CN114981042A - 机器人的校准装置 - Google Patents

Abstract

一种机器人的校准装置(1)，机器人具备：直动轴(101)，其使滑块(104)相对于基座(103)沿一条直线移动；以及前端轴(102)，其以能够围绕旋转轴线旋转的方式支撑于直动轴(101)的滑块(104)，机器人的校准装置(1)具备：第一校正夹具(2)，其固定于前端轴(102)；以及第二校正夹具(3)，其固定于基座(103)，第一校正夹具(2)具备：第一校正面(4)，其由包含旋转轴线的平面或者与该平面平行的平面构成；以及第二校正面(5)，其即使仅第一校正夹具(2)围绕旋转轴线旋转也不变动，第二校正夹具(3)检测使第一校正夹具(2)围绕旋转轴线旋转时的第一校正面(4)的位置、以及使第一校正夹具(2)沿直线移动时的第二校正面(5)的位置。

Description

机器人的校准装置

技术领域

本发明涉及机器人的校准装置。

背景技术

已知一种垂直六轴多关节型机器人的校准装置(例如，参照专利文献1。)。

该校准装置具备：夹具，其具备相互正交的三个平面；以及检测单元，其检测夹具的三个平面与设定于机器人的固定基座的正交空间坐标系中的基准面之间所形成的姿态。根据该校准装置，能够一次校正垂直六轴多关节型机器人的所有轴。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平4－46714号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1的校准装置无法校正轴数少于六轴的机器人的各轴。因此，希望一种能够校正轴数少于六轴的机器人的各轴的校准装置。

用于解决问题的方案

本发明的一个方案是一种机器人的校准装置，所述机器人具备：直动轴，其使滑块相对于基座沿一条直线移动；以及前端轴，其以能够围绕旋转轴线旋转的方式支撑于该直动轴的滑块，所述机器人的校准装置具备：第一校正夹具，其固定于所述前端轴；以及第二校正夹具，其固定于所述基座，所述第一校正夹具具备：第一校正面，其由包含所述旋转轴线的平面或者与该平面平行的平面构成；以及第二校正面，其即使仅所述第一校正夹具围绕所述旋转轴线旋转也不变动，该第二校正夹具检测使所述第一校正夹具围绕所述旋转轴线旋转时的所述第一校正面的位置、以及使所述第一校正夹具沿所述直线移动时的所述第二校正面的位置。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的机器人的校准装置的立体图。

图2是表示将图1的校准装置安装于机器人的状态的立体图。

图3是表示将图1的校准装置配置于机器人的校正位置的状态的立体图。

图4是表示将图1的校准装置安装于机器人的状态的侧视图。

图5是表示使安装有图1的校准装置的机器人的滑块进行工作以使第一千分表与第二校正面接触的状态的侧视图。

图6是表示从图5的状态使第一千分表移动到第一校正面上，校正了直动轴的状态的侧视图。

图7是表示从图6的状态使第一校正夹具围绕旋转轴线旋转从而校正了前端轴的状态的侧视图。

图8是表示图1的校准装置的变形例的立体图。

图9是表示图1的校准装置的另一个变形例的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式的机器人的校准装置1进行说明。

如图1所示，应用本实施方式的校准装置1的机器人100，例如是具备一个直动轴101、以及一个前端轴102的双轴机器人。

如图4所示，该机器人100例如通过在六轴多关节型机器人的手腕前端面110固定直动轴101而作为工具使用。在本实施方式的说明中，将六轴多关节型机器人的手腕前端面110的法线方向设为Z轴，将与Z轴正交的方向设为X轴，将与X轴以及Z轴正交的方向设为Y轴。在图1中，由影线所示的位置为向六轴多关节型机器人的手腕前端面110安装的安装位置。

直动轴101具备：基座103，其固定于六轴多关节型机器人的手腕前端面110；以及滑块104，其以能够沿X(一条直线)方向移动的方式支撑于基座103。在基座103的内部内置有驱动滑块104的直动机构(省略图示)。

前端轴102例如具备前端可动部105，前端可动部105以能够围绕旋转轴线A旋转的方式支撑于滑块104。在滑块104内内置有旋转驱动前端可动部105的旋转机构(省略图示)。旋转轴线A沿Y轴方向延伸。即，旋转轴线A在沿着与作为滑块104的移动方向的X轴正交的平面的方向上延伸。

