JPS63256387A

JPS63256387A - 産業用ロボツトの関節機構

Info

Publication number: JPS63256387A
Application number: JP62090032A
Authority: JP
Inventors: 岩田　政成
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1988-10-24
Also published as: KR880012316A; KR900005109B1; JPH0579476B2; US4864888A; DE3864561D1; EP0287062A1; EP0287062B1

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〕この発明は、産業用ロボ咋トの関節機構に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第８図はこの発明り前のロホリトの関節構造を示したも
のであり、図において上腕（亀２のアーム）　（１）は
その先端にモーター（５）、ハーモニーｐクドライブ（
６）、ベアリング（８）ヲ介して関節軸（ロ）が取り付
けられており、さらにこの関節軸（６）には前腕（第１
のアームバ２）が固定されている。図中（３）はケーブ
ルであり、図示しない前腕（２）先端部のモーターやハ
ンドＣζ動力１種々の検出用電力、エアー等を供給する
。（４）はケーブル（３）の保護ブー・シュを示す。

次に動作Ｇζついて説明する。モーター（５）が回転す
ると、ハーモニ・ｊ−２ドライブ（６）の出力端（下端
ンは減速回転し、これＣζ直結されている関節軸（２）
。

及び前腕（２）は旋回運動する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のロボートの関節機構は以上のように構成されてい
るので、動力伝達部品を関節軸（ロ）上に配設せねば７
：（らす、その関節より先へ電力やエナーを供給するケ
ーブル（３）は関節部で必ずアームの外へ出す必要があ
った。

この発明は、関節部より先へ電力、エアー等を供給する
ケーブルを関節部においてアームの外へ出す必要のない
産業用ロボ、、、　トの関節機構を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、関節軸ラフランク形状にし刀〉つその一方
を筒形状にし１こものである。

〔作用〕

この発明におけろ関節機構は、関節部より先へ電力、エ
アー等を供給するケーブルを、関節軸の筒形状部の中心
を通じて（アームの外へ出さすン配線することができる
。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図によって説明する。第１
図はこの発明のロボーＪトの関節構造を示すものであり
、図中の部品に付した数字は第８図の部品の数字に対応
している＠は前腕（２）を関節軸αυに固定する１こめ
のす・−トである。この発明において従来のものと大き
く異なるのは関節軸（ロ）の構成であり、第２図に示す
ようにクランク形状をし、かつ一方が円筒形状となって
いる点である。

なお第２図中、（ＩＩＡ）はナート＠と前腕（２）に固
定され、η）つ上腕（１）にベアリング（８）ヲ介し１
回動自在に連結される円筒部、（ＩＩＢ）はナーＩト叫
が螺合するねじ部、（１１０）、　（１１１））はハー
モニー、クドライブ（６）と連結する１こめのボルト用
ねじ穴及び細部であり、細部（１１ｊＪ月よ、その中心
軸線が、円筒部（ＩＩＡ）の中心軸線と一致するようＣ
ζ形成されている。又（ｌＩＥ）は円筒部（ｌ　ＩＡ）
と軸部（１１１））とを連結するクランク状の連結部で
ある。

そしてこのような＊成の関節軸αυは、第１図に詳細に
示す如く、上腕（１）内においてねじ７’（１１０，）
に螺合するボルト（図示せず）により軸部（１１Ｄ、）
がモーター（５）に連結さｎＴこハーモニ、Ｊクドライ
ブ（６）に連結されると共に、円筒部（ＩＩＡＪの上部
が上腕（１）にベアリング（８）を介し１回動自在に連
結され、η）つ円筒部（ＩＩＡ）のねじ部（ＩＩＢ）に
螺合するす・Ｉト■により円筒部（ＩＩＡ）の下部が前
腕（２月と締付は固着される。

又、円筒部（１１旬円に保護プルシュ（４）を挿入する
と共に、そのブーシｚ（４）円に前腕（２）先端部のモ
ーターやハンドに動力、種々の検出用電力、エアー等を
供給す不ケーブル（３）を通過させ４ことによりケーブ
ル（３）ヲ関節部において上腕（１）及び前腕（２）の
外部に露出させることなく処理している。なおこのトキ
、軸（ロ）はクランク部によりケーブル（６）の逃げ部
を作っているので、前腕（２）が回動してもケーブル（
６）が損傷することがない。従って上述のよう（ζ構成
することにより、ケーブル（３）が外部に露出しないの
で、ロボットの審美性が同上すると共にケーブル（３）
が損傷する危険性が少なくなる。

なお、上記実施例ではモーター（５）、及ヒハーモニ１
．クドライブ（６）Ｊｋ全て関節軸上に配設したものを
示したが、これらのものは腕後方に配置し、ベルトやチ
ェーンなどによって動力伝達し軸を口紅しても良い。ま
たベアリング（８）は−列のものを示したが強度的な面
η）ら２利息上にした万が良いことは明らかである。

