JP3009457B2 - 軸の再調整方法および調整装置 - Google Patents

軸の再調整方法および調整装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求項1の上位概念の特徴を有する軸の調
整方法および調整装置に関する。
サイクル内絶対位置センサまたは増分位置センサを有
する位置測定装置を使用する際には、動作中の軸調整に
問題が生じる。このような再調整は、制御ユニットを交
換したり、または動作障害により制御部中に記憶した位
置値が失われた場合に必要である。
DE−OS3832457から、軸ないしサイクル内絶対位置測
定装置の調整のために、軸上の機械的零点マークを走査
することが公知である。しかしこのような走査は通常の
機械動作中は実行するのが困難である。一方では、外部
に発生した振動のような環境の影響が障害となり、また
他方では構成部材が測定個所および機械的零点マークで
の自由な操作を妨げるからである。
従って本発明の課題は、調整を簡単で確実な手段で行
うことができ、しかも機械動作中の再調整が可能である
ような、軸の調整方法および調整装置を提供することで
ある。
この課題は、請求項1に記載された構成により解決さ
れる。
本発明によれば、調整センサが軸に設けられ、このセ
ンサが動作中の軸の再調整のために、機械的零点の代わ
りの機能を果たす。調整センサは設定可能に所定の軸位
置に配置される。軸測定装置のサイクルがいったん失わ
れても、調整センサを通過(走査)することにより軸を
新たに調整することができる。この場合、調整センサは
信号を軸制御部へ送出し、軸制御部はこの位置において
位置測定装置に、調整センサにより既知となったサイク
ル値を配属する。これでサイクル内絶対位置センサを有
する位置測定装置の調整は完了である。これに対して増
分位置センサを有する装置にはさらに基準化が必要であ
る。位置測定装置の再調整により軸制御部の数学的零も
得られ、従い軸を新たに調整することができる。
調整センサは軸の動作領域に次のように配置されてい
る。すなわち、信号の一義的な対応関係のために一回だ
け調整センサが通過走査されるように配置されている。
従って、調整センサは有利には軸のリミットスイッチギ
アに配置される。センサはまた別に、軸動作領域の大き
さに応じて直接、または間接的に軸に連結することがで
きる。一義的な信号対応関係がその他にも保証されれ
ば、センサは複数回、軸動作領域で通過走査されること
ができる。
従って、本発明は簡単に迅速にかつ周囲の影響を受け
ずに軸と位置測定装置の再調整を動作中に行うことがで
きる。さらに位置測定装置の恒久的監視が実行される。
本発明の方法および所属の装置は軸の任意の形式に対
して適している。有利な適用領域は回転軸である。
特に有利な構成は、マニプレータの軸および多軸工業
用ロボットの軸に使用すると得られる。
さらに本発明は特に高速、確実かつ快適な、上記のよ
うな調整センサの設定方法を提供するものである。この
方法は出荷前に理想的条件の下で機械製造者により一回
だけ実行される。これはまた、機械的な機械構成部材の
交換後にも実行される。
この設定方法は、サイクル内で絶対信号を発生する位
置測定装置を必要とする。ここで本発明では、位置測定
装置の位置センサはそのサイクル内で絶対的位置値を送
出し、この絶対的位置値はセンサに応じて直接読取可能
であるか、または増分計数を介して得られるものと理解
されたい。位置測定装置はその他に、走行したサイクル
数と回転方向を計数器を介して検出する。従って、位置
測定装置は全体が調整されたときに絶対位置信号を送出
する。
サイクル内絶対位置発生についてはDE−OS3832457に
よる位置測定装置から公知である。これに対し純粋な増
分位置センサを有する位置測定装置は、サイクル内絶対
位置を指示するため、あらかじめ基準化を行う必要があ
る。
軸上の絶対的零点マークに到達した時には、サイクル
内絶対信号が発生するおかげで、直ちにそこでのサイク
ル内絶対位置実際値を読み出し、軸制御部に入力し、記
憶させることができる。その際同時に、数学的零が軸制
御部に対しても設定される。
調整センサの設定位置は選択可能であり、機械技術的
要求または使用条件の要求に応じて設定される。機械的
