JP2011218523A - 産業用ロボットのアームの基準位置決め方法、及び産業用ロボット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ツール取付回転アーム160の所定位置に設けられた取付部170に揺動アーム150側に向けて光ビームLBが出射されるように発光装置320を取り付け、発光装置320から光ビームLBを出射させ、取付部170に対向する揺動アーム150の所定位置に設けられ、発光装置320からの光ビームLBを受光する受光部410の許容範囲に発光装置320からの光ビームLBが照射されるように揺動アーム150とツール取付回転アーム160とを位置決めすることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
また、故障などによりアームを駆動するモータや、そのモータの駆動力をアームに伝達する動力伝達機構などをロボットから取り外し、新しいモータや、動力伝達機構を組み付ける場合などに、駆動モータ又は動力伝達機構などを交換すると、アーム同士の位置関係、アームとモータ又は動力伝達機構との位置関係がずれる恐れがある。このため、モータや動力伝達機構などの交換後に、従前のプログラムに従って、従前のような動作を行わせるには、アームなどの位置を基準位置に位置決めする作業が必要となる。
図10に、従来の産業用ロボットのアームの位置決め方法を説明するための図を示す。図10(a)は産業用ロボットの要部の平面図、図10(b)は正常な調整状態のときの産業用ロボットの要部の側面図、図10(c)は誤調整時の産業用ロボットの要部の側面図を示す。
水準器などを用いてツール取付回転アームの基準位置を位置決めする方法では、まず、図10(a)、図10(b)に示すように、揺動アーム611に水準器613を搭載し、作業者が水準器613を目視しながら、揺動アーム611が水平となるように揺動アーム611を、その動作軸(3軸)A11を中心に回転させて、揺動アーム611の位置を調整する。なお、揺動アーム611の動作軸(3軸)A11は、揺動アーム611の回転中心であり、例えば、産業用ロボットの設置面に対して平行な方向に延長する軸である。
本実施例の産業用ロボット100は、いわゆる、6軸多関節型溶接ロボットであり、図3に示すように、設置面に固定されるロボットベース110と、ロボットベース110上で第1軸A1を中心に回転する旋回フレーム120と、旋回フレーム120に接続され、第2軸A2を中心に回転する下腕130と、下腕130に接続され、第3軸A3を中心に回転する上腕131から構成されている。
ロボットベース110は、例えば、作業場所の床面などの所定の設置面に固定されている。ロボットベース110には、旋回フレーム120が第1軸A1を中心に回転駆動するように取り付けられている。第1軸A1は、設置面に対して直交する方向に延長する軸である。旋回フレーム120は、下腕130を第2軸A2に沿って回転駆動できるようにロボットベース110上に設けられている。
上腕131は、下腕130に接続され、第3軸A3を中心に回転するショルダ140と、ショルダ140に接続され、第4軸A4を中心に回転する揺動アーム(5軸アーム)150と、揺動アーム150に接続され、第5軸A5を中心に回転するツール取付回転アーム(エンドアーム)160と、ツール取付回転アーム160に取付られ、第6軸A6を中心に回転するツール取付部170とから構成されている。
旋回フレーム120は、図4に示すように第1駆動部210に接続されており、第1駆動部210により第1軸A1を中心に回転駆動する。第1駆動部210は、モータ211、動力伝達機構212、エンコーダ213などを含む。モータ211は、ロボットコントローラ270に接続されており、ロボットコントローラ270から供給される駆動信号により回転する。
なお、第2駆動部220、第3駆動部230、第4駆動部240、第5駆動部250、第6駆動部260は、モータ211、動力伝達機構212などの構造が相違するものの駆動原理的には、第1駆動部210と略同じ構成であるのでその説明は省略する。
第5駆動部250は、図5に示すように、モータ211、動力伝達機構212、エンコーダ213から構成されている。モータ211、動力伝達機構212、エンコーダ213は、揺動アーム150に内蔵されている。モータ211は、ロボットコントローラ270から供給される駆動信号により回転軸S1を中心に矢印A方向に回転する。
ツール取付回転アーム160を基準位置に位置決めするときには、ツール取付部170に、図3に示すツール180に替えて、図1(a)〜(c)に示すように取付部材310を取り付ける。取付部材310は、取付部材本体311、つば部312を含む構成とされている。
