JPH0768485A - 回転関節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 動作範囲が３６０度を越える回転関節に対し
て、任意の回転関節角度域へ到達させることができる簡
単かつ低コストの機械式な回転関節装置を得る。 【構成】 回転関節装置において、一方を固着された停
止片３とし、他方を揺動可能な第１の当接部及び第２の
当接部からなるレバー４とし、このレバー４の揺動運動
により、一方向側の動作範囲が機械的干渉（第１の当接
部による）により制限され、逆方向の動作により、この
レバー４を反転させ、さらに動作を続けると機械的干渉
（第２の当接部による）が生じるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、産業用ロボット等に
用いられる回転関節装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、例えばコンベアＡ、Ｂ、Ｃより
運ばれてきた段ボール箱を産業用ロボット１によりパレ
ットＲ、Ｌに積みつけるシステムであり、１ａはロボッ
トの本体、１ｂは本体１ａに設けられたアーム部であ
る。図８は、関節の回転角度が３６０度未満であるロボ
ット本体１ａの回転関節装置であり、図において、１ｃ
はロボット１の台座、２は台座１ｃに順逆回転可能に支
持された回転体、３、３ａは回転体２及び台座１ｃに固
着された停止片である。回転体２の回転により停止片３
は同様に回転するが、台座１ｃに固着された停止片３ａ
により機械的に干渉されてしまい、その回転角度θ１は
３６０度未満である。図７のシステムにおいて、Ｃ１の
位置におかれた段ボール箱をパレットＬへ積みつける場
合、従来の図８に示される３６０度回転の回転関節装置
では、順方向（以下、時計方向という）の回転２０が行
えず、逆方向（以下、反時計方向という）の回転２１の
ように大回りしなければならず搬送時間（タクトタイ
ム）が余分にかかってしまう。

【０００３】図９及び図１０は、例えば特開平４−３０
０１９２号公報に示された従来の回転装置を示す斜視図
及び断面図である。図において、１ｃはロボット１の台
座、２は台座１ｃに順逆回転可能に支持された回転体、
１３は回転体２に固定された支持具、１３ａは支持具１
３に設けられた水平軸、１４は水平軸１３ａに軸支され
回動し、回転体２の鉛直軸Ｏから放射する方向に移動可
能な当接具、１５は台座１ｃに固定された第１の停止片
で、当接具１４が当接して一方の回転端ｒが形成されて
いる。１６は台座１ｃに固定された第２の停止片で、回
転体２が一方の回転端ｒから一回転以上（回転量θ２）
回転した時、当接具１４に当接して他方に回転端ｓが形
成されるよう配置されている。１７は台座１ｃに固定さ
れた案内具で、回転体２が回転した時、当接具１４が案
内具１７に添って回動するよう構成されている。

【０００４】従来の回転関節装置は上記のように構成さ
れ、回転体２が一方の回転端ｒから反時計方向に回転を
はじめ、Ａ及びＢの位置を経て他方の回転端ｓに達する
までを説明する。例えば、初めに当接具１４は第１の停
止片１５に当接しているので、回転体２は回転端ｒを越
えて時計方向に回転することはできない。次に、回転体
２が反時計方向に回転し、Ａの位置までくると当接具１
４は案内具１７から離れ、さらなる回転によりＢの位置
までくると案内具１７に案内されて当接具１４は停止片
１５を回避し、１回転以上回転して第２の停止片１６に
当接し他方の回転端ｓに達する。この他方の回転端ｓを
越えて反時計方向に回転することはできない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の回
転関節装置では、案内具１７の形状により３６０度以上
の回転に対応している。すなわち、３６０度以上のいろ
いろな回転角度を持った何種類もの回転関節装置を構成
するのは、それぞれの関節の回転角度に対応した案内具
１７が必要となってくる。したがって、それぞれの関節
の角度に対応した案内具１７の形状は複雑となり、加工
（製作）しにくく、コスト高となってしまうという問題
点があった。

【０００６】この発明は、係る問題点を解決するために
なされたもので、３６０度以上の回転が必要な回転関節
装置において、任意の角度域へ到達させることができる
簡単な装置で、低コストの回転関節装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る回転関節
装置は、台座と、この台座に順逆回転可能に支持された
回転体と、この回転体及び上記台座のいずれか一方に枢
着され、第１及び第２の当接部を各々有する揺動レバー
と、上記回転体及び上記台座のいずれか他方に設けら
れ、第１の当接部に当接して上記回転体の逆方向の回転
に制限を与えるとともに、順方向の回転に対しては１回
転して第１の当接部と当接して上記揺動レバーを揺動回
転させて、さらに１回転して第２の当接部に当接して上
記回転体の順方向の回転に対し制限を与える停止片とを
設けたものである。

