(57)【要約】【課題】【解決手段】ロボットのアーム部（５）のためのロボットの手首部（７）は、第１の軸（Ｃ）を中心として回転するように配置された傾動ハウジング（８）を有し、更に、この傾動ハウジング（８）が第１の軸（Ｃ）を中心として回転するようにさせる第１のモータ（１０）及び第１のギアアセンブリ（１１）を有しており、そして、第１のモータ（１０）の出力シャフト（１５）が、第１の軸（Ｃ）と同軸となるように配置されている。
2006500229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸（Ｃ）を中心として回転するように配置された傾動ハウジング（８）を具備し、更に、この傾動ハウジング（８）が軸（Ｃ）を中心として回転するようにさせる第１のモータ（１０）及び第１のギアアセンブリ（１１）を具備している、ロボットのアーム部（５）のためのロボットの手首部（７）において、前記第１のモータ（１０）の出力シャフト（１５）は、前記第１の軸（Ｃ）と同軸となるように配置されていることを特徴とするロボットの手首部。
【請求項２】
第１のモータの前記出力シャフトは、第１のギアアセンブリ（１１）の入力部を構成しているギアホイールを直接的に駆動するように配置されていることを特徴とする、請求項１のロボットの手首部。
【請求項３】
第２のモータ（１２）と第２のギアアセンブリ（１４）とを更に具備し、これら第２のモータと第２のギアアセンブリとは、ツール支持部（９）を駆動し、このツール支持部は、第１の軸（Ｃ）に対して所定角度を有する第２の軸（Ｄ）を中心として回転可能なように配置され、そして、第２のモータ（１２）の前記出力シャフト（１３）が、第２のギアアセンブリ（１４）の入力部を構成しているギアホイールを直接的に駆動するように配置されていることを特徴とする、請求項１もしくは２のロボットの手首部。
【請求項４】
第２のモータ（１２）の前記出力シャフト（１３）は、前記第２の軸（Ｄ）と同軸となるように配置されていることを特徴とする、請求項３のロボットの手首部。
【請求項５】
前記第２のモータ（１２）は、第１のモータ（１０）の前記出力シャフト（１５）近くに位置されていることを特徴とする、請求項３もしくは４のロボットの手首部。
【請求項６】
前記第２のモータ（１２）は、前記第１のモータ（１０）のマントル近くに位置されていることを特徴とする、請求項３もしくは４のロボットの手首部。
【請求項７】
前記第１のモータ（１０）は、ハウジング（８）内に全体的に収納されていることを特徴とする、前記全ての請求項のうちのいずれか１のロボットの手首部。
【請求項８】
前記第１のギアアセンブリ（１１）は、ハウジング（８）内に全体的に収納されていることを特徴とする、前記全ての請求項のうちのいずれか１つのロボットの手首部。
【請求項９】
少なくとも１つの前記モータ（１０、１２）は、小型のサーボモータであることを特徴とする、前記全ての請求項のうちのいずれか１つのロボットの手首部。
【請求項１０】
前記全ての請求項のうちのいずれか１つのロボットの手首部（７）を具備していることを特徴とするロボット。
【請求項１１】
前記請求項１乃至９のいずれか１つのロボットの手首部（７）を具備していることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項１２】
第１の軸（Ｃ）を中心として回転するように配置された傾動ハウジング（８）を具備し、更に、この傾動ハウジング（８）が第１の軸（Ｃ）を中心に回転するようにさせる第１のモータ（１０）及び第１のギアアセンブリ（１１）を具備している、ロボットのアーム部（８）のためのロボットの手首部（７）を構成する方法において、第１のギアアセンブリ（１１）を、これの出力シャフトが第１の軸（Ｃ）と同軸となるようにロボットの手首部内部に取付けることと、第１のモータ（１０）を、これの出力シャフト（１５）が第１の軸（Ｃ）と同軸となるように取付けることと、第１のモータの出力シャフト（１５）を、第１のギアアセンブリ（１１）の入力部を構成しているギアホイールに接続させることとを具備していることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記第１のモータ（１０）は、前記傾動ハウジング（８）内に全体的に収納されていることを特徴とする、請求項１１の方法。
【請求項１４】
前記第１のギアアセンブリ（１１）は、傾動ハウジング（８）内に全体的に収納されていることを特徴とする、請求項１２もしくは１３の方法。
【請求項１５】
第２のモータ（１２）が、ロボットの手首部内で出力シャフト（１５）か第１のモータ（１０）のマントルかの近くに収納されていることを特徴とする、請求項１２乃至１４のいずれか１つの方法。
【請求項１６】
