JP4165019B2 - Robot joint device and assembly method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第1アームに第2アームを回動可能に連結したロボットの関節装置及びその組立方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8は、従来における多関節ロボットのアームを連結する関節装置の構造の一例を示している。この図8において、第1アーム1の筐体をなすフレーム2内にはサーボモータ3が内蔵されており、サーボモータ3の回動に応じて減速機4を介して連結体5が回動するようになっている。この連結体5はシャフト部5aと環状フランジ部5bとを一体化してなり、シャフト部5aは減速機4の出力部と固定され、環状フランジ部5bはクロスローラ軸受6によりフレーム2の先端開口部に回動可能に支持されている。この場合、第1アーム1のフレーム2における先端開口部には軸受押え用フランジ7が複数のボルト8で固定されており、これにより軸受6がフレーム2の先端開口部に位置決め状態で装着されている。
【0003】
連結体5の環状フランジ部5bには第2アーム9の筐体をなすフレーム10がボルト11で固定されている。従って、サーボモータ3の回動に応じて連結体ひいては第2アーム9が回動する。この連結体5の環状フランジ部5bの中央には円筒状のケーブル支持体12が装着されており、このケーブル支持体12をケーブルが通過した状態で第2アーム9が第1アーム1に対して回動可能とするために、連結体5はシャフト部5aが環状フランジ部5bを片持ち支持した湾曲形状に形成されている。
【0004】
ところで、上記構成のロボットの関節装置を組立てるには、第1アーム1のフレーム2の先端開口部から連結体5をフレーム2内に進入させてから、そのシャフト部5aをフレーム2と一体形成された円筒支持部13内に装着された軸受14に挿入して支持させる。
【0005】
続いて、連結体5の環状フランジ部5bとフレーム2の先端開口部との間にクロスローラ軸受6を挟持した状態で軸受押え用フランジ7をフレーム2の先端開口部にボルト8で固定する。これにより、軸受6をフレーム2の先端開口部に位置決め状態で装着することができるので、フレーム2に連結体5を回動可能に支持することができる。
【0006】
続いて、第2アーム9のフレーム10を連結体5の環状フランジ部5bに環状フランジ5b側からボルト11で固定する。ここで、第1アーム1のフレーム2の側面には図9に示すように窓部15が形成されており、組立作業者は、窓部15から手をフレーム2内に進入させた状態で環状フランジ部5bに形成されたボルト孔にボルト11を挿入してから、六角レンチでボルト11を回すことにより連結体5に第2アーム9のフレーム10を固定する。
【0007】
以上のようにして連結体5と第2アーム9との連結が終了したときは、減速機4の出力部と連結体5のシャフト部5aとをボルト16で固定してから、サーボモータ3のシャフトに固定された減速機4の入力部を出力部に噛合わせた状態でサーボモータ3を円筒支持部13に固定する。
【0008】
そして、ケーブルなどを配線してから、第1アーム1のフレーム2にカバー17を装着することにより第1アーム1と第2アーム9とを連結する関節装置を組立てることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成のものでは、第1アーム1の連結体5の環状フランジ部5bに第2アーム9のフレーム10をボルト11で固定するには、第1アーム1のフレーム2に形成された狭い窓部15から手を進入してボルト11を六角レンチで回さなければならず、極めて面倒であると共に、1回の作業でボルト11を回すことができる角度が小さくて作業能率が悪い。さらに、第1アーム1のフレーム2に窓部15を形成すると共に、窓部15を塞ぐカバーを製作することが必要であり、コストが高いと共に見映えが悪い。
【0010】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、第1アームと第2アームとを連結する作業能率を高めると共に、コストを低減し且つアームの見映えを良好とすることができるロボットの関節装置及びその組立方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第1アームに軸受押え用部材をボルトで固定するために形成されたボルト穴は、第2アームを第1アームに対して所定角度回動した状態で、第1アームに形成された複数のボルト穴を第2アームとの対向状態から脱出させて視認可能に出現するので、第2アームに回動体を予め連結した状態で当該回動体を軸受により第1アームに支持することができる。従って、第1アーム内において回動体を第2アームにボルトで連結する作業を廃止することができ、作業効率を高めることができると共に、第1アーム内でボルト締め作業するための窓部を形成する必要がなくなり、コストを低減し且つ見映えを良好とすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を多関節型ロボットに適用した一実施の形態を図1乃至図7を参照して説明する。図2はロボットの外観構成を示している。この図2において、ロボット本体21は、組立て用の6軸の小型垂直多関節ロボットとして構成されている。即ち、ベース22上には、ショルダー23が垂直方向の軸J1を中心として水平方向に回動可能に連結されている。ショルダー23には、下アーム24の基端部が軸J2を中心として垂直方向に回動可能に連結されている。下アーム24の先端部には、上アーム(第1アームに相当)25が軸J3を中心として垂直方向に回動可能に連結されている。上アーム25の先端部には、リスト(第2アームに相当)26の基端部が軸J4を中心として回動可能に連結されている。リスト26の先端部には、ハンド取付体27がJ5を中心として回動可能に連結されている。このハンド取付体27には、円板状のフランジ28がJ6を中心として回動可能に連結されている。このフランジ28には、図4に示すようにボルト穴28aが形成されており、図示しないハンドや各種ツールが着脱可能に取付け可能となっている。
【0014】
