JPH0751267Y2 - ロボットの軸ずれ検出装置 - Google Patents

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軸ずれを検出する装置に関するもの
であり、特に、簡便に軸ずれを検出し得る装置に関する
ものである。

従来の技術 ロボットは、回転中心線まわりに回転させられるアーム
や直線的に移動させられるスライダ等の被駆動部材が複
数組み合わされ、作業装置を保持する保持部材に所定の
運動を与えて作業装置に所定の作業を行わせるものであ
る。３次元の空間内で物体を移動させる場合、Ｘ軸,Y
軸,Z軸の各軸方向における平行移動の３自由度と、それ
ら３軸まわりの回転の３自由度とがあれば、物体を任意
の位置に任意の姿勢で移動させることができ、自由度の
数はロボットの用途により適宜設定されるが、少なくと
も３軸以上の自由度が与えられるのが普通である。この
ようなロボットにおいては、被駆動部材についてそれぞ
れ原位置が設定され、その原位置から設定量動かされる
ことにより作業装置が作業位置へ移動させられ、逆向き
に動かされることにより原位置に復帰させられる。しか
し、作業が繰り返し行われるうちに被駆動部材が原位置
に戻らなくなる軸ずれが生じ、作業部材を正確に作業位
置に移動させることができなくなることがある。そのよ
うな場合に軸ずれ検出装置を用いて軸ずれを検出し、そ
の検出結果に基づいて軸ずれを修正することが行われ
る。

従来、軸ずれの検出は、特開昭60−65304号公報に記載
されているように自動的に行われるか、あるいは作業者
が行うようにされていた。作業者が行う場合には、ゼロ
イングゲージを被駆動部材に取り付けて検出する。複数
の被駆動部材にはそれぞれピン孔が設けられており、ゼ
ロイングゲージには複数の被駆動部材がいずれも原位置
にある状態で各ピン孔に対応する位置にそれぞれピン孔
が設けられている。軸ずれ検出時には複数の被駆動部材
をそれぞれ覆うカバーを外し、ゼロイングゲージのピン
孔とそのピン孔に対応する被駆動部材のピン孔とにピン
を嵌めるのであるが、それらピン孔にピンを嵌めること
ができれば、被駆動部材は原位置にあって軸ずれは生じ
ておらず、被駆動部材のピン孔がゼロイングゲージのピ
ン孔とずれていて、ピンを嵌めることができない場合に
は軸ずれが生じていることとなる。その場合には被駆動
部材を動かしてピンを両ピン孔に嵌めることにより軸ず
れを修正することが必要である。

考案が解決しようとする課題 しかし、このようなゼロイングゲージを用いて軸ずれを
検出する場合には、検出当初、いずれの軸にずれが生じ
ているかわからないため、カバー全部を外し、全部のピ
ン孔にピンを嵌めてみることが必要であって面倒であ
り、作業者の負担が大きく、軸ずれの検出に時間が掛か
る問題があった。

本考案は、軸ずれを作業者が迅速に検出することができ
る装置を提供することを課題として為されたものであ
る。

課題を解決するための手段 本考案は、上記の課題を解決するために、（ａ）保持部
材の互に隔たった部分に設けられた少なくとも２つの被
検出部と、（ｂ）保持部材の移動範囲内に設定された軸
ずれ検出位置に設けられた基台と、（ｃ）保持部材が軸
ずれ検出位置へ移動した状態で被検出部にそれぞれ接近
・離間可能に基台に取り付けられ、各被検出部への接近
時における被検出部との接近・離間の方向に直角な方向
のずれの有無によりロボットの軸ずれの有無を示す検出
部を備えた少なくとも２つのゲージとを含むことを特徴
とする。

