JPH04240089A - 産業用ロボットの旋回胴のストッパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボット、特に
、ロボット基台上に立設された縦軸線まわりに旋回可能
な旋回胴とその旋回胴の頂部にロボット腕が枢着され、
同ロボット腕の先端にロボット手首を介して作業用のエ
ンドエフェクタが取付けられる構成を有した産業用ロボ
ットの旋回胴の動作限界を機械的に設定するストッパ装
置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットにおいて、ロボット機体
を使用領域の床面等に固定するロボット基台の上方に旋
回胴、ロボット腕、ロボット手首、エンドエフェクタ等
の種々の可動部を有し、これらの可動部の動作を教示さ
れたプログラムに従ってロボット制御装置が制御して所
定の作業、例えば、ワークの搬送、ワークの組立、ワー
クに対する加工処理等の作業を遂行するとき、夫々の動
作限界を予めソフトウエア手法で設定すると共に機械的
なストッパ装置を設けて所定の動作限界を規定すること
は無人ロボット作業の安全性の見地等から従来より遂行
されている。

【０００３】このような機械的なストッパ装置により産
業用ロボットの旋回胴の動作限界を設定する場合の典型
的な従来例は、ロボット基台に静止側ストッパを設け、
又、旋回胴側には同旋回胴と共に旋回する可動側ストッ
パを設け、ロボット制御装置からソフトウエアのプログ
ラムで設定した動作限界を何らかの原因で超過して動作
した旋回胴を機械的に停止、固定させるようにしていた
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、旋回胴の
動作限界を機械的に規定するストッパ装置では、回転の
慣性を有して縦軸まわりに旋回する旋回胴を強制的に停
止するために、静止側ストッパも可動側ストッパも充分
な機械的強度を有する必要があり、故に、形状、構造が
比較的大きくなる傾向にあった。特に、静止側ストッパ
を強固にするためには、例えば大きな金属ブロックをロ
ボット基台側に保持させ、旋回胴に取着した可動側スト
ッパの旋回軌道へ臨ませ、同金属ブロックに可動側スト
ッパが当接したとき、強制的に旋回胴の旋回動作を停止
させるようにするが、その結果、旋回胴の旋回動作角度
は大きな金属ブロックの介在で一定の制限を受けること
になる。

【０００５】つまり、旋回胴が縦軸線回りに旋回すると
きに、どうしてもそれ以上は旋回できないデッドゾーン
が発生し、しかも旋回胴の旋回中心に関して比較的大き
な中心角度を有した扇形のデッドゾーンが発生する。故
に、ロボット作業上の観点からは、このような大きなデ
ッドゾーンが発生することは種々のロボット作業におけ
る作業機能を抑制する結果になり、不都合である。

【０００６】よって、本発明の目的は、産業用ロボット
が旋回胴を備える場合に、その旋回胴の旋回動作の機械
的な動作限界を設定するストッパ装置が介在することに
よるデッドゾーンを極力減少させるか又はデッドゾーン
を解消させることが可能で、かつ、機械的強度も保有す
ることが可能な改良された構成のストッパ装置を提供せ
んとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的に鑑み、本発
明の一つの解決手段では、ロボット基台側に設けられる
ストッパを受けとして形成すると共に、該受けを旋回胴
に取着されてその旋回胴と一体に旋回する可動ストッパ
として形成された当接子の旋回軌道から外方に隔たった
位置、つまり、当接子の旋回軌道へ向けて突出する従来
の静止側ストッパと異なり、該軌道から退避した位置に
一対にして配設し、上記の一対の受けと旋回胴の当接子
との間に動作限界の設定時に作動する揺動旋回可能なス
トッパ腕を介在させ、上記の受けと当接子とが同ストッ
パ腕を間に介在して関節的に当接する構成として、受け
や当接子の機械的強度を保持しつつ、デッドゾーンの減
少または解消を可能としたのである。

