WO2007077698A1 - 密閉型のウォームギヤ式指関節ユニット - Google Patents

Abstract

　ロボットハンドの密閉型のウォームギヤ式指関節ユニット（１）は、そのギヤボックスケース（４）に、ゴムブッシュ（１３）によって塞がれた円形開口部（８２）を備えている。ゴムブッシュ（１３）を取り外すと、円形開口部（８２）からウォーム軸部分（１１Ａ）の軸端面（１１ａ）が露出し、ここに形成されている工具係合部（１１ｂ）に外側からアクセス可能になる。工具係合部（１１ｂ）に、ウォーム軸部分（１１Ａ）を回すための工具を差し込み、当該工具によってウォーム軸部分（１１Ａ）を簡単に回すことができる。ウォーム軸部分（１１Ａ）を回すとウォーム（２）が回り、これに噛み合っている出力側のウォームホィール（３）が回るので関節軸（１２）が回り、その軸端部（１２ａ、１２ｂ）に連結されている旋回アームを所定の位置に移動できる。関節軸を手動操作によって簡単に回すことのできる密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットを実現できる。

Description

密閉型のウォームギヤ式指関節ユニット

技術分野

[0001] 本発明はロボットハンドの指関節ユニットに関し、特に、ウォームギヤを用いて関節 部分が構成されている密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットに関するものである。 背景技術

[0002] ロボットハンドの指関節ユニットとしてはウォームギヤを用いたものが知られている。

ウォームギヤ式指関節ユニットは、回転ァクチユエータと、これによつて回転駆動され るウォーム軸に同軸状に固着されたウォームと、このウォームに嚙み合っているウォー ムホイールと、ウォームホイールが同軸状に固着されている関節軸とを有している。関 節軸の軸端部には、これに直交する状態で旋回アーム (指本体部あるいは指先部） が取り付けられ、関節軸の回転に伴って旋回アームが旋回するようになっている。

[0003] この構成のウォームギヤ式指関節ユニットでは、ウォームとウォームホイールの嚙み 合い部分、関節軸の軸受け部分に異物が侵入すると、円滑な回転が阻害され、これ らの部分の寿命も低下してしまう。また、クリーンルーム内で使用する場合には、これ らの部分に塗布あるいは供給されている潤滑剤が外部に飛散して清浄度を悪化させ る可能性がある。このような弊害を回避するために、ウォーム、ウォームホイール、関 節軸などをギヤボックスケース内に密閉した構成とすることが望ましい。

[0004] ここで、ウォームギヤ式指関節ユニットの場合には、ウォームホイール力もウォームを 逆転できな 、と 、うセルフロック機能が備わって 、る。これは逆転防止機構として有 用ではあるが、回転ァクチユエータが故障した場合などのような非常時には、出力側 力も旋回アームを動かすことができず不便である。特に、密閉型のウォームギヤ式指 関節ユニットの場合には、ギヤボックスケース内にウォームが収納されているので、ゥ オームを手動により回すためにはギヤボックスケースを分解する必要があり、極めて 不便である。

[0005] また、ウォームギヤの嚙み合いにガタツキがあると、それが関節軸に直交する状態 で取り付けられて 、る旋回アームによって増幅され、旋回アームの動きに大きなガタ ツキが生じてしまう。密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットの場合には、密閉型の ギヤボックスケース内にウォームギヤを糸且み込む必要がある。このため、ウォームギヤ の組み込みをガタツキ無ぐまたはガタツキの量を最小限にするなど、精度良く行うこ とが一般に困難である。

発明の開示

[0006] 本発明の課題は、このような問題点に鑑みて、関節軸を手動操作によって簡単に 回すことのできる密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットを提案することにある。

[0007] また、本発明の課題は、ウォームギヤの組み込みをガタツキなく簡単に行うことので きる密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットを提案することにある。

