JPH056313U - 回動体の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１回転以上の回転を許す差動機構を改良して、
検知機構の誤動作を解消し、その信頼性を向上する。 【構成】回転駆動される回動体１６と、回動体１６に対
して相対回転自在に装着された受動体１７とを備えてい
る。受動体１７と回動体１６との相対回転面に面して、
回動体１６の回転を吸収する差動機構が設けられてい
る。差動機構は、回動体１６と受動体１７のいずれか一
方に設けられて回動体１６の回転方向に沿う円弧溝２３
と、他方に固定されて円弧溝２３と係合するピン２４と
で構成されている。受動体１７の外面に設けた検出体１
８の回動軌跡に臨んで、回動体１６の始終端を検出する
フォトセンサ１９，２０が設けられている。少なくとも
前記ピン２４が円弧溝２３の一端から他端に達するまで
の間、受動体１７を制動してその回転を阻止するブレー
キ２１が設けられている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、回動体の始端および終端を検出する位置検知装置に関し、例えば 、産業用ロボットにおいて、１回転以上回転する旋回腕の位置検出装置に係るも のである。

【０００２】

【従来の技術】

この種の始終端の位置検出装置の従来技術として、実開昭６０−１０９００７ 号公報が公知である。これは、図８に示すように、回転軸３５の周面一個所にフ ォトセンサ３６を配置し、フォトセンサ３６を作動させる始端用の検出片３７と 終端用の検出片３８のそれぞれを、部分円弧状の板ばね３９，４０を介して回転 軸３５に取付けたものである。各板ばね３９，４０は一端のみが固定されて片持 ち支持されており、それぞれの板面が回転軸３５の周面に沿って逆方向へ延びる 状態で取付けてある。フォトセンサ３６の下部には、各板ばね３９，４０に対応 して一対のピン４１，４２が対向状に設けてある。

【０００３】 この回転軸３５が一方向へ回転するとき、上記の各ピン４１，４２は、遊端側 から接近する板ばね３９，４０とは接触しないが、回転軸３５への取付端側から 接近する板ばね３９，４０に対しては、その上周面に接当して全体を押し下げる 。ピン４１，４２と接触しない板ばね３９，４０に設けた検出片３７，３８はフ ォトセンサ３６の光路を遮るが、ピン４１，４２で押し下げられた板ばね３９， ４０の検出片３７，３８は、前記光路より下方を素通りする。従って、一方の検 出片３７が光路を遮っている状態を始端とすると、回転軸３５が１回転し、さら に両検出片３７，３８で挾む劣弧側の角度分だけ回転したとき、他方の検出片３ ８が光路を遮って終端を規定する。つまり、１回転を越えて回動する回転軸３５ の始終端を検知でき、この検知信号に基づいて回転軸３５の駆動を停止できるこ とになる。

【０００４】 上記の位置検出装置は、回転軸３５を駆動するモータ等の制御に適用されるが 、回転軸３５の始終端を特定し、あるいは上記検知装置で設定された始終端を越 える暴走に備えて、回転軸３５の回動範囲を機械的に制限する始終端用のストッ パ装置も公知である（実公昭６２−３２７９４号公報）。そこでは、１回転以上 の回転を円弧溝を用いて実現している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記の位置検出装置は、片持ち支持された板ばね３９，４０で検知片３７，３ ８を支えている。そのため、板ばね３９，４０の設定張力にもよるが、回転軸３ ５が急に回転あるいは停止するとき、遠心力や運動慣性力を受けて板ばね３９， ４０の遊端が跳ね上がり、フォトセンサ３６の光路を遮るおそれがある。また、 回転軸３５の周面に沿って板ばね３９，４０を配置するので、その周方向長さに 限度があり、始終端間の回転角度が一定値を越えると適用が困難となる。

【０００６】 この考案は、上記の問題点を解消するものであって、特に、１回転以上の回転 を許す差動機構を改良することによって、検知機構の誤動作を解消し、その信頼 性を向上することを目的とする。

