JPS60150990A - ロボツト腕関節 - 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 本発明は高度のＡリエンテーションキＶパシティーすな
わち配列能力を右するロボット腕関節に関づる。配列能
力はここでは空間の一断面内で工員を作動させる可能性
を意味する。θ−０，８の配列能力に対して、ロボッ１
−の腕の中心軸線から８１紳して全ての平面で腕関節の
最大偏角±１３５°が要求される。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点箱状物体
の内側、例えば自動車の車体の内側のアーク溶接、接着
、パブ接合、まくれ加工などのＪ、うな作業のために、
苛酷な要求が産業川口ボッｌ−に課せられている。

■ロボットはその動作範囲内においてそれぞれの所望の
位置、整合及び調節を与えられる工具のための少なくと
も６つの軸線をもたねばならない。

通常、３つの軸線がロボッ１−自体にありかつ他の３つ
の軸線がロボットの腕関節にある。

ロボット腕及び腕関節は中空であってそれらの中にケー
ブル及び他の線のための通路を納めている。この通路は
曲った関節の場合及びその他のケーブル及び線を注意し
て扱う形状の場合に人さな曲率半径を有する。

箱中の加工表面の方へ一定の角度をもって工具又は溶接
火口を移動させるために、θ−０，８の配列能力が要求
される。これは前述しＩこＪ、うに腕関節の偏角が±１
３５°以上であるべきことを意味する。

多くの六軸産業用ロボツ１〜は現今では３つの軸線を右
づる腕関節を有する。若干のロボツ１−が中空ロボツ１
〜腕と３つの軸線を有Ｊる中空腕関節とを有している。

多数のロボツ１−は０＝０．８の配列能力を有する腕関
節を有している。

発明が解決しようとする問題点 本発明は大きな配列能力を有づるロボツ］−腕間１１ｉ
）に３つの軸線を備えかつ異なる種類の線を中空ロボツ
１〜腕から腕関節によって支持された工具へ通し得る通
路を腕関節を通して設りることを目的どＪる。

問題点を解決するだめの手段及び作用 本発明によれば、腕関節は互いに直列に配置された複数
個の回転ＩＪＪ能の部分を形成してａ３す、該部分はそ
れぞれ軸線の周りを回転し■！Ｉる。第一の部分は第一
の軸線の周りを回転しＷＪる。第二の部分は第一の部分
に慴接されておりかつ第一の軸線と交差する第二の軸線
の周りを回転し得る。第三の部分は第二の部分に慴接さ
れでおりかつ第二の１１１１＋線ど交差りるダ１三の軸
線の周りを回転し得る。

第−及び第三の腕関節部分は部分を相１ｊ一連結するた
めの歯車ビニオンを設りている。これらの歯車ビニオン
はＮいに直接に１ｇＡＶｄＪ？することがひき、又は中
間１ψ１中ピニオンと協動−することが可能である。

腕関節の第三の部分で、工具数イ」具がロボット腕の第
三の軸線と交差する第四の軸線の周りに回転可能に配置
されることかでさる。しかしながら、若干の簡単な応用
例で）Ｊｊｌ、工具を腕関節の第二の部分に直接に取イ
」りることを妨げるものがないので相当に簡単化された
腕関節を得られる。

第二の腕関節部分はロボツ１〜腕の駆動軸及びこの駆動
軸及び第二の腕関節部分のかき歯車ピニオンを介して駆
動手段に連結されている。第三の腕関節部分の工具数イ
］具は［ｌボッ１〜１ｌｉｄの駆動軸及び第二の腕関節
に直列に配置された多数の歯車ピニオンを右する中間歯
車ユニツ１−を介して１−１ボツＩ〜の駆動装置に適当
に連結され−Ｃいる３、これらの歯車ピニオンは適当に
環状であつ℃、クープル及び他の線を例えば溶接工具の
ような工具まで延ぼりことがぐきる量適した開口又は通
路を腕関節中に得る。また、工具数イ」具のための駆動
七−夕を腕関節中に配置することは可能で゛ある。

