JP2012121135A - Wrist mechanism of industrial robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は産業用ロボットのアーム先端に設けられる手首機構であって、特に手首機構に3自由度を有するものに関する。 The present invention relates to a wrist mechanism provided at the arm tip of an industrial robot, and particularly to a wrist mechanism having three degrees of freedom.
産業用に使用されるロボットは、従来より合計6軸の自由度を有する垂直多関節ロボットが多用されている。この種の産業用ロボットの手首部は6軸の自由度のうち3軸を備えるものであり、これら手首部の3軸を駆動する機構として、上部アームの後端に手首部3軸を駆動する回転型モータが3軸分配置されている(例えば、特許文献1や特許文献2)。
特許文献1や2のロボットでは、上部アーム後端に配置された回転型モータの回転駆動力を上部アーム先端の手首部へと伝達するため、上部アームの内部に3本の回転駆動軸が同軸になるように配置され、これら3本の回転駆動軸がそれぞれ回転できるように支持されている。つまり、それら3本の回転駆動軸は、円筒状に形成された第1の回転駆動軸の中に、円筒状に形成された第2の回転駆動軸が挿通され、更に第2の回転駆動軸の中に第3の回転駆動軸が挿通された構造になっている。
In the robots of
以上のように、従来の産業用ロボットの手首部を駆動する機構は、上部アーム後端に配置された回転型モータからの駆動力を上部アーム先端に設けた手首部に伝達するために、3本の回転駆動軸、これら回転駆動軸を支持するための軸受、及び多数のギヤが必要となるため、部品点数が多くなって構造が複雑化し、ロボットの信頼性が低下するという問題があった。また、部品点数が多くなるので製造コストが高価になるという問題があった。
本発明はこのような問題を解決するため、その目的とするところは、手首部の機構を簡単にして部品点数を削減するとともに、メンテナンスがし易くて信頼性の高い手首機構を開示することを目的とする。
As described above, the mechanism for driving the wrist portion of the conventional industrial robot transmits the driving force from the rotary motor disposed at the rear end of the upper arm to the wrist portion provided at the tip of the upper arm. Since a rotary drive shaft, bearings for supporting these rotary drive shafts, and a large number of gears are required, the number of parts is increased, the structure is complicated, and the reliability of the robot is lowered. . In addition, since the number of parts increases, there is a problem that the manufacturing cost becomes expensive.
In order to solve such problems, the present invention aims to simplify the wrist mechanism and reduce the number of parts, and to disclose a wrist mechanism that is easy to maintain and highly reliable. Objective.
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項1記載の発明は、上部アーム先端に設けられ、合計3軸の自由度を有する産業用ロボットの手首機構において、前記手首機構が、前記上部アームに固定され、前記上部アームに沿った手首旋回軸Rで第1可動部を回転させる第1モータおよび第1減速機と、 前記手首機構の側面から取り外し可能に前記第1可動部に固定され、前記手首旋回軸Rに直交するよう出力軸が配置される第2モータと、前記第2モータとともに前記手首旋回軸Rに沿って並び、前記手首機構の側面から取り外し可能に前記第1可動部に固定され、前記第2モータの出力軸の回転が入力される第2減速機と、前記第2減速機の出力軸に固定されて前記手首旋回軸Rに直交する手首曲げ軸Bで回転する第2可動部と、前記第2可動部に固定され、前記手首曲げ軸Bに直交する手首回転軸Tで第3可動部を回転させる第3モータおよび第3減速機と、を備えることを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
請求項2記載の発明は、前記第1可動部は円筒状に形成されており、前記円筒の先端側が、前記第3モータに向かって開口すること、を特徴とする請求項1記載の産業用ロボットの手首機構とするものである。
請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載の手首機構と、前記上部アームを上下に揺動可能に支持する下部アームと、前記下部アームを前後に揺動可能に支持する旋回ヘッドと、前記旋回ヘッドを垂直軸回りに旋回可能に支持するベースと、を備えたことを特徴とする合計6軸の産業用ロボットとするものである。
請求項4記載の発明は、請求項1または2に記載の手首機構と、前記上部アームを上下に揺動可能に支持する上側下部アームと、前記上側下部アームを回転可能に支持する下側下部アームと、前記下側下部アームを前後に揺動可能に支持する旋回ヘッドと、前記旋回ヘッドを垂直軸回りに旋回可能に支持するベースと、を備えたことを特徴とする合計7軸の産業用ロボットとするものである。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a wrist mechanism of an industrial robot provided at the tip of the upper arm and having a total degree of freedom of three axes, wherein the wrist mechanism is fixed to the upper arm, and the wrist is along the upper arm. A first motor and a first speed reducer that rotate the first movable part around the turning axis R; an output shaft that is fixed to the first movable part so as to be removable from a side surface of the wrist mechanism and is orthogonal to the wrist turning axis R Are arranged along the wrist turning axis R together with the second motor, fixed to the first movable part so as to be removable from a side surface of the wrist mechanism, and arranged on the output shaft of the second motor. A second speed reducer to which rotation is input, a second movable part that is fixed to the output shaft of the second speed reducer and rotates on a wrist bending axis B orthogonal to the wrist turning axis R, and the second movable part. The wrist bending axis B is fixed A wrist mechanism for an industrial robot, comprising: a third motor and a third speed reducer that rotate the third movable portion with a wrist rotation axis T orthogonal to the first rotation axis.
