(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動アームと、前記揺動アームに回転軸を介して取り付けられるツール取付回転アームとを基準位置に位置決めする産業用ロボットのアームの基準位置決め方法であって、
前記ツール取付回転アームの所定位置に設けられた取付部に、前記揺動アーム側に向けて発光装置の光ビームが出射されるように当該発光装置を取り付ける第１ステップと、
前記取付部に取り付けられた当該発光装置から当該光ビームを出射させる第２ステップと、
前記取付部に対向する前記揺動アームの所定位置に設けられ、前記取付部に取り付けられた前記発光装置からの前記光ビームを受光する受光部の予め設定された許容範囲に、前記取付部に取り付けられた前記発光装置からの前記光ビームが照射されるように、前記揺動アームと前記ツール取付回転アームとを位置決めする第３ステップとを含み、
前記揺動アームは、前記回転軸に直交する第１動作軸を中心に回転し、
前記取付部は、前記ツール取付回転アームに設けられ、前記第１動作軸と平行であり、かつ、前記回転軸上で前記第１動作軸と交差する第２動作軸を中心に回転し、ツールが取り付けられるツール取付部であり、
前記発光装置は、取付部材を介して前記ツール取付部に取り付けられ、前記光ビームを前記第２動作軸上、前記揺動アーム側に向けて出射し、
前記受光部は、前記揺動アームの前記第１動作軸上、前記ツール取付回転アーム側に向けて設けられたことを特徴とする産業用ロボットのアームの基準位置決め方法。
【請求項２】
前記受光部は、前記光ビームの入射方向に向けて開口され、底面に向けて尖った形状とされた穴から構成されていることを特徴とする請求項１に記載された産業用ロボットのアームの基準位置決め方法。
【請求項３】
前記揺動アームは、前記第１動作軸方向に貫通しており、前記第１動作軸上を通る隔壁により隔てられ、前記ツールに接続されるケーブルが貫通する少なくとも一つの貫通穴を含む複数の貫通穴を備え、
前記受光部は、前記隔壁の前記ツール取付回転アーム側の端面の前記第１動作軸上に設けられることを特徴とする請求項１に記載された産業用ロボットのアームの基準位置決め方法。
【請求項４】
揺動アームと、前記揺動アームに回転軸を介して取り付けられるツール取付回転アームとを含む産業用ロボットであって、
前記ツール取付回転アームのツール取付部の位置に設けられ、前記揺動アーム側に向けて発光装置の光ビームが出射されるように当該発光装置を取り付ける取付部と、
前記ツール取付回転アームの前記取付部に対向する前記揺動アームの所定位置に設けられ、前記取付部に取り付けられた前記発光装置からの前記光ビームを受光する受光部とを備え、
前記揺動アームは、前記回転軸に直交する第１動作軸を中心に回転し、
前記取付部は、前記ツール取付回転アームに設けられ、前記第１動作軸と平行であり、かつ、前記回転軸上で前記第１動作軸と交差する第２動作軸を中心に回転し、ツールが取り付けられるツール取付部であり、
前記発光装置は、取付部材を介して前記ツール取付部に取り付けられ、前記光ビームを前記第２動作軸上、前記揺動アーム側に向けて出射し、
前記受光部は、前記揺動アームの前記第１動作軸上、前記ツール取付回転アーム側に向けて設けられ、
前記取付部に取り付けられた前記発光装置からの前記光ビームが前記受光部の予め設定された許容範囲を照射したときに基準位置に位置決めされることを特徴とする産業用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボットのアームを基準位置に位置決めする産業用ロボットのアームの基準位置決め方法、及び産業用ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、溶接ロボットなどの産業用ロボットとしては、いわゆる、多関節型ロボットなどが多く用いられている。多関節型ロボットは、例えば、各関節にモータ、動力伝達機構、エンコーダなどを内蔵しており、エンコーダから供給されるパルスを、基準位置を「０」としてカウントし、そのカウント値によりアームの回転位置を検知し、プログラムによって指示された所望の回転位置となるようにアームを駆動するように制御を行っている。
【０００３】
多関節ロボットにおいて、ロボットを新たに製造する場合などにアームを駆動するモータやそのモータの駆動力をアームに伝達する動力伝達機構などをロボットに組み付けるときには、アーム同士の位置関係、アームとモータ又は動力伝達機構との位置関係が定まっていない。このため、アームなどの位置を基準位置に位置決めする作業が必要となる。
また、故障などによりアームを駆動するモータや、そのモータの駆動力をアームに伝達する動力伝達機構などをロボットから取り外し、新しいモータや、動力伝達機構を組み付ける場合などに、駆動モータ又は動力伝達機構などを交換すると、アーム同士の位置関係、アームとモータ又は動力伝達機構との位置関係がずれる恐れがある。このため、モータや動力伝達機構などの交換後に、従前のプログラムに従って、従前のような動作を行わせるには、アームなどの位置を基準位置に位置決めする作業が必要となる。
