JPH01257584A

JPH01257584A - 水平多関節形ロボットのキャリブレーション治具

Info

Publication number: JPH01257584A
Application number: JP8515988A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Torii; 信利鳥居; Susumu Ito; 進伊藤; Takeshi Okada; 毅岡田
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1989-10-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、産業用水平多関節形ロボットに関するもので
、特に、その原点較正を行うためのキャリブレーション
治具に関する。

〔従来の技術〕

産業用ロボットは、機体と該機体から延びたロボット腕
と該ロボット腕の先端に設けられてエンドエフェクタが
装着されるロボット手首等を有した「１ボット動作部と
、ぞのロボット動作部の作動を指令グログラムに従って
制？ｆｆ１ｌするロボソ１へ制御装置とを具備して構成
され、所望の産業上のロボット作業を遂行する。このと
き、指令プログラムの指令通りにロボット動作部が正確
に作動するためには、ロボット制御装置側の指令プログ
ラムの原点と、ロボット動作部の機械的原点との位置を
整合、一致させることが必要である、このために通常、
産ア用ロｌζソトの使用現場で実際にロボットを作動さ
せる事前に、或いは、種々の保守作業を施した時点等に
、」−記の整合、一致を取るためのキャリブレーション
が行われる。このキャリブレーションに当たっては、特
に、ロボット腕を所定の機械的姿勢位置に位置決めし、
次にその状態で、ロボット制御装置のプログラム原点を
設定して雨音の一致を取る方法が取られる。故に、一般
的にロボット腕を所定の機械的姿勢位置に位置決めする
とき、キャリブレーション治具を使用することは、従来
から遂行されている。

〔発明が解決すべき課題〕然しなから、最近、産業用ロボットは広い工場現場ばか
りでなく、極めて狭小な現場でも使用される等、用途が
多用化している。、従来、キャリブレーションを行う上
で、ロボット動作部には１つの決まった姿勢を取らせる
ことにより、機械的原点を設定し得るように構成されて
いたが、１つの決まった姿勢のみに限定されていると、
上述のよ・うな狭小な現場では、必ずしも自由にその一
定な姿勢を取り得ないこともあり、また、広い現場にお
いても、例えば、他の機械類が周囲に配置されているた
め、干渉を生じて当該一定の姿勢をとることが不可能な
現場等もある。故に、１つの限定された機械的姿勢での
みキャリブレーションを行い得るばかりでなく、位置的
に適度の対称性を有した２つ姿勢位置でキャリブレーシ
ョンを行い得ることが必要とされる。また、従来は、一
種の産業用ロボットには、それに固有のキャリブレーシ
ョン治具を設計、設備する方法が一般的であったが、異
種ロボット間で兼用可能なキャリブレーション治具を設
けると言う配慮は未だ無かったのである。従って、本発
明の主たる目的は、上記の必要性を充足させ得るキャリ
ブレーション治具を提供することにある。又、本発明の
他の目的は、異種の産業用ロボットに対しても兼用可能
なキャリブレーション治具を提供することにある。

