WO2005051613A1

WO2005051613A1 - 産業用ロボットの腕機構

Info

Publication number: WO2005051613A1
Application number: PCT/JP2004/012788
Authority: WO
Inventors: Atsushi Ichibangase; Kazuhiro Haniya; Takashi Sanada
Original assignee: Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2005-06-09
Also published as: TW200518895A; KR20060064000A; KR100777943B1; US20070137370A1; JP2005177969A; DE112004002263T5; JP4529456B2

Abstract

本発明の課題は、バックラッシを低減するとともに、減速機での駆動力の伝達ロスを低減し、さらにコンジットケーブルを設けた際の送給装置の取り付け寸法を小型化できる産業用ロボットの腕機構を提供することである。本発明によれば、R軸上から離間して上腕部（3）の一端側（3a）に設け、R軸モータ（8）の出力軸にハーモニックドライブ減速機（9）を連結してなる駆動部（10）と、R軸を中心に回動可能に支承し、上腕部（3）の他端側（3b）に接続した従動歯車（11）と、R軸に沿って設けた上腕部（3）の一端側（3a）の外部に開口する形態で従動歯車（11）を貫通して上腕部（3）の他端側（3b）に連通した挿通穴（13）と、ハーモニックドライブ減速機（9）の出力軸に設けて従動歯車（11）と噛合するシザーズギア（12）とを備える。

Description

明細書産業用ロボットの腕機構く技術分野〉

本発明は、産業用ロポットの腕部を所定の回動軸の周りに回動可能に支持する腕機構であって、特に腕部の内部にケーブルなどを揷通する構成の産業用口ポットの腕機構に関するものである。

<背景技術 >

図 8は一般的な産業用ロボットを例示する側面図である。

図 8に示す産業用ロボットは、基台部 1と、下腕部 2と、上腕部 3と、手首部 4とを有している。

基台部 1は、所定のベース 5に設置される。基台部 1は、ベース 5に固定される固定台 1 aと、固定台 1 aに対して S軸（例えばベースが水平の場合に S軸は垂直）の周りに回動可能に支持した回動台 1 bとを有している。下腕部 2は、例えぼ上下方向に長手状に形成してあり、その下端が基台部 1の回動台 1 bに対して L軸（S軸に対して直交する軸）の周りに回動可能に支持してある。腕部としての上腕部 3は、例えば水平方向に長手状に形成してあり、その一端側 3 aが下腕部 2の上端に対して U軸（L軸に対して平行な軸）の周りに回動可能に支持してある。さらに、上腕部 3は、長手方向の一端側 3 aと、長手方向の他端側 3 b とに分割して形成してあり、一端側 3 aに対して他端側 3 bが回動軸としての R 軸（上腕部 3の長手方向に沿う軸）の周りに回動可能に支持してある。手首部 4 は、上腕部 3の他端に対して B軸（R軸に対して直交する軸）の周りに回動可能に支持してある。さらに、手首部 4は、上腕部 3の他端に対して T軸（B軸に対して直交する軸）の周りに回動可能に支持してある。この手首部 4の端部には、エンドフエクタ 6が設けてある (例えば、特開平 9一 1 4 1 5 8 9号公報、又は特許第 3 3 2 9 4 3 0号公報参照）。また、基台部 1、下腕部 2および上腕部 3に対して、各構成要素に空洞部を設け、当該空洞部を通してエアホースを配設したものがある（例えば、特開平 7— 2 4 6 5 8 7号公報参照）。ところで、従来では、図 9に示すようにエンドフエクタ 6の先端に溶接ワイヤなどを送給するためのコンジットケーブル 7を設けることがある。この場合、コンジットケーブル 7が図示しないワークや周辺機器、あるいは動作中の上腕部 3 に干渉しないように、当該コンジットケーブル 7を上腕部 3の内部に内蔵してある。 · 具体的には、図 9に示すように上腕部 3を中空に形成し、その内部に一端側 3 aから他端側 3 bに延在してェンドフエクタ 6に至る態様でコンジットケーブル 7を内蔵する。一方、上腕部 3の一端側 3 aの内部には、 R軸モータ 8とハーモニックドライブ減速機 9とを連結した形態で固定してある。 R軸モータ 8の出力軸は、 R軸上に配置してあってハーモニックドライブ減速機 9の入力軸に連結してある。ハーモニックドライブ減速機 9の出力軸は、 R軸上に配置してあって、上腕部 3の他端側 3 bに固定してある。すなわち、 R軸モータ 8の駆動によって、その駆動力がハーモニックドライブ減速機 9を介して上腕部 3の他端側 3 bに伝達して、当該他端側 3 bが R軸の周りに回転することになる。そして、上腕部 3 の内部にコンジットケーブル 7を内蔵する場合には、上腕部 3の一端側 3 aの R 軸上に R軸モータ 8およびハーモニックドライブ減速機 9が存在するので、この R軸モータ 8およびハーモニックドライブ減速機 9を避ける態様でコンジットケ一プル 7を上腕部 3の一端側 3 aの側部から揷入して上腕部 3の内部を通してある。ところで、後述のごとく上記産業用ロボットの腕機構での問題を解消しょうとした場合にバックラッシの問題が生じる。バックラッシを解消する手段としては、シザーズギアが知られている（例えば、特開 2 0 0 0— 2 4 0 7 6 3号公報又は特開 2 0 0 1— 1 2 5 8 2号公報参照）。しかしながら、従来の産業用口ポットの腕機構では、コンジットケーブル 7を上腕部 3の一端側 3 aの側部から挿入した場合、当該コンジットケーブル 7に曲げが生じる構造になる。この結果、溶接ワイヤなどの送給性が低下し、またコンジットケーブル 7自体の屈曲寿命が短くなるという問題がある。さらに、コンジットケーブル 7が太くなると曲げ部分の曲率半径が小さくなるので、上記問題が顕著にあらわれることになる。この問題に対し、コンジットケーブル 7を R軸に沿って曲げることなく配置するために、 R軸モータ 8を R軸上から離間して配置し、さらに R軸上に配置したハーモユックドライブ減速機 9の軸部分にコンジットケーブル 7を揷通する構成が考えられる。この場合、 R軸モータ 8とハーモニックドライブ減速機 9との間を伝達歯車などで連結することになる。

