JP2006272519A

JP2006272519A - 産業用ロボット

Info

Publication number: JP2006272519A
Application number: JP2005097414A
Authority: JP
Inventors: Seiji Iwai; 清次岩井; Takayasu Ohara; 隆靖大原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: CN100443267C; EP1743745A4; WO2006112077A1; US20080289443A1; JP4134994B2; ATE401169T1; EP1743745B1; EP1743745A1; CN1925954A; DE602005008220D1; US8468908B2

Abstract

【課題】産業用ロボットの関節における相対回転する２部材間の原点調整において、安価でかつ高精度で手間の極めて少ない原点調整装置を提供する。また、ロボットの手首先端軸においても容易に使用できる小型かつ原点調整のために特別な信号線を必要としない原点調整装置を提供する。
【解決手段】相対回転する２部材の一方または両方に位置決め部材２２を埋設する取り付け部２３と位置決め部材２２が突出可能に摺動する案内部２４を設けた。
また、位置決め部材の側面部に、潤滑材の溜まり溝及び所定の突出量を示す突出位置マーカーを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に、原点調整を行う産業用ロボットに関するものである。

従来の産業用ロボットにおける原点調整の一例としては、次のようなものがあった（例えば、特許文献１参照）。図８はこの従来の原点調整装置を示している。

図８において、第１の部材１１と第２の部材１２を相対するように配置し、第１の部材１１の周面の原点対応位置に段落１３を形成すると共に、第２の部材１２の原点対応位置に原点調整装置を着脱自在に固定している。この原点調整位置は、第２の部材１２の原点対応位置に固定されたスイッチ保持具１５に保持された原点信号発信用のスイッチ手段１４と、スイッチ手段１４のオン・オフ可動子に一端が係合可能に形成され、スイッチ保持具１５に固定された直動式軸受１６の案内により第１の部材１１の原点対応位置に形成された段落１３内に向けて他端が摺動する突出可能な摺動桿１７とから構成されている。

また、原点調整を行う従来の産業用ロボットの他の例としては、次のようなようなものもあった（例えば、特許文献２参照）。図９はこの従来の原点調整装置を示している。

図９において、第１の部材１１と第２の部材１２を相対かつ回転するように設け、第１の部材１１に位置決め部材２２を着脱可能に取り付けるための取り付け部２３を形成し、第２の部材１２に位置決め部材２２と接する当接面２１を設けたものであり、位置決め部材２２は、ねじを設けたピン形状をしており、取り付け部２３は位置決め部材２２と螺合可能なねじ穴からなる。
特開平２−１８０５８０号公報特開２００２−２３９９６７号公報

しかし、前記従来の１つ目の構成では、原点調整装置が着脱自在となっているので、原点調整が必要なときにわざわざ原点調整装置を準備する手間が発生する。更には使用現地等で徐々にロボット機体が汚れて行くため、原点調整装置取り付け部に対する防塵を行う必要がある。また、複雑な構成になり、原点調整装置及びロボットの関節部材が高価なものとなる。

また、原点調整装置を設置するためには比較的大きな空間を必要とすることから、ロボット関節部の小型化が困難となる。特に、ロボットのエンドエフェクタ取り付け部及びその近傍である手首軸においてはワークへのロボット手首軸先端部の接近性が阻害されるため、極めて不利な構成となる。

一方、前記従来の２つ目の従来例で示したものでは、原点調整装置は安価ではあるが、位置決め部材がねじ穴に螺着する構成であり、位置決め部材の固定精度はねじ加工部とピン加工部の同軸度によるため、高精度な位置決め精度が期待できない。
また、同類他品を用いた場合の位置決め精度劣化が発生することから、安定した原点調整精度が保障できない。

