(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部アーム先端に設けられ、合計３軸の自由度を有する産業用ロボットの手首機構において、
前記手首機構が、
前記上部アームの後端に固定された第１モータと、
前記第１モータの出力が入力され、出力軸に中空穴が形成され、前記上部アームに固定された第１減速機と、
前記第１減速機の出力軸に接続された第１可動部と、
前記第１可動部の側面に固定された第２モータと、
前記第１可動部の側面に固定され、前記第２モータの出力が入力され、出力軸が前記第１減速機の出力軸と同一平面上で直交する位置に配置された第２減速機と、
前記第２減速機の出力軸に接続された第２可動部と、
前記第２可動部に固定された第３モータと、
前記第２可動部に固定され、前記第３モータの出力が入力され、出力軸が前記第２減速機の出力軸と同一平面上で直交するとともに、前記第２減速機の出力軸によって回転したときに形成する面が前記第１減速機の出力軸を含むように配置された第３減速機と、
前記第３減速機の出力軸に固定され、エンドエフェクタを装着可能な第３可動部と
を備え、
前記第１モータは、
出力軸を前記第１減速機の出力軸と平行かつシフトさせた状態で前記上部アーム内へ向けて前記上部アームに対して交換可能に取り付けられ、
前記第２モータは、
出力軸を前記第１減速機の出力軸と直交する向きへ向けて前記第１可動部の側面に交換可能に取り付けられ、
前記第２減速機は、
入力軸を前記第１減速機の出力軸と直交する向きへ向けて前記第１可動部の側面に交換可能に取り付けられ、
前記第１可動部は、
前記第１減速機の前記中空穴と連通する円筒部を有し、
前記第２モータおよび前記第３モータへ接続されるケーブルが、前記第１減速機の前記中空穴と、前記第１可動部の前記円筒部とに挿通されたのち、前記第１可動部の先端で外部へ導出された後で分岐して前記第２モータおよび前記第３モータへそれぞれ接続されること
を特徴とする産業用ロボットの手首機構。
【請求項２】
前記第１モータの出力軸に接続され、前記第１モータの出力軸と同一軸上で回転し、前記第１減速機に入力されるドライブシャフトを備えたことを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボットの手首機構。
【請求項３】
前記第２モータは、出力軸が前記第２減速機の出力軸と平行に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の産業用ロボットの手首機構。
【請求項４】
前記第２モータは、出力軸が前記第１可動部の円筒内に突出しないように配置されたことを特徴とする請求項１、２または３に記載の産業用ロボットの手首機構。
【請求項５】
前記第２モータと前記第２減速機は、前記第１可動部の側面において、同じ側であって前記上部アームの延在する方向に並んで配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の産業用ロボットの手首機構。
【請求項６】
前記第３モータは、出力軸が前記第２減速機の出力軸と平行になるよう前記第２可動部に固定されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の産業用ロボットの手首機構。
【請求項７】
前記第１可動部の基端側が円筒状に形成されて前記第１減速機の中空穴に挿通されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の産業用ロボットの手首機構。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の手首機構と、前記上部アームを上下に揺動可能に支持する下部アームと、前記下部アームを前後に揺動可能に支持する旋回ヘッドと、前記旋回ヘッドを垂直軸回りに旋回可能に支持するベースと、から構成されたことを特徴とする合計６軸の産業用ロボット。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の手首機構と、前記上部アームを上下に揺動可能に支持する上側下部アームと、前記上側下部アームを回転可能に支持する下側下部アームと、前記下側下部アームを前後に揺動可能に支持する旋回ヘッドと、前記旋回ヘッドを垂直軸回りに旋回可能に支持するベースと、から構成されたことを特徴とする合計７軸の産業用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業用ロボットのアーム先端に設けられる手首機構であって、特に手首機構に３自由度を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用に使用されるロボットは、従来より合計６軸の自由度を有する垂直多関節ロボットが多用されている。この種の産業用ロボットの手首部は６軸の自由度のうち３軸を備えるものであり、これら手首部の３軸を駆動する機構として、上部アームの後端に手首部３軸を駆動する回転型モータが３軸分配置されている（例えば、特許文献１や特許文献２）。
特許文献１や２のロボットでは、上部アーム後端に配置された回転型モータの回転駆動力を上部アーム先端の手首部へと伝達するため、上部アームの内部に３本の回転駆動軸が同軸になるように配置され、これら３本の回転駆動軸がそれぞれ回転できるように支持されている。つまり、それら３本の回転駆動軸は、円筒状に形成された第１の回転駆動軸の中に、円筒状に形成された第２の回転駆動軸が挿通され、更に第２の回転駆動軸の中に第３の回転駆動軸が挿通された構造になっている。
【特許文献１】実開平５−１６１８４号公報
【特許文献２】特開平２−４１８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上のように、従来の産業用ロボットの手首部を駆動する機構は、上部アーム後端に配置された回転型モータからの駆動力を上部アーム先端に設けた手首部に伝達するために、３本の回転駆動軸、これら回転駆動軸を支持するための軸受、及び多数のギヤが必要となるため、部品点数が多くなって構造が複雑化し、ロボットの信頼性が低下するという問題があった。また、部品点数が多くなるので製造コストが高価になるという問題があった。
