特許 5965128 産業用ロボットの手首構造、及びその組付け方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5965128

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】産業用ロボットの手首構造、及びその組付け方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 17/02 20060101AFI20160721BHJP

【ＦＩ】

   B25J17/02 Z

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-237787(P2011-237787)

(22)【出願日】2011年10月28日

(65)【公開番号】特開2013-94860(P2013-94860A)

(43)【公開日】2013年5月20日

【審査請求日】2014年7月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷内 亮

(72)【発明者】

【氏名】出村 暢啓

【審査官】 臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２２１４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２２９８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２９０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１２１８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２５０９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３８０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４７７６２３２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アームの先端部に取付けられ、前記アームからその先端まで連続した通路を有する産業用ロボットの手首構造であって、
筒状に形成されている第１連結部材と、
前記第１連結部材の一方の開口端部に固定された環状の固定部材、及び前記固定部材の内側に回動可能に設けられた環状の第１回動部材を有する関節体と、
筒状に形成され、その内部空間が前記第１連結部材の内部空間と繋がるよう前記関節体の第１回動部材に締結されている第２連結部材と、
前記第１回動部材と前記第２連結部材とを締結する第１締結部材とを備え、
前記第１連結部材は、前記一方の開口部及びそれと異なる他方の開口部を両端部に夫々有し、且つ前記一方の開口部及びそれとは異なる他方の開口部の開口方向の成す角度が鈍角になるように形成され、
前記第１回動部材及び前記第２連結部材には、前記第１回動部材から前記第２連結部材に達する有底の第１通し孔が複数形成され、
前記複数の第１通し孔は、前記第２連結部材から所定方向に延びる軸線に沿って延在し、
前記第１連結部材は、前記複数の第１通し孔のうち一部の第１通し孔は、その軸線が前記他方の開口部内を通過するように前記他方の開口部から表出するよう形成され、且つ前記第２連結部材を前記第１連結部材に対して相対的に回動させることで前記複数の第１通し孔が順番に前記他方の開口部から表出するよう構成され、
前記第１締結部材は、前記第１通し孔に前記第１回動部材の他方の開口部から通されている、産業用ロボットの手首構造。

【請求項2】

前記第１回動部材の内側に回動可能に設けられている第２回動部材と、
筒状に形成され、その内部空間が前記第２連結部材の内部空間と繋がるよう前記第２連結部材に回動可能に設けられ、且つ前記第２回動部材に連動して回転する第３連結部材と、
前記第１回動部材及び前記第２回動部材を回動させるための回動駆動ユニットとを備え、
前記第１回動部材は、前記回動駆動ユニットからの動力が伝達される第１歯車部を有し、
前記第２回動部材は、前記回動駆動ユニットからの動力が伝達される第２歯車部を有し、
前記第１締結部材は、前記第１歯車部と前記第２歯車部との間に配置されている、請求項１に記載の産業用ロボットの手首構造。

【請求項3】

前記固定部材を前記第１連結部材に締結して固定する第２締結部材を備え、
前記第１連結部材は、前記他方の開口部を有する端部がアームの先端に取り付けられ、
前記固定部材及び前記第１連結部材には、前記固定部材から前記第１連結部材の一方の開口部に達する有底の第２通し孔が形成され、
前記第２連結部材は、前記第２通し孔を覆う被覆部を有している、請求項１又は２に記載の産業用ロボットの手首構造。

【請求項4】

アームの先端部に取付けられ、前記アームからその先端まで連続した通路を有する産業用ロボットの手首構造であって、筒状に形成されている第１連結部材と、前記第１連結部材の一方の開口端部に固定された環状の固定部材、及び前記固定部材の内側に回動可能に設けられた環状の第１回動部材を有する関節体と、筒状に形成され、その内部空間が前記第１連結部材の内部空間と繋がるよう前記関節体の第１回動部材に締結されている第２連結部材と、前記第１回動部材と前記第２連結部材とを締結する第１締結部材とを備え、前記第１連結部材は、前記一方の開口部及びそれと異なる他方の開口部を両端部に夫々有し、且つ前記一方の開口部及びそれとは異なる他方の開口部の開口方向の成す角度が鈍角になるように形成され、前記第１回動部材及び前記第２連結部材には、前記第１回動部材から前記第２連結部材に達する有底の第１通し孔が複数形成され、前記複数の第１通し孔は、前記第２連結部材から所定方向に延びる軸線に沿って延在し、前記第１連結部材は、前記複数の第１通し孔のうち一部の第１通し孔は、その軸線が前記他方の開口部内を通過するように前記他方の開口部から表出するよう形成され、且つ前記第２連結部材を前記第１連結部材に対して相対的に回動させることで前記複数の第１通し孔が順番に表出するよう構成され、前記第１締結部材は、前記第１通し孔に前記第１回動部材の他方の開口部から通されている産業用ロボットの手首構造の組付け方法において、
前記第１連結部材に固定された前記第１回動部材の第１通し孔に前記第１締結部材を通して前記第１回動部材と前記第２連結部材とを締結する締結工程と、
前記締結工程後に前記第１連結部材を前記アームの先端部に連結する連結工程とを有し、
前記締結工程では、前記第２連結部材を前記第１連結部材に対して相対回動させて前記複数の第１通し孔を順番に前記他方の開口部から表出させ、表出する前記第１通し孔に前記第１締結部材を順番に通して前記第１回動部材と前記第２連結部材とを締結するようになっている、産業用ロボットの手首構造の組付け方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アームの先端部に取付けられ、前記アームからその先端部まで連続した通路を有している産業用ロボットの手首構造、及びその組付け方法に関する。

