JP2019150914A - Wrist unit of robot - Google Patents
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Description
本発明は、産業用ロボットのアーム先端部に設けられる手首ユニットに関する。 The present invention relates to a wrist unit provided at an arm tip of an industrial robot.
産業用ロボットのアームの先端部には、互いに直交する2軸のうちの一方の軸のまわりに回動する第1手首と、第1手首と一体に一方の軸のまわりに回動し、他方の軸のまわりにも回転する第2手首とを備え、その両手首一体の回動と第2手首の回転により、第2手首に取り付けられたエンドエフェクタの位置決めを行うようにした手首ユニットが設けられていることが多い。 At the tip of the arm of the industrial robot, there is a first wrist that rotates around one of two axes orthogonal to each other, a first wrist that rotates together with the first wrist, Provided with a wrist unit that rotates around the axis of the wrist and that positions the end effector attached to the second wrist by rotating both wrists together and rotating the second wrist. It is often done.
ところが、このようなロボットの手首ユニットでは、一方の軸のまわりに第1手首と第2手首を一体に回動させたときに、第2手首が他方の軸のまわりの回転動作も行ってしまうような構造の場合、エンドエフェクタを目標位置に移動させるための制御が複雑なものになる。このため、従来、2つの駆動モータを用いて、一方の軸のまわりの両手首一体の回動動作と、他方の軸のまわりの第2手首の回転動作を互いに独立に行えるようにした手首ユニットが種々考案されている。 However, in such a wrist unit of the robot, when the first wrist and the second wrist are rotated together around one axis, the second wrist also rotates around the other axis. In the case of such a structure, the control for moving the end effector to the target position becomes complicated. For this reason, conventionally, a wrist unit that can rotate both wrists around one axis and the second wrist around the other axis independently using two drive motors. Have been devised.
例えば、特許文献1で提案されている手首ユニットは、第1モータで駆動される外側駆動軸の内側に第2モータで駆動される内側駆動軸を配し、両駆動軸と直交する姿勢で回転可能に設置した回動中心軸の外周に、外側駆動軸に固着した傘歯車と噛み合う回動中心第1歯車(傘歯車)と、内側駆動軸に固着した傘歯車と噛み合う回動中心第2歯車(傘歯車)を回転可能に取り付けるとともに、回動中心軸にこれと直交する姿勢で回転中心軸(第1手首に相当)を固着し、その回転中心軸の外周にエンドエフェクタとなる吸着ハンドが固定される回転軸(第2手首に相当)を回転可能に取り付け、回転軸に固着した2つの傘歯車の一方を回動中心第1歯車と噛み合わせ、他方を回動中心第2歯車と噛み合わせたものである。 For example, the wrist unit proposed in Patent Document 1 has an inner drive shaft driven by a second motor inside an outer drive shaft driven by a first motor, and rotates in a posture orthogonal to both drive shafts. A rotation center first gear (bevel gear) meshed with the bevel gear fixed to the outer drive shaft on the outer periphery of the rotation center shaft that can be installed, and a rotation center second gear meshed with the bevel gear fixed to the inner drive shaft (Bevel gear) is attached rotatably, and the rotation center shaft (corresponding to the first wrist) is fixed to the rotation center shaft in a posture orthogonal to the rotation center shaft. A fixed rotation shaft (corresponding to the second wrist) is rotatably mounted, one of the two bevel gears fixed to the rotation shaft is meshed with the rotation center first gear, and the other is meshed with the rotation center second gear. It is a combination.
そして、上記の構成により、第1モータと第2モータの一方を単独で駆動すると、回転軸および吸着ハンドが回動中心軸のまわりに回動すると同時に回転中心軸のまわりに回転するが、第1モータと第2モータの両方を同じ回転数で駆動した場合は、その回転方向によって、回転軸および吸着ハンドが、回動中心軸のまわりの回動動作を相殺されて回転中心軸のまわりの回転動作のみを行うか、あるいは回転中心軸のまわりの回転動作を相殺されて回動中心軸のまわりの回動動作のみを行うようになっている。 With the above configuration, when one of the first motor and the second motor is driven alone, the rotation shaft and the suction hand rotate around the rotation center axis and simultaneously rotate around the rotation center axis. When both the first motor and the second motor are driven at the same rotational speed, the rotation direction of the rotation shaft and the suction hand is offset by the rotation direction, and the rotation around the rotation center axis is offset. Only the rotation operation is performed, or the rotation operation about the rotation center axis is performed by canceling the rotation operation about the rotation center axis.
