JPS60108293A - 産業用ロボットの手首機構 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は産業用ロボットに用いられる手首機構の改良
に関するものである。

（従来技術〕 この種の従来装置としては例えば特開昭５８−８８２６
５　号公報に開示されるものがある。この構成のものは
、同心状の８Ｍ軸を備えており、この８重軸の１つの軸
にこれと同心状で回転する第１の箱体が結合され、この
第１の箱体には第２の箱体が回転自在に支承されており
、この第２の箱体は８重軸の他の１つの軸に結合された
傘歯車により直接的に駆動される。つまり、第２の箱体
には上記傘歯車と噛合する歯車かＩＨ接的に形成されて
いるので、中間の伝達軸を介することなく、直接的に上
記傘歯車により回動される。ところで、産業用ロボット
（以下ロボットと記す）は周知のように組立作業や溶接
作業等に用いられるものであり。

一般的に小スペースの中で操作されており、ロボットの
周囲には種々の設備や、製品が近接している。

従って、万一ロボットが周囲の設備や製品と衝突した場
合には、ロボットの駆動力伝達経路が急激に過負荷とな
る。特に手許機構は先端に配置されているため、第２の
箱体が周囲の設備と衝突して、その回転が拘束される事
故が散見される。

このように、第２の箱体の回転が拘束されると。

第２の箱体への駆動力伝達系路の一部に破損が生じ、場
合によっては手Ｕ機構全体を取り替えなければならなく
なる等の欠点があった。

し発明の概要〕 この発明はかかる欠点を改善する目的でなされたもので
、第２の箱体と伝達軸との楔手段で結合し、伝達軸に過
負荷が伝達された時にのみ上記伝達軸に対して上記第２
の箱体をスリップさせるように構成することにより、第
２の箱体の回転が拘束された場合においても第２の箱体
への駆動力伝達系路の破損を確実に防止できる産業用ロ
ボットの手首機構を提案するものである。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、ｌは
中空の第１の駆動軸、２はこの第１の駆動軸１内に同軸
心上に配置された中空の第２の駆動軸、８はこの第２の
駆動軸２内に同軸心上に配置された第８の駆動軸、４は
第１の駆動軸１円に支持され゛Ｃ上記第２の駆動軸２を
回転目在に支承する軸受、５は上記第２の駆動軸２内に
支持されて上記第８の駆動軸８を回転自在に支承する軸
受。

６は上記第１の駆動軸ｌに結合されて第１（７）駆動軸
ｌと同軸心上で回転する第１の箱体で、上記第１の駆動
軸ｌと斜交した開口部６ａを有している。

７はこの第１の箱体６の開口部６ａ近傍で軸受８を介し
て回転自在に支承された第２の箱体で、上記第１の箱体
６側にはｖＤロ部７ａが形成され、他側が閉塞されてい
る。７ｂは第２の箱体６の他側に形成された筒部、　７
ｃは第２の箱体７に設けられ、後述する伝達軸１３の軸
線に斜交して配置されたハウジング、９は第２の駆動軸
２の一端に結合された傘歯車、１０はこの傘歯車９と噛
合し上記第２の駆動軸２の４ＩＩＩＩ線と斜交する軸線
上で回動する傘歯車。

１１はこの傘歯車ｌＯの回転を減速する調和減速機であ
り上記傘歯車１０と結合される中空の入力軸１１ａを有
している。ｌｌｂは調和減速機１１の出力部、１２はこ
の入力軸１１ａを回転自在に支承する軸受、１８は上記
調和減速機１１の出力部ｌ１ｌ）に一端が結合され、他
端が上記第２の箱体７の筒部７ｂに後述する楔手段を介
して結合された伝達軸で、上記調和減速機１１の入力軸
１１ａ内を同軸線とで貫通している。