【背景技術】

【0002】

産業ロボットでは、その自由度を向上させるべくアームの先端部に手首構造を介して塗装用ノズルや工具等のエンドエフェクタが設けられている。例えば、特許文献１に開示されている手首構造は、複数の筒状の関節部から成り、アームからエンドエフェクタまでホースやケーブル類等の線条体を通すための通路を有している。第１関節部は、一方の開口端部をアームの先端部に固定されている。第１関節部の他方の開口端部には、その内側に傘歯車が回動可能に設けられており、この傘歯車には、第２関節部の一方の開口端部がボルトによって締結されている。第２関節部は、傘歯車を回動させることにより第１関節部に対して相対的に回動するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−７３７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の手首構造では、傘歯車と第２関節部とを固定するボルトを通すための通し孔が第２関節部に形成されている。この通し孔は、第２関節部の外側に開口しており、ボルトを外側から挿入するようになっている。そのため、通し孔の開口が外側に表出しており、この開口から異物が入って通し孔の中に溜まることがある。特に、手首構造を塗装用ロボット等で使用する場合、跳ね返された塗料が前記外側に表出する開口から入ることがある。入った塗料は通し孔の中に溜まっていくのであるが、その溜まった塗料が作業中に飛散することがあり、飛散して製品に付着することで製品の品質低下を招く。このような品質低下を防ぐべく手首構造に付着した塗料を除去するべく手首構造の外周部を清掃するが、第２関節部の外周部に複数の開口が形成されていると清掃がしにくく、清掃時間が長くなる。

【0005】

そこで、本発明は、第２連結部材の外周部に形成される孔の中に溜まる異物を低減し、且つ第２連結部材の外周部の清掃を容易にすることができる産業用ロボットの手首構造を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の産業用ロボットの手首構造は、アームの先端部に取付けられ、前記アームからその先端まで連続した通路を有するものであって、筒状に形成されている第１連結部材と、前記第１連結部材の一方の開口端部に固定された環状の固定部材、及び前記固定部材の内側に回動可能に設けられた環状の第１回動部材を有する関節体と、筒状に形成され、その内部空間が前記第１連結部材の内部空間と繋がるよう前記関節体の第１回動部材に締結されている第２連結部材と、前記第１回動部材と前記第２連結部材とを締結する第１締結部材とを備え、前記第１回動部材及び前記第２連結部材には、前記第１回動部材から前記第２連結部材に達する有底の第１通し孔が形成され、前記第１締結部材は、前記第１通し孔に前記第１回動部材側から通されているものである。

【0007】

本発明に従えば、第１通し孔は、有底であり、且つ第１回動部材側から第一締結部材を通すようになっているので、第１通し孔の開口が第１連結部材の外側に表出しない。それ故、第２連結部材の外周部に第１締結部材を通すための孔を形成する必要がなくなり、第２連結部材の外周部に形成される孔の数を低減することができる。これにより、従来技術のように孔の中に異物が溜まるようなことを抑制することができ、また第２連結部材の外周部の清掃をしやすくすることができる。

【0008】

上記発明において、前記第１連結部材は、前記一方の開口部及びそれとは異なる他方の開口部の開口方向の成す角度が鈍角になるように形成され、前記第１回動部材及び第２連結部材には、複数の前記第１通し孔が形成され、前記複数の第１通し孔は、前記第２連結部材から所定方向に延在し、前記第１連結部材は、前記複数の第１通し孔のうち一部の第１通し孔だけが前記他方の開口部から前記所定方向に向かって表出するよう形成され、且つ前記第２連結部材を前記第１連結部材に対して相対的に回動させることで前記複数の第１通し孔が順番に表出するよう構成されていることが好ましい。

【0009】

上記構成に従えば、一方の開口部及び他方の開口部の開口方向の成す角度が鈍角になっているので、第２連結部材を第１連結部材に対して相対的に回動させることで第２連結部材の向きを様々な方向に変えることができる。また、一方の開口部及び他方の開口部の開口方向の成す角度が鈍角になっているにも関わらず複数の第１通し孔のうちの一部が他方の開口部から所定方向に表出しているので、第１締結部材を締結するための工具を他方の開口部から真直ぐ入れることができる。それ故、工具が入れやすく、また作業しやすい。更に、第１連結部材に対して第２連結部材を回すことで隠れている第１通し孔を表出させることができるので、一部の第１通し孔しか他方の開口部から表出しなくても全ての第１通し孔に第１締結部材を通すことが容易であり、手首構造の組立が容易である。

【0010】

上記発明において、前記第１回動部材の内側に回動可能に設けられている第２回動部材と、筒状に形成され、その内部空間が第２連結部材の内部空間と繋がるよう前記第２連結部材に回動可能に設けられ、且つ前記第２回動部材に連動して回転する第３連結部材と、前記第１回動部材及び前記第２回動部材を回動させるための回動駆動ユニットとを備え、前記第１回動部材は、前記回動駆動ユニットからの動力が伝達される第１歯車部を有し、前記第２回動部材は、前記回動駆動ユニットからの動力が伝達される第２歯車部を有し、前記第１締結部材は、前記第１歯車部と前記第２歯車部との間に配置されていることが好ましい。

