JP2005014101A

JP2005014101A - 産業用ロボットの手首機構

Info

Publication number: JP2005014101A
Application number: JP2003177901A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Etsuno; 越野　　敦; Koji Ono; 耕治大野
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】幅寸法が小さく、構成部材の形状が簡単な産業用ロボットの手首機構を提供することである。
【解決手段】産業用ロボットの手首機構（１）は、固定アーム（１１）に回動自在に取り付けられ、該機構に対して揺動自在に設けた回動フランジ（４）を有する。減速機構を一体に備えた、揺動用の減速機一体型モータ（６１）が手首機構に設置され、フランジの回動用モータ（７１）を直接に、あるいはこの回動用モータを一端に固定した揺動用の支持部材（３ａ）を介して、揺動用の減速機一体型モータの出力軸（６２）に取り付けて揺動させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットのアーム先端に取り付けられる手首機構に係り、特に、手首機構の先端に設ける回動フランジの揺動構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用ロボットの手首機構として、図２に示す構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１４１９６８号公報
【０００３】
図２において、手首機構１０１は、産業用ロボットの固定アーム１１１の先端に支持されている。手首機構１０１は、アーム１１１に対して矢印ａのように回動自在な回動アーム１０２と、この回動アームに対して揺動自在な揺動アーム１０３と、この揺動アームに対して回動自在なフランジ１０４の３つの部分からなっている。
【０００４】
回動アーム１０２は根元部分１５が円筒状であるが、根元部分から先はコの字状に形成して、左右のハウジング部１６ａ，１６ｂを設けている。ハウジング部１６ａには軸受１８ａが、また、ハウジング部１６ｂには軸受１８ｂがそれぞれ嵌められている。アーム１０３は、軸受１８ａ，１８ｂによって揺動自在に支持され、内部にモータ収納空間を形成している。フランジ１０４は、揺動アーム１０３に嵌められた軸受２７によって回動自在に支持される。
【０００５】
揺動用モータ３１が、揺動アーム１０３のモータ収納空間内に取り付けられ、減速機構３４を介してアーム１０３を駆動する。揺動用モータ３１と減速機構３４は、アーム１０３の揺動軸線３８と同軸に取り付けられている。
一方、揺動アーム１０３のモータ収納空間内には、回動用モータ３２が取り付けられ、減速機構４４を介してフランジ１０４を駆動する。
【０００６】
しかし、この手首機構は、揺動アーム１０３がモータ収納空間を内蔵しているので大きく、これを支承するために、回動アームのハウジング部がさらに大きくなり、それに伴って、手首機構１０１全体の幅寸法ｂが大きくなる。また、揺動アーム１０３は、モータ収納空間を設けているので、形状が複雑である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述した従来の問題点に鑑みて、幅寸法が小さく、構成部材の形状が簡単な産業用ロボットの手首機構を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、本発明は、揺動アームの構造を簡略化し、もって手首機構の全体幅を減少させんとするものである。
本発明による、産業用ロボットの固定アームに回動自在に取り付けられる手首機構は、該機構に対して揺動自在に設けた回動フランジを有する。この手首機構は、減速機構を一体に備えた、揺動用の減速機一体型モータを手首機構に設置し、フランジの回動用モータを直接に、あるいはこの回動用モータを一端に固定した揺動用の支持部材を介して、揺動用の減速機一体型モータの出力軸に取り付けて揺動させることを特徴とする。
