JPS63245385A - ロボットマニプレータの手首機構 - Google Patents

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、産業用ロボットのマニプレータに適用される
手首構造に関し、例えば、羊毛の自動刈込み装置などに
適用し得るものである。

（従来の技術） 産業用ロボットの手首構造は、マニプレータのアーム部
の先端に取付けられており、部品成るいは工具等を設置
成るいは移動するために用いられ、一般に最端作働体と
呼ばれている。

従来より提案されているマニプレータの多くは、前記最
端作働体は、リンク機構を有する手首に設けら九でいる
と共に、このそれぞれのリンクは他のリンクに設けられ
た回転軸の周囲に回動するように取付けられており、こ
れにより、最端作働体は互いに直交した３軸方向のいず
れか１つ成るいは全ての方向に回転し得るようになって
いる。

このような従来の手首構造の１例として、それぞれ連続
したリンクがそれ自体の軸に対して９０°位相した軸を
有しているものがある。また、他の手首構造の例として
、それぞれ連続したリンクがそれ自体の軸に対して６０
°位相した軸を有しているものがある。多かれ少なかれ
、両タイプの手首ｔｊｌ遣は、前記３つの回転軸が同一
平面上になる、いわゆる退化姿勢と呼ばれる作動状態が
現れるものである。そして、このような姿勢にあっては
、前記最端作働体は３軸方向ではなく、２！ｌ１１１方
向にしか回動することができなくなる。このような構造
に特有な性質としては、３つの軸が同一平面となる退化
姿勢に近接した際に、最端作働体の回動割合が制約され
ることであり、これは、設端作＃１体が回動するに必要
な手首軸の回動割合が、この退化姿勢にあっては他の姿
勢の場合より大きいなめである。このように、個々の退
化姿勢の周辺には特異領域と呼ばれる領域が存在し、こ
の領域においては、手首機構の他の姿勢に比して、１つ
成るいはそれ以上の回転動の速度が非常に制約されるこ
とになる。

仮に、球面上を伸縮する手首の作動範囲を描いた場合、
最端作働体の動作の一部が制約される退化領域成るいは
特異領域が存在することになる。

最も一般的に提案されている手首機構は、機構上の制限
により許容さ九る伸縮作動Ｎ皿内で描かれた１つ成るい
はそれ以上の特異領域を有している。

このように、特異領域は手首機構の有効性を一層制約す
ることになる。

実用的な手首機構もまた、機構部品が互いに貫通し得な
いこと、及び機構の強度と硬度とを規定する必要性のな
めに、個々の回動が生じるという範囲まで制約さｈ、こ
れにより、補助部材の外形が大型化する。

更に、実用的な手首機構の必要条件として、最端作働体
への油圧力と電力の供給線や信号線（人体におけるへそ
の緒のようなもの）は、手首が負作動する全範囲内で操
作された際に、手首の作動を邪魔せず、それ自体が縫れ
ないように配置しなければならない。例えば、羊毛の自
動刈込み装置のように、実質的な力とフィードバック信
号の必要条件を有する最端作働体の手首軸に、前記信号
線を通して設けることは可能であるが、この場合は手首
の大きさ、量、機敏さ等は妥協せざるを得なくなる。こ
のように、手首機構に関する出願の多くは、この信号線
のような手首機構への供給部材は、外部にへその諸式に
設けなければならず、これにより、動的な力に従うこと
となり、またワークの作動範囲からも排除されることと
なる。

（発明が解決しようとする課Ｍ） 上述した特異領域の問題点を解消するなめに報告さｈｆ
、、−一例として、米国特許４，３５３，６７７号（出
願人スサジャラ）等に開示された手首機構がある。この
特許には、手首機構の作動範囲において実質的に特異領
域のないものが開示されているが、これは実用上決して
満足のいくものではない。というのは、第１にアクチュ
エータアームは関節の外部に設置しており、また関節の
物理的な外形に起因しているなめ、作動軸ｔこ対する作
動範囲が制限されているからである。この特許に開示さ
れた関節は、主に塗装ロボット（販売上はサーモウッド
シリーズの６軸塗装ロボツトとして有用である）として
使用するために構成され、この塗装ロボットというのは
、ある軸に対する作動はごく限られていると共に、関節
の剛性の欠落量も黙許されている。しかし、例えば羊毛
の自動刈込み装置などには、このような出願に開示され
た手首機構が有する欠点を黙許することができない。

そこで、本発明者らは、作動範囲に特異領域が存在せず
、しかも前記サーモウッドの手首機構に比して、ある軸
に対する作動範囲が広く、最端作働体をより正確に作動
し得る手首！ａ構を開発するに至った。

