JPH0653084U - 工業用ロボットの手首装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具部の回動や位置決めの精度が高く、しか
も耐久性の高いコンパクトな工業用ロボットの手首装置
を提供する。 【構成】 工業用ロボットのアーム部に工具部等を回動
自在に連結する工業用ロボットの手首装置１であり、ロ
ボットのアーム部に支承されたケース１５に、工具部等
を一端に着脱自在とするシャフト１６を軸支させる。シ
ャフト１６にピニオンギア１６ａを設け、ピニオンギア
１６ａを介して互いに対向してピニオンギア１６ａに歯
合する一対のラックギア１７ａ，１８ａをケース１５に
摺動自在に支持して設ける。各ラックギア１７ａ，１８
ａを互いに平行に且つ互いに相反する方向に夫々摺動さ
せる互いに並設された一対のシリンダ装置１９，２０を
設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工業用ロボットのアーム部と工具部とを連結する工業用ロボットの 手首装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の手首装置は、実公昭60-21186号公報に記載されたものが知られ ている。

【０００３】 図５（ａ）に示すように、該手首装置５０は、工業用ロボット本体５１に設け られたアーム部５２と溶接ガン５３等を備える工具部５４とを連結しており、図 ５（ｂ）に示すように、アーム部５２先端の枢軸５５を介して軸支されたケース ５６と、該ケース５６内に回転自在に軸支されて先端に前記工具部５４が連結さ れた回転軸５７と、該回転軸５７に設けられたピニオンギア５７ａと、該ピニオ ンギア５７ａに歯合するラックギア５８ａが設けられた摺動部材５８と、該ラッ クギア５８ａの両端に夫々連結されたピストン５９，６０を介して該摺動部材５ ８を進退させる互いに対向して設けられた一対のシリンダ６１，６２とによって 構成されている。

【０００４】 これにより、前記工具部５４を回動させるとき、各シリンダ６１，６２によっ てピストン５９，６０を同一方向に移動させ、前記ラックギア５８ａを摺動させ ることによってピニオンギア５７ａを介して回転軸５７を回転駆動することがで き、また、工具部５４を回動させる際の位置決めを高精度に行うことができる。

【０００５】 しかし、上記の手首装置５０は、一対のシリンダ６１，６２が対向して側方に 張り出して設けられているので、図示しないワークとシリンダ６１，６２が干渉 するおそれがあり、工具部５４の回転を円滑に行うことができないといった不都 合がある。

【０００６】 また、この種の手首装置は、実公昭61-28711号公報に記載されたものも知られ ている。

【０００７】 図６（ａ）に示すように、該手首装置６３は、工業用ロボット本体６４に設け られたアーム部６５と溶接ガン６６等を備える工具部６７とを連結しており、内 蔵された油圧モータ６８によって工具部６７を回動させる。

【０００８】 該手首装置６３の油圧モータ６８としては、図６（ｂ）に示すように、円筒状 のシリンダ６９と、該シリンダ６９の軸方向に回転自在に軸支された回転軸７０ と、該回転軸７０の一部に設けられ、シリンダ６９内壁に当接状態で回転軸７０ と一体に回動する回転弁７１と、シリンダ６９の一部に設けられ、前記回転軸７ ０に当接してシリンダ６９内部を分割すると共に前記回転弁７１の回動を規制す る規制壁７２とを備え、該規制壁７２の一方側と回転弁７１との間に油圧を供給 する第１の油圧ポート７３と、該規制壁７２の他方側と回転弁７１との間に油圧 を供給する第２の油圧ポート７４とが設けられているものが挙げられる。そして 、該油圧モータ６８の回転軸７０の先端に設けられた工具部取付部材７５を介し て前記工具部６７が連結される。

【０００９】 このように、油圧モータ６８は部品点数が少なく構造が簡単であるためコンパ クトであり、前記工具部６７を回動させるとき、第１の油圧ポート７３或いは第 ２の油圧ポート７４から油圧を供給するだけで回転軸７０を回動させることがで きる。

