(57)【要約】  リスト（４）は、リスト駆動用プーリ（３７）から回転が伝達されるリスト駆動構造部（４２２）と、リスト駆動構造部（４２２）の回転軸と同軸で設けられ、ハンド駆動用プーリ（３５）から回転が伝達される第１のハンド駆動軸（４４）が貫通する円筒部（４２３）と、円筒部（４２３）との間に環状の隙間を形成するケーブル導入部（４２１）と、第１のハンド駆動軸（４４）の回転が伝達されてハンドインタフェース（５）を回動させる第２のハンド駆動軸（４７）が貫通するハンド駆動軸貫通部（４２４）とを有するリストハウジング（４２）を有し、リスト支持部（３１）から第２アーム（３）外へ出したケーブルを、環状の隙間からリストハウジング（４２）内に引き込み、弛みを持たせた状態でハンドインタフェース支持部（４１）に通した。
2013157143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に一対のリスト支持部が形成されたアームと、ハンドインタフェースが先端側に設置され、前記一対のリスト支持部に挟まれて軸支されるリストとを有し、前記ハンドインタフェースに接続する紐状部材が前記リストの内部を通して配設されるロボット関節構造であって、
前記アームは、
前記リスト支持部よりも根元側に配置されたリスト駆動用モータ及びハンド駆動用モータと、
前記一対のリスト支持部の一方に設置されて前記リスト駆動モータの回転が伝達されるリスト駆動用プーリと、
前記一対のリスト支持部の他方に前記リスト駆動用プーリと同軸に設置されて前記ハンド駆動用モータの回転が伝達されるハンド駆動用プーリとを有し、
前記リストは、
前記リスト駆動用プーリから回転が伝達されるリスト駆動構造部と、前記リスト駆動構造部の回転軸と同軸で設けられ、前記ハンド駆動用プーリから回転が伝達される第１のハンド駆動軸が貫通する円筒部と、前記円筒部との間に環状の隙間を形成するケーブル導入部と、前記第１のハンド駆動軸と直交し、該第１のハンド駆動軸の回転が伝達されて前記ハンドインタフェースを回動させる第２のハンド駆動軸が貫通するハンド駆動軸貫通部とを有するリストハウジングを有し、
前記一対のリスト支持部の他方から前記アーム外へ出した前記紐状部材を、前記環状の隙間から前記リストハウジング内に引き込み、該リストハウジング内で弛みを持たせた状態で前記ハンドインタフェース支持部に通したことを特徴とするロボット関節構造。
【請求項２】
前記環状の隙間から前記リストハウジング内に引き込んだ前記紐状部材を前記円筒部の上でＵ字状に曲げた上で前記ハンドインタフェース支持部に通したことを特徴とする請求項１に記載のロボット関節構造。
【請求項３】
前記紐状部材との摩擦が前記リストハウジングを構成する材料よりも小さい材料で形成され、前記リストハウジングに装着されて前記ケーブル導入部、前記リスト駆動構造部、前記円筒部及び前記ハンド駆動軸貫通部を覆うケーブルガイドを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット関節構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット関節構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
アームの先端に設けたリスト支持部で両側からリスト（６軸多関節の場合は５軸部）を支持し、リストを上下に回動させるリスト駆動機構（６軸多関節の場合は５軸駆動機構）と、リストに設置されたエンドエフェクタ（６軸多関節の場合は６軸部）を内外転させるハンド駆動機構（６軸多関節の場合は６軸駆動機構）とを同軸に配置した垂直多関節ロボットがある。【０００３】
リスト駆動機構及びハンド部駆動機構を同じ側のリスト支持部に配置すると、アームの中心からの距離が左右で大きく異なってしまう。そのため、ロボット駆動時の干渉防止のためには、アームの中心からの距離が大きい方のリスト支持部を基準として干渉防止領域を設定しなければならない。このため、干渉防止領域が大きくなってしまう。【０００４】
特許文献１には、リスト駆動機構とハンド駆動機構とを同軸とせず、リストの内部にハンド駆動機構を組み込んだロボットが開示されている。この構造であれば、リストを支える左右のリスト支持部の太さの差は、リスト駆動機構とハンド駆動機構とを同じ側に配置した場合よりも小さくできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１８３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
