JPH048152B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は多軸ロボツトの位置決め制御方法、更
に詳しくは、複数個の走行ユニツトの起動タイミ
ングを、単一のモータの起動・停止によつて、時
系列的に制御する多軸ロボツトの位置決め制御方
法に関するものである。

従来の技術 例えば自動車の車体組立ライン等に於けるスポ
ツト熔接ガンの自動制御装置として多軸ロボツト
装置が汎用されている。多軸ロボツト装置は普
通、移動方向を異にする複数個の走行ユニツトか
ら構成されており、それぞれの走行ユニツトには
モータなどの駆動装置が設けられている。

発明が解決しようとする問題点 上記の如き多軸ロボツト装置の小型化と軽量化
を図るに際し、在来装置に見られるようにそれぞ
れの走行ユニツトに駆動用モータを専用方式で配
設すると、該モータの占有スペースが増大し、装
置のコンパクト化が大幅に阻害される。また、在
来の多軸ロボツト装置に於いては、回転特性を異
にする多数のモータを選択的に起動する位置決め
制御方式を採用しているため、モータと同数のモ
ータドライバが必要になり、制御装置の大型化や
コストアツプあるいは制御が複雑にになるといつ
た問題があつた。

本発明の主要な目的は、在来の多軸ロボツト装
置用位置決め制御手段に認められている上記の如
き問題点の解決手段を提供することにある。

問題点を解決するための手段 斯かる目的に鑑みて本発明は、ツールを複数個
の走行ユニツトの最終段に連結された駆動ユニツ
ト上に架装してなる多軸ロボツトに於いて、 各走行ユニツトにスプライン軸を移動方向へ平
行に設け、前段の走行ユニツトのスプライン軸と
後段の走行ユニツトのスプライン軸とを、前段の
走行ユニツトのスプライン軸上にスプライン嵌合
させた歯車を介して相互に噛合連結させ、かつ、
第１段目の走行ユニツトに設置した単一のモータ
で各走行ユニツトのスプライン軸を一斉に連動さ
せ、 さらに、各走行ユニツトへの駆動力の伝達を
夫々の走行ユニツトのスプライン軸から夫々クラ
ツチ・ブレーキを介して行わせるようになし、 上記クラツチ・ブレーキによる各走行ユニツト
の駆動力伝達のタイミングを、先行する走行ユニ
ツトが移動モードから停止モードに移行したと
き、後続の走行ユニツトが停止モードから移動モ
ードに移行するように時系列的に制御し、各走行
ユニツトの位置決め制御を、単一のモータで順次
行うようになしたものである。

作 用 本発明における多軸ロボツトの各軸の位置決め
制御方式は、各軸を構成する走行ユニツトを１つ
のモータで順番に駆動しようとするもので、その
ために、各走行ユニツトにスプライン軸を装備さ
せて、これらスプライン軸を相互に歯車を介して
噛合連結させ、１つのモータで各走行ユニツトに
駆動力が伝わるようにしている。そして、各走行
ユニツトには、駆動力を断・接するためのクラツ
チ・ブレーキを装備させ、これを時系列的に断・
接制御するようにしている。

これによつて、各走行ユニツトは、先ず、プロ
グラム等で指令された１つの走行ユニツトのクラ
ツチ・ブレーキが択一的に選択接続され、他の走
行ユニツトのクラツチ・ブレーキはすべて遮断状
態とされ、この状態で、モータが駆動されてその
駆動力がクラツチ・ブレーキを介して当該走行ユ
ニツトに伝わり、この走行ユニツトのみがプログ
ラム等で指令された通りに位置決め制御動作され
る。この走行ユニツトの位置決め制御動作が終了
すると、プログラム等で指令された次の走行ユニ
ツトのクラツチ・ブレーキが接続され、この走行
ユニツトのために上記モータが再び駆動され、プ
ログラム等で指令された通りに位置決め制御され
る。以後、同様な動作を順次行うことによつて、
ツールをプログラム等で指令された位置へ移動さ
せるのである。

このように、本発明によれば、多軸ロボツトを
単一のモータで駆動することが可能となり、各軸
を構成する走行ユニツトからモータの設置スペー
スを削減でき、その代りに、各走行ユニツト毎に
１本のスプライン軸とクラツチ・ブレーキを装備
させればよく、多軸ロボツトの小型化、軽量化が
図られると共に、モータドライバが１つで済み、
モータの制御装置が小型化でき、コストダウンを
図ることができる。

