JPH03221395A - 関節形産業用ロボットの重力補償機構 - Google Patents
関節形産業用ロボットの重力補償機構Info
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- JPH03221395A JPH03221395A JP1253082A JP25308289A JPH03221395A JP H03221395 A JPH03221395 A JP H03221395A JP 1253082 A JP1253082 A JP 1253082A JP 25308289 A JP25308289 A JP 25308289A JP H03221395 A JPH03221395 A JP H03221395A
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- 230000005484 gravity Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims abstract 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/0008—Balancing devices
- B25J19/0016—Balancing devices using springs
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
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。
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、関節形産業用ロボ７）の重力補償機構に関す
るものである。
るものである。
本発明は関節形産業用ロボットの重力補償機構において
、重力補償機構のハネ装置によりロボットアームの可動
範囲をせばめるという問題点、重力補償機構がロボット
アームの外側に設置され、作業空間に制約を与えるとい
う問題点、および上腕の重力補償機構を設置するのが困
難であるという問題点を解決しようとするものである。
、重力補償機構のハネ装置によりロボットアームの可動
範囲をせばめるという問題点、重力補償機構がロボット
アームの外側に設置され、作業空間に制約を与えるとい
う問題点、および上腕の重力補償機構を設置するのが困
難であるという問題点を解決しようとするものである。
第３図を参照に従来装置について説明する。
従来から固定基台３１に装着された第１モータにより水
平面で旋回駆動される旋回台３２に第２モータ及び、第
３モータが装着され、第１水平軸３５に回転可能に支持
され前記第２モータにより駆動される重力方向旋回アー
ム（第２アーム）３４と、第２アーム３４の上端部の第
２水平軸３６に回転可能に支持され、前記第３のモータ
により駆動される作業腕アーム（第３アーム）３７とを
備えた直接駆動関節形産業用ロボットが知られている。
平面で旋回駆動される旋回台３２に第２モータ及び、第
３モータが装着され、第１水平軸３５に回転可能に支持
され前記第２モータにより駆動される重力方向旋回アー
ム（第２アーム）３４と、第２アーム３４の上端部の第
２水平軸３６に回転可能に支持され、前記第３のモータ
により駆動される作業腕アーム（第３アーム）３７とを
備えた直接駆動関節形産業用ロボットが知られている。
この種の直接駆動関節形産業用ロボットにおいては、第
３アーム３７及び第２アーム３４の重力による上記第１
水平軸３５ＰＩりのモーメントが第２７−ム３４駆動用
の第２モータに加わり、第３アーム３７の重力による上
記第２水平軸３６周りのモーメントが第３アーム駆動用
の第３モータに加わるが、このモーメントは第２アーム
、第３アームの傾斜角度に応して変化するので、第２モ
ータ、第３モータに加わる負荷の大きさが第２アーム、
第３アームの傾斜角度に応じて変化する。
３アーム３７及び第２アーム３４の重力による上記第１
水平軸３５ＰＩりのモーメントが第２７−ム３４駆動用
の第２モータに加わり、第３アーム３７の重力による上
記第２水平軸３６周りのモーメントが第３アーム駆動用