本発明は、上記従来技術の問題点、欠点に鑑みてなされ
たものであり、作動範囲に特異領域が存在せず、しかも
前記サーモウッドの手首機構に比して、ある軸に対する
作動範囲が広く、最端作働体をより正確に作動し得る手
首機構を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のロボットマニプレ
ータの手首機構は、第１軸を中心にして第１枠体を回動
させる第１軸駆動手段と、前記第１枠体の保持部に支持
された軸受内に回動自在に設けられた軸と、互いに平行
に並設された一対の側板により支持さｈた軸受内にその
端部が支持された軸とを有する第１交差軸と、第２軸を
中心にして前記軸受内の前記第１交差軸を回動させる第
２軸駆動手段と、 前記一対の側板により支持され７′、−軸受内に設けら
れた軸と、最端作働体が取付けられる第２枠体を軸支す
る軸とを有する第２交差軸と、 前記第１交差軸の第３軸の方向と一致した前記軸を、前
記第３軸である前記軸を中心にして回動させる第３軸駆
動手段と、 前記一対の側板を互いに連結する連結部材と、前記第１
交差軸と前記第２交差軸間の作動を変換すると共に前記
第１枠体と前記第２枠体間の作動を伝達する複数の歯車
とを有し、 前記一対の側板と前記連結部材と前記軸受と前記歯車と
は、剛性材料により形成し、 前記一対の側板と前記連結部材とを前記最端作働体が前
記第２軸を中心にして１８０°以上回動すると共に前記
第３軸を中心にして少なくとも１８０°は回動するよう
な外形に形成し、 前記第１駆動手段は、前記第１軸を中心にして２００°
以上は回動するようにして成るロボットマニプレータの
手首機構である。

また、前記一対の側板は、一方の側板を支持する剛直な
軸受と、他方の側板を支持する軽量な軸受とを有し、中
間の連結部材と下端の連結部材とにより互いに連結する
一方、これらの連結部材を、前記最端作働体の全作動範
囲に亘り前記ｔｈ車が通過し得るように形成すると共に
、前記側板間で前記第３軸駆動手段を調節可能なように
形成しても良い。

また、前記第１交差軸及び前記第２交差軸間の作動を変
換する前記歯車を、剛体側板に形成された円筒軸受部に
より支持された剛直な軸受上に設け、前記歯車であるか
さ歯車の噛合を、がた量が減少するように機械加工した
ワッシャにより調節することが好ましい。

更に、前記かさ歯車は、前記円筒軸受部に設けても良い
。

また、前記駆動手段は、サーボバルブを有する油圧アク
チュエータより形成し、前記サーボバルブを油圧システ
ムの流体を最小限にするように前記油圧アクチュエータ
に直接取付けることが好ましい。

また、前記第３軸駆動手段は、前記手首機構の全体寸法
を減少させるように当該手首機構内に設けることもでき
る。

更に、前記第１枠体から前記最端作働体に伸延する信号
供給線を有し、当該信号供給線を前記第１枠体の一面か
ら当該面に対して９０°位相した前記最端作働体の面に
接続し、前記最端作働体の作動範囲を侵略することなく
、かつ縫れないようにすることが好ましい。

そして、前記第１枠体は、第１かさ歯車が固着されると
共に軸受内に設けられた軸が嵌挿される主保持部を有し
、 前記軸は、前記主側板の前記円筒軸受部により支持され
る前記軸受と、前記補助側板の軸受との間に設けられた
軸に開設された開口部に固着され、第２かさ歯車は、前
記第１かさ歯車と噛合すると共に前記円筒軸受の外表面
に係止された軸受に支持され、 また当該第２かさ歯車に、前記主側板に近接ｌ−で平行
に伸延した第１弓形歯車を設け、第２弓形歯車は、前記
第１弓形歯車と噛合すると共に、前記＋側板に形成され
た前記円筒軸受の外表面に軸受を介して設けられた第３
かさ歯車により支持され、軸は、前記補助側板に形成さ
れた前記円筒軸受に内設された軸受により支持され、 軸の端部は、前記軸の開口部に垂直に伸延するように固
定されると共に、当該軸の端部は、かさ歯車と噛合する
かさ歯車を支持し、 第３弓形歯車及び第４弓形Ｖｉｌ車は、前記軸により支
持されると共に、前記補助側板に対して平行に配設され
、 前記第２駆動手段は、第１枠体に設けられると共に、前
記軸と一致した軸を中心にして前記手首機構を回動させ
る前記軸に固着された枢軸ピンに連結され、 前記第３駆動手段は、前記軸と一致する軸を中心にして
前記手首機構を回動させる前記軸の枢軸ピンと前記連結
部材との間にｆＦ＃１延し、前記第２枠体は、前記第４
かさ歯車に固着しても良い。

