WO2006112077A1 - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

　産業用ロボットの関節部であって、相対回転する２部材の一方または両方に位置決め部材（２２）を埋設する取り付け部（２３）と、位置決め部材（２２）が突出可能に摺動する案内部（２４）を有する。また、位置決め部材の側面部に、潤滑材の溜まり溝及び所定の突出量を示す突出位置マーカーを設けた。これにより、安価でかつ高精度で手間の極めて少ない原点調整装置を提供する。

Description

明 細 書

産業用ロボット

技術分野

[0001] 本発明は、関節部を有するロボットに関し、特に、原点調整を行う産業用ロボットに 関する。

背景技術

[0002] 従来の産業用ロボットにおける原点調整の一例として、日本特許公開公報平 2— 1 80580号 (文献 1)は、次のような装置を開示する。図 8は従来の原点調整装置を示 している。

[0003] 図 8に示す従来の原点調整装置は、第 1の部材 81と第 2の部材 82を相対するよう に配置している。また、第 1の部材 81の周面の原点対応位置に段部 83を形成すると 共に、第 2の部材 82の原点対応位置に原点調整装置を着脱自在に固定している。 この原点調整位置は、第 2の部材 82の原点対応位置に固定されたスィッチ保持具 8 5と、スィッチ保持具 85に保持された原点信号発信用のスィッチ手段 84と、摺動桿 8 7とから構成されている。摺動桿 87は、その一端がスィッチ手段 84のオン'オフ可動 子に係合可能であり、その他端はスィッチ保持具 85に固定された直動式軸受 86の 案内により第 1の部材 81の原点対応位置に形成された段部 83内に向けて突出可能 である。

[0004] また、原点調整を行う従来の産業用ロボットの他の例として、日本特許公開公報 20 02— 239967号 (文献 2)は、図 9に示すようなロボットの原点調整装置を示している。

[0005] 図 9に示す原点調整装置は、第 1の部材 91と第 2の部材 92を相対かつ回転するよ うに設けている。第 1の部材 91には、位置決め部材 94を着脱可能に取り付けるため の取り付け部 95が形成される。第 2の部材 92には、位置決め部材 94と接する当接 面 93を設けている。位置決め部材 94は、ねじを設けたピン形状をしており、取り付け 部 95は位置決め部材 94と螺合可能なねじ穴である。

[0006] しかし、文献 1に示す構成では、原点調整装置が着脱自在となって!/、るので、原点 調整が必要なときにわざわざ原点調整装置を準備する手間が発生する。更に、使用 されている現地等で徐々にロボット機体が汚れて行くため、原点調整装置取り付け部 に対する防塵を行う必要がある。また、複雑な構成になり、原点調整装置及びロボッ トの関節部材が高価なものとなる。

[0007] また、原点調整装置を設置するためには比較的大きな空間を必要とすることから、 ロボット関節部の小型化が困難となる。特に、ロボットのエンドェフエクタ（end— effec tor)取り付け部及びその近傍である手首軸においてはワークへのロボット手首軸先 端部の接近性が阻害されるため、極めて不利な構成となる。

[0008] 一方、文献 2の構成では、原点調整装置は安価ではあるが、位置決め部材力 ね じ穴に螺着する構成であるため、位置決め部材の固定精度はねじカ卩ェ部とピンカロェ 部の同軸度に依存することになり、高精度な位置決め精度が期待できない。

[0009] また、同一の設計図面に基づいて作製されたものであっても、製作上または加工上 のバラツキ等により厳密には個々で寸法が異なってしまう。このように、同一形状でも 個体として異なるものを「同類に属する他品」というが、このような同類に属する他品を 用いた場合に、位置決め精度劣化が発生することから、安定した原点調整精度を保 障することができない。