の第３モータに加わるが、このモーメントは第２アーム
、第３アームの傾斜角度に応して変化するので、第２モ
ータ、第３モータに加わる負荷の大きさが第２アーム、
第３アームの傾斜角度に応じて変化する。
重力によるモーメントは、アームが水平位置にある時に
最大となり、アームが回転するに従ってモーメントはＣ
Ｏ８曲線状に減少し、アームの先端が鉛直上方または、
鉛直下方を向く時にＯとなる。このようなモーメントに
釣り合う反対方向のモーメントを与えるために、従来か
らロボットには重力補償機構が備えられている。
最大となり、アームが回転するに従ってモーメントはＣ
Ｏ８曲線状に減少し、アームの先端が鉛直上方または、
鉛直下方を向く時にＯとなる。このようなモーメントに
釣り合う反対方向のモーメントを与えるために、従来か
らロボットには重力補償機構が備えられている。
第３図における従来の重力補償機構では、一端が旋回台
部３２に他端が第３アーム３４上方に取り付けられたハ
ネ装置３３により重力を補償している。
部３２に他端が第３アーム３４上方に取り付けられたハ
ネ装置３３により重力を補償している。
この従来の重力補償機構の場合、重力による第１水平軸
３５周りのモーメントに対してバネ装置３３のハネ力に
よる反対方向のモーメントが第１水平軸３５周りに与え
られるが、バネ装置３３により第２アーム３４の可動範
囲に制限が加えられるという問題点、ハネ装置３３の重
力補償機構が第２アーム３４の外側に設置され作業空間
に制約を与えるという問題点、重力による第３アーム３
７の第２水平軸３６線周りのモーメントを補償できない
ため第３モータが第２軸線周りのモーメントを補償する
ために大型化するという問題点があった。
３５周りのモーメントに対してバネ装置３３のハネ力に
よる反対方向のモーメントが第１水平軸３５周りに与え
られるが、バネ装置３３により第２アーム３４の可動範
囲に制限が加えられるという問題点、ハネ装置３３の重
力補償機構が第２アーム３４の外側に設置され作業空間
に制約を与えるという問題点、重力による第３アーム３
７の第２水平軸３６線周りのモーメントを補償できない
ため第３モータが第２軸線周りのモーメントを補償する
ために大型化するという問題点があった。
これらの問題点を解決するため本発明は、重力方向に回
動する上腕と下腕を有する産業用ロボットの重力補償機
構において、上記上腕と下腕とのそれぞれにカム機構か
らなる重力補償機構をロボット内部に設けた重力補償機
構であって、固定基台に装着された第１モータにより駆
動される旋回台上に第２モータ及び、第３モータが装着
され、第１水平軸に回転可能に支持され前記第２モータ
により駆動される下腕と、下腕の上端部の第２水平軸に
回転可能に支持され前記第３モータにより駆動される上
腕とを備えた関節形産業用ロボットにおいて、前記旋回
台には前記第１水平軸上に下腕と連動する第１回転板が
回転可能に設けられており、第１回転板には第１水平軸
上から偏心して第１カムフォロアが取り付けられており
、カムフォロアが前記旋回台にリニアガイドによって保
持された第１スライダの上面に接触しており、一方、前
記旋回台内部に第１スプリングが配置されており、第１
スプリングの上端が前記第１スライダの下端と連結され
ており、また、前記旋回台には、前記第１水平軸上に上
腕と連動する第２回転板が回転可能に設けられており、
第２回転板には第１水平軸上から偏心して第２カムフォ
ロアが取り付けられており、カムフォロアが前記旋回台
にリニアガイドによって保持された第２スライダの上面
に接触しており、前記旋回台内部に第２スブリングが第
１スプリングと同軸に配置されており、第２スプリング
の上端が前記第２スライダの下端と連結されていること
を特徴とする重力補償機構を提供するものである。
動する上腕と下腕を有する産業用ロボットの重力補償機
構において、上記上腕と下腕とのそれぞれにカム機構か
らなる重力補償機構をロボット内部に設けた重力補償機
構であって、固定基台に装着された第１モータにより駆
動される旋回台上に第２モータ及び、第３モータが装着
され、第１水平軸に回転可能に支持され前記第２モータ
により駆動される下腕と、下腕の上端部の第２水平軸に
回転可能に支持され前記第３モータにより駆動される上
