JPS62292386A - ロボツトの手首機構 - Google Patents
ロボツトの手首機構Info
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- JPS62292386A JPS62292386A JP13596586A JP13596586A JPS62292386A JP S62292386 A JPS62292386 A JP S62292386A JP 13596586 A JP13596586 A JP 13596586A JP 13596586 A JP13596586 A JP 13596586A JP S62292386 A JPS62292386 A JP S62292386A
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Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
3、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明はロボットの手首機構に係り、特に高速・高精度
で信頼性の高い手首部に好適な手首機構に関する。
で信頼性の高い手首部に好適な手首機構に関する。
工業用ロボットは、その手首先端にロボットノ・ンドや
溶接用トーチあるいは、シーリングガン等を取付け、こ
れらにより、物品の把持・運搬、アーク浴接、シーリン
グ作業・等の櫨々のロボット動作を行うように形成され
ている。このように谷■作作業適用することは、手錠の
礪造によるところが大きく、多くの自由度を持つこと、
及び各自田度軸の速度を高速にすること、また、手σ部
全小形・IM:量にすることが、望ましい。
溶接用トーチあるいは、シーリングガン等を取付け、こ
れらにより、物品の把持・運搬、アーク浴接、シーリン
グ作業・等の櫨々のロボット動作を行うように形成され
ている。このように谷■作作業適用することは、手錠の
礪造によるところが大きく、多くの自由度を持つこと、
及び各自田度軸の速度を高速にすること、また、手σ部
全小形・IM:量にすることが、望ましい。
しかしながら、従来の工業用ロボット手首は、%開昭5
9−73284号公報に記載のように@;宛後部に手錠
5駆動用モータ及びノ・−モニツク減速機を配置し、歯
車、シャフト等により動力を伝達するタイプのものや、
*開昭59−73285号公報や特開昭59−7329
7号公報に記載のように前腕後部に配置された手首駆動
用モータから、歯車、シャフト等により動力を伝達し、
手首ケーシング内部に配置された/・−モニツク減速機
により減速し。
9−73284号公報に記載のように@;宛後部に手錠
5駆動用モータ及びノ・−モニツク減速機を配置し、歯
車、シャフト等により動力を伝達するタイプのものや、
*開昭59−73285号公報や特開昭59−7329
7号公報に記載のように前腕後部に配置された手首駆動
用モータから、歯車、シャフト等により動力を伝達し、
手首ケーシング内部に配置された/・−モニツク減速機
により減速し。
手首の自由度を駆動するものが一般的である。
第5図は1手首部にノ・−モニツク減速機を搭載した従
来例であり、手首部の3自由度(α、β。
来例であり、手首部の3自由度(α、β。
r)を、それぞれ1回転軸(α)9曲げ軸(β)。
ひねり軸<r>と呼ぶ。ここで、回転軸は、駆動用モー
タM4工りノ1−モニツク激速機201で回転速度を減
速し、平歯車221,222を介してトルクチューブ2
04に動力伝達し1手首外ケーシング252を回転させ
る。次に、曲げ軸は、駆動用モータM、より平歯車22
3,224を介してトルクチューブ205に動力伝達し
、さらにかさA車231.232タイミングベルト24
1等を介してノ・−モニツク減速機202で回転速度を
減速し、手首内ケーシング253を回転させる。
タM4工りノ1−モニツク激速機201で回転速度を減
速し、平歯車221,222を介してトルクチューブ2
04に動力伝達し1手首外ケーシング252を回転させ
る。次に、曲げ軸は、駆動用モータM、より平歯車22
3,224を介してトルクチューブ205に動力伝達し
、さらにかさA車231.232タイミングベルト24
1等を介してノ・−モニツク減速機202で回転速度を
減速し、手首内ケーシング253を回転させる。