このように、フランジの回動用モータと揺動用のモータとを直接に、あるいは回動用モータを把持した揺動用支持部材を介して、連結することによって、フランジ回動用モータを収容するケーシングは不要であり、揺動アームを小さく簡単に形成し、これに伴って、手首機構全体も小さく構成することができる。
【０００９】
揺動用の支持部材は略Ｌ字状断面で、固定アームの軸線の片側のみにおいて揺動用の減速機一体型モータに連結することが好ましい。このような構成により、揺動アームと回動アームの連結に要する領域を少なくして、手首機構をさらに小さくすることができる。
さらに、好適には、減速機構を一体に備えた、回動用の減速機一体型モータを固定アームに設置し、揺動用の減速機一体型モータを直接に、あるいはこの揺動用の減速機一体型モータを一端に固定した回動用の支持部材を介して、回動用の減速機一体型モータの出力軸に取り付けて回動させる。これによって、固定アームと回動アームとの連結構造をも簡略化して、手首機構をさらに小型化することができる。
また、揺動用と回動用の減速機一体型モータは、それぞれモータ部と、減速機構と、主軸受とを防滴構造とすることが好ましい。これによって、従来、回動アームと揺動アームに設けていた防滴構造を廃して、手首機構の構造をさらに簡略化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を、図面に基づいて説明する。
図１を参照すると、本例による手首機構１は、前述の従来例と同様に、ロボットの固定アーム１１に対して矢印ａのように回動自在なアーム２と、この回動アームに対して揺動自在なアーム３と、この揺動アームに対して回動自在なフランジ４を有している。
【００１１】
固定アーム１１は、その先端に、減速機構を一体状に備えた減速機一体型のモータ５１を設けており、このモータは、該モータのケース５３をアーム１１に固定して取り付けられている。
回動アーム２は、略Ｔ字状断面の支持部材２ａと、この支持部材に取り付けた、モータ５１と同様な減速機一体型のモータ６１から成る。回動アーム２は、支持部材２ａのＴ字横棒部分をモータ５１の減速機構出力軸５２に固定して、モータ５１に連結している。
また、モータ６１は、支持部材２ａのＴ字縦棒部分に、該モータのケース６３を固定している。モータ６１は、その回転軸線がモータ５１の回転軸線と直交するように、配置されている。
【００１２】
揺動アーム３は、略Ｌ字状断面の支持部材３ａから成り、この支持部材に、モータ５１と同様な構成の減速機一体型のモータ７１を取り付けている。モータ７１は、その回転軸線がモータ６１の回転軸線と直交するように配向して、該モータのケース７３を揺動アーム支持部材３ａのＬ字横棒部分に固定している。揺動アーム３は、支持部材３ａのＬ字縦棒部分をモータ６１の減速機構出力軸６２に固定して、モータ６１に連結している。
フランジ４は、モータ７１の減速機構出力軸７２に取り付けられている。
【００１３】
かくして、回動アーム２が、モータ５１の駆動によって固定アーム１１に対して回動し、揺動アーム３がモータ７１と共に、モータ６１の駆動によって、回動アーム２に対して揺動し、さらに、フランジ４がモータ７１の駆動によって回転することができる。
【００１４】
上述のモータ５１，６１および７１は、図３に示す構造である。
図３の減速機一体型モータは、モータ部８１と、ハーモニックドライブ減速機構８２と、鍔付き円筒状のケース９３とを主要部品としている。
モータ部８１は、従来のＡＣモータ要部と同様の構成であり、ケース９３内に配設されている。減速機構８２も、モータ部８１と同心となるように、ケース９３内に設けている。
【００１５】
減速機構８２は、ウェーブジェネレータ８４と、出力軸９２を含んでいる。ウェーブジェネレータ８４は、モータ部８１の出力軸に連結されている。ケース９３の内周壁には、ウェーブジェネレータ８４の外周に対向して、サーキュラスプライン８５が形成されている。また、出力軸９２には、ウェーブジェネレータ８４とサーキュラスプライン８５の間に入るフレクスプライン８６を設けている。出力軸９２は、主軸受８３によりケース９３に対して回転可能に支承され、モータ部８１により、ウェーブジェネレータ８４とサーキュラスプライン８５とフレクスプライン８６とを介して駆動される。
【００１６】
