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    公开号:WO1984001537A1
    申请号:PCT/JP1983/000366
    申请日:1983-10-19
    公开日:1984-04-26
    发明作者:Seiichiro Nakashima；Shigemi Inagaki；Susumu Ito
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B25J9-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 発明の名称
    [0003] 関節腕形の工業用 ロ ポ ッ ト
    [0004] 技術分野
    [0005] 本発明は旋回形又は水平移動形の α ポ、 ッ ト 基体上 に末尾端を揺動可能に取付けた ロ ポ、 ッ ト 上腕の上端 に ロ ボ、 ッ ト 前腕を俯仰動可能に枢着し、 その ロ ポ、 ッ ト 前腕に手首を取付けた関節腕形の工業用 ロ ボ ッ ト に関し、 特にその ロ ッ ト における前腕と手首と に 設け られた動作伝達機構に関する 。
    [0006] 背景技術
    [0007] 工業用 ロ ボ、 ッ ト は、 その手首先端に ロ ボ ッ ト ハ ン ドを取付け、 この ロ ボ ッ ト ハ ン ドに よ っ て物品の把 持、 運搬或いは組立作業等の種々 の 口 ポ ジ ト 動作を 行 う よ う に形成されている。 このために工業用ロ ボ ッ ト においては、 腕、 手首にそれぞれ動作自 由度を 与える こ と に よ っ て ロ ポ ッ ト ハ ン ドに空間内におけ る移動、 姿勢変更を可能に し、 所望の π ポ ヅ ト 動作 を達成する よ う に構成している 。 従って、 工業用 口 ポヽ ッ ト の腕、 手首の動作を駆動する駆動源も工業用 π ッ ト 自体に取付け られ、 しかも これ らの駆動源 には電動モ ー タ 、 油圧モ ー タ 、 油圧シ リ ン ダ等の比 較的重量の大き いも のが用い られる 。 特に関節形の 工業用 ロ ボ ッ ト において、 ロ ボ、 ッ ト 前腕の先端に取
    [0008] Ο ΡΙ 付け られる手首部に多 く の動作自 由度を付与する こ と によ って、 ロ ボ ッ ト 動作の多機能化を計る場合に は駆動源をロ ボ ッ ト 上の何れの位置に配置し、 かつ それ らの駆動源か ら どの よ う 動作伝達機構を経て 手首部に複数の動作自 由度を付与するかは設計者が 等し く 苦心する点である。 特に手首先端には ^ # ッ ト ハ ン ドを取付け、 こ の ロ ッ ト ハ ン ドによ って大 き な重量や寸法外形を有する ワ ークを把持するので 腕、 手首等の n ッ ト機能部分は可及的にコ ン ハ。ク ト 化して軽量化を計 i 、 かつ狭小な空間内でも適切 に所望の 口 ツ ト 動作を行い得る こ とが要望される 発明の開示
    [0009] 依って本発明の 目的は、 口 ボ ッ ト 基体に取付けら れた上腕、 前腕の二つの腕を有する関節腕形の工業 用 口 ポ ッ ト に適用 して該前腕の先端に取付け られる 手首部に三つの動作自 由度を付与する こ とができ、 かつ腕、 手首の コ ン ハ。ク ト 構造を確保でき る新規な 動作伝達機構を具備した関節腕形の工業用ロ ッ ト を提供せんとする も のである 。 すなわち、 本発明に よれば、 口 ポ ッ ト 基体上に末尾端を摇動可能に取付 けたロ ボ ッ ト上腕の上端に口 ポ、 ッ ト 前腕を街仰動可 能に枢着し、 前記前腕の先端に手首を取付けた関節 腕形の工業用 ロ ッ ト にお て、 前記前腕内に同軸 に設けた外軸、 中軸、 内軸の三つの回転軸と、 前記 外軸の端部に結合され、 前記外軸 と 共に減速回転す る手首外箱 と 、 前記手首外箱内で前記中軸と 少 く と も 一対の傘歯歯車機構お よ び減速装置を介 して結合 され、 前記外軸回転軸心と 略直交する 回転軸心ま わ に首振 ]9 旋回する手首内箱 と'、 前記手首外箱内で 前記内軸 と 少 く と " "も の傘歯歯車機構お よ び減速装 置を介 して結合さ れ、 前記外箱回転軸と略同軸心ま わ ] に回転可能な ハ ン ド保持部と を具備 した こ と を 特徵とする 関節腕形の工業用 n ポ、 ッ ト を提供する も のであ ]3 、 こ の よ う な本発明に よ れば、 口 ポ ッ ト 前 腕の先端に取付け られる σ ポ、 ッ ト 手首に三つの動作 自 由度を付与する動作伝達機構が、 ロ ポ ッ ト 前腕 と 手首の内部に コ ン ハ。ク ト に収納 した構造で実現で き ¾ のであ る 。
