作基準位置を検出するための機構に関するもの
である。
[Detailed description of the invention] The present invention is for detecting the operating limits or operating reference positions of rotating mechanisms used in wrist mechanisms, arm mechanisms, swivel tables, etc. of industrial robots, industrial manipulators, etc. (hereinafter referred to as industrial robots, etc.). It is related to the mechanism of

以下工業用ロボツトの手首機構を例に従来の検
出機構および本考案に係る検出機構を説明する。
The conventional detection mechanism and the detection mechanism according to the present invention will be explained below using a wrist mechanism of an industrial robot as an example.

最近の工業用ロボツトでは例えば手首用駆動モ
ータはアームの基部または旋回台に置き、アーム
内をとおして回転軸、チエーン、タイミングベル
ト等(以下回転伝達部材)を介して手首部に装着
した減速機構を回転させ、この減速機構を介して
手首部の出力軸に揺動運動及び旋回運動等を生じ
る回転力を伝達するように構成されている。
In recent industrial robots, for example, the wrist drive motor is placed at the base of the arm or on the swivel table, and the reduction mechanism is attached to the wrist via a rotating shaft, chain, timing belt, etc. (hereinafter referred to as rotation transmission member) through the arm. The rotational force that causes a swinging motion, a turning motion, etc., is transmitted to the output shaft of the wrist portion via this speed reduction mechanism.

第1図はこのように構成されている従来の手首
機構の構成を示す断面図で、中空に形成されたア
ーム1の先端に手首機構2が配設されている。3
aは揺動運動用のタイミングベルトで、アーム1
の基部に配設されている図外の駆動モータにより
駆動され、アーム1に軸受を介して回転自在に支
承されている第1駆動軸4の軸端に固着させるタ
イミングプーリ5を駆動する。第1駆動軸4の他
端には,ハーモニツクドライブ減速機6(ハーモ
ニツクドライブシステム社商標)の駆動板7が固
着されており、該駆動板7は、フレクスプライン
8を介して駆動側外歯車9a及び従動側外歯車9
bと噛み合つている。なお、駆動側外歯車9bは
アーム1に軸受を介して回転自由に支承されてい
る円筒状ホルダ10に一端が固着されている出力
軸本体ケーシング11に固着されている。円筒状
ホルダ10の中空部には軸受を介して該ホルダ1
0と同軸の第2駆動軸12が回転自在に支承され
ており、第2駆動軸12の先端には旋回駆動用の
タイミングベルト3bによつて駆動されるタイミ
ングプーリ13が固着されている。第2駆動軸1
2の他端には駆動側のベベルギヤ14が固着さ
れ、該ベベルギヤ14と直角に噛み合う従動側の
ベベルギヤ15が一端に固着された従動軸16
は、出力軸本体ケーシング11に軸受を介して回
転自在に支承され、従動軸16の他端にはハーモ
ニツクドライブ減速機17を構成する駆動板18
が固着されており、フレクスプライン19を介し
て出力軸本体ケーシング11に固着された駆動側
外歯車20a及び出力軸21の後端に固着された
従動側外歯車20bと噛み合つている。出力軸2
1は出力軸本体ケーシング11に軸受を介して回
転自在に支承されている。リミツトスイツチ22
と円筒状ホルダ10に設けたノツチ23とは互い
に係合して出力軸21の揺動運動の限界点を検出
する揺動限界点検出機構24を構成する。またリ
ミツトスイツチ25,26と出力軸21に刻設し
た凹嵌部27とは互いに係合して出力軸21の旋
回運動の限界点を検出する旋回限界点検出機構2
8を構成する。なお凹嵌部27と係合して旋回運
動の原点を検出するリミツトスイツチは図示され
ていない。
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a conventional wrist mechanism constructed as described above, in which a wrist mechanism 2 is disposed at the tip of an arm 1 formed in a hollow space. 3
a is a timing belt for swinging motion, and arm 1
A timing pulley 5 fixed to the shaft end of a first drive shaft 4 rotatably supported by the arm 1 via a bearing is driven by a drive motor (not shown) disposed at the base of the arm 1 . A drive plate 7 of a Harmonic Drive reducer 6 (trademark of Harmonic Drive System Co., Ltd.) is fixed to the other end of the first drive shaft 4, and the drive plate 7 is connected to the drive side via a flex spline 8. Gear 9a and driven external gear 9
It meshes with b. The drive side external gear 9b is fixed to an output shaft main body casing 11 whose one end is fixed to a cylindrical holder 10 which is rotatably supported by the arm 1 via a bearing. The hollow part of the cylindrical holder 10 is connected to the holder 1 through a bearing.
A second drive shaft 12 coaxial with the drive shaft 1 is rotatably supported, and a timing pulley 13 driven by a timing belt 3b for swing driving is fixed to the tip of the second drive shaft 12. Second drive shaft 1
A driven shaft 16 has a bevel gear 14 on the drive side fixed to the other end of the drive shaft 16, and a bevel gear 15 on the driven side that meshes with the bevel gear 14 at right angles fixed to one end.
is rotatably supported by the output shaft main body casing 11 via a bearing, and a drive plate 18 constituting a harmonic drive reducer 17 is attached to the other end of the driven shaft 16.
is fixed thereto, and meshes with a driving side external gear 20a fixed to the output shaft main body casing 11 via a flex spline 19 and a driven side external gear 20b fixed to the rear end of the output shaft 21. Output shaft 2
1 is rotatably supported by an output shaft main body casing 11 via a bearing. limit switch 22
and the notch 23 provided on the cylindrical holder 10 constitute a swing limit point detection mechanism 24 that engages with each other to detect the limit point of the swing motion of the output shaft 21. Further, the limit switches 25 and 26 and the recessed fitting portion 27 formed on the output shaft 21 engage with each other, and the turning limit point detection mechanism 2 detects the limit point of the turning movement of the output shaft 21.
8. Note that a limit switch that engages with the recessed fitting portion 27 to detect the origin of the pivoting motion is not shown.