また、ひ12シ軸は、曲げ軸と同様、駆動用モータM6
からトルクチューブ206に動力伝達し、さらにかさ歯
車233,234タイミングベルト242等を介してハ
ーモニック減速機203で回転速度を減速し、かさ歯車
235,236により方向変換し、手Uフランジ254
を回転させる。
からトルクチューブ206に動力伝達し、さらにかさ歯
車233,234タイミングベルト242等を介してハ
ーモニック減速機203で回転速度を減速し、かさ歯車
235,236により方向変換し、手Uフランジ254
を回転させる。
しかしながら、このような従来のロボットの構造によれ
ば1手首内ケーシング253内にハーモニック減速機を
搭載するため、部品点数が多くなプ、手首部目体の荷重
増加となる。また、ハーモニック減速機の効率は一般に
60〜70チ程度であシ、さらに低温の条件下では、さ
らに効率が低下する。このため、タイミングベルト、歯
車等との効率を総合すると、50〜60%の効率となり
、手首、駆動用モータの負荷増大となり、ひいては、ロ
ボット全体の重量の増大、コストアップの原因ともなる
。また、ハーモニック減速機の速比は1/80程度以下
であり、特殊なものでも1/50程度である。このため
、手首を高速で回転ぐせようとした場曾に、モータを高
速回転させる必要が生ずる。たとえば、手首ひねり軸を
540(0/歎)の速度で回転させる場合、減速比が1
150の場曾、モータ回転数は4500(rpln)、
速比が1/80の場合、モータ回転数は7200(rp
m)必要となる。このような高速回転が可能なモータは
少なく、また、ハーモニック減速機の潤滑方法も問題と
なる。すなわち、グリス潤滑の許容最大回転数は360
0(rpm)程度以下のため、訣用できない。
ば1手首内ケーシング253内にハーモニック減速機を
搭載するため、部品点数が多くなプ、手首部目体の荷重
増加となる。また、ハーモニック減速機の効率は一般に
60〜70チ程度であシ、さらに低温の条件下では、さ
らに効率が低下する。このため、タイミングベルト、歯
車等との効率を総合すると、50〜60%の効率となり
、手首、駆動用モータの負荷増大となり、ひいては、ロ
ボット全体の重量の増大、コストアップの原因ともなる
。また、ハーモニック減速機の速比は1/80程度以下
であり、特殊なものでも1/50程度である。このため
、手首を高速で回転ぐせようとした場曾に、モータを高
速回転させる必要が生ずる。たとえば、手首ひねり軸を
540(0/歎)の速度で回転させる場合、減速比が1
150の場曾、モータ回転数は4500(rpln)、
速比が1/80の場合、モータ回転数は7200(rp
m)必要となる。このような高速回転が可能なモータは
少なく、また、ハーモニック減速機の潤滑方法も問題と
なる。すなわち、グリス潤滑の許容最大回転数は360
0(rpm)程度以下のため、訣用できない。
このため、オイル潤滑を行わなければならず、構造が複
雑化するばかりでなく、分解・組立・保守が困難になる
という欠点がある。
雑化するばかりでなく、分解・組立・保守が困難になる
という欠点がある。
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
アームの後端部に配設されたモータ等を、g動源とした
工業用ロボットにおいて、小型軽量で操作性が良く、シ
かも組立・保守が容易で高速・高精度なロボットの千σ
装置を提供すること金目的としている。
アームの後端部に配設されたモータ等を、g動源とした
工業用ロボットにおいて、小型軽量で操作性が良く、シ
かも組立・保守が容易で高速・高精度なロボットの千σ
装置を提供すること金目的としている。
本発明の上記目的は、十修駆動用モータから手首部ケー
シング及び手首7う/ジに動力伝達される伝達系におい
て、順次減速を行い、最終的に所望の回転速度及びトル
クを伝達させる機構とすることにニジ、達成される。
シング及び手首7う/ジに動力伝達される伝達系におい
て、順次減速を行い、最終的に所望の回転速度及びトル
クを伝達させる機構とすることにニジ、達成される。
本発明によれば、タイミングベルトの速比、歯車の速比
を任意に選定することにより1手首の3自由度でそれぞ
れ合成の速比を自由に選定でさるため、手首自由度の高
、連化が図れ、モータ能力を最大限に生かすことができ
る。また、動力伝達系に使用しているタイミングベルト
