JPH0630384Y2

JPH0630384Y2 - ロボットの可動部位置決め部材

Info

Publication number: JPH0630384Y2
Application number: JP1988026131U
Authority: JP
Inventors: 行雄大谷; 伸一島
Original assignee: トキコ株式会社
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1994-08-17
Anticipated expiration: 2003-02-28
Also published as: JPH01129091U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」本考案は、ロボットの手首、アーム等の可動部を制御系
に対して零点補正する場合に用いられる位置決め部材に
関するものである。

「従来の技術」一般に工業用ロボットは、オンラインまたはオフライン
で入力された教示データを記憶し、この教示データを再
生することにより、ロボットを構成する第１アーム、第
２アーム、および第２アーム先端の手首機構が所定の軌
道に沿って動作するようになっている。

ところで、ロボットの現実の軌道を教示データと一致さ
せるには、教示データにおける零点とロボットの特定箇
所の零点とが正確に一致していることが前提となるか
ら、ロボットを組み立てる際、据え付けの際、あるい
は、修理等のために分解して再組み立てした際に、ロボ
ットが有する６つの自由度（第１アームの回転および傾
斜、第２アームの傾斜、手首機構の３つの軸を中心とす
る回転）のそれぞれについて、データ上の零点と実際の
零点とを一致させるべく、ロボットの第１アーム、第２
アーム、および手首機構の各関節を、これらが特定の相
対角度となる位置（基準姿勢）に回転させ、この位置に
おける位置検出手段（センサ）の検出値が所定値となる
ように調整する零点補正操作が必要とされる。

第１０図および第１１図は手首の零点補正に使用される
スケールの一従来例を示すものである。

符号１は第２アーム（先端部のみ図示）であって、この
第２アーム１の先端には、手首機構を構成する筒状の第
１のケース部材２の基端部が軸ａを中心として回転可能
に連結されている。また前記第１のケース部材２の先端
部には、第２のケース部材３の基端部が軸ｂを中心とし
て回動可能に連結されている。さらに、第２のケース部
材３の先端部には、第３のケース部材４が軸ｃを中心と
して回動可能に連結され、この第３のケース部材４の先
端には、例えば塗装ガンのような作業具が取り付けられ
る軸５が軸ｄを中心として回動自在に設けられている。
なお、符号６は軸５に作業具を固定するためのキーであ
る。

前記第１・第２のケース部材２・３は、第２アーム１に
内蔵された図示しない二つの駆動軸（例えば筒状の軸と
これに対して同軸状に設けられた軸）によってそれぞれ
回転させられるようになっている。また、第３のケース
部材４の基端部は第２のケース部材３の内部に挿入さ
れ、この部分には、軸ｃを回転中心とするベベルギア
（図示略）が一体に取り付けられ、一方、第２のケース
部材３の内部には、前記第３のケース部材４のベベルギ
アと噛み合うベベルギア（図示略）が設けられて第３の
ケース部材４を第１のケース部材２と協調運動させるよ
うになっている。また先端の軸５は、第３のケース部材
４に内蔵されたモータ（図示略）、あるいは、前記二つ
の駆動軸に対してさらに同軸状に設けられた第３の駆動
軸（図示略）によって回転することができるようになっ
ている。

そして上記手首機構にあっては、第２アーム１の先端に
設けられた円周方向に沿うスケール１０と第１のケース
部材２に設けられた指針１１とによって第２アーム１と
第１のケース部材２との相対角度を確認し、また、第１
のケース部材２の先端に設けられた円周方向に沿うスケ
ール１２と第２のケース部材３に設けられた指針１３と
によって第１および第２のケース部材２・３の相対角度
を確認し、さらに、第１１図に示すように、第３のケー
ス部材４の先端面に設けられた円周方向に沿うスケール
１４と軸６の先端に設けられた指針１５とによって第３
のケース４に対する軸６の相対角度を確認することがで
きるようになっている。なお、第３のケース部材４は、
駆動源によって直接的に回転させられるケース部材２・
３あるいは軸５とは異なり、他の部材が回転することに
よって協調回転するものであるから、これらを零点補正
する操作によって必然的に位置決めされることとなる。

「考案が解決しようとする課題」ところで上記手首機構にあっては、各指針１１・１３・
１５をスケール１０・１２・１４の所定の位置（例えば
回転角における零点の位置）に合わせる如く各ケース２
・４および軸５を回転させ、この状態で位置検出器の検
出値を読み取りながら、これを零点とするように制御装
置を調整することが必要とされるが、目視にたよる作業
である以上誤差の発生が避けられず、また、かなりの重
量をもつ手首機構を作業員が支えながら行われる作業で
あるため、調整作業中に微妙なずれを生じる可能性もあ
る。