作用 以上のように構成された軸ずれ検出装置において軸ずれ
を検出する場合には、保持部材を軸ずれ検出位置に移動
させる。この際、ロボットに軸ずれが生じていれば被検
出部の停止位置は予定通りではないこととなるが、検出
部を有するゲージは被検出部から離れた離間位置にある
ため、被検出部と衝突する恐れはない。保持部材が軸ず
れ検出位置に停止した後、作業者がゲージを移動させ、
検出部を被検出部に接近させる。軸ずれ検出位置は軸ず
れが生じていなければ被検出部と検出部とが一致する位
置に設定されており、作業者は被検出部と検出部とを見
て、ずれがなければ軸ずれはないと判断することがで
き、ずれがあれば軸ずれがあると判断することができ
る。１組の検出部と被検出部とは、両者の接近・離間方
向のずれは検出することができないが、接近・離間方向
と交差する方向のずれは検出することができる。検出部
と被検出部とを２組設ければ３軸あるいは４軸の軸ずれ
がわかる。２組の検出部および被検出部をそれぞれの接
近・離間方向が互に平行ではないように設けた場合に
は、それら２組のずれにより３軸および４軸のすべての
場合の軸ずれがわかり、また、２組の検出部，被検出部
を接近・離間方向が互に平行であるように設けた場合で
も、後に実施例の項において説明するように３軸または
４軸の特定の場合の軸ずれを検出することができるので
ある。そして、３組の検出部，被検出部をそれぞれ接近
・離間方向が異なるように設ければ、３次元空間内の前
記６軸のいずれについてずれが生じていても検出するこ
とができる。

考案の効果 このように本考案の軸ずれ検出装置によれば、作業装置
の保持部材を軸ずれ検出位置に移動させ、ゲージを移動
させて被検出部と検出部とのずれを見るだけで軸ずれが
生じているか否か、また、いずれの軸にずれが生じてい
るかがわかり、軸ずれを迅速にかつ容易に検出すること
ができ、軸ずれ検出および修正に要する時間が短くなっ
てロボットの稼働能率を向上させることができる。

実施例 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図には、軸ずれを検出されるロボット10が示されて
いる。ロボット10のベース12は床面14に固定されてお
り、ベース12上にはコラム16が鉛直軸線まわりに回転可
能に設置されている。コラム16は第一駆動モータ18によ
り回転させられる。また、コラム16上にはローテータ20
が取り付けられ、ローテータ20には第一アーム22が水平
軸線まわりに回転可能に取り付けられている。第一アー
ム22はローテータ20上に設けられた第二駆動モータ24に
より回転させられる。この第一アーム22のローテータ20
から延び出した突出端部には、第二アーム26が一平面内
において第一アーム22の回転軸線と平行な水平軸線まわ
りに回転可能に取り付けられており、第三駆動モータ28
によって回転させられる。さらに、第二アーム26の先端
部には、手首部29が第二アーム26の回転軸線と平行な水
平軸線まわりに回転可能に取り付けられ、第四駆動モー
タ30によって回転させられる。この手首部29にはハンド
取付部32が手首部29の水平軸線と直交する鉛直軸線まわ
りに回転可能に取り付けられており、第五駆動モータ33
によって回転させられ、それによりハンド取付部32に取
り付けられた作業装置たるハンド34（第１図参照）が回
転させられる。ハンド34はその本体36においてハンド取
付部32に取り付けられており、本体36が保持部材を構成
し、本ロボットは５軸の自由度を有しているのである。

なお、上記コラム16,第一，第二アーム22,26およびハン
ド取付部32は、第一，第二，第三および第五駆動モータ
18,24,28および33の各出力軸と相対回転可能に連結され
ており、出力軸との間には図示しないブレーキが設けら
れ、常にはばねによりコラム16等の回転部材と出力軸と
を一体的に固定して回転力を伝達する一方、油圧により
ブレーキが解除され、回転力を伝達しないようになって
いる。この解除は図示しないロボットのコントロールボ
ックスに設けられたスイッチを操作することにより行わ
れ、ブレーキを解除すればコラム16等の回転部材を駆動
モータの出力軸に対して自由に回転させることができ
る。

上記ロボット10の軸ずれは、軸ずれ検出装置40により検
出される。軸ずれ検出装置40は、第１図に示すようにハ
ンド34の本体36に設けられた被検出部たる３個のピン4
2,44,46を有している。これらピン42,44,46のうちピン4
2,44は、コラム16,ハンド取付部32の回転方向（それら
の回転中心線を中心とする円の周方向）と第一，第二ア
ーム22,26の回転方向との双方と直交する方向において
本体36から延び出す向きに取り付けられ、ピン46はその
方向においてピン42,44とは反対側に延び出す向きに取
り付けられている。

