具有彈性變形體的機(jī)械式限動裝置及多關(guān)節(jié)機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供以簡單的結(jié)構(gòu)得到所希望的限動功能的機(jī)械式限動裝置、及具備該機(jī)械式限動裝置的多關(guān)節(jié)機(jī)械手。機(jī)械限動器由設(shè)置在第2臂的彈性變形體、和以在第2臂達(dá)到規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度時彈性變形體碰撞或者抵接的方式設(shè)置在第1臂的抵接部件構(gòu)成。彈簧銷具有沿著其長邊方向延伸的切口，被壓入孔內(nèi)時的切口的延伸的方向?yàn)榕c彈簧銷相對于抵接部件的抵接方向交叉的方向。
【專利說明】具有彈性變形體的機(jī)械式限動裝置及多關(guān)節(jié)機(jī)械手
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及規(guī)定機(jī)械手的臂的可動范圍的機(jī)械式限動裝置及具備該機(jī)械式限動裝置的多關(guān)節(jié)機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]在多關(guān)節(jié)機(jī)械手的各關(guān)節(jié)軸中，為兩個臂部件通過旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)的構(gòu)造，為了防備由于誤操作而使臂超過規(guī)定的動作范圍進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況，不僅設(shè)置電動限制機(jī)構(gòu)，還設(shè)置機(jī)械式限動裝置(所謂的機(jī)械限動器)來確保安全。圖9示出具備現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械限動器的多關(guān)節(jié)機(jī)械手100的一例，多關(guān)節(jié)機(jī)械手100具有第I臂112、和可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)于第I臂112的第2臂116，第2臂116相對于第I臂112的旋轉(zhuǎn)角度范圍通過機(jī)械限動器118限制。更具體而言，機(jī)械限動器118由設(shè)置在第2臂116的凸?fàn)畈考?20、和以在第2臂116達(dá)到規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度時凸?fàn)畈考?20碰撞或者抵接的方式設(shè)置在第I臂112的其他凸?fàn)畈考?22構(gòu)成。
[0003]例如日本特開平05-228882號公報中記載有一種限動裝置，作為現(xiàn)有的機(jī)械限動器的結(jié)構(gòu)，具備:設(shè)置于旋轉(zhuǎn)固定側(cè)部件11的固定側(cè)限動器12 ;將充滿于內(nèi)部的封閉空間15的壓縮性流體的壓力變化轉(zhuǎn)換成電信號的壓電轉(zhuǎn)換元件16，該內(nèi)部的封閉空間15相對于旋轉(zhuǎn)軸心與固定側(cè)限動器12幾乎在同一半徑上被設(shè)置于旋轉(zhuǎn)可動部件10上；具有在旋轉(zhuǎn)方向可滑動地被支承的活塞桿14a、14b的可動側(cè)限動器13，通過上述的結(jié)構(gòu)，利用壓電轉(zhuǎn)換元件16檢測出由于活塞桿14a與固定側(cè)限動器12抵接而產(chǎn)生的壓縮性流體的壓力變化，從而進(jìn)行超限運(yùn)轉(zhuǎn)檢測，并且利用壓縮性流體的彈性，能夠使旋轉(zhuǎn)可動部件10的旋轉(zhuǎn)停止。
[0004]雖然機(jī)械限動器通過使兩個臂部件的一部分碰撞來限制動作范圍的結(jié)構(gòu)為一般的結(jié)構(gòu)，但近年來對于機(jī)械手被要求可搬運(yùn)質(zhì)量的增大和動作的高速化等，隨著應(yīng)對這些要求的各關(guān)節(jié)軸的高轉(zhuǎn)矩化和高速化，機(jī)械限動器碰撞時的沖擊力存在增大的傾向。機(jī)械限動器為了承受這些沖擊力，除了如專利文獻(xiàn)I記載那樣使用壓縮性流體緩和沖擊以外，還需要增大限動器的體積實(shí)現(xiàn)分散應(yīng)力，或者使用彈簧或者橡膠等的緩沖元件吸收沖擊力等的對策。
