JP2695996B2 - 回動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットの関節
部等の回動軸の回動を制御する回動制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の回動制御装置として、特
開平２−１８５３９０号公報に示されたものは、回動軸
が３６０度以上回動することができ、しかも、所定の回
動範囲を越える回動軸の回動つまりオーバーランを検出
することができるとともに、この回動軸のオーバーラン
をストッパで規制することもできる。

【０００３】しかしながら、この装置では、回動軸に設
けられた原動ドグ（第１突起）によって、回動軸の周囲
の従動ドグ（回転体及びドグ）を回動軸の回転に遅延し
て追随回転させ、この従動ドグ（回転体及びドグ）の回
動をセンサ（近接スイッチ）で検出することによって、
回動軸のオーバーランを検出しているため、オーバーラ
ン状態となった回動軸を反転させて、回動軸をオーバー
ラン状態から復帰させても、従動ドグ（回転体及びド
グ）がすぐには動かないため、センサ（近接スイッチ）
は、暫くはオーバーランを検出した状態のままで、回動
軸が上述した遅延回転の角度分復帰回動するまでの間
は、オーバーラン状態でなくなったことを検出しない。

【０００４】そこで、特開昭６２−１９３９２号公報に
記載されているように、ストッパの従動ドグが当接する
２箇所にスプリングをそれぞれ付設しておき、そして、
回動軸の回動により原動ドグで従動ドグを押して、従動
ドグがスプリングを縮めてストッパに当接した状態で、
従動ドグをセンサでオーバーランを検知し、さらに、こ
のオーバーラン検知状態から、回動軸が反対方向へ回動
して、原動ドグで従動ドグを押すのを解除すると、スプ
リングの弾性によって従動ドグを押戻し、センサがただ
ちにオーバラン状態でなくなったことを検出するように
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭６２−１９３９２号公報に記載された構造では、ス
トッパの他に２つのスプリングが必要で、部品点数が増
加し、コスト高になり、しかも、スプリングがストッパ
から飛び出して脱落しないように確実に固定する必要が
あり、スプリングの固定に手間がかかり、組立性が悪い
問題を有している。

【０００６】さらに、従動ドグは、回動軸に対してフリ
ーで、回動軸の回動に追従することがないため、原動ド
グで従動ドグを押していないときには、従動ドグが自由
に動き回って安定せず、不用意にセンサを作動させるお
それがある。

【０００７】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、ストッパのみで、回動軸のオーバーランを規制で
き、かつ、オーバーラン検出用のセンサにより回動軸の
オーバーランを検出させるとともにオーバラン解除をた
だちに検出させることができ、さらに、従動ドグを回動
軸の回動に追従させることで、従動ドグの動きを安定さ
せることができる回動制御装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の回動制御装置
は、ベースに対する回動軸の回動を制御する回動制御装
置であって、前記回動軸に設けられ回動軸とともに回動
する原動ドグと、前記回動軸に回転可能に設けられかつ
前記原動ドグに対して所定範囲回動可能に係合された従
動ドグと、前記回動軸及び原動ドグの少なくとも一方と
従動ドグとの間に抵抗を発生させて従動ドグを回動軸と
ともに従動的に回動させる連動手段と、前記ベースに取
り付けられ前記従動ドグの回動範囲を規制するゴム製の
ストッパと、このストッパの弾性に抗して前記従動ドグ
がストッパに当接したことを検出するセンサとを具備し
たものである。

【０００９】

【作用】本発明の回動制御装置では、回動軸が原動ドグ
を介して従動ドグを例えば時計回り方向に押し、従動ド
グがストッパの弾性に抗して当接すると、回動軸の時計
回り方向のオーバーランをセンサが検出する。一方、回
動軸が原動ドグを介して従動ドグを反時計回り方向に押
し、従動ドグがストッパの弾性に抗して当接すると、回
動軸の反時計回り方向のオーバーランをセンサが検出す
る。そのため、回動軸は、ストッパの弾性に抗して当接
するまでの範囲で回動可能とする。そして、回動軸を原
動ドグとともにオーバーラン状態から反転させると、た
だちに、ストッパの弾性で従動ドグを押戻してセンサが
オーバーラン状態でなくなったことを検出する。さら
に、連動手段により、従動ドグが原動ドグの回動に追従
し、例えば従動ドグがゴム製のストッパに当接した際に
跳ね返ったり自由に動き回るのを防止するなど、従動ド
グの動きが安定し、かつ、回動軸を原動ドグとともにオ
ーバーラン状態から反転させた際、ゴム製のストッパと
協働して従動ドグを反転回動させるため、センサがオー
バラン状態でなくなったことをただちに検出する。