また、軸ずれ検出装置40の基台50は、床面14上に立設さ
れた支柱52上に設置されている。基台50には上方に開口
し、水平なガイド溝54が形成されるとともに、２個のゲ
ージ56,58が摺動可能に嵌合されている。基台50は、ハ
ンド34の本体36の移動範囲内に定められた軸ずれ検出位
置に設置されている。通常はゲージ56と58とが互に離間
させられており、本体36が軸ずれ検出位置へ移動させら
れた状態では、一方のゲージ56がピン42,44に対向し、
他方のゲージ58がピン46に対向する。そして、ゲージ56
にはゲージ56の移動方向に貫通する２個のピン孔60,62
が、ゲージ58にはゲージ58の移動方向に貫通するピン孔
64がそれぞれ形成されている。ピン孔60,62,64はピン4
2,44,46の各々に対応する位置に形成されており、ロボ
ット10に軸ずれが生じた場合には、これらピン孔60,62,
64とピン42,44,46とが、ピン孔60,62,64のピン42,44,46
への接近・離間方向に直角な方向にずれ、軸ずれの存在
を示す。ピン孔60,62,64が検出部として機能するのであ
る。

以下、本軸ずれ検出装置40による軸ずれの検出について
説明する。ただし、手首部29の水平軸線まわりの回転に
ついての軸ずれは無視し得るほど小さいため、軸ずれ検
出時には手首部29は固定されていると見做し、軸ずれの
検出は行わない。すなわち、本ロボットは実際には前述
のように５軸の自由度を有するのであるが、軸ずれの検
出は手首部29が固定である４軸の自由度を有するロボッ
トとして行うのである。

本軸ずれの検出装置40によって軸ずれ検出を行うために
は、予め初期設定を行っておくことが必要である。初期
設定は例えばロボット10の設置時に行うのであるが、ま
ず、第一，第二，第三および第五駆動モータ18,24,28,3
3をそれぞれゼロ位置とする。各駆動モータが、それら
に取り付けられたエンコーダゼロ位置を示す状態に保た
れるのであり、それによりハンド34の本体36がほぼ軸ず
れ検出位置に移動させられる。本体36は正確には予定通
りの位置には停止しないのが普通であるが、ゲージ56,5
8は離間位置にあるため本体36がゲージ56,58に衝突する
ことはなく、ゲージ56,58間に位置する状態となる。そ
の状態で駆動モータ18,24,28,33の各々に対応するブレ
ーキを解除し、ゲージ56,58をピン42,44,46に向かって
接近させたとき、ピン孔60,62,64とピン42,44,46とがそ
れぞれ嵌合する位置にコラム16,第一，第二アーム22,26
およびハンド取付部32を回転させた後、ブレーキを作用
させて駆動モータの出力軸に固定する。これで、駆動モ
ータ18,24,28,33をそれぞれゼロ位置にすれば、本体36
はゲージ56と58との間のピン42,44,46とピン孔60,62,64
とが嵌合する位置へ移動させられる状態となり、初期設
定が完了する。

作業が繰り返し行われるうちに軸ずれが生じ、ハンド34
が所定の作業位置へ移動しなくなることがあるため、適
宜の時期に軸ずれ検出を行う。検出時には、まず、駆動
モータ18,24,28,33をゼロ位置にセットし、本体36をゲ
ージ56と58との間へ移動させる。次いで、作業者がゲー
ジ56,58をピン42,44,46に接近させる。この際、軸ずれ
がなければピン42,44,46がいずれもピン孔60,62,64に嵌
合するはずであるが、軸ずれがあれば嵌合しないため、
作業者が軸ずれの方向および量を見ていずれの軸にずれ
が生じているかを判定する。

第一，第二アーム22,26に軸ずれがあれば、本体36の停
止位置が上方あるいは下方にずれるため、ピン42,44,46
は第３図（ａ）および（ｂ）に示すようにピン孔60,62,
64に対して上方にずれるか、あるいは下方にずれること
となる。ピン42,44のずれ量は同じであるが、ピン42,44
とピン46とのずれ量は異なるのが普通である。第一アー
ム22あるいは第二アーム26の回転軸線からピン42,44ま
での距離とピン46までの距離とが異なるからであり、こ
のずれ量の違いは第一アーム22と第二アーム26とでも異
なる。したがって、第一アーム20と第二アーム24との一
方のみに軸ずれが生じている場合と、両方に軸ずれが生
じている場合とではそれぞれ、ピン42,44が示すずれの
量とピン46が示すずれの量との関係が異なることとな
り、作業者はピン42,44,46が示すずれの方向および量に
基づいていずれの軸にずれが生じているかを判断するこ
とができる。そして、作業者は軸ずれが生じていると判
断したアームのブレーキを解除し、ピン42,44,46がピン
孔60,62,64に嵌まるように回転させることにより軸ずれ
を修正することができ、修正後、ブレーキを作用させて
第一，第二アーム22,26の駆動モータ24,28に対する位置
を修正位置に固定する。

