JPH05131388A - Wrist device for industrial robot - Google Patents
Wrist device for industrial robotInfo
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- JPH05131388A JPH05131388A JP29121691A JP29121691A JPH05131388A JP H05131388 A JPH05131388 A JP H05131388A JP 29121691 A JP29121691 A JP 29121691A JP 29121691 A JP29121691 A JP 29121691A JP H05131388 A JPH05131388 A JP H05131388A
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- axis
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は工業用ロボットの手首装
置に係り、特に、先端に取付けられたエンドエフェクタ
用の動力線，信号線，エアー配管等を内部に通すのに好
適な手首機構に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wrist device for an industrial robot, and more particularly to a wrist mechanism suitable for passing power lines, signal lines, air pipes and the like for an end effector attached at the tip. ..
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年の工業用ロボットでは、例えば、自
動車の車体内部に把持具や視覚センサなどのエンドエフ
ェクタ、これを保持する手首部、さらには手首部を支持
する腕の一部を挿入して部品の組立て等の作業を行なわ
せるなど適用される作業が多様化してきている。これら
の作業を可能にするには手首部の小型・軽量化と腕の小
口径化さらには動作の高速・高精度化が要求されるとと
もに、先端に取付けられたエンドエフェクタ用の動力
線，信号線，エアー配管等を内部に通すことも合わせて
要求されている。前者の手首部の小型・軽量化と腕の小
口径化さらには動作の高速・高精度化の要求を満たす工
業用ロボットの手首装置は、例えば、特開昭60−44291
号公報に記載されたものがある。また、後者のエンドエ
フェクタ用の動力線，信号線，エアー配管等を内部に通
す要求を満たす工業用ロボットの手首装置としては、例
えば、特開昭58−40292 号公報に記載されたものがあ
る。2. Description of the Related Art In recent industrial robots, for example, an end effector such as a gripping tool or a visual sensor, a wrist portion holding the end effector, and a part of an arm supporting the wrist portion are inserted into the body of an automobile. The work to be applied has been diversified, for example, the work of assembling parts has been performed. In order to be able to perform these tasks, it is necessary to reduce the size and weight of the wrist, reduce the diameter of the arm, and to increase the speed and precision of the operation. In addition, the power line and signal for the end effector attached to the tip are required. It is also required to pass wires and air pipes inside. The former wrist device of an industrial robot that meets the demands of smaller and lighter wrist part, smaller caliber of arm, higher speed and higher accuracy of movement is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-44291.
There is one described in the official gazette. Further, as the latter wrist device of an industrial robot that satisfies the requirement of passing power lines, signal lines, air piping, etc. for the end effector inside, there is, for example, the one described in JP-A-58-40292. ..
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前者の特開昭60−4429
1 号公報に記載された従来の装置は、手首部内部の動力
伝達系の最終段に組み込まれた高減速比を有する減速機
によって互いに直交した軸周りに回転する自由度を備え
た構成となっていた。このような直交の自由度構成とし
たことで手首部が作業領域内に占有する体積を小さくで
きること、減速機を動力伝達系の最終段に配置したこと
により歯車等のバックラッシュに起因した位置決め精度
の低下および自由度相互の動作の干渉が極力押さえら
れ、この結果、動作の高速・高精度化が達成できるこ
と、駆動モータから減速機入力軸までの動力伝達要素が
トルク伝達能力の低い部品で済むことから手首部全体が
小型・軽量にできることなどが開示されている。しか
し、先端に取付けられたエンドエフェクタ用の動力線，
信号線，エアー配管等を内部に通す点については考慮さ
れていなかった。[Problems to be Solved by the Invention] The former JP-A-60-4429
The conventional device described in Japanese Patent Publication No. 1 has a structure with a degree of freedom to rotate about mutually orthogonal axes by a reduction gear having a high reduction ratio incorporated in the final stage of the power transmission system inside the wrist. Was there. By adopting such an orthogonal degree of freedom configuration, the volume occupied by the wrist in the working area can be reduced, and the reduction accuracy is placed at the final stage of the power transmission system, which results in positioning accuracy due to backlash of gears, etc. And the interference of mutual movements are suppressed as much as possible, and as a result, high-speed and high-precision operation can be achieved, and the power transmission element from the drive motor to the speed reducer input shaft can be a component with low torque transmission capability. Therefore, it is disclosed that the whole wrist can be made smaller and lighter. However, the power line for the end effector attached to the tip,
No consideration was given to the passage of signal lines and air piping inside.
【０００４】これに対し後者の特開昭58−40292 号公報
に記載された別の装置は、斜交した中空傘歯車によって
動力を伝達することで互いに斜交した軸周りに回転する
自由度を備えた手首部をもち、この斜交軸線上に連続し
て障害のない中空の通路が設けられた構成となってい
た。このような斜交した自由度構成としたことで手首先
端の位置決めが実質的に半球形のエンベロープ内で可能
となること、障害のない連続した通路を用いることで手
首先端に装着した加工工具に流体および電力を供給する
ホースやワイヤの保護が行なえることなどが開示されて
いる。しかし、平歯車および多重の斜交した中空傘歯車
によって、順次、減速駆動する方式がとられているた
め、伝達部品単独も大きくなる。さらに外周に配置され
る軸および傘歯車の最小内径は内部を通る軸の外径ある
いは軸を支持する軸受の寸法によって決定される。この
ため二重目より外周の伝達軸あるいは傘歯車の口径が必
要以上に太くなり、これによって重量が増価する。ま
た、組立て・調整も複雑化する。さらに噛み合い部のバ
ックラッシュが累積され、高精度の位置決めが困難とな
る。さらには自由度相互の動作の干渉が生じ、くわえて
手首先端の位置決めが実質的に半球形のエンベロープ内
で行なう方式をとっていることから、手首先端の位置を
制御する演算が複雑化するなど動作の高速化には限界が
あった。On the other hand, another device disclosed in the latter Japanese Patent Laid-Open No. 58-40292 has a degree of freedom of rotation around axes that are mutually oblique by transmitting power by means of an oblique hollow bevel gear. It had a wrist portion provided with it, and a hollow passage without obstacles was continuously provided on this oblique axis. With such an oblique degree of freedom configuration, positioning of the wrist tip is possible within a substantially hemispherical envelope, and using a continuous path that does not obstruct the work tool attached to the wrist tip. It is disclosed that hoses and wires for supplying fluid and electric power can be protected. However, since the spur gear and the multiple beveled hollow bevel gears are used to sequentially reduce the speed, the size of the transmission component is increased. Further, the minimum inner diameter of the shaft and bevel gear arranged on the outer circumference is determined by the outer diameter of the shaft passing through the inside or the size of the bearing that supports the shaft. For this reason, the diameter of the transmission shaft or bevel gear on the outer circumference becomes thicker than necessary than the double eyes, which increases the weight. In addition, assembly and adjustment become complicated. Further, the backlash of the meshing portion is accumulated, which makes it difficult to perform highly accurate positioning. In addition, the movements of the degrees of freedom interfere with each other, and in addition to positioning the wrist tip within a substantially hemispherical envelope, the calculation for controlling the wrist tip position becomes complicated. There was a limit to the speed of operation.
