JPH10512814A - 工業用ロボットの手首ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はロボットアーム（２４）の先端に着脱可能に固定するための手首ハウジング（１２）を備えた工業用ロボット手首ユニットに関するものである。二つのフォークアーム（１４，１６）を有する手首ハウジング（１２）は旋回可能に取付けられた傾斜ハウジング（３０）を支持し、傾斜ハウジング（３０）自体回転可能に取付けられかつその上に外部工具を取付け得るターンテーブル（３２）を支持する。傾斜ハウジング（３０）は、ハウジング内の歯車装置（４８，５０；５２，５４；６８，７０）から発生する反作用力がフォークアーム（１４，１６）を押離すことを防止するようにフォークアーム（１４，１６）の間に積極的に拘束して設置される。

Description

【発明の詳細な説明】 工業用ロボットの手首ユニット 本発明は、ロボットアームの先端に固定するためのそして間に傾斜ハウジング が旋回可能に取付けられる二つのフォークアームを有する手首ハウジングを備え 、前記傾斜ハウジングは自体回転可能に取付けられかつその上に先端器具を取付 け得るターンテーブルを支持し、手首ハウジングには第１および第２駆動軸が回 転可能に取付けられ、前記第１駆動軸は第１および第２歯車装置を介してターン テーブルを第１軸線の周りに回転せしめることができ、前記第２駆動軸は第３歯 車装置を介して傾斜ハウジングを第１軸線と交差する第２軸線の周りに旋回せし めることができる、工業用ロボットの手首ユニットに関するものである。 上記型の従来公知の手首ユニットにおいて、前記歯車装置は手首ハウジングに 、或る作動状態の間歯車装置に発生する反作用力がフォークアームを、ターンテ ーブルに取付けられる工具の位置決めの正確さを阻害する好ましくない方法で、 押離し得るように、取付けられてきた。これは手首ハウジングの大きさを大きく することによって回避しうるが、しかしながら、このことは好ましくない手首ハ ウジング全体の重量の増加をもたらした。 したがって、本発明の目的は前記欠点を回避する手首ユニットを提案すること である。このため、冒頭に記載された手首ユニットは、本発明によれば、傾斜ハ ウジングが、第１、第２および第３歯車装置に発生する反作用力によりフォーク アームの押離しを防止するように、フォークアームの間に積極的に拘束されるこ とを特徴としている。 本発明の別の目的は、たとえば、コンパクトで、製造が容易しかも歯車列およ び傾斜ハウジングを高い精度でまた公差の問題を少なくして設置し得る手首ハウ ジングを有するこの種の型の手首ユニットを実現することである。手首ハウジン グはシール面の数が少なくしたがって漏洩の傾向も少なく、傾斜ハウジングを両 方のフォークアームの間に取付けることが可能になる。 これらのおよび他の目的は従属項に記載された特徴を有する本発明による手首 ユニットによって達成される。 以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明するが、その中で、 第１図はロボットアームの先端に取付けられた本発明による手首ユニットの部 分縦断面図であり、 第２図はロボットアームの端部から見た第１図に示されたた手首ユニットの端 面図である。 第１図を参照すると、本発明による工業用ロボット用の、全体的に符号１０を 付した手首が示されている。手首１０は原則として間に溝形空間を画定する二つ のフォークアーム１４および１６を備えた先端フォーク形手首ハウジング１２を 有し、それらの側壁１８，２０および底壁２２は第１図に示されている。 手首ハウジング１２は、（図示しない）ねじ固定具によりロボットアーム２４ の先端に取付けるためのものである。