JP2006202072A

JP2006202072A - 回転機構のストッパー構造

Info

Publication number: JP2006202072A
Application number: JP2005013531A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Moriguchi; 智規森口
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】
ケーブルが断線するような捻じれが生じないよう、任意の角度以上に回転移動しないようようにした。
【解決手段】
回転軸心ａに対して相対的に回転可能な、第１回転体１１と第２回転体１２とを備えた回転機構１において、第１回転体１１に対する第２回転体１２の回転移動を、任意の角度に規制するためのストッパー２を備え、ストッパー２が、回転軸心ａに対して回転可能な少なくとも一の中間回転体１３と、第１回転体１１に設けられた第１突起部２１と、第２回転体１２に設けられた第２突起部２２と、中間回転体１３に設けられた中間係合部２３とからなり、各回転体１１，１２，１３が回転する際、第１及び第２突起部２１，２２は互いに干渉せず、中間係合部２３は第１及び第２突起部２１，２２のそれぞれに係合可能なように設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、２つの部材を回転可能に連結する回転機構に設けられ、２つの部材の回転移動を任意の角度内に規制するためのストッパーの構造に関するものである。

従来より、ロボット、印刷機、或いは建設機械等において、固定系と回転系を回転可能に連結する回転機構が備えられている。そして、この固定系と回転系の間で、信号を伝送したり電力を供給する場合、回転機構としてスリップリングが用いられる（例えば、特許文献１参照）。このスリップリング式の回転機構は、固定系の集電リングと回転系のブラシを備えており、集電リングにブラシが接触して回転するよう構成されている。

しかし、このスリップリング式の回転機構は、ブラシとリングの間の摩擦やほこり等で接触不良や導通不良が生じたりすることがある。又構造が複雑で、高い部品精度が要求され、部品管理のコストも高くなる。そのため、ケーブルを用いて、固定系と回転系の間で電力を供給したりすることがある。しかしこの場合、固定系と回転系が同一方向に複数回転すると、ケーブルが捻じれ断線するおそれがある。

回転系（例えばロボットハンド）には、自らの駆動モータＤやその他のセンサー、アクチュエータを有し、この回転系側と固定系側とが給電線、信号線等で連結されることがある。このような場合に回転系に設けた駆動モータの制御不良で暴走回転によって回転系が回転しすぎることがあり、電線、信号線等の断線を招いたり、機器の破損を生じたりすることがある。
特開平１１−２９９１８２号公報

そこで本発明の課題は、ケーブルが断線するような捻じれが生じないように、同一方向に任意の角度以上に回転移動しない回転機構のストッパー構造を提供するものである。

本発明に係る回転機構のストッパー構造は、回転軸心に対して互いに回転可能な、第１回転体と第２回転体とを備えた回転機構において、第１回転体に対する第２回転体の回転移動を、任意の角度に規制するためのストッパーを備え、このストッパーが、回転軸心に対して回転可能な少なくとも一の中間回転体と、第１回転体に設けられた第１突起部と、第２回転体に設けられた第２突起部と、中間回転体に設けられた中間係合部とからなり、各回転体が回転する際、第１及び第２突起部は互いに干渉せず、中間係合部は第１及び第２突起部のそれぞれに係合可能なよう設けられている。

好ましい実施例では、第１突起部と第２突起部とが、それらの回転軌跡が回転軸心の周りに径方向に略同一であって、軸方向に間隔を隔てて配置されている。

別の好ましい実施例では、第１突起部と第２突起部とが、それらの回転軌跡が回転軸心の周りに径方向に異なるよう配置されている。

前記したように、本発明の回転機構のストッパー構造によれば、各回転体が回転する際に、第１及び第２突起部は互いに干渉せず、中間係合部は第１及び第２突起部のそれぞれに係合するよう設けられている。このような構造にすることで、第１回転体に対して第２回転体が回転する際、先ず第２突起部が中間係合部に係合し、中間回転体が第２回転体に追従して回転して、中間係合部が第１突起部に係合する。これによって、第１回転体に対する第２回転体の、同一方向の回転移動が規制されるので、この回転機構で連結された固定系と回転系の間を渡るケーブルは、必要以上に捻られず断線しない。
このストッパー構造によれば、中間回転体の数や各係合部の形状によって、所望の回転や角度に対応できるよう調節することもできる。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係る回転機構のストッパー構造について詳細に説明する。

