JP2017052032A - Stopper mechanism of robot - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stopper mechanism of a robot which inhibits occurrence of collision noise and enables accurate positioning in a structure using a movable stopper.SOLUTION: A stopper mechanism 10 of an embodiment includes a movable stopper 11 and a fixed stopper 12 which contacts with the movable stopper 11 from a circumferential direction. The movable stopper 11 comprises: a body part 20 formed by a non-elastic material and having a contact surface (a circumferential direction side end surface of a protruding part 20a) contacting with the fixed stopper 12; and an elastic member 21 which is formed by an elastic material and is provided at the body part 20 while protruding further than the contact surface in the circumferential direction and exposing the contact surface.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、アームの回転範囲を規定するロボットのストッパ機構に関する。   The present invention relates to a robot stopper mechanism that defines a rotation range of an arm.

ロボットは、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、関節を中心にして相対的に回転する構成となっている。このとき、各アームには予め可動範囲が設定されており、各アームは、通常はモータの回転を制御することによってその可動範囲内でのみ回転するようになっている。ただし、一般的なロボットでは、意図しない要因によってアームが可動範囲を超えて回転してしまうことを防止するために、機械的なストッパ機構が設けられている(例えば、特許文献1参照)。   In the robot, a plurality of arms are connected by a joint structure, and each arm is configured to rotate relatively around the joint. At this time, a movable range is set in advance for each arm, and each arm normally rotates only within the movable range by controlling the rotation of the motor. However, in general robots, a mechanical stopper mechanism is provided in order to prevent the arm from rotating beyond the movable range due to unintended factors (see, for example, Patent Document 1).

特開2014−190566号公報JP 2014-190566 A

機械的なストッパ機構は、各アームにそれぞれ設けられているストッパ同士が物理的に接触することによって、それ以上のアームの回転を規制する構造となっている。ただし、それぞれのストッパをアームに固定した場合には、アームの回転角度が±180°未満になってしまう。そのため、いずれか一方のストッパを可動とすることで、±180°を超える回転を可能にしたものがある。以下、可動するストッパを可動ストッパと称し、この可動ストッパに接触する側のストッパを固定ストッパと称する。   The mechanical stopper mechanism has a structure that restricts further rotation of the arm by physically contacting the stoppers provided on each arm. However, when each stopper is fixed to the arm, the rotation angle of the arm is less than ± 180 °. For this reason, some of the stoppers are movable to enable rotation exceeding ± 180 °. Hereinafter, the movable stopper is referred to as a movable stopper, and the stopper in contact with the movable stopper is referred to as a fixed stopper.

このような可動ストッパは、例えば周方向に形成された溝部内を移動可能に設けられており、固定ストッパが接触すると、その固定ストッパによって押されることによって溝内を移動する。そして、溝部の端まで押された場合には、それ以上移動することができなくなるため、それ以上のアームの回転を規制することになる。   Such a movable stopper is provided, for example, so as to be movable in a groove formed in the circumferential direction. When the fixed stopper comes into contact with the movable stopper, the movable stopper is moved by the fixed stopper. And when it is pushed to the end of the groove part, it cannot move any more, and therefore, further rotation of the arm is restricted.

このアームがそれ以上回転しなくなる位置は、アームの回転軸の位置決めを行う基準位置となるため、その位置を正確に設定する必要がある。
ところで、可動ストッパは、上記したように固定ストッパと接触することにより移動することから、固定ストッパと接触した際に衝突音が発生する。そのため、可動ストッパは、例えばエラストマー等の弾性部材によって覆われており、固定ストッパと接触した際の衝突音が発生しないようになっている。
Since the position at which the arm does not rotate any more is a reference position for positioning the rotation axis of the arm, it is necessary to set the position accurately.
By the way, since the movable stopper moves by contacting with the fixed stopper as described above, a collision sound is generated when contacting the fixed stopper. Therefore, the movable stopper is covered with an elastic member such as an elastomer, for example, so that a collision sound is not generated when it comes into contact with the fixed stopper.

しかしながら、可動ストッパを弾性部材によって覆う構成の場合、位置決めを行う際に弾性部材が撓むことで、可動ストッパの周方向の寸法が変化してしまう。そして、その寸法の変化が誤差となり、正確に位置決めできないおそれがある。また、弾性部材の撓み量はアームを押し付ける力によっても変化するため、撓み量が一定せず、位置決めの精度が安定しないおそれもある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可動ストッパを用いる構成において、衝突音の発生を抑制しつつ、正確に位置決めすることができるロボットのストッパ機構を提供することにある。
However, in the case where the movable stopper is covered with the elastic member, the dimension of the movable stopper in the circumferential direction changes due to the elastic member bending when positioning. And the change of the dimension becomes an error, and there exists a possibility that it cannot position correctly. In addition, since the amount of bending of the elastic member changes depending on the force pressing the arm, the amount of bending is not constant, and the positioning accuracy may not be stable.
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 mechanism capable of accurately positioning while suppressing the occurrence of collision noise in a configuration using a movable stopper. is there.

請求項1に記載した発明では、ストッパ機構は、第1のアームに対して相対的に回転する第2のアームの回転範囲を規定するものであって、第1のアームに設けられ、第2のアームが回転する際の回転軸に同軸となる周方向に移動可能な可動ストッパと、第2のアームに設けられ、当該第2のアームに固定されているとともに当該第2のアームが回転した際に可動ストッパに周方向から接触する固定ストッパ12と、を備えている。   According to the first aspect of the present invention, the stopper mechanism defines a rotation range of the second arm that rotates relative to the first arm, and is provided on the first arm. A movable stopper that is movable in the circumferential direction that is coaxial with the rotation axis when the arm is rotated, and is provided on the second arm, and is fixed to the second arm and the second arm rotates. And a fixed stopper 12 that contacts the movable stopper from the circumferential direction.

そして、可動ストッパは、非弾性材料により形成され、固定ストッパとの接触面を有する本体部と、弾性材料により形成され、固定ストッパを可動ストッパに押し付けた時に、固定ストッパが接触面に接触するように可動ストッパを覆う弾性部材とにより構成されている。   The movable stopper is formed of a non-elastic material and has a main body having a contact surface with the fixed stopper, and is formed of an elastic material so that the fixed stopper comes into contact with the contact surface when the fixed stopper is pressed against the movable stopper. And an elastic member that covers the movable stopper.

