特許 7285937 ロボットの原点出し装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-25

(45)【発行日】2023-06-02

(54)【発明の名称】ロボットの原点出し装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/10 20060101AFI20230526BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20230526BHJP

【ＦＩ】

B25J9/10 A

G05B19/18 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021543632

(86)(22)【出願日】2019-09-02

(86)【国際出願番号】 JP2019034405

(87)【国際公開番号】W WO2021044477

(87)【国際公開日】2021-03-11

【審査請求日】2021-10-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100127797

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 晴洋

(72)【発明者】

【氏名】大塚 一輝

(72)【発明者】

【氏名】馬目 俊文

【審査官】國武 史帆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０４０６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７７６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０１３２８５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－０４４０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１２６９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－００３７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２３５５２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

Ｇ０５Ｂ １９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１当接面を有する下面と、前記下面と対向する上面とを有するロボットアームと、
前記ロボットアームに対して軸方向の移動及び軸心回りの回転が可能であって、前記上面から前記下面にかけて前記ロボットアームを貫通するように配設される軸部材と、
前記ロボットアームの貫通部分よりも下方において前記軸部材に搭載され、前記軸方向において前記第１当接面と対向する第２当接面と、当該第２当接面の外周側に位置する側面と、を有するストッパと、
前記軸部材の前記軸方向の移動によっては前記ストッパと干渉しない位置において、前記ロボットアームの前記下面から下方に突設された第１突起部と、
前記ストッパの前記側面から外側に突設され、前記第１突起部に対して当接が可能な第２突起部と、を備え、
前記第１当接面と前記第２当接面とは、前記軸部材の前記軸方向への移動によって面接触が可能であって、前記面接触によって前記軸部材の前記軸方向の原点出しが行われる当接面であり、
前記第１突起部と前記第２突起部とは、前記軸部材の前記軸心回りの回転によって当接が可能であって、前記当接によって前記軸部材の回転方向の原点出しが行われる突起部である、ロボットの原点出し装置において、
前記ロボットアームの前記下面は、前記第２当接面と対向するように突設された複数の突起物を備え、
前記第１当接面は、前記複数の突起物の突出先端側に各々備えられた単位当接面の集合体によって構成され、
前記ストッパは、前記軸部材に外嵌される円筒の形状を有し、
前記第２当接面は、前記円筒における前記ロボットアームの前記下面と対向する環状の端面であり、
前記側面は、前記円筒の外周面であって、
前記複数の突起物は、前記環状の端面と対向するように前記ロボットアームの前記下面に環状に配列された複数のボルトからなり、
前記第１当接面を構成する前記単位当接面は、前記ボルトのボルト頭の頂面からなる、ロボットの原点出し装置。

【請求項2】

請求項１に記載のロボットの原点出し装置において、
前記ロボットアームに組み付けられ、前記軸部材を軸心回りに回転可能に支持するベアリングと、
前記軸部材に一体化され、前記軸部材に前記軸心回りの回転力を伝達するプーリと、をさらに備え、
前記軸部材が前記軸心回りに回転すると、前記ストッパと前記プーリとは同期回転し、
前記複数のボルトは前記プーリに取り付けられている、ロボットの原点出し装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のロボットの原点出し装置において、
前記ロボットアームの前記下面と前記ストッパとの間に介在される緩衝部材をさらに備え、
前記緩衝部材は、前記ロボットアームの前記下面と一体若しくは前記ストッパと一体に設けられ、
前記第１当接面は前記緩衝部材における前記第２当接面と対向する面、若しくは、前記第２当接面は前記緩衝部材における前記第１当接面と対向する面である、ロボットの原点出し装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のロボットの原点出し装置を用いたロボットの原点設定方法であって、
前記第１当接面と前記第２当接面とが面接触するまで前記軸部材を前記軸方向に移動させ、前記軸部材の前記軸方向の原点位置を設定し、
前記軸方向の原点位置から、前記回転方向の原点出しのために設定された特定位置まで、前記軸部材を前記軸方向に移動させ、
前記特定位置に配置された前記軸部材を、前記第１突起部と前記第２突起部とが当接するまで前記軸心回りに回転させ、前記軸部材の前記回転方向の原点位置を設定する、
ロボットの原点設定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸方向の移動及び軸心回りの回転が可能な軸部材を有するロボットの原点出し装置、及び当該装置を用いた原点出し方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スカラ型ロボットは、ロボットアームに対して昇降及び回転する作業軸（軸部材）を備えている。例えば、スカラ型ロボットの電源投入時等に、作業軸の軸方向（Ｚ軸）及び回転方向（Ｒ軸）の原点位置を設定する原点出し作業が必要となる。特許文献１には、この原点出し作業を、専用のセンサ類を用いることなく実行するセンサレス原点出し方法が開示されている。当該方法では、ロボットアームの下面に当接片を突設すると共に、軸部材に搭載されるＺ軸ストッパの上面に突起部を設ける。そして、軸部材をＺ軸方向に移動させ、前記当接片をＺ軸ストッパの上面に当接させることでＺ軸の原点出しを行う。また、軸部材をＺ軸回りに回転させ、前記突起部を前記当接片に当接させることでＲ軸の原点出しを行う。

【0003】

しかし、特許文献１の方法では、例えばＺ軸ストッパが作業軸の暴走防止（抜け止め）の機能を果たす際において、ロボットアーム下面の当接片がＺ軸ストッパの上面の一部に衝突することになる。つまり、前記衝突時における前記当接片の衝撃を、ストッパ上面の一部が集中的に受け止める構造となる。このため、可搬質量が大きい作業軸の場合には、前記衝撃によって前記ストッパが破損する可能性がある。従って、作業軸の原点出しをセンサレスで行う方法を、可搬質量の低い小型のスカラ型ロボットにしか適用できないという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６１１７６７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、軸部材の軸方向及び回転方向の原点出しをセンサレスで行うと共に、軸部材に搭載されるストッパの破損を防止することができるロボットの原点出し装置及び方法を提供することにある。

【0006】

本発明の一局面に係るロボットの原点出し装置は、第１当接面を有するベース部材と、前記ベース部材に対して軸方向の移動及び軸心回りの回転が可能な軸部材と、前記軸部材に搭載され、前記軸方向において前記第１当接面と対向する第２当接面と、当該第２当接面の外周側に位置する側面と、を有するストッパと、前記軸部材の前記軸方向の移動によっては前記ストッパと干渉しない位置において、前記ベース部材に突設された第１突起部と、前記ストッパの前記側面から外側に突設され、前記第１突起部に対して当接が可能な第２突起部と、を備え、前記第１当接面と前記第２当接面とは、前記軸部材の前記軸方向への移動によって面接触が可能であって、前記面接触によって前記軸部材の前記軸方向の原点出しが行われる当接面であり、前記第１突起部と前記第２突起部とは、前記軸部材の前記軸心回りの回転によって当接が可能であって、前記当接によって前記軸部材の回転方向の原点出しが行われる突起部であることを特徴とする。

【0007】

本発明の他の局面に係るロボットの原点設定方法は、上記のロボットの原点出し装置を用いた原点設定方法であって、前記第１当接面と前記第２当接面とが面接触するまで前記軸部材を前記軸方向に移動させ、前記軸部材の前記軸方向の原点位置を設定し、前記軸方向の原点位置から、前記回転方向の原点出しのために設定された特定位置まで、前記軸部材を前記軸方向に移動させ、前記特定位置に配置された前記軸部材を、前記第１突起部と前記第２突起部とが当接するまで前記軸心回りに回転させ、前記軸部材の前記回転方向の原点位置を設定することを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明に係るロボットの原点出し装置が適用されるスカラ型ロボットの第１実施形態を示す側面図である。

