JPH07227780A - 水平多関節型ロボットの復帰制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボット構造を複雑化したり、高価なアブソ
リュートエンコーダを搭載したりすることなく、第４ア
ームがその原点位置に支障なく回転復帰できるようにす
る。 【構成】 第１アームおよび第２アームがそれぞれの原
点位置に回転復帰するとき、その回転角度分だけ第４ア
ームを逆方向に回転させる。第４アームは一方向を向き
続けるので、第４アームをその原点位置に回転復帰させ
るときの方向性に誤判断を生じることがなくなるので、
手直し操作が不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物品の自動組立工程な
どにおいて用いられる水平多関節型ロボットの復帰制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７に示す従来の水平多関節型ロボット
は、基台１の垂直支柱部２から水平方向に張り出した回
転可能な第１アーム３と、第１アーム３の先端部から水
平方向に張り出した回転可能な第２アーム４と、第２ア
ーム４の先端部に昇降可能に設けられた第３アーム５
と、第３アーム５とともに昇降して全角回転ができる棒
状垂直位の第４アーム６と、第４アーム６の先端部に設
けられたチャック７とを備える。

【０００３】第１アーム３は、基台１の正面からその前
方に通じる基準軸を０度として左右にそれぞれ９０度以
上（１８０度未満）の角度で回転できるようになってお
り、第２アーム４は、第１アーム３の延長線軸を０度と
して左右にそれぞれ９０度以上（１８０度未満）の角度
で回転できるようになっている。また、第４アーム６
は、前記基準軸を０度として左右にそれぞれ１８０度の
角度で、つまり、３６０度の全角回転ができるようにな
っている。チャック７は、エアーチューブ８を通じてエ
アーが供給されることによって、ワークをつかむための
開閉動作をなす。

【０００４】第１〜第４アーム３〜６はそれぞれに対す
る専用の駆動モータに、減速機や駆動用伝達ケーブルを
介して接続されている。各駆動モータにはインクリメン
タル方式のエンコーダが接続されており、駆動モータの
回転角度に関する情報が逐一ロボットコントローラ９に
伝達されるようになっている。ロボットコントローラ９
は、前記エンコーダからの情報に基づき各部に制御信号
を送り込む。

【０００５】ロボットコントローラ９の電源スイッチが
投入された直後、第１〜第４アーム３〜６はそれぞれの
原点位置に一旦復帰し、その後に組立等の動作に入る。
すなわち、ロボットコントローラ９は、事前に教示され
たプログラムに従い第１〜第４アーム３〜６のそれぞれ
に接続された駆動モータに必要な電流を供給し、エンコ
ーダから逐次に送られてくる回転角度に関する情報を監
視しつつ、第１〜第４アーム３〜６をそれぞれの目標位
置に誤りなく移動させる。

【０００６】第１〜第４アーム３〜６は、それぞれの現
在位置からどの方向に回転すれば原点位置に復帰できる
かを電気的に検知できる機能を有している。第１〜第３
アーム３〜５は誤りなく回転復帰することができるが、
第４アーム６だけは、誤判定によって逆方向に回転する
ことがある。その理由は、第１アーム３および第２アー
ム４が上述のように、基準となる軸に対して左右にそれ
ぞれ１８０度以上に回転できないのに対し、第４アーム
６だけは全角回転ができるからである。

【０００７】たとえば、第４アーム６が基台１の正面に
対し３６０度以上の角度で回転している状態のもとでロ
ボットコントローラ９の電源スイッチが切断されたと仮
定すると、再起動時にあたっての復帰制御において、第
４アーム６が所定方向とは逆の方向に回転してしまい、
エアーチューブ８などが第３および第４アーム５、６の
各先端部に巻きつくというたぐいのトラブルが発生す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】かかるトラブルの発生
を避けるためには、復帰制御前の第４アーム６を、誤判
定を生じることのない回転角度に戻しておくことが必要
となる。しかし、そのような手直し操作は自動化に即し
ないので、図８および図９に示す構成のものが提案され
ている。

【０００９】図８に示す構成のものは、基台の垂直支柱
部２に第４アーム６用の駆動モータ１０を同軸的に配置
し、第１アーム３と第２アーム４との関節部に設けた中
継用ギア１１をベルト１２で駆動モータ１０に連結する
一方、中継用ギア１１と第４アーム６とをベルト１３で
連結した構成を採っている。この場合、第１アーム３お
よび第２アーム４が回転復帰する過程で第４アーム６の
回転角度を戻すことができるものの、ロボットの構造が
複雑化してコスト高を招き、しかも、部品点数が増加し
て信頼性を低下させる。

