JP5487446B2 - Manipulator joint - Google Patents

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Description

本発明は、人間の指に似た動作を機械的に行うマニピュレータにおいて複数のアームを回動自在に連結するマニピュレータ用関節部に関する。   The present invention relates to a joint unit for a manipulator that rotatably connects a plurality of arms in a manipulator that mechanically performs an operation similar to a human finger.

産業機械の加工ライン、組立てライン等では、省力化、自動化のために種々のロボットアームを使用している。
ロボットアームは、複数のアームを関節部を介して連結した装置であり、関節部の構成部材として、複列の転がり軸受を組み込んだ装置が知られている（例えば、特許文献１）。 In the processing line and assembly line of industrial machines, various robot arms are used for labor saving and automation.
A robot arm is a device in which a plurality of arms are connected via a joint, and a device incorporating a double-row rolling bearing as a component of the joint is known (for example, Patent Document 1).

特許文献１の関節部に組み込まれている転がり軸受は、軸受の軸方向断面幅と半径方向断面高さの比を所定値に設定することで内輪及び外輪の厚さ寸法を増大させ、高剛性、高回転精度、低トルク、低発熱を図っている。   The rolling bearing incorporated in the joint portion of Patent Document 1 increases the thickness dimension of the inner ring and the outer ring by setting the ratio of the axial sectional width and the radial sectional height of the bearing to a predetermined value, and has high rigidity. High rotational accuracy, low torque, and low heat generation.

特開２００６―３２９４２０号公報JP 2006-329420 A

ところで、ロボットアームのような大型の装置ではなく、人間の指に似た動作を機械的に行うマニピュレータの技術開発も行われているが、マニピュレータの関節部に、前述した特許文献１に記載のロボットアーム用転がり軸受を採用することはできない。
すなわち、内輪及び外輪の厚さ寸法を増大させる特許文献１の転がり軸受の諸元を適用するとマニピュレータ用の転がり軸受が大型になってしまうので、小型化が必要なマニピュレータ用関節に採用することはできない。 By the way, technical development of a manipulator that mechanically performs an operation similar to a human finger, not a large-sized device such as a robot arm, is also being performed. Rolling bearings for robot arms cannot be used.
That is, if the specifications of the rolling bearing of Patent Document 1 that increases the thickness dimension of the inner ring and the outer ring are applied, the rolling bearing for the manipulator becomes large, so that it can be adopted for a manipulator joint that requires downsizing. Can not.

また、特許文献１は、転がり軸受の構成部材である外輪及び内輪が、固定部品（外輪押さえ、内輪押さえ等）を介して関節部に固定されており、固定部品の組み込みに多くの手間と時間を要し、しかも、複列の転がり軸受を組み込まなければならないので、関節部の組立てコストの面で問題がある。   In Patent Document 1, the outer ring and the inner ring, which are components of the rolling bearing, are fixed to the joint portion via fixed parts (outer ring presser, inner ring presser, etc.), and much labor and time are required for assembling the fixed part. In addition, since it is necessary to incorporate a double row rolling bearing, there is a problem in terms of the assembly cost of the joint.

また、転がり軸受の構成部品である外輪及び内輪が、接着剤又は圧入により関節部に固定することも行なわれているが、予圧調整が難しく、その雰囲気温度、使用条件によっては軸受の早期剥離などの不具合が発生することが知られており、人に身近な存在であるパートナーロボット、家事ロボットに使用される妨げになることが想定される。   In addition, the outer ring and inner ring, which are components of rolling bearings, are also fixed to the joints by adhesive or press-fitting, but it is difficult to adjust the preload, and depending on the ambient temperature and usage conditions, the bearings can be peeled off early Is known to occur, and it is assumed that it will be an obstacle to being used by partner robots and household robots that are familiar to humans.

そこで、本発明は、組立てが容易な転がり軸受を採用することで組立てコストの低減化を図ることができるとともに、高精度のマニピュレータ動作を行うことができる小型のマニピュレータ用関節部を提供することを目的としている。   Accordingly, the present invention provides a small manipulator joint that can reduce the assembly cost by adopting a rolling bearing that is easy to assemble and can perform highly accurate manipulator operation. It is aimed.

上記目的は以下の構成により達成される。
（１）基部アーム及び回動アームの端部同士を連結し、前記端部を支点として前記回動アームを回動させるマニピュレータ用関節部であって、
前記基部アームの前記端部に配設される関節軸と、
前記回動アームの前記端部に形成されたユニット装着孔に嵌合する円筒状のハウジングと、該ハウジングの内部に配設され前記回動アームを前記関節軸に対して回転自在に支持する複列の転がり軸受と、を有する軸受ユニットと、を備え、
前記ハウジングには、軸方向一方側の外周面に外径側に突出する鍔部が形成され、軸方向他方側の外周面に雄ネジ部が形成され、
前記雄ネジ部にナットを螺合させることにより、前記回動アームが前記鍔部と前記ナットに挟まれて前記軸受ユニットに固定され、
前記軸受ユニットは、前記複列の転がり軸受の内輪に嵌合され、前記関節軸が同軸上に固定されるスリーブをさらに備えていることを特徴とするマニピュレータ用関節部。
（２）前記複列の転がり軸受は、前記外輪と前記内輪との間に転動自在に配置した複数の転動体と、複数のポケットを周方向に形成して該ポケット内で前記転動体を保持する保持器を備えているとともに、前記保持器の隣接するポケットの間に所定量の潤滑剤が乗せられていることを特徴とする（１）に記載のマニピュレータ用関節部。
（３）前記回動アームに前記関節軸回りの回動を伝達する駆動機構をさらに備え、
前記駆動機構は、前記軸受ユニットの外周、或いは前記回動アームの前記端部外周に掛け渡した線状部材と、当該線状部材に張力を付与して前記回動アームを前記関節軸回りに回動させる張力付与装置とを備えていることを特徴とする（１）又は（２）の何れかに記載のマニピュレータ用関節部。
（４）前記回動アームに前記関節軸回りの回動を伝達する駆動機構をさらに備え、
前記駆動機構は、前記軸受ユニットの外周、或いは前記回動アームの前記端部外周に、前記関節軸の軸心を円弧中心として円弧形状に形成した入力ギヤと、前記基部アームに配置した回転モータと、この回転モータの出力軸に固定されて前記入力ギヤに噛合しており、前記回転モータの正逆方向の回転駆動力を前記入力ギヤに伝達する出力ギヤとを備えていることを特徴とする（１）又は（２）の何れかに記載のマニピュレータ用関節部。
（５）前記基部アーム及び回動アームは、前記軸受の内輪及び外輪の材料よりも線膨張係数の大きな材料からなり、
前記関節軸は、前記スリーブの材料よりも線膨張係数の大きな材料からなることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のマニピュレータ用関節部。 The above object is achieved by the following configuration.
(1) A joint part for a manipulator that connects ends of the base arm and the rotation arm and rotates the rotation arm with the end as a fulcrum,
A joint shaft disposed at the end of the base arm;
A cylindrical housing that fits into a unit mounting hole formed at the end of the pivot arm, and a compound housing that is disposed inside the housing and supports the pivot arm rotatably with respect to the joint shaft. A rolling unit bearing in a row, and a bearing unit having
In the housing, a flange portion protruding to the outer diameter side is formed on the outer peripheral surface on one side in the axial direction, and a male screw portion is formed on the outer peripheral surface on the other side in the axial direction.
By screwing a nut into the male screw part, the rotating arm is sandwiched between the flange part and the nut and fixed to the bearing unit ,
The bearing unit, the fitted on the inner ring of the double row rolling bearing, manipulator joint which the joint axis, characterized that you have further comprises a sleeve which is fixed coaxially.
(2 ) The double row rolling bearing includes a plurality of rolling elements that are arranged to freely roll between the outer ring and the inner ring, and a plurality of pockets formed in a circumferential direction so that the rolling elements are placed in the pockets. The joint part for manipulators according to (1 ) , further comprising a retainer for retaining, and a predetermined amount of lubricant being placed between adjacent pockets of the retainer.
( 3 ) further comprising a drive mechanism for transmitting rotation about the joint axis to the rotation arm;
The drive mechanism includes a linear member that extends over the outer periphery of the bearing unit or the outer periphery of the end of the rotating arm, and tension is applied to the linear member to move the rotating arm around the joint axis. characterized in that it comprises a tensioning device for rotating (1) or the manipulator joint according to any one of (2).
( 4 ) further comprising a drive mechanism for transmitting rotation about the joint axis to the rotation arm;
The drive mechanism includes an input gear formed in an arc shape around the axis of the joint shaft on the outer periphery of the bearing unit or the end portion of the rotating arm, and a rotary motor disposed on the base arm. And an output gear fixed to the output shaft of the rotary motor and meshing with the input gear, and transmitting a rotational driving force of the rotary motor in the forward and reverse directions to the input gear. to (1) or the manipulator joint according to any one of (2).
( 5 ) The base arm and the pivot arm are made of a material having a larger linear expansion coefficient than the material of the inner ring and the outer ring of the bearing,
The joint part for manipulators according to any one of ( 1 ) to ( 4 ), wherein the joint shaft is made of a material having a larger linear expansion coefficient than the material of the sleeve.

