JPS62148184A

JPS62148184A - ロボツトの手首装置

Info

Publication number: JPS62148184A
Application number: JP28422385A
Authority: JP
Inventors: 昌之大城; 内田　晃
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1987-07-02

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】〔発明の利用分野〕本発明は、ロボットの手首装置に係り、特に小型、軽量
で高機能を図るため社好適なロボットの手首装置に関す
る。

〔発明の背景〕

３軸手首を構成する技術としては、例えば実開昭５８−
１５４０９４号公報に開示されているように、手首の第
１回転軸と同心に３個のスプロケットを左右に分配し、
これらのスプロケットより入力された駆動力を歯車によ
ってさらにアームの先端部の方向へ伝達する方式が知ら
れている。

この従来技術では、手首の駆動モードルを手首より後方
に配置できるため、前記駆動モードルへの配線が単純と
なり、また手首の重量も比較的小さくできる。

しかしながら、この従来技術ではスプロケットが各軸に
加わる力と同程度の駆動力を伝達する必要があるため、
スプロケット周辺の支持部材の強度（剛性）を大きくす
る必要があり、しかも第１回転軸の左右にスプロケット
があるため、その支持部材も左右に張り出し、手首の幅
が広くなる問題がある。

また、３軸手首をチェーン等の巻掛伝動部材を含む巻掛
伝動装置による動力伝達機構を用いて構成する場合に、
腕および手首の幅を小さくまとめるべく、巻掛伝動部材
を隣接させて配置するのが好ましく、その従来技術を第
４図に示す。

この第４図に示す従来技術では、曲げ軸１と。

振り軸２と、ひねり軸３と、ロボットのアーム４に設け
られた手首５と、前記アーム４に設けられた軸周の支持
部材６とを有している。前記支持部材６には、最も外側
に位置する曲げ駆動用の入力軸７と、その内側に配置さ
れた振り駆動用の入力軸８と、さらに内側に配置された
ひねり駆動用の入力軸９とを同心状に重ねて支持されて
いる。前記入力軸７，８．９には、それぞれスプロケッ
ト１０．１１．１２が設けられており、これらのスプロ
ケット１０，１１．１２をチェーン１３，１４．１５を
通じて巻掛伝動装置の出力軸（図示せず）に連結されて
いる。そして、入力軸７が回転駆動されると、手首５全
体が曲げ軸１の回りに回転操作され、入力軸８が回転駆
動されると、傘歯車１６．１７の組を介して手首５が振
り軸２の回りに回転操作され、入力軸９が回転駆動され
ると、傘歯車１８．１９の組、伝達軸２０および傘歯車
２１．２２の組を通じて手首５に設けられた工具取付軸
２３がひねり軸３の回りに回転操作されるようになって
いる。

しかし、この第４図に示す従来技術では、入力軸７，８
．９が３重構造となっているため、通常必要とされる歯
車のバックラッシュ調整機構を含めると、極めて複雑で
大型な手首となり、またこの３重構造の軸のうちの、最
も内側に位置する入力軸９の直径を小さくすると剛性が
低くなり、前記入力軸９の直径を大きくするとさらに手
首が大型化する問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、小型、
軽量で高機能を持ったロボットの手首装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

本発明の１番目の発明は、大駆動力を要求される巻掛伝
動装置に連結された自由度駆動用の入力軸をボロットの
アームの先端部に設けられた強固な支持部材に支持し、
小駆動力しか要求されない巻掛伝動装置に連結された自
由度駆動用の入力軸を、前記大駆動力を要求される巻掛
伝動装置に連結された自由度駆動用の入力軸をはさんで
、アームにおける手首取付位置の反対側に支持したとこ
ろに特徴を有するもので、この構成により、ロボットの
手首装置を小型、軽量化でき、かつ高機能化を図、るこ
とができる。

また、本発明の２番目の発明は、前記１番目の発明にお
いて、小駆動力しか要求されない巻掛伝動装置に連結さ
れた自由度駆動用の入力軸にさらに連結された伝達軸と
手首間に、減速機を設けたところに特徴を有するもので
、この構成により、小駆動力しか要求されない巻掛伝動
装置に連結された自由度駆動用の入力軸の支持部材の構
造を大幅に簡略化でき、その結果より一層手首装置の小
型化を図ることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の一実施例の詳細を示す横断平面図、第
２図は減速機部分の詳細を示す横断平面図、第３図は本
発明の概念図である。

