JPH063581U

JPH063581U - 位置表示装置

Info

Publication number: JPH063581U
Application number: JP4249392U
Authority: JP
Inventors: 敏上原
Original assignee: トキコ株式会社
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1994-01-18

Abstract

(57)【要約】【目的】多回転動作機構における絶対的動作位置の、
１回転型位置検出器を用いた自動測定を可能とする。【構成】１回転型検出器による検出位置から回転軸１
５の絶対位置をコントローラにて算出するには、１回転
目と２回転目の軌跡が重ならない領域θ_6Aに回転軸１５
を移動させる必要があるが、その場合における回転軸１
５の移動方向を、カバーに設けられた原点マーク２０
と、回転軸１５に設けられたキー１５Ｂおよび、回転軸
１５の回りに回転自在に設けられたストッパ上の円弧状
突起１９Ｃ間の位置関係により知ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、産業用ロボットに係り、特に１回転型絶対位置検出器を用いた多回転動作機構に好適な動作位置の表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

産業用ロボットは、駆動源たるモータの回転をの手首機構の先端部に形成された出力部に伝達し、出力部を搖動もしくは回転させて各種作業を行うものである。この場合、前記出力部の動作位置を知るには、前記モータに装着された１回転型の絶対位置検出器により前記出力部の回転角を測定する方法が一般的である。これは、前記出力部の回転角を１回転（３６０°）以下の範囲で測定するもので、前記出力部の回転角が１回転を越えると、測定値が一旦リセットされ、再度０ °から測定が開始される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ここで、上記産業用ロボットにおいては、前記出力部が１回転以上回転するいわゆる多回転動作機構を有する場合でも、１回転型絶対位置検出器が用いられている。しかしながら、上記の通り１回転型絶対位置検出器の場合、前記出力部の回転角が１回転を越えると測定値がリセットされてしまうため、多回転動作機構を有するロボットでは、１回転型絶対位置検出器を用いると前記出力部の絶対的な動作位置がわからなくなる場合があるという問題があった。

【０００４】従って、従来、多回転動作機構において前記出力部の動作位置を知るには、作業前にまず前記出力部の絶対位置を原点に合わせ、その後、改めて絶対位置検出器を用いて原点からの相対位置を算出しつつ作業を行っていた。従って、作業の前にはそのつど必ず出力部を原点に合わせる必要があり、作業性の低下を招いていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記問題点を解決するためになされたもので、１回転型絶対位置検出器であっても出力部の絶対位置の計算が可能な前記出力部の位置範囲を表示する装置である。更に、前記出力部が前記１回転型絶対位置検出器では前記絶対位置の計算ができない位置範囲にあるとき、前記出力部が前記絶対位置の計算が可能な位置範囲内に至るまで前記出力部の軸を回転させる手段を設けることもできる。

【０００６】

【作用】

本考案の装置にあっては、１回転型絶対位置検出器であっても前記絶対位置の計算が可能な前記出力部の位置範囲が表示されるため、前記出力部が前記範囲内に位置する場合には、前記出力部を原点に合わせずとも、前記絶対位置検出器を用いて、前記出力部の絶対位置を自動的に計算することができる。

【０００７】しかも、前記出力部が前記範囲外に位置するときでも、前記出力部の軸を回転させて前記出力部を前記範囲内に位置させることにより、前記出力部の絶対位置を自動的に計算することができる。

【０００８】

【実施例】

以下、図面に基づき、本考案の実施例について更に詳しく説明する。図１ないし図７は、本考案の第一実施例を示すものである。図１において符号１は産業用ロボットの本体をなすマニピュレータで、このマニピュレータ１は、固定台２と、固定台２上に支持され水平方向に旋回可能な旋回台３と、旋回台３に揺動自在に支持された第１アーム４と、第１アーム４に揺動自在に支持された第２アーム５と、第２アーム５の先端部に設けられた手首機構６より構成されている。マニピュレータ１はコントローラ２２に接続され、コントローラ２２には入力用のプログラミングユニット２３が接続されている。

