JPH0429996Y2

JPH0429996Y2 -

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Publication number: JPH0429996Y2
Application number: JP1986075923U
Authority: JP
Priority date: 1986-05-20
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1992-07-20
Also published as: JPS62188384U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」この考案は、産業用ロボツトに係り、特に、塗
装、シーリング作業に用いて好適な手首機構に関
するものである。

「従来の技術」一般に、工業用ロボツトのアームには、屈曲自
在な手首機構が設けられている。従来、この種の
手首機構としては、第７図に示すような手首機構
１が用いられている。

この手首機構１は、筒状のアーム本体１１を備
えている。このアーム本体１１の先端には、中空
状の第１の端部材１２が前記アーム本体１１の軸
線Ａの回りに回動自在にもうけられている。この
第１の端部材１２の先端には、中空状の中央部材
１３が、前記軸線Ａに対して傾斜した軸線Ｂの回
りに回動自在に設けられている。また、この中央
部材１３の先端には、中空状の第２の端部材１４
が、前記軸線Ａに対して傾斜した軸線Ｃの回りに
回動自在に設けられている。

また、前記アーム本体１１の内部には、前記第
１の端部材に接続されこれを回動させるための円
筒部材１５が設けられている。この円筒部材１５
の内部には、前記中央部材１３を回動させるため
の歯車軸１６が設けられている。そして、この歯
車軸１６の先端には歯車１７が設けられている。
この歯車１７は、前記中央部材１３の後部に設け
られた歯車１８にかみ合い前記中央部材１３を回
動させるようになつている。

また、前記第１の端部材１２の先端には歯車軸
１９が固定されており、この歯車軸１９の先端に
は歯車２０が固定されている。また、前記第２の
端部材１４の後部には、前記歯車２０とかみ合う
歯車２１が設けられており、前記中央部材１３の
回動に伴つて前記第２の端部材１４が回動するよ
うになされている。また、前記第２の端部材１４
の先端にはモーター２２が設けられており、その
出力軸を回動させるようになつている。

また、前記モーター２２にはこのモーター２２
に電力を供給するとともに出力軸の回転角を後方
の制御装置に伝えるケーブル２３が接続されてい
る。このケーブル２３は前記アーム本体１１の後
方から前記アーム本体１１、前記第１の端部材１
２、および前記中央部材１３の外側を通り、前記
モーター２２に至るものであつて、前記アーム本
体１１の外周面および前記第１の端部材１２の外
周面にクランプされて配線されている。

「考案が解決しようとする問題点」ところで、上記手首機構１にあつては、ケーブ
ル２３が外部に露出して配線されている。このた
め、ケーブル２３が周囲にある物体と摩擦した
り、あるいは引つ掛かかり等を起こしやすく、ケ
ーブルの損傷を起こしやすいという問題点があつ
た。また、腐食性のガス等の悪い雰囲気にさらさ
れた場合、ケーブルの被覆等が侵されやすいとい
う問題点もあつた。

またこれに対して、手首機構の内部にケーブル
を配線することも考えられる。しかしながら、手
首機構の内部には歯車および歯車軸が設けられて
いるため、回転によりケーブルがねじられる可能
性があり、このためケーブルを配線することがで
きないのである。

「考案の目的」この考案は、歯車が設けられた筒状の軸の内周
面と長尺部材とが摩擦することを防止しつつ、前
記長尺部材を前記筒状の部材の内部に収納するこ
とができ、したがつて長尺部材を外部の機構的干
渉および腐食ガス等の化学的悪環境から保護する
ことができる手首機構を提供することを目的とす
る。

「考案の構成」上記目的を達成するために本考案では、複数の
筒状部材が互いに相対回転可能に接続され、前記
筒状部材の内部空間に、筒状部材を回転させる歯
車が設けられた手首機構において、前記歯車の中心部に筒状の軸部材を設け、この
軸部材の内部に、可撓性を有しかつ端部が前記筒
状部材に設けられた作業装置に固定された長尺部
材を挿入し、前記軸部材に前記長尺部材との摩擦
を減少させる摩擦減少部材を設け、更にこの摩擦減少部材を、筒状に形成された軸
部材の内周に沿つて環状に設けるとともに、該軸
部材に対して相対回転自在に設け、かつこの摩擦
減少部材の環状部内に前記長尺部材を配置するよ
うにしている。