しかしながら、第２図はハウジング１２の 碇着フランジ２８における碇着ねじ用の四つの通孔２８を示している。 手首ハウジング１２には、横軸線Ａの周りに旋回可能に取付けられ、かつ縦方 向に配置された軸線Ｂの周りに回転可能に取付けられたターンテーブル３２を自 体公知の方法で支持するいわゆる傾斜ハウジング３０が設けられている。ターン テーブル３２上には、溶接ユニット、つかみ装置、噴霧塗装ノズル等のような、 （図示しない）選択された工具を取付けることができる。ターンテーブル３２お よびその軸３４を支持する傾斜ハウジング３０の部分は、フォークアーム１４， １６の間の空間内で、３６０°以下の円弧上で軸線Ａの周りに旋回可能である。 軸線Ａはターンテーブル３２の回転軸線Ｂに垂直に配置されている。 ターンテーブル３２を回転せしめるため、手首ハウジング１２内には、ハウジ ング１２の縦方向の、好適にはターンテーブル３２の回転軸線に平行な孔を通っ て延長する第１二次駆動軸３６が取付けられている。複列の角接触玉軸受３８内 に軸線方向および半径方向に取付け得る駆動軸３６は、好適には円筒形歯車４２ が回転不能に取付けられる入力端４０を有し、歯車４２はロボットアーム２４の 手首ハウジング１２内に挿入し得る第１一次駆動軸４６の端部の好適には円筒形 の駆動歯車４４に噛合う。二次駆動軸３６の他端はハイポイド歯車５０に噛合う ハイポイドピニオン４８の形式の出力端であり、ハイポイド歯車５０は駆動軸３ ６に垂直な軸線Ａの周りに回転可能に、かつピニオン４８の外側に取付けられて いる。ハイポイドピニオン４８およびハイポイド歯車５０は一緒に第１ハイポイ ド歯車装置を形成する。ハイポイド歯車５０のハブには円錐形駆動歯車５２が回 転不能に取付けられ、円錐形駆動歯車５２自体傾斜ハウジング３０に回転可能に 取付けられ、かつターンテーブル３２の軸３４に回転不能に接続された傘歯車５ ４に係合している。 ロボットアーム２４の第１一次駆動軸４６が回転するとき、回転運動は歯車装 置４４，４２を介して二次駆動軸３６に伝達され、二次駆動軸３６自体第１ハイ ポイド歯車装置４８，５０およびアングル歯車装置５２，５４を介して、軸線Ｂ の周りの回転運動を軸３４にしたがってターンテーブル３２に伝達する。軸線Ｂ は第１図に示す中立位置において、一次駆動軸４６の中心軸線Ｃと同軸である。 中心軸線Ｃをロボットアーム２４がその周りに回転する軸線とするのが好適であ る。 傾斜ハウジング３０を手首ハウジング１２の軸線Ａの周りに旋回せしめるため 、第２二次駆動軸５６もまた回転可能に取付けられている。第２二次駆動軸５６ はハウジング１２の縦方向に、好適には第１二次駆動軸３６に平行な孔を通って 延長している。第１二次駆動軸３６のように、第２二次駆動軸５６は二列の角接 触玉軸受５８に軸線方向にかつ半径方向に取付けられ、また好適には円筒形の歯 車６２が回転不能に取付けられた入力端６０を有し、歯車６２はロボットアーム ２４の第２一次駆動軸６６の端部上の好適には円筒形の駆動歯車６４と噛合って いる。駆動歯車６４は第１一次駆動軸４６上の円筒形駆動歯車４４と同軸にただ しそこから軸線方向に離して配置されている。図示の実施例において、円筒形駆 動歯車４４，６４は同数の歯を有し、したがって、一次および二次駆動軸４６， ３６および６６，５６の歯車比はそれぞれ１：１である。歯数したがってこれら の歯車装置における歯車比は、もちろん、所望に応じて変更することができる。 二次駆動軸５６の他端は、第１二次駆動軸３６のように、ハイポイドピニオン ６８の形式の出力端であり、ハイポイドピニオン６８は二次駆動軸５６に垂直な 軸線Ａの周りに回転可能に取付けられかつ第１ハイポイド歯車装置４８，５０の ハイポイド歯車５０と同軸であるハイポイド歯車７０と噛合っている。