（作用） このように構成した本発明のロボットマニプレータの手
首機構にあっては、操作によって最端作働体が作動する
範囲は、特異領域が存在することなく極端に広くなる。

実際には、本発明の手首機構は、上方向の特異領域が形
成された単円錐を有しているが、これは全＜′ｒＦＬ端
作働休の作体範囲を侵略するものではない。また、信号
線の両端の連結を互いに９０°位相させるようにしたた
め、信号線が纏れたり、最端作働体の作動範囲を侵略し
たりすることもない。

（実施例） 以下、本発明の手首機構を羊毛の自動刈込み装置の設置
と移動を行なう装置に具体化して説明するが、本発明の
手首機構は、これに限定されることなく、例えばレーザ
スキャナなどのように、作動ａ′態に機敏性と特異領域
の無いことが要求される種々の産業用ロボットに適用す
ることが可能である。

第１図は、本実施例に係る手首機構を簡略化して、概念
的に示す一部破断斜視図であり、本図にあっては、手首
機構１０が、油圧回転アクチュエータ（第１軸駆動手段
）１２に、第１軸Ｗ１に対して関節１４部分で回動可能
に連結されている。

この回動は、３方向の回動の内の１つであり、この３つ
の回動によって羊毛刈込み装置の刃物など最端作働体成
るいは従節が、アタッチ部１６で３方向に伸縮作動する
こととなる。

前記関節１４から伸延した出力軸１８には、枠体１つが
取付けられ、この枠体内で交差軸２０が第１万能継手ど
なるように旋回する。

この手首機構１０は、基本的に２つの万能継手２２．２
４を有しており、この万能継手２２．２４は剛体リンク
２６により互いに連結されており、後述する歯車５０，
５２，５４．５８によって互いに同時に作動するように
なっている。

前記リンク２６の底部には、第１図中下側に位置する第
２万能継手２４の交差軸２８が軸支されている。また、
最端作働体は、アタッチ部１６で、前記第２万能継手２
４の第２枠体３０に取付けられるようになっており、第
２枠体３０は、第２万能継手２４の交差軸２８に軸支さ
れている。第１図に示すように、前記リンク２６は、２
つの側板３２．３４から成り、この２つの側板３２．３
４は、交差軸２０．２８及び第１図にその一部を示す剛
体連結部材３６．３８により連結されている。

前記交差軸２０のアーム４４は軸Ｗ２を、アーム４６は
軸Ｗ３を構成している。

上述したように、手首機構１０の２つの動作は歯車によ
って第１万能継手２２と第２万ｇ継手２４とに均等に伝
達さ九る。弓形歯車４０は、前記第１万能継手２２の交
差軸２０に固着され、第２万能継手２４の交差軸２８に
固着された弓形１釘車４２と噛合するようになっている
。このように、交差軸２０に対するリンク２６の回動量
は、リンク２６に相対して第２枠体３０が回動する回動
亙と同様になる。したがって、前記アーム１２に係合さ
ｈた第２枠体３０の回動の変速量は、前記リンク２６の
回動量の２倍となる。

かさ歯車４８は、上側の第１枠体１９に固着され、弓形
歯車５２と固定されたかさ歯車５０と噛合するようにな
っており、このかさ歯車５０は、前記リンク２６が軸支
された交差軸２００軸４６（第３軸Ｗ３）に対して回動
自在になっている。

弓形歯車５２は、前記リンク２６が軸支された交差軸２
８の軸５６を中心にして回動する弓形歯車５４と噛合し
ている。この弓形歯車５４は、かさ歯車５８に固定され
ており、このかさ歯車５８は、前記下側の第２枠体３０
に固着されたかさ歯車６０と噛合している。このように
、上側の第１枠体１つ内における交差軸２０の回動量、
つまり第２軸Ｗ２を中心にしな回動量は、前記交差軸２
８に対する下側の第２枠体３０の回動量と等しくなる。

したがって、前記第１交差軸２０に相関する第２枠体３
０の回動量は、前記第１枠体１９の交差軸２０の回動１
の２倍となる。このような手段によって、関節は２つの
回動方向に作動され、万能継手２４．２６のそれぞれに
伝達された個々の方向の半回転だけ回動することとなる
。また、この手首機［１０を種々の場合に適用する時は
、その機構の違いによって前記歯車の大きさを好適に選
択することにより、万能継手２４．２６への作動の伝達
を変化させることができる。