【図2】図２は、前記スカラ型ロボットを下方側から見た斜視図である。

【図3】図３は、図２の要部拡大図である。

【図4】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、作業軸の軸方向の原点出し動作を示す側面図である。

【図5】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、作業軸の回転方向の原点出し動作を示す平面図である。

【図6】図６は、スカラ型ロボットの制御系を示すブロック図である。

【図7】図７は、コントローラによる作業軸の原点設定制御の第１例を説明するフローチャートである。

【図8】図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）は、上記原点設定制御の状況を模式的に示す図である。

【図9】図９は、上記原点設定制御の第２例を説明するフローチャートである。

【図10】図１０は、上記原点設定制御の第３例を説明するフローチャートである。

【図11】図１１は、上記原点設定制御の第３例を説明するフローチャートである。

【図12】図１２は、本発明に係るロボットの原点出し装置が適用されるスカラ型ロボットの第２実施形態を示す要部斜視図である。

【図13】図１３は、第２実施形態に係るスカラ型ロボットの作業軸ユニットを示す側面図である。

【図14】図１４は、第２アームに組み込まれた状態の、前記作業軸ユニットの上面視の斜視図である。

【図15】図１５は、第２アームに組み込まれた状態の、前記作業軸ユニットの縦断面図であって、作業軸が下降している状態を示す図である。

【図16】図１６は、第２アームに組み込まれた状態の、前記作業軸ユニットの縦断面図であって、作業軸が上昇している状態を示す図である。

【図17】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、本発明に係る原点出し装置の第１変形例を示す側面図である。

【図18】図１８は、本発明に係る原点出し装置の第２変形例を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、本発明に係るロボットの原点出し装置が、スカラ型ロボット（水平多関節ロボット）に適用される例を示す。本発明は、スカラ型ロボットに限らず、ベース部材に対して軸方向の移動及び軸心回りの回転が可能な軸部材を備える限りにおいて、各種のロボットに適用可能である。

【0010】

＜第１実施形態＞
［スカラ型ロボットの全体構造］
図１は、本発明に係る原点出し装置が適用されるスカラ型ロボット１の第１実施形態を示す側面図、図２は、スカラ型ロボット１を下方側から見た斜視図である。スカラ型ロボット１は、所定の基台１０上に設置される円柱状のアーム支持台１１と、このアーム支持台１１に片持ち支持されるアーム１２と、このアーム１２の先端部分で支持される作業軸２（軸部材）とを含む。アーム支持台１１は、例えば生産ラインの架台等からなる基台１０に、ボルト締めにて固定される。

【0011】

アーム１２は、第１アーム１３と第２アーム１４（ベース部材）との連結体からなる。第１アーム１３は、水平方向に延びるロボットアームであり、その基端側がアーム支持台１１によって鉛直方向に延びるａ軸周りに回動可能に支持されている。第２アーム１４も、水平方向に延びるロボットアームであり、その基端側が第１アーム１３の先端側によって鉛直方向に延びるｂ軸周りに回動可能に支持されている。アーム支持台１１と第２アーム１４との間には、第２アーム１４に搭載される電装品への給電及び制御用のケーブルを収容するケーブル保護管１５が架け渡されている。

【0012】

作業軸２は、スプライン軸である。作業軸２は、第２アーム１４の先端側に、当該第２アーム１４を上下方向に貫通する状態で保持されている。すなわち、作業軸２の下端２１は第２アーム１４の下面１４Ｂよりも下方に位置しており、上端２２は第２アーム１４の上面１４Ａよりも上方に位置している。作業軸２は、第２アーム１４に対して軸方向の移動（Ｚ軸方向の移動）と、当該作業軸２の軸心回りの回転（Ｒ軸方向の移動）とが可能である。以上より、本実施形態のスカラ型ロボット１は、移動軸としてａ軸、ｂ軸、Ｚ軸及びＲ軸の４つの移動軸を有するロボットである。

【0013】

スカラ型ロボット１は、上記４つの移動軸についての動作を行わせる駆動源として、第１アームモータ３１、第２アームモータ３２、Ｚ軸モータ３３及びＲ軸モータ３４を備えている。第１アームモータ３１は、第１アーム１３をａ軸回りに回転駆動させるモータであり、アーム支持台１１の内部に配置されている。第１アームモータ３１の駆動力は、図略の減速機構を介して第１アーム１３に伝達される。第２アームモータ３２、Ｚ軸モータ３３及びＲ軸モータ３４は、第２アーム１４の上面１４Ａに取り付けられている。第２アームモータ３２は、第２アーム１４をｂ軸回りに回転駆動させるモータである。第２アームモータ３２の駆動力は、図略の減速機構を介して第２アーム１４に伝達される。

【0014】

Ｚ軸モータ３３は、作業軸２をＺ軸方向に移動させるためのモータである。Ｚ軸モータ３３から作業軸２への駆動力の伝達のため、ボールねじ軸３５、ヘッドホルダ３６及びＺ軸伝達ベルト３３Ｔが備えられている。ボールねじ軸３５は、第２アーム１４の上面１４Ａから鉛直方向に立設され、軸回りに回転自在である。ヘッドホルダ３６は、ボールねじ軸３５と作業軸２とを連結する部材であり、ナット部３６１と連結部３６２とを含む。ナット部３６１は、ボールねじ軸３５に螺合されている。連結部３６２は、作業軸２がＲ軸に回転可能な状態で、上端２２を保持する。Ｚ軸伝達ベルト３３Ｔは、Ｚ軸モータ３３の駆動力をボールねじ軸３５へ伝達する。Ｚ軸伝達ベルト３３Ｔは、Ｚ軸モータ３３の出力軸に取り付けられた図略のプーリと、ボールねじ軸３５の下端に取り付けられた図略のプーリとの間に架け渡されている。

【0015】

Ｚ軸モータ３３が正回転又は逆回転駆動されると、Ｚ軸伝達ベルト３３Ｔを介して回転駆動力が伝達され、ボールねじ軸３５が軸周りに正回転又は逆回転する。ヘッドホルダ３６は、ボールねじ軸３５の正回転又は逆回転に伴って、当該ボールねじ軸３５に沿って昇降移動する。ヘッドホルダ３６の昇降に伴い、作業軸２も昇降する。つまり、作業軸２はＺ軸方向に移動する。

【0016】

Ｒ軸モータ３４は、作業軸２をＲ軸方向に移動（Ｚ軸周りに回転）させるためのモータである。Ｒ軸モータ３４から作業軸２への駆動力の伝達のため、中継プーリ３７、スプラインプーリ３８及びＲ軸伝達ベルト３４Ｔが備えられている。中継プーリ３７は、第２アーム１４のアーム延伸方向の中央付近で回転可能に支持されている。スプラインプーリ３８は、スプラインナットを含み、作業軸２に取り付けられている。Ｒ軸伝達ベルト３４Ｔは、中継プーリ３７とスプラインプーリ３８との間に架け渡されている。また、Ｒ軸モータ３４の出力軸に取り付けられた図略のプーリと、中継プーリ３７の下段プーリとの間にも、図略の中間伝達ベルトが架け渡されている。

【0017】

Ｒ軸モータ３４が回転されると、上記中間伝達ベルト、中継プーリ３７、Ｒ軸伝達ベルト３４Ｔ及びスプラインプーリ３８を介して、その回転駆動力が作業軸２へ伝達される。これにより作業軸２は、Ｒ軸方向に移動（例えば上方視で時計方向に回転）する。

