【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットアームの先端に取り付ける手首装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の手首装置に関して、減速装置と電動モータを直結してケーシング内に設置し、これを軸とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この構造は、ケーシングが不可分であり、手首装置の構成を自由に変更することが困難である。
【０００３】
また、ツール側の軸とその駆動系の組み付け方向を変更可能に構成して、インライン手首またはオフセット手首に切り替える構造もある（例えば、特許文献２参照）。この構造は、駆動系の組み替えを行うために、軸受支持部の分解・組付けなど、専門技術を必要とする。
【特許文献１】特開平８−１４１９６８号
【特許文献２】特開平９−７６１８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、複雑な構造や、専門技術を要することなく、自由な構成を実現し得る産業用ロボットの手首装置の提供を目的としている。
【０００５】
本発明による、産業用ロボットアームの先端に取り付ける、少なくとも１つの軸ユニットを有する手首装置は、減速機構を一体に組み込んだ減速機一体型モータで軸ユニットを構成し、該軸ユニットをモータの静止部分で、或いはこのモータの静止部分または減速機構出力軸に固定したブラケットを介して支承することを特徴とする。
この構成によると、一体型モータを含む軸ユニットは独立したモジュールとして、自在に組み合わせて設置して、手首装置を自由に構成することが可能である。また、このユニットはそれ自体によって、或いはブラケットを介して容易に取り付けることができ、軸構造および関節構造を、ひいては手首装置全体を簡単で小型にする。
【０００６】
前述のモータ静止部分またはブラケットは、ロボットアームに対する軸ユニットの所望設置角度に応じた形状に形成することが好ましい。
また、上述の、一体型モータまたは該モータとブラケットから成るモジュールを２つないし３つ組み合わせて、２軸ないし３軸を有し、手首装置の先端の軸ユニットは、インライン手首またはオフセット手首に切り替えるように、次の軸ユニットに対する前記モジュールの取付方向を可変に形成することが好ましい。
こうすることによって、軸ユニットを簡単な構造で容易に、所望の姿勢に設置することができ、また構造部品の交換や、分解など専門技術を要さずに、インライン手首とオフセット手首が実現する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１から図５を参照して説明する。なお、これら図面においては、同様な構成部分は同一の参照符号を付して説明を省略する。
図１に示す手首装置は、軸ユニット２と軸ユニット３を組み合わせて、固定アーム４の先端の、軸ユニット１を成すモータ１０に回動自在に取り付けている。
【０００８】
軸ユニット２，３はそれぞれ、減速機構を一体に組み込んだ減速機一体型モータ２０，３０を含んでいる。軸ユニット２と３は、互いに直交するように配置され、Ｌ字形状の板状ブラケット３１を介して連結されている。ブラケット３１は、その一端部を軸ユニット２のモータ２０の減速機構出力軸に、他方の端部を軸ユニット３のモータ３０の静止部分に、それぞれボルト付けしている。
軸ユニット１のモータ１０も同様に、減速機構を一体に組み込んだ減速機一体型である。軸ユニット１と２は、互いに直交するように配置されている。Ｌ字形状のブラケット２１が、一端部を軸ユニット１のモータ１０の減速機構出力軸に、他方の端部を軸ユニット２のモータ２０の静止部分にボルト付けして、軸ユニット１と２をつないでいる。
【０００９】
図２に示す手首装置では、軸ユニット１と２は前述の実施態様と同様である。この手首装置は、前述の実施態様が軸ユニット１と３を同心状に配したインライン手首であるのに対して、第３の軸ユニット５を軸ユニット１の軸線からずらして平行に配置したオフセット手首である。
軸ユニット５も減速機一体型モータ５０を備え、Ｌ字形状のブラケット５１を介して、軸ユニット２につながっている。ブラケット５１は、一端部を軸ユニット２のモータ２０の減速機構出力軸に、他方の端部を軸ユニット５のモータ５０の静止部分にボルト付けしている。
【００１０】
図３に示す手首装置は、第２の軸ユニット６のブラケット６１が４５度の傾斜部分をもった形状であり、また、第３の軸ユニット７にエンドエフェクタ取付用のフランジ７２を設けている点が、図２の実施態様と異なる。
軸ユニット１のモータ１０がブラケット６１を介して軸ユニット６のモータ６０に、さらに、この軸ユニット６のモータ６０がＬ字形状のブラケット７１を介して軸ユニット７のモータ７０にそれぞれつながっていて、全体として４５度の捻り角度のある手首を構成している。
【００１１】
