JPH0711900Y2 - 産業用ロボットの手首機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、多関節型や直交座標等の産業用のロボットの
手首部の構造に関する。

（従来の技術） 産業用ロボットの手首部の構造には、例えば第２図に示
す如く、アーム１の先端部に一対の玉軸受６を介して第
１軸線O₁回りに回動可能に支持された第１リスト２と、
この第１リスト２に第２軸線O₂回りに回動可能に支持さ
れた第２リストを有し、傘歯車4a,4bを介して第１駆動
モータにより第１リスト２を回動させ、傘歯車5a〜5dを
介して第２駆動モータにより第２リスト３を回動させ、
またアーム１を移動させて、第２リスト３の先端に取り
付けた作業工具により作業を行うようにしたものがあ
る。

産業用ロボットにおいては、作業工具を支持するリスト
３が高精度で作動し、かつ高い剛性を備えていることが
必要であるが、このためには各傘歯車及び玉軸受の精度
を高めると共に、各傘歯車の噛合部のバックラッシュが
なくなるように、また各玉軸受に適度のプリロードを与
えるように調整を行う必要がある。第２図の従来技術に
おいては、現物合せにより適当な厚さの一対の現合スペ
ーサ７を選択することにより玉軸受６のプリロードが適
当な値となるように調整し、また同様に各現合スペーサ
8a〜8cを選択することにより、各対をなす傘歯車4aと4
b、5aと5b及び5cと5dの間のバックラッシュが０となる
ように調整している。

（考案が解決しようとする課題） このような従来技術においては、玉軸受のプリロードや
傘歯車のバックラッシュの調整の際に、手首部を分解
し、現合スペーサを交換して組み立てることを繰り返し
て行わなければならないので調整に手間がかかり、また
各部の摩耗に伴うプリロードやバックラッシュの調整の
際にも同様に多くの手間がかかる。本考案は第２リスト
を支持する玉軸受のプリロード調整を必要とせず、また
傘歯車の噛合部のバックラッシュ調整を手首部を分解す
ることなく外部より行うことができ、しかも構造簡単な
産業用ロボットの手首機構を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） このために、本考案による産業用ロボットの手首機構
は、第１図に例示する如く、アーム10の先端部11に一対
の第１玉軸受23a,23bを介して第１軸線O₁回りに回動可
能に支持された第１リスト20と、この第１リストに前記
第１軸線O₁と交差する第２軸線O₂回りに回動可能に支持
された第２リスト25と、前記第１リスト20に前記第１軸
線O₁と同軸的に固定的に設けられた第１従動傘歯車32
と、前記アーム10内に回動可能に支持されて前記第１従
動傘歯車32と噛合する第１駆動傘歯車31と、前記第２リ
スト25に前記第２軸線O₂と同軸的に固定的に設けられた
第２従動傘歯車38と、前記アーム10の先端部11に第２玉
軸受39を介して前記第１軸線O₁と同軸的に回動可能に支
持された第１中間傘歯車36と、この第１中間傘歯車に同
軸的に固定され前記第２従動傘歯車38と噛合する第２中
間傘車37と、前記アーム10内に回動可能に支持されて前
記第１中間傘歯車36と噛合する第２駆動傘歯車35を備え
てなる産業用ロボットの手首機構において、一方の前記
第１玉軸受23aの前記アーム10側に嵌合されたレースと
前記第１中間傘歯車36の間に直列的に配置された推力軸
受40及び圧縮ばね41と、他方の前記第１玉軸受23bの前
記アーム10側に嵌合されたレースと同アームの間に設け
られて同レースを前記圧縮ばね41側に向けて押圧する第
１調整ねじ43と、前記第２玉軸受39の前記アーム10側に
嵌合されたレースと同アームの間に設けられて同レース
を前記圧縮ばね41側に向けて押圧する第２調整ねじ44を
備えたことを特徴とするものである。

