【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットのアーム先端に取り付けられる手首機構に係り、特に、手首機構の先端に設ける回動フランジの揺動構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用ロボットの手首機構として、図２に示す構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１４１９６８号公報
【０００３】
図２において、手首機構１０１は、産業用ロボットの固定アーム１１１の先端に支持されている。手首機構１０１は、アーム１１１に対して矢印ａのように回動自在な回動アーム１０２と、この回動アームに対して揺動自在な揺動アーム１０３と、この揺動アームに対して回動自在なフランジ１０４の３つの部分からなっている。
【０００４】
回動アーム１０２は根元部分１５が円筒状であるが、根元部分から先はコの字状に形成して、左右のハウジング部１６ａ，１６ｂを設けている。ハウジング部１６ａには軸受１８ａが、また、ハウジング部１６ｂには軸受１８ｂがそれぞれ嵌められている。アーム１０３は、軸受１８ａ，１８ｂによって揺動自在に支持され、内部にモータ収納空間を形成している。フランジ１０４は、揺動アーム１０３に嵌められた軸受２７によって回動自在に支持される。
【０００５】
揺動用モータ３１が、揺動アーム１０３のモータ収納空間内に取り付けられ、減速機構３４を介してアーム１０３を駆動する。揺動用モータ３１と減速機構３４は、アーム１０３の揺動軸線３８と同軸に取り付けられている。
一方、揺動アーム１０３のモータ収納空間内には、回動用モータ３２が取り付けられ、減速機構４４を介してフランジ１０４を駆動する。
【０００６】
しかし、この手首機構は、揺動アーム１０３がモータ収納空間を内蔵しているので大きく、これを支承するために、回動アームのハウジング部がさらに大きくなり、それに伴って、手首機構１０１全体の幅寸法ｂが大きくなる。また、揺動アーム１０３は、モータ収納空間を設けているので、形状が複雑である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述した従来の問題点に鑑みて、幅寸法が小さく、構成部材の形状が簡単な産業用ロボットの手首機構を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、本発明は、揺動アームの構造を簡略化し、もって手首機構の全体幅を減少させんとするものである。
本発明による、産業用ロボットの固定アームに回動自在に取り付けられる手首機構は、該機構に対して揺動自在に設けた回動フランジを有する。この手首機構は、減速機構を一体に備えた、揺動用の減速機一体型モータを手首機構に設置し、フランジの回動用モータを直接に、あるいはこの回動用モータを一端に固定した揺動用の支持部材を介して、揺動用の減速機一体型モータの出力軸に取り付けて揺動させることを特徴とする。
このように、フランジの回動用モータと揺動用のモータとを直接に、あるいは回動用モータを把持した揺動用支持部材を介して、連結することによって、フランジ回動用モータを収容するケーシングは不要であり、揺動アームを小さく簡単に形成し、これに伴って、手首機構全体も小さく構成することができる。
【０００９】
揺動用の支持部材は略Ｌ字状断面で、固定アームの軸線の片側のみにおいて揺動用の減速機一体型モータに連結することが好ましい。このような構成により、揺動アームと回動アームの連結に要する領域を少なくして、手首機構をさらに小さくすることができる。
さらに、好適には、減速機構を一体に備えた、回動用の減速機一体型モータを固定アームに設置し、揺動用の減速機一体型モータを直接に、あるいはこの揺動用の減速機一体型モータを一端に固定した回動用の支持部材を介して、回動用の減速機一体型モータの出力軸に取り付けて回動させる。これによって、固定アームと回動アームとの連結構造をも簡略化して、手首機構をさらに小型化することができる。
また、揺動用と回動用の減速機一体型モータは、それぞれモータ部と、減速機構と、主軸受とを防滴構造とすることが好ましい。これによって、従来、回動アームと揺動アームに設けていた防滴構造を廃して、手首機構の構造をさらに簡略化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を、図面に基づいて説明する。
図１を参照すると、本例による手首機構１は、前述の従来例と同様に、ロボットの固定アーム１１に対して矢印ａのように回動自在なアーム２と、この回動アームに対して揺動自在なアーム３と、この揺動アームに対して回動自在なフランジ４を有している。
【００１１】
固定アーム１１は、その先端に、減速機構を一体状に備えた減速機一体型のモータ５１を設けており、このモータは、該モータのケース５３をアーム１１に固定して取り付けられている。
回動アーム２は、略Ｔ字状断面の支持部材２ａと、この支持部材に取り付けた、モータ５１と同様な減速機一体型のモータ６１から成る。回動アーム２は、支持部材２ａのＴ字横棒部分をモータ５１の減速機構出力軸５２に固定して、モータ５１に連結している。
また、モータ６１は、支持部材２ａのＴ字縦棒部分に、該モータのケース６３を固定している。モータ６１は、その回転軸線がモータ５１の回転軸線と直交するように、配置されている。
