JPH0641820Y2 - ロボットの位置ずれ検知装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、ティーチング操作によって記憶された動作
を繰返し行なって溶接や搬送などの所定の作業を行なう
ロボットにおいてそのアームの位置のずれを検知する装
置に関するものである。

従来の技術 搬送や溶接などの作業を行なうロボットは、アームの移
動軌跡および始点や終点などの作業ポイントでの作業内
容を予め記憶させ、その記憶内容を繰返し実行すること
により同一作業を行なう所謂プレーバック式のものが一
般的である。そしてそのアームの移動軌跡は、予め定め
た原点からの座標値として与えられ、昇降軸や旋回軸さ
らにはアームの移動量をサーボ制御することによりアー
ムが所定の座標位置を通るように制御するものである。

考案が解決しようとする課題 ティーチング操作では、アームが周辺機器などと干渉せ
ず、しかも最も効率の良い経路を通るよう軌跡を設定す
るが、作業を繰返し行なうことにより、アームが所期の
軌跡から次第に外れることがある。すなわちロボットア
ームは、昇降軸や旋回軸などの互いに連携する可動部分
がティーチング時と同じ量だけ動作することにより所定
の軌跡に沿って移動するのであるが、各可動部分の相対
位置などが動作時の慣性力や外力によって変化したり、
またロボットのまわりの設備が何らかの異常でロボット
の動作範囲内に入り、ロボットと干渉することや、ティ
ーチング作業者がティーチング作業の間に間違ってロボ
ットを周辺の設備と干渉させたりすることがあり、これ
が原因となってアームの位置にずれが生じることがあ
る。従来では、このような異常を検出する手段を特に設
けていなかったために、アームが周辺機器や被加工物な
どと干渉し、損傷が生じるなどの危険があり、またそれ
に起因するアームの大きな位置ずれを修正して正規の位
置に設定する作業に時間を要し、稼動率が低下する問題
があった。

この考案は上記の事情を背景としてなされたもので、ア
ームの位置ずれを簡単かつ確実に検出することのできる
装置を提供することをも目的とするものである。

課題を解決するための手段 この考案は、上記の目的を達成するために、ロボットア
ームの許容位置決め誤差寸法以下の寸法の当接面を有す
る確認ピンと、前記当接面の寸法以下の寸法でかつ当接
面を接触させる端面を有するとともに前記確認ピンに押
圧されてストロークする基準ピンと、その基準ピンが予
め定めた寸法ストロークした場合とストローク量がその
寸法未満およびその寸法を越えている場合とで異なる信
号の出力状態となるスイッチ手段とを備え、前記確認ピ
ンと基準ピンとのいずか一方のピンがロボットアームの
所定箇所に取付けられ、かつ他方のピンがロボットアー
ムの可動範囲内の所定の固定部分に取付けられているこ
とを特徴とするものである。

作用 この考案では、確認ピンもしくは基準ピンを取付ける固
定部の位置を、ロボットアームがワークをチャックする
位置や待機する位置に設定しておく。ロボットアームが
ティーチング内容に従って動作している間に、ワークの
チャッキング位置や待機位置などの所定の位置に移動す
ると、確認ピンと基準ピンとが対向することになり、ロ
ボットアームの位置にずれが生じていなければ、基準ピ
ンが確認ピンによって押されてストロークし、その結
果、スイッチ手段が信号を出力するので位置ずれのない
ことが知られる。これに対してロボットアームに位置ず
れが生じていれば、基準ピンが押されなかったり、ある
いは押されたとしてもストローク量が少なかったり、さ
らには過剰にストロークするなどの異常が生じるため、
スイッチ手段か信号を出力しない。したがってピン同士
が対向しないいわゆる横方向の位置のずれのみならず、
ピンの軸線方向での位置のずれをもスイッチ手段の出力
信号から知ることができる。

