(57)【要約】  【課題】  動力伝達機構にハイポイドギヤを用いる多関節ロボットの手首構造において生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保する。  【解決手段】  手首構造１０の第１動力伝達機構２０は、第１手首部材１１に回転可能に連結された第２手首部材１２に第１モータ１５の回転駆動力を伝達する。第１動力伝達機構２０は、第１ハイポイドギヤ２１と平行軸式又は交差軸式の第１ギヤ列２２とを含み、第１ギヤ列２２は、第１ハイポイドギヤ２１と第２手首部材１２との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構である。手首構造１０が、第２手首部材１２に回転可能に連結された第３手首部材１３に第２モータ１６の回転駆動力を伝達する第２動力伝達機構３０を備える場合、第２動力伝達機構３０が第１動力伝達機構２０と同様に構成されてもよい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節ロボットのアーム部材に連結される第１手首部材と、
前記第１手首部材に所定の回転軸線の周りに回転可能に連結された第２手首部材と、
前記第２手首部材を駆動する第１モータと、
前記第１モータの回転駆動力を前記第２手首部材に伝達する第１動力伝達機構と、を備え、
前記第１動力伝達機構が、第１ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第１ギヤ列とを含み、前記第１ギヤ列が、当該第１動力伝達機構の動力伝達経路において前記第１ハイポイドギヤと前記第２手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構である、多関節ロボットの手首構造。
【請求項２】
前記第１ギヤ列が平行軸式である、請求項１に記載の多関節ロボットの手首構造。
【請求項３】
前記第１モータが前記第１手首部材に取り付けられ、前記第１ギヤ列が外歯車列であり前記第１手首部材の長手方向に連なる、請求項２に記載の多関節ロボットの手首構造。
【請求項４】
前記第２手首部材に所定の回転軸線の周りに回転可能に連結された第３手首部材と、
前記第３手首部材を駆動する第２モータと、
前記第２モータの回転駆動力を前記第３手首部材に伝達する第２動力伝達機構と、を備え、
前記第２動力伝達機構が、第２ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第２ギヤ列とを含み、前記第２ギヤ列が、当該第２動力伝達機構の動力伝達経路において前記第２ハイポイドギヤと前記第３手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多関節ロボットの手首構造。
【請求項５】
前記第１モータ及び前記第２モータが、前記第１手首部材に取り付けられ、前記第１手首部材の中心から見て同じ側に配置される、請求項４に記載の多関節ロボットの手首構造。
【請求項６】
前記第１モータ及び前記第２モータが、前記第１手首部材に取り付けられ、前記第１手首部材の中心から見て互いに反対側に配置される、請求項４に記載の多関節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、モータの駆動力を伝達する動力伝達機構にハイポイドギヤを適用した多関節ロボットの手首構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
多関節ロボットの手首構造では、モータの駆動力をアーム先端部又はエンドエフェクタに伝達するためにハイポイドギヤを用いることがある（例えば、特許文献１参照）。ハイポイドギヤは、ピニオン及びベベルギヤで構成され、食い違い軸ギヤに分類される。ピニオン軸はベベルギヤ軸に対し垂直であるが、ベベルギヤ軸方向に見たときに、ピニオン軸はベベルギヤ軸からオフセットされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５２４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ハイポイドギヤは小型に保ちながら大きく減速することができるので、多関節ロボット、特に手首構造における動力伝達機構に従来から適用されている。しかし、ハイポイドギヤを組み立てるときには、ピニオンをベベルギヤに対し、ピニオン軸方向、ベベルギヤ軸方向及び軸オフセット方向の３方向に位置決めする必要がある。このため、バックラッシュをなくすようにしてハイポイドギヤを組み立てることが難しく、多関節ロボットの動力伝達機構にハイポイドギヤのみを適用した場合に、バックラッシュを許容範囲内に収めて位置精度を確保することが非常に難しい。特に、多関節ロボットの手首構造では、微細な動きを要求されるためにバックラッシュの許容範囲が一層厳しい。特許文献１では、この点について何ら対策がなされていない。
【０００５】
そこで本発明は、生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することが可能な、動力伝達機構にハイポイドギヤを用いる多関節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】
【０００６】
本発明のある態様に係る多関節ロボットの手首構造は、多関節ロボットのアーム部材に連結される第１手首部材と、前記第１手首部材に所定の回転軸線の周りに回転可能に連結された第２手首部材と、前記第２手首部材を駆動する第１モータと、前記第１モータの回転駆動力を前記第２手首部材に伝達する第１動力伝達機構と、を備え、前記第１動力伝達機構が、第１ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第１ギヤ列とを含み、前記第１ギヤ列が、当該第１動力伝達機構の動力伝達経路において前記第１ハイポイドギヤと前記第２手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構である。
【０００７】
前記構成によれば、ハイポイドギヤでのバックラッシュは、減速機構であるギヤ列の速度比に応じて、第２手首部材に至るまでに低減される。ギヤ列は平行軸式又は交差軸式であるので、ギヤ列を構成する複数のギヤのうち隣接して噛合する２つのギヤは、１方向又は２方向にのみ位置決めされればよい。このため、当該ギヤ列における位置決め作業を簡略に行っても、当該ギヤ列でのバックラッシュを微小にすることができる。したがって、動力伝達機構にギヤ列を付加しても、当該ギヤ列でのバックラッシュは、第２手首部材の位置精度に影響を及ぼさないで済む。その結果、ハイポイドギヤの組立て時の位置決め作業を殊更精緻に行わずとも動力伝達機構全体としてのバックラッシュが小さくなる。よって、生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。