[0008] 上記の課題を解決するために、本発明の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニット は、ウォームと、前記ウォームのウォーム軸を回転駆動する回転ァクチユエータと、前 記ウォームに嚙み合って 、るウォームホイールと、前記ウォームホイールから同軸状 態で突出している関節軸と、前記ウォーム、前記ウォーム軸、前記ウォームホイール および前記関節軸が収納されて!、るギヤボックスケースとを有し、前記関節軸の少な くとも一方の軸端部は前記ギヤボックスケースを貫通して外側に突出しており、前記 ウォーム軸の軸端部には当該ウォーム軸を回すための工具を係合させるための工具 係合部が形成されており、前記ギヤボックスケースには前記工具係合部に外側から アクセス可能な開口部が形成されており、この開口部は、取り外し可能な蓋部材によ つて封鎖されて 、ることを特徴として 、る。

[0009] 本発明の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットでは、そのギヤボックスケースに 開口部が形成されており、ここを封鎖している蓋部材を取り外すと、ウォーム軸の軸端 部に形成されている工具係合部に外側カゝらアクセスできる。したがって、ウォーム軸を 回すための工具を、外側から開口部を介して工具係合部に係合し、当該工具を操作 してウォーム軸を回すことができる。このため、回転ァクチユエータが故障した場合な どにおいても、出力側の関節軸を回すことができるので、そこに取り付けられている旋 回アームを簡単に所定の位置まで移動させることができる。

[0010] ここで、前記工具係合部は、前記軸端部の端面に形成した所定深さの溝または多 角形凹部などの工具差込溝とすることができる。 [0011] また、前記回転ァクチユエータの回転軸を前記ウォーム軸として用いることができる

。すなわち、前記ウォーム軸を、前記回転ァクチユエータの回転軸を延長させて前記 ウォームの軸穴を貫通して延びて 、るウォーム軸部分とし、前記工具係合部が形成さ れている前記ウォーム軸の前記軸端部を、当該回転軸の先端側の軸端部とすること ができる。この場合には、例えば、回転軸のウォーム軸部分の軸端部分の外周面に ネジカ卩ェを施して、ナットとキーによってウォームを固定すればよい。

[0012] この場合、前記ギヤボックスケースにおける前記開口部とは反対側の部位に、前記 回転ァクチユエータの先端部を装着することによって封鎖されて 、る装着用開口部を 形成し、前記回転ァクチユエータの回転軸の先端側の軸端部を、前記開口部の内周 面部分に装着した軸受けによって回転自在の状態で支持した構成とすることができ る。

[0013] また、この場合にお 、て、前記ウォームおよび前記ウォーム軸部分が取り付けられ ている第 1ケース部分と、前記ウォームホイールおよび前記関節軸が取り付けられて いる第 2ケース部分とを備え、前記第 1ケース部分における前記ウォームの外周面が 露出している露出面と、前記第 2ケース部分における前記ウォームホイールの外周面 が露出している露出面とを、シム板を挟み、相互に接合することにより、前記ギヤボッ タスケースが組み立てられており、前記ウォーム軸部分と前記関節軸の軸間距離が 前記シム板によって調整されている構成とすることができる。

[0014] この構成の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットでは、ギヤボックスケースを二分 割構成とし、一方のケース部分にウォーム軸部分を組み込み、他方のケース部分に 関節軸を組み込み、これらの間にシム板を挟むことにより、ウォーム軸部分と関節軸 の軸間距離を調整している。適切なシム板を挟むという簡単な作業により、ウォームと ウォームホイールがバックラッシの無 、嚙み合 、状態、またはバックラッシの量を最小 限に抑えるように調整した嚙み合 、状態となるように、これらを精度良くギヤボックス ケース内に組み込むことができる。

[0015] ここで、前記第 1ケース部分および前記 2ケース部分の組み付け作業を簡単に行う ことができるように、それぞれの露出面に、相補的な形状をしている位置決め部を形 成することが望ましい。 [0016] また、前記第 1ケース部分における前記開口部とは反対側の部位に、前記回転ァク チユエータの先端部を装着することによって封鎖されて 、る装着用開口部を形成し、 前記回転ァクチユエータの回転軸の前記ウォーム軸部分の先端側の軸端部を、前記 開口部の内周面部分に装着した軸受けによって回転自在の状態で支持し、前記第 1 ケース部分における前記ウォーム軸部分に直交する方向の一方の側を前記露出面 とすることができる。

