JP6644531B2

JP6644531B2 - 手首ユニットとロボット

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Publication number: JP6644531B2
Application number: JP2015235245A
Authority: JP
Inventors: 潔漆畑; 隆杉山
Original assignee: IAI Corp
Current assignee: IAI Corp
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: JP2017100239A

Description

本発明は、例えば、産業用ロボットに用いられる手首ユニットとロボットに係り、特に、流体通路を内装しつつ小型化できるように工夫したものに関する。

従来の産業用ロボットの手首ユニットとしては、特許文献１に記載されたようなものが存在していた。
特許文献１に記載された「流体通路内蔵手首を備える産業用ロボット」は概略次のような構成になっている。まず、ロボットの先端には手首が設置されており、この手首には先端部材があり、この先端部材は回転筒に固着されている。これら先端部材と回転筒はツイスト軸（中心軸）を中心に回転可能に構成されている。
また、上記先端部材、回転筒、中心軸は、上記ツイスト軸に直交するベンド軸（接続用軸、減速機の出力軸）を中心に回動可能に構成されている。

また、上記先端部材には、例えば、シーリングガンが設置され、このシーリングガンには、シーラ剤が供給されるようになっている。すなわち、上記接続用軸にはシーラ剤供給用の通路が形成されていて、上記中心軸にも上記通路に連通したシーラ剤供給用の通路が形成されている。また、上記先端部材には、複数個の環状溝、通路、接続口が設けられている。上記シーラ剤は、上記接続用軸の通路、上記中心軸の通路、上記先端部材の環状溝、通路を介して、接続口より上記シーリングガンに供給される。そして、このシーリングガンを介してシーラ剤が噴射される。

実公平６−２７３４８号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。すなわち、特許文献１に記載された「流体通路内蔵手首を備える産業用ロボット」の場合には、先端部材の外径が大きくなってしまうという問題があった。
すなわち、上記先端部材は上記中心軸の外周に設置されていて、そこに複数個の環状溝、通路、接続口が形成されているので、それらを形成する分、先端部材の外径を大きくする必要があるからである。
そして、先端部材の外径が大きくなると、結局、手首ユニットひいてはその手首ユニットを搭載するロボットが大型化してしまうことになる。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、流体通路を内装しつつ小型化できる手首ユニットとロボットを提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による手首ユニットは、ハウジングと、上記ハウジング内に内装された駆動モータと、上記ハウジング内に回転可能に内装された回動中心軸と、上記ハウジング内に内装され上記駆動モータによって駆動されて上記回動中心軸と一体に回動する回転中心軸と、上記ハウジング内に内装され上記駆動モータによって駆動されて上記回転中心軸の周りを回転する回転軸と、上記回動中心軸内に形成された第１流体通路と、上記回転中心軸内に形成された第２流体通路と、上記回転軸に形成された第３流体通路と、を具備し、上記回動中心軸の軸方向に直交するように上記回転中心軸の一端側が上記回動中心軸に固着されることで上記第１流体通路と第２流体通路が連通され、上記回転中心軸の他端側の外周側に上記回転軸が回転可能に設置されることで上記第２流体通路と上記第３流体通路が同軸上に連通されることを特徴とするものである。
また、請求項２による手首ユニットは、請求項１記載の手首ユニットにおいて、上記回転中心軸と上記回転軸との間にはパッキンが設置されていることを特徴とするものである。
また、請求項３による手首ユニットは、請求項１又は請求項２記載の手首ユニットにおいて、上記ハウジングには、スリットが形成され、上記スリットを介して、上記回転軸の先端側が上記ハウジングの外側に突出されているとともに、上記スリットによって、上記回動中心軸の回転による上記回転軸の回動が許容され、上記スリットの上記回転軸の突出部以外は、スリットカバにより閉塞されることを特徴とするものである。
また、請求項４による手首ユニットは、請求項３記載の手首ユニットにおいて、上記回転軸には、上記スリットに沿って移動可能であり、上記回転軸の先端側によって貫通され、且つ、上記回転軸の回転を許容するスリットカバ取付部材が設置され、上記スリットカバ取付部材の移動方向両側には上記スリットカバが設置されていることを特徴とするものである。
また、請求項５によるロボットは、請求項１〜請求項４の何れかに記載の手首ユニットが移動可能に設置されていることを特徴とするものである。

以上述べたように、本願発明の請求項１による手首ユニットによると、ハウジングと、上記ハウジング内に内装された駆動モータと、上記ハウジング内に回転可能に内装された回動中心軸と、上記ハウジング内に内装され上記駆動モータによって駆動されて上記回動中心軸と一体に回動する回転中心軸と、上記ハウジング内に内装され上記駆動モータによって駆動されて上記回転中心軸の周りを回転する回転軸と、上記回動中心軸内に設けられた第１流体通路と、上記回転中心軸内に設けられ上記第１流体通路に連通する第２流体通路と、上記回転軸に設けられ上記第２流体通路に同軸上に連通する第３流体通路と、を具備したので、回転部材の外径を増大させることなく流体通路の内装化を図ることができ、これにより、手首ユニットを小型化できる。
また、請求項２による手首ユニットによると、請求項１記載の手首ユニットにおいて、上記回転中心軸と上記回転軸との間にはパッキンが設置されているので、上記回転中心軸に対する上記回転軸の回転を許容しつつ、第２流体通路と第３流体通路との間の気密を担保することができる。
また、請求項３による手首ユニットは、請求項１又は請求項２記載の手首ユニットにおいて、上記ハウジングには、スリットが形成され、上記スリットを介して、上記回転軸の先端側が上記ハウジングの外側に突出されているとともに、上記スリットによって、上記回動中心軸の回転による上記回転軸の回動が許容され、上記スリットの上記回転軸の突出部以外は、スリットカバにより閉塞されるので、例えば、上記手首ユニット内部への埃の侵入や作業者の指がスリットに入ってけがをすることを防止できる。
また、請求項４による手首ユニットは、請求項３記載の手首ユニットにおいて、上記回転軸には、上記スリットに沿って移動可能であり、上記回転軸の先端側によって貫通され、且つ、上記回動軸の回転を許容するスリットカバ取付部材が設置され、上記スリットカバ取付部材の移動方向両側には上記スリットカバが設置されているので、常に上記スリットを閉塞しながら、上記回転軸を回動させることができる。
また、請求項５によるロボットによると、請求項１〜請求項４の何れかに記載の手首ユニットが移動可能に設置されているので、ロボットを小型化することができる。