腕とを備えた関節形産業用ロボットにおいて、前記旋回
台には前記第１水平軸上に下腕と連動する第１回転板が
回転可能に設けられており、第１回転板には第１水平軸
上から偏心して第１カムフォロアが取り付けられており
、カムフォロアが前記旋回台にリニアガイドによって保
持された第１スライダの上面に接触しており、一方、前
記旋回台内部に第１スプリングが配置されており、第１
スプリングの上端が前記第１スライダの下端と連結され
ており、また、前記旋回台には、前記第１水平軸上に上
腕と連動する第２回転板が回転可能に設けられており、
第２回転板には第１水平軸上から偏心して第２カムフォ
ロアが取り付けられており、カムフォロアが前記旋回台
にリニアガイドによって保持された第２スライダの上面
に接触しており、前記旋回台内部に第２スブリングが第
１スプリングと同軸に配置されており、第２スプリング
の上端が前記第２スライダの下端と連結されていること
を特徴とする重力補償機構を提供するものである。
本発明による関節形産業用ロボットによれば、重力補償
機構が旋回台部に内蔵され、下腕の重力による第１水平
軸周りのモーメントに対し、第１スプリングのバネ力に
よる反対方向のモーメントが与えられ、上腕の重力によ
る第２水平軸周りのモーメントはリンクを介して第１水
平軸周りのモーメントとなり、第２スプリングのハネ力
による反対方向のモーメントが与えられることになり、
第２軸の動作範囲がバネ機構により制限されることがな
くなり、上腕の重力によるモーメントを補償でき、重力
補償機構が内蔵されているので重力補償機構が第２アー
ムの外側に設置され作業空間に制約を与えることもなく
なる。
機構が旋回台部に内蔵され、下腕の重力による第１水平
軸周りのモーメントに対し、第１スプリングのバネ力に
よる反対方向のモーメントが与えられ、上腕の重力によ
る第２水平軸周りのモーメントはリンクを介して第１水
平軸周りのモーメントとなり、第２スプリングのハネ力
による反対方向のモーメントが与えられることになり、
第２軸の動作範囲がバネ機構により制限されることがな
くなり、上腕の重力によるモーメントを補償でき、重力
補償機構が内蔵されているので重力補償機構が第２アー
ムの外側に設置され作業空間に制約を与えることもなく
なる。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
、第２図は本発明の一実施例を示すものである。これら
の図において、直接駆動関節形産業用ロボットの固定基
台１には、第１モータ２４が取り付けられ、このモータ
のステータ側２４ａは基台ｌに固定され、ロータ側（出
力側）２４ｂは基台ｌの上部に水平方向旋回可能に設置
された旋回台６に連繋されている。従ってモータ２４の
回転により旋回台６は水平旋回される。旋回台６の上部
には、軸受１２．１６が設けられ、第１水平軸７周りに
回転可能に第１シャフト１）．第２シヤフト１５が支承
されている。そして、この第１シヤフト１）の一端側に
は第１下腕（第１アーム）８が、第２シヤフト１５の一
端側には第２下腕（第２アーム）８ａが固定され、それ
ぞれ第１．第２アームは重力方向旋回可能に支持されて
いる。第１下腕（第１アーム）８内には、第２モータ２
５が内蔵され、このモータの出力側（ロータ側）２５ｂ
に第１下腕８が連繋されて、第２モータ２５の回転によ
り第１シャフト軸周りに（重力方向に）第１下腕８は旋
回される。さらに、第１下腕８の上部には第２水平軸２
２を支点に回動自在に上腕（第３アーム）２１が設置さ
れている。
、第２図は本発明の一実施例を示すものである。これら
の図において、直接駆動関節形産業用ロボットの固定基
台１には、第１モータ２４が取り付けられ、このモータ
のステータ側２４ａは基台ｌに固定され、ロータ側（出
力側）２４ｂは基台ｌの上部に水平方向旋回可能に設置
された旋回台６に連繋されている。従ってモータ２４の
回転により旋回台６は水平旋回される。旋回台６の上部
には、軸受１２．１６が設けられ、第１水平軸７周りに
回転可能に第１シャフト１）．第２シヤフト１５が支承
されている。そして、この第１シヤフト１）の一端側に
は第１下腕（第１アーム）８が、第２シヤフト１５の一