[0017] 本発明の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットでは、ウォーム軸を回すためのェ 具を、外側から開口部を介して工具係合部に係合し、当該工具を操作してウォーム 軸を回すことができる。このため、回転ァクチユエータが故障した場合などにおいても 、出力側の関節軸を回すことができるので、そこに取り付けられている旋回アームを 簡単に所定の位置まで移動させることができる。

[0018] また、本発明の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットでは、ギヤボックスケースを 二分割構成とし、一方のケース部分にウォーム軸部分を組み込み、他方のケース部 分に関節軸を組み込み、これらの間にシム板を挟むことにより、ウォーム軸部分と関 節軸の軸間距離を調整している。適切なシム板を挟むという簡単な作業により、ゥォ ームとウォームホイールがバックラッシの無 、嚙み合 、状態、またはバックラッシの量 を最小限に抑えるように調整した嚙み合い状態となるように、これらを精度良くギヤボ ックスケース内に組み込むことができる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]本発明を適用したウォームギヤ式指関節ユニットの外観斜視図である。

[図 2]図 1のウォームギヤ式指関節ユニットの主要部分を分解して示す分解斜視図で ある。

[図 3A]図 1のウォームギヤ式指関節ユニットの平面図である。

[図 3B]図 1のウォームギヤ式指関節ユニットの側面図である。

[図 3C]図 1のウォームギヤ式指関節ユニットの底面図である。

[図 4A]図 1のウォームギヤ式指関節ユニットの縦断面図である。

[図 4B]図 1のウォームギヤ式指関節ユニットの横断面図である。

発明を実施するための最良の形態 [0020] 以下に、図面を参照して、本発明を適用したロボットハンドの密閉型のウォームギヤ 式指関節ユニットの一例を説明する。

[0021] 図 1は本例の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットを示す外観斜視図であり、図 2はその主要部分を分解して示す分解斜視図である。これらの図を参照して、ウォー ムギヤ式指関節ユニット 1の主要構成を説明する。ウォームギヤ式指関節ユニット 1は 、ウォーム 2およびウォームホイール 3が収納されているギヤボックスケース 4と、このギ ャボックスケース 4に 2本の締結ねじ 5によって締結固定されている回転ァクチユエ一 タ 6とを備えている。ギヤボックスケース 4は、上下に二分割された上側ケース部分 7と 下側ケース部分 8から構成されて 、る。

[0022] 下側ケース部分 8には、回転ァクチユエータ 6の回転軸 11に一体形成されたウォー ム軸部分 11Aおよび、このウォーム軸部分 11Aに同軸状態で固着されて 、るウォー ム 2が収納されている。

[0023] 上側ケース部分 7には、ウォーム 2に嚙み合っているウォームホイール 3、および当 該ウォームホイール 3が同軸状態で固着されて 、る関節軸 12が収納されて 、る。関 節軸 12の両側の軸端部 12a、 12bは、上側ケース部分 7の両側から外方に突出して いる。これら軸端部 12a、 12bには、関節軸 12に直交する方向に延びる指本体部、 指先部などとして機能する不図示の旋回アームが取り付けられる。

[0024] 下側ケース部分 8の前板部分 81には円形開口部 82が形成されており、この円形開 口部 82は、取り外し可能な状態で当該円形開口部 82に取り付けた円盤状のゴムブ ッシュ 13(蓋部材）によって封鎖されている。ゴムブッシュ 13を取り外すと、当該円形 開口部 82から回転軸 11のウォーム軸部分 11Aの軸端面 11aが露出する。この軸端 面 11 aには、回転軸 11を回すための工具（図示せず)を係合できる工具係合部 1 lb が形成されている。本例では、所定深さの六角穴からなる工具差し込み溝が形成さ れている。六角穴の代わりに、すり割り、十字溝などを形成してもよい。また、工具係 合部 l ibとしては、軸端面 11aに形成した突起であってもよい。軸端面 11aの工具係 合部 l ibに工具を差し込むことにより、回転軸 11を簡単に回すことができる。