更に、本実施例に係る手首機構を、第２〜１８図を参照
しつつ詳細に説明する。

まず、第２図にあっては、Ｗｌ軸駆動手段である油圧回
転アクチュエータ１２は、２７０°の油圧回転アクチュ
エータ１２０を有し、２７０°〜４４０°の遊星歯車箱
１２４のピニオン１２３が設けられた環状保持部１２２
が、スプライン結合されている。この油圧回転アクチュ
エータ１２０の回動位置は、分圧計Ｐにより検出される
。前記遊星歯車箱１２３の出力部１２５は、第１軸駆動
手段１２の出力軸１８にスプライン結合されており、こ
の出力軸１８には、図示しない油圧を供給するボアと、
電力供給ボア１２６とが形成され、その周囲には油圧回
転カップリング１２７が設けられている。電気スリップ
リング１２８は、前記油圧回転アクチュエータ１２０が
出力軸１８をその行程の４４０°だけ回動させる際に、
電力供給を前記ボア１２６内の電力供給線Ｅに移動させ
るものである。

手首ｍ構１０の第１枠体１９は、出力軸１８の下側のフ
ランジ１２９にボルトにて締結されており、両者間には
絶縁スペーサ１３０が挿入されている。

第３〜６図にあっては、第１枠体１つは、支持部材１９
０を有し、この支持部材１９０には、主保持部１９１と
補助保持部１９２とが各々固着されている。支持部材１
９０には、油圧供給線Ｓと油圧帰還線Ｒとが接続された
油圧供給帰還マニホールド１９３が設けられている。こ
の２つの油圧供給線及び油圧帰還線は電力供給線Ｅに沿
って、手首機構１０に取付けられた従節まで伸延してい
る。前述したように、このような供給線酸るいは信号供
給線Ｖは、前記第１枠体１つの一面（第２図に示す外表
面）から伸延し、また、第３図に示すように、第２枠体
３０を支持すると共に、図中右側に位置する面である最
端作働体面、成るいは従節面に挿入するように９０°手
首機構の周囲を巡らして伸延している。更に、第３図に
その配置を平面図にて示したが、このように、電気配線
Ｗは手首機構に接続されている。このように信号供給線
を簡素化することにより、手首機構は、信号供給線が纏
れることなく、また作業範囲を侵略することなく手首機
＃１１０が作動範囲全域に亘り作動することができる。

また、前記支持部材１９０は、第２軸Ｗ２の回りに手首
機構を軸支するように油圧アクチュエータ１９４（第２
軸駆動手段〉に支持されている。

また、いわゆるペルクロ支持接触スリパ１９５は、図示
しない手首機構のカバーの取付は部として形成されてい
る。

第４〜６図に示すように、主保持部１つ１は、代わり合
って軸受保持部を形成する剛直な歯車４８が嵌挿された
開口部１９６を有している。主保持部１９１は、図中１
９７のように機械加工されており、作動アームに枢軸し
得るようになっている。同様に、補助保持部１９２も軸
受開口部１９８を有し、図示する１９９のように機械加
工され、手首機構が作動アームとなった場合に弓形歯車
５２に適応し得るようになっている。

第８図に示すように、主保持部１９１の前記軸受開口部
１９６は、かさ歯車４８と噛合し、これにより当該かさ
歯車４８は、主保持部１９１と固着する位置に固定され
ている。前記補助保持部１９２は、止めナツト２０４に
て軸２０３に固定された軸２０１に形成された車軸部分
２００において、ニードル軸受２０２に係止され、交差
軸２０を構成している。第１１図に示すように、この軸
２０１は、かさ歯車４８内にアンギュラ軸受２０５とニ
ードル軸受２０６とを介して支持されている。スペース
ワッシャ２０９，２１０は、かさ歯車４８．５０のがた
を抑制しなり最小にするなめに設けられている。また、
交差軸２０は油圧アクチュエータの枢軸ピン２０７，２
０８を有し、このピンに油圧アクチュエータ１９４（第
２軸駆動手段）と第３軸Ｗ３の油圧アクチュエータ８０
とが第７．９．１０図に示すように固着されている。