「実施例」以下、この考案の実施例について第１図ないし
第６図を参照して説明する。

第１図は、この考案に係る手首機構３を示す図
である。この手首機構３は、筒状のアーム本体
（筒状部材）３１を備えている。このアーム本体
３１の内部には、アーム本体３１の軸線Ｇと同軸
に第１の円筒軸３２が、ベアリング３３を介して
回動自在に支持されている。この第１の円筒軸３
２は、その後端に接続された駆動モーター（図示
せず）によつて、必要に応じて回動されるように
なつている。

また、前記第１の円筒軸３２の先端には、中空
になされた第１の端部材（筒状部材）３４が固定
されている。この第１の端部材３４の先端部に
は、第１の歯車軸（軸部材）３５が設けられてい
る。この第１の歯車軸３５は、円筒状に形成され
ており、前記軸線Ｇに交差しかつ前記軸線Ｇに対
して傾斜した軸線Ｈを中心として先方に突出して
配設されている。そして、前記第１の歯車軸３５
の先端部には第１の歯車（歯車）３６が固定され
ている。

また、前記第１の円筒軸３２の内部には、前記
軸線Ｇと同軸に第２の円筒軸（軸部材）３７が設
けられており、ベアリング３８を介して回動自在
に支持されている。この第２の円筒軸３７は、そ
の後端に接続された駆動モーター（図示せず）に
よつて、必要に応じて回動されるようになつてい
る。また、前記第２の円筒軸３７の先端には第２
の歯車（歯車）３９が固定されている。

また、前記第１の端部材３４の先端部には、前
記第２の歯車３９とかみ合う第３の歯車４０が、
ベアリング４１を介して前記軸線Ｈを軸心として
回動自在に設けられている。この第３の歯車４０
には、中空になされた中央部材（筒状部材）４２
が一体に設けられており、この中央部材４２は、
第３の歯車４０とともに前記軸線Ｈを中心として
回動自在に配設されている。そして、この中央部
材４２は前記第３の歯車４０および前記第２の歯
車３９を介して第２の円筒軸３７によつて回動さ
れるようになつている。

また、前記中央部材４２の先端部には第２の歯
車軸（中心軸）４３がベアリング４４を介して回
動自在に支持されている。この第２の歯車軸４３
は、前記軸線Ｈと所定の各θをなしかつ前記軸線
Ｇと前記軸線Ｈとを含む平面内に含まれる軸線Ｉ
を軸心として、配設されている。前記第２の歯車
軸４３の後端には第４の歯車（歯車）４５が固定
されており、前記第１の歯車３６とかみ合つてい
る。また、前記第２の歯車軸４３の先端には、中
空状になされた第２の端部材（筒状部材）４６が
一体に設けられている。そして、この第２の端部
材４６は、前記中央部材４２が前記第１の端部材
３４に対して回動すると、前記中央部材４２に対
して前記軸線Ｉの回りに回動するようになつてい
る。

前記第２の端部材４６の先端部には、減速機４
７が設けられており、この減速機４７の後部に
は、モーター（作業装置）４８が設けられてい
る。そして、前記減速機４７の先方に突出した出
力軸４９を、必要に応じて回転させるようになつ
ている。また前記モーター４８の後部には位置検
出器（作業装置）５０が設けられており、前記出
力軸４９の回転位置を検出するようになつてい
る。

また、前記モーター４８および前記位置検出器
５０には、電力を供給する電力ケーブル（長尺部
材）５１および検出信号を出力する信号ケーブル
（長尺部材）５２がそれぞれ接続されている。そ
して、これら電力ケーブル５１および信号ケーブ
ル５２は、前記円筒状の第２の歯車軸４３、前記
円筒状の第１の歯車軸３５、前記第２の円筒軸３
７を通つて後方へ配線されている。