なおまた、上記実施例においては上腕（１）と前腕（２
）との関節部にこの発明に係る関節軸（Ｌｌ）を用いた
場合について説明し１こが、この関節軸（ロ）は固定ベ
ースと腕との関節部に採用しても所期の目的を達成し得
ることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば関節軸をクランク形状と
すると共に、その一方を筒形状とし１こので、ケーブル
をその関節軸の筒形状部中心を通じて（アームの外へ出
さす）配線することができ、従っτロボー、トの審美性
が向上すると共にケーブルが損傷する可能性が極めて少
なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る関節構造を示す断面
図、第２図はその関節軸の斜視図、第８図は従来の関節
構造を示す断面図である。（１）は上腕（第２のアームフ、（２）は前腕（第１の
アームＪ　、（３）はケーブル、（４）は保護ブ噌シェ
、（６）はモーター、（６）はハーモニークド丹イブ、
（７）はキー、（８）Ｉ！ベアリング、（９）は押工板
、αＱはスヘ−−ｔ＋−１αυは軸、■はす轡ト。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。第１図第３図手続補正書１、事件の表示　　　特願昭６２−９００３２号３、補
正をする者代表者志岐守哉ｉ補正の対象龜　補正の内容（１）　　明細書全文を別紙のとおり訂正する。（２）　　図面中第１図及び第２図を別紙のとおフ訂正
する。訂正明細書１、発明の名称産業用ロボットの関節機構２、特許請求の範囲駆動軸と上記関節軸のモータ軸接続部分とを上記構。象　発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕この発明は、産業用ロボットの関節機構に関するもので
ある。〔従来の技術〕第３図はこの発明以前に発明者が属する会社内に於て知
られていたロボットの関節構造を示したものであ９０図
において上腕（第２のアーム）（１）はその先端にモー
ター（５）、ハーモニックドライブ（６）、ベアリング
（８）ｔ−介して関節軸αυが取）付けられておシ、さ
らにこの関節軸αＤには前腕（第１のアーム）（２）が
固定されている。図中（３）はケーブルであシ０図示し
ない前腕（２）先端部のモーターやハンドに動力、Ｓ々
の検出用電力、エアー等を供給する。（４）はケーブル
（３）の保護ブツシュ、（７）はモータ（５）の駆動軸
に形成されたキー、（９）は押え板、αＧはスペーサで
ある。なお、ロボットの関節軸にノ為−モニックドライブ（６
）ｔ−使用する点についてはＵＳＰ４，０９６，７６６
明細書に説明されているので、その詳細説明は省略する
。次に動作について説明する。モーター（５）が回転する
と、ハーモニックドライブ（６）の出力端（下端）は減
速回転し、これに直結されている関節軸ａｎ。及び前腕（２）は旋回運動する。〔発明が解決しようとする課題〕第３図に示したロボットの関節機構は以上のように構成
されているので、動力伝達部品を関節軸ａｌ）上に配設
せねばならず、その関節より先へ電力やエアーを供給す
るケーブル（３）は関節部で必ずアームの外へ出す必要
があった。一方、ケーブル（３）を関節部内に収納した産業用ロボ
ットについては、特開昭６２−４１１４１１５　号公報
として知られている。この公知の産業用ロボットの関節
機構は、ケーブルを関節部内に収納した点で改善されて
いるが、関節駆動用のモータが関節軸線から離れた位置
に配置されモータ駆動軸から関節駆動部までの間を、関
節、ｔ＠動に本来必要とする減速歯車（使用するモータ
によっては、不要の場合もある）の他に、伝達歯車、ベ
ルト等の動力伝達機構を必要とするものであるため、動
力伝達機構の構造が複雑となり、また伝達歯車のかみ合
い、ベルトの張り等の調整を必要とし、さらに伝達歯車
、ベルト等には摺動部が多く発塵部が多いためクリーン
（塵が少ない）なロボット化に不向きである。この発明は、関節部より先へ電力、エアー等を供給する
ケーブルを関節部においてアームの外へ出す必要がなく
、かつクリーン（塵の発生が少ない）な産業用ロボット
の関節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〕この発明に係るものは、第１のアームの回転中心線上に
第１のアームと一体になるように取り付けられた関節軸
を、軸受を介して回転支持する第２のアーム又は固定ペ
ースを有する産業用ロボットの関節機構において、モー
タ駆動軸の中心が上記第１のアームの回転中心線と一致
するように。モータを上記第２のアーム又は固定ペースに取付けると
共に、上記関節軸を、上記第１のアームの回転中心線と
一致するように上記モータ駆動軸と直接又は間接的に機
械結合するためのモータ軸接続部分と、上記第１のアー
ムと一体になるように取り付けられ、少なくともケーブ
ルが貫通する中空部が形成された関節軸部分と、上記中
空部の開口がほとんど制約を受けないように上記モータ
軸接続部分と関節軸部分とを連結する連結部分とで構成
し、かつ上記モータ駆動軸と上記関節軸のモータ軸接続