【0018】

スカラ型ロボット１は、作業軸２のＺ軸及びＲ軸の原点出しの装置として、ストッパ４、当接ボルト５（第２突起部）及び円弧状突片６（第１突起部）を備えている。ストッパ４は、作業軸２に搭載されている。搭載箇所は、作業軸２の下端２１と第２アーム１４（ベース部材）の下面１４Ｂとの間である。ストッパ４は、本来的には、作業軸２のＺ軸方向への企図しない移動を抑止する役目を果たす。例えば、ストッパ４は、スカラ型ロボット１の電源が突然落ちた場合等に、第２アーム１４を抜けて作業軸２が上方向に移動することを防止する。このためストッパ４には、第２アーム１４の下面１４Ｂとの衝突に起因する大きな衝撃力が加わることがある。

【0019】

ストッパ４は、円筒の形状を有し、作業軸２に外嵌され、一体化されている。従って、ストッパ４は、作業軸２がＺ軸及びＲ軸に沿って移動すると、同様にＺ軸方向及びＲ軸方向に移動する。なお、ストッパ４の上面側には、ダンパー４４（緩衝部材）が一体的に装着されている。当接ボルト５は、ストッパ４に取り付けられている。一方、円弧状突片６は、第２アーム１４の下面１４Ｂに取り付けられている。円弧状突片６は、作業軸２のＺ軸方向の移動によってはストッパ４にと干渉しない位置において、下面１４Ｂから下方に突設されている。これに対し、当接ボルト５と円弧状突片６とは当接が可能な位置関係にある。以下、この原点出しの装置の詳細構造を説明する。

【0020】

［原点出しの装置の詳細構造］
図３は、図２における第２アーム１４の先端側の拡大図である。図４は、前記先端側の側面図、図５は、前記先端側を下方側から見た平面図である。図４（Ａ）は作業軸２が上限まで上昇してストッパ４が第２アーム１４に当接した状態を、図４（Ｂ）は前記当接状態から所定距離だけ作業軸２が下降した状態を示している。図５（Ａ）と図５（Ｂ）とでは、作業軸２のＲ軸方向の位置が異なり、図５（Ｂ）では当接ボルト５と円弧状突片６とが当接している状態を示している。

【0021】

ストッパ４は、作業軸２を貫通させる円形の中心開口と、径方向に延びるスリット４１１とを備え、作業軸２の軸方向に所定の厚さを有するＣリング４１からなる。Ｃリング４１は、スリット４１１の形成部分において、固定ねじ４２にて作業軸２に対して締め付け固定されている。すなわち、Ｃリング４１の外周面４３には、スリット４１１と直交する方向に凹設されたねじ収容部４１２が備えられている。Ｃリング４１の内部には、ねじ収容部４１２の底部からスリット４１１を跨ぐように、ねじ溝が刻設されている。Ｃリング４１が作業軸２に嵌め込まれた状態で、前記ねじ溝に固定ねじ４２を螺合することで、スリット４１１の幅を締め代として、ストッパ４を作業軸２に固定することができる。スリット４１１の幅は僅かであり、ストッパ４は円筒型の形状を有している。

【0022】

ダンパー４４は、ウレタン樹脂などの緩衝性を備える部材からなり、Ｃリング４１（ストッパ４）の上面に載置される態様で、当該Ｃリング４１に一体的に固定されている。ダンパー４４は、Ｃリング４１の直径よりも僅かに小さい直径を有し、作業軸２を貫通させる円形の中心開口を備えた円筒状の緩衝部材である。例えばダンパー４４は、接着剤にてＣリング４１の上面に取り付けることができる。このようなダンパー４４の取り付けにより、第２アーム１４とストッパ４との間に衝撃を緩和する干渉部材が介在されたことになる。本実施形態では、ストッパ４にダンパー４４が一体に設けられていることから、第２アーム１４の下面１４Ｂと対向するダンパー４４の上側の環状端面４Ｓ（第２当接面）が、下面１４Ｂ（後述の環状受け面１４Ｓ）に対する当接面となる。

【0023】

既述の通り、ストッパ４は実質的に円筒体であり、円周面からなる外周面４３（側面）を有している。外周面４３は、環状端面４Ｓよりも外周側に位置する側面である。この外周面４３から外側へ突設する形で、当接ボルト５がストッパ４に取り付けられている。当接ボルト５は、締結用の六角孔を備えた円筒型のボルト頭部と、ねじ切りされたボルト胴部とを備える。ストッパ４の外周面４３には、径方向内側に延びるねじ孔が設けられ、当該ねじ孔に当接ボルト５が螺合されている。

【0024】

円弧状突片６は、環状円板１４１に一体化された態様で、第２アーム１４の下面１４Ｂに取り付けられている。環状円板１４１は、下面１４Ｂにおける作業軸２の貫通位置に配置され、図には現れない中心孔を備える薄板状の円板である。前記中心孔は、作業軸２を貫通させるための開口である。環状円板１４１は、ネジ止め等によって下面１４Ｂに固定され、第２アーム１４に一体化されている。

【0025】

環状円板１４１の全体中心孔の周囲には、環状の平面からなる環状受け面１４Ｓ（第１当接面）が設けられている。この環状受け面１４Ｓは、ストッパ４が第２アーム１４（ベース部材）に対して突き当たる面となる。本実施形態では、上記の通りストッパ４側の突き当たり面はダンパー４４の環状端面４Ｓであり、環状受け面１４Ｓは環状端面４Ｓと軸方向において対向している。

【0026】

円弧状突片６は、環状円板１４１の周縁付近から下方に向けて突設されている。具体的には円弧状突片６は、環状受け面１４Ｓの外周縁の一部に沿うように突設された円弧状の突片である。円弧状突片６は、基端部６０、側壁６１、内面６２、外面６３及び下端面６４を含む。基端部６０は、円弧状突片６が環状円板１４１から立ち上がる部分であり、図５に示すように、環状受け面１４Ｓの外周縁から環状円板１４１自体の外周縁までの環状領域において、下面視で扇形の形状を有している。前記環状領域の全周（３６０°）に対して、基端部６０（円弧状突片６）が占めている領域は６０°程度である。前記環状領域に対して、概ね、３０°～９０°程度の範囲で、円弧状突片６の領域を設定することが望ましい。

【0027】

側壁６１は、環状円板１４１の平面から下方に延びる円弧状突片６の側面を形成しており、ストッパ４に取り付けられた当接ボルト５が突き当たる壁面である。図４に示すように、側壁６１は、側面視において基端部６０から径方向内側に向かうように傾いた面である。第２アーム１４の環状受け面１４Ｓにストッパ４の環状端面４Ｓが当接した状態（図４（Ａ））で、当接ボルト５の取り付け位置に至る高さ位置まで、側壁６１の下端部は延在している。

【0028】

内面６２は、円弧状突片６においてストッパ４の外周面４３と対向する面である。外面６３は、円弧状突片６の外周面を形成する面であり、径方向内側にテーパ状に傾いた面である。下端面６４は、円弧状突片６の下端面を構成する円弧面である。内面６２は、外周面４３の凸曲面と略同じ曲率を有する凹曲面を有し、両者間には円弧状のギャップＧが存在している。このギャップＧにより、円弧状突片６とストッパ４とは互いに干渉しない構造となっている。また、ギャップＧが円弧状であるので、円弧状突片６とストッパ４とを、なるべく接近した状態で配置することが可能である。このため、ストッパ４と円弧状突片６とが干渉しない構造をコンパクトに構築することができる。また、当接ボルト５の、外周面４３からの突出長を短くすることができる利点もある。

【0029】

なお、作業軸２のうち、ストッパ４よりも先端側（下側）は作業用機器の装着領域である。この領域には、スカラ型ロボット１が実行する作業に対応した各種のアタッチメントが固定される。