このような構成において、前記第２の円筒軸３
７の前端部には、環状のころがり軸受（摩擦減少
部材）５３が、設けられている。このころがり軸
受５３は、前記第２の円筒軸３７が回動した際こ
れによつてケーブルがねじられたり、内周面と摩
擦するのを防止するためのものであつて、そのア
ウターレースを前記第２の円筒軸３７に固定し、
そのインナーレース内に前記電力ケーブル５１お
よび信号ケーブル５２を挿入させて配設されてい
る。同様に、前記第１の歯車軸３５の後端部およ
び前端部には、環状のころがり軸受（摩擦減少部
材）５４が、前記第２の歯車軸４３の後端部に
は、環状のころがり軸受（摩擦減少部材）５５が
設けられており、その内部に前記電力ケーブル５
１および信号ケーブル５２を挿入させて配設され
ている。

このように、この手首機構３にあつては、第２
の円筒軸３７、第１の歯車軸３５、第２の歯車軸
４３を円筒状に形成し、その内部に電力ケーブル
５１および信号ケーブル５２を通しているから、
ケーブルを外部に配線する必要がなく、したがつ
てケーブルを外部の機械的干渉および腐食ガス等
の化学的悪環境から保護することができる。

さらに、この手首機構３にあつては、円筒状に
形成された第２の円筒軸３７、第１の歯車軸３
５、および第２の歯車軸４３の内周側にころがり
軸受５３，５４，５５を設けているから、円筒状
の各軸が回動した際にケーブルがねじられたり内
周面と摩擦したりするのを防止することができ、
したがつて、ケーブルの摩耗、切断等を防止する
ことができる。

また、第２の円筒軸３７、第１の歯車軸３５、
および第２の歯車軸４３とケーブルとの摩擦を防
止することができるから、これらの軸の正確な動
作に支障が生ずるのを防止することができるとと
もに、動力ロスを防止することができる。さら
に、ケーブルとの摩擦を考慮する必要がないこと
から、手首の回動範囲および屈曲範囲を大きくす
ることができる。

なお、上記実施例においては、第２の円筒軸３
７、第１の歯車軸３５、第２の歯車軸４３にころ
がり軸受を設けているが、これに限る必要はな
く、第２図に示すように、これらの軸の内周面
に、回動自在な円筒部材（摩擦減少部材）５６，
５７，５８を設けてもよい。また、前記第２の円
筒軸３７、前記第１の歯車軸３５、前記第２の歯
車軸４３の内周面にすべりやすく摩擦係数の低い
コーテイング層を設けてもよい。

次に、他の実施例について第３図ないし第６図
を参照して説明する。

これらの図は、この考案に係る手首機構を備え
た工業用ロボツト６を示すものである。この工業
用ロボツト６は、基台６１を備えている。この基
台６１の上面には、旋回台６２が設けられてい
る。この旋回台６２は、前記基台６１中に設けら
れたモーター６３によつて矢印Ｌ方向に回動する
ようになつている。また、前記旋回台６２の上部
には、２つのブラケツト６４ａ，６４ｂが上方へ
突出して設けられている。このブラケツト６４
ａ，６４ｂの間には、上方へ突出した支柱６５が
設けられている。この支柱６５は、前記ブラケツ
ト６４ａ，６４ｂとの取り付け部を中心として、
前記ブラケツト６４ａに設けられたモーター６６
によつて矢印Ｍ方向に揺動できるようになつてい
る。前記支柱６５の上端部にはパイプ支持台６７
が設けられており、このパイプ支持台６７にはア
ーム６８が略水平方向に突出して設けられてい
る。そして、これらパイプ支持台６７およびアー
ム６８は、前記ブラケツト６４ｂに設けられたモ
ーター６９によつてロツド７０を介して、矢印Ｎ
方向に揺動できるようになつている。

前記アーム６８は、アーム本体（筒状部材）９
０と、このアーム本体９０の内側に設けられた外
側パイプ７１と、この外側パイプ７１の内側に設
けられた内側パイプ（軸部材）７２とから構成さ
れている。前記外側パイプ７１の後端部には、歯
車７３ａが設けられており、この歯車７３ａとか
み合う歯車７３ｂを介してモーター７４に接続さ
れている。一方、前記外側パイプ７１の先端部に
は中空状の第１の端部材（筒状部材）７５が設け
られている。この第１の端部材７５の先端には、
中空状の中央部材（筒状部材）７６が、前記アー
ム本体６８の軸線Ｐに対して傾斜した軸線Ｑの回
りに回動自在に設けられている。また、この中央
部材７６の先端には、中空状の第２の端部材（筒
状部材）７７が、前記軸線Ｐに対して傾斜した軸
線Ｒの回りに回動自在に設けられている。