【０００８】すなわち、本発明によれば、ロボット基台
と、該ロボット基台上に縦軸回りに旋回する旋回胴と、
該旋回胴の頂部に取着されたロボット腕等の作業手段と
を具備した産業用ロボットの旋回胴における旋回動作限
界を設定するストッパ装置において、前記旋回胴の外周
部に取り付けられて該旋回胴と共に旋回する当接子手段
と、前記旋回胴の当接子手段の旋回軌道外の領域で前記
ロボット基台側に取付け手段を介して取着され、前記旋
回胴の左右両旋回動作の限界位置を規定するために設け
られる受け手段と、前記ロボット基台側または前記旋回
胴側の何れか一方に縦軸線回りに揺動旋回可能に取着さ
れると共に前記旋回胴の当接子の旋回軌道に臨むように
突出し、該旋回胴の当接子手段と前記ロボット基台の受
け手段の両者間に挟持、停止されたとき、前記旋回胴の
動作限界を設定するストッパ腕とを、具備して構成され
た産業用ロボットの旋回胴のストッパ装置が提供される
。

【０００９】

【作用】旋回胴が、その動作限界付近まで旋回動作する
と、当接子の一端がストッパ腕に当接し、そのまま、当
接子がストッパ腕を旋回方向に押し込むように動作し、
更にソフトウェアによる規定動作範囲を越えて旋回動作
し、該ストッパ腕の一端が受け手段を構成する一対の受
け部材の一方の受け部材に接触して停止されたとき、旋
回胴も停止する。つまり、ストッパ腕が当接子と当接し
た時点から受け手段に接触するまでの旋回軌跡は旋回動
作の動作域として機能するので、旋回胴の旋回中心に関
する旋回角度は従来に比べて拡大され、左右両方向の旋
回動作量を加算すると、３６０°の全円周軌跡を網羅す
ることも可能となる。　　以下、本発明を添付図面に示
す実施例に基づいて、更に詳細に説明する。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明に係る産業用ロボットの旋回
胴のストッパ装置の構成を示す上方から見た平面図の半
分を示し、図２は、図１に示したストッパ装置を備えた
産業用ロボットの一例の側面図、図３は図２の矢視Ａー
Ａによる平面図の半分の領域を示した図１と同様の図、
図４は図１に示した本発明に係るストッパ装置において
、何らの原因でストッパ腕が原点位置から偏倚姿勢と成
った状態を示した図１と同様の平面図の半分を示した図
、図５は本発明に係るストッパ装置の作用原理における
説明用の部分略図である。

【００１１】先ず、図２、図３を参照すると、本発明に
係る旋回胴のストッパ装置を具備した産業用ロボットの
一例が図示されている。同図において、産業用ロボット
１０は床面等のロボット据え付け面に固定されるロボッ
ト基台１２を最下位に有し、同ロボット基台１２に立設
され、回転座１３を下端に有したオフセット型の筒体構
造を有することによりロボット基台１２に対して縦軸線
（θ軸）回りに旋回可能な旋回胴１４を備えている。

【００１２】同旋回胴１４の旋回動作はロボット基台１
２の内部に装備された駆動モータ、例えば、周知のサー
ボモータによって駆動され、この旋回胴１４の頂部には
ロボット上腕１６が水平軸線（Ｗ軸）回りに旋回可能に
枢着されており、上記旋回胴１４の頂部の一側面に取付
けられた駆動モータＭｗにより旋回駆動されるようにな
っている。また、このロボット上腕１６の先端にはケー
シング１７を介してロボット前腕１８が上記のＷ軸と平
行な水平軸線（Ｕ軸）の回りに旋回可能に取着され、旋
回胴１４の頂部の他側面に取付けられた駆動モータ（図
に現れない）の駆動により、リンク機構１９を介して旋
回駆動される構成になっている。また、ロボット前腕１
８の後端には、その前腕１８の最先端に設けられたロボ
ット手首（図示略）を駆動するための駆動モータＭαが
取付けられている。そして、上述した産業用ロボット１
０の構造自体は周知の構造である。