部分とを上記回転中心線と一致するよう直接又は間接的
に結合したものである。〔作用〕この発明における関節機構は、関節部よシ先へ電力、エ
アー等を供給するケーブルを、関節軸の中空部を通じて
（アームの外へ出さず）配線することができると共に、
動力伝達部分での摺動部分が少なくなシひいてはその摺
動部分からの塵の発生が少なくなる。〔実施例〕以下、この発明の一実施例を図によって説明する。第１
図はこの発明のロボットの関節構造を示すものであり１
図中の部品に付した数字は第３図の部品の数字に対応し
ている。ａ３は第１のアームとしての前腕（２）を関節
軸ａカに固定するためのナツトである。この発明におい
て第３図に示したものと大きく異なるのは関節軸ａＤの
構成であル、第２図を示すようにクランク形状をし、か
つ一方が円筒形状となっている点である。なお第１図及び第２図中、　　（１１Ａ）はナツトα２
と第１のアームとしての前腕（２）に固定され、かつ第
２のアーム、又は固定ペースとしての上部（１）にベア
リングｒ８１を介して回動自在に連結される。関節軸部
分に相当する円筒部であり、その内部に中空穴（１１Ｇ
）が形成されている。（１１Ｂ）はナラ）（ｌＢが螺合
するねじ部、　　（１１ｃ）、　（１１ｏ）はハーモニ
ックドライブ（６）と連結するためのボルト用ねじ穴及
び軸部であル、モータ軸取付部分に相当するものである
。軸部（１１Ｄ）は、その中心軸線（１１Ｆ）が０１円
筒部（１１Ａ）の中心軸線（１１Ｆ）と一致するように
形成されている。又（１１ｇ）は円筒部（１１Ａ）と軸
部（１１Ｄ）とを連結するクランク状の連結部分である
。そしてこのような構成の関節軸Ｉは、第１図に詳細に示
す如く、Ｊ：腕（＋）内においてねじ穴（１１Ｃ）に螺
合するボルト（図示せス）によ）軸部（１１Ｄ）がモー
ター（５）に連結されたハーモニックドライブ（６）に
連結されると共に１円筒部（１１Ａ）の上部が上腕（１
１にベアリング（８）ヲ介して回動自在に連結され。かつ円筒部（１１Ａ）のねじ部（１１Ｂ）に螺合するナ
ツト饅により円筒部（１１Ａ）の下部が前腕（２）に締
付は固着される。又１円筒部（１１Ａ）内に保護ブツシュ（４）を挿入す
ると共に、そのブツシュ（４）内に前腕（２）先端部の
モーターやハンドに動力０種々の検出用電力、エアー等
を供給するケーブル（３）を通過させることによりケー
ブル（３）を関節部において上腕（り及び前腕（２）の
外部に露出させることなく処理している。なおこのとき
、関節軸αＤの連結部分（１１Ｅ）は前腕（２）の延長
方向（第１図の波断線側）に配置したので。クランク部によりケーブル（６）の逃げ部を作っている
ことになり、前腕（２）が回動してもケーブル（６）が
損傷することがない。従って上述のように構成すること
により、ケーブル（３）が外部に露出しないので、ロボ
ットの審美性が向上すると共にケーブル（３）が損傷す
る危険性が少なくなる。なお、上記実施例ではモーター（５）をハーモニックド
ライブ（６）を介して関節軸に結合したが、モーター（
５）の出力軸と直接結合しても良い。またベアリング（
８）は−列のものを示したが０強度的な面から２列以上
にした方が良いことは明らかである。なおまた、上記実施例においては上腕（１）と前腕（２
）との関節部にこの発明に係る関節軸Ｕｔ″用いた場合
について説明したが、この関節軸αＤは固定ペースと腕
との関節部に採用しても所期の目的を達成し得ることは
酊うまでもない。〔発明の効果〕以上のようにこの発明によれば、ケーブルを関節軸の中
空部を通じて（アームの外へ出さず）配線することがで
き、従ってロボットの審美性が向上すると共にケーブル
が損傷する可能性が極めて少なくな力、さらに、モータ
ーの出力軸を第１のアームの回転中心線上に一致させ、
モーターを第２のアーム又は固定ベースに設け、モータ
ーの出力軸を直接又はハーモニックドライブ等の取付部
材を介して関節軸に結合したので、動力伝達部分での摺
動部分が極めて少なくなシ、塵の発生が少なくクリーン
な産業用ロボットの関節機構を得ることができる。４、図面の簡単な説明第１図はこの発明の一実施例に係る関節構造を示す断面
図、第２図はその関節軸の斜視図、第３図は従来の関節
構造を示す断面図である。（１）は上腕（第２のアーム）、＋２１は前腕（第１の
アーム）、（３）はケーブル、（４）は保護ブツシュ、
（５）はモーター、（６）はハーモニックドライブ、（
７）はキー、（８１はベアリング、（９）は押え板、α
ｒｓはスペーサー、ａ＊は軸、（Ｉｚはナツト。なお１図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１のアームの回転中心上に第１のアームと一体
になるように取り付けられた関節軸と、この関節軸を軸
受を介して回転支持する第２のアーム又は固定ベースか
ら成る産業用ロボットの関節機構において、上記関節軸
は、クランク形状をするとともに、その一方を筒形状と
したことを特徴とする産業用ロボットの関節機構。
（２）関節軸の筒形状部内には、ケーブルが通されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の産業用ロボ
ットの関節機構。