    [0010] 図面の簡単 ¾説明
    [0011] 第 1 図は本発明に よ る関節腕形の工業用 α ボ ッ ト の外形構造を示すための一実施例の斜視図、 第 2 図 は同 ロ ポ、 ッ ト に適用される ロ ボ ッ ト 前腕、 ロ ボ ッ ト 手首に設け られる動作伝達機構の構成実施例を示す 機構略示図 。
    [0012] 発明を実施するための最良.の態様
    [0013] 第 1 図において、 工業用 ロ ボ ッ ト は ロ ボ ッ ト 基体 1 0 を有 し、 この π ポ ッ ト 基体 1 0 は旋回基台 1 2 上で矢印 " I " で示す方向に旋回可能に取付け られ
    [0014] O PI ている。 取付けは ル ト 手段等で行われる。 この 口 ポ ッ ト 基体 1 0 の上方端には # ッ ト 上腕 1 6 の末 尾端が 軸線周 ] に枢着取付けされてお ] 、 従つ て ロ ボ ッ ト上腌 1 6 は矢印 " E " で示す両方向に摇 動方向に設け られている。 ま た、 この π ボ ッ ト上腕 1 6 の上端部 1 8 にはロ ボ ッ ト 前腕 2 0 が C 2 軸線 に関し、 矢印 " I " で示す両方向に俯仰動可能に設 け られている。 この 口 # ッ ト 前腕 2 0 はしかも上記 C 2 軸線か ら前方に延長した前腕主部 2 2 の先端
    [0015] 2 4 に手首部 3 0 が取付け られ、 一方、 C 2 軸線か ら後方にも比較的短い後方延長部 2 6 を有して る また、 手首部 3 0 は手首基部 3 2 と、 この手首基部
    [0016] 3 2 に固着された外手首 3 4 に保持されている内手 首 3 6 と、 この内手首 3 6 に取付けられたハ ン ド保 持部 3 8 と を具備して構成されて る 。 手首基部
    [0017] 3 2 は前腕主部 2 2 に対して矢印 " IV " で示す両方 向に外手首 3 4 と共に旋回自 由に形成され、 また内 手首 3 6 は、 該外手首 3 4 に対 して矢印 " V " で示 す両方向に回転自 由に形成されている 。 ま た、 上述 した口 ッ ト 基体 1 0 、 口 ポ ッ ト上腕 1 6 、 ロ ボ ッ ト 前腕 2 0 、 手首部 3 0 の諸動作を駆動する駆動源 が設け られてお ]) 、 旋回基台 1 2 に接近配置された モータ M5 が該基台 1 2 内の動作伝達機構を介して ロ ボ ッ ト 基合 1 0 を矢印 " I " 方向に駆動する駆動
    [0018] OMPI 源、 モ ー タ M i がロ ボ ッ ト上腕 1 6 の矢印 " II " 方 向の摇動用駆動源、 上腕 1 6 の後方に前記モータ M i と平行に配設されたモ ー タ （ 図には現われてい ¾ ） がロ ッ ト 前腕 2 0 の矢印 " ΠΙ " 方向の俯仰 動作用駆動源と してそれぞれ設け られている 。 も ち ろん、 これ らの駆動源を形成するモータ とそれぞれ の被駆動部分との間には上記の如 く 動作伝達機構や 方向変換機構、 減速機構等の諸機構が設け られて、 被駆動部分の適正 動作制御が行われる よ う に構成 されてお ]) 、 4 8 , 5 0 はそれ らの機構の一部分で ある 。
    [0019] —方、 上述した前腕先端の手首部 3 0 における手 首基部 3 2 、 外手首 3 4 、 内手首 3 6 、 ハ ン ド保持 部 3 8 の各部の動作を,駆動する駆動源と して三つの モータ M 2 , M 3 , M 4 が前腕 2 0 の後方延長部
    [0020] 2 6 に対 して集合的に、 つま ]3 この後方延長部 2 6 に対 して C 2 軸線に関するモ ー メ ン ト 力を作用させ、 前腕 2 0 の主体部 2 2 に対して C 2 軸線に関 して作 用するモ ー メ ン ト とつ ] 合いを と る よ う に取付け ら れている 。 4 0 はモータ M 3 , M 4 の出力軸の回耘 を伝達する動作伝達機構又は減速機構が収納される 機枠部分であ ] 、 ま た 4 2 はモータ M 2 の出力軸の 回転を伝達する動作伝達機構又は減速機構が収納さ れる機箱部分である 。 この よ う に手首部 3 0 の三 自
    [0021] OMPI 由度の動作駆動源を形成するモータ Μ 2 , Μ
