JP6221528B2 - Robot hand axis origin position calibration method, robot control device - Google Patents

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本発明は、ロボットの手先軸原点位置較正方法、ロボットの制御装置に関する。   The present invention relates to a robot hand axis origin position calibration method and a robot control apparatus.

例えば６軸ロボットなどの多関節型ロボットにおける各軸の原点位置の較正は、基本的には工場出荷時等の段階で行われ、工場から出荷されて設置先に設置された後ではモータなどの交換により原点位置が変更された場合に設置先にて行われることも考えられる。各軸の原点位置を較正する方法としては、大型の検査装置を設置したりする方法や（例えば特許文献１参照）、検出用の特殊センサを追加する方法（例えば特許文献１、２参照）がある。また、特許文献３から５には、６軸ロボットについて大型の検査装置を設置することなく、５軸、３軸、２軸の原点位置を較正する方法や装置が開示されている。
特開平６−３０４８９３公報 特開２００３−２２０５８７号公報 特開２００９−２７４１８６号公報 特開２００９−２７４１８７号公報 特開２００９−２７４１８８号公報 For example, the calibration of the origin position of each axis in an articulated robot such as a 6-axis robot is basically performed at the time of factory shipment or the like, and after being shipped from the factory and installed at the installation site, such as a motor. It may be performed at the installation site when the origin position is changed by replacement. As a method of calibrating the origin position of each axis, there is a method of installing a large inspection device (for example, refer to Patent Document 1) or a method of adding a special sensor for detection (for example, refer to Patent Documents 1 and 2). is there. Patent Documents 3 to 5 disclose methods and apparatuses for calibrating 5-axis, 3-axis, and 2-axis origin positions without installing a large inspection apparatus for a 6-axis robot.
JP-A-6-304893 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-220587 JP 2009-274186 A JP 2009-274187 A JP 2009-274188 A

しかしながら、大型の検査装置を設置する方法については設置するスペースを確保することが困難となるおそれがある。また、検出用の特殊センサを追加する方法についてはコストアップの原因になるので、実施を避けたいという事情がある。そして、これらの事情を考慮した上でロボットの手先軸に原点位置を較正する方法については、従来提案されていなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型の検査装置等を設置したりする必要がなく、ロボットの手先軸の原点位置を適切に較正できるロボットの手先軸原点位置較正方法、ロボットの制御装置を提供することにある。 However, it may be difficult to secure a space for installing a large inspection apparatus. In addition, there is a situation where it is desired to avoid implementation of a method for adding a special sensor for detection because it causes an increase in cost. In consideration of these circumstances, a method for calibrating the origin position to the hand axis of the robot has not been proposed.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is not to install a large inspection device or the like, and the robot's hand axis origin that can properly calibrate the robot's hand axis origin position. A position calibration method and a robot control device are provided.

請求項１記載の手先軸原点位置較正方法によれば、ツールが取り付けられる手先軸と、当該手先軸の軸心に対して垂直となる位置関係を取り得る軸心を有する駆動対象軸とを少なくとも備え、各軸のモータに設けられている角度検出器から出力されるモータの回転位置に対応したパルス信号数に基づいて姿勢が制御されるロボットにおいて、当該ロボットを、測定板を取り付けた手先軸の軸心と駆動対象軸の軸心とが互いに垂直であって、且つ、駆動対象軸の軸心と測定板までの距離を測定する距離測定手段の測定軸とが互いに平行となる姿勢に制御するとともに、手先軸の回転位置を測定板が測定軸に対して設計上垂直となる位置である垂直位置に設定した状態で、当該測定板を前記測定軸上の第１位置に位置させ（第１工程）、その第１位置において、測定板までの距離を第１距離Ｌ１として測定する（第２工程）。   According to the method for calibrating the hand axis origin position according to claim 1, at least a hand axis to which a tool is attached and a drive target axis having an axis that can take a positional relationship perpendicular to the axis of the hand axis. A robot whose posture is controlled on the basis of the number of pulse signals corresponding to the rotational position of the motor output from the angle detector provided on the motor of each axis. Control is performed so that the axis center of the drive object axis and the axis of the drive target axis are perpendicular to each other, and the axis of the drive target axis and the measurement axis of the distance measuring means for measuring the distance to the measurement plate are parallel to each other In addition, with the rotational position of the hand axis set to the vertical position, which is the position where the measurement plate is perpendicular to the measurement axis in design, the measurement plate is positioned at the first position on the measurement axis (first 1 step), the first In location, to measure the distance to the measurement plate as the first distance L1 (second step).

続いて、手先軸の回転位置を垂直位置から１８０°の位置に設定するとともに、駆動対象軸を回転させ、測定板を、手先軸の軸心から測定軸までの距離が第１位置のときと一致した状態で測定軸上の第２位置に位置させ（第３工程）、第２位置における測定板までの距離を第２距離Ｌ２として測定する（第４工程）。   Subsequently, the rotational position of the hand shaft is set to a position 180 ° from the vertical position, the drive target shaft is rotated, and the measurement plate is moved from the axial center of the hand shaft to the measurement shaft when the distance is the first position. In a matched state, it is positioned at the second position on the measurement axis (third step), and the distance to the measurement plate at the second position is measured as the second distance L2 (fourth step).

この場合、駆動対象軸の原点位置の較正は完了していることから、測定板を第１位置から第２位置まで移動させるために駆動対象軸を回転させたとしても、駆動対象軸の回転が第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２の測定結果に影響を与えることはない。換言すると、仮に第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２とに距離差が生じた場合、その距離差は、手先軸の回転に起因するものであると考えることができる。つまり、手先軸の回転に起因する距離差は、手先軸の垂直位置（測定軸に対して設計上、垂直になるはずの位置）が、実際のロボットではずれていたことにより生じたものであると考えられる。そして、第１位置と第２位置とでは手先軸を１８０°回転させていることから、距離差は、測定板と垂直位置とのずれ角度（後述する角度誤差ΔＡ）に応じた値となっている。   In this case, since the calibration of the origin position of the drive target axis has been completed, even if the drive target axis is rotated to move the measurement plate from the first position to the second position, the rotation of the drive target axis is not performed. The measurement results of the first distance L1 and the second distance L2 are not affected. In other words, if a distance difference occurs between the first distance L1 and the second distance L2, it can be considered that the distance difference is caused by rotation of the hand axis. In other words, the distance difference due to the rotation of the hand axis is caused by the fact that the vertical position of the hand axis (the position that should be perpendicular to the measurement axis by design) is shifted in the actual robot. it is conceivable that. Since the hand axis is rotated 180 ° between the first position and the second position, the distance difference is a value corresponding to a deviation angle (an angle error ΔA described later) between the measurement plate and the vertical position. Yes.

そこで、第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２の距離差と、測定板までの距離を測定した際の距離測定手段の測定軸から軸心までの距離であるツール長さＬ３とに基づいて、手先軸の原点位置からのずれを表す角度誤差ΔＡを求める。そして、角度誤差ΔＡと、手先軸に設けられている角度検出器のビット数Ｎと、手先軸のギア比Ｇとに基づいて、角度誤差ΔＡに対応するパルス信号数であるパルス誤差ΔＰを求めた後、そのパルス誤差ΔＰと、垂直位置に対応するパルス信号数として予め設定されている初期設定値とに基づいて、実際のロボットにおいて測定板が測定軸に対して垂直となる位置である実垂直位置に対応するパルス信号数である補正後の設定値を求め（第５工程）、補正後の設定値を用いて手先軸の原点位置を較正する（第６工程）。   Therefore, based on the distance difference between the first distance L1 and the second distance L2, and the tool length L3 that is the distance from the measurement axis of the distance measuring means to the axis when the distance to the measurement plate is measured, An angle error ΔA representing a deviation of the axis from the origin position is obtained. Then, based on the angle error ΔA, the number N of bits of the angle detector provided on the hand shaft, and the gear ratio G of the hand shaft, a pulse error ΔP that is the number of pulse signals corresponding to the angle error ΔA is obtained. After that, on the basis of the pulse error ΔP and an initial set value set in advance as the number of pulse signals corresponding to the vertical position, the actual robot is a position where the measurement plate is perpendicular to the measurement axis. A corrected set value which is the number of pulse signals corresponding to the vertical position is obtained (fifth step), and the origin position of the hand axis is calibrated using the corrected set value (sixth step).

このように、手先軸の軸心と距離測定手段の測定軸とが垂直となる状態を維持しつつ駆動対象軸のみを回転させ、手先軸の角度誤差ΔＡの影響のみが現れる２つの姿勢（第１位置、第２位置に対応する姿勢）を作り出し、その２つの姿勢における距離差から角度誤差ΔＡを求めることにより、補正後の設定値、すなわち、手先軸の原点位置を較正するための設定値を求めることができる。   As described above, the two postures (first positions) in which only the influence of the angle error ΔA of the hand axis appears by rotating only the drive target axis while maintaining the state where the axis of the hand axis is perpendicular to the measurement axis of the distance measuring means. (Position corresponding to the first position and the second position) and obtaining the angle error ΔA from the distance difference between the two positions to correct the set value after correction, that is, the set value for calibrating the origin position of the hand axis Can be requested.

このとき、較正に必要なのは、ロボット本体と、距離測定手段、および距離測定手段を設置するスペースだけであり、大きな測定スペースを設ける必要はない。また、距離を測定するだけであるので、検出用の特殊センサを追加する必要もない。したがって、大型の検査装置等を設置したりする必要がなく、手先軸の原点位置を適切に較正することができる。
また、駆動対象軸が較正済みであれば手先軸の原点位置を較正することができるため、較正作業を行う際において、各軸の較正状況の進捗に応じて作業順序を入れ替えることができる等、作業の自由度を向上させることができる。 At this time, all that is necessary for calibration is a space for installing the robot body, distance measuring means, and distance measuring means, and it is not necessary to provide a large measurement space. Further, since only the distance is measured, it is not necessary to add a special sensor for detection. Therefore, it is not necessary to install a large inspection device or the like, and the origin position of the hand axis can be appropriately calibrated.
In addition, since the origin position of the hand axis can be calibrated if the drive target axis has been calibrated, when performing the calibration work, the work order can be changed according to the progress of the calibration status of each axis, etc. The degree of freedom of work can be improved.

請求項２記載の手先軸原点位置較正方法によれば、角度誤差ΔＡを、ΔＡ＝（１８０×（Ｌ１−Ｌ２））÷（２×Ｌ３×π）の式により求め、その角度誤差ΔＡに対応するパルス誤差ΔＰをΔＰ＝（ΔＡ×２＾Ｎ×Ｇ）÷３６０の式により求め、補正後の設定値を、補正後の設定値＝初期設定値−ΔＰの式により求める。
手先軸の軸心方向から視た場合、検出された距離差ΔＬは、角度誤差ΔＡ×２を頂角とする二等辺三角形の底辺の長さに相当する。このため、距離差ΔＬを測定すれば、ツール長さＬ３を既知として三角関数を用いて角度誤差ΔＡを求めることができる。 According to the method for calibrating the hand axis origin position according to claim 2, the angle error ΔA is obtained by an expression of ΔA = (180 × (L1−L2)) ÷ (2 × L3 × π), and corresponds to the angle error ΔA. The pulse error ΔP to be obtained is obtained by the equation ΔP = (ΔA × 2 ^ N × G) ÷ 360, and the corrected set value is obtained by the equation: corrected set value = initial set value−ΔP.
When viewed from the axial direction of the hand axis, the detected distance difference ΔL corresponds to the length of the base of the isosceles triangle having the apex angle of the angle error ΔA × 2. Therefore, if the distance difference ΔL is measured, the angle error ΔA can be obtained using a trigonometric function with the tool length L3 known.

ただし、実際のロボットの場合、組立精度が極めて高いことから、角度誤差ΔＡはごく僅かなものであると考えられる。そのため、角度誤差ΔＡに起因する距離差ΔＬ（底辺の長さ）は、半径をツール長Ｌ３とした仮想的な円における円弧の長さとほぼ近似した値となる。そのため、角度誤差ΔＡは、円周の長さと距離差ΔＬとの比から簡便に求めることができる。そして、角度誤差ΔＡが求まればパルス誤差ΔＰが求まり、そのパルス誤差ΔＰを初期設定値から差し引くことにより、補正後の設定値を求めることができる。   However, in the case of an actual robot, since the assembly accuracy is extremely high, the angle error ΔA is considered to be very small. Therefore, the distance difference ΔL (base length) caused by the angle error ΔA is a value that is approximately approximate to the length of the arc in a virtual circle whose radius is the tool length L3. Therefore, the angle error ΔA can be easily obtained from the ratio between the circumference length and the distance difference ΔL. When the angle error ΔA is obtained, the pulse error ΔP is obtained, and the corrected set value can be obtained by subtracting the pulse error ΔP from the initial set value.

請求項３記載の手先軸原点位置較正方法によれば、距離測定手段を、その測定軸が地面に対して垂直になるように設置し、駆動対象軸を、その軸心が地面に対して垂直となるようにする。一般にロボットの設置面と地面とは平行であることが多いため、距離測定手段を設置面に設置すればよいことから、距離測定手段の測定軸と駆動対象軸の軸心とを容易に平行にすることができる。また、駆動対象軸の軸心が重力の向きに沿った状態となっていることから、第１位置と第２位置とにおいて、測定板に加わる重力が同一方向となる。このため、距離差を求めることで重力による影響が相殺されるようになり、測定板に加わる重力の影響を排除した状態で角度誤差ΔＡを求めることができる。   According to the method for calibrating the hand axis origin position according to claim 3, the distance measuring means is installed so that the measurement axis is perpendicular to the ground, and the drive target axis is perpendicular to the ground. To be. In general, since the installation surface of the robot and the ground are often parallel, it is only necessary to install the distance measurement means on the installation surface, so the measurement axis of the distance measurement means and the axis of the drive target axis can be easily parallel. can do. In addition, since the axis of the drive target axis is in a state along the direction of gravity, the gravity applied to the measurement plate is the same direction at the first position and the second position. For this reason, the influence of gravity is canceled by obtaining the distance difference, and the angle error ΔA can be obtained in a state where the influence of gravity applied to the measurement plate is eliminated.

