(57)【要約】【課題】軸を落下させずに、迅速な動作および精密な位置決めを可能にする。【解決手段】手首構造１００の第１軸線に一致する中心軸線を有する第１中空部（９１）が前腕部（８）に形成されており、第１中空部と連通する貫通路（９２）が第１手首要素に形成されており、第３軸線に一致する中心軸線を有する第２中空部（９３）が第３手首要素に形成されている。線条体（４）は第１中空部、貫通路、及び第２中空部に挿通される。第２手首用モータおよび第３手首用モータのうち、少なくとも１つのモータからブレーキ装置が排除されている。【選択図】図２
2018001277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前腕部（８）と、
該前腕部の先端に関節連結されると共に、第１軸線を中心に回転可能に設けられた第１手首要素（１０）と、
該第１手首要素に前記第１軸線に対して垂直な第２軸線を中心に回転可能に設けられた第２手首要素（１１）と、
該第２手首要素に前記第２軸線に対して垂直な第３軸線を中心に回転可能に設けられた第３手首要素（１２）と、
さらに、該第３手首要素のツール取付部に装着される作業ツールと前記前腕部の後部に配置されたツール管理中継装置とを接続していて、前記作業ツールに動力、信号および材料のうちの少なくとも一つを供給する線条体（３）とを含む、産業用ロボットの手首構造において、
前記第１手首要素を回転駆動する第１減速装置（ＲＧ０）と、
前記第３手首要素を回転駆動する第２減速装置（ＲＧ３）と、
前記第２手首要素、及び第３手首要素をそれぞれ駆動する第２手首用モータ（１３）および第３手首用モータ（１４）と、
該第２手首用モータおよび第３手首用モータの回転駆動力をそれぞれ前記第２手首要素および前記第３手首要素に伝達すると共に、ハイポイドギヤセット（１５、２０）を含む第２手首用伝達機構部（５０）および第３手首用伝達機構部（５５）と、を具備し、
前記第１軸線に一致する中心軸線を有する第１中空部（９１）が前記前腕部に形成されており、
第１中空部と連通する貫通路が前記第１手首要素に形成されており、
前記第３軸線に一致する中心軸線を有する第２中空部（９３）が前記第３手首要素に形成されており、
前記線条体は前記第１中空部、貫通路、及び第２中空部に挿通され、
前記第２手首用モータおよび第３手首用モータのうち、少なくとも１つのモータからブレーキ装置が排除されていることを特徴とする産業用ロボットの手首構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回動３軸の自由度を有する手首要素を備えた産業用ロボットの手首構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、第１手首要素と、第１手首要素の先端部に回転可能に支持された第２手首要素と、第２手首要素の先端部に回転可能に支持された第３手首要素とを備え、第１手首要素に設けられた第２手首用モータおよび第３手首用モータの動力を、それぞれピニオンギアとリングギアとを有するハイポイドギアセットを介して第２手首要素および第３手首要素に伝達するようにした産業用ロボットの手首構造が知られている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２３３５７８号公報
【特許文献２】特開２０１４−２１３４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、手首構造においては、作業ツールを手首フランジに対しオフセットして装着するケースが多い。さらに、作業ツールを手首フランジの回転軸上に配置する場合であっても、特許文献１および特許文献２に示されるように、作業ツールを制御するための線条体をアームの外側に配置することがある。
【０００５】