零点マークに迅速に軸調整が可能となることにより、軸
調整部において設定位置までの距離が算出される。最高
の最適性が所望されるならば、プログラムおよび軸制御
部の相応の構成により、この設定位置に自動的および計
算制御で到達することができる。プログラムおよび制御
コストと快適性との理想的な妥協は本発明の第2実施例
の示されている。これによれば、軸は手動で制御され
て、設定位置にもとらされる。軸調整部はこの場合操作
者に指示器を介して残余距離を指示する。従って、操作
者は設定位置の正確な増分値に関する知識を必要としな
い。指示器に値零が現れれば、設定位置にビットの精度
で到達している。このようにして操作者は全ての軸形式
および機械形式に対して常に同じ設定過程を行う。
設定位置にて調整センサは、このセンサが所要の精度
で(±1/2サイクル)、この位置にてスイッチ信号を送
出するまで調整される。これにより設定過程は終了し、
軸装置は完全に調整される。
特に有利な構成は、位置測定装置を軸の機械的零点マ
ークに設定しなくてもよい場合に得られる。位置測定装
置のセンサは軸に対して任意に設定することができる。
有利には、センサは駆動モータの整流部に機械的に調整
しておくことができる。
調整センサに対する設定過程は非常に短い時間しか必
要としない。設定位置には軸と共に一回だけ到達すれば
良い。さらに、調整センサの絶対位置、機械的および数
学的零は制御部に固定的に記憶され、固有のデータブロ
ックとしてソフトウエア的に保持される。制御部の交換
の際には位置値をオーバーコピーすることができ、その
ため再調整を必要としない。軸または駆動モータの交換
の際にはこれに対し、再調整が行われるが、これは非常
に高速、確実で快適に実行される。
本発明が図面に実施例として模式的に示されている。
詳細には、図1は、複数軸、位置測定装置および調整セ
ンサを有する工業用ロボット、図2は、位置測定装置と
調整センサの模式的回路図である。
図1には、揺り腕11、ブラケット12およびロボットハ
ンド13を有する6軸の工業用ロボット10が示されてい
る。ロボットハンド13の種々の部材は3つの軸2を介し
て操作され、この軸は終端側でブラケットに張引されて
おり、ブラシレス三相モータ9により駆動される。回転
軸2は回転シャフト8に伸張しており、その回転シャフ
トの端部にはそれぞれ1つの位置測定装置1が配置され
ている。位置測定装置1を介して、軸2の絶対回転位置
と、回転シャフト8の角度位置とが、その永久磁石と外
部回転磁界巻線により測定され、工業用ロボット10の制
御部に通報される。ロボット制御部には複数の軸制御部
16が組込まれている。
各軸2にはリミットスイッチギア6も配置されてお
り、その最終段7には2つのリミットスイッチ14の間に
調整センサが位置設定可能に配置されている。リミット
スイッチ14は軸2の作動領域を制限する。リミットスイ
ッチギア6はそのために相応に多数の段を有している。
図2には、最終段7が回転して示されている。調整セ
ンサ4は曲げられた溝穴案内部に支承されており、ねじ
により所望の位置に固定することができる。
調整センサは種々に構成することができる。例えば機
械的走査子または無接触スイッチとして構成される。有
利な実施例では、調整センサはホトセル装置からなる。
調整センサ4は信号線路15を介して軸制御部16ないしロ
ボット制御部と接続されている。
調整センサは、動作障害により古いサイクル値が失わ
れたときに、位置測定装置1ないし軸制御部16に新しい
サイクル値を伝達するために用いる。従って、調整セン
サはその信号が確実に所定の位置センササイクル内で発
生するような精度で信号発生すれば良いだけである。ス
イッチ精度としては±1/2サイクルで十分である。調整
センサが信号を送出すべき設定位置は有利にはセンササ
イクルの中央に設定される。
センササイクルの所望の数は自由に選択可能である。
この数は位置測定装置1が直接軸2に設けられているの
か、すなわち駆動部または上位回転駆動部に設けられて
いるのかにも依存する。図示の実施例では、調整センサ
4は軸作動領域の中央に配置されている。サイクル数は
また、機械的零点マークの位置、すなわち値零に設定す
ることもできる。
位置測定装置1内の位置センサ3はサイクル内絶対信
