JPH0480798B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工業用ロボツトのアームの先端等に取
り付けられる手首機構に関する。

〔従来技術〕

従来、工業用ロボツトのアームには屈曲可能と
された手首機構が設けられている。この手首機構
の一例として実開昭56−160790号公報に開示され
たものが知られている。このものは、第５図に示
すように、ロボツト本体に取り付けられたベース
体１に自在継手２を介して多数のリンク（基本ア
ーム）３を連結し、先端に作業員４を設け、シリ
ンダ機構５を縮小作動させることにより第６図に
示すように手首機構を屈曲させることができるよ
うにしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この従来の手首機構は、多数のリンク、自在継
手を用いるので、構造が複雑で大形となり、作業
範囲が狭く、粉塵等が侵入し易いためダストカバ
ーを要し、しかも剛性が不十分であるという問題
点を有している。

この発明は従来のものがもつ以上のような問題
点を解消した手首機構を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の手首機構
は、両端部材間に複数の中間部材を介在させて配
列するとともに、一方の前記端部材および前記複
数の中間部材は、他方の前記端部材の軸線に対し
て、これら両端部材および中間部材を直線状に配
列した状態において順次逆方向に交差する軸線を
中心に、回転自在となつており、前記両端部材お
よび前記複数の中間部材は、一つおいて隣り合う
もの同士が交互に連結回転されるよう、二系統の
駆動系を有していて、前記各駆動系をそれぞれ駆
動する回転駆動機構を具備することを特徴として
いる。

〔作用〕

本発明の手首機構によれば、例えば、他方の端
部材に連結する回転駆動部材に対して、この端部
材と違う駆動系を、対応する回転駆動機構を相対
回転するよう駆動すると、この駆動力は、この回
転駆動機構に連結する駆動系にある中間部材を回
転させることになる。ここで、一方の端部材およ
び複数の中間部材は、他方の端部材の軸線に対し
て、これら両端部材および中間部材を直線状に配
列した状態において順次逆方向に交差する軸線を
中心に、回転自在となつているため、上記のよう
にして一つおいて隣り合うもの同士を駆動するこ
とにより、駆動されない両端部材および中間部材
と駆動されるこれと隣り合う中間部材との軸線
が、これら軸線を連続させると、同方向に向けて
湾曲することになる。このようにして、手首機構
は湾曲されることになる。

〔実施例〕

本発明の第１実施例を、第１図及び第２図を参
照しながら説明する。第１図に示すように両端部
材１１，１２間に複数の中間部材１３，１４，１
５を介在させてこれら複数の中間部材１３，１
４，１５及び両端部材１１，１２が直列にかつ相
互に相対回転可能に配列されている。複数の中間
部材１３，１４，１５は、両端部材１１，１２の
一方即ち端部材１１の軸線１６に対し順次ジグザ
グ状に交差する複数の軸１７，１８，１９，２０
のそれぞれを中心にそれぞれ回転自在とされ、、
これら複数の中間部材１３，１４，１５及び両端
部材１１，１２は第１の連結手段（例えば歯車２
１，２２，２３，２４等）２５及び第２の連結手
段（例えば歯車２６，２７，２８，２９等）３０
により連結されている。第１の連結手段２５に
は、両端部材の一方（例えば端部材１１）に設け
られた第１の回転駆動機構３１が連結され、第２
の連結手段３０には、両端部材の一方（例えば端
部材１１）に設けられた第２の回転駆動機構３２
が連結されており、これら第１，第２の回転駆動
機構３１，３２により両端部材１１，１２及び複
数の中間部材を相対回転可能としている。

第１図に示した手首機構は次のようにして使用
する。両端部材の一方（端部材１１）を例えば工
業用ロボツトのアーム３３に固定して第１の回転
駆動機構３１を軸線１６を中心に回転させると、
この回転力は、歯車２１，２２を介して中間部材
１３に伝わり、この中間部材１３を回転させ、さ
らにこの回転力は歯車２３，２４を介して中間部
材１５に伝わり、この中間部材１５を回転させ
る。

また、第１の回転駆動機構３１を例えば工業用
ロボツトのアーム３３に固定して第２の回転駆動
機構３２を軸線１６を中心に回転させると、この
回転力は、一方の端部材１１に伝わり、この一方
の端部材１１を回転させ、その回転力は歯車２
６，２７を介して中間部材１４に伝わりこの中心
部材１４を回転させ、さらにこの回転力は歯歯車
２８，２９を介して両端部材の他方（端部材１
２）に伝わり、この端部材１２を回転させる。