このような場合には、作業ツールを制御するための線条体などの重力負荷が手首軸の出力軸に作用する。従って、動作停止時や非常停止時などにおいて、手首の軸に関連する部材が落下しやすいという問題があった。また、手首の第１軸から第３軸の全てがオフセットしている場合、第２軸および第３軸の姿勢によっては、第１軸に作用する作業ツールの重力負荷が増大するので、同様に軸に関連する部材が落下する可能性が高まる。
【０００６】
軸に関連する部材の落下を防止するために、手首構造の手首軸（第１軸から第３軸）のそれぞれにはブレーキを装着することが望ましい。しかしながら、手首軸にブレーキを装着すると、手首構造全体の重量が増すので、手首構造の迅速な動作および精密な位置決めが困難になるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、軸に関連する部材が落下することなしに、迅速な動作および精密な位置決めが可能な産業用ロボットの手首構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１番目の発明によれば、前腕部と、該前腕部の先端に関節連結されると共に、第１軸線を中心に回転可能に設けられた第１手首要素と、該第１手首要素に前記第１軸線に対して垂直な第２軸線を中心に回転可能に設けられた第２手首要素と、該第２手首要素に前記第２軸線に対して垂直な第３軸線を中心に回転可能に設けられた第３手首要素と、さらに、該第３手首要素のツール取付部に装着される作業ツールと前記前腕部の後部に配置されたツール管理中継装置とを接続していて、前記作業ツールに動力、信号および材料のうちの少なくとも一つを供給する線条体とを含む、産業用ロボットの手首構造において、前記第１手首要素を回転駆動する第１減速装置と、前記第３手首要素を回転駆動する第２減速装置と、前記第２手首要素、及び第３手首要素をそれぞれ駆動する第２手首用モータおよび第３手首用モータと、該第２手首用モータおよび第３手首用モータの回転駆動力をそれぞれ前記第２手首要素および前記第３手首要素に伝達すると共に、ハイポイドギヤセットを含む第２手首用伝達機構部および第３手首用伝達機構部と、を具備し、前記第１軸線に一致する中心軸線を有する第１中空部が前記前腕部に形成されており、第１中空部と連通する貫通路が前記第１手首要素に形成されており、前記第３軸線に一致する中心軸線を有する第２中空部が前記第３手首要素に形成されており、前記線条体は前記第１中空部、貫通路、及び第２中空部に挿通され、前記第２手首用モータおよび第３手首用モータのうち、少なくとも１つのモータからブレーキ装置が排除されていることを特徴とする産業用ロボットの手首構造が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
１番目の発明においては、手首の二つの軸に作用する作業ツールに基づく重力負荷を最小限にできる。このため、作業ツールが比較的軽量である場合には、ハイポイドギヤの逆効率を適切に調整することによって、少なくとも一つのモータは、ブレーキを内蔵することなしに、作業ツールの重力負荷を支持できる。従って、軸に関連する部材、例えば第１手首要素〜第３手首要素が落下するのを避けられる。このように、少なくとも一方のモータのブレーキを排除できるので、手首構造全体を軽量化できる。このため、軸に関連する部材が落下することなしに、迅速な動作および精密な位置決めが可能な産業用ロボットの手首構造を提供できる。
【００１０】
添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれら目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明解になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る産業用ロボットの手首構造の内部構成を示す正面図。
【図２】本発明の実施形態に係る産業用ロボットの手首構造の内部構成を示す側面図。
【図３】本発明の実施形態に係る手首構造が適用される産業用ロボットの一例を示す側面図。
