JPH0241890A - Fitting structure for encoder of industrial robot - Google Patents

Fitting structure for encoder of industrial robot

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JPH0241890A
JPH0241890A JP19057888A JP19057888A JPH0241890A JP H0241890 A JPH0241890 A JP H0241890A JP 19057888 A JP19057888 A JP 19057888A JP 19057888 A JP19057888 A JP 19057888A JP H0241890 A JPH0241890 A JP H0241890A
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JP
Japan
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encoder
shaft
arm
motor
mounting
Prior art date
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Pending
Application number
JP19057888A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobutoshi Torii
信利 鳥居
Akira Nihei
亮 二瓶
Jun Kikuchi
純 菊地
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/088Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices with position, velocity or acceleration sensors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To fit an encoder with sufficient rigidity and to increase the position detecting accuracy and control stability by fitting an encoder shaft integrally with an arm after adjusting it so as to conform to an arm revolving shaft. CONSTITUTION:An encoder shaft 22 is fitted by adjusting it by centering with an adjusting screw 18 to the encoder shaft fitting part 15 which is rotated integrally with an arm 3. Then, an encoder main body 21 is rigidly fitted in the radial direction to a non-rotation part(robot shaft of rigid body) 8 via an encoder fitting plate 9. Consequently, no distortion stress is generated on an encoder 2 with the rotation of a motor 1 and the position detecting accuracy and control stability of the encoder 2 can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は関節形ロボットのロボットアームに、位置検出
するエンコーダを直接取付ける構造に関〔従来の技術〕 モータにより駆動される関節形ロボットに於いては、回
転角度の位置検出は、モータに取付けられた光学的エン
コーダで行なわれるが、ロボットアームがモータから減
速機構を介して駆動されるタイプにあっては、減速機構
の有するバックラッシュなどにより、エンコーダの示す
回転角度とアームの回転角度とは1対1に対応しない。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a structure in which an encoder for detecting position is directly attached to the robot arm of an articulated robot [Prior Art] In an articulated robot driven by a motor. In this type, the position detection of the rotation angle is performed by an optical encoder attached to the motor, but in the type where the robot arm is driven by the motor via a deceleration mechanism, backlash of the deceleration mechanism etc. , the rotation angle indicated by the encoder and the rotation angle of the arm do not correspond one-to-one.

この問題を解決するために、アームの回転角度を直接検
出するように、タイミングベルト等の伝達手段を介さず
に、エンコーダのシャフトをアームと一体となって回転
するように取り付けている。また、モータがアームを直
接駆動するダイレクトドライブロボットにおいては、そ
の構造上、エンコーダのシャフトがアームと一体となっ
て回転するように位置検出エンコーダが取付けられてい
る。
To solve this problem, the shaft of the encoder is attached so as to rotate together with the arm, without using a transmission means such as a timing belt, so as to directly detect the rotation angle of the arm. Furthermore, in a direct drive robot in which a motor directly drives an arm, due to its structure, a position detection encoder is attached so that the shaft of the encoder rotates together with the arm.

第6図は、従来のエンコーダの取付構造であって、モー
タにより駆動される中空シャフト7にア−ム3が固定し
てあり、回転するアーム3にネジS0で固定されたエン
コーダシャツ!・取付部材15の突出スリーブ16の嵌
入孔11□にエンコーダシャフト22を精密嵌合した上
、ネジS3によって取付部材15とシャフト22とを固
定して、エンコーダシャフト22がアーム3と一体回転
するように取付けである。
FIG. 6 shows a conventional encoder mounting structure, in which an arm 3 is fixed to a hollow shaft 7 driven by a motor, and an encoder shirt is fixed to the rotating arm 3 with a screw S0!・The encoder shaft 22 is precisely fitted into the fitting hole 11□ of the protruding sleeve 16 of the mounting member 15, and the mounting member 15 and shaft 22 are fixed with screws S3 so that the encoder shaft 22 rotates together with the arm 3. It is installed on.

