JP2015016523A

JP2015016523A - 産業用ロボットの手首構造部

Info

Publication number: JP2015016523A
Application number: JP2013144680A
Authority: JP
Inventors: 正嘉森; Masayoshi Mori
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2015-01-29
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: DE102014109490A1; CN104275706A; CN104275706B; JP5734360B2; US20150013491A1; US9242382B2; DE102014109490B4

Abstract

【課題】手首機枠を新規に作成することなしに、減速比を容易に変更する。【解決手段】手首構造部の平歯車減速機構部３０は第一減速比構成と第二減速比構成とにおいて駆動されるようになっており、第一減速比構成においては、手首内枠駆動モータ（２１）の出力軸に装着された第一平歯車（３１）と、第一補助軸（４１）に回転可能に支持される第二平歯車（３２）とが少なくとも使用され、第二減速比構成においては、第一平歯車と、追加補助軸（５０）に回転可能に支持される第一追加平歯車（５１）と、第一追加平歯車と一体に追加補助軸に回転可能に支持される第二追加平歯車（５２）とが少なくとも使用される。【選択図】図５Ａ

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構造部に関する。

産業用ロボットの手首構造部は、手首機枠および手首機枠に対して回動可能な手首内枠とを含んでいる。手首内枠には、手首要素、例えばハンド、ツール等が作業ツール取付部を介して取付けられている。手首機枠に内蔵された駆動モータの出力軸の回転は平歯車減速機構部により減速され、それにより、手首内枠が手首機枠に対して回動される。

特許文献１に開示される手首構造部においては、駆動モータが手首機枠に収納されていて駆動力の伝達機構を形成する平歯車減速機構を収納する減速機室と、駆動モータに駆動電力の供給や制御信号の送受信を行う配線ケーブル類を収納する配線室とが互いに分離して形成されている。このため、配線ケーブル類を介して駆動モータの保守管理を配線室側が独立に遂行することが可能であり、保守作業の簡便化が確保される。

また、特許文献１では、平歯車伝達機構のみにより、複数の動作自由度を有した手首の一つの手首動作系における減速、伝動を行ている。このため、ベルト・プーリ機構が混在した複雑な減速機構を排除でき、結果的に製造コストが低減される。

特許文献１においては、三段平歯車列からなる平歯車減速機構が平歯車減速機構が手首機枠の一側に配置されている。一段の平歯車の減速比は１：２．５から１：７の範囲内（約４）であるので、全体として、三段平歯車列は４０から８０の減速比を実現する。特許文献２も、平歯車減速機構を開示している。さらに、特許文献３における第五軸減速機構も平歯車減速機構であり、その駆動モータは手首室内に配置されている。

特願2012-135611 特開平7-52074号公報特開平10-175188号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２の平歯車減速機構ならびに特許文献３の第五軸減速機構において、可搬質量を増大させるなどの仕様が変更されて減速比を変更する必要がある場合には、手首機枠を新規に準備するなどの設計変更が必要であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、手首機枠を新規に作成することなしに、減速比を容易に変更することのできる手首構造部を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、ロボットのアームの先端に結合され、複数の動作自由度を有する手首構造部であって、手首機枠内に相互に分離された異なる手首室を形成する手首ハウジング用機枠と、前記手首室のうちの一つの手首室内に回動可能に保持される手首内枠と、前記手首室のうちの他の手首室において、出力軸が前記手首内枠の回動軸と平行になるように配置されていて前記手首内枠を駆動する手首内枠駆動モータと、前記手首内枠に収納されると共に前記手首内枠の回動軸と直交する回転出力を出力する他の駆動モータと、前記手首ハウジング用機枠の一側を被覆して減速機室を形成するカバーと、前記減速機室内に配置されていて、前記手首内枠駆動モータの出力軸から取出された回転力を前記手首内枠へ減速して伝達する多段平歯車列からなる平歯車減速機構部と、を備えた手首構造部において、前記平歯車減速機構部は第一減速比構成と第二減速比構成とにおいて駆動されるようになっており、前記第一減速比構成においては、前記手首内枠駆動モータが前記他の手首室における第一取付部位に取付けられており、前記第一減速比構成においては、前記手首内枠駆動モータの出力軸に装着された第一平歯車と、前記手首ハウジング用機枠に取付けられた第一補助軸に回転可能に支持されると共に前記第一平歯車よりも大径であって前記第一平歯車に係合する第二平歯車と、が少なくとも使用されるようになっており、前記第二減速比構成においては、前記手首内枠駆動モータが前記他の手首室において前記手首内枠から第一取付部位よりも遠方に位置する第二取付部位に取付けられており、前記第二減速比構成においては、前記第一平歯車と、前記手首内枠駆動モータの出力軸と前記第一補助軸の間において支持部材により支持される追加補助軸に回転可能に支持されると共に前記第一平歯車よりも大径であって前記第一平歯車に係合する第一追加平歯車と、該第一追加平歯車と一体に前記追加補助軸に回転可能に支持されると共に前記第一追加平歯車よりも小径であって前記第二平歯車に係合する第二追加平歯車と、が少なくとも使用されるようになっている、ことを特徴とする手首構造部が提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記第二減速比構成においては、前記手首内枠駆動モータの出力軸および前記追加補助軸は、前記手首機枠の手首ハウジング用機枠を貫通する共通の単一の貫通穴に配置されている。
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記第一減速比構成は三段、前記第二減速比構成は四段の平歯車列からなる。