ここで、固定ストッパを可動ストッパに押し付けた時とは位置決めを行う時を意味しており、弾性部材が十分に撓むことができる程度のトルクをかけて、固定ストッパを可動ストッパ側に強く押し付けた状態を示している。つまり、弾性部材は、単に接触していない場合等、相対的に小さい力が加わる状態では、接触面よりも周方向に突出している。一方、弾性部材は、位置決め時に突出している長さを撓ませるだけの力が加わった状態では、接触面が露出することになる。   Here, the time when the fixed stopper is pressed against the movable stopper means the time when positioning is performed, and the fixed stopper is strongly pressed against the movable stopper side by applying a torque sufficient to allow the elastic member to bend sufficiently. Shows the state. That is, the elastic member protrudes in the circumferential direction from the contact surface when a relatively small force is applied, such as when the elastic member is not simply in contact. On the other hand, the contact surface of the elastic member is exposed when a force sufficient to bend the protruding length at the time of positioning is applied.

この場合、本体部は弾性部材に覆われていることから、可動ストッパと固定ストッパとが単に接触した場合には、弾性部材によって本体部と固定ストッパとの接触が防止される。これにより、非弾性部材である本体部と固定ストッパとが接触する際に生じる衝突音の発生を回避することができる。   In this case, since the main body is covered with the elastic member, the contact between the main body and the fixed stopper is prevented by the elastic member when the movable stopper and the fixed stopper simply contact each other. Thereby, generation | occurrence | production of the collision sound which arises when the main-body part which is an inelastic member, and a fixed stopper can be avoided.

一方、回転軸の位置決めを行う場合には、固定ストッパが可動ストッパに強く押し付けられるため、その押付力によって弾性部材が撓み、接触面が弾性部材から露出して、固定ストッパが本体部の接触面に接触する。つまり、接触面が露出できるだけの押付力を加えさえすれば、位置決め時における可動ストッパの周方向の寸法は、非弾性材料により形成されている本体部の幅に一致することになる。これにより、位置決め時には、固定ストッパの位置が常に同じ位置となり、決め精度が安定する。   On the other hand, when positioning the rotary shaft, the fixed stopper is strongly pressed against the movable stopper, so that the elastic member is bent by the pressing force, the contact surface is exposed from the elastic member, and the fixed stopper is the contact surface of the main body. To touch. In other words, as long as a pressing force sufficient to expose the contact surface is applied, the circumferential dimension of the movable stopper at the time of positioning coincides with the width of the main body formed of the inelastic material. Thereby, at the time of positioning, the position of the fixed stopper is always the same position, and the determination accuracy is stabilized.

したがって、可動ストッパを用いる構成において、衝突音の発生を抑制しつつ、正確に位置決めすることができる。
請求項2に記載した発明では、可動ストッパは、本体部から周方向に突出し、その突出した側の端部が接触面となる凸部を有している。そして、弾性部材は、可動ストッパを凸部よりも周方向に突出する状態で覆っている一方、凸部に対応する位置に、当該凸部を露出する開口部を有している。
Therefore, in the configuration using the movable stopper, the positioning can be accurately performed while suppressing the occurrence of the collision sound.
In the invention described in claim 2, the movable stopper protrudes from the main body portion in the circumferential direction, and an end portion on the protruding side has a convex portion serving as a contact surface. The elastic member covers the movable stopper so as to protrude in the circumferential direction from the convex portion, and has an opening that exposes the convex portion at a position corresponding to the convex portion.

弾性部材により本体部を覆う場合、本体部の接触面を例えば一様な平面として形成してしまうと、位置決め時に固定ストッパが押し付けられたとき、弾性部材が変形して接触面に侵入するおそれがある。そして、弾性部材が接触面に侵入した場合には、可動ストッパの周方向の寸法が押付力に応じて異なるため、誤差が生じたりするおそれがある。   When the main body is covered with the elastic member, if the contact surface of the main body is formed as a uniform plane, for example, the elastic member may be deformed and enter the contact surface when the fixed stopper is pressed during positioning. is there. And when an elastic member penetrate | invades into a contact surface, since the dimension of the circumferential direction of a movable stopper changes according to pressing force, there exists a possibility that an error may arise.

そこで、本体部よりも周方向に突出する凸部を設け、その凸部の端面を接触面とすることで、弾性部材が弾性変形した場合(周方向に縮んだ場合)には、弾性部材の撓みによる変形を、本体部と凸部の周方向における位置の差によって吸収するようにしている。
これにより、弾性部材が接触面、つまり、凸部の周方向側の端面に侵入することが防止され、可動ストッパの周方向の寸法に誤差が生じることが防止される。したがって、位置決め精度が悪化するおそれを低減することができる。
Therefore, when the elastic member is elastically deformed (when contracted in the circumferential direction) by providing a convex portion protruding in the circumferential direction from the main body portion and using the end surface of the convex portion as a contact surface, the elastic member The deformation due to the bending is absorbed by the difference in position between the main body portion and the convex portion in the circumferential direction.
Accordingly, the elastic member is prevented from entering the contact surface, that is, the end surface on the circumferential side of the convex portion, and an error in the circumferential dimension of the movable stopper is prevented. Therefore, the possibility that the positioning accuracy is deteriorated can be reduced.

請求項3に記載した発明では、可動ストッパは、第1のアームに形成されている周方向に所定の長さを有する溝部内を移動するものであり、凸部は、固定ストッパと接触する部位、および、溝部と接触する部位に形成されている。そして、弾性部材は、溝部と接触する部位の凸部を露出する開口部も形成されている。   In the invention described in claim 3, the movable stopper moves in a groove portion having a predetermined length in the circumferential direction formed in the first arm, and the convex portion is a portion in contact with the fixed stopper. , And a portion that contacts the groove. And the opening part which exposes the convex part of the site | part which contacts a groove part is also formed in the elastic member.

