JP2009000778A - 多軸ロボットの位置ずれ検知方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でありながら、多軸ロボットの位置ずれを生じるような不具合が発生した部分を、正確かつ確実に把握する。
【解決手段】多軸ロボット１２の位置ずれが生じる可能性のある各部位１４、１６、１８に取付けられた、レーザーポインタの光軸を、多軸ロボット１２から離間しかつ各投光手段から照射される光Ｌを受光することが可能な場所に設置された、標的２２に合わせる。そして、多軸ロボット１２に位置ずれが生じた場合には、多軸ロボット１２を、位置ずれ検知用の基準位置に復帰させ、各レーザーポインタから順番に標的２２に対し光Ｌを投光する。そして、各光軸のずれの有無を、標的２２上の光点の位置によって目視で把握することにより、位置ずれの発生部位を正確に特定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多軸ロボットの位置ずれ検知技術に関するものである。

今日、量産製品の生産ラインに多軸ロボットを投入し、生産効率と組立精度とを高めることが可能となっている。この多軸ロボットは、複数の関節を備えるアームの先端に、クランプや、工具、溶接装置等を装着することで、様々な製造工程に使用されるものであり、その動作は、制御装置のプログラムに沿って、正確に行われる。
しかしながら、作業中にアームが何かに衝突してアームに変形が生じたり、ロボットベース部の取付けアンカーボルトに緩みが生じる等、何らかの不具合が発生した場合には、アームの作動軸にずれが生じ、所望の動作を正確に行うことが不可能となる。又、そのような状態を長時間放置すると、多軸ロボットの故障を誘発することにもなる。そこで、多軸ロボットの各関節部に距離計及び計測板を設け、これによって測定される距離の変化に基き、関節部の状態を監視する装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−７７６２号公報

従来の多軸ロボットの関節部監視装置は、複数存在する関節部の各々に距離計及び計測板を設け、各距離径と計測板との距離の変化に基づき、各関節部の不具合を把握することが可能であるが、関節部以外の部分に変形等の不具合が生じた場合には、それを把握することはできない。又、各関節部の距離計及び計測板によって測定される距離を規定値と比較し、各関節部の良否判断を行うものであることから、距離計の配線や監視用の制御ロジックが煩雑化するという問題も抱えている。
一方、多軸ロボットの位置ずれを、教示修正（作動プログラムの修正）により対応するといった対応策もあるが、位置ずれに対する真因対策ではなく応急的なものであり、かつ、教示修正には多大な工数が必要となる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成でありながら、多軸ロボットの位置ずれを生じるような不具合が発生した部分を、正確かつ確実に把握することを可能とすることにある。

上記課題を解決するために、本発明の多軸ロボットの位置ずれ検知方法及び装置は、多軸ロボットの位置ずれが生じる可能性のある各部位に投光手段を取付け、多軸ロボットから離間した場所に配置した受光手段によって、各投光手段からの光を受光することによって、各部の位置ずれの有無を把握するものである。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）多軸ロボットの位置ずれが生じる可能性のある各部位に、投光手段を取付け、多軸ロボットから離間しかつ各投光手段から照射される光を受光することが可能な場所に、受光手段を設置し、該受光手段に前記投光手段の光軸を合わせ、各投光手段から順番に前記受光手段に対し光を投光し、各光軸のずれの有無を、前記受光手段を用いて把握することを特徴とする多軸ロボットの位置ずれ検知方法（請求項１）。
本項に記載の多軸ロボットの位置ずれ検知方法は、多軸ロボットの位置ずれが生じる可能性のある各部位に取付けた、投光手段の光軸を、多軸ロボットから離間しかつ各投光手段から照射される光を受光することが可能な場所に設置した、受光手段に合わせる。多軸ロボットに位置ずれが生じた場合には、各投光手段から順番に受光手段に対し光を投光し、各光軸のずれの有無を受光手段によって把握することで、多軸ロボットの投光手段を取付けた各部位の位置ずれの有無を、各部毎に把握する。そして、位置ずれの発生部位を正確に特定し、不具合が発生した部位の部品交換や、不具合の発生を防止するための対策を講じるものである。

