JPS6339399B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は産業用ロボツト、特にその手首装置
に関するものである。

〔従来技術〕

第１図は例えば特開昭52−105463号公報に示さ
れた従来装置を示す断面図で、図において、１は
筒状のリンク、２はこのリンク１内に配置された
第１の駆動軸、３はこの第１の駆動軸２と同心上
でこれを囲む筒状の第２の駆動軸、４はこの第２
の駆動軸３と同心上でこれを囲む筒状の第３の駆
動軸、５はこの第３の駆動軸４の一端に結合され
この第３の駆動軸４と同心上で回動する第１の箱
体で、一端にはこの第１の箱体５の回動軸心に対
して斜交した軸心上の支承部５ａを中央に設けた
側板５ｂが形成されている。６は支承部５ａに回
動可能に支承される筒部６ａを有した第２の箱体
で、一端にはこの第２の箱体６の回動軸心に対し
て斜交した軸心上の支承部６ｂが形成されてい
る。７は第２の駆動軸３に結合された歯車、８は
第１の箱体５に支承され上記歯車７と噛合する歯
車軸、９はこの歯車軸８と噛合し第２の箱体６の
筒部６ａに結合された歯車、１０は第１の駆動軸
２に結合された歯車、１１はこの歯車１０と噛合
し、上記筒部６ａと同心上の歯車、１２はこの歯
車１１に一端が結合され上記筒部６ａ内にこれと
同心上で配置された伝達軸、１３はこの伝達軸１
２の一端に結合された歯車、１４は伝達軸１２と
斜交する軸心上に配置され上記歯車１３と噛合す
る出力歯車、１５はこの出力歯車１４に結合さ
れ、支承部６ｂに回動可能に支承されたつかみ装
置等の出力部材である。

上記のように構成されたものにおいては、ま
ず、第３の駆動軸４が回動すると第１の箱体５が
第３の駆動軸４の回動軸線Ａ上で回動する。次
に、第２の駆動軸３が回動すると、歯車７→歯車
軸８→歯車９→筒部６ａを介して第２の箱体６が
回動軸線Ｂ上で回動する。次に、第１の駆動軸２
が回動すると、歯車１０→歯車１１→伝達軸１２
→歯車１３→出力歯車１４を介して出力部材１５
が回動する。このようにして出力部材１５、つま
りつかみ装置が３次元の動作を実行することにな
る。ところで、第２の箱体６の回動に際しては出
力部材１５に比して一般に大きな回転力を要する
ものである。従つて、小径軸の第１の駆動軸２並
びに伝達軸１２で出力部材１５を回転させ、大径
軸の第２の駆動軸３並びに筒部６ａで第２の箱体
６を回転させている。

ところが、歯車９は歯車１１に対し軸線Ａと軸
線Ｂとの交点側に位置されているため、歯車７と
歯車９とは減速に貢献しない中間歯車を構成した
歯車軸８により連結されることになり、歯車７と
歯車９との減速比では大きなトルク増大は期待で
きない。従つて、第２の駆動軸３の入力側を予め
高トルクに設定する必要があり、この高トルクを
第２の駆動軸３と歯車７と歯車軸８と歯車９で筒
部６ａ、即ち第２の箱体６に伝達することにな
り、これらの伝達系の強度を大に設定しなければ
ならず、各軸の直径や歯車の歯厚等が大となるば
かりでなく、各歯車のバツクラツシユの集積によ
り第１の箱体５に対し第２の歯車６に回転方向の
バツクラツシユが大となり、出力部材１５の動作
精度が低下する欠点も有していた。

また、第２の箱体は筒部のみが第１の箱体に支
承される構成であるため、出力部材近傍では振れ
が発生し、この点からも出力部材の動作精度に悪
影響を及ぼす欠点を有していた。

