JPS62872Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ロボツトハンド駆動装置に関し、特
にロボツトハンドの基準位置を２つのギヤの相対
回転位置により検出する装置に関する。

この種の産業用ロボツトは、ロボツトハンドの
手の振り運動の他に手の回転運動を得られるよう
に構成してある。一般にこれらの運動は、差動歯
車機構により得ているが、ロボツトハンドの手の
振り運動および手の回転運動は、互いに関連し合
う状態にある。

そこで従来のこの種の装置は、手の部分とロボ
ツトハンド駆動装置の内部とに２個の差動歯車機
構を組み込み、一方の回転運動を他方の回転運動
に逆回転として伝達することにより、一方の回転
による他方の運動を打ち消すようにしている。

さて、ロボツトハンドの振りおよび回転運動
は、２つの原動側のギヤによつて、それぞれ独立
に与えられるが、ロボツトハンドの基準位置は、
その２つのギヤの相対位置を検出することにより
行なわれる。ところが位置検出用のリミツトスイ
ツチが一方のギヤに直接取付けられていると、リ
ミツトスイツチのリード線は、ギヤの軸の回りに
巻き付き、断線事故を起こす。もつともそのリー
ド線がスリツプリングを介して外部に導びかれる
場合には、断線の事故は少なくなるが、装置が複
雑になり、また雑音の問題がある。

ここに本考案の目的は、２つのギヤの相対的な
回転位置を定位置のリミツトスイツチにより検出
する手段を提供する点にある。上記目的のもとに
本考案は、一方のギヤにドグを取付け、また他方
のギヤにこのドグによつて移動させられるプツシ
ユロツドを設け、このプツシユロツドの動きを回
転可能な応動板の変位により検出し、この応動板
の変位を定位置のリミツトスイツチにより検出す
るようにしている。

以下、本考案を図に示す一実施例にもとづいて
具体的に説明する。

まず、第１図は、産業用ロボツト１を示してお
り、また第２図は本考案の前提となるロボツトハ
ンド駆動装置２を示している。

産業用ロボツト１は、ロボツトベース３の上に
垂直な軸線を中心として、旋回可能な状態でロボ
ツト本体４を取付け、このロボツト本体４に対し
第１アーム５、第２アーム６を軸７，８により、
旋回可能な状態で連結し、さらに手の振り軸９お
よび手の回転軸１０によりロボツトハンド１１を
回動かつ旋回自在に取付けて構成してある。

そしてロボツトハンド駆動装置２は、第２図に
示すように、ロボツト本体４、第１アーム５およ
び第２アーム６の内部に組込まれる。ロボツト本
体４は、その両側面で手の振り運動用のモータ１
２および手の回転運動用のモータ１３を支持して
いる。これらのモータ１２，１３のモータ軸１
４，１５は、それぞれ遊星歯車装置１６，１７に
連結してあり、これらの遊星歯車装置１６，１７
は、相互に運動打ち消し用の連結軸１８により連
結してある。これらの遊星歯車装置１６，１７の
構造および機能は、後に第４図および第５図を参
照しながら詳述する。

連結軸１８には、ギヤ２０にかみ合うギヤ１９
が固定してある。このギヤ１９は、ロボツトハン
ド１１に手の振り運動を与える原動側のものであ
る。ギヤ２０は、チエンホイール２１に固定さ
れ、軸７に対し自由に回転できる状態で支持され
ている。またギヤ２２は、ロボツトハンド１１の
回転駆動用のもので、遊星歯車装置１７の出力側
に固定され、かつ連結軸１８に対し自由に回転で
きる状態でギヤ２３にかみ合つている。このギヤ
２３は、チエンホイール２４に固定されていて、
軸７に対し自由に回転できる状態で支持されてい
る。この軸７は、ロボツト本体４に対し回動自在
に支持されており、しかも第１アーム５の一端は
軸７に対して回動自在に保持されている。なお第
１アーム５の旋回運動は、それに固定されたギヤ
２５により、図示しない駆動手段で行なわれる。
そしてチエンホイール２１，２４は、それぞれチ
エン２６，２７によりチエンホイール２８，２９
に巻き掛けてある。チエンホイール２８，２９
は、それぞれチエンホイール３０，３１に固定さ
れ、軸８に対し自由に回転できる状態で支持され
ている。この軸８は、第１アーム５の他端部分で
回動自在に支持され、かつ第２アーム６の一端に
固定されている。そして第２アーム６の駆動は、
軸７，８に固定したチエンホイール４５，４６、
これらに巻き掛けちチエン４７および軸７に固定
されていて、外部から図示しない駆動手段により
回転力を取り入れるギヤ４８によつて行なわれ
る。

