JPS6247673B2 - - Google Patents

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ツ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53−
83265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３重軸を備えており、この３
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
３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が直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
用ロボツト（以下ロボツトと記す）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、
ロボツトの周囲には種々の設備や、製品が近接し
ている。

従つて、万一ロボツトが周囲の設備や製品と衝
突した場合には、ロボツトの駆動力伝達経路が急
激に過負荷となる。特に手首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、場合によつては手首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つた。

〔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の箱体をスリツプさせるよ
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ツト
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、１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、３はこの第２の駆動軸２内に同軸心上に配
置された第３の駆動軸、４は第１の駆動軸１内に
支持されて上記第２の駆動軸２を回転自在に支承
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３の駆動軸３を回転自在に支承する軸
受、６は上記第１の駆動軸１に結合されて第１の
駆動軸１と同軸心上で回転する第１の箱体で、上
記第１の駆動軸１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側には開口部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、７ｃ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の軸線と斜交する軸線上
で回動する傘歯車、１１は傘歯車１０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。１１ｂは
調和減速機１１の出力部、１２はこの入力軸１１
ａを回転自在に支承する軸受、１３は上記調和減
速機１１の出力部１１ｂ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１
１の入力軸１１ａ内を同軸線上で貫通している。
なお、上記伝達軸１３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１１で第１歯車群を構成している。１
４は上記第３の駆動軸３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３の駆動軸３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１３の外側に配置さ
れた筒状軸で、一端には上記傘歯車１５が結合さ
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に嵌合され上記筒状軸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１
９の軸線に対し斜交した軸線上に配置された傘歯
車、２１はこの傘歯車２０の回転を減速する調和
減速機、２１ａは上記傘歯車２０に結合された調
和減速機２１の入力軸、２１ｂは調和減速機２１
の出力部、２２はこの出力部２１ｂに結合された
出力軸で、図示しないつかみ装置が装着される。
２３は上記ハウジング７ｃに嵌合されて上記入力
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１
３が嵌入され嵌合部２５ｂ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に固定するボル
ト、２７は上記筒部２５ａ内に配置され伝達軸１
３外周に接するリング状の第１の楔で、中央が大
径に構成され両端に向つてテーパ状に形成されて
いる。２８は上記筒部２８ａ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
つ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、上記第１の楔２７と第２の楔２８に対応して
テーパ状に形成されたリング状の一対の第３の
楔、３０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ボルトである。なお、上
記第１の楔２７、第２の楔２８、第３の楔２９、
ボルト３０とで楔手段を構成しており、ボルト３
０を締付けることにより、一対の第３の楔２９の
双方が接近し、第１の楔２７を伝達軸１３外周に
圧接させると共に第２の楔２８をハウジング２５
内周に圧接して、伝達軸１３と第２の箱体７の筒
部７ｂとを、第１の楔２７、第２の楔２８、第３
の楔２９、ボルト３０、ハウジング２５を介して
結合している。なお、ボルト３０の締付トルク
は、伝達軸１３に過負荷トルクがかわつた時にの
み、第１の楔２７と伝達軸１３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
でスリツ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の
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と同軸線上で回動し、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９，１０、
調和減速機１１の入力軸１１ａ、出力部１１ｂ、
伝達軸１３、第１の楔２７、第２の楔２８、第３
の楔２９、ハウジング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を開始第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が回転すると、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１
６の軸線に対して斜交した軸線上で出力軸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３つの自由度で動作する
ことになる。ところで、手首機構が駆動されてい
る時に、万一、第２の箱体７が周囲の設備や部品
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１３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３の楔２９はボルト３０の締付ト
ルクが、上記過負荷トルクにおいて、第１の楔２
７と伝達軸１３との接触面、第２の楔２８とハウ
ジング２５との接触面の一方又は双方でスリツプ
するように調整されているため、伝達軸１３に過
負荷トルクが加わると同時に、第１の楔２７，２
８に滑りが発生し、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３の駆動軸１，２，３の駆動現をオフにす
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、組立に際しては、伝達軸１３とハウジン
グ２５とは、一対の第３の楔２９をボルト３０で
互いに接近させることにより、第１の楔２７は伝
達軸１３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１３
とハウジング２５とは全く微小間〓がない状態で
確実に結合される。つまり、伝達軸１３と第２の
箱体７の回転方向のバツクラツシユを確実に抑え
ることになる。手首機構においては、各部品のバ
ツクラツシユが大となると、動作誤作が大とな
り、バツクラツシユを抑制することは重要な要素
であるが、例えば、伝達軸１３と第２の箱体７と
を従来周知の手段、つまり、キーやピン等で結合
させる場合には、伝達軸１３と第２の箱体７とに
現物合わせでキー穴やピン穴を形成する必要があ
るばかりでなく、キーやピンは夫々キー穴やピン
穴に挿入されるため、キーとキー穴、ピンとピン
穴との間に微小間〓が発生することになり、伝達
軸１３と第２の箱体７とのバツクラツシユが増大
し、動作誤差が大となつていた、ところが第１、
第２、第３の楔２７，２８，２９によつて、伝達
軸１３と第２の箱体７との回転方向のバツクラツ
シユを抑えることにより、手首機構の動作精度が
極めて向上することになる。