実施例 第１図において、１は６つの１１１＋線を右りる産業用
ロボツ１へであり、その３つの輔れｉｆは［ｌボット自
体にありかつ３つの軸線は腕間ＩＩ）にある。基盤２上
に、社３が軸線Ａ−Ａの周りに回転可能に軸接されＣい
る。この柱に、第一の腕４が軸線Ｂの周りに回転可能に
軸接されている。第一の腕の上方部分に、第二の腕５が
軸線Ｃの周りに回転可能に慴接されている。柱は駆動手
段（図示せず）によって作動され、腕４は駆動装置６に
よって作動されかつ腕５は駆動装置７によって作動され
、その主要部分（ま駆動装置６ににつてかくれている。

腕関節１０を駆動するための駆動装置８は腕５に設【）
られ−Ｃいる。

腕関節１０は、前後して配置されかつ相Ｈに回転し得る
３つの部分１１．１２．１３で構成される。第一の腕関
節部分１１は軸線Ｄ−Ｄの周りに回転可能であり、第二
の部分１２は軸線Ｅ−Ｅの周りに回転可能であり、かつ
第三の部分１３は軸線１−−Ｆの周りに回転可能である
。腕関節１０全体はその第一の部分がロボットの腕５の
軸受１４に軸接された管状駆動軸１５に連結し得るので
容易に交換可能な１ニツトを構成する。

腕関節部分１１は軸線Ｄ−Ｄと直角に切られかつねじ切
りされたフランジ１７を形成した端部を有する管スリー
ブ１６と、ポル１〜１８によってスリーブ１６に連結さ
れかつ軸受２１及び２２のための座を形成するリング２
０と、軸線１＝−Ｅと直角にありかつ軸受２３のための
座を形成した斜めに切られた端部とからなる。腕関節１
０は、ねじ切りされたフランジ１７と、駆動軸のフラン
ジ２４に設けられたねじ切りされたリング２５ど、部品
を相互に正しい角度位置に固定する鎖錠ピン２６とによ
って駆動軸１５に連結されている。環状かさ歯車ピニオ
ン２７はポル１−２８によってスリーブ１６の斜めに切
られた端部に連結されかつ軸受２３のための固定リング
を形成する。

腕関節１０の第二の部分１２は、両端で斜めに切られか
つ軸受２３のための座を形成する管スリーブ３０と、対
応する軸受３１及び軸受３２゜３３．３４．３５ど、ボ
ルト３８によつで管スリーブ３０に連結されかつ軸受２
３及び３２のための固定リングを形成する環状かざ両車
ビニＡ゛ン３７と、ボルト４１によって管スリーブ３０
に連結されかつ軸受３１及び３２のための固定リングを
形成するリング４０と、緊定装置４３によってヘスリー
ブ３０に連結された保護装置４２とからなる。、腕関節
１０の第二の部分１２はスリーブ４５のかさ歯車ピニオ
ン４４に連結されでおり、スリーブ４５はリング２０中
で軸受２１及び２２に軸接されてＪ３りかつリング４８
によって軸線方向に固定されている。スリーブ４５は内
部スプラインを設りだ管状駆動軸５０と連結づる外部ス
プラインを設りている。この駆動軸５０は駆動軸１５の
内側の軸受５１に軸接されている。

腕関節１０の第三の部分１３は、基部にｄ３いて斜めに
切られかつそこに軸受３１のための座を形成しておりか
つ先端部においてその軸線Ｇ−Ｇに対して直角に切られ
かつそこに軸受５３及び５４のための座を形成している
截頭円錐体５２と、ポル１〜５６にＪ：つて円錐体５２
に連結されかつ軸受５１のための固定リングを構成する
環状かさ歯車ビニオン５５とからなる。歯車ピニオン５
５は第一の腕関節部分１１の歯車ビニオン２７と協働す
る。腕関節部分１１及び１３はこのようにして一緒に連
結される。軸線Ｄ−Ｄの周りでの腕関節部分１１の回転
時に、腕関節部分は軸線Ｆ〜−Ｆの周りへ回転する。第
三の腕関節部分１３に、軸線Ｇ−Ｇの周りを回転し得る
工具数イ′Ｎ１具５７がある。

