JPS63245384A

JPS63245384A - ロボット・マニピュレータ

Info

Publication number: JPS63245384A
Application number: JP63030718A
Authority: JP
Inventors: デービッド・イー・スーカ
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1987-02-11
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1988-10-12
Also published as: DE279591T1; EP0279591A1; US4787270A; DE3862481D1; CA1282811C; EP0279591B1

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、運動が相互に直角をなす三次元座標系で規定
される各方向における方向成分を有するように運動させ
ることができる遠隔操作可能な末端作用器（ｅｎｄ　ｃ
ｆｆｅｃｔ、ｏｒ）を含むロボット・マニピュレータに
関し、特に構築が比較的簡単であり、かつ独特な構造の
故に本来的に歯車のバックラッシュが比較的小さいこと
を特徴とする末端用マニピュレータ構造を備゛えた前述
の形式の改善されたロボット・マニピュレータに関する
。

（従来の技術および解決しようとする問題点３種々の産
業において自動化された製造設備の使用が増加の一途を
°たどり、益々厄介な性格の広範囲な仕事の遂行が可能
な更に精度の高いロボット・マニピュレータに対する需
要をもたらすことになった。最近まで、従来技術のロボ
ット・マニピュレータは一般に３つの基本的な構造形式
のハリエージジンであった。これらの構造の１つは、末
端作用器を備えた一連の枢動自在に支持されたセグメン
トを用いるリンク／枢動構造である。リンク／枢動ロボ
ットの一例としては、把持装置または溶接ガン等がリン
クの遠端部に取付けられるものである。第２の形式の従
来技術のロボットは、枢動部と組合された延長リンクを
有し、このリンクの終端点が相互にリンクの軸心に沿フ
て移動する。第３の形式のロボット構造は、米国特許第
　：］、９２２，９３０号および同第３，７３９，９２
３号に示されている。

特に、この第３の形式のロボットは、共通地点において
枢動可能な運動の２つ以上の軸心を提供するように複数
の直列に結合された回転自在な駆動軸を特徴とし、この
ような運動は遠隔操作される。上記の如く、自動化され
た製造設備に対する最近の用途は、更に大きな柔軟性詐
りでなく更に大きな精度をも要求する。これまで入手可
能な産業用ロボットにより提供される柔軟性および精度
は、そのプログラミングに依存し、またその可動部分の
物理的な姿勢ならびに位置決め能力に依存１−る。史に
、ロボットの精度は、可動ロボット・アームの遠端部に
取付けられる末端作用器の位置決め能力および姿勢能力
に依存している。

１９７８年　１月１７日発行のＴ、　５ｊａｃｋｈｏｕ
ｓｃの米国特許第４，０６８，５：３６号は、同特許に
全般的に記載されるように、複数の直列に結合された回
転自在駆動軸を含むロボット・アームの遠端部に取付け
られたロボット腕部を使用する。しかし、このＳシａｃ
ｋｈｏｕｓｅの特許は、姿勢および位置決めの両能力を
向上させるその手首部の独特な構造設計を開示するもの
である。５Ｌａｃｋｈｏｕｓｅの構成は、従来技術の装
置に固有の機械的な干渉を避けながら、連続的な「ロー
ル運動」を生じるように一点で交差する軸心を有する３
つの直列に結合された回転軸を使用することを教示する
。この５ｔａｃｋｈｏｕｓｅのマニピュレータは、マニ
ピュレータを空間内で回転させることにより生じる球状
のセクタ上の点に対して直角に部分を指向させることが
できる。生成された球状セクタ上の点に対して直角に部
分を指向させるこの能力は、末端作用器の空間的な姿勢
における「穴」即ち「孔隙」を排除し、これによりマニ
ピュレータの柔軟性を増大する。しかし、上記の如く、
柔軟性の増大に加えて、今日のロボット・マニピュレー
タはその末端作用器の運動に実質的な精度を益々提供し
なければならない。５ｔａｃｋｈｏｕｓｅのマニピュレ
ータは優れた柔軟性を提供するものであるが、その歯車
および軸の連動のため、手首部の運動に対してある限ら
れた量の緩み即ちバックラッシュの発生を許している。

この緩み即ちバックラッシュは、一般に、複数の歯車が
遠隔の物品の運動に影響を与えるよう相互に作用する場
合に固有のものである。歯車の噛合いにおける必要な空
隙その他の公差がこのような固有のバックラッシュを生
じ、このバックラッシュはその結果生じる運動の「厳密
さ」即ち積度全体に対して極めて有害であり得る。従っ
て、ロボット・マニピュレータの柔軟性における実質的
な進歩にも拘らず、このようなマニピュレータの末端作
用器の精度を減殺する歯車系統における固有の緩みを排
除するという問題が依然として残る。

