JPS6315113B2 - - Google Patents

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JPS6315113B2
JPS6315113B2 JP57182929A JP18292982A JPS6315113B2 JP S6315113 B2 JPS6315113 B2 JP S6315113B2 JP 57182929 A JP57182929 A JP 57182929A JP 18292982 A JP18292982 A JP 18292982A JP S6315113 B2 JPS6315113 B2 JP S6315113B2
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JP
Japan
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wrist
robot
axis
bevel gear
harmonic drive
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Expired
Application number
JP57182929A
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JPS5973297A (ja
Inventor
Seiichiro Nakajima
Shigezo Inagaki
Susumu Ito
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Priority to EP83903400A priority patent/EP0122295B1/en
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Priority to US06/624,509 priority patent/US4626165A/en
Priority to DE8383903400T priority patent/DE3380664D1/de
Publication of JPS5973297A publication Critical patent/JPS5973297A/ja
Publication of JPS6315113B2 publication Critical patent/JPS6315113B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00Joints
    • B25J17/02Wrist joints
    • B25J17/0258Two-dimensional joints

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工業用ロボツトの手首機構に関し、特
に差動動作機構を内蔵した手首機構におけるつれ
回り補正を容易にした手首機構の改良構造に関す
る。
工業用ロボツトは、その手首先端にロボツトハ
ンドを取付け保持し、このロボツトハンドによつ
て物品の把持、複数位置間における運搬、或いは
組立作業等の種々のロボツト動作を行うように構
成されている。このために、工業用ロボツトにお
いては、ロボツト基体に取付けられた腕、該腕の
先端に設けられた手首およびその手首に取付け保
持されるロボツトハンド自体にそれぞれ動作自由
度を与えることによつてロボツトハンドに空間内
における移動、姿勢変更を可能にし、かつ所望の
ロボツト動作を達成するように構成している。従
つてロボツト腕の先端に設けられる手首にも一般
的に二又は三の動作自由度が得られる機構に形成
されるが、複数の動作自由度を手首機構に具備さ
せた場合、特に内部に差動動作装置を含んだ手首
機構の場合には、外部機構の旋回に伴つて内部機
構にも本来不要な動作が生じ、一般的にこの不要
動作は「つれ回り」と呼称されている。故にこの
ようなつれ回り動作は一般には手首機構の動作駆
動源から補正動作を印加することによつて、ロボ
ツトハンドが取付け保持されるロボツトハンド保
持部を所望の位置、姿勢に到達させる方法が採ら
れる。
依つて本発明の目的は、特に内部に差動動作機
構を含んだ手首機構のつれ回りの補正を容易にし
た工業用ロボツトの手首機構を提供せんとするも
のである。
本発明によれば、ロボツト腕の先端に設けられ
