JP7088543B2

JP7088543B2 - 教示データ校正用座標系検出具

Info

Publication number: JP7088543B2
Application number: JP2018111619A
Authority: JP
Inventors: 成望原田; 瑞穂田村
Original assignee: Keylex Corp
Current assignee: Keylex Corp
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2038-06-12
Also published as: JP2019214088A

Description

本発明は、例えば、自動車生産ラインにて、現場に据え付けられた設備に対して作業を行う多関節ロボットのアーム先端に取り付けられたツールの動作軌跡を当該ロボットに実行させることが可能な教示データを情報処理システムによる仮想空間で作成する際において、設備の設計値とのばらつきを考慮して教示データを校正する際に使用する座標系データを現場から得るために使用する教示データ校正用座標系検出具に関する。

従来より、自動車等の生産ラインでは、人間の代わりに多数の多関節ロボットが作業を行っている。そして、これら多関節ロボットは、予め作成しておいた教示データに基づいてアーム先端に取り付けられたツールの動作を再生するようになっている。この教示データは、近年では、まずオフライン作業においてワークステーションやパソコン等の情報処理システムを用いて３Ｄ表示された仮想空間におけるロボットでその姿勢を検討しながら作成した後、作成した教示データを生産ラインに設置したロボットの制御部に書き込んで使用するようになっている。

ところで、上述の如きオフライン作業にて作成した教示データは、そのまま現場に据え付けられたロボットの制御部に書き込むと、生産ラインに据え付けられているロボットや治具の据付位置のばらつき等によってロボットが動作時に治具等の被作業体に接触してしまうおそれがある。

これを回避するために、例えば、特許文献１では、生産ラインにおけるロボットや被作業体（定置ガン）の据付位置のばらつきを考慮して、情報処理システムにおけるロボットと当該ロボットが作業を行う定置ガンとの間の位置関係のばらつきを校正している。具体的には、生産ラインの現場にて、基準となる座標系作成用ターゲットを有する第１基準器具を定置ガンに取り付ける一方、第２基準器具をロボットのアーム先端に取り付け、その後、ロボットを操作して第２基準器具を座標系作成用ターゲットに接近又は接触させて当該座標系作成用ターゲットの座標位置から実座標系データを取得する。一方、情報処理システムにおいて、仮想モデルを用いて定置ガンの座標系作成用ターゲットの設計座標位置に基づいて設計座標系データを取得する。しかる後、情報処理システムに実座標系データを取り込むとともに、設計座標系データが実座標系データに一致するように上記定置ガンの座標位置を移動させる。これにより、情報処理システムにおいて、ロボットと定置ガンとの間の相対的な位置関係を実際の生産ラインのロボットと定置ガンとの間の相対的な位置関係に即したものになるようにしている。

特開２０００－２８８７４２号公報

ところで、特許文献１の場合、第１基準器具は、定置ガンが本来所有する挟み込む機構を利用して両電極チップ間に挟み込まれることによって設備に固定されるようになっている。

しかし、多関節ロボットが配置された生産ラインでは、ロボットは治具にセットされたワーク等に対して作業を行うのが一般的であり、定置ガンが設備に据え付けられていることは稀である。したがって、定置ガンが設備に据え付けられていない場合であっても第１基準器具を設備に精度良く位置決めしながら固定する必要があるが、これについて特許文献１では何ら記載されていない。

これに対応するために、設備に第１基準器具を精度良く固定する機構を設けることも考えらえるが、部品点数が増えて設備が複雑になるばかりか、コストが嵩んでしまう。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、座標系データを作成するために必要な基準となる器具を設備に精度良く位置決めしながら固定することができ、しかも、設備の部品点数を増やすことなく低コストな教示データ校正用座標系検出具を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、支持体に対して治具を着脱させる取付ユニットを利用して座標系データを得るために必要な基準となる器具を支持体に固定するようにしたことを特徴とする。

具体的には、アーム先端にツールが取り付けられた多関節ロボットと上記ツールが作業を行う治具を取換可能に支持する支持体とが配置された設備に着脱可能に取り付けられ、上記治具に対する上記ツールの作業時における動作軌跡を上記ロボットに実行させることが可能な教示データを情報処理システムによる仮想空間で作成する際において、上記設備の設計値とのばらつきを考慮して上記教示データを校正する際に使用する座標系データを上記設備から得るために使用する教示データ校正用座標系検出具を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、所定の間隔をあけて設けられた第１目印部、第２目印部及び第３目印部からなる座標系作成用ターゲットを有し、上記治具を上記支持体から取り外した際、上記治具を上記支持体に対して位置決め可能に取り付ける取付ユニットを用いて上記支持体に固定される第１基準器具と、上記ツールに着脱可能に構成され、上記アームの動作により上記ツールを移動させながら上記第１目印部、第２目印部及び第３目印部にそれぞれ接近又は接触させることが可能な先端部を有する第２基準器具とを備えていることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記第１目印部は、先端に目印となる尖鋭な第１頂部を有する錘状をなし、上記第２目印部は、先端に目印となる直線状の第２頂部を有する断面三角形状をなし、上記第３目印部は、先端に目印となる直線状の第３頂部を有する断面三角形状をなしていることを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記第１基準器具は、上記取付ユニットを用いて上記支持体に固定されるベースフレームを備え、該ベースフレームには、上記座標系作成用ターゲットが所定の間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする。

