JP4270041B2

JP4270041B2 - Robot wrist device and robot equipped with the same

Info

Publication number: JP4270041B2
Application number: JP2004186619A
Authority: JP
Inventors: 洋一本村; 寿之河野; 裕光赤江
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2024-06-24
Also published as: JP2006007355A

Description

本発明は、産業用ロボットおよびヒューマノイドロボット等のロボットに適用可能な手首装置に関する。 The present invention relates to a wrist device applicable to robots such as industrial robots and humanoid robots.

従来のロボットの手首装置は、駆動モータ、減速機、プーリ、歯車等を組み合わせて構成している。
１つの例として、図２に従来の手首装置の断面図を示す（特許文献１参照）。
特開２００３−１３６４６２号公報 A conventional robot wrist device is configured by combining a drive motor, a speed reducer, a pulley, a gear, and the like.
As an example, FIG. 2 shows a cross-sectional view of a conventional wrist device (see Patent Document 1).
JP 2003-136462 A

図において、５１は上部アーム、５２は手首基台、５３は手首揺動体、５４は手首フランジ、５５はスポット溶接ガン、５６は中間部材、５７は溶接ケーブル、５８は第１の固定部部材、５９は第２の固定部材、６０、６１、６２、６３、６４はクランプ、６５は案内部材、６６は手首第１軸、６７は手首第２軸、６８は手首第３軸である。
この構成では、手首装置は、回転軸２つとベント軸の３軸構成である。
アームの先端に備えられた手首部の先端にエンドエフェクタを取り付け、前記エンドエフェクタに動力または信号または材料を供給するケーブル等を前記アームから前記エンドエフェクタまで配設した産業用ロボットにおいて、前記エンドエフェクタを中間部材を介して前記手首部に固定され、前記中間部材は、前記手首に直接取り付けられる第１のフランジと、前記第１のフランジに平行であって所定の間隔を空けて配置され前記エンドエフェクタに直接取り付けられる第２のフランジと、前記第１および第２のフランジの中心から離れた位置にあって前記第１および前記第２のフランジを連結する２つの部材を左右対称に配置したクランクシャフト状とするものである。
また、前記手首部に、前記アームの長さ方向の軸回りに回転する手首基台と前記手首台に取り付けられて前記手首台と一体に回転する固定部材を備え、前記ケーブル等を前記アームにクランプして、前記アームに前記アームの長さ方向の軸周りに巻きつけ、更に、Ｕ字形に曲げて向きを変え、前記アームに逆方向に巻きつけ前記固定部材にクランプし、更に前記エンドエフェクタまで延設するものである。
また、前記ケーブル等を２つの部分に分け、前記２つの部分は前記固定部材に取り付けられたコネクタで結合するものである。
また、前記ケーブル等の前記アームに巻き回された部分を円筒部材で覆うものである。
このように、エンドエフェクタ用ケーブル等が、上部アームおよび、手首に沿って配設されているので、ケーブル等と周辺機器等の干渉を防止することができ、また前記干渉によるケーブル等の損傷を防止することができる。
また、前記上部アームに対する前記ケーブル等の動きは、一定の空間に限定されるので、オフラインティーチング等のシミュレーションにおいて、前記ケーブル等と周辺機器との干渉をチェックすることが容易になる。 In the figure, 51 is an upper arm, 52 is a wrist base, 53 is a wrist rocking body, 54 is a wrist flange, 55 is a spot welding gun, 56 is an intermediate member, 57 is a welding cable, 58 is a first fixing member, 59 is a second fixing member, 60, 61, 62, 63 and 64 are clamps, 65 is a guide member, 66 is a wrist first axis, 67 is a wrist second axis, and 68 is a wrist third axis.
In this configuration, the wrist device has a three-axis configuration including two rotation shafts and a vent shaft.
An industrial robot in which an end effector is attached to a tip of a wrist provided at a tip of an arm, and a cable or the like for supplying power, a signal, or a material to the end effector is arranged from the arm to the end effector. The intermediate member is fixed to the wrist through an intermediate member, and the intermediate member is disposed at a predetermined interval parallel to the first flange and a first flange attached directly to the wrist. A crank that has a second flange that is directly attached to the effector, and two members that are located away from the centers of the first and second flanges and that connect the first and second flanges symmetrically. It is a shaft.
The wrist includes a wrist base that rotates about an axis in a length direction of the arm and a fixing member that is attached to the wrist base and rotates integrally with the wrist base, and the cable and the like are attached to the arm. Clamp and wrap around the arm in the longitudinal direction of the arm, bend it into a U shape, change the direction, wrap around the arm in the opposite direction, clamp to the fixing member, and further end the effector It will extend to.
Further, the cable or the like is divided into two parts, and the two parts are coupled by a connector attached to the fixing member.
Moreover, the part wound by the said arms, such as the said cable, is covered with a cylindrical member.
As described above, the end effector cable and the like are arranged along the upper arm and the wrist, so that interference between the cable and the peripheral device can be prevented, and damage to the cable and the like due to the interference can be prevented. Can be prevented.
In addition, since the movement of the cable and the like with respect to the upper arm is limited to a certain space, it is easy to check the interference between the cable and the peripheral device in a simulation such as offline teaching.