（作用） 圧縮ばね41の反力は、一端より推力軸受40、第１玉軸受
23a、第１リスト20、第１玉軸受23b及び調整ねじ43を介
してアーム10に伝達され、更に第２調整ねじ44、第２玉
軸受39及び第１中間傘歯車36を介して圧縮ばね41の他端
に伝達されてバランスされる。従って第１及び第２玉軸
受23a,23b,39には圧縮ばね41により適当な値のプリロー
ドが与えられる。第１調整ねじ43を調整すれば第１従動
傘歯車32は第１リスト20と共に第１軸線O₁の方向に移動
し、これにより第１駆動傘歯車31との間のバックラッシ
ュが減少するように調整される。また第２調整ねじを調
整すれば第１中間傘歯車36は第１軸線O₁の方向に移動
し、これにより第２駆動傘歯車35との間のバックラッシ
ュが減少するように調整される。此等の調整により圧縮
ばね41の撓み量は多少変化するが、その変化量は僅かで
あるので、圧縮ばね41により各玉軸受23a,23b,39に与え
られるプリロードは実質的に変化しない。

（考案の効果） 上述の如く、本考案によれば、各玉軸受のプリロード調
整は不要であると共に、第１調整ねじにより第１リスト
を回動する傘歯車の間のバックラッシュを、また第２調
整ねじにより第２リストを回動する傘歯車の間のバック
ラッシュを調整できるので、産業用ロボットの手首の組
立ての際や各部が摩耗した際に、手首部を分解すること
なく此等のバックラッシュ調整を行うことができ、手首
部の組立てや保守に要する手間を減少することができ
る。更に、第１従動傘歯車を支持する第１リスト及び第
１中間傘歯車の各調整ねじに対する追随を各玉軸受にプ
リロードを与える圧縮ばねを利用して行ったので部品数
を減少させて構造を簡略化することができる。

（実施例） 以下に、第１図に示す実施例により、本考案の説明す
る。

第１図に示す如く、産業用ロボットの揺動アーム12には
玉軸受13を介して回動アーム10が支持され、それぞれサ
ーボモータ（図示省略）により駆動される。回動アーム
10の先端部材11は、基部11aと互いに対向する一対の支
持部11b,11cをＵ字状に一体成形してなり、基部11aが回
動アーム10の本体10aの先端に一体的に固定されてい
る。この先端部材11には、各支持部材11b,11c内に設け
た一対の第１玉軸受23a,23bを介して回動アーム10の回
動軸線と直交する第１軸線O₁回りに回動可能となるよう
に両端部が支持された本体部20aと、これに固定されて
直角方向に突出する筒状部20bよりなる第１リスト20が
設けられている。そしてこの第１リスト20には、互いに
一体的にボルト止めされた円筒部25aとフランジ部25bよ
りなる第２リスト25が、一対の第３玉軸受28を介して、
第１軸線O₁と直交する第２軸線O₂回りに回動可能に支持
されている。フランジ部25bは作業工具（図示省略）を
取り付けるためのものであり、また各第３玉軸受28には
皿ばね29により適当なプリロードが与えられている。

第１図に図示した状態において、第１リスト20の本体部
20aの下端面には、第１軸線O₁と同軸的に第１従動傘歯
車32と、支持部11c下面の開口を覆う回動カバー16が固
定されている。第１従動傘歯車32は回動アーム10内に同
軸的に回動可能に支持された第１駆動軸30先端の第１駆
動傘歯車31と噛合し、この第１駆動軸30は図略の第１サ
ーボモータに駆動され、両傘歯車31,32を介して第１リ
スト20を回動するようになっている。