垂直多関節ロボットにおいては、ベースからエンドエフェクタを装着するハンドインタフェースへ通ずる紐状部材（ケーブルやチューブ。以下、ケーブルと表記するがエアチューブなどのチューブも含む。）が外部に露出していると、作業の支障をきたす場合があるため、アームやリストの内部にケーブルを通す構造を備えることが求められることが多い。【０００７】
ベースからリストへ通すケーブルの太さは、ロボットの大きさに依存せずほぼ同じ程度の太さである。したがって、ロボットが小型であるほど、リストの内部でケーブルを引き回すために必要となるスペースを確保することが難しくなる。【０００８】
特許文献１に開示される構造では、ハンド駆動用のモータがリスト内に配置されるため、リスト内の空きスペースが小さくなってしまう。このため、リスト内においてケーブルを小さい曲率で曲げる必要が生じる。この場合、ケーブルが破断しやすくなり、ロボットの耐久性が低くなってしまう。したがって、特許文献１に開示される構造を小型のロボットで採用することは困難であった。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アームの周囲の干渉防止領域が小さく、アームからリストの構造体へ通すケーブルが破断しにくいロボット関節構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、先端側に一対のリスト支持部が形成されたアームと、ハンドインタフェースが先端側に設置され、一対のリスト支持部に挟まれて軸支されるリストとを有し、ハンドインタフェースに設置される、エンドエフェクタやセンサなどへ接続するための紐状部材がリストの内部を通して配設されるロボット関節構造であって、アームは、リスト支持部よりも根元側に配置されたリスト駆動用モータ及びハンド駆動用モータと、一対のリスト支持部の一方に設置されてリスト駆動モータの回転が伝達されるリスト駆動用プーリと、一対のリスト支持部の他方にリスト駆動用プーリと同軸に設置されてハンド駆動用モータの回転が伝達されるハンド駆動用プーリとを有し、リストは、リスト駆動用プーリから回転が伝達されるリスト駆動構造部と、リスト駆動構造部の回転軸と同軸で設けられ、ハンド駆動用プーリから回転が伝達される第１のハンド駆動軸が貫通する円筒部と、円筒部との間に環状の隙間を形成するケーブル導入部と、第１のハンド駆動軸と直交し、第１のハンド駆動軸の回転が伝達されてハンドインタフェースを回動させる第２のハンド駆動軸が貫通するハンド駆動軸貫通部とを有するリストハウジングを有し、一対のリスト支持部の他方からアーム外へ出した紐状部材を、環状の隙間からリストハウジング内に引き込み、リストハウジング内で弛みを持たせた状態で敷設し、ハンドインタフェース支持部内部に通したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるロボット関節構造は、アームの周囲の干渉防止領域が小さくて済むとともに、ロボットの耐久性を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明にかかるロボット関節構造を適用した垂直多関節ロボットの実施の形態を示す図である。
【図２】図２は、第２アーム及びリストの部分の上面拡大図である。
【図３】図３は、第２アーム及びリストの部分の斜視図である。
【図４】図４は、第２アーム及びリストの部分の斜視図である。
【図５】図５は、第２アーム及びリストの断面図である。
【図６】図６は、リストの構成を示す図である。
【図７】図７は、リストハウジングの構成を示す図である。
【図８】図８は、ケーブルガイドを装着した状態のリストハウジングを示す図である。
【図９】図９は、リストハウジング内でのケーブルの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるロボット関節構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態．
図１は、本発明にかかるロボット関節構造を適用した垂直多関節ロボットの実施の形態を示す図である。実施の形態にかかる垂直多関節ロボット１００は、６軸垂直多関節型のロボットであり、ベース１、第１アーム２、第２アーム３、リスト４を有する。ベース１と第１アーム２との間には第１アーム２を水平方向に回転させる第１軸（Ｊ１）と、第１アーム２を垂直方向に回転させる第２軸（Ｊ２）が設けられている。また、第１アーム２と第２アーム３との間には第２アーム２を垂直方向に回転させる第３軸（Ｊ３）が設けられている。第２アーム３は、長手方向を軸方向として第２アーム３の先端側を捻るように回転させる第４軸（Ｊ４）を備えており、先端側は二つに分岐している。第２アーム３は、リスト４が第５軸（Ｊ５）において回動可能となるように両側から支持している。リスト４は、エンドエフェクタ（ハンドなど）が装着されるハンドインタフェース（Inter face ：Ｉ／Ｆ）５を備えており、ハンドＩ／Ｆ５に装着されたエンドエフェクタは、第５軸（Ｊ５）と直交する第６軸（Ｊ６）を回転軸として捻るように回転可能である。