しかしながら、従来の手首装置においては、装置を構成する駆動モータ、減速機、フレーム等の形状および配置方法によっては、手首部の寸法、特に、手首軸径寸法が大きくなり、作業性が悪くなるとともに、外観上、違和感を与えるという問題があった。
また、手首装置の先端側に配置されるグリッパや各種センサ類および手首装置モータの配線に関して、手首２軸動作に対応するように手首装置の周辺部に配線を施すため、手首部の実質的な寸法が大きくなり、作業性および外観が悪くなるという問題があった。
また、人の手首に類似した軸構成にして作業性、制御性を良くするためには、回転軸および直交する２つの軸を持つ手首装置が好ましい。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、回転軸および直交する２つの回転軸の計３軸を持つロボットの手首装置を、ケーブル配線も含めて、小型で、特に、手首軸径寸法が小さく、外観上もスマートな手首装置を提供することを目的とする。 However, in the conventional wrist device, depending on the shape and arrangement method of the drive motor, the speed reducer, the frame and the like constituting the device, the size of the wrist portion, in particular, the wrist shaft diameter is increased, and the workability is deteriorated. There was a problem that the appearance was uncomfortable.
In addition, regarding the wiring of the gripper and various sensors arranged on the tip side of the wrist device and the wrist device motor, since the wiring is applied to the peripheral portion of the wrist device so as to correspond to the wrist biaxial operation, the wrist portion is substantially There is a problem that the size is increased, and workability and appearance are deteriorated.
In order to improve the workability and controllability with a shaft configuration similar to that of a human wrist, a wrist device having a rotation axis and two orthogonal axes is preferable.
The present invention has been made in view of such problems. A wrist device for a robot having a total of three axes of a rotation axis and two orthogonal rotation axes, including cable wiring, is small, and in particular, a wrist. An object of the present invention is to provide a wrist device having a small shaft diameter and a smart appearance.

