JP2826556B2

JP2826556B2 - 工業用ロボツト

Info

Publication number: JP2826556B2
Application number: JP2322503A
Authority: JP
Inventors: 康宏沢田; 雄策我妻; 武雄谷田; 裕夫軽部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1998-11-18
Anticipated expiration: 2013-11-18
Also published as: US5271292A; JPH04193489A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、垂直軸回りに回動可能に支持された支柱
と、この支柱から側方に延出するよう一体的に取り付け
られ、支柱の回動に伴ない水平面内で回動される第１の
水平アームと、この第１の水平アームの先端部に水平面
内で回動可能に枢支された第２の水平アームと、この第
２の水平アームの先端部に、垂直軸に沿って移動可能
に、また、垂直軸線回りに回転可能に支持された垂直ア
ームとを備えた工業用ロボツトに関する。

［従来の技術］従来、水平多関節ロボツト等から構成される工業用ロ
ボツトとしては、垂直アームを垂直軸線回りに360度以
上の回動範囲で回転させようとすると、単に、垂直アー
ムに取り付けられた被検出用のドグを検出するのみで
は、以下に述べるような問題点がある。即ち、原点出し
動作に関しては、垂直アームが何回回転したかが不明で
あり、原点出しのための垂直アームの回転方向を効率的
に規定することが出来ない。また、回動範囲を所定角度
に規定した場合に、この回動範囲を超えた回動か否かを
判定するオーバラン検出に関しては、360度以上の角度
範囲を規定する事が不可能となっている。尚、この点に
おいて、ドグの検出幅を所定角度分だけ必要となるた
め、正確には、この検出幅を360度から差し引いた角度
範囲がオーバラン検出可能な回動範囲となるものであ
る。

このため、従来に置いては、例えば、実開昭62−1210
91号公報に示される様に、ドグに減速機構を設けたり、
また、実開昭62−1725494号公報に示される様に、間欠
運動部を設け、回転数を検出する方法や、実公昭62−10
806号公報に示される様に、フリツプフロツプによる論
理回路を用いる方法や、更に、特公昭63−63−54605号
公報に示される様に、センサ及びドグに工夫を加える技
術等が知られている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような従来知られた構成では、機
械的に構成されたものにおいては、バツクラツシユ等に
より、正確な位置でのオーバラン検出が不可能であり、
また、機械的に接触する部分があるため、摩耗による寿
命の点や信頼性において問題がある。

また、電気的に構成されたものにおいては、例えば、
原点出しに関しては、ロボツト電源が停電等によりオフ
した際にも、垂直アームが一体何回回転した状態である
かを制御ユニツトが知る必要があり、このバツクアツプ
のための情報付与手段が別途必要となる。また、オーバ
ラン検出に関しては、そのための回路は、常時稼働可能
状態に置かなければならず、このようなオーバラン検出
回路を、制御回路中に入れる事は、信頼性の低下につな
がるものであり、この観点から、センサとロボツトコン
トローラとの間には、極力ないも入れたくない要求があ
る。

この発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、
この発明の目的は、垂直アームの回転状態を機械的に検
出するものにおいて、精度良く原点出しを行う事の出来
る工業用ロボツトを提供することである。

また、この発明の他の目的は、垂直アームの回転状態
を機械的に検出するものにおいて、360度以上の回転範
囲を規定した状態で、オーバラン検出を容易に行う事の
出来る工業用ロボツトを提供する事である。

また、この発明の別の目的は、垂直アームの回転状態
を機械的に検出するものにおいて、精度良く原点出しを
行う事が出来ると共に、360度以上の回転範囲を規定し
た状態で、オーバラン検出を容易に行う事の出来る工業
用ロボツトを提供することである。

［課題を解決するための手段］上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発
明に係わる工業用ロボットは、本体と、該本体に回動可
能に支持された水平アームと、該水平アームの先端部
に、自身の中心軸線回りに回転可能に取り付けられた垂
直アームとを備えた工業用ロボットにおいて、前記垂直
アームを回転駆動するための駆動モータと、該駆動モー
タの駆動力を第１の出力プーリを介して、第２の出力プ
ーリに減速して伝達する減速手段と、前記第１及び第２
の出力プーリに夫々所定の延出範囲を有して取り付けら
れ、前記垂直アームの原点位置を夫々の位相の異なりに
より示す第１及び第２の被検出部と、前記水平アームに
前記第１及び第２の被検出部に夫々対向して固定され、
前記第１及び第２の被検出部を検出している間、第１及
び第２の検出信号を出力する第１及び第２の検出手段
と、該第１及び第２の検出手段から前記第１及び第２の
検出信号が共に出力されたときに、前記垂直アームが前
記原点位置に来たと判定する判定手段とを具備すること
を特徴としている。

また、この発明に係わる工業用ロボットにおいて、前
記判定手段により判定された原点位置から前記駆動モー
タを所定方向に回動させて、該駆動モータに接続された
エンコーダのＺ相を検出することにより真の原点位置を
特定する制御手段を更に具備することを特徴としてい
る。

