JPS6374589A - 産業用ロボツト手首部の機構 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転動作と曲げ動作と捻り動作の３つの動作を
可能にした手首を有するロボットに関するものである。

〔従来の技術〕

回転１曲げ及び捻り動作のできるようにした手首を有す
るロボット構造は−ＬＪ、Ｓ、Ｐ　　３．７８４０３１
、特公昭５１−１７７９１号公報特公昭５３−１８７８
５号公報、特開昭５９−５３１７６号公報、特開昭６０
−４．４２９１号公報等多くの公報で多数提案されてい
る。

手首はベースや上腕、前腕等に比べて過酷な条件で使用
されることが多い。それにもがかわらず小形軽量である
ことが要求される。従って他の部分に比べて当然保守点
検を良く行わなければならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来提案されたものは前腕と手首とが密接に結合してい
たので手首だけを前腕から取り外して点検しようとする
と、多くの部分を分解しなければならなく、保守点検が
はなはだやっかいであった。

本発明はこのような点に鑑み成されたものであって、そ
の目的とするところは手首を容易に腕から取り外し、ま
た取り付けることのできる構造のロボットを提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、互いに同心上に配置した外側回転筒と中間回
転筒と内回転軸とを有するロボットに於いて、外側回転
筒の先端にフレームベースを固定し、このフレームベー
スに巻掛伝動室と内フレーム収納室とを有する外フレー
ムを分解１組立できる固定手段で固定する。内フレーム
収納室内には、曲げ中心軸線上で回転する内フレームを
取りつけ、内フレームでは曲げ中心軸線に対して直角を
成す一捻り軸線上で回転できるように手先部を支持する
、 中間回転筒、内回転軸のうちのいずれか一方の回転を、
内フレームに伝達する曲げ動力伝達手段と、他方の回転
を手先部に伝達する捻り動力伝達手段とを有しており１
巻掛伝動室には曲げ動力伝達手段と捻り動力伝達手段の
一部を構成するプーリとタイミングベルトとが配置しで
ある。

内フレームの中間回転筒を支持する軸受座の径は、中間
回転筒、内回転軸に固定したプーリの最大外径よりも大
きく構成する。

〔作用〕

以上のように構成することによりタイミングベルトをプ
ーリから外すことによって１曲げ動力伝達手段と捻り動
力伝達手段は夫々巻掛伝動室内で機械的連絡が解か九る
。

また、軸受座の内径よりもプーリの外径は小さく構成し
であるから、プーリを外すことなく、フレームベースと
外フレームとは分解でき、従って手首は腕から容易に外
すことができまた固定できる。

〔実施例〕

以下図に示す本発明の実施例について説明する。

１はベース、２はベース１上で、３に示す垂直軸線周り
で回転する旋回テーブル、４はこの旋回テーブルを駆動
するためのモータである。

旋回テーブル２の上には、水平＠Ｓを中心として回動可
能な上腕６がピン枢着しである。上腕６の先端には水平
軸７を中心として回動可能な前腕８がピン枢着しである
。

上腕６に対して平行に削土腕９が設けてあり、また前腕
８と平行にレバー１ｏが設けである。そして上腕６．削
土腕９．前腕８及びレバー１０で平行リンクを形成する
ように前腕８と削土腕９とは水平軸１１周りでピン枢着
してあり、レバー１０の一端は水平軸５周りでピン枢着
してあり、他端は削土＠９の下端と水平＠　１２周りで
ピン枢着しである。

１３は水平＠７を中心として前腕８を回動させるための
モータである。このモータを駆動すると防塵カバ１４．
１５の中に人っているスクリュー軸１６が回転し、これ
に伴なって水平軸１２の位置を上下させ前腕８を回動す
るようになっている８上腕６を水平軸５の周りで回動さ
せるためのモータは、モータ１３の後になってこれ等の
図には表われていない。このモータを駆動すると上腕６
と一体になって回動する剛体レバーが水平軸５周りで回
動し、これに伴なって上腕６が回動するようになってい
る。剛体レバーはレバー１０の後になって、またこの剛
体レバーを上下動させるスクリュー軸はスクリュー軸１
６の後になって共に図示されていない。