[0025] また、下側ケース部分 8と上側ケース部分 7は、矩形枠状のシム板 14を挟み、 4本 の締結ボルト 15によって相互に締結固定されている。このシム板 14によって、下側ケ ース部分 8に収納されて 、る回転軸 11のウォーム軸部分 11Aと、上側ケース部分 7 に収納されている関節軸 12 (ウォームホイール軸）との間の軸間距離が調整されてい る。したがって、下側ケース部分 8と上側ケース部分 7を組み立てた状態においては、 下側のウォーム 2と上側のウォームホイール 3とがガタツキ無く嚙み合った状態を形成 できる。

[0026] 図 3A、図 3Bおよび図 3Cは、それぞれ、ウォームギヤ式指関節ユニット 1の平面図 、側面図および底面図である。図 4Aおよび図 4Bはウォームギヤ式指関節ユニット 1 の縦断面図および横断面図である。これらの図も参照して、ウォームギヤ式指関節ュ ニット 1の各部の構造を詳細に説明する。

[0027] まず、ギヤボックスケース 4の下側ケース部分 8は、前後に長い直方体形状をしてお り、その後端部分は開口部 83となっている。ここには、後側から回転ァクチユエータ 6 の先端部 6aが挿入されている。回転ァクチユエータ 6は、筒状ノヽウジング 61と、この 内部に収納されているモータ 62および減速機 63とを備えている。減速機出力軸であ る回転軸 11の先端部分はウォーム 2の軸穴を貫通して延びており、当該部分がゥォ ーム軸部分 11Aとなっている。ウォーム 2は、回転軸 11のウォーム軸部分 11Aの軸 端部にネジカ卩ェを施し、ナット l idとキー l ieによって当該ウォーム軸部分 11Aに固 定されている。

[0028] ウォーム軸部分 11 Aの先端側の軸端部 11cは、下側ケース部分 8の前板部分 81に 形成されている円形開口部 82に同心状態で差し込まれ、当該円形開口部 82の内側 に装着した軸受け 16によって回転自在の状態で支持されている。また、工具係合部 1 lbが形成されて 、るウォーム軸部分 11Aの軸端面 1 laは、ほぼ前板部分 81の表 面と同一位置にあり、円形開口部 82に取り付けたゴムブッシュ 13によって覆い隠さ れている。

[0029] ウォーム軸部分 11Aに固着されているウォーム 2の外周面部分は、下側ケース部分 8の天板部分 84に形成した前後方向に延びる長方形の開口部 85から上方に露出し ている。この開口部 85を取り囲む状態に位置決め用の矩形枠状段面 86が形成され ている。シム板 14は、この矩形枠状段面 86の内側に納まる大きさの矩形枠形状をし ている。 [0030] 一方、上側ケース部分 7は、左右の側板部分 71、 72に関節軸 12が架け渡されて おり、側板部分 71、 72に形成した軸穴 73、 74に装着した軸受け 17、 18によって、 関節軸 12の両端部分が回転自在の状態で支持されている。軸受け 18は外側力も円 環状のウォームホイール 18aによって固定されている。また、関節軸 12の両方の軸端 部 12a、 12bは、側板部分 71、 72から外側に突出している。これらの軸端部 12a、 12 bと軸穴 73、 74の隙間は外側力もオイルシール 19、 20によって封鎖されている。

[0031] ここで、上側ケース部分 7の底板部分 75には長方形の開口部 76が形成され、ここ から、関節軸 12に同軸状態で固着されているウォームホイール 3の下側部分が露出 している。本例では、ウォームホイール 3の下側部分が開口部 76および、下側ケース 部分 8の開口部 85を介して、下側のウォーム 2に嚙み合っている。

[0032] 上側ケース部分 7の底板部分 75の底面には、下側ケース部分 8の位置決め用の矩 形枠状段面 86と相補的な形状の矩形枠状段面 77が開口部 76を取り囲む状態に形 成されている。したがって、下側ケース部分 8の天板部分 84に形成した矩形枠状段 面 86に上側から上側ケース部分 7の底面に形成されている矩形枠状段面 77を嵌め 込むことにより、双方の位置決め状態が形成される。