また、この発明に係わる工業用ロボットにおいて、前
記水平アームは、前記本体に回動可能に支持された第１
の水平アームと、該第１の水平アームの先端部に回動可
能に支持された第２の水平アームとに分割されており、
前記第１のプーリは前記第１の水平アーム内に配置さ
れ、前記第２のプーリは前記第２の水平アーム内に配置
されていることを特徴としている。

また、本発明に係わる工業用ロボットは、本体と、該
本体に回動可能に支持された水平アームと、該水平アー
ムの先端部に、自身の中心軸線回りに回転可能に取り付
けられた垂直アームとを備えた工業用ロボットにおい
て、前記垂直アームを回動駆動するための駆動モータ
と、該駆動モータの駆動力を第１の出力プーリを介し
て、第２の出力プーリに減速して伝達する減速手段と、
前記第１及び第２の出力プーリに夫々所定の延出範囲を
有して取り付けられ、前記垂直アームの回転範囲を夫々
の位相の異なりにより示す第３及び第４の被検出部と、
前記水平アームに前記第３及び第４の被検出部に夫々対
向して固定され、前記第３及び第４の被検出部を検出し
ている間、第３及び第４の検出信号を出力する第３及び
第４の検出手段と、該第３及び第４の検出手段から前記
第３及び第４の検出信号が共に出力されたときに、前記
垂直アームが前記回転範囲の終端位置に来たと判定する
判定手段とを具備することを特徴としている。

［実施例］以下に、この発明に係わる工業用ロボツトの一実施例
の構成を、添付図面を参照して、詳細に説明する。

先ず、この多関節ロボツト10は、第１図及び第２図に
示すように、水平スカラー式に構成されており、図示し
ない土台上に構成される基台12と、この基台12上に、垂
直軸回りに回転自在に取り付けられ、回転駆動摩擦装置
14により回転駆動される支柱16とを備えている。この支
柱16の先端部には、水平に延出する第１の水平アーム18
の基端部が固着されている。また、この第１の水平アー
ム18の先端部には、第２の水平アーム20の基端部が回転
自在に取り付けられている。この第２の水平アーム20の
先端部には、垂直アーム22が垂直軸回りに回動自在に、
且つ、垂直軸に沿つて上下動可能に取り付けられてい
る。そして、この垂直アーム22の下端には、コンプライ
アンス装置24を介して、フインガ装置26が取着されてい
る。

上述した支柱16は中空筒体から形成され、この支柱16
内には、第１の水平アーム18に対して第２の水平アーム
20を回転駆動するための第１の駆動モータ28が収納され
ている。また、第１及び第２の水平アーム18,20は、夫
々中空体から形成されている。そして、第１の水平アー
ム18内を延出した状態で、第２の水平アーム20の基端部
と第１の駆動モータ28の駆動軸とを互いに連結する第１
の伝達機構30（第３図に示す。）が配設されている。

また、支柱16の上部には、垂直アーム22を上下方向
（垂直軸）に沿つて移動駆動するための第２の駆動モー
タ32と、垂直アーム22を垂直軸回りに回転駆動するため
の第３の駆動モータ34が載置されている。これら第２及
び第３の駆動モータ32,34の駆動力は、第１及び第２の
水平アーム18,20を貫通した状態で配設された第２及び
第３の伝達機構36,38により、垂直アーム22に伝達され
るよう設定されている。更に、上述したフインガ装置26
は、図示しない駆動機構を介して駆動され、図示しない
部品を把持するように構成されている。

尚、これら第１乃至第３の駆動モータ28,32,34には、
図示していないが、これらの回転量を検出するためのロ
ータリエンコーダが取り付けられ、後述する制御ユニツ
トに接続されている。

次に、以上のように概略構成された多関節ロボツト10
における、第２の水平アーム20を回動駆動するための第
１の伝達機構30と、垂直アーム22を駆動するための第２
及び第３の伝達機構36,38の構成を、第３図及び第４図
を参照して、以下に詳細に説明する。

第３図に示すように、第１の水平アーム18の先端部の
下面には、クロスローラベアリング40を介して、中空筒
状の支持部材42が垂直軸回りに回転自在に支持されてお
り、この支持部材42は、第１の水平アーム18の下面から
下方に突出するように延出している。そして、この支持
部材42の下部には、上述した第２の水平アーム20の基端
部がその上面で固着されている。このようにして、第２
の水平アーム20は、第１の水平アーム18に対して回動自
在に支持されることになる。

一方、上述した第１の駆動モータ28には、減速機構44
が取り付けられており、この減速機構44が、その駆動軸
44aを第１の水平アーム18内に突出した状態で、水平ア
ーム18の基端部の下面に取り付けられている。尚、図示
するように、この減速機構44は、支柱16内で、水平方向
に僅かに変位可能になされている。そして、後述するよ
うに、張力調整ねじ46を介して、この減速機構44を水平
面内で強制的に変位させることにより、第１の伝達機構
30におけるエンドレスベルト48の張力を調整することが
出来るように構成されている。

次に、この第１の駆動モータ28の駆動力を第２の水平
アーム20に伝達して、この第２の水平アーム20を水平面
内で回動駆動するための第１の伝達機構30の構成を説明
する。