如图1以及图2所示，本实施方式的校准装置1具备：第一校正夹具2，其固定于前端可动部105；以及第二校正夹具3，其固定于基座103。

如图1所示，第一校正夹具2具备：第一校正面4，其由与旋转轴线A平行的平面构成；以及第二校正面5，其由围绕旋转轴线A延伸大致半周的圆筒面构成。

第一校正面4沿第二校正面5的切线方向延伸，并与第二校正面5平滑地连接。

由此，通过前端可动部105的工作使第一校正夹具2围绕旋转轴线A旋转，从而在第一校正面4配置于沿X轴方向延伸的位置的状态下，第二校正面5还作为与第一校正面4的X轴方向的端部邻接的倾斜面发挥作用。

由于第二校正面5由围绕旋转轴线A的圆筒面构成，因此成为即使使第一校正夹具2围绕旋转轴线A旋转也不变动的面。

如图1以及图2所示，第二校正夹具3具备：托架6，其利用例如未图示的螺钉等以能够装卸的方式固定于基座103的安装部；以及固定于托架6的两个千分表(第一检测器、第二检测器)7、8。托架6以高精度定位于基座103的状态被固定。两个千分表7、8分别以柱塞9、10的前端位置被高精度定位的状态固定于托架6。

如图4所示，第二千分表8固定于使柱塞10在包含旋转轴线A的XY平面内沿X轴方向出没的位置。进一步具体而言，在使直动轴101进行工作以将滑块104配置于预定的校正位置、例如直动轴101的原点位置的状态下，第二千分表8固定于表示预定值、例如±0.0的位置。

第一千分表7配置于比第二千分表8更远离直动轴101的原点位置的位置。如图3所示，在使前端轴102进行工作以将第一校正夹具2的第一校正面4配置为与XY平面平行的状态下，第一千分表7固定于表示预定值、例如±0.0的位置。在图3中，为了清楚起见，省略了托架6的图示。

对使用如此构成的本实施方式的机器人的校准装置1校正直动轴101以及前端轴102的情况进行说明。

首先，在同时校正直动轴101以及前端轴102这两方时，如图5所示，仅使前端轴102进行工作以将第一校正面4配置为相对于XY平面大致平行。在该时刻也可以不严格平行。接着，仅使直动轴101进行工作，以使滑块104向图5中箭头所示的方向移动。

若使滑块104靠近直动轴101的校正位置，则首先，如图5所示，第一千分表7的前端与第一校正夹具2的第二校正面5接触。由于第二校正面5由圆筒面构成，因此随着滑块104靠近直动轴101的校正位置，将第一千分表7的柱塞9向收缩方向推压。由于第二校正面5与第一校正面4平滑地连接，因此若使滑块104进一步靠近直动轴101的校正位置，则如图6所示，第一千分表7的柱塞9的前端从第二校正面5上移动到第一校正面4上。

由于第一校正面4配置为与XY平面大致平行，因此在第一千分表7的柱塞9的前端移动到第一校正面4上后，即使只有滑块104移动，第二千分表8的读数也不会有大的变动。

并且，若滑块104配置于直动轴101的校正位置附近，则如图6所示，第二千分表8的前端与第二校正面5接触。由于第二千分表8的柱塞10的前端配置于包含旋转轴线A的XY平面上，因此第二千分表8的柱塞10配置为与第二校正面5垂直。

在该状态下，使滑块104移动至第二千分表8的读数成为预定值(例如，±0.0)的位置，从而直动轴101被校正。

之后，使前端可动部105如图7中箭头所示旋转至第一千分表7的读数成为预定值(例如，±0.0)的位置，从而前端轴102被校正。

根据本实施方式的校准装置1，由于第二校正面5由围绕旋转轴线A的圆筒面构成，因此即使仅使前端轴102进行工作以使第一校正夹具2围绕旋转轴线A旋转，第二校正面5自身的位置也不变动。由此，即使是在前端轴102未被校正的状态下，也能够使第二千分表8的前端与第二校正面5接触以校正直动轴101，之后，能够使第一校正夹具2旋转以校正前端轴102。

此外，在上述实施方式中，首先校正直动轴101，接着校正前端轴102，但反之亦可。即，在使直动轴101进行工作以使滑块104移动到直动轴101的校正位置附近的状态下，首先，使第一校正夹具2围绕旋转轴线A旋转以将第一校正面4配置为与XY平面严格平行。由此，前端轴102被校正。接着，使滑块104移动至第二千分表8的读数成为预定值(例如，±0.0)的位置。