本発明はこのような問題を解決するため、その目的とするところは、手首部の機構を簡単にして部品点数を削減するとともに、メンテナンスがし易くて信頼性の高い手首機構を開示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
本発明は、上部アーム先端に設けられ、合計３軸の自由度を有する産業用ロボットの手首機構において、前記手首機構が、前記上部アームの先端に固定された第１モータと、前記上部アームにおいて前記第１モータのさらに先端側に固定され、前記第１モータの出力が入力され、出力軸が前記上部アームの円筒中心軸と同一軸上に配置された第１減速機と、前記第１減速機の出力軸に接続された第１可動部と、前記第１可動部に固定された第２モータと、前記第１可動部に固定され、前記第２モータの出力が入力され、出力軸が前記第１減速機の出力軸と同一平面上で直交する位置に配置された第２減速機と、前記第２減速機の出力軸に接続された第２可動部と、前記第２可動部に固定された第３モータと、前記第２可動部に固定され、前記第３モータの出力が入力され、出力軸が前記第２減速機の出力軸と同一平面上で直交するとともに、前記第２減速機の出力軸によって回転したときに形成する面が前記第１減速機の出力軸を含むように配置された第３減速機と、前記第３減速機の出力軸に固定され、エンドエフェクタを装着可能な第３可動部と、から構成されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１モータの出力軸が前記上部アームの円筒中心軸と同一軸上に配置され、前記第１モータと前記第１減速機との間であって前記第１モータの出力軸からシフトした位置に減速シャフトが配置され、前記減速シャフトを介して前記第１モータの出力が前記第１減速機に入力されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第２モータの出力軸は、前記第２減速機の出力軸と同一軸上になるよう配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第３モータの出力軸は、前記第３減速機の出力軸と同一軸上になるよう配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１可動部は、前記第２モータの反出力側に対向する位置に前記第２モータを覆う蓋が脱着可能に形成されていることを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１可動部は、前記第２減速機の出力軸と前記第２可動部とが接続される側に脱着可能なカバーを備えたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１モータと前記第１減速機とに中空穴が形成され、前記第１可動部の基端側が円筒状に形成されて前記中空穴と連通され、前記第２モータ及び前記第３モータへ接続されるケーブルが、前記中空穴及び前記第１可動部の基端側の円筒に挿通されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１可動部は、前記第２モータの反出力側に対向する位置に前記第２モータを覆う脱着可能な蓋を備えて前記蓋の内側に通路が形成され、かつ、前記第２減速機の出力軸と前記第２可動部とが接続される側に脱着可能なカバーを備えて前記カバーの内側に通路が形成され、前記第２可動部は、その基端に前記カバーの内側の通路に連通する通路が形成され、 前記第２モータ及び前記第３モータへ接続されるケーブルが、前記中空穴及び前記第１可動部の基端側の円筒に挿通されたのち、その一部が前記蓋の内側の通路を通って前記第２モータへ接続され、その一部が前記カバーの内側の通路と前記第２可動部の通路とを通って前記第３モータへ接続されることを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、上部アーム先端に設けられ、合計３軸の自由度を有する産業用ロボットの手首機構において、前記手首機構が、前記上部アームの側面に固定された第１モータと、前記上部アームにおいて前記第１モータのさらに先端側に固定され、前記第１モータの出力が入力され、前記上部アームの円筒中心軸と同一軸上に配置された出力軸を有する第１減速機と、前記第１減速機の出力軸に接続された第１可動部と、前記第１可動部の側面に固定された第２モータと、前記第１可動部の側面に固定され、前記第２モータの出力が入力され、出力軸が前記第１減速機の出力軸と同一平面上で直交する位置に配置された第２減速機と、前記第２減速機の出力軸に接続された第２可動部と、 前記第２可動部に固定された第３モータと、前記第２可動部に固定され、前記第３モータの出力が入力され、出力軸が前記第２減速機の出力軸と同一平面上で直交するとともに、前記第２減速機の出力軸によって回転したときに形成する面が前記第１減速機の出力軸を含むように配置された第３減速機と、前記第３減速機の出力軸に固定され、エンドエフェクタを装着可能な第３可動部と、から構成されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１モータは、出力軸が前記上部アームの円筒中心軸と同一平面上で直交する位置に配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１減速機の出力軸と同一軸上に配置され、前記第１モータの出力を前記第１減速機に入力する傘歯車を備えたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第２モータは、出力軸が前記第２減速機の出力軸と平行に配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１可動部が円筒状に形成され、前記第２モータは、出力軸が前記第１可動部の円筒内に突出しないように配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第２モータと前記第２減速機は、前記第１可動部の側面において、同じ側であって前記上部アームの延在する方向に並んで配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