JP2020169918A - Rotary encoder, robotic system, control method of robotic system, control program, recording medium, and manufacturing method article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はロータリーエンコーダ、ロボット装置、ロボット装置の制御方法、制御プログラム、記録媒体および物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a rotary encoder, a robot device, a control method for the robot device, a control program, a recording medium, and a method for manufacturing an article.
ロボットアームのリンクを連結する関節部には、出力側の回転位置を高精度に検出するためのロータリーエンコーダを備えたものが知られている。このようなロータリーエンコーダの回転光学面や、回転検出センサとしての光学センサに塵埃が付着すると、回転位置の検出精度が低下したり、回転位置の検出が出来なくなったりする。 It is known that the joint portion connecting the links of the robot arm is provided with a rotary encoder for detecting the rotation position on the output side with high accuracy. If dust adheres to the rotational optical surface of such a rotary encoder or an optical sensor as a rotational detection sensor, the accuracy of detecting the rotational position may decrease or the rotational position may not be detected.
この点に鑑み、エンコーダの取付部を密閉空間として外部からの塵埃の侵入を防止する構造および、付着した塵埃を送風手段によって光学面から移動させる構成が提案されている(例えば下記の特許文献1)。また、エンコーダの回転位置検出の障害となる塵埃の付着を想定し、送風手段を設け、塵埃を移動させる手段も提案されている(例えば下記の特許文献2)。さらに、シリコンウエハなどの取り扱いにおいては、障害となる塵埃を送風によって移動させた後、この塵埃が再付着し再度障害となる事を防止するような構成が提案されている(例えば下記の特許文献3)。
In view of this point, a structure has been proposed in which the encoder mounting portion is used as a closed space to prevent dust from entering from the outside, and a configuration in which the attached dust is moved from the optical surface by a blowing means (for example,
しかしながら、エンコーダを特許文献1に記載されるような密閉空間の内部に配置したとしても、例えば組立時にその密閉空間内に意図せず塵埃が侵入したり、組立時の部品間嵌合時に発生する摩耗粉等が発生したりする場合がある。特に、組立時に進入したような塵埃は組立後のチェック等では検出できない場合がある。ロボットアームを動作させた時に密閉空間に存在する塵埃が移動し、エンコーダの回転光学面または回転検出センサに付着し、出力軸エンコーダによる回転位置検出の障害となることがある。
However, even if the encoder is arranged inside a closed space as described in
一般に、光学式のエンコーダは回転検出センサとしての光学センサに対し、回転軸と、回転軸と同軸に取付けられた保持部材と、保持部材に取付けられ回転検出用パターンが設けられた回転光学面が相対回転する構成を有する。そのため、固定部に対して回転軸が回転するためのベアリング等の摺動部品や、密閉空間を構成する回転部材と固定部材間に配置されたシール部品等から、塵埃が発生する可能性がある。この場合も付着した塵埃は検出性能に影響するため、除去する必要が生じる。 In general, an optical encoder has a rotation axis, a holding member attached coaxially with the rotation axis, and a rotation optical surface attached to the holding member and provided with a rotation detection pattern, as opposed to an optical sensor as a rotation detection sensor. It has a structure that rotates relative to each other. Therefore, dust may be generated from sliding parts such as bearings for rotating the rotating shaft with respect to the fixed portion, seal parts arranged between the rotating member and the fixing member constituting the closed space, and the like. .. In this case as well, the attached dust affects the detection performance, and therefore needs to be removed.
また、特許文献2などに記載されるように、エンコーダの内部に付着した塵埃を送風手段によって光学面から移動させる方法が提案されている。しかし、移動させた塵埃を回収または外部へ排出しないと、ロボットアームを再度、動作させた時に、移動させた塵埃が前記エンコーダの回転光学面または回転検出センサに再付着し、再度エンコーダの回転位置検出の障害となる可能性がある。 Further, as described in Patent Document 2 and the like, a method of moving dust adhering to the inside of the encoder from the optical surface by a blowing means has been proposed. However, if the moved dust is not collected or discharged to the outside, when the robot arm is operated again, the moved dust reattaches to the rotary optical surface of the encoder or the rotation detection sensor, and the rotary position of the encoder is reattached. It can interfere with detection.
さらに、特許文献3に示されるような構成では、流体の吹き出しノズルにより送風して障害となる塵埃を移動させ、かつ吸気ノズルで吸気した後、塵埃を捕集するフィルターを備え、塵埃の再付着を防止するようになっている。ところが、このような構成では、塵埃を捕集するための機構が複雑になりがちで、また、送風ないし吸気部と塵埃の付着した部位の相対位置関係を調節しないと充分塵埃を除去できない可能性がある。 Further, in the configuration as shown in Patent Document 3, a filter for collecting dust after being blown by a fluid blowing nozzle to move obstructive dust and sucking by an intake nozzle is provided, and dust is reattached. Is designed to prevent. However, in such a configuration, the mechanism for collecting dust tends to be complicated, and there is a possibility that the dust cannot be sufficiently removed unless the relative positional relationship between the air blower or the intake part and the part where the dust is attached is adjusted. There is.