これらの図に示す実施例のものは、３自由度を持った手
首装置であり、各自由度はロボットのアーム３４に取り
付けられた手首３５が曲げ軸３１．振り軸３２、ひねり
軸３３の回りに回転し得るように構成されることにより
成り立っている。

前記アーム３４には、大駆動力を要求される巻掛伝動装
置の支持部材である第１支持部材３６と、小駆動力しか
要求されない巻掛伝動装置の支持部材である第２支持部
材３７とが設けられている。前記第１支持部材３６は、
強固に形成されている。

前記第１支持部材３６には、曲げ駆動用の入力軸３８と
、振り駆動用の入力軸３９とが回転可能に支持され、前
記第２支持部材３７にはひねり駆動用の入力軸４０が回
転可能に支持されている。前記曲げ駆動用の入力軸３８
と振り駆動用の入力軸３９には。

大駆動力が要求される。そして、前記曲げ駆動用の入力
軸３８は中空に形成され、その内部に同心状に前記振り
駆動用の入力軸３９が設けられ、２重軸構造に構成され
ている。前記ひねり駆動用の入力軸４０には、小駆動力
しか要求されない。

前記曲げ駆動用の入力軸３８は、スプロケット４１およ
びチェーン４４を介して巻掛伝動装置の出力軸（図示せ
ず）に連結されている。一方、前記振り駆動用の入力軸
３９は他のスプロケット４２およびチェーン４５を介し
て巻掛伝動装置の出力軸に連結されている。他方、前記
ひねり駆動用の入力軸４０はプーリ４３およびタイミン
グベルト４６を介して巻掛伝動装置の出力軸に連結され
ている。

前記曲げ駆動用の入力軸３８には、これと直角をなす方
向に、中空の曲げ回転体４７が取り付けられており、前
記スプロケット４１により曲げ駆動用の入力軸３８が回
転駆動されると１曲げ回転体４７を介して手首３５が曲
げ軸３１の回りに回転するようになっている。

前記振り駆動用の入力軸３９には、これと直角をなす方
向に第１伝達軸４８と振り回転体５１が配置されている
。前記第１伝達軸４８は、中空に形成され、かつ前記曲
げ回転体４７の内部に、同心状に設けられており、また
前記入力軸３９に傘歯車４９．５０を介して連結されて
いる。前記振り回転体５１は、中空に形成さ九、前記第
１伝達軸４８にキー等を介して一体に回転可能に連結さ
れている。そして、前記スプロケット４２を介して振り
駆動用の入力軸３９が回転駆動されると、傘歯車４９．
５０の組、第１伝達軸４８、振り回転体５１の順に駆動
力が伝達され、手首３５が振り軸３２の回りに回転する
ように構成されている。

前記ひねり駆動用の入力軸４０に対しては、第２゜第３
伝達軸５２．５６が配置されている。前記第２伝達軸５
２は１曲げ軸３１上に前記ひねり駆動用の入力軸４０と
平行に設けられており、また前記入力軸４０に、プーリ
５３，５４およびタイミングベルト５５を介して連結さ
れている。前記第３伝達軸５６は、前記中空の第１伝達
軸４８の内部に設けられ、かつ前記第２伝達軸５２と直
角をなす方向に配置されており。

しかも第２伝達軸５２に、傘歯車５７　、５８を介して
連結されている。その結果、プーリ４３によりひねり駆
動用の入力軸４０が回転駆動されるに伴い、プーリ５３
，５４およびタイミングベルト５５の組、第２伝達軸５
２、傘歯車５７．５８の組、第３伝達軸５６の順に駆動
力が伝達されるようになっている。

なお、前記ひねり駆動用の入力軸４０に設けられたプー
リ５３と、第２伝達軸５２に設けられたプーリ５４と、
両プーリ５３，５４間に掛は渡されたタイミングベルト
５５の回りは、カバー７２により覆われている。

前記第３伝達軸５６と手首３５間には、減速機５９が設
けられている。この減速機５９は、第２図に示すように
、この減速機５９の入力軸である第３伝達軸５６に取り
付けられた減速機回転体６０と、これの外周に嵌着され
たボールベアリング６１と、これの外周に装着されたフ
レックススプライン６５と、これの外周に嵌合されかつ
第３伝達軸５６の長さ方向に並列に配置された第１．第
２サーキユラスプライン６６．６７と、この減速機５９
の出力軸であるひねり回転体６８とを備えて構成されて
いる。前記減速機回転体６０は、硬質の材料でだ円形に
形成されている。前記ボールベアリング６１は、硬質の
材料で形成されかつ減速機回転体６０に嵌合された内輪
６２と、ボール６３と、可撓性を有する外輪６４とを備
えている。前記フレックススプライン６５は、可撓性を
有しており、またこのフレックススプライン６５には外
歯６５′が形成されている。前記第１．第２サーキユラ
スプライン６６　、６７は、硬質の材料で形成され、そ
れぞれ前記外歯６５′に噛合し得る内歯６６′。