（２）前記投光手段はレーザーポインタであり、前記受光手段は標的であり、該標的に対する前記レーザーポインタから投光された光軸のずれの有無を、目視により把握する多軸ロボットの位置ずれ検知方法（請求項２）。
本項に記載の多軸ロボットの位置ずれ検知方法は、多軸ロボットの位置ずれが生じる可能性のある各部位に取付けたレーザーポインタの光軸を、多軸ロボットから離間しかつ各投光手段から照射される光を受光することが可能な場所に設置した標的に合わせる。多軸ロボットに位置ずれが生じた場合には、各レーザーポインタから順番に標的に対し光を投光し、各光軸のずれの有無を、標的上の光点の位置によって目視で把握することで、多軸ロボットのレーザーポインタを取付けた各部位の位置ずれの有無を、各部毎に把握する。そして、位置ずれの発生部位を正確に特定し、不具合が発生した部位の部品交換や、不具合の発生を防止するための対策を講じるものである。

（３）前記投光手段は光電センサの投光部であり、前記受光手段は光電センサの受光部であり、該受光部に対する前記投光部から投光された光軸のずれの有無を、該受光部における受光の有無により把握する多軸ロボットの位置ずれ検知方法。
本項に記載の多軸ロボットの位置ずれ検知方法は、多軸ロボットの位置ずれが生じる可能性のある各部位に取付けた光電センサの投光部の光軸を、多軸ロボットから離間しかつ各投光手段から照射される光を受光することが可能な場所に設置した光電センサの受光部に合わせる。多軸ロボットに位置ずれが生じた場合には、各投光部から順番に受光部に対し光を投光し、各光軸のずれの有無を、受光部における受光の有無によって把握することで、多軸ロボットの投光部を取付けた各部位の位置ずれの有無を、各部毎に把握する。そして、位置ずれの発生部位を正確に特定し、不具合が発生した部位の部品交換や、不具合の発生を防止するための対策を講じるものである。

（４）前記受光手段を１つのみ設置し、各投光手段にて共通使用する多軸ロボットの位置ずれ検知方法（請求項３）。
本項に記載の多軸ロボットの位置ずれ検知方法は、各投光手段の光軸を、１つの受光手段に合わせることで、多軸ロボットの投光手段を取付けた各部位の位置ずれの有無を、１つの受光手段によって把握するものである。この際、各投光手段から順番に受光手段に対し光を投光することで、位置ずれの発生部位を正確に特定し、不具合が発生した部位の部品交換や、不具合の発生を防止するための対策を講じるものである。

（５）多軸ロボットの位置ずれが生じる可能性のある各部位に取付けられる投光手段と、多軸ロボットから離間しかつ各投光手段から照射される光を受光することが可能な場所に設置される受光手段と、各投光手段の光軸を前記受光手段に合わせるための調整手段とを備える多軸ロボットの位置ずれ検知装置（請求項４）。
本項に記載の多軸ロボットの位置ずれ検知装置は、多軸ロボットの位置ずれが生じる可能性のある各部位に取付けられた投光手段の光軸を、調整手段によって、多軸ロボットから離間しかつ各投光手段から照射される光を受光することが可能な場所に設置された受光手段に合わせる。多軸ロボットに位置ずれが生じた場合には、各投光手段から順番に受光手段に対し光を投光し、各光軸のずれの有無を、受光手段を用いて把握することで、多軸ロボットの投光手段を取付けた各部位の位置ずれの有無を、各部毎に把握する。そして、位置ずれの発生部位を正確に特定し、不具合が発生した部位の部品交換や、不具合の発生を防止するための対策を講じるものである。

（６）前記投光手段はレーザーポインタであり、前記受光手段は目視確認用の標的であり、前記調整手段は、前記レーザーポインタを前記多軸ロボットに固定するためのブラケットである多軸ロボットの位置ずれ検知装置（請求項５）。
本項に記載の多軸ロボットの位置ずれ検知装置は、多軸ロボットの位置ずれが生じる可能性のある各部位に取付けられたレーザーポインタの光軸を、ブラケットによって、多軸ロボットから離間しかつ各投光手段から照射される光を受光することが可能な場所に設置された標的に合わせる。多軸ロボットに位置ずれが生じた場合には、各レーザーポインタから順番に標的に対し光を投光し、各光軸のずれの有無を、標的上の光点の位置によって目視で把握することで、多軸ロボットのレーザーポインタを取付けた各部位の位置ずれの有無を、各部毎に把握する。そして、位置ずれの発生部位を正確に特定し、不具合が発生した部位の部品交換や、不具合の発生を防止するための対策を講じるものである。