さらにチエンホイール３０，３１に巻き掛けら
れたチエン３２，３３は、それぞれ手の振り軸９
のチエンホイール３４および手の回転用の中間軸
３６のチエンホイール３５に巻き掛けてある。手
の振り軸９および中間軸３６は、それぞれ同一中
心線上で第２アーム６に回動自在に支持されてお
り、一方の手の振り軸９は、その手首９ａの部分
で直交状態の手の回転軸１０によりロボツトハン
ド１１を回動自在に支持し、また他方の中間軸３
６は手の振り軸９の手首９ａの部分に対し回転自
在に支持され、ベベルギヤ３７により手の回転軸
１０に取付けられた同じ歯数のベベルギヤ３８と
かみ合つている。そしてこれらは、差動歯車機構
を構成している。上述のモータ１２，１３の回転
量は、それぞれ対応のエンコーダ４２，４３によ
り検出できる。なお、ロボツトハンド１１は、一
対の爪４０，４１を備えていて、図示しない爪開
閉機構により物体を把持する。

ところでモータ１２，１３は、第３図に示すよ
うに、それぞれロボツト本体に対し、取付台３
９，４４により取付けられている。一方の取付台
３９は、内部で遊星歯車装置１６を収納するとと
もに、軸受５７により連結軸１８の一端を回転自
在に支持している。また他方の取付台４４は、ロ
ボツト本体４の内部で軸受筒５８を固定してい
る。この軸受筒５８は、内部で軸受５９により回
転駆動用のギヤ２２のボス部分を回転自在に支持
しており、またこのギヤ２２は、内部で遊星歯車
装置１７を収納し、かつ軸受６０により連結軸１
８の他端を回転自在に支持している。一方の遊星
歯車装置１６は、取付台３９の内部に固定されて
おり、連結軸１８とモータ軸１４との間に介在し
ている。また他方の遊星歯車装置１７は、ギヤ２
２のボス部分に固定されており、連結軸１８とモ
ータ軸１５との間に介在している。

そして前記ギヤ１９は、連結軸１８のほぼ中間
に固定されているが、その一部で連結軸１８の軸
線方向と平行な収納孔６１を形成し、この部分で
プツシユロツド６２を摺動自在に支持し、また取
付ねじ６３によりドグ６４を固定している。この
プツシユロツド６２の一端は、ギヤ２２の側面に
固定された１つのドグ６５に対応している。また
上記連結軸１８には、円盤状の応動板６６がスプ
リング６７および押圧子７０によりギヤ１９の側
に付勢された状態で、摺動自在に取付けられてい
る。第４図は、スプリング６７および押圧子７０
とこれらを保持する取付台３９との関係を示明し
ている。このスプリング６７および押圧子７０
は、取付台３９の三等配位置に設けられる。そし
て上記応動板６６は、ロボツト本体４の部分に取
付けられたリミツトスイツチ６８と対応してい
る。なお前記ドグ６４は、同様にロボツト本体４
の一部に取付けられたリミツトスイツチ６９と対
応している。上記リミツトスイツチ６８は、ギヤ
１９とギヤ２２との間で相対回転位置を検出する
ものであり、またリミツトスイツチ６９は、ギヤ
１９の回転位置を直接検出する。

