JPH0852681A - ロボット用作業ハンドの手首機構 - Google Patents
ロボット用作業ハンドの手首機構Info
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- JPH0852681A JPH0852681A JP7206990A JP20699095A JPH0852681A JP H0852681 A JPH0852681 A JP H0852681A JP 7206990 A JP7206990 A JP 7206990A JP 20699095 A JP20699095 A JP 20699095A JP H0852681 A JPH0852681 A JP H0852681A
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- shaft
- wrist mechanism
- robot
- arm
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
- B25J17/0283—Three-dimensional joints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/0008—Balancing devices
- B25J19/0016—Balancing devices using springs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Program-controlled manipulators
- B25J9/02—Program-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
- B25J9/04—Program-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
- B25J9/046—Revolute coordinate type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/20—Control lever and linkage systems
- Y10T74/20207—Multiple controlling elements for single controlled element
- Y10T74/20305—Robotic arm
- Y10T74/20329—Joint between elements
- Y10T74/20335—Wrist
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロボット用作業ハンドを用いた作業の進度管
理を行うにあたって、複雑な演算を行う必要のないロボ
ット用作業ハンドの手首機構を提供する。 【解決手段】 ロボット用作業ハンドの手首機構１は、
ロボットアームのアーム軸４に沿って手首機構１をロボ
ットアームに接続するための筒状部材８と、この筒状部
材８に回転自在に取付られ、工具受け軸６を有し、前記
アーム軸４に対して垂直である第２軸５を中心として回
転し、前記工具受け軸６に対して平行であってかつ手首
機構１が伸張状態にある場合は前記アーム軸４に対して
も平行となる第３軸７を中心としてその一部が回転する
工具ホルダ９とを有する。この時、第３軸７と工具受け
軸６との間隔は、第３軸７とアーム軸４との間隔と等距
離である。
理を行うにあたって、複雑な演算を行う必要のないロボ
ット用作業ハンドの手首機構を提供する。 【解決手段】 ロボット用作業ハンドの手首機構１は、
ロボットアームのアーム軸４に沿って手首機構１をロボ
ットアームに接続するための筒状部材８と、この筒状部
材８に回転自在に取付られ、工具受け軸６を有し、前記
アーム軸４に対して垂直である第２軸５を中心として回
転し、前記工具受け軸６に対して平行であってかつ手首
機構１が伸張状態にある場合は前記アーム軸４に対して
も平行となる第３軸７を中心としてその一部が回転する
工具ホルダ９とを有する。この時、第３軸７と工具受け
軸６との間隔は、第３軸７とアーム軸４との間隔と等距
離である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット用作業ハ
ンドの手首機構及び係る手首機構を有するロボットハン
ドに関する。
ンドの手首機構及び係る手首機構を有するロボットハン
ドに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の手首機構を使用したロボットに
ついては、ＤＥ−Ａ２６ ２７ ４９０に開示されてい
る。このロボットは、自由自在に操作できる５本のリン
クからなるフレーム（five-bar frame）と、ロボットア
ームと、このロボットアームの端部に装着されたグリッ
パとから構成される。
ついては、ＤＥ−Ａ２６ ２７ ４９０に開示されてい
る。このロボットは、自由自在に操作できる５本のリン
クからなるフレーム（five-bar frame）と、ロボットア
ームと、このロボットアームの端部に装着されたグリッ
パとから構成される。
【０００３】しかし、このドイツ特許以降に開発された
精巧な作業用ハンドによって、同特許に開示された単純
なグリッパが代替された結果、ロボットは多数の仕事を
行うことができるようになった。近代産業ロボットは、
例えば、作業用ハンドを用いて、ネジ締め、溶接、はん
だ付けといった作業を行い、更に、ロボット自身がこれ
らの作業に必要な工具を選んで交換することができる。
精巧な作業用ハンドによって、同特許に開示された単純
なグリッパが代替された結果、ロボットは多数の仕事を
行うことができるようになった。近代産業ロボットは、
例えば、作業用ハンドを用いて、ネジ締め、溶接、はん
だ付けといった作業を行い、更に、ロボット自身がこれ
