JPH05177578A - 回転体の回転角制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】３６０°を越えて回転体を回転させる場合に
も、該回転体を確実に所定の回転角で停止させる。 【構成】所定の軸心（Ｃ）回りに移動自在に配設された
コマ状体（３０）と、回転体（１３）に配設され、上記
コマ状体（３０）に係合することによって該コマ状体
（３０）の移動を規制する突出部（１５）と、上記コマ
状体（３０）の移動域の一部で、かつ上記突出部（１
５）の移動域外に配設され、該コマ状体（３０）に係合
することによってその移動を規制するストッパ（２３）
とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定の軸心回りに回転
する回転体の回転角制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、産業用ロボットの回転軸やＮＣ
工作機械のターンテーブル等の回転体を所定の回転角で
停止させる場合には、該回転体の周囲にストッパを配設
し、このストッパと回転体とを直接当接係合させる手段
が多く採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した産
業用ロボットの回転軸やＮＣ工作機械のターンテーブル
等の回転体は、その使い勝手から回転角が３６０°以上
となる態様で使用される場合が多い。

【０００４】このように回転体が３６０°を越えて回転
する場合、上述した回転角制御装置では、回転体とスト
ッパとを直接当接係合させることができないため、該回
転体を所定の回転角で停止させることができない。

【０００５】このため従来では、上記回転体の周囲に、
該回転体の回転数を検出するセンサを配設するととも
に、上記ストッパを回転体に対して進退移動させるアク
チュエータを設け、上記センサによって回転体の回転角
が３６０°を越えたことが確認されてからアクチュエー
タを作動させることにより、該回転体にストッパを当接
係合させるようにしている。

【０００６】しかしながら、上記のようにセンサの検出
信号に基づいてアクチュエータを作動させるようにした
回転角制御装置においては、特に、温度や湿度等の環境
条件が悪い場合、上記センサやアクチュエータにトラブ
ルが招来される虞れがあり、その信頼性が著しく低下す
る。

【０００７】本発明の目的は、上記実情に鑑みて、３６
０°を越えて回転体を回転させる場合にも、該回転体を
確実に所定の回転角で停止させることのできる回転体の
回転角制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る回転体の回
転角制御装置は、所定の軸心回りに回転する回転体の回
転角を制御する装置であって、上記所定の軸心回りに移
動自在に配設されたコマ状体と、上記回転体に配設さ
れ、上記コマ状体に係合することによって該コマ状体の
移動を規制する突出部と、上記コマ状体の移動域の一部
で、かつ上記突出部の移動域外に配設され、該コマ状体
に係合することによってその移動を規制するストッパと
を備えている。

【０００９】

【作用】回転体は、その突出部に係合するコマ状体を介
してストッパに係合することにより、その回転移動が機
械的に停止される。

【００１０】

【実施例】以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を
詳細に説明する。図２乃至図５は、本発明に係る回転体
の回転角制御装置を適用した産業用ロボットを概念的に
示したものである。ここで例示する産業用ロボットで
は、図５に示すように、ロボット本体１に敷設された第
１レール部材（図示せず）上に第１の移動体２が略水平
（図５中において紙面に直交する方向）に移動自在に配
設され、かつこの第１の移動体２に敷設された第２レー
ル部材３上に、上記第１の移動体２に直交する方向に沿
って第２の移動体４が略水平（図５中の左右方向）に移
動自在に配設され、さらにこの第２の移動体４に敷設さ
れた第３レール部材５上にアーム部材１０が鉛直上下方
向（図５中の上下方向）に沿って移動自在に配設されて
いる。

【００１１】アーム部材１０は、上記第２の移動体４か
ら略水平方向（図５中の左右方向）に向けて延在されて
おり、図３に示すように、その中間部に駆動モータ１１
を備えるとともに、その先端部に鉛直上下方向に開口す
る挿通孔１２を有し、該挿通孔１２内に回転軸（回転
体）１３を備えている。

【００１２】駆動モータ１１は、その駆動軸１１ａの先
端部に駆動プーリー１４を備えており、該駆動軸１１ａ
を鉛直方向に沿って下方（図３中の下方）に向ける態様
で、その本体１１ｂを介して上記アーム部材１０に保持
されている。

