JP2010269400A - Joint structure of robot and robot including the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and lightweight wrist structure. <P>SOLUTION: The wrist structure 1 includes a base end casing 11, a movable casing 16 and a tip casing 19, each of which is provided to be rotatable. A B-axis decelerating mechanism 24 for swinging the movable casing 16 around a B-axis is provided between the base end casing 11 and the movable casing 16. A T-axis decelerating mechanism 35 for rotating the tip casing 19 around a T-axis is provided between the movable casing 16 and the tip casing 19. A transmission mechanism 30 for transmitting driving-to-rotate force to an input shaft 24a of the T-axis decelerating mechanism 35 is provided between the base end casing 11 and the movable casing 16 by a transmission shaft 31 provided along the B-axis. The movable casing 16 has a support 25 for pivotally supporting an input shaft 24a of the B-axis decelerating mechanism 24 and an end of the transmission shaft 31. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、互いに回動可能に設けられる基端側ケーシング、可動ケーシング及び先端側ケーシングを備えるロボットの関節構造、及びそれを備えるロボットに関する。   The present invention relates to a joint structure of a robot including a base end side casing, a movable casing and a front end side casing which are provided so as to be rotatable with respect to each other, and a robot including the same.

多関節型のロボットは、特許文献1に記載されるような、支持ケーシング(腕部)に可動ケーシング(手首)が軸支された関節構造を備える。可動ケーシングには、手首回転用の減速器が設けられており、そこに備わる入力軸を回転させることで、可動ケーシングが回動するようになっている。また、可動ケーシングには、前記入力軸と同軸に設けられた第2軸と、この第2軸にベベル噛合する第3軸とが設けられている。この第3軸には、最先端手首回転用の減速器が連結されており、減速機は、可動ケーシングの先端部に設けられている。   The articulated robot includes a joint structure in which a movable casing (wrist) is pivotally supported on a support casing (arm portion) as described in Patent Document 1. The movable casing is provided with a speed reducer for wrist rotation, and the movable casing is rotated by rotating an input shaft provided therein. Further, the movable casing is provided with a second shaft provided coaxially with the input shaft, and a third shaft that bevel-engages with the second shaft. The third shaft is connected to a speed reducer for rotating the most advanced wrist, and the speed reducer is provided at the tip of the movable casing.

特開昭64−20993号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-20993

従来技術の多関節型のロボットの関節構造は、ユニット化された手首回転用の減速器を可動ケーシングに取り付ける構造となっている。そのため、手首回転用の減速器は、可動ケーシングと別のケーシングを備えており、このケーシングを可動ケーシングに取り付ける必要がある。それ故、関節構造自体の寸法が大きくなり、またその重量も大きくなる。また、最先端手首回転用の減速器も同様にユニット化されており、別のケーシングを備えるようになっているので、最先端手首回転用の減速器を設けることで、関節構造自体の寸法が大きくなり、また重量が大きくなる。   The articulated structure of the articulated robot of the prior art is such that a unitized wrist rotation speed reducer is attached to a movable casing. Therefore, the speed reducer for rotating the wrist includes a casing different from the movable casing, and the casing needs to be attached to the movable casing. Therefore, the size of the joint structure itself is increased and the weight is also increased. In addition, the state-of-the-art wrist rotation speed reducer is similarly unitized and equipped with a separate casing. By providing the state-of-the-art wrist rotation speed reducer, the dimensions of the joint structure itself can be reduced. Increases weight and weight.

そこで本発明は、軽量で且つコンパクトな関節構造を提供することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a lightweight and compact joint structure.

本発明のロボットの関節構造は、互いに回動可能に設けられる基端側ケーシング、可動ケーシング、及び先端側ケーシングを備えるロボットの関節構造であって、前記基端側ケーシングと前記可動ケーシングとに架設され、第1入力軸回りに前記可動ケーシングを回動させる第1の減速機構と、前記可動ケーシングと前記先端側ケーシングに架設され、前記第1入力軸に直交する第2入力軸回りに前記先端側ケーシングを回動させる第2の減速機構と、前記基端側ケーシングと前記可動ケーシングとに架設され、前記第1入力軸と同軸上にある伝達軸により前記第2入力軸に回動力を伝達する伝達機構とを備え、前記可動ケーシングは、第1の入力軸及び伝達軸の互いに対向する端部を軸支し、第2入力軸の軸線方向に凹む切欠き部分が形成される支持部を有し、前記第2入力軸の一端部は、前記切欠き部分内に配置され、且つ前記伝達軸の端部にベベル歯合するものである。   The joint structure of the robot according to the present invention is a joint structure of a robot including a base end side casing, a movable casing, and a tip end side casing that are provided so as to be rotatable with respect to each other, and is installed on the base end casing and the movable casing. A first speed reduction mechanism for rotating the movable casing around the first input shaft, and the distal end around the second input shaft that is installed on the movable casing and the distal end side casing and is orthogonal to the first input shaft. Rotational power is transmitted to the second input shaft by a second speed reduction mechanism for rotating the side casing, the base end side casing and the movable casing, and a transmission shaft coaxial with the first input shaft. The movable casing includes a first input shaft and a transmission shaft that support opposite ends of the transmission shaft, and a notch portion that is recessed in the axial direction of the second input shaft is formed. A support portion that is, one end portion of said second input shaft is disposed in the cutout portion, in which and to bevel mesh with the end of the transmission shaft.