らの作業に必要な工具を選んで交換することができる。
【０００４】従来のロボット用作業ハンドは、例えば、
Ｈ．Ａ．ＳＣＨＬＡＴＴＥＲ ＡＧ．社発行の案内誌、
Ｎｏ．８．１０５．１１．７８ ５Ｍに掲載されている
ような手首機構を有する。これらの手首機構は、単なる
ロボットアームの延長部分ということではなく、ロボッ
トアームとは別個の部分としてロボットアームの端部に
装着されている。したがって、これらの手首機構部分に
設けられている工具受け軸は、ロボートアームの軸と同
一線上にはなく、互いに平行に置かれている。この構成
によれば、ロボットアームは、例えば３６０度回転する
ことができ、これによって、側面から作業や、工具交換
を行うことができるという利点がある。
Ｈ．Ａ．ＳＣＨＬＡＴＴＥＲ ＡＧ．社発行の案内誌、
Ｎｏ．８．１０５．１１．７８ ５Ｍに掲載されている
ような手首機構を有する。これらの手首機構は、単なる
ロボットアームの延長部分ということではなく、ロボッ
トアームとは別個の部分としてロボットアームの端部に
装着されている。したがって、これらの手首機構部分に
設けられている工具受け軸は、ロボートアームの軸と同
一線上にはなく、互いに平行に置かれている。この構成
によれば、ロボットアームは、例えば３６０度回転する
ことができ、これによって、側面から作業や、工具交換
を行うことができるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、２つの軸が互
いにオフセットし合うことにより、ロボットの作業ハン
ドが例えばシーム溶接を行う際の作業進度管理をする場
合、その計算において、高度の緻密さが必要とされる。
これは、２軸がオフセットし合うことによって生じる誤
差を絶えず訂正しなくてはならないためである。
いにオフセットし合うことにより、ロボットの作業ハン
ドが例えばシーム溶接を行う際の作業進度管理をする場
合、その計算において、高度の緻密さが必要とされる。
これは、２軸がオフセットし合うことによって生じる誤
差を絶えず訂正しなくてはならないためである。
【０００６】したがって、回転自在の性能を有し、かつ
簡単に作業進度管理ができるロボット用作業ハンドの手
首機構を開発するにあたり、この点が問題であった。
簡単に作業進度管理ができるロボット用作業ハンドの手
首機構を開発するにあたり、この点が問題であった。
【０００７】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、作業進度管理を行
うにあたって、複雑な演算を行う必要のないロボット用
作業ハンドの手首機構を提供することを目的とする。
とを課題としてなされたものであり、作業進度管理を行
うにあたって、複雑な演算を行う必要のないロボット用
作業ハンド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】前記目的を達成するため
に、第１の発明は、ロボット用作業ハンドの手首機構に
おいて、ロボットアームのアーム軸に沿って前記手首機
構を前記ロボットアームに接続するための接続部と、前
記接続部に回動自在に取り付けられ、工具受け軸を有
し、前記アーム軸に対して垂直である第２軸を中心とし
て回転し、前記工具受け軸に対して平行であってかつ前
記手首機構が伸張状態にある場合は前記アーム軸に対し
ても平行となる第３軸を中心としてその一部が回転する
工具ホルダと、を有し、前記第３軸と前記工具受け軸と
の間隔は、前記第３軸と前記アーム軸との間隔と等距離
であることを特徴とする。
に、第１の発明は、ロボット用作業ハンドの手首機構に
おいて、ロボットアームのアーム軸に沿って前記手首機
構を前記ロボットアームに接続するための接続部と、前
記接続部に回動自在に取り付けられ、工具受け軸を有
し、前記アーム軸に対して垂直である第２軸を中心とし
て回転し、前記工具受け軸に対して平行であってかつ前
記手首機構が伸張状態にある場合は前記アーム軸に対し
ても平行となる第３軸を中心としてその一部が回転する
工具ホルダと、を有し、前記第３軸と前記工具受け軸と
の間隔は、前記第３軸と前記アーム軸との間隔と等距離
であることを特徴とする。
【０００９】また、前記工具ホルダの可動部分は、回動
可能範囲内の経路上の互いに少なくとも１８０度の間隔
をあけた２位置に固定され、前記可動部分が第２位置に
置かれる場合は、前記工具受け軸が前記アーム軸と同軸
上に位置することを特徴とする。
可能範囲内の経路上の互いに少なくとも１８０度の間隔
をあけた２位置に固定され、前記可動部分が第２位置に
置かれる場合は、前記工具受け軸が前記アーム軸と同軸
上に位置することを特徴とする。
【００１０】また、前記各軸を中心として回転する前記
可動部分に対する駆動力は、前記接続部内部で回転する
少なくとも一本のシャフトを介してロボットアームから
伝えられることを特徴とする。
可動部分に対する駆動力は、前記接続部内部で回転する
少なくとも一本のシャフトを介してロボットアームから
伝えられることを特徴とする。
【００１１】また、内シャフトおよび、前記内シャフト
と同軸上にある中空シャフトが前記ロボットアームおよ
び前記接続部の内部に設けられ、前記内シャフトによっ
て前記工具受け軸に対する駆動力を供給し、前記中空シ
ャフトによって前記工具ホルダを前記第２軸を中心とし
て回転させるための駆動力を提供することを特徴とす
る。
と同軸上にある中空シャフトが前記ロボットアームおよ
び前記接続部の内部に設けられ、前記内シャフトによっ
て前記工具受け軸に対する駆動力を供給し、前記中空シ
ャフトによって前記工具ホルダを前記第２軸を中心とし
て回転させるための駆動力を提供することを特徴とす
る。
【００１２】また、工具受け軸への駆動力の供給は、前
記内シャフトから、一組の傘歯車と、第２軸を駆動する
第２シャフトと、もう一組の傘歯車と、内歯車と噛合す