【００１３】回転軸１３は、中空の円筒状に形成され、
その上端部に一対のフランジ１３ａ，１３ａを備えると
ともに、これらフランジ１３ａ，１３ａ間に突出部１５
を備えており、その軸心Ｃを鉛直上下方向（図３中の上
下方向）に向ける態様で、該軸心Ｃ回りに回動自在に保
持されている。フランジ１３ａ，１３ａは、図２および
図３に示すように、上記回転軸１３の上端部外周面にそ
の全周に亘って形成されており、互いに間隔をもって配
設されている。突出部１５は、その両側部にそれぞれ球
状の凹部１５ａ，１５ｂを有しており、上記回転軸１３
の外周のおよそ３／４に亘って配設されている。

【００１４】また、上記回転軸１３は、図３および図４
に示すように、その上端面の一部に検出片１６を備えて
いる。検出片１６は、上面視が略扇形状を成しており、
その外周面を上記フランジ１３ａ，１３ａよりも外方に
突出させる態様でボルト１７，１７によって取り付けら
れている。

【００１５】なお、図３に示すように、この回転軸１３
の下方部外周面には、上記駆動モータ１１の駆動プーリ
ー１４に対応する部位に従動プーリー１８が固着されて
おり、該駆動プーリー１４との間に伝動ベルト１９が巻
回されている。また、上記回転軸１３には、その下端面
に工具取付部１３ｂが設けられており、この工具取付部
１３ｂに所要の工具Ｔが取り付けられている。

【００１６】一方、上記アーム部材１０には、上記回転
軸１３に形成された一対のフランジ１３ａ，１３ａおよ
び突出部１５の外周に対応する部位に亘って外壁部材２
０が配設されている。外壁部材２０は、図２に示すよう
に、肉厚が一様の環状を成しており、上記回転軸１３と
同一軸心上に、該回転軸１３のフランジ１３ａ，１３ａ
周面から所定の間隔をもって配設されている。

【００１７】図２からも明らかなように、この外壁部材
２０には、上記回転軸１３の突出部１５に対向する部位
の２位置にそれぞれ切欠２１，２２が設けられており、
これら切欠２１，２２内にストッパ２３およびドグスイ
ッチ２４が配設されている。ストッパ２３は、その先端
部両側面に球状の凹部２３ａ，２３ｂを有しており、上
記切欠２１を介してその先端面を上記突出部１５の外周
面に近接させる態様で上記アーム部材１０に保持されて
いる。

【００１８】ドグスイッチ２４は、上記アーム部材１０
に揺動自在に保持された揺動体２５と、この揺動体２５
の近傍に配設されたスプリングプランジャ２６および姿
勢検出センサ２７とを備えている。揺動体２５は、その
先端部に弧状凹部２５ａを有し、かつその基端部一側面
に凸部２５ｂを挟んで互いに連続する一対の位置決斜面
２５ｃ，２５ｄを有するとともに、その基端部他側面に
検出用突起２５ｅを有しており、上記外壁部材２０の切
欠２２を介してその弧状凹部２５ａを該外壁部材２０と
上記突出部１５との間に臨ませる態様で配設されてい
る。スプリングプランジャ２６は、上記揺動体２５の凸
部２５ｂに対向する部位に配設されており、その先端部
を上記一対の位置決斜面２５ｃ，２５ｄに選択的に圧接
することによって該揺動体２５を左右（図２中の左右）
２つの姿勢に規定する。姿勢検出センサ２７は、非接触
型のもので、上記揺動体２５が左位置に規定された際に
のみ上記検出用突起２５ｅを検出する位置に配設されて
おり、該突起２５ｅを検出したＯＮ信号は、上記駆動モ
ータ１１の図示していないモータコントローラに出力さ
れる。

【００１９】また、上記アーム部材１０は、上記回転軸
１３と上記外壁部材２０との間に鋼球（コマ状体）３０
を備えている。鋼球３０は、回転軸１３の外周面１３ｃ
と外壁部材２０の内周面２０ａとに当接する大きさを有
しており、該回転軸１３の外周面１３ｃに当接する態様
で上記一対のフランジ１３ａ，１３ａ間に収容されてい
る。

【００２０】さらに、上記アーム部材１０は、図３およ
び図４に示すように、その上面に非接触型の原点検出セ
ンサ３１を備えている。原点検出センサ３１は、その検
出部を上記回転軸１３の軸心Ｃに向け、かつ該回転軸１
３の上端面に配設された検出片１６に対応する高さにブ
ラケット３２を介して配設されており、該検出片１６を
検出したＯＮ信号は、上述したモータコントローラ（図
示せず）に出力される。図には明示していないが、この
原点検出センサ３１は、図１（ａ）および図１（ｅ）に
示すように、回転軸１３に形成した突出部１５の左側凹
部１５ａと、ストッパ２３の左側凹部２３ａとが互いに
対向して同一球状に配置された際に、上記検出片１６を
検出する位置に配置されている。