実施例 つぎにこの考案の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの考案の一実施例を示す正面図であり、第２
図はその装置を搭載した搬送ロボットの正面図であっ
て、先ずロボット１の全体構成について簡単に説明する
と、基台２上に昇降ユニット３が設けられ、昇降軸４を
昇降用モータ５によって上下動させるように構成されて
いる。昇降軸４の上端部には、旋回ユニット６が取付け
られ、旋回用モータ７によって昇降軸４を中心にして回
転するよう構成されている。ロボットアーム８は旋回ユ
ニット６の上に設けたアームホルダ９に突出・退入する
よう保持されており、ロボットアーム８の前後動は、ア
ームホルダ９に付設したスライドユニット10を介してス
ライド用モータ11によって行なうようになっている。そ
してワーク（図示せず）を磁気吸着するロボットハンド
12がロボットアーム８の先端部に取付けられている。

つぎに位置ずれ検出装置13について説明すると、ロボッ
トアーム８の先端下部には、下方に向けて確認ピン14が
取付けられており、この確認ピン14の当接面すなわち下
端面は、ロボットアーム８の位置ずれ許容誤差寸法以下
の寸法（例えば許容誤差が±2.5mmであれば直径5mm以
下）に設定されている。他方、ロボット１の本体部分
（例えば昇降ユニット３の側面）に水平方向に延びたブ
ラケット15が取付けられており、その先端部に基準ピン
16がホルダ17によって上下動可能に保持されている。基
準ピン16は第１図に示すように、前記確認ピン14を接触
させる端面（上端面）を確認ピン14の当接面の寸法以下
の寸法、すなわちロボットアーム８の位置ずれ許容誤差
寸法以下の寸法に設定したものであって、その中間部の
段差部18とホルダ17に設けたカラー19との間に配置した
スプリング20によって常時上方に向けて押圧されてお
り、またホルダ17の上端部に設けたストッパ21によって
上方向に対して抜け止めされている。さらに基準ピン16
の下端部はホルダ17から下方に突出しており、その下端
部の互いに離隔した上下二箇所にはドッグ22,23が設け
られている。そしてこれらのドッグ22,23に対応して一
対のリミットスイッチ24,25がブラケット26によって保
持されている。これらのリミットスイッチ24,25は第３
図に示すように、上下方向に互いにずれて配置されてお
り、これらのリミットスイッチ24,25と各ドッグ22,23が
設けられている。そしてこれらのドッグ22,23との相対
位置は、ロボットアーム８が許容誤差範囲内の位置にあ
って、基準ピン16が押し下げられた際に各リミットスイ
ッチ24,25がオフとなる相対位置に設定されている。な
お、詳細は下記の作用説明のとおりである。

上記のロボット１は、予め記憶させたティーチング内容
に従って所定の作業が終了するごとに第２図に示す位置
に戻る。この位置は前記確認ピン14と基準ピン16とが同
一軸線上に一致して確認ピン14が基準ピン16を押し下げ
る位置である。したがってロボットアーム８に位置ずれ
が生じていない場合あるいは位置ずれが生じているとし
ても許容誤差以内である場合には、確認ピン14が基準ピ
ン16に当接してこれを押し下げるので、各ドッグ22,23
が第３図（Ａ）に示す状態から同図（Ｂ）に示す状態に
下がり、その結果、それまでオン状態であった下側のリ
ミットスイッチ25がオフに切換わって両方のリミットス
イッチ24,25がオフ信号を出力していることになり、こ
れをもって位置ずれ無し、すなわち正常と判断される。
これに対してロボットアーム８が何らかの原因で正規の
位置から上方にずれていた場合には、基準ピン16が押し
下げられないか、もしくは押し下げ量が不十分となるの
で、第３図（Ｃ）に示すように、下側のドッグ23がリミ
ットスイッチ25をオン動作させたままとなり、したがっ
てロボットアーム８の動作が停止してもリミットスイッ
チ25からオン信号が出力されていることにより位置ずれ
が生じていると判断される。またロボットアーム８が下
方に位置ずれを生じていた場合には、基準ピン16が過剰
に押し下げられるので、第３図（Ｄ）に示すように、下
側のリミットスイッチ25がオフ状態になるものの、上側
のリミットスイッチ24が上側のドッグ22によってオン動
作させられるので、この場合もオン信号が出力されてい
ることにより位置ずれが発生していると判断される。さ
らにロボットアーム８が水平方向に位置ずれを生じてい
ると、確認ピン14が基準ピン16と一致せずに基準ピン16
が押し下げられないから、各ドック22,23は第３図
（Ａ）に示す状態に止まり、この場合も下側のリミット
スイッチ25がオン信号を出力することにより位置ずれが
生じていると判断される。なお、上述した各位置ずれ発
生の場合、各リミットスイッチ24,25のオン・オフ状態
によって位置ずれ方向を表示することもできるが、単な
る位置ずれ表示とし、ロボットアーム８の位置修正作業
の際に作業者が目視で位置ずれ方向を確認するようにし
てもよい。また以上述べた各リミットスイッチ24,25の
オン・オフと位置ずれとの関係を示せば、第１表のとお
りである。

