JPH07208522A - 旋回軸のストッパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、相対的に旋回する２つの旋
回部材に対して３６０°を超える動作領域を設定可能な
ストッパ装置を提供することにある。 【構成】 上述の目的を達成するために、本発明による
ストッパ装置は、所定の軸線（Ｕ）回りに相対的に回転
する２つの旋回部材（１４、１６）を停止させるストッ
パ装置において、前記２つの旋回部材の一方に当接可能
に設けられた第１のストッパ部材（１０）と、前記２つ
の旋回部材の他方に、第１のストッパ部材（１０）に設
けられた第２のストッパ部材（１２）とを具備し、第１
のストッパ部材（１０）が、所定の軸線回りに所定の角
度範囲で回転する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は旋回軸のストッパ装置に
関し、特に、所定の軸線回りに相対的に回転動作する２
つの旋回部材の回転動作の動作領域を制限する機械的ス
トッパ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットや製造機械の分野では、
所定の軸線回りで相対的に旋回動作する２つの旋回部材
の旋回動作を所定の動作領域に制限する必要が多数あ
る。例えば、図４に示すような産業用ロボットは、固定
ベース２４の上において、概ね鉛直な旋回軸Ｕ１の回り
に旋回自在に設けられた旋回ベース２６を具備してい
る。旋回ベース２６には、関節部３０ａを介して水平な
旋回軸Ｕ２の回りに旋回自在にロボットアーム２８が設
けられている。ロボットアーム２８は、第１のロボット
アーム３０と第２のロボットアーム３２から成る。第２
のロボットアーム３２は、関節部３２ａを介して概ね水
平な旋回軸Ｕ３の回りに旋回自在に第１のロボットアー
ム３０の先端部に取着されている。つまり、図４の産業
用ロボットは垂直多関節ロボットを構成している。

【０００３】更に、ロボットアーム２８の先端にはロボ
ット手首３４が設けられており、ロボット手首３４の取
付面３４ａに、ロボットハンド等のエンドエフェクタ
（図示せず）が取着される。図示する産業用ロボットで
は、ロボット手首３４は、第２のロボットアーム３２の
先端において、旋回軸Ｕ３に対して概ね垂直な旋回軸Ｕ
４の回りに旋回自在に取り付けられている。更に、ロボ
ット手首３４は、互いに直交する２つの旋回軸Ｕ５、Ｕ
６の回りに旋回自在に構成されている。上述のように、
産業用ロボットは複数の旋回軸Ｕ１〜Ｕ６の回りに旋回
自在に構成されており、各々の部材の旋回動作を組み合
わせて、ロボット手首３４の先端に取り付けられたエン
ドエフェクタを三次元空間内で所定の動作経路に沿って
移動させ、所望の作業を実行させるように構成されてい
る。

【０００４】産業用ロボットは、一般的に安全性の観点
から、旋回ベース２６やロボットアーム２８を構成する
各部材が、所定の動作領域内で適切に動作するように、
その制御装置（図示せず）が予めプログラムされてい
る。更に、前記制御装置または旋回ベース２６やロボッ
トアーム２８を構成する各部材を駆動する駆動装置の誤
動作により、上記動作領域を越えて旋回ベース２６やロ
ボットアーム２８の各部材が動作することを防止するた
めに、各々の関節部または旋回部に機械的ストッパ装置
が設けられている。これは、工作機械等においても同様
である。

【０００５】図５に、従来技術によるストッパ装置の一
例を示す。図５は、図４に示した産業用ロボットの旋回
部または関節部の略示図である。図５において、旋回側
の部材３８は固定側の部材３６に対して矢印ａで示す方
向に旋回自在に取り付けられている。固定側の部材３６
に第１のストッパ部材４０が取着されており、旋回側の
部材３８に第２のストッパ部材４２が取着されている。
第１のストッパ部材４０は概ね五角形をしており、第２
のストッパ部材４２と当接する部分に、緩衝部材４０
ａ、４０ｂが設けられている。

