JPS6156076B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塗装ロボツト等に使用されるロボツト
用手首に関する。

従来のロボツト用手首は第１図に示したよう
に、位置検出用エンコーダー１、油圧アクチユエ
ーター２、電線及び油圧ホース３、スプレーガン
４等からなる構造である。

このため、従来のロボツト用手首は容積が大き
く、塗装等の複雑なワークには適していない。ま
た、このようなロボツトにおけるテイーチング作
業は人が手首先端部分を持つて動かすので、単に
従来の構造を小形化しさえすればよいというもの
でなく、テイーチング作業時に人力で軽く動かす
ことができる機構を備えることが必要である。

本発明は以上のような従来のロボツト用手首に
おける欠点を解決すると共に新たな要求を満たす
ために第２図に示したような小型でかつ軽い力で
テイーチング作業のできるロボツト用手首を提案
するものである。

すなわち、本発明は内部に回転軸を有する先端
リンク、中間可動リンク、固定リンクからなる複
数のメインリンクをユニバーサルジヨイントで直
列に連結すると共に、該メインリンクを一つおき
にメインリンクの中心軸とはねじれの関係に位置
し且つ取付方向の異なる２個のサブリンクで継合
し、さらに固定リンクに連絡する中間可動リンク
には該サブリンクに対応する２個のロツドを二方
向軸受を介して設置し、ジヨイント機構による一
つの回転運動とリンク機構による二つの揺動運動
とにより手首に滑らかな自在運動を与えるように
したことを特徴とするロボツト用手首である。

第３図及び第４図は本発明のロボツト用手首の
動作原理図である。第３図は直立している場合の
図で、第４図はシリンダの動きにより、手首が傾
いた場合の図である。第３図、第４図はわかりや
すくするために平面的に表わしてあるが、実際は
１２，１６はユニバーサルジヨイントになつてお
り、立体的に動くようになつている。１３，１
７，１８は自在継手である。７，８，９はメイン
リンクであり、１０はメインリンク間を継ぐサブ
リンクである。また、６はロツドである。今ロツ
ド６が少し伸びて第３図の状態から第４図の状態
になり、第２メインリンク８が第１メインリンク
７に対してαだけ傾いたとすると、自在継手１
７，１８の対隅の位置を適当に選定し第３メイン
リンク９とサブリンク１０の長さを適当に選ぶと
第３メインリンク９も第２メインリンク８に対し
てほとんどαに近い値に傾けることができる。こ
のようにしてメインリンクの数を増加すれば例え
ば動くメインリンク数をＮ個とすれば、先端Ａ点
の傾きはＮ×αだけ傾けることができる。本発明
の場合は、ロツド６は先端Ａ点からみて90゜開い
た２方向に２個取り付けられており、１個はＸ方
向の制御に、１個はＹ方向の制御に使われてい
る。これに伴いサブリンク１０も同様に２方向の
ものが取付けられておりＡ点はユニバーサルジヨ
イント１２を中心とする略球状の空間を動くこと
ができる。又Ａ点に回転を与えるためメインリン
ク７，８，９の中に回転軸が入つている。

次に、第５〜９図に本発明の具体的実施例を示
す。

第５図は手首の断面図である。２０は第３図に
おける第１メインリンク７に相当する第１メイン
リンクで、ロボツト本体の腕に固定されている。
２１は第１ユニバーサルジヨイント十字部品で、
第１ユニバーサルジヨイント２８（第４図におけ
るユニバーサルジヨイント１２に相当する）を遊
嵌する。２２は第３図における第２メインリンク
８に相当する第２メインリンク、２３は第２ユニ
バーサルジヨイント十字部品で、第２ユニバーサ
ルジヨイント２６（第４図におけるユニバーサル
ジヨイント１６に相当する）を遊嵌する。２４は
第３図の第３メインリンク９に相当する第３メイ
ンリンクである。２５は第３回転軸、２６は第２
ユニバーサルジヨイント、２７は第２回転軸、２
８は第１ユニバーサルジヨイント、２９は第１回
転軸である。３０，３１，３２，３３，３４は軸
受けである。

第６図は手首の正面図、第７図は第６図の左側
面図である。５０はＸ方向にメインリンク２０，
２２，２４を動かす第３図におけるロツド６に相
当する押引用ロツド、５１は第８図に示す機構に
よりＸ方向、Ｙ方向の２方向に回転する第４図の
自在継手に相当する軸受けである。５２は軸受け
５１のサポートで、第２メインリンク２２にその
上部を固定されている。５３はＸ方向用リンクプ
レートで、第３図におけるサブリンク１０に相当
し、両端を軸受け５４，５６に連結されている。
５４は軸受け５１と同じく２方向に回転する軸受
けで、第３図における自在継手１７に相当する。
５５はサポート、５６は第４図における自在継手
に相当する軸受け、５７は軸受け５６のサポート
で、第９図に示すように、第１ユニバーサルジヨ
イント十字部品２１に支持されている。８０は、
前記押引用ロツド５０とは90゜だけ回転した位置
に設けられ、メインリンク２０，２２，２４をＹ
方向に動かす押引用ロツドである。８１は前記軸
受け５１と同様に第８図に示す２方向に回転する
軸受けである。８２は前記サポート５２に相当す
る軸受け８１のサポートで、第２メインリンクに
その上部を固定されている。８３は前記リンクプ
レート５３に相当するＹ方向用リンクプレート、
８４は前記軸受け５４に相当する軸受け８１と同
様２方向に回転する軸受け、８５は８４のサポー
ト、８８は球面軸受け、８７は８８のサポート、
８９は軸受け、８６は８９のサポートである。