【０００８】また、回転体及び台座のいずれか一方に設
けられ、回転体の回転に制限が与えられた状態を揺動レ
バーの位置により検出し、回転体の回転機構に対し非常
停止をかけるレバー位置検出器を備えたものである。

【０００９】また、揺動レバーを複数設ける。

【００１０】

【作用】上記のように構成された回転関節装置では、揺
動レバーの第１のアームである第１の当接部に当接した
停止片が、回転体が回転することにより、上記揺動レバ
ーの第２のアームである第２の当接部に当接することに
より、上記回転体の順逆回転に制限を与える。

【００１１】また、レバー位置検出器を用いて、回転体
の回転に制限が与えられた状態を検出し、回転体の回転
機構に非常停止をかける。

【００１２】また、揺動レバーを複数設けて、回転体の
回転角度を変化させる。

【００１３】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の一実施例を示す産業用ロボ
ットの回転関節装置の斜視図であり、図において、１ｃ
はロボットの台座、２は台座１ｃの鉛直軸Ｏを回転中心
として矢印の方向に順逆回転可能なように支持されてい
る回転体、３は回転体２に固着された停止片、４は台座
１ｃに枢着された揺動レバー、第１の当接部４ａ及び第
２の当接部４ｂからなる第１及び第２のアームにより９
０度の角度を持ったＬ字形に構成され、この揺動レバー
４の第１の当接部４ａに接した上記停止片３が回転体２
の回転により２回転後、第２の当接部４ｂに達した時に
上記回転体２の順逆回転に制限を与える。５は揺動レバ
ー４を台座１ｃに枢着する揺動軸であり、この揺動軸５
を中心にして揺動レバー４が９０度の角度分だけ揺動運
動を行う。６は台座１ｃに固着された緩衝材、揺動レバ
ー４の揺動運動を停止させるためのものである。

【００１４】上記のように構成された回転関節装置の動
作について、回転体２の回転にともなう停止片３及び揺
動レバー４の動作に注目した図２の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）において説明する。図２における（ａ）の状態に
おいて、回転体２に固着された停止片３が、揺動レバー
４の第１の当接部４ａに接している状態では、Ｌ字形に
構成された揺動レバー４の第２の当接部４ｂが緩衝材６
と接し、機械的干渉が発生するので左側に移動（実際の
例では、時計回り方向に回転）することはできない。

【００１５】回転体２の回転にともない停止片３が右側
に移動（図１においては、反時計回りに１回転）するこ
とにより、図２の（ｂ）により表される位置に停止片３
は移動する。この位置で、停止片３は回転体２の反時計
回りの回転にともない揺動レバー４の第１の当接部４ａ
を内側から押し、図２ａの位置にあった揺動レバー４を
揺動軸５を中心として９０度回転させる。

【００１６】この図２の（ｂ）の位置で回転体２は台座
１ｃに対し１回転したことになり、さらに回転体２が１
回転することにより図２の（ｃ）で表される位置に達す
る。この位置まで達すると、Ｌ字形に構成された揺動レ
バー４の第１の当接部４ａが緩衝材６と接し、機械的干
渉が発生するので右側に移動（図１においては、反時計
回り方向に回転）することができなくなる。

【００１７】この実施例によると、回転体２は台座１ｃ
に対して、２回転（７２０度）までの機械的な干渉によ
る回転動作範囲が得られる。また、本実施例では、台座
１ｃ上に揺動レバー４を枢着し、回転体２に停止片３を
固着して説明したが、回転体２に揺動レバー４を枢着
し、台座１ｃに停止片３を固着しても同様の効果が得ら
れる。この際、揺動レバー４は回転体２に対し、若干の
摩擦力が働くように枢着すると良い。

【００１８】実施例２．図３の（ａ）及び（ｂ）はこの
発明の他の実施例を示す回転体２の回転にともなう停止
片３及び揺動レバー４の動作に注目した構成図である。
図において、１ｃ〜６は上記実施例１．と全く同一であ
るから説明は省略する。７は台座１ｃ上に設けたレバー
位置検出器で、上記揺動レバー４の位置を検出し、産業
用ロボットに非常停止をかけるリミットスイッチから成
っている。

