JP2002283275A - ロボットの手首構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットのエンドエフェクタに接続される配
管・配線部材が手首等に絡まらず、他の要素との擦れに
よる破損を少なくする。 【解決手段】 手首４０の第１の手首要素４１は、ロボ
ットの回転する前腕部３３に固着されるか、回転しない
前腕部には回転自在に取付けられる。第２の手首要素４
２は要素４１に対して軸線ｂ回りに回転可能に取付けら
れている。エンドエフェクタ４５が取付けられる第３の
手首要素４３は要素４２に軸線ｃ回りに回動可能に取付
けられている。配管・配線部材３０を導く第３の手首要
素４３の中空経路４９の直前位置には空間領域が形成さ
れている。配管・配線部材３０は、軸線ｃから変位した
位置で第１の手首要素４１から空間に放出され屈曲し、
長さに余裕をもって中空経路４９に導かれる。第２，第
３の手首要素４２、４３の回転による配管・配線部材３
０の長さ変動分はこの空間領域内で吸収され、手首への
絡まり、擦れを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットに
関し、特にロボット前腕部先端に取り付けられる手首構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、産業用ロボットでスポット溶接
を行う際の、スポット溶接ガンへの給電、給油、給排気
等を行うための配管・配線の状態を示した図である。図
７において、ロボット前腕部１０の先端には手首２０が
取り付けられ、該手首２０はそれぞれ旋回の軸方向を異
にする旋回軸２１，２２，２３を連結して備え、一方の
端部には旋回軸２３にはエンドエフェクタとしてスポッ
ト溶接ガン５が取り付けられている。又、手首２０は、
他方の端部の旋回軸２１によってロボット前腕部１０に
回転自在に取り付けられている。

【０００３】又、配管・配線部材４は、その途中部分を
ロボット前腕部１０に固定したクランプ部７に保持さ
れ、先端部分はスポット溶接ガン５に固定したクランプ
部６に保持されている。又、作動油等の圧力を伝達する
媒体を流すチューブや電力を供給するためのケーブル等
の配管・配線をロボット前腕部内を通す方法も例えば、
ＥＰ0 873 826A2等で公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すように、配
管・配線４をロボットの外側に配設した場合には、手首
軸の動作を妨げない程度に配管・配線部材４の長さに余
裕を持たせてガン６に接続させている（図７（ａ）参
照）。しかしこの方法であると、．配管・配線がロボ
ットアームや周辺機器と接触したり、図７（ｂ）に示す
ように手首に絡まったりしやすいという欠点がある。
又、この配管・配線部材４の余裕をもった長さに起因し
て、前腕部及び手首部から垂れ下がりが生じ、この垂れ
下がった部分の挙動が予測できないため、ロボットに作
業を教示する際に１台１台確認しながら教示する必要が
あるといった問題点がある。

【０００５】又、ＥＰ0 873 826 A2で提案されている配
管・配線部材４をロボットアーム内に内蔵させる方法
は、手首構造が複雑になるため、この手首に対する保守
作業が煩雑となる上、軌跡精度がでにくいという問題が
あった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の手首は、第１、第２、第３の手首要素で構
成し、第１の手首要素は、前腕部がその長手軸である第
１の軸線の回りに回転可能に設けられた構造のロボット
に対しては、この前腕部先端に一体的に取り付けるよう
にする。又、回転しない前腕部のロボットに対しては、
この前腕部に回転可能に取り付けるようにする。この第
１の手首要素に対して、前記第１の軸線と所定角度で交
差する第２の軸線回りに回転自在に第２の手首要素を設
け、該第２の手首要素に対して、前記第２の軸線と所定
角度で交差する第３の軸線回りに回転自在に中空経路を
持つ第３の手首要素を設ける。さらに、第２の手首要素
を第１の手首要素に対して駆動するための駆動力を伝達
する駆動力伝達機構の一要素である前記第２の軸線上の
第１の伝達要素と、第３の手首要素を第２の手首要素に
対して駆動するための駆動力を伝達する駆動力伝達機構
の一要素である前記第２の軸線上の第２の伝達要素と
を、前記第３の軸線に対して前記第２の軸線に沿った同
一方向にそれぞれ所定距離オフセットした位置に配置
し、第１の伝達要素に直接駆動力を伝える駆動力伝達要
素の回転中心軸線が前記第２の軸線と平行に配置し、前
記第２の軸線と前記第３の軸線の交点付近に配線及び配
管のための広い空間を設ける。エンドエフェクタへの配
線又は配管は、第１の手首要素に沿って延設され、中空
経路を経て該エンドエフェクタに接続される。第１ない
し第３の手首要素及び中空経路の一部又は全部に、前記
エンドエフェクタへの配線又は配管との擦れを低減する
保護手段を設ける。又、第１の手首要素から中空経路ま
での一部又は全部に、エンドエフェクタの配線又は配管
を収納する収納部材を設ける。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施形態の
手首構造の手首を用いたロボットの概要図である。この
実施形態においては、エンドエフェクタ４５への給電、
給油、給排気等を行うための配管・配線部材３０は、ロ
ボットの各アームに沿って又はロボット内部を通って、
エンドエフェクタ４４に導かれている。このロボットに
おいては、ロボット後腕部３４の先端に設けられた前腕
部取付部材３１に、中空の前腕部３３が該前腕部３３の
長手方向の軸線ａの回りに回転可能に取り付けられ、図
示しないモータ等の駆動源によって駆動される。又この
前腕部３３の先端には手首４０が一体的に取り付けられ
ている。

