JP2010023194A - Stopper device for robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は可動範囲を超えるアームの移動を阻止するロボットのストッパ装置に関する。 The present invention relates to a stopper device for a robot that prevents movement of an arm beyond a movable range.
例えば、多関節型ロボットでは、複数のアームが関節構造によって連結されており、各アームは、関節を中心にして回転(旋回)するようになっている。各アームには予め可動範囲が設定されており、通常は、駆動源であるモータの回転数制御によって可動範囲内での回転動作に規制されるのであるが、何らかの原因でアームが可動範囲を超えて回転しようとした場合、その回転を機械的に阻止するために、ストッパ装置が設けられている(例えば特許文献1)。
上記の特許文献1のストッパ装置は、一のアームと、このアームに回動可能に支持された他のアームのうち、一のアームにストッパ用ボルトを固定し、他のアームに衝当部材をボルトによって固定し、他のアームが可動範囲を超えようとしたとき、衝当部材がストッパ用ボルトに衝突することによって当該他のアームがそれ以上回動しないように規制する構成である。 In the stopper device of the above-mentioned Patent Document 1, a stopper bolt is fixed to one arm among one arm and the other arm rotatably supported by this arm, and an impact member is attached to the other arm. When the other arm is fixed by a bolt and the other arm exceeds the movable range, the abutting member collides with the stopper bolt to restrict the other arm from rotating further.
この特許文献1のストッパ装置では、アームが可動範囲を超えて回動するとき、衝当部材がストッパ用ボルトの頭部に衝突する。この衝突時に、衝当部材と、ストッパ用ボルトには、大きな衝撃力が作用する。この場合、衝当部材の固定用ボルトが衝撃力によって剪断されることのないようにするために、衝当部材に形成された固定用ボルトの通し孔の内径を部分的に拡大し、衝当部材に大きな衝撃力が作用した場合、固定用ボルトが通し孔の内径拡大部分で曲がることによって衝撃力を吸収するようにしている。 In the stopper device of Patent Document 1, when the arm rotates beyond the movable range, the abutting member collides with the head of the stopper bolt. At the time of the collision, a large impact force acts on the abutting member and the stopper bolt. In this case, in order to prevent the fixing bolt of the impacting member from being sheared by the impact force, the inner diameter of the through hole of the fixing bolt formed in the impacting member is partially enlarged to When a large impact force acts on the member, the fixing bolt is bent at the inner diameter enlarged portion of the through hole to absorb the impact force.
この特許文献1の衝撃吸収構成では、衝当部材の固定用ボルトの剪断防止には効果があるものの、この衝当部材を受け止める相手側のストッパ用ボルトは、直接アームに螺着されているため、ストッパ用ボルトに作用する衝撃力は、最終的には、ストッパ用ボルトのねじ部が螺着されたアームのねじ穴部分で受けるため、そのねじ穴部分に無理な力が作用し、ねじ穴やその近傍部分が破損する恐れがある。 Although the impact absorbing structure of Patent Document 1 is effective in preventing shearing of the fixing bolt of the impact member, the counterpart stopper bolt that receives the impact member is directly screwed to the arm. The impact force acting on the stopper bolt is finally received by the screw hole portion of the arm to which the screw portion of the stopper bolt is screwed, so that an unreasonable force acts on the screw hole portion and the screw hole There is a risk of damage to the surrounding area.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ストッパ用ボルトの剪断は勿論のこと、ストッパ用ボルトが固定された相手部材側の破損をも防止することができるロボットのストッパ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a robot stopper capable of preventing not only the stopper bolt from being sheared but also damage to the counterpart member to which the stopper bolt is fixed. To provide an apparatus.
請求項1の発明によれば、ストッパ用ボルトを固定する相手部材に、ストッパ用ボルトの通し穴からアームの衝突方向に延びる幅狭な溝を形成し、ストッパ用ボルトがアームに衝突されて所定量を超えて変形するとき、溝の両側部を変形させながら通し穴から溝内へ侵入するようにしたので、ストッパ用ボルトに加わる衝撃力は、ストッパ用ボルト自身の変形とこのストッパ用ボルトの変形に伴う溝の両側部の変形によって吸収され、ストッパ用ボルトの剪断が防止される。同時に、ストッパ用ボルトを固定した相手部材についても、ストッパ用ボルトを螺着したねじ穴やその周辺部分の破損が防止される。 According to the first aspect of the present invention, a narrow groove extending in the collision direction of the arm from the through hole of the stopper bolt is formed in the mating member for fixing the stopper bolt, and the stopper bolt is collided with the arm. When the deformation exceeds the fixed amount, both sides of the groove are deformed and penetrated from the through hole into the groove. Therefore, the impact force applied to the stopper bolt is affected by the deformation of the stopper bolt itself and the stopper bolt. It is absorbed by the deformation of both sides of the groove accompanying the deformation, and shearing of the stopper bolt is prevented. At the same time, with respect to the mating member to which the stopper bolt is fixed, the screw hole into which the stopper bolt is screwed and its peripheral portion are prevented from being damaged.