図１は、本発明に係るストッパー構造の回転機構を備えた固定系と回転系の全体を示す概略斜視図である。
図１の如く、回転系Ｒと固定系Ｆは、回転機構１を介して連結されている。この回転機構１は、回転軸心に対して相対的に回転可能な第１回転体１１と第２回転体１２とを備えている。そして、第１回転体１１が固定系Ｆに固定され、第２回転体１２が回転系Ｒに固定されている。
回転系Ｒにはモーター等の駆動源Ｄが設けられており、この駆動源Ｄの駆動軸Ｄ１と、回転機構１の第１回転体１１とが、ベルトＢで架け渡されている。そして、この駆動源Ｄのための電源Ｐが、固定系Ｆに設けられており、この電源Ｐから駆動源Ｄへ電力を供給するためのコードＣが、回転機構１の中空軸部１０内を通じて設けられている。

従って、駆動軸Ｄ１の回転駆動によって、ベルトＢを介してモータＤ、第２回転体１２を含む回転系Ｒ全体が、中空軸１０のまわりに回転する。この場合、第１回転体１１は固定系Ｆに固定してあるので、第１回転体１１は回転することなく、ベルトＢと回転系Ｒが一体的に軸１０のまわりを公転することになる。そして、回転系Ｒが多数回転することによって、コードＣが捻じれて断線しないよう、回転機構１にストッパー２が設けられている。このストッパー２は、後述で詳細に説明するが、第１回転体１１に対して、第２回転体１２の回転を任意の角度内に規制するような構造になっており、これによって、回転系Ｒが必要以上に同一方向に回転しないよう制御できるので、コードＣの捻じれによる断線を防止することができる。

図２は、本発明に係る回転機構のストッパー構造を説明するための図であって、（ａ）は分解した状態の回転機構を示す斜視図、（ｂ）は組立てた状態の回転機構を示す正面図である。
図２（ａ）の如く、回転機構１は、第１回転体１１、第２回転体１２及び中間回転体１３を備えている。第１回転体１１は、円板状のベース部１１１を有し、このベース部１１１の下面側にベルトＢを掛けるための掛止部１１２が設けられている。そして、ベース部１１１の上面の中心に、中空軸部１０を備えた円筒部１１０が設けられている。更に、ベース部１１１の上面の周縁側に、上方に突出する第１突起部２１が設けられている。

第２回転体１２はリング状であって、中心に形成された中空部１２０が、第１回転体１１の円筒部１１０に回転可能にはまるようになっている。そして、第２回転体１２の下面の周縁側に、下方に突出する第２突起部２２が設けられている。
中間回転体１３もリング状になっており、第２回転体１２と同様に、中心の中空部１３０は円筒部１１０に回転可能にはまるよう形成されている。そして、中間回転体１３の周面に、径方向に突出する中間係合部２３が設けられている。

そして、第１回転体１１の円筒部１１０に、中間回転体１３及び第２回転体１２を挿入することにより、図２（ｂ）に示すように、第１回転体１１と第２回転体１２の間に、中間回転体１３が配され、各回転体１１，１２，１３が回転軸心ａに対して相対的に回転可能な、回転機構１が形成される。各回転体１１，１２，１３が相対的に回転する際、第１突起部２１及び第２突起部２２は互いに干渉せず、中間係合部２３は、第１及び第２突起部２１，２２に係合するよう構成されている。即ち、本例では、図２（ｂ）の如く、第１突起部２１の上面が、第２突起部２２の下面より低くなっており、中間係合部２３の上面が、第２突起部２２の下面より高く、中間係合部２３の下面が、第１突起部２１の上面より低くなっている。そして、第１突起部２１と第２突起部２２とは、後述で詳細に説明するが、それら２１，２２の回転軌跡が回転軸心ａの周りに径方向に略同一であって、軸方向に間隔を隔てて配置されている。
この第１突起部２１、第２突起部２２、及び中間係合部２３により、回転機構１のストッパー２が構成されている。

