JPH01257592A - 産業用ロボットの手首機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アーク溶接、スポット溶接、シーリング、ウ
ォーターカット、ハンドリング等の作業に用いられる産
業用ロボットの手首機構に関するものであり、作業ツー
ルを取付フランジに回動自由に支承して、作業ツールに
連結したホース又はケーブルにねじれ作用が付与されな
いようにしたものである。

従来、５軸多関節型ロボットでは、作業ツールはその制
御のために取付フランジに固定してあり、作業ツール用
のワイヤ・ホース等の配置は、ロボットの外周にはわせ
て取付けている。

また、６軸多関節型ロボットにおいては、下腕の内部を
中空にして内部にワイヤ・ホース等を配備するものがあ
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のアーム外周にワイヤ又はホースを取付けたロボッ
トにあっては、作業中の手首の動作によってワイヤ・ホ
ース等が手首に干渉したり、はさまれたり、又ねじれや
引張り等の強い力が働くことで、断線したり、ホースが
つぶれる等の問題があった。

また、６軸多関節ロボットにあっては、作業ツール自体
の回転もプログラム制御されるため、下腕の内部にワイ
ヤ・ホースを内封したものでは、手首の動作によってこ
れらワイヤ・ホースをねじったり、引張ったりする作用
は不可避であり、結局ワイヤを断線したり、ホースをつ
ぶす危険があり、ワイヤ・ホースのねじれ対策として下
腕内で十分に弛めて配置していたが、置型なるねじり反
復作用がワイヤ・ホースの損傷を来たしていた。

〔課題を解決するための手段、及び作用〕例えば、第１
図（＾）に示す如く、下腕３内の中心を占める中空部に
ワイヤ・ホース６を挿通し、軸芯線０−０に対称形の作
業ツール５をワイヤ・ホース先端に連結すると共に、下
腕の基端のベアリングＢ２と取付フランジ５０の支承部
のベアリングＢ、とでワイヤ・ホース６及び作業ツール
を回動自由に支承する。

ワイヤ・ホース６は、下腕基端と手首先端とで回動自由
に支承されているため、下腕の制御回転及び内筒７の制
御回転によるＴ軸手打回転及びβ軸手首振りの手首動作
を受けてワイヤ・ホース６にねじりモーメントが生じて
も、各ベアリングＢ＋、Ｂｚのスリップ回動によってワ
イヤ・ホース６はねじれ形態を呈することはない。

また、作業ツール５は軸芯線０−０に対称形であるので
、手首先端４０に対して０−０軸のまわりに回動しても
作業上何ら支障を生ずることがない。

〔実施例〕

第２図は、本発明を実施したアーク溶接用５軸多関節型
ロボットの全体斜視図であり、第３図はその軸構成略示
図である。

図から明らかな如く、該ロボットは、ベースＢ上に旋回
台Ｂ、を介して旋回軸１がθ軸旋回し、旋回台Ｒ１の上
端には関節Ｊ、を介して上腕２がＷ軸回転し、上腕２の
上端には関節Ｊ、を介して下腕３がＵ軸回転するように
前方に突出し、下腕３は基部の回転部ＲｔによってＴ軸
手首回転を行うと共に、先端の関節Ｊ、を介して作業ツ
ール５をβ軸手首振りする如く構成されている。

本発明は、第２図及び第３図に示すロボットに於ける手
首機構に関して、以下の各側に示す如く適用した。

〔例１］ 第１図（＾）に示す如く、中空筒から成る下腕３の内部
に内筒７を配設し、下腕３の先端に手首４をベアリング
Ｂ、によってβ軸手首振りするように連結すると共に、
内筒７内から手首４内にかけて軸芯０−０上にワイヤ・
ホース６を挿通して基端部のベアリングＢ８と先端部の
ベアリングＢ、とによって回動自由に支承し、ワイヤ・
ホース６先端に０−０軸線に対称形の作業ツール５を取
付け、作業ツール５の取付フランジ５０を手首先端４０
で回動自由に支承した。

下腕３は、手首回転モータＭ、から減速機りを介して回
転駆動し、内筒７は、手ｉ振り用モータＭ、から減速機
りを介して回転駆動し、手首４の傘歯車９には、内筒７
先端の中央孔にワイヤ・ホースを遊び挿通した傘歯車８
を噛合した。