    [0022] M 4 が前腕 2 0 の後方延長部 2 6 に設け られる こ と に よ って前腕 2 0 の c 2 軸線まわ の平衡ど )が達 成でき る と共に手首部 3 0 の各動作源が該手首部 3 0 か ら離れた位置に設け られ、 手首部 3 0 自体の 重量軽減が達成されている こ と に よ ] 、 これ らモ ー ^ M 2 . M 3 . M 4 の各駆動源に掛る負荷の輊減を 達成でき る 。 なお、 第 1 図に示 した実施例は π ト 基体 1 0 が旋回基合上で旋回する形式の関節腕形 の工業用 ロ ポ、 ッ ト の実施例を示 したが、 水平 ル上をロ ッ ト 基体が撗移動する形式の関節腕形ェ 業用 ロ ボ ッ ト に対 して も以下に詳述する本発明の要 部構成を適用 し得る こ とは言う ま でも る 。
    [0023] 第 2 図は本発明に ょ 、 前腕 2 0 と手首部 に設け られて手首部 3 0 における三つの動作 を得る動作伝達機構の機構略示図である 。 同 において、 手首部 3 0 の三つの動作自 由度は よ う にモー タ M 2 , M 3 M を駆動源とす これ らのモ ー タは外部の ロ ボ ッ ト 制御装置か 令信号に応 じて作動する電気サー ボ モータ に 形成される。 さ て、 モータ M 2 の回転駆動力 装置 6 0 で減速後に前腕 2 0 の主体部 2 2 の 設け られた外軸 5 2 の内方端に設け られた一 合歯車機構 6 2 を介 して該外軸 5 2 に伝達さ の外軸 5 2 の外方端に結合された手首基部 3 2 、 外 手首 3 4 に伝達されて、 外手首 3 4 を矢印 IV方向 ( 第 1 図 ） に旋回動作させる 。 6 4 , 6 4 は前腕主 部 2 2 と外軸 5 2 と の間に揷設され 回転軸受であ る 。 なお、 減速装置 6 0 と しては周知のハ 一 モ ニ ッ ク ド ラ イ ブ （ 登録商標 ） 減速装置がコ ン ハ。ク ト る形 状と高減速比を得 られる こ とか ら有利である 。 また、 モータ M 3 の回転駆動力はベ ル ト プー リ 機構 7 4 を 介 して上記外軸 5 2 の内側に同軸配置で設け られた 中空中軸 5 4 の内方端に設け られた、 1 対の傘歯歯 車 7 8 a , 7 8 b か らな る傘歯嚙合機構 7 8 を介 し て該中軸 5 4 に伝達される 。 こ こで傘歯嚙合機構 7 8 が設け られた理由は後述するモータ M 4 か らの 回転力を伝達する動作伝達機構と 同軸配置を採る こ と によ j？ 、 前腕 2 0 、 手首部 3 0 の両者内に コ ン ハ ° ク ト に三つの動作伝達機構を収納する と共にモータ M 3 , M 4 を前腕 2 0 0両側に分離配置してバ ラ ン ス構造を得るためである 。 上記中軸 5 4 に伝達され え回転カは該中軸 5 4 の外方端、 且つ外手首 3 4 の 内部に設け られた、 一対の傘歯車 8 0 a ， 8 0 か ら ¾る傘歯嚙合機構 8 0 、 同 じ く 外手首 3 4 の内部 に設け られた一対のベ ル ト · プー リ 機構 8 2 を介 し て減速装置 8 4 に伝達され、 該減速装置 （ ハーモ ニ ッ ク ド ラ イ ブ ） の出力車 8 4 a が固定された内手首 3 6 に伝達され、 該内手首 3 6 を中軸 5 4 の回転軸 心に略直交する軸心ま わ に首振 ] 動作させるので ある。 すなわち、 こ の首振 ] 動作が第 1 図に矢印
    [0024] « V " で示した動作である。 この内手首 3 6 の首振 ]3 動作は外手首 3 4 に対して矢印 " V " 方向に作動 する も のであ 、 内手首 3 6 の内部に設け られたハ ン ド保持部 3 8 も一体と って同方向に動作する こ とは言う ま でも ない。
    [0025] 更にモ ータ M 4 の回転駆動力はベ ル ト プー リ 機構 8 6 を介して上記外軸 5 2 、 中軸 5 4 の最も 内側に 同軸配置で設けられ 7 内軸 5 6 の内方端に設け られ た、 1 対の傘歯車 8 8 a ， 8 8 b か らなる傘歯嚙合 機構 8 8 を介して該内軸 5 6 に伝達される 。 内軸 5 6 に伝達された回転力は該内軸 5 6 の外方端、 且 つ外手首 3 4 の内部に、 前述の傘歯嚙合機構 8 0 と 対向配置に設け られた、 一対の傘歯車 9 0 a , 90 b か ら ¾る维歯嚙合機構 9 0 、 同 じ く 外'手首 3 4 の内 部に設け られた—対のベ ル ト 《 プー リ 機構 9 2 を介 して前述と同様にハ ー モ - ッ ク ド ラ イ ブか らなる滅 速装置 9 4 ( 内手首 3 6 の内側に設け られる ） に伝 達され、 該減速装置 9 4 の出力車 9 4 a が固定され た傘歯車 9 6 a と嚙合する傘歯車 9 6 b とか らなる —対の傘歯嚙合機構 9 6 を介してハ ン ド保持部 3 8 に伝達される。 従って、 該ハ ン ド保持部 3 8 は第 1