[0033] これらの矩形枠状段面 86、 77の間には、先に述べたように、矩形枠形状のシム板 14が挟み込まれた状態となっている。シム板 14によって、図 4 (a)に示すように、ゥォ ーム軸部分 11Aと関節軸 12 (ウォームホイール軸）の軸間距離 Lが調整されている。

[0034] このように構成した密閉型のウォームギヤ式指関節ユニット 1においては、入力側の 回転ァクチユエータ 6を駆動制御することなぐ関節軸 12の軸端部 12a、 12bに連結 されている旋回アーム（図示せず)を所定の旋回位置に位置決めする作業を簡単に 行うことができる。

[0035] すなわち、下側ケース部分 8の前板部分 81に取り付けられているゴムブッシュ 13を 取り外すと、円形開口部 82からウォーム軸部分 11Aの軸端面 11aが露出する。した がって、ここに形成した工具係合部 l ibに外側からアクセス可能になる。回転軸 11を 回すための工具（図示せず)の先を工具係合部 l ibに差し込み、当該工具によって 回転軸 11を回すと、出力側のウォームホイール 3を回すことができる。この結果、そこ に同軸状に固着されている関節軸 12が回り、そこに連結されている旋回アームを旋 回させて位置決めすることができる。

[0036] また、本例では、ギヤボックスケース 4が上下に二分割されており、その下側ケース 部分 8には入力側のウォーム 2と回転軸 11の先端側のウォーム軸部分 11Aが組み込 まれており、上側ケース部分 7には出力側のウォームホイール 3および関節軸 12 (ゥォ ームホイール軸）が組み付けられている。したがって、これらの下側ケース部分 8およ び上側ケース部分 7を組み付ける際には、これらの間にシム板 14を挟むことによって 、ウォーム軸部分 11Aと関節軸 12の軸間距離を簡単に調整できる。よって、ウォーム 2およびウォームホイール 3を、バックラッシなく嚙み合った状態、またはバックラッシの 量を最小限に抑えるように調整した嚙み合い状態でギヤボックスケース 4の内部に組 み込む作業を簡単に行うことができる。

[0037] さらに、本例では、上側ケース部分 7および下側ケース部分 8の組み付け面には、 それぞれ相補的な形状をした位置決め用の矩形枠状段面 77、 86を形成してある。 これらを組み付ける際には、双方の矩形枠状段面 77、 86を嵌め合わせることにより、 相対的な位置決め状態が自動的に形成される。よって、これらの組み付け作業を簡 単に行うことができる。

[0038] また、本例では、回転ァクチユエータ 6の回転軸 11の先端側の軸部分をウォーム軸 部分 11 Aとして用いている。一般的なウォームギヤは、その端面に円筒状のボスが 一体形成されており、回転ァクチユエータの回転軸の先端部を当該ボスに止めネジ で固定する構成となっている。また、大きなラジアル力が作用する場合には、ウォーム ギヤの先端部に軸を取り付け、あるいは、先端部軸付きタイプのウォームギヤを使用 し、ウォームギヤの両端を支持するようにしている。本例では、回転軸 11を延長させ て形成したウォーム軸部分 11Aにウォーム 2を固定すると共に、ウォーム 2から突出し ている軸端部を軸受け 16によって支持している。したがって、回転軸に固定するため のボス部分を省略できるので、軸方向の長さを短くでき、また、大きなラジアルカを受 けることができる。さらに、ウォーム 2の組付け作業も簡単にできる。