この第１の伝達機構30は、減速機構44の駆動軸44aに
同軸に固定された駆動プーリ50と、上述した支持部材42
に同軸に固定された従動プーリ52と、これら駆動プーリ
50と従動プーリ52との間にエンドレスに捲回された所
の、上述したエンドレスベルト48とを備えた状態で構成
されている。ここで、このエンドレスベルト48は、可撓
性を有する金属製の薄板から形成されており、多大な張
力に耐え得るように設定されている。

また、このエンドレスベルト48と、駆動及び従動プー
リ50,52との間の滑りを確実に防止するため、駆動プー
リ50とエンドヱスベルト48との間、及び、従動プーリ52
とエンドレスベルト48との間には、夫々に止め具54,56
が取り付けられている。

以上のように第１の伝達機構30は構成されているの
で、このエンドレスベルト48が駆動及び従動プーリ50,5
2に掛け渡された状態で、張力調整ねじ46を介して、こ
のエンドレスベルト48の張力を適宜調整することによ
り、第１の駆動モータ28の駆動力は、減速機構44におい
て減速された状態で、第２の水平アーム20に確実に伝達
され、これを第１の水平アーム18の先端において垂直軸
回りに回動駆動することが出来ることになる。

一方、この第１の駆動モータ28の上方で、これと上下
に整合する位置に取り付けられた第２の駆動モータ32
は、その駆動軸32aを下方に突出して、第１の水平アー
ム18内に位置するように、第１の水平アーム18の上面に
載置されている。尚、この第２の駆動モータ32により第
２の伝達機構36を介して、垂直軸に沿つて移動駆動され
る垂直アーム22の外周面には、垂直移動用のボールねじ
溝22aが形成されると共に、後述する第３の伝達機構38
を介して、垂直軸回りに回転駆動するための複数のスプ
ライン溝22bが形成されている。

この第２の伝達機構36は、第２の駆動モータ32の駆動
軸32aの先端に、キー58を介して同軸に固着された駆動
プーリ60を備えている。一方、上述した中空筒状の支持
部材42内には、これを上下に貫通した状態で、上下一対
のベアリング62a,62bを介して、中空の第１の伝達軸64
が垂直軸回りに回転自在に支持されている。この第１の
伝達軸64の上下各端部には、第１及び第２の中間プーリ
66,68が各々キー70,72を介して、同軸に固定されてい
る。

また、第２の水平アーム20の先端部の上部には、上下
一対のベアリング74a,74bを介して、ボールねじ用ナツ
ト76が垂直軸回りに回転自在に支持されている。このボ
ールねじ用ナツト76は、上述したボールねじ溝22aに螺
合する状態で、回転駆動することにより、この垂直アー
ム22を上下動、即ち、垂直軸に沿つて移動駆動するよう
に構成されている。ここで、このボールねじ用ナツト76
の下面には、従動プーリ78が同軸に固定されている。

ここで、上述した駆動プーリ60、第１及び第２の中間
プーリ66,68、そして、従動プーリ78は、その外周を、
平歯車状に形成されている。

一方、この駆動プーリ60と第１の中間プーリ66との間
には、歯付きの第１のタイミングベルト80がエンドレス
に捲回されている。また、第２の中間プーリ68と従動プ
ーリ78との間には、歯付きの第２のタイミングベルト82
がエンドレスに捲回されている。

尚、第４図に示すように、上述した第２の駆動モータ
32は、第１の取付板84を介して第１の水平アーム18上に
取り付けられている。ここで、この第１の取付板84は、
複数のボルト86を介して第１の水平アーム18に固着され
ているが、これら複数のボルト86が挿通される取付穴88
が、この第１の取付板84に形成されている。そして、各
取付穴88は、第１の水平アーム18の延出方向に沿つて延
出する長穴から構成されている。このようにして、ボル
ト86を介して第１の取付板84を第１の水平アーム18に固
着する前の段階で、この第１の取付板84を、取付穴88の
延出方向に沿つて変位させることにより、第１のタイミ
ングベルト80の張力を任意に調節することが出来ること
になる。

一方、第３図に示すように、第２の水平アーム20の上
面には、下方に突出した状態で、第１の張力調整部材90
が、第２の水平アーム20の延出方向と直交する方向に沿
つて変位可能に取り付けられている。そして、この第１
の張力調整部材90を適宜変位させることにより、第２の
タイミングベルト82の張力を任意に調節することが出来
ることになる。

以上のように第２の伝達機構36は構成されているの
で、これら第１及び第２のタイミングベルト80,82が、
駆動及び第１の中間プーリ60,66に、また、従動及び第
２の中間プーリ78,68に、夫々掛け渡された状態で、第
１の取付板84及び第１の張力調整部材90を夫々介して、
これら第１及び第２のタイミングベルト80,82の張力を
適宜調整することにより、第２の駆動モータ32の駆動力
は、垂直アーム22に確実に伝達され、これを第２の水平
アーム20の先端において垂直軸に沿つて移動駆動するこ
とが出来ることになる。

