JP4258638B2

JP4258638B2 - ストッパ装置およびロボット

Info

Publication number: JP4258638B2
Application number: JP2004057759A
Authority: JP
Inventors: 英雄山本; 浩浅野
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2024-03-02
Also published as: US20050204849A1; TW200538653A; JP2005246516A; US7591206B2

Description

本発明は、１つの回転軸心を中心にして２つの部材間で相対回転が行なわれる回転軸部に設けられ、一方の部材が他方の部材に対する回転角度を規制するストッパ装置に関するものである。また、前記ストッパ装置を備えたロボットに関するものである。

１つの回転軸心を中心にして２つの部材間で相対回転が行なわれる回転軸部、例えば産業用ロボットの基部と旋回胴との結合部、旋回胴と腕部との結合部、腕部と別の腕部との結合部においては、２つの部材間の相対回転を一定範囲に規制する必要がある。相対的な回転を無限に許すと、前記２つの部材の間に延びる配線あるいは配管が過度に捩れて破損するからである。通常、このような規制は制御装置のハードウェアあるいはソフトウェアによって実現されるが、制御装置の暴走等のトラブルによる過回転から機械の損傷を防ぐ為に機械的なストッパが必要とされる。また、前記産業用ロボット等の用途上、３６０°以上の相対回転が必要とされる場合がある。そこで、前記２つの部材間の相対回転を３６０°を超える範囲で規制する機械的ストッパが必要とされる。

特許文献１あるいは特許文献２には、回転部材に第１の係合片を固定し、固定部材に第２の係合片を一定の範囲で摺動自在に取り付け、前記第１の係合片が前記第２の係合片に当接すると、前記第１および第２の係合片が一体となって一定範囲を移動して、その後停止することにより、３６０°を超える相対回転範囲を与える機械的ストッパが開示されている。
特開平０７−１３６９７２号公報特開平１０−２２５８９０号公報

しかしながら、前述の機械的なストッパには次のような問題があった、摺動部があるので磨耗粉の発生の恐れがあり、半導体製造用ロボットのようなクリーンネスが要求されるロボットには不適である。また、磨耗を避けるために、摺動部にグリース等を用いた場合も、グリース等の蒸発ガスがクリーン環境を損なうと問題が発生する。また、部品点数が多く、加工、組立の手間が大きいので製造コストが上昇するという問題もある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、３６０°を超える相対回転範囲を与える機械的ストッパであって、磨耗粉等の発生が少なく、構造が簡単な機械的ストッパを提供することを目的とするものである。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、第１の部材（２１）と、前記第１の部材（２１）に間隔をおいて設けられた２個の支持部材（２２、２３）と、前記２個の支持部材（２２、２３）の間に支持された環状部材（３１）と、前記第１の部材（２１）に対して相対回転する第２の部材（２５）と、前記第２の部材（２５）に設けられ、前記環状部材（３１）に接触することで前記第２の部材（２５）の相対回転を停止させる当接片（２６）と、を備えたストッパ装置において、環状部材（３１）は、前記２個の支持部材（２２、２３）の間に所定の弛みを与えた状態で取り付けられることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記環状部材（３１）は無端ベルトであることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記無端ベルトをタイミングベルトとすることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、第１の部材（２１）と、前記第１の部材（２１）に間隔をおいて設けられた２個の支持部材（２２、２３）と、前記２個の支持部材（２２、２３）にそれぞれ設けられたヒンジ（５２）と、前記ヒンジ（５２）によって両端が回転支持された金属板（５１）と、前記第１の部材（２１）に対して相対回転する第２の部材（２５）と、前記第２の部材（２５）に設けられ、前記金属板（５１）に接触することで前記第２の部材（２５）の相対回転を停止させる当接片（２６）と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載のストッパ装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明は、帯状の弾性体に当接片を当接させて、一方の部材の回転を停止するので、構造が簡単で、磨耗粉等の発生の少ない機械的ストッパを実現する効果がある。特に請求項３に記載の発明は、前記帯状の弾性体に市販のタイミングベルトを転用するので、安価な機械的ストッパを提供できる効果がある。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施例を示すロボットの概念図である。図１において、1はロボットである。ロボット１は半導体製造用途に使用される水平多関節ロボットであり、基部２と、基部２に軸支され垂直軸３回りに旋回する旋回胴４と、旋回胴４に軸支された第１のアーム５と、第１のアーム５に軸支された第２のアーム６を備えている。７は基部２の内部に配置されたモータである。モータ７の動力は減速機８、駆動プーリ９、駆動ベルト１０および従動プーリ１１を通って駆動軸１２に伝わり、旋回胴４を駆動する。なお、第１のアーム５および第２のアーム６を駆動するモータ等は旋回胴４の内部に装置されているが図示は省略している。

次に、旋回胴４の旋回範囲を３６０°を超える範囲で規制する機械的ストッパについて説明する。図１において、２１は基部２に固定されたブラケットである。ブラケット２１には２本のピン２２、２３が間隔をおいて立設されている。２４はピン２２とピン２３の間に架け渡された帯状の弾性体である。弾性体２４の材質は、ゴム、プラスチックあるいは繊維製品、あるいはこれらの複合材料などを選ぶことができる。また、弾性体として機能するならば金属板であってもよい。２５は駆動軸１１に固定された腕であり、２６は腕２５に立設されたピンであり、機械的ストッパの当接片として機能する。

