特開 2023-6486 回転位置検出器及びそれを備えるロボット装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023006486

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】回転位置検出器及びそれを備えるロボット装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/245 20060101AFI20230111BHJP

   B25J 19/02 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

G01D5/245 110A

B25J19/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021109110

(22)【出願日】2021-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000232302

【氏名又は名称】日本電産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浪越 孝宏

【テーマコード（参考）】

2F077

3C707

【Ｆターム（参考）】

2F077AA43

2F077DD03

2F077JJ01

2F077JJ24

2F077VV02

3C707BS10

3C707KS21

3C707KV04

3C707KW07

3C707MT03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】湾曲体と、移動体と、を備える回転位置検出器を提供する。
【解決手段】湾曲体２１は、基体に対して回転軸を中心として相対的に回転可能な回転体に固定され、回転軸を中心にして周方向に延びる。移動体２２は、湾曲体２１に沿って移動可能である。湾曲体上２１における移動体２２の位置から回転体の回転位置を検出する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基体に対して回転軸を中心として相対的に回転可能な回転体の回転位置を検出する回転位置検出器であって、
前記回転体に固定され、前記回転軸を中心にして周方向に延びる湾曲体と、
前記湾曲体に沿って移動可能な移動体と、を備え、
前記湾曲体上における前記移動体の位置に基づいて前記回転体の回転位置を検出する、回転位置検出器。

【請求項2】

前記湾曲体が、管体であり、
前記移動体が、球体であり、前記湾曲体の内部を転がる、請求項１に記載の回転位置検出器。

【請求項3】

前記湾曲体が、管体であり、内部に液状の充填材が充填され、
前記移動体が、前記充填材に対して浮動可能な浮動体である、請求項１に記載の回転位置検出器。

【請求項4】

前記基体に固定される磁石をさらに備え、
前記移動体が、前記磁石に吸着される、請求項１に記載の回転位置検出器。

【請求項5】

前記湾曲体が、前記回転軸を中心にして少なくとも１回転して螺旋状に延びる、請求項１～請求項４のいずれかに記載の回転位置検出器。

【請求項6】

前記湾曲体上における前記移動体の位置を検知する位置センサをさらに備える、請求項１～請求項５のいずれかに記載の回転位置検出器。

【請求項7】

前記湾曲体上の周方向の少なくとも一端に前記移動体の接触を検知する接触センサをさらに備える、請求項１～請求項６のいずれかに記載の回転位置検出器。

【請求項8】

請求項１～請求項７のいずれかに記載の回転位置検出器と、
前記回転体を有するロボットアームと、を備えるロボット装置。

【請求項9】

前記回転体が、３６０°以上回転可能である、請求項８のロボット装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転体の回転位置を検出する回転位置検出器及びそれを備えるロボット装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のロボット装置は特許文献１に開示されている。このロボット装置は、リンク（回転体）に揺動可能に支持されているレバースイッチと、案内部材と、接触センサと、を有する。案内部材は、リンクが１回転する度にレバースイッチを揺動させる。接触センサは、レバースイッチの揺動位置を検知する。接触センサの検知結果に基づいてリンクの回転数を検出できる（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１５７３３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献に開示されたロボット装置によると、レバースイッチ及び案内部材が、リンク内部に組み込まれており、構造が複雑であり、部品点数が多く、製造コストが上がる可能性があった。

【0005】

本発明は、部品点数を減らして製造コストを下げるとともに、回転体の回転位置を容易に検出できる回転位置検出器及びそれを備えるロボット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】

【0006】

本発明の例示的な回転位置検出器は、湾曲体と、移動体と、を備える。湾曲体は、基体に対して回転軸を中心として相対的に回転可能な回転体に固定され、回転軸を中心にして周方向に延びる。移動体は、湾曲体に沿って移動可能である。湾曲体上における移動体の位置に基づいて回転体の回転位置を検出する。

【発明の効果】

【0007】

例示的な本発明によれば、部品点数を減らして製造コストを下げるとともに、回転体の回転位置を容易に検出できる回転位置検出器及びそれを備えるロボット装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るロボット装置の斜視図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る回転位置検出器の斜視図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係る回転位置検出器の斜視図である

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、回転体１１、１２、１３、１４、１５、１６の回転軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６と平行な方向をそれぞれ「軸方向」、回転体１１、１２、１３、１４、１５、１６の回転軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６に直交する方向を「径方向」、回転体１１、１２、１３、１４、１５、１６の回転軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とそれぞれ称する。また、本明細書では、回転軸Ｊ１の軸方向を上下方向とし、ベース部１９に対して回転体１１側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。なお、上下方向は単に説明のための用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。