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, the wrist mechanism according to the first or second aspect, a lower arm that supports the upper arm so as to swing up and down, and a swivel head that supports the lower arm so as to swing back and forth. And a base that supports the swivel head so as to be able to swivel about a vertical axis.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the wrist mechanism according to the first or second aspect, an upper lower arm that supports the upper arm so as to swing up and down, and a lower lower portion that rotatably supports the upper lower arm. A total of seven-axis industry, comprising: an arm; a swivel head that supports the lower lower arm so as to be swingable back and forth; and a base that supports the swivel head so as to be pivotable about a vertical axis. Robot.
本発明によれば、手首部において部品点数が大幅に削減され、製造コストを安価にできる。部品点数が減少したことにより手首機構が単純化し、信頼性も向上できる。また、モータや減速機を容易に交換でき、故障が発生した場合に短期間で復旧が可能である。 According to the present invention, the number of parts in the wrist is greatly reduced, and the manufacturing cost can be reduced. By reducing the number of parts, the wrist mechanism is simplified and the reliability can be improved. In addition, the motor and the speed reducer can be easily replaced, and can be recovered in a short period of time when a failure occurs.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図1(a)(b)は本発明の手首機構が適用される産業用ロボットを示す側面図である。ベース11は図示しない工場などのフロアなどに設置されるロボットの据え付け部である。ベース11には旋回ヘッド12が旋回自在に支持されている。旋回ヘッド12は垂直な旋回軸S回りに旋回可能である。旋回ヘッド12には下部アーム13の下端が揺動可能に支持されている。下部アーム13は旋回軸Sに対して直角であって水平な前後軸L回りに揺動可能である。下部アーム13の上端には上部アーム14の基端が揺動可能に支持されている。上部アーム14は前後軸Lと平行な揺動軸U回りに揺動可能である。上部アーム14の先端側には手首機構15が設けられている。手首機構15は後述するように3軸の自由度を有する機構である。手首機構15のさらに先端に図示しないエンドエフェクタが接続される。そして、ロボットは上記計6軸の各軸を回転させながら、エンドエフェクタを所望の位置に位置決めし、所定のワーク動作を行う。
なお、図1(b)のように下部アーム13を上側と下側に分割し、その分割した箇所に、さらに1軸可動軸を設けて合計7軸のロボットに本発明の手首機構が適用されることもある。同図では下部アーム13の延在方向に当該可動軸を設けている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1A and 1B are side views showing an industrial robot to which the wrist mechanism of the present invention is applied. The base 11 is an installation part of a robot installed on a floor of a factory or the like (not shown). A
As shown in FIG. 1B, the lower arm 13 is divided into an upper side and a lower side, and a single-axis movable shaft is further provided at the divided part, so that the wrist mechanism of the present invention is applied to a total of seven axes of robots. Sometimes. In the figure, the movable shaft is provided in the extending direction of the lower arm 13.
