JPH03213290A - 産業用ロボットの手首機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、駆動用のモータを手首に搭載した産業用ロボ
ットに係り、特に、自由度の多い手首を必要とする産業
用ロボットに好適な手首機構に関する。

〔従来の技術〕

例えば多関節型などの産業用ロボットでは、手首を駆動
するアクチュエータ（モータ）を、この手首から離れた
腕部などに設ける方式のものが多い。

しかして、近年、手首の自由度の増加についての要求が
たかまるにつれ、手首に直接モータを搭載し、これによ
り、ロボット駆動系の複雑化をあまりもたらさずに、容
易に自由度の追加が得られるようにしたロボットが提案
され、その例を実開昭６０−１１７８１号公報にみるこ
とが出来る。

ところで、この従来技術では、第５図に示すように、手
首に搭載したモータにより、手首のひねり方向の駆動を
行なうようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、手首に対するモータの搭載位置や搭載
姿勢についての配慮がされておらず、手首の駆動に際し
て、手首に取付けである溶接トーチなどの工具以外の、
手首の一部がワークに接触しやすく、作業内容が制限さ
れるため、使い勝手が良くないという問題があった。

また、この結果、ティーチング作業時にも、手首をワー
クに衝突させやすく、故障を起しやすいという問題もあ
った。

本発明の目的は、手首の形状が合理的で、動作に制約を
受ける虞れが少なく、外部との干渉が起りにくくでき、
手首の自由度の増加による適応性に富んだ作業が充分に
享受出来るようにした、産業用ロボットの手首機構を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、手首機構を、延長
端が前腕軸及びその延長部分に直交することのない第１
の回動軸により前腕の他端部に回動可能に保持した産業
用ロボットにおいて、この手首機構が上記第１の回動軸
による自由度に加え、更に少なくとも１の自由度をもち
、この少なくとも１の自由度を与えるためのモータが、
その回転子軸のモータ本体中に含まれた部分が上記第１
の回動軸と対向するようにして、上記手首機構に取付け
られるようにしたものである。

実施例に即していえば、ロボットの前腕に対して傾動可
能に保持した手首の曲げハウジングに、振り駆動用のモ
ータを、二〇モータの回転子軸が上記ハウジングと平行
になるようにして搭載したものである。

〔作用〕

ロボットの前腕に対する手首の最初の駆動軸とモータの
回転子軸とが、このモータの本体に含まれた部分で対向
するように設けたので、手首の姿勢変化によるモータの
外形部分での動きを最小限に抑えることが出来、ワーク
など外部の物との干渉が起りにくくなり、手首の動きに
対する制約をなくし、手首の姿勢を任意に制御出来る。

〔実施例〕

以下、本発明による産業用ロボットの手首機構について
、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図、および第２図は本発明の一実施例の断面図で、
第２図は第１図の矢印Ｙ方向から見た一部断面図であり
、これらの図において、手首機構全体はＷＲで表わして
あり、ｌは前腕、２は曲げ駆動軸、３はひねり駆動軸、
４はベアリングで曲げ駆動軸２を支持するもの、５は曲
げ駆動用のかさ歯車、６，２０はひねり伝達軸、７．８
．９．１０．１１．それに１２はひねり伝達用かさ歯車
である。

１３は曲げハウジングで、ベアリング１３Ｂにより前腕
１に保持され、この前腕１に対して矢印Ａで示す曲げ方
向に回動可能にされているもの、１４は振りハウジング
で、ベアリング１４Ｂにより曲げハウジング１３に保持
され、この曲げハウジング１３に対して矢印Ｂで示す振
り方向に回動可能にされているものである。

１５は振り駆動用の減速機構で、ハーモニックドライブ
などと呼ばれるものであり、対をなすベアリング１５Ｂ
により軸支された入力軸と、振りハウジング１４に結合
された出力軸とを有している。１６．１７は平歯車、１
８は振り駆動用モータで、平歯車１６は減速機構１５の
駆動入力用、平歯車１７はモータ１８の回転子軸１８ａ
に取付けられ、平歯車１６に噛み合った歯車である。

１９はひねりハウジングで、ひねり軸１９ｓに取付けら
れ、２個のベアリング１９Ｂにより振りハウジング１４
に保持され、この振りハウジング１４に対して矢印Ｃで
示す振り方向に回動可能にされている。