実施例 第１図は本発明装置の全体構造を例示する斜視
図であり、第２図はその動力伝達経路の説明図で
ある。これらの図面に見られるように、ワークの
加工プログラムに従つて所定の作動位置に移動し
作業を行なうツール、例えばスポツト熔接ガン１
を、走行ユニツト２の最終段に連設された駆動ユ
ニツト６上に架装することによつて多軸ロボツト
装置が構成されている。該多軸ロボツト装置に
は、移動テーブル３，４および５をそれぞれＸ軸
方向に沿つて移動させるための第１の走行ユニツ
ト２ｘ、Ｚ軸方向に沿つて移動させるための第２
の走行ユツト２ｚおよびＹ軸方向に沿つて移動さ
せるための第３の走行ユニツト２ｙが、走行方向
を互いに直交せしめた状態で配設されている。こ
れらの走行ユニツト２ｘ，２ｚおよび２ｙは、ワ
ークの加工プログラムに従つてそれぞれが所定の
作動位置に移動し、第３の走行ユニツト２ｙに連
設されたスポツト熔接ガン１の駆動ユニツト６を
熔接作業位置に位置決めする。而して、前記第１
の走行ユニツト２ｘは、上記走行ユニツト２ｘ，
２ｚおよび２ｙに対して共通の動力原として機能
する減速機８付きモータ７から回転駆動力を伝達
されるスプライン軸９ｘ、該スプライン軸の軸線
方向に沿つてスライドしながら回転し、後続の第
２の走行ユニツト２ｚに回転駆動力を伝達する傘
歯車１０ｘ、プーリ１１ｘ，１２ｘに巻回された
タイミングベルト１３ｘを介して前記スプライン
軸９ｘに接続された制動軸１４ｘ、該制動軸上に
順次配設されたクラツチ・ブレーキ１５ｘ、ボー
ルネジ１６ｘ、ボールナツト１７ｘならびに第１
の走行ユニツト２ｘの移動テーブル３の停止位置
検出器として機能するロータリーエンコーダ１８
ｘから形成されている。これに対し第２の走行ユ
ニツト２ｚは、前記傘歯車１０ｘと噛合う従動傘
歯車１９ｚを一端に固着したスプライン軸９ｚ、
該スプライン軸の軸線方向に沿つてスライドしな
がら回転し、後続の第３の走行ユニツト２ｙに回
転駆動力を伝達する傘歯車１０ｚ、プーリ１１
ｚ，１２ｚに巻回されたタイミングベルト１３ｚ
を介して前記スプライン軸９ｚに接続された制動
軸１４ｚ、該制動軸上に順次配設されたクラツ
チ・ブレーキ１５ｚ、ボールネジ１６ｚ、ボール
ナツト１７ｚならびに第２の走行ユニツト２ｚの
移動テーブル４の停止位置検出器として機能する
ロータリーエンコーダ１８ｚから形成されてい
る。尚、図示する実施態様に於いて、第２の走行
ユニツト２ｚの移動テーブル４は鉛直方向に沿つ
て移動し得るように該走行ユニツト上に支持され
ているから、移動テーブル４の重量との平衡手段
として、第２の走行ユニツト２ｚの側端面にはバ
ランスシリンダ２０が装着されている。第２の走
行ユニツト２ｚと第３の走行ユニツト２ｙとの間
には、一端に前記傘歯車１０ｚと噛合う従動傘歯
車１９ｙを固着し、他端に駆動傘歯車２１を固着
した動力伝達軸２２が配設されており、これに対
応して第３の走行ユニツト２ｙは、前記駆動傘歯
車２１と噛合う第２の従動傘歯車２３を固着した
スプライン軸９ｙ、該スプライン軸の軸線方向に
沿つてスライドしながら回転し、後続のスポツト
熔接ガン１の駆動ユニツト６に回転駆動力を伝達
する平歯車２４、プーリ１１ｙ，１２ｙに巻回さ
れたタイミングベルト１３ｙを介して前記スプラ
イン軸９ｙに接続された制動軸１４ｙ、該制動軸
上に順次配設されたクラツチ・ブレーキ１５ｙ、
ボールネジ１６ｙ、ボールナツト１７ｙならびに
第３の走行ユニツト２ｙの移動テーブル５の停止
位置検出器として機能するロータリーエンコーダ
１８ｙから構成されている。一方、スポツト熔接
ガン１の駆動ユニツト６は、前記平歯車２４から
回転駆動力を伝達される平歯車２６、一端に該平
歯車２６を固着すると共に、他端にクラツチ・ブ
レーキ１５ｔを装着した駆動軸２７、前記クラツ
チ・ブレーキ１５を介して駆動軸２７と接続・分
離自在に係合するスポツト熔接ガン１の取付軸２
８ならびにスポツト熔接ガン１位置検出用ロータ
リーエンコーダ２９から構成されている。以下、
多軸ロボツトの位置決め要領を説明する。モータ
７の回転駆動力は、上記歯車列、クラツチ・ブレ
ーキならびにボールネジ機構を介してそれぞれの
走行ユニツト２ｘ，２ｚおよび２ｙに時系列的に
伝達され、これによつて移動テーブル３，４およ
び５を順次所定の位置に位置決めする。更に詳細
に説明すると、位置決め開始時に於いては、第１
の走行ユニツト２ｘに設けられているクラツチ・
ブレーキ１５ｘのみが接続状態に維持され、第２
および第３の走行ユニツト２ｚおよび２ｙに設け
られているクラツチ・ブレーキ１５ｚおよび１５
ｙは非接続状態に置かれている。斯くして、移動
テーブル３のみが車体組立ラインに付設されたコ
ンピユータに予め入力されているワークの加工プ
ログラム〔本実施例では自動車の車体のスポツト
熔接プログラム〕に従つてＸ軸方向に移動する。
ロータリーエンコーダ１８ｘによつて移動テーブ
ル３の最終移動位置が検出されると、この検出信
号によつて前記第１のクラツチ・ブレーキ１５ｘ
が非接続状態に切替えられ、代りに第２のクラツ
チ・ブレーキ１５ｚが接続状態に切替えられる。
この結果、前記動力伝達経路を介してモータ７の
回転駆動力が第２の走行ユニツト２ｚのみに伝達
され、移動テーブル４にＺ軸方向に沿う移動が発
生する。ロータリーエンコーダ１８ｚによつて移
動テーブル４の最終移動位置が検出されると、こ
の検出信号によつて前記第２のクラツチ・ブレー
キ１５ｚが非接続状態に切替えられ、代りに第３
のクラツチ・ブレーキ１５ｙが接続状態に切替え
られる。斯くして、前記動力伝達経路を介してモ
ータ７の回転駆動力が第３の走行ユニツト２ｙの
みに伝達され、移動テーブル５にＹ軸方向に沿う
移動が発生する。走行ユニツトの最終段〔この例
示では２ｙ〕に設けられたロータリーエンコーダ
１８ｙによつて移動テーブル５の最終移動位置が
検出されると、この検出信号によつてクラツチ・
ブレーキ１５ｙが非接続状態に切替えられ、結果
的に多軸ロボツト装置を構成しているすべての移
動テーブル３，４および５が、スポツト熔接プロ
グラムに規定された所定の位置に位置決めされ
る。前記走行ユニツトの最終段に配設されたクラ
ツチ・ブレーキ１５ｙが非接続状態に切替えられ
たとき、第３の走行ユニツト２ｙのロータリーエ
ンコーダ１８ｙから発信される検出信号によつて
それ迄非接続状態に置かれていた駆動ユニツト６
のクラツチ・ブレーキ１５ｔが接続状態に切替え
られ、この状態で前記モータ７の起動を介してス
ポツト熔接ガン１が所定の熔接作業位置に位置決
めされる。