第３モータは、出力軸が前記第２減速機の出力軸と平行になるよう前記第２可動部に固定されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１モータの出力を前記第１減速機に入力する傘歯車が円筒状に形成され、前記第１減速機に中空穴が形成され、前記第１可動部の基端側が円筒状に形成されて前記第１減速機の中空穴と前記傘歯車の円筒とに挿通されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１可動部の円筒の先端側が開口され、前記第２モータ及び前記第３モータへ接続されるケーブルが、前記第１可動部の円筒に挿通されたのち、前記開口へ導出され、その一部が前記第２モータへ接続され、その一部が前記第３モータへ接続されることを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、上部アーム先端に設けられ、合計３軸の自由度を有する産業用ロボットの手首機構において、前記手首機構が、前記上部アームの後端に固定された第１モータと、前記上部アームの先端に固定され、前記第１モータの出力が入力され、出力軸が前記上部アームの円筒中心軸と同一軸上に配置された第１減速機と、前記第１減速機の出力軸に接続された第１可動部と、前記第１可動部の側面に固定された第２モータと、前記第１可動部の側面に固定され、前記第２モータの出力が入力され、出力軸が前記第１減速機の出力軸と同一平面上で直交する位置に配置された第２減速機と、前記第２減速機の出力軸に接続された第２可動部と、前記第２可動部に固定された第３モータと、前記第２可動部に固定され、前記第３モータの出力が入力され、出力軸が前記第２減速機の出力軸と同一平面上で直交するとともに、前記第２減速機の出力軸によって回転したときに形成する面が前記第１減速機の出力軸を含むように配置された第３減速機と、前記第３減速機の出力軸に固定され、エンドエフェクタを装着可能な第３可動部と、から構成されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１モータは、出力軸が前記上部アームの円筒中心軸からシフトした位置に配置されていることを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１モータの出力軸に接続され、前記第１モータの出力軸と同一軸上で回転し、前記第１減速機に入力されるドライブシャフトを備えたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第２モータは、出力軸が前記第２減速機の出力軸と平行に配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１可動部が円筒状に形成され、前記第２モータは、出力軸が前記第１可動部の円筒内に突出しないように配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第２モータと前記第２減速機は、前記第１可動部の側面において、同じ側であって前記上部アームの延在する方向に並んで配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第３モータは、出力軸が前記第２減速機の出力軸と平行になるよう前記第２可動部に固定されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１減速機に中空穴が形成され、前記第１可動部の基端側が円筒状に形成されて前記第１減速機の中空穴に挿通されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１可動部の円筒の先端側が開口され、前記第２モータ及び前記第３モータへ接続されるケーブルが、前記第１可動部の円筒に挿通されたのち、前記開口へ導出され、その一部が前記第２モータへ接続され、その一部が前記第３モータへ接続されることを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、上部アーム先端に設けられ、合計３軸の自由度を有する産業用ロボットの手首機構において、前記手首機構が、出力軸が前記上部アームの円筒中心軸と同一軸上に配置されるとともに前記上部アームの先端に接続された第１減速機と、前記第１減速機を固定する第１可動部と、前記第１可動部の側面に固定され、出力が前記第１減速機に入力される第１モータと、前記第１可動部の側面に固定された第２モータと、前記第１可動部に固定され、前記第２モータの出力が入力され、出力軸が前記第１減速機の出力軸と同一平面上で直交する位置に配置された第２減速機と、前記第２減速機の出力軸に接続された第２可動部と、前記第２可動部に固定された第３モータと、前記第２可動部に固定され、前記第３モータの出力が入力され、出力軸が前記第２減速機の出力軸と同一平面上で直交するとともに、前記第２減速機の出力軸によって回転したときに形成する面が前記第１減速機の出力軸を含むように配置された第３減速機と、前記第３減速機の出力軸に固定され、エンドエフェクタを装着可能な第３可動部と、から構成されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１モータは、出力軸が前記第１減速機の出力軸と同一平面上で直交する位置に配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１減速機の出力軸と同一軸上に配置され、前記第１モータの出力を前記第１減速機に入力する傘歯車を備えたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第２モータは、出力軸が前記第１減速機の出力軸と同一平面上で直交する位置に配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第２モータは、出力軸が前記第２減速機の出力軸と同一軸上になるよう配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１モータと前記第２モータは、前記第１可動部の側面において、同じ側であって前記上部アームの延在する方向に並んで配