【０００８】
前記第１ギヤ列が平行軸式であってもよい。
【０００９】
前記構成によれば、ギヤ列を構成する複数のギヤのうち隣接して噛合する２つのギヤは、１方向にのみ位置決めされればよい。このため、当該ギヤ列を簡便に組み立てることができるし、当該ギヤ列でのバックラッシュをより微小にすることができる。
【００１０】
前記第１モータが前記第１手首部材に取り付けられ、前記第１ギヤ列が外歯車列であり前記第１手首部材の長手方向に連なってもよい。
【００１１】
前記構成によれば、外歯車列を配置するために必要な寸法だけ、モータは第１手首部材の手元側に配置される。これにより、手先の重量が小さくなるので、手先を軽快に動作させることができ、多関節ロボットの動特性が向上する。また、手先を細くすることができ、多関節ロボットの作業性が向上する。仮にギヤ列なしにモータを第１手首部材の手元側に配置すると、ハイポイドギヤがモータから離れるので、モータをハイポイドギヤに連結するロッドが必要になる（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、このような部品によってバックラッシュを低減させることはできない。これに対し、外歯車列であるギヤ列が第１手首部材の長手方向に連なり、そのギヤ列が第２手首部材とハイポイドギヤとの間に介在するので、ハイポイドギヤをその分第１部材の手元側に配置することができる。これにより、ロッドを用いることなくモータをハイポイドギヤに直結することも可能になる。つまり、前述した位置精度の向上のみならず、モータを手元側に配置することでロボットの動特性及び作業性を向上しながらロッドのような位置埋めのための部品を省略することも可能になる。
【００１２】
前記第２手首部材に所定の回転軸線の周りに回転可能に連結された第３手首部材と、前記第３手首部材を駆動する第２モータと、前記第２モータの回転駆動力を前記第３手首部材に伝達する第２動力伝達機構と、を備え、前記第２動力伝達機構が、第２ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式の第２ギヤ列とを含み、前記第２ギヤ列が、当該第２動力伝達機構の動力伝達経路において前記第２ハイポイドギヤと前記第３手首部材との間に位置し且つ入力された回転を減速して出力する減速機構であってもよい。
【００１３】
前記構成によれば、手首構造が独立した２つの動力伝達機構を備える場合に、これらそれぞれにより駆動される２つの手首部材（第２手首部材及び第３手首部材）の位置精度を高めることができる。
【００１４】
前記第１モータ及び前記第２モータが、前記第１手首部材に取り付けられ、前記第１手首部材の中心から見て互いに反対側に分散して配置されてもよい。
【００１５】
前記構成によれば、第１手首部材の重量バランスが安定する。
【００１６】
前記第１モータ及び前記第２モータが、前記第１手首部材に取り付けられ、前記第１手首部材の中心から見て同じ側に配置されてもよい。
【００１７】
前記構成によれば、第１手首部材のうち第１及び第２モータが配置されている側と反対側のスペースを、エンドエフェクタに接続されるケーブルなど他部品の配置に活用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、動力伝達機構にハイポイドギヤを用いる多関節ロボットの手首構造において、生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る多関節ロボットを示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る多関節ロボットの手首構造の断面図である。
【図３】図２（ａ）及び（ｂ）から第２動力伝達機構の図示を省略して示す手首構造の断面図である。
【図４】図２（ａ）及び（ｂ）から第１動力伝達機構の図示を省略して示す手首構造の断面図である。
【図５】第２実施形態に係る多関節ロボットの手首構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。同一の又は対応する要素には全ての図を通じて同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る多関節ロボット１を示す模式図である。図１に示すように、多関節ロボット１は、基台２と、基台２に取り付けられたロボットアーム３とを備える。ロボットアーム３の先端部には、エンドエフェクタ９１が着脱可能に装着される。エンドエフェクタ９１は、例えばハンド、塗装ガン、溶接トーチであり、多関節ロボット１に要求される作業に応じて適宜選択される。エンドエフェクタ９１は電気駆動され、ロボットアーム３には、エンドエフェクタ９１に電力及び制御信号を供給するためのケーブル９２が取り付けられる。必要に応じて、ケーブル９２はエンドエフェクタ９１に材料も供給する。例えばエンドエフェクタ９１が塗装ガン又は溶極式溶接トーチである場合、塗料又は溶加材が供給される。
【００２２】
多関節ロボット１は、例えば垂直多関節式６軸ロボットであり、基軸３軸及び手首軸３軸を有する。ロボットアーム３は、基台２に取り付けられた可動のアーム部材４を備える。アーム部材４は、基台２に旋回可能に連結される旋回台５、旋回台５に揺動可能に連結される下部アーム６、及び下部アーム６に揺動可能に連結される上部アーム７を含む。アーム部材４が動作すると、エンドエフェクタ９１が作業空間内で大きく移動できる。
【００２３】
ロボットアーム３は、アーム部材４に取り付けられた手首構造１０を備える。手首構造１０は、第１、第２及び第３手首部材１１〜１３を含む。第１手首部材１１は、アーム部材４の先端部（例えば、上部アーム７）に第１回転軸線ＷＡ１の周りに回転可能に連結される。第２手首部材１２は、第１手首部材１１に第２回転軸線ＷＡ２の周りに回転可能に連結される。第３手首部材１３は、第２手首部材１２に第３回転軸線ＷＡ３の周りに回転可能に連結される。この例では、第３手首部材１３が、手首構造１０の先端部ひいてはロボットアーム３の先端部を構成し、エンドエフェクタ９１は第３手首部材１３の先端部に装着される。
【００２４】
