JP2013164087A - 回転機器の回転制限装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転体を３６０゜を超える回転角で、回転を制限することを可能とする回転機器の回転制限装置を提供する。
【解決手段】回転軸支持体２と、該回転軸支持体に回転自在に設けられ回転軸３と該回転軸の一端部に固着された固定リング５と、該固定リングに設けられた位置割出しドグ６と、前記回転軸に回転自在に設けられると共に前記固定リングに対して相対回転可能に設けられた回転カム７と、該回転カムに形成された欠切部８と、前記回転カムに設けられた回転ドグ９と、前記回転軸支持体に設けられたストッパ１３とを具備し、前記位置割出しドグは前記欠切部に収納され、該欠切部が形成する空間の範囲で回転可能であり、前記ストッパは前記回転ドグの回転軌跡上に位置し、前記回転カムは前記回転ドグが前記ストッパに当接することで回転が制限される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転体を３６０゜以上の回転を許容して、原点検出が可能な回転機器の回転制限装置に関するものである。
回転体の回転角度が検出され、回転位置が制御される回転機械、例えば測定子を回転させ内径を測定する内径測定装置では、測定子の測定位置を特定する為、回転角の検出が必要であり、又回転角を測定する為の原点が必要である。更に、全周に亘り、内径を測定する為には少なくとも３６０゜の回転量が必要となる。又、測定子への電力の供給、或は測定子の測定結果（電子信号）を授受する為のケーブル類が測定子に接続されるが、ケーブル類の捻れによる切断を防止する為、回転を制限する必要がある。
この為、回転機器の回転制限装置には、原点を検出する機能を具備すると共に回転体に３６０゜以上の回転を許容し、且つ所定角以上の回転を制限する機能が要求される。
尚、３６０゜以上の回転を許容するストッパとしては、特許文献１に示されるものがある。特許文献１には、溝が形成された第１の円板と、該溝に摺動自在に嵌合する突起を有する第２の円板を有し、前記溝は中心をずらして形成した２つの円状の溝が接続されたものであり、前記突起が１つの円状溝から２つ目の円状溝に掛渡って移動することで３６０゜以上の回転を可能とする回転体ストッパーが開示されている。
特開２００４−１７６８５２号公報
本発明は斯かる実情に鑑み、回転体を３６０゜を超える回転角で、回転を制限することを可能とする回転機器の回転制限装置を提供するものである。
本発明は、回転軸支持体と、該回転軸支持体に回転自在に設けられ回転軸と該回転軸の一端部に固着された固定リングと、該固定リングに設けられた位置割出しドグと、前記回転軸に回転自在に設けられると共に前記固定リングに対して相対回転可能に設けられた回転カムと、該回転カムに形成された欠切部と、前記回転カムに設けられた回転ドグと、前記回転軸支持体に設けられたストッパとを具備し、前記位置割出しドグは前記欠切部に収納され、該欠切部が形成する空間の範囲で回転可能であり、前記ストッパは前記回転ドグの回転軌跡上に位置し、前記回転カムは前記回転ドグが前記ストッパに当接することで回転が制限される回転機器の回転制限装置に係るものである。
又本発明は、前記位置割出しドグの前記回転カムに対する回転角と前記回転カムの回転角との和が３６０゜を超える様に前記欠切部の大きさが設定された回転機器の回転制限装置に係るものである。
又本発明は、前記回転カムに対向して位置割出しスイッチが前記回転軸支持体に設けられ、該位置割出しスイッチは前記欠切部を検出する様構成された回転機器の回転制限装置に係るものである。
又本発明は、前記回転軸の他端側に原点ドグが設けられ、前記回転軸支持体に前記原点ドグを検出する原点スイッチが設けられた回転機器の回転制限装置に係るものである。
本発明によれば、回転軸支持体と、該回転軸支持体に回転自在に設けられ回転軸と該回転軸の一端部に固着された固定リングと、該固定リングに設けられた位置割出しドグと、前記回転軸に回転自在に設けられると共に前記固定リングに対して相対回転可能に設けられた回転カムと、該回転カムに形成された欠切部と、前記回転カムに設けられた回転ドグと、前記回転軸支持体に設けられたストッパとを具備し、前記位置割出しドグは前記欠切部に収納され、該欠切部が形成する空間の範囲で回転可能であり、前記ストッパは前記回転ドグの回転軌跡上に位置し、前記回転カムは前記回転ドグが前記ストッパに当接することで回転が制限されるので、回転軸の回転角は前記回転カム自体の回転角と前記固定リングと前記回転カム間の相対回転角との和となり、３６０゜を超える回転角での回転の制限を可能とするという優れた効果を発揮する。
