JPH10329079A - ロボットの手首構造 - Google Patents

ロボットの手首構造

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JPH10329079A
JPH10329079A JP10111874A JP11187498A JPH10329079A JP H10329079 A JPH10329079 A JP H10329079A JP 10111874 A JP10111874 A JP 10111874A JP 11187498 A JP11187498 A JP 11187498A JP H10329079 A JPH10329079 A JP H10329079A
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JP
Japan
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wrist
robot
axis
arm
wrist element
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JP10111874A
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Inventor
Aldo Fiora
アルド・フィオラ
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Comau SpA
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Comau SpA
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Publication date
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    • 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
    • B25J19/0025—Means for supplying energy to the end effector
    • B25J19/0029—Means for supplying energy to the end effector arranged within the different robot elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/04—Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0283—Three-dimensional joints
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Compressor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易化及び規格化された構造を有する結合フ
ランジを備えた工業用のロボットの手首構造を提供す
る。 【解決手段】 工業用ロボットの手首構造は、同一平面
上にあり相互に傾斜した軸線（１０，１８，２１）まわ
りに互いに回転する３個の手首要素（１６，１７，２
０）を備える。手首要素（１６，１７，２０）の内部に
は、ロボットの手首に固定される工具に接続される供給
ケーブルを挿通自在な空間が形成されている。第３の手
首要素（２０）は、前部フランジ（２３）を備えると共
に、供給線（５５）用の複数の径方向出口（５７）を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの腕部に
より、このロボットの腕部を支持する支持構造に対し
て、第１の軸線まわりに回転可能に支持された第１の手
首要素と、前記第１の手首要素により、前記第１の軸線
に対して所定角度で交差する第２の軸線まわりに回転可
能に支持される第２の手首要素と、前記第２の手首要素
により、前記第２の軸線に対して傾斜し、かつ、前記第
１及び第２の軸線と同一平面に含まれる第３の軸線まわ
りに回転可能に支持され、工具の結合フランジを備える
第３の手首要素とを備え、前記ロボットの腕部は中空で
あって、前記第２及び第３の手首要素が、前記ロボット
の腕部の内部に同心に配置された２本の管状シャフトに
回転可能に接続され、ロボットの手首と対向する前記ロ
ボットの腕部及び前記管状シャフトの両端は、前記ロボ
ットの腕部及び前記第２及び第３の手首要素を駆動する
ための個々の電動モータに接続され、前記手首要素及び