由此，也校正了前端轴102以及直动轴101这两方。在该情况下，由于第一校正面4设置为与包含旋转轴线A的平面平行，因此只要是前端轴102被校正的状态，即使仅使直动轴101进行工作以使第一校正夹具2沿X轴方向移动，第一校正面4自身的位置也不会变动。因此，即使是直动轴101未被校正的状态，也能够仅校正前端轴102，之后，能够校正直动轴101。

即，根据本实施方式的校准装置1，不仅能够同时校正直动轴101以及前端轴102，也能够只校正任意一方。

尤其是在作为安装于六轴多关节型机器人的手腕前端面110的工具使用时，有时由于与周围物体的接触等，只需要维护一个轴。在这种情况下，还能够只校正需要维护的轴。

另外，在本实施方式中，利用构成第二校正面5的圆筒面，构成将第一千分表7导向第一校正面4的倾斜面。取而代之，还可以在第一校正面4与第二校正面5之间采用平滑地与两个校正面连接的曲面或者由平面构成的倾斜面。

另外，在本实施方式中，作为前端轴102例举了使前端可动部105围绕沿Y轴方向延伸的旋转轴线A旋转的前端轴102。取而代之，也可以适用于具有使前端可动部105围绕沿X轴方向或者Z轴方向延伸的旋转轴线旋转的前端轴102的机器人100。

例如，在旋转轴线A沿X轴方向延伸的情况下，如图8所示，作为第一校正面4使用第一校正夹具2的与上述平面相同的平面，作为第二校正面5使用第一校正夹具2的与X轴正交的平面即可。在该情况下，也能够将第二校正面5设为仅通过第一校正夹具2围绕旋转轴线A的旋转不会变动的面，并且能够同时或者分别校正直动轴101以及前端轴102。图中的附图标记11为将第一千分表7导向第一校正面4的倾斜面。

另外，在本实施方式中，对应用于具有单一的直动轴101以及单一的前端轴102的机器人100的情况进行了说明。取而代之，如图9所示，还可以应用于具备两个直动轴111、112和前端轴102的机器人100，该两个直动轴111、112能够使各滑块113、114沿相互正交的方向移动。

在该情况下，在固定于六轴多关节型机器人的手腕前端面110的第一直动轴111，以定位状态固定未图示的托架6，在托架6以定位状态固定三个千分表7、8、13。

在图9所示的例子中，第一校正夹具2具备：与包含旋转轴线A的平面平行的第一校正面4、由围绕旋转轴线A的圆筒面构成的第二校正面5、以及与旋转轴线A正交的第三校正面12。

另外，第一直动轴111具备：第一基座115，其固定于机器人100的手腕前端面110；以及第一滑块113，其以能够沿第一直线移动的方式支撑于第一基座115。

第二直动轴112具备：第二基座116，其固定于第一滑块113；以及第二滑块114，其以能够沿与第一直线正交的第二直线移动的方式支撑于第二基座116。前端轴102具备前端可动部105，前端可动部105以能够围绕旋转轴线A旋转的方式支撑于第二滑块114。

三个千分表7、8、13是检测第一校正面4的位置的第一千分表7、检测第二校正面5的位置的第二千分表8、以及检测第三校正面12的位置的第三千分表13。第一校正夹具2具备：倾斜面11，其使第一千分表7从第三校正面12侧爬上第一校正面4；以及倾斜面14，其使第三千分表13从第二校正面5侧爬上第三校正面12。作为使第一千分表7从第二校正面5侧爬上第一校正面4的倾斜面，使用了构成第二校正面5的圆筒面。

第二校正面5以及第三校正面12由在使用第一校正面4校正前端轴102时，即使使第一校正夹具2围绕旋转轴线A旋转也分别不会变动的面构成。

在使用该校准装置1校正机器人100时，将第一校正面4以及第三校正面12配置于大致校正后的位置，并使第二直动轴112的第二滑块114沿Y轴方向移动。

由此，第一千分表7通过第二校正面5的倾斜爬上第一校正面4，第三千分表13利用倾斜面14爬上第三校正面12。然后，利用第二校正面5推压第二千分表8的柱塞10，在第二千分表8的读数成为预定值(例如，±0.0)的时刻，第二直动轴112被校正。