【図４】本発明の実施形態に係る手首構造が適用される産業用ロボットの一例を示す側面図。
【図５】本発明の実施形態に係る手首構造を構成する第１手首要素を斜め後方から見た斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
【００１３】
図１および図２は、それぞれ本発明の実施形態に係る産業用ロボットの手首構造１００の内部構成を示す正面図および側面図である。図３および図４は、この手首構造１００が適用される産業用ロボット１Ａおよび１Ｂの一例を示す側面図である。
【００１４】
まず、産業用ロボット１Ａ，１Ｂの構成について説明する。図３，４に示す産業用ロボット１Ａ，１Ｂは、直交６軸の自由度を有するロボットである。とくに、図３は、最終軸の手首要素として溶接トーチ２を備えたアーク溶接用ロボット１Ａを、図４は、最終軸の手首要素としてハンドツール３を備えたハンドリングロボット１Ｂを示している。図３に示すように、溶接トーチ２には、信号ケーブル、電源ケーブル、溶接ワイヤ、ガスホース、ワイヤコンジットなどを束ねた線条体４が接続する。一方、図４に示すように、ハンドツール３には、信号ケーブル、電源ケーブル、エア配管などを束ねた線条体４が接続する。
【００１５】
図３，４において、基台６は、上下方向に延在する軸線を中心として回転可能であり、基台６に、上腕７が回動可能に支持されている。上腕７の先端部には、前腕８が回動可能に支持され、前腕８の先端部に手首構造１００が支持されている。基台６と上腕７と前腕８は、回動３軸の自由度で回動する。なお、図３，４の産業用ロボット１Ａ，１Ｂは、エンドエフェクタとしての第３手首要素１２の形態と、第３手首要素１２に接続する線条体４の構成と、線条体４を送給する送給装置５の構造とが両者で相違する点を除き、他の部分は共通している。すなわち、基台６と上腕７と前腕８の構成は両者で共通している。第３手首要素のツール取付部には前述した作業ツール、例えば溶接トーチ２またはハンドツール３が取付けられる。
【００１６】
手首構造１００は、前腕８、第１手首要素１０、第２手首要素１１および第３手首要素１２から構成され、回動３軸の自由度を有する。第１手首要素１０は、前腕８の先端部に、長手方向に延在する第１軸線Ｌ１回りに回転可能に支持されている。第２手首要素１１は、第１手首要素１０の先端部に、第１軸線Ｌ１と交差する第２軸線Ｌ２回りに回転可能に支持されている。第３手首要素１２は、第２手首要素１１の先端部に、第２軸線Ｌ２と交差する第３軸線Ｌ３回りに回動可能に支持されている。
【００１７】
第１軸線Ｌ１と第２軸線Ｌ２と第３軸線Ｌ３とは一点で交差し、手首構造１００は、インライン手首の構成となっている。これにより、図２に示すように、第１軸線Ｌ１と第３軸線Ｌ３とが同一軸線上に位置し、第１手首要素１０の回転時における他の手首要素１１，１２の干渉半径を小さくすることができる。また、回転バランスがよく、制御性のよい手首構造１００を実現できる。以上の産業用ロボット１Ａ，１Ｂを構成する個々の駆動要素は、図示しないロボット制御装置からの指令に従い、所定の位置及び姿勢を得ることができるように、個々の駆動要素に対するサーボモータによって駆動される。
【００１８】
次に、手首構造１００の構成について説明する。なお、以下では、説明の便宜上、図１，２に示すように上下方向、前後方向および左右方向を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。図１，２に示すように、第１手首要素１０は前後方向に延在し、その後端部が前腕８の先端部に回転可能に支持されている。前腕８には、第１手首要素１０を所定の減速比で減速して回転させるためのサーボモータ（図示しない）と第１減速装置ＲＧ０とが設けられている。第１減速装置ＲＧ０は、その出力部が第１軸線Ｌ１と同軸に回転するように前腕８に格納され、第１減速装置ＲＧ０を介して第１手首要素１０が第１軸線Ｌ１を中心に回転駆動される。
【００１９】
