JP3734135B2

JP3734135B2 - 産業用ロボットの手首装置

Info

Publication number: JP3734135B2
Application number: JP22002999A
Authority: JP
Inventors: 稔名田
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2019-08-03
Also published as: US6415678B1; JP2001038672A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業用ロボットの手首装置に関し、特に手首内に手首先端のツールフランジに取付けるツールへのエネルギー等の供給のための配線・配管の通路を確保するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、産業用ロボットの手首機構内に手首先端のツールフランジに取付けたツールへのエネルギー等の供給のための配線・配管を通す技術としては、例えば、特開平 6−312394、特開平 8−229874、特開平10−329079各号公報に示すものがある。これらの技術は伝達軸を中空とし伝達軸の先端に取付けた伝達のための歯車を中空とし、歯車にて動力を伝達し、配線・配管は前記中空内を通す構造をしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ツールへのエネルギー等の配線・配管を通す目的の産業用ロボットの手首機構において、伝達手段は歯車が大半である。特に最終の出力側において歯車伝達手段を使用すると、歯車のバックラシュによりロボットの位置決めが不安定となる。また歯車に高トルクが掛かり歯部が摩耗し、更に位置決めが不安定となる問題があった。また、アームにそれぞれ独立に回転可能に軸支された中空の第１、第２及び第３の軸と、各軸に連結された手首とにおいて、第１軸の回転により第２の手首及びツールフランジが廻され、第２軸の回転によりツールフランジが廻される、いわゆるつれまわり量が大きく制御が困難という問題も生じる。
【０００４】
本発明の課題は、手首先端のツールフランジに取付けたツールへの配線・配管を通すに充分な円筒空間を有し、歯車のバックラシュ、歯部の摩耗によるロボットの位置決めが不安定となることがなく、かつ第１軸又は第２軸の回転により第２の手首及びツールフランジが廻される、いわゆるつれまわり量を小さくできる産業用ロボットの手首装置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、アームにそれぞれ独立に回転可能に軸支された中空の第１、第２及び第３の軸と、前記第１の軸に連結された第１手首と、前記第１手首に支持されかつその入力軸が前記第２の軸に１対の第１のかさ歯車を介し連結された第１の中空減速機と、前記第１の中空減速機の出力軸に支持された第２手首と、前記第２手首に支持されかつその入力軸が前記第３の軸に１対の第２のかさ歯車の一方、第２のかさ歯車の他方と連結された中空軸の１方、中空軸の他方に固定された１対の第３のかさ歯車の１方及び第３のかさ歯車の他方、とで連結された第２の中空減速機と、前記第２の中空減速機の出力軸に支持されたツールフランジと、を有し、前記第３の軸、前記中空軸及び前記第２の中空減速機の各内周は前記ツールフランジに取り付けられるツールへの配線・配管を通すに充分な連続した円筒空間を形成し、
相互に噛合う各１対の第１及び第２のかさ歯車の非噛合側をそれぞれ閉じる、前記第１手首内周と、前記第３の軸及び前記中空軸の１方の各端部と、の間に１対の第１のＶ字状の隔壁がそれぞれ設けられ、前記１対の第３のかさ歯車の非噛合側をそれぞれ閉じる、前記第２手首内周と、前記中空軸の他方及び前記第２の中空減速機の各端部と、の間に１対の第２のＶ字状の隔壁がそれぞれ設けられ、かつ前記１対の第１のＶ字状の隔壁の各内方端部と、前記第３の軸及び前記中空軸の１方の各端部と、の間、及び前記１対の第２のＶ字状の隔壁の各内方端部と、前記中空軸の他方及び前記第２の中空減速機の各端部と、の間に、シールがそれぞれ設けられ、各前記歯車の潤滑のための油またはグリースが前記配線・配管が通る前記連続した円筒空間に漏れないようにそれぞれ隔壁及びシールにて油またはグリースの漏れを防止したことを特徴とする産業用ロボットの手首装置を提供することにより上記課題を解決した。
【０００６】
【作用】
本発明により軸芯に中空を有する減速機を手首機構内に使用し、手首先端に取付けたツールへのエネルギー等の供給のための配線配管が手首機構内を通すことが可能となり、かつ歯車のバックラッシュ、歯車に掛かるトルクを減速比分の１に減じることにより、歯車のバックラッシュ量、摩耗量が減速機の減速比分の１となり、バックラッシュ、摩耗の影響を少なくし位置決め精度を改良した。またつれまわりも減速比分の１とされた歯車部で生じるためつれまわり量も減速機の減速比分の１となり制御が容易となった。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１に示す。図１において図示しないアームにそれぞれ独立に回転可能に軸支された中空の第１、第２及び第３の軸２、３、９と、第１の軸２に連結された第１手首１と、第１手首１に支持されかつその入力軸23が第２の軸３に第１のかさ歯車４、５を介し連結された第１の中空減速機７と、第１の中空減速機７の出力軸に支持された第２手首８と、第２手首８に支持されかつその入力軸が第３の軸９に１対の第２の歯車の一方 10 、第２のかさ歯車の他方 11 と連結された中空軸 12 の１方、中空軸 12 の他方に固定された１対の第３のかさ歯車の１方 13 及び第３のかさ歯車の他方 14 、とで連結された第２の中空減速機15と、第２の中空減速機15の出力軸に支持されたツールフランジ25と、を有し、第３の軸９、中空軸 12 及び第２の中空減速機 15 の各内周はツールフランジ25に取り付けられる図示しないツールへの配線・配管を通すに充分な連続した円筒空間27、 27 、 27 を形成する。