【０００５】本発明の目的は、手首部の小型・軽量化さ
らには動作の高速・高精度化を確保しつつ、先端に取付
けられたエンドエフェクタ用の動力線，信号線，エアー
配管等を内部に通すのに好適な工業用ロボットの手首装
置を提供することにある。An object of the present invention is to secure a small size and light weight of a wrist portion and also a high speed and high accuracy of operation while at the same time providing a power line, a signal line, an air pipe and the like for an end effector attached to a tip end. An object of the present invention is to provide a wrist device for an industrial robot that is suitable for being passed through.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は基部の前腕の前方延長軸上に固定もしくは
回転自在に取り付けられた手首基部と、この手首基部に
保持され前記前腕の延長軸に対して直交する軸心周りに
揺動する中ケーシングと、中ケーシングに保持され前記
揺動軸心に対して直交する軸心周りに回転する手先ケー
シングと、前記手先ケーシングに固着した手先フランジ
とからなる手首部と、前記中ケーシングと手先ケーシン
グとの二つの自由度を回転駆動するために前記手首部内
に設けられた手首動力手段および高減速比を有する減速
機とを具備し、前記手首動力手段および減速機とから隔
離する手段によって、前記手先フランジもしくは手先ケ
ーシングの内部から外部に開放する第一の空間部と、前
記手先ケーシングの回転軸心を通る中空状の第二の空間
部と、前記中ケーシングの揺動軸心を切る面内で上下方
向に開放する第三の空間部と、前記手首基部の概ね前記
第三の空間部と対向する第四の空間部を障害のない連続
した通路として確保する。In order to achieve the above object, the present invention provides a wrist base fixedly or rotatably mounted on a front extension shaft of a forearm of a base, and an extension of the forearm held by the wrist base. A middle casing that swings around an axis perpendicular to the axis, a hand casing that is held by the middle casing and rotates around an axis that is orthogonal to the swing axis, and a hand flange that is fixed to the hand casing. And a wrist unit for rotating and driving two degrees of freedom of the middle casing and the hand casing, the wrist power means and a speed reducer having a high reduction ratio. A first space portion opened from the inside of the finger flange or the hand casing to the outside by means for separating from the power means and the speed reducer, and the hand casing. A hollow second space that passes through the rolling axis, a third space that opens vertically in a plane that cuts the swing axis of the middle casing, and approximately the third space of the wrist base. The fourth space part facing the part is secured as a continuous passage without obstacles.
【０００７】[0007]
【作用】前述した従来技術（特開昭58−40292 号公報に
記載されたもの）との最大の相違点は中ケーシングに揺
動軸心を貫通して配線，配管等を通す中空状の空間部を
設けていないことである。本発明では中ケーシングの揺
動軸心を切る面内で上下方向に開放する第三の空間部を
設けて配線，配管等を通す構成としている。この結果揺
動軸心上に手首動力手段および高減速比を有する減速機
が配置でき、これにより歯車等のバックラッシュに起因
した位置決め精度の低下さらには自由度相互の動作の干
渉が極力押さえられ、動作の高速・高精度化が達成でき
る。また、駆動モータから減速機入力軸までの動力伝達
要素がトルク伝達能力の低い部品で済むことから手首部
全体が小型・軽量にできる。さらに、互いに直交した軸
周りに回転する自由度を備えた構成となっていることか
ら手首部が作業領域内に占有する体積を小さくできる。The biggest difference from the above-mentioned prior art (described in Japanese Patent Laid-Open No. 58-40292) is the hollow space through which the wiring shaft and the piping pass through the middle casing through the swing axis. That is, no section is provided. In the present invention, a third space portion that is opened in the vertical direction is provided in the plane that cuts the swing axis of the middle casing, and the wiring, piping, etc. are passed through. As a result, wrist power means and a speed reducer having a high reduction ratio can be arranged on the swing axis, which reduces the positioning accuracy due to backlash of gears and the like, and further suppresses the interference of the movements of the degrees of freedom. High speed and high accuracy operation can be achieved. Further, the power transmission element from the drive motor to the input shaft of the speed reducer need only be a component having a low torque transmission capability, so that the entire wrist can be made compact and lightweight. Further, since the structure is provided with the degree of freedom of rotating around mutually orthogonal axes, the volume occupied by the wrist in the working area can be reduced.
【０００８】また、中ケーシングの揺動軸心を切る面内
で上下方向に開放する第三の空間部を設け、これに対向
して手首基部に第四の空間部を設ける構成としたことか
ら、中ケーシングが揺動軸心周りに揺動した場合でも第
三の空間部の一部と第四の空間部は常に連続する。さら
には、手先フランジもしくは手先ケーシングの内部から
外部に開放する第一の空間部と、中空状の第二の空間部
と、上述の第三の空間部の一部は手先ケーシングの回転
軸心延長上に配置されていることから、手先ケーシング
が回転軸心周りに回転した場合でも同様にこれらの空間
部は常に連続する。従って四つの空間部は常に障害のな
い連続した通路として確保でき、この結果、先端に取付
けられたエンドエフェクタ用の動力線，信号線，エアー
配管等を内部に通すことが可能となる。In addition, a third space portion which is opened in the vertical direction is provided in a plane that cuts the swing axis of the middle casing, and a fourth space portion is provided at the wrist base portion so as to face the third space portion. Even when the middle casing swings around the swing axis, the part of the third space and the fourth space are always continuous. Furthermore, the first space portion opened from the inside of the finger flange or the hand casing to the outside, the hollow second space portion, and a part of the above-mentioned third space portion are the extension of the rotation axis of the hand casing. Since they are arranged on the upper side, these spaces are always continuous even when the hand casing rotates around the rotation axis. Therefore, the four spaces can be always secured as a continuous passage without obstacles, and as a result, the power line, the signal line, the air pipe, etc. for the end effector attached to the tip can be passed inside.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings.
