JP2013248679A

JP2013248679A - 産業用ロボットの手首装置

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Publication number: JP2013248679A
Application number: JP2012123066A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Oikawa; 暁寛及川
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-05-30
Also published as: DE102013008757A1; CN103448073A; JP5746093B2; DE102013008757B4; US9370866B2; US20130319160A1; CN103448073B

Abstract

【課題】偏心揺動型減速機の複数のクランクシャフトにモータからの回転力を入力し、かつ、減速機を貫通するシャフトに他のモータからの回転力を入力する。
【解決手段】偏心揺動型減速機２は、軸線Ｌ２に沿って中空部５５を形成する貫通孔５１１，５２１と、中空部５５を貫通して回転可能に支持され、第３手首駆動モータ３２からの回転を第１手首要素側から第２手首要素側に伝達する貫通シャフト３５と、貫通シャフト３５の周囲に複数配置され、それぞれが第１手首要素側の端部に入力ギヤ２７１を有するクランクシャフト２７と、軸線Ｌ２を中心に回転可能に設けられ、第２手首駆動モータ２２からの回転力が入力される第１ギヤ２５１と、複数のクランクシャフト２７の入力ギヤ２５１がそれぞれ噛合する第２ギヤ２５２とを有するギヤ部材２５とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、３つの手首要素を有する産業用ロボットの手首装置に関する。

従来より、ロボットアームの先端側の手首要素の関節に偏心揺動型減速機を設け、偏心揺動型減速機を介してモータのトルクを先端側の手首要素に伝達するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、偏心揺動型減速機の内部に、その偏心揺動型減速機よりも先端側の関節を駆動するためのシャフト（以下、便宜上貫通シャフトと呼ぶ）を貫通させ、貫通シャフトにギヤを介してモータからの駆動力を入力する。偏心揺動型減速機は、中心軸線から半径方向にオフセットした位置にクランクシャフトを有し、クランクシャフトは、端部に入力歯車を有する。クランクシャフトの入力歯車は、クランクシャフトから半径方向にオフセットした位置に配置されたモータ歯車に噛合し、モータ歯車および入力歯車を介してモータからの駆動力がクランクシャフトに入力される。

国際公開第２００９／０９８９４５号公報

特許文献１記載の装置は、クランクシャフト端部の減速機入力歯車と噛合する相手側の歯車の中心軸線を、減速機の中心軸線と同軸にできないため、複数のクランクシャフトのうち１本の端部にだけ入力歯車を設け入力軸としている。この場合、そのクランクシャフトにのみ負荷が集中するため、クランクシャフト及びそれを支持する軸受が大型化し、減速機全体が大型化する。さらに、減速機入力歯車と噛合する相手側の歯車の中心軸線を、減速機の中心軸線と同軸にできないことで、減速機の基端側を位置決めする際、減速機の中心軸線を位置決めした上で、減速機入力歯車と相手側の歯車が噛合するように減速機の位相も合わせなければならない。このため、位相合わせ用の部品が別に必要になり、また、減速機の組立及び分解が複雑化する。

産業用ロボットの手首装置は、ロボットアームの先端側の第１関節に、第１軸線回りに回転可能に支持された第１手首要素と、第１手首要素の先端側の第２関節に、第１軸線の延長線上になく、かつ、第１軸線と平行でない第２軸線回りに回転可能に支持された第２手首要素と、第２手首要素の先端側の第３関節に、第２軸線の延長線上になく、かつ、第２軸線と平行でない第３軸線回りに回転可能に支持された第３手首要素と、第１手首要素またはロボットアームに設けられ、第２手首要素を駆動する第２手首駆動モータと、第１手首要素またはロボットアームに設けられ、第３手首要素を駆動する第３手首駆動モータと、第２軸線と回転中心軸線が一致するように第２関節に設けられ、第２手首駆動モータからの回転を減速して第２手首要素に伝達する偏心揺動型減速機と、を備える。偏心揺動型減速機は、回転中心軸線に沿って中空部を形成する中空形成部と、中空部を貫通して中空形成部に回転可能に支持され、第３手首駆動モータからの回転を第１手首要素側から第２手首要素側に伝達する貫通シャフトと、貫通シャフトの周囲に複数配置され、それぞれが第１手首要素側の端部に入力ギヤを有するクランクシャフトと、回転中心軸線を中心に回転可能に設けられたギヤ部材であって、第２手首駆動モータからの回転力が入力される第１ギヤと、複数のクランクシャフトの入力ギヤがそれぞれ噛合する第２ギヤとを有するギヤ部材と、を有する。