【００１０】 しかし、上記の油圧モータ６８は、例えば、前記回転弁７１とシリンダ６９の 内壁との当接部分にシール材としてラバーが用いられた場合には、回転弁７１の 摺動抵抗が大きく、工具部６７を回動させる際の位置決め精度が低下する不都合 がある。そこで、シリンダ６９の内壁との当接部分にシール材として金属を用い ることによって回転弁７１の摺動抵抗を小さくすることができるが、その反面、 回転弁７１の摺動摩耗が大きく、オイルリークによる回転出力の低下や、耐久性 が低いといった不都合がある。

【００１１】 更に、前述した手首装置５０，６３は、図示しないが、前記各シリンダ６１， ６２，６９を駆動するための配管等が露出状態で配設されるので、配管に影響さ れて工具部５４，６７の回動や位置決めを円滑に行うことができないといった不 都合がある。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

かかる不都合を解消して、本考案は、工具部の回動や位置決めの精度が高く、 しかも耐久性の高いコンパクトな工業用ロボットの手首装置を提供することを目 的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するために、本考案は、工業用ロボットのアーム部に工具部 等を回動自在に連結する工業用ロボットの手首装置において、前記ロボットのア ーム部に支承されたケースと、該ケースに軸支され前記工具部を一端に着脱自在 に設けられたシャフトと、該シャフトに設けられたピニオンギアと、該ピニオン ギアを介して互いに対向して前記ケースに摺動自在に支持され、前記ピニオンギ アに夫々歯合する一対のラックギアと、各ラックギアを互いに平行に且つ互いに 相反する方向に夫々摺動させる互いに並設された一対のシリンダ装置とを備える ことを特徴とする。

【００１４】 また、本考案においては、油圧切り換えバルブに一端が接続され、前記ケース に設けられた第１の油圧ポートと、前記シャフトの外面に周方向に延在して前記 第１の油圧ポートの他端に連通する油圧流通溝と、前記シャフトの内部にその軸 方向に延在して一端が前記油圧流通溝に接続され他端が前記シャフトの一端で開 口する第２の油圧ポートとを備え、前記シャフトの一端に、油圧駆動機構を備え る工具部等を連結したとき、前記第２の油圧ポートを工具部等の油圧駆動機構に 接続してなることを特徴とする。

【００１５】

【作用】

本考案は、互いに対向する摺動部材に設けられたラックギアに、シャフトに設 けられたピニオンギアが歯合しており、一対のシリンダ装置による摺動部材の摺 動に伴ってシャフトが回動するので、シャフトの回動精度が高くしかも耐久性が 高い。

【００１６】 更に、一対のシリンダ装置を互いに並設して、それらのピストンによって各摺 動部材を互いに平行に且つ互いに相反する方向に夫々摺動させることにより、構 造簡単でコンパクトに構成される。

【００１７】 また、本考案においては、前記第２の油圧ポートをシャフトの内部にその軸方 向に延在させ、該第２の油圧ポートを、該シャフトの外面に周方向に延在する油 圧流通溝を介して前記油圧切り換えバルブに接続された第１の油圧ポートに連通 させることにより、例えば、油圧駆動機構を備えた工具部等を前記シャフトの一 端に連結したとき、該油圧駆動機構を前記第２の油圧ポートに接続することによ って該油圧駆動機構を作動させるための配管は露出しないので該工具部等の回動 が配管によって阻止されることなく円滑な工具部等の回動を行うことが可能とな る。

【００１８】

【実施例】

本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１９】 図１は本考案の装置を含む工業用ロボットの概略説明図、図２は本実施装置の 説明的縦断面図、図３は本実施装置の説明的横断面図、図４は図２及び図３のIV −IV線の説明的断面図である。

【００２０】 本実施例における工業用ロボット１は、図１に示すように、ロボット本体２が 、機台３上のスライドテーブル４にターンテーブル５を介して旋回自在に設けら れており、該ロボット本体２の頂部にはアーム部６が揺動自在に軸支されている 。該アーム部６にはリンク７が平行して備えられており、アーム部６とリンク７ との夫々の先端に枢軸８，９を介してブラケット１０が枢着されている。該ブラ ケット１０には本考案を実施する第１の手首装置１１が連結されており、該第１ の手首装置１１には、該第１の手首装置１１と同様に構成された第２の手首装置 １２が連結されている。該第２の手首装置１２には溶接ガン１３等の工具が連結 されている。