上記特許文献1の手首ユニットでは、回動中心軸と回転中心軸が互いに直交しており、2つの駆動モータを同時に同じ回転数で駆動することにより、回動中心軸のまわりの回転中心軸(第1手首)と回転軸(第2手首)の回動動作と、回転中心軸のまわりの回転軸の回転動作を互いに独立に行うことができる。 In the wrist unit of Patent Document 1 described above, the rotation center axis and the rotation center axis are orthogonal to each other, and the two drive motors are simultaneously driven at the same rotation speed, whereby the rotation center axis ( The rotation operation of the first wrist) and the rotation shaft (second wrist) and the rotation operation of the rotation shaft around the rotation center axis can be performed independently of each other.
しかしながら、このように2つの駆動モータを組み込んだ手首ユニットでは、駆動モータの設置スペースが大きくなるためにユニット全体の小型化が難しいという問題がある。また、駆動モータ用の大径の動力ケーブルや通信ケーブルも多くなるので、組立時の配線作業に手間がかかるという問題もある。 However, the wrist unit incorporating two drive motors in this way has a problem that it is difficult to reduce the size of the entire unit because the installation space for the drive motor becomes large. In addition, since there are a large number of large-diameter power cables and communication cables for the drive motor, there is also a problem that it takes time for wiring work during assembly.
そこで、本発明は、1つの駆動モータで、互いに直交する2軸のうちの一方の軸のまわりの第1手首と第2手首の回動動作と、他方の軸のまわりの第2手首の回転動作を互いに独立に行うことができるロボットの手首ユニットを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a rotation operation of the first wrist and the second wrist around one of the two axes orthogonal to each other and the rotation of the second wrist around the other axis with one drive motor. It is an object of the present invention to provide a wrist unit for a robot that can perform operations independently of each other.
上記の課題を解決するため、本発明のロボットの手首ユニットは、駆動モータから入力トルクを加えられる入力軸と、前記入力軸に遊星歯車機構を介して連結され、互いに直交する方向に延びる第1手首軸および第2手首軸と、前記第1手首軸に回転伝達可能に連結された第1手首と、前記第1手首に回転自在に組み込まれ、前記第2手首軸に回転伝達可能に連結された第2手首と、非操作時は前記第1手首軸を回転不能に拘束し、解除操作により第1手首軸を回転可能に解放する第1ブレーキと、前記第1手首に組み込まれ、非操作時は前記第2手首軸を第1手首と相対回転不能に拘束し、解除操作により第2手首軸を第1手首と相対回転可能に解放する第2ブレーキとを備え、前記遊星歯車機構は、前記入力軸に回転伝達可能に連結される太陽歯車と、前記太陽歯車の径方向外側に配される内歯車と、前記太陽歯車と内歯車の両方に噛み合う複数の遊星歯車と、前記各遊星歯車を自転可能に支持するキャリアとからなり、前記キャリアが前記第1手首軸に回転伝達可能に連結され、前記内歯車が互いに噛み合う一対の傘歯車を介して前記第2手首軸に回転伝達可能に連結されており、前記第1ブレーキを解除操作し、前記第2ブレーキを非操作とした状態で、前記入力軸に入力トルクを加えたときには、前記第1手首が第2手首と一体に第1手首軸のまわりに回動し、前記第1ブレーキを非操作とし、前記第2ブレーキを解除操作した状態で、前記入力軸に入力トルクを加えたときには、前記第2手首が第2手首軸のまわりに回転する構成としたのである。 In order to solve the above problems, a wrist unit of a robot according to the present invention includes an input shaft to which an input torque is applied from a drive motor, and a first shaft connected to the input shaft via a planetary gear mechanism and extending in directions orthogonal to each other. A wrist shaft and a second wrist shaft, a first wrist connected to the first wrist shaft so as to be able to transmit rotation, and a first wrist connected to the first wrist so as to be rotatable, and connected to the second wrist shaft so as to be able to transmit rotation. The second wrist, when not operated, the first wrist shaft is restrained so as not to rotate, and the first wrist shaft is rotatably released by a release operation, and the first wrist is incorporated into the first wrist and is not operated. A second brake