る外手首と、前記外手首の内部に軸受を介して枢
着保持されると共に前記ロボツト腕から同軸配置
の第1、第2の旋回軸を介して伝達される第1、
第2の旋回動作入力における該第1の旋回動作入
力により前記外手首に対して第1の軸回りに枢動
する内手首と、前記内手首内に軸承されると共に
該内手首に伝達される前記第2の旋回動作入力に
よつて前記第1の軸と直交する第2の軸の回りに
旋回駆動されるロボツトハンド保持部とを具備し
た工業用ロボツトの手首機構において、前記内手
首内に設けられ、前記第2の旋回動作入力を前記
第1の軸と同軸上で高減速比で減速するハーモニ
ツクドライブ装置(登録商標)と、前記ハーモニ
ツクドライブ装置からの減速回転により前記第1
の軸と同軸上で減速回転する駆動傘歯車と、該駆
動傘歯車に噛合されると共に前記ロボツトハンド
保持部と一体に前記第2の軸の回りに回転可能な
従動傘歯車とを具備して構成されたことを特徴と
する工業用ロボツトの手首機構が提供され、ロボ
ツトハンド保持部に生ずるつれ回り動作量をハー
モニツクドライブ装置の高減速比を介して入力さ
れる小補正回転入力で補正し得るようにしたか
ら、手首駆動源によつて行う補正動作を容易にす
ることができ、しかも上記ハーモニツクドライブ
装置のコンパクト構造に依存して手首内部のコン
パクト構造化をも得ることができるのである。以
下、本発明を添付図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。
第1図は本発明による手首機構が具備された関
節腕形の工業用ロボツトの実施例を示す斜視図で
ある。同第1図において、工業用ロボツトはロボ
ツト基体10を有し、このロボツト基体10は旋
回基台12上で矢印“”で示す方向に旋回可能
に取付けられている。取付けはボルト手段等で行
われる。このロボツト基体10の上方端にはロボ
ツト上腕16の末尾端がC1軸線沿いに枢着取付
けされており、従つてロボツト上腕16は矢印
“”で示す両方向に揺動可能に設けられている。
また、このロボツト上腕16の上端部18にはロ
ボツト前腕20がC2軸線に関し、矢印“”で
示す両方向に起伏動可能に設けられている。この
ロボツト前腕20はしかも上記C2軸線から前方
に延長した前腕主部22の先端24に手首部30
が取付けられ、一方、C2軸線から後方にも比較
的短い後方延長部26を有している。また、手首
部30は手首基部32と、この手首基部32に固
着された外手首34に保持されている内手首36
と、この内手首36に取付けられたハンド保持部
38とを具備して構成されている。手首基部32
は前腕主部22に対して矢印“”で示す両方向
に外手首34と共に旋回自由に形成され、また内
手首36は、該外手首34に対して矢印“”で
示す両方向に回転自由に形成されている。また、
上述したロボツト基体10、ロボツト上腕16、
ロボツト前腕20、手首部30の諸動作を駆動す
る駆動源が設けられており、旋回基台12に接近
配置されたモータM5が該基台12内の動作伝達
機構を介してロボツト基台10を矢印“”方向
に駆動する駆動源、モータM1がロボツト上腕1
6の矢印“”方向の揺動用駆動源、上腕16の
後方に前記モータM1と平行に配設されたモータ
(図には現われていない)がロボツト前腕20の
矢印“”方向の起伏動作用駆動源としてそれぞ
れ設けられている。もちろん、これらの駆動源を
形成するモータとそれぞれの被駆動部分との間に
は上記の如く動作伝達機構や方向変換機構、減速
機構等の諸機構が設けられて、被駆動部分の適正
な動作制御が行われるように構成されており、4
8,50はそれらの機構の一部分である。
一方、上述した前腕先端の手首部30における
手首基部32、外手首34、内手首36、ハンド
保持部38の各部の動作を駆動する駆動源として
三つのモータM2,M3,M4が前腕20の後方延
長部26に対して集合的に、すなわち、この後方
延長部26に対してC2軸線に関するモーメント
力を作用させ、前腕20の主体部22に対して
C2軸線に関して作用するモーメントとつり合い
をとるように取付けられている。なお、40はモ
ータM3,M4の出力軸の回転動作を伝達する動作
伝達機構の要素における一部が収納されている機
枠部分であり、他の要素類は前腕20の主体部2
2内に収納されている。また42はモータM2
出力軸の回転を伝達する動作伝達機構又は減速機
構が収納される機箱部分であり、この動作伝達機