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第３モータの出力軸は、前記第３減速機の出力軸と同一軸上に配置されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１可動部には、前記第１モータと前記第２モータの反出力側に対向する位置に前記第１モータと前記第２モータを覆う蓋が脱着可能に形成されていることを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１可動部は、前記第２減速機の出力軸と前記第２可動部とが接続される側に脱着可能なカバーを備えたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１減速機に中空穴が形成され、前記上部アームの先端側が円筒状に形成されて前記中空穴と挿通され、前記第１モータ、前記第２モータ及び前記第３モータへ接続されるケーブルが、前記上部アームの先端側の円筒に挿通されたことを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、前記第１可動部は、前記第２モータ及び前記第３モータの反出力側に対向する位置に前記第２モータと前記第３モータを覆う脱着可能な蓋を備えて前記蓋の内側に通路が形成され、かつ、前記第２減速機の出力軸と前記第２可動部とが接続される側に脱着可能なカバーを備えて前記カバーの内側に通路が形成され、前記第２可動部は、その基端に前記カバーの内側の通路に連通する通路が形成され、前記第１モータ、前記第２モータ及び前記第３モータへ接続されるケーブルが、前記第１可動部の基端側の円筒に挿通されたのち、その一部が前記蓋の内側の通路を通って前記第１モータと前記第２モータへ接続され、その一部が前記カバーの内側の通路と前記第２可動部の通路とを通って前記第３モータへ接続されることを特徴とする産業用ロボットの手首機構とするものである。
また、本発明は、上記した手首機構と、前記上部アームを上下に揺動可能に支持する下部アームと、前記下部アームを前後に揺動可能に支持する旋回ヘッドと、前記旋回ヘッドを垂直軸回りに旋回可能に支持するベースと、から構成されたことを特徴とする合計６軸の産業用ロボットとするものである。
また、本発明は、上記した手首機構と、前記上部アームを上下に揺動可能に支持する上側下部アームと、前記上側下部アームを回転可能に支持する下側下部アームと、前記下側下部アームを前後に揺動可能に支持する旋回ヘッドと、前記旋回ヘッドを垂直軸回りに旋回可能に支持するベースと、から構成されたことを特徴とする合計７軸の産業用ロボットとするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、手首部において部品点数が大幅に削減され、製造コストを安価にできる。部品点数が減少したことにより手首機構が単純化し、信頼性も向上できる。また、モータや減速機を容易に交換でき、故障が発生した場合に短期間で復旧が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１（ａ）（ｂ）は本発明の手首機構が適用される産業用ロボットを示す側面図である。ベース１１は図示しない工場などのフロアなどに設置されるロボットの据え付け部である。ベース１１には旋回ヘッド１２が旋回自在に支持されている。旋回ヘッド１２は垂直な旋回軸Ｓ回りに旋回可能である。旋回ヘッド１２には下部アーム１３の下端が揺動可能に支持されている。下部アーム１３は旋回軸Ｓに対して直角であって水平な前後軸Ｌ回りに揺動可能である。下部アーム１３の上端には上部アーム１４の基端が揺動可能に支持されている。上部アーム１４は前後軸Ｌと平行な揺動軸Ｕ回りに揺動可能である。上部アーム１４の先端側には手首機構１５が設けられている。手首機構１５は後述するように３軸の自由度を有する機構である。手首機構１５のさらに先端に図示しないエンドエフェクタが接続される。そして、ロボットは上記計６軸の各軸を回転させながら、エンドエフェクタを所望の位置に位置決めし、所定のワーク動作を行う。
なお、図１（ｂ）のように下部アーム１３を上側と下側に分割し、その分割した箇所に、さらに１軸可動軸を設けて合計７軸のロボットに本発明の手首機構が適用されることもある。同図では下部アーム１３の延在方向に当該可動軸を設けている。
【実施例１】
【０００７】
図２は実施例１による手首機構１５を示す図である。（ａ）が外観図、（ｂ）がその拡大断面図である。図２において、上部アーム１４のケーシングの先端付近に第１モータ２１が固定されている。上部アーム１４は下部アーム１３に支持されている後端部から円筒状に形成されていて、その先端部がフランジ１４ａのように分離可能に形成されている。第１モータ２１はこのフランジ１４ａに収納されるように固定されている。第１モータ２１の出力軸の回転中心は、上部アーム１４の円筒の中心軸と同一である。第１モータ２１は出力軸と同軸の中空穴２１ａを有している回転型モータである。中空穴２１ａは第１モータ２１を貫通している。第１モータ２１の出力軸に隣接するように減速シャフト２２が上部アーム１４のケーシングに対して回転可能に支持されている。減速シャフト２２は上部アーム１４の円筒の中心軸からシフトしている。第１モータ２１の出力軸には歯車が固定されており、減速シャフト２２の一端にも第１モータ２１出力軸の歯車と噛み合うような歯車が形成されている。減速シャフト２２の他端は第１減速機２３に入力される。第１減速機２３は上部アーム１４のケーシングの先端に固定されている。第１減速機２３にも第１モータ２１と同様な中空穴２３ａが形成されている。第１減速機２３の出力軸と第１モータ２１の出力軸とは同軸となるよう構成されている。
第１減速機２３の出力軸に第１可動部２４の基端が固定されている。従って第１モータ２１の出力軸が回転すると減速シャフト２２及び第１減速機２３によってその回転が減速され、第１減速機２３の出力軸に固定されている第１可動部２４が手首旋回軸Ｒにて回転する。第１可動部２４には第２モータ２５が固定されている。第２モータ２５も第１モータ２１と同様に回転型モータであるが、第１モータ２１のように中空穴２１ａを備える必要がないモータである。第２モータ２５の出力軸は手首旋回軸Ｒと同一平面上にて直交するように配置されている。また第１可動部２４には、第２モータ２５の出力軸と同軸となるように第２減速機２６が固定されている。第２減速機２６は中空穴を備える必要がない減速機である。第２モータ２５の出力軸が第２減速機２６に入力されている。第１可動部２４の一部である蓋２４ａは取り外し可能に形成されていて、蓋２４ａは第２モータ２５の反出力軸側と対向するように配置されている。