上記ショルダー23、下アーム24、上アーム25、リスト26、ハンド取付体27、フランジ28は関節装置により互いに連結されていると共に、各関節装置に対応してサーボモータ及び減速機が設けられており、サーボモータの駆動に応じて各関節装置が駆動することにより上記各軸J1〜J6を中心としてショルダー23、下アーム24、上アーム25、リスト26、ハンド取付体27、フランジ28が回動するようになっている。この場合、ロボット本体21には図示しないロボットコントローラが接続されており、ロボットコントローラで制御されることにより各種の動作が実行されるようになっている。
【0015】
図3は上記上アーム25とリスト26とを連結する関節装置の構造を示す破断面図である。この図3において、上アーム25はフレーム29を筐体としてなり、このフレーム29内に一体形成された円筒支持部30に固定されたサーボモータ(駆動源に相当)31の回転が減速機32で減速された状態で出力されることによりリスト26が図2に示した軸J4を中心として回動するようになっている。この減速機32としては、ハーモニックドライブ(商品名)が用いられている。
【0016】
図5は減速機32を分解して示す斜視図である。この図5において、減速機32は、ウェーブ・ジェネレータ33、フレクスプライン34、サーキュラ・スプライン35から構成されている。ウェーブ・ジェネレータ33は、入力軸に取付けられた楕円状カム36の外周に弾性変形可能に構成されたボールベアリング37を装着してなる。このボールベアリング37の内輪は楕円状カム36に固定され、外輪は楕円状カム36の回転に応じて弾性変形する。フレクスプライン34は、薄肉カップ状の弾性を有する有底円筒状の金属からなり、その開口部外周に所定数の歯が形成されている。また、フレクスプライン34の底部のダイヤフラムは出力軸に固定される。サーキュラ・スプライン35は、内周に歯が形成されており、この歯数はフレクスプライン34に形成された歯数よりも2枚多くなっている。
【0017】
このような構成の減速機32は、フレクスプライン34とサーキュラ・スプライン35とが180度対称の2か所のみで噛合っており、ウェーブ・ジェネレータ33が回転すると、フレクスプライン34とサーキュラ・スプライン35の噛合い位置が回転して移動する。この場合、フレクスプライン34の歯数はサーキュラ・スプライン35の歯数よりも2枚少なく形成されているので、フレクスプライン34はウェーブ・ジェネレータ33の回転方向と反対方向に歯数差の2枚分だけ回転し、その回転が出力となる。このような構成の減速機32によれば、簡単な構成で大きな減速比を得ることができる。
【0018】
図3に戻って、減速機32には連結体38が連結されており、サーボモータ31の回動に応じて連結体38が回動するようになっている。この連結体(回動体に相当)38は、湾曲形状のシャフト部38aの先端に環状フランジ部38bを一体形成してなる。連結体38のシャフト部38aは円筒支持部30内に装着された軸受39に支持されており、このシャフト部38aには上記減速機32のフレクスプライン34がボルト40で固定されている。
【0019】
また、円筒支持部30には減速機32のサーキュラ・スプライン35がボルト41で固定されている。そして、円筒支持部30にボルト42で固定されたサーボモータ31のシャフト31aには減速機32のウェーブ・ジェネレータ33の楕円状カム36が固定されており、ウェーブ・ジェネレータ33がフレクスプライン34内に位置している。この状態では、フレクスプライン34の180゜対向する2か所の部位がウェーブ・ジェネレータ33により内側から押されており、その押圧部位に対応した位置に形成された外歯がサーキュラ・スプライン35の内歯と噛合っている。
【0020】
一方、連結体38の環状フランジ部38bはフレーム29の先端開口部に装着されている。この環状フランジ部38bの中央にケーブル支持体44が装着されており、このケーブル支持体44をケーブルが通過した状態でリスト26が上アーム25に対して回動可能とするために、連結体38はシャフト部38aが環状フランジ部38bを片持ち支持した湾曲形状に形成されている。
【0021】
ここで、上アーム25のフレーム29の先端開口部には軸受押え用フランジ (軸受押え用部材に相当)45が複数のボルト46で固定されており、これにより、クロスローラ軸受43がフレーム29の先端開口部に位置決め状態で装着されている。
【0022】
そして、上記連結体38にはリスト26が固定されている。つまり、連結体38の環状フランジ部38bとリスト26の筐体をなすフレーム47の基端部とは環状フランジ部38b側から複数のボルト48を螺着することにより連結されている。
【0023】
尚、軸受押え用フランジ45とリスト26のフレーム47との間にはオイルシール49が装着されており、関節装置への塵埃の進入が防止されている。
以上のような構成により、サーボモータ31が回動すると、サーボモータ31の回転は減速機32で減速された状態で連結体38を介してリスト26に伝達されるので、リスト26が回動する。
【0024】
ここで、図4はリスト26の正面図である。この図4において、上アーム25のフレーム29とリスト26のフレーム47とは断面が矩形状に形成されており、同図に示すように両方の対向面が略重なり合った状態では、軸受押え用フランジ45を上アーム25のフレーム29に固定するためのボルト46ひいてはフレーム29のボルト穴29aはリスト26により隠蔽された状態となっている。
【0025】
次に上記ロボット本体21のうち上アーム25とリスト26とを連結する関節装置の組立方法を説明する。
まず、ロボット本体21のベース22、ショルダ23、下アーム24を順に組立ててから、下アーム24の先端部に上アーム25のフレーム29を組付ける。
【0026】
次に、組立てが終了したリスト26のフレーム47と連結体38の環状フランジ部38bとの間にクロスローラ軸受43を介装した状態で環状フランジ部38bとリスト26のフレーム47とを環状フランジ部38b側からボルト48で固定する(図6参照)。このとき、クロスローラ軸受43とリスト26のフレーム47との間に軸受押え用フランジ45及びオイルシール49を介装しておく。また、リスト26から外部に導出された図示しないケーブルなどはケーブル支持体44を通過させる。