（問題点を解決するための手段〕本発明の目的は、上記の諸問題を排除することにある。

本発明の別の目的は、機構において一般に遭遇する固有
の歯車の緩み即ちバックラッシュを著しく排除すると同
時に、運動により生じる球状セクタ上のいずれかの点に
対し直角に部分を指向させる能力を提供する改善された
ロボット・マニピュレータの提供にある。

本発明の一特質によれば、複数の直列に結合された駆動
軸と、その一端部に固定された支持面とを有する形式の
改善されたロボット・マニピュレータが提供される。こ
のマニピュレータは、相互に直角をなす三次元座標系の
１つの座標と一致する第１の・ＩＭｈ心の周囲に回転自
在な第１の軸と、前記第１の軸心に対して傾いた方位の
第２の軸心の周囲に回転するように前記第１の軸に対し
回転自在に支持された第２の軸と、ｎｗ記第１の軸心の周囲に回転自在な軸の回転運動に従
って１！ｆｆ記第２の＋ｌｉ＋ｈ心の周囲で第２の軸に
対し回転運動を与える装置と、前記第２の軸に対してあ
る角度をなす中心線を有する支持面と、この支持面が取
付けられる第３の軸とを含んでいる。この第３の軸は、
前記第２の軸心に対してある角度をなす第３の軸心の周
囲に回転自在である。本発明の改善点は、第２の軸心に
対して平行に略々運動不能に支持された軸心支持シリン
ダを構成するもので、この軸心支持シリンダが前記第３
の軸に対して回転入力を伝達するための複合歯車装置に
対する支持部を提供する。

本発明は頭書の特許請求の範囲により特定的に規定され
るが、本発明は、図面に関して以下の記述を読めば更に
よく理解されるものと信じる。

（実施例）先ず、同じ要素が全図面において同じ参照番号で示され
る図面について詳細に述べるが、第１図は、本発明の一
実施態様を実施したロボット・マニピュレータｌＯの斜
視図を示している。特に、ロボット・マニピュレータ１
０は、ベース部材１１（通常は、使用中床面に固定され
る）と、回転自在なターレット部１２と、このターレッ
ト部１２に回転自在に支持された肩部１３と、肩部１３
をエルボ−・ジヨイント１５と結合する上方に延長する
リンク・アーム１４とを含んでいる。枢動自在なエルボ
−・ジヨイント１５は、リンク・アーム１４をマニピュ
レータ・アーム１６と全体的に結合している。リンク・
アーム１４と延長されたアーム１６との間の相対的運動
は、その下端部をターレット１２と固定されまたその運
動部分がストラット１７’ａにより肩部１３に固定され
たボール／ねじ装置１７によフて制御される。リンク・
アーム１４とマニピュレータ・アーム１６との間の相対
的運動は、同様に、必要に応じて液圧作動あるいは空圧
作動シリンダによって制御することもできる。延長アー
ム部１６は、実際には組をなす４つの同心軸であり、内
側の３本の軸が図示の如く歯車ハウジング１８上に支持
された個々の回転入力源１９ａ　、　１９ｂ　、　１９
ｃにより独立的に回転自在となっている。

手首部２０は、延長アーム１６をその遠端部で接合する
。手首部２０は更に、末端作用器即ち把持装置３０をそ
の遠端部で支持している。

次に第２図におい、では、延長アーム１６の同心駆動軸
を共通の軸心Ａ−Ａ’の周囲に回転させるため用いられ
る駆動機構が示されている。

更に、回転人力モータ１９ａ、　１９ｂ、＋９ｃが、歯
車ハウジング１８の外周部に隔てられた状態で示されて
いる。モータ１９ａは、出力軸６０がチェーンまたはベ
ルト６１により歯車またはプリー６２と結合されている
。歯車６２は、大きな歯車６４と噛合ってモータ１９ａ
からの回転入力を伝達する小さな一体に取付けられた歯
車６３を含むように示されている。歯車６４は同様に、
直歯歯車１３６と噛合って回転入力を直接外側のｌｌｌ
１ｌＩ４０に対して伝達する小さな一体に取付けられた
歯車６５を含むように示されている。一連の伝達歯車６
２乃至６６は、人力源Ｐ（ｌちモータＸ９ａからの回転
入力を外側軸４０に伝達する望ましい方法の一例として
のみ示されるものである。一連の歯車は、人力源即ちモ
ータ１９ａからの回転運動を外側軸４０の所要の回転運
動と整合させるよう伝達系統を一義的に構成することが
できるように使用される大きさおよび個数の歯車である
ことが望ましい。回転入力を伝達する類似の手段は、参
考のため本文に引用される前掲の米国特許第４，０６８
，５３６号の第４図に示されている。