請求項４記載の手先軸原点位置較正方法によれば、距離測定手段を駆動対象軸の軸心と当該駆動対象軸の回転位置において予め設定されている基準位置とを結ぶ仮想的な直線の延長線上に設置し、測定板を第１位置または第２位置に位置させる際、駆動対象軸を仮想的な直線に対して対称な角度で回転させる。すなわち、駆動対象軸を、その軸心と測定軸とを結ぶ仮想的な直線に対して、対称となるように回転させる。   According to the method of calibrating the hand axis origin position according to claim 4, the distance measuring means extends an imaginary straight line connecting the axis of the drive target axis and a reference position preset at the rotational position of the drive target axis. When the measuring plate is placed on the line and positioned at the first position or the second position, the drive target axis is rotated at an angle symmetrical to a virtual straight line. That is, the drive target axis is rotated so as to be symmetric with respect to a virtual straight line connecting the axis and the measurement axis.

駆動対象軸を回転させることによって測定板を第１位置と第２位置とに位置させる場合、角度誤差ΔＡを正確に求めるためには、双方の位置にてツール長さＬ３を一致させる必要がある。そこで、駆動対象軸を上記した仮想的な直線に対して対称となるように回転させる。これにより、第１位置における手先軸の軸心の向きと第２位置における手先軸の軸心の向きとが仮想的な直線に対して対称な位置関係となり、手先軸の軸心から測定軸までの距離が第１位置と第２位置とで同一となる。すなわち、第１位置と第２位置とにおいて、ツール長さＬ３を一致させることができる。したがって、角度誤差ΔＡを正確に求めることができる。   When the measurement plate is positioned at the first position and the second position by rotating the drive target shaft, the tool length L3 must be matched at both positions in order to accurately determine the angle error ΔA. . Therefore, the drive target axis is rotated so as to be symmetric with respect to the above-described virtual straight line. Accordingly, the orientation of the axis of the hand axis at the first position and the orientation of the axis of the hand axis at the second position are symmetrical with respect to the virtual straight line, and from the axis of the hand axis to the measurement axis. Is the same at the first position and the second position. That is, the tool length L3 can be matched between the first position and the second position. Therefore, the angle error ΔA can be accurately obtained.

請求項５、６、７記載の手先軸原点位置較正方法によれば、６軸ロボットにおいて手先軸に対応する６軸の原点位置を、駆動対象軸（４軸、１軸、あるいはその双方）を回転させることにより較正することができる。このとき、６軸ロボットのような複数の軸を有する多関節ロボットであったとしても、請求項５の場合には４軸のみが較正済みであればよく、請求項６の場合には１軸のみが較正済みであればよく、請求項７の場合には１軸と４軸のみが較正済みであればよいため、較正対称となる軸が複数存在する６軸ロボットに対して手先軸（６軸）の原点位置を較正する際、他の軸の進捗状況に応じて較正する軸の作業順序を入れ替える等、作業時の自由度を向上させることができる。   According to the method for calibrating the hand axis origin position according to claims 5, 6, and 7, the six-axis origin position corresponding to the hand axis in the six-axis robot is used as the drive target axis (four axes, one axis, or both). It can be calibrated by rotating. At this time, even if it is an articulated robot having a plurality of axes such as a 6-axis robot, in the case of claim 5, only 4 axes need be calibrated, and in the case of claim 6, 1 axis Since only one axis and four axes need only be calibrated in the case of claim 7, the hand axis (6 When the origin position of the axis is calibrated, the degree of freedom during the work can be improved, for example, by changing the work order of the axes to be calibrated according to the progress of the other axes.

請求項８記載の制御装置によれば、制御手段により測定板を上記した第１位置および第２位置に位置させる制御を行い、設定値取得手段により、第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２の距離差とツール長さＬ３とに基づいて手先軸の原点位置からのずれを表す角度誤差ΔＡを求め、その角度誤差ΔＡと手先軸に設けられている角度検出器のビット数Ｎと手先軸のギア比Ｇとに基づいて角度誤差ΔＡに対応するパルス信号数であるパルス誤差ΔＰを求め、そのパルス誤差ΔＰと垂直位置に対応するパルス信号数として予め設定されている初期設定値とに基づいて、測定板が測定軸に対して実際に垂直となる位置である実垂直位置に対応するパルス信号数である補正後の設定値を求めている。そして、較正手段により補正後の設定値を用いて手先軸の原点位置を較正する。これにより、上記した請求項１と同様の効果を得ることができる。   According to the control device of the eighth aspect, the control unit performs control to position the measurement plate at the first position and the second position, and the set value acquisition unit performs the distance between the first distance L1 and the second distance L2. Based on the difference and the tool length L3, an angle error ΔA representing the deviation of the hand axis from the origin position is obtained, the angle error ΔA, the number N of bits of the angle detector provided on the hand axis, and the gear of the hand axis A pulse error ΔP, which is the number of pulse signals corresponding to the angle error ΔA, is obtained based on the ratio G, and based on the pulse error ΔP and an initial setting value preset as the number of pulse signals corresponding to the vertical position, A corrected set value, which is the number of pulse signals corresponding to the actual vertical position, which is the position where the measurement plate is actually perpendicular to the measurement axis, is obtained. And the origin position of a hand axis | shaft is calibrated using the setting value after correction | amendment by a calibration means. Thereby, the same effect as that of the first aspect can be obtained.

一実施形態におけるロボットの各軸の関係を模式的に示すとともに、原点位置を較正する際のロボットの姿勢をモデル化した図The figure which modeled the posture of the robot at the time of calibrating the origin position while showing typically the relation of each axis of the robot in one embodiment 制御装置の電気的構成を模式的に示す図A diagram schematically showing the electrical configuration of the control device 原点のずれが生じていない場合において、６軸を１８０°回転させた状態を模式的に示す図The figure which shows typically the state which rotated 6 degrees 180 degrees, when the deviation | shift of the origin has not arisen 原点のずれが生じている場合において、６軸を１８０°回転させた状態を模式的に示す図The figure which shows typically the state which rotated the 6 axis | shaft 180 degrees, when the deviation | shift of the origin has arisen. 原点位置較正処理を示すフローチャートFlow chart showing origin position calibration processing ４軸の軸心とレーザ距離計の設置位置との関係を模式的に示す図The figure which shows typically the relationship between the shaft center of 4 axes | shafts, and the installation position of a laser range finder ４軸を対駆動象軸とした場合におけるロボットの姿勢の変化を外観図とモデルとにより示す図で、（Ａ）はツールを第１位置に保持している状態、（Ｂ）は６軸を１８０°回転させた状態、（Ｃ）はツールを第２位置に保持している状態を示す図FIG. 7 is a diagram showing changes in the posture of the robot when the four axes are driven ellipse axes, using an external view and a model, where (A) shows a state where the tool is held at the first position, and (B) shows six axes. A state in which the tool is rotated 180 °, (C) is a diagram showing a state in which the tool is held at the second position. 第２実施形態における、１軸および４軸の軸心とレーザ距離計の設置位置との関係を模式的に示す図The figure which shows typically the relationship between the axial center of 1 axis | shaft and 4 axes | shafts, and the installation position of a laser distance meter in 2nd Embodiment. １軸を駆動対象軸とした場合におけるロボットの姿勢の変化を外観図とモデルとにより示す図で、（Ａ）はツールを第１位置に保持している状態、（Ｂ）は６軸を１８０°回転させた状態、（Ｃ）はツールを第２位置に保持している状態を示す図FIGS. 7A and 7B are views showing a change in posture of a robot when one axis is a driving target axis, with an external view and a model, in which FIG. 6A shows a state where the tool is held at the first position, and FIG. Rotated state, (C) is a view showing a state where the tool is held at the second position. 第３実施形態における、１軸および４軸の双方を駆動対象軸とした場合におけるロボットの姿勢の変化を外観図とモデルとにより示す図で、（Ａ）はツールを第１位置に保持している状態、（Ｂ）は６軸を１８０°回転させた状態、（Ｃ）はツールを第２位置に保持している状態を示す図FIG. 9A is a diagram showing changes in the posture of a robot when both the 1st axis and the 4th axis are driven axes in the third embodiment, using an external view and a model. FIG. 9A shows the tool held at the first position. (B) is a state in which the six axes are rotated by 180 °, and (C) is a view showing a state in which the tool is held at the second position. その他の実施形態における、原点位置を較正する際のロボットの姿勢の一例を示す図The figure which shows an example of the attitude | position of the robot at the time of calibrating an origin position in other embodiment

以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に共通する部分については、詳細な説明は省略する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１から図７を参照して説明する。
図１の外観図に示すように、ロボット装置１は、ロボット２と、ロボット２の動作を制御する制御装置３と、制御装置３に接続されるティーチングペンダント４とを備えて構成されている。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, detailed description is abbreviate | omitted about the part substantially common in each embodiment.
(First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
As shown in the external view of FIG. 1, the robot device 1 includes a robot 2, a control device 3 that controls the operation of the robot 2, and a teaching pendant 4 connected to the control device 3.

ロボット２は、いわゆる垂直多関節型ロボットであり、設置面に設置されるベース５と、ベース５に水平方向に旋回可能に支持されているショルダ部６と、ショルダ部６に上下方向に旋回可能に支持されている下アーム７と、下アーム７に上下方向に旋回可能に支持されている第１の上アーム８と、第１の上アーム８の先端部に捻り回転可能に支持されている第２の上アーム９と、第２の上アーム９に上下方向に回転可能に支持されている手首１０と、手首１０に回転（捻り動作）可能に支持されているフランジ１１とを備えて構成されている。本実施形態の場合、ロボット２が設置される設置面は地面と水平となっている。   The robot 2 is a so-called vertical articulated robot, and includes a base 5 installed on the installation surface, a shoulder unit 6 supported by the base 5 so as to be able to turn in the horizontal direction, and can turn in the vertical direction on the shoulder unit 6. The lower arm 7 is supported by the lower arm 7, the first upper arm 8 is supported by the lower arm 7 so as to be pivotable in the vertical direction, and the tip of the first upper arm 8 is rotatably supported. The second upper arm 9 includes a wrist 10 that is rotatably supported by the second upper arm 9 in the vertical direction, and a flange 11 that is rotatably supported by the wrist 10 (twisting operation). Has been. In the case of this embodiment, the installation surface on which the robot 2 is installed is level with the ground.

上記したベース５を含め、ショルダ部６、下アーム７、第１の上アーム８、第２の上アーム９、手首１０及びフランジ１１は、ロボット２のリンクとして機能し、ベース５を除く各リンクは、下段のリンクに対して回転関節により回転可能に連結されている。最先端のリンクであるフランジ１１は、ツール１２やワークを把持するためのハンド（エンドエフェクタとも称される。図示は省略する）等が取付け可能になっている。また、リンク同士を連結する回転関節には前段のリンク側に固定されているモータ２６の回転を減速して次段のリンクに伝達する減速機構が設けられている。   The shoulder portion 6, the lower arm 7, the first upper arm 8, the second upper arm 9, the wrist 10 and the flange 11 including the base 5 described above function as links of the robot 2, and each link excluding the base 5 Is rotatably connected to the lower link by a rotary joint. The flange 11 which is the most advanced link can be attached with a tool 12 or a hand (also referred to as an end effector, not shown) for gripping a workpiece. In addition, the rotary joint that connects the links is provided with a speed reduction mechanism that reduces the rotation of the motor 26 fixed to the previous link and transmits it to the next link.

本実施形態では、第１のリンクであるベース５と第２のリンクであるショルダ部６との間を連結する回転関節の関節軸を１軸（Ｊ１）、第２のリンクであるショルダ部６と第３のリンクである下アーム７との間を連結する回転関節の関節軸を２軸（Ｊ２）、第３のリンクである下アーム７と第４のリンクである第１の上アーム８との間を連結する回転関節の関節軸を３軸（Ｊ３）、第４のリンクである第１の上アーム８と第５のリンクである第２の上アーム９との間を連結する回転関節の関節軸を４軸（Ｊ４）、第５のリンクである第２の上アーム９と第６のリンクである手首１０との間を連結する回転関節の関節軸を５軸（Ｊ５）、第６のリンクである手首１０と第７のリンクであるフランジ１１との間を連結する回転関節の関節軸を６軸（Ｊ６）としている。   In this embodiment, the joint axis of the rotary joint that connects the base 5 that is the first link and the shoulder portion 6 that is the second link is one axis (J1), and the shoulder portion 6 that is the second link. 2 axes (J2) of the joints of the rotary joint connecting between the lower link 7 and the third link, and the first upper arm 8 as the fourth link and the lower arm 7 as the fourth link Rotation that connects between the first upper arm 8 that is the fourth link and the second upper arm 9 that is the fifth link. 4 axes (J4) as the joint axes of the joints, 5 axes (J5) as the joint axes of the rotary joints connecting the second upper arm 9 as the fifth link and the wrist 10 as the sixth link, Six joint axes of the rotary joint connecting the wrist 10 as the sixth link and the flange 11 as the seventh link Is set to J6).