、かさ歯車等は効率が95%以上と高く、モータ負荷が
小でくてすむため、ロボット自体の小型優量化がねらえ
る。
を任意に選定することにより1手首の3自由度でそれぞ
れ合成の速比を自由に選定でさるため、手首自由度の高
、連化が図れ、モータ能力を最大限に生かすことができ
る。また、動力伝達系に使用しているタイミングベルト
、かさ歯車等は効率が95%以上と高く、モータ負荷が
小でくてすむため、ロボット自体の小型優量化がねらえ
る。
さらに、手首ケーシング内は簡単な構造となシ、組立・
分解・保守が容易になる。
分解・保守が容易になる。
以ド、本発明の一実施例を図を用いて説明する。
第2図は本発明による関節腕形の工業用ロボットの実施
例を示す斜視図である。このロボットは旋回411(矢
印lで示す両方向に旋回可能)をもち、その上に上腕3
03を有し、上腕は矢印Hの両方向に揺動可能である。
例を示す斜視図である。このロボットは旋回411(矢
印lで示す両方向に旋回可能)をもち、その上に上腕3
03を有し、上腕は矢印Hの両方向に揺動可能である。
また、このロボット上腕303の端部には前A151が
取付けられ、矢印■の両方向に揺動口T能となっている
。さらに、ロボット前腕151の前方部には手首150
が取付けられている。この手首150は1手首外ケーシ
ング152、手首内ケーシング1531手首7ランジ1
54よシ成シ回転(矢印αの両方向に回転可能)と、曲
げ(矢印βの両方向に回転可能)及び、ひねり(矢印r
の両方向に回転可能)の3つの自由度を有する。
取付けられ、矢印■の両方向に揺動口T能となっている
。さらに、ロボット前腕151の前方部には手首150
が取付けられている。この手首150は1手首外ケーシ
ング152、手首内ケーシング1531手首7ランジ1
54よシ成シ回転(矢印αの両方向に回転可能)と、曲
げ(矢印βの両方向に回転可能)及び、ひねり(矢印r
の両方向に回転可能)の3つの自由度を有する。
第3図は第2図に示すロボットの手首部の構成を示す断
面図である。
面図である。
この図に2いて1手首回転軸は、トルクチューブ104
にニジ駆動され、手首外ケーシング152を回転させる
。一方、曲げ軸は、トルクチューブ105によシ駆動さ
れ、かさ−車131,132により減速され、さらにタ
イミングベルト143により再び減速されて、プーリ1
61を介して手首内ケーシング153を揺動させる。ま
た、ひねり軸は、トルクチューブ106によシ駆動され
、かさ歯車133,134により減速され、さらにタイ
ミングベルト144により再び減速され、ブーIJ 1
62 ’に介して、さらにかさ歯車135゜136によ
シ再度減速されて手醒ハウジング154を回転させる。
にニジ駆動され、手首外ケーシング152を回転させる
。一方、曲げ軸は、トルクチューブ105によシ駆動さ
れ、かさ−車131,132により減速され、さらにタ
イミングベルト143により再び減速されて、プーリ1
61を介して手首内ケーシング153を揺動させる。ま
た、ひねり軸は、トルクチューブ106によシ駆動され
、かさ歯車133,134により減速され、さらにタイ
ミングベルト144により再び減速され、ブーIJ 1
62 ’に介して、さらにかさ歯車135゜136によ
シ再度減速されて手醒ハウジング154を回転させる。
本発明では、手首部にハーモニック減速機等を搭載しな
いため、構造が簡単で組立・分解・保守等が容易になっ
ている。
いため、構造が簡単で組立・分解・保守等が容易になっ
ている。
第1図は、本発明の装置の例を備えるロボットアームの
動作伝達機構の略示図である。第3図で示した手首回転
軸は、モータM4より平歯車121゜122(速比:1
15)、タイミングベルト141(速比:1/8)の2
段減速を行ってトルクチューブ104に動力伝達される
。したがって、回転軸の合成した速比は 115X1/8 = 1/40 となる。
動作伝達機構の略示図である。第3図で示した手首回転
軸は、モータM4より平歯車121゜122(速比:1
15)、タイミングベルト141(速比:1/8)の2
段減速を行ってトルクチューブ104に動力伝達される
。したがって、回転軸の合成した速比は 115X1/8 = 1/40 となる。
また、手首曲げ軸は、モータMs よりタイミングベル
ト142 (速比:1/6)により減速されてトルクチ
