JPS5973285A - 関節腕形の工業用ロボツト - Google Patents

関節腕形の工業用ロボツト

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JPS5973285A
JPS5973285A JP18208682A JP18208682A JPS5973285A JP S5973285 A JPS5973285 A JP S5973285A JP 18208682 A JP18208682 A JP 18208682A JP 18208682 A JP18208682 A JP 18208682A JP S5973285 A JPS5973285 A JP S5973285A
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JP
Japan
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wrist
robot
shaft
forearm
articulated arm
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Pending
Application number
JP18208682A
Other languages
English (en)
Inventor
中島 清一郎
稲垣 滋三
進 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS5973285A publication Critical patent/JPS5973285A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046Revolute coordinate type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00Joints
    • B25J17/02Wrist joints
    • B25J17/0283Three-dimensional joints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0008Balancing devices
    • B25J19/002Balancing devices using counterweights
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
    • B25J9/1025Harmonic drives

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工業用口ゲットに関し、特にロボット基体上に
末尾端を揺動可能に取付けたロボット上腕の上端にロボ
ット前腕を起伏動可能に枢着し、前記の前腕に手首を取
付けた関節腕形の工業月日ビットにおける前腕と手首と
に設けられる動作伝達機構に関する。
工業用ロボットは、その手首先端にロボットハンドを取
付け、このロボットハンドによって物品の杷持、運搬或
いは組立作業等の種々のロボット動作を行うように形成
されている。このために工業用ロボットにおいて妹、腕
、手首にそれぞれ動作自由度を与えることによってロボ
ットハンドに空間内における移動、姿勢変更を可能にし
、所望のロボット動作を達成するように構成している。
従って、工業用ロボットの腕、手首の動作を駆動する駆
ルJI源も工業用ロボット自体に数句けられ、しかもこ
れらの駆動源には電動モータ、油圧モータ、油圧シリン
ダ等の比較的重量の太きいものが用いられる。特に関節
形の工業用ロボットにおいて、ロボット前腕の先端に取
付けられる手首部に多くの動作自由度を付与することに
よって、ロボット動作の多機能化をilる場合には駆動
源をロボット上の倒れの位置に配置し、かつそれらの駆
動源からどのような動作伝達機構を経て手首部に複数の
動作自由度を付与するかは設計者が等しく苦心する点で
ある。特に手首先端にはロボノトノ・ンドを取付け、こ
のロボットノーンドによって大きな重量や寸法外形を有
するワークを把持するので、腕、手1等のロボット機能
部分は可及的にコンパクト化して軽量化を計9、かつ狭
小な空間内でも適切に所望のロボット動作を行い得るこ
とが要望される。
依って本発明の目的は、ロボット基体に取付けられた上
腕、前腕の二つの腕を有する関節腕形の工業用ロボット
に適用して該前腕の先端に取付けられる手首部に三つの
動作自由度を打力することができ、かつ腕、手首のコン
パクト摺造を確保できる新規な動作伝達機構を具備した
1↓q八1)腕形の工業用ロボットを提供せんとするも
のである。すなわち、本発明によれば、ロボット基体上
に末尾端を揺動可能に数句けたロボット上腕の上端にロ
ボット前腕を起伏動可能に枢着し、前記前腕の先端に手
首を取付けた関節腕形の工業用ロボットにおいて、前記
前腕内に同軸に設けた外軸、中軸、内軸の三つの回転軸
と、前記外軸の端部に結合され、前記外軸と共に減速回
転する手首外箱と、前記手首外箱内で前記中軸と少くと
も一対の重両歯車機構および減速装置を介して結合され
、前記外軸回転軸心と略直又する回転軸心まわりにi゛
振り旋回する手首内箱と、前記手首外箱内で前記内軸と
少くとも三対の重両歯車機構および減速装置を弁して結
合され、前記外箱回転軸と略同軸心まわりに回転可能な
ハンド保持部とを具備したことを特徴とする関節腕形の
工業用ロボットを提供せんとするものである。以下、本
発明を添伺図面に示す実施例に基づいて更に詳細に説明
する。
第1図は本発明による関節腕形の工業用ロデットの実施
例を示す斜視図である。同第1図において、工業用ロボ
ットはロボット基体10を有し、このロボット基体10
は旋回基台12上で矢印″′I″で示す方向に旋回可能
に取付けられている。
取付けはボルト手段等で行われる。このロボット基体1
0の上方端にはロボット上腕16の末尾端がC2軸線沿
いに枢着取付けされており、従ってロボット上腕16は
矢印“■”で示す両方向に揺動方向に設けられている。
また、このロボット上腕16の上端部18にはロボット
前腕2oがC1軸線に関し、矢印″′■”で示す両方向
に起伏動可能に設けられている。このロボット前腕2o
はしかも上記C2軸線から前方に延長した前腕主部22
の先端24に手首部3oが取付けられ、一方、C2軸線
から後方にも比較的短い後方延長部26を有している。
また、手看部3oは手首基部32と、この手首基部32
に固着された外手首34に保持されている内手首36と
、この内手首36に取付けられたハンド保持部38とを
具備して構成されている。手首基部32は前腕主部22
に対して矢印“■”で示す両方向に外手首34と共に旋
回自由に形成され、また内手首36は、該外手首34に
対して矢印゛V”で示す両方向に回転自由に形成されて
いる。また、上述したロボット基体10゜ロボット上腕
16、ロボット前腕20.手首部3゜の諸動作を駆動す
る駆動源が設けられておシ、旋回基台12に接近配置さ
れたモータM、が該基台12内の動作伝達機構を介して
ロボット基台1゜を矢印′”IN方向に駆動する駆動源
、モータM。