【００１０】図７は本発明による手首装置の一実施例を
適用した多関節形工業用ロボットの全体構成を示す斜視
図、図８は同手首装置への動力伝達手段を示す一部断面
図である。図７において、工業用ロボットは基台１０上
に旋回台１が軸心Ａ周りに旋回可能に取付けられてい
る。旋回台１は基台１０に取付けられた図示しない駆動
モータＭ1 から基台１０の内部に設けられた動力伝達手
段及び減速手段を介して旋回駆動されるよう構成されて
いる。旋回台１の上方端には上腕２の下端が枢着取付け
られており、旋回台１上に設けられた駆動モータＭ2 、
及び内部に組み込まれた減速機構（図示せず）を介して
軸心Ｂ周りに揺動駆動される。この上腕２の上端には前
腕基部９に保持された前腕３が軸心Ｃ周りに起伏可能に
取付けられている。前腕基部９及び前腕３は旋回台１上
に設けられた駆動モータＭ3 、内部に組み込まれた減速
機構（図示せず）、図示しないレバー，リンク３１を介
して動力が伝達されることにより起伏動作する。また、
前腕３の前方延長部には手首部８が取付けられている。
手首部８は手首基部４と、この手首基部４に保持された
中ケーシング５と、さらにこの中ケーシング５に保持さ
れた手先ケーシング６と、エンドエフェクタを取付ける
手先フランジ７を具備し、前腕３及び手首部８は前腕基
部９に対して軸心Ｄ周りに旋回自由に、中ケーシング５
は手首基部４に対して軸心Ｅ周りに揺動自由に、手先ケ
ーシング６及び手先フランジ７は中ケーシング５に対し
て軸心Ｆ周りに回転自由に形成されている。前腕３及び
手首部８の旋回手段、中ケーシング５の揺動手段、手先
ケーシング６及び手先フランジ７の回転手段については
図８を用いてさらに詳述する。図８において、前腕基部
９内の軸方向には前腕３に固着された中空の筒状体８０
が軸受８１，８２を介して旋回可能に保持されている。
この筒状体８０を包括するステージ９０の上方部には駆
動モータＭ4 が取り付けられており、減速機９１，一対
の平歯車９２，９３へ動力を伝達することで軸心Ｄ周り
に旋回動作する。なお、筒状体８０に固着された平歯車
９３も中空となっており、上腕２の内部、ステージ９０
の下方空間部を経由して導かれた各種動力線，信号線、
さらには図示しないエンドエフェクタ用の配線，配管を
先に位置する前腕３，手首基部４へ通すことが可能なよ
うに構成されている。また、ステージ９０には隔壁９４
が歯車対９２，９３を包囲し、上述の配線，配管と接触
して破断事故等が生じないよう取付けられている。前腕
３及び手首基部４の内部には二つの駆動モータＭ5 ，Ｍ
6 が組み込まれている。傘歯車対等で構成されたギヤボ
ックス３１，３２、歯付ベルト３３，３４を介して、手
首基部４，中ケーシング５及び手先ケーシング６に組み
込まれた図示しない減速機，動力伝達要素に伝えられ、
それぞれ軸心Ｅ周りに揺動，軸心Ｆ周りに回転動作する
よう構成されている。FIG. 7 is a perspective view showing the entire construction of an articulated industrial robot to which an embodiment of the wrist device according to the present invention is applied, and FIG. 8 is a partial sectional view showing a power transmission means to the wrist device. is there. In FIG. 7, in the industrial robot, a swivel base 1 is mounted on a base 10 so as to swivel around an axis A. The swivel base 1 is configured to be swiveled by a drive motor M 1 ( not shown) mounted on the base 10 via a power transmission means and a speed reduction means provided inside the base 10. A lower end of an upper arm 2 is pivotally attached to an upper end of the swivel base 1, and a drive motor M 2 provided on the swivel base 1,
Also, it is oscillated around the axis B through a reduction mechanism (not shown) incorporated therein. A forearm 3 held by a forearm base 9 is attached to the upper end of the upper arm 2 so as to be capable of undulating about an axis C. The forearm base 9 and the forearm 3 are undulated by transmitting power through a drive motor M 3 provided on the swivel base 1, a reduction mechanism (not shown) incorporated inside, a lever and a link 31 not shown. Operate. Also,
A wrist portion 8 is attached to the front extension portion of the forearm 3.
The wrist portion 8 includes a wrist base portion 4, an inner casing 5 held by the wrist base portion 4, a hand casing 6 held by the inner casing 5, and a hand end flange 7 for mounting an end effector. The wrist portion 8 can freely rotate about the axis D with respect to the forearm base portion 9,
Is formed so as to be swingable around the axis E with respect to the wrist base 4, and the hand casing 6 and the hand flange 7 are formed so as to be rotatable around the axis F with respect to the middle casing 5. The swiveling means for the forearm 3 and wrist portion 8, the swinging means for the middle casing 5, the rotating means for the end casing 6 and the end flange 7 will be described in further detail with reference to FIG. In FIG. 8, a hollow cylindrical body 80 fixed to the forearm 3 in the axial direction within the forearm base 9
Is rotatably held via bearings 81 and 82.
A drive motor M 4 is attached to an upper portion of a stage 90 including the tubular body 80, and the drive motor M 4 is transmitted to the reduction gear 91 and a pair of spur gears 92 and 93 to thereby pivot around an axis D. To do. The spur gear 93 fixed to the tubular body 80 is also hollow, and the inside of the upper arm 2 and the stage 90
Various power lines, signal lines, which are guided through the space below
Furthermore, it is configured such that wiring and piping for an end effector (not shown) can be passed through the forearm 3 and the wrist base 4 which are located first. The stage 90 has a partition wall 94.
Surrounds the pair of gears 92, 93, and is attached so as not to come into contact with the above-mentioned wiring and piping to cause a breakage accident or the like. Inside the forearm 3 and wrist base 4 are two drive motors M 5 , M
6 is built in. It is transmitted to a speed reducer and a power transmission element (not shown) incorporated in the wrist base 4, the middle casing 5, and the hand casing 6 via the gear boxes 31 and 32 and the toothed belts 33 and 34 configured by a bevel gear pair and the like,
Each of them is configured to swing around an axis E and rotate about an axis F.
【００１１】なお、図７及び図８に示した実施例は多関
節形工業用ロボットの、特に六自由度ロボットに関する
実施例であるが、前腕３及び手首部８が軸心Ｄ周りに回
転しない五自由度の多関節形の工業用ロボット、直交座
標形のロボットなど他の構造形態をとる工業用ロボット
に対しても以下に詳述する本発明の手首装置が適用可能
であることは言うまでもない。The embodiment shown in FIGS. 7 and 8 is an example of an articulated industrial robot, especially a six-degree-of-freedom robot, but the forearm 3 and the wrist 8 do not rotate around the axis D. It goes without saying that the wrist device of the present invention described below is also applicable to industrial robots having other structural forms such as a five-degree-of-freedom articulated industrial robot and a Cartesian coordinate type robot. ..
【００１２】図１は、本発明による工業用ロボットの手
首装置の一実施例を示す略示機構図である。図１におい
て、手首基部４には中ケーシング５を挟みこむように二
つの突出部４１，４２が設けられ、一方の突出部４１の
内部には減速機５１が組み込まれている。この減速機５
１は中ケーシング５の揺動軸心Ｅ上にあって、前述した
歯付ベルト３３と噛合するプーリ５２の軸５３に嵌着す
る入力車５１ａと、ハウジング４３を介して突出部４１
に固定された固定車５１ｂと、傘歯車５６に固定された
出力車５１ｃとを具備し、入力車５１ａと出力車５１ｃ
との間に高減速比が達成されるような装置として形成さ
れている。従って、軸５３の回転は大きく減速され傘歯
車５４に伝達される。なお、中ケーシング５の図上、上
側の一端は傘歯車５４の外周に設けられた軸受４５を介
して手首基部４の突出部４１に軸承されるとともに、傘
歯車５４は軸受４６を介して中ケーシング５に軸承され
るよう形成されている。同様に突出部４２の内部にも減
速機６１が組み込まれている。この減速機６１も中ケー
シング５の揺動軸心Ｅ上にあって前述した歯付ベルト３
４と噛合するプーリ６２の軸６３に嵌着する入力車６１
ａと、ハウジング４４を介して突出部４２に固定された
固定車６１ｂと、傘歯車６４に固定された出力車６１ｃ
とを具備し、入力車６１ａと出力車６１ｃとの間に高減
速比が達成されるような装置として形成されている。従
って、軸６３の回転は大きく減速され傘歯車６４に伝達
される。なお、中ケーシング５の図上、下側のもう一端
は傘歯車６４の外周に設けられた軸受４７を介して手首
基部４の突出部４２に軸承されるとともに、傘歯車６４
は軸受４８を介して中ケーシング５に軸承されるよう形
成されている。一方、中ケーシング５の前方内部には円
筒軸６６が軸受６７，６８を介して軸心Ｆ周りに回転自
在に支持されおり、後端には二つの傘歯車５４，６４と
同時に噛合する中空傘歯車６５が、先端には手先ケーシ
ング６を介して第一の空間部７０が設けられた手先フラ
ンジ７が固着されている。なお、この円筒軸６６から手
先フランジ７までに到る部品の回転軸心Ｆは中ケーシン
グ５の揺動軸心Ｅと直交している。また、中ケーシング
５には隔壁７１が中ケーシング５の揺動軸心を切る面内
で上下方向に開放した第三の空間部５０を確保しつつ、
内部の傘歯車５４，６４，６５の露出部及び噛合い部を
隔離するよう取付けられている。さらに、隔壁７１は円
筒軸６６の回転部をも隔離し、第二の空間部６０を確保
するよう内部まで入り込み、転動体７２によって分離さ
れる構造となっている。また、手首基部４の概ね長手軸
心近傍には中空穴による第四の空間部４０が確保できる
ように形成されている。FIG. 1 is a schematic mechanism view showing an embodiment of a wrist device for an industrial robot according to the present invention. In FIG. 1, the wrist base 4 is provided with two protrusions 41 and 42 so as to sandwich the middle casing 5, and a speed reducer 51 is incorporated inside one of the protrusions 41. This reducer 5
Reference numeral 1 is on the swing axis E of the middle casing 5 and has an input wheel 51a fitted to the shaft 53 of the pulley 52 that meshes with the toothed belt 33 described above, and the protruding portion 41 via the housing 43.