端側には第２下腕（第２アーム）８ａが固定され、それ
ぞれ第１．第２アームは重力方向旋回可能に支持されて
いる。第１下腕（第１アーム）８内には、第２モータ２
５が内蔵され、このモータの出力側（ロータ側）２５ｂ
に第１下腕８が連繋されて、第２モータ２５の回転によ
り第１シャフト軸周りに（重力方向に）第１下腕８は旋
回される。さらに、第１下腕８の上部には第２水平軸２
２を支点に回動自在に上腕（第３アーム）２１が設置さ
れている。
一方、第２下腕（第２アーム）８ａ内には第３モータ１
４が内蔵され、この第３モータの出力側（ロータ側〉１
４ｂに第２下腕８ａが連繋されている。従って第２下腕
８ａも第３モータの回転により重力方向に旋回される。
４が内蔵され、この第３モータの出力側（ロータ側〉１
４ｂに第２下腕８ａが連繋されている。従って第２下腕
８ａも第３モータの回転により重力方向に旋回される。
この第２下腕８ａと上腕（第３アーム）２１の端部近傍
とには、リンク２０が回動可能に連結されている。従っ
て上腕（第３アーム）２１は、第１下腕８の旋回により
第１水平軸周りに（重力方向に）旋回され、また第２下
腕８ａの旋回により第２水平軸を支点に重力方向に揺動
される。
とには、リンク２０が回動可能に連結されている。従っ
て上腕（第３アーム）２１は、第１下腕８の旋回により
第１水平軸周りに（重力方向に）旋回され、また第２下
腕８ａの旋回により第２水平軸を支点に重力方向に揺動
される。
次に重力補償について説明する。第１シヤフト１）と第
２シヤフト１５の旋回台６側の端部には、それぞれ第１
回転板１８と第２回転板１９が固定して設けられている
。第１回転板１８には第１水平軸７から偏心した所に第
１カムフォロア１３が回転可能に取り付けられている。
２シヤフト１５の旋回台６側の端部には、それぞれ第１
回転板１８と第２回転板１９が固定して設けられている
。第１回転板１８には第１水平軸７から偏心した所に第
１カムフォロア１３が回転可能に取り付けられている。
更に、旋回台６内には旋回台６に設けられたリニアガイ
ド２３にガイドされた第１スライダ１０が直動可能なよ
うに取り付けられており、この第１スライダ９の下端に
第１圧縮スプリング４が圧縮される形で連結されており
、第１圧縮スプリング４は第１ナツト２を介して旋回台
部６に取り付けられている。また、前記第１スライダは
前記第１カムフォロア１３に上から押されるように配置
されている。
ド２３にガイドされた第１スライダ１０が直動可能なよ
うに取り付けられており、この第１スライダ９の下端に
第１圧縮スプリング４が圧縮される形で連結されており
、第１圧縮スプリング４は第１ナツト２を介して旋回台
部６に取り付けられている。また、前記第１スライダは
前記第１カムフォロア１３に上から押されるように配置
されている。
一方、第２回転板１９には第１水平軸７から偏心した所
に第２カムフォロア１７が回転可能に取り付けられてい
る。更に、旋回台６にはリニアガイド２３を介して第２
スライダ９が直動可能なように取り付けられており、こ
の第２スライダ１０の下端に第２圧縮スプリング５が圧
縮される形で連結されており、第２圧縮スプリング５は
第２ナツト３を介して第１圧縮スプリング４と同心に旋
回台部６に取り付けられている。また、前記第２スライ
ダ１０は前記第２カムフォロア１７に上から押されるよ
うに配置されている。
に第２カムフォロア１７が回転可能に取り付けられてい
る。更に、旋回台６にはリニアガイド２３を介して第２
スライダ９が直動可能なように取り付けられており、こ
の第２スライダ１０の下端に第２圧縮スプリング５が圧
縮される形で連結されており、第２圧縮スプリング５は
第２ナツト３を介して第１圧縮スプリング４と同心に旋
回台部６に取り付けられている。また、前記第２スライ
ダ１０は前記第２カムフォロア１７に上から押されるよ
うに配置されている。
上記構成の直接駆動関節形産業用ロボットにおいて、本
発明による直接駆動関節形産業用ロポントによれば、第
１下腕（第アーム）８の重力による第１水平軸周りのモ
ーメントに対し、第１スプリング４のハ不力が第１スラ
イダ９．第１カムフォロア１３．第１回転板１８．第１
シヤフト７を介して反対方向のモーメントが与えられ、