第１図に図示した状態において、先端部材11の上側の支
持部11b上面に固定した環状カバー14には、第２玉軸受3
9を介して第１中間傘歯車36が第１軸線O₁と同軸的に支
持され、その下端部は第１リスト20に回動可能に嵌合さ
れている。この第１中間傘歯車36の内側には、互いに係
合する円錐面を有する拡張外筒49a及び収縮円筒49bと締
付ねじ49cよりなる締付部材49により、同軸的にかつ係
脱可能に第２中間傘歯車37が設けられている。この第２
中間傘歯車37は、前記第２リスト25の円筒部25aに同軸
的に一体形成された第２従動傘歯車38と噛合している。
第１中間傘歯車36は前記第１駆動軸30内に同軸的に回動
可能に支持された第２駆動軸34先端の第２駆動傘歯車35
と噛合し、この第２駆動軸34は図略の第２サーボモータ
に駆動され、各傘歯車35,36,37,38及び締付部材49を介
して第２リスト25を回動するようになっている。

各第１玉軸受23a,23bは、内側レースが第１リスト20の
両端部に嵌合され、外側レースが回動アーム10の先端部
材11に軸方向摺動可能に嵌合されている。第１図に図示
した状態において、上側に位置する一方の第１玉軸受23
aの外側レースと第１中間傘歯車36の間には、座金42と
推力軸受40と円周上に沿って設けた複数（例えば３個）
の圧縮ばね41が直列に配置されている。また、先端部材
11の下側の支持部11cの中央部下面に固定した支持リン
グ15には、他方の第１玉軸受23bの外側レースに下方か
ら当接して同外側レースを前記圧縮ばね14側に向けて押
圧する複数（例えは３個）の第１調整ねじ43が円周上に
沿って設けられている。各第１調整ねじ43は、回動カバ
ー16を取り外せば、第１従動傘歯車32に設けた孔32aを
通して外部から調整自在である。

一方、先端部材11の上側の環状カバー14には、第２玉軸
受39の外側レースに上方から当接して同外側レースを圧
縮ばね41側に向けて押圧する複数（例えば３個）の第２
調整ねじ44が円周上に沿って設けられている。第２調整
ねじ44は直ちに外部から調整可能である。また、第２中
間傘歯車37の中心部に嵌合され、上端部が係合されて下
方に延びる調整軸45の下端部に螺合した調整ナット47
は、第１リスト20の下部に設けた玉軸受46に折曲げワッ
シャ48を介して下側から係合している。調整ナット47
は、回動カバー16を取り外せば、外部から調整可能であ
る。

このような実施例によれば、圧縮ばね41の反力はその一
端より推力軸受40、座金42、一方の第１玉軸受23aの外
側レースから内側レース、第１リスト20の本体部20a、
他方の第１玉軸受23bの内側レースから外側レース、第
１調整ねじ43及び支持リング15を経て回動アーム10の先
端部材11に伝達され、更に環状カバー14、第２調整ねじ
44、第２玉軸受39の外側レースから内側レース及び第１
中間傘歯車36を経て圧縮ばね41の他端に伝達されてバラ
ンスされる。従って圧縮ばね41の諸元を適切な値にする
ことにより、各玉軸受23a,23b,39の軸方向に加わるプリ
ロードを適切な値として、回動アーム10に対する第１リ
スト20並びに第１及び第２中間傘歯車36,37の支持剛性
を充分に高めることができる。また皿ばね29の諸元を適
切な値にすることにより各第３玉軸受28のプリロードを
適切な値として、第１リスト20に対する第２リスト25の
支持剛性を充分に高めることができる。