【0011】

上記構成に従えば、第１締結部材を第１歯車部の外側に配置する場合に比べて第１歯車部の外形寸法を大きくすることができる。これにより、第１連結部材を大きくすることなく第１歯車部の耐久性を向上させることができる。

【0012】

上記発明において、前記固定部材を前記第１連結部材に締結して固定する第２締結部材を備え、前記固定部材及び第１連結部材には、前記固定部材から前記第１連結部材の一方の開口部に達する有底の第２通し孔が形成され、前記第２連結部材は、前記第２通し孔を覆う被覆部を有していることが好ましい。

【0013】

上記構成に従えば、前記固定部材と第１連結部材と締結するための第２通し孔が覆われるので、手首構造の外方に開口する孔の数を低減することができる。これにより、異物が孔の中に溜まることを抑制することができ、また手首構造の外周部の清掃がしやすくなる。

【0014】

本発明は、アームの先端部に取付けられ、前記アームからその先端まで連続した通路を有する産業用ロボットの手首構造であって、筒状に形成されている第１連結部材と、前記第１連結部材の一方の開口端部に固定された環状の固定部材、及び前記固定部材の内側に回動可能に設けられた環状の第１回動部材を有する関節体と、筒状に形成され、その内部空間が前記第１連結部材の内部空間と繋がるよう前記関節体の第１回動部材に締結されている第２連結部材と、前記第１回動部材と前記第２連結部材とを締結する第１締結部材とを備え、前記第１回動部材及び前記第２連結部材には、前記第１回動部材から前記第２連結部材に達する有底の第１通し孔が形成され、前記第１締結部材は、前記第１通し孔に前記第１回動部材側から通されている産業用ロボットの手首構造の組付け方法において、前記第１連結部材に固定された前記関節体の第１回動部材の第１通し孔に前記第１締結部材を通して前記第１回動部材と前記第２連結部材とを締結する締結工程と、前記締結工程後に前記第１連結部材を前記アームの先端部に連結する連結工程とを有している方法である。

【0015】

上記構成に従えば、前記固定部材と第１連結部材と締結するための孔が外側に表出していないので、外方に開口する孔の数を低減することができる手首構造を容易に組み付けることができる。また、手首構造をその先端側からの組立てることができるので、ロボットとは別に手首構造を先に組立てることができるので、ロボットへの取付時間を短縮することができる。

【0016】

上記発明において、上述するの産業用ロボットの手首構造の組付け方法において、前記第１連結部材は、前記一方の開口部及びそれとは異なる他方の開口部の開口方向の成す角度が鈍角になるように形成され、前記第１回動部材及び第２連結部材には、複数の前記第１通し孔が形成され、前記複数の第１通し孔は、前記第２連結部材から所定方向に延在し、前記第１連結部材は、前記複数の第１通し孔のうち一部の第１通し孔だけが前記他方の開口部から前記所定方向に向かって表出するよう形成されており、締結工程では、前記第２連結部材を前記第１連結部材に対して相対回動させて前記複数の第１通し孔を順番に表出させ、表出する前記第１通し孔に前記第１締結部材を順番に通して前記第１回動部材と前記第２連結部材とを締結するようになっていることが好ましい。

【0017】

上記構成に従えば、第１連結部材に対して第２連結部材を回すことで隠れている第１通し孔を表出させることができるので、複数の第１通し孔を順次表出させてそこに第１締結部材を通すことで、全ての第１通し孔に第１締結部材を通すことができる。それ故、他方の開口部から一部の第１通し孔しか表出しない手首構造であっても全ての第１通し孔に第１締結部材を通すことが容易であり、容易に手首構造を組立てることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、第２連結部材の外周部に形成される孔の中に溜まる異物を低減することができ、また第２連結部材の外周部の清掃を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態に係る手首構造を示す側面図である。

【図2】図１の手首構造を産業用ロボットのアームに取付けた状態を示す断面図である。

【図3】図２に示す手首構造を分解して示す分解図である。

【図4】図１の手首構造の組付け方法を示すフローチャートである。

【図5】図３に示す手首構造において、第１連結部材に関節体を取付けた状態を示す分解図である。

【図6】図５に示す手首構造において、関節体に第２連結部材を取付けた状態を示す分解図である。

【図7】図１の手首構造を第１連結部材の他方の開口部側から見た斜視図である。

【図8】図６に示す手首構造において、軸受保持部材を第２連結部材に取付けた状態を示す分解図である。

【図9】図１の手首構造を下から見た斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下では、前述する図面を参照しながら、本件発明の実施形態の手首構造１について説明する。なお、全ての図を通じて同一又は相当する要素には同じ参照符号を付してその重複する説明を省略する。また、以下の説明において使用する方向の概念は、説明の便宜上で使用するものであって、必ずしもその方向に限定されるものではない。また、以下に説明する手首構造１は、本発明の一つの実施形態に過ぎない。従って、本発明は、実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、又は変更が可能である。

【0021】

［手首構造の構成］
手首構造１は、その先端部に塗装用ガン、溶接用ガンや工具等のアタッチメントを取付可能に構成されている産業用ロボット２（図２参照）に備わっている。産業用ロボット２は、例えば多関節ロボットであり、前記アタッチメントを任意の位置に移動させて作業するようになっている。産業用ロボット２は、その先端側にアーム２ａ（図２参照）を有しており、このアーム２ａの先端部に図１に示すような手首構造１が設けられている。
図１〜３に示すように、手首構造１は、３つの筒状の連結部材１１〜１３を有している。