本発明の一実施の形態を示す図で、手首ユニットがＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の三次元空間内の任意の位置に移動可能に設置されたロボットの斜視図である。本発明の一実施の形態を示す図で、手首ユニットを下端側から見た斜視図である。本発明の一実施の形態を示す図で、手首ユニットを上端側から見た斜視図である。本発明の一実施の形態を示す図で、図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、図４のＶ部の拡大図である。本発明の一実施の形態を示す図で、図４のＶＩ部の拡大図である。

以下、図１乃至図６を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
この一実施の形態によるロボット１には、図１に示すように、まず、２つのＸ軸用アクチュエータ３ａ、３ｂがＸ軸方向に平行に設置されている。
上記Ｘ軸用アクチュエータ３ａにはハウジング９があり、このハウジング９が上記ベース７に固着されている。上記ハウジング９に対して、スライダ１１がＸ軸方向に移動可能に設置されている。このスライダ１１の一部は、上記ハウジング９の開口部１３を介して上記ハウジング９の外部に突出されている。また、上記スライダ１１は、上記ハウジング９内に設置された図示しないガイドによって、Ｘ軸方向に案内されている。

また、上記ハウジング９内には図示しないボールねじ軸が設置されており、上記スライダ１１には、図示しないボールねじナットが固着されている。上記ボールねじ軸は上記ボールねじナットに螺合されていて、上記ボールねじ軸が回転されると、上記ボールねじナットひいては上記スライダ１１がＸ軸方向に移動される。また、上記ハウジング９の開口部１３は、上記スライダ１１を貫通して設置されるカバ１５によって閉塞されている。

また、上記ハウジング９の後方（図１中右上側）にはモータケース１７が設置されている。このモータケース１７内には、上記ボールねじ軸を回転・駆動する図示しないモータが設置されている。上記Ｘ軸アクチュエータ３ａには信号の伝達や電力の供給を行う図示しないケーブルが接続されている。
なお、上記Ｘ軸用アクチュエータ３ｂも、上記Ｘ軸用アクチュエータ３ａと同様の構成であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明を省略する。
そして、上記Ｘ軸アクチュエータ３ａ、３ｂは同期制御される。

上記Ｘ軸アクチュエータ３ａ、３ｂのスライダ１１、１１にはＹ軸アクチュエータ２１が懸架されている。すなわち、このＹ軸アクチュエータ２１は、上記Ｘ軸アクチュエータ３ａ、３ｂに直交するＹ軸方向に沿って配置されている。
なお、このＹ軸アクチュエータ２１も、上記Ｘ軸用アクチュエータ３ａ、３ｂと同様の構成をなしている。
上記Ｙ軸アクチュエータ２１のハウジング２２のＹ軸方向両端は、取付部材２３、２３を介して、上記Ｘ軸アクチュエータ３ａ、３ｂのスライダ１１、１１に固着されている。
なお、上記Ｘ軸アクチュエータ３ｂのスライダ１１と、このスライダ１１に対応する取付部材２３は、図示されていないが、説明の都合上符号を使用して説明する。

上記Ｙ軸アクチュエータ２１のスライダ２４は、Ｙ軸方向に移動されるようになっている。

また、Ｘ軸アクチュエータ３ｂの側方には、上記Ｙ軸アクチュエータ２１への信号の伝達や電力の供給を行う図示しないケーブルが内装されたケーブルキャリア２５が設置されている。このケーブルキャリア２５の一端は上記Ｘ軸アクチュエータ３ｂ側のベース７に固着され、他端は上記Ｙ軸アクチュエータ２１のモータケース（図示せず）に固着されている。

また、上記Ｙ軸アクチュエータ２１のスライダ２４には、取付部材３１を介して、Ｚ軸Ｒ軸一体アクチュエータ３３が設置されている。このＺ軸Ｒ軸一体アクチュエータ３３には、まず、ハウジング３５がある。このハウジング３５内には、図示しないＺ軸駆動用モータと、この図示しないモータによって回転・駆動される図示しないボールねじ軸が設置されている。このボールねじ軸には、図示しないボールねじナットが螺合されており、このボールねじナットには、図示しない中空ボールスプライン軸が回転可能に設置されている。上記Ｚ軸Ｒ軸一体型アクチュエータ３３には、図示しないボールスプラインナットが回転可能に設置されており、上記中空ボールスプライン軸は上記ボールスプラインナットを貫通して、上記ハウジング３５の先端側（図１中下側）から外部に突出されている。上記中空ボールスプライン軸の外周側には凹部が形成されている。また、上記ボールスプラインナットの内周側にも凹部が形成されているとともに、上記ボールスプラインナットの内部には図示しない無負荷循環路が形成されている。上記中空ボールスプライン軸の外周側の凹部と上記ボールスプラインナットの内周側の凹部との間の空間と上記無負荷循環路には、図示しない複数の鋼球が転動・循環されていて、これにより、上記中空ボールスプライン軸が上記ボールスプラインナットに対して、Ｚ軸方向の移動を許容されている。また、上記Ｚ軸Ｒ軸一体アクチュエータ３３には、図示しないＲ軸駆動用モータが設置されており、例えば、図示しないプーリとタイミングベルトを介して、上記Ｒ軸駆動用モータの動力が上記ボールスプラインナットに伝達されるようになっている。