図2は実施例1による手首機構15を示す図である。(a)が外観図、(b)がその拡大断面図である。図2において、上部アーム14のケーシングの先端付近に第1モータ21が固定されている。上部アーム14は下部アーム13に支持されている後端部から円筒状に形成されていて、その先端部がフランジ14aのように分離可能に形成されている。第1モータ21はこのフランジ14aに収納されるように固定されている。第1モータ21の出力軸の回転中心は、上部アーム14の円筒の中心軸と同一である。第1モータ21は出力軸と同軸の中空穴21aを有している回転型モータである。中空穴21aは第1モータ21を貫通している。第1モータ21の出力軸に隣接するように減速シャフト22が上部アーム14のケーシングに対して回転可能に支持されている。減速シャフト22は上部アーム14の円筒の中心軸からシフトしている。第1モータ21の出力軸には歯車が固定されており、減速シャフト22の一端にも第1モータ21出力軸の歯車と噛み合うような歯車が形成されている。減速シャフト22の他端は第1減速機23に入力される。第1減速機23は上部アーム14のケーシングの先端に固定されている。第1減速機23にも第1モータ21と同様な中空穴23aが形成されている。第1減速機23の出力軸と第1モータ21の出力軸とは同軸となるよう構成されている。
第1減速機23の出力軸に第1可動部24の基端が固定されている。従って第1モータ21の出力軸が回転すると減速シャフト22及び第1減速機23によってその回転が減速され、第1減速機23の出力軸に固定されている第1可動部24が手首旋回軸Rにて回転する。第1可動部24には第2モータ25が固定されている。第2モータ25も第1モータ21と同様に回転型モータであるが、第1モータ21のように中空穴21aを備える必要がないモータである。第2モータ25の出力軸は手首旋回軸Rと同一平面上にて直交するように配置されている。また第1可動部24には、第2モータ25の出力軸と同軸となるように第2減速機26が固定されている。第2減速機26は中空穴を備える必要がない減速機である。第2モータ25の出力軸が第2減速機26に入力されている。第1可動部24の一部である蓋24aは取り外し可能に形成されていて、蓋24aは第2モータ25の反出力軸側と対向するように配置されている。
第2減速機26の出力軸に第2可動部27の基端が固定されている。第2可動部27はL字状に形成されていて、L字の長辺の端部が第2減速機26の出力軸に固定されていて、L字の短辺が手首曲げ軸Bと平行を維持するように配置されている。従って第2モータ25の出力軸が回転すると第2減速機26によってその回転が減速され、第2減速機26の出力軸に固定されている第2可動部27が、第2減速機26の出力軸である手首曲げ軸Bにて回転する。一方、第1可動部24には、第2減速機26の出力軸に固定されている第2可動部27の基端部分を覆うようなカバー24bが形成されている。このカバー24bには第1可動部24の基端側から通じる通路24cが形成されている。第1可動部24の基端側は円筒状に形成されていて、円筒の中心と上記の中空穴23a、中空穴21aとが連通するようになっている。また、第2可動部27の基端側にも通路27aが形成されており、通路27aは上記中空穴23a、中空穴21a、通路24cと連通している。手首機構15の先端側から見ると、すなわち後述するエンドエフェクタ側から見ると、第1可動部24の幅Lは、後述する手首回転軸Tを含む面を中心としてほぼ対称となるよう形成されている。第2可動部27の先端付近には第3モータ28が固定されている。第3モータ28も第1モータ21と同様に回転型モータであるが、第1モータ21のように中空穴21aを備える必要がないモータである。第3モータ28の出力軸と同軸となるように、第3モータ28の先端側には第3減速機29が第2可動部27に固定されている。第3減速機29は中空穴を備える必要がない減速機である。第3モータ28と第3可動部30の出力軸である手首回転軸Tは手首曲げ軸Bと直交するように配置され、かつ手首曲げ軸Bによって第2可動部27が回転したときに手首回転軸Tが形成する面が手首旋回軸Rを含むように配置されている。第3減速機29の出力軸には第3可動部30の一端が固定されている。従って第3可動部30は第3モータ28、第3減速機29の回転動作によって手首回転軸Tにて回転する。第3可動部30の他端には図示しないエンドエフェクタが固定される。
上記各モータ(第1モータ21、第2モータ25、第3モータ28)は、ケーブル31で示すケーブルによって給電され、または必要な信号が授受される。ケーブル31は上部アーム14の内部を基端側から通ってきたのち、その一部が第1モータ21に接続される。またケーブル31は中空穴21a、中空穴23aを通過し、第1可動部24の基端側の円筒部分を通過したのち、その一部が第2モータ25に接続される。またケーブル31は通路24cを通過し、通路27aを通過したのち、最終的に第3モータ28に接続される。
FIG. 2 shows the
The base end of the first
The base end of the second
Each of the motors (the
本実施例による手首機構15は以上のように構成されているので、以下のような効果がある。
まず、従来のように、上部アーム14後端に設置された回転型モータの回転駆動力を3本の回転駆動軸によって上部アーム14先端の手首機構15まで伝達させるものではないので、手首機構15の部品数が大幅に削減され、手首機構15が単純化され、これにより手首機構15の信頼性も向上させることが可能となる。
また、ロボットの動作範囲は上部アーム14などのアーム長によって決定されるが、本実施例ではこの動作範囲を変更する場合、上部アーム14のフランジ14a以外の円筒長さを単純に変更すればよいだけになる。
また、ユーザがロボットを使用していると手首機構15をワークに衝突させてしまうことが多く、これが原因で手首機構15の各部品を交換せざるを得なくなることが多いが、本実施例では、第1モータ21はフランジ14aを取り外すことで容易に交換が可能であり、第1減速機23は第1可動部24を取り外すことで容易に交換が可能であり、第2モータ25と第2減速機26は蓋24aを取り外すことで容易に交換が可能であり、第3モータ28と第3減速機29は第2可動部27を取り外すことで容易に交換が可能である。
また、本実施例では、第1モータ21と第1減速機23との間に減速シャフト22が設けられているので、ここで減速比を調整可能である。これにより、エンドエフェクタの重量やモーメントが変更された場合、最もその影響を受けやすい第1モータ21のモータ容量を変更する必要があるが、本実施例では第1モータ21を変更することなく減速シャフト22の減速比を変更することで簡単に対処が可能となる。
Since the
First, unlike the prior art, the rotational driving force of the rotary motor installed at the rear end of the upper arm 14 is not transmitted to the
Further, the operating range of the robot is determined by the arm length of the upper arm 14 and the like. In this embodiment, when changing the operating range, the cylindrical length other than the flange 14a of the upper arm 14 may be simply changed. It becomes only.