さらに、特許文献2、3に記載の方法では、塵埃を移動もしくは捕集する際に、該ロボットアーム近傍に送風手段を配置する必要がある。しかしながら、生産ラインなどに搭載された該ロボットアームの周辺には、生産に必要な機器があり、送風手段を近傍に配置するのは困難である場合がある。送風手段を配置するためには、周辺機器を一度取り除くもしくは該ロボットアームを生産ラインからメンテスペースに移動する必要があり、物品を製造する生産ラインを長時間停止させなければならない、という問題がある。 Further, in the methods described in Patent Documents 2 and 3, when moving or collecting dust, it is necessary to arrange a blowing means in the vicinity of the robot arm. However, there are devices necessary for production around the robot arm mounted on a production line or the like, and it may be difficult to arrange the blowing means in the vicinity. In order to arrange the ventilation means, it is necessary to remove the peripheral device once or move the robot arm from the production line to the maintenance space, and there is a problem that the production line for manufacturing the article must be stopped for a long time. ..
本発明の課題は、ロボット装置の関節などに配置されるロータリーエンコーダから位置検出の障害となる塵埃を適切に除去、捕集できるようにすることにある。 An object of the present invention is to make it possible to appropriately remove and collect dust that hinders position detection from a rotary encoder arranged at a joint of a robot device or the like.
以上の課題を解決するため、本発明においては、回転軸に固定され、前記回転軸とともに回転する、光学パターンを備えた回転光学面と、前記光学パターンを検出する光学センサと、前記回転光学面および前記光学センサを密閉空間に収容する容器と、前記容器に設けられた閉成可能な開口部と、前記開口部に臨んで配置された塵埃の捕集部材と、を備えた構成を採用した。 In order to solve the above problems, in the present invention, a rotating optical surface having an optical pattern fixed to the rotating shaft and rotating together with the rotating shaft, an optical sensor for detecting the optical pattern, and the rotating optical surface. A configuration is adopted which includes a container for accommodating the optical sensor in a closed space, a closeable opening provided in the container, and a dust collecting member arranged facing the opening. ..
上記構成によれば、ロボット装置の関節などに配置されるロータリーエンコーダから位置検出の障害となる塵埃を適切に除去、捕集することができる。 According to the above configuration, dust that hinders position detection can be appropriately removed and collected from a rotary encoder arranged at a joint of a robot device or the like.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The configuration shown below is merely an example. For example, a person skilled in the art can appropriately change the detailed configuration without departing from the spirit of the present invention. Further, the numerical values taken up in the present embodiment are reference numerical values and do not limit the present invention.
(ロボット装置の概略構成)
まず、例えば後述の各実施例の構成を適用可能なロボット装置、特に、関節部に出力軸エンコーダを備えたロボット装置の概略構成について説明する。本実施形態におけるロボット装置の概略構成について説明する。図1は、ロボット装置の概略構成を示しており、同図において、ロボット装置100は、多関節ロボットとして構成されたロボットアーム200と、ロボットアーム200を制御するロボット制御装置300と、ティーチングペンダント400を備えている。ティーチングペンダント400は、ロボット制御装置300に複数のロボット装置の姿勢データを送信する教示装置であり、主にロボット装置100の設置現場において、操作者がロボットアーム200の動作を指定するのに用いられる。ロボット制御装置300の構成例(図16)については、後述する。
(Outline configuration of robot device)