【０００８】手首４０は、第１、第２、第３の手首要素
４１，４２，４３で構成され、第１の手首要素４１は、
前腕部３３の先端に一体的に取り付けられ、軸線ａ回り
に前腕部３３と共に回転可能となっている。第２の手首
要素４２は第１の手首要素４１に、軸線ａ対して所定角
度（本実施形態ではほぼ直交）で交差する軸線ｂ回りに
回転可能に配置され、図示しないモータなどの駆動源に
よって駆動される。第３の手首要素４３は第２の手首要
素４２に、軸線ｂ対して所定角度（本実施形態ではほぼ
直交）で交差する軸線ｃ回りに回転可能に配置され、図
示しないモータなどの駆動源によって駆動される。又、
この第３の手首要素４３は、その中心部に、すなわち軸
線ｃを略中心とする部分に、配管・配線部材３０を通す
孔の中空経路４９を備えている。

【０００９】エンドエフェクタ４５はこの第３の手首要
素４３に中継プレート４４を介して取り付けられてい
る。このエンドエフェクタ４５への給電、給油、給排気
等を行うための配管・配線部材３０は、ロボットの旋回
胴、後腕部３４の内部又は該後腕部３４に沿って通り、
前腕部取付部材３１及び中空の前腕部３３の空洞部３２
を通り、手首４０の第１の手首要素４１の先端部（第３
の手首要素４３と対向する側）より突出し、空間領域を
経て上述した第３の手首要素４３の中空経路４９を通過
し、中継プレート４４で中継してエンドエフェクタ４５
に接続されている。

【００１０】特に、本発明の手首構造では、第１の手首
要素４１と第３の手首要素４３間に空間領域を形成する
構造とし、その空間領域を配管・配線部材３０の通路と
している。且つ、この空間領域で、第２、第３の手首要
素４２，４３の回転動作に伴う配管・配線部材３０のね
じれ、撓みを吸収させるようにしている点に特徴を有す
るものである。そのために、手首４０の第２，第３の手
首要素４２，４３を回転させるための動力伝達機構を軸
線ｃに対して一方の側にのみオフセットして配設するよ
うにしてこの空間領域を形成するようにしている。

【００１１】この図１に示す実施形態では、配管・配線
部材３０は軸線ａ回りに回転する第１の手首要素４１に
図示しない配管・配線部材案内部材で保持され、該第１
の手首要素４１から空間領域に放出され、この空間領域
を介して第３の手首要素４３の回転中心である軸線ｃを
略中心軸とした孔の中空経路４９に通され、中継プレー
ト４４に接続する。この第１の手首要素４１から中空経
路までの空間領域において、第２、第３の手首要素の回
転動作に伴う配管・配線部材３０のねじれ、撓みを吸収
させるようにしている。そのために、第１の手首要素４
１から空間領域に放出される位置が中空経路の中心線ｃ
上にないように、その放出位置が決められている。その
結果、この放出位置と中空経路４９間の空間領域で、配
管・配線部材３０は屈曲して接続されることになる。こ
の屈曲したことにより、第２、第３の手首要素４２，４
３の回転による第１の手首要素４１での保持位置と中継
プレート４４の接続点間の配管・配線部材３０の長さ変
動が、この空間領域で吸収されることになる。特に、第
１手首要素４１から空間領域に放出される位置を軸線ｂ
方向において、配管・配線部材３０の第１の手首要素４
１からの放出位置と第３の手首要素４３への取付位置、
すなわち、中空経路４９の中心線ｃ位置との間に差異が
あるように設計することが望ましい。