【０００６】図５において、第２のストッパ部材４２を
実線で示す位置を仮りに原点位置Ｏとする。この位置か
ら旋回側の部材３８が反時計回りの方向に旋回すると、
第２のストッパ部材４２もまた、旋回側の部材３８と共
に反時計回りの方向に回転する。第２のストッパ部材４
２が二点鎖線で示す位置に到達すると、第２のストッパ
部材４２は第１のストッパ部材４０の緩衝部材４０ａに
当接して、旋回側の部材３８の旋回動作が停止する。反
対に、旋回側の部材３８が原点位置Ｏから時計回りの方
向に回転すると、第２のストッパ部材４２もまた、旋回
側の部材３８と共に時計回りの方向に回転する。第２の
ストッパ部材４２が二点鎖線で示す位置に到達すると、
第２のストッパ部材４２は第１のストッパ部材４０の緩
衝部材４０ｂに当接して、旋回側の部材３８の旋回動作
が停止する。

【０００７】こうして、第２のストッパ部材４２と第１
のストッパ部材４０との当接により、ロボットの旋回部
材が所定の動作領域を超えて動作することが防止され
る。図５では、上記動作領域は、原点位置Ｏから時計回
りの方向と反時計回りの方向に各々１５７°の角度範囲
である。つまり図５に示す構成では、旋回側の部材３８
は３１４°の範囲で旋回することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、図５に
示す従来技術の構成のストッパ装置では、旋回側の部材
の動作は３１４°に制限される。この動作領域は、第１
および第２のストッパ部材４０、４２の寸法、形状を変
更することにより、図５に示す動作領域よりも大きくす
ることが可能であることは言うまでもない。一方、図４
に示す産業用ロボットでは、Ｕ２、Ｕ３軸において３６
０°を越える動作領域を設定する必要は通常ない。これ
に対して、Ｕ１、Ｕ５、Ｕ６軸では、３６０°を越える
動作領域を設定しなければならない場合がある。然しな
がら、従来技術のストッパ装置では、上記２つのストッ
パ部材の寸法、形状を改良しても３６０°を超える動作
領域を設定することはできない。

【０００９】従来のスットパ装置では、上述のように３
６０°を越える動作領域を設定することができないの
で、従来のストッパ装置を具備する機械、例えば図４に
示すような産業用ロボットでは所望の作業ができなかっ
たり、ロボットアームの動作経路の教示に時間が掛ると
いう問題があった。このために、従来技術では、例えば
パイプの全周溶接や全周塗装等を行うために、３６０°
を超える動作領域を設定する必要がある場合に機械的ス
トッパ装置を備えないこともある。これは、制御装置等
のの誤作動に際してロボットを停止させるという観点か
ら問題がある。そこで、本発明の目的は、相対的に旋回
動作する２つの旋回部に、３６０°を超える動作領域を
設定可能なストッパ装置を提供して従来技術の問題点を
解決することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、所定の軸線回りに相対的に回転する
２つの旋回部材を停止させるストッパ装置において、前
記２つの旋回部材の一方に設けられた第１のストッパ部
材と、前記２つの旋回部材の他方に、前記第１のストッ
パ部材に当接可能に設けられた第２のストッパ部材とを
具備し、前記第１のストッパ部材が、所定の軸線回りに
所定の角度範囲で回転自在に構成されているストッパ装
置が提供される。

【００１１】

【作用】２つの旋回部材が旋回することにより、前記第
１と第２のストッパ部材が当接して、前記第１のストッ
パ部材が所定の角度を以て回動したのち停止して、前記
２つの旋回部材の相対的な旋回動作が停止される。