【００１０】また、図９に示す構成のものでは、アブソ
リュートエンコーダを搭載した駆動用モータ１４を使用
し、これをベルト１５で第４アーム６に連結している
が、アブソリュートエンコーダは高価であるので、ロボ
ットのコストが高くなる。

【００１１】したがって本発明の目的は、ロボットの構
造を複雑化したり、高価なアブソリュートエンコーダを
搭載したりすることなく、第４アームをその原点位置に
支障なく回転復帰させることのできる多関節型ロボット
の復帰制御方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明においては上述し
た目的を達成するために、基台の垂直支柱部から水平方
向に張り出した回転可能な第１アームを、その原点位置
に回転復帰させる段階と、第１アームの先端部から水平
方向に張り出した回転可能な第２アームの先端部に昇降
可能な第３アームを介して垂直位に設けられた棒状の全
角回転可能な第４アームを、第１アームの回転復帰と同
じ角度分だけ逆方向に回転させる段階と、第１アームの
原点位置への回転復帰を確認する段階と、第２アームを
その原点位置に回転復帰させる段階と、第４アームを第
２アームの回転復帰と同じ角度分だけ逆方向に回転させ
る段階と、第２アームの原点位置への回転復帰を確認す
る段階と、第４アームをその原点位置に回転復帰させる
段階と、第４アームの原点位置への回転復帰を確認する
段階とを備えることを特徴とする水平多関節型ロボット
の復帰制御方法が提供される。

【００１３】

【作用】本発明によると、第１アームおよび第２アーム
をそれぞれの原点位置に回転復帰させるときに、その回
転角度と同じ角度分だけ第４アームを逆方向に回転させ
るので、第４アームは一定の方向を向き続けることにな
る。このため、第４アームをその原点位置に回転復帰さ
せるときの方向性に誤判断を生じることが経費安価に解
消できる。

【００１４】

【実施例】つぎに、本発明の一実施例を図面を参照しつ
つ説明する。

【００１５】本例で用いる水平多関節型ロボットは、図
７に示したものと同様に第１〜第４アームを有し、各ア
ームは図１に示すフローチャートに従って回転復帰の動
作をなす。図２は復帰制御前の各アームの回転位置を例
示したものであり、基台の垂直支柱部２から水平に張り
出した第１アーム３は、その先端部の第１関節１６で第
２アーム４と連なり、第２アーム４はその先端部の第２
関節１７で第４アーム６と連なっている。

【００１６】第１アーム３がその原点位置に回転復帰し
終えた状態を図３に示している。図２に示した状態から
図３に示す状態に移行するまでの間に、第１アーム３は
垂直支柱部２に内蔵されている原点センサからの原点検
出情報に基づき、垂直支柱部２を中心にして回転復帰し
ており、一方、第４アーム６は第１アーム３の回転角度
と同じ回転角度分だけ、第１アーム３とは逆の方向に回
転している。そして、第１アーム３がその原点位置に完
全に復帰したか否かが、前記原点センサからの情報に基
づいて判定される。

【００１７】第１アーム３がその原点位置に回転復帰す
ると、図４に示すように第２アーム４がその原点位置に
回転復帰する。図３に示した状態から図４に示す状態に
移行するまでの間に、第２アーム４は第１関節１６に内
蔵されている原点センサからの情報に基づき、第１関節
１６を中心にして回転復帰しており、第４アーム６は第
２アーム４の回転角度と同じ回転角度分だけ、第２アー
ム４とは逆の方向に回転している。第２アーム４がその
原点位置に完全に復帰したか否かが、第１関節１６に内
蔵されている原点センサからの情報に基づいて判定され
る。

【００１８】図５は第１アーム３、第２アーム４および
第４アーム６がそれぞれの原点位置に回転復帰した状態
を示している。図４に示した状態から図５に示す状態へ
移行するまでの間に、第４アーム６は第２アーム４に内
蔵されている原点センサからの情報に基づき、第２関節
１７を中心にして原点位置に回転復帰している。そし
て、第４アーム６がその原点位置に完全に復帰したか否
かが、第２アーム４に内蔵されている原点センサからの
情報に基づき判定されて、一連の復帰制御を完了する。