In addition, when the user uses a robot, the
In this embodiment, since the
図3は実施例2による手首機構15を示す図である。(a)が外観図、(b)がその拡大断面図である。図3において、上部アーム14のケーシングの先端付近に第1モータ21が固定されている。上部アーム14は下部アーム13に支持されている後端部から円筒状に形成されていて、その先端部の側面に第1モータ21が固定されている。第1モータ21の出力軸は上部アーム14の延在方向と垂直になるよう固定されていて、第1モータ21の出力軸が上部アーム14の円筒内部に突出するように位置している。第1モータ21は中空穴を必要としない回転型モータである。第1モータ21の出力軸には小傘歯車21bが固定されていて、これと噛み合うように大傘歯車23bが位置している。大傘歯車23bは第1モータ21の出力軸の回転軸と直交する軸で回転し、上部アーム14の円筒の中心軸と同一軸で回転するよう上部アーム14に対して回転可能に支持されている。また、大傘歯車23bは円筒状に形成されている。大傘歯車23bの一端は第1減速機23に入力されている。第1減速機23の出力軸は上部アーム14の円筒の中心軸や大傘歯車23bの回転軸と同一であって、上部アーム14の最先端に位置している。第1減速機23は中空穴23aのような貫通穴を有している減速機である。
第1減速機23の出力軸に第1可動部24の基端が固定されている。従って第1モータ21の出力軸が回転すると小傘歯車21b、大傘歯車23b、第1減速機23によってその回転が減速され、第1減速機23の出力軸に固定されている第1可動部24が第1減速機の出力軸である手首旋回軸Rにて回転する。第1可動部24は概ね円筒状に形成されていて、その基端側の円筒部は、中空穴23a、23bに挿通され、最基端部が上部アーム14に回転可能に支持されている。一方、第1可動部24はその先端側の円筒が開口24dのように後述する第3モータ28に向かって開口している。第1可動部24の側面には第2モータ25が固定されている。第2モータ25も第1モータ21と同様に回転型モータであり、中空穴を備える必要がないモータである。第2モータ25の出力軸は手首旋回軸Rと同一平面上にて直交するように配置されている。第2モータ25の出力軸は第1可動部24の円筒内部には突出せず、第1可動部24の側面に設けられた空間内で回転する。第2モータ25の出力軸には歯車が固定されていて、これと噛み合うように同空間内で回転可能に歯車が設けられている。さらにこの歯車と噛み合うように設けられた歯車26aが設けられ、この回転が第2減速機26に入力される。第2減速機26の出力軸は手首旋回軸Rと同一平面上で直交する位置に配置されている。第2モータ25と第2減速機26とは第1可動部24の延在方向に対して並んで配置されていることになる。第2減速機26は中空穴を備える必要がない減速機である。
第2減速機26の出力軸に第2可動部27の基端が固定されている。すなわち第2可動部27は第2減速機26の出力軸の回転軸である手首曲げ軸Bで回転する。第2可動部27はL字状に形成されていて、L字の長辺の端部が第2減速機26の出力軸に固定されていて、L字の短辺が手首曲げ軸Bと平行を維持するように配置されている。従って第2モータ25の出力軸が回転すると複数の歯車と第2減速機26とによってその回転が減速され、第2減速機26の出力軸に固定されている第2可動部27が手首曲げ軸Bにて回転する。第2可動部27のL字の短辺の端部には第3モータ28が固定されている。第3モータ28も第1モータ21と同様に回転型モータであるが、中空穴を備える必要がないモータである。第3モータ28の出力軸は手首曲げ軸Bと平行になるよう配置されている。第3モータ28の出力軸には傘歯車が固定されていて、これと直交して噛み合うように傘歯車29aが設けられている。この傘歯車29aの回転が第3減速機29に入力される。第3減速機29は第2可動部27に固定されている。第3減速機29は中空穴を備える必要がない減速機である。この出力軸である手首回転軸Tは手首曲げ軸Bと直交するように配置され、かつ手首曲げ軸Bによって第2可動部27が回転したときに手首回転軸Tが形成する面が手首旋回軸Rを含むように配置されている。第3減速機29の出力軸には第3可動部30の一端が固定されている。従って第3可動部30は第3モータ28、第3減速機29の回転動作によって手首回転軸Tにて回転する。第3可動部30の他端には図示しないエンドエフェクタが固定される。
上記各モータ(第1モータ21、第2モータ25、第3モータ28)は、ケーブル31で示すケーブルによって給電され、または必要な信号が授受される。ケーブル31は上部アーム14の内部を基端側から通ってきたのち、その一部が上部アーム14の先端側の側面外部に導出されて第1モータ21に接続される。またケーブル31は第1可動部24の基端側の円筒部を通過したのち、第1可動部24の先端側の開口24dによって外部に引き出されて、第2モータ25と第3モータ28とに接続される。
FIG. 3 shows a
The base end of the first
The base end of the second
Each of the motors (the
本実施例による手首機構15は以上のように構成されているので、以下のような効果がある。
まず、従来のように、上部アーム14後端に設置された回転型モータの回転駆動力を3本の回転駆動軸によって上部アーム14先端の手首機構15まで伝達させるものではないので、手首機構15の部品数が大幅に削減され、手首機構15が単純化され、これにより手首機構15の信頼性も向上させることが可能となる。
