JPS634631Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本案は産業用ロボツトにおける３自由度をもつ
た手首の構造に関する。

〔従来の技術〕

産業用ロボツトのアーム先端にとりつけられた
手首の動作は、３次元の空間で任意の動きをする
ために、第１図に示すように、アームＡにとりつ
けた手首Ｂの全体を矢印で示すように回転させ、
手首に設けたツールＣの角度を矢印ｂのように傾
動させるとともに、ツール軸をＣで示すように回
転させる必要がある。

このため、手首を支持するアーム内に、手首全
体を回転させる第１駆動軸と、手首の角度を調整
する第２駆動軸およびツールを回転させる第３駆
動軸を通し、各駆動軸をそれぞれの動作も行わせ
る各別の機構に連結している。

各駆動軸は、アーム内に通すためにたとえば特
開昭54−107060号公報に示されているように中空
の同心軸としており、外側の第１駆動軸でアーム
を構成し、その内側の第２駆動軸によりギヤを介
して手首内の横軸を回転させ、この横軸と一体の
ケースを横軸の回転に応じて傾動させ、さらに内
側の第３駆動軸で前記ケースに支持されたフラン
ジ軸を回転させるようにしてある。

〔本考案が解決しようとする問題点〕

しかるに、第２駆動軸は軸端のベベルギヤと横
軸に固定したベベルギヤとを噛み合わせ、この横
軸と手首ケースを一体に連結して横軸の回転で手
首ケースの傾動を行わせ、第３駆動軸は別個の異
なる形状のギヤ装置を介して、フランジ軸に設け
たギヤの一方側面に噛み合わせて回転させるよう
にしており、フランジ軸の傾動と回転が別個の構
成で手首全体の左右アンバランスを生じ、動作時
の振れを生じる。また、フランジ軸の回転も一方
側面で駆動するため、軸心保持が不安定で、手首
のアンバランスを助長する欠点がある。

〔本考案の目的〕

本案は上述の点にかんがみ、アーム内を通る駆
動軸の伝達トルクを小さくしアームを小形にする
とともに、減速装置による手首のアンバランスを
なくして動作精度を向上させ、かつ手首部を薄い
カバーで覆うようにしたものである。

〔本考案の構成〕

このため、アーム内に３本の駆動軸を同一軸心
で通し、第１駆動軸端に連結したフレームに回転
自由にとりつけたほぼ球形のカバーを斜めに分割
して分割面で回動できるようにし、このカバー内
でフレームと一体のブラケツトを介して駆動軸心
と直交する減速機軸を設け、この減速機軸両端部
に対称的に２組の差動減速装置を設け、各出力端
のギヤをツール支持軸のギヤに対称位置で両側か
ら噛み合わせることで左右のアンバランスをなく
し、第２、第３駆動軸の回転方向と回転速度によ
つてツール支持軸の傾動と回転を行わせるように
してある。

〔実施例〕

これを図に示す実施例について説明する。

１はアーム、２は手首座、３は手首座と一体に
とりつけたフレーム、４はブラケツト、５は手首
カバーでアームの軸線に対して斜めに分割したほ
ぼ球状に形成し、分割された下カバー５ａは軸受
６を介してフレーム３に支持され、上カバー５ｂ
は軸受７で分割面にそつて回動できるようにして
ある。８は手首座２を介して手首全体を回転させ
る第１駆動軸、９は第１駆動軸の中空内に同軸線
に配置した第２駆動軸、１０は第２駆動軸内を通
した第３駆動軸、１１は前記ブラケツト４・４に
とりつけ前記駆動軸と直角に配置した減速機軸、
１２・１３は前記減速機軸の両側に対称的に装架
された差動減速装置、１４・１５はそれぞれ第２
駆動軸９および第３駆動軸１０にとりつけたベベ
ルギヤ、１６はツール支持軸で外側端にツール取
付フランジ１７を、内側端にベベルギヤ１８を設
け、上カバー５ｂに支持わく１９を介して回転可
能に支持されている。

差動減速装置１２は、減速機軸１１の一方端を
囲んで回転可能に支持させ、前記第２駆動軸のベ
ベルギヤ１４に噛み合うベベルギヤ２０をもつた
入力軸１２ａと、この入力軸１２ａに固着した楕
円形の駆動輪１２ｂと、駆動輪外周にボールベア
リング装置１２ｃを介して摺動可能に嵌合され外
周面に多数のスプライン歯をそなえたフレキシブ
ル環１２ｄと、このフレキシブル環１２ｄのスプ
ライン歯と噛み合い僅かに歯数の異なるスプライ
ン歯をそなえ、ブラケツト４にとりつけた固定輪
１２ｅおよび回転可能にとりつけた出力軸１２ｆ
とをそなえている。したがつて入力軸１２ａが回
転すると、駆動輪１２ｂが一体に回転し、その長
径部でフレキシブル環１２ｄを固定輪１２ｅおよ
び出力輪１２ｆに押しつけてスプライン歯を噛み
合わせ、回転にともなつて噛み合い部が移動し、
フレキシブル環１２ｄが固定輪１２ｅとのスプラ
イン歯数の差に応じて低速回転し、このフレキシ
ブル環１２ｄと噛み合う出力輪１２ｆを相互のス
プライン歯数の差に応じて減速した低速度で回転
させる。