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。
請求項１に記載の発明は、ロボットの手首装置に係るもので、回転軸とこれと直交するベント第１軸とベント第２軸の３軸から成るロボットの手首装置において、前記回転軸（１）は中空タイプの回転軸用アクチュエータ（２）によって駆動され、回転部を通過するケーブル（３）を前記回転軸用アクチュエータ中空部（４）の中に配線し、前記ベント第１軸は、ベント第１軸可動子（５）を両側に配置したベント第１軸固定側フレーム（６）とベント第１軸支持側フレーム（７）とで支持し、該ベント第１軸固定側フレーム（６）上にベント第１軸用駆動モータ（８）を手首装置中心軸からオフセットした位置に取付け、該オフセットによってできた空間にケーブル接続コネクタ（１３）を配置し、前記ベント第１軸用駆動モータ（８）の出力軸とベント第１軸駆動用減速機（９）に取付けたプーリ（１０）と該プーリ（１０）に掛けるベルト（１１）を前記ベント第１軸固定側フレーム（６）の外側に配置して成り、
ベント第１軸回転軸（１５）の動作は、ベント第１軸固定側フレーム（６）に取付けたベント第１軸用駆動モータ（８）の出力をプーリ（１０）およびベルト（１１）を介してベント第１軸駆動用減速機（９）に入力することにより、前記第１軸用駆動モータ（８）の回転に伴い、前記ベント第１軸可動子（５）および前記ベント第２軸ベース（１６）が前記ベント第１軸回転軸（１５）の回りに回転動作して成り、
ベント第２軸は、前記ベント第１軸駆動用減速機（９）の出力軸に固定したベント第２軸ベース（１６）上に、ベント第２軸駆動用モータ（１７）とベント第２軸駆動用減速機（１８）を直結したもので構成し、その周囲に球形であるベント第１軸可動子カバー（１９）を取付け、前記ベント第２軸駆動用減速機（１８）の外周部に配置した軸受（２１）を用いて固定することによってベント第２軸出力軸フレーム（２０）を片持ち構造のフレームにし、かつ、前記ベント第２軸出力軸フレーム（２０）を前記ベント第１軸用駆動モータ（８）と反対側に配置し、前記ベント第２軸出力軸フレーム（２０）の外側に取付けるベント第２軸フレームカバー（２２）の外形を曲線で形成し、該カバー（２２）によって、前記ベント第２軸出力軸フレーム（２０）に取付けられるグリッパ（２３）とセンサ（２４）のケーブルをクランプして成り、
前記ベント第２軸回転軸（１４）の動作は、前記ベント第２軸駆動用減速機（１８）に直結したベント第２軸駆動用モータ（１７）の回転に伴い、前記ベント第２軸駆動用減速機（１８）の出力軸に固定した前記ベント第２軸出力軸フレーム（２０）が前記ベント第２軸回転軸（１４）の回りに回転動作するものである。
請求項２に記載の発明は、ロボットに係るもので、回転軸と、ベント第１軸およびベント第２軸の２つのベント軸と、によって構成したロボットの手首装置を有するロボットにおいて、前記手首装置を、請求項１記載のロボットの手首装置で構成することを特徴としている。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 relates to a wrist device for a robot. In the wrist device for a robot comprising a rotation axis, a vent first axis orthogonal to the rotation axis, and a vent second axis, the rotation axis (1 ) Is driven by a hollow type rotating shaft actuator (2), and a cable (3) passing through the rotating portion is wired in the rotating shaft actuator hollow portion (4). The first shaft movable element (5) is supported by a vent first shaft fixed side frame (6) and a vent first shaft support side frame (7) arranged on both sides, and the vent first shaft fixed side frame (6). A vent first shaft drive motor (8) is attached to a position offset from the wrist device central axis, and a cable connection connector (13) is disposed in a space formed by the offset, and the vent first shaft drive motor ( 8) A pulley (10) attached to a force shaft and a vent first shaft drive speed reducer (9) and a belt (11) to be hung on the pulley (10) are arranged outside the vent first shaft fixed side frame (6). And
The operation of the bent first shaft rotating shaft (15) is performed by using the output of the vent first shaft drive motor (8) attached to the bent first shaft fixed frame (6) via the pulley (10) and the belt (11). When the first shaft drive motor (8) is rotated by inputting to the vent first shaft drive speed reducer (9), the vent first shaft mover (5) and the vent second shaft base are rotated. (16) is configured to rotate around the bent first shaft rotation axis (15),
The vent second shaft has a vent second shaft drive motor (17) and a vent second shaft on a vent second shaft base (16) fixed to the output shaft of the vent first shaft drive speed reducer (9). A drive speed reducer (18) is directly connected, and a spherical bent first shaft mover cover (19) is attached around the drive speed reducer (18), and is attached to the outer periphery of the vent second shaft drive speed reducer (18). The bent second shaft output shaft frame (20) is made into a cantilevered frame by fixing using the arranged bearing (21), and the vent second shaft output shaft frame (20) is made into the vent first shaft. An outer shape of a bent second shaft frame cover (22) disposed on the opposite side of the drive motor (8) and attached to the outside of the bent second shaft output shaft frame (20) is formed by a curve, and the cover (22) By means of the vent second shaft output shaft shaft, Made by clamping the cable gripper attached to over arm (20) (23) and the sensor (24),
The operation of the bent second axis rotating shaft (14) is driven by the vent second axis driving in accordance with the rotation of the vent second axis driving motor (17) directly connected to the vent second axis driving speed reducer (18). The vent second shaft output shaft frame (20) fixed to the output shaft of the speed reducer (18) rotates around the vent second shaft rotation shaft (14).
The invention according to claim 2 relates to a robot, wherein the wrist device includes a wrist device of a robot constituted by a rotary shaft and two vent shafts, a vent first shaft and a vent second shaft. Is constituted by the wrist device of the robot according to claim 1.