すなわち、ロボット２は、図１のモデル図に示すように、１軸の軸心がロボット２の設置面と直交し、２軸の軸心が１軸の軸心と直交し、２軸の軸心と３軸の軸心と５軸の軸心とが互いに平行で、５軸の軸心が４軸の軸心および６軸の軸心と同一点で直交する構成となっている。この場合、４軸の軸心と５軸の軸心とは互いに直交しているとともに、１軸の軸心と５軸の軸心とは、図１の場合にはねじれの位置にて互いに垂直となっている。そして、本実施形態では、これらの各軸のうち、手先軸は、ロボット２の最先端側に位置し、ツール１２が取り付けられる６軸であり、駆動対象軸は、６軸の軸心に垂直となる位置関係を取り得る軸心を有する４軸である。なお、「垂直となる位置関係を取り得る軸心」とは、６軸に対する５軸のように常に両者の軸心が直交している（あるいは、２軸や３軸のように垂直となっている）に限らず、例えば４軸や１軸のように、５軸等を回転させることによりその軸心が６軸の軸心と直交あるいは垂直となることが可能なものであればよい。   That is, in the robot 2, as shown in the model diagram of FIG. 1, the axis of one axis is orthogonal to the installation surface of the robot 2, the axis of two axes is orthogonal to the axis of one axis, and two axes The center, the 3-axis axis, and the 5-axis axis are parallel to each other, and the 5-axis axis is orthogonal to the 4-axis axis and the 6-axis axis at the same point. In this case, the 4-axis axis and the 5-axis axis are orthogonal to each other, and the 1-axis axis and the 5-axis axis are perpendicular to each other at the twisted position in the case of FIG. It has become. In the present embodiment, among these axes, the hand axis is the six axes that are positioned on the most distal side of the robot 2 and to which the tool 12 is attached, and the drive target axis is perpendicular to the axis of the six axes. The four axes have axial centers that can take the positional relationship as follows. It should be noted that the “axial center capable of taking a vertical positional relationship” means that both axial centers are always orthogonal, such as five axes with respect to six axes (or vertical such as two or three axes). However, it is only necessary that the axis can be perpendicular or perpendicular to the axis of 6 axes by rotating 5 axes, such as 4 axes or 1 axis.

また、詳細は後述するが、手先軸である６軸の原点位置を較正する際には、フランジ１１にツール１２（測定板に相当する）が取り付けられ、駆動対象軸である４軸が設置面に対して垂直となるようにロボット２の姿勢が制御されるとともに、距離測定手段としてのレーザ距離計１３は、ロボット２の設置面に設置されることで、その測定軸が４軸の軸心と平行な状態とされている。   As will be described in detail later, when calibrating the origin positions of the six axes that are the hand axes, a tool 12 (corresponding to a measurement plate) is attached to the flange 11, and the four axes that are the drive target axes are the installation surfaces. The posture of the robot 2 is controlled so as to be perpendicular to the robot 2, and the laser distance meter 13 as a distance measuring means is installed on the installation surface of the robot 2, so that its measurement axis has four axes. It is in a state parallel to.

ロボット２は、制御装置３によってその動作や姿勢が制御される。図２に示すように、ＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１およびＲＡＭ２２等により構成された制御部２３（制御手段、設定値取得手段、較正手段に相当する）、駆動回路２４および位置検出回路２５を備えている。制御部２３は、ＲＯＭ２１に記憶されているシステムプログラムやプログラムを作成するためのロボット言語などに基づいて、周知のようにロボット２全体を制御する。駆動回路２４は、ロボット２の各軸に設けられているモータ２６を駆動する駆動信号を生成する。なお、図２では１つのモータ２６のみを示しているが、実際には、各軸それぞれにモータ２６が設けられている。   The operation and posture of the robot 2 are controlled by the control device 3. As shown in FIG. 2, a control unit 23 (corresponding to a control unit, a setting value acquisition unit, and a calibration unit) configured by a CPU 20, a ROM 21, a RAM 22, and the like, a drive circuit 24, and a position detection circuit 25 are provided. The control unit 23 controls the entire robot 2 as is well known based on a system program stored in the ROM 21 and a robot language for creating the program. The drive circuit 24 generates a drive signal that drives a motor 26 provided on each axis of the robot 2. In FIG. 2, only one motor 26 is shown, but in reality, a motor 26 is provided for each axis.

位置検出回路２５は、モータ２６の回転位置を検出するロータリエンコーダ２７（角度検出器に相当する）に接続されており、ロータリエンコーダ２７から出力されるパルス信号数に基づいて、各モータ２６の回転位置を検出する。より具体的には、位置検出回路２５は、ショルダ部６、各アーム７〜９、手首１０及びフランジ１１の位置を、各ロータリエンコーダ２７から出力された検出信号に基づいて、ベース５に対するショルダ部６の回転角度、ショルダ部６に対する下アーム７の回転角度、下アーム７に対する第１の上アーム８の回転角度、第１の上アーム８に対する第２の上アーム９の回転角度、第２の上アーム９に対する手首１０の回転角度、手首１０に対するフランジ１１の回転角度を検出し、それら検出した位置検出情報を制御部２３に出力する。そして、制御部２３は、動作プログラムに基づいてショルダ部６、各アーム７〜９、手首１０及びフランジ１１を動作させる際に、位置検出回路２５から入力する位置検出情報をフィードバック信号としてそれらの動作、つまり、ロボット２の姿勢を制御する。   The position detection circuit 25 is connected to a rotary encoder 27 (corresponding to an angle detector) that detects the rotational position of the motor 26, and the rotation of each motor 26 is based on the number of pulse signals output from the rotary encoder 27. Detect position. More specifically, the position detection circuit 25 detects the positions of the shoulder unit 6, the arms 7 to 9, the wrist 10, and the flange 11 based on detection signals output from the rotary encoders 27. 6, the rotation angle of the lower arm 7 relative to the shoulder 6, the rotation angle of the first upper arm 8 relative to the lower arm 7, the rotation angle of the second upper arm 9 relative to the first upper arm 8, the second The rotation angle of the wrist 10 with respect to the upper arm 9 and the rotation angle of the flange 11 with respect to the wrist 10 are detected, and the detected position detection information is output to the control unit 23. And when the control part 23 operates the shoulder part 6, each arm 7-9, the wrist 10, and the flange 11 based on an operation program, those position detection information input from the position detection circuit 25 is used as a feedback signal for those operations. That is, the posture of the robot 2 is controlled.

次に、上記した構成の作用について説明する。
まず、原点位置を較正する原理について概略を説明する。なお、６軸の原点位置の較正時には、駆動対象軸である４軸の原点位置の較正は既に完了しているものとする。つまり、６軸の原点位置を較正する際には、駆動対象軸を回転させたことに起因する誤差を考慮しなくても良い状態となっている。 Next, the operation of the above configuration will be described.
First, an outline of the principle of calibrating the origin position will be described. Note that at the time of calibration of the origin positions of the six axes, it is assumed that the calibration of the origin positions of the four axes that are drive target axes has already been completed. That is, when calibrating the origin positions of the six axes, there is no need to take into account errors resulting from rotating the drive target axis.

図３に示すように、６軸に対応するフランジ１１の回転軸（つまり、６軸の軸心）には、測定板としてのツール１２が取り付けられる。このツール１２は、概ね長方形の薄板状に形成されており、その板厚方向の中心線ＣＬ１が６軸の軸心から６軸の原点位置に沿って状態で、フランジ１１つまりは６軸に取り付けられている。図３の場合、６軸の軸心が設置面に対して平行となった状態を示している。また、設計上の６軸の原点位置（Ｊ６＝０°の位置）は、図示右方向つまり設置面に平行となる向きとなっている。この状態で、ロボット２は、ツール１２を取り付けた６の軸心と４軸の軸心とが互いに垂直であって、且つ、４軸の軸心とレーザ距離計１３の測定軸とが互いに平行となる姿勢に制御されているとともに、６軸の回転位置が、測定軸に対して設計上垂直となる位置である垂直位置に設定された状態となっている。また、レーザ距離計１３は、その測定軸と６軸の軸心との水平距離（図３に示す６軸の軸心方向から視た状態において、測定軸と６軸の軸心との双方に直交する線分の長さ。つまり、測定軸と６軸との最短距離）が、図３に示すようにツール長Ｌ３となる位置に設置されている。   As shown in FIG. 3, a tool 12 as a measurement plate is attached to the rotation axis of the flange 11 corresponding to the six axes (that is, the axis of the six axes). The tool 12 is formed in a generally rectangular thin plate shape, and the center line CL1 in the plate thickness direction is attached to the flange 11, that is, the six shafts in a state along the six-axis origin position from the six-axis axis. It has been. In the case of FIG. 3, a state in which the six axes are parallel to the installation surface is shown. In addition, the designed six-axis origin position (position of J6 = 0 °) is in the right direction in the drawing, that is, in the direction parallel to the installation surface. In this state, in the robot 2, the 6 axis center to which the tool 12 is attached and the 4 axis axis are perpendicular to each other, and the 4 axis axis and the measurement axis of the laser rangefinder 13 are parallel to each other. The rotation position of the six axes is set to a vertical position that is a position that is perpendicular to the measurement axis by design. Further, the laser distance meter 13 has a horizontal distance between its measurement axis and the 6-axis axis (when viewed from the direction of the 6-axis axis shown in FIG. 3, both the measurement axis and the 6-axis axis are The length of the perpendicular line segment (that is, the shortest distance between the measurement axis and the six axes) is set at the position where the tool length L3 is obtained as shown in FIG.

このツール１２は、剛性を有する材料で自重による変形を抑制するように形成されているとともに、レーザ距離計１３から照射されるレーザ光１４をその表面で反射する。なお、図３に示すツール１２の形状は一例であり、例えば６軸の軸心から反対方向に伸びて形成されていてもよい。
以下、図３の左側に示す位置関係のように、６軸の回転位置が原点位置に設定されている状態でツール１２がレーザ距離計１３の測定軸上に存在する位置関係を第１位置と称する。また、図３の右側に示す位置関係のように、６軸の回転位置を１８０°に設定した状態で（本実施形態では、図３において反時計回りを６軸の正回転方向とする）、ツール１２が再びレーザ距離計１３の測定軸上に存在する位置関係を第２位置と称する。なお、詳細は後述するが、使用するレーザ距離計１３は１台であり、その設置位置は変化していない。すなわち、６軸の回転位置を０°に設定した状態と、６軸の回転位置を１８０°に設定した状態とでは、駆動対象軸（４軸等）のみを回転させることで、ツール１２を単一のレーザ距離計１３の測定軸上に位置させている。 The tool 12 is formed of a material having rigidity so as to suppress deformation due to its own weight, and reflects the laser light 14 emitted from the laser distance meter 13 on the surface thereof. Note that the shape of the tool 12 shown in FIG. 3 is merely an example, and may be formed, for example, extending in the opposite direction from the axis of six axes.
Hereinafter, as in the positional relationship shown on the left side of FIG. 3, the positional relationship in which the tool 12 exists on the measurement axis of the laser rangefinder 13 with the rotational position of the six axes set to the origin position is referred to as the first position. Called. Further, as in the positional relationship shown on the right side of FIG. 3, in a state where the rotational position of the six axes is set to 180 ° (in the present embodiment, the counterclockwise direction in FIG. 3 is the positive rotational direction of the six axes), The positional relationship in which the tool 12 is again on the measurement axis of the laser rangefinder 13 is referred to as a second position. In addition, although mentioned later for details, the laser rangefinder 13 to be used is 1 unit | set, and the installation position has not changed. That is, in the state where the rotational position of the six axes is set to 0 ° and the state where the rotational position of the six axes is set to 180 °, the tool 12 is simply rotated by rotating only the drive target shaft (four axes, etc.). It is located on the measurement axis of one laser distance meter 13.

さて、原点位置にずれが生じていない場合、ツール１２は、第１位置（Ｊ６＝０°の状態）に位置している状態ではその中心線ＣＬ１が設置面に対して水平となっている。そのため、６軸を回転させてツール１２を第２位置（Ｊ６＝１８０°の状態）に位置させたとしても、その中心線ＣＬ１は設置面に対して水平となる。つまり、原点位置にずれが生じていない場合には、第１位置において測定したツール１２までの距離である第１距離Ｌ１と、第２位置において測定したツール１２までの距離である第２距離Ｌ２は、互いに一致する。すなわち、距離差ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２とすると、ΔＬ＝０となる。   When the origin position is not deviated, the center line CL1 of the tool 12 is horizontal with respect to the installation surface when the tool 12 is in the first position (the state of J6 = 0 °). Therefore, even if the tool 12 is positioned at the second position (the state of J6 = 180 °) by rotating the six axes, the center line CL1 is horizontal to the installation surface. That is, when there is no deviation in the origin position, the first distance L1 that is the distance to the tool 12 measured at the first position and the second distance L2 that is the distance to the tool 12 measured at the second position. Are consistent with each other. That is, if the distance difference ΔL = L1−L2, ΔL = 0.

一方、図４に示すように、仮に原点位置が正回転方向にずれていたとすると、第１位置ではツール１２の中心線ＣＬ１が水平から若干上方に向かうとともに、第２位置では中心線ＣＬ１が水平から若干下方にずれることになる。このため、原点位置がずれている場合には、距離差ΔＬ≠０となる。そして、６軸を１８０°回転させていることから、第１位置においてツール１２の中心線ＣＬ１と水平線とのなす角（原点位置からのずれを表す角度で、角度誤差ΔＡに相当する）は、第２位置においてツール１２の中心線ＣＬ１と水平線とがなす角と一致する。   On the other hand, as shown in FIG. 4, if the origin position is deviated in the forward rotation direction, the center line CL1 of the tool 12 is slightly upward from the horizontal at the first position, and the center line CL1 is horizontal at the second position. Will shift slightly downward. For this reason, when the origin position is deviated, the distance difference ΔL ≠ 0. Since the six axes are rotated by 180 °, the angle between the center line CL1 of the tool 12 and the horizontal line at the first position (the angle representing the deviation from the origin position and corresponding to the angle error ΔA) is This coincides with the angle formed by the center line CL1 of the tool 12 and the horizontal line at the second position.