しかしながら、この構成では、 R軸モータ 8とハーモニックドライブ減速機 9 とを連結する伝達歯車にバックラッシが発生し、当該伝達歯車の機械加工精度を上げてもバックラッシが大きいという問題がある。

さらに、 R軸上に配置したハーモニックドライブ減速機 9の軸部分にコンジットケーブル 7を揷通するため、ハーモニックドライブ減速機 9の外枠が大きくなり、ハーモニックドライブ減速機 9での駆動力の伝達ロスが大きくなるという問題がある。このため、 R軸モータ 8も出力の大きいものを用いる必要がある。なお、バックラッシを解消する手段としては、上述したシザーズギアが知られている。このシザーズギアは、主平歯車と副平歯車との間にパネを設けるために、当該バネを配置する溝を主平歯車および副平歯車に形成してある。

しかしながら、溝は、主平歯車と副平歯車に対してパネによるパネ圧を均一に生じさせて、ギアの軸部分での偏荷重を回避するために高い加工精度が要求される。

また、シザーズギアは、主平歯車と副平歯車との互いの重合面を隙間なく重合させ、かつ、各重合面の間に回転方向の滑りを生じさせるために高い加工精度が要求される。すなわち、高精度のシザーズギアを得るためには加工が容易でなくコストが嵩んでしまうことになる。また、図 9およぴ図 1 0に示すようにコンジットケープノレ 7を上腕部 3に設ける際には、溶接ワイヤを送給する送給装置 7 Aを要する。この送給装置 7 Aは、コンジットケーブル 7を上腕部 3に揷通するために上腕部 3の一端側 3 aに取り付けてある。ところが、上記のごとく R軸上には、 R軸モータ 8およびハーモニックドライブ減速機 9が設けてある。このため、上腕部 3の一端側 3 aに送給装置 7 Aを取り付けた際に、図 1 0に示すように U軸の直上から R軸方向に延在する寸法 F 1が長くなる。この結果、上腕部 3を U軸の周りに回動した場合に寸法 F 1に係る曲率半径 rが大きくなるので、上腕部 3の一端側 3 aに外部に干渉するおそれのある揺動範囲が生じてしまうという問題がある。本発明は、上記実情に鑑みて、長手方向の一端側に対して他端側を長手方向に沿う回転軸を中心にして回動可能に支持した腕部の内部に、回転軸に沿ってケープルを揷通する構成とした上で、バックラッシを低減するとともに、減速機での駆動力の伝達ロスを低減し、さらにケーブルに係る外部装置の取り付け寸法を小型化することができる産業用ロボットの腕機構を提供することを目的としている。