【００１２】
揺動アーム３は、略Ｌ字状断面の支持部材３ａから成り、この支持部材に、モータ５１と同様な構成の減速機一体型のモータ７１を取り付けている。モータ７１は、その回転軸線がモータ６１の回転軸線と直交するように配向して、該モータのケース７３を揺動アーム支持部材３ａのＬ字横棒部分に固定している。揺動アーム３は、支持部材３ａのＬ字縦棒部分をモータ６１の減速機構出力軸６２に固定して、モータ６１に連結している。
フランジ４は、モータ７１の減速機構出力軸７２に取り付けられている。
【００１３】
かくして、回動アーム２が、モータ５１の駆動によって固定アーム１１に対して回動し、揺動アーム３がモータ７１と共に、モータ６１の駆動によって、回動アーム２に対して揺動し、さらに、フランジ４がモータ７１の駆動によって回転することができる。
【００１４】
上述のモータ５１，６１および７１は、図３に示す構造である。
図３の減速機一体型モータは、モータ部８１と、ハーモニックドライブ減速機構８２と、鍔付き円筒状のケース９３とを主要部品としている。
モータ部８１は、従来のＡＣモータ要部と同様の構成であり、ケース９３内に配設されている。減速機構８２も、モータ部８１と同心となるように、ケース９３内に設けている。
【００１５】
減速機構８２は、ウェーブジェネレータ８４と、出力軸９２を含んでいる。ウェーブジェネレータ８４は、モータ部８１の出力軸に連結されている。ケース９３の内周壁には、ウェーブジェネレータ８４の外周に対向して、サーキュラスプライン８５が形成されている。また、出力軸９２には、ウェーブジェネレータ８４とサーキュラスプライン８５の間に入るフレクスプライン８６を設けている。出力軸９２は、主軸受８３によりケース９３に対して回転可能に支承され、モータ部８１により、ウェーブジェネレータ８４とサーキュラスプライン８５とフレクスプライン８６とを介して駆動される。
【００１６】
主軸受８３はクロスローラ軸受であり、ラジアル荷重とスラスト荷重とモーメント荷重を同時に支持することができる。減速機一体型モータは、オイルシール８８によって内部が密封され、その他の接合面もＯリングで密閉されていて、防滴構造となっている。
【００１７】
本例では、揺動アーム３は、モータ収納空間を要さず、形状が簡単で、安価に容易に製作可能である。また、揺動アーム３を小さくできるため、手首機構１の全体幅寸法ｂも小さくなる。さらに、揺動アーム３を略Ｌ字断面形状の支持部材３ａで構成することによって、揺動アームと回動アームとの連結部を固定アームの軸線に関して片側のみに配置できるので、手首機構１の全体幅寸法ｂがさらに小さくなる。
また、減速機一体型モータがそれ自体で防滴構造であるので、従来は揺動アームと回動アームに設けていた、減速機構、モータおよび主軸受に対する防滴構造が不要となり、手首機構１の構造がさらに簡単になる。
【００１８】
上述した手首機構は一例であって、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではない。
例えば、上述の例では、モータ５１，６１の連結ならびにモータ６１，７１の連結に、それぞれ別個の支持部材を介在させているが、これらの支持部材を廃して、モータ６１，７１のケース９３を相手側のモータの出力軸に直接取り付ける構造とすることもできる。
【００１９】
また、ハーモニックドライブ減速機のかわりに、ＲＶ減速機、サイクロ減速機、遊星歯車減速機など、その他の減速手段を用いても良い。主軸受は、クロスローラ軸受のかわりに、アンギュラ玉軸受、テーパコロ軸受など、その他の軸受を用いることができ、減速機一体型モータの外部に補助の軸受を追加しても良い。また、減速機一体型モータは、モータ部と減速機を個別のケースに収納して、これらケース同士を連結する構造でも良い。減速機一体型モータ６１は取付方法を逆にして、出力軸６２を回動アーム２に固定し、ケース６３を揺動アーム３に固定することもできる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によると、揺動アームを小さく簡単に形成し、手首機構全体も小さく構成することができるので、製造が容易であり、手先が小型で汎用性に優れた産業用ロボットの安価な提供を可能にすると云う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例である産業用ロボット手首機構の概略断面図である。
【図２】従来の産業用ロボット手首機構を示す概略図である。
【図３】図１の手首機構に用いる減速機一体型モータの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ 手首機構
２ 回動アーム
２ａ （回動用）支持部材
３ 揺動アーム
３ａ （揺動用）アーム
４ フランジ
１１ 固定アーム
５１ （回動アーム用）減速機一体型モータ
５２ 出力軸
６１ （揺動アーム用）減速機一体型モータ
６２ 出力軸
７１ （フランジ用）減速機一体型モータ
７２ 出力軸
８１ モータ部
８２ ハーモニックドライブ減速機構
８３ 主軸受[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wrist mechanism attached to the tip of an arm of an industrial robot, and more particularly to a swinging structure of a rotating flange provided at the tip of the wrist mechanism.