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、上記取付ユニットは、上記支持体の複数個所に設けられていることを特徴とする。

第１の発明では、取付ユニットにて支持体に取り付けられた座標系作成用ターゲットの第１目印部、第２目印部及び第３目印部に対してツールに取り付けられた第２基準器具を接近又は接触させて座標系作成用ターゲットの座標位置を検出することによって、実座標系データを得ることができる。また、支持体に対して治具を取り換える際に使用する取付ユニットを利用して基準となる器具を設備に取り付けることができるので、部品点数を増やすことなく、コストが嵩まないようにできる。さらに、支持体に対して治具を精度良く位置決めする取付ユニットを利用して基準となる器具を設備に取り付けるので、当該基準となる器具を設備に精度良く位置決めすることができる。

第２の発明では、第１目印部、第２目印部及び第３目印部に対して第２基準器具の先端部をそれぞれ接近又は接触させる際、作業者が目視で第１目印部、第２目印部及び第３目印部に対して第２基準器具の先端部をそれぞれ接近又は接触させ易くなる。したがって、座標系データを作成するための座標位置の取得作業を効率良く行うことができる。

第３の発明では、校正に使用する座標系データを複数個所で形成できるようになるので、教示データを校正する際に使用する座標系データとして最適な位置の座標系作成用ターゲットを用いて作成したものを使用することができ、例えば、教示データを各座標系作成用ターゲットに近い領域毎に校正し、校正に使用する座標系作成用ターゲットに近い領域のツールの動作と遠い領域のツールの動作とにおいてロボットの機差により発生してしまうばらつきの校正後の教示データに与える影響を少なくすることができる。

第４の発明では、複数個所に治具が設けられている設備の各治具における教示データを作成する場合において、検出具を１つ用意するだけでよくなるので、部品点数を少なくしてコストを嵩まないようにすることができる。

本発明の実施形態に係る教示データ校正用座標系検出具を取付可能なワーク位置決め装置と垂直多関節ロボットとが配置された生産設備の概略正面図である。図１のII矢視相当図である。ロボットのアーム先端に取り付けられた溶接ガンの作業時における動作軌跡を示した図２の一部拡大図である。ワーク位置決め装置に着脱可能な治具を下方から見た図である。治具交換時の治具中央下部において、支持フレームに対する治具の位置決めを行う直前の状態を示す概略平面図である。図５のVI矢視図である。治具交換時の治具中央下部において、支持フレームに対する治具の位置決めを行った直後の状態を示す概略平面図である。図７のVIII矢視図である。治具交換時の治具の長手方向端部において、支持フレームに対する治具の位置決めを行う直前の状態を示す概略平面図である。図９のX矢視図である。治具交換時の治具の長手方向端部において、支持フレームに対する治具の位置決めを行った直後の状態を示す概略平面図である。図１１のXII矢視図である。支持フレームに対して治具を固定する直前の状態を示す図２のXIII矢視図である。図１３の後、支持フレームに対して治具を固定した直後の状態を示す図である。支持フレームに対して治具を固定する直前の状態を示す図２のXV矢視図である。図１５の後、支持フレームに対して治具を固定した直後の状態を示す図である。本発明の実施形態に係る第１基準器具を示す斜視図である。第１基準器具を下方から見た図である。ロボットを操作して現場の設備における実座標系データを取得している状態を示す図２相当図である。図１７のXX矢視図である。図１７のXXI矢視図である。図１７のXXII矢視図である。本発明の実施形態に係る第２基準器具を示す斜視図である。本発明の実施形態にて使用する情報処理システムの概略構成図である。情報処理システムにおいて作成した模擬教示データを校正する直前の状態を示す情報処理システムにおける表示部に表示された第１基準器具の斜視図である。図２５の後、教示データが得られた直後の状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係る生産ラインＳ１を示す。この生産ラインＳ１は、プレス成形した２つのワークＷ１，Ｗ２をスポット溶接により一体に組み立てるようになっている。生産ラインＳ１には、ワークＷ１，Ｗ２の位置決めを行うワーク位置決め装置２と、溶接作業を行う垂直多関節ロボット３とを備えた生産設備Ｅ１が設置され、ロボット３がワーク位置決め装置２に対して作業を行う一方、ワーク位置決め装置２におけるロボット３の反対側において、作業者Ｈ１がワーク位置決め装置２にワークＷ１，Ｗ２をセットするようになっている。

ワーク位置決め装置２は、上下方向に延びる回転軸４ａを中央に有する平面視で格子状の回転フレーム４（支持体）と、ワークＷ１，Ｗ２を位置決めする４つの治具５とを備え、回転フレーム４は、ロボット３に対応する位置（以下、ワーク溶接領域Ｘ１と呼ぶ）と作業者Ｈ１に対応する位置（以下、ワークセット領域Ｘ２と呼ぶ）との間でＲ１方向の回転（正転）とＲ２方向の回転（逆転）とを交互に行うようになっている。