【０００９】第２アーム５の後部には、図２に示すように手首機構６駆動用のモータ７，８，９が収納され、各モータ７，８，９には、円筒状をなす駆動軸１０，１１，１２がそれぞれ第２アーム５の軸線を中心として同軸をなすように取り付けられている。また、モータ７，８，９内部にはそれぞれ１回転型絶対絶対位置検出器（図示せず）が設置されている。一方、手首機構６は上下に揺動可能な第１ケース１３と、第１ケース１３に左右に揺動可能に支持された第２ケース１４と、第２ケース１４の先端に回転自在に支持された回転軸１５より構成されている。

【００１０】回転軸１５の基端側は図３に示すように拡径されてフランジ部１５Ａを形成し、ベアリング１６を介して第２ケース１４の先端側に形成されたフランジ部１４Ａに支持されている。そして、これらフランジ部１４Ａ，１５Ａの先端面には、先端方向に突出するピン１７，１８がそれぞれ設けられている。更に、フランジ部１４Ａ，１５Ａは先端側から有底円筒状をなすカバー２１で覆われ、カバー２１の底面２１Ａの中央部に開口する孔２１Ｂからは隙間Ｐを介して回転軸１５が突出している。

【００１１】また、フランジ部１４Ａ，１５Ａの先端面とカバー２１の底面２１Ａとの間に形成された空間Ｓには、ストッパ１９が回転軸１５を中心として回転自在に設けられている。このストッパ１９は、図４に示すように、回転軸１５に挿通されるリング状部材１９Ａと、その外周から所定の角度αで径方向外方に突出する扇状の突出部１９Ｂと、リング状部材１９Ａの突出部１９Ｂ形成部位から先端方向に突出する円弧状突起１９Ｃとから構成されている。更に、突出部１９Ｂの外径はカバー２１の内径よりも若干縮径されているとともに、円弧状突起１９Ｃの先端は前記隙間Ｐを介してカバー２１の底面２１Ａの先端側に突出している。一方、符号１５Ｂは、回転軸１５先端部の、先端方向から見た場合ピン１８と同位相となる位置から径方向外方に突出するキーである。

【００１２】ここで、図５に示すように、回転軸１５の動作角は−θ₆〜＋θ₆（＝θ_6cw＋ θ_6ccw、また、３６０°＜−θ₆〜＋θ₆＜７２０°）となっている。そして、カバー２１には、回転開始時の回転軸１５の位置を示す原点マーク２０と、原点マーク２０を起点として、回転軸１５を−θ₆〜＋θ₆の範囲で動作させた場合における、１回転目と２回転目の軌跡が重ならない領域θ_6Aを示す位置マーク２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ設けられている。

【００１３】次に、上記構成を有するマニピュレータ１の動作について説明する。まず、旋回台２，第１アーム４，第２アーム５はモータ（図示せず）によりそれぞれ矢印Ａ，Ｂ，Ｃ方向に揺動される。一方、手首機構６においては、第１ケース１３，第２ケース１４，回転軸１５がモータ７，８，９により駆動軸１０，１１，１２と歯車機構（図示せず）を介してそれぞれ矢印Ｄ，Ｅ，Ｆ方向に揺動または回転される。

【００１４】ところで、ケース１３，１４は動作角が３６０°以下であるが回転軸１５の動作角は３６０°以上７２０°未満である。すなわち、回転軸１５は１回転以上回転するため、１回転型絶対位置検出器による検出位置から回転軸１５の絶対位置をコントローラ２２で算出するには、１回転目と２回転目の軌跡が重ならない領域θ_6Aに回転軸１５を移動させなければならない。その際、回転軸１５をどちらの方向へ動かさなければならないかは、原点マーク２０と、キー１５Ｂおよび円弧状突起１９Ｃ間の位置関係により知ることができる。