請求項１に記載の発明によると、
（１）回転軸（１）が中空タイプの回転軸用アクチュエータ（２）によって駆動され、回転部を通過するケーブル（３）を前記回転軸用アクチュエータ中空部（４）の中に配線したことにより、回転軸動作時の配線スペースを小さくすることができるとともに外観をスマートにすることができる。
（２）ベント第１軸回転軸（１５）が、ベント第１軸可動子（５）を両側に配置したベント第１軸固定側フレーム（６）と、ベント第１軸支持側フレーム（７）で支持し、かつ、ベント第１軸固定側フレーム（６）上に、ベント第１軸用駆動モータ（８）を手首装置中心軸からオフセットした位置に取付け、該オフセットによってできた空間にケーブル接続コネクタ（１３）を配置したので、これによって、ケーブル交換を容易にし、メンテナンス性が向上するとともに、回転軸用アクチュエータ中空部４への配線が可能となる。また、ベント第１軸用駆動モータ８とベント第１軸可動子５が干渉しない範囲で、手首装置軸方向寸法を小さく配置することが可能となる。
（３）ベント第１軸用駆動モータ（８）の出力軸とベント第１軸駆動用減速機（９）に取付けたプーリ（１０）と該プーリ（１０）に掛けるベルト（１１）が、ベント第１軸固定側フレーム（６）の外側に配置されたので、これによりメンテナンス性が良くなる。
（４）ベント第１軸可動子（５）とベント第１軸支持側フレーム（７）の間に空間を確保するとともに、第１軸支持側フレーム（７）の外形を曲線で形成したので、これによって手首外径寸法が小さく外観がスマートに見え、さらに、ケーブル配線におけるクランプやガイドの役割を果たすことができるようになる。
（５）ベント第１軸回転軸（１５）の動作が、ベント第１軸固定側フレーム（６）に取付けたベント第１軸用駆動モータ（８）の出力をプーリ（１０）およびベルト（１１）を介してベント第１軸駆動用減速機（９）に入力することにより、第１軸用駆動モータ（８）の回転に伴い、ベント第１軸可動子（５）およびベント第２軸ベース（１６）がベント第１軸回転軸（１５）の回りに回転動作し、
（６）ベント第２軸をベント第１軸駆動用減速機（９）の出力軸に固定したベント第２軸ベース（１６）上に、ベント第２軸駆動用モータ（１７）とベント第２軸駆動用減速機（１８）を直結したもので構成し、その周囲に球形であるベント第１軸可動子カバー（１９）を取付けたので、このことにより、手首装置の３つの軸（回転軸、ベント第１軸、ベント第２軸）が任意に動作した際に、２軸直交部は、外観として球形であるイメージを与えることができる。
（７）ベント第２軸出力軸フレーム（２０）がベント第２軸駆動用減速機（１８）の外周部に配置した軸受（２１）を用いて固定することによって片持ち構造のフレームにしたので、これによって、省スペースでありながら必要な剛性を確保できる。
（８）ベント第２軸出力軸フレーム（２０）をベント第１軸用駆動モータ（８）と反対側に配置したので、これによってベント第１軸動作時のベント第１軸用駆動モータ８とベント第２軸出力軸フレーム２０の干渉は避けられる。
（９）、ベント第２軸出力軸フレーム（２０）の外側に取付けるベント第２軸フレームカバー（２２）の外形を曲線で形成したので、これによって手首外径寸法が小さく外観がスマートに見える。
（１０）カバー（２２）によって、ベント第２軸出力軸フレーム（２０）に取付けられるグリッパ（２３）とセンサ（２４）のケーブルをクランプしたので、ベント第２軸動作時のケーブル可動領域を小さくすることができる。 According to the invention of claim 1,
(1) The rotating shaft (1) is driven by the hollow type rotating shaft actuator (2), and the cable (3) passing through the rotating portion is wired in the rotating shaft actuator hollow portion (4). In addition, it is possible to reduce the wiring space during the rotation axis operation and to make the appearance smart.
(2) The vent first shaft rotating shaft (15) has a vent first shaft fixed side frame (6) in which vent first shaft movers (5) are arranged on both sides, and a vent first shaft support side frame (7). The vent first shaft drive motor (8) is mounted on the vent first shaft fixed side frame (6) at a position offset from the wrist device central axis, and the cable is connected to the space created by the offset. Since the connector (13) is disposed, this facilitates cable replacement, improves maintenance, and enables wiring to the rotary shaft actuator hollow portion 4. Further, it is possible to arrange the wrist device axial dimension small in a range where the vent first shaft drive motor 8 and the vent first shaft movable element 5 do not interfere with each other.
(3) The output shaft of the vent first shaft drive motor (8), the pulley (10) attached to the vent first shaft drive speed reducer (9), and the belt (11) hung on the pulley (10) Since the first shaft fixed side frame (6) is disposed outside, this improves the maintainability.
(4) Since the space between the vent first shaft movable element (5) and the vent first shaft support side frame (7) is secured, and the outer shape of the first shaft support side frame (7) is formed with a curve, As a result, the outer diameter of the wrist is small and the appearance looks smart, and further, it can serve as a clamp or guide in cable wiring.
(5) The operation of the vent first shaft rotating shaft (15) is performed by using the output of the vent first shaft drive motor (8) attached to the vent first shaft fixed side frame (6) as the pulley (10) and the belt (11 ) To the vent first shaft drive speed reducer (9), the vent first shaft mover (5) and the vent second shaft base with the rotation of the first shaft drive motor (8). (16) rotates around the vent first axis rotation axis (15),
(6) On the vent second shaft base (16) in which the vent second shaft is fixed to the output shaft of the vent first shaft drive speed reducer (9), the vent second shaft drive motor (17) and the vent second Since the shaft drive speed reducer (18) is directly connected, and the bent first shaft movable element cover (19) having a spherical shape is attached to the periphery thereof, the three shafts (rotating shafts) of the wrist device are thereby obtained. When the vent first axis and the vent second axis) are arbitrarily operated, the two-axis orthogonal portion can give an image having a spherical shape as an appearance.
(7) Since the bent second shaft output shaft frame (20) is fixed by using the bearing (21) arranged on the outer peripheral portion of the vent second shaft driving speed reducer (18), the cantilevered frame is obtained. As a result, the required rigidity can be ensured while saving space.
(8) Since the vent second shaft output shaft frame (20) is disposed on the side opposite to the vent first shaft drive motor (8), the vent first shaft drive motor 8 during the vent first shaft operation Interference of the bent second shaft output shaft frame 20 can be avoided.
(9) Since the outer shape of the bent second shaft frame cover (22) attached to the outside of the bent second shaft output shaft frame (20) is formed with a curve, the outer diameter of the wrist is small and the appearance looks smart.
(10) Since the cable of the gripper (23) and the sensor (24) attached to the vent second shaft output shaft frame (20) is clamped by the cover (22), the cable movable area during the vent second shaft operation is reduced. can do.