【0022】

＜第１連結部材＞
第１連結部材１１は、側面視で大略三角形状になっており、一方の開口部１１ａの開口方向（つまり、開口面の法線方向、図３参照）Ａ１と他方の開口部１１ｂの開口方向Ａ２（図３参照）との成す角度αが鈍角、本実施形態では約１２０度になっている。また、第１連結部材１１内には、側面視で円弧状の管状部１４が形成されている。管状部１４は、その中に第１連通路１４ａを有しており、この第１連通路１４ａによって２つの開口部１１ａ，１１ｂが繋がっている。また、一方の開口部１１ａを規定する一方の開口端部１１ｅには、関節体１５を介して第２連結部材１２が回動可能に設けられており、他方の開口部１１ｂには、後述するように産業用ロボット２のアーム２ａの先端部が挿入されている。

【0023】

＜関節体＞
関節体１５は、大略円環状の部材であり、一方の開口部１１ａに部分的に挿入するようにして一方の開口端部１１ｅに設けられている。関節体１５は、外側環状部材２１と、中央環状部材２２と、内側環状部材２３とを有している。固定部材である外側環状部材２１は、その内周部に外側軸受部材２５を保持するための円環状の部材である。外側環状部材２１の外周面は、第１連結部材１１の外周面と略面一になっており、その内周部に円環状の外側軸受部材２５が内嵌されている。更に詳細に説明すると、外側環状部材２１は、２つの円環状の保持部２１ａ，２１ｂを有しており、その２つの保持部２１ａ，２１ｂがその軸線が略一致するように一方の開口端部１１ｅに重ねて設けられている。この２つの保持部２１ａ，２１ｂは、それらを貫通する複数のボルト２４によって一方の開口端部１１ｅに締結されている。また、各保持部２１ａ，２１ｂの内周部には、半径方向内に突出する突起部分が形成されている。この突起部分の間には、外側軸受部材２５が介在しており、保持部２１ａ、２１ｂを一方の開口端部１１ｅに締結することで外側軸受部材２５の外縁部が突起部分によって挟持されている。そして、この外側軸受部材２５には、中央環状部材２２が内嵌されており、外側軸受部材２５を介して中央環状部材２２が外側環状部材２１に設けられている。

【0024】

第１回動部材である中央環状部材２２は、大略円環状の部材であり、その先端側の開口端部に第２連結部材１２が締結されている。更に詳細に説明すると、中央環状部材２２は、円環状に形成されている２つの第１傘歯車２６及びスペーサ部２７を有しており、第１傘歯車２６及びスペーサ部２７は、その軸線が略一致するように重ねられている。第１傘歯車２６は、一方の開口部１１ａに挿入されている。第１傘歯車２６の外縁部には、周方向全周にわたって傘状の歯部２６ａが形成されており、その外縁部より内側の部分には、複数の締結孔１８と複数の第１通し孔２８が形成されている。

【0025】

締結孔１８は、周方向に間隔をあけて、例えば等間隔で配置されており、関節体１５の軸線方向、つまり開口方向Ｂ１に延在している。締結孔１８は、第１連結部材１１内に開口を有する有底の孔であり、スペーサ部２７まで達している。つまり、締結孔１８の底がスペーサ部２７に形成されている。この締結孔１８には、開口がある第１傘歯車２６側からボルト１９が通されている。このボルト１９は、スペーサ部２７に螺合されており、第１傘歯車２６をスペーサ部２７に締結している。これら隣接する締結孔１８の間には、第１通し孔２８が位置している。

【0026】

第１通し孔２８は、周方向に間隔をあけて、例えば等間隔で形成されており、関節体１５の軸線方向、つまり開口方向Ｂ１に延在している。この第１通し孔２８は、第１連結部材１１内に開口を有する有底の孔であり、スペーサ部２７を貫通している。また、スペーサ部２７には、後で詳述する第２連結部材１２の一方の開口端部１２ｃが当接しており、第１通し孔２８は、この第２連結部材１２まで達し、第２連結部材１２にその底が形成されている。この第１通し孔２８には、開口がある第１傘歯車２６側からボルト２９（第１締結部材）が通されており、通されたボルト２９は、更に第２連結部材１２に螺合され、第１傘歯車２６及びスペーサ部２７を第２連結部材１２に締結している。また、第１傘歯車２６及びスペーサ部２７の外周部には、夫々突起部分が形成されており、これらの突起部分は、第１傘歯車２６及びスペーサ部２７を第２連結部材１２に締結することによって外側軸受部材２５を挟持している。

【0027】

なお、締結孔１８及び第１通し孔２８の第１傘歯車２６における位置は、必ずしも前述のような位置に限られない。また、締結孔１８を第１通し孔２８に代えてもよく、例えば、締結孔１８をなくして全ての孔を第１通し孔第１通し孔２８としてもよい。

【0028】

このように、第１連結部材１１側から、つまり第１連結部材１１内に位置する中央環状部材２２から第１通し孔２８にボルト２９が通されており、その底が第２連結部材１２に形成されているので、第１通し孔２８の開口が外側に表出しない。それ故、第２連結部材１２の外周部にボルト２９を通すための通し孔を形成する必要がなくなる。これにより、第２連結部材１２の外周部に形成される孔の数を低減することができ、孔の中に異物が溜まることを抑制することができ、また第２連結部材１２の外周部の清掃がしやすくなる。

