JP2005177969A - 産業用ロボットの腕機構 - Google Patents

Abstract

【課題】長手方向の一端側に対して他端側を長手方向に沿う回転軸を中心にして回動可能に支持した腕部の内部に、回転軸に沿ってコンジットケーブルを挿通する構成とした上で、バックラッシを低減するとともに、減速機での駆動力の伝達ロスを低減し、さらにコンジットケーブルを設けた際の送給装置の取り付け寸法を小型化する。
【解決手段】Ｒ軸上から離間して上腕部３の一端側３ａに設けてあってＲ軸モータ８の出力軸にハーモニックドライブ減速機９を連結してなる駆動部１０と、Ｒ軸を中心に回動可能に支承してあって上腕部３の他端側３ｂに接続した従動歯車１１と、Ｒ軸に沿って設けてあって上腕部３の一端側３ａの外部に開口する形態で従動歯車１１を貫通して上腕部３の他端側３ｂに連通した挿通穴１３と、ハーモニックドライブ減速機９の出力軸に設けてあって従動歯車１１と噛合するシザーズギア１２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、産業用ロボットの腕部を所定の回動軸の周りに回動可能に支持する腕機構であって、特に腕部の内部にケーブルなどを挿通する構成の産業用ロボットの腕機構に関するものである。

図８は一般的な産業用ロボットを例示する側面図である。図８に示す産業用ロボットは、基台部１と、下腕部２と、上腕部３と、手首部４とを有している。基台部１は、所定のベース５に設置される。基台部１は、ベース５に固定される固定台１ａと、固定台１ａに対してＳ軸（例えばベースが水平の場合にＳ軸は垂直）の周りに回動可能に支持した回動台１ｂとを有している。下腕部２は、例えば上下方向に長手状に形成してあり、その下端が基台部１の回動台１ｂに対してＬ軸（Ｓ軸に対して直交する軸）の周りに回動可能に支持してある。腕部としての上腕部３は、例えば水平方向に長手状に形成してあり、その一端側３ａが下腕部２の上端に対してＵ軸（Ｌ軸に対して平行な軸）の周りに回動可能に支持してある。さらに、上腕部３は、長手方向の一端側３ａと、長手方向の他端側３ｂとに分割して形成してあり、一端側３ａに対して他端側３ｂが回動軸としてのＲ軸（上腕部３の長手方向に沿う軸）の周りに回動可能に支持してある。手首部４は、上腕部３の他端に対してＢ軸（Ｒ軸に対して直交する軸）の周りに回動可能に支持してある。さらに、手首部４は、上腕部３の他端に対してＴ軸（Ｂ軸に対して直交する軸）の周りに回動可能に支持してある。この手首部４の端部には、エンドフェクタ６が設けてある（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。

また、基台部１、下腕部２および上腕部３に対して、各構成要素に空洞部を設け、当該空洞部を通してエアホースを配設したものがある（例えば、特許文献３参照）。

ところで、従来では、図９に示すようにエンドフェクタ６の先端に溶接ワイヤなどを送給するためのコンジットケーブル７を設けることがある。この場合、コンジットケーブル７が図示しないワークや周辺機器、あるいは動作中の上腕部３に干渉しないように、当該コンジットケーブル７を上腕部３の内部に内蔵してある。

具体的には、図９に示すように上腕部３を中空に形成し、その内部に一端側３ａから他端側３ｂに延在してエンドフェクタ６に至る態様でコンジットケーブル７を内蔵する。一方、上腕部３の一端側３ａの内部には、Ｒ軸モータ８とハーモニックドライブ減速機９とを連結した形態で固定してある。Ｒ軸モータ８の出力軸は、Ｒ軸上に配置してあってハーモニックドライブ減速機９の入力軸に連結してある。ハーモニックドライブ減速機９の出力軸は、Ｒ軸上に配置してあって、上腕部３の他端側３ｂに固定してある。すなわち、Ｒ軸モータ８の駆動によって、その駆動力がハーモニックドライブ減速機９を介して上腕部３の他端側３ｂに伝達して、当該他端側３ｂがＲ軸の周りに回転することになる。そして、上腕部３の内部にコンジットケーブル７を内蔵する場合には、上腕部３の一端側３ａのＲ軸上にＲ軸モータ８およびハーモニックドライブ減速機９が存在するので、このＲ軸モータ８およびハーモニックドライブ減速機９を避ける態様でコンジットケーブル７を上腕部３の一端側３ａの側部から挿入して上腕部３の内部を通してある。