なお、上記伝達軸１Ｂは上記第２の駆動軸２の軸線に対
し斜交している。また・傘歯車９．１０と調和減速機１
１で第１爾申群を構成している。１４は上記第８の駆動
軸８の一端に結合された傘歯車、１５はこの傘歯車１４
と噛合する傘歯車で上記第８の駆動軸８の軸線に対し斜
交した軸線上で回転する。１６は上記伝達軸１Ｂの外側
に配置された筒状軸で、一端には上記傘歯車１５が結ば
されている。１７は上記入力軸１１ａ内に嵌合され、−
上記筒状軸１６の一端を回転自在に支承する軸受、１８
は筒部７ｂに嵌合さ７ｊ１上記筒状軸１６を回転自在に
支承する軸受、　１９は上記筒部７ｂの他端に結合され
た傘歯車、　２０はこの傘歯車１９の軸線に対し斜交し
た軸線上に配置１イされた傘歯車、２１はこの傘歯車２
ｏの回転を減速する調和減速機、２１ａは上記傘歯車別
に結合された調和減速機２１の入力軸、２１ｂは調和減
速機２１の出方部。

２２はこの出力部２１ｂに結合された出力軸で１図ノ１
りしないつかみ装置が装着される。２Ｂは上記ハウジン
グ７ｃにＩＮ　’Ｆｊされて上記入力軸２１ａを回転自
在に支承する一対の軸受・２４は同様にハウジング７ｃ
に嵌合されて上記出力軸２２を回転自在に支承する軸受
である。なお、傘歯車１４．１５．１９．２０と、調和
減速機２１で第２の歯車群を構成している。

第２図は第２の箱体７の筒部７ｂの詳細断面図であり、
２５は第２の箱体７の筒部７ｂ内周に嵌合されたハウジ
ングで、筒部２５ａと、伝達軸１Ｂが嵌入され嵌合部２
５ｂとを有している。２６は筒部７ｂを介してハウジン
グ２５に螺着され上記ハウジング２５を上記筒部７ｂに
固定するポルｌ−，２７は上記筒部２５ａ内に配置ａさ
れ伝達軸１８外周に接するリング状の第１の楔で、中央
が大径に構成され■１ｊ端に向ってテーパ状に形成され
て゛いる。２８は上記筒部２８モ工内周に接するリング
状の第２の楔で、中央が小径に構成され両端に向ってテ
ーパ状に形成されている。２９は上記第１の楔２７と第
２の楔２８との間で両側に配置され、」二記第１Ｑ）（
契２７と第２の楔２８に対１＋＋Ｓ　してテーパ状に形
成されＩｊリング状の一メ」の市３の楔、８０はこの一
対の第３の楔２９の一方に貫挿されて他方に螺着された
−にルトでＣちる。なお、上記ＣｉＸ　１の楔２７．ｆ
ぢ２の楔２８．第８の楔２９．ポル１−８０とで楔手段
を構成し”Ｃおり、ボルト３０をｔｙｔｔ　ｉＮ；ける
ことヲ？二より、一対の第８の楔２９の双方か接近し、
第１の楔２７を伝達軸１Ｂ外周に圧接さぜると）、Ｉ−
に第２の楔２８をハウジング２５内周に圧接しで、伝達
軸１Ｂと第２の箱体７の筒部７１＞とを、第１の楔２７
．第２の楔２８、第８の楔２９．ボルト８０．ハウジン
グ２５ヲ介して結合している。なお、ボルト３０の締付
トルクは。

伝達軸１８に過負荷トルクがかわった時にのみ、第１の
楔２７と伝達軸１８との接触面、第２の楔とハウジング
２５との接触面の一方又は双方でスリップするように調
整されている。

上記のように構成されたものにおいて、第１　ＣＪ）駆
動軸１が回転すると、これに結合された第１の箱体６が
第１の駆動軸１と同軸線」二で回動し、手首機構はまず
１つの自由度で動作される。次に。

第２の駆動軸２が回転すると、傘歯車９．ｌＯ１調和減
速機１１の入力軸１１ａ　ｌ出力部ｌ１ｌ）　、伝達軸
１３゜第１の楔２７．第２の楔２８．第３の楔２９．／
”ｉウジフグ２５を介して第２の駆動軸２の軸線に対し
て斜交した軸線上で第２の箱体７が回動し、第２の箱体
７は軸受８を開始法１の箱体６に対し１つの自由度で動
作される。次に、第３の駆動軸３か回転すると、傘歯車
１４．１５．筒状軸１６．傘歯車１９．２０、調和減速
機２１の入力軸２１ａ　＋出力部２１ｂを介して筒状軸
１６の軸線に対して斜交しｔこ軸線］二で出力軸２２が
回転し、出力軸２２は軸受２３，２４を介して第２の箱
体７に対して１つの自由度で動作される。このようにし
て出力軸は８つの自由度で動作することになる。ところ
で１手首機構が駆動されている時に、万一１第２の箱体
７が周囲の設尚や部品に衝突した場合には、第２の箱体
７に回転力を伝達する伝達軸１８に極めて大きな過負荷
トルクが加わることになる。ところが、第１の楔２７．
第２の楔２８、第８の楔２９はボルト８０の締付トルク
が、上記過負荷トルクにおいて、第１の楔２７と伝達１
ＰＩ１１１８との接触面、第２の楔２８とハウジング２
５との接触面の一万又は双方でスリップするように調整
されているため６伝達軸１８に過負荷トルクが加わると
同時に、第１の楔２７．２８に渭りか発生し、過負荷ト
ルクによる衝撃力を吸収することになる。その後。