【００１９】本例での第４アーム６は、図６に示すよう
な制御機構を有している。ここで、第２アーム４に設置
されている第４アーム用の駆動モータは、その回転軸１
８にプーリ１９を有し、第４アーム６にとりつけられた
タイミングプーリ２０がプーリ１９に、タイミングベル
ト２１を介して連結されている。そして、プーリ１９と
一体に回転する半月板２２と、これに対向して配置され
た固定の原点センサ２３とによる判定で、第４アーム６
の原点復帰時の回転方向を決定する信号が得られる。

【００２０】すなわち、原点センサ２３はその検出範囲
内に半月板２２が存在するか否かを検出し、存在しない
場合は第４アーム６が原点位置よりも右側に有ると判断
し、原点位置に復帰する第４アームを左回転させる。逆
に、原点センサ２３の検出範囲内に半月板２２が存在す
る場合は、第４アーム６が原点位置よりも左側に有ると
判断し、原点位置に復帰する第４アーム６を右回転させ
る。原点センサ２３が左回転を指示した場合は、半月板
２２を検出し得た時点における回転角度を、また、右回
転を指示した場合は、半月板２２を検出し得なくなった
時点における回転角度をそれぞれ原点位置と判定して回
転復帰動作を終了させる。

【００２１】このように構成すると、第１アームおよび
第２アームがそれぞれの原点位置に回転復帰するとき
に、それと同じ角度分だけ第４アームを逆方向に回転さ
せるので、第４アームは一定方向を向き続けることにな
る。しかも、第４アームはその原点位置に向けて方向を
誤ることなく回転復帰できる。

【００２２】なお、上述した実施例では半月板を用いて
第４アームの回転復帰方向を判定したが、第４アームの
原点位置への復帰方向を一方向に固定しておけば、半月
板は必要でなくなる。また、各アームをそれぞれの原点
位置に回転復帰させる制御の順序は、第１アームから第
２アームへと進める必要はなく、第４アームの原点復帰
を最後に行うのであれば第２アームから第１アームへと
進めてもよい。また、第１アームと第２アームとを同時
に回転復帰させても構わない。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によると、水平多関
節型ロボットの第１アームおよび第２アームをそれぞれ
の原点位置に回転復帰させるにあたり、それと同じ角度
分だけ第４アームを逆方向に回転させるので、第４アー
ムは一定の方向を向き続けることになり、第４アームの
原点復帰時の方向判断を誤りなく実行でき、ロボットの
構造を複雑にしたり、高価なエンコーダを搭載したりす
ることなく信頼性の高いロボットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の原点復帰制御の流れ図。

【図２】原点復帰制御前における各アームの相対関係を
示す略図。

【図３】本発明の一実施例の復帰制御過程における各ア
ームの相対関係を示す略図。

【図４】本発明の一実施例の復帰制御過程における各ア
ームの相対関係を示す略図。

【図５】本発明の一実施例の復帰制御完了後における各
アームの相対関係を示す略図。

【図６】本発明の一実施例における第４アームの原点位
置復帰機構の平面図。

【図７】インクリメンタルエンコーダを搭載した水平多
関節型ロボットの斜視図。

【図８】従来のロボットの第４アーム駆動部の平面図。

【図９】従来のアブソリュートエンコーダ搭載ロボット
の一部分の平面図。

【符号の説明】

１ 基台 ２ 垂直支柱部 ３ 第１アーム ４ 第２アーム ５ 第３アーム ６ 第４アーム ７ チャック ８ エアーチューブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台の垂直支柱部から水平方向に張り出
   した回転可能な第１アームを、その原点位置に回転復帰
   させる段階と、 第１アームの先端部から水平方向に張り出した回転可能
   な第２アームの先端部に昇降可能な第３アームを介して
   垂直位に設けられた棒状の全角回転可能な第４アーム
   を、第１アームの回転復帰と同じ角度分だけ逆方向に回
   転させる段階と、 第１アームの原点位置への回転復帰を確認する段階と、 第２アームをその原点位置に回転復帰させる段階と、 第４アームを第２アームの回転復帰と同じ角度分だけ逆
   方向に回転させる段階と、 第２アームの原点位置への回転復帰を確認する段階と、 第４アームをその原点位置に回転復帰させる段階と、 第４アームの原点位置への回転復帰を確認する段階とを
   備えることを特徴とする水平多関節型ロボットの復帰制
   御方法。