本発明に従えば、第1の減速機構を基端側ケーシング及び可動ケーシングに架設して組み込み、また、第2の減速機構を可動ケーシング及び先端側ケーシングに架設して組み込むことにより、第1及び第2の減速機構のケーシングを省くことができ、ロボットの関節構造をコンパクト、且つ軽量にすることができる。   According to the present invention, the first speed reduction mechanism is built in the base end side casing and the movable casing, and the second speed reduction mechanism is built in the movable casing and the front end side casing. The casing of the second speed reduction mechanism can be omitted, and the joint structure of the robot can be made compact and lightweight.

また、本発明では、同軸上に設けられる第1入力軸及び伝達軸を1つの支持体で軸支することにより、第1入力軸及び伝達軸を軸支する部材を第1入力軸及び伝達軸が延びる方向に並べて設ける必要がなく、前記関節構造の前記方向の寸法を短くすることができる。   In the present invention, the first input shaft and the transmission shaft provided on the same axis are supported by one support so that the member supporting the first input shaft and the transmission shaft is supported by the first input shaft and the transmission shaft. Therefore, it is not necessary to arrange the joint structures in the extending direction, and the dimension of the joint structure in the direction can be shortened.

更に、前記支持体に形成される切欠き部分に第2入力軸の基端部を配置して伝達軸とベベル歯合させることで、第1入力軸から第2入力軸の先端の距離が短くなり、第2入力軸が延びる方向の寸法をコンパクトにすることができる。これにより、先端側ケーシングの先端の回動半径を小さくすることが可能となり、先端側ケーシングの先端に生じる曲げモーメントを低減することができる。   Furthermore, the distance from the first input shaft to the tip of the second input shaft is shortened by arranging the base end portion of the second input shaft at the notch formed in the support body and engaging the bevel with the transmission shaft. Thus, the dimension in the direction in which the second input shaft extends can be made compact. As a result, the turning radius of the tip of the tip casing can be reduced, and the bending moment generated at the tip of the tip casing can be reduced.

上記発明において、前記第2入力軸は、その一端側が前記可動ケーシングに軸支され、他端側が前記先端側ケーシングにより軸支されていることが好ましい。   In the above invention, it is preferable that one end side of the second input shaft is pivotally supported by the movable casing, and the other end side is pivotally supported by the distal end side casing.

上記構成に従えば、第2入力軸の一端部及び他端部が異なるケーシングに軸支される。これにより、第2入力軸が軸支される2点間の距離を長くとることができ、がたつきを少なくすることができる。   If the said structure is followed, the one end part and other end part of a 2nd input shaft will be pivotally supported by a different casing. Thereby, the distance between the two points on which the second input shaft is pivotally supported can be increased, and rattling can be reduced.

上記発明において、前記伝達軸は、その一端側が前記基端側ケーシングに軸支され、他端側が前記可動ケーシングにより軸支されていることが好ましい。   In the above invention, it is preferable that one end side of the transmission shaft is pivotally supported by the base end side casing, and the other end side is pivotally supported by the movable casing.

上記構成に従えば、伝達軸の一端部及び他端部が異なるケーシングに軸支される。これにより、伝達軸が軸支される2点間の距離を長くとることができ、がたつきを少なくすることができる。   If the said structure is followed, the one end part and other end part of a transmission shaft will be pivotally supported by a different casing. Thereby, the distance between the two points on which the transmission shaft is pivotally supported can be increased, and rattling can be reduced.

本発明のロボットは、上記の何れかのロボットの関節構造を有するものである。   The robot of the present invention has the joint structure of any one of the above robots.

上記構成に従えば、上記のような関節構造を有するロボットを実現することができる。   If the said structure is followed, the robot which has the above joint structures is realizable.

本発明によれば、軽量で且つコンパクトな関節構造を実現することができる。   According to the present invention, a lightweight and compact joint structure can be realized.

本発明の実施形態の手首構造1を備える産業用ロボット2を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the industrial robot 2 provided with the wrist structure 1 of embodiment of this invention. 手首構造1を正面から見た正面図である。It is the front view which looked at the wrist structure 1 from the front. 手首構造1を図2に示す切断線A−Aで切断して見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the wrist structure 1 cut | disconnected by cutting line AA shown in FIG. 図3の手首構造1の一部を拡大して示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which expands and shows a part of wrist structure 1 of FIG. 手首構造1を図2に示す切断線B−Bで切断してみた拡大断面図である。It is the expanded sectional view which cut | disconnected the wrist structure 1 by the cutting line BB shown in FIG.