A fixed wheel 51b fixed to the output wheel 51c and an output wheel 51c fixed to the bevel gear 56.
Is formed as a device with which a high reduction ratio is achieved. Therefore, the rotation of the shaft 53 is greatly reduced and transmitted to the bevel gear 54. It should be noted that, in the figure, one end on the upper side of the middle casing 5 is supported by the protruding portion 41 of the wrist base 4 via a bearing 45 provided on the outer periphery of the bevel gear 54, and the bevel gear 54 is centered by a bearing 46. It is formed so as to be supported by the casing 5. Similarly, the speed reducer 61 is also incorporated inside the protrusion 42. The speed reducer 61 is also on the swing axis E of the middle casing 5 and has the toothed belt 3 described above.
4, an input wheel 61 fitted on a shaft 63 of a pulley 62 that meshes with
a, a fixed wheel 61b fixed to the protrusion 42 via the housing 44, and an output wheel 61c fixed to the bevel gear 64.
And a high reduction gear ratio is achieved between the input vehicle 61a and the output vehicle 61c. Therefore, the rotation of the shaft 63 is greatly reduced and transmitted to the bevel gear 64. The other end of the middle casing 5 on the lower side in the drawing is supported by the protruding portion 42 of the wrist base 4 via a bearing 47 provided on the outer periphery of the bevel gear 64, and
Are formed so as to be supported by the inner casing 5 via bearings 48. On the other hand, a cylindrical shaft 66 is rotatably supported around a shaft center F through bearings 67 and 68 in the front inside of the middle casing 5, and a hollow umbrella that meshes with two bevel gears 54 and 64 at the rear end at the same time. The gear 65 has a finger end flange 7 having a first space portion 70 provided at the tip end thereof via a finger end casing 6 and fixed thereto. The rotational axis F of the component extending from the cylindrical shaft 66 to the hand flange 7 is orthogonal to the swing axis E of the middle casing 5. Further, in the middle casing 5, while the partition wall 71 secures the third space portion 50 opened in the up-down direction in the plane cutting the swing axis of the middle casing 5,
The bevel gears 54, 64, 65 are mounted so as to isolate the exposed portions and the meshing portions of the bevel gears. Further, the partition wall 71 also isolates the rotating portion of the cylindrical shaft 66, enters the inside so as to secure the second space portion 60, and is separated by the rolling elements 72. Further, a fourth space portion 40 formed by a hollow hole is formed near the longitudinal axis of the wrist base portion 4 so as to be secured.
【００１３】つぎに、図１に示した一実施例の作用につ
いて説明する。図８で前述したように前腕３及び手首基
部４の内部に組み込まれている駆動モータＭ5 及びＭ6
を回転させると、傘歯車対等で構成されたギヤボックス
３１，３２で方向変換され歯付ベルト３３，３４が回転
する。さらに図１において、歯付ベルト３３の回転はプ
ーリ５２を介して軸５３に伝達される。軸５３の回転が
減速機５１を介して大きく減速されて傘歯車５４が軸心
Ｅ周りに回転する。同様に歯付ベルト３４の回転はプー
リ６２を介して軸６３に伝達される。この軸６３の回転
が減速機６１を介して大きく減速されて傘歯車６４が軸
心Ｅ周りに回転する。いま、二つの傘歯車５４，６４が
回転すると、傘歯車６５がこれに噛合しているので本装
置は次のように作動する。すなわち、二つの傘歯車５
４，６４が同一速度で同一方向に回転すると、傘歯車６
４及びこれに固着した手先フランジ７までの部材が回転
することはなく、中ケーシング５のみが軸心Ｅ周りに回
転する。他方傘歯車５４，６４が同一速度で互いに反対
方向に回転すると、中ケーシング５が静止状態のまま、
傘歯車６４及びこれに固着した手先フランジ７までの部
材が軸心Ｆ周りに回転する。従って傘歯車５４，６４が
異なる速度で同一方向または反対方向に回転すると、中
ケーシング５が軸心Ｅ周りに回転し、同時に手先フラン
ジ７が軸心Ｆ周りに回転する。なお、隔壁７１によって
中ケーシング５の軸心Ｅを切って食い込む上下方向に開
放した第三の空間部５０を確保する構成であることか
ら、中ケーシング５が軸心Ｅ周り揺動した場合でも第三
の空間部５０の一部と第四の空間部４０は常に連続す
る。さらには、手先フランジ７に設けられた第一の空間
部７０と、中空状の第二の空間部６０と、第三の空間部
５０の一部は軸心Ｆの延長上に配置されていることか
ら、手先ケーシング６が軸心Ｆ周りに回転した場合でも
同様にこれらの空間部は常に連続する。従って四つの空
間部４０，５０，６０，７０が常に連続した障害のない
通路として確保できるように作用する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described. Drive motors M 5 and M 6 incorporated into the forearm 3 and wrist base 4 as previously described in FIG.
When is rotated, the direction is changed by the gear boxes 31 and 32 formed of a bevel gear pair and the toothed belts 33 and 34 are rotated. Further, in FIG. 1, the rotation of the toothed belt 33 is transmitted to the shaft 53 via the pulley 52. The rotation of the shaft 53 is greatly reduced through the speed reducer 51, and the bevel gear 54 rotates around the axis E. Similarly, the rotation of the toothed belt 34 is transmitted to the shaft 63 via the pulley 62. The rotation of the shaft 63 is greatly reduced through the speed reducer 61, and the bevel gear 64 rotates around the axis E. Now, when the two bevel gears 54 and 64 rotate, the bevel gear 65 meshes with the bevel gear 65, so that the present apparatus operates as follows. That is, the two bevel gears 5
When bevels 4 and 64 rotate in the same direction at the same speed, bevel gear 6
4 and members up to the hand flange 7 fixed to this do not rotate, and only the middle casing 5 rotates around the axis E. On the other hand, when the bevel gears 54 and 64 rotate at the same speed in opposite directions, the middle casing 5 remains stationary,
The bevel gear 64 and the members up to the hand flange 7 fixed to the bevel gear 64 rotate around the axis F. Therefore, when the bevel gears 54 and 64 rotate at different speeds in the same direction or opposite directions, the middle casing 5 rotates about the axis E, and at the same time, the hand flange 7 rotates about the axis F. Since the partition wall 71 secures the third space portion 50 which is cut by cutting the axial center E of the middle casing 5 and bites into it, even when the middle casing 5 swings around the central axis E, the third space 50 is opened. A part of the third space portion 50 and the fourth space portion 40 are always continuous. Further, the first space portion 70 provided on the hand flange 7, the hollow second space portion 60, and a part of the third space portion 50 are arranged on an extension of the axis F. Therefore, even when the hand casing 6 rotates around the axis F, these spaces are always continuous. Therefore, the four space portions 40, 50, 60, 70 act so as to be always secured as a continuous passage without obstacles.