ューブ105に動力伝達される。さらに前述のかさ歯車
131,132(速比:2151、タイミングベルト1
43(速比:3/8)により減速されて、手首内ケーシ
ングtm動させる。したがって1曲げ軸の合成した速比
は 1/6 X 215 X a/s = 1/40となる
。
ト142 (速比:1/6)により減速されてトルクチ
ューブ105に動力伝達される。さらに前述のかさ歯車
131,132(速比:2151、タイミングベルト1
43(速比:3/8)により減速されて、手首内ケーシ
ングtm動させる。したがって1曲げ軸の合成した速比
は 1/6 X 215 X a/s = 1/40となる
。
また、手首ひねシ軸は、モータM6より直接トルクチュ
ーブ106に動力伝達され、前述のかさ歯車133,1
34 (速比:1/3)、タイミングベルト144(速
比:1/4)、かさ歯車135゜136(速比:1/2
)Kニジ順次減速されて手首フランジ154を回転させ
る。したがって、ひねり軸の合成した速比は 1/3 X 1/4 X l/2 = 1/24となる
。
ーブ106に動力伝達され、前述のかさ歯車133,1
34 (速比:1/3)、タイミングベルト144(速
比:1/4)、かさ歯車135゜136(速比:1/2
)Kニジ順次減速されて手首フランジ154を回転させ
る。したがって、ひねり軸の合成した速比は 1/3 X 1/4 X l/2 = 1/24となる
。
以上のように1本実施例によれば手首各自由度の速比は
そnぞれ回転軸:1/40、曲げ軸:1/40、ひねシ
軸:1/24となシ、回転数2400(rpm)のモー
タを使用すると、各軸の動作速度は、 回転nJh: 60 rpm (360o/S)曲げ軸
:60rpm(360o/s) ひねり軸:1100rp (600o/s )となり
、高速動作が可1目な手首が実現でさる。
そnぞれ回転軸:1/40、曲げ軸:1/40、ひねシ
軸:1/24となシ、回転数2400(rpm)のモー
タを使用すると、各軸の動作速度は、 回転nJh: 60 rpm (360o/S)曲げ軸
:60rpm(360o/s) ひねり軸:1100rp (600o/s )となり
、高速動作が可1目な手首が実現でさる。
また、モータから手首各自由度に至る伝達系において、
平歯車、かさ歯車、タイミングペル)4の非常に効率の
昼い動力伝達機構を用いているため2手先の可@重量を
大さくすることが可能である。さらに、手首部150の
構造が単純で、組立・分解・保守が簡単で信頼性が高く
なっている。
平歯車、かさ歯車、タイミングペル)4の非常に効率の
昼い動力伝達機構を用いているため2手先の可@重量を
大さくすることが可能である。さらに、手首部150の
構造が単純で、組立・分解・保守が簡単で信頼性が高く
なっている。
上述しfc実施例では、それぞれの手首各軸ておける減
速比を一種類ずつ示したが、それぞれの減速比は、スペ
ースの許すかぎり設計者が自由に設定できるものである
。たとえは、回転軸に使用するモータが、3000(r
pm)の回転数が出せるとすれば、タイミングベルト1
41の速比を1/8からl/10に変更すれば、合成の
速比は115 X t/lo = 1150 となシ、回転軸の動作速度は同じ<60(rpm)(3
60(O/S))に設定することができる。
速比を一種類ずつ示したが、それぞれの減速比は、スペ
ースの許すかぎり設計者が自由に設定できるものである
。たとえは、回転軸に使用するモータが、3000(r
pm)の回転数が出せるとすれば、タイミングベルト1
41の速比を1/8からl/10に変更すれば、合成の
速比は115 X t/lo = 1150 となシ、回転軸の動作速度は同じ<60(rpm)(3
60(O/S))に設定することができる。
なお、この場会、回転軸によるトルクは、5/4倍とな
り、手先のり搬重殺を大きくすることができる。
り、手先のり搬重殺を大きくすることができる。
さらに、手αひねり軸の動作速度会同じ2400(r
pm )のモータを用いて高速化したい場合は、たとえ
ば、ひねり軸に使用している第1のかさ歯車133.1
34の速比を1/3から1/2に変更すると、合成の速
比は。
pm )のモータを用いて高速化したい場合は、たとえ
ば、ひねり軸に使用している第1のかさ歯車133.1
34の速比を1/3から1/2に変更すると、合成の速
比は。