〔発明の概要〕

この発明はかかる欠点を改善する目的でなされ
たもので、第１の駆動軸、この第１の駆動軸と同
心上でこれを囲む筒状の第２の駆動軸、この第２
の駆動軸と同心上でこれを囲む筒状の第３の駆動
軸、この第３の駆動軸に結合され上記第３の駆動
軸と同心上で回動し得る第１の箱体、上記第１の
開口部に支承され上記第１の箱体の回転軸心と直
交又は斜交する軸心で回動し得る第２の箱体、こ
の第２の箱体の底部に一端が結合され第２の箱体
と同心上に配置された伝達軸、この伝達軸と同心
上でこれを囲む筒状軸、上記第２の箱体に支承さ
れ、この第２の箱体の回転軸心と直交又は斜交す
る軸心で回動し得る出力部材、上記第１の駆動軸
に結合された第１の傘歯車、この第１の傘歯車と
噛合し、上記筒状軸の一端に結合された第２の傘
歯車、上記第１の箱体の回転軸心と上記第２の箱
体の回転軸心との交点を中心とし、上記第１の傘
歯車の位置よりも外側に位置して上記第２の駆動
軸に結合された第３の傘歯車、上記筒状軸の外側
で上記第３の傘歯車に噛合する第４の傘歯車、上
記筒状軸の他端に結合された第５の傘歯車、この
第５の傘歯車に噛合し上記出力部材に結合された
第６の傘歯車、上記第４の傘歯車に入力軸が結合
されると共に上記伝達軸の他端に出力側が結合さ
れた調和減速機、及び上記入力軸に支持されて上
記伝達軸の他端を支承する軸受を備えることによ
り、第２の箱体への伝達系の軸径や各歯車の歯肉
を小さくでき、しかも第２の箱体の回転方向への
バツクラツシユを軽減でき、出力部材の動作精度
を著しく向上できる産業用ロボツトの手首装置を
提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下この発明の一実施例を第２図、第３図で説
明する。図において、５ｃは第１の箱体５の開口
部、５ｄはこの開口部５ｃに形成された内向きの
鍔部、５ｅはこの鍔部５ｄの内周に形成された嵌
合部、１６，１７，１８，１９は夫々第１の駆動
軸２、第２の駆動軸３、第１の箱体５、第２の箱
体６を回動可能に支承する軸受、２０は歯車１０
に噛合する歯車、２１はこの歯車２０が一端に結
合され第１の箱体５の回転軸心に対して斜交した
筒状軸、２２は第２の箱体６に支持され、筒状軸
２１の他端を回転可能に支承する軸受、２３は筒
状軸２１の他端に結合された歯車で、出力歯車１
４と噛合している。２４は歯車７に噛合する歯
車、２５は入力軸２５ａが歯車２４に結合された
調和減速機で、出力部２５ｂを有している。２６
はこの出力部２５ｂに一端が結合され、他端が第
２の箱体６の底部６ｃに結合された伝達軸で、筒
状軸２１内にこれと同心上で配置されている。２
７は調和減速機２５の入力軸２５ａを支承する軸
受、２８は歯車２４に支持され上記筒状軸２１を
回動可能に支承する軸受、２９は第２の箱体６の
支承部６ｂに支持され、出力部材１５を回動可能
に支承する一対の軸受、３０は伝達軸２６の他端
を回動可能に支承する軸受、３１は第１の箱体５
の開口部５ｃにボルト３２を介して着脱可能に結
合され、上記軸受３０を支持するブラケツト、３
３は歯車２４と入力軸２５ａとを結合するボル
ト、３４は鍔部５ｄの嵌合部５ｅに嵌合され軸受
２７を支持する軸受箱で、嵌合部３４ａを有す
る。３５は軸受箱３４を鍔部５ｄに結合するボル
ト、２５ｃは調和減速機２５の一対の楕円形軸
受、２５ｄは上記軸受箱３４の嵌合部３４ａに嵌
合され、軸受箱３４にボルト３６で結合された固
定側のサーキユラスプライン、２５ｅはこのサー
キユラスプライン２５ｄと並設された駆動側のサ
ーキユラスプラインでボルト３７で出力部２５ｂ
に結合されている。２５ｆは両サーキユラスプラ
イン２５ｄ，２５ｅと噛合するフレクスプライ
ン、３８は歯車２４のバツクラツシユを調整する
調整座金、３９は入力軸２５ａの端部内周に支持
されて伝達軸２６の端部を支承する軸受である。