発明の開示

[0010] 上記課題を解決するために、本願発明の産業用ロボットは、関節部に相対回転す る第 1の部材と第 2の部材を有し、少なくとも第 1の部材には穴が設けられ、その穴に は位置決め部材が収容され、その位置決め部材は穴の中で摺動可能であり、かつ 穴から突出することが出来、穴の底部には、位置決め部材を固定する取り付け部が 設けられている。また、位置決め部材の側面部には、潤滑材の溜まり溝および突出 量を示すマーカーの少なくとも一方を設けることも出来る。

[0011] これにより、安価でかつ高精度であり、手間の極めて少ない長期的に安定した原点 調整が実現できる。更に、本発明では位置決め部材を相対回転部材に内蔵させて いるにもかかわらず、スィッチ等の信号発生装置を設けない構成により、原点調整の ために特別な信号線を必要としないことから、ロボット機内のケーブルを増加及び変 更することがな 、利点も併せて有する。

[0012] 以上のように、本発明によれば、安価でかつ高精度で手間の極めて少な!/、原点調 整が実現できる。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1における通常動作時の産業用ロボットの原点調整 装置部分を示す説明図である。

[図 2]図 2は本発明の実施の形態 1における原点調整時の産業用ロボットの原点調整 装置部分を示す説明図である。

[図 3]図 3は本発明の実施の形態 1における位置決め部材を示す図である。

[図 4]図 4は本発明の実施の形態 1における位置決め部材を示す図である。

[図 5]図 5は本発明の実施の形態 1における位置決め部材を示す図である。

[図 6]図 6は本発明の実施の形態 2における通常動作時の産業用ロボットの原点調整 装置部分をしめす説明図である。

[図 7]図 7は本発明の実施の形態 2における原点調整時の産業用ロボットの原点調整 装置部分を示す説明図である。

[図 8]図 8は従来の産業用ロボットの原点調整装置を示す図である。

[図 9]図 9は従来の他の産業用ロボットの原点調整装置を示す図である。

符号の説明

[0014] 11 第 1の部材

12 第 2の部材

21 当接面

22, 62 位置決め部

23, 63 取り付け部

24, 64 案内部

25 溜まり溝

26 突出位置マーカ

27 ねじ部

28 溜まり溝

81 第 1の部材

82 第 2の部材 83 段部

84 スィッチ手段

85 スィッチ保持具

86 直動式軸受

87 摺動桿

91 第 1の部材

92 第 2の部材

93 当接面

94 位置決め部材

95 取り付け部

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下に、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

[0016] (実施の形態 1)

図 1と図 2は、本実施の形態における産業用ロボットの関節部における原点調整装 置部分を示す図である。本実施の形態における原点調整装置は、第 1の部材 11と第 2の部材 12を有する。第 1の部材 11は、位置決め部材 22と、位置決め部材 22を埋 設する取り付け部 23と、位置決め部材 22が摺動することができる案内部 24とを有す る。案内部 24は、第 1の部材 11に開けられた第 1の穴である。位置決め部材 22は、 第 1の穴から、その一部を突出させることが出来る。一方、第 2の部材 12は、第 1の部 材 11と第 2の部材 12を相対的に回転させたときに、位置決め部材 22と干渉する（す なわち、当接する）突起部である当接部 21を有している。ここで、位置決め部材 22と 、位置決め部材 22が摺動する第 1の穴 (案内部 24)は機械的ガタが無いインロー構 造となる。当接部 21は、干渉手段に属する。また、第 1の部材 11に設けられる位置決 め部材 22、取り付け部 23及び案内部 24は、それぞれ第 1の位置決め部材 22、第 1 の取り付け部 23及び第 1の案内部 24に該当する。

[0017] 図 3は、本実施の形態における位置決め部材 22の一例を示す図である。図 3にお いて、位置決め部材 22の側面部には潤滑材の溜まり（すなわち、保持手段)である 環状の溝 25が設けられている。また、位置決め部材 22の片端には、ねじ部 27が設 けられており、位置決め部材 22を第 1の部材 11に埋設する際、ねじ部 27がねじ穴で ある取り付け部 23にねじ込まれて取り付けられる。

