JP3648875B2 - Rotating shaft stopper mechanism - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークハンドリングに使用する装置の回転軸の改良に係り、特に回転軸ストッパ機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えばワークの搬送や整列等のワークハンドリング作業を自動的に行うために、種々のロボットが導入されている。スカラロボットの場合は、ワークを把持した先端部の角度がXY移動に伴い変化することから、ワーク回転の要否にかかわらず補正のための回転軸が必要である。また、直行ロボットの場合は、先端部の角度は変化しないが、ワークを回転させる用途向けにはやはり回転軸が必要である。例えば、4軸ロボットのような直行ロボットであれば、X軸モジュール,Y軸モジュール,Z軸モジュールの他にR軸(回転軸)モジュールを備え、X,Y,Zの直線運動の組み合わせによる3次元作業範囲を有する回転軸にワークを把持するロボットハンドを取りつけて、ワークを自在に取り扱えるようしたものが一般的である。
【0003】
このような回転軸は、通常、サーボモータに減速機を組み込んでなり、正逆回転させることによりワークを任意方向に自在に整列させる。しかして、ロボットハンドには電気配線やエア配管等が配設されており、これらが絡んだり干渉したりしないように、回転軸の回転角度はある範囲の回転角度に規制する必要がある。従来の回転軸の回転規制は、例えば図7に示すような回転軸ストッパ機構により行われている。このものは、回転モータ1の回転軸2に取りつけられて円筒状のハウジングの内周沿いに自由に移動可能なダンパ3と、ハウジングの内周面に固定して取りつけられたストッパ4とを備え、ダンパ3を図7のAの位置からBの位置の間で移動させて時計方向及び反時計方向の回転角度を規制している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の回転軸ストッパ機構にあっては、ストッパ4で規制される回転軸2の回転角度が300度程度にしかならない。ところが、不規則に散らばったワークを任意方向に自在に整列させるためには、回転軸が360度以上の範囲で正逆に回転可能でなければならないという問題点がある。
【0005】
そこで本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、回転軸が360度以上の範囲で正逆に回転できてしかも配線等が絡まないように有限回転に規制する回転軸ストッパ機構を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項1の発明は、時計方向と反時計方向の両方向に回転する回転軸を中心として一定の回転半径で前記回転軸と一体的に回転するドグを有する回転軸ストッパ機構において、前記回転軸の時計方向の回動範囲を規制する第1のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設けるとともに、前記回転軸の反時計方向の回動範囲を規制する第2のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設け、かつ前記第1のストッパと前記第2のストッパとの中間位置に自由端を有する板ばねを前記ドグと干渉する位置に設けたことを特徴とするものである。
請求項2の発明は、時計方向と反時計方向の両方向に回転する回転軸を中心として一定の回転半径で前記回転軸と一体的に回転するドグと、前記回転軸の時計方向の回動範囲を規制する第1のストッパと、前記回転軸の反時計方向の回動範囲を規制する第2のストッパとを有する回転軸ストッパ機構において、前記第1のストッパ及び前記第2のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設けるとともに、前記ドグと干渉して揺動する揺動板を前記第1のストッパと前記第2のストッパとの間に設け、かつ前記揺動板の側面を押圧するコイルばねを前記ドグの回動軌跡の内側に位置するように前記揺動板の両側に配置したことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1〜図4は第1の実施形態を示すもので、先ず構成を説明すると、円筒状のハウジング5に回転モータ1が内蔵されている。その回転軸2はハウジング5に正逆回転自在に支持されており、その軸先端2aが回転モータ1の上方のハウジング空間内に突出している。その軸先端2aに、ドグ6が回転軸2と一体回転可能に固着されている。ドグ6は鉄製のブロック体で、その表面にダンパとして機能するウレタンゴム被覆を取りつけてあり、ドグ取付け部材10を介して回転軸2に固定している。
【0008】
また、軸先端2aの上方空間には、弾性体として板ばね7が配設されている。この板ばね7は円筒状のハウジング5の半径より長く、その一端は回転軸2とハウジング5の内面との中間位置において、固定用ブロック材8を介しハウジング5にボルトB1で固定してある。板ばね7の他端は自由端7aとされ、回転軸2を越えて反対側のハウジング内面近くまで延長している。したがって、板ばね7の自由端7aは固定用ブロック材8を支点として一定の範囲で揺動可能であるが、板ばね7が付勢されていない状態では、自由端7aは図2に示す中立位置に保持されるようにしている。そして、自由端7aからいくらか固定端寄りの個所に、位置検出板9が取りつけてある。
【0009】