【０００８】
作動において、第１の軸２は図示しないアームの１部であり、図示しない第３の減速機に連結され、他端は第１手首１に連結され手首装置全体を回動する。第２の軸３は第１の軸２と同軸上に配され、図示しないモータに歯車を介して連結され、他端は第１のかさ歯車４を固定している。第１のかさ歯車４は第１のかさ歯車５と噛み合い、第１のかさ歯車５は第１の中空減速機７の入力軸６に連結され、第１の中空減速機７の出力軸に取付けられた第２手首８を回動する。
【０００９】
第３の軸９は第１及び第２の軸２、３と同軸に配され、図示しないモータに歯車を介して連結され、他端は第２のかさ歯車の１方10を固定している。第２のかさ歯車の１方10は第２のかさ歯車の他方11と噛み合い、第２のかさ歯車の他方11は第１の中空減速機７の中空内を通る中空軸12の１方に固定され、中空軸12他端に第３の歯車の１方13を固定している。第３のかさ歯車の一方13は第３のかさ歯車の他方14と噛み合い、第３のかさ歯車の他方14は第２の中空減速機15の入力軸24と連結されて第２の中空減速機15を回動し、第２の中空減速機15の出力軸に支持されたツールフランジ25を回動する。
【００１０】
相互に噛合う各１対の第１及び第２のかさ歯車 4、5、 10 、 11 の非噛合側をそれぞれ閉じる、第１手首１内周と、第３の軸９端部及び中空軸 12 の１方の端部と、の間に、１対の第１のＶ字状の隔壁 16 、 16 がそれぞれ設けられ、１対の第３のかさ歯車 13 、 14 の非噛合側をそれぞれ閉じる、第２首８内周と、中空軸 12 の他方の端部及び第２の中空減速機 15 の端部と、の間に１対の第２のＶ字状の隔壁 17 、 17 がそれぞれ設けられ、かつ１対の第１のＶ字状の隔壁 16 、 16 の各内方端部と第３の軸９及び中空軸 12 の１方の各端部との間、及び１対の第２のＶ字状の隔壁 17 、 17 の各内方端部と中空軸 12 の他方及び第２の中空減速機 15 の各端部との間に、シール 18 、 18 、 19 、 19 がそれぞれ設けられ、各前記歯車の潤滑のための図示しない油またはグーリスが図示しない配線・配管が通る連続した円筒空間27 、 27 、 27に漏れないようにそれぞれ隔壁 16、16、17、17及びシール 18、18、19、19にて油またはグリースの漏れを防止している。26及び同様の表示は軸受けである。
【００１１】
さらに図示しない配線・配管が第３の軸９、中空軸 12 及び第２の中空減速機 15 の各内周に触れないように、第３の軸９、中空軸 12 及び第２の中空減速機 15 の各内周に保護ガード 20、20、21、22が設けられている。
第１の軸２の回転により第１、第２及び第３のかさ歯車 4、5、10、11、13、14を回動するため、第２の手首８及びツールフランジ25が回動され、第２の軸３の回転により第２及び第３のかさ歯車 10、11、13、14を回動するため、ツールフランジ25が回動される、いわゆるつれまわり現象を起こす。このつれまわり現象に対し、第１の軸２の回転では第１、第２及び第３のかさ歯車 4、5、10、11、13、14の噛み合いを調節してつれまわりを吸収するが、この噛み合い調節量は第１と第２の中空減速機7、15の減速比で小さくされるため制御が容易となり、また第２の軸３の回転についても第２の中空減速機15の出力軸がつれまわり現象を起こし、第３のかさ歯車 13、14の噛み合いを調節してつれまわりを吸収するが、この噛み合い調節量も第２の中空減速機15の減速比で小さくされるため制御を容易にする。
【００１２】
【発明の効果】
本発明により、手首内に配線・配管を通すことを目的としたロボットにおいて、第３の軸、中空軸及び第２の中空減速機の各内周はツールフランジに取り付けられるツールへの配線・配管を通すに充分な連続した円筒空間を形成し、相互に噛合う各１対の第１及び第２のかさ歯車の非噛合側をそれぞれ閉じる、第１手首内周と、第３の軸及び中空軸の１方の各端部と、の間に１対の第１のＶ字状の隔壁がそれぞれ設けられ、１対の第３のかさ歯車の非噛合側をそれぞれ閉じる、第２手首内周と、中空軸の他方及び第２の中空減速機の各端部と、の間に１対の第２のＶ字状の隔壁がそれぞれ設けられ、かつ１対の第１のＶ字状の隔壁の各内方端部と、第３の軸及び中空軸の１方の各端部と、の間、及び１対の第２のＶ字状の隔壁の各内方端部と、中空軸の他方及び第２の中空減速機の各端部と、の間に、シールがそれぞれ設けられ、各前記歯車の潤滑のための油またはグリースが前記配線・配管が通る前記連続した円筒空間に漏れないようにそれぞれ隔壁及びシールにて油またはグリースの漏れを防止したので、手首先端のツールフランジに取付けたツールへの配線・配管を通すに充分な円筒空間を有し、かつ本発明では手首機構内に第１及び第２の中空減速機を使用したので、これにより歯車のバックラッシュ、歯車に掛かるトルクを減速比分の１に減ずることにより、歯車のバックラシュ、歯部の摩耗によるロボットの位置決めが不安定となることがなく、位置決め精度を改良し、またつれまわりも減速比分の１とされた歯車部で生じるため、制御も容易になった産業用ロボットの手首装置を提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略要部断面図である。
【符号の説明】
1・・第１手首 2・・第１の軸 3・・第２の軸
4、5・・第１のかさ歯車 7・・第１の中空減速機 8・・第２手首
9・・第３の軸 10、11・・第２のかさ歯車 12 ・・中空軸
13、14・・第３のかさ歯車 15・・第２の中空減速機 16、16・・第１のＶ字状の隔壁
17、17・・第２のＶ字状の隔壁 18、18、19、19・・シール
20、21、22・・保護ガード 25・・ツールフランジ 27 、 27 、 27 ・・連続した円筒空間