なおハーモニツクドライブ減速機6,17は楕
円歯車である駆動板7,18を柔軟な材質で形成
されているフレクスプライン8,19に嵌着し、
フレクスプライン8,19の外周に形成された外
歯と、駆動側外歯車9a,20a及び従動側外歯
車9b,20bの内歯とを、駆動板7,18の楕
円長軸部分でのみ噛み合わせたもので、駆動側外
歯車9a,20aの歯数より従動側外歯車9b,
20bの歯数を僅かに少なく、かつフレクスプラ
イン8,19の歯車と同数に構成することにより
駆動板7,18が1回転する間に従動側外歯車9
b,20bが歯数差だけ駆動側外歯車9a,20
aに対して回転するように構成したもので、大き
な減速比が実現されるものである。
Note that the harmonic drive reducer 6, 17 has drive plates 7, 18, which are elliptical gears, fitted into flex splines 8, 19 made of a flexible material.
The external teeth formed on the outer periphery of the flexsplines 8 and 19 and the internal teeth of the drive side external gears 9a and 20a and the driven side external gears 9b and 20b are engaged only at the elliptical long axis portions of the drive plates 7 and 18. The driven side external gears 9b,
By making the number of teeth of 20b slightly smaller and equal to the number of gears of the flexsplines 8 and 19, the number of teeth of the driven external gear 9 is reduced while the drive plates 7 and 18 make one rotation.
b, 20b are the drive side external gears 9a, 20 by the difference in the number of teeth.
It is configured to rotate with respect to a, and a large reduction ratio is achieved.