この取ｆ」具は、軸受５３及び５４に軸接されかつその
内方部分にかさ歯車ビニオン６０を形成したスリーブ５
８ど、工具を支持する／Ｃめスリーブ５８上で軸線方向
に取外し得る固定リング６１と、スリーブ５８を軸受５
３，５４に及び固定リング６１をスリーブ５８に固定す
るためのくざび６２及び鎖錠リング６３とを有する。工
具取付具５７は、軸受６２によって駆動軸５０に軸接さ
れかつ内部スプラインを設けた駆動軸６５へ、外部スプ
ラインを設りたスリーブ６６、その歯車ピニオン６７、
歯車ピニオン６８及び６９、歯車ビニオン７１及び７２
を有するスリーブ７０．歯車ピニオン７３及び７４、及
びスリーブ５８の歯車ピニオン６０を介して連結されて
いる。スリーブ６６は軸受７５及び７６によってスリー
ブ４５に軸接され−Ｃおりかつ鎖錠装置７７によって固
定されている。歯車ピニオン６８及び６９、スリーブ７
０及び歯車ビニオン７３及び７４は軸受３２．３４及び
３５及び３３によって第二の腕関節に回転可能に慴接さ
れ−Ｃいる。環状歯車ピニオン６８及び６９はねじ切り
されたリング７７によって保持され、そのねじ部分は環
状歯車ピニオン６９の内部ねじ部分ど協働する。環状歯
車ピニオン７３及び７４はねじ切りされたリング７８に
よって保持され、そのねじ部分は環状歯車ピニオン７３
の内部ねじ部分と協働りる。スリーブ７０は鎖錠リング
７９によって軸受３４，３５に軸線方向へ固定されてい
る。

図示した実施例では、第２図による位ばて、腕関節の軸
線Ｄ−Ｄ及びＧ−Ｇ並びに腕関節部分１２の中心軸線１
−１−１−１は一致している。軸線１〕−〇及びＥ−１
の間の角度α及び軸線Ｅ−［Ｅ及び１」−１−１の間の
角度α′は等しく大きく、かつ軸線Ｈ−１４及びｔニー
Ｆの間の角度γ及び軸線トー１：及びＧ−Ｇの間の角度
γ′は等しく大きく、α−α′−γ−γ′である。角度
βは１８０°−（α十γ）になり、α−γの時にβは１
８０°−２αに等しい。α−α′−γ−γ′−３５°の
時、ηは１４０°に等しくなり、かつ非常に良好な接近
性が得られ、それは特に箱形構造の内側を溶接する時に
非単に価値がある。

上記した角度の大きさは多様な利用分野をもった非常に
実用的な腕関節を作るが、角度の大きさは更に広い限界
内で選ぶことができかつ異なる大ぎさにすることができ
る。

腕関節１０中に配置された別の駆動［−夕で］−具取付
具５７を駆動することは口」能である。この駆動モータ
は例えば第二又は第二の腕関節１２又は１３中に配置さ
れ得る。この場合、駆動軸６５、及び該軸及び工具数イ
］具５７の間に示されている伝動装置は省略され、この
ためいくつかの機械的部品の省略により大きく簡単化さ
れる。歯車ピニオン７４を工具取付具で置換えることも
可能である。更に、簡単な応用例のために、第三の腕関
節１３の円錐形スリーブ５２を工具取付具として利用づ
ることがｉｉＪ能である。また、その場合に、駆動軸６
５及びそのために配設された伝動装置が省略される。

以上の説明及び図面から明らかなように、腕間　７節【
よ中空であるので、例えば溶接棒のためのケーブル及び
保護ガス導管及び線が白ボッ１〜腕を通してかつ史に腕
関節を通して作業ステーションまで通ることができる。