また、コラム16,ハンド取付部32に軸ずれが生ずれば、
ハンド34の停止位置は左右方向にずれることとなり、第
４図（ａ）および（ｂ）に示すようにピン42,44,46はピ
ン孔60,62,64に対して左右方向にずれることとなる。こ
の場合、ハンド取付部32についてはその回転軸線がピン
42,44とピン46とのほぼ中間にあるため、ピン42,44,46
が示すずれ量はほぼ同じになるが、コラム16については
その回転軸線とピン42,44までの距離とピン46までの距
離とが異なるため、ピン42,44が示すずれ量とピン46が
示すずれ量とが異なることとなる。したがって、コラム
16とハンド取付部32との一方のみに軸ずれが生じている
場合と、両方に軸ずれが生じている場合とではそれぞ
れ、ピン42,44が示すずれ量とピン46が示すずれ量との
関係が異なり、作業者はこのずれ量に基づいてコラム1
6,ハンド取付部32のいずれに軸ずれが生じているかを判
断し、ずれている軸の駆動モータに対応するブレーキを
緩めてコラム16あるいはハンド取付部32を、ピン42,44,
46がピン孔60,62,64に嵌まる位置に回転させて軸ずれを
修正し、その後、ブレーキを操作してコラム16,ハンド
取付部32の駆動モータ18,33に対する位置を修正位置に
固定する。

なお、本軸ずれ検出装置40においては、同じ方向の軸ず
れを示すピンが３個設けられているのは、ロボット10全
体の傾きを検出するためであり、傾きを検出する必要が
ない場合には、ピン42,44のいずれか一方を省略するこ
とができる。本実施例のようにロボット10が５軸のうち
の４軸について軸ずれが生ずるものである場合には、軸
ずれ検出装置40は２組のピンとピン孔とを有するものと
すればよいのである。

また、上記実施例においてゲージ56,58は直線移動させ
られるようになっていたが、第５図に示すゲージ65のよ
うに回動可能に設けてもよい。このゲージ65は、基台50
にゲージ56,58の移動方向と平行な軸線まわりに回動可
能に取り付けられるとともに、ピン孔60,62,64と直交
し、上方に開口する溝66が形成されている。また、ハン
ド34の本体36にはピン42,44,46と直交する向きに延び出
す突起67が設けられており、本体36が軸ずれ検出位置に
移動させられた状態では溝66に対向する。このようにピ
ン42,44,46およびピン孔60,62,64に加えて溝66および突
起67を設ければ、第一，第二アーム22,26のいずれに軸
ずれが生じたかを容易に判定することができる。第一，
第二アーム22,26のいずれかに軸ずれが生じた場合に
は、ピン42,44,46とピン孔60,62,64とがすべて同じ方向
に外れるとともに、突起67が溝66からゲージ65の回動平
面と直交する方向に外れて嵌合しないのであるが、この
外れる量が第一アーム22と第二アーム26とで異なるから
である。特に、軸ずれ検出装置を第一アーム22の回転中
心線より高い位置に設置すれば、第一アーム22と第二ア
ーム26とで突起67が溝66から外れる方向が逆になり、い
ずれに軸ずれが発生したかの判定が一層容易になる。

上記のようなロボット10において、手首部29が水平軸線
まわりに回転可能に設けられるとともに、純機械的な機
構によって常に鉛直となるように保たれる場合がある。
この場合には、第一，第二アーム22,26に軸ずれが生じ
てもピン24,44とピン孔60,62との間のずれと、ピン46と
ピン孔64との間のずれとに差が生じないが、第５図に示
すようなゲージ65,突起67を設ければ、突起67の溝66か
ら外れによりいずれのアーム22,26にずれが生じたかを
判断することができる。