さらに、本発明は、バックラッシを解消するための高精度のシザーズギアを安価で得ることができる産業用ロボットの腕機構を提供することを目的としている。

<発明の開示 >

上記目的を達成するため、本発明 1は、産業用口ポットの腕機構に係り、長手方向の一端側を所定部位に支持して長手方向の他端側を前記一端側に対して長手方向に沿う回動軸の周りに回動可能に支持した腕部と、前記回動軸上から離間して前記腕部の一端側に設けてあり駆動モータの出力軸に減速機を連結してなる駆動部と、前記回動軸を中心に回動可能に支承してあり前記腕部の他端側に接続した従動歯車と、前記回動軸に沿って設けてあり前記腕部の一端側の外部に開口する形態で前記従動歯車を貫通して前記腕部の他端側に連通した揷通穴と、前記減速機の出力軸に設けてあり前記従動歯車と嚙合するシザーズギアとを備えたことを特徴としている。また、本発明 2は、上記発明 1の産業用ロボットの腕機構に係り、前記シザーズギアが、前記従動歯車に嚙合する同じ歯形の主平歯車および副平歯車を重合した形態にして前記主平歯車と前記副平歯車とを相対する回転方向にパネによって付勢して構成してあり、前記主平歯車およぴ前記副平歯車が重合する相互の重合面にそれぞれ凹設されて対向配置した内部に前記パネを収容する各収容溝と、前記各収容溝内にそれぞれ固定された間に前記パネを配置して当該パネの弾性方向の中心を前記重合面の位置に合わせて保持する各パネ受け部材と、前記主平歯車および前記副平歯車を前記従動歯車に嚙合した状態で前記主平歯車と前記副平歯車との相対移動に伴う前記パネの伸縮を許容する態様で前記収容溝側の内壁と前記各パネ受け部材との間に設けた隙間部とを備えたことを特徴としている。また、本発明 3は、上記発明 1又は 2の産業用ロボットの腕機構に係り、前記シザーズギアが、前記従動歯車に嚙合する同じ歯形の主平歯車および副平歯車を重合した形態にして前記主平歯車と前記副平歯車とを相対する回転方向にパネによつて付勢して構成してあり、前記主平歯車あるいは前記副平歯車の一方に嵌合して前記主平歯車あるいは前記副平歯車の他方の回転方向への移動を許容する態様で設けた摺動子と、前記摺動子を介在して前記主平歯車と前記副平歯車とを重合した形態で係合する係合部材とを備えたことを特徴としている。このように、本発明に係る産業用口ポットの腕機構によれば、揷通穴を介してケーブルなどを腕部の内部に略直線状に配置することができる。特に、駆動部の駆動力を従動歯車に伝達するシザーズギアを採用したことにより、駆動部と従動歯車との間の駆動伝達に際して、バックラッシを抑えることができる。

さらに、減速機を回動軸上から離間しているので当該減速機にケーブルなどを揷通する構成でないため、減速機の外枠を小さくでき、さらに当該減速機での駆動力の伝達ロスを低減することができ、かつ、駆動モータも出力の小さいものを採用できる。また、回動軸から駆動モータおよび減速機を離間している分、ケーブルに係る外部装置の取り付け寸法を小型化することができる。また、シザーズギアは、各パネ受け部材の各保持部によってパネの弾性方向の中心を主平歯車および副平歯車が重合する相互の重合面の位置に合わせて保持している。

さらに、シザーズギアは、隙間部によってパネの伸縮を許容している。これにより、主平歯車と副平歯車との間でパネの付勢力を均一かつ負荷なく生じさせるので、ギアの軸部分での偏荷重を回避した高精度なシザーズギアを得ることができる。

さらに、各収容溝とパネ受け部材との簡素な構成なので加工が容易であり、高精度なシザーズギアを安価で得ることができる。

さらにまた、シザーズギアは、主平歯車あるいは副平歯車の一方に嵌合して主平歯車あるいは副平歯車の他方の回転方向への移動を許容する摺動子を介在して主平歯車と副平歯車とを重合した形態で係合している。