that restrains the second wrist shaft so as not to rotate relative to the first wrist and releases the second wrist shaft so as to rotate relative to the first wrist by a release operation, and the planetary gear mechanism includes: It is connected to the input shaft so that rotation can be transmitted. A sun gear, an internal gear arranged radially outside the sun gear, a plurality of planetary gears meshed with both the sun gear and the internal gear, and a carrier that supports the planetary gears so as to be capable of rotating, The carrier is connected to the first wrist shaft so as to be able to transmit rotation, and the internal gear is connected to the second wrist shaft so as to be able to transmit rotation via a pair of bevel gears engaged with each other, and the first brake is released. When an input torque is applied to the input shaft in a state in which the second brake is not operated, the first wrist rotates together with the second wrist around the first wrist shaft, When an input torque is applied to the input shaft while one brake is not operated and the second brake is released, the second wrist rotates about the second wrist shaft.
すなわち、第1手首軸に連結した第1手首に、第1手首軸と直交する第2手首軸に連結した第2手首を回転自在に組み込んで、入力軸に太陽歯車が連結された遊星歯車機構のキャリアを第1手首軸に連結するとともに、その遊星歯車機構の内歯車を第2手首軸に一対の傘歯車を介して連結し、1つの駆動モータで入力軸に入力トルクを加えるときに、第1ブレーキを解除操作して第1手首軸を解放するとともに、第2ブレーキを非操作として第2手首軸を拘束すれば、第1手首と第2手首を第1手首軸のまわりに一体に回動させることができ、第1ブレーキを非操作として第1手首軸を拘束するとともに、第2ブレーキを解除操作して第2手首軸を解放すれば、第1手首を停止させた状態で第2手首を第2手首軸のまわりに回転させることができるようにしたのである。 That is, a planetary gear mechanism in which a second wrist connected to a second wrist shaft orthogonal to the first wrist shaft is rotatably incorporated in a first wrist connected to the first wrist shaft, and a sun gear is connected to the input shaft. When the carrier of the planetary gear mechanism is connected to the second wrist shaft via a pair of bevel gears and the input torque is applied to the input shaft by one drive motor, When the first brake is released to release the first wrist shaft and the second brake is not operated and the second wrist shaft is restrained, the first wrist and the second wrist are integrated around the first wrist shaft. If the first wrist is not operated and the first wrist shaft is restrained and the second brake is released to release the second wrist shaft, the first wrist is stopped and the first wrist is stopped. Rotating two wrists around the second wrist axis Than it was to kill.
上記の構成において、前記第1ブレーキおよび第2ブレーキとしては、無励磁型電磁ブレーキを採用することができる。 In the above configuration, a non-excitation electromagnetic brake can be adopted as the first brake and the second brake.
また、前記第1手首軸と第1手首との間および前記第2手首軸と第2手首との間に、それぞれ減速機構が設けられている構成とすれば、駆動モータから各手首までの間の回転伝達経路における遊星歯車機構等のバックラッシによる各手首の位置決め誤差を低減することができる。 Further, if a reduction mechanism is provided between the first wrist shaft and the first wrist and between the second wrist shaft and the second wrist, the space between the drive motor and each wrist is provided. The positioning error of each wrist due to the backlash of the planetary gear mechanism or the like in the rotation transmission path can be reduced.