〔解決手段〕

即ち、本発明は上記の目的に鑑みて、縦形ロボット機体
と、その機体に沿って上下移動可能な摺動部とその摺動
部に取付られ、水平に延長した多関節腕を備えた水平多
関節形ロボットの原点較正用キャリブレーション治具に
おいて、前記機体が有する左右の側部位に近い前記摺動
部上に設定した相互に隔たる２位置に装着可能なダイヤ
ルゲージ保持具と、該ダイヤルゲージ保持具に保持され
たダイヤルゲージに係合されるキャリブレーション面を
有すると共に前記多関節腕に一定姿勢で取付けられる較
正ゲージ具とを具備して構成され、前記機体の左右両側
部のどちらにおいても前記多関節腕の原点較正を行い得
るようにしたことを特徴とする水平多関節形ロボットの
キャリブレーション治具を提供するものである。上記に
おいて機体の左右両側部位に近い２位置は、ロボット腕
の作動空間において、上記摺動部に対するロボット腕の
付は相位置に関して空間的に略対称な位置が好ましく、
該２位置の何れか選定した位置に上記ダイヤルゲージ保
持具を装着し、又、ロボット腕の先端に較正ゲージ具を
装着すれば、狭小現場でも干渉物の有る現場でもキャリ
ブレーションが略達成できる。いか、本発明を実施例に
基づいて、更に詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係るキャリブレーション治具が応用
される産業用水平多関節形ロボットの、１例の全体構造
を示した斜視図、第２図は同ロボットの上方、矢視ｇｎ
−ｎ方向から見たロボット腕の作動範囲を説明するため
の部分平面図、第３Ａ図、第３Ｂ図は、ロボット機体の
左右両側の２っのキャリブレーション位置における同一
キャリブレーション治具の作用を説明する要部の斜視図
、第４Ａ図、第４Ｂ図は夫々、第３Ａ、Ｂ図におけるキ
ャリブレーション治具を異種の産業用ロボットに応用す
る場合のキャリブレーション作用を説明する要部の斜視
図である。

さて、第１図及び第２図を参照すると、卒業用水平多関
節形ロボットの１例が図示されており、同ロボットの動
作部１０は、略角柱外形をした縦形機体１２が基板１４
上に固定されており、その前面部１２ａがロボット動作
部１０の正面を成している。この前面部１２ａの左右両
側部分１４ａ、１４ｂには１対の縦ガイド１６ａ、１６
ｂが設けられている。縦形機体１２内には以下に記載す
るロボットの水平関節腕を上記縦ガイド１６ａ、１６ｂ
に沿って上下に作動させる作動機構等の機構部品が収納
されている。上記前面部１２ａの縦ガイド１６ａ、１６
ｂに沿って矢印Ｚで示す上下方向に摺動可能に摺動板１
８が設けられ、この摺動板１８の中央部分に取付け、又
は一体形成されたブラケット２０が設けられている。摺
動板１８は、縦形機体１２の左右両側部分１４ａ、１４
ｂ方向に拡がる板状部材であり、一方の縦ガイド１６ｂ
の正面に下から上に適宜間隔で穿孔された位置決め孔２
２に該板状部材に穿孔した位置決め孔２４を介して位置
決めビン２６を挿入することにより縦ガイド１６ａ、１
６ｂに沿う複数の位置で位置決め固定可能に成っている
。

さて、上記摺動板１８のブラケット２０の先端には第１
の関節部（Ｗ軸）３２が形成され、第１の水平ロボット
腕３０が該第１の関節部に枢着されている。この第１の
関節部３２における第１の水平ロボット腕３０は、駆動
モータＭ、によって駆動される。また、上記第１の水平
ロボット腕３０の先端には第２の関節部（Ｕ軸）３４が
設けられ、この第２関節部３４に第２の水平ロボット腕
３６が枢着されている。第２関節部３４には第２の水平
ロボット腕３６の旋回駆動用モータＭｕが設けられてい
る。第２の水平ロボット腕３６の先端にはロボット手首
３８　（第２図）が設けられ、このロボット手首３８に
はロボットハンド等のエンドエフェクタが装着されて所
望の作業が遂行される。本実施例では、このロボット手
首３８−ｖｙは手首モータＭαによる１軸（α軸）回り
の動作自由度のみを有するように形成されている。

さて、本発明の１実施例に係るキャリブレーション治具
４０は、上記の第１、第２の水平ロボット腕３０．３６
及びロボット手首３８の一定姿勢位置における機械的原
点を設定する治具として設けられるもので、複数のダイ
ヤルゲージ４２を有したダイヤルゲージ保持具４４とこ
のダイヤルゲージ保持具４４と協動する較正ゲージ具４
６とで構成され、本実施例では、ダイヤルゲージ保持具
４４は、３つのダイヤルゲージ４２を保持して縦形機体
１２の左右両側部１４ａ、１４ｂの側面部に近い位置で
、摺動板１８の左右側端部分の２位置における何れか一
方の位置に位置決めピン（図示なし）と止めねじ等から
成る固定具によりきちんと固定装着されるように形成さ
れている。つまり、慴動板１８にダイヤルゲージ保持具
４４を装着するビン孔とねし孔が形成されているのであ
る。