【0030】

［センサレスの原点出し］
本実施形態によれば、上記の通りに構成された原点出しの装置を有するので、作業軸２のＺ軸及びＲ軸の原点出しをセンサレスで行うことができる。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）には、作業軸２のＺ軸方向の原点出し動作が示されている。第２アーム１４に一体化された環状円板１４１の環状受け面１４Ｓ（第１当接面）と、ストッパ４に一体化されたダンパー４４の環状端面４Ｓ（第２当接面）とは、作業軸２のＺ軸方向（軸方向）において対向している。作業軸２のＺ軸方向への移動によって、環状受け面１４Ｓと環状端面４Ｓとは、面接触が可能である。この面接触によって、作業軸２のＺ軸方向の原点出しが行われる。

【0031】

図４（Ｂ）では、作業軸２が下降していることに伴い、ストッパ４は第２アーム１４に対して下方に離間している状態が示されている。当然、この状態では、環状受け面１４Ｓと環状端面４Ｓとは離間している。Ｚ軸の原点出しにおいては、図４（Ｂ）の状態から作業軸２が上昇される。当該上昇により、やがて図４（Ａ）に示す通り、環状受け面１４Ｓと環状端面４Ｓとが面接触する。この面接触が実現された作業軸２の高さ位置が、作業軸２のＺ軸方向の原点位置として設定される。なお、当接ボルト５の位相によっては、環状受け面１４Ｓと環状端面４Ｓとの面接触の前に、当接ボルト５と円弧状突片６とが干渉する場合がある。この場合、原点位置を誤検知することになるが、この誤検知を防ぐ制御については後記で説明する。

【0032】

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）には、作業軸２のＲ軸の原点出し動作が示されている。第２アーム１４の下面１４Ｂから下方へ突設された態様の円弧状突片６（第１突起部）と、ストッパ４の外周面４３から径方向外側へ突設された態様の当接ボルト５（第２突起部）とは、作業軸２のＲ軸方向の回転によって当接が可能である。本実施形態では、円弧状突片６の側壁６１に当接ボルト５のボルト頭が突き当たる。この当接によって、作業軸２のＲ軸方向の原点出しが行われる。

【0033】

図５（Ａ）では、当接ボルト５が円弧状突片６に対してＲ軸方向に離間している状態が示されている。Ｒ軸の原点出しにおいては、図５（Ａ）の状態から作業軸２が軸心（Ｚ軸）回りに回転される。当該回転により、やがて図５（Ｂ）に示す通り、当接ボルト５が円弧状突片６の側壁６１に当接する。この当接が実現された作業軸２の回転位置が、作業軸２のＲ軸方向の原点位置として設定される。

【0034】

［制御構成］
図６は、スカラ型ロボット１の制御系を示すブロック図である。スカラ型ロボット１は、アームコントローラ７を備えている。アームコントローラ７は、作業軸２を含むアーム１２の全体の動作を統括的に制御する。アームコントローラ７は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、所定のプログラムが実行されることで機能的に、主制御部７１、記憶部７２及びモータドライバ７３を含むように動作する。

【0035】

記憶部７２は、スカラ型ロボット１の動作制御するためのプログラムやデータが記憶されている。主制御部７１は、前記プログラム等に基づき、モータドライバ７３に制御信号を出力する。モータドライバ７３は、前記制御信号に従って、図１に基づき上述した第１アームモータ３１、第２アームモータ３２、Ｚ軸モータ３３及びＲ軸モータ３４を駆動する。

【0036】

第１アームモータ３１にはレゾルバ３１Ｒが付設されている。レゾルバ３１Ｒは、第１アームモータ３１の回転軸の角度を検出するセンサである。レゾルバ３１Ｒにより検出される第１アームモータ３１の回転角度情報は、主制御部７１にフィードバックされる。同様に、第２アームモータ３２、Ｚ軸モータ３３及びＲ軸モータ３４にも、レゾルバ３２Ｒ、３３Ｒ、３４Ｒが各々付設されている。これらレゾルバ３２Ｒ、３３Ｒ、３４Ｒが検出する各モータ３２、３３、３４の回転角度情報もまた、主制御部７１にフィードバックされる。

【0037】

既述の通り、本実施形態のスカラ型ロボット１は、作業軸２の原点設定のための専用のセンサ類を具備しないセンサレスタイプである。例えば、スカラ型ロボット１への電源投入時等に、記憶部７２に記憶されているプログラム等に従い、主制御部７１の制御に基づき作業軸２の原点位置設定が行われる。以下、アームコントローラ７による作業軸２の軸方向（Ｚ軸）および回転方向（Ｒ軸）の原点設定制御の具体例について説明する。

【0038】

［原点設定制御の第１例］
図７は、アームコントローラ７による作業軸の原点設定制御の第１例を説明するフローチャートである。このフローチャートに示す制御は、スカラ型ロボット１の電源投入によりスタートする。この制御がスタートすると、アームコントローラ７は、先ずＺ軸の原点出しのため、モータドライバ７３を介してＺ軸モータ３３を駆動させ、作業軸２を上昇させる（ステップＳ１）。このとき、Ｒ軸モータ３４は駆動されず、作業軸２の回転角度位置を保持した状態とされる。

【0039】

次いで、アームコントローラ７は、作業軸２が停止したか否かを判定する（ステップＳ２）。Ｚ軸モータ３３が駆動状態にあっても、作業軸２に取り付けられたストッパ４が第２アーム１４の下面１４Ｂに突き当たると、作業軸２は停止する。詳しくは、第２アーム１４側の環状受け面１４Ｓと、ストッパ４側の環状端面４ＳとがＺ軸方向に突き当たることにより、作業軸２は停止する。アームコントローラ７（主制御部７１）は、Ｚ軸モータ３３のレゾルバ３３Ｒから入力される回転角度情報の変化量から、作業軸２が停止したか否かを判定する。つまり、作業軸２の上昇が停止すると、これに伴いレゾルバ３３Ｒから入力される回転角度情報の変化量がほぼ「０」となるため、これにより作業軸２が停止したことを検知することが可能となる。なお、モータドライバ７３からＺ軸モータ３３に供給される電流値の変化に基づいて、作業軸２が停止したか否かを判定してもよい。

【0040】

作業軸２が停止していないと判定された場合（ステップＳ２でＮＯ）、Ｚ軸モータ３３の駆動が継続される。一方、作業軸２が停止したと判定された場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、アームコントローラ７は、電源投入時を基準として、Ｚ軸モータ３３のレゾルバ３３Ｒから入力される回転角度情報に基づき、Ｚ軸方向における作業軸２の停止位置を作業軸２の第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）として取得する。また、アームコントローラ７は、このときの作業軸２の回転角度位置を、作業軸２の第１回転角度位置（Ｒ１）として取得する（ステップＳ３）。

【0041】

次に、アームコントローラ７は、Ｚ軸モータ３３を反転駆動させて、作業軸２を予め記憶された所定量（例えば１０ｍｍ）だけ下降させる（ステップＳ４）。さらにアームコントローラ７は、Ｒ軸モータ３４を駆動させて、作業軸２を７０°だけ特定方向（本実施形態では下方から見て反時計回り）に回転させる（ステップＳ５）。回転角＝７０°とされるのは、円弧状突片６の中心角が６０°程度であることを考慮したものである。前記回転角は、円弧状突片６の中心角よりもある程度大きい任意の角度に設定することができる。このような回転角に設定することで、仮に一回目の作業軸２の上昇（ステップＳ１）で当接ボルト５と円弧状突片６が干渉したとしても、二日目の作業軸２の上昇（下記ステップＳ８）では前記干渉が確実に回避できるからである。