請求項2の発明では、溝の深さがストッパ用ボルトの直径寸法以上あるので、ストッパ用ボルトが衝撃力を受けたとき、ストッパ用ボルトが変形し易く、したがって、そのストッパ用ボルトに作用する衝撃力が溝の両側部の変形によって吸収され易くなり、ひいては、ストッパ用ボルトの剪断、相手部材のねじ穴やその周辺の破損を効果的に防止できる。
In the invention of
請求項3の発明では、溝の通し穴内への開口端から先端までの溝の長さが、溝の幅のほぼ1/2以上となるので、ストッパ用ボルトの変形量に相応した溝の長さを確保できる。
請求項4の発明では、溝の幅Wをストッパ用ボルトの軸径dの0.7倍以上で直径d未満としたので、ストッパ用ボルトが変形するとき、通し穴から溝へと侵入し易くなる。
In the third aspect of the invention, the length of the groove from the open end to the front end of the groove in the through hole is approximately ½ or more of the width of the groove. Therefore, the length of the groove corresponding to the amount of deformation of the stopper bolt Can be secured.
In the invention of claim 4, since the width W of the groove is 0.7 times or more the shaft diameter d of the stopper bolt and less than the diameter d, when the stopper bolt is deformed, it easily enters the groove from the through hole. Become.
請求項5の発明では、溝の幅が通し穴から離れるほど狭くなるので、ストッパ用ボルトの変形量が多くなるほど、その変形を阻止するように作用する溝の両側部の変形量が次第に増加するので、ストッパ用ボルトの剪断および相手部材のねじ穴やその周辺部分の破損をより効果的に防止できる。
In the invention of
以下、本発明の一実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。例えば、6軸の垂直多関節型ロボットは、図4に示すように、ベース1上に、第1〜第6のリンク2〜7が関節を介して順に連結されている。具体的には、ベース1に第1のリンク2が回転軸J1を有する第1関節により回転(旋回)可能に設けられ、第1のリンク2に第2のリンク3が回転軸J2を有する第2関節により回転(旋回)可能に設けられ、第2のリンク3に第3のリンク4が回転軸J3を有する第3関節により回転(旋回)可能に設けられ、第3のリンク4に第4のリンク5が回転軸J4を有する第4関節により回転(旋回)可能に設けられ、第4のリンク5に第5のリンク6が回転軸J5を有する第5関節により回転可能に設けられ、第5のリンク6に第6のリンク7が回転軸J6を有する第6関節により回転可能に設けられている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. For example, in a 6-axis vertical articulated robot, as shown in FIG. 4, first to
上記第1〜第6のリンク2〜7のうち、例えば、第2のリンク3と第3のリンク4との間には、第3のリンク4の回転範囲を規制するためのストッパ機構8が設けられている。このストッパ機構8は、第3のリンク4の外郭9に取り付けられたストッパブロック10と、第2のリンク3の外郭11に設けられたストッパ用ボルト12から構成されている。このストッパ機構8は、第3のリンク4が第2のリンク3に対して所定の角度範囲、例えば、ほぼ1回転を超えて回転(オーバーラン)しようとした場合、ストッパブロック10がストッパ用ボルト12に衝突することによって、その第3のリンク4のオーバーランを阻止する構成のものである。
Among the first to
ストッパ用ボルト12を固定する相手部材である第2のリンク3の外郭11は、例えばアルミ製で、図1〜図3に示すように、所定位置に、ストッパ用ボルト12の通し穴13が形成されている。この通し穴13は、ストッパ用ボルト12を通すためのもので、当該ストッパ用ボルト12の軸部12aの直径dよりも、ほんの僅かに径大な円形に形成されている。そして、この通し穴13の底部に、ストッパ用ボルト12のねじ部12bを螺着するためのねじ穴14が形成されている。なお、通し穴13の直径Dは、ストッパ用ボルト12の軸部12aの直径dと等しくても良く、要は、軸部12aの直径d以上であれば良い。
The
更に、第2のリンク3の外郭11には、通し穴13からストッパ用ボルト12へのストッパブロック10の衝突方向に向かって延びる溝15が形成されている。この実施形態では、第3のリンク4の1回転を超える回転を1本のストッパ用ボルト12により止める構成であるから、ストッパブロック10は、ストッパ用ボルト12に対し、時計回り方向から衝突し、或いは反時計回り方向から衝突する。このため、溝15は、通し穴13から互いに逆方向に延びるように、2本形成されている。
