JPS60155393A - 産業用ロボツトの手首装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は産業用ロボットに用いられる手首機構の改良
に関するものである。

〔従来技術〕

この種の従来装置として例えば特公昭５８−４１９９６
号公報に開示されるものがある。この構成のものは、手
首機構の外方ギヤケースに回転自在に支承された手先機
構は、出力歯車が結合された出力軸に結合されており、
手先機構と出力軸とは常に一体的に回動するものである
。

ところで、産業用ロボット（以下ロボットと記す）は周
知のように組立作業や溶接作業等に用いられるものであ
り、一般的に小スペースの中で操作されており、ロボッ
トの周囲には種々の設備や、製品が近設している。

従って、万一ロボットの手先機構（即ちつかみ機構や溶
接ガン）が周囲の設備や製品と衝突した場合には、出力
軸への駆動力伝達経路が急激に過負荷となる。特に手先
機構は先端に配置されているため、手先機構が周囲の設
備と衝突して、その回転が拘束される事故が散見される
。

このように、手先機構の回転が拘束されると、手先機構
への駆動力伝達系路の一部に破損が生じ、場合によって
は手首機構全体を取す−「−χ°なければならなくなる
等の欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明はかかる欠点を改善する目的でなされたもので
、出力軸と手先機構とを・楔手段で結合し、出力軸に過
負荷が伝達された時にのみ−Ｆ記手先機構に対して上記
出力軸をスリップさせるように構成することにより、手
先機構の回転が拘束された場合においても手先機構への
駆動力伝達系路の破損を確実に防止できる産業用ロボッ
トの手首機構を提案するものである。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、１は
中空の第１の駆動軸、２はこの第１（７）駆動軸１内に
同軸心上に配置された中空の第２の駆動軸、８はこの第
２の駆動軸２内に同軸心上に配置された第３の駆動軸、
４は第１の駆動軸１内に支持されて上記第２の駆動軸２
を回転自在に支承する軸受、５は上記第２の駆動軸２内
に支持されて上記第３の駆動軸８を回転自在に支承する
軸受、６は上記第１の駆動軸１に結合されて第１の駆動
軸１と同軸心上で回転する第１の箱体で、上記第１の駆
動軸１と斜交した開口部６ａを有している。

７はこの第１の箱体６の開口部６ａ近傍で軸受８を介し
て回転自在に支承された第２の箱体で、上記第１の箱体
６側には開口部７ａが形成され、他側が閉塞されている
。７ｂは第２の箱体６の他側に形成された筒部、７ｃは
第２の箱体７に設けられ、後述する伝達軸１３の軸線に
斜交して配置されたハウジング、９は第２の駆動軸２の
一端に結合された傘歯車、１０はこの傘歯車９と噛合し
上記第２の駆動軸２の軸線と斜交する軸線上で回動する
傘歯車、１１はこの傘歯車１０の回転を減速する調和減
速機であり上記傘歯車１０と結合される中空の入力軸１
１ａを有している。ｌｌｂは調和減速機１１の出力部、
１２はこの入力軸１１ａを回転自在に支承する軸受、１
３は上記調和減速機１１の出力部１１ｂに一端が結合さ
れ、他端が上記第２の箱体７の筒部７ｂに結合された伝
達軸で、上記調和減速機１１の入力軸１１ａ内を同軸線
上で貫通している。なお、上記伝達軸１３は上記第２の
駆動軸２の軸線に対し斜交している。また、傘歯車９．
１０と調和減速機１１で第１歯車群を構成している。１
４は上記第８の駆動軸３の一端に結合された傘歯車、１
５はこの傘歯車１４と噛合する傘歯車で上記第８の駆動
軸８の軸線に対し斜交した軸線上で回転する。１６は上
記伝達軸１３の外側に配置された筒状軸で、一端には上
記傘歯車１５が結合されている。１７は上記入力軸１１
ａ内に嵌合され、上記筒状軸１６の一端を回転自在に支
承する軸受、１８は筒部７ｂに嵌合され上記筒状軸１６
を回転自在に支承する軸受、１９は上記筒部７ｂの他端
に結合された傘歯車、２ｏはこの傘歯車１９の軸線に対
し斜交した軸線上に配置された傘歯車、２１はこの傘歯
車２０の回転を減速する調和域′速機、２１ａは上記傘
歯車２０に結合された調和減速機２１の入力軸、２１ｂ
は調和減速機２１の出力部、２２はこの出力部２１ｂに
結合された出力軸、２３は上記ハウジング７ｃに嵌合さ
れて上記入力軸２１ａを回転−自在に支承する一対の軸
受、２４は同様・にハウジング７ｃに嵌合されて上記出
力軸２２を回転自在に支承する軸受である。なお、傘歯
車１４．１５．１９．２０と、調和減速機２１で第２の
歯車群を構成している。