すなわち、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との距離差ΔＬは、ツール１２が設計上測定軸に対して垂直となるはずの垂直位置が、ロボット２において実際の垂直となる位置（実垂直位置）からずれている場合に生じるものであり、原点位置からのずれを表す角度誤差ΔＡに対応した値として測定される。このため、距離差ΔＬが求まれば、後述するように角度誤差ΔＡを求めることができる。なお、この図４は距離差ΔＬを説明するために原点位置からのずれを意図的に大きく示した模式図であり、実際のロボット２においてこのような大きなずれが生じることは殆ど無いと考えられる。   That is, the distance difference ΔL between the first distance L1 and the second distance L2 is a position where the vertical position where the tool 12 should be perpendicular to the measurement axis in design is an actual vertical position in the robot 2 (actual vertical position). ) And is measured as a value corresponding to the angle error ΔA representing the deviation from the origin position. For this reason, if the distance difference ΔL is obtained, the angle error ΔA can be obtained as will be described later. FIG. 4 is a schematic diagram intentionally showing a large deviation from the origin position in order to explain the distance difference ΔL, and it is considered that such a large deviation hardly occurs in the actual robot 2. .

さて、第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２は、ツール１２の板厚が加わった値として測定されている。このため、ツール１２の板厚をＤとし、第１位置における中心線ＣＬ１までの距離をＬ１０とし、第２位置における中心線ＣＬ１までの距離をＬ２０とすると、
Ｌ１０≒Ｌ１＋（Ｄ÷２）
Ｌ２０≒Ｌ２＋（Ｄ÷２）
とすべきであるが、この場合の距離差ΔＬａは、
ΔＬａ＝Ｌ１０−Ｌ２０
＝（Ｌ１＋（Ｄ÷２））―（Ｌ２＋（Ｄ÷２））
＝Ｌ１−Ｌ２
＝ΔＬ
となる。つまり、中心線ＣＬ１を基準とした場合であっても、角度誤差ΔＡを求める際には、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との距離差ΔＬを利用できることが分かる。なお、本実施形態では、６軸の正回転方向への原点位置のずれを正の値とし、逆回転方向への原点位置のずれを負の値としているため、距離差ΔＬを、第１距離Ｌ１から第２距離Ｌ２を差し引いて求めている。 The first distance L1 and the second distance L2 are measured as values obtained by adding the plate thickness of the tool 12. Therefore, if the thickness of the tool 12 is D, the distance to the center line CL1 at the first position is L10, and the distance to the center line CL1 at the second position is L20,
L10≈L1 + (D ÷ 2)
L20≈L2 + (D ÷ 2)
In this case, the distance difference ΔLa is
ΔLa = L10−L20
= (L1 + (D ÷ 2))-(L2 + (D ÷ 2))
= L1-L2
= ΔL
It becomes. That is, even when the center line CL1 is used as a reference, it can be understood that the distance difference ΔL between the first distance L1 and the second distance L2 can be used when obtaining the angle error ΔA. In this embodiment, since the deviation of the origin position in the forward rotation direction of the six axes is a positive value and the deviation of the origin position in the reverse rotation direction is a negative value, the distance difference ΔL is set to the first distance. This is obtained by subtracting the second distance L2 from L1.

このような原理に基づいて、原点位置のずれ角を求めている。以下、具体的な処理の流れについて図５から図７を参照して説明する。
上記したように、原点位置較正処理を実行する時点では、駆動対象軸に対する原点位置の較正は完了しており、ツール１２は既にフランジ１１に取り付けられているものとし、レーザ距離計１３も、設置位置（後述する図６、図８にて説明する）に設置されていることを前提とする。また、原点位置の較正は、図１等に示すように、駆動対象軸である４軸が設置面に対して垂直となる姿勢に制御されている。このとき、４軸に相当する第１の上アーム８は、可能な限りベース５側に近づいた姿勢（つまり、下アーム７が立った状態）に制御されている。 Based on such a principle, the deviation angle of the origin position is obtained. Hereinafter, a specific processing flow will be described with reference to FIGS.
As described above, at the time of executing the origin position calibration process, the calibration of the origin position with respect to the drive target axis is completed, the tool 12 is already attached to the flange 11, and the laser rangefinder 13 is also installed. It is assumed that it is installed at a position (described in FIGS. 6 and 8 described later). Further, as shown in FIG. 1 and the like, the calibration of the origin position is controlled so that the four axes that are drive target axes are perpendicular to the installation surface. At this time, the first upper arm 8 corresponding to the four axes is controlled to be as close as possible to the base 5 side (that is, the state where the lower arm 7 is standing).

まず、前提となるレーザ距離計１３の設置位置について説明する。レーザ距離計１３は、駆動対象軸である４軸の軸心と当該４軸の原点位置とを結ぶ仮想的な直線ＣＬ２の延長線上に１台のみ設置されている。つまり、本実施形態では、４軸の原点位置を基準位置に設定している。このとき、レーザ距離計１３は、図６に示すように、４軸の回転位置を原点位置（Ｊ４＝０°の位置）に設定した際に、直線ＣＬ２が６軸の軸心と平行になっているとともに、レーザ距離計１３の測定軸（図６では、光軸ＰＬとして示している）が６軸の軸心に対して直交する関係となるように設置される。そのため、光軸ＰＬは、設置面に対して垂直となり、重力に沿った向きとなっている。また、４軸の軸心も重力に沿った向きとなっている。このような位置関係に設置されたレーザ距離計１３により、ツール１２までの距離（測定点ＰＭまでの距離）が測定される。   First, the installation position of the laser distance meter 13 as a premise will be described. Only one laser rangefinder 13 is installed on an extension line of a virtual straight line CL2 that connects the four axes that are the drive target axes and the origin position of the four axes. That is, in this embodiment, the origin position of the four axes is set as the reference position. At this time, as shown in FIG. 6, the laser distance meter 13 has the straight line CL2 parallel to the axis of the six axes when the rotation position of the four axes is set to the origin position (the position of J4 = 0 °). At the same time, the measurement range of the laser distance meter 13 (shown as the optical axis PL in FIG. 6) is installed so as to be orthogonal to the six axes. Therefore, the optical axis PL is perpendicular to the installation surface and is oriented along gravity. The four axes are also oriented along gravity. The distance to the tool 12 (the distance to the measurement point PM) is measured by the laser distance meter 13 installed in such a positional relationship.

制御装置３は、図５に示す原点位置較正処理において、ツール１２を第１位置に保持する（Ｓ１。第１工程に相当する）。具体的には、制御装置３は、６軸の回転位置を原点位置（Ｊ６＝０°の位置）に設定するとともに、レーザ距離計１３の測定軸と４軸の軸心とが互いに平行であって、且つ、レーザ距離計１３の測定軸と６軸の軸心とが互いに垂直となる状態で、ツール１２が光軸ＰＬ上に位置するようにロボット２の姿勢を制御する。これにより、図７（Ａ）に示すように、ロボット２の平面視において、光軸ＰＬ上に測定点ＰＭが定められる。この状態が、ツール１２が第１位置に保持された状態に相当する。このとき、６軸の軸心から測定点ＰＭまでの水平距離（つまり、６軸の軸心と光軸ＰＬとの距離）は、ツール長さＬ３となっている。また、この状態では、４軸は、原点位置（Ｊ４＝０°の位置）から図示で時計方向に所定の角度だけ回転した状態となっている。   The control device 3 holds the tool 12 at the first position in the origin position calibration process shown in FIG. 5 (S1, corresponding to the first step). Specifically, the control device 3 sets the rotational position of the six axes to the origin position (the position of J6 = 0 °), and the measurement axis of the laser rangefinder 13 and the four axes are parallel to each other. In addition, the posture of the robot 2 is controlled so that the tool 12 is positioned on the optical axis PL in a state where the measurement axis of the laser distance meter 13 and the six axes are perpendicular to each other. As a result, as shown in FIG. 7A, the measurement point PM is determined on the optical axis PL in the plan view of the robot 2. This state corresponds to a state in which the tool 12 is held at the first position. At this time, the horizontal distance from the 6-axis axis to the measurement point PM (that is, the distance between the 6-axis axis and the optical axis PL) is the tool length L3. Further, in this state, the four axes are rotated by a predetermined angle in the clockwise direction in the figure from the origin position (position of J4 = 0 °).

続いて、制御装置３は、第１位置に保持されているツール１２までの距離である第１距離Ｌ１を測定する（Ｓ２。第２工程に相当する）。この場合、レーザ距離計１３による測定値が制御装置３に入力されることになる。
次に、制御装置３は、６軸の回転位置を１８０°に設定することで、６軸を１８０°回転させる（Ｓ３）。このとき、ツール１２は、図７（Ｂ）に示すように、第１位置に対して、６軸（Ｊ６）の軸心に軸対象に反転した状態となる。そして、制御装置３は、４軸のみを回転させることで、ツール１２を再び光軸ＰＬ上となる第２位置に保持する（Ｓ４）。これらステップＳ３およびＳ４が、第３工程に相当する。このとき、ツール１２は、レーザ距離計１３の測定軸と直交する平面内で移動している。 Subsequently, the control device 3 measures a first distance L1 that is a distance to the tool 12 held at the first position (S2; corresponding to the second step). In this case, the measured value by the laser distance meter 13 is input to the control device 3.
Next, the control device 3 rotates the six axes by 180 degrees by setting the rotational position of the six axes to 180 degrees (S3). At this time, as shown in FIG. 7 (B), the tool 12 is in a state of being inverted about the axis of the six axes (J6) with respect to the first position. And the control apparatus 3 hold | maintains the tool 12 in the 2nd position which becomes on the optical axis PL again by rotating only 4 axes | shafts (S4). These steps S3 and S4 correspond to the third step. At this time, the tool 12 is moving in a plane orthogonal to the measurement axis of the laser distance meter 13.

この第３工程では、制御装置３は、４軸をその原点位置（Ｊ４＝０°の位置）から図示で反時計方向に、第１位置のときと同じ所定の角度だけ回転させている。つまり、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２を測定する場合、制御装置３は、４軸の原点位置を基準位置に設定し、その原点位置に対称となるように４軸を回転させている。これにより、ツール１２は、図７（Ｃ）に示すように、６軸の軸心に対して第１位置と対称となるように位置することになる。このとき、駆動対象軸の較正が完了した状態で駆動対象軸を回転させているので、第１位置と第２位置とでツール長さＬ３が一致するようになる。なお、ステップＳ３およびステップＳ４においては、４軸を回転させた後で６軸を１８０°回転させて測定板を第２位置に位置させてもよいし、６軸を回転させつつ４軸も同時に回転させて測定板を第２位置に位置させてもよい。   In the third step, the control device 3 rotates the four axes from the origin position (position of J4 = 0 °) counterclockwise in the figure by the same predetermined angle as that at the first position. That is, when measuring the first distance L1 and the second distance L2, the control device 3 sets the four-axis origin position as the reference position, and rotates the four axes so as to be symmetrical with the origin position. As a result, the tool 12 is positioned so as to be symmetric with respect to the first position with respect to the six axes as shown in FIG. At this time, since the drive target axis is rotated in a state where the calibration of the drive target axis is completed, the tool length L3 matches between the first position and the second position. In step S3 and step S4, after rotating the four axes, the six axes may be rotated 180 ° to position the measurement plate at the second position, or the four axes may be rotated simultaneously while rotating the six axes. The measurement plate may be positioned at the second position by rotating.

続いて、制御装置３は、第２位置に保持されているツール１２までの距離である第２距離Ｌ２を測定する（Ｓ５。第４工程に相当する）。
このようにして第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２を測定すると、制御装置３は、６軸の原点位置からのずれ角である角度誤差ΔＡを求める（Ｓ６）。角度誤差ΔＡは、上記したようにツール１２の中心線ＣＬ１（図４参照）と原点位置を示す水平線とがなす角である。そして、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との距離差ΔＬは、ツール１２を１８０°回転させていることから、第１位置と第２位置との双方に角度誤差ΔＡが生じている状態での値として測定されている。より詳細には、距離差ΔＬは、６軸の軸心を頂点とし、その頂角が角度誤差ΔＡ×２となる二等辺三角形の底辺の長さに相当する。 Subsequently, the control device 3 measures a second distance L2, which is a distance to the tool 12 held at the second position (S5, corresponding to the fourth step).
When the first distance L1 and the second distance L2 are measured in this way, the control device 3 obtains an angle error ΔA that is a deviation angle from the origin position of the six axes (S6). As described above, the angle error ΔA is an angle formed by the center line CL1 (see FIG. 4) of the tool 12 and the horizontal line indicating the origin position. The distance difference ΔL between the first distance L1 and the second distance L2 is obtained when the tool 12 is rotated by 180 °, so that an angle error ΔA occurs in both the first position and the second position. Is measured as the value of More specifically, the distance difference ΔL corresponds to the length of the base of an isosceles triangle whose apex is the axis of the six axes and whose apex angle is the angle error ΔA × 2.

