JP6438193B2 - Articulated robot wrist structure - Google Patents
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Description
本発明は、モータの駆動力を伝達する動力伝達機構にハイポイドギヤを適用した多関節ロボットの手首構造に関する。 The present invention relates to a wrist structure of an articulated robot in which a hypoid gear is applied to a power transmission mechanism that transmits a driving force of a motor.
多関節ロボットの手首構造では、モータの駆動力をアーム先端部又はエンドエフェクタに伝達するためにハイポイドギヤを用いることがある(例えば、特許文献1参照)。ハイポイドギヤは、ピニオン及びベベルギヤで構成され、食い違い軸ギヤに分類される。ピニオン軸はベベルギヤ軸に対し垂直であるが、ベベルギヤ軸方向に見たときに、ピニオン軸はベベルギヤ軸からオフセットされている。 In the wrist structure of an articulated robot, a hypoid gear may be used to transmit the driving force of a motor to an arm tip or an end effector (see, for example, Patent Document 1). The hypoid gear is composed of a pinion and a bevel gear, and is classified as a staggered shaft gear. The pinion shaft is perpendicular to the bevel gear shaft, but when viewed in the bevel gear shaft direction, the pinion shaft is offset from the bevel gear shaft.
ハイポイドギヤは小型に保ちながら大きく減速することができるので、多関節ロボット、特に手首構造における動力伝達機構に従来から適用されている。しかし、ハイポイドギヤを組み立てるときには、ピニオンをベベルギヤに対し、ピニオン軸方向、ベベルギヤ軸方向及び軸オフセット方向の3方向に位置決めする必要がある。このため、バックラッシュをなくすようにしてハイポイドギヤを組み立てることが難しく、多関節ロボットの動力伝達機構にハイポイドギヤのみを適用した場合に、バックラッシュを許容範囲内に収めて位置精度を確保することが非常に難しい。特に、多関節ロボットの手首構造では、微細な動きを要求されるためにバックラッシュの許容範囲が一層厳しい。特許文献1では、この点について何ら対策がなされていない。 Since the hypoid gear can be greatly decelerated while keeping a small size, it has been conventionally applied to a power transmission mechanism in an articulated robot, particularly a wrist structure. However, when assembling the hypoid gear, it is necessary to position the pinion with respect to the bevel gear in the three directions of the pinion axis direction, the bevel gear axis direction, and the axis offset direction. For this reason, it is difficult to assemble a hypoid gear so as to eliminate backlash, and when only a hypoid gear is applied to the power transmission mechanism of an articulated robot, it is very difficult to secure the position accuracy by keeping the backlash within an allowable range. It is difficult. Particularly in the wrist structure of an articulated robot, the allowable range of backlash is more severe because fine movement is required. In Patent Document 1, no countermeasure is taken for this point.
そこで本発明は、生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することが可能な、動力伝達機構にハイポイドギヤを用いる多関節ロボットの手首構造を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wrist structure for an articulated robot using a hypoid gear as a power transmission mechanism that can easily secure positional accuracy while suppressing a decrease in productivity.
本発明のある態様に係る多関節ロボットの手首構造は、多関節ロボットのアーム部材に連結される第1手首部材と、前記第1手首部材に所定の回転軸線の周りに回転可能に連結された第2手首部材と、前記第2手首部材を駆動する第1モータと、前記第1モータの回転駆動力を前記第2手首部材に伝達する第1動力伝達機構と、を備え、前記第1動力伝達機構が、第1ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第1ギヤ列とを含み、前記第1ギヤ列が、当該第1動力伝達機構の動力伝達経路において前記第1ハイポイドギヤと前記第2手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構である。 A wrist structure of an articulated robot according to an aspect of the present invention includes a first wrist member coupled to an arm member of the articulated robot, and the first wrist member coupled to the first wrist member so as to be rotatable around a predetermined rotation axis. A first wrist member; a first motor that drives the second wrist member; and a first power transmission mechanism that transmits a rotational driving force of the first motor to the second wrist member. The transmission mechanism includes a first hypoid gear and a parallel-shaft or cross-shaft first gear train, and the first gear train is connected to the first hypoid gear and the second gear in a power transmission path of the first power transmission mechanism. This is a speed reduction mechanism that is positioned between the wrist member and that outputs an input rotation by decelerating.
前記構成によれば、ハイポイドギヤでのバックラッシュは、減速機構であるギヤ列の速度比に応じて、第2手首部材に至るまでに低減される。ギヤ列は平行軸式又は交差軸式であるので、ギヤ列を構成する複数のギヤのうち隣接して噛合する2つのギヤは、1方向又は2方向にのみ位置決めされればよい。このため、当該ギヤ列における位置決め作業を簡略に行っても、当該ギヤ列でのバックラッシュを微小にすることができる。したがって、動力伝達機構にギヤ列を付加しても、当該ギヤ列でのバックラッシュは、第2手首部材の位置精度に影響を及ぼさないで済む。その結果、ハイポイドギヤの組立て時の位置決め作業を殊更精緻に行わずとも動力伝達機構全体としてのバックラッシュが小さくなる。よって、生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。 According to the above configuration, the backlash in the hypoid gear is reduced to the second wrist member according to the speed ratio of the gear train that is the speed reduction mechanism. Since the gear train is a parallel shaft type or a cross shaft type, two gears that mesh adjacently among the plurality of gears constituting the gear train need only be positioned in one direction or two directions. For this reason, even if the positioning operation in the gear train is simply performed, the backlash in the gear train can be made minute. Therefore, even if a gear train is added to the power transmission mechanism, backlash in the gear train does not affect the position accuracy of the second wrist member. As a result, the backlash of the entire power transmission mechanism is reduced without performing positioning work when the hypoid gear is assembled. Therefore, it is possible to easily ensure the position accuracy while suppressing a decrease in productivity.
前記第1ギヤ列が平行軸式であってもよい。 The first gear train may be a parallel shaft type.
前記構成によれば、ギヤ列を構成する複数のギヤのうち隣接して噛合する2つのギヤは、1方向にのみ位置決めされればよい。このため、当該ギヤ列を簡便に組み立てることができるし、当該ギヤ列でのバックラッシュをより微小にすることができる。 According to the said structure, two gears which mesh | engage adjacently among the some gears which comprise a gear train should just be positioned only in one direction. For this reason, the gear train can be easily assembled, and the backlash in the gear train can be further reduced.
前記第1モータが前記第1手首部材に取り付けられ、前記第1ギヤ列が外歯車列であり前記第1手首部材の長手方向に連なってもよい。 The first motor may be attached to the first wrist member, and the first gear train may be an external gear train and may be continuous in the longitudinal direction of the first wrist member.