第１手首部材１１は、例えば軸方向に長尺な筒状である。第１回転軸線ＷＡ１は、第１手首部材１１の中心で第１手首部材１１の長手方向に延びる。第２回転軸線ＷＡ２は、第１回転軸線ＷＡ１に垂直に交わり、第１手首部材１１の先端部に設定される。第３回転軸線ＷＡ３は、第２回転軸線ＷＡ２に垂直に交わる。第２回転軸線ＷＡ２の周りの回転位置が図２に示す基準位置にあれば、第３回転軸線ＷＡ３は第１回転軸線ＷＡ１と同軸状になる。
【００２５】
第１手首部材１１は、アーム部材４（例えば、上部アーム７）に取り付けられたモータ１４によって回転駆動される。第２手首部材１２は、第１モータ１５によって回転駆動される。第３手首部材１３は、第２モータ１６によって回転駆動される。第１及び第２モータ１５，１６は、第１手首部材１１に取り付けられている。第１モータ１５の回転駆動力は、第１動力伝達機構２０（図２及び３参照）を介して第２手首部材１２に伝達される。それにより、第２手首部材１２が、第３手首部材１３及びエンドエフェクタ９１と共に、第２回転軸線ＷＡ２の周りに回転する。第２モータ１６の回転駆動力は、第２動力伝達機構３０（図２及び４参照）を介して第３手首部材１３に伝達される。それにより、第３手首部材１３が、エンドエフェクタ９１と共に、第３回転軸線ＷＡ３の周りに回転する。手首部材１１〜１３が回転すると、エンドエフェクタ９１が各回転軸線ＷＡ１〜ＷＡ３の周りに回転する。
【００２６】
図２（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る手首構造１０の断面図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、図２（ａ）及び（ｂ）それぞれから第２モータ１６及び第２動力伝達機構３０の一部の図示を省略した断面図である。図２及び３に示すように、第１動力伝達機構２０は、第１モータ１５の回転を第２手首部材１２に伝達する動力伝達経路を形成している。第１動力伝達機構２０は、第１ハイポイドギヤ２１及び第１ギヤ列２２を含み、第１ギヤ列２２は、第１動力伝達機構２０の動力伝達経路において第１ハイポイドギヤ２１と第２手首部材１２との間に位置する。第１ハイポイドギヤ２１は、ハイポイド出力シャフト２３を介して第１ギヤ列２２と接続される。第１ギヤ列２２は、減速シャフト２４を介して第２手首部材１２に接続される。
【００２７】
第１ハイポイドギヤ２１は、ピニオン２１ａ及びベベルギヤ２１ｂを有する食い違い軸式の曲がり歯傘歯車である。ピニオン２１ａは、ベベルギヤ２１ｂとねじれの位置にある状態でベベルギヤ２１ｂと噛み合わされる。すなわち、ピニオン軸は、ベベルギヤ軸と９０度異なる方向に向けられ、且つピニオン軸にもベベルギヤ軸にも垂直な方向にベベルギヤ軸からオフセットされる。ピニオン２１ａの歯筋は螺旋状である。ベベルギヤ２１ｂは、ピニオン２１ａと噛合可能な曲がり歯が形成された円錐面を有し、曲がり歯の歯筋は、放射状に延びつつ、右巻き及び左巻きのうちいずれか一方の歯筋捻り方向に捻られている。第１ハイポイドギヤ２１は、ピニオン２１ａを入力側とする場合には入力された回転を減速して出力し、その際に回転軸線がオフセット方向に移動し且つ９０度転換する。なお、以下で説明する他のハイポイドギヤでも、そのピニオン及びベベルギヤは、上記同様の歯を有して上記同様にして噛み合わされ、当該ハイポイドギヤは、上記同様にして減速機能と回転軸線を移動及び方向転換させる機能とを有する。
【００２８】
第１モータ１５の出力軸はピニオン２１ａに連結される。ピニオン２１ａは上記のとおりベベルギヤ２１ｂと噛み合わされる。ベベルギヤ２１ｂはハイポイド出力シャフト２３に固定される。
【００２９】
第１ギヤ列２２は、駆動ギヤ２２ａ及び従動ギヤ２２ｂを有する平行軸式のギヤ列である。更にいえば、第１ギヤ列２２は外歯車列であり、これを構成するギヤは順次に外接する。第１ギヤ列２２は、第１手首部材１１の長手方向に連なっている。駆動ギヤ２２ａは従動ギヤ２２ｂと離れていてもよく、第１ギヤ列２２は、これらギヤ２２ａ，２２ｂ間に介在してこれらギヤ２２ａ，２２ｂのどちらとも噛み合うアイドルギヤ２２ｃを含んでもよい。第１ギヤ列２２を構成するギヤの歯筋は、どのようなものであってもよい。
【００３０】
駆動ギヤ２２ａはハイポイド出力シャフト２３に固定され、ベベルギヤ２１ｂと軸方向に並べられている。従動ギヤ２２ｂは減速シャフト２４に固定される。減速シャフト２４は、ハイポイド出力シャフト２３と平行であり、第１手首部材１１の先端部に回転可能に支持され且つ第２手首部材１２に固定される。
【００３１】
減速シャフト２４の回転軸線は、第２回転軸線ＷＡ２を成す。ハイポイド出力シャフト２３の回転軸線は、第２回転軸線ＷＡ２と平行であり、ベベルギヤ軸を成す。ピニオン軸は、ベベルギヤ軸とねじれの位置にあり、第２回転軸線ＷＡ２に垂直な２方向のうち第１回転軸線ＷＡ１（第１手首部材１１の長手方向）と平行である。第１ハイポイドギヤ２１のオフセット方向は、残った方向、すなわち、第１回転軸線ＷＡ１にも第２回転軸線ＷＡ２にも垂直である。第１モータ１５はピニオン２１ａと同軸状に配置される。
【００３２】
第１モータ１５が動作すると、第１モータ１５の回転駆動力がピニオン２１ａに入力される。第１ハイポイドギヤ２１は、ピニオン２１ａに入力された回転を減速してハイポイド出力シャフト２３に出力し、その際に回転軸線が９０度転換される。第１ギヤ列２２は、ハイポイド出力シャフト２３に入力された回転を減速して減速シャフト２４に出力し、その際に回転軸線は向きを維持する。減速シャフト２４が回転すると、第２手首部材１２が、第３手首部材１３及びエンドエフェクタ９１と共に、第１手首部材１１に対して第２回転軸線ＷＡ２の周りに回転する。
【００３３】
上記した第１動力伝達機構２０によれば、第１ハイポイドギヤ２１が適用されているので、先ずそれによる利点を得ることができる。例えば、第１ハイポイドギヤ２１は歯筋方向に滑りを加えることができるので、動作音及び振動を抑えることができる。第１ハイポイドギヤ２１は小型に保って大きな減速を得やすい。このため、手首構造１０を小型軽量化することができ、多関節ロボット１の動特性が向上する。
【００３４】
一方、ピニオン軸はベベルギヤ軸とねじれの位置にあるので、バックラッシュをなくすようにピニオン２１ａをベベルギヤ２１ｂに対して精密に位置決めするのは困難である。そこで、第１ハイポイドギヤ２１にてバックラッシュが発生するのを織込み済とし、第１ハイポイドギヤ２１の組立て時に精密な位置決めを行わず（例えば、位置決め精度を従前同等とし）、多関節ロボット１の生産性の維持を図る。
【００３５】
