JPS63286704A

JPS63286704A - 動作限位置検出装置

Info

Publication number: JPS63286704A
Application number: JP12106387A
Authority: JP
Inventors: Akiyuki Sekino; 関野　昭幸; Takahide Nagahama; 恭秀永浜
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-05-20
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1988-11-24
Also published as: JPH0464839B2

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、動作角度範囲が３６０°を上回る工業用ロボ
ットの関節部などにおいてその動作角度銀を検出するの
に好適な動作限位置検出装置に関するものである。

［従来の技術］アーク溶接ロボット等の工業用ロボットの関節部におい
ては、その動作角度が３６０”　を上回る例えば４００
°の可動範囲をもつものがある。また、ロボットの手首
機構などでは、ベベルギア等を用いて動力を伝達するこ
とが多く、このベベルギア等で減速するような場合、手
首機構を駆動するだめの回転軸の回転角度が実際の手首
機構の出力角（動作角度）の２倍以上となって１回転（
３６０”　）を上回ることがある。

このように、動作角度範囲が３６ｏ°を上回る場合にそ
の動作角度限を検出する手段としては、従来、機械的な
リミットスイッチを設けずにソフトリミットにより検出
する方式がある。このソフトリミットは、動作角度限を
マイコン制御のソフトウェアで検出するもので、かなり
信頼性の高いものである。

また、リミットスイッチを用いて動作角度限を検出する
動作限位置検出装置としては、第５図に示すようなもの
がある。この装置では、動作角度限を検出すべき出力軸
ａに第１の検出用ギアｂが取り付けられ、このギアｂに
噛み合い出力軸ａの回転を１／２に減速する第２の検出
用ギアＣを設ける。そして、ギアＣにストライカｄを取
り付け、このストライカｄと当接して動作角度端を検出
するリミットスイッチｅ、ｅをギアＣの近傍に配設して
おく。このような構成により、出力軸ａの回転が、ギア
ｂを介し１／２に減速されてギアＣへ伝達される。従っ
て、出力軸ａの回転角４００゜に対してギアＣの回転角
は２００°となり、動作角度範囲を１回転以内とするこ
とができ、ストライカｄおよびリミットスイッチｅ、ｅ
で容易に３６ｏ°を上回る動作角度の限界を検出できる
。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、前者の従来のソフトリミットでは、電気
的なノイズ等により誤動作する場合があり安全性の面で
疑いをもたれているほか、ロボットが原点合せする前で
は、角度検出用のカウンタが正常な値にセット（ゼロ点
位置でカウンタリセット）されていないので、ソフトリ
ミットの機能が正常には動作しないために使用できない
問題点があった。

また、後者の従来の動作限位置検出装置では、出力軸ａ
の回転を減速するために大きな動作角度限検出用のギア
ｂ、ｃが必要で、場合によっては多段のギア列を設ける
必要もあり、スペース的に問題があるほか、検出精度に
直接的な影響を与える減速機構のバックラッシュに注意
を払う必要があるなどの問題点があった。

本発明は、上述の問題点の解決をはかろうとするもので
、減速機構等を設けることなく、回転軸の動作角度限を
確実に且つ高精度で検出できるようにしたコンパクトな
動作限位置検出装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］このため、本発明の動作限位置検出装置は、回転軸の外
周部に設けられ同回転軸の回転に伴って同回転軸の軸方
向へ移動するとともに同回転軸と一体的に回動する軸方
向移動部材と、同軸方向移動部材が所定の軸方向位置ま
で移動すると同軸方向移動部材により作動されて上記回
転軸の動作限位置を検出する検出器とを設けたことを特
徴としている。

［作　　　用］上述の本発明の動作限位置検出装置では、回転軸が回転
するとその回転に伴い軸方向移動部材が上記回転軸の軸
方向に沿って移動する。そして、上記軸方向移動部材が
所定の軸方向位置まで移動すると、一体的に回転してい
る上記軸方向移動部材により検出器が作動し、上記所定
の軸方向位置に対応した上記回転軸の回動限度位置が検
出される。従って、上記所定の軸方向位置を遮光に設定
し上記検出器を配置することで、３６０°を上回る任意
の多回転の動作限位置が適確に検出される。

［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動作限位置
検出装置について説明すると、第１図は本実施例の装置
を適用されたロボットの関節部の断面図（第２図のＩ−
１矢視断面図）、第２図は第１図のｎ−ｎ矢視断面図、
第３図はその検出器（リミットスイッチ）の配置状態を
示す平面図、第４図は第３図のＩＶ−ｍＶ矢視断面図で
ある。