また、第３の駆動モータ34の駆動力を垂直軸22に伝達
するための第３の伝達機構38は、第３の駆動モータ34に
取り付けられた減速機構92の駆動軸92aの先端に、キー9
4を介して同軸に固着された駆動プーリ96を備えてい
る。一方、上述した中空筒状の第１の伝達軸64内には、
これを上下に貫通した状態で、上下一対のベアリング98
a,98bを介して、中実の第２の伝達軸100が垂直軸回りに
回転自在に支持されている。この第２の伝達軸100の上
下各端部には、第３及び第４の中間プーリ102,104が各
々キー106,108を介して、同軸に固定されている。

また、第２の水平アーム20の先端部の下部には、ベア
リング110を介して、スプライン用ナツト112が垂直軸回
りに回転自在に支持されている。このスプライン用ナツ
ト112は、上述したスプラインねじ22bに螺合する状態
で、回転駆動することにより、この垂直アーム22を垂直
軸回りに回転駆動するように構成されている。ここで、
このスプライン用ナツト112の上面には、従動プーリ114
が同軸に固定されている。

ここで、上述した駆動プーリ96、第３及び第４の中間
プーリ102,104、そして、従動プーリ114は、その外周
を、平歯車状に形成されている。

一方、この駆動プーリ96と第３の中間プーリ102との
間には、歯付きの第３のタイミングベルト116がエンド
レスに捲回されている。また、第４の中間プーリ104と
従動プーリ114との間には、歯付きの第３のタイミング
ベルト118がエンドレスに捲回されている。

尚、第４図に示すように、上述した第３の駆動モータ
34が接続された減速機構92は、第２の取付板120を介し
て第１の水平アーム18上に取り付けられている。ここ
で、この第２の取付板120は、複数のボルト122を介して
第１の水平アーム18に固着されているが、これら複数の
ボルト122が挿通される取付穴124が、この第２の取付板
120に形成されている。そして、各取付穴124は、第１の
水平アーム18の延出方向に沿つて延出する長穴から構成
されている。このようにして、ボルト122を介して第２
の取付板120を第１の水平アーム18に固着する前の段階
で、この第２の取付板120を、取付穴124の延出方向に沿
つて変位させることにより、第３のタイミングベルト11
6の張力を任意に調節することが出来ることになる。

一方、第３図に示すように、第２の水平アーム20の下
面には、上方に突出した状態で、第２の張力調整部材12
6が、第２の水平アーム20の延出方向と直交する方向に
沿つて変位可能に取り付けられている。そして、この第
２の張力調整部材126を適宜変位させることにより、第
４のタイミングベルト118の等力を任意に調節すること
が出来ることになる。

以上のように第３の伝達機構38は構成されているの
で、これら第３及び第４のタイミングベルト116,118
が、駆動及び第３の中間プーリ96,102に、また、従動及
び第４の中間プーリ114,104に、夫々掛け渡された状態
で、第２の取付板120及び第２の張力調整部材126を夫々
介して、これら第３及び第４のタイミングベルト116,11
8の張力を適宜調整することにより、第３の駆動モータ3
4の駆動力は、垂直アーム22に確実に伝達され、これを
第２の水平アーム20の先端において垂直軸回りに回転駆
動することが出来ることになる。

一方、この第３の伝達機構38において、駆動プーリ96
と第３の中間プーリ102との直径は、第３の中間プーリ1
02の方が大きく設定され、第３の駆動モータ34の駆動力
を減速して第３の中間プーリ102に伝達する第１の減速
機構が構成されている。また、この第３の中間プーリ10
2と同軸に一体回転する様に連結された第４の中間プー
リ104と従動プーリ114との直径は、従動プーリ114の方
が大きく設定され、同様に、第３の中間プーリ102から
の駆動力を減速して従動プーリ114に伝達して、垂直ア
ーム22を回転駆動するための第２の減速機構が構成され
ている。

尚、この一実施例においては、第２の減速機構におけ
る減速比は、2.5:1に設定されている。即ち、第３の中
間プーリ102、従つて、第４の中間プーリ104が2.5回転
する事により、従動プーリ114は１回転する様に設定さ
れている。

また、この発明の特徴をなす点であるが、第３の中間
プーリ102の上面及び従動プーリ114の下面には、垂直ア
ーム22の原点出し及びオーバラン検出用の第１及び第２
のドグ130,132が夫々取り付けられている（第５図参
照）。一方、第３の中間プーリ102の上面に対向する第
１の水平アーム18の内面と、従動プーリ114の下面に対
向する第２の水平アーム20の内面とには、夫々、原点出
し用の第１及び第２のセンサ134,136が配設されている
（第５図参照）。また、第３の中間プーリ102の上面に
対向する第１の水平アーム18の内面と、従動プーリ114
の下面に対向する第２の水平アーム20の内面とには、第
１及び第２のセンサ134,136と異なる回動位置で、夫
々、オーバラン検出用の第３及び第４のセンサ138,140
が配設されている（第５図参照）。

尚、この一実施例においては、垂直アーム22の回動範
囲は、１回転（360度）よりも大きく370度、換言すれ
ば、中間位置を０度とすれば、時計方向に185度（＋185
度）、反時計方向に185度（−185度）の範囲で回動可能
に設定され、時計方向及び反時計方向に沿つて夫々185
度以上回転した時点で、垂直アーム22のオーバランが検
出される様に設定されている。