【０００４】
位置決めする作業は、例えば、６軸多関節型ロボットの５軸の基準位置の調整として、揺動アームに基準ピンを設け、揺動アームに対して回転駆動されるツール取付回転アームに突起を設け、ツール取付回転アームの突起を揺動アームの基準ピンに当接させることにより、ツール取付回転アームを揺動アームに位置決めする方法がある。あるいは、位置決め作業として、ツール取付回転アームの回転軸周辺に設けたけがき線などによりツール取付回転アームを揺動アームに位置決めする方法が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の基準位置の位置決め方法として、ロボットベースにテーパ孔を有する治具を固定し、ロボット手首（ツール取付部）に、ロボットベースに設けられたテーパ孔に嵌合する治具を固定し、ロボット手首に固定された治具をロボットベースに固定された治具のテーパ孔に嵌合させることにより、基準位置を設定する基準位置決め方法が提案されていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、産業用ロボットにおいては、水準器などを用いてツール取付回転アームの基準位置を位置決めする方法も用いられている。
図１０に、従来の産業用ロボットのアームの位置決め方法を説明するための図を示す。図１０（ａ）は産業用ロボットの要部の平面図、図１０（ｂ）は正常な調整状態のときの産業用ロボットの要部の側面図、図１０（ｃ）は誤調整時の産業用ロボットの要部の側面図を示す。
水準器などを用いてツール取付回転アームの基準位置を位置決めする方法では、まず、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、揺動アーム６１１に水準器６１３を搭載し、作業者が水準器６１３を目視しながら、揺動アーム６１１が水平となるように揺動アーム６１１を、その動作軸（３軸）Ａ１１を中心に回転させて、揺動アーム６１１の位置を調整する。なお、揺動アーム６１１の動作軸（３軸）Ａ１１は、揺動アーム６１１の回転中心であり、例えば、産業用ロボットの設置面に対して平行な方向に延長する軸である。
【０００７】
次に、ツール取付回転アーム６１２に水準器６１３を搭載し、作業者が水準器６１３を目視しながら、ツール取付回転アーム６１２が水平になるように、ツール取付回転アーム６１２を、その動作軸（５軸）Ａ１２を中心に回転させて、アーム６１２の基準位置を調整する。動作軸Ａ１２は、ツール取付回転アーム６１２の回転中心であり、動作軸Ａ１１に平行な軸である。このとき、ツール取付回転アーム６１２は、図１０（ｂ）に示すように揺動アーム６１１が水平の状態であり、かつ、ツール取付回転アーム６１２が水平のときに、基準となる位置に位置決めされたものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２１０５８６号公報
【特許文献２】特開平１０−３４５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示されている基準位置の位置決め方法は、先端部分など回転中心からの位置決め部までの距離を大きくとれない箇所で位置決めを行うと、回転変位に対して位置決め部での移動量が小さいので、位置決め精度がよくなかった。例えば、溶接ロボットなどにおいては、溶接具を取り付ける手首付近は、溶接具を溶接対象の狭隘箇所に侵入しやすくする目的から極力小さく設計される。このため、位置決めを行う回転軸の中心から位置決めを目視する箇所までの距離を大きく取ることができず、調整精度を向上させることができない。
【００１０】
また、特許文献２に開示されている基準位置の位置決め方法は、ロボットベースに治具を取り付ける必要があり、治具により周囲の領域、例えば、ワーク領域が狭くなる。基準位置調整のためのロボット姿勢がワーク領域側に突出するため、現場で基準位置調整のためのロボット姿勢をとることができない。複数の軸(２軸〜全軸)を使って基準位置調整を行うため、個々の位置ずれなどに関係なく、位置決めされ、よって、個々のアームの基準位置が正しく調整されない場合がある。また、基準位置決めに必要となる部品点数も多いため部品の取付誤差が増加して、調整精度を向上させることができない。
【００１１】
さらに、図１０に示すように揺動アーム６１１、ツール取付回転アーム６１２の上面に水準器６１３を載置し、揺動アーム６１１、ツール取付回転アーム６１２がともに水平状態となったときの状態を基準位置として設定する方法では、水準器６１３が必要となる。基準位置を高精度に位置決めするためには、高精度な水準器が必要となるが、高精度な水準器は、高価である。また、図１０（ｃ）に示すようにツール取付回転アーム６１２が水平であっても、揺動アーム６１１の誤差θが揺動アーム６１１の誤差として反映されてしまい、正確な位置決めが行えない。また、調整が煩雑となる。