軽量で小型のロボットの手首部（７）が必要とされる全ての応用例における、前記請求項１乃至９のいずれか１つのロボットの手首部と、請求項１０のロボットのアーム部と、請求項１１の産業用ロボットとの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボット、更に詳細には、第１の軸を中心として回転するように配置された傾動ハウジングを具備し、更に、この傾動ハウジングが第１の軸を中心として回転するようにさせる第１のモータ及び第１のギアアセンブリを具備している、ロボットのアーム部のためのロボットの手首部と、ロボットの手首部内でのモータとギアアセンブリとの配置と、更に、ロボットの手首部を構成する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業用ロボットが、ロボットのアーム部を有し、このアーム部は、これの長手方向の中心線と一致している軸を中心として回転するように配置されている。このロボットのアーム部は、これの先端部で、傾動ハウジングを有しているロボットの手首部を支持している。傾動ハウジングは、ロボットのアーム部の長手方向の中心線に対して所定角度を有する第１の軸を中心として回転する。傾動ハウジングには、第１の軸に対して所定角度を有する第２の軸を中心として回転するように配置されたツール支持部が設けられていることが多い。ロボットのツールか、他の望ましい付属物かが、このツール支持部に設けられている。
【０００３】
ロボットのアーム部と傾動ハウジングとが回転する動きの制御が、通常はロボットアーム部の内部かロボットの手首部の支持キャリッジ内に設けられている電気モータによって果たされる。ツール支持部が回転する動きの制御は、傾動ハウジング内に設けられた電気モータによって果たされ得ることが知られている。ギア、駆動チェーン、もしくはベルトなどの伝達手段が、モータの回転を伝達し、各回転軸を中心とする望ましい回転を引き起こす。
【０００４】
産業用ロボットは、小さな、即ち、閉鎖されたスペース内で作動、並びに／もしくは、これにアクセスしなくてはならないことが多い。かくして、ロボットの手首部のために得られるスペースは、限られた程度までしか利用できない。このため、傾動ハウジングの回転を制御するモータは、ロボットのアーム部の後部に設けられている。そして、ベルト・ドライブのような伝達手段は、モータからロボットの手首部までロボットのアーム部に沿って配置されている。このような配置によって、例えばベルト・ドライブ内にずれやスリップ（creep or slip）が通常は存在するように、種々の部品の間のあそびを機能させることができる。
【０００５】
米国特許No.４５２７９４５は、ロボットのアーム部のための、アーム部の長軸方向に直交した所定の軸を中心として回転するロボットの手首部を開示している。ロボットの手首部は、傾動ハウジングを回転させるモータと、平行な軸を有したギア列（gear train）を構成している第１の減速ステージと、これに続いた、差動減速ユニットを構成している第２の減速ステージとを備えている減速ギアアセンブリとを有している。
【０００６】
モータの出力シャフトは、傾動ハウジングの長手方向の中心線から、傾動ハウジングが回転する際に中心となる所定の軸に対して平行な方向において、外方に向けられ、また、第１の減速ステージの第１の部材を構成している出力ピニオンを支持している。出力ピニオンは、モータの出力シャフトに対して平行な軸を有している中間ピニオンと共働する。中間ピニオンは、モータの出力シャフトに対して平行な軸を有した駆動ピニオンと係合する。駆動ピニオンは、傾動ハウジングの回転軸上に設けられた第２の減速ステージの入力部を構成している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
第１の減速ステージのピニオンは、３つの平行なシャフト間の動きをモータから第２の減速ステージへ伝達する。各シャフトは、摩擦をなくすようにする。ロボットの手首部の長さは、モータと第１及び第２の減速ステージを収納するのに十分な長さである必要がある。ロボットの手首部の幅は、突出した出力シャフトを備えているモータを収納するのに十分な幅でなくてはならない。
【０００８】
代わって、このモータは、出力シャフトが傾動ハウジングが回転する所定の軸に対して直交する方向に向くように、配置されている。そして、べベルギアが、モータの回転の方向を９０°まで変えることを求められる。
【０００９】
要約すると、当産業には、点検及び修理が簡単で小型かつ軽量のロボットの手首部を製造する必要性が存在している。
【００１０】