１番目の発明においては、支持部材により支持される追加補助軸、第一追加平歯車、および第二追加平歯車を追加することのみで、減速比を変更することができる。つまり、必要最小限の部品を追加することによって、手首機枠を変更することなしに、異なる二つの減速比を実現することができる。
２番目の発明においては、手首内枠駆動モータの出力軸および追加補助軸が共通の貫通穴に挿通される。このため、前述した効果を維持しつつ、追加補助軸を極めて簡易に設置することができる。
３番目の発明においては、第一減速比構成および第二減速比構成の両方において、最適な減速比を得ることができる。

本発明に基づく手首構造部を備えたロボットの全体構成を示す図である。本発明に基づく第一減速比構成における手首構造部の斜視図である。本発明に基づく第一減速比構成における手首構造部の断面図である。図３Ａに示される手首構造部のカバーを外した状態における側面図である。図３Ａに示される手首構造部の手首先端から見た端面図である。本発明に基づく第二減速比構成における手首構造部の斜視図である。本発明に基づく第二減速比構成における手首構造部の断面図である。図５Ａに示される手首構造部のカバーを外した状態における側面図である。図５Ａに示される手首構造部の手首先端から見た端面図である。或る支持部材の斜視図である。他の支持部材の斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づく手首構造部を備えたロボットの全体構成を示す図である。図１に示されるロボット１は六軸構成の垂直多関節ロボットである。ロボット１の先端に位置する手首２は、六自由度で搭載されている。ロボット１の各軸には、各軸を駆動するためのサーボモータ（図１には示さない）が内蔵されている。これらサーボモータは、該サーボモータのそれぞれから延びる制御ケーブルによってロボット制御装置５に接続されており、各サーボモータはロボット制御装置５によって制御される。

図１に示されるように、ロボット１の手首２の先端には、作業ツール３、例えばグリッパまたは溶接トーチ等が取付けられている。作業ツール３は、部品を把持、搬送したり、ワークを溶接するのに使用される。図１に示される作業ツール用線条体４は、作業ツール３に電力またはエアなどを供給するのに使用される。

図２は本発明に基づく手首構造部の斜視図である。図２において、手首２は、手首機枠１１と、手首機枠１１に対してＪ５軸回りに回動可能に取付けられた手首内枠１２とを主に含んでいる。手首内枠１２は作業ツール取付部１８を備えており、作業ツール３（図２には示さない）と一緒にＪ６軸回りに回転駆動される。

また、図２に示されるように、手首機枠１１の一側にはカバー１５が取付けられている。カバー１５は外方にわずかに湾曲した形状であり、カバー１５と手首機枠１１との間には平歯車減速機構部３０が配置されている。