【００１２】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、揺動アームとツール取付回転アームとの基準位置を、簡単な構成で、かつ、精度よく位置決めできる産業用ロボットのアームの基準位置決め方法、及び産業用ロボットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に係る産業用ロボットのアームの基準位置決め方法は、揺動アームと、揺動アームに回転軸を介して取り付けられるツール取付回転アームとを基準位置に位置決めする産業用ロボットのアームの基準位置決め方法であって、ツール取付回転アームの所定位置に設けられた取付部に、揺動アーム側に向けて発光装置の光ビームが出射されるように発光装置を取付部に取り付ける第１ステップと、取付部に取り付けられた発光装置から光ビームを出射させる第２ステップと、取付部に対向する揺動アームの所定位置に設けられ、取付部に取り付けられた発光装置からの光ビームを受光する受光部の予め設定された許容範囲に、取付部に取り付けられた発光装置からの光ビームが照射されるように、揺動アームとツール取付回転アームとを位置決めする第３ステップとを含み、前記揺動アームは、前記回転軸に直交する第１動作軸を中心に回転し、前記取付部は、前記ツール取付回転アームに設けられ、前記第１動作軸と平行であり、かつ、前記回転軸上で前記第１動作軸と交差する第２動作軸を中心に回転し、ツールが取り付けられるツール取付部であり、前記発光装置は、取付部材を介して前記ツール取付部に取り付けられ、前記光ビームを前記第２動作軸上、前記揺動アーム側に向けて出射し、前記受光部は、前記揺動アームの前記第１動作軸上、前記ツール取付回転アーム側に向けて設けられたこととした。
【００１４】
本発明の請求項２に係る産業用ロボットのアームの基準位置決め方法は、受光部が、光ビームの入射方向に向けて開口され、底面に向けて尖った形状とされた穴から構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項３に係る産業用ロボットのアーム基準位置決め方法は、前記揺動アームが、前記第１動作軸方向に貫通しており、前記第１動作軸上を通る隔壁により隔てられ、前記ツールに接続されるケーブルが貫通する少なくとも一つの貫通穴を含む複数の貫通穴を備え、前記受光部は、前記隔壁の前記ツール取付回転アーム側の端面の前記第１動作軸上に設けられることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項４に係る産業用ロボットは、揺動アームと、前記揺動アームに回転軸を介して取り付けられるツール取付回転アームとを含む産業用ロボットであって、前記ツール取付回転アームのツール取付部の位置に設けられ、前記揺動アーム側に向けて発光装置の光ビームが出射されるように当該発光装置を取り付ける取付部と、前記ツール取付回転アームの前記取付部に対向する前記揺動アームの所定位置に設けられ、前記取付部に取り付けられた前記発光装置からの前記光ビームを受光する受光部とを備え、前記揺動アームは、前記回転軸に直交する第１動作軸を中心に回転し、前記取付部は、前記ツール取付回転アームに設けられ、前記第１動作軸と平行であり、かつ、前記回転軸上で前記第１動作軸と交差する第２動作軸を中心に回転し、ツールが取り付けられるツール取付部であり、
前記発光装置は、取付部材を介して前記ツール取付部に取り付けられ、前記光ビームを前記第２動作軸上、前記揺動アーム側に向けて出射し、前記受光部は、前記揺動アームの前記第１動作軸上、前記ツール取付回転アーム側に向けて設けられ、前記取付部に取り付けられた前記発光装置からの前記光ビームが前記受光部の予め設定された許容範囲を照射したときに基準位置に位置決めされることを特徴とする
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１によれば、光ビームを受光部に照射して、揺動アームに対してツール取付回転アームを位置決めすることにより、揺動アームの傾斜などによらずにツール取付回転アームの基準位置を位置決めすることができる。また、光ビームは直進性に優れているので、ツール取付回転アームの揺動軸から調整部位である受光部までの距離を大きくとることができるため、調整精度を向上させることができる。
さらに、本発明の請求項１によれば、発光装置を、光ビームを第２動作軸上、揺動アーム側に向けて出射するように取付部材を介してツール取付部に取り付け、受光部を揺動アームの第１動作軸上、ツール取付回転アーム側に向けて設けることにより、基準位置調整を行うための機構を別途設ける必要がないので、部品点数が少なく、誤差を小さくできるため、調整を精度よく行うことができる。
【００１９】
本発明の請求項２によれば、受光部を底面に向けて尖った形状とすることにより、受光部の中心が視認しやすいため、位置決め作業を容易に行える。
【００２０】
本発明の請求項３によれば、受光部を複数の貫通穴を隔てる隔壁のツール取付回転アーム側の端面の第１動作軸上に設けることにより、基準位置調整を行うための部品を別途設ける必要がないので、部品点数が少なく、また、誤差を小さくでき、よって、調整を精度よく行うことができる。
