JPH052475B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アーク溶接ロボツト等の産業用ロボ
ツトの関節部においてその所定の限界位置で回転
動作を規制するための動作規制機構をもつ産業用
ロボツト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産業用ロボツトの関節
部においては、その動作角度が360°を上回る例え
ば400°の可動範囲をもつものがある。また、ロボ
ツトの手首機構などでは、ベベルギア等を用いて
動力を伝達することが多く、このベベルギア等で
減速するような場合、手首機構を駆動するための
回転軸の回転角度が実際の手首機構の出力角（動
作角度）の２倍以上となつて１回転（360°）を上
回ることがある。

このように動作角度範囲が360°を上回る場合
に、所定の限界位置で回転動作を規制するための
動作規制機構を有する産業用ロボツトとしては、
従来、第９〜１２図に示す特開昭63−286704号公
報に開示された技術がある。

まず、第９，１０図により、動作規制機構を有
する産業用ロボツト（アーク溶接ロボツト等のマ
ニピユレータ）の関節部およびその駆動機構につ
いて説明する。この関節部は、S1軸まわりの曲
げ自由度α（360°以内の可動範囲をもつ）とS2軸
まわりのひねり自由度β（360°を超える可動範囲
をもつ）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。

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１０，１
１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
ケーシング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、雄ネジ部材１
２，１３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１４，１５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１０〜１２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各雄
ネジ部材１２，１３により作動されて回転軸６，
７の回転位置をそれぞれ検出するリミツトスイツ
チ１６ａ，１６ｂ；１７ａ，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１２ａの各端面１２ｂ，１２
ｃ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１７ａ，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。

さらに、本実施例では、第９図に示すように、
リミツトスイツチ１７ａ，１７ｂ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２０
のS2軸まわりのためのメカトストツパ機構が構
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機械的に規制するも
のである。

上述のごとく構成された従来の産業用ロボツト
では、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部材１
２，１３が、それぞれ回転軸６，７と一体に回動
しながら固定ガイド１４，１５に案内され軸方向
に沿つて移動する。そして、各雄ネジ部材１２，
１３のネジ山１２ａ，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１２
ａの各端面１２ｂ，１２ｃがそれぞれリミツトス
イツチ１６ａ，１６ｂ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，１
７ｂが作動して、回転軸７の動作位置が検出され
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°を上回る多回転をする手首部２
０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、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。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の従来の産業用ロボツトで
は、雄ネジ部材１２，１３を案内する固定ガイド
１４，１５は、ネジ山１２ａ，１３ａに螺合する
雌ネジを有するナツトの一部分を切り出して形成
したものを使用している。固定ガイド１４，１５
のネジ部は台形ネジであり、ネジ面が固定ガイド
１４，１５側と雄ネジ部１２，１３側との間で当
りをよくするためには、台形ネジを正確に形成す
るとともに、固定ガイド１４，１５も所定の位置
に正確に取り付けなければならない。例えば、工
作精度が悪いと、第１３図に示すような芯ずれδ
や、リード角がずれる方向に誤差が生じ、ネジ面
間の当りが悪化したり、極端な場合には雄ネジ部
材１２，１３と固定ガイド１４，１５とが干渉し
合うおそれがある。

従つて、固定ガイド１４，１５の製作、取付に
は高い精度が要求され、装置の製作コスト高を招
くなどの課題がある。

本発明は、上述した課題の解決をはかろうとす
るもので、軸方向移動部材とガイドとの間におけ
る精度誤差、取付誤差に対する許容性を高め、安
価かつ簡素な構成で、360°以上の回転をする関節
部を所定の限界位置で確実に規制できるようにし
た産業用ロボツト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、本発明の産業用
ロボツトは、軸方向移動部材に形成されたネジ部
に係合することにより回転軸と一体的に回動する
上記軸方向移動部材を上記回転軸の軸方向へ案内
して移動させるガイド部材を、上記軸方向移動部
材の軸芯に略直交する軸まわりについて回転可能
に設けたことを特徴としている。

［作用］ 上述した本発明の産業用ロボツトでは、軸方向
移動部材を軸方向へ案内するガイド部材が、軸方
向移動部材の軸芯に略直交する軸まわりについて
回転できるので、軸方向移動部材とガイド部材と
の間に精度誤差、取付誤差が生じていても、ガイ
ド部材が誤差に追従して回転し、誤差に対する許
容性を高めることができる。

［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産
業用ロボツトについて説明すると、第１図はその
要部を示す断面図、第２図は第１図の−矢視
断面図、第３図はそのガイド部材を示す斜視図、
第４図ａ〜ｃはそれぞれそのガイド部材の側面
図、正面図および平面図、第５図はそのガイド部
材と雄ネジ部材との間の隙間の状態を示す断面図
である。なお、図中、既述の符号と同一の符号は
同一の部分を示しているので、その説明は省略す
る。