可動ストッパが溝部内を移動する場合、固定ストッパとの接触面だけに凸部を設けると、溝部と接触する部位における弾性部材の撓み具合によっては、上記したような誤差が発生するおそれがある。また、可動ストッパが溝部と接触した際に、衝突音が生じるおそれがある。   When the movable stopper moves in the groove portion, if a convex portion is provided only on the contact surface with the fixed stopper, the above-described error may occur depending on how the elastic member is bent at the portion in contact with the groove portion. Further, when the movable stopper comes into contact with the groove portion, there is a possibility that a collision noise is generated.

そのため、溝部と接触する部位にも凸部を形成し、その凸部を露出する開口部を弾性部材に形成することで、固定ストッパと接触する側と溝部と接触する側の双方において、衝突音の発生を防止できるとともに、可動ストッパの周方向の寸法に誤差が生じることを防止している。これにより、位置決め精度が悪化するおそれを低減することができる。   Therefore, by forming a convex portion at a portion that contacts the groove portion and forming an opening that exposes the convex portion in the elastic member, the collision sound is generated on both the side that contacts the fixed stopper and the side that contacts the groove portion. And the occurrence of errors in the circumferential dimension of the movable stopper. Thereby, a possibility that positioning accuracy may deteriorate can be reduced.

請求項4に記載した発明では、弾性部材の開口部を、凸部から離間するにしたがって幅広となるように形成する。これにより、弾性部材が弾性変形した際に、弾性部材を逃がすための逃げ部が形成され、弾性部材が接触面に侵入するおそれを低減することができる。
請求項5に記載した発明では、開口部を、凸部との間に隙間を存して形成している。これにより、弾性部材が弾性変形した際に、弾性部材を逃がすための逃げ部が形成され、弾性部材が接触面に侵入するおそれを低減することができる。
In the invention described in claim 4, the opening of the elastic member is formed so as to become wider as the distance from the convex portion increases. Thereby, when an elastic member elastically deforms, the escape part for releasing an elastic member is formed, and a possibility that an elastic member may penetrate | invade into a contact surface can be reduced.
In the invention described in claim 5, the opening is formed with a gap between the opening and the projection. Thereby, when an elastic member elastically deforms, the escape part for releasing an elastic member is formed, and a possibility that an elastic member may penetrate | invade into a contact surface can be reduced.

一実施形態によるロボットを模式的に示す図The figure which shows the robot by one Embodiment typically ストッパ機構の取り付け位置の一例を模式的に示す図The figure which shows an example of the attachment position of a stopper mechanism typically ストッパ機構の要部を模式的に示す図The figure which shows the principal part of the stopper mechanism typically 可動ストッパの構成例を模式的に示す図The figure which shows the structural example of the movable stopper typically 可動ストッパと固定ストッパとの接触状態の一例を時系列で示す図Diagram showing an example of the contact state between the movable stopper and the fixed stopper in time series 可動ストッパの他の構成例を模式的に示す図その1FIG. 1 schematically showing another configuration example of the movable stopper 可動ストッパの他の構成例を模式的に示す図その2FIG. 2 schematically showing another configuration example of the movable stopper

以下、本発明の一実施形態について図1から図5を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態のロボット1は、いわゆる6軸の垂直多関節型ロボットとして周知の構成を備えており、ベース2上に、第1軸(J1)を介してショルダ3が水平方向に回転可能に連結されている。ショルダ3には、第2軸(J2)を介して上方に延びる下アーム4の下端部が垂直方向に回転可能に連結されている。下アーム4の先端部には、第3軸(J3)を介して第1上アーム5が垂直方向に回転可能に連結されている。第1上アーム5の先端部には、第4軸(J4)を介して第2上アーム6が捻り回転可能に連結されている。第2上アーム6の先端部には、第5軸(J5)を介して手首7が垂直方向に回転可能に連結されている。手首7には、第6軸(J6)を介してフランジ8が捻り回転可能に連結されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the robot 1 of this embodiment has a known configuration as a so-called six-axis vertical articulated robot, and a shoulder 3 is mounted on a base 2 via a first axis (J1). It is connected to be rotatable in the horizontal direction. The shoulder 3 is coupled to the lower end of the lower arm 4 extending upward via the second shaft (J2) so as to be rotatable in the vertical direction. A first upper arm 5 is connected to the tip of the lower arm 4 via a third shaft (J3) so as to be rotatable in the vertical direction. A second upper arm 6 is coupled to the distal end portion of the first upper arm 5 via a fourth shaft (J4) so as to be able to rotate. A wrist 7 is connected to the distal end portion of the second upper arm 6 via a fifth shaft (J5) so as to be rotatable in the vertical direction. A flange 8 is connected to the wrist 7 via a sixth shaft (J6) so as to be twisted and rotatable.

ベース2、ショルダ3、下アーム4、第1上アーム5、第2上アーム6、手首7およびフランジ8は、ロボット1のアームとして機能し、アームの先端となるフランジ8には、図示は省略するが、ハンド(エンドエフェクタとも呼ばれる)が取り付けられる。ハンドは、例えば図示しないワークを保持して移送したり、ワークを加工する工具等が取り付けられたりする。ロボット1に設けられている各軸(J1〜J6)には、それぞれに対応して駆動源となるモータ(図示省略)が設けられている。   The base 2, the shoulder 3, the lower arm 4, the first upper arm 5, the second upper arm 6, the wrist 7 and the flange 8 function as the arm of the robot 1, and the illustration of the flange 8 which is the tip of the arm is omitted. However, a hand (also called an end effector) is attached. For example, the hand holds and transfers a workpiece (not shown), or is attached with a tool for processing the workpiece. Each axis (J1 to J6) provided in the robot 1 is provided with a motor (not shown) as a drive source corresponding to each axis.

なお、特許請求の範囲に記載した第1のアームおよび第2のアームとは、相対的に回転する2つのアームを有することを意味している。そのため、例えばベース2を第1のアームとした場合には、ベース2に対して相対的に回転するショルダ3が、第2のアームに相当することになる。また、ショルダ3を第1のアームとしてみた場合には、ショルダ3に対して相対的に回転する下アーム4あるいはベース2が、第2のアームに相当する。以下、本実施形態では、ベース2を第1のアーム、ショルダ3を第2のアームとした場合の例について説明する。   In addition, the 1st arm and the 2nd arm which were described in the claim mean having two arms which rotate relatively. Therefore, for example, when the base 2 is the first arm, the shoulder 3 that rotates relative to the base 2 corresponds to the second arm. Further, when the shoulder 3 is viewed as the first arm, the lower arm 4 or the base 2 that rotates relative to the shoulder 3 corresponds to the second arm. Hereinafter, in the present embodiment, an example in which the base 2 is a first arm and the shoulder 3 is a second arm will be described.

