JPS60207797A - Wrist device - 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。(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】 （産業上の利用分野） この発明は、例えば産業用ロボットにおいてそのエンド
エフェクタの姿勢を変化させるだめの手首装置に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a wrist device for changing the posture of an end effector in, for example, an industrial robot.

（従来技術の説明） 例えば第１図のような産業用ロボット（多関節アーク溶
接ロボット）がある。すなわち基台１には回動台２が垂
直軸支され、回動角α１が強制される。また回動台２に
は第１回動腕３が水平軸支され、回動角龜が強制される
。さらに腕３には第２回動腕４が水平軸支され、回動角
山が強制される。(Description of Prior Art) For example, there is an industrial robot (articulated arc welding robot) as shown in FIG. That is, the rotating table 2 is vertically supported on the base 1, and the rotation angle α1 is forced. Further, a first rotating arm 3 is horizontally supported on the rotating table 2, and a rotating angle head is forced. Further, a second rotating arm 4 is horizontally supported on the arm 3, and a rotation angle is forced.

さらには腕には第１回動部材５がα３軸とは直交する軸
により支承され、回動角α４が強制される。さらには部
材５には第２回動部材６がα４軸とは直交する軸により
支承され、回動角α５が強制される。Furthermore, the first rotation member 5 is supported on the arm by an axis perpendicular to the α3 axis, and a rotation angle α4 is forced. Further, a second rotation member 6 is supported on the member 5 by an axis perpendicular to the α4 axis, and a rotation angle α5 is forced.

さらにはまた部材６にはトーチＴの保持具７が山軸とは
直交する軸により支承され、回動角α６が強制される。Furthermore, a holder 7 of the torch T is supported on the member 6 by a shaft perpendicular to the mountain axis, and a rotation angle α6 is forced.

以上のようなロボットがある。There are robots like the ones above.

このロボットの場合、ロボットの慣性を小として位置決
め精度を向上させるため、あるいは手首部分（山〜＠軸
）に突起を設けないようにするため、一般に山〜の軸の
動力は腕４に設けられ、適宜動力伝達機構を介して部材
５．６および保持共７を駆動するべくなされている。し
かしながら前記動力伝達機構は歯車やチェーン、スプロ
ケｙｌ−などが用いられ、構造複雑、重量大であり、手
首部分が大型化する。In the case of this robot, in order to reduce the inertia of the robot and improve positioning accuracy, or to avoid providing protrusions on the wrist part (peak ~ @ axis), the power for the axis ~ is generally provided in arm 4. , to drive the member 5.6 and the retainer 7 via an appropriate power transmission mechanism. However, the power transmission mechanism uses gears, chains, sprockets, etc., has a complicated structure, is heavy, and has a large wrist portion.

（発明の目的） この発明は前述事情に鑑みなされたものであり、動力伝
達機構を簡素化した小型の手首装置を提供せんとするも
のである。(Object of the Invention) This invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a small-sized wrist device with a simplified power transmission mechanism.

（実施例の説明） まず第２．３図の実施例を詳述する。なおこの実施例で
は、手首装置Ｈ＋を第１図の従来のロボットの回動部材
５に装着したロボット、すなわち第２図のようなロボッ
トとして説明するが、この発明をこの実施の形態に限定
するものではない。(Description of Embodiment) First, the embodiment shown in FIG. 2.3 will be described in detail. In this embodiment, the wrist device H+ will be explained as a robot attached to the rotary member 5 of the conventional robot shown in FIG. 1, that is, a robot as shown in FIG. 2, but the present invention is limited to this embodiment. It's not a thing.

５ａは、前記ロボットの回動部材５先端部であって、手
首装置Ｈ＋の支持体である。支持体５ａは１１は、支持
体５ａの両端部に回動自在に第１軸支１１ａした回動部
材である。部材１１は１字形の板を円弧状に成形したも
ので、Ｔ字の横−辺の両端部が支持体５ａに軸支１１ａ
されている。5a is the distal end of the rotary member 5 of the robot, and is a support for the wrist device H+. The support body 5a is a rotating member 11 that is rotatably supported by a first shaft 11a at both ends of the support body 5a. The member 11 is a 1-shaped plate formed into an arc shape, and both ends of the lateral side of the T-shape are pivoted to the support body 5a.
has been done.