回転フレーム４は、回転軸４ａを挟んで対称となるように当該回転軸４ａから水平方向両側に延びる第１水平フレーム４１と、該第１水平フレーム４１を挟んで対称となるよう当該第１水平フレーム４１の長手方向両端からそれぞれ当該第１水平フレーム４１と直交する水平方向に延びる一対の第２水平フレーム４２と、該各第２水平フレーム４２の長手方向一端の間及び各第２水平フレーム４２の長手方向他端の間をそれぞれ橋絡するとともに治具５を上下にそれぞれ１つずつ着脱可能に支持する一対の支持フレーム４３とを備えている。

両第２水平フレーム４２は、各支持フレーム４３をその各支持フレーム４３の中心軸周りに回転可能に支持しており、各支持フレーム４３は、回転動作によって当該各支持フレーム４３に取り付けられている各治具５の上下の位置を交互に切替可能になっている。

各支持フレーム４３は、断面矩形状をなし、その長手方向中央の上面及び下面には、それぞれ第１治具固定部４５が設けられている。

各支持フレーム４３の上面に位置する第１治具固定部４５は、図５乃至図８に示すように、第１水平フレーム４１側に位置する第１ブロック４５ａと、該第１ブロック４５ａにおける第１水平フレーム４１の反対側に第１ブロック４５ａから所定の間隔をあけて設けられ、支持フレーム４３の長手方向に所定の間隔をあけた一対の第２ブロック４５ｂとを備えている。

第１ブロック４５ａの中央には、支持フレーム４３の長手方向と直交する水平方向に貫通して第１水平フレーム４１側とその反対側とにそれぞれ開口する固定孔４５ｃが形成されている。

第２ブロック４５ｂの間には、支持フレーム４３と直交する水平方向に亘って延び、その両端部分がそれぞれ開放する係合凹条部４５ｄが両第２ブロック４５ｂの対向する部分と支持フレーム４３の上面とで形成されている。

係合凹条部４５ｄは、支持フレーム４３の長手方向と直交する水平方向に延びるスリット状の開口部４５ｅと、該開口部４５ｅに連続して支持フレーム４３の長手方向に広がる幅広部４５ｆとを備え、その断面形状は略Ｔ字状をなしている。

尚、各支持フレーム４３の下面に位置する第１治具固定部４５は、各支持フレーム４３の回転軸心方向に見て、各支持フレーム４３の上面に位置する第１治具固定部４５と点対称に配置されているだけであるので、詳細な説明は省略する。

各支持フレーム４３における長手方向両端寄りの上面及び下面には、それぞれ第２治具固定部４６が設けられ、各支持フレーム４３の長手方向一端側の両第２治具固定部４６と各支持フレーム４３の長手方向他端側の両第２治具固定部４６とは、それぞれが第１治具固定部４５から等間隔の位置となっている。

各支持フレーム４３の上面に位置する第２治具固定部４６は、図９乃至図１２に示すように、ブロック形状をなすとともに第１水平フレーム４１側に位置しており、その中央には、上記支持フレーム４３の長手方向と直交する水平方向に貫通して第１水平フレーム４１側とその反対側とにそれぞれ開口する固定補助孔４６ａが形成されている。

尚、各支持フレーム４３の下面に位置する第２治具固定部４６は、各支持フレーム４３の回転軸心方向に見て、各支持フレーム４３の上面に位置する第２治具固定部４６と点対称に配置されているだけであるので、詳細な説明は省略する。

各支持フレーム４３の長手方向一端寄りの両側面には、図１３及び図１４に示すように、治具５を支持フレーム４３に固定するための第１固定ユニット４７が一対設けられている。

該第１固定ユニット４７は、支持フレーム４３の長手方向に沿って延びるユニット本体４７ａと、支持フレーム４３の長手方向外側に向かって進退可能な第１係合ピン４７ｂとを備えている。

一方、各支持フレーム４３の長手方向他端寄りの両側面には、図１５及び図１６に示すように、治具５を支持フレーム４３に固定するための第２固定ユニット４８が一対設けられている。

該第２固定ユニット４８は、支持フレーム４３に固定されたブロック状の固定台４８ａと、支持フレーム４３における固定台４８ａの隣りに固定され、支持フレーム４３の長手方向に延びるスライドレール４８ｂと、該スライドレール４８ｂにスライド可能に嵌合するスライド板４８ｃと、固定台４８ａに取り付けられた流体圧シリンダ４８ｄとを備え、該流体圧シリンダ４８ｄのピストンロッド４８ｅは、支持フレーム４３の長手方向に伸縮するとともに、その先端が連結部材４８ｆを介してスライド板４８ｃに繋がっている。

スライド板４８ｃにおける固定台４８ａの反対側の端部には、矩形プレート４９が取り付けられ、該矩形プレート４９における固定台４８ａの反対側の面には、第２係合ピン４８ｇと回転フレーム４側の配線に繋がる矩形板状の第１コネクタ４８ｈとが並設されている。