一方、エンコーダ本体21は、非回動の固定シャフト8
にエンコーダ取付板9′を介してネジS+、Szによっ
て取付けである。
On the other hand, the encoder main body 21 has a non-rotating fixed shaft 8.
It is attached via the encoder mounting plate 9' with screws S+ and Sz.

第7図は、エンコーダ取付板9′の平面図であり、該取
付板9′はケーブル類挿通用の径り、の穴を打抜いた円
環形状であって、外周には突出した4個の取付片91’
を有し、取付片91’には半径方向に伸縮性を付与する
だめの2本の切込溝94゜95が平行に、且つ異なる側
縁から切り込んである。
FIG. 7 is a plan view of the encoder mounting plate 9', which has an annular shape with holes punched out for cables to pass through, and has four protruding holes on the outer periphery. Mounting piece 91'
The mounting piece 91' has two cut grooves 94 and 95 cut in parallel and from different side edges to provide elasticity in the radial direction.

取付板9′の本体上のボルト孔93′はエンコーダ本体
21との取付用であり、取付片91′上のボルト孔92
′ はシャフト8との取付用である。
Bolt holes 93' on the main body of the mounting plate 9' are for mounting to the encoder main body 21, and bolt holes 92' on the mounting piece 91' are for mounting to the encoder main body 21.
' is for attachment to the shaft 8.

第6図の如くエンコーダを取付けたものにあっては、取
付板9′が切込溝94 、95を有しているため、エン
コーダシャフト(検出器シャフト)が完全な心出しのさ
れてない状態であっても、シャフトの回転時の偏心作用
は各取付片91′の切込溝94 、95による半径方向
伸縮によって吸収出来る。
In the case where the encoder is mounted as shown in Fig. 6, the mounting plate 9' has cut grooves 94 and 95, so the encoder shaft (detector shaft) is not perfectly centered. Even if the shaft rotates, the eccentric action can be absorbed by the radial expansion and contraction by the cut grooves 94 and 95 of each mounting piece 91'.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

エンコーダ(検出器)シャフト22のモータシャフト、
即ち回転中空シャフト7、に対する心出しは、アーム3
に対する取付部材15の取付精度、取付部材のスリーブ
16の加工精度に依存し、エンコーダシャフトとモータ
シャフトとの完全な中心合せは加工精度上不可能であり
、結局エンコーダシャフト下端をベアリングR2で支承
しているエンコーダ本体21の取付板9′による半径方
向の弾性により、エンコーダシャフトの回転の偏心を吸
収することが必要であった。
a motor shaft of an encoder (detector) shaft 22;
That is, the centering with respect to the rotating hollow shaft 7 is performed by the arm 3
It depends on the mounting precision of the mounting member 15 to the mounting member and the processing precision of the sleeve 16 of the mounting member, and it is impossible to completely center the encoder shaft and the motor shaft due to the processing precision.In the end, the lower end of the encoder shaft is supported by the bearing R2. It was necessary to absorb the rotational eccentricity of the encoder shaft by the radial elasticity of the mounting plate 9' of the encoder body 21.

そして、エンコーダが弾性作用を有する取付板9′で支
承されるため、モータとエンコーダ間の剛性が低下し、
モータが発振を引起こして制御が不安定になる。
Since the encoder is supported by the elastic mounting plate 9', the rigidity between the motor and the encoder is reduced.
The motor causes oscillation and control becomes unstable.

本発明は、モータとエンコーダシャフトとの関係を剛性
関係とし、且つ両者間の中心合せ(心出し)を達成して
上述の欠陥を解決するものである。
The present invention solves the above-mentioned deficiencies by establishing a rigid relationship between the motor and the encoder shaft and achieving centering between the two.

