JPH0451316B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、動作角度範囲が360゜を上回る工業用
ロボツトの関節部においてその所定の限界位置で
回転動作を機械的に規制するための工業用ロボツ
トのメカストツパ機構に関するものである。

［従来の技術］ アーク溶接ロボツト等の工業用ボツトの関節部
においては、安全ために電気的なリミツト機構の
ほかに、さらにその外側に機械的なストツパ機構
（以下、メカストツパ機構という）を設ける必要
がある。このメカストツパ機構は、関節部に直接
設けるのが一般的である。

例えば、第５図に示すように、S1軸まわりの
曲げ自由度〓とS2軸まわりのひねり自由度〓と
をもつたロボツト手首部２０において、特に、そ
のS1軸まわりの回転を所定の角度範囲（ここで
は約230゜）内に最終的に角度規制するためのメカ
ストツパ機構は、ケーシング１に取り付けられた
ゴム製ストツパ２１，２２によつて構成されてい
る。

つまり、手首部２０が所定の限界位置に達する
と、手首部２０の端面がその位置に設けられたゴ
ム製ストツパ２１もしくは２２にに当接して、回
転動作が機械的に規制されることになる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の産業用ロボツトのメカス
トツパ機構は、動作角度範囲が360゜内であれば、
第５図に示すように、ゴム製ストツパ２１，２２
により容易に構成されるが、動作角度範囲が360゜
を超える場合に適用することがきない。

また、アーク溶接ロボツトや塗装用ロボツトで
は、スパツタや塗料の付着が有害であり、ゴム製
ストツパが外部に曝されていると傷みやすいなど
の問題点もある。

本発明は、上述の問題点の解決をはかろうとす
るもので、関節部から遠い箇所に配置して環境の
影響を受けにくくするとともに、360゜以上の回転
をする関節部の機械的な規制を容易かつ確実に行
えるようにした工業用ロボツトのメカストツパ機
構を提供することを目的とする。

［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、本発明の工業用
ロボツトのメカストツパ機構は、関節部における
回転軸に、外周面に雄ネジ部を形成された軸方向
移動部材を、上記回転軸の軸方向へ摺動可能に且
つ上記回転軸と一体的に回動可能に外嵌し、上記
雄ネジ部に螺合することにより上記軸方向移動部
材を上記回転体と一体的に回動させながら上記回
転軸の軸方向へ移動させる固定ガイドを設けると
ともに、上記軸方向移動部材の軸方向端面に当接
して上記の軸方向移動部材および回転軸の動作を
規制するストツパ部材を、所定の軸方向位置に配
置したことを特徴としている。

［作 用］ 上述した本発明の工業用ロボツトのメカストツ
パ機構では、回転軸が回転すると、その回転に伴
い、軸方向移動部材は、回転軸と一体的に回動し
ながら雄ネジ部を固定ガイドによつて案内されて
回転軸の軸方向に沿つて移動する。そして、軸方
向移動部材が所定の軸方向位置まで移動すると、
その軸方向端面がストツパ部材と当接し、これに
より、軸方向移動部材の移動が規制されると同時
に、この軸方向移動部材と一体的な回転軸の回転
も規制されることになる。つまり、回転軸の回転
を軸方向移動部材の直線移動に変換することによ
つて、360゜を上回る任意の多回転をする関節部の
動作が、所定の限界位置にて規制される。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての工
業用ロボツトのメカストツパ機構について説明す
ると、第１図は本実施例の機構を適用されたロボ
ツトの関節部の断面図（第２図の−矢視断面
図）、第２図は第１図の−矢視断面図、第３
図はその検出器（リミツトスイツチ）の配置状態
を示す平面図、第４図は第３図の−矢視断面
図である。