Furthermore, a
ここで、上記溝15の深さ、幅、長さについて述べる。まず、図1(a)にHで示す溝15の深さは、ストッパ用ボルト12の直径d以上で、この実施形態では、ストッパ用ボルト12の直径d以上ある通し穴13の深さと等しく形成されている。図3にWで示す溝15の幅は、図2にdで示すストッパ用ボルト12の軸部12aの直径の0.7倍以上で、その直径dを超えない寸法(0.7d≦W<d)に定められている。更に、図3にLで示す通し穴13の中心から溝15の先端までの距離は、次の(1)式を満たす寸法に定められている。
Here, the depth, width, and length of the
L>W/2+[(d/2)2−(W/2)2]1/2……(1)
次に上記構成の作用を説明する。何らかの理由で、第3のリンク4がオーバーランすると、図1(b)に示すように、ストッパブロック10がストッパ用ボルト12の頭部12cに衝突する。このとき、衝撃力によっては、ストッパ用ボルト12の軸部12aのうち、通し穴13内に位置する部分が図1(b)に示すように曲がり変形し、その変形が所定量を超えると、当該軸部12aが溝15内に侵入するようになる。
L> W / 2 + [(d / 2) 2 − (W / 2) 2 ] 1/2 (1)
Next, the operation of the above configuration will be described. When the third link 4 overruns for some reason, the stopper block 10 collides with the
軸部12aが溝15内へ侵入する際、軸部12aは、溝15の両側部を変形させる。この溝15の両側部の変形には相当のエネルギーを要するため、ストッパブロック10の衝突によりストッパ用ボルト12に作用した衝撃が緩和され、且つ、軸部12aの過度の変形が抑制される。これにより、ストッパ用ボルト12の剪断が防止されると共に、ねじ部12bを螺着したねじ穴14が破損したり、ねじ穴14の周辺が破損したりすることが防止される。
When the
この場合、通し穴13の直径Dがストッパ用ボルト12の軸部12aの直径dよりも若干大きいので、最初は、軸部12aが変形することにより、ストッパブロック10の衝突時の衝撃が吸収され、次いで、溝15の両側部の変形を伴いながら軸部12aが変形する。これにより、ストッパブロック10の衝突時の衝撃が吸収されるようになるので、通し穴13の直径Dが軸部12aの直径dと等しく、軸部12aの変形が直ちに溝15の両側部の変形を伴う場合に比べ、衝撃吸収力が徐々に強くなる傾向が得られ、衝撃が効果的に緩和される。
In this case, since the diameter D of the
また、溝15の深さHがストッパ用ボルト12の直径d以上であるので、通し穴13の底部からのストッパ用ボルト12の軸部12aの長さとして、曲がり変形し易い最低限の長さ以上を確保することができる。このため、上述のストッパブロック10の衝突時の衝撃によりストッパ用ボルト12が破損したり、ねじ穴14やねじ穴14の周辺が損傷したりすることを一層効果的に防止できるものである。
Further, since the depth H of the
更に、溝15の幅Wがストッパ用ボルト12の軸部12aの直径dの0.7倍以上、d未満に設定されている。これは、通し穴13内への溝15の開口幅が、通し穴13の中心Oを中心とする円弧角で表すと、ほぼ90°以上180°未満となる。この最小限の円弧角90°は、ストッパ用ボルト12の軸部12aが変形する際に溝15内に侵入し易い最小角であり、したがって、ストッパ用ボルト12の変形時において、その軸部12aが溝15の両側部を変形させながら比較的容易に溝15内に侵入できるようになるものである。
Furthermore, the width W of the
その上、通し穴13の中心Oから溝15の先端までの距離Lが前記(1)式のように定められている。この(1)式において(d/2)2−(W/2)2の平方根は、通し穴13の中心Oから通し穴13内への溝15の開口端までの距離tにほぼ等しいから、(1)式は、通し穴13への溝15の開口端から溝15の先端までの長さsがW/2以上であることを意味する。そして、上記sがW/2以上あれば、ストッパ用ボルト12の軸部12aの曲がり変形に伴って溝14の側部が変形し得る長さ範囲として、ほぼW/2相当分長さだけは確保されることとなり、これだけの曲がり変形があれば、ストッパブロック10の衝撃は十分に吸収できるものである。
In addition, the distance L from the center O of the through
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、次のような拡張或いは変更が可能である。
溝15は図5に示すように先細状のものであっても良い。この場合、溝15の幅Wは、通し穴13内への開口幅で表す。
通し穴13は、円形に限られず、四角形、多角形であっても良い。
ストッパ用ボルト12の頭部12cは、軸部12aよりも径大なものに限られず、軸部12aと等径或いは軸部12aよりの小径であっても良い。
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be expanded or changed as follows.