〔課題を解決するための手段及び作用]例えば第1図に
示す如く、アームと一体となって回転するエンコーダシ
ャフト取付部材15のスリーブ16内の嵌入孔H、内に
、エンコーダシャフト22を遊嵌状に嵌太し、スリーブ
16の外方から螺入した複数の調節ネジ18で心出し調
節して取付け、゛エンコーダ本体21を半径方向には剛
性を有するエンコーダ取付板9を介して非回転のロボッ
トシャフト8に剛性的に取付けた。
[Means and effects for solving the problem] For example, as shown in FIG. 1, the encoder shaft 22 is loosely fitted into the fitting hole H in the sleeve 16 of the encoder shaft mounting member 15 that rotates together with the arm. The encoder body 21 is mounted in a non-rotating manner in the radial direction via a rigid encoder mounting plate 9. It was rigidly attached to the robot shaft 8.

従って、エンコーダシャフト22は、モータの回転軸、
即ちアームの回転軸X−Xに対して心出し状態で固定出
来ると共に、その心出し状態でエンコーダ取付板9をロ
ボットシャフト8にネジS、で固定出来、モータと検出
器としてのエンコーダとは剛性的に一体化出来て、従来
のモータの発振原因であった歪み取りの可撓性が存在し
なくなる。
Therefore, the encoder shaft 22 is the rotation axis of the motor,
In other words, the arm can be fixed in a centered state with respect to the rotational axis This eliminates the flexibility required to remove distortion, which was the cause of oscillation in conventional motors.

〔実施例〕〔Example〕

本発明をダイレクトドライブロボットに適用した。第2
図は本発明を適用したロボットの全体斜視図であり、第
3図はその第1アーム3の駆動機構のみを示す略示断面
図である。
The present invention was applied to a direct drive robot. Second
The figure is an overall perspective view of a robot to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing only the drive mechanism of the first arm 3.

第2図及び第3図から明らかな如く、ステータ12及び
ロータ11から成るダイレクトドライブモータ1及び4
が、それぞれ第1アーム3及び第2アーム6を駆動する
ために配置されており、各アームの回転位置を検出する
ためにそれぞれエンコーダ2及び5がアームと一体回転
するように取付けられている。便宜のため第1アームの
エンコーダに就いてのみ図解説明するが、第2アームに
就いても、エンコーダの取付けに関しては基本的に同一
である。
As is clear from FIGS. 2 and 3, direct drive motors 1 and 4 each include a stator 12 and a rotor 11.
are arranged to drive the first arm 3 and the second arm 6, respectively, and encoders 2 and 5 are respectively attached to rotate together with the arms to detect the rotational position of each arm. For convenience, only the encoder of the first arm will be illustrated, but the installation of the encoder of the second arm is basically the same.

モータ1のロータ11に固定された中空シャフト7はベ
アリングB1によって非回転のロボットシャフト8のま
わりで回転するように取付けられており、中空シャフト
マに第1アーム3が一体的に固定されている。
A hollow shaft 7 fixed to a rotor 11 of a motor 1 is attached to rotate around a non-rotating robot shaft 8 by a bearing B1, and a first arm 3 is integrally fixed to the hollow shaft.

第1図に示す如く、エンコーダ本体21はベアリングB
2を介してエンコーダシャフト22を回転自在に支承し
ている。
As shown in FIG. 1, the encoder body 21 has a bearing B.
The encoder shaft 22 is rotatably supported via the shaft 2.

エンコーダ取付板9は第5図に示す如く、径り、の穴を
中央部に有し、外周に等間隔に4個の取付片を有し、且
つボルト孔93 、92を有する形態に、鋼板を打抜い
て形成した。ボルト孔92は、位置調節出来るように螺
入ネジボルトの軸径より大径とした。
As shown in FIG. 5, the encoder mounting plate 9 is made of a steel plate having a diameter hole in the center, four mounting pieces equally spaced around the outer periphery, and bolt holes 93 and 92. It was formed by punching out. The bolt hole 92 has a diameter larger than the shaft diameter of the threaded bolt so that the position can be adjusted.

エンコーダシャフト取付部材15は、下方に突出したス
リーブ16内にシャフト径りより大径の孔H1を設け、
等間隔の4個のネジ孔を設けた。
The encoder shaft mounting member 15 has a hole H1 having a diameter larger than the shaft diameter in the sleeve 16 that protrudes downward.
Four equally spaced screw holes were provided.