６７′を有している。前記第１サーキユラスプライン６
６は、この減速機５９において固定側の部材である振り
回転体５１に取り付けられている。前記第２サーキユラ
スプライン６７は、この減速機５９の出力軸であるひね
り回転体６８に取り付けられている。

そして、この減速機５９は入力軸である第３伝達軸５６
が回転駆動されると、その駆動力は減水様回転体６０、
ボールベアリング６１、フレックススプライン６５の順
に伝達され、前記フレックススプライン６５と第１．第
２サーキユラスプライン６６．６７間で減速され、その
減速された駆動力が出力軸であるひねり回転体６８に伝
達されるように構成されている。

前記ひねり回転体６８には、これと直角をなす方向に、
工具取付軸６９が配置されており、この工具取付軸６９
は傘歯車７０．７１を介して前記ひねり回転体６８に連
結されている。その結果、ひねり回転体６８が回転駆動
されると、傘歯車７０．７１の組、工具取付軸６９の順
に、前記減速機５９で減速された駆動力が伝達され１手
首３５がひねり軸３３の回りに回転するようになってい
る。なお、前記工具取付軸６９には工具取付用の先端フ
ランジ６９′が付設されている。

前記実施例のロボットの手首装置は、次のように操作さ
れ、動作する。

すなわち、曲げ駆動用のチェーン４４およびスプロケッ
ト４１により曲げ駆動用の入力軸３８が回転駆動される
と１１曲げ回転体４７を介して手首３５が曲げ軸３１の
回りに回転する。

また、振り駆動用のチェーン４５およびスプロケット４
２により振り駆動用の入力軸３９が回転駆動されると、
傘歯車４９．５０の組、第１伝達軸４８および振り回転
体５１の順に駆動力が伝達され１手首３５が振り軸３２
の回りに回転する。

そして、ひねり駆動用のタイミングベルト４６およびプ
ーリ４３によりひねり駆動用の入力軸４０が回転駆動さ
れると、ブー「Ｊ５３、タイミングベルト５５゜プーリ
５４、第２伝達軸５２．傘歯車５７．５８の組、第３伝
達軸５６の順に駆動力が伝達されるとともに、減速機５
９により減速され、その減速された駆動力はひねり回転
体６８、傘歯車７０．７１の組、工具取付軸６９の順に
伝達され、この工具取付軸６９を含む手首３５がひねり
軸３３の回りに回転する。

したがって、この実施例のロボットの手首３５は、曲げ
自由度、振り自由度およびひねり自由度の３自由度に駆
動される。

また、この実施例では第１支持部材３６に大駆動力を要
求される曲げ駆、動用の入力軸３８と振り駆動用の入力
軸３９とを同心状に重ねて支持し、第２支持部材３７に
小駆動力しか要求されないひねり駆動用の入力軸４０を
支持しているので、前記第１支持部材３６を、３重軸を
支持する場合に比較して小型。

軽量に構成でき、第２支持部材３７は著しく小型。

軽量なもので足りるので、全体としてロボットのアーム
３４の先端部を小型、軽量にまとめることができ、しか
も第１．第２支持部材３６．３７の構造を簡略化して機
能の向上を図ることが可能である。

さらに、この実施例では第２伝達軸５２とこれの付属部
材を介して、ひねり駆動用の入力軸４０に連結された第
３伝達軸５６と手首３５間に減速機５９を設けたことに
より、前記入力軸４０に与える駆動力を軽減できるので
、入力軸４０を細径化でき、かつ第２支持部材３７をよ
り一層簡略化できる結果、ロボットのアーム３４の先端
部をより一層小型、軽量化することが可能となる。