ところで、後述のごとく上記産業用ロボットの腕機構での問題を解消しようとした場合にバックラッシの問題が生じる。バックラッシを解消する手段としては、シザーズギアが知られている（例えば、特許文献４または特許文献５参照）。

特開平９−１４１５８９号公報 特許第３３２９４３０号公報 特開平７−２４６５８７号公報 特開２０００−２４０７６３号公報 特開２００１−１２５８２号公報

しかしながら、従来の産業用ロボットの腕機構では、コンジットケーブル７を上腕部３の一端側３ａの側部から挿入した場合、当該コンジットケーブル７に曲げが生じる構造になる。この結果、溶接ワイヤなどの送給性が低下し、またコンジットケーブル７自体の屈曲寿命が短くなるという問題がある。さらに、コンジットケーブル７が太くなると曲げ部分の曲率半径が小さくなるので、上記問題が顕著にあらわれることになる。

この問題に対し、コンジットケーブル７をＲ軸に沿って曲げることなく配置するために、Ｒ軸モータ８をＲ軸上から離間して配置し、さらにＲ軸上に配置したハーモニックドライブ減速機９の軸部分にコンジットケーブル７を挿通する構成が考えられる。この場合、Ｒ軸モータ８とハーモニックドライブ減速機９との間を伝達歯車などで連結することになる。しかしながら、この構成では、Ｒ軸モータ８とハーモニックドライブ減速機９とを連結する伝達歯車にバックラッシが発生し、当該伝達歯車の機械加工精度を上げてもバックラッシが大きいという問題がある。さらに、Ｒ軸上に配置したハーモニックドライブ減速機９の軸部分にコンジットケーブル７を挿通するため、ハーモニックドライブ減速機９の外枠が大きくなり、ハーモニックドライブ減速機９での駆動力の伝達ロスが大きくなるという問題がある。このため、Ｒ軸モータ８も出力の大きいものを用いる必要がある。

なお、バックラッシを解消する手段としては、上述したシザーズギアが知られている。このシザーズギアは、主平歯車と副平歯車との間にバネを設けるために、当該バネを配置する溝を主平歯車および副平歯車に形成してある。しかしながら、溝は、主平歯車と副平歯車に対してバネによるバネ圧を均一に生じさせて、ギアの軸部分での偏荷重を回避するために高い加工精度が要求される。また、シザーズギアは、主平歯車と副平歯車との互いの重合面を隙間なく重合させ、かつ、各重合面の間に回転方向の滑りを生じさせるために高い加工精度が要求される。すなわち、高精度のシザーズギアを得るためには加工が容易でなくコストが嵩んでしまうことになる。