第８図は２方向に回転する軸受けの第６図にお
けるユニバーサルジヨイント２８の水平軸線に沿
つた断面図である。１０１と１０４は一体の部品
で且つ押引用ロツド８０とも一体となつており、
サポート８２を揺動可能に支持する。１０２と１
０３も一体の部品で、前記サポート８２に相当す
る。１０５は軸、１０６はスラスト軸受け、１０
７，１０８，１０９はラジアル軸受けである。

第９図はユニバーサルジヨイント２８部の水平
断面図である。

以上のロボツト用手首の構造において、２９を
回転すれば２５が回転し、５０を押引すれば先端
がＸ方向へ、８０を押引すれば先端がＹ方向へ移
動し、又、ＸとＹが組合わさつて動いてもＸ，Ｙ
の合成の方向へ動くことを説明する。

第６図において、５０を押すと、力は５１を介
して５２に伝わり２２が例えばＸ（＋）方向へα
度傾く。２４は５３により５６に継がつているの
で第３図及び第４図に示す原理により２２に対し
てα（近似）度傾く。従つて、５０を押すことに
より２２はベースに対してα度傾き２４は２α度
ベースに対して傾く。

同様にして第７図において８０を押すと、８１
を介して８２に力が動き２２がＹ（＋）方向へα
度傾く。２４は８５，８４，８３を介して８８，
８７につながつており、同様に第３図及び第４図
の原理によつて２４はＹ（＋）方向へ２α度傾
く。つまり５０を押引することにより、Ｘ方向へ
８０を押引することによりＹ方向へ手首の先端を
向けることができる。

また、Ｘ，Ｙの合成に関しては、第６図におい
て８０の動きによつて２２がＹ（＋）方向へα度
傾いた場合、５７は第９図に示す構造により、α
度水平より傾いた状態になる。よつて支点Ｐは２
２がα度傾いても相対的に水平のときと同一の位
置を保持しながらα度傾いている。よつて５０を
押せばＸ（＋）方向にもそのまま手首を傾けるこ
とができる。又、この状態で８０を引けばそのま
まＹ方向に動かすことが可能である。さらに、第
５図に示すように、２０，２２，２４の中心には
回転軸が通つており、これらをユニバーサルジヨ
イントでつないでいるので、手首がどの方向へ傾
いても、根本の２９を回転させれば先端の２５を
回転させることができる。

以上のようにして、本発明では第２図に示すよ
うに、先端に油圧部品、電気部品等を付けること
なく比較的小形のロボツト用手首を構成すること
ができる。又、テイーチング時には、この手首を
直接持つて軽く動かす必要があるが、本発明の手
首では手首の先端の動きは、５０，８０の動きを
拡大したものであり、５０，８０を直にシリンダ
ーに接続しているので、逆から動かす場合には減
速したことになり小さい力で先端を動かしても５
０，８０には大きな力が生じるため結果的に軽い
テイーチング作業ができる。又この機構はリンク
の組合わせなので、軸受け等をうまく使うと歯車
のようにバツクラツシのない構造を作ることが可
能である。そして、この機構によるとリンクを増
加することにより傾き角を理論的にはいくらでも
広げることができる。

なお、本発明は、第２メインリンク２２に相当
する動く中間メインリンクを追加することによ
り、任意の傾斜角を得ることができるとともに、
塗装ロボツトばかりでなく、溶接ロボツト、シー
リングロボツト、等あらゆる種類のロボツトに適
用できる。又手首に使うばかりでなく、アーム本
体にも変形して使うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の、第２図は本発明のロボツト用
手首の概略図、第３図及び第４図は本発明のロボ
ツト用手首の動作原理図、第５図、第６図、第７
図は各々本発明のロボツト用手首の断面図、正面
図、側面図、第８図は２方向に回転する軸受けの
断面図、第９図はユニバーサルジヨイント部の水
平断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部に回転軸を有する先端リンク、中間可動
   リンク及び固定リンクからなる複数のメインリン
   クをユニバーサルジヨイントで直列に連結すると
   共に、該メインリンクを一つおきにメインリンク
   の中心軸とはねじれの関係に位置し且つ取付方向
   の異なる２個のサブリンクで継合し、さらに固定
   リンクに連絡する中間可動リンクには該サブリン
   クに対応する２個のロツドを二方向軸受を介して
   設置し、ジヨイント機構による一つの回転運動と
   リンク機構による二つの揺動運動とにより手首に
   滑らかな自在運動を与えるようにしたことを特徴
   とするロボツト用手首。