本発明によれば、偏心揺動型減速機を貫通する貫通シャフトにモータからの駆動力を入力しながら、ギヤ部材を介して複数のクランクシャフトに他のモータからの駆動力を入力することができる。また、減速機の中心軸線のみを位置決めするだけで、減速機基端側を組み立てることができる。

本発明の実施形態に係る産業用ロボットの手首装置の概略構成を示す図。図１の手首装置に含まれる偏心揺動型減速機の構成を示す断面図。図２のIII-III線断面図。図２の比較例を示す図。図１の変形例を示す図。図１の別の変形例を示す図。

以下、図１〜図４を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る産業用ロボットの手首装置の概略構成を示す図である。図１に示す手首装置１００は、例えばベースに回転可能に支持されたロボットアームを有する多関節型産業用ロボットに適用される。以下では、ベース側を基端側と呼び、ベースから離れる方向を先端側と呼ぶ。本実施形態の手首装置１００は、例えばロボットアームの先端部に設けられ、ワークの把持や加工等を行う。

図１に示すように、手首装置１００は、ロボットアーム１０１の先端部の第１関節１０に、第１軸線Ｌ１回りに回転可能に支持された第１手首要素１１と、第１手首要素１１の先端部の第２関節２０に、第２軸線Ｌ２回りに回転可能に支持された第２手首要素２１と、第２手首要素２１の先端部の第３関節３０に、第３軸線Ｌ３回りに回転可能に支持された第３手首要素３１とを有する。

第１軸線Ｌ１は、ロボットアーム１０１の中心を通り、第２軸線Ｌ２は第１軸線Ｌ１に対して所定角度（９０°）で交差し、第３軸線Ｌ３は第２軸線Ｌ２に対して所定角度（９０°）で交差している。なお、図１では、第１軸線Ｌ１と第３軸線Ｌ３とが同一直線上に位置するが、同一直線上でなくてもよい。第２軸線Ｌ２は、第１軸線Ｌ１の延長線上になく、かつ、第１軸線Ｌ１と平行でなければ、第１軸線Ｌ１と交差していなくてもよい。第３軸線Ｌ３は、第２軸線Ｌ２の延長線上になく、かつ、第２軸線Ｌ２と平行でなければ、第２軸線Ｌ２と交差していなくてもよい。

ロボットアーム１０１の基端部には、第１手首要素１１駆動用の第１モータ１２、第２手首要素２１駆動用の第２モータ２２、および第３手首要素３１駆動用の第３モータ３２が取り付けられている。第１関節１０、第２関節２０および第３関節３０には、それぞれ第１減速機１、第２減速機２および第３減速機３が設けられており、このうちとくに第１減速機１と第２減速機２は、偏心揺動型減速機として構成されている。なお、第２減速機２の詳細構造については後述する。第１モータ１２、第２モータ２２および第３モータ３２からの回転は、第１減速機１、第２減速機２および第３減速機３によりそれぞれ減速される。

ロボットアーム１０１の内部には、第１軸線Ｌ１に沿って円筒形状のシャフト１３が延在し、シャフト１３は、ロボットアーム１０１内の支持部（不図示）に第１軸線Ｌ１を中心に回転可能に支持されている。シャフト１３の内部には、第１軸線Ｌ１に沿って円筒形状のシャフト２３が延在し、シャフト２３は、シャフト１３の内周面に第１軸線Ｌ１を中心に回転可能に支持されている。シャフト２３の内部には、第１軸線Ｌ１に沿って円柱状のシャフト３３が延在し、シャフト３３は、シャフト２３の内周面に第１軸線Ｌ１を中心に回転可能に支持されている。

