JPH0476710A - 産業用ロボットの位置検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、アーク溶接ロボット等の産業用ロボットにお
いて、アーム等の回転軸の絶対的な回転位置を検出する
ための位置検出装置に関する。

［従来の技術］ 産業用ロボットの位置検出装置としては、従来。

インクリメンタルエンコーダを用い、また、動作限にリ
ミットスイッチＣＭ点リミットスイッチ）を設けて、電
源投入時に次のような原点合わせ作業を行なってから位
置検出を行なっている。

つまり、ロボットを、動作限まで移動させてリミットス
イッチを作動させてから反対方向へ移動させた後、イン
クリメンタルエンコーダから最初に出力されるＺパルス
（１回転につき１個発生）によって、カウンタをリセッ
トする。そして、以降。

ロボットの移動に伴いインクリメンタルエンコーダから
出力される９０°の位相差をもったＡパルスおよびＢパ
ルスをカウンタにてアップダウンカウントし、その計数
値をロボットの位置情報としている。

このようなインクリメンタルエンコーダを用いた位置検
出装置では、低コストで高精度の検出を行なえるという
利点がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、このような従来の位置検出装置では、電源投入
ごとに上述した原点合わせ作業というがなり煩雑な作業
が必要であり、この動作に際しては、近傍に種々の機器
が配置された狭い場所でアーム等を動かさなければなら
ず、ロボットや周辺機器に損傷を与えるおそれがあるほ
か、作業者への負担も大きく好ましくない。

そこで、多回転アブソリュートエンコーダやしゾルバ等
の絶対位置検出器により、原点合わせを不要にした位置
検出装置も種々提案されているが、アブソリュートタイ
プの装置では、その構成が複雑になるとともに、装置に
要するコストがかなり高くなる。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、
アーム等ロボット自体を動かすことなく原点合わせを行
なえるようにして、インクリメンタルエンコーダのもつ
低コストで高精度の検出を行なえる利点を活かせると同
時に、利用者にとって原点合わせ不要のアブソリュート
タイプのものと等価な機能をもつ、産業用ロボットの位
置検出装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の産業用ロボットの
位置検出装置（請求項１）は、被駆動部材の回転軸外周
に回転可能に設けられ角度検出用パ、ルス生成用の検出
パターンをもつ検出体と、この検出体を回転駆動する駆
動源と、被駆動部材側および固定側にそれぞれ取り付け
られ検出体の検出パターンを検知して角度検出用パルス
を生成する第１および第２の検出器とをそなえ、電源投
入時に駆動源にて検出体を回転駆動することにより各検
出器から出力される角度検出用パルスに基づき、固定側
に対する被駆動部材の位置を求め、原点合わせを行なう
ことを特徴としている。

また、本発明の産業用ロボットの位置検出装置（請求項
２）は、被駆動部材の回転軸外周に、所定の検出パター
ンをもつ第１および第２の検出体を一体的に回転可能に
設け、各検出体には、所定回転角ごとに回転方向に応じ
た２相パルスを生成するためのパターンと、１回転に１
回の原点パルスを生成するためのパターンとを所定の検
出パターンとして形成し、これらの検出体を回転軸外周
で一体的に回転駆動する駆動源と、被駆動部材側および
固定側にそれぞれ取り付けられ第１および第２の検出体
の検出パターンをそれぞれ検知して２相パルス、ｙＸ点
パルスを生成する第１および第２の検出器と、各検出器
からの２相パルスをそれぞれ計数する第１および第２の
アップダウンカウンタと、各アップダウンカウンタの計
数値の差を演算する演算器とをそなえ、電源投入時には
、駆動源にて第１および第２の検出体を回転駆動し、第
１および第２のアップダウンカウンタにより、それぞれ
、原点パルス生成以降の第１および第２の検出器からの
２相パルスを計数し、各アップダウンカウンタによる計
数値の差を演算器により演算して、該差を固定側に対す
る被駆動部材の位置として検出し、原点合わせを行なう
ことを特徴としている。