第１ハイポイドギヤ２１でのバックラッシュが位置精度の観点から手首構造１０に許容されない大きさでも、これを第１ギヤ列２２で低減することができる。つまり、第１ギヤ列２２は、第１ハイポイドギヤ２１の後段に位置する減速機構であり、その速度比（ここでは、駆動ギヤ２２ａの歯数を従動ギヤ２２ｂの歯数で除算した値とする）は１未満である。例えば第１ギヤ列２２の速度比が１／２であれば、第１ハイポイドギヤ２１でのバックラッシュは、第１ギヤ列２２を介することで、減速シャフト２４では１／２倍に低減される。このように第１ハイポイドギヤ２１でのバックラッシュは、第１ギヤ列２２の速度比に応じて第２手首部材１２に至るまでに低減される。
【００３６】
第１ギヤ列２２の組立て時には、第１ギヤ列２２を構成する複数のギヤ２２ａ〜ｃのうち互いに隣接して噛合する２つのギヤ同士を位置決めする必要があり、その位置決め精度によっては第１ギヤ列２２にてバックラッシュが発生する場合もある。本実施形態に係る第１ギヤ列２２は平行軸式であるので、隣接２つのギヤ同士は１方向にのみ位置決めされれば済む。よって、第１ギヤ列２２でのバックラッシュは容易に微小に抑えられる。第１動力伝達機構２０に第１ギヤ列２２を適用しても、第１ギヤ列２２でのバックラッシュは、第２手首部材１２ひいてはエンドエフェクタ９１の位置精度に大きな影響を及ぼさない。
【００３７】
結果として、第１ハイポイドギヤ２１の組立て時に精密な位置決めを行わずとも、第１動力伝達機構２０全体としてのバックラッシュは小さくなる。したがって、第１動力伝達機構２０に第１ハイポイドギヤ２１を適用する利点を得ながら、多関節ロボット１の生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。
【００３８】
また、第１ギヤ列２２は外歯車列であり第１手首部材１１の長手方向に連なっている。減速シャフト２４は第１手首部材１１の先端部で支持され、第２回転軸線ＷＡ２は第１手首部材１１の先端部に設けられている。第１手首部材１１の先端部から見れば、第１ギヤ列２２は、第１手首部材１１の長手方向において当該先端部から第１手首部材１１の基端部に向かって延びている。
【００３９】
したがって、第１ギヤ列が存在せずハイポイド出力シャフトが第２回転軸線を成している手首構造（以下、「比較例１」）と比較して、第１ハイポイドギヤ２１は、第１ギヤ列２２を配置するために必要なスペース分だけ（すなわち、駆動ギヤ２２ａが固定されているハイポイド出力シャフト２３と従動ギヤ２２ｂが固定されている減速シャフト２４との間の距離分だけ）第１手首部材１１の先端部から基端側に配置される。第１モータ１５は、この第１ハイポイドギヤ２１よりも基端側に配置される。このため、第１モータ１５を第１手首部材１１の基端部に配置することができる。すると、手首構造１０の先端部の重量が小さくなるので、ロボットアーム３の手先を軽快に動作させることができ、多関節ロボット１の動特性が向上する。また、手首構造１０の先端部が細くなるので、多関節ロボット１の作業性が向上する。
【００４０】
比較例１に係る手首構造でも、第１モータを第１手首部材の基端部に配置すること自体は可能である。その場合、第１モータの出力軸を第１手首部材の先端部に位置するハイポイドギヤに連結するためのロッドが必要になる。しかし、このロッドは、第１ハイポイドギヤでのバックラッシュを低減し得ない。これに対し、本実施形態では、第１ギヤ列２２が、第１ハイポイドギヤ２１の後段に位置し、第１モータ１５と第２回転軸線ＷＡ２との間のスペースを埋める。これにより、第１モータ１５を基端部に配置し第２回転軸線ＷＡ２を先端部に配置しながら、ピニオン２１ａが第１モータ１５の出力軸に近づけられる。第１ギヤ列２２は、第１ハイポイドギヤ２１でのバックラッシュを低減することができ、多関節ロボット１の生産性低下を抑えて位置精度を確保することに貢献する。
【００４１】
結果として、第１動力伝達機構２０に第１ギヤ列２２を適用することで、位置精度の確保だけでなく、多関節ロボット１の動特性及び作業性を向上することができる。また、ロッドのようにハイポイドギヤでのバックラッシュの低減に貢献しない部品及びこれに付随する部品を適宜省略することができる。
【００４２】
本実施形態では、第１モータ１５が軸方向に長尺である筒状のモータ筐体１５ａを有し、第１モータ１５の出力軸は、第１回転軸線ＷＡ１（第１手首部材１１の長手方向）と平行である。よって、モータ筐体の長手方向は、第１手首部材１１の長手方向と平行である。したがって、モータ筐体の長手方向が第１手首部材の長手方向に垂直な方向に延びる構造と比較して、第１手首部材１１が第１モータ１５を配置する部位の周辺で太くなるのを抑えることができる。
【００４３】
図４（ａ）及び（ｂ）は、図２（ａ）及び（ｂ）それぞれから第１モータ１５及び第１動力伝達機構２０の一部の図示を省略した図である。図２及び４に示すように、第２動力伝達機構３０は、第２モータ１６の回転を第３手首部材１３に伝達する動力伝達経路を形成している。第２動力伝達機構３０は、第２ハイポイドギヤ３１及び第２ギヤ列３２を含み、第２ギヤ列３２は、第２動力伝達機構３０の動力伝達経路において第２ハイポイドギヤ３１と第３手首部材１３との間に位置する。第２ハイポイドギヤ３１は、ハイポイド出力シャフト３３を介して第２ギヤ列３２と接続され、第１ギヤ列３２は、減速シャフト３４を介して第３手首部材１３に接続される。
【００４４】
第２ハイポイドギヤ３１は、第１ハイポイドギヤ２１と同様である。第２モータ１６の出力軸はピニオン３１ａに連結される。ベベルギヤ３２ｂは、ハイポイド出力シャフト３３に固定される。
【００４５】
第２ギヤ列３２は、駆動ベベルギヤ３２ａ及び従動ベベルギヤ３２ｂを有する交差軸式のギヤ列である。駆動ベベルギヤ３２ａは、ハイポイド出力シャフト３３の端部に設けられる。従動ベベルギヤ３２ｂは、減速シャフト３４の端部に設けられる。駆動ベベルギヤ軸が従動ベベルギヤ軸と垂直に交わる状態で、駆動ベベルギヤ３２ａは従動ベベルギヤ３２ｂと噛み合わされる。第２ギヤ列３２を構成するギヤの歯筋は、どのようなものであってもよい。減速シャフト３４は第３手首部材１３に固定される。
【００４６】
減速シャフト３４は、第３回転軸線ＷＡ３を成す。ハイポイド出力シャフト３３は、第３回転軸線ＷＡ３と垂直に交わり、第２回転軸線ＷＡ２と同軸状であり、ベベルギヤ軸を成す。ピニオン軸は、ベベルギヤ軸とねじれの位置にある。第２動力伝達機構３０においても、ピニオン軸は第１回転軸線ＷＡ１と平行であり、第２ハイポイドギヤ３１のオフセット方向は第１回転軸線ＷＡ１にも第２回転軸線ＷＡ２にも垂直であり、第２モータ１６はピニオン３１ａと同軸状に配置される。
【００４７】
