JP2812762B2 - メカニカルストッパ機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ロボット関節部を始めとする回動機構部に
容易に組み込めるメカニカルストッパ機構に関する。

〔従来の技術〕 従来の技術ロボットを例にとって説明する。

第６図（ａ）、（ｂ）は、ロボットの中で最も多く用
いられているスカラ形ロボットにおけるメカニカルスト
ッパ機構の一般例を示しており、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図である。

この機構について簡単に説明する。床面に固定された
ポール１には受け側ストッパ５が取り付けられている。
このポール１を支点として旋回する第１アーム２には、
当て側ストッパ６と受け側ストッパ７が取り付けられて
いる。第１アームの先端部を支点として旋回する第２ア
ーム３には、当て側ストッパ８が取り付けられている。
又、第２アーム先端部には回転軸４が軸支されている。

前記ストッパ５とストッパ６、及びストッパ７とスト
ッパ８との位置関係は、第６図（ａ）に図示されている
様に同一円周上に配置されている。尚、回転軸４は数回
転の回転を必要とするためメカニカルストッパ機構が無
い物がほとんどである。

第７図は、ストッパ５とストッパ６の作用を説明する
ために、このメカニカルストッパ機構を直線上に展開し
たものである。この図で分かる様にストッパ６がプラス
及びマイナス方向に旋回してストッパ５と接触するまで
の旋回量は、１回転以内である、追記ておくと、メカニ
カルストッパを頻繁に使用するとロボット構造自体を変
形させるおそれがあるので、通常は第７図の様にストッ
パ５の両端付近にリミットスイッチ11を配置し、このリ
ミットスイッチ11がストッパ６を検出することによって
電気的にストッパ作用をさせる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１アーム２とポール１を例に取って見ると、構造上
は１回転以上旋回可能なのにストッパ５とストッパ６そ
れぞれ固定させているのでロボットの動作範囲が１回転
以内に制限されてしまい、多部品を１台の組み立てセル
で作業させようとすると部品供給用のスペースを確報で
きなくなり、ロボットを数台に分けて作業させればコス
ト高になってしまうので、動作範囲を最大限に活用しロ
ボット台数を最小限にする必要がある。

ロボット構造によっては、スカラ形ロボットと同じ位
の動作範囲を得ようとすると関節部が１回転以上回転し
なければならないものもある。

回転軸４は、ハンドリング作業において例えばネジ切
り工程を想定した場合、必然的に１回転以上の動作範囲
で動かす。そのためにメカニカルストッパ機構を取り付
けることが困難で有り、回転軸４が暴走したときによる
配線・拝観の断線事故等を確実に防ぐことができない。

本発明は、以上の様な現状の課題を解決すべくロボッ
ト各関節部の旋回及び回転動作を１回転以上させても、
メカニカルストッパ機構を作用することができ、確実に
ストッパ機能を果たすものである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、第７図で説明した内容を本発明に置き換え
たもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。受
け側ストッパ12は、90度折れ曲がった形状をしておりピ
ン13を支点として、左右90度に倒れる機構がある。ピン
13は、ストッパ12を介してポール１に固定されている。
当て側ストッパ14は、従来通りの物を使用するが、スト
ッパ14の長さL₁₄は、ストッパ12の点Ａから点Ｂまでの
長さL₁₂より短いものとする。なお、当て側ストッパ14
の点Ｃが受け側ストッパ12の側面12bを押圧し、点Ａを
通過する際、図においてピン13を中心として時計まわり
のモーメントが発生するように受け側ストッパ12の長さ
l₁₂を設定する必要がある。以上、ストッパ12、14及び
ピン13の３つより構成した機構が１つの手段である。

第２図も第７図で説明した内容を本発明に置き換えた
もので、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。ピン
23を支点として回転する受け側ストッパ15、16、17、18
は、前記の順で４段に重なり90度間隔に配置されてい
る。ピン23は、ストッパ15、16、17、18を介してポール
１に固定されていて、このピン23とストッパ15、16、1
7、18との間にはキー25を介在させるのでストッパ15、1
6、17、18を90度間隔で維持出来る。ストッパ受け部
は、21、22の２つがポール１に取り付けられていてスト
ッパ受け部21はストッパ15上に、ストッパ受け部22はス
トッパ17の下にそれぞれ配置してある。