本発明の目的は、ロボットのアーム部のための小型かつ軽量のロボットの手首部を提供することである。本発明のこの目的と他の目的とは、第１の軸を中心として回転するように配置された傾動ハウジングを備え、更に、請求項１の特徴部分に記載されているように、この傾動ハウジングを前記第１の軸を中心として回転するようにさせる第１のモータ及び第１のギアアセンブリを備えている、即ち、第１のモータの出力シャフトが、第１の軸と同軸となるように配置されている、ロボットのアーム部のためのロボットの手首部を製造することによって果たされる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の好ましい実施形態に係われば、第１のモータの出力シャフトは、第１のギアアセンブリの入力部を構成しているギアホイールを直接的に駆動させるように配置されている。‘直接的に’駆動させるということは、第１のモータと第１のギアアセンブリとの間のべベルギアのような伝達手段が必要とならず、従って、ロボットの手首部のサイズと重さとが減じられることを意味している。かくして、駆動ユニットの維持／修理の時間と複雑さとは、点検／修理の対象となる部品が少ないことによって、減じられる。従って、生産性が増され、製造コストが抑えられる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態に係われば、ロボットの手首部は、第１の軸に対して所定角度を有する第２の軸を中心として回転可能となるように配置されたツール支持部を駆動させる第２のモータ及び第２のギアアセンブリとを更に有している。第２のモータの出力シャフトは、第２のギアアセンブリの入力部を構成しているギアホイールを直接的に駆動させ得るように配置されている。更なる好ましい実施形態では、第２のモータの出力シャフトが、第２の軸と同軸となっている。
【００１３】
２つのモータをロボットの手首部内の最小限のスペースの中に納めるために、第２のモータが、第１のモータの出力シャフトの近くに、即ち、第１のモータと第１のギアアセンブリとの間に配置されている。他の好ましい実施形態に係われば、第２のモータが、第１のモータのマントルの近くに配置されている。この他の好ましい実施形態が選択された場合は、第２のモータが第１のモータの出力シャフトの近くに配置されている場合と比べてこれの長さは幾分長くなるが、ロボットの手首部の幅が減じられる。
【００１４】
本発明の更なる好ましい実施形態に係われば、第１のモータは、ロボットの手首部の支持キャリッジ上に設けられているというよりは、傾動ハウジング内に全体的に収納されている。本発明の他の好ましい実施形態に係われば、第１のギアアセンブリは、ロボットの手首部の支持キャリッジ上に設けられているというよりは、傾動ハウジング内に全体的に収納されている。このような構成の利点は、ハウジングが、ロボットのアーム部から急速かつ容易に取り外され、この中で全体的に置き換えられ得ることである。本発明の他の更なる好ましい実施形態に係われば、少なくとも１つのモータが、小型のサーボモータである。
【００１５】
本発明は、また、第１の軸を中心に回転するように配置された傾動ハウジングを備え、更に、この傾動ハウジングが前記第１の軸を中心にして回転するようにさせる第１のモータ及び第１のギアアセンブリを備えている、ロボットのアーム部のためのロボットの手首部を構成する方法に関する。この方法は、第１のギアアセンブリを、これの出力シャフトが第１の軸と同軸となるようにロボットの手首部の内部に取付ける工程と、第１のモータを、これの出力シャフトが第１の軸と同軸となるように取付ける工程と、更に、第１のモータの出力シャフトを第１のギアアセンブリの入力部を構成しているギアホイールと接続させる工程とを有している。
【００１６】
本発明に係われば、好ましい実施形態のいずれかに説明されているようなロボットの手首部は、溶接作業、組立作業、溶射作業、塗装作業、機械の手入れ（machine tending）、持ち上げ作業、ピッキング作業、包装作業、切断作業、研磨作業、艶出し作業、もしくは医療目的の作業などの所定の応用例で使用されるように意図された産業用ロボットの一部を構成している。本発明は、特に、ロボットのアーム部もしくはロボットの手首部が軽量で小さいか閉じられたスペース内で作動できなくてはならない応用例に適している。
【００１７】
本発明は、添付図面を参照しながら、例を挙げて説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、従来の６軸産業用ロボットを示している。このロボットは、基部２上に回転可能に設けられたスタンド１を有し、これによって、垂直軸Ａを中心に回転可能である。下方ロボットアーム部３が、軸４を中心とする回転を可能にするように、枢動可能に設けられている。この下方ロボットアーム部３は、ロボットの上方アーム部５を支持している。この上方アーム部は、軸６を中心とする回転を可能にするように、枢動可能に設けられている。上方アーム部５は、この上方アーム部の長軸と一致した軸Ｂを中心として回転可能である。この上方アーム部は、軸受ハウジング５ａ内に軸支され、モータ５ｂが、軸受ハウジングの近くに配置されており、上方アーム部５の回転を駆動させる。
