JP2022104003A - Robot and control method of robot - Google Patents

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隆之 矢澤
Takayuki Yazawa
洋 荒川
Hiroshi Arakawa
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Abstract

To provide a robot which can more properly detect a rotation abnormality of a screw shaft of a ball screw in the robot including the ball screw and a motor for rotating the screw shaft of the ball screw.SOLUTION: A robot includes: a ball screw 22 which has a screw shaft 20 and a nut member 21; a motor 23 for rotating the screw shaft 20; a power transmission mechanism 24 which transmits power of the motor 23 to the screw shaft 20; an encoder 27 which detects rotation of the motor 23; and a detection mechanism 28 which has a member to be detected which is fixed to the screw shaft 20 and a sensor which detects the member to be detected and detects rotation of the screw shaft 20. A control section in which an output signal of the encoder 27 and an output signal of the sensor of the detection mechanism 28 are input detects whether a rotation abnormality of the screw shaft 20 occurs on the basis of the output signal of the encoder 27 and the output signal of the sensor of the detection mechanism 28.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、産業用ロボット等のロボットに関する。また、本発明は、産業用ロボット等のロボットの制御方法に関する。 The present invention relates to robots such as industrial robots. The present invention also relates to a method for controlling a robot such as an industrial robot.

従来、ガラス基板等の基板を搬送する水平多関節型の産業用ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の産業用ロボットは、基板が搭載されるハンドと、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、アームを支持する本体部と、本体部を水平方向に移動可能に支持するベースとを備えている。本体部は、アームの基端側を支持するとともに昇降可能なアームサポートと、アームサポートを昇降可能に支持する支持フレームと、本体部の下端部分を構成するとともにベースに対して水平移動可能な基台と、支持フレームの下端が固定されるとともに基台に対して回動可能な旋回フレームとを備えている。 Conventionally, a horizontal articulated industrial robot that conveys a substrate such as a glass substrate is known (see, for example, Patent Document 1). The industrial robot described in Patent Document 1 can move the hand on which the substrate is mounted, the arm to which the hand is rotatably connected to the tip side, the main body for supporting the arm, and the main body in the horizontal direction. It has a base that supports it. The main body consists of an arm support that supports the base end side of the arm and can be raised and lowered, a support frame that supports the arm support so that it can be raised and lowered, and a base that constitutes the lower end of the main body and can move horizontally with respect to the base. It is provided with a base and a swivel frame to which the lower end of the support frame is fixed and which can rotate with respect to the base.

また、特許文献１に記載の産業用ロボットは、ハンドおよびアームと一緒にアームサポートを昇降させる昇降機構を備えている。昇降機構は、たとえば、ボールネジと、ボールネジのネジ軸を回転させるためのモータと、モータの動力をボールネジに伝達する動力伝達機構とを備えている。モータは、サーボモータである。昇降機構は、モータの回転を検知するエンコーダを備えており、モータは、エンコーダの出力信号に基づいて制御される。動力伝達機構は、たとえば、減速機を備えている。ボールネジのナット部材には、アームサポートが取り付けられている。 Further, the industrial robot described in Patent Document 1 is provided with an elevating mechanism for raising and lowering an arm support together with a hand and an arm. The elevating mechanism includes, for example, a ball screw, a motor for rotating the screw shaft of the ball screw, and a power transmission mechanism for transmitting the power of the motor to the ball screw. The motor is a servo motor. The elevating mechanism includes an encoder that detects the rotation of the motor, and the motor is controlled based on the output signal of the encoder. The power transmission mechanism includes, for example, a speed reducer. An arm support is attached to the nut member of the ball screw.

なお、特許文献１に記載の産業用ロボットは、産業用ロボットの安全性を高めるために、ボールネジのネジ軸を停止させるブレーキを備えている。このブレーキは、たとえば、無励磁作動型の電磁ブレーキであり、ネジ軸を直接、停止させる。特許文献１に記載の産業用ロボットでは、エンコーダの出力信号に基づいてモータの回転異常が検知されるときには、ボールネジのネジ軸に回転異常が生じていると推定されるため、エンコーダの出力信号に基づいてモータの回転異常が検知されると、ブレーキを作動させてボールネジのネジ軸を非常停止させている。 The industrial robot described in Patent Document 1 is provided with a brake for stopping the screw shaft of the ball screw in order to enhance the safety of the industrial robot. This brake is, for example, a non-excitation actuated electromagnetic brake that directly stops the screw shaft. In the industrial robot described in Patent Document 1, when the rotation abnormality of the motor is detected based on the output signal of the encoder, it is presumed that the rotation abnormality has occurred in the screw shaft of the ball screw. When a rotation abnormality of the motor is detected based on this, the brake is activated to stop the screw shaft of the ball screw in an emergency.

特開２０１７－２４０９６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-24906

特許文献１に記載の産業用ロボットの場合、たとえば、万が一、動力伝達機構に異常が生じると、モータは正常に回転しているにもかかわらず、ボールネジのネジ軸が正常に回転していないといった事態が生じうる。また、この産業用ロボットの場合、たとえば、万が一、動力伝達機構に異常が生じてモータとボールネジとの間で動力の伝達が行われなくなると、モータは停止しているにもかかわらず、ボールネジのネジ軸は回転しているといった事態も生じうる。 In the case of the industrial robot described in Patent Document 1, for example, if an abnormality occurs in the power transmission mechanism, the screw shaft of the ball screw does not rotate normally even though the motor rotates normally. Things can happen. Also, in the case of this industrial robot, for example, if an abnormality occurs in the power transmission mechanism and power cannot be transmitted between the motor and the ball screw, the ball screw will not be able to transmit power even though the motor is stopped. It is possible that the screw shaft is rotating.