第１手首要素１１の内部には、第１軸線Ｌ１に沿って円筒形状のシャフト２４が延在し、シャフト２４は、第１手首要素１１内の支持部（不図示）に第１軸線Ｌ１を中心に回転可能に支持されている。シャフト２４の内部には、第１軸線Ｌ１に沿って円柱状のシャフト３４が延在し、シャフト３４は、シャフト２４の内周面に第１軸線Ｌ１を中心に回転可能に支持されている。さらに第１手首要素１１の内部には、第２軸線Ｌ２に沿って円筒形状のシャフト２５が延在し、シャフト２５の内部には、円柱状のシャフト３５が延在している。シャフト３５は、第２減速機２により第２軸線Ｌ２を中心に回転可能に支持されている。シャフト２５は、シャフト３５の外周面に第２軸線Ｌ２を中心に回転可能に支持されている。

第２手首要素２１の内部には、第２減速機２の側方において、第２軸線Ｌ２と平行にシャフト３６が延在し、シャフト３６は、第２手首要素２１内の支持部（不図示）に回転可能に支持されている。さらに第２手首要素２１の内部には、第３軸線Ｌ３に沿って入力軸３７が延在し、入力軸３７は、第３減速機３により第３軸線Ｌ３を中心に回転可能に支持されている。

第１モータ１２の出力軸１４の先端部には平歯車１４１が取り付けられ、平歯車１４１は、シャフト１３の基端部に取り付けられた平歯車１３１に噛合されている。シャフト１３の先端部には平歯車１３２が取り付けられ、平歯車１３２は、第１減速機１の入力軸１５の端部に取り付けられた平歯車１５１に噛合されている。

この構成により、第１モータ１２の回転は、出力軸１４、平歯車１４１、平歯車１３１、シャフト１３、平歯車１３２、平歯車１５１および入力軸１５からなる第１伝達経路を介して第１減速機１に入力され、第１減速機で減速される。この減速後の回転力により、第１手首要素１１が駆動される。なお、第１モータ１２の回転を、第１伝達経路でも減速させるように構成することができる。

第２モータ２２の出力軸２６の先端部には平歯車２６１が取り付けられ、平歯車２６１は、シャフト２３の基端部に取り付けられた平歯車２３１に噛合されている。シャフト２３の先端部にはスプライン２３２が設けられ、シャフト２３は、スプライン２３２を介してシャフト２４に連結されている。シャフト２４の先端部には傘歯車２４１が取り付けられ、傘歯車２４１は、シャフト２５の基端部に取り付けられた傘歯車２５１に噛合されている。シャフト２５の先端部には平歯車２５２が取り付けられ、平歯車２５２は、第２減速機２の入力軸２７の端部に取り付けられた平歯車２７１に噛合されている。

この構成により、第２モータ２２の回転は、出力軸２６、平歯車２６１、平歯車２３１、シャフト２３、スプライン２３２、シャフト２４、傘歯車２４１、傘歯車２５１、シャフト２５、平歯車２５２、平歯車２７１および入力軸２７からなる第２伝達経路を介して第２減速機２に入力され、第２減速機２で減速される。この減速後の回転力により、第２手首要素２１が駆動される。なお、第２モータ２２の回転を、第２伝達経路でも減速させるように構成することができる。

第３モータ３２の出力軸３８の先端部にはスプライン３８１が設けられ、出力軸３８は、スプライン３８１を介してシャフト３３の基端部に連結されている。シャフト３３の先端部にはスプライン３３１が設けられ、シャフト３３は、スプライン３３１を介してシャフト３４に連結されている。シャフト３４の先端部には傘歯車３４１が取り付けられ、傘歯車３４１は、シャフト３５の基端部に取り付けられた傘歯車３５１に噛合されている。シャフト３５の先端部には平歯車３５２が取り付けられ、平歯車３５２は、シャフト３６の基端部に取り付けられた平歯車３６１に噛合されている。シャフト３６の先端部には傘歯車３６２が取り付けられ、傘歯車３６２は、入力軸３７の端部に取り付けられた傘歯車３７１に噛合されている。