第１手首要素１０は、第１軸線Ｌ１に垂直な鉛直方向に延在する取付面ＳＡを介して一体に締結された前側ケース１０Ａと後側ケース１０Ｂとを有し、各ケース１０Ａ，１０Ｂの内側に収納空間ＳＰ１，ＳＰ２が形成されている。後側の収納空間ＳＰ２には、第２手首要素１１を駆動するサーボモータ１３と、第３手首要素１２を駆動するサーボモータ１４が配置されている。サーボモータ１４は、サーボモータ１３の前側に配置されている。
【００２０】
各サーボモータ１３，１４の出力軸１３ａ，１４ａは、それぞれ第１軸線Ｌ１に対し平行に前方に向けて突出している。サーボモータ１３はサーボモータ１４よりも上方に位置し、出力軸１３ａは第１軸線Ｌ１の上方を、出力軸１４ａは第１軸線Ｌ１の下方をそれぞれ延在している。換言すると、サーボモータ１３，１４の出力軸１３ａ，１４ａは、第１軸線Ｌ１と第２軸線Ｌ２とを含む平面に対し略面対称となるようにオフセットして位置しており、サーボモータ１３，１４は、第１軸線Ｌ１と第２軸線Ｌ２とを含む平面の両側で、前後にずれた状態で、かつ、一部重なった状態で互いに並設されている。
【００２１】
このように、第２手首用モータ１３を第１手首要素１０の基端側（後側）に、第３手首用モータ１４を第１手首要素１０の先端側（前側）に配置することで、第１軸線Ｌ１方向から見て二つのモータ１３，１４を一部重ねて配置することができる。これにより、第１手首要素１０の軸直角断面積を小さく抑えることが可能となる。
【００２２】
前側の収納空間ＳＰ１には、サーボモータ１３の回転速度を所定の減速比で減速するハイポイドギアセット１５と、サーボモータ１４の回転速度を所定の減速比で減速するハイポイドギアセット２０とが設けられている。各ハイポイドギアセット１５，２０は、サーボモータ１３，１４により回転駆動されるピニオンギア（原動側小歯車）１６，２１と、ピニオンギア１６，２１にそれぞれ噛合するリングギア（従動側大歯車）１７，２２とをそれぞれ有する。
【００２３】
ピニオンギア１６は、第１軸線Ｌ１の上方において前後方向に延在する軸部１６０の先端部に設けられ、ピニオンギア２１は、第１軸線Ｌ１の下方において第１軸線Ｌ１に延在する軸部２１０の先端部に設けられている。ピニオンギア１６（軸部１６０）は、前後両端部に設けられたベアリング１８ａ，１８ｂ（円錐ころ軸受）およびベアリング１８ａ，１８ｂの間に介装されたニードルベアリング１８ｃを介して、第１軸線Ｌ１に平行な軸線Ｌ１６を中心に、前側ケース１０Ａに回転可能に支持されている。ピニオンギア２１（軸部２１０）も同様に、前後両端部に設けられたベアリング２３ａ，２３ｂ（円錐ころ軸受）およびベアリング２３ａ，２３ｂの間に介装されたニードルベアリング２３ｃを介して、第１軸線Ｌ１に平行な軸線Ｌ２１を中心に、前側ケース１０Ａに回転可能に支持されている。
【００２４】
ベアリング１８ａ，１８ｂおよびベアリング２３ａ，２３ｂには、それぞれベアリングナット１８ｄ，２３ｄにより軸方向に予圧が付加され、ピニオンギア１６，２１の回転精度を最良の状態としてピニオンギア１６，２１が回転支持されている。前後一対のベアリング１８ａ，１８ｂおよび２３ａ，２３ｂの間にニードルベアリング１８ｃおよび２３ｃを設けることで、予圧を超える外力が作用してベアリング１８ａ，１８ｂおよび２３ａ，２３ｂによる支持が不完全となった場合であっても、ニードルベアリング１８ｃ，２３ｃによりピニオンギア１６，２１を良好に支持できる。なお、ニードルベアリング１８ｃ，２３ｃの代わりにスリーブを用いることもできる。
【００２５】
前側ケース１０Ａの前端部には、ピニオンギア１６が噛合するリングギア１７とピニオンギア２１が噛合するリングギア２２とがそれぞれ第２軸線Ｌ２を中心に回転可能に設けられている。リングギア１７はリングギア２２よりも大径であり、リングギア１７の右方にリングギア２２が配置されている。ピニオンギア１６は、歯が右方向にねじれた状態に形成され、ピニオンギア２１は、歯がピニオンギア１６とは異なる方向（左方向）にねじれた状態で形成されている。このように二つのピニオンギア１６，２１の歯形がそれぞれ対称的に形成されることで、二つのピニオンギア１６，２１を第２軸線Ｌ２の軸直角方向の対照的にオフセットした位置に配置することができる。