First, for example, a schematic configuration of a robot device to which the configurations of each embodiment described later can be applied, particularly a robot apparatus having an output shaft encoder at a joint portion will be described. The schematic configuration of the robot device in this embodiment will be described. FIG. 1 shows a schematic configuration of a robot device. In the figure, the
ロボットアーム200は、6軸多関節で構成されている。ロボットアーム200は、各関節J1〜J6を各関節軸A1〜A6周りにそれぞれ回転駆動する複数(6つ)の回転機構201〜206を有している。なお、以下では、関節Jnに言及するのに「Jn軸」との表記を用いることがある。また、以下では、括弧つきのアルファベットのサフィックスを有する参照符号の部材を総称する場合、同サフィックスのない参照符号を用いることがある。
The
回転機構201〜206は、各関節J1〜J6が各々連結する第1および第2のアーム構造部(いわゆるリンク)を相対回転させる。回転機構201〜206は駆動源211〜216および第1のアーム構造部に対して第2の構造部の相対回転位置を検出するロータリーエンコーダ221〜226を含む。なお、本実施形態では、全ての関節軸にロータリーエンコーダ221〜226が含まれた構成例を示すが、一部の軸だけに含まれる構成でも本発明は実施できる。また、図1の構成では、駆動系において駆動源とロータリーエンコーダが隣接した配置を用いているが、駆動源とロータリーエンコーダの駆動系における位置関係は任意である。
The rotation mechanisms 201 to 206 relatively rotate the first and second arm structure portions (so-called links) to which the joints J1 to J6 are connected. The rotation mechanisms 201-206 include drive sources 211-216 and rotary encoders 221-226 that detect the relative rotation position of the second structure with respect to the first arm structure. Although the present embodiment shows a configuration example in which the
ロボット制御装置300が各関節J1〜J6の回転角度をそれぞれ制御することにより、ロボットアーム200は、可動範囲の中であれば任意の3次元位置で任意の3方向の姿勢に手先(ロボットアーム200の先端)を向けることができる。なお、以下では、必要に応じて、各関節の第2のアーム構造部L1〜L6に言及するのに、L1〜L6の参照符号のみを用いる場合がある。以下、ロボット装置100の種々の構成に係るいくつかの実施例につき説明する。
By controlling the rotation angles of the joints J1 to J6 by the
(実施例1)
本実施例では、図1、図2、図3および図4を参照して、ロボット装置100と、その各関節の回転機構に係る構成につき説明する。ここでは、一例として図1のJ5軸の回転機構205に備えたロータリーエンコーダ225の概略構成について図2〜図4を用いて説明する。図2〜図4は、本実施例におけるJ5軸のロータリーエンコーダ225の構成を示している。他のJ1軸〜J4軸、J6軸における回転機構201〜204、206においても同様の構成を実施することができるのはいうまでもない。
(Example 1)
In this embodiment, the
図2〜図4に示すように、ロータリーエンコーダ225では、回転検出用パターン(回転光学面284)を備えた環状のスケール234、および回転検出センサ254(a)、254(b)がL4側フレーム40とL5側フレーム50に夫々固定されている。光学式エンコーダの場合は、回転検出センサ254は光学センサ、回転光学面284の回転検出用パターンは光学センサで検出可能な透過光ないし反射光のパターンを形成する光学パターンによって構成する。回転検出センサ254(a)、254(b)は、2枚のセンサ基板244(a)、244(b)上に装着されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, in the
スケール234はこれらのセンサ基板244に対し相対回転し、スケール234に備えた回転光学面284の回転検出用パターンを回転検出センサ254が読み取る。これにより、スケール234の回転角度を検出し、これにより関節の回転位置を検出することができる。なお、本実施例では、ロータリーエンコーダにセンサ基板244を2枚配置した例を示したが、ロータリーエンコーダの内部構成は任意であって、回転検出センサ254もセンサ基板244に対し1個に限定されるものではない。
The
図2〜図4に示すように、J5軸は前述の第1のアーム構造と第2のアーム構造に夫々相当するL4側フレーム40とL5側フレーム50によって構成され、回転機構205によって相対回転する。ロータリーエンコーダ225を構成するセンサ基板244(a)、(b)は基板ベース274に固定され、さらにL4フレームを構成するL4側フレーム40に保持固定されている。J5軸の回転基準となるベアリング285の外径側にL4フレームを構成するL4側フレーム40が、ベアリング285の内径側にL5側フレーム50が夫々固定され、L4側フレーム40とL5側フレーム50が相対回転する。
As shown in FIGS. 2 to 4, the J5 axis is composed of an
ロータリーエンコーダ225を構成するスケール234は、ハブ265(図8)に保持されており、さらにハブ265はL5側フレーム50に保持固定されている。センサ基板244(a)、244(b)が基板ベース274を介してL4側フレーム40に、スケール235がハブ265を介してL5側フレーム50に、それぞれ固定されている。このため、L4側フレーム40とL5側フレーム50が相対回転すると、その回転角度がロータリーエンコーダ225によって測定される。
The
本実施例においては、図5に示すように、L4側フレーム40に凹形状の取付部41を設け、ロータリーエンコーダ225を取付部41の内部に設置している。L4側フレーム40はL5側フレーム50とベアリング285(図4)を介して結合され、結合後は図6に示すように、ほぼ一体の形状となる。なお、本実施例ではベアリング285として例えば深溝玉軸受の構成を図示しているが、ベアリング285の形式は任意であり他の形式のものを用いてもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, a concave mounting