図2および図3に示すように、ベース2とショルダ3の連結部分には、本実施形態におけるストッパ機構10が設けられている。このストッパ機構10は、ベース側に設けられている可動ストッパ11と、ショルダ側に設けられている固定ストッパ12(図3参照)により構成されている。この可動ストッパ11は、ベース2側に設けられている溝部13内を移動可能に設けられている。一方、固定ストッパ12は、ショルダ3に固定的に設けられており、ショルダ3が回転する場合には、ショルダ3とともに移動する。   As shown in FIGS. 2 and 3, a stopper mechanism 10 in the present embodiment is provided at a connecting portion between the base 2 and the shoulder 3. The stopper mechanism 10 includes a movable stopper 11 provided on the base side and a fixed stopper 12 (see FIG. 3) provided on the shoulder side. The movable stopper 11 is provided so as to be movable in the groove 13 provided on the base 2 side. On the other hand, the fixed stopper 12 is fixedly provided on the shoulder 3, and moves together with the shoulder 3 when the shoulder 3 rotates.

より詳細には、図4(A)、(B)に示すように略L字状に形成されている可動ストッパ11は、本体部20と、本体部20の表面を覆う弾性部材21とにより構成されている。なお、図4(A)は、可動ストッパ11を径方向内側から見た状態を示しており、図示左右方向が周方向に相当する。また、図4(B)は、可動ストッパ11を径方向から見た状態を示している。   More specifically, as shown in FIGS. 4A and 4B, the movable stopper 11 formed in a substantially L shape includes a main body 20 and an elastic member 21 that covers the surface of the main body 20. Has been. 4A shows a state in which the movable stopper 11 is viewed from the inside in the radial direction, and the horizontal direction in the figure corresponds to the circumferential direction. FIG. 4B shows the movable stopper 11 viewed from the radial direction.

本体部20には、周方向に突出する複数の凸部20aが形成されている。なお、詳細は後述するが、図示上方側に設けられている2つの凸部20aが固定ストッパ12と接触する部位となり、それらの周方向側の端面が、固定ストッパ12との接触面に相当する。また、図示下方側に設けられている2つの凸部20aが溝部13の内面側と接触する部位となり、それらの周方向側の端面が、溝部13との接触面に相当する。また、本体部20は、本実施形態では平板状では無く、周方向に沿って湾曲した形状に形成されている。このため、後述するように固定ストッパ12と接触する場合には、平面で接触することになる。   The main body portion 20 is formed with a plurality of convex portions 20a protruding in the circumferential direction. In addition, although mentioned later for details, the two convex parts 20a provided in the upper side of the figure are portions that come into contact with the fixed stopper 12, and the end surfaces on the circumferential side thereof correspond to the contact surface with the fixed stopper 12. . Further, the two convex portions 20 a provided on the lower side in the drawing are portions that come into contact with the inner surface side of the groove portion 13, and the end surfaces on the circumferential side thereof correspond to the contact surface with the groove portion 13. Moreover, the main-body part 20 is not flat form in this embodiment, but is formed in the shape curved along the circumferential direction. For this reason, when contacting the fixed stopper 12, as will be described later, the contact is made in a plane.

本体部20は、凸部20aも含めて、非弾性材料である金属材料により形成されている。なお、非弾性材料とは、弾性変形をほぼ考慮しなくても良い高剛性の材料を意味している。このため、金属材料に限らず、非金属材料であっても弾性変形がほぼ無いものであればよい。本実施形態では、本体部20は、凸部20aも含めて金属材料により形成されている。そのため、凸部20aを含む本体部20の周方向の幅Dは、弾性変形することが無く、ほぼ一定値であると考えることができる。また、固定ストッパ12も金属材料により形成されているため、可動ストッパ11と接触した際の変形をほぼ無視することができる。   The main body 20 is formed of a metal material that is an inelastic material, including the convex portion 20a. Note that the non-elastic material means a highly rigid material that does not require substantially considering elastic deformation. For this reason, not only a metal material but a non-metal material may be used as long as there is almost no elastic deformation. In the present embodiment, the main body portion 20 is formed of a metal material including the convex portion 20a. Therefore, it can be considered that the circumferential width D of the main body portion 20 including the convex portion 20a does not elastically deform and is a substantially constant value. Further, since the fixed stopper 12 is also formed of a metal material, deformation when contacting the movable stopper 11 can be almost ignored.

一方、弾性部材21は、エラストマー等の弾性材料により形成されている。なお、弾性部材21の材料は、エラストマーに限定されない。また、弾性部材21は、本体部20の凸部20aに対応する位置に、矩形状の開口部21aをそれぞれ有している。この開口部21aは、概ね凸部20aと同じ大きさに形成されている。つまり、弾性部材21は、固定ストッパ12との接触面(凸部20aの端面)を露出した状態で、且つ、凸部20aよりも周方向に距離dだけ突出した状態で、本体部20を覆っている。つまり、弾性部材21は、固定ストッパ12が可動ストッパ11の接触面に接触するように、可動ストッパ12を覆っている。   On the other hand, the elastic member 21 is formed of an elastic material such as an elastomer. In addition, the material of the elastic member 21 is not limited to an elastomer. The elastic member 21 has a rectangular opening 21 a at a position corresponding to the convex portion 20 a of the main body 20. The opening 21a is formed to be approximately the same size as the convex portion 20a. That is, the elastic member 21 covers the main body portion 20 in a state where the contact surface with the fixed stopper 12 (end surface of the convex portion 20a) is exposed and protruded by a distance d in the circumferential direction from the convex portion 20a. ing. That is, the elastic member 21 covers the movable stopper 12 so that the fixed stopper 12 contacts the contact surface of the movable stopper 11.