上記のように構成されたものにおいては、第３
の駆動軸４の回転は、第１の箱体５へ、第２の駆
動軸３の回転は歯車７→歯車２４→調和減速機２
５→伝達軸２６を介して第２の箱体６へ、第１の
駆動軸２の回転は、歯車１０→歯車２０→筒状軸
２１→歯車２３→出力歯車１４を介して出力部材
１５へと伝達される。これにより、出力部材１５
は３次元で動作される。ここで、第２の箱体６の
伝達系の歯車７，２４においては、歯車６，２０
に対し、伝達軸２６並びに筒状軸２１の軸心と、
第１の箱体５の回転軸心との交点とは反対側に位
置しており、歯車２４に調和減速機２５の入力軸
２５ａが結合されることになり、高減速比の調和
減速機２５の配置スペースを自由に確保でき、所
望の減速比並びにトルクを伝達軸２６を介して第
２の箱体６に伝達する。従つて、調和減速機２５
の入力軸２５ａに至る伝達系の歯車並びに軸は低
トルクの状態で伝達できる。

また、比較的低トルクとなる出力部材１５は小
径の第１の駆動軸２で駆動されており、各駆動軸
２，３，４は夫々の軸強度にマツチしたトルクを
伝達することになる。

また、更に伝達軸２６は第２の箱体６と軸受１
９を介して一端が第１の箱体５に支承され、他端
が軸受３０を介してブラケツト３１に支承されて
おり、伝達軸２６に結合された第２の箱体６はこ
の伝達軸２６により振れの発生が防止されること
になる。

また、伝達軸２６の端部は軸受３９を介して入
力軸２５ａに支承されているので、伝達軸２６は
更に確実に第１の箱体５に支承され、伝達軸２６
のみならず調和減速機２５の出力部２５ｂも確実
に支承される。

ここで、調和減速機２５の駆動状態は、周知の
ように、入力軸２５ａの回転により、軸受２５ｃ
が楕円回転し、フレクスプライン２５ｆが固定側
のサーキユラスプライン２５ｄと噛合することに
より、フレクスプライン２５ｆが回動する。この
フレクスプライン２５ｆの回動により、駆動側サ
ーキユラスプライン２５ｅが回動し、出力部２５
ｂが回動する。ところで、歯車２４と歯車７との
バツクラツシユの調整においては、固定側サーキ
ユラスプライン２５ｄが軸受箱３４と一体的に着
脱できるため、歯車２４も入力軸２５ａと共に着
脱されることになり、調整座金３８の枚数を変更
することで、歯車２４，７のバツクラツシユが調
整される。