図３Ａは本発明に基づく第一減速比構成における手首構造部の断面図であり、図３Ｂは図３Ａに示される手首構造部のカバーを外した状態における側面図である。以下、図２から図３Ｂを参照して、第一減速比構成における平歯車減速機構部３０について説明する。

図３Ａに示されるように、手首機枠１１内には、手首ハウジング用機枠１３が配置されている。図３Ａから分かるように、手首ハウジング用機枠１３が手首機枠１１内部を複数の手首室に隔離している。そして、それら手首室のうちの一つの手首室には、手首内枠１２がＪ５軸回りに回動可能に配置されている。図示されるように、手首内枠１２内には、作業ツール３（図３Ａには示さない）を駆動するための駆動モータ２２が配置されている。

また、他の手首室には、手首内枠１２を回転駆動させる手首内枠駆動モータ２１が配置されている。図３Ａに示されるように、手首内枠駆動モータ２１はその出力軸が手首２の中心軸線（図３ＡにおいてＪ６軸と同じ）に対して垂直になるように配置されている。図３Ａから分かるように、手首内枠駆動モータ２１は手首ハウジング用機枠１３に隣接した第一取付部位に配置されている。

さらに、手首ハウジング用機枠１３の一側は、カバー１５により被覆されている。カバー１５と手首ハウジング用機枠１３の一側との間の空間は減速機室１６であり、減速機室１６には平歯車減速機構部３０が配置されている。

図３Ａにおいては、第一減速比構成は三段であり、平歯車減速機構部３０は第一平歯車３１〜第七平歯車３７と、第一補助軸４１から第三補助軸４３とを主に含んでいる。図３Ａに示されるように、第一平歯車３１は手首内枠駆動モータ２１の出力軸に取付けられている。また、手首ハウジング用機枠１３の一側には、第一補助軸４１、第二補助軸４２および第三補助軸４３が手首内枠駆動モータ２１の出力軸に対して平行に配置されている。図３Ａから分かるように、これら第一補助軸４１〜第三補助軸４３は手首２の中心軸線に対して垂直である。

第一補助軸４１には第二平歯車３２が回転可能に支持されていて、第一平歯車３１に係合している。図３Ａ等に示されるように、第二平歯車３２は第一平歯車３１よりも大径であり、或る実施形態においては第二平歯車３２の直径は第一平歯車３１の直径の約７倍である。

図３Ａおよび図３Ｂから分かるように、第二平歯車３２と一体的な第三平歯車３３が第一補助軸４１に回転可能に支持されている。図３Ａに示されるように、第三平歯車３３は第二平歯車３２よりも手首２の中心軸線に近位に位置している。

また、第二平歯車３２は第三平歯車３３よりも大径であり、或る実施形態においては第二平歯車３２の直径は第一平歯車３１の直径の約４倍である。そして、第三平歯車３３は、第二補助軸４２に回転可能に支持された第四平歯車３４に係合している。

図３Ａおよび図３Ｂから分かるように、第四平歯車３４と一体的な第五平歯車３５が第二補助軸４２に回転可能に支持されている。図３Ａに示されるように、第五平歯車３５は第四平歯車３４よりも手首２の中心軸線に遠位に位置している。

また、第四平歯車３４は第五平歯車３５よりも大径であり、或る実施形態においては第四平歯車３４の直径は第五平歯車３５の直径の約２．５倍である。そして、第五平歯車３５は、第三補助軸４３に回転可能に支持された第六平歯車３６に係合している。この第六平歯車３６はアイドラ歯車としての役目を果たす。

さらに、図３Ａおよび図３Ｂから分かるように手首内枠１２の回動軸Ｊ５には第七平歯車３７が回転可能に支持されている。そして、第七平歯車３７は第六平歯車３６に係合している。第六平歯車３６の回転は第七平歯車３７に伝達されて、手首内枠１２を回動軸Ｊ５回りに回転させるので、第七平歯車３７は出力平歯車としての役目を果たす。