（７）前記投光手段は光電センサの投光部であり、前記受光手段は光電センサの受光部であり、前記調整手段は、前記投光部を前記多軸ロボットに固定するためのブラケットである多軸ロボットの位置ずれ検知方法。
本項に記載の多軸ロボットの位置ずれ検知装置は、多軸ロボットの位置ずれが生じる可能性のある各部位に取付けられた光電センサの投光部の光軸を、ブラケットによって、多軸ロボットから離間しかつ各投光手段から照射される光を受光することが可能な場所に設置された光電センサの受光部に合わせる。多軸ロボットに位置ずれが生じた場合には、各投光部から順番に受光部に対し光を投光し、各光軸のずれの有無を、受光部における受光の有無によって把握することで、多軸ロボットの投光手段を取付けた各部位の位置ずれの有無を、各部毎に把握する。そして、位置ずれの発生部位を正確に特定し、不具合が発生した部位の部品交換や、不具合の発生を防止するための対策を講じるものである。

（８）前記受光手段は１つのみ設置され、各投光手段にて共通使用されるものである多軸ロボットの位置ずれ検知装置（請求項６）。
本項に記載の多軸ロボットの位置ずれ検知方法は、各投光手段の光軸を、１つの受光手段に合わせることで、多軸ロボットの投光手段を取付けた各部位の位置ずれの有無を、１つの受光手段によって把握するものである。この際、各投光手段から順番に受光手段に対し光を投光することで、位置ずれの発生部位を正確に特定し、不具合が発生した部位の部品交換や、不具合の発生を防止するための対策を講じるものである。

本発明はこのように構成したので、簡単な構成でありながら、多軸ロボットの位置ずれを生じるような不具合が発生した部分を、正確かつ確実に把握することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係る多軸ロボットの位置ずれ検知装置１０は、図１及び図２に示されるように、多軸ロボット１２の位置ずれが生じる可能性のある各部位に取付けられる投光手段２０と、受光手段２２とを備えている。図示の例では、投光手段２０は、多軸ロボット１２のベース部１４、アーム部１６及びハンド部１８に取付けられている。又、投光手段２０は、市販のペン状のレーザーポインタを用いることが可能である。
そして、レーザーポインタ２０は、図３に示されるブラケット２４によって、多軸ロボット１２の各部に固定されている。ブラケット２４は、レーザーポインタをクランプして、多軸ロボット１２の各部に確実に固定することが可能であれば良く、金属ブロックや板金部品等をねじ止めして用いることとする。ねじ止めには、多軸ロボット１２の各部に予め設けられた補器取付け用のねじ穴を用いることとし、必要に応じ、新たなねじ穴を設けることとする。又、ブラケット２４は、クランプしたレーザーポインタ２０の姿勢を、自在に調整することが可能な調整機構（ボールジョイントを用いたアジャスタ等）を備えるものであり、各レーザーポインタ２０の光軸を受光手段２２に合わせるための、調整手段を兼ねるものである。

又、受光手段２２は目視確認用の標的であり、例えば工場建屋の天井や壁等、多軸ロボット１２から十分離間し（工場建屋のレイアウトや多軸ロボット１２の設置場所、及び、目視による視認性も考慮した距離であり、例えば、Ｈ＝１０ｍ程度とする。）、かつ、各投光手段２０から照射される光Ｌを受光することが可能な場所に自在に設置できるよう、紙、布、板等に、同心円状のマークが図示されたものである。なお、受光手段である標的２２は、適切な場所に１つのみ設置され、各投光手段２０にて共通使用される（すなわち、全てのレーザーポインタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの光軸が、１つの標的に集中するよう調整される）ものである。
又、標的２２に対するレーザーポインタ２０の光軸Ｌの調整作業は、例えば、多軸ロボット１２が作動原点にあるときに行うこととし（この場合、作動原点を、位置ずれ検知用の基準位置とする。）、各レーザーポインタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから、順番に標的２２に対し光ＬＡ、ＬＢ、ＬＣを投光して、各光が、標的の中心部に当たるように調整する（図４（ａ）参照）。

