JPS62264887A - Revolution detection mechanism for robot - Google Patents
Revolution detection mechanism for robotInfo
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- JPS62264887A JPS62264887A JP10475786A JP10475786A JPS62264887A JP S62264887 A JPS62264887 A JP S62264887A JP 10475786 A JP10475786 A JP 10475786A JP 10475786 A JP10475786 A JP 10475786A JP S62264887 A JPS62264887 A JP S62264887A
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-
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- B25J17/00—Joints
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は産業用ロボットの関節部分における回転検出機
構に関し、特に光学式エンコーダによって関節部におけ
る一方のロボット要素から他方のロボット要素への出力
伝達用の結合要素を形成したロボットの回転検出機構に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a rotation detection mechanism in a joint part of an industrial robot, and in particular to a rotation detection mechanism in a joint part of an industrial robot, and in particular, a mechanism for transmitting output from one robot element to another robot element in a joint part by an optical encoder. The present invention relates to a rotation detection mechanism for a robot in which a coupling element is formed for use in a robot.
ロボットの関節部には一方のロボット要素がら他方のロ
ボット要素へ回転力を伝達するために結合要素が設けら
れている。すなわち、この結合要素を介して回転駆動源
からの制御回転量を一方から他方のロポ・7ト要素へ伝
達し、所望の回転位置に該他方のロボット要素を移動制
御する構成がとられ、このとき、上記制御回転量の実際
の回転量、つまり被伝達要素の回転量の検出は一般的に
は駆動モータに具備された回転量検出器により検出する
方式がとられ、被伝達要素の実際の回転量を直接検出す
る機構には成っていない。従って、被伝達要素の回転は
回転駆動源からの目標とする制御回転量が正しく伝達さ
れるものとして、該回転駆動源の回転出力を監視する構
成がとられているのである。Joints of the robot are provided with coupling elements for transmitting rotational forces from one robot element to another. That is, a configuration is adopted in which the controlled rotation amount from the rotary drive source is transmitted from one robot element to the other robot element via this coupling element, and the other robot element is controlled to move to a desired rotational position. At this time, the actual rotation amount of the above-mentioned controlled rotation amount, that is, the rotation amount of the transmitted element is generally detected by a rotation amount detector equipped in the drive motor, and the actual rotation amount of the transmitted element is detected. There is no mechanism to directly detect the amount of rotation. Therefore, the rotation output of the rotational drive source is monitored on the assumption that the target controlled rotational amount from the rotational drive source is correctly transmitted to the rotation of the transmitted element.
しかしながら、目標とする制御回転量を被伝達要素にお
いて直接検出して目標回転量からの差を検出し、正確に
被伝達要素を目標の回転位置に移動設定することが好ま
しい場合が多々ある。However, there are many cases where it is preferable to directly detect the target control rotation amount at the transmitted element, detect the difference from the target rotation amount, and accurately move and set the transmitted element to the target rotational position.
他方、従来から周知の回転量検出用エンコーダを用いて
直接的にロボットの被回転要素の回転量を検出する構成
も全く存在しないのでは無く、例えば咳被回転要素に回
転検出用の部材を突出させ、これにエンコーダを取りつ
ける構造としたものもあるが、これではロボットの関節
部における構造が大きくなったり、関節部の外被部に設
計変更を要する等の不都合を生じるという欠点が発生す
る。On the other hand, there is also a configuration in which the amount of rotation of a rotated element of a robot is directly detected using a conventionally known encoder for detecting rotation amount. There is also a structure in which an encoder is attached to this, but this has disadvantages such as increasing the structure of the robot's joints and requiring design changes to the outer coverings of the joints.
依って、本発明の目的は上述した不合理、不都合を回避
したロボット関節部における回転検出機構を提供せんと
するものである。Therefore, an object of the present invention is to provide a rotation detection mechanism for a robot joint that avoids the above-mentioned unreasonableness and inconvenience.