【００１０】

【実施例】本発明の回動制御装置の一実施例を図面を参
照して説明する。

【００１１】図１ないし図５は回動制御装置１を示し、
この回動制御装置１は、図６に示す垂直多関節型ロボッ
トの垂直方向に屈曲回動可能な多関節アーム機構２の先
端部に設けられ、その上部に設けられたモータ３によ
り、その下部に垂直に突設された回動軸４が回動するよ
うになっており、この回動軸４の下部に設けられたフラ
ンジ５に移載荷物保持装置等を取付けるようになってい
る。

【００１２】なお、上記多関節アーム機構２は回動制御
装置１を常に同じ姿勢に維持しこれによって、回動軸４
は常に垂直を維持するようになっている。

【００１３】そして、上記回動制御装置１は、上記多関
節アーム機構２の先端部に垂直方向に回動可能に軸支さ
れるベース８を有している。このベース８は、図５に示
すように、筒状のケース９とこのケース９の下端部に取
付けられたリング状のプレート10とで構成され、このプ
レート10によりケース９の下部にクロスローラーベアリ
ング11の外輪が保持され、このクロスローラーベアリン
グ11によって上記回動軸４の上端部がベース８の下部に
垂直にかつ水平方向回動可能に支持されている。

【００１４】なお、ケース９の上部には図６に示したモ
ータ３が設けられているとともに、ケース９の内部には
図示しない減速機が設けられ、モータ３の回転が減速さ
れた上で回動軸４に伝えられるようになっている。

【００１５】そして、上記回動軸４の上端部の外周には
リング状の原動ドグ14が取付けられている。この原動ド
グ14は、図１ないし図４にも示すように、その外周部か
ら下側に円弧状の突縁15が突設され、この突縁15の両端
部16，17が後述する従動ドグ20の突片24の両側部に対す
る係合部となる。

【００１６】なお、この原動ドグ14により上記クロスロ
ーラーベアリング11の内輪が上記回動軸４の上端部に固
定されている。

【００１７】また、上記原動ドグ14の下側に位置して、
回動軸４の外周に従動ドグ20が上下一対のボールベアリ
ング21，22を介してナット23により回転可能に取付けら
れている。この従動ドグ20は、図１ないし図４にも示す
ように、その外周に突片24が突設され、この突片24と上
記原動ドグ14の円弧状の突縁15により、原動ドグ14に対
する従動ドグ20の回動範囲が規制されている。すなわ
ち、従動ドグ20は、その突片24が原動ドグ14の突縁15の
一端部16に当接した状態から突縁15の他端部17に当接す
る状態までの、１８０度の範囲を原動ドグ14に対して回
動するようになっている。

【００１８】なお、上記原動ドグ14に対する従動ドグ20
の回動範囲は３６０度未満で任意に設定することができ
る。

【００１９】そして、上記従動ドグ20を回動軸４に取付
けた各ボールベアリング21，22とナット23は、従動ドグ
20を回動軸４に連動させる連動手段27を構成し、このナ
ット23でボールベアリング22の内輪を締付けることによ
り、各ボールベアリング21，22の内輪と外輪がその間の
ボールを斜めに締付けて圧接し、各ボールベアリング2
1，22に機械的な抵抗が発生し、これによって、回動軸
４の回動時に、各ボールベアリング21，22の抵抗によ
り、従動ドグ20が従動的に回動するようになっている。

【００２０】また、上記ベース８のプレート10の下面に
ウレタンゴム等のゴム製のストッパ30がスペーサ31を介
してねじ32により取付けられ、このストッパ30により従
動ドグ20の回動範囲が規制されている。すなわち、従動
ドグ20は、図３に示すように、その突片24がストッパ30
の一端部33に当接してこの一端部33を押し潰して弾性的
に変形させた状態から、図４に示すように、その突片24
がストッパ30の他端部34に当接してこの他端部34を押し
潰して弾性的に変形させた状態までの、２７０度程度の
範囲を回動するようになっている。

【００２１】なお、上記従動ドグ20の回動範囲は３６０
度未満で任意に設定することができる。

【００２２】そして、このストッパ30は、従動ドグ20を
押し戻す反発手段を兼ねており、図３あるいは図４に示
すように、従動ドグ20との当接によりその一端部33ある
いは他端部34が弾性的に変形した状態で、その弾性によ
る復元力が従動ドグ20を押し戻す反発力として作用する
ようになっている。

