JPH03239495A - 多関節ロボットの手首ユニット構造 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、広〈産業用に用いられる多関節ロボットの
手首ユニット構造に関するものである。

［従来の技術］ 第６図および第７図は例えば実開昭５９（７１９６号公
報に示された従来の多関節ロボットの手首構造を示す断
面図で、第６図は平面断面図、第７図は異なる手首アタ
ッチメントを取りつけた同上平面断面図である。

第６図、第７図において、（Ｌ）は手首アタッチメント
、〈２）は角管あるいは円管状のロボットアーム、（３
）はロボットアーム（２）の先端に設けられた手首取付
部、（４）はロボットの先端部に取付け、把持移送や加
工を行なう手首装置、（５）は後述するフランジ部（１
４）に外輪を固定されたベアリング、（６）はベアリン
グ（５）により回転自在に支持され、回転運動を手首装
置（４〉に伝達する回転軸、（７）はロボットアーム（
２）内にあって、図示を省略した駆動源からの駆動によ
り、アームの軸心位置で図示を省略したベアリングに支
承されて回転自在な回転軸、（８）は手首取付部（３〉
の内壁部に備えられた一定寸法の環状溝であり、外壁か
ら固定用ボルト（９）が貫通して設けられている。

（ｌＯ）は回転軸（７）の先端付近に固着された軸方向
に係脱自在な例えば凹凸歯を有する環状の連結部、（１
１）は環状溝（８）に嵌装される一定寸法の段部、（１
２）は回転軸（６〉の後端に固着されており、環状の連
結部（１０）と噛み合ってカップリングの作用を行う対
応連結部、（１３〉は手首装置（４）の先端に設けられ
た工具取付台である。また第６図において、（１４）は
手首アタッチメント（１）の先端部、（１５）は回転軸
（６）の回転を工具取付台（１３）に伝達するための一
対のベベルギヤーである。第７図において、（１６）は
回転軸（６〉の先端に取付けられたフランジ部、（１７
〉は工具取付台（１３）を駆動するための電動機で、手
首部Ｗｌ（４）の内部に配置されている。

次に動作について説明する。第６図に示す手首アタッチ
メント（１）は、ロボットアーム（２〉の回転軸（７）
により手首装置（４）の工具取付台（１３）を駆動する
アタッチメントで、手首アタッチメント（１）先端に設
けられたフランジ部（１４）の先端面には、例えば中心
角を４等分する取付穴が回転軸芯から等距離の位置に設
けてあり、工具取付台（ｉ３）の位置を上下左右に容易
に変更することができるように構成されている。また図
にみるように、工具取付台（１３）は一対のベベルギヤ
ー（ｉ５）を介し、アーム内の回転軸（７）により回転
駆動される。

第７図に例示した手首アタッチメント（１）において、
回転軸（６〉の先端のフランジ部（１６）は、ロボット
アーム（２〉内の回転軸（７）により駆動され、手首装
置（４）は任意の角度回動される。また工具取付台０３
）は手首装置（４〉の内部に設けた電動機（１７）によ
り駆動される。

［発明か解決しようとする課題］ 従来のロボットの手首ユニットは上記のように構成され
ているので、手首ユニットはロボットアーム先端から着
脱可能である。しかし第６図に示すものにおいては、手
首ユニットを駆動させるモータは手首内に配置されてな
く、駆動を伝達する機構の途中で着脱しなければならな
いため、着脱にある程度の技術を要し、取付後において
も位置の調整が必要である。また第７図に示すモータを
内蔵するものにおいては、手首ユニット内のモータの制
動ストッパーやセンサーが手首ユニットに配置されてい
ないため、別途こうした器具の調整が必要である。

このように、従来のロボット手首ユニットは、ロボット
アームからの着脱は可能であるが、その着脱に技術を要
するだけでなく、取付後に種々の調整作業を必要とし、
この点が従来のロボット手首ユニットの問題点であった
。

本発明は従来装置の上記課題を解決するためになされた
もので、手首ユニットのロボットアーム先端部からの着
脱をより容易に行ない得るとともに、組付後の種々の調
整作業を必要としない多関節ロボットの手首ユニット構
造を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る多関節ロボットの手首ユニットは、サーボ
モータを手首ユニット内に配置するとともに、制動用の
ストッパー、センサーをも手首ユニット内に設け、同時
にサーボモータの回転をフランジに伝達するための部品
をハーモニックドライブ減速機のみとして伝達部品を最
小限とし、手首部を機械的および電気的に独立したコン
パクトなユニットとしたものである。なお電気的な多関
節ロボットとの接続、つまりサーボモータとセンサーの
ケーブルについては、コネクタにより手首ユニットから
取出すように構成している。