【０００７】 また、この考案の他の目的は、始終端間の全回動角を拡大して回動体の自由度 を向上できる位置検出装置を得ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために、請求項１に係る考案が講じた手段は、回転駆動 される回動体と、回動体に対して相対回転自在に装着された受動体とを備えてい ること、受動体と回動体との相対回転面に面して、回動体の回転を吸収する差動 機構が設けられていること、差動機構は、回動体と受動体のいずれか一方に設け られて回動体の回転方向に沿う円弧溝と、他方に固定されて円弧溝と係合するピ ンとで構成されていること、受動体の外面に設けた検出体の回動軌跡に臨んで、 回動体の始終端を検出する検出手段が設けられていること、少なくとも前記ピン が円弧溝の一端から他端に達するまでの間、受動体を制動してその回転を阻止す る制動手段が設けられていることを要件とする。

【０００９】 さらに、具体的に、請求項２に係る考案が講じた手段は、請求項１に係る考案 において、受動体は、回動体に外嵌装着された筒状の受動リングと、受動リング の周面一個所に突設した平板状の検出体とで構成され、差動機構は、受動リング の筒壁に沿って円弧溝を形成し、この円弧溝と係合するピンを回動体に固定して 構成されており、検出手段は、受動リングの周面に面して、回動体の始終端及び 終端を個別に検出する２個のフォトセンサで構成され、制動手段は、摩擦力によ って受動リングを制動するものである構成としている。

【００１０】

【作用】

上記の構成により、この考案では、回動体と受動体は、回動体のみが回動する 状態と、受動体が同行して回動する状態を経て始終端間を往復回動する。つまり 、ピンが円弧溝の一端から他端へ達するまでは回動体のみが回動し、以後は回動 体に同行して受動体が回動し、受動体に設けた検知体も回動する。これらの回動 角を合計すると、１回転以上２回転未満になる。回動体が単独で回動するときの 受動体の連れ回りを防ぐために、制動手段で受動体を制動し、回動体の単独回動 を確実化している。

【００１１】 上記のように、差動機構は実質的に確動機構と同様に作動し、受動体に設けた 検出体を常に一定の軌跡に沿って一定範囲で往復回動できるので、始終端の検知 を行うについて誤動作を生じる余地がない。回動体の回動動作を円弧溝で吸収し 、この単独回動と受動体の同行回動の合計値が１回転を越えるようにしたので、 必要に応じて単独及び同行の各回動動作をそれぞれに１回転近くにまで容易に拡 大できる。

【００１２】

【考案の効果】

従って、この考案の位置検出装置によれば、回動体に対して相対回転自在な受 動体に検出体を設け、１回転以上２回転未満の範囲で回転する回動体の始終端を 、前記検出体を介して検出手段で検知するようにしたので、回動途中に誤動作を 伴うことなく始終端の検知を確実に行うことができ、この種検知装置の動作上の 信頼性を向上させることができる。

【００１３】 また、円弧溝による動作吸収作用で回動体を単独回動させ、次いで受動体が回 動体と同行回転することで回動体を１回転以上回転させるようにしたので、円弧 溝の形成範囲を拡大することにより単独回動角を容易に拡大でき、さらに、検出 手段の配設位置を変更することで同行回動角を容易に拡大することができ、全体 として始終端間の全回動角を２回転近くにまで拡大可能として、回動体の自由度 を向上できることとなった。

【００１４】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１５】 図２ないし図４はこの考案に係る位置検出装置の１実施例を示し、図５はこの 考案装置の適用対象例である溶接ロボットを示している。これは、ベース１と、 ベース１の上面に沿って紙面と直交方向へ駆動される支柱２と、支柱２と交差す る横腕３、及び横腕３の先端に横旋回軸４と縦旋回軸５を介して支持されたトー チ６などからなる。横腕３は、支柱２の上部の軸７及び支持枠８を介して上下方 向へ揺動操作され、さらに支持枠８に対して長手方向へ往復駆動される。上記の 横旋回軸４及び縦旋回軸５は、それぞれ１回転以上２回転未満の範囲内で回転さ れ、こうした回動体の始終端を検知するために本案装置を適用する。

【００１６】 図２において、符号１０はステップモータであり、その出力軸１１に駆動ギヤ １２を外嵌装着し、沈みキー１３及び座金１４で固定している。モータ１０の動 力を駆動ギヤ１２を介して前述の横旋回軸４及び縦旋回軸５に伝動する。出力軸 １１の回転角度と前記両旋回軸４，５の回転角度とは一致しており、出力軸１１ の回転角度を位置検出装置で検知し、この検知信号に基づいてモータ１０を発停 している。