ベアリング285によってL4側フレーム40とL5側フレーム50は相対回転するが、この回転摺動部における粉塵等の通過はベアリング285によって防止される。なお、粉塵等の通過防止としては、ベアリング285にシールド形やシール形を使用すると良い。また、防塵性を高めるために、ベアリングとフレームの勘合部にOリング等のシール部材を用いることによりロータリーエンコーダの防塵性を高めることができる。
The
図7に示すように、図6に示すL4側フレーム40とL5側フレーム50の結合後、L4側フレーム40を、蓋42とシール43、開口部44を栓部材48で閉成する。これにより、L4側フレーム40内部の取付部41がロータリーエンコーダ225を収納可能な密閉空間を備えた容器となる。このため、以下では取付部41が画成する密閉空間も参照符号「41」によっても参照する。
As shown in FIG. 7, after the
栓部材48を用いる運用では、例えばロボットアーム200により物品を製造する通常の工程動作においては栓部材48により開口部44を閉成、密閉空間41を画成することができる。これにより、例えば外部からロータリーエンコーダ225に塵埃が進入するのを阻止できる。そして、後述のように塵埃の有無(ないしその位置)が検出された場合の除去作業において、必要に応じて栓部材48を取り外して開口部44に送風ないし吸引用のノズルのような圧力配管を装着することができる。この圧力配管によって、密閉空間41を画成する容器の内部の圧力を制御することができる。栓部材48で開口部44を閉成可能にする構成としては、栓部材48を例えばシリコンゴムやコルクなどの弾性材から構成する構成が考えられる。また、栓部材48と開口部44の間に雌雄の嵌合溝などを設けたり、あるいは両者の間を螺合結合とし、Oリングなどを介在させる構成を用いてもよい。
In the operation using the
なお、ロータリーエンコーダ225の回転光学面および光学センサを収容する密閉空間41を画成する容器を構成する機械的な構成は任意である。例えば、L4側フレーム40、L5側フレーム50と同様に密閉空間を形成できるのであれば、回転光学面および光学センサを収容する容器を構成するのに、任意の部材を用いて構わない。
The mechanical configuration of the container defining the rotating optical surface of the
さらに、本実施例では取付部41の側壁に2箇所の開口部44(a)、44(b)を設けるとともに、ロータリーエンコーダ225の容器を構成する蓋42の密閉空間41の面およびL4側フレーム40の円筒面上に、粘着性を持った捕集部材45を装着する。なお、捕集部材45は、例えば粘着性を有する例えば粘着シート材の貼付や粘着剤等の塗布による構造である。
Further, in this embodiment, two openings 44 (a) and 44 (b) are provided on the side wall of the mounting
このような構造において、図8に示すように開口部44に送風(または吸気)のためのノズル101のような圧力配管を接続し、または、図9に示すようにノズル101と吸気ノズル102を接続して、密閉空間41内に気流wを発生させることができる。
In such a structure, a pressure pipe such as a
ロータリーエンコーダ225のスケール234の回転光学面284、または回転検出センサ254に塵埃が付着すると、ロータリーエンコーダの精度低下、回転位置の検出不能等が発生する。そのような場合は、送風用のノズル101と吸気ノズル102により密閉空間41の内部に気流wを発生させ、気流wにより、付着した塵埃を移動させることができる。さらに、塵埃の捕集部材45を配置しているため、塵埃が付着した場所から気流wによって移動した塵埃は捕集部材45に付着させることができ、スケール235の回転光学面284または回転検出センサ254への再付着を抑制させる事が可能となる。密閉空間内に捕集部材45を配置したので、ノズル101、吸気ノズル102は、送風または吸気のみを行うだけの簡易な構造で良い。
If dust adheres to the rotation
開口部は少なくとも一箇所設置すれば、送風(または吸気またはその両方)のためのダクト(ノズル)を挿入できる。また、図8、図9に示すように複数箇所設け、例えば図8のように、開口部44(a)に送風ノズルを接続し、開口部44(b)を大気に連通、開放状態としておく構成を用いてもよい。密閉空間41内に発生させた気流wは44(b)から外部へ排出されるので、移動させた塵埃が捕集部材45に付着しなかった場合でも、外部に排出できる可能性が高く、塵埃の再付着の可能性は低い。
If at least one opening is installed, a duct (nozzle) for ventilation (or intake or both) can be inserted. Further, as shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of locations are provided. For example, as shown in FIG. 8, a blower nozzle is connected to the opening 44 (a) to communicate the opening 44 (b) with the atmosphere and keep it open. The configuration may be used. Since the airflow w generated in the closed
また、図9に示すように、開口部44(b)に吸気ノズル102を接続すれば、密閉空間41に流れる気流を全体で均一にする効果が高まり、塵埃の再付着の可能性をさらに低下させる事が可能である。
Further, as shown in FIG. 9, if the
さらに、図10に示すように捕集部材45(a〜d)を取付部41の側壁部や、スケールを保持しているハブ265の周囲などに複数箇所、増設することにより塵埃の再付着の可能性をさらに低下させる事ができる。
Further, as shown in FIG. 10, by adding a collection member 45 (a to d) at a plurality of locations such as the side wall portion of the mounting