る外歯車を伴う第３軸と、前記内歯車に固定された第１
スプロケットと、チェーンと前記工具受け軸に装着され
た第２スプロケットを通して行われることを特徴とす
る。
記内シャフトから、一組の傘歯車と、第２軸を駆動する
第２シャフトと、もう一組の傘歯車と、内歯車と噛合す
る外歯車を伴う第３軸と、前記内歯車に固定された第１
スプロケットと、チェーンと前記工具受け軸に装着され
た第２スプロケットを通して行われることを特徴とす
る。
【００１３】また、前記外歯車の外周直径は、前記第２
スプロケットの外周直径とほぼ同じであることを特徴と
する。
スプロケットの外周直径とほぼ同じであることを特徴と
する。
【００１４】また、前記工具ホルダの固定部分に対する
前記工具ホルダの前記可動部分の位置づけは、前記可動
部分と前記固定部分との間の少なくとも１本のピンによ
って行われることを特徴とする。
前記工具ホルダの前記可動部分の位置づけは、前記可動
部分と前記固定部分との間の少なくとも１本のピンによ
って行われることを特徴とする。
【００１５】また、前記工具ホルダの前記可動部分およ
び前記固定部分の双方は、それぞれ係合部を有し、前記
可動部分が前記第２軸を中心として回転することによっ
て、前記アーム軸と前記工具受け軸との成す角度が所定
の角度に達すると、前記係合部が互いに係合し、その結
果、前記可動部分が前記第３軸を中心として回転するこ
とを特徴とする。
び前記固定部分の双方は、それぞれ係合部を有し、前記
可動部分が前記第２軸を中心として回転することによっ
て、前記アーム軸と前記工具受け軸との成す角度が所定
の角度に達すると、前記係合部が互いに係合し、その結
果、前記可動部分が前記第３軸を中心として回転するこ
とを特徴とする。
【００１６】また、前記係合部の係合による前記可動部
分の回転は、前記工具受け軸と前記アーム軸とが同軸上
にある位置から開始され、その後１８０度回転すること
を特徴とする。
分の回転は、前記工具受け軸と前記アーム軸とが同軸上
にある位置から開始され、その後１８０度回転すること
を特徴とする。
【００１７】また、少なくとも１本のピンにより、前記
係合開始時点で工具ホルダの固定部分と可動部分との接
続を自動的に解き、前記可動部分が１８０度回転した時
点で前記工具ホルダの前記固定部分と前記可動部分とを
自動的に接続させることを特徴とする。
係合開始時点で工具ホルダの固定部分と可動部分との接
続を自動的に解き、前記可動部分が１８０度回転した時
点で前記工具ホルダの前記固定部分と前記可動部分とを
自動的に接続させることを特徴とする。
【００１８】さらに、前記係合部の係合は、一連の歯型
形状によって行われることを特徴とする。
形状によって行われることを特徴とする。
【００１９】従って、本発明の手首機構を用いることに
よって、ロボットアームのアーム軸の位置を中心として
工具の動作中心となる工具受け軸の位置を容易に認識す
ることが可能になると共に、工具受け軸を含むツールホ
ルダの位置制御を容易に行うことができるので、作業進
度の管理を行うにあたって、工具の位置を認識するのに
複雑な演算を行う必要がなく、良好なロボット用作業ハ
ンドの操作・管理、また、このようなロボット用作業ハ
ンドの手首機構を有するロボットの操作・管理を行うこ
とができる。
よって、ロボットアームのアーム軸の位置を中心として
工具の動作中心となる工具受け軸の位置を容易に認識す
ることが可能になると共に、工具受け軸を含むツールホ
ルダの位置制御を容易に行うことができるので、作業進
度の管理を行うにあたって、工具の位置を認識するのに
複雑な演算を行う必要がなく、良好なロボット用作業ハ
ンドの操作・管理、また、このようなロボット用作業ハ
ンドの手首機構を有するロボットの操作・管理を行うこ
とができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明は、多用な方法で実施する
ことができる。以下、本発明における二つの好適な実施
形態について、図面に基づき説明する。
ことができる。以下、本発明における二つの好適な実施
形態について、図面に基づき説明する。
【００２１】図１に示すファイブバーロボット２は、基
本的に、５本のリンク棒を含むフレーム２５と、ロボッ
トアーム３と、本発明に係る手首機構１とから構成され
る。前記手首機構１には手首機構用駆動装置２６が接続
されている。前記手首機構１はロボットアーム３の端部
に装着され、駆動装置２６により、ロボットアーム３に
設けられたシャフトを通して駆動される。図２（ａ）
は、手首機構１のより詳細な図である。
本的に、５本のリンク棒を含むフレーム２５と、ロボッ
トアーム３と、本発明に係る手首機構１とから構成され
る。前記手首機構１には手首機構用駆動装置２６が接続
されている。前記手首機構１はロボットアーム３の端部
に装着され、駆動装置２６により、ロボットアーム３に
設けられたシャフトを通して駆動される。図２（ａ）
は、手首機構１のより詳細な図である。
【００２２】図１と図２（ａ）とを合わせ見ると明らか
なように、手首機構１には筒状部材８から成る接続部が
設けられている。この接続部はフランジ接続部２７によ
りロボットアーム３に接続される。筒状部材８の縦軸が
ロボットアーム３のアーム軸（main axis ）４を定め
る。
なように、手首機構１には筒状部材８から成る接続部が
設けられている。この接続部はフランジ接続部２７によ
りロボットアーム３に接続される。筒状部材８の縦軸が
ロボットアーム３のアーム軸（main axis ）４を定め
る。
【００２３】手首機構１の工具ホルダ９は、筒状部材８
の側面に回動可能に装着される。工具ホルダ９は３６０
度回転可能であり、アーム軸４に対して直角に伸びる第
２軸５を中心として３６０度以上回転することができ
る。つまり、工具ホルダ９は第２軸５の周囲を無制限に
回転することができるわけである。工具ホルダ９の工具
受け軸６は、手首機構１が伸張位置にある場合、アーム