また、ロボットの動作範囲は上部アーム14などのアーム長によって決定されるが、本実施例ではこの動作範囲を変更する場合、上部アーム14の円筒長さを単純に変更すればよいだけになる。
また、ユーザがロボットを使用していると手首機構15をワークに衝突させてしまうことが多く、これが原因で手首機構15の各部品を交換せざるを得なくなることが多いが、本実施例では、第1モータ21は上部アーム14側面から取り外すことで容易に交換が可能であり、第1減速機23は上部アーム14先端から取り外すことで容易に交換が可能であり、第2モータ25と第2減速機26は第1可動部24側面から取り外すことで容易に交換が可能であり、第3モータ28と第3減速機29は第2可動部27から取り外すことで容易に交換が可能である。
また、本実施例では、第1減速機23以外、中空穴を有するものを必要としないのでこれら各モータおよび各減速機に小型のものを使用することができ、手首機構15を小型化できる。
Since the
First, unlike the prior art, the rotational driving force of the rotary motor installed at the rear end of the upper arm 14 is not transmitted to the
In addition, although the operation range of the robot is determined by the arm length of the upper arm 14 or the like, in this embodiment, when changing the operation range, it is only necessary to simply change the cylindrical length of the upper arm 14.
In addition, when the user uses a robot, the
Further, in the present embodiment, since there is no need for a device having a hollow hole other than the
図4は実施例3による手首機構15を示す図である。(a)が外観図、(b)がその拡大断面図である。図4において、上部アーム14のケーシングの後端に第1モータ21が固定されている。上部アーム14は下部アーム13に支持されている後端部から円筒状に形成されていて、円筒の後端を塞ぐ面に第1モータ21が配置されている。第1モータ21の出力軸は上部アーム14の延在方向と平行になるよう固定されているが、第1モータ21の出力軸が上部アーム14の円筒の中心軸からシフトした位置になるよう配置されている。第1モータ21は中空穴を必要としない回転型モータである。一方、上部アーム14の内部にはドライブシャフト32が回転可能に配置されていて、ドライブシャフト32の基端が第1モータ21の出力軸と接続されている。ドライブシャフト32は上部アーム14の円筒の中心軸からシフトした位置に配置されている。ドライブシャフト32の先端側は第1減速機23に入力されている。第1減速機23の出力軸は上部アーム14の円筒の中心軸と同一であって、上部アーム14の最先端に位置している。第1減速機23は中空穴23aのような貫通穴を有している減速機である。
第1減速機23の出力軸に第1可動部24の基端が固定されている。従って第1モータ21の出力軸が回転すると第1減速機23によってその回転が減速され、第1減速機23の出力軸に固定されている第1可動部24が第1減速機23の出力軸である手首旋回軸Rにて回転する。第1可動部24は概ね円筒状に形成されていて、その基端側の円筒部は、中空穴23aに挿通され、最基端部が上部アーム14に対して回転可能に支持されている。一方、第1可動部24はその先端側の円筒が開口24dのように後述する第3モータ28に向かって開口している。第1可動部24の側面には第2モータ25が固定されている。第2モータ25も第1モータ21と同様に回転型モータであり、中空穴を備える必要がないモータである。第2モータ25の出力軸は手首旋回軸Rと同一平面上にて直交するように配置されている。第2モータ25の出力軸は第1可動部24の円筒内部には突出せず、第1可動部24の側面に設けられた空間内で回転する。第2モータ25の出力軸には歯車が固定されていて、これと噛み合うように同空間内で回転可能に歯車が設けられている。さらにこの歯車と噛み合うように設けられた歯車26aが設けられ、この回転が第2減速機26に入力される。第2減速機26の出力軸は手首旋回軸Rと同一平面上で直交する位置に配置されている。第2モータ25と第2減速機26とは第1可動部24の延在方向に対して並んで配置されていることになる。第2減速機26は中空穴を備える必要がない減速機である。