請求項２に記載の発明によると、回転軸と、ベント第１軸およびベント第２軸の２つのベント軸と、によって構成したロボットの手首装置を有するロボットにおいて、前記手首装置を、請求項１記載のロボットの手首装置で構成するので、作業性、制御性がよく、また、手首外径寸法が小さく外観がスマートに見えるという効果がある。 According to the second aspect of the present invention, in the robot having the wrist device of the robot constituted by the rotating shaft and the two bent shafts of the vent first shaft and the vent second shaft, the wrist device is the first device. Since it comprises the wrist device of the described robot, there are effects that workability and controllability are good, and the wrist outer diameter is small and the appearance looks smart.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１および図２は、本発明に係るロボット手首装置の断面を示す図で、図１はその縦断面図、図２はその横断面図である。
両図から判るように、本発明に係る手首装置は、回転軸、およびこれと直交するベント第１軸、ベント第２軸の３軸構成とから成っている。
図において、１は回転軸、２は回転軸用アクチュエータ、３はケーブル、４は回転軸用アクチュエータ中空部、５はベント第１軸可動子、６はベント第１軸固定側フレーム、７はベント第１軸支持側フレーム、８はベント第１軸用駆動モータ、９はベント第１軸駆動用減速機、１０はプーリ、１１はベルト、１２はプーリ部カバー、１３はケーブル接続コネクタ、１４はベント第２軸回転軸、１５はベント第１軸回転軸、１６はベント第２軸ベース、１７はベント第２軸駆動用モータ、１８はベント第２軸駆動用減速機、１９はベント第１軸可動子カバー、２０はベント第２軸出力軸フレーム、２１は軸受、２２はベント第２軸フレームカバー、２３はグリッパ、２４はセンサである。 1 and 2 are views showing a cross section of a robot wrist device according to the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view thereof, and FIG. 2 is a transverse sectional view thereof.
As can be seen from both the drawings, the wrist device according to the present invention comprises a rotating shaft and a three-axis configuration of a vent first shaft and a vent second shaft orthogonal to the rotating shaft.
In the figure, 1 is a rotation shaft, 2 is a rotation shaft actuator, 3 is a cable, 4 is a rotation shaft actuator hollow portion, 5 is a vent first shaft movable element, 6 is a vent first shaft fixed side frame, and 7 is a vent. 1st axis support side frame, 8 is a vent 1st axis drive motor, 9 is a vent 1st axis drive speed reducer, 10 is a pulley, 11 is a belt, 12 is a pulley cover, 13 is a cable connector, 14 is Bent second shaft rotation shaft, 15 is a vent first shaft rotation shaft, 16 is a vent second shaft base, 17 is a vent second shaft drive motor, 18 is a vent second shaft drive speed reducer, and 19 is a vent first shaft. A shaft movable element cover, 20 is a vent second shaft output shaft frame, 21 is a bearing, 22 is a vent second shaft frame cover, 23 is a gripper, and 24 is a sensor.

回転軸１の駆動には、中空タイプの回転軸用アクチュエータ２を用いる。回転部を通過するケーブル３は、回転軸用アクチュエータ中空部４の中に配線することにより、回転軸動作時の配線スペースを小さくすることができるとともに外観をスマートにすることができる。 A hollow type rotary shaft actuator 2 is used to drive the rotary shaft 1. By wiring the cable 3 passing through the rotating portion in the rotating shaft actuator hollow portion 4, the wiring space during operation of the rotating shaft can be reduced and the appearance can be made smart.