【００１４】実施例によれば、中ケーシング５が軸心Ｅ
周り揺動した場合、さらには手先ケーシング６が軸心Ｆ
周りに回転した場合でも四つの空間部４０，５０，６
０，７０が常に連続した障害のない通路として確保でき
ることから、配線，配管を腕及び手首の内部を経由して
手先フランジ７に取り付けられたエンドエフェクタへ通
すことができる。また、回転運動が軸心Ｅ周りに生じよ
うと、軸心Ｆ周りに生じようと、角運動量（運動量モー
メント）は、常に、二つの対称なギヤ列に分散されるこ
とから、その分、動力を伝達するために使用される傘歯
車，歯付ベルト，減速機，軸及び軸受類、さらには駆動
用モータも小形のものを使用でき、手首部８及び前腕３
を小形軽量にできる。さらに中ケーシング５の軸心Ｅ周
りの揺動動作と手先フランジ７の軸心Ｆ周りの回転動作
を行う動力伝達系の最終段直前に、高減速比をもつ減速
機５１，６１を設けたので、この減速機５１，６１に到
るギヤボックス３１,３２及び歯付ベルト３３,３４、プ
ーリ５２，６２の噛み合いにおけるバックラッシは、減
速比により縮小され、最終出力部材たる中ケーシング５
及び手先フランジ７の動作に与える影響は無視し得るほ
ど微小なものとなる。従って、バックラッシの主たる発
生個所は最終段に位置する傘歯車５４，６４，６５の噛
み合い部各一か所のみとなるため、従来方式に比べ大幅
に位置決め精度は向上する。According to the embodiment, the inner casing 5 has the axis E.
If the hand casing 6 is pivoted around,
Even when rotated around, the four space parts 40, 50, 6
Since 0 and 70 can be always secured as a continuous path without obstacles, wiring and piping can be passed through the inside of the arm and the wrist to the end effector attached to the hand flange 7. In addition, whether the rotational movement is generated around the axis E or the axis F, the angular momentum (momentum moment) is always dispersed in the two symmetrical gear trains, and accordingly, the power is correspondingly increased. Bevel gears, toothed belts, speed reducers, shafts and bearings used to transmit power, and even small drive motors can be used.
Can be made compact and lightweight. Further, the speed reducers 51 and 61 having a high reduction ratio are provided immediately before the final stage of the power transmission system that performs the swinging motion of the middle casing 5 around the axis E and the rotating motion of the hand flange 7 around the axis F. The backlash in the meshing of the gearboxes 31 and 32, the toothed belts 33 and 34, and the pulleys 52 and 62, which reach the speed reducers 51 and 61, is reduced by the reduction ratio, and the middle casing 5 serving as the final output member.
Also, the influence on the operation of the hand flange 7 is negligibly small. Therefore, the main location of the backlash is only one meshing portion of the bevel gears 54, 64, 65 located at the final stage, so that the positioning accuracy is greatly improved as compared with the conventional method.
【００１５】図２から図６は、本発明による工業用ロボ
ットの手首装置の他の実施例を示す略示機構図である。2 to 6 are schematic mechanical views showing another embodiment of the wrist device of the industrial robot according to the present invention.
【００１６】図２の実施例では、図１に示した伝達要素
のうち、傘歯車５４を省略して動力伝達を行なうよう構
成されている。中ケーシング５は減速機５１の出力車５
１ｃに直結され、中空の傘歯車６５は減速機６１の出力
車６１ｃに固着された傘歯車６４のみに噛合する。従っ
て中ケーシング５の軸心Ｅ周りの動力伝達と、手先フラ
ンジ７の動力伝達とは独立となる。なお、隔壁７１が中
ケーシング５の揺動軸心Ｅを切る面内で上下方向に開放
した第三の空間部５０を確保しつつ、内部の傘歯車６
４，６５の露出部及び噛合い部を隔離するよう取付けら
れているのは図１と類似の構成であるが、円筒軸６６の
入り口付近で転動体７２によって分離される点、および
第一の空間部７０が手先フランジ７ではなく手先ケーシ
ング６の外周に設けられている点が相違する。In the embodiment of FIG. 2, the bevel gear 54 of the transmission element shown in FIG. 1 is omitted so that power is transmitted. The middle casing 5 is the output vehicle 5 of the reduction gear 51.
The hollow bevel gear 65, which is directly connected to 1 c, meshes only with the bevel gear 64 fixed to the output wheel 61 c of the speed reducer 61. Therefore, the power transmission around the axis E of the middle casing 5 and the power transmission of the hand end flange 7 are independent. In addition, while the partition wall 71 secures the third space portion 50 opened in the up-down direction in the plane that cuts the swing axis E of the middle casing 5, the internal bevel gear 6 is secured.
A structure similar to that shown in FIG. 1 is attached so as to isolate the exposed portions and the meshing portions of 4, 65, but they are separated by the rolling elements 72 near the entrance of the cylindrical shaft 66, and the first portion. The difference is that the space portion 70 is provided not on the hand flange 7 but on the outer circumference of the hand casing 6.
【００１７】図２に示す実施例によれば、腕及び手首の
内部を経由して手先ケーシング６の外周方向へエンドエ
フェクタ用の配線，配管を通すことができる。従って回
転軸心Ｆの外周方向に接続口を持つエンドエフェクタに
対しても容易に対応できる。また、第一の空間部７０に
接続口を設けることも容易となる。さらに隔壁７１が円
筒軸６６の内部まで入り込まないので、その分、第二の
空間部６０の口径を大きくでき、軸心Ｆ周りに回転する
手先ケーシング６，手先フランジ７による配線，配管の
ねじれ量をより多く許容できる。また中ケーシング５の
軸心Ｅ周りの揺動動作を行う動力伝達系の最終段に、高
減速比をもつ減速機５１を組み込んだので、この減速機
５１に到るギヤボックス３１及び歯付ベルト３３，プー
リ５２の噛み合い部におけるバックラッシは、減速比に
より縮小され、最終出力部材たる中ケーシング５の動作
に与える影響は無視し得るほど微小なものとなり、軸心
Ｅ周りに関する位置決め精度はより向上する。また中ケ
ーシング５の軸心Ｅ周りの動力伝達と、手先フランジ７
の動力伝達とは独立となり、図示しない制御装置による
姿勢制御演算も独立となり、簡便化できる。According to the embodiment shown in FIG. 2, the wiring and piping for the end effector can be passed through the inside of the arm and the wrist toward the outer circumference of the hand casing 6. Therefore, it is possible to easily deal with an end effector having a connection port in the outer peripheral direction of the rotation axis F. Further, it becomes easy to provide the connection port in the first space 70. Further, since the partition wall 71 does not enter the inside of the cylindrical shaft 66, the diameter of the second space portion 60 can be increased accordingly, and the amount of twisting of the wiring and the piping by the hand casing 6 and the hand flange 7 which rotate around the axis F. Can be more acceptable. Further, since the speed reducer 51 having a high speed reduction ratio is incorporated in the final stage of the power transmission system that swings around the axis E of the middle casing 5, the gear box 31 and the toothed belt reaching the speed reducer 51 are incorporated. 33, the backlash at the meshing portion of the pulley 52 is reduced by the reduction ratio, and the influence on the operation of the middle casing 5, which is the final output member, is negligible, and the positioning accuracy around the axis E is further improved. .. Further, the power transmission around the axis E of the middle casing 5 and the hand flange 7
Is independent of the power transmission, and the posture control calculation by the control device (not shown) is also independent, which can be simplified.
