JPH0737587U - 多回転軸の原点検出機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多回転軸を迅速にかつ正確に初期状態にセット
する。 【構成】中心角度が１８０°の半円板状をしたスリッタ
ーが、多回転軸１１と同期して等しい回転数で回転す
る。多回転軸１１の原点位置が所定の位置から１８０°
以上にわたって回転した場合には、スリッター２４も１
８０°以上にわたって回転しており、フォトセンサー２
５がこのような状態を検出して、多回転軸１１は１８０
°以下の回転によって、初期状態にセットされる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動機、例えば、溶接ロボット等の産業用ロボットにおいて、３６ ０°以上にわたって回転し得るようになった多回転軸の原点位置を、所定位置に まで移動させて初期状態にセットする際に、その多回転軸の原点位置を迅速にか つ正確に設定することができる多回転軸の原点検出機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

予め設定された作業内容によって、溶接トーチ等のワークが移動される溶接ロ ボット等の産業ロボットでは、３６０°以上にわたって回転できる多回転軸を使 用することによって、ワークを３６０°以上にわたって回転させることが可能に なっている。多回転軸は、モーター等の原動機の回転が減速されて伝達され、正 逆いずれの方向にも回転できるようになっている。

【０００３】 このような多回転軸を利用したロボットでは、作業を開始するにあたって、ワ ークを所定の原点位置に移動させ、その原点位置から、予め設定された作業動作 が行われる。このため、多回転軸も、周方向位置を予め設定された状態にしてお く必要がある。このために、多回転軸に周方向位置を特定することができる原点 位置を設定し、作業開始当初に、この原点位置が所定の位置になるように、多回 転軸が回転される。

【０００４】 多回転軸の原点位置が所定の位置になったことを検出するための検出機構は、 通常、多回転軸の回転角度を検出するエンコーダーの入力軸に配置された半円板 状のスリッターを有している。スリッターは、直線状になったエッジの一方の端 部が多回転軸の周方向の原点位置に対応している。

【０００５】 スリッターの回転域には、多回転軸の原点位置に対応したスリッターのエッジ が、所定位置に移動されたことを検出する検出器としてのフォトセンサーが配置 されている。

【０００６】 このような検出機構を使用して、多回転軸の原点位置が次のようにして所定位 置にまで移動される。まず最初に、フォトセンサーが半円板状のスリッターを検 出しているかどうかを確認する。例えば、多回転軸の原点が所定の位置から＋方 向に所定の角度だけ移動した状態になっており、フォトセンサーがスリッターを 検出した状態であれば、モーターが逆転駆動される。そして、多回転軸の原点が 所定の位置に達して、スリッターにおける多回転軸の原点に対応するエッジの端 部がフォトセンサーによって検出されない状態になると、モーターの駆動が停止 される。

【０００７】 反対に、多回転軸の原点が所定の位置から−方向に所定の角度だけ移動した状 態になっており、フォトセンサーがスリッターを検出していない状態であれば、 モーターが逆転駆動される。そして、多回転軸の原点が所定の位置になって、ス リッターにおける多回転軸の原点に対応するエッジの端部がフォトセンサーによ って検出されない状態になると、モーターの駆動が停止される。

【０００８】 このようにして、多回転軸は、原点位置が所定位置に移動された初期状態にセ ットされる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

このような検出機構では、スリッターが取り付けられたエンコーダーの入力軸 が、３６０°以上になった多回転軸の回転範囲を、３６０°の回転範囲に換算す るように、多回転軸に対して減速された状態になっている。例えば、４００°に わたって回転するように±２００°の回転が可能になった多回転軸では、中心角 度が１８０°の半円板状のスリッターが、多回転軸の半分の回転角度である２０ ０°の回転角度に対応している。従って、多回転軸が原点位置から＋２００°ま で回転した状態であっても、フォトセンサーはスリッターを検出した状態になっ ており、反対に原点位置から−２００°まで回転した状態でも、フォトセンサー はスリッターを検出していない状態になっている。

【００１０】 このために、最初に、多回転軸が、＋１８０°〜２００°にわたって回転した 状態になっていると、フォトセンサーは、スリッターを検出しており、多回転軸 は逆転されることになる。このために、多回転軸は、１８０°以上にわたって逆 転されることによって、多回転軸の原点が所定の位置にまで移動されることにな る。その結果、多回転軸の原点を所定の位置にまで移動させるために、時間がか かるという問題がある。

【００１１】 また、多回転軸が、例えば、７２０°、１４４０°のような大きな回転角度に まで回転できるような場合には、原点合わせの当初に多回転軸の回転角度が大き くなっていれば、その回転角度分だけ逆転させて原点位置を所定の位置にまで移 動させなければならず、原点位置を正確に所定の位置に合わすことができなくな るおそれもある。