前腕８の先端には第１図に詳細に図示した手首２０が取
りつけである。この手首２０は前腕８の延びる軸線２１
周りで矢印２２で示す方向に回る回転動作と、矢印２３
で示す曲げ動作と矢印２４で示す捻り動作が可能なよう
に構成しである。

曲げ動作は軸線２１に対して直角を成す一平面上で手先
部２５を振る動作であり、捻り動作は曲げ中心軸線に対
して直角を成す一平面上の特定軸線周りで手先部２５を
回転させる動作である。

矢印２２で示す回転動作はモータ２６によって成され、
矢印２３で示す曲げ動作はモータ２７によって成され、
矢印２４で示す捻り動作はモータ２６の後に位置してい
て表われていないモータに依って行うように構成しであ
る。

これ等回転、曲げ及び捻り動作用のモータは重量的にバ
ランスを考慮して前腕８の枢着点、つまり水平軸７から
みて手首２０の反対側に位置するよう配置しである。

さて、これ等回転、曲げ及び捻り動作用モータの回転は
１図示しないプーリとタイミングベルトを介して前腕８
の中に通した外側回転筒３０．中間回転筒３１及び内回
転軸３２に伝達されるように構成しである。

中間回転筒３１は外側回転筒３ｏの中に位置しており、
内回転軸３２は中間回転筒３１の中に位置している。そ
してこれ部外側回転筒３ｏ、中間回転筒３１及び内回転
軸３２の回転軸線は共に軸線２１上にある。

外側回転筒３０の先端は軸受３３，３４を介して前腕８
で回転できるように支持されている。

外側回転筒３０の先端には、これと一体になって矢印２
２（第２図参照）で示す方向に回転できるように、フレ
ームベース３９が図示しないボルトで固定しである。こ
のフレームベース３９には外フレーム４ｏがボルト３８
で固定しである。この外フレーム４０は手首２０のベー
スとなるものである。

この外フレーム４０は、おおよそ内フレーム収納室４１
と、歯車収納室４２．４３と巻掛伝動室４４との４つの
部分で構成しである。

このうち巻掛伝動室４４は外フレーム４０の基端部にあ
って、これの軸８２１を挟む両側には開口４５．４６が
設けである。

内フレーム収納室４１は巻掛伝動室４４の先に、これに
隣接して設けてあり、軸線２１を挾む両側に円状開口４
７．４８を有している。またこの内フレーム収納室４１
は全体としては円状開口４７゜４８の中心軸線つまり曲
げ中心５０を中心とする弧状壁５１を有している。

歯車収納室４２．４３は内フレーム収納室４１を挾んで
曲げ中心５ｏの周りにある。

フレームベース３９には中間回転筒３１と内回転軸３２
を通すための透孔５３が設けである。中間回転筒３１の
先端は透孔５３から巻掛伝動室４４に入っており、外フ
レーム４ｏに設けた軸受座５４で、軸受５５を介して回
転自在に支持されている。

中間回転筒３１の回転は、全体を５６で示す捻り動力伝
達手段を介して手先部２５に伝達され、手先部２５に、
矢印２４で示した捻り動作を行わせるようになっている
。

また内回転軸３２の先端は軸受座６ｏ軸受６１゜６２．
５５を介して軸受座５４で回転自在に支持されている。

内回転軸３２の回転は、全体を６３で示す曲げ動力伝達
手段を介して内フレーム６４に伝達され。

内フレーム６４に矢印２３で示した曲げ動作を行わせる
ようになっている。

内フレーム６４は両側面に環状８６５．６６を有する円
板状を成しており、周面の一ケ所に突出部６７を有して
おり、更にこの突出部６７から曲げ中心５０の軸線と直
交する方向に延びる孔６８が設けである。

この内フレーム６４は軸受６９，７０及びディスタント
ビ−スフ１’、７２．７３を介して外フレーム４ｏで曲
げ中心局りに回転できるように支持されている。ディス
タントビ−スフ１は円状開口４７にディスタントビ−ス
フ３は円状開口４８に嵌合している。

内フレーム６４を曲げ中心５０周りで駆動するための曲
げ動力伝達手段６３はプーリ７６．７７タイミングベル
ト７８．第１曲げ動力伝達軸７９゜全歯歯車８０．８１
第２曲げ動力伝達軸８２及びフラット型ハーモニックド
ライブ減速機８３で構成される。