図10は、密閉空間41をロータリーエンコーダ225を構成するスケール234の外径形状に沿った、ほぼ円筒状、あるいは円環状の空間とした構成を示している。このような構成によれば、密閉空間内部に送風ノズル等で発生させた気流がロータリーエンコーダを構成するスケールに沿って気流が流れるため、スケールに付着した塵埃除去の効果を高める事ができる。なお、開口部44は、ノズルなどを接続する必要がなければ、栓部材48(図7:封止部材)により封止でき、通常の使用時に塵埃等が侵入する事は無い。
FIG. 10 shows a configuration in which the closed
(実施例2)
以下、図11(a)、(b)を用いて、実施例2におけるJ5軸の回転機構205について説明する。以下では、J5軸を例に説明するが、他の関節軸における回転機構201〜204、206においても同様の構成を実施できる。
(Example 2)
Hereinafter, the J5-
本実施例では、J5軸、回転機構205の構成は、前述の実施例1で説明した構成と同等である。さらに、本実施例では、図11(a)、(b)に示すように、密閉空間41に設置した開口部44をL4側フレーム40に設けている。このL4側フレーム40は、ロータリーエンコーダ225を構成する回転検出センサ254を搭載したセンサ基板244を保持固定する側の部材である。さらに、図11(b)に示すように、開口部44(a)、(b)は、回転検出センサ254(a)、(b)に対し各々、ロータリーエンコーダ225の回転軸を基準として、反時計廻り、時計廻りのどちら廻りにもほぼ同位相の位置に設けている。
In this embodiment, the configuration of the J5 axis and the
回転検出センサ上に塵埃が付着した場合、ロータリーエンコーダ225が精度低下、読取不能となる可能性がある。しかしながら、本実施例によれば、開口部44をロータリーエンコーダを構成する回転検出センサを保持固定する側の部品に設けている。このため、ロボットアーム200の関節部の入力側と出力側の相対角度がどの方向であっても、開口部44から回転検出センサ254の距離は一定となる。また、開口部44を回転検出センサ254と回転軸を基準として略同位相の位置に設けたので、回転検出センサ254は開口部44から常に近接することになる。そして、回転検出センサ254と開口部44が近接した配置であれば、回転検出センサ254に付着した塵埃の除去が容易になり、塵埃の移動に必要な風量を小さくすることができる。また、塵埃が気流の風圧により破砕され、気流による回転検出センサ254上へ張り付いて移動できなくなる、といった可能性を低下させることができる。
If dust adheres to the rotation detection sensor, the accuracy of the
(実施例3)
以下、図12を用いて、実施例3におけるJ5軸の回転機構205について説明する。以下、J5軸について説明するが、他の軸における回転機構201〜204、206においても実施例1、2と同様に同じ構成を設けることができる。
(Example 3)
Hereinafter, the
本実施例3では、図12に示すように、密閉空間41に連通してL4側フレーム40の側面に配置する開口部44は、ロータリーエンコーダ225の回転方向に関して、スケールを構成する回転光学面284と、回転検出センサ254との間の高さの位置にある。このような構成によれば、上記の実施例2の効果に加え、塵埃除去のために発生させた気流wが回転光学面284と回転検出センサ254の間隙に流れ、回転光学面284もしくは回転検出センサ254に付着した塵埃の気流による移動がさらに容易となる。従って、本実施例によれば塵埃の移動に必要な風量を小さくすることができる。また、塵埃が気流の風圧により破砕され、気流によって移動できないような状態でセンサ上または回転光学面上へ付着する可能性を低下できる。
In the third embodiment, as shown in FIG. 12, the
(塵埃付着位置検出手法)
特にロータリーエンコーダをアブソリュートエンコーダ構成とすることにより、図13に示すように容易に塵埃が付着している位置を検出することができる。例えば、スケール234に設けたアブソリュート情報を取得するスケールピッチ検出(128、512μm)とは別の検出分解能(たとえば256μm)を実現する位置に別途回転検出センサを設定し、その分解能でエンコーダの信号振幅を確認する。ここで、図13(a)は128μmスケールピッチの2相の検出信号S1(A)、S1(B)、図13(c)は512μmスケールピッチの2相の検出信号S3(A)、S3(B)を示している。また、図13(b)は塵埃検出用の256μmスケールピッチの2相の検出信号S2(A)、S2(B)を示している。
(Dust adhesion position detection method)
In particular, when the rotary encoder has an absolute encoder configuration, the position where dust is attached can be easily detected as shown in FIG. For example, a rotation detection sensor is separately set at a position that realizes a detection resolution (for example, 256 μm) different from the scale pitch detection (128, 512 μm) for acquiring absolute information provided on the
関節が駆動されるとアブソリュート情報を取得する128μmおよび512μmスケールピッチの検出信号は図13(a)、図13(c)に示すように駆動量に合わせ振動する。一方、回転検出に使用していない塵埃検出用の256μmスケールピッチの信号振幅は、図13(b)の左右に示すようにゼロ(微小振幅)のままとなる。 When the joint is driven, the detection signals of the 128 μm and 512 μm scale pitches that acquire absolute information vibrate according to the driving amount as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (c). On the other hand, the signal amplitude of the 256 μm scale pitch for dust detection, which is not used for rotation detection, remains zero (small amplitude) as shown on the left and right of FIG. 13 (b).