ベント第１軸については、ベント第１軸可動子５を両側に配置したベント第１軸固定側フレーム６、ベント第１軸支持側フレーム７で支持する構造とし、ベント第１軸固定側フレーム６上に、ベント第１軸用駆動モータ８を手首装置中心軸からオフセットした位置に取付ける。
ベント第１軸用駆動モータ８の出力軸とベント第１軸駆動用減速機９に取付けたプーリ１０とそれに掛けるベルト１１は、ベント第１軸固定側フレーム６の外側に配置することによりメンテナンス性を良くする。
ベント第１軸固定側フレーム６とプーリ１０の寸法関係から、その外側に取付けるプーリ部カバー１２の形状は、手首軸直交断面において手首軸を中心とする円形に形成することができるため手首径寸法が小さく外観がスマートに見える。
また、ベント第１軸用駆動モータ８を手首装置の軸中心からオフセットしたことによってできた空間に、ケーブル接続コネクタ１３を配置することによって、ケーブル交換を容易にし、メンテナンス性が向上するとともに、回転軸用アクチュエータ中空部４への配線が可能となる。
また、ベント第１軸用駆動モータ８とベント第１軸可動子５が干渉しない範囲で、手首装置軸方向寸法を小さく配置することが可能となる。 The vent first shaft has a structure in which the vent first shaft movable element 5 is supported by a vent first shaft fixed side frame 6 and a vent first shaft support side frame 7 arranged on both sides, and the vent first shaft fixed side frame 6 is supported. The vent first shaft drive motor 8 is attached to a position offset from the wrist device central axis.
The output shaft of the vent first shaft drive motor 8, the pulley 10 attached to the vent first shaft drive speed reducer 9, and the belt 11 applied to the pulley 10 are arranged on the outside of the vent first shaft fixed side frame 6 so as to maintain. To improve.
Because of the dimensional relationship between the bent first shaft fixed side frame 6 and the pulley 10, the shape of the pulley portion cover 12 attached to the outside thereof can be formed in a circle centered on the wrist axis in the wrist axis orthogonal cross section, so that the wrist diameter dimension. Is small and looks smart.
In addition, by arranging the cable connection connector 13 in a space formed by offsetting the vent first axis drive motor 8 from the axis center of the wrist device, the cable can be easily exchanged, the maintainability is improved, and the rotation is performed. Wiring to the shaft actuator hollow portion 4 becomes possible.
Further, it is possible to arrange the wrist device axial dimension small in a range where the vent first shaft drive motor 8 and the vent first shaft movable element 5 do not interfere with each other.

ベント第１軸可動子５とベント第１軸支持側フレーム７の間には空間を確保するとともに、第１軸支持側フレーム７の外形は、曲線で形成することによって手首外径寸法が小さく外観がスマートに見え、さらに、ケーブル配線におけるクランプやガイドの役割を果たすことができるようになる。
ケーブル３は、ベント第２軸回転軸１４の周りに配線することによって、ベント第１軸動作時のケーブル可動領域を小さくすることができ、第１軸支持側フレーム７によってガイドされるので外観上は、ケーブル３が見えない。
ベント第１軸の動作は、ベント第１軸固定側フレーム６に取付けたベント第１軸用駆動モータ８の出力をプーリ１０およびベルト１１を介してベント第１軸駆動用減速機９に入力することにより、第１軸用駆動モータ８の回転に伴い、ベント第１軸可動子５およびベント第２軸部がベント第１軸回転軸１５回りに回転動作する。 A space is secured between the bent first shaft movable element 5 and the bent first shaft support side frame 7, and the outer shape of the first shaft support side frame 7 is formed by a curved line so that the outer diameter of the wrist is small. Looks smart and can also act as a clamp or guide in cabling.
Since the cable 3 is wired around the bent second axis rotating shaft 14, the movable area of the cable during the operation of the bent first axis can be reduced and is guided by the first axis support side frame 7, so that the appearance is improved. Cannot see the cable 3.
In the operation of the vent first shaft, the output of the vent first shaft drive motor 8 attached to the vent first shaft fixed side frame 6 is input to the vent first shaft drive speed reducer 9 via the pulley 10 and the belt 11. As a result, as the first shaft drive motor 8 rotates, the vent first shaft movable element 5 and the vent second shaft portion rotate around the vent first shaft rotation shaft 15.

