JPS5835836B2 - 工業用ロボツトの手首部 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 工業用ロボットのハンドは通常５ないし６自由度を有し
、ハンドの空間位置を決定するための３自由度はアーム
で、また、ハンドの姿勢を決定するための３自由度（ま
たは２自由度）は手首部で分担している。

この手首部には前部ケース回転機構、ベンド軸回転機構
およびハンド回転機構を有し、その構造上より誘起運動
が発生する。

ここでいう誘起運動とは、一つの駆動系を動作させると
連動的に他の駆動系も誘起されて動かされる現象をいう
。

この誘起運動を第１図に示すロボット手首で説明する。

図において、ベンド軸回転機構は、手首本体１に支承さ
れた入力軸２、歯車３、前部ケース回転用入力軸４に遊
嵌された中間歯車５、歯車６、前部ケース７に支承され
た傘歯車軸８、傘歯車９゜１Ｑ、傘歯車１０と前部ケー
ス７に固着された一部切欠き傘歯車１１とに噛合する傘
歯車１２、傘歯車１２とベンド軸１３を連結するビン１
４からなり、入力軸２を駆動するベンド軸１３は回転し
ハンド１５を旋回動させる。

ハンド回転機構は、手首本体１に支承された入力軸１伝
歯車１７、中間歯車５に遊嵌された中間歯車１８、歯車
１９、前部ケース７に支承された傘歯車軸２０、傘歯車
２１、ベンド軸１３に遊嵌された傘歯車２２、ハンド１
５の基部に形成された傘歯車２３からなり、入力軸１６
を駆動するとハンド１５は回転する。

前部ケース回転機構は、入力軸４と入力軸４を前部ケー
ス７に連結するピン２４からなり、入力軸４を駆動する
とハンド１５は前部ケース７と一体的に回転するが、そ
の際、傘歯車軸８，２０は停止状態にある中間歯車５，
１８上を公転しながら占転するので、ベンド軸１３とハ
ンド１５は動かされる。

即ち、誘起運動が生じる。

工業用ロボットの制御方法には各要所点の情報のみの記
憶再現を目的としたＰ、Ｔ、Ｐ方式と動作経路の全軌跡
を規定するＣ、Ｐ方式がある。

前記誘起運動は、特に塗装作業や溶接作業のようにＣ，
Ｐ方式を主体とする作業に大きな影響を与える。

例えばティーチングにおいて、動作経路のある移動距離
毎に手首を止め誘起運動による動作誤差を修正すること
になるため、ティーチング操作が頗る煩瑣となり多大の
時間を要する。

また、誘起量を考慮した場合、実際の動作角は見掛けの
動作角より大きめにとる必要がある。

例えば過去の６自由度ロボットの例では、ハンド揺動範
囲±１１０°に対し、±１２４°の実質作動範囲を必要
とした。

このため、アクチュエータの・作動範囲が犬となりアク
チュエータが大型化するだけでなく、分解能を低下せし
める。

本発明は、前記の実情に鑑み、誘起運動が生じないロボ
ット手首を提供することを目的としている。

本発明の一実施例を第２図について説明すると、１は手
首本体、７は手首本体１に回転可能に支承された前部ケ
ース、１３は前部ケース７にその回転軸線と翼角に支承
されたベンド軸、１５はベンド軸１３にその軸線と翼角
に支承されたハンドである。

２７は両端を手首本体１と前部ケース７で支承された前
部ケース回転用の入力軸、２８は手首本体１に固着され
入力軸２７と軸線を同じくする固定太陽歯車で；この固
定太陽歯車２８と入力軸２７に軸着された歯車２９は、
前部ケース７に回転可能に支承された傘歯車軸３０．３
１に遊嵌する遊星歯車３２゜３２′の歯車３３．３４．
３３’、 ３４’と噛合させる。