まず、第１，２図により、本実施例の装置を適
用される工業用ロボツト（アーク溶接ロボツト等
のマニピユレータ）の関節部とその駆動機構とに
ついて説明する。この関節部は、S1軸まわりの
曲げ自由度〓とS2軸まわりのひねり自由度〓と
をもつた２軸のロボツト手首部２０である。これ
らの２軸をそれぞれ回転駆動すべく、ロボツトア
ームのケーシング１内には、２つの駆動モータ
２，３が設けられ、各駆動モータ２，３の回転
は、それぞれ減速機（ハーモニツク減速機）４，
５を介し回転軸６，７へ伝達されるようになつて
いる。そして、各回転軸６，７へ伝達された回転
力は、それぞれ傘歯車機構８，９を介しS1軸、
S2軸へ減速されて伝えられ、各軸が回転駆動さ
れる。

さて、このような関節部において、ケーシング
１内の回転軸６，７には、それぞれ、滑りキー１
０，１１が軸方向に沿い突設されるとともに、軸
方向移動部材としての雄ネジ部材１２，１３が軸
方向へ摺動可能に外嵌されている。各雄ネジ部材
１２，１３は、滑りキー１０，１１に係合して各
回転軸６，７と一体に（相対回転せずに）回動
し、軸方向へのみ移動するようになつている。

また、雄ネジ部材１２，１３の外周部における
ケーシンゲ１には、各雄ネジ部材１２，１３を案
内する固定ガイド１４，１５が取り付けられてい
る。各固定ガイド１４，１５は、雄ネジ部１２，
１３外周のネジ山１２ａ，１３ａに螺合しうるナ
ツトの一部分（ラツク状）に相当するもので、各
雄ネジ部材１２，１３は、それぞれ固定ガイド１
４，１５に螺合して案内されることにより、回転
軸６，７と一体に回動しながら軸方向へ滑りキー
１０，１１に沿つて移動するようになる。

そして、第２〜４図に示すように、雄ネジ部材
１２，１３が所定の位置まで移動すると、これら
の各雄ネジ部材１２，１３により作動されて回転
軸６，７の回動位置をそれぞれ検出する検出器と
してのリミツトスイツチ１６ａ，１６ｂ；１７
ａ，１７ｂが設けられている。リミツトスイツチ
１６ａ，１６ｂは、雄ネジ部材１２のネジ山１２
ａの各端部１２ｂ，１２ｃにそれぞれ当接して作
動するものであり、同様に、リミツトスイツチ１
７ａ，１７ｂは、雄ネジ部材１３のネジ山１３ａ
の各端面１３ｂ，１３ｃにそれぞれ当接して作動
するものである。なお、上記の各端面１２ｂ，１
２ｃ；１３ｂ，１３ｃには、リミツトスイツチ１
６ａ，１６ｂ；１７ａ，１７ｂの検知部を保護す
るためのテーパが形成されている。

本実施例においては、回転軸６は420゜の動作角
度範囲があるものとし、ストライカに相当する雄
ネジ部材１２には３巻と120゜（1200゜分）のネジ山
１２ａが形成され、リミツトスイツチ１６ａ，１
６ｂは、ネジピツチからみると４巻半（1620゜分）
だけ離れた位置に取り付けられている。従つて、
リミツトスイツチ１６ａ，１６ｂは、1620゜−
1200゜＝420゜の動作角度範囲の動作角度端を検出
できるようになつている。なお、このロボツトの
S1軸まわりの曲げ自由度〓は、420゜×（1/2）＝
210゜である。

また、本実施例における雄ネジ部材１３につい
ては、リミツトスイツチ１７ａ，１７ｂが５巻半
（1980゜分）だけ離れた位置に取り付けられ、スト
ライカに相当すする雄ネジ部材７には1015゜分の
ネジ山１３ａが形成されている。従つて、リミツ
トスイツチ１７ａ，１７ｂは、1980゜−1015゜＝
965゜の動作角度範囲の動作角度端を検出できるよ
うになつている。なお、このロボツトのS2軸ま
わりのひねり自由度〓は、965゜×（1/2）×（3/2）
≒724゜である。