【００１７】 この位置検出装置は、駆動ギヤ１２のボス部を利用した回動体１６と、回動体 １６に相対回転自在に外嵌装着した受動体１７と、これら両部材１６，１７の相 対回転面に面して設けた差動機構と、受動体１７の外面に設けた検出体１８の回 転軌跡に臨んで設けられた検出手段である２個のセンサ１９，２０、及び受動体 １７の周面に外接する制動手段であるブレーキ２１などで構成されている。

【００１８】 受動体１７は、筒状の受動リング２２と、これの周面一個所に突設した平板状 の検出体１８とを有し、受動リング２２の筒壁に回動体１６の回転方向に沿う円 弧溝２３が設けてある。図２に示すように、検出体１８と円弧溝２３は軸方向へ ずれた位置に設けてある。受動体１７は前述の座金１４を利用して抜止め状に保 持する。

【００１９】 回動体１６を余裕を持って１回転以上させるために差動機構が設けられている 。この機構は上記円弧溝２３と、回動体１６に固定されて円弧溝２３と係合する ピン２４とからなる。ピン２４は円弧溝２３と相対回転自在な寸法関係にあり、 後述するブレーキ２１との干渉を避けるために、その外端面が円弧溝２３の開口 面より僅かに沈んだ位置にある。図３は回動体１６が回転始端位置にある状態を 示しているが、この状態から回動体１６が反時計回りに回転すると、ピン２４は 円弧溝２３を実線で示す位置から想像線で示す位置へ向って回動し、この間受動 体１７は動かず回動体１６のみが単独回動する。図では、円弧溝２３の両端が挾 む角度を１６５度としている。

【００２０】 センサ１９，２０は、いずれも透過形のフォトセンサからなり、前記検出体１ ８がセンサの光路を遮るとき、検知信号を図外の制御装置へ出力する。２個のセ ンサ１９，２０のうち、一方１９は回動体１６の全回動角の始端を検知するため に、他方２０は終端を検知するためにそれぞれ設けられており、それぞれの検知 部が検出体１８の回転軌跡を内外に挾む状態で上下に配置する。図２に示すよう に、各センサ１９，２０は、モータ１０のハウジング外面に固定したブラケット ２６で固定支持されている。図４において、両センサ１９，２０が挾む優弧側の 角度（矢印線の範囲）は３００度であり、この角度範囲を受動体１７が回動体１ ６に同行して回動する。

【００２１】 先に説明したように、受動体１７は回動体１６に相対回転自在に支持されてお り、そのため、回動体１６が単独で回転するとき、連れ回りするおそれがある。 この連れ回りを防ぐためにブレーキ２１を設けている。ブレーキ２１は摩擦ブロ ック２７と、これを支持するアーム２８とからなり、アーム２８の基端をブラケ ット２６で上下揺動自在に支持し（図１参照）、図外のばねでアーム２８を常時 押し下げ付勢する。ばねの押圧力によって摩擦ブロック２７は受動リング２２の 周面に圧接して、受動体１７をその位置に停止保持する。しかし、ピン２４が円 弧溝２３の一端に接当して回動体１６の回転力が受動体１７に伝わると、受動体 １７はブレーキ２１の制動力に打勝って回転移動する。

【００２２】 以上のように構成した位置検出装置によれば、図３の状態から、矢印線で示す 範囲は回動体１６のみが単独で回転し、この間、検出体１８は始端用のセンサ１ ９と同位置にある。受動体１７が回動体１６に同行して回動を開始すると、検出 体１８も同方向（反時計回り）へ回転する。そして、図４に示すように、検出体 １８が終端用のセンサ２０の光路を遮ると、センサ２０から制御装置へ検知信号 が出力され、モータ１０の駆動が停止される。このとき、回動体１６は４６５度 回動したことになる。

【００２３】 逆に終端側から始端側へ回動体１６が時計回りに回動するときも、上記と同様 に回動体１６のみが単独回動し、次いで受動体１７が回動体１６と同行回動する 。従って、確実に始終端を検知できるのはもちろん、回動途中にセンサ１９，２ ０が誤作動する余地がない。

