JPH028713Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は構造を簡略化したロボツトの関節装置
に関する。

〔従来の技術〕

ロボツトの関節に関する機構としては、すでに
色々の機構が提案されている。従来のロボツトの
腕や手先等の駆動手段の代表的なものは、いわゆ
る人間にたとえれば肩やひじに相当する部分に電
動機を設け、チエーンやワイヤ等を介して腕や手
先等を駆動するようにした構造となつている。

しかし、最近では、ロボツト動作時の精度に対
する要求が厳しくなつており、それに応えるべ
く、上記構造のものに代えて、チエーンやワイヤ
等のかわりに、腕や手先等につながる軸やパイプ
等を同心状に配置し、数台の電動機によりそれぞ
れの軸やパイプ等に回転力を伝達するようにした
ものが考えられている。

第３図、第４図には回転力伝達部材として軸、
パイプを使つたロボツト関節装置の一例を示す。
１は上腕、２は下腕で、両者は同一直線上の軸３
ａ，３ｂで互いに回動し得るように連結されてい
る。上腕１内の中心線上には第１駆動軸４が支持
され、その先端にはかさ歯車５が設けられてい
る。前記軸３ａ上にはかさ歯車５と噛み合うかさ
歯車６が回転自在に支持されている。一方、下腕
２の中心には第１被動軸７が支持され、その後端
には前記かさ歯車６と噛み合うかさ歯車８が設け
られている。前記第１駆動軸４の外側には軸受
（図示省略）を介してパイプ状の第２駆動軸９が
支持され、その先端にはかさ歯車１０が設けられ
ている。前記軸３ａ上には、このかさ歯車１０と
噛み合うかさ歯車１１が回転自在に支持されてい
る。下腕２内において第１被動軸７の回りには軸
受（図示省略）を介してパイプ状の第２被動軸１
２が支持され、その後端には前記かさ歯車１１と
噛み合うかさ歯車１３が設けられている。前記第
２駆動軸９の外側には軸受（図示省略）を介して
パイプ状の第３駆動軸１４が支持され、その先端
にはかさ歯車１５が設けられている。下腕２側に
軸３ａと同心にしてかさ歯車１６が一体的に取付
けられている。各駆動軸４，９，１４の後部側に
はそれぞれ電動機が連結され、又、第１被動軸７
及び第２被動軸１２の先端側はそれぞれ手首部に
連結される。

この関節装置において、第３駆動軸１４を回転
すれば、かさ歯車１５，１６と回転力が伝わり、
上腕１に対し下腕２は軸３ａ，３ｂ（Ｏ−O′軸）
を中心に回転される。即ち、第４図で示せばＡ−
A′軸（上腕１）が固定されたまま、Ｂ−B′軸
（下腕２）が＋αあるいは−αの方向に回転する
のである。このとき、下腕２の回転により、かさ
歯車８，１３は下腕２の回転角度だけ回転するこ
とになるが、この角度だけ第３駆動軸１４とは逆
の方向に第１、第２駆動軸４，９が回転するよう
に制御すれば、Ｏ−O′軸を中心とする下腕２の
回転にもかかわらず、かさ歯車８，１３は回転せ
ず、静止状態を保つことができる。つまり、下腕
２の回動に伴う手首部の干渉が防止されるのであ
る。又、手首部につながる第１、第２被動軸７，
１２はおのおのの電動機により第１、第２駆動軸
４，９を回転すれば駆動される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記ロボツト関節装置は精度的にも構造的にも
すぐれたものであるが、操作の上で干渉個所の減
少が要求され、又更に構造を簡略化、部品点数を
減少することが要求されている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決する本考案に係るロボツトの
関節装置の構造は、 上腕と下腕とを屈曲自在に連結し、 上腕内に、駆動回転される第１、第２、第３駆
動軸を第１駆動軸を中心にして同心状に配置する
と共に、各駆動軸の先端部にそれぞれ駆動側かさ
歯車を設け、 下腕内に、後端部に被動側かさ歯車を有する第
１被動軸を支持すると共に、二つの被動側かさ歯
車部を有する第２被動軸を第１被動軸の外側に同
心状に設け、 さらに、上腕と下腕の屈曲中心上に屈曲中心軸
を設け、この屈曲中心軸上に、第１駆動軸先端の
駆動側かさ歯車と第１被動軸後端の被動側かさ歯
車とに噛み合う第１中間かさ歯車を回転自在に設
けると共に、第２駆動軸先端の駆動側かさ歯車と
第２被動軸の一の被動側かさ歯車部とに噛み合う
第２中間かさ歯車と、第３駆動軸先端の駆動側か
さ歯車と第２被動軸のもう一つの被動側かさ歯車
部とに噛み合う第３中間かさ歯車とを向き合わ
せ、かつ回転自在に設けたことを特徴とする。