号を送出する。位置センサ3はDE−OS3832457と同様に
サイクル内絶対位置センサとして構成することができ
る。このような位置センサ3は例えば軸2と連結された
絶対値板を有している。絶対値板は符号化されており、
2^nの種々異なる位置、例えば1024の位置を指示する。
位置センサ3に従って、サイクル内の各軸位置毎に絶対
位置値を指示する。
択一的には増分位置センサ3を使用することができ
る。この場合増分値はすべて同等に評価され、位置また
は距離検出のため連続して計数される。その際、第2の
トラックを介してサイクル計数のための零パルスが送出
される。ここでも先行する基準化により同様にセンサの
サイクル内絶対指示を行うことができる。機械的に軸2
に調整された位置センサの零パルスは探索され、増分計
数器が“0"にセットされる。
総合的な絶対軸位置は2つの情報から構成される。一
方の情報は位置センサ3から通報された、サイクル内の
位置値であり、他方の情報はサイクル数である。位置セ
ンサ3の2つの変形実施例では、比較回路5を介して、
走行したサイクルの数が保持され、回転方向が検出され
る。それにより、信号線路15を介して最終的には、調整
された位置測定装置1から絶対位置値が軸制御部16に通
報される。比較回路5は、DE−OS3832457に従い、メモ
リと計数器から構成することができ、公知のように機能
する。比較回路はハードウエアでもソフトウエアでも実
現することができ、機械制御部に組込むことができる。
軸2の調整ないし調整センサ4の設定の際の過程は次
のように経過する。
まずロボット製造者により、位置測定装置1のどのサ
イクルで調整センサ4が信号発生すべきかが設定され
る。増分位置センサを有する位置測定装置を使用する場
合には、サイクル内絶対位置指示を得るために位置測定
装置は基準化される。
引続き、軸上の機械的零点マークが探索され、走査さ
れる。これは有利には電子高さ走査子を用いて行う。零
点マークにてサイクル内絶対位置値が読み出され、軸制
御部に入力され、そこに記憶される。同時にサイクル数
が有利には零にセットされる。さらに数学的零も計算制
御部に対して設定される。このようにして軸を基準化し
て用いることができる。
軸制御部にて、機械的零点マークから所望の設定位置
までの距離が計算される。後者は有利にはセンササイク
ルの中央に配置される。
引続き設定位置には手動制御で、または自動でもたら
される。手動制御の場合、軸制御部の計算器にて、設定
位置までの前もって計算された距離と既に走行した距離
との差が計算される。軸制御部16は指示器17を有してお
り、この指示器ではさらに走行すべき残余距離が操作者
に伝達される。設定位置へ自動的に到達される場合は、
軸制御部16が軸2の位置決めを行う。
設定位置に軸2を止める。リミットスイッチギア6の
最終段7にはスイッチ接点が設けられており、このスイ
ッチ接点は軸運動と共に移動する。スイッチ接点上に調
整センサ4は移動により、正確に所定の設定位置でスイ
ッチ信号を発生するように調整される。
軸制御部16では、調整センサの設定位置ないしはスイ
ッチ位置から機械的零点マークまでの距離、並びに数学
的零から機械的零点マークまでの距離と、機械的零点マ
ークにおけるセンサのサイクル内絶対位置値とが記憶さ
れている。これらの値により位置測定装置はサイクル数
を失ったときに新たに調整することができる。そのため
に、軸2は調整センサ4が信号を発生するまで移動され
る。この軸位置で、サイクル数が位置測定装置内で設定
位置から既知となり、所定のサイクル数が新たにセット
される。これは問題なしに工業用ロボット10の使用地点
にて行われる。増分位置センサを使用する場合、さらに
零点パルスに関する基準化が必要である。
調整センサ4が軸2の動作領域に配置された以降は、
調整センサは常に通過され、サイクル内位置値の正当性
に対する恒久的基準監視として用いることができる。セ
ンサが発生する信号のパルスに基づき、軸制御部16で
は、位置測定装置から通報されたサイクル数が実際にセ
ンサ位置のサイクル数と一致しているか否かの比較が実
行される。