また、本発明の他の目的として、検出器組み込み型の回
転駆動モータを用いることなく、安価なモータによって
回転駆動源を構成できるようにしたロボットを提供せん
とするものである。Another object of the present invention is to provide a robot in which the rotary drive source can be configured by an inexpensive motor without using a rotary drive motor with a built-in detector.
〔解決手段]
上述の問題点解決に当たって、本発明は、ロボットの腕
関節又は手首関節に設けられる回転検出機構において、
前記関節に2つの相対回転ロボット要素間の相対回転を
検出する光学式エンコーダを組み込むと共にその光学式
エンコーダが具備する中空筒形フランジ形状の回転子を
前記2つの相対回転ロボット要素間の結合用出力フラン
ジに形成したことを特徴としたロボットの回転検出機構
を提供するものであり、関節に組み込まれた光学式エン
コーダにより、回転検出と出力伝達との両機能を達成す
るようにしたものである。[Solution Means] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a rotation detection mechanism provided at the arm joint or wrist joint of the robot.
An optical encoder for detecting the relative rotation between the two relatively rotating robot elements is incorporated in the joint, and a hollow cylindrical flange-shaped rotor included in the optical encoder is used as an output for coupling between the two relatively rotating robot elements. The present invention provides a rotation detection mechanism for a robot characterized by being formed on a flange, and achieves both rotation detection and output transmission functions using an optical encoder built into the joint.
牢絹←恥
以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づいて詳細に
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
第1図及び第2図は本発明の1実施例を示した断面図と
一部拡大断面図であり、産業用ロボットの腕その一端に
設けられた回転検出機構の構成を図示している。1 and 2 are a sectional view and a partially enlarged sectional view showing one embodiment of the present invention, and illustrate the configuration of a rotation detection mechanism provided at one end of an arm of an industrial robot.
同第1図、第2図において、ロボットは腕10を具備し
ており、この腕10は中空のロボット要素として形成さ
れ、その一端、即ち第1図の右端12がロボットの上下
移動筒又はロボット胴部(図示路)に結合される関節部
として形成され、他端、即ち第2図の左端14は他の腕
要素又は手首要素(何ずれも図示路)に結合される関節
部として形成されている。即ち、この中空!!sIOは
ロボットの構成における2つの相対回転要素の一方のロ
ボット要素を構成している。腕10の右端12には取付
フランジ16を介して回転駆動源を形成するモータ18
が取付られており、咳モータ18の出力軸18aは、腕
10内に突出した上記取付フランジ16の内部で回転軸
受20により軸承された小ブーIJ 22に適宜の結合
構造、例えば模着構造によって結合され、その小プーリ
22に回転力を伝達する構成となっている。上記小プー
リ22に伝達された回転力は次いでベルト24を経て腕
10の左端14に設けられている大プーリ26に伝達さ
れる。この大プーリ26は左端14に設けられた関節部
の出力フランジ28にねし同定または喫結合等の適宜の
一体結合構造によって結合されており、出力フランジ2
8は回転軸受30に依って後述のように腕10の左端1
4において、該回転軸受30の中心部りに回転可能に保
持されている。出力フランジ28は中心部に貫通孔28
aを有した円筒構造体であり、下端には腕10から下方
に突出した結合用フランジ部28bを有し、この結合用
フランジ部28bに前述した他の腕が結合されたり、或
いはこの結合用フランジ部28b自体がロボット手首要
素としてロボットハンドやその他の作業要素と結合され
るようになっている。つまり、大プーリ26に伝達され
た回転力を大小のプーリ22.26間の減速率に従って
他の腕要素やロボットハンド等に伝達するのである。1 and 2, the robot is equipped with an arm 10, which is formed as a hollow robot element, and one end of which, ie, the right end 12 in FIG. The other end, ie, the left end 14 in FIG. 2, is formed as a joint that is connected to the torso (path shown), and the other end, ie, the left end 14 in FIG. 2, is formed as a joint that is connected to another arm element or wrist element (both shown). ing. In other words, this hollow! ! sIO constitutes one robot element of two relative rotation elements in the robot configuration. A motor 18 forming a rotational drive source is connected to the right end 12 of the arm 10 via a mounting flange 16.