第２図に示されるように、モータ１９ｂおよび１９ｃか
らの回転入力は、それぞわ対応する伝達歯車装置を介し
て、それぞれ中間ＬＩＩＩｈ４２および内側軸４４とに
対して伝達されるようになっている。

上記の如く、入力源からの回転入力を同心状の各トルク
・チューブへ伝達する正確な方法は本発明にと）では重
要ではない。

第２図および第３図に示されるように、＠４４、４２お
よび４０は、相互にかつ外側軸即ち保護ハウジング４７
に対して回転運動するように同心状に配置されている。

１）［ｆ掲の米国特許第４，０６８，５３６号に示され
るように、このような保護軸ハウジングは同心状のトル
ク・チューブ軸の全長にわた）て延長する必要はないが
、この保護ハウジングが安全の配慮から、また同心状の
トルク・チューブ軸を湿気および汚れが着かないように
維持するため、延長アーム１６の実質的部分を覆うこと
が望ましい。

次に第３図においては、マニピュレータｌＯの手首部２
０が断面で更に詳細に示されている。

手首部２０は、回転自在な半球状ハウジング２１ａと延
長アーム１６の遠端部に取付けられた略々静止する半球
状のハウジング２１ｂとを備えた２つ割りハウジング２
１を有す°る。第３図に示されるように、保護軸ハウジ
ング４７は歯車ハウジング１Ｂから延長アーム１６の遠
端部までの距離の実質的な部分だけ延長し、外側ｌｌ１
ｄＩ４０に対する半球状ハウジング２１ａおよび２１ｂ
の取付は領域に届かないで終ることか望ましい。また、
静止ハウジング２１ｂが外側ｌｌｌ１ｌＩ４０の遠端部
に対して一体に結合されることも望ましい。ハウジング
２１ａは、外側軸４０およびその対応する静止ハウジン
グ２１ｂの双方に対して回転軸心Ｂ−Ｂ’の周囲で回転
自在に支持されている。従って、回転自在なハウジング
２１ａおよび静止ハウジング２１ｂの双方は、外側軸４
０に対して取付けられ、かつ３つの全ての部材が長手方
向軸心Ａ−Ａ’の周囲に回転する時共に運動自在である
。

外側軸４０および静止ハウジング２１ｂの取付けは堅固
である。このような取付けは、ボルト止め、溶接等の都
合のよい方法で行うことができる。

中間のトルク伝達チューブ即ち１ｊｌｌｌｌ　４２は、
外側軸４０の内側に回転自在に取付けられ、この軸はそ
の遠端部に一体に取付けられたベベル・ギア４３を含む
。ベベル・ギア４３は、回転自在な半球状ハウジング２
１ａに対して堅固に取付けられた対応するベベル・ギア
２３と噛合う。ベベル・ギア２３は、回転自在ハウジン
グ２１ａの下方の外側部分に取付けられ、ベアリング２
５に載るように静止半球状ハウジング２１ｂの周部に回
転自在に取付けられている。ベアリング２５は静止ハウ
ジング２１ｂの上方の周部に形成されたレース内に圧入
され、ベアリング２５のインナー・レースがベベル・ギ
ア２３の外周部に圧入されるようになっている。このよ
うに、ベベル・ギア２３とベベル・ギア４３間の噛合い
は、ギア２３が静止ハウジング２１ｂ内に取付けられる
時予め設定することができ、その後回転自在ハウジング
２１ａがベベル・ギア２３に取付けられる。回転自在な
半球状ハウジング２１ａは、第３図で２６により示され
るように、複数のボルトの如き適当な手段によってベベ
ル・ギア２３に対して取付けることができる。ベアリン
グ２５はまた、第３図のボルト２９により示されるよう
に、静止ハウジング２１ｂに対してボルト止めすること
もできる。

従って、回転自在な半球状ハウジング２１ａの軸心Ｂ−
Ｂ’周囲における回転運動は、ベベル・ギア４３および
２３の相互作用を介して中間ＩＩＩＩｋ４２によって与
えられる。軸４２は、外側＠４０内部に同心状に置かれ
、長手方向軸心Ａ−Ａ’の周囲に回転自在である。前掲
の米国特許第４，０６８，５３６号に更に詳細に記載さ
れるように、軸心Ｂ−Ｂ’に対して傾斜している。

最も内側の軸４４は、軸心Ａ−Ａ’　に沿ってｌｌ１Ｉ
ｂ４２の内部に同心状に置かれている。軸４４の軸心Ａ
−Ａ’の周囲の回転運動が軸４４上に取付けられたベベ
ル・ギア４５を駆動し、ベベル・ギア４５は複合歯車５
０の下方の対応するベベル・ギア５１と噛合っている。

