JPS61274894A - 工業用ロボツトの手首機構 - 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】 〔技術分野〕 本発明は工業用ロボットの手首機構に関し、特にロボッ
ト腕から入力される３つの回転入力によって３自由度の
手首動作を得る工業用ロボットの手首機構に関する。

〔従来技術〕

工業用ロボットはロボット基体、ロボット腕、ロボット
手首に動作自由度を保持させることによって、ロボット
手首の先端に取付けられるロボットハンド、溶接具、塗
装具等のロボット作業部に空間内において多数の動作自
由度を付与する構成が採られ、関節型ロボットにおいて
は、ロボット基体の１自由度と、ロボット腕の２自由度
と、ロボット手首の３自由度により合計６自由度の旋回
動作機能を有したロボットが一般に汎用されている。こ
のような６自由度を有するロボットの手首においては、
３自由度の手首動作の各旋回軸心が一点で交差すること
が運動学的解析に当ってロボット腕の関節変位からハン
ド先端の位置を求める解析並びにこれとは逆にハンド先
端の位置姿勢からロボット腕の関節変位を求めるシンセ
シスの両者を可能にする点で有利であり、ロボット手首
の内部構造をこのように各旋回軸が一点で交差する条件
のもとに開発が進められている。

〔解決課題と目的〕

然しなから、種々の産業分野に工業用ロボットの導入が
図られるに従って低コストかつ製造１組立の簡便性と適
正な機械的強度、耐用性を有した３自由度手首機構の提
供がなお要請されており、本発明はこのような要望を満
足する３自由度手首の一環として、比較的コンパクトに
構成された３自由度を有し、かつ各旋回動作軸心が一点
で交差する型式の工業用ロボットの手首機構を提供せん
とするものである。

〔解決手段〕

すなわち、本発明によれば、ロボット腕の内軸、中軸、
外軸から入力される３つの回転入力によって３自由度の
手首動作を得る工業用ロボットの手首機構において、前
記ロボット腕の外軸に直結されて該外軸と共に旋回可能
な第１の手首ハウジングと、前記第１の手首ハウジング
に旋回自在に取付けられると共に前記ロボット腕の中軸
からの回転入力に応じて前記第１の手首ハウジングの旋
回軸心と直交する軸心まわりに旋回する第２の手首ハウ
ジングと、前記第２の手首ハウジングに旋回可能に取り
つけられると共に前記ロボット腕の内軸からの回転入力
に応じて前記第１．第２の手首ハウジングの旋回軸心と
直交する軸心まわりに旋回する手首出力軸とを具備して
構成された工業用ロボットの手首機構を提供し、第１．
第２の手首ハウジングを伝動歯車の歯車箱としたコンパ
クトな構造を得るものである。以下、本発明を添付図面
に示す実施例に基いて詳細に説明する。

〔実施例〕

図は本発明による工業用ロボットの手首機構の実施例を
示す機構図である。同図において、ロボット腕１０は３
つの回転入力軸として内軸１２、中軸１４、外軸１６の
同心三軸を有し、これらの各軸１２　、１４　、１６は
図示されていない回転駆動源、例えば直流サーボモータ
等の電動モータに接続されることにより、ロボット制御
装置（図示なし）からの指令に従って回転入力を手首機
構２０に入力する。

さて、手首機構２０はロボット腕１０の後段に設けられ
ており、ロボット腕１０の外軸１６にボルトねじ等の結
合手段によってフランージ結合された第１の手首ハウジ
ング２２を有している。この第１の手首ハウジング２２
は外軸１６と一体に回転して手首機構２０のＴ軸回転を
おこなう。この第１の手首ハウジング２２には軸孔２４
ａ、２４ｂを有した軸受部２１３ａ、２６ｂが設けられ
、両輪孔２４ａ。

２４ｂは相互に同心であると同時にその軸心は外軸１６
の回転中心に対して直交した配置になっている。上記第
１手首ハウジング２２の両軸受部２６ａ。

２６ｂには軸受２８ａ、２８ｂを介して第２の手首ハウ
ジング３０が旋回可能に取付けられており、この第２手
首ハウジング３０の軸受２８ａ、２８ｂによる旋回の中
心は上述した外軸１６の回転中心、つまり第１手首ハウ
ジング２２の回転中心と直交した関係に設けられている
。

ここで、上述した第１手首ハウジング２２の内部には、
ロボット腕１０の内軸１２の先端に設けられた傘歯車３
２が臨んでおり、この傘歯車３２は第１手首ハウジング
２２の軸孔２４ａ、２４ｂに軸受３４ａ、３４ｂを介し
て軸承された第１伝動軸３６上に固定的に取付けられた
傘歯車３８に噛合して内軸１２の回転入力を第１伝動軸
３６に伝達する。