The
The through
The
本発明において、ストッパ用ボルトのねじ部が螺着されるねじ穴とは、ストッパ用ボルトのねじ部の全周を囲むようにねじ溝が形成され、ストッパ用ボルトのねじ部のねじ山と摩擦による係止を行う部分をいう。したがって、ストッパ用ボルト12のねじ部12bが軸部12aの上下方向全体に形成されていて、通し穴13の内周にストッパ用ボルト12のねじ部12bに螺合するねじ溝が形成されていても、これのねじ溝はねじ部のねじ山の全周を囲むものではないので、本発明のねじ穴からは除外される。
In the present invention, the screw hole into which the threaded portion of the stopper bolt is screwed is formed with a thread groove so as to surround the entire circumference of the threaded portion of the stopper bolt, and the thread of the threaded portion of the stopper bolt This refers to the part that is locked. Therefore, the
図面中、1はベース、2〜7は第1〜第6のリンク、8はストッパ機構、10はストッパブロック、11は外殻(相手部材)、12はストッパ用ボルト、13は通し穴、14はねじ穴、15は溝を示す。 In the drawings, 1 is a base, 2 to 7 are first to sixth links, 8 is a stopper mechanism, 10 is a stopper block, 11 is an outer shell (a mating member), 12 is a stopper bolt, 13 is a through hole, 14 Indicates a screw hole, and 15 indicates a groove.
Claims (5)
前記ストッパ用ボルトを固定する相手部材に形成され、前記ストッパ用ボルトを通すための通し穴と、
前記通し穴の底部に形成され、前記ストッパ用ボルトのねじ部を螺着するねじ穴と、
前記相手部材に、前記通し穴から前記ストッパ用ボルトへの前記アームの衝突方向に延びるように形成され、前記ストッパ用ボルトの軸径よりも幅狭な溝と
を具備し、
前記ストッパ用ボルトが前記アームに衝突されて所定量を超えて変形するとき、前記溝の両側部を変形させながら前記通し穴から前記溝内へ進入することを特徴とするロボットのストッパ装置。 In a robot stopper device that prevents movement of an arm exceeding a set range by causing the arm to collide with the head of a stopper bolt fixed at a predetermined position,
Formed in a mating member for fixing the stopper bolt, and a through hole for passing the stopper bolt;
A screw hole formed at the bottom of the through hole and screwing the screw portion of the stopper bolt;
The counterpart member is formed to extend in the collision direction of the arm from the through hole to the stopper bolt, and has a groove narrower than the shaft diameter of the stopper bolt,
When the stopper bolt is collided with the arm and deforms beyond a predetermined amount, the stopper device of the robot enters into the groove from the through hole while deforming both side portions of the groove.
L>W/2+[(d/2)2−(W/2)2]1/2 2. The distance L from the center of the through hole to the tip of the groove satisfies the following expression, where d is the axial diameter of the stopper bolt and W is the width of the groove. Or the stopper apparatus of the robot of 2.
L> W / 2 + [(d / 2) 2 − (W / 2) 2 ] 1/2
0.7d≦W<d 4. The robot stopper device according to claim 1, wherein the width W of the groove satisfies the following expression when the shaft diameter of the stopper bolt is d. 5.
0.7d ≦ W <d
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