【００１２】

【実施例】上述のように本発明は、所定の軸線回りに相
対的に旋回動作する２つの旋回部材に、３６０°を越え
る動作領域を設定可能なストッパ装置に関する。上記２
つの旋回部材の一方に第１のストッパ部材を備え、他方
の旋回部材に、該旋回部材と共に前記所定の軸線を中心
として円周方向に移動して、前記第１のストッパ部材と
当接する第２のストッパ部材を設ける。つまり、第１の
ストッパ部材と第２のストッパ部材は、互いに前記所定
の軸線回りに相対的に回転動作する。前記第１のストッ
パ部材は、前記軸線に対して垂直な軸線または平行な軸
線回りに、所定の角度範囲で回転または回動自在に構成
されている。そして、第１のストッパ部材が所定の角度
回転または回動したときに、その回転動作または回動々
作を停止するための停止手段が具備される。

【００１３】第２のストッパ部材と当接すると、第１の
ストッパ部材は、前記回動軸を中心として前記の所定の
角度範囲で、第１のストッパ部材の移動方向に回転また
は回動する。第１のストッパ部材が所定の角度位置に到
達すると、前記停止手段により、第１のストッパ部材は
それ以上の回転または回動々作ができなくなる。このと
き、第２のストッパ部材は、回転または回動々作できな
くなった第１のストッパ部材から反力を受けて押接され
る。これにより、上記２つの旋回部材の相対的な旋回動
作が停止する。

【００１４】第２のストッパ部材と当接した後に、第１
のストッパ部材が、前記所定の軸線を中心として所定の
角度範囲内において回転または回動することができるの
で、前記２つの旋回部材は、第１のストッパ部材の軸線
の位置に対して直径を挟んで反対側の原点位置から、時
計回りおよび反時計回りの２つの方向に各々１８０°以
上回転することが可能となる。つまり、前記２つの旋回
部材は、３６０°以上の所定の角度範囲で定められた動
作領域において、相対的に回転することができるように
なる。

【００１５】前記第１のストッパ部材は、好ましくは、
レバーにより構成される。このレバーは、前記第２のス
トッパ部材と当接可能な位置に、前記旋回部材の一方に
取着されている。前記レバーは、好ましくは、上記２つ
の旋回部材の回転軸線に対して概ね垂直または概ね平行
に設けられた回動軸を中心として、所定の角度範囲にお
いて回転または回動できるように構成されている。ま
た、前記停止手段は、前記の２つの旋回部材の一方に設
けられた当接面により構成される。前記レバーが前記当
接面に当接することにより、その回転または回動々作が
停止する。前記レバーは一定の強度または剛性を有する
プラスチックまたは金属により構成することができる。
特に、前記第１のストッパ部材を金属により形成する場
合には、第１のストッパ部材が前記当接面と当接する部
分に緩衝部材を設けてもよい。

【００１６】以下、添付図面に示す実施例に基づいて、
本発明をより詳細に説明する。先ず、図１、２を参照し
て本発明の第１の実施例について説明する。図１、２は
図５と同様に、例えば図４に示した産業用ロボットの旋
回部または関節部の略示図である。図１は、旋回ベース
１６が旋回して、この旋回部材１６に設けられた第２の
ストッパ部材１２が、固定ベース１４に設けられた第１
のストッパ部材１０と当接する前の状態を示している。
これに対して図２は、第２のストッパ部材１２が第１の
ストッパ部材１０と当接して、旋回ベース１６が停止し
た状態を示している。図１、２において、（ａ）は側面
図であり、（ｂ）は平面図である。

【００１７】図１、２を参照すると、旋回ベース１６
は、旋回軸線Ｕを中心として旋回自在に固定ベース１４
に取り付けられている。固定ベース１４において旋回ベ
ース１６が取り付けられている面には、第１のストッパ
部材１０が設けられている。また、旋回ベース１６の外
周面において固定ベース１４の近傍には、第２のストッ
パ部材１２が、前記外周面から外方に突出するように取
着されている。第２のストッパ部材１２は、旋回ベース
１６が旋回軸線Ｕを中心として旋回するとき、旋回ベー
ス１６と共に旋回軸線Ｕを中心とする円周方向に移動す
る。図１、２において、旋回ベース１６の原点位置がＯ
で示されている。