上記Ｚ軸駆動用モータによって、上記ボールねじ軸が回転・駆動されると、上記中空ボールスプライン軸がＺ軸方向に進退される。また、上記Ｒ軸駆動用モータによって、上記ボールスプラインナットとともに上記中空ボールスプライン軸がＺ軸を中心に回転される。

また、上記Ｙ軸アクチュエータ２１の側方には、上記Ｚ軸Ｒ軸一体アクチュエータ３３への信号の伝達や電力の供給を行う図示しないケーブルが内装されたケーブルキャリア３７が設置されている。このケーブルキャリア３７の一端は上記Ｙ軸アクチュエータ２１のハウジング２２に取付部材３９ａを介して固着され、他端は上記取付部材３１に取付部材３９ｂを介して固着されている。

また、上記Ｚ軸Ｒ軸一体アクチュエータ３３の上記図示しない中空ボールスプライン軸の先端には、手首ユニット４１が設置されている。この手首ユニット４１は、上記Ｘ軸アクチュエータ３ａ、３ｂ、Ｙ軸アクチュエータ２１、Ｚ軸Ｒ軸一体アクチュエータ３３によって、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の三次元空間内で任意に移動制御される。また、上記Ｚ軸Ｒ軸一体アクチュエータ３３によって、上記手首ユニット４１がＺ軸を中心にＲ軸方向に回転される。

上記手首ユニット４１は次のような構成となっている。
まず、図２乃至図４に示すように、モータ支持部材４３がある。このモータ支持部材４３は、先端側（図４中下側）の円板部４５と、この円板部４５から後方（図４中上側）に向けて立設された仕切り壁４７とから構成されている。

上記仕切り壁４７の図４中左側には、第１モータ４９ａが設置されている。また、上記仕切り壁４７の図４中右側には、第２モータ４９ｂが設置されている。
上記第１モータ４９ａは、図４に示すように、モータハウジング５１と、このモータハウジング５１内に内装された図示しないステータと、このステータの内側に回転可能に設置された図示しないロータと、このロータに固着され、上記モータハウジング５１の前後（図４中上下方向両側）に突出された出力軸５３とから構成されている。
なお、上記第２モータ４９ｂも、上記第１モータ４９ａと同様の構成であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明を省略する。

また、上記第１モータ４９ａの後方（図４中上側）には第１エンコーダ５５ａが設置されており、上記第２モータ４９ｂの後方（図４中上側）にも第２エンコーダ５５ｂが設置されている。
上記第１エンコーダ５５ａには、歯車ケース５７があり、この歯車ケース５７内には、上記第１モータ４９ａの出力軸５３に連結された図示しない主動歯車と、この主動歯車に噛合される図示しない第１従動歯車と、同じくこの主動歯車に噛合される図示しない第２従動歯車と、が設置されている。これら第１従動歯車と第２従動歯車の回転角度の組み合わせによって、上記主動歯車の回転数ひいては上記第１モータ４９ａの出力軸５３の回転数を算出するようにしている。
上記図示しない主動歯車の図４中上端には図示しない永久磁石が固着されており、上記第１従動歯車及び上記第２従動歯車の図４中下端にも、それぞれ図示しない永久磁石が固着されている。

上記歯車ケース５７の図４中下側には基板５９ａが設置されており、上記歯車ケース５７の図４中上側には基板５９ｂが設置されている。上記基板５９ａ上には、図示しない２つの磁気センサが実装されている。この図示しない２つの磁気センサの一方は、上記第１従動歯車の回転による磁気の変化を検出できるようになっていて、この磁気の変化の検出によって上記第１従動歯車の回転角度を検出できるようになっている。また、上記２つの磁気センサの他方は、上記第２従動歯車の回転による磁気の変化を検出できるようになっていて、この磁気の変化の検出によって上記第２従動歯車の回転角度を検出できるようになっている。

また、上記基板５９ｂにも、図示しない磁気センサが実装されている。この磁気センサは、上記主動歯車の回転による磁気の変化を検出できるようになっていて、この磁気の変化の検出によって上記主動歯車の回転角度ひいては上記第１モータ４９ａの出力軸５３の回転角度を検出できるようになっている。

また、上記第２エンコーダ５５ｂも上記第１エンコーダ５５ａと同様の構成をなしており、上記第２モータ４９ｂの出力軸５３の回転数と回転角度を検出できるようになっている。
なお、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明を省略する。

また、上記モータ支持部材４３の仕切り壁４７の後端（図４中上端）には、取付部材６１が固着されている。この取付部材６１を介して、手首ユニット４１がＺ軸Ｒ軸一体アクチュエータ３３の中空ボールスプライン軸の先端に着脱可能に取り付けられることになる。

また、上記モータ支持部材４３には、モータカバ６９ａ、６９ｂが設置されている。上記第１モータ４９ａは上記モータカバ６９ａの内側に収容され、上記第２モータ４９ｂは上記モータカバ６９ｂの内側に収容されている。
また、図２及び図３に示すように、上記第１モータ４９ａ及び第１エンコーダ５５ａに電力の供給と信号の伝達を行う第１ケーブル７０ａと、上記第２モータ４９ｂ及び第２エンコーダ５５ｂに電力の供給と信号の伝達を行う第２ケーブル７０ｂが、上記モータカバ６９ａ、６９ｂの外部から内部に引き込まれている。