よって、入力軸２７を駆動すると遊星歯車３２．３２’
は固定太陽歯車２８上を公転し、前部ケース７は回転す
ることになる。

３５はベンド軸１３回転用の入力軸で、手首本体１に回
転可能に支承されている。

入力軸３５に軸着された歯車３６は固定太陽歯車２８に
遊嵌された中間歯車３７の一方の歯車３８と噛合させ、
中間歯車３７の他方の歯車３９は傘歯車軸３０に遊嵌す
る歯車４０と噛合させている。

この歯車４０は一対のアーム４１を有し、このアーム４
１を介してアイドラ４２を回転可能に支承し、アイドラ
４２は遊星歯車３２の一端に軸着された傘歯車４３と傘
歯車軸３０に軸着された傘歯車４４とに噛合させ、傘歯
車４３．４４とで差動歯車機構を構成する。

傘歯車軸３０は、その一端の傘歯車４５でベンド軸１３
に遊嵌せる傘歯車１０と噛合させ、傘歯車１０はピン１
４でベンド軸１３に連結された傘歯車１２と噛合させ、
傘歯車１２はまｔ−前部ケース７に固着された一部切欠
き傘歯車１１と噛合させるー。

よって、入力軸３５を駆動すれば歯車３６，３８，３９
，４０、アイドラ４２、傘歯車４４、傘歯車軸３０、傘
歯車４５，１０，１２、ピン１４を介してベンド１３は
回転しハンド１５を旋回動させる。

４６はハンド１５回転用の入力軸で、手首本体１に回転
可能に支承されている。

入力軸４６に軸着された歯車４７は中間歯車３７に遊嵌
された中間歯車４８の一方の歯車４９と噛合させ、中間
歯車４８の他方の歯車５０は傘歯車軸３１に遊嵌する歯
車４０′と噛合させている。

この歯車４０′は一対のアーム４１′を有し、このアー
ム４１′を介してアイドラ４２′を可能に支承し、アイ
ドラ４２′は遊星歯車３２′の一端に軸着された傘歯車
４３′と傘歯車軸３１に軸着された傘歯車４４′とに噛
合させ、傘歯車４３’、 ４４’とで差動歯車機構を構
成する。

傘歯車軸３１はその一端の傘歯車５１をベンド軸１３に
遊嵌された傘歯車２２の一方の傘歯車５２と噛合させ、
傘歯車２２の他方の傘歯車５３はハンド１５の基部に形
成された傘歯車２３と噛合させる。

よって、入力軸４６を駆動すれば歯車４７．４９．５０
、４０’。

イドライ２／、傘歯車４紙傘歯車軸３１、傘歯車５１．
５２，５３，２３を介してハンド１５は回転することに
なる。

本実施例においては、傘歯車４３と４４および傘歯車４
３′と４４′は共に同一歯数で、遊星歯車３２の歯車３
３と固定太陽歯車２８および遊星歯車３２勿歯車３３′
と固定太陽歯車２８の各歯数比は共に１：Δ歯車４０と
３９および歯車４０′と５０の各歯数比は共に１＝１に
とり、遊星歯車３２，３２’の２ｃｌＰの回転に対し歯
車４０．４０’を♂回転させることによって前記誘起運
動の発生を防止している。

これを第３図で説明すると、傘歯車４３と４４は同一歯
数、３２を入力軸、３０を出力軸に定め、出力軸３０が
固定されている場合についてみると、入力軸３２が２ｃ
ＩＰ回転すれば、アーム４１を介してアイドラ４２を支
承する歯車４０はα０回転し、逆に歯車４０がα０．だ
け回転すると、入力軸３２は２♂回転する。

換言すれば、出力軸３０がフリーであっても入力軸３２
の２（ｉ′回転に対して歯車４０がｄ回転すれば出力軸
３０は回転しない。

従って、入力軸２７を１駆動すると、遊星歯車３２．３
２’は固定太陽歯車２８上を公転し前部ケース７は回転
するが、同時に歯車４０．４０’は固定状態にある歯車
３９．５０上を公転しながら回転し、その回転角は前述
の歯車比より遊星歯車３２．３２’の回転角の１／２と
なるので、傘歯車軸３０．３１ は回転しない。

