JPH10249760A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が小型化、簡略化され、かつ動作上の信
頼性が格段に向上された産業用ロボットを提供する。 【解決手段】 ロボット２１は、基台２２にモータ２３
が固定され、モータ２３の出力軸２４にはプーリ２５が
設けられる。基台２２には、モータ２３の出力軸２４と
平行にボールねじ２７が固定される。このボールねじ２
７はハウジング２８に収納され、その一端にはプーリ２
９が固定され、ボールねじ２７の他端はハウジング２８
で回転自在に支持されている。前記プーリ２５、２９の
間には動力伝達用のタイミングベルト３０が設置されて
いる。ボールねじ２７の前記ハウジング２８から突出し
た部分には、例として、マイクロコンピュータなどから
なる制御装置３１による通電時に励磁されてブレーキが
オフとなり、通電遮断時にブレーキがオンとなる励磁開
放型の制動装置であるブレーキ装置３２と、モータ２３
の回転速度を検出する回転検出装置であるエンコーダ２
６とが一体に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例として、直線運
動を行う産業用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来技術の産業用ロボット（以
下、ロボット）１の斜視図である。ロボット１は、基台
２にモータ３が固定され、モータ３の出力軸４にはプー
リ５が設けられ、モータ３の回転速度の検出はエンコー
ダ６で検出される。一方、基台２には、モータ３の出力
軸４と平行にボールねじ７が固定される。このボールね
じ７はハウジング８に収納され、その一端にはプーリ９
が固定され、ボールねじ７の他端はハウジング８で回転
自在に支持されている。前記プーリ５、９の間には動力
伝達用のタイミングベルト１０が設置されている。ボー
ルねじ７の他端部付近には、例として、マイクロコンピ
ュータなどからなる制御装置１１による通電時に励磁さ
れてブレーキがオフとなり、通電遮断時にブレーキがオ
ンとなる励磁開放型のブレーキ１２が設けられている。
前記制御装置１１には、モータ３及びエンコーダ６が接
続される。制御装置１１はエンコーダ６によるモータ３
の回転速度に対応する速度信号を検出し、別途入力され
る指示速度信号によって制御装置１３は所定の回転速度
でモータ３を回転する。ボールねじ６にはスライダ１３
が設けられている。スライダ１３は、ボールねじ７のモ
ータ３による双方向の回転に伴って、ボールねじ７の軸
線方向に沿って双方向に直線運動する。前記スライダ１
３に、ハンドなどの各種動作機構が取付けられ、産業用
ロボット１として用いられる。このとき、前記プーリ
５、９とタイミングベルト１０にはカバー１４が装着さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来技術の産業用
ロボット１において、前記エンコーダ６とブレーキ１２
とは、相互に異なる別位置に別部品として構成されてい
るため、制御用の素子が登載された配線基板も個別に設
ける必要が有り、ロボット１の部品点数が増大し、構成
が大型化するという問題点がある。

【０００４】更に、この従来技術の産業用ロボット１に
おいて、前記タイミングベルト１０は合成ゴムなどから
形成されており、材料の変質や疲労などにより使用中に
破断する場合がある。このとき、前述したように、プー
リ５、９およびタイミングベルト１０にカバー１４が装
着されているので、タイミングベルト１０の破断を目視
で検出することができない。また、タイミングベルト１
０が破断するとモータ３の回転がボールねじ７に伝達さ
れないため、ボールねじ７が回転を停止するが、これを
検出する機構が備えられていないため、やはりタイミン
グベルト１０の破断を検出することができない。また、
タイミングベルト１０の破断を検出するために、タイミ
ングベルト１０付近に例としてフォトインタラプタなど
のセンサを設置する他の従来技術が考えられるが、この
場合にはセンサなどの部品点数が増大するという問題点
が生じる。即ち、従来技術のロボット１では、作業者の
目視によっても、或いは電気的な処理によってもタイミ
ングベルト１０の破断を検出することができず、ロボッ
ト１の動作上の信頼性が低いという問題点がある。ま
た、このような場合、ロボット１を含む例として生産シ
ステム全体に動作異常をもたらすことになり、この点で
もロボット１の動作上の信頼性が低いという問題点があ
る。

【０００５】本発明の目的は、上述の技術的課題を解決
し、構成が小型化、簡略化され、かつ動作上の信頼性が
格段に向上された産業用ロボットを提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の産業用
ロボットにおいて、モータの回転は伝達部材によって回
転軸に伝達され回転軸が回転される。この回転軸の回転
に伴ってスライダが走行駆動される。このとき、回転軸
には回転部材が固定され、回転部材の回転は、制動素子
に通電または通電遮断することにより、制動解除または
制動される。更に、この回転軸の回転部材近傍には、回
転被検出部が設けられ、回転軸の回転に伴って回転被検
出部が回転する。この回転被検出部近傍には回転検出素
子が設けられており、回転被検出部の回転は前記回転検
出素子によって検出される。