【００２１】上記のように構成された産業用ロボットで
は、図１（ａ）に示すように、上記回転軸１３に形成し
た突出部１５の左側凹部１５ａと、ストッパ２３の左側
凹部２３ａとの間に鋼球３０を挟持した状態が該回転軸
１３の原点位置であり、作動待機状態となっている。こ
のとき、ドグスイッチ２４では、スプリングプランジャ
２６が基端部側斜面２５ｃに圧接することによって揺動
体２５が左位置に規定されており、姿勢検出センサ２７
によってその姿勢を示すＯＮ信号が図示していないモー
タコントローラに出力されている。また、回転軸１３の
上端面に配設した検出片１６とアーム部材１０に配設し
た原点検出センサ３１とは、互いに対向した状態にあ
り、該原点検出センサ３１によって原点を示すＯＮ信号
が図示していないモータコントローラに出力されてい
る。

【００２２】上記の状態から上記第１の移動体２、第２
の移動体４およびアーム部材１０を適宜移動させ、回転
軸１３の工具取付部１３ｂに取り付けられた所要の工具
Ｔを所定の位置に占位させ、しかる後、産業用ロボット
の図示していない起動スイッチを押下すると、上述した
図示していないモータコントローラからの指示信号によ
って駆動モータ１１が駆動され、駆動プーリー１４、伝
動ベルト１９および従動プーリー１８を介して上記回転
軸１３および工具Ｔがその軸心Ｃ回りに図１中において
時計回りに回転される。

【００２３】図１（ｂ）に示すように、回転軸１３に形
成した突出部１５の右側凹部１５ｂが鋼球３０に当接係
合するまでの間、該鋼球３０は回転軸１３からその軸心
Ｃ回りに移動する力を受けないため、適宜自転すること
によって上記ストッパ２３の左側凹部２３ａに当接係合
した状態に保持される。この間、回転軸１３の回転に伴
って検出片１６が原点検出センサ３１に対向する位置か
ら移動され、そのＯＦＦ信号が図示していないモータコ
ントローラに出力される。

【００２４】図１（ｂ）に示す状態から上記回転軸１３
および工具Ｔがさらに同方向に回転すると、該回転軸１
３に形成した突出部１５の右側凹部１５ｂが当接係合す
るため、上記鋼球３０が回転軸１３の軸心Ｃ回りに外壁
部材２０の内周面２０ａに当接する態様で順次移動され
る。

【００２５】図１（ｃ）に示すように、鋼球３０がドグ
スイッチ２４の揺動体２５に到達した状態から、図１
（ｄ）に示すように、上記鋼球３０が揺動体２５を通過
した状態に至るまでの間、該鋼球３０は揺動体２５の弧
状凹部２５ａに摺接することにより、スプリングプラン
ジャ２６の押圧力に抗して揺動体２５を揺動させ、図１
（ｄ）に示すように、該揺動体２５の姿勢を左位置から
右位置に変更させる。このとき、上記揺動体２５の検出
用突起２５ｅが姿勢検出センサ２７から離隔され、その
ＯＦＦ信号が図示していないモータコントローラに出力
される。また、スプリングプランジャ２６は、揺動体２
５の先端部側斜面２５ｄに圧接し、該揺動体２５を右位
置に保持する。

【００２６】上記回転軸１３および工具Ｔが図１（ａ）
に示す作動待機状態から３６０°だけ回転すると、図１
（ｅ）に示すように、該回転軸１３に配設した検出片１
６が再び原点検出センサ３１に対向する位置に占位さ
れ、その原点位置を示すＯＮ信号が図示していないモー
タコントローラに出力される。

【００２７】図１（ｅ）に示す状態から上記回転軸１３
および工具Ｔがさらに回転すると、すなわち３６０°を
越えてさらに回転軸１３および工具Ｔが同方向に角度θ
だけ回転すると、図１（ｆ）に示すように、該回転軸１
３の回転に伴って移動されていた鋼球３０がストッパ２
３の右側凹部２３ｂに当接係合され、この鋼球３０を介
して該ストッパ２３の右側凹部２３ｂと回転軸１３に形
成した突出部１５の右側凹部１５ｂとが機械的に係合し
た状態となるため、該回転軸１３および工具Ｔの回転が
３６０°を角度θだけ越えた状態で確実に停止されるこ
ととなる。