第２図は出力軸と手先機構との連結部の詳細を示す図で
、２８ａは出力軸２３の先端に形成された嵌合部、２５
はこの嵌合部２８ａの外周に嵌合された外周凸状の第１
のテーパーリングで、中央が大径に構成され両端に向っ
てテーパー状に形成されている。２６は第１のテーパー
リング２５の外側に配置された内周凸状の第２のテーパ
ーリングで、中央が小径に構成され両端に向って上記第
１のテーパーリング２５とは逆テーパーを構成している
。シフは上記第１のテーパーリング２５の両端と上記第
２のテーパーリング２６の両端との夫々の間に配置され
、第１と第２のテーパーリング２５．２６に対応してテ
ーパー状に形成されたリング状の一対の第３のテーパー
リング、２８はこの一対の第３のテーパーリング２７の
一方に貫挿されて螺着されたボルトである。なお、第１
．第２．第８のテーパーリング２５．２６．２７トホル
ト２８とで楔手段２９を構成しており、ボルト２８を締
め付けることにより、一対の第８のテーパーリング２７
の双方が接近し、第１のテーパーリング２５を出力軸２
８の外周に圧接させると共に第２のテーパーリング２６
を後述する手先機構の取付部内周に圧接させ、出力軸２
８と後述する手先機構とを、第１、第２、第３のテーパ
ーリング２５、に嵌合ムれる嵌合部８０ａと、ボルト２
８を締結するための締゛付工具（図示せず）用の一対の
六８０ｂとを有する手先機構で、例えばつかみ機構や溶
接ガンを構成するものである。

なお、ボルト２８の締付トルクは出力軸２３に過負荷ト
ルクがカリつだ時にのみ、第１のテーパーリング２５と
出力＠　２８との接触面、第２のチー＞ｆ−リング２６
と嵌谷部３０ａとの接触面、第１、第２のテーパー１リ
ング２５．２６のテーパーリング２７との接触面のいず
れか一方でスリップするように調整されている。

上記のように１構成されたものにおいて、第１の＼ 駆動軸ｌが回転すると、これに結合された第１の箱体６
が第１の駆動軸１と同軸線上で回動し、手首機構はまず
１つの自由度で動作さ□れる。次に、第２の駆動軸２が
回転すると、傘歯車９．１０．調和減速機１１の入力軸
１１ａ、出力部１１ｂ、伝達軸１８、第１の楔２７、第
２の楔２８、第３の楔２９、ハウジング２５を介して第
２の駆動軸２の軸線に対して斜交した軸線上で第２の箱
体７が回動し、第２の箱体７は軸受８を介し第１の箱体
６に対し１つの自由度で動作される。次に、第３の駆動
軸３が回転すると、傘歯車１４．１５、筒状軸１６、傘
歯車１９．２０、調和減速機２１の入力軸２１ａ、出力
部２１ｂを介して筒状軸１６の軸線に対して斜交した軸
線にで出力軸２２が回転し、出力軸２２は軸受２３．２
４を介して第２の箱体７に対して１つの自由度で動作さ
れる。このようにして出力軸は３つの自由度で動作する
ことになる。

ところで、手首機構が駆動されている時に、万一、手先
機構８０が周囲の設備や部品に衝突した場合には、手先
機構３０に回転力を伝達する出力軸２８に極めて大きな
過負荷トルクが加わることになる。

ところが、第１のテーパーリング２５、第２のテーパー
リング２６、第３のテーパーリング２７はボルト２８の
締付トルクが、上記過負荷トルクにおいて、第１のテー
パーリング２５と出力軸２８との接触面、第２のテーパ
ーリング２６と手先機構８０との接触面、第１、第２の
テーパーリング２５．２６と第３のテーパーリング２７
との接触向のいずれかでスリップするように調整されて
いるため、出力軸２８に過負荷トルクが加わると同時に
、第１、第２、第８のテーパーリングのいずれかに滑り
が発生し、過負荷トルクによる衝撃力を吸収することに
なる。その後、例えば第１、第２、第３の駆動軸１．２
．３、の駆動源をオフにすることにより、各伝達経路の
破損を確実に防止できる。

また、組立に際しては、手先機構３ｏの嵌合部３０ａに
予め第１、第２、第８のテーパーリング２５．２６．２
７を嵌合させ、ボルト２８で仮締めを実施する。

次に、手先機構３０を各テーパーリング２５．２６．２
７と共に出力軸２３の嵌合部２８ａに嵌合させる。つい
でに、締付工具用の穴８０ｂより締付工具（図示せず）
を貫挿してボルト２８を所定のトルクに締め付けする。