他方、較正ゲージ具４６は、ロボット手首３８のエンド
エフェクタ取付部に位置決めピュ／と止めねじで固定取
付されるように形成され、上記の第１、第２の水平ロボ
ット腕３０．３６とロボット手首３８とを相互に枢動さ
せて一定の姿勢位置に移動させると、ちょうど、較正ゲ
ージ具４６に形成した後述の３つのキャリブレーション
面が、ダイヤルゲージ保持具４４の３つのダイヤルゲー
ジ４２に係合し、該ダイヤルゲージ４２の目盛りが例え
ば、全て零点を示す姿勢状態を微調節して機械的原点の
設定を行うのである。その後、この機械的原点設定後に
ロボット制御装置側のプログラム上における零点を設定
すれば、両者の整合、−致が完成され、キャリブレーシ
ョンを達成するのである。

ここで、第２図と共に第３Ａ図、第３Ｂ図を参照すると
、上記キャリブレーション治具４０は、既述のように、
縦形機体１２の左右両側部１４ａ、１４ｂに近い何れか
一方の位置において使用可能にも・）けられていること
がわかる。即ち、ダイヤルゲージ保持具４４は１ｇ動仮
１８の左右両端の何れか所望の一方の位置に装着すると
、ロボ、・ト鋺３０．３６、ロボット手ｔ￥３８はブラ
ケット２０の先端の第１関節部３２を支点にした略対称
な左右２方向に移動変位可能で、ちるから、ロボット手
首３８の先端に装着する較正ゲージ具４６は、どちの位
置に装着されたダイヤルゲージ保持具４４とも協動し２
てキヤツジ１．・−シづンを達成できるのである。従っ
て、一方の位置がロボソ（・動作部１０の周囲に配設さ
れた他の機械類等と第１、第２の水平ロボット腕３０．
３６、ロボット手首３８とが干渉を生じてしまうために
５、キャリブレーションの実施が困難な場合には、上記
ロボ・ノド腕等を他方の側に旋回させ、他方側に装着し
たキャリブレーション治具４０により、キャリブレーシ
ョンを行うことができるのである。このとき、キャリブ
レーション治具４０そのものは、同一物が使用されるこ
とは言うまでもない。しかも、機体１２の上下方向にお
ける最も適切な高さ位置に摺動板１８を位置決めビン２
６に設定して、Ｚ軸方向の位置決めも適正に設定し得る
から、ロボット動作部１０の設置位置が使用現場におい
て、比較的低位の位置のときには機体上の高い位置に摺
動板１８を位置決め固定し、逆に設置位置が高位の位置
の場合には機体上の低い位置に摺動板１８を位置決め固
定する等をおこなって、キャリプレー・ジョン作業を極
めて容易に遂行できるのである。

第３Ａ図は、機体１２の正面から見て右側にキャリブレ
ーション治具４０を装着した場合の状態を示し、このと
き、較正ゲージ具４６の側面４６ａ、４６ｂの２つの面
が３つのダイヤルゲージ４２と係合するキャリブレーシ
ョン面を成すのである。

他方、第３Ｂ図は、機体１２の正面から見て左側にキャ
リブレーション治具４０を装着した場合の状態を示し、
このとき、較正ゲージ具４６の前記側面４６ａ、４６ｂ
の２つの面が、予め、１８０度反転して装着されたダイ
ヤルゲージ保持具４４の３つのダイヤルゲージ４２と保
合するキャリプレニジョン面を再び成すのである。第３
Ａ図、第３Ｂ図から明らかなように、ダイヤルゲージ保
持具４４はＴ字形に組み立てられた板部材にダイヤルゲ
ージ保持孔を形成した簡単な部材として形成され、他方
、較正ゲージ具４６も一枚の板状部材に平滑なキャリブ
レーション面４６ａ、４６ｂを形成した簡単な部材とし
て形成され、故にキャリブレーション治具４０は安価に
製造することができるのである。