図1は、本発明の実施形態の手首構造1を備える産業用ロボット2を示す斜視図である。産業用ロボット2は、いわゆる多関節型の6軸ロボットであり、ロボット先端部に図示しないアタッチメントを取り付けて、ワークを掴んだり、加工したりすることができるようになっている。産業用ロボット2は、床等に固定される基台3を備えている。この基台3には、垂直軸であるS軸回りに旋回可能に第1アーム4が設けられている。この第1アーム4の上部には、水平軸であるL軸回りに回動可能に第2アーム5が設けられている。第2アーム5は、その下端が第1アーム4に設けられており、その上端部には、水平軸であるU軸回りに回動可能に第3アーム6の基端部が設けられている。第3アーム6は、U軸に直交する軸線方向に延在しており、この第3アーム6の先端部には、第3アーム6の軸線であるR軸回りに回動可能に手首構造1が設けられている。   FIG. 1 is a perspective view showing an industrial robot 2 including a wrist structure 1 according to an embodiment of the present invention. The industrial robot 2 is a so-called multi-joint type 6-axis robot, and an attachment (not shown) is attached to the tip of the robot so that a workpiece can be grasped or processed. The industrial robot 2 includes a base 3 that is fixed to a floor or the like. The base 3 is provided with a first arm 4 so as to be rotatable around the S axis which is a vertical axis. A second arm 5 is provided on the upper portion of the first arm 4 so as to be rotatable around an L axis that is a horizontal axis. The lower end of the second arm 5 is provided on the first arm 4, and the base end of the third arm 6 is provided at the upper end of the second arm 5 so as to be rotatable around the U axis that is a horizontal axis. . The third arm 6 extends in an axial direction orthogonal to the U axis, and the wrist structure 1 is pivotable around the R axis that is the axis of the third arm 6 at the tip of the third arm 6. Is provided.

手首構造1は、第1手首可動部7、第2手首可動部8及び第3手首可動部9を備えている。第1手首可動部7は、第3アーム6の先端部にR軸回りに回動可能に設けられている。この第1手首可動部7には、R軸に直交するB軸回りに回動可能に第2手首可動部8が設けられている。更に、この第2手首可動部8には、B軸に直交するT軸回りに回動可能に第3手首可動部9が設けれ、この第3手首可動部9の先端部は、工具、又は冶具等の図示しないアタッチメントが取り外し可能になっている。以下では、手首構造1について更に詳細に説明する。   The wrist structure 1 includes a first wrist movable part 7, a second wrist movable part 8, and a third wrist movable part 9. The first wrist movable unit 7 is provided at the tip of the third arm 6 so as to be rotatable around the R axis. The first wrist movable part 7 is provided with a second wrist movable part 8 so as to be rotatable around a B axis orthogonal to the R axis. Further, the second wrist movable unit 8 is provided with a third wrist movable unit 9 that can be rotated about a T axis orthogonal to the B axis, and the tip of the third wrist movable unit 9 is a tool, or Attachments (not shown) such as jigs can be removed. Below, the wrist structure 1 is demonstrated in detail.

[手首構造1のケーシングについて]
図2は、手首構造1を正面から見た正面図である。図3は、手首構造1を図2に示す切断線A−Aで切断して見た断面図である。図4は、図3の手首構造1の一部を拡大して示す拡大断面図である。図5は、手首構造1を図2に示す切断線B−Bで切断してみた拡大断面図である。手首構造1の第1手首可動部7は、第3アーム6の先端部にR軸回りに回動可能に設けられる基端側ケーシング11を有する。基端側ケーシング11は、第3アーム6に備わる図示しないR軸用モータに直接的又は間接的に連結されており、このR軸用モータを駆動することでR軸回りに回動するようになっている。
[About the casing of the wrist structure 1]
FIG. 2 is a front view of the wrist structure 1 as viewed from the front. FIG. 3 is a cross-sectional view of the wrist structure 1 taken along the cutting line AA shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a part of the wrist structure 1 of FIG. 3 in an enlarged manner. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the wrist structure 1 taken along the cutting line BB shown in FIG. The first wrist movable part 7 of the wrist structure 1 has a proximal end side casing 11 provided at the distal end of the third arm 6 so as to be rotatable around the R axis. The proximal-side casing 11 is directly or indirectly connected to an R-axis motor (not shown) provided in the third arm 6 so as to rotate around the R-axis by driving the R-axis motor. It has become.

