JP2661735B2

JP2661735B2 - 産業用ロボット用原点調整装置

Info

Publication number: JP2661735B2
Application number: JP32911688A
Authority: JP
Inventors: 信利鳥居; 保雄内藤; 和久大塚; 邦生上田
Original assignee: FUANATSUKU KK
Current assignee: FUANATSUKU KK
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JPH02180580A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、産業用関節型ロボットにおける各関節の原
点位置を調整、設定する原点調整装置に関し、特に、狭
小なロボット使用現場においても簡便に各関節における
相対回転性の２部材間の原点を調整、設定可能な産業用
ロボット用原点調整装置に関する。

〔従来の技術〕

産業用ロボットは、ロボット旋回胴、ロボット腕、ロ
ボット手首等の動作部及びそれら動作部の駆動源となる
モータ等を有したロボット機体と、そのロボット機体の
各動作部の動作制御を行うロボット制御装置とから成
り、ロボット手首の先端に装着されたエンドエフェクタ
により、ワークを把持して個々の位置間を搬送したり、
あるいはワークに一定の作業、例えば、組立作業を施す
等のロボット作業を遂行する。従って、ロボット機体の
各動作部が精度の高いロボット動作を遂行するために
は、ロボット制御装置とロボット機体の各動作部との間
に一定の整合関係が確立されていなければならない。こ
のために、ロボット動作部に原点位置が設けられ、各動
作部が原点位置に位置したとき、ロボット制御装置側に
その原点位置が設定されることにより、ロボット制御装
置の指令に従って所望のロボット動作をロボット機体の
動作部が高精度に遂行するようにしている。このような
ロボット機体側とロボット制御装置側との整合を図るた
めに、ロボット機体の各動作部の原点調整、設定を行う
基準位置設定作業は、一般にロボット製造工程の最終段
における出荷過程で特定の治具を用いて遂行されること
は周知であり、例えば、本出願人に係る特願昭58−1277
34号に基づく、米国特許第4,702,665号公報に開示され
ている。

然しながら、上記の特定治具を使用した原点位置の調
整、設定または基準位置設定は、ロボットが各使用現場
で実用段階に入ってから、例えば、ロボット機体の各動
作部の何れかの駆動モータが故障により交換された場合
等に簡便に使用し得るとは限らない。即ち、産業用ロボ
ットの使用現場は極めて狭小である場合やロボットの周
囲の設備類、機械類等との干渉回避のために各ロボット
動作部の動作範囲が制限を受けている場合等にはロボッ
ト機体の動作部に基準位置設定用の姿勢を取らせること
が困難となり、従って、基準位置設定が不可能になる。

他方、このような特性治具を使用するロボットの基準
位置設定方法に代えて、第２図に図示の如く、産業用関
節型ロボットの関節における相対回転性の２部材２、４
間における一方の部材２に固定金具６を使用してダイヤ
ルゲージ８を装着し、他方の部材４の対応隣接部におけ
る原点対応位置に回転方向に垂直なＶ溝形状の凹所4aを
形成し、両部材２、４の相対回転の過程で、ダイヤルゲ
ージ８のプランジャ桿8aの先端が上記凹所4aに落ち込ん
でダイヤルゲージ８の目盛りの読みがピーク値を指示し
た位置を原点位置として原点の調整、設定、つまり、キ
ャリブレーションを遂行するようにした簡単な原点調整
機構も提供されている。その他、上記両相対回転性部材
２、４に予め原点位置を示すマークを夫々記入してお
き、両者の一致により、原点の調整、設定を行う方法、
或いは両部材２、４にエッジ付きのゲージブロックの装
着可能にしておき、原点位置の調整、設定作業時に、当
該ゲージブロックを装着し、ゲージブロックのエッジが
一致する相対回転位置を見出して原点の調整、設定を行
うようにした周知方法もある。