前記構成によれば、外歯車列を配置するために必要な寸法だけ、モータは第1手首部材の手元側に配置される。これにより、手先の重量が小さくなるので、手先を軽快に動作させることができ、多関節ロボットの動特性が向上する。また、手先を細くすることができ、多関節ロボットの作業性が向上する。仮にギヤ列なしにモータを第1手首部材の手元側に配置すると、ハイポイドギヤがモータから離れるので、モータをハイポイドギヤに連結するロッドが必要になる(例えば、特許文献1を参照)。しかしながら、このような部品によってバックラッシュを低減させることはできない。これに対し、外歯車列であるギヤ列が第1手首部材の長手方向に連なり、そのギヤ列が第2手首部材とハイポイドギヤとの間に介在するので、ハイポイドギヤをその分第1部材の手元側に配置することができる。これにより、ロッドを用いることなくモータをハイポイドギヤに直結することも可能になる。つまり、前述した位置精度の向上のみならず、モータを手元側に配置することでロボットの動特性及び作業性を向上しながらロッドのような位置埋めのための部品を省略することも可能になる。 According to the said structure, a motor is arrange | positioned only by the dimension required in order to arrange | position an external gear train at the hand side of a 1st wrist member. Thereby, since the weight of the hand is reduced, the hand can be operated lightly, and the dynamic characteristics of the articulated robot are improved. In addition, the hand can be thinned, and the workability of the articulated robot is improved. If the motor is arranged on the proximal side of the first wrist member without a gear train, the hypoid gear is separated from the motor, so that a rod for connecting the motor to the hypoid gear is necessary (see, for example, Patent Document 1). However, such parts cannot reduce backlash. On the other hand, since the gear train which is the external gear train is continuous in the longitudinal direction of the first wrist member and the gear train is interposed between the second wrist member and the hypoid gear, the hypoid gear is accordingly located on the proximal side of the first member. Can be arranged. As a result, the motor can be directly connected to the hypoid gear without using a rod. In other words, in addition to the improvement of the positional accuracy described above, it is possible to omit the position filling parts such as the rod while improving the dynamic characteristics and workability of the robot by arranging the motor on the hand side. .
前記第2手首部材に所定の回転軸線の周りに回転可能に連結された第3手首部材と、前記第3手首部材を駆動する第2モータと、前記第2モータの回転駆動力を前記第3手首部材に伝達する第2動力伝達機構と、を備え、前記第2動力伝達機構が、第2ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第2ギヤ列とを含み、前記第2ギヤ列が、当該第2動力伝達機構の動力伝達経路において前記第2ハイポイドギヤと前記第3手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構であってもよい。 A third wrist member rotatably connected to the second wrist member around a predetermined rotation axis; a second motor for driving the third wrist member; and a rotational driving force of the second motor for the third wrist member. A second power transmission mechanism for transmitting to a wrist member, wherein the second power transmission mechanism includes a second hypoid gear and a parallel or cross-axis second gear train, wherein the second gear train is A speed reduction mechanism that is positioned between the second hypoid gear and the third wrist member in the power transmission path of the second power transmission mechanism and that decelerates and outputs the input rotation.
前記構成によれば、手首構造が独立した2つの動力伝達機構を備える場合に、これらそれぞれにより駆動される2つの手首部材(第2手首部材及び第3手首部材)の位置精度を高めることができる。 According to the said structure, when a wrist structure is provided with two independent power transmission mechanisms, the position accuracy of the two wrist members (2nd wrist member and 3rd wrist member) driven by these can be improved. .
前記第1モータ及び前記第2モータが、前記第1手首部材に取り付けられ、前記第1手首部材の中心から見て互いに反対側に分散して配置されてもよい。 The first motor and the second motor may be attached to the first wrist member and may be distributed on the opposite sides as viewed from the center of the first wrist member.
前記構成によれば、第1手首部材の重量バランスが安定する。 According to the said structure, the weight balance of a 1st wrist member is stabilized.
前記第1モータ及び前記第2モータが、前記第1手首部材に取り付けられ、前記第1手首部材の中心から見て同じ側に配置されてもよい。 The first motor and the second motor may be attached to the first wrist member and arranged on the same side as viewed from the center of the first wrist member.