しかしながら、特許文献１に記載の産業用ロボットでは、このような事態が生じたときに、モータの回転を検知するエンコーダの出力信号に基づいて、ボールネジのネジ軸の回転異常を検知することができない。そのため、この産業用ロボットでは、ボールネジのネジ軸が正常に回転していないにもかかわらず、ボールネジのネジ軸を非常停止させることができなくなるといった事態が生じるおそれがある。 However, in the industrial robot described in Patent Document 1, when such a situation occurs, it is not possible to detect the rotation abnormality of the screw shaft of the ball screw based on the output signal of the encoder that detects the rotation of the motor. .. Therefore, in this industrial robot, there is a possibility that the screw shaft of the ball screw cannot be stopped in an emergency even though the screw shaft of the ball screw is not normally rotated.

そこで、本発明の課題は、ボールネジと、ボールネジのネジ軸を回転させるためのモータとを備えるロボットにおいて、ボールネジのネジ軸の回転異常をより適切に検知することが可能なロボットを提供することにある。また、本発明の課題は、ボールネジと、ボールネジのネジ軸を回転させるためのモータとを備えるロボットにおいて、ボールネジのネジ軸の回転異常をより適切に検知することが可能となるロボットの制御方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a robot having a ball screw and a motor for rotating the screw shaft of the ball screw, which can more appropriately detect a rotation abnormality of the screw shaft of the ball screw. be. Further, an object of the present invention is to provide a robot control method capable of more appropriately detecting a rotation abnormality of a ball screw screw shaft in a robot including a ball screw and a motor for rotating the ball screw screw shaft. To provide.

上記の課題を解決するため、本発明のロボットは、ネジ軸とネジ軸に沿って移動するナット部材とを有するボールネジと、ネジ軸を回転させるためのモータと、モータの動力をネジ軸に伝達する動力伝達機構と、モータの回転を検知するエンコーダと、ネジ軸に固定される被検知部材と被検知部材を検知するセンサとを有しネジ軸の回転を検知する検知機構と、エンコーダの出力信号とセンサの出力信号とが入力される制御部とを備え、制御部は、エンコーダの出力信号とセンサの出力信号とに基づいて、ネジ軸に回転異常が生じているのか否かを検知することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the robot of the present invention transmits a ball screw having a screw shaft and a nut member moving along the screw shaft, a motor for rotating the screw shaft, and the power of the motor to the screw shaft. Power transmission mechanism, an encoder that detects the rotation of the motor, a detection mechanism that has a detected member fixed to the screw shaft and a sensor that detects the detected member, and a detection mechanism that detects the rotation of the screw shaft, and the output of the encoder. A control unit for inputting a signal and an output signal of the sensor is provided, and the control unit detects whether or not a rotation abnormality has occurred in the screw shaft based on the output signal of the encoder and the output signal of the sensor. It is characterized by that.

また、上記の課題を解決するため、本発明のロボットの制御方法は、ネジ軸とネジ軸に沿って移動するナット部材とを有するボールネジと、ネジ軸を回転させるためのモータと、モータの動力をネジ軸に伝達する動力伝達機構と、モータの回転を検知するエンコーダと、ネジ軸に固定される被検知部材と被検知部材を検知するセンサとを有しネジ軸の回転を検知する検知機構とを備えるロボットの制御方法であって、エンコーダの出力信号とセンサの出力信号とに基づいて、ネジ軸に回転異常が生じているのか否かを検知することを特徴とする。 Further, in order to solve the above problems, the robot control method of the present invention includes a ball screw having a screw shaft and a nut member moving along the screw shaft, a motor for rotating the screw shaft, and power of the motor. A detection mechanism that detects the rotation of the screw shaft with a power transmission mechanism that transmits the above to the screw shaft, an encoder that detects the rotation of the motor, and a sensor that detects the detected member and the detected member fixed to the screw shaft. It is a control method of a robot including the above, and is characterized in that it detects whether or not a rotation abnormality has occurred in a screw shaft based on an output signal of an encoder and an output signal of a sensor.

本発明では、ロボットは、ボールネジのネジ軸に固定される被検知部材と被検知部材を検知するセンサとを有しネジ軸の回転を検知する検知機構を備えている。また、本発明では、モータの回転を検知するエンコーダの出力信号とセンサの出力信号とに基づいて、ネジ軸に回転異常が生じているのか否かを検知している。そのため、本発明では、たとえば、動力伝達機構に異常が生じて、モータは正常に回転しているにもかかわらず、ネジ軸が正常に回転していないといった事態や、モータは停止しているにもかかわらず、ネジ軸が回転しているといった事態が生じても、エンコーダの出力信号とセンサの出力信号とに基づいて、ネジ軸の回転異常を検知することが可能になる。したがって、本発明では、ネジ軸の回転異常をより適切に検知することが可能になる。 In the present invention, the robot has a detected member fixed to the screw shaft of the ball screw and a sensor for detecting the detected member, and has a detection mechanism for detecting the rotation of the screw shaft. Further, in the present invention, it is detected whether or not a rotation abnormality has occurred in the screw shaft based on the output signal of the encoder that detects the rotation of the motor and the output signal of the sensor. Therefore, in the present invention, for example, an abnormality has occurred in the power transmission mechanism, and the motor is rotating normally, but the screw shaft is not rotating normally, or the motor is stopped. Nevertheless, even if a situation such as rotation of the screw shaft occurs, it is possible to detect a rotation abnormality of the screw shaft based on the output signal of the encoder and the output signal of the sensor. Therefore, in the present invention, it becomes possible to more appropriately detect the rotation abnormality of the screw shaft.

本発明において、ロボットは、ネジ軸を停止させるブレーキを備え、制御部は、ネジ軸に回転異常が生じていることを検知すると、ブレーキを作動させることが好ましい。このように構成すると、ボールネジのネジ軸が正常に回転していないときに、ネジ軸を非常停止させることが可能になる。したがって、ロボットの安全性を高めることが可能になる。 In the present invention, it is preferable that the robot includes a brake for stopping the screw shaft, and the control unit activates the brake when it detects that a rotation abnormality has occurred in the screw shaft. With this configuration, it is possible to make an emergency stop of the screw shaft of the ball screw when the screw shaft is not rotating normally. Therefore, it is possible to improve the safety of the robot.