基端側ケーシング11は、R軸が延びる方向に延在し。その先端側の部分は、2股状になっている。これにより、基端側ケーシング11の先端側の部分には、B軸に平行な方向(以下、単に「B軸方向」ともいう)に間隔をあけて互いに対抗する一対の支持板12,13が形成される。これら一対の支持板12,13には、対向する支持板12,13に向かって突出する一対の軸部14,15が夫々設けられている。これら一対の軸部14,15は、円筒状に形成され、それらには、第2手首可動部8がB軸回りに回動可能に設けられている。   The proximal end casing 11 extends in the direction in which the R axis extends. The tip side portion is bifurcated. As a result, a pair of support plates 12 and 13 that oppose each other at an interval in a direction parallel to the B-axis (hereinafter also simply referred to as “B-axis direction”) are provided on the distal end side portion of the proximal-side casing 11. It is formed. The pair of support plates 12 and 13 are provided with a pair of shaft portions 14 and 15 that protrude toward the opposite support plates 12 and 13, respectively. The pair of shaft portions 14 and 15 are formed in a cylindrical shape, and a second wrist movable portion 8 is provided on them so as to be rotatable around the B axis.

第2手首可動部8は、可動ケーシング16を有する。この可動ケーシング16には、B軸方向の一方側及び他方側に凹部16a,16bが形成されている。これら凹部16a,16bには、一対の軸部14,15が夫々シールを達成した状態で挿入されており、この凹部16a,16bに一対の軸部14,15がベアリング17,18を介して軸支されている。可動ケーシング16は、大略的に有底筒状に形成されており、B軸に垂直な方向、即ちT軸に延在している。可動ケーシング16の開口端部には、第3手首可動部9がT軸回りに回動可能に設けられている。   The second wrist movable unit 8 has a movable casing 16. The movable casing 16 has recesses 16a and 16b formed on one side and the other side in the B-axis direction. A pair of shaft portions 14 and 15 are inserted into the recesses 16a and 16b in a state where a seal is achieved, respectively, and the pair of shaft portions 14 and 15 are inserted into the recesses 16a and 16b via bearings 17 and 18, respectively. It is supported. The movable casing 16 is generally formed in a bottomed cylindrical shape, and extends in a direction perpendicular to the B axis, that is, the T axis. A third wrist movable part 9 is provided at the opening end of the movable casing 16 so as to be rotatable around the T axis.

第3手首可動部9は、有底円筒状の先端側ケーシング19を有している。この先端側ケーシング19の開口端部は、ベアリング20を介して可動ケーシング16の開口端部に内嵌されている。先端側ケーシング19の底部は、アタッチメントが着脱可能になっている。   The third wrist movable part 9 has a bottomed cylindrical tip side casing 19. The opening end portion of the front end side casing 19 is fitted into the opening end portion of the movable casing 16 via a bearing 20. An attachment can be attached to and detached from the bottom of the front end side casing 19.

このように構成される第2手首可動部8及び第3手首可動部9は、B軸用モータ21及びT軸用モータ22を駆動することで回動できるようになっている。B軸用モータ21及びT軸用モータ22は、基端側ケーシング11にR軸方向に並べて搭載され、B軸用モータ21は、T軸用モータ22よりも先端側に配置されている。B軸用モータ21の出力軸21aは、B軸に平行に配置されている。出力軸21aには、ギア列23を介してB軸用減速機構24の入力軸24aに機械的に接続され、ギア列23によりB軸用モータ21の回転駆動力をB軸用減速機構24の入力軸24aに伝達可能になっている。なお、ギア列23は、基端側ケーシング11のB軸方向一方側の内壁面に沿って配置される。   The second wrist movable unit 8 and the third wrist movable unit 9 configured as described above can be rotated by driving the B-axis motor 21 and the T-axis motor 22. The B-axis motor 21 and the T-axis motor 22 are mounted side by side in the R-axis direction on the proximal end side casing 11, and the B-axis motor 21 is disposed on the distal side of the T-axis motor 22. The output shaft 21a of the B-axis motor 21 is disposed in parallel to the B-axis. The output shaft 21 a is mechanically connected to the input shaft 24 a of the B-axis reduction mechanism 24 via the gear train 23, and the rotational drive force of the B-axis motor 21 is transmitted to the output shaft 21 a of the B-axis reduction mechanism 24 by the gear train 23. Transmission to the input shaft 24a is possible. The gear train 23 is disposed along the inner wall surface on one side in the B-axis direction of the base end side casing 11.