【0010】

（１．ロボット装置の構成）
本発明の例示的な一実施形態のロボット装置について説明する。図１は第１実施形態に係るロボット装置１の斜視図である。

【0011】

ロボット装置１は、ロボットアーム１０と、回転位置検出器２０、３０と、を備える。ロボットアーム１０は、作業台に固定されるベース部１９と、変位や力を伝達する複数の回転体１１、１２、１３、１４、１５、１６と、腕部１７と、を備える。回転体１１、１２、１３、１４、１５、１６は、３６０°以上回転する。

【0012】

回転体１１は、ベース部１９に対して相対的に回転可能に連結され、鉛直な回転軸Ｊ１を中心として回転する。回転体１２は、回転体１１に対して相対的に回転可能に連結され、水平な回転軸Ｊ２を中心として回転する。回転体１２は、円柱状の腕部１７の一端に固定され、腕部１７の他端には回転体１３が連結される。腕部１７は、回転軸Ｊ２の径方向に延びる。

【0013】

回転体１３は、腕部１７に対して相対的に回転可能に連結され、回転軸Ｊ２に平行な回転軸Ｊ３を中心として回転する。回転体１４は、回転体１３に対して相対的に回転可能に連結され、回転軸Ｊ３に垂直な回転軸Ｊ４を中心として回転する。回転体１５は、回転体１４に対して相対的に回転可能に連結され、回転軸Ｊ４に垂直な回転軸Ｊ５を中心として回転する。回転体１６は、回転体１５に対して相対的に回転可能に連結され、回転軸Ｊ５に垂直な回転軸Ｊ６を中心として回転する。回転体１６は、例えば、先端部にワークを把持する把持部（不図示）を設けることにより、ワークの組付け作業等を行うことができる。

【0014】

回転位置検出器２０は、すべての方向に延びる回転軸を中心として回転する回転体の回転位置を検出可能であり、本実施形態では、回転体１４に装着される。回転位置検出器３０は、水平方向に延びる回転軸を中心として回転する回転体の回転位置を検出可能であり、本実施形態では、回転体１２に装着される。

【0015】

（２．回転位置検出器の構成）
図２は、回転位置検出器２０の斜視図あり、回転体１３及び回転体１４を破線で示す。回転位置検出器２０は、回転体１４の回転位置を検出できる。

【0016】

回転位置検出器２０は、湾曲体２１と、移動体２２と、磁石２３と、接触センサ２４ａ、２４ｂと、を有する。湾曲体２１は、回転体１４に固定され、回転軸Ｊ４を中心にして周方向に延びる。本実施形態では、湾曲体２１は、内側に回転体１４が挿入される。上述したように、回転体１４は、回転体（基体）１３に対して回転軸Ｊ４を中心として相対的に回転可能である。湾曲体２１は、回転軸Ｊ４を中心にして少なくとも１回転して螺旋状に延びる透明な管体である。本実施形態では、湾曲体２１は、回転軸Ｊ４を中心にして２回転して螺旋状に延びる。

【0017】

磁石２３は、回転体（基体）１３に固定され、湾曲体２１と回転軸Ｊ４の軸方向に隣接して配置される。

【0018】

移動体２２は、湾曲体２１に沿って移動可能である。本実施形態では、移動体２２は、球体の磁性体であり、湾曲体２１の内部に配置される。移動体２２は、磁石２３に吸着されている。なお、移動体２２は、球体以外の形状でもよい。

【0019】

接触センサ２４ａ、２４ｂは、移動体２２の接触を検知する。接触センサ２４ａは、湾曲体２１の周方向の一端に配置され、接触センサ２４ｂは、湾曲体２１の周方向の他端に配置される。すなわち、回転位置検出器２０は、湾曲体２１上の周方向の少なくとも一端に移動体２２の接触を検知する接触センサ２４ａ、２４ｂを備える。なお、本実施形態では、接触センサ２４ａ、２４ｂを設けたが、接触センサ２４ａ、２４ｂの両方を省いてもよい。

【0020】

例えば、回転体１４が、基準となる回転位置にある状態において、移動体２２を接触センサ２４ａに接触させる。回転体１４が、正転方向Ｘ１に回転したとき、湾曲体２１は、回転体１４と一緒に回転する。一方、移動体２２は、磁石２３に吸着されており、回転せずに湾曲体２１上を摺動する。ロボット装置１の使用者は、目視により、湾曲体２１上における移動体２２の位置から回転体１４の回転位置を検出できる。従って、部品点数を減らして製造コストを下げるとともに、回転体１４の回転位置を容易に検出できる回転位置検出器２０を提供できる。これにより、回転体１４を一方向に回転させ過ぎて、回転体１４に接続されるケーブルが、過剰にねじれ、ロボットアーム１０に不具合が生じることを防止できる。