また、前記第1手首および第2手首の回転方向位置をそれぞれ検出する2つのアブソリュートエンコーダが設けられており、前記各アブソリュートエンコーダの検出値と前記駆動モータに設けられているエンコーダの検出値とに基づいて、前記駆動モータ、第1ブレーキおよび第2ブレーキを制御することにより、前記第1手首および第2手首の位置決めを行う構成とすれば、各手首の位置決め精度の向上が図れる。 Further, two absolute encoders are provided for detecting the rotational positions of the first wrist and the second wrist, respectively, and a detection value of each absolute encoder and a detection value of an encoder provided in the drive motor are provided. On the basis of this, if the configuration is such that the first wrist and the second wrist are positioned by controlling the drive motor, the first brake and the second brake, the positioning accuracy of each wrist can be improved.
本発明のロボットの手首ユニットは、上述したように、1つの駆動モータで、第1手首軸のまわりの第1手首と第2手首の回動動作と、第2手首軸のまわりの第2手首の回転動作を互いに独立に行えるようにしたものであるから、2つの駆動モータを組み込んだ従来の手首ユニットに比べて、駆動モータおよびそのドライバ装置の設置スペースが小さく、ユニット全体の小型化および低コスト化が可能となるし、駆動モータ用の動力ケーブルや通信ケーブルも少なくなり、組立時の配線作業を効率よく行うことができる。 As described above, the wrist unit of the robot according to the present invention is configured to rotate the first wrist and the second wrist around the first wrist axis and the second wrist around the second wrist axis with one drive motor. Therefore, the installation space for the drive motor and its driver device is small compared to a conventional wrist unit incorporating two drive motors, and the overall size and size of the unit are reduced. Costs can be reduced, and the number of power cables and communication cables for the drive motor is reduced, so that wiring work during assembly can be performed efficiently.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この実施形態のロボットの手首ユニットは、図1に示すように、互いに直交する方向に延びる姿勢で配される第1手首軸1および第2手首軸2と、第1手首軸1と同軸状態に配される入力軸3と、入力軸3の回転を第1手首軸1および第2手首軸2に伝達する遊星歯車機構4と、第1手首軸1に回転伝達可能に連結された第1手首5と、第1手首5に回転自在に組み込まれ、第2手首軸2に回転伝達可能に連結された第2手首6と、第1手首軸1用の第1ブレーキ7と、第2手首軸2用の第2ブレーキ8と、第1手首軸1および入力軸3を回転自在に支持するフレーム9を備えている。その第2手首軸2は中空に形成され、第2手首6に取り付けられるエンドエフェクタ(図示省略)の配線が通されるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the wrist unit of the robot of this embodiment is in a state of being coaxial with the first wrist shaft 1 and the