上腕（第３アーム）２１０重力による第２水平軸２２周
りのモーメントはリンクを介して第１水平軸周りのモー
メントに対して、第２スプリング５のハ不力が第２スラ
イダ１０、第２カムフォロア１７．第２回転板１９第２
ンヤフ目５を介して反対方向のモーメントが与えられる
ことになり、第３モータが第２軸線周りのモーメントを
補償するために大型化するという問題点が軽減されるこ
とになる。
発明による直接駆動関節形産業用ロポントによれば、第
１下腕（第アーム）８の重力による第１水平軸周りのモ
ーメントに対し、第１スプリング４のハ不力が第１スラ
イダ９．第１カムフォロア１３．第１回転板１８．第１
シヤフト７を介して反対方向のモーメントが与えられ、
上腕（第３アーム）２１０重力による第２水平軸２２周
りのモーメントはリンクを介して第１水平軸周りのモー
メントに対して、第２スプリング５のハ不力が第２スラ
イダ１０、第２カムフォロア１７．第２回転板１９第２
ンヤフ目５を介して反対方向のモーメントが与えられる
ことになり、第３モータが第２軸線周りのモーメントを
補償するために大型化するという問題点が軽減されるこ
とになる。
以上一実施例について説明したが、本発明は上記実施例
の形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲
に記載した発明の範囲内において更に種々の偏向を加え
ることができる。
の形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲
に記載した発明の範囲内において更に種々の偏向を加え
ることができる。
以上の発明から明らかなように、本発明による直接駆動
関節形産業用ロボットの重力補償機構においては、下腕
、上腕の回転軸線周りに生しるモーメントに対して有効
な重力補償機構であるため、下腕駆動モータ、上腕駆動
モータを小型化できるとともに、下腕の動作範囲がハネ
機構により制限されることがなくなり、重力補償機構が
内蔵されているので重力補償機構がロボットの外側に設
置され作業空間に制約を与えることもなくなるのでロボ
ットの作業空間を増大させることができる直接駆動関節
形産業用ロボットを提供することができることとなる。
関節形産業用ロボットの重力補償機構においては、下腕
、上腕の回転軸線周りに生しるモーメントに対して有効
な重力補償機構であるため、下腕駆動モータ、上腕駆動
モータを小型化できるとともに、下腕の動作範囲がハネ
機構により制限されることがなくなり、重力補償機構が
内蔵されているので重力補償機構がロボットの外側に設
置され作業空間に制約を与えることもなくなるのでロボ
ットの作業空間を増大させることができる直接駆動関節
形産業用ロボットを提供することができることとなる。
第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ断面図、第３図は従来装置を示す正面図であ
る。 ・固定基台 ・第１ナツト ・第２ナンド ・第１スプリング ５ ・ ・ ６ ・ ・ ７ ・ ・ ８ ・ ９ ・ ・ ＩＯ・ ・ １）・ ・ １２・ １３・ ・ １４・ ・ １５・ ・ １６・ ・ １７・ ・ １８・ ・ １９・ ・ ２０・ ・ ２１・ ・ ２２・ ・ ２３・ ・ ２４・ ・ ・第２スプリング 旋回台 ・第１水平軸 ・第１下腕（第１アーム） 第１スライダ 第２スライダ ・第１シヤフト ・軸受 ・第１カムフォロア 第３モータ ・第２シヤフト ・軸受 第２カムフォロア ・第１回転板 ・第２回転板 ・リンク ・上腕（第３アーム） ・第２水平軸 、リニアガイド ・第１モータ ２５・ １ ２ ３３・ ３４・ 第２モータ 固定基台 ・旋回台 ・ハネ装置 ・第２アーム
図のＡ−Ａ断面図、第３図は従来装置を示す正面図であ
る。 ・固定基台 ・第１ナツト ・第２ナンド ・第１スプリング ５ ・ ・ ６ ・ ・ ７ ・ ・ ８ ・ ９ ・ ・ ＩＯ・ ・ １）・ ・ １２・ １３・ ・ １４・ ・ １５・ ・ １６・ ・ １７・ ・ １８・ ・ １９・ ・ ２０・ ・ ２１・ ・ ２２・ ・ ２３・ ・ ２４・ ・ ・第２スプリング 旋回台 ・第１水平軸 ・第１下腕（第１アーム） 第１スライダ 第２スライダ ・第１シヤフト ・軸受 ・第１カムフォロア 第３モータ ・第２シヤフト ・軸受 第２カムフォロア ・第１回転板 ・第２回転板 ・リンク ・上腕（第３アーム） ・第２水平軸 、リニアガイド ・第１モータ ２５・ １ ２ ３３・ ３４・ 第２モータ 固定基台 ・旋回台 ・ハネ装置 ・第２アーム