【0042】

その後、アームコントローラ７は、作業軸２を上昇させる（ステップＳ６）。ステップＳ２の処理と同様に、作業軸２が停止したか否かを判定する（ステップＳ７）。作業軸２が停止したと判定すると（ステップＳ７でＹＥＳ）、アームコントローラ７は、そのときのＺ軸方向における作業軸２の停止位置を、作業軸２の第２仮軸方向原点位置（Ｚ２）として取得する。また、アームコントローラ７は、このときの作業軸２の回転角度位置を、作業軸２の第２回転角度位置（Ｒ２）として取得する（ステップＳ８）。

【0043】

続いて、アームコントローラ７は、ステップＳ３、Ｓ８で取得したＺ１、Ｚ２を参照して、Ｚ１＝Ｚ２であるか否かを判定する（ステップＳ９）。Ｚ１＝Ｚ２である場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、当接ボルト５と円弧状突片６とが当接することなく、Ｚ１、Ｚ２が取得されたことを意味する。つまり、Ｚ軸方向の原点出し作業が完了となる。この場合、アームコントローラ７は、第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）を軸方向原点位置（Ｚ）として設定するとともに、この第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）を基準にして、Ｒ軸の原点出しを行う所定の高さ位置（特定位置）に作業軸２をＺ軸方向に移動させる（ステップＳ１０）。前記所定の高さ位置は、回転方向の原点設定用の特定の高さ位置として、予め記憶部７２に記憶されている。

【0044】

その後、アームコントローラ７は、Ｒ軸モータ３４を駆動して、Ｒ軸モータ３４を回転させ（ステップＳ１１）、続いて作業軸２が停止したか否かを判定する（ステップＳ１２）。Ｒ軸モータ３４が駆動状態にあっても、ストッパ４に搭載された当接ボルト５が円弧状突片６の側壁６１に突き当たると、作業軸２の回転は停止する。アームコントローラ７は、Ｒ軸モータ３４のレゾルバ３４Ｒから入力される回転角度情報の変化量から、作業軸２の回転が停止したか否かを判定する。

【0045】

作業軸２が停止していないと判定された場合（ステップＳ１２でＮＯ）、Ｒ軸モータ３４の駆動が継続される。一方、作業軸２が停止したと判定された場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、作業軸２の停止位置を回転方向原点位置（Ｒ）として設定する（ステップＳ１３）。これにより、Ｒ軸の原点出し作業も完了する。

【0046】

これに対し、ステップＳ９においてＺ１＝Ｚ２ではない場合（ステップＳ９でＮＯ）、アームコントローラ７は、現在の第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）を破棄し、現在の第２仮軸方向原点位置（Ｚ２）を第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）に置き換える（ステップＳ１４）。これは、Ｚ１、Ｚ２のいずれかが、当接ボルト５と円弧状突片６との当接によって取得されたエラー値であることを意味するためである。その後、アームコントローラ７は、処理をステップＳ４に移行し、ステップＳ４～Ｓ９の処理を繰り返す。最終的に、ステップＳ９でＹＥＳとの判定が得られると、ステップＳ１０の処理に移行する。

【0047】

図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）は、上記原点設定制御の状況を模式的に示す図である。本実施形態では、作業軸２が軸方向に移動しても、ストッパ４と円弧状突片６とが互いに干渉しない位置関係にある。そして、ストッパ４側の環状端面４Ｓと第２アーム１４側の環状受け面１４Ｓとが面接触することが可能とされている。他方、ストッパ４に取り付けられた当接ボルト５は、円弧状突片６と干渉可能な位置関係にある。

【0048】

このため、電源投入時に作業軸２を単に上昇させるだけでは、当接ボルト５が円弧状突片６に干渉することがある。すなわち、図８（Ａ）に示すように、第２アーム１４側の円弧状突片６の真下に当接ボルト５が位置している場合には、図８（Ｂ）に示すように、作業軸２を上昇させると当接ボルト５が円弧状突片６に突き当たる。この場合、誤った位置で軸方向原点位置（Ｚ）が設定される。

【0049】

そこで、本実施形態では、ステップＳ１、Ｓ６において、回転角度位置が互いに７０°異なる位置で作業軸２を上昇させている。これにより、ステップＳ１における作業軸２の上昇が、図８（Ａ）に示すように、当接ボルト５が円弧状突片６に当接する位置での上昇であったとしても、７０°の作業軸２の回転によって、中心角＝６０°程度の円弧状突片６と当接ボルト５とが干渉する状態は解消される。従って、ステップＳ６での作業軸２の上昇では、図８（Ｃ）に示すように、当接ボルト５が円弧状突片６に当接することなく、ストッパ４側の環状端面４Ｓと第２アーム１４側の環状受け面１４Ｓとが面接触する。図８（Ｃ）は正しくＺ軸の原点出しが行われている状態であり、ステップＳ９、Ｓ１４の処理が実行されることで、的確に軸方向原点位置（Ｚ）を設定することができる。

【0050】

そして、この軸方向原点位置（Ｚ）を基準に回転方向原点設定高さ位置に作業軸２を移動させた上で（ステップＳ１０）、作業軸２を回転させて当接ボルト５を円弧状突片６に当接させることにより、作業軸２の回転方向原点位置（Ｒ）を設定する（ステップＳ１３）。これにより、専用のセンサを用いることなく、Ｚ軸モータ３３及びＲ軸モータ３４に付設されるレゾルバ３３Ｒ、３４Ｒからの回転角度情報のみで、作業軸２の軸方向および回転方向の原点位置を適切に設定することができる。

【0051】

［原点設定制御の第２例］
図９は、上記原点設定制御の第２例を説明するフローチャートである。上記第１例のステップＳ１～Ｓ８と同様にして、第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）及び第２仮軸方向原点位置（Ｚ２）と、第１回転角度位置（Ｒ１）及び第２回転角度位置（Ｒ２）を取得する（ステップＳ２１～Ｓ２８）。

【0052】

但し、第１例（図７）のステップＳ５に相当するステップＳ２５の処理では、アームコントローラ７は作業軸２を１８０°回転させる。従って、第１例とは異なり、第１回転角度位置（Ｒ１）と第２回転角度位置（Ｒ２）との回転角度の差は１８０°である。仮に、第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）又は第２仮軸方向原点位置（Ｚ２）の取得時のいずれか一方において当接ボルト５と円弧状突片６とが干渉したとしても、作業軸２の１８０°の回転によって、いずれか他方では両者が確実に干渉しないようにすることができる。

【0053】

次に、アームコントローラ７は、ステップＳ２３で取得した第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）と、ステップＳ２８で取得した第２仮軸方向原点位置（Ｚ２）とを比較する（ステップＳ２９）。この比較で、第２仮軸方向原点位置（Ｚ２）よりも第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）の方が高い場合（Ｚ１＞Ｚ２）、アームコントローラ７は、作業軸２を若干下降させて当該作業軸２を回転させることにより、作業軸２を第１仮回転方向原点位置（Ｒ１）に戻す（ステップＳ３０）。

【0054】

その後、アームコントローラ７は、第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）を軸方向原点位置（Ｚ）として設定するとともに、この第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）を基準にして所定の回転方向原点設定高さ位置へ作業軸２を移動させる（ステップＳ３１）。この高さ位置は、当接ボルト５を円弧状突片６の側壁６１に回転方向において当接させることが可能な高さ位置である。

【0055】

次に、アームコントローラ７は、Ｒ軸モータ３４を駆動して、Ｒ軸モータ３４を回転させ（ステップＳ３２）、続いて作業軸２が停止したか否かを判定する（ステップＳ３３）。Ｒ軸モータ３４が駆動状態にあっても、当接ボルト５が円弧状突片６の側壁６１に突き当たると、作業軸２の回転は停止する。作業軸２が停止していないと判定された場合（ステップＳ３３でＮＯ）、Ｒ軸モータ３４の駆動が継続される。一方、作業軸２が停止したと判定された場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、作業軸２の停止位置を回転方向原点位置（Ｒ）として設定する（ステップＳ３４）。