本発明において、ロボットは、たとえば、搬送対象物が搭載されるハンドと、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、ハンドおよびアームを昇降させる昇降機構とを備え、昇降機構は、ボールネジとモータと動力伝達機構とエンコーダと検知機構とブレーキとを備え、ネジ軸の軸方向は、上下方向と一致しており、ナット部材にハンドおよびアームが取り付けられている。この場合には、ボールネジのネジ軸が正常に回転していないときに、ネジ軸を非常停止させて、ハンドに搭載される搬送対象物、ハンドおよびアームの落下を防止することが可能になる。 In the present invention, the robot includes, for example, a hand on which a transport object is mounted, an arm to which the hand is rotatably connected to the tip side, and an elevating mechanism for raising and lowering the hand and the arm. It is equipped with a ball screw, a motor, a power transmission mechanism, an encoder, a detection mechanism, and a brake, and the axial direction of the screw shaft coincides with the vertical direction, and a hand and an arm are attached to the nut member. In this case, when the screw shaft of the ball screw is not rotating normally, the screw shaft can be stopped in an emergency to prevent the object to be conveyed, the hand and the arm mounted on the hand from falling.

本発明において、ロボットは、２個のブレーキを備え、制御部は、ネジ軸に回転異常が生じていることを検知すると、２個のブレーキを作動させるとともに、２個のブレーキの作動開始タイミングをずらすことが好ましい。このように構成すると、２個のブレーキのうちの一方のブレーキが故障しても、他方のブレーキによってネジ軸を非常停止させることが可能になる。また、このように構成すると、２個のブレーキの作動開始タイミングをずらしているため、２個のブレーキによる急激な制動力がネジ軸に作用するのを防止することが可能になる。 In the present invention, the robot is provided with two brakes, and when the control unit detects that a rotation abnormality has occurred in the screw shaft, the robot activates the two brakes and sets the operation start timing of the two brakes. It is preferable to shift it. With this configuration, even if one of the two brakes fails, the other brake can stop the screw shaft in an emergency. Further, with this configuration, since the operation start timings of the two brakes are staggered, it is possible to prevent a sudden braking force due to the two brakes from acting on the screw shaft.

本発明において、ロボットは、たとえば、２個のブレーキを備え、２個のブレーキは、ネジ軸の軸方向で重なっている。この場合には、ロボットが２個のブレーキを備えていても、２個のブレーキをコンパクトに配置することが可能になる。 In the present invention, the robot comprises, for example, two brakes, the two brakes overlapping in the axial direction of the screw shaft. In this case, even if the robot is equipped with two brakes, the two brakes can be arranged compactly.

以上のように、本発明では、ボールネジと、ボールネジのネジ軸を回転させるためのモータとを備えるロボットにおいて、ボールネジのネジ軸の回転異常をより適切に検知することが可能になる。 As described above, in the present invention, in a robot provided with a ball screw and a motor for rotating the screw shaft of the ball screw, it becomes possible to more appropriately detect a rotation abnormality of the screw shaft of the ball screw.

本発明の実施の形態にかかるロボットの平面図である。It is a top view of the robot which concerns on embodiment of this invention. 図１に示すロボットの側面図である。It is a side view of the robot shown in FIG. 図２に示すハンドおよびアームを昇降させる昇降機構の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the elevating mechanism which raises and lowers a hand and an arm shown in FIG. （Ａ）は、図３のＥ部の拡大図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＦ－Ｆ方向から検知機構を示す底面図である。(A) is an enlarged view of part E of FIG. 3, and (B) is a bottom view showing a detection mechanism from the FF direction of (A). 図１に示すロボットの制御部に電気的に接続される昇降機構の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the elevating mechanism electrically connected to the control part of the robot shown in FIG.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（ロボットの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるロボット１の平面図である。図２は、図１に示すロボット１の側面図である。 (Overall configuration of the robot)
FIG. 1 is a plan view of the robot 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of the robot 1 shown in FIG.

本形態のロボット１は、搬送対象物である液晶ディスプレイのガラス基板２（以下、「基板２」とする。）を搬送する水平多関節型の産業用ロボットである。ロボット１は、基板２が搭載される２個のハンド３と、２個のハンド３のそれぞれが先端側に回動可能に連結される２本のアーム４と、２本のアーム４を支持する本体部５と、本体部５を水平方向に移動可能に支持するベース部材６とを備えている。本体部５は、アーム４の基端側を支持するとともに昇降可能なアームサポート７と、アームサポート７を昇降可能に支持する支持フレーム８と、本体部５の下端部分を構成するとともにベース部材６に対して水平移動可能な基台９と、支持フレーム８の下端が固定されるとともに基台９に対して回動可能な旋回フレーム１０とを備えている。 The robot 1 of the present embodiment is a horizontal articulated industrial robot that transports a glass substrate 2 (hereinafter, referred to as “substrate 2”) of a liquid crystal display, which is an object to be transported. The robot 1 supports two hands 3 on which the substrate 2 is mounted, two arms 4 in which each of the two hands 3 is rotatably connected to the tip side, and two arms 4. It includes a main body portion 5 and a base member 6 that supports the main body portion 5 so as to be movable in the horizontal direction. The main body 5 comprises an arm support 7 that supports the base end side of the arm 4 and can be raised and lowered, a support frame 8 that supports the arm support 7 so that it can be raised and lowered, and a lower end portion of the main body 5 and a base member 6. A base 9 that can move horizontally with respect to the base 9 and a swivel frame 10 that is fixed to the lower end of the support frame 8 and can rotate with respect to the base 9 are provided.