【００１３】さて、上述の旋回胴１４の旋回動作の動作
限界を設定する本発明に係るストッパ装置２０は、旋回
胴１４の下部の回転座１３の外周の一位置からラジアル
方向に突出するように設けられた当接子２２とロボット
基台１２の例えば最上部に取付けボルト等の固定手段で
固定され、旋回胴１４の旋回軸線（回転座１３の回転中
心）から見てラジアル方向の外側に張り出すように配置
された支持ブラケット板２４上に搭載、固定された１対
の受け２６、２６及びストッパ腕２８とを具備して構成
されている。

【００１４】上記ストッパ装置２０における旋回胴１４
に取着された当接子２２は、その旋回胴１４と共にθ軸
回りに時計回り及び反時計回りに旋回すのので、一定の
旋回軌道に沿って移動することになる。この当接子２２
は、図２に時計回りに当該旋回軌道に沿って移動し、一
方の受け２６に接近した状態が図示されているように旋
回軌道の周方向に両面２２ａ、２２ｂを有した略Ｔ字形
状の強固な固体部材として形成されており、回転座１３
の全円周面において、前腕１８が手首に向けて伸びた方
向を前方とするなら、略真後ろ位置に取付けられており
、旋回胴１４の時計回りの旋回角度量と反時計回りの旋
回角度量が当接子２２に関して略等しくなるように配置
されている。

【００１５】他方、ストッパ装置２０の１対の受け２６
、２６は支持ブラケット板２４上に設けられた機械的に
強固なブロック構造を有した静止部材として設けられ、
後述のごとく、両者の内、片方の受け２６が旋回胴１４
の時計回り方向の旋回動作時に、回転座１３の当接子２
２の一側面２２ａ及びストッパ腕２８と協動して旋回動
作限界を設定し、叉他方の受け２６が旋回胴１４の反時
計回り方向の旋回動作時に、回転座１３の当接子２２の
他側面２２ｂ及びストッパ腕２８と協動して旋回動作限
界を設定するように配設されている。ここで、注目すべ
き点として、両受け２６、２６は共に旋回胴１４の回転
座１３に取着した上記当接子２２の旋回軌道からは外側
に外れた位置に配置されているので、旋回胴１４の旋回
動作時に当接し２２と受け２６とが直接、当接してスト
ッパ機能を果たすことは無いのである。

【００１６】すなわち、本発明によれば、当接子２２と
両方の受け２６との間に上記のストッパ腕２８が介在す
ることにより、機械的に強固なストッパ機能を有すると
共に旋回胴１４の旋回動作領域から不到達域である所謂
、デッドゾーンが解消されるか、少なくとも従来のスト
ッパ装置に比較して充分にデッドゾーン減少を果たすこ
とができるのである。

【００１７】ここで、図２にも略示されているが、図１
に詳示するように、ストッパ装置２０のストッパ腕２８
は支持ブラケット板２４に対して縦軸回りに揺動旋回可
能な腕部材として構成されている。図１は図２と同様に
図１の矢視ＡーＡにより旋回胴１４の回転座１３とロボ
ット基台１２とを上方から見た平面図において、発明の
要部が示された半分を示した図であり、同図１において
、ストッパ装置２０の支持ブラケット板２４上には１対
の受け２６、２６が設けられ、この１対の受け２６、２
６の間には、支軸３０が立設され、この支軸３０に、図
示されていない回転軸受を介してストッパ腕２８が矢印
Ｐで示す方向に揺動可能に取付けられている。図１では
、ストッパ腕２８が２つの受け２６の中間位置に在る状
態と、片方の受け２６に当接した位置に在る状態との２
位置に在ることを図示している。同ストッパ腕２８は、
回転座１３に取着された当接子２２の旋回軌道に向けて
伸長した機械的に強固な腕部材として形成され、図示の
好実施例では先端部が、適宜の厚さを有した円形外周面
を有した半円体２８ａに形成され、かつ、上記円形外周
面には等間隔で複数個のローラ３２が回動可能に枢着さ
れている。叉、上記の半円体２８ａの後方には受け２６
に当接する傾面２９ａ、２９ｂを有した直線体２８ｂが
形成されている。