がロボット上腕16の矢印”■”方向の揺動用駆動源、
上腕16の後方に前記モータM、  と平行に配設され
たモータ(図には現われていない)がロボット前腕20
の矢印川”方向の起伏動作用駆動源としてそれぞれ設け
られている。もちろん、これらの駆動源を形成するモー
タとそれぞれの被駆動部分との間には上記の如く動作伝
達機構や方向変換機構、減速機構等の諸機構が設けられ
て、被駆動部分の適正な動作制御が行われるように構成
されておシ、48.50はそれらの機構の一部分である
一方、上述した前腕先端の手首部30における手首基部
32、外手首34、内手首36、ハンド保持部38の各
部の動作を駆動する駆動針として三つのモータMt =
 Ms 1M4が前腕20の後方延長部26に対して集
合的に、つまシこの後方延長部26に対してC1軸線に
関するモーメント力を作用させ、前腕20の主体部22
に対してC2軸線に関して作用するモーメントとつυ合
いをとるように取付けられている3、40はモータM3
1M4の出力軸の回転を伝達する動作伝達機構又は減速
機構が収納される機枠部分であシ、また42はモータM
、の出力軸の回転を伝達する動作伝達機構又は減速機構
が収納される機箱部分である。このように手首部30の
三自由度の動作駆動源を形成するモータM21Ms 1
M<が前腕20の後方延長部26に設けられることによ
って前腕20のC7軸線まわりの平衡とシが達成できる
と共に手首部30の各動作源が該手首部30から離れた
位置に設けられ、手首部30自体の重量軽減が達成され
ていることにより、これらモータM22Ms 1M4の
各駆動源に掛る負荷の軽減を達成できる。なお、第1図
に示した実施例はロボット基体1oが旋回基台上で旋回
する形式の関節腕形の工業用ロボットの実施例を示しだ
が、水平テーブル上をロボット基体が横移動する形式の
関節腕形工業用ロボットに対しても以下に詳述する本発
明の要部構成を適用し得ることは言うまでもない。
第2図は本発明により、前腕20と手首部3゜とに設け
られて手首部30における三つの動作自由度を得る動作
伝達機構の機構略示図である。同第2図において、手首
部3oの三つの動作自由度は既述のようにモータMy 
2Ms 1M4を駆動源とするが、これらのモータは外
部のロボット制御装置からの指令信号に応じて作動する
電気サーボモータによって形成される。さて、モータM
2の回転駆動力は減速装置60で減速後に前腕2oの生
体部22の内部に設けられた外軸52の内方端に設けら
れた一対の噛合歯車機構62を介して該外軸52に伝達
され、この外軸52の外方端に結合された手首基部32
、外手首34に伝達されて、外手首34を矢印■方向(
第1図)に旋回動作訟せる。64.64は前腕主部22
と外軸52との間に挿設された回転軸受である。なお、
減速装置60としては周知のハーモニックドライブ(登
録商標)減速装置がコンノeクトな形状と高減速比を有
られることから有利である。また、モータM3の回転駆
動力はベルトプーリ機構74を介して上記外軸52の内
側1に同軸配置Mで設けられた中空中@154の内方端
に設けられた、1対の早出歯車78a。
78bからなる年歯噛合機構78を介して該中軸54に
伝達される。ここで年歯噛合機構78が設けられた理由
は後述する七−タM4からの回転力を伝達する動作伝達
機構と同軸配置を採ることによυ、前腕20、手首部3
0の両省内にコンパクトに三つの動作伝達機構を収納す
ると共にモータMs 1M4 全前腕20の両側に分離
配置してバランス構造を得るためである。上記中軸54
に伝達された回転力は該中軸54の外方端、且つ外手首
あの内部に設けられた、一対の傘歯車80a、80bか
らなる重両噛合機4%80、同じく外手首34の内部に
設けられた一対のベルト・ゾーリ機構82を介して減速
装置84に伝達され、該減速装置(ハーモニックドライ
ブ〕の出方車84aが固定された内手首36に伝達され
、該内手首36を中軸54の回転軸心に略直交する軸心
まゎシに首振多動作させるのである。すなわち、この首
振多動作が第1図に矢印°゛■”で示した動作である。
この内手首36の首振多動作は外手首34に対して矢印
”v″方向作動するものであり、内手醒36の内部に設
けられたハンド保持部38も一体となって同方向に動作
することは汀うまでもない。
更にモータM4の回転駆動力はベルトプーリ機構86を
介して上記外軸52、中軸54の最も内側に同軸配置で
設けられた内軸56の内方端に設けられた、1対の傘歯
車88a 、88bからなる年歯噛合機構88を介して
該内軸56に伝達される。内軸56に伝達された回転力
は該内軸56の外方端、且つ外手首34の内部に、前述
の草歯噛合機構80と対向配置に設けられた、一対の傘
歯車90a、90bからなる重両噛合機構90、同じく
外手首34の内部に設けられた一対のベルト・プーリ機
構92を介して前述と同様に・・−モニックドライブか
らなる減速装置94(内手首36の内側に設けられるう
に伝達され、該減速装置94の出力車94aが固定され
た傘歯車96aと噛合する傘歯車96bとからなる一対
の重両噛合機構96を介してハンド保持部38に伝達さ
れる。従って、該ハンド保持部38は第1図に矢印“■
”で示した内軸56の回転中心と略同軸の軸心まわシに
旋回動作するのである。すなわち、)・ンド保持部38
は内手首36に対して矢印1■”方向に旋回し、該ハン
ド保持部38に取付けられるロボットハンドを同方向に
旋回させるのである。なお、既述の如く、モータM、、
MS、M4は電気サー?モータで形成されているので、
手首部30における上述した三つの自由度の動作はロボ
ット制御装量からの指令に従って所望の各旋回量に制御
し得ることは言うまでもない。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、前腕2
0の先端に取付けられるロボット手首に三つの動作自由
度を付与する動作伝達機構が、前腕と手首の内部にコン
パクトに収納した構成で実現できるのである。なお、上
述した実施例ではハーモニックドライブ装置からなる減
速装置を内手首の内方に配設してコンノJ?クト化を計
る構成としたが、これに替えて外手首34の内部におき
、それぞれ重両噛合機構80.90とこれらに対応した
ベルト・プーリ機構82.92との間にハーモニックド
ライブ装置からなる減速装置を設けるように構成しても
上述の実施例と同様の作用、効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による関節腕形の工業用ロボットの外形
構造を示すための一実施例の斜視図、第2−は同ロボッ
トに適用されるロボット前腕、口がット手首に設けられ
る動作伝達機構の構成実施例を示す機構略示図。 lO・・・ロボット基体、16・・・ロヂット上腕、加
・・・ロボット前腕、22・・・前腕主部、3o・・・
手首部、34・・・外手首、36・・・内手首、38・
・・ハンド保持部、52・・・外軸、54・・・中軸、
56・・・内軸、6o)84.94・・・減速装置、7
8,80.88.90゜94・・・重両噛合機構。 特許出願人 ファナック株式会社 特許出願代理人 弁理士 肯 木   朗 弁理士西舘和之 弁理土中山恭介 弁理士 山 口 昭 之