本発明によると、回動アームの端部に形成されたユニット装着孔に嵌合する円筒状のハウジングと、該ハウジングの内部に配設された複列の転がり軸受と、を有する軸受ユニットによって回動アームを関節軸に対して回転自在に支持するので、マニピュレータ用関節部を小型化することができる。
また、本発明のマニピュレータ用関節部は、ユニット化された軸受ユニットを構成部材としており、さらに回動アームがハウジングの鍔部とナットに挟まれて軸受ユニットに固定されるので組立てが容易であり、組立てコストの低減化を図ることができる。 According to the present invention, a rotation is achieved by a bearing unit having a cylindrical housing that fits into a unit mounting hole formed at an end of a rotating arm, and a double-row rolling bearing disposed inside the housing. Since the moving arm is rotatably supported with respect to the joint axis, the joint portion for the manipulator can be reduced in size.
Further, the joint part for manipulator of the present invention has a unitized bearing unit as a constituent member, and further, the rotating arm is sandwiched between the flange part of the housing and the nut and fixed to the bearing unit, so that the assembly is easy. Thus, the assembly cost can be reduced.

本発明に係るマニピュレータ用関節部を有するマニピュレータの概略を示す斜視図である。It is a perspective view showing the outline of the manipulator which has the joint part for manipulators concerning the present invention. 第１実施形態のマニピュレータ用関節部を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the joint part for manipulators of 1st Embodiment. ハウジングへのナットの締め付けを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining fastening of the nut to a housing. 第２実施形態のマニピュレータ用関節部の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the joint part for manipulators of 2nd Embodiment. 第３実施形態のマニピュレータ用関節部の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the joint part for manipulators of 3rd Embodiment.

以下、本発明のマニピュレータ用関節部の各実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に係るマニピュレータ用関節部を有するマニピュレータの概略を示す斜視図、図２は第１実施形態のマニピュレータ用関節部を示す要部断面図、図３はハウジングへのナットの締め付けを説明する説明図、図４は第２実施形態のマニピュレータ用関節部の要部断面図、図５は第３実施形態のマニピュレータ用関節部の要部断面図である。 Hereinafter, each embodiment of the joint part for manipulators of the present invention is described in detail, referring to drawings.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a manipulator having a joint part for manipulators according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of the joint part for manipulators according to the first embodiment, and FIG. 3 shows tightening of a nut to a housing. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining, FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a joint part for manipulators of a second embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a joint part for manipulators of a third embodiment.

マニピュレータ１は、図１に示すように、中空円筒形状の第１アーム２と、小径部３ａ及び大径部３ｂからなる中空円筒形状の第２アーム３と、一端側を中空円筒形状とし、他端部を球面形状とした中空円筒形状の第３アーム４と、第１アーム２の一端部及び第２アーム３の一端部を連結している第１関節部５と、第２アーム３の他端部及び第３アーム４の一端部を連結している第２関節部６とを備えている。   As shown in FIG. 1, the manipulator 1 includes a hollow cylindrical first arm 2, a hollow cylindrical second arm 3 composed of a small diameter portion 3 a and a large diameter portion 3 b, one end side having a hollow cylindrical shape, A hollow cylindrical third arm 4 having a spherical end, a first joint 5 connecting one end of the first arm 2 and one end of the second arm 3, and the second arm 3 And a second joint 6 connecting the end and one end of the third arm 4.

（第１実施形態のマニピュレータ用関節部）
第２アーム３及び第３アーム４を連結している第２関節部６は、図１及び図２に示すように、第３アーム４の一端に形成した連結板４ｃを貫通するユニット装着孔７に嵌合する軸受ユニット８と、この軸受ユニット８の回転中心Ｐ位置に装着され、第２アーム３の一端に形成した連結板３ｃに配設される連結ネジ９と、軸受ユニット８の外周に掛け渡されており、軸受ユニット８を介して第３アーム４を連結ネジ９（回転中心Ｐ）回りに回動させる駆動ワイヤ１０と、軸受ユニット８を所定角度まで回転させる引張力を駆動ワイヤ１０に伝達する駆動力伝達装置１１と、を備えている。 (Joint portion for manipulator of the first embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the second joint portion 6 that connects the second arm 3 and the third arm 4 has a unit mounting hole 7 that penetrates the connecting plate 4 c formed at one end of the third arm 4. A bearing unit 8 that is fitted to the bearing unit 8, a connection screw 9 that is attached to the rotation center P position of the bearing unit 8 and is formed on one end of the second arm 3, and an outer periphery of the bearing unit 8. A drive wire 10 that is wound around and rotates the third arm 4 around the connecting screw 9 (rotation center P) via the bearing unit 8 and a tensile force that rotates the bearing unit 8 to a predetermined angle are applied to the drive wire 10. And a driving force transmission device 11 for transmitting to the vehicle.