上述の遊星歯車装置１６，１７はハーモニツク
ドライブ式の減速機で、それぞれ第５図および第
６図に示すように、太陽歯車（内歯歯車）として
のサーキユラスプライン４９，５０の内部に遊星
歯車と対応する可撓性筒体のフレクスプライン５
１，５２をかみ合わせ、その内部に可撓性リング
のベアリング５３，５４を介してだ円形のウエブ
ジエネレータ５５，５６をはめ込み、このウエブ
ジエネレータ５５，５６の長軸方向の位置でフレ
クスプライン５１，５２の２箇所をサーキユラス
プライン４９，５０にかみ合わせて構成してあ
る。そしてモータ１３のモータ軸１５は、第５図
に示すようにウエブジエネレータ５６に固定して
あり、またサーキユラスプライン５０はギヤ２２
のボス部分に固定し、さらにフレクスプライン５
２は連結軸１８に固定してある。またモータ１２
のモータ軸１４は、第６図に示すようにウエブジ
エネレータ５５に固定してあり、またフレクスプ
ライン５１は連結軸１８に固定し、さらにサーキ
ユラスプライン４９はロボツト本体４に固定して
ある。

上記のロボツトハンド駆動装置２は以下のよう
に動作する。まず手の振り駆動用のモータ１２が
回転すると、そのモータ軸１４の回転は、遊星歯
車装置１６により所定の大減速比のもとに、フレ
クスプライン５１を介して、連結軸１８に逆方向
の回転として伝達される。そこでギヤ１９は、ギ
ヤ２０、チエンホイール２１、チエン２６、チエ
ンホイール２８，３０、チエン３２およびチエン
ホイール３４を介して、手の振り軸９に所定の回
転を与える。これによりロボツトハンド１１は、
手の振り軸９を中心として、所定の角度だけ回転
する。これが手の振り運動である。このとき、も
し中間軸３６が停止したままの状態であると、手
の振り軸９が回転するとき、ベベルギヤ３８は、
公転によりベベルギヤ３７にかみ合つて自転し、
手の回転軸１０を駆動するため、ロボツトハンド
１１は、手の振り運動の影響を受けて、不必要な
回転をすることとなる。しかしこのロボツトハン
ド駆動装置２では、手の振り軸９の回転と同じ量
だけ中間軸３６が回転するため、ロボツトハンド
１１は、回転しないで、もとの角度を維持する。
すなわちモータ１３が停止中であると仮定すれ
ば、フレクスプライン５１の回転は、運動打ち消
し用の連結軸１８を介して、遊星歯車装置１７の
フレクスプライン５２にも伝達されるため、これ
にかみ合うサーキユラスプライン５０およびこれ
に固定されているギヤ２２は、連結軸１８と同じ
方向に差動的に回転する。そしてギヤ２２の回転
は、ギヤ２３、チエンホイール２４、チエン２
７、チエンホイール２９，３１、チエン３３およ
びチエンホイール３５を介して、中間軸３６に伝
達される。したがつて手の振り軸９が回転したと
き、中間軸３６が同じ方向にしかも同じ回転量だ
け回転するから、ベベルギヤ３８は、自転しない
ことになる。このように中間軸３６は、手の振り
軸９の回転時には、同じ方向に同じ回転量だけ回
転し、ロボツトハンド１１に不必要な回転を与え
ないように働く。なお２つの遊星歯車装置１６，
１７は、全く同一の減速比のものであるが、入出
力のとり方が異なつているため、回転方向は同一
であるが、モータ軸１４と連結軸１８との間の減
速比と、連結軸１８とギヤ２２との間の減速比と
は異なつている。これを補償するために、ギヤ１
９，２０の減速比と他方のギヤ２２，２３の減速
比とを異ならせ、手の振り軸９の回転数と中間軸
３６の回転数とを同一にしている。

次にロボツトハンド１１の回転は、モータ１３
を始動させて行なう。このときモータ１３のモー
タ軸１５の回転は、ウエブジエネレータ５６に伝
達される。ここで連結軸１８が停止したままと仮
定すれば、ウエブジエネレータ５６の回転は所定
の大減速比のもとにギヤ２２に伝達される。この
ギヤ２２の回転は、ギヤ２３、チエンホイール２
４、チエン２７、チエンホイール２９，３１、チ
エン３３およびチエンホイール３５により中間軸
３６に伝達される。ここで中間軸３６の回転は、
ベベルギヤ３７，３８により手の回転軸１０に伝
達されるため、ロボツトハンド１１は、手の回転
軸１０を中心として、所定の角度だけ回転するこ
とになる。このとき手の振り軸９は、中間軸３６
の回転の影響を受けない。以上の動作説明は、便
宜上、モータ１２，１３の一方を停止させている
が、実際の運転では、モータ１２，１３はもちろ
ん同時に回転することもある。