中立位置に保持された板ばね7の自由端7aを挟んで両側には、当該自由端7aが時計方向に変位したときに衝突するCWストッパ11と、自由端7aが反時計方向に変位したときに衝突するCCWストッパ12とが、それぞれハウジング5に固定して設置されている。これら両ストッパ11,12は回転軸2と一体回転するドグ6とは干渉しないように、ドグ6の回転半径の外に配設されている。すなわち、この第1の実施形態にあっては、ドグ6は板ばね7を介してのみ両ストッパ11,12と干渉するように構成されている。それゆえ、両ストッパ11,12の間に位置する板ばね7は、ドグ6とストッパ11,12との間に介在してドグ6とストッパ11(12)とを回転軸2の回転方向に応じて干渉せしめる干渉部材として機能する。
【0010】
前記CWストッパ11の近傍の内径側にはCWセンサとしての近接センサ13が、またCCWストッパ12の近傍の内径側にはCCWセンサとしての近接センサ14が、それぞれハウジング5に固定して配設され、板ばね7の自由端7aがストッパ11又は12に衝突したときに先に述べた位置検出板9がCWセンサ13またはCCWセンサ14の光路を遮断してセンサ信号を発生するように設定され、これにより回転軸2の回転方向を認知できるようになっている。
【0011】
なお、図1中、15は近接センサ13,14の配線コネクタ、16はモータ配線である。
次に、作用を述べる。
【0012】
いま、ドグ6,板ばね7が図2に示される中立位置にあるとする。回転モータ1が反時計方向回転で作動すると、ドグ6が板ばね7を弾性力に抗して押しながら回転軸2と共に反時計方向に回転する。そして、図3に示すように、ドグ6がAの位置に到達すると板ばね7の自由端7aがCCWストッパ12に衝突する。同時に板ばね7の位置検出板9がCCWセンサ14の真下にくる。該CCWセンサ14はこれを検知して反時計方向回転のセンサ信号を出力する。
【0013】
次に、図3の位置から、回転モータ1が時計方向回転で作動すると、回転軸2とドグ6とが時計方向に回転する。すると、板ばね7は自身の弾性復元力により図2の中立位置に戻り、CCWセンサ14のセンサ信号はオフになる。ドグ6が更にBからCを経て時計方向の回転を続け、略360度回転すると中立位置にある板ばね7に上記とは逆方向から当接する。以後、ドグ6は板ばね7を押しながら回転軸2と共に時計方向に更に回転する。そして、図4に示すように、ドグ6がDの位置に到達すると板ばね7の自由端7aがCWストッパ11に衝突する。同時に板ばね7の位置検出板9がCWセンサ13の真下になり、該CWセンサ13はこれを検知して時計方向回転のセンサ信号を出力する。
【0014】
ドグ6は、このDの位置から反時計方向にC,Bを経て360度以上回転すれば、Aの位置に到達してCCWセンサ14から再度の反時計方向回転の信号が出力される。
【0015】
かくして、この第1の実施形態によれば、ばねの弾性を利用する簡単な回転軸ストッパ機構で、360度を越える有限回転角度の範囲で回転軸の正逆回転を容易に行い、しかも配線等の絡みを防止できるという効果が得られる。
【0016】
図5に第2の実施形態を示す。
この実施形態は、弾性体として板ばね7に替えてコイルばね20を用いたものである。すなわち、回転モータ1の回転軸2の時計方向の回転を停止せしめるストッパ11と、反時計方向の回転を停止せしめるストッパ12とをシャフト21で連結して、このシャフト21に摺動自在にスライダ22を通すとともに二個のコイルばね20をスライダ22の両側に取り付けて回転軸ストッパ機構を構成している。ドグ6は、スライダ22の側面に当接可能であり、そのスライダ22を介してコイルばね20を押圧するようになっている。すなわちこの第2の実施形態にあっては、ドグ6はスライダ22とコイルばね20とを介して両ストッパ11,12と干渉するように構成されており、コイルばね20及びスライダ22がドグ6とストッパ11(12)とを回転軸2の回転方向に応じて干渉せしめる干渉部材として機能する。
【0017】
図5に示す中立位置では、両コイルばね20,20の弾性力が平衡して、スライダ22は両ストッパ11,12の丁度中間にある。この位置からドグ6が回転軸2の回転に同伴して時計方向に略360度近く回転するとスライダ22の反対側の側面に当接する。以後、ドグ6はスライダ22を押して一方のコイルばね20を圧縮させながら引き続き回転する。そして360度以上回転したところでストッパ11に規制されて停止すると同時に、スライダ22が図示されないCWセンサの真下になり、該CWセンサはこれを検知して時計方向回転のセンサ信号を出力する。
【0018】
ドグ6が、この時計方向回転のセンサ信号出力位置から反時計方向に回転すると、コイルばね20の弾性復元力によりスライダ22が中立位置に戻り、CWセンサのセンサ信号はオフになる。ドグ6が更に反時計方向の回転を続け、略360度近く回転すると中立位置にあるスライダ22に上記とは逆方向から当接する。以後、ドグ6は他方のコイルばね20を圧縮させつつ反時計方向に更に回転する。そして360度以上回転したところでストッパ12に規制されて停止すると同時に、スライダ22が図示されないCCWセンサの真下になり、該CCWセンサはこれを検知して反時計方向回転のセンサ信号を出力する。
【0019】
かくして、この第2の実施形態によっても、上記第1の実施形態と同様の効果が得られる。
なお、この第2の実施形態は、ドグ6が当たる部材を板ばね7でなくブロック材のスライダ22とし、且つそのスライダ22及び圧縮したコイルばね20を介してストッパ11,12に衝突するようにしたため、回転軸ストッパ機構の剛性が向上すると共に振動による振れが少なくなるという利点がある。
【0020】
図6に第3の実施形態を示す。
この実施形態は、両ストッパ11,12の間に揺動板30を配設するとともに、その揺動板30の両側面を対向配置した二個のコイルばね20で弾圧して揺動板30を中立位置に保持するようにして回転軸ストッパ機構を構成している。揺動板30は一端の揺動軸30aを中心に自由端である他端側が揺動してストッパ11,12と干渉する干渉部材として機能する。