【００１８】第１のスットパ部材１０はレバー１０ａを
具備している。レバー１０ａは、回動軸１０ｄにより固
定ベース１４に回動自在に取着されている。回動軸１０
ｄは、旋回軸線Ｕに対して概ね垂直に設けらている。レ
バー１０ａの先端には、第２のストッパ部材１２と当接
するヘッド１０ｂが設けられている。図示より理解され
るように、固定ベース１４にはスロット１８が形成され
ている。スロット１８は、旋回軸線Ｕと概ね平行な直線
に対して左右対称形に形成されており、上方に向かって
広がるように形成された当接面１８ａ、１８ｂを有して
いる。第１のストッパ部材１０は、ヘッド１０ｄにおい
て第２のストッパ部材１２と当接できるようにスロット
１８から突出して、スロット１８内に配置されている。
また、第１のストッパ部材１０は、レバー１０ａと当接
面１８ａ、１８ｂとの間に緩衝部材１０ｃを具備してい
る。

【００１９】回動軸１０ｄは、スロット１８の中心線上
に配置されている。そして、回動軸１０ｄおよびスロッ
ト１８は、旋回ベース１６の原点位置Ｏに対して１８０
°の位置に配置されている。つまり、旋回ベース１６の
原点位置Ｏは、回動軸１０ｄおよびスロット１８の位置
から１８０°の位置に定義されている。

【００２０】次に、本発明の第１の実施例によるストッ
パ装置の作用について説明する。図１、２において旋回
ベース１６は、固定ベース１４に対して矢印ａの方向、
つまり反時計回りの方向に旋回している。そして、図１
に示すように、旋回ベース１６の第２のストッパ部材１
２が、固定ベース１４に設けられた第１のストッパ部材
１０に接近する。第２のストッパ部材１２が第１のスト
ッパ部材１０のヘッド１０ｂに当接すると、第１のスト
ッパ部材１０は回動軸１０ｄを中心として第２のストッ
パ部材１２の移動方向に回動する。そして、第１のスト
ッパ部材１０は、原点位置Ｏから１８０°の位置を通過
して回動し、最終的に緩衝部材１０ｃにより、スロット
１８に形成された当接面１８ｂに当接する（図２参
照）。第１のストッパ部材１０が当接面１８ｂとの当接
することにより、第１のストッパ部材１０の回動々作が
停止する。そして、旋回ベース１６は、原点位置Ｏから
（１８０＋α）°の位置において、第２のストッパ部材
１２が第１のストッパ部材１０から反力を受けて停止す
る。

【００２１】旋回ベース１６が、図１、２において時計
回りの方向に旋回する場合には、第１のストッパ部材１
０がスロット１８の当接面１８ａと当接する点を除い
て、反時計回りの方向に旋回する場合と同様に作用する
ことは言うまでもない。つまり、図１、２では旋回ベー
ス１６は、旋回軸線Ｕを中心として原点位置Ｏから反時
計回りの方向に（１８０＋α）°旋回できるように示さ
れている。然しながら、旋回ベース１６は、旋回軸線Ｕ
を中心として原点位置Ｏから時計回りの方向にも（１８
０＋α）°旋回可能であることは理解されよう。つま
り、旋回ベース１６は固定ベース１４に対して（３６０
＋２α）°の動作領域において旋回可能となっている。

【００２２】また、緩衝部材１０ｃは、第１のストッパ
部材１０が、スロット１８の当接面１８ａ、１８ｂと当
接する際の衝撃を緩衝する効果を有しているが、本発明
において絶対的に必要な要素ではない。更に、旋回ベー
ス１６が原点位置Ｏから（１８０＋α）°旋回した位置
において停止可能なように、スロット１８の当接面１８
ａ、１８ｂと、緩衝部材１０ｃと、ヘッド１０ｂおよび
第２のストッパ部材１２の形状、寸法を決定しなければ
ならない。