B軸用減速機構24は、一方の軸部14内にB軸に沿って配置され、基端側ケーシング11の軸部14と可動ケーシング16とに架設されている。B軸用減速機構24は、所謂波動歯車機構(ハーモニックドライブ:登録商標)であり、入力軸24aと、ウェーブジェネレータ24bと、フレクスプライン24cと、サーキュラスプライン24dとを有する。入力軸24aは、B軸に沿って配置され、その一端側が一方の軸部14に軸支されている。入力軸24aの一端部は、一方の軸部14から一方の支持板12内に突出しており、前記一端部には、ギア列23が接続されている。また、入力軸24aの他端部は、一方の軸部14から可動ケーシング16内へと突出している。可動ケーシング16の一方の凹部16aには、その底部から可動ケーシング16の内方に向かって延在する支持部25が形成されており、この支持部25に入力軸24aの他端部が軸支されている。   The B-axis reduction mechanism 24 is disposed along the B-axis in one shaft portion 14, and is installed on the shaft portion 14 and the movable casing 16 of the base end side casing 11. The B-axis reduction mechanism 24 is a so-called wave gear mechanism (harmonic drive: registered trademark), and includes an input shaft 24a, a wave generator 24b, a flex spline 24c, and a circular spline 24d. The input shaft 24 a is disposed along the B axis, and one end thereof is pivotally supported by one shaft portion 14. One end portion of the input shaft 24a protrudes from the one shaft portion 14 into the one support plate 12, and a gear train 23 is connected to the one end portion. Further, the other end portion of the input shaft 24 a protrudes from the one shaft portion 14 into the movable casing 16. One recess 16a of the movable casing 16 is formed with a support portion 25 extending from the bottom thereof toward the inside of the movable casing 16, and the other end portion of the input shaft 24a is pivotally supported on the support portion 25. Has been.

このように軸支される入力軸24aには、ウェーブジェネレータ24bが一体的に設けられている。ウェーブジェネレータ24bは、ベアリング26を介して、有底筒状のフレクスプライン24cに嵌合されている。フレクスプライン24cは、一方の軸部14内に収容されており、軸部14の内壁に一体的に設けられるサーキュラスプライン24dに歯合している。またフレクスプライン24cの底部は、可動ケーシング16に固定されている。これにより、B軸用モータ21が駆動して入力軸24aが回転すると、可動ケーシング16が基端側ケーシング11に対して回動する。即ち、B軸用モータ21を駆動することで、第1手首可動部7に対して第2手首可動部8が回動する。   The wave generator 24b is integrally provided on the input shaft 24a supported in this manner. The wave generator 24b is fitted to a bottomed cylindrical flexspline 24c via a bearing 26. The flex spline 24 c is accommodated in one shaft portion 14 and meshes with a circular spline 24 d provided integrally on the inner wall of the shaft portion 14. The bottom of the flex spline 24c is fixed to the movable casing 16. Thereby, when the B-axis motor 21 is driven and the input shaft 24 a rotates, the movable casing 16 rotates with respect to the base end side casing 11. That is, by driving the B-axis motor 21, the second wrist movable portion 8 rotates with respect to the first wrist movable portion 7.

T軸用モータ22は、B軸用モータ21よりも基端側に配置されている。T軸用モータ22の出力軸22aは、B軸に平行に配置され、B軸用モータ21の出力軸21aと反対方向に延在している。出力軸22aには、伝達機構30が機械的に接続されている。伝達機構30は、基端側ケーシング11内に配置され、基端側ケーシング11と可動ケーシング16とに架設されている。伝達機構30は、伝達軸31と、2つのプーリー32,33と、ベルト34とを有している。   The T-axis motor 22 is disposed closer to the base end side than the B-axis motor 21. The output shaft 22 a of the T-axis motor 22 is arranged in parallel with the B-axis and extends in the direction opposite to the output shaft 21 a of the B-axis motor 21. A transmission mechanism 30 is mechanically connected to the output shaft 22a. The transmission mechanism 30 is disposed in the base end side casing 11 and is installed on the base end side casing 11 and the movable casing 16. The transmission mechanism 30 includes a transmission shaft 31, two pulleys 32 and 33, and a belt 34.

伝達軸31は、他方の軸部15内にシールを達成した状態でB軸に沿って配置され、一端側が他方の軸部15に、他端部が可動ケーシング16の支持部25に軸支されている。伝達軸31の一端部は、他方の軸部15から他方の支持板13内に突出しており、そこに一方のプーリー32が固定されている。他方のプーリーは、出力軸22aに固定されている。これら2つのプーリー32,33は、基端側ケーシング11のB軸方向他方側の内壁面に沿って配置されている、即ちギア列23とR軸に関して反対側に配置されている。これら2つのプーリー32,33には、無端状のベルト34が張架されており、このベルト34により、T軸用モータ22の回転駆動力を伝達軸31に伝達し、伝達軸31が回転するようになっている。伝達軸31は、他端側にベベルギア31aが一体的に形成されている。このベベルギア31aは、T軸用減速機構35の入力軸35aにベベル歯合している。   The transmission shaft 31 is disposed along the B axis in a state where sealing is achieved in the other shaft portion 15, and one end side is pivotally supported by the other shaft portion 15 and the other end portion is pivotally supported by the support portion 25 of the movable casing 16. ing. One end portion of the transmission shaft 31 protrudes from the other shaft portion 15 into the other support plate 13, and one pulley 32 is fixed thereto. The other pulley is fixed to the output shaft 22a. These two pulleys 32 and 33 are disposed along the inner wall surface on the other side in the B axis direction of the base end side casing 11, that is, disposed on the opposite side with respect to the gear train 23 and the R axis. An endless belt 34 is stretched between the two pulleys 32 and 33, and the belt 34 transmits the rotational driving force of the T-axis motor 22 to the transmission shaft 31, and the transmission shaft 31 rotates. It is like that. The transmission shaft 31 is integrally formed with a bevel gear 31a on the other end side. The bevel gear 31a is meshed with the input shaft 35a of the T-axis reduction mechanism 35.