上記課題を解決するために、本願発明は、産業用ロボットの関節部分の相対回転する第１の部材と第２の部材を有し、位置決め部材を埋設する取り付け部と前記位置決め部材が突出可能に摺動する案内部を第１の部材に設け、前記２部材を相対回転させたとき前記位置決め部材と干渉する当接部を第２の部材に設けたものである。ここで、前記位置決め部材と前記位置決め部材が摺動する案内部は機械的ガタが無いインロー構造となる。また、前記位置決め部材の側面部には潤滑材の溜まり溝または突出量を示すマーカーを設ける。

これにより、安価でかつ高精度であり、手間の極めて少ない長期的に安定した原点調整が実現できる。更に、本発明では位置決め部材を相対回転部材に内蔵させているにもかかわらず、スイッチ等の信号発生装置を設けない構成により、原点調整のために特別な信号線を必要としないことから、ロボット機内のケーブルを増加及び変更することがない利点も併せて有する。

以上のように、本発明によれば、安価でかつ高精度で手間の極めて少ない原点調整が実現できる。

更に、本発明では位置決め部材を相対回転部材に内蔵させているにもかかわらず、スイッチ等の信号発生装置を設けない構成により、原点調整のために特別な信号線を必要としないことから、ロボット機内のケーブルを増加及び変更することがない利点も併せて有する。特に構造的にケーブルを配置困難な手首最先端軸においても、高精度かつ手間の極めて少ない原点調整が可能となる。

また、位置決め部材の側面部に設けた潤滑材の溜まり溝により、案内部を摺動する際の潤滑効果が長期的に期待できる。更に、前記潤滑材の溜まり溝は、所定の突出量を示す突出位置マーカーとしての機能も果たし、前記案内部からの滑落などによる位置決め部材の精度劣化及び破損を未然に防止できる。

以下に、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１と図２は、本実施の形態における産業用ロボットの原点調整装置部分を示す図である。図において、位置決め部材２２を埋設する取り付け部２３と前記位置決め部材２２が突出可能に摺動する案内部２４とを第１の部材１１に設け、第１の部材１１と第２の部材１２を相対回転させたときに前記位置決め部材２２と干渉する（当接する）当接部２１を第２の部材１２に設けている。

図３は、本実施の形態における前記位置決め部材２２の一例を示す図である。図３において、位置決め部材２２の側面部に潤滑材の溜まりである環状の溝２５を設けている。また、片端にねじ部２７を設けており、位置決め部材２２を第１の部材１１に埋設する際、ねじ部２７がねじ穴である前記取り付け部２３と螺着する。

以下、上記構成の産業用ロボットの動作について説明する。

産業用ロボットが通常動作を行うときは、図１に示すように、第１の部材１１と第２の部材１２の自由な相対回転動作を可能とすると同時に、位置決め部材２２及び案内部２４に対する防塵効果も併せて発揮できるように、第１の部材１１内に位置決め部材２２を埋設しておく。

一方、原点調整が必要なときは、図２に示すように、位置決め部材２２の側面に設けた所定の突出量を示す突出位置マーカー２６が露出するまで位置決め部材２２を第１の部材１１から案内部２４に沿って突出させる。そして、位置決め部材２２が突出しても、ねじ部２７の一部が前記取り付け部２３と螺着するよう前記突出位置マーカー２６が設けられている。これにより、作業者に対して必要以上に位置決め部材２２を突出させないように注意を促して必要以上に突出されること防ぐことができ、従って、位置決め部材２２の案内部２４からの滑落などによる位置決め部材２２の精度劣化及び破損を未然に防止することができる。なお、位置決め部材２２が案内部２４から滑落しない範囲で、突出位置マーカー２６を複数設けるようにしてもよい。そして、環状の溝部である前記した潤滑材の溜まり溝２５は突出位置マーカー２６としても機能することもできることから、潤滑材溜まり溝２５と突出位置マーカー２６とを個別に設けず、一つの突出位置マーカー２６（潤滑材の溜まり溝２５）としてもよい。ただし、図４に示すように、潤滑材の溜まり溝２５と突出位置マーカー２６とを個別に設けるようにしても良い。また、潤滑材溜まり溝２５を、位置決め部材２２の側面で、図３に示すような環状ではなく、図５に示すような、ねじの締め付け方向に沿った略直線状のものとした場合には、溜まり溝２５とは別に、環状の突出位置マーカー２６を設けるようにしてもよい。