【００２３】また、上記ベース８のケース９の一側部に
制御ボックス37が設けられ、この制御ボックス37の下面
に一対のセンサとしてのリミットスイッチ38，39が設け
られ、一方のリミットスイッチ38は、従動ドグ20の突片
24が、図３に示すように、ストッパ30の一端部33に当接
してこの一端部33を弾性による反発力に抗して変形させ
た状態を検出し、他方のリミットスイッチ39は、従動ド
グ20の突片24が、図４に示すように、ストッパ30の他端
部34に当接してこの他端部34を弾性による反発力に抗し
て変形させた状態を検出するようになっている。

【００２４】そうして、この実施例の作用を説明する。

【００２５】図１は回動軸４、原動ドグ14及び従動ドグ
20が全て中立位置にある状態で、この図１の状態から回
動軸４を図示時計方向に回動すると、回動軸４に固定さ
れた原動ドグ14が一体に回動するとともに、連動手段27
を構成するボールベアリング21，22の機械的な抵抗によ
って、従動ドグ20が従動的に回動する。

【００２６】そして、回動軸４、原動ドグ14及び従動ド
グ20が時計方向に１３０度強回動すると、図２に示すよ
うに、従動ドグ20の突片24がストッパ30の一端部33に当
接し、この後は、従動ドグ20を残して、回動軸４と原動
ドグ14だけが回動する。

【００２７】なお、この際、従動ドグ20が連動手段のボ
ールベアリング21，22から受ける回動トルクが強くない
ため、ストッパ30の一端部33は殆ど変形せず、したがっ
て、従動ドグ20の突片24が一方のリミットスイッチ38を
作動することはなく、また、従動ドグ20は、連動手段27
のボールベアリング21，22から受ける回動トルクの働き
により、ストッパ30に当たったときに跳ね返されること
がない。

【００２８】そして、図２の状態から回動軸４と原動ド
グ14が時計方向に９０度（図１の状態から２２０度強）
回動すると、原動ドグ14の突縁15の一端部16が従動ドグ
20の突片24に当接し、この後、原動ドグ14の突縁15が、
従動ドグ20の突片24を介して、ストッパ30の一端部33を
弾性変形させながら、回動軸４、原動ドグ14及び従動ド
グ20がさらに回動する。

【００２９】そして、さらに数度だけ回動し、図１の状
態から２２５度回動した図３の状態で、一方のリミット
スイッチ38が従動ドグ20の突片24によって作動し、この
リミットスイッチ38のオーバーラン検出により、モータ
３が停止し、ストッパ30の反発力により、回動軸４、原
動ドグ14及び従動ドグ20が停止し、回動軸４のオーバー
ラン規制が行なわれる。

【００３０】そうして、この図３のオーバーラン状態か
ら、回動軸４を反転させて反時計方向に回動し、回動軸
４をオーバーラン状態から復帰させると、回動軸４とと
もに原動ドグ14が反時計方向に回動し、従動ドグ20が、
反発手段を兼ねるストッパ30の反発力により押戻されて
反時計方向に回動するとともに、連動手段27により回動
軸４と連動して反時計方向に回動するので、回動軸４の
反転と同時に、リミットスイッチ38が復帰して、このリ
ミットスイッチ38がオーバーラン状態でなくなったこと
を検出する。

【００３１】また、この状態から、回動軸４を反時計方
向に回動し続けると、回動軸４、原動ドグ14及び従動ド
グ20が図３の状態から反時計方向に２６５度強回動した
状態で、従動ドグ20の突片24がストッパ30の他端部34に
当接し、この後は、従動ドグ20を残して、回動軸４と原
動ドグ14だけが回動する。

【００３２】なお、この際、従動ドグ20が連動手段のボ
ールベアリング21，22から受ける回動トルクが強くない
ため、ストッパ30の他端部34は殆ど変形せず、したがっ
て、従動ドグ20の突片24が他方のリミットスイッチ39を
作動することはなく、また、従動ドグ20は、連動手段27
のボールベアリング21，22から受ける回動トルクの働き
により、ストッパ30に当たったときに跳ね返されること
がない。

【００３３】そして、この状態から回動軸４と原動ドグ
14が反時計方向に１８０度（図３の状態から４４５度
強）回動すると、原動ドグ14の突縁15の他端部17が従動
ドグ20の突片24に当接し、この後、原動ドグ14の突縁15
が、従動ドグ20の突片24を介して、ストッパ30の他端部
34を弾性変形させながら、回動軸４、原動ドグ14及び従
動ドグ20がさらに回動する。