この構成により、第３モータ３２の回転は、出力軸３８、スプライン３８１、シャフト３３、スプライン３３１、シャフト３４、傘歯車３４１、傘歯車３５１、シャフト３５、平歯車３５２、平歯車３６１、シャフト３６、傘歯車３６２、傘歯車３７１および入力軸３７からなる第３伝達経路を介して第３減速機３に入力され、第３減速機３で減速される。この減速後の回転力により、第３手首要素３１が駆動される。なお、第３モータ３２の回転を、第３伝達経路でも減速させるように構成することができる。

本実施形態は、とくに第２減速機２（偏心揺動型減速機）に特徴的構成を有する。図２は、第２減速機２の構成を示す断面図であり、図３は、図２のIII-III線断面図である。なお、以下では、第２軸線Ｌ２に平行な方向を軸方向、第２軸線Ｌ２から離れる方向を径方向、第２軸線Ｌ２を中心とした円の円周方向を周方向と定義する。

図２，３に示すように、第２減速機２は、円筒形状ないしほぼ円筒形状のケーシング４と、ケーシング４の内部に一対の主軸受け４０を介して回転可能に支持されたキャリア５とを有する。ケーシング４は、その外周面に、第１手首要素１１側のケーシングと嵌合する嵌合部４１と、第２手首要素２１側のケーシングと嵌合する嵌合部４２とを有する。キャリア５は、第１板部材５１と、第１板部材５１から軸方向に離間し、かつ第１板部材５１に対向して配置された第２板部材５２とを有する。第１板部材５１の第２板部材５２に対向する面には、第２板部材５２に向けて周方向３箇所に等間隔に柱状部５３が突設され、第２板部材５２を貫通したボルト５４が柱状部５３に裸合され、第１板部材５１と第２部材５２とが一体に締結されている。

第１板部材５１と第２板部材５２の中心部にはそれぞれ貫通孔５１１，５２１が開口され、第２減速機２の内部には第２軸線Ｌ２に沿って中空部５５が形成されている。貫通孔５１１，５２１の周面にはそれぞれ軸受け５６が設けられ、第３手首駆動用のシャフト３５は、中空部５５を貫通して一対の軸受け５６により、キャリア５に対し回転可能に支持されている。すなわち、シャフト３５は貫通シャフトである。

貫通シャフト３５の外周面には、一対の軸受け５６よりも軸方向外側（第２板部材５２よりも外側）に一対の軸受け５７が取り付けられ、軸受け５７により、第２減速機駆動用のシャフト２５がシャフト３５に対し回転可能に支持されている。シャフト２５には、第２板部材５２側（先端側）に平歯車２５２が取り付けられ、第２板部材５２の反対側（基端側）に、平歯車２５２よりも大径の傘歯車２５１が取り付けられている。すなわち、シャフト２５は、傘歯車２５１を介して入力された駆動力を平歯車２５２を介して入力軸２７に伝達する円筒シャフトである。なお、一対の軸受け５７の間には円筒形状のスペーサ２５３が介装され、スペーサ２５３の周囲に円筒シャフト２５が配置されている。

第１板部材５１と第２板部材５２との間には、第１板部材５１と第２板部材５２とに平行に一対の平板状のピニオン６，７が軸方向に並列に配置されている。各ピニオン６，７の外周面にはそれぞれ外歯車６１，７１が形成されている。この外歯車６１，７１に対向してケーシング４の内周面には、外歯車６１，７１の歯数よりも１本だけ多い内歯ピン４３が周方向等間隔に複数個設けられている。各内歯ピン４３は一対の主軸受け４０の間をそれぞれ軸方向に延在している。なお、図示は省略するが、各ピニオン６，７は、互いに１８０°位相がずれた状態で内歯ピン４３に噛合している。

各ピニオン６，７の中心部には貫通穴６０，７０が開口され、貫通穴６０，７０をシャフト３５が貫通している。貫通シャフト３５の一端部（基端部）には、傘歯車２５１よりも軸方向外側（第２板部材５２の反対側）に傘歯車３５１が取り付けられ、他端部（先端部）には、平歯車３５２が取り付けられている。傘歯車２５１と傘歯車３５１は互いに平行に配置されている。