軸４と平行に伸びる。
の側面に回動可能に装着される。工具ホルダ９は３６０
度回転可能であり、アーム軸４に対して直角に伸びる第
２軸５を中心として３６０度以上回転することができ
る。つまり、工具ホルダ９は第２軸５の周囲を無制限に
回転することができるわけである。工具ホルダ９の工具
受け軸６は、手首機構１が伸張位置にある場合、アーム
軸４と平行に伸びる。
【００２４】本発明に係る手首機構１には、アーム軸４
および工具受け軸６に対して平行に伸びる第３軸７が設
けられている。つまり、手首機構１が伸張位置にある場
合、第３軸７は第２軸５に対して直角に位置する。第３
軸７は、アーム軸４および工具受け軸６のそれぞれから
等距離に位置する。工具ホルダ９の可動部分２２は、固
定部分２３に対して、この第３軸７を中心として回転す
ることができる。
および工具受け軸６に対して平行に伸びる第３軸７が設
けられている。つまり、手首機構１が伸張位置にある場
合、第３軸７は第２軸５に対して直角に位置する。第３
軸７は、アーム軸４および工具受け軸６のそれぞれから
等距離に位置する。工具ホルダ９の可動部分２２は、固
定部分２３に対して、この第３軸７を中心として回転す
ることができる。
【００２５】図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、工具
ホルダ９の可動部分２２が回転して形成する３つの有益
な位置を示す。図２（ａ）では、アーム軸４と、工具受
け軸６と、第３軸７とは同一平面上に位置する。従来の
手首機構においても、この位置関係を形成することがで
きる。工具ホルダ９の可動部分２２を９０度回転させる
と、図２（ｂ）で示す位置を形成する。この位置は、作
業範囲において上方空間が狭い場合に有用である。
ホルダ９の可動部分２２が回転して形成する３つの有益
な位置を示す。図２（ａ）では、アーム軸４と、工具受
け軸６と、第３軸７とは同一平面上に位置する。従来の
手首機構においても、この位置関係を形成することがで
きる。工具ホルダ９の可動部分２２を９０度回転させる
と、図２（ｂ）で示す位置を形成する。この位置は、作
業範囲において上方空間が狭い場合に有用である。
【００２６】可動部分２２を上記と同じ方向に更に回転
させると、図２（ｃ）で示す位置を形成する。アーム軸
４と工具受け軸６とは、それぞれ第３軸７から等距離に
位置するので、図２（ｃ）で示す位置にある場合は、ア
ーム軸４と工具受け軸６とは同軸上に置かれることにな
る。このような位置関係をとることの利点は、例えば、
シーム溶接に際して手首機構１の作業進度管理を行う場
合、ロボットアーム３の工具受け軸６とアーム軸４とを
同軸上に置く構成のために、計算上の緻密さを著しく減
少することができることである。さらに、この位置にお
いては、手首機構１の必要空間は最小限ですむという利
点もある。
させると、図２（ｃ）で示す位置を形成する。アーム軸
４と工具受け軸６とは、それぞれ第３軸７から等距離に
位置するので、図２（ｃ）で示す位置にある場合は、ア
ーム軸４と工具受け軸６とは同軸上に置かれることにな
る。このような位置関係をとることの利点は、例えば、
シーム溶接に際して手首機構１の作業進度管理を行う場
合、ロボットアーム３の工具受け軸６とアーム軸４とを
同軸上に置く構成のために、計算上の緻密さを著しく減
少することができることである。さらに、この位置にお
いては、手首機構１の必要空間は最小限ですむという利
点もある。
【００２７】工具ホルダ９の可動部分２２を固定部分２
３に対して固定するためには、ピンを用いて手動あるい
は自動で行うことができる。手動で行う場合は、最初に
ピン（図示せず）を取り除き、次に可動部分２２を図２
（ａ）、（ｂ）あるいは（ｃ）で示すいずれかの位置に
設定してから、再びピンを押し込んで固定する。図示し
た３位置よりも多くの、あるいは少ない位置を設定する
ことができる。例えば、継続的に角度調整可能にしても
よい。また、上述の操作をモータやアクチュエータを用
いて自動で行ってもよい。
３に対して固定するためには、ピンを用いて手動あるい
は自動で行うことができる。手動で行う場合は、最初に
ピン（図示せず）を取り除き、次に可動部分２２を図２
（ａ）、（ｂ）あるいは（ｃ）で示すいずれかの位置に
設定してから、再びピンを押し込んで固定する。図示し
た３位置よりも多くの、あるいは少ない位置を設定する
ことができる。例えば、継続的に角度調整可能にしても
よい。また、上述の操作をモータやアクチュエータを用
いて自動で行ってもよい。
【００２８】図３は、手首機構１の内部構造を示す。筒
状部材８はフランジ接続部２７を有しており、これを介
してロボットアーム３（図示せず）に接続する。ロボッ
トアーム３と筒状部材８とは共通の軸（アーム軸４）を
有する。２本のシャフトがロボットアーム３と筒状部材
８の内部に伸張配列されている。つまり、内シャフト１
０と該内シャフト１０の回りに配置される中空シャフト
（図示せず）とが筒状部材８の軸と同軸上に延びてい
る。
状部材８はフランジ接続部２７を有しており、これを介
してロボットアーム３（図示せず）に接続する。ロボッ
トアーム３と筒状部材８とは共通の軸（アーム軸４）を
有する。２本のシャフトがロボットアーム３と筒状部材
８の内部に伸張配列されている。つまり、内シャフト１
０と該内シャフト１０の回りに配置される中空シャフト
（図示せず）とが筒状部材８の軸と同軸上に延びてい
る。
【００２９】内シャフト１０の端部には傘歯車が設けら
れ、これに噛み合う傘歯車１１を介して、第２軸５を形
成する第２シャフト１２を駆動する。第２シャフト１２
のもう一方の端部には同様の傘歯車が設けられている。
これは一組の傘歯車１３の一部を成し、この傘歯車１３
によって、水平に設けられている第３シャフト１４を駆
動する。第３シャフト１４のもう一方の端部には外歯車
１５が設けられている。この外歯車１５はこれより大型