ユニット装着孔７は、第３アーム４の長手方向に対して直交する方向に円形に開口して形成されている。軸受ユニット８は、２組の玉軸受１２，１３と、単一のハウジング１４と、単一のスリーブ１５とを一体化した部品である。
２組の玉軸受のうち一方の玉軸受１２は、外輪１２ａ及び内輪１２ｂと、外輪１２ａの軌道溝及び内輪１２ｂの軌道溝間に転動自在に配設された多数の玉１２ｃと、外輪１２ａ及び内輪１２ｂの間の軸方向の両端部を閉塞する環状シール体１２ｄとを備えている。また、他方の玉軸受１３も、一方の玉軸受１２と同一形状の外輪１３ａ及び内輪１３ｂと、外輪１３ａの軌道溝及び内輪１３ｂの軌道溝間に転動自在に配設された多数の玉１３ｃと、外輪１３ａ及び内輪１３ｂの間の軸方向の両端部を閉塞する環状シール体１３ｄとを備えている。 The unit mounting hole 7 is formed in a circular shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the third arm 4. The bearing unit 8 is a component in which two sets of ball bearings 12, 13, a single housing 14, and a single sleeve 15 are integrated.
Of the two sets of ball bearings, one of the ball bearings 12 includes an outer ring 12a and an inner ring 12b, a number of balls 12c disposed between the raceway grooves of the outer ring 12a and the raceway grooves of the inner ring 12b, and an outer ring 12a. And an annular seal body 12d that closes both ends in the axial direction between the inner ring 12b. The other ball bearing 13 also has a large number of balls 13c that are rotatably arranged between the outer ring 13a and the inner ring 13b having the same shape as the one ball bearing 12, and the raceway grooves of the outer ring 13a and the raceway grooves of the inner ring 13b. And an annular seal body 13d that closes both ends in the axial direction between the outer ring 13a and the inner ring 13b.

外輪１２ａ，１３ａ、内輪１２ｂ，１３ｂ及び玉１２ｃ，１３ｃの材料は、標準的な使用条件では軸受鋼（例えば、ＳＵＪ２、ＳＵＪ３など）とするが、使用環境に応じて、耐食材料であるステンレス系材料（例えば、ＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼材やＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼材、ＳＵＳ６３０等の析出硬化系ステンレス鋼材など）、チタン合金やセラミック系材料（例えば、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3、ＺｒＯ2 等）を採用してもよい。 The material of the outer rings 12a, 13a, the inner rings 12b, 13b and the balls 12c, 13c is a bearing steel (for example, SUJ2, SUJ3, etc.) under standard operating conditions, but depending on the usage environment, it is a stainless steel that is a corrosion-resistant material. Materials (for example, martensitic stainless steel materials such as SUS440C, austenitic stainless steel materials such as SUS304, precipitation hardening stainless steel materials such as SUS630), titanium alloys and ceramic materials (for example, Si 3 N 4 , SiC, Al 2) O 3 , ZrO 2, etc.) may be employed.

ハウジング１４は、２組の玉軸受１２，１３の外輪１２ａ，１３ａを内嵌し、第３アーム４のユニット装着孔７の内周部に嵌合する円筒形状の部材である。より具体的に、ハウジング１４は、その内部が延出方向に沿って中空を成す円筒状に構成されており、その内周面の略中央部に周方向に沿って環状凸部１４ａが設けられている。また、外周面には、軸方向一方側（図２中下側）端部に外径側に突出する鍔部１４ｂが形成されるとともに、軸方向他方側（図２中上側）端部に雄ネジ部１４ｃが形成される。そして、図３に示すように、雄ネジ部１４ｃに六角ナット４０が締め付けられる。
なお、図２に示すように、六角ナット４０が取り付けられるハウジング１４の軸方向他方側（図２中上側）の内周部には、空間が設けられているが、ハウジング１４の内周面に金属製のシールド板を設けてもよい。 The housing 14 is a cylindrical member that internally fits the outer rings 12 a and 13 a of the two sets of ball bearings 12 and 13 and fits into the inner peripheral portion of the unit mounting hole 7 of the third arm 4. More specifically, the housing 14 is formed in a cylindrical shape whose inside is hollow along the extending direction, and an annular convex portion 14a is provided along the circumferential direction at a substantially central portion of the inner peripheral surface thereof. ing. Further, the outer peripheral surface is formed with a flange portion 14b projecting to the outer diameter side at the end portion on one axial side (lower side in FIG. 2) and at the end portion on the other axial side (upper side in FIG. 2). A screw portion 14c is formed. And as shown in FIG. 3, the hexagon nut 40 is fastened by the external thread part 14c.
As shown in FIG. 2, a space is provided in the inner peripheral portion on the other axial side (upper side in FIG. 2) of the housing 14 to which the hexagon nut 40 is attached, but on the inner peripheral surface of the housing 14. A metal shield plate may be provided.

スリーブ１５は、玉軸受１２，１３の内輪１２ｂ，１３ｂの内周部に嵌合する円筒形状の部材であり、内周面には連結ネジ９が螺合する雌ネジ部が形成され、外周面には、軸方向一方側（図２中下側）に外径側に突出する鍔部１５ａが形成されている。なお、鍔部１５ａは必ずしも設ける必要はないが、鍔部１５ａを設けることで玉軸受１３を位置決めすることができる。   The sleeve 15 is a cylindrical member that is fitted to the inner peripheral portions of the inner rings 12b and 13b of the ball bearings 12 and 13, and has an inner peripheral surface on which an internal thread portion into which the connecting screw 9 is screwed is formed. A flange portion 15a is formed on one side in the axial direction (lower side in FIG. 2) so as to protrude toward the outer diameter side. In addition, although the collar part 15a does not necessarily need to be provided, the ball bearing 13 can be positioned by providing the collar part 15a.

第２アーム３及び第３アーム４は、その材料として、軸受１２、１３の外輪１２ａ，１３ａ及び内輪１２ｂ，１３ｂの材料よりも線膨張係数の大きな材料が使用される。また、連結ネジ９はスリーブ１５の材料よりも線膨張係数の大きな材料が使用される。これにより、運転中の軸受１２、１３から発生する熱により軸受１２、１３の内外輪１２ｂ，１３ｂ、１２ａ，１３ａが膨張しても剛性を確保することができる。   The second arm 3 and the third arm 4 are made of a material having a larger linear expansion coefficient than the materials of the outer rings 12 a and 13 a and the inner rings 12 b and 13 b of the bearings 12 and 13. The connecting screw 9 is made of a material having a larger linear expansion coefficient than that of the sleeve 15. Thereby, even if the inner and outer rings 12b, 13b, 12a, 13a of the bearings 12, 13 expand due to heat generated from the bearings 12, 13 during operation, rigidity can be ensured.