[0005]例如在日本特開2007-050499號公報中記載有如下技術(shù):為了防止限動器的剪斷，在用于向限動塊的基部插通螺栓的插通孔上設(shè)置變形容許空間，由于臂的旋轉(zhuǎn)，而限動器和限動塊以規(guī)定值以上的負(fù)荷抵接時，使螺栓變形以吸收沖擊，由此，企圖避免螺栓發(fā)生剪斷。
[0006]并且，作為不僅防止螺栓的剪斷，也防止固定有螺栓的對方部件側(cè)的破損的技術(shù)，在日本特開2010-023194號公報中記載有以下的結(jié)構(gòu):在固定限動器用螺栓的對方部件上形成從限動器用螺栓的通孔向臂的碰撞方向延伸的槽，由此企圖實(shí)現(xiàn)即使限動器用螺栓與臂碰撞超過規(guī)定量而變形，也能防止限動器用螺栓的剪斷、螺合限動器用螺栓的對方部件側(cè)的破損。[0007]日本特開平05-228882號公報、日本特開2007-050499號公報及日本特開2010-023194號公報記載的現(xiàn)有的限動器結(jié)構(gòu)，不僅要擔(dān)心隨著其零件數(shù)增加帶來的高成本化，為了防止伴隨組裝不良帶來的可靠性低下，還需要進(jìn)行較高精度的施工。另外，在如圖9所示的結(jié)構(gòu)的機(jī)械限動器中，為了使碰撞時的應(yīng)力分散，需要增加限動器結(jié)構(gòu)的體積，該情況下，也存在隨著其重量增加帶來的臂動作軸的低速化、損害機(jī)械手的美觀等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供以簡單的結(jié)構(gòu)得到所希望的限動功能的機(jī)械式限動裝置及具備該機(jī)械式限動裝置的多關(guān)節(jié)機(jī)械手。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種機(jī)械式限動裝置，在具備第I臂、及繞旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)于所述第I臂的第2臂的多關(guān)節(jié)機(jī)械手中，構(gòu)成為通過使第I臂的一部分與第2臂的一部分抵接，限制所述第2臂相對于所述第I臂的旋轉(zhuǎn)角度范圍，其特征在于，與所述第I臂抵接的所述第2臂的一部分及與所述第2臂抵接的所述第I臂的一部分的至少一方，是形成有在相對于抵接方向交差的方向延伸的切口的彈性變形體。
[0010]優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述彈性變形體是形成有沿著其長邊方向延伸的切口的中空的圓筒形部件。
[0011]優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述彈性變形體的徑向剖面中的所述切口的位置，是相對于所述抵接方向成70?110度的角度位置。
[0012]優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述彈性變形體可裝卸地壓入形成于第I臂或者第2臂的孔。
[0013]另外，本發(fā)明提供具備上述機(jī)械式限動裝置的多關(guān)節(jié)機(jī)械手。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]本發(fā)明的上述或者其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)，通過參照附圖來說明以下的優(yōu)選的實(shí)施方式變得更加清楚。
[0015]圖1是表示包含本發(fā)明的第I實(shí)施方式的機(jī)械限動器的多關(guān)節(jié)機(jī)械手的主要部分的圖。
[0016]圖2是表示圖1的機(jī)械限動器的彈簧銷的剖面圖。
[0017]圖3是表示圖1的彈簧銷碰撞抵接部件的狀態(tài)的圖。
[0018]圖4是表示作為比較例不具備切口的銷與抵接部件碰撞的狀態(tài)的圖。
[0019]圖5是表示在圖3的情況下，由于碰撞引起的彈簧銷的徑向剖面的變形的圖。
[0020]圖6是表示在圖4的情況下，由于碰撞引起的銷的徑向剖面的變形的圖。
[0021]圖7是表示在圖1所示的彈簧銷上安裝橡膠制的蓋的狀態(tài)的圖。
[0022]圖8是表示包含本發(fā)明第2實(shí)施方式的機(jī)械限動器的多關(guān)節(jié)機(jī)械手的主要部分的圖。