第１板部材５１の柱状部５３に対応して周方向３箇所に貫通孔６３，７３が開口され、各貫通孔６３，７３には柱状部５３が隙間を空けて挿入、すなわち遊嵌されている。さらに各ピニオン６，７には、周方向に隣り合う貫通穴６３，７３の間に、それぞれ周方向３箇所に等間隔に貫通穴６２，７２が開口され、各貫通穴６２，７２にはそれぞれ入力軸２７が挿入されている。入力軸２７はクランクシャフトであり、クランクシャフト２７に対応して、第１板部材５１および第２板部材５２にはそれぞれ周方向３箇所に貫通穴５１２，５２２が開口されている。

クランクシャフト２７の第１手首要素側の一端部は、第２板部材５２の貫通穴５２２を貫通している。第２板部材５２から突出した３本のクランクシャフト２７の端部には、それぞれ平歯車２７１が取り付けられ、これら３枚の平歯車２７１は中央の平歯車２５２にそれぞれ噛合している。クランクシャフト２７の第２手首要素側の他端部は、第１板部材５１の貫通穴５１２に挿入されている。貫通穴５１２，５２２にはそれぞれ軸受け５９が設けられ、クランクシャフト２７は軸受け５９を介してキャリア５（第１板部材５１、第２板部材５２）に回転可能に支持されている。なお、貫通穴５１２には外側からカバー５１３が取り付けられ、貫通穴５１２はカバー５１３により閉塞されている。

クランクシャフト２７は、その軸方向中央部に、クランクシャフト２７の中心軸から等角度だけ偏心した２個の偏心部２７２，２７３を有し、偏心部２７２，２７３は周方向に１８０°だけ位相がずれている。偏心部２７２，２７３は、ピニオン６，７の貫通穴６２，７２内にそれぞれころ軸受け２７４を介して回転可能に支持されている。

以上のように構成された偏心揺動型減速機２において、円筒シャフト２５の傘歯車２５１に第２モータ２２（図１）からの駆動力が入力されると、その駆動力は平歯車２５２，２７１を介して３本のクランクシャフト２７に伝達され、これらクランクシャフト２７が各々の中心軸周りに回転（自転）する。これにより偏心部２７２，２７３が貫通穴６２，７２内において偏心回転し、ピニオン６，７が１８０°だけ位相をずらした状態で偏心回転（公転）する。ここで、内歯ピン４３の本数は、ピニオンの外歯車６１，７１の歯数よりも１本多いので、ピニオンの偏心回転によりキャリア５が回転し、第２手首要素２１が駆動される。

一方、貫通シャフト３５の傘歯車３５１に第３モータ３２（図１）からの駆動力が入力されると、その駆動力は貫通シャフト３５を介して平歯車３５２に伝達され、平歯車３５２が回転する。これにより第３モータ３２２からの駆動力を、偏心揺動型減速機２の中空部５５を介してスペース効率よく第２手首要素２１側に伝達することができ、この駆動力により第３手首要素３１を駆動することが可能となる。

以上の第２減速機２は、予め図２の状態に組み立てられた後、第１手首要素１１のケーシングに取り付けられる。このとき、第２減速機２は、ケーシング４の嵌合部４１で第１手首要素１１に対して位置決めされる。このため、第２減速機２の基端側から突出した傘歯車２５１，３５１を第１手首要素１１の先端部の傘歯車２４１，３４１に精度よく噛合することができる。その後、第２減速機２に第２手首要素２１が取り付けられるが、この場合も、第２減速機２は、ケーシング４の嵌合部４２で第２手首要素２１に対して位置決めされる。このため、第２減速機２の先端側から突出した平歯車３５２を第２手首要素２１の基端部の平歯車３５２に精度よく噛合することができる。これにより手首装置１００の組立および分解が容易となり、手首装置１００の保守、点検作業等を容易に行うことができる。

本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）偏心揺動型減速機２の軸線Ｌ２に沿って貫通穴５１１，５２１，６０，７０により中空部５５を形成し、この中空部５５を貫通して減速機２内に貫通シャフト３５を回転可能に支持して、第３モータ３２からの回転力を第１手首要素１１側から第２手首要素２１側に伝達するようにした。さらに、偏心揺動型減速機２に、軸線Ｌ２から径方向にオフセットした貫通シャフト３５の周囲に、一端部に平歯車２７１を有する複数のクランクシャフト２７を設けるとともに、軸線Ｌ２を中心に回転可能な円筒シャフト２５を設け、円筒シャフト２５の一端部に、第２モータ２２からの駆動力が入力される傘歯車２５１を、他端部に複数のクランクシャフト２７の平歯車２７１にそれぞれ噛合する平歯車２５２を設けるようにした。

