JPH0325314B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はモジユラー型多関節ロボツトの関節部
に好適に用いられる関節用ジヨイントに関し、殊
に円滑な関節曲げ運動が期待でき、然も軸方向伸
縮に対する剛性が大で且つ安価、軽量、コンパク
トな関節用ジヨイントを提供することを目的とす
る。

従来多関節ロボツトの関節部は歯車もしくは油
空圧シリンダの組合せで構成され、構造が複雑で
小形、コンパクトなものは得難く、作動も円滑さ
に欠け、殊に関節部分を自由に取付けたり、取外
したりして必要に応じて継足していくという構成
にはなつておらず、使用箇所或は使用目的に応じ
てその都度設計、製作しなければならなかつた。

これに対してさきに本出願人が出願した特願昭
の関節部は、球面接触で相対摺動回転可能に連結
した一対のハウジングと、該両ハウジング内にそ
れぞれ配設した中央回転軸及び該軸の周囲に等配
した少く共２本の伸縮軸とを各々対向させて備
え、上記中央回転軸と伸縮軸の各対向する軸端を
それぞれ等速ジヨイントで互いに連結する構造で
あつた。このものは前記従来のものに比して構造
が簡単であり、モジユラー型多関節ロボツト用関
節部としてユニツト化することも容易であるが、
等速ジヨイントを用いるという構造に難点があつ
た。

即ち等速ジヨイントは継手としての構造が複雑
であり、小形軽量化が困難で且つ廉価でない。更
に各ジヨイントの曲げ中心を特定することが難し
く、該曲げ中心が一平面内に存するように関節を
組立てることが難しい故、関節曲げ作動が不円滑
となる恐れがあつた。

そこで本発明は上記等速ジヨイントの代りに不
等速ジヨイントを用いて両方の伸縮軸を屈折自
在、且つ一方のジヨイントヨークを一方の伸縮軸
に回転自在に連結し、更に上記両方の伸縮軸及び
中央回転軸同志を互いにベローズを用いて等速回
転可能に連結したものである。この場合は、一般
に不等速ジヨイントの曲げ中心は特定容易である
から組立時に曲げ中心を一平面内に調整すること
が容易であり、また軸方向の押し引きに対する剛
性が高く、廉価で小形軽量化が可能であるから、
前記先願の欠点を悉く解消した上、円滑な関節曲
げ運動が可能で軸方向剛性の高い関節用ジヨイン
トを提供することができる。

以下図示の実施例によつて本発明を説明する
と、第１図は本発明の関節用ジヨイント実施例の
縦断面図、第２図は第１図のＡ部詳細図である
が、基部側匡部材１と先端側匡部材２とが互いに
対向して配置してあり、それぞれに中央回転軸１
１，２１及び伸縮軸１２，１３，２２，２３が配
設してある。上記中央回転軸１１，２１は軸受１
４，２４にて両匡部材１，２に回転自在に支承し
てあり、且つベローズ３によつて互いに等速回転
可能に連結している。上記伸縮軸１２，１３，２
２，２３は中央回転軸１１，２１の周囲に等配し
てあり、且つ同一円周上に存し、１２と２２、１
３と２３とは互いに対向して配置され、第２図に
よつて後述するように不等速ジヨイント４及びベ
ローズ５によつて互いに位置決めされ、且つ曲げ
及び等速回転可能に連結してある。

これらの伸縮軸はすべて等ピツチの雄ねじ部分
を有し、前記両部材１，２に螺刻もしくは埋設し
た雌ねじ部分１５，１６，２５，２６にそれぞれ
螺嵌している。然して雌ねじ１５と２５、１６と
２６及び１５と１６とは互いに反対方向のねじで
あつて、例えば１５と２６を右ねじ、１６と２５
を左ねじとし、伸縮軸１２と１３を共に右回転さ
せると、対向した伸縮軸１２と２２は共に連結部
分に向つて等速、且つ同量移動し（伸張と云う）、
他の対向伸縮軸１３と２３は共に上記と反対の方
向に等速、且つ同量移動し（収縮と云う）、その
結果先端側匡部材２が基部側部匡材１に対して図
の右方向に関節曲げ運動を起す。

尚第１図において、符号１１１は中央回転軸１
１に固着した歯車であつてパルスモータ、エアモ
ータ等の回転駆動源７１に固設したピニオン７１
１に噛合つている。同様に符号１２１は伸縮軸１
２に固着した幅広歯車であつて回転駆動源７２に
固設したピニオン７２１に噛合し、更に中間歯車
６を介して伸縮軸１３上の幅広歯車１３１に噛合
している。上記中間歯車６は軸受６１によつて上
記中央回転軸１１に回転自在に支承してある。ま
た伸縮軸１２，１３の下端部分は直線運動軸受８
１によつて基部側匡部材１の蓋１′に支承してあ
る。伸縮軸２２，２３の上端部分も直線運動軸受
８２にて先端側匡部材２の蓋２′に支承してある。
またねじ部分はボールねじとして形成すると各伸
縮軸の動きがより正確、精緻となる。