の内歯車１６と噛合する。内歯車１６は第３軸７を中心
として回転し、該内歯車１６は第１スプロケット１７に
固定接続されている。チェーン１８が第１スプロケット
１７から第２スプロケット１９に掛けられている。第２
スプロケット１９は工具受け軸６の上に配置されるの
で、チェーン１８によって工具受けが駆動されることに
なる。このように、工具ホルダ９の可動部分２２が第３
軸７を中心として回転している間でも、工具受け軸６を
駆動することができる。外歯車１５の外周の直径は、基
本的に、第２スプロケット１９の外周の直径と等しく、
そのために外歯車１５と第２スプロケット１９（一組の
歯車）との間で、１対１での力の伝達が可能である。こ
の結果、工具受け軸６と駆動シャフト１０とは１分間あ
たりの回転数が同じになる。
れ、これに噛み合う傘歯車１１を介して、第２軸５を形
成する第２シャフト１２を駆動する。第２シャフト１２
のもう一方の端部には同様の傘歯車が設けられている。
これは一組の傘歯車１３の一部を成し、この傘歯車１３
によって、水平に設けられている第３シャフト１４を駆
動する。第３シャフト１４のもう一方の端部には外歯車
１５が設けられている。この外歯車１５はこれより大型
の内歯車１６と噛合する。内歯車１６は第３軸７を中心
として回転し、該内歯車１６は第１スプロケット１７に
固定接続されている。チェーン１８が第１スプロケット
１７から第２スプロケット１９に掛けられている。第２
スプロケット１９は工具受け軸６の上に配置されるの
で、チェーン１８によって工具受けが駆動されることに
なる。このように、工具ホルダ９の可動部分２２が第３
軸７を中心として回転している間でも、工具受け軸６を
駆動することができる。外歯車１５の外周の直径は、基
本的に、第２スプロケット１９の外周の直径と等しく、
そのために外歯車１５と第２スプロケット１９（一組の
歯車）との間で、１対１での力の伝達が可能である。こ
の結果、工具受け軸６と駆動シャフト１０とは１分間あ
たりの回転数が同じになる。
【００３０】筒状部材８の内部に設けられた中空シャフ
ト（図示せず）は、一組のハンドギア３０を介して工具
ホルダ９の固定部分２３を回転駆動する。固定部分２３
は第３軸７を中心としては回転しない。この様な回転
は、理論的には、工具ホルダ９が図２（ｃ）で示す位置
にない場合にのみ行うことができる。工具ホルダ９が図
２（ｃ）の位置にある場合は、固定部分２３の自由な回
転が阻害されてしまう。図４は、手首機構１が図３と同
様の位置にある場合の正面図であり、この図から工具ホ
ルダ９の可動部分２２の位置が分かるであろう。可動部
分２２には止め穴（drilled hole）が設けられており、
ピン２１はこの穴に嵌合して固定部分２３の受け穴に達
する。ピンが止め穴に嵌合すると、グラブねじ２７によ
って固定される。固定部分２３には、多数の受け穴が設
けられていることにより、可動部分２２を回転させて何
通りかの位置に固定することができ、例示した３つの回
転位置にも設定することができる。
ト（図示せず）は、一組のハンドギア３０を介して工具
ホルダ９の固定部分２３を回転駆動する。固定部分２３
は第３軸７を中心としては回転しない。この様な回転
は、理論的には、工具ホルダ９が図２（ｃ）で示す位置
にない場合にのみ行うことができる。工具ホルダ９が図
２（ｃ）の位置にある場合は、固定部分２３の自由な回
転が阻害されてしまう。図４は、手首機構１が図３と同
様の位置にある場合の正面図であり、この図から工具ホ
ルダ９の可動部分２２の位置が分かるであろう。可動部
分２２には止め穴（drilled hole）が設けられており、
ピン２１はこの穴に嵌合して固定部分２３の受け穴に達
する。ピンが止め穴に嵌合すると、グラブねじ２７によ
って固定される。固定部分２３には、多数の受け穴が設
けられていることにより、可動部分２２を回転させて何
通りかの位置に固定することができ、例示した３つの回
転位置にも設定することができる。
【００３１】本発明の特に有益な実施形態を図５と図６
とに示す。この構成においても前述の図に含まれる部分
と同様の部分については同じ番号を用いて示す。工具ホ
ルダ９の固定部分２３には、弓状に並んだ一連の歯３０
が設けられている。工具ホルダ９の可動部分２２にも、
これらの歯３０に対応する一連の歯３１が設けられてい
る。双方の歯３０および３１は、それぞれ第２軸５から
半径方向に等距離の位置に置かれている。
とに示す。この構成においても前述の図に含まれる部分
と同様の部分については同じ番号を用いて示す。工具ホ
ルダ９の固定部分２３には、弓状に並んだ一連の歯３０
が設けられている。工具ホルダ９の可動部分２２にも、
これらの歯３０に対応する一連の歯３１が設けられてい
る。双方の歯３０および３１は、それぞれ第２軸５から
半径方向に等距離の位置に置かれている。
【００３２】一連の歯３０および３１が設けられること
により、次に説明する効果を生じる。すなわち、アーム
軸４と工具受け軸６とが同軸上にある状態に置かれた工
具ホルダ９の可動部分２２が、第２軸５を中心として、
例えば１３５度といった任意の角度範囲でいずれかの方
向に回転を開始すると間もなく、工具ホルダ９の可動部
分２２に設けられた一連の歯３１が工具ホルダ９の固定
部分２３に設けられた一連の歯３０と噛合する。このよ
うな歯３０と歯３１との噛合により、可動部分２２が第
２軸５の周囲をさらに回転する間に、可動部分２２は第
３軸７を中心として上向きにも回転する。この上向きの
回転によって可動部分２２は、工具ホルダ９の固定部分
２３、あるは筒状部材８と衝突することがない。一連の
歯３０および３１は、可動部分２２が第２軸５を軸とし
て１８０度回転する間に第３軸７を中心として１８０度
回転するように形成されているため、これらの回転が終
了した時には、可動部分２２は図５および図６において
破線で示す位置２２’に位置する。この時、工具受け軸
６は一点鎖線で示される位置６’に移動する。可動部分