【0027】
続いて、連結体38のシャフト部38aを、上アーム25のフレーム29内に一体形成された円筒支持部30内に装着された軸受39に挿入すると共に、軸受押え用フランジ45のボルト穴45aと上アーム25のフレーム29に形成されたボルト穴29a(図4参照)とを一致させた状態で軸受押え用フランジ45をフレーム29の先端開口部に嵌合させる。
【0028】
このとき、図4に示すように軸受押え用フランジ45のボルト穴45aがリスト26により邪魔されて外部から隠蔽されている場合は、リスト26を上アーム25に対して何れかの方向に45゜回転させる。すると、図1に示すように軸受押え用フランジ45のボルト穴45aのうち対向する一対のボルト穴45aがリスト26による隠蔽状態から脱出して視認可能に出現するので、そのボルト穴45aにボルト46を挿入して上フレーム29に螺着する。
【0029】
続いて、上アーム25に対してリスト26を上記の回転方向と同一方向にさらに45゜、或いは上記の回転方向と反対方向に90゜回転する。すると、図7に示すように軸受押え用フランジ45のボルト穴45aのうち残りの一対のボルト穴45aがリスト26による隠蔽状態から脱出して視認可能に出現するので、そのボルト穴45aにボルト46を挿入して上フレーム29に螺着する。
【0030】
以上のような作業により、軸受押え用フランジ45を上アーム25のフレーム29に固定することによりクロスローラ軸受43をフレーム29に位置決め状態で装着することができるので、リスト26を上アーム25に回動可能に連結することができる。
【0031】
そして、上アーム25のフレーム29の円筒支持部30に減速機32のサーキュラ・スプライン35をボルト41で固定すると共に、フレクスプライン34をサーキュラ・スプライン35に挿入してから、フレクスプライン34のダイヤフラムを連結体38のシャフト部38aにボルト40で固定する。
【0032】
続いて、サーボモータ31のシャフト31aに固定されたウェーブ・ジェネレータ33をフレクスプライン34に挿入してから、サーボモータ31を円筒支持部30にボルト42で固定する。これにより、フレクスプライン34の外歯とサーキュラ・スプライン35の内歯とが180゜対向する2か所で噛合うようになる。
【0033】
続いて、ケーブル類を配線してから、上アーム25のフレーム29にカバー50を装着することにより、上アーム25とリスト26とを連結する関節装置を組立てることができる。
【0034】
このような実施の形態によれば、上アーム25及びリスト26の断面形状とを略同一な矩形形状とし、リスト26を上アーム25に対して所定角度回動した状態で軸受押え用フランジ45のボルト穴45aひいては上アーム25のフレーム29に形成されたボルト穴29aがリスト26との対向状態から脱出して視認可能に出現するようにしたので、その出現状態で軸受押え用フランジ45をボルト46で上アーム25のフレーム29に固定することができる。従って、軸受押え用フランジを上アームのフレームにボルトで固定することにより軸受により連結体の環状フランジを回動可能に支持した状態で、上アームのフレーム内において環状フランジとリストとをフレーム内に手を進入させて環状フランジ側からボルトで固定する従来例のものと違って、サーボモータ31の回転をリスト26に伝達するための連結体38をリスト26に予め固定しておくことが可能となるので、上アーム25のフレーム29内でボルト締めする作業が不要となり、作業性を大幅に向上することができると共に、上アーム25のフレーム29に作業用の窓部を形成する必要がなくなり、コストを低減し且つ上アーム25の見映えを良好とすることができる。
【0035】
しかも、このような構成は、上アーム25の構造を大幅に変更することなく実施することができるので、大幅な設計変更を行うことなく容易に実施することができる。
【0036】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
上アーム25とリスト26とを連結する関節装置に限定されることなく、各アームを連結する関節装置に適用可能である。
減速機32としては、ハーモニックドライブに限定されることなく平歯車を組合わせた構成、或いは遊星歯車を用いた構成のものを使用するようにしてもよい。
多関節ロボットに限定されることなく、スカラー型のロボットに適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるリストを所定角度回動した位置で示す上アームの正面図
【図2】ロボット本体の側面図
【図3】上アームの破断側面図
【図4】リストとの重なり状態で示すリストの正面図
【図5】減速機の分解斜視図
【図6】連結体の連結状態で示すリストの破断側面図
【図7】リストの異なる回動位置で示す図1相当図
【図8】従来例を示す図3相当図
【図9】窓部を示す上アームの側面図
【符号の説明】
21はロボット本体、22はベース、23はショルダー、25は上アーム(第1アーム)、26はリスト(第2アーム)、29はフレーム、29aはボルト穴、31はサーボモータ(駆動源)、38は連結体(回動体)、43はクロスローラ軸受、45は軸受押え用フランジ(軸受押え用部材)、45aはボルト穴、46はボルトである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a joint device for a robot in which a second arm is rotatably connected to a first arm and an assembling method thereof.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 shows an example of the structure of a joint device for connecting the arms of a conventional articulated robot. In FIG. 8, a
[0003]
A
[0004]
By the way, in order to assemble the robot joint apparatus having the above-described configuration, the connecting