【００２２】
本発明の請求項４によれば、ツール取付回転アームに設けられた発光装置から出射される光ビームを揺動アームに設けられた受光部の予め設定された許容範囲に照射するように、揺動アームに対してツール取付回転アームを回転させてツール取付回転アームの基準位置の調整を自動的に行うことにより、人が受光部に照射される位置を目視で確認するよりもさらに短時間で精度よく調整作業を行うことができる。
さらに、本発明の請求項４によれば、発光装置を、光ビームを第２動作軸上、揺動アーム側に向けて出射するように取付部材を介してツール取付部に取り付け、受光部を揺動アームの第１動作軸上、ツール取付回転アーム側に向けて設けることにより、基準位置調整を行うための機構を別途設ける必要がないので、部品点数が少なく、誤差を小さくできるため、調整を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る産業用ロボットの基準位置の位置決め方法の一実施形態を説明するための図であり、（ａ）は、揺動アーム周辺の発光装置取外時の斜視図、（ｂ）は、揺動アーム周辺の発光装置組付時の斜視図、（ｃ）は、ツール取付回転アーム周辺の発光装置組付時の斜視図である。
【図２】本発明に係る産業用ロボットの一実施形態の受光部周辺の構成図であり、（ａ）は、受光部周辺の斜視図、（ｂ）は、受光部の断面図である。
【図３】本発明に係る産業用ロボットの一実施形態の斜視図である。
【図４】本発明に係る産業用ロボットの一実施形態のブロック構成図である。
【図５】本発明に係る産業用ロボットの一実施形態の構成図であり、（ａ）は、側面破断面図、（ｂ）は、平面破断面図である。
【図６】本発明に係るロボットアームの一実施形態のアームの基準位置調整方法を説明するための図であり、（ａ）は、ツール取付回転アーム調整前の側面図、（ｂ）はツール取付回転アーム調整後の側面図である。
【図７】本発明に係るロボットアームの一実施形態における調整精度を説明するための図であり、（ａ）は、従来の調整精度を説明するためアームの側面図、（ｂ）は、本発明の調整精度を説明するためのアームの側面図である。
【図８】本発明に係る産業用ロボットの他の実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明に係る産業用ロボットの他の実施形態のロボットコントローラの処理フローチャートである。
【図１０】従来の産業用ロボットのアームの位置決め方法の一例を説明するための図であり、（ａ）は産業用ロボットの要部の平面図、（ｂ）は正常な調整状態のときの産業用ロボットの要部の側面図、（ｃ）は誤調整時の産業用ロボットの要部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
まず、本発明に係る産業用ロボットのアームの基準位置決め方法が適用される産業用ロボット１００の全体外観構成を、図３を用いて説明する。
本実施例の産業用ロボット１００は、いわゆる、６軸多関節型溶接ロボットであり、図３に示すように、設置面に固定されるロボットベース１１０と、ロボットベース１１０上で第１軸Ａ１を中心に回転する旋回フレーム１２０と、旋回フレーム１２０に接続され、第２軸Ａ２を中心に回転する下腕１３０と、下腕１３０に接続され、第３軸Ａ３を中心に回転する上腕１３１から構成されている。
ロボットベース１１０は、例えば、作業場所の床面などの所定の設置面に固定されている。ロボットベース１１０には、旋回フレーム１２０が第１軸Ａ１を中心に回転駆動するように取り付けられている。第１軸Ａ１は、設置面に対して直交する方向に延長する軸である。旋回フレーム１２０は、下腕１３０を第２軸Ａ２に沿って回転駆動できるようにロボットベース１１０上に設けられている。
【００２５】
下腕１３０は、一端が旋回フレーム１２０に、第２軸Ａ２を中心に回転駆動するように取り付けられている。第２軸Ａ２は、第１軸Ａ１に直交する方向に延長する軸であり、設置面に対して平行に設けられている。また、下腕１３０には、上腕１３１が第３軸Ａ３を中心に回転駆動するように取り付けられている。
上腕１３１は、下腕１３０に接続され、第３軸Ａ３を中心に回転するショルダ１４０と、ショルダ１４０に接続され、第４軸Ａ４を中心に回転する揺動アーム（５軸アーム）１５０と、揺動アーム１５０に接続され、第５軸Ａ５を中心に回転するツール取付回転アーム（エンドアーム）１６０と、ツール取付回転アーム１６０に取付られ、第６軸Ａ６を中心に回転するツール取付部１７０とから構成されている。
【００２６】
ショルダ１４０は、下腕１３０の他端に第３軸Ａ３を中心に回転駆動可能に取り付けられる。第３軸Ａ３は、揺動アーム１５０を上下方向に駆動する軸であり、第２軸Ａ２に平行となる方向に延長する軸である。ショルダ１４０は、第３軸Ａ３に直交する方向に揺動アーム１５０の一端が取り付けられる。揺動アーム１５０は、ショルダ１４０に、第４軸Ａ４を中心に回転駆動するように取り付けられている。第４軸Ａ４は、第３軸Ａ３に直交する方向に延長する軸である。