このため、図4(B)に示すように、可動ストッパ11を径方向から見た場合には、凸部20aの表面(周方向の端面。接触面に相当する。)が視認できる。なお、距離dは、弾性部材21の物性と、後述するように固定ストッパ12を可動ストッパ11に押し付ける押付力(モータのトルクから算出可能)とに応じて適宜設定すればよい。   For this reason, as shown in FIG. 4B, when the movable stopper 11 is viewed from the radial direction, the surface of the convex portion 20a (the end surface in the circumferential direction, which corresponds to the contact surface) can be visually recognized. The distance d may be appropriately set according to the physical properties of the elastic member 21 and the pressing force (which can be calculated from the motor torque) that presses the fixed stopper 12 against the movable stopper 11 as will be described later.

この可動ストッパ11は、ベース2側に形成されている溝部13内に、当該溝13部内を移動可能に設けられている。より詳細には、ベース2側には、溝部13が設けられているホルダ本体14と、その溝部13の一部を開口した状態で溝部13を覆う蓋部材15とが設けられている。そして、可動ストッパ11は、蓋部材15によって段差部11aのを上方から塞ぐ状態で、溝部13内に自由移動可能に配置されている。   The movable stopper 11 is provided in a groove 13 formed on the base 2 side so as to be movable in the groove 13. More specifically, on the base 2 side, a holder main body 14 provided with the groove 13 and a lid member 15 that covers the groove 13 in a state where a part of the groove 13 is opened are provided. And the movable stopper 11 is arrange | positioned in the groove part 13 so that free movement is possible in the state which block | closes the level | step-difference part 11a from upper direction with the cover member 15. FIG.

次に上記した構成の作用について説明する。
図5(A)に示すように、溝部13の中央側(溝部13の端に接触しない位置)に位置している可動ストッパ11に、矢印Xにて示すように周方向から固定ストッパ12が近づいていき、図5(B)に示すように、固定ストッパ12が可動ストッパ11に接触したとする。この状態では、固定ストッパ12は、実質的には弾性部材21に接触する。この場合、単に可動ストッパ11と固定ストッパ12とが接触しただけでは弾性部材21はそれほど撓むことがないため、可動ストッパ11の本体部20と固定ストッパ12とが接触することが無く、衝突音の発生が抑制される。
Next, the operation of the above configuration will be described.
As shown in FIG. 5A, the fixed stopper 12 approaches the movable stopper 11 located on the center side of the groove portion 13 (a position not in contact with the end of the groove portion 13) from the circumferential direction as indicated by an arrow X. Assume that the fixed stopper 12 comes into contact with the movable stopper 11 as shown in FIG. In this state, the fixed stopper 12 substantially contacts the elastic member 21. In this case, the elastic member 21 does not bend so much when the movable stopper 11 and the fixed stopper 12 are in contact with each other. Therefore, the main body 20 of the movable stopper 11 and the fixed stopper 12 do not come into contact with each other. Is suppressed.

これに対して、図5(C)に示すように、回転軸の位置決め時においてモータトルクによって固定ストッパ12を強く可動ストッパ11に押し付けた場合には、固定ストッパ12を可動ストッパ11に押し付ける押付力によって弾性部材21の撓み量が大きくなる。   On the other hand, as shown in FIG. 5C, when the fixed stopper 12 is strongly pressed against the movable stopper 11 by the motor torque at the time of positioning the rotary shaft, the pressing force that presses the fixed stopper 12 against the movable stopper 11 As a result, the amount of bending of the elastic member 21 increases.

そして、弾性部材21の撓み量(本実施形態の場合、弾性部材21の圧縮量あるいは変形量)が上記した距離d(図3参照)を超えると、可動ストッパ11は、固定ストッパ12側の凸部20aが固定ストッパ12に直接的に接触するとともに、周方向において反対の凸部20aが溝部13の端に直接的に接触する。このとき、弾性部材21の撓みによる変形は、弾性部材21が周方向に縮むことになるため、本体部20と凸部20aとの周方向の位置の差によって吸収される。   When the amount of bending of the elastic member 21 (in this embodiment, the amount of compression or deformation of the elastic member 21) exceeds the above-mentioned distance d (see FIG. 3), the movable stopper 11 protrudes toward the fixed stopper 12 side. While the portion 20 a directly contacts the fixed stopper 12, the opposite convex portion 20 a directly contacts the end of the groove portion 13 in the circumferential direction. At this time, the deformation due to the bending of the elastic member 21 is absorbed by the difference in the circumferential position between the main body portion 20 and the convex portion 20a because the elastic member 21 contracts in the circumferential direction.

このとき、上記したように本体部20および凸部20aは高剛性であるため、弾性部材21が距離dだけ撓んだ状態では、溝部13の端から固定ストッパ12までの距離は、凸部20aを含む本体部20の幅Dに一致する。つまり、固定ストッパ12の位置を、溝部13の端から幅Dの位置に正確に位置決めすることができる。また、図5の場合とは反対側から固定ストッパ12が接触する場合も同様である。
このように、ストッパ機構10は、単なる接触時には衝突音の発生を抑制しつつも、回転軸の位置決め時には、正確にその位置を規定できるようしている。
At this time, as described above, since the main body portion 20 and the convex portion 20a are highly rigid, in the state where the elastic member 21 is bent by the distance d, the distance from the end of the groove portion 13 to the fixed stopper 12 is the convex portion 20a. This corresponds to the width D of the main body portion 20 including. That is, the position of the fixed stopper 12 can be accurately positioned at the position of the width D from the end of the groove 13. The same applies to the case where the fixed stopper 12 contacts from the opposite side to the case of FIG.
As described above, the stopper mechanism 10 can accurately define the position when positioning the rotary shaft while suppressing the generation of the collision sound at the time of simple contact.