本発明の実施例の斜視図である。 該実施例に於ける回転カムの斜視図である。 （Ａ）は該実施例に於ける回転カムの動きに関する説明図、（Ｂ）は固定リングの回転カムに対する相対回転の説明図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、該実施例の作用を示す説明図である。 該実施例に係る回転制限装置を有する内径測定装置を示す斜視図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
図１、図２は本発明の実施例に係る回転機器の回転制限装置を有する回転部支持機構１を示している。図中、２は回転軸支持体である軸受ハウジングを示しており、該軸受ハウジング２内部にはベアリング（図示せず）等の軸受が実装されており、軸受を介して回転軸３が前記軸受ハウジング２に回転自在に支持されている。
前記回転軸３の基端（図中右端）には回転フランジ４が形成され、該回転フランジ４には測定部等の回転部（図示せず）が取付けられる様になっている。前記回転軸３の先端は、前記軸受ハウジング２より突出しており、前記回転軸３の突出した部分には、太径部３ａと小径部３ｂが形成されている。
前記太径部３ａには固定リング５が嵌着され、該固定リング５外周面には位置割出しドグ６が半径方向に突出する様に設けられている。又、前記小径部３ｂにはベアリング（図示せず）を介して回転カム７が回転自在に設けられている。
該回転カム７は、図２に示される様に短円筒形状の部材に端面側から所定角度の範囲で欠切部８が形成されている。又、該欠切部８が形成された側の端面に、回転ドグ９が突設されている。尚、前記回転カム７が前記小径部３ｂに組込まれた状態では、前記欠切部８、前記回転ドグ９がフランジ１１に対峙する様になっている。
前記軸受ハウジング２の先端部には前記フランジ１１が前記軸受ハウジング２と一体に形成されており、前記フランジ１１に位置割出しスイッチ１２が設けられる。該位置割出しスイッチ１２としては、近接スイッチ等のリミットスイッチが用いられる。又、前記フランジ１１にはストッパ１３が先端に向って突設されている。該ストッパ１３は前記回転ドグ９の回転軌跡上に位置し、前記回転カム７が正逆回転いずれの方向に回転しても、前記回転ドグ９が前記ストッパ１３に当接する様になっている。
前記固定リング５、前記回転カム７をそれぞれ前記太径部３ａ、前記小径部３ｂに組込んだ状態では、前記固定リング５は前記回転カム７に遊嵌され、更に前記位置割出しドグ６が前記欠切部８に収納される様になっている。前記固定リング５は前記太径部３ａに固着され、前記回転カム７は前記小径部３ｂに回転自在に設けられているので、前記固定リング５と前記回転カム７とは相対回転自在となっており、更に前記位置割出しドグ６は前記欠切部８に収納されているので、前記回転カム７は前記位置割出しドグ６が前記欠切部８内で動き得る範囲で回転自在となっている。
又、前記回転ドグ９は回転することで前記ストッパ１３と当接する様になっており、前記回転カム７の回転は、前記回転ドグ９の回転が前記ストッパ１３によって制限される様になっている。
前記位置割出しスイッチ１２の内面（中心に面している面）が、検知面となっており、該検知面は前記回転カム７の外周面に所定の間隙を隔てて対峙する様に設けられている。又、前記位置割出しスイッチ１２が対峙する前記回転カム７の部位には、前記欠切部８が形成されており、前記位置割出しスイッチ１２は前記欠切部８を検出する、即ち該欠切部８の両端を検出する様になっている。
前記軸受ハウジング２の基部には原点スイッチ１５が設けられる。該原点スイッチ１５としては、近接スイッチ等のリミットスイッチが用いられる。該原点スイッチ１５の上面が検知面となっている。