【００２７】
ツール取付回転アーム１６０は、一端が揺動アーム１５０の他端に、第５軸Ａ５を中心に回転駆動するように取り付けられる。第５軸Ａ５は、特許請求の範囲に記載の回転軸に相当しており、第３軸Ａ３に対して平行な方向であり、かつ、第４軸Ａ４に対して直交する方向に延長する軸である。
【００２８】
ツール取付部１７０は、略円筒形状をなし、ツール取付回転アーム１６０の他端の側に、第６軸Ａ６を中心に回転駆動するように取り付けられており、ツール１８０が取り付けられる。第６軸Ａ６は、第５軸Ａ５に直交する軸であり、かつ、第５軸Ａ５上で第４軸Ａ４に交差し、ツール取付部１７０を回転させる軸である。ツール１８０は、ツール取付部１７０の内周側に挿入され、ツール取付部１７０に取り付けられる。ツール１８０は、ツール取付部１７０に設けられたロック機構によりロックされる。ツール１８０は、例えば、溶接ツールであり、ツール取付部１７０の揺動アーム１５０側でケーブル１９０に接続される。また、ツール取付部１７０は、取付部材３１０を取り付けるように構成されている。
【００２９】
次に、産業用ロボット１００の制御系のブロック構成を、図４を用いて説明する。
旋回フレーム１２０は、図４に示すように第１駆動部２１０に接続されており、第１駆動部２１０により第１軸Ａ１を中心に回転駆動する。第１駆動部２１０は、モータ２１１、動力伝達機構２１２、エンコーダ２１３などを含む。モータ２１１は、ロボットコントローラ２７０に接続されており、ロボットコントローラ２７０から供給される駆動信号により回転する。
【００３０】
モータ２１１の回転軸は、動力伝達機構２１２を介して旋回フレーム１２０に接続されている。動力伝達機構２１２は、例えば、タイミングベルト、減速歯車機構などを含み、モータ２１１の回転を旋回フレーム１２０に伝達し、旋回フレーム１２０を第１軸Ａ１を中心に回転させる。エンコーダ２１３は、例えば、ロータリーエンコーダなどから構成され、モータ２１１の回転軸の回転角度情報を示すパルスを出力する。エンコーダ２１３から出力されたパルスは、ロボットコントローラ２７０に供給される。
【００３１】
ロボットコントローラ２７０は、エンコーダ２１３から得られる回転角度情報を示すパルスを基に動力伝達機構の減機比を乗算して、旋回フレーム１２０の回転位置を認識する。ロボットコントローラ２７０は、旋回フレーム１２０の回転位置が所望の位置となるようにモータ２１１の回転方向及び回転量を制御する。また、ロボットコントローラ２７０には、操作部２８０が接続され、作業者による操作が可能な構成とされている。操作部２８０は、例えば、リモートコントローラなどから構成され、作業者が手元で操作可能となるように構成されている。
【００３２】
下腕１３０は、図４に示すように第２駆動部２２０に接続されており、第２駆動部２２０により第２軸Ａ２を中心に回転駆動される。ショルダ１４０は、図４に示すように第３駆動部２３０に接続されており、第３駆動部２３０により第３軸Ａ３を中心に回転駆動される。揺動アーム１５０は、図４に示すように第４駆動部２４０に接続されており、第４駆動部２４０により第４軸Ａ４を中心に回転駆動される。
【００３３】
ツール取付回転アーム１６０は、図４に示すように第５駆動部２５０に接続されており、第５駆動部２５０により第５軸Ａ５を中心に回転駆動される。ツール取付部１７０は、図４に示すように第６駆動部２６０に接続されており、第６駆動部２６０により第６軸Ａ６を中心に回転駆動される。
なお、第２駆動部２２０、第３駆動部２３０、第４駆動部２４０、第５駆動部２５０、第６駆動部２６０は、モータ２１１、動力伝達機構２１２などの構造が相違するものの駆動原理的には、第１駆動部２１０と略同じ構成であるのでその説明は省略する。
【００３４】
ここで、ツール取付回転アーム１６０を第５軸Ａ５を中心に回転駆動する第５駆動部２５０の構成を、図５を用いて説明する。
第５駆動部２５０は、図５に示すように、モータ２１１、動力伝達機構２１２、エンコーダ２１３から構成されている。モータ２１１、動力伝達機構２１２、エンコーダ２１３は、揺動アーム１５０に内蔵されている。モータ２１１は、ロボットコントローラ２７０から供給される駆動信号により回転軸Ｓ１を中心に矢印Ａ方向に回転する。
【００３５】
動力伝達機構２１２は、プーリ２２１、タイミングベルト２２２、減速機構２２３を含む構成とされている。プーリ２２１は、モータ２１１の回転軸Ｓ１に取り付けられ、モータ２１１の回転により矢印Ａ方向に回転する。タイミングベルト２２２は、プーリ２２１と減速機構２２３とにまたがって巻きつけられており、プーリ２２１の回転により矢印Ｂ方向に移動し、減速機構２２３に動力を伝達する。減速機構２２３は、伝達された動力を減速させて、ツール取付回転アーム１６０を、第５軸Ａ５を中心に矢印Ｃ方向に回転させる。
【００３６】
次に、本発明に係るツール取付回転アーム１６０を基準位置に位置決めするために必要な構造を、図１、図２を用いて説明する。