アーム４は、第１アーム部１２と第２アーム部１３との２個のアーム部によって構成されている。第１アーム部１２の基端側は、アームサポート７に回動可能に連結されている。第１アーム部１２の先端側には、第２アーム部１３の基端側が回動可能に連結されている。第２アーム部１３の先端側には、ハンド３が回動可能に連結されている。アーム４は、ハンド３が一定方向を向いた状態で略直線的に移動するように水平方向へ伸縮可能となっている。ロボット１は、アーム４を駆動するアーム駆動機構を備えている。 The arm 4 is composed of two arm portions, a first arm portion 12 and a second arm portion 13. The base end side of the first arm portion 12 is rotatably connected to the arm support 7. The base end side of the second arm portion 13 is rotatably connected to the tip end side of the first arm portion 12. A hand 3 is rotatably connected to the tip end side of the second arm portion 13. The arm 4 can be expanded and contracted in the horizontal direction so that the hand 3 moves substantially linearly while facing a certain direction. The robot 1 includes an arm drive mechanism for driving the arm 4.

支持フレーム８は、アームサポート７を介してハンド３およびアーム４を昇降可能に保持している。支持フレーム８は、アームサポート７を昇降可能に保持する柱状の第１支持フレーム１５と、第１支持フレーム１５を昇降可能に保持する柱状の第２支持フレーム１６とを備えている。ロボット１は、第１支持フレーム１５を上下方向に案内するガイド機構と、アームサポート７を上下方向へ案内するガイド機構とを備えている。また、ロボット１は、第１支持フレーム１５に対してアームサポート７を昇降させるとともに第２支持フレーム１６に対して第１支持フレーム１５を昇降させる昇降機構１７（図３参照）を備えている。すなわち、ロボット１は、ハンド３およびアーム４を昇降させる昇降機構１７を備えている。昇降機構１７の具体的な構成については後述する。 The support frame 8 holds the hand 3 and the arm 4 so as to be able to move up and down via the arm support 7. The support frame 8 includes a columnar first support frame 15 that holds the arm support 7 up and down, and a columnar second support frame 16 that holds the first support frame 15 up and down. The robot 1 includes a guide mechanism for guiding the first support frame 15 in the vertical direction and a guide mechanism for guiding the arm support 7 in the vertical direction. Further, the robot 1 is provided with an elevating mechanism 17 (see FIG. 3) for elevating and lowering the arm support 7 with respect to the first support frame 15 and elevating and lowering the first support frame 15 with respect to the second support frame 16. That is, the robot 1 is provided with an elevating mechanism 17 for elevating and lowering the hand 3 and the arm 4. The specific configuration of the elevating mechanism 17 will be described later.

旋回フレーム１０は、上下方向の厚さが薄い扁平な略直方体状に形成されている。また、旋回フレーム１０は、細長い略直方体状に形成されている。旋回フレーム１０の先端側の上面には、第２支持フレーム１６の下端部が固定されている。旋回フレーム１０の基端側は、上下方向を回動の軸方向とする回動が可能となるように基台９に支持されている。旋回フレーム１０は、基台９よりも上側に配置されている。ロボット１は、基台９に対して旋回フレーム１０を回動させる回動機構を備えている。また、ロボット１は、ベース部材６に対して基台９を水平移動させる水平移動機構と、基台９を水平方向へ案内するガイド機構とを備えている。 The swivel frame 10 is formed in a flat, substantially rectangular cuboid shape having a thin vertical thickness. Further, the swivel frame 10 is formed in an elongated rectangular cuboid shape. The lower end of the second support frame 16 is fixed to the upper surface of the swivel frame 10 on the distal end side. The base end side of the swivel frame 10 is supported by the base 9 so that it can rotate with the vertical direction as the axial direction of rotation. The swivel frame 10 is arranged above the base 9. The robot 1 includes a rotation mechanism that rotates the swivel frame 10 with respect to the base 9. Further, the robot 1 includes a horizontal movement mechanism for horizontally moving the base 9 with respect to the base member 6, and a guide mechanism for guiding the base 9 in the horizontal direction.

（昇降機構の構成）
図３は、図２に示すハンド３およびアーム４を昇降させる昇降機構１７の構成を説明するための図である。図４（Ａ）は、図３のＥ部の拡大図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＦ－Ｆ方向から検知機構２８を示す底面図である。 (Structure of elevating mechanism)
FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration of an elevating mechanism 17 for elevating and lowering the hand 3 and the arm 4 shown in FIG. 4 (A) is an enlarged view of part E of FIG. 3, and FIG. 4 (B) is a bottom view showing the detection mechanism 28 from the FF direction of FIG. 4 (A).

昇降機構１７は、ネジ軸２０とネジ軸２０に沿って移動するナット部材２１とを有するボールネジ２２と、ネジ軸２０を回転させるためのモータ２３と、モータ２３の動力をネジ軸２０に伝達する動力伝達機構２４とを備えている。また、昇降機構１７は、ネジ軸２０を停止させるブレーキ２５、２６を備えている。本形態の昇降機構１７は、２個のブレーキ２５、２６を備えている。さらに、昇降機構１７は、モータ２３の回転を検知するエンコーダ２７と、ネジ軸２０の回転を検知する検知機構２８とを備えている。 The elevating mechanism 17 transmits the ball screw 22 having the screw shaft 20 and the nut member 21 moving along the screw shaft 20, the motor 23 for rotating the screw shaft 20, and the power of the motor 23 to the screw shaft 20. It is equipped with a power transmission mechanism 24. Further, the elevating mechanism 17 includes brakes 25 and 26 for stopping the screw shaft 20. The elevating mechanism 17 of this embodiment includes two brakes 25 and 26. Further, the elevating mechanism 17 includes an encoder 27 that detects the rotation of the motor 23 and a detection mechanism 28 that detects the rotation of the screw shaft 20.