〔実施例〕

第１図には一実施例に係るロボツト関節装置の
断面を示す。２１はロボツトの上腕（先端部のみ
示す）で、下腕（後端部のみ示す）２２がその軸
部２３でもつて軸受２４を介して軸部２３（Ｏ−
O′軸）回りに回転自在に連結されている。上腕
２１には、先端に駆動側大かさ歯車２５を有し後
端が減速機等を介して電動機に連結されるパイプ
状の第３駆動軸２６が軸受２７を介して回転可能
に支持され、その内側には、先端に駆動側かさ歯
車２８を有し後端が減速機等を介して電動機に連
結されるパイプ状の第２駆動軸２９が軸受３０を
介して回転可能に支持され、その内側には、先端
に駆動側小かさ歯車３１を有し後端が減速機等を
介して電動機に連結される第１駆動軸３２が軸受
３３を介して回転可能に支持されている。下腕２
２を上腕２１に対し連結する軸部２３間には軸部
２３中心（Ｏ−O′軸）と中心を一致させて、屈
曲中心軸３４が軸受３５を介して回転自在に支持
され、この屈曲中心軸３４上には、第３駆動軸２
６先端の駆動側大かさ歯車２５と噛み合う第三中
間かさ歯車３６が軸受３７を介して回転自在に支
持され、又第２駆動軸２９先端の駆動側中かさ歯
車２８と噛み合う第二中間かさ歯車３８が軸受３
９を介して回転自在に支持され、更に第１駆動軸
３２先端の駆動側小かさ歯車３１と噛み合う第一
中間かさ歯車４０が軸受４１を介して回転自在に
支持されている。一方、下腕２２には、屈曲中心
軸３４上の第二中間かさ歯車３６、第二中間かさ
歯車３８と噛み合う被動側大かさ歯車４２、被動
側中かさ歯車部４３を一体に有するパイプ状の第
２被動軸４４が軸受４５を介して回転自在に支持
されている。この第２被動軸４４の内側には、後
端に屈曲中心軸３４上の第一中間かさ歯車４０と
噛み合う被動側小かさ歯車４６を具えた第１被動
軸４７が軸受４８を介して回転自在に支持されて
いる。第１、第２被動軸４７，４４の先端部はロ
ボツトの手首部に連結される。

第１駆動軸３２を回転すると、小かさ歯車３
１，４０，４６を介して第１被動軸４７に回転が
伝えられ、その先の手首部が作動される。

第３駆動軸２６を矢印ａ方向（ロボツト基端か
ら見て右回り）に回転させると共に第２駆動軸２
９も同じ方向（矢印ａ方向）に同じ角速度で回転
させると、第３駆動軸２６と一体の駆動側大かさ
歯車２５も矢印ａ方向に回転し、それと噛み合う
屈曲中心軸３４上の第二中間かさ歯車３６は矢印
ｃ方向に回転し、それと噛み合う第２被動軸４４
と一体の被動側大かさ歯車４２には矢印ｅ方向に
回転させようとする力が作用し、又、第２駆動軸
２９と一体の駆動側中かさ歯車２８も矢印ａ方向
に回転し、それと噛み合う屈曲中心軸３４上の第
二中間かさ歯車３８は矢印ｄ方向に回転し、それ
と噛み合う第２被動軸４４と一体の被動側中かさ
歯車部４３にはやはり矢印ｅ方向に回転させよう
とする力が作用し、結局第２被動軸４４は矢印ｅ
方向に回転することになる。