[0018] 以下、上記構成の産業用ロボットの動作について説明する。

[0019] 産業用ロボットが通常動作を行うときは、図 1に示すように、第 1の部材 11と第 2の部 材 12の自由な相対回転動作を可能である。また、第 1の部材 11の内部に位置決め 部材 22が埋設されることにより、位置決め部材 22及び案内部 24に対する防塵効果 が同時に発揮される。

[0020] 一方、原点調整が必要なときは、図 2に示すように、位置決め部材 22の側面に設け た所定の突出量を示す突出位置マーカー 26が露出するまで位置決め部材 22を第 1 の部材 11から案内部 24に沿って突出させる。そして、位置決め部材 22が突出しても 、ねじ部 27のすくなくとも一部が取り付け部 23に固定された状態を維持出来るように 突出位置マーカー 26が設けられている。マーカー 26は、作業者に対して必要以上 に位置決め部材 22を突出させないように注意を促す。その結果、必要以上に突出す ることにより位置決め部材 22が案内部 24から滑落することを防止でき、位置決め部 材 22の精度劣化及び破損を未然に防止することができる。なお、位置決め部材 22 が案内部 24から滑落しない範囲で、突出位置マーカー 26を複数設けるようにしても よい。なお、環状の溝部である潤滑材の溜まり溝 25は突出位置マーカー 26としても 機能することもできる。その場合には、潤滑材溜まり溝 25と突出位置マーカー 26とを 個別に設けず、一つの突出位置マーカー 26を、潤滑材の溜まり溝 25として兼用して もよい。ただし、図 4に示すように、潤滑材の溜まり溝 25と突出位置マーカー 26とを 個別に設けるようにしても良い。また、潤滑材溜まり溝は、位置決め部材 22の側面で 、図 3に示すような環状ではなぐ図 5に示すような、ねじの締め付け方向に沿った略 直線状の溝 28であってもよい。この場合には、溜まり溝 25とは別に、環状の突出位 置マーカー 26を設けるようにしてもょ 、。

[0021] 原点調整を行う次のステップを、図 2に示す。位置決め部材 22が突出した状態で、 第 1の部材 11と第 2の部材 12を相対回転させることにより、位置決め部材 22と当接 部 21とを干渉させる。

[0022] ここで、位置決め部材 22と当接部 21との干渉の判断の仕方について説明する。第 1の部材 11と第 2の部材 12を相対回転させる駆動用モータの電流により生成したト ルクを監視することで干渉を判断するようにしてもよぐこのようにすることで安定した 判断を行うことができる。このように、スィッチ等の信号発生装置を設けることなく干渉 の判断ができるので、原点調整のために特別な信号線を必要としないことから、ロボ ット機内で、ケーブルの本数を増加させたり、ケーブルの種類などを変更することを 必要としな 、と 、う利点もある。

[0023] なお、上記のようなトルク監視による方法は行わず、産業用ロボットを操作する作業 者の感覚や目視により干渉を判断しても構わな!/、。

[0024] 原点調整を行う次のステップとして、機械的原点位置にて位置決め部材 22と当接 部 21を干渉させた位置で機械的原点をコンピュータなどの制御部のメモリーや記憶 媒体に登録し、原点調整が完了する。なお、この登録は、例えば、産業用ロボットを 構成しておりロボットの制御を行うロボット制御装置等により実行されるものである。

[0025] ここで、機械的原点位置と干渉位置とが異なる場合においては、算出手段が、原点 調整が必要となる前に予めそれらの位置 (または角度)の差分を計測しておき、原点 調整を行う際、干渉位置と既知の差分とにより機械的原点位置を算出して原点位置 とし、これを登録することで原点調整が完了する。なお、この算出および登録は、例え ば、ロボット制御装置により実行される。