前記軸２０３は、主側板３２と補助側板３４との間に回
動自在に支持されている。第１２図に示す主側＆３２は
、第１３図に示す補助側板３４に比して剛直になってお
り、円筒軸受部３０１，３０２が形成されている。この
円筒軸受部のハウジングには、軸２０３及び交差軸２８
の軸２８０を回動自在に支持するように４つのアンギュ
ラ軸受３０３．３０４が設けられている。また、円筒軸
受部３０１，３０２は、ニードル軸受を介してかさ歯車
Ｃ３０，５８を回動自在に支持している。更に、スペー
スワッシャ２８５，２８６は、がたを抑制するために使
用されている。互いに噛合する弓形歯車５２．５４は、
それぞれかさ歯車５０゜５８に固着され、前記主側板３
２に近接した位置に配置されている。

補助側板３４は、前記主側板３２に比して構造的に軽量
化されており、これはそれ自身の半径方向の荷重しか必
要としないなめである。この補助側板３４は、第１３図
に示すように、軸受開口部３４１．３４２を有し、ニー
ドル軸受３４３，３４４を介して軸２０３，２８０の反
対の端部に回動自在に支持されている。互いに噛合する
弓形歯車４０．４２は、補助側板３４の内面の比較的近
接した位置に、軸２０３，２８０に固着されている。第
１１図に示す軸２８１の端部は、止めナツト２８２によ
り軸２８０に係止されている。かさ歯車５８に噛合する
かさ歯車６０は、アンギュラ軸受２８３及びニードル軸
受２８４を介して軸２８１の端部に回動自在に支持され
ている。

また、前記主側板３２と補助側板３４は、連結部材３６
０と３６１及び連結部材３６２とによって互いに連結さ
れている。第２．７，１２．１３図に示すように、連結
部材３６０，３６１は側板３２．３４にボルトにて締結
されており、座面３０５．３０６，３４５，３４６の間
に支持されている。一方、連結部材３６２は、補助側板
３４の座面３４７と、主側板３２の最下端部との間に架
設されており、それぞれの位置でボルトにより締結され
ている。連結部材３６０，３６１は、第１０．１１図に
示すように、弓形歯車４０，４２゜５２．５４との間隙
を確保しつつ、部材自身の強度を増加せしめるように形
成されている。

連結部材３６２は、後述する第３軸駆動アクチユエータ
８０を中心線Ａの部分で枢軸保持しており、歯車や手首
機構の回動動作を作動アームに適応させる際に、側板３
２．３４を付加的にささえるようになっている。ここで
、補助側板３４及び主側板３２の端部に設けられた面で
ある連結部材３６２の断面３６４は、第１１図に示す連
結部材３６２のレリーフ形状とかさ歯車６０とが適応す
るような複雑な形状が必要となる。更に、第９図に示す
ように、３６５にて示すレリーフ形状は、かさ歯車５８
を回避するようになっていると共に、この３６５の対面
部分の外表面のテーパも弓形歯車のリムを回避するよう
になっている。溝形状のレリーフが、３６３にて示すレ
リーフ形状と対応するように弓形歯車５４のウェブに形
成されておリ、第３軸に対して１８０°作動するために
、弓形歯車５４がその両面から連結部材３６２の中心部
分まで３６３の範囲内をオーバーラツプする必要がある
が、これによって、弓形歯車５４が±８３．３°回動可
能となる。

第１０〜１１図に示すように、第２軸及び第３軸の弓形
歯車５２．５４及び４０．４２は、手首機構を極力小さ
くしつつ、作動自在に、また強固に形成されている。こ
のように、弓形歯車５２゜５４は、手首機構が全範囲作
動可能となるための、また可能であれば、手首機構の軽
量化を図るための、削落部を有している。主構成部品、
本実施例にあっては特に、主側板と補助側板とを更に軽
量化している。

第９図及び第１１図に示すように、かさ歯車５０．５８
及び４８．６０は作動自在となるように機械加工されて
おり、かさ歯車５０．５８は、歯数を１１とすることに
よりその軽量化を図っている。

また、第２図及び第７図に示すように、第２軸に対して
手首機構を回動させる油圧アクチュエータ１９４は、シ
ール７３が設けられたピストン７２を収容するシリンダ
７１を有している。このピストン７２には、ピストンロ
ッド７４が連結され、シール７６を有する端部閉栓７５
に嵌挿されている。これにより、フレキシブルホースの
連結と、これによるコントロールバルブとピストンとの
間の油圧流体の体積復元を不必要にするために、通路７
８を介してシリンダ７１に流体を供給する制御を行なう
サーボバルブ７７に設けらｈたシリンダ７１、つまりア
クチュエータの強度を増加させるのである。前記ピスト
ンロッド７４は軸２０３上の枢軸ピン２０７に回動可能
に軸支されており、手首機構１０を軸２０１の軸方向に
対して図中矢印Ｗ２にて示す方向に回動操作するように
なっている。