第２モータ１６が動作すると、第２モータ１６の回転駆動力がピニオン３１ａに入力される。第２ハイポイドギヤ３１は、ピニオン３１ａに入力された回転を減速してハイポイド出力シャフト３３に出力し、その際に回転軸線が９０度転換される。第２ギヤ列３２は、ハイポイド出力シャフト３３に入力された回転を減速して減速シャフト３４に出力し、その際に回転軸線が９０度転換される。減速シャフト３４が回転すると、第３手首部材１３が、エンドエフェクタ９１と共に、第２手首部材１２に対して第３回転軸線ＷＡ３の周りに回転する。
【００４８】
第２動力伝達機構３０においても第１動力伝達機構２０と同様の作用を得ることができる。つまり、第２動力伝達機構３０に第２ハイポイドギヤ３１を適用すると共に、その後段に交差軸式の減速機構である第２ギヤ列３２を適用したので、第２動力伝達機構３０にハイポイドギヤを適用する利点を得ながら、多関節ロボット１の生産性の低下を抑制しつつ位置精度を容易に確保することができる。なお、交差軸式の第２ギヤ列３２の組立て時にはベベルギヤ３２ａ，３２ｂ同士の位置決めを２方向に行えばよいので、平行軸式に次いで、第２ギヤ列３２でのバックラッシュを容易に微小に抑えることが可能である。
【００４９】
第２モータ１６の出力軸が第１回転軸線ＷＡ１と平行であるので、第１手首部材１１が第２モータ１６を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。第２モータ１６が第１手首部材１１の基端部に取り付けられているので、第１手首部材１１の先端部の重量及び太さが小さくなり、多関節ロボット１の動特性及び作業性が向上する。
【００５０】
以下、手首構造１０の構造についてより詳細に説明する。
【００５１】
図２に示すように、第１手首部材１１は中空筒状である。図２（ｃ）では、第１手首部材１１が四角形の軸直交断面を有するが、断面は円形又はその他の多角形でもよい。第１モータ１５、第１動力伝達機構２０の一部、第２モータ１６及び第２動力伝達機構３０の一部が、第１手首部材１１に収容される。本実施形態では、第１ハイポイドギヤ２１、ハイポイド出力シャフト２３、第１ギヤ列２２、及び第２ハイポイドギヤ３１が第１手首部材１１に収容される。
【００５２】
第１モータ１５及び第２モータ１６は、第１手首部材１１の中心から見て同じ側に位置している。第１回転軸線ＷＡ１は第１手首部材１１の中心で第１手首部材１１の長手方向に延び、第１モータ１５及び第２モータ１６は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向において同じ側に偏って配置される。第１モータ１５及び第２モータ１６は、第１回転軸線ＷＡ１方向において同じ位置に配置され、第１回転軸線ＷＡ１にも第２回転軸線ＷＡ２にも垂直な方向に重なっている。
【００５３】
以下、単なる説明の便宜のため、図２（ａ）及び（ｃ）の紙面での方向に従って、第１回転軸線ＷＡ１にも第２回転軸線ＷＡ２にも垂直な方向を「上下方向」と呼ぶ場合がある。第１モータ１５は、第１回転軸線ＷＡ１から見て上方（当該垂直な方向のうち一方）に配置され、第２モータ１６は、第１回転軸線ＷＡ１から見て下方（当該垂直な方向のうち他方）に配置される。第２回転軸線ＷＡ２方向に関し、第１回転軸線ＷＡ１から見て第１及び第２モータ１５，１６が配置されている側を「モータ側」と呼ぶ。第２回転軸線ＷＡ２方向をはじめとする第１回転軸線ＷＡ１に直交する方向に関し、第１回転軸線ＷＡ１に近づく側を「中心側」、第１回転軸線ＷＡ１から遠ざかる側を「外周側」と呼ぶ。
【００５４】
ピニオン２１ａは、第１モータ１５の出力軸に取り付けられている。ピニオン２１ａ及びその軸は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向においてモータ側にオフセットされ、且つ上方にオフセットされる。ベベルギヤ軸は、第１回転軸線ＷＡ１から僅かに上方にオフセットされた状態で第２回転軸線ＷＡ２と平行に延びる。ベベルギヤ２１ｂは、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向においてモータ側にオフセットされる。ピニオン軸がベベルギヤ軸から上方にオフセットされた状態で、ピニオン２１ａはベベルギヤ２１ｂと噛み合わされることとなる。
【００５５】
ハイポイド出力シャフト２３は、第１手首部材１１に内蔵されたシャフトホルダ４０に回転可能に支持される。ベベルギヤ２１ｂは、第２回転軸線ＷＡ２方向においてシャフトホルダ４０よりも外周側に配置される。ベベルギヤ２１ｂの円錐面は、第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側に向けられ、ピニオン２１ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側からベベルギヤ２１ｂに係合する。ピニオン２１ａは、上方にオフセットされ、上下方向に見てシャフトホルダ４０とオーバーラップする。このように、ピニオン２１ａ及びシャフトホルダ４０は、ベベルギヤ２１ｂよりも中心側に、第２回転軸線ＷＡ２方向にコンパクトにまとまって配置される。一方、駆動ギヤ２２ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向において、ベベルギヤ２１ｂよりも外周側に配置される。このため、駆動ギヤ２２ａをピニオン２１ａ及びシャフトホルダ４０と干渉させずに、駆動ギヤ２２ａをベベルギヤ２１ｂに近づけることができる。以上から、ハイポイド出力シャフト２３を短くすることができ、第１手首部材１１が第１ハイポイドギヤ２１を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。
【００５６】
第１手首部材１１は、その先端部に一対の突出部４１，４２を有している。突出部４１，４２は、第２回転軸線ＷＡ２方向に離れ、第１回転軸線ＷＡ１方向に延在する。第２手首部材１２は突出部４１，４２の間に配置され、突出部４１，４２に回転可能に支持される。第３手首部材１３は第２手首部材１２に取り付けられる。以下、２つの突出部４１，４２のうち、第２回転軸線ＷＡ２方向においてモータ側のものを「第１突出部４１」と呼び、その反対側のものを「第２突出部４２」と呼ぶ。突出部４１は、内周側に配置される第２手首部材４２と共にギヤ室を形成する。従動ギヤ２２ｂはギヤ室内に収容され、減速シャフト２４はギヤ室から第２手首部材１２を貫通すると共に第２手首部材１２に固定される。
【００５７】