駆動ワイヤ１０は、その先端部がハウジング１４の外周に固定されたワイヤ止め部材１６に係止されているとともに、第２アーム３を構成する大径部３ｂの内部空間を通過し、小径部３ａの内部空間に配置したプーリ１７に係合した後に、第１アーム２の内部空間に延在し、第１アーム２の外部に配置した駆動力伝達装置１１に連結されている。   The driving wire 10 has its distal end locked to a wire fixing member 16 fixed to the outer periphery of the housing 14, and passes through the internal space of the large diameter portion 3 b constituting the second arm 3. After engaging with the pulley 17 arranged in the inner space of the first arm 2, it extends into the inner space of the first arm 2 and is connected to the driving force transmission device 11 arranged outside the first arm 2.

次にこのように構成された第２関節部６の組み付け方法について説明する。
まず、２つの軸受１２、１３の外輪１２ａ，１３ａ間に環状凸部１４ａを介在させて、ハウジング１４の内周面に各外輪１２ａ，１３ａを圧入固定した状態で、軸方向一方側（図２中下側）から内輪１２ｂ，１３ｂにスリーブ１５を内嵌させて軸受ユニット８を組み付ける。このとき、軸受１３の内輪１３ｂは、スリーブ１５の鍔部１５ａに当接する。そして、第３アーム４のユニット装着孔７に軸受ユニット８を軸方向一方側（図２中下側）から挿入する。この状態でハウジング１４の雄ネジ部１４ｃに六角ナット４０を締め付けることで、第３アーム４の軸方向一方側の連結板４ｃはハウジング１４の鍔部１４ｂに当接しており、第３アーム４の軸方向他方側の連結板４ｃは六角ナット４０に当接する。即ち、第３アーム４の連結板４ｃがハウジング１４の鍔部１４ｂと六角ナット４０に挟まれることで、軸受ユニット８に第３アーム４が固定される。
続いて、第２アーム３の連結板３ｃ間に第３アーム４を配置し、連結ネジ９を締め付けることで、連結ネジ９が軸受ユニット８のスリーブ１５に形成された雌ネジに螺合し、第２アーム３に対し第３アーム４が回動可能に固定される。 Next, a method for assembling the second joint portion 6 configured as described above will be described.
First, an annular convex portion 14a is interposed between the outer rings 12a and 13a of the two bearings 12 and 13, and the outer rings 12a and 13a are press-fitted and fixed to the inner peripheral surface of the housing 14 in one axial direction (FIG. 2). The bearing unit 8 is assembled by fitting the sleeve 15 into the inner rings 12b and 13b from the middle lower side. At this time, the inner ring 13 b of the bearing 13 comes into contact with the flange portion 15 a of the sleeve 15. Then, the bearing unit 8 is inserted into the unit mounting hole 7 of the third arm 4 from one axial side (lower side in FIG. 2). In this state, by tightening the hexagonal nut 40 to the male screw portion 14 c of the housing 14, the connecting plate 4 c on one side in the axial direction of the third arm 4 is in contact with the flange portion 14 b of the housing 14. The connecting plate 4 c on the other side in the axial direction abuts against the hexagon nut 40. That is, the third arm 4 is fixed to the bearing unit 8 by the connecting plate 4 c of the third arm 4 being sandwiched between the flange portion 14 b of the housing 14 and the hexagon nut 40.
Subsequently, the third arm 4 is disposed between the connecting plates 3c of the second arm 3 and the connecting screw 9 is tightened so that the connecting screw 9 is screwed into the female screw formed on the sleeve 15 of the bearing unit 8, The third arm 4 is fixed to the second arm 3 so as to be rotatable.

第１アーム２及び第２アーム３を連結している第１関節部５も、詳細には説明しないが、第２アーム３の小径部３ａに形成したユニット装着孔に嵌合する２組の玉軸受１２，１３を内蔵した軸受ユニット１８と、この軸受ユニット１８の回転中心位置に装着され、第１アーム２の一端に形成した連結板２ｃに配設される連結ネジ１９と、軸受ユニット１８の外周に掛け渡され、軸受ユニット１８を介して第２アーム３を連結ネジ１９回りに回動させる駆動ワイヤ２０とを備えており、駆動ワイヤ２０は、前述した駆動力伝達装置１１に連結されている。   The first joint 5 connecting the first arm 2 and the second arm 3 is not described in detail, but two sets of balls that fit into unit mounting holes formed in the small-diameter portion 3a of the second arm 3 A bearing unit 18 including the bearings 12 and 13; a connection screw 19 that is mounted at a rotation center position of the bearing unit 18 and disposed on a connection plate 2 c formed at one end of the first arm 2; And a drive wire 20 that is wound around the outer periphery and rotates the second arm 3 around the connection screw 19 via the bearing unit 18. The drive wire 20 is connected to the drive force transmission device 11 described above. Yes.

ここで、図１に示すマニピュレータ１には、詳細には図示しないが、第１関節部５には、駆動ワイヤ２０の引張力により軸受ユニット１８が回動する方向に対して軸受ユニット１８を逆方向（図１の符号Ｙ１で示す方向）に回動させようとする力を発生させる反力部材（例えばバネ等の弾性部材）が内蔵されているとともに、第２関節部６にも、駆動ワイヤ１０の引張力により軸受ユニット８が回動する方向に対して軸受ユニット８を逆方向（図１の符号Ｙ２で示す方向）に回動させようとする力を発生させる反力部材（例えばバネ等の弾性部材）が内蔵されているものとする。   Here, although not shown in detail in the manipulator 1 shown in FIG. 1, the bearing unit 18 is reversed at the first joint portion 5 with respect to the direction in which the bearing unit 18 rotates due to the tensile force of the drive wire 20. A reaction force member (for example, an elastic member such as a spring) that generates a force to rotate in a direction (direction indicated by Y1 in FIG. 1) is built in, and the second joint portion 6 also has a drive wire. A reaction force member (for example, a spring or the like) that generates a force to rotate the bearing unit 8 in the reverse direction (direction indicated by Y2 in FIG. 1) with respect to the direction in which the bearing unit 8 rotates by the tensile force of 10. Of the elastic member).