【００１８】また、このストッパ腕２８は適宜の弾性手
段、例えば、一例が略示されたコイルバネ３４の弾性付
勢力を受けることにより通常時は、一対の受け２６の中
間位置に相当する原位置にして保持され、回転座１３の
当接子２２が当接して押圧力を及ぼしたとき、当該原点
位置から移動して一方の受け２６に向けて揺動旋回し、
その受け２６に傾面２９ａまたは２９ｂが当接すること
により、回転座１３を有した旋回胴１４の旋回動作を機
械的に停止させる構成になっている。即ち、図１ではス
トッパ腕２８が、回転座１３、旋回胴１４の反時計回り
旋回動作で当接子２２の側面２２ｂにより押圧されて原
点位置から図示下側の受け２６により停止される位置ま
で揺動し、該受け２６により停止された位置で旋回胴１
４の旋回動作限界を設定しているのである。勿論、旋回
胴１４の時計回り方向の旋回動作の動作限界も同様に他
方の受け２６により停止された位置で設定されることは
言うまでもない。

【００１９】上述した構成によれば、旋回胴１４の回転
座１３に取着した当接子２２が何れか一方の受け２６に
揺動性のストッパ腕２８を介して当接する構成であるか
ら、従来のストッパ装置が当接子の旋回軌道に直接介在
して旋回動作を規制していた構成に比べて、旋回胴１４
自体は時計回り方向にも反時計回り方向にも大きな旋回
動作領域を得ることができるのである。図示例では、旋
回胴１４の全旋回角度が角度（θ１）であり、時計回り
又は反時計回りの片側に付き、角度（θ２）で示す従来
より充分に低減されたデッドゾーンだけが残存するよう
に改善されているのである。勿論、１対の受け２６、２
６の配設位置を更に若干、当接子２２の旋回軌道から遠
ざけ、また、ストッパ腕２８の揺動旋回量を拡大させ得
るように改変することにより、デッドゾーンを略ゼロに
することも、或いは旋回胴１４の時計回り方向と反時計
回り方向の旋回動作領域に重複域を形成するようにする
ことも可能である。

【００２０】なお、図４は、旋回胴１４がその回転座１
３により反時計回り方向に旋回動作しているとき、スト
ッパ腕２８が仮に上述した原点位置から偏った位置で静
止していたときにも、上述の半円体２８ａの円形外周面
に複数個のローラ３２が回動可能に枢着された構成とす
ることにより、同ローラ３２により当接面における摩擦
接触が回避されるから、当接面で作用する当接子２２側
からストッパ腕２８に作用する押圧力Ｆの接線方向の成
分Ｆａが作用し、ストッパ腕２８は、旋回胴１４の反時
計回り方向の旋回動作限界を設定する受け２６に当接す
る位置まで旋回揺動が可能となることを説明している。

【００２１】つまり、前述の原点位置に保持する弾性付
勢手段が設けられていない場合や、何らかの原因で弾性
付勢手段（例えばコイルバネ３４）が損傷してストッパ
腕２８が原点位置から図４の上側の受け２６に係合する
偏った位置まで変位して静止しているときでも、押圧力
の接線成分Ｆａにより、ローラ３２の低摩擦作用でスト
ッパ腕２８自身は、その旋回中心の回りに矢印Ｐ１で示
す時計回り方向に揺動旋回することになり、従って、図
４の下側の受け２６に当接して旋回胴１４の反時計回り
方向の旋回動作を停止させることができるのである。

【００２２】従って、弾性付勢手段によりストッパ腕２
８を原点位置に保持することは、本発明の構成の絶対的
な必須要件ではないが、旋回胴１４の両方向の旋回動作
限界を設定する作用を円滑に、かつ、確実に達成する上
で好ましい構成であることを理解すべきである。