[0005]
Subsequently, the
[0006]
Subsequently, the
[0007]
When the connection between the
[0008]
Then, after a cable or the like is wired, the joint device that connects the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, with such a configuration, the
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is to increase the work efficiency of connecting the first arm and the second arm, reduce the cost, and improve the appearance of the arm. It is an object of the present invention to provide a robot joint device and an assembly method thereof.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the bolt hole formed for fixing the bearing pressing member to the first arm with the bolt is formed on the first arm with the second arm rotated by a predetermined angle with respect to the first arm. Since the formed bolt holes emerge from the opposed state to the second arm so as to be visible , the rotating body is supported on the first arm by a bearing in a state where the rotating body is connected in advance to the second arm. be able to. Accordingly, the operation of connecting the rotating body to the second arm with the bolt in the first arm can be eliminated, the working efficiency can be improved, and the window portion for performing the bolting operation in the first arm is formed. This eliminates the need to reduce the cost and improves the appearance.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an articulated robot will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the external configuration of the robot. In FIG. 2, the
[0014]
The
[0015]
FIG. 3 is a broken sectional view showing a structure of a joint device for connecting the
[0016]
FIG. 5 is an exploded perspective view showing the
[0017]
In the
[0018]
Returning to FIG. 3, a connecting
[0019]
In addition, a
[0020]
On the other hand, the
[0021]
In this case, a bearing pressing flange (corresponding to a bearing pressing member) 45 is fixed to the front end opening of the
[0022]
The
[0023]
An
With the configuration as described above, when the
[0024]
Here, FIG. 4 is a front view of the
[0025]
Next, a method for assembling the joint device for connecting the
First, the
[0026]
Next, the
[0027]
Subsequently, the
[0028]
At this time, as shown in FIG. 4, when the
[0029]
Subsequently, the
[0030]
By fixing the
[0031]
Then, the
[0032]
Subsequently, after the
[0033]
Subsequently, after the cables are wired, the
[0034]
According to such an embodiment, the sectional shapes of the
[0035]
In addition, since such a configuration can be implemented without significantly changing the structure of the
[0036]
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified or expanded as follows.