Claims

アームにそれぞれ独立に回転可能に軸支された中空の第１、第２及び第３の軸と、前記第１の軸に連結された第１手首と、前記第１手首に支持されかつその入力軸が前記第２の軸に１対の第１のかさ歯車を介し連結された第１の中空減速機と、前記第１の中空減速機の出力軸に支持された第２手首と、前記第２手首に支持されかつその入力軸が前記第３の軸に１対の第２のかさ歯車の一方、第２のかさ歯車の他方と連結された中空軸の１方、中空軸の他方に固定された１対の第３のかさ歯車の１方及び第３のかさ歯車の他方、とで連結された第２の中空減速機と、前記第２の中空減速機の出力軸に支持されたツールフランジと、を有し、前記第３の軸、前記中空軸及び前記第２の中空減速機の各内周は前記ツールフランジに取り付けられるツールへの配線・配管を通すに充分な連続した円筒空間を形成し、
相互に噛合う各１対の第１及び第２のかさ歯車の非噛合側をそれぞれ閉じる、前記第１手首内周と、前記第３の軸及び前記中空軸の１方の各端部と、の間に１対の第１のＶ字状の隔壁がそれぞれ設けられ、前記１対の第３のかさ歯車の非噛合側をそれぞれ閉じる、前記第２手首内周と、前記中空軸の他方及び前記第２の中空減速機の各端部と、の間に１対の第２のＶ字状の隔壁がそれぞれ設けられ、かつ前記１対の第１のＶ字状の隔壁の各内方端部と、前記第３の軸及び前記中空軸の１方の各端部と、の間、及び前記１対の第２のＶ字状の隔壁の各内方端部と、前記中空軸の他方及び前記第２の中空減速機の各端部と、の間に、シールがそれぞれ設けられ、各前記歯車の潤滑のための油またはグリースが前記配線・配管が通る前記連続した円筒空間に漏れないようにそれぞれ隔壁及びシールにて油またはグリースの漏れを防止したことを特徴とする産業用ロボットの手首装置。
前記第３の軸、前記中空軸及び前記第２の中空減速機の各内周に保護ガードを設けた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装置。