【００１９】上記のように構成された回転関節装置のリ
ミットスイッチの動作について説明する。一般に産業用
ロボットにおいて、回転体２は関節の位置情報に基づい
て位置制御による動作範囲の制限を行っている。しか
し、このような産業用ロボット装置では制御装置（図示
せず）に障害が発生した場合には動作範囲を越えてしま
い、図３（ａ）で表される状態から、図３の（ｂ）で表
される状態、すなわち回転体２が、制御装置の異常によ
りさらに回転し、それにともない上記回転体２に固着さ
れている停止片３が緩衝材６を圧迫し、それにともない
揺動レバー４、停止片３及び制御装置（図示せず）に機
械的高負荷がかかり損傷してしまう危険性がある。よっ
て本実施例では、リミットスイッチ７により揺動レバー
４あるいは停止片３等が破損してしまう前に電気的に揺
動レバー４の位置を検出し、ロボット非常停止信号を制
御装置に出力し産業用ロボットを非常停止する。

【００２０】ここで、電気的に揺動レバー４の位置を検
出する方法であるが、例えば、図３（ｂ）に示されるよ
うに、緩衝材６の回りにリミットスイッチ７を設け、回
転体２の回転にともない揺動レバー４の第１の当接部４
ａがおされ、第２の当接部４ｂの先端が、リミットスイ
ッチ７に触れることにより検出する。

【００２１】また、本実施例ではリミットスイッチによ
り電気的に検出する手段を示したが、例えば近接スイッ
チ等、揺動レバーの状態を検出できるものなら何でも本
効果を達成できる。

【００２２】実施例３．図４の（ａ），（ｂ）、
（ｃ），（ｄ）はこの発明における揺動レバー４を台座
１ｃ上に２箇所設けた場合の一実施例を示す回転体２の
回転にともなう停止片３及び揺動レバー４の動作に注目
した構成図である。図において、１ｃ〜６は上記実施例
と全く同一であるから説明は省略する。８は上記揺動レ
バー４と全く同一の機能を持つ揺動レバーで、第１の当
接部８ａ及び第２の当接部８ｂからなる第１ａ及び第２
ａのアームにより９０度の角度を持ちＬ字形に構成さ
れ、台座１ｃに対し１８０度回転した位置に枢着されて
いる。９は揺動レバー８を台座１ｃに枢着する揺動軸で
あり、１０は台座１ｃに固着された緩衝材で、揺動レバ
ー８の揺動運動を停止させるものである。

【００２３】上記のように構成された回転関節装置の動
作について、揺動レバー４、揺動レバー８及び回転体２
にともなう停止片３の動作について説明する。図４の
（ａ）に示される回転体２に固着された停止片３が、揺
動レバー８の第１の当接部８ａに接している状態では、
Ｌ字形に構成された揺動レバー８の第２の当接部８ｂが
緩衝材１０と接し、機械的干渉が発生するので左側に移
動（実際の例では、時計回り方向に回転）することはで
きない。

【００２４】回転体２の回転にともない停止片３が右側
に移動（図１においては、反時計回りに半回転）するこ
とにより、図４の（ｂ）により表される位置に停止片３
は移動する。この位置で、停止片３は回転体２の反時計
回りの回転にともない揺動レバー４の第１の当接部４ａ
を内側から押し、図４ａの位置にあった揺動レバー４を
揺動軸５を中心として９０度回転させる。

【００２５】この図４の（ｂ）の位置で回転体２は台座
１ｃに対し半回転したことになり、さらに回転体２が半
回転（全体として反時計回りに一回転）することにより
図４の（ｃ）で表される位置に達する。この位置で、停
止片３は回転体２の反時計回りの回転にともない揺動レ
バー８の第１の当接部８ａを内側から押し、図４ａの位
置にあった揺動レバー８を揺動軸９を中心として９０度
回転させる。

【００２６】さらに図４の（ｃ）に示される位置から台
座１ｃに対し半回転（全体として反時計回りに一回転
半）すると図４の（ｄ）で表される位置に達する。この
位置まで達すると、Ｌ字形に構成された揺動レバー４の
第１の当接部４ａが緩衝材６と接し、機械的干渉が発生
するので右側に移動（図１においては、反時計回り方向
に回転）することができなくなる。

【００２７】上記のように、揺動レバー４及び８を台座
１ｃ上に２箇所設け、それぞれの台座１ｃ上に枢着する
位置によって、３６０度〜７２０度の範囲内で任意の関
節の回転角度が得られる。さらに、上記実施例では台座
１ｃ上に２箇所の揺動レバー４及び８を設け、３６０度
〜７２０度の範囲内で任意の関節の回転角度を得たが、
台座１ｃ上及び回転体２上にそれぞれ１箇所づつ揺動レ
バーを枢着することにより、回転体２は１０８０度の回
転が可能となる。