【００１９】
上方アーム部は、これの先端部で、ロボットの手首部７を支持している。このロボットの手首部は、上方アーム部５の長軸Ｂに直交した軸Ｃを中心として回転可能な傾動ハウジング８を有している。この傾動ハウジングは、ツール支持部９を駆動する駆動ユニットを収納している。このツール支持部９は、軸Ｃに直交した軸Ｄを中心として回転する。このツール支持部９に、ロボットツールか他の望ましい付属物が装着される。
【００２０】
本発明の産業用ロボットは、図１に概略的に図示されているロボットのような６軸産業用ロボットに限定されないが、垂直ロボット、水平ロボット、もしくは、ガントリーロボットなどの何らかのタイプの産業用ロボットで使用されるように意図されている。
【００２１】
図２は、傾動ハウジング８が枢動可能に間に設けられている２つの二股部材を備えている支持キャリッジを有しているロボットの手首部７の拡大図を示している。傾動ハウジングには、回転可能なツール支持部９が設けられている。ロボットの手首部は、小型のサーボモータなどの第１のモータ１０と、同軸差動減速ユニットのような第１のギアアセンブリ１１とを有している。そのような第１のギアアセンブリによって、非常に小さく軽量の機械ユニットを用いて著しい減速率を果たすことが可能である。第１のモータと第１のギアアセンブリとによって傾動ハウジングが、ロボットアーム部５の長軸に直交した軸Ｃを中心として回転される。
【００２２】
ロボットの手首部７は、また、第２のモータを有し、これの出力シャフト１３が第２のギアアセンブリ１４を駆動し、そして、この第２のギアアセンブリ１４が、軸Ｃに直交した軸Ｄを中心として回転可能なように配置されたツール支持部９を駆動する。第１のモータ１０は、これの出力シャフト１５が、軸Ｃと同軸となり、第１のギアアセンブリ１１の入力部を構成しているギアホイールを直接的に駆動するような配置にされるように、横方向に配置されている。第２のモータ１２は、傾動ハウジングの長さを最小限に抑えるように、第１のモータ１０の出力シャフト１５の近くに位置されている。サーボモータには、エラー検出フィードバックを利用してモータの機能を補正するために使用される幾つかの装置が設けられている（図示されず）。
【００２３】
図３は、ロボットの手首部を示しており、ここでは、第２のモータ１２が、第１のモータのマントルの近くに位置されている。この配置構成は、図２に示されている実施形態よりもロボットの手首部７の幅を狭くしているが、かくして、傾動ハウジング８の長さは若干増されている。ロボットの手首部の空間的なディメンションは、特定の応用例に合わせて望み通りに最適にされ得る。この図では、第１のモータ１０は、傾動ハウジング８内に全体的に収納されているが、前の図では、第１のモータは、２つの二股部材のうちの１つに設けられ、傾動ハウジング中へと延びている。両図（図２及び３）において、第１のギアアセンブリは、二股部材のうちの１つに設けられ、傾動ハウジング中へと延びている。
【００２４】
本発明の所定の好ましい特徴のみが示され、説明されてきたが、当分野の当業者には、多くの修正例及び変型例が明らかであろう。かくして、本発明のこのような全ての修正例と変形例とが請求項の範囲内に収まることが理解されるだろう。
【００２５】
例えば、当分野の当業者は、第１及び第２のモータが、例として挙げた２つの配置に加えて、ロボットの手首部並びに／もしくは傾動ハウジングの内部で互いに対してより多くの配置で置かれ得ることを理解するだろう。そうした配置は、ロボットのユーザの要求に応じて選択される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の６軸産業用ロボットを示している。
【図２】本発明の１つの好ましい実施形態に関わるロボットの手首部を示している。
【図３】本発明の第２の好ましい実施形態に関わるロボットの手首部を示している。
【図１】
2006500229.tif 000003
【図２】
2006500229.tif 000004
【図３】
2006500229.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月16日(2004.7.16)
【手続補正１】
【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】