ツール取付回転アーム１６０を基準位置に位置決めするときには、ツール取付部１７０に、図３に示すツール１８０に替えて、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように取付部材３１０を取り付ける。取付部材３１０は、取付部材本体３１１、つば部３１２を含む構成とされている。
【００３７】
取付部材本体３１１は、略円筒形状をなし、内周部３１３に発光装置３２０が装着され、ツール取付部１７０の内周部に挿入される。つば部３１２は、取付部材本体３１１の一端の周囲に設けられている。つば部３１２は、取付部材本体３１１がツール取付部１７０に挿入されたとき、ツール取付部１７０の周辺端部に当接し、固定される。
【００３８】
取付部材３１０は、内周部に発光装置３２０が装着される。発光装置３２０は、例えば、レーザポインタから構成され、光ビームを所定の方向に出射する。光ビームは、例えば、レーザ光であり、指向性が高く、かつ、収束性に優れた赤色の可視光である。
発光装置３２０は、光ビームの出射方向が揺動アーム１５０側の方向となるように取付部材３１０を介してツール取付部１７０に取り付けられる。また、このとき、発光装置３２０は、取付部材３１０を介してツール取付部１７０に取り付けられて、光ビームの光軸が第６軸Ａ６と略一致するようになる。
【００３９】
発光装置３２０から出射された光ビームは、揺動アーム１５０がツール取付回転アーム１６０に対して基準となる位置にあるとき、受光部４１０に照射される。受光部４１０は、揺動アーム１５０の第４軸Ａ４上に設けられている。
図２に示すように、揺動アーム１５０は、ショルダ１４０側にケーブル１９０を挿通するケーブル挿通部１５０ａを備えており、このケーブル挿通部１５０ａは、ショルダ１４０とは別部品で構成され、ショルダ１４０に対して回転自在な構成とされている。ケーブル挿通部１５０ａには、隔壁１５３により隔てられた貫通穴１５１、１５２が設けられている。ケーブル挿通部１５０ａには、隔壁１５３により隔てられた貫通穴１５１、１５２が設けられている。貫通穴１５１、１５２は、揺動アーム１５０を第４軸Ａ４方向に貫通する穴であり、例えば、図３に示すように、ツール取付部１７０に取り付けられるツール１８０に接続されるケーブル１９０を貫通させるものである。また、隔壁１５３は、図２（ａ）に示すように、第４軸Ａ４上を通るように形成されており、貫通穴１５１と貫通穴１５２とを隔てている。
【００４０】
受光部４１０は、隔壁１５３のツール取付回転アーム１６０側の端面の第４軸Ａ４上に形成されている。
受光部４１０は、例えば、図２（ｂ）に示すように、光ビームＬＢの入射方向、すなわち、ツール取付回転アーム１６０側に向けて開口され、底面に向けて尖った楔形状となる穴から構成されている。なお、受光部４１０は、穴の底となる最底面が第４軸Ａ４を通るように形成されて、最底面から開口方向に角度θとなるように形成されている。受光部４１０をこのように底面が尖った形状とすることにより、光ビームＬＢを位置決めすべき位置を認識しやすくなる。なお、角度θは、略１２０度程度に設定されることが好ましい。θを１２０度にすることで、光ビームＬＢが底面に合致したかどうかを目視で確認しやすくなる。
【００４１】
次に、ツール取付回転アーム１６０の基準位置決め方法を、図６を用いて説明する。
本実施例のツール取付回転アーム１６０の基準位置決め方法を用いた作業は、産業用ロボット１００を新たに製造する時、あるいは作業場所に産業用ロボット１００を設置する時、産業用ロボット１００の修理、部品交換などのメンテナンス時などに行われる。
ツール取付回転アーム１６０の基準位置決め方法を用いた作業を行うときには、前準備として、まず、作業者は、ツール取付部１７０に取り付けられた図３に示すツール１８０を取り外し、図６（ａ）に示すように、発光装置３２０を取付部材３１０に装着し、発光装置３２０が装着された取付部材３１０をツール取付部１７０に取り付ける。そして、取付部材３１０に取り付けた発光装置３２０から光ビームＬＢを出射させる。
発光装置３２０から光ビームＬＢが出射された状態で、作業者は、操作部２８０を操作して、ツール取付回転アーム１６０を、図６（ｂ）に示すように第５軸Ａ５を中心に徐々に矢印Ｘ２方向に回転させ、発光装置３２０から出射された光ビームＬＢが受光部４１０の中央に照射させる。これにより、ツール取付回転アーム１６０は、揺動アーム１５０に対して基準位置に位置決めされた状態となる。次に、作業者は、ツール取付回転アーム１６０が揺動アーム１５０に対して基準位置に位置決めされた状態で、リセット操作を行う。
【００４２】
例えば、図６（ａ）に示すように、ツール取付回転アーム１６０が揺動アーム１５０に対して角度Δθだけ矢印Ｘ１方向にずれた状態、すなわち、第６軸Ａ６が第４軸Ａ４に対して角度Δθだけ矢印Ｘ１方向にずれた状態のときには、第６軸Ａ６上を通る光ビームＬＢは、受光部４１０から距離εだけずれた位置に照射される。
【００４３】
図６（ａ）に示す状態では、発光装置３２０から発光された光ビームＬＢが受光部４１０に照射されていないので、作業者は、発光装置３２０から発光された光ビームＬＢの照射位置を目視により確認しながら、操作部２８０を操作して、ツール取付回転アーム１６０を、第５軸Ａ５を中心に図６（ｂ）に示す矢印Ｘ２方向に徐々に回転させる。