【００１２】特に、第２の手首要素４２が旋回する回転
角の中央位置に回転したとき（第２の手首要素の回転範
囲が０°の角から＋θ、−θ回転するとすると０°の角
度位置）、軸線ｃの延長上で軸線ｂ方向において差があ
る位置（軸線ｃ上にない位置）を放出位置とすることが
適している。これにより、第２の手首要素４２がそれぞ
れ両側に最大角度（＋θ、−θ）回転した場合、配管・
配線部材３０の第１の手首要素４１からの放出位置（第
１の手首要素４１での保持位置）と第３の手首要素４３
への取付位置間での空間領域における配管・配線部材３
０の第２の手首要素４２の回転による最大ねじれ、撓み
を最小にでき、第２の手首要素４２の回転に伴う配管・
配線部材３０の長さの変動分を第１の手首要素４１から
第３の手首要素４３の中空経路間で吸収することができ
る。

【００１３】上述した第１の実施形態の説明では、この
第１の実施形態の手首４０を軸線ａ回りに回転する前腕
部３３に一体的に取り付けた例を示したが、前腕部３３
が軸線ａ回りに回転しないようなロボットにおいては、
前腕部の先端に第１の手首手首要素を軸線ａ回りに回転
自在に前腕部に取付、モータ等の駆動源によってこの第
１の手首要素を回転させるようにしてもよい。

【００１４】図２は、本発明の第２の実施形態の手首構
造の説明図である。図１に示す第１の実施形態において
は、第１の手首要素４１から第３の手首要素の中空経路
４９までの空間領域を通る配管・配線部材３０の経路
は、配管・配線部材３０は露出した状態であった。この
第２の実施形態では、この露出した配管・配線部材３０
をカバーする収納部材４７ａ、４７ｂを設けた点で第１
の実施形態と相違する。他の点は、第１の実施形態と同
一であり、以下、相違する点だけ説明する。

【００１５】第１の手首要素４１には、該第１の手首要
素４１から放出される部分の配管・配線部材３０を収納
する収納部材４７ａが第１の手首要素４１から延設され
ている。該収納部材４７ａに隣接して第２の手首要素４
２に収納部材４７ｂが設けられ、この収納部材４７ａ、
４７ｂによて、第１の手首要素４１から第３の手首要素
４３の中空経路４９までの間の配管・配線部材３０を収
納している。これにより、外部から飛来するダストなど
から配管・配線部材３０を保護し、ダスト等により生じ
る摩耗を防止でき、配管、配線の信頼性を向上させるこ
とができる。

【００１６】図３は、本発明の第３の実施形態の手首構
造の説明図である。この第３の実施形態は、手首４０内
で、手首要素と配管・配線部材３０が摺接する可能性の
ある部分にテフロン（登録商標）シート等の保護部材４
８を設けて、配管・配線部材３０が摩擦等により劣化す
るのを少なくするようにしたものである。他の点は第１
の実施形態と同一である。

【００１７】すなわち、第１の手首要素４１から第３の
手首要素４３までの空間領域へにおいて、配管・配線部
材３０と手首部材が接する領域、及び接する恐れのある
領域の手首要素の部分には、図３に示すように、保護部
材４８が施されている。これにより、配管・配線部材３
０と各手首要素が相対的に移動し、その間に摩擦が生じ
ても、テフロンシート等の保護部材４８によって、配管
・配線部材３０の摩擦による損傷を最小限にしている。
なお、この図３に示す第３の実施形態では、第１の実施
形態に示した手首構造に対して保護部材４８を設けた例
を示しているが、図２に示す第２の実施形態に対して
も、保護部材４８を配管・配線部材３０と接するような
部分に設けるようにしてもよいことは勿論である。