さらに、本実施例では、第１図に示すように、
リミツトスイツチ１７ａ，１７ｂよよりも外側の
位置（所定の軸方向位置で雄ネジ部材１３の移動
限界位置）に、ゴム製ストツパ部材１８，１９が
それぞれ回転軸７の端部に外嵌されて、手首部２
０のS2軸まわりのためのメカストツパ機構が構
成されている。各ストツパ部材１８，１９は、雄
ネジ部材１３の軸方向端面１３ｄ，１３ｅにそれ
ぞれ当接して、雄ネジ部材１３の移動および回転
軸７の回転を移動限界位置にて機械的に規制する
ものである。

なお、回転軸６側には、上述のようなストツパ
部材は設けられていないが、この回転軸６は、手
首部２０を360゜以内の動作角度範囲内でS1軸まわ
りに回転駆動するものであるので、従来と同様
に、ケーシング１に取り付けたゴム製ストツパ２
１，２２に、手首部２０が当接することで、機械
的に規制されるようになつている。

本発明の一実施例としての工業用ロボツトのメ
カストツパ機構は上述のごとく構成されているの
で、回転軸６，７が駆動モータ２，３により回転
駆動されると、その回転に伴い雄ネジ１２，１３
がそれぞれ回転軸６，７と一体に回動しながら軸
方向に沿つて移動する。

そして、各雄ネジ部材１２，１３のネジ山１２
ａ，１３ｂがそれぞれ所定の回数だけ回転して所
定の軸方向位置まで移動すると、雄ネジ部材１２
については、そのネジ山１２ａの各端面１２ｂ，
１２ｃがそれぞれリミツトスイツチ１６ａ，１６
ｂに当接し各リミツトスイツチ１６ａ，１６ｂが
作動して、回転軸６の動作限位置（本実施例の場
合、420゜分の動作角度範囲の動作角度限）が検出
されることになる。同様に、雄ネジ部材１３につ
いても、リミツトスイツチ１７ａ，１７ｂが作動
して、回転軸７の動作限位置（本実施列の場合、
965゜分の動作角度範囲の動作角度限）が検出され
る。

このようにして、各リミツトスイツチ１６ａ，
１６ｂ；１７ａ，１７ｂが作動すると、通常は、
モータ２もしくは３の動作が停止されて、回転軸
６，７の回転も停止し、手首部２０のS1軸もし
くはS2軸まわりの回転は所定の位置で止まるこ
とになる。

一方、万一、電気的故障などによりリミツトス
イツチ１６ａ，１６ｂ；１７ａ，１７ｂが作動し
なかつた場合、本実施例では、回転軸７について
は、雄ネジ部材１３の端面１３ｄもしくは１３ｅ
がストツパ部材１８もしくは１９に当接すること
で、衝撃力が吸収されながら、雄ネジ部材１３の
移動が規制されると同時に、この雄ネジ部材１３
と一体的な回転軸７の回転も規制されることにな
る。従つて、360゜を上回回る多回転をする手首部
２０のS2軸まわりの回転が、所定の限界位置に
て機械的に規制される。

また、回転軸６については、従来と同様に、手
首部２０の端面が適当な位置に設けられたストツ
パ２１もしくは２２に当接することで、回転軸６
の回転が規制され、手首部２０のS1軸まわりの
回転が、所定の限界位置にて機械的に規制され
る。

このように、本実施例によれば、360゜を上回る
回転をする手首部２０のS2軸まわりの動作が、
回転軸７外周の雄ネジ部材１３の直線移動に変換
され、雄ネジ部材１３がケーシング１内のストツ
パ部材１８，１９に当たることで、所定の限界位
置にて規制されるので、360゜以上の多回転をする
関節部の機械的な規制が容易かつ確実に行なわれ
る。また、関節部である手首部２０から遠い箇所
にゴム製ストツパ部材１８，１９が配置されるの
で、スパツタの付着等の作業環境の影響を受けに
くくなる利点もある。