【０００７】これにより、制動装置と回転検出装置とを
回転軸の相互に近い位置にそれぞれ設置して一体に構成
することができる。従って、これらの制御用に用いられ
る素子が登載された配線基板等を共通化することが可能
になり、ロボット全体の構成を小型化、簡略化すること
ができる。

【０００８】更に、回転検出装置によって検出される回
転軸の回転数に関する信号と、回転軸を駆動するモータ
を所定の回転数で回転させるための信号とを比較するこ
とは容易であり、これにより、前記伝達部材付近が外部
から目視で確認できない場合でも、伝達部材の破断を検
出することができる。また、これにより、産業用ロボッ
トを含むシステム全体の動作異常が発生する事態を防止
する事ができ、動作上の信頼性を格段に向上することが
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。図１は本発明の一実施例のロボット
２１の斜視図であり、図２はロボット１の下部の断面図
であり、図３は本実施例の動作を示すフローチャートで
ある。

【００１０】ロボット２１は、基台２２にモータ２３が
固定され、モータ２３の出力軸２４にはプーリ２５が設
けられる。基台２２には、モータ２３の出力軸２４と平
行に回転軸であるボールねじ２７が固定される。このボ
ールねじ２７はハウジング２８に収納され、その一端に
はプーリ２９が固定され、ボールねじ２７の他端はハウ
ジング２８で回転自在に支持されている。前記プーリ２
５、２９の間には動力伝達用のタイミングベルト３０が
設置されている。ボールねじ２７の前記ハウジング２８
から突出した部分には、例として、マイクロコンピュー
タなどからなる制御装置３１による通電時に励磁されて
ブレーキがオフとなり、通電遮断時にブレーキがオンと
なる励磁開放型の制動装置であるブレーキ装置３２と、
モータ２３の回転速度を検出する回転検出装置であるエ
ンコーダ２６とが一体に設けられている。

【００１１】以下、ブレーキ装置３２とエンコーダ２６
との構成の詳細について説明する。ボールねじ２７のハ
ウジング２８の底部３５付近は、ハウジング２８に対し
て軸受３６で回転自在に支持されている。ボールねじ２
７のハウジング２８の底部３５から更に突出した部分で
ある外ねじが形成されていない取付軸部３７の端部には
エンコーダ２６用の被検出部である検出用円板３８が固
定され、検出用円板３８の近傍に例としてフォトインタ
ラプタ等のセンサ３９が配置される。センサ３９は、セ
ンサ３９を駆動する回路素子が登載された配線基板４０
に固定され、他の配線基板４１と共に、ボルト４２でハ
ウジング２８の底部３５に対して固定される。検出用円
板３８とセンサ３９とがエンコーダ２６を構成する。

【００１２】前記エンコーダ２６と前記底部３５との間
には前記ボルト４２によって周方向の変位が阻止された
アーマチュア４３が設けられている。アーマチュア４３
の内部には、取付軸部３７に同軸に固定された支持円板
４４と、支持円板４４の外周に固定された強磁性材料な
どからなるディスク４５が配置される。ディスク４５の
近傍にはコイル４６がハウジング４７内に収納されて配
置され、前記底部３５とアーマチュア４３との間には調
整ボルト４８でバネ圧が調整可能なブレーキバネ４９が
設けられる。

【００１３】前記アーマチュア４３は、コイル４６への
通電時にはコイル４６から発生する磁界の作用で、例と
して磁気吸引され前記ディスク４５と離反し、ディスク
４５が自由回転状態になり、ボールねじ２７が自由に回
転可能な状態になる。一方、コイル４６への通電が遮断
されると、コイル４６とアーマチュア４３との磁気結合
が解除され、アーマチュア４３はブレーキバネ４９のバ
ネ力でディスク４５に押圧され、ボールねじ２７の回転
に制動が加えられる。

【００１４】前記制御装置３１には、モータ２３及びエ
ンコーダ２６が接続される。制御装３１はエンコーダ２
６によるモータ２３の回転速度に対応する速度信号を検
出し、別途入力される指示速度信号によって制御装置３
１は所定の回転速度でモータ２３を回転する。ボールね
じ２６にはスライダ３３が設けられている。スライダ３
３は、ボールねじ２７のモータ２３による双方向の回転
に伴って、ボールねじ２７の軸線方向に沿って双方向に
直線運動する。前記スライダ３３に、ハンドなどの各種
動作機構が取付けられ、ロボット２１として用いられ
る。このとき、前記プーリ２５、２９とタイミングベル
ト３０にはカバー３４が装着される。前記ブレーキ装置
３２は、ロボット２１の停止時にスライダ３３が自重で
落下してハウジング２８に衝突するなどの不具合の発生
を防止するために設けられている。

