(57)【要約】【課題】ワイヤに負荷を与えず、単純・軽量な構成で組立や脱着を容易に行え、かつ動作範囲が広く高い測定精度を実現できるワイヤガイド装置を提供する。【解決手段】ワイヤを内蔵し、前記ワイヤを送出する手段と前記ワイヤの送出長を計測する手段とを備え、前記ワイヤの先端を対象物に接続し、前記対象物の位置に合わせて前記ワイヤを送出して、前記対象物までの距離を測定するリニアスケールにおける、前記ワイヤの先端と前記対象物とを接続するワイヤガイド装置であって、前記対象物に接続される真球と、前記真球に接続される含油軸受とから構成され、前記含油軸受は留め金とフックを介して前記ワイヤに接続される。【選択図】図１
2005331338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤを内蔵し、前記ワイヤを送出する手段と前記ワイヤの送出長を計測する手段とを備え、前記ワイヤの先端を対象物に接続し、前記対象物の位置に合わせて前記ワイヤを送出して、前記対象物までの距離を測定するリニアスケールにおける、前記ワイヤの先端と前記対象物とを接続するワイヤガイド装置であって、
前記対象物に接続される真球と、前記真球に接続される含油軸受とから構成され、前記含油軸受は留め金とフックを介して前記ワイヤに接続されることを特徴とするワイヤガイド装置。
【請求項２】
前記真球は磁性体からなり、前記含油軸受は永久磁石を内蔵することを特徴とする請求項１記載のワイヤガイド装置。
【請求項３】
前記含油軸受は、前記永久磁石の磁力により前記真球表面との接続を保ったまま、前記真球表面に沿って移動することを特徴とする請求項１または２記載のワイヤガイド装置。
【請求項４】
前記含油軸受は、空気圧力により前記真球表面との接続を保ったまま、前記真球表面に沿って移動することを特徴とする請求項１記載のワイヤガイド装置。
【請求項５】
前記真球は、複数の前記含油軸受を接続できることを特徴とする請求項１乃至４記載のワイヤガイド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボットや産業用機械等のキャリブレーションに用いるワイヤ式リニアスケールのワイヤガイド装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットや産業用機械等の各軸の角度原点のキャリブレーション方法として、従来は各リンクに水準器を当て、その水準器が水平を示すときの軸の角度を原点とする等の手法が用いられていたが、これを改善する方法および装置が特許文献１にて開示されている。これは、図３に示すように、産業用ロボット等の近傍に固定された１つのワイヤ式リニアスケール１を利用し、ワイヤ２先端のフック９を産業用ロボット等のツール先端８に取り付けてリニアスケール１からツール先端８までの距離を測定するものであり、産業用ロボットを複数の姿勢に動作させ、それぞれの距離を測定することにより、各軸の原点位置のキャリブレーションを実施するというものである。
また、非特許文献１にて開示される装置は、図４に示すように産業用ロボット等に取り付ける２つの回転軸１０および１１を備えた治具であり、そのリンク機構により図５のように、ワイヤ２の先端が仮想球面上を動作する機構になっている。
このワイヤガイド装置に複数のワイヤ式リニアスケール本体１を接続すると、各々のリニアスケール本体１から伸びるワイヤ２の先端が同一の仮想球面上を動く様に動作する。よって、常に各々のリニアスケール本体１からツール先端８までの距離の測定が行え、各々のリニアスケール本体１の位置が既知であればツール先端８の位置の三次元計測ができる。
リニアスケールにより求めたツール先端８の三次元位置と、産業用ロボット等の各軸の角度から求めたツール先端８の三次元位置とから、角度原点のキャリブレーションを行なうことができる。
以上のように、従来のワイヤ式リニアスケールでは、図３のようにワイヤ２を直接フック９に精度良く取り付けたり、図４のようにリンク機構により仮想球面上を動作させることによってワイヤ２が仮想球面の中心で仮想的に交わるワイヤガイド装置を使用したりしていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０５３５７号公報（第７頁、図１）
【非特許文献１】Friedrich Lange and Gerhard Hirzinger.Learning Accurate Path Control of Industrial Robots with Joint Elasticity．Proceedings of the 1999 IEEE International Conference on Robotics & Automation，Detroit Michigan May 1999，pages 2084-2089
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の発明においては、ワイヤを直接ワイヤ先端フックに取り付ける際にその取り付け精度が測定誤差に大きく影響するため、ワイヤの長さを数百μｍ以下の単位で調節しなければならないという問題があった。
また、測定対象（ツール先端）の移動に伴いワイヤが屈曲することによって自由度を確保しているので、ツール先端が移動を繰り返すにつれワイヤが損耗し定期的に交換が必要であった。
