JPH04504166A - 軸の再調整方法および調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 軸の調整方法および調整装置 本発明は、請求項１の上位概念の特徴を有する軸の調整方法および調整装置に関 する。

周期的絶対位置センサまたは増分位置センサを有す　−る位置測定装置を使用す る際には、動作中の軸調整に問題が生じる。このような再調整は、制御ユニット を交換したり、または動作障害により制御部中に記憶した位置値が失われた場合 に必要である。

Ｄｍ−ｏｓｓｓ３ｚ４ｓ７から、軸ないし周期的絶対位置測定装置の調整のため に、軸上の機械的零点マークを走査することが公知である。しかしこのような走 査は通常の機械動作中は実行するのが困難である。

一方では、外部に発生した振動めような環境の影響が障害となり、また他方では 構成部材が測定個所および機械的零点マークでの自由な操作を妨げるからである 従って本発明の課題は、調整を簡単で確実な手段で行うことができ、しかも機械 動作中の再調整が可能であるような、軸の調整方法および調整装置を提供するこ とである。

この課題は、請求項１に記載された構成により解決される。

本発明によれば、調整センサが軸に設けられ、このセンサが動作中の軸の再調整 のために、機械的零点の代わりの機能を果たす、調整センサは設定可能に所定の 軸位置に配置される。軸測定装置のサイクルがいったん失われても、調整センサ を通過（走査）することにより軸を新たに調整することができる。この場合、調 整センサは信号を軸制御部へ送出し、軸制御部はこの地点の位置測定装置に、調 整センサにより既知となったサイクル値を配属する。従って、周期的絶対位置セ ンサを有する位置測定装置は最終的に調整される。

これに対して増分位置センサを有する装置にはさらに基準化が必要である０位置 測定装置の再調整により軸制御部の数学的零も得られ、従い軸を新たに調整する ことができる。

調整センサは軸の動作領域に次ぎのように配置されている。すなわち、信号の一 義的な対応関係のために、可能な限り一回だけ調整センサが通過走査されるよう に配置されている。従って、調整センサは有利には軸のリミットスイッチに配置 される。センサはまた別に、軸動作領域の大きさに応じて直接、または間接的に 軸に連結することができる。一義的な信号対応関係がその他にも保証されれば、 センサは複数回、軸動作領域で通過走査されることができる。

従って、本発明は簡単に迅速にかつ周囲の影響を受けずに軸と位置測定装置の再 調整を動作中に行うことができる。さらに位置測定装置の恒久的監視が実行され る。

本発明の方法および所属の装置は軸の任意の形式に対して適している。有利な適 用領域は回転軸である。

特に有利な構成は、マニプレータの軸および多軸工業用ロボットの軸に使用する と得られる。

本発明は特に高速、確実かつ快適な、調整センサの調整方法を提供するものであ る。この方法は出荷前に理想的条件の下で機械製造者により一回だけ実行される 。これはまた、機械的な機械構成部材の交換後にも実行される。

この調整方法は、内部で周期的に絶対信号を発生する位置測定装置を必要とする 。ここで本発明では、位置測定装置の位置センサはそのサイクル内で絶対的位置 値を送出し、この絶対的位置値はセンサに応じて直接読取可能であるか、または 増分計数を介して得られるものと理解されたい。位置測定装置はその他に、実行 されたサイクル数と回転方向を計数器を介して検出する。従って、位置測定装置 は全体が調整されたときに絶対位置信号を送出する。

内部の周期的な絶対位置発生についてはＤＥ−Ｏ３３８３２４５７による位置測 定装置から公知である。

これに対し純粋な増分位置センサを有する位置測定装置は、周期的に絶対位置を 指示するため、先行する基準化を必要とする。

軸上の絶対的零点マークに到達する際に周期的な絶対信号発生をするおかげで、 直ちにそこの周期的な絶対位置実際値を読み出し、軸制御部に入力し、記憶させ ることができる。その際同時に、機械的零が軸制御部に対しても設定される。

調整センサの調整位置は選択可能であり、機械技術的要求または使用条件の要求 に応じて設定される。機械的零点マークにおける迅速な軸調整により、調整位置 までの距離が算出される。最高の快適性が所望されるならば、プログラムおよび 軸制御部の相応の構成により、この調整位置に自動的および計算制御で到達する ことができる。プログラムおよび制御コストと快適性との理想的な妥協は本発明 の第２実施例に示されている。これによれば、軸は手動で制御されて、調整位置 にもたらされる。軸調整部はこの場合操作者に指示器を介して残余距離を指示す る。従って、操作者は調整位置の正確な増分値に関する知識を必要としない。

指示器に値零が現れれば、調整位置に正しいビットで到達している。このように して操作者は全ての軸形式および機械形式に対して常に同じ調整過程を行う。

調整位置にて調整センサは、このセンサが所要の精度で（±１／２サイクル）、 この位置にてスイッチ信号を送出するまで調整される。これにより調整過程は終 了し、軸装置は完全に調整される。