このような減速機を手首機構に一体に配設する
ことにより手首部の小形化軽量化とともにチエー
ン等の回転伝達機構におけるガタが出力軸21に
伝わるのを極力回避することができるが、動作限
界検出機構を構成するリミツトスイツチを手首機
構内に配設する必要があり、特に旋回限界位置検
出のためには旋動運動をする部分へリミツトスイ
ツチを配設する必要があるのでリミツトスイツチ
への配線の処理が信頼性の面から大きな問題点と
なつていた。
By arranging such a reducer integrally with the wrist mechanism, it is possible to reduce the size and weight of the wrist part and to avoid transmission of play in the rotation transmission mechanism such as a chain to the output shaft 21 as much as possible, but there are operating limits. The limit switch that constitutes the detection mechanism needs to be installed in the wrist mechanism, and in particular, in order to detect the turning limit position, it is necessary to install the limit switch in the part that rotates, so the wiring to the limit switch needs to be handled. This was a major problem in terms of reliability.

本考案はかかる問題点の解決を目的とし、その
要旨とする処が、回転駆動モータと、該モータに
より回転伝達手段を介して駆動される第1の減速
機構と、該第1の減速機構を介して出力軸に回転
力を伝達するように構成されている工業用ロボツ
ト等の回転伝達機構において、上記回転駆動モー
タの本体の上記第1の減速機構の反対側に設けら
れた第2の減速機構と、該第2の減速機構により
駆動される可動部に設けられ、上記出力軸の作動
限界または作動基準点を検出するための位置検出
機構とを具備し、上記第2の減速機構を上記回転
駆動モータにより回転駆動される上記出力軸の回
転角度範囲を1回転以内若しくは所定移動範囲に
規定するような減速比となした点にある工業用ロ
ボツト等の回転位置検出機構を提供するものであ
る。
The present invention aims to solve such problems, and its gist is to provide a rotary drive motor, a first speed reduction mechanism driven by the motor via a rotation transmission means, and a first speed reduction mechanism. In a rotation transmission mechanism of an industrial robot or the like configured to transmit rotational force to an output shaft via a second speed reduction mechanism, a second speed reduction mechanism is provided on the opposite side of the first speed reduction mechanism of the main body of the rotary drive motor. mechanism, and a position detection mechanism provided in a movable part driven by the second reduction mechanism to detect an operating limit or an operation reference point of the output shaft, The present invention provides a rotational position detection mechanism for an industrial robot, etc., which has a reduction ratio such that the rotational angle range of the output shaft rotationally driven by a rotational drive motor is within one rotation or within a predetermined movement range. be.

上記構成要素中、減速機構には回転減速機の
外、回転運動を直線運動に変える減速機構も含ま
れる。
Among the above-mentioned components, the speed reduction mechanism includes not only a rotary speed reducer but also a speed reduction mechanism that converts rotational motion into linear motion.

続いて第2図以下の添付図面を参照しつつ、本
考案を具体化した実施例につき説明し本考案の理
解に供する。ここに第2図は一実施例の要部を断
面で示した縦断面図、第3図は他の実施例を示す
縦断面図で、同図aはA−A矢視断面図、同図b
はB−B矢視断面図である。
Next, embodiments embodying the present invention will be explained with reference to the attached drawings starting from FIG. 2 to provide an understanding of the present invention. Here, FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view showing the main part of one embodiment, FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing another embodiment, and FIG. b
is a sectional view taken along line B-B.