これにより複数のクランクシャフト２７に第２モータ２２からの駆動力を入力することができるとともに、偏心揺動型減速機２を経由して第２手首要素２１内の平歯車３５２に第３モータ３２からの駆動力を伝達することが可能となる。さらに、第１手首要素１１に対して位置決めする必要がある第２減速機２、傘歯車２５１、傘歯車３５１の回転中心軸線を全て同一直線上に配置できるため、第２減速機２の基端側を第１手首要素に位置決めする際、減速機の位相を合わせる必要がない。すなわち、本実施形態によれば、第３手首要素駆動用の貫通シャフト３５を有する偏心揺動型減速機２について、大型化を防ぎ、かつ、組立及び分解の容易な構造とすることができる。

（２）偏心揺動型減速機２の中空部５５の軸方向外側における貫通シャフト３５の外周面に、円筒シャフト２５を回転可能に支持する軸受け５７を装着するようにした。これにより中空部５５内に配置される部品がシャフト３５と軸受け５６のみとなり、偏心揺動型減速機２を小型化することができる。これに対し、本実施形態の比較例である図４に示すように、貫通シャフト３５の外側に円筒シャフト２５と一体に円筒形状のシャフト２５４を設け、このシャフト２５４と貫通シャフト３５との間に一対の軸受け５７を設けて円筒シャフト２５を回転可能に支持する場合、中空部５５内にシャフト３５、軸受け５７、シャフト２５４、軸受け５６を配置するため中空部５５が拡大し、偏心揺動型減速機２が大型化する。

（３）貫通シャフト３５の一端部に径方向に延在する傘歯車３５１を取り付け、この傘歯車３５１とクランクシャフト２７の端部の平歯車２７１との間に、これら歯車３５１，２７１に対して平行に径方向に延在する円筒シャフト２５の傘歯車２５１を配置するようにしたので、偏心揺動型減速機２の軸方向長さを必要最小限に抑えることができ、偏心揺動型減速機２をコンパクトに構成することができる。

（変形例）
上記実施形態では、第１モータ１２（第１手首駆動モータ）、第２モータ２２（第２手首駆動モータ）および第３モータ３２（第３手首駆動モータ）をそれぞれロボットアーム１０１に設けるようにしたが、第２モータ２２および第３モータ２３の少なくとも一方を、第１手首要素１１に設けるようにしてもよい。図５は、第３モータ３２を第１手首要素１１に設けた例である。図５において、第３モータ３２の出力軸３８は第２軸線Ｌ２上に延在し、出力軸３８は、スプライン等を介して第２減速機２（偏心揺動型減速機）を貫通するシャフト３５に連結されている。このように第３モータ３２を第１手首要素１１に取り付けることで、ロボットアーム１０１内に第３伝達経路を形成する必要がなく、ロボットアーム１０１の構成を簡素化できる。

図６は、第２モータ２２と第３モータ３２を、第１手首要素１１内に配置した例である。図６において、第２モータ２２の出力軸２６は、第２軸線Ｌ２と平行に延在している。第２減速機２の円筒シャフト２５の基端部には、傘歯車２５１ではなく平歯車２５５が取り付けられている。出力軸２６の端部の平歯車２６１と円筒シャフト２５の端部の平歯車２５５との間には平歯車２５６が配置され、平歯車２５６を介して第２モータ２２からの駆動力が第２減速機２に伝達される。