第７〜１０図に示すように、手首機構は油圧アクチュエ
ータ８０を有しており、この油圧アクチュエータは前記
主側板３２と補助側板３４との間の手首機構１０に内設
されている。この油圧アクチュエータ８０のシリンダは
、第９〜１０図に示すＡ軸の周囲に設けられた連結部材
３６２の下端部に軸支されており、軸２０３の枢軸ピン
２０８に軸支されたピストンロッドを有している。この
油圧アクチュエータ８０は、構造的に油圧アクチュエー
タ１９４と麗似しており、コントロールバルブとピスト
ンとの間の流体体積を抑制し、またアクチュエータの強
度を増加させるサーボバルブ８１を有している。この油
圧アクチュエータ８０が作動すると、手首機構１０が、
第１１図の矢印Ｗ３にて示すように、軸２０３の軸方向
に対して回動するように作動する。

更に、第２．１４．１６図に示すように、第２枠体３０
は、従節アーム４００を有しており、この従節アーム４
００は、第１１図に示すかさ歯車６０に固着されている
。更にまた、この従節アーム４００には、従節４０１が
設けられ、この従節４０１には、従節４０１に枢軸され
た刃物４０３（第１６．１７図に示す）を有する油圧ア
クチュエータ４０２が設けられている。油圧アクチュエ
ータ４０２は、ピボットピン４０５により従節のケーシ
ング４０４に軸支されており、油圧アクチュエータ４０
２のピストンロッド４０６は、ニードル軸受に設けられ
たピン４０８，４０９によってケーシング４０４に軸支
された従節枠体４０７に固着されている。分圧計４１０
は、従節枠体４０７の位置を検出するなめに軸支されて
いる。油圧供給線Ｈは、油圧アクチュエータ４０２に流
体を供給し、また電気供給線Ｅは前記分圧計４１０成る
いは後述する刃物に設けられた検出機構に固着されてい
る。

第１４図にその概略の外形を示すように、刃物本体４１
１は、ニードル軸受に内設されたシャフト４１２，４１
３　（第１６図に示す）を介して第１７図の後方のピボ
ットリンク４１４により従節枠体４０７に軸支されてい
る。刃物本体４１１はハウジング４１５を有し、このハ
ウジングは油圧モータ４１６、軸受４１８を介して作動
クランク４１９に連結された出力軸４１７を包囲してい
る。

このクランク４１９は、ロッカー軸４２１に開設さｈた
楕円形状の開口部４２０に係合し、ロッカー軸４２１は
、調節用伸延ポスト４２３を内設した中空直立軸４２２
に回動可能に設けられている。

ロッカー軸４２１の終端部には、切断機４２８に取付け
られた刃物４２７が係止された烏足形状部材４２４，４
２５が軸支されている。

刃物本体４１１には、容量位置センサ４２９（詳細は同
時継続特許出願である、ＡＵ−Ａ　　８１９５６／８７
　（１９８７年１１月３０日出ＨＡ’／及びＡＵ−Ｂ　
　３２０６４／８４（１９８４年８月１７日出願）を参
照のこと）、図示しないモータ速度センサ及び、刃物本
体４１１の位置及び指向位置を検出する他のセンサが設
けられており、これらによって、油圧アクチュエータ４
０２及び手首機構１０によって制御されるようになって
いる。手首機ｍ１ｏ及び刃物の操作は、この刃物により
刈込まれる羊毛の自動刈込み装置のコントローラのプロ
グラムによって制御されるようになっている。このプロ
グラム及びその操作については、本発明を構成しないた
め、本明細書においてこれ以上の詳細な説明は省略する
が、前述したような刃物４１１の位置制御は、アクチュ
エータ１２０゜１９４．８０及び４０２のそれぞれを組
合わせて得られる他のセンサにより、常時多構成部品の
正確な位置が要求されていることは、すでに述べた通り
である。