本実施例でも、従来とほぼ同様の産業用ロボツ
トの関節部に本発明を適用した場合、特に回転軸
６に外嵌された雄ネジ部材（軸方向移動部材）１
２を案内するガイド部材の部分に適用した場合に
ついて説明する。

第１，２図に示すように、従来と同様に、雄ネ
ジ部材（軸方向移動部材）１２は、ケーシング１
内の回転軸６に軸方向へ摺動可能に外嵌され、滑
りキー１０に係合して各回転軸６，７と一体に
（相対回転せずに）回動して、軸方向へのみ移動
するようになつている。

そして、雄ネジ部材１２の外周部におけるケー
シング１には、この雄ネジ部材１２を案内するガ
イド部材２３が取り付けられている。このガイド
部材２３は、第３，４図に示すように、円柱状の
丸棒端面に平行かつ平面的な溝２３ｂを形成する
ことにより、角ネジ状のネジ山２３ａが形成され
ている。

このようなガイド部材２３は、ケーシング１に
形成された丸穴状の開口１ａにケーシング１外周
から挿入され、そのネジ山２３ａを雄ネジ部材１
２のネジ山１２ａに螺合させている。また、ガイ
ド部材２３は、止め輪２４により雄ネジ部材１２
から離反するのを防止されながら、雄ネジ部材１
２の軸芯１２ｂに略直交する軸Ｌまわりについて
回転可能（遊転状態）に設けられている。

さらに、第５図に示すように、雄ネジ部１２と
ガイド部材２３との間において、雄ネジ部１２と
ネジ山２３ａとの間には隙間δ₁が設けられ、雄ネ
ジ部１２と溝２３ｂとの間には隙間δ₂が設けられ
ている。

上述の構成により、本実施例の産業用ロボツト
でも、従来のものと同様に、回転軸６が駆動モー
タ２（第９，１０図参照）により回転駆動される
と、その回転に伴い雄ネジ部材１２が、それぞれ
回転軸６に一体に回動しながらガイド部材２３に
案内され軸方向に沿つて移動する。そして、雄ネ
ジ部材１２が所定の軸方向位置まで移動すると、
リミツトスイツチ１６ａ，１６ｂが作動するか、
もしくはストツパ部材（図示せず）に当接して、
雄ネジ部材１２の移動が規制されると当時に、こ
の雄ネジ部材１２と一体的な回転軸６の回転も規
制されるようになつている。

ところで、本実施例の産業用ロボツトでは、ガ
イド部材２３が、雄ネジ部材１２の軸芯１２ｂに
略直交する軸Ｌまわりについて回転・首振りでき
るので、ガイド部材２３はネジのリード角に従う
ように遊転し、雄ネジ部材１２のネジ山１２ａの
リード角の誤差（変更）に追従できる。従つて、
工作精度誤差、取付誤差が生じていても、ガイド
部材２３が誤差に追従して回転し、誤差に対する
許容性が高められ、ネジ面間の当りの悪化や、雄
ネジ部材１２とガイド部材２３とが干渉し合うの
を確実に防止できる。

また、本実施例のガイド部材２３には、平行か
つ平面的なネジ山２３ａが形成され、このネジ山
２３ａが雄ネジ部材１２のネジ山１２ａと螺合し
ているので、従来装置では、第１３図に示すよう
に雄ネジ部材１２外周面をこの外周面に沿う面を
もつ固定ガイド１４にて案内しているために芯ず
れδの影響を受けやすかつたが、本実施例では芯
ずれを生じてもガイド部材２３のエツジが雄ネジ
部材１２と干渉し合うことはない。

さらに、本実施例のガイド部材２３と雄ネジ部
材１２との間には、第５図に示すように、ガイド
部材２３の軸方向に隙間δ₁，δ₂が設けられている
ので、ガイド部材２３の軸方向の取付誤差も許容
することができる。なお、ガイド部材２３のネジ
山２３ａと雄ネジ部材１２のネジ山１２ａとの間
に、雄ネジ部材１２の軸方向の隙間を設けてもよ
く、この場合、雄ネジ部材１２の軸方向について
のガイド部材２３の取付誤差を許容できる。

このように、本実施例の産業用ロボツトによれ
ば、雄ネジ部材１２とガイド部材２３との間に工
作精度誤差や取付誤差が生じていても、ガイド部
材２３が誤差に追従でき、誤差に対する許容性を
高めることができる。また、ガイド部材２３は、
従来のナツトから切り出した固定ガイドに比べて
極めて簡素なものであり、容易に且つ安価に形成
できるとともに精度も向上する。