一方、前記内側パイプ７２の後端部には、歯車
７８ａが設けられており、この歯車７８ａとかみ
合う歯車７８ｂを介してモーター７９に接続され
ている。また、前記内側パイプ７２の先端部には
円筒状の歯車（軸部材）８０が設けられている。
この歯車８０は、前記中央部材７６の後端に設け
られた円筒状の歯車８１にかみ合つており、前記
内側パイプ７２を回動させることによつて前記中
央部材７６を軸線Ｑの回りに回動できるようにな
つている。また、前記第１の端部材７５の先端部
には円筒状の歯車（軸部材）８２が設けられてお
り、前記第２の端部材７７の後部に設けられた円
筒状の歯車（軸部材）８３とかみあつている。そ
して、前記中央部材７６が前記第１の端部材７５
に対して回動されると、前記歯車８２と歯車８３
とによつて、前記第２の端部材７７が回動される
ようになつている。

また、第２の端部材７７の先端部には出力軸８
４を有するモーター（作業装置）８５が設けられ
ている。このモーター８５と前記パイプ支持台６
７との間には、ケーブル（長尺部材）８６が設け
られている。このケーブル８６は、モーター８５
に電力を送るとともに出力軸８４の回転位置の検
出信号を送るためのものであつて、前記円筒状の
歯車８０，８２，８３の内部を通り、前記内側パ
イプ７２の内部を挿通されて配線されている。そ
して、前記ケーブル８６の前記内側パイプ７２内
を通る部分は、螺旋状に形成されている。

また前記内側パイプ７２の内周面の前部と後部
には、リング状支持体（摩擦減少部材）８７，８
７が設けられている。このリング状支持体８７
は、第６図に示すように、リング８８とこのリン
グ８８の外周に設けられたボール８９とからな
り、軸線方向（図中矢印Ｕ方向）および周方向
（図中矢印Ｖ方向）に自由に移動できるようにな
つている。そして、このリング状支持体８７のリ
ング８８の内周面には、前記螺旋状になされたケ
ーブル８６がクランプされており、前記ケーブル
８６を前記内側パイプ７２の内周面から離間させ
て支持するようになつている。そして、前記ケー
ブル８６に軸線方向Ｕおよび周方向Ｖの変位およ
び力が加わると、これに従つて前記リング状支持
体８７が軸線方向Ｕおよび周方向Ｖに移動し、ケ
ーブル８６に無理な力が加わらないようになつて
いる。

このように、この工業用ロボツト６にあつて
は、前記内側パイプ７２、前記歯車８０，８２，
８３が円筒状に形成され、その内部にケーブル８
６を通しているから、ケーブル８６を外部に配線
する必要がなく、したがつてケーブル８６を外部
の機械的干渉および腐食ガス等の化学的悪環境か
ら保護することができる。

また、ケーブル８６が螺旋状に形成されている
から、ケーブル８６に張力およびねじりが加わつ
てもこの力を吸収することができ、したがつて、
ケーブル８６の切断等を防止することができる。
また、ケーブル８６が内部でたるむようなことが
ないため、ケーブル８６が歯車その他に巻き込ま
れることを防止することができる。

さらに、前記内側パイプ７２の内周面に、リン
グ状支持体８７を設け、このリング状支持体８７
のリング８８の内周面にケーブル８６をクランプ
しているから、ケーブル８６が内側パイプ７２の
内周面に接触することを防止することができ、し
たがつてケーブルの摩耗を防止することができる
とともに、ケーブルに軸方向および周方向に力が
加わつてもリング状支持体８７がその方向に移動
することによつてケーブルに加わる力を吸収する
ことができ、したがつて引つ張り、ねじれ等によ
るケーブルの切断を防止することができケーブル
の耐久性を向上させることができる。