〔実施例〕

以下、本発明による実施例を図面を基に詳細に説明す
る。

（実施例１） 第３図は、本発明によるメカニカルストッパ機構を４
つのリンク機構からなる４リンクロボットに使用した場
合の一実施例を概略的に示している。

第３図（ａ）は平面図、第３図（ｂ）は正面図、第３
図（ｃ）、（ｄ）はアームの移動状態を示す図である。
ここで、４リンクロボットの先端部をマイナス方向に動
かした場合について説明する。

４リンクロボットのアームの姿勢を第３図（ａ）のま
まで、モータ27とモータ28で旋回し、第３図（ｃ）の位
置で停止させ、更にモータ27は停止状態でモータ28のみ
をマイナス方向に旋回させ、第３図（ｄ）の位置まで移
動させる。ここで、点29の動作範囲をみると約１回転す
ることがわかり、プラス方向の旋回動作を前述の動作を
逆にして置き換えてみると、点29は約半回転する。よっ
て、モータ28は１回転以上回転させなくてはならない。
即ち、モータ27も１回転以上回転させなくてはならな
い。

そこで、本発明によるメカニカルストッパ機構につい
て、スタンド26（第３図（ｂ））には受け側ストッパ12
に取り付け、モータ27、28に当て側ストッパ14を取り付
けたとして第１図に戻って説明する。

モータ27又は28で、当て側ストッパ14をプラス側に動
作させ続けると約１回転した所で受け側ストッパ12の側
面12aとストッパ14とが衝突して同一方向の動作は停止
する。

逆に、ストッパ14をマイナス側に動作させ続けると、
まず側面12bを押し退けながらストップ12の上を通過す
るとストップ12はピン13を支点として90度反転させら
れ、想像線で書かれた位置に置かれる。そのまま動作を
続けると側面12cと衝突して同様に約１回転動作した所
で同一方向の動作は中断する。よって、このメカニカル
ストッパ機構は約２回転の動作が可能であり、前述の４
リンクロボット動作を満足する事が出来る。

ストッパ12がストッパ14の作用以外で不用意に傾かな
いようにするには、例えば板バネ30を図のように取り付
ければ保持が可能である。

前述したように、ロボットの構造を保護するためにリ
ミットスイッチにより電気的にストッパ作用をさせる
が、本発明のメカニカルストッパ機構は１回転以上動作
を可能にさせているので以下の様にすると良い。ストッ
パ12の両端付近にそれぞれリミットスイッチ11を配置す
るのは従来通りで、その他にストッパ12が左右どちらか
に反転しているのかを検出できる位置にリミットスイッ
チ31、32を配置し、33、34の様に回路置を構成すれば従
来と同様に電気的にストッパ作用をさせる事が出来る。

（実施例２） 前記実施例１では、約２回転の動作が可能なメカニカ
ルストッパ機構であるが、第４図に示すものは完全な２
回転動作を可能にするため前記ストッパ12の形状を変化
させたメカニカルストッパ機構である。但し、ストッパ
35の回転後の状態（想像線で図示）は側面35aがピン13
の軸心上にあることと、ストッパ36の長さL₃₆はピン13
の軸心から側面35bの長さL₃₅とする。

（実施例３） 前記受け側ストッパ12と当て側ストッパ14を１組とし
て、第５図に示す様に、２組のストッパを干渉しあわな
い２つの円周上に配置して、矢印の方向に動作を続ける
と約1.25回転の動作範囲でストッパ作用を可能に出来、
第５図で示すストッパＡの配置をずらして使えば１回転
以上約２回転以内での範囲で自由に可変ストッパ作用を
行なうことが出来る。

（実施例４） 第２図で説明した機構を、ロボットのアーム先端の回
転軸に適用（第６図に示す回転軸４）した例を第２図に
戻って説明する。

ストッバ24がプラス側に動作した場合、約１回転した
所でストッパ16と衝突しストッパ17とストッパ受け部22
の作用、あるいはストッパ15とストッパ受け部21の作用
により、同一方向の動作は停止される。次に、ストッパ
24がマイナス側に動作した場合、まずストッパ16を押し
退けながらストッパ16の上を通過すると、受け側ストッ
パ全体を90度反転させる。そして、約１回転動作した所
で今度はストッパ17を押し退けながらストッパ17の上を
通過すると、同様に受け側ストッパ全体を90度反転させ
る。更に、約２回転した所でストッパ18を押し退けなが
らストッパ18の上を通過すると、同様に受け側ストッパ
全体を90度反転させ約３回転目には、ストッパ15と衝突
し、ストッパ18とストッパ受け部21の作用あるいはスト
ッパ16とストッパ受け部22の作用により同一方向の動作
は停止される。