上記モータ支持部材４３の図４中下側には、円筒形の歯車収容部材７１が設置されており、この歯車収容部材７１の図４中下側には、駆動軸支持部材７３が設置されている。駆動軸支持部材７３の中央には、図４中上下方向に延長された駆動軸収容貫通孔７５が形成されている。この駆動軸収容貫通孔７５内には、外側駆動軸７７が、軸受７９ａ、７９ｂを介して、回転可能に設置されている。

上記外側駆動軸７７の、図４中上端側には、外側駆動軸第１歯車８１が固着されている。この外側駆動軸第１歯車８１は平歯車であり、上記第１モータ４９ａの出力軸５３に固着された第１モータ側歯車８３に噛合されている。
上記外側駆動軸第１歯車８１は、上記外側駆動軸７７に固着された基端側歯車固定部材８５と、上記外側駆動軸７７の先端に螺合される先端側歯車固定部材８７との間に、介挿・固定されている。
また、上記外側駆動軸７７の図４中下端側には、外側駆動軸第２歯車８９が固着されている。この外側駆動軸第２歯車８９は傘歯車である。

また、上記外側駆動軸７７には、図４中上下方向に延長された駆動軸収容貫通孔９１が形成されていて、この駆動軸収容貫通孔９１内には、軸受９３ａ、９３ｂを介して、内側駆動軸９５が回転可能に設置されている。この内側駆動軸９５の図４中上端側には、内側駆動軸第１歯車９７が固着されている。この内側駆動軸第１歯車９７は平歯車であり、上記第２モータ４９ｂの出力軸５３に固着された第２モータ側歯車９９に噛合されている。
また、上記内側駆動軸９５の図４中下端側には、内側駆動軸第２歯車１０１が固着されている。この内側駆動軸第２歯車１０１は傘歯車である。

また、上記駆動軸支持部材７３の図４中下側には、回動中心軸支持部材１１１が設置されている。この回動中心軸支持部材１１１は、上記駆動軸支持部材７３に固着された基部１１３と、この基部１１３から立設された支柱１１５ａ、１１５ｂとから構成されている。
上記支柱１１５ａには軸受１１７ａ、１１７ｂが設置されており、上記支柱１１５ｂには軸受１１９が設置されている。上記回動中心軸支持部材１１１には、上記軸受１１７ａ、１１７ｂと上記軸受１１９を介して、回動中心軸１２１が回転可能に設置されている。

この回動中心軸１２１の一端側（図４中右側）の中心部には第１流体通路１２３が形成されている。また、上記回動中心軸１２１の軸方向（図４中左右方向）中央部には、上記第１流体通路１２３に直交する方向（図４中上下方向）に貫通孔１２５が延長・形成されている。上記第１流体通路１２３の一端側（図４中右側）は上記回動中心軸１２１の外側に開口されており、上記第１流体通路１２３の他端側（図４中左側）は上記貫通孔１２５と連通されている。
また、図５に示すように、この貫通孔１２５の図５中上側には雌ネジ部１２７が形成されている。

また、図４に示すように、上記回動中心軸１２１の一端（図４中右端）には、ソケット１２９を介して、エルボ継手１３１が連結されている。このエルボ継手１３１は、固定部１３３と、この固定部１３３に対して直交する方向に指向されると共に軸受１３５を介して旋回可能に設置された旋回部１３７とから構成されている。上記エルボ継手１３１の旋回部１３７には、配管１３９が着脱可能に連結される。

また、図４に示すように、上記回動中心軸１２１の一端側（図４中右側）であって、上記貫通孔１２５と上記回動中心軸支持部材１１１の支柱１１５ｂとの間には、軸受１４１ａ、１４１ｂを介して、回動中心軸第１歯車１４３が回転可能に設置されている。この回動中心軸第１歯車１４３は傘歯車であり、上記外側駆動軸第２歯車８９と噛合されている。
また、図４に示すように、上記回動中心軸１２１の他端側（図４中左側）であって、上記貫通孔１２５と上記回動中心軸支持部材１１１の支柱１１５ａとの間には、軸受１４５ａ、１４５ｂを介して、回動中心軸第２歯車１４７が回転可能に設置されている。この回動中心軸第２歯車１４７は傘歯車であり、上記内側駆動軸第２歯車１０１と噛合されている。

また、上記回動中心軸１２１には回転中心軸１５１が固着されている。この回転中心軸１５１は上記回動中心軸１２１に直交する方向に指向されている。図５に示すように、上記回転中心軸１５１の後端側（図５中上端側）には雄ネジ部１５３が形成されていて、上記回転中心軸１５１の後端側（図５中上端側）を上記回動中心軸１２１の貫通孔１２５内に挿入し、上記雄ネジ部１５３を上記回動中心軸１２１の雌ネジ部１２７に螺合させることで、上記回転中心軸１５１が上記回動中心軸１２１に固着されている。

また、上記回転中心軸１５１には、軸心方向（図４中上下方向）に延長された第２流体通路１５５が形成されている。図４に示すように、この第２流体通路１５５の先端側（図４中下側）は上記回転中心軸１５１の外側に開口されており、図５に示すように、上記第２流体通路１５５の基端側（図５中上側）は、連絡用通路１５７ａ、１５７ｂを介して、上記回動中心軸１２１の貫通孔１２５ひいては第１流体通路１２３と連通されている。

