JP3153165B2 - 産業用ロボットの手首機構 - Google Patents

産業用ロボットの手首機構

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば塗装作業等を
行う産業用ロボットの手首先端に設置する工具類へ、エ
アー等を供給するホースや配線などを含む配管配線部材
を内蔵することのできる産業用ロボットの手首機構に関
する。
【0002】
【従来の技術】産業用ロボットの上アームの手首先端に
は、作業目的にあった工具類を支持させ、塗料や、エア
ー、電源などの材料や動力源供給の為のホースや配線な
どを含む配管配線部材をロボットの上アームに添って引
き回す事が多い。また、作業時発生する飛散物などで手
首付近は汚れやすく、たとえば塗装時では、シンナーな
どの希釈材等に対し耐溶剤性のある高価な素材を使用す
る必要があった。USP5,437,207号公報に示すように、前
後方向に揺動可能な下アーム上部に水平軸の回りを上下
に揺動可能に軸支され上アームの手首先端に取り付けら
れる工具類から接続された配管配線部材の処理として、
上アームの周囲に配管配線部材を自由に配設し、手首軸
3軸の回転動作を吸収するに充分な配管配線部材の長さ
を有するようにしている。このため配管配線部材が長く
なり、ロボットの手首周辺の動作領域(空間)として周
辺装置や工作物との干渉に注意を払わなければならなく
なり、操作性の面で困難さを増す事になる。また、長さ
による悪影響として、たとえば塗装作業における色替え
時に損失塗料の増大や、色替え時間の延長となり生産時
間短縮化の上で弊害になる。さらにそれら接続部材は外
部からの付着物や度重なる自己のこすれ等によって、消
耗品として扱われメンテナンスの対象となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このためロボット先端
の工具類や工具支持部材からの配管配線部材配設方法と
して、例えば、特公平4─46720 号公報に示す、中空ア
ーム構造においては、手首から上アーム取り付け面まで
一連の動力伝達材内に配管配線部材を通す中空部を上ア
ーム全長にわたって設けている。この場合は、上ア−ム
上にカラーチェンジバルブ等を置く場合には、配管配線
部材は更に上アームの反手首側端面取り付け面の中空部
からそこまで引き戻す必要があり配管配線部材の長さが
長くなり、かつ中空穴の途中での接続部材の点検や引き
出しが困難であるといった課題があった。また実用新案
登録第 2511894号及び特開平5─329791号公報では、上
ア−ムの回転軸芯に対し上方に偏心した位置に伝達駆動
歯車部材を配置し、手首先端の2軸を伝達駆動歯車部材
を介して駆動することにより、手首の側面から手首内の
配管配線部材を引き出すことができるロボットの手首機
構が開示されている。しかしながらこのものは、手首先
端の中空部断面積を大きくできず多くの配管配線部材を
通すことができず、特開平5─329791号公報のものでは
塗装や溶接など作業環境のうえで発生する雰囲気や飛散
物に対する保護がなく、接続部材へ付着した塗料粉など
で摩耗を促進させる場合があるなどの課題があった。
【0004】本発明の課題は、手首先端の工具類からの
配管配線部材が、手首先端2軸の動作によって手首周辺
に引き回される動作空間の制約を排除する事を目的と
し、更に上ア−ム上にカラーチェンジバルブ等を置く場
合には、特公平4─46720 号公報に示すような上アーム
の反手首側端面取り付け面の中空部からそこまで引き戻
す必要がなく、配管配線部材を集約し通過経路を見直す
ことでその長さを短くでき、多くの配管配線部材を通す
ことができる産業用ロボットの手首機構を提供すること
にある。本発明の別の課題は配管配線部材を点検、交換
などの保守性を維持しながら耐環境性に配慮する事がで
き、より配管配線部材のメンテナンス性を改善した産業
用ロボットの手首機構を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、上ア
ームのハウジングと、前記上アームのハウジング端部に
回転可能に支持した手首支持ハウジングと、を有し、前
記上アームのハウジングは上アームのハウジング軸心23
と同軸でかつそれぞれ独立に駆動され各端部に歯車を固
定した駆動軸及び前記駆動軸を取り囲む中空駆動軸を有
し、前記手首支持ハウジングは前記上アームのハウジン
グ軸心に対し偏心した回転手首軸芯21の回りに回転手首
を回転可能に支持し、前記手首支持ハウジングは前記上
アームのハウジング軸心に対し直交する直交軸心22の回
りを回転可能に支持され前記中空駆動軸に固定した歯車
とかみあう中空歯車に固定され、前記中空歯車に対し前
記直交軸心の回りに回転可能に支持された直交歯車軸が
前記手首支持ハウジングに回転可能に支持された伝達歯
車部材を介して前記回転手首を回転駆動するようにに
し、さらに前記回転手首は手首支持ハウジングに設けた
反作業工具取付け側開口部に連通する中空穴を有し、前
記上アームのハウジングには前記回転手首軸芯とほぼ同
軸の開口部を設け、前記開口部と前記反作業工具取付け
側開口部とを屈曲自在で耐環境性のあるパイプ材4で連
結し、前記開口部から前記回転手首の工具支持部材まで
中空でかつ連続した経路を持ち、手首先端の作業工具へ