第３図は他の実施例を示す要部断面図であり、
７ｄは第２の箱体７に形成され外側が開口した筒
部、３１はこの筒部７ｄ内周に嵌合され外側が開
口した筒部３１ａと、筒部７ｄの端部に当接する
鍔部３１ｂと、伝達軸１３が貫挿される貫通孔３
１ｃと、一端開口部３１ｄに形成された凹部３１
ｅとが構成されたハウジング、３２はハウジング
３１を筒部７ｄの端部に結合する複数のボルト、
３３は凹部３１ｅに配置され筒部３１ａの開口部
を覆うカバー、３４はこのカバー３３をハウジン
グ３１の凹部３１ｅ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おいて、ハウジ
ング３１は外側が開口されており、筒軸受部３１
ａ内に第１、第２、第３の楔２７，２８，２９を
挿入し、その後、ボルト３０で仮締付けし、ハウ
ジング３１は第２の箱体７の筒部７ｄに嵌合され
ると共に伝達軸１３が貫通孔３１ｃに嵌挿され、
ハウジング３１はボルト３２により筒部７ｄに固
定される。次に、ボルト３０を本締めし、ハウジ
ング３１と伝達軸１３との結合力を調整する。こ
の結合力は、伝達軸１３に過負荷が加わつた時に
ハウジング３１と伝達軸１３との間でスリツプで
きる値に調整される。その后、ハウジング３１の
凹部３１ｅにカバー３３を配置し、ハウジング３
１の筒部３１ａの開口部を閉塞する。つまり、こ
の構成では、ハウジング３１の筒部３１ａが外側
に開口しており、しかも、第２の箱体７の筒部７
ｄ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、組立作業が容易と
なるばかりでなく、伝達軸１３とハウジング３１
との間にスリツプが発生した後において、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、外方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図により更の他の実施例
を説明する。図において、３１ｆは上記ハウジン
グ３１の鍔部３１ｂ外周に形成され、上記伝達軸
１３の軸方向と略一値したキー溝、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３１ｆとは上記伝達軸１３の軸方向と略一値
して対向したキー溝、３５は上記キー溝３１ｆ，
７ｅにまたがつて嵌着されたキー、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３１を第２の箱体７の筒部７ｄに嵌合さ
せ、ボルト３２でハウジング３１を筒部７ｄに固
定し、キー溝３１ｆ，７ｅにキー３５を嵌着し、
次にキー３５をボルト３６にて筒部７ｄに固定す
る。これにより、ハウジング３１は筒部７ｄに対
して確実に回動が阻止される。なお、組立時に
は、キー溝３１ｆ，７ｅが双方とも夫々ハウジン
グ３１、筒部７ｄの外周に露出しているため、キ
ー３５の嵌着作業が容易となる。

〔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３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の箱体をスリツプさせるように上
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、楔手段によつて伝達軸と第２の
箱体との間でスリツ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ツクラツシユを確実に抑制
でき、バツクラツシユに基づく、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、ハウジング、楔手段を順次外方
から組立でき、組立作業が用意となる効果がある
ばかりでなく、一旦、スリツプが発生した後にお
いて、手首機構の例えば原点位置を再調整する際
において、手首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ハウジン
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つて結合された結合部
材を設けたので、第２の箱体とハウジングとの結
合を外方から実施でき、キーの結合作業が容易と
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３図はこの
発明の他の実施例を示す要部断面図、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図の側面図である。図中、１は第１の駆
動軸、２は第２の駆動軸、３は第３の駆動軸、６
は第１の箱体、７は第２の箱体、９，１０，１
４，１５，１９，１９，２０は傘歯車、１１，２
１は調和減速機、１３は伝達軸、１６は筒状軸、
２２は出力軸、２５，３１はハウジング、２７は
第１の楔、２８は第２の楔、２９は第３の楔、３
５はキーである。なお、図中同一符号は同一また
は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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３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
   スリツ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ツト
   の手首機構。 ２ 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のスリツプさせる楔手段、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３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
   ロボツトの手首機構。 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のスリツプさせる楔手段、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３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つ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ツトの手首
   機構。