ここで、第１の回転駆動機構３１を作動させて
端部材１１に対して中間部材１３を180゜回転させ
ると第２図に示す状態となる。このとき、端部材
１２の先端部に設けられた手先の方向Ｐ_０，Ｐ_１−−−
−−→
は、第１の回転駆動機構３１の回転に伴い、継続
的に変化する。

また、第１，第２の回転駆動機構３１，３２を
独立して制御すれば、端部材の先端の手先
Ｐ_０，Ｐ_１−−−−−→の方向を任意の方向へ向けるこ
とがで
きる。

以下、本発明の第２実施例を第３図に基づいて
説明する。

第３図中４１は手首機構の構成部材である一方
の端部材であり、４２は他方の端部材である。両
端部材４１，４２は円筒部材からなつており、こ
れら両端部材４１，４２間には円筒部材からなる
複数の中間部材即ち第１中間部材４３、第２中間
部材４４、第３中間部材４５が介在させられてい
る。これら両端部材４１，４２、第１中間部材４
３、第２中間部材４４、第３中間部材４５の各隣
接端面は一方の端部材４１の軸線４６に対し所定
角度傾斜させられかつ対向させられており、両端
部材４１，４２、第１中間部材４３、第２中間部
材４４、第３中間部材４５は直列にかつ相互に回
転可能に配設されている。

端部材４１は、中段４７を有しており、工業用
ロボツトアーム４８の先端に同軸状にかつベアリ
ング４９を介して回転自在に設けられた円筒軸
（回転駆動機構）５０に、一体的に連結されてい
る。円筒軸５０にはベアリング５１を介して回転
軸（回転駆動機構）５２が同軸状にかつ回転自在
に設けられている。回転軸５２の先端は一方の端
部材４１内に位置させられており、この先端には
かさ歯車５３が固定して設けられている。一方の
端部材４１の中段４７には、一方の端部材４１の
軸線４６に対し所定の角度をもつて交差する第１
軸５４が第１中間部材４３内に延びて一体的に設
けられている。この第１軸５４は一方の端部材４
１の傾斜面５５の略中心を通りこの傾斜面５５と
直交させられている。第１軸５４にはかさ歯車５
６が固定して取り付けられている。

また、第１中間部材４３には、ベアリング５８
ａを介して１軸５４に回転自在に嵌合された歯車
５７が一体的に取り付けられ、この歯車５７はベ
アリング５８ｂを介して一方の端部材４１に回転
自在に取り付けられている。歯車５７は前記かさ
歯車５３に噛み合せられている。第１中間部材４
３は第１軸５４を中心に回回転自在とされてい
る。

また、第２中間部材４４には、その側壁の内面
より内部に突出してブラケツト５９が設けられて
いる。ブラケツト５９には、一方の端部材４１の
軸線４６に対し所定の角度をもつて交差する第２
軸６０が第１中間部材４３内に延びて一体的に設
けられている。第２軸６０は第２中間部材４４の
第１中間部材側傾斜面６１の略中心を通りこの傾
斜面６１と直交させられている。第２軸６０には
かさ歯車６２が固定して取り付けられている。か
さ歯車６２は前記かさ歯車５６と噛み合せられて
いる。また、第１中間部材４３には、ベアリング
６４ａを介して第２軸６０に回転自在に嵌合され
た歯車６３が一体的に取り付けられ、この歯車６
３はベアリング６４ｂを介して第２中間部材４４
に回転自在に取り付けられている。また、ブラケ
ツト５９には、一方の端部材４１の軸線４６に対
し所定の角度をもつて交差する第３軸６５が第３
中間部材４５内に延びて一体的に設けられてい
る。第３軸６５は第２中間部材４４の第３中間部
材側傾斜面６６の略中心を通りこの傾斜面６６と
直交させられている。第３軸６５にはかさ歯車６
７が固定して取り付けられている。第２中間部材
４４は第２軸６０を中心に第２軸６０と共に回転
自在とされている。

また、第３中間部材４５には、ベアリング６９
ａを介して第３軸６５に回転自在に嵌合された歯
車６８が一体的に取り付けられ、この歯車６８は
ベアリング６９ｂを介して第２中間部材４４に回
転自在に取り付けられている。歯車６８は前記歯
車６３と噛み合せられている。