また、この一実施例においては、各センサ134,136,13
8,140は、各々、渦電流式に構成され、対応するドグ13
0,132に接近した状態で、オン信号を出力し、離間した
状態でオフ信号を出力する様に設定されている。

以下に、第５図及び第６図を参照して、第１及び第２
のドグ130,132の延出状態、及び、第１乃至第４のセン
サ134,136,138,140の配設位置を説明する。

先ず、第５図に示す様に、第３の中間プーリ102（即
ち、第４の中間プーリ104）の中心と、従動プーリ114の
中心とを互いに結ぶ線分を符号l₀で表し、図示する回転
停止状態を、０度位置と規定し、且つ、第３の中間プー
リ102及び従動プーリ114における中心よりも右側の線分
l₀の部分を基線として規定すると、第１のドグ130、第
３の中間プーリ102の基線から時計方向に90度、反時計
方向に65度、合計で、基線を間に置いて155度の範囲で
延出する様に形成されている。また、第２のドグ132
は、従動プーリ114の基線から反時計方向に162.5度の位
置から、反時計方向に22.5度だけ延出する様に形成され
ている。

一方、原点出し用の第１のセンサ143は、第３の中間
プーリ102の上面に置ける基線から時計方向に136.25度
の位置に対向する様に、第１の水平アーム18の内面に固
定されている。また、オーバラン検出用の第３のセンサ
138は、第３の中間プーリ102の上面に置ける基線から反
時計方向に167.5度の位置に対向する様に、第１の水平
アーム18の内面に固定されている。

そして、原点出し用の第２のセンサ136は、従動プー
リ114の下面に置ける基線に対向する様に、第２の水平
アーム20の内面に固定されている。また、オーバラン検
出用の第４のセンサ140は、従動プーリ114の下面に置け
る基線から時計方向に7.5度の位置に対向する様に、第
２の水平アーム20の内面に固定されている。

以上の様に第１及び第２のドグ130,132の延出範囲は
規定されると共に、第１乃至第４のセンサ134,136,138,
140の配設位置が規定される事により、第５図に図示す
る０度位置から、第３の中間プーリ102及び従動プーリ1
14が時計方向または反時計方向に回動する事により、第
１乃至第４のセンサ134,136,138,140からは、第６図に
示す様な第１乃至第４の検出信号が夫々出力される事に
なる。

ここで、この第６図においては、表示された回動角度
は、垂直アーム22を直接に駆動する事になる従動プーリ
114の回動角度θとして表わされている。そして、上述
した様に、第３の中間プーリ102と従動プーリ114との減
速比は、2.5:1に設定されているため、第３の中間プー
リ102が例えば90度回転する事により、従動プーリ114
は、36度だけ回転する事になる。

また、この一実施例においては、第７図に示す様に、
原点出し用の第１及び第２のセンサ134,136の夫々の出
力端子は、アンドゲート回路142に接続され、このアン
ドゲート回路142の出力端子が、制御ユニツト144に接続
されている。一方、オーバラン検出用の第３及び第４の
センサ138,140の夫々の出力端子は、オアゲート回路146
に夫々インバートされた状態で接続され、このオアゲー
ト回路146の出力端子はインバートされた状態で、上述
した制御ユニツト144に接続されている。

即ち、この一実施例においては、原点出しもオーバラ
ン検出も、共に、論理上アンドを取った結果を利用して
いるものであるが、特に、オーバラン検出は、一種のフ
エイルセイフとして機能するものであるから、オアゲー
ト回路146にノーマリクローズのＢ接点を用いている。
この結果、仮に、第３及び第４のセンサ138,140からオ
アゲート回路146までの信号線に断線が発生した場合に
おいても、このオアゲート回路146からはオン信号が出
力され、「オーバラン」が擬似的に検出されて、垂直ア
ーム22が実質的にオーバランする事が事前に阻止される
様に構成されている。

尚、上述した制御ユニツト144においては、原点出し
に関しては、第１及び第２のセンサ134,136から共にオ
ン信号が出力され、アンドゲート回路142からオン信号
が出力されるようになつた角度を仮原点位置として認識
する様に構成されている。詳細には、この制御ユニツト
144は、このアンドゲート回路142からのオン信号に基づ
き仮原点位置を検出した時点から、第３の駆動モータ34
に連結された回転量検出用のエンコーダ148のＺ相を探
す制御動作を実行し、このＺ相を検出した時点で、真原
点位置を認識する様に設定されている。そして、この制
御ユニツト144は、アンドゲート回路142からオン信号が
出力されている場合には、仮原点位置から反時計方向に
沿つて真原点位置をサーチし、オフ信号が出力されてい
る場合には、仮原点位置から時計方向に沿つて真原点位
置をサーチするように構成されている。

また、第６図に示す様に、第１及び第２のセンサ134,
136からの出力は、その位相が互いにずれており、この
ずれ量は、第３の中間プーリ102と従動プーリ1134との
減速比及び、第１及び第２のドグ130,132の延出角度に
基づき、規定されるものであり、垂直アーム22の回転許
容範囲は、オーバラン検出による制約を無視すれば、第
１及び第２のセンサ134,136の出力の位相の最小公倍数
により決定されるものである。