【0056】

一方、ステップＳ２９の処理で、第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）よりも第２仮軸方向原点位置（Ｚ２）の方が高いと判断された場合（Ｚ１＜Ｚ２）、アームコントローラ７は、第２仮軸方向原点位置（Ｚ２）を軸方向原点位置（Ｚ）として設定する。そして、アームコントローラ７は、第２仮軸方向原点位置（Ｚ２）を基準として所定の回転方向原点設定高さ位置に作業軸２を移動させる（ステップＳ２９）。その後、処理はステップＳ３２に移行され、上記と同様にステップＳ３２、Ｓ３３、Ｓ３４の処理が実行され、作業軸２の回転方向原点位置（Ｒ）が設定される。

【0057】

また、ステップＳ２９の処理で、第１仮軸方向原点位置（Ｚ１）と第２仮軸方向原点位置（Ｚ２）との高さが等しいと判断した場合（Ｚ１＝Ｚ２）、アームコントローラ７は、処理をステップＳ３１に移行する。そして、ステップＳ３１～Ｓ３４の処理が実行され、作業軸２の回転方向原点位置（Ｒ）が設定される。

【0058】

［原点設定制御の第３例］
図１０及び図１１は、上記原点設定制御の第３例を説明するフローチャートである。第３例では、アームコントローラ７は、カウンタｎに「１」をセットし（ステップＳ４１）、その後、ステップＳ４２～Ｓ４９の処理を実行する。このステップＳ４２～Ｓ４９の処理は、図７に示した第１例のフローチャートにおけるステップＳ１～Ｓ８の処理と実質的に同一である。これらステップＳ４２～Ｓ４９の処理により、アームコントローラ７は、第ｎ仮軸方向原点位置（Ｚｎ）及び第ｎ回転角度位置（Ｒｎ）と、第（ｎ＋１）仮軸方向原点位置（Ｚ（ｎ＋１））及び第ｎ＋１回転角度位置（Ｒ（ｎ＋１））とを取得する。

【0059】

次に、アームコントローラ７は、Ｚｎ＝Ｚ（ｎ＋１）であるか否かを判定する（ステップＳ５０）。ここでＹＥＳと判断された場合には、当接ボルト５と円弧状突片６とが当接することなく、Ｚｎ及びＺ（ｎ＋１）が取得されたことを意味する。この場合、図７のステップＳ１０～Ｓ１３に対応するステップＳ５１～Ｓ５４の処理が実行される。アームコントローラ７は、それまでに取得されている最も高いＺ値である第ｎ_ＭＡＸ仮軸方向原点位置（Ｚ_ＭＡＸ）を基準にして、記憶部７２に記憶されている回転方向原点設定高さ位置に作業軸２を移動させる（ステップＳ５１）。

【0060】

その後、アームコントローラ７は、Ｒ軸モータ３４を駆動して、Ｒ軸モータ３４を回転させ（ステップＳ５２）、続いて作業軸２が停止したか否かを判定する（ステップＳ５３）。作業軸２が停止していないと判定された場合（ステップＳ５３でＮＯ）、Ｒ軸モータ３４の駆動が継続される。一方、作業軸２が停止したと判定された場合（ステップＳ５３でＹＥＳ）、アームコントローラ７は、作業軸２の停止位置を回転方向原点位置（Ｒ）として設定する（ステップＳ５４）。

【0061】

これに対して、ステップＳ５０の処理でＮＯと判定された場合には、アームコントローラ７は、ステップＳ５５～Ｓ６０の処理を実行することにより、第（ｎ＋２）仮軸方向原点位置（Ｚ（ｎ＋２））をさらに取得する。ステップＳ５５～Ｓ５９の処理は、上記ステップＳ４５～Ｓ４９の処理と同等である。続いて、アームコントローラ７は、既に取得している第ｎ仮軸方向原点位置（Ｚｎ）及び第（ｎ＋１）仮軸方向原点位置（Ｚ（ｎ＋１））のうち、値の大きい方と、第（ｎ＋２）仮軸方向原点位置（Ｚ（ｎ＋２））とが同一であるか否かを判定する（ステップＳ６０）。

【0062】

同一であるとの判定の場合（ステップＳ６０でＹＥＳ）、アームコントローラ７は、処理をステップＳ５１に移行し、作業軸２の回転方向原点位置（Ｒ）を設定するための処理を実行する。一方、同一ではないとの判定の場合（ステップＳ６０でＮＯ）、アームコントローラ７は、カウンタｎを「１」インクリメントした後（ステップＳ６１）、処理をステップＳ５５に移行し、ステップＳ５５～Ｓ６０の処理を繰り返す。そして、最終的に、第ｎ仮軸方向原点位置（Ｚｎ）及び第（ｎ＋１）仮軸方向原点位置（Ｚ（ｎ＋１））のうち、値の大きいものと、第（ｎ＋２）仮軸方向原点位置（Ｚ（ｎ＋２））とが同じになると、処理をステップＳ５１に移行し、作業軸２の回転方向原点位置（Ｒ）を設定するための処理を実行する。

【0063】

つまり、先に説明した図７の第１例では、作業軸２の回転角度位置を７０°ずつずらしながら互いに異なる回転角度位置で仮軸方向原点位置を取得する。そして、連続して取得した仮軸方向原点位置が同一となったときに、先に取得した仮軸方向原点位置を軸方向原点位置とする。図１０及び図１１の第３例でも、作業軸２の回転角度位置を７０°ずつずらしながら互いに異なる回転角度位置で仮軸方向原点位置を取得することは同じである。しかし、第３例では、連続して取得した３つの仮軸方向原点位置のうち２つが同一となったときに、後から取得した第ｎ_ＭＡＸ仮軸方向原点位置（Ｚ_ＭＡＸ）を軸方向原点位置とするものである。

【0064】

［作用効果］
以上説明した本実施形態に係るロボットの原点出し装置によれば、第２アーム１４側の環状受け面１４Ｓとストッパ４側の環状端面４Ｓとの当接、並びに、当接ボルト５と円弧状突片６との当接によって、センサレスで作業軸２の軸方向及び回転方向の原点出しを行わせることができる。また、ストッパ４の破損対策に関し、当該ストッパ４は、回転方向の原点出しのために第２アーム１４の下面１４Ｂから突設されている円弧状突片６とは干渉することはない。さらに、当接ボルト５は、円筒状のストッパ４の外周面４３から径方向の外側に突設されている。そして、環状受け面１４Ｓと環状端面４Ｓとの面接触によって、作業軸２の軸方向の原点出しが行われる。このため、軸方向の原点出しの際の勿論のこと、ストッパ４が作業軸２の暴走を抑止する際にも、ストッパ４に対して部分的な衝撃力が作用することが回避される。つまり、前記衝撃力を環状受け面１４Ｓ及び環状端面４Ｓの面接触で受けることができるので、ストッパ４の破損を抑止することができる。

【0065】

とりわけ、環状受け面１４Ｓ及び環状端面４Ｓは、作業軸２を取り囲むように形成された環状の平面であるので、衝撃力を均等に受けることができる。また、円筒の外周面４３から当接ボルト５が突設されるので、作業軸２の回転によって円弧状突片６に当接させ易くすることができる。