【００２８】なお、上述した図示していないモータコン
トローラは、回転軸１３の回転が停止されたことを確認
すると、直ちに駆動モータ１１の駆動を停止させる。ま
たこのとき、回転軸１３に配設した検出片１６が原点検
出センサ３１から離隔するため、図示していないモータ
コントローラへはＯＦＦ信号が出力されている。

【００２９】工具Ｔが３６０°＋θだけ回転し、該工具
Ｔによる所要の作業が終了すると、上述した図示してい
ないモータコントローラは、駆動モータ１１を先とは逆
方向に駆動させ、上記回転軸１３および工具Ｔを図１中
において反時計回りに回転させる。

【００３０】回転軸１３および工具Ｔが反時計回りに回
転し、図１（ａ）に示す作動待機状態から３６０°だけ
回転した状態に復帰すると、図１（ｆ）中の２点鎖線で
示すように、回転軸１３に配設した検出片１６が原点検
出センサ３１に対向する位置に占位され、該センサ３１
が図示していないモータコントローラにＯＮ信号を出力
する。

【００３１】しかしながら、上記の状態においては、姿
勢検出センサ２７からＯＦＦ信号が出力されているた
め、すなわちストッパ２３に対する鋼球３０の占位位置
が作動待機状態とは異なるため、上述したモータコント
ローラは回転軸１３および工具Ｔの回転角が３６０°で
あると判断し、上記駆動モータ１１を継続して駆動さ
せ、上記回転軸１３および工具Ｔの回転を続行させる。

【００３２】上記回転軸１３および工具Ｔの反時計回り
の回転が続行されると、やがて該回転軸１３に形成した
突出部１５の左側凹部１５ａに当接係合して移動する鋼
球３０が上記ドグスイッチ２４を通過し、該ドグスイッ
チ２４における揺動体２５の姿勢を右位置から左位置に
変更させる。なおこのとき、回転軸１３に配設した検出
片１６が原点検出センサ３１から離隔するため、図示し
ていないモータコントローラへはそのＯＦＦ信号が出力
されている。

【００３３】ドグスイッチ２４における揺動体２５の姿
勢が右位置から左位置に変更されると、該揺動体２５の
検出用突起２５ｅが姿勢検出センサ２７に対向され、そ
のＯＮ信号が図示していないモータコントローラに出力
される。

【００３４】上記の状態からさらに回転軸１３および工
具Ｔが反時計回りに回転されると、図１（ａ）に示すよ
うに、回転軸１３に配設した検出片１６が再び原点検出
センサ３１に対向する部位に占位され、そのＯＮ信号が
図示していないモータコントローラに出力される。

【００３５】今度の場合、上記姿勢検出センサ２７から
ＯＮ信号が出力されているため、上述した図示していな
いモータコントローラは、回転軸１３が原点位置に復帰
したと判断し、すなわちその回転角が０°であると判断
し、上記駆動モータ１１の駆動を停止させることによっ
て産業用ロボットを確実に作動待機状態に復帰させる。
したがって、たとえば上記アーム部材１０と上記回転軸
１３、もしくは上記工具Ｔとの間に配線や配管が施され
ている場合にも、過度の捩れによるこれらの損傷が可及
的に防止される。なお、上記実施例の場合、鋼球３０が
回転軸１３の突出部１５とストッパ２３とに挟まれた状
態を原点位置としているため、万が一、上記姿勢検出セ
ンサ２７や原点検出センサ３１にトラブルが発生した場
合にも、回転軸１３を逆回転させれば、該回転軸１３は
確実に原点位置に復帰される。

【００３６】上記のような産業用ロボットによれば、回
転軸１３に形成した突出部１５、鋼球３０およびストッ
パ２３三者の機械的係合によって該回転軸１３の回転角
を制御するようにしているため、構造が簡単で、しかも
その作動は温度や湿度等の環境条件に左右されず、信頼
性がきわめて高い。