そして、上記スケールと指針とを利用する方式は、手首
機構より重量および回転モーメントが大きな第１アー
ム、第２アーム等の位置決めに利用した場合、上記問題
がさらに大きくなって、正確な位置決めが難しくなると
いう問題がある。

本考案は上記事情に鑑みて提案されたもので、工業用ロ
ボットの可動部分、例えば、第１アーム、第２アーム、
あるいは手首機構を構成する各部材を所定の相対角度で
かつ十分な強度で結合することを目的とするものであ
る。

「課題を解決するための手段」上記目的を達成するため、本出願の第１の考案は、ロボットのアームに対して回転
自在で、かつ、互いに回転可能に連結された複数のケー
ス部材から構成された手首機構であって、前記各ケース
部材のアームに対する回転、および、各ケース部材の相
対回転の内二つを規制すべく、ケース部材相互間、ある
いは、ケース部材の一つとアームとの間に、これらに対
してそれぞれ着脱可能な連結手段を設けた構成としてな
るものである。

また本出願の第２の考案は、一端がベースにそれぞれ回
転自在に連結された第１アームおよび第１リンクと、前
記第１アームの先端に回転自在に連結された第２アーム
と、該第２アームと前記第１リンクとの間に設けられて
第１リンクの回転を第２アームに伝達する平行リンク機
構とから構成されたロボットに設けられるものであっ
て、前記第１アームおよび第１リンクのそれぞれのベー
スに対する回転、および第１アームと第２アームとの相
対的な回転の内二つを規制すべく、前記第１アームと平
行リンク機構とベースとの間に、それぞれこれらの相対
距離を一定に規制する規制手段を設けた構成としてなる
ものである。

「作用」第１の考案の構成によれば、第１ないし第３のケース部
材の相対回転、および、これらのアームに対する回転が
規制されるから、これらの内、少なくとも二つの部材の
回転を規制することにより、手首機構全体を所定の姿
勢、例えば、零点の位置で拘束することができる。

第２の考案の構成によれば、結果的に第１、第２のアー
ムがベースに対して固定されることになり、したがっ
て、例えば零点に相当する所定の姿勢となるように第１
・第２のアームを支持することができる。

「実施例」以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。な
お、図中従来例と共通の部分には同一符号を付し、説明
を簡略化する。

第１図および第２図は本考案の第１実施例を示すもので
ある。

符号２０は位置決め治具を示す。この位置決め治具２０
は、手首機構よりも僅かに大きな幅寸法を持つ溝型鋼に
より形成された台２１と、この台２１の両側部に垂直に
固着されて上方に伸びる腕２２と、前記台２１の先端に
固着されて上方に伸びる腕２３と、前記台２１の基端に
設けられてアーム１の外周の突起２４に挿入される軸２
５とから構成されている。そして前記腕２２は、これを
貫通して第２のケース部材３側のめねじ（図示略）にね
じ込まれるボルト２６によって第２のケース部材３に固
着され、腕２３は軸５およびキー６と嵌合され、さら
に、台２１はボルト２７によって第１ケース部材２に固
着され、このように、各部材をケース部材に固着するこ
とによって手首機構を標準姿勢に支持するようになって
いる。

以上のように構成された位置決め治具を用いる場合、ま
ず、手首機構を標準姿勢に置き、次いで、位置決め治具
２０全体を第２アーム１の軸線方向に移動させて、腕２
２の間に第２ケース部材３を配置するとともに、腕２３
に設けられた穴２３ａ（軸５およびキー６と対応する形
状の穴）に軸５およびキー６を挿入し、さらに、この状
態で、ボルト２６、２７を絞め付けて、腕２２を第２ケ
ース部材３に、台２１を第１ケース部材２に、それぞれ
の平面部２１ａ、２ａを互いに当接させて固定すればよ
い。

このようにして治具を取り付けることにより、第２アー
ム１と第１のケース部材２との相対回転、第１および第
２のケース部材２・３の相対回転、第３のケース部材４
と軸５の相対回転がそれぞれ一義的に規制され、したが
って、３つの自由度を持った手首機構が拘束されて、第
２アーム１と軸５の位置、姿勢が決定されることにな
る。また、手首機構を構成する相対回転可能な部材を相
互に固定しているから、部材間の回転伝達機構（ベベル
ギア）に各部材の自重による負荷が加わることを防止し
てこれを保護することができ、例えば、零点補正時のみ
ならず、輸送中においても各ケース部材の相対回転を規
制して、手首の各部を保護することができる。