なお、本発明の基部アームが第１アーム２及び本発明の回動アームが第２アーム３に対応し、本発明の基部アームが第２アーム３及び本発明の回動アームが第３アーム４に対応し、本発明の複列の転がり軸受が２組の玉軸受１２，１３に対応し、本発明のマニピュレータ用関節部が第１関節部５及び第２関節部６に対応し、本発明の関節軸が連結ネジ９，１９に対応し、本発明のナットが、六角ナット４０に対応し、本発明の転動体が玉１２ｃ，１３ｃに対応し、本発明の線状部材が駆動ワイヤ１０に対応し、本発明の張力付与装置が駆動力伝達装置１１に対応している。   The base arm of the present invention corresponds to the first arm 2 and the pivot arm of the present invention corresponds to the second arm 3, and the base arm of the present invention is the second arm 3 and the pivot arm of the present invention is the third arm 4. The double-row rolling bearing of the present invention corresponds to two sets of ball bearings 12 and 13, and the manipulator joint of the present invention corresponds to the first joint 5 and the second joint 6, and the present invention. The joint shaft of the present invention corresponds to the hex nut 40, the rolling element of the present invention corresponds to the balls 12 c and 13 c, and the linear member of the present invention is the drive wire 10. The tension applying device of the present invention corresponds to the driving force transmission device 11.

上記構成のマニピュレータ１は、駆動力伝達装置１１の駆動により駆動ワイヤ２０に引張力を付与すると、軸受ユニット１８の２組の玉軸受１２，１３に支持されたハウジング１４がスムーズに連結ネジ１９回りに回動するので、第２アーム３が、図１に示すＹ１方向に対して逆方向に所定角度まで高精度に回動する。また、駆動力伝達装置１１の駆動により駆動ワイヤ１０に引張力を付与すると、軸受ユニット８の２組の玉軸受１２，１３に支持されたハウジング１４がスムーズに連結ネジ９回りに回動するので、第３アーム４が、図１に示すＹ２方向に対して逆方向に所定角度まで高精度に回動する。また、駆動力伝達装置１１の駆動を解除して駆動ワイヤ２０を所定量だけ戻すと、第２アーム３は反力部材の力によりＹ１方向に所定角度まで回動する。さらに、駆動力伝達装置１１の駆動を解除して駆動ワイヤ１０を所定量だけ戻すと、第２アーム４は反力部材の力によりＹ２方向に所定角度まで回動する。   When the manipulator 1 configured as described above applies a tensile force to the driving wire 20 by driving the driving force transmission device 11, the housing 14 supported by the two sets of ball bearings 12 and 13 of the bearing unit 18 smoothly moves around the connecting screw 19. Therefore, the second arm 3 rotates with high accuracy up to a predetermined angle in the opposite direction to the Y1 direction shown in FIG. Further, when a tensile force is applied to the drive wire 10 by driving the drive force transmission device 11, the housing 14 supported by the two sets of ball bearings 12 and 13 of the bearing unit 8 smoothly rotates around the connecting screw 9. The third arm 4 rotates with high accuracy up to a predetermined angle in the opposite direction to the Y2 direction shown in FIG. When the driving force transmission device 11 is released and the driving wire 20 is returned by a predetermined amount, the second arm 3 is rotated to a predetermined angle in the Y1 direction by the force of the reaction force member. Further, when the driving force transmission device 11 is released and the driving wire 10 is returned by a predetermined amount, the second arm 4 is rotated to a predetermined angle in the Y2 direction by the force of the reaction member.

したがって、本実施形態は、軸受ユニット８，１８に小型の２組の玉軸受１２，１３を配置して第２アーム３及び第３アーム４を回動させることができるので、マニピュレータ用関節部（第１関節部５及び第２関節部６）を小型化することができる。
また、第１関節部５及び第２関節部６は、ユニット化された軸受ユニット１８，８で構成し、且つ、軸受ユニット１８，８と第３アーム４又は第２アーム３の組み付けがハウジング１４の軸方向一方側に形成された鍔部１４ｂと軸方向他方側から螺合する六角ナット４０による固定でなされるので、組立てが容易であり、組立てコストの低減化を図ることができる。従って、接着剤固定、圧入固定に比べて予圧調整が容易となる。 Therefore, in this embodiment, since the two small ball bearings 12 and 13 can be arranged in the bearing units 8 and 18 and the second arm 3 and the third arm 4 can be rotated, the joint portion for the manipulator ( The first joint portion 5 and the second joint portion 6) can be reduced in size.
The first joint portion 5 and the second joint portion 6 are constituted by unitized bearing units 18 and 8, and the assembly of the bearing units 18 and 8 and the third arm 4 or the second arm 3 is a housing 14. Since it is fixed by the hexagonal nut 40 screwed from the flange part 14b formed on one side in the axial direction to the other side in the axial direction, the assembly is easy and the assembly cost can be reduced. Accordingly, preload adjustment is easier than adhesive fixing and press-fitting fixing.

また、軸受ユニット８，１８は、単一のハウジング１４と単一のスリーブ１５との間に２組の玉軸受１２，１３が組み込まれた部材であり、マニピュレータ１の組立て作業時には玉軸受１２，１３の難しい取付けが不要となるので、さらに組立てコストの低減化を図ることができる。また、故障時又はメンテナンス時の軸受１２、１３の交換が容易である。
さらに、本実施形態は、軸受ユニット８，１８に掛け渡した駆動ワイヤ１０，２０に駆動力伝達装置１１から引張力が付与されると、連結ネジ９，１９の軸心を回転中心として第２アーム３、第３アーム４がスムーズに回動するので、高精度のマニピュレータ動作を実現することができる。 The bearing units 8 and 18 are members in which two sets of ball bearings 12 and 13 are incorporated between a single housing 14 and a single sleeve 15. When the manipulator 1 is assembled, Since 13 difficult installations are not necessary, the assembly cost can be further reduced. Further, the bearings 12 and 13 can be easily replaced at the time of failure or maintenance.
Furthermore, in the present embodiment, when a tensile force is applied from the driving force transmission device 11 to the driving wires 10 and 20 that span the bearing units 8 and 18, the second axis centering on the axis of the connecting screws 9 and 19 is the second. Since the arm 3 and the third arm 4 rotate smoothly, a highly accurate manipulator operation can be realized.

（第２実施形態のマニピュレータ用関節部）
次に、本発明に係る第２実施形態のマニピュレータ用関節部について、図４を参照して説明する。なお、本実施形態の関節部は、図１で示した第２アーム３の他端部及び第３アーム４の一端部を連結する関節部として使用されるものとして説明する。また、本実施形態の関節部は、図１で示した第１アーム２の一端部及び第２アーム３の一端部を連結する関節部として使用してもよい。 (Joint part for manipulator of 2nd Embodiment)
Next, the joint part for manipulators of 2nd Embodiment which concerns on this invention is demonstrated with reference to FIG. In addition, the joint part of this embodiment is demonstrated as what is used as a joint part which connects the other end part of the 2nd arm 3 shown in FIG. Moreover, you may use the joint part of this embodiment as a joint part which connects the one end part of the 1st arm 2 shown in FIG.