【0021】
ドグ6が時計方向または反時計方向に360度以上回転すると、揺動板30がストッパ11又は12に衝突して停止すると同時に図示されないCWセンサ又はCCWセンサの真下になり、該CWセンサ又はCCWセンサはこれを検知して時計方向回転又は反時計方向回転のセンサ信号を出力する。
【0022】
かくして、この第3の実施形態によっても、上記第1の実施形態と同様の効果が得られる。この実施形態も、ドグ6及び ストッパ11,12に衝突する部材を板ばね7でなく揺動板30としたため、回転軸ストッパ機構の剛性が向上すると共に振動による振れが少なくなるという利点がある。
【0023】
なお、上記各実施形態の説明においては、時計方向回転又は反時計方向回転のセンサ信号を出力するのに近接センサを用いた例を示したが、これに限らず、その他公知の接触型のセンサ等も利用可能である。また、ストッパに干渉部材から力が作用したことを検知して信号を出力するようにしてもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる回転軸ストッパ機構は、弾性体の弾性を利用することにより、従来は困難であった360度を越える有限回転角度の範囲での回転軸の正逆回転を簡単な機構で容易に行うことができ、しかも配線等の絡みを防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転軸ストッパ機構の第1の実施形態の側面図。
【図2】図1のII−II線矢視で示す平面図。
【図3】作用を説明する平面図。
【図4】作用を説明する平面図。
【図5】本発明の第2の実施形態の平面模式図。
【図6】本発明の第3の実施形態の平面模式図。
【図7】従来の回転軸ストッパ機構の平面模式図。
【符号の説明】
2 回転軸
6 ドグ
7 弾性体(干渉部材)
11 ストッパ
12 ストッパ
13 センサ(回転方向検出手段)
14 センサ(回転方向検出手段)
20 弾性体(干渉部材)
22 スライダ(干渉部材)
30 揺動板(干渉部材)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a rotating shaft of a device used for work handling, and more particularly to a rotating shaft stopper mechanism.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various robots have been introduced in order to automatically perform work handling operations such as work transfer and alignment. In the case of a SCARA robot, since the angle of the tip end that grips the workpiece changes with XY movement, a rotation axis for correction is necessary regardless of whether the workpiece needs to be rotated. In the case of a direct robot, the angle of the tip does not change, but a rotation axis is still necessary for the purpose of rotating the workpiece. For example, an orthogonal robot such as a 4-axis robot includes an R-axis (rotary axis) module in addition to an X-axis module, a Y-axis module, and a Z-axis module, and 3 by a combination of X, Y, and Z linear motions. Generally, a robot hand that grips a workpiece is attached to a rotating shaft having a dimensional work range so that the workpiece can be handled freely.
[0003]
Such a rotary shaft is usually formed by incorporating a speed reducer in a servo motor, and rotates the forward and reverse directions to freely align the workpieces in an arbitrary direction. Therefore, the robot hand is provided with electric wiring, air piping, and the like, and the rotation angle of the rotation shaft needs to be restricted to a certain range so that they do not get entangled or interfere with each other. Conventional rotation regulation of the rotation shaft is performed by a rotation shaft stopper mechanism as shown in FIG. 7, for example. This includes a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional rotary shaft stopper mechanism, the rotation angle of the