これにより、主平歯車と副平歯車とを隙間なく重合することができるとともに、主平歯車と副平歯車との相対する回転方向の移動をスムーズに行うことができる。

<図面の簡単な説明 >

図 1は、本発明に係る産業用ロボットの腕機構の実施例を示す一部裁断平面図である。

図 2は、本発明に係る産業用ロボットの腕機構の実施例を示す側面図である。図 3は、シザーズギアを示す平面図である。

図 4は、図 3における I一 I拡大断面図である。

図 5は、シザーズギアの主平歯車を重合面側から見た平面図である。

図 6は、シザーズギアの副平歯車を重合面側から見た平面図である。図 7は、図 3における Π— Π拡大断面図である。

図 8は、一般的な産業用ロポットを例示する側面図である。

図 9は、従来の産業用ロボットの腕機構を示す一部裁断平面図である。

図 10は、従来の産業用ロボットの腕機構を示す側面図である。

なお、図中の符号、 3は上腕部、 3 aは一端側、 3 bは他端側、 7はコンジットケーブル、 7Aは送給装置、 8は R軸モータ、 9はハーモユックドライブ減速機、 1 0は駆動部、 1 1は従動歯車、 1 2はシザーズギア（駆動伝達部）、 1 2 aは主平歯車、 1 2 bは副平歯車、 1 2 cはパネ、 1 3は揷通穴、 1 2 1 a， 1 2 1 bは重合面、 1 2 2 a， 1 2 2 bは収容溝、 1 23 a, 1 23 bは円穴部、

1 24はポルト穴、 1 25は嵌合凹部、 1 26は遊揷穴、 1 27は段部、 1 28 は段付凹部、 1 2 9は軸部、 1 2 9 aはボルト穴、 1 30 a, 1 30 bはバネ受け部材、 1 3 1 a， 1 3 1 bは脚部、 1 3 2 a， 1 32 bは受け部、 1 3 3 a,

1 3 3 bは保持部、 1 40 a， 1 40 bは隙間部、 1 50はボルト、 1 60は摺動子、 1 60 aは嵌合部、 1 60 bはフランジ部、 1 60 cは貫通穴、 1 70は仮締めボルトである。

<発明を実施するための最良の形態 >

以下、図面に基づいて、本発明に係る産業用ロボットの腕機構の好適な実施例を詳細に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。図 1は本発明に係る産業用ロボットの腕機構の実施例を示す一部裁断平面図、図 2は本発明に係る産業用ロボットの腕機構の実施例を示す側面図、図 3はシザーズギアを示す平面図、図 4は図 3における I一 I拡大断面図、図 5はシザーズギアの主平歯車を重合面側から見た平面図、図 6はシザーズギアの副平歯車を重合面側から見た平面図、図 7は図.3における Π — Π拡大断面図である。なお、以下に説明する実施例において上述した背景技術と同等箇所には同一の符号を付して説明する。図 1および図 2に示すように本実施例における産業用ロボットの腕機構は、図 8で示した腕部としての上腕部 3に係る。上腕部 3は、例えば水平方向に長手状に形成してあり、その一端側 3 aが所定部位としての下腕部 2の上端に対して U 軸（図 8中の L軸に対して平行な軸）の周りに回動可能に支持してある。上腕部 3は、長手方向の一端側 3 aと、長手方向の他端側 3 bとに分割して形成してあり、一端側 3 aに対して他端側 3 bが回動軸としての R軸（上腕部 3の長手方向に沿う軸）の周りに回動可能に支持してある。この上腕部 3の他端側 3 bには、 B軸（R軸に対して直交する軸）の周りに回動可能に設けた手首部 4がある。手首部 4は、上腕部 3の他端に対して T軸（B軸に対して直交する軸）の周りに回動可能に支持してある。この手首部 4の端部には、ェンドフエクタ 6が設けてある。上腕部 3は、中空に形成してある。この上腕部 3の一端側 3 aには、他端側 3 bにおける R軸の周りの回動を駆動する駆動機構が内蔵してある。この駆動機構は、駆動部 1 0と、従動歯車 1 1と、駆動伝達部 1 2とからなる。駆動部 1 0は、 R軸から離間して上腕部 3の一端側 3 aに設けてあり、駆動モータとしての R軸モータ 8と、ハーモニックドライプ減速機 9とからなる。 R軸モータ 8の出力軸は、ハーモエックドライブ減速機 9の入力軸に直接連結してある。すなわち、駆動部 1 0では、 R軸モータ 8の回転をハーモニックドライブ減速機 9によってロス無く減速する。