次いで、第４図は本考案の第２実施例を示すものであ
る。

この実施例の治具２０Ａは、台２１の先端の腕２３の穴
２３ａに軸５およびキー６を挿入し、台２１に設けたね
じとボルト２５とによって台２１と第２アーム１とを固
定するようにしたものである。この時、台２１および第
１ケース部材２のそれぞれの平面部２１ａ・２が互いに
当接し、第２アーム１に対する第１ケース部材２の回転
が規制される。

そして、以上のように第２アーム１に対する第１ケース
部材２の回転位置が規制された状態で、軸５の第２アー
ム１に対する方向が決まれば、第２アーム１に対する第
１ケース部材２、および第１ケース部材２に対する第２
ケース部材３の（すなわち、第２ケース部材３に対する
第３ケース部材４、第３ケース部材４に対する軸５の）
それぞれの関係が一義的に決定される。

次いで、ロボットの第１アームおよび第２アームの位置
決めに用いられる治具について、第５図ないし第７図に
示す第３実施例を参照して説明する。

符号３０はボックスであって、このボックス３０には旋
回ベース３１が水平回転自在に設けられ、旋回ベース３
１にはモータと減速機とからなるモータユニット３２・
３３が固定されている。また、旋回ベース３１には、第
１アーム３４と第１リンク３５とがそれぞれ回転自在に
取り付けられ、それぞれ、前記モータユニット３２・３
３によって、水平軸を中心として図中矢印ＩおよびIIの
方向にそれぞれ駆動されるようになっている。

また、前記第１アーム３４の上端には、先端に手首機構
３６を有する第２アーム３７が回転自在に設けられてい
る。この第２アーム３７の後端部は、回転中心より後方
まで延ばされ、前記第１のリンク３５に回動自在に連結
された第２のリンク３８に回動自在に連結され、第１ア
ーム３４、第１リンク３５、第２リンク３８とともに平
行リンク機構を構成するようになっている。

なお、符号３９・４０は、それぞれ、後述する位置決め
部材を固定するための嵌合孔である。

次いで、第８図により、上記位置決め部材４１、４２の
詳細な構成を説明する。なお、これらの位置決め部材４
１、４２は、長さの絶対値以外に関しては同一のである
から、一方（４１）を例にとってその構成を説明する。

位置決め部材４１は板材４３・４４から構成されてお
り、一方の板材４３の端部に設けられた突出部４５を他
方の板材４４の長穴４６に挿入することによって、長手
方向に相対的に移動可能とされ、さらに、前記突出部４
５に設けられたボルト４７にナット４８をねじ込むこと
によって一定の長さで固定されるようになっている。ま
た、前記突出部４５は上下が面取りされることにより、
前記長穴４６の長さ方向への摺動が許容され、かつ、回
転が規制されるようにようになっている。したがって、
前記位置決め部材４１は、板材４３・４４のオーバラッ
プ量を調整することによって全長を調整することができ
る。

そして、位置決め部材４１は、その一端に設けられたピ
ン４９を第１のアーム３４の嵌合孔３９に挿入し、か
つ、第１・第２のリンク３５・３８の間の節に位置する
ピン５０を他端の嵌合孔５１に挿入することによって、
モータユニット３２（３３）を中心とする第１のアーム
３４と第１のリンク３５との相対的な回転を規制するよ
うになっている。

また、位置決め部材４２は、旋回ベース３１の嵌合孔４
０に一端が、前記ピン５０に他端が連結されて、旋回ベ
ース３１に対する前記第１リンク３５の回転を規制する
ようになっている。

以上のように構成された位置決め部材４１・４２は、ロ
ボットの第１・第２のアーム３４・３７を基準姿勢に位
置合わせした状態で、所定の長さに調整されて取り付け
られ、これにより、ロボットの第１・第２のアーム３４
・３７の旋回を規制して基準姿勢に保つことができ、し
たがって、位置決め部材４１・４２を取り付けて基準姿
勢に保持しなが零点補正を行い、その後、位置決め部材
４１・４２を取り外すことによって通常の教示、再生動
作を行うことができる。なお上記位置決め部材４１・４
２は、一般に工場からの出荷時に取り付けられるから、
使用場所（零点補正作業が行われる場所）まで運搬する
に際して、各アームを所定の角度の保持して保護する機
能をも果たすことができる。

また上記実施例の場合、位置決め部材４１・４２の長さ
寸法を調整することが可能であるから、アーム、リンク
等の長さの異なるロボット、あるいは、基準姿勢の異な
るロボットに対しても柔軟に適用することができる。

