(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時計方向と反時計方向の両方向に回転する回転軸を中心として一定の回転半径で前記回転軸と一体的に回転するドグを有する回転軸ストッパ機構において、
前記回転軸の時計方向の回動範囲を規制する第１のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設けるとともに、前記回転軸の反時計方向の回動範囲を規制する第２のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設け、かつ前記第１のストッパと前記第２のストッパとの中間位置に自由端を有する板ばねを前記ドグと干渉する位置に設けたことを特徴とする回転軸ストッパ機構。
【請求項２】
時計方向と反時計方向の両方向に回転する回転軸を中心として一定の回転半径で前記回転軸と一体的に回転するドグと、前記回転軸の時計方向の回動範囲を規制する第１のストッパと、前記回転軸の反時計方向の回動範囲を規制する第２のストッパとを有する回転軸ストッパ機構において、
前記第１のストッパ及び前記第２のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設けるとともに、前記ドグと干渉して揺動する揺動板を前記第１のストッパと前記第２のストッパとの間に設け、かつ前記揺動板の側面を押圧するコイルばねを前記ドグの回動軌跡の内側に位置するように前記揺動板の両側に配置したことを特徴とする回転軸ストッパ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークハンドリングに使用する装置の回転軸の改良に係り、特に回転軸ストッパ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばワークの搬送や整列等のワークハンドリング作業を自動的に行うために、種々のロボットが導入されている。スカラロボットの場合は、ワークを把持した先端部の角度がＸＹ移動に伴い変化することから、ワーク回転の要否にかかわらず補正のための回転軸が必要である。また、直行ロボットの場合は、先端部の角度は変化しないが、ワークを回転させる用途向けにはやはり回転軸が必要である。例えば、４軸ロボットのような直行ロボットであれば、Ｘ軸モジュール，Ｙ軸モジュール，Ｚ軸モジュールの他にＲ軸（回転軸）モジュールを備え、Ｘ，Ｙ，Ｚの直線運動の組み合わせによる３次元作業範囲を有する回転軸にワークを把持するロボットハンドを取りつけて、ワークを自在に取り扱えるようしたものが一般的である。
【０００３】
このような回転軸は、通常、サーボモータに減速機を組み込んでなり、正逆回転させることによりワークを任意方向に自在に整列させる。しかして、ロボットハンドには電気配線やエア配管等が配設されており、これらが絡んだり干渉したりしないように、回転軸の回転角度はある範囲の回転角度に規制する必要がある。従来の回転軸の回転規制は、例えば図７に示すような回転軸ストッパ機構により行われている。このものは、回転モータ１の回転軸２に取りつけられて円筒状のハウジングの内周沿いに自由に移動可能なダンパ３と、ハウジングの内周面に固定して取りつけられたストッパ４とを備え、ダンパ３を図７のＡの位置からＢの位置の間で移動させて時計方向及び反時計方向の回転角度を規制している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の回転軸ストッパ機構にあっては、ストッパ４で規制される回転軸２の回転角度が３００度程度にしかならない。ところが、不規則に散らばったワークを任意方向に自在に整列させるためには、回転軸が３６０度以上の範囲で正逆に回転可能でなければならないという問題点がある。
【０００５】
そこで本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、回転軸が３６０度以上の範囲で正逆に回転できてしかも配線等が絡まないように有限回転に規制する回転軸ストッパ機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１の発明は、時計方向と反時計方向の両方向に回転する回転軸を中心として一定の回転半径で前記回転軸と一体的に回転するドグを有する回転軸ストッパ機構において、前記回転軸の時計方向の回動範囲を規制する第１のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設けるとともに、前記回転軸の反時計方向の回動範囲を規制する第２のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設け、かつ前記第１のストッパと前記第２のストッパとの中間位置に自由端を有する板ばねを前記ドグと干渉する位置に設けたことを特徴とするものである。