また、ケーブル８６の引つ張り、ねじれ等によ
る反力および拘束力を減少させることができるか
ら、内側パイプ７２、第１の端部材７５、中央部
材７６、第２の端部材７７等の動きが不正確にな
るようなことがなく確実な動作を維持することが
できる。また、引つ張り、ねじれ等によるケーブ
ルの障害を気にする必要がなく、したがつて各部
の動作範囲を広く設定することができる。

なお、上記実施例においては、リング状支持体
８７を設けているが、これに限る必要はなく、内
側パイプ７２等の内周面にすべりが良く摩擦係数
の小さいコーテイング層を設けてもよい。

また、上記実施例においては、長尺部材とし
て、電力を供給し、信号を伝達するケーブル８６
を採用しているが、これに限る必要はなく、光フ
アイバーケーブル、油空圧用のホース等、長尺部
材であればどのようなものでもよい。

「考案の効果」以上詳細に説明したようにこの考案によれば、（一）長尺部材を、筒状部材内の歯車の軸部材
内でありかつ軸部材に設けられた摩擦減少部材
内に配置したので、該長尺部材が外部の機械的
干渉を受けることが無く、かつ腐食ガス等に直
接触れることが無く、これにより長尺部材を確
実に保護することができる、（二）手首機構の筒状部材が回転した場合に、
摩擦減少部材が該筒状部材に対して相対回転す
ることから、摩擦減少部材内に配置された長尺
部材が歯車の軸部材と直接摺動することが防止
されるとともに、該長尺部材の揺動に合わせて
摩擦減少部材が回転され、これによつて該長尺
部材にねじれ等の無理な力が加わることを防止
できる効果を奏しているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２
図は本考案の他の実施例を示す断面図、第３図は
本考案の手首機構を備えた工業用ロボツトを示す
斜視図、第４図は第３図に示す工業用ロボツトの
手首機構を示す図、第５図は第４図中の手首機構
の先端部を示す断面図、第６図はケーブルを支持
するリング状支持体を示す断面図、第７図は従来
の手首機構を示す断面図である。３……手首機構、３１……アーム本体（筒状部
材）、３４……第１の端部材（筒状部材）、３５…
…第１の歯車軸（軸部材）、３６……第１の歯車
（歯車）、３７……第２の円筒軸（軸部材）、３９
……第２の歯車（歯車）、４２……中央部材（筒
状部材）、４３……第２の歯車軸（軸部材）、４６
……第２の端部材（筒状部材）、４８……モータ
ー（作業装置）、５０……位置検出器（作業装
置）、５１……電力ケーブル（長尺部材）、５２…
…信号ケーブル（長尺部材）、５３，５４，５５
……ころがり軸受（摩擦減少部材）、５６，５７，
５８……円筒部材（摩擦減少部材）、７２……内
側パイプ（軸部材）、７５……第１の端部材（筒
状部材）、７６……中央部材（筒状部材）、７７…
…第２の端部材（筒状部材）、８０，８２，８３
……歯車（軸部材）、８５……モーター（作業装
置）、８６……ケーブル（長尺部材）、８７……リ
ング状支持体（摩擦減少部材）、９０……アーム
本体（筒状部材）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 複数の筒状部材が互いに相対回転可能に接続
され、前記筒状部材の内部空間に、筒状部材を
回転させる歯車が設けられた手首機構におい
て、前記歯車の中心部に筒状の軸部材を設け、こ
の軸部材の内部に、可撓性を有しかつ端部が前
記筒状部材に設けられた作業装置に固定された
長尺部材を挿入し、前記軸部材に前記長尺部材
との摩擦を減少させる摩擦減少部材を設け、この摩擦減少部材は、筒状に形成された軸部
材の内周に沿つて環状に設けられるとともに、
該軸部材に対して相対回転自在に設けられ、そ
の環状部内に前記長尺部材が配置されることを
特徴とする手首機構。 (2) 前記摩擦減少部材は、アウターレースが前記
軸部材に固定された軸受であることを特徴とす
る実用新案登録請求の範囲第１項記載の手首機
構。 (3) 前記長尺部材は、螺旋状に形成されているこ
とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
記載の手首機構。