つまりプーリ７６は内回転軸３２の先端に回り止めして
固定してあり、プーリ７−７は第１曲げ動力伝達＠７９
の基端部に回り止めして固定しである。

タイミングベルト７８は、これ等両方のプーリ７６．７
７に掛けである。

第１曲げ動力伝達軸７９は、その回転軸線を、＠！２Ｆ
と平行を成す方向に向けて設けてあり、外フレーム４０
に固定したパイプ８４で軸受８５゜８６を介して回転自
在に支持されている。

傘＋８歯車８０は第１曲げ動力伝達軸７９の先端に回り
止めして固定しである。第２曲げ動力伝達軸８２は、そ
の回転軸線を曲げ中心５０に一致させて、一端はディス
タンドピース８８軸受８９．ディスタンドピース９０．
７１を介して外フレーム４０で回転自在に支持されてお
り、他端は軸受９０゜内フレーム６４軸受６９及びディ
スタントビ−スフ１を介して外フレーム４０で回転自在
に支持されている。この第２曲げ動力伝達軸７９の基端
部には全歯歯車８１が回り止めして取り付けてあり。

これは全歯歯車８０と噛み合っている。フラット型ハー
モニックドライブ減速機のウェーブ・ジェネレータ９１
は第２曲げ動力伝達軸８２に回り止めして固定してあり
、一方のサーキュラ・スプライン９２はディスタントビ
−スフ１を介して外フレー４４０に固定してあり、他方
のサーキュラ・スプライン９３は内フレーム６４に固定
しである。

９４はフレクスプラインである。

手先部２５は内フレーム６４の突呂部６７にクロスロー
ラ・ベアリング９５を介して回転自在に支持されている
。

手先部２５に捻り動作をさせるための捻り動力伝達手段
５６はプーリ１００，１０１、タイミングベルト１０２
、第】捻り動力伝達軸１０３、第２捻り動力伝達軸１０
４．第３捻り動力伝達軸１０５、全歯歯車１０６，１０
７，１０８．１０’；１びフラット型ハーモニックドラ
イブ減速機１１０で構成される。

っまりプーリ１００は軸受座６０と共用であり、これは
中間回転部に対して回り止めしである。プーリ１０１は
第１捻り動力伝達軸１０３の基端部に回り止めして固定
しである。タイミングベルト１０２はこれ等両方のプー
リ１００．Ｌ○１に掛けである。

第１捻り動力伝達軸１０３は、その回転＠線を軸線２１
と平行を成す方向に向けて設けてあり、外フレー１１４
０に固定したパイプ１１１で軸受１１２．１１３を介し
て回転自在に支持されている。

全歯歯車１０６は第］捻り動力伝達軸１０３の先端に回
り止めし、て固定しである。

第２捻り動力伝達軸１０４は、その回転軸線を曲げ中心
５０に一致させて、一端はディスタンドピース１］４、
軸受１１５．ディスタンドピース１１６．７３を介して
外フレーム４０で回転自在に支持されており、他端は軸
受１７．内フレーム６４、軸受７０及びディスタントビ
−スフ２．７３を介して外フレーム４０で回転自在に支
持されている。

この第２捻り動力伝達軸１０４の基端部には全歯歯車１
０７が回り止めして取り付けてあり、これは全歯歯車１
０６と噛み合っている。全歯歯車１０８は第２捻り動力
伝達軸１０４の先端に回り止めして固定しである。第３
捻り動力伝達軸１０５の基端部は孔６８内に入っており
内フレーム６４で軸受１１８，１１９を介して回転自在
に支持されている。第３捻り動力伝達軸１０５の基端側
延長上は５０で示した曲げ中心軸と交叉する方向を向い
ている。

全歯歯車１０９は第３捻り動力伝達＠１ｏ５の基端部に
回り止めして固定してあり、これは全歯歯車１０８と噛
み合っている。フラット型ハーモニックドライブ減速機
１１０のウェーブ・ジェネレータ１２０は第３捻り動力
伝達軸１０５に回り止めして固定してあり、一方のサー
キュラ・スプライン１２１はディスタンドピース１２２
を介して内フレーム６４に固定してあり、他方のサーキ
ュラ・スプライン１２３は手先部２５に固定しである。