動作時には、手首内枠駆動モータ２１の駆動トルクが第一平歯車３１を通じて第二平歯車３２に伝達される。そして、駆動トルクは第二平歯車３２と一体的な第三平歯車３３を介して第四平歯車３４に伝達される。次いで、駆動トルクは第四平歯車３４と一体的な第五平歯車３５を介して第六平歯車３６に伝達され、第六平歯車３６を介して第七平歯車３７に伝達される。これにより、手首内枠駆動モータ２１の駆動トルクが第七平歯車３７に伝達されて、手首内枠１２が回動軸Ｊ５回りに回動される。

手首内枠１２に配置される駆動モータ２２の出力軸は、図示しない他の減速機に接続されており、駆動モータ２２の駆動力は減速されて作業ツール取付部１８を回転駆動する。他の減速機は作業ツール取付部１８に内蔵されていてもよい。駆動モータ２２の寸法は、その出力軸の仕様から手首内枠駆動モータ２１の寸法と同じになることが多く、駆動モータ２２のＪ６軸方向における長さは第七平歯車３７の直径と概ね等しい。

本発明においては、出力平歯車としての第七平歯車３７がアイドラ歯車としての第六平歯車３６に係合している。そして、小径の第五平歯車３５は、第七平歯車３７と第六平歯車３６との係合位置とは反対側において第六平歯車３６に係合する。このような構成であるので、第五平歯車３５と一体的な第四平歯車３４を手首の中心軸線に対し第一平歯車３１に対し近位に配置すると共に、第五平歯車３５を手首の中心軸線に対し遠位に配置することができる。

その結果、減速室１６を被覆するカバー１５と手首ハウジング用機枠１３との間の距離を最小限にできる。言い換えれば、本発明では、手首内枠１２の回動軸Ｊ５の方向における手首機枠１１の幅を小さくすることが可能である。

ここで、図３Ｃは、図３Ａに示される手首構造部の手首先端から見た端面図である。図３Ｃに示されるように、Ｊ６軸から最遠方に位置するカバー１５の一部分までの距離は手首２の干渉半径Ｒである。本発明では、上記のような構造であるので、回動軸Ｊ５方向において手首機枠１１を小さくすることができ、その結果、カバー１５も回動軸Ｊ５の方向に小さくすることができる。

また、第一平歯車３１の径は歯車の歯数と歯形の大きさ(以下、モジュール)により決まり、係合する第二平歯車３２の径は第一平歯車３１との速度比により決まる。係合する歯車間のモジュールは同じにする必要があるため、速度比は第一平歯車３１の歯数と第二平歯車３２の歯数の比となる。カバー１５の高さを最小限にするために第二平歯車３２の径を小さくするには、第二平歯車３２の歯数を減らして速度比を小さくするか第一平歯車３１の径を小さくする必要がある。速度比を小さくすると出力されるトルクも小さくなってしまい、第一平歯車３１の径を小さくするとモジュールが小さくなり、歯面強さが不足してしまう。大抵の場合、第一平歯車３１の歯数は、手首内枠駆動モータ２１のシャフトの径とモジュールから最小の歯数としている。

また、駆動モータ２２および作業ツール取付部１８と一体的な手首内枠１２は、その長手方向の中心が回動軸Ｊ５に位置するように配置されるのが好ましい。その理由は、手首内枠１２のバランスをとるためである。言い換えれば、手首内枠１２がＪ６軸方向において外側に突出すると、重量のある作業ツール３を作業ツール取付部１８に取付けるのが困難となり、また、手首内枠１２がＪ６軸方向において内側に後退すると、手首内枠１２が作業ツール用線条体４に干渉しやすくなる。このため、図３Ａに示されるように第七平歯車３７に係合する第六平歯車３６の第三補助軸４３は、駆動モータ２２の後端に対応する場所に位置決めされるのが好ましい。

さらに、図３Ｃに示される干渉半径Ｒを小さくするために、回動軸Ｊ５方向における手首内枠１２の幅も最小限に抑えられている。そして、第七平歯車３７が手首の中心軸線の近位に配置されている。このような構成においては、アイドラ歯車としての第六平歯車３６が必須である。そして、第六平歯車３６を排除した場合には、従来技術のように第四平歯車３４を手首２の中心軸線の遠位に配置する必要がある。