前記構成によれば、第1手首部材のうち第1及び第2モータが配置されている側と反対側のスペースを、エンドエフェクタに接続されるケーブルなど他部品の配置に活用することができる。 According to the said structure, the space on the opposite side to the side by which the 1st and 2nd motor is arrange | positioned among the 1st wrist members can be utilized for arrangement | positioning of other components, such as a cable connected to an end effector.
本発明によれば、動力伝達機構にハイポイドギヤを用いる多関節ロボットの手首構造において、生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the wrist structure of the articulated robot using a hypoid gear for a power transmission mechanism, position accuracy can be easily ensured while suppressing a decrease in productivity.
以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。同一の又は対応する要素には全ての図を通じて同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals throughout all the drawings, and redundant description is omitted.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る多関節ロボット1を示す模式図である。図1に示すように、多関節ロボット1は、基台2と、基台2に取り付けられたロボットアーム3とを備える。ロボットアーム3の先端部には、エンドエフェクタ91が着脱可能に装着される。エンドエフェクタ91は、例えばハンド、塗装ガン、溶接トーチであり、多関節ロボット1に要求される作業に応じて適宜選択される。エンドエフェクタ91は電気駆動され、ロボットアーム3には、エンドエフェクタ91に電力及び制御信号を供給するためのケーブル92が取り付けられる。必要に応じて、ケーブル92はエンドエフェクタ91に材料も供給する。例えばエンドエフェクタ91が塗装ガン又は溶極式溶接トーチである場合、塗料又は溶加材が供給される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an articulated robot 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the articulated robot 1 includes a
多関節ロボット1は、例えば垂直多関節式6軸ロボットであり、基軸3軸及び手首軸3軸を有する。ロボットアーム3は、基台2に取り付けられた可動のアーム部材4を備える。アーム部材4は、基台2に旋回可能に連結される旋回台5、旋回台5に揺動可能に連結される下部アーム6、及び下部アーム6に揺動可能に連結される上部アーム7を含む。アーム部材4が動作すると、エンドエフェクタ91が作業空間内で大きく移動できる。
The articulated robot 1 is, for example, a vertical articulated 6-axis robot, and has a
ロボットアーム3は、アーム部材4に取り付けられた手首構造10を備える。手首構造10は、第1、第2及び第3手首部材11〜13を含む。第1手首部材11は、アーム部材4の先端部(例えば、上部アーム7)に第1回転軸線WA1の周りに回転可能に連結される。第2手首部材12は、第1手首部材11に第2回転軸線WA2の周りに回転可能に連結される。第3手首部材13は、第2手首部材12に第3回転軸線WA3の周りに回転可能に連結される。この例では、第3手首部材13が、手首構造10の先端部ひいてはロボットアーム3の先端部を構成し、エンドエフェクタ91は第3手首部材13の先端部に装着される。
The
第1手首部材11は、例えば軸方向に長尺な筒状である。第1回転軸線WA1は、第1手首部材11の中心で第1手首部材11の長手方向に延びる。第2回転軸線WA2は、第1回転軸線WA1に垂直に交わり、第1手首部材11の先端部に設定される。第3回転軸線WA3は、第2回転軸線WA2に垂直に交わる。第2回転軸線WA2の周りの回転位置が図2に示す基準位置にあれば、第3回転軸線WA3は第1回転軸線WA1と同軸状になる。
The
第1手首部材11は、アーム部材4(例えば、上部アーム7)に取り付けられたモータ14によって回転駆動される。第2手首部材12は、第1モータ15によって回転駆動される。第3手首部材13は、第2モータ16によって回転駆動される。第1及び第2モータ15,16は、第1手首部材11に取り付けられている。第1モータ15の回転駆動力は、第1動力伝達機構20(図2及び3参照)を介して第2手首部材12に伝達される。それにより、第2手首部材12が、第3手首部材13及びエンドエフェクタ91と共に、第2回転軸線WA2の周りに回転する。第2モータ16の回転駆動力は、第2動力伝達機構30(図2及び4参照)を介して第3手首部材13に伝達される。それにより、第3手首部材13が、エンドエフェクタ91と共に、第3回転軸線WA3の周りに回転する。手首部材11〜13が回転すると、エンドエフェクタ91が各回転軸線WA1〜WA3の周りに回転する。
The
図2(a)〜(c)は、第1実施形態に係る手首構造10の断面図である。図3(a)及び(b)は、図2(a)及び(b)それぞれから第2モータ16及び第2動力伝達機構30の一部の図示を省略した断面図である。図2及び3に示すように、第1動力伝達機構20は、第1モータ15の回転を第2手首部材12に伝達する動力伝達経路を形成している。第1動力伝達機構20は、第1ハイポイドギヤ21及び第1ギヤ列22を含み、第1ギヤ列22は、第1動力伝達機構20の動力伝達経路において第1ハイポイドギヤ21と第2手首部材12との間に位置する。第1ハイポイドギヤ21は、ハイポイド出力シャフト23を介して第1ギヤ列22と接続される。第1ギヤ列22は、減速シャフト24を介して第2手首部材12に接続される。
2A to 2C are cross-sectional views of the
第1ハイポイドギヤ21は、ピニオン21a及びベベルギヤ21bを有する食い違い軸式の曲がり歯傘歯車である。ピニオン21aは、ベベルギヤ21bとねじれの位置にある状態でベベルギヤ21bと噛み合わされる。すなわち、ピニオン軸は、ベベルギヤ軸と90度異なる方向に向けられ、且つピニオン軸にもベベルギヤ軸にも垂直な方向にベベルギヤ軸からオフセットされる。ピニオン21aの歯筋は螺旋状である。ベベルギヤ21bは、ピニオン21aと噛合可能な曲がり歯が形成された円錐面を有し、曲がり歯の歯筋は、放射状に延びつつ、右巻き及び左巻きのうちいずれか一方の歯筋捻り方向に捻られている。第1ハイポイドギヤ21は、ピニオン21aを入力側とする場合には入力された回転を減速して出力し、その際に回転軸線がオフセット方向に移動し且つ90度転換する。なお、以下で説明する他のハイポイドギヤでも、そのピニオン及びベベルギヤは、上記同様の歯を有して上記同様にして噛み合わされ、当該ハイポイドギヤは、上記同様にして減速機能と回転軸線を移動及び方向転換させる機能とを有する。
The
第1モータ15の出力軸はピニオン21aに連結される。ピニオン21aは上記のとおりベベルギヤ21bと噛み合わされる。ベベルギヤ21bはハイポイド出力シャフト23に固定される。
The output shaft of the
第1ギヤ列22は、駆動ギヤ22a及び従動ギヤ22bを有する平行軸式のギヤ列である。更にいえば、第1ギヤ列22は外歯車列であり、これを構成するギヤは順次に外接する。第1ギヤ列22は、第1手首部材11の長手方向に連なっている。駆動ギヤ22aは従動ギヤ22bと離れていてもよく、第1ギヤ列22は、これらギヤ22a,22b間に介在してこれらギヤ22a,22bのどちらとも噛み合うアイドルギヤ22cを含んでもよい。第1ギヤ列22を構成するギヤの歯筋は、どのようなものであってもよい。
The
駆動ギヤ22aはハイポイド出力シャフト23に固定され、ベベルギヤ21bと軸方向に並べられている。従動ギヤ22bは減速シャフト24に固定される。減速シャフト24は、ハイポイド出力シャフト23と平行であり、第1手首部材11の先端部に回転可能に支持され且つ第2手首部材12に固定される。
The