第2図において、駆動モータ30は手首機構を
旋回駆動する駆動源で出力軸31に固着されたタ
イミングプーリ32に掛けられたタイミングベル
ト3bにより第1図で示した第2駆動軸12を回
転駆動する。33はタコゼネレータ、34はエン
コーダである。出力軸31の他端にはハーモニツ
クドライブ減速機35の一部を構成する駆動板3
6が固着され、フレツクスプライン37を介して
駆動側外歯車38a及び従動側外歯車38bと噛
み合つている。従動側外歯車38bはフレーム3
9に軸受を介して回転自在に支承されているホル
ダ40に固着されているので、ホルダ40は駆動
モータ30により減速されて回転駆動される。ホ
ルダ40の軸にはノツチ41が設けられており、
リミツトスイツチ42,43と係合して手首機構
の出力軸の旋回限界点検出機構28を構成する。
この場合ハーモニツクドライブ減速機35の減速
比を手首機構の出力軸旋回機構に用いた減速機と
同じ減速比のものを使用すると出力軸の旋回限界
位置とリミツトスイツチ42,43の作動位置と
が対応する。またハーモニツクドライブ減速機3
5の減速比を手首機構の出力軸旋回機構に用いた
減速機より大きくすれば手首の出力軸の旋回角度
を比例的に小さく縮少した角度で表すことがで
き、結局ホルダ40が1回転以下の範囲内で手首
機構の360°以上の旋回限界位置を設定することも
可能となつてその適用範囲は広がる。
In FIG. 2, a drive motor 30 is a drive source that rotates the wrist mechanism, and rotates the second drive shaft 12 shown in FIG. do. 33 is a tacho generator, and 34 is an encoder. At the other end of the output shaft 31 is a drive plate 3 that constitutes a part of a harmonic drive reducer 35.
6 is fixed and meshes with a driving external gear 38a and a driven external gear 38b via a flex spline 37. The driven side external gear 38b is attached to the frame 3
Since the holder 40 is rotatably supported by the holder 9 via a bearing, the holder 40 is rotationally driven while being decelerated by the drive motor 30. A notch 41 is provided on the shaft of the holder 40,
It engages with the limit switches 42 and 43 to constitute a rotation limit point detection mechanism 28 for the output shaft of the wrist mechanism.
In this case, if the reduction ratio of the harmonic drive reducer 35 is the same as that of the reducer used in the output shaft turning mechanism of the wrist mechanism, the turning limit position of the output shaft corresponds to the operating position of the limit switches 42 and 43. do. Also, harmonic drive reducer 3
If the reduction ratio of 5 is made larger than the reduction gear used in the output shaft rotation mechanism of the wrist mechanism, the rotation angle of the wrist output shaft can be represented by a proportionally reduced angle, and as a result, the holder 40 rotates less than one rotation. It becomes possible to set the rotation limit position of the wrist mechanism over 360° within the range of , which expands the range of its application.

このように手首機構の出力軸の旋回限界点検出
機構を、駆動モータに直結した構成とすると、リ
ミツトスイツチへの配線は短く、かつ固定したも
のとなるのでロボツト装置全体の信頼性も向上
し、更にモータやエンコーダへの配線とひとまと
めにして配線の処理が行えるので便宜となる。
If the rotation limit point detection mechanism of the output shaft of the wrist mechanism is configured to be directly connected to the drive motor, the wiring to the limit switch will be short and fixed, which will improve the reliability of the entire robot system. This is convenient because the wiring can be processed together with the wiring to the motor and encoder.

第3図は減速機を回転ねじとこれらに合して直
動するナツトとで構成した実施例を示す。図にお
いて駆動モータ30の出力軸31の他端に固着さ
れた平歯車44aは、フレーム45に軸受で回転
自在に支承されているねじ軸46に固着された平
歯車44bと噛み合い、駆動モータ30の出力軸
31の回転に従つて、一定の回転比でねじ軸46
を回転させる。ねじ軸46にはスライド軸48に
より案内されるスライダ47がねじ結合されてお
り、該スライダ47はねじ軸46の回転に従つて
移動する。42,43はリミツトスイツチでスラ
イダ47がC(最後退点)又はD(最前進点)の位
置(第3図a図示)にきたときそれぞれ作動す
る。従つてリミツトスイツチ42,43の位置を
手首機構の出力軸旋回限界位置に対応した所定移
動範囲で作動するように設定すれば、この機構は
旋回限界点検出機構49として機能する。
FIG. 3 shows an embodiment in which the speed reducer is composed of rotating screws and a nut that moves linearly in conjunction with the rotating screws. In the figure, a spur gear 44a fixed to the other end of the output shaft 31 of the drive motor 30 meshes with a spur gear 44b fixed to a screw shaft 46 rotatably supported by a bearing on a frame 45. As the output shaft 31 rotates, the screw shaft 46 rotates at a constant rotation ratio.
Rotate. A slider 47 guided by a slide shaft 48 is screwed to the screw shaft 46, and the slider 47 moves as the screw shaft 46 rotates. Reference numerals 42 and 43 indicate limit switches, which are activated when the slider 47 reaches the position C (last retreat point) or D (most advance point) (as shown in FIG. 3A). Therefore, if the positions of the limit switches 42 and 43 are set to operate within a predetermined movement range corresponding to the output shaft rotation limit position of the wrist mechanism, this mechanism functions as the rotation limit point detection mechanism 49.