【００２１】 また、前記アーム部６は、ロボット本体２に設けられたシリンダからなる駆動 装置１４によって揺動され、該アーム部６を揺動させたとき該アーム部６とリン ク７によって構成される平行リンク機構によって、前記ブラケット１０に連結さ れた第１、第２の手首装置１１，１２及び溶接ガン１３に上下方向の平行移動が 伝えられる。

【００２２】 前記第１の手首装置１１について詳細に説明する。

【００２３】 該第１の手首装置１１は、図２乃至図４に示すように、前記アーム部６に枢着 された前記ブラケット１０に固定されたケース１５と、該ケース１５に回転自在 に支持されたシャフト１６と、該シャフト１６の軸線に直交して上下方向に摺動 自在の第１の摺動部材１７と、第１の摺動部材１７に前記シャフト１６を介して 対向して第１の摺動部材１７と平行に摺動自在の第２の摺動部材１８と、前記第 １の摺動部材１７の摺動を駆動する第１のシリンダ装置１９と、該第１のシリン ダ装置１９に並設されて前記第２の摺動部材１８の摺動を駆動する第２のシリン ダ装置２０と、第１のシリンダ装置１９及び第２のシリンダ装置２０への油圧の 供給及び後述する第２の手首装置１２への油圧の供給を適宜切り換える図示しな い油圧供給装置に各別に接続された第１、第２の油圧切り換えバルブ２１，２２ とによって構成されている。

【００２４】 前記シャフト１６は、その外周にピニオンギア１６ａが設けられており、該シ ャフト１６の先端には前記第２の手首装置１２を取り付ける取付フランジ２３が 、後端には該シャフト１６の回転角度を検出し表示するポテンションメータ２４ が設けられている。

【００２５】 前記第１の摺動部材１７は、図３に示すように、ケース１５に設けられた案内 部１５ａに沿って摺動自在に設けられており、図４に示すように、前記シャフト １６側には前記ピニオンギア１６ａに歯合する第１ラックギア１７ａが設けられ ている。また、ケース１５には、第１ラックギア１７ａとピニオンギア１６ａと のバックラッシュを防止するために、該第１の摺動部材１７をシャフト１６に向 かって押圧して調整する調整部材２５が設けられている。

【００２６】 前記第２の摺動部材１８は、図３及び図４に示すように、前記第１の摺動部材 １７と同形且つ左右対称に設けられ、ケース１５に設けられた案内部１５ｂに沿 って摺動自在に設けられており、図４に示すように、前記シャフト１６側には前 記ピニオンギア１６ａに歯合する第２ラックギア１８ａが設けられている。更に 、ケース１５には、該第２の摺動部材１８をシャフト１６に向かって押圧して調 整する調整部材２６が設けられている。

【００２７】 前記第１のシリンダ装置１９は、図４に示すように、第１シリンダ２７内を油 圧によって上下する第１ピストン２８が設けられており、該第１ピストン２８は 、前記第１の摺動部材１７の上端に一体に連結されている。前記第１シリンダ２ ７には前記第１の油圧切り換えバルブ２１に接続される第１油圧給排孔２９が形 成されている。

【００２８】 前記第２のシリンダ装置２０は、図４に示すように、前記第１のシリンダ装置 １９と同一の構成であり、第２シリンダ３０内を油圧によって上下する第２ピス トン３１が前記第２の摺動部材１８の上端に一体に連結されている。前記第２シ リンダ３０には前記第１の油圧切り換えバルブ２１に接続される第２油圧給排孔 ３２が形成されている。

