JPS6225347Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は、工業用のロボツトに関し、特にその
手首部部分の駆動機構に係る。

従来技術 各種の工業用ロボツトのうち、高級なものは、
高い自由度の手首を備えている。この手首は、回
転運動および旋回運動を行うことにより、工具や
ワークなどを自由な姿勢で保持し、それに必要な
動作を与える。もちろんこれらの運動の駆動源
は、モータによつて得ている。

そして、従来の工業用ロボツトにおいて、駆動
源のモータは、減速機とともにロボツト本体側す
なわちロボツトアームの基端端部に設けられてお
り、その出力軸の回転は、各種の歯車列あるいは
タイミングベルトなどの巻掛け伝動機構によつ
て、手首の先端部分まべで伝えられている。

ところで、減速機の出力軸のトルクは、モータ
軸のトルクと比較して、減速比に逆比例して大き
くなつている。このため動力伝達のための歯車機
構や巻掛け伝動機構およびそれらの伝達軸は、そ
のトルクに見合つただけの大きな伝達能力を持つ
たものでなければならない。また、手首の位置決
め精度は、これらの伝達機構の部品の精度やバツ
クラツシ、たわみなどに直接影響されるため、減
速機の出力軸からの動力を伝達するための機械部
品は、高剛性材料で、しかも高い精度のもとに製
作されなければならない。このような実情から、
ロボツトの手首部分の位置決め精度に機械製作上
の限度があつた。

考案の目的 したがつて本考案の目的は、ロボツト本体側の
駆動源からアーム先端の手首部分にいたるまでの
動力伝達用機械部品の数を少なくし、これによつ
て手首部の位置決め精度をより正確にし、かつ、
それらの部品の精度や材料選択を緩和し、位置決
めの制御技術を有効に利用できるようにすること
である。

考案の概要 そこで本考案は、従来どおり駆動源をロボツト
の本体側に設置しながら、２つの減速機をアーム
の先端すなわち手首部に納め、手首の旋回運動お
よび回転運動を２つの減速機の出力側に設けられ
た傘歯車式の差動歯車機構の作用によつて得るよ
うにしている。そして本考案は、２つの減速機を
同一の軸上で対向させるために、軽量かつ小型の
ハーモニツクドライブ式の減速機を採用し、アー
ム先端部分の可及的な軽量化を図り、ロボツトア
ームの必要な運動を軽快に行えるようにしてい
る。もちろん減速機の入力側の入力トルクは、出
力側に比べて小さくなつている。このためロボツ
ト本体側の駆動源の動力は、比較的軽量な歯車や
タイミングベルトなどの伝動機構によつて構成で
きる。さらに本考案は、傘歯車式差動歯車機構の
かみ合いによるバツクラツシを小さくするため
に、必要な手段を講じている。

実施例の構成 以下、本考案の一実施例を図に基づいて具体的
に説明する。

本考案に係るロボツトの手首部１は、ロボツト
のアーム２の先端部分に組み込まれる。このアー
ム２は、先端つまり手首の空間部分で一対のハウ
ジング３を固定的に保持している。それぞれのハ
ウジング３は、円筒状であり、その内部でリング
４およびベアリング５により回転体６を回転自在
に支持し、かつその外側部分でベアリング７によ
り旋回フレーム８を回転自在に保持している。上
記ハウジング３および回転体６は、その内部でベ
アリング１０により入力側のプーリ軸１１を回転
自在に保持している。このプーリ軸１１は、その
先端に取付けられたタイミングプーリ１２および
これに巻掛けられたタイミングベルト１３によつ
て図示しないロボツト本体側の駆動源としてモー
タなどから回転力を取り入れる。

そしてハーモニツクドライブ式の減速機１４
は、ハウジング３の内部に組み込まれ、プーリ軸
１１を入力側とし、かつ上記回転体６を出力側と
して組み込まれる。すなわちプーリ軸１１は、皿
ばね１５を介在させながらウエーブジエネレータ
１７をカラー１６により回り止め状態で固定して
いる。このウエーブジエネレータ１７は、楕円形
をしており、ベアリング１８を介在させた状態で
変形可能なフレクスプライン１９を回転自在に支
持している。このフレクスプライン１９は、ハウ
ジング３に固定されたサーキユラスプライン２０
および回転体６に固定された出力側のサーキユラ
スプライン２１に同時にかみ合つている。このサ
ーキユラスプライン２０，２１の歯数は、例えば
２枚程度異なるように設定されている。

そして上記両回転体６の対向面に同じ歯数の傘
歯車９ａ，９ｂがそれぞれ同一軸線上で固定され
ており、傘歯車９ｃ，９ｄとかみ合つている。こ
の傘歯車９ｃ，９ｄは、プーリ軸１１と直交する
状態の軸２２，２３に固定され、かつベアリング
２５によつて旋回フレーム８に支持されている。
これらの傘歯車列は、差動歯車機構を構成してい
る。そして一方の軸２２は、アーム２の先端側で
ロボツトヘツドの支持体２４を一体的に形成して
いる。またこれらの軸２２，２３は、軸２３の側
にねじにより取付けられたスリーブ２６とベアリ
ング２７により回転自在に連結されている。また
軸２２の中心側先端部分に皿ばね２８が設けられ
ている。この皿ばね２８は、軸２２，２３を互い
に接近する方向に付勢することにより傘歯車９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのかみ合い部分でのバツク
ラツシを吸収するようにしている。