[0002]
[Prior art]
As a wrist mechanism for an industrial robot, a structure shown in FIG. 2 is known (see, for example, Patent Document 1).
[Patent Document 1] JP-A-8-141968
In FIG. 2, the wrist mechanism 101 is supported at the tip of a fixed arm 111 of an industrial robot. The wrist mechanism 101 includes a pivot arm 102 that can pivot with respect to the arm 111 as indicated by an arrow a, a pivot arm 103 that can pivot with respect to the pivot arm, and a pivot arm that rotates with respect to the pivot arm. It consists of three parts of a movable flange 104.
[0004]
The pivot arm 102 has a cylindrical base portion 15, but the root portion is formed in a U-shape, and left and right housing portions 16 a and 16 b are provided. The housing 18a is fitted with a bearing 18a, and the housing 16b is fitted with a bearing 18b. The arm 103 is swingably supported by the bearings 18a and 18b, and forms a motor storage space inside. The flange 104 is rotatably supported by a bearing 27 fitted to the swing arm 103.
[0005]
A swing motor 31 is mounted in the motor storage space of the swing arm 103 and drives the arm 103 via the speed reduction mechanism 34. The swing motor 31 and the speed reduction mechanism 34 are attached coaxially to the swing axis 38 of the arm 103.
On the other hand, a rotation motor 32 is mounted in the motor storage space of the swing arm 103 and drives the flange 104 via the speed reduction mechanism 44.
[0006]
However, this wrist mechanism is large because the swing arm 103 has a built-in motor housing space. In order to support this, the housing portion of the rotating arm is further increased, and accordingly, the wrist mechanism 101 is entirely constructed. The width dimension b is increased. Further, since the swing arm 103 is provided with a motor storage space, the shape thereof is complicated.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a wrist mechanism for an industrial robot having a small width dimension and a simple configuration of constituent members.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the foregoing object, the present invention is intended to simplify the structure of the swing arm and thereby reduce the overall width of the wrist mechanism.