また、図９および図１０に示すようにコンジットケーブル７を上腕部３に設ける際には、溶接ワイヤを送給する送給装置７Ａを要する。この送給装置７Ａは、コンジットケーブル７を上腕部３に挿通するために上腕部３の一端側３ａに取り付けてある。ところが、上記のごとくＲ軸上には、Ｒ軸モータ８およびハーモニックドライブ減速機９が設けてある。このため、上腕部３の一端側３ａに送給装置７Ａを取り付けた際に、図１０に示すようにＵ軸の直上からＲ軸方向に延在する寸法Ｆ１が長くなる。この結果、上腕部３をＵ軸の周りに回動した場合に寸法Ｆ１に係る曲率半径ｒが大きくなるので、上腕部３の一端側３ａに外部に干渉するおそれのある揺動範囲が生じてしまうという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みて、長手方向の一端側に対して他端側を長手方向に沿う回転軸を中心にして回動可能に支持した腕部の内部に、回転軸に沿ってケーブルを挿通する構成とした上で、バックラッシを低減するとともに、減速機での駆動力の伝達ロスを低減し、さらにケーブルに係る外部装置の取り付け寸法を小型化することができる産業用ロボットの腕機構を提供することを目的とする。さらに、本発明は、バックラッシを解消するための高精度のシザーズギアを安価で得ることができる産業用ロボットの腕機構を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る産業用ロボットの腕機構は、長手方向の一端側を所定部位に支持して長手方向の他端側を前記一端側に対して長手方向に沿う回動軸の周りに回動可能に支持した腕部と、前記回動軸上から離間して前記腕部の一端側に設けてあり駆動モータの出力軸に減速機を連結してなる駆動部と、前記回動軸を中心に回動可能に支承してあり前記腕部の他端側に接続した従動歯車と、前記回動軸に沿って設けてあり前記腕部の一端側の外部に開口する形態で前記従動歯車を貫通して前記腕部の他端側に連通した挿通穴と、前記減速機の出力軸に設けてあり前記従動歯車と噛合するシザーズギアとを備えたことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る産業用ロボットの腕機構は、上記請求項１において、 前記シザーズギアは、前記従動歯車に噛合する同じ歯形の主平歯車および副平歯車を重合した形態にして前記主平歯車と前記副平歯車とを相対する回転方向にバネによって付勢して構成してあり、前記主平歯車および前記副平歯車が重合する相互の重合面にそれぞれ凹設されて対向配置した内部に前記バネを収容する各収容溝と、前記各収容溝内にそれぞれ固定された間に前記バネを配置して当該バネの弾性方向の中心を前記重合面の位置に合わせて保持する各バネ受け部材と、前記主平歯車および前記副平歯車を前記従動歯車に噛合した状態で前記主平歯車と前記副平歯車との相対移動に伴う前記バネの伸縮を許容する態様で前記収容溝側の内壁と前記各バネ受け部材との間に設けた隙間部とを備えたことを特徴とする。

本発明の請求項３に係る産業用ロボットの腕機構は、上記請求項１または２において、前記シザーズギアは、前記従動歯車に噛合する同じ歯形の主平歯車および副平歯車を重合した形態にして前記主平歯車と前記副平歯車とを相対する回転方向にバネによって付勢して構成してあり、前記主平歯車あるいは前記副平歯車の一方に嵌合して前記主平歯車あるいは前記副平歯車の他方の回転方向への移動を許容する態様で設けた摺動子と、前記摺動子を介在して前記主平歯車と前記副平歯車とを重合した形態で係合する係合部材とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る産業用ロボットの腕機構は、挿通穴を介してケーブルなどを腕部の内部に略直線状に配置することができる。特に、駆動部の駆動力を従動歯車に伝達するシザーズギアを採用したことにより、駆動部と従動歯車との間の駆動伝達に際して、バックラッシを抑えることができる。さらに、減速機を回動軸上から離間しているので当該減速機にケーブルなどを挿通する構成でないため、減速機の外枠を小さくでき、さらに当該減速機での駆動力の伝達ロスを低減することができ、かつ、駆動モータも出力の小さいものを採用できる。また、回動軸から駆動モータおよび減速機を離間している分、ケーブルに係る外部装置の取り付け寸法を小型化することができる。

また、シザーズギアは、各バネ受け部材の各保持部によってバネの弾性方向の中心を主平歯車および副平歯車が重合する相互の重合面の位置に合わせて保持している。さらに、シザーズギアは、隙間部によってバネの伸縮を許容している。これにより、主平歯車と副平歯車との間でバネの付勢力を均一かつ負荷なく生じさせるので、ギアの軸部分での偏荷重を回避した高精度なシザーズギアを得ることができる。さらに、各収容溝とバネ受け部材との簡素な構成なので加工が容易であり、高精度なシザーズギアを安価で得ることができる。さらにまた、シザーズギアは、主平歯車あるいは副平歯車の一方に嵌合して主平歯車あるいは副平歯車の他方の回転方向への移動を許容する摺動子を介在して主平歯車と副平歯車とを重合した形態で係合している。これにより、主平歯車と副平歯車とを隙間なく重合することができるとともに、主平歯車と副平歯車との相対する回転方向の移動をスムーズに行うことができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る産業用ロボットの腕機構の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は本発明に係る産業用ロボットの腕機構の実施例を示す一部裁断平面図、図２は本発明に係る産業用ロボットの腕機構の実施例を示す側面図、図３はシザーズギアを示す平面図、図４は図３におけるＩ−Ｉ拡大断面図、図５はシザーズギアの主平歯車を重合面側から見た平面図、図６はシザーズギアの副平歯車を重合面側から見た平面図、図７は図３におけるII−II拡大断面図である。なお、以下に説明する実施例において上述した背景技術と同等箇所には同一の符号を付して説明する。