接着，使第一校正夹具2围绕旋转轴线A旋转，在第一校正面4与XY平面严格平行的位置，第一千分表7的读数成为预定值(例如，±0.0)，前端轴102被校正。

进而，使第一直动轴111的第一滑块113沿X轴方向移动。然后，利用第三校正面12推压第三千分表13的柱塞15，在第三千分表13的读数成为预定值(例如，±0.0)的时刻，第一直动轴111被校正。

通过利用该校准装置1，具有如下优点：能够同时或者分别校正具有两个直动轴111、112以及前端轴102的机器人100的三个轴。

另外，在本实施方式中，作为检测单元使用了千分表7、8、13，但不限于此，还可以使用其他任意接触式或者非接触式的检测单元。

另外，利用千分表7、8、13的读数判断是否被校正，可以由操作人员进行，也可以从千分表7、8、13输出电信号，并利用处理器根据输出的电信号进行判定。

附图标记说明：

1：校准装置

2：第一校正夹具

3：第二校正夹具

4：第一校正面

5：第二校正面

11：倾斜面

12：第三校正面

100：机器人

101：直动轴

102：前端轴

103：基座

104：滑块

111：第一直动轴

112：第二直动轴

113：第一滑块

114：第二滑块

115：第一基座

116：第二基座

A：旋转轴线

Claims (7)

1.一种机器人的校准装置，所述机器人具备：直动轴，其使滑块相对于基座沿一条直线移动；以及前端轴，其以能够围绕旋转轴线旋转的方式支撑于该直动轴的滑块，其特征在于，

所述机器人的校准装置具备：

第一校正夹具，其固定于所述前端轴；以及

第二校正夹具，其固定于所述基座，

所述第一校正夹具具备：第一校正面，其由包含所述旋转轴线的平面或者与该平面平行的平面构成；以及第二校正面，其即使仅所述第一校正夹具围绕所述旋转轴线旋转也不变动，

该第二校正夹具检测使所述第一校正夹具围绕所述旋转轴线旋转时的所述第一校正面的位置、以及使所述第一校正夹具沿所述直线移动时的所述第二校正面的位置。

2.根据权利要求1所述的机器人的校准装置，其特征在于，

所述第二校正夹具具备检测所述第一校正面的位置的第一检测器，

在利用该第一检测器检测到所述第一校正面以与所述直线平行的方式配置时，判定所述前端轴被校正。

3.根据权利要求1或2所述的机器人的校准装置，其特征在于，

所述第二校正夹具具备检测所述第二校正面的位置的第二检测器，

在利用该第二检测器检测到所述第二校正面配置于预定位置时，判定所述直动轴被校正。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人的校准装置，其特征在于，

所述旋转轴线配置于与所述直线正交的平面内，

所述第二校正面由围绕所述旋转轴线的圆筒面构成。

5.根据权利要求3所述的机器人的校准装置，其特征在于，

所述旋转轴线配置于与所述直线正交的平面内，

所述第二校正面由围绕所述旋转轴线的圆筒面构成，

所述第二检测器在包含所述旋转轴线以及所述直线的平面内检测所述第二校正面。

6.根据权利要求2所述的机器人的校准装置，其特征在于，

所述第一检测器为柱塞式仪表，

在所述第一校正面沿所述直线方向配置的状态下，在所述直线方向上与该第一校正面邻接的位置具备与所述第一校正面连接的倾斜面。

7.一种机器人的校准装置，所述机器人具备：第一直动轴，其使第一滑块相对于第一基座沿第一直线移动；第二直动轴，其使第二滑块相对于固定于所述第一滑块的第二基座沿与所述第一直线正交的第二直线移动；以及前端轴，其以能够围绕旋转轴线旋转的方式支撑于所述第二滑块，其特征在于，

所述机器人的校准装置具备：

第一校正夹具，其固定于所述前端轴；以及

第二校正夹具，其固定于所述第一基座，

所述第一校正夹具具备：第一校正面，其由包含所述旋转轴线的平面或者与该平面平行的平面构成；以及相互正交的第二校正面和第三校正面，其即使仅所述第一校正夹具围绕所述旋转轴线旋转也不变动，

该第二校正夹具分别检测使所述第一校正夹具围绕所述旋转轴线旋转时的所述第一校正面的位置、使所述第一校正夹具沿所述第一直线移动时的所述第二校正面的位置、以及使所述第一校正夹具沿所述第二直线移动时的所述第三校正面的位置。

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