特に、複合歯車５０は、下方のベベル・ギア５１と、複
合歯車軸５６により歯車５１に対して一体に取付けられ
た上方のベベル・ギア５２とからなっている。

複合歯車５０は、同心状に置かれた軸心を支持するシリ
ンダ即ち＠２４上に回転自在に取付けられている。特に
、軸心支持シリンダ２４は、望ましくはその長手方向の
軸心が軸心Ｂ−Ｂ’と略々一致する回転自在ハウジング
２１ａの上方部分から下垂している。軸心支持シリンダ
２４は、球状ハウジング２１の中央部の内部に延長して
、複合歯車５０のその内部の支持部を提供する。

図示の如く、複合歯車５０は、１対の隔てられベアリン
グ５３により軸心支持シリンダ２４上に回転自在に支持
できることが望ましい。ベアリング５３はスペーサ５４
により隔てられるように示され、複合歯車５０は複合歯
車保持器５５により支持シリンダ２４上に確実に保持さ
れ、前記保持器は支持シリンダ２４の下方の遠端部に螺
合されることが望ましい。複合歯車５０はその上部のベ
ベル・ギア５２が複合ｆ＋ｈ５６に対して複数のボルト
５７により取付けられるように示されるが、上部のベベ
ル・ギア５２に対して下方のベベル・ギア５１を一体に
取付ける方法を同様に用いることができるように考えら
れている。特に、複合歯車５０が一体の対をなす隔てら
れベベル・ギアとして作用することが望ましい。

第２の軸心Ｂ−８’　に対して平行に略々運動不能に取
付けられるべきＩＩ＋ｌｈ心支持シリンダ２４の提供に
より、従来技術に比していくつかの明瞭な利点を提供す
る。特に、回転自在の半球状ハウジング２１ａから軸心
支持シリンダ２４を下垂させることにより、複合歯車５
０および軸心支持シリンダ２４を静止ハウジング２１ｂ
とは独立的に回転自在ハウジング２１ｂ内に組立てるこ
とを可能にする。この理由から、回転自在ハウジング２
１ａは静止ハウジング２１ｂから離して組立てることが
でき、この２個のハウジングの最終的な組立ておよびベ
ベル・ギア４５および５１間の歯車の噛合いを設定する
ことのみがその後必要となるに過ぎない。第２に、球状
ハウジング２１の内側部分を完全に横切って延長する必
要かない略々運動不能な軸心支持シリンダ２４を提供す
ることにより、ハウジング２１内の空間要件を最小限度
に抑えることかできる。

このため、ハウジング２１の全体寸法を減少させる。し
かし、もっと重要なことは、このような構成がまた、支
持シリンダ２４の必要な直径および球状ハウジング２１
内の全体的な空間要件を増することなく、下方のべ゛ベ
ル・ギア５１の直径を大きくすることを可能にすること
である。ベベル・ギア５１をベベル・ギア４５の上方に
配置することにより、ベベル・ギア５１の位置はハウジ
ング２１の中央部分即ち最も大きな部分に更に近くなり
、ハウジング全体の寸法の拡大を要することなく、ここ
でその直径を大きくすることができる。下方のベベル・
ギア５１の大きな直径は複合歯車軸５６の存効直径を増
大させ、その強度を加える許ってなく複合歯車５０の有
効強さをも増大させ、これにより手段における緩み即ち
バックラッシュを減少させる。１１ｒｆに述べたように
、ロボット・マニピュレータにおけるバックラッシュの
排除は、末端作用器およびロボット・マニピュレータの
全体的な精度を向上させるものである。

第３図に示されるように、軸心支持シリンダ２４は、複
合歯車５０に必要な支持を提供するに充分なだけ球状ハ
ウジング２１内に延長させるだけでよい。しかし、動力
線および（または）材料供給管路を延長アーム１６の遠
端部に取付けられる工具または他の末端作用器と関連し
て使用するように送り込むことができる球状ハウジング
２１の中央部を貫通ずる接近軸または接近孔を提供する
ことが要求される用途もあろう。この点に関して、第３
図には、静止ハウジング２１ｂの外側部分に届くように
その遠端部まで延長する１ｒｌｂ心支持シリンダ２４の
延長の可能性を示″４−ため仮想線２７か示されている
。軸心支持シリンダ２４は実質的に中空であり、かつ手
許部２０内に邪魔のない通路を提供することもてき、こ
れによりこのような動力線および（または）材料供給管
路を末端作用器３０まで取付けられることが考えられて
いる。軸心支持シリンダ２４は回転自在ハウジング２１
ａに対して堅固に取付けられるため、ハウシング２１内
にこのような線を取付けるだめの保護スリーブを有効に
提供することになろう。このことは、支持シリンダ２４
が単に複合歯車＠５６に対する支持部を提供するもので
あってそれ自体運動したりトルクを伝えるものではない
攻に妥当する。