【００２６】
図２に示すように、ピニオンギア１６，２１とリングギア１７，２２の位置関係は、シムにより調整される。すなわち、ベアリング１８ａ，２３ａの前側に配置されたシムＳＭ１によりピニオンギア１６，２１の前後方向の位置が調整され、ベアリング１９およびベアリング３２ａの右方に配置されたシムＳＭ２によりリングギア１７，２２の左右方向の位置が調整される。これによりピニオンギア１６，２１とリングギア１７，２２の間のバックラッシおよび歯当りを調整できる。
【００２７】
リングギア１７は、第２手首要素１１に一体に連結されている。リングギア１７はベアリング１９を介して第１手首要素１０内に回転可能に支持され、リングギア１７の回転により第２手首要素１１が第２軸線Ｌ２を中心に回転駆動される。
【００２８】
第２手首要素１１には、第２軸線Ｌ２を回転中心として傘歯車３１が設けられている。傘歯車３１の軸部は第２軸線Ｌ２に沿って左右方向に延在し、この軸部にリングギア２２の内周面がスプライン結合されている。傘歯車３１の軸部は、左右一対のベアリング３２ａ，３２ｂを介してリングギア１７の内側に回転可能に支持され、傘歯車３１は第２軸線Ｌ２を中心にリングギア２２と一体に回転する。
【００２９】
第３手首要素１２には、第３軸線Ｌ３を回転中心として傘歯車３３が設けられている。傘歯車３３は傘歯車３１に噛合し、リングギア２２の回転により傘歯車３１を介して傘歯車３３が回転する。これにより、第３手首要素１２が第３軸線Ｌ３を中心にして回転駆動される。傘歯車３１の外径は傘歯車３３の外径よりも大きく、傘歯車３１から傘歯車３３に動力が伝達される際に、傘歯車３３の回転速度が増速される。
【００３０】
第３手首要素１２の前端部には取付面１２ａが形成され、取付面１２ａには作業内容に応じたアタッチメントＡＴ（図３の溶接トーチ２、図４のハンドツール３など）が着脱可能に取り付けられる。本実施形態の手首構造１００は３軸方向の自由度を有するため、アタッチメントＡＴの位置および姿勢を自由に変更することができる。この場合、第２軸線Ｌ２からアタッチメントＡＴの中心までの距離は、第３軸線Ｌ３からアタッチメントＡＴの中心までの距離よりも長いため、第２手首要素１１を駆動するためには第３手首要素１２を駆動するよりも大きな駆動トルクが必要となる。すなわち、第２手首用モータ１３の減速比を大きくする必要がある。この減速比をハイポイドギアセット１５のみで得ようとすると、ハイポイドギアセット１５の減速比が大きくなり、動力の伝達効率が低下する。この点を考慮して、本実施形態では、以下のように手首構造１００を構成する。
【００３１】
図１，２に示すように、手首構造１００は、第２手首用サーボモータ１３の動力を第２手首要素１１に伝達する第２手首用動力伝達部５０と、第３手首用サーボモータ１４の動力を第３手首要素１２に伝達する第３手首用動力伝達部５５とを有する。
【００３２】
第２手首用動力伝達部５０は、ハイポイドギアセット１５と、サーボモータ１３とハイポイドギアセット１５との間に設けられた第１減速部ＲＧ１および第２減速部ＲＧ２とを有する。サーボモータ１４の上方には、前後方向に駆動軸５１が延設され、駆動軸５１の前後両端部に平歯車５２，５３が取り付けられている。駆動軸５１は、後側ケース１０Ｂに、前後一対のベアリング５１ａ，５１ｂを介して第１軸線Ｌ１に平行な軸線を中心に回転可能に支持されている。なお、ベアリング５１ａの後方およびベアリング５１ｂの前方にはそれぞれオイルシール５１ｃ、５１ｄが設けられ、ベアリング５１ａ，５１ｂの潤滑油がサーボモータ１４側に浸入することが防止されている。
【００３３】