前記同心の管状シャフトの内部に、ロボットの手首に結
合される工具用の電気及び流体供給線が挿通自在な空間
が形成された公知のタイプの工業用のロボットの手首構
造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】この種
のロボットの手首構造は、例えば、米国特許第４，１５
１，３９０号に開示されている。前記の公知の解決手段
は、工具に対して電気及び流体を供給するためのケーブ
ルを完全に腕部及びロボットの手首内に配置できるた
め、特に有利である。しかし、この解決手段の欠点は、
前記ロボットの第３の手首要素に工具の結合フランジを
設ける必要がある点にあり、工具に対する供給線が通過
可能とするためには、このフランジを規格化することが
できない。例えば、前記工具が電気スポット溶接ヘッド
である場合、これらの供給線には、溶接電極に動力電気
を供給するためのケーブル、前記溶接ヘッドと協働する
センサ装置から発信される信号を伝送する電気ケーブ
ル、前記溶接ヘッドのアクチュエータに圧縮空気を供給
するための管（又は、溶接ヘッドが電動モータにより駆
動される場合には電気ケーブル）、及び電極に冷却水を
供給するためのケーブルが含まれる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】前記従来の公知の解決手
段を簡易化するために、本発明は、最初に示したタイプ
のロボットであって、前記第３の手首要素が工具を結合
するための規格化された前部フランジを備え、この前部
フランジの外周に複数の電気及び流体供給線の径方向出
口を備えることを特徴とするものを提供する。
【０００４】前記第３の手首要素は、特に、前記外周に
流体結合のための複数の接続要素や、工具の種々の電気
装置に接続するための電気コネクタを備えている。前記
の特徴により、ＥＮ２９４０９−１規則（EN29409-1 ru
les）に基づいて簡易化及び規格化された構造を有する
結合フランジを備えたロボットの手首構造を提供するこ
とができる。
【０００５】前記課題を解決するために本発明は、ロボ
ットの腕部により、このロボットの腕部を支持する支持
構造に対して、第１の軸線まわりに回転可能に支持され
た第１の手首要素と、前記第１の手首要素により、前記
第１の軸線に対して所定角度で交差する第２の軸線まわ
りに回転可能に支持される第２の手首要素と、前記第２
の手首要素により、前記第２の軸線に対して傾斜し、か
つ、前記第１及び第２の軸線と同一平面に含まれる第３
の軸線まわりに回転可能に支持され、工具の結合フラン
ジを備える第３の手首要素とを備え、前記ロボットの腕
部は中空であって、前記第２及び第３の手首要素が、前
記ロボットの腕部の内部に同心に配置された２本の管状
シャフトに回転可能に接続され、ロボットの手首と対向
する前記ロボットの腕部及び前記管状シャフトの両端
は、前記ロボットの腕部及び前記第２及び第３の手首要
素を駆動するための個々の電動モータに接続され、前記
手首要素及び前記同心に配置された管状シャフトの内部
に、ロボットの手首に結合される工具用の電気及び流体
供給線が挿通自在な空間が形成された工業用のロボット
の手首構造であって、前記第３の手首要素は、工具を結
合するための規格化された前部フランジを備えると共
に、前記供給線用の複数の径方向出口が設けられた周壁
を備えることを特徴とする工業用のロボットの手首構造
を提供するものである。
【０００６】前記駆動用の電動モータは、前記ロボット
の腕部を支持する前記支持構造に支持されると共に、平
行な軸線を有する一対の歯車により、前記ロボットの腕
部と前記同心に配置された管状シャフトに接続されるこ
とが好ましい。
【０００７】さらに、本発明は、前記手首構造を備える
ロボットを提供するものである。本発明の他の特徴及び
利点は、添付図面を参照した以下の説明により明らかと
なるが、これらの例は全く非限定的な例である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１において、符号１は本発明に
係るロボットの手首構造を使用する工業用のロボットを
概略的に示している。本発明のロボットの手首構造は他
のいかなる異なるタイプのロボットにも使用することが
できることは明らかであり、この工業用のロボット１は
単なる非限定的な例に過ぎない。
【０００９】図示の例では、工業用のロボット１は、直
立部３を鉛直軸線４まわりに回転可能に支持する基部構
造２を備えている。直立部３は、鉛直腕部５を水平軸線
６まわりに回転可能に支持している。鉛直腕部５の上端
は、腕部９を支持する支持構造８を水平軸線７まわりに
回転可能に支持している。腕部９は、支持構造８によ