前記入力軸3は、外周にプーリ10が嵌合固定されており、このプーリ10とフレーム9の一部を貫通する状態でプーリ10に巻き掛けられたベルト11を介して、図示省略した駆動モータから入力トルクを加えられるようになっている。そして、その一端部が軸受を介してフレーム9の一端に設けられた第1の柱9aに回転自在に支持され、他端部が軸受を介して第1手首軸1の一端に設けられた連結穴1aに相対回転可能に嵌め込まれている。
A
前記第1手首軸1は、後述するように遊星歯車機構4に連結されており、一端部が軸受を介してフレーム9の中央に設けられた第2の柱9bに回転自在に支持され、他端側に形成された小径部1bが、軸受を介してフレーム9の他端に設けられた第3の柱9cに回転自在に支持されている。そして、その小径部1bに第1減速機構12を介して第1手首5が連結されている。
The first wrist shaft 1 is connected to the
ここで、第1減速機構12は、第1手首軸1の小径部1bに固定されるウェイブジェネレータ12aと、ウェイブジェネレータ12aの径方向外側に配される第1クロスローラ軸受13の内輪の一部と一体形成されたサーキュラースプライン12bと、ウェイブジェネレータ12aとサーキュラースプライン12bとの間に一部を挟まれるフレックススプライン12cとからなる波動歯車装置である。そして、サーキュラースプライン12bが第1手首5に固定され、フレックススプライン12cがフレーム9の第3の柱9cに固定されることにより、第1手首軸1の回転を減速してサーキュラースプライン12bから第1手首5に伝達するようになっている。
Here, the first
前記第1手首5は、両端に配される舌状の取付部5a、5bと、両取付部5a、5bを連結する平板部5cとからなる(図3および図6参照)。その一端側の取付部5aは、軸受を介して入力軸3の外周に相対回転可能に取り付けられている。また、他端側の取付部5bは、軸受を介して第1手首軸1の小径部1bの外周に相対回転可能に取り付けられるとともに、第1クロスローラ軸受13を介してフレーム9の第3の柱9cに回転自在に支持されている。そして、平板部5cの中央部分には、第2クロスローラ軸受14を介して第2手首6が回転自在に組み込まれている。
The
前記第2手首6は、第1手首5の平板部5c中央にあけられた開口から一部突出する状態で配される環状体であり、後述するように遊星歯車機構4に連結された第2手首軸2に、第2減速機構15を介して連結されるとともに、その第2手首軸2の外周に軸受を介して相対回転可能に取り付けられている。
The
ここで、第2減速機構15は、第1減速機構12と同じ構造の波動歯車装置であり、そのウェイブジェネレータ15aが第2手首軸2に、第2クロスローラ軸受14の内輪の一部と一体形成されたサーキュラースプライン15bが第2手首6に、ウェイブジェネレータ15aとサーキュラースプライン15bとの間に一部を挟まれるフレックススプライン15cが第1手首5の平板部5cにそれぞれ固定されており、第2手首軸2の回転を減速してサーキュラースプライン15bから第2手首6に伝達するようになっている。
Here, the second
前記遊星歯車機構4は、図2にも示すように、入力軸3の中央部の外周に一体形成された太陽歯車16と、太陽歯車16の径方向外側に配される内歯車17と、太陽歯車16と内歯車17の両方に噛み合う複数の遊星歯車18と、各遊星歯車18を自転可能に支持する環状のキャリア19とからなる。
As shown in FIG. 2, the
この遊星歯車機構4のキャリア19は、一端側に設けられた複数の支軸19aが軸受を介して各遊星歯車18の中心孔に相対回転可能に嵌め込まれており、他端側の内周部が第1手首軸1の一端部と接続する状態で第1手首軸1と一体に形成されている。また、内歯車17は、一端側内周に固定された蓋部17aが軸受を介して入力軸3の外周に相対回転可能に嵌め込まれており、他端側に一体形成された傘歯車17bが第2手首軸2のフランジ部に一体形成された傘歯車2aと噛み合っている。なお、太陽歯車16は入力軸3と別体に形成して回転伝達可能に連結してもよく、キャリア19は第1手首軸1と別体に形成して回転伝達可能に連結してもよい。
The
前記第1ブレーキ7は、可撓性を有する材料で形成され、第1手首軸1に内周部を固定されるブレーキ板20と、ブレーキ板20の一側面と軸方向で対向するアーマチュア21と、ブレーキ板20の他側面と軸方向で対向する摩擦板22と、アーマチュア21をブレーキ板20に押し付ける複数のブレーキばね23と、通電によりアーマチュア21をブレーキばね23の弾力に抗してブレーキ板20から離反させる電磁石24とを備えた無励磁型電磁ブレーキである。
The
この第1ブレーキ7の摩擦板22はフレーム9の第3の柱9cの一側面に固定されており、電磁石24は軸受およびシール部材25を介して第1手首軸1の外周に嵌め込まれた状態で、フレーム9の第3の柱9cにボルト止めされている。また、ブレーキばね23は、電磁石24のアーマチュア21との対向面に設けられた凹部に弾性圧縮状態で保持されてアーマチュア21を押圧している。
The