【0021】

また、回転体１４が、基準となる回転位置から正転方向Ｘ１に２回転を超えて回転したとき、移動体２２は、接触センサ２４ｂに接触する。これにより、使用者は、目視に頼らず、回転体１４が一方向に回転し過ぎていることを容易に検出することができる。

【0022】

なお、湾曲体２１上における移動体２２の位置を検知する位置センサ（不図示）をさらに設けてもよい。これにより、使用者は、目視に頼らず、回転体１４の回転位置を検出することができる。位置センサは、例えば湾曲体２１の撮影画像によって移動体２２の位置を検出するように構成してもよい。

【0023】

（３．回転位置検出器の構成）
図３は、回転位置検出器３０の斜視図であり、回転体１２を破線で示す。説明の便宜上、前述の図２に示す回転位置検出器２０と同様の部分には同一の符号を付す。回転位置検出器３０は、磁石２３が設けられていない点が回転位置検出器２０とは異なる。回転位置検出器３０は、回転体１２に固定され、水平方向に延びる回転軸Ｊ２を中心にして回転体１１（基体）に対して回転する回転体１２の回転位置を検出できる。

【0024】

回転位置検出器３０は、湾曲体２１と、移動体３２と、接触センサ２４ａ、２４ｂと、を有する。湾曲体２１は、回転体１２に固定され、回転軸Ｊ２を中心にして周方向に延びる。本実施形態では、湾曲体２１の内側に回転体１２が挿入される。

【0025】

移動体３２は、球体であり、湾曲体２１の内部を転がる。回転体１２が、正転方向Ｘ１に回転したとき、湾曲体２１は、回転体１２と一緒に回転する。一方、移動体３２は、重力により湾曲体２１の最下位値に留まり、湾曲体２１内を転がる。これにより、湾曲体２１上における移動体２２の位置から回転体１２の回転位置を検出できる。

【0026】

なお、湾曲体２１を、内部に液状の充填材が充填された管体で構成し、移動体３２を充填材に浮動可能な浮動体で構成してもよい。浮動体としては、例えば、樹脂成形品や空気が挙げられる。回転体１２が、正転方向Ｘ１に回転したとき、移動体３２は、浮力により湾曲体２１の最上位値に留まる。これにより、湾曲体２１上における移動体２２の位置から回転体１２の回転位置を検出できる。さらに、湾曲体２１の内部に液状の充填材を充填することで、回転体１２の回転時に、移動体３２が、急激に移動したり、回転体１２への衝撃によって移動体３２が、移動することを軽減できる。

【0027】

＜４．その他＞
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上記実施形態とその変形例は適宜任意に組み合わせることができる。

【0028】

例えば、上記実施形態では、湾曲体２１は、回転軸Ｊ４を中心にして２回転して螺旋状に延びるが、１回転の螺旋状又は３回転以上の螺旋状に形成されてもよい。また、湾曲体２１は、螺旋状以外に環状又は円弧状でもよい。

【0029】

また、湾曲体２１を管状に形成し、移動体２２、３２を湾曲体２１の内部に配置したが、湾曲体２１をレール状に形成し、移動体２２、３２を湾曲体２１に沿って移動可能なベアリングで構成してもよい。

【0030】

また、本実施形態では、ロボット装置１は、６軸のロボットアーム１０に回転位置検出器２０、３０を２箇所設けたが、回転体の数は６個に限定されない。また、回転位置検出器２０又は回転位置検出器３０を３箇所以上又は１箇所のみ設けてもよい。

【0031】

また、回転位置検出器３０は、水平方向に延びる回転軸Ｊ２を中心にして回転する回転体１２に装着したが、水平方向以外の方向に延びる回転軸を中心にして回転する回転体１３、１４、１５、１６に装着してもよい。この場合も同様に移動体２２が鉛直方向の最下位置に配される。これにより、移動体２２の位置から回転体１５の回転位置を検出できる。

【0032】

また、本実施形態では、湾曲体２１の内側に、回転体１２又は回転体１４が挿入されているが、湾曲体２１を、回転体１２、１４の軸方向外面に接触させて固定してもよい。これにより、回転位置検出器２０又は回転位置検出器３０を既存のロボットアーム１０に外付けできる。

【産業上の利用可能性】

【0033】

本発明によると、回転体を有するロボットアームに利用することができる。

【符号の説明】

【0034】

１ ロボット装置
１０ ロボットアーム
１１、１２、１３、１４、１５、１６ 回転体
１７ 腕部
１９ ベース部
２０、３０ 回転位置検出器
２１ 湾曲体
２２、３２ 移動体
２３ 磁石
２４ａ、２４ｂ 接触センサ
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６ 回転軸
Ｘ１ 正転方向

【図1】

【図2】

【図3】