構の一部も前腕主体部22中に収納されている。
このように手首部30の三つの自由度の動作駆動
源を形成するモータM2,M3,M4が前腕20の
後方延長部26に設けられているが、これらの三
つのモータM2,M3,M4としては、外部のロボ
ツト制御装置からの指令信号に応じて作動する電
気サーボモータによつて形成すれば、後述するつ
れ回りの補正動作もロボツト制御装置から指令す
ることが可能であり、またソフトウエア手段によ
つてつれ回り補正することも容易になる。なお、
第1図に示した実施例はロボツト基体10が旋回
基台上で施回する形式の関節腕形の工業用ロボツ
トの実施例を示したが、水平テーブル上をロボツ
ト基体が横移動する形式の関節腕形の工業用ロボ
ツトに対しても以下に詳述する本発明の手首機構
が適用可能であることは言うまでもない。
第2図は本発明による手首機構の要部実施例を
示す第1図のA−A線に沿う縦断面図である。同
第2図において、手首部30の外手首34は第1
図に示した手首基部32と共にロボツト腕20
(第1図)の先端に旋回自在に取付けられ、手首
部30の一つの動作自由度を得ている。この外手
首34の旋回動作はモータM2から伝達される回
転入力により駆動される。この外手首34の内部
には内手首36が回転軸受100,102を介し
て取付けられており、第1図に矢印“”で示す
首振り旋回動作が自由に形成されている。一般的
にはこの首振り旋回動作の動作量は上記回転軸受
100,102の軸心まわりに約200゜前後に設定
される。そして、この内手首36の首振り旋回動
作はロボツト前腕20(第1図参照)の内部に収
納された旋回軸54からその先端に設けられた一
組の傘歯車機構80、一組のベルト・プーリ機構
82、ハーモニツクドライブ減速装置84を介し
て駆動される構成が採られており、傘歯車機構8
0、ベルト・プーリ機構82は外手首34の内部
でかつ内手首36の外部に設けられ、内手首36
の内部に設けられた上記ハーモニツクドライブ減
速装置84によつてモータM3(第1図参照)から
の回転入力が所望の回転動作まで減速される構成
が採られている。なお、ハーモニツクドライブ減
速装置84はベルト・プーリ機構82の出力軸8
2aの内端に取付けられた入力車84aと内手首
36に固定された出力車84bとを具備し、該入
力車84aと出力車84bとの間に高減速が達成
されるような装置として形成されている。さて、
内手首36の内部に設けられた一対の回転軸受1
04,106によつてロボツトハンド保持部38
が内手首36に対して矢印“”方向(第1図)
に旋回自由に設けられ、このハンド保持部38の
旋回動作は、上述した内手首36の首振り旋回に
おける旋回軸心に対して略直交する上記回転軸受
104,106の軸心まわりに作動する。さて、
上述のハンド保持部38の旋回動作は、ロボツト
前腕20(第1図)の内部、かつ上記旋回軸54
の内部に同軸に収納された旋回軸56より一組の
傘歯車機構90、一組のベルト・プーリ機構92
を介して導入され、該ベルト・プーリ機構92の
出力軸92aの回転入力がハーモニツクドライブ
装置からなる減速装置94によつて減速された後
に一組の傘歯車機構96における大径の駆動傘歯
車96aに伝達され、次いで該駆動傘歯車96a
と噛合した小径の従動傘歯車96bに伝達される
ことによつて上述したハンド保持部38の旋回動
作が得られるように構成されている。従つてベル
ト・プーリ機構92の出力軸92aは大径の駆動
傘歯車96aに保持された一対の回転軸受10
8,110によつて軸承され、該出力軸92aの
回転入力は、駆動傘歯車96aに直接伝達される
ことは無い。つまり、出力軸92aの内端に取付
けられた減速装置94の入力車94aに同軸伝達
され、この入力車94aと、駆動傘歯車96aに
固定された減速装置94の出力車94bとの間で
一定減速比により減速されてから該駆動傘歯車9
6aに伝達されるのである。上記減速装置94
の、入力車94aには第1図に示したモータM4
から比較的高速回転の回転入力が上述した旋回軸
56等の諸動作伝達機構要素を経て入力されてい
るのである。
さて、上述した手首機構の構成によれば、内手
首36と、該内手首36の内部に収納されたハン
ド保持部38の動作機構との間には差動動作機構
が形成され、故につれ回りの発生が不可避であ
る。すなわち、内手首36がそのベルト・プーリ
機構82の出力軸82aを介して導入される回転
力によつて首振り旋回すると、この内手首36の