第２ハイポイドギヤ３１も第１ギヤ室に収容される。第２動力伝達機構３０は、第２モータ１６の出力軸をピニオン３１ａに連結するロッド３６を有する。ロッド３６は、第１手首部材１１に収容される。ピニオン３１ａ、ロッド３６及びこれらの軸は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向においてモータ側にオフセットされ、且つ下方にオフセットされる。ベベルギヤ軸は第２回転軸線ＷＡ２と同軸状である。ベベルギヤ３１ｂは、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向においてモータ側にオフセットされるが、上下方向にはオフセットされない。ピニオン軸がベベルギヤ軸から下方にオフセットされた状態で、ピニオン３１ａはベベルギヤ３１ｂと噛み合わされる。
【００５８】
減速シャフト２４は中空である。ハイポイド出力シャフト３３は、減速シャフト２４に挿通され、減速シャフト２４に回転可能に支持される。これによりハイポイド出力シャフト３３は、第１及び第２手首部材１１，１２に対して相対回転可能になる。
【００５９】
ベベルギヤ３１ｂは、第２回転軸線ＷＡ２方向において従動ギヤ２２ｂよりも外周側に配置される。ベベルギヤ３１ｂの円錐面は、第２回転軸線ＷＡ２方向において外周側に向けられ、ピニオン３１ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向において外周側からベベルギヤ３１ｂに係合する。よって、ベベルギヤ３１ｂを従動ギヤ２２ｂに近づけることができ、第１突出部４１が第２回転軸線ＷＡ２方向に太くなるのを抑えることができる。これを実現するため、第２モータ１６及びピニオン３１ａの第１回転軸線ＷＡ１からの第２回転軸線ＷＡ２方向におけるオフセット量は、第１モータ１５及びピニオン２１ａの同オフセット量よりも大きい。
【００６０】
ピニオン３１ａは、ベベルギヤ３１ｂを基準として第２回転軸線ＷＡ２方向において第１ギヤ列２２とは反対側に配置される。このため、ロッド３６が第１ハイポイドギヤ２１及び第１ギヤ列２２と干渉するのを避けることができる。第１ハイポイドギヤ２１でのバックラッシュを低減させるため従動ギヤ２２ｂを大きくしても、従動ギヤ２２ｂが第２動力伝達機構３０と干渉するのを避けることができる。
【００６１】
２つのピニオン２１ａ，３１ａの軸は、対応するベベルギヤ２１ｂ，３１ｂの軸から上下方向において互いに反対側にオフセットしている。２つのベベルギヤ２１ａ，３１ａの円錐面は、第２回転軸線ＷＡ２方向において互いに反対側に向けられている。こうすることで、２つのベベルギヤ２１ｂ，３１ｂの歯筋捻れ方向を互いに同じとすることができる。第１及び第２ハイポイドギヤ２１，３１で減速比が同じである場合、第１及び第２ハイポイドギヤ２１，３１で部品を共用できるので、製造コスト及び維持管理コストを低減することができる。
【００６２】
ハイポイド出力シャフト３３は、減速シャフト２４から第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側へ突出し、駆動ベベルギヤ３２ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向において減速シャフト２４よりも中心側に配置される。従動ベベルギヤ３２ｂは駆動ベベルギヤ３２ａと噛み合い、減速シャフト３４は従動ベベルギヤ３２ｂから第１手首部材１１より遠ざかるよう延在している。
【００６３】
以下、本実施形態に係る手首構造１０におけるケーブル９２の取り回しについて、エンドエフェクタ９１側から順に説明する。減速シャフト３４は両端が開放された中空シャフトである。先端開口は、第３手首部材１３に装着されるエンドエフェクタ９１に近接する。基端開口は、従動ベベルギヤ３２ｂで取り囲まれるように形成され、凹部４３に位置する。ケーブル９２は、エンドエフェクタ９１から、先端開口を介して減速シャフト３４に進入し、基端開口を介して凹部４３に達する。ケーブル９２は、凹部４３内で、第２回転軸線ＷＡ２方向において駆動ベベルギヤ３２ａが配置されている側とは反対側に向けられる。ケーブル９２は、第２突出部４２の内壁４２ｂを貫通し、第２突出部４２内に達する。その後、ケーブル９２は、第２突出部４２の外壁４２ａを貫通して、第１手首部材１１の外面に沿ってアーム部材４に向かって延在してもよい。あるいは、ケーブル９２は、第１手首部材１１内でアーム部材４に向かって延在してもよい。
【００６４】
第１モータ１５及び第２モータ１６が第１手首部材１１の中心から見て第２回転軸線ＷＡ２方向において同じ側に偏って配置されているので、その反対側にはスペースが広く確保されている。ケーブル９２が第１手首部材１１内で取り回される場合には、このスペースを有効に活用することができる。
【００６５】
（第２実施形態）
図５（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る手首構造２１０の断面図である。以下、上記実施形態との相違点を中心に第２実施形態について説明する。例えば、第２実施形態は、第１動力伝達機構２２０及び第２動力伝達機構２３０が離れて配置される点、第２動力伝達機構２３０がロッドを備えない点、及び第２動力伝達機構２３０の第２ギヤ列２３２が平行軸式ギヤ列２３２Ａ及び交差軸式ギヤ列２３２Ｂの両方を含む点で、上記実施形態と相違する。
【００６６】
図５に示すように、本実施形態に係る手首構造２１０では、第１モータ２１５及び第２モータ２１６が第１手首部材２１１の中心から見て互いに反対側に配置されている。第１回転軸線ＷＡ１は第１手首部材２１１の中心で第１手首部材２１１の長手方向に延び、第１モータ２１５及び第２モータ２１６は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向において互いに反対側に配置される。
【００６７】
以下、第２回転軸線ＷＡ２方向において、第１回転軸線ＷＡ１から見て第１モータ２１５が配置される側を「第１モータ側」、第１回転軸線ＷＡ１から見て第２モータ２１６が配置される側を「第２モータ側」と呼ぶ。第１手首部材２１１は、第１実施形態と同様に一対の突出部２４１，２４２を有し、第１突出部２４１は第２回転軸線ＷＡ１方向において第１モータ側に位置し、第２突出部２４２は第２回転軸線ＷＡ１方向において第２モータ側に位置する。第２手首部材２１２は突出部２４１，２４２間に配置され、第１突出部２４１は第２手首部材２１２と共に第１ギヤ室を形成し、第２突出部２４２は第２手首部材２１２と共に第２ギヤ室を形成する。
【００６８】