（発明の効果） 以上のように、本発明にあっては、操作によって最端作
働体が作動する範囲は、特異領域が存在することなく、
従来の手首機構に比して極端に広くなると共に、信号線
の両端の連結を互いに９０°位相させるようにしたため
、信号線が纏れたり、最端作働体の作動範囲を侵略した
りすることもない優れたロボットマニプレータの手首機
構を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る手首機構を示す一部破断
斜視図、 第２図は同じく一部を断面した正面図、第３図は信号供
給線を示す平面図、 第４図は第１軸駆動手段である油圧アクチュエータを示
す断面図、 第５〜７図はそれぞれ第２図の５−５線、６−６線、７
−７線に沿う側面図及び断面図、第８図は第１，２軸の
駆動手段を示し第２図の８−８線に沿う断面図、 第９図は第８図の９−９線に沿う断面図、第１０〜１１
図はそれぞれ第９図の１０−４０線、１１−１１線に沿
う断面図、 第１２図は主側板を示す斜視図、 第１３図は補助側板を示す斜視図、 第１４図は従節と刃物を示す正面図、 第１５〜１７図はそれぞれ第１４図の１５−４５線、１
６−１６線、１７−１７線に沿う断面図、第１８図は第
１７図の１８−１８線に沿う断面図である。 Ｗｌ・・・第１軸、Ｗ２・・・第２軸、Ｗ３・・・第３
軸、■・・・信号供給線、１０・・・手首機構、１２・
・・油圧回転アクチュエータ（第１軸駆動手段）１９・
・・第１枠体、２０・・・第１交差軸、２８・・・第２
交差軸、３０・・・第２枠体、３２・・・主側板（側板
）、３４・・・補助側板（側板）、４０．４２，５２．
５４・・・弓形歯車（歯車）、４８．５０，５８．６０
・・・かさ歯車１車）、７７．８１・・・サーボパルプ
、 ８０・・・油圧アクチュエータ（第３軸駆動手段）、１
９１・・・主保持部（保持部）、 １９２・・・補助保持部（保持部）、 １９４・・・油圧アクチュエータ（第２軸駆動手段）、
１９６．１９８・・・開口部（軸受）、２０１．２０３
，２８０，２８１・・・軸、２０５．３０３，３０４・
・・アンギュラ軸受（軸受）２０６．３４３．３４４・
・・ニードル軸受Ｃ軸受）、２０７．２０８・・・枢軸
ピン、 ２０９．２１０，２８５，２８６・・・スペースワッシ
ャ、 ３０１３０２・・・円筒軸受部、 ３０６．３６１，３６２・・・連結部材。 Ｂｉの浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１軸（Ｗ１）を中心にして第１枠体（１９）を回
   動させる第１軸駆動手段（１２）と、 前記第１枠体（１９）の保持部（１９１、１９２）に支
   持された軸受（１９６、１９８）内に回動自在に設けら
   れた軸（２０１）と、互いに平行に並設された一対の側
   板（３２、３４）により支持された軸受（３０３、３４
   ３）内にその端部が支持された軸（２０３）とを有する
   第１交差軸（２０）と、 第２軸（Ｗ２）を中心にして前記軸受（１９６、１９８
   ）内の前記第１交差軸（２０）を回動させる第２軸駆動
   手段（１９４）と、 前記一対の側板（３２、３４）により支持された軸受（
   ３０４、３４４）内に設けられた軸（２８０）と、最端
   作働体が取付けられる第２枠体（３０）を軸支する軸（
   ２８１）とを有する第２交差軸（２８）と、 前記第１交差軸（２０）の第３軸（Ｗ３）の方向と一致
   した前記軸（２８０）を、前記第３軸（Ｗ３）である前
   記軸（２０３）を中心にして回動させる第３軸駆動手段
   （８０）と、 前記一対の側板（３２、３４）を互いに連結する連結部
   材（３６０、３６１、３６２）と、 前記第１交差軸（２０）と前記第２交差軸（２８）間の
   作動を変換すると共に前記第１枠体（１９）と前記第２
   枠体（３０）間の作動を伝達する複数の歯車（４０、４
   ２、４８、５０、５２、５４、５８）とを有し、 前記一対の側板（３２、３４）と前記連結部材（３６０
   、３６１、３６２）と前記軸受（１９６、１９８、３０
   ３、３０４）と前記歯車（４０、４２、４８、５０、５
   ２、５４、５８）とは、剛性材料により形成し、 前記一対の側板（３２、３４）と前記連結部材（３６０
   、３６１、３６２）とを前記最端作働体が前記第２軸（
   Ｗ２）を中心にして１８０°以上回動すると共に前記第
   ３軸（Ｗ３）を中心にして少なくとも１８０°は回動す
   るような外形に形成し、 前記第１軸駆動手段（１２）は、前記第１軸（Ｗ１）を
   中心にして２００°以上は回動するようにして成るロボ