【0066】

また、円弧状突片６は、環状受け面１４Ｓの外周縁の一部に沿うように突設された円弧状の突片であって、当接ボルト５が突き当たる側壁６１を有する。このためストッパ４と円弧状突片６とが干渉しない構造をコンパクトに構築することができる。また、ストッパ４の外周面４３と円弧状突片６とを近接して設置できるので、円弧状突片６に突設する当接ボルト５の突出長を短くすることが可能となり、この点からも原点出し装置のコンパクト化を図ることができる。

【0067】

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、第１当接面が、環状の平面からなる環状受け面１４Ｓである例を示した。第１当接面は連続した平面でなくともよく、多点的に配置された突起物の突出先端側に備えられた単位当接面の集合体であっても良い。第２実施形態では、単位当接面の集合体からなる第１当接面が適用される例を示す。図１２は、第２実施形態に係るスカラ型ロボット１Ａを示す要部斜視図である。図１３は、作業軸２とその付属品とからなる作業軸ユニットの側面図である。第１実施形態と異なる第１当接面に関する部分だけを専ら説明し、他の部分については説明を省略ないしは簡略化する。

【0068】

第２アーム１４の下面１４Ｂには、ストッパ４の環状端面４Ｓ（第２当接面）と対向するように環状に配列された、複数の当止ボルト８（突起物）が取り付けられている。図１２では、各当止ボルト８のボルト頭が示されている。ボルト頭の突出先端である頂面８１（単位当接面）は、レンチ孔を除いて平坦な面からなる。各頂面８１は、同一水平面内に位置しており、これら環状に配列された頂面８１の集合体で第１当接面が構成されている。つまり、図１３に示すように、各頂面８１がストッパ４の環状端面４Ｓと各々面接触することで、当該環状端面４Ｓと環状に配列された頂面８１の集合体との間に実質的に面接触状態が形成される。

【0069】

図１４～図１６をさらに参照して説明を加える。図１４は、第２アーム１４に組み込まれた状態の、前記作業軸ユニットの上面視の斜視図である。図１５及び図１６は、前記作業軸ユニットの縦断面図であって、図１５は作業軸２が下降している状態を、図１６は作業軸２が上昇している状態を各々示している。作業軸２には、スプラインナット２３及びベアリング２４と、図１に示したスプラインプーリ３８（プーリ）とが一体的に取り付けられている。

【0070】

スプラインナット２３は、トルク伝達可能に作業軸２をＺ方向に摺動させる。ベアリング２４は、第２アーム１４のフレーム１４Ｆに組み付けられ、作業軸２を軸心回りに回転可能に支持する。既述の通り、スプラインプーリ３８は、作業軸２に軸心回りの回転力を伝達するプーリであり、Ｒ軸伝達ベルト３４Ｔを介してＲ軸モータ３４の駆動力が与えられる。作業軸２にはストッパ４が取り付けられているので、作業軸２が軸心回りに回転すると、ストッパ４とスプラインプーリ３８とは同期回転することになる。

【0071】

スプラインプーリ３８は、最下部に下端リング部３８１を備える。下端リング部３８１は、ベアリング２４の内輪側に入り込んでいる。下端リング部３８１には、当止ボルト８を螺合させるための、Ｚ方向に延びる複数のボルト孔（図には表れない）が穿孔されている。下端リング部３８１の下端面とベアリング２４の下端面とは面一であり、これら下端面にはリング平板からなる下部板金８２が添設されている。当止ボルト８は、下部板金８２を通して、下端リング部３８１の前記ボルト孔に螺合されている。

【0072】

図１２に示されているように、第２アーム１４の下面１４Ｂには、作業軸２の周囲を取り囲むように下方に突設された環状突起部１４１Ａが形成されている。円弧状突片６は、この環状突起部１４１Ａから下方に突設されている。環状突起部１４１Ａの内側には開口１４２が設けられている。開口１４２の内径は、ダンパー４４の外径よりやや大きい。上述の当止ボルト８及び下部板金８２は、開口１４２から露呈している。

【0073】

図１５に示すように、本実施形態では当止ボルト８の頂面８１は、環状突起部１４１Ａの下端面よりもやや下方に突出している例を示している。これに代えて、作業軸２のＺ方向のストロークを少しでも確保できるよう、頂面８１が環状突起部１４１Ａの下端面より上方に位置させても良い。

【0074】

ベアリング２４の上端側には、リング平板からなる上部板金８３が添設されている。上部板金８３は、ベアリング２４の外輪を第２アーム１４のフレーム１４Ｆに固定するために配置されている。上部板金８３及びフレーム１４Ｆにはボルト孔が穿孔されている。当該ボルト孔に固定ボルト８４が螺合されることで、ベアリング２４がフレーム１４Ｆに固定される。なお、この固定ボルト８４による固定によって、作業軸２のユニット（図１３）が、堅牢なダイカスト等からなる第２アーム１４に固定される。つまり、当止ボルト８がストッパ４の衝突によって受ける衝撃力を、十分な強度が確保されている第２アーム１４で受け止める構成とすることができる。

【0075】

図１５及び図１６は、作業軸２のＺ軸方向の原点出し動作を示す図でもある。第２アーム１４に一体化された当止ボルト８の頂面８１（単位当接面／第１当接面）と、ストッパ４に一体化されたダンパー４４の環状端面４Ｓ（第２当接面）とは、作業軸２の軸方向において対向している。作業軸２の軸方向への移動によって、環状に配列された複数の頂面８１の集合体と環状端面４Ｓとは、面接触が可能である。この面接触によって、作業軸２のＺ軸方向の原点出しが行われる。

【0076】

図１５の状態では、作業軸２が下降していることに伴い、ストッパ４は第２アーム１４に対して下方に離間している。この状態では、頂面８１と環状端面４Ｓとは離間している。Ｚ軸の原点出しにおいては、図１５の状態から作業軸２が上昇される。当該上昇により、やがて図１６に示す通り、頂面８１と環状端面４Ｓとが面接触する。この面接触が実現された作業軸２の高さ位置が、作業軸２のＺ軸方向の原点位置として設定される。なお、Ｒ軸の原点出し動作については、第１実施形態と同様に、当接ボルト５と円弧状突片６との当接によって行われる。

【0077】

第２実施形態によれば、第１当接面が、多点的に配置された頂面８１（単位当接面）の集合体によって構成される。従って、ストッパ４の衝撃力を多点的、分散的に受け止め易い構造とすることができる。また、複数の当止ボルト８を第２アーム１４に一体化されるスプラインナット２３に取り付けるだけで、簡易的に第１当接面を構築することができる。さらに、ストッパ４と同期回転するスプラインプーリ３８に複数の当止ボルト８が取り付けられる。従って、作業軸２が軸心回りに回転している状態で頂面８１と環状端面４Ｓとが接触しても、擦れが生じることはなく、両者の摩耗を抑止することができる。

【0078】

［変形例］
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることができる。

【0079】

（１）上記実施形態では、ストッパ４に緩衝部材としてのダンパー４４が一体化されている例を示した。ダンパー４４の介在によって、ストッパ４に対する衝撃を緩和させることができる利点がある。これに代えて、第２アーム１４に対してストッパ４を面接触させる構造だけでストッパ４の破損が抑止可能な場合は、ダンパー４４を省くようにしても良い。

【0080】

図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、本発明に係る原点出し装置の第１変形例を示す側面図である。この第１変形例では、ストッパ４の上面にダンパー４４が取り付けられていない。この場合、円筒型のストッパ４の上面が環状端面４Ｓ（第２当接面）となる。つまり、ストッパ４の本体部分が直接第２アーム１４に面接触する構造である。図１７（Ｂ）に示すように、環状端面４Ｓと、第２アーム１４の下面１４Ｂに配置された環状受け面１４Ｓ（第１当接面）とが上下方向に対向する。そして、図１７（Ａ）に示すように、Ｚ軸の原点出し作業時や作業軸２の抜け止め時に、両者が面接触する。