〕２４はフレクスプラインである。

以上の説明からも明らかなようにプーリ７６゜７７．１
００，１０１及びタイミングベルト７８゜ＬＯ２は巻掛
伝動室４４内に組み込んである。

このタイミングベルト７８１１０２の掛は変えを容易に
行うためにこの実施例では次のような工夫が成されてい
る。

すなわち内回転軸３２の先端から、巻掛伝導室４４と内
フレーム収納室４１とを仕切っている孤状壁５】までの
間隔　をタイミングベルト７８．】０２の最大厚さより
も大きくしている。またプーリ７７は開口４５第１曲げ
動力伝達軸７９、第１捻り動力伝達軸１０３からプーリ
７７．１０１を取り外し、取り付けできるようにするこ
とによりタイミングベルト７８，１０２の掛は変えがで
きるようにしている。つまり第１曲げ動力伝達軸７９、
第１捻り動力伝達軸１０３の基端部には夫々ねじ１２５
，１２６が切ってあり、ここに締付ナツト１２７，１２
８が螺合しである。この締付ナツトと取り外すことによ
り、プーリ７７．１０１は夫々第１曲げ動力伝達軸７９
．第１捻り動力伝達軸ユ０３から取り外せるようになっ
ている。

この締付ナツト１２７，１２８は全歯歯車８０と８２．
１０６と１０７との噛み合い状態を調整する為の働きも
行う。つまり第１曲げ動力伝達軸７９、第１捻り動力伝
達軸１０３には全歯歯車８０゜１０６を全歯歯車８１，
１０７に押し付けるように働く圧縮バネ１２０，１２１
が嵌めである。

締付ナツト１２７，１２８を締め付けると車面歯止８０
．ＩＣ＋６は全歯歯車８１，１０７から離れる方向ｌ＼
移動する。

これ等タイミングベルト７８，１０２の掛は変え、全歯
歯車８０と８１，１０６と１０７との噛み合い調整を容
易に行えるようにするため、締付ナツト１２７．１２８
ブー１．１７７．１０１は開口４５゜４６の近くに設け
である。

掛は変えにあたっては、第１曲げ動力伝達軸７９、第１
捻り動力伝達軸１０３からプーリ７７．１０１を外す。

プーリ７７．１０１を外すときにこれ等のプーリ７７．
１０１からタイミングベルト７８．１０２も外す。この
操作を容易にするため、プーリ７７、ユ０１の図の右側
の同角にはタイミングベルト外れ止め用の鍔は設けてな
い。

次にはタイミングベルト７８，１０２をプーリ７６．１
００から外し、内回転軸３２の先端と弧状壁５１との間
から外す。この部分の間隔乃はタイミングベルト７８，
１０２の最大厚さよりも大きくなっているからタイミン
グベルト７８，１０２は容易に外れる。新しいタイミン
グベルト７８゜］０２を掛けるときにはまずタイミング
ベルト外０２を次いでタイミングベルト７８を間隔ノ、
を通してプーリ６０，１００にかけ次いでタイミングベ
ルトをプーリ７７．１０１にかけながら次第にプーリ７
７．１０１を第１曲げ動力伝達軸７９、第１捻り動力伝
達軸１０３にかけ、最後に締付ナツト１２７，１２８で
締め付は固定する。

このように巻掛伝動室４４の中にはプーリ７６゜７７．
１００，１０１とタイミングベルト７８゜１０２とから
成る巻掛伝達装置が収納される。

さて、中間回転筒３１の回転で曲げ動作を行わせ、内回
転軸３２の回転で捻り動作を行うことも可能である。し
かしこの実施例のように中間回転筒３１の回転で手先部
２５を駆動すると次のような利点がある。つまり先端部
２５の捻り動作は曲げ動作に比べて高速が要求される。

中間回転軸３１は内回転軸に比べて直径が大きいので、
容易に剛性を大きくすることができる。従ってより高速
を要求される捻り動作動力を中間回転軸３１で伝達し、
それほど高速回転を要求されない曲げ動作動力を内回転
軸３２で伝達した方が有利である。