図４ａ，ｂは、インライン手首とオフセット手首に切り替え可能な実施態様を示している。
この実施態様は、第１の軸ユニット１と第２の軸ユニット８を、さらに軸ユニット８と第３の軸ユニット９を互いに直交するように配置して、これらの軸ユニットを、Ｌ字形状のブラケット８１，９１を介してそれぞれ連結している。図４ａに示す状態では、手首装置は、図１の実施形態と同様なインライン手首を成している。
【００１２】
この実施形態では、第２の軸ユニット８は、減速機一体型モータ８０の減速機構出力軸をブラケット８１の一端部にボルト付けしている。モータ８０の固定側部分には、第３軸ユニットのブラケット９１の一端部が取り付けられる。このブラケットの他端部は、軸ユニット９の減速機一体型モータ９０の固定側部分にボルト付けされている。
ブラケット９１は、モータ８０に対する向きを逆にして取り付けできるように、モータ８０への取付部分を形成している。
図４ｂは、ブラケット９１の向きを変えてモータ８０に取り付けた状態を示している。この状態では、軸ユニット３が軸ユニット１の軸線からずらした位置となり、手首装置はオフセット手首となっている。
【００１３】
ここで、図７を参照して、本発明の手首装置に用いる減速機一体型モータの一例を説明する。
図７に示す例は、モータ部１０１と、ハーモニックドライブ減速機構１０２と、鍔付き円筒状のケース１０９とを有する。
モータ部１０１は、従来のＡＣモータと同様の構成であり、モータ部と同軸状の減速機構１０２と共に、モータの静止ないし固定側部分となるケース１０９内に配設している。
【００１４】
減速機構１０２は、モータ部１０１の出力軸に連結したウェーブジェネレータ１０４と、それに隣接して軸受１０３で回転可能に支承した出力軸１０８と、ケース１０９の内周壁に形成したサーキュラスプライン１０５から成る。出力軸１０８は、ウェーブジェネレータ１０４とサーキュラスプライン１０５の間に入るフレクスプライン１０６を有し、これらの噛み合いを介して、モータ部１０１により駆動される。
【００１５】
主軸受１０３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−ル１０７などによって内部が密封され、防滴構造である。
なお、減速機一体型モータは、上述のハーモニックドライブ減速機のかわりに、例えば、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る。
【００１６】
本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれら特定の形態のみに限定されるものではなく、説明した実施形態に様々な変更を加え、或いは別の実施形態とすることも可能である。
例えば、図１の手首装置では、第２軸ユニットのモータ２０を、ブラケット２１を介して第１軸ユニットに連結しているが、モータの固定側部分ないしケース自体を図示ブラケットのように形成して、モータを第１軸ユニットに直接連結しても良いことは、図示例をあげて説明するまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によると、軸ユニットの駆動系は独立したモジュールとなって、構造が簡単で、設置が容易であることに加えて、軸および連結構造が極めて簡単になるので、設計や製造が容易であり、小型で汎用性に優れた手首装置の安価な提供を可能にする効果がある
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である産業用ロボットの手首装置の部分断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態である手首装置の部分断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態である手首装置の部分断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態である、インライン手首とオフセット手首に切り換え可能な構造をもつ手首装置の部分断面図で、ａはインライン手首の状態を、ｂはオフセット手首の状態をそれぞれ示している。
【図５】本発明の手首装置に用いる減速機一体型モータの一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 第１の軸ユニット
２，６，８ 第２の軸ユニット
３，５，７，９ 第３の軸ユニット
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０ 減速機一体型モータ
２１，３１，５１，６１，７１，８１，９１ ブラケット
１０２ 減速機構
１０８ 出力軸
１０９ ケース（静止部分）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wrist device attached to the tip of an industrial robot arm.