また、制御ユニツト144は、第３及び第４のセンサ13
8,140が共にオンすることにより、垂直アーム22が回転
制限範囲を超えてオーバランしたと判断する様に構成さ
れている。この垂直アーム22の回転制限範囲（この一実
施例においては、０度位相を中心として±185度）も、
第３及び第４のセンサ138,140の位相のずれ量を任意に
設定する事により、自由に変更・設定することが出来る
ものである。

ここで、制御ユニツト144におけるアンドゲート回路1
42及びオアゲート回路146からの出力状態に基づき、仮
原点位置から真原点位置への回動方向、即ち、原点出し
方向を規定する態様と、垂直アーム22のオーバラン状態
の検出態様とを、以下の表に示す。

以上詳述した様に、この一実施例によれば、所定の減
速比で互いに一体的に回転する様に互いに連結された第
３の中間プーリ102と従動プーリ114とに、原点出し用及
びオーバラン検出用の第１のドグ130と第２のドグ132と
を夫々取り付け、原点出し用の第１及び第２のセンサ13
4,136を、第１及び第２のドグ130,132に夫々対向可能な
状態で第１及び第２の水平アーム18,20に取り付け、且
つ、オーバラン検出用の第３及び第４のセンサ138,140
を第１及び第２のドグ130,132に夫々対向可能な状態で
第１及び第２の水平アーム18,20に取り付けるように構
成している。この結果、垂直アーム22の原点位置（真原
点位置）を極めて正確に検出（原点出し）することが出
来ると共に、垂直アーム22を360度以上の回動範囲を設
定した状態に置いて、この回動範囲を超えた回動（オー
バラン）を確実に検出することが出来る事になる。

この発明は、上述した一実施例の構成に限定されるこ
となく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々で変形
可能であることは言うまでもない。

例えば、上述した一実施例においては、この工業用ロ
ボツトとしての多関節ロボツト10は、原点出し用の第１
及び第２のセンサ134,136と、オーバラン検出用の第３
及び第４のセンサ138,140とを備える様に説明したが、
この発明は、この様な構成に限定されることなく、原点
出し用の第１及び第２のセンサ134,136のみを備え、オ
ーバラン検出用の第３及び第４のセンサ138,140を備え
ない構成にも適用し得るものであるし、また、原点出し
用の第１及び第２のセンサ134,136を備えず、オーバラ
ン検出用の第３及び第４のセンサ138,140のみを備える
構成に適用し得るものである。

また、上述した一実施例においては、各センサ134,13
6,138,140に、渦電流式のセンサを適用する様に説明し
たが、この発明は、この様な構成に限定されることな
く、第１及び第２のドグ130,132の配設領域を検出する
ことが出来るものであれば、何でも良い。

また、上述した一実施例においては、第１及び第２の
センサ134,136をアンドゲート回路142を介して、また第
３及び第４のセンサ138,140をオアゲート回路146を介し
て、夫々制御ユニツト144に接続する様に説明したが、
この発明は、この様な構成に限定されることなく、第１
乃至第４のセンサ134,136,138,140を直接制御ユニツト1
44に接続し、この制御ユニツト144において、第１及び
第２のセンサ134,136の出力状態を直接に判別して、原
点出し動作を実行すると共に、第３及び第４のセンサ13
8,140の出力状態を直接に判別して、オーバラン検出を
実行する様に構成しても良い。

また、上述した一実施例においては、第１のドグ130
を第３の中間プーリ102の上面に取り付ける様に説明し
たが、この発明はこの様な構成に限定されることなく、
この第３の中間プーリ102と同軸に連結され、一体回転
する第４の中間プーリ104の下面に取り付ける様にして
も、同様な効果を得ることが出来るものである。

また、上述した一実施例においては、垂直アーム22の
垂直駆動用の第２のモータ32と回転駆動用の第３の駆動
モータ34とを、第１の水平アーム18に取り付ける様に説
明したが、この発明は、この様な構成に限定されること
なく、第8A図乃至第8C図に他の実施例として示す様に、
これら第２及び第３の駆動モータ32,34を第２の水平ア
ーム20に取り付ける様に構成しても良い。

以下に、他の実施例の構成を説明するが、以下の説明
において、上述した一実施例の部分と同一部分には、同
一符号を付して、その説明を省略する。

即ち、この他の実施例においては、第8A図に示す様
に、第２及び第３の駆動モータ32,34は、第２の水平ア
ーム20の基端部、詳細には、第１の水平アーム18の先端
部上に連結される第42の水平アーム20の端部上に取り付
けられている。そして、上下駆動用の第２の駆動モータ
32の駆動力を垂直アーム22に伝達するための第２の伝達
機構36は、上述した一実施例と異なり、第２の水平アー
ム20内のみにおいて延出し、第１及び第２の中間プーリ
66,68を介することなく、駆動プーリ60は、第１のタイ
ミングベルト80のみを介して、従動プーリ78にベルト連
結される様に構成されている。