平歯車５３は、サーボモータ１３の出力軸１３ａに噛合され、サーボモータ１３の回転は平歯車５３を介して駆動軸５１に伝達される。平歯車５３は出力軸１３ａよりも大径であり、出力軸１３と平歯車５３は第１減速部ＲＧ１を構成する。サーボモータ１３の回転は、第１減速部ＲＧ１により所定の減速比で減速され、駆動軸５１はサーボモータ１３よりも低速で回転する。
【００３４】
駆動軸５１の前端部は前側ケース１０Ａ内に突出し、平歯車５２は前側ケース１０Ａ内に配置されている。ピニオンギア１６の軸部１６０の後端部には、軸線Ｌ１６を中心に回転可能に平歯車５４が取り付けられている。平歯車５２は平歯車５４に噛合され、駆動軸５１の回転は平歯車５２，５４を介してピニオンギア１６に伝達される。平歯車５４は平歯車５２よりも大径であり、平歯車５２，５４は第２減速部ＲＧ２を構成する。駆動軸５１の回転は、第２減速部ＲＧ２により所定の減速比で減速され、ピニオンギア１６は駆動軸５１よりも低速で回転する。
【００３５】
このように第２手首用サーボモータ１３の回転は、２組の減速部ＲＧ１，ＲＧ２を介してピニオンギア１６に伝達される。これによりハイポイドギアセット１５の減速比をそれほど大きくすることなく、第２手首要素１１を所定の駆動トルクで回転させることができる。例えば、第１減速部ＲＧ１および第２減速部ＲＧ２の減速比をそれぞれ１：１．５〜４に設定し、ハイポイドギアセット１５の減速比を１：８〜２０に設定することができる。第１減速部ＲＧ１および第２減速部ＲＧ２の減速比の配分は、それぞれの搭載箇所の構造上、最適な値を選択すべきであり、例えば、第１減速部ＲＧ１は１：１．５、第２減速部ＲＧ２は１：４にすることもできる。その結果、ハイポイドギアセット１５の減速比を２０以下に抑えることができる。すなわち、ハイポイドギアセット１５の減速比が過大となることを防止でき、伝達効率の低下を防ぐことができる。
【００３６】
第３手首用動力伝達部５５は、ハイポイドギアセット２０と、一対の傘歯車３１，３３と、サーボモータ１４とハイポイドギアセットとの間に設けられた第３減速部ＲＧ３とを有する。ピニオンギア２１の軸部２１０の後端部には、軸線Ｌ２１を中心に回転可能に平歯車５６が取り付けられている。平歯車５６は、サーボモータ１４の出力軸１４ａに噛合され、サーボモータ１４の回転は平歯車５６を介してピニオンギア２１に伝達される。平歯車５６は出力軸１４ａよりも大径であり、出力軸１４ａと平歯車５６は第３減速部ＲＧ３を構成する。サーボモータ１４の回転は、第３減速部ＲＧ３により所定の減速比で減速され、ピニオンギア２１はサーボモータ１４よりも低速で回転する。
【００３７】
第３手首用サーボモータ１４の回転は、１組の減速部ＲＧ３を介してピニオンギア２１に伝達される。第３軸線Ｌ３とアタッチメントＡＴの中心軸との距離は小さく、第３手首要素１２には第２手首要素１１ほどの大きな駆動トルクが必要とされない。このため、減速部ＲＧ３が１組であっても、ハイポイドギアセット２０の減速比をそれほど大きくすることなく、第３手首要素１２を所定の駆動トルクで回転できる。例えば、第３減速部ＲＧ３の減速比を１：３〜５に設定し、ハイポイドギアセット２０の減速比を１：１０〜２０に設定することができる。その結果、ハイポイドギアセット２０の減速比を２０以下に抑えることができる。すなわち、ハイポイドギアセット２０の減速比が過大となることを防止でき、伝達効率の低下を防ぐことができる。
【００３８】
図５は、第１手首要素１０を斜め後方から見た斜視図である。図５に示すように、第１手首要素１０（後側カバー１０Ｂ）の後端部には第１軸線Ｌ１に沿って貫通孔４１が開口され、貫通孔４１の後方に、第１手首要素１０の回転を減速するための図示しない減速機構が配置されている。減速機構の出力部には中空孔が形成されており、中空孔に、サーボモータ１３，１４のコネクタに接続する制御ケーブルが挿通される。これにより、第１手首要素１０が第１軸線Ｌ１回りに回転した際のケーブルの捻りが吸収され、断線などのケーブルの損傷を防止することができる。第１手首要素１０には、着脱可能にカバー４２が取り付けられている。カバー４２を取り外すことで、制御ケーブルをサーボモータ１３，１４のコネクタに容易に着脱できる。