さらに、非特許文献１のようにリンク機構により仮想球面上を動作させる場合では、リンクの機構が複雑になって動作範囲が制約され、リンクの動作精度を上げることが難しく、治具の自重が精度に大きく影響するため治具先端において数百μｍの動作精度を実現するのは困難であった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ワイヤに負荷を与えず、単純・軽量な構成で組立や脱着を容易に行え、かつ動作範囲が広く高い測定精度を実現できるワイヤガイド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ワイヤを内蔵し、前記ワイヤを送出する手段と前記ワイヤの送出長を計測する手段とを備え、前記ワイヤの先端を対象物に接続し、前記対象物の位置に合わせて前記ワイヤを送出して、前記対象物までの距離を測定するリニアスケールにおける、前記ワイヤの先端と前記対象物とを接続するワイヤガイド装置であって、前記対象物に接続される真球と、前記真球に接続される含油軸受とから構成され、前記含油軸受は留め金とフックを介して前記ワイヤに接続されることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記真球は磁性体からなり、前記含油軸受は永久磁石を内蔵することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記含油軸受は、前記永久磁石の磁力により前記真球表面との接続を保ったまま、前記真球表面に沿って移動することを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記含油軸受は、空気圧力により前記真球表面との接続を保ったまま、前記真球表面に沿って移動することを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記真球は、複数の前記含油軸受を接続できることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１または２に記載の発明によると、ワイヤガイド装置を単純・軽量化できワイヤへの負荷の軽減や対象物との着脱の簡易化を実現できる。
請求項３または４に記載の発明によると、測定時の対象物の動作範囲を拡張でき、多くのデータを収集できる。多くのデータを基に高精度の測定を行うことができる。
また、請求項５に記載の発明によると、複数のリニアスケールから産業用ロボット等のツール先端までの距離の測定を同時に行え、測定に要する時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１に本発明のワイヤガイド装置およびリニアスケールを示す。リニアスケール本体１はキャリブレーション対象である産業用ロボット等に近い任意の場所に固定される。ワイヤガイド部１４は、永久磁石５を内包した鋳鉄含油軸受６が磁力によって磁性体の真球７に吸着される構成となっており、フック３および留め金４を介してワイヤ２に接続されている。
磁性体の真球７は、材質はＵＪ２で、呼び直径５０ｍｍの玉軸受用の鋼球であり、産業用ロボット等のツール先端８にボルトにて締結されている。鋳鉄含油軸受６には、直径１４ｍｍ、＃３００の鋳鉄含油円柱を使用し、その片面を留め金４との締結部とし、他面はＳＲ２５に加工している。永久磁石５は、ネオジム磁石で留め金４に接着してあり、鋳鉄含油軸受の内側に収納される。真球７と永久磁石５とのギャップは、留め金４によって調節できる。
なお、鋳鉄含油軸受６の寸法などは具体的実施例の一つに過ぎず、本発明をなんら限定するものではない。
【０００９】
本発明のワイヤガイド部１４は、リニアスケール本体１よりワイヤ２を介して適度な引力を受けている。ツール先端８が動作した場合、ワイヤガイド部１４は磁性体の真球７の表面に倣って動作するので、ワイヤ２の軸方向１２は常に真球の中心１３を指すことになる。また、ワイヤガイド部１４は、自由に球の表面上を動作することができるので動作範囲に制限がない。
なお、永久磁石５や磁性体の真球７を利用する代わりに、含油軸受６を空気圧力によって真球に吸着しても同じ効果を得ることができる。
【００１０】
本発明が特許文献１と異なる部分は、キャリブレーション対象への取り付け精度が鋳鉄含油軸受６および留め金４の加工精度によって決まることであり、これらの部品に精密加工を施すことによりキャリブレーションに充分な精度を得ることができる。
また、非特許文献１に比べ、本発明のワイヤガイド部１４は鋳鉄含油軸受６が真球７の表面に沿って動作するので構成部品が単純になり、小型かつ軽量化を実現でき、高精度にワイヤをガイドすることができる。
【００１１】
図２に本発明のワイヤガイド装置を複数のリニアスケールと接続した場合の概略図を示す。
複数のワイヤガイド部１４を適切に磁性体の真球７に取り付ければ、互いに干渉しない様に真球の表面上を移動し、複数のワイヤ２の軸方向１２を常に真球の中心１３で交わらせることができる。これによって、常に各々のリニアスケール本体１からツール先端８までの距離の測定が行え、各々のリニアスケール本体１の位置が既知であればツール先端８の位置の三次元計測ができる。
上述のように、ワイヤガイド部１４は自由に真球の表面上を移動することができるので、リンク機構等を用いた場合に比べ、ツール先端８を広範囲に移動させることができ多くの位置で三次元位置計測を行うことができる。
リニアスケールにより求めたツール先端８の三次元位置と、産業用ロボット等の各軸の角度から求めたツール先端８の三次元位置を多く測定することで、角度原点の高精度のキャリブレーションを行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
本発明のワイヤガイド装置およびそれを用いたリニアスケールは産業用ロボットや産業用機械等の三次元位置計測やキャリブレーションに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のワイヤガイド装置およびリニアスケールの側面図
【図２】本発明のワイヤガイド装置を複数のリニアスケールと接続した場合を表す斜視図。
【図３】特許文献１のワイヤ式リニアスケールの概略図
【図４】非特許文献１のワイヤガイド治具の概略図
【図５】非特許文献１のワイヤガイド治具の動作を表す側面図、正面図および下面図
【符号の説明】
【００１４】
１  リニアスケール本体
２  ワイヤ
３  フック
４  留め金
５  永久磁石
６  鋳鉄含油軸受
７  磁性体の真球
８  ツール先端
９  ワイヤ先端フック
１０  回転軸１
１１  回転軸２
１２  ワイヤの軸方向
１３  真球の中心
１４  ワイヤガイド部
【図１】
2005331338.tif 000003
【図２】
2005331338.tif 000004
【図３】
2005331338.tif 000005
【図４】
2005331338.tif 000006
【図５】
2005331338.tif 000007