この実施例ではリミツトスイツチの設定位置の
選定が容易かつ簡単に変更でき汎用性が高いとい
う利点がある。
This embodiment has the advantage that the setting position of the limit switch can be easily and easily changed, and is highly versatile.

上記実施例は、何れも手首機構の出力軸旋回限
界点検出機構に適用した例を示したがアーム等の
揺動限界点検出機構に適用できることは明らかで
ある。また工業用ロボツトの手首機構、アーム、
旋回台等の揺動・旋回限界点の検出に限られるも
のではなく、マニプレータ等にも同様に適用する
ことができる。
Although the above embodiments have all been applied to the output shaft rotation limit point detection mechanism of a wrist mechanism, it is clear that the present invention can also be applied to a swing limit point detection mechanism of an arm or the like. Also, industrial robot wrist mechanisms, arms,
The present invention is not limited to detecting the rocking/turning limit point of a rotating table, etc., but can be similarly applied to a manipulator, etc.

本考案は以上述べたように、回転駆動モータ
と、該モータにより回転伝達手段を介して駆動さ
れる第1の減速機構と、該第1の減速機構を介し
て出力軸に回転力を伝達するように構成されてい
る工業用ロボツト等の回転伝達機構において、上
記回転駆動モータの本体の上記第1の減速機構の
反対側に設けられた第2の減速機構と、該第2の
減速機構により駆動される可動部に設けられ、上
記出力軸の作動限界または作動基準点を検出する
ための位置検出機構とを具備し、上記第2の減速
機構を上記回転駆動モータにより回転駆動される
上記出力軸の回転角度範囲を1回転以内若しくは
所定移動範囲に規定するような減速比となしたこ
とを特徴とする工業用ロボツト等の回転位置検出
機構であるから、出力軸の位置検出時に作動させ
るリミツトスイツチ及び該リミツトスイツチへの
配線を運動する該出力軸から独立させて固定した
状態で上記回転駆動モータの本体側へ配線できる
ので処理が容易となるばかりでなくロボツト等の
装置全体の信頼性が向上するという効果を有する
ものである。更に、上記第2の減速機構の減速比
を上記第1の減速機構の減速比より例えば大きく
することにより、上記出力軸の旋回角度を比較的
に小さく縮小した所望の角度で表すことができ、
当該回転位置検出機構の適用範囲を広げることが
できる。
As described above, the present invention includes a rotary drive motor, a first reduction mechanism driven by the motor via a rotation transmission means, and a rotational force transmitted to an output shaft via the first reduction mechanism. In a rotation transmission mechanism for an industrial robot or the like configured as follows, a second speed reduction mechanism provided on the opposite side of the first speed reduction mechanism of the main body of the rotary drive motor; a position detection mechanism provided on a driven movable part for detecting an operating limit or an operating reference point of the output shaft; Since this is a rotational position detection mechanism for industrial robots, etc., which is characterized by a reduction ratio that defines the rotational angle range of the shaft within one rotation or within a predetermined movement range, a limit switch that is activated when the position of the output shaft is detected. Also, since the wiring to the limit switch can be wired to the main body of the rotary drive motor in a fixed state independent of the moving output shaft, processing is not only facilitated, but also the reliability of the entire device such as a robot is improved. This has the effect of Furthermore, by making the reduction ratio of the second reduction mechanism larger than the reduction ratio of the first reduction mechanism, the turning angle of the output shaft can be represented by a desired angle reduced to a relatively small value,
The range of application of the rotational position detection mechanism can be expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の回転位置限界点検出機構を示す
断面図、第2図は本考案の一実施例の要部のみを