特に有利な構成は、位置測定装置を軸の機械的零点マークに調整しなくてもよい 場合に得られる。その際センサは軸に対して任意に設定することができる。有利 には、センサは駆動モータの整流部に機械的に調整しておくことができる。

調整センサに対する調整過程は非常に短い時間しか必要としない、調整位置には 軸と共に一回だけ到達すれば良い、さらに、調整センサの絶対位置、機械的およ び数学的零は制御部に固定的に記憶され、固有のデータブロックとしてソフトウ ェア的に保持される。制御部の交換の際には位置値をオーバーコピーすることが でき、そのため再調整を必要としない、軸または駆動モータの交換の際にはこれ に対し、再調整が行われるが、これは非常に高速、確実で快適に実行される。

本発明が図面に実施例として模式的に示されている。

詳細には、 図１は、複数軸、位置測定装置および調整センサを有する工業用ロボット、 図２は、位置測定装置と調整センサの模式的回路図である。

図１には、揺り腕１１、ブラケット１２およびロボットハンド１３を有する６軸 の工業用ロボットが示されている。ロボットハンド１３の種々の部材は３つの軸 ２を介して操作され、この軸は終端側でブラケットに張引されており、ブラシレ ス三相モータ９により駆動される０回転軸２は回転シャフト８に伸張しており５ その回転シャフトの端部にはそれぞれ１つの位置測定装置１が配置されている０ 位置測定装置ｌを介して、軸２の絶対回転位置と、回転シャフト８の角度位置と が、その永久磁石と外部回転磁界巻線により測定され、工業用ロボット１０の制 御部に通報される。ロボット制御部には複数の軸制御部が組込まれている。

各軸２にはリミットスイッチ駆動装置６も配置されており、その出力部７には２ つのリミットスイッチ１４の間に調整センサが調整可能に配置されている。リミ ットスイッチ１４は軸２の作動領域を制限する。リミットスイッチ駆動装置６は そのために相応に多数の段を有している。

図２には、最終段７が回転して示されている。調整センサ４は曲げられた溝穴案 内部に支承されており、ねじにより所望の位置に固定することができる。

調整センサは種々に構成することができる０例えば機械的走査子または無接触ス イッチとして構成される。

有利な実施例では、調整センサはホトセル装置からなる。調整センサ４は信号線 路１５を介して軸制御部１６ないしロボット制御部と接続されている。

調整センサは、動作障害により古い値が失われたときに、位置測定装置工ないし 軸制御部１６に新しいサイクル値を伝達するために用いる。従って、調整センサ はその信号が確実に所定の位置センササイクル内で発生するような精度でスイッ チングすれば良いだけである。スイッチ精度としては±１／２サイクルで十分で ある。調整センサがそのスイッチング信号を送出すべき調整位置は有利にはセン ササイクルの中央に設定される。

センササイクルの所望の数は自由に選択可能である。

この数は位置測定装置ｌが直接軸２に設けられているのか、すなわち駆動部また は上位回転駆動部に設けられているのかにも依存する０図示の実施例では、調整 センサ４は輪作動領域の中央に配置されている。サイクル数はまた、機械的零点 マークの位置、すなわち値零に設定することもできる。

位置測定装置１内の位置センサ３は周期的に絶対信号を送出する０位置センサ３ はＤＥ−０３３８３２４５７に相応して周期的な絶対位置センサとして構成する ことができる。このような位置センサ３は例えば軸２と連結された絶対値板を有 している。絶対値板は符号化されており、２’ｎの種々異なる位置、例えば１０ ２４の位置を指示する０位置センサ３は従って、サイクル内の各軸位置毎に絶対 位置値を指示する。

選択的に増分位置センサ３を使用することができる。

この場合増分は全体で同等の値として評価され、位置または距離検出のため連続 して計数される。その際。

第２のトラックを介してサイクル計数のための零パルスが送出される。ここでは 先行する基準化により同様にセンサの周期的な絶対指示を行うことができる。機 械的に軸２に調整された位置センサの零パルスは探索され、増分計数器が“Ｏ″ にセットされる。

全体的絶対軸位置は２つの情報から統合される。１つの情報は位置センサ３から 通報された、サイクル内の位置値であり、他方の情報はサイクル数である９位置 センサ３の２つの変形実施例では、比較回路５を介して、実行されたサイクルの 数が保持され、回転方向が検出される。それにより、信号線路１５を介して、最 終的に調整された位置測定装置１から絶対位置値が軸制御部１６に通報される。

比較回路５は、ＤＥ−０３３８３２４５７に従い、メモリと計数器から構成する ことができ、公知のように機能する。比較回路はハードウェアでもソフトウェア でも実現することができ、機械制御部に組込むことができる。