以上、４軸の軸ずれ検出について説明したが、ロボット
が５軸以上の自由度を有し、それら軸全部について軸ず
れを検出する場合には、３個ずつの検出部と被検出部と
によって軸ずれを検出することができる。例えば、第５
図に示す実施例において、前記ロボット10において手首
部29の水平軸線まわりの回転の軸ずれが無視し得ないほ
どの大きさであって、検出を要する場合には、ピン孔6
0,62に対してピン42,44がずれる方向と、ピン孔64に対
してピン46がずれる方向とが逆向きとなり、手首部29に
軸ずれが生じたことがわかる。この場合、第一，第二ア
ーム22,26の軸ずれは突起67と溝66とのずれにより判定
できるため、手首部29の軸ずれをピン42,44,46とピン孔
60,62,64とのずれにより判定することができるのであ
る。

また、第６図に示す軸ずれ検出装置70のように、ロボッ
トの保持部材71にピン72,74とピン76とを互に直交する
向きに設ける一方、それらピン72,74,76にそれぞれ接近
・離間するゲージ78,80,82を設け、ゲージ78,80,82には
それぞれピン孔84,86,88を形成する。このようにすれ
ば、保持部材71の平行移動のための３軸と回転のための
３軸とのすべての軸ずれを検出することができる。

なお付言すれば、ゲージにピンを設け、保持部材にピン
孔を設けてもよく、先の尖った指針と十字線とを検出部
および被検出部として使用してもよい。

また、上記実施例においてハンド34の本体36が保持部材
とされ、作業装置たるハンド34そのものについてずれを
見るようにされていたが、ハンド取付部32を保持部材と
し、それに被検出部を設けてもよい。

さらに、上記実施例においては、駆動モータをゼロ位置
にセットした状態でブレーキを緩め、コラム16等を回転
させて軸ずれを修正するのであるが、駆動モータのゼロ
位置を修正してもよい。また、基台50と支柱52との間に
位置調節装置を設け、基台50の位置を調節し得るように
してもよい。

さらにまた、上記各実施例においてロボットは回転部材
の回転運動のみによって保持部材を所定の位置へ移動さ
せるものであったが、少なくとも平行移動の一部につい
ては直線移動するスライダによって与えられる形式のロ
ボットの軸ずれ検出にも本考案を適用することができ
る。

その他、実用新案登録請求の範囲を逸脱することなく、
当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した態様
で本考案を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である軸ずれ検出装置をロボ
ットのハンドと共に示す斜視図である。第２図は上記ロ
ボットを示す正面図である。第３図（ａ）および（ｂ）
は上記ロボットの第一，第二アームの軸ずれの検出を説
明する図である。第４図（ａ）および（ｂ）は上記ロボ
ットのコラム，ハンド取付部の軸ずれの検出を説明する
図である。第５図は本考案の軸ずれ検出装置の検出部お
よび被検出部の別の態様を示す側面図である。第６図は
本考案の別の実施例である軸ずれ検出装置を示す平面図
である。 10:ロボット、16:コラム 22:第一アーム、26:第二アーム 32:ハンド取付部、34:ハンド 36:本体、40:軸ずれ検出装置 42,44,46:ピン、50:基台 56,58:ゲージ、60,62,64:ピン孔 65:ゲージ、66:溝 67:突起、70:軸ずれ検出装置 72,74,76:ピン 78,80、82:ゲージ 84,86,88:ピン孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】３軸以上の自由度を有し、作業装置を保持
   して移動する保持部材を備えたロボットの軸ずれを検出
   する装置であって、 前記保持部材の互に隔たった部分に設けられた少なくと
   も２つの被検出部と、 前記保持部材の移動範囲内に設定された軸ずれ検出位置
   に設けられた基台と、 前記保持部材が前記軸ずれ検出位置へ移動した状態で前
   記被検出部にそれぞれ接近・離間可能に前記基台に取り
   付けられ、各被検出部への接近時における被検出部との
   前記接近・離間の方向に直角な方向のずれの有無により
   前記ロボットの軸ずれの有無を示す検出部を備えた少な
   くとも２つのゲージと を含むことを特徴とするロボットの軸ずれ検出装置。