発明の効果 以上の説明から理解されるように、本発明に於
いては、少なくとも２組の走行ユニツトに共通の
モータから動力を時系列的な切替モードで順次伝
達することによつて、それらの走行ユニツトを異
なる方向に個別的に移動させ、走行ユニツトの最
終段に連設された駆動ユニツト上に架装されてい
るツールに、所定の作動位置を取得せしめてい
る。即ち、本発明によれば、２組以上の走行ユニ
ツトに、単一のモータから位置決め制御用の動力
を順次供給方式で伝達することができるから、在
来装置に於いて問題となつていた複数個のモータ
の併用に起因する多軸ロボツト装置や制御装置の
大型化あるいはコストアツプ、制御の複雑化等の
不都合が効果的に排除される。斯くして本発明
は、多軸ロボツト装置の小形化と低価格化に対し
て、在来装置の水準を大幅に上廻る効果を発揮し
得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体構造を例示する斜視
図であり、第２図はその動力伝達経路の説明図で
ある。 １……ツール〔スポツト熔接ガン〕、２ｘ，２
ｚ，２ｙ……走行ユニツト、３，４，５……移動
テーブル、６……ツールの駆動ユニツト、７……
モータ、９ｘ，９ｚ，９ｙ……スプライン軸、１
０ｘ，１０ｙ……駆動歯車〔傘歯車〕、１１ｘ，
１２ｘ，１１ｚ，１２ｚ，１１ｙ，１２ｙ……プ
ーリ、１３ｘ，１３ｚ，１３ｙ……タイミングベ
ルト、１５ｘ，１５ｚ，１５ｙ……クラツチ・ブ
レーキ、１６ｘ，１６ｚ，１６ｙ……ボールネ
ジ、１７ｘ，１７ｚ，１７ｙ……ボールナツト、
１８ｘ，１８ｚ，１８ｙ，２９……位置検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ツールを複数個の走行ユニツトの最終段に連
   結された駆動ユニツト上に架装してなる多軸ロボ
   ツトに於いて、 各走行ユニツトにスプライン軸を移動方向へ平
   行に設け、前段の走行ユニツトのスプライン軸と
   後段の走行ユニツトのスプライン軸とを、前段の
   走行ユニツトのスプライン軸上にスプライン嵌合
   させた歯車を介して相互に噛合連結させ、かつ、
   第１段目の走行ユニツトに設置した単一のモータ
   で各走行ユニツトのスプライン軸を一斉に連動さ
   せ、 さらに、各走行ユニツトへの駆動力の伝達を
   夫々の走行ユニツトのスプライン軸から夫々クラ
   ツチ・ブレーキを介して行わせるようになし、 上記クラツチ・ブレーキによる各走行ユニツト
   の駆動力伝達のタイミングを、先行する走行ユニ
   ツトが移動モードから停止モードに移行したと
   き、後続の走行ユニツトが停止モードから移動モ
   ードに移行するように時系列的に制御し、各走行
   ユニツトの位置決め制御を、単一のモータで順次
   行うようになしたことを特徴とする多軸ロボツト
   の位置決め制御方法。