最も内側の軸４４を介して複合歯車５０に対して与えら
れる回転入力は、末０；４１．作用；計３０のベベル・
ギア３３に伝達される。ベベル・ギア３３は、支持面３
１に対して一体に取付けられた軸３４に取付けられてい
る。支持面３１は、・ｈｈ心ｃ−ｃ’の周囲に回転する
ように末端作用器３０の内部に回転自在に取付けられる
。支持面３１は、適当なベアリング３５によって末端作
用器３０内部に支持される。末端作用器３０は回転自在
ハウシング２１ａに対し一体に取付けられるため、回転
自在ハウジング２１ａが軸心Ｂ−Ｂ’の周囲に回転させ
られる時、ＩＩＩＩＩＩ３４およびその回転軸心Ｃ−Ｃ
’　もまたｆ＋ｈ心Ｂ−Ｂ’の周囲に回転する結果をも
たらす。従って、軸４０．４２．４４の各々が異なる回
転軸心の周囲に末端作用器３０を運動させることが明ら
かである。これらの部分の相対的な運動については、前
掲の米国特許第４，０６８，５：１６号に更に詳細に記
載されている。また、このような独特な尚１ｊ構成のた
め、ｉｉ＋ｂ　４４の時計方向の回転が末端作用器３０
の反時計方向の回転運動を生じることが判るであろう。

従って、Ｉｌｉ＋ｈ　４０が時計方向に回転させられる
時、ｌｌ’ｌｂ　４４は反時計方向に回転させられるこ
とになり、この場合末端作用器３０の相対的位置は手首
部２０と同じ状態を維持１−ることになる。軸４０およ
び４４のこのような反対方向の運動は、もしこの両者が
同じ方向に運動する場合にそれぞれ２つの軸におけるバ
ックラッシュが増大する状況を阻＋Ｌする。実際に、ｆ
ｌ＋　４０と４４の反対方向における運動が系内のバッ
クラッシュを減殺させる。このような現象は比較的微妙
なものであるが、実質的な運動精度が要求される用途に
おいては、結果として生じるバックラッシュの抑制は非
常に有効である。

上記のように、本発明の独特な構造の打利な結果は、回
転自在ハウジング２１ａをその取付けられた複合歯車５
０および末端作用器３０を静止ハウジング２１ｂから独
立的に離して組立てることができることである。このよ
うに、回転自在な支持面３１および複合歯車５０を完全
に組立てることができ、またベベル・ギア３３および５
２間の歯車の噛合いを予め設定することができる。同様
に、静止ハウジング２１ｂちまた、ベベル・ギア４３と
へベル・ギア２３間の歯車の噛合いを予め設定して予め
組立てることができる。その結果、最終的な組立ては、
それぞれ静止ハウジング２１ｂに回転自在ハウジング２
１ａを取付け、ベベル・ギア５１と４５間の歯車の噛合
いを設定することを要づ−るに過ぎない。

このような便利な組立て工程は、設備の使用中経常的な
保守等を更に容易にする。ベベル・ギア２３および５１
のイＴ効直径を最大にすることにより、これら歯！１１
の強度および有効強さを増大し、歯巾の噛合せにおいて
一般に遭遇する固有の緩み即ちバックラッシュが最小限
度に抑えられる。複合歯車５０を組込むことは、更に、
１対の隔てられたベベル・ギアをスプライン、キー溝等
の使用により共通軸に結合する必要を取除く。このよう
な結合点の排除は、同時に、歯車系統におけるバックラ
ッシュの別の根源を排除するものである。

更に、本発明の軸心支持シリンダ構造により提供される
独特な支持装置は、オフセット構成を提供するため容易
に修正することができる千ａ機構を提供する。この点に
関して、第３図に示される千釘部２０を修正してオフセ
ット用途を許容するためには、・Ｉ’ｌｌｌ心支持シリ
ンダ２４および複合軸５６が所要の偏りを生じるように
延長される延長形態を打する同様なハウジングで回転自
在ハウジング２１ａを置換するだけでよい。特に、第４
図は、長い即ち延長された軸心支持シリンダ２２４およ
び同様に延長された複合１Ｑｂ２５ａを備える修正され
た毛１１部２００を示している。明らかなように、ロボ
ット・マニピュレータの他の全ての特質は変更されない
ままであり、修正は回転自在ハウジング２１ａのボルト
２６を取外し、回転自在ハウジング２１ａのを取外し、
第４図に示されるよう修正された回転自在ハウジング２
２１ａに置き換えるだけで行うことができる。