【００１２】 本考案は、このような問題を解決するものであり、その目的は、多回転軸の原 点を、正確に、かつ迅速に、所定の位置にまで移動させて初期状態にセットする ことができる多回転軸の検出機構を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案の多回転軸の検出機構は、原動機の回転が減速されて伝達されることに よって、３６０°以上にわたって回転し得る多回転軸の原点位置が、所定位置に なったことを検出する多回転軸の原点検出機構であって、多回転軸と等しい回転 数で同期して回転する半円板状をしており、直線状のエッジの一方の端部が多回 転軸の原点位置に対応している被検出体と、この被検出体の原点位置が所定位置 になったことを検出する検出手段と、を具備することを特徴とするものであり、 そのことにより上記目的が達成される。

【００１４】

【作用】 本考案の多回転軸の検出機構では、中心角度が１８０°の半円板状をした被検 出体が、多回転軸と同期して等しい回転数で回転するために、多回転軸の原点位 置が所定の位置から１８０°以上にわたって回転した場合には、被検出体は１８ ０°以上にわたって回転しており、このような状態が検出器によって検出されて 多回転軸は１８０°以下の回転によって、原点位置が所定の位置にまで移動され る。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１６】 図１は、本考案の原点検出機構を有する多回転軸の構成を示す断面図、図２は その正面図である。図１に示すように、先端部に図示しない溶接トーチ等のワー クが保持される多回転軸１１は、ケーシング１２の軸心部に回転可能に保持され ている。この多回転軸１１の基端部には、適当なカップリング１３によって、伝 動軸１４が同軸状態で連結されており、この伝動軸１４に減速ギア１５が嵌合さ れている。減速ギア１５は、モーター１６の出力軸１７に嵌合状態で取り付けら れた出力ギア１８に噛み合っている。このモーター１６は正逆回転可能になって いる。

【００１７】 モーター１６が回転駆動されると、モーター１６の回転は、出力ギア１８を介 して減速ギア１５に伝達され、減速ギア１５によって減速された状態で伝導軸１ ４に伝達される。そして、伝動軸１４と同軸状態になった多回転軸１１が、減速 状態の伝動軸１４と等しい回転数で一体となって同期して回転される。

【００１８】 このように、多回転軸１１には、高速回転するモーター１６の回転が、減速さ れて伝達され、３６０°以上、本実施例では４００°にわたって回転できるよう に、±２００°にわたって回転可能になっている。

【００１９】 伝動軸１４は、ケーシング１１の外方にまで延出しており、その先端部に、原 点検出機構２０が取り付けられている。原点検出機構２０は、図１および図２に 示すように、伝動軸１４の先端部に嵌合状態で取り付けられた第１伝動ギア２１ を有している。この第１伝動ギア２１は、伝動軸１４と一体となって回転するよ うになっており、従って、伝動軸１４と連結された多回転軸１１と、等しい回転 数で同期して回転する。第１伝動ギア２１には、回転軸２３に嵌合状態で取り付 けられた第２伝動ギア２２が噛み合っている。

【００２０】 両伝動ギア２１および２２は歯数が等しくなっており、従って、各伝動ギア２ １および２２は等しい回転数で同期して回転する。従って、第２伝動ギア２２も 、多回転軸１１と等しい回転数で同期して回転する。そして、第２伝動ギア２２ が取り付けられてこの第２伝動ギア２２と一体となって回転する回転軸２３も、 多回転軸１１と等しい回転数で同期して回転する。

【００２１】 第２伝動ギア２２が取り付けられた回転軸２３の先端部には、中心角度が１８ ０°になった半円板状のスリッター２４が嵌合状態で取り付けられている。この スリッター２４は、回転軸２３と一体となって回転するようになっており、従っ て、多回転軸１１と等しい回転数で同期して回転される。スリッター２４の直線 状になったエッジ２４ａの一方の端部２４ｂ（いずれも図４（ａ）参照）が、多 回転軸１１の原点位置に対応している。

【００２２】 第１伝動ギア２１が取り付けられた伝動軸１４には、第１伝動ギア２１よりも 歯数の大きな減速ギア２７が取り付けられており、この減速ギア２７を介して、 伝動軸１４の回転がエンコーダー２８（図２参照）に入力されている。エンコー ダー２８は、４００°にわたって回転する多回転軸１１の回転範囲を、３６０° の回転範囲となるように、減速ギア２７によって減速された状態で入力されてい る。