第2減速機26の出力軸に第2可動部27の基端が固定されている。第2可動部27はL字状に形成されていて、L字の長辺の端部が第2減速機26の出力軸に固定されていて、L字の短辺が手首曲げ軸Bと平行を維持するように配置されている。従って第2モータ25の出力軸が回転すると複数の歯車と第2減速機26とによってその回転が減速され、第2減速機26の出力軸に固定されている第2可動部27が第2減速機26の出力軸である手首曲げ軸Bにて回転する。第2可動部27のL字の短辺の端部には第3モータ28が固定されている。第3モータ28も第1モータ21と同様に回転型モータであるが、中空穴を備える必要がないモータである。第3モータ28の出力軸は手首曲げ軸Bと平行になるよう配置されている。第3モータ28の出力軸には傘歯車が固定されていて、これと直交して噛み合うように傘歯車29aが設けられている。この傘歯車29aの回転が第3減速機29に入力される。第3減速機29は第2可動部27に固定されている。第3減速機29は中空穴を備える必要がない減速機である。この出力軸である手首回転軸Tは手首曲げ軸Bと直交するように配置され、かつ手首曲げ軸Bによって第2可動部27が回転したときに手首回転軸Tが形成する面が手首旋回軸Rを含むように配置されている。第3減速機29の出力軸には第3可動部30の一端が固定されている。従って第3可動部30は第3モータ28、第3減速機29の回転動作によって手首回転軸Tにて回転する。第3可動部30の他端には図示しないエンドエフェクタが固定される。
上記各モータのうち第2モータ25、第3モータ28は、ケーブル31で示すケーブルによって給電され、または必要な信号が授受される。ケーブル31は上部アーム14の内部を基端側から通ってきたのち、第1可動部24の基端側の円筒部を通過し、第1可動部24の先端側の開口24dによって外部に引き出されて、第2モータ25と第3モータ28とに接続される。
FIG. 4 is a view showing the
The base end of the first
The base end of the second
Among the motors, the second motor 25 and the
本実施例による手首機構15は以上のように構成されているので、以下のような効果がある。
まず、従来のように、上部アーム14後端に設置された回転型モータの回転駆動力を3本の回転駆動軸によって上部アーム14先端の手首機構15まで伝達させるものではなく、上部アーム14後端には手首旋回軸Rを駆動する1台の第1モータ21のみが配置され、1本のドライブシャフト32のみでこの回転駆動力を伝達するので、手首機構15の部品数が大幅に削減され、手首機構15が単純化され、これにより手首機構15の信頼性も向上させることが可能となる。
また、ユーザがロボットを使用していると手首機構15をワークに衝突させてしまうことが多く、これが原因で手首機構15の各部品を交換せざるを得なくなることが多いが、本実施例では、第1モータ21は上部アーム14後端から取り外すことで容易に交換が可能であり、第1減速機23は上部アーム14先端から取り外すことで容易に交換が可能であり、第2モータ25と第2減速機26は第1可動部24側面から取り外すことで容易に交換が可能であり、第3モータ28と第3減速機29は第2可動部27から取り外すことで容易に交換が可能である。
また、本実施例では、第1減速機23以外、中空穴を有するものを必要としないのでこれら各モータおよび各減速機に小型のものを使用することができ、手首機構15を小型化できる。
Since the
First, as in the prior art, the rotational driving force of the rotary motor installed at the rear end of the upper arm 14 is not transmitted to the
In addition, when the user uses a robot, the
Further, in the present embodiment, since there is no need for a device having a hollow hole other than the
図5は実施例4による手首機構15を示す図である。(a)が外観図、(b)がその拡大断面図である。図5において、上部アーム14のケーシングの先端に第1減速機23が固定されている。上部アーム14は下部アーム13に支持されている後端部から円筒状に形成されていて、その先端部が第1減速機23の出力軸と連結されている。第1減速機23の出力軸は、上部アーム14の円筒の中心軸と同一軸上にある。第1減速機23は出力軸と同軸の中空穴23aを有している減速機である。中空穴23aは第1減速機23を貫通している。第1減速機23の先端側のケーシングを支持するように第1可動部24が設けられている。第1可動部24は概ね円筒状に形成されていて、第1可動部24の基端側が第1減速機23のケーシングを支持し、第1減速機23の入力軸を内包するようになっている。第1可動部24の側面に第1モータ21が固定されている。第1モータ21は中空穴を必要としない回転型モータである。第1モータ21の出力軸は第1可動部24の内部に突出するように配置されている。第1モータ21の出力軸には小傘歯車21bが固定されており、これと噛み合うように第1可動部24に大傘歯車23bが配置されている。大傘歯車23bは中空穴23aと同軸となるように配置され、第1可動部24に対して回転可能に支持されている。大傘歯車23bは円筒状に形成された傘歯車である。大傘歯車23bの基端側が、上記第1減速機23に入力されている。一方、上部アーム14の先端側の円筒部は、中空穴23a、大傘歯車23bに挿通され、その先端側は第1可動部24に対して回転可能に支持されている。また、第1可動部24の側面には第1モータ21と並列して設けられている第2モータ25とを覆うようにカバー24bが脱着可能に設けられている。以上により、第1モータ21の出力軸が回転すると第1減速機23によってその回転が減速され、第1減速機23の出力軸に連結されている上部アーム14に対して第1減速機23を含んだ先端側すべてが手首旋回軸Rにて回転する。