上記の実施例は第１表から明らかなように、上方への位
置ずれの場合と水平方向への位置ずれの場合とで信号の
状態が同一となるので、信号の状態からは位置ずれ方向
を判別できない。このような不都合を解消するためには
第４図に示すように構成すればよい。すなわち第４図に
示す構成は、基準ピン16の下端部に、一定長さの膨大部
を有する一つのドッグ27を設け、基準ピン16が押し下げ
られていない状態では、そのドッグ27が各リミットスイ
ッチ24,25から離れ、基準ピン16の下降ストロークに応
じてリミットスイッチ24,25のオン・オフ状態が第２表
に示すように替わるよう構成したものである。

すなわち第４図に示す構成では、ロボットアーム８に位
置ずれが生じていなければ、基準ピン16が規定き位置ま
で押し下げられることにより、各リミットスイッチ24,2
5がドッグ27によってオン動作させられる。これに対し
てロボットアーム８が上方向にずれていれば、基準ピン
16の下降ストロークすなわちドッグ27の下降ストローク
が不足するために、上側のリミットスイッチ24のみがオ
ンとなるものの、下側のリミットスイッチ25がオフのま
まとなり、正常状態とは異なる信号状態となる。またロ
ボットアーム８が下方にずれていれば、ドッグ27が基準
ピン16と共に過剰に押し下げられるので、ドッグ27が上
側のリミットスイッチ24から離れてしまい、上側のリミ
ットスイッチ24がオフ状態となり、これに対して下側の
リミットスイッチ25がオンとなる。この場合も、正常状
態および上方向へのずれ状態のいずれとも異なる信号状
態になる。さらにロボットアーム８が水平方向にずれて
いると、確認ピン14が基準ピン16と一致しないために基
準ピン16が押し下げられず、したがってドッグ27が第４
図に示す位置に止まるので、両方のリミットスイッチ2
4,25がオフのままとなり、上記のいずれの状態とも異な
る信号状態になる。

このように第４図に示す構成では、リミットスイッチ2
4,25のオン・オフの組合わせが、ロボットアーム８の位
置ずれの有無およびずれ方向ごとに異なるので、リミッ
トスイッチ24,25からの出力信号によってロボットアー
ム８の位置ずれの有無およびずれ方向を知ることができ
る。

また前述したようにロボットアーム８に位置のずれが生
じれば、作業者がロボット１の箇所まで出向いて修正作
業を行なうので、位置ずれの方向はその際に知ることが
でき、したがって位置ずれの方向を信号によって特に知
る必要がない場合もあり、このような場合には、一組の
リミットスイッチおよびドッグを用いて第５図に示すよ
うに構成してもよい。