第１モータ２１５及び第２モータ２１６は、第１回転軸線Ａ１方向において同じ位置に配置される。第１モータ２１５は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、上下方向（第１回転軸線ＷＡ１にも第２回転軸線ＷＡ２に垂直な方向）のうちの一方にオフセットされている。本実施形態においては、第２モータ２１６も、上下方向のうちの同方向にオフセットされており、第１モータ２１５及び第２モータ２１６は上下方向において同じ位置に配置されている。
【００６９】
第１ハイポイドギヤ２２１のピニオン２２１ａは第１モータ２１５の出力軸と同軸状に配置される。ハイポイド出力シャフト２２３は、第１ハイポイドギヤ２２１のベベルギヤ軸を成し、第２回転軸線ＷＡ２と平行で第１回転軸線ＷＡ１に垂直に交わる。ピニオン軸がベベルギヤ軸から上方にオフセットされた状態で、ピニオン２２１ａはベベルギヤ２２１ｂと噛み合わされる。ベベルギヤ２２１ｂの円錐面は第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側に向けられ、ピニオン２２１ａは第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側からベベルギヤ２２１ｂと係合する。ハイポイド出力シャフト２２３を支持するシャフトホルダ２４０ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向においてベベルギヤ２２１ｂよりも外周側に配置される。
【００７０】
第１ギヤ列２２２の駆動ギヤ２２２ａは、第２回転軸線ＷＡ２方向においてベベルギヤ２２１ｂよりも中心側に配置される。第１ギヤ列２２２は、第１ハイポイドギヤ２２１の後段に位置する減速機構であり、駆動ギヤ２２２ａは比較的小径である。このため、ピニオン２２１ａ及び駆動ギヤ２２２ａをベベルギヤ２２１ｂから見て第２回転軸線ＷＡ２方向に同じ側に配置しても、ピニオン２２１ａが駆動ギヤ２２２ａから上方に離される。したがって、ピニオン２２１ａ及び駆動ギヤ２２２ａを第２回転軸線ＷＡ２方向にコンパクトにまとまって配置することができ、第１手首部材２１１が第１ハイポイドギヤ２２１を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。
【００７１】
第１ギヤ列２２２は外歯車列であり、第１手首部材２１１の長手方向に連なっている。第１ギヤ列２２２の従動ギヤ２２２ｂは、駆動ギヤ２２２ａと噛み合わされ、第１ギヤ室に収容される。従動ギヤ２２２ｂは減速シャフト２２４に固定される。減速シャフト２２４は、第１ギヤ室から第２手首部材２１２を貫通して第２手首部材２１２に固定される。減速シャフト２２４は、ハイポイド出力シャフト２２３と平行であり、第２回転軸線ＷＡ２を成している。
【００７２】
第２動力伝達機構２３０は、第２ハイポイドギヤ２３１と、第２動力伝達経路２３０の動力伝達経路において第２ハイポイドギヤ２３１と第３手首部材２１３との間に位置する第２ギヤ列２３２とを含む。第２ギヤ列２３２は、平行軸式ギヤ列２３２Ａ及び交差軸式ギヤ列２３３Ｂを含み、平行軸式ギヤ列２３２Ａが、第２動力伝達経路２３０の動力伝達経路において第２ハイポイドギヤ２３１と交差軸式ギヤ列２３３Ｂとの間に位置する。第２ギヤ列２３２が全体として減速機構であればよい。第２ギヤ列２３２全体としての減速比（すなわち、平行軸式ギヤ列２３２Ａの減速比と、交差軸式ギヤ列２３２Ｂの減速比とを乗算した値）が１未満であればよく、いずれか一方のギヤ列の減速比が１以上でもよい。本実施形態では、どちらのギヤ列２３２Ａ，２３２Ｂも減速機構である。
【００７３】
第２ハイポイドギヤ２３１は、ハイポイド出力シャフト２３３を介して平行軸式ギヤ列２３２Ａと接続される。平行軸式ギヤ列２３２Ａは、一次減速シャフト２３４Ａを介して交差軸式ギヤ列２３３Ｂと接続される。交差軸式ギヤ列２３３Ｂは、二次減速シャフト２３４Ｂを介して第３手首部材２１３と接続される。
【００７４】
第２ハイポイドギヤ２３１、ハイポイド出力シャフト２３３、及び平行軸式ギヤ列２３２Ａが第１手首部材２１１に収容される。平行軸式ギヤ列２３２Ａが存在するので、第１実施形態に係る第１動力伝達機構２０（図３参照）及び本実施形態に係る第１動力伝達機構２２０と同様にして、第２動力伝達機構２３０からロッドのような部品を省略することができる。
【００７５】
第２ハイポイドギヤ２３２は、第２ハイポイドギヤ２３２のピニオン２３１ａは、第２モータ２１６の出力軸に取り付けられ、第２モータ２１６の出力軸と同軸状に配置される。ピニオン２３１ａ及びその軸は、第１回転軸線ＷＡ１から見て、第２回転軸線ＷＡ２方向において第２モータ側にオフセットされ、且つ上方にオフセットされる。ハイポイド出力シャフト２３３は、第２ハイポイドギヤ２３１のベベルギヤ軸を成し、第２回転軸線ＷＡ２と平行で第１回転軸線ＷＡ１に垂直に交わる。ピニオン軸がベベルギヤ軸から上方にオフセットされた状態で、ピニオン２３１ａはベベルギヤ２３１ｂと噛み合わされる。ハイポイド出力シャフト２３３を支持するシャフトホルダ２４０ｂは、第２回転軸線ＷＡ２方向においてベベルギヤ２３１ｂよりも外周側に配置される。
【００７６】
平行軸式ギヤ列２３２Ａは、第２ハイポイドギヤ２３１の後段に位置する減速機構であり、第１動力伝達機構２２０の第１ギヤ列２２２と同様にして駆動ギヤ２３２Ａａ及び従動ギヤ２３２Ａｂを有する。駆動ギヤ２３２Ａａは、ハイポイド出力シャフト２３３に固定されている。第２動力伝達機構２３０においても、ベベルギヤ２３１ｂの円錐面は第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側に向けられ、ピニオン２３１ａは第２回転軸線ＷＡ２方向において中心側からベベルギヤ２３１ｂと係合する。駆動ギヤ２３２Ａａも、第２回転軸線ＷＡ２方向においてベベルギヤ２３１ｂよりも中心側に配置され、ピニオン２３１ａが駆動ギヤ２３２Ａａの上方に配置され、上下方向に見て駆動ギヤ２３２Ａａとオーバーラップする。したがって、第１手首部材２１１が第２ハイポイドギヤ２３１を配置する部位で太くなるのを抑えることができる。
【００７７】
平行軸式ギヤ列２３２Ａは、外歯車列であって第１手首部材２１１の長手方向に連なっている。平行軸式ギヤ列２３２Ａの従動ギヤ２３２Ａｂは、駆動ギヤ２３２Ａａと噛み合わされ、第２ギヤ室に収容される。従動ギヤ２３２Ａｂは、一次減速シャフト２３４Ａに固定され、一次減速シャフト２３４Ａは、第２ギヤ室から第２手首部材２１２を貫通して第２手首部材２１２に回転可能に支持される。
【００７８】
ハイポイド出力シャフト２３３は、第１動力伝達機構２２０のハイポイド出力シャフト２２３と同軸状に配置される。一次減速シャフト２３４Ａは、第１動力伝達機構２２０の減速シャフト２２４と同軸状、すなわち、第２回転軸線ＷＡ２と同軸状に配置される。
【００７９】