図１および図２に示すように本実施例における産業用ロボットの腕機構は、図８で示した腕部としての上腕部３に係る。上腕部３は、例えば水平方向に長手状に形成してあり、その一端側３ａが所定部位としての下腕部２の上端に対してＵ軸（図８中のＬ軸に対して平行な軸）の周りに回動可能に支持してある。上腕部３は、長手方向の一端側３ａと、長手方向の他端側３ｂとに分割して形成してあり、一端側３ａに対して他端側３ｂが回動軸としてのＲ軸（上腕部３の長手方向に沿う軸）の周りに回動可能に支持してある。この上腕部３の他端側３ｂには、Ｂ軸（Ｒ軸に対して直交する軸）の周りに回動可能に設けた手首部４がある。手首部４は、上腕部３の他端に対してＴ軸（Ｂ軸に対して直交する軸）の周りに回動可能に支持してある。この手首部４の端部には、エンドフェクタ６が設けてある。

上腕部３は、中空に形成してある。この上腕部３の一端側３ａには、他端側３ｂにおけるＲ軸の周りの回動を駆動する駆動機構が内蔵してある。この駆動機構は、駆動部１０と、従動歯車１１と、駆動伝達部１２とからなる。

駆動部１０は、Ｒ軸から離間して上腕部３の一端側３ａに設けてあり、駆動モータとしてのＲ軸モータ８と、ハーモニックドライブ減速機９とからなる。Ｒ軸モータ８の出力軸は、ハーモニックドライブ減速機９の入力軸に直接連結してある。すなわち、駆動部１０では、Ｒ軸モータ８の回転をハーモニックドライブ減速機９によってロス無く減速する。なお、ハーモニックドライブ減速機９は、バックラッシが非常に小さい。

従動歯車１１は、Ｒ軸を中心に回動可能に支承してあって上腕部３の他端側３ｂに接続してある。この従動歯車１１は、Ｒ軸を中心に回動可能に支承した平歯車からなる。

また、従動歯車１１には、挿通穴１３が設けてある。挿通穴１３は、Ｒ軸に沿って設けてあって上腕部３の一端側３ａの外部に開口する形態で従動歯車１１を貫通して上腕部３の他端側３ｂに連通してある。

駆動伝達部１２は、ハーモニックドライブ減速機９の出力軸に連結してある。この駆動伝達部１２は、シザーズギアとして構成してあり、ハーモニックドライブ減速機９の出力軸の回動に伴って回動する主平歯車１２ａと、当該主平歯車１２ａと略同一の直径を有して主平歯車１２ａとの間にバネ１２ｃを介して重合した副平歯車１２ｂとからなる。この駆動伝達部としてのシザーズギア１２は、バネ１２ｃの弾性力で主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとの互いの歯の間に従動歯車１１の歯を挟む態様で当該従動歯車１１に噛合してある。すなわち、シザーズギア１２は、駆動部１０のハーモニックドライブ減速機９と従動歯車１１とを連結して駆動部１０の駆動力を従動歯車１１に伝達する。なお、シザーズギア１２は、主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとの互いの歯の間に従動歯車１１の歯を挟むことにより従動歯車１１との間のバックラッシの発生を抑える。