T軸用減速機構35は、T軸に沿って配置され、可動ケーシング16と先端側ケーシング19とに架設されている。T軸用減速機構35は、所謂波動歯車機構であり、入力軸35aと、ウェーブジェネレータ35bと、フレクスプライン35cと、サーキュラスプライン35dとを有する。入力軸35aは、T軸に沿って配置され、その一端部にベベルギア35eが設けられている。このベベルギア35eが伝達軸31にベベル歯合している。   The T-axis deceleration mechanism 35 is disposed along the T-axis and is installed on the movable casing 16 and the front end side casing 19. The T-axis speed reduction mechanism 35 is a so-called wave gear mechanism, and includes an input shaft 35a, a wave generator 35b, a flex spline 35c, and a circular spline 35d. The input shaft 35a is disposed along the T-axis, and a bevel gear 35e is provided at one end thereof. The bevel gear 35e is meshed with the transmission shaft 31.

ベベルギア35eは、支持部25の先端側ケーシング19側の外周面(以下、単に「先端側外周面」ともいう)に対向するように配置されている。支持部25は、その先端側外周面がB軸に近づくように先端側ケーシング19側がT軸に平行な方向に凹んでおり、この凹みが切欠き部分25aを成している。ベベルギア35eは、この切欠き部分25a内に配置されており、これにより一方及び他方の凹部16a,16bの間に潜り込むように配置される。また、切欠き部分25aは、その外周面がB軸方向に見て、大略的に先端側に突出するような半円形状になっており、可動ケーシング16がB軸回りに回動する際にベベルギア35eが干渉しないようになっている。   The bevel gear 35e is disposed so as to face the outer peripheral surface of the support portion 25 on the front end side casing 19 side (hereinafter also simply referred to as “front end side outer peripheral surface”). The support portion 25 is recessed in the direction parallel to the T-axis so that the front-end-side outer peripheral surface approaches the B-axis, and this recess forms a notch portion 25a. The bevel gear 35e is disposed in the cutout portion 25a, so that the bevel gear 35e is disposed so as to sink between the one and the other concave portions 16a and 16b. In addition, the cutout portion 25a has a semicircular shape whose outer peripheral surface protrudes substantially toward the tip side when viewed in the B-axis direction, and when the movable casing 16 rotates around the B-axis. The bevel gear 35e does not interfere.

入力軸35aは、その一端側にベアリング36が設けられており、このベアリング36を介して可動ケーシング16の内周部に軸支されている。入力軸35aは、一端側に凹所35fが形成されており、この凹所35fにベアリング36を嵌め込むことで可動ケーシング16に対する位置決めがなされる。また、入力軸35aの他端部は、可動ケーシング16の開口から先端側ケーシング19内に突出して前記先端側ケーシング19に軸支されている。   The input shaft 35 a is provided with a bearing 36 on one end side thereof, and is supported on the inner peripheral portion of the movable casing 16 via the bearing 36. The input shaft 35a is formed with a recess 35f on one end side, and the bearing 36 is fitted into the recess 35f, whereby the input shaft 35a is positioned with respect to the movable casing 16. Further, the other end portion of the input shaft 35 a projects from the opening of the movable casing 16 into the distal end side casing 19 and is pivotally supported by the distal end side casing 19.

このように軸支される入力軸35aには、ウェーブジェネレータ35bが一体的に設けられている。ウェーブジェネレータ35bは、ベアリング37を介して、円筒状のフレクスプライン35cに嵌合されている。フレクスプライン35cは、先端側ケーシング19内に収容されており、先端側ケーシング19の内壁に一体的に設けられるサーキュラスプライン35dに歯合している。また、フレクスプライン35cは、その軸線方向一端部に半径方向外方に延びる外向きフランジ部35gを有しており、この外向きフランジ部35gが可動ケーシング16の開口部に固定されている。   A wave generator 35b is integrally provided on the input shaft 35a supported in this manner. The wave generator 35 b is fitted to a cylindrical flex spline 35 c via a bearing 37. The flex spline 35 c is accommodated in the front end side casing 19 and meshes with a circular spline 35 d provided integrally on the inner wall of the front end side casing 19. The flex spline 35 c has an outward flange portion 35 g extending radially outward at one end in the axial direction, and the outward flange portion 35 g is fixed to the opening of the movable casing 16.