断面で示した縦断面図、第3図は他の実施例の縦
断面図で、同図aA−A矢視断面図、同図bはB
−B矢視断面図である。 符号の説明、1……アーム、2……手首機構、
3a,3b……タイミングベルト、5,13,3
2……タイミングプーリ、6,17,35……ハ
ーモニツクドライブ減速機、21……手首機構の
出力軸、22,26,42,43……リミツトス
イツチ、23,41……ノツチ、24……揺動限
界点検出機構、27……凹嵌部、28……旋回限
界点検出機構、30……駆動モータ、31……駆
動モータの出力軸、40……ホルダ、44a,4
4b……平歯車、46……ねじ軸、47……スラ
イダ、48……スライド軸。
Fig. 1 is a sectional view showing a conventional rotational position limit point detection mechanism, Fig. 2 is a longitudinal sectional view showing only the essential parts of one embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a longitudinal sectional view of another embodiment. The figure is a sectional view taken along arrow A-A in the same figure, and b is B in the same figure.
-B is a sectional view taken along the arrow. Explanation of symbols, 1...Arm, 2...Wrist mechanism,
3a, 3b...timing belt, 5, 13, 3
2... Timing pulley, 6, 17, 35... Harmonic drive reducer, 21... Output shaft of wrist mechanism, 22, 26, 42, 43... Limit switch, 23, 41... Notch, 24... Rocking Dynamic limit point detection mechanism, 27... Recessed fitting part, 28... Rotation limit point detection mechanism, 30... Drive motor, 31... Output shaft of drive motor, 40... Holder, 44a, 4
4b...Spur gear, 46...Screw shaft, 47...Slider, 48...Slide shaft.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 回転駆動モータと、該モータにより回転伝達手
段を介して駆動される第1の減速機構と、該第1
の減速機構を介して出力軸に回転力を伝達するよ
うに構成されている工業用ロボツト等の回転伝達
機構において、上記回転駆動モータの本体の上記
第1の減速機構の反対側に設けられた第2の減速
機構と、該第2の減速機構により駆動される可動
部に設けられ、上記出力軸の作動限界または作動
基準点を検出するための位置検出機構とを具備
し、上記第2の減速機構を上記回転駆動モータに
より回転駆動される上記出力軸の回転角度範囲を
1回転以内若しくは所定移動範囲に規定するよう
な減速比となしたことを特徴とする工業用ロボツ
ト等の回転位置検出機構。
a rotational drive motor; a first reduction mechanism driven by the motor via a rotation transmission means;
In a rotation transmission mechanism of an industrial robot or the like configured to transmit rotational force to an output shaft via a reduction mechanism, a rotation transmission mechanism provided on the opposite side of the first reduction mechanism of the main body of the rotary drive motor. a second speed reduction mechanism; and a position detection mechanism provided on a movable part driven by the second speed reduction mechanism for detecting an operating limit or an operation reference point of the output shaft; Detection of rotational position of an industrial robot, etc., characterized in that the reduction mechanism has a reduction ratio such that the rotation angle range of the output shaft rotationally driven by the rotation drive motor is defined within one rotation or within a predetermined movement range. mechanism.
JP5884484U 1984-04-20 1984-04-20 Rotational position detection mechanism for industrial robots, etc. Granted JPS60172691U (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60214019A (en) * 1984-04-09 1985-10-26 Toshiba Corp Rotational position detector

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60214019A (en) * 1984-04-09 1985-10-26 Toshiba Corp Rotational position detector

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JPS60172691U (en) 1985-11-15

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