一方、第３駆動軸２６を矢印ａ方向に回転さ
せ、これと同時に第２駆動軸２９を反対方向（矢
印ｂ方向）に同じ角速度で回転させると、前述と
同様の経路により、駆動側大かさ歯車２５は矢印
ａ方向、屈曲中心軸３４上の第三中間かさ歯車３
６は矢印ｃ方向に回転し、第２被動軸４４と一体
の被動側大かさ歯車４２には矢印ｅ方向に回転さ
せようとする力が作用し、又第２駆動軸２９の矢
印ｂ方向への回転により、それと一体の中かさ歯
車２８は矢印ｂ方向に回転し、駆動側中かさ歯車
２８と噛み合う屈曲中心軸３４上の第二中間かさ
歯車３８は同軸上の第三中間かさ歯車３６と同様
に矢印ｃ方向に回転し、それと噛み合う第２被動
軸４４の被動側中かさ歯車部４３には一体の被動
側大かさ歯車４２にかかる回転力の方向と逆の方
向（矢印ｆ方向）に回転させようとする力が作用
する。従つて、第２被動軸４４には互いに逆方向
に回転させようとする力が作用することから回転
せず、屈曲中心軸３４上の第三中間かさ歯車３６
と第二中間かさ歯車３８とが同方向（矢印ｃ方
向）に回転し、第２被動軸４４を両側から挾んだ
ような状態で第１図において紙面に対し垂直下方
から上方へ回動させる。つまり、下腕２２が下方
から上方へ回動されるのである。第３駆動軸２６
と第２駆動軸２９の回転方向を反対にすれば、下
腕２２は上方から下方へ回動することになる。当
該関節装置の自由度を示す第２図でいえば、下腕
２２がＯ−O′軸回りに＋α方向あるいは−α方
向に回動するのである。

又、第２、３駆動軸２９，２６の回転方向及び
角速度をそれぞれ制御することにより、Ｏ−
O′軸を中心とする下腕２２の回転と共に第２被
動軸４４の回転も同時に行なうことができる。

尚、この関節装置では、下腕２２の回転は第２
駆動軸２９と第３駆動軸２６との回転によつて決
められるので、下腕２２の回転時下腕２２の自転
が干渉を受けることはない。

〔考案の効果〕

本考案に係るロボツト関節装置では、下腕の回
動時には下腕を回動させる被動軸は干渉しないの
で、従前のものと比べ干渉個所が少なくなり、制
御が容易となる。又、構造は極めて簡素化され、
ベアリングなども少なくても、部品点数の減少が
図れる。更に、二つのかさ歯車を有する被動軸の
回転は二つの電動機によりなされることになり、
被動軸先方へ大きな力を伝えることができ、ロボ
ツトの作業内容によつては最適となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るロボツト関節
装置の断面図、第２図は関節装置の自由度を示す
説明図、第３図は従来の関節装置の断面図、第４
図はその側面図である。 図面中、２１は上腕、２２は下腕、２５は駆動
側大かさ歯車、２６は第３駆動軸、２８は駆動側
中かさ歯車、２９は第２駆動軸、３１は駆動側小
かさ歯車、３２は第１駆動軸、３４は屈曲中心
軸、３６は第３中間かさ歯車、３８は第２中間か
さ歯車、４０は第１中間かさ歯車、４２は被動側
大かさ歯車部、４３は被動側中かさ歯車部、４４
は第２被動軸、４６は被動側小かさ歯車、４７は
第１被動軸である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 上腕と下腕とを屈曲自在に連結し、 上腕内に、駆動回転される第１、第２、第３駆
   動軸を第１駆動軸を中心にして同心状に配置する
   と共に、各駆動軸の先端部にそれぞれ駆動側かさ
   歯車を設け、 下腕内に、後端部に被動側かさ歯車を有する第
   １被動軸を支持すると共に、二つの被動側かさ歯
   車部を有する第２被動軸を第１被動軸の外側に同
   心状に設け、 さらに、上腕と下腕の屈曲中心上に屈曲中心軸
   を設け、この屈曲中心軸上に、第１駆動軸先端の
   駆動側かさ歯車と第１被動軸後端の被動側かさ歯
   車とに噛み合う第１中間かさ歯車を回転自在に設
   けると共に、第２駆動軸先端の駆動側かさ歯車と
   第２被動軸の一の被動側かさ歯車部とに噛み合う
   第２中間かさ歯車と、第３駆動軸先端の駆動側か
   さ歯車と第２被動軸のもう一つの被動側かさ歯車
   部とに噛み合う第３中間かさ歯車とを向き合わ
   せ、かつ回転自在に設けたことを特徴とするロボ
   ツトの関節装置。