さらに、本発明の産業用ロボットの位置検出装置（請求
項３）は、被駆動部材の回転軸外周に、所定の検出パタ
ーンをもつ第１および第２の検出体を一体的に回転可能
に設け、第１の検出体には、２相パルスを生成するため
のパターンと、原点パルスを生成するためのパターンと
を所定の検出パターンとして形成する一方、第２の検出
体には、原点パルスを生成するためのパターンを所定の
検出パターンとして形成し、これらの検出体を回転軸外
周で一体的に回転駆動する駆動源と、被駆動部材側にり
付けられ第１の検出体の検出パターンを検知して２相パ
ルスおよび原点パルスを生成する第１の検出器と、固定
側にり付けられ第２の検出体の検出パターンを検知して
原点パルスを生成する第２の検出器と、第１の検出器か
らの２相パルスを計数するアップダウンカウンタとをそ
なえ、電源投入時には、駆動源にて第１および第２の検
出体を回転駆動し、第１の検出器が原点パルスを生成し
た後に第２の検出器が原点パルスを生成するまでの間、
アップダウンカウンタにより第１の検出器からの２相パ
ルスを計数し、その計数値を固定側に対する被駆動部材
の位置として検出し、原点合わせを行なうことを特徴と
している。

なお、請求項２または３記載の装置において、第１およ
び第２の検出体を１つの検出体で兼用し、該検出体に形
成された所定の検出パターンを第１および第２の検出器
により検知するように構成してもよい（請求項４）。

［作　　　用］ 上述した請求項１記載の装置では、電源投入時に、駆動
源にて検出体を回転駆動し、このとき、検出体の検出パ
ターンを検知して第１および第２の検出器から出力され
る角度検出用パルスに基づいて、固定側に対する被駆動
部材の位置（第２の検出器に対する第１の検出器の位置
）が求められ、ロボットの動作を停止させた状態で原点
合わせが行なわれる。

また、請求項２記載の装置では、電源投入時に、駆動源
にて第１および第２の検出体が一体的に回転駆動され、
第１および第２のアップダウンカウンタにより、それぞ
れ、原点パルス生成以降の第１および第２の検出器から
の２相パルスが計数され、各アップダウンカウンタによ
る計数値の差が演算器により演算され、その差を固定側
に対する被駆動部材の位置として検出し、ロボットの動
作を停止させた状態で原点合わせが行なわれる。

さらに、請求項３記載の装置では、電源投入時に、駆動
源にて第１および第２の検出体が一体的に回転駆動され
、第１の検出器の原点パルス生成後に第２の検出器の原
点パルス生成までの間、アップダウンカウンタにより第
１の検出器からの２相パルスが計数され、その計数値を
固定側に対する被駆動部材の位置として検出し、ロボッ
トの動作を停止させた状態で原点合わせが行なわれる。

また、第１および第２の検出体を１つの検出体で兼用す
ることで、装置構成をより簡素にすることができる。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての産業用ロボ
ットの位置検出装置について説明すると、第１図は本実
施例を装置を適用された産業用ロボットの要部を示す断
面図、第２図はその検出器の構成を示す断面図、第３図
はその検出体における検出パターンを示す平面図、第４
図はその演算部の構成を示すブロック図である。

第１図において、１は産業用ロボットの被駆動部材であ
るアーム２にボルト３により連結される出力軸（回転軸
）で、この出力軸１は、減速機（図示せず）を介して駆
動モータ（図示せず）に接続され、駆動モータからの駆
動力をアーム２へ伝達して、このアーム２を回転駆動す
るものである。

また、４は出力軸１をロボット固定部（固定側）２０に
対して支持するためのクロスローラベアリング、５，６
はそれぞれｓ３図により後述する所定の検出パターンを
もつ第１および第２のスリット板（検出体）で、これら
のスリット板５，６は、出力軸ｌの外周に外嵌される円
筒状のベース７にり付けられ、このベース７は、ブツシ
ュ（軸受材）８により出力軸ｌに対して回転可能に設け
られている。これにより、２つのスリット板５，６は、
８力軸１に対して回転可能に設けられている。

そして、各検出体５，６には、第３図に示すように、所
定回転角ごとに回転方向に応じた２相パルス（Ａ相パル
ス、Ｂ相パルス）を生成するためのＡ相スリット５ｃｆ
（６ｄ）およびＢ相スリット５ｅ（６ｅ）と、１回転に
１回の原点パルス（Ｚ相パルス）を生成するためのＺ相
スリット５ｆ（６ｆ）とが所定の検出パターンとして形
成され、それぞれＡ相スリット帯５ａ（６ａ）、Ｂ相ス
リット帯５ｂ（６ｂ）およびＺ相スリット帯５ｃ（６ｃ
）をなしている。

