JP2007069275A - タッチセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 産業用ロボットによる溶接作業、組立作業等の処理スピードを上げた場合でも、タッチピンが破損、損傷するような不具合を解消できるようにする。
【解決手段】 可動アームによりタッチピン２０がボディ３００に向けて移動する移動速度をＶとし、タッチピン２０がボディ３００に接触したときに制御装置４０がタッチピン２０の接触位置を演算するまでにかかる時間をＴとする。また、タッチピン２０がボディ３００に対して非接触の状態にあるときのコイルスプリング５０の軸長をＬ１とし、タッチピン２０がボディ３００に押し付けられてコイルスプリング５０が弾性変形したときのコイルスプリング５０の最小の軸長をＬ２としたときに、コイルスプリング５０の変形量（Ｌ１−Ｌ２）を、Ｖ×Ｔとほぼ等しいか、または大きくなるように設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、産業用ロボットの可動アームに装着されるタッチセンサに関するものである。

従来、自動車等の製造ラインにおいては、製造の効率化を図るために各種様々な産業用ロボットを用いて自動車部品の溶接、組み立て等を行っている。一般に、このような産業用ロボットには、タッチセンサ等の各種センサ類が装着されており、例えば自動車のボディに自動車部品を溶接する際には、産業用ロボットの可動アーム先端に設けられた前記タッチセンサを用いて予めボディへの自動車部品の溶接位置を算出しておき、この算出した溶接位置に自動車部品を自動で溶接するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

そこで、この種の従来技術によるタッチセンサが装着された産業用ロボットについて、図３および図４を参照して説明する。図３に示すように、産業用ロボット１００は、基台１０１と、基台１０１に回動可能に設けられたロボット本体１０２と、ロボット本体１０２に設けられた可動アーム１０３とを備えている。そして、可動アーム１０３は、ロボット本体１０２に回動可能に設けられた第１アーム１０３Ａと、第１アーム１０３Ａに回動可能に設けられた第２アーム１０３Ｂと、第２アーム１０３Ｂに回動可能に設けられた第３アーム１０３Ｃとを有し、第３アーム１０３Ｃの先端側にはタッチセンサ２００が装着されている。

また、図４に示すように、タッチセンサ２００は、ガイド孔（図示せず）を有するガイド筒２０１と、ガイド筒２０１のガイド孔に伸縮自在に設けられたタッチピン２０２とを有している。そして、例えば被測定物である自動車のボディ（ルーフ）３００に形成された凹溝３００Ａに自動車部品（図示せず）を溶接するときには、以下の手順によって溶接が行われる。

まず、可動アーム１０３を作動させることにより、タッチセンサ２００を凹溝３００Ａの上方まで移動させ、そこからタッチセンサ２００を下向きに降ろし、タッチピン２０２を凹溝３００Ａに接触させる。この結果、凹溝３００Ａに対するタッチピン２０２の接触位置がタッチセンサ２００により検出され、このタッチセンサ２００の検出信号が制御装置（図示せず）に出力される。制御装置は、前記検出信号に基づいて凹溝３００Ａに対するタッチピン２０２の接触位置を演算する。演算が終了すると同時にタッチセンサ２００は可動アーム１０３により上昇する。そして、次に可動アーム１０３の第３アーム１０３Ｃに装着された溶接具（図示せず）を前記制御装置で演算された接触位置まで移動させ、この溶接具により自動車部品を凹溝３００Ａに溶接するようにする。
特開２００１−２２５２８８号公報（段落００２３〜００２５、図５）

ところで、前記した従来技術では、タッチピン２０２がボディ３００の凹溝３００Ａに接触してからタッチセンサ２００がＯＮするまで、即ちタッチピン２０２が凹溝３００Ａに接触してから制御装置がタッチピン２０２の接触位置を演算するまでにタイムラグがあるため、このタイムラグの間、タッチピン２０２には凹溝３００Ａからの押付反力Ｆが加えられ続けることになる。

このため、産業用ロボット１００による溶接作業をより迅速に行うために、溶接作業の処理スピードを上げようとすると、後記のような問題が生じる。即ち、この産業用ロボット１００において、溶接作業の処理スピードを上げるために可動アーム１０３と一体となったタッチセンサ２００の動きを速くすると、タッチピン２０２が凹溝３００Ａに接触したときに、タッチピン２０２に加えられる凹溝３００Ａからの押付反力Ｆが過大になり、タッチピン２０２が損傷したり、場合によってはタッチピン２０２が破損する虞れがあるという問題がある。

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、産業用ロボットによる溶接作業、組立作業等を迅速に行うために、このような作業の処理スピードを上げた場合でも、タッチピンが破損、損傷するような不具合を解消できるようにしたタッチセンサを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のタッチセンサは、産業用ロボットの可動アーム先端の位置検出に用いるタッチセンサであって、ガイド筒と、基端側が前記ガイド筒内に摺動可能に設けられ、先端側がガイド筒から外部に突出したタッチピンとを備え、前記ガイド筒内には、前記タッチピンが被測定物に接触したときに前記被測定物から前記タッチピンに加えられる押付反力を受け止めて吸収する弾性部材を設け、前記弾性部材は前記可動アームの前記被測定物に対する移動速度に前記産業用ロボットの制御装置が当該制御装置に入力される検出信号の処理に要する時間を乗じた計算結果である長さ分だけ少なくとも弾性変形することを特徴としている。

このような構成によれば、可動アームと一体に動くタッチセンサの速度を上昇させた場合でも、タッチピンが被測定物に接触したときには、ガイド部材のガイド孔内に設けられた弾性部材が、被測定物に向けて移動するタッチピンの移動速度と、タッチピンが被測定物に接触したときに制御装置が接触位置を演算するのにかかる時間とを乗じた計算結果である長さ分だけ弾性変形させることができる。このため、弾性部材によりタッチピンに加えられる被測定物からの押付反力を確実に吸収でき、タッチピンが破損、損傷する不具合を解消することができる。