第２減速機２６の出力軸に第２可動部２７の基端が固定されている。第２可動部２７はＬ字状に形成されていて、Ｌ字の長辺の端部が第２減速機２６の出力軸に固定されていて、Ｌ字の短辺が手首曲げ軸Ｂと平行を維持するように配置されている。従って第２モータ２５の出力軸が回転すると第２減速機２６によってその回転が減速され、第２減速機２６の出力軸に固定されている第２可動部２７が、第２減速機２６の出力軸である手首曲げ軸Ｂにて回転する。一方、第１可動部２４には、第２減速機２６の出力軸に固定されている第２可動部２７の基端部分を覆うようなカバー２４ｂが形成されている。このカバー２４ｂには第１可動部２４の基端側から通じる通路２４ｃが形成されている。第１可動部２４の基端側は円筒状に形成されていて、円筒の中心と上記の中空穴２３ａ、中空穴２１ａとが連通するようになっている。また、第２可動部２７の基端側にも通路２７ａが形成されており、通路２７ａは上記中空穴２３ａ、中空穴２１ａ、通路２４ｃと連通している。手首機構１５の先端側から見ると、すなわち後述するエンドエフェクタ側から見ると、第１可動部２４の幅Ｌは、後述する手首回転軸Ｔを含む面を中心としてほぼ対称となるよう形成されている。第２可動部２７の先端付近には第３モータ２８が固定されている。第３モータ２８も第１モータ２１と同様に回転型モータであるが、第１モータ２１のように中空穴２１ａを備える必要がないモータである。第３モータ２８の出力軸と同軸となるように、第３モータ２８の先端側には第３減速機２９が第２可動部２７に固定されている。第３減速機２９は中空穴を備える必要がない減速機である。第３モータ２８と第３可動部３０の出力軸である手首回転軸Ｔは手首曲げ軸Ｂと直交するように配置され、かつ手首曲げ軸Ｂによって第２可動部２７が回転したときに手首回転軸Ｔが形成する面が手首旋回軸Ｒを含むように配置されている。第３減速機２９の出力軸には第３可動部３０の一端が固定されている。従って第３可動部３０は第３モータ２８、第３減速機２９の回転動作によって手首回転軸Ｔにて回転する。第３可動部３０の他端には図示しないエンドエフェクタが固定される。
上記各モータ（第１モータ２１、第２モータ２５、第３モータ２８）は、ケーブル３１で示すケーブルによって給電され、または必要な信号が授受される。ケーブル３１は上部アーム１４の内部を基端側から通ってきたのち、その一部が第１モータ２１に接続される。またケーブル３１は中空穴２１ａ、中空穴２３ａを通過し、第１可動部２４の基端側の円筒部分を通過したのち、その一部が第２モータ２５に接続される。またケーブル３１は通路２４ｃを通過し、通路２７ａを通過したのち、最終的に第３モータ２８に接続される。
【０００８】
本実施例による手首機構１５は以上のように構成されているので、以下のような効果がある。
まず、従来のように、上部アーム１４後端に設置された回転型モータの回転駆動力を３本の回転駆動軸によって上部アーム１４先端の手首機構１５まで伝達させるものではないので、手首機構１５の部品数が大幅に削減され、手首機構１５が単純化され、これにより手首機構１５の信頼性も向上させることが可能となる。
また、ロボットの動作範囲は上部アーム１４などのアーム長によって決定されるが、本実施例ではこの動作範囲を変更する場合、上部アーム１４のフランジ１４ａ以外の円筒長さを単純に変更すればよいだけになる。
また、ユーザがロボットを使用していると手首機構１５をワークに衝突させてしまうことが多く、これが原因で手首機構１５の各部品を交換せざるを得なくなることが多いが、本実施例では、第１モータ２１はフランジ１４ａを取り外すことで容易に交換が可能であり、第１減速機２３は第１可動部２４を取り外すことで容易に交換が可能であり、第２モータ２５と第２減速機２６は蓋２４ａを取り外すことで容易に交換が可能であり、第３モータ２８と第３減速機２９は第２可動部２７を取り外すことで容易に交換が可能である。
また、本実施例では、第１モータ２１と第１減速機２３との間に減速シャフト２２が設けられているので、ここで減速比を調整可能である。これにより、エンドエフェクタの重量やモーメントが変更された場合、最もその影響を受けやすい第１モータ２１のモータ容量を変更する必要があるが、本実施例では第１モータ２１を変更することなく減速シャフト２２の減速比を変更することで簡単に対処が可能となる。
【実施例２】
【０００９】
図３は実施例２による手首機構１５を示す図である。（ａ）が外観図、（ｂ）がその拡大断面図である。図３において、上部アーム１４のケーシングの先端付近に第１モータ２１が固定されている。上部アーム１４は下部アーム１３に支持されている後端部から円筒状に形成されていて、その先端部の側面に第１モータ２１が固定されている。第１モータ２１の出力軸は上部アーム１４の延在方向と垂直になるよう固定されていて、第１モータ２１の出力軸が上部アーム１４の円筒内部に突出するように位置している。第１モータ２１は中空穴を必要としない回転型モータである。第１モータ２１の出力軸には小傘歯車２１ｂが固定されていて、これと噛み合うように大傘歯車２３ｂが位置している。大傘歯車２３ｂは第１モータ２１の出力軸の回転軸と直交する軸で回転し、上部アーム１４の円筒の中心軸と同一軸で回転するよう上部アーム１４に対して回転可能に支持されている。また、大傘歯車２３ｂは円筒状に形成されている。大傘歯車２３ｂの一端は第１減速機２３に入力されている。第１減速機２３の出力軸は上部アーム１４の円筒の中心軸や大傘歯車２３ｂの回転軸と同一であって、上部アーム１４の最先端に位置している。第１減速機２３は中空穴２３ａのような貫通穴を有している減速機である。