この場合、このボルト２８の締付調整は、ボルト２８の
締付力をトルクレンチで確認することも可能である。

なお、出力軸２３と手先機構３０とが楔手段２９で結合
されるため、両者の間の微小間隙によって生じようとす
る微小な相対回動をも確実に防止できることにもなる。

つまり、出力軸２３に対する手先機構３０のバックラッ
シュを確実に防止できる。

次にこの発明の他の実施例を第３図で説明する。

図において、８１は第２のテーパーリング２６との嵌合
部８１ａを有した取付台、３２はこの取付台３１に複数
のボルト８８を介して着脱可能に結合される手先機構で
、例えばつかみ機構や溶接カンを構成するものである。

上記のように構成されたものにおいては、出力軸２３と
取付台３１とのスリップ動作は第２図の実施例の構成と
同様である。ところで、組立に際しては、まず、取付台
３１の嵌合部８１ａには第１、第２、第８のテーパーリ
ング２５．２６．２７がボルト２８で仮締めした状態で
挿入される。次に、これらの半完成品を出力軸２３の嵌
合部２８ａに嵌合させ、ついで、ホルト２８を本締めす
る。ここで、ボルト２８の締付トルクが例えばトルクレ
ンチ等により所定値に調整される。その後、ボルト３３
により、手先機構３２が取付台３１に結合される。

この構成では、楔手段２９を出力軸２３に嵌合する際に
は、軽量の取付台８１を取扱えば良いので、楔手段２９
と出力軸２３との嵌合作業が容易となるばかりでなく、
また、楔手段２９のスリップトルクの調整に際しては、
ボルト２８の締付例が開口しているので、スリップトル
ク調整作業も容易となる効果がある。

〔発明の効果〕

この発明は以上のように、複数次元で回動される手首機
構の出力軸、この出力軸の外周部に内周部が対向した取
付部を有する手先機構、及び上記取付部の内周部と上記
出力軸の外周部との間に配置され、上記出力軸に過負荷
回転力が加わった時にのみ上記出力軸に対して上記手先
機構をスリップさせる楔手段を備えたので、手先機構の
回転が拘束された場合においても、手先機構への駆動力
伝達経路の破損を確実に防止できる効果があり、しかも
出力軸に対する手先機構のバックラッシュも確実に防止
できる効果がある。また、出力軸と取付台との間に楔手
段を設け、取付台に手先機構を着脱可能に締結した構成
のもの】は、楔手段の組立作業が容易となり、特に比較
的重量が大なる手先機構を備えた産業用ロボットの手首
機構においては極めて作業性を改善できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図はこ
の発明の要部断面図、第３図はこの発明の実施例を示す
要部断面図である。図中、２３は出力軸、２８ａは嵌合
部、２９は楔手段、３０．８２は手先機構、３１は取付
台である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 第１図 第２図 第ｒ３図 手続補正書（方式） ％式％ ２、発明の名句、 産業用ロボットの手首装置 ３、補正を６−る省 代表台　片　山　仁　八　部 ５、補正命令の日＋１（発送日） 昭和５９年４月２４日 ６、　補正の対称 明細書 ７、　補正の内容 明細書の浄書（内容に変更なし） ８、添付書類 浄書した明細書　１通 以　上 し

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数次元で回動される手首機構の出力軸、この出
   力軸の外周部に内周部が対向した取付部を有する手先機
   構、及び上記取付部の内周部と上記出力軸の外周部との
   間に配置され、上記出力軸に過負荷回転力が加わった時
   にのみ上記出力軸に対して上記手先機構をスリップさせ
   る楔手段を備えた産業用ロボットの手首装置。
2. （２）楔手段は、上記出力軸の外周部に嵌合され両側外
   周部がテーパ状をなす外周凸状の第１のテーパーリング
   、この第１のテーパーリングの外周に対向して上記取付
   部の内周部に嵌合され両側内周部がテーパ状をなす内周
   凸状の第２のテーパーリング、この第２のテーパーリン
   グの両端と上記第１のテーパーリングの両端の夫々の間
   に嵌合され上記第１のテーパーリングと上記第２のテー
   パーリングとに対応してテーパ状をなす第８のテーパリ
   ング、この一対の第８のテーパーリングのうち一方を貫
   通して他方に螺合され、これらを締結する締結部材を構
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の産業用ロボットの手首装置。
3. （３）複数次元で回動される手首機構の出力軸、この出
   力軸の外周部に対向する内周部を有した取付台、この取
   付台の内周部と上記出力軸の外周部との間に配置され、
   上記出力軸に過負荷回転力が加わった時にのみ上記出力
   軸に対して上記取付台をスリップさせる楔手段、上記取
   付台に着脱可能に締結された手先機構を備えた産業用ロ
   ボットの手首装置。