【００１８】図４は、本発明の第４の実施形態の手首構
造を取り付けたロボットの概要図である。この第４の実
施形態においては、エンドエフェクタ４５への給電、給
油、給排気等を行うための配管・配線部材３０が、前腕
部３３に沿って該前腕部３３の外側に配置されている
点、及び該配管・配線部材３０が擦れないように前腕部
３３に配管・配線部材３０を保持する配管・配線部材案
内手段４６が設けられている点で第１の実施形態と相違
しているのみで、他は同一であるので、この相違点につ
いてのみ説明する。

【００１９】この第４の実施形態においても、手首４０
は、第１、第２、第３の手首要素４１、４２，４３で構
成され、図１に示す第１の実施形態と同一であるが、第
１の実施形態と相違する点は、第１の実施形態では、配
管・配線部材３０が第１の手首要素４１内に保持され内
側から空間領域に放出されていたが、この第４の実施形
態では、第１の手首要素の外側に配管・配線部材案内手
段４６で保持され、空間領域に放出され、第３の手首要
素４３に接続されるようになっている点で相違するもの
である。又、配管・配線部材３０を前腕部３３に沿っ
て、外側に配管・配線部材案内手段４６によって支持す
るようにしている。

【００２０】この実施形態では、配管・配線部材３０が
前腕部３３及び第１の手首要素４１の外側に支持されて
いるから、前腕部３３と第１の手首要素４１とは相対的
に回転しないものに適している。前腕部３３が軸線ａ回
りに回転し、該回転する前腕部３３に一体的に第１の手
首要素４１が取り付けられるタイプのものに適してい
る。

【００２１】この第４の実施形態においても、第２，第
３の手首要素４２，４３の動力伝達機構の一部が軸線ｃ
よりオフセツトして配置され、第１の手首要素４１と第
３の手首要素４３間に空間領域が形成されている。そし
て、第１の手首要素４１に案内部材４６で保持された配
管・配線部材３０は、該第１の手首要素４１から第３の
手首要素４３側へ、前記空間領域に放出され、第３の手
首要素４３の中空経路４９を通り、中継プレートを介し
てエンドエフェクタ４５に接続される。

【００２２】上記第１の手首要素４１から空間領域へ配
管・配線部材３０を放出する位置は、第１の実施形態と
同じであり、第３の手首要素４３の中空経路の中心線ｃ
上にない位置を放出位置としている。その結果、この放
出位置と中空経路間の空間領域で、配管・配線部材３０
は屈曲し、この屈曲したことにより、第２、第３の手首
要素４２，４３の回転による第１の手首要素４１での保
持位置と中空経路４９（中継プレート４４の接続点）間
の配管・配線部材３０の長さ変動をこの空間領域の屈曲
によって吸収するようにしている。この第４の実施形態
においても、配管・配線部材３０が第１手首要素４１か
ら空間領域に放出される位置を、軸線ｂ方向において、
第３の手首要素４３の中空経路４９の中心線ｃと異なる
ように配置する。特に、第２の手首要素４２が旋回する
回転角の中央位置に回転したとき、軸線ｃの延長上で軸
線ｂ方向において差がある位置を放出位置とすることが
適している。

【００２３】そして、配管・配線部材３０の第２の手首
要素４２及び第３の手首要素４３の回転による配管・配
線部材３０の長さの変動分を第１の手首要素４１から第
３の手首要素４３の中空経路４９間で吸収することがで
きるという作用効果の点も第１の実施形態と同様であ
る。

【００２４】なお、この第４の実施形態に対しても、第
２、第３の実施形態で説明したように、配管・配線部材
３０をカバーする収納部材４７ａ、４７ｂを設けること
や、配管・配線部材３０と摺接する恐れのある手首部分
にテフロンシート等の保護手段４８を設けて、配管・配
線部材３０の擦れによる損傷を軽減させるようにするこ
とができる。

【００２５】図５は本発明の第５の実施形態の手首構造
を取り付けたロボットの概要図である。この第５の実施
形態においても、ロボットの前腕部３３は、軸線ａ回り
に回転するもので、この前腕部３３に手首４０の第１の
手首要素４１が一体的に取り付けられているものであ
る。

