JP5233515B2 - ストッパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転体に対して回転限度角度を機械的に与えるストッパ装置に関する。

従来、ストッパ装置としては、特許文献１に示される技術のストッパ装置がある。このストッパ装置はロボットに適用されており、回転体であるアームを回転可能に支持する支持体に突起状のストッパドグを設け、前記アームに突起状のストッパを設けた構成としている。このストッパ装置では、アームが一方向あるいは他方向に回転すると、該アームと一体的に前記ストッパが回転し、回転し続けると最終的にストッパドグに当たって、それ以上の回転が阻止される。この構成では、アームの回転限度角度は３６０度を超えることはない。
実開平６−８５７８４号公報

ところで、ロボットなどの各種機構では、回転体を３６０度以上回転させる構成もあり、この場合、３６０度以上の角度で回転体を機械的にストップすることが要望されているが、前述の技術では、ストップ位置が３６０度未満での角度限度となってしまい、当該技術を採用できないものであった。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転体を３６０度以上の角度位置で機械的にストップできるストッパ装置を提供することにある。

請求項１の発明においては、回転体が一方向あるいは他方向へ回転駆動されると、第１のギアが一方向あるいは他方向へ回転し、中間ギアを介して第２のギアが第１のギアと同じ方向へ回転する。第２のギアが一方向あるいは他方向へ１回転するとき、第１のギアは両ギアの歯数差に応じた角度ピッチだけ相対的に進み回転する、あるいは遅れ回転する。従って、例えば、前記第１のギアを中心とした前記ストッパ部と前記一方向側被ストッパ部及び他方向側被ストッパ部との周方向での離間角度を、前記両ギアの歯数差に応じた角度ピッチに設定しておけば、第２のギアがいずれか方向へ１回転（３６０°回転）したときに前記ストッパ部といずれかの前記被ストッパ部とが当接し、第２のギアに１回転での回転限度角度が与えられる。そして、第１のギアは、第２のギアの１回転に対して、両ギアの歯数差に応じた角度ピッチだけ相対的に進み回転した角度、あるいは遅れ回転した角度が回転限度角度となる。従って、第２のギアのｎ（ｎは正の実数）回転を回転限度角度となるようにするためには、前記ストッパ部と前記両被ストッパ部との離間角度を、それぞれ前記角度ピッチのｎ倍にしておけば良い。このようにすると、第２のギアはｎ回転したときにストップされ、第１のギアは、ｎ回転に対して、両ギアの歯数差に応じた角度ピッチ×ｎだけ相対的に進み回転した角度、あるいは遅れ回転した角度×ｎが回転限度角度となって、該回転限度角度でストップされる。

この結果、本発明によれば、前記第１のギアを中心とした前記ストッパ部と前記一方向側被ストッパ部及び他方向側被ストッパ部との離間角度に基づいて、前記第１のギア又は第２のギアの一方向側及び他方向側の回転限度角度を１回転以上の任意の角度に設定することができ、第１のギア又は第２のギアと回転体とを連結すれば、回転体が１回転以上回転する角度でも回転限度角度を設定することができる。

又、請求項１の発明は、前記第１のギアと第２のギアの歯数差に基づいて前記第２のギアの１回転当たりの第１のギアの回転進み又は回転遅れの角度ピッチφ［deg］を算出し、設定しようとする前記一方向及び他方向での回転限度角度をＫ［deg］とし、前記第１のギアを中心とした前記ストッパ部と前記一方向側被ストッパ部及び他方向側被ストッパ部との前記離間角度をα［deg］としたとき、
α＝（φ／３６０）×Ｋ
なる関係式により前記離間角度α又は前記回転限度角度Ｋを求め、前記回転限度角度Ｋは、３６０［deg］以上とする。

これによれば、回転限度角度Ｋを得るためには、上述の式によりαを求めれば良く、任意の回転限度角度を簡単に設定することができる。
請求項２の発明は、前記第２のギアに、ストッパ部として突起を形成し、前記第１のギアに周方向に延びる長孔を形成し、この長孔内に前記突起を配置し、この長孔の一方向側端部が前記一方向側被ストッパ部を構成し、該長孔の他方向側端部が前記他方向側被ストッパ部を構成するところに特徴を有する。

この請求項２の発明によれば、ストッパ部及び被ストッパ部の構造が簡単であり、前記離間角度の設定も容易である。
請求項３の発明は、前記第１のギア、第２のギア、中間ギアのいずれかに、前記回転体を駆動するためのモータの回転力を伝達するところに特徴を有する。
この請求項３の発明によれば、ストッパ装置を構成するギアの一部を利用して回転体を駆動できる。