【0029】

＜第２連結部材＞
第２連結部材１２は、第１連結部材１１と同様に側面視で大略三角形状に形成されており、一方の開口部１２ａの開口方向（つまり、開口面の法線方向）Ｂ１と他方の開口部１２ｂ（図１の下側の開口部）の開口方向Ｂ２との成す角度βが鈍角、本実施形態では約１２０度になっている。また、第２連結部材１２内には、側面視で円弧状の管状部１６が形成されており、管状部１６は、その中に２つの開口部１２ａ，１２ｂを繋ぐ第２連通路１６ａを有している。

【0030】

このような形状を有する第２連結部材１２は、一方の開口部１２ａを規定する一方の開口端部１２ｃに第１通し孔２８の一部が形成されている。一方の開口端部１２ｃには、互いの軸線が一致するようにスペーサ部２７が配置され、そこにボルト２９によって第１傘歯車２６とスペーサ部２７とが締結されている。また、第２連結部材１２の外周部には、その一方の開口部１２ａ側に周方向全周にわたって延在するフランジ部１２ｄが形成されている。被覆部であるフランジ部１２ｄは、半径方向外方に突出しており、外側環状部材２１に対向している。この外側環状部材２１の外周縁部には、ボルト２４（第２締結部材）を通すための複数の第２通し孔３０が形成されており、第２通し孔３０は、周方向に等間隔をあけて夫々位置している。第２通し孔３０は、外側環状部材２１を貫通して第１連結部材１１に達し、第１連結部材１１に底を有する有低の孔であり、その開口がフランジ部１２ｄによって覆われている。このように第２通し孔３０の開口を覆うことによって塗料等の異物が第２通し孔３０に溜まることを防ぐことができ、また溜まった異物が飛散することを防ぐことができる。他方、第２連結部材１２の他方の開口端部１２ｅには、軸受保持部材３１が設けられている。

【0031】

軸受保持部材３１は、大略円環状の部材であり、その内側には、大略円環状の先端側軸受部材３２が内嵌されている。詳細に説明すると、軸受保持部材３１は、円環状の２つの保持部３１ａ，３１ｂを有しており、その２つの保持部３１ａ，３１ｂが互いの軸線が略一致するように他方の開口端部１２ｅに重ねて配置されている。この２つの保持部３１ａ，３１ｂは、それらを貫通する複数のボルト３３によって他方の開口端部１２ｅに締結されている。各保持部３１ａ，３１ｂの内周部には、半径方向に突出する突起部分が形成されており、これらの突起部分の間に先端側軸受部材３２が介在している。そして、保持部３１ａ、３１ｂを他方の開口端部１２ｅに締結することで先端側軸受部材３２の外縁部が突起部分により挟持されている。このように挟持された先端側軸受部材３２には、回動部材３４が内嵌されている。

【0032】

回動部材３４は、円筒状の部材であり、第２連結部材１２の他方の開口部１２ｂからその中に挿入されている。回動部材３４の先端側の外周部は、残余部分より小径になっており、その先端側の外周部に先端側軸受部材３２が外嵌されている。また、回動部材３４の先端部には、円筒状の第３連結部材１３が配置されている。

【0033】

＜第３連結部材＞
第３連結部材１３の基端部分は、軸受保持部材３１内に挿入されており、回動部材３４の外周部と共に先端側軸受部材３２の内縁部を挟持している。また、第３連結部材１３は、その中の第３連通路１３ａが回動部材３４の内部空間と繋がるように互いの軸線を略一致させるようにして配置されており、複数のボルト３５によって回動部材３４の先端部に締結されている（図９も参照）。なお、このボルト３５は、第３連結部材１３の内側に設けられており、ボルト３５を通す孔も外側に表出していない。他方、第３連結部材１３の先端部分には、図示しないアタッチメント等が着脱可能に取付けられる。

【0034】

また、第３連結部材１３の外周部には、周方向全周にわたってフランジ部１３ｂが形成されている。フランジ部１３ｂは、半径方向外方に延在しており、軸受保持部材３１に対向している。この軸受保持部材３１の外縁部には、ボルト３３を通すための複数の第３通し孔３６が形成されており、第３通し孔３６は、周方向に等間隔をあけて夫々位置している。第３通し孔３６は、軸受保持部材３１を貫通して第２連結部材１２まで達し、その底が第２連結部材１２に形成されている有底の孔であり、その開口がフランジ部１３ｂによって覆われている。このように第３通し孔３６の開口を覆うことによって塗料等の異物が孔に溜まること、及びその異物が飛散することを防ぐことができる。また、フランジ部１３ｂの外周面は、軸受保持部材３１の外周面に略面一になっている。

【0035】

＜歯車の噛合構造＞
また、回動部材３４の内周部の基端側（つまり、アーム２ａ側）の部分は、その残余の部分より大径になっており、そこには第２連結部材１２の管状部１６の一方の開口端部１６ｂが挿入されている。回動部材３４は、その基端部（つまり、アーム２ａ側の端部）に第２傘歯車３７を有しており、第２傘歯車３７の外周縁には、周方向全周にわたって傘状の歯部３７ａが形成されている。この第２傘歯車３７は、一方の開口端部１６ｂを囲むように位置している。管状部１６の周りには、他方の開口部１２ｂと一方の開口部１２ａとを繋ぐ断面Ｃ字状の第１連通空間３８が形成されており、この第１連通空間３８に位置する第２傘歯車３７の一部が第２連結部材１２の一方の開口部１２ａに位置している。そして、この一方の開口部１２ａには、関節体１５を構成する内側環状部材２３が位置している。