また、他方の端部材４２には中段７０が設けら
れ、この中段７０には、一方の端部材４１の軸線
４６に対し所定の角度をもつて交差する第４軸７
１が第３中間部材４５内に延びて一体的に設けら
れている。第４軸７１は他方の端部材４２の第３
中間部材側傾斜面７２の略中心を通りこの傾斜面
７２と直交させられている。第４軸７１にはかさ
歯車７３が固定して取り付けられており、このか
さ歯車７３は前記かさ歯車６７と噛み合せられて
いる。第４軸７１はベアリング７４を介して第３
中間部材４５に回転自在に連結されている。な
お、第１軸５４，第２軸６０，第３軸６５，第４
軸７１は第３図に示すようにジグザグ状に軸線４
６と交差して設けられている。また、他方の端部
材４２の外端面には手先７５が設けられている。
また、円筒軸５０にはモータ（第２回転駆動機
構）７６が連結され、回転軸５２にはモータ（第
１回転駆動機構）７７が連結されている。なお、
円筒軸５０とモータ７６とにより第２回転駆動機
構が構成され、回転軸５２とモータ７７とにより
第１回転駆動機構が構成されている。

次に、前記のように構成された手首機構の作用
について説明する。一方の端部材４１を回転しな
いようにアーム４８に固定した状態で回転軸５２
を第３図において矢印Ａ方向に所定角度回転させ
る。すると、かさ歯車５３、歯車５７を介して第
１中間部材４３が第１軸５４を中心に第４図に示
す状態に回転する。また、このとき、歯車６３，
６８を介して第３中間部材４５が第３軸６５を中
心に第４図に示す状態に回転し、全体として第４
図に示す状態となる。即ち、回転軸５２を所定回
転角度回転させると、一方の端部材４１（一方の
端部材４１自体は回転しない。）を含み、この端
部材４１から偶数番目の端部材、中間部材は回転
軸５２の回転角度に対し一定比の回転角度回転す
る。

また、回転軸５２を回転しないようにアーム４
８に固定した状態で円筒軸５０を第３図において
矢印Ａ方向に所定回転角度回転させると、円筒軸
５０と共に一方の端部材４１が軸線４６を中心に
回転する。またこのとき、かさ歯車５６，６２を
介して第２中間部材４４が第２軸６０を中心に第
２軸６０と共に回転し、さらにこのとき歯車６
７，７３を介して他方の端部材４２が第４軸７１
を中心に回転する。これにより手先７５は所望の
方向に向けられる。即ち、回転軸５２を固定して
円筒軸５０を所定回転角度回転させられると、一
朋の端部材４１（一方の端部材４自体が回転す
る。）を含み、この端部材４１から奇数番目の端
部材、中間部材は円筒軸５０の回転角度に対し一
定比の回転角度回転する。従つて、円筒軸５０、
回転軸５２を適宜回転させることにより、手先７
５の方向を連続的に変化させることが可能であ
り、手首機構構成部材の作動範囲を広くすること
ができ、この作動範囲内において手先７５を任意
の方向に向けることができる。

〔発明の効果〕

本発明の手首機構によれば、手首の先端を手首
の根元側へ巻き込む状態にまで向けることができ
る。また、中間部材を複数設けたので、手首の柔
軟性が高く、作業範囲が広くなり、しかし、両端
部材および中間部材は二つの駆動系により駆動さ
れ、中間部材が複数あつても駆動系を増やす必要
がない。さらに、回転により手首を湾曲させるた
め、両端部材および中間部材を円筒状にすること
ができ剛性を大とすることができ、しかも駆動系
を内部に設けることが可能となるため防塵構造と
しダストカバーを不要とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる手首機構を示す側面
図、第２図はその手首機構が屈曲した状態を示す
一部省略側面図、第３図は本発明の一実施例を示
す一部省略縦断側面図、第４図はその手首機構が
屈曲した状態を示す一部省略概略側面図、第５図
は従来の手首機構の概略側面図、第６図はその手
首機構が屈曲した状態を示す概略側面図である。 １１，１２…端部材、１３，１４，１５…中間
部材、１６，１７，１８，１９，２０…軸線、２
５…第１の連結手段、３０…第２の連結手段、３
１…第１の回転駆動機構、３２…第２の回転駆動
機構、４１，４２…端部材、４３…第１中間部
材、４４…第２中間部材、４５…第３中間部材、
４６…軸線、５０…円筒軸（第２回転駆動機構）、
５２…回転軸（第１回転駆動機構）、５４…第１
軸、６０…第２軸、６５…第３軸、７１…第４
軸、７５…手先、７６…モータ（第２回転駆動機
構）、７７…モータ（第１回転駆動機構）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両端部材間に複数の中間部材を介在させて配
   列するとともに、 一方の前記端部材および前記複数の中間部材
   は、他方の前記端部材の軸線に対して、これら両
   端部材および中間部材を直鎖状に配列した状態に
   おいて順次逆方向に交差する軸線を中心に、回転
   自在となつており、 前記両端部材および前記複数の中間部材は、一
   つおいて隣り合うもの同士が交互に連結回転され
   るよう、二系統の駆動系を有していて、 前記各駆動系をそれぞれ駆動する回転駆動機構
   を具備することを特徴とする手首機構。