〔発明が解決すべき課題〕

上述した周知の原点調整、設定方法の遂行に用いられ
る装置や治具は主としてダイヤルゲージ８の指示目盛り
を読み取る機械的な原点位置の検出に依存するものであ
り、目視による精度には余り高精度を期待することがで
きない不都合がある。しかも、ダイヤルゲージのプラン
ジャ桿8aは本来的には、その変位方向に垂直な面の変位
成分を検出するのに適するように作られているため、第
２図に示したＶ溝形状の凹所4aの検出には不向きで検出
時にプランジャ8aのガタの影響が原点の調整、設定に悪
影響を及ぼす、即ち、原点調整、設定の精度低下を来す
不具合がある。また、Ｖ溝凹所4aは相対回転性２部材の
相対回転をモータで駆動する過程で、駆動系内のバック
ラッシュにより回転方向が正逆両方向で任意に行うと誤
差が発生してしまう不利がある。

他方、予めマークを施す方法は、使用現場等で徐々に
ロボット機体が汚れて行くときに、当該マークも汚れた
り、或いは剥がれ落ちが生じて原点調整、設定作業が実
行不可能になる事態も生じ易い。依って、本発明の目的
は、上述した従来の方法及びそれに使用される装置、治
具に依っては充分な精度を得ることが困難であることに
鑑み、原点調整、設定精度の向上とロボット制御装置側
に自動的に各ロボット動作部の原点位置を設定可能であ
り、しかも、産業用ロボットの使用現場が狭小であった
り、周辺に種々の機器類等が存在することから動作自由
度に制限が有るような環境下でも用いることが可能な産
業用ロボット用原点調整装置を提供せんとするものであ
る。

〔解決手段と作用〕

本発明によれば、上述の発明の目的に鑑みて、産業用
ロボットの関節における相対回転する２部材間の原点の
調整、設定を行う産業用ロボット用原点調整装置におい
て、前記相対２部材における第１の部材の周面の原点対
応位置に、段落を形成すると共に前記相対２部材におけ
る第２の部材の原点対応位置に原点調整装置を着脱自在
に固定し、前記原点調整装置は、前記第２の部材の原点
対応位置に固定されスイッチ保持具と、前記スイッチ保
持具に保持された原点検出信号発信用のスイッチ手段
と、前記スイッチ手段のオン・オフ可動子に一端が係合
可能に形成され、前記スイッチ保持具に固定された直動
式軸受の案内により前記第１部材の原点対応位置に形成
された段落内に向けて他端が摺動、突出可能な摺動桿と
から構成され、前記第１、第２の２部材の相対回転に応
じて前記摺動桿の摺動、突出作用に従ってスイッチ手段
から原点検出信号を発信する構成を有した産業用ロボッ
ト用原点調整装置を提供し、関節駆動モータの回転検出
信号と共に原点検出信号をロボット制御装置が受信して
自動的に原点位置を設定するようにしたものであり、し
かも、上記直動式軸受により摺動自在にかつ精密にガタ
なく支持された摺動桿と原点対応位置に形成された段落
との相互作用で相対２部材間に常に、一定方向の回転が
付与されたときだけに原点位置の検出が生じるから、関
節駆動モータによる駆動系内のバックラッシュの影響が
原点の調整、設定に影響する危惧はない。以下、本発明
を添付図面に示す実施例に基づき、更に詳細に説明す
る。

〔実施例〕

第１図は、本発明による産業用ロボットの原点調整装
置がロボットの１つの関節部に装着された状態を示す断
面図である。

同第１図において、産業用関節形ロボットの１つの関
節10には相対的に回転する２部材12、14が有る。この２
部材12、14は通常、一方の部材12に対して他方の部材14
が回転する構成にあり、故に、部材12を固定部材、部材
14を回転部材として以下においては、説明する。

本発明に依ると、関節10の回転部材14には固定部材12
に対向した相対回転周面14aにおける原点対応位置、つ
まり、固定部材12と回転部材14とが予め定めた相対的基
準姿勢にあるときに任意に選択した１位置に直角形状に
切込み形成した段落16が設けられている。上記段落16
は、関節10の回転中心点０に対してラジアル方向に落ち
る立壁面16aとこの立壁面16aに直角な平底面16bとを有
して構成され、しかも、上記立壁面16aの肩部16cは周面
14aに対して直角に成した肩部分として形成され、後述
する摺動桿の端面のエッジと協動して高精度の原点検出
を可能にしている。