例えば、第１．第２．第８の駆動軸１，２．８の駆動用
をオフにすることにより、各伝達系路の破損を確実に防
止できる。

また、紹αに際しては、伝達軸１８とハウジング２５と
は、一対の第８の楔２９をボルト８ｏで互いに接近させ
ることにより、第１の楔２７は伝達軸１８の外周に圧接
され、第２の楔２８はハウジング２５の内周に圧接され
るため、伝達軸１８とハウジング２５とは全く微小間隙
が、１ｆい状態で確実に結合される。つまり、伝達軸１
８と第２の箱体７との回転方間のバックラッシュを確実
に抑えることになる。手首機構においては、蚤部品のバ
ックラッシュが大トすると、Ｍ作誤差が大となり、バラ
クララシュラ抑制することは重要な要素であるが１例え
ば、伝達軸１８と第２の箱体７とを従来周知の）ｊＬつ
より。

キーやビン等で結合さゼる場合には、伝達軸１８とＢｉ
’ｒ　２の箱体７とに現物合わせてキー穴やピノ穴を形
成する必要があるばかりでなく、キーやビンは夫々キー
穴やビン穴に挿入されるため、キーとキー穴・ビンとビ
ン穴との間に微小間隙か発生ずることになり、伝達軸１
８と第２の箱体７とのバックラッシュが増大し、動作誤
差が人と１．〔つでいた。

とＣろが第１．第２．第８の楔２７．２８．２９によっ
て、伝達軸１８と第２の箱体７との回転方間のバックラ
ッシュを抑えることにより１手首機構の動作精度が極め
て同上することになる。

第８因は曲の実施例を示す要部断面図であり。

７ｄは第２の箱ｌ／ｉ−７に形成されヅ［側が開口した
局部。

８１はこの筒部７（ｌ内周に嵌合され外側が開口した筒
部８１ａと、筒部７ｄの端部に当接する鍔部８１ｂと。

伝達軸１Ｂが貫挿される貫通孔８１ｃと、一端開口部８
１ｄに形成された四部３１ｅとが構成されたハウジング
　３２（，２ハウジング８１を筒部７ｄの端部に結合す
る複・歌のボルト、８３は凹部８１ｅに配置８れ筒部８
１ａの開１」部を覆うカバー、３４はこのカバー３８を
ハウジング８１の凹部８１ｅに結合するボルトである。

その他の符号の説明は第２図の説明と同様につき省略す
る。

上記のように構、成されたものにわいて、ハウジング８
１は外側が開１」されており、筒軸受部８１ａ内に第１
．第２．第８の楔２７．２８．２９を挿入し、その後、
ボルト８０で仮締付けし、ハウジング８１は第２の箱体
７の筒部７ｄに嵌合されると共に伝達軸１８が貫通孔８
１ｃに嵌挿され、ハウジング８１はボルト８２により筒
部７ｄに固定される。次に、ボルト８０を本締めし、ハ
ウジング８１と伝達軸１８との結合力を調整する。この
結合力は、伝達軸１３に過負荷が加わっり時にハウジン
グ８１と伝達軸１３との間でスリップできる値に調整さ
れる。その后、ハウジング８１の凹部８１ｅにカバー８
８を配置し、ハウジング３１の筒部８１ａの開口部を閉
塞する。つまり、この構感では、ハウジング８１の筒部
８１ａが外側に開Ｉ」しており、しかも、第２の箱体７
の筒部７ｄの外方から嵌合させる構成であるため、順次
、外方からの組立が可能となり６組立作業が容易となる
はかりでなく、伝達軸１８とハウジング８１との間にス
リップが発生した後において１手首機構の原点位置の再
調整する場合に装置を分解することなく、り１万から容
易に実施できる効果を有する。