【００２３】 スリッター２４の回転域には、スリッター２４の回転域を挟んで配置された一 対の発光素子および受光素子を有するフォトセンサー２５が配置されている。こ のフォトセンサー２５は、多回転軸１１の原点位置が初期状態とされる際に移動 される所定の位置に対応して配置されている。フォトセンサー２５は、半円板状 のスリッター２４を被検出体として検出する検出器であり、スリッター２４が発 光素子および受光素子の間に位置している間はオフ状態になり、スリッター２４ が発光素子および受光素子の間に位置していない間はオン状態になる。

【００２４】 このような構成の多回転軸１１では、ロボットの動作が開始される際に、まず 、マイクロコンピューター等を利用した制御装置によって、多回転軸１１が初期 状態にセットされる。この初期状態にセットする制御を、図３に示すフローチャ ートに基づいて説明する。原点合わせが指示されると、制御装置は、フォトセン サー２５がオン状態であるかオフ状態であるかを確認する（図３のステップＳ１ 、以下同様）。そして、フォトセンサー２５がオン状態である場合には、モータ ー１６が正転駆動され（ステップＳ２）、反対にフォトセンサー２５がオフ状態 である場合には、モーター１６が逆転駆動される（ステップＳ３）。

【００２５】 フォトセンサー２５がオンしている場合には、図４（ａ）に示すように、スリ ッター２４がフォトセンサー２５の発光素子と受光素子間に位置していない状態 であり、モーター１６の正転駆動による多回転軸１１の回転によって矢印Ａで示 す方向へと回転し、多回転軸１１と一体となって回転するスリッター２４も同方 向へと回転する。そして、スリッター２４の直線状になったエッジ２４ａの原点 位置に対応した端部２４ｂが、フォトセンサー２５によって検出されて、フォト センサー２５がオフすると（図３のステップＳ４）、図４（ａ）に二点鎖線で示 すように、多回転軸１１は所定の原点状態になる。

【００２６】 同様に、フォトセンサー２５がオフ状態の場合には、図４（ｂ）に示すように 、スリッター２４がフォトセンサー２５の発光素子と受光素子間に位置している 状態であり、モーター１６の逆転駆動による多回転軸１１の回転によって矢印Ｂ で示す方向へと回転し、多回転軸１１と一体となって回転するスリッター２４も 同方向へと回転する。そして、スリッター２４の直線状になったエッジ２４ａの 原点に対応する端部２４ｂが、フォトセンサー２５によって検出されなくなって 、フォトセンサー２５がオフすると（図３のステップＳ５）、図４（ｂ）に二点 鎖線で示すように、多回転軸１１は所定の原点状態になる。

【００２７】 このようにして、多回転軸１１の原点が所定の位置にまで移動されて初期状態 にセットされると、以下、多回転軸１１が、予め設定された制御内容によって動 作される。

【００２８】 このように、半円板状のスリッター２４が多回転軸１１と一体となって同回転 数で同期して回転するようになっているために、多回転軸１１の原点位置が、常 に、スリッター２４の所定位置に一致している。このため、多回転軸１１を初期 状態にセットする際に、多回転軸１１を１８０°以下にわたって回転させるだけ でよい。

【００２９】

【考案の効果】

本考案の多回転軸の検出機構は、このように、中心角度が１８０°の半円板状 をした被検出体が、多回転軸と同期して等しい回転数で回転するために、多回転 軸の原点位置が所定の位置から１８０°以上にわたって回転した場合には、被検 出体も１８０°以上にわたって回転しており、このような状態が検出器によって 検出されて、多回転軸は１８０°以下の回転によって、初期状態にセットされる 。従って、多回転軸を初期状態に迅速にかつ正確にセットすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の原点検出機構を有する多回転軸の構成
を示す断面図である。

【図２】その正面図である。

【図３】その原点検出機構の動作説明のためのフローチ
ャートである。

【図４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、原点検出機
構の動作説明のための説明図である。

【符号の説明】

１１ 多回転軸 １４ 伝動軸 １５ 減速ギア １６ モーター １７ 出力軸 １８ 出力ギア ２１ 第１伝動ギア ２２ 第２伝動ギア ２３ 回転軸 ２４ スリッター ２５ フォトセンサー

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機の回転が減速されて伝達されるこ
   とによって、３６０°以上にわたって回転し得る多回転
   軸の原点位置が、所定位置になったことを検出する多回
   転軸の原点検出機構であって、 多回転軸と等しい回転数で同期して回転する半円板状を
   しており、直線状のエッジの一方の端部が多回転軸の原
   点位置に対応している被検出体と、 この被検出体の原点位置が所定位置になったことを検出
   する検出手段と、 を具備することを特徴とする多回転軸の原点検出機構。