第１手首要素１１内において、第３モータ３２の出力軸３８は、第２軸線Ｌ２と平行に延在している。貫通シャフト３５の基端部には、傘歯車３５１ではなく平歯車３５３が取り付けられている。出力軸３８の端部の平歯車３８２と貫通シャフト３５の端部の平歯車３５３との間には平歯車３８３が配置され、平歯車３８３を介して第３モータ３２からの駆動力が貫通シャフト３５に伝達される。第２手首要素２１内において、貫通シャフト３５の端部には、平歯車３５２ではなく傘歯車３５４が取り付けられている。第２手首要素２１内では、第３軸線Ｌ３に平行にシャフト３９が延在している。シャフト３９の基端部には傘歯車３９１が取り付けられ、先端部には平歯車３９２が取り付けられている。入力軸３７には、傘歯車３７１でなく平歯車３７２が取り付けられている。貫通シャフト３５の回転は、傘歯車３５４，３９１、シャフト３９、平歯車３９２，３７２を介して入力軸３７に入力される。

上記実施形態（図１）では、第１減速機１と第２減速機２を偏心揺動型減速機として構成したが、図６に示すように第２減速機２のみを偏心揺動型減速機として構成してもよい。第１板部材５１と第２板部材５２の貫通孔５１１，５２１により、第２減速機２内に回転中心軸線Ｌ２に沿って中空部５５を形成したが、中空形成部の構成はこれに限らない。中空部５５に回転可能に支持されるとともに、第３モータ３２からの回転力を第１手首要素１１側から第２手首要素２１側に伝達するのであれば、貫通シャフト３５の構成はいかなるものでもよい。

貫通シャフト３５の周囲に３本のクランクシャフト２７を配置したが、クランクシャフト２７の本数はこれに限らない。第１手首要素１１側の端部に回転力を入力する歯車２７１（入力ギヤ）を有するのであれば、クランクシャフト２７の構成はいかなるものでもよい。貫通シャフト３５の外周面に軸受け５７を介して回転可能に円筒シャフト２５を設けたが、第２モータ２２からの回転力が入力される歯車２５１（第１ギヤ）と、複数のクランクシャフト２７の歯車２７１がそれぞれ噛合する歯車２５２（第２ギヤ）とを有し、第２軸線Ｌ２を中心に回転可能に設けられるのであれば、ギヤ部材としてのシャフト２５の構成はいかなるものでよく、シャフト２５の配置も上述したものに限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。

２第２減速機（偏心揺動型減速機）
１０第１関節
１１第１手首要素
２０第２関節
２１第２手首要素
２２第２モータ
２５円筒シャフト
２７クランクシャフト
３０第３関節
３１第３手首要素
３２第３モータ
３７貫通シャフト
５５中空部
５７軸受け
１０１ロボットアーム
２５１傘歯車
２７１平歯車
２５２平歯車
３５１傘歯車

産業用ロボットの手首装置は、ロボットアームの先端側の第１関節に、第１軸線回りに回転可能に支持された第１手首要素と、第１手首要素の先端側の第２関節に、第１軸線の延長線上になく、かつ、第１軸線と平行でない第２軸線回りに回転可能に支持された第２手首要素と、第２手首要素の先端側の第３関節に、第２軸線の延長線上になく、かつ、第２軸線と平行でない第３軸線回りに回転可能に支持された第３手首要素と、第１手首要素またはロボットアームに設けられ、第２手首要素を駆動する第２手首駆動モータと、第１手首要素またはロボットアームに設けられ、第３手首要素を駆動する第３手首駆動モータと、第２軸線と回転中心軸線が一致するように第２関節に設けられ、第２手首駆動モータからの回転を減速して第２手首要素に伝達する偏心揺動型減速機と、を備える。偏心揺動型減速機は、回転中心軸線に沿って中空部を形成する中空形成部と、中空部を貫通して中空形成部に回転可能に支持され、第３手首駆動モータからの回転を第１手首要素側から第２手首要素側に伝達する貫通シャフトと、貫通シャフトの周囲に複数配置され、それぞれが第１手首要素側の端部に入力ギヤを有するクランクシャフトと、回転中心軸線を中心に回転可能に設けられたギヤ部材であって、第２手首駆動モータからの回転力が入力される第１ギヤと、複数のクランクシャフトの入力ギヤがそれぞれ噛合する第２ギヤとを有するギヤ部材と、を有し、ギヤ部材は、中空部の軸方向外側にて貫通シャフトの外周面に回転可能に支持されている。