前記回転フランジ４には、先端側に向って延出する原点ドグ１６が設けられており、該原点ドグ１６は前記回転フランジ４が回転した場合、設定された回転位置で前記原点スイッチ１５の上面と対峙した位置となる。この位置が、前記回転フランジ４の回転の原点であり、前記原点スイッチ１５は前記原点ドグ１６を検出することで、前記回転フランジ４の回転の原点を検出する。
前記軸受ハウジング２の外面に、該軸受ハウジング２と同心に回転モータ１８が設けられ、該回転モータ１８の出力軸には駆動ギア１９が嵌着される。又、前記回転フランジ４には、該回転フランジ４と同心に被動ギア２０が固着され、該被動ギア２０は前記駆動ギア１９と噛合し、前記回転モータ１８を駆動することで前記回転フランジ４及び前記回転軸３を回転する様に構成されている。
図３を参照して、本実施例の作用について説明する。
先ず、前記回転カム７の動きについて図３により説明する。
該回転カム７の回転は、該回転カム７と一体に回転する前記回転ドグ９と、前記ストッパ１３の係合によって制限され、前記回転ドグ９がＡの位置からＢの位置迄回転する。前記回転ドグ９が前記ストッパ１３の両側から当接して回転が制限されることから、図示の様に、前記回転カム７の最大回転角は、３６０゜−θとなり、前記回転カム７単体では３６０゜回転しない（図３（Ａ））。
又、前記回転カム７に対する前記固定リング５の相対回転について説明する。
該固定リング５は、前記位置割出しドグ６が前記欠切部８の中で回転する範囲で、前記回転カム７に対してＣの位置からＤの位置迄相対回転する。又、該欠切部８内での前記位置割出しドグ６の回転角は、前記欠切部８の角度から前記位置割出しドグ６が占める部分を除いた角度となり、図中、ωで示される（図３（Ｂ））。
従って、前記回転カム７の回転量迄含めた、前記固定リング５の回転量は、（３６０゜−θ＋ω）となり、θ＜ωとすることで、前記固定リング５は３６０゜以上回転することができる。
次に、図４を参照して前記回転軸３の回転について順を追って説明する。
図４（Ａ）は、回転角度が０゜の状態を示しており、前記回転ドグ９が前記ストッパ１３の図中右側に当接し、前記位置割出しドグ６が前記欠切部８の反時計回転方向の端に当接している。
前記回転軸３が図４中、時計方向に回転すると、先ず前記固定リング５と前記位置割出しドグ６が一体に回転する。又、前記回転カム７に対しても相対回転する。相対回転は、前記位置割出しドグ６が前記欠切部８の時計回転方向の端に当接する迄継続する。尚、説明を容易にする為、相対回転している状態では、前記回転カム７は静止しているものとする。この時の回転角は、上記した様に、ωとなる（図４（Ｂ））。
更に、前記回転軸３を時計方向に回転すると、前記回転カム７が前記位置割出しドグ６に押され、前記回転カム７、前記固定リング５、前記回転ドグ９が一体に回転する（図４（Ｃ））。
前記回転ドグ９が前記ストッパ１３に当接（該ストッパ１３の左側）すると、前記回転カム７のそれ以上の回転が拘束される。又、前記回転カム７の拘束によって、前記位置割出しドグ６の回転も拘束され、前記固定リング５を介して前記回転軸３の時計方向の回転が拘束される。この時、前記回転カム７は（３６０゜−θ）回転する（図４（Ｄ））。
而して、前記回転軸３の回転角度は、（３６０゜−θ＋ω）となる。
尚、前記回転軸３が図４（Ｄ）の状態から、反時計方向に回転した場合は、図４（Ｄ）〜図４（Ａ）の過程を経て、同様に（３６０゜−θ＋ω）回転する。
前記位置割出しスイッチ１２は、前記回転ドグ９が前記ストッパ１３に当接する前に、前記欠切部８を検出し、前記位置割出しスイッチ１２の検出結果に基づき前記回転軸３の反転位置を判断する。従って、前記ストッパ１３をモータで回転している場合、前記位置割出しスイッチ１２からの検出信号に基づきモータを制御することで、前記回転ドグ９が前記ストッパ１３に機械的に接触することなく、モータの反転制御を行うことができる。
又、前記回転軸３の回転角を検出する場合は、前記原点スイッチ１５が前記回転軸３の回転の原点を検出するので、該原点スイッチ１５からの信号に基づき回転角が検出される。
次に、本実施例に係る回転制限装置が用いられた回転機器の一例として内径測定装置について、図５を参照して説明する。尚、図５中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
前記回転フランジ４に内径測定ヘッド２１が取付けられ、該内径測定ヘッド２１は前記回転部支持機構１に回転可能に支持される。前記内径測定ヘッド２１について説明する。