【００２４】 図６および図７はそれぞれ差動機構を変更した２の実施例を示す。尚、上記実 施例と同等の部材には同一の符号を付した。

【００２５】 図６において、受動体１７はドーナツ円板状に形成されており、回動体１６の 端壁に相対回転自在に支持してある。受動体１７の板面に円弧溝２３を設け、回 動体１６の端壁にねじ込んだボルト３０の頭部をピン２３として、これを円弧溝 ２３と係合させる。受動体１７の板面一個所に検出体１８をビス止めし、その突 端の回転軌跡に面してセンサ１９，２０を設けている。

【００２６】 図７に示す差動機構では、前記実施例と同様に受動体１７を筒状に形成するが 、円弧溝２３を回動体１６の側に形成し、ピン２４を受動リング２２に固定する 。このように、円弧溝２３は受動体１７と回動体１６のいずれかの側にあっても よい。また、上記実施例では受動リング２２の筒壁を内外に貫通して円弧溝２３ を形成したが、円弧溝２３は受動リング２２の内面の側に向って開口する形態で 形成することもでき、この場合は、円弧溝２３の形成範囲を３５０度以上にでき る点で有利である。

【００２７】 尚、上記実施例におけるセンサ１９，２０及び検出体１８は、検出方式によっ て程々に変更することができ、光学的な検知方式には限定しない。例えば、磁気 センサや近接スイッチ等をセンサとして適用することもできる。また、センサは 必ずしも２個設ける必要はなく、１個のセンサだけで始終端の検知を行ってもよ い。

【００２８】 また、ブレーキ２１は、ディスクブレーキの形態をとることもでき、電磁ブレ ーキなどの摩擦ブレーキ以外の形態とすることもできる。要するに、少なくとも ピンが円弧溝の一端から他端に移行する間だけ、受動体１７を制動できるもので あればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の位置検出装置の原理構造を示す斜視
図である。

【図２】位置検出装置の縦断側面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図であり、検出体が始端位
置にある状態を示している。

【図４】図３と同等の断面図であり、検出体が終端位置
にある状態を示している。

【図５】この考案の適用対象例である溶接ロボットの側
面図である。

【図６】差動機構を変更した別実施例を示す要部の断面
図である。

【図７】差動機構を変更した別実施例を示す要部の断面
図である。

【図８】従来の位置検出装置を示す概略斜視図である。

【符号の説明】

１６ 回動体 １７ 受動体 １８ 検出体 １９，２０ センサ（検出手段） ２１ ブレーキ（制動手段） ２３ 円弧溝 ２４ ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 武内 清 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発技術本部内 (72)考案者 藤長 茂樹 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発技術本部内 (72)考案者 小林 正和 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発技術本部内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される回動体と、該回動体に対
   して相対回転自在に装着された受動体とを備えており、 該受動体と回動体との相対回転面に面して、上記回動体
   の回転を吸収する差動機構が設けられており、 該差動機構は、上記回動体と受動体のいずれか一方に設
   けられて上記回動体の回転方向に沿う円弧溝と、他方に
   固定されて該円弧溝と係合するピンとで構成されてお
   り、 上記受動体の外面に設けた検出体の回動軌跡に臨んで、
   上記回動体の始終端を検出する検出手段が設けられてお
   り、 少なくとも上記ピンが円弧溝の一端から他端に達するま
   での間、上記受動体を制動してその回転を阻止する制動
   手段が設けられていることを特徴とする回動体の位置検
   出装置。
2. 【請求項２】 受動体は、回動体に外嵌装着された筒状
   の受動リングと、該受動リングの周面一個所に突設した
   平板状の検出体とで構成され、 差動機構は、上記受動リングの筒壁に沿って円弧溝を形
   成し、該円弧溝と係合するピンを上記回動体に固定して
   構成されており、 検出手段は、上記受動リングの周面に面して、上記回動
   体の始端及び終端を個別に検出する２個のフォトセンサ
   で構成され、 制動手段は、摩擦力によって上記受動リングを制動する
   ものであることを特徴とする請求項１記載の回動体の位
   置検出装置。