さて、多軸ロボットの位置ずれ検知装置１０は、以下の手順により、多軸ロボット１２の位置ずれを検知するものである。一般に、多軸ロボット１２の作動中に、アーム先端部の移動軌跡や停止位置の異常等から、多軸ロボット１２に位置ずれが生じていることが把握される。その場合には、直ちに多軸ロボット１２を作動原点に戻す。そして、各レーザーポインタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから、順番に（同時ではなく別々に）標的２２に対し光ＬＡ、ＬＢ、ＬＣを投光し、各光軸のずれの有無を標的上の光点の位置によって、目視で把握する。そして、光軸のずれが生じたレーザーポインタが取付けられた部位を、多軸ロボット１２の位置ずれ発生部位として特定する。

上記構成をなす、発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。まず、本発明の実施の形態に係る多軸ロボットの位置ずれ検知装置１０は、多軸ロボット１２の位置ずれが生じる可能性のある各部位１４、１６、１８に取付けられた、投光手段２０の光軸を、調整手段２４によって、多軸ロボット１２から離間しかつ各投光手段２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから照射される光ＬＡ、ＬＢ、ＬＣを受光することが可能な場所に設置された、受光手段２２に合わせる。そして、多軸ロボット１２に位置ずれが生じた場合には、各投光手段２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから順番に受光手段２２に対し光ＬＡ、ＬＢ、ＬＣを投光し、各光軸のずれの有無を、受光手段２２を用いて把握することで、多軸ロボット１２の投光手段２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを取付けた各部位１４、１６、１８の位置ずれの有無を、各部毎に把握するものである。そして、位置ずれの発生部位を正確に特定し、不具合が発生した部位の部品交換や、不具合の発生を防止するための対策を講じるものである。

例えば、レーザーポインタ２０Ａ、２０Ｂから投光された光ＬＡ、ＬＢが、図４（ａ）に示されるように標的の中心部に当たり、レーザーポインタ２０Ｃから投光された光ＬＣが、図４（ｂ）に示されるように標的の中心部から外れた位置に当たるような場合には、レーザーポインタ２０Ｃが取付けられた、ハンド部１８に変形等の不具合が生じていることが分かる。そこで、ハンド部１８を交換することで、位置ずれに対する真因対策を施すものである。一例として、教示修正に要する時間が４時間程度であるのに対し、部品交換に要する時間は１時間程度で済み、修正に要する工数も大幅に削減される。
又、位置ずれの頻発部位を把握することもできるので、例えば、ハンド部１８に頻繁に生じるような場合には、ハンド部１８の構造、使用する材料等を再検討し、強度を高める等、より恒久的な対策を施すことも可能となる。

又、本発明の実施の形態では、投光手段２０にレーザーポインタが用いられ、受光手段２２には標的が用いられ、多軸ロボット１２に位置ずれが生じた場合には、各レーザーポインタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから順番に標的に対し光ＬＡ、ＬＢ、ＬＣを投光し、各光軸のずれの有無を、図４に示されるように、標的２２上の光点の位置によって目視で把握することで、簡単な構成でありながら、多軸ロボット１２のレーザーポインタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを取付けた各部位１４、１６、１８の位置ずれの有無を、各部毎に把握することが可能となる。
又、レーザーポインタ２０は小型軽量であり、乾電池等を電源とすることにより、電力供給用の配線も不要であることから、装置の簡略化が可能である。又、標的２２に当たった光ＬＡ、ＬＢ，ＬＣの位置から、各部の位置ずれの有無を、目視によって瞬時に把握することが可能である。又、標的２２は、多軸ロボット１２から十分離間して配置されることから、僅かな位置ずれについても光軸のずれとして顕著に現れ、高精度に位置ずれの発生箇所を把握することが可能である。
又、ブラケット２４の調整機構によって、各レーザーポインタ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの光軸を、標的２２に、確実かつ容易に合わせる事が可能である。