即ち、第4図に示す如く、径りのエンコーダシャフト2
2とスリーブ16の孔H1との間は、間隔dを保つ寸法
関係とし、スリーブ16に4個のネジ孔17を設けた。
That is, as shown in FIG.
2 and the hole H1 of the sleeve 16, the distance d was maintained, and the sleeve 16 was provided with four screw holes 17.

エンコーダの組付けは、エンコーダ取付板9をエンコー
ダ本体21にネジS2を介して固定し、取付板9をボル
ト孔92を介してロボットシャフト8上にネジS1を弛
めた状態で仮止めし、エンコーダシャフト取付部材15
を、そのスリーブ孔H1をエンコーダシャフト22の上
端に嵌合してネジS0によってアーム3に固定し、次い
でスリーブ16のネジ孔17に各調節ネジ18を螺太し
、ダイアルゲージGを当てて第1アームの回転軸XXと
エンコーダシャフト22とを心出しした後、各調節ネジ
18を設定し、ネジS、によってエンコーダシャフト取
付部材15とシャフト22とを固定し、ネジS、によっ
てエンコーダ取付板9とロボットシャフト8とを固定し
、カバー19をした。
To assemble the encoder, the encoder mounting plate 9 is fixed to the encoder body 21 via screws S2, and the mounting plate 9 is temporarily fixed onto the robot shaft 8 via bolt holes 92 with screws S1 loosened. Encoder shaft mounting member 15
, the sleeve hole H1 is fitted to the upper end of the encoder shaft 22 and fixed to the arm 3 with the screw S0, then each adjustment screw 18 is screwed into the screw hole 17 of the sleeve 16, and the dial gauge G is applied to the After centering the rotation axis XX of the first arm and the encoder shaft 22, set each adjustment screw 18, fix the encoder shaft mounting member 15 and the shaft 22 with the screw S, and fix the encoder mounting plate 9 with the screw S. and the robot shaft 8 were fixed, and the cover 19 was put on.

得られた取付構造にあっては、エンコーダシャフト22
が、アーム旋回軸、即ちモータ軸X−Xと心出しされて
モータのロータ11と剛性的に結合されており、且つシ
ャフト下端とベアリングB2を介して取付けられたエン
コーダ本体21もシャフトの心出し状態で半径方向に剛
体である取付板9を介して剛体のロボットシャフト8に
固定されているため、モータ1の回転はエンコーダ2に
どのような歪応力をも生ずることなく、エンコーダは1
回転が80万パルスに相当し、7.8×1O−6rad
の分解能を有するものを採用したにかかわらず、剛体結
合体として回転して1.モータに何ら発振を生じなかっ
た。
In the obtained mounting structure, the encoder shaft 22
is centered with the arm rotation axis, that is, the motor axis Since the motor 1 is fixed to the rigid robot shaft 8 via the rigid mounting plate 9 in the radial direction, the rotation of the motor 1 does not cause any strain stress on the encoder 2;
Rotation is equivalent to 800,000 pulses, 7.8×1O-6rad
Regardless of whether a device with a resolution of 1. No oscillation occurred in the motor.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