ネジ軸２０は、ネジ軸２０の軸方向と上下方向とが一致するように配置されている。すなわち、ネジ軸２０の軸方向は上下方向と一致している。ネジ軸２０は、上下方向を回転の軸方向として回転可能となっている。ナット部材２１は、ネジ軸２０に係合している。ナット部材２１は、ネジ軸２０に沿って上下方向に移動する。ナット部材２１には、アームサポート７または第１支持フレーム１５が固定されている。すなわち、ナット部材２１には、アームサポート７を介して、または、第１支持フレーム１５およびアームサポート７を介して、ハンド３およびアーム４が取り付けられている。 The screw shaft 20 is arranged so that the axial direction and the vertical direction of the screw shaft 20 coincide with each other. That is, the axial direction of the screw shaft 20 coincides with the vertical direction. The screw shaft 20 is rotatable with the vertical direction as the axial direction of rotation. The nut member 21 is engaged with the screw shaft 20. The nut member 21 moves in the vertical direction along the screw shaft 20. An arm support 7 or a first support frame 15 is fixed to the nut member 21. That is, the hand 3 and the arm 4 are attached to the nut member 21 via the arm support 7, or via the first support frame 15 and the arm support 7.

モータ２３は、サーボモータである。モータ２３は、エンコーダ２７の出力信号に基づいて制御される。動力伝達機構２４は、モータ２３の出力軸に固定されるプーリ３１と、ネジ軸２０の下端側部分に固定されるプーリ３２と、プーリ３１とプーリ３２とに架け渡されるベルト３３とを備えている。エンコーダ２７は、モータ２３の回転軸に固定される被検知部材と、被検知部材を検知するセンサとを備えている。 The motor 23 is a servo motor. The motor 23 is controlled based on the output signal of the encoder 27. The power transmission mechanism 24 includes a pulley 31 fixed to the output shaft of the motor 23, a pulley 32 fixed to the lower end side portion of the screw shaft 20, and a belt 33 bridged between the pulley 31 and the pulley 32. There is. The encoder 27 includes a member to be detected fixed to the rotation shaft of the motor 23, and a sensor for detecting the member to be detected.

ブレーキ２５とブレーキ２６とは、同構造かつ同形状の電磁ブレーキである。具体的には、ブレーキ２５、２６は、無励磁作動型の電磁ブレーキである。ブレーキ２５、２６は、ネジ軸２０に固定される回転板と、回転板を挟んで配置される制動板およびアーマチュアと、アーマチュアを回転板に向かって付勢するバネ部材と、アーマチュアを駆動するためのコイルとを備えており、ネジ軸２０を直接、停止させる。２個のブレーキ２５、２６は、ネジ軸２０の軸方向で重なっている。本形態では、ブレーキ２５とブレーキ２６とが上下方向において対称に配置されている。また、２個のブレーキ２５、２６は、プーリ３２の下側に配置されている。 The brake 25 and the brake 26 are electromagnetic brakes having the same structure and shape. Specifically, the brakes 25 and 26 are non-excitation actuated electromagnetic brakes. The brakes 25 and 26 are for driving the rotating plate fixed to the screw shaft 20, the braking plate and the armature arranged across the rotating plate, the spring member for urging the armature toward the rotating plate, and the armature. The screw shaft 20 is directly stopped by the coil of the above. The two brakes 25 and 26 overlap in the axial direction of the screw shaft 20. In this embodiment, the brake 25 and the brake 26 are arranged symmetrically in the vertical direction. Further, the two brakes 25 and 26 are arranged below the pulley 32.

検知機構２８は、ネジ軸２０に固定される被検知部材３５と、被検知部材３５を検知するセンサ３６とを備えており、ネジ軸２０の回転を直接、検知する。センサ３６は、たとえば、発光素子と、発光素子に対向配置される受光素子とを備える透過型の光学式センサである。被検知部材３５は、薄鋼板を所定形状に折り曲げることで形成されている。被検知部材３５は、ネジ軸２０の下端面に固定されている。 The detection mechanism 28 includes a detected member 35 fixed to the screw shaft 20 and a sensor 36 for detecting the detected member 35, and directly detects the rotation of the screw shaft 20. The sensor 36 is, for example, a transmissive optical sensor including a light emitting element and a light receiving element arranged to face the light emitting element. The detected member 35 is formed by bending a thin steel plate into a predetermined shape. The detected member 35 is fixed to the lower end surface of the screw shaft 20.

被検知部材３５は、ネジ軸２０の下端面に固定される被固定部３５ａと、センサ３６の発光素子と受光素子との間を遮る遮光部３５ｂとを備えている。本形態の被検知部材３５は、ネジ軸２０の軸心に対して１８０°ピッチで配置される２個の遮光部３５ｂを備えている。なお、被検知部材３５が有する遮光部３５ｂの数は３個以上であっても良い。たとえば、被検知部材３５は、ネジ軸２０の軸心に対して９０°ピッチで配置される４個の遮光部３５ｂを備えていても良い。また、遮光部３５ｂは、円板状に形成されていても良い。この場合には、上下方向で遮光部３５ｂを貫通する複数のスリット穴が、遮光部３５ｂの周方向において一定のピッチで形成されている。 The detected member 35 includes a fixed portion 35a fixed to the lower end surface of the screw shaft 20, and a light-shielding portion 35b that shields between the light emitting element and the light receiving element of the sensor 36. The detected member 35 of the present embodiment includes two light-shielding portions 35b arranged at a pitch of 180 ° with respect to the axis of the screw shaft 20. The number of light-shielding portions 35b included in the detected member 35 may be three or more. For example, the detected member 35 may include four light-shielding portions 35b arranged at a pitch of 90 ° with respect to the axis of the screw shaft 20. Further, the light-shielding portion 35b may be formed in a disk shape. In this case, a plurality of slit holes penetrating the light-shielding portion 35b in the vertical direction are formed at a constant pitch in the circumferential direction of the light-shielding portion 35b.

（ネジ軸の非常停止動作）
図５は、図１に示すロボット１の制御部４０に電気的に接続される昇降機構１７の構成を示すブロック図である。 (Emergency stop operation of screw shaft)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an elevating mechanism 17 electrically connected to the control unit 40 of the robot 1 shown in FIG.