第４Ａ図、第４Ｂ図は上述した実施例のキャリブレーシ
ョン治具４０を２軸の動作自由度を有したロボット手首
１３８に適用した場合を図示したものである。この場合
に、同ロボット手首１３８は、水平β軸と縦方向α軸の
２軸の回りに旋回可能な手首として形成され、このよう
なロボット手首１３８が前述同様の第１、第２の水平ロ
ボット腕（図示なし）の腕機構の先端に設けられている
ものである。駆動モータＭβが図示されているが他の駆
動モーフＭαも設けられていることは言うまでもない、
そして、この場合にも、ギヤリブレージ９ン治具４０は
、ダイヤルゲージ保持具４４をロボット機体の左右両側
の一方側に装着し、較正ゲージ具４６を上記ロボット手
首１３８の先端のエンドエフェクタ装着部に取付けて、
キャリブレーションを行うことができるのである。つま
りダイヤルゲージ保持具４４も較正ゲージ具４６も比較
的単純な形状の板状部材として形成されていることから
、汎用性が増大し、１軸自由度の手首にも２軸自由度の
手首にも共に兼用できる有利なキャリブレーション治具
４０が構成出来たのである。なお、第４Ａ図は機体の正
面から見た右側をキャリブレーション領域として利用し
た場合、第４Ｂ図は同左側をキャリブレーション領域と
して利用した場合を図示したものである。この場合、キ
ャリブレーション治具４０は２つのロボット腕と２軸回
りに動作自由度を有する手首に関して原点設定を行うの
で、ダイヤルゲージ保持具４４には４つのダイヤルゲー
ジ４２を装着、具備させることになる。しかしながら、
較正ゲージ具４６のキャリブレーション面は面４６ｂと
４６ｃとの２つの面を用いれば良い、なお、実施例では
、ダイヤルゲージ保持具４４を慴動板に装着し、較正ゲ
ージ具４６をロボット手行３８又は１３８に取（＝Ｊけ
たが、これを逆にしてダイヤルゲージ保持具をロボ・２
・ｈ　ｆ　ｒ’ｒ側に装着し、キャリブレーションを行
うようにすることも可能である。

〔発明の効果〕以上、本発明の実施例に就いて記載したが、これらの記
載に基づいて理解できるように、本発明によれば、産業
用水ｆ多関節腕形ロボットのキャリブレーションをロボ
ットの設置現場の環境条件に応じて最も実行し易いロボ
ット腕姿勢を選択して実行し得る自由度が確保されたの
で、キャリブレーション作業の簡便性を向」二させ、故
に、必要に応じて偉功がることなく、ロボットキャリブ
レーションを実行できるのである。従って、ロボット性
能を充分に発揮させることができる。シカモキャリブレ
ーション治具は異機種のロボットにも兼用できる汎用度
を有するから、治具自体の利用度を高めることもできる
。また、キャリブレーション治具は比較的面部な板状部
材の組み立て部（（とじて形成されているから、安価に
入手できる有利もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るキャリブレーション治具が応用
される産業用水平多関節形ロボットの１例の全体構造を
示した斜視図、第２図は同ロボットの上方、矢視綿■−
■方向から見たロボット腕の作動範囲を説明するための
部分平面図、第３Ａ図、第３Ｂ図は、ロボット機体の左
右両側の２つのキャリブレーション位置における同一キ
ャリブレーション治具の作用を説明する要部の斜視図、
第４Ａ図、第４Ｂ図は夫々、第３Ａ、Ｂ図におけるキャ
リブレーション治具を異種の産業用ロボットに応用する
場合のキャリブレーション作用を説明する要部の斜視図
。１０・・・ロボット動作部、１２・・・縦形機体、１４
ａ、１４ｂ・・・左右両側部、１８・・・摺動板、３０・・・第１の水平ロボット腕、３６・・・第２の水平ロボット腕、３８．１３８・・・ロボット手首、２２・・・位置決め孔、　　２６・・・位置決めビン、