図２は、本発明の機械的ストッパの作用を説明する図であり、図１のロボット１を上面から見た図に相当する。（ａ）は旋回胴４が反時計回りに旋回して、機械的ストッパに当接した状態を、（ｂ）は旋回胴４が時計回りに旋回して、機械的ストッパに当接した状態を示している。旋回胴４が反時計回りに旋回してピン２６が０°の位置に来ると、弾性体２４はピン２６に押されて、図の下側に撓むので、ピン２６は０°の位置から負の方向にα°進んで停止する。逆に旋回胴４が時計回りに旋回してピン２６が３６０°の位置に来ると、弾性体２４はピン２６に押されて、図の上側に撓むので、ピン２６は３６０°の位置から正の方向にα°進んで停止する。このようにして、旋回胴４は（３６０＋２α）°の範囲で旋回することができる。

図３は、本発明の第２の実施例を示す機械的ストッパの平面図である。基本的な構成は第１の実施例と共通するので、説明に必要な部分だけを示している。図において３１はタイミングベルトである。言うまでもないが、タイミングベルト３１は本来はプーリと組み合わせて動力を伝達する無端ベルトの一種である。タイミングベルト３１は所定の弛みを与えた状態でピン２２とピン２３の間に巻き回されている。旋回胴４が反時計回りに旋回して、ピン２６がタイミングベルト３１に当接すると、タイミングベルト３１はピン２６に押された方向に移動し、張力が印加される。前記張力によってタイミングベルト３１の弛みが無くなった所で、タイミングベルト３１とピン２６の移動は停止して、旋回胴４の旋回は停止する。同様にして、旋回胴４が時計回りに旋回して、ピン２６がタイミングベルト３１に当接すると、タイミングベルト３１はピン２６に押された方向に移動し、張力が印加される。前記張力によってタイミングベルト３１の弛みが無くなった所で、タイミングベルト３１とピン２６の移動は停止して、旋回胴４の旋回は停止する。このようにして、旋回胴４は３６０°を超える範囲で旋回することができる。

図４は、本発明の第３の実施例を示す機械的ストッパの平面図である。基本的な構成は第１の実施例と共通するので、説明に必要な部分だけを示している。図において４１は帯状のゴム板である。ゴム板の材質は天然ゴム、合成ゴムあるいはこれらと他の素材を複合したもの、例えば繊維や金属線を組み合わせて補強した材料であっても構わない。またゴム板と同様に機能する材料であれば、他の合成樹脂を選んでもよい。ゴム板４１の両端はピン２２およびピン２３に加工された溝に挟まれて、図示しないネジでクランプされ固定されている。ゴム板４１にピン２６が当接すると、ゴム板４１はピン２６に押された方向に変形（図中に点線で示す）するので、前述の実施例１および実施例２と同様に旋回胴４は３６０。を超える範囲で旋回することができる。

図５は、本発明の第４の実施例を示す機械的ストッパの平面図である。基本的な構成は第１の実施例と共通するので、説明に必要な部分だけを示している。図において５１は帯状の金属板である。金属板５１は面外荷重を受けて容易に撓むような薄板であって、必要な強度を備えたものを選べばよい。また同様の機能を有するならば、金属板５１に代えて、ゴムや合成樹脂あるいはこれらの複合材料あるいはこれらと他の材料を複合したものであってもよい。金属板５１の両端はヒンジ５２を介してピン２２およびピン２３に取り付けられているので、（紙面に垂直な軸回りに）回転自在である。金属板５１にピン２６が当接すると、金属板５１はピン２６に押された方向に変形するので、前述の実施例１ないし実施例３と同様に旋回胴４は３６０°を超える範囲で旋回することができる。

本発明は、１つの回転軸心を中心にして２つの部材間で相対回転が行なわれる回転軸部に設けられ、一方の部材が他方の部材に対する回転角度を規制するストッパ装置として有用である。

本発明の第１の実施例を示すロボットの概念図である。本発明の機械的ストッパの機能を説明する図である。本発明の第２の実施例を示す機械的ストッパの平面図である。本発明の第３の実施例を示す機械的ストッパの平面図である。本発明の第４の実施例を示す機械的ストッパの平面図である。

符号の説明

１ロボット、２基部、３垂直軸、４旋回胴、５第１のアーム、６第２のアーム、７モータ、８減速機、９駆動プーリ、１０駆動ベルト、１１従動プーリ、１２駆動軸、２１ブラケット、２２ピン、２３ピン、２４弾性体、２５腕、２６ピン、３１タイミングベルト、４１ゴム板、５１金属板

Claims

第１の部材（２１）と、
前記第１の部材（２１）に間隔をおいて設けられた２個の支持部材（２２、２３）と、
前記２個の支持部材（２２、２３）の間に支持された環状部材（３１）と、
前記第１の部材（２１）に対して相対回転する第２の部材（２５）と、
前記第２の部材（２５）に設けられ、前記環状部材（３１）に接触することで前記第２の部材（２５）の相対回転を停止させる当接片（２６）と、を備えたストッパ装置において、
環状部材（３１）は、前記２個の支持部材（２２、２３）の間に所定の弛みを与えた状態で取り付けられることを特徴とするストッパ装置。
前記環状部材（３１）は無端ベルトであることを特徴とする請求項１記載のストッパ装置。
前記無端ベルトはタイミングベルトであることを特徴とする請求項２に記載のストッパ装置。
第１の部材（２１）と、
前記第１の部材（２１）に間隔をおいて設けられた２個の支持部材（２２、２３）と、
前記２個の支持部材（２２、２３）にそれぞれ設けられたヒンジ（５２）と、
前記ヒンジ（５２）によって両端が回転支持された金属板（５１）と、
前記第１の部材（２１）に対して相対回転する第２の部材（２５）と、
前記第２の部材（２５）に設けられ、前記金属板（５１）に接触することで前記第２の部材（２５）の相対回転を停止させる当接片（２６）と、を備えたことを特徴とするストッパ装置。
請求項１乃至４いずれかに記載のストッパ装置を備えたことを特徴とするロボット。