軸２の調整ないし調整センサ４の調整の際の過程は次ぎのように経過する。

まずロボット製造者により、位置測定装置ｌのどのサイクルで調整センサ４がス イッチングするべきかが設定される。増分位置センサを有する位置測定装置を使 用する場合、周期的に絶対位置指示を得るためにこのことがマークされる。

引続き、軸上の機械的零点マークが探索され、走査される。これは有利には電子 高さ走査子を用いて行う。

零点マークにて周期的絶対位置値が読み出され、軸制御部に入力され、そこに記 憶される。同時にサイクル数が有利には零にセットされる。さらに数学的零も計 算制御部に対して設定される。このようにして軸を基準化して用いることができ る。

軸制御部にて、機械的零点マークから所望の調整位置までの距離が計算される。

後者は有利にはセンササイクルの中央に配置される。

引続き調整位置には手動制御で、または自動でもたらされる６手動制御の場合、 軸制御部の計算器にて、調整位置までの前もって計算された距離と既に走行した 距離との差が計算される。軸制御部１６は指示器１７を有しており、この指示器 ではさらに走行すべき残余距離が操作者に伝達される。調整位置へ自動的に到達 される場合は、軸制御部１６が軸２の位置決めを行う。

調整位置に軸２は留まる。リミットスイッチ駆動装置６の最終段７にはスイッチ 接点が設けられており、このスイッチ接点は軸運動と共に移動する。

スイッチ接点上を調整センサ４は移動により、正確に所定の調整位置でスイッチ 信号を発生するように調整される。

軸制御部１６では、調整センサの調整位置ないしスイッチ位置から機械的零点マ ークまでの距離、並びに数学的零から機械的零点マークまでの距離と、機械的零 点マークにおけるセンサの周期的絶対位置値とが記憶される。これらの値により 位置測定装置はサイクル数を失ったときに新たに調整することができる。そのた めに、軸２は調整センサがスイッチングするまで移動される。この軸調整で、サ イクル数が位置測定装置内で調整位置から既知となり、所定のサイクル数が新た にセットされる。これは問題なしに工業用ロボット１０の使用地点にて行われる 。増分位置センサを使用する場合、さらに零点パルスに関する基準化が必要であ る。

調整センサ４が軸２の動作領域に配置された以降は、調整センサは常に通過され 、周期的位置値の正当性に対する恒久的基準監視として用いることができる。セ ンサのスイッチパルスに基づき、軸制御部１６では、位置測定装置から通報され たサイクル数が実際にセンサ位置のサイクル数と一致しているか否かの比較が実 行される。

１　位置測定装置 ２　軸、回転軸、ロボット軸 ３“位置センサ、周期的絶対または増分４　調整センサ ５　比較回路 ６　リミットスイッチ駆動装置 ７　最終段 ８　回転シャフト ９　三相電流モータ １０　マニピュレータ、工業用ロボット１１　揺り腕 １２　ブラケット １３　ロボットハンド １４　リミットスイッチ １５　信号線路 １６　軸制御部、ロボット制御部 １７　指示器 国際調査報告 国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．軸、例えば回転軸の調整方法において、軸に調整センサを設け、その際内部 で周期的に絶対信号発生を行う位置測定装置を介して、軸上の機械的零点マーク に到達し、そのマーク地点にて絶対的位置値を読み出し、軸制御部へ読み込み、 そこから軸制御部にて、調整センサの所望の調整位置までの距離を計算し、その 後当該位置へ軸と共に到達し、調整センサを調整する、ことを特徴とする軸の調 整方法。
2. ２．調整センサの調整位置を、位置測定装置の選択可能なセンササイクルの中央 に配置する請求項１記載の方法。
3. ３．増分位置測定装置を、軸の機械的零点マークへ到達する前に、周期的な絶対 指示に基づいて基準化する請求項１または２記載の方法。
4. ４．調整位置に軸を手動で動かすことにより到達し、その際軸制御部により残余 距離を計算し、光学的に指示する請求項１から３までのいずれか１記載の方法。
5. ５．軸を軸制御部により自動的に調整位置にもたらす請求項１から３までのいず れか１記載の方法。
6. ６．軸（２）に調整センサ（４）が調整可能に配置されており、該調整センサが 軸制御部（１６）と接続されており、軸（２）に、内部で周期的に絶対信号発生 を行う位置測定装置（１）が配置されており、同様に軸制御部（１６）と接続さ れている請求項１に記載の方法を実施するための装置。
7. ７．軸（２）はリミットスイッチ駆動装置（６）を有しており、当該駆動部の最 終段（７）に調整センサ（４）が配置されている請求項６記載の装置。
8. ８．位置測定装置（１）は増分位置センサまたは周期的絶対位置センサを有して いる請求項６または７記載の装置。
9. ９．軸制御部（１６）は増分位置値に対する指示器（１７）を有している請求項 ６から８までのいずれか１記載の装置。