ハイポイ ド歯車７０はねじ７２によって傾斜ハウジング３０に固定的に接続されている。 ロボットアーム２４の第１一次駆動軸４６を同軸的に囲む第２一次駆動軸６６ が回転するとき、回転運動は円筒形歯車装置６４，６２を介して第２二次駆動軸 ５６に伝達され、第２二次駆動軸５６は自体第２ハイポイド歯車装置６８，７０ を介して傾斜ハウジング３０および軸線Ａの周りに取付けられたターンテーブル ３２に回転を伝達する。 第２図から分かるように、二次駆動軸３６，５６したがってそれらの円筒形歯 車４２，６２の中心軸線ＤおよびＥは、同軸の円筒形駆動歯車４４，６４を通る 中心面Ｆの同じ側に設置され、円筒形駆動歯車４４，６４は歯車噛合い、したが って二つの円筒形歯車装置４４，４２および６４，６２の間隔を、手首ハウジン グ１２全体を僅かに半径方向に、第２図の矢印Ｐの方向に変位させることによっ て同時に調節することが可能である。 手首ハウジング１２は一体に製造され、かつ傾斜ハウジング３０およびハイポ イド歯車５０，７０を挿入して取付けることができるように、十分に大きい開口 が第１図のフォークアーム１６に設けられている。この開口はカバー７４によっ て閉鎖され、カバー７４は取付け後ハウジング１２にねじ止め７６される。ボル ト７８によってカバー７４に支持された支持円板８０は、上方テーパーローラ軸 受８２を所定位置に保持し、その外側レースはハイポイド歯車７０および傾斜ハ ウジング３０の上端を心出しする。カバー７４内のニードルスラスト軸受８４は ハイポイド歯車７０の外側を支持する。 ハイポイド歯車装置のハイポイド歯車５０は、ニードルスラスト軸受８６およ び下方フォークアーム１４内のテーパーローラ軸受８８によってその外側を支持 されている。円錐形駆動歯車５２と傾斜ハウジング３０との間のテーパーローラ 軸受９０およびハイポイド歯車内側のニードルスラスト軸受９２は、作用中歯車 装置５２，５４に発生する反作用力がフォークアーム１４，１６を引離すべく強 制するいかなる力も上方フォークアーム１６に伝達されないで下方フォークアー ム１４に吸収されるように、傾斜ハウジング３０を半径方向および軸線方向に、 確実に支持する。しかして、ハウジング１２は軽くかつ強くないアルミニウム材 料からハウジングの強度および剛性を損なうことなく製造することができる。ハ イポイド歯車５０，７０がピニオン４８，６８のそれぞれ外側に設置されるため 、それらはピニオンのように同じハウジング部分のスラスト軸受に支持すること ができ、ハイポイド歯車装置からの反作用力が、手首ハウジングのフォークアー ム１４，１６のいずれかから傾斜ハウジングを押離すことを防止することができ る。傾斜ハウジング３０はフォークアームすなわちアーム１４，１６内に積極的 に拘束され、傾斜ハウジング３０はハイポイドおよび傘歯車要素のまた傾斜ハウ ジングの上記に記載されかつ第１図に図示された配置によって、軸線Ａの方向に 相対的に固定して保持される。 ハイポイド歯車装置を使用すると、手首ハウジング１２をきわめて狭くかつコ ンパクトにすることができる。 ハウジング１２が一体に製造されることにより、手首を組立てるときハウジン グ半部間の嵌合の問題は存在しない。また単一部品から構成されるため、ハウジ ングに孔を加工しかつ接続するとき、高い製造公差を得ることができる。たとえ ば、歯車列、軸受、シール等の組立ても促進される。ハウジング半部を一緒に形 成されるため、そうでなければハウジング半部の間の好ましくない運動を生ずる ねじを必要としない。