［作用コ 本発明に係る多関節ロボットの手首ユニットにおいては
、手首ユニット内に駆動用サーボモータ、制動用ストッ
パー及びセンサーが配置され、手首ユニットが独立ユニ
ット化されているので、手首ユニットのロボットアーム
先端からの着脱を容易に行ない得るとともに、手首ユニ
ットのみにて組立・調整が可能となる。またモータとセ
ンサーのケーブルについては、コネクタにより手首ユニ
ットから取出すように構成しているため、手首ユニット
をロボットアーム先端に取付ける際、電気的にもワンタ
ッチで結合し得ることとなり、取付後の調整も不要とな
る。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は手首ユニットの側面断面図、第２図は同平面断面図
、第３図および第４図は多関節ロボットの外観を表わす
側面図と背面図である。

図中（２１）は手首ユニット（２０）を第２アーム（２
）に取付けるためのブラケット、（２２〉はモータブラ
ケット（２３）に取付けられたサーボモータで、制御用
および電源用ケーブルはコネクタ（２４ａＳｂ）により
手首ユニット（２０〉から取出されている。（２５）は
モータブラケット（２３）にボルト（２３ａ）にて固定
された軸受のインナーリング、〈２７）はサーキュラス
プラインＳ　（２７ａ）とウェーブゼネレータ（２７ｂ
）とサーキュラスプラインＤ　（２７ｃ）とよりなるハ
ーモニックドライブ減速機である。インナーリング（２
５）はボルト（２３ａ）によりモータブラケット（２３
〉に固着され、ハーモニックドライブ減速機のサーキュ
ラスプラインＳ　（２７ａ）は、クロスローラ軸受（２
６）の内輪（２６ａ）とともにボルト（２５ａ）により
インナーリング（２５）に固着されている。またハーモ
ニックドライブ減速機のウェーブジェネレータ（２７ｂ
）はサーボモータ（２２）の出力軸（２２ａ）に連結さ
れ、同サーキュラスプラインＤ　（２７ｃ）はフランジ
（２８）にボルト（２８ａ）により固定されている。（
２９）は軸受リングで、ボルト（２８ｂ）によりフラン
ジ（２８）とクロスローラ軸受け（２６）の外輪（２６
ｂ）とに固着されている。（３０）はブラケット（２１
）にネジ止めされたカバーで、内装するサーボモータ（
２２〉等を保護するとともに、見栄えを良くするための
ものである。（３１）はモータブラケット（２３）に取
付けられたサーボモータ（２２）制動用のセンサーであ
り、回転する軸受リング（２９）に装着されたＰＨＳプ
レート（３２）を検知する。なおセンサー（３１）のリ
ード線はコネクタ（３３ａＳｂ）により手首ユニット（
２０）から取出される。また（３４）はモータブラケッ
ト（２３）に固定されたフランジ制動用のストッパーで
あり、フランジ（２８〉と共に回転する軸受リング（２
９）に固定されたストッパ（３５）と衝突し、フランジ
（２８）を機械的に停止させる。

本発明に係る多関節ロボットの手首ユニットは上記のよ
うに構成されている。

次に動作について説明する。モータ出力軸・ソト（２３
〉に固定されたサーボモータ（２２）の作動により、そ
の回転はモータ出力軸（２２ａ）を介してノ＼−モニッ
クドライブ減速機（２７）のウェーブジェネレータ（２
７ｂ）に伝達される。ついでノ＼−モニツクドライブ減
速機（２７〉の減速機能により、サーキュラスプライン
Ｄ　（２７ｃ）がモータ軸（２２ａ）に直結するウェー
ブジェネレータ（２７ｂ）に比較して大巾に濾速された
回転数で回転し、その結果サーキュラスプラインＤ　（
２７ｃ）に固着するフランジ（２８）およびフランジ（
２８）に固着するクロスローラ軸受（２６）の外輪（２
６ｂ）及び軸受リング（２９）が、クロスローラ軸受（
２６）の内輪（２８ａ）およびサーキュラスプライン５
（２７ａ）に対し回転運動をする。