【００２６】この第５の実施形態においても、手首４０
は第１、第２、第３の手首要素４１，４２，４３で構成
され、第１の手首要素４１は、前腕部３３の先端に一体
的に取り付けられ、軸線ａ回りに前腕部３３と共に回転
可能となっている。第２の手首要素４２は第１の手首要
素４１に、軸線ａ対して所定角度（本実施形態ではほぼ
直交）で交差する軸線ｂ回りに回転可能に配置され、図
示しないモータなどの駆動源によって駆動される。第３
の手首要素４３は第２の手首要素４２に、軸線ｂ対して
所定角度（本実施形態ではほぼ直交）で交差する軸線ｃ
回りに回転可能に配置され、図示しないモータなどの駆
動源によって駆動される。又、この第３の手首要素４３
は中心部、すなわち軸線ｃを略中心とした配管・配線部
材を通す孔の中空経路４９を備えている。

【００２７】なお、前述した図１〜図４に示す第１〜第
４の実施形態においては、軸線ａと軸線ｃは、軸線ｂ方
向において、ほぼ同一位置になるように形成していた
が、この第５の実施形態では、位置が異なり、軸線ｃは
軸線ａから軸線ｂ方向にオフセットしている点におい
て、第１〜第４の実施形態と異なる。特に、第４の実施
形態と比較し、概略この点のみが相違するのみである。

【００２８】エンドエフェクタ４５はこの第３の手首要
素４３に中継プレート４４を介して取り付けられてい
る。配管・配線部材３０は、ロボットの旋回胴、後腕部
３４の内部又は該後腕部３４に沿って通り、前腕部３３
外側に該前腕部３３及び第１の手首要素４１に沿って、
配管・配線部材案内手段４６によって支持され、第１の
手首要素４１から空間領域に突出し、第３の手首要素４
３の中空経路４９を通過し、中継プレート４４で中継し
てエンドエフェクタ４５に接続されている。

【００２９】特に、この第５の実施形態では、軸線ｃか
ら見て一方の側にのみ第１の手首要素及び第２，第３の
手首要素を駆動する駆動源伝達要素の部分が配置される
ようになっている。これにより、軸線ｃの他方の側に
は、大きな空間領域が形成される構造となっている。そ
してこの空間領域を配管・配線部材３０の通路としてい
る。この第１の手首要素４１から空間領域に放出され、
第３の手首要素の中空経路４９を介して中継プレート４
４に接続されるものであるが、第１の手首要素４１から
空間領域に放出される位置が中空経路４９の中心線ｃ上
にないように、軸線ｂ方向において、軸線ｃ位置と第１
の手首要素４１から放出される配管・配線部材３０の位
置が異なるように配置され、この第１の手首要素４１か
ら第３の手首要素の中空経路までの間の空間領域で、配
管・配線部材３０は屈曲するように設計されている。

【００３０】この屈曲部により、第２の手首要素４２の
回転による、第１の手首要素４１での配管・配線部材３
０の保持位置と中継プレート４４への接続点間の相対位
置変動による、配管・配線部材３０の長さ変動が吸収さ
れることになる。

【００３１】図６は、上述した第１〜第４の実施形態で
用いた手首４０の一例の構造を示す図である。第１の手
首要素４１には、軸受け５６を介して第２の手首要素４
２が回転自在に取り付けられている。又、該第２の手首
要素４２には、軸受け５７を介して第３の手首要素４３
が回転自在に取り付けられている。第１の手首要素４１
には第１の減速機５３が固着されており、該第１の減速
機５３の入力軸には傘歯車５２が第１の手首要素４１に
対して回転自在に取り付けられ、出力軸には歯車５４が
取り付けられている。又、この第１の減速機５３、傘歯
車５２，歯車５４の中心軸ｄと中心軸が一致し、互いに
連結された傘歯車６２と歯車６３が第１の手首要素４１
に対して回転自在に取り付けられている。

【００３２】さらに、第１の手首要素４１には傘歯車５
１，６１が回転自在に取り付けられており、傘歯車５１
は傘歯車５２と噛み合っており、傘歯車６１は傘歯車６
２と噛み合っている。又、傘歯車５１，６１の回転中心
軸は、第１の手首要素４１が取り付けられるロボットの
前腕部３３の回転中心軸である第１の軸線ａと一致して
いる。