次に第４図ないし第５図により更に他の実施例を説明す
る。図において、　８１ｆは上記ハウジング８１の鍔部
８１ｂ外周に形成され、上記伝達軸１３の軸方向と略−
値したキー溝、７ｅは上記第２の箱体７の筒部７ｄの外
周に形成され、上記キー溝ｄｌｆとは上記伝達軸１Ｂの
軸方向と略−値して対向したキ−溝、８５は上記キー溝
８１ｆ　、　７ｅにまたがって嵌着されたキー、３６は
上記筒部７ｄに螺着され、上記キーを上記筒部７ｄに固
定する一対のボルトである。

上記のように構成されたものにおいては、ハウジング８
１を第２の箱体７の筒部７ｄに嵌合させ、ボルト８２で
ハウジング８１を筒部７ｄに固定し、キー溝８１ｆ　、
　７ｅにキー８５を嵌着し１次にキー３５をボルト８６
にて筒部７ｄに固定する。これにより、ハウジング８１
は筒部７ｄに対して確実に回動が阻止される。

なお１組立時には、キー溝８１ｆ　、　７ｅが双方とも
夫々ハウジング８１．筒部７ｄの外周に露出しているた
め、キー８５の嵌着作業が容易となる。

し発明の効果〕 この発明は以上のように、同軸線上に配置された第１の
駆動軸と第２の駆動軸と第３の駆動軸。

上記第１の駆動軸に結合され上記第１の駆動軸と同軸線
」二で回動する第１の箱体、この第１の箱体に一端が支
承され上記第１の駆動軸と直交又は斜交する伝達軸１こ
の伝達軸にＬ記Ｐ６２の駆動軸の回転力を伝達する第１
の歯車群、上記伝達軸の他端外周に配置された楔手段、
上記第１の箱体に回転自在に支承され、上記楔手段を介
して上記伝達軸に滑り得るように結合された第２の箱体
、この第２の箱体に回転自在に支承され上記伝達軸の軸
線に対して直交又は斜交した出力部材、上記伝達軸の外
側にこれと同軸線上に配置され第２の歯車群を介して上
記第８の駆動軸の回転を上記出力部材に伝達する中空軸
を備え、上記楔手段は上記伝達軸に過負荷が伝達された
時にのみ上記伝達軸に対して上記第２の箱体をスリップ
させるように上記伝達軸と上記第２の箱体とを結合した
ので、第２の箱体が周囲の設備等により、その動作が拘
束された場合には、楔手段によって伝達軸と第２の箱体
との間でスリップできることになり、各部品の破損を確
実に防止でき、しかも、伝達軸と第２の箱体の回転方向
のバックラッシュを確実に抑制でき、バックラッシュに
基づく、手首機構の動作誤差を極めて小さくできる効果
がある。

また、ハウジングの外側を開口させ、このハウジングを
第２の箱体７の外方から嵌合させる構成とした場合には
、ハウジノグ、楔手段を順次外方から組立でき１組立作
業が用意となる効果があるばかりでなく、一旦、スリッ
プが発生した後において１手首機構の例えば原点位−を
再調整する際において、千訂機構を分解することなく、
外方から容易に実施できる効果がある。