以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
ストッパ機構10は、第1のアーム(実施形態ではベース2)に対して相対的に回転する第2のアーム(実施形態ではショルダ3)の回転範囲を規定するものであって、第1のアームに設けられ、第2のアームが回転する際の回転軸に同軸となる周方向に移動可能な可動ストッパ11と、第2のアームに設けられ、当該第2のアームに固定されているとともに当該第2のアームが回転した際に可動ストッパ11に周方向から接触する固定ストッパ12と、を備えている。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
The stopper mechanism 10 defines a rotation range of a second arm (shoulder 3 in the embodiment) that rotates relative to the first arm (base 2 in the embodiment). A movable stopper 11 that is movable in a circumferential direction that is coaxial with a rotation axis when the second arm rotates, and is provided on the second arm, fixed to the second arm and And a fixed stopper 12 that contacts the movable stopper 11 from the circumferential direction when the second arm rotates.

この可動ストッパ11は、非弾性材料により形成され、固定ストッパ12との接触面(本実施形態では、凸部20aの周方向側の端面)を有する本体部20と、弾性材料により形成され、固定ストッパ12が可動ストッパ11の接触面に接触するように可動ストッパ12を覆っている弾性部材21と、により構成されている。
これにより、可動ストッパ11と固定ストッパ12とが単に接触した場合には、弾性部材21によって本体部20と固定ストッパ12との接触が防止され、衝突音の発生を回避することができる。
The movable stopper 11 is made of an inelastic material, and has a main body portion 20 having a contact surface with the fixed stopper 12 (in this embodiment, an end surface on the circumferential side of the convex portion 20a) and an elastic material. And an elastic member 21 covering the movable stopper 12 so that the stopper 12 contacts the contact surface of the movable stopper 11.
Thereby, when the movable stopper 11 and the fixed stopper 12 are simply in contact with each other, the elastic member 21 prevents the main body portion 20 and the fixed stopper 12 from contacting each other, and the occurrence of a collision sound can be avoided.

一方、回転軸の位置決めを行う場合には、固定ストッパ12が可動ストッパ11に強く押し付けられるため、その押付力によって弾性部材21が撓み、固定ストッパ12が本体部20の接触面に接触するようになる。このとき、本体部20は、非弾性材料により形成されているため、弾性変形することは無い。その結果、固定ストッパ12は、それ以上回転することが無くなる。   On the other hand, when positioning the rotary shaft, the fixed stopper 12 is strongly pressed against the movable stopper 11, so that the elastic member 21 is bent by the pressing force so that the fixed stopper 12 contacts the contact surface of the main body 20. Become. At this time, the main body portion 20 is formed of a non-elastic material and thus does not elastically deform. As a result, the fixed stopper 12 does not rotate any further.

このような構成により、可動ストッパ11に弾性部材21を設けた構成であっても、位置決め時における可動ストッパ11の周方向の寸法は、接触面を露出できるだけの押付力を加えさえすれば、本体部20の幅(本実施形態であれば、本体部20と凸部20aとを含む周方向の幅D)が一定値となる。そのため、位置決め時における固定ストッパ12の位置が常に同じ位置となり、決め精度が安定する。   With this configuration, even if the movable stopper 11 is provided with the elastic member 21, the circumferential dimension of the movable stopper 11 at the time of positioning can be determined by applying a pressing force sufficient to expose the contact surface. The width of the portion 20 (in this embodiment, the circumferential width D including the main body portion 20 and the convex portion 20a) is a constant value. Therefore, the position of the fixed stopper 12 at the time of positioning is always the same position, and the determination accuracy is stabilized.

したがって、可動ストッパ11を用いる構成において、衝突音の発生を抑制しつつ、正確に位置決めすることができる。
可動ストッパ11は、本体部20から周方向に突出し、その突出した側の端部が接触面となる凸部20aを有している。そして、弾性部材21は、可動ストッパ11を凸部20aよりも周方向に突出する状態で覆っている一方、凸部20aに対応する位置に、当該凸部20aを露出する開口部21aを有している。
Therefore, in the configuration using the movable stopper 11, the positioning can be accurately performed while suppressing the generation of the collision sound.
The movable stopper 11 protrudes from the main body 20 in the circumferential direction, and has a protruding portion 20a whose end on the protruding side becomes a contact surface. And the elastic member 21 has the opening part 21a which exposes the said convex part 20a in the position corresponding to the convex part 20a, while covering the movable stopper 11 in the state which protrudes in the circumferential direction rather than the convex part 20a. ing.

本実施形態のように弾性部材21により本体部20を覆う構成の場合、本体部20の接触面を例えば一様な平面として形成してしまうと、位置決め時に固定ストッパ12が押し付けられたとき、弾性部材21が変形して接触面に侵入するおそれがある。そして、弾性部材21が接触面に侵入すると、可動ストッパ11の周方向の寸法に誤差が生じ、位置決め精度の悪化を招く要因となる。   In the case of the configuration in which the main body portion 20 is covered with the elastic member 21 as in the present embodiment, if the contact surface of the main body portion 20 is formed as a uniform plane, for example, when the fixed stopper 12 is pressed during positioning, The member 21 may be deformed and enter the contact surface. When the elastic member 21 enters the contact surface, an error occurs in the circumferential dimension of the movable stopper 11, which causes a deterioration in positioning accuracy.

そのため、本体部20よりも周方向に突出する凸部20aを設け、その凸部20aの端面を接触面とすることで、弾性部材21が弾性変形した場合(周方向に縮んだ場合)には、弾性部材21の撓みによる変形は、周方向における本体部20と凸部20aとの位置の差によって吸収される。
これにより、弾性部材21が接触面、つまり、凸部20aの周方向側の端面に侵入することが防止され、可動ストッパ11の周方向の寸法に誤差が生じることが防止される。したがって、位置決め精度の悪化を招くおそれを防止することができる。
Therefore, when the elastic member 21 is elastically deformed (when contracted in the circumferential direction) by providing the convex portion 20a projecting in the circumferential direction from the main body portion 20 and using the end surface of the convex portion 20a as a contact surface. The deformation due to the bending of the elastic member 21 is absorbed by the difference in position between the main body portion 20 and the convex portion 20a in the circumferential direction.
Thereby, the elastic member 21 is prevented from entering the contact surface, that is, the end surface on the circumferential side of the convex portion 20a, and an error in the circumferential dimension of the movable stopper 11 is prevented. Therefore, it is possible to prevent the possibility of deteriorating positioning accuracy.