[0002]
[Prior art]
A conventional wrist device is known in which a reduction gear and an electric motor are directly connected and installed in a casing, and this is used as a shaft (see, for example, Patent Document 1). In this structure, the casing is inseparable, and it is difficult to freely change the configuration of the wrist device.
[0003]
There is also a structure in which the tool-side shaft and the drive system assembly direction can be changed and switched to an inline wrist or an offset wrist (see, for example, Patent Document 2). This structure requires specialized techniques such as disassembly and assembly of the bearing support in order to reassemble the drive system.
[Patent Document 1] JP-A-8-141968 [Patent Document 2] JP-A-9-76187 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a wrist device for an industrial robot capable of realizing a free configuration without requiring a complicated structure or specialized technology.
[0005]
A wrist device having at least one shaft unit attached to the tip of an industrial robot arm according to the present invention comprises a shaft unit composed of a speed reducer-integrated motor in which a speed reduction mechanism is integrated, and the shaft unit is stationary of the motor. It is supported by a part or a bracket fixed to the stationary part of the motor or the output shaft of the speed reduction mechanism.
According to this configuration, the shaft unit including the integrated motor can be freely combined and installed as an independent module to freely configure the wrist device. Also, the unit can be easily attached by itself or via a bracket, making the shaft structure and joint structure and thus the wrist device as a whole simple and compact.
[0006]
The aforementioned motor stationary part or bracket is preferably formed in a shape corresponding to a desired installation angle of the shaft unit with respect to the robot arm.
Further, the above-described integrated motor or two or three modules including the motor and the bracket are combined to have two to three axes, and the shaft unit at the tip of the wrist device is switched to an inline wrist or an offset wrist. As described above, it is preferable that the mounting direction of the module with respect to the next shaft unit is variably formed.
In this way, the shaft unit can be easily installed in a desired posture with a simple structure, and inline wrists and offset wrists can be realized without requiring technical skills such as replacement of structural parts or disassembly. .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The wrist device shown in FIG. 1 combines a shaft unit 2 and a shaft unit 3 and is rotatably attached to a motor 10 constituting the shaft unit 1 at the tip of a fixed arm 4.
[0008]
Each of the shaft units 2 and 3 includes speed reducer-integrated motors 20 and 30 each integrally incorporating a speed reduction mechanism. The shaft units 2 and 3 are arranged so as to be orthogonal to each other, and are connected via an L-shaped plate-shaped bracket 31. One end of the bracket 31 is bolted to the output shaft of the speed reduction mechanism of the motor 20 of the shaft unit 2, and the other end is bolted to the stationary portion of the motor 30 of the shaft unit 3.
Similarly, the motor 10 of the shaft unit 1 is also a reduction gear integrated type in which a reduction gear mechanism is integrated. The shaft units 1 and 2 are arranged so as to be orthogonal to each other. An L-shaped bracket 21 is bolted at one end to the output shaft of the speed reduction mechanism of the motor 10 of the shaft unit 1 and the other end to the stationary portion of the motor 20 of the shaft unit 2. Connected.
[0009]
In the wrist device shown in FIG. 2, the shaft units 1 and 2 are the same as in the above-described embodiment. This wrist device is an inline wrist having the shaft units 1 and 3 concentrically arranged in the above-described embodiment, whereas the third shaft unit 5 is offset from the axis of the shaft unit 1 and arranged in parallel. It is a wrist.
The shaft unit 5 also includes a reduction gear integrated motor 50 and is connected to the shaft unit 2 via an L-shaped bracket 51. One end of the bracket 51 is bolted to the output shaft of the speed reduction mechanism of the motor 20 of the shaft unit 2, and the other end is bolted to the stationary portion of the motor 50 of the shaft unit 5.
[0010]
The wrist device shown in FIG. 3 has a shape in which the bracket 61 of the second shaft unit 6 has an inclined portion of 45 degrees, and a flange 72 for attaching an end effector is provided on the third shaft unit 7. This is different from the embodiment of FIG.