なお、ベース７およびブツシュ８は、出力軸１において
、固定部２０側のカラー９とアーム２側のカラー１０と
により、軸方向に規制されて位置決めされ、止め輪１１
により固定されている。

一方、第１図において、１２はブラケット１４にてアー
ム２にり付けられ第１のスリット板５の検出パターン（
スリット５ｄ〜５ｆ）を検知してＡ相、Ｂ相パルスおよ
び２相パルスを生成する第１の検出器、１３はブラケッ
ト１５にてロボット固定部２０にり付けられ第２のスリ
ット板６の検出パターン（スリット６ｄ〜６ｆ）を検知
してＡ相、Ｂ相パルスおよび２相パルスを生成する第２
の検出器である。

そして、検出器１２は、例えば、第２図に示すように構
成されている。第２図において、１２ａはＡ相スリット
帯５ａを通過する光を受光するＡ相受光器、１２ｂはＢ
相スリット帯５ｂを通過する光を受光するＢ相愛光器、
１２ｃはＺ相スリット帯５ｃを通過する光を受光するＺ
相愛光器、１２ｄはＡ相スリット帯５ａに向けて発光す
るＡ相発光器、１２ｅはＢ相スリット帯５ｂに向けて発
光するＢ相発光器、１２ｆはＺ相スリット帯５Ｃに向け
て発光するＺ相発光器であり、各受光器１２　ａ−１２
ｃは、各発光器１２ｄ〜１２ｆからの光を受光した場合
に、スリット５ｄ〜５ｆを検知したものとしてパルスを
生成するようになっている。なお、検出器１３も、検出
器１２と全く同様に構成されているので、その説明は省
略する。

さらに、第１図において、１７はベース７外周に取付・
固定されたギア、１８はこのギア１７と噛み合うギア、
１９はこのギア１８を回転駆動すべく設けられたアーム
２用の駆動モータとは別個の開動モータ（＃ｉ駆動モー
タで、この駆動モータ１９を作動させることにより、そ
の駆動力が、ギア１８．１７を介してベース７へ伝達さ
れ、スリット板５，６が一体的に回転駆動されるように
なっている。

また、第４図において、３１．３２はそれぞれ第１の検
出器１２および第２の検出器１３からのＡ相パルス、Ｂ
相パルスを計数する第１および第２のアップダウンカウ
ンタで、各アップダウンカウンタ３１，３２は、それぞ
れ検出器１２．１３からのＺ相パルスによりリセットさ
れるようになっている。３３は第１のアップダウンカウ
ンタ３１の計数値ａと第２のアップダウンカウンタ３２
の計数値すとの差Ｃを演算する演算器である。

上述の構成により、電源投入時には、まず、駆動モータ
１９にてスリット板５，６を一体的に回転駆動し、出力
軸１の外周をほぼ１回転させる。

このとき、検出器１２．１３により、それぞれ、スリッ
ト板５，６の検出パターン（スリット５ｄ〜５ｆ、６ｄ
〜６ｆ）が検知され、所定回転角ごとに回転方向に応じ
たＡ相パルスおよびＢ相パルスが生成されるとともに、
１回転に１回だけ２相パルスが生成される。つまり、ス
リット板５，６および検出器１２．１３により、従来と
同様のインクリメンタルエンコーダが２組構成されてい
る。

検出器１２．１３から出力されたパルスは、それぞれア
ップダウンカウンタ３１．３２に入力される。アップダ
ウンカウンタ３１．３２は、それぞれ、検出器１２．１
３からのＺ相パルスによりリセットされ、リセット後の
Ａ相パルスおよびＢ相パルスを計数する。

そして、各アップダウンカウンタ３１，３２による計数
値ａ、ｂの差Ｃが、演算器３３により演算される。この
差Ｃは、検出器１２と検出器１３との角度、即ち、ロボ
ット固定部２０に対するアーム２の角度位置に対応する
計数値であり、電源投入時にロボットがいかなる姿勢で
あっても、この差Ｃに基づいて、ロボットの姿勢を検知
でき。