第１の軸（Ｃ）を中心として回転するように配置された傾動ハウジング（８）を具備し、更に、ツール支持部（９）と、前記傾動ハウジング（８）が軸（Ｃ）を中心として回転するようにさせる第１のモータ（１０）及び第１のギアアセンブリ（１１）とを具備し、そして、前記第１のモータ（１０）の出力シャフト（１５）が、前記第１の軸（Ｃ）と同軸となるように配置されている、ロボットのアーム部（５）のためのロボットの手首部（７）において、前記ツール支持部（９）を駆動させるように配置された第２のモータ（１２）が、手首部内の第１のモータ（１０）の近くに配置されていることを特徴とするロボットの手首部。
【請求項２】
第１のモータの前記出力シャフトは、第１のギアアセンブリ（１１）の入力部を構成しているギアホイールを直接的に駆動するように配置されていることを特徴とする、請求項１のロボットの手首部。
【請求項３】
前記第２のモータ（１２）と第２のギアアセンブリ（１４）とを更に具備し、これら第２のモータと第２のギアアセンブリとは、前記ツール支持部（９）を駆動し、このツール支持部は、第１の軸（Ｃ）に対して所定角度を有する第２の軸（Ｄ）を中心として回転可能なように配置され、そして、第２のモータ（１２）の前記出力シャフト（１３）が、第２のギアアセンブリ（１４）の入力部を構成しているギアホイールを直接的に駆動するように配置されていることを特徴とする、請求項１もしくは２のロボットの手首部。
【請求項４】
第２のモータ（１２）の前記出力シャフト（１３）は、前記第２の軸（Ｄ）と同軸となるように配置されていることを特徴とする、請求項３のロボットの手首部。
【請求項５】
前記第２のモータ（１２）は、第１のモータ（１０）の前記出力シャフト（１５）近くに位置されていることを特徴とする、請求項３もしくは４のロボットの手首部。
【請求項６】
前記第２のモータ（１２）は、前記第１のモータ（１０）のマントル近くに位置されていることを特徴とする、請求項３もしくは４のロボットの手首部。
【請求項７】
前記第１のモータ（１０）は、ハウジング（８）内に全体的に収納されていることを特徴とする、前記全ての請求項のうちのいずれか１のロボットの手首部。
【請求項８】
前記第１のギアアセンブリ（１１）は、ハウジング（８）内に全体的に収納されていることを特徴とする、前記全ての請求項のうちのいずれか１つのロボットの手首部。
【請求項９】
少なくとも１つの前記モータ（１０、１２）は、小型のサーボモータであることを特徴とする、前記全ての請求項のうちのいずれか１つのロボットの手首部。
【請求項１０】
前記全ての請求項のうちのいずれか１つのロボットの手首部（７）を具備していることを特徴とするロボット。
【請求項１１】
前記請求項１乃至９のいずれか１つのロボットの手首部（７）を具備していることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項１２】
第１の軸（Ｃ）を中心として回転するように配置された傾動ハウジング（８）を具備し、更に、ツール支持部（９）と、前記傾動ハウジング（８）が第１の軸（Ｃ）を中心に回転するようにさせる第１のモータ（１０）及び第１のギアアセンブリ（１１）とを具備している、ロボットのアーム部（８）のためのロボットの手首部（７）を構成する方法において、第１のギアアセンブリ（１１）を、これの出力シャフトが第１の軸（Ｃ）と同軸となるようにロボットの手首部内部に取付けることと、第１のモータ（１０）を、これの出力シャフト（１５）が第１の軸（Ｃ）と同軸となるように取付けることと、第１のモータの出力シャフト（１５）を、第１のギアアセンブリ（１１）の入力部を構成しているギアホイールに接続させることと、ツール支持部（９）を駆動させるための第２のモータを、第１のモータ（１０）の近くに取付けることとを具備していることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記第１のモータ（１０）は、前記傾動ハウジング（８）内に全体的に収納されていることを特徴とする、請求項１１の方法。
【請求項１４】
前記第１のギアアセンブリ（１１）は、傾動ハウジング（８）内に全体的に収納されていることを特徴とする、請求項１２もしくは１３の方法。
【請求項１５】
第２のモータ（１２）が、ロボットの手首部内で出力シャフト（１５）か第１のモータ（１０）のマントルかの近くに収納されていることを特徴とする、請求項１２乃至１４のいずれか１つの方法。
【請求項１６】
軽量で小型のロボットの手首部（７）が必要とされる全ての応用例における、前記請求項１乃至９のいずれか１つのロボットの手首部と、請求項１０のロボットのアーム部と、請求項１１の産業用ロボットとの使用。
【国際調査報告】
2006500229.tif 000006
2006500229.tif 000007
2006500229.tif 000008