【００４４】
図６（ｂ）に示すように、ツール取付回転アーム１６０が、作業者の操作部２８０の操作により、第５軸Ａ５を中心として角度Δθだけ矢印Ｘ２方向に回動すると、発光装置３２０から出射された光ビームＬＢが受光部４１０に照射される。作業者は、目視により、発光装置３２０から出射された光ビームＬＢが受光部４１０に照射されることを確認すると、操作部２８０の操作によりツール取付回転アーム１６０の回転動作を停止させる。発光装置３２０からの光ビームＬＢが受光部４１０に合致することで、第６軸Ａ６と第４軸Ａ４とが直線上となるようにツール取付回転アーム１６０の位置が調整される。
【００４５】
次に、作業者は、発光装置３２０からの光ビームＬＢが受光部４１０の中心に照射された状態で、操作部２８０を操作して、リセット操作を行う。リセット操作は、操作部２８０の操作により、ロボットコントローラ２７０の第５駆動部２５０のエンコーダ２１３からのパルスのカウント値を、例えば、「０」にリセットする操作である。
作業者は、リセット操作が終了すると、ツール取付部１７０から取付部材３１０を取り外す。これにより、ツール取付回転アーム１６０の位置決め作業は終了する。
【００４６】
次に、本実施例のツール取付回転アーム１６０の位置決め方法による調整精度を、図７を用いて説明する。
例えば、図７（ａ）に示すように、ツール取付回転アーム７１０に対して回転軸Ａ２１を中心に回転するツール取付回転アーム７１０を、ツール取付回転アーム７１０の回転中心である第５軸Ａ２１から距離ｒ１の位置で揺動アーム７２０に対して位置決めするものとする。ここで、距離ｒ１は、例えば、５０ｍｍ程度とする。ここで、図７（ａ）に示すようにずれている距離εを０．５ｍｍとすると、回転軸Ａ２１の調整角度ｘは、
ｘ＝ε／ｒ１＝０．５／５０＝０．０１〔ｒａｄ〕
となる。
【００４７】
これに対して、本実施例では、図７（ｂ）に示すように、第５軸Ａ５から受光部４１０までの距離をｒ２は、略４００ｍｍ程度とることができる。
よって、光ビームＬＢが受光部４１０からずれている距離εを、図７（ａ）と同様に、０．５ｍｍとすると、第５軸Ａ５の調整角度ｘは、
ｘ＝ε／ｒ２＝０．５／４００＝０．００１２５〔ｒａｄ〕
となる。
このように、本実施例の産業用ロボット１００によれば、第５軸Ａ５から受光部４１０までの距離ｒ２を大きくとることができるため、調整精度を向上させることが可能となる。
【００４８】
なお、カウント値は、ロボットコントローラ２７０に内蔵されたレジスタなどに保持されているものであり、これを「０」にリセットする。これにより、ロボットコントローラ２７０は、ツール取付回転アーム１６０の第５軸Ａ５を中心とした回転位置が、第４軸Ａ４と第６軸Ａ６とが一致する位置となったときに、ツール取付回転アーム１６０の回転量が「０」、すなわち、基準位置にあると認識する。
【００４９】
以上のように、本実施例によれば、第５軸Ａ５から受光部４１０までの距離を長くとることができるため、ツール取付回転アーム１６０の基準位置調整精度を向上させることができる。また、必要な部品点数がきわめて少ないため、取り付け誤差などが小さくなって、ツール取付回転アーム１６０の基準位置調整精度を向上させることができる。さらに、揺動アーム１５０とツール取付回転アーム１６０との間の位置を調整するものであり、第３軸Ａ３の調整精度の影響を受けないので、基準位置の調整精度を向上させることができる。
【００５０】
発光装置３２０を例えば、レーザポインタなどから構成する場合、レーザポインタから出射される光ビームの直径は、通常、略２ｍｍ程度であるが、略０．５ｍｍ程度まで収束させることにより、調整精度を向上させることができる。
【００５１】
なお、上記実施例では、発光装置３２０から出射された光ビームの受光部４１０への照射を作業者の目視により確認しつつ、作業者が、直接、ツール取付回転アーム１６０を操作したり、操作部２８０によりツール取付回転アーム１６０を揺動アーム１５０に対して第５軸Ａ５を中心に回転させることにより位置決めを行ったりしているが、ロボットコントローラ２７０を用いて自動的にツール取付回転アーム１６０を基準となる位置に位置決めするようにしてもよい。
【００５２】
ロボットコントローラ２７０を用いて自動的にツール取付回転アーム１６０を基準となる位置に位置決めする場合の構成について説明する。
ロボットコントローラ２７０を用いて自動的にツール取付回転アーム１６０を基準となる位置に位置決めする場合には、図１、図２に示す受光部４１０に、図８に示すようにフォトセンサ５１０を設置した構成とする。フォトセンサ５１０は、発光装置３２０からの光ビームＬＢを受光して、検出信号を出力するデバイスである。
【００５３】