【００１５】例えば、図５に示すように、キー１５Ｂがθ_6Aの範囲にある場合にはキー１５Ｂを動かす必要はない。一方、キー１５Ｂがθ_6Aの範囲外にある場合には、まず、円弧状突起１９Ｃを回転軸１５の回転中心を挟んで原点マーク２０の反対側に移動させる。その結果、図６に示すように、キー１５Ｂが円弧状突起１９Ｃより時計回り方向に位置する場合には、キー１５Ｂはθ_6cwの範囲にある。そのため、キー１５Ｂを反時計方向、すなわち矢印Ｘ１方向に回し、キー１５Ｂの位置を位置マーク２０Ａ，２０Ｂの内側とすることにより、キー１５がθ_6Aの範囲内に入る。また、図７に示すように、キー１５Ｂが円弧状突起１９Ｃより反時計回り方向にある場合には、キー１５Ｂはθ_6ccwの範囲にある。そのため、回転軸１５を矢印Ｘ２方向に回し、キー１５Ｂの位置を位置マーク２０Ａ，２０Ｂの内側とすることにより、キー１５がθ_6Aの範囲内に入る。

【００１６】本考案の第２実施例として、図８に示すように、ストッパ１９の円弧状突起１９Ｃをなくすとともに、カバー２１を透明の部材で構成してもよい。この場合、カバー２１を介して突出部１９Ｂを外から目視可能なため、キー１５Ｂと突出部１９Ｂの位置関係から回転軸１５の現在位置を確認できる。この場合も、１回転目と２回転目が重ならない領域θ_6Aに回転軸１５を移動させるため、上記第１実施例と同様、図９および図１０に示すように、キー１５Ｂと突出部１９Ｂ間の位置関係に応じてキー１５ＢをＸ１またはＸ２方向に移動させる。

【００１７】本考案の第３実施例を図１１および図１２に示す。カバー底面２１Ａの内側にはスイッチ２４，２５が設けられているが、その設置位置は、空間Ｓを挟みピン１８と同一円周上の、位置マーク２０Ａ，２０Ｂに相当する位置とする。このスイッチ２４，２５はＯＮ−ＯＦＦ信号を発生するものであり、この信号はピン１８がスイッチ２４，２５の凸部２４Ａ，２４Ｂ，２５Ａ，２５Ｂを押すことにより切り換えられるとともに、コントローラ２２に取り込まれる。

【００１８】ピン１８がθ_6Aの範囲にある時、スイッチ２４，２５はいずれもＯＦＦになっている。回転軸１５が回転し、θ_6Aの範囲を越えθ６_cwの範囲に入ると、ピン１８によりスイッチ２５の凸部２５Ａが押されてスイッチ２５はＯＮ、スイッチ２４はＯＦＦとなる。ピン１８が再びθ_6Aの範囲に戻ってくる際には、スイッチ２５の凸部２５Ｂをピン１８で押し、再びスイッチ２５はＯＦＦになる。同様にθ _6ccw へ回転した時にはスイッチ２４がＯＮになり、戻ってくるとＯＦＦになる。

【００１９】そして、このスイッチ２４，２５の信号よりコントローラ２２のブザー２６を鳴らすと同時にプログラミングユニット２３にメッセージを出し、回転軸１５の移動方向を指示する。このメッセージは、図１３のフローチャートに示す通り、どちらかのスイッチ２４または２５がＯＦＦにならない限り出力される。また、スイッチ２４，２５が両方ともＯＦＦの際は出力されない。

【００２０】上記各実施例においては、いずれの場合でも回転軸１５がθ_6Aの範囲に入るようにすれば後は自動的に回転軸１５の絶対位置が求められる。その過程を図１４とともに説明する。

【００２１】モータ７，８，９に設置された絶対位置検出器の検出範囲はいずれも±１８０ °であるが、モータ８，９は±１８０°以上動く。また、第１ケース１３は±θ ₄ 、第２ケース１４は±θ₅、回転軸１５は±θ₆動くものとする。ここで、第１ケース１３の現在位置をθ_w41とすると、第２ケース１４はθ_M50を中心に±θ₅ 動くことになる。この時、モータ８の絶対位置検出器の検出範囲はθ₅₁₁，θ₅₁₂ となるので、例えばモータ８の検出位置がθ_P5のときでも、モータ８の絶対位置 θ_M5が計算される。