まず、第１，２図により、本実施例の装置を適用される
工業用ロボット（アーク溶接ロボット等のマニピュレー
タ）の関節部とその駆動機構とについて説明する。この
関節部は、Ｓｌ軸まわりの曲げ自由度αと８２軸まわり
のひねり自由度βとをもった２軸ロボット手首部分であ
る。これらの２軸をそれぞれ回転駆動すべく、ロボット
アームのケーシング１内には、２つの駆動モータ２，３
が設けられ、各駆動モータ２，３の回転は、それぞれ減
速ｖ＆（ハーモニック減速機）４，５を介し回転軸６，
７へ伝達されるようになっている。そして、各回転軸６
，７へ伝達された回転力は、それぞ光重歯車機構８，９
を介しＳ１軸、Ｓ２軸へ伝えられ、各軸が回転駆動され
る。

さて、このような関節部において、ケーシング１内の回
転軸６，７には、それぞれ、滑りキー１０．１１が軸方
向に沿い突設されるとともに、軸方向移動部材としての
雄ネジ部材１２．１３が軸方向へ摺動可能に外嵌されて
いる。各雄ネジ部材１２．１３は、滑りキー１０．１１
に係合して各回転軸６，７と一体に（相対回転せずに）
回動し、軸方向へのみ移動するようになっている。

また、雄ネジ部材１２．１３の外周部におけるケーシン
グ１には、各雄ネジ部材１２．１３を案内する固定ガイ
ド１４．１５が取り付けられている。各固定ガイド１４
．１５は、雄ネジ部材１２゜１３外周のネジ山１２ａ、
１３ａに螺合しうるナツトの一部分（ラック状）に相当
するもので、各雄ネジ部材１２．１３は、それぞれ固定
ガイド１４゜１５に螺合して案内されることにより、回
転軸６゜７と一体に回動しながら軸方向へ滑りキー１０
゜１１に沿って移動するようになる。

そして、本実施例では、第２〜４図に示すように、雄ネ
ジ部材１２．１３が所定の軸方向位置まで移動すると、
これらの各雄ネジ部材１２．１３により作動されて回転
軸６，７の回動位置をそれぞれ検出する検出器としての
リミットスイッチ１６ａ、１６ｂ；１７ａ、１７ｂが設
けられている。リミットスイッチ１６ａ、１６ｂは、雄
ネジ部材１２のネジ山１２ａの各端面１２ｂ、１２ｃに
それぞれ当接して作動するものであり、同様に。

リミットスイッチ１７ａ、１７ｂは、雄ネジ部材１３の
ネジ山１３ａの各端面１３ｂ、１３ｃにそれぞれ当接し
て作動するものである。

なお、上記の各端面１２ｂ、１２ｃ；１３ｂ。

１３ｃには、リミットスイッチ１６ａ、１６ｂ　；１７
ａ、１７ｂの検知部を保護するルめのテーパが形成され
ている。

本実施例においては、回転軸６は４２ｏ°の動作角度範
囲があるものとし、ストライカに相当する雄ネジ部材１
２には３巻と１２０　’　（１２００″′分）のネジ山
１２ａが形成され、リミットスイッチ１６ａ、１６ｂは
、ネジピッチからみると４巻半（１６２０°分）だけ離
れた位置に取り付けられている。

従って、リミットスイッチ１６ａ、１６ｂは。

１６２０°−１２００°＝４２０’の動作角度範囲の動
作角度端を検出できるようになっている。なお、このロ
ボットの８１軸まわりの曲げ自由度αは、４２０″ＸＣ
１／２）＝２１０ｍである。

また、本実施例における雄ネジ部材１３については、リ
ミットスイッチ１７ａ、１７ｂが５巻半（１９８０”分
）だけ離れた位置に取り付けられ、ストライカに相当す
る雄ネジ部材７には１０１５°分のネジ山１３ａが形成
されている。従って、リミットスイッチ１７ａ、１７ｂ
は、１９８０’　−１０１５’　＝９６５°の動作角度
範囲の動作角度端を検出できるようになっている。なお
、このロボットの８２軸まわりのひねり自由度βは、９
６５°Ｘ　（１／２）ｘ　（３／２）幻７２４°である
。

本発明の一実施例としての動作限位置検出装置は上述の
ごとく構成されているので、回転軸６゜７が駆動モータ
２，３により回転駆動されると、その回転に伴い雄ネジ
部材１２．１３が、それぞれ回転軸６，７と一体に回動
しながら軸方向に沿って移動する。