本実施形態の関節部２１は、第３アーム４の一端側に形成したユニット装着孔２２に嵌合する軸受ユニット２３と、この軸受ユニット２３の回転中心Ｐ位置に装着され、第２アーム３の一端に形成した連結板３ｃにねじ固定される連結ネジ２４と、ユニット装着孔２２の開口周縁から環状に突出しているワイヤ係合部２５の外周に掛け渡されており、第３アーム４を連結ネジ２４（回転中心Ｐ）回りに回動させる駆動ワイヤ１０と、第３アーム４を所定角度まで回転させる引張力を駆動ワイヤ１０に伝達する駆動力伝達装置１１（図１参照）と、を備えている。   The joint portion 21 of the present embodiment is mounted on a bearing unit 23 that fits in a unit mounting hole 22 formed on one end side of the third arm 4, and is mounted at the rotational center P position of the bearing unit 23. The connection screw 24 fixed to the connection plate 3c formed at one end and the wire engagement portion 25 projecting annularly from the opening periphery of the unit mounting hole 22 are looped over to connect the third arm 4. A drive wire 10 that rotates about a screw 24 (rotation center P), and a drive force transmission device 11 (see FIG. 1) that transmits a tensile force that rotates the third arm 4 to a predetermined angle to the drive wire 10 are provided. ing.

軸受ユニット２３は、互いに隣接配置した２組の玉軸受２６，２７と、単一のハウジング２８と、単一のスリーブ２９とを一体化した部品である。
２組の玉軸受のうち一方の玉軸受２６は、外輪２６ａ及び内輪２６ｂと、外輪２６ａの軌道溝及び内輪２６ｂの間に転動自在に配設された多数の玉２６ｃと、外輪２６ａ及び内輪２６ｂの間の軸方向の一方の端部を閉塞する環状シール体２６ｄと、全体が円環状若しくは円筒状をなして複数のポケットを周方向にわたって間欠的に形成し、各ポケット内に玉２６ｃを配置している保持器２６ｅとを備えている。また、他方の玉軸受２７も、一方の玉軸受２６と同一形状の外輪２７ａ及び内輪２７ｂと、外輪２７ａの軌道溝及び内輪２７ｂの軌道溝間に転動自在に配設された多数の玉２７ｃと、外輪２７ａ及び内輪２７ｂの間の軸方向の一方の端部を閉塞する環状シール体２７ｄと、全体が円環状若しくは円筒状をなして複数のポケットを周方向にわたって間欠的に形成し、各ポケット内に玉２７ｃを配置している保持器２７ｅとを備えている。 The bearing unit 23 is a component in which two sets of ball bearings 26, 27 arranged adjacent to each other, a single housing 28, and a single sleeve 29 are integrated.
Of the two sets of ball bearings, one of the ball bearings 26 includes an outer ring 26a and an inner ring 26b, a number of balls 26c disposed between the raceway groove and the inner ring 26b of the outer ring 26a, and an outer ring 26a and an inner ring. An annular seal body 26d that closes one end in the axial direction between 26b and an annular or cylindrical shape as a whole, and a plurality of pockets are intermittently formed in the circumferential direction, and a ball 26c is placed in each pocket. The cage 26e is provided. Further, the other ball bearing 27 also has a large number of balls 27c that are rotatably arranged between the outer ring 27a and the inner ring 27b having the same shape as the one ball bearing 26, and the raceway grooves of the outer ring 27a and the raceway grooves of the inner ring 27b. And an annular seal body 27d that closes one end in the axial direction between the outer ring 27a and the inner ring 27b, and a plurality of pockets that are annular or cylindrical as a whole and intermittently formed in the circumferential direction, And a cage 27e in which a ball 27c is disposed in the pocket.

これら２組の玉軸受２６，２７の保持器２６ｅ，２７ｅの隣接するポケットの間には、所定量の潤滑剤が乗せられている。潤滑剤は、鉱油系グリースや合成油系（例えば、リチウム系、ウレア系等）のグリースや油であり、高温環境用途などではフッ素系グリースまたはフッ素系の油、あるいはフッ素樹脂、ＭｏＳ2 などの固体潤滑剤である。但し、固体潤滑剤は玉２６ｃ，２７ｃや外輪２６ａ，２７ａ、内輪２６ｂ，２７ｂの軌道溝に直接塗布する。   A predetermined amount of lubricant is placed between the adjacent pockets of the cages 26e, 27e of the two sets of ball bearings 26, 27. Lubricants are mineral and synthetic greases (such as lithium and urea), and solids such as fluorinated grease or fluorinated oil, or fluororesin or MoS2 for high temperature environment applications. Lubricant. However, the solid lubricant is directly applied to the raceway grooves of the balls 26c and 27c, the outer rings 26a and 27a, and the inner rings 26b and 27b.

また、ハウジング２８は、２組の玉軸受２６，２７の外輪２６ａ，２７ａを内嵌し、第３アーム４のユニット装着孔２２の内周部に嵌合する円筒形状の部材である。より具体的に、ハウジング２８は、その内部が延出方向に沿って中空を成す円筒状に構成されており、外周面には、軸方向一方側（図４中下側）端部に雄ネジ部２８ｂが形成され、軸方向他方側（図４中上側）端部に外径側に突出する鍔部２８ａが形成される。そして、雄ネジ部２８ｂに六角ナット４０が締め付けられる。
スリーブ２９は、玉軸受２６，２７の内輪２６ｂ，２７ｂの内周部に嵌合する円筒形状の部材であり、連結ネジ２４が挿通する一端側の内周面にはテーパ面２９ａが形成されているとともに、テーパ面２９ａに連続して軸心位置に貫通孔２９ｂが形成されている。 The housing 28 is a cylindrical member that fits the outer rings 26 a and 27 a of the two sets of ball bearings 26 and 27 into the inner peripheral portion of the unit mounting hole 22 of the third arm 4. More specifically, the housing 28 is formed in a cylindrical shape whose inside is hollow along the extending direction, and the outer peripheral surface has a male screw at one end (lower side in FIG. 4) in the axial direction. A portion 28b is formed, and a flange portion 28a that protrudes to the outer diameter side is formed at the other end in the axial direction (upper side in FIG. 4). Then, the hexagon nut 40 is fastened to the male screw portion 28b.
The sleeve 29 is a cylindrical member that fits to the inner peripheral portions of the inner rings 26b, 27b of the ball bearings 26, 27, and a tapered surface 29a is formed on the inner peripheral surface on one end side through which the connecting screw 24 is inserted. In addition, a through hole 29b is formed at the axial center position continuously with the tapered surface 29a.