請求項２の発明は、時計方向と反時計方向の両方向に回転する回転軸を中心として一定の回転半径で前記回転軸と一体的に回転するドグと、前記回転軸の時計方向の回動範囲を規制する第１のストッパと、前記回転軸の反時計方向の回動範囲を規制する第２のストッパとを有する回転軸ストッパ機構において、前記第１のストッパ及び前記第２のストッパを前記ドグと干渉しない位置に設けるとともに、前記ドグと干渉して揺動する揺動板を前記第１のストッパと前記第２のストッパとの間に設け、かつ前記揺動板の側面を押圧するコイルばねを前記ドグの回動軌跡の内側に位置するように前記揺動板の両側に配置したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１〜図４は第１の実施形態を示すもので、先ず構成を説明すると、円筒状のハウジング５に回転モータ１が内蔵されている。その回転軸２はハウジング５に正逆回転自在に支持されており、その軸先端２ａが回転モータ１の上方のハウジング空間内に突出している。その軸先端２ａに、ドグ６が回転軸２と一体回転可能に固着されている。ドグ６は鉄製のブロック体で、その表面にダンパとして機能するウレタンゴム被覆を取りつけてあり、ドグ取付け部材１０を介して回転軸２に固定している。
【０００８】
また、軸先端２ａの上方空間には、弾性体として板ばね７が配設されている。この板ばね７は円筒状のハウジング５の半径より長く、その一端は回転軸２とハウジング５の内面との中間位置において、固定用ブロック材８を介しハウジング５にボルトＢ１で固定してある。板ばね７の他端は自由端７ａとされ、回転軸２を越えて反対側のハウジング内面近くまで延長している。したがって、板ばね７の自由端７ａは固定用ブロック材８を支点として一定の範囲で揺動可能であるが、板ばね７が付勢されていない状態では、自由端７ａは図２に示す中立位置に保持されるようにしている。そして、自由端７ａからいくらか固定端寄りの個所に、位置検出板９が取りつけてある。
【０００９】
中立位置に保持された板ばね７の自由端７ａを挟んで両側には、当該自由端７ａが時計方向に変位したときに衝突するＣＷストッパ１１と、自由端７ａが反時計方向に変位したときに衝突するＣＣＷストッパ１２とが、それぞれハウジング５に固定して設置されている。これら両ストッパ１１，１２は回転軸２と一体回転するドグ６とは干渉しないように、ドグ６の回転半径の外に配設されている。すなわち、この第１の実施形態にあっては、ドグ６は板ばね７を介してのみ両ストッパ１１，１２と干渉するように構成されている。それゆえ、両ストッパ１１，１２の間に位置する板ばね７は、ドグ６とストッパ１１，１２との間に介在してドグ６とストッパ１１（１２）とを回転軸２の回転方向に応じて干渉せしめる干渉部材として機能する。
【００１０】
前記ＣＷストッパ１１の近傍の内径側にはＣＷセンサとしての近接センサ１３が、またＣＣＷストッパ１２の近傍の内径側にはＣＣＷセンサとしての近接センサ１４が、それぞれハウジング５に固定して配設され、板ばね７の自由端７ａがストッパ１１又は１２に衝突したときに先に述べた位置検出板９がＣＷセンサ１３またはＣＣＷセンサ１４の光路を遮断してセンサ信号を発生するように設定され、これにより回転軸２の回転方向を認知できるようになっている。
【００１１】
なお、図１中、１５は近接センサ１３，１４の配線コネクタ、１６はモータ配線である。
次に、作用を述べる。
【００１２】
いま、ドグ６，板ばね７が図２に示される中立位置にあるとする。回転モータ１が反時計方向回転で作動すると、ドグ６が板ばね７を弾性力に抗して押しながら回転軸２と共に反時計方向に回転する。そして、図３に示すように、ドグ６がＡの位置に到達すると板ばね７の自由端７ａがＣＣＷストッパ１２に衝突する。同時に板ばね７の位置検出板９がＣＣＷセンサ１４の真下にくる。該ＣＣＷセンサ１４はこれを検知して反時計方向回転のセンサ信号を出力する。
【００１３】
次に、図３の位置から、回転モータ１が時計方向回転で作動すると、回転軸２とドグ６とが時計方向に回転する。すると、板ばね７は自身の弾性復元力により図２の中立位置に戻り、ＣＣＷセンサ１４のセンサ信号はオフになる。ドグ６が更にＢからＣを経て時計方向の回転を続け、略３６０度回転すると中立位置にある板ばね７に上記とは逆方向から当接する。以後、ドグ６は板ばね７を押しながら回転軸２と共に時計方向に更に回転する。そして、図４に示すように、ドグ６がＤの位置に到達すると板ばね７の自由端７ａがＣＷストッパ１１に衝突する。同時に板ばね７の位置検出板９がＣＷセンサ１３の真下になり、該ＣＷセンサ１３はこれを検知して時計方向回転のセンサ信号を出力する。
【００１４】
ドグ６は、このＤの位置から反時計方向にＣ，Ｂを経て３６０度以上回転すれば、Ａの位置に到達してＣＣＷセンサ１４から再度の反時計方向回転の信号が出力される。
【００１５】
かくして、この第１の実施形態によれば、ばねの弾性を利用する簡単な回転軸ストッパ機構で、３６０度を越える有限回転角度の範囲で回転軸の正逆回転を容易に行い、しかも配線等の絡みを防止できるという効果が得られる。
【００１６】
図５に第２の実施形態を示す。