減速シャフト24の回転軸線は、第2回転軸線WA2を成す。ハイポイド出力シャフト23の回転軸線は、第2回転軸線WA2と平行であり、ベベルギヤ軸を成す。ピニオン軸は、ベベルギヤ軸とねじれの位置にあり、第2回転軸線WA2に垂直な2方向のうち第1回転軸線WA1(第1手首部材11の長手方向)と平行である。第1ハイポイドギヤ21のオフセット方向は、残った方向、すなわち、第1回転軸線WA1にも第2回転軸線WA2にも垂直である。第1モータ15はピニオン21aと同軸状に配置される。
The rotation axis of the
第1モータ15が動作すると、第1モータ15の回転駆動力がピニオン21aに入力される。第1ハイポイドギヤ21は、ピニオン21aに入力された回転を減速してハイポイド出力シャフト23に出力し、その際に回転軸線が90度転換される。第1ギヤ列22は、ハイポイド出力シャフト23に入力された回転を減速して減速シャフト24に出力し、その際に回転軸線は向きを維持する。減速シャフト24が回転すると、第2手首部材12が、第3手首部材13及びエンドエフェクタ91と共に、第1手首部材11に対して第2回転軸線WA2の周りに回転する。
When the
上記した第1動力伝達機構20によれば、第1ハイポイドギヤ21が適用されているので、先ずそれによる利点を得ることができる。例えば、第1ハイポイドギヤ21は歯筋方向に滑りを加えることができるので、動作音及び振動を抑えることができる。第1ハイポイドギヤ21は小型に保って大きな減速を得やすい。このため、手首構造10を小型軽量化することができ、多関節ロボット1の動特性が向上する。
According to the first
一方、ピニオン軸はベベルギヤ軸とねじれの位置にあるので、バックラッシュをなくすようにピニオン21aをベベルギヤ21bに対して精密に位置決めするのは困難である。そこで、第1ハイポイドギヤ21にてバックラッシュが発生するのを織込み済とし、第1ハイポイドギヤ21の組立て時に精密な位置決めを行わず(例えば、位置決め精度を従前同等とし)、多関節ロボット1の生産性の維持を図る。
On the other hand, since the pinion shaft is in a twisted position with the bevel gear shaft, it is difficult to accurately position the
第1ハイポイドギヤ21でのバックラッシュが位置精度の観点から手首構造10に許容されない大きさでも、これを第1ギヤ列22で低減することができる。つまり、第1ギヤ列22は、第1ハイポイドギヤ21の後段に位置する減速機構であり、その速度比(ここでは、駆動ギヤ22aの歯数を従動ギヤ22bの歯数で除算した値とする)は1未満である。例えば第1ギヤ列22の速度比が1/2であれば、第1ハイポイドギヤ21でのバックラッシュは、第1ギヤ列22を介することで、減速シャフト24では1/2倍に低減される。このように第1ハイポイドギヤ21でのバックラッシュは、第1ギヤ列22の速度比に応じて第2手首部材12に至るまでに低減される。
Even if the backlash at the
第1ギヤ列22の組立て時には、第1ギヤ列22を構成する複数のギヤ22a〜cのうち互いに隣接して噛合する2つのギヤ同士を位置決めする必要があり、その位置決め精度によっては第1ギヤ列22にてバックラッシュが発生する場合もある。本実施形態に係る第1ギヤ列22は平行軸式であるので、隣接2つのギヤ同士は1方向にのみ位置決めされれば済む。よって、第1ギヤ列22でのバックラッシュは容易に微小に抑えられる。第1動力伝達機構20に第1ギヤ列22を適用しても、第1ギヤ列22でのバックラッシュは、第2手首部材12ひいてはエンドエフェクタ91の位置精度に大きな影響を及ぼさない。
When the
結果として、第1ハイポイドギヤ21の組立て時に精密な位置決めを行わずとも、第1動力伝達機構20全体としてのバックラッシュは小さくなる。したがって、第1動力伝達機構20に第1ハイポイドギヤ21を適用する利点を得ながら、多関節ロボット1の生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。
As a result, even if precise positioning is not performed when the
また、第1ギヤ列22は外歯車列であり第1手首部材11の長手方向に連なっている。減速シャフト24は第1手首部材11の先端部で支持され、第2回転軸線WA2は第1手首部材11の先端部に設けられている。第1手首部材11の先端部から見れば、第1ギヤ列22は、第1手首部材11の長手方向において当該先端部から第1手首部材11の基端部に向かって延びている。
The
したがって、第1ギヤ列が存在せずハイポイド出力シャフトが第2回転軸線を成している手首構造(以下、「比較例1」)と比較して、第1ハイポイドギヤ21は、第1ギヤ列22を配置するために必要なスペース分だけ(すなわち、駆動ギヤ22aが固定されているハイポイド出力シャフト23と従動ギヤ22bが固定されている減速シャフト24との間の距離分だけ)第1手首部材11の先端部から基端側に配置される。第1モータ15は、この第1ハイポイドギヤ21よりも基端側に配置される。このため、第1モータ15を第1手首部材11の基端部に配置することができる。すると、手首構造10の先端部の重量が小さくなるので、ロボットアーム3の手先を軽快に動作させることができ、多関節ロボット1の動特性が向上する。また、手首構造10の先端部が細くなるので、多関節ロボット1の作業性が向上する。
Accordingly, the
比較例1に係る手首構造でも、第1モータを第1手首部材の基端部に配置すること自体は可能である。その場合、第1モータの出力軸を第1手首部材の先端部に位置するハイポイドギヤに連結するためのロッドが必要になる。しかし、このロッドは、第1ハイポイドギヤでのバックラッシュを低減し得ない。これに対し、本実施形態では、第1ギヤ列22が、第1ハイポイドギヤ21の後段に位置し、第1モータ15と第2回転軸線WA2との間のスペースを埋める。これにより、第1モータ15を基端部に配置し第2回転軸線WA2を先端部に配置しながら、ピニオン21aが第1モータ15の出力軸に近づけられる。第1ギヤ列22は、第1ハイポイドギヤ21でのバックラッシュを低減することができ、多関節ロボット1の生産性低下を抑えて位置精度を確保することに貢献する。
Even in the wrist structure according to Comparative Example 1, it is possible to dispose the first motor at the base end portion of the first wrist member itself. In that case, a rod for connecting the output shaft of the first motor to the hypoid gear located at the tip of the first wrist member is required. However, this rod cannot reduce backlash in the first hypoid gear. On the other hand, in the present embodiment, the
結果として、第1動力伝達機構20に第1ギヤ列22を適用することで、位置精度の確保だけでなく、多関節ロボット1の動特性及び作業性を向上することができる。また、ロッドのようにハイポイドギヤでのバックラッシュの低減に貢献しない部品及びこれに付随する部品を適宜省略することができる。
As a result, by applying the
本実施形態では、第1モータ15が軸方向に長尺である筒状のモータ筐体15aを有し、第1モータ15の出力軸は、第1回転軸線WA1(第1手首部材11の長手方向)と平行である。よって、モータ筐体の長手方向は、第1手首部材11の長手方向と平行である。したがって、モータ筐体の長手方向が第1手首部材の長手方向に垂直な方向に延びる構造と比較して、第1手首部材11が第1モータ15を配置する部位の周辺で太くなるのを抑えることができる。
In this embodiment, the
図4(a)及び(b)は、図2(a)及び(b)それぞれから第1モータ15及び第1動力伝達機構20の一部の図示を省略した図である。図2及び4に示すように、第2動力伝達機構30は、第2モータ16の回転を第3手首部材13に伝達する動力伝達経路を形成している。第2動力伝達機構30は、第2ハイポイドギヤ31及び第2ギヤ列32を含み、第2ギヤ列32は、第2動力伝達機構30の動力伝達経路において第2ハイポイドギヤ31と第3手首部材13との間に位置する。第2ハイポイドギヤ31は、ハイポイド出力シャフト33を介して第2ギヤ列32と接続され、第1ギヤ列32は、減速シャフト34を介して第3手首部材13に接続される。