さらに、第９図は本考案の第４実施例を示すものであっ
て、この実施例は、前記第３実施例に適用された位置決
め部材４１・４２、すなわち、長さ寸法の調整が可能な
ものに代えて、単なるむくの板材を適用するようにした
ものである。

すなわち、この実施例の位置決め部材４１Ａ・４２Ａ
は、いずれも前記第３実施例と同じく、第１のアーム３
４と第１のリンク３５との間、および、第１のリンク３
５と旋回台３１との間に設けられてそれぞれの相対回転
を規制することにより、ロボットを基準姿勢に保持する
機能を果たすことができる。そして、位置決め部材４１
Ａ・４２Ａをそれぞれ一体構造とすることにより、その
剛性が高まるから、位置決め部材４１Ａ・４２Ａのたわ
みによる基準姿勢からの微小なずれを防止して、さらに
正確な零点補正をすることができる。

なお、上記実施例では、第１リンク３５をベース３１に
固定し、固定された第１リンク３５に第１アーム３４を
固定することによって第２アーム３７に対しても固定す
るようにしたが、結果的に、ベース３１を基準とする第
１アーム３４および第２アーム３７の回転角度を規制し
得るならば、他の部分を相互に連結する方式、例えば、
平行リンクを構成する他の部材に第１アーム３４を連結
し、あるいは、平行リンクを介さずに、直接第２アーム
をベース３１に固定するようにしてもよい。

「考案の効果」以上の説明で明らかなように、本出願の第１の考案によ
れば、手首を構成するケース部材相互、あるいは、ケー
ス部材と第２アームとの相対回転を規制することがで
き、また、第２の考案によれば、ロボットの第１・第２
のアームの回転角度（傾斜）を一定に維持することがで
きるから、これら位置決め部材を取り付けた状態にて、
各部の回転角度を検出するセンサの検出値を読み取るこ
とにより、短時間に、かつ再現性良く零点補正すること
ができる。また、位置決め部材を取り付けた状態では、
ロボットの各部に加わる重力の一部を位置決め部材に支
持させることができるから、ロボットの運搬などに際し
て、各回転部材を保護する治具としての機能をも果たす
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の第１実施例を示すもの
で、第１図は側面図、第２図は正面図、第３図は台とケ
ース部材との結合部の詳細図、第４図は第２実施例の側
面図、第５図ないし第８図は本考案の第３実施例を示す
もので、第５図はロボット全体の側面図、第６図はベー
スとアームおよびリンクとの接続部の詳細図、第７図は
第６図のVII−VIIに沿う矢視図、第８図は位置決め部材
の構造を示す斜視図、第９図は本考案の第４実施例にお
けるベースとアームおよびリンクとの接続部の詳細図、
第１０図および第１１図は手首の位置決め手段の一従来
例を示すもので、第１０図は側面図、第１１図は正面図
である。１……第２アーム、２……第１のケース部材、３……第
２のケース部材、４……第３のケース部材、５……軸、
２０・２０Ａ……位置決め治具、２１……台、２２……
腕、２３……腕、２４……突起、２５……軸、２６……
ボルト、２７……ボルト、３１……ベース、３２・３３
……モータユニット、３４……第１アーム、３５……第
１リンク、３６……手首機構、３７……第２アーム、３
８……第２リンク、３９・４０……嵌合孔、４１・４２
・４１Ａ・４２Ａ……位置決め部材、４３・４４……板
材、４５……突出部、４６……長穴、４７……ボルト、
４８……ナット、４９・５０……ピン、５１……嵌合
孔。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ロボットのアームに対して回転自在で、か
つ、互いに回転可能に連結された複数のケース部材から
構成された手首機構に設けられるものであって、前記各
ケース部材のアームに対する回転、および、各ケース部
材の相対回転の内二つを規制すべく、ケース部材相互
間、あるいは、ケース部材の一つとアームとの間に設け
られ、これらに対してそれぞれ着脱可能な連結手段から
構成されたことを特徴とするロボットの可動部位置決め
部材。
【請求項２】一端がベースにそれぞれ回転自在に連結さ
れた第１アームおよび第１リンクと、前記第１アームの
先端に回転自在に連結された第２アームと、該第２アー
ムと前記第１リンクとの間に設けられて第１リンクの回
転を第２アームに伝達する平行リンク機構とから構成さ
れたロボットに設けられるものであって、前記第１アー
ムおよび第１リンクのそれぞれのベースに対する回転、
および第１アームと第２アームとの相対的な回転の内二
つを規制すべく、前記第１アームと平行リンク機構とベ
ースとの間にそれぞれ設けられてこれらの相対距離を一
定に規制する規制手段を設けたことを特徴とするロボッ
トの可動部位置決め部材。