なお、ハーモニックドライブ減速機 9は、バックラッシが非常に小さい。従動歯車 1 1は、 R軸を中心に回動可能に支承してあって上腕部 3の他端側 3 bに接続してある。この従動歯車 1 1は、 R軸を中心に回動可能に支承した平歯車からなる。また、従動歯車 1 1には、揷通穴 1 3が設けてある。揷通穴 1 3は、 R軸に沿つて設けてあって上腕部 3の一端側 3 aの外部に開口する形態で従動歯車 1 1を貫通して上腕部 3の他端側 3 bに連通してある。駆動伝達部 1 2は、ハーモニックドライブ減速機 9の出力軸に連結してある。この駆動伝達部 1 2は、シザーズギアとして構成してあり、ハーモエックドライブ減速機 9の出力軸の回動に伴って回動する主平歯車 1 2 aと、当該主平歯車 1 2 aと略同一の直径を有して主平歯車 1 2 aとの間にバネ 1 2 cを介して重合した副平歯車 1 2 bとからなる。この駆動伝達部としてのシザーズギア 1 2は、バネ 1 2 cの弾性力で主平歯車 1 2 aと副平歯車 1 2 bとの互いの歯の間に従動歯車 1 1の歯を挟む態様で当該従動歯車 1 1に嚙合してある。すなわち、シザーズギア 1 2は、駆動部 1 0のハーモニックドライブ減速機 9と従動歯車 1 1とを連結して駆動部 1 0の駆動力を従動歯車 1 1に伝達する。なお、シザーズギア 1 2 は、主平歯車 1 2 aと副平歯車 1 2 bとの互いの歯の間に従動歯車 1 1の歯を挟むことにより従動歯車 1 1との間のバックラッシの発生を抑える。シザーズギア 1 2は、従動歯車 1 1に嚼合するほぼ同じ歯形の主平歯車 1 2 a および副平歯車 1 2 bを重合した形態にして、主平歯車 1 2 aと副平歯車 1 2 b とを相対する回転方向にパネ 1 2 cによって付勢して構成してある。図 3〜図 6 に示すようにシザーズギア 1 2は、主平歯車 1 2 aおよぴ副平歯車 1 2 bが重合する相互の重合面 1 2 1 a， 1 2 1 bに凹設した収容溝 1 2 2 a， 1 2 2 bの内部にパネ 1 2 cを収容してある。収容溝 1 2 2 a， 1 2 2 bは、主平歯車 1 2 a および副平歯車 1 2 bの相対する回転方向の接線に沿って長手状に形成してあり、互いの開口が向き合う態様で対向配置されることでパネ 1 2 cを収容する空間をなしている。収容溝 1 2 2 a , 1 2 2 bには、各々パネ受け部材 1 3 0 a， 1 3 0 bが固定してある。パネ受け部材 1 3 0 aは、収容溝 1 2 2 aの溝底に形成した円穴部 1 2 3 aに対して略円柱状の脚部 1 3 1 aを圧入することによって収容溝 1 2 2 a に固定してある。さらに、バネ受け部材 1 3 0 aは、収容溝 1 2 2 aに対向する収容溝 1 2 2 bの内部に延在する半円柱状の受け部 1 3 2 aを有している。また、バネ受け部材 1 3 0 bは、収容溝 1 2 2 bの溝底に形成した円穴部 1 2 3 bに対して略円柱状の脚部 1 3 1 bを圧入することによって収容溝 1 2 2 bに固定してある。さらに、バネ受け部材 1 30 bは、収容溝 1 22 bに対向する収容溝 1 2

2 aの内部に延在する半円柱状の受け部 1 3 2 bを有している。各受け部 1 3 2 a, 1 3 2 bの間には、バネ 1 2 cを配置してある。そして、各受け部 1 3 2 a， 1 32 bの基端部分には、パネ 1 2 cの側部に当接する保持部 1 3 3 a， 1 3 3 bがそれぞれ設けてある。各保持部 1 3 3 a , 1 3 3 bは、パネ 1 2 cを挟み込む態様で当該パネ 1 2 cを保持する。これにより、パネ 1 2 cは、自身の弾性方向の中心を主平齒車 1 2 aおよび副平歯車 1 2 bが重合する相互の重合面 1 2 1 a， 1 2 1 bの位置に合わせて保持されることになる。バネ受け部材 1 30 aの受け部 1 3 2 aと、当該受け部 1 32 aを延在した収容溝 1 2 2 b側の内壁との間には、隙間部 140 bが設けてある。隙間部 1 40 bは、収容溝 1 22 bの一部を拡張することによって当該収容溝 1 22 bの内壁と受け部 1 3 2 aとの間に形成してある。また、バネ受け部材 1 30 bの受け部 1 3 2 bと、当該受け部 1 3 2 bを延在した収容溝 1 22 a側の内壁との間には、隙間部 140 aが設けてある。隙間部 140 aは、収容溝 1 22 aの一部を拡張することによって当該収容溝 1 22 aの内壁と受け部 1 3 2 bとの間に形成してある。これら隙間部 140 a， 140 bは、主平歯車 1 2 aおよび副平歯車 1 2 bが従動歯車 1 1に嚙合して、各バネ受け部材 1 30 a, 1 30 b (各受け部 1