また、上記回転中心軸１５１の基端側（図４中上側）には、図５に示すように、連絡用通路１５７ａ、１５７ｂより先端側（図５中下側）が一部拡開されて係合凸部１５９が形成されている。また、上記回動中心軸１２１の貫通孔１２５の図５中下側は拡開されて、係合凹部１６１が形成されている。上記回転中心軸１５１の係合凸部１５９と上記回動中心軸１２１の係合凹部１６１が係合されることで上記貫通孔１２５の図５中下側が閉塞される。また、上記回転中心軸１５１の雄ネジ部１５３と上記貫通孔１２５の雌ネジ部１２７が螺合されることで上記貫通孔１２５の図５中上側が閉塞されている。

また、図４に示すように、上記回転中心軸１５１の外周側には、軸受１７１ａ、１７１ｂを介して、回転軸１７３が回転可能に設置されている。この回転軸１７３の中心部には、貫通孔１７５が延長・形成されている。図４に示すように、この貫通孔１７５の基端側（図４中上側）には、上記回転中心軸１５１の先端側（図４中下端側）や軸受１７１ａ、１７１ｂが収容・配置されている。また、上記貫通孔１７５の先端側（図４中下端側）には、取付対象物用雌ネジ部１７７が形成されている。
また、上記貫通孔１７５の、上記回転中心軸１５１の先端面（図４中下端面）と上記取付対象物用雌ネジ部１７７の間には、第３流体通路１７９が設けられている。この第３流体通路１７９は、上記第２流体通路１５５に対して、同軸上に連通・配置されている。

また、図６に示すように、上記第３流体通路１７９の基端側（図６中上側）が拡径されて、Ｏリング設置用段部１８１が形成されている。また、上記貫通孔１７５内にはＯリング保持部材１８３が圧入されている。このＯリング保持部材１８３には、軸心方向（図６中上下方向）に延長されたＯリング保持部材側貫通孔１８５が形成されており、このＯリング保持部材側貫通孔１８５の上記Ｏリング設置用段部１８１側（図６中下側）には、上記Ｏリング設置用段部１８１側（図６中下側）と上記Ｏリング保持部材側貫通孔１８５の内周側に開口されたＯリング保持用凹部１８７が形成されている。上記Ｏリング保持用凹部１８７内には、パッキンとしてのＯリング１８９が保持されている。
なお、図６中符号１８６は軸受１７１ａ、１７１ｂの内輪を押えている押え部材である。

このＯリング１８９は、上記回転中心軸１５１の先端側（図６中下側）によって貫通された状態で、上記Ｏリング設置用段部１８１、上記記回転中心軸１５１、及び、上記Ｏリング保持部材１８３に摺動可能に密着している。すなわち、上記回転中心軸１５１と上記回転軸１７３との間に上記Ｏリング１８９を設置することで、上記回転中心軸１５１に対する上記回転軸１７３の回転を許容しつつ、第２流体通路１５５と第３流体通路１７９との間の気密を担保している。

また、図４に示すように、上記回転軸１７３の基端側（図４中上側）には、回転軸第１歯車１９１が固着されている。この回転軸第１歯車１９１は、回動中心軸第２歯車１４７に噛合されている。
また、上記回転軸１７３の上記回転軸第１歯車１９１より先端側（図４中下側）には、回転軸第２歯車１９３が固着されている。この回転軸第２歯車１９３は、回動中心軸第１歯車１４３に噛合されている。

また、上記回転軸１７３の先端側（図４中下側）には、吸着ハンド２０１が設置されている。この吸着ハンド２０１には、まず、円筒形状の吸着ハンド連結部材２０３があり、この吸着ハンド連結部材２０３の基端側（図４中上側）には吸着ハンド連結用雄ネジ部２０５が形成されている。この吸着ハンド連結用雄ネジ部２０５を上記回転軸１７３の取付対象物用雌ネジ部１７７に螺合させることで、上記吸着ハンド２０１が上記回転軸１７３の先端側（図４中下側）に設置・固定される。また、上記吸着ハンド連結部材２０３の先端側（図４中下側）には雄ネジ部２０７が形成されている。また、上記吸着ハンド連結部材２０３には、軸心方向に延長された連結部内流体通路２０９が形成されている。この連結部内流体通路２０９は、上記第３流体通路１７９と連通されている。

上記吸着ハンド２０１には、分岐部材２１１がある。この分岐部材２１１内には、上記連結部内流体通路２０９に直交する方向（図４中左右方向）に延長された分岐用流路２１３が形成されている。また、上記分岐部材２１１には、上記分岐用流路２１３と上記分岐部材２１１の基端側（図４中上側）に開口された連結部材接続用貫通孔２１５が形成されている。また、この連結部材接続用貫通孔２１５内には、雌ネジ部２１７が形成されている。この雌ネジ部２１７に、上記吸着ハンド連結部材２０３の雄ネジ部２０７が螺合されることで、上記分岐部材２１１と上記吸着ハンド連結部材２０３とが固定される。

また、上記分岐部材２１１の図４中左右方向両端側には、それぞれ、上記分岐用流路２１３と連通され、上記分岐部材２１１の先端側（図４中下側）に開口される先端部材接続用貫通孔２１９、２１９が形成されている。これら先端部材接続用貫通孔２１９、２１９内には、それぞれ、雌ネジ部２２１、２２１が形成されている。
また、上記分岐用流路２１３の両端は、上記分岐用流路２１３の両端側に、例えば、螺合・固定される栓２２３、２２３によって閉塞されている。