しかしながら、スケール234に塵埃が付着すると、その付着位置において、回転検出に使用していない塵埃検出用スケールピッチ(256μm)の信号振幅が図13(b)の中央部に示すように異常に大きくなる。この回転位置は、128μmおよび512μmスケールピッチの検出信号を用いた回転位置検出を行うことにより特定できる。このようにして、スケール234上の塵埃が付着した位置を検出することができる。
However, when dust adheres to the
(実施例4)
以下、ロボット装置100のロボットアーム200に搭載された実施例1のロータリーエンコーダ225の塵埃除去制御の一例について説明する。図14は生産ラインに搭載されたロボットアーム200が工程動作中に塵埃を除去できるよう構成した制御手順を示している。まず、図16を参照して、この塵埃除去制御を実行する制御系の一例としてロボット制御装置300の構成例につき説明する。
(Example 4)
Hereinafter, an example of dust removal control of the
図16は、本発明の塵埃除去モード(図14)の制御を行う制御系、例えば図1のロボット制御装置300の具体的な構成の一例を示している。図16の制御系は、主制御手段としてのCPU1601、記憶装置としてのROM1602、およびRAM1603を備えたPCハードウェアなどによって構成することができる。ROM1602には、後述する製造手順を実現するためのCPU1601の制御プログラムや定数情報などを格納しておくことができる。また、RAM1603は、その制御手順を実行する時にCPU1601のワークエリアなどとして使用される。また、図16の制御系には、外部記憶装置1606が接続されている。外部記憶装置1606は、本発明の実施には必ずしも必要ではないが、HDDやSSD、ネットワークマウントされた他のシステムの外部記憶装置などから構成することができる。
FIG. 16 shows an example of a specific configuration of a control system for controlling the dust removal mode (FIG. 14) of the present invention, for example, the
本実施例の塵埃除去制御(塵埃除去モード:図14)を実現するためのCPU1601の制御プログラムは、上記の外部記憶装置1606や、ROM1602の(例えばEEPROM領域)のような記憶部に格納しておくことができる。その場合、本実施形態の制御手順を実現するためのCPU1601の制御プログラムは、ネットワークインターフェース1607を介して、上記の各記憶部に供給し、また新しい(別の)プログラムに更新することができる。あるいは、後述の制御手順を実現するためのCPU1601の制御プログラムは、各種の磁気ディスクや光ディスク、フラッシュメモリなどの記憶手段と、そのためのドライブ装置を経由して、上記の各記憶部に供給し、またその内容を更新することができる。本実施形態の制御手順を実現するためのCPU1601の制御プログラムを格納した状態における各種の記憶手段、記憶部、ないし記憶デバイスは、本発明の制御手順を格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を構成することになる。
The control program of the
ネットワークインターフェース1607は、例えばIEEE 802.3のような有線通信、IEEE 802.11、802.15のような無線通信による通信規格を用いて構成することができる。CPU1601は、ネットワークインターフェース1607を介して、他の装置1104と制御信号やデータを交換することができる。装置1104は、例えば、物品の製造に係るPLCのような統轄制御装置や、管理サーバなどに相当し、ロボット装置100、ないしロボット装置100が配置された生産ラインに係る制御やロギングを行う。また、図16の制御装置は、UI装置(ユーザーインターフェース装置)操作部および表示装置などから構成された、上述のティーチングペンダント400と接続されている。
The
インターフェース1605には、ロボットアーム200の各関節を駆動するモータドライバ回路が接続される他、上記のロータリーエンコーダ221〜226の検出回路が接続される。CPU1601は、インターフェース1605を介して入力したロータリーエンコーダ221〜226の回転位置検出信号に基づき、ロボットアーム200の各関節J1〜J6の回転位置を制御することにより、ロボットアーム200を制御する。ロボットアーム200が、工業製品やその部品などの物品を製造する生産ラインに配置される場合、CPU1601は上記の関節制御を介して、ロボットアーム200を製造工程に必要な位置、姿勢に制御することができる。