【0036】

第２回動部材である内側環状部材２３は、大略円環状の部材であり、中央環状部材２２に内嵌されている内側軸受部材３９を介して中央環状部材２２に回動可能に設けられている。具体的に説明すると、第１傘歯車２６及びスペーサ部２７の内周部には、外周部と同様に夫々突起部分が形成されており、この突起部分の間に内側軸受部材３９が介在しており、この内側軸受部材３９は、第１傘歯車２６及びスペーサ部２７を第２連結部材１２に締結することでこれらの突起部分によって挟持されている。そして、この内側軸受部材３９に内側環状部材２３が内嵌されている。

【0037】

内側環状部材２３は、２つの傘歯車４０，４１を有しており、２つの傘歯車４０，４１は、その軸線が略一致するように重ねられて複数のボルト４２によって締結されている。２つの傘歯車４０，４１は、内側環状部材２３の両側端部の外縁部に相当する位置に周方向全周にわたって延在する傘状の歯部４０ａ，４１ａを夫々有している。第３傘歯車４０の歯部４０ａは、第２連結部材１２の一方の開口部１２ａに挿入されており、そこに位置する第２傘歯車３７の歯部３７ａに噛合している。他方、第４傘歯車４１は、管状部１４の一方の開口部１４ｂを囲むように位置している。管状部１４の周りには、一方の開口部１１ａと他方の開口部１１ｂとを繋ぐ第２連通空間４３が形成されており、第２連通空間４３に位置する第４傘歯車４１の歯部４１ａが他方の開口部１１ｂに位置している。この歯部４１ａ（第４歯車部）は、その半径方向外側にある第１傘歯車２６の歯部２６ａ（第１歯車部）と間をあけて位置しており、複数の第１通し孔２８がそれらの間に形成されている。

【0038】

このように、第４傘歯車４１の歯部４１ａと第１傘歯車２６の歯部２６ａとの間に第１通し孔２８を形成してその間にボルト２９を配置することで、ボルト２９を第１傘歯車２６の外側に配置する場合に比べて手首構造１の外径を変えることなく第１傘歯車２６の外形寸法を大きくすることができる。これにより、第１傘歯車２６の耐久性を向上させることができる。

【0039】

＜回転駆動構造＞
このように構成された第１及び第４傘歯車２６，４１の歯部２６ａ，４１ａの一部は、他方の開口部１１ｂに位置しており、他方の開口部１１ｂには、アーム２ａが部分的に挿入されている。

【0040】

アーム２ａは、図２に示すように大略円筒状に形成されており、ケーシング５１と、３つのドライブシャフト５２〜５４（回動駆動ユニット）を有している。ケーシング５１は、大略円筒状に形成されており、その中に３つのドライブシャフト５２〜５４が収容されている。第１〜第３ドライブシャフト５２〜５４は、大略円筒状に形成されており、第１ドライブシャフト５２内に第２ドライブシャフト５３が回動可能に挿通され、この第２ドライブシャフト５３内に第３ドライブシャフト５４が回動可能に挿通されている。

【0041】

本実施形態では、第１ドライブシャフト５２の先端部が第１連結部材１１の他方の開口端部１１ｄと締結されており、第１連結部材１１が第１ドライブシャフト５２と共回りするようになっている。なお、ケーシング５１は、第１連結部材１１側にある先端部の外周縁部にカバー部５１ａを有している。このカバー部５１ａは、大略円環状になっており、第１連結部材１１の方に向かって突出している。カバー部５１ａは、半径方向外方から飛散してくる塗料等が第１ドライブシャフト５２と第１連結部材１１とを締結するボルト５１ｂ及びピン５１ｃを挿入するための孔の中に入り込むことを防いでいる。

【0042】

第２ドライブシャフト５３は、先端部分の外周部に傘歯状の歯部５３ａを有しており、この歯部５３ａが他方の開口部１１ｂにて第１傘歯車２６の歯部２６ａに歯合している。更に、第３ドライブシャフト５４は、先端部分の外周部に傘歯状の歯部５４ａを有しており、この歯部５４ａが他方の開口部１１ｂにて第４傘歯車４１の歯部４１ａに噛合している。

【0043】

これら３つのドライブシャフト５２〜５４には、ギア（図示せず）を介して電動モータ（図示せず）が夫々設けられており、電動モータを駆動させると、対応するドライブシャフト５２〜５４が回動するようになっている。ドライブシャフト５２〜５４が回動することで、ドライブシャフト５２〜５４を介して各連結部材１１〜１３が相対回動する。手首構造１では、一方の開口部１１ａ及び他方の開口部１１ｂの開口方向Ａ１，Ａ２の成す角度が鈍角になっているため、第２連結部材１２を第１連結部材１１に対して相対的に回動させることで第２連結部材１２の向きを様々な方向に変えることができる。手首構造１は、その先端部を様々な方向に向けることができるように産業用ロボット２のアーム２ａの先端部に取付けられている。