さて、距離差ΔＬを測定すれば、ツール長さＬ３（上記した二等辺三角形において、頂角の二等分線に相当する）が既知であるので、三角関数を用いて角度誤差ΔＡを求めることも可能である。ただし、ここでは、角度誤差ΔＡを四則演算により求めている。これは、実際のロボット２の場合、組立精度が極めて高いことから、距離差ΔＬが微少な値となり、６軸の軸心を中心とする半径がツール長Ｌ３である仮想的な円を想定すると、レーザ距離計１３の測定軸と同軸となる接線の長として測定される距離差ΔＬは、中心角が角度誤差ΔＡ×２となる扇形の円弧の長さとほぼ近似した値として扱うことができるためである。   Now, if the distance difference ΔL is measured, the tool length L3 (corresponding to the bisector of the apex angle in the above-mentioned isosceles triangle) is known, so the angle error ΔA is obtained using a trigonometric function. Is also possible. However, here, the angle error ΔA is obtained by four arithmetic operations. This is because, in the case of the actual robot 2, since the assembly accuracy is extremely high, the distance difference ΔL is a slight value, and a virtual circle whose center around the 6-axis axis is the tool length L3 is assumed. The distance difference ΔL measured as the length of the tangent line that is coaxial with the measurement axis of the laser rangefinder 13 can be treated as a value approximately approximate to the length of the sector-shaped arc whose center angle is the angle error ΔA × 2. It is.

具体的には、上記した仮想的な円のにおいて円周の長さ＝２×Ｌ３×πであり、中心角＝角度誤差ΔＡ×２であることから、角度誤差ΔＡと距離差ΔＬとは、以下の関係式で表される。
（ΔＡ×２）：３６０＝ΔＬ：（２×Ｌ３×π）
この関係式から、以下のように角度誤差ΔＡを求めることができる。
（ΔＡ×２）×（２×Ｌ３×π）＝３６０×ΔＬ
ΔＡ×２＝（３６０×ΔＬ）÷（２×Ｌ３×π）
ΔＡ＝（１８０×ΔＬ）÷（２×Ｌ３×π）
すなわち、距離差ΔＬを第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２とで表せば、
ΔＡ＝（１８０×（Ｌ１−Ｌ２））÷（２×Ｌ３×π）
となり、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２とに基づいて、角度誤差ΔＡを四則演算により求めることができる。 Specifically, in the above-described virtual circle, the circumference length = 2 × L3 × π and the central angle = angle error ΔA × 2, so the angle error ΔA and the distance difference ΔL are: It is expressed by the following relational expression.
(ΔA × 2): 360 = ΔL: (2 × L3 × π)
From this relational expression, the angle error ΔA can be obtained as follows.
(ΔA × 2) × (2 × L3 × π) = 360 × ΔL
ΔA × 2 = (360 × ΔL) ÷ (2 × L3 × π)
ΔA = (180 × ΔL) ÷ (2 × L3 × π)
That is, if the distance difference ΔL is expressed by the first distance L1 and the second distance L2,
ΔA = (180 × (L1−L2)) ÷ (2 × L3 × π)
Thus, the angle error ΔA can be obtained by four arithmetic operations based on the first distance L1 and the second distance L2.

角度誤差ΔＡを求めると、制御装置３は、６軸に設けられているロータリエンコーダ２７のビット数Ｎと、６軸の減速機構のギア比Ｇとに基づいて、角度誤差ΔＡに対応するパルス信号数であるパルス誤差ΔＰを求める（Ｓ７）。具体的には、ロータリエンコーダ２７のビット数Ｎとすると、その分解能は２＾Ｎであり、それにギア比Ｇを乗算した値が、３６０°分のパルス信号数に相当する。このことから、角度誤差ΔＡに相当するパルス誤差ΔＰとの間に、以下の関係式が求まる。
ΔＰ：ΔＡ＝２＾Ｎ×Ｇ：３６０ 但し、２＾Ｎは２のＮ乗を示す。
この関係式から、以下のようにパルス誤差ΔＰを求めることができる。
ΔＰ×３６０＝ΔＡ×（２＾Ｎ×Ｇ）
ΔＰ＝ΔＡ×（２＾Ｎ×Ｇ）÷３６０ When the angle error ΔA is obtained, the control device 3 determines the pulse signal corresponding to the angle error ΔA based on the bit number N of the rotary encoder 27 provided on the six axes and the gear ratio G of the six-axis reduction mechanism. A pulse error ΔP, which is a number, is obtained (S7). Specifically, if the number of bits N of the rotary encoder 27 is N, its resolution is 2 ^ N, and a value obtained by multiplying it by the gear ratio G corresponds to the number of pulse signals for 360 °. From this, the following relational expression is obtained between the pulse error ΔP corresponding to the angle error ΔA.
ΔP: ΔA = 2 ^ N × G: 360 where 2 ^ N represents 2 to the Nth power.
From this relational expression, the pulse error ΔP can be obtained as follows.
ΔP × 360 = ΔA × (2 ^ N × G)
ΔP = ΔA × (2 ^ N × G) ÷ 360

パルス誤差ΔＰを求めると、制御装置３は、補正ＣＡＬＳＥＴ値を求める（Ｓ８）。ここで、補正ＣＡＬＳＥＴ値とは、角度誤差ΔＡを考慮した状態で６軸を原点位置に設定するための値（パルス信号数）である。
ロボット２では、高い精度で組み立てが行われるものの、若干の組立誤差が生じることがあり、原点位置がずれる可能性がある。そのため、一般的には、組立時における６軸の原点位置に対応するパルス信号数が、予め初期設定値（以下、ＣＡＬＳＥＴ値と称する）として設定されている。 When the pulse error ΔP is obtained, the control device 3 obtains a corrected CALSET value (S8). Here, the corrected CALSET value is a value (number of pulse signals) for setting the six axes as the origin position in consideration of the angle error ΔA.
Although the robot 2 is assembled with high accuracy, a slight assembly error may occur, and the origin position may be shifted. Therefore, in general, the number of pulse signals corresponding to the origin positions of the six axes at the time of assembly is set in advance as an initial setting value (hereinafter referred to as a CALSET value).

ただし、実際にロボット２を作動させた際、角度誤差ΔＡが生じていれば、そのＣＡＬＳＥＴ値を補正する必要がある。そこで、制御装置３は、組み立てが完了したロボット２における６軸の原点位置に対応するパルス信号数である補正ＣＡＬＳＥＴ値を、新たに求める。具体的には、上記したように角度誤差ΔＡに対応するパルス信号数をパルス誤差ΔＰとして求めているため、制御装置３は、
補正ＣＡＬＳＥＴ値＝ＣＡＬＳＥＴ値−ΔＰ
として、補正ＣＡＬＳＥＴ値を求める。この補正ＣＡＬＳＥＴ値が、ロボット２において６軸の実際の原点位置を示すパルス信号数となる。これらステップＳ６〜Ｓ８までが、第５工程に相当する However, if the angle error ΔA occurs when the robot 2 is actually operated, it is necessary to correct the CALSET value. Therefore, the control device 3 newly obtains a corrected CALSET value that is the number of pulse signals corresponding to the six-axis origin position in the robot 2 that has been assembled. Specifically, since the number of pulse signals corresponding to the angle error ΔA is obtained as the pulse error ΔP as described above, the control device 3
Correction CALSET value = CALSET value−ΔP
As described above, a corrected CALSET value is obtained. This corrected CALSET value is the number of pulse signals indicating the actual origin positions of the six axes in the robot 2. These steps S6 to S8 correspond to the fifth step.

このように補正ＣＡＬＳＥＴ値を求めると、制御装置３は、補正ＣＡＬＳＥＴ値を用いて６軸の原点位置を較正する（Ｓ９。第６工程に相当する）。具体的には、６軸の原点位置に対応するパルス信号数として補正ＣＡＬＳＥＴ値を設定する。これにより、ロボット２に生じていた角度誤差ΔＡが補償され、６軸の原点位置に対応するパルス信号数が、実際のロボット２における原点位置に対応したパルス信号数で更新される。つまり、ロータリエンコーダ２７から出力されるパルス信号数が補正ＣＡＬＳＥＴ値に一致した位置が、実際のロボット２における原点位置として認識される。   When the correction CALSET value is obtained in this way, the control device 3 calibrates the origin positions of the six axes using the correction CALSET value (S9, corresponding to the sixth step). Specifically, the correction CALSET value is set as the number of pulse signals corresponding to the origin position of the six axes. As a result, the angle error ΔA generated in the robot 2 is compensated, and the number of pulse signals corresponding to the origin position of the six axes is updated with the number of pulse signals corresponding to the origin position in the actual robot 2. That is, the position where the number of pulse signals output from the rotary encoder 27 matches the corrected CALSET value is recognized as the origin position in the actual robot 2.

以上説明した本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態の手先軸原点位置較正方法によれば、６軸（手先軸）の軸心と４軸（駆動対象軸）の軸心とが互いに垂直な状態、且つ、レーザ距離計１３（距離測定手段）の測定軸と４軸の軸心とが互いに平行な状態で、第１位置に位置するツール１２までの距離を第１距離Ｌ１として測定し、６軸を１８０°の回転位置に設定してツール１２を１８０°回転させるとともに、４軸のみを回転させることでツール１２を第２位置に位置させ、第２位置におけるツール１２までの距離を第２距離Ｌ２として測定する。そして、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との距離差ΔＬ、および、６軸の軸心から測定軸までの水平距離であるツール長さＬ３に基づいて、６軸の原点位置からのずれを表す角度誤差ΔＡを求める。そして、角度誤差ΔＡと、ロータリエンコーダ２７のビット数Ｎと、６軸のギア比Ｇとに基づいて角度誤差ΔＡに対応するパルス誤差ΔＰを求め、そのパルス誤差ΔＰと、初期設定値であるＣＡＬＳＥＴ値とに基づいて、補正後の設定値である補正ＣＡＬＳＥＴ値をさらに求め、その補正ＣＡＬＳＥＴ値を用いて手先軸の原点位置を較正する。 According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.
According to the hand axis origin position calibration method of the present embodiment, the 6 axis (hand axis) axis and the 4 axis (drive target axis) axis are perpendicular to each other, and the laser rangefinder 13 (distance measurement). Measure the distance to the tool 12 located at the first position as the first distance L1 in a state where the measurement axis and the axis of the four axes are parallel to each other, and set the six axes to the 180 ° rotation position. Then, the tool 12 is rotated 180 degrees, and only the four axes are rotated to position the tool 12 at the second position, and the distance to the tool 12 at the second position is measured as the second distance L2. Based on the distance difference ΔL between the first distance L1 and the second distance L2 and the tool length L3 that is the horizontal distance from the axis of the six axes to the measurement axis, the deviation from the origin position of the six axes is determined. An angle error ΔA to be expressed is obtained. Then, a pulse error ΔP corresponding to the angle error ΔA is obtained based on the angle error ΔA, the bit number N of the rotary encoder 27, and the six-axis gear ratio G, and the pulse error ΔP and an initial setting value CALSET are obtained. Based on the value, a corrected CALSET value, which is a set value after correction, is further obtained, and the origin position of the hand axis is calibrated using the corrected CALSET value.

このように、６軸の原点位置からのずれである角度誤差ΔＡの影響のみが現れる２つの姿勢（第１位置、第２位置に対応する姿勢）を作り出し、その２つの姿勢での距離差ΔＬを求めることにより、角度誤差ΔＡを求めることが可能となる。そして、角度誤差ΔＡが求まれば、その角度誤差ΔＡを補償するためのパルス誤差ΔＰが求まり、その結果、６軸の原点位置を較正するための補正ＣＡＬＳＥＴ値を求めることができる。   In this way, two postures (postures corresponding to the first position and the second position) in which only the influence of the angular error ΔA, which is a deviation from the origin position of the six axes, appears, and the distance difference ΔL between the two postures. Is obtained, the angle error ΔA can be obtained. When the angle error ΔA is obtained, a pulse error ΔP for compensating the angle error ΔA is obtained, and as a result, a corrected CALSET value for calibrating the origin positions of the six axes can be obtained.

このとき、較正対象であるロボット装置１以外で較正に必要となるのは、一般的には非常に小型であるレーザ距離計１３と、そのレーザ距離計１３を設置するスペースだけである。また、ツール１２を第１位置と第２位置とに位置させる際には４軸のみを回転させているので、測定時にロボット２の姿勢が大きく変化することもない。したがって、大型の検査装置等を設置したりする必要がなく、大きな作業スペースを必要とすることなく、また、検出用の特殊センサ等を追加する必要もなく、６の原点位置を適切に較正することができる。   At this time, only the laser distance meter 13 which is generally very small and the space where the laser distance meter 13 is installed are required for calibration except for the robot apparatus 1 which is the calibration target. Further, since only the four axes are rotated when the tool 12 is positioned at the first position and the second position, the posture of the robot 2 does not change greatly during measurement. Therefore, it is not necessary to install a large inspection device or the like, without requiring a large work space, and without adding a special sensor or the like for detection, the origin position of 6 is appropriately calibrated. be able to.

また、４軸のみが最低限較正済みであれば６軸の原点位置を較正することができるため、較正作業を行う際において、各軸の較正状況の進捗に応じて作業順序を入れ替えることができる等、作業時の自由度を向上させることができる。
角度誤差ΔＡを、半径がツール長さＬ３である仮想的な円の円周の長さと距離差ΔＬとの比から、四則演算により求めることができる。また、これにより、較正処理の負荷を低減することができる。 Moreover, since the origin position of 6 axes can be calibrated if only 4 axes are already calibrated, the work order can be changed according to the progress of the calibration status of each axis when performing the calibration work. Thus, the degree of freedom during work can be improved.
The angle error ΔA can be obtained by four arithmetic operations from the ratio of the circumference of a virtual circle whose radius is the tool length L3 and the distance difference ΔL. Thereby, the load of the calibration process can be reduced.