is attached, and the output shaft 18a of the cough motor 18 is connected to a small boob IJ 22 supported by a rotary bearing 20 inside the mounting flange 16 protruding into the arm 10 by an appropriate coupling structure, for example, a mock-up structure. The two small pulleys 22 are connected to each other to transmit rotational force to the small pulley 22. The rotational force transmitted to the small pulley 22 is then transmitted via the belt 24 to the large pulley 26 provided at the left end 14 of the arm 10. This large pulley 26 is connected to an output flange 28 of a joint provided at the left end 14 by an appropriate integral connection structure such as a screw connection or a cut connection.
8 is the left end 1 of the arm 10 as described later by the rotation bearing 30.
4, it is rotatably held at the center of the rotary bearing 30. The output flange 28 has a through hole 28 in the center.
It is a cylindrical structure having a cylindrical structure having a diameter 10, and has a coupling flange portion 28b protruding downward from the arm 10 at the lower end, and the other arm described above is coupled to this coupling flange portion 28b, or this coupling flange portion 28b is The flange portion 28b itself is designed to be connected to a robot hand or other work elements as a robot wrist element. In other words, the rotational force transmitted to the large pulley 26 is transmitted to other arm elements, the robot hand, etc. according to the deceleration rate between the large and small pulleys 22 and 26.
さて、ここで第1図と共に腕10の左端14の部分を拡
大図示した第2図を参照すると、該左端14の下部には
環状構造の関節ハウジング32が取付ボルト34によっ
て取付られており、この関節ハウジング32の内部には
同軸構造で軸受ハウジング36がやはり取付ボルト38
によって該関節ハウジング32の環状フランジ32aに
取付られている。そして、この軸受ハウジング36に前
述の回転軸受30が保持されている。更に上記関節ハウ
ジング32の内部に形成されている上記環状フランジ3
2aには光学式エンコーダ40としてこの関節部に組み
込まれた回転検出機構の本体部42が接着法等の適当を
固着方法によって回転軸受30の中心軸線に対して同軸
にとりつけられており、この本体部42は内部に環状空
間を形成する上顎部44と下顎部46とを有し、該上顎
部44に光学式エンコーダ40の投光器48aを内蔵具
備し、また下顎部46は該投光器48aからの光を受光
する受光器48bを環状空間内に向けて保持している。Now, referring to FIG. 2 which is an enlarged view of the left end 14 of the arm 10 in conjunction with FIG. Inside the joint housing 32 is a coaxial structure, and a bearing housing 36 also has mounting bolts 38.
It is attached to the annular flange 32a of the joint housing 32 by a screw. The aforementioned rotary bearing 30 is held in this bearing housing 36. Furthermore, the annular flange 3 formed inside the joint housing 32
2a, a main body part 42 of a rotation detection mechanism incorporated in this joint part as an optical encoder 40 is attached coaxially to the center axis of the rotation bearing 30 by an appropriate fixing method such as an adhesive method, and this main body The part 42 has an upper jaw part 44 and a lower jaw part 46 that form an annular space inside, and the upper jaw part 44 is equipped with a built-in projector 48a of the optical encoder 40, and the lower jaw part 46 is equipped with a built-in projector 48a of the optical encoder 40. A light receiver 48b that receives light is held facing into the annular space.
そして、それら投光器48aと受光器48bとの間には
前記出力フランジ28の外周に固着された光学式エンコ
ーダ40のスリット板50が介装され、該スリット板5
0と出力フランジ28とで構成された回転子の回転量を
検出する回転検出器を形成しているのである。なお、投
光器と受光器48とスリット板50を有した回転子とか
ら成るこの光学式エンコーダ40の光学的回転検出構造
自体については、従来のエンコーダとなんら変わりはな
いが、このようにロボットの関節部にコンパクトに組み
込まれた構成は新規な構造であり、しかもエンコーダ4
0のスリット板50を有した回転子がロボットの関節部
における出力フランジ28を形成している点に大きな′
特徴を有している。A slit plate 50 of the optical encoder 40 fixed to the outer periphery of the output flange 28 is interposed between the light projector 48a and the light receiver 48b.