原点調整を行う次のステップとして、位置決め部材２２が突出した状態で第１の部材１１と第２の部材１２を相対回転させることにより、位置決め部材２２と当接部２１とを干渉させる。

ここで、位置決め部材２２と当接部２１との干渉の判断の仕方について説明する。第１の部材１１と第２の部材１２を相対回転させる駆動用モータの電流により生成したトルクを監視することで干渉を判断するようにしてもよく、このようにすることで安定した判断を行うことができる。このように、スイッチ等の信号発生装置を設けることなく干渉の判断ができるので、原点調整のために特別な信号線を必要としないことから、ロボット機内のケーブルの増加や変更等を必要をしないといった利点もある。

なお、上記のようなトルク監視による方法は行わず、産業用ロボットを操作する作業者の感覚や目視により干渉を判断しても構わない。

原点調整を行う次のステップとして、機械的原点位置にて位置決め部材２２と当接部２１を干渉させた位置で機械的原点を登録し、原点調整が完了する。なお、この登録は、例えば、産業用ロボットを構成しておりロボットの制御を行うロボット制御装置等により実行されるものである。

ここで、機械的原点位置と干渉位置とが異なる場合においては、原点調整が必要となる前に予めそれらの位置（角度）の差分を計測しておき、原点調整を行う際、干渉位置と前記既知の差分とにより機械的原点位置を算出して原点位置とし、これを登録することで原点調整が完了する。なお、この算出および登録は、例えば、前記したロボット制御装置により実行される。

原点調整が完了した後、位置決め部材２２を第１の部材１１に埋設する。このとき、位置決め部材２２が案内部２４を摺動し、側面に設けた潤滑材の止まり溝２５に貯蔵されている潤滑材により、位置決め部材２２の側面と案内部２４を潤滑する効果がある。これにより、磨耗による位置決め部材２２の側面と案内部２４の精度劣化を防止し、長期的に安定した原点調整が可能となる。

また、上記したように、位置決め部材２２を第１の部材１１に埋設する構成とし、さらに、位置決め部材２２が突出してもねじ部２７の一部が前記取り付け部２３と螺着するよう突出位置マーカー２６が設けられているので、位置決め部材２２が取り付け部２３から取り除かれることもなく、従って、１つの位置決め部材２２に対して１つの取り付け部２３の関係が保たれ、ある取り付け部２３に他の位置決め部材２２が取り付けられることがないので、位置決め部材２２の個体差の影響による原点調整のズレを防いで安定した原点調整ができるものである。

（実施の形態２）
図６、図７は、本発明の実施の形態２における産業用ロボットの原点調整装置部分を示す図である。図６、図７において、図１及び図２と同じ構成につては同じ符号を用いて、その説明を省略する。

本実施の形態では、実施の形態１における第２の部材１２に設けた当接部２１の代わりに、第１の部材に設けた位置決め部材２２と位置決め部材２２が突出可能に摺動する案内部２４とを第２の部材にも設けたものであり、この構成によって実施の形態１と同等の機能を有する原点調整が実現できる。

実施の形態１では、当接部２１が外部に露出することになり、高精度な原点調整を行うためには、当接部２１は経年劣化等を生じさせないために本箇所の防塵が必要となるが、本実施の形態では、この当接部２１が無く、図６に示すように、ロボットが通常動作を行うときには位置決め部材２２及び案内部２４が埋もれた状態となっており、完全な防塵構造を取れることから、当接部２１が外部に常時露出しているものに比べて更に長期的に安定した原点調整が実現できる。