上記のように、ハウジング２２１ａは静止ハウジング２
１ｂとは独立的に組立てることができるため、それぞれ
組立てはベベル・ギア２５１と４５との間の噛合いの設
定、および結合ボルト２６の緊締を必要とするのみであ
る。ロボット・マニピュレータをこのようにオフセット
させることは、自動化組立てラインにおける自動車の下
側の如き接近が困難な場所への接近を可能にする。本文
に述べた本発明の他の変更は、当業者には明瞭であろう
。本発明のいくつかの変更について本文に記述したが、
当業者は本発明の範囲から逸脱することなく更なる応用
が等しく可能であろう。従って、本発明は頭書の特許請
求の範囲に照して考察されるべきものであり、本文およ
び図面に示された構造および作用の細部に限定されるも
のではないと理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を盛り込ノνだロボット・マニピュレー
タを示す斜視図、第２図は第１図の回転人力モータとロ
ボット・マニピュレータの前腕部とを示し、本発明を盛
り込んだロボット・マニピュレータにおいて使用するこ
とができる駆動機構を示す概略図、第３図は第１図の線
３−３に関するロボット・マニピュレータの手首部を示
す部分断面図、および第４図は第１図に示したロボット
・マニピュレータの変更された手首部を示す部分断面図
である。ｌＯ・・・ロボット・マニピュレータ、１１−・・ベー
ス部材、１２・・・ターレット部、Ｉ３・・・肩部、１
４・・・リンク・アーム、Ｉ　５−・・エルボ−・ジヨ
イント、１６−・・マニピュレータ・アーム、１７・・
・ボール／ねじ装置、＋７ａ＝ストラツト、１８・・・
歯車ハウジング、１９・・・回転入力源、２０・・・手
置部、２１・・・２つ割りハウジング（２１ａ・・・回
転自在ハウジング、２１ｂ・・・静止ハウジング）、２
３・・・ベベル・ギア、２４−・・軸心支持シリンダ、
２５・・・ベアリング、３０・・・末端作用器（把持装
置）、３１・・・支持面、３３・・・ベベル・ギア、３
４・・・軸、３５・・・ベアリング、４０・・・外側軸
、４２・・・中間軸、４３・・・ベベル・ギア、４４・
・・内側軸、４５・・・ベベル・ギア、４７・・・保護
ハウジング、５０・・・複合歯車、５１．５２・・・ベ
ベル・ギア、５３・・・ベアリング、５４・・・スペー
サ、５５・・・複合歯車保持器、５６・・・複合歯車輪
、６０・・・出力Ｉ咄、６１・・・チェーンまたはベル
ト、６２−ｆＭ車またはブリー、６３．６４．６５・・
・歯車、６６・・・直歯歯４１Ｌ０図面の浄ｖ：（内容に変更なし）手続補正書昭和６３年　４月に日