エンコーダシャフトを、アーム旋回軸と一致するように
調整してからアームに一体化して取付けるため、アーム
の回転は検出器(エンコーダ)に無理な力を負荷するこ
とがなく、従ってエンコーダを十分な剛性を持たして取
付けることが出来、位置検出精度ならびに制御安定性が
向上する。
Since the encoder shaft is adjusted to match the arm rotation axis and then installed integrally with the arm, rotation of the arm does not apply excessive force to the detector (encoder), and therefore the encoder has sufficient rigidity. The position detection accuracy and control stability are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明のエンコーダ取付部の縦断面図。 第2図は、本発明の実施したロボットの全体斜視図であ
り、第3図はその第1軸部の縦断面図。 第4図は、本発明の調節用ネジ部分の平面図であり、第
5図は本発明に用いるエンコーダ取付板の平面図。 第6図は、従来のエンコーダ取付部の縦断面図であり、
第7図は従来のエンコーダ取付板の平面図。 1.4:ダイレクトドライブモータ、 2.5:エンコーダ、  3:第1アーム、6:第2ア
ーム、    7:中空シャフト、8:シャフト、  
 9:エンコータ取付板、ll:ロータ、    12
:ステータ、15:エンコーダシャフト取付部材、 16:スリーブ、   17:ネジ孔、18:調節ネジ
、   19:カバー 21:エンコーダ本体、 22:エンコーダシャフト。 1.4・・・ダイレクトドライブモータ2,5・・・エ
ンコーダ 3・・・第1アーム 6・・・第2アーム 7・・・中空シャフト 8・・・ンヤフト 9・・・エンコーダ取付板 11°°・ロータ 12・・・ステータ 15・・・エンコーダシャフト取付部材16・・・スリ
ーフ 17・・・ネジ孔 18・・・調節ネジ 19・・・カバ 21・・・エンコーダ本体 22・・・エンコーダ取付板ト × 第 帛 4コ
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the encoder mounting portion of the present invention. FIG. 2 is an overall perspective view of a robot according to the present invention, and FIG. 3 is a vertical sectional view of its first shaft portion. FIG. 4 is a plan view of the adjusting screw portion of the present invention, and FIG. 5 is a plan view of the encoder mounting plate used in the present invention. FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of a conventional encoder mounting part.
FIG. 7 is a plan view of a conventional encoder mounting plate. 1.4: Direct drive motor, 2.5: Encoder, 3: First arm, 6: Second arm, 7: Hollow shaft, 8: Shaft,
9: Encoder mounting plate, ll: Rotor, 12
: Stator, 15: Encoder shaft mounting member, 16: Sleeve, 17: Screw hole, 18: Adjustment screw, 19: Cover 21: Encoder body, 22: Encoder shaft. 1.4... Direct drive motor 2, 5... Encoder 3... First arm 6... Second arm 7... Hollow shaft 8... Yaft 9... Encoder mounting plate 11° ° Rotor 12... Stator 15... Encoder shaft mounting member 16... Sleeve 17... Screw hole 18... Adjustment screw 19... Cover 21... Encoder body 22... Encoder installation Board x No. 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、アーム(3)と一体となって回転するエンコーダシ
ャフト取付部材(15)にエンコーダシャフト(22)
を調節ネジ(18)によって心出し調節して取付け、エ
ンコーダ本体(21)を非回転部にエンコーダ取付板(
9)を介して半径方向に剛性的に取付けた産業用ロボッ
トのエンコーダ取付構造。 2、エンコーダシャフト取付部材(15)のスリーブ1
6内にエンコーダシャフト(22)を遊嵌し、スリーブ
(16)の外方から複数の調節ネジ(18)で心出しし
て取付けた請求項1に記載の産業用ロボットエンコーダ
取付構造。
[Claims] 1. An encoder shaft (22) is attached to an encoder shaft mounting member (15) that rotates together with the arm (3).
Adjust the centering with the adjustment screw (18) and install the encoder body (21) on the non-rotating part of the encoder mounting plate (
9) Encoder mounting structure for an industrial robot rigidly mounted in the radial direction. 2. Sleeve 1 of encoder shaft mounting member (15)
2. The industrial robot encoder mounting structure according to claim 1, wherein the encoder shaft (22) is loosely fitted into the sleeve (16) and centered with a plurality of adjustment screws (18) from the outside of the sleeve (16).
JP19057888A 1988-08-01 1988-08-01 Fitting structure for encoder of industrial robot Pending JPH0241890A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005183401A (en) * 2003-12-23 2005-07-07 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc X radiation source support assembly
JP2020142309A (en) * 2019-03-04 2020-09-10 株式会社アイエイアイ Rotation/linear motion mechanism, rotation/linear motion mechanism positioning jig, rotation/linear motion mechanism positioning method and scalar robot
CN112677143A (en) * 2020-11-24 2021-04-20 河海大学常州校区 Extensible plane joint type robot

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