すなわち第５図に示す構成は、基準ピン16の下端部に、
ロボットアーム８の上下方向での位置ずれ許容誤差寸法
程度の長さのドッグ28を設け、かつそれに対応してリミ
ットスイッチ24を配置したものであって、これらのドッ
グ28とリミットスイッチ24との相対位置を第３表に示す
よう動作する位置に設定したものである。

第３表から明らかなように、第５図に示す構成では、ロ
ボットアーム８に位置ずれが生じていなければ、ドッグ
28が基準ピン16と共に規定寸法押し下げられるので、リ
ミットスイッチ24がオン動作させられ、そのオン信号に
よってロボットアーム８の位置が正常であることが知ら
れる。これに対してロボットアーム８が上方向にずれて
いれば、ドック28の下降ストロークが不足するために、
リミットスイッチ24がオフのままとなる。また下方への
位置ずれが生じていれば、ドッグ８が過剰に押し下げら
れるので、リミットスイッチ24は一旦オンになるもの
の、結局はオフ状態になる。さらにロボットアーム８が
水平方向に位置ずれしていれば、確認ピン14と基準ピン
16とが一致しないので、基準ピン16すなわちドッグ28が
押し下げられず、したがってリミットスイッチ24がオン
動作させられることがない。このように上下方向もしく
は水平方向に位置ずれしていれば、リミットスイッチ24
がオフ信号を出力していることになるので、その信号に
よってロボットアーム８の位置の異常を知ることがで
き、また位置ずれの方向は作業者が現場に出向くことに
より知ることができる。

なお、周知のように産業用ロボットとしては、第２図に
示すような３自由度以上の自由度を備えたものが多用さ
れ、その種の多軸ロボットにおいては、手首の回転によ
るずれが生じることがあり、このようなずれをも検知す
る場合には第６図に示すように構成すればよい。

すなわち基準ピン16は、ホルダ17に上下動自在に保持さ
せたチューブ29の内部に収容されており、そのチューブ
29から突出した下端部にリミットスイッチ24に対応させ
てドッグ30が形成され、さらにそのドッグ30とホルダ17
の下端部との間に引張スプリング31が設けられるととも
に、上昇限界位置を決めるストッパ32が設けられてい
る。またチューブ29の中間部にはフランジ33が形成さ
れ、その下側に圧縮スプリング34がホルダ17との間に配
置され、チューブ29はその圧縮スプリング34によって常
時、上方向に押圧されている。フランジ33はストッパと
もなっており、フランジ33がホルダ17の所定箇所に当接
することによりチューブ29の上限が規定され、その上限
位置においてチューブ29の上端部が前記基準ピン16の上
端より上方に突出している。さらにチューブ29の下端部
には、リミットスイッチ25に対応させてドッグ35が形成
されている。そしてこれらのドッグ30,35とリミットス
イッチ24,25との相対位置は第４表に示すよう動作する
位置に設定されている。

第６図に示す構成においてロボットアーム８の位置にず
れが無く正常であれば、ロボットアーム８もしくはロボ
ット手首（図示せず）に取付けた確認ピン14が基準ピン
16と同一軸線上に一致した状態で下降するから、確認ピ
ン14がチューブ29の内部に入って基準ピン16を押し下
げ、したがってドッグ30のみが規定のストローク下降す
るので、リミットスイッチ24がオン動作させられる。こ
れに対して上方向への位置ずれが生じていれば、基準ピ
ン16の下降ストロークが不足するので、リミットスイッ
チ24はオフのままとなり、いずれのリミットスイッチ2
4,25もオン信号を出力しない。また下方への位置ずれが
生じていれば、基準ピン16すなわちドッグ30が下がり過
ぎてしまうので、リミットスイッチ24は一旦オンとなっ
た後にオフに切換わってしまい、したがってこの場合は
いずれのリミットスイッチ24,25もオン信号を出力しな
い。さらに水平方向への位置ずれが生じていた場合に
は、確認ピン14がチューブ29の上端部に当接してチュー
ブ29を押しさげるので、チューブ29と一体のドッグ35が
他方のリミットスイッチ25をオン動作させる。そしてま
たロボット手首のずれ、すなわちロボット手首に異常な
傾きが生じていると、ロボットアーム８が下降した際に
確認ピン14がチューブ29の内部に入り込まずに、チュー
ブ29に引っ掛かってしまい、その結果、チューブ29を押
し下げることになるので、水平方向への位置ずれの場合
と同様に、チューブ29と一体のドッグ35に対応するリミ
ットスイッチ25のみがオンとなる。