１２．１３は、支持体５ａと一体の部材５に支承され、
かつ軸方向が第１軸１１ａの軸方向と０点で交差（実施
例では直交）する第１、第２人力軸である。軸１２．１
３は部材５に同軸に支承され、しかもその動力は、腕４
の反手首側に内蔵されている。12.13 is supported by the member 5 integral with the support body 5a,
These are first and second human power axes whose axial directions intersect with the axial direction of the first shaft 11a at the zero point (orthogonal in the embodiment). Axis 12.1
3 is coaxially supported by the member 5, and its power is transmitted from the arm 4.
It is built in on the opposite wrist side.

１４は、第１軸１１ａと部材１１との間に揺動自在に軸
着１４Ｂ、１４ｂ（実施例ではラジアルジャーナル）し
た第１リンクである。すなわちリンク１４は、入力軸１
２に固設した突起１２ａの先端部と部材１１のＴ字の縦
−辺の先端部との間に軸着１４ａ、１４ｂされている。Reference numeral 14 denotes a first link 14B, 14b (radial journal in the embodiment) pivotally attached between the first shaft 11a and the member 11. In other words, the link 14 is connected to the input shaft 1
Pivots 14a and 14b are fixed between the tip of the protrusion 12a fixed to the member 2 and the tip of the vertical side of the T-shape of the member 11.

なお各軸１４ａ、１４ｂは、それら軸方向が０点を通る
ように設定されている。Note that the axes 14a and 14b are set so that their axial directions pass through the zero point.

１６は、部材１１に支承した第２軸であり、この軸１６
の軸方向は、０点を通るように設定されている。16 is a second shaft supported by the member 11;
The axial direction of is set to pass through the 0 point.

１７は、第２軸１６と第２人力軸１３．！：の間に設け
たこれら両者の連結具である。この実施例連結具１７は
、軸１３と１６との間に揺動自在に軸着１７＆、１７ｂ
（Ｊ施例ではラジアルジャーナル）した第２リンクであ
り、すなわちこのリンク１７は、軸１３に固設した突起
１３ａ先端部と軸１６に固設した突起１６ａ先端部との
間に軸着１７ａ１ｉ７ｂされティる。なお各軸１７ａ１
１７ｂは、それら軸方向が０点を通るように設定されて
いる。17 is a second shaft 16 and a second human power shaft 13. ! : This is a connecting tool between these two. The connector 17 of this embodiment is pivotably attached between the shafts 13 and 16, 17&, 17b.
(radial journal in Example J), that is, this link 17 is pivoted 17a1i7b between the tip of a protrusion 13a fixed to the shaft 13 and the tip of a protrusion 16a fixed to the shaft 16. Tiru. Note that each axis 17a1
17b is set so that the axial directions thereof pass through the zero point.

以上５ａ１１１〜１７でこの実施例手首装置Ｈｒが構成
され、第２軸１６にトーチＴの保持具７が固設されるべ
くなされている。The wrist device Hr of this embodiment is constituted by the above 5a111 to 17, and the holder 7 of the torch T is fixed to the second shaft 16.

さらＫこの実施例の作用を述べる。Further, the operation of this embodiment will be described.

このロボットは、図示しない制御装置を介して、α□〜
α４軸、および軸１１１３を駆動し、ワークの溶接線に
対するトーチＴの位置や姿勢を制御するのであるが、と
りわけトーチＴの姿勢を変更する場合について説明する
。This robot controls α□~ through a control device (not shown).
The α4 axis and the axis 1113 are driven to control the position and attitude of the torch T with respect to the welding line of the workpiece. In particular, the case where the attitude of the torch T is changed will be described.

今手首装置Ｈ＋は第３図の状態にあるものとする。It is assumed that the wrist device H+ is now in the state shown in FIG.

（イー１）　そこで第３図の状態から軸１３のみを時計
方向に駆動すれば、−突起１６ａの軸１７ｂの部分がリ
ンク１７により引っ張られて、軸１６は時計方向に回動
する。結局トーチＴは軸１６まわりに時計方向に回動し
て、その姿勢が変更されることになる。(E1) Therefore, if only the shaft 13 is driven clockwise from the state shown in FIG. 3, the shaft 17b portion of the -protrusion 16a is pulled by the link 17, and the shaft 16 is rotated clockwise. Eventually, the torch T will rotate clockwise around the shaft 16 and its attitude will be changed.