1/2X1/4X1/2 = 1/16となシ、ひねり
軸の動作速度は、 150 (rpm)(900(o/
s l )に設定することができる。
軸の動作速度は、 150 (rpm)(900(o/
s l )に設定することができる。
また、上記実施例で用いた平歯車は、タイミングベルト
やチェン等tf!用することは’rirMtで5らり、
タイミングベルトも、同様に平圃卓やチェノを用いても
よい。さらに、高速回転が可能なモータを用いる場合は
、速比を小さくしたシ、第4図に示すように、減速機構
を増やすこともできる。たとえば、第4図に2いて1回
転軸は、平歯車521゜522(速比:115)、平歯
車523,524(速比:1/2)、タイミングベルト
541(速比:1/8)の減速機構とすると、合成の速
比は115 X 1/2 X 1/8 = 1/80
となり、ハーモニック減速機とほば同じ速比に設定でき
る。
やチェン等tf!用することは’rirMtで5らり、
タイミングベルトも、同様に平圃卓やチェノを用いても
よい。さらに、高速回転が可能なモータを用いる場合は
、速比を小さくしたシ、第4図に示すように、減速機構
を増やすこともできる。たとえば、第4図に2いて1回
転軸は、平歯車521゜522(速比:115)、平歯
車523,524(速比:1/2)、タイミングベルト
541(速比:1/8)の減速機構とすると、合成の速
比は115 X 1/2 X 1/8 = 1/80
となり、ハーモニック減速機とほば同じ速比に設定でき
る。
+Tdに1曲げ軸は、タイミングベルト542(速比:
1/2)を付加し、あとは第1図と同様とすると合成の
速比は、 1/2 X 1/6 X 215 X 3/8 = 1
/80となり、ひねり軸は、平歯車525,526(速
比:1/2)e付加すると合成の速比は1/2 X 1
/3 X 1/4 X l/2−1/’48となる。
1/2)を付加し、あとは第1図と同様とすると合成の
速比は、 1/2 X 1/6 X 215 X 3/8 = 1
/80となり、ひねり軸は、平歯車525,526(速
比:1/2)e付加すると合成の速比は1/2 X 1
/3 X 1/4 X l/2−1/’48となる。
以上のように本実施例によれば、ロボット手首駆動用モ
ータを任意に選定しても、所望の手首各自由度の動作速
度を得ることができる。
ータを任意に選定しても、所望の手首各自由度の動作速
度を得ることができる。
本発明によれば、効率の高い動力伝達機構を用いて、任
意の速比を持った工業用ロボットの手首機Wを得ること
ができるので1手首各軸の晶速化が図れ、手首部の組立
・分解・保守が容易となり信頼性が向上する。また、モ
ータを効率的に便用でさるため、ロボット重量の低下、
コストダウン等の効果がある。
意の速比を持った工業用ロボットの手首機Wを得ること
ができるので1手首各軸の晶速化が図れ、手首部の組立
・分解・保守が容易となり信頼性が向上する。また、モ
ータを効率的に便用でさるため、ロボット重量の低下、
コストダウン等の効果がある。
第1図は本発明の一実施例を示すロボットアームの動作
伝達機構の略示図、第2図は本発明の用いられる工業用
ロボットの一例を示す斜視図、第3図は第1図の手首部
の断面図、m4図は本発明の他の実施例を示すロボット
アームの略示図、第5図は従来の工業用ロボレトの手首
機構の一例を示すロボットアームの略示図である。 M4・・・回転軸モータiM5 ・・・曲げ1咄モータ
、M6・・・ひねり軸モータ、104,105,106
・・・トルクチューブ、143,144・・・タイミン
グベルト、151・・・前腕、152・・・手首外クー
シング、153・・・手首内ケーシング、154・・・
手aフランジ、202,203,204・・・ハーモニ
ック減速機・乙
伝達機構の略示図、第2図は本発明の用いられる工業用
ロボットの一例を示す斜視図、第3図は第1図の手首部
の断面図、m4図は本発明の他の実施例を示すロボット
アームの略示図、第5図は従来の工業用ロボレトの手首
機構の一例を示すロボットアームの略示図である。 M4・・・回転軸モータiM5 ・・・曲げ1咄モータ
、M6・・・ひねり軸モータ、104,105,106
・・・トルクチューブ、143,144・・・タイミン
グベルト、151・・・前腕、152・・・手首外クー
シング、153・・・手首内ケーシング、154・・・
手aフランジ、202,203,204・・・ハーモニ