そして、流体圧シリンダ４８ｄのピストンロッド４８ｅが伸縮すると、スライド板４８ｃのスライド動作によって第２係合ピン４８ｇ及び第１コネクタ４８ｈが支持フレーム４３の長手方向に進退するようになっている。

すなわち、両第１係合ピン４７ｂと両第２係合ピン４８ｇとは、水平方向に所定の間隔をあけて離間していて、第１治具固定部４５は、両第１係合ピン４７ｂと両第２係合ピン４８ｇとの間の中央に位置している。

治具５は、図１乃至図４に示すように、水平方向に延び、下方に開口する断面Ｕ字状をなすアルミニウム合金製本体フレーム５１と、該本体フレーム５１の上面に固定され、当該本体フレーム５１に沿って延びる板状の鉄製支持台５２とを備え、該支持台５２には、上記ワークＷ１，Ｗ２の重ね合わせた部分を把持する複数の把持具５２ａが取り付けられている。

本体フレーム５１の長手方向中央下部には、図４乃至図８に示すように、本体フレーム５１と直交する水平方向に延びる固定フレーム５４が取り付けられている。

該固定フレーム５４は、平面視でそれぞれＴ字状をなす突出部５５及び係合部５６が本体フレーム５１と直交する水平方向に延びる直線状の連結部５７によって連結された形状をなしている。

突出部５５は、本体フレーム５１と直交する水平方向に当該本体フレーム５１から飛び出すように突出し、且つ、固定孔４５ｃに係脱可能に係合する突出爪５５ａと、該突出爪５５ａの基端側から水平方向両側に張り出す一対の前側張出部５５ｂとからなっている。

突出部５５の突出の長さは、第１ブロック４５ａ及び両第２ブロック４５ｂの間の長さより短く設計されている。

連結部５７における本体フレーム５１と直交する水平方向の長さは、両第２ブロック４５ｂにおける本体フレーム５１と直交する水平方向の長さより長く設定され、連結部５７における本体フレーム５１の長手方向の長さは、両第２ブロック４５ｂ間の長さより短く設定されている。

係合部５６は、突出部５５における突出方向の反対側に所定の間隔をあけて設けられ、突出爪５５ａと同方向に突出する係合爪５６ａと、該係合爪５６ａの基端側から水平方向両側に張り出す一対の後側張出部５６ｂとからなっている。

係合爪５６ａの幅寸法は、連結部５７の幅寸法より長くなっている。

本体フレーム５１の長手方向一端側及び他端側には、図４に示すように、本体フレーム５１と直交する水平方向に延びる一対の固定補助フレーム５３が設けられている。

該固定補助フレーム５３は、図９乃至図１２に示すように、細長い板状をなし、固定補助フレーム５３における本体フレーム５１の長手方向内側には、突出爪５５ａと同方向に突出し、且つ、固定補助孔４６ａに係脱可能な固定補助爪５３ａが設けられている。

そして、支持フレーム４３の上方に治具５を配置して治具５の固定フレーム５４の連結部５７を係合凹条部４５ｄの開口部４５ｅに対応させるとともに、治具５を下降させると、図５乃至図８に示すように、連結部５７が開口部４５ｅを通過するようになっている。

また、連結部５７が開口部４５ｅを通過した状態で、突出部５５の突出方向に治具５を移動させると、固定孔４５ｃに突出爪５５ａが嵌挿されるとともに、係合凹条部４５ｄの幅広部４５ｆに係合爪５６ａが係合するようになっていて、支持フレーム４３に当該支持フレーム４３の長手方向に対する治具５の位置が決まるようになっている。

さらに、突出爪５５ａが固定孔４５ｃに係合する際、各固定補助孔４６ａにも各固定補助爪５３ａが嵌挿されるようになっている。

本体フレーム５１の長手方向両端には、支持フレーム４３の隣り合う２つの外周面に対応する一対のＬ字フレーム５９が取り付けられている。

一方のＬ字フレーム５９の下方に突出する部分には、図１３及び図１４に示すように、第１係合ピン４７ｂが前進した状態で係合する第１係合穴５９ａが本体フレーム５１の長手方向内側に開口するように設けられている。

また、他方のＬ字フレーム５９の下方に突出する部分には、図１５及び図１６に示すように、第２係合ピン４８ｇが前進した状態で係合する第２係合穴５９ｂが本体フレーム５１の長手方向内側に開口するように設けられている。

第１係合穴５９ａ及び第２係合穴５９ｂは、固定孔４５ｃからの位置が同じとなっている。

また、他方のＬ字フレーム５９の下方に突出する部分には、治具５側の配線に繋がる矩形状に窪む第２コネクタ５９ｃが第２係合穴５９ｂに並設され、第２コネクタ５９ｃには、第１コネクタ４８ｈが接続可能になっている。

そして、各支持フレーム４３における第１治具固定部４５、第２治具固定部４６、第１固定ユニット４７及び第２固定ユニット４８が本発明の取付ユニット４０を構成しており、固定孔４５ｃに突出爪５５ａを嵌挿させた状態にすると、第１係合ピン４７ｂ及び第２係合ピン４８ｇが第１係合穴５９ａ及び第２係合穴５９ｂに対応する位置となるよう構成され、第１係合ピン４７ｂ及び第２係合ピン４８ｇをそれぞれ前進させて第１係合穴５９ａ及び第２係合穴５９ｂに係合させることにより、治具５を支持フレーム４３に取り付ける一方、第１係合ピン４７ｂ及び第２係合ピン４８ｇをそれぞれ後退させて第１係合穴５９ａ及び第２係合穴５９ｂから離間させることにより、支持フレーム４３から治具５を取り外せるようになっている。