上記のように一対の遊星歯車装置１６，１７
は、それぞれ対応のモータ１２，１３の回転を所
定の減速比のもとに減速するとともに、手の振り
駆動用のモータ１２の回転に関しては、手の振り
軸９および手の回転軸１０の双方に伝達し、かつ
手の回転駆動用のモータ１３の回転に関しては、
連結軸１８に伝達しないまま、手の回転軸１０に
のみ伝達する。

上記の一連の動作時において、リミツトスイツ
チ６９は、ドク６４との関連で、ギヤ１９の回転
位置から、ロボツトハンド１１の振りの基準位置
を直接求める。またロボツトハンド１１の回転の
基準位置は、ギヤ１９とギヤ２２の相対位置を検
出することにより行なわれるが、それらの相対位
置は、リミツトスイツチ６８により検出される。
すなわちギヤ１９またはギヤ２２が回転し、ドク
６５がプツシユロツド６２に接触すると、プツシ
ユロツド６２は、スプリング６７に坑して、右方
向に変位し、応動板６６を押圧する。この結果、
応動板６６は、同じ方向に移動し、リミツトスイ
ツチ６８に当たり、それを作動させる。このとき
リミツトスイツチ６８は、ロボツトハンド１１の
回転の基準位置に対応する信号を発生する。もつ
ともこのリミツトスイツチ６８は、ギヤ１９また
はギヤ２２が１回転するごとに、信号を発生する
が、その回転量は、エンコーダ４２，４３により
積算されているから、リミツトスイツチ６８の信
号は、正しい基準位置にきたときにのみ有効とな
る。

また上記実施例は、ギヤ１９の側にプツシユロ
ツド６２を取付けているが、このプツシユロツド
６２は、ドグ６５と入れ替えに、ギヤ２２の側に
取付けるようにしてもよい。これに対応しリミツ
トスイツチ６８の取付け位置は、応動板６６と対
向する適当な位置となる。

本考案によれば、２つのギヤの相対位置からロ
ボツトハンドの基準位置が検出できるので、ロボ
ツトハンドの現在位置のエンコーダなどによる電
気的な記憶が消失したときに、基準位置の割出し
が簡単に行なえ、またエンコーダなどの位置信号
をもとにして基準位置が演算結果により算出する
とき、一般に累積演算誤差が生じるが、基準位置
が常に機械的な回転位置との関連で与えられるか
ら、累積誤差が完全に除去でき、さらに両者の相
対回転位置が定位置のリミツトスイツチにより行
なえるから、そのリミツトスイツチのリード線が
連結軸に巻き付く心配もなく、したがつて相対位
置検出装置の信頼性が高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多関節型の産業用ロボツトの側面図、
第２図はロボツトハンド駆動装置の展間スケルト
ン図、第３図は本考案の相対位置検出装置の水平
断面図、第４図はスプリングおよび押圧子の部分
の拡大断面図、第５図および第６図は遊星歯車装
置（ハーモニツクドライブ式の減速機）の断面図
である。 １……産業用ロボツト、２……ロボツトハンド
駆動装置、９……手の振り軸、１０……手の回転
軸、１１……ロボツトハンド、１２……手の振り
駆動用のモータ、１３……手の回転駆動用のモー
タ、１６，１７……遊星歯車装置、１８……連結
軸、６２……プツシユロツド、６４，６５……ド
グ、６６……応動板、６７……スプリング、６
８，６９……リミツトスイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ロボツトハンドに手の振り運動および回転運動
   を与えるロボツトハンド駆動装置において、運動
   打ち消し用の連結軸に手の振りおよび回転に対応
   する２つのギヤを同心的に設け、一方のギヤにド
   グを固定し、他方のギヤにドグに当接するプツシ
   ユロツドを上記連結軸の方向に変位可能な状態で
   設け、さらに上記連結軸に上記プツシユロツドの
   変位により移動可能な円盤状の応動板を摺動自在
   に設け、この応動板に対してリミツトスイツチを
   定位置で対応させてなることを特徴とするロボツ
   トハンドの相対位置検出装置。