【００３９】
ところで、図２を参照して前述したように、前腕８には第１減速装置ＲＧ０が内蔵されている。第１減速装置ＲＧ０には、第１軸線Ｌ１に一致する中心軸線を有する第１中空部９１が形成されている。第１手首要素１０は、第１減速装置ＲＧ０の出力部に取付けらているものとする。そして、第１手首要素１０には貫通路９２が形成されている。同様に、第３手首要素１２には、第３軸線Ｌ３に一致する中心軸線を有する第２中空部９３が形成されている。
【００４０】
図２などから分かるように、送給装置５（ツール管理中継装置）から供給された線条体４は、第１中空部９１、貫通路９２および第２中空部９３を通ってハンドツール３（または溶接トーチ２）まで延びている。すなわち、本発明においては、線条体４は手首構造１００の内部に位置することになる。このため、線条体４からの重力負荷が手首の二つの軸に作用するのを最小限にできる。
【００４１】
ここで、軽量の溶接トーチ２またはハンドツール３を第３手首要素１２に取付ける。そして、ハイポイドギアセット１５の減速比を小さく、例えば１：８〜１０程度に設定する。さらに、必要に応じて、シムによりピニオンギア１６を第２軸線Ｌ２に接近するよう移動させる。さらに、ハイポイドギアセット２０およびピニオンギア２１を同様に設定してもよい。
【００４２】
上記のようにハイポイドギアセットの逆効率等を調整した場合には、サーボモータ１３、１４のうちの少なくとも一方は、内蔵ブレーキを備えることなしに、溶接トーチ２またはハンドツール３の重量負荷を支持することができる。このため、本発明においては、ロボットの姿勢に関わらず、溶接トーチ２またはハンドツール３を位置決めするための軸に関連する部材、つまり第１〜第３手首要素が落下する可能性はない。
【００４３】
図１および図２においては、サーボモータ１３、１４に位置Ｂ１、Ｂ２がそれぞれ破線で示されており、これら位置Ｂ１、Ｂ２は、サーボモータ１３、１４のためのブレーキ用コネクタの取付部位である。本発明では、少なくとも一方のサーボモータ１３、１４がブレーキを備える必要がないので、ブレーキのためのブレーキ用コネクタも省略することができる。
【００４４】
本発明では、少なくとも一方のサーボモータのブレーキおよびそのコネクタを排除できるので、手首構造１００全体を軽量化できる。このため、軸が落下することなしに、迅速な動作および精密な位置決めが可能になる。
【００４５】
ただし、溶接トーチ２またはハンドツール３が比較的重い場合には、少なくとも一方のサーボモータ１３、１４のためのブレーキを取付けるのが望ましい。このため、位置Ｂ１、Ｂ２にブレーキ用コネクタを取付けてもよい。これにより、必要に応じてブレーキをブレーキ用コネクタに接続できる。また、この目的のために、位置Ｂ１、Ｂ２近傍においては、ブレーキを内蔵できる程度の空間をカバー４２内に予め確保しておくのが好ましい。
【００４６】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
４    線条体
１０    第１手首要素
１０Ａ    前側ケース
１０Ｂ    後側ケース
１１    第２手首要素
１２    第３手首要素
１３，１４    サーボモータ
１３ａ，１４ａ    出力軸
１５，２０    ハイポイドギアセット
１６，２１    ピニオンギア
１７，２２    リングギア
１８ａ，２３ａ    貫通孔
４４，４５    ボルト
５０    第２手首用動力伝達部
５１    駆動軸
５２，５３    平歯車
５５    第３手首用動力伝達部
５６    平歯車
９１    第１中空部
９２    貫通路
９３    第２中空部
ＲＧ０    減速装置（第１減速装置）
ＲＧ１    第１減速部
ＲＧ２    第２減速部
ＲＧ３    第３減速部（第２減速装置）
ＳＡ    取付面
【図１】
2018001277.tif 000003
【図２】
2018001277.tif 000004
【図３】