そして、電磁石24に通電していないときには、ブレーキばね23がアーマチュア21をブレーキ板20に押し付けることにより、アーマチュア21に押されたブレーキ板20がフレーム9に固定された摩擦板22に押し付けられ(図4の状態)、電磁石24に通電すると、電磁石24がアーマチュア21を吸引してブレーキばね23の弾力に抗して軸方向移動させ、ブレーキ板20から離反させる(図1の状態)。すなわち、非通電時(非操作時)はブレーキ板20とこれに連結された第1手首軸1を回転不能に拘束し、通電(解除操作)によりブレーキ板20および第1手首軸1を回転可能に解放するようになっている。
When the
前記第2ブレーキ8は第1ブレーキ7と同じ構造の無励磁型電磁ブレーキであり、可撓性を有する材料で形成され、第2手首軸2に固定されるブレーキ板26と、ブレーキ板26を挟んで軸方向で対向するアーマチュア27および摩擦板28と、アーマチュア27をブレーキ板26に押し付ける複数のブレーキばね29と、通電によりアーマチュア27をブレーキ板26から離反させる電磁石30とを備えている。その摩擦板28および電磁石30は、第1手首5の平板部5c中央の開口縁部に第2クロスローラ軸受14の外輪とともにボルト止めされている。また、電磁石30は、軸受およびシール部材31を介して第2手首軸2の外周に嵌め込まれている。
The
そして、電磁石30に通電していないとき(非操作時)は、ブレーキ板26および第2手首軸2を第1手首5と相対回転不能に拘束し(図1の状態)、電磁石30への通電時(解除操作時)には、ブレーキ板26および第2手首軸2を第1手首5と相対回転可能に解放する(図4の状態)ようになっている。
When the
また、この手首ユニットには、第1手首5および第2手首6の回転方向位置をそれぞれ検出する2つのアブソリュートエンコーダ32、33が設けられている。
Further, the wrist unit is provided with two
第1手首5用のアブソリュートエンコーダ32は、第1手首5の一端側取付部5aの内側面に取り付けられるコードホイール32aと、コードホイール32aに対向するようにフレーム9の第1の柱9aに取り付けられるセンサ32bおよび基盤32cとからなる。また、第2手首6用のアブソリュートエンコーダ33は、第2手首6の外周面に取り付けられるコードホイール33aと、コードホイール33aに対向するように第1手首5の平板部5cに取り付けられるセンサ33bおよび基盤33cとからなる。
The
そして、各アブソリュートエンコーダ32、33の検出値と、前記駆動モータに設けられているエンコーダ(図示省略)の検出値とに基づいて、第1手首5および第2手首6の位置決めを行うようになっている。
Then, the
次に、この手首ユニットの動作について説明する。この手首ユニットを駆動して第2手首6に取り付けられたエンドエフェクタを目標位置に移動させる際は、通常、第1ステップとして、第1ブレーキ7の電磁石24に通電して第2ブレーキ8の電磁石30には通電しない状態、すなわち、図1に示すように、第1手首軸1を回転可能に解放し、第2手首軸2を第1手首5と相対回転不能に拘束した状態とし、この状態で前記駆動モータから入力軸3に入力トルクを加える。
Next, the operation of this wrist unit will be described. When the wrist effector is driven to move the end effector attached to the
この第1ステップでは、まず、図1および図2に示すように、入力軸3と一体に遊星歯車機構4の太陽歯車16が回転し、遊星歯車18が自転しながら公転する。すると、この遊星歯車18の公転がキャリア19と一体の第1手首軸1に伝達され、第1手首軸1の回転が第1減速機構12で減速されて第1手首5に伝達される。これにより、図1および図3に示すように、第1手首5が第2手首6と一体に第1手首軸1のまわりに回動する。
In this first step, first, as shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、このときには、第2手首6が取り付けられた第2手首軸2も第1手首軸1のまわりに回動するので、これに伴って、図1および図2に示すように、第2手首軸2と一対の傘歯車2a、17bで連結された遊星歯車機構4の内歯車17が回転し、この内歯車17と太陽歯車16の回転速度差に応じて遊星歯車18の自転速度および公転速度が決まるようになっている。
At this time, the
次に、第2ステップとして、第1ブレーキ7の電磁石24への通電を停止して第2ブレーキ8の電磁石30に通電した状態、すなわち、図4に示すように、第1手首軸1を回転不能に拘束し、第2手首軸2を第1手首5と相対回転可能に解放した状態とし、この状態で前記駆動モータから入力軸3に入力トルクを加える。
Next, as a second step, the state where the