The wrist mechanism that is pivotably attached to the fixed arm of the industrial robot according to the present invention has a pivot flange that is swingably provided with respect to the mechanism. In this wrist mechanism, a swinging reduction gear integrated motor, which is integrally provided with a speed reduction mechanism, is installed in the wrist mechanism, and the swinging motor is fixed directly at the flange mechanism or at one end. It is characterized by being attached to an output shaft of a swinging reduction gear integrated motor via a support member and swinging.
Thus, the casing for housing the flange rotation motor is not required by connecting the flange rotation motor and the swing motor directly or via the swing support member holding the rotation motor. In addition, the swing arm can be formed small and easily, and accordingly, the entire wrist mechanism can be made small.
[0009]
The swinging support member has a substantially L-shaped cross section, and is preferably connected to the swinging speed reducer-integrated motor only on one side of the axis of the fixed arm. With such a configuration, it is possible to reduce the area required for connecting the swing arm and the rotation arm and further reduce the wrist mechanism.
Further, preferably, a rotational speed reducer-integrated motor, which is integrally provided with a speed reducing mechanism, is installed on the fixed arm, and the swinging speed reducer-integrated motor is directly or this swinging speed reducer-integrated type. The motor is attached to the output shaft of the rotation speed reducer-integrated motor via a rotation support member having one end fixed to the motor, and is rotated. As a result, the connection structure between the fixed arm and the rotating arm can be simplified, and the wrist mechanism can be further reduced in size.
In addition, the swinging and rotating reduction gear integrated motors preferably have a drip-proof structure for the motor portion, the speed reduction mechanism, and the main bearing, respectively. As a result, the conventional drip-proof structure provided on the pivot arm and the swing arm can be eliminated, and the structure of the wrist mechanism can be further simplified.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, the wrist mechanism 1 according to the present example is similar to the above-described conventional example in that the arm 2 is rotatable with respect to the fixed arm 11 of the robot as indicated by the arrow a, and the arm A swingable arm 3 and a flange 4 rotatable with respect to the swingable arm are provided.
[0011]
The fixed arm 11 is provided with a speed reducer-integrated motor 51 integrally provided with a speed reducing mechanism at the tip thereof, and this motor is attached with the case 53 of the motor fixed to the arm 11.
The rotating arm 2 includes a support member 2a having a substantially T-shaped cross section, and a motor 61 integrated with a reduction gear, similar to the motor 51, attached to the support member. The rotating arm 2 is connected to the motor 51 by fixing the T-shaped horizontal bar portion of the support member 2 a to the reduction mechanism output shaft 52 of the motor 51.
The motor 61 has a motor case 63 fixed to a T-shaped vertical bar portion of the support member 2a. The motor 61 is arranged such that its rotation axis is orthogonal to the rotation axis of the motor 51.
[0012]
The swing arm 3 includes a support member 3 a having a substantially L-shaped cross section, and a reduction gear integrated motor 71 having the same configuration as the motor 51 is attached to the support member. The motor 71 is oriented such that its rotational axis is orthogonal to the rotational axis of the motor 61, and the motor case 73 is fixed to the L-shaped horizontal bar portion of the swing arm support member 3a. The swing arm 3 is connected to the motor 61 by fixing the L-shaped vertical bar portion of the support member 3 a to the reduction mechanism output shaft 62 of the motor 61.
The flange 4 is attached to a speed reduction mechanism output shaft 72 of the motor 71.
[0013]
Thus, the rotating arm 2 is rotated with respect to the fixed arm 11 by driving the motor 51, and the swinging arm 3 is swinging with respect to the rotating arm 2 by driving the motor 61 together with the motor 71. The flange 4 can be rotated by driving the motor 71.