また、第１コネクタ４８ｈを前進させると第２コネクタ５９ｃに係合するようになっていて、支持フレーム４３側の配線と治具５側の配線とが接続されるようになっている。

ロボット３のアーム３ａ先端には、溶接ガン６（ツール）が着脱可能に取り付けられていて、当該溶接ガン６の姿勢を自由に変えて溶接が行えるようになっている。

生産設備Ｅ１には、教示データ校正用座標系検出具１を取付可能になっている。

該検出具１は、ロボット３用の教示データ１０を情報処理システム１１による仮想空間で作成する際において、生産設備Ｅ１の設計値とのばらつきを考慮して校正する際に使用する実座標系データ１２を取得するために用いるものであり、座標系作成用ユニット７（第１基準器具）を備えている。

該座標系作成用ユニット７は、図１７乃至図１９に示すように、水平方向に延び、且つ、下方に開放する断面略Ｕ字状をなすベースフレーム７１を備え、該ベースフレーム７１は、支持フレーム４３の上面に載置可能になっている。

ベースフレーム７１の長手方向中央下部には、本体フレーム５１に取り付けられているのと同じ構成である固定フレーム５４が取り付けられている。

また、ベースフレーム７１の長手方向一端側及び他端側には、本体フレーム５１に取り付けられているのと同じ構成である一対の固定補助フレーム５３が取り付けられている。

ベースフレーム７１における固定フレーム５４及び両固定補助フレーム５３は、支持フレーム４３における固定孔４５ｃ及び両固定補助孔４６ａにそれぞれ対応する位置となっていて、座標系作成用ユニット７は、治具５と同様に支持フレーム４３に固定できるようになっている。尚、固定孔４５ｃ及び両固定補助孔４６ａの位置関係は、各支持フレーム４３において同じであるので、座標系作成用ユニット７は、どの支持フレーム４３にでも取り付けることができる。

ベースフレーム７１の両端には、略Ｌ字状をなす一対の被係合プレート７２が固定されている。

一方の被係合プレート７２の下方に突出する部分には、ベースフレーム７１を支持フレーム４３に載置した状態において、第１固定ユニット４７の第１係合ピン４７ｂに対応する第１取付穴７２ａが形成されていて、第１固定ユニット４７の第１係合ピン４７ｂを前進させると、当該第１係合ピン４７ｂが第１取付穴７２ａに係合して座標系作成用ユニット７の一方側が支持フレーム４３に固定されるようになっている。

また、他方の被係合プレート７２の下方に突出する部分には、ベースフレーム７１を支持フレーム４３に載置した状態において、第２固定ユニット４８の第２係合ピン４８ｇと第１コネクタ４８ｈとにそれぞれ対応する第２取付穴７２ｂと第３取付穴７２ｃとが形成されていて、第２固定ユニット４８の第２係合ピン４８ｇ及び第１コネクタ４８ｈを前進させると、当該第２係合ピン４８ｇと第１コネクタ４８ｈとが第２取付穴７２ｂと第３取付穴７２ｃとにそれぞれ係合して座標系作成用ユニット７の他方側が支持フレーム４３に固定されるようになっている。

つまり、各支持フレーム４３は、治具５を取替可能に支持するとともに、座標系作成用ユニット７も支持可能になっている。

ベースフレーム７１の上面には、上方に向かって延びる３つの第１取付フレーム７３がベースフレーム７１の長手方向に所定の間隔をあけて等間隔に設けられている。

また、ベースフレーム７１におけるロボット３側の側面には、斜め上方に向かって延びる２つの第２取付フレーム７４がベースフレーム７１の長手方向に所定の間隔をあけて設けられ、各第２取付フレーム７４は、３つの第１取付フレーム７３の両端に位置する２つの第１取付フレーム７３よりもそれぞれ外側に位置している。

各第１取付フレーム７３及び各第２取付フレーム７４の上端には、座標系作成用ターゲット７５がそれぞれ設けられている。

該座標系作成用ターゲット７５は、ロボット３側に設けられ、ベースフレーム７１の長手方向に沿って互いに反対側に延びる第１枝部７５ａ及び第２枝部７５ｂと、該第１枝部７５ａ及び第２枝部７５ｂよりもロボット３から遠い側に設けられ、第１枝部７５ａと同方向に延びる第３枝部７５ｃとを備え、第１枝部７５ａ、第２枝部７５ｂ及び第３枝部７５ｃは、所定の間隔をあけた位置となっている。

第１枝部７５ａ、第２枝部７５ｂ及び第３枝部７５ｃの延出端側下面には、略矩形板状の第１目印部７６、第２目印部７７及び第３目印部７８がそれぞれ取り付けられている。

第１目印部７６の下面は、図２０に示すように、下方に行くにつれて次第に縮径する角推面がなだらかな四角錐状をなしていて、先端に目印となる尖鋭な第１頂部７６ａが設けられている。