次に、図３に基づいて、回転機構１の動作に伴うストッパー２の作用について説明する。図３は、回転機構の回転動作の状態を示しており、各図の上方側が回転機構の平面図、下方側が回転機構の正面図である。

第１突起部２１の右側に中間係合部２３が当接し、中間係合部２３の右側に第２突起部２２が当接した状態（図３（ａ）参照）から、第１回転体１１を固定し、第２回転体１２を回転する際について説明する。図３（ａ）の状態から、第２回転体１２が反時計方向（矢印方向）に回転することによって（図３（ｂ）参照）、第２突起部２２の右側が、中間係合部２３の左側に当接する（図３（ｃ）参照）。この状態で、更に第２回転体１２が反時計方向に回転することで、第２突起部２２が中間係合部２３に係合して、中間回転体１３が第２回転体１２に追従して反時計方向に回転する（図３（ｄ）参照）。そして、第２回転体１２と中間回転体１３が共に反時計方向に回転し、中間係合部２３の右側が第１突起部２１の左側に当接する（図３（ｅ）参照）。これにより、第２回転体１２と中間回転体１３が第１回転体１１に係合するので、第２回転体１２の回転が、第１回転体１１に対して停止することになる。
前記したように本例では、第２回転体１２が、第１回転体１１に対し、約２回転可能なよう構成されている。

図４は、第２実施例の回転機構を示し、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は平面図である。図４の如く、この実施例の回転機構１は、前記した例の回転機構１とほぼ同様の構成であるので、異なる点についてのみ詳細に説明する。この回転機構１は、第１回転体１１と第２回転体１２の間に、第１中間回転体１３’と第２中間回転体１３’’の２つの中間回転体１３が回転可能に設けられている。そして、第１中間回転体１３’に第１中間係合部２３’が、第２中間回転体１３’’に第２中間係合部２３’’が設けられている。第１中間係合部２３’は、第１突起部２１と第２中間係合部２３’’に係合可能であって、第２突起部２２には干渉しない。第２中間係合部２３’’は、第１中間係合部２３’と第２突起部２２に係合可能であって、第１突起部２１には干渉しないよう構成されている。

このように構成することにより、図４の状態から、第２回転体１２を反時計方向（図の裏側）に回転することで、先ず第２突起部２２が第２中間係合部２３’’に係合する。これにより第２中間回転体１３’’が、第２回転体１２に追従して反時計方向に回転する。そして、第２回転体１２と第２中間回転体１３’’が一体で回転することにより、第２中間係合部２３’’が、第１中間係合部２３’に係合する。これにより第１中間回転体１３’が、第２回転体１２及び第２中間回転体１３’’に追従して回転する。そして、第１中間係合部２３’が、第１突起部２１に係合することにより、第２回転体１２の回転が、第１回転体１１に対して停止する。

この説明のように、本例では、第２回転体１２は、第１回転体１１に対して、約３回転するよう構成されている。従って、中間回転体１３の数で、第１回転体１１に対する第２回転体１２の回転数を調節することができる。また、各係合部２１，２２，２３の幅によって、回転角度の微調節も可能である。

図５及び図６は、第３実施例の回転機構を説明するための図である。図５は、回転機構を示しており、図５（ａ）は、図５（ｂ）に示すＢ−Ｂ’矢視方向の断面平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＡ−Ａ’矢視方向の断面正面図である。図６は、回転機構の回転動作の状態を示す、図５（ｂ）のＢ−Ｂ’矢視方向の断面平面図である。

この実施例の回転機構１も、前記した回転機構１と略同様の構成である。図５の如く、第１回転体１１に円筒部１１０が設けられており、この円筒部１１０の外側にすっぽりはまって回転する円筒部１３１が、中間回転体１３に設けられている。第２回転体１２は、中央に、中間回転体１３の円筒部１３１が回転可能にはまる中空部１２０が設けられている。そして、第１回転体１１、第２回転体１２及び中間回転体１３が、回転軸心ａの周りを互いに回転可能に嵌合されている。