【００１５】
図２は、第２アーム及びリストの部分の上面拡大図である。第２アーム３の先端側は、リスト支持部３１、３２となっており、これらの間にリスト４を挟んで軸支している。
【００１６】
図３、図４は、第２アーム及びリストの部分の斜視図であり、図４では第２アーム３及びリスト４の内部を透過して示している。図５は、第２アーム及びリストの断面図である。なお、図５では、ベース１からハンドＩ／Ｆ支持部４１に通ずるケーブル３９や動力の伝達に直接関与しないベアリングなどの部品については図示を省略して関節部分の構造を模式的に示している。第２アーム３のリスト支持部３１、３２よりも根元側（第１アーム２側）の部分にはリスト駆動モータ３３及びハンド駆動モータ３４が設置されている。また、リスト支持部３１の内部には、ハンド駆動用プーリ３５が配置され、ハンド駆動用モータ３４とハンド駆動用プーリ３５との間にハンド駆動用ベルト３６が架け渡されている。また、リスト支持部３２の内部には、リスト駆動用プーリ３７が配置され、リスト駆動用モータ３３とリスト駆動用プーリ３７との間にリスト駆動用ベルト３８が架け渡されている。
【００１７】
図６は、リストの構成を示す図であり、リストの内部を透過して示している。リスト４は、第５軸（Ｊ５）が通る部分に配置されたリストハウジング４２と、リストハウジング４２の先端側に設置されたハンドＩ／Ｆ４１とを有している。図７は、リストハウジングの構成を示す図である。リストハウジング４２は、ケーブル導入部４２１と、リスト駆動構造部４２２と、円筒部４２３と、ハンド駆動軸貫通部４２４とを備えている。なお、円筒部４２３及びハンド駆動軸貫通部４２４は、ケーブル導入部４２１とリスト駆動構造部４２２との間に跨るように設けられて外郭をなすカバー部４２５によって覆われているが、図７では内部の構造を示すためにカバー部４２５は一部省略して図示している。リストハウジング４２は、金属材料により一体成形されており、リストハウジング４２の内側には、ケーブル導入部４２１、リスト駆動構造部４２２、円筒部４２３及びハンド駆動軸貫通部４２４などを覆うようにケーブルガイド４９が装着されている。図８は、ケーブルガイドを装着した状態のリストハウジングを示す図である。ケーブルガイド４９１、４９２は、ケーブル３９との摩擦が小さい樹脂で形成されている。
【００１８】
図５に示すように、リスト駆動構造部４２２は、減速機４３を介してリスト駆動プーリ３７と連結されている。リスト駆動用モータ３３の回転は、リスト駆動用ベルト３８、リスト駆動用プーリ３７及び減速機４３を介してリスト駆動構造部４２２に伝達され、リスト４が第５軸（Ｊ５）を回転軸として回動する。
【００１９】
また、円筒部４２３には、ハンド駆動用プーリ３５に繋がった第１のハンド駆動軸４４が通されている。ハンド駆動用プーリ３５から伸びる第１のハンド駆動軸４４にはベベルギア４５が取り付けられている。ベベルギア４５は、ハンド駆動軸貫通部４２４を貫通してリストハウジング４２の先端に達する第２のハンド駆動軸４７に取り付けられたベベルギア４６と噛み合っている。ベベルギア４５、４６の噛み合いによって、リストハウジング４２の内部で回転の方向が９０度変換されている。第２のハンド駆動軸４７の先端には減速機４８を介してハンドＩ／Ｆ５が接続されている。このため、ハンド駆動用モータ３４の回転は、ハンド駆動用ベルト３６、ハンド駆動用プーリ３５、第１のハンド駆動軸４４、ベベルギア４５、ベベルギア４６、第２のハンド駆動軸４７、及び減速機４８を介してハンドＩ／Ｆ５に伝達され、ハンドＩ／Ｆ５が第６軸（Ｊ６）を回転軸として回動する。
【００２０】
なお、リスト４が回動する際には、ハンド駆動用モータ３４は、減速機４３の回転に合わせて第１のハンド駆動軸４４が回転するようにハンド駆動用プーリ３５を回転させる制御（いわゆる「連れ回し」）を行う。これにより、ハンドを回転させることなくリスト４を回動させることができる。
【００２１】
