JPH0258075B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は１関節に多自由度を有する工業用ロボ
ツト関節部のリミツト位置、原点位置等を検出
し、動作の制御を行なう工業用ロボツトに関する
ものである。

従来例の構成とその問題点 工業用ロボツトにおいて、関節部を小型化、軽
量化し、制御が簡単になるようにするために、１
関節に多自由度を有する関節が必要となる。この
とき、１つの原動軸の回転が１つの動作軸に対し
てのみ回転を伝えるだけでなく、他の動作軸に対
しても誘起運動を発生させる場合がある。このよ
うな関節では、従来、関節の動作範囲を制御上で
限定するためのリミツト位置検出を、動作軸に位
置検出センサーをつけて行なつていた。しかし、
この方法では、センサーの取付部が構造的に複雑
になり、部品加工上、および、関節部の小型軽量
化という点で不利である。また、従来はセンサー
として上限、下限のリミツト位置検出に、近接セ
ンサー２個、原点位置検出にフオトインタラプタ
１個が必要となり、１つの自由度に対して合計３
個のセンサが必要となる。このため、部品点数が
多くなるという問題点があつた。

第１図に、従来の具体構成の一例を示す。第１
図の例は、差動歯車を用いて１関節に２自由度を
もたせた関節を示している。この関節を駆動する
アクチユエータとして、モータ１，２を用いる。
まず、モータ１のトルクは、プーリー３，５、ベ
ルト４からなる伝達部によつて原動軸６に伝達さ
れる。同様に、モータ２のトルクは原動軸１１に
伝達される。さらに原動軸６にかさ歯車７が、原
動軸１１にかさ歯車１２が固定されている。ま
た、かさ歯車７と１２によつて、関節部材１４に
固定された、かさ歯車１３を動かす。そして、か
さ歯車７，１２が同方向に回転すれば、関節部材
１４は関節部材１５に対して原動軸６，１１のま
わりに回転する。なお、この場合、動作軸は原動
軸と一致している。また、かさ歯車７，１２が逆
方向に回転すれば、関節部材１４は関節部材１５
に対して動作軸１６のまわりに回転する。

このように関節部材１４は関節部材１５に対し
て曲げとひねりの２自由度をもつことになる。そ
して、曲げの動きに対するリミツト位置は近接セ
ンサ１７によつて、原点位置はフオトインタラプ
タ１８によつて検出される。また、ひねりの動き
に対するリミツト位置は近接センサ１９によつ
て、原点位置はフオトインタラプタ２０によつて
検出される。

なお、関節部材１４の正確な位置決めを行なう
ために、モータ１，２の軸に取付けられたロータ
リーエンコーダ２１，２２によつて、モータ１，
２の相対的な回転位置を検出する。

以上のように、差動歯車を用い、１関節に２自
由度をもたせた関節では曲げとひねりの回転が、
各モータの回転の合成で得られるため、各原動軸
間に誘起運動を生じ、各々のモータの回転のリミ
ツト位置は、他のモータの回転位置によつて変化
する。そのため、位置検出センサはモータの軸に
直接取付けることができず、位置検出センサの取
付け部が複雑になる。また、位置検出センサとし
て合計６個が必要となり、部品点数も多くなる。
このような理由から、従来の方法では関節部の小
型化、軽量化、およびコスト面において問題があ
つた。

また、上記のような原動軸間の誘起運動を機構
的に除去し、原動軸に設けた回転位置検出部によ
つてリミツト位置を検出する方法（実公昭55−
23827公報）もあるが、誘起運動の除去機構を構
成するために部品点数が増え、また、それによつ
て関節を小型軽量化できないという問題がある。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するものであ
る。

発明の構成 本発明は、複数のアクチユエータと、前記各ア
クチユエータの動力を伝える複数の伝達部と、前
記各伝達部によつて回転力を受ける複数の原動軸
と、前記各原動軸の回転力を合成し、各動作軸に
伝える歯車列からなる多自由度関節部と、前記各
原動軸の回転位置を検出するアブソリユート型セ
ンサと、前記センサの信号を演算して誘起運動に
よる前記各原動軸間の干渉を補償するとともに演
算することにより得られる関節部の位置が、あら
かじめ定められたリミツト位置の範囲にあるかど
うかを検出する演算部とを備え、部品点数の削
減、部品形状の簡単化ができ、関節を小型化、減
量化できるものである。

実施例の説明 以下に、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。第２図に本発明の具体的構
造の断面図を示す。この実施例は第１図に示した
従来例と同様に差動歯車を用い、１関節に２自由
度をもたせた関節で、従来例と異なる点はフオト
インタラプタや近接センサのかわりに、原動軸の
回転位置を検出するポテンシヨメータ３９，４０
を取付け、ポテンシヨメータ３９，４０の信号を
演算処理することによつてリミツト位置、原点位
置を検出するという点である。