[0005]
Therefore, the present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and is restricted to a finite rotation so that the rotation axis can be rotated in the forward and reverse directions within a range of 360 degrees or more and the wiring or the like is not entangled. It aims at providing a rotating shaft stopper mechanism.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention of claim 1 is a rotating shaft having a dog that rotates integrally with the rotating shaft with a constant rotating radius around a rotating shaft that rotates in both the clockwise and counterclockwise directions. In the stopper mechanism, a first stopper that restricts the clockwise rotation range of the rotation shaft is provided at a position that does not interfere with the dog, and a second stopper that restricts the counterclockwise rotation range of the rotation shaft. Is provided at a position where it does not interfere with the dog, and a leaf spring having a free end at an intermediate position between the first stopper and the second stopper is provided at a position where it interferes with the dog. is there.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a dog that rotates integrally with the rotating shaft with a constant rotation radius around a rotating shaft that rotates in both a clockwise direction and a counterclockwise direction, and a clockwise rotation range of the rotating shaft. A rotary shaft stopper mechanism having a first stopper for regulating the rotation and a second stopper for regulating a counterclockwise rotation range of the rotary shaft, wherein the first stopper and the second stopper are connected to the dog. A coil spring which is provided at a position where it does not interfere with the dog and which swings by interfering with the dog between the first stopper and the second stopper and which presses the side surface of the rocking plate Are arranged on both sides of the swinging plate so as to be located inside the rotation trajectory of the dog .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show a first embodiment. First, the configuration will be described. A rotary motor 1 is built in a cylindrical housing 5. The
[0008]
A
[0009]
When the free end 7a of the
[0010]
A
[0011]
In FIG. 1, 15 is a wiring connector for the
Next, the operation will be described.