【００２３】次に、図３を参照して本発明の第２の実施
例について説明する。図３は、図１（ａ）、図２（ａ）
と同様の平面図であるが、固定ベースは省略されてい
る。第１の実施例では、第１のストッパ部材１０が旋回
軸線Ｕに対して概ね垂直な軸線を中心として回動した。
これに対して図３に示す本発明の第２の実施例では、第
１のストッパ部材は、旋回ベース１６の旋回軸線（図示
せず）に対して概ね平行な軸線を中心として回動するよ
うに構成されている。この点を除いて、第２の実施例は
第１の実施例と概ね同一である。そして、図３におい
て、第１の実施例と同様の要素は同じ参照番号にて示さ
れている。

【００２４】図３を参照すると、旋回ベース１６は、固
定ベースに旋回自在に取り付けられている。固定ベース
において旋回ベース１６が取り付けられている面には、
第１のストッパ部材１０が設けられている。また、旋回
ベース１６の外周面において固定ベースの近傍には、第
２のストッパ部材１２が、前記外周面から外方に突出す
るように取着されている。第２のストッパ部材１２は、
旋回ベース１６が旋回するとき、該旋回ベース１６と共
に旋回ベース１６の旋回軸線を中心とする円周方向に移
動する。また、図示より理解されるように、固定ベース
には、第１のストッパ部材１０の両側に、前記旋回軸線
に対して垂直な直線に対して略対称形状の停止部材２
０、２２が設けられている。停止部材２０、２２は、旋
回ベース１６の向かって広がるように線対称形に形成さ
れた当接面２０ａ、２２ａを有している。図１、２と同
様に、図３において、旋回ベース１６の原点位置がＯで
示されている。

【００２５】第１のスットパ部材１０はレバー１０ａを
具備している。レバー１０ａは、回動軸１０ｄにより固
定ベースに回動自在に取着されている。回動軸１０ｄは
前記旋回軸線に対して概ね平行に設けらている。レバー
１０ａの先端には、第２のストッパ部材１２と当接する
ヘッド１０ｂが設けられている。第１のストッパ部材１
０は、ヘッド１０ｄにおいて第２のストッパ部材１２と
当接できるように、停止部材２０、２２の内側の先端か
ら旋回ベース１６の方向に突出して、停止部材２０、２
２の間に配置されている。また、第１のストッパ部材１
０は、レバー１０ａと当接面２０ａ、２２ａとの間に緩
衝部材１０ｃを具備している。

【００２６】回動軸１０ｄは停止部材２０、２２の中心
線上に配置されている。そして、回動軸１０ｄは、旋回
ベース１６の原点位置Ｏに対して１８０°の位置に配置
されている。つまり、旋回ベース１６の原点位置Ｏは、
回動軸１０ｄの位置から１８０°の位置に定義されてい
る。

【００２７】次に、本発明の第２の実施例によるストッ
パ装置の作用について説明する。図３において旋回ベー
ス１６は、固定ベースに対して矢印ａの方向、つまり反
時計回りの方向に旋回している。そして、旋回ベース１
６の第２のストッパ部材１２が、固定ベースに設けられ
た第１のストッパ部材１０に接近する。第２のストッパ
部材１２が第１のストッパ部材１０のヘッド１０ｂに当
接すると、第１のストッパ部材１０は回動軸１０ｄを中
心として第２のストッパ部材１２の移動方向に回動す
る。そして、第１のストッパ部材１０は原点位置Ｏから
１８０°の位置を通過して回動し、最終的に緩衝部材１
０ｃにより、停止部材２２に形成された当接面２２ａに
当接する（図示せず）。第１のストッパ部材１０が当接
面２２ａとの当接することにより、第１のストッパ部材
１０の回動々作が停止する。そして、旋回ベース１６
は、原点位置Ｏから（１８０＋α）°の位置において、
第２のストッパ部材１２が第１のストッパ部材１０から
反力を受けて停止する。