り、この腕部９の軸線と一致する第１の軸線１０まわり
に回転可能に支持されている。腕部１０の末端は、電気
スポット溶接ヘッド等の工具（図１には図示せず。）に
結合される手首１１を支持している。
【００１０】前記工業用のロボット１の基部構造２に
は、前記鉛直軸線４まわりの直立部３の回転を駆動する
ためのモータ及び減速ユニット１２が組み込まれてい
る。前記直立部３は、前記鉛直腕部５の水平軸線まわり
の回転を駆動するためのモータユニット１３を支持して
いる。また、前記直立部３は、伝動レバー１４により支
持構造８の水平軸線７まわりの回転を駆動するモータユ
ニット（図１には図示せず。）を支持している。さら
に、軸線１０まわりの腕部９の回転及び手首１１の回転
は、以下に詳細に説明するように、支持構造８により支
持された電動モータにより駆動される。
【００１１】図２に示すように、手首１１と対向する端
部のみが図示されている工業用のロボット１の腕部９
は、支持構造８の管状部（第１の手首要素）１６に対し
て複数のベアリング１５（図２にはそのうちの１個のみ
が図示されている。）により支持されている。
【００１２】図３に示すように、工業用ロボット１の管
状の腕部９の末端部は、第１の手首要素１６に強固に支
持されており、その結果、第１の手首要素１６は腕部９
と共に軸線１０まわりに回転可能である。第１の要素１
６は、前記軸線１０と符号１９で交差し、かつ、軸線１
０に対して傾斜している第２の軸線１８まわりに回転可
能となるように第２の手首要素１７を支持している。第
２の手首要素１７は、前記軸線１８と符号２２で交差
し、かつ、軸線１８に対して傾斜している第３の軸線２
１まわりに回転可能となるように第３の手首要素２０を
支持している。また、軸線２１は、軸線１０，１８を含
む平面と同一平面に含まれている。
【００１３】図示の例では、軸線２１は軸線１０に対し
て平行である。第３の手首要素２０は、図４に正面図を
示す前部フランジ２３と、図３において符号２４で示す
電気スポット溶接ヘッド等の工具を固定するための手段
を備えている。
【００１４】前記３個の手首要素１６，１７，２０は、
支持構造８（図１に図示する。）により支持された３個
のモータ及び減速ユニット２５，２６，２７（図２に図
示する。）により、それぞれの軸線１０，１８，２１ま
わりに回転駆動される。
【００１５】モータ及び減速ユニット２５，２６，２７
は、手首要素１６，１７，２０に接続されており、手首
要素１６，１７，２０は個々の歯車伝動機構を介してモ
ータ及び減速ユニット２５，２６，２７により駆動され
る。特に、モータ及び減速ユニット２５の出力軸には、
歯付ホイール２８（図２に図示する。）が固定されてお
り、この歯付きホイール２８は、管状腕部２９の基端に
強固に接続された他の歯付きホイール２９にかみ合って
いる。前記のように、管状の腕部９の末端部（図３に図
示する。）は、前記第１の手首要素１６に強固に接続さ
れており、前記モータ及び減速ユニット２５が作動する
と、第１の手首要素１６が管状の腕部９と共に軸線１０
まわりに回転する。モータ及び減速ユニット２６は、前
記管状の腕部９内に同心に配置された管状シャフト３２
の一端に強固に接続された歯付きホイール３１とかみ合
う歯付きホイール３０を駆動する。管状シャフト３２の
他端（図３に図示する。）は、軸受３３により管状の腕
部９に対して軸線１０まわりに回転可能に支持されると
共に、その軸線が前記軸線１０と一致するように配置さ
れたかさ歯車３４を支持している。また、このかさ歯車
３４は、その軸線が前記軸線１８と一致するように配置
され、かつ、第２の手首要素１７に強固に接続された他
のかさ歯車３５とかみ合っている。
【００１６】後者のかさ歯車３５は、軸受３６、第１の
手首要素１６の軸線１８と同心の管状付加部３７によ
り、軸線１８まわりに回転可能に支持されている。従っ
て、モータ及び減速ユニット２６の電動モータが作動す
ると、この電動モータは一対のかさ歯車３０，３１によ
り、管状の腕部９内に同心に配置された管状シャフト３
２の回転を駆動する。管状シャフト３２は、その回転を
一対のかさ歯車３４，３５により第２の手首要素１７に
伝達し、その結果、第２の手首要素１７が軸線１８まわ
りに第１の手首要素１６に対して回転する。
【００１７】前記モータ及び減速ユニット２６は、他の
歯付きホイール３９とかみ合う歯付きホイール３８を駆
動する。前記歯付きホイール３９は、管状シャフト３２
内に同心に配置された管状シャフト４０の基端部に強固
に接続されている。管状シャフト４０の末端部（図３に
図示する。）は、軸受４１により管状シャフト３２の軸
線１０まわりに回転可能に支持されており、その軸線が