【００２９】 以上のように、互いに対向する摺動部材１７，１８に設けられたラックギア１ ７ａ，１８ａに、シャフト１６に設けられたピニオンギア１６ａが歯合しており 、一対のシリンダ装置１９，２０に油圧を供給して摺動部材１７，１８を摺動さ せることによってシャフト１６を回動させるので、シャフト１６の回動精度が高 くしかも耐久性が高い。更に、一対のシリンダ装置１９，２０を互いに並設して 、各摺動部材１７，１８を平行に且つ相反する方向に夫々摺動させるので、構造 簡単でコンパクトとなる。

【００３０】 また、図２及び図３に示すように、前記シャフト１６の後端側と前記ケース１ ５とが摺接される部分には、前記第２の油圧切り換えバルブ２２に夫々接続され た複数の第１の油圧ポート３３，３４が前記ケース１５に形成されており、該第 １の油圧ポート３３，３４に対応して前記シャフト１６には、その外面に周方向 に延在して前記第１の油圧ポート３３，３４に夫々接続される油圧流通溝３５， ３６が形成されている。更に、前記シャフト１６の内部には、その軸方向に延在 して一端が前記油圧流通溝３５，３６に接続されると共に他端が前記取付フラン ジ２３で開口する第２の油圧ポート３７，３８が形成されている。

【００３１】 そして、図１乃至図３に示すように、前記取付フランジ２３には、第２の手首 装置１２が取り付けられている。

【００３２】 該第２の手首装置１２は、主な構成が前記第１の手首装置１１と同様であるた めその詳細な説明は省略するが、図２及び図３に示すように、ケース３９に平行 に軸支された一対の第１、第２シャフト４０，４１を備え、両シャフト４０，４ １が前記第１の手首装置１１のシャフト１６の軸線に直交するように組み合わさ れ、該第２の手首装置１２の一対の第１、第２のシリンダ装置４２，４３が内蔵 された側で前記第１の手首装置１１の取付フランジ２３に連結されている。

【００３３】 前記第１シャフト４０は、前記第１の手首装置１１と同様に、第１、第２のシ リンダ装置４２，４３によって回動され、該第１シャフト４０の回動は増回転ギ ア４４を介して第２シャフト４１に伝達される。該第２シャフト４１の先端には 前記溶接ガン１３を取り付ける取付フランジ４５が、後端には第２該シャフト４ １の回転角度を検出し表示するポテンションメータ４６が設けられている。前記 第１シャフト４０は、図３に示すように、その外周にピニオンギア４０ａが設け られている。また、前記第１及び第２のシリンダ装置４２，４３は、それらの第 １及び第２シリンダ４２ａ，４３ａ内を油圧によって上下する第１及び第２ピス トン４２ｂ，４３ｂが設けられており、該第１及び第２ピストン４２ｂ，４３ｂ は、夫々前記第１シャフト４０のピニオンギア４０ａに対向して歯合するラック ギア４４ａ，４５ａを備える第１及び第２の摺動部材４４，４５の上端に互いに 並設されて一体に連結されている。前記第１及び第２シリンダ４２ａ，４３ａに は第１及び第２油圧給排孔４６，４７が形成されている。

【００３４】 ここで、前記第１の手首装置１１に該第２の手首装置１２を取り付けたとき、 図３に示すように、前記第１の手首装置１１の取付フランジ２３に開口する第２ の油圧ポート３７，３８に該第２の手首装置１２の第１、第２のシリンダ装置４ ２，４３の第１、第２油圧給排孔４６，４７が夫々接続される。なお、本実施例 においては、前記第１の手首装置１１の取付フランジ２３に第２の手首装置１２ を取り付けたが、該取付フランジ２３には図示しないが例えば油圧駆動機構を備 える他の工具部等を取り付けてもよく、この場合に、前記第１の手首装置１１の 第２の油圧ポート３７，３８から他の工具部等の油圧駆動機構を駆動するための 油圧を供給することもできる。