レーザ距離計１３を、その測定軸が地面に対して垂直になるように設置し、４軸の軸心が地面に対して垂直としているので、４軸の軸心が重力の向きに沿った状態となる。これにより、ツール１２に加わる重力の影響は、第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２を測定するときとで同一の状態となる。したがって、重力の影響が相殺され、より正確に第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２を測定すること、つまり、より正確に角度誤差ΔＡを求めることができる。また、一般にロボット２の設置面と地面とは平行であることが多いため、レーザ距離計１３をロボット２の設置面に設置することで、レーザ距離計１３の測定軸と４軸の軸心とを容易に平行にすることができる。   The laser distance meter 13 is installed so that its measurement axis is perpendicular to the ground, and the 4-axis axis is perpendicular to the ground, so the 4-axis axis is in the direction of gravity. It becomes. Thereby, the influence of the gravity applied to the tool 12 becomes the same state as when the first distance L1 and the second distance L2 are measured. Therefore, the influence of gravity is offset and the first distance L1 and the second distance L2 can be measured more accurately, that is, the angle error ΔA can be obtained more accurately. In general, since the installation surface of the robot 2 and the ground are often parallel, by installing the laser distance meter 13 on the installation surface of the robot 2, the measurement axis of the laser distance meter 13 and the four axes are Can be easily parallelized.

レーザ距離計１３を、４軸の軸心と基準位置（本実施形態では、４軸の原点位置）とを結ぶ仮想的な直線ＣＬ２の延長線上に設置し、ツール１２を第１位置または第２位置に位置させる際、４軸を直線ＣＬ２に対して対称な角度で回転させるので、第１位置と第２位置とにおいて、６軸の軸心と直線ＣＬ２とがなす角度を一致させている。このとき、４軸は較正が完了しているので、その４軸を同じ角度で回転させることにより、第１位置と第２位置とでツール長さＬ３の同一性を担保することができる。たがって、角度誤差ΔＡを正確に求めることができる。   The laser distance meter 13 is installed on an extension line of an imaginary straight line CL2 that connects the axis of the four axes and the reference position (in this embodiment, the origin position of the four axes), and the tool 12 is moved to the first position or the second position. Since the four axes are rotated at a symmetric angle with respect to the straight line CL2 when being positioned, the angles formed by the six axes and the straight line CL2 are made to coincide at the first position and the second position. At this time, since the four axes have been calibrated, the same tool length L3 can be secured at the first position and the second position by rotating the four axes at the same angle. Therefore, the angle error ΔA can be accurately obtained.

また、１台のレーザ距離計１３のみを使用し、較正処理中にはレーザ距離計１３を移動させることなく第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２とを測定するので、各距離を測定する際にはレーザ距離計１３に起因する誤差の発生を抑制することができる。つまり、角度誤差ΔＡの精度を向上させることができる。
６軸ロボットにおいて手先軸に対応する６軸の原点位置を、４軸のみを回転させることにより較正することができる。このとき、多関節の６軸ロボットであったとしても、４軸のみが較正済みであればよいため、較正作業を行う際において、進捗に応じて較正する軸の作業順序を入れ替える等、作業時の自由度を向上させることができる。 In addition, since only one laser distance meter 13 is used and the first distance L1 and the second distance L2 are measured without moving the laser distance meter 13 during the calibration process, each distance is measured. Can suppress the occurrence of errors due to the laser distance meter 13. That is, the accuracy of the angle error ΔA can be improved.
In the 6-axis robot, the origin position of 6 axes corresponding to the hand axis can be calibrated by rotating only 4 axes. At this time, even if it is an articulated 6-axis robot, it is sufficient that only 4 axes have been calibrated. Therefore, when performing the calibration work, the work order of the axes to be calibrated is changed according to the progress. The degree of freedom can be improved.

また、上記したように簡便に６軸の原点位置を較正できるので、較正作業を効率化することができるとともに、作業コストを低減することができる。
ロボット２の制御装置３によれば、ツール１２を第１位置および第２位置に位置させる制御を行い、第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２を測定し、第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２とツール長さＬ３とに基づいて６軸の原点位置からのずれを表す角度誤差ΔＡを求め、その角度誤差ΔＡと手先軸に設けられている角度検出器のビット数Ｎと手先軸のギア比Ｇとに基づいてパルス誤差ΔＰを求め、そのパルス誤差ΔＰと初期設定値であるＣＡＬＳＥＴ値とに基づいて実際の６軸の原点位置に対応する補正ＣＡＬＳＥＴＩを求め、その補正ＣＡＬＳＥＴ値を用いて６軸の原点位置を較正する。このような構成を備えることにより、手先軸原点位置較正方法と同様に上記した効果を得ることができる。 Moreover, since the 6-axis origin position can be easily calibrated as described above, the calibration work can be made efficient and the work cost can be reduced.
According to the control device 3 of the robot 2, the tool 12 is controlled to be positioned at the first position and the second position, the first distance L1 and the second distance L2 are measured, and the first distance L1 and the second distance L2 are determined. Based on the tool length L3, an angle error ΔA representing a deviation from the origin position of the six axes is obtained, the angle error ΔA, the number of bits N of the angle detector provided on the hand axis, and the gear ratio G of the hand axis The correction error CALSETI corresponding to the actual origin position of the six axes is calculated based on the pulse error ΔP and the CALSET value that is the initial setting value, and the six axes are calculated using the correction CALSET value. Calibrate the origin position of. By providing such a configuration, the effects described above can be obtained in the same manner as the hand axis origin position calibration method.

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図８および図９を参照して説明する。
本実施形態では、第１実施形態と同様の６軸のロボット装置１において、手先軸として６軸、駆動対象軸として１軸を想定し、６軸の原点位置を較正する。なお、原点較正処理の流れは第１実施形態と共通するので、図５も参照して説明する。 (Second Embodiment)
The second embodiment will be described below with reference to FIGS. 8 and 9.
In the present embodiment, in the six-axis robot apparatus 1 similar to the first embodiment, assuming six axes as the hand axis and one axis as the drive target axis, the origin positions of the six axes are calibrated. Since the flow of the origin calibration process is the same as that of the first embodiment, it will be described with reference to FIG.

まず、レーザ距離計１３の設置位置について説明する。本実施形態の場合、レーザ距離計１３は、図８に示すように、駆動対象軸である１軸（Ｊ１）の軸心と当該１軸の原点位置（Ｊ１＝０°の位置）とを結ぶ仮想的な直線ＣＬ３の延長線上に１台のみ設置されている。つまり、本実施形態では、１軸の原点位置を基準位置に設定している。このとき、レーザ距離計１３は、その測定軸（光軸ＰＬ）が、６軸の軸心に対して直交する関係となるように設置されている。つまり、光軸ＰＬは、設置面に対して垂直となり、重力に沿った向きとなっている。また、１軸も、その軸心が重力に沿った向きとなっている。なお、本実施形態では４軸の軸心も設置面に対して垂直となるようにロボット２の姿勢を制御しているが、駆動対象軸である１軸の軸心が６軸の軸心に対して垂直（つまり、光軸ＰＬと平行）になっていればよく、必ずしも４軸が垂直となっている必要はない。   First, the installation position of the laser distance meter 13 will be described. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the laser rangefinder 13 connects the axis of one axis (J1), which is a drive target axis, and the origin position (J1 = 0 °) of the one axis. Only one unit is installed on the extension line of the virtual straight line CL3. That is, in this embodiment, the origin position of one axis is set as the reference position. At this time, the laser distance meter 13 is installed such that its measurement axis (optical axis PL) is orthogonal to the six axes. That is, the optical axis PL is perpendicular to the installation surface and is oriented along gravity. Also, the axis of one axis is oriented along the gravity. In this embodiment, the posture of the robot 2 is controlled so that the 4-axis axis is also perpendicular to the installation surface. However, the 1-axis axis that is the drive target axis is changed to the 6-axis axis. It is only necessary to be perpendicular to the optical axis PL (that is, parallel to the optical axis PL), and the four axes are not necessarily perpendicular.

さて、制御装置３は、図５に示す原点位置較正処理において、ツール１２を第１位置に保持する（Ｓ１）。このとき、制御装置３は、６軸の回転位置を原点位置（Ｊ６＝０°の位置）に設定するとともに、レーザ距離計１３の測定軸と１軸の軸心とが互いに平行であって、且つ、レーザ距離計１３の測定軸と６軸の軸心とが互いに垂直となる状態で、ツール１２が光軸ＰＬ上に位置するようにロボット２の姿勢を制御する。これにより、図８（Ａ）に示すように、ロボット２の平面視において光軸ＰＬ上に測定点ＰＭが定められる。この状態では、１軸は、原点位置（Ｊ１＝０°の位置）から図示で時計方向に所定の角度だけ回転した状態となっている。   The control device 3 holds the tool 12 at the first position in the origin position calibration process shown in FIG. 5 (S1). At this time, the control device 3 sets the rotation position of the six axes to the origin position (position of J6 = 0 °), and the measurement axis of the laser rangefinder 13 and the axis of the one axis are parallel to each other, In addition, the posture of the robot 2 is controlled so that the tool 12 is positioned on the optical axis PL in a state where the measurement axis of the laser distance meter 13 and the six axes are perpendicular to each other. As a result, as shown in FIG. 8A, the measurement point PM is determined on the optical axis PL in the plan view of the robot 2. In this state, the first axis is rotated from the origin position (the position of J1 = 0 °) by a predetermined angle in the clockwise direction in the figure.

続いて、制御装置３は、第１位置に保持されているツール１２までの距離である第１距離Ｌ１を測定し（Ｓ２）、６軸の回転位置を１８０°に設定することで６軸を１８０°回転させる（Ｓ３）。このとき、ツール１２は、図８（Ｂ）に示すように、６軸の軸心に対称となる位置に位置する。そして、制御装置３は、１軸のみを回転させることで、ツール１２を再び光軸ＰＬ上となる第２位置に保持する（Ｓ４）。このステップＳ４では、制御装置３は、１軸をその原点位置（Ｊ１＝０°の位置）から図示で反時計方向に、第１位置のときと同じ所定の角度だけ回転させている。これにより、ツール１２は、図８（Ｃ）に示すように、６軸の軸心に対して第１位置と対称となるように位置するとともに、ツール長さＬ３が第１位置のときと一致することが担保される。この状態で、制御装置３は、第２距離Ｌ２を測定する（Ｓ５）。   Subsequently, the control device 3 measures the first distance L1, which is the distance to the tool 12 held at the first position (S2), and sets the rotation position of the six axes to 180 ° to thereby change the six axes. Rotate 180 ° (S3). At this time, as shown in FIG. 8B, the tool 12 is located at a position that is symmetric with respect to the six axes. And the control apparatus 3 hold | maintains the tool 12 in the 2nd position which becomes on the optical axis PL again by rotating only 1 axis | shaft (S4). In step S4, the control device 3 rotates one axis from its origin position (position of J1 = 0 °) in the counterclockwise direction in the figure by the same predetermined angle as in the first position. As a result, as shown in FIG. 8C, the tool 12 is positioned so as to be symmetric with respect to the first position with respect to the axis of the six axes, and coincides with when the tool length L3 is the first position. To be secured. In this state, the control device 3 measures the second distance L2 (S5).

第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２を測定すると、制御装置３は、第１実施形態と同様に、角度誤差ΔＡを求め（Ｓ６）、その角度誤差ΔＡに対応するパルス誤差ΔＰを求め（Ｓ７）、補正ＣＡＬＳＥＴ値を求める（Ｓ８）。そして、制御装置３は、補正ＣＡＬＳＥＴ値を用いて６軸の原点位置を較正する（Ｓ９）。
このように、駆動対象軸として１軸を設定した場合であっても、６軸の原点位置からのずれである角度誤差ΔＡの影響のみが現れる２つの姿勢を作り出し、その２つの姿勢での距離差ΔＬに基づいて角度誤差ΔＡを求めることにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。具体的には、大型の検査装置等を設置したりする必要がなく、大きな作業スペースを必要とすることなく、また、検出用の特殊センサ等を追加する必要もなく、６の原点位置を適切に較正することができ、作業時の自由度を向上させることができる等の効果を得ることができる。 When the first distance L1 and the second distance L2 are measured, the control device 3 obtains an angle error ΔA (S6) and obtains a pulse error ΔP corresponding to the angle error ΔA (S7), as in the first embodiment. Then, a corrected CALSET value is obtained (S8). Then, the control device 3 calibrates the origin positions of the six axes using the corrected CALSET value (S9).
In this way, even when one axis is set as the driving target axis, two attitudes are created in which only the influence of the angular error ΔA, which is a deviation from the origin position of the six axes, is created, and the distance between the two attitudes By obtaining the angle error ΔA based on the difference ΔL, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Specifically, there is no need to install a large inspection device, etc., no need for a large work space, no need to add special sensors for detection, etc. Can be calibrated, and the effect of improving the degree of freedom during work can be obtained.

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図１０を参照して説明する。
本実施形態では、第１実施形態と同様の６軸のロボット装置１において、手先軸として６軸、駆動対象軸として１軸および４軸の双方を想定し、６軸の原点位置を較正する。なお、原点較正処理の流れは第１実施形態と共通するので図５も参照し、レーザ距離計１３の設置位置は第２実施形態と共通するので図８も参照して説明する。 (Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, in the six-axis robot apparatus 1 similar to the first embodiment, the six-axis origin position is calibrated on the assumption that the hand axis is six axes and the driving target axes are one and four axes. Since the origin calibration processing flow is the same as that in the first embodiment, reference is also made to FIG.