第２図で各部の動作について説明する。アクチ
ユエータとして、モータ２３，２４を用いる。ま
ず、モータ２３のトルクは、プーリー２５，２
７、ベルト２６からなる伝達部によつて、原動軸
２８に伝達される。同様に、モータ２４のトルク
は原動軸３２に伝達される。そして、原動軸２
８，３２にそれぞれ固定されたかさ歯車３３，３
４によつて、関節部材３６に固定されたかさ歯車
３５を動かす。こうして、関節部材３６は関節部
材３７に対して、動作軸を原動軸２８，３２、お
よび軸３８として、２自由度を有する。すなわ
ち、関節部材３６は関節部材３７に対して、曲げ
とひねりの動作を行なう。

そして、アブソリユート型センサとしてポテン
シヨメータ３９，４０を、平歯車４１，４２，４
３，４４により、原動軸２８，３２と連動するよ
うに取付ける。

なお、関節の正確な位置決めを行なうために、
モータ２３，２４の軸に取付けられたロータリー
エンコーダ４５，４６によつて、モータの回転の
相対的な回転位置を検出する。

関節部材３６のリミツト位置は、従来例で述べ
たように、各原動軸間に誘起運動を発生するた
め、ポテンシヨメータ３９，４０の信号をそのま
ま用いることができず、第３図で示すように演算
処理部４７によつて、各原動軸間の誘起運動によ
る信号の変化を補償し、ポテンシヨメータ３９，
４０の信号を、曲げの動きに対する回転位置、ひ
ねりの動きに対する回転位置に変換する。そして
制御部４８はその値によつてモータ２３，２４を
原点位置に復帰させて、ロータリーエンコーダ４
５，４６の原点を決めたり、また、関節が動作中
にリミツト位置になつた場合にはモータを停止さ
せるという制御を行なう。

なお、ポテンシヨメータ３９，４０を、関節部
材３６に取付ければ、演算処理部４７は省くこと
ができるが、この場合は従来例と同様にポテンシ
ヨメータ３９，４０の取付けが複雑になつてしま
う。

発明の効果 このように本発明は、複数のアクチユエータ
と、前記各アクチユエータの動力を伝える複数の
伝達部と、前記各伝達部によつて回転力を受ける
複数の原動軸と、前記各原動軸の回転力を合成
し、各動作軸に伝える歯車列からなる多自由度関
節部と、前記各原動軸の回転位置を検出するアブ
ソリユート型センサと、前記センサの信号を演算
して誘起運動による前記各原動軸間の干渉を補償
するとともに演算することにより得られる関節部
の位置が、あらかじめ定められたリミツト位置の
範囲にあるかどうかを検出する演算部とを備えて
いるため、部品点数を削減でき、機械構造が簡単
になるので部品加工が容易になる。また、ポテン
シヨメータの寿命が長いことから、信頼性が向上
するという利点や、リミツト位置、原点位置を任
意に設定できるという利点をもつ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の位置検出装置を備えた差動歯
車関節機構の断面図、第２図は、本発明の一実施
例における工業用ロボツトの断面図、第３図は、
ポテンシヨメータの信号を処理する方法を示すブ
ロツク図を示す。 １……モータ、３，５，８，１０……プーリ
ー、４，９……ベルト、６，１１……原動軸（動
作軸）、７，１２，１３……かさ歯車、１４，１
５……関節部材、１６……動作軸、１７，１９…
…近接センサー、１８，２０……フオトインタラ
プタ、２１，２２……ロータリーエンコーダ、２
３，２４……モータ、２５，２７，２９，３１…
…プーリー、２６，３０……ベルト、２８，３２
……原動軸（動作軸）、３３，３４，３５……か
さ歯車、３６，３７……関節部材、３８……動作
軸、３９，４０……ポテンシヨメータ、４１，４
２，４３，４４……平歯車、４５，４６……ロー
タリーエンコーダ、４７……演算処理部、４８…
…制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数のアクチユエータと、前記各アクチユエ
   ータの動力を伝える複数の伝達部と、前記各伝達
   部によつて回転力を受ける複数の原動軸と、前記
   各原動軸の回転力を合成し、各動作軸に伝える歯
   車列からなる多自由度関節部と、前記各原動軸の
   回転位置を検出するアブソリユート型センサと、
   前記センサの信号を演算して、誘起運動による前
   記各原動軸間の干渉を補償するとともに前記関節
   部の位置が、あらかじめ定められたリミツト位置
   の範囲にあるかどうかを検出する演算部とを備え
   た工業用ロボツト。