The present invention is not limited to a joint device that connects the
The
The present invention is not limited to an articulated robot, and may be applied to a scalar type robot.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an upper arm showing a list rotated by a predetermined angle in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of a robot body. FIG. 3 is a cutaway side view of the upper arm. FIG. 5 is an exploded perspective view of the speed reducer. FIG. 6 is a broken side view of the list shown in a connected state of the connecting body. Fig. 8 Equivalent view Fig. 8 Equivalent to Fig. 3 Fig. 9 Side view of upper arm showing window
21 is a robot body, 22 is a base, 23 is a shoulder, 25 is an upper arm (first arm), 26 is a wrist (second arm), 29 is a frame, 29a is a bolt hole, 31 is a servo motor (drive source),
Claims (2)
前記第1アームに軸受により回動可能に支持され、駆動源により回動する回動体と、
前記第1アームにボルトで固定されることにより前記軸受を前記第1アームに位置決めする軸受押え用部材とを備え、
前記回動体と前記第2アームとを連結したロボットの関節装置において、
前記第1アームに前記軸受押え用部材をボルトで固定するために形成されたボルト穴は、前記第2アームが前記第1アームに対して所定角度回動した状態で前記第2アームとの対向状態から脱出して視認可能に出現することを特徴とするロボットの関節装置。 A second arm is rotatably connected to a first arm having a polygonal shape having substantially the same cross-sectional outer shape ,
A rotating body rotatably supported by a bearing on the first arm and rotated by a drive source;
A bearing pressing member that positions the bearing on the first arm by being fixed to the first arm with a bolt;
In a joint device for a robot in which the rotating body and the second arm are connected,
Before Symbol bolt hole formed in for fixing the member for the bearing retainer with bolts to the first arm, and the second arm in a state where the second arm is rotated by a predetermined angle relative to the first arm A robot joint device that emerges from a facing state so as to be visible.
前記第1アームに軸受により回動可能に支持され、駆動源により回動する回動体と、
前記第1アームにボルトで固定されることにより前記軸受を前記第1アームに位置決めする軸受押え用部材とを備え、
前記回動体と前記第2アームとを連結したロボットの関節装置において、
前記第2のアームに前記回動体を連結し、
前記第1アームに前記軸受押え用部材をボルトで固定するために形成されたボルト穴が前記第2アームとの対向状態から脱出して視認可能に出現するまで前記第2アームを前記第1アームに対して回動し、
前記軸受押え用部材をボルトで前記第1アームに螺着することにより前記軸受を前記第1アームに位置決め状態で装着したことを特徴とするロボットの関節装置組立方法。 The second arm is rotatably connected to the first arm,
A rotating body rotatably supported by a bearing on the first arm and rotated by a drive source;
A bearing pressing member that positions the bearing on the first arm by being fixed to the first arm with a bolt;
In a joint device for a robot in which the rotating body and the second arm are connected,
Connecting the rotating body to the second arm;
The second arm is moved to the first arm until a bolt hole formed to fix the bearing pressing member to the first arm with a bolt emerges from the facing state with respect to the second arm. Rotate with respect to
A method for assembling a robot joint device, wherein the bearing pressing member is screwed onto the first arm with a bolt to mount the bearing on the first arm in a positioning state.
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