２２を固定部分２３に固定する際には、ピン２１で行う
ことが望ましい。好適な実施形態においては、可動部分
２２が第２軸５および第３軸７をそれぞれ軸とする回転
を開始する以前に、これらのピン２１を外して固定部分
２３と可動部分２２との位置関係を解き、回転終了後に
再びピン２１を差し込んで可動部分２２と固定部分２３
とを固定結合する。
により、次に説明する効果を生じる。すなわち、アーム
軸４と工具受け軸６とが同軸上にある状態に置かれた工
具ホルダ９の可動部分２２が、第２軸５を中心として、
例えば１３５度といった任意の角度範囲でいずれかの方
向に回転を開始すると間もなく、工具ホルダ９の可動部
分２２に設けられた一連の歯３１が工具ホルダ９の固定
部分２３に設けられた一連の歯３０と噛合する。このよ
うな歯３０と歯３１との噛合により、可動部分２２が第
２軸５の周囲をさらに回転する間に、可動部分２２は第
３軸７を中心として上向きにも回転する。この上向きの
回転によって可動部分２２は、工具ホルダ９の固定部分
２３、あるは筒状部材８と衝突することがない。一連の
歯３０および３１は、可動部分２２が第２軸５を軸とし
て１８０度回転する間に第３軸７を中心として１８０度
回転するように形成されているため、これらの回転が終
了した時には、可動部分２２は図５および図６において
破線で示す位置２２’に位置する。この時、工具受け軸
６は一点鎖線で示される位置６’に移動する。可動部分
２２を固定部分２３に固定する際には、ピン２１で行う
ことが望ましい。好適な実施形態においては、可動部分
２２が第２軸５および第３軸７をそれぞれ軸とする回転
を開始する以前に、これらのピン２１を外して固定部分
２３と可動部分２２との位置関係を解き、回転終了後に
再びピン２１を差し込んで可動部分２２と固定部分２３
とを固定結合する。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第３軸と工具受け軸との間隔と前記第３軸とアーム軸と
の間隔とを等距離にする手首機構を用いることによっ
て、ロボットアームのアーム軸の位置を中心として工具
の動作中心となる工具受け軸の位置を容易に認識するこ
とが可能になると共に、工具受け軸を含むツールホルダ
の位置制御を容易に行うことができるので、作業進度の
管理を行うにあたって、工具の位置を認識するのに複雑
な演算を行う必要がなく、良好なロボット用作業ハンド
の操作・管理、また、このようなロボット用作業ハンド
の手首機構を有するロボットの操作・管理を行うことが
できる。
第３軸と工具受け軸との間隔と前記第３軸とアーム軸と
の間隔とを等距離にする手首機構を用いることによっ
て、ロボットアームのアーム軸の位置を中心として工具
の動作中心となる工具受け軸の位置を容易に認識するこ
とが可能になると共に、工具受け軸を含むツールホルダ
の位置制御を容易に行うことができるので、作業進度の
管理を行うにあたって、工具の位置を認識するのに複雑
な演算を行う必要がなく、良好なロボット用作業ハンド
の操作・管理、また、このようなロボット用作業ハンド
の手首機構を有するロボットの操作・管理を行うことが
できる。
【図１】 本発明に係るロボット用作業ハンドの手首機
構を有するロボットの側面図と手首機構の調整範囲とを
示す図である。
構を有するロボットの側面図と手首機構の調整範囲とを
示す図である。
【図２】 本発明に係るロボット用作業ハンドの手首機
構の工具ホルダが回転することによって、図１に示す手
首機構の代表的な３位置（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を示す
説明図である。
構の工具ホルダが回転することによって、図１に示す手
首機構の代表的な３位置（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を示す
説明図である。
【図３】 本発明に係るロボット用作業ハンドの手首機
構の長手方向の断面図である。
構の長手方向の断面図である。
【図４】 図３において矢印Ｉで示す方向から見た手首
機構の正面図である。
機構の正面図である。
【図５】 本発明に係るロボット用作業ハンドの手首機
構の他の実施形態を示す側面図である。
構の他の実施形態を示す側面図である。
【図６】 図５に示す実施形態の上面図である。
１ 手首機構、３ ロボットアーム、４ アーム軸、５
第２軸、６ 工具受け軸、７ 第３軸、９ 工具ホル
ダ、１０ 内シャフト、１１，１３ 傘歯車、１２ 第
２シャフト、１４ 第３シャフト、１５ 外歯車、１６
内歯車、１７第１スプロケット、１８ チェーン、１
９ 第２スプロケット、２１ ピン、２２ 可動部分、
２３ 固定部分。
第２軸、６ 工具受け軸、７ 第３軸、９ 工具ホル
ダ、１０ 内シャフト、１１，１３ 傘歯車、１２ 第
２シャフト、１４ 第３シャフト、１５ 外歯車、１６
内歯車、１７第１スプロケット、１８ チェーン、１
９ 第２スプロケット、２１ ピン、２２ 可動部分、
２３ 固定部分。
Claims (11)
- 【請求項１】 ロボット用作業ハンドの手首機構におい
て、 ロボットアームのアーム軸に沿って前記手首機構を前記
ロボットアームに接続するための接続部と、 前記接続部に回動自在に取り付けられ、工具受け軸を有
し、前記アーム軸に対して垂直である第２軸を中心とし
て回転し、前記工具受け軸に対して平行であってかつ前
記手首機構が伸張状態にある場合は前記アーム軸に対し
ても平行となる第３軸を中心としてその一部が回転する
工具ホルダと、 を有し、 前記第３軸と前記工具受け軸との間隔は、前記第３軸と
前記アーム軸との間隔と等距離であることを特徴とする
ロボット用作業ハンドの手首機構。 - 【請求項２】 請求項１記載のロボット用作業ハンドの
手首機構において、 前記工具ホルダの可動部分は、回動可能範囲内の経路上
の互いに少なくとも１８０度の間隔をあけた２位置に固