図９は、リストハウジング内でのケーブルの状態を示す図であり、図９では第２アーム３及びリスト４の内部を透過して示している。リスト支持部３１の内部には、ベース１からハンドＩ／Ｆ４１に通ずるケーブル３９が引き回されている。リスト支持部３１から第２アーム３の外に出たケーブル３９は、円筒部４２３とケーブル導入部４２１との間の環状の隙間からリストハウジング４２の内部に引き込まれ、円筒部４２３の上でＵ字状に１８０度曲げられ、円筒部４２３の上に設けられたクランプ台座４２６の上でクランプされてからリストハウジング４２から出て、ハンドＩ／Ｆ支持部４１に達している。すなわち、ケーブル３９は、リストハウジング４２内で弛みを持たせた状態で敷設されて、ハンドＩ／Ｆ支持部４１に通されている。
【００２２】
リスト４が回動する際には、ケーブル３９の弛みの量が変化し、リストハウジング４２の内部でケーブル３９が動く。このため、上記のように、ケーブルガイド４９を装着することにより、リストハウジング４２内部においてケーブル３９が擦れて損傷することを防止し、ケーブル３９の耐久性を高めることができる。
【００２３】
また、ハンド駆動用ベルト３６が配置される部分の近傍においてケーブル導入部４２１と円筒部４２３との環状の隙間を覆うようにカバーを設置し、ケーブル３９がハンド駆動用ベルト３６と接触することを防止するようにしても良い。
【００２４】
以上の構成においては、リストハウジング４２の内部空間のうち減速機４３の幅の分を除いた空間をケーブル３９の引き回しのために使用できるため、リストハウジング４２の内部でケーブル３９を小さい曲率で曲げる必要が無くなる。これによりケーブル３９の耐久性を高め、ロボット１００の製品寿命の長寿命化を図ることができる。また、リストハウジング４２の内部にケーブル３９を引き回すための空間を十分に確保できるため、ケーブル３９に特殊なものを用いる必要がない。さらに、リスト駆動機構であるリスト駆動用プーリ３７とハンド駆動機構であるハンド駆動用プーリ３５とが左右に分かれて配置されているため、左右のリスト支持部３１、３２をほぼ同じ太さとできる。これにより、アーム回りの干渉防止領域を小さくし、ロボット１００の設置に要するスペースを低減できる。また、第２アーム３の幅を細くできるため、ロボット１００に狭い空間で作業させることが可能となる。
【００２５】
上記の構造では、リスト４は、リスト支持部３１、３２によって両側から支持されるため、関節部分の機械的強度を高めることができる。
【００２６】
以上の説明では、ケーブルは、リストハウジング内部の円筒部の上でＵ字状に１８０度曲げられた上でリストハウジングから先端側へ出ていく構造を例としたが、円筒部の下側でＵ字状に１８０度曲げられた上でリストハウジングから先端側へ出る構造としても良い。また、リング部と円筒部との間の隙間からリストハウジングの内部に引き込んだケーブルを円筒部に巻き付けてからリストハウジングの先端側へ出る構造としても良い。
【００２７】
上記実施の形態では、６軸垂直多関節ロボットを例としたが、本発明はリストとハンドとを有する垂直多関節ロボットであれば６軸型に限らず適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明にかかるロボット関節構造は、設置に要するスペースが小さく、ケーブルの耐久性が高い点で有用であり、特に、ケーブルの設置空間が相対的に小さい小型の垂直多関節ロボットへの適用に適している。
【符号の説明】
【００２９】
１  ベース
２  第１アーム
３  第２アーム
４  リスト
５  ハンドインタフェース
３１、３２  リスト支持部
３３  リスト駆動用モータ
３４  ハンド駆動用モータ
３５  ハンド駆動用プーリ
３６  ハンド駆動用ベルト
３７  リスト駆動用プーリ
３８  リスト駆動用ベルト
３９  ケーブル
４１  ハンドＩ／Ｆ支持部
４２  リストハウジング
４３、４８  減速機
４４  第１のハンド駆動軸
４５、４６  ベベルギア
４７  第２のハンド駆動軸
１００  垂直多関節ロボット
４２１  ケーブル導入部
４２２  リスト駆動構造部
４２３  円筒部
４２４  ハンド駆動軸貫通部
４２５  カバー部
４２６  クランプ台座
４９１、４９２  ケーブルガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013157143.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013157143.tif 000011
【国際調査報告】
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2013157143.tif 000013
2013157143.tif 000014
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