従って、実施例では、軸６が手首の曲げ軸中心となり、
軸２０が振り軸中心に、そして軸１９ｓがその名の通り
、ひねり軸の中心となっていることになる。

第３図は、これら第１図、第２図に示した本発明の実施
例による手首機構ＷＲを備えた産業用ロボットの外観図
で、図において、２２はロボット据付用の架台、２３は
旋回台で、垂直な旋回軸（図示してない）により、上記
架台２２の上部に矢印りで示すように回動可能に保持さ
れているもの。

２４は上腕で、上記旋回軸と直角な上腕軸２４Ｓにより
、上記旋回台２３上に矢印Ｅで示すように傾動可能に下
端部（一端部）が保持されたものであり、この上＠２４
の上端部（他端部）に、前腕１が、上記上腕軸２４Ｓと
平行になった前腕軸ＩＳにより、矢印Ｆで示すように傾
動可能に一端部が保持されているのである。

次に、この実施例の動作について説明する。

まず、第３図から明らかなように、この実施例によるロ
ボットは多関節型の産業用ロボットを構成し、旋回台２
３による矢印り方向の旋回位置と、上腕２４による矢印
Ｅ方向の傾斜回動位置と、それに前腕ｌによる矢印Ｆ方
向の傾斜回動位置とを夫々制御することにより、手首機
構ＷＲを３次元空間の所定の範囲内で任意に動かし、位
置決めすることができる。

次に、第１図及び第２図に戻り、手首機構ＷＲの姿勢の
制御について説明する。

この実施例による手首機構ＷＲは、上記したように、矢
印Ａで表わす“曲げ゛と、矢印Ｂで表わす”振り”、そ
れに、矢印Ｃで表わす“ひねり”の３種の自由度をもち
、これらのうち、　゛曲げパと°ひねり”の制御は、前
腕ｌ内に設置しであるモータ（図示してない）から、そ
れぞれ“曲げパについては、曲げ駆動軸２とかさ歯車５
を介して曲げハウジング１３に駆動力が伝達され、“″
ひねり”については、ひねり駆動軸３とかさ歯車７．８
、ひねり伝達軸６、かさ歯車９．１０、ひねり伝達軸２
０、それにかさ歯車１１．１２を介してひねり軸１９ｓ
に駆動力が伝達され、ひねりハウジング１９が駆動され
るようになっている。

他方、“振り°゛の制御はモータ１８により行なわれ、
その回転子軸１８ａに取付けられている平歯車１７から
、これに噛み合っている平歯車１６に回転駆動力が伝達
され、減速機構１５を介して振りハウジング１４が駆動
されるようになっている。

そして、このとき、特に第２図から明らかなように、こ
の振り駆動用のモータ１８は、その回転子軸１８ａのモ
ータ本体内に含まれた部分が、軸６で表わされる曲げ軸
中心と直角に対向するようにして、曲げハウジング１３
Ｗに取付けてあり、この結果、この実施例によれば、手
首機構ＷＲの姿勢を変化させたときでの、このモータ１
８の外形部分での動きを最小限に抑えることが出来、ワ
ークなど、外部に存在する物体との干渉を充分に減少さ
せることが出来る。

これを第４図と第５図により説明する。

まず、第４図は本発明の実施例による場合で、上記した
ように、前腕１から手首機構ＷＲに至るところでの最初
の回動軸である曲げ軸をＡＳとすると、この曲げ軸ＡＳ
は、その延長端が上記前腕軸ｉｓ（第３図）及びその延
長部分に直交することのない第１の回動軸となっている
。

一方、手首機構ＷＲを動かして姿勢を変えたとき、この
手首機構ＷＲの工具Ｔが取付けであるひねりハウジング
１９と、曲げハウジング１４以外の部分で一番大きな動
きをする部分はモータ１８となっている。

しかして、本発明の実施例では、第４図に示すように、
このモータ１８が曲げ軸ＡＳに一番接近した位置に取付
けられているので、図示のように、ワークＷに対して溶
接トーチなどの工具Ｔを位置決めしたとき、モータ１８
がワークＷに接触するなどのことが起らず、与えられた
自由度を充分に活かすことができる。

一方、従来技術では、第５図に示すように、モータ１８
が大きく曲げハウジング１３から突出しているため、工
具Ｔの位置決めに際してワークＷに接触する場合を生じ
、与えられている自由度の活用に制限を生じてしまう。