定され、前記可動部分が第２位置に置かれる場合は、前
記工具受け軸が前記アーム軸と同軸上に位置することを
特徴とするロボット用作業ハンドの手首機構。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のロボット
用作業ハンドの手首機構において、 前記各軸を中心として回転する前記可動部分に対する駆
動力は、前記接続部内部で回転する少なくとも一本のシ
ャフトを介してロボットアームから伝えられることを特
徴とするロボット用作業ハンドの手首機構。 - 【請求項４】 請求項３記載のロボット用作業ハンドの
手首機構において、 内シャフトおよび、前記内シャフトと同軸上にある中空
シャフトが前記ロボットアームおよび前記接続部の内部
に設けられ、前記内シャフトによって前記工具受け軸に
対する駆動力を供給し、前記中空シャフトによって前記
工具ホルダを前記第２軸を中心として回転させるための
駆動力を提供することを特徴とするロボット用作業ハン
ドの手首機構。 - 【請求項５】 請求項４記載のロボット用作業ハンドの
手首機構において、 工具受け軸への駆動力の供給は、前記内シャフトから、
一組の傘歯車と、第２軸を駆動する第２シャフトと、も
う一組の傘歯車と、内歯車と噛合する外歯車を伴う第３
軸と、前記内歯車に固定された第１スプロケットと、チ
ェーンと前記工具受け軸に装着された第２スプロケット
を通して行われることを特徴とするロボット用作業ハン
ドの手首機構。 - 【請求項６】 請求項５記載のロボット用作業ハンドの
手首機構において、 前記外歯車の外周直径は、前記第２スプロケットの外周
直径とほぼ同じであることを特徴とするロボット用作業
ハンドの手首機構。 - 【請求項７】 請求項２または請求項３または請求項４
または請求項５または請求項６記載のロボット用作業ハ
ンドの手首機構において、 前記工具ホルダの固定部分に対する前記工具ホルダの前
記可動部分の位置づけは、前記可動部分と前記固定部分
との間の少なくとも１本のピンによって行われることを
特徴とするロボット用作業ハンドの手首機構。 - 【請求項８】 請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４または請求項５または請求項６または請
求項７記載のロボット用作業ハンドの手首機構におい
て、 前記工具ホルダの前記可動部分および前記固定部分の双
方は、それぞれ係合部を有し、前記可動部分が前記第２
軸を中心として回転することによって、前記アーム軸と
前記工具受け軸との成す角度が所定の角度に達すると、
前記係合部が互いに係合し、その結果、前記可動部分が
前記第３軸を中心として回転することを特徴とするロボ
ット用作業ハンドの手首機構。 - 【請求項９】 請求項８記載のロボット用作業ハンドの
手首機構において、 前記係合部の係合による前記可動部分の回転は、前記工
具受け軸と前記アーム軸とが同軸上にある位置から開始
され、その後１８０度回転することを特徴とするロボッ
ト用作業ハンドの手首機構。 - 【請求項１０】 請求項７または請求項８または請求項
９記載のロボット用作業ハンドの手首機構において、 少なくとも１本のピンにより、前記係合開始時点で工具
ホルダの固定部分と可動部分との接続を自動的に解き、
前記可動部分が１８０度回転した時点で前記工具ホルダ
の前記固定部分と前記可動部分とを自動的に接続させる
ことを特徴とするロボット用作業ハンドの手首機構。 - 【請求項１１】 請求項８または請求項９または請求項
１０記載のロボット用作業ハンドの手首機構において、 前記係合部の係合は、一連の歯型形状によって行われる
ことを特徴とするロボット用作業ハンドの手首機構。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4428488.8 | 1994-08-12 | ||
| DE4428488A DE4428488C1 (de) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | Handgelenk für die Arbeitshand eines Roboters |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0852681A true JPH0852681A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=6525474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7206990A Pending JPH0852681A (ja) | 1994-08-12 | 1995-08-14 | ロボット用作業ハンドの手首機構 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5775171A (ja) |
| JP (1) | JPH0852681A (ja) |
| DE (1) | DE4428488C1 (ja) |
| FR (1) | FR2723545B1 (ja) |
| GB (1) | GB2292367B (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE508735C2 (sv) * | 1995-01-27 | 1998-11-02 | Asea Brown Boveri | Handledsenhet till en industrirobot |