そして、上記構成の軸受ユニット２３を、ワイヤ係合部２５が形成されているユニット装着孔２２の開口部側から挿入し、他方側から六角ナット４０を雄ネジ部２８ｂに締め付けて、ハウジング２８の鍔部２８ａをユニット装着孔２２の開口周縁のワイヤ係合部２５に当接させて軸受ユニット２３に第３アーム４を固定する。続いて、スリーブ２９の貫通孔２９ｂに挿通した連結ネジ２４を連結板３ｃに形成した雌ネジ３ｃ１にねじ込んでいき、連結ネジ２４のテーパ面形状の頭部をスリーブ２９のテーパ面２９ａに当接させることで第２アーム３の連結板３ｃに軸受ユニット２３が固定され、第２アーム３に対し第３アーム４が回動可能に固定される。ここで、軸受ユニット２３及び第２アーム３の連結板３ｃに固定された連結ネジ２４の頂部には、玉軸受２６を閉塞する閉塞板３０が接合されている。   Then, the bearing unit 23 having the above-described configuration is inserted from the opening side of the unit mounting hole 22 in which the wire engaging portion 25 is formed, and the hexagon nut 40 is fastened to the male screw portion 28b from the other side. The third arm 4 is fixed to the bearing unit 23 by bringing the flange portion 28 a into contact with the wire engaging portion 25 at the periphery of the opening of the unit mounting hole 22. Subsequently, the connecting screw 24 inserted through the through hole 29 b of the sleeve 29 is screwed into the female screw 3 c 1 formed on the connecting plate 3 c, and the head of the connecting surface of the connecting screw 24 contacts the tapered surface 29 a of the sleeve 29. By doing so, the bearing unit 23 is fixed to the connecting plate 3 c of the second arm 3, and the third arm 4 is rotatably fixed to the second arm 3. Here, a closing plate 30 for closing the ball bearing 26 is joined to the tops of the connecting screws 24 fixed to the connecting plate 3 c of the bearing unit 23 and the second arm 3.

駆動ワイヤ１０は、その先端部がユニット装着孔２２の開口周縁から環状に突出しているワイヤ係合部２５の外周のワイヤ止め部材１６に固定された後に、ワイヤ係合部２５に掛け渡され、図１に示すように、第２アーム３を構成する大径部３ｂの内部空間を通過し、小径部３ａの内部空間に配置したプーリ１７に係合した後に、第１アーム２の内部空間に延在し、第１アーム２の外部に配置した駆動力伝達装置１１に連結されている。   After the drive wire 10 is fixed to the wire stopper member 16 on the outer periphery of the wire engagement portion 25 whose tip end protrudes annularly from the opening periphery of the unit mounting hole 22, the drive wire 10 is stretched over the wire engagement portion 25. As shown in FIG. 1, after passing through the internal space of the large-diameter portion 3b constituting the second arm 3 and engaging with the pulley 17 disposed in the internal space of the small-diameter portion 3a, It extends and is connected to a driving force transmission device 11 arranged outside the first arm 2.

上記構成の関節部２１を使用したマニピュレータ１においても、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。   Also in the manipulator 1 using the joint portion 21 having the above-described configuration, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained.

さらに、軸受ユニット２３を構成する２組の玉軸受２６，２７の保持器２６ｅ，２７ｅの隣接するポケットの間には所定量の潤滑剤が乗せられており、連結ネジ２４の軸心を回転中心として玉軸受２６，２７が回転する際のトルクが抑制されるので、駆動ワイヤ１０に小さな引張力を付与するだけで関節部２１をスムーズに可動させることができる。   Further, a predetermined amount of lubricant is placed between adjacent pockets of the cages 26e and 27e of the two sets of ball bearings 26 and 27 constituting the bearing unit 23, and the shaft center of the connecting screw 24 is the center of rotation. Since the torque when the ball bearings 26 and 27 rotate is suppressed, the joint portion 21 can be smoothly moved only by applying a small tensile force to the drive wire 10.

（第３実施形態のマニピュレータ用関節部）
次に、本発明に係る第３実施形態のマニピュレータ用関節部について、図５を参照して説明する。なお、図４で示した構成と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。 (Joint part for manipulator of 3rd Embodiment)
Next, the joint part for manipulators of 3rd Embodiment which concerns on this invention is demonstrated with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the structure shown in FIG. 4, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態の関節部３１は、第２実施形態のように第３アーム４の一端側（ワイヤ係合部２５）に駆動ワイヤ１０を掛け渡さず、第３アーム４の一端の外周に、連結ネジ２４の軸心（回転中心Ｐ）を中心とした円弧形状に第３アームギヤ３２が形成されている。
また、第２アーム３の他端側には回転モータ３３が配置されており、この回転モータ３３の出力軸３４に同軸に固定したはすば歯車（ヘリカルギヤ）３５が第３アームギヤ３２に噛合している。 The joint portion 31 of the present embodiment is connected to the outer periphery of one end of the third arm 4 without passing the drive wire 10 on one end side (wire engaging portion 25) of the third arm 4 as in the second embodiment. A third arm gear 32 is formed in an arc shape centered on the axis (rotation center P) of the screw 24.
A rotary motor 33 is disposed on the other end side of the second arm 3, and a helical gear 35 fixed coaxially to the output shaft 34 of the rotary motor 33 meshes with the third arm gear 32. ing.

なお、本発明の入力ギヤが第３アームギヤ３２に対応し、本発明のはすば歯車３５が出力ギヤに対応している。
上記構成の関節部３１を使用したマニピュレータ１は、回転モータ３３の正逆方向の駆動によりはすば歯車３５が正逆方向に回転すると、このはすば歯車３５に第３アームギヤ３２が噛合している第３アーム４が、図１に示したＹ２方向、或いはＹ２方向に対して逆方向に回動する。 The input gear of the present invention corresponds to the third arm gear 32, and the helical gear 35 of the present invention corresponds to the output gear.
In the manipulator 1 using the joint portion 31 configured as described above, when the helical gear 35 rotates in the forward / reverse direction by driving the rotary motor 33 in the forward / reverse direction, the third arm gear 32 meshes with the helical gear 35. The third arm 4 is rotated in the Y2 direction shown in FIG. 1 or in the direction opposite to the Y2 direction.

したがって、本実施形態は、第２実施形態と同様の作用・効果を奏することができるとともに、回転モータ３３が正逆方向に駆動すると、はすば歯車３５及び第３アームギヤ３２を介して第３アームギヤ３２が連結ネジ２４の軸心を回転中心としてスムーズに回動するので、高精度のマニピュレータ動作を実現することができる。
なお、上記各実施形態の関節部で使用した転がり軸受は、外輪、内輪、転動体、保持器等の構成は、上記各態様の実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。 Therefore, the present embodiment can achieve the same operations and effects as the second embodiment, and when the rotary motor 33 is driven in the forward and reverse directions, the third gear via the helical gear 35 and the third arm gear 32 is provided. Since the arm gear 32 smoothly rotates about the axis of the connecting screw 24 as a rotation center, a highly accurate manipulator operation can be realized.
The rolling bearings used in the joint portions of the above embodiments are not limited to the configurations of the outer ring, the inner ring, the rolling elements, the cage, etc., as illustrated in the embodiments of the above embodiments. Changes can be made as appropriate without departing from the scope of the invention.