[0014]
The motors 51, 61 and 71 described above have the structure shown in FIG.
The speed reducer-integrated motor of FIG. 3 includes a motor part 81, a harmonic drive speed reduction mechanism 82, and a cylindrical case 93 with a flange as main components.
The motor unit 81 has the same configuration as that of a conventional main part of the AC motor, and is disposed in the case 93. The speed reduction mechanism 82 is also provided in the case 93 so as to be concentric with the motor unit 81.
[0015]
The speed reduction mechanism 82 includes a wave generator 84 and an output shaft 92. The wave generator 84 is connected to the output shaft of the motor unit 81. A circular spline 85 is formed on the inner peripheral wall of the case 93 so as to face the outer periphery of the wave generator 84. The output shaft 92 is provided with a flex spline 86 that enters between the wave generator 84 and the circular spline 85. The output shaft 92 is rotatably supported with respect to the case 93 by the main bearing 83, and is driven by the motor unit 81 via the wave generator 84, the circular spline 85, and the flex spline 86.
[0016]
The main bearing 83 is a cross roller bearing and can simultaneously support a radial load, a thrust load, and a moment load. The reduction gear integrated motor is sealed inside by an oil seal 88, and other joint surfaces are also sealed by an O-ring, and has a drip-proof structure.
[0017]
In this example, the swing arm 3 does not require a motor storage space, has a simple shape, and can be easily manufactured at low cost. Further, since the swing arm 3 can be reduced, the overall width dimension b of the wrist mechanism 1 is also reduced. Furthermore, by configuring the swing arm 3 with the support member 3a having a substantially L-shaped cross section, the connecting portion between the swing arm and the rotating arm can be disposed only on one side with respect to the axis of the fixed arm. The overall width dimension b is further reduced.
Further, since the speed reducer-integrated motor itself has a drip-proof structure, the drip-proof structure for the speed reduction mechanism, the motor, and the main bearing, which has been conventionally provided in the swing arm and the rotating arm, is unnecessary, and the wrist mechanism 1 The structure becomes even easier.
[0018]
The wrist mechanism described above is an example, and the embodiment of the present invention is not limited to this.
For example, in the above-described example, separate support members are interposed in the connection of the motors 51 and 61 and the connection of the motors 61 and 71. However, these support members are removed, and the case 93 of the motors 61 and 71 is removed. It can also be set as the structure directly attached to the output shaft of the other party's motor.
[0019]
Further, instead of the harmonic drive speed reducer, other speed reducing means such as an RV speed reducer, a cyclo speed reducer, or a planetary gear speed reducer may be used. As the main bearing, other bearings such as an angular ball bearing and a tapered roller bearing can be used instead of the cross roller bearing, and an auxiliary bearing may be added outside the reduction gear integrated motor. The reduction gear integrated motor may have a structure in which the motor unit and the reduction gear are housed in separate cases and the cases are connected to each other. The speed reducer-integrated motor 61 can also be attached in the reverse manner, fixing the output shaft 62 to the rotating arm 2 and fixing the case 63 to the swing arm 3.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the swing arm can be formed small and easily, and the entire wrist mechanism can be made small, so that the manufacturing is easy, the hand is small, and the industrial use has excellent versatility. The effect is that it is possible to provide an inexpensive robot.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an industrial robot wrist mechanism as an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a conventional industrial robot wrist mechanism.
3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a reduction gear integrated motor used in the wrist mechanism of FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wrist mechanism 2 Rotating arm 2a (For rotation) Support member 3 Oscillating arm 3a (For oscillating) Arm 4 Flange 11 Fixed arm 51 (For rotating arm) Reducer integrated motor 52 Output shaft 61 (For oscillating arm) ) Reducer integrated motor 62 Output shaft 71 (for flange) Reducer integrated motor 72 Output shaft 81 Motor unit 82 Harmonic drive reduction mechanism 83 Main bearing