最後に、ごみが手首に侵入するのを防止するため、また手 首の歯車装置内のオイルがハウジングから漏洩するのを防止するため、少数のシ ール部材しか必要としない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ロボットアーム（２４）の先端に固定するためのそして間に傾斜ハウジン グ（３０）が旋回可能に取付けられる二つのフォークアーム（１４，１６）を有 する手首ハウジング（１２）を備え、前記傾斜ハウジング（３０）は自体回転可 能に取付けられかつその上に先端器具を取付け得るターンテーブル（３２）を支 持し、手首ハウジングには第１および第２駆動軸（３６，５６）が回転可能に取 付けられ、前記第１駆動軸（３６）は第１および第２歯車装置（それぞれ４８， ５０および５２，５４）を介してターンテーブル（３２）を第１軸線（Ｂ）の周 りに回転せしめることができ、前記第２駆動軸（５６）は第３歯車装置（６８， ７０）を介して傾斜ハウジング（３０）を第１軸線（Ｂ）と交差する第２軸線（ Ａ）の周りに旋回せしめることができる工業用ロボットの手首ユニットにおいて 、傾斜ハウジング（３０）がフォークアーム（１４，１６）の間に、第１，第２ および第３歯車装置（それぞれ４８，５０；５２，５４；６８，７０）に発生す る反作用力がフォークアームを押離すことを防止するように、積極的に拘束され ることを特徴とする工業用ロボットの手首ユニット。 ２．第１および第３歯車装置がそれぞれハイポイド歯車装置（それぞれ４８， ５０および６８，７０）を有することを特徴とする請求項１に記載された手首ユ ニット。 ３．第１歯車装置のハイポイド歯車装置（４８，５０）が第１駆動軸（３６） の出力軸上に配置され、前記ハイポイドピニオン（４８）が手首ハウジング（１ ２）の一方のフォークアーム（１４）内に延長しかつ内向きで第１軸線（Ｂ）の 横方向にあるその中心軸線上に円錐形駆動歯車（５２）を支持し、前記円錐形駆 動歯車（５２）が傾斜ハウジング（３０）内に回転可能に取付けられたテーパ歯 車（５４）を備えた第２歯車装置を形成し、前記テーパ歯車（５４）がターンテ ーブル（３２）に接続された軸（３４）に回転不能に接続されたことを特徴とす る請求項２に記載された手首ユニット。 ４．第３歯車装置を形成するハイポイド歯車装置（４８，５０）が第２駆動軸 （３６）の出力軸に取付けられたハイポイドピニオン（６８）を有し、前記ハイ ポイドピニオン（６８）が手首ハウジング（１２）の第２フォークアーム（１６ ）内に延長してハイポイド歯車（７０）に係合し、その中心軸線（Ａ）が第１歯 車装置のハイポイド歯車（５０）の中心軸線と同軸であり、前記ハイポイド歯車 （７０）が傾斜ハウジング（３０）に固定的に接続されたことを特徴とする請求 項３に記載された手首ユニット。 ５．ハイポイド歯車（５０，７０）がそれぞれ相対的に反対側を向いたハイポ イドピニオンの外側面においてハイポイドピニオン（４８，６８）に噛合うこと を特徴とする請求項４に記載された手首ユニット。 ６．手首ハウジング（１２）が一体に製造されていることを特徴とする請求項 １から請求項５までのいずれか一項に記載された手首ユニット。 ７．一方のフォークアーム（１６）が傾斜ハウジング（３０）の旋回軸線（Ａ ）と同軸のシール可能な通孔を有し、傾斜ハウジング（３０）および対応する第 １、第２および第３歯車装置が手首ハウジング（１２）を組立てるとき挿入可能 であることを特徴とする請求項６に記載された手首ユニット。 ８．通孔が前記一方のフォークアーム（１６）内に傾斜ハウジング（３０）の スラストおよびラジアル軸受（８２，８４）を支持するカバー（７４）によって シールし得ることを特徴とする請求項７に記載された手首ユニット。 ９．カバー（７４）が第３歯車装置のハイポイド歯車（７０）の軸線方向支持 体を形成することを特徴とする請求項８に記載された手首ユニット。