第１減速機２３の出力軸に第１可動部２４の基端が固定されている。従って第１モータ２１の出力軸が回転すると小傘歯車２１ｂ、大傘歯車２３ｂ、第１減速機２３によってその回転が減速され、第１減速機２３の出力軸に固定されている第１可動部２４が第１減速機の出力軸である手首旋回軸Ｒにて回転する。第１可動部２４は概ね円筒状に形成されていて、その基端側の円筒部は、中空穴２３ａ、２３ｂに挿通され、最基端部が上部アーム１４に回転可能に支持されている。一方、第１可動部２４はその先端側の円筒が開口２４ｄのように後述する第３モータ２８に向かって開口している。第１可動部２４の側面には第２モータ２５が固定されている。第２モータ２５も第１モータ２１と同様に回転型モータであり、中空穴を備える必要がないモータである。第２モータ２５の出力軸は手首旋回軸Ｒと同一平面上にて直交するように配置されている。第２モータ２５の出力軸は第１可動部２４の円筒内部には突出せず、第１可動部２４の側面に設けられた空間内で回転する。第２モータ２５の出力軸には歯車が固定されていて、これと噛み合うように同空間内で回転可能に歯車が設けられている。さらにこの歯車と噛み合うように設けられた歯車２６ａが設けられ、この回転が第２減速機２６に入力される。第２減速機２６の出力軸は手首旋回軸Ｒと同一平面上で直交する位置に配置されている。第２モータ２５と第２減速機２６とは第１可動部２４の延在方向に対して並んで配置されていることになる。第２減速機２６は中空穴を備える必要がない減速機である。
第２減速機２６の出力軸に第２可動部２７の基端が固定されている。すなわち第２可動部２７は第２減速機２６の出力軸の回転軸である手首曲げ軸Ｂで回転する。第２可動部２７はＬ字状に形成されていて、Ｌ字の長辺の端部が第２減速機２６の出力軸に固定されていて、Ｌ字の短辺が手首曲げ軸Ｂと平行を維持するように配置されている。従って第２モータ２５の出力軸が回転すると複数の歯車と第２減速機２６とによってその回転が減速され、第２減速機２６の出力軸に固定されている第２可動部２７が手首曲げ軸Ｂにて回転する。第２可動部２７のＬ字の短辺の端部には第３モータ２８が固定されている。第３モータ２８も第１モータ２１と同様に回転型モータであるが、中空穴を備える必要がないモータである。第３モータ２８の出力軸は手首曲げ軸Ｂと平行になるよう配置されている。第３モータ２８の出力軸には傘歯車が固定されていて、これと直交して噛み合うように傘歯車２９ａが設けられている。この傘歯車２９ａの回転が第３減速機２９に入力される。第３減速機２９は第２可動部２７に固定されている。第３減速機２９は中空穴を備える必要がない減速機である。この出力軸である手首回転軸Ｔは手首曲げ軸Ｂと直交するように配置され、かつ手首曲げ軸Ｂによって第２可動部２７が回転したときに手首回転軸Ｔが形成する面が手首旋回軸Ｒを含むように配置されている。第３減速機２９の出力軸には第３可動部３０の一端が固定されている。従って第３可動部３０は第３モータ２８、第３減速機２９の回転動作によって手首回転軸Ｔにて回転する。第３可動部３０の他端には図示しないエンドエフェクタが固定される。
上記各モータ（第１モータ２１、第２モータ２５、第３モータ２８）は、ケーブル３１で示すケーブルによって給電され、または必要な信号が授受される。ケーブル３１は上部アーム１４の内部を基端側から通ってきたのち、その一部が上部アーム１４の先端側の側面外部に導出されて第１モータ２１に接続される。またケーブル３１は第１可動部２４の基端側の円筒部を通過したのち、第１可動部２４の先端側の開口２４ｄによって外部に引き出されて、第２モータ２５と第３モータ２８とに接続される。
【００１０】
本実施例による手首機構１５は以上のように構成されているので、以下のような効果がある。
まず、従来のように、上部アーム１４後端に設置された回転型モータの回転駆動力を３本の回転駆動軸によって上部アーム１４先端の手首機構１５まで伝達させるものではないので、手首機構１５の部品数が大幅に削減され、手首機構１５が単純化され、これにより手首機構１５の信頼性も向上させることが可能となる。
また、ロボットの動作範囲は上部アーム１４などのアーム長によって決定されるが、本実施例ではこの動作範囲を変更する場合、上部アーム１４の円筒長さを単純に変更すればよいだけになる。
また、ユーザがロボットを使用していると手首機構１５をワークに衝突させてしまうことが多く、これが原因で手首機構１５の各部品を交換せざるを得なくなることが多いが、本実施例では、第１モータ２１は上部アーム１４側面から取り外すことで容易に交換が可能であり、第１減速機２３は上部アーム１４先端から取り外すことで容易に交換が可能であり、第２モータ２５と第２減速機２６は第１可動部２４側面から取り外すことで容易に交換が可能であり、第３モータ２８と第３減速機２９は第２可動部２７から取り外すことで容易に交換が可能である。
また、本実施例では、第１減速機２３以外、中空穴を有するものを必要としないのでこれら各モータおよび各減速機に小型のものを使用することができ、手首機構１５を小型化できる。
【実施例３】
【００１１】
図４は実施例３による手首機構１５を示す図である。（ａ）が外観図、（ｂ）がその拡大断面図である。図４において、上部アーム１４のケーシングの後端に第１モータ２１が固定されている。上部アーム１４は下部アーム１３に支持されている後端部から円筒状に形成されていて、円筒の後端を塞ぐ面に第１モータ２１が配置されている。第１モータ２１の出力軸は上部アーム１４の延在方向と平行になるよう固定されているが、第１モータ２１の出力軸が上部アーム１４の円筒の中心軸からシフトした位置になるよう配置されている。第１モータ２１は中空穴を必要としない回転型モータである。一方、上部アーム１４の内部にはドライブシャフト３２が回転可能に配置されていて、ドライブシャフト３２の基端が第１モータ２１の出力軸と接続されている。ドライブシャフト３２は上部アーム１４の円筒の中心軸からシフトした位置に配置されている。ドライブシャフト３２の先端側は第１減速機２３に入力されている。第１減速機２３の出力軸は上部アーム１４の円筒の中心軸と同一であって、上部アーム１４の最先端に位置している。第１減速機２３は中空穴２３ａのような貫通穴を有している減速機である。