第２目印部７７の下面は、図２１に示すように、下方に行くにつれて次第にベースフレーム７１の長手方向の幅が狭くなる傾斜面がなだらかな断面三角形状をなしていて、先端に目印となる直線状の第２頂部７７ａが設けられている。

第３目印部７８の下面は、図２２に示すように、下方に行くにつれて次第にベースフレーム７１の長手方向と交差する水平方向の幅が狭くなる傾斜面がなだらかな断面三角形状をなしていて、先端に目印となる直線状の第３頂部７８ａが設けられている。

第１目印部７６の第１頂部７６ａ、第２目印部７７の第２頂部７７ａ、及び、第３目印部７８の第３頂部７８ａは、同一平面上に位置するように保証されている。

そして、座標系作成用ユニット７は、固定孔４５ｃに突出爪５５ａを嵌挿させた状態にすると、第１係合ピン４７ｂ、第２係合ピン４８ｇ及び第１コネクタ４８ｈが第１取付穴７２ａ、第２取付穴７２ｂ及び第３取付穴７２ｃにそれぞれ対応する位置となるよう構成され、第１係合ピン４７ｂ、第２係合ピン４８ｇ及び第１コネクタ４８ｈをそれぞれ前進させて第１取付穴７２ａ、第２取付穴７２ｂ及び第３取付穴７２ｃにそれぞれ係合させることにより、座標系作成用ユニット７を支持フレーム４３に取り付ける一方、第１係合ピン４７ｂ、第２係合ピン４８ｇ及び第１コネクタ４８ｈをそれぞれ後退させて第１取付穴７２ａ、第２取付穴７２ｂ及び第３取付穴７２ｃから離間させることにより、支持フレーム４３から座標系作成用ユニット７を取り外せるようになっている。

つまり、座標系作成用ユニット７は、治具５を支持フレーム４３から取り外した際、取付ユニット４０を用いて支持フレーム４３に固定されるようになっている。

溶接ガン６のシャンク先端には、座標系作成用ツール８（第２基準器具）が着脱可能になっている。

座標系作成用ツール８は、図２３に示すように、平面視で略楕円形板状をなすツール本体部８１と、該ツール本体部８１の上面中央部分から上方に円盤状に張り出す上方張出部８２とを備え、該上方張出部８２の中央には、先端尖鋭のピン８３（先端部）が上方突設されている。

ワーク位置決め装置２及びロボット３には、図１に示すように、制御盤９が接続されている。

該制御盤９は、各治具５の位置を切り替える治具切替制御部９ａと、上記教示データ１０を記憶可能なデータ記憶部９ｂと、実座標系データ１２を演算可能なデータ演算部９ｃとを有し、各溶接ガン６の治具５に対する作業時における動作軌跡を教示データ１０に基づいてロボット３に実行させることが可能になっている。

治具切替制御部９ａは、各治具５がワーク溶接領域Ｘ１とワークセット領域Ｘ２とを交互に移動するように図示しない駆動モータに作動信号を出力して回転フレーム４を回転軸４ａ周りに回転させるようになっている。

また、治具切替制御部９ａは、各支持フレーム４３に取り付けられた２つの治具５が上側の位置と下側の位置とにそれぞれ移動するように図示しない駆動モータに作動信号を出力して支持フレーム４３を回転させるようになっている。

データ記憶部９ｂに記憶されている教示データ１０は、図３に示すように、治具５の長手方向中央部分におけるロボット３の溶接ガン６の作業時における動作軌跡である。

また、データ記憶部９ｂは、座標系作成用ユニット７をワーク位置決め装置２に取り付けるとともに座標系作成用ツール８を溶接ガン６の下側のシャンク先端に取り付けた状態において、ロボット３のアーム３ａを操作して座標系作成用ツール８のピン８３先端を第１目印部７６の第１頂部７６ａ、第２目印部７７の第２頂部７７ａ及び第３目印部７８の第３頂部７８ａにそれぞれ接近又は接触させたときのピン８３先端の座標位置をそれぞれ記憶するようになっている。本発明の実施形態の場合、データ記憶部９ｂは、座標系作成用ユニット７における長手方向中央部分上側に位置する座標系作成用ターゲット７５の第１目印部７６の第１頂部７６ａ、第２目印部７７の第２頂部７７ａ及び第３目印部７８の第３頂部７８ａにそれぞれ座標系作成用ツール８のピン８３先端を接近又は接触させるとともに、それらの座標位置を記憶するようになっている。

データ演算部９ｃは、図１９に示すように、データ記憶部９ｂで記憶された第１目印部７６、第２目印部７７及び第３目印部７８に対するピン８３先端の座標位置から上述の実座標系データ１２を演算するようになっている。

教示データ１０は、図２４に示すように、情報処理システム１１を用いてオフライン作業にて作成され、該情報処理システム１１は、表示部１１ａ、操作部１１ｂ、記憶部１１ｃ及び演算部１１ｄを備えている。