フォトセンサ５１０から出力される検出信号は、信号検出装置５２０に供給される。信号検出装置５２０は、フォトセンサ５１０からの検出信号をパルスに変換して出力する装置である。信号検出装置５２０で変換された基準位置検出パルスは、ロボットコントローラ２７０に供給される。ロボットコントローラ２７０は、作業者の操作部２８０の操作によるツール取付回転アーム１６０の位置決め動作の開始指示に基づいて、第５駆動部２５０を制御して、ツール取付回転アーム１６０を、第５軸Ａ５を中心に回転させて、信号検出装置５２０からの基準位置検出パルスの供給を監視し、信号検出装置５２０から基準位置検出パルスが供給されたときに第５駆動部２５０のエンコーダ２１３から供給されるパルスのカウント値を「０」にリセットする処理を行うものである。
【００５４】
次に、ロボットコントローラ２７０を用いて自動的にツール取付回転アーム１６０を基準となる位置に位置決めするときの動作について説明する。
ロボットコントローラ２７０を用いて自動的にツール取付回転アーム１６０を基準となる位置に位置決めする作業は、例えば、産業用ロボット１００の導入時、あるいは、メンテナンス時に行われ、作業者は、前準備として、まず、ツール取付部１７０に取り付けられたツール１８０を取り外し、発光装置３２０を取付部材３１０に装着し、発光装置３２０が装着された取付部材３１０をツール取付部１７０に取り付ける。そして、取付部材３１０に取り付けた発光装置３２０から光ビームＬＢを出射させる。
次に、作業者は、操作部２８０を操作して、ツール取付回転アーム１６０の位置決め動作の開始をロボットコントローラ２７０に指示する。ロボットコントローラ２７０は、操作部２８０よりツール取付回転アーム１６０の位置決め動作の開始が指示されると、図９のステップＳ１−１に示すように第５駆動部２５０のモータ２１１を駆動し、ツール取付回転アーム１６０を、第５軸Ａ５を中心として揺動させる。
【００５５】
ロボットコントローラ２７０は、ステップＳ１−２において、ツール取付回転アーム１６０を、第５軸Ａ５を中心に揺動されている状態で、信号検出装置５２０からのパルスを監視する。ロボットコントローラ２７０は、ステップＳ１−２で信号検出装置５２０から基準位置検出パルスが供給されると、そのときには発光装置３２０から出射された光ビームＬＢがフォトセンサ５１０に照射されていることが確認できるので、ステップＳ１−３で信号検出装置５２０から基準位置検出パルスが供給されるタイミングで、第５駆動部２５０のエンコーダ２１３から供給されるパルスのカウント値を「０」にリセットする。これにより、発光装置３２０から出射された光ビームＬＢがフォトセンサ５１０に照射されているタイミング、すなわち、ツール取付回転アーム１６０が基準位置にあるときに、第５駆動部２５０のエンコーダ２１３から供給されるパルスのカウント値が「０」にリセットされ、ツール取付回転アーム１６０を基準位置に、自動的に設定することができる。
ロボットコントローラ２７０は、第５駆動部２５０のエンコーダ２１３から供給されるパルスのカウント値が「０」にリセットされると、ツール取付回転アーム１６０の揺動を停止させて、ツール取付回転アーム１６０の自動位置決め動作を終了する。作業者は、ツール取付回転アーム１６０の自動位置決め動作が終了すると、ツール取付部１７０から取付部材３１０を取り外す。
【００５６】
以上により、ツール取付回転アーム１６０の基準位置が自動的に位置決めされる。なお、エンコーダ２１３がパルスをカウントし、カウント値をロボットコントローラ２７０に供給する構成である場合には、エンコーダ２１３のカウント値をリセットするようにしてもよい。また、この場合、ロボットコントローラ２７０側で管理するエンコーダ２１３からのカウント値にオフセットを設定することによりリセットするようにしてもよい。
【００５７】
また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で、適宜適用することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５８】
１００  産業用ロボット
１１０  ロボットベース
１２０  旋回フレーム
１３０  下腕
１３１  上腕
１４０  ショルダ
１５０  揺動アーム
１６０  ツール取付回転アーム
１７０  ツール取付部
１８０  ツール
２１１  モータ
２１２  動力伝達機構
２１３  エンコーダ
２５０  第５駆動部
２７０  ロボットコントローラ
２８０  操作部
３１０  取付部材
３２０  発光装置
４１０  受光部
Ａ４    第４軸
Ａ５    第５軸
Ａ６    第６軸
【図１】
0005450222.tif 000002
【図２】
0005450222.tif 000003
【図３】
0005450222.tif 000004
【図４】
0005450222.tif 000005
【図５】
0005450222.tif 000006
【図６】
0005450222.tif 000007
【図７】
0005450222.tif 000008
【図８】
0005450222.tif 000009
【図９】
0005450222.tif 000010
【図１０】
0005450222.tif 000011