【００１５】以下、図３を参照して、本実施例の動作に
ついて説明する。ステップａ１では、前述したように、
制御装置３１がモータ２３を所定の回転速度で回転す
る。この回転制御中にステップａ２で周期的にエンコー
ダ２６からの回転数信号が取り込まれる。ステップａ３
で、制御装置３１は回転数信号から判別されるモータ２
３の回転速度と、指示速度信号から判別されるモータ２
３の回転速度とを比較し、一致するかどうかを判断す
る。これらが一致していれば、タイミングベルト３０の
破断などの不具合が発生していないことになり、処理は
ステップａ１に戻って前記処理を繰り返す。

【００１６】一方、ステップａ３で、前記判断が否定に
なると、制御装置３１はステップａ４でタイミングベル
ト３０が破断したと判定し、ステップａ５でモータ２３
を停止する処理を行う。また、ロボット２１に、外部へ
異常状態を報知するランプやブザーなどの報知装置が設
置されていれば、モータ２３の停止処理に続いて、異常
報知動作を行う用にしてもよい。

【００１７】以上のように、本実施例のロボット２１に
おいて、ブレーキ装置３２とエンコーダ２６とをボール
ねじ２７の一部である取付軸部３７の相互に近い位置に
それぞれ設置して一体に構成することができる。従っ
て、ブレーキ装置３２とエンコーダ２６との制御用に用
いられる素子が登載された配線基板４０、４１等を共通
化することが可能になり、ロボット２１全体の構成を小
型化、簡略化することができる。

【００１８】また、本実施例のロボット２１において、
前記タイミングベルト３０が合成ゴムなどから形成され
ていて、材料の変質や疲労などにより使用中に破断する
場合があり、しかも、前述したように、プーリ２５、２
９およびタイミングベルト３０にカバー３４が装着され
ていて、タイミングベルト３０の破断を目視で検出する
ことができない場合であっても、制御装置２１はタイミ
ングベルト３０の破断を確実に検出することができる。
これにより、ロボット２１の動作上の信頼性を格段に向
上することができる。しかも、これにより、ロボット２
１を含む例として生産システム全体に動作異常をもたら
す事態が防止され、この点でもロボット２１の動作上の
信頼性を格段に向上することができる。

【００１９】また、本実施例では、タイミングベルト３
０の破断を検出するために、センサなどの特段の部品を
用いる必要がなく、この点で部品点数が削減される。

【００２０】上記実施例で説明された構成は、本発明の
一実施例を示すものであり、本発明の範囲を限定するも
のではない。本発明は、本発明の精神を逸脱しない範囲
の広範囲の変形例を含むものである。

【００２１】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明に従えば、
回転軸には回転部材が固定され、回転部材の回転は、制
動素子に通電または通電遮断することにより、制動解除
または制動される。更に、この回転軸の回転部材近傍に
は、回転被検出部が設けられ、回転軸の回転に伴って回
転被検出部が回転する。この回転被検出部近傍には回転
検出素子が設けられており、回転被検出部の回転は前記
回転検出素子によって検出される。

【００２２】これにより、制動装置と回転検出装置とを
回転軸の相互に近い位置にそれぞれ設置して一体に構成
することができる。従って、これらの制御用に用いられ
る素子が登載された配線基板等を共通化することが可能
になり、ロボット全体の構成を小型化、簡略化すること
ができる。

【００２３】更に、回転検出装置によって検出される回
転軸の回転数に関する信号と、回転軸を駆動するモータ
を所定の回転数で回転させるための信号とを比較するこ
とは容易であり、これにより、前記伝達部材付近が外部
から目視で確認できない場合でも、伝達部材の破断を検
出することができる。また、これにより、産業用ロボッ
トを含むシステム全体の動作異常が発生する事態を防止
する事ができ、動作上の信頼性を格段に向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のロボット２１の斜視図であ
る。

【図２】ロボット２１の一部の断面図である。

【図３】本実施例の動作を示すフローチャートである。

【図４】従来技術のロボット１の斜視図である。

【符号の説明】

２１ ロボット ２３ モータ ２５、２９ プーリ ２６ エンコーダ ２７ ボールねじ ３０ タイミングベルト ３１ 制御装置 ３４ カバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータと、 回転軸と、 該回転軸に連結され、該回転軸の回転に伴って走行駆動
   されるスライダと、 該モータの回転軸の回転を該回転軸に伝達する伝達部材
   と、 該回転軸に固定された回転部材と、通電遮断と通電との
   切り替えに対応して該回転部材の回転を制動または制動
   解除する制動素子とを含む制動装置と、 該回転軸の該回転部材近傍に設けられた回転被検出部
   と、該回転被検出部近傍に設けられた回転検出素子とを
   含む回転検出装置とを備える産業用ロボット。