表示部１１ａは、例えば、図２５及び図２６に示すように、ワーク位置決め装置２等の仮想モデルを表示可能になっている。尚、図２５及び図２６には、座標系作成用ユニット７のみが表示部１１ａに表示されている。また、表示部１１ａに表示されている仮想モデルの符号は、生産ラインＳ１に実際に据え付けられた物と同じ符号を付すものとする。

操作部１１ｂは、ロボット３の仮想モデルを操作可能になっていて、作業者は、例えば、溶接ガン６が溶接を行う位置となる複数の教示点Ｔ_ｎ（ｎは自然数）を３次元の仮想空間において操作部１１ｂを操作しながら指定できるようになっている。

記憶部１１ｃは、ワーク位置決め装置２、ロボット３、治具５、溶接ガン６、座標系作成用ユニット７及び座標系作成用ツール８の仮想モデルを記憶するとともに、溶接ガン６が各教示点Ｔ_ｎを順に移動するようなアーム３ａの動作を再現させるための模擬教示データ１０Ａを記憶可能になっている。本発明の実施形態では、記憶部１１ｃは、図２５に示すように、治具５の長手方向中央部分におけるロボット３の溶接ガン６の作業時における動作軌跡を記憶している。

また、記憶部１１ｃは、制御盤９で得られた実座標系データ１２を取り込んで記憶するようになっている。

演算部１１ｄは、仮想モデルであるワーク位置決め装置２における第１目印部７６、第２目印部７７及び第３目印部７８の設計座標位置に基づいて設計座標系データ１３を演算するとともに当該設計座標系データ１３を記憶部１１ｃに記憶させるようになっている。本発明の実施形態の場合、仮想モデルである座標系作成用ユニット７の長手方向中央部分における上側に位置する座標系作成用ターゲット７５の第１目印部７６、第２目印部７７及び第３目印部７８の座標位置から設計座標系データ１３を演算するようになっている。

また、演算部１１ｄは、図２６に示すように、記憶部１１ｃに記憶された実座標系データ１２、設計座標系データ１３及び模擬教示データ１０Ａを用いて、実座標系データ１２に設計座標系データ１３が一致するように模擬教示データ１０Ａの座標位置を移動させて最終的な教示データ１０を得る演算を行うようになっている。

そして、情報処理システム１１にて作成された教示データ１０は、情報処理システム１１から書き出されるとともに、制御盤９に書き込まれてロボット３の再生動作に使われるようになっている。

次に、情報処理システム１１にて教示データ１０を作成する方法について詳述する。

まず、生産ラインＳ１において、ワーク位置決め装置２の４つの治具５のうちの１つを取り外すとともに、当該部分に座標系作成用ユニット７を取り付ける。

次に、ロボット３における溶接ガン６の下側のシャンク先端に座標系作成用ツール８を取り付ける。

次いで、座標系作成用ユニット７の長手方向中央部分における上側に位置する座標系作成用ターゲット７５の第１目印部７６の第１頂部７６ａ、第２目印部７７の第２頂部７７ａ及び第３目印部７８の第３頂部７８ａにそれぞれ座標系作成用ツール８のピン８３先端を接近又は接触させるとともに、それらの座標位置をデータ記憶部９ｂに記憶させる。

その後、データ演算部９ｃにおいて、データ記憶部９ｂにおいて記憶された各ピン８３先端の座標位置に基づいて実座標系データ１２が演算される。

次に、作業者は、情報処理システム１１にて、表示部１１ａに表示される各ロボット３の仮想モデルを操作部１１ｂで操作して３次元の仮想空間において模擬教示データ１０Ａを作成して記憶部１１ｃに記憶させる。

また、情報処理システム１１に取り込まれた仮想モデルである座標系作成用ユニット７の長手方向中央部分における上側に位置する座標系作成用ターゲット７５の第１目印部７６、第２目印部７７及び第３目印部７８の座標位置から演算部１１ｄによって設計座標系データ１３が演算されるとともに記憶部１１ｃに記憶される。

しかる後、演算部１１ｄによって実座標系データ１２に設計座標系データ１３が一致するように模擬教示データ１０Ａを移動させて最終的な教示データ１０が得られる。

そして、得られた教示データ１０は、情報処理システム１１から書き出されるとともに、制御盤９に書き込まれて各ロボット３の再生動作に使われる。

以上より、本発明の実施形態によると、取付ユニット４０にて支持フレーム４３に取り付けられた座標系作成用ターゲット７５の第１目印部７６、第２目印部７７及び第３目印部７８に対して溶接ガン６に取り付けられた座標系作成用ツール８を接近又は接触させて座標系作成用ターゲット７５の座標位置を検出することによって、実座標系データ１２を得ることができる。

また、情報処理システム１１にて作成した模擬教示データ１０Ａを校正する際に使用する実座標系データ１２を取得するために使用する座標系作成用ユニット７を、支持フレーム４３に対して治具５を取り換える際に使用する取付ユニット４０を利用して生産設備Ｅ１に固定することができるので、部品点数を増やすことなく、コストが嵩まないようにできる。