[0026] 原点調整が完了した後、位置決め部材 22を第 1の部材内に 11に埋設する。このと き、位置決め部材 22が案内部 24を摺動し、側面に設けた潤滑材の溜り溝 25に貯蔵 されている潤滑材が、位置決め部材 22の側面と案内部 24を潤滑する効果がある。こ れにより、磨耗による位置決め部材 22の側面と案内部 24の精度劣化を防止し、長期 的に安定した原点調整が可能となる。

[0027] また、上記したように、位置決め部材 22を第 1の部材 11に埋設する構成とし、さら に、位置決め部材 22が突出してもねじ部 27の一部が取り付け部 23に固定された状 態を維持するよう突出位置マーカー 26が設けられているので、位置決め部材 22が 取り付け部 23から取り除かれることはない。従って、 1つの位置決め部材 22に対して 1つの取り付け部 23の関係が保たれ、ある取り付け部 23に他の位置決め部材 22が 取り付けられることがな 、ので、位置決め部材 22の個体差の影響による原点調整の ズレを防 、で安定した原点調整ができるものである。

[0028] (実施の形態 2)

図 6、図 7は、本発明の実施の形態 2における産業用ロボットの原点調整装置部分 を示す図である。図 6、図 7において、図 1及び図 2と同じ構成につては同じ符号を用 いて、その説明を省略する。

[0029] 本実施の形態では、実施の形態 1における第 2の部材 12に設けた当接部 21の代 わりに、第 2の部材に設けた位置決め部材 62と、位置決め部材 62が突出可能に摺 動する第 2の穴である案内部 64とを第 2の部材 12にも設けたものである。また、案内 部 64の底面には、位置決め部材 62の取り付け部 63が設けられる。図 7に示すように 、二つの位置決め部材 22と 62が穴力も突出した状態の場合には、位置決め部材 22 と位置決め部材 62とが相互に当接することが出来る。この構成によって実施の形態 1 と同等の機能を有する原点調整が実現できる。ここで、第 2の部材が有する位置決め 部材 62、案内部 64および取り付け部 63は、それぞれ第 2の位置決め部材 62、第 2 の案内部 64および第 2の取り付け部 63に該当する。

[0030] 実施の形態 1では、当接部 21が外部に露出することになり、高精度な原点調整を 行うためには、当接部 21は経年劣化等を生じさせないために当接部 21の防塵が必 要となる。本実施の形態 2では、この当接部 21が無ぐ図 6に示すように、ロボットが 通常動作を行うときには、二つの位置決め部材 22と 62は、二つの案内部 24および 6 4にそれぞれ埋め込まれた状態となっており、完全な防塵構造を取れる。したがって 、当接部 21が外部に常時露出している実施の形態 1の構造に比べて、更に長期間、 安定した原点調整が実現できる。

[0031] 更に、本発明では位置決め部材を相対回転部材に内蔵させているにもかかわらず 、スィッチ等の信号発生装置を設けない構成により、原点調整のために特別な信号 線を必要としな 、こと力ら、ロボット機内のケーブルの本数を増加させたり及び種類や 配置を変更することがない利点も併せて有する。特に構造的にケーブルを配置困難 な手首最先端軸においても、高精度かつ手間の極めて少ない原点調整が可能とな る。

[0032] また、位置決め部材の側面部に設けた潤滑材の溜まり溝により、案内部を摺動する 際の潤滑効果が長期的に期待できる。更に、潤滑材の溜まり溝は、所定の突出量を 示す突出位置マーカーとしての機能も果たし、案内部力 の滑落などによる位置決 め部材の精度劣化及び破損を未然に防止できる。

産業上の利用可能性

本発明の産業用ロボットは、簡単な構成で、かつ高精度に原点調整ができるので、 特に製造ライン等で用いられる製造用の産業用ロボットとして有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 関節部を有する産業用ロボットであって、前記関節部は、