少なくとも1本以上のホース、配線を含む配管配線部材
を手首周辺へ露出させないで接続できることを特徴とす
る産業用ロボットの手首機構を提供することにより上述
した従来技術の課題を解決した。
【0006】
【作用】ロボットアーム先端の工具類または工具支持部
材から接続される配管配線部材は手首先端2軸の動作に
よるからまりがなくなり、手首周辺の動作領域の自由度
を高め、配管配線部材長さを短くすることが可能とな
り、多くの配管配線部材を通すことができる。また、着
脱可能な屈曲性及び耐環境性のあるパイプ材の固定部材
をはずすことにより、配管配線部材の保守が容易にでき
るものとなった。
【0007】
【実施例】本発明の第1実施例のアーム構造を図1乃至
図3を参照して説明すると、本発明の産業用ロボットの
手首機構は、上アームのハウジング1と、上アームのハ
ウジング端部に回転可能に支持した手首支持ハウジング
2と、を有する。上アームのハウジング1は上アームの
ハウジング軸心23と同軸でかつそれぞれ独立に駆動され
各端部に歯車を固定した駆動軸10及び駆動軸10を取り囲
む中空駆動軸12を有し、手首支持ハウジング2は上アー
ムのハウジング軸心23に対し偏心した回転手首軸芯21の
回りに回転手首30を回転可能に支持し、手首支持ハウジ
ング2は上アームのハウジング軸心23に対し直交する直
交軸心22の回りを回転可能に支持され中空駆動軸12に固
定した歯車とかみあう中空歯車11に固定されている。、
中空歯車11に対し直交軸心22の回りに回転可能に支持さ
れた直交歯車軸9が、手首支持ハウジング2が回転可能
に支持する伝達駆動部材8、7、6、5を介して回転手
首30を回転駆動するようにし、さらに回転手首30は手首
支持ハウジング2に設けた反作業工具取付け側開口部29
に連通する中空穴27を有し、上アームのハウジング1に
は回転手首軸芯21とほぼ同軸の開口部28を設け、開口部
28と反作業工具取付け側開口部29とを屈曲自在で耐環境
性のあるパイプ材4で連結し、開口部28から回転手首30
の工具支持部材3まで中空でかつ連続した経路31を持
ち、手首先端の作業工具19へ少なくとも1本以上のホー
ス、配線を含む配管配線部材18を手首周辺へ露出させな
いで接続できる産業用ロボットの手首機構となった。
【0008】詳説すると16は中空穴27を保護するガイド
である。伝達駆動部材8、7、6、5は、手首支持ハウ
ジング2にそれぞれ回転可能に支持された、回転手首30
の回転軸芯21の回りの平歯車5、平歯車5にかみ合う平
歯車を一端に持った伝達駆動軸6、他端に傘歯車があり
その傘歯車にかみ合う伝達傘歯車8、で形成され、伝達
傘歯車8にボルト13で固定された一端に傘歯車を持つ直
交歯車軸9、直交歯車軸9の傘歯車にかみ合う傘歯車を
持つ駆動軸10があり、アーム部より回転力を伝達され回
転可能となる。直交軸心22の回りには、手首支持ハウジ
ング2に対し傘歯車を持つ中空歯車11がボルト14で固定
されている。中空歯車11は一端に傘歯車を持つ中空駆動
軸12によって、アーム部より回転力を伝達される。ハウ
ジング軸心23の回りには上アームのハウジング1自身を
回転させる駆動源が別にある。
【0009】手首先端の作業工具19は工具支持部材3の
端面に設置され、回転手首30の中空穴27中央付近から継
ぎ手20を介してホース、配線を含む配管配線部材18を連
結している。手首先端の作業工具19に連結される配管配
線部材18は工具支持部材3の中空穴27からガイド16の内
部を通過し、手首支持ハウジング2に取り付けられたパ
イプ材4の内部を通って上アームのハウジング1の開口
部28まで手首周辺の外気に接触することなく接続される
ことになる。尚、工具支持部材3の回転動作に対し、中
空穴27の中の配管配線部材18は自由に回転でき、直交軸
心22の回りの手首支持ハウジング2の回転を伴っても工
具支持部材3の回転動作に制約を受けることはない。ま
た、パイプ材4は柔軟性があるため屈曲方向に規則性を
持たせるためガイド15を手首支持ハウジング2に取り付
けてある。さらにパイプ材4は両端を、上アームのハウ
ジング1の開口部28及び手首支持ハウジング2の反作業
工具取付け側開口部29の取り付けに関し、着脱が可能と
なるような留め金17を有している。図2に示す図1の右
側よりみた、産業用ロボットの手首機構の上面図に示す
ように、作業工具を取り付けた工具支持部材とパイプ材
は手首支持ハウジング2と共に上アームのハウジング1
に対し自由に曲げられることができる。図3は、図1の
左側よりみた産業用ロボットの手首機構の側面図であ
る。
【0010】図4に示す本発明の第2実施例は、図1に
示すた第1実施例を応用したものであり、中空歯車11は
第1の減速機26を介して手首支持ハウジング2に固定さ
れ、伝達歯車部材8、7、6、5の平歯車5は第2の減
速機25を介して回転手首30を回転軸芯21の回りに回転駆
動するようにされている。これにより精密な回転位置決
めを得ることができる。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
手首先端の工具類19から接続されたホース等の配管配線
部材18は、手首ユニットから全く露出しない構造となる
ため、耐環境性に強い素材を使用する必要がなくなる。