[0023]圖9是表示包含現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械限動器的多關(guān)節(jié)機(jī)械手的主要部分的圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]圖1是表示包含本發(fā)明的第I實(shí)施方式的機(jī)械限動器的多關(guān)節(jié)機(jī)械手的主要部分的圖，圖2是機(jī)械限動器安裝部位的剖面圖。多關(guān)節(jié)機(jī)械手10具有第I臂12、及繞旋轉(zhuǎn)軸線14可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)于第I臂12的第2臂16，第2臂16相對于第I臂12的旋轉(zhuǎn)角度范圍由機(jī)械限動器18限制。
[0025]在圖1中，如放大圖示機(jī)械限動器18的A部所示，機(jī)械限動器18由設(shè)置在第2臂16的彈性變形體20、及以在第2臂16達(dá)到規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度時彈性變形體20碰撞或者抵接的方式被設(shè)置在第I臂12的抵接部件22構(gòu)成。抵接部件22是如圖所示的凸?fàn)畈考瓤梢跃哂心撤N程度的彈性，也可以實(shí)際上是剛體。
[0026]彈性變形體20優(yōu)選是中空的圓筒形部件，例如是將JIS B2808中規(guī)定的冷軋?zhí)厥鈳т摮尚投傻慕饘僦茝椈射N。彈簧銷20被壓入形成于第2臂16的向與旋轉(zhuǎn)軸線14平行的方向延伸的孔24內(nèi)?？?4的直徑比彈簧銷20的自由(無負(fù)荷)狀態(tài)的直徑稍小，利用由彈簧銷20的彈力而產(chǎn)生的內(nèi)壓，銷20和孔24通過摩擦而被固定，成為在機(jī)械手10動作時的振動或者沖擊等中不易脫落的結(jié)構(gòu)。由于向孔24內(nèi)壓入銷20可以通過如使用金屬制錘子等的打入操作來進(jìn)行，從孔24拆卸銷20可以通過使用鉗子等的拉拔操作來進(jìn)行，所以可實(shí)現(xiàn)裝卸、交換。并且，如圖2所示，孔24的深度優(yōu)選為彈簧銷20的全長的一半左右。
[0027]如圖1的A部所示，彈簧銷20具有沿著其長邊方向延伸的切口 26，壓入孔24內(nèi)時的切口 26的延伸方向?yàn)榕c彈簧銷20相對于抵接部件22的抵接方向(碰撞方向)交差(圖示例中為大概垂直)的方向。由此，彈簧銷20在與抵接部件22碰撞時能夠彈性變形。更具體而言，如圖3所示，第2臂16由于誤操作等而相對于第I臂12超過了預(yù)先設(shè)定的動作范圍旋轉(zhuǎn)時，由于彈簧銷20與第I臂12的抵接部件22抵接(碰撞)，從而防止第2臂16的進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)。
[0028]這里，雖然彈簧銷20因受到抵接部件22的沖擊力而變形，但具體而言夾著切口26對置的部分28、30以在切口方向相互滑動的方式發(fā)生變形，所以與作為比較例的如圖4所示的不具有切口的銷40相比，未被壓入孔24內(nèi)的銷20的部分產(chǎn)生更大的彈性變形。另夕卜，如表示彈簧銷20的徑向剖面的圖5所示，由于具有切口 26，所以彈簧銷20在其徑向剖面圖中，與作為比較例的圖6所示的不具有切口的銷40相比，能更大地變形(在沖擊力作用的方向上走樣)。
[0029]因此，在本申請發(fā)明中，與圖4所示的不帶有切口的相同大小、材料的銷40相比，更容易彎曲、高效率地吸收沖擊。通過這樣的結(jié)構(gòu)，不僅能夠防止彈簧銷的破損，而且能夠?qū)崿F(xiàn)防止第2臂16的彈簧銷固定部位(孔24)及第I臂12的限動碰撞部位(抵接部件22)的破損，除此之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)限動器的小型化、及輕量化。而且，如上述彈簧銷20能夠使用作為機(jī)械元件一般地被廣泛普及的元件，所以能低價獲取，能夠以低成本制作限動器結(jié)構(gòu)。
[0030]并且，為了恰當(dāng)?shù)孬@得如圖3所示的夾著切口 26的滑動(變形)的效果，優(yōu)選切口26沿著垂直于沖擊力作用的方向(圖3的上下方向)的方向延伸，另外，為了如圖5所示使彈簧銷20能夠更大地變形，優(yōu)選彈簧銷20的徑向剖面的切口 26的位置相對于沖擊力作用方向成70?110度，優(yōu)選80?100度，更優(yōu)選如圖5所示的90度的角度位置(相位)。