[0012]
Assume that the
[0013]
Next, when the rotary motor 1 is operated in the clockwise direction from the position of FIG. 3, the
[0014]
If the
[0015]
Thus, according to the first embodiment, with a simple rotating shaft stopper mechanism that uses the elasticity of the spring, the rotating shaft can be easily rotated in the forward and reverse directions within a finite rotating angle range exceeding 360 degrees, and the wiring or the like can be used. The effect that it can prevent the entanglement of is obtained.
[0016]
FIG. 5 shows a second embodiment.
In this embodiment, a
[0017]
In the neutral position shown in FIG. 5, the elastic forces of the two
[0018]
When the
[0019]
Thus, the second embodiment can provide the same effects as those of the first embodiment.
In the second embodiment, the member against which the
[0020]
FIG. 6 shows a third embodiment.
In this embodiment, a rocking
[0021]
When the
[0022]
Thus, the third embodiment can provide the same effects as those of the first embodiment. Also in this embodiment, the member that collides with the
[0023]
In the description of each of the above embodiments, an example in which a proximity sensor is used to output a sensor signal for clockwise rotation or counterclockwise rotation has been shown. However, the present invention is not limited to this, and other known contact-type sensors. Etc. are also available. Further, a signal may be output by detecting that a force is applied to the stopper from the interference member.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, the rotating shaft stopper mechanism according to the present invention uses the elasticity of the elastic body to perform forward and reverse rotation of the rotating shaft in a range of a finite rotation angle exceeding 360 degrees, which has been difficult in the past. It can be easily performed with a simple mechanism, and the effect of preventing entanglement of wiring and the like can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a first embodiment of a rotary shaft stopper mechanism of the present invention.
FIG. 2 is a plan view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a plan view for explaining the operation.
FIG. 4 is a plan view for explaining the operation.
FIG. 5 is a schematic plan view of a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic plan view of a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic plan view of a conventional rotary shaft stopper mechanism.
[Explanation of symbols]
2 Rotating
11
14 Sensor (Rotation direction detection means)
20 Elastic body (interference member)
22 Slider (interference member)
30 Swing plate (interference member)
Claims (2)
前記回転軸の時計方向の回動範囲を規制する第1のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設けるとともに、前記回転軸の反時計方向の回動範囲を規制する第2のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設け、かつ前記第1のストッパと前記第2のストッパとの中間位置に自由端を有する板ばねを前記ドグと干渉する位置に設けたことを特徴とする回転軸ストッパ機構。In a rotating shaft stopper mechanism having a dog that rotates integrally with the rotating shaft with a constant rotating radius around a rotating shaft that rotates in both the clockwise and counterclockwise directions,
A first stopper for restricting the clockwise rotation range of the rotating shaft is provided at a position not interfering with the dog, and a second stopper for restricting the counterclockwise rotating range of the rotating shaft is provided on the dog. A rotary shaft stopper mechanism provided with a leaf spring provided at a position where it does not interfere and having a free end at an intermediate position between the first stopper and the second stopper at a position where it interferes with the dog.
前記第1のストッパ及び前記第2のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設けるとともに、前記ドグと干渉して揺動する揺動板を前記第1のストッパと前記第2のストッパとの間に設け、かつ前記揺動板の側面を押圧するコイルばねを前記ドグの回動軌跡の内側に位置するように前記揺動板の両側に配置したことを特徴とする回転軸ストッパ機構。A dog that rotates integrally with the rotary shaft with a constant radius of rotation about a rotary shaft that rotates in both the clockwise and counterclockwise directions; and a first stopper that regulates a clockwise rotation range of the rotary shaft And a rotary shaft stopper mechanism having a second stopper for regulating a counterclockwise rotation range of the rotary shaft,
The first stopper and the second stopper are provided at positions that do not interfere with the dog, and a swinging plate that swings while interfering with the dog is interposed between the first stopper and the second stopper. A rotating shaft stopper mechanism, characterized in that a coil spring that is provided and presses a side surface of the swing plate is disposed on both sides of the swing plate so as to be positioned inside a rotation locus of the dog .
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