シザーズギア１２は、従動歯車１１に噛合するほぼ同じ歯形の主平歯車１２ａおよび副平歯車１２ｂを重合した形態にして、主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとを相対する回転方向にバネ１２ｃによって付勢して構成してある。図３〜図６に示すようにシザーズギア１２は、主平歯車１２ａおよび副平歯車１２ｂが重合する相互の重合面１２１ａ，１２１ｂに凹設した収容溝１２２ａ，１２２ｂの内部にバネ１２ｃを収容してある。収容溝１２２ａ，１２２ｂは、主平歯車１２ａおよび副平歯車１２ｂの相対する回転方向の接線に沿って長手状に形成してあり、互いの開口が向き合う態様で対向配置されることでバネ１２ｃを収容する空間をなしている。

収容溝１２２ａ，１２２ｂには、各々バネ受け部材１３０ａ，１３０ｂが固定してある。バネ受け部材１３０ａは、収容溝１２２ａの溝底に形成した円穴部１２３ａに対して略円柱状の脚部１３１ａを圧入することによって収容溝１２２ａに固定してある。さらに、バネ受け部材１３０ａは、収容溝１２２ａに対向する収容溝１２２ｂの内部に延在する半円柱状の受け部１３２ａを有している。また、バネ受け部材１３０ｂは、収容溝１２２ｂの溝底に形成した円穴部１２３ｂに対して略円柱状の脚部１３１ｂを圧入することによって収容溝１２２ｂに固定してある。さらに、バネ受け部材１３０ｂは、収容溝１２２ｂに対向する収容溝１２２ａの内部に延在する半円柱状の受け部１３２ｂを有している。

各受け部１３２ａ，１３２ｂの間には、バネ１２ｃを配置してある。そして、各受け部１３２ａ，１３２ｂの基端部分には、バネ１２ｃの側部に当接する保持部１３３ａ，１３３ｂがそれぞれ設けてある。各保持部１３３ａ，１３３ｂは、バネ１２ｃを挟み込む態様で当該バネ１２ｃを保持する。これにより、バネ１２ｃは、自身の弾性方向の中心を主平歯車１２ａおよび副平歯車１２ｂが重合する相互の重合面１２１ａ，１２１ｂの位置に合わせて保持されることになる。

バネ受け部材１３０ａの受け部１３２ａと、当該受け部１３２ａを延在した収容溝１２２ｂ側の内壁との間には、隙間部１４０ｂが設けてある。隙間部１４０ｂは、収容溝１２２ｂの一部を拡張することによって当該収容溝１２２ｂの内壁と受け部１３２ａとの間に形成してある。また、バネ受け部材１３０ｂの受け部１３２ｂと、当該受け部１３２ｂを延在した収容溝１２２ａ側の内壁との間には、隙間部１４０ａが設けてある。隙間部１４０ａは、収容溝１２２ａの一部を拡張することによって当該収容溝１２２ａの内壁と受け部１３２ｂとの間に形成してある。これら隙間部１４０ａ，１４０ｂは、主平歯車１２ａおよび副平歯車１２ｂが従動歯車１１に噛合して、各バネ受け部材１３０ａ，１３０ｂ（各受け部１３２ａ，１３２ｂ）がバネ１２ｃの付勢力を受けた状態にて、図４に示すように収容溝１２２ａの内壁と受け部１３２ｂとの接触、および収容溝１２２ｂの内壁と受け部１３２ａとの接触を回避してバネ１２ｃの伸縮を許容する。

そして、上記のごとくバネ１２ｃを収容し保持する各収容溝１２２ａ，１２２ｂおよびバネ受け部材１３０ａ，１３０ｂの構成は、主平歯車１２ａおよび副平歯車１２ｂの回転方向の中心に対して対称な位置に複数箇所（本実施例では２箇所）に設けてある。

図７に示すようにシザーズギア１２は、係合部材としてのボルト１５０によって主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとを重合した形態で係合してある。主平歯車１２ａには、ボルト１５０を螺合するボルト穴１２４と、当該ボルト穴１２４より大径であってボルト穴１２４に連通しつつ重合面１２１ａ側に開口する嵌合凹部１２５が設けてある。また、副平歯車１２ｂには、嵌合凹部１２５より大径であって嵌合凹部１２５に対向する形態で重合面１２１ｂ側に貫通する遊挿穴１２６を有し、段部１２７を介して副平歯車１２ｂの外側に開口する段付凹部１２８が設けてある。