32 a , 1 3 2 b) がバネ 1 2 cの付勢力を受けた状態にて、図 4に示すように収容溝 1 22 aの内壁と受け部 1 3 2 bとの接触、および収容溝 1 22 bの内壁と受け部 1 3 2 aとの接触を回避してパネ 1 2 cの伸縮を許容する。そして、上記のごとくバネ 1 2 cを収容し保持する各収容溝 1 22 a， 1 22 bおよびバネ受け部材 1 30 a， 1 30 bの構成は、主平歯車 1 2 aおよぴ副平歯車 1 2 bの回転方向の中心に対して対称な位置に複数箇所（本実施例では 2箇所）に設けてある。図 7に示すようにシザーズギア 1 2は、係合部材としてのポルト 1 50によつて主平歯車 1 2 aと副平歯車 1 2 bとを重合した形態で係合してある。主平歯車 1 2 aには、ボルト 1 50を螺合するポルト穴 1 24と、当該ポルト穴 1 24より大径であってポルト穴 1 24に連通しつつ重合面 1 2 1 a側に開口する嵌合凹部 1 25が設けてある。また、副平歯車 1 2 bには、嵌合凹部 1 25より大径であって嵌合凹部 1 25に対向する形態で重合面 1 2 1 b側に貫通する遊揷穴 1 2 6を有し、段部 1 27を介して副平歯車 1 2 bの外側に開口する段付凹部 1 28 が設けてある。上記嵌合凹部 1 25、遊揷穴 1 26およぴ段付凹部 1 28には摺動子 1 60が配置してある。摺動子 1 60は、遊揷穴 1 26に遊揷しつつ嵌合凹部 1 2 5に嵌合する嵌合部 1 60 aと、段付凹部 1 28に遊揷しつつ段部 1 27に係合するフランジ部 1 60 bとを有して形成してある。さらに、摺動子 1 60は、その中央にポルト 1 50が貫通する貫通穴 1 60 cが設けてある。すなわち、搢動子 1 6 0は、嵌合部 1 60 aを嵌合凹部 1 2 5に嵌合することで主平歯車 1 2 aに対して嵌合する。さらに、摺動子 1 60は、嵌合部 1 60 aを遊揷穴 1 26に遊揷し、フランジ部 1 60 bを段付凹部 1 28に遊挿しつつ段部 1 2 7に係合することで副平歯車 1 2 bの回転方向への移動を許容する。そして、摺動子 1 60の貫通穴 160 cにボノレト 1 5 0を貫通して当該ボ /レト 1 50をポルト穴 1 24に螺合することで摺動子 1 60を介在して主平歯車 1 2 aと副平歯車 1 2 bとが重合した形態で係合される。なお、主平歯車 1 2 aと副平歯車 1 2 bとを重合した形態で、摺動子 1 60は、嵌合部 1 6 0 aを嵌合凹部 1 25に嵌合することで、フランジ部 1 60 bと段部 1 2 7との間に僅かな隙間をなしている。この僅かな隙間によつて主平歯車 1 2 aと副平歯車 1 2 bとを相対する回転方向に円滑に移動させることを可能にしている。シザーズギア 1 2は、各平歯車 1 2 a， 1 2 bの一歯ごとの形状が微妙に違い、従動歯車 1 1に対して嚙み合う場所によりバックラッシ量が異なることを吸収する。このために主平歯車 1 2 aと副平歯車 1 2 bとは頻繁に摺動する。上記僅かな隙間は、各平歯車 1 2 a， 1 2 b間の頻繁な摺動を円滑に行わせることができる。そして、上記のごとくポルト 1 50を螺合する構成は、主平歯車 1 2 aおよび副平歯車 1 2 bの回転方向の中心に対して対称な位置に複数箇所（本実施例では 2箇所）に設けてあり、上述したパネ 1 2 cを収容し保持する構成の間に設けてある。本実施例におけるシザーズギア 1 2は、主平歯車 1 2 a側がハーモニックドライブ減速機 9の出力軸に連結される。具体的に、図 7に示すように主平歯車 1 2 aには、軸部 1 2 9がー体に形成してある。そして、軸部 1 29には、出力軸に連結するためのポルト穴 1 29 aが設けてある。この主平歯車 1 2 aは、副平歯車 1 2 bと重合する歯先部分を除く軸部 1 2 9の周りの部分の厚さが、主平歯車 1 2 aおよび副平歯車 1 2 bを重合した合計厚さに比較して薄く形成してあつて、シザーズギア 1 2全体の軽量化を図っている。また、図 3および図 7に示すようにシザーズギア 1 2には、仮締めボルト 1 70が設けてある。この仮締めポルト 1 70は、シザーズギア 1 2を従動歯車 1 1に対して組み付けるときに、主平歯車 1 2 aと副平歯車 1 2 bとの歯面を合わせるために使用する。すなわち、仮締めボルト 1 70によってほぼ完全に各平歯車 1 2 a， 1 2 bの歯面を重ねたシザーズギア 1 2を従動歯車 1 1に嚙合した後、仮締めポルト 1 70を外すことにより各平歯車 1 2 a, 1 2 bが従動歯車 1 1の歯を挟んでバックラッシの発生を抑える形態となる。