【００２８】旋回ベース１６が図３において時計回りの
方向に旋回する場合には、第１のストッパ部材１０が停
止部材２０の当接面２０ａと当接する点を除いて、時計
回りの方向に旋回する場合と同様に作用することは言う
までもない。つまり、図３において旋回ベース１６は、
原点位置Ｏから反時計回りの方向に（１８０＋α）°旋
回できるように示されているが、旋回ベース１６は、原
点位置Ｏから時計回りの方向にも（１８０＋α）°旋回
可能であることは理解されよう。従って、旋回ベース１
６は固定ベースに対して（３６０＋２α）°の動作領域
において旋回可能となっている。

【００２９】第２の実施例において緩衝部材１０ｃは、
第１のストッパ部材１０が、停止部材２０、２２の当接
面２０ａ、２２ａと当接する際の衝撃を緩衝する効果を
有しているが、本発明において絶対的に必要な要素では
ない。また、旋回ベース１６が、原点位置Ｏから（１８
０＋α）°の位置において停止可能なように、停止部材
２０、２２の当接面２０ａ、２２ａと、緩衝部材１０ｃ
と、ヘッド１０ｂおよび第２のストッパ部材１２の形
状、寸法を決定しなければならない。

【００３０】既述の第１と第２の実施例において緩衝部
材１０ｃは、ポリスチレン等の柔軟なプラスチックや、
ＮＢＲ等の合成ゴムまたは天然ゴムから形成することが
できる。更に、緩衝部材１０ｃは概ね断面が台形の四角
柱にて図示されているが、直方体形状に形成してもよ
い。また、詳細には示されていないが、回動軸１０ｄ
は、例えばピンや円滑な摺動面を有するボルトにより形
成することができる。

【００３１】

【発明の効果】既述の説明から明らかなように、本発明
によるストッパ装置は、相対的に旋回する２つの旋回部
材に対して３６０°を超える動作領域を設定することが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の略示図であり、第２の
ストッパ部材が第１のストッパ部材に接近する状態を示
す図である。 （ａ）本発明の第１の実施例の略示側面図であり、図１
（ｂ）において矢視線Ａ−Ａに沿って破断して示す図で
ある。 （ｂ）本発明の第１の実施例の略示平面図である。

【図２】本発明の第１の実施例の略示図であり、第２の
ストッパ部材が第１のストッパ部材に当接した状態を示
す図である。 （ａ）本発明の第１の実施例の略示側面図であり、図２
（ｂ）において矢視線ＡＡ−ＡＡに沿って破断して示す
図である。 （ｂ）本発明の第１の実施例の略示平面図である。

【図３】本発明の第２の実施例の略示図であり、第２の
ストッパ部材が第１のストッパ部材に接近する状態を示
す図である。

【図４】産業用ロボットの一例を示す斜視図である。

【図５】従来技術によるストッパ装置の略示図である。

【符号の説明】

１０…第１のストッパ部材 １２…第２のストッパ部材 １４…固定ベース １６…旋回ベース １８…スロット １８ａ…当接面 １８ｂ…当接面 ２０…停止部材 ２０ａ…当接面 ２２…停止部材 ２２ａ…当接面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の軸線回りに相対的に回転する２つ
   の旋回部材を停止させるストッパ装置において、 前記２つの旋回部材の一方に設けられた第１のストッパ
   部材と、 前記２つの旋回部材の他方に、前記第１のストッパ部材
   に当接可能に設けられた第２のストッパ部材とを具備
   し、 前記第１のストッパ部材が、所定の軸線回りに所定の角
   度範囲で回転自在に構成されているストッパ装置。