なお、上記説明では、第１の箱体５の回転軸心
に対し第２の箱体６の回転軸心が斜交すると共
に、第２の箱体６の回転軸心に対し出力軸１５が
斜交したものについて説明したが、双方が共に直
交する構成のものでも同様の効果を奏するもので
ある。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明は、第１の駆動軸、この
駆動軸と同心上でこれを囲む筒状の第２の駆動
軸、この第２の駆動軸と同心上でこれを囲む筒状
の第３の駆動軸、この第３の駆動軸に結合され、
１端に開口部を有し、上記第３の駆動軸と同心上
で回動し得る第１の箱体、上記第１の箱体の開口
部に支承され上記第１の箱体の回転軸心と直交又
は斜交する軸心で回動し得る第２の箱体、この第
２の箱体の底部に一端が結合され第２の箱体と同
心上に配置された伝達軸、この伝達軸と同心上で
これを囲む筒状軸、上記第２の箱体に支承され、
この第２の箱体の回転軸心と直交又は斜光する軸
心で回動し得る出力部材、上記第１の駆動軸に結
合された第１の傘歯車、この第１の傘歯車と噛合
し、上記筒状軸の一端に結合された第２の傘歯
車、上記第１の箱体の回転軸心と上記第２の箱体
の回転軸心との交点を中心とし、上記第１の傘歯
車の位置よりも外側に位置して上記第２の駆動軸
に結合された第３の傘歯車、上記筒状軸の外側で
上記第３の傘歯車に噛合する第４の傘歯車、上記
筒状軸の他端に結合された第５の傘歯車、この第
５の傘歯車に噛合し上記出力部材に結合された第
６の傘歯車、上記第４の傘歯車に入力軸が結合さ
れると共に上記伝達軸の他端に出力側が結合され
た調和減速機、及び上記入力軸に支持されて上記
伝達軸の他端を支承する軸受を備え、上記調和減
速機を上記第２の開口部に着脱可能に装着したの
で各駆動軸はその軸径にもとづく軸強度にマツチ
したトルクを伝達でき、極めて効率的となるばか
りでなく、第２の箱体の伝達系においては調和減
速機が最終減速部となるため、駆動軸や各歯車は
低トルクで伝達でき、これらの小形化を計ること
が可能となる効果がある。更には、調和減速機が
上記のように最終段の減速部となるため、調和減
速機の高減速比という特性と、極めて小さいバツ
クラツシユを構成するという特性を利用すること
により、調和減速機の入力軸に至る歯車等のバツ
クラツシユが大であつても、調和減速機でそのバ
ツクラツシユを抑制できることになり、第２の箱
体の回転方向のバツクラツシユを極めて小さくで
き、出力部材の動作精度を大幅に向上できる効果
がある。

また更に、伝達軸の他端が軸受を介して調和減
速機の入力軸に支承されることになり、伝達軸を
確実に支承でき、第２の箱体の振れを抑制でき、
出力部材の動作精度は更に著しく向上する効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置を示す断面図、第２図、第３
図はこの発明の一実施例を示す断面図である。図
中、２は第１の駆動軸、３は第２の駆動軸、４は
第３の駆動軸、５は第１の箱体、５ｃは開口部、
６は第２の箱体、７，１０，２０，２４，２３は
歯車、１４は出力歯車、１５は出力部材、１９，
３０は軸受、２１は筒状軸、２５は調和減速機、
２６は伝達軸、３９は軸受である。なお、各図中
同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の駆動軸、この駆動軸と同心上でこれを
   囲む筒状の第２の駆動軸、この第２の駆動軸と同
   心上でこれを囲む筒状の第３の駆動軸、この第３
   の駆動軸に結合され、一端に開口部を有し、上記
   第３の駆動軸と同心上で回動し得る第１の箱体、
   上記第１の箱体の開口部に支承され上記第１の箱
   体の回転軸心と直交又は斜交する軸心で回動し得
   る第２の箱体、この第２の箱体の底部に一端が結
   合され第２の箱体と同心上に配置された伝達軸、
   この伝達軸と同心上でこれを囲む筒状軸、上記第
   ２の箱体に支承され、この第２の箱体の回転軸心
   と直交又は斜交する軸心で回動し得る出力部材、
   上記第１の駆動軸に結合された第１の傘歯車、こ
   の第１の傘歯車と噛合し、上記筒状軸の一端に結
   合された第２の傘歯車、上記第１の箱体の回転軸
   心と上記第２の箱体の回転軸心との交点を中心と
   し、上記第１の傘歯車の位置よりも外側に位置し
   て上記第２の駆動軸に結合された第３の傘歯車、
   上記筒状軸の外側で上記第３の傘歯車に噛合する
   第４の傘歯車、上記筒状軸の他端に結合された第
   ５の傘歯車、この第５の傘歯車に噛合し上記出力
   部材に結合された第６の傘歯車、上記第４の傘歯
   車に入力軸が結合されると共に上記伝達軸の他端
   に出力側が結合された調和減速機、及び上記入力
   軸に支持されて上記伝達軸の他端を支承する軸受
   を備えた産業用ロボツトの手首装置。