ロボット１の制御部４０には、モータ２３およびブレーキ２５、２６が電気的に接続されている。具体的には、モータ２３の駆動用コイルおよびブレーキ２５、２６のコイルが制御部４０に電気的に接続されている。また、制御部４０には、エンコーダ２７（具体的には、エンコーダ２７のセンサ）およびセンサ３６が電気的に接続されている。制御部４０には、エンコーダ２７の出力信号（具体的には、エンコーダ２７のセンサの出力信号）とセンサ３６の出力信号とが入力される。 A motor 23 and brakes 25 and 26 are electrically connected to the control unit 40 of the robot 1. Specifically, the driving coil of the motor 23 and the coils of the brakes 25 and 26 are electrically connected to the control unit 40. Further, the encoder 27 (specifically, the sensor of the encoder 27) and the sensor 36 are electrically connected to the control unit 40. The output signal of the encoder 27 (specifically, the output signal of the sensor of the encoder 27) and the output signal of the sensor 36 are input to the control unit 40.

制御部４０は、エンコーダ２７の出力信号とセンサ３６の出力信号とに基づいて、ネジ軸２０に回転異常が生じているのか否かを検知する。具体的には、制御部４０は、たとえば、エンコーダ２７の出力信号が入力されていないにもかかわらず、センサ３６の出力信号が入力されている場合や、エンコーダ２７の出力信号が入力されているにもかかわらず、センサ３６の出力信号が入力されていない場合に、ネジ軸２０に回転異常が生じていると判断する。 The control unit 40 detects whether or not a rotation abnormality has occurred in the screw shaft 20 based on the output signal of the encoder 27 and the output signal of the sensor 36. Specifically, the control unit 40 is, for example, when the output signal of the sensor 36 is input even though the output signal of the encoder 27 is not input, or the output signal of the encoder 27 is input. Nevertheless, when the output signal of the sensor 36 is not input, it is determined that the screw shaft 20 has a rotation abnormality.

また、制御部４０は、たとえば、エンコーダ２７の出力信号に基づいて算出されるネジ軸２０の回転速度と、センサ３６の出力信号に基づいて算出されるネジ軸２０の回転速度とに所定値以上の差異が生じている場合（すなわち、モータ２３の回転速度とネジ軸２０の回転速度との関係が一定の関係にならず、モータ２３の回転速度とネジ軸２０の回転速度とが同期していない場合）にも、ネジ軸２０に回転異常が生じていると判断する。 Further, the control unit 40 has, for example, a predetermined value or more for the rotation speed of the screw shaft 20 calculated based on the output signal of the encoder 27 and the rotation speed of the screw shaft 20 calculated based on the output signal of the sensor 36. (That is, the relationship between the rotation speed of the motor 23 and the rotation speed of the screw shaft 20 is not constant, and the rotation speed of the motor 23 and the rotation speed of the screw shaft 20 are synchronized with each other. (If not), it is determined that the screw shaft 20 has a rotation abnormality.

また、制御部４０は、ネジ軸２０に回転異常が生じていることを検知すると、２個のブレーキ２５、２６を作動させて、ネジ軸２０を非常停止させる。このときには、制御部４０は、２個のブレーキ２５、２６の作動開始タイミングをずらす。すなわち、制御部４０は、ブレーキ２５のコイルへの電圧の印加開始タイミングと、ブレーキ２６のコイルへの電圧の印加開始タイミングとをずらす。 Further, when the control unit 40 detects that a rotation abnormality has occurred in the screw shaft 20, the control unit 40 operates the two brakes 25 and 26 to make the screw shaft 20 emergency stop. At this time, the control unit 40 shifts the operation start timings of the two brakes 25 and 26. That is, the control unit 40 shifts the timing at which the voltage is applied to the coil of the brake 25 from the timing at which the voltage is applied to the coil of the brake 26.

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のロボット１は、ネジ軸２０の回転を検知する検知機構２８を備えており、検知機構２８は、ネジ軸２０に固定される被検知部材３５と、被検知部材３５を検知するセンサ３６とを備えている。また、本形態では、制御部４０は、エンコーダ２７の出力信号とセンサ３６の出力信号とに基づいて、ネジ軸２０に回転異常が生じているのか否かを検知している。 (Main effect of this form)
As described above, the robot 1 of the present embodiment includes a detection mechanism 28 for detecting the rotation of the screw shaft 20, and the detection mechanism 28 includes a detected member 35 fixed to the screw shaft 20 and a detected member. It is equipped with a sensor 36 that detects 35. Further, in the present embodiment, the control unit 40 detects whether or not a rotation abnormality has occurred in the screw shaft 20 based on the output signal of the encoder 27 and the output signal of the sensor 36.

そのため、本形態では、たとえば、動力伝達機構２４に異常が生じて、モータ２３は正常に回転しているにもかかわらず、ネジ軸２０が正常に回転していないといった事態や、モータ２３は停止しているにもかかわらず、ネジ軸２０が回転しているといった事態が生じても、エンコーダ２７の出力信号とセンサ３６の出力信号とに基づいて、ネジ軸２０の回転異常を検知することが可能になる。したがって、本形態では、ネジ軸２０の回転異常をより適切に検知することが可能になる。 Therefore, in this embodiment, for example, an abnormality occurs in the power transmission mechanism 24, and the screw shaft 20 does not rotate normally even though the motor 23 rotates normally, or the motor 23 stops. Even if the screw shaft 20 is rotating even though the screw shaft 20 is rotating, it is possible to detect the rotation abnormality of the screw shaft 20 based on the output signal of the encoder 27 and the output signal of the sensor 36. It will be possible. Therefore, in the present embodiment, it becomes possible to more appropriately detect the rotation abnormality of the screw shaft 20.