上記分岐部材２１１には、吸着ハンド先端部材２２５、２２５がチェックバルブ２２７、２２７を介して設置されている。上記吸着ハンド先端部材２２５には、軸心方向（図４中上下方向）に延長された吸着ハンド先端側流体通路２２９が形成されている。また、吸着ハンド先端部材２２５、２２５の基端側（図４中上端側）雄ネジ部２３１が形成されている。
また、上記チェックバルブ２２７にも、軸心方向（図４中上下方向）に延長されたチェックバルブ側流体通路２３３が形成されている。このチェックバルブ側流体通路２３３の基端側（図４中上側）は先端側（図４中下側）より径が小さい縮径部２３３ａとなっている。上記チェックバルブ側流体通路２３３の先端（図４中下端）にはメッシュ状のシート２３４が設置されている。そして、上記チェックバルブ側流体通路２３３の縮径部２３３ａと上記シート２３４との間には、ボール２３６が設置されている。上記チェックバルブ側流体通路２３３内を流体が基端側から先端側（図４中上側から下側）に移動した場合は、上記ボール２３６は上記シート２３４に受け止められ、上記チェックバルブ側流体通路２３３内の流体の流通が許容された状態となるが、先端側から基端側（図４中下側から上側）に移動した場合は、上記ボール２３６は上記縮径部２３３ａを塞ぎ、上記チェックバルブ側流体通路２３３内の流体の流通が規制された状態となる。
また、上記チェックバルブ側流体通路２３３の先端側（図４中下端側）には雌ネジ部２３５が形成されている。この雌ネジ部２３５に上記吸着ハンド先端部材２２５の雄ネジ部２３１が螺合されることで、上記吸着ハンド先端部材２２５が上記チェックバルブ２２７に固定される。
また、上記チェックバルブ２２７の基端側には雄ネジ部２３７が形成されており、この雄ネジ部２３７を上記分岐部材２１１の雌ネジ部２２１に螺合させることで、上記チェックバルブ２２７が上記分岐部材２１１に固定される。

また、図２に示すように、回動中心軸支持部材１１１の基部１１３には、先端カバ２４１が設置されている。この先端カバ２４１によって、手首ユニット４１の回動中心軸１２１、回転中心軸１５１、及び、回転軸１７３の先端側（図４中下端側）以外の部分と、それらの周辺の構成要素が覆われている。
また、上記先端カバ２４１には、スリットカバ押え２４２が設置されており、このスリットカバ押え２４２にはスリット２４３が設けられている。このスリット２４３を介して、上記回転軸１７３の先端側が上記先端カバ２４１の外部に突出されているとともに、上記スリット２４３によって、回動中心軸１２１の回転による上記回転軸１７３の回動が許容されている。

また、上記スリット２４３の上記回転軸１７３が突出された部分以外の部分は、例えば、ステンレス製の薄板からなるスリットカバ２４５、２４５によって閉塞されている。上記スリット２４３には、上記スリット２４３に沿って移動可能であり、上記回転軸１７３の先端側（図２中下側）によって貫通され、且つ、上記回転軸１７３の回転を許容するスリットカバ取付部材２４７が設置されている。このスリットカバ取付部材２４７の移動方向両側（図２中左右方向両側）には、図２中左下から右上に向かう方向を軸として回動可能に設置されたスリットカバ用ジョイント２４９、２４９を介して、上記スリットカバ２４５、２４５が設置されている。

また、歯車収容部材７１の外周側であって図２中左右方向両側のそれぞれには、第１スリットカバ案内部材２５１と図示しない第１スリットカバ案内部材が設置されており、モータ支持部材４３の仕切り壁４７の外周側であって図２中左右方向両側のそれぞれにも、第２スリットカバ案内部材２５３と図示しない第２スリットカバ案内部材が設置されている。上記スリットカバ２４５、２４５の内の一方の端部側は、上記歯車収容部材７１の外周側と上記第１スリットカバ案内部材２５１との間、上記モータ支持部材４３の円板部４５に形成されたスリットカバ用貫通孔２５５、及び、上記モータ支持部材４３の仕切り壁４７の外周側と上記第２スリットカバ案内部材２５３との間に、収容・配置されている。また、上記スリットカバ２４５、２４５の内の他方の端部側は、上記歯車収容部材７１の外周側と上記図示しない第１スリットカバ案内部材との間、上記モータ支持部材４３の円板部４５に形成された図示しないスリットカバ用貫通孔、及び、上記モータ支持部材４３の仕切り壁４７の外周側と上記図示しない第２スリットカバ案内部材との間に、収容・配置されている。
また、上記スリットカバ押え部材２４２は上記スリットカバ２４５、２４５の幅方向（図２中左下から右上に向かう方向）端部を摺動可能に押圧している。また、スリットカバ２４５、２４５は、回動軸１７３の回動とともに上記回転軸１７３の回動方向へ移動されるが、スリット２４３は常にスリットカバ２４５、２４５によって閉塞されようになっている。
また、モータ支持部材４３、モータカバ６９ａ、６９ｂ、歯車収容部材７１、駆動軸支持部材７３、先端カバ２４１によって、手首ユニット４１のハウジング２５７が構成されている。

次に、本発明の一実施の形態による作用について説明する。
まず、ロボット１による動作の概要について説明する。手首ユニット４１は、Ｘ軸用アクチュエータ３ａ、３ｂによって図１中Ｘ軸方向の任意の位置に移動され、Ｙ軸用アクチュエータ２１によって図１中Ｙ軸方向の任意の位置に移動され、Ｚ軸Ｒ軸一体アクチュエータ３３によって図１中Ｚ軸方向の任意の位置に移動される。