すなわちブラケット（２１〉をロボットの第２アーム（
２）の先端に取付はサーボモータ〈２２〉を駆動すれば
、フランジ（２８〉は第２アーム（２）に対し回転し、
フランジ（２８）に作業目的に応じた各種工具を取付け
ておけば、取付けられた各種工具類が第２アーム（２）
に対して回転することになる。

第１図及び第２図において、モータブラケット（２３）
に固定された制動を目的とするセンサー（３１）のスリ
・ット部分が、フランジ（２８）と共に回転する軸受リ
ング（２９）に時計回り、反時計回り用に２ケ所取付け
られたＰＨＳプレート（３２）により遮断されると、サ
ーボモータ（２２）への電流を遮断し該モータ（２２）
を電気的に停止させる。なおこの方法で停止しない場合
の対策として、モータブラケット（２３〉に固着されて
いるストッパー（３４〉と、軸受リング（２９）に２ケ
所取付けられたストッパ（３５）とを衝突させるこによ
り、フランジ（２８）の回転を機械的に停止させ得るよ
うになっている。

なお本実施例においては、サーボモータ（２２）とセン
サー（３１）のケーブルをコネクタ（３３ａ、　ｂ）に
より手首ユニットから取出すようにしているが、第５図
に示すように、手首ユニット（２０）のブラケット（２
１）から直接コネクタピン（３６）を取出すようにしで
もよい。この場合はコネクタを接続する作業は不要とな
る。

また本実施例では水平多関節ロボットの手首ユニットと
して説明したが、垂直多関節ロボットなどのタイプの異
なるロボットに適用しても同等の効果を得られることは
言うまでもない。

［発明の効果コ 本発明は、ロボットの手首ユニットを、機械的・電気的
に独立ユニット化し、モータや制御用のケーブルをコネ
クタにより取出すように構成したので、手首ユニットの
ロボットアーム先端からの着脱が容易に行なえるととも
に、手首ユニットのみをロボットアームとは別に独立し
て組立てられるのはもちろん、その調整作業も可能とな
り、さらにロボットに取付けた後の調整が不要となり、
保守点検も容易になるという優れた効果を挙げることと
なった。この結果、多関節ロボットの３軸および４軸へ
の対応が簡単に行なえるようになった。

また以上の効果の外に、本発明に係る手首ユニットは、
サーボモータから手首先端のフランジまでの伝達部品を
最小限としたので、装置が安価となり、精度の高いもの
が得られるとともに、コンパクトな手首ユニットを得ら
れるという効果をも挙げることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す多関節ロボットの手首
ユニットの側面断面図、第２図はその平面断面図、第３
図は多関節ロボット側面図、第４図はその背面図、第５
図は他の実施例を示す手首ユニットの側面断面図、第６
図は従来の手首部平面断面図、第７図は第６図に異なる
手首アタッチメントを取りつけた同上平面断面図である
。 図中、（２０）は手首ユニット、（２２）はサーボモー
タ、（２４ａ、　ｂ）はコネクタ、（２６）はクロスロ
ーラ軸受、（２６ａ）はその内輪、（２６ｂ）はその外
輪、（２７）はハーモニックドライブ減速機、（２７ａ
）はそのサーキュラスプラインＳ、　（２７ｂ）はその
ウェーブジェネレータ、（２７ｃ）はそのサーキュラス
プラインＤ、（２８）はフランジ、（２９）は軸受リン
グ、（３０）はカバー　（３１）はセンサー　（３２）
はＰＨＳプレート、（３３ａＳｂ）はコネクタ、（３４
）はストッパー　（３５）はストッパーである。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示すものと
する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）その一端を多関節ロボットのアームの先端に装着
   し、その他端部に各種工具を取付けて作業する多関節ロ
   ボットの手首ユニットにおいて、サーボモータと、該サ
   ーボモータ制動用のセンサ並びにストッパを備え、 手首ユニット単独にて上記モータの制動調整を可能とし
   た ことを特徴とする多関節ロボットの手首ユニット構造。
2. （２）上記手首ユニット内に配置されたモータ駆動及び
   モータ制動制御用のケーブルをコネクタにより取出し、
   ロボットアームとのケーブル接続をワンタッチで行い得
   るように構成した ことを特徴とする請求項１に記載の多関節ロボットの手
   首ユニット構造。