一方、第３の駆動モータ34の駆動力を垂直アーム22に
伝達するための第３の伝達機構36は、第２の伝達軸100
を第２の水平アーム20内の長さ方向に関しての中間部
に、これに一体に形成された延出部20aに支持された支
持部材150に対して、垂直軸線回りに回動自在に軸支さ
れた状態で備え、この第２の伝達軸100の上端には、大
径の第３の中間プーリ102が、また、下端には、少径の
第４の中間プーリ104が、第２の伝達軸100と一体回転す
る様に連結されている。

ここで、上述した第１及び第２のセンサ134,136は、
第8A図及び第8B図に示す様に、第１の取り付けステイ15
2を介して、上述した支持部材150の上面に取り付けられ
ている。一方、上述した第３及び第４のセンサ138,150
は、第8A図及び第8C図に示す様に、第２の取り付けステ
イ154を介して、上述した延出部20aの下面に取り付けら
れている。

このように他の実施例を構成する事により、上述した
一実施例の場合と同様な効果を奏することが出来るもの
である。

尚、この他の実施例において説明した第２及び第３の
駆動モータ32,34の配設構造の他、第２の駆動モータ32
を第１の水平アーム18に、また、第３の駆動モータ34を
第２の水平アーム20に、夫々分けた状態で配設する構造
でも良いし、また、逆に、第２の駆動モータ32を第２の
水平アーム20に、また、第３の駆動モータ34を第１の水
平アーム18に、夫々分けた状態で配設する構造でも良
い。

また、上述した一実施例においては、第３の駆動モー
タ34の駆動力を第１及び第２の減速機構の２段の減速機
構を順次介して、垂直アーム22に直接接続された従動プ
ーリ114に伝達する様にした駆動力伝達路において、第
２段目の減速機構を構成する第３の中間プーリ102と従
動プーリ114とに第１及び第２のドグ130,132を夫々取り
付ける様に説明したが、この発明は、この様な構成に限
定されることなく、第３の中間プーリ102を第３の駆動
モータ34が直接に回転駆動する構成、即ち、単一の減速
機構のみを備えている駆動力伝達機構に適用することが
出来るものである。要は、この発明においては、減速機
構を構成する一対のプーリの夫々に、第１及び第２のド
グ130,132を取り付ける構成であれば、その減速機構が
１段目であろうが、２段目以降であろうが構成上同様な
効果を奏するものであり、変形可能な範囲である。

また、上述した一実施例においては、第１及び第２の
センサ134,136の出力を、アンドゲート回路142を介して
制御ユニツト144に接続すると共に、第３及び第４のセ
ンサ138,140の出力を、オアゲート回路146を介して制御
ユニツト144に接続する様に説明したが、この発明は、
この様な佼成に限定されることなく、第9A図及び第9B図
に変形例として示す様に、これらゲート回路を用いるこ
となく、これらゲート回路と論理上等価となる結線状態
を形成する事により、同様の効果を達成することが出来
るものである。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明に係わる工業用ロボット
は、本体と、該本体に回動可能に支持された水平アーム
と、該水平アームの先端部に、自身の中心軸線回りに回
転可能に取り付けられた垂直アームとを備えた工業用ロ
ボットにおいて、前記垂直アームを回転駆動するための
駆動モータと、該駆動モータの駆動力を第１の出力プー
リを介して、第２の出力プーリに減速して伝達する減速
手段と、前記第１及び第２の出力プーリに夫々所定の延
出範囲を有して取り付けられ、前記垂直アームの原点位
置を夫々の位相の異なりにより示す第１及び第２の被検
出部と、前記水平アームに前記第１及び第２の被検出部
に夫々対向して固定され、前記第１及び第２の被検出部
を検出している間、第１及び第２の検出信号を出力する
第１及び第２の検出手段と、該第１及び第２の検出手段
から前記第１及び第２の検出信号が共に出力されたとき
に、前記垂直アームが前記原点位置に来たと判定する判
定手段とを具備することを特徴としている。

従つて、この発明によれば、垂直アームの回転状態を
機械的に検出するものにおいて、精度良く原点出しを行
う事の出来る工業用ロボツトが提供されることになる。

また、この発明によれば、垂直アームの回転状態を機
械的に検出するものにおいて、360度以上の回転範囲を
規定した状態で、オーバラン検出を容易に行う事の出来
る工業用ロボツトが提供される事になる。