このようにロボットアーム８やロボット手首の位置や姿
勢に異常があると、正常状態とは異なる信号が出力され
ることになるので、その出力信号からロボットアーム８
やロボット手首の異常を知ることができる。

なお、上記の各実施例ではスイッチ手段として、リミッ
トスイッチを用いたが、この考案では、スイッチ手段と
してリミットスイッチ以外に近接スイッチや光電スイッ
チなどを使用することができる。また上記の各実施例で
は、可動ピンである基準ピンを固定部に設け、かつ確認
ピンをロボットアームに取付けたが、これらのピンの取
付け位置は互いに反対であってもよい。さらにこの考案
では、各ピンを上下方向に向けて配置せずに、水平方向
に向けて配置してもよく、その場合であっても、上記の
実施例におけると同様にして位置ずれを検知することが
できる。

考案の効果 以上の説明から明らかなようにこの考案によれば、互い
に当接する面の寸法が、ロボットアームの許容位置決め
誤差寸法以下の一対のピンを用い、一方のピンをロボッ
トに取付け、かつ他方のピンを所定の固定部に取付け、
各ピンが一致して一方のピンが他方のピンを予め定めた
所定寸法押圧することによりスイッチ手段からオン・オ
フいずれかの信号を出力させるよう構成したから、ロボ
ットアームの少なくとも２方向の位置ずれを容易に知る
ことができ、また位置ずれの検知を所定の作業の１サイ
クルごとに行なってロボットアームが周辺機器などに衝
突することを未然に防止することができ、さらにこの考
案の装置では、一対のピンとスイッチなどの簡易な構成
とすることができるから、安価な装置とすることがで
き、そしてまた簡単なプログラムによって位置ずれ検知
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す正面図、第２図はこ
の考案に係る装置を取付けた搬送ロボットの一例を示す
正面図、第３図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は第１図に示
す装置の動作説明図、第４図はこの考案の他の実施例を
示す側面図、第５図はこの考案の更に他の実施例を示す
側面図、第６図はこの考案の第４の実施例を示す概略的
な側断面図である。 ８…ロボットアーム、13…位置ずれ検知装置、14…確認
ピン、15…ブラケット、16…基準ピン、22,23,27,28,3
0,35…ドッグ、24,25…リミットスイッチ、29…チュー
ブ。

フロントページの続き (72)考案者 原 修 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 松元 文雄 愛知県豊田市細谷町５丁目16番地 鬼頭工 業株式会社内 (72)考案者 林 日 愛知県豊田市細谷町５丁目16番地 鬼頭工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−199382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−166986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−257803（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−81894（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−103685（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットアームの許容位置決め誤差寸法以
   下の寸法の当接面を有する確認ピンと、前記当接面の寸
   法以下の寸法でかつ当接面を接触させる端面を有すると
   ともに前記確認ピンに押圧されてストロークする基準ピ
   ンと、その基準ピンが予め定めた寸法ストロークした場
   合とストローク量がその寸法未満およびその寸法を越え
   ている場合とで異なる信号の出力状態となるスイッチ手
   段とを備え、前記確認ピンと基準ピンとのいずれか一方
   のピンがロボットアームの所定箇所に取付けられ、かつ
   他方のピンがロボットアームの可動範囲内の所定の固定
   部分に取付けられていることを特徴とするロボットの位
   置ずれ検知装置。