本発明によれば、産業用ロボットによる溶接作業、組立作業等の各種作業をより迅速に行うために産業用ロボットの可動アームの動きを速めた場合でも、タッチピンが破損、損傷するような事態を防止することができる。

次に、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施の形態に係るタッチセンサの縦断面図であり、図２は図１中のタッチセンサのタッチピンが自動車のボディに設けられた凹溝に接触してコイルスプリングが弾性変形した状態を示す縦断面図である。

本実施の形態に係るタッチセンサ１は、前記従来技術で述べたタッチセンサ２００と同様に産業用ロボットの可動アームを構成する第３アームの先端側に装着されている。そして、このタッチセンサ１は、図１および図２に示すように、ガイド筒１０、タッチピン２０、制御装置４０および弾性部材であるコイルスプリング５０によって概ね構成されている。

ガイド筒１０は、内周側がガイド孔１１Ａとなった円筒部１１と、円筒部１１の一端側（図２中の上端側）を閉塞する円板状の一側蓋部１２と、円筒部１１の他端側（図２中の下端側）を閉塞する段付き筒状の他側蓋部１３とを備えている。そして、一側蓋部１２には、例えば誘導型近接スイッチまたはリミットスイッチ等のスイッチが内蔵され、このスイッチは、タッチピン２０がボディ３００等の被測定物に接触してタッチピン２０が移動したときに、検出信号を後記する制御装置４０に出力するようになっている。

タッチピン２０は、その基端側がばね受け筒部２０Ａとなってガイド筒１０の円筒部１１内に軸方向で摺動可能に設けられている。また、タッチピン２０の先端側は円柱部２０Ｂとなってガイド筒１０から外部に突出している。なお、このタッチピン２０の円柱部２０Ｂは、その外径が小さい程、検出感度が高くなる一方破損し易くなるものである。

制御装置４０は、ガイド筒１０の一側蓋部１２に内蔵された前記スイッチから入力される検出信号に基づいて、ボディ３００の凹溝３００Ａに対するタッチピン２０の接触位置を演算するものである。

コイルスプリング５０はガイド筒１０の一側蓋部１２とタッチピン２０のばね受け筒部２０Ａとの間に弾性変形可能に設けられている。そして、このコイルスプリング５０は、タッチピン２０がボディ３００に接触した（押し付けられた）ときに弾性変形し、これによりボディ３００の凹溝３００Ａからタッチピン２０に加えられる押付反力を受け止めて吸収するものである。

ここで、可動アームによりタッチピン２０が被測定物であるボディ３００に向けて移動する移動速度をＶとし、タッチピン２０がボディ３００に接触したときに制御装置４０が前記スイッチを介して接触位置を演算するまでにかかる時間をＴとする。また、タッチピン２０が図１に示すようにボディ３００に対して非接触の状態にあるときのコイルスプリング５０の軸長をＬ１とし、タッチピン２０が図２に示すようにボディ３００に押し付けられてコイルスプリング５０が弾性変形したときのコイルスプリング５０の最小の軸長をＬ２としたときに、コイルスプリング５０の変形量（Ｌ１−Ｌ２）は、Ｖ×Ｔとほぼ等しいか大きく（（Ｌ１−Ｌ２）≧Ｖ×Ｔ）なるように設定されている。

このように構成される本実施の形態に係るタッチセンサ１によれば、可動アームと一体となって動くタッチセンサ１の移動速度を上昇させた場合でも、タッチピン２０が被測定物に接触したときには、ガイド筒１０のガイド孔１１Ａ内に設けられたコイルスプリング５０の変形量が（Ｌ１−Ｌ２）≧Ｖ×Ｔとなるように設定されているため、コイルスプリング５０によりタッチピン２０に加えられるボディ３００の凹溝３００Ａからの押付反力Ｆを確実に吸収でき、タッチピン２０が破損、損傷する不具合を解消することができる。従って、産業用ロボットによる溶接作業、組立作業等の各種作業をより迅速に行うことができ、自動車等の生産効率を高めることができる。

なお、本実施の形態では、弾性部材としてコイルスプリングを用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばゴム等の他の弾性部材を用いてもよい。

本発明の実施の形態に係るタッチセンサを示す縦断面図である。 図１中のタッチピンがボディに接触して押し付けられた状態を示す縦断面図である。 従来技術による産業用ロボットとボディを示す斜視図である。 図３中のタッチピンがボディに接触して押し付けられた状態を示す外観図である。

符号の説明

１ タッチセンサ
１０ ガイド筒
１１Ａ ガイド孔
２０ タッチピン
４０ 制御装置
５０ コイルスプリング（弾性部材）
１００ 産業用ロボット
１０３ 可動アーム
３００ ボディ（被測定物）

Claims (1)

1. 産業用ロボットの可動アーム先端の位置検出に用いるタッチセンサであって、
   ガイド筒と、基端側が前記ガイド筒内に摺動可能に設けられ、先端側がガイド筒から外部に突出したタッチピンとを備え、
   前記ガイド筒内には、前記タッチピンが被測定物に接触したときに前記被測定物から前記タッチピンに加えられる押付反力を受け止めて吸収する弾性部材を設け、
   前記弾性部材は前記可動アームの前記被測定物に対する移動速度に前記産業用ロボットの制御装置が当該制御装置に入力される検出信号の処理に要する時間を乗じた計算結果である長さ分だけ少なくとも弾性変形することを特徴とするタッチセンサ。

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