【００３３】第２の手首要素４２には歯車５４と噛み合
う歯車５５が取り付けられている。又、この第２の手首
要素４２には第２の減速機６５が固着されている。この
第２の減速機６５の入力軸に取り付けられた歯車６４が
歯車６３と噛み合っている。又、第２の減速機６５の出
力軸には傘歯車６６が固着されており、該傘歯車６６は
第３の手首要素４３に取り付けられた傘歯車６７と噛み
合っている。歯車５５及び歯車６４は第２の軸線ｂ回り
に回転し、第１の手首要素４１に対して第２の手首要素
４２は、第２の軸線ｂ回りに回転するようになってい
る。この第２の軸線ｂと歯車５４、６３、傘歯車５２，
６２の回転中心軸ｄは平行で、第１の軸線ａと所定角度
で交差しており、この実施形態では略９０°の角度で交
差している。

【００３４】第３の手首要素４３は傘歯車６７の回転と
共に第３の軸線ｃ回りに回転する。又、第３の手首要素
４３はこの第３の軸線ｃを中心とする孔を有し、該孔は
配管・配線部材３０を通す中空経路４９を形成してい
る。この実施形態では、第１の軸線ａと第３の軸線ｃが
一致する例を示しているが、必ずしも一致する必要はな
い。

【００３５】本発明においては、第３の手首要素４３に
取り付けられるエンドエフェクタ４５に接続される配管
・配線部材３０を中空経路４９を通して接続するように
しており、エンドエフェクタが取り付けられる側に対し
て反対側の第３の手首要素４３の面には、配管・配線部
材３０を中空経路４９に通すための占有空間領域が設け
られている。そのために、本発明においては、中空経路
４９への配管・配線部材３０の挿入側（図６における第
３の手首要素４３の下側）に空間領域を形成するように
している。そのために、第２の手首要素４２を第１の手
首要素４１に対して回転駆動するための駆動力を伝達す
るための駆動力伝達機構において、第３の手首要素４３
に近い伝達要素である第２の軸線ｂを回転軸とする歯車
５５を、第２の軸線ｂに沿って第３の軸線ｃからオフセ
ットした位置に配置している。又、第３の手首要素４３
を第２の手首要素４２に対して回転駆動するための駆動
力を伝達する駆動力伝達機構における第３の手首要素４
３に近い要素である歯車６４，減速機６５、傘歯車６６
等の伝達要素も第２の軸線ｂに沿って、歯車５５と同一
方向に第３の軸線ｃからオフセットした位置に配置して
いる。

【００３６】このように、少なくとも第３の手首要素４
３の直前に配置しなければならない要素を、第３の手首
要素４３への回転中心軸であり、かつ、配管・配線部材
３０を挿入する孔である中空経路４９の中心軸の第３の
軸線ｃよりオフセットした位置に配置することにより、
中空経路４９への配管・配線部材３０の導入側に広い空
間領域を形成するようにしたものである。

【００３７】また、第２の軸線ｂと歯車５４，６３、歯
車５２，６２の回転中心線ｄを平行にすることにより、
軸線ｂと回転中心線ｄが直交し、かつ、回転中心軸ｄが
軸線ａに対し歯車５５より離れた位置に配置された場合
に比べ手首の幅が小さくなり、手首全体をコンパクトに
することが可能になる。また、軸線ｂと回転中心軸ｄが
直交し、かつ、回転中心軸ｄが軸線ａに対し歯車５５よ
り近い位置に配置された場合には、第２の手首要素４２
が軸線ｂ回りに回転した時に、歯車５４，６３，減速機
５３等と干渉することにより第２の手首要素４２の動作
範囲が小さくなるのに対し、第２の軸線ｂと回転中心軸
ｄを平行にすることにより第２の手首要素４２の動作範
囲を大きくすることが可能になる。

【００３８】さらに、第１の手首要素４１には、ロボッ
トの前腕部３３に内側又は外側に沿って導かれてきた配
管・配線部材３０を保持する配管・配線部材案内手段４
６が設けられている。この実施形態の配管・配線部材案
内手段４６は配管・配線部材３０を挿通させる孔で形成
され、この配管・配線部材案内手段４６の孔で配管・配
線部材３０を保持した後、空間領域に導かれ、その後第
３の手首要素４３の中空経路４９に導入され、第３の手
首要素４３に取り付けられたエンドエフェクタに接続さ
れるようになっている。

【００３９】この配管・配線部材案内手段４６を設ける
位置は、軸線ｃと一致しない位置に設ける。そして、こ
の配管・配線部材案内手段４６で保持されて第１の手首
要素４１から放出された配管・配線部材３０は、中空経
路４９までの間に手首を構成する各要素と接しないよう
に、又は接してもその接する面積が極力小さくなるよう
な位置に配管・配線部材案内手段４６を設ける。