図５（ｂ）のように、第１回転体１１には、上方に突出する第１突起部２１が設けられ、第２回転体１２には、下方に突出する第２突起部２２が設けられている。中間回転体１３には、円筒部１３１から径方向にのびる中間係合部２３が設けられている。そして、各回転体１１，１２，１３の回転によって、第１突起部２１は第２突起部２２に干渉しないよう、又中間係合部２３は第１及び第２突起部２１，２２に係合するよう構成されている。即ち、図５（ｂ）の如く、各係合部２１，２２，２３は、同じ高さに設けられているが、図５（ａ）のように、第１突起部２１は周縁側に設けられ、第２突起部２２はそれより中心側に設けられ、中間係合部２３は中心側から周縁側にのびている。従って、第１突起部２１と第２突起部２２とは、それら２１，２２の回転軌跡が回転軸心ａの周りに径方向に異なるよう配置されている。

次に、この回転機構１の回転動作について、図６に基づき詳細に説明する。第１突起部２１の図６における上側に中間係合部２３が当接し、中間係合部２３の上側に第２突起部２２が当接した状態（図６（ａ）参照）から、第１回転体１１を固定し、第２回転体１２を回転する際について説明する。図３（ａ）の状態から、第２回転体１２が反時計方向（矢印方向）に回転することによって（図３（ｂ）参照）、第２突起部２２の上側が、中間係合部２３の下側に当接する（図３（ｃ）参照）。この状態で、更に第２回転体１２が反時計方向に回転することで、第２突起部２２が中間係合部２３に係合した状態で、中間回転体１３が第２回転体１２に追従して反時計方向に回転する（図３（ｄ）参照）。そして、第２回転体１２と中間回転体１３が共に反時計方向に回転し、中間係合部２３の上側が第１突起部２１の下側に当接する（図３（ｅ）参照）。これにより、第２回転体１２と中間回転体１３が第１回転体１１に係合するので、第２回転体１２の回転が、第１回転体１１に対して停止することになる。
これにより本例の回転機構１も、第２回転体１２が、第１回転体１１に対し、約２回転可能なよう構成されている。

本発明に係るストッパー構造の回転機構を備えた固定系と固定系の全体を示す概略斜視図である。本発明に係る回転機構のストッパー構造を説明するための図であって、（ａ）は分解した状態の回転機構を示す斜視図、（ｂ）は組立てた状態の回転機構を示す正面図である。回転機構の回転動作の状態を示しており、各図の上方側が回転機構の平面図、下方側が回転機構の正面図である。第２実施例の回転機構を示しており、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は平面図である。第３実施例の回転機構を示しており、図５（ａ）は、図５（ｂ）に示すＢ−Ｂ’矢視方向の断面平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＡ−Ａ’矢視方向の断面正面図である。第３実施例の回転機構の回転動作の状態を示す、図５（ｂ）のＢ−Ｂ’矢視方向の断面平面図である。

符号の説明

１・・・回転機構
２・・・ストッパー
１１・・・第１回転体
１２・・・第２回転体
１３・・・中間回転体
２１・・・第１突起部
２２・・・第２突起部
２３・・・中間係合部
ａ・・・回転軸心

Claims

回転軸心に対して相対的に回転可能な、第１回転体と第２回転体とを備えた回転機構において、前記第１回転体に対する前記第２回転体の回転移動を、任意の角度に規制するためのストッパーを備え、前記ストッパーが、前記回転軸心に対して回転可能な少なくとも一の中間回転体と、前記第１回転体に設けられた第１突起部と、前記第２回転体に設けられた第２突起部と、前記中間回転体に設けられた中間係合部とからなり、前記各回転体が回転する際、前記第１及び第２突起部は互いに干渉せず、前記中間係合部は前記第１及び第２突起部のそれぞれに係合可能なように設けられていることを特徴とする回転機構のストッパー構造。
前記第１突起部と前記第２突起部とが、それらの回転軌跡が前記回転軸心の周りに径方向に略同一であって、軸方向に間隔を隔てて配置されていることを特徴とする請求項１記載の回転機構のストッパー構造。
前記第１突起部と前記第２突起部とが、それらの回転軌跡が前記回転軸心の周りに径方向に異なるよう配置されていることを特徴とする請求項１記載の回転機構のストッパー構造。