1 位置測定装置 2 軸、回転軸、ロボット軸 3 位置センサ、サイクル内絶対または増分 4 調整センサ 5 比較回路 6 リミットスイッチギア 7 最終段 8 回転シャフト 9 三相電流モータ 10 マニピュレータ、工業用ロボット 11 揺り腕 12 ブラケット 13 ロボットハンド 14 リミットスイッチ 15 信号線路 16 軸制御部、ロボット制御部 17 指示器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 21/00,21/22 B25J 9/10 B25J 19/02

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】使用地点における工業ロボットの軸の再調
    整の方法であって、 位置測定装置の位置発生器が出力する、機械的な零点マ
    ークにおけるサイクル内絶対位置値を検出して記憶する
    形式の方法において、 前記機械的な零点マークから調整センサの設定位置ない
    しは信号発生位置までの距離を記憶し、 再調整のために前記軸を、調整センサが信号発生するま
    で移動し、 該信号発生軸位置において前記位置測定装置内のサイク
    ル数を、前記設定位置から既知でありかつあらかじめ決
    められたサイクル値により再設定することを特徴とする
    方法。
  2. 【請求項2】位置設定可能な、軸の調整センサを設定す
    る方法であって、 サイクル内で絶対信号を発生する位置測定装置を介し
    て、前記軸上の機械的零点マークに達し、 該機械的零点マークにおけるサイクル内絶対位置の実際
    値を読み出し、該実際質を軸制御部に入力する形式の調
    整センサを設定する方法において、 機械的零点マークにおけるサイクル内絶対位置の前記実
    際値から、調整センサの所望の設定位置までの距離を計
    算し、 前記軸と共に前記設定位置に達し、 位置可変な調整センサを、前記設定位置に固定すること
    を特徴とする調整センサ設定方法。
  3. 【請求項3】前記調整センサの前記設定位置は、前記位
    置測定装置の位置発生器の選択可能なサイクルの中間に
    存在する 請求の範囲第2項に記載の方法。
  4. 【請求項4】増分位置測定装置を、軸上の機械的零点マ
    ークに到達させる前に、サイクル内絶対指示器にも基づ
    いて基準化する 請求の範囲第2項または3項に記載の方法。
  5. 【請求項5】設定位置に前記軸を手動で動かすことによ
    り到達し、その際に前記軸制御部が残余距離を計算し、
    光学的に指示する 請求の範囲第2項から4項までのいずれか1項に記載の
    方法。
  6. 【請求項6】軸を、前記軸制御部により自動的に前記設
    定位置に移動する 請求の範囲第2項から4項までのいずれか1項に記載の
    方法。
  7. 【請求項7】軸(2)に設けられた位置測定装置(1)
    を有し、該位置測定装置はサイクル内で絶対的な位置を
    発生する発生器を有し、前記位置測定装置(1)は軸制
    御部(16)と接続されている軸の調整装置において、 前記位置測定装置(1)とは別に付加的に調整センサ
    (4)が設けられており、 該調整センサ(4)は、間接的に前記軸(2)と連結さ
    れており、 前記調整センサ(4)は、前記軸(2)に対して相対的
    に位置設定可能であり、 前記調整センサ(4)は、前記軸(2)と連結されたリ
    ミットスイッチ駆動装置(6)の最終段(7)に配置さ
    れており、 基準値制御のために、軸制御部(16)は比較装置を有し
    ており、 該比較装置は、位置測定装置から通知されたサイクル数
    と、調整センサから検出したサイクル数とを比較するこ
    とを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記
    載された軸の調整方法を行うための軸調整装置。
  8. 【請求項8】前記位置測定装置(1)は、増分位置発生
    器またはサイクル内絶対位置発生器を有している 請求の範囲第7項に記載の装置。
  9. 【請求項9】前記軸制御部(16)は、増分位置値に対す
    る指示器(17)を有している請求の範囲第7項または第
    8項に記載の装置。
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