次に第２図によつて伸縮軸のジヨイント部分の
詳細を説明すると、伸縮軸１３，１２と２３，２
２の各対向軸端にはそれぞれベローズ取付用フラ
ンジ５１，５２が固着してあり、両者をベローズ
５で連結している。伸縮軸１３，１２の軸端には
更に不等速ジヨイント４の駆動側ヨーク４１が固
着してあり、被動側ヨーク４２は軸４４及び軸受
４５を介して前記フランジ５２に回転自在に支承
してある。符号４３はクロスピンである。上記は
いわゆる十字軸自在継手を用いた一例であるが、
周知のこま形自在継手を用いても同様に構成され
る。

以上の構成になる本発明実施例の関節用ジヨイ
ントにおいて回転駆動源７２によつて伸縮軸１２
を回転させると、ねじ作用によつて前述の通り伸
縮軸１２及び２２がジヨイント部に向つて、もし
くは離間するように移動する。同時に輪列１２
１，６，１３１によつて伸縮軸１３が同期回転
し、ねじ作用によつて伸縮軸１３，２３が伸縮軸
１２，２２と反対の方向に同量移動する。その結
果先端側匡部材２が基部側匡部材１に対して図の
左右方向に傾くこととなり、いわゆる関節曲げ運
動を生ずる。そしてこの時伸縮軸１２，２２のな
す角度の二等分面と、伸縮軸１３，２３のなす角
度の二等分面とが関節曲げ運動の間常に一致して
いるから上記曲げ運動は非常に円滑である。

本実施例の場合、伸縮軸は左右２対であるから
関節曲げは図において左右方向のみであるが、伸
縮軸を３対以上とすれば凡ゆる方向の関節曲げが
可能となる。但しこの時各ジヨイントの曲げ中心
が上記の如く常に一平面内に存するようにしなけ
ればならない。前記先願の等速ジヨイントを用い
た場合は前述の如き理由により一平面内に組立て
ることが難しく、必らずしも満足すべき結果は得
難いのであるが、本発明の不等速ジヨイントにお
いては、曲げ中心はクロスピン４３の中心点もし
くはこま形自在継手の場合はこまに取付けたドラ
イブピンの中心点であつて曲げ運動中に位置が変
化することなく、また組立時の位置の調整も容易
であるから円滑な関節曲げ運動を実現し得るので
ある。このほか本発明の関節用ジヨイントは軸方
向の押し引きに対する剛性が高く、廉価で、小形
軽量化が容易であり、ユニツト化も容易であるか
ら正確且つ精緻なモジユラー型多関節ロボツト用
の関節用ジヨイントとして好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第
２図は第１図のＡ部詳細図である。 符号の説明、１……基部側匡部材、２……先端
側匡部材、３，５……ベローズ、４……不等速ジ
ヨイント、１１……中央回転軸、１２，１３，２
２，２３……伸縮軸、７１，７２……回転駆動
源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに対向して配置した基部側匡部材と先端
   側匡部材とを備え、両匡部材にはそれぞれ１本の
   中央回転軸と、該中央回転軸の周囲に等配した少
   なく共２本の伸縮軸とを互いに対向させて配設
   し、基部側匡部材に配設した上記伸縮軸の前記対
   向軸端に不等速ジヨイントの駆動側を固着し、該
   不等速ジヨイントの被動側は前記先端側匡部材に
   配設した各伸縮軸の前記対向軸端に回転自在に軸
   受支承し、更に両匡部材の中央回転軸及び伸縮軸
   の各対向軸端をそれぞれベローズを用いて等速回
   転可能に連結し、前記各不等速ジヨイントの各曲
   げ中心が常に一平面内に存することとなるように
   各伸縮軸を互いに関連して伸縮させるようにした
   ことを特徴とする関節用ジヨイント。 ２ 基部側匡部材と先端側匡部材にそれぞれ配設
   した伸縮軸はボールねじ式の伸縮軸であつて、上
   記両匡部材に螺刻もしくは固着したボールナツト
   と、該ボールナツトにそれぞれ一連のボールを介
   して螺合した雄ねじ桿とより成る特許請求の範囲
   第１項記載の関節用ジヨイント。 ３ 不等速ジヨイントは、クロスピンとヨーク等
   より成るいわゆる十字軸自在継手である特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の関節用ジヨイン
   ト。 ４ 不等速ジヨイントは、こま、ドライブピン及
   びヨーク等より成るいわゆるこま形自在継手であ
   る特許請求の範囲第１項記載または第２項記載の
   関節用ジヨイント。