まず、レーザ距離計１３の設置位置について説明する。本実施形態の場合、レーザ距離計１３は、図８に示すように、駆動対象軸である１軸の軸心と当該１軸の原点位置（Ｊ１＝０°の位置）とを結ぶ仮想的な直線ＣＬ３の延長線上であって、４軸の軸心と当該４軸の原点位置（Ｊ４＝０°の位置）とを結ぶ仮想的な直線ＣＬ２（図６参照）の延長線上に、１台のみ設置されている。このとき、レーザ距離計１３は、その測定軸（光軸ＰＬ）が、６軸の軸心に対して直交する関係となるように設置されており、１軸および４軸の軸心は、重力に沿った向きとなっている。   First, the installation position of the laser distance meter 13 will be described. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the laser rangefinder 13 is a virtual link that connects the axis of one axis that is the drive target axis and the origin position of the one axis (position of J1 = 0 °). Only one unit is on the extension line of the straight line CL3 and on the extension line of the virtual straight line CL2 (see FIG. 6) connecting the axis of the four axes and the origin position of the four axes (the position of J4 = 0 °). is set up. At this time, the laser distance meter 13 is installed such that its measurement axis (optical axis PL) is orthogonal to the six axes, and the axes of the first and fourth axes are gravity. It is oriented along

さて、制御装置３は、図５に示す原点位置較正処理において、ツール１２を第１位置に保持する（Ｓ１）。このとき、制御装置３は、６軸の回転位置を原点位置（Ｊ６＝０°の位置）に設定するとともに、レーザ距離計１３の測定軸と１軸および４軸の軸心とが互いに平行であって、且つ、レーザ距離計１３の測定軸と６軸の軸心とが互いに垂直となる状態で、ツール１２が光軸ＰＬ上に位置するようにロボット２の姿勢を制御する。これにより、図９（Ａ）に示すように、ロボット２の平面視において、光軸ＰＬ上に測定点ＰＭが定められる。   The control device 3 holds the tool 12 at the first position in the origin position calibration process shown in FIG. 5 (S1). At this time, the control device 3 sets the rotational position of the six axes to the origin position (the position of J6 = 0 °), and the measurement axis of the laser rangefinder 13 and the axes of the first and fourth axes are parallel to each other. In addition, the posture of the robot 2 is controlled so that the tool 12 is positioned on the optical axis PL in a state where the measurement axis of the laser distance meter 13 and the six axes are perpendicular to each other. As a result, as shown in FIG. 9A, the measurement point PM is determined on the optical axis PL in the plan view of the robot 2.

続いて、制御装置３は、第１位置に保持されているツール１２までの距離である第１距離Ｌ１を測定し（Ｓ２）、６軸の回転位置を１８０°に設定することで６軸を１８０°回転させる（Ｓ３）。このとき、ツール１２は、図９（Ｂ）に示すように、６軸の軸心に対称となる位置に位置する。そして、制御装置３は、図９（Ｃ）に示すように、１軸および４軸を回転（つまり、駆動対象軸のみを回転）させることで、ツール１２が再び光軸ＰＬ上となる第２位置に保持する（Ｓ４）。
第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２を測定すると、制御装置３は、第１実施形態と同様に、角度誤差ΔＡを求め（Ｓ６）、その角度誤差ΔＡに対応するパルス誤差ΔＰを求め（Ｓ７）、補正ＣＡＬＳＥＴ値を求める（Ｓ８）。そして、制御装置３は、補正ＣＡＬＳＥＴ値を用いて６軸の原点位置を較正する（Ｓ９）。 Subsequently, the control device 3 measures the first distance L1, which is the distance to the tool 12 held at the first position (S2), and sets the rotation position of the six axes to 180 ° to thereby change the six axes. Rotate 180 ° (S3). At this time, as shown in FIG. 9B, the tool 12 is located at a position that is symmetric with respect to the six axes. Then, as shown in FIG. 9C, the control device 3 rotates the first and fourth axes (that is, rotates only the drive target axis), so that the tool 12 is again on the optical axis PL. Hold in position (S4).
When the first distance L1 and the second distance L2 are measured, the control device 3 obtains an angle error ΔA (S6) and obtains a pulse error ΔP corresponding to the angle error ΔA (S7), as in the first embodiment. Then, a corrected CALSET value is obtained (S8). Then, the control device 3 calibrates the origin positions of the six axes using the corrected CALSET value (S9).

このように、駆動対象軸として１軸および４軸の双方を設定した場合であっても、６軸の原点位置からのずれである角度誤差ΔＡの影響のみが現れる２つの姿勢を作り出し、その２つの姿勢での距離差ΔＬに基づいて角度誤差ΔＡを求めることにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。具体的には、大型の検査装置等を設置したりする必要がなく、大きな作業スペースを必要とすることなく、また、検出用の特殊センサ等を追加する必要もなく、６の原点位置を適切に較正することができ、作業時の自由度を向上させることができる等の効果を得ることができる。
なお、本実施形態では１軸と４軸が駆動対象軸であることから、ツール１２を光軸ＰＬ上に位置させるためのそれぞれの回転角度は多種多様であり、図９（Ｃ）はその一例を示している。また、１軸と４軸をそれぞれどのように回転させるかは、適宜設定すればよいが、第１実施形態と同様に１軸および４軸をそれぞれ基準位置に対して対称な角度で回転させてもよい。 As described above, even when both the 1-axis and the 4-axis are set as the drive target axes, two postures in which only the influence of the angle error ΔA, which is a deviation from the origin position of the 6 axes, appears are generated. By obtaining the angle error ΔA based on the distance difference ΔL between the two postures, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Specifically, there is no need to install a large inspection device, etc., no need for a large work space, no need to add special sensors for detection, etc. Can be calibrated, and the effect of improving the degree of freedom during work can be obtained.
In this embodiment, since the 1st axis and the 4th axis are drive target axes, there are various rotation angles for positioning the tool 12 on the optical axis PL, and FIG. 9C is an example. Is shown. Further, how to rotate each of the 1 axis and the 4 axes may be set as appropriate. However, similarly to the first embodiment, the 1 axis and the 4 axes are respectively rotated at symmetric angles with respect to the reference position. Also good.

（その他の実施形態）
本発明は、各実施形態で例示した構成に限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
各実施形態では図１に示したように４軸に相当する第１の上アーム８を鉛直下向きとする姿勢を例示したが、図１１に示すように第１の上アーム８を鉛直上向きとする姿勢であっても各実施形態と同様の効果を得ることができる。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the configuration exemplified in each embodiment, and the following modifications or expansions are possible.
In each embodiment, as illustrated in FIG. 1, the first upper arm 8 corresponding to four axes is illustrated as being vertically downward. However, as illustrated in FIG. 11, the first upper arm 8 is vertically upward. Even in the posture, the same effects as those of the embodiments can be obtained.

各実施形態で例示したロボット２の構成や外観等は一例である。
各実施形態では１軸と４軸が駆動対象軸となる例を示したが、本発明は、ツールが取り付けられる手先軸と、当該手先軸の軸心に対して垂直となる位置関係を設定可能な軸心を有する駆動対象軸とを備えたロボットであれば適用できる。例えば、各実施形態では６軸ロボットを対象としたが、７軸ロボット等の多関節型ロボットに適用しても良い。７軸ロボットの場合、図１を参照すると、下アーム７に新たな回転軸（７軸）を設ける構成が一般的であるが、その場合であっても、手先軸にツール１２を取り付け、手先軸の軸心と距離測定手段の測定軸とが垂直な状態で回転可能な軸心を有する駆動対象軸のみを回転させることで、各実施形態と同様に、手先軸の原点位置を較正することができる。なお、便宜的に下アーム７に対応する回転軸を７軸と記載したが、対応する軸の名称が異なっていたとしても、実質的に共通する軸であれば本発明の要旨を逸脱しない範囲に含まれる。 The configuration, appearance, and the like of the robot 2 exemplified in each embodiment are examples.
In each embodiment, an example in which 1 axis and 4 axes are driven axes is shown, but the present invention can set a hand axis to which a tool is attached and a positional relationship perpendicular to the axis of the hand axis Any robot can be used as long as it has a drive target axis having a specific axis. For example, each embodiment deals with a 6-axis robot, but may be applied to an articulated robot such as a 7-axis robot. In the case of a seven-axis robot, referring to FIG. 1, it is common to provide a new rotation axis (seven axes) on the lower arm 7. The origin position of the hand axis is calibrated in the same manner as in each embodiment by rotating only the drive target shaft having an axis that can be rotated in a state where the axis of the shaft and the measurement axis of the distance measuring means are perpendicular to each other. Can do. For convenience, the rotation axis corresponding to the lower arm 7 is described as seven axes, but even if the names of the corresponding axes are different, a range that does not depart from the gist of the present invention as long as it is a substantially common axis. include.

各実施形態では角度誤差ΔＡを円周の長さとの比例関係により求める例を示したが、距離差ΔＬに基づいて三角関数を用いて角度誤差ΔＡを求めてもよい。
角度誤差ΔＡ、パルス誤差ΔＰおよび補正ＣＡＬＳＥＴ値は、原点位置較正処理においてその都度演算するようにしてもよいが、例えば距離差ΔＬに対応する角度誤差ΔＡを予めテーブル化しておき、原点位置較正処理ではそのテーブルから読み出すようにしてもよい。パルス誤差ΔＰおよび補正ＣＡＬＳＥＴ値についても同様である。すなわち、角度誤差ΔＡ、パルス誤差ΔＰおよび補正ＣＡＬＳＥＴ値等をそれぞれの「式により求める」とは、式を利用して演算すること、および演算結果をテーブル等から読み出して利用すること等をも含んでいる。 In each embodiment, an example in which the angle error ΔA is obtained based on a proportional relationship with the length of the circumference has been described.
The angle error ΔA, the pulse error ΔP, and the corrected CALSET value may be calculated each time in the origin position calibration process. For example, the angle error ΔA corresponding to the distance difference ΔL is previously tabulated and the origin position calibration process is performed. Then, you may make it read from the table. The same applies to the pulse error ΔP and the corrected CALSET value. That is, “determining the angle error ΔA, the pulse error ΔP, the corrected CALSET value, and the like by the respective formulas” includes calculating using the formulas and reading out the calculation results from a table or the like. It is out.

各実施形態ではレーザ距離計１３を設置面に設置し、その測定軸が地面に対して鉛直となるようにしたが、測定軸は、駆動対象軸の軸心と平行であり、且つ、手先軸の軸心と垂直となっていればよい。すなわち、距離測定手段の測定軸は、必ずしも地面に鉛直で無くてもよい。
各実施形態では手先軸の原点位置が設置面に対して水平な平面内に存在する例を示したが、必ずしも原点位置が設置面に水平な平面内に存在する必要はない。例えば、図３において、図示下方が０°、図示右方が９０°、図示左方が２７０°等に設定されている場合であっても、９０°の位置を第１位置とし、２７０°の位置を第２位置としてそれぞれの距離を測定すれば、同様に角度誤差ΔＡを求めることができる。すなわち、距離測定手段の測定軸に対して垂直となる平面の回転角度が特定できていればよい。 In each embodiment, the laser distance meter 13 is installed on the installation surface so that the measurement axis is perpendicular to the ground. However, the measurement axis is parallel to the axis of the drive target axis and the hand axis As long as it is perpendicular to the axis. That is, the measurement axis of the distance measuring means does not necessarily have to be perpendicular to the ground.
In each embodiment, an example in which the origin position of the hand axis exists in a plane horizontal to the installation surface is shown, but the origin position does not necessarily need to exist in a plane horizontal to the installation surface. For example, in FIG. 3, even if the lower side in the drawing is set to 0 °, the right side in the drawing is set to 90 °, the left side in the drawing is set to 270 °, etc. If each distance is measured with the position as the second position, the angle error ΔA can be similarly obtained. That is, it suffices if the rotation angle of the plane perpendicular to the measurement axis of the distance measuring means can be specified.

各実施形態では原点位置較正処理を制御装置３で実行する例を示したが、各ステップの処理の一部や全部をティーチングペンダント４にて実行する構成であってもよい。
距離測定手段は、レーザ距離計１３に限らず、距離を測定できるものであればどのようなものを採用してもよい。
ツール１２上に測定点ＰＭを予め定めておき、その測定点ＰＭがレーザ距離計１３の光軸上に位置するように第１位置と第２位置とにおける駆動対象軸の回転角度を制御してもよい。 In each embodiment, an example in which the origin position calibration process is executed by the control device 3 has been described. However, a part or all of the process of each step may be executed by the teaching pendant 4.
The distance measuring means is not limited to the laser distance meter 13, and any apparatus that can measure the distance may be used.
A measurement point PM is determined in advance on the tool 12, and the rotation angle of the drive target axis at the first position and the second position is controlled so that the measurement point PM is located on the optical axis of the laser rangefinder 13. Also good.

本発明は、手先軸と当該手先軸の軸心に対して垂直となる位置関係を設定可能な軸心を有する駆動対象軸とを備えたロボットに適用できるため、例えばレーザ距離計１３の測定軸をロボット２の例えば５軸の軸心と平行となるようにすれば、５軸のみを回転させることで、各実施形態と同様に手先軸（６軸）の原点位置を較正することができる。また、２軸や３軸についても同様である。つまり、２軸、３軸、５軸あるいはそれらを複数組み合わせたものを、駆動対象軸とすることもできる。   Since the present invention can be applied to a robot including a hand axis and a drive target axis having an axis that can set a positional relationship perpendicular to the axis of the hand axis, for example, the measurement axis of the laser rangefinder 13 Is parallel to the axis of, for example, 5 axes of the robot 2, by rotating only 5 axes, the origin position of the hand axis (6 axes) can be calibrated as in the embodiments. The same applies to the two and three axes. That is, two axes, three axes, five axes, or a combination of them can be used as the drive target axes.