第1可動部24の側面には第2モータ25が固定されている。第2モータ25も第1モータ21と同様に回転型モータであるが、中空穴を備える必要がないモータである。第2モータ25は第1可動部24の延在方向に第1モータ21と並んで固定されている。第2モータ25の出力軸は手首旋回軸Rと同一平面上にて直交するように配置されている。また第1可動部24には第2減速機26が固定されている。第2減速機26は中空穴を備える必要がない減速機である。第2モータ25の出力軸が第2減速機26に入力されている。第2モータ25の出力軸と第2減速機26との出力軸とは同一軸上に配置される。第2減速機26の出力軸である手首曲げ軸Bは同一平面上で手首旋回軸Rと直交する位置に配置されている。
第2減速機26の出力軸に第2可動部27の基端が固定されている。第2可動部27はL字状に形成されていて、L字の長辺の端部が第2減速機26の出力軸に固定されていて、L字の短辺が手首曲げ軸Bと平行を維持するように配置されている。従って第2モータ25の出力軸が回転すると第2減速機26によってその回転が減速され、第2減速機26の出力軸に固定されている第2可動部27が手首曲げ軸Bにて回転する。一方、第1可動部24は、第2減速機26の出力軸に固定されている第2可動部27の基端部分を覆うようなカバー24bが形成されている。このカバー24bには第1可動部24の基端側から通じる通路24cが形成されている。また、第2可動部27の基端側にも通路27aが形成されており、通路27aは上記中空穴23a、中空穴21a、通路24cと連通している。第2可動部27のL字の短辺には第3モータ28が固定されている。第3モータ28も第1モータ21と同様に回転型モータであるが、中空穴を備える必要がないモータである。第3モータ28の出力軸と同軸となるように、第3モータ28の先端側には第3減速機29が第2可動部27に固定されている。第3モータ28の出力が第3減速機29に入力されている。第3減速機29は中空穴を備える必要がない減速機である。第3減速機29の出力軸である手首回転軸Tは手首曲げ軸Bと直交するように配置され、かつ手首曲げ軸Bによって第2可動部27が回転したときに手首回転軸Tが形成する面が手首旋回軸Rを含むように配置されている。第3減速機29の出力軸には第3可動部30の一端が固定されている。従って第3可動部30は第3モータ28、第3減速機29の回転動作によって手首回転軸Tにて回転する。第3可動部30の他端には図示しないエンドエフェクタが固定される。
上記各モータ(第1モータ21、第2モータ25、第3モータ28)は、ケーブル31で示すケーブルによって給電され、または必要な信号が授受される。ケーブル31は上部アーム14の内部を基端側から通ってきたのち、上部アーム14の先端部の円筒に挿通されたのち、その一部が上部アーム14の側面にもうけられた穴を通って第1モータ21、第2モータ25に接続される。またケーブル31の他の一部は通路24cを通過し、通路27aを通過したのち、最終的に第3モータ28に接続される。
FIG. 5 shows a
The base end of the second
Each of the motors (the
本実施例による手首機構15は以上のように構成されているので、以下のような効果がある。
まず、従来のように、上部アーム14後端に設置された回転型モータの回転駆動力を3本の回転駆動軸によって上部アーム14先端の手首機構15まで伝達させるものではないので、手首機構15の部品数が大幅に削減され、手首機構15が単純化され、これにより手首機構15の信頼性も向上させることが可能となる。
また、ロボットの動作範囲は上部アーム14などのアーム長によって決定されるが、本実施例ではこの動作範囲を変更する場合、上部アーム14の円筒長さを単純に変更すればよいだけになる。
また、ユーザがロボットを使用していると手首機構15をワークに衝突させてしまうことが多く、これが原因で手首機構15の各部品を交換せざるを得なくなることが多いが、本実施例では、第1モータ21、第2モータ25はカバー24bを取り外すことで容易に交換が可能であり、第1減速機23は上部アーム14から取り外すことで容易に交換が可能であり、第2減速機26は第2モータ25を取り外すことで容易に交換が可能であり、第3モータ28と第3減速機29は第2可動部27を取り外すことで容易に交換が可能である。
また、本実施例では、第1モータ21と第2モータ25とがカバー24b内で並んで配置されているので、これらのメンテナンスや交換が行いやすい構成になっている。
Since the
First, unlike the prior art, the rotational driving force of the rotary motor installed at the rear end of the upper arm 14 is not transmitted to the
In addition, although the operation range of the robot is determined by the arm length of the upper arm 14 or the like, in this embodiment, when changing the operation range, it is only necessary to simply change the cylindrical length of the upper arm 14.