Claims

請求の範囲

[1] ウォームと、

このウォームのウォーム軸を回転駆動する回転ァクチユエータと、

前記ウォームに嚙み合って 、るウォームホイールと、

前記ウォームホイールから同軸状態で突出している関節軸と、

前記ウォーム、前記ウォーム軸、前記ウォームホイールおよび前記関節軸が収納さ れて 、るギヤボックスケースとを有し、

前記関節軸の少なくとも一方の軸端部は前記ギヤボックスケース力 外側に突出し ており、

前記ウォーム軸の軸端部には、当該ウォーム軸を回すための工具を係合させるた めの工具係合部が形成されており、

前記ギヤボックスケースには前記工具係合部に外側力 アクセス可能な開口部が 形成されており、

この開口部は、取り外し可能な蓋部材によって封鎖されていることを特徴とする密 閉型のウォームギヤ式指関節ユニット。

[2] 請求項 1に記載の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットにおいて、

前記工具係合部は、前記軸端部の端面に形成した所定深さの溝または多角形凹 部であることを特徴とする密閉型のウォームギヤ式指関節ユニット。

[3] 請求項 1に記載の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットにおいて、

前記ウォーム軸は、前記回転ァクチユエータの回転軸を延長させて前記ウォームの 軸穴を貫通して延びているウォーム軸部分であり、

前記工具係合部が形成されている前記ウォーム軸の前記軸端部は、当該回転軸 の先端側の軸端部であることを特徴とする密閉型のウォームギヤ式関節ユニット。

[4] 請求項 3に記載の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットにおいて、

前記工具係合部は、前記軸端部の端面に形成した所定深さの溝または多角形凹 部であることを特徴とする密閉型のウォームギヤ式指関節ユニット。

[5] 請求項 3または 4に記載の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットにおいて、 前記ギヤボックスケースにおける前記開口部とは反対側の部位に、前記回転ァクチ ユエータの先端部を装着することによって封鎖されて 、る装着用開口部が形成され ており、

前記回転軸の先端側の軸端部は、前記開口部の内周面部分に装着した軸受けに よって回転自在の状態で支持されていることを特徴とする密閉型のウォームギヤ式指 関節ユニット。

[6] 請求項 3に記載の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットにおいて、

前記ウォームおよび前記ウォーム軸部分が取り付けられている第 1ケース部分と、 前記ウォームホイールおよび前記関節軸が取り付けられている第 2ケース部分とを備 えており、

前記第 1ケース部分における前記ウォームの外周面が露出している露出面と、前記 第 2ケース部分における前記ウォームホイールの外周面が露出している露出面とを、 シム板を挟み、相互に接合することにより、前記ギヤボックスケースが組み立てられて おり、

前記ウォーム軸部分と前記関節軸の軸間距離が前記シム板によって調整されてい ることを特徴とする密閉型のウォームギヤ式指関節ユニット。

[7] 請求項 6に記載の密閉型のウォームギヤ式指関節ユニットにおいて、

前記第 1ケース部分および前記 2ケース部分の前記露出面には、相補的な形状を して 、る位置決め部が形成されて 、ることを特徴とする密閉型のウォームギヤ式指関 節ユニット。

[8] 請求項 6に記載のウォームギヤ式指関節ユニットにおいて、

前記第 1ケース部分における前記開口部とは反対側の部位に、前記回転ァクチュ エータの先端部を装着することによって封鎖されて!ヽる装着用開口部が形成されて おり、

前記回転軸の先端側の軸端部は、前記開口部の内周面部分に装着した軸受けに よって回転自在の状態で支持されており、

前記第 1ケース部分における前記ウォーム軸部分に直交する方向の一方の側が前 記露出面となっていることを特徴とする密閉型のウォームギヤ式指関節ユニット。

[9] 請求項 7に記載のウォームギヤ式指関節ユニットにおいて、 前記第 1ケース部分における前記開口部とは反対側の部位に、前記回転ァクチュ エータの先端部を装着することによって封鎖されて!ヽる装着用開口部が形成されて おり、

前記回転軸の先端側の軸端部は、前記開口部の内周面部分に装着した軸受けに よって回転自在の状態で支持されており、

前記第 1ケース部分における前記ウォーム軸部分に直交する方向の一方の側が前 記露出面となっていることを特徴とする密閉型のウォームギヤ式指関節ユニット。 請求項 6ないし 9のうちのいずれかの項に記載のウォームギヤ式指関節ユニットに おいて、

前記工具係合部は、前記軸端部の端面に形成した所定深さの溝または多角形凹 部であることを特徴とする密閉型のウォームギヤ式指関節ユニット。