【００４０】この図６で示した実施形態では、駆動力を
伝達する歯車５５，６４，第２の減速機６５、傘歯車６
６等の伝達要素を配置した位置側、すなわち第３の軸線
ｃに対して第２の軸線ｂの一方方向にオフセットして配
置した側に対して、反対側の位置にこの配管・配線部材
案内手段４６を配置している。この配置位置が後述する
ように第２、第３の手首要素４２，４３の回動に伴う配
管・配線部材３０への影響を小さくする上で最適であ
る。これにより、配管・配線部材案内手段４６で保持さ
れて第１の手首要素４１から放出された配管・配線部材
３０は、中空経路４９までの間に手首を構成する各要素
と接することなく屈曲して、又、この間の経路空間は一
方の面側のみに歯車５５，６４，第２の減速機６５等の
伝達要素の障害物があるだけで、他方の面は開放されて
いるから、この間の配管・配線部材３０の長さに余裕を
もって配設することができる。

【００４１】図示しない駆動源から伝達された回転力が
傘歯車５１に伝達され、この傘歯車５１の回転は傘歯車
５２を介して第１の減速機５３に入力され、減速されて
該第１の減速機５３の出力軸に取り付けられた歯車５４
を回転させ、該歯車５４と噛み合う第２手首要素４２に
取り付けられている歯車５５を回転させて、第２の手首
要素４２を軸線ｂ回りに回転させる。

【００４２】又、図示しない駆動源から伝達された回転
力を傘歯車６１で受け、この傘歯車６１の回転は、傘歯
車６２，歯車６３に伝達され、該歯車６３に噛み合う、
第２の減速機６５の入力軸に取り付けられた歯車６４を
回転させ、第２の減速機６５で減速されて出力軸に取り
付けられた傘歯車６６を回転させ、該傘歯車６６と噛み
合う第３の手首要素４３に取り付けられた傘歯車６７を
回転させることにより、第３の手首要素４３を軸線ｃ回
りに回転させる。

【００４３】第２の手首要素４２が軸線ｂ回りに回動す
ることにより第３の手首要素４３の中空経路４９も軸線
ｂ回りに回動するが、この回動により、配管・配線部材
３０の第１の手首要素４１の配管・配線部材案内手段４
６での保持位置と中空経路４９の位置が変動しその間の
距離も変動するが、配管・配線部材３０はこの間におい
て、屈曲し撓んでおり、且つその長さに余裕をもって接
続されているから、この位置、距離の変化に対する配管
・配線部材３０の変動分は、この保持部材４６と中空経
路４９間で吸収されることになる。

【００４４】又、第３の手首軸の回転による配管・配線
部材３０のねじれは、この保持部材４６と中空経路４９
間でほとんど吸収されるが、配管・配線部材３０は保持
部材４６の孔に挿通されているだけであるから、保持部
材４６以降（ロボット前腕部側）の部分でも吸収される
ことになる。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、第１の手首要素と第３の手首
要素までの配管・配線部材の経路を広い空間領域として
いることから、各手首要素が回動しても、配管・配線部
材はこの空間領域内を移動し、長さ変動を吸収するか
ら、配管・配線部材が手首自身にからみついたり、配管
・配線部材と手首の各要素や周辺機器と摺接する部分が
少なくなり、配管・配線部材の擦れによる破損を少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の手首構造の手首を用
いたロボットの概要図である。