原点合わせが行なわれる。

このようにして原点合わせを行なった後には。

駆動モータ１９を停止し、検出器１２からのＡ相パルス
およびＢ相パルスの計数結果（アップダウンカウンタ３
１の出力）に基づいて、アーム２の回転位置を検出する
ことができる。

このように、本実施例の産業用ロボットの位置検出装置
によれば、原点合わせに際して、従来のごとくアーム２
自体を動かすことなく、駆動モータ１９によりスリット
板５，６を回動させるだけで原点合わせを行なえ、イン
クリメンタルエンコーダのもつ低コストで高精度の横比
を行なえる利点を活かせるとともに、利用者にとっては
、原点合わせ操作を行なう必要がないので、アブソリュ
ートタイプの位置検出装置と等価な装置を提供すること
ができる。

なお、上記実施例では、スリット板５，６のいずれにも
Ａ相スリット、Ｂ相スリットおよびＺ相スリットを形成
しているが、アーム２側のスリット板５についてのみＡ
相スリット、Ｂ相スリットおよびＺ相スリットを形成し
、ロボット固定部２０側のスリット板６には、２相スリ
ツトのみを形成する構成としてもよい。この場合、アッ
プダウンカウンタ３２および演算器３３は不要で、電源
投入時には、１！動モータ１９にてスリット板５゜６を
回転駆動し、第１の検出器１２からＺ相パルスが生成さ
れた後に第２の検出器１３からＺ相パルスが生成される
までの間、アップダウンカウンタ３１により第１の検出
器１２からのＡ相バルスおよびＢ相パルスを計数する。

このときのアップダウンカウンタ３１による計数値ａが
、ロボット固定部２０側に対するアーム２の回転位置に
対応するものとなり、計数値ａにより、上記実施例と同
様に原点合わせを行なうことができる。

また、上記実施例では、スリット板５，６をそれぞれ別
個に設けているが、これらを１つのスリット板で兼用し
、このスリット板に形成された所定の検出パターンを検
出＄１２．１３により検知するように構成してもよく、
この場合も上記実施例と同様の作用効果が得られる。