従って、この本発明の実施例によれば、手首機構ＷＲに
与えられている自由度の充分な活用が可能で、ロボット
の性能を最大限に利用することができる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第０図は、“曲げパと゛振り°”の２自由度を有する手
首機構に本発明を適用した一実施例て、前腕１のフォー
ク状に形成し、その間にベアリング１３Ａと１３Ｂによ
り挾むようにして曲げハウジング１３を支持したもので
あり、前腕１内に設置しであるモータ（図示してない）
から曲げ駆動軸２とかさ歯車５を介して駆動力が伝達さ
れることにより、曲げハウジング１３が“曲げ゛°制御
されるようになっている。

一方、この曲げハウジング１３にベアリング１４Ｂによ
り回動自在に保持されている振りハウジング１４には、
減速機構１５の出力軸が結合し、この減速機構１５の入
力軸は、対になっている２個のベアリング１５Ｂにより
保持されている振り駆動軸１５Ｇに結合している。

この振り駆動軸１５Ｇの他端にはプーリ１６０が取付け
てあり、図示されていない振り駆動用のモータの回転子
軸に取付けであるブーりからタイミングベルトにより駆
動力が伝達されるようになっている。

そして、このモータは、その回転子軸が、振り駆動軸１
５ｃと平行になった状態で、この第６図の紙面から垂直
に、所定の間隔を隔てて曲げハウジング１３に取付けて
あり、このとき、その回転子軸のモータ本体内に含まれ
ている部分が曲げ軸ＡＳと直角に対向するように設定さ
れている。

従って、この実施例によっても、図示してない振り駆動
用のモータは、その平均的な位置が曲げ軸ＡＳから最小
限の距離に収まっており、ワークなどロボットの周囲に
存在する物体との干渉を充分に少なく抑えることが出来
、手首機構ＷＲの自由度を存分に活用することができる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、手首機構にモータを直接搭載しても、
二のモータの搭載による手首の動きに対する制約を最小
限に抑えることができるから、ロボット本体の駆動機構
にほとんど変更を加えないで手首自由度の追加を可能に
することが出来、容易にロボットの高性能化を得ること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による産業用ロボットの手首機構の一実
施例を示す断面図、第２図は同じく一部断面図、第３図
も同じく全体構成図、第４図は本発明の動作説明図、第
５図は従来技術の動作説明図、第６図は本発明の他の一
実施例を示す断面図である。 ｌ・・・・・・ロボットの前腕、２・・・・・・曲げ駆
動軸、３・・・・・・ひねり駆動軸、１３・・・・・・
曲げハウジングＳ１４・・・・・・振りハウジング、１
５・・・・・・減速機構、１８・・・・・・振り駆動用
モータ、１９・・・・・ひねリハウジンＩ３：曲１７″
ハウジンク゛１ １４：楳すハウジング′ Ｉ５：誠虐磨０龜 １９：ひわりハウジング 第２図 １８：害１９４２蛎も−９ 第３図 第４図 ！ 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、旋回軸により回動可能に架台上に保持された旋回台
   と、上記旋回軸と直角な上腕軸により上記旋回台上に傾
   動可能に一端部が保持された上腕と、上記上腕軸と平行
   な前腕軸により上記上腕の他端部に傾動可能に一端部が
   保持された前腕と、延長端が上記前腕軸及びその延長部
   分に直交することのない第１の回動軸により上記前腕の
   他端部に回動可能に保持された手首機構とを備えた産業
   用ロボットにおいて、上記手首機構が上記第１の回動軸
   による自由度に加え、更に少なくとも１の自由度をもち
   、この少なくとも１の自由度を与えるためモータが、そ
   の回転子軸のモータ本体中に含まれた部分が上記第１の
   回動軸と対向するようにして、上記手首機構に取付けら
   れていることを特徴とする産業用ロボットの手首機構。 ２、請求項１の発明において、上記第１の回動軸が上記
   手首機構の曲げ軸を構成し、且つ、上記前腕軸と平行に
   設けられていることを特徴とする産業用ロボットの手首
   機構。 ３、請求項１の発明において、上記第１の回動軸が上記
   手首機構の曲げ軸を構成し、且つ、上記前腕軸と直角に
   設けられていることを特徴とする産業用ロボットの手首
   機構。