| RU2481057C1 (ru) * | 2011-12-20 | 2013-05-10 | Юрий Иванович Русанов | Устройство горизонтального возвратно-поступательного разворота аппаратов диагностики после подъема многофункциональной диагностико-хирургической робототехнической системы для операционного стола с возможностью информационно-компьютерного управления им. ю.и. русанова |
| RU2524337C1 (ru) * | 2013-06-26 | 2014-07-27 | Юрий Иванович Русанов | Устройство подъема и разворота сферической диагностико-хирургической и реанимационной робототехнической системы с возможностью информационно-компьютерного управления ю.и. русанова |
| RU2524013C1 (ru) * | 2013-06-26 | 2014-07-27 | Юрий Иванович Русанов | Устройство продольного возвратно-поступательного настенного смещения сферической диагностико-хирургической и реанимационной робототехнической системы с возможностью информационно-компьютерного управления ю.и. русанова |
| JP6518037B2 (ja) * | 2014-04-28 | 2019-05-22 | 川崎重工業株式会社 | 産業用ロボット |
| JP7424816B2 (ja) * | 2019-12-13 | 2024-01-30 | ファナック株式会社 | ロボットの関節構造 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2019351A1 (de) * | 1970-04-22 | 1971-11-04 | Rheinische Nadelfab Gmbh | UEbersetzeinrichtung bei Fertigungsvorrichtungen |
| US3922930A (en) * | 1974-12-23 | 1975-12-02 | Nasa | Remotely operable articulated manipulator |
| DE2627490B2 (de) * | 1976-06-18 | 1979-12-20 | H.A. Schlatter Ag, Schlieren (Schweiz) | Manipulator |
| CS254214B1 (en) * | 1986-02-03 | 1988-01-15 | Stanislav Minar | Industrial robot's modular orientation device |
| DE3626610A1 (de) * | 1986-08-06 | 1988-02-18 | Fibro Gmbh | Portalsystem |
| DE59101525D1 (de) * | 1990-02-23 | 1994-06-09 | Stefan Kerpe | Antrieb mindestens zweier konzentrischer Wellen zum Bewegen einer Robotor-Abtriebseinrichtung. |
| JP2826556B2 (ja) * | 1990-11-28 | 1998-11-18 | キヤノン株式会社 | 工業用ロボツト |
| US5305653A (en) * | 1991-09-30 | 1994-04-26 | Tokico Ltd. | Robot wrist mechanism |
| JP2722295B2 (ja) * | 1992-05-22 | 1998-03-04 | ファナック株式会社 | 小軌跡加工装置 |
-
1994
- 1994-08-12 DE DE4428488A patent/DE4428488C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-07-17 GB GB9514614A patent/GB2292367B/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-08-10 FR FR9509810A patent/FR2723545B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1995-08-11 US US08/514,248 patent/US5775171A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-08-14 JP JP7206990A patent/JPH0852681A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2292367A (en) | 1996-02-21 |
| US5775171A (en) | 1998-07-07 |
| FR2723545A1 (fr) | 1996-02-16 |
| DE4428488C1 (de) | 1995-10-26 |
| GB2292367B (en) | 1996-09-11 |
| FR2723545B1 (fr) | 1997-08-14 |
| GB9514614D0 (en) | 1995-09-13 |
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