さらに、上記実施例では、検出体として、スリットを所
定の検出パターンとしてもつスリット板を用いた場合に
ついて説明したが、本発明は、これに限定されるもので
はなく、磁気、レーザ光反射などによりＡ相パルス、Ｂ
相パルス、Ｚ相パルスを生成する構成の検出体を用いて
もよく、この場合も上記実施例と同様の作用効果が得ら
れる。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明の産業用ロボットの位置検
出装置（請求項１〜４）によれば、原点合わせに際し、
被駆動部材を動かすことなく、駆動源にて検出体を回転
軸外周で回転駆動することにより、原点合わせを行なえ
るように構成したので、インクリメンタルエンコーダの
もつ低コストで高精度の検出を行なえる利点を活かしな
がら、アブソリュートタイプの位置検出装置と等価な機
能が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の一実施例としての産業用ロボット
の位置検出装置を示すもので、第１図は本実施例を装置
を適用された産業用ロボットの要部を示す断面図、第２
図はその検出器の構成を示す断面図、第３図はその検出
体における検出パターンを示す平面図、第４図はその演
算部の構成を示すブロック図である。 図において、１−出力軸（回転軸）、２−アーム（被駆
動部材）、３−ボルト、４−クロスローラベアリング、
５−第１のスリット板（検出体）、６−第２のスリット
板（検出体）、５ａ、６ａ−Ａ相スリット帯、５ｂ、６
ｂ−Ｂ相スリット帯、５Ｃ２６ｃ　−−Ｚ相スリット帯
、５ｄ、６ｄ−Ａ相スリット、５ｅ、６ｅ−Ｂ相スリッ
ト、５ｆ、６ｆ−Ｚ相スリット、７−ベース、８−ブツ
シュ、９゜１０−カラー、１１−止め輪、１２−第１の
検出器、１２ａ−Ａ相受光器、１２　ｂ−Ｂ相愛光器、
１２ｃｍ−−Ｚ相愛光器、１２ｄ−Ａ相発光器、１２ｅ
　−−Ｂ相発光器、１２　ｆ−Ｚ相発光器、１３−第２
の検出器、１４．１５−　ブラケット、１７゜１８−ギ
ア、１９−駆動モータ（ｌ！動源）、２０モ一タ固定部
（固定側）、３１−第１のアップダウンカウンタ、３２
−第２のアップダウンカウンタ、３３−演算器。 第１図 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）産業用ロボットの被駆動部材の回転軸外周に回転
   可能に設けられ、角度検出用パルスを生成するための検
   出パターンをもつ検出体と、 前記検出体を回転駆動する駆動源と、 前記被駆動部材側および前記産業用ロボットの固定側に
   それぞれ取り付けられ、前記検出体の検出パターンを検
   知して角度検出用パルスを生成する第１および第２の検
   出器とがそなえられ、 電源投入時に前記駆動源にて前記検出体を回転駆動する
   ことにより前記第１および第２の検出器から出力される
   角度検出用パルスに基づいて、前記固定側に対する前記
   被駆動部材の位置を求め、原点合わせを行なうことを特
   徴とする産業用ロボットの位置検出装置。
2. （２）産業用ロボットの被駆動部材の回転軸外周に、所
   定の検出パターンをもつ第１および第２の検出体が一体
   的に回転可能に設けられ、前記の各検出体には、所定回
   転角ごとに回転方向に応じた２相パルスを生成するため
   のパターンと、１回転に１回の原点パルスを生成するた
   めのパターンとが前記所定の検出パターンとして形成さ
   れ、 前記第１および第２の検出体を前記回転軸外周で一体的
   に回転駆動する駆動源と、 前記被駆動部材側に取り付けられ、前記第１の検出体の
   検出パターンを検知して２相パルスおよび原点パルスを
   生成する第１の検出器と、前記産業用ロボットの固定側
   にり付けられ、前記第２の検出体の検出パターンを検知
   して２相パルスおよび原点パルスを生成する第２の検出
   器と、 前記第１および第２の検出器からの２相パルスをそれぞ
   れ計数する第１および第２のアップダウンカウンタと、 前記第１のアップダウンカウンタの計数値と前記第２の
   アップダウンカウンタの計数値との差を演算する演算器
   とがそなえられ、 電源投入時には、前記駆動源にて前記第１および第２の
   検出体を回転駆動し、前記第１および第２のアップダウ
   ンカウンタにより、それぞれ、原点パルス生成以降の前
   記第１および第２の検出器からの２相パルスを計数し、
   各アップダウンカウンタによる計数値の差を前記演算器
   により演算して、該差を前記固定側に対する前記被駆動
   部材の位置として検出し、原点合わせを行なうことを特
   徴とする産業用ロボットの位置検出装置。
3. （３）産業用ロボットの被駆動部材の回転軸外周に、所
   定の検出パターンをもつ第１および第２の検出体が一体
   的に回転可能に設けられ、前記第１の検出体には、所定
   回転角ごとに回転方向に応じた２相パルスを生成するた
   めのパターンと、１回転に１回の原点パルスを生成する
   ためのパターンとが前記所定の検出パターンとして形成
   される一方、前記第２の検出体には、１回転に１回の原
   点パルスを生成するためのパターンが前記所定の検出パ
   ターンとして形成され、 前記第１および第２の検出体を前記回転軸外周で一体的
   に回転駆動する駆動源と、 前記被駆動部材側に取り付けられ、前記第１の検出体の
   検出パターンを検知して２相パルスおよび原点パルスを
   生成する第１の検出器と、前記産業用ロボットの固定側
   に取り付けられ、前記第２の検出体の検出パターンを検
   知して原点パルスを生成する第２の検出器と、 前記第１の検出器からの２相パルスを計数するアップダ
   ウンカウンタとがそなえられ、 電源投入時には、前記駆動源にて前記第１および第２の
   検出体を回転駆動し、前記第１の検出器から原点パルス
   が生成された後に前記第２の検出器にて原点パルスが生
   成されるまでの間、前記アップダウンカウンタにより前
   記第１の検出器からの２相パルスを計数し、該アップダ
   ウンカウンタによる計数値を前記固定側に対する前記被
   駆動部材の位置として検出し、原点合わせを行なうこと
   を特徴とする産業用ロボットの位置検出装置。
4. （４）前記第１および第２の検出体を１つの検出体で兼
   用し、該検出体に形成された所定の検出パターンを前記
   第１および第２の検出器により検知することを特徴とす
   る請求項２または３記載の産業用ロボットの位置検出装
   置。