第１減速機２３の出力軸に第１可動部２４の基端が固定されている。従って第１モータ２１の出力軸が回転すると第１減速機２３によってその回転が減速され、第１減速機２３の出力軸に固定されている第１可動部２４が第１減速機２３の出力軸である手首旋回軸Ｒにて回転する。第１可動部２４は概ね円筒状に形成されていて、その基端側の円筒部は、中空穴２３ａに挿通され、最基端部が上部アーム１４に対して回転可能に支持されている。一方、第１可動部２４はその先端側の円筒が開口２４ｄのように後述する第３モータ２８に向かって開口している。第１可動部２４の側面には第２モータ２５が固定されている。第２モータ２５も第１モータ２１と同様に回転型モータであり、中空穴を備える必要がないモータである。第２モータ２５の出力軸は手首旋回軸Ｒと同一平面上にて直交するように配置されている。第２モータ２５の出力軸は第１可動部２４の円筒内部には突出せず、第１可動部２４の側面に設けられた空間内で回転する。第２モータ２５の出力軸には歯車が固定されていて、これと噛み合うように同空間内で回転可能に歯車が設けられている。さらにこの歯車と噛み合うように設けられた歯車２６ａが設けられ、この回転が第２減速機２６に入力される。第２減速機２６の出力軸は手首旋回軸Ｒと同一平面上で直交する位置に配置されている。第２モータ２５と第２減速機２６とは第１可動部２４の延在方向に対して並んで配置されていることになる。第２減速機２６は中空穴を備える必要がない減速機である。
第２減速機２６の出力軸に第２可動部２７の基端が固定されている。第２可動部２７はＬ字状に形成されていて、Ｌ字の長辺の端部が第２減速機２６の出力軸に固定されていて、Ｌ字の短辺が手首曲げ軸Ｂと平行を維持するように配置されている。従って第２モータ２５の出力軸が回転すると複数の歯車と第２減速機２６とによってその回転が減速され、第２減速機２６の出力軸に固定されている第２可動部２７が第２減速機２６の出力軸である手首曲げ軸Ｂにて回転する。第２可動部２７のＬ字の短辺の端部には第３モータ２８が固定されている。第３モータ２８も第１モータ２１と同様に回転型モータであるが、中空穴を備える必要がないモータである。第３モータ２８の出力軸は手首曲げ軸Ｂと平行になるよう配置されている。第３モータ２８の出力軸には傘歯車が固定されていて、これと直交して噛み合うように傘歯車２９ａが設けられている。この傘歯車２９ａの回転が第３減速機２９に入力される。第３減速機２９は第２可動部２７に固定されている。第３減速機２９は中空穴を備える必要がない減速機である。この出力軸である手首回転軸Ｔは手首曲げ軸Ｂと直交するように配置され、かつ手首曲げ軸Ｂによって第２可動部２７が回転したときに手首回転軸Ｔが形成する面が手首旋回軸Ｒを含むように配置されている。第３減速機２９の出力軸には第３可動部３０の一端が固定されている。従って第３可動部３０は第３モータ２８、第３減速機２９の回転動作によって手首回転軸Ｔにて回転する。第３可動部３０の他端には図示しないエンドエフェクタが固定される。
上記各モータのうち第２モータ２５、第３モータ２８は、ケーブル３１で示すケーブルによって給電され、または必要な信号が授受される。ケーブル３１は上部アーム１４の内部を基端側から通ってきたのち、第１可動部２４の基端側の円筒部を通過し、第１可動部２４の先端側の開口２４ｄによって外部に引き出されて、第２モータ２５と第３モータ２８とに接続される。
【００１２】
本実施例による手首機構１５は以上のように構成されているので、以下のような効果がある。
まず、従来のように、上部アーム１４後端に設置された回転型モータの回転駆動力を３本の回転駆動軸によって上部アーム１４先端の手首機構１５まで伝達させるものではなく、上部アーム１４後端には手首旋回軸Ｒを駆動する１台の第１モータ２１のみが配置され、１本のドライブシャフト３２のみでこの回転駆動力を伝達するので、手首機構１５の部品数が大幅に削減され、手首機構１５が単純化され、これにより手首機構１５の信頼性も向上させることが可能となる。
また、ユーザがロボットを使用していると手首機構１５をワークに衝突させてしまうことが多く、これが原因で手首機構１５の各部品を交換せざるを得なくなることが多いが、本実施例では、第１モータ２１は上部アーム１４後端から取り外すことで容易に交換が可能であり、第１減速機２３は上部アーム１４先端から取り外すことで容易に交換が可能であり、第２モータ２５と第２減速機２６は第１可動部２４側面から取り外すことで容易に交換が可能であり、第３モータ２８と第３減速機２９は第２可動部２７から取り外すことで容易に交換が可能である。
また、本実施例では、第１減速機２３以外、中空穴を有するものを必要としないのでこれら各モータおよび各減速機に小型のものを使用することができ、手首機構１５を小型化できる。
【実施例４】
【００１３】
図５は実施例４による手首機構１５を示す図である。（ａ）が外観図、（ｂ）がその拡大断面図である。図５において、上部アーム１４のケーシングの先端に第１減速機２３が固定されている。上部アーム１４は下部アーム１３に支持されている後端部から円筒状に形成されていて、その先端部が第１減速機２３の出力軸と連結されている。第１減速機２３の出力軸は、上部アーム１４の円筒の中心軸と同一軸上にある。第１減速機２３は出力軸と同軸の中空穴２３ａを有している減速機である。中空穴２３ａは第１減速機２３を貫通している。第１減速機２３の先端側のケーシングを支持するように第１可動部２４が設けられている。第１可動部２４は概ね円筒状に形成されていて、第１可動部２４の基端側が第１減速機２３のケーシングを支持し、第１減速機２３の入力軸を内包するようになっている。第１可動部２４の側面に第１モータ２１が固定されている。第１モータ２１は中空穴を必要としない回転型モータである。第１モータ２１の出力軸は第１可動部２４の内部に突出するように配置されている。第１モータ２１の出力軸には小傘歯車２１ｂが固定されており、これと噛み合うように第１可動部２４に大傘歯車２３ｂが配置されている。大傘歯車２３ｂは中空穴２３ａと同軸となるように配置され、第１可動部２４に対して回転可能に支持されている。大傘歯車２３ｂは円筒状に形成された傘歯車である。大傘歯車２３ｂの基端側が、上記第１減速機２３に入力されている。一方、上部アーム１４の先端側の円筒部は、中空穴２３ａ、大傘歯車２３ｂに挿通され、その先端側は第１可動部２４に対して回転可能に支持されている。また、第１可動部２４の側面には第１モータ２１と並列して設けられている第２モータ２５とを覆うようにカバー２４ｂが脱着可能に設けられている。以上により、第１モータ２１の出力軸が回転すると第１減速機２３によってその回転が減速され、第１減速機２３の出力軸に連結されている上部アーム１４に対して第１減速機２３を含んだ先端側すべてが手首旋回軸Ｒにて回転する。第１可動部２４の側面には第２モータ２５が固定されている。第２モータ２５も第１モータ２１と同様に回転型モータであるが、中空穴を備える必要がないモータである。第２モータ２５は第１可動部２４の延在方向に第１モータ２１と並んで固定されている。第２モータ２５の出力軸は手首旋回軸Ｒと同一平面上にて直交するように配置されている。また第１可動部２４には第２減速機２６が固定されている。第２減速機２６は中空穴を備える必要がない減速機である。第２モータ２５の出力軸が第２減速機２６に入力されている。第２モータ２５の出力軸と第２減速機２６との出力軸とは同一軸上に配置される。第２減速機２６の出力軸である手首曲げ軸Ｂは同一平面上で手首旋回軸Ｒと直交する位置に配置されている。