それゆえ、本発明においては、平歯車減速機構部３０の長所、例えば保守作業の簡便化、構造の単純化、製造コストの低減などを維持しつつ、Ｊ６軸からの干渉半径Ｒを小さくすることができる。

図４は本発明に基づく第二減速比構成における手首構造部の斜視図である。図５Ａは本発明に基づく第二減速比構成における手首構造部の断面図であり、図５Ｂは図５Ａに示される手首構造部のカバーを外した状態における側面図であり、図５Ｃは図５Ａに示される手首構造部の手首先端から見た端面図である。以下、図４から図５Ｃを参照して、第二減速比構成における平歯車減速機構部３０について説明する。

図４に示されるように、第二減速比構成は四段であり、平歯車減速機構部３０は第一平歯車３１〜第七平歯車３７と、第一補助軸４１から第三補助軸４３とに加えて、第一追加平歯車５１、第二追加平歯車５２および追加補助軸５０を含んでいる。

図５Ａに示されるように、第二減速比構成においては、手首内枠駆動モータ２１は、他の手首室において、図３Ａに示される手首内枠駆動モータ２１の位置よりもさらに左方に配置されている。言い換えれば、手首内枠駆動モータ２１は、手首内枠１２から見て図３Ａに示される位置よりも、さらに遠方に配置されている。この位置は第二取付部位と呼ばれる。

さらに、第二減速比構成においては、追加補助軸５０が手首内枠駆動モータ２１の出力軸と、第一補助軸４１との間に配置されている。追加補助軸５０は支持部材６０によって、手首内枠駆動モータ２１の出力軸および第一補助軸４１に対して平行に配置されているものとする。

図から分かるように、追加補助軸５０には、第一追加平歯車５１が回転可能に支持されていて、第一平歯車３１に係合している。図５Ａ等に示されるように、第一追加平歯車５１は第一平歯車３１よりも大径であり、或る実施形態においては第一追加平歯車５１の直径は第一平歯車３１の直径の約１．５倍である。

図５Ａおよび図５Ｂから分かるように、第一追加平歯車５１と一体的な第二追加平歯車５２が追加補助軸５０に回転可能に支持されている。図５Ａに示されるように、第一追加平歯車５１は第二追加平歯車５２よりも手首２の中心軸線に近位に位置している。そして、第二追加平歯車５２は、第二平歯車３２に係合している。

このように第二減速比構成においては、追加補助軸５０を備えた支持部材６０、ならびに第一追加平歯車５１および第二追加平歯車５２が第一減速比構成に対して追加されている。第一減速比構成から第二減速比構成への変更は以下のようにして行う。

はじめにカバー１５および手首機枠１１の一部分を取外して、手首内枠駆動モータ２１を他の手首室内において、図３Ａに示される第一取付部位から図５Ａに示される第二取付部位まで左方に移動させる。次いで、支持部材６０の平坦部６１（図６Ａを参照されたい）を他の手首室に配置すると共に、支持部材６０の追加補助軸５０を減速室１６に延ばす。このとき、追加補助軸５０が手首内枠駆動モータ２１の出力軸と第一補助軸４１の間に位置するように支持部材６０を配置する。

その後、一体的に形成された第一追加平歯車５１および第二追加平歯車５２を追加補助軸５０に回転可能に取付ける。最終的に、手首機枠１１の一部分を元に戻して、カバー１５を再度取付ける。

これにより、第一減速比構成から第二減速比構成へと変更することができる。第二減速比構成においては、第一追加平歯車５１および第二追加平歯車５２が第一平歯車３１と第二平歯車３２との間に追加されている。従って、第二減速比構成においては、第一減速比構成とは異なる減速比を得ることができる。

第一減速比構成から第二減速比構成への変更を迅速に行うために、図３Ａに示されるように手首内枠駆動モータ２１の出力軸が配置される手首機枠１１の貫通穴１１ａは比較的大きく、第一平歯車３１よりも大径であるのが好ましい。このため、図５Ａに示されるように、手首内枠駆動モータ２１の出力軸と支持部材６０の追加補助軸５０との両方を共通の貫通穴１１ａに簡単に配置することができる。