発光装置320は、光ビームの出射方向が揺動アーム150側の方向となるように取付部材310を介してツール取付部170に取り付けられる。また、このとき、発光装置320は、取付部材310を介してツール取付部170に取り付けられて、光ビームの光軸が第6軸A6と略一致するようになる。
図2に示すように、揺動アーム150は、ショルダ140側にケーブル190を挿通するケーブル挿通部150aを備えており、このケーブル挿通部150aは、ショルダ140とは別部品で構成され、ショルダ140に対して回転自在な構成とされている。ケーブル挿通部150aには、隔壁153により隔てられた貫通穴151、152が設けられている。ケーブル挿通部150aには、隔壁153により隔てられた貫通穴151、152が設けられている。貫通穴151、152は、揺動アーム150を第4軸A4方向に貫通する穴であり、例えば、図3に示すように、ツール取付部170に取り付けられるツール180に接続されるケーブル190を貫通させるものである。また、隔壁153は、図2(a)に示すように、第4軸A4上を通るように形成されており、貫通穴151と貫通穴152とを隔てている。
受光部410は、例えば、図2(b)に示すように、光ビームLBの入射方向、すなわち、ツール取付回転アーム160側に向けて開口され、底面に向けて尖った楔形状となる穴から構成されている。なお、受光部410は、穴の底となる最底面が第4軸A4を通るように形成されて、最底面から開口方向に角度θとなるように形成されている。受光部410をこのように底面が尖った形状とすることにより、光ビームLBを位置決めすべき位置を認識しやすくなる。なお、角度θは、略120度程度に設定されることが好ましい。θを120度にすることで、光ビームLBが底面に合致したかどうかを目視で確認しやすくなる。
本実施例のツール取付回転アーム160の基準位置決め方法を用いた作業は、産業用ロボット100を新たに製造する時、あるいは作業場所に産業用ロボット100を設置する時、産業用ロボット100の修理、部品交換などのメンテナンス時などに行われる。
ツール取付回転アーム160の基準位置決め方法を用いた作業を行うときには、前準備として、まず、作業者は、ツール取付部170に取り付けられた図3に示すツール180を取り外し、図6(a)に示すように、発光装置320を取付部材310に装着し、発光装置320が装着された取付部材310をツール取付部170に取り付ける。そして、取付部材310に取り付けた発光装置320から光ビームLBを出射させる。
発光装置320から光ビームLBが出射された状態で、作業者は、操作部280を操作して、ツール取付回転アーム160を、図6(b)に示すように第5軸A5を中心に徐々に矢印X2方向に回転させ、発光装置320から出射された光ビームLBが受光部410の中央に照射させる。これにより、ツール取付回転アーム160は、揺動アーム150に対して基準位置に位置決めされた状態となる。次に、作業者は、ツール取付回転アーム160が揺動アーム150に対して基準位置に位置決めされた状態で、リセット操作を行う。
作業者は、リセット操作が終了すると、ツール取付部170から取付部材310を取り外す。これにより、ツール取付回転アーム160の位置決め作業は終了する。
例えば、図7(a)に示すように、ツール取付回転アーム710に対して回転軸A21を中心に回転するツール取付回転アーム710を、ツール取付回転アーム710の回転中心である第5軸A21から距離r1の位置で揺動アーム720に対して位置決めするものとする。ここで、距離r1は、例えば、50mm程度とする。ここで、図7(a)に示すようにずれている距離εを0.5mmとすると、回転軸A21の調整角度xは、
x=ε/r1=0.5/50=0.01〔rad〕
となる。
よって、光ビームLBが受光部410からずれている距離εを、図7(a)と同様に、0.5mmとすると、第5軸A5の調整角度xは、
x=ε/r2=0.5/400=0.00125〔rad〕
となる。
このように、本実施例の産業用ロボット100によれば、第5軸A5から受光部410までの距離r2を大きくとることができるため、調整精度を向上させることが可能となる。
ロボットコントローラ270を用いて自動的にツール取付回転アーム160を基準となる位置に位置決めする場合には、図1、図2に示す受光部410に、図8に示すようにフォトセンサ510を設置した構成とする。フォトセンサ510は、発光装置320からの光ビームLBを受光して、検出信号を出力するデバイスである。