【0044】

また、第３ドライブシャフト５４では、その内孔によりアーム内通路２ｂを形成している。アーム内通路２ｂは、第１連結部材１１の第１連通路１４ａに繋がっている。この第１連通路１４ａは、第２連通路１６ａ及び第３連通路１３ａに繋がっており、手首構造１は、アーム２ａから手首構造１の先端まで連続した連通路１ａが形成されている。この連通路１ａには、アーム内通路２ｂを通って導かれるホースやケーブル等が収容されている。

【0045】

［手首構造の組付け方法］
以下では、手首構造１を組立ててアーム２ａに取付ける手首構造１の組付け方法について、図４を参照しながら説明する。

【0046】

関節体組立て工程であるステップＳ１では、関節体１５を組立てる。具体的に説明すると、まず、外側環状部材２１の２つの保持部２１ａ，２１ｂによって外側軸受部材２５を挟持させ、これら２つの保持部２１ａ，２１ｂをボルト２４によって締結する。次に、外側軸受部材２５の内側に中央環状部材２２を配置し、その第１傘歯車２６及びスペーサ部２７によって外側軸受部材２５を挟持させる。他方、中央環状部材２２の内側に内側軸受部材３９を配置し、内側軸受部材３９を第１傘歯車２６及びスペーサ部２７によって挟持させる。その後、締結孔１８にボルト１９を通し、第１傘歯車２６及びスペーサ部２７をボルト１９によって締結する。最後に、内側軸受部材３９の内側に内側環状部材２３を配置し、内側軸受部材３９を２つの傘歯車４０，４１によって挟持させる。これにより、図３に示すような関節体１５が組み上がり、ステップＳ２に移行する。

【0047】

関節体取付け工程であるステップＳ２では、図５に示すように第１連結部材１１に関節体１５を組み付ける。具体的に説明すると、関節体１５の第１傘歯車２６と第４傘歯車４１を第１連結部材１１の一方の開口部１１ａから挿入し、これらの傘歯車２６，４１を第２連通空間４３に位置させる。そして、外側環状部材２１を第１連結部材１１の一方の開口端部１１ｅに当接させて第２通し孔３０に通したボルト２４によって外側環状部材２１と第１連結部材１１とを締結する。締結すると、手首構造１が図５に示すような形状になり、ステップＳ３に移行する。

【0048】

第２連結部材組付け工程であるステップＳ３では、図６に示すように関節体１５を介して第１連結部材１１に第２連結部材１２を組み付ける。具体的に説明すると、まず、第１連結部材１１に組み付けられた関節体１５の第３傘歯車４０を第２連結部材１２の一方の開口部１２ａから挿入し、第３傘歯車４０を第１連通空間３８に位置させる。そして、中央環状部材２２のスペーサ部２７を第２連結部材１２の一方の開口端部１２ｃに当接させる。これにより、第２連結部材１２のフランジ部１２ｄによって第２通し孔３０が覆われる。次に、第２連結部材１２及び関節体１５は、各々の第１通し孔２８の関節体１５側の部分が対応する第１通し孔２８の第２連結部材側の部分に繋がるように位置決めし、複数の第１通し孔２８を形成させる。このように複数の第１通し孔２８を形成されると手首構造１が図６のような形状になり、ステップＳ４に移行する。

【0049】

締結工程であるステップＳ４では、図７に示すように第１通し孔２８にボルト２９を挿入して、関節体１５と第２連結部材１２とを締結する。具体的な締結方法について説明する前に、締結する際の複数の第１通し孔２８の位置及び姿勢について説明する。第１通し孔２８は、関節体１５の軸線方向、つまり開口方向Ｂ１に延在している。そのため、第１連結部材１１の一方の開口部１１ａの開口方向Ａ１と他方の開口部１１ｂの開口方向Ａ２との成す角度αが鈍角にも関わらず複数の第１通し孔２８のうちの幾つかだけが他方の開口部１１ｂからその延在方向に向かって表出している（図６及び図７参照）。他方、残余の第１通し孔２８は、他方の開口部１１ｂから表出せずに第１連結部材１１の内側に隠れている。このように一部が表出し、且つ残余が表出していない複数の第１通し孔２８の全てにボルト２９を通して第２連結部材１２に螺合することで関節体１５と第２連結部材１２とを締結され、関節体１５を介して第１連結部材１１と第２連結部材１２とが連結される。以下では、その締結方法について詳細に説明する。

【0050】

まず、他方の開口部１１ｂから表出している第１通し孔２８にボルト２９を通し、ボルト２９を第２連結部材１２の一方の開口端部１２ｃに螺合させる。この際、ボルト２９が通された第１通し孔２８は、その延在方向に向かって他方の開口部１１ｂから表出しているので、第１連結部材１１外（他方の開口部１１ｂの外側）から第１通し孔２８にボルト２９を真直ぐ挿入することができ、またボルト２９を第２連結部材１２に螺合する際に工具を真直ぐ入れることができる。それ故、工具が入れやすく、また作業しやすく、第１連結部材と第２連結部材との連結作業が容易である。

【0051】

このように表出している第１通し孔２８の全てにボルト２９を通した後、関節体１５を介して第２連結部材１２を第１連結部材１１に対して相対回動させる。そうすると、先程ボルト２９を通した第１通し孔２８が第１連結部材１１の内側に隠れ、その位置に第１連結部材１１の内側に隠れていた別の第１通し孔２８が移動してきてそれらが表出する。このようにして新たに表出した第１通し孔２８にボルト２９を通し、そしてこのボルト２９を第２連結部材１２の一方の開口端部１２ｃに螺合させる。このボルト２９の螺合動作と相対回動動作とを繰り返し行うことで全ての第１通し孔２８にボルト２９を通して第２連結部材１２に螺合させ、関節体１５を第２連結部材１２に締結することができる。このように関節体１５を第２連結部材１２に締結すると、ステップＳ５に移行する。