このように、本発明においては、第一減速比構成と第二減速比構成との間で手首機枠１１の形状を変更する必要はない。そして、必要最小限の部品を追加するのみでもって第一減速比構成と第二減速比構成との間の変更を行うことができる。従って、ロボット１の作業ツール３がグリッパである場合には、グリッパに要求される可搬重量に応じて、第一減速比構成および第二減速比構成のいずれかを選択することができる。また、平歯車減速機構部３０の利点である保守作業の簡便化、構造の単純化、製造コストの低減などの利点を維持することも可能である。

なお、第二減速比構成においては、図３Ａに示されるのとは直径の異なる第二平歯車３２’を使用してもよい。この場合には、第二減速比構成の手首構造部における減速比をさらに最適化できるのが分かるであろう。例えば、第一追加平歯車５１の直径は第一平歯車３１の直径の約２倍とし、第ニ平歯車３２’の直径は第二追加平歯車５２の直径の約５倍とし、全体として、第二減速比構成の減速比が、第一減速比構成の１．５倍になるようにすることができる。

図６Ａは或る支持部材の斜視図である。図６Ａに示されるように、支持部材６０は、手首内枠駆動モータ２１を保持する平坦部６１と、第一追加平歯車５１等が備えられる追加補助軸５０とを含んでいる。手首内枠駆動モータ２１の出力軸は、平坦部６１に形成された開口部６２を通過するようになっている。図６Ａにおいては、これら平坦部６１と追加補助軸５０とは一体部材として作成されている。

図６Ｂは他の支持部材の斜視図である。図６Ｂにおいては、平坦部６１と追加補助軸５０とが別部材から構成された支持部材６０が示されている。図６Ｂに示されるように、追加補助軸５０の基端にはフランジ５７が設けられている。そして、フランジ５７を平坦部６１にネジ留めすることにより、追加補助軸５０が平坦部６１に固定される。

図６Ａおよび図６Ｂに示される支持部材６０の開口部６２は手首内枠駆動モータ２１を容易に設置する役目を果たす。また、支持部材６０の平坦部６１は、手首ハウジング用機枠１３の減速機室１６内に存在する潤滑剤、例えばグリスが他の手首室内に侵入しないようにする役目を果たす。

ところで、図３Ａに示される第一減速比構成においては、手首内枠駆動モータ２１の後端と手首機枠１１の内壁との間に比較的幅広の隙間がある。そして、図５Ａに示される第二減速比構成における手首内枠駆動モータ２１の後端と手首機枠１１の内壁との間の隙間は、図３Ａに示される隙間よりも幅狭である。

同様に、図５Ａに示される第二減速比構成においては、手首内枠駆動モータ２１の出力軸の先端とカバー１５の内壁との間に比較的幅広の隙間がある。そして、図３Ａに示される第一減速比構成における手首内枠駆動モータ２１の出力軸の先端とカバー１５の内壁との間の隙間は、図５Ａに示される隙間よりも幅狭である。

これら隙間が存在する理由は、支持部材６０の平坦部６１の厚さの分だけ、第二減速比構成においては手首内枠駆動モータ２１がカバー１５から遠ざかる方向に離れるからである。言い換えれば、図３Ａに示される手首内枠駆動モータ２１の後端と手首機枠１１の内壁との間の隙間、および図５Ａに示される手首内枠駆動モータ２１の出力軸の先端とカバー１５の内壁との間の隙間は、支持部材６０の平坦部６１の厚さよりも十分に大きい。

これら隙間が存在するので、手首機枠１１の形状を変えることなしに、第一減速比構成と第二減速比構成との間の変更を行うことができる。なお、図５Ａに示される手首内枠駆動モータ２１の出力軸の先端とカバー１５の内壁との間の隙間を確保するために、カバー１５は手首内枠駆動モータ２１近傍において外側に部分的に突出しているのが分かるであろう。

また、本発明の第一減速比構成においては、第一平歯車３１および第二平歯車３２の間、第二平歯車３２および第三平歯車３３の間、ならびに第三平歯車３３および第四平歯車３４の間の減速比はいずれも約１：４である。つまり、平歯車間の速度比を互いにほぼ等しくしている。この場合には、平歯車伝達機構部３０全体の減速比は６４である。従って、手首内枠駆動モータ２１の最高回転数が５０００ｒｐｍである場合に、回動軸Ｊ５の最高速度を４００ｄｅｇ／ｓｅｃにできる。