FIGS. 4A and 4B are diagrams in which a part of the
第2ハイポイドギヤ31は、第1ハイポイドギヤ21と同様である。第2モータ16の出力軸はピニオン31aに連結される。ベベルギヤ32bは、ハイポイド出力シャフト33に固定される。
The
第2ギヤ列32は、駆動ベベルギヤ32a及び従動ベベルギヤ32bを有する交差軸式のギヤ列である。駆動ベベルギヤ32aは、ハイポイド出力シャフト33の端部に設けられる。従動ベベルギヤ32bは、減速シャフト34の端部に設けられる。駆動ベベルギヤ軸が従動ベベルギヤ軸と垂直に交わる状態で、駆動ベベルギヤ32aは従動ベベルギヤ32bと噛み合わされる。第2ギヤ列32を構成するギヤの歯筋は、どのようなものであってもよい。減速シャフト34は第3手首部材13に固定される。
The
減速シャフト34は、第3回転軸線WA3を成す。ハイポイド出力シャフト33は、第3回転軸線WA3と垂直に交わり、第2回転軸線WA2と同軸状であり、ベベルギヤ軸を成す。ピニオン軸は、ベベルギヤ軸とねじれの位置にある。第2動力伝達機構30においても、ピニオン軸は第1回転軸線WA1と平行であり、第2ハイポイドギヤ31のオフセット方向は第1回転軸線WA1にも第2回転軸線WA2にも垂直であり、第2モータ16はピニオン31aと同軸状に配置される。
The
第2モータ16が動作すると、第2モータ16の回転駆動力がピニオン31aに入力される。第2ハイポイドギヤ31は、ピニオン31aに入力された回転を減速してハイポイド出力シャフト33に出力し、その際に回転軸線が90度転換される。第2ギヤ列32は、ハイポイド出力シャフト33に入力された回転を減速して減速シャフト34に出力し、その際に回転軸線が90度転換される。減速シャフト34が回転すると、第3手首部材13が、エンドエフェクタ91と共に、第2手首部材12に対して第3回転軸線WA3の周りに回転する。
When the
第2動力伝達機構30においても第1動力伝達機構20と同様の作用を得ることができる。つまり、第2動力伝達機構30に第2ハイポイドギヤ31を適用すると共に、その後段に交差軸式の減速機構である第2ギヤ列32を適用したので、第2動力伝達機構30にハイポイドギヤを適用する利点を得ながら、多関節ロボット1の生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。なお、交差軸式の第2ギヤ列32の組立て時にはベベルギヤ32a,32b同士の位置決めを2方向に行えばよいので、平行軸式に次いで、第2ギヤ列32でのバックラッシュを容易に微小に抑えることが可能である。
The second
第2モータ16の出力軸が第1回転軸線WA1と平行であるので、第1手首部材11が第2モータ16を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。第2モータ16が第1手首部材11の基端部に取り付けられているので、第1手首部材11の先端部の重量及び太さが小さくなり、多関節ロボット1の動特性及び作業性が向上する。
Since the output shaft of the
以下、手首構造10の構造についてより詳細に説明する。
Hereinafter, the structure of the
図2に示すように、第1手首部材11は中空筒状である。図2(c)では、第1手首部材11が四角形の軸直交断面を有するが、断面は円形又はその他の多角形でもよい。第1モータ15、第1動力伝達機構20の一部、第2モータ16及び第2動力伝達機構30の一部が、第1手首部材11に収容される。本実施形態では、第1ハイポイドギヤ21、ハイポイド出力シャフト23、第1ギヤ列22、及び第2ハイポイドギヤ31が第1手首部材11に収容される。
As shown in FIG. 2, the
第1モータ15及び第2モータ16は、第1手首部材11の中心から見て同じ側に位置している。第1回転軸線WA1は第1手首部材11の中心で第1手首部材11の長手方向に延び、第1モータ15及び第2モータ16は、第1回転軸線WA1から見て、第2回転軸線WA2方向において同じ側に偏って配置される。第1モータ15及び第2モータ16は、第1回転軸線WA1方向において同じ位置に配置され、第1回転軸線WA1にも第2回転軸線WA2にも垂直な方向に重なっている。
The
以下、単なる説明の便宜のため、図2(a)及び(c)の紙面での方向に従って、第1回転軸線WA1にも第2回転軸線WA2にも垂直な方向を「上下方向」と呼ぶ場合がある。第1モータ15は、第1回転軸線WA1から見て上方(当該垂直な方向のうち一方)に配置され、第2モータ16は、第1回転軸線WA1から見て下方(当該垂直な方向のうち他方)に配置される。第2回転軸線WA2方向に関し、第1回転軸線WA1から見て第1及び第2モータ15,16が配置されている側を「モータ側」と呼ぶ。第2回転軸線WA2方向をはじめとする第1回転軸線WA1に直交する方向に関し、第1回転軸線WA1に近づく側を「中心側」、第1回転軸線WA1から遠ざかる側を「外周側」と呼ぶ。
Hereinafter, for the convenience of explanation, the direction perpendicular to the first rotation axis WA1 and the second rotation axis WA2 is referred to as the “vertical direction” in accordance with the direction on the paper surface of FIGS. 2A and 2C. There is. The
ピニオン21aは、第1モータ15の出力軸に取り付けられている。ピニオン21a及びその軸は、第1回転軸線WA1から見て、第2回転軸線WA2方向においてモータ側にオフセットされ、且つ上方にオフセットされる。ベベルギヤ軸は、第1回転軸線WA1から僅かに上方にオフセットされた状態で第2回転軸線WA2と平行に延びる。ベベルギヤ21bは、第1回転軸線WA1から見て、第2回転軸線WA2方向においてモータ側にオフセットされる。ピニオン軸がベベルギヤ軸から上方にオフセットされた状態で、ピニオン21aはベベルギヤ21bと噛み合わされることとなる。
The
ハイポイド出力シャフト23は、第1手首部材11に内蔵されたシャフトホルダ40に回転可能に支持される。ベベルギヤ21bは、第2回転軸線WA2方向においてシャフトホルダ40よりも外周側に配置される。ベベルギヤ21bの円錐面は、第2回転軸線WA2方向において中心側に向けられ、ピニオン21aは、第2回転軸線WA2方向において中心側からベベルギヤ21bに係合する。ピニオン21aは、上方にオフセットされ、上下方向に見てシャフトホルダ40とオーバーラップする。このように、ピニオン21a及びシャフトホルダ40は、ベベルギヤ21bよりも中心側に、第2回転軸線WA2方向にコンパクトにまとまって配置される。一方、駆動ギヤ22aは、第2回転軸線WA2方向において、ベベルギヤ21bよりも外周側に配置される。このため、駆動ギヤ22aをピニオン21a及びシャフトホルダ40と干渉させずに、駆動ギヤ22aをベベルギヤ21bに近づけることができる。以上から、ハイポイド出力シャフト23を短くすることができ、第1手首部材11が第1ハイポイドギヤ21を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。
The
第1手首部材11は、その先端部に一対の突出部41,42を有している。突出部41,42は、第2回転軸線WA2方向に離れ、第1回転軸線WA1方向に延在する。第2手首部材12は突出部41,42の間に配置され、突出部41,42に回転可能に支持される。第3手首部材13は第2手首部材12に取り付けられる。以下、2つの突出部41,42のうち、第2回転軸線WA2方向においてモータ側のものを「第1突出部41」と呼び、その反対側のものを「第2突出部42」と呼ぶ。突出部41は、内周側に配置される第2手首部材42と共にギヤ室を形成する。従動ギヤ22bはギヤ室内に収容され、減速シャフト24はギヤ室から第2手首部材12を貫通すると共に第2手首部材12に固定される。
The
第2ハイポイドギヤ31も第1ギヤ室に収容される。第2動力伝達機構30は、第2モータ16の出力軸をピニオン31aに連結するロッド36を有する。ロッド36は、第1手首部材11に収容される。ピニオン31a、ロッド36及びこれらの軸は、第1回転軸線WA1から見て、第2回転軸線WA2方向においてモータ側にオフセットされ、且つ下方にオフセットされる。ベベルギヤ軸は第2回転軸線WA2と同軸状である。ベベルギヤ31bは、第1回転軸線WA1から見て、第2回転軸線WA2方向においてモータ側にオフセットされるが、上下方向にはオフセットされない。ピニオン軸がベベルギヤ軸から下方にオフセットされた状態で、ピニオン31aはベベルギヤ31bと噛み合わされる。