In addition, when the user uses a robot, the
In the present embodiment, the
11 ベース
12 旋回ヘッド
13 下部アーム
14 上部アーム
14a フランジ
15 手首機構
S 旋回軸
L 前後軸
U 揺動軸
R 手首旋回軸
B 手首曲げ軸
T 手首回転軸
21 第1モータ
21a 中空穴
21b 小傘歯車
22 減速シャフト
23 第1減速機
23a 中空穴
23b 大傘歯車
24 第1可動部
24a 蓋
24b カバー
24c 通路
24d 開口
25 第2モータ
26 第2減速機
26a 歯車
27 第2可動部
27a 通路
28 第3モータ
29 第3減速機
29a 傘歯車
30 第3可動部
31 ケーブル
32 ドライブシャフト
11
S Swivel axis L Front / rear axis U Oscillating axis R Wrist pivot axis B Wrist bending axis T Wrist rotation axis
21 first motor 21a hollow hole 21b
Claims (4)
前記手首機構が、
前記上部アームに固定され、前記上部アームに沿った手首旋回軸Rで第1可動部を回転させる第1モータおよび第1減速機と、
前記手首機構の側面から取り外し可能に前記第1可動部に固定され、前記手首旋回軸Rに直交するよう出力軸が配置される第2モータと、
前記第2モータとともに前記手首旋回軸Rに沿って並び、前記手首機構の側面から取り外し可能に前記第1可動部に固定され、前記第2モータの出力軸の回転が入力される第2減速機と、
前記第2減速機の出力軸に固定されて前記手首旋回軸Rに直交する手首曲げ軸Bで回転する第2可動部と、
前記第2可動部に固定され、前記手首曲げ軸Bに直交する手首回転軸Tで第3可動部を回転させる第3モータおよび第3減速機と、
を備えることを特徴とする産業用ロボットの手首機構。 In the wrist mechanism of an industrial robot provided at the tip of the upper arm and having a total of three axes of freedom,
The wrist mechanism is
A first motor and a first speed reducer that are fixed to the upper arm and rotate the first movable part on a wrist turning axis R along the upper arm;
A second motor fixed to the first movable part detachably from a side surface of the wrist mechanism and having an output shaft disposed so as to be orthogonal to the wrist turning axis R;
A second speed reducer arranged along the wrist turning axis R together with the second motor, fixed to the first movable part so as to be removable from a side surface of the wrist mechanism, and input of rotation of the output shaft of the second motor. When,
A second movable part that is fixed to the output shaft of the second speed reducer and rotates on a wrist bending axis B orthogonal to the wrist turning axis R;
A third motor and a third speed reducer that are fixed to the second movable part and rotate the third movable part on a wrist rotation axis T orthogonal to the wrist bending axis B;
An industrial robot wrist mechanism comprising:
を特徴とする請求項1記載の産業用ロボットの手首機構。 The first movable portion is formed in a cylindrical shape, and a tip end side of the cylinder opens toward the third motor;
The wrist mechanism for an industrial robot according to claim 1.
を備えたことを特徴とする合計6軸の産業用ロボット。 The wrist mechanism according to claim 1, a lower arm that supports the upper arm so as to be swingable up and down, a swivel head that supports the lower arm so as to be swingable back and forth, and the swivel head as a vertical axis A base that is pivotably supported around,
A 6-axis industrial robot characterized by comprising
を備えたことを特徴とする合計7軸の産業用ロボット。 The wrist mechanism according to claim 1, an upper lower arm that supports the upper arm so as to swing up and down, a lower lower arm that rotatably supports the upper lower arm, and the lower lower arm A swivel head that supports the swivel head so that it can swing back and forth, and a base that supports the swivel head so as to swivel about a vertical axis,
A total of 7-axis industrial robots.
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