Claims (2)
- （１）第１水平軸回りの重力方向に旋回する下腕と、こ
の下腕上部に設定された第２水平軸を支点に重力方向に
旋回する上腕とを有する産業用ロボットにおいて、 上記下腕および上腕を重力補償する弾性材よりなる２系
統の機構がロボット内部に設けられていることを特徴と
する関節形産業用ロボット重力補償機構。 - （２）固定基台に装着された第１モータにより駆動され
る旋回台上に第２モータ及び第３モータが装着され、第
１水平軸に回転可能に支持され前記第２モータにより駆
動される下腕と、下腕の上端部の第２水平軸に回転可能
に支持され前記第３のモータにより駆動される上腕とを
備えた関節形産業用ロボットにおいて、 前記旋回台には前記第１水平軸上に下腕と連動する第１
回転板が回転可能に設けられており、第１回転板には第
１水平軸上から偏心して第１カムフォロアが取り付けら
れており、第１カムフォロアが第１スライダと係合して
おり、一方、前記旋回台内部に第１スプリングが配置さ
れており、第１スプリングの上端が前記第１スライダの
下端と連結されており、また、前記旋回台には、前記第
１水平軸上に上腕と連動する第２回転板が回転可能に設
けられており、第２回転板には第１水平軸上から偏心し
て第２カムウォロアが取り付けられており、第２カムフ
ォロアが前記旋回台にリニアガイドによって保持された
第２スライダの上面に接触しており、前記旋回台内部に
第２スプリングが第１スプリングと同軸に配置されてお
り、第２スプリングの上端が前記第２スライダの下端と
連結されている重力補償機構。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1253082A JPH03221395A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 関節形産業用ロボットの重力補償機構 |
| US07/580,643 US5115178A (en) | 1989-09-27 | 1990-09-10 | Gravity compensating mechanism for articulated type industrial robots |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1253082A JPH03221395A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 関節形産業用ロボットの重力補償機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03221395A true JPH03221395A (ja) | 1991-09-30 |
Family
ID=17246240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1253082A Pending JPH03221395A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 関節形産業用ロボットの重力補償機構 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5115178A (ja) |
| JP (1) | JPH03221395A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008142848A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Nabtesco Corp | 産業用ロボットの関節構造 |
Families Citing this family (12)
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