他方、固定部材12には、上記相対的基準姿勢における
回転部材14の原点位置に対応して形成された段落16を検
出する位置に原点調整、設定具20が装着されている。即
ち、該原点調整、設定具20は、リミットスイッチから成
る電気信号発生用のスイッチ手段22、同スイッチ手段22
を保持するスイッチ保持具24、該スイッチ手段22の作動
桿22aに一端が係合可能な直動性の摺動桿26、該摺動桿2
6を摺動自在に保持する直動式軸受28、該直動式軸受28
と一緒にスイッチ保持具24を関節10の上記固定部材12に
固定する止めねじ30とを具備して構成されている。上記
原点調整、設定具20のスイッチ保持具24は止めねじ30を
用いて固定部材12に予め形成された取付位置に固定され
る。そして、このスイッチ保持具24の上方部分に保持さ
れたスイッチ手段22の作動桿22aが内部のバネによるば
ね圧を受けてオンまたはオフからなる突出位置に付勢さ
れている。このスイッチ保持具24には上記スイッチ手段
22の作動桿22aの下方に貫通孔24aが形成され、この貫通
孔24aと関節10の固定部材12に形成された受孔12a内とに
上記直動式軸受28のボス部28aが略密嵌状態で挿着され
ている。つまり、直動式軸受28は、固定部材12に対して
もスイッチ保持具24に対しても全くガタの無いように装
着され、止めねじ30で止着されている。そして、該直動
式軸受28により直動桿26が摺動自在に且つ、前記回転部
材14の段落16に対向したとき、該段落16内にスイッチ手
段22の内蔵ばねのバネ圧による付勢力を受けて、また、
自由落下により直線的に摺動、突出するように形成され
ている。

本実施例ては、あたかも自由落下のみにより、段落16内
に落下するように理解されるが、関節10の回転軸が鉛直
方に配置され、従って相対回転性の２部材の回転が水平
面内で生ずるロボット関節の場合にも直動式軸受28の軽
快、且つガタのない直線案内機能により、スイッチ手段
22の内部バネ圧の付勢力により直動桿26は、回転部材14
の段落16が対向位置に達すると、当該段落16内に円滑に
直動、突出動作する。ここで、直動桿26は直線棒状体に
形成され、その突出端面側の隅部はエッジ26aを成し、
故に、原点調整、設定の作用過程で回転部材14が固定部
材12に対して矢印Ｐで示した方向に回転が遂行され、回
転部材14の段落16の直角肩16cから直動桿26のエッジ26a
が外れると、同時に直動桿26が直動、突出し、その結
果、直動桿26の他端とスイッチ手段22の接触、係合が離
れ、故に、スイッチ手段22から原点検出信号が発せられ
て、ロボット制御装置（図示なし）に該原点検出信号が
送出されて原点設定のキャリブレーションが達成される
構成に成っている。

さて、上述の構成からなる原点調整、設定具20によれ
ば、直角凹所形状の段落16の立壁面16aが関節10の回転
中心に関するラジアル方向に指向した面として形成され
ているから、この立壁面16aの肩16cから直動桿26のエッ
ジ26aが外れた瞬間に該直動桿26は急激に直動作用を行
い、スイッチ手段22の原点検出作用を促す構成にあるか
ら、図示の矢印Ｐとは逆方向に回転部材14が回転したと
きには、直動桿26の迅速な直線摺動、突出動作は生じな
いのである。つまり、一定方向の回転に応じてのみ原点
調整、設定が行われるから、関節10の回転駆動系におけ
るバックラッシュが原点位置の設定に影響、介入して精
度劣化を来す危惧が完全に回避されるのである。

さて、上述の構成から成る本発明の原点調整、設定装
置は、原点調整、設定具20を関節10の固定部材12側に装
着し、次いで、ロボット制御装置を原点調整、設定モー
ドにして該関節10の回転駆動系を作動させ、同時に駆動
モータから位置検出信号のフィードバックを受信するよ
うにすれば、上記原点調整、設定具20のスイッチ手段22
から回転部材14の原点対応位置に形成された段落16の検
出を介して原点位置を検出した電気信号を受信すると、
その時点が原点であることを設定して原点キャリブレー
ションが完了するのである。