【００３４】そして、さらに数度だけ回動し、図３の状
態から４５０度回動した図４の状態で、他方のリミット
スイッチ39が従動ドグ20の突片24によって作動し、この
リミットスイッチ39のオーバーラン検出により、モータ
３が停止し、ストッパ30の反発力により、回動軸４、原
動ドグ14及び従動ドグ20が停止し、回動軸４のオーバー
ラン規制が行なわれる。

【００３５】そうして、この図４のオーバーラン状態か
ら、回動軸４を反転させて時計方向に回動し、回動軸４
をオーバーラン状態から復帰させると、回動軸４ととも
に原動ドグ14が時計方向に回動し、従動ドグ20が、反発
手段を兼ねるストッパ30の反発力により押戻されて反時
計方向に回動するとともに、連動手段27により回動軸４
と連動して時計方向に回動するので、回動軸４の反転と
同時に、リミットスイッチ39が復帰して、このリミット
スイッチ39がオーバーラン状態でなくなったことを検出
する。

【００３６】このように、この実施例では、回動軸４の
回動範囲が４５０度で、回動範囲の両端部において、リ
ミットスイッチ38，39によりオーバーラン検出ができる
とともに、ストッパ30によりオーバーラン規制ができ、
しかも、オーバーラン状態が解消されると、リミットス
イッチ38，39がただちにオーバーラン状態でなくなった
ことを検出する。

【００３７】しかも、ゴム製のストッパ30のみで、回動
軸４のオーバーランを規制でき、かつ、リミットスイッ
チ38，39により回動軸４のオーバーランを検出させると
ともにオーバラン解除をただちに検出させることがで
き、さらに、連動手段27により、従動ドグ20を回動軸４
の回動に追従させ、例えば従動ドグ20がゴム製のストッ
パ30に当接した際に跳ね返ったり自由に動き回るのを防
止するなど、従動ドグ20の動きを安定させることができ
るとともに、ゴム製のストッパ30と協働してオーバラン
解除をただちに検出させることができ、そのため、従来
に比べて、部品点数を削減して組立性を向上できるとと
もに、オーバーラン解除を確実に検出できる。

【００３８】なお、この実施例では、連動手段27を回動
軸４と従動ドグ20との間に設け、回動軸４と従動ドグ20
との間に機械的な抵抗を発生させて、従動ドグ20を回動
軸４とともに従動的に回動させるようにしたが、連動手
段27を原動ドグ14と従動ドグ20の間に設けてもよい。

【００３９】また、この実施例では、１つのストッパ30
で両方向の回動を規制したが、別々のストッパによって
それぞれの方向の回動を規制してもよい。

【００４０】

【発明の効果】本発明の回動制御装置によれば、ゴム製
のストッパにより、回動軸のオーバーランを規制でき、
かつ、オーバーラン検出用のセンサにより回動軸のオー
バーランを検出させるとともにオーバラン解除をただち
に検出させることができ、さら に、連動手段により、従
動ドグを回動軸の回動に追従させ、例えば従動ドグがゴ
ム製のストッパに当接した際に跳ね返ったり自由に動き
回るのを防止するなど、従動ドグの動きを安定させるこ
とができるとともに、ゴム製のストッパと協働してオー
バラン解除をただちに検出させることができ、そのた
め、従来に比べて、部品点数を削減して組立性を向上で
きるとともに、オーバーラン解除を確実に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回動制御装置の一実施例の中立状態の
横断面図である。

【図２】同実施例の回動軸が時計方向に回動した状態の
横断面図である。

【図３】同実施例の回動軸が時計方向にオーバーランし
た状態の横断面図である。

【図４】同実施例の回動軸が反時計方向にオーバーラン
した状態の横断面図である。

【図５】同実施例の縦断面図である。

【図６】同実施例の回動制御装置を用いた垂直多関節型
ロボットの側面図である。

【符号の説明】

１ 回動制御装置 ４ 回動軸 ８ ベース 14 原動ドグ 20 従動ドグ 27 連動手段 30 ストッパ 38，39 センサとしてのリミットスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｘ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースに対する回動軸の回動を制御する
   回動制御装置であって、 前記回動軸に設けられ回動軸とともに回動する原動ドグ
   と、 前記回動軸に回転可能に設けられかつ前記原動ドグに対
   して所定範囲回動可能に係合された従動ドグと、前記回動軸及び原動ドグの少なくとも一方と従動ドグと
   の間に抵抗を発生させて従動ドグを回動軸とともに従動
   的に回動させる連動手段と、 前記ベースに取り付けられ前記従動ドグの回動範囲を規
   制するゴム製のストッパと、 このストッパの弾性に抗して前記従動ドグがストッパに
   当接したことを検出するセンサとを具備したことを特徴
   とする回動制御装置。