【００１８】図３の実施例では、図２に示した手先フラ
ンジ７の動力伝達系における減速機６１の組込部位をさ
らに最終段の手先フランジ７近傍として、動力伝達を行
なうよう構成されている。中ケーシング５の軸心Ｅ周り
の動力伝達方法は図２と同一である。図３において、歯
付ベルト３４に噛合したプーリ６２を介して軸１０１，
一組の傘歯車１０２，１０３を介して軸心Ｆと平行な方
向へ方向変換され、軸１０４へ、さらに平歯車１０５，
１０６を介して軸１０７へ伝達される。軸１０７の回転
が減速機６１によって大きく減速されて手先ケーシング
６及び手先フランジ７が軸心Ｆ周りに回転動作する。ま
た、中ケーシング５は隔壁７１に相当する部材を一体成
形した構成をとっている。すなわち、第三の空間部５０
を確保する隔壁、さらには手先フランジ７への動力伝達
要素１０２から１０７を隔離するための円筒状の突出部
材が軸心Ｆを包むように成形されている。In the embodiment shown in FIG. 3, the power transmission system for the hand flange 7 shown in FIG. .. The method of transmitting power around the axis E of the middle casing 5 is the same as in FIG. In FIG. 3, the shaft 101, through the pulley 62 meshed with the toothed belt 34,
The direction is converted to a direction parallel to the shaft center F through a set of bevel gears 102 and 103, and the shaft 104 is further converted to a spur gear 105,
It is transmitted to the shaft 107 via 106. The rotation of the shaft 107 is greatly reduced by the speed reducer 61, and the end casing 6 and the end flange 7 rotate about the axis F. Further, the middle casing 5 has a structure in which a member corresponding to the partition wall 71 is integrally molded. That is, the third space 50
And a cylindrical projecting member for isolating the power transmission elements 102 to 107 to the hand flange 7 are formed so as to enclose the shaft center F.
【００１９】図３に示す実施例によれば、中ケーシング
５は隔壁７１に相当する部材を一体成形した構成をとっ
ていることから手首の内部に連続して障害のない通路が
より簡便に形成できる。また中ケーシング５の軸心Ｅ周
りの揺動動作及び手先フランジ７の軸心Ｆ周りの回転動
作を行うそれぞれの動力伝達系の最終段に、高減速比を
有する減速機５１，６１を設けたので、減速機５１，６
１に到る各伝達要素の噛み合い部におけるバックラッシ
は、減速比により縮小され、最終出力部材たる中ケーシ
ング５及び手先フランジ７の動作に与える影響は無視し
得るほど微小なものとなる。これにより軸心Ｅ周り及び
軸心Ｆ周りに関するの位置決め精度はさらに向上する。
また図２に示した実施例では、手先フランジ７を減速機
６１で減速後、傘歯車６４，６５で駆動する構成をとっ
ていることから、中ケーシング５の軸心Ｅ周りの動作に
より傘歯車６４，６５の噛み合い部に相対運動を生じ、
手先フランジ７が大きく回転する。これに対し本実施例
によればこの相対運動が減速機６１の大きな減速比で減
速されるため、出力軸の動作に対する影響はごく小さな
量に抑えることができる。従って図示しない制御装置の
演算によって駆動モータＭ６ が行なう本来不要な補正
動作はごく微量であり、補正動作による速度低下はほと
んど生じない。従ってより高速化が図れるという利点が
ある。According to the embodiment shown in FIG. 3, since the middle casing 5 is integrally formed with a member corresponding to the partition wall 71, a continuous and unobstructed passage is formed inside the wrist more easily. it can. Further, reduction gears 51 and 61 having a high reduction ratio are provided at the final stage of the respective power transmission systems that perform the swinging movement of the middle casing 5 around the axis E and the rotating movement of the hand flange 7 around the axis F. Therefore, the speed reducers 51, 6
The backlash at the meshing portion of each transmission element up to 1 is reduced by the reduction ratio, and the influence on the operations of the middle casing 5 and the hand flange 7 as the final output member is negligibly small. This further improves the positioning accuracy around the axis E and the axis F.
Further, in the embodiment shown in FIG. 2, since the end flange 7 is decelerated by the speed reducer 61 and then driven by the bevel gears 64 and 65, the bevel gear is moved by the operation around the axis E of the middle casing 5. Relative motion is generated in the meshing part of 64 and 65,
The hand flange 7 rotates largely. On the other hand, according to the present embodiment, since this relative motion is decelerated with a large reduction ratio of the speed reducer 61, the influence on the operation of the output shaft can be suppressed to a very small amount. Therefore inherently unnecessary correcting operations drive motor M 6 is carried out by calculation of the control device (not shown) is extremely small, hardly occurs velocity reduction by the correction operation. Therefore, there is an advantage that a higher speed can be achieved.
【００２０】図４の実施例では、減速機６１を、例え
ば、ウォーム減速機のように入力軸と出力軸が直交する
方式の減速機を用いて手先フランジ７の減速駆動を行な
うよう構成されている。中ケーシング５の軸心Ｅ周りの
動力伝達方法は図２及び図３と同一である。図４におい
て、歯付ベルト３４に噛合したプーリ６２を介して軸１
０１，一組の傘歯車１０２，１０３を介して紙面の下方
向へ方向変換され、軸１０４へ、さらに図示しないプー
リ、歯付きベルト、もう一つのプーリを介してウォーム
軸６１ａへ伝達される。このウォーム軸６１ａの回転が
ウォーム式の減速機６１によって大きく減速されて手先
ケーシング６及び手先フランジ７が軸心Ｆ周りに回転動
作する。また、図１に示した隔壁７１の機能を中ケーシ
ング５と手先ケーシング６とが分割代行する構成をとっ
ている。中ケーシング５には第三の空間部５０を確保す
るよう手先フランジ７への動力伝達要素の一部を隔離す
る隔壁が一体成形されている。手先ケーシング６には先
端に手先フランジ７が固着され、他端は第二の空間部６
０を包含するよう円筒状に形成され、ウォーム減速機６
１の出力車（ホィール）６１ｃを外周に固着し、中ケー
シング５の内部まで入り込む構成をとっている。In the embodiment shown in FIG. 4, the speed reducer 61 is configured to drive the hand end flange 7 by deceleration using a speed reducer in which the input shaft and the output shaft are orthogonal to each other, such as a worm speed reducer. There is. The method of transmitting power around the axis E of the middle casing 5 is the same as in FIGS. 2 and 3. In FIG. 4, the shaft 1 is provided via a pulley 62 meshed with the toothed belt 34.