[0031]圖7是在彈簧銷20的露出部位安裝由橡膠或者軟質(zhì)的樹脂等構(gòu)成的柔軟的蓋32的例子。由于蓋32的彈力，能夠更有效地吸收臂碰撞時的沖擊，可以期待更高效率的沖擊吸收效果。另外，通過蓋32也能夠防止彈簧銷20附著水分等，所以能夠防止彈簧銷20生銹，還由于彈簧銷不露出在外部，所以能夠?qū)崿F(xiàn)提高美觀。
[0032]圖8是表示包含本發(fā)明第2實(shí)施方式的機(jī)械限動器18丨的多關(guān)節(jié)機(jī)械手的主要部分的圖。在第2實(shí)施方式中，將彈性變形體(彈簧銷20 ')相對于臂的旋轉(zhuǎn)軸垂直地安裝在第I臂12上。彈性變形體被壓入第I臂12，在第2臂16上形成有抵接部件(凸部)22'。在第2實(shí)施方式中，也由于和前述相同的效果，通過彈性變形體吸收沖擊而變形，從而限制臂的旋轉(zhuǎn)。另外，在第2實(shí)施方式中，為了恰當(dāng)?shù)孬@得形成于彈簧銷20 '的切口 26'的效果，切口 26丨沿著垂直于沖擊力作用的方向(大概上下方向)的方向延伸，并且，彈簧銷20 ;的徑向剖面的切口 26 '的位置為相對于沖擊力的作用方向成90度的角度位置。
[0033]以上，如說明那樣，本申請發(fā)明提供在多關(guān)節(jié)機(jī)械手的機(jī)械限動器中，在抵接的部件上使用可裝卸交換的帶有切口的彈性變形體的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選將帶有切口的彈性變形體壓入形成于一方的臂上的孔，切口的方向大概垂直于碰撞方向。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械限動器的小型輕量化、低成本化。另外，如上所述，形成有切口的彈性變形體可以設(shè)置在任一臂上，但也可以在兩個臂上均設(shè)置該彈性變形體。
[0034]根據(jù)本發(fā)明，在設(shè)置于多關(guān)節(jié)機(jī)械手的機(jī)械式限動裝置中，通過使用具有切口的彈性變形體，從而該彈性變形體由于沖擊力而適當(dāng)?shù)刈冃蝸砦赵摏_擊力，所以不僅能夠防止彈性變形體的破損，也能夠防止與該彈性變形體抵接的對方側(cè)部件的破損。另外，帶有切口的彈性變形體能夠使用作為機(jī)械元件一般地被廣泛普及的元件，所以能夠低價獲取，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械式限動裝置的低成本化、小型化。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)械式限動裝置，在具備第I臂(12)、及繞旋轉(zhuǎn)軸線(14)可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)于所述第I臂的第2臂(16)的多關(guān)節(jié)機(jī)械手(10)中，構(gòu)成為通過使第I臂的一部分與第2臂的一部分抵接，限制所述第2臂相對于所述第I臂的旋轉(zhuǎn)角度范圍，其特征在于， 與所述第I臂抵接的所述第2臂的一部分及與所述第2臂抵接的所述第I臂的一部分的至少一方，是形成有在相對于抵接方向交差的方向延伸的切口(26)的彈性變形體(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械式限動裝置，其特征在于， 所述彈性變形體(20)是形成有沿著其長邊方向延伸的切口(26)的中空的圓筒形部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械式限動裝置，其特征在于， 所述彈性變形體(20)的徑向剖面中的所述切口(26)的位置，是相對于所述抵接方向成70~110度的角度位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的機(jī)械式限動裝置，其特征在于， 所述彈性變形體(20)可裝卸地壓入形成于第I臂或者第2臂的孔(24)。
5.一種多關(guān)節(jié)機(jī)械手，其特征在于，具備權(quán)利要求1~4中任意一項(xiàng)所述的機(jī)械式限動 裝置。
【文檔編號】B25J19/06GK103659842SQ201310378575
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】大谷憲太郎 申請人:發(fā)那科株式會社