ベント第２軸については、ベント第１軸駆動用減速機９の出力軸に固定したベント第２軸ベース１６上に、ベント第２軸駆動用モータ１７とベント第２軸駆動用減速機１８を直結したものを配置し、その周囲には、球形であるベント第１軸可動子カバー１９を取付けるが、モータと減速機が直結のため、ベント第１軸可動子カバー１９の外径を小さくすることができる。このことにより、手首装置の３つの軸（回転軸、ベント第１軸、ベント第２軸）が任意に動作した際に、２軸直交部は、外観として球形であるイメージを与えることができる。
ベント第２軸出力軸フレーム２０は、ベント第２軸駆動用減速機１８の外周部に配置した軸受２１を用いて固定することによって、片持ち構造のフレームにする。よって、省スペースでありながら必要な剛性を確保できる。
なお、ベント第２軸出力軸フレーム２０はベント第１軸用駆動モータ８と反対側に配置するのでベント第１軸動作時のベント第１軸用駆動モータ８とベント第２軸出力軸フレーム２０の干渉は避けられる。ベント第２軸出力軸フレーム２０の外側に取付けるベント第２軸フレームカバー２２の外形は、曲線で形成することによって手首外径寸法が小さく外観がスマートに見える。
また、このカバーによって、ベント第２軸出力軸に取付けられるグリッパ２３やセンサ２４等のケーブルをクランプする。ケーブルは、ベント第２軸回転軸１４の周りに配線することによって、ベント第２軸動作時のケーブル可動領域を小さくすることができる。
ベント第２軸の動作は、ベント第２軸駆動用減速機１８に直結したベント第２軸駆動用モータ１７の回転に伴い、ベント第２軸駆動用減速機１８の出力軸に固定したベント第２軸出力軸フレーム２０がベント第２軸回転軸１４回りに回転動作する。 For the vent second shaft, a vent second shaft driving motor 17 and a vent second shaft driving speed reducer 18 are provided on a vent second shaft base 16 fixed to the output shaft of the vent first shaft driving speed reducer 9. A direct connection is arranged, and a spherical bent first-axis movable element cover 19 is attached around it, but since the motor and the speed reducer are directly connected, the outer diameter of the bent first-axis movable element cover 19 is reduced. be able to. Thus, when the three axes of the wrist device (the rotation axis, the vent first axis, and the vent second axis) are arbitrarily operated, the two-axis orthogonal portion can give an image that is spherical as an appearance.
The bent second shaft output shaft frame 20 is fixed to the outer periphery of the bent second shaft drive speed reducer 18 by using a bearing 21 to form a cantilevered frame. Therefore, necessary rigidity can be ensured while saving space.
Since the vent second shaft output shaft frame 20 is disposed on the opposite side of the vent first shaft drive motor 8, the vent first shaft drive motor 8 and the vent second shaft output shaft frame 20 during the vent first shaft operation. Interference is avoided. The outer shape of the vent second shaft frame cover 22 attached to the outside of the bent second shaft output shaft frame 20 is formed in a curved shape, so that the outer diameter of the wrist is small and the appearance looks smart.
Further, the cover clamps cables such as the gripper 23 and the sensor 24 attached to the vent second shaft output shaft. By laying the cable around the bent second axis rotating shaft 14, it is possible to reduce the cable movable area during the vent second axis operation.
The operation of the vent second shaft is performed in accordance with the rotation of the vent second shaft drive motor 17 directly connected to the vent second shaft drive speed reducer 18, with the vent second shaft fixed to the output shaft of the vent second shaft drive speed reducer 18. The biaxial output shaft frame 20 rotates around the bent second shaft rotational shaft 14.

中空構造のアクチュエータ、駆動モータ、減速機、プーリ、ベルトなどの構成要素を最適に配置し、軸動作に伴うケーブル可動領域が小さい経路にケーブルを配線し、ケーブルのクランプおよびガイドの役割を果たす外形が円形あるいは球形のフレームやカバーを採用することによって、回転軸および直交する２つの回転軸の計３軸を持つロボットの手首装置について、ケーブル配線も含めて、小型で、特に、手首軸径寸法が小さく、外観上もスマートな手首装置を実現できるので、人間の手首関節に近い３軸構成で軸径寸法が小さく操作性および作業性に優れたロボットの手首装置に適用できる。 Optimal arrangement of components such as hollow actuators, drive motors, reducers, pulleys, belts, etc. Cables are routed in a path with a small cable moving area due to axial movement, and they serve as cable clamps and guides By adopting a circular or spherical frame or cover, the wrist device of the robot with a total of 3 axes of rotation axis and two orthogonal rotation axes, including cable wiring, is small, especially the wrist shaft diameter dimension Therefore, it can be applied to a wrist device of a robot having a three-axis configuration close to a human wrist joint, a small shaft diameter, and excellent operability and workability.

本発明の実施例を示すロボットの手首装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the wrist apparatus of the robot which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示すロボットの手首装置の横断面図である。It is a cross-sectional view of a wrist device of a robot showing an embodiment of the present invention. 従来例を示すロボットの手首装置の断面図である。It is sectional drawing of the wrist apparatus of the robot which shows a prior art example.