上記構成のシザーズギア 1 2では、各バネ受け部材 1 30 a, 1 30 bの各保持部 1 3 3 a , 1 33 bによってバネ 1 2 cの弾性方向の中心を主平歯車 1 2 a および副平歯車 1 2 bが重合する相互の重合面 1 2 1 a， 1 21 bの位置に合わせて保持している。さらに、シザーズギア 1 2は、隙間部 1 40 a， 140 bによってパネ 1 2 cの伸縮を許容している。これにより、主平歯車 1 2 aと副平歯車 1 2 bとの間でバネ 1 2 cの付勢力を均一かつ負荷なく生じさせるので、ギアの軸部分での偏荷重を回避した高精度なシザーズギア 1 2を得ることができる。さらに、各収容溝 1 22 a， 1 22 bにバネ受け部材 1 30 a， 1 30 bを圧入する簡素な構成なので加工が容易であり、高精度なシザーズギア 1 2を安価で得ることができる。また、上記構成のシザーズギア 1 2では、主平歯車 1 2 aに対して嵌合し副平歯車 1 2 bの回転方向の移動を許容する摺動子 1 6 0を介在して主平歯車 1 2 a と副平歯車 1 2 bとを重合した形態で係合している。これにより、主平歯車 1 2 aと副平歯車 1 2 bとを隙間なく重合することができるとともに、副平歯車 1 2 bの回転方向の移動をスムーズに行うことができる。このように構成した駆動機構は、駆動部 1 0の R軸モータ 8が駆動すると、その回転をハーモニックドライブ減速機 9で減速しつつシザーズギア 1 2を介して従動歯車 1 1に伝達して上腕部 3の他端側 3 bを R軸の周りに回動させる。そして、この際に生じ得るバックラッシは、ハーモユックドライブ減速機 9およぴシザーズギア 1 2によって抑えることになる。そして、上記駆動機構を有した構成において、エンドフエクタ 6の先端に溶接. ワイヤなどを送給するためのコンジットケーブル 7を設ける。この場合、 R軸に沿って上腕部 3の一端側 3 aの外部に開口する揷通穴 1 3にコンジットケーブル 7を揷通する。これにより、コンジットケーブル 7が上腕部 3の一端側 3 aの内部において R軸に沿って略直線状に配置され、上腕部 3の他端側 3 bを介してェンドフエクタ 6の先端に至る。また、コンジットケーブル 7を上腕部 3に設ける際には、溶接ワイヤを送給する外部装置としての送給装置 7 Aを要する。この送給装置 7 Aは、コンジットケ一ブル 7を上腕部 3に揷通するために、揷通穴 1 3によって設けた上腕部 3の一端側 3 aの開口に臨んで下腕部 2の上端に取り付けてある。したがって、上述した産業用口ポットの腕機構では、駆動部 1 0を R軸から離間して上腕部 3の一端側 3 aに設け、また R軸を中心に従動歯車 1 1を回動可能に支承し、この従動歯車 1 1に対して R軸に沿って上腕部 3の一端側 3 aの外部に開口する形態で上腕部 3の他端側 3 bに貫通する揷通穴 1 3を設けている。これにより、揷通穴 1 3を介してコンジットケーブル 7を上腕部 3の内部に略直線状に配置することが可能になる。この結果、溶接ワイヤなどの送給性が向上し、またコンジットケーブル 7自体の屈曲寿命が長くなる。さらに、略直線状の配置によつて比較的太、コンジットケーブル 7を使用することが可能になる。また、駆動部 1 0の駆動力を従動歯車 1 1に伝達する駆動伝達部としてシザーズギア 1 2を採用したことにより、駆動部 1 0と従動歯車 1 1との間の駆動伝達に際して、バックラッシを抑えることが可能になる。さらに、従来のように R軸上に配置したハーモニックドライブ減速機 9の軸部分にコンジットケーブル 7を挿通する構成でないため、ハーモニックドライブ減速機 9の外枠を小さくでき、ハーモニックドライプ減速機 9での駆動力の伝達口スを低減することが可能になる。このため、 R軸モータ 8も出力の小さいものを採用できる。また、ハーモニックドライブ減速機 9は、バックラッシが非常に小さいのでバックラッシを抑えることが可能になる。また、 R軸から駆動部 1 0としての R軸モータ 8およびハーモニックドライブ減速機 9を離間しているので、図 2に示すように送給装置 7 Aを取り付けた際に、 U軸の直上から延在する R軸方向の寸法 F 1が従来（図 1 0参照）と比較して短くなる。すなわち、送給装置 7 Aの取り付け寸法を小型化することが可能になる。この結果、図 2に示すように上腕部 3を U軸の周りに回動した場合の曲率半径 r が小さくなるので、上腕部 3の一端側 3 aでの揺動範囲を小さくすることが可能になる。ぐ産業上の利用可能性 >