また、可動ストッパ11は、第1のアームに形成されている周方向に所定の長さを有する溝部13内を移動するものであり、凸部20aは、固定ストッパ12と接触する部位、および、溝部13と接触する部位に形成されている。そして、弾性部材21は、溝部13と接触する部位の凸部20aを露出する開口部21aを有している。
可動ストッパ11が溝部13内を移動する場合、固定ストッパ12との接触面だけに凸部20aを設けると、溝部13と接触する部位における弾性部材21の撓み具合によっては、上記したような誤差が発生するおそれがある。
The movable stopper 11 moves in the groove portion 13 having a predetermined length in the circumferential direction formed in the first arm, and the convex portion 20a is in contact with the fixed stopper 12, and It is formed in a portion that contacts the groove 13. And the elastic member 21 has the opening part 21a which exposes the convex part 20a of the site | part which contacts the groove part 13. As shown in FIG.
When the movable stopper 11 moves in the groove portion 13, if the convex portion 20 a is provided only on the contact surface with the fixed stopper 12, an error as described above may occur depending on the bending state of the elastic member 21 at the portion in contact with the groove portion 13. May occur.

そのため、溝部13と接触する部位にも凸部20aを形成し、その凸部20aを露出する開口部21aを弾性部材21に形成することで、固定ストッパ12と接触する側と溝部13と接触する側の双方において、寸法の誤差が生じ得なくなる。したがって、位置決め精度の悪化を招くおそれを防止することができる。   Therefore, the convex part 20a is formed also in the site | part which contacts the groove part 13, and the opening part 21a which exposes the convex part 20a is formed in the elastic member 21, and the side which contacts the fixed stopper 12, and the groove part 13 are contacted. On both sides, no dimensional error can occur. Therefore, it is possible to prevent the possibility of deteriorating positioning accuracy.

本実施形態の場合、ストッパ機構10は、ベース2とショルダ3との間の関節部に設けられている。ショルダ3が回転した場合、ロボット1の手先ほど、その移動量は大きくなる。つまり、ショルダ3の回転軸(J1)の位置決めが正しく行われないと、ロボット1の手先においては、大きな誤差となる。そこで、本実施形態のストッパ機構10をベース2とショルダ3との間の関節部に設けることにより、ショルダ3の回転軸(J1)の位置決めを正確に行うことができ、ロボット1の動作の精度が悪化することを防止できる。   In the case of this embodiment, the stopper mechanism 10 is provided at the joint between the base 2 and the shoulder 3. When the shoulder 3 rotates, the amount of movement of the hand of the robot 1 increases. That is, if the rotation axis (J1) of the shoulder 3 is not correctly positioned, a large error occurs in the hand of the robot 1. Accordingly, by providing the stopper mechanism 10 of the present embodiment at the joint between the base 2 and the shoulder 3, the rotation axis (J1) of the shoulder 3 can be accurately positioned, and the operation accuracy of the robot 1 is improved. Can be prevented from deteriorating.

本実施形態の場合、本体部20を金属材料で形成している。弾性部材21をエラストマーで形成する場合、一般的には、樹脂材料を高温で本体部20に設けるモールド製法を採用することが多い。そのため、本体部20をモールド時の高温に耐えうる金属材料で形成することにより、可動ストッパ11の製造性を向上させることができる。   In the case of this embodiment, the main body 20 is formed of a metal material. When the elastic member 21 is formed of an elastomer, generally, a mold manufacturing method in which a resin material is provided on the main body portion 20 at a high temperature is often employed. Therefore, the productivity of the movable stopper 11 can be improved by forming the main body portion 20 from a metal material that can withstand the high temperature during molding.

本発明は、上記し且つ図面に記載した態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形や拡張をすることができる。
実施形態では、四角柱状の凸部20aを例示したが、円柱状や三角柱状など、他の形状であってもよい。この場合、接触面が平面となるように形成すれば、先端側と根元(本体部20側の端部)の大きさや形状が異なってもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above and illustrated in the drawings, and various modifications and extensions can be made without departing from the scope of the invention.
In the embodiment, the quadrangular columnar convex portion 20a is illustrated, but other shapes such as a columnar shape and a triangular prism shape may be used. In this case, if the contact surface is formed to be a flat surface, the size and shape of the tip side and the base (end on the main body 20 side) may be different.

実施形態ではベース2とショルダ3との関節部にストッパ機構10を設けた例を示したが、他の関節部にストッパ機構10を設けてもよい。
実施形態では6軸の垂直多関節型ロボットを例示したが、本発明は、4軸の水平多関節型ロボットやいわゆる7軸ロボット等の他の構成であっても、互いに相対回転するアームを有するロボットであれば適用することができる。
In the embodiment, the example in which the stopper mechanism 10 is provided in the joint portion between the base 2 and the shoulder 3 has been described. However, the stopper mechanism 10 may be provided in another joint portion.
In the embodiment, a 6-axis vertical articulated robot is illustrated, but the present invention has arms that rotate relative to each other even in other configurations such as a 4-axis horizontal articulated robot or a so-called 7-axis robot. Any robot can be applied.

実施形態では凸部20aの接触面とほぼ同じ大きさの開口部21aを弾性部材21に形成した例を示したが、例えば図6(A)に示すように、弾性部材21の開口部21aを、凸部20aから離間するにしたがって幅広となるように形成してもよい。これにより、弾性部材21が弾性変形した際に、弾性部材21が接触面に侵入するおそれを低減させることができる。
この場合、凸部20aと接触する位置を、接触面(凸部20aの周方向側の端面)よりも本体部20側にするとよい。これにより、弾性部材21が弾性変形した際に、弾性部材21が接触面に侵入するおそれをさらに低減させることができる。
In the embodiment, an example is shown in which the opening 21a having substantially the same size as the contact surface of the convex portion 20a is formed in the elastic member 21, but the opening 21a of the elastic member 21 is formed as shown in FIG. 6A, for example. Alternatively, the width may be increased as the distance from the convex portion 20a increases. Thereby, when the elastic member 21 elastically deforms, a possibility that the elastic member 21 may enter the contact surface can be reduced.
In this case, it is preferable that the position in contact with the convex portion 20a is closer to the main body portion 20 than the contact surface (the end surface on the circumferential direction side of the convex portion 20a). Thereby, when the elastic member 21 is elastically deformed, the possibility that the elastic member 21 enters the contact surface can be further reduced.