なお、上記実施例では、回転軸６，７にそれぞ
れ滑りキー１０，１１を突設する構成としている
が、ボールスプラインを用いる構成としてもよ
く、この場合、検出誤差をほとんど除去する場合
や回転軸の回転速度が速くキー溝の摩耗のおそれ
がある場合に有効である。

また、上記実施例では、検出器として、リミツ
トスイツチを用いているが、近接スイツチ，ホー
ル素子等を用いてもよい。

さらに、上記実施例では、回転軸７側のみにス
トツパ部材１８，１９を設けているが、回転軸６
側にも同様にストツパ部材を適当な位置に配置し
てもよい。この場合、ケーシング１の外部に設け
られていたゴム製ストツパ２１，２２が不要とな
り、スパツタ等の付着によつてストツパ２１，２
２が傷んでしまうなどの不具合がなくなる。

また、上記実施例では、電気式のリミツト機構
と本発明のメカストツパ機構とを併用する構成と
しているが、電気式のリミツト機構を使用せず
に、ストツパ部材１８，１９やストツパ２１，２
２によるメカストツパ機構のみを設けてもよい。

さらに、上記実施例では、ストツパ部材１８，
１９を回転軸７にに外嵌しているが、ケーシング
１の内側にストツパ部材を、雄ネジ部材１３の端
面１３ｄ，１３ｅと当接するように取り付けても
よい。

また、上記実施例では、本発明の機構をロボツ
トの手首部２０に適用した場合を説明したが、本
発明は、これに限定されるものでなく、多回転す
る部材の回転規制手段として広く利用できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の工業用ロボツト
のメカストツパ機構によれば、関節部に接続され
る回転軸の回転方向移動部材の直線移動に変換
し、この軸方向移動部材の移動を規制することに
よつて、関節部の動作を所定の限界位置にて規制
するように構成したので、360゜以上の多回転をす
る関節部の機械的な規制を容易かつ確実に行なえ
るほか、関節部から遠い箇所にゴム製ストツパ部
材を配置できるので、スパツタの付着等の作業環
境の影響を受けにくくなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の一実施例としての工業用
ロボツトのメカストツパ機構を示すもので、第１
図は本実施例の装置を適用されたロボツトの関節
部の断面図（第２図の−矢視断面図）、第２
図は第１図の−矢視断面図、第３図はその検
出器の配置状態を示す平面図、第４図は第３図の
−矢視断面図であり、第５図は一般的な工業
用ロボツトのメカストツパ機構を示す模式図であ
る。 図において、１……ケーシング、２，３……モ
ータ、４，５……減速機、６，７……回転軸、
８，９……傘歯車機構、１０，１１……滑りキ
ー、１２，１３……雄ネジ部材（軸方向移動部
材）、１２ａ，１３ａ……ネジ山、１２ｂ，１２
ｃ；１３ｂ，１３ｃ……ネジ山の端面、１３ｄ，
１３ｅ……雄ネジ部材の端面、１４，１５……固
定ガイド、１６ａ，１６ｂ；１７ａ，１７ｂ……
リミツトスイツチ、１８，１９……ゴム製ストツ
パ部材、２０……ロボツト手首部、２１，２２…
…ゴム製ストツパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工業用ロボツトの関節部における回転軸に、
   外周面に雄ネジ部を形成された軸方向移動部材
   が、上記回転軸の軸方向へ摺動可能に且つ上記回
   転軸と一体的に回動可能に外嵌され、 上記雄ネジに螺合することにより上記軸方向移
   動部材を上記回転軸と一体的に回動させながら上
   記回転軸の軸方向へ移動させる固定ガイドが設け
   られるとともに、 上記軸方向移動部材の軸方向端面に当接して上
   記の軸方向移動部材および回転軸の動作を規制す
   るストツパ部材が、所定の軸方向位置に配置され
   たことを特徴とする工業用ロボツトのメカストツ
   パ機構。