主軸受８３はクロスローラ軸受であり、ラジアル荷重とスラスト荷重とモーメント荷重を同時に支持することができる。減速機一体型モータは、オイルシール８８によって内部が密封され、その他の接合面もＯリングで密閉されていて、防滴構造となっている。
【００１７】
本例では、揺動アーム３は、モータ収納空間を要さず、形状が簡単で、安価に容易に製作可能である。また、揺動アーム３を小さくできるため、手首機構１の全体幅寸法ｂも小さくなる。さらに、揺動アーム３を略Ｌ字断面形状の支持部材３ａで構成することによって、揺動アームと回動アームとの連結部を固定アームの軸線に関して片側のみに配置できるので、手首機構１の全体幅寸法ｂがさらに小さくなる。
また、減速機一体型モータがそれ自体で防滴構造であるので、従来は揺動アームと回動アームに設けていた、減速機構、モータおよび主軸受に対する防滴構造が不要となり、手首機構１の構造がさらに簡単になる。
【００１８】
上述した手首機構は一例であって、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではない。
例えば、上述の例では、モータ５１，６１の連結ならびにモータ６１，７１の連結に、それぞれ別個の支持部材を介在させているが、これらの支持部材を廃して、モータ６１，７１のケース９３を相手側のモータの出力軸に直接取り付ける構造とすることもできる。
【００１９】
また、ハーモニックドライブ減速機のかわりに、ＲＶ減速機、サイクロ減速機、遊星歯車減速機など、その他の減速手段を用いても良い。主軸受は、クロスローラ軸受のかわりに、アンギュラ玉軸受、テーパコロ軸受など、その他の軸受を用いることができ、減速機一体型モータの外部に補助の軸受を追加しても良い。また、減速機一体型モータは、モータ部と減速機を個別のケースに収納して、これらケース同士を連結する構造でも良い。減速機一体型モータ６１は取付方法を逆にして、出力軸６２を回動アーム２に固定し、ケース６３を揺動アーム３に固定することもできる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によると、揺動アームを小さく簡単に形成し、手首機構全体も小さく構成することができるので、製造が容易であり、手先が小型で汎用性に優れた産業用ロボットの安価な提供を可能にすると云う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例である産業用ロボット手首機構の概略断面図である。
【図２】従来の産業用ロボット手首機構を示す概略図である。
【図３】図１の手首機構に用いる減速機一体型モータの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１手首機構
２回動アーム
２ａ（回動用）支持部材
３揺動アーム
３ａ（揺動用）アーム
４フランジ
１１固定アーム
５１（回動アーム用）減速機一体型モータ
５２出力軸
６１（揺動アーム用）減速機一体型モータ
６２出力軸
７１（フランジ用）減速機一体型モータ
７２出力軸
８１モータ部
８２ハーモニックドライブ減速機構
８３主軸受

Claims

産業用ロボットの固定アームに回動自在に取り付けられ、回動フランジを揺動自在に設けた手首機構において、
減速機構を一体に備えた、揺動用の減速機一体型モータを手首機構に設置し、前記フランジの回動用モータを直接に、あるいはこの回動用モータを一端に固定した揺動用の支持部材を介して、前記揺動用の減速機一体型モータの出力軸に取り付けて揺動させることを特徴とする手首機構。
請求項１記載の手首機構において、前記揺動用の支持部材は略Ｌ字状断面で、前記固定アームの軸線の片側のみにおいて前記揺動用の減速機一体型モータに連結する、手首機構。
請求項１または２記載の手首機構であって、さらに、減速機構を一体に備えた、回動用の減速機一体型モータを前記固定アームに設置し、前記揺動用の減速機一体型モータを直接に、あるいはこの揺動用の減速機一体型モータを一端に固定した回動用の支持部材を介して、前記回動用の減速機一体型モータの出力軸に取り付けて回動させる、手首機構。
請求項１から３のいずれかに記載の手首機構において、前記揺動用と回動用の減速機一体型モータはそれぞれモータ部と、減速機構と、主軸受とを有し、これらモータ部、減速機構および主軸受は防滴構造である、手首機構。