第２減速機２６の出力軸に第２可動部２７の基端が固定されている。第２可動部２７はＬ字状に形成されていて、Ｌ字の長辺の端部が第２減速機２６の出力軸に固定されていて、Ｌ字の短辺が手首曲げ軸Ｂと平行を維持するように配置されている。従って第２モータ２５の出力軸が回転すると第２減速機２６によってその回転が減速され、第２減速機２６の出力軸に固定されている第２可動部２７が手首曲げ軸Ｂにて回転する。一方、第１可動部２４は、第２減速機２６の出力軸に固定されている第２可動部２７の基端部分を覆うようなカバー２４ｂが形成されている。このカバー２４ｂには第１可動部２４の基端側から通じる通路２４ｃが形成されている。また、第２可動部２７の基端側にも通路２７ａが形成されており、通路２７ａは上記中空穴２３ａ、中空穴２１ａ、通路２４ｃと連通している。第２可動部２７のＬ字の短辺には第３モータ２８が固定されている。第３モータ２８も第１モータ２１と同様に回転型モータであるが、中空穴を備える必要がないモータである。第３モータ２８の出力軸と同軸となるように、第３モータ２８の先端側には第３減速機２９が第２可動部２７に固定されている。第３モータ２８の出力が第３減速機２９に入力されている。第３減速機２９は中空穴を備える必要がない減速機である。第３減速機２９の出力軸である手首回転軸Ｔは手首曲げ軸Ｂと直交するように配置され、かつ手首曲げ軸Ｂによって第２可動部２７が回転したときに手首回転軸Ｔが形成する面が手首旋回軸Ｒを含むように配置されている。第３減速機２９の出力軸には第３可動部３０の一端が固定されている。従って第３可動部３０は第３モータ２８、第３減速機２９の回転動作によって手首回転軸Ｔにて回転する。第３可動部３０の他端には図示しないエンドエフェクタが固定される。
上記各モータ（第１モータ２１、第２モータ２５、第３モータ２８）は、ケーブル３１で示すケーブルによって給電され、または必要な信号が授受される。ケーブル３１は上部アーム１４の内部を基端側から通ってきたのち、上部アーム１４の先端部の円筒に挿通されたのち、その一部が上部アーム１４の側面にもうけられた穴を通って第１モータ２１、第２モータ２５に接続される。またケーブル３１の他の一部は通路２４ｃを通過し、通路２７ａを通過したのち、最終的に第３モータ２８に接続される。
【００１４】
本実施例による手首機構１５は以上のように構成されているので、以下のような効果がある。
まず、従来のように、上部アーム１４後端に設置された回転型モータの回転駆動力を３本の回転駆動軸によって上部アーム１４先端の手首機構１５まで伝達させるものではないので、手首機構１５の部品数が大幅に削減され、手首機構１５が単純化され、これにより手首機構１５の信頼性も向上させることが可能となる。
また、ロボットの動作範囲は上部アーム１４などのアーム長によって決定されるが、本実施例ではこの動作範囲を変更する場合、上部アーム１４の円筒長さを単純に変更すればよいだけになる。
また、ユーザがロボットを使用していると手首機構１５をワークに衝突させてしまうことが多く、これが原因で手首機構１５の各部品を交換せざるを得なくなることが多いが、本実施例では、第１モータ２１、第２モータ２５はカバー２４ｂを取り外すことで容易に交換が可能であり、第１減速機２３は上部アーム１４から取り外すことで容易に交換が可能であり、第２減速機２６は第２モータ２５を取り外すことで容易に交換が可能であり、第３モータ２８と第３減速機２９は第２可動部２７を取り外すことで容易に交換が可能である。
また、本実施例では、第１モータ２１と第２モータ２５とがカバー２４ｂ内で並んで配置されているので、これらのメンテナンスや交換が行いやすい構成になっている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が適用される産業用ロボットの外観側面図
【図２】本発明の実施例１の手首部の外観図と拡大断面図
【図３】本発明の実施例２の手首部の外観図と拡大断面図
【図４】本発明の実施例３の手首部の外観図と拡大断面図
【図５】本発明の実施例４の手首部の外観図と拡大断面図
【符号の説明】
【００１６】
１１   ベース
１２   旋回ヘッド
１３   下部アーム
１４   上部アーム
１４a  フランジ
１５   手首機構
Ｓ     旋回軸
Ｌ     前後軸
Ｕ     揺動軸
Ｒ     手首旋回軸
Ｂ     手首曲げ軸
Ｔ     手首回転軸
２１   第１モータ
２１ａ 中空穴
２１ｂ 小傘歯車
２２   減速シャフト
２３   第１減速機
２３ａ 中空穴
２３ｂ 大傘歯車
２４   第１可動部
２４ａ 蓋
２４ｂ カバー
２４ｃ 通路
２４ｄ 開口
２５   第２モータ
２６   第２減速機
２６a  歯車
２７   第２可動部
２７ａ 通路
２８   第３モータ
２９   第３減速機
２９ａ 傘歯車
３０   第３可動部
３１   ケーブル
３２   ドライブシャフト
【図１】
0005157498.tif 000002
【図２】
0005157498.tif 000003
【図３】
0005157498.tif 000004
【図４】
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【図５】
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