前記軸線１０と一致するかさ歯車４２を支持している。
このかさ歯車４２は、かさ歯車４３にかみ合っている。
かさ歯車４３は、その軸線が前記軸線１８と一致し、軸
受４４により、かさ歯車３５に対して軸線１８まわりに
回転可能に支持されている。かさ歯車４３は、同軸であ
るが互いに反対方向を向いたかさ歯車４５に強固に連結
されている。このかさ歯車４５は、軸線２１と一致する
軸線を有するかさ歯車４６とかみ合っている。かさ歯車
４６は第３の手首要素２０の一部を形成する管状本体４
７に強固に連結されている。
【００１８】管状本体４７は、軸受４８、軸線２１と同
心の第２の手首要素１７の管状付加部により、軸線２１
まわりに回転可能に支持されている。従って、モータ及
び減速ユニット２７の電動モータが作動すると、この電
動モータは、一対の歯車３８，３９により管状シャフト
４０の軸線１０まわりの回転を駆動する。管状シャフト
４０は、この回転を一対のかさ歯車４２，４３及び一対
のかさ歯車４５，４６により第３の手首要素２０へ伝達
する。第３の手首要素２０は、第２の手首要素１７に対
して軸線２１まわりに回転駆動される。同時に、及び／
又は、交互に３個のモータ及び減速ユニット２５，２
６，２７を駆動することにより、ロボットの手首構造を
所定の作動空間内の所望の位置に、工具の結合フランジ
２３を移動させることができる。
【００１９】前記したように、前記腕部及びロボットの
手首構造の一般的構造は、それ自体公知である。しかし
ながら、３個のモータ及び減速ユニット２５，２６，２
７が支持構造８に強固に連結され、かつ、前記したタイ
プの歯車伝動機構により、３個の手首要素に連結された
構成は、新規かつ独自のものである。
【００２０】しかし、本発明の最も重要な特徴は以下に
説明する点にある。この説明の最初で明らかにしたよう
に、前記の概略的な配列の利点は、管状の腕部９、管状
シャフト３２，４０の内部に、３個の手首要素１６，１
７，２０の内部と同様の空間が形成され、この空間はロ
ボットの手首に固定される工具に接続される電気及び流
体供給線を挿通自在であることである。
【００２１】従って、電気及び流体供給線を完全に管状
の腕部９内に配置することができ、それにより幾つかの
利点が得られる。すなわち、管状の腕部９の外形寸法を
より縮小することができ、電気及び流体供給線と工業用
ロボット１の配置位置の周囲の固定部との干渉の危険が
なく、また、ロボットを使用するための操作が実行され
るときのケーブルや管の変形やねじれによる問題を低減
することができる。例えば、前記工具２４が電気スポッ
ト溶接ヘッドである場合、前記供給線には、溶接電極へ
電力供給するためのケーブル、工具と協働するセンサの
発信する信号を伝送するための電気ケーブル、溶接ヘッ
ドを駆動する装置へ圧縮空気を供給する管（ヘッドが電
動モータにより駆動される場合には電気ケーブル）、及
び電極冷却回路に水を供給するための管が含まれる。
【００２２】図３において、符号４９は、管状の腕部９
及びロボットの手首の内部を通過する前記したケーブル
のバングル（bumgle）である。このバングル４９は、そ
れぞれ管状シャフト４０と管状要素４７内に配置された
２個のクランプ５０，５１により挾持される。図５は、
クランプ５１の横断面を示し、これは前記クランプ５０
も同一である。クランプ５１は、ねじ５３により互いに
挾持しあう顎部５２と、種々の供給ケーブル５５の周囲
に同心に配置される環状のロック要素５４とを備えてい
る。
【００２３】図３及び図４に示すように、第３の手首要
素２０は周壁５６を備えている。この周壁５６に沿っ
て、結合フランジ２４に対して固定される工具上に種々
の用具を接続するための接続要素ないしはコネクタ５７
が軸線２１に対して径方向に設けられている。
【００２４】第３の手首要素２０上に供給ケーブル５５
の出口を径方向に配置したため、工具用の結合フランジ
２３を簡易な構造とすることができ、特に、手首の外部
に供給ケーブルを備えるロボットに通常使用される同じ
規格のフランジを使用することができる。
【００２５】特に、図４に示す例では、符号Ａ、Ｂ、Ｃ
及びＤで示す位置には、溶接ヘッドの電極を冷却するた
めの回路へ向かう水の出口が設けられている。符号Ｅ、
Ｆ及びＧで示す位置には、溶接ヘッドアクチュエータへ
向かう圧縮空気の出口が設けられている。また、符号
Ｈ、Ｉ、Ｌの位置のコネクタは、工具により支持される
センサ装置の入力又は出力信号を伝送する。また、図４
において最下部に位置する３本のケーブル５５は、電極
への電力供給用であり、それぞれ本発明の径方向出口で
あるコネクタ５７により外部ケーブル５８（図３に示
す。）に接続されている。管ないしケーブル５５は可撓