The
減速シャフト24は中空である。ハイポイド出力シャフト33は、減速シャフト24に挿通され、減速シャフト24に回転可能に支持される。これによりハイポイド出力シャフト33は、第1及び第2手首部材11,12に対して相対回転可能になる。
The
ベベルギヤ31bは、第2回転軸線WA2方向において従動ギヤ22bよりも外周側に配置される。ベベルギヤ31bの円錐面は、第2回転軸線WA2方向において外周側に向けられ、ピニオン31aは、第2回転軸線WA2方向において外周側からベベルギヤ31bに係合する。よって、ベベルギヤ31bを従動ギヤ22bに近づけることができ、第1突出部41が第2回転軸線WA2方向に太くなるのを抑えることができる。これを実現するため、第2モータ16及びピニオン31aの第1回転軸線WA1からの第2回転軸線WA2方向におけるオフセット量は、第1モータ15及びピニオン21aの同オフセット量よりも大きい。
The
ピニオン31aは、ベベルギヤ31bを基準として第2回転軸線WA2方向において第1ギヤ列22とは反対側に配置される。このため、ロッド36が第1ハイポイドギヤ21及び第1ギヤ列22と干渉するのを避けることができる。第1ハイポイドギヤ21でのバックラッシュを低減させるため従動ギヤ22bを大きくしても、従動ギヤ22bが第2動力伝達機構30と干渉するのを避けることができる。
The
2つのピニオン21a,31aの軸は、対応するベベルギヤ21b,31bの軸から上下方向において互いに反対側にオフセットしている。2つのベベルギヤ21a,31aの円錐面は、第2回転軸線WA2方向において互いに反対側に向けられている。こうすることで、2つのベベルギヤ21b,31bの歯筋捻れ方向を互いに同じとすることができる。第1及び第2ハイポイドギヤ21,31で減速比が同じである場合、第1及び第2ハイポイドギヤ21,31で部品を共用できるので、製造コスト及び維持管理コストを低減することができる。
The shafts of the two
ハイポイド出力シャフト33は、減速シャフト24から第2回転軸線WA2方向において中心側へ突出し、駆動ベベルギヤ32aは、第2回転軸線WA2方向において減速シャフト24よりも中心側に配置される。従動ベベルギヤ32bは駆動ベベルギヤ32aと噛み合い、減速シャフト34は従動ベベルギヤ32bから第1手首部材11より遠ざかるよう延在している。
The
以下、本実施形態に係る手首構造10におけるケーブル92の取り回しについて、エンドエフェクタ91側から順に説明する。減速シャフト34は両端が開放された中空シャフトである。先端開口は、第3手首部材13に装着されるエンドエフェクタ91に近接する。基端開口は、従動ベベルギヤ32bで取り囲まれるように形成され、凹部43に位置する。ケーブル92は、エンドエフェクタ91から、先端開口を介して減速シャフト34に進入し、基端開口を介して凹部43に達する。ケーブル92は、凹部43内で、第2回転軸線WA2方向において駆動ベベルギヤ32aが配置されている側とは反対側に向けられる。ケーブル92は、第2突出部42の内壁42bを貫通し、第2突出部42内に達する。その後、ケーブル92は、第2突出部42の外壁42aを貫通して、第1手首部材11の外面に沿ってアーム部材4に向かって延在してもよい。あるいは、ケーブル92は、第1手首部材11内でアーム部材4に向かって延在してもよい。
Hereinafter, the handling of the
第1モータ15及び第2モータ16が第1手首部材11の中心から見て第2回転軸線WA2方向において同じ側に偏って配置されているので、その反対側にはスペースが広く確保されている。ケーブル92が第1手首部材11内で取り回される場合には、このスペースを有効に活用することができる。
Since the
(第2実施形態)
図5(a)〜(c)は、第2実施形態に係る手首構造210の断面図である。以下、上記実施形態との相違点を中心に第2実施形態について説明する。例えば、第2実施形態は、第1動力伝達機構220及び第2動力伝達機構230が離れて配置される点、第2動力伝達機構230がロッドを備えない点、及び第2動力伝達機構230の第2ギヤ列232が平行軸式ギヤ列232A及び交差軸式ギヤ列232Bの両方を含む点で、上記実施形態と相違する。
(Second Embodiment)
FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views of the
図5に示すように、本実施形態に係る手首構造210では、第1モータ215及び第2モータ216が第1手首部材211の中心から見て互いに反対側に配置されている。第1回転軸線WA1は第1手首部材211の中心で第1手首部材211の長手方向に延び、第1モータ215及び第2モータ216は、第1回転軸線WA1から見て、第2回転軸線WA2方向において互いに反対側に配置される。
As shown in FIG. 5, in the
以下、第2回転軸線WA2方向において、第1回転軸線WA1から見て第1モータ215が配置される側を「第1モータ側」、第1回転軸線WA1から見て第2モータ216が配置される側を「第2モータ側」と呼ぶ。第1手首部材211は、第1実施形態と同様に一対の突出部241,242を有し、第1突出部241は第2回転軸線WA1方向において第1モータ側に位置し、第2突出部242は第2回転軸線WA1方向において第2モータ側に位置する。第2手首部材212は突出部241,242間に配置され、第1突出部241は第2手首部材212と共に第1ギヤ室を形成し、第2突出部242は第2手首部材212と共に第2ギヤ室を形成する。
Hereinafter, in the direction of the second rotation axis WA2, the side on which the
第1モータ215及び第2モータ216は、第1回転軸線A1方向において同じ位置に配置される。第1モータ215は、第1回転軸線WA1から見て、上下方向(第1回転軸線WA1にも第2回転軸線WA2に垂直な方向)のうちの一方にオフセットされている。本実施形態においては、第2モータ216も、上下方向のうちの同方向にオフセットされており、第1モータ215及び第2モータ216は上下方向において同じ位置に配置されている。
The
第1ハイポイドギヤ221のピニオン221aは第1モータ215の出力軸と同軸状に配置される。ハイポイド出力シャフト223は、第1ハイポイドギヤ221のベベルギヤ軸を成し、第2回転軸線WA2と平行で第1回転軸線WA1に垂直に交わる。ピニオン軸がベベルギヤ軸から上方にオフセットされた状態で、ピニオン221aはベベルギヤ221bと噛み合わされる。ベベルギヤ221bの円錐面は第2回転軸線WA2方向において中心側に向けられ、ピニオン221aは第2回転軸線WA2方向において中心側からベベルギヤ221bと係合する。ハイポイド出力シャフト223を支持するシャフトホルダ240aは、第2回転軸線WA2方向においてベベルギヤ221bよりも外周側に配置される。
The
第1ギヤ列222の駆動ギヤ222aは、第2回転軸線WA2方向においてベベルギヤ221bよりも中心側に配置される。第1ギヤ列222は、第1ハイポイドギヤ221の後段に位置する減速機構であり、駆動ギヤ222aは比較的小径である。このため、ピニオン221a及び駆動ギヤ222aをベベルギヤ221bから見て第2回転軸線WA2方向に同じ側に配置しても、ピニオン221aが駆動ギヤ222aから上方に離される。したがって、ピニオン221a及び駆動ギヤ222aを第2回転軸線WA2方向にコンパクトにまとまって配置することができ、第1手首部材211が第1ハイポイドギヤ221を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。
The
第1ギヤ列222は外歯車列であり、第1手首部材211の長手方向に連なっている。第1ギヤ列222の従動ギヤ222bは、駆動ギヤ222aと噛み合わされ、第1ギヤ室に収容される。従動ギヤ222bは減速シャフト224に固定される。減速シャフト224は、第1ギヤ室から第2手首部材212を貫通して第2手首部材212に固定される。減速シャフト224は、ハイポイド出力シャフト223と平行であり、第2回転軸線WA2を成している。
The