A motor driver circuit for driving each joint of the
図14の制御手順において、ロボットアーム200は工業製品やその部品などの物品を製造する生産ラインに配置され、ある工程動作を続けているものとする(ステップS10)。この際、ロボットアーム200はアーム近傍に配置された周辺機器に干渉しないように制御される。このロボットアーム200の工程動作中(S10)に伴ない、例えば実施例3の図13で説明した手法によって塵埃の有無を判定する(S11)。即ち、アブソリュート情報を取得するスケールピッチ検出信号とは別の検出分解能の検出信号より、常に、もしくは定期的(間欠的)に塵埃の有無を判定する。この塵埃判定(S11)がOK(塵埃無し)の場合は、ステップS10に戻り、工程動作を続行する。一方、ロボットアーム200の関節J1〜J6のロータリーエンコーダ221〜226において、塵埃がスケール234に付着すると、塵埃判定(S11)がNGとなり、塵埃除去モードに移行する(S11−>S21)。この場合検出される塵埃には、外部からロータリーエンコーダ221〜226に意図せず侵入した塵埃や、組立時の部品間嵌合時に発生した摩耗粉などの塵埃が含まれる。
In the control procedure of FIG. 14, it is assumed that the
この塵埃除去モードでは、例えば図13で説明した塵埃付着位置検出手法によって、塵埃位置を特定する(図14ステップS21:塵埃位置検出工程ないし塵埃位置検出手段)。その後、再度、工程動作を実施し(S22)、塵埃位置を当該の関節を駆動して開口部44近傍に移動させ、移動後停止する(S23:関節駆動工程)。この例では、塵埃付着位置への移動(S23)は工程動作を実行中に行えるため、例えばロボットアーム200の近傍に配置された周辺機器に干渉するような障害が発生する問題がない。
In this dust removal mode, for example, the dust position is specified by the dust adhesion position detection method described with reference to FIG. 13 (step S21 of FIG. 14: dust position detection step or dust position detection means). After that, the process operation is performed again (S22), the dust position is moved to the vicinity of the
この状態では、塵埃位置が開口部44近傍に移動しているため、停止させたロボットアーム200の姿勢で、上述の実施例2ないし実施例3の手法により塵埃を除去ないし捕集、排出する(S24:塵埃捕集工程)。この塵埃除去作業は、作業者が吸引ないし送風ノズルを操作して手動で行うか、あるいは吸引ないし送風ノズルが常時装着してある場合には手動作業を介することなく、リモートないし自動制御によって行うことができる。
In this state, since the dust position has moved to the vicinity of the
続いて、後続の工程動作(S25)を行ってその過程で塵埃判定(S26)を行い、塵埃判定がOKの場合は塵埃除去モードを終了して通常の工程動作(例えばS10)に戻る。一方、塵埃判定がNGの場合は上記の塵埃付着位置検出(S21)に復帰して、ステップS26で塵埃判定がOKになるまで上記の塵埃除去モードの動作を繰り返す。 Subsequently, the subsequent process operation (S25) is performed, and the dust determination (S26) is performed in the process. If the dust determination is OK, the dust removal mode is terminated and the process returns to the normal process operation (for example, S10). On the other hand, when the dust determination is NG, the process returns to the dust adhesion position detection (S21), and the operation of the dust removal mode is repeated until the dust determination is OK in step S26.