本形態では、制御部４０は、ネジ軸２０に回転異常が生じていることを検知すると、ブレーキ２５、２６を作動させて、ネジ軸２０を非常停止させている。そのため、本形態では、ネジ軸２０に回転異常が生じたときの、基板２、ハンド３およびアーム４の落下を防止することが可能になり、その結果、ロボット１の安全性を高めることが可能になる。また、本形態では、昇降機構１７が２個のブレーキ２５、２６を備えているため、たとえば、ブレーキ２５が故障しても、ブレーキ２６によってネジ軸２０を非常停止させることが可能になる。 In this embodiment, when the control unit 40 detects that a rotation abnormality has occurred in the screw shaft 20, the brakes 25 and 26 are operated to make the screw shaft 20 stop in an emergency. Therefore, in this embodiment, it is possible to prevent the substrate 2, the hand 3, and the arm 4 from falling when a rotation abnormality occurs in the screw shaft 20, and as a result, it is possible to improve the safety of the robot 1. become. Further, in the present embodiment, since the elevating mechanism 17 includes two brakes 25 and 26, for example, even if the brake 25 fails, the screw shaft 20 can be emergencyly stopped by the brake 26.

本形態では、制御部４０は、２個のブレーキ２５、２６を作動させる際に、２個のブレーキ２５、２６の作動開始タイミングをずらしている。そのため、本形態では、２個のブレーキ２５、２６の急激な制動力がネジ軸２０に作用するのを防止することが可能になる。また、本形態では、２個のブレーキ２５、２６がネジ軸２０の軸方向で重なっているため、昇降機構１７が２個のブレーキ２５、２６を備えていても、２個のブレーキ２５、２６をコンパクトに配置することが可能になる。 In this embodiment, when the control unit 40 operates the two brakes 25 and 26, the operation start timings of the two brakes 25 and 26 are shifted. Therefore, in this embodiment, it is possible to prevent the sudden braking force of the two brakes 25 and 26 from acting on the screw shaft 20. Further, in this embodiment, since the two brakes 25 and 26 overlap in the axial direction of the screw shaft 20, even if the elevating mechanism 17 includes the two brakes 25 and 26, the two brakes 25 and 26 are provided. Can be arranged compactly.

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。 (Other embodiments)
The above-mentioned embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto, and various modifications can be carried out without changing the gist of the present invention.

上述した形態において、支持フレーム８は、１個の柱状のフレームによって構成されていても良い。この場合には、昇降機構１７は、支持フレーム８に対してアームサポート７を昇降させる。また、上述した形態において、ロボット１は、第１支持フレーム１５に対してアームサポート７を昇降させる昇降機構と、第２支持フレーム１６に対して第１支持フレーム１５を昇降させる昇降機構とを個別に備えていても良い。この場合には、２個の昇降機構は、昇降機構１７と同様に構成されている。 In the above-described form, the support frame 8 may be composed of one columnar frame. In this case, the elevating mechanism 17 raises and lowers the arm support 7 with respect to the support frame 8. Further, in the above-described embodiment, the robot 1 individually separates an elevating mechanism for raising and lowering the arm support 7 with respect to the first support frame 15 and an elevating mechanism for raising and lowering the first support frame 15 with respect to the second support frame 16. You may be prepared for. In this case, the two elevating mechanisms are configured in the same manner as the elevating mechanism 17.

上述した形態において、ネジ軸２０に回転異常が生じていることを制御部４０が検知したときの、２個のブレーキ２５、２６の作動開始タイミングは同時であっても良い。また、上述した形態において、昇降機構１７が備えるブレーキの数は１個であっても良い。さらに、上述した形態において、動力伝達機構２４は、減速機を備えていても良いし、歯車列を備えていても良い。また、動力伝達機構２４は、モータ２３の出力軸およびネジ軸２０に取り付けられてモータ２３の出力軸とネジ軸２０とを繋ぐカップリングであっても良い。また、上述した形態において、センサ３６は、反射型の光学式センサであっても良いし、近接センサ等の光学式以外のセンサであっても良い。 In the above-described embodiment, when the control unit 40 detects that the screw shaft 20 has a rotation abnormality, the two brakes 25 and 26 may start operating at the same time. Further, in the above-described embodiment, the number of brakes included in the elevating mechanism 17 may be one. Further, in the above-described embodiment, the power transmission mechanism 24 may include a speed reducer or a gear train. Further, the power transmission mechanism 24 may be a coupling attached to the output shaft and the screw shaft 20 of the motor 23 to connect the output shaft of the motor 23 and the screw shaft 20. Further, in the above-described embodiment, the sensor 36 may be a reflection type optical sensor or a non-optical sensor such as a proximity sensor.

上述した形態において、ロボット１は、水平方向へのハンド３の直線的な移動が可能となるようにハンド３を保持するハンド保持部を備えていても良い。この場合には、ロボット１は、ハンド保持部に対してハンド３を水平方向へ直線的に移動させる水平駆動機構を備えている。水平駆動機構は、昇降機構１７と同様に、ネジ軸２０およびナット部材２１を有するボールネジ２２と、ネジ軸２０を回転させるためのモータ２３と、モータ２３の動力をネジ軸２０に伝達する動力伝達機構２４と、モータ２３の回転を検知するエンコーダ２７と、ネジ軸２０の回転を検知する検知機構２８とを備えている。ネジ軸２０は、ネジ軸２０の軸方向と水平方向とが一致するように配置されており、ナット部材２１には、ハンド３が取り付けられている。なお、この水平駆動機構は、ブレーキ２５、２６を備えていても良いし、ブレーキ２５、２６を備えていなくても良い。 In the above-described embodiment, the robot 1 may include a hand holding portion for holding the hand 3 so that the hand 3 can move linearly in the horizontal direction. In this case, the robot 1 is provided with a horizontal drive mechanism that linearly moves the hand 3 in the horizontal direction with respect to the hand holding portion. Similar to the elevating mechanism 17, the horizontal drive mechanism includes a ball screw 22 having a screw shaft 20 and a nut member 21, a motor 23 for rotating the screw shaft 20, and a power transmission for transmitting the power of the motor 23 to the screw shaft 20. It includes a mechanism 24, an encoder 27 that detects the rotation of the motor 23, and a detection mechanism 28 that detects the rotation of the screw shaft 20. The screw shaft 20 is arranged so that the axial direction and the horizontal direction of the screw shaft 20 coincide with each other, and the hand 3 is attached to the nut member 21. The horizontal drive mechanism may or may not be provided with the brakes 25 and 26.