ック減速機・乙
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ロボットの手首機構において、ロボットアーム先端
でアーム軸心に平行に回転可能に支持された手首外ケー
シングと、前記手首外ケーシングの内部に、前記アーム
軸と直交する軸まわりに回転可能に軸支持され、前記ロ
ボットアームから伝達される動作入力により前記手首外
ケーシング内に設けられた多段の歯車減速装置を介して
回動される手首内ケーシングと、前記手首内ケーシング
内に軸支持されると共に前記ロボットアームから前記手
首外ケーシング内部に、別に設けた多段の歯車減速装置
を介して駆動される手首フランジとから構成されたこと
を特徴とするロボットの手首機構。 2、前記構成の歯車減速装置が一組の傘歯車対と、一組
のベルト、プーリの組合せからなることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のロボットの手首機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13596586A JPS62292386A (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | ロボツトの手首機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13596586A JPS62292386A (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | ロボツトの手首機構 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62292386A true JPS62292386A (ja) | 1987-12-19 |
Family
ID=15163992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13596586A Pending JPS62292386A (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | ロボツトの手首機構 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62292386A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992001537A1 (en) * | 1990-07-23 | 1992-02-06 | Fanuc Ltd | Densely disposed robot |
WO1993005316A1 (en) * | 1991-08-29 | 1993-03-18 | Fanuc, Ltd. | Hermetically closed power transmission apparatus |
CN101850457A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-10-06 | 宏达博能自动化设备(江苏)有限公司 | 机器人前驱电机单排后置式传动装置 |
-
1986
- 1986-06-13 JP JP13596586A patent/JPS62292386A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992001537A1 (en) * | 1990-07-23 | 1992-02-06 | Fanuc Ltd | Densely disposed robot |
WO1993005316A1 (en) * | 1991-08-29 | 1993-03-18 | Fanuc, Ltd. | Hermetically closed power transmission apparatus |
CN101850457A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-10-06 | 宏达博能自动化设备(江苏)有限公司 | 机器人前驱电机单排后置式传动装置 |
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