１ マニピュレータ
２ 第１アーム（基部アーム）
３ 第２アーム（基部アーム、回動アーム）
４ 第３アーム（回動アーム）
５ 第１関節部（マニピュレータ用関節部）
６ 第２関節部（マニピュレータ用関節部）
８、１８、２３ 軸受ユニット
９、１９、２４ 連結ネジ（関節軸）
１０、２０ 駆動ワイヤ（線状部材）
１１ 駆動力伝達装置（張力付与装置）
１２、１３、２６、２７ 玉軸受（転がり軸受）
１２ｂ、１３ｂ、２６ｂ、２７ｂ 内輪
１２ａ 、１３ａ、２６ａ、２７ａ 外輪
１２ｃ 、１３ｃ、２６ｃ、２７ｃ 玉（転動体）
１４、２８ ハウジング
１４ｂ、２８ａ 鍔部
１４ｃ、２８ｂ 雄ネジ部
１５、２９ スリーブ
２６ｅ、２７ｅ 保持器
３２ 第３アームギヤ（入力ギヤ）
３３ 回転モータ
３４ 出力軸
３５ はすば歯車（出力ギヤ）
４０ 六角ナット（ナット） 1 Manipulator 2 First arm (base arm)
3 Second arm (base arm, pivot arm)
4 Third arm (rotating arm)
5 First joint (manipulator joint)
6 Second joint (manipulator joint)
8, 18, 23 Bearing unit 9, 19, 24 Connection screw (joint shaft)
10, 20 Drive wire (linear member)
11 Driving force transmission device (tensioning device)
12, 13, 26, 27 Ball bearings (rolling bearings)
12b, 13b, 26b, 27b Inner ring 12a, 13a, 26a, 27a Outer ring 12c, 13c, 26c, 27c Ball (rolling element)
14, 28 Housing 14b, 28a ridge part 14c, 28b male thread part 15, 29 sleeve 26e, 27e cage 32 third arm gear (input gear)
33 Rotating motor 34 Output shaft 35 Helical gear (output gear)
40 Hexagon nut (nut)

Claims (5)

基部アーム及び回動アームの端部同士を連結し、前記端部を支点として前記回動アームを回動させるマニピュレータ用関節部であって、
前記基部アームの前記端部に配設される関節軸と、
前記回動アームの前記端部に形成されたユニット装着孔に嵌合する円筒状のハウジングと、該ハウジングの内部に配設され前記回動アームを前記関節軸に対して回転自在に支持する複列の転がり軸受と、を有する軸受ユニットと、を備え、
前記ハウジングには、軸方向一方側の外周面に外径側に突出する鍔部が形成され、軸方向他方側の外周面に雄ネジ部が形成され、
前記雄ネジ部にナットを螺合させることにより、前記回動アームが前記鍔部と前記ナットに挟まれて前記軸受ユニットに固定され、
前記軸受ユニットは、前記複列の転がり軸受の内輪に嵌合され、前記関節軸が同軸上に固定されるスリーブをさらに備えていることを特徴とするマニピュレータ用関節部。 A joint part for a manipulator that connects ends of the base arm and the rotating arm and rotates the rotating arm with the end as a fulcrum,
A joint shaft disposed at the end of the base arm;
A cylindrical housing that fits into a unit mounting hole formed at the end of the pivot arm, and a compound housing that is disposed inside the housing and supports the pivot arm rotatably with respect to the joint shaft. A rolling unit bearing in a row, and a bearing unit having
In the housing, a flange portion protruding to the outer diameter side is formed on the outer peripheral surface on one side in the axial direction, and a male screw portion is formed on the outer peripheral surface on the other side in the axial direction.
By screwing a nut into the male screw part, the rotating arm is sandwiched between the flange part and the nut and fixed to the bearing unit ,
The bearing unit, the fitted on the inner ring of the double row rolling bearing, manipulator joint which the joint axis, characterized that you have further comprises a sleeve which is fixed coaxially. 前記複列の転がり軸受は、外輪と内輪との間に転動自在に配置した複数の転動体と、複数のポケットを周方向に形成して該ポケット内で前記転動体を保持する保持器を備えているとともに、前記保持器の隣接するポケットの間に所定量の潤滑剤が乗せられていることを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータ用関節部。 The double-row rolling bearing includes a plurality of rolling elements that are rotatably arranged between an outer ring and an inner ring, and a cage that forms a plurality of pockets in the circumferential direction and holds the rolling elements in the pockets. together includes, manipulator joint according to claim 1, characterized in that a predetermined amount of lubricant is placed between adjacent pockets of the retainer. 前記回動アームに前記関節軸回りの回動を伝達する駆動機構をさらに備え、
前記駆動機構は、前記軸受ユニットの外周、或いは前記回動アームの前記端部外周に掛け渡した線状部材と、当該線状部材に張力を付与して前記回動アームを前記関節軸回りに回動させる張力付与装置とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマニピュレータ用関節部。 A drive mechanism for transmitting rotation about the joint axis to the rotation arm;
The drive mechanism includes a linear member that extends over the outer periphery of the bearing unit or the outer periphery of the end of the rotating arm, and tension is applied to the linear member to move the rotating arm around the joint axis. The joint part for manipulators of Claim 1 or 2 provided with the tension | tensile_strength providing apparatus to rotate. 前記回動アームに前記関節軸回りの回動を伝達する駆動機構をさらに備え、
前記駆動機構は、前記軸受ユニットの外周、或いは前記回動アームの前記端部外周に、前記関節軸の軸心を円弧中心として円弧形状に形成した入力ギヤと、前記基部アームに配置した回転モータと、この回転モータの出力軸に固定されて前記入力ギヤに噛合しており、前記回転モータの正逆方向の回転駆動力を前記入力ギヤに伝達する出力ギヤとを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマニピュレータ用関節部。 A drive mechanism for transmitting rotation about the joint axis to the rotation arm;
The drive mechanism includes an input gear formed in an arc shape around the axis of the joint shaft on the outer periphery of the bearing unit or the end portion of the rotating arm, and a rotary motor disposed on the base arm. And an output gear fixed to the output shaft of the rotary motor and meshing with the input gear, and transmitting a rotational driving force of the rotary motor in the forward and reverse directions to the input gear. The joint part for manipulators according to claim 1 or 2 . 前記基部アーム及び回動アームは、前記軸受の内輪及び外輪の材料よりも線膨張係数の大きな材料からなり、
前記関節軸は、前記スリーブの材料よりも線膨張係数の大きな材料からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマニピュレータ用関節部。 The base arm and the pivot arm are made of a material having a larger linear expansion coefficient than the material of the inner ring and outer ring of the bearing,
The joint part for a manipulator according to any one of claims 1 to 4 , wherein the joint shaft is made of a material having a larger linear expansion coefficient than the material of the sleeve.
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