交差軸式ギヤ列２３２Ｂは、第１実施形態に係る第２ギヤ列３２（図２及び４参照）と概ね同様の構造を有する。交差軸式ギヤ列２３２Ｂは、駆動ベベルギヤ２３２Ｂａと従動ベベルギヤ２３２Ｂｂを有する交差軸式のギヤ列である。駆動ベベルギヤ２３２Ｂａは一次減速シャフト２２４の中心側端部に設けられている。従動ベベルギヤ２３２Ｂｂは、駆動ベベルギヤ２軸が従動ベベルギヤ軸と垂直に交差する状態で、駆動ベベルギヤ２３２Ｂｂと噛み合わされている。従動ベベルギヤ２３２Ｂｂは、二次減速シャフト２３４Ｂの基端側端部に設けられている。
【００８０】
二次減速シャフト２３４Ｂは、従動ベベルギヤ２３２Ｂｂからエンドエフェクタ９１が装着あされる先端側に向かって延在している。二次減速シャフト２３４Ｂは、第３手首部材に固定されており、第２回転軸線ＷＡ２に垂直に交わって第３回転軸線ＷＡ３を成す。
【００８１】
ハイポイド出力シャフト２３３は第２回転軸線ＷＡ２と平行に延び、ベベルギヤ２３１ｂ及び駆動ギヤ２３２Ｂａがハイポイド出力シャフト２３３に固定されている。従動ギヤ２３２Ｂｂは、第２突出部２４３に収容され、駆動ギヤ２３２Ｂａと外接して噛み合わされている。
【００８２】
従動ギヤ２３２Ａｂは一次減速シャフト２３４Ａに固定され、一次減速シャフト２３４Ａは第２突出部２４３の内壁２４３ｂに回転可能に支持されている。駆動ベベルギヤ２３２Ｂａは、一次減速シャフト２３４Ａの端部に設けられている。従動ベベルギヤ２３２Ｂｂは二次減速シャフト２３４Ｂの端部に設けられ、駆動ベベルギヤ２３２Ｂａと噛み合わされている。二次減速シャフト２３４Ｂは、第３手首部材２１３に固定されており、その回転軸線が第３回転軸線ＷＡ３を成す。
【００８３】
第２モータ２１６が動作すると、第２モータ２１６の回転駆動力が第２ハイポイドギヤ２３１のピニオン２３１ａに入力される。第２ハイポイドギヤ２３１は、入力された回転を減速してハイポイド出力シャフト２３３に出力し、その際に回転軸線が９０度転換される。平行軸式ギヤ列２３２Ａは、ハイポイド出力シャフト２３３に入力された回転を減速して一次減速シャフト２３４Ａに出力し、その際に回転軸線の向きを維持する。交差軸式ギヤ列２３３Ｂは、一次減速シャフト２３４Ａに入力された回転を減速して二次減速シャフト２３４Ｂに出力し、回転軸線が９０度転換される。二次減速シャフト２３４Ｂが回転すると、第３手首部材２１３が、エンドエフェクタ９１と共に、第２手首部材２１２に対して第３回転軸線ＷＡ３の周りに回転する。
【００８４】
本実施形態に係る第２動力伝達機構２３０は、第１手首部材２１１の長手方向に連なる外歯車列である平行軸式ギヤ列２３２Ａを有するので、ロッドを省略することができる。したがって、多関節ロボットの動特性及び作業性を向上させることと、スペースを埋めるためにしか寄与しない部品及びこれに付随する部品を適宜省略することができる。
【００８５】
本実施形態では、交差軸式ギヤ列２３２Ｂが減速機構であるので、元々微小ではあるが平行軸式ギヤ列２３２Ａでのバックラッシュが発生しても、これを交差軸式ギヤ列２３２Ｂにおいて低減することができる。また、平行軸式ギヤ列２３２Ａも交差軸式ギヤ列２３２Ｂも減速機構であるので、第２ギヤ列２３２全体としての減速比を大きくすることができ、そのため第２ハイポイドギヤでのバックラッシュが第３手首部材に至るまでに大きく低減することができる。よって、第３手首部材２１３に装着されるエンドエフェクタ９１の位置精度を高くすることができる。
【００８６】
また、第１モータ２１５及び第２モータ２１６が第１手首部材２１１の中心から見て互いに反対側に配置されているので、第１手首部材２１１及びこれに取り付けられた部品を合わせた重量が第１回転軸線ＷＡ１の周方向で均衡する。よって、多関節ロボットの動特性が向上する。
【００８７】
ケーブル９２は、エンドエフェクタ９１から、二次減速シャフト２３４Ｂの内部を通過し、駆動ベベルギヤと反対側へと延び、第１ギヤ室に達する。本実施形態では、第１モータ２１５及び第２モータ２１６が上記のとおり分散して配置されているので、第１手首部材２１１の中心にスペースが広く確保されている。ケーブル９２を第１手首部材２１１の内部で取り回す場合には、当該スペースを且つ活用することができる。
【００８８】
（変形例）
上記実施形態は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変更、追加及び省略可能である。
【００８９】
第１実施形態のように第２動力伝達機構が第２ギヤ列として交差軸式のギヤ列のみを備える場合において、第２実施形態のように第１モータと第２モータとが分散して配置されていてもよい。第１実施形態のように第１モータと第２モータとが同じ側に配置される場合において、第２実施形態のように第２動力伝達機構が第２ギヤ列として平行軸式のギヤ列及び交差軸式のギヤ列を備えていてもよい。
【００９０】
第１及び第２動力伝達機構の一方のみが、ハイポイドギヤと平行軸式又は交差軸式のギヤ列とで構成されてもよい。手首構造は第１及び第２手首部材の２つのみを備えていてもよく、その場合、第２モータ及び第２動力伝達機構を省略可能である。
【００９１】
減速シャフト２４が省略されて第２手首部材１２が直接第１手首部材１１の先端部に回転可能に支持され、第１動力伝達機構が第２手首部材１２を直接回転駆動するよう構成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、手首構造を備えた多関節ロボットに利用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１  多関節ロボット
３  アーム部材
１０，２１０  手首構造
１１，２１１  第１手首部材
１２，２１２  第２手首部材
１３，２１３  第３手首部材
１５，２１５  第１モータ
１６，２１６  第２モータ
２０，２２０  第１動力伝達機構
２１，２１１  第１ハイポイドギヤ
２２，２２２  第１ギヤ列
３０，２３０  第２動力伝達機構
３１，２３１  第２ハイポイドギヤ
３２，２３２  第２ギヤ列
２３２Ａ  平行軸式ギヤ列
２３２Ｂ  交差軸式ギヤ列
９１  エンドエフェクタ
９２  ケーブル
【図１】
2015112707.tif 000003
【図２】
2015112707.tif 000004
【図３】
2015112707.tif 000005
【図４】
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【図５】
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