実施例の動作 ロボツト本体側の駆動源の回転力は、タイミン
グベルト１３およびタイミングプーリ１２によつ
てそれぞれのプーリ軸１１に減速しないまま直接
伝達される。そしてこのプーリ軸１１の回転は、
ハーモニツクドライブ式の減速機１４によつて大
減速比のもとに出力側の回転体６に与えられる。
このようにして一対の回転体６は、低い回転数
で、かつ大きなトルクのもとに傘歯車９ａ，９ｂ
をいずれの方向にも、独立に駆動できる状態にな
つている。このとき駆動源からタイミングプーリ
１２にいたるまでのトルクは、減速されていない
から、モータ側で減速された場合に比較して、小
さな値になつている。

さて、一対の傘歯車９ａ，９ｂがともに同一方
向に回転すると、傘歯車９ｃ，９ｄが入力軸１１
を中心としてかみ合いを変えないまま公転するた
め、支持体２４は、ロボツトヘツドなどに、プー
リ軸１１を中心として、旋回運動すなわち首振り
運動を与える。この首振り運動の方向は、両プー
リ軸１１の回転方向により設定できる。また一対
の傘歯車９ａ，９ｂが等速で逆方向に回転する
と、一対の傘歯車９ｃ，９ｄは、その位置に停止
したまま、軸２２，２３を中心として自転するた
め、支持体２４は、ロボツトのヘツドなどに回転
運動を与える。このとき傘歯車９ｄは、対向の傘
歯車９ｃと異なる方向に回転しているが、この回
転は、特別な機能をしない。しかし例えば支持体
２４の回転量や元の位置を検出するためのセンサ
ーなどが必要に応じてこの傘歯車９ｄに付設され
る。以上の説明は、支持体２４の旋回運動および
回転運動を別々に説明しているが、これらの運動
は、もちろん同時に行える。これらの傘歯車９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄがかみ合いながら回転する
とき、皿ばね１５，２８が常にそれらを中心方向
に付勢しているから、かみ合い部分のバツクラツ
シがなくなり、この結果、支持体２４について高
精度の位置決めが可能となる。

考案の変形例 上記実施例は皿ばね１５，２８をプーリ軸１１
および軸２２，２３の間に組み込んでいるが、こ
れらの皿ばねなどの付勢手段は、バツクラツシを
吸収する方向であれば実施例の位置に限定されな
い。また、支持体２４は、ヘツド取付け用のため
のものであるが、取付け対象は、それに限定され
ない。

考案の効果 本考案では、下記の特有の効果が得られる。入
力側のプーリ軸までの回転力が低トルクで、減速
機の出力側から高トルクに設定されているので、
ハウジングについてのみ大きな剛性を考慮すれば
よく、したがつて全体的に機械要素の部品が小さ
くできる。ハーモニツクドライブ式の減速機が同
軸型の減速機であるから、アームの手首部分に同
軸状態で配置でき、したがつて手首部分の構成が
簡略化でき、また大きな減速機が簡単に得られ
る。

傘歯車機構に皿ばねが介在させてあるから、４
つの傘歯車のかみ合いのバツクラツシが吸収さ
れ、旋回運動および回転運動の位置決め精度が高
められる。また減速機の出力側からヘツドなどの
支持体にいたるまでの動力伝達機構が距離的に短
く設定されており、また直接ヘツドなどの支持体
が取付けられているから、それらの動力伝達部品
による機械的な精度や剛性などが直接位置決めの
精度に影響せず、高い精度が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案のロボツトの手首部分の一部破断平
面図である。 １……手首部、２……アーム、３……ハウジン
グ、６……回転体、８……旋回フレーム、９ａ，
９ｂ，９ｃ，９ｄ……傘歯車、１１……プーリ
軸、１４……ハーモニツクドライブ式の減速機、
１５……皿ばね、２４……支持体、２８……皿ば
ね。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ロボツトのアーム先端にハウジングを固定し、
   このハウジングの内側に２つの回転体を対向させ
   て回転自在に支持し、それぞれの回転体の対向側
   に傘歯車を固定するとともに、ハウジングと回転
   体とでプーリ軸を支持して、ハウジング外側に突
   出したプーリ軸にプーリを固定し、ハウジングの
   側方にプーリ軸を中心に回転自在とした旋回フレ
   ームを支持し、この旋回フレームに２つの傘歯車
   を対向させて回転自在に支持し、一方の傘歯車に
   ヘツド等の支持体を固定し、それぞれが対向する
   ４つの傘歯車を対向させ、上記ハウジング、プー
   リ軸および回転体にハーモニツクドライブ式の減
   速機を設け、そのウエーブジエネレータをプーリ
   軸に、ハウジングおよび回転体を独立の２つのサ
   ーキユラスプラインにそれぞれ固定し、フレツク
   ススプラインを２つのサーキユラスプラインとか
   み合わせ、さらに皿ばねで回転体を対向方向に付
   勢し、ヘツド等の支持体側対向の傘歯車を皿ばね
   で接近方向に付勢したことを特徴とするロボツト
   の手首部。