第 1の部材と、前記第 1の部材に対して回転可能な第 2の部材を有し、

前記第 1の部材には、第 1の穴が形成され、

前記第 1の部材は、

前記第 1の穴に収容され、かつ前記第 1の穴内を摺動し、前記第 1の穴から突出可 能な第 1の位置決め部材と、

前記第 1の穴の底部で、前記第 1の位置決め部材を固定する第 1の取り付け部を有 し、

前記第 2の部材は、前記第 1の穴から突出した前記第 1の位置決め部材と干渉する 干渉手段を有し、

前記第 1の位置決め部材が、側面に潤滑材の保持手段を有する、

産業用ロボット。

[2] 関節部を有する産業用ロボットであって、前記関節部は、

第 1の部材と、前記第 1の部材に対して回転可能な第 2の部材を有し、

前記第 1の部材には、第 1の穴が形成され、

前記第 1の部材は、

前記第 1の穴に収容され、かつ前記第 1の穴内を摺動し、前記第 1の穴から突出可 能な第 1の位置決め部材と、

前記第 1の穴の底部で、前記第 1の位置決め部材を固定する第 1の取り付け部を有 し、

前記第 2の部材は、前記第 1の穴から突出した前記第 1の位置決め部材と干渉する 干渉手段を有し、

前記第 1の位置決め部材が側面に第 1のマーカーを有し、前記第 1のマーカーは、 前記第 1の位置決め部材の突出量を明示する、

産業用ロボット。

[3] 前記第 1の位置決め部材が側面に潤滑材の保持手段をさらに有する、請求項 2記 載の産業用ロボット。

[4] 前記第 1のマーカーが環状の溝である、請求項 2記載の産業用ロボット。

[5] 前記干渉手段が前記第 2の部材の側面の突起部であり、前記突起部は突出した前 記第 1の位置決め部材と当接する位置に形成される、請求項 1または 2に記載の産 業用口ホット。

[6] 前記干渉手段が、前記第 2の部材に形成された第 2の穴と、前記第 2の穴に収容さ れ、かつ前記第 2の穴内を摺動し、前記第 2の穴力 突出可能な第 2の位置決め部 材と、前記第 2の穴の底部で、前記第 2の位置決め部材を固定する第 2の取り付け部 を含み、突出した前記第 2の位置決め部材は、突出した前記第 1の位置決め部材と 当接することが出来る、請求項 1または 2に記載の産業用ロボット。

[7] 前記第 2の位置決め部材が側面に第 2のマーカーを有し、前記第 2のマーカーは、 前記第 2の位置決め部材の突出量を明示する、請求項 6記載の産業用ロボット。

[8] 前記第 2のマーカーが環状の溝である、請求項 7記載の産業用ロボット。

[9] 前記環状の溝が前記潤滑材を保持する、請求項 4記載の産業用ロボット。

[10] 前記環状の溝が前記潤滑材を保持する、請求項 8記載の産業用ロボット。

[11] 前記関節部が通常動作を行うときは、前記第 1の位置決め部材の全体が前記第 1 の穴に収容され、原点調整を行うときには、前記第 1の位置決め部材を前記第 1の穴 力 突出させる、請求項 1または 2に記載の産業用ロボット。

[12] 前記第 1の位置決め部材が、前記関節部の機械的原点位置で干渉する、請求項 1 または 2に記載の産業用ロボット。

[13] 前記産業用ロボットがさらに算出手段を有し、

前記第 1の位置決め部材が、前記関節部の機械的原点位置に対して所定の角度 変位した位置で干渉し、前記算出手段は、前記所定の変位角度と前記位置決め部 材の干渉位置を用いて前記機械的原点位置を算出する、請求項 1または 2に記載の 産業用ロボット。

[14] 前記産業用ロボットがさらに制御部を有し、

前記関節部はさらに、前記第 1の部材と前記第 2の部材を相対回転させる駆動用モ ータを有し、

前記制御部は、前記モータの電流に基づくトルクを監視し、前記第 1の位置決め部 材の干渉の有無を判断する、請求項 1または 2に記載の産業用ロボット。