2018001277.tif 000005
【図４】
2018001277.tif 000006
【図５】
2018001277.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月17日(2017.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
１番目の発明によれば、前腕部と、該前腕部の先端に関節連結されると共に、第１軸線を中心に回転可能に設けられた第１手首要素と、該第１手首要素に前記第１軸線に対して垂直な第２軸線を中心に回転可能に設けられた第２手首要素と、該第２手首要素に前記第２軸線に対して垂直な第３軸線を中心に回転可能に設けられた第３手首要素と、さらに、該第３手首要素のツール取付部に装着される作業ツールと前記前腕部の後部に配置されたツール管理中継装置とを接続していて、前記作業ツールに動力、信号および材料のうちの少なくとも一つを供給する線条体とを含む、産業用ロボットの手首構造において、前記第１手首要素を回転駆動する第１減速装置と、前記第２手首要素を回転駆動する第１減速部および第２減速部と、前記第３手首要素を回転駆動する第３減速部と、前記第２手首要素、及び第３手首要素をそれぞれ駆動する第２手首用モータおよび第３手首用モータと、該第２手首用モータおよび第３手首用モータの回転駆動力をそれぞれ前記第２手首要素および前記第３手首要素に伝達すると共に、ハイポイドギヤセットを含む第２手首用伝達機構部および第３手首用伝達機構部と、を具備し、前記第１軸線に一致する中心軸線を有する第１中空部が前記前腕部に形成されており、第１中空部と連通する貫通路が前記第１手首要素に形成されており、前記第３軸線に一致する中心軸線を有する第２中空部が前記第３手首要素に形成されており、前記線条体は前記第１中空部、貫通路、及び第２中空部に挿通され、前記第２手首用モータおよび第３手首用モータのうち、少なくとも１つのモータからブレーキ装置が排除されていることを特徴とする産業用ロボットの手首構造が提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前腕部（８）と、
該前腕部の先端に関節連結されると共に、第１軸線を中心に回転可能に設けられた第１手首要素（１０）と、
該第１手首要素に前記第１軸線に対して垂直な第２軸線を中心に回転可能に設けられた第２手首要素（１１）と、
該第２手首要素に前記第２軸線に対して垂直な第３軸線を中心に回転可能に設けられた第３手首要素（１２）と、
さらに、該第３手首要素のツール取付部に装着される作業ツールと前記前腕部の後部に配置されたツール管理中継装置とを接続していて、前記作業ツールに動力、信号および材料のうちの少なくとも一つを供給する線条体（３）とを含む、産業用ロボットの手首構造において、
前記第１手首要素を回転駆動する第１減速装置（ＲＧ０）と、
前記第２手首要素を回転駆動する第１減速部（ＲＧ１）および第２減速部（ＲＧ２）と、
前記第３手首要素を回転駆動する第３減速部（ＲＧ３）と、
前記第２手首要素、及び第３手首要素をそれぞれ駆動する第２手首用モータ（１３）および第３手首用モータ（１４）と、
該第２手首用モータおよび第３手首用モータの回転駆動力をそれぞれ前記第２手首要素および前記第３手首要素に伝達すると共に、ハイポイドギヤセット（１５、２０）を含む第２手首用伝達機構部（５０）および第３手首用伝達機構部（５５）と、を具備し、
前記第１軸線に一致する中心軸線を有する第１中空部（９１）が前記前腕部に形成されており、
第１中空部と連通する貫通路が前記第１手首要素に形成されており、
前記第３軸線に一致する中心軸線を有する第２中空部（９３）が前記第３手首要素に形成されており、
前記線条体は前記第１中空部、貫通路、及び第２中空部に挿通され、
前記第２手首用モータおよび第３手首用モータのうち、少なくとも１つのモータからブレーキ装置が排除されていることを特徴とする産業用ロボットの手首構造。