【００３５】 以上のように、前記第１の手首装置１１と第２の手首装置１２とが連結された 状態では、第２の手首装置１２の第１、第２のシリンダ装置４２，４３が、前記 第１の手首装置１１の第２の油圧ポート３７，３８、油圧流通溝３５，３６及び 第１の油圧ポート３３，３４を介して前記第１の手首装置１１に設けられた第２ の油圧切り換えバルブ２２に接続されてそれらの配管が露出しないので、第２の 手首装置１２や溶接ガン１３の回動を配管によって阻止されることなく円滑に行 うことができる。

【００３６】

【考案の効果】

以上のことから明らかなように、本考案は、夫々の摺動部材に設けられたラッ クギアと、前記シャフトに設けられたピニオンギアとの歯合によって、一対のシ リンダ装置による摺動部材の摺動に伴ってシャフトが回動されるので、耐久性が 高いと共にシャフトの回動精度が高く、工具部の回動や位置決めを高精度に行う ことができる。

【００３７】 更に、一対のシリンダ装置を互いに並設して、それらのピストンによって各摺 動部材を互いに平行に且つ互いに相反する方向に夫々摺動させるので、構造が簡 単であり、手首装置全体をコンパクトに形成することができる。

【００３８】 また、前記第２の油圧ポートをシャフトの内部にその軸方向に延在させ、該第 ２の油圧ポートを、該シャフトの外面に周方向に延在する油圧流通溝を介して前 記油圧切り換えバルブに接続された第１の油圧ポートに連通させ、該手首装置の シャフトの一端に、例えば、油圧駆動機構を備えた工具部等を連結したとき、該 油圧駆動機構と前記油圧切り換えバルブとを接続する配管は前記シャフトに内蔵 されて露出しないので工具部等の回動が配管によって阻止されることなく円滑な 工具部等の回動を行うことができる。

【００３９】 従って、本考案によれば、工具部の回動や位置決めの精度が高く、しかもコン パクトであって耐久性の高い工業用ロボットの手首装置を提供することができる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の装置を含む工業用ロボットの概略説明
図。

【図２】本実施装置の説明的縦断面図。

【図３】本実施装置の説明的横断面図。

【図４】図２及び図３のIV−IV線の説明的断面図。

【図５】（ａ）は従来の手首装置を含む工業用ロボット
の概略説明図、（ｂ）は従来の手首装置の説明的断面
図。

【図６】（ａ）は従来の手首装置を含む工業用ロボット
の概略説明図、（ｂ）は油圧モータの説明的断面図。

【符号の説明】

１…工業用ロボット、６…アーム部、１１…手首装置、
１３…工具部、１５…ケース、１６…シャフト、１６ａ
…ピニオンギア、１７ａ，１８ａ…ラックギア、１９，
２０…シリンダ装置、２１，２２…油圧切り換えバル
ブ、３３，３４…第１のポート、３５，３６…流通溝、
３７，３８…第２のポート。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】工業用ロボットのアーム部に工具部等を回
   動自在に連結する工業用ロボットの手首装置において、
   前記ロボットのアーム部に支承されたケースと、該ケー
   スに軸支され前記工具部等を一端に着脱自在に設けられ
   たシャフトと、該シャフトに設けられたピニオンギア
   と、該ピニオンギアを介して互いに対向して前記ケース
   に摺動自在に支持され、前記ピニオンギアに夫々歯合す
   る一対のラックギアと、各ラックギアを互いに平行に且
   つ互いに相反する方向に夫々摺動させる互いに並設され
   た一対のシリンダ装置とを備えることを特徴とする工業
   用ロボットの手首装置。
2. 【請求項２】油圧切り換えバルブに一端が接続され、前
   記ケースに設けられた第１の油圧ポートと、前記シャフ
   トの外面に周方向に延在して前記第１の油圧ポートの他
   端に連通する油圧流通溝と、前記シャフトの内部にその
   軸方向に延在して一端が前記油圧流通溝に接続され他端
   が前記シャフトの一端で開口する第２の油圧ポートとを
   備え、前記シャフトの一端に、油圧駆動機構を備える工
   具部等を連結したとき、前記第２の油圧ポートを工具部
   等の油圧駆動機構に接続してなることを特徴とする請求
   項１記載の工業用ロボットの手首装置。