【0052】

回動部材組付け工程であるステップＳ５では、回動部材３４を軸受保持部材３１に組み付ける。具体的に説明すると、回動部材３４に先端側軸受部材３２を外嵌する。そして、その外嵌された先端側軸受部材３２をその軸線方向両側から挟持するように軸受保持部材３１の２つの保持部３１ａ，３１ｂを先端側軸受部材３２に取付け、これら２つの保持部３１ａ，３１ｂをボルト３３によって締結して、軸受保持部材３１に先端側軸受部材３２を保持させる。なお、回動部材３４に先端側軸受部材３２を外嵌する前に軸受保持部材３１に先端側軸受部材３２を保持させてもよい。

【0053】

第３連結部材組付け工程であるステップＳ６では、図８に示すように第２連結部材１２に第３連結部材１３を取付ける。具体的に説明すると、まず、ステップＳ５にて軸受保持部材３１に組み付けた回動部材３４の基端部を、第２連結部材１２の開口部１２ｂから挿入し、第２傘歯車３７を第１連通空間３８に位置させる。そして、軸受保持部材３１が第２連結部材１２の開口端部１２ｅに当接させ、第３通し孔３６に通したボルト３３によって軸受保持部材３１と第２連結部材１２とを締結する。その後、軸受保持部材３１に第３連結部材１３の基端部分を挿入し、また第３連結部材１３のフランジ部１３ｂによって第３通し孔３６を覆い、そしてボルト３５によって第３連結部材１３を回動部材３４の先端部に締結する。これにより、第３連結部材１３と回動部材３４とによって先端側軸受部材３２が挟持され、第３連結部材１３が回動部材３４、先端側軸受部材３２及び軸受保持部材３１を介して第２連結部材１２に組み付けられる。このように組み付けられると手首構造１が完成し、ステップＳ７に移行する。

【0054】

アーム取付工程であるステップＳ７では、完成した手首構造１をアーム２ａに取付ける（図２参照）。具体的に説明すると、まず、アーム２ａの第２及び第３ドライブシャフト５３，５４の先端部分にある歯部５３ａ，５４ａを第１連結部材１１の一方の開口部１１ａに挿入し、歯部５３ａ，５４ａを第２連通空間４３に位置させて同様に第２連通空間４３に位置している第１傘歯車２６及び第４傘歯車４１に歯合させる。そして、第１ドライブシャフト５２の先端部を第１連結部材１１の他方の開口端部１１ｄと当接させ、第１ドライブシャフト５２の先端部と第１連結部材１１の他方の開口端部１１ｄとを締結する。これにより、第１連結部材１１、第２連結部材１２及び第３連結部材１３が互いに独立して回動可能に手首構造１がアーム２ａに組み付けられる。

【0055】

このような組付け方法で組立て及び取付けられる手首構造１は、第１通し孔２８、第２通し孔３０及び第３通し孔３６等が外側に表出していないので、外方に開口する孔をなくすことができ、図９に示すようにその外表面の凹凸を低減することができる。そして、そのような手首構造１を前述する組付け方法によって容易に組立ててアーム２ａに取付けることができる。また、手首構造１の先端側からの組付けとなるので、ロボット２とは別に手首構造１を先に組立てることができるので、ロボット２のアーム２ａへの取付時間を短縮することができる。

【0056】

［その他の実施の形態］
上述の形態では、３つの筒状の連結部材１１〜１３がアームの基端から先端に向かって順に連結されるよう構成されている。しかしながら、３つの筒状の連結部材１１〜１３の連結構造自体には方向性はない。従って、例えば、回転駆動力の伝達構造を除いて、３つの筒状の連結部材１１〜１３がアームの先端から基端に向かって順に連結されるよう構成されても構わない。また、例えば、第２連結部材１２に事前に第３連結部材１３を取付けておき、その第２連結部材１２を第１連結部材１１に取付けた関節体１５に取付けるという順序で連結してもよい。但し、この場合には、回転駆動力の伝達構造が、アームの基端から先端に向かって回転駆動力が伝達されるよう構成され、また、３つの筒状の連結部材１１〜１３がアームの基端から先端に向かって順に細くなるよう構成される等、適宜、修正されることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0057】

１ 手首構造
１ａ 連通路
２ ロボット
２ａ アーム
１１ 第１連結部材
１１ａ 一方の開口部
１１ｂ 他方の開口部
１１ｅ 一方の開口端部
１２ 第２連結部材
１２ａ 一方の開口部
１２ｂ 他方の開口部
１２ｃ 他方の開口端部
１２ｄ フランジ部
１３ 第３連結部材
１３ｂ フランジ部
１５ 関節体
２１ 外側環状部材
２２ 中央環状部材
２３ 内側環状部材
２４ ボルト
２６ 第１傘歯車
２６ａ 歯部
２８ 第１通し孔
２９ ボルト
３０ 第２通し孔
３１ 軸受保持部材
３３ ボルト
３４ 回動部材
３５ ボルト
３６ 第３通し孔
４１ 第４傘歯車
４１ａ 歯部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】