Explanation of symbols

１回転軸
２回転軸用アクチュエータ
３ケーブル
４回転軸用アクチュエータ中空部
５ベント第１軸可動子
６ベント第１軸固定側フレーム
７ベント第１軸支持側フレーム
８ベント第１軸用駆動モータ
９ベント第１軸駆動用減速機
１０プーリ
１１ベルト
１２プーリ部カバー
１３ケーブル接続コネクタ
１４ベント第２軸回転軸
１５ベント第１軸回転軸
１６ベント第２軸ベース
１７ベント第２軸駆動用モータ
１８ベント第２軸駆動用減速機
１９ベント第１軸可動子カバー
２０ベント第２軸出力軸フレーム
２１軸受
２２ベント第２軸フレームカバー
２３グリッパ
２４センサ
５１上部アーム
５２手首基台
５３手首揺動体
５４手首フランジ
５５スポット溶接ガン
５６中間部材
５７溶接ケーブル
５８第１の固定部部材
５９第２の固定部材
６０、６１、６２、６３、６４クランプ
６５案内部材
６６手首第１軸
６７手首第２軸
６８手首第３軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2 Rotating shaft actuator 3 Cable 4 Rotating shaft actuator hollow part 5 Vent 1st axis mover 6 Vent 1st axis fixed side frame 7 Vent 1st axis support side frame 8 Vent 1st axis drive motor 9 Vent First shaft drive speed reducer 10 Pulley 11 Belt 12 Pulley cover 13 Cable connector 14 Vent second shaft rotary shaft 15 Vent first shaft rotary shaft 16 Vent second shaft base 17 Vent second shaft drive motor 18 Vent second 2-axis drive reducer 19 Vent first axis mover cover 20 Vent second axis output shaft frame 21 Bearing 22 Vent second axis frame cover 23 Gripper 24 Sensor 51 Upper arm 52 Wrist base 53 Wrist swinging body 54 Wrist flange 55 Spot welding gun 56 Intermediate member 57 Welding cable 58 First fixing member 59 Second fixing member Members 60,61,62,63,64 clamp 65 guide member 66 the wrist first axis 67 wrist second axis 68 third wrist axis

Claims

In a wrist device for a robot composed of a rotation axis and three axes of a bent first axis and a bent second axis perpendicular to the rotating axis,
The rotating shaft (1) is driven by a hollow type rotating shaft actuator (2), and a cable (3) passing through the rotating portion is wired in the rotating shaft actuator hollow portion (4).
The vent first shaft is supported by a vent first shaft fixed side frame (6) and a vent first shaft support side frame (7) in which a vent first shaft mover (5) is arranged on both sides, and the vent first shaft is supported. The vent first shaft drive motor (8) is mounted on the one-axis fixed side frame (6) at a position offset from the wrist device central axis, and the cable connector (13) is disposed in the space formed by the offset, The output shaft of the vent first shaft drive motor (8), the pulley (10) attached to the vent first shaft drive speed reducer (9), and the belt (11) hung on the pulley (10) are connected to the vent first shaft. Arranged outside the fixed side frame (6),
The operation of the bent first shaft rotating shaft (15) is performed by using the output of the vent first shaft drive motor (8) attached to the bent first shaft fixed frame (6) via the pulley (10) and the belt (11). When the first shaft drive motor (8) is rotated by inputting to the vent first shaft drive speed reducer (9), the vent first shaft mover (5) and the vent second shaft base are rotated. (16) is configured to rotate around the bent first shaft rotation axis (15),
The vent second shaft has a vent second shaft drive motor (17) and a vent second shaft on a vent second shaft base (16) fixed to the output shaft of the vent first shaft drive speed reducer (9). A drive speed reducer (18) is directly connected, and a spherical bent first shaft mover cover (19) is attached around the drive speed reducer (18), and is attached to the outer periphery of the vent second shaft drive speed reducer (18). The bent second shaft output shaft frame (20) is made into a cantilevered frame by fixing using the arranged bearing (21), and the vent second shaft output shaft frame (20) is made into the vent first shaft. An outer shape of a bent second shaft frame cover (22) disposed on the opposite side of the drive motor (8) and attached to the outside of the bent second shaft output shaft frame (20) is formed by a curve, and the cover (22) By means of the vent second shaft output shaft shaft, Made by clamping the cable gripper attached to over arm (20) (23) and the sensor (24),
The operation of the bent second axis rotating shaft (14) is driven by the vent second axis driving in accordance with the rotation of the vent second axis driving motor (17) directly connected to the vent second axis driving speed reducer (18). robots use reducer (18) of the vent second shaft output shaft frame fixed to the output shaft (20) and wherein the this is for rotational movement about said vent second shaft rotation axis (14) Wrist device.

A robot having a wrist device for a robot constituted by a rotary shaft and two vent shafts, a first bent shaft and a second bent shaft, wherein the wrist device is constituted by the wrist device of the robot according to claim 1. Characteristic robot.