上述した形態では、本体部５は、水平方向へ移動可能となっているが、本体部５は、固定されていても良い。また、上述した形態において、アーム４は、３個以上のアーム部によって構成されても良い。さらに、上述した形態において、ロボット１は、基板２以外の搬送対象物を搬送するロボットであっても良い。また、本発明が適用されるロボットは、産業用ロボット以外のロボットであっても良い。 In the above-described embodiment, the main body 5 can be moved in the horizontal direction, but the main body 5 may be fixed. Further, in the above-described embodiment, the arm 4 may be composed of three or more arm portions. Further, in the above-described embodiment, the robot 1 may be a robot that conveys an object to be conveyed other than the substrate 2. Further, the robot to which the present invention is applied may be a robot other than an industrial robot.

１ ロボット
２ 基板（ガラス基板、搬送対象物）
３ ハンド
４ アーム
１７ 昇降機構
２０ ネジ軸
２１ ナット部材
２２ ボールネジ
２３ モータ
２４ 動力伝達機構
２５、２６ ブレーキ
２７ エンコーダ
２８ 検知機構
３５ 被検知部材
３６ センサ
４０ 制御部 1 Robot 2 Substrate (glass substrate, object to be transported)
3 Hand 4 Arm 17 Elevating mechanism 20 Screw shaft 21 Nut member 22 Ball screw 23 Motor 24 Power transmission mechanism 25, 26 Brake 27 Encoder 28 Detection mechanism 35 Detected member 36 Sensor 40 Control unit

Claims (6)

ネジ軸と前記ネジ軸に沿って移動するナット部材とを有するボールネジと、前記ネジ軸を回転させるためのモータと、前記モータの動力を前記ネジ軸に伝達する動力伝達機構と、前記モータの回転を検知するエンコーダと、前記ネジ軸に固定される被検知部材と前記被検知部材を検知するセンサとを有し前記ネジ軸の回転を検知する検知機構と、前記エンコーダの出力信号と前記センサの出力信号とが入力される制御部とを備え、
前記制御部は、前記エンコーダの出力信号と前記センサの出力信号とに基づいて、前記ネジ軸に回転異常が生じているのか否かを検知することを特徴とするロボット。 A ball screw having a screw shaft and a nut member moving along the screw shaft, a motor for rotating the screw shaft, a power transmission mechanism for transmitting the power of the motor to the screw shaft, and rotation of the motor. A detection mechanism that has an encoder that detects It is equipped with a control unit to which an output signal is input.
The control unit is a robot characterized in that it detects whether or not a rotation abnormality has occurred in the screw shaft based on the output signal of the encoder and the output signal of the sensor. 前記ネジ軸を停止させるブレーキを備え、
前記制御部は、前記ネジ軸に回転異常が生じていることを検知すると、前記ブレーキを作動させることを特徴とする請求項１記載のロボット。 Equipped with a brake to stop the screw shaft
The robot according to claim 1, wherein the control unit activates the brake when it detects that a rotation abnormality has occurred in the screw shaft. 搬送対象物が搭載されるハンドと、前記ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、前記ハンドおよび前記アームを昇降させる昇降機構とを備え、
前記昇降機構は、前記ボールネジと前記モータと前記動力伝達機構と前記エンコーダと前記検知機構と前記ブレーキとを備え、
前記ネジ軸の軸方向は、上下方向と一致しており、
前記ナット部材に前記ハンドおよび前記アームが取り付けられていることを特徴する請求項２記載のロボット。 A hand on which a transport object is mounted, an arm to which the hand is rotatably connected to the tip side, and an elevating mechanism for raising and lowering the hand and the arm are provided.
The elevating mechanism includes the ball screw, the motor, the power transmission mechanism, the encoder, the detection mechanism, and the brake.
The axial direction of the screw shaft coincides with the vertical direction.
The robot according to claim 2, wherein the hand and the arm are attached to the nut member. ２個の前記ブレーキを備え、
前記制御部は、前記ネジ軸に回転異常が生じていることを検知すると、２個の前記ブレーキを作動させるとともに、２個の前記ブレーキの作動開始タイミングをずらすことを特徴とする請求項２または３記載のロボット。 Equipped with the two brakes
2. The robot described in 3. ２個の前記ブレーキを備え、
２個の前記ブレーキは、前記ネジ軸の軸方向で重なっていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のロボット。 Equipped with the two brakes
The robot according to any one of claims 2 to 4, wherein the two brakes overlap each other in the axial direction of the screw shaft. ネジ軸と前記ネジ軸に沿って移動するナット部材とを有するボールネジと、前記ネジ軸を回転させるためのモータと、前記モータの動力を前記ネジ軸に伝達する動力伝達機構と、前記モータの回転を検知するエンコーダと、前記ネジ軸に固定される被検知部材と前記被検知部材を検知するセンサとを有し前記ネジ軸の回転を検知する検知機構とを備えるロボットの制御方法であって、
前記エンコーダの出力信号と前記センサの出力信号とに基づいて、前記ネジ軸に回転異常が生じているのか否かを検知することを特徴とするロボットの制御方法。 A ball screw having a screw shaft and a nut member moving along the screw shaft, a motor for rotating the screw shaft, a power transmission mechanism for transmitting the power of the motor to the screw shaft, and rotation of the motor. It is a control method of a robot including an encoder for detecting a screw shaft, a detected member fixed to the screw shaft, and a detection mechanism having a sensor for detecting the detected member and detecting the rotation of the screw shaft.
A robot control method comprising detecting whether or not a rotation abnormality has occurred in the screw shaft based on the output signal of the encoder and the output signal of the sensor.
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