更に、第２の箱体の開口部外周という／％ウジングの外
周部には夫々互いに伝達軸の略軸方向に対向した一対の
係合部を設けると共に、この一対の係合部にはこれらに
またがって結合された結合部材を設けたので、第２の箱
体と／）ウジングとの結合を外方から実施でき、キーの
結８作業が容易となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略断面図。 第２図は第１図の要部断面図、第８図はこの発明の他の
実施例をボす要部断面図、第４図はこの発明の更に他の
実施例を示す要部断面図、第５図は第４図の側面図１あ
る。図中、ｌは第１の駆動軸。 ２は第２の駆動軸、８は第８の駆動軸、６は第１の箱体
、７は第２の箱体、９　、１．０．１４．１５．１９．
１９．２０は傘歯卓、］、１．２１は調和減迭桟、】３
は伝達軸、　１６は筒状軸、２２は出力軸、　２５．８
１は・′へウジング、２７は第１の楔、２８は第２の楔
、２９は第３の楔、８５はキーである。 なお１図中同一行号は同一または相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 第１図 第２図 第３図 第・１図 第５図 １・旨′［庁長信１股 １　、１Ｇ　ｆ’ｌの表示　ｆｉ１°願昭　５８−２１
８２１８号２、発明の名称 部業用ロボットの手許機構 ：３．神正をする者 代表者片由仁へ部 明細肖全文 ７、＠正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （υ同軸線上に配置された第１の駆動軸と第２の駆動軸
   と第３の駆動軸、上記第１の駆動軸に結合され上記第１
   の駆動軸と同軸線上で回動する第１の箱体、この第１の
   箱体に一端が支承され上記第１の駆動軸と直交又は斜交
   する伝達軸、この伝達軸に上記第２の駆動軸の回転力を
   伝達する第１の歯車群、上記伝達軸の他端外周に配置さ
   れた楔手段、上記第１の箱体に回転自在に支承され、上
   記楔手段を介して上記伝達軸に滑り得るように結合され
   た第２の箱体、この第２の箱体に回転自在に支承され上
   記伝達軸の軸線に対して直交又は斜交した出力部材、上
   記伝達軸の外側にこれと同軸線上に配置され第２の歯車
   群を介して上記第８の駆動軸の回転を上記出力部材に伝
   達する中空軸を備え、上記楔手段は１把伝達軸に過負荷
   が伝達された時にのみ上記伝達軸に対して上記第２の箱
   体をスリップさせるように上記伝達軸と上記第２の箱体
   とを結合したことを特徴とする産業用ロボットの手許機
   構。 （２〕同軸線」二に配置された第１の駆動軸と第２の駆
   動軸と第８の駆動軸、上記＠ｌの駆動軸に結合され上記
   第１の駆動軸と同軸線上で回動する第１の箱体、この第
   １の箱体に一端が支承され上記第１の駆動軸と直交又は
   斜交する伝達軸、この伝達軸に」二記第２の駆動軸の回
   転力を伝達する第１０）歯車群、上記第１の箱体に回転
   自在に支承され両端が開口した第２の箱体、この第２の
   箱体における上記第１の箱体とは反対側開口部に嵌合さ
   れ外側が開口したハウジング、このハウジングの内周と
   上記駆動軸の外周との間に配置され」二記伝達軸に過負
   荷が伝達された時にのみ上記伝達軸に対して上記第２の
   スリップさせる楔手段、上記ハウジングに結合され上記
   ハウジングの開口部を覆うカバー、上記第２の箱体に回
   転自在に支承され上記伝達軸の軸線に対して直交又は斜
   交した出方部材。 上記伝達軸の外側にこれと同軸線上に配置され第２の歯
   車群を介して上記第８の駆動軸の回転を上記出力部材に
   伝達する中空軸を備えた産業用ロボットの手首機構。 （３）同軸線上に配置された第１の駆動軸と第２の駆動
   軸と第８の駆動軸、上記第１の駆動軸に結合され上記第
   １の駆動軸と同軸線上で回動する第１の箱体、この第１
   の箱体に一端が支承され上記第１の駆動軸と直交又は斜
   交する伝達軸、この伝達軸に上記第２の駆動軸の回転力
   を伝達する第１の歯車群、上記第１の箱体に回転自在に
   支承され両端が開口した第２の箱体、この第２の箱体に
   おける上記第１の箱体とは反対側開口部に嵌合され外側
   が開口したハウジング、このハウジングの内周と上記駆
   動軸の外周との間に配置され上記伝達軸に過負荷が伝達
   された時にのみ上記伝達軸に対して上記第２のスリップ
   させる楔手段、上記ハツシングに結合され上記ハウジン
   グの関口部を覆うカバー、上記第２の箱体に回転自在に
   支承され上記伝達軸の軸線に対して直交又は斜交した出
   力部材。 上記伝達軸の外側にこれと同軸線上に配置され第２の歯
   車群を介して上記第８の駆動軸の回転を上記出力部祠に
   伝達する中空軸を備え、、ｆＺ記第２の箱体の上記開口
   部外周と上記ハウジングの外周部には夫々互いに上記伝
   達軸の略軸方向に対向した一対の係合部を設けると共に
   、この一対の係合部にはこれらにまたがって結合された
   結合部材を設けたことを特徴とする産業用ロボットの手
   首機成