また、これまで振り回しによる周辺装置等との干渉に注
意を払わなくてすみ、自由度を高め、作業効率やロボッ
トへの教示操作等を容易にすることになる。同時に、上
ア−ム上にカラーチェンジバルブ等を置く場合には、特
公平4─46720 号公報に示すような上アームの反手首側
端面取り付け面の中空部からそこまで引き戻す必要がな
く、配管配線部材を集約し通過経路を見直すことでその
長さを短くでき、多くの配管配線部材を通すことがで
き、たとえば塗装作業などでは損失塗料の縮減や色替え
時間などの短縮化に効果をもたらす産業用ロボットの手
首機構を提供するものとなった。さらに、保護用パイプ
材が着脱可能であるため、内部で動作する消耗品である
配管配線部材を点検、交換などの保守が容易となり、よ
り配管配線部材のメンテナンス性を改善した産業用ロボ
ットの手首機構を提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す産業用ロボットの手
首機構の右側面断面図である。
【図2】図1の右側よりみた、産業用ロボットの手首機
構の上面図であり、作業工具を取り付けた工具支持部材
とパイプ材が曲げられたときの挙動を示す。
【図3】図1の左側よりみた、産業用ロボットの手首機
構の側面図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す産業用ロボットの手
首機構の右側面断面図である。
【符号の説明】
1..上アームのハウジング 2..手首支持ハウ
ジング 3..工具支持部材 4..パイプ材 5、6、7、8..伝達駆動部材 9..直交歯車軸 10..駆動軸 11..中空歯車 12..中空駆動軸 18..ホース、配線を含む配管配線部材 19.作業工具 21..回転軸芯 22..直交軸心 23..ハウジング軸心 25、26..減速機 27..中空穴 28..開口部 29..反作業工具
取付け側開口部 30..回転手首
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 17/02 B25J 19/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上アームのハウジングと、前記上アーム
    のハウジング端部に回転可能に支持した手首支持ハウジ
    ングと、を有し、前記上アームのハウジングは上アーム
    のハウジング軸心23と同軸でかつそれぞれ独立に駆動さ
    れ各端部に歯車を固定した駆動軸及び前記駆動軸を取り
    囲む中空駆動軸を有し、前記手首支持ハウジングは前記
    上アームのハウジング軸心に対し偏心した回転手首軸芯
    21の回りに回転手首を回転可能に支持し、前記手首支持
    ハウジングは前記上アームのハウジング軸心に対し直交
    する直交軸心22の回りを回転可能に支持され前記中空駆
    動軸に固定した歯車とかみあう中空歯車に固定され、前
    記中空歯車に対し前記直交軸心の回りに回転可能に支持
    された直交歯車軸が前記手首支持ハウジングに回転可能
    に支持された伝達歯車部材を介して前記回転手首を回転
    駆動するようにし、さらに前記回転手首は手首支持ハウ
    ジングに設けた反作業工具取付け側開口部に連通する中
    空穴を有し、前記上アームのハウジングには前記回転手
    首軸芯とほぼ同軸の開口部を設け、前記開口部と前記反
    作業工具取付け側開口部とを屈曲自在で耐環境性のある
    パイプ材4で連結し、前記開口部から前記回転手首の工
    具支持部材まで中空でかつ連続した経路を持ち、手首先
    端の作業工具へ少なくとも1本以上のホース、配線を含
    む配管配線部材を手首周辺へ露出させないで接続できる
    ことを特徴とする産業用ロボットの手首機構。
  2. 【請求項2】 前記屈曲自在で耐環境性のあるパイプ材
    4は、前記開口部と前記中空穴の反作業工具取付け側開
    口部とに対し着脱可能に取り付けられたことを特徴とし
    する1項記載の産業用ロボットの手首機構。
  3. 【請求項3】 前記中空歯車は第1の減速機を介して前
    記手首支持ハウジングに固定され、前記伝達歯車部材は
    第2の減速機を介して前記回転手首を回転駆動するよう
    にしたことを特徴とする1項記載の産業用ロボットの手
    首機構。
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WO2007037130A1 (ja) * 2005-09-27 2007-04-05 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki ロボット
WO2007037131A1 (ja) * 2005-09-27 2007-04-05 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki 多関節マニピュレータ
IT1404528B1 (it) * 2011-02-24 2013-11-22 Comau Spa Polso di robot articolato.

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