上記嵌合凹部１２５、遊挿穴１２６および段付凹部１２８には摺動子１６０が配置してある。摺動子１６０は、遊挿穴１２６に遊挿しつつ嵌合凹部１２５に嵌合する嵌合部１６０ａと、段付凹部１２８に遊挿しつつ段部１２７に係合するフランジ部１６０ｂとを有して形成してある。さらに、摺動子１６０は、その中央にボルト１５０が貫通する貫通穴１６０ｃが設けてある。すなわち、摺動子１６０は、嵌合部１６０ａを嵌合凹部１２５に嵌合することで主平歯車１２ａに対して嵌合する。さらに、摺動子１６０は、嵌合部１６０ａを遊挿穴１２６に遊挿し、フランジ部１６０ｂを段付凹部１２８に遊挿しつつ段部１２７に係合することで副平歯車１２ｂの回転方向への移動を許容する。そして、摺動子１６０の貫通穴１６０ｃにボルト１５０を貫通して当該ボルト１５０をボルト穴１２４に螺合することで摺動子１６０を介在して主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとが重合した形態で係合される。なお、主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとを重合した形態で、摺動子１６０は、嵌合部１６０ａを嵌合凹部１２５に嵌合することで、フランジ部１６０ｂと段部１２７との間に僅かな隙間をなしている。この僅かな隙間によって主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとを相対する回転方向に円滑に移動させることを可能にしている。シザーズギア１２は、各平歯車１２ａ，１２ｂの一歯ごとの形状が微妙に違い、従動歯車１１に対して噛み合う場所によりバックラッシ量が異なることを吸収する。このために主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとは頻繁に摺動する。上記僅かな隙間は、各平歯車１２ａ，１２ｂ間の頻繁な摺動を円滑に行わせることができる。

そして、上記のごとくボルト１５０を螺合する構成は、主平歯車１２ａおよび副平歯車１２ｂの回転方向の中心に対して対称な位置に複数箇所（本実施例では２箇所）に設けてあり、上述したバネ１２ｃを収容し保持する構成の間に設けてある。

本実施例におけるシザーズギア１２は、主平歯車１２ａ側がハーモニックドライブ減速機９の出力軸に連結される。具体的に、図７に示すように主平歯車１２ａには、軸部１２９が一体に形成してある。そして、軸部１２９には、出力軸に連結するためのボルト穴１２９ａが設けてある。この主平歯車１２ａは、副平歯車１２ｂと重合する歯先部分を除く軸部１２９の周りの部分の厚さが、主平歯車１２ａおよび副平歯車１２ｂを重合した合計厚さに比較して薄く形成してあって、シザーズギア１２全体の軽量化を図っている。また、図３および図７に示すようにシザーズギア１２には、仮締めボルト１７０が設けてある。この仮締めボルト１７０は、シザーズギア１２を従動歯車１１に対して組み付けるときに、主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとの歯面を合わせるために使用する。すなわち、仮締めボルト１７０によってほぼ完全に各平歯車１２ａ，１２ｂの歯面を重ねたシザーズギア１２を従動歯車１１に噛合した後、仮締めボルト１７０を外すことにより各平歯車１２ａ，１２ｂが従動歯車１１の歯を挟んでバックラッシの発生を抑える形態となる。

上記構成のシザーズギア１２では、各バネ受け部材１３０ａ，１３０ｂの各保持部１３３ａ，１３３ｂによってバネ１２ｃの弾性方向の中心を主平歯車１２ａおよび副平歯車１２ｂが重合する相互の重合面１２１ａ，１２１ｂの位置に合わせて保持している。さらに、シザーズギア１２は、隙間部１４０ａ，１４０ｂによってバネ１２ｃの伸縮を許容している。これにより、主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとの間でバネ１２ｃの付勢力を均一かつ負荷なく生じさせるので、ギアの軸部分での偏荷重を回避した高精度なシザーズギア１２を得ることができる。さらに、各収容溝１２２ａ，１２２ｂにバネ受け部材１３０ａ，１３０ｂを圧入する簡素な構成なので加工が容易であり、高精度なシザーズギア１２を安価で得ることができる。