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図１には、ストッパ装置１の全体構成を示し、図２にはストッパ装置１を分解した状態を示している。図３には、ストッパ装置１の平面構成を概略的に示している。なお、この場合、各ギアをピッチ円で示している。該ストッパ装置１は、第１のギア２と、この第１のギア２と異なる歯数の第２のギア３と、中間ギア４とを備えている。

前記中間ギア４に対して、前記第１のギア２と前記第２のギア３とを軸方向に並ぶように噛合させている。この場合、中間ギア４の中心４Ｃと第１のギア２の中心２Ｃとを結ぶ仮想線と、中間ギア４と第２のギア３の中心３Ｃとを結ぶ仮想線とが、軸方向から見て重なるように並べている（図３参照）。これら第１のギア２、第２のギア３及び中間ギア４は図示しない軸受により支承されている。

前記第２のギア３には、ストッパ部に相当する突起５を、前記第１のギア３側へ突出するように設けている。
前記第１のギア２には、周方向に延びる長孔６が形成されており、この長孔６内に前記突起５が配置されている。該突起５に対して周方向で離間する該長孔６の一方向側（図３の矢印ａ方向側）端部が前記一方向側被ストッパ部６Ａを構成し、又該突起５に対して周方向で離間する該長孔６の他方向側（矢印ｂ方向側）端部が前記他方向側被ストッパ部６Ｂを構成している。

図３には、前記突起５が長孔６の中間位置にある状態を示している。
前記中間ギア４には、モータ７の回転軸がカップリング８を介して接続されており、該モータ８が回転されると該中間ギア４、第１のギア２、第２のギア３が回転される。

前記第２のギア３の１回転当たりの第１のギア２の回転進み又は回転遅れの角度ピッチをφ［deg］とし、設定しようとする第２のギア３の前記一方向及び他方向での回転限度角度をＫ［deg］とし、前記第１のギア２を中心とした前記ストッパ部と前記一方向側被ストッパ部及び他方向側被ストッパ部との前記離間角度をα［deg］としたとき、
α＝（φ／３６０）×Ｋ
で求められる。ここで前記φは第１のギア２の歯数をＺ１とし、第２のギア３の歯数をＺ２とすると、その歯数差（Ｚ２−Ｚ１）分の第１のギア２のピッチ角度として求められる。

また、前記第２のギア３のｎ（正の実数）回転当たりの第１のギア２の回転進み又は回転遅れの角度ピッチはｎ×φ［deg］となる。
従って、たとえば第２のギア２の矢印Ａ方向への３６０°回転（１回転）角度を回転限度角度Ｋとしたい場合には、上記式のＫに３６０を代入すれば良く、また、７２０°回転を回転限度角度Ｋとしたい場合には、上記Ｋに７２０を代入すればよい。
なお、前記第１のギア２の歯数Ｚ１が第２のギア３の歯数Ｚ２より多いときには、第２のギア３が１回転したときに第１のギア２は遅れ回転となる。

本実施例では、第２のギア３に例えばロボットのアームなどの回転体を連結し、前記第２のギア３の回転限度角度Ｋを７２０°（２回転）に設定しており、つまりαを２φに設定している。
従って、図３の状態から、中間ギア４が矢印Ｑ方向に回転して、第２のギア３が矢印Ａ方向へ回転する（第１のギア２は矢印Ｂ方向へ回転する）と、７２０°回転したところで図７に示すように、突起５が長孔６の一方向側被ストッパ部６Ａと当接し、第２のギア３及び第１のギア２が機械的にストップされる。この結果、回転体の回転限度角度は７２０°となる。この回転の途中状態を図４、図５、図６に示す。図４では、第２のギア３の１８０°回転状態を示し、図５では、３６０°回転状態を示し、図６では５４０°状態を示している。なお、第２のギア３が矢印Ａとは反対方向へ回転すると、突起５は他方向側ストッパ部６Ｂに当接することになる。

この場合、回転体は、モータ７の駆動により、該中間ギア４、第１のギア２、第２のギア３が回転されることにより、回転駆動される。但し、このモータ７は、前記回転体の回転限度角度に至る前に停止制御されるようになっている。この停止制御が故障したときに、上述のストッパ機能が発揮されるものとなる。
なお、回転体を第１のギア２に連結した場合の回転限度角度Ｋ´［deg］は
Ｋ´＝Ｋ＋第２のギア２のＫ回転時の第１のギア２の回転進みの角度ピッチφ
となる。