発明の効果 本ざｔ明にＪ、る腕関節の利点は腕関節を曲げる時に環
状歯車ピニオン６８，６９，７１，７２゜７３．７４を
通る間口によって形成される通路が比較的大ぎな曲率半
径を有づることである。この曲率半径は従来技術の腕関
節の対応づる通路におりる曲率半径より大ぎい。通路の
直径（よ腕関節の外径に関連して大きい。別の重要な利
点は工具の回転中に管状ｌｌＮ１１６５及び白ボッ１〜
腕関節中及び軸６５を通るクープル相立体を取囲む全て
の要素が同じ／ｊ向へ同転することである。ケーブル組
立体の捩れが／、１くかつ摩耗が重大ではない。また、
腕関節１０の形状は曲げモーメントが軸受及び歯車ピニ
オンによって都合よく吸収されるようになっている。腕
関節は剛性が大きくかつｆ’ｉｊ匹が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による腕関節を有り−る］ンピ１−タ制
御産業用ロボツ１〜の側面図、第２図及び第３図は好適
な実施例にお（）る腕関節の断面図であって、それぞれ
腕関節の最遠軸線をロボツ１〜の外方腕の軸線に一致さ
せるように配列しており、またこの軸線と最大角度をな
している図である。 １・・・産業用ロボット、４・・・第一の腕、５・・・
第二の腕、１０・・・腕関節、１１・・・第一の部分、
１２・・・第一の部分、１３・・・第三の部分、１５，
５０．６５・・・駆動り１１．５７・・・工具数（＝Ｊ
具、６６・・・スリーブ、６８．６９．７１．７２．７
：３．７４・・・かさ歯車ピニオン 代理人　浅　村　皓 手続補正書（方式） 昭和６０年上月／Ｚ日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５２年持許願第１フ９４′９ｏ号 ２、発明の名称 ｐイ；、７ヒＤ炒Ｂ磨ｒｂ ３、補正をする者 事（′Ｉ°との関係　特許出願人 住　所 へ　瞥　−？υイ　−？り午−ボ朽・ ４、代理人 ５、補正命令の日付

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　第一の軸線（１）−１）　）の周りを回転し得
   る第一・の部分（１１）と、第一・の部分（１１）に慴
   接されかつ第一の軸線（Ｉ）　−Ｄ　）と父差覆る第二
   の１１Ｍ１＋線（）Ｅ　−Ｅ　’）の周りを回転し得る
   第二の部分（１２）とを有り−る相Ｕに直列に配置され
   た複数１１７．１の回転ｉｉＪ能な部分を右す゛るロボ
   ツ１〜腕関節におい−Ｃ１史にａにの部分（１２）に軸
   比されかつ第二の１１１１１線（に−［）と交差する第
   五のり１１線（１−−１−）の周りに回転し得る第三の
   部分（１３）を有し、前記第一の部分（１３）が前記第
   三の軸線（１−−−Ｆ　）ど交差りる第四の軸線（ＧＧ
   ）の周りに回転し１Ｖする工具数（＝Ｊ具（５７）を支
   Ｊ−’Ｉ　Ｌ／ていることを’Ｊ＋Ｓｉ徴と−づるロボ
   ット腕関節。 （２）　Ｖｒ訂請求の範囲第１項によるロボッ１〜腕関
   １１１）にＪ３いて、工具取付具（５７）が駆動’１１
   １　（６５。 ６６）のかさ歯車ピニオン（６７）、工具数イ」具（５
   ７）の歯車ビニオン（６０）及び第二の腕関節部分（１
   ２）に回転可能に慴接されたかさ歯車ビニオン（６８，
   ６９，７１，７２，７３，７４）を介して駆動手段に連
   結され−（いることをＱＳｉ徴どリ−るロボツ１〜腕関
   節。 （３）　特Ｆｉ’１請求の範囲第２項によるロボツ１〜
   腕関節にＪ）いて、第二の腕関節部分のかさ歯車ビニオ
   ン（６８，６９，７１，７２，７３，７４＞が環状であ
   ることを特徴とＪるに１ボット腕関節３３（４）　特許
   請求の範囲第１ＪｆＪにＪ、る１−１ボッ１〜ＩＩＩＩ
   ｉ！関節において、駆動モータが腕関節の第二又は第三
   の部分（１２，１３）中に配置され−Ｃ回転１り能のＴ
   貝取イ」具く５７）を駆動することを特徴どりる１］ボ
   ッ１〜腕関節。 （５）　１４ｇ訂請求の範囲第１項にＪ、るｌ」ボッ１
   へ腕関節に（１５いて、腕関節の第一の部分（１１）が
   １１ボツトＩＦＡ！　（５）に回転回能に軸比された中
   空の軸（１５）に連結Ｊるように形成されていることを
   特徴とＪるロボツ１〜腕関節。 （６）　特許請求の範囲第１項ににるロボツ１〜腕関１
   １ｉ）において、腕関節の第−及び第二の部分（１１゜
   １２）及び工具取付具（５７）が支持ロボット腕（５）
   の同心状駆！！ＪＪ軸（１５，５０，６５）を介して駆
   動手段に連結されていることを特徴とするロボット腕関
   節。