また、上記構成のシザーズギア１２では、主平歯車１２ａに対して嵌合し副平歯車１２ｂの回転方向の移動を許容する摺動子１６０を介在して主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとを重合した形態で係合している。これにより、主平歯車１２ａと副平歯車１２ｂとを隙間なく重合することができるとともに、副平歯車１２ｂの回転方向の移動をスムーズに行うことができる。

このように構成した駆動機構は、駆動部１０のＲ軸モータ８が駆動すると、その回転をハーモニックドライブ減速機９で減速しつつシザーズギア１２を介して従動歯車１１に伝達して上腕部３の他端側３ｂをＲ軸の周りに回動させる。そして、この際に生じ得るバックラッシは、ハーモニックドライブ減速機９およびシザーズギア１２によって抑えることになる。

そして、上記駆動機構を有した構成において、エンドフェクタ６の先端に溶接ワイヤなどを送給するためのコンジットケーブル７を設ける。この場合、Ｒ軸に沿って上腕部３の一端側３ａの外部に開口する挿通穴１３にコンジットケーブル７を挿通する。これにより、コンジットケーブル７が上腕部３の一端側３ａの内部においてＲ軸に沿って略直線状に配置され、上腕部３の他端側３ｂを介してエンドフェクタ６の先端に至る。

また、コンジットケーブル７を上腕部３に設ける際には、溶接ワイヤを送給する外部装置としての送給装置７Ａを要する。この送給装置７Ａは、コンジットケーブル７を上腕部３に挿通するために、挿通穴１３によって設けた上腕部３の一端側３ａの開口に臨んで下腕部２の上端に取り付けてある。

したがって、上述した産業用ロボットの腕機構では、駆動部１０をＲ軸から離間して上腕部３の一端側３ａに設け、またＲ軸を中心に従動歯車１１を回動可能に支承し、この従動歯車１１に対してＲ軸に沿って上腕部３の一端側３ａの外部に開口する形態で上腕部３の他端側３ｂに貫通する挿通穴１３を設けている。これにより、挿通穴１３を介してコンジットケーブル７を上腕部３の内部に略直線状に配置することが可能になる。この結果、溶接ワイヤなどの送給性が向上し、またコンジットケーブル７自体の屈曲寿命が長くなる。さらに、略直線状の配置によって比較的太いコンジットケーブル７を使用することが可能になる。

また、駆動部１０の駆動力を従動歯車１１に伝達する駆動伝達部としてシザーズギア１２を採用したことにより、駆動部１０と従動歯車１１との間の駆動伝達に際して、バックラッシを抑えることが可能になる。

さらに、従来のようにＲ軸上に配置したハーモニックドライブ減速機９の軸部分にコンジットケーブル７を挿通する構成でないため、ハーモニックドライブ減速機９の外枠を小さくでき、ハーモニックドライブ減速機９での駆動力の伝達ロスを低減することが可能になる。このため、Ｒ軸モータ８も出力の小さいものを採用できる。また、ハーモニックドライブ減速機９は、バックラッシが非常に小さいのでバックラッシを抑えることが可能になる。

また、Ｒ軸から駆動部１０としてのＲ軸モータ８およびハーモニックドライブ減速機９を離間しているので、図２に示すように送給装置７Ａを取り付けた際に、Ｕ軸の直上から延在するＲ軸方向の寸法Ｆ１が従来（図１０参照）と比較して短くなる。すなわち、送給装置７Ａの取り付け寸法を小型化することが可能になる。この結果、図２に示すように上腕部３をＵ軸の周りに回動した場合の曲率半径ｒが小さくなるので、上腕部３の一端側３ａでの揺動範囲を小さくすることが可能になる。

以上のように、本発明に係る産業用ロボットの腕機構は、長手方向の一端側に対して他端側を長手方向に沿う回転軸を中心にして回動可能に支持した腕部の内部に、回転軸に沿ってコンジットケーブルを挿通する構成とした上で、バックラッシを低減するとともに、減速機での駆動力の伝達ロスを低減し、さらにコンジットケーブルを設けた際の送給装置の取り付け寸法を小型化することに適している。