01, the bevel gears 102, 103 are used to change the direction downward, and the shaft 104 is transmitted to the worm shaft 61a via a pulley, a toothed belt, and another pulley (not shown). The rotation of the worm shaft 61a is greatly reduced by the worm type speed reducer 61, and the hand casing 6 and the hand flange 7 rotate about the axis F. In addition, the function of the partition wall 71 shown in FIG. 1 is configured such that the middle casing 5 and the hand casing 6 act as divisions. The middle casing 5 is integrally formed with a partition wall for isolating a part of the power transmission element to the hand flange 7 so as to secure the third space 50. A hand flange 7 is fixed to the tip of the hand casing 6, and the other end of the hand casing 6 has a second space 6
The worm reducer 6 is formed in a cylindrical shape so as to include 0.
The output vehicle (wheel) 61c of No. 1 is fixed to the outer periphery and is inserted into the inside of the middle casing 5.
【００２１】図４に示す実施例によれば、図１に示した
隔壁７１の機能を中ケーシング５と手先ケーシング６と
が分割代行する構成をとっていることから前述した実施
例と同様に手首の内部に連続した障害のない通路がより
簡便に確保できる。また、一組の傘歯車１０２，１０３
を介して軸心Ｆと紙面の下方向へ方向変換し、軸104
へ、さらに図示しないプーリ、歯付きベルト、もう一つ
のプーリを介してウォーム軸６１ａへ伝達しており、軸
心Ｆと平行な動力伝達要素が紙面の下側に配置されるこ
とから、中ケーシング５の幅寸法、しいては手首部８全
体の幅寸法を小さくできるという利点がある。According to the embodiment shown in FIG. 4, the function of the partition wall 71 shown in FIG. 1 is configured such that the middle casing 5 and the hand casing 6 act as divisions. It is possible to more easily secure a continuous, unobstructed passage inside. Also, a set of bevel gears 102, 103
Through the shaft center F and the downward direction of the paper through the shaft 104
To the worm shaft 61a via a pulley (not shown), a toothed belt, and another pulley (not shown), and the power transmission element parallel to the shaft center F is arranged on the lower side of the drawing. There is an advantage that the width dimension of No. 5, that is, the width dimension of the entire wrist portion 8 can be reduced.
【００２２】図５の実施例では、中ケーシング５，手先
ケーシング６，手先フランジ７が手首基部４に対して片
側（図上、上側）に突出するように構成されている。図
５において、減速機５１及び減速機６１は中ケーシング
５の揺動軸心Ｅ上にあって近傍に直列配置されている。
この減速機５１の入力車５１ａは前述した歯付ベルト３
３と噛合するプーリ５２の中空軸５３に嵌着し、固定車
５１ｂはハウジング４３を介して手首基部４に固定さ
れ、さらに出力車５１ｃは出力リング１２０に固定され
ている。一方、中空軸５３の内部、さらには減速機５１
の入力車５１ａを貫通する軸６２の一端には前述した歯
付ベルト３４と噛合するプーリ６２が嵌着し、多端には
減速機６１の入力車６１ａ嵌着している。減速機６１の
固定車６１ｂは出力リング１２０に固着し、出力車６１
ｃは傘歯車６４に固着している。また、出力リング１２
０は中ケーシング５の一端に固着するとともに軸受４７
を介して手首基部４に軸承されるとともに、傘歯車６４
は軸受４８を介して中ケーシング５に軸承されるよう形
成されている。傘歯車６４に噛み合う傘歯車６５以降の
動力伝達方法及び隔壁７１の配置，構成は図２と同一で
ある。なお、手首基部４には張出し部４９が一体成形さ
れており、軸心Ｆの概延長上に中空穴による第４の空間
部４０が生成され、さらに張出し部４９の直交方向で手
首基部４の側面にも同様の中空穴による第五の空間部１
２１が生成されるという構成となっている。In the embodiment of FIG. 5, the middle casing 5, the hand casing 6, and the hand flange 7 are configured to project to one side (upper side in the figure) with respect to the wrist base 4. In FIG. 5, the speed reducer 51 and the speed reducer 61 are arranged in series in the vicinity of the swing shaft center E of the middle casing 5.
The input wheel 51a of the speed reducer 51 is the toothed belt 3 described above.
3, the fixed wheel 51b is fixed to the wrist base 4 via the housing 43, and the output wheel 51c is fixed to the output ring 120. On the other hand, inside the hollow shaft 53, and further, the speed reducer 51.
The pulley 62 that meshes with the above-mentioned toothed belt 34 is fitted to one end of the shaft 62 that penetrates the input wheel 51a, and the input wheel 61a of the reduction gear 61 is fitted to the other end. The fixed wheel 61b of the speed reducer 61 is fixed to the output ring 120, and
c is fixed to the bevel gear 64. Also, the output ring 12
0 is fixed to one end of the middle casing 5 and the bearing 47
Is supported by the wrist base 4 via the bevel gear 64
Are formed so as to be supported by the inner casing 5 via bearings 48. The power transmission method after the bevel gear 65 that meshes with the bevel gear 64 and the arrangement and configuration of the partition wall 71 are the same as those in FIG. In addition, an overhanging portion 49 is integrally formed on the wrist base portion 4, a fourth space portion 40 is formed by a hollow hole in the approximate extension of the shaft center F, and the wrist base portion 4 is formed in a direction orthogonal to the overhanging portion 49. Fifth space part 1 with a similar hollow hole on the side surface
21 is generated.
【００２３】図５に示す実施例によれば、手首基部４に
は張出し部４９が一体成形されており、軸心Ｆの概延長
上に中空穴による第四の空間部４０が生成され、さらに
張出し部４９の直交方向で手首基部４の側面にも同様の
中空穴による空間部１２１が生成されるという構成とな
っていることから、他の実施例と同様に手首の内部に連
続した障害のない通路が確保できるとともに、図示しな
い配線，配管を障害のない通路へ通す作業もより簡便に
行なえる。さらに手首基部４に対して中ケーシング５，
手先ケーシング６，手先フランジ７が片側に突出するよ
う構成されているので、傘歯車６５，円筒軸６６，手先
ケーシング６，手先フランジ７の内径を広げることも容
易であり、これによりさらに大きな通路を確保すること
が可能となる。また、中ケーシング５の軸心Ｅ周りの動
作によって生じる相対運動は軸６３と減速機６１との間
に生じるため、減速機６１の大きな減速比で減速される
ため、出力軸である手先フランジ７の動作に対する影響
はごく小さな量に抑えることができる。従って図示しな
い制御装置の演算によって駆動モータＭ6 が行なう本来
不要な補正動作はごく微量であり、補正動作による速度
低下はほとんど生じない。さらに、手首基部４に一体成
形された張出し部４９は図示しない配線，配管を支持す
るだけであり、小形にできるとともに軸心Ｆから遠方に
離すことも可能であることから軸心Ｆ周りの揺動範囲が
拡大できるという利点もある。According to the embodiment shown in FIG. 5, an overhanging portion 49 is integrally formed on the wrist base portion 4, and a fourth space portion 40 is formed by a hollow hole in the approximate extension of the axis F, and Since the space 121 formed by the same hollow hole is also formed on the side surface of the wrist base 4 in the direction orthogonal to the overhanging portion 49, similar to the other embodiments, there is a continuous obstacle inside the wrist. It is possible to secure a clear passage, and it is possible to more easily perform the work of passing the wiring and piping (not shown) through the passage without obstacles. Furthermore, the middle casing 5, with respect to the wrist base 4,
Since the hand casing 6 and the hand flange 7 are configured to project to one side, it is easy to widen the inner diameters of the bevel gear 65, the cylindrical shaft 66, the hand casing 6, and the hand flange 7, which allows a larger passage to be formed. It becomes possible to secure. Further, since the relative motion generated by the movement of the middle casing 5 around the axis E is generated between the shaft 63 and the speed reducer 61, the speed reduction is performed at a large reduction ratio of the speed reducer 61, and thus the hand end flange 7 that is the output shaft. The effect on the operation of can be suppressed to a very small amount. Therefore, the originally unnecessary correction operation performed by the drive motor M 6 by the calculation of the control device (not shown) is extremely small, and the speed decrease due to the correction operation hardly occurs. Further, the overhanging portion 49 integrally formed with the wrist base portion 4 only supports wiring and piping not shown, and can be made small and can be separated from the shaft center F at a distance. There is also an advantage that the range of motion can be expanded.