ロボットコントローラ270を用いて自動的にツール取付回転アーム160を基準となる位置に位置決めする作業は、例えば、産業用ロボット100の導入時、あるいは、メンテナンス時に行われ、作業者は、前準備として、まず、ツール取付部170に取り付けられたツール180を取り外し、発光装置320を取付部材310に装着し、発光装置320が装着された取付部材310をツール取付部170に取り付ける。そして、取付部材310に取り付けた発光装置320から光ビームLBを出射させる。
次に、作業者は、操作部280を操作して、ツール取付回転アーム160の位置決め動作の開始をロボットコントローラ270に指示する。ロボットコントローラ270は、操作部280よりツール取付回転アーム160の位置決め動作の開始が指示されると、図9のステップS1−1に示すように第5駆動部250のモータ211を駆動し、ツール取付回転アーム160を、第5軸A5を中心として揺動させる。
ロボットコントローラ270は、第5駆動部250のエンコーダ213から供給されるパルスのカウント値が「0」にリセットされると、ツール取付回転アーム160の揺動を停止させて、ツール取付回転アーム160の自動位置決め動作を終了する。作業者は、ツール取付回転アーム160の自動位置決め動作が終了すると、ツール取付部170から取付部材310を取り外す。
110 ロボットベース
120 旋回フレーム
130 下腕
131 上腕
140 ショルダ
150 揺動アーム
160 ツール取付回転アーム
170 ツール取付部
180 ツール
211 モータ
212 動力伝達機構
213 エンコーダ
250 第5駆動部
270 ロボットコントローラ
280 操作部
310 取付部材
320 発光装置
410 受光部
A4 第4軸
A5 第5軸
A6 第6軸
Claims (5)
- 揺動アームと、前記揺動アームに回転軸を介して取り付けられるツール取付回転アームとを基準位置に位置決めする産業用ロボットのアームの基準位置決め方法であって、
前記ツール取付回転アームの所定位置に設けられた取付部に、前記揺動アーム側に向けて発光装置の光ビームが出射されるように当該発光装置を取り付ける第1ステップと、
前記取付部に取り付けられた当該発光装置から当該光ビームを出射させる第2ステップと、
前記取付部に対向する前記揺動アームの所定位置に設けられ、前記取付部に取り付けられた前記発光装置からの前記光ビームを受光する受光部の予め設定された許容範囲に、前記取付部に取り付けられた前記発光装置からの前記光ビームが照射されるように、前記揺動アームと前記ツール取付回転アームとを位置決めする第3ステップとを含むことを特徴とする産業用ロボットのアームの基準位置決め方法。 - 前記受光部は、前記光ビームの入射方向に向けて開口され、底面に向けて尖った形状とされた穴から構成されていることを特徴とする請求項1に記載された産業用ロボットのアームの基準位置決め方法。
- 前記揺動アームは、前記回転軸に直交する第1動作軸を中心に回転し、
前記取付部は、前記ツール取付回転アームに設けられ、前記第1動作軸と平行であり、かつ、前記回転軸上で前記第1動作軸と交差する第2動作軸を中心に回転し、ツールが取り付けられるツール取付部であり、
前記発光装置は、取付部材を介して前記ツール取付部に取り付けられ、前記光ビームを前記第2動作軸上、前記揺動アーム側に向けて出射し、
前記受光部は、前記揺動アームの前記第1動作軸上、前記ツール取付回転アーム側に向けて設けられることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された産業用ロボットのアームの基準位置決め方法。 - 前記揺動アームは、前記第1動作軸方向に貫通しており、前記第1動作軸上を通る隔壁により隔てられ、前記ツールに接続されるケーブルが貫通する少なくとも一つの貫通穴を含む複数の貫通穴を備え、
前記受光部は、前記隔壁の前記ツール取付回転アーム側の端面の前記第1動作軸上に設けられることを特徴とする請求項3に記載された産業用ロボットのアームの基準位置決め方法。 - 揺動アームと、前記揺動アームに回転軸を介して取り付けられるツール取付回転アームとを含む産業用ロボットであって、
前記ツール取付回転アームのツール取付部の位置に設けられ、前記揺動アーム側に向けて発光装置の光ビームが出射されるように当該発光装置を取り付ける取付部と、
前記ツール取付回転アームの前記取付部に対向する前記揺動アームの所定位置に設けられ、前記取付部に取り付けられた前記発光装置からの前記光ビームを受光する受光部とを備え、
前記取付部に取り付けられた前記発光装置からの前記光ビームが前記受光部の予め設定された許容範囲を照射したときに基準位置に位置決めされることを特徴とする産業用ロボット。
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