以上のようにして、ロボットアーム200を生産ラインから移設したり降ろしたり、また、ロボットアーム200の近傍の周辺機器を移動したりせずに、ロボットアーム200の関節に配設したロータリーエンコーダの塵埃除去作業を行える。また、上記制御によれば、塵埃の付着位置が自動的に、塵埃除去のためのロータリーエンコーダの開口部近傍に移動するため、塵埃除去作業がより簡易化され、通常工程動作までの復帰時間を著しく短縮することができる。
As described above, the dust of the rotary encoder arranged on the joint of the
(実施例5)
本実施例3では、図15を参照して、塵埃除去に、エンドエフェクタを駆動する圧縮気体(圧縮空気ないし他の圧縮ガス)を利用する構成を示す。図15に示したロボットアーム200は圧縮空気によって駆動されるエンドエフェクタ70がロボット装置先端部に装着されている。エンドエフェクタ70には、圧縮空気を送気する駆動用の配管として圧力配管80が接続されている。圧力配管80はこの例ではアームの外側に這わせて配置しているが、アームの内部を通るよう配管されていても構わない。
(Example 5)
In the third embodiment, with reference to FIG. 15, a configuration in which a compressed gas (compressed air or other compressed gas) for driving an end effector is used for removing dust is shown. In the
この圧力配管80を分岐させ、前述のロータリーエンコーダの密閉空間41に設けた開口部44に接続すれば、密閉空間51の内部への送風に用いることができる。圧力配管80の分岐管(詳細不図示)の開口部44への接続は、例えば塵埃除去時のみ開放させるバルブなどを設けておけば常時接続とすることができる。また圧力配管80の分岐管(詳細不図示)の開口部44への接続は、塵埃除去の作業時に作業者が手動操作によって行ってもよい。
If the
本実施例によれば、ロータリーエンコーダの塵埃除去のための開口部に接続する送風ノズル、吸気ノズルなどを別途用意、接続する必要がなく、ロータリーエンコーダの塵埃除去作業を著しく簡易化することができる。また、圧力配管80の分岐管(詳細不図示)の開口部44への接続を常時接続とする場合には、例えばリモート作業によって、あるいは自動制御によって、エンコーダの塵埃除去を行うことができる。その場合、圧力配管80の分岐、接続操作などのために作業者がロボットアーム200に近づく必要がない。
According to this embodiment, it is not necessary to separately prepare and connect a blower nozzle, an intake nozzle, etc. to be connected to the opening for removing dust of the rotary encoder, and the dust removal work of the rotary encoder can be remarkably simplified. .. Further, when the connection of the branch pipe (details not shown) of the
本発明は、上述の実施例の1以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by processing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
100…ロボット装置、J1〜J6…関節(部)、221〜226…ロータリーエンコーダ。 100 ... Robot device, J1-J6 ... Joint (part), 221-226 ... Rotary encoder.
Claims (11)
前記光学パターンを検出する光学センサと、
前記回転光学面および前記光学センサを密閉空間に収容する容器と、
前記容器に設けられた閉成可能な開口部と、
前記開口部に臨んで配置された塵埃の捕集部材と、を備えたロータリーエンコーダ。 A rotating optical surface with an optical pattern that is fixed to the rotating shaft and rotates with the rotating shaft.
An optical sensor that detects the optical pattern and
A container for accommodating the rotating optical surface and the optical sensor in a closed space,
With the closureable opening provided in the container,
A rotary encoder including a dust collecting member arranged facing the opening.
前記光学センサの検出信号に基づき検出した前記関節の回転位置の誤り検出を介して、前記回転光学面に付着した塵埃の回転位置を特定する塵埃位置検出手段と、
前記塵埃位置検出手段が特定した前記回転光学面に付着した塵埃の回転位置に基づき、塵埃の位置が前記開口部に臨むよう前記関節部を駆動する制御装置と、を備えたロボット装置。 In a robot device in which the rotary encoder according to any one of claims 1 to 4 is provided in a joint portion connected to a link, and the rotary encoder detects the rotation position of the rotation axis of the joint portion.
A dust position detecting means for identifying the rotation position of dust adhering to the rotation optical surface through error detection of the rotation position of the joint detected based on the detection signal of the optical sensor.
A robot device including a control device for driving the joint portion so that the position of the dust faces the opening based on the rotation position of the dust adhering to the rotational optical surface specified by the dust position detecting means.
制御装置が、前記光学センサの検出信号に基づき検出した関節の回転位置の誤り検出を介して、前記回転光学面に付着した塵埃の回転位置を特定する塵埃位置検出工程と、
前記制御装置が、前記塵埃位置検出工程で特定した前記回転光学面に付着した塵埃の回転位置に基づき、前記塵埃の位置が前記開口部に臨むよう前記関節部を駆動する関節駆動工程と、
前記開口部を介して前記塵埃を捕集する塵埃捕集工程と、を含むロボット装置の制御方法。 The method for controlling a robot device in which the rotary encoder according to any one of claims 1 to 4 is provided in a joint portion to be connected to a link, and the rotary encoder detects the rotation position of the rotation axis of the joint portion.
A dust position detection step of identifying the rotation position of dust adhering to the rotation optical surface through error detection of the rotation position of the joint detected by the control device based on the detection signal of the optical sensor.
A joint driving step in which the control device drives the joint portion so that the dust position faces the opening based on the rotation position of the dust adhering to the rotational optical surface specified in the dust position detecting step.
A method for controlling a robot device, which comprises a dust collecting step of collecting the dust through the opening.
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TWI794663B (en) * | 2020-10-14 | 2023-03-01 | 達明機器人股份有限公司 | A encoder module of robotic arm |
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