本発明に係る産業用ロボットの腕機構の実施例を示す一部裁断平面図である。 本発明に係る産業用ロボットの腕機構の実施例を示す側面図である。 シザーズギアを示す平面図である。 図３におけるＩ−Ｉ拡大断面図である。 シザーズギアの主平歯車を重合面側から見た平面図である。 シザーズギアの副平歯車を重合面側から見た平面図である。 図３におけるII−II拡大断面図である。 一般的な産業用ロボットを例示する側面図である。 従来の産業用ロボットの腕機構を示す一部裁断平面図である。 従来の産業用ロボットの腕機構を示す側面図である。

符号の説明

３ 上腕部
３ａ 一端側
３ｂ 他端側
７ コンジットケーブル
７Ａ 送給装置
８ Ｒ軸モータ
９ ハーモニックドライブ減速機
１０ 駆動部
１１ 従動歯車
１２ シザーズギア（駆動伝達部）
１２ａ 主平歯車
１２ｂ 副平歯車
１２ｃ バネ
１３ 挿通穴
１２１ａ，１２１ｂ 重合面
１２２ａ，１２２ｂ 収容溝
１２３ａ，１２３ｂ 円穴部
１２４ ボルト穴
１２５ 嵌合凹部
１２６ 遊挿穴
１２７ 段部
１２８ 段付凹部
１２９ 軸部
１２９ａ ボルト穴
１３０ａ，１３０ｂ バネ受け部材
１３１ａ，１３１ｂ 脚部
１３２ａ，１３２ｂ 受け部
１３３ａ，１３３ｂ 保持部
１４０ａ，１４０ｂ 隙間部
１５０ ボルト
１６０ 摺動子
１６０ａ 嵌合部
１６０ｂ フランジ部
１６０ｃ 貫通穴
１７０ 仮締めボルト

Claims (3)

1. 長手方向の一端側を所定部位に支持して長手方向の他端側を前記一端側に対して長手方向に沿う回動軸の周りに回動可能に支持した腕部と、
   前記回動軸上から離間して前記腕部の一端側に設けてあり駆動モータの出力軸に減速機を連結してなる駆動部と、
   前記回動軸を中心に回動可能に支承してあり前記腕部の他端側に接続した従動歯車と、
   前記回動軸に沿って設けてあり前記腕部の一端側の外部に開口する形態で前記従動歯車を貫通して前記腕部の他端側に連通した挿通穴と、
   前記減速機の出力軸に設けてあり前記従動歯車と噛合するシザーズギアと
   を備えたことを特徴とする産業用ロボットの腕機構。
2. 前記シザーズギアは、前記従動歯車に噛合する同じ歯形の主平歯車および副平歯車を重合した形態にして前記主平歯車と前記副平歯車とを相対する回転方向にバネによって付勢して構成してあり、
   前記主平歯車および前記副平歯車が重合する相互の重合面にそれぞれ凹設されて対向配置した内部に前記バネを収容する各収容溝と、
   前記各収容溝内にそれぞれ固定された間に前記バネを配置して当該バネの弾性方向の中心を前記重合面の位置に合わせて保持する各バネ受け部材と、
   前記主平歯車および前記副平歯車を前記従動歯車に噛合した状態で前記主平歯車と前記副平歯車との相対移動に伴う前記バネの伸縮を許容する態様で前記収容溝側の内壁と前記各バネ受け部材との間に設けた隙間部と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボットの腕機構。
3. 前記シザーズギアは、前記従動歯車に噛合する同じ歯形の主平歯車および副平歯車を重合した形態にして前記主平歯車と前記副平歯車とを相対する回転方向にバネによって付勢して構成してあり、
   前記主平歯車あるいは前記副平歯車の一方に嵌合して前記主平歯車あるいは前記副平歯車の他方の回転方向への移動を許容する態様で設けた摺動子と、
   前記摺動子を介在して前記主平歯車と前記副平歯車とを重合した形態で係合する係合部材と
   を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の産業用ロボットの腕機構。
   
   

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