この第2ステップでは、回転不能に拘束された第1手首軸1と一体のキャリア19が回転しないので、図4および図5に示すように、入力軸3と一体に太陽歯車16が回転すると、遊星歯車18は自転のみを行い、内歯車17が太陽歯車16と逆方向に回転する。この内歯車17の回転が一対の傘歯車17b、2aを介して第2手首軸2に伝達され、第2手首軸2の回転が第2減速機構15で減速されて第2手首6に伝達される。これにより、図4および図6に示すように、第1手首5が停止した状態で第2手首6が第2手首軸2のまわりに回転する。
In this second step, since the
上記の第1ステップおよび第2ステップは、第1手首5用および第2手首6用のアブソリュートエンコーダ32、33の検出値と、前記駆動モータ側のエンコーダの検出値とに基づいて、駆動モータ、第1ブレーキ7および第2ブレーキ8を制御することにより、必要回数繰り返して行われる。そして、最終的に、第1手首5および第2手首6が位置決めされて、駆動モータが停止されるとともに第1ブレーキ7および第2ブレーキ8への通電が停止され、エンドエフェクタが目標位置で停止することになる。
The first step and the second step described above are based on the detection values of the
この手首ユニットは、上述したように、第1手首軸1に連結した第1手首5に、第1手首軸1と直交する第2手首軸2に連結した第2手首6を回転自在に組み込み、入力軸3と一体形成された太陽歯車16と、第1手首軸1と一体形成され、遊星歯車18を自転自在に支持するキャリア19と、第2手首軸2に一対の傘歯車2a、17bを介して連結される内歯車17とを備えた遊星歯車機構4を設け、第1手首軸1用の第1ブレーキ7と第2手首軸2用の第2ブレーキ8とを選択的に解除操作することにより、入力軸3に入力トルクを加える1つの駆動モータで、第1手首軸1のまわりの両手首5、6一体の回動動作と、第2手首軸2のまわりの第2手首6の回転動作を互いに独立に行えるようにしたものである。
As described above, the wrist unit rotatably incorporates the
したがって、2つの駆動モータを組み込んだ従来のものに比べて、駆動モータおよびそのドライバ装置の設置スペースが小さく、ユニット全体を小型化、低コスト化できるし、駆動モータ用の動力ケーブルや通信ケーブルも少ないので、組立時の配線作業を効率よく行うことができる。 Therefore, compared with the conventional one incorporating two drive motors, the installation space for the drive motor and its driver device is small, the entire unit can be reduced in size and cost, and power cables and communication cables for the drive motor are also available. Since there are few, wiring work at the time of an assembly can be performed efficiently.
また、第1手首軸1と第1手首5との間に第1減速機構12が、第2手首軸2と第2手首6との間に第2減速機構15がそれぞれ設けられているので、駆動モータから第1手首5および第2手首6までの間の回転伝達経路における遊星歯車機構4等のバックラッシによる各手首5、6の位置決め誤差が少ない。そのうえ、各手首5、6の位置決め動作は、各手首5、6の回転方向位置を検出するアブソリュートエンコーダ32、33と駆動モータのエンコーダの検出値とに基づいて制御されるので、エンドエフェクタを目標位置に高精度で停止させることができる。
Since the
なお、上述した実施形態では、第1ブレーキおよび第2ブレーキに無励磁型電磁ブレーキを用い、第1減速機構および第2減速機構に波動歯車装置を用いたが、これらの各ブレーキおよび各減速機構は、実施形態のもの限らず、種々のタイプのものを採用することができる。 In the above-described embodiment, the non-excitation electromagnetic brake is used for the first brake and the second brake, and the wave gear device is used for the first reduction mechanism and the second reduction mechanism. The present invention is not limited to the embodiment, and various types can be adopted.