さらに、本発明の第二減速比構成においては、第一平歯車３１と第一追加平歯車５１との間の減速比は約１：１．５であり、残りの平歯車については前述したのと同様である。この場合には、平歯車伝達機構部全体の減速比は９６である。従って、手首内枠駆動モータ２１の最高回転数が５０００ｒｐｍである場合に、回動軸Ｊ５の最高速度を２７０ｄｅｇ／ｓｅｃにできる。第二減速比構成においては、第一減速比構成と比較して、最高速度は１／１．５に減少するものの、出力トルクは１．５倍にできる。このように、本発明においては、第一減速比構成および第二減速比構成の両方において、最適な減速比を得られることが分かるであろう。

１ロボット
２手首
３作業ツール
４作業ツール用線条体
５ロボット制御装置
１１手首機枠
１１ａ貫通穴
１２手首内枠
１３手首ハウジング用機枠
１５カバー
１６減速機室
１８作業ツール取付部
２１手首内枠駆動モータ
２２駆動モータ
３０平歯車減速機構部
３１第一平歯車
３２、３２’ 第二平歯車
３３第三平歯車
３４第四平歯車
３５第五平歯車
３６第六平歯車
３７第七平歯車
４１第一補助軸
４２第二補助軸
４３第三補助軸
５０追加補助軸
５１第一追加平歯車
５２第二追加平歯車
６０支持部材
６１平坦部
６２開口部

Claims

ロボットのアームの先端に結合され、複数の動作自由度を有する手首構造部であって、
手首機枠内に相互に分離された異なる手首室を形成する手首ハウジング用機枠と、
前記手首室のうちの一つの手首室内に回動可能に保持される手首内枠と、
前記手首室のうちの他の手首室において、出力軸が前記手首内枠の回動軸と平行になるように配置されていて前記手首内枠を駆動する手首内枠駆動モータと、
前記手首内枠に収納されると共に前記手首内枠の回動軸と直交する回転出力を出力する他の駆動モータと、
前記手首ハウジング用機枠の一側を被覆して減速機室を形成するカバーと、
前記減速機室内に配置されていて、前記手首内枠駆動モータの出力軸から取出された回転力を前記手首内枠へ減速して伝達する多段平歯車列からなる平歯車減速機構部と、を備えた手首構造部において、
前記平歯車減速機構部は第一減速比構成と第二減速比構成とにおいて駆動されるようになっており、
前記第一減速比構成においては、前記手首内枠駆動モータが前記他の手首室における第一取付部位に取付けられており、
前記第一減速比構成においては、前記手首内枠駆動モータの出力軸に装着された第一平歯車と、前記手首ハウジング用機枠に取付けられた第一補助軸に回転可能に支持されると共に前記第一平歯車よりも大径であって前記第一平歯車に係合する第二平歯車と、が少なくとも使用されるようになっており、
前記第二減速比構成においては、前記手首内枠駆動モータが前記他の手首室において前記手首内枠から第一取付部位よりも遠方に位置する第二取付部位に取付けられており、
前記第二減速比構成においては、前記第一平歯車と、前記手首内枠駆動モータの出力軸と前記第一補助軸の間において支持部材により支持される追加補助軸に回転可能に支持されると共に前記第一平歯車よりも大径であって前記第一平歯車に係合する第一追加平歯車と、該第一追加平歯車と一体に前記追加補助軸に回転可能に支持されると共に前記第一追加平歯車よりも小径であって前記第二平歯車に係合する第二追加平歯車と、が少なくとも使用されるようになっている、ことを特徴とする手首構造部。
前記第二減速比構成においては、前記手首内枠駆動モータの出力軸および前記追加補助軸は、前記手首機枠の手首ハウジング用機枠を貫通する共通の単一の貫通穴に配置されている請求項１に記載の手首構造部。
前記第一減速比構成は三段、前記第二減速比構成は四段の平歯車列からなる請求項１または２に記載の手首構造部。