この第１伝動軸３６の回転は当該第１伝動軸３６の一端
（図では左端）に取付けれらた傘歯車４０から第２手首
ハウジング３０の内部に軸受４２ａ。

４２ｂによって軸承された第２伝動軸４４の内端に取付
けられている傘歯車４６を介して当該第２伝動軸４４に
伝達される。そして、この第２伝動軸４４の回転は更に
第２伝動軸４４の中間部に楔着法等の固定方法で取付け
られた伝動歯車４６から中間歯車４８を経由して第２手
首ハウジング３０の出力軸５６に周知のハーモニックド
ライブ装置（登録商標）等からなる減速装置５４を介し
て結合された第３伝動軸５２へ伝動歯車５０を介して伝
達される。そして、この第３伝動軸５２の回転が上記減
速装置５４を介して出力軸５６によるα軸回転を生ぜし
めるのである。なお、上述した中間歯車４８が取付けら
れた回転軸や第３伝動軸５２、出力軸５６等はいずれも
第２手首ハウジング３０に適宜の回転軸受を介して軸承
されていることは図示のとおりである。

他方、第１手首ハウジング２２の内部には更にロボット
腕１０の中軸１４の内端に固定された傘歯車６０も臨ん
でおり、この傘歯車６０は、α軸回転系の傘歯車３２と
同心に設けられると共に第１伝動軸３６上に同心介挿さ
れた減速装置６２の入力端に固定された傘歯車６４と噛
合して当該減速装置６２に中軸１４の回転入力を伝達す
る。減速装置６２に伝達された中軸１４の回転は減速装
置６２によって所望の減速比により減速後に該減速装置
６２の出力端に結合された第２手首ハウジング３０に伝
達され、第２手首ハウジング３０を第１手首ハウジング
２２のまわりにβ軸回転させる構成となっている。

以上の構成において、本発明による手首機構２０ではロ
ボット腕１０の３つの回転入力軸（内軸１２、中軸１４
、外軸１６）から入力される回転入力は何れも同心に入
力されるが、更に外軸１６と一体回転する第１手首ハウ
ジング２２の回転、つまりＴ軸回転の軸心と第２手首ハ
ウジング３０のβ軸回転の軸心、出力軸５６のα軸回転
の軸心は何れも第１手首ハウジング２２の内部の一点Ｃ
（第１伝動軸３６上に在る）において交差する構成が採
られ、故にロボット腕１０及び手首機構２０の座標変換
マトリックス法を用いた運動解析がロボット腕からも手
首機構２０の出力軸端からも可逆的に実行することが可
能であると共に第１、第２の手首ハウジング２２　、３
０内に集約されたコンパクトな伝動歯車機構によって実
現されているのである。

〔発明の効果〕

つまり、本発明によれば、３自由度の手首動作機能を有
した工業用ロボットの手首機構において、それら３つの
手首動作、つまりα軸回転、β軸回転、γ軸回転を手首
内部の一点に交差するインライン構造がコンパクトにか
つ複雑な傾斜軸構造等を用いることなく、直交伝動軸構
造で実現されるという効果を有するのである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る工業用ロボットの手首機構の構造を示
した略示機構図である。 １０・・・ロボット腕、　　　１２・・・内軸、１４・
・・中軸、　　　　　１６・・・外軸、２０・・・手首
機構、 ２２・・・第１手首ハウジング、 ３０・・・第２手首ハウジング、 ３６・・・第１伝動軸、　　４４・・・第２伝動軸、５
２・・・第３伝動軸、　　５６・・・出力軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボット腕の内軸、中軸、外軸から入力される３つ
   の回転入力によって３自由度の手首動作を得る工業用ロ
   ボットの手首機構において、前記ロボット腕の外軸に直
   結されて該外軸と共に旋回可能な第１の手首ハウジング
   と、前記第１の手首ハウジングに旋回自在に取りつけら
   れると共に前記ロボット腕の中軸からの回転入力に応じ
   て前記第１の手首ハウジングの旋回軸心と直交する軸心
   まわりに旋回する第２の手首ハウジングと、前記第２の
   手首ハウジングに旋回可能に取りつけられると共に前記
   ロボット腕の内軸からの回転入力に応じて前記第１を第
   ２の手首ハウジングの旋回軸心と直交する軸心まわりに
   旋回する手首出力軸とを具備して構成されたことを特徴
   とする工業用ロボットの手首機構。 ２、前記第１手首ハウジングは前記ロボット腕の中軸、
   内軸からの回転入力をそれぞれ前記第２手首ハウジング
   および前記手首出力軸に伝達する傘歯車機構を収納して
   いる特許請求の範囲第１項に記載の工業用ロボットの手
   首機構。 ３、前記第１、第２の手首ハウジング並びに前記出力軸
   のそれぞれの旋回軸心は前記第１手首ハウジング内の一
   点において相互に直交している特許請求の範囲第１項に
   記載の工業用ロボットの手首機構。