第2動力伝達機構230は、第2ハイポイドギヤ231と、第2動力伝達経路230の動力伝達経路において第2ハイポイドギヤ231と第3手首部材213との間に位置する第2ギヤ列232とを含む。第2ギヤ列232は、平行軸式ギヤ列232A及び交差軸式ギヤ列233Bを含み、平行軸式ギヤ列232Aが、第2動力伝達経路230の動力伝達経路において第2ハイポイドギヤ231と交差軸式ギヤ列233Bとの間に位置する。第2ギヤ列232が全体として減速機構であればよい。第2ギヤ列232全体としての減速比(すなわち、平行軸式ギヤ列232Aの減速比と、交差軸式ギヤ列232Bの減速比とを乗算した値)が1未満であればよく、いずれか一方のギヤ列の減速比が1以上でもよい。本実施形態では、どちらのギヤ列232A,232Bも減速機構である。
Second
第2ハイポイドギヤ231は、ハイポイド出力シャフト233を介して平行軸式ギヤ列232Aと接続される。平行軸式ギヤ列232Aは、一次減速シャフト234Aを介して交差軸式ギヤ列233Bと接続される。交差軸式ギヤ列233Bは、二次減速シャフト234Bを介して第3手首部材213と接続される。
The
第2ハイポイドギヤ231、ハイポイド出力シャフト233、及び平行軸式ギヤ列232Aが第1手首部材211に収容される。平行軸式ギヤ列232Aが存在するので、第1実施形態に係る第1動力伝達機構20(図3参照)及び本実施形態に係る第1動力伝達機構220と同様にして、第2動力伝達機構230からロッドのような部品を省略することができる。
The
第2ハイポイドギヤ232は、第2ハイポイドギヤ232のピニオン231aは、第2モータ216の出力軸に取り付けられ、第2モータ216の出力軸と同軸状に配置される。ピニオン231a及びその軸は、第1回転軸線WA1から見て、第2回転軸線WA2方向において第2モータ側にオフセットされ、且つ上方にオフセットされる。ハイポイド出力シャフト233は、第2ハイポイドギヤ231のベベルギヤ軸を成し、第2回転軸線WA2と平行で第1回転軸線WA1に垂直に交わる。ピニオン軸がベベルギヤ軸から上方にオフセットされた状態で、ピニオン231aはベベルギヤ231bと噛み合わされる。ハイポイド出力シャフト233を支持するシャフトホルダ240bは、第2回転軸線WA2方向においてベベルギヤ231bよりも外周側に配置される。
In the
平行軸式ギヤ列232Aは、第2ハイポイドギヤ231の後段に位置する減速機構であり、第1動力伝達機構220の第1ギヤ列222と同様にして駆動ギヤ232Aa及び従動ギヤ232Abを有する。駆動ギヤ232Aaは、ハイポイド出力シャフト233に固定されている。第2動力伝達機構230においても、ベベルギヤ231bの円錐面は第2回転軸線WA2方向において中心側に向けられ、ピニオン231aは第2回転軸線WA2方向において中心側からベベルギヤ231bと係合する。駆動ギヤ232Aaも、第2回転軸線WA2方向においてベベルギヤ231bよりも中心側に配置され、ピニオン231aが駆動ギヤ232Aaの上方に配置され、上下方向に見て駆動ギヤ232Aaとオーバーラップする。したがって、第1手首部材211が第2ハイポイドギヤ231を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。
The parallel shaft
平行軸式ギヤ列232Aは、外歯車列であって第1手首部材211の長手方向に連なっている。平行軸式ギヤ列232Aの従動ギヤ232Abは、駆動ギヤ232Aaと噛み合わされ、第2ギヤ室に収容される。従動ギヤ232Abは、一次減速シャフト234Aに固定され、一次減速シャフト234Aは、第2ギヤ室から第2手首部材212を貫通して第2手首部材212に回転可能に支持される。
The parallel shaft
ハイポイド出力シャフト233は、第1動力伝達機構220のハイポイド出力シャフト223と同軸状に配置される。一次減速シャフト234Aは、第1動力伝達機構220の減速シャフト224と同軸状、すなわち、第2回転軸線WA2と同軸状に配置される。
The
交差軸式ギヤ列232Bは、第1実施形態に係る第2ギヤ列32(図2及び4参照)と概ね同様の構造を有する。交差軸式ギヤ列232Bは、駆動ベベルギヤ232Baと従動ベベルギヤ232Bbを有する交差軸式のギヤ列である。駆動ベベルギヤ232Baは一次減速シャフト224の中心側端部に設けられている。従動ベベルギヤ232Bbは、駆動ベベルギヤ2軸が従動ベベルギヤ軸と垂直に交差する状態で、駆動ベベルギヤ232Bbと噛み合わされている。従動ベベルギヤ232Bbは、二次減速シャフト234Bの基端側端部に設けられている。
The cross shaft
二次減速シャフト234Bは、従動ベベルギヤ232Bbからエンドエフェクタ91が装着あされる先端側に向かって延在している。二次減速シャフト234Bは、第3手首部材に固定されており、第2回転軸線WA2に垂直に交わって第3回転軸線WA3を成す。
The
ハイポイド出力シャフト233は第2回転軸線WA2と平行に延び、ベベルギヤ231b及び駆動ギヤ232Baがハイポイド出力シャフト233に固定されている。従動ギヤ232Bbは、第2突出部243に収容され、駆動ギヤ232Baと外接して噛み合わされている。
The
従動ギヤ232Abは一次減速シャフト234Aに固定され、一次減速シャフト234Aは第2突出部243の内壁243bに回転可能に支持されている。駆動ベベルギヤ232Baは、一次減速シャフト234Aの端部に設けられている。従動ベベルギヤ232Bbは二次減速シャフト234Bの端部に設けられ、駆動ベベルギヤ232Baと噛み合わされている。二次減速シャフト234Bは、第3手首部材213に固定されており、その回転軸線が第3回転軸線WA3を成す。
The driven gear 232Ab is fixed to the
第2モータ216が動作すると、第2モータ216の回転駆動力が第2ハイポイドギヤ231のピニオン231aに入力される。第2ハイポイドギヤ231は、入力された回転を減速してハイポイド出力シャフト233に出力し、その際に回転軸線が90度転換される。平行軸式ギヤ列232Aは、ハイポイド出力シャフト233に入力された回転を減速して一次減速シャフト234Aに出力し、その際に回転軸線の向きを維持する。交差軸式ギヤ列233Bは、一次減速シャフト234Aに入力された回転を減速して二次減速シャフト234Bに出力し、回転軸線が90度転換される。二次減速シャフト234Bが回転すると、第3手首部材213が、エンドエフェクタ91と共に、第2手首部材212に対して第3回転軸線WA3の周りに回転する。
When the
本実施形態に係る第2動力伝達機構230は、第1手首部材211の長手方向に連なる外歯車列である平行軸式ギヤ列232Aを有するので、ロッドを省略することができる。したがって、多関節ロボットの動特性及び作業性を向上させることと、スペースを埋めるためにしか寄与しない部品及びこれに付随する部品を適宜省略することができる。
Since the second
本実施形態では、交差軸式ギヤ列232Bが減速機構であるので、元々微小ではあるが平行軸式ギヤ列232Aでのバックラッシュが発生しても、これを交差軸式ギヤ列232Bにおいて低減することができる。また、平行軸式ギヤ列232Aも交差軸式ギヤ列232Bも減速機構であるので、第2ギヤ列232全体としての減速比を大きくすることができ、そのため第2ハイポイドギヤでのバックラッシュが第3手首部材に至るまでに大きく低減することができる。よって、第3手首部材213に装着されるエンドエフェクタ91の位置精度を高くすることができる。
In the present embodiment, since the cross shaft
また、第1モータ215及び第2モータ216が第1手首部材211の中心から見て互いに反対側に配置されているので、第1手首部材211及びこれに取り付けられた部品を合わせた重量が第1回転軸線WA1の周方向で均衡する。よって、多関節ロボットの動特性が向上する。
In addition, since the
ケーブル92は、エンドエフェクタ91から、二次減速シャフト234Bの内部を通過し、駆動ベベルギヤと反対側へと延び、第1ギヤ室に達する。本実施形態では、第1モータ215及び第2モータ216が上記のとおり分散して配置されているので、第1手首部材211の中心にスペースが広く確保されている。ケーブル92を第1手首部材211の内部で取り回す場合には、当該スペースを且つ活用することができる。
The
(変形例)
上記実施形態は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変更、追加及び省略可能である。
(Modification)
The above-described embodiment is an example, and can be changed, added, and omitted without departing from the spirit of the present invention.