このように構成される伝達機構30及びT軸用減速機構35に関して、T軸用モータ21を駆動して伝達軸31を回転させると、回転駆動力が伝達軸31を介して入力軸35aに伝達され、先端側ケーシング19が可動ケーシング16に対して回動する。即ち、T軸用モータ22を駆動することで、第2手首可動部8に対して第3手首可動部9が回動する。   With regard to the transmission mechanism 30 and the T-axis deceleration mechanism 35 configured as described above, when the transmission shaft 31 is rotated by driving the T-axis motor 21, the rotational driving force is transmitted to the input shaft 35 a via the transmission shaft 31. Then, the front end side casing 19 rotates with respect to the movable casing 16. That is, by driving the T-axis motor 22, the third wrist movable unit 9 rotates with respect to the second wrist movable unit 8.

このように構成される手首構造1は、B軸用減速機構24を基端側ケーシング11及び可動ケーシング16に架設して組み込み、T軸用減速機構35を基端側ケーシング及び可動ケーシングに架設して組み込むことにより、B軸用及びT軸用減速機構24,35のケーシングを省くことができるため、手首構造1をコンパクトにすることができ、且つ軽量化することができる。   In the wrist structure 1 configured as described above, the B-axis speed reduction mechanism 24 is installed in the base end side casing 11 and the movable casing 16, and the T axis speed reduction mechanism 35 is provided in the base end side casing and the movable casing. Since the casings for the B-axis and T-axis deceleration mechanisms 24 and 35 can be omitted, the wrist structure 1 can be made compact and lightweight.

また、B軸上に設けられる入力軸24a及び伝達軸31を1つの支持部25で軸支することにより、入力軸24a及び伝達軸31を軸支する部材をB軸方向に並べる必要がなく、B軸方向の手首構造1の寸法を短く、コンパクトにすることができる。   In addition, by supporting the input shaft 24a and the transmission shaft 31 provided on the B-axis with one support portion 25, it is not necessary to arrange the members that support the input shaft 24a and the transmission shaft 31 in the B-axis direction. The dimension of the wrist structure 1 in the B-axis direction can be shortened and made compact.

更に、支持部25に形成される切欠き部分25aにT軸用減速機35のベベルギア35eを配置して伝達軸31とベベル歯合させることで、B軸から第2入力軸の先端までの距離が短くなり、T軸方向の寸法を短く、コンパクトにすることができる。これにより、先端側ケーシング19の先端の回動半径を小さくすることが可能となり、先端側ケーシング19の先端に生じる曲げモーメントを低減することができる。   Further, the bevel gear 35e of the T-axis speed reducer 35 is disposed in the notch portion 25a formed in the support portion 25 and engaged with the transmission shaft 31 so that the distance from the B-axis to the tip of the second input shaft. Becomes shorter, the dimension in the T-axis direction is shorter, and the size can be reduced. As a result, the turning radius of the tip of the tip casing 19 can be reduced, and the bending moment generated at the tip of the tip casing 19 can be reduced.

T軸用減速機35の入力軸35aの一端部及び他端部が異なるケーシング16,19に軸支され、且つ支持部25に形成される切欠き部25aにT軸用減速機35のベベルギア35eを配置してベベル歯合させるので、入力軸35aが軸支される2点間の距離を長くとることができ、がたつきを少なくすることができる。同様に、伝達軸31の一端部及び他端部が異なるケーシング11,16に軸支される。これにより、伝達軸31が軸支される2点間の距離を長くとることができ、がたつきを少なくすることができる。   One end portion and the other end portion of the input shaft 35a of the T-axis speed reducer 35 are pivotally supported by different casings 16 and 19, and a bevel gear 35e of the T-axis speed reducer 35 is formed in a notch 25a formed in the support portion 25. Since the bevel is engaged with each other, the distance between the two points on which the input shaft 35a is pivotally supported can be increased, and rattling can be reduced. Similarly, one end and the other end of the transmission shaft 31 are pivotally supported by different casings 11 and 16. Thereby, the distance between the two points on which the transmission shaft 31 is pivotally supported can be increased, and rattling can be reduced.

本実施形態では、B軸用モータ21の出力軸21aとB軸用減速機構24の入力軸24aとがギア列23により接続されているけれども、このような構成に限定するものではない。例えば、各軸21a,24aにプーリーを設けて、これらのプーリーにベルトを張架して、回転駆動力を伝達可能に構成してもよい。また、ドライブシャフトによって回転駆動力を伝達するような構成であってもよい。また、T軸用モータ22の出力軸22aと伝達軸31との接続についても同様であり、プーリー32,33とベルト34により回転駆動力を伝達するものに限定されず、ギア列やドライブシャフトによって回転駆動力を伝達するように構成してもよい。   In the present embodiment, the output shaft 21a of the B-axis motor 21 and the input shaft 24a of the B-axis reduction mechanism 24 are connected by the gear train 23, but the present invention is not limited to such a configuration. For example, a pulley may be provided on each of the shafts 21a and 24a, and a belt may be stretched around these pulleys so that the rotational driving force can be transmitted. Moreover, the structure which transmits a rotational driving force with a drive shaft may be sufficient. The same applies to the connection between the output shaft 22a of the T-axis motor 22 and the transmission shaft 31, and is not limited to the transmission of the rotational driving force by the pulleys 32, 33 and the belt 34, but by the gear train or the drive shaft. You may comprise so that a rotational drive force may be transmitted.