本発明の産業用ロボットは、簡単な構成で、かつ高精度に原点調整ができるので、特に製造ライン等で用いられる製造用の産業用ロボットに有用である。

本発明の実施の形態１における通常動作時の産業用ロボットの原点調整装置部分をしめす説明図本発明の実施の形態１における原点調整時の産業用ロボットの原点調整装置部分を示す説明図本発明の実施の形態１における位置決め部材を示す図本発明の実施の形態１における位置決め部材を示す図本発明の実施の形態１における位置決め部材を示す図本発明の実施の形態２における通常動作時の産業用ロボットの原点調整装置部分をしめす説明図本発明の実施の形態２における原点調整時の産業用ロボットの原点調整装置部分を示す説明図従来の産業用ロボットの原点調整装置を示す図従来の他の産業用ロボットの原点調整装置を示す図

符号の説明

１１第１の部材
１２第２の部材
１３段落
１４スイッチ手段
１５スイッチ保持具
１６直動式軸受
１７摺動桿
２１当接面
２２位置決め部材
２３位置決め部材取り付け部
２４案内部
２５潤滑材の溜まり溝
２６突出位置マーカー
２７位置決め部材ねじ部

Claims

産業用ロボットの関節部分の相対回転する第１の部材と第２の部材を有し、位置決め部材を埋設する取り付け部と前記位置決め部材が突出可能に摺動する案内部を第１の部材に設け、前記２つの部材を相対回転させたとき前記位置決め部材と干渉する当接部を第２の部材に設け、前記位置決め部材は、側面部に、潤滑材の溜まり溝を設けた産業用ロボット。
産業用ロボットの関節部分の相対回転する第１の部材と第２の部材を有し、位置決め部材を埋設する取り付け部と前記位置決め部材が突出可能に摺動する案内部を第１の部材に設け、前記２つの部材を相対回転させたとき前記位置決め部材と干渉する当接部を第２の部材に設け、前記位置決め部材は、側面部に、所定の突出量を示すマーカーを設けた産業用ロボット。
産業用ロボットの関節部分の相対回転する第１の部材と第２の部材を有し、前記相対回転する第１の部材と第２の部材の双方に位置決め部材を埋設する取り付け部と前記位置決め部材が突出可能に摺動する案内部を設け、前記第１の部材と第２の部材を相対回転させたとき２つの位置決め部材が干渉する位置に各位置決め部材を配置し、前記位置決め部材は、側面部に、潤滑材の溜まり溝を設けた産業用ロボット。
産業用ロボットの関節部分の相対回転する第１の部材と第２の部材を有し、前記相対回転する第１の部材と第２の部材の双方に位置決め部材を埋設する取り付け部と前記位置決め部材が突出可能に摺動する案内部を設け、前記第１の部材と第２の部材を相対回転させたとき２つの位置決め部材が干渉する位置に各位置決め部材を配置し、前記位置決め部材は、側面部に、所定の突出量を示すマーカーを設けた産業用ロボット。
位置決め部材に設けられたマーカーは、環状の溝部からなる請求項２または４に記載の産業用ロボット。
位置決め部材にマーカーとして設けられた環状の溝部は、潤滑材の溜まり溝でもある請求項５記載の産業用ロボット。
位置決め部材に設けられたマーカーとは別に、前記位置決め部材に潤滑材の溜まり溝を設けた請求項２または４に記載の産業用ロボット。
産業用ロボットが通常動作を行うときは位置決め部材を第１の部材から突出しない位置で保持し、原点調整を行うときのみ前記位置決め部材を突出させる請求項１から７のいずれか１項に記載の産業用ロボット。
産業用ロボットの機械的原点位置で位置決め部材を干渉させる請求項１から８のいずれか１項に記載の産業用ロボット。
産業用ロボットの機械的原点位置よりあらかじめ決められた既知の角度変位した位置で位置決め部材を干渉させ、前記既知の角度変位と前記位置決め部材の干渉位置を用いて前記機械的原点位置を算出する算出手段を設けた請求項１から８のいずれか１項に記載の産業用ロボット。
第１の部材と第２の部材を相対回転させる駆動用モータの電流に基づくトルクを監視して位置決め部材の干渉を判断する請求項１から１０のいずれか１項に記載の産業用ロボット。