第1実施形態のように第2動力伝達機構が第2ギヤ列として交差軸式のギヤ列のみを備える場合において、第2実施形態のように第1モータと第2モータとが分散して配置されていてもよい。第1実施形態のように第1モータと第2モータとが同じ側に配置される場合において、第2実施形態のように第2動力伝達機構が第2ギヤ列として平行軸式のギヤ列及び交差軸式のギヤ列を備えていてもよい。 When the second power transmission mechanism includes only a cross-axis gear train as the second gear train as in the first embodiment, the first motor and the second motor are dispersedly arranged as in the second embodiment. May be. When the first motor and the second motor are arranged on the same side as in the first embodiment, the second power transmission mechanism is a parallel shaft type gear train as the second gear train and A cross shaft type gear train may be provided.
第1及び第2動力伝達機構の一方のみが、ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式のギヤ列とで構成されてもよい。手首構造は第1及び第2手首部材の2つのみを備えていてもよく、その場合、第2モータ及び第2動力伝達機構を省略可能である。 Only one of the first and second power transmission mechanisms may be composed of a hypoid gear and a parallel-axis or cross-axis gear train. The wrist structure may be provided with only two of the first and second wrist members, in which case the second motor and the second power transmission mechanism can be omitted.
減速シャフト24が省略されて第2手首部材12が直接第1手首部材11の先端部に回転可能に支持され、第1動力伝達機構が第2手首部材12を直接回転駆動するよう構成されてもよい。
Even if the
本発明は、手首構造を備えた多関節ロボットに利用することができる。 The present invention can be used for an articulated robot having a wrist structure.
1 多関節ロボット
3 アーム部材
10,210 手首構造
11,211 第1手首部材
12,212 第2手首部材
13,213 第3手首部材
15,215 第1モータ
16,216 第2モータ
20,220 第1動力伝達機構
21,211 第1ハイポイドギヤ
22,222 第1ギヤ列
30,230 第2動力伝達機構
31,231 第2ハイポイドギヤ
32,232 第2ギヤ列
232A 平行軸式ギヤ列
232B 交差軸式ギヤ列
91 エンドエフェクタ
92 ケーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Articulated
Claims (5)
前記第1手首部材に所定の回転軸線の周りに回転可能に連結された第2手首部材と、
前記第2手首部材を駆動する第1モータと、
前記第1モータの回転駆動力を前記第2手首部材に伝達する第1動力伝達機構と、を備え、
前記第1動力伝達機構が、第1ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第1ギヤ列とを含み、前記第1ギヤ列が、当該第1動力伝達機構の動力伝達経路において前記第1ハイポイドギヤと前記第2手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構であり、
前記第1動力伝達機構は、前記第1ハイポイドギヤのベベルギヤおよび前記第1ギヤ列の駆動ギヤが固定されるハイポイド出力シャフトを含み、前記ベベルギヤは、ピニオンと噛合する円錐面を有し、前記駆動ギヤが前記ハイポイド出力シャフト上で前記ベベルギヤの前記円錐面とは反対側の面と対向する、多関節ロボットの手首構造。 A first wrist member coupled to an arm member of the articulated robot;
A second wrist member rotatably connected to the first wrist member about a predetermined rotation axis;
A first motor for driving the second wrist member;
A first power transmission mechanism for transmitting the rotational driving force of the first motor to the second wrist member;
The first power transmission mechanism includes a first hypoid gear and a parallel or cross-axis first gear train, and the first gear train is connected to the first hypoid gear in a power transmission path of the first power transmission mechanism. And a speed reduction mechanism that decelerates and outputs the input rotation.
The first power transmission mechanism includes a bevel gear of the first hypoid gear and a hypoid output shaft to which a drive gear of the first gear train is fixed. The bevel gear has a conical surface that meshes with a pinion, and the drive gear Is a wrist structure of an articulated robot, which faces the surface of the bevel gear opposite to the conical surface on the hypoid output shaft.
前記第3手首部材を駆動する第2モータと、
前記第2モータの回転駆動力を前記第3手首部材に伝達する第2動力伝達機構と、を備え、
前記第2動力伝達機構が、第2ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第2ギヤ列とを含み、前記第2ギヤ列が、当該第2動力伝達機構の動力伝達経路において前記第2ハイポイドギヤと前記第3手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構であり、
前記第1ハイポイドギヤと前記第2ハイポイドギヤは、ベベルギヤ軸を互いに平行に、前記円錐面を互いに反対向きに、ピニオン軸が前記ベベルギヤ軸に対して互いに反対側にオフセットされるように、配置されている、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の多関節ロボットの手首構造。 A third wrist member rotatably connected to the second wrist member about a predetermined rotation axis;
A second motor for driving the third wrist member;
A second power transmission mechanism for transmitting the rotational driving force of the second motor to the third wrist member,
The second power transmission mechanism includes a second hypoid gear and a parallel or cross-axis second gear train, and the second gear train is connected to the second hypoid gear in a power transmission path of the second power transmission mechanism. And a speed reduction mechanism that decelerates and outputs the input rotation.
The first hypoid gear and the second hypoid gear are arranged such that the bevel gear shafts are parallel to each other, the conical surfaces are opposite to each other, and the pinion shaft is offset to the opposite side with respect to the bevel gear shaft. The wrist structure of the articulated robot according to any one of claims 1 to 3.
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