性を有するため、工業用のロボット１の使用中は、３個
の手首要素に対して相対移動可能である。
【００２６】以上説明したように、本発明に係るロボッ
トは、簡易化された手首構造、特に、規格化されたの工
具用の結合フランジを備えている。当然、本発明の原理
と同一であれば、構造の詳細及び実施形態は、本発明の
範囲を離れることなく、単なる例である説明及び図示し
た上記の実施形態から大幅に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るロボットの実施例の側面図であ
る。
【図２】 ロボットの手首に対向するロボットの腕部の
端部の一部断面拡大図である。
【図３】 ロボットの手首の一部断面拡大図である。
【図４】 ロボットの手首を図３の矢印IV方向から見た
矢視図である。
【図５】 図３のV−V線での断面図である。
【符号の説明】
９ 腕部 １０ 第１の軸線 １６ 第１の手首要素 １７ 第２の手首要素 １８ 第２の軸線 ２１ 第３の軸線 ２０ 第３の手首要素 ２３ 結合フランジ ３２，４０ 管状シャフト ３２，４０ 管状シャフト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロボットの腕部（９）により、このロボ
    ットの腕部（９）を支持する支持構造（８）に対して、
    第１の軸線（１０）まわりに回転可能に支持された第１
    の手首要素（１６）と、 前記第１の手首要素（１６）により、前記第１の軸線
    （１０）に対して所定角度で交差する第２の軸線（１
    ８）まわりに回転可能に支持される第２の手首要素（１
    ７）と、 前記第２の手首要素（１７）により、前記第２の軸線
    （１８）に対して傾斜し、かつ、前記第１及び第２の軸
    線（１０，１８）と同一平面に含まれる第３の軸線（２
    １）まわりに回転可能に支持され、工具の結合フランジ
    （２３）を備える第３の手首要素（２０）とを備え、 前記ロボットの腕部（９）は中空であって、前記第２及
    び第３の手首要素（１７，２０）が、前記ロボットの腕
    部（９）の内部に同心に配置された２本の管状シャフト
    （３２，４０）に回転可能に接続され、 ロボットの手首と対向する前記ロボットの腕部（９）及
    び前記管状シャフト（３２，４０）の両端は、前記ロボ
    ットの腕部（９）及び前記第２及び第３の手首要素（１
    ７，２０）を駆動するための個々の電動モータ（２５，
    ２６，２７）に接続され、 前記手首要素（１６，１７，２０）及び前記同心に配置
    された管状シャフト（３２，４０）の内部に、ロボット
    の手首に結合される工具用の電気及び流体供給線（５
    ５）が挿通自在な空間が形成された工業用のロボットの
    手首構造であって、 前記第３の手首要素（２０）は、工具を結合するための
    規格化された前部フランジ（２３）を備えると共に、前
    記供給線（５５）用の複数の径方向出口（５７）が設け
    られた周壁（５６）を備えることを特徴とする工業用の
    ロボットの手首構造。
  2. 【請求項２】 前記駆動用の電動モータ（２５，２６，
    ２７）は、前記ロボットの腕部（９）を支持する前記支
    持構造（８）に支持されると共に、平行な軸線を有する
    一対の歯車により、前記ロボットの腕部（９）と前記同
    心に配置された管状シャフト（３２，４０）に接続され
    る請求項１に記載の工業用のロボットの手首構造。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の手首構造
    を備えるロボット。
JP10111874A 1997-04-23 1998-04-22 ロボットの手首構造 Pending JPH10329079A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT97A000349 1997-04-23
IT97TO000349A IT1292275B1 (it) 1997-04-23 1997-04-23 Polso di robot industriale, e robot comprendente tale polso.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10329079A true JPH10329079A (ja) 1998-12-15

Family

ID=11415666

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