なお１本発明では減速機５９は、図面に示す構造のもの
に限らず、小型、軽量で所期の機能を有するものであれ
ばよい。

また、本発明はアームの先端部に２つ以上の自由度を持
った手首３５を取り付け、大駆動力を要求される１つ以
上の巻掛伝動装置と、小駆動力しか要求されない１つ以
上の巻掛伝動装置とを有するロボットの手首装置全般に
適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の１番目の発明によれば、大駆動力
を要求される巻掛伝動装置に連結された自由度駆動用の
入力軸をロボットのアームの先端部に設けられた強固な
支持部材に支持し、小駆動力しか要求されない巻掛伝動
装置に連結された自由度駆動用の入力軸を、前記大駆動
力を要求される巻掛伝動装置に連結された自由度駆動用
の入力軸をはさんで、アームにおける手首取付位置の反
対側に支持しているので、大駆動力を要求される巻掛伝
動装置に連結された自由度駆動用の入力軸の支持部材を
、各入力軸を１個所に集中させて支持する従来技術に比
較して小型、軽量化でき、小駆動力しか要求されない巻
掛伝動装置に連結された自由度駆動用の入力軸を支持す
る支持部材は極めて小型、軽量のもので足りるので、全
体としてロボットのアームの先端部の小型、軽量化を図
り得る効果を有する外、各支持部材の構造を簡略化して
機能の向上を図り得る効果がある。

また、本発明の２番目の発明によれば、前記１番目の発
明において、前記小駆動力しか要求されない巻掛伝動装
置に連結された自由度駆動用の入力軸にさらに連結され
た伝達軸と手首間に、減速機を設けているため、小駆動
力しか要求されない巻掛伝動装置に連結された自由度駆
動用の入力軸に与える駆動力を軽減でき、しがたって前
記入力軸を細径化でき、しかも同人力軸の支持部材をよ
り一層小型、軽量化できる結果、ロボットのアームの先
端部をより一層小型、軽量化し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の詳細を示す横断平面図、第
２図は減速機部分の詳細を示す横断平面図、第３図は本
発明の概念図、第４図は従来技術の概念図である。３１・・・ロボットの曲げ軸、３２・・・同振り軸、３
３・・・同ひねり軸、３４・・・同アーム、３５・・・
同手首、３６・・・大駆動力を要求される巻掛伝動装置
に連結された自由度駆動用の入力軸の支持部材としての
第１支持部材、３７・・・小駆動力しか要求されない巻
掛伝動装置に連結された自由度駆動用の入力軸の支持部
材としての第２の支持部材、３８・・・大駆動力を要求
される巻掛伝動装置に連結された曲げ駆動用の入力軸。３９・・・同振り駆動用の入力軸、４０・・・小駆動力
しが要求されない巻掛伝動装置に連結されたひねり駆動
用の入力軸、　４１．４２・・・巻掛伝動装置を構成し
ているスプロケット、４３・・・同プーリ、　４４，４
５・・・同チェーン、４６・・・同タイミングベルト、
４７・・・曲げ回転体、４８・・・振り駆動用の入力軸
に連結された第１伝達軸、５１・・・振り回転体、５２
．５６・・・ひねり駆動用の入力軸に連結された第２．
第３伝達軸、５９・・・減速機、６８・・・ひねり回転
体、６９・・・工具取付軸。代理人　弁理士　　　秋　本　　正　尖塔　２　図

Claims

【特許請求の範囲】１、アームの先端部に２つ以上の自由度を持った手首を
取り付け、しかも大駆動力を要求される１つ以上の巻掛
伝動装置と、小駆動力しか要求されない１つ以上の巻掛
伝動装置とを有するロボットの手首装置において、前記
大駆動力を要求される巻掛伝動装置に連結された自由度
駆動用の入力軸をロボットのアームの先端部に設けられ
た強固な支持部材に支持し、前記小駆動力しか要求され
ない巻掛伝動装置に連結された自由度駆動用の入力軸を
、前記大駆動力を要求される巻掛伝動装置に連結された
自由度駆動用の入力軸をはさんで、アームにおける手首
取付位置の反対側に支持したことを特徴とするロボット
の手首装置。２、アームの先端部に２つ以上の自由度を持った手首を
取り付け、しかも大駆動力を要求される１つ以上の巻掛
伝動装置と、小駆動力しか要求されない１つ以上の巻掛
伝動装置とを有するロボットの手首装置において、前記
大駆動力を要求される巻掛伝動装置に連結された自由度
駆動用の入力軸をロボットのアームの先端部に設けられ
た強固な支持部材に支持し、前記小駆動力しか要求され
ない巻掛伝動装置に連結された自由度駆動用の入力軸を
、前記大駆動力を要求される巻掛伝動装置に連結された
自由度駆動用の入力軸をはさんで、アームにおける手首
取付位置の反対側に支持するとともに、前記小駆動力し
か要求されない巻掛伝動装置に連結された自由度駆動用
の入力軸にさらに連結された伝達軸と手首間に、減速機
を設けたことを特徴とするロボットの手首装置。