なお、上記実施例では、ガイド部材２３に平行
かつ平面的なネジ山２３ａが形成されているが、
第６図に示すように、雄ネジ部材１２の外周面に
沿う面をもつガイド部材２３Ａを軸Ｌまわりにつ
いて回転可能に設けてもよい。上記実施例におい
て、ガイド部材２３に形成した平行かつ平面的な
ネジ山２３ａは、雄ネジ部材１２にあまり大きな
力が作用しない場合（リミツトスイツチによる規
制機構の場合）に適したものであり、ネジ部材１
２に大きな力が作用する場合（メカストツパによ
る規制機構の場合）には、面当りの方が望まし
く、第６図に示すように、従来と同様のナツトか
ら切り出し形成したガイド部材２３Ａを用いる方
が望ましい。しかし、この場合も、ガイド部材２
３Ａを軸Ｌまわりについて回転可能に設けること
により、取付誤差を吸収できるとともにネジ山同
志の引掛かりや干渉を防止できる。

また、上記実施例では、ガイド部材２３のネジ
山２３ａを角ネジ状としたが、第７図に示すよう
に、台形ネジ状のネジ山２３ｄを有するガイド部
材２３Ｂを用いてもよい。

さらに、第８図に示すように、ケーシング１の
開口１ａに縮径段部１ｂを設けるとともに、ガイ
ド部材２３Ｃに拡径段部２３ｅを設け、縮径段部
１ｂと拡径段部２３ｅとを当接することにより、
ガイド部材２３Ｃが雄ネジ部材１２側に近づきす
ぎるのを規制するようにしてもよい。

また、上記実施例では、雄ネジ部材１２を案内
するガイド部材２３に本発明を適用した場合につ
いてのみ説明したが、本発明は、雄ネジ部材１３
（第９〜１２図参照）を案内するガイド部材にも
同様に適用できるほか、多回転する部材の動作規
制機構を有する同様の関節部にも同様に適用され
る。

さらに、上記実施例では、軸方向移動部材とし
て、外周に雄ネジ部を有する雄ネジ部材１２を用
いているが、雌ネジ部を有する部材を用いてもよ
く、この場合、雌ネジ部に係合するガイド部材
を、軸方向移動部材の軸芯に略直交する軸まわり
について回転可能に設けることで上記実施例と同
様の作用効果が得られる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の産業用ロボツト
によれば、軸方向移動部材を軸方向へ案内するガ
イド部材を、軸方向移動部材の軸芯に略直交する
軸まわりについて回転できるように構成したの
で、軸方向移動部材とガイド部材との間に工作精
度誤差や取付誤差が生じていても、ガイド部材が
誤差に追従して回転し、誤差に対する許容性が高
まり、安価かつ簡素な構成で360°以上の回転をす
る関節部を所定の限界位置で確実に規制できる効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の一実施例としての産業用
ロボツトを示すもので、第１図はその要部を示す
断面図、第２図は第１図の−矢視断面図、第
３図はそのガイド部材を示す斜視図、第４図ａ〜
ｃはそれぞれそのガイド部材の側面図、正面図お
よび平面図、第５図はそのガイド部材と雄ネジ部
材との間の隙間の状態を示す断面図であり、第６
〜８図はいずれも上記実施例におけるガイド部材
の変形例を示す側面図であり、第９〜１２図は従
来の産業用ロボツトを示すもので、第９図はその
関節部の断面図（第１０図の−矢視断面図）、
第１０図は第９図の−矢視断面図、第１１図
はその検出器の配置状態を示す平面図、第１２図
は第１１図のXII−XII矢視断面図、第１３図は芯ず
れ状態を説明するための図である。 図において、１……ケーシング、１ａ……開
口、１ｂ……縮径段部、６……回転軸、１０……
滑りキー、１２……雄ネジ部材（軸方向移動部
材）、１２ａ……ネジ山、１２ｂ……軸芯、１６
ａ，１６ｂ……リミツトスイツチ、２３，２３
Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ……ガイド部材、２３ａ……
角ネジ状のネジ山、２３ｂ……溝、２３ｄ……台
形ネジ状のネジ山、２３ｅ……拡径段部、２４…
…止め輪。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 関節部における回転軸に摺動可能に外嵌され
   同回転軸の回転に伴つて同回転軸と一体的に回動
   する軸方向移動部材と、同軸方向移動部材に形成
   されたネジ部に係合することにより上記回転軸と
   一体的に回動する上記軸方向移動部材を上記回転
   軸の軸方向へ案内して移動させるガイド部材とを
   そなえ、上記軸方向移動部材が所定の軸方向位置
   まで移動すると上記関節部の動作を規制しうる動
   作規制機構をもつ産業用ロボツトにおいて、上記
   ガイド部材が、上記軸方向移動部材の軸芯に略直
   交する軸まわりについて回転可能に設けられてい
   ることを特徴とする産業用ロボツト。