【0081】

（２）図１８は、本発明に係る原点出し装置の第２変形例を示す側面図である。上記実施形態では、ストッパ４側にダンパー４４が一体化されている例を示したが、第２変形例では、ダンパー４４が第２アーム１４側に一体に設けられている。すなわち、第２アーム１４の下面１４Ｂに固定される環状円板１４１に、ダンパー４４が固着されている。この態様では、ダンパー４４の下面がストッパ４を受ける環状受け面１４Ｓ（第１当接面）となり、ストッパ４の上面が環状端面４Ｓ（第２当接面）となる。

【0082】

［上記実施形態に包含される発明］
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。

【0083】

ロボットの原点出し装置は、第１当接面を有するベース部材と、前記ベース部材に対して軸方向の移動及び軸心回りの回転が可能な軸部材と、前記軸部材に搭載され、前記軸方向において前記第１当接面と対向する第２当接面と、当該第２当接面の外周側に位置する側面と、を有するストッパと、前記軸部材の前記軸方向の移動によっては前記ストッパと干渉しない位置において、前記ベース部材に突設された第１突起部と、前記ストッパの前記側面から外側に突設され、前記第１突起部に対して当接が可能な第２突起部と、を備え、前記第１当接面と前記第２当接面とは、前記軸部材の前記軸方向への移動によって面接触が可能であって、前記面接触によって前記軸部材の前記軸方向の原点出しが行われる当接面であり、前記第１突起部と前記第２突起部とは、前記軸部材の前記軸心回りの回転によって当接が可能であって、前記当接によって前記軸部材の回転方向の原点出しが行われる突起部であることを特徴とする。

【0084】

この原点出し装置によれば、第１当接面と第２当接面との当接、並びに第１突起部と第２突起部との当接によって、センサレスで軸部材の軸方向及び回転方向の原点出しを行わせることができる。また、ストッパの破損対策に関し、当該ストッパは、回転方向の原点出しのためにベース部材側に突設される第１突起部とは干渉することはない。さらに、第２突起部は、ストッパの側面から外側に突設される。そして、ベース部材側の第１当接面とストッパ側の第２当接面との面接触によって、軸部材の軸方向の原点出しが行われる。このため、軸方向の原点出しの際の勿論のこと、ストッパが軸部材の暴走を抑止する際にも、ストッパに対して部分的な衝撃力が作用することが回避される。つまり、前記衝撃力を前記第１当接面及び前記第２当接面の面接触で受けることができるので、ストッパの破損を抑止することができる。

【0085】

上記のロボットの原点出し装置において、前記ストッパは、前記軸部材に外嵌される円筒の形状を有し、前記第２当接面は、前記円筒における前記ベース部材と対向する環状の端面であり、前記側面は、前記円筒の外周面であることが望ましい。

【0086】

この原点出し装置によれば、ストッパの第２当接面を環状の平面とすることができ、衝撃力を均等に受け易くすることができる。また、円筒の外周面から第２突起部が突設されるので、軸部材の回転によって第１突起部に当接させ易くすることができる。

【0087】

上記のロボットの原点出し装置において、前記第１当接面は、前記第２当接面が突き当たる環状の受け面であり、前記第１突起部は、前記環状の受け面の外周縁の一部に沿うように突設された円弧状の突片であって、当該突片は前記第２突起部が突き当たる側壁を有することが望ましい。

【0088】

この原点出し装置によれば、ストッパの第２当接面を受ける環状の受け面からなる第１当接面の外周縁に、円弧状の突片からなる第１突起部が配置される。このためストッパと第１突起部とが干渉しない構造をコンパクトに構築することができる。また、ストッパの側面と第１突起部とを近接して設置できるので、前記側面から突設する第２突起部の突出長を短くすることが可能となり、この点からも原点出し装置のコンパクト化を図ることができる。

【0089】

上記のロボットの原点出し装置において、前記ベース部材は、前記第２当接面と対向するように突設された複数の突起物を備え、前記第１当接面は、前記複数の突起物の突出先端側に各々備えられた単位当接面の集合体によって構成される構成としても良い。

【0090】

この原点出し装置によれば、第２当接面と面接触する第１当接面が、多点的に配置された単位当接面の集合体によって構成される。従って、前記ストッパの衝撃力を多点的に受け止め易い構造とすることができる。

【0091】

上記のロボットの原点出し装置において、前記ストッパは、前記軸部材に外嵌される円筒の形状を有し、前記第２当接面は、前記円筒における前記ベース部材と対向する環状の端面であり、前記側面は、前記円筒の外周面であって、前記複数の突起物は、前記環状の端面と対向するように前記ベース部材に環状に配列された複数のボルトからなり、前記第１当接面を構成する前記単位当接面は、前記ボルトのボルト頭の頂面からなることが望ましい。

【0092】

この原点出し装置によれば、環状に配列された複数のボルト頭の頂面の集合体によって第１当接面を構成し、環状の端面からなる第２当接面と面接触させることができる。すなわち、複数のボルトをベース部材に取り付けるだけで、簡易的に第１当接面を構築することができる。

【0093】

上記のロボットの原点出し装置において、前記ベース部材に組み付けられ、前記軸部材を軸心回りに回転可能に支持するベアリングと、前記軸部材に一体化され、前記軸部材に前記軸心回りの回転力を伝達するプーリと、をさらに備え、前記軸部材が前記軸心回りに回転すると、前記ストッパと前記プーリとは同期回転し、前記複数のボルトは前記プーリに取り付けられていることが望ましい。

【0094】

この原点出し装置によれば、ストッパと同期回転するプーリに複数のボルトが取り付けられる。従って、軸部材が軸心回りに回転している状態で第１当接面と第２当接面が接触しても、擦れが生じることはなく、第１当接面及び第２当接面の摩耗を抑止することができる。

【0095】

上記のロボットの原点出し装置において、前記ベース部材と前記ストッパとの間に介在される緩衝部材をさらに備え、前記緩衝部材は、前記ベース部材と一体若しくは前記ストッパと一体に設けられ、前記第１当接面は前記緩衝部材における前記第２当接面と対向する面、若しくは、前記第２当接面は前記緩衝部材における前記第１当接面と対向する面であることが望ましい。

【0096】

この原点出し装置によれば、緩衝部材の介在によって、ストッパに対する衝撃を緩和させることができる。従って、よりストッパが破損し難い構造とすることができる。

【0097】

本発明の他の局面に係るロボットの原点出し方法は、上記のロボットの原点出し装置を用いた原点設定方法であって、前記第１当接面と前記第２当接面とが面接触するまで前記軸部材を前記軸方向に移動させ、前記軸部材の前記軸方向の原点位置を設定し、前記軸方向の原点位置から、前記回転方向の原点出しのために設定された特定位置まで、前記軸部材を前記軸方向に移動させ、前記特定位置に配置された前記軸部材を、前記第１突起部と前記第２突起部とが当接するまで前記軸心回りに回転させ、前記軸部材の前記回転方向の原点位置を設定することを特徴とする。

【0098】

この原点出し方法によれば、第１当接面と第２当接面との当接、並びに第１突起部と第２突起部との当接によって、センサレスで軸部材の軸方向及び回転方向の原点出しを行わせることができる。また、ストッパに対して部分的な衝撃力が作用することを回避することができる。

【0099】

以上説明した本発明によれば、軸部材の軸方向及び回転方向の原点出しをセンサレスで行うと共に、軸部材に搭載されるストッパの破損を防止することができるロボットの原点出し装置及び方法を提供することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】