【００３７】なお、上記実施例では、産業用ロボットの
アーム部材１０に配設された回転軸１３の回転角を検出
する装置を例示しているが、ＮＣ工作機械のターンテー
ブル等、その他のものにももちろん適用することができ
る。その際、回転体の軸心は必ずしも鉛直方向に沿って
いる必要はない。また、コマ状体として鋼球３０を例示
しているが、必ずしも鋼球３０を用いる必要はなく、た
とえば図６に示すように、回転体１１３の突出部１１５
とストッパ１２３との間に扇形状の板材１３０を介在さ
せたり、図７に示すように、扇形状を成す板材２３０の
周囲にローラ２３１，２３１…を配設したものを回転体
２１３の突出部２１５とストッパ２２３との間に介在さ
せても構わない。さらに、コマ状体３０を回転軸１３と
外壁部材２０との間に収容させることによって該コマ状
体３０の移動を案内するようにしているが、図８に示す
ように、コマ状体３３０を揺動するアーム３２０の先端
部に支承させれば、外壁部材を設けることなくコマ状体
３３０を回転体３１３の軸心Ｃ回りに移動させることが
できる。またさらに、回転体１３の外周にストッパ２３
を配設しているが、ストッパは回転体の内周に配設して
もよい。すなわち、上記実施例の図１において外壁部材
２０を回転体として軸心Ｃ回りに回転させ、かつ回転軸
１３の突出部５をストッパとして採用しても構わない。

【００３８】また、上記実施例では、ドグスイッチ２４
および原点検出センサ３１を設けているため、回転体１
３を確実に原点位置に復帰させることができるが、これ
らドグスイッチおよび原点検出センサは必ずしも必要で
はない。なお、ドグスイッチおよび原点検出センサを設
ける場合、実施例においては、これらをいずれも固定体
であるアーム部材１０側に配設しているが、この逆の態
様でもよい。

【００３９】さらに、上記実施例では、回転体１３の周
囲３／４程度に亘って突出部１５を形成するとともに、
この突出部１５の１／１５程度の長さを有するストッパ
２３を配設するようにしているが、これら突出部１５お
よびストッパ２３の長さは必ずしも上記のような関係を
有しているる必要はない。たとえば、図９（ａ）および
図９（ｂ）に示すように、上記実施例の逆の態様で突出
部４１５およびストッパ４２３を設けてもよい。さら
に、突出部、もしくはストッパを形成する場合には、必
ずしもその全長に亘って連続している必要はなく、たと
えば図１０に示すように、両端部のみから成るストッパ
５２３ａ，５２３ｂであってもよい。

【００４０】なお、本発明によれば、これら突出部、ス
トッパおよびコマ状体の長さ（回転体の回転方向に沿っ
た長さ）を適宜変更することにより、回転体の回転角を
任意に設定できることはいうまでもなく、たとえば、図
１１に示すように、回転体６１３の突出部６１５および
ストッパ６２３の長さを可及的に短くした場合には、該
回転体６１３を７００°近くまで回転させることもでき
る。また、先の図１０に示す変形例のように、ストッパ
５２３ａ，５２３ｂをネジによって構成し、ストッパ保
持部材５５０に対して移動自在に配設すれば、回転体５
１３の回転角を容易に変更することが可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る回転
体の回転角制御装置によれば、回転体の突出部、ストッ
パおよびコマ状体の三者の機械的係合によって該回転体
の回転角を制御するようにしているため、構造が簡単
で、かつその作動の信頼性はきわめて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）乃至図１（ｆ）は、本発明に係る回
転体の回転角制御装置の作用を順に示した概念図であ
る。

【図２】図２は、本発明に係る回転体の回転角制御装置
を適用した産業用ロボットを概念的に示した要部平面図
である。

【図３】図３は、その断面側面図である。

【図４】図４は、その平面図である。

【図５】図５は、その全体を示した側面図である。

【図６】図６は、本発明に係る回転体の回転角制御装置
の第１変形例を示した要部概念図である。

【図７】図７は、本発明に係る回転体の回転角制御装置
の第２変形例を示した要部概念図である。

【図８】図８は、本発明に係る回転体の回転角制御装置
の第３変形例を示した要部概念図である。

【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、本発明に係る
回転体の回転角制御装置の第４変形例を示した要部概念
図である。

【図１０】図１０は、本発明に係る回転体の回転角制御
装置の第５変形例を示した要部概念図である。

【図１１】図１１は、本発明に係る回転体の回転角制御
装置の第６変形例を示した要部概念図である。

【符号の説明】

１３ 回転体 １５ 突出部 ２３ ストッパ ３０ コマ状体 Ｃ 所定の軸心

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の軸心回りに回転する回転体の回転
   角を制御する装置であって、 上記所定の軸心回りに移動自在に配設されたコマ状体
   と、 上記回転体に配設され、上記コマ状体に係合することに
   よって該コマ状体の移動を規制する突出部と、 上記コマ状体の移動域の一部で、かつ上記突出部の移動
   域外に配設され、該コマ状体に係合することによってそ
   の移動を規制するストッパとを備えたことを特徴とする
   回転体の回転角制御装置。