また、図6(B)に示すように、開口部21aを、凸部20aとの間に隙間を存して形成してもよい。この場合、開口部21aの内面と凸部20aの側面(凸部20aの図示上下方向の面)とが逃げ部として機能し、弾性部材21が接触面に侵入するおそれを低減させることができる。
また、図6(C)に示すように、開口部21aを、凸部20aから離間するにしたがって幅広となるように、且つ、凸部20aとの間に隙間を存して形成してもよい。このような構成によっても、弾性部材21が接触面に侵入するおそれを低減させることができる。
Further, as shown in FIG. 6B, the opening 21a may be formed with a gap between the opening 21a and the protrusion 20a. In this case, the inner surface of the opening portion 21a and the side surface of the convex portion 20a (the surface in the vertical direction of the convex portion 20a in the drawing) function as a relief portion, and the possibility that the elastic member 21 enters the contact surface can be reduced.
Further, as shown in FIG. 6C, the opening 21a may be formed so as to become wider as the distance from the convex portion 20a increases and with a gap between the convex portion 20a. . Even with such a configuration, the risk of the elastic member 21 entering the contact surface can be reduced.

また、図7(A)に示すように、開口部21aを円形としてもよい。この場合、開口部21aの形状を、凸部20aの形状に合わせて楕円形や三角としてもよい。また、図7(B)に示すように、複数の凸部20aに対応して1つの開口部21aを形成してもよい。   Further, as shown in FIG. 7A, the opening 21a may be circular. In this case, the shape of the opening 21a may be an ellipse or a triangle according to the shape of the convex portion 20a. Further, as shown in FIG. 7B, one opening 21a may be formed corresponding to the plurality of convex portions 20a.

図面中、1はロボット、2はベース(アーム)、3はショルダ(アーム)、4は下アーム(アーム)、5は第1上アーム(アーム)、6は第2上アーム(アーム)、7は手首(アーム)、8はフランジ(アーム)、10はストッパ機構(ロボットのストッパ機構)、11は可動ストッパ、12は固定ストッパ、13は溝部、20は本体部(接触面)、20aは凸部(接触面)、21、30,40は弾性部材、21aは開口部を示す。   In the drawings, 1 is a robot, 2 is a base (arm), 3 is a shoulder (arm), 4 is a lower arm (arm), 5 is a first upper arm (arm), 6 is a second upper arm (arm), 7 Is a wrist (arm), 8 is a flange (arm), 10 is a stopper mechanism (robot stopper mechanism), 11 is a movable stopper, 12 is a fixed stopper, 13 is a groove, 20 is a body (contact surface), and 20a is convex. Portions (contact surfaces), 21, 30, and 40 are elastic members, and 21a is an opening.

Claims (5)

第1のアームに対して相対的に回転する第2のアームの回転範囲を規定するロボットのストッパ機構であって、
前記第1のアームに設けられ、前記第2のアームが回転する際の回転軸に同軸となる周方向に移動可能な可動ストッパと、
前記第2のアームに設けられ、当該第2のアームに固定されているとともに当該第2のアームが回転した際に前記可動ストッパに周方向から接触する固定ストッパと、を備え、
前記可動ストッパは、
非弾性材料により形成され、前記固定ストッパとの接触面を有する本体部と、
弾性材料により形成され、固定ストッパを可動ストッパに押し付けた時に、固定ストッパが接触面に接触するように可動ストッパを覆う弾性部材と、 により構成されていることを特徴とするロボットのストッパ機構。
A stopper mechanism for a robot that defines a rotation range of a second arm that rotates relative to the first arm,
A movable stopper provided on the first arm and movable in a circumferential direction coaxial with a rotation axis when the second arm rotates;
A fixed stopper provided on the second arm, fixed to the second arm and contacting the movable stopper from the circumferential direction when the second arm rotates,
The movable stopper is
A body portion formed of an inelastic material and having a contact surface with the fixed stopper;
A robot stopper mechanism comprising: an elastic member formed of an elastic material and covering the movable stopper so that the fixed stopper contacts the contact surface when the fixed stopper is pressed against the movable stopper.
前記可動ストッパは、本体部から周方向に突出し、その突出した側の端部が前記接触面となる凸部を有し、
前記弾性部材は、前記可動ストッパを前記凸部よりも周方向に突出する状態で覆っている一方、前記凸部に対応する位置に、当該凸部を露出する開口部が形成されていることを特徴とする請求項1記載のロボットのストッパ機構。
The movable stopper protrudes from the main body portion in the circumferential direction, and has a protruding portion whose end on the protruding side becomes the contact surface,
The elastic member covers the movable stopper in a state of projecting in the circumferential direction from the convex portion, and an opening for exposing the convex portion is formed at a position corresponding to the convex portion. The robot stopper mechanism according to claim 1.
前記可動ストッパは、前記第1のアームに形成されている周方向に所定の長さを有する溝部内を移動するものであり、
前記凸部は、前記固定ストッパと接触する部位、および、前記溝部と接触する部位に形成され、
前記弾性部材は、前記溝部と接触する部位の前記凸部を露出する開口部が形成されていることを特徴とする請求項2記載のロボットのストッパ機構。
The movable stopper moves in a groove portion having a predetermined length in the circumferential direction formed on the first arm,
The convex part is formed at a part that contacts the fixed stopper and a part that contacts the groove part,
The robot stopper mechanism according to claim 2, wherein the elastic member is formed with an opening that exposes the convex portion at a portion in contact with the groove.
前記弾性部材の前記開口部は、前記凸部から離間するにしたがって幅広となるように形成されていることを特徴とする請求項2または3記載のロボットのストッパ機構。   4. The robot stopper mechanism according to claim 2, wherein the opening portion of the elastic member is formed so as to become wider as the distance from the convex portion increases. 前記弾性部材の前記開口部は、前記凸部との間に隙間を存して形成されていることを特徴とする請求項2または3記載のロボットのストッパ機構。   The robot stopper mechanism according to claim 2, wherein the opening of the elastic member is formed with a gap between the opening and the convex.
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