JPS5894987A - ロボツトの関節 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ロボットの腕に関し、特に腕関節の構造に
関するものである。

近年、組立、溶接等の各種作業を自律的に行なう産業用
ロボットの開発が盛んである。

このような産業用ロボットの腕は、例えば基部に旋回自
在に装着した第１腕と、この第１腕に旋回自在に装着さ
れ、先端部にメカニカルハンドを装着した第２腕とによ
って構成される。

そして、このロボットの腕の駆動は、基部に設けた駆動
源の駆動力を、歯車機構やチェーン等の駆動力伝達機構
を介して基部と第１腕との関節部及び第１腕と第２腕と
の関節部に伝達して・、第１腕及び第２腕を旋回駆動す
るようにしていた。

しかしながら、このように基部の駆動源の駆動力を各関
節部に伝達して遠隔的に駆動する構成では、第１腕内部
に駆動力伝達機構全内蔵しなければならない等腕が大型
化すると共に、例えば第２腕だけを別の機能を有する第
２腕に取替えることが困難になる等汎用性に乏しいとい
う不都合があった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ロボ
ットの腕を小型化できるようにすると共に、汎用性を高
めることを目的とする。

そのため、この発明によるロボットの関節は、駆動モー
タ及びこの駆動モータの回転を減速して出力する減速機
構を一体化して駆動ユニットヲ構成し、この駆動ユニッ
トを一方の被連結部材の内部に収納して、そのハウジン
グを一方の被連結部材に固定すると共に、この駆動ユニ
ットの減速機構の出力部材を他方の被連結部材に固定し
、駆動ユニットによって直接被連結部材を旋回駆動する
ようにしたものである。

以下、この発明の実施例を添付図面を参照して説明する
。

第１図は、この発明に係る駆動ユニットの一例を示す縦
断面図である。

同図において、この駆動ユニット１のハウジング２は、
外周にスプライン２ａｅ形成してあり、このハウジング
２の一方の開口部側には中央部に透孔６ａを穿設したカ
バー６を螺着している。

回転軸４は、軸方向に貫通孔４ａ’を形成して、カバー
３に嵌着したベアリング５と、後述するキャリア１８に
嵌着したベアリング６とによって回転自在に支持してい
る。

そして、この回転軸４の中間部付近に永久磁石７を固着
する一方、電磁石８をハウジング２の内面に固定して、
電磁石８に通電することによって回転軸４が回転するよ
うにした駆動モータを構成している。

また、この回転軸４のカバ−３側先端部に固着したスリ
ット円板９と、カバー６に固着したホルダ１０にスリッ
ト円板９を挾んで対向させて取例けた発光素子１１及び
受光素子１２とによってロータリ式のインクリメンタル
エンコーダを構成し、その出力によって回転軸４０回転
量を検出して位置決め制御等を行なえるようにしている
。

そして、回転軸４の中間部付近の外周に太陽歯車１６を
一体的に形成すると共に、ハウジング２の内周に第１の
内歯歯車１４を一体的に形成し、この太陽歯車１３と第
１の内歯歯車１４との間に３個の第１の遊星歯車１５（
２個のみ図示しである）を噛み合わせている。

この第１の遊星歯車１５は、後述する出力軸２４の中空
部内周に嵌着したベアリング１６，１７によって回転自
在に支持されたキャリア（遊星歯車枝）１８に軸受１９
を介して回転自在に嵌挿した軸２０の一端に固着してあ
り、太陽歯車１６及び第１の内歯歯車１４と夫々噛み合
いながら自転と同時に公転する。

そして、この第１の遊星歯車１５を一端に固着した３本
の軸２０の他端には、３個の第２の遊星歯車２１を固着
し、この第２の遊星歯車２１を、ハウジング２の内周に
嵌着したベアリング２２゜２６によって回転自在に支持
した出力部材である出力軸２４の内周に一体的に形成し
た第２の内歯歯車２５に噛み合わせている。

その出力軸２４の開口端には、透孔２６ａｆ：穿設した
連結用プレート２６を固着しである。

これ等の歯車機構によって回転軸４の回転を減速して出
力する減速機構を構成している。

この減速機構の太陽歯車１６．第１．第２の内歯歯車１
４，２５．第１．第２の遊星歯車１５゜２１の歯数を、
夫々Ｚ１３　、　Ｚ１４　、　Ｚ２Ｓ　、　Ｚ１６　、
　Ｚ２１（Ｚ１５〜Ｚ２１）とすると、得られる減速比
ｍは、になる。

なお、減速機構の構成は上述のものに限るものではない
が、上述の減速機構によれば同一の歯車に２個の歯車が
噛み合っていないので、歯数の選択幅が広（とれ、容易
に１／３０〜１／４０の減速比が得られる。

このように構成した駆動ユニットにおいては、回転軸４
を回転駆動したときＫ、ハウジング２を固定すれば出力
軸２４が回転し、出力軸２４’ｅ固定すればハウジング
２が回転する。