また、この発明によれば、垂直アームの回転状態を機
械的に検出するものにおいて、精度良く原点出しを行う
事が出来ると共に、360度以上の回転範囲を規定した状
態で、オーバラン検出を容易に行う事の出来る工業用ロ
ボツトが提供される事になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる工業用ロボツトの一実施例の
構成を概略的に示す正面図；第２図は第１図に示す工業用ロボツトの構成を詳細に示
す上面図；第３図は第１乃至第３の伝達機構の構成を詳細に示す縦
断面図；第４図は第２及び第３の駆動モータの取り付け状態を示
す平面図；第５図は第１及び第２のドグの配設状態を示す上面図；第６図は垂直アームの回動に伴い第１乃至第４のセンサ
から出力される信号のパターンを示すタイミングチヤー
ト；第７図は第１乃至第４のセンサと制御ユニツトとの接続
状態を示す結線図；第8A図乃至第8C図は、夫々、この発明に係る工業用ロボ
ツトの他の実施例の構成を、その要部を取り出した状態
で示す縦断面図、第２の水平アームの内部構成を示す上
面図、及び、下面図；そして第9A図及び第9B図は、夫々、一実施例における工業用ロ
ボツトの変形例を示す結線図である。図中、10……多関節ロボツト、12……基台、14……回転
摩擦駆動装置、16……支柱、18……第１の水平アーム、
20……第２の水平アーム、22……垂直アーム、22a……
ボールねじ溝、22b……スプライン溝、24……コンプラ
イアンス装置、26……フインガ装置、28……第１の駆動
モータ、30……第１の伝達機構、32……第２の駆動モー
タ、34……第３の駆動モータ、36……第２の伝達機構、
38……第３の伝達機構、40……クロスローラベアリン
グ、42……支持部材、44……減速機構、44a……駆動
軸、46……張力調整ねじ、48……エンドレスベルト、50
……駆動プーリ、52……従動プーリ、54;56……止め
具、58……キー、60……駆動プーリ、62a;62b……ベア
リング、64……第１の伝達軸、66……第１の中間プー
リ、68……第２の中間プーリ、70;72……キー、74a;74b
……ベアリング、76……ボールねじ用ナツト、78……従
動プーリ、80……第１のタイミングベルト、82……第２
のタイミングベルト、84……取付板、86……ボルト、88
……取付穴、90……張力調整部材、92……減速機構、92
a……駆動軸、94……キー、96……駆動プーリ、98a;98b
……ベアリング、100……第２の伝達軸、102……第３の
中間プーリ、104……第４の中間プーリ、106;108……キ
ー、110……クロスローラベアリング、112……スプライ
ン用ナツト、114……従動プーリ、116……第３のタイミ
ングベルト、118……第４のタイミングベルト、120……
取付板、122……ボルト、124……取付用穴、126……張
力調整部材、130;132……ドグ、134;136;138;140……セ
ンサ、142……アンドゲート回路、144……制御ユニツ
ト、146……オアゲート回路、148……エンコーダ、150
……支持部材、152……第１の取り付けステイ、154……
第２の取り付けステイである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者軽部裕夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B25J 9/06 B25J 19/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】本体と、該本体に回動可能に支持された水
平アームと、該水平アームの先端部に、自身の中心軸線
回りに回転可能に取り付けられた垂直アームとを備えた
工業用ロボットにおいて、前記垂直アームを回転駆動するための駆動モータと、該駆動モータの駆動力を第１の出力プーリを介して、第
２の出力プーリに減速して伝達する減速手段と、前記第１及び第２の出力プーリに夫々所定の延出範囲を
有して取り付けられ、前記垂直アームの原点位置を夫々
の位相の異なりにより示す第１及び第２の被検出部と、前記水平アームに前記第１及び第２の被検出部に夫々対
向して固定され、前記第１及び第２の被検出部を検出し
ている間、第１及び第２の検出信号を出力する第１及び
第２の検出手段と、該第１及び第２の検出手段から前記第１及び第２の検出
信号が共に出力されたときに、前記垂直アームが前記原
点位置に来たと判定する判定手段とを具備することを特
徴とする工業用ロボット。
【請求項２】前記判定手段により判定された原点位置か
ら前記駆動モータを所定方向に回動させて、該駆動モー
タに接続されたエンコーダのＺ相を検出することにより
真の原点位置を特定する制御手段を更に具備することを
特徴とする請求項１に記載の工業用ロボット。
【請求項３】前記水平アームは、前記本体に回動可能に
支持された第１の水平アームと、該第１の水平アームの
先端部に回動可能に支持された第２の水平アームとに分
割されており、前記第１のプーリは前記第１の水平アー
ム内に配置され、前記第２のプーリは前記第２の水平ア
ーム内に配置されていることを特徴とする請求項１に記
載の工業用ロボット。
【請求項４】本体と、該本体に回動可能に支持された水
平アームと、該水平アームの先端部に、自身の中心軸線
回りに回転可能に取り付けられた垂直アームとを備えた
工業用ロボットにおいて、前記垂直アームを回動駆動するための駆動モータと、該駆動モータの駆動力を第１の出力プーリを介して、第
２の出力プーリに減速して伝達する減速手段と、前記第１及び第２の出力プーリに夫々所定の延出範囲を
有して取り付けられ、前記垂直アームの回転範囲を夫々
の位相の異なりにより示す第３及び第４の被検出部と、前記水平アームに前記第３及び第４の被検出部に夫々対
向して固定され、前記第３及び第４の被検出部を検出し
ている間、第３及び第４の検出信号を出力する第３及び
第４の検出手段と、該第３及び第４の検出手段から前記第３及び第４の検出
信号が共に出力されたときに、前記垂直アームが前記回
転範囲の終端位置に来たと判定する判定手段とを具備す
ることを特徴とする工業用ロボット。
【請求項５】前記水平アームは、前記本体に回動可能に
支持された第１の水平アームと、該第１の水平アームの
先端部に回動可能に支持された第２の水平アームとに分
割されており、前記第１のプーリは前記第１の水平アー
ム内に配置され、前記第２のプーリは前記第２の水平ア
ーム内に配置されていることを特徴とする請求項４に記
載の工業用ロボット。