（イー２）　反対に軸１３のみを反時計方向に駆動すれ
ば、トーチＴは軸１６まわりに反時計方向に回動して、
その姿勢が変更されることになる。(E2) On the other hand, if only the shaft 13 is driven counterclockwise, the torch T will rotate counterclockwise around the shaft 16.
That attitude will change.

（ロー１）　また第３図の状態から軸１２のみを時計方
向に駆動すれば、部材１１の軸１４ｂ部分が突起１２Ｂ
およびリンク１４を介して押され、部材１１は軸１１ａ
まわりに図において下方へ回動することになる。このと
き軸１３は停止されているため、部材１１の下方への回
動とともに、軸１６はリンク１７により時計方向に回動
されることになる。従って軸１２のみが時計方向に駆動
されることにより、トーチＴは第３図の状態から軸１１
ａまわりに下方へ回動するとともに、軸１６まわりに時
計方向に回動して、その姿勢が変更されることになる。(Row 1) Also, if only the shaft 12 is driven clockwise from the state shown in FIG.
and the link 14, the member 11 is pushed through the shaft 11a
It will rotate downward in the figure. Since the shaft 13 is stopped at this time, the shaft 16 is rotated clockwise by the link 17 along with the downward rotation of the member 11. Therefore, by driving only the shaft 12 clockwise, the torch T changes from the state shown in FIG. 3 to the shaft 11.
It rotates downward around a and also rotates clockwise around the shaft 16 to change its posture.

もしトーチＴを軸１１＆まわりに下方へのみ回動させた
いならば、軸１２を時計方向に駆動するとともに、軸１
３も反時計方向に駆動すればよい。If you want to rotate the torch T only downwards around the shaft 11, drive the shaft 12 clockwise and drive the shaft 1
3 may also be driven counterclockwise.

（ロー２）　反対軸１２のみを反時計方向に駆動すれば
、トーチＴは軸１１ａまわりに上方へ回動するとともに
、軸１６まわりに反時計方向に回動して、その姿勢が変
更されることになる。(Row 2) If only the opposite shaft 12 is driven counterclockwise, the torch T rotates upward around the shaft 11a and counterclockwise around the shaft 16, changing its posture. It turns out.

もしトーチＴを軸１１＆まわりに上方へのみ回動させた
いならば、軸１２を反時計方向に駆動するとともに、軸
１３も嵐時計方向に駆動すればよい０ （バー１）　さらに第３図の状態から部材５のみを時計
方向に駆動すれば、当然トーチＴも山軸まわりに時計方
向に回動する。しかしこのとき軸１２は停止されている
ため、部材１１の軸１４ｂ部分はリンク１４により引っ
張られ、部材１１は軸１１ａまわりに上方へ回動するこ
とになる。しかもこの部材１１の回動により、（ロー２
）で述べたように、軸１６は反時計方向に回動すること
になる。If you want to rotate the torch T only upwards around the shaft 11, you can drive the shaft 12 counterclockwise and also drive the shaft 13 clockwise (bar 1). If only the member 5 is driven clockwise from this state, the torch T will naturally also rotate clockwise around the mountain axis. However, since the shaft 12 is stopped at this time, the shaft 14b portion of the member 11 is pulled by the link 14, and the member 11 rotates upward around the shaft 11a. Moreover, due to the rotation of this member 11, (row 2
), the shaft 16 will rotate counterclockwise.

結局この場合、トーチＴは、α４軸まわりに時計方向に
回動するとともに１軸１１　ａｉわりに上方へも回動し
、しかも軸１６まわりに反時計方向にも回動して、その
姿勢が変′更されることになる。After all, in this case, the torch T rotates clockwise around the α4 axis, also rotates upwards around the axis 11ai, and also rotates counterclockwise around the axis 16, changing its posture. 'It will be changed.