内部に保持された大径の傘歯車96aにも回転変
位が生じるので、該傘歯車96と噛合した傘歯車
96bにも旋回が生じる。この場合の傘歯車96
bの旋回によつて生ずるハンド保持部38の旋回
は、本来、そのベルト・プーリ機構92の出力軸
92aから導入される回転入力によつて駆動され
る所要の旋回動作と異り、不要なつれ回り旋回動
作である。従つてこのようなつれ回り旋回動作は
ハンド保持部38の動作駆動源から旋回軸56、
ベルト・プーリ機構92等を介して導入する補正
回転入力によつて補正旋回させることにより、ハ
ンド保持部38を内手首36に対して相対的につ
れ回り動作前の原位置に戻す必要があり、従つて
ロボツト制御装置は指令を発して上述した補正回
転入力を動作駆動源から発生させる。然るに本発
明によれば、既述の如く減速装置94が設けられ
ることによつてつれ回り動作量が少量に抑止され
るので、補正回転入力もモータの定格出力内の比
較的低レベルの出力量で済み、モータに掛る負担
軽減が達成できるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による手首機構を具備した工業
用ロボツトの例として関節腕形の工業用ロボツト
の外形構造を示す実例の斜視図、第2図は本発明
による手首機構の要部構成を示すべく第1図のA
−A線に縦断面図。 10……ロボツト基体、16……ロボツト上
腕、20……ロボツト前腕、30……手首部、3
4……外手首、36……内手首、38……ハンド
保持部、54,56……旋回軸、80,90,9
6……傘歯車機構、82,92……ベルト・プー
リ機構、84,94……減速装置、100,10
2,104,106,108,110……回転軸
受。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ロボツト腕の先端に設けられる外手首と、前
    記外手首の内部に軸受を介して枢着保持されると
    共に前記ロボツト腕から同軸配置の第1、第2の
    旋回軸を介して伝達される第1、第2の旋回動作
    入力における該第1の旋回動作入力により前記外
    手首に対して第1の軸回りに枢動する内手首と、
    前記内手首内に軸承されると共に該内手首に伝達
    される前記第2の旋回動作入力によつて前記第1
    の軸と直交する第2の軸の回りに旋回駆動される
    ロボツトハンド保持部とを具備した工業用ロボツ
    トの手首機構において、前記内手首内に設けら
    れ、前記第2の旋回動作入力を前記第1の軸と同
    軸上で高減速比で減速するハーモニツクドライブ
    装置(登録商標)と、前記ハーモニツクドライブ
    装置からの減速回転により前記第1の軸と同軸上
    で減速回転する駆動傘歯車と、該駆動傘歯車に噛
    合されると共に前記ロボツトハンド保持部と一体
    に前記第2の軸の回りに回転可能な従動傘歯車と
    を具備して構成されたことを特徴とする工業用ロ
    ボツトの手首機構。 2 前記第1の旋回動作入力は、前記第1軸上で
    前記ハーモニツクドライブ装置と異なる別のハー
    モニツクドライブ装置(登録商標)により、高減
    速比で減速されてから該別のハーモニツクドライ
    ブ装置の出力車と一体結合された前記内手首に伝
    達され、前記2つのハーモニツクドライブ装置は
    前記手首内の空間に互いに同軸上に並設されてい
    ることを特徴とした特許請求の範囲第1項に記載
    の工業用ロボツトの手首機構。
JP57182929A 1982-10-20 1982-10-20 工業用ロボツトの手首機構 Granted JPS5973297A (ja)

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Publication Number Publication Date
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EP (1) EP0122295B1 (ja)
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DE (1) DE3380664D1 (ja)
WO (1) WO1984001538A1 (ja)

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