そして、各雄ネジ部材１２．１３のネジ山１２ａ。

１３ｂがそれぞれ所定の回数だけ回転して所定の軸方向
位置まで移動すると、雄ネジ部材１２については、その
ネジ山１２ａの各端面１２ｂ、１２ｃがそれぞれリミッ
トスイッチ１６ａ、１６ｂに当接し各リミットスイッチ
１６ａ、１６ｂが作動して、回転軸６の動作限位置（本
実施例の場合、４２ｏ°分の動作角度範囲の動作角度限
）が検出されることになる。同様に、雄ネジ部材１３に
ついても、リミットスイッチ１７ａ、１７ｂが作動して
、回転軸７の動作限位置（本実施例の場合、９６５°分
の動作角度範囲の動作角度限）が検出される。

このように、本実施例によれば、原理的にはリミットス
イッチ１６ａ、１６ｂ；１７ａ、１７ｂを適当な位置に
配設することで、３６０°を上回る任意の多回転端を検
出することが可能であり、また、リミットスイッチ１６
ａ、１６ｂ；１７ａ。

１７ｂによる検出誤差はほとんど回転方向の誤差だけで
ネジ構造の噛み合いによるガタ等の影響を受けることが
なく、回転軸６，７の動作角度限を極めて確実かつ高精
度で検出することができる。

また、従来装置で用いられていたような減速機構（第５
図参照）を設ける必要がなく、回転軸６゜７に沿って移
動する雄ネジ部材１２．１３やリミットスイッチ等を設
けるだけでよいので、装置をコンパクトな構造とするこ
とができ、本実施例でも示したような工業用ロボットの
手首部分などにおいて回動限度位置を検出するには最適
な装置を得ることができる。

さらに、ネジ面（ネジ山１２ａ、１３ａ）の摩耗は雄ネ
ジ部材１２．１３の外径にほとんど影響を与えないので
、動作限位置の検出に際して上記摩耗の影響を受けにく
いという利点もある。

なお、上記実施例では、回転軸６，７にそれぞれ滑りキ
ー１０．１１を突設する構成としているが、ボールスプ
ラインを用いる構成としてもよく、この場合、検出誤差
をほとんど除去する場合や回転軸の回転速度が速くキー
溝の摩耗のおそれがある場合に有効である。

また、上記実施例では、検出器として、リミットスイッ
チを用いているが、近接スイッチ、ホール素子等を用い
てもよい。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明の動作限位置検出装置によ
れば、回転軸の回転に伴いその軸方向に移動し一体的に
回動する軸方向移動部材と、同軸方向移動部材により作
動する検出器とを設け、上記軸方向移動部材の移動を上
記検出器で検出することにより上記回転軸の回動位置を
検出するように構成したので、検出器を適当に配置する
ことで任意の多回転の場合の動作限位置（動作角度範囲
の動作角度限）を容易に且つ極めて高精度で検出できる
ようになるほか、減速機構を設ける必要がなくなって装
置をコンパクトな構造とすることができ、工業用ロボッ
トの手首部分等の狭いスペースにおいて動作限位置を検
出するには最適な装置を提供できる効果がある。

【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動作限位置検出
装置を示すもので、第１図は本実施例の装置を適用され
たロボットの関節部の断面図（第２図のＩ−１矢視断面
図）、第２図は第１図の■−■矢視断面図、第３図はそ
の検出器（リミットスイッチ）の配置状態を示す平面図
、第４図は第３図のＩＶ−ｍＶ矢視断面図であり、第５
図は従来の動作限位置検出装置を示す模式図である。図において、６，７−回転軸、１２．１３−軸方向移動
部材としての雄ネジ部材、１２ａ、１３ａ−ネジ山、１
２ｂ、１２ｃ　：１３ｂ、１３ｃ＝−ネジ山の端面、１
４．１５・−固定ガイド、１６ａ。１６ｂ；１７ａ、１７ｂ−検出器としてのリミットスイ
ッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転軸の外周部に設けられ同回転軸の回転に伴っ
て同回転軸の軸方向へ移動するとともに同回転軸と一体
的に回動する軸方向移動部材をそなえ、同軸方向移動部
材が所定の軸方向位置まで移動すると同軸方向移動部材
により作動されて上記回転軸の動作限位置を検出する検
出器が設けられたことを特徴とする動作限位置検出装置
。
（２）上記軸方向移動部材が、上記回転軸に摺動可能に
外嵌されるとともに固定ガイドと嵌合して案内され上記
回転軸と一体に回動しながら軸方向へ移動するネジ部を
有し、上記検出器が、上記ネジ部の端部を検知して作動
することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の動
作限位置検出装置。
（３）上記回転軸がマニピュレータの関節部回転軸であ
り、上記の軸方向移動部材および検出器が上記マニピュ
レータのケーシング内に設置されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の動作限位
置検出装置。
（４）上記マニピュレータがアーク溶接用ロボットであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の動作
限位置検出装置。