   ットマニプレータの手首機構。 ２、前記一対の側板（３２、３４）は、一方の側板（３
   ２）を支持する剛直な軸受（３０３、３０４）と、他方
   の側板（３４）を支持する軽量な軸受（３４３、３４４
   ）とを有し、中間の連結部材（３６０、３６１）と下端
   の連結部材（３６２）とにより互いに連結する一方、こ
   れらの連結部材（３６０、３６１、３６２）を、前記最
   端作働体の全作動範囲に亘り前記歯車（４０、４２、４
   ８、５０、５２、５４、５８）が通過し得るように形成
   すると共に、前記側板（３２、３４）間で前記第３軸駆
   動手段（８０）を調節可能なように形成して成る請求項
   １記載のロボットマニプレータの手首機構。 ３、前記第１交差軸（２０）及び前記第２交差軸（２８
   ）間の作動を変換する前記歯車（４０、４２、４８、５
   ０、５２、５４、５８）を、剛体側板（３２）に形成さ
   れた円筒軸受部（３０１、３０２）により支持された剛
   直な軸受（３０３、３０４）上に設け、前記歯車である
   かさ歯車（４８、５０、５８、６０）の噛合を、がた量
   が減少するように機械加工したスペースワッシャ（２０
   ９、２１０、２８５、２８６）により調節して成る請求
   項１記載のロボットマニプレータの手首機構。 ４、前記かさ歯車（４８、５０、５８、６０）は、前記
   円筒軸受部（３０１、３０２）に設けて成る請求項３記
   載のロボットマニプレータの手首機構。 ５、前記駆動手段（１２、８０、１９４）は、サーボバ
   ルブ（７７、８１）を有する油圧アクチュエータより形
   成し、前記サーボバルブ（７７、８１）を油圧システム
   の流体を最小限にするように前記油圧アクチュエータに
   直接取付けて成る請求項１記載のロボットマニプレータ
   の手首機構。 ６、前記第３軸駆動手段（８０）は、前記手首機構（１
   ０）の全体寸法を減少させるように当該手首機構（１０
   ）内に設けて成る請求項５記載のロボットマニプレータ
   の手首機構。 ７、前記第１枠体（１９）から前記最端作働体に伸延す
   る信号供給線（Ｖ）を有し、当該信号供給線（Ｖ）を前
   記第１枠体（１９）の一面から当該面に対して９０°位
   相した前記最端作働体の面に接続し、前記最端作働体の
   作動範囲を侵略することなく、かつ縺れないようにして
   成る請求項１記載のロボットマニプレータの手首機構。 ８、前記第１枠体（１９）は、第１かさ歯車（４８）が
   固着されると共に軸受（２０５、２０６）内に設けられ
   た軸（２０１）が嵌挿される主保持部（１９１）を有し
   、前記軸（２０１）は、前記主側板（３２）の前記円筒
   軸受部（３０１）により支持される前記軸受（３０３）
   と、前記補助側板（３４）の軸受（３４３）との間に設
   けられた軸（２０３）に開設された開口部に固着され、
   第２かさ歯車（５０）は、前記第１かさ歯車（４８）と
   噛合すると共に前記円筒軸受（３０１）の外表面に係止
   された軸受に支持され、 また当該第２かさ歯車（５０）に、前記主側板（３２）
   に近接して平行に伸延した第１弓形歯車（５２）を設け
   、第２弓形歯車（５４）は、前記第１弓形歯車（５２）
   と噛合すると共に、前記主側板（３２）に形成された前
   記円筒軸受（３０２）の外表面に軸受を介して設けられ
   た第３かさ歯車（５８）により支持され、 軸（２８０）は、前記補助側板（３４）に形成された前
   記円筒軸受（３０２）に内設された軸受（３０４）によ
   り支持され、 軸（２８１）の端部は、前記軸（２８０）の開口部に垂
   直に伸延するように固定されると共に、当該軸（２８１
   ）の端部は、かさ歯車（５０）と噛合するかさ歯車（４
   ８）を支持し、 第３弓形歯車（４０）及び第４弓形歯車（４２）は、前
   記軸（２０３、２８０）により支持されると共に、前記
   補助側板（３４）に対して平行に配設され、 前記第２駆動手段（１９４）は、第１枠体（１９）に設
   けられると共に、前記軸（２０１）と一致した軸を中心
   にして前記手首機構（１０）を回動させる前記軸（２０
   ３）に固着された枢軸ピン（２０７）に連結され、前記
   第３駆動手段（８０）は、前記軸（２０３）と一致する
   軸を中心にして前記手首機構（１０）を回動させる前記
   軸（２０３）の枢軸ピン（２０８）と前記連結部材（３
   ６２）との間に伸延し、 前記第２枠体（３０）は、前記第４かさ歯車（４８）に
   固着して成る請求項１記載のロボットマニプレータの手
   首機構。