このように選択した方がこの実施例のようにプーリ１０
０の径を１０１の径よりも大きくすることができ、中間
回転軸３１の回転を増速しで第１捻り動力伝達軸１０３
に伝達できる点も大切な特徴である。

さて、プーリ７６の最大外径を１７．ブー１１０２の最
大外径をノ５．軸受座５４の内径を１４とするとき、　
４＞　１１＞　Ｊ＝の関係にすることにより、ボルト３
８によるフレームベース３９と外フレーム４０との結合
を解き手首２ｏをフレームベース３９から（プーリ７６
．１００を夫々中間回転筒３１、内回転軸３２につけた
ままの状態で）取り外せるように構成しである。（勿論
このときタイミングベルト７８，１０２はプーリ７７．
１０１から外しである。） このようにすることにより、手首２０は前腕８刀１ら独
立させて組むことができ、また一度組み立てた手首をば
らすことなく、前腕８に手首２０を組むことができるの
で生産管理が非常に容易となる。

コノ実施例では全歯歯１１８０，１０６，１０８と８１
，１０７．１０９は夫々同一仕様のものを使用している
。２種類の仕様のものを必要としている理由は曲り歯車
歯歯車を使用しているからである。

車面＃ｉ車は潤滑剤で潤滑する必要があるが、この実施
例では全歯歯車８０，８２，１０６，１０７゜１０８．
１０９が曲げ軸中心５０の周りにのみ配置されるので、
潤滑が容品である。すなわち外フレーム４０と内フレー
ム６４との間には曲げ軸中心５０を中心とするオイルシ
ール１４１，１４２を配置し、パイプ８４と第１曲げ動
力伝達軸７９間、パイプ１１１と第１捻り動力伝達軸１
０３間及び第３捻り動力伝達軸１０５間には夫々の軸７
９．１０３，１０５を中心とするオイルシール１４３、
Ｉ　４　’ｔ　ｒ　１４０を配置し、歯車収納室４２゜
４３の開口部を閉塞板１５２，１５３で閉塞する。

これに依って全歯歯車８０，８２，１０６，１０７．１
０８及び１０９を取り巻く潤滑室１５０が形成される。

従ってここへ潤滑剤を封入する。１５１はオイルゲージ
の機能を兼ね備えた栓である。

〔発明の効果〕

本発明によれば以上の説明から明らかなように手首は前
腕から独立させて組み立てておき、これをあとで一体に
組み立てることが可能なので生産管理が非常に容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロボットの実施例を示す要部の断面図
第２図は本発明ロボットの実施例を示す正面図である。 ２０は手首、３０は外（＋！！１回転筒、３１は中間回
転筒、３２は内回転軸、３９はフレームベース。 ４０は外フレーム、４１は内フレーム収納室、４４は巻
掛伝動室、５４は軸受座、５６は捻り動力伝達手段、６
３は曲げ動力伝達手段、６４は内フレーム、７６．７７
．１００，１０１はプーリ。 ７８．１０２はタイミングベルトである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、外側回転筒と、該外側回転筒の中に位置しており、
   該外側回転筒の回転軸線上で回転する中間回転筒と、該
   中間回転筒の中に位置しており、前記回転軸線上で回転
   する内回転軸と、前記外側回転筒の先端に固定したフレ
   ームベースと、巻掛伝動室と内フレーム収納室とを備え
   ており、前記フレームベースに固定した外フレームと、
   前記内フレーム収納室内で前記回転軸線に対して直角を
   成す一曲げ中心軸線上で回転する内フレームと、前記曲
   げ中心軸線に対して直角を成す一捻り線軸上で回転でき
   るように前記内フレームで支持した手先部と、前記中間
   回転筒、内回転軸のうちのいずれか一方の回転を前記内
   フレームに伝達する曲げ動力伝達手段と、他方の回転を
   前記手先部に伝達する捻り動力伝達手段とを有しており
   、前記巻掛伝動室には前記曲げ動力伝達手段と捻り動力
   伝達手段の一部を構成するプーリとタイミングベルトと
   が配置してあり、前記内フレームの前記中間回転筒を支
   持する軸受座の内径は、前記中間回転筒、内回転軸に固
   定した前記プーリの最大外径よりも大きく構成してある
   ことを特徴とするロボット。