即ち、入力軸２７の回転によってもベンド軸１３および
ハンド１５は回転しない。

また、本実施例では、前記差動歯車機構の入力側を構成
する歯車２９、遊星歯車３２または３２′および固定太
陽歯車２８で前部ケース７の減速機構となし、入力軸２
７の剛性を高めている。

これを第４図で説明すると、いま、歯車２９，３４，３
３，２８の歯−数をそれぞれＺｌ、Ｚ２．Ｚ３．Ｚ４
とすると、入力軸２７の回転角αと前部ケース７の回
転角θとの間には、 の関係が成立つ。

ここで、Ｚｌ−２６Ｔ、Ｚ２−４０Ｔ、Ｚ３−２２Ｔ、
Ｚ４４４Ｔにとれば、 となり、約１／２に減速でき、歯数のとり方によっては
更に減速することも可能である。

即ち、入力軸２７の剛性は、新たな減速機構を付加する
ことなしに高めることができる。

かくして本発明によれば、ハンドを前部ケースと共に回
動させる際ベンド軸およびノ）ンド軸の誘起運動はなく
なり、誘起運動が各軸分解能に及ぼす影響を確実に除去
することができる。

このため、ティーチング操作等が頗る簡単となり、また
、実質的分解能の向上およびアクチュエータ等の小型化
を図り得る。

また、誘起運動を解消するための差動歯車機構の入力側
を前部ケースの減速機構に利用できるので、比較的簡潔
な歯車機構によ二・て誘起運動の除去と前部ケース回転
用入力軸の剛性を高め得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のロボット手首の縦断面図、第２図は本発
明に係る工業用ロボツ□の手首の一プ′施例を示す歯車
系統図、第３図はτ□誘起運動除デする機構の説明園、
第４図は同機林の入力側南中１機構を減速機構とするた
めの説明画である。 １・・手首本体、７・・前部ケー・１．１９．・・ベニ
′ド軸、１４・・ピン、１５・・ハンド、ｔ７・・前部
、に−ス回転用入力軸、２８・・固定太１′％歯車、２
９・・軸着歯車、３０．３１・・傘歯車軸、３２．３２
’・・遊星歯車、３３，３３’ 、３４，３４’ 、３
６．３．考。 ３９．４０．４０’ 、４７，４９．５０・・歯車、３
５．４６・・入力軸、３γ、４８・・中間歯車、４１．
４１’・・アーム、４２．４２’・・アイドラ、４３．
４３’、４４，４４’、４５，５１．５２・傘歯私

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 手首本体、この手首本体に回転可能に支承された前
   部ケース、前部ケース回転機構、それぞれ前部ケースに
   支承された傘歯車軸と前部ケース回転用入力軸軸線上に
   配置する中間歯車を含む互に独立なる歯車列で構成する
   ベンド軸回転機構とハンド回転機構を備えたロボット手
   首において、前記手首本体には前記前部ケース回転用人
   力軸と軸線を同じくする固定太陽歯車を設け、前記各傘
   歯車軸にはいま一つの傘歯車を軸着すると共に、この傘
   歯車にアイドラを介して噛合せしめる傘歯車を一端に固
   着し且つ前記前部ケース回転用入力軸の軸着歯車と前記
   固定太陽歯車とに各噛合せしめる遊星歯車および前記中
   間歯車と噛合し且つアー・ムを介して前記アイドラを回
   転可能に支承せしめる歯車を遊嵌し、前記遊星歯車の回
   転を前記傘歯車軸に伝達させないように構成したことを
   特徴とする工業用ロボットの手首部。 ２ 前部ケース回転用入力軸の軸着歯車、固定太陽歯車
   およびこれら両歯車と噛合する遊星歯車で前部ケースの
   減速機構を構成した特許請求の範囲第１項記載の工業用
   ロボットの手首音貼