また、本実施形態では、手首構造1を多関節型の6軸ロボットに適用した場合を説明したが、6軸ロボットに限定するものではない。例えば、手首構造1だけを備える3軸ロボットや、4軸及び5軸ロボットでもよく、また7軸以上のロボットであってもよい。また、適用されるロボットは、据え置き型のロボットに限定されず、搬送ロボット等に適用してもよく、産業ロボットであればどのような種類であっても適用することができる。   In this embodiment, the case where the wrist structure 1 is applied to an articulated 6-axis robot has been described. However, the present invention is not limited to the 6-axis robot. For example, a 3-axis robot having only the wrist structure 1, a 4-axis or 5-axis robot, or a robot with 7 or more axes may be used. The robot to be applied is not limited to a stationary robot, and may be applied to a transfer robot or the like, and any kind of industrial robot can be applied.

また、本実施形態では、本発明の関節構造を手首構造として手首に適用した場合について説明しているが、他の関節に適用しても同様の作用効果を奏する。   In the present embodiment, the case where the joint structure of the present invention is applied to the wrist as a wrist structure has been described. However, the same effects can be obtained even when applied to other joints.

なお、本発明は、実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。   The present invention is not limited to the embodiments, and can be added, deleted, and changed without departing from the spirit of the invention.

1 手首構造
2 産業用ロボット
11 基端側ケーシング
16 可動ケーシング
19 先端側ケーシング
24a 入力軸
25 支持部
25a 切欠き部分
30 伝達機構
31 伝達軸
31a ベベルギア
35 T軸用減速機構
35a 入力軸
35e ベベルギア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wrist structure 2 Industrial robot 11 Base end side casing 16 Movable casing 19 Front end side casing 24a Input shaft 25 Support part 25a Notch part 30 Transmission mechanism 31 Transmission shaft 31a Bevel gear 35 T-axis reduction mechanism 35a Input shaft 35e Bevel gear

Claims (4)

互いに回動可能に設けられる基端側ケーシング、可動ケーシング、及び先端側ケーシングを備えるロボットの関節構造であって、
前記基端側ケーシングと前記可動ケーシングとに架設され、第1入力軸回りに前記可動ケーシングを回動させる第1の減速機構と、
前記可動ケーシングと前記先端側ケーシングに架設され、前記第1入力軸に直交する第2入力軸回りに前記先端側ケーシングを回動させる第2の減速機構と、
前記基端側ケーシングと前記可動ケーシングとに架設され、前記第1入力軸と同軸上にある伝達軸により前記第2入力軸に回動力を伝達する伝達機構とを備え、
前記可動ケーシングは、第1の入力軸及び伝達軸の互いに対向する端部を軸支し、第2入力軸の軸線方向に凹む切欠き部分が形成される支持部を有し、
前記第2入力軸の一端部は、前記切欠き部分内に配置され、且つ前記伝達軸の端部にベベル歯合する
ことを特徴とするロボットの関節構造。
A joint structure of a robot provided with a base end side casing, a movable casing, and a front end side casing provided so as to be rotatable with respect to each other,
A first speed reduction mechanism that is installed in the base end side casing and the movable casing and rotates the movable casing around a first input shaft;
A second speed reduction mechanism that spans the movable casing and the distal casing, and rotates the distal casing about a second input shaft that is orthogonal to the first input shaft;
A transmission mechanism that is installed on the base end side casing and the movable casing, and that transmits torque to the second input shaft by a transmission shaft that is coaxial with the first input shaft;
The movable casing has a support portion that supports end portions of the first input shaft and the transmission shaft that face each other, and is formed with a notched portion that is recessed in the axial direction of the second input shaft.
One end portion of the second input shaft is disposed in the notch portion, and beveled with the end portion of the transmission shaft.
前記第2入力軸は、その一端側が前記可動ケーシングに軸支され、他端側が前記先端側ケーシングにより軸支されている
ことを特徴とする請求項1に記載のロボットの関節構造。
The joint structure of the robot according to claim 1, wherein one end side of the second input shaft is pivotally supported by the movable casing, and the other end side is pivotally supported by the distal end side casing.
前記伝達軸は、その一端側が前記基端側ケーシングに軸支され、他端側が前記可動ケーシングにより軸支されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のロボットの関節構造。
The joint structure of the robot according to claim 1, wherein one end side of the transmission shaft is pivotally supported by the base end side casing and the other end side is pivotally supported by the movable casing.
請求項1乃至3の何れか1つに記載のロボットの関節構造を有する
ことを特徴とするロボット。
A robot having the joint structure of the robot according to any one of claims 1 to 3.
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