このような原点キャリブレーションは産業用ロボット
の製造工程の時点で使用可能であるばかりでなく、ロボ
ット使用現場に設置されて使用過程に入ってからも、駆
動系の駆動モータの交換等の部品交換後等に一旦、壊れ
た原点位置を回復すべく各関節軸毎にキャリブレーショ
ンを遂行可能にするのである。従って、ロボットを部品
交換のために停止させた後にも速やかに原点調整、設定
のキャリブレーションを完了させてロボットの再稼動を
短時間で回復することができる。

なお、図示の実施例ては、回転部材側に段落を形成
し、固定部材側に原点調節、設定具を装着する構成とし
たが、反対に回転部材側に、原点調節、設定具を装着
し、固定部材側に段落を形成する実施例の態様が望まし
い場合には、そのように構成しても上記実施例と同様の
作用を期待することができる。

〔発明の効果〕以上の説明から明らかなように、本発明によれば、産
業用ロボット、特に、産業用関節型ロボットにおける動
作関節部の原点の調節、設定をロボット制御装置と連動
して、自動的にかつ、各関節軸単位で簡単に設定可能な
原点調整、設定装置が得られ、しかも、狭小なロボット
使用現場や周辺に機器類が配置されることによる制限さ
れた空間環境の下でも簡単に原点の設定を遂行できるの
でロボットの作用を常に最高の機能状態に維持させるこ
とができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による産業用ロボットの原点調整装置
がロボットの１つの関節部に装着された状態を示す断面
図、第２図は従来のロボット原点調整、設定装置の１例
を示した断面図。 10……関節、12……固定部材、14……回転部材、16……
段落、16a……立壁面、16b……平底面、16c……直角肩
部、20……原点調整、設定具、22……スイッチ手段、22
a……作動桿、24……スイッチ保持具、26……摺動桿、2
6a……エッジ、28……直動式軸受。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大塚和久山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地ファナック株式会社商品開発研究所内 (72)発明者上田邦生山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地ファナック株式会社商品開発研究所内 (56)参考文献特開昭63−278787（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−20878（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−183196（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】産業用ロボットの関節における相対回転す
る２部材間の原点の調整、設定を行う産業用ロボット用
原点調整装置において、前記相対２部材における第１の
部材の周面の原点対応位置に、段落を形成すると共に前
記相対２部材における第２の部材の原点対応位置に原点
調整装置を着脱自在に固定し、前記原点調整装置は、前
記第２の部材の原点対応位置に固定されたスイッチ保持
具と、前記スイッチ保持具に保持された原点検出信号発
信用のスイッチ手段と、前記スイッチ手段のオン・オフ
可動子に一端が係合可能に形成され、前記スイッチ保持
具に固定された直動式軸受の案内により前記第１部材の
原点対応位置に形成された段落内に向けて他端が摺動、
突出可能な摺動桿とから構成され、前記第１、第２の２
部材の相対回転に応じて前記摺動桿の摺動、突出作用に
従ってスイッチ手段から原点検出信号を発信する構成を
有したことを特徴とした産業用ロボット用原点調整装
置。
【請求項２】前記第１の部材に形成された段落は、直角
肩部から回転中心に関するラジアル方向に陥落した立壁
面と前記摺動桿の他端が突出、衝接する平底面とを有し
たステップ形凹所から成り、かつ、前記摺動桿は、前記
他端側がエッジ形状の直線棒部材から成り、前記２部材
の一定方向の回転時にのみ原点検出が可能に形成された
特許請求の範囲1.項に記載の産業用ロボット用原点調整
装置。
【請求項３】前記直動式軸受は、前記第２の部材に形成
された受孔に略密嵌、固定されるボス部を有して成るこ
とを特徴とした特許請求の範囲1.項に記載の産業用ロボ
ット用原点調整装置。