一方、回動カバー16を取り外して外部より各第１調整ね
じ43を回動すれば、第１従動傘歯車32は第１リスト20と
共に第１軸線O₁方向に移動し、これにより第１駆動傘歯
車31との間のバックラッシュが０になるように調整する
ことができる。同様に、各第２調整ねじ44を外部から回
動すれば、第１中間傘歯車36は第１軸線O₁方向に移動し
て第２駆動傘歯車35との間のバッククラッシュが０とな
るように調整することができる。また、締付部材49を緩
めた状態において調整ナット47を外部から回動すれば、
第２中間傘歯車37は第１中間傘歯車36と無関係に第１軸
線O₁方向に移動して第２従動傘歯車38との間のバックラ
ッシュが０となるように調整することができ、この調整
後に締付部材49を締め付けて第１及び第２中間傘歯車3
6,37を一体的に結合し、折曲げワッシャ48により調整軸
45に対する調整ナット47の回り止めを行う。なお、第１
及び第２調整ねじ33,34により傘歯車31と32及び傘歯車3
5と36の間のバックラッシュの調整は、必要に応じて締
付部材49を緩めた状態において行うものとする。このよ
うにして各傘歯車31と32、35と36及び37と38の間のバッ
クラッシュ０となるように調整することにより第１リス
ト20及び第２リスト25の回動の精度は向上し、しかもこ
の調整は産業用ロボットの手首部を分解することなく容
易に行うことができる。なお、このバックラッシュの調
整に伴う第１リスト20及び第１中間傘歯車36の第１軸線
O₁方向移動により圧縮ばね41の撓み量は多少変化する
が、圧縮ばね41の諸元を適切な値とすればこの撓み量の
変化に伴う各玉軸受23a,23b,39のプリロードの変化は極
めて僅かとなり、実質的に何等の影響も生ずることはな
い。

なお、上記実施例においては、圧縮ばね41として複数の
コイルばねを使用したが、その代りに皿ばねまたはウエ
ーブワッシャ等を使用してもよい。また調整ねじ43,44
も図示した複数の小ねじの代りに環状ねじ等を使用して
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による産業用ロボットの手首機構の一実
施例を示す主要部を破断した側面図、第２図は従来技術
の第１図に相当する図面である。 符号の説明 10……アーム（回動アーム）、11……先端部（先端部
材）、20……第１リスト、23a,23b……第１玉軸受、25
……第２リスト、31……第１駆動傘歯車、32……第１従
動傘歯車、35……第２駆動傘歯車、36……第１中間傘歯
車、37……第２中間傘歯車、38……第２従動傘歯車、39
……第２玉軸受、40……推力軸受、41……圧縮ばね、43
……第１調整ねじ、44……第２調整ねじ、O₁……第１軸
線、O₂……第２軸線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】アームの先端部に一対の第１玉軸受を介し
   て第１軸線回りに回動可能に支持された第１リストと、
   この第１リストに前記第１軸線と交差する第２軸線回り
   に回動可能に支持された第２リストと、前記第１リスト
   に前記第１軸線と同軸的に固定的に設けられた第１従動
   傘歯車と、前記アーム内に回動可能に支持されて前記第
   １従動傘歯車と噛合する第１駆動傘歯車と、前記第２リ
   ストに前記第２軸線と同軸的に固定的に設けられた第２
   従動傘歯車と、前記アームの先端部に第２玉軸受を介し
   て前記第１軸線と同軸的に回動可能に支持された第１中
   間傘歯車と、この第１中間傘歯車に同軸的に固定され前
   記第２従動傘歯車と噛合する第２中間傘車と、前記アー
   ム内に回動可能に支持されて前記第１中間傘歯車と噛合
   する第２駆動傘歯車を備えてなる産業用ロボットの手首
   機構において、一方の前記第１玉軸受の前記アーム側に
   嵌合されたレースと前記第１中間傘歯車の間に直列的に
   配置された推力軸受及び圧縮ばねと、他方の前記第１玉
   軸受の前記アーム側に嵌合されたレースと同アームの間
   に設けられて同レースを前記圧縮ばね側に向けて押圧す
   る第１調整ねじと、前記第２玉軸受の前記アーム側に嵌
   合されたレースと同アームの間に設けられて同レースを
   前記圧縮ばね側に向けて押圧する第２調整ねじを備えた
   ことを特徴とする産業用ロボットの手首機構。