もしトーチＴを山軸まわりに時計方向にのみ回動させた
いならば、部材５を時計方向に駆動するとともに、軸１
２を時計方向に駆動し、しかも軸１３を時計方向に駆動
すればよい。If you want to rotate the torch T only clockwise around the mountain axis, drive the member 5 clockwise and drive the shaft 1.
2 clockwise, and the shaft 13 clockwise.

（バー２）　反対に部材５のみを反時計方向に駆動すれ
ば、トーチＴは、α４軸まわりに反時計方向に回動する
とともに、軸１１Ｂまわりに下方へも回動し、しかも軸
１６まわりに時計方向にも回動して、その姿勢が変更さ
れることになる。(Bar 2) On the other hand, if only the member 5 is driven counterclockwise, the torch T will rotate counterclockwise around the α4 axis, as well as downward around the axis 11B, and also rotate around the axis 16. It also rotates clockwise, changing its position.

もしトーチＴをα４軸まわりに反時計方向にのみ回動さ
せたいならば、部材５を反時計方向に駆動するとともに
、軸１２を反時計方向に駆動し、しかも軸１３を反時計
方向に駆動すればよい。If you want to rotate the torch T only counterclockwise around the α4 axis, drive the member 5 counterclockwise, drive the shaft 12 counterclockwise, and drive the shaft 13 counterclockwise. do it.

次に第４図の実施例手首装置九につき、特に前述第３図
の手首装置Ｈ１との相途点を説明する。Next, the wrist device 9 of the embodiment shown in FIG. 4 will be explained, especially its connection with the wrist device H1 shown in FIG. 3 mentioned above.

この実施例では、連結共は、リンク１７の代わりに自在
接手２７が用いられている。すなわち軸１３と１６とは
接手２７で連結されている。なお接手２７の揺動中心は
０点に一致されるべくなされている。In this embodiment, a universal joint 27 is used instead of the link 17 for the connection. That is, the shafts 13 and 16 are connected by a joint 27. Note that the center of swing of the joint 27 is made to coincide with the zero point.

そしてこの場合においては、軸１２のみを駆動すれば、
部材１１は軸１１＆まわりに回動するが、前述手首装置
Ｈ１のように、この回動によっては軸１６に回動の影響
は発生しない。この結果軸１２のみを駆動すれば、トー
チＴは軸１１ａまわりにのみその姿勢が変更されること
になる。In this case, if only the shaft 12 is driven,
Although the member 11 rotates around the shaft 11&, this rotation does not affect the shaft 16 as in the aforementioned wrist device H1. As a result, if only the shaft 12 is driven, the attitude of the torch T will be changed only around the shaft 11a.

また部材５のみを駆動すれば、手首装置Ｈ１のように、
との回動により部材１１に軸１１Ｂまわりの回動の影響
が発生する。しかしながらその部材１１の回動によって
は軸１６に回動の影響は発生しない。Also, if only the member 5 is driven, like the wrist device H1,
Due to the rotation, the member 11 is affected by rotation around the axis 11B. However, the rotation of the member 11 does not affect the shaft 16 due to the rotation.

その他の構成作用は前述実施例に準−じて説明できるの
で、その説明は省略する。Other structural functions can be explained based on the above-mentioned embodiments, so the explanation thereof will be omitted.

前述説明はいずれも実施例であり、例えば軸着ｉ４ａ、
１４Ｉ２．＋１７ａ、１７ｂは球形ジャーナルであって
もよい。その他者構成の均等物との置換もこの発明の技
術範囲に含まれることはもちろんである。The above descriptions are all examples, for example, shaft mounting i4a,
14I2. +17a, 17b may be spherical journals. It goes without saying that replacement with equivalents constructed by others is also included within the technical scope of the present invention.

（発明の効果） この発明手首装置は、前述したようないわゆる球面リン
ク機構を利用したものであり、軸１２゜１３を駆動する
ことによりエンドエフェクタ（例えばトーチＴ）の姿勢
を任意に変更することができる。しかもこの手首装置Ｈ
ｘ、Ｈｚを産業用ロボットの手首装置に実施すれば、従
来のもの、すなわち動力伝達機構として歯車やチェーン
、スプロケットなどを用いたものに比し、構造簡単、小
型、軽量となり、特に有効である。(Effects of the Invention) The wrist device of this invention utilizes the so-called spherical link mechanism as described above, and can arbitrarily change the attitude of the end effector (for example, the torch T) by driving the shafts 12 and 13. I can do it. Moreover, this wrist device H
If x, Hz is implemented in the wrist device of an industrial robot, it will be particularly effective as it will have a simpler structure, smaller size, and lighter weight than conventional devices that use gears, chains, sprockets, etc. as power transmission mechanisms. .