以上説明したように、本発明に係る産業用口ポットの腕機構によれば、長手方向の一端側に対して他端側を長手方向に沿う回転軸を中心にして回動可能に支持した腕部の内部に、回転軸に沿ってコンジットケーブルを揷通する構成としたの P

WO 2005/051613 でバックラッシを低減するとともに、減速機での駆動力の伝達ロスを低減し、さらにコンジットケーブルを設けた際の送給装置の取り付け寸法を小型化することに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 長手方向の一端側を所定部位に支持して長手方向の他端側を前記一端側に対して長手方向に沿う回動軸の周りに回動可能に支持した腕部と、

前記回動軸上から離間して前記腕部の一端側に設けてあり駆動モータの出力軸に減速機を連結してなる駆動部と、

前記回動軸を中心に回動可能に支承してあり前記腕部の他端側に接続した従動歯車と、

前記回動軸に沿つて設けてあり前記腕部の一端側の外部に開口する形態で前記従動歯車を貫通して前記腕部の他端側に連通した揷通穴と、

前記減速機の出力軸に設けてあり前記従動歯車と嚙合するシザーズギアとを備えたことを特徴とする産業用ロボットの腕機構。

2 . 前記シザーズギアは、前記従動歯車に嚙合する同じ歯形の主平歯車および副平歯車を重合した形態にして前記主平歯車と前記副平歯車とを相対する回転方向にパネによつて付勢して構成してあり、

前記主平歯車および前記副平歯車が重合する相互の重合面にそれぞれ凹設されて対向配置した内部に前記パネを収容する各収容溝と、

前記各収容溝内にそれぞれ固定された間に前記パネを配置して当該パネの弾性方向の中心を前記重合面の位置に合わせて保持する各パネ受け部材と、

前記主平歯車および前記副平歯車を前記従動歯車に嚙合した状態で前記主平歯車と前記副平歯車との相対移動に伴う前記パネの伸縮を許容する態様で前記収容溝側の内壁と前記各パネ受け部材との間に設けた隙間部と

を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の産業用ロボットの腕機構。

3 . 前記シザーズギアは、前記従動歯車に嚙合する同じ歯形の主平歯車および副平歯車を重合した形態にして前記主平歯車と前記副平歯車とを相対する回転方向にパネによつて付勢して構成してあり、

前記主平歯車あるいは前記副平歯車の一方に嵌合して前記主平歯車あるいは前記副平歯車の他方の回転方向への移動を許容する態様で設けた摺動子と、前記摺動子を介在して前記主平歯車と前記副平歯車とを重合した形態で係合する係合部材と

を備えたことを特徴とする請求項 1または 2に記載の産業用ロボットの腕機