２１は差動減速装置１２の出力輪１２ｆに固着
したベベルギヤでツール支持軸１６のベベルギヤ
１８とを噛み合わせてある。

差動減速装置１３は、前記差動減速装置１２と
同様に構成され、減速機軸１１の他方端を囲んで
対称的に支持されており、入力軸１３ａに第３駆
動軸１０のベベルギヤ１５と噛み合うベベルギヤ
２２を設けた点を異にしており、出力輪１３ｆに
とりつけたベベルギヤ２３を前記ベベルギヤ２１
と同様にツール支持軸１６のベベルギヤ１８に対
称位置で噛み合わせてある。

第１駆動軸８は図示しない駆動部から減速され
てアーム１内を通り手首座２を回転させるが、第
２駆動軸９および第３駆動軸１０は高速回転のま
までアーム内に配設される。

〔動作〕

ベベルギヤ１４と２０およびベベルギヤ１５と
２２の減速比を等しくし、差動減速装置１２・１
３の減速比も等しくしておき、第２駆動軸９と第
３駆動軸１０を等速回転させると、ベベルギヤ２
１・２３は低速度で等速回転する。したがつて、
駆動軸９・１０を反対方向に等速回転させると、
ベベルギヤ２１・２３がベベルギヤ１８を反対方
向にまわそうとし、このため、ベベルギヤ１８は
回転せれず、ツール支持軸１６をベベルギヤ２
１・２３の回転方向に対応して減速機軸１１を中
心に回動させる。このときカバー５はツール支持
軸の回動によつて上カバー５ｂが軸受７によつて
回動するとともに下カバー５ａが軸受６に回転
し、ツール支持軸１６を減速機軸１１の直角方向
に保つて傾動させる。

第２駆動軸９と第３駆動軸１０の回転方向を同
一方向にすると、ベベルギヤ２１・２３の回転方
向がベベルギヤ１８を同じ方向に駆動させるよう
になり、ツール支持軸１６を回転させる。このと
きベベルギヤ２１・２３の減速速が異なると、ツ
ール支持軸１６は回転しながら傾動する。

〔本考案の効果〕

このように本案は手首内にアーム軸線と直交す
る減速機軸を設け、この減速機軸を囲んで両側に
それぞれ同様の差動減速装置を対称的に装架し、
第２駆動軸と第３駆動軸を高速回転のままアーム
内を通して前記手首内の差動減速装置によつて減
速させ、それぞれ減速装置の出力ギヤをツール支
持軸のギヤに対称位置で噛み合わせるようにして
あるから、第２、第３駆動軸は伝達トルクが小さ
く、これを収納するアームを細くすることができ
るとともに、手首内の機構がほぼ左右対称に構成
され、アンバランスを防ぐことができ、減速装置
の出力ギヤが直接ツール支持軸に噛み合い、伝達
系の要素が少ないのでバツクラツシユや撓みなど
による誤差が極めて小さくなり、動作の精度を向
上させ、製作・調整を容易にすることができる。
また、駆動軸とツール支持軸の軸線が減速機軸線
で交さするようにしており、ツールを動作させる
ための軌跡演算が簡単になり、操作が容易である
などの効果が得られる。なお、差動減速装置を用
い軽量で大きな減速比が得られるので、減速装置
の重量を軽減でき、アームの駆動力も小さくてよ
く、ロボツト全体の小形軽量化にも有効であり、
ツール支持軸のベベルギヤを両側で噛み合わせて
いるため、動作を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボツトの全体を示す側面図、第２図
は本案の実施例側断面図である。 １はアーム、２は手首座、３はフレーム、４は
ブラケツト、５は手首カバー、８は第１駆動軸、
９は第２駆動軸、１０は第３駆動軸、１１は減速
機軸、１２・１３は差動減速装置、１６はツール
支持軸である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. アーム先端に手首機構を介してツールをとりつ
   け、アーム内に手首全体を回転させる第１駆動軸
   と、手首部のツール支持軸を傾動および回転させ
   る第２駆動軸と第３駆動軸とを同一軸線で設けた
   産業用ロボツトにおいて、第１駆動軸に連結した
   手首フレームに回転自由にとりつけられアーム軸
   心に対して斜めに分割し、この分割面に沿つて回
   動できるそれぞれほぼ半球状の下カバーと上カバ
   ーからなる手首カバーを設け、この手首カバー内
   で前記手首フレームに連結したブラケツト相互間
   に支持され駆動軸の軸心と直交する減速機軸と、
   減速機軸両端部にこの軸を囲み対称的に装架され
   た２組の差動減速装置と、駆動軸と減速機軸の軸
   心の交点を通る軸心線で前記上カバーに回転自由
   に支持されたツール支持軸とをそなえ、前記第２
   駆動軸と第３駆動軸をそれぞれ差動減速装置の一
   方に連結し、差動減速装置の出力ギヤをそれぞれ
   ツール支持軸に固着したギヤの対称位置に連結し
   たことを特徴とする産業用ロボツトの手首機構。