前記回転フランジ４に旋回基盤２２が同心に固着され、該旋回基盤２２に測定器支持基板２３が回転軸心と平行に設けられ、該測定器支持基板２３にスライドガイド２４を介して測定器ホルダ２５が直径方向に進退可能に設けられている。該測定器ホルダ２５には接触式測定器２６が支持されている。
前記測定器支持基板２３には前記スライドガイド２４と平行にラック２７が設けられ、該ラック２７には進退モータ２８の出力軸に設けられたピニオンギア３１が嵌着されている。又、前記進退モータ２８は前記測定器ホルダ２５と一体となっており、前記進退モータ２８が前記ピニオンギア３１を回転することで、前記進退モータ２８は前記測定器ホルダ２５、前記接触式測定器２６と共に直径方向に進退する様になっている。尚、図中、２９は前記接触式測定器２６の接触子を示す。
前記測定器ホルダ２５には、該測定器ホルダ２５と一体に移動する様にスケールセンサ３３が設けられ、又前記測定器支持基板２３には前記スケールセンサ３３に対向する様にリニアスケール３４が設けられ、前記スケールセンサ３３で前記リニアスケール３４を読取ることで前記接触式測定器２６の直径方向の位置が測定される様になっている。
前記内径測定ヘッド２１は、前記回転部支持機構１によって３６０°以上回転可能に支持され、又前記回転モータ１８によって前記回転部支持機構１で制限された範囲内で前記内径測定ヘッド２１を回転駆動することができる。
管の内径を測定する場合は、前記内径測定ヘッド２１が管と同心に支持されると共に管内に挿入され、前記接触子２９が管内面に接触する様、前記進退モータ２８によって前記接触式測定器２６が移動される。該接触式測定器２６の位置が前記スケールセンサ３３によって検出され、更に前記接触式測定器２６で前記接触子２９の変位が検出されることで、前記接触子２９が接触している直径方向の位置が測定される。尚、周方向の位置は、前記測定器支持基板２３の回転角を検出することで測定される。
更に、前記回転モータ１８によって前記内径測定ヘッド２１を回転することで、管内径が全周に亘って測定される。
尚、本実施例に係る回転制限装置が用いられた回転機器の一例として内径測定装置を説明したが、その他ロボットアーム等の回転部の回転制限装置として実施可能であることは言う迄もない。
１ 回転部支持機構
２ 軸受ハウジング
３ 回転軸
４ 回転フランジ
５ 固定リング
６ 位置割出しドグ
７ 回転カム
８ 欠切部
９ 回転ドグ
１１ フランジ
１２ 位置割出しスイッチ
１３ ストッパ
１５ 原点スイッチ
１６ 原点ドグ
１８ 回転モータ
１９ 駆動ギア
２０ 被動ギア

Claims (4)

  1. 回転軸支持体と、該回転軸支持体に回転自在に設けられ回転軸と該回転軸の一端部に固着された固定リングと、該固定リングに設けられた位置割出しドグと、前記回転軸に回転自在に設けられると共に前記固定リングに対して相対回転可能に設けられた回転カムと、該回転カムに形成された欠切部と、前記回転カムに設けられた回転ドグと、前記回転軸支持体に設けられたストッパとを具備し、前記位置割出しドグは前記欠切部に収納され、該欠切部が形成する空間の範囲で回転可能であり、前記ストッパは前記回転ドグの回転軌跡上に位置し、前記回転カムは前記回転ドグが前記ストッパに当接することで回転が制限されることを特徴とする回転機器の回転制限装置。
  2. 前記位置割出しドグの前記回転カムに対する回転角と前記回転カムの回転角との和が３６０゜を超える様に前記欠切部の大きさが設定された請求項１の回転機器の回転制限装置。
  3. 前記回転カムに対向して位置割出しスイッチが前記回転軸支持体に設けられ、該位置割出しスイッチは前記欠切部を検出する様構成された請求項１又は請求項２の回転機器の回転制限装置。
  4. 前記回転軸の他端側に原点ドグが設けられ、前記回転軸支持体に前記原点ドグを検出する原点スイッチが設けられた請求項１〜請求項３のいずれかの回転機器の回転制限装置。
JP2012026048A 2012-02-09 2012-02-09 回転機器の回転制限装置 Active JP5821675B2 (ja)

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