図面中、２はロボット、３は制御装置（制御手段、設定値取得手段、較正手段）、１２はツール（測定板）、１３はレーザ距離計（距離測定手段）、Ｊ１は１軸（駆動対象軸）、Ｊ４は４軸（駆動対象軸）、Ｊ６は６軸（手先軸）、２５はモータ、２６はロータリエンコーダ（角度検出器）を示す。   In the drawing, 2 is a robot, 3 is a control device (control means, setting value acquisition means, calibration means), 12 is a tool (measurement plate), 13 is a laser distance meter (distance measurement means), and J1 is one axis (target to be driven) Axis), J4 is 4 axes (axis to be driven), J6 is 6 axes (hand axis), 25 is a motor, and 26 is a rotary encoder (angle detector).

Claims (8)

ツールが取り付けられる手先軸と、当該手先軸の軸心に対して垂直となる位置関係を取り得る軸心を有する駆動対象軸とを少なくとも備え、各軸のモータに設けられている角度検出器から出力される前記モータの回転位置に対応したパルス信号数に基づいて姿勢が制御されるロボットに対し、前記駆動対象軸の較正が完了している状態で、前記手先軸の原点位置を較正するためのロボットの手先軸原点位置較正方法であって、
前記ロボットを、測定板を取り付けた前記手先軸の軸心と前記駆動対象軸の軸心とが互いに垂直であって、且つ、前記駆動対象軸の軸心と前記測定板までの距離を測定する距離測定手段の測定軸とが互いに平行となる姿勢に制御するとともに、前記手先軸の回転位置を前記測定板が前記測定軸に対して設計上垂直となる位置である垂直位置に設定した状態で、当該測定板を前記測定軸上の第１位置に位置させる第１工程と、
前記距離測定手段により、前記第１位置における前記測定板までの距離を第１距離Ｌ１として測定する第２工程と、
前記手先軸の回転位置を前記垂直位置から１８０°となる位置に設定するとともに、前記駆動対象軸を回転させ、前記測定板を、前記手先軸の軸心から前記測定軸までの距離が前記第１位置のときと一致した状態で前記測定軸上の第２位置に位置させる第３工程と、
前記第２位置における前記測定板までの距離を第２距離Ｌ２として測定する第４工程と、
前記距離測定手段の前記測定軸から前記手先軸の軸心までの距離であるツール長さＬ３と、前記第１距離Ｌ１および前記第２距離Ｌ２の距離差とに基づいて、前記手先軸の前記垂直位置からのずれを表す角度誤差ΔＡを求め、
前記角度誤差ΔＡと、前記手先軸に設けられている前記角度検出器のビット数Ｎと、前記手先軸のギア比Ｇとに基づいて前記角度誤差ΔＡに対応するパルス信号数であるパルス誤差ΔＰを求め、
前記パルス誤差ΔＰと、前記垂直位置に対応するパルス信号数として予め設定されている初期設定値とに基づいて、前記測定板が前記測定軸に対して実際に垂直となる位置である実垂直位置に対応するパルス信号数である補正後の設定値を求める第５工程と、
前記補正後の設定値を用いて、前記手先軸の原点位置を較正する第６工程と、
を含むことを特徴とするロボットの手先軸原点位置較正方法。 From an angle detector provided at the motor of each axis, comprising at least a hand axis to which the tool is attached and a drive target axis having an axis that can be perpendicular to the axis of the hand axis To calibrate the origin position of the hand axis while the calibration of the drive target axis is completed for a robot whose posture is controlled based on the number of pulse signals corresponding to the rotation position of the motor that is output A method for calibrating the hand axis origin position of the robot of
The robot measures the distance between the axis of the hand axis to which the measurement plate is attached and the axis of the drive target axis are perpendicular to each other, and the distance between the axis of the drive target axis and the measurement plate. While controlling the posture so that the measurement axes of the distance measuring means are parallel to each other, the rotation position of the hand axis is set to a vertical position that is a position where the measurement plate is perpendicular to the measurement axis by design. A first step of positioning the measurement plate at a first position on the measurement axis;
A second step of measuring the distance to the measurement plate at the first position as the first distance L1 by the distance measuring means;
The rotational position of the hand axis is set to a position that is 180 ° from the vertical position, the driving target axis is rotated, and the distance from the axis of the hand axis to the measuring axis A third step of positioning the second position on the measurement axis in a state consistent with the first position;
A fourth step of measuring the distance to the measurement plate at the second position as a second distance L2,
Based on the tool length L3, which is the distance from the measurement axis of the distance measuring means to the axis of the hand axis, and the distance difference between the first distance L1 and the second distance L2, the hand axis An angle error ΔA representing a deviation from the vertical position is obtained,
A pulse error ΔP, which is the number of pulse signals corresponding to the angle error ΔA, based on the angle error ΔA, the number N of bits of the angle detector provided on the hand shaft, and the gear ratio G of the hand shaft. Seeking
Based on the pulse error ΔP and an initial set value preset as the number of pulse signals corresponding to the vertical position, an actual vertical position where the measurement plate is actually perpendicular to the measurement axis A fifth step of obtaining a set value after correction, which is the number of pulse signals corresponding to
A sixth step of calibrating the origin position of the hand axis using the set value after correction;
A method for calibrating the hand axis origin position of a robot, comprising: 前記角度誤差ΔＡを、以下の式
ΔＡ＝（１８０×（Ｌ１−Ｌ２））÷（２×Ｌ３×π）
により求め、
パルス誤差ΔＰを、以下の式
ΔＰ＝（ΔＡ×２＾Ｎ×Ｇ）÷３６０
により求め、
補正後の設定値を、以下の式
補正後の設定値＝初期設定値−ΔＰ
により求めることを特徴とする請求項１記載のロボットの手先軸原点位置較正方法。 The angle error ΔA is expressed by the following equation: ΔA = (180 × (L1−L2)) ÷ (2 × L3 × π)
Sought by
The pulse error ΔP is expressed by the following equation: ΔP = (ΔA × 2 ^ N × G) ÷ 360
Sought by
The set value after correction is expressed by the following formula: Set value after correction = initial set value−ΔP
The method of calibrating the hand axis origin position of the robot according to claim 1, wherein: 前記距離測定手段を、その測定軸が地面に対して垂直になるように設置し、
前記駆動対象軸を、その軸心が地面に対して垂直となるようにすることを特徴とする請求項１または２記載のロボットの手先軸原点位置較正方法。 The distance measuring means is installed so that its measuring axis is perpendicular to the ground,
3. The method for calibrating the hand axis origin position of a robot according to claim 1, wherein the axis to be driven is arranged such that its axis is perpendicular to the ground. 前記距離測定手段を、前記駆動対象軸の軸心と当該駆動対象軸の回転位置において予め設定されている基準位置とを結ぶ仮想的な直線の延長線上に設置し、
前記測定板を前記第１位置または前記第２位置に位置させる際、前記駆動対象軸を前記仮想的な直線に対して対称な角度で回転させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のロボットの手先軸原点位置較正方法。 The distance measuring means is installed on an extension of a virtual straight line connecting the axis of the drive target axis and a reference position set in advance at the rotational position of the drive target axis,
4. When the measurement plate is positioned at the first position or the second position, the drive target axis is rotated at an angle symmetrical to the virtual straight line. The robot hand axis origin position calibration method according to one item. 前記ロボットは、１軸の軸心が当該ロボットの設置面と直交し、２軸の軸心が１軸の軸心と直交し、２軸の軸心と３軸の軸心と５軸の軸心とが互いに平行で、５軸の軸心が４軸の軸心および６軸の軸心と同一点で直交するように構成された６軸ロボットであり、
前記手先軸は、前記６軸であり、
前記対象軸は、前記４軸であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のロボットの手先軸原点位置較正方法。 In the robot, the axis of one axis is orthogonal to the installation surface of the robot, the axis of two axes is orthogonal to the axis of one axis, two axes, three axes, and five axes. A 6-axis robot configured such that the axes are parallel to each other, and the 5-axis axis is orthogonal to the 4-axis axis and the 6-axis axis at the same point;
The hand axis is the six axes,
The robot's hand axis origin position calibration method according to any one of claims 1 to 4, wherein the target axes are the four axes. 前記ロボットは、１軸の軸心が当該ロボットの設置面と直交し、２軸の軸心が１軸の軸心と直交し、２軸の軸心と３軸の軸心と５軸の軸心とが互いに平行で、５軸の軸心が４軸の軸心および６軸の軸心と同一点で直交するように構成された６軸ロボットであり、
前記手先軸は、前記６軸であり、
前記対象軸は、前記１軸であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のロボットの手先軸原点位置較正方法。 In the robot, the axis of one axis is orthogonal to the installation surface of the robot, the axis of two axes is orthogonal to the axis of one axis, two axes, three axes, and five axes. A 6-axis robot configured such that the axes are parallel to each other, and the 5-axis axis is orthogonal to the 4-axis axis and the 6-axis axis at the same point;
The hand axis is the six axes,
The robot's hand axis origin position calibration method according to any one of claims 1 to 4, wherein the target axis is the one axis. 前記ロボットは、１軸の軸心が当該ロボットの設置面と直交し、２軸の軸心が１軸の軸心と直交し、２軸の軸心と３軸の軸心と５軸の軸心とが互いに平行で、５軸の軸心が４軸の軸心および６軸の軸心と同一点で直交するように構成された６軸ロボットであり、
前記手先軸は、前記６軸であり、
前記対象軸は、前記１軸および前記４軸の双方であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のロボットの手先軸原点位置較正方法。 In the robot, the axis of one axis is orthogonal to the installation surface of the robot, the axis of two axes is orthogonal to the axis of one axis, two axes, three axes, and five axes. A 6-axis robot configured such that the axes are parallel to each other, and the 5-axis axis is orthogonal to the 4-axis axis and the 6-axis axis at the same point;
The hand axis is the six axes,
5. The robot hand axis origin position calibration method according to claim 1, wherein the target axes are both the one axis and the four axes. 6. ツールが取り付けられる手先軸と、当該手先軸の軸心に対して垂直となる位置関係を取り得る軸心を有する駆動対象軸とを少なくとも備えたロボットを、各軸のモータに設けられている角度検出器から出力される前記モータの回転位置に対応したパルス信号数に基づいて制御を行うロボットの制御装置であって、
測定板を取り付けた前記手先軸の軸心と前記駆動対象軸の軸心とが互いに垂直であって、且つ、前記駆動対象軸の軸心と前記測定板までの距離を測定する距離測定手段の測定軸とが互いに平行となる姿勢に制御するとともに、前記手先軸の回転位置を前記測定板が前記測定軸に対して設計上垂直となる位置である垂直位置に設定した状態で、当該測定板を前記測定軸上の第１位置に位置させる制御、ならびに、前記手先軸の回転位置を前記垂直位置から１８０°の位置に設定するとともに、前記駆動対象軸を回転させ、前記測定板を、前記手先軸の軸心から前記測定軸までの距離が前記第１位置のときと一致した状態で前記測定軸上の第２位置に位置させる制御を行う制御手段と、
前記距離測定手段により測定された前記第１位置における前記測定板までの距離である第１距離Ｌ１と、前記第２位置における前記測定板までの距離である第２距離Ｌ２と、前記手先軸の軸心から前記距離測定手段の軸心までの距離であるツール長さＬ３とに基づいて、前記垂直位置からのずれを表す角度誤差ΔＡを求め、
前記角度誤差ΔＡと、前記手先軸に設けられている前記角度検出器のビット数Ｎと、前記手先軸のギア比Ｇとに基づいて前記角度誤差ΔＡに対応するパルス信号数であるパルス誤差ΔＰを求め、
前記パルス誤差ΔＰと、前記垂直位置に対応するパルス信号数として予め設定されている初期設定値とに基づいて、前記測定板が前記測定軸に対して実際に垂直となる位置である実垂直位置に対応するパルス信号数である補正後の設定値を求める設定値取得手段と、
前記補正後の設定値を用いて、前記手先軸の原点位置を較正する較正手段と、
を備えることを特徴とするロボットの制御装置。 An angle at which a motor including at least a robot having at least a hand axis to which a tool is attached and a drive target axis having an axis that can be perpendicular to the axis of the hand axis is provided in the motor of each axis A control device for a robot that performs control based on the number of pulse signals corresponding to the rotational position of the motor output from a detector,
A distance measuring means for measuring a distance from the axis of the drive target axis to the measurement plate, wherein the axis of the hand shaft to which the measurement plate is attached and the axis of the drive target axis are perpendicular to each other; The measurement plate is controlled in such a manner that the measurement axis and the measurement axis are parallel to each other, and the rotation position of the hand axis is set to a vertical position where the measurement plate is designed to be perpendicular to the measurement axis by design. Is set at a first position on the measurement axis, and the rotational position of the hand axis is set to a position 180 ° from the vertical position, the drive target axis is rotated, and the measurement plate is Control means for performing control to position the second axis on the measurement axis in a state where the distance from the axis of the hand axis to the measurement axis coincides with that at the first position;
A first distance L1 which is a distance to the measurement plate at the first position measured by the distance measuring means; a second distance L2 which is a distance to the measurement plate at the second position; and Based on the tool length L3 which is the distance from the axis to the axis of the distance measuring means, an angle error ΔA representing the deviation from the vertical position is obtained,
A pulse error ΔP, which is the number of pulse signals corresponding to the angle error ΔA, based on the angle error ΔA, the number N of bits of the angle detector provided on the hand shaft, and the gear ratio G of the hand shaft. Seeking
Based on the pulse error ΔP and an initial set value preset as the number of pulse signals corresponding to the vertical position, an actual vertical position where the measurement plate is actually perpendicular to the measurement axis A set value obtaining means for obtaining a set value after correction, which is the number of pulse signals corresponding to
Using the set value after correction, calibration means for calibrating the origin position of the hand axis;
A robot control device comprising:
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