よって、このメカニカルストッパ機構は初めに当て側
ストッパ24を第２図（ｂ）において、受け側ストッパ16
の右側に位置させておくことで約１回転するので合計し
て約４回転の動作範囲を得ることができる。なお、スト
ッパ受け部21あるいは22を図において前後方向に移動さ
せて位置させることにより、回転数を１〜４回転の間で
設定できる。

前記受け側ストッパの反転動作終了後の姿勢を維持す
るために、例えば板バネ19、20を図の様に配置すると良
く、この板バネ19、20の強さは受け側ストッパ１個分を
支えられる程度が望ましい。

なお、本実施例では安全のためストッパ受け部を２ケ
所設けたが、一ケ所のみでも停止させることは可能であ
る。また、どの受け側ストッパに作用させるようにして
も良い。

リミットスイッチによるストッパ作用を行なうには、
前述同様にストッパ受け部21、22の両端にストッパ24を
検出するリミットスイッチ11を配置し、その他にストッ
パ17を検出するリミットスイッチ32とストッパ18を検出
するリミットスイッチ31とをそれぞれ配置して、図示し
てある様に33、34の回路を構成すれば良い。

以上、ロボットを例に説明してきたが、他の回動機構
に適用できることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によるメカニカルス
トッパ機構は、受け側ストッパの中心にピンを設けたこ
とにより、回転方向に自由度を持ち、当て側ストッパが
１回転以上回転することができるので、例えば回転機構
を備えたロボット構造が持つ最大限の動作範囲を確保出
来る。これによって、今まで以上に部品供給用パレット
やその他周辺装置などを組み立てセルに組み込まれので
バリエーションが増し、尚且つパレタイズ作業等による
往復動作を従来は、遠距離動作を余儀なくされていた
が、それを最短で行なうことが可能である。

前述のように、１回転以上の動作範囲があれば大きな
メリットを得られるが、従来のメカニカルストッパ機構
だと取り付けが困難なために、例えばロボット暴走時に
よる各関節部の多回転動作を確実に停止されることが出
来なかったが、本発明のメカニカルストッパ機構であれ
ば数回転以内で確実に停止させることができ、又その組
合せ方によって停止させる位置を換えられることもで
き、同時に暴走による配線及び配管の断線等の不慮の事
故を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるメカニカルストッパ機構の一実施
例を示す図で（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、第２
図、第４図および第５図は他の実施例を示す図で、第２
図（ａ）は側面図、第２図（ｂ）は正面図、第４図、第
５図は説明図、第３図は本発明によるメカニカルストッ
パ機構を４リング型ロボットに適用した例を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）、（ｄ）はア
ームの移動状態を示す平面図、第６図および第７図は従
来例を示す図で、第６図（ａ）は平面図、第６図（ｂ）
は正面図、第７図は説明図である。 ５、８、12、15、16、17、18、35……受け側ストッパ、 ６、７、14、24、36……当て側ストッパ、 21、22……ストッパ受け部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の部材と、この第１の部材に回動可能
   に支持された第２の部材との間に具設され、 前記第１の部材に具設された受け側ストッパと、前記第
   ２の部材に具設された当て側ストッパとからなり、 かつ前記受け側ストッパおよび当て側ストッパは略同一
   円周上に配置されているメカニカルストッパ機構であ
   り、 前記受け側ストッパおよび当て側ストッパのどちらか一
   方は、少なくとも第１のストッパ部材と、この第１のス
   トッパ部材に対し略90度方向に位置する第２のストッパ
   部材とからなり、 前記第１のストッパ部材の一方の端部と第２のストッパ
   部材の一方の端部とは結合されており、 前記結合部を中心として回動可能なメカニカルストッパ
   機構であつて、 受け側ストッパおよび当て側ストッパのどちらか一方
   は、積層された４個のストッパ部材からなり、 これらストッパ部材は、それぞれ一方の端部で結合さ
   れ、かつ同一回転方向に順次略90度ずれて配置され、 このストッパは、前記結合部を中心として回動可能であ
   り、 かつ、前記ストッパ部材の少なくとも一個と当接するス
   トッパ受け部を有することを特徴とするメカニカルスト
   ッパ機構。