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

第１図は従来の産業用言ポットの概略説明図である。第
２．３図はこの発明の一実施例を示し、第２図は手首装
置を多関節アーク溶接ロボットに装着した場合の全体図
、第３図は手首装置の斜視図である。第４図は別の手首
装置の斜視図である。 Ｌ　、Ｈ！・・・手首装置、５ａ・・・支持体、１１・
・・回動部材、Ｉｌａ・・・第１軸、１２・・第１人力
軸、１２＆・・・突起、１３・・・第２人力軸、１３Ｂ
・・・突起、１４・・・第１リンク、１４ａ、ｉ４ｂ・
−−軸着、１６−−−第２軸、１７・・・連結具（第２
リンク）、１７ａ１１７ｂ・・・軸着、２７・・・連結
具（自在接手）０・・・交点。 出願人　新明和工業株式会社FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a conventional industrial pot. 2.3 shows an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an overall view of the wrist device attached to a multi-joint arc welding robot, and FIG. 3 is a perspective view of the wrist device. FIG. 4 is a perspective view of another wrist device. L, H! ... Wrist device, 5a... Support body, 11.
...Rotating member, Ila...first axis, 12...first human power axis, 12&...protrusion, 13...second human power axis, 13B
...Protrusion, 14...First link, 14a, i4b・
--Shaft attachment, 16---Second shaft, 17... Connector (second
Link), 17a117b... Pivotal attachment, 27... Connector (universal joint) 0... Intersection. Applicant ShinMaywa Industries Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）支持体に回動自在に第１軸支した回動部材と、前
記支持体に支承され、かつ軸方向が前記第１軸の軸方向
と交差する第１、第２人力軸と、前記第１人力軸と前記
回動部・材上の間に揺動自在に軸着した第１リンクと、
前記回動部材に支承され、かつ軸方向が前記第１軸と前
記各入力軸との交点を通る第２軸と、この第２軸と前記
第２人力軸との間に設けたこれら両者の連結具とを備え
てなる、手首装置。 ■　前記連結具は、前記第２人力軸と前記第２軸との間
に揺動自在に軸着した第２リンクである、特許請求の範
囲第１項記載の手首装置。 ３）前記第１リンクおよび前記第２リンクの各軸着はラ
ジアルジャーナルとし、それら軸方向は前記第１軸と前
記各入力軸との交点を通るように設定された、特許請求
の範囲第２項記載手首装置。 （イ）前記第１リンクおよび前記第２リンクの各軸着は
球形ジャーナルとした、特許請求の範囲第２項記載の手
首装置。 ■　前記連結共は、自在接手とし、かつこの自在接手の
揺動中心を、前記第１軸と前記各入力軸との交点に一致
させた、特許請求の範囲第１項記載の手首装置。(1) a rotating member rotatably supported by a first shaft on a support body; first and second human power shafts supported by the support body and whose axial directions intersect with the axial direction of the first shaft; a first link rotatably pivoted between the first human power shaft and the rotating portion/material;
a second shaft supported by the rotating member and whose axial direction passes through the intersection of the first shaft and each of the input shafts; and a second shaft provided between the second shaft and the second human power shaft. A wrist device comprising a connecting tool. (2) The wrist device according to claim 1, wherein the connector is a second link pivotally attached between the second human power shaft and the second shaft. 3) Each shaft of the first link and the second link is a radial journal, and the axial direction thereof is set to pass through the intersection of the first shaft and each input shaft. Section Wrist Device. (a) The wrist device according to claim 2, wherein each pivot of the first link and the second link is a spherical journal. (2) The wrist device according to claim 1, wherein the coupling is a universal joint, and the swing center of the universal joint is aligned with the intersection of the first shaft and each of the input shafts.