【００２２】回転軸１５の絶対位置を求める場合も同様である。すなわち、回転軸１５がθ _M60 を中心に±θ₆ 動くとすると、３６０°＜−θ₆〜＋θ₆ ＜７２０°なので、現在位置θ_M6 を１回転目と２回転目の軌跡が重ならないθ_6A の範囲に移動させることでモータ９の絶対位置を計算できる。この時、−θ₆〜＋θ₆ に相当する絶対位置検出器の検出範囲はθ₆₁₁ ，θ₆₁₂ となる。また、絶対位置検出器におけるθ_P60，θ_P6，θ_6A′，θ_P5はそれぞれθ_M60，θ_M6，θ_6A，θ_P6に相当する。ここで、ケース１３，１４，回転軸１５の回転角をそれぞれθ_W4，θ_W5，θ _W6 、モータの絶対回転角をθ_M4，θ_M5，θ_M6 とすると、 θ_W4＝−θ_M4 θ_W5＝θ_M4−θ_M5 θ_W6＝θ_M5−θ_M6 となる。

【００２３】更に、モータ７，８，９に設置された絶対位置検出器の検出値をそれぞれθ_P4 ，θ_P5，θ_P6とすると、θ_M4，θ_M5はそれぞれ、 θ_M4： θ_M4＝θ_P4 θ_M5： θ_P5＜θ_M5Aのとき θ_M5＝３６０＋θ_P5 θ_M5A≦θ_P5≦θ_M5Bのとき θ_M5＝θ_P5 θ_P5＞θ_M5Bのとき θ_M5＝−３６０−θ_P5 で表される。

【００２４】また、θ_P6はθ_6A内の範囲内に入っているので、 θ_M6： θ_P6＜θ_M6AAのとき θ_M6＝３６０＋θ_P6 θ_M6AA＜θ_P6＜θ_M6ABのとき θ_M6＝θ_P6 θ_P6＞θ_M6ABのとき θ_M6＝−３６０−θ_P6 で表される。

【００２５】最後に、本実施例の結果を実際にロボットに適用する場合の手順を以下に説明する。（１）第１ケース１３および第２ケース１４の絶対位置データと、モータ９に設置された絶対位置検出器のデータをもとに、回転軸１５がθ_6A の範囲に入っているかどうかを求めるか、または目視で確認する。（２）入っている場合にはそのまま数値データを再生する。（３）入っていない場合には、コントローラ２２内のブザー２６を鳴らすか、あるいはプログラミングユニット２３に表示して作業者にそのことを知らせる。（４）作業者は、上記第３実施例によるプログラミングユニット２３の表示部に表示された回転方向、又は第１、第２実施例による手首先端におけるリング状部材１９Ａまたはストッパ１９の位置から決定される回転方向に、回転軸１５を、θ_6A の範囲に入るまで手動又はリモート操作で回転させる。回転軸１５がθ₆ _A の範囲に入ったことは、ブザー音、プログラミングユニット２３の表示又はストッパ位置で確認される。（５）電源投入時に、モータ７，８，９に設置された絶対位置検出器のデータをもとに、第１ケース１３、第２ケース１４、および回転軸１５の絶対位置をコントローラ２２の演算装置で計算する。（６）再生動作を開始する。

【００２６】以上説明した通り、本考案の装置を用いれることにより、１回転以上２回転未満の範囲で動作する回転軸１５の絶対位置を、１回転型の絶対位置検出器により算できる。しかも、回転軸１５が前記１回転型の絶対位置検出器では絶対位置の計算ができない領域にあるときでも、回転軸１５を絶対位置検出器による位置計算が可能な範囲に移動すれば、回転軸１５の絶対位置を自動的に計算可能である。