    [0026] O PI
    [0027] 0 0 図に矢印 " V [ " で示 した内軸 5 6 の回転中心と略同 軸の軸心ま わ！？ に旋回動作するのである 。 す わち ハ ン ド保持部 3 8 は内手首 3 6 に対 して矢印 " I " 方向に旋回 し、 該ハ ン ド保持部 3 8 に取付け られる ロ ボ ッ ト ハ ン ト、、を同方向に旋回させるの であ る 。 ¾ お、 既述の如 く 、 モータ M 2 ， M 3 ， M 4 は電気サ — ポ モー タ で形成されているの で、 手首部 3 0 にお ける上述した三つの 自 由度の動作は ロ ボ ッ ト 制御装 置か らの指令に従つ て所望の各旋回量に制御 し得る こ とは言う ま でも ない。
    [0028] る お、 上述 した実施例ではハ ー モ ニ ッ ク ド、 ラ イ ブ 装置からるる減速装置を内手首の内方に配設 して コ ン ハ。ク ト 化を計る構成と したが、 これに替えて外手 首 3 4 の内部におき 、 それぞれ傘歯嚙合機構 8 0 ， 9 0 と これ らに対応 したペ ル ト ' プー リ 機構 8 2 , 9 2 との間にハ ー モ ニ ッ ク ドラ イ ブ装置力 らなる減 速装置を設ける よ う に構成 して も上述の実施例と 同 様の作用、 効果を得る こ とができ る 。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. 口 ッ ト 基体上に末尾端を摇動可能に取付け たロ ボ ッ ト上腕の上端にロ ッ 卜 IU腕を俯卬動可能 に枢着し、 前記前腕の先端に手首を取付けた関節腕 形の工業用 ロ ッ ト にお ^て 、 前記前腕内に同軸に 設けた外軸、 中軸、 内軸の三つの回転軸と、 前記外 軸の端部に結合され、 前記外軸と共に減速回転する 手首外箱と、 前記手首外箱内で前記中軸と少 く と も 一対の傘歯歯車機構およ び滅速装置を介して結 Ή れ、 前記外軸回転軸心と略直交する回転軸 'L、まわ ]9 に首振 ] 旋回する手首内箱と 、 前記手首外箱内で前 記内軸と少 く と も二対の傘歯歯車機構およ び減速装 置を介して結合され、 前記外箱回転軸と略同軸心ま わ ！） に回転可能るハ ン ド保持部と、 前記三つの回転 軸をそれぞれ独立に駆動する回転駆動手段と を具備 して構成されたこ と を特徵とする関節腕形の工業用 π ポ、 ッ 卜 0
    2. 請求の範囲第 1 項に記載の闋節腕形の工業用 ロ ボ、 ッ 卜 において、 前記回転駆動手段は、 前記三つ の回転軸の少 く と も一つを駆動するモータ を、 前記 π ッ ト 前腕の俯仰動軸心の後方部に取付け具傭す る関節腕形の工業周 π ッ ト 。
    3. 請求の範囲第 1 項に記載の関節腕形の工業用 口 ポ ッ ト において、 前記内軸と前記ハ ン ド保持部と
    〇 H の間に設け られた前記二対の傘歯歯車機構は相互に —組のベル ト ' プー リ 機構に よ っ て結合されている 関節腕形の工業用 ロ ボ ッ ト 。
    4. 請求の範囲第 1 項又は第 3 項に記載の関節腕 形の工業用 ロ ポ、 ッ ト に おいて、 前記減速装置が モ ニ ッ ク ド ラ イ ブかな る関節腕形の工業用 ロ ポ ッ ト
    CMPI
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
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    法律状态:
    1984-04-26| AK| Designated states|Designated state(s): US |
    1984-04-26| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB |
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    1988-05-03| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1983903399 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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