The motor 10 of the shaft unit 1 is connected to the motor 60 of the shaft unit 6 via the bracket 61, and the motor 60 of the shaft unit 6 is connected to the motor 70 of the shaft unit 7 via the L-shaped bracket 71. As a whole, it constitutes a wrist having a twist angle of 45 degrees.
[0011]
4a and 4b show an embodiment that can be switched between an inline wrist and an offset wrist.
In this embodiment, the first shaft unit 1 and the second shaft unit 8 are arranged so that the shaft unit 8 and the third shaft unit 9 are orthogonal to each other, and these shaft units are formed in an L-shape. Are connected via brackets 81 and 91, respectively. In the state shown in FIG. 4a, the wrist device forms an inline wrist similar to the embodiment of FIG.
[0012]
In this embodiment, the second shaft unit 8 has a reduction mechanism output shaft of the reduction gear integrated motor 80 bolted to one end of the bracket 81. One end of the bracket 91 of the third shaft unit is attached to the fixed side portion of the motor 80. The other end of the bracket is bolted to the fixed side portion of the reduction gear integrated motor 90 of the shaft unit 9.
The bracket 91 forms a mounting portion to the motor 80 so that the bracket 91 can be mounted in the reverse direction.
FIG. 4 b shows a state where the bracket 91 is attached to the motor 80 by changing the direction. In this state, the shaft unit 3 is shifted from the axis of the shaft unit 1, and the wrist device is an offset wrist.
[0013]
Here, with reference to FIG. 7, an example of a reduction gear integrated motor used in the wrist device of the present invention will be described.
The example shown in FIG. 7 includes a motor unit 101, a harmonic drive speed reduction mechanism 102, and a cylindrical case 109 with a flange.
The motor unit 101 has the same configuration as that of a conventional AC motor, and is disposed in a case 109 serving as a stationary or fixed side portion of the motor together with a reduction mechanism 102 coaxial with the motor unit.
[0014]
The speed reduction mechanism 102 includes a wave generator 104 connected to the output shaft of the motor unit 101, an output shaft 108 that is rotatably supported by a bearing 103 adjacent thereto, and a circular spline 105 formed on the inner peripheral wall of the case 109. The output shaft 108 has a flex spline 106 that enters between the wave generator 104 and the circular spline 105, and is driven by the motor unit 101 through these meshing.
[0015]
The main bearing 103 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 with an oil seal 107 or the like and has a drip-proof structure.
The speed reducer-integrated motor may use other speed reducing means such as an RV speed reducer, a cyclo speed reducer, or a planetary gear speed reducer instead of the above-described harmonic drive speed reducer. 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.
[0016]
Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to only these specific forms, and various modifications can be made to the described embodiments, or other embodiments can be made. is there.
For example, in the wrist device of FIG. 1, the motor 20 of the second shaft unit is connected to the first shaft unit via the bracket 21. However, the fixed side portion of the motor or the case itself is formed as shown in the bracket. Needless to say, the motor may be directly connected to the first shaft unit.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the drive system of the shaft unit becomes an independent module, the structure is simple, and in addition to being easy to install, the shaft and the connecting structure are extremely simple. It is easy to design and manufacture, and has the effect of enabling the inexpensive provision of a wrist device that is small and versatile.
FIG. 1 is a partial sectional view of a wrist device for an industrial robot according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a wrist device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a wrist device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a wrist device having a structure that can be switched between an inline wrist and an offset wrist according to a fourth embodiment of the present invention, in which a represents the state of the inline wrist, and b represents the state of the offset wrist. Show.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing an example of a reduction gear integrated motor used in the wrist device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st axis | shaft unit 2,6,8 2nd axis | shaft unit 3,5,7,9 3rd axis | shaft unit 10,20,30,40,50,60,70,80 Reduction gear integrated motor 21, 31, 51, 61, 71, 81, 91 Bracket 102 Reduction mechanism 108 Output shaft 109 Case (stationary part)