この実施形態は、弾性体として板ばね７に替えてコイルばね２０を用いたものである。すなわち、回転モータ１の回転軸２の時計方向の回転を停止せしめるストッパ１１と、反時計方向の回転を停止せしめるストッパ１２とをシャフト２１で連結して、このシャフト２１に摺動自在にスライダ２２を通すとともに二個のコイルばね２０をスライダ２２の両側に取り付けて回転軸ストッパ機構を構成している。ドグ６は、スライダ２２の側面に当接可能であり、そのスライダ２２を介してコイルばね２０を押圧するようになっている。すなわちこの第２の実施形態にあっては、ドグ６はスライダ２２とコイルばね２０とを介して両ストッパ１１，１２と干渉するように構成されており、コイルばね２０及びスライダ２２がドグ６とストッパ１１（１２）とを回転軸２の回転方向に応じて干渉せしめる干渉部材として機能する。
【００１７】
図５に示す中立位置では、両コイルばね２０，２０の弾性力が平衡して、スライダ２２は両ストッパ１１，１２の丁度中間にある。この位置からドグ６が回転軸２の回転に同伴して時計方向に略３６０度近く回転するとスライダ２２の反対側の側面に当接する。以後、ドグ６はスライダ２２を押して一方のコイルばね２０を圧縮させながら引き続き回転する。そして３６０度以上回転したところでストッパ１１に規制されて停止すると同時に、スライダ２２が図示されないＣＷセンサの真下になり、該ＣＷセンサはこれを検知して時計方向回転のセンサ信号を出力する。
【００１８】
ドグ６が、この時計方向回転のセンサ信号出力位置から反時計方向に回転すると、コイルばね２０の弾性復元力によりスライダ２２が中立位置に戻り、ＣＷセンサのセンサ信号はオフになる。ドグ６が更に反時計方向の回転を続け、略３６０度近く回転すると中立位置にあるスライダ２２に上記とは逆方向から当接する。以後、ドグ６は他方のコイルばね２０を圧縮させつつ反時計方向に更に回転する。そして３６０度以上回転したところでストッパ１２に規制されて停止すると同時に、スライダ２２が図示されないＣＣＷセンサの真下になり、該ＣＣＷセンサはこれを検知して反時計方向回転のセンサ信号を出力する。
【００１９】
かくして、この第２の実施形態によっても、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。
なお、この第２の実施形態は、ドグ６が当たる部材を板ばね７でなくブロック材のスライダ２２とし、且つそのスライダ２２及び圧縮したコイルばね２０を介してストッパ１１，１２に衝突するようにしたため、回転軸ストッパ機構の剛性が向上すると共に振動による振れが少なくなるという利点がある。
【００２０】
図６に第３の実施形態を示す。
この実施形態は、両ストッパ１１，１２の間に揺動板３０を配設するとともに、その揺動板３０の両側面を対向配置した二個のコイルばね２０で弾圧して揺動板３０を中立位置に保持するようにして回転軸ストッパ機構を構成している。揺動板３０は一端の揺動軸３０ａを中心に自由端である他端側が揺動してストッパ１１，１２と干渉する干渉部材として機能する。
【００２１】
ドグ６が時計方向または反時計方向に３６０度以上回転すると、揺動板３０がストッパ１１又は１２に衝突して停止すると同時に図示されないＣＷセンサ又はＣＣＷセンサの真下になり、該ＣＷセンサ又はＣＣＷセンサはこれを検知して時計方向回転又は反時計方向回転のセンサ信号を出力する。
【００２２】
かくして、この第３の実施形態によっても、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。この実施形態も、ドグ６及び  ストッパ１１，１２に衝突する部材を板ばね７でなく揺動板３０としたため、回転軸ストッパ機構の剛性が向上すると共に振動による振れが少なくなるという利点がある。
【００２３】
なお、上記各実施形態の説明においては、時計方向回転又は反時計方向回転のセンサ信号を出力するのに近接センサを用いた例を示したが、これに限らず、その他公知の接触型のセンサ等も利用可能である。また、ストッパに干渉部材から力が作用したことを検知して信号を出力するようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる回転軸ストッパ機構は、弾性体の弾性を利用することにより、従来は困難であった３６０度を越える有限回転角度の範囲での回転軸の正逆回転を簡単な機構で容易に行うことができ、しかも配線等の絡みを防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転軸ストッパ機構の第１の実施形態の側面図。
【図２】図１のII−II線矢視で示す平面図。
【図３】作用を説明する平面図。
【図４】作用を説明する平面図。
【図５】本発明の第２の実施形態の平面模式図。
【図６】本発明の第３の実施形態の平面模式図。
【図７】従来の回転軸ストッパ機構の平面模式図。
【符号の説明】
２  回転軸
６  ドグ
７  弾性体（干渉部材）
１１  ストッパ
１２  ストッパ
１３  センサ（回転方向検出手段）
１４  センサ（回転方向検出手段）
２０  弾性体（干渉部材）
２２  スライダ（干渉部材）
３０  揺動板（干渉部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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