0 and the output flange 28 form a rotation detector that detects the amount of rotation of the rotor. Note that the optical rotation detection structure of this optical encoder 40, which consists of a light emitter, a light receiver 48, and a rotor having a slit plate 50, is no different from that of conventional encoders. The configuration that is compactly incorporated into the unit is a new structure, and the encoder 4
A large point is that the rotor with the slit plate 50 of
It has characteristics.
なお、52は光学式エンコーダ40のカバーであり、該
カバー52は関節ハウジング32に取付ねじ53によっ
て固定され、かつその内周に防塵ソール54が取付けら
れてエンコーダ内部への塵埃侵入を防止している。56
は回転軸受30の押さえナツトである。Note that 52 is a cover for the optical encoder 40, and the cover 52 is fixed to the joint housing 32 with a mounting screw 53, and a dustproof sole 54 is attached to the inner circumference of the cover to prevent dust from entering the inside of the encoder. There is. 56
is a holding nut for the rotating bearing 30.
更に上述した光学式エンコーダ40の信号送受線58は
上記カバー52を経て腕10の内部空間を経由し、既述
したロボット胴部を介してロボットi体外に延長するよ
うになっている。Further, the signal transmission/reception line 58 of the optical encoder 40 described above passes through the cover 52, the internal space of the arm 10, and extends outside the robot i via the robot body described above.
以上の構成からなる、本発明の回転検出機構によれば、
回転駆動源を構成するモータ18から出力された回転出
力は小プーリ22、ヘルド24、大プーリ26を介して
出力フランジ28に伝達され、その回転出力の検出は被
回転要素である出力フランジ28自体の回転量をそのフ
ランジ28が構成要素の一部品をなしている光′i式エ
ンコーダ40によって直接的に検出し、その検出信号を
信号yA58を介してフィードバックし、モータ18の
回転制御を行う所謂、フルクローズド型制御系を形成し
ており、従来は検出器付モータがモータ内部で回転量を
検出して自身の回転制御を行い、被回転要素である出力
フランジの回転量自体は検出しない、所謂セミクローズ
ド型制御系を構成していたものとは明確な違いを有して
いるのである。According to the rotation detection mechanism of the present invention having the above configuration,
The rotational output from the motor 18 that constitutes the rotational drive source is transmitted to the output flange 28 via the small pulley 22, heald 24, and large pulley 26, and the rotational output is detected by the output flange 28 itself, which is a rotated element. The amount of rotation of the motor 18 is directly detected by an optical encoder 40 of which the flange 28 is one of the components, and the detection signal is fed back via the signal yA58 to control the rotation of the motor 18. , it forms a fully closed type control system, and conventionally, a motor with a detector detects the amount of rotation inside the motor and controls its own rotation, but does not detect the amount of rotation itself of the output flange, which is the rotated element. There is a clear difference from what is known as a semi-closed control system.
つまり、被制御量を目標値と直接比較してその差値に基
づいて被制御量の補正を行うことがロボットの関節部構
造において達成できるのである。In other words, it is possible to directly compare the controlled quantity with the target value and correct the controlled quantity based on the difference value in the joint structure of the robot.