1 第1手首軸
2 第2手首軸
2a 傘歯車
3 入力軸
4 遊星歯車機構
5 第1手首
6 第2手首
7 第1ブレーキ(無励磁型電磁ブレーキ)
8 第2ブレーキ(無励磁型電磁ブレーキ)
9 フレーム
12 第1減速機構(波動歯車装置)
13 第1クロスローラ軸受
14 第2クロスローラ軸受
15 第2減速機構(波動歯車装置)
16 太陽歯車
17 内歯車
17b 傘歯車
18 遊星歯車
19 キャリア
32、33 アブソリュートエンコーダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st wrist axis |
8 Second brake (non-excitation electromagnetic brake)
9
13 First
16
Claims (4)
前記遊星歯車機構は、前記入力軸に回転伝達可能に連結される太陽歯車と、前記太陽歯車の径方向外側に配される内歯車と、前記太陽歯車と内歯車の両方に噛み合う複数の遊星歯車と、前記各遊星歯車を自転可能に支持するキャリアとからなり、前記キャリアが前記第1手首軸に回転伝達可能に連結され、前記内歯車が互いに噛み合う一対の傘歯車を介して前記第2手首軸に回転伝達可能に連結されており、
前記第1ブレーキを解除操作し、前記第2ブレーキを非操作とした状態で、前記入力軸に入力トルクを加えたときには、前記第1手首が第2手首と一体に第1手首軸のまわりに回動し、前記第1ブレーキを非操作とし、前記第2ブレーキを解除操作した状態で、前記入力軸に入力トルクを加えたときには、前記第2手首が第2手首軸のまわりに回転するようになっているロボットの手首ユニット。 An input shaft to which input torque is applied from a drive motor, a first wrist shaft and a second wrist shaft that are connected to the input shaft through a planetary gear mechanism and extend in directions orthogonal to each other, and rotation transmission to the first wrist shaft A first wrist connected to the first wrist, a second wrist rotatably incorporated in the first wrist, and connected to the second wrist shaft so as to be able to transmit rotation; and the first wrist shaft when not operating. 1st brake which restrains impossible and releases the 1st wrist axis by release operation, and it is built in the 1st wrist, and when it is not operated, the 2nd wrist axis is restrained so that it cannot rotate relative to the 1st wrist And a second brake that releases the second wrist shaft so as to be rotatable relative to the first wrist by a release operation,
The planetary gear mechanism includes a sun gear coupled to the input shaft so as to be able to transmit rotation, an internal gear disposed radially outside the sun gear, and a plurality of planetary gears meshing with both the sun gear and the internal gear. And a carrier that rotatably supports the planetary gears, the carrier is connected to the first wrist shaft so as to be able to transmit rotation, and the second wrist is connected via a pair of bevel gears that mesh with each other. It is connected to the shaft so that rotation can be transmitted,
When input torque is applied to the input shaft in a state where the first brake is released and the second brake is not operated, the first wrist is integrated with the second wrist around the first wrist shaft. When the input torque is applied to the input shaft in a state where the first brake is not operated and the second brake is released, the second wrist rotates around the second wrist shaft. The robot wrist unit.
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JP2018037550A JP2019150914A (en) | 2018-03-02 | 2018-03-02 | Wrist unit of robot |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112077875A (en) * | 2020-08-21 | 2020-12-15 | 上海大学 | High dynamic swing joint of robot based on high-efficient one-way internal power |
CN112077876A (en) * | 2020-08-26 | 2020-12-15 | 上海大学 | Variable-rigidity unidirectional driving swing joint for large-bearing high-dynamic foot type robot |
-
2018
- 2018-03-02 JP JP2018037550A patent/JP2019150914A/en active Pending
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CN112077875A (en) * | 2020-08-21 | 2020-12-15 | 上海大学 | High dynamic swing joint of robot based on high-efficient one-way internal power |
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CN112077876A (en) * | 2020-08-26 | 2020-12-15 | 上海大学 | Variable-rigidity unidirectional driving swing joint for large-bearing high-dynamic foot type robot |
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