【図２】本発明の第２の実施形態の手首構造の説明図で
ある。

【図３】本発明の第３の実施形態の手首構造の説明図で
ある。

【図４】本発明の第４の実施形態の手首構造の手首を取
り付けたロボットの概要図である。

【図５】本発明の第５の実施形態の手首構造の手首を取
り付けたロボットの概要図である。

【図６】第１〜第４の実施形態で用いた手首４０の一例
の構造を示す図である。

【図７】産業用ロボットでスポット溶接を行う際の、ス
ポット溶接ガンへの給電、給油、給排気等を行うため
に、従来行われている配管・配線の状態を示した図であ
る。

【符号の説明】

３０ 配管・配線部材 ３３ ロボットの前腕部 ３４ ロボットの後腕部 ４０ 手首 ４１ 第１の手首要素 ４２ 第２の手首要素 ４３ 第３の手首要素 ４４ 中継プレート ４５ エンドエフェクタ ４６ 配管・配線部材案内手段 ４７ａ，４７ｂ 収納部材 ４８ 保護手段 ４９ 中空経路 ５１，５２，６１，６２，６６，６７ 傘歯車 ５３ 第１の減速機 ５４，５５，６３，６４ 歯車 ５６，５７ 軸受け ６５ 第２の減速機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 浩 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 Ｆターム(参考） 3C007 AS11 BS10 BS12 BT08 CV08 CW08 CY02 CY03 CY04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボット前腕部が、前腕部取付基部に対
   して前記前腕部の長手軸である第１の軸線の回りに回転
   可能に設けられた構造のロボットに用いられるロボット
   手首構造において、前記前腕部先端に固定される第１の
   手首要素と、該第１の手首要素に対して、前記第１の軸
   線と所定角度で交差する第２の軸線回りに回転自在に設
   けられた第２の手首要素と、該第２の手首要素に対し
   て、前記第２の軸線と所定角度で交差する第３の軸線回
   りに回転自在に設けられ、且つ中空経路を持つ第３の手
   首要素とを備え、前記第２の手首要素を前記第１の手首
   要素に対して駆動するための駆動力を伝達する駆動力伝
   達機構の一要素である前記第２の軸線回りに回転自在に
   設けられた第１の伝達要素と、前記第３の手首要素を前
   記第２の手首要素に対して駆動するための駆動力を伝達
   する駆動力伝達機構の一要素である前記第２の軸線回り
   に回転自在に設けられた第２の伝達要素とが、前記第３
   の軸線に対して前記第２の軸線に沿った同一方向にそれ
   ぞれ所定距離オフセットした位置に配置され、前記第１
   の伝達要素に直接駆動力を伝える駆動力伝達要素の回転
   中心軸線が前記第２の軸線と平行に配置され、前記第２
   の軸線と前記第３の軸線の交点付近に配線及び配管のた
   めの広い空間を設けたことを特徴とするロボットの手首
   構造。
2. 【請求項２】 ロボット前腕部が、前腕部取付基部に固
   定された構造のロボットに用いられるロボット手首機構
   において、前記前腕部先端に該前腕部の長手軸である第
   １の軸線回りに回転可能に設けられる第１の手首要素
   と、該第１の手首要素に対して、前記第１の軸線と所定
   角度で交差する第２の軸線回りに回転自在に設けられた
   第２の手首要素と、該第２の手首要素に対して、前記第
   ２の軸線と所定角度で交差する第３の軸線回りに回転自
   在に設けられ、且つ中空経路を持つ第３の手首要素とを
   備え、前記第２の手首要素を前記第１の手首要素に対し
   て駆動するための駆動力を伝達する駆動力伝達機構の一
   要素である前記第２の軸線回りに回転自在に設けられた
   第１の伝達要素と、前記第３の手首要素を前記第２の手
   首要素に対して駆動するための駆動力を伝達する駆動力
   伝達機構の一要素である前記第２の軸線回りに回転自在
   に設けられた第２の伝達要素とが、前記第３の軸線に対
   して前記第２の軸線に沿った同一方向にそれぞれ所定距
   離オフセットした位置に配置され、前記第１の伝達要素
   に直接駆動力を伝える駆動力伝達要素の回転中心軸線が
   前記第２の軸線と平行に配置され、前記第２の軸線と前
   記第３の軸線の交点付近に配線及び配管のための広い空
   間を設けたことを特徴とするロボットの手首構造。
3. 【請求項３】 エンドエフェクタへの配線又は配管が、
   前記第１の手首要素に沿ってあるいは第１の手首要素に
   設けられた貫通孔を通して、前記中空経路を経て該エン
   ドエフェクタに接続されていることを特徴とする請求項
   １又は請求項２記載のロボットの手首構造。
4. 【請求項４】 前記第１ないし第３の手首要素及び前記
   中空経路の一部又は全部に、前記エンドエフェクタへの
   配線又は配管との擦れを低減する保護手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１ないし請求項３の内、いずれか１
   項に記載のロボットの手首構造。
5. 【請求項５】 前記第１の手首要素から前記中空経路ま
   での一部又は全部に、前記エンドエフェクタの配線又は
   配管を収納する収納部材を設けたことを特徴とする請求
   項１ないし請求項４の内、いずれか１項に記載のロボッ
   トの手首構造。