【００２３】以上の説明から明らかなように、本発明は
、ロボット基台側に設けられた１対の受けを設け、その
受けが、旋回胴に取着されてその旋回胴と共に旋回する
可動ストッパとして形成された当接子の旋回軌道から外
方に隔たった位置、つまり、当接子の旋回軌道上に設け
られた従来の静止側ストッパと異なって該軌道から退避
した位置に配設され、しかもロボット基台側の上記一対
の受けと旋回胴側の上記当接子との間に動作限界の設定
時に機能する揺動旋回可能なストッパ腕を介在させ、上
記の受けと当接子とが同ストッパ腕を間に介在して間接
的に当接する構成として、受けや当接子の機械的強度を
保持しつつ、デッドゾーンの減少または解消を可能とし
たことを特徴とするものである。故に、既述したストッ
パ腕２８の先端に複数のローラ部材３２を設けて同スト
ッパ腕の円滑かつ確実な揺動旋回を助勢する構成は、単
に、好ましい実施例における構成であり、図５に示すよ
うに、円形外周に代えて角形外周の二面１２８ａ、１２
８ｂを当接子２２との当接面として有し、また、複数の
ローラ部材３２に代えて同角形外周の両端に１対のロー
ラ部材３２だけを設けた構成のストッパ腕１２８として
も、当接子２２の旋回軌道外の領域に設けた１対の受け
２６と協動して旋回胴１４の動作限界設定を低減したデ
ッドゾーンの下に設定することが可能であるから、本発
明の技術思想の範囲内の実施例である。

【００２４】また、上述した実施例では、ロボット基台
側に一対の静止受けを設け、かつ、揺動旋回性のストッ
パ腕を設け、他方、旋回胴の回転座に一体旋回する当接
子を設けた構成としたが、上述のように、受けを当接子
の旋回軌道の外側に配設する技術思想に従えば、単一個
の受けをロボット基台側に設け、旋回胴側に、一対の当
接子と一対のストッパ腕を設けた構成から成る実施例に
よっても本発明による機械的強度を保持し、かつ、デッ
ドゾーンが解消または低減された旋回胴用のストッパ装
置を実現することが可能である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、上述のように、ロボッ
ト基台側に設けられた１対の受けを設け、その受けが、
旋回胴に取着されてその旋回胴と共に旋回する可動スト
ッパとして形成された当接子の旋回軌道から外方に隔た
った位置に配設され、しかもロボット基台側の上記一対
の受けと旋回胴側の上記当接子との間に旋回動作限界の
設定時に機能する揺動旋回可能なストッパ腕を介在させ
、上記の受けと当接子とが同ストッパ腕を間に介在して
関節的に当接する構成としたから、受けや当接子の機械
的強度を保持しつつ、産業用ロボットの旋回胴の旋回動
作におけるデッドゾーンを減少させまたは解消させるこ
とが可能と成った効果を奏するのである。そして、旋回
胴の動作領域におけるデッドゾーンが減少したことから
、産業用ロボットの作業機能の拡張も得られる効果が奏
されるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る産業用ロボットの旋回胴のストッ
パ装置の構成を示す上方から見た半分を示す平面図であ
る。

【図２】図１に示したストッパ装置を備えた産業用ロボ
ットの一例の側面図である。

【図３】図２の矢視ＡーＡによる平面図の半分の領域を
示した図１と同様の平面図である。

【図４】図１に示した本発明に係るストッパ装置におい
て、何らの原因でストッパ腕が原点位置から偏った姿勢
と成った状態を示した図１と同様の平面図の半分を示し
た図である。