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ロ、ifット基体上に末尾端を揺動可能に取付け
    たロボット上腕の上端にロボット前腕な起伏動可能に枢
    着し、前記前腕の先端に手首を取付けた関節腕形の工業
    用ロボットにおいて、前記前腕内に同軸に設けた外層1
    、中軸、内軸の三つの回転軸と、前記外軸の端部に結合
    され、前記外軸と共に減速回転する手首外箱と、前記手
    首外箱内で前記中軸と少くとも一対の重両歯車機構およ
    び減速装置を介して結合され、前記外軸回転軸心と略直
    交する回転軸心まわりに首振り旋回する手首内箱と、前
    記手首外箱内で前記内軸と少くとも二対の重両歯車機構
    および減速装置を介して結合され、前記外箱回転軸と略
    同軸心まわシに回転可能なハンド保持部とを具備したこ
    とを特徴とする関節腕形の工業用ロボット。 2、平行リンクの一つを構成する、後部リンクに手首駆
    動用モータの少なくとも一つを搭載した特許請求の範囲
    第1項に記載の関節腕形の工業用ロボット。
JP18208682A 1982-10-19 1982-10-19 関節腕形の工業用ロボツト Pending JPS5973285A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18208682A JPS5973285A (ja) 1982-10-19 1982-10-19 関節腕形の工業用ロボツト
EP19830903399 EP0121576A4 (en) 1982-10-19 1983-10-19 INDUSTRIAL ROBOT OF THE STEERED ARM TYPE.
PCT/JP1983/000366 WO1984001537A1 (fr) 1982-10-19 1983-10-19 Bras articule pour robot industriel

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ID=16112111

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JP18208682A Pending JPS5973285A (ja) 1982-10-19 1982-10-19 関節腕形の工業用ロボツト

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EP0121576A4 (en) 1986-02-20
WO1984001537A1 (fr) 1984-04-26
EP0121576A1 (en) 1984-10-17

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