このような本実施例によれば、第１のギア２を中心とした突起５と一方向側被ストッパ部６Ａ及び他方向側被ストッパ部６Ｂとの離間角度αに基づいて、前記第１のギア２又は第２のギア３の一方向側及び他方向側の回転限度角度を１回転以上の任意の角度に設定することができ、第１のギア２又は第２のギア３と回転体とを連結すれば、回転体が１回転以上回転する角度でも回転限度角度を設定することができる。

また、本実施例においては、前記第２のギア３の１回転当たりの第１のギア２の回転進み又は回転遅れの角度ピッチφ［deg］を算出し、設定しようとする一方向及び他方向での回転限度角度をＫ［deg］とし、前記第１のギア２を中心とした前記突起５と前記一方向側被ストッパ部６Ａ及び他方向側被ストッパ部６Ｂとの前記離間角度をα［deg］としたとき、
α＝（φ／３６０）×Ｋ
なる関係式により前記離間角度α又は前記回転限度角度Ｋを求めるようにしている。

この実施例によれば、回転限度角度Ｋを得るためには、上述の式によりαを求めれば良く、任意の回転限度角度を簡単に設定することができる。
また、実施例によれば、前記第２のギア３に、ストッパ部として突起５を形成し、前記第１のギアに周方向に延びる長孔６を形成し、この長孔６内に前記突起５を配置し、この長孔６の一方向側端部が前記一方向側被ストッパ部６Ａを構成し、該長孔６の他方向側端部が前記他方向側被ストッパ部６Ｂを構成するようにしたから、ストッパ部及び被ストッパ部の構造が簡単であり、前記離間角度αの設定も容易である。

また、本実施例によれば、中間ギア４に、前記回転体を駆動するためのモータ７の回転力を伝達するようにしたから、ストッパ装置１を構成するギアの一部を利用して回転体を駆動できる。なお、前記第１のギア２、第２のギア３、中間ギア４のいずれかに、モータ７の回転力を伝達するようにすれば良い。

なお、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、回転限度角度Ｋは、７２０°、３６０°などの角度に限られず、任意の角度でも良い。また、前記第１のギア２及び第２のギア３のいずれかが、前記回転体と連結されもしくは前記回転体を構成するようにしても良い。

本発明の一実施例を示すストッパ装置の側面図 分解斜視図 概略構成の平面図 作用説明のための概略構成の平面図（その１） 作用説明のための概略構成の平面図（その２） 作用説明のための概略構成の平面図（その３） 作用説明のための概略構成の平面図（その４）

符号の説明

図面中、１はストッパ装置、２は第１のギア、３は第３のギア、４は中間ギア、５は突起（ストッパ部）、６は長孔、６Ａは一方向側被ストッパ部（一方向側被ストッパ部）、６Ｂは他方向側被ストッパ部（他方向側被ストッパ部）、７はモータを示す。

Claims (3)

1. 回転可能な回転体に対して回転限度角度を機械的に与えるストッパ装置であって、
   回転可能な第１のギアと、
   この第１のギアと異なる歯数の回転可能な第２のギアと、
   回転可能な中間ギアとを備え、
   前記第１のギア及び第２のギアのいずれかが、前記回転体と連結されもしくは前記回転体を構成し、
   前記中間ギアに対して、前記第１のギアと前記第２のギアとを軸方向に並ぶように噛合させ、
   前記第２のギアにストッパ部を設け、
   前記第１のギアに前記ストッパ部と周方向で離間する一方向側被ストッパ部及び他方向側被ストッパ部を設け、
   前記第１のギアと第２のギアの歯数差に基づいて前記第２のギアの１回転当たりの第１のギアの回転進み又は回転遅れの角度ピッチφ［deg］を算出し、設定しようとする前記第２のギアの前記一方向及び他方向での回転限度角度をＫ［deg］とし、前記第１のギアを中心とした前記ストッパ部と前記一方向側被ストッパ部及び他方向側被ストッパ部との前記離間角度をα［deg］としたとき、
   α＝（φ／３６０）×Ｋ
   なる関係式により前記離間角度α又は前記回転限度角度Ｋを求め、
   前記回転限度角度Ｋは、３６０［deg］以上とすることを特徴とするストッパ装置。
2. 前記第２のギアには、ストッパ部として突起が形成され、
   前記第１のギアには、周方向に延びる長孔が形成され、
   この長孔内に前記突起が配置され、この長孔の一方向側端部が前記一方向側被ストッパ部を構成し、該長孔の他方向側端部が前記他方向側被ストッパ部を構成することを特徴とする請求項１に記載のストッパ装置。
3. 前記第１のギア、第２のギア、中間ギアのいずれかには、前記回転体を駆動するためのモータの回転力が伝達されることを特徴とする請求項１又は２に記載のストッパ装置。

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