さらに、支持フレーム４３に対して治具５を精度良く位置決めする取付ユニット４０を利用して座標系作成用ユニット７を生産設備Ｅ１に固定するので、当該座標系作成用ユニット７を生産設備Ｅ１に精度良く位置決めすることができる。

また、第１目印部７６、第２目印部７７及び第３目印部７８に対して座標系作成用ツール８のピン８３をそれぞれ接近又は接触させる際、第１頂部７６ａ、第２頂部７７ａ及び第３頂部７８ａによって作業者が目視で座標系作成用ツール８のピン８３をそれぞれ接近又は接触させ易くなる。したがって、実座標系データ１２の作成するための座標位置の取得作業を効率良く行うことができる。

さらに、座標系作成用ターゲット７５が座標系作成用ユニット７に複数設けられているので、校正に使用する実座標系データ１２を複数個所で形成できるようになる。したがって、模擬教示データ１０Ａを校正する際に使用する実座標系データ１２として最適な位置の座標系作成用ターゲット７５を用いて作成したものを使用することができ、例えば、教示データ１０を各座標系作成用ターゲット７５に近い領域毎に校正し、校正に使用する座標系作成用ターゲット７５に近い領域の溶接ガン６の動作と遠い領域の溶接ガン６の動作とにおいてロボット３の機差により発生してしまうばらつきの校正後の教示データ１０に与える影響を少なくすることができる。

それに加えて、本発明の実施形態のように、取付ユニット４０がワーク位置決め装置２に４つ設けられ、ワーク位置決め装置２に４つの治具５を着脱可能な場合において各治具５における教示データ１０を作成するために検出具１を１つ用意するだけでよくなるので、部品点数を少なくしてコストを嵩まないようにすることができる。

尚、本発明の実施形態では、２つの支持フレーム４３において４つの治具５を取り付ける部分の１つの領域に取付ユニット４０を用いて座標系作成用ユニット７を取り付けて実座標系データ１２を得ているが、２つの支持フレーム４３において４つの治具５を取り付ける部分のその他の３つの領域においても取付ユニット４０を用いて座標系作成用ユニット７を取り付けて最終的な実座標系データ１２を得ることができる。

本発明は、例えば、自動車生産ラインにて、現場に据え付けられた設備に対して作業を行う多関節ロボットのアーム先端に取り付けられたツールの動作軌跡を当該ロボットに実行させることが可能な教示データを情報処理システムによる仮想空間で作成する際において、設備の設計値とのばらつきを考慮して教示データを校正する際に使用する座標系データを現場から得るために使用する教示データ校正用座標系検出具に適している。

１教示データ校正用座標系検出具
３ロボット
３ａアーム
４回転フレーム（支持体）
６溶接ガン（ツール）
７座標系作成用ユニット（第１基準器具）
８座標系作成用ツール（第２基準器具）
１０教示データ
１０Ａ模擬教示データ
１１情報処理システム
１２実座標系データ
１３設計座標系データ
４０取付ユニット
７１ベースフレーム
７５座標系作成用ターゲット
７６第１目印部
７６ａ第１頂部
７７第２目印部
７７ａ第２頂部
７８第３目印部
７８ａ第３頂部
８３ピン（先端部）
Ｅ１生産設備

Claims

アーム先端にツールが取り付けられた多関節ロボットと上記ツールが作業を行う治具を取換可能に支持する支持体とが配置された設備に着脱可能に取り付けられ、上記治具に対する上記ツールの作業時における動作軌跡を上記ロボットに実行させることが可能な教示データを情報処理システムによる仮想空間で作成する際において、上記設備の設計値とのばらつきを考慮して上記教示データを校正する際に使用する座標系データを上記設備から得るために使用する教示データ校正用座標系検出具であって、
所定の間隔をあけて設けられた第１目印部、第２目印部及び第３目印部からなる座標系作成用ターゲットを有し、上記治具を上記支持体から取り外した際、上記治具を上記支持体に対して位置決め可能に取り付ける取付ユニットを用いて上記支持体に固定される第１基準器具と、
上記ツールに着脱可能に構成され、上記アームの動作により上記ツールを移動させながら上記第１目印部、第２目印部及び第３目印部にそれぞれ接近又は接触させることが可能な先端部を有する第２基準器具とを備えていることを特徴とする教示データ校正用座標系検出具。
請求項１に記載の教示データ校正用座標系検出具において、
上記第１目印部は、先端に目印となる尖鋭な第１頂部を有する錘状をなし、
上記第２目印部は、先端に目印となる直線状の第２頂部を有する断面三角形状をなし、
上記第３目印部は、先端に目印となる直線状の第３頂部を有する断面三角形状をなしていることを特徴とする教示データ校正用座標系検出具。
請求項１又は２に記載の教示データ校正用座標系検出具において、
上記第１基準器具は、上記取付ユニットを用いて上記支持体に固定されるベースフレームを備え、該ベースフレームには、上記座標系作成用ターゲットが所定の間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする教示データ校正用座標系検出具。
請求項１から３のいずれか１つに記載の教示データ校正用座標系検出具において、
上記取付ユニットは、上記支持体の複数個所に設けられていることを特徴とする教示データ校正用座標系検出具。