【００２４】図６の実施例では、図１の実施例におい
て、センタケーシング７１によって確保された空間５０
の内部をさらに可撓性の中空部材１３０によって仕切
り、この中空部材１３０によって中空の仕切られた空間
部５０′を経由して配線，配管を導く。なお、点線で中
ケーシング５が軸心Ｅ周りに所定の角度まで揺動した状
態も合わせて図示している。In the embodiment of FIG. 6, the space 50 secured by the center casing 71 in the embodiment of FIG.
The inside of the container is further partitioned by a flexible hollow member 130, and wiring and piping are guided through a space 50 ′ that is hollowly partitioned by the hollow member 130. In addition, a state in which the middle casing 5 is swung about the axis E up to a predetermined angle is also shown by a dotted line.
【００２５】図６に示す実施例によれば、可撓性の中空
部材１３０によって中空の仕切られた空間部５０′を経
由して配線，配管を導くため、中ケーシング５の軸心Ｅ
周りの揺動動作、さらには手先ケーシング６，手先フラ
ンジ７の軸心Ｆ周りの回転動作によって作用する曲げ及
び捩じりの変形力を、中空部材１３０の可撓性によって
無理なく案内できる。これによって配線，配管の摩耗や
断線等を防ぐことができる。According to the embodiment shown in FIG. 6, since the wiring and the piping are guided through the hollow space 50 'by the flexible hollow member 130, the axis E of the middle casing 5 is formed.
The bending force of the bending motion and the twisting force which are exerted by the swinging motion of the surroundings and the rotational motion of the hand casing 6 and the hand flange 7 around the axis F can be guided without difficulty by the flexibility of the hollow member 130. As a result, it is possible to prevent abrasion and disconnection of wiring and piping.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、高減速比を有する減速
機を手首内部の動力伝達系のほぼ最終段に組み込んで
も、内部に障害のない連続した通路が確保できる。従っ
て先端に取付けられたエンドエフェクタ用の動力線，信
号線，エアー配管等を手首内部に通すことができるとと
もに、減速機にいたる動力伝達要素のバックラッシは縮
小され、トルク伝達能力の低い部品ですむため手首部の
小型・軽量化、さらには動作の高速・高精度化が実現で
きる。According to the present invention, even if a speed reducer having a high reduction ratio is installed in the wrist in the final stage of the power transmission system, a continuous passage without any internal obstacle can be secured. Therefore, the power line, signal line, and air piping for the end effector attached at the tip can be passed inside the wrist, and the backlash of the power transmission element to the reducer is reduced, and only parts with low torque transmission capacity are required. Therefore, the wrist part can be made smaller and lighter, and the operation speed and precision can be improved.
【図１】本発明の第一の実施例を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第二の実施例を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第三の実施例を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第四の実施例を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第五の実施例を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第六の実施例を示す縦断面による説明
図。FIG. 6 is an explanatory view by a vertical cross section showing a sixth embodiment of the present invention.
【図７】本発明による手首装置の一実施例を適用した多
関節形工業用ロボットの全体構成を示す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing the overall configuration of an articulated industrial robot to which an embodiment of the wrist device according to the present invention is applied.
【図８】本発明による手首装置への動力伝達手段の例を
示す図７の断面図。8 is a sectional view of FIG. 7 showing an example of a power transmission means for a wrist device according to the present invention.
４…手首基部、５…中ケーシング、６…手先ケーシン
グ、７…手先フランジ、３３，３４…歯付ベルト、４０
…第四の空間部、５０…第三の空間部、５１，６１…減
速機、５２，６２…プーリ、５４，６４，６５…傘歯
車、６０…第二の空間部、７０…第一の空間部、７１…
隔壁。4 ... wrist base, 5 ... middle casing, 6 ... hand casing, 7 ... hand flange, 33, 34 ... toothed belt, 40
... fourth space portion, 50 ... third space portion, 51, 61 ... reducer, 52, 62 ... pulley, 54, 64, 65 ... bevel gear, 60 ... second space portion, 70 ... first Space, 71 ...
Partition wall.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小木曽 敏夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 神力 健則 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所習志野工場内 (72)発明者 毛塚 伸元 栃木県下都賀郡大平町富田800番地 株式 会社日立製作所栃木工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Toshio Ogiso Toshio Ogiso 502 Jinritsu-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery Research Institute, Hiritsu Seisakusho Co., Ltd. Hitachi, Ltd. Narashino Factory (72) Inventor Nobumoto Motsuka 800 Tomita, Ohira Town, Shimotsuga-gun, Tochigi Stock Company Hitachi Ltd. Tochigi Factory
Claims (1)
在に取り付けられた手首基部と、前記手首基部に保持さ
れ前記前腕の延長軸に対して直交する軸心周りに揺動す
る中ケーシングと、前記中ケーシングに保持され前記揺
動軸心に対して直交する軸心周りに回転する手先ケーシ
ングと、前記手先ケーシングに固着した手先フランジと
からなる手首部と、前記中ケーシングと前記手先ケーシ
ングとの二つの自由度を回転駆動するために前記手首部
内に設けられた手首動力手段および高減速比の減速機と
を具備した工業用ロボットの手首装置において、前記手
先フランジに取付けられたエンドエフェクタ用の動力
線，配管，信号線等を通す障害のない連続した通路を確
保し、その外周に前記手首動力手段および高減速比をも
つ減速機を配置したことを特徴とする工業用ロボットの
手首装置。1. A wrist base fixedly or rotatably attached to a front extension shaft of a forearm, and a middle casing held by the wrist base and swinging around an axis perpendicular to the extension axis of the forearm. A wrist portion that is held in the middle casing and rotates around an axis orthogonal to the swing axis, and a hand flange that is fixed to the hand casing; the middle casing and the hand casing; A wrist device for an industrial robot, comprising a wrist power means provided in the wrist portion for rotationally driving the two degrees of freedom and a speed reducer having a high reduction ratio, for an end effector attached to the hand end flange. A continuous passage without obstacles through the power lines, pipes, signal lines, etc. was secured, and the wrist power means and a speed reducer with a high reduction ratio were arranged on the outer periphery of the passage. Wrist unit of an industrial robot, wherein the door.
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