第２図及び第６図は、第１図の駆動ユニットを関節部に
使用したロボットの腕の一例を示す正面図及びその右側
面図である。

両図において、このロボットの腕は、固定又は可動の基
部３０に旋回自在に装着した第１腕′６１と、この第１
腕６１の先端部に旋回自在に装着して先端に図示しない
メカニカルハンドを装着した第２腕６２とからなる。な
お、基部６０．第１腕６１及び第２腕３２が夫々被連結
部材である。

その基部６０と第１腕３１との関節部は、第４図に示す
ように、まず基部３０の両側板３０ａ。

３０ｂＫ嵌着したベアリング３３．３４によって第１腕
６１を旋回自在に支持する。なお、６５は押えリングで
ある。

ぞして、第１図の駆動ユニット１を第１腕６１の貫通孔
３１ａに収納し、その駆動ユニット１の・・ウジング２
のスプライン２ａと第１腕３１の貫通孔３１ａの周囲に
形成したスプライン３１ｂと全嵌合させてハウジング２
を第１腕６１に固定スると共に、駆動ユニット１の出力
軸２４を基部３゜に固着したホルダ６６に嵌合固定して
、基部６゜と第１腕６１との関節を構成する。

このように構成したので、駆動ユニット１の第１図に示
した回転軸４が回転することによって、出力軸２４が基
部３０に固定されているためハウジング２が回転し、そ
れによって第１腕３１が基部６０に対して旋回する。

次に、第１腕６１と第２腕６２との関節部は、第５図に
示すように、まず第１腕３１Ω先端に突設した円筒状の
腕支持部３１Ｃに嵌着したベアリング３７，３８によっ
て第２腕３２を旋回自在に支持する。なお、６９は押え
リングである。

そして、第１図の駆動ユニット１を第１腕３１の腕支持
部３１Ｃの内部の貫通孔３１ｄに収納し、ハウジング２
のスプライン２ａと貫通孔３１ｄの内周に形成したスプ
ライン３１ｅとを嵌合させてハウジング２を第１腕６１
に固定すると共に、駆動ユニット１の出力軸２４を第２
腕６２に固着したホルダ４０に嵌合固定して、第１腕３
１と第２腕６２との関節を構成する。

このように構成したので、駆動ユニット１の回転軸４が
回転することによって、ノ・ウジング２が第１腕３１に
固定されているため出力軸２４が回転し、それによって
第２腕６２が第１腕６１に対して旋回する。

このように、この実施例では２個の駆動ユニット１を夫
々第１腕６１０両端内部に収納して、その駆動ユニット
１によって直接第１腕６１及び第２腕３２を旋回駆動す
るようにしたので、関節自体が小さくなると共に、第１
腕６１及び第２腕３２は配線用型ｉを保持できるスペー
スがあればよく、小型化を図ることができる。

また、第１腕６１や第２腕６２のみを他の第１腕又は第
２腕と取替える場合でも、結合部位の寸法さえ合わせて
おけばよいので簡単に取替えられ、θを用件をもたせる
ことができる。

なお、上記実施例では、基部と第１腕及び第１腕と第２
腕との関節部についてこの発明を実施した例を述べたが
、例えば第２腕とメカニカルハントとの関節部にも同様
に実施できるものである。

また、上記実施例では、基部によって第１腕を、ｉ１腕
によって第２腕を支持して駆動ユニットは旋回駆動の機
能のみを有する例を述べたが、駆動ユニットのハウジン
グ又は出力軸によって腕の支持を兼ねるようにすること
もできる。

以上説明したように、この発明によれば、ロボットの腕
を小型化することができると共に、汎用性を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る駆動ユニットの一例を示す縦
断面図、 第２図は、この発明を実施したロボットの腕の一例を示
す正面図、 第３図は、同じくその右側面図、 第４図は、第２図のＩＶ−ＩＶ線に沿５拡大断面図、第
５図は、第２図のｖ−■線に沿５拡大断面図である。 １・・・・・・駆動ユニット　　２・・・・・・ハウジ
ンク２ａ・・・・・・スプライン　　４・・・・・・回
転軸１６・・・・・・太陽歯車　　　１４・・曲第１の
内歯歯車１５・・・・・・第１の遊星歯車　１８・川・
・キャリア２１・・・・・・第２の遊星歯車　２４・・
・・・・出力軸２５・・・・・・第２の内歯歯車　６ｏ
・・・・・・基部６１・・・・・・第１腕　　　　３２
・・・・・・第２腕３１ｂ、３１ｅ・・・・・・スプラ
イン３６．４０・・・・・・ホルダ 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　駆動モータ及び該駆動モータの回転を減速して出力
   する減速機構を一体化して駆動ユニツ）ｆ構成し、この
   駆動ユニットヲ一方の被連結部材の内部に収納して、前
   記駆動ユニットのハウジングを前記一方の被連結部材に
   固定すると共に、前記連動ユニットの減速機構の出力部
   材全他方の被連結部材に固定してなることを特徴とする
   ロボットの関節。