Claims

【特許請求の範囲】１、複数本の直列に結合された駆動軸と、その一端部に
固定された支持面とを備えた形式のロボット・マニピュ
レータであって、相互に直角をなす三次元座標系の１つ
の座標と一致する第１の軸心と、該第１の軸心に対しあ
る角度をなす第２の軸心の周囲に回転するように前記第
１の軸に回転自在に取付けられた第２の軸と、前記第１
の軸心の周囲に回転自在な軸の回転運動に従って前記第
２の軸心の周囲で前記第２の軸に回転運動を与える手段
と、前記第２の軸に対してある角度をなす中心線を有す
る支持面と、該支持面が取付けられる第３の軸とを含み
、該第３の軸は前記第２の軸心に対してある角度をなす
第３の軸心の周囲に回転自在であるロボット・マニピュ
レータにおいて、前記第２の軸心に対して平行に実質的に運動不能に取付
けられた軸心支持シリンダを設け、該軸心支持シリンダ
は、前記第３の軸に対して回転入力を伝達する複合歯車
装置に対する支持部を提供することを特徴とするロボッ
ト・マニピュレータ。２、請求項第１項記載のロボット・マニピュレータにお
いて、（ａ）前記の直列に結合された駆動軸の前記端部に隣接
して配置された静止半球状ハウジングと、（ｂ）該静止ハウジングと対応してこれに回転自在に固
定された回転自在な半球状ハウジングとを設け、該回転
自在な半球状ハウジングは、前記第２の軸心にの周囲で
前記静止ハウジングに対して回転自在であり、前記軸心
支持シリンダは、前記回転自在ハウジングに対しこれか
ら支持するように固定されかつ前記第２の軸心を略々中
心とすることを特徴とするロボット・マニピュレータ。３、請求項第２項記載のロボット・マニピュレータにお
いて、前記軸心支持シリンダは、前記回転自在な半球状
ハウジングに対して実質的に運動不能に結合され、前記
軸心支持シリンダは、前記静止ハウジングおよび回転自
在な半球状ハウジングにより結果として形成される密閉
空間内に前記複合歯車装置を支持するよう僅かに部分的
に延長することを特徴とするロボット・マニピュレータ
。４、請求項第２項記載のロボット・マニピュレータにお
いて、前記支持面が前記回転自在な半球状ハウジングに
対して取付けられ、回転入力が前記複合歯車により前記
電気的軸に対して与えられ、前記複合歯車は前記第３の
軸と回転的に連動するように前記軸心支持シリンダ上に
回転自在に支持されることを特徴とするロボット・マニ
ピュレータ。５、請求項第３項記載のロボット・マニピュレータにお
いて、前記支持面が前記回転自在な半球状ハウジングに
対して取付けられ、前記回転入力が前記複合歯車により
前記第３の軸に対して与えられ、前記複合歯車は前記第
２の軸と回転的に連動するように前記軸心支持シリンダ
上に回転自在に支持されることを特徴とするロボット・
マニピュレータ。６、請求項第４項記載のロボット・マニピュレータにお
いて、前記第３の軸と前記複合歯車装置とを前記回転自
在な半球状ハウジング内に予め組立てることができ、該
部材の間の連動する歯車の噛合いが前記静止ハウジング
とは独立的に予め設定されることを特徴とするロボット
・マニピュレータ。７、請求項第５項記載のロボット・マニピュレータにお
いて、前記第３の軸と前記複合歯車装置とを前記回転自
在な半球状ハウジング内に予め組立てることができ、該
部材の間の連動する歯車の噛合いが前記静止ハウジング
とは独立的に予め設定されることを特徴とするロボット
・マニピュレータ。８、請求項第１項記載のロボット・マニピュレータにお
いて、前記軸心支持シリンダが前記回転自在な半球状ハ
ウジングから内部に下垂し、前記軸心支持シリンダの長
さは、前記静止半球状ハウジングおよび回転自在な半球
状ハウジングにより結果として形成される空間の内部を
実質的に完全に横切って延長するに充分な長さであるこ
とを特徴とするロボット・マニピュレータ。９、請求項第８項記載のロボット・マニピュレータにお
いて、前記軸心支持シリンダが実質的に中空であり、こ
れにより前記半球状ハウジングにより結果として形成さ
れる空間内の有効管路を形成し、該管路は該空間内の種
々の動力線および供給管路を前記支持面まで通すため使
用可能であることを特徴とするロボット・マニピュレー
タ。１０、複数本の直列に結合された駆動軸と、その一端部
に固定された支持面とを備えた形式のロボット・マニピ
ュレータであって、相互に直角をなす三次元座標系の１
つの座標と一致する第１の軸心と、該第１の軸心に対し
ある角度をなす第２の軸心の周囲に回転するように前記
第１の軸に回転自在に取付けられた第２の軸と、前記第
１の軸心の周囲に回転自在な軸の回転運動に従って前記
第２の軸心の周囲で前記第２の軸に回転運動を与える手
段と、前記第２の軸に対してある角度をなす中心線を有
する支持面と、該支持面が取付けられる第３の軸とを含
み、該第３の軸は前記第２の軸心に対してある角度をな
す第３の軸心の周囲に回転自在であるロボット・マニピ
ュレータにおいて、（ａ）前記の直列に結合された駆動軸の前記端部に隣接
して配置された静止した実質的に半球状のハウジングと
、（ｂ）該静止ハウジングと対応してこれに対し回転自在
に固定された回転自在な実質的に半球状のハウジングと
を設け、該回転自在なハウジングは、前記第２の軸心の
周囲で前記静止ハウジングに対して回転自在であり、（ｃ）前記第２の軸心に対して平行に前記回転自在ハウ
ジング上に実質的に運動不能に取付けられた軸心支持シ
リンダを設け、該軸心支持シリンダは、前記第３の軸に
対して回転入力を伝達する複合歯車装置に対する支持部
を提供することを特徴とするロボット・マニピュレータ
。１１、請求項第１０項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記軸心支持シリンダが前記回転自在なハウ
ジングから内部に下垂し、これにより前記静止半球状ハ
ウジングおよび回転自在な半球状ハウジングにより結果
として形成される空間内に延長して、前記複合歯車装置
に対してその内部に支持構造を提供することを特徴とす
るロボット・マニピュレータ。１２、請求項第１１項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記支持面が前記回転自在な半球状ハウジン