以上の説明から自ずから理解できるように、本発明によ
れば、ロボットの関節部における回転検出がその関節部
に組み込まれた光学式エンコーダによって検出する構成
、作用から該関節部の出力フランジの回転量制御の精度
が一段ト向上し、しかも光学式エンコーダを予めロボッ
ト部品として量産形成しておくことにより、エンコーダ
組み込み型のモータを回転駆動源としてもちいる場合よ
リ、ロボットの価格低減を達成することもできるのであ
る。なお、本発明を最近汎用される防塵型ロボットの関
節部構造に適用すれば、電子部品の製造過程等に用いて
精密部品の加工、組み立てにおけるロボットの作業精度
を向上させる効果も得られる。なおまた、実施例の構成
からも自明のように、中空構造を有した出力フランジの
貫通孔28aは出力フランジに取付られる他のロボ・2
ト要素及び更に該他のロボット要素の先端に設けられる
要素への配線、配管空間として用いることができること
は言うまでもない。As can be understood from the above description, according to the present invention, the amount of rotation of the output flange of the joint is determined by the configuration and operation of detecting rotation at the joint of the robot using an optical encoder built into the joint. The accuracy of control is greatly improved, and by mass-producing the optical encoder as a robot component in advance, the cost of the robot can be reduced compared to when a motor with a built-in encoder is used as the rotational drive source. You can also do it. In addition, if the present invention is applied to the joint structure of a dust-proof robot that has been widely used recently, it can also be used in the manufacturing process of electronic parts, etc., to improve the working accuracy of the robot in processing and assembling precision parts. Furthermore, as is obvious from the configuration of the embodiment, the through hole 28a of the output flange having a hollow structure is used for other robots 2 attached to the output flange.
Needless to say, the space can be used as a space for wiring and piping to elements provided at the tip of the robot element and other robot elements.
第1図は本発明の1実施例であるロボットの腕とその関
節部における構成及びその関節部に組み込まれた光学式
エンコーダの構成を示した断面図、第2図は第1図に示
した関節部の部分的拡大図である。
10・・・腕、 18・・・モータ、22・・・小
プーリ、24・・・ベルト、26・・・大プーリ、28
出力フランジ、40・・・光学式エンコーダ。FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a robot arm and its joints, which is an embodiment of the present invention, and the configuration of an optical encoder built into the joints. FIG. It is a partially enlarged view of a joint part. 10... Arm, 18... Motor, 22... Small pulley, 24... Belt, 26... Large pulley, 28
Output flange, 40... optical encoder.
Claims (1)
出機構において、前記関節に2つの相対回転ロボット要
素間の相対回転を検出する光学式エンコーダを組み込む
と共にその光学式エンコーダが具備する中空筒形フラン
ジ形状の回転子を前記2つの相対回転ロボット要素間の
結合用出力フランジに形成したことを特徴としたロボッ
トの回転検出機構。 2、前記結合用出力フランジは回転駆動源からの回転力
受動要素も同時に形成している特許請求の範囲第1項に
記載のロボットの回転検出機構。 3、前記2つの相対回転ロボット要素は一方がロボット
の上腕、他方がロボットの下腕からなる特許請求の範囲
第1項または第2項に記載のロボットの回転検出機構。 4、前記2つの相対回転ロボット要素は一方がロボット
の腕先端における手首部であり、他方がロボットのハン
ド等作業要素からなる特許請求の範囲第1項または第2
項に記載のロボットの回転検出機構。[Scope of Claims] 1. A rotation detection mechanism provided at an arm joint or a wrist joint of a robot, in which an optical encoder for detecting relative rotation between two relatively rotating robot elements is incorporated in the joint, and the optical encoder is installed at the joint. A rotation detection mechanism for a robot, characterized in that a hollow cylindrical flange-shaped rotor is formed on an output flange for coupling between the two relatively rotating robot elements. 2. The robot rotation detection mechanism according to claim 1, wherein the coupling output flange also forms an element receiving rotational force from a rotational drive source. 3. The robot rotation detection mechanism according to claim 1 or 2, wherein the two relative rotation robot elements include one of the robot's upper arms and the other of the robot's lower arms. 4. Claims 1 or 2 in which one of the two relatively rotating robot elements is a wrist portion at the tip of the arm of the robot, and the other is a work element such as a hand of the robot.
The robot rotation detection mechanism described in .
Priority Applications (2)
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JP10475786A JPS62264887A (en) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | Revolution detection mechanism for robot |
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Publication Number | Publication Date |
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JPS62264887A true JPS62264887A (en) | 1987-11-17 |
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Family Applications (1)
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