【００２７】

【考案の効果】

以上説明した通り、本考案の位置表示装置を用いることにより、（１）１回転以内の絶対位置検出器であっても、多回転可能な回転軸の絶対位置を検出できる。（２）駆動力伝達のためのギヤ比が１対１でない場合の位置ずれ（関節角のずれ）を防止できる。（３）多回転回転軸の絶対位置を検出するための増速機構等を必要としないので動作精度が良く、伝達効率を低下させることもない。という効果がある。

【００２８】また、絶対位置検出可能な範囲に動かすための動作方向がわかるため、（４）手動又はリモートの初期動作がし易くなる。更に、本実施例では、第６軸の多回転の動作範囲が理解し易いため（５）教示が容易になる。という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る産業用ロボットを示す上方斜視図
である。

【図２】本考案に係る産業用ロボットにおける第２アー
ムおよび手首機構の構造を示すＺ方向から見た一部断面
図である。

【図３】本考案の第１実施例を示す位置表示装置および
手首機構の一部断面図である。

【図４】本考案の第１実施例に係るストッパの構造を示
す図である。

【図５】本考案の第１実施例における回転軸の動作範囲
を示す、Ｙ方向から見た位置表示装置および手首機構の
図である。

【図６】本考案の第１実施例における回転軸の位置合わ
せ例を示す、Ｙ方向から見た位置表示装置および手首機
構の図である。

【図７】本考案の第１実施例における回転軸の位置合わ
せ例を示す、Ｙ方向から見た位置表示装置および手首機
構の図である。

【図８】本考案の第２実施例に係るストッパの構造を示
す図である。

【図９】本考案の第２実施例における回転軸の位置合わ
せ例を示す、Ｙ方向から見た位置表示装置および手首機
構の図である。

【図１０】本考案の第２実施例における回転軸の位置合
わせ例を示す、Ｙ方向から見た位置表示装置および手首
機構の図である。

【図１１】本考案の第３実施例を示す位置表示装置およ
び手首機構の一部断面図である。

【図１２】本考案の第３実施例の位置表示装置における
スイッチの動作を示す図である。

【図１３】本考案の第３実施例の位置表示装置における
メッセージ出力フローチャートである。

【図１４】本考案における回転軸の絶対位置計算用のモ
デル図である。

【符号の説明】

１マニピュレータ２固定台３旋回台４第１アーム５第２アーム６手首機構７，８，９モータ１０，１１，１２駆動軸１３第１ケース１４第２ケース１４Ａ，１５Ａフランジ部１５回転軸１５Ｂキー１６ベアリング１７，１８ピン１９ストッパ１９Ａリング状部材１９Ｂ突出部１９Ｃ円弧状突起２０原点マーク２０Ａ，２０Ｂ位置マーク２１カバー２１Ａ底面２１Ｂ孔２２コントローラ２３プログラミングユニット２４，２５スイッチ２４Ａ，２４Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ凸部２６ブザーＡ旋回台の回転方向Ｂ第１アームの旋回方向Ｃ第２アームの旋回方向Ｄ第１ケースの旋回方向Ｅ第２ケースの旋回方向Ｆ回転軸の回転方向Ｐカバーの孔と回転軸間の隙間Ｓフランジ部とカバー間に形成された空間 α 突出部のなす角

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】１回転型の絶対位置検出器付きの駆動源
と、この駆動源を制御するコントローラ部と、前記駆動
源により回転する軸を中心に１回転以上２回転未満の範
囲で動作する出力部とを具備する回転機構において、前記出力部の現在位置が、前記出力軸の１回転目の軌跡
と２回転目の軌跡とが重なる領域にあるか否かを表示す
る手段を設けたことを特徴とする位置表示装置。
【請求項２】前記出力部が前記１回転目の軌跡と前記
２回転目の軌跡の重なる領域にあるとき、前記出力部の
位置が前記軌跡の重ならない領域に至るまで前記出力部
の軸を回転させる手段を設けたことを特徴とする請求項
１記載の位置表示装置。
【請求項３】前記１回転型の絶対位置検出器による前
記出力軸の回転角測定範囲が、３６０°以下であること
を特徴とする請求項１または２記載の位置表示装置。