【００２８】実施例４．図５及び図６はこの発明の他の
異なる実施例を示す産業用ロボットの回転関節部の揺動
レバー及び緩衝材についての構成図である。図５におけ
る緩衝材６として合成樹脂性のラッチ６ａを用いた場合
について説明する。産業用ロボットの回転体２の回転に
ともない、図２の（ｂ）の位置にある揺動レバー４が停
止片３の通過により第１の当接部４ａが停止片３に押さ
れ、その後第１の当接部４ａが緩衝材６と接触すること
により、図２の（ｃ）のように機械的干渉が発生し、こ
の図２の（ｃ）の位置より右側に移動（図１では、反時
計回りに回転）することはなくなるわけであるが、回転
体２の回転速度が早い場合には、図２の（ｂ）において
停止片３と揺動レバー４の接触の反動により揺動レバー
４が、図２の（ａ）の位置まで戻ってしまうことも考え
られる。このような場合、設定した回転角度が無意味な
ものとなってしまうので、本実施例では、このような停
止片３と揺動レバー４による接触による不都合をなくす
ために緩衝材して、合成樹脂性のラッチ６ａを使用し
て、回転体２にともなう停止片３の回転には支障を与え
ない程度に揺動レバー４を着脱可能に固定し、再び揺動
レバー４が揺動することがないように構成した。

【００２９】また、図６に示される例では、ラッチ６ａ
の代わりとして、ショックアブソーバ６ｂを用い、上記
揺動レバーを着脱可能に固定するのではなく、停止片３
と揺動レバー４の接触の反動を吸収してしまうことによ
っても同じ効果が得られる。

【００３０】上記実施例４．では、ラッチ及びショック
アブソーバについて説明したが、これらと同様の着脱可
能に固定する手段及び衝撃を吸収する手段ならどのよう
なものでも同様の効果が得られるのは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３２】回転関節装置の停止片と揺動レバーによる
簡単な装置により、回転関節装置の回転角度が３６０度
以上を可能とした。

【００３３】また、レバー位置検出器を設けたことによ
り、揺動レバーの位置を検出し、回転体の回転機構に対
し非常停止をかけるので、回転関節装置を保護すること
が可能となった。

【００３４】また、揺動レバーを複数設けることによ
り、回転関節装置の回転角度が任意にかつ簡単に設定で
きるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す産業用ロボットの回
転関節装置の斜視図である。

【図２】この発明の実施例１を示す産業用ロボットの回
転関節装置の構成図である。

【図３】この発明の実施例２を示す産業用ロボットの回
転関節装置の構成図である。

【図４】この発明の実施例３を示す産業用ロボットの回
転関節装置の構成図である。

【図５】この発明の実施例４を示す産業用ロボットの回
転関節装置の構成図である。

【図６】この発明の実施例４を示す産業用ロボットの回
転関節装置の構成図である。

【図７】産業用ロボットの従来装置の一実施例を示す構
成図である。

【図８】従来の回転関節装置を示す斜視図である。

【図９】従来の回転関節装置を示す斜視図である。

【図１０】従来の回転関節装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ｃ…台座、２…回転体、３…停止片、４、８…揺動レ
バー、４ａ、８ａ…第１の当接部、４ｂ、８ｂ…第２の
当接部、５、９…揺動軸、６、１０…緩衝材 ６ａ…ラッチ、６ｂ…ショックアブソーバ、７…レバー
位置検出装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台座と、この台座に順逆回転可能に支持
   された回転体と、 この回転体及び上記台座のいずれか一方に揺動軸により
   枢着され、第１及び第２の当接部を各々有する揺動レバ
   ーと、 上記回転体及び上記台座のいずれか他方に設けられ、第
   １の当接部に当接して上記回転体の逆方向の回転に制限
   を与えるとともに、順方向の回転に対しては１回転して
   第１の当接部と当接して上記揺動レバーを揺動回転させ
   て、さらに１回転して第２の当接部に当接して上記回転
   体の順方向の回転に対し制限を与える停止片とを備えた
   ことを特徴とする回転関節装置。
2. 【請求項２】 回転体及び台座のいずれか一方に設けら
   れ、回転体の回転に制限が与えられた状態を揺動レバー
   の位置により検出し、回転体の回転機構に対し非常停止
   をかけるレバー位置検出器を備えたことを特徴とする請
   求項第１項記載の回転関節装置。
3. 【請求項３】 揺動レバーが複数あることを特徴とする
   請求項第１項記載の回転関節装置。