得られた手首機構にあっては、プログラム制御された各
モータＭ、及びＭ２の回転によって手首４がγ軸回転及
びβ軸振り運動して作業ツール（溶接トーチ）５を自在
に偏向操作したが、手首４の動作によって生起されるワ
イヤ・ホース６に対するねじりモーメントは全てベアリ
ングＢ２と８１とによって滑り回転で除去され、手首動
作のどのような偏向に際してもワイヤ・ホースに何らね
じりの残留は生じることなく、また作業ツール５は、０
−０軸芯対称形状のために、手首動作によって手首先端
４０との相対回動（ワイヤ・ホースのねじり除去のため
に生じる相対回動）が生じても、作業に何ら支障を生じ
なかった。

〔例２〕 第１図（８）に示す如く、手ｄ振り用モータＭ２を下腕
３内に配し、ワイヤ・ホース６の側方に配した小さな傘
歯車「から手直傘歯車９に回転伝達した後城速機りを介
して手首のβ軸振り動作を制御した点を除き、例１と同
一構成とした。

得られた手ｉ機構にあっては、傘歯車「と９との間で生
じたバックラッシュが減速機によって好ｊ！カに減少さ
れた。その他は例１と同一・の作用効果を奏した。

〔例３〕 第１図（Ｃ）に示す如く、手ｉ４の傘歯車９′をワイヤ
・ホース配置線である軸０−０に対して４５゜の傾きを
有し１つ、線Ｏ−０と交わる軸芯線Ｘ−Ｘのまわりに回
転させ、手首４を線Ｘ−Ｘのまわりにβ軸振りさせた点
を除き、例１と同一構成とした。

得られた手直機構にあっては、作業ツール５を綿Ｘ−Ｘ
のまわりに回動する姿勢制御が出来た。

その他は例１と同一の作用効果を奏した。

なお、線Ｘ−Ｘの線Ｏ−０に対する傾斜角が、０°から
９０°の範囲内で適宜に選定実施出来ることは、５業・
石にとって自明である。

〔発明の効果］ 作業ツールが手肖゛先端の取付は面に対して回動しても
支障を来たさないタイプのものに限り、ワイヤ・ホース
に何らねじれを引起こすことなく、ワイヤ・ホースを下
腕内部にコンパクトに配備出来る。

ワイヤ・ホースが下腕内に直線状に配置出来、手首の動
作偏向時にもワイヤ・ホースにねじれが生じないため、
作業ツールへのワイヤ・ホースからの材料供給の制御が
容易に出来る。

ワイヤ・ホースが下腕の内部に配置されたため、ロボッ
トの作業性及び操作性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図の（＾）、　（８１，（Ｃ）各回は、本発明の各
実施例の概略断面図である。 第２図は、本発明を適用したロボットの全体斜視図であ
り、第３図はその軸構成説明図である。 １・・・旋回軸、　　　　２・・・上腕、３・・・下腕
、　　　　　　４・・・手首、５・・・作業ツール、　
　　６・・・ワイヤ・ホース、７・・・内筒、　　　　
　８．８’、９．９’・・・傘歯車、４０・・・手首先
端、　　５０・・・取付フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下腕（３）を中空にし、下腕内部に作業ツールに連
   結したワイヤ・ホース（６）を挿通して、手首の動作に
   よって生ずるワイヤ・ホースのねじれをワイヤ・ホース
   （６）の自由回動によって除去することを特徴とする産
   業用ロボットの手首機構。 ２、ワイヤ・ホース（６）先端に連結した作業用ツール
   （５）が軸芯線（Ｏ−Ｏ）対称形状であり、該作業用ツ
   ールを軸芯線（Ｏ−Ｏ）のまわりに回動自由に手首先端
   （４０）に支承した請求項１に記載の手首機構。 ３、作業ツール（５）を先端（４０）に回動自由に支承
   した手首（４）を、線（Ｏ−Ｏ）と交わる線（Ｘ−Ｘ）
   のまわりにβ軸手首振りする請求項２に記載の手首機構
   。