また、上記手首ユニット４１の先端に設置された吸着ハンド２０１は、回転軸１７３の回転により、図１中Ｚ軸を中心に回転動作されるとともに、回転軸１７３の回動中心軸１２１を中心とした回動により回動動作される。
また、例えば、図示しないポンプによって吸引することで、上記吸着ハンド２０１の吸着ハンド先端側流体通路２２９、２２９内に負圧を発生させ、上記吸着ハンド２０１によって、図示しない対象物を吸着・保持することができる。
なお、例えば、吸着ハンド先端部材２２５、２２５のうちの一方によって、図示しない対象物を吸着した場合、吸着ハンド先端部材２２５、２２５のうちの他方のチェックバルブ２２７が閉じる。これにより、上記吸着ハンド先端部材２２５、２２５のうちの他方からエアが逃げ、上記吸着ハンド先端部材２２５、２２５のうちの一方によって吸着した上記図示しない対象物が脱落してしまうことを防止している。

また、上記ロボット１は、図示しない制御装置によって制御されるが、例えば、画像処理によって対象物の場所を検出して、上記手首ユニット４１の吸着ハンド２０１の先端を、上記対象物の場所まで移動させる。その際、上記対象物が傾いていても、その傾きに応じて、上記吸着ハンド２０１の向きを上記回転動作と上記回動動作によって制御することで、上記対象物に対向・配置させることができ、対象物を確実に吸着するようにしている。

次に、上記手首ユニット４１による上記吸着ハンド２０１の回転動作及び回動動作の詳細について説明する。
まず、第１モータ４９ａの出力軸５３が図４中下側から見て時計回り方向に回転・駆動され、第２モータ４９ｂが回転・駆動されない場合について説明する。
上記第１モータ４９ａによって、外側駆動軸７７が回転され、その回転が、外側駆動軸第２歯車８９と回動中心軸第１歯車１４３及び回転軸第２歯車１９３を介して伝達されて回転軸１７３が図４中下側から見て時計回り方向に回転される。また、この回転軸１７３の回転により、回転軸第１歯車１９１を介して回動中心軸第２歯車１４７を回転させようとするが、この回動中心軸第２歯車１４７は内側駆動軸第２歯車１０１に噛合されており、この内側駆動軸第２歯車１０１が固着された内側駆動軸９５には内側駆動軸第１歯車９７が固着されていて、この内側駆動軸第１歯車９７は第２モータ側歯車９９に噛合されているので、上記回動中心軸第２歯車１４７は回転されず、上記回転軸第１歯車１９１が上記回動中心軸第２歯車１４７の周りを公転することになる。これにより、上記回転軸１７３は、回動中心軸１２１を中心に図４中紙面垂直方向奥側に回動動作される。
すなわち、上記第１モータ４９ａが回転・駆動され、第２モータ４９ｂが回転・駆動されない場合は、上記吸着ハンド２０１の図４中下側から見て時計回り方向の回転動作と図４中紙面垂直方向奥側への回動動作が同時に行われることになる。

また、上記第１モータ４９ａの出力軸５３が図４中下側から見て反時計回り方向に回転・駆動され、上記第２モータ４９ｂが回転・駆動されない場合は、同様にして、上記吸着ハンド２０１の図４中下側から見て反時計回り方向の回転動作と図４中紙面垂直方向手前側への回動動作が同時に行われることになる。

次に、第２モータ４９ｂの出力軸５３が図４中下側から見て時計回り方向に回転・駆動され、第１モータ４９ａが回転・駆動されない場合について説明する。
上記第２モータ４９ｂによって、内側駆動軸９５が回転され、その回転が、内側駆動軸第２歯車１０１と回動中心軸第２歯車１４７及び回転軸第１歯車１９１を介して伝達されて回転軸１７３が図４中下側から見て時計回り方向に回転される。また、この回転軸１７３の回転により、回転軸第２歯車１９３を介して回動中心軸第１歯車１４３を回転させようとするが、この回動中心軸第１歯車１４３は外側駆動軸第２歯車８９に噛合されており、この外側駆動軸第２歯車９８が固着された外側駆動軸７７には外側駆動軸第１歯車８１が固着されていて、この外側駆動軸第１歯車８１は第１モータ側歯車８３に噛合されているので、上記回動中心軸第１歯車１４３は回転されず、上記回転軸第２歯車１９３が上記回動中心軸第１歯車１４３の周りを公転することになる。これにより、上記回転軸１７３は、回動中心軸１２１を中心に図４中紙面垂直方向手前側に回動動作される。
すなわち、上記第２モータ４９ｂが回転・駆動され、第１モータ４９ａが回転・駆動されない場合は、上記吸着ハンド２０１の図４中下側から見て時計回り方向の回転動作と図４中紙面垂直方向手前側への回動動作が同時に行われることになる。

また、上記第２モータ４９ｂの出力軸５３が図４中下側から見て反時計回り方向に回転・駆動され、上記第１モータ４９ａが回転・駆動されない場合は、同様にして、上記吸着ハンド２０１の図４中下側から見て反時計回り方向の回転動作と図４中紙面垂直方向奥側への回動動作が同時に行われることになる。

以上より、上記第１モータ４９ａ又は上記第２モータ４９ｂを単独で回転・駆動させると、上記吸着ハンド２０１の回転動作と回動動作が同時に行われるが、上記第１モータ４９ａを一の方向に回転・駆動させた場合と上記第２モータ４９ｂを同方向に回転・駆動させた場合を比較すると、回転動作の向きは同じで、回動動作の向きが異なっている。