グに対して取付けられ、回転入力が前記複合歯車により
前記第３の軸に対して与えられ、該複合歯車は、前記第
３の軸と回転的に連動するように前記軸心支持シリンダ
上に回転自在に支持されることを特徴とするロボット・
マニピュレータ。１３、請求項第１２項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記軸心支持シリンダは、前記静止半球状ハ
ウジングおよび回転自在な半球状ハウジングにより結果
として形成される空間内に僅かに部分的に延長し、これ
により前記回転自在なハウジングから片持ち上に支持さ
れる前記複合歯車装置に対する支持構造を提供すること
を特徴とするロボット・マニピュレータ。１４、請求項第１２項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記軸心支持シリンダが前記回転自在な半球
状ハウジングから内部に下垂し、前記軸心支持シリンダ
の長さは、前記静止半球状ハウジングおよび回転自在な
半球状ハウジングにより結果として形成される空間の内
部を実質的に完全に横切って延長するに充分な長さであ
ることを特徴とするロボット・マニピュレータ。１５、請求項第１４項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記軸心支持シリンダが実質的に中空であり
、これにより前記半球状ハウジングにより結果として形
成される空間内の有効管路を形成し、該管路は該空間内
の種々の動力線および供給管路を前記支持面まで通すた
め使用可能であることを特徴とするロボット・マニピュ
レータ。１６、請求項第１１項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記第３の軸と前記複合歯車装置とを前記回
転自在な半球状ハウジング内に予め組立てることができ
、該部材の間の連動する歯車の噛合いが前記静止ハウジ
ングとは独立的に予め設定されることを特徴とするロボ
ット・マニピュレータ。１７、請求項第１２項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記第３の軸と前記複合歯車装置とを前記回
転自在な半球状ハウジング内に予め組立てることができ
、該部材の間の連動する歯車の噛合いが前記静止ハウジ
ングとは独立的に予め設定されることを特徴とするロボ
ット・マニピュレータ。１８、複数本の直列に結合された駆動軸と、その一端部
に固定された支持面とを備えた形式のロボット・マニピ
ュレータであって、相互に直角をなす三次元座標系の１
つの座標と一致する第１の軸心と、該第１の軸心に対し
ある角度をなす第２の軸心の周囲に回転するように前記
第１の軸に回転自在に取付けられた第２の軸と、前記第
１の軸心の周囲に回転自在な軸の回転運動に従って前記
第２の軸心の周囲で前記第２の軸に回転運動を与える手
段と、前記第２の軸に対してある角度をなす中心線を有
する支持面と、該支持面が取付けられる第３の軸とを含
み、該第３の軸は前記第２の軸心に対してある角度をな
す第３の軸心の周囲に回転自在であるロボット・マニピ
ュレータにおいて、（ａ）前記駆動軸の遠端部に隣接して配置された実質的
に球状の手首ジョイントを設け、該手首ジョイントは更
に、静止した実質的に半球状のハウジングと、該静止ハ
ウジングに回転自在に固定されるべき回転自在な実質的
に半球状のハウジングとからなり、（ｂ）前記支持面は前記回転自在ハウジングに対して固
定され、（ｃ）前記第２の軸心に対して平行に実質的に運動不能
に前記回転自在ハウジング上に取付けられた軸心支持シ
リンダを設け、該軸心支持シリンダは、前記第３の軸に
対して回転入力を伝達する複合歯車装置に対する支持部
を提供することを特徴とするロボット・マニピュレータ
。１９、請求項第１８項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記軸心支持シリンダは前記回転自在ハウジ
ングから内部に下垂して、前記球状手首ジョイント内に
延長し、これにより前記複合歯車装置に対するその内部
に支持構造を提供することを特徴とするロボット・マニ
ピュレータ。２０、請求項第１９項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記軸心支持シリンダが前記球状手首ジョイ
ント内に僅かに部分的に延長して、前記静止ハウジング
から実質的に独立的に前記複合歯車装置に対する支持部
を提供することを特徴とするロボット・マニピュレータ
。２１、請求項第１９項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記軸心支持シリンダが前記回転自在な半球
状ハウジングから内部に下垂し、前記軸心支持シリンダ
の長さは、前記静止半球状ハウジングおよび回転自在な半球状ハウジングにより結果として形成される空間の内部を実
質的に横切って延長するに充分な長さであることを特徴
とするロボット・マニピュレータ。２２、請求項第２１項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記軸心ベアリングが実質的に中空であり、
これにより前記半球状ハウジングにより結果として形成される空間内の有効管路を
形成し、該管路は該空間内の種々の動力線および供給管
路を前記支持面まで通すため使用可能であることを特徴
とするロボット・マニピュレータ。２３、請求項第２０項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記第３の軸と前記複合歯車装置とを前記回
転自在な半球状ハウジング内に予め組立てることができ
、該部材の間の連動する歯車の噛合いが前記静止ハウジ
ングとは独立的に予め設定されることを特徴とするロボ
ット・マニピュレータ。２４、請求項第２１項記載のロボット・マニピュレータ
において、前記第３の軸と前記複合歯車装置とを前記回
転自在な半球状ハウジング内に予め組立てることができ
、該部材の間の連動する歯車の噛合いが前記静止ハウジ
ングとは独立的に予め設定されることを特徴とするロボ
ット・マニピュレータ。