図２，３に示すように、第２減速機２は、円筒形状ないしほぼ円筒形状のケーシング４と、ケーシング４の内部に一対の主軸受け４０を介して回転可能に支持されたキャリア５とを有する。ケーシング４は、その外周面に、第１手首要素１１側のケーシングと嵌合する嵌合部４１を有する。キャリア５は、第１板部材５１と、第１板部材５１から軸方向に離間し、かつ第１板部材５１に対向して配置された第２板部材５２とを有する。第１板部材５１の第２板部材５２に対向する面には、第２板部材５２に向けて周方向３箇所に等間隔に柱状部５３が突設され、第２板部材５２を貫通したボルト５４が柱状部５３に螺合され、第１板部材５１と第２部材５２とが一体に締結されている。キャリア５は、第１板部材５１の端部に、第２手首要素２１側のケーシングと嵌合する嵌合部４２を有する。

以上の第２減速機２は、予め図２の状態に組み立てられた後、第１手首要素１１のケーシングに取り付けられる。このとき、第２減速機２は、ケーシング４の嵌合部４１で第１手首要素１１に対して位置決めされる。このため、第２減速機２の基端側から突出した傘歯車２５１，３５１を第１手首要素１１の先端部の傘歯車２４１，３４１に精度よく噛合することができる。その後、第２減速機２に第２手首要素２１が取り付けられるが、この場合も、第２減速機２は、キャリア５の嵌合部４２で第２手首要素２１に対して位置決めされる。このため、第２減速機２の先端側から突出した平歯車３６１を第２手首要素２１の基端部の平歯車３５２に精度よく噛合することができる。これにより手首装置１００の組立および分解が容易となり、手首装置１００の保守、点検作業等を容易に行うことができる。

Claims

ロボットアームの先端側の第１関節に、第１軸線回りに回転可能に支持された第１手首要素と、
前記第１手首要素の先端側の第２関節に、前記第１軸線の延長線上になく、かつ、前記第１軸線と平行でない第２軸線回りに回転可能に支持された第２手首要素と、
前記第２手首要素の先端側の第３関節に、前記第２軸線の延長線上になく、かつ、前記第２軸線と平行でない第３軸線回りに回転可能に支持された第３手首要素と、
前記第１手首要素または前記ロボットアームに設けられ、前記第２手首要素を駆動する第２手首駆動モータと、
前記第１手首要素または前記ロボットアームに設けられ、前記第３手首要素を駆動する第３手首駆動モータと、
前記第２軸線と回転中心軸線が一致するように前記第２関節に設けられ、前記第２手首駆動モータからの回転を減速して前記第２手首要素に伝達する偏心揺動型減速機と、を備えた産業用ロボットの手首装置において、
前記偏心揺動型減速機は、
前記回転中心軸線に沿って中空部を形成する中空形成部と、
前記中空部を貫通して前記中空形成部に回転可能に支持され、前記第３手首駆動モータからの回転を前記第１手首要素側から前記第２手首要素側に伝達する貫通シャフトと、
前記貫通シャフトの周囲に複数配置され、それぞれが前記第１手首要素側の端部に入力ギヤを有するクランクシャフトと、
前記回転中心軸線を中心に回転可能に設けられたギヤ部材であって、前記第２手首駆動モータからの回転力が入力される第１ギヤと、前記複数のクランクシャフトの前記入力ギヤがそれぞれ噛合する第２ギヤとを有するギヤ部材と、を有することを特徴とする産業用ロボットの手首装置。
請求項１に記載の産業用ロボットの手首装置において、
前記偏心揺動型減速機は、前記中空部の軸方向外側にて前記貫通シャフトの外周面に装着され、前記ギヤ部材を回転可能に支持する軸受けをさらに有することを特徴とする産業用ロボットの手首装置。
請求項２に記載の産業用ロボットの手首装置において、
前記貫通シャフトは、前記第１手首要素側の端部に入力ギヤを有し、
前記第１ギヤは、前記貫通シャフトの前記入力ギヤと前記クランクシャフトの前記入力ギヤとの間に、かつ、これら入力ギヤに対して互いに平行に配置されていることを特徴とする産業用ロボットの手首装置。