次に、上記第１モータ４９ａと上記第２モータ４９ｂの両方を同じ回転数で回転駆動する場合について説明する。
まず、上記第１モータ４９ａを図４中下側から見て時計回り方向に回転・駆動させ、上記第２モータ４９ｂを図４中下側から見て時計回り方向に回転・駆動させると、回動動作が相殺され、吸着ハンド２０１の図４中下側から見て時計回り方向の回転動作のみが行われるようになる。
また、上記第１モータ４９ａを図４中下側から見て反時計回り方向に回転・駆動させ、上記第２モータ４９ｂを図４中下側から見て反時計回り方向に回転・駆動させると、回動動作が相殺され、吸着ハンド２０１の図４中下側から見て反時計回り方向の回転動作のみが行われるようになる。
また、上記第１モータ４９ａを図４中下側から見て時計回り方向に回転・駆動させ、上記第２モータ４９ｂを図４中下側から見て反時計回り方向に回転・駆動させると、回転動作が相殺され、吸着ハンド２０１の図４中紙面垂直方向奥側への回動動作のみが行われるようになる。
また、上記第１モータ４９ａを図４中下側から見て反時計回り方向に回転・駆動させ、上記第２モータ４９ｂを図４中下側から見て時計回り方向に回転・駆動させると、回転動作が相殺され、吸着ハンド２０１の図４中紙面垂直方向手前側への回動動作のみが行われるようになる。
また、上記第１モータ４９ａと上記第２モータ４９ｂの回転数を適宜制御することで、上記回転動作と上記回動動作を組み合わせた動作が成される。

次に、上記吸着ハンド２０１による図示しない対象物の吸着について説明する。
前記したように、第１流体通路１２３、第２流体通路１５５、第３流体通路１７９と、上記吸着ハンド２０１内の、連結部内流体通路２０９、分岐用流路２１３、チェックバルブ側流体通路２３３、吸着ハンド先端側流体通路２２９が連通されており、図示しない真空ポンプによって、配管１３９及びエルボ継手１３１を介して、上記吸着ハンド先端側流体通路２２９、２２９内に負圧を発生させるようになっており、それによって、対象物を吸着・保持する。
また、Ｏリング１８９により、回転中心軸１５１に対する回転軸１７３の回転を許容しつつ、第２流体通路１５５と第３流体通路１７９との間の気密を担保するようにしている。

次に、本発明の一実施の形態による効果について説明する。
まず、第３流体通路１７９は、上記第２流体通路１５５と同軸上に配置された状態で、上記第２流体通路１５５と連通されているため、回転軸１７３の外径を増大させることなく流体通路の内装化を図ることができ、これにより、手首ユニット４１を小型化できる。

また、上記回転中心軸１５１と上記回転軸１７３との間に上記Ｏリング１８９が設置されているので、上記回転中心軸１５１に対する上記回転軸１７３の回転を許容しつつ、第２流体通路１５５と第３流体通路１７９との間の気密を担保することができる。
また、上記手首ユニット４１の小型化によって、上記ロボット１も小型化することができる。

なお、本発明は前記一実施の形態に限定されない。
例えば、前記一実施の形態の場合には、真空引きによる対象物の吸着・保持を例に挙げ、その為の真空引き通路を工夫した場合を説明したが、それに限定されるものではなく、例えば、回転軸にノズルを設置し、このノズルから、空気を吐出させるような場合にも同様に適用可能である。
また、上記回転軸に設置される対象物の大きさ、形状等には、様々な場合が考えられる。
また、前記一実施例の場合には気体を例に挙げて説明したが、液体の場合にも同様に適用可能である。
また、ロボットの構成としても、前記一実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば、手首ユニットを水平多関節ロボットや垂直多節ロボットに設置する場合、等、様々な構成が考えられる。
その他、図示した構成は一例であり様々な場合が考えられる。

本発明は、例えば、産業用ロボットに設置される手首ユニットとロボットに係り、流体通路を内装しつつ小型化できるように工夫したものに関し、特に、３軸直交ロボットに好適である。

１ロボット
４１手首ユニット
４９ａ第１モータ（駆動モータ）
４９ｂ第２モータ（駆動モータ）
１２１回動中心軸
１２３第１流体通路
１５１回転中心軸
１５５第２流体通路
１７３回転軸
１７９第３流体通路
１８９Ｏリング（パッキン）
２５７ハウジング

Claims

ハウジングと、
上記ハウジング内に内装された駆動モータと、
上記ハウジング内に回転可能に内装された回動中心軸と、
上記ハウジング内に内装され上記駆動モータによって駆動されて上記回動中心軸と一体に回動する回転中心軸と、
上記ハウジング内に内装され上記駆動モータによって駆動されて上記回転中心軸の周りを回転する回転軸と、
上記回動中心軸内に形成された第１流体通路と、
上記回転中心軸内に形成された第２流体通路と、
上記回転軸に形成された第３流体通路と、
を具備し、
上記回動中心軸の軸方向に直交するように上記回転中心軸の一端側が上記回動中心軸に固着されることで上記第１流体通路と第２流体通路が連通され、
上記回転中心軸の他端側の外周側に上記回転軸が回転可能に設置されることで上記第２流体通路と上記第３流体通路が同軸上に連通されることを特徴とする手首ユニット。
請求項１記載の手首ユニットにおいて、
上記回転中心軸と上記回転軸との間にはパッキンが設置されていることを特徴とする手首ユニット。
請求項１又は請求項２記載の手首ユニットにおいて、
上記ハウジングには、スリットが形成され、
上記スリットを介して、上記回転軸の先端側が上記ハウジングの外側に突出されているとともに、上記スリットによって、上記回動中心軸の回転による上記回転軸の回動が許容され、
上記スリットの上記回転軸の突出部以外は、スリットカバにより閉塞されることを特徴とする手首ユニット。
請求項３記載の手首ユニットにおいて、
上記回転軸には、上記スリットに沿って移動可能であり、上記回転軸の先端側によって貫通され、且つ、上記回転軸の回転を許容するスリットカバ取付部材が設置され、
上記スリットカバ取付部材の移動方向両側には上記スリットカバが設置されていることを特徴とする手首ユニット。
請求項１〜請求項４の何れかに記載の手首ユニットが移動可能に設置されていることを特徴とするロボット。