【図５】本発明に係る旋回胴のストッパ装置の作用原理
から見た他の実施例の部分略示図である。

【符号の説明】

１０…産業用ロボット、 １２…ロボット基台、 １３…回転座、 １４…旋回胴、 ２０…ストッパ装置、 ２２…当接子、 ２４…支持ブラケット板、 ２６…受け、 ２８…ストッパ腕、 ３０…支軸、 ３２…ローラ部材、 ３４…コイルバネ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロボット基台と、該ロボット基台上に
   縦軸回りに旋回する旋回胴と、該旋回胴の頂部に取着さ
   れたロボット腕等の作業手段とを具備した産業用ロボッ
   トの旋回胴における旋回動作限界を設定するストッパ装
   置において、前記旋回胴の外周部に取り付けられて該旋
   回胴と共に旋回する当接子手段と、前記旋回胴の当接子
   手段の旋回軌道外の領域で前記ロボット基台側に取付け
   手段を介して取着され、前記旋回胴の左右両旋回動作の
   限界位置を規定するために設けられる受け手段と、前記
   ロボット基台側に縦軸線回りに揺動旋回可能に取着され
   ると共に前記旋回胴の当接子の旋回軌道に臨むように突
   出し、該旋回胴の当接子手段と前記ロボット基台の受け
   手段の両者間に挟持、停止されたとき、前記旋回胴の動
   作限界を設定するストッパ腕とを、具備して構成された
   ことを特徴とする産業用ロボットの旋回胴のストッパ装
   置。
2. 【請求項２】　　前記ストッパ腕は、前記ロボット基台
   の取付け手段に一組にして設けられた２つの受けから成
   る前記受け手段の該両受けの略中央位置に枢着された基
   端と、その基端から前記旋回胴の当接子の旋回軌道に臨
   むように延長したストッパプレートと、該基端の中心と
   前記旋回胴の旋回軸心とを結ぶ線と前記当接子の旋回軌
   道との略交点位置を原点として該原点位置へ前記ストッ
   パプレートを復帰させる弾性手段とを、具備して構成さ
   れた請求項１に記載の産業用ロボットの旋回胴のストッ
   パ装置。
3. 【請求項３】　　前記ストッパ腕のストッパプレートは
   、前記当接子と接触する円弧縁を先端に有し、前記受け
   に当接する直線縁を該円弧縁の後方に具備して成ると共
   に該円弧縁に複数の回転ローラが取着された構成を有し
   ている請求項２に記載の産業用ロボットの旋回胴のスト
   ッパ装置。
4. 【請求項４】　　前記受け手段は、前記取付け手段に固
   定された２つのブロック部材から成る受けにより形成さ
   れた請求項２に記載の産業用ロボットの旋回胴のストッ
   パ装置。
5. 【請求項５】　　ロボット基台と、該ロボット基台上に
   縦軸回りに旋回する旋回胴と、該旋回胴の頂部に取着さ
   れたロボット腕等の作業手段とを具備した産業用ロボッ
   トの旋回胴における旋回動作限界を設定するストッパ装
   置において、前記旋回胴の外周部に取り付けられて該旋
   回胴と共に旋回する一対の受け手段と、前記旋回胴の一
   対の受け手段の旋回軌道外の領域で前記ロボット基台側
   に取付け手段を介して取着され、前記旋回胴の左右両旋
   回動作の限界位置を規定するために設けられる一つの当
   接子手段と、前記旋回胴側に縦軸線回りに揺動旋回可能
   に取着されると共に前記ロボット基台の当接子手段に係
   合可能なように突出し、該旋回胴の一対の受け手段と前
   記ロボット基台の当接子手段の両者間に挟持、停止され
   たとき、前記旋回胴の動作限界を設定するストッパ腕と
   を、具備して構成されたことを特徴とする産業用ロボッ
   トの旋回胴のストッパ装置。
6. 【請求項６】　　前記ストッパ腕は、前記旋回胴に一組
   にして取着された２つの受けから成る前記一対の受け手
   段の該両受けの略中央位置に枢着された基端と、その基
   端から前記ロボット基台の当接子手段との当接軌道に臨
   むように延長したストッパプレートと、該基端の中心と
   前記旋回胴の旋回軸心とを結ぶ線と前記当接子の旋回軌
   道との略交点位置を原点として該原点位置へ前記ストッ
   パプレートを復帰させる弾性手段とを、具備して構成さ
   れた請求項５に記載の産業用ロボットの旋回胴のストッ
   パ装置。