更には、受光手段２２は１つのみ設置され、各投光手段２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃにて共通使用されるものであることから、各投光手段２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの光軸を、１つの受光手段２２に合わせることで、多軸ロボット１２の投光手段を取付けた各部位の位置ずれの有無を、１つの受光手段２２によって把握することができる。本発明の実施の形態では、検査作業者は、１つの標的２２上の光点（図４参照）を目視することによって、多軸ロボット１２の各部１４、１６、１８のずれの有無を確認することが可能となり、確認作業の煩雑化を防ぐことができる。

なお、工場建屋のレイアウト等の関係で、各投光手段２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの光軸を、１つの受光手段２２に合わせることが出来ないような場合には、必要に応じ、２つ以上の受光手段２２を、各々、適切な位置に設置することとしても良い。
又、図示の例のごとく、投光手段２０としてレーザーポインタを、受光手段２２として標的を用いる代わりに、投光手段２０として光電センサの投光部を、受光手段２２として光電センサの受光部を用い、光電センサの投光部を、ブラケット２４によって多軸ロボット１２に固定することとしても良い。この場合には、各投光部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから順番に、受光部２２に対し光ＬＡ、ＬＢ、ＬＣを投光し、各光軸のずれの有無を、光の検出の有無として受光部２２にて把握し、パーソナルコンピュータ等の電子計算機からなる制御装置等を用いることで、位置ずれの発生箇所を表示することも可能である。この場合にも、原則として光電センサの受光部は１つのみ設置し、必要に応じ、適切な場所に２つ以上設置することとする。

本発明の実施の形態に係る多軸ロボットの位置ずれ検知装置を、多軸ロボットと共に示した概略図である。 図１の位置ずれ検知装置を備える多軸ロボットの拡大図である。 図１の位置ずれ検知装置の、レーザーポインタ及びブラケットの模式図である。 図１の位置ずれ検知装置の、標的を示すものであり、（ａ）はレーザーポインタから投光された光が標的の中心部に当たっている様子を、（ｂ）レーザーポインタから投光された光が標的の中心部から外れた位置に当たっている様子を示している。

符号の説明

１０：多軸ロボットの位置ずれ検知装置、１２：多軸ロボット、 ２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ：投光手段、２２：受光手段、２４：ブラケット、 Ｌ、ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ：光

Claims (6)

1. 多軸ロボットの位置ずれが生じる可能性のある各部位に、投光手段を取付け、多軸ロボットから離間しかつ各投光手段から照射される光を受光することが可能な場所に、受光手段を設置し、該受光手段に前記投光手段の光軸を合わせ、各投光手段から順番に前記受光手段に対し光を投光し、各光軸のずれの有無を、前記受光手段を用いて把握することを特徴とする多軸ロボットの位置ずれ検知方法。
2. 前記投光手段はレーザーポインタであり、前記受光手段は標的であり、該標的に対する前記レーザーポインタから投光された光軸のずれの有無を、目視により把握することを特徴とする請求項１記載の多軸ロボットの位置ずれ検知方法。
3. 前記受光手段を１つのみ設置し、各投光手段にて共通使用することを特徴とする請求項１又は２記載の多軸ロボットの位置ずれ検知方法。
4. 多軸ロボットの位置ずれが生じる可能性のある各部位に取付けられる投光手段と、多軸ロボットから離間しかつ各投光手段から照射される光を受光することが可能な場所に設置される受光手段と、各投光手段の光軸を前記受光手段に合わせるための調整手段とを備えることを特徴とする多軸ロボットの位置ずれ検知装置。
5. 前記投光手段はレーザーポインタであり、前記受光手段は目視確認用の標的であり、前記調整手段は、前記レーザーポインタを前記多軸ロボットに固定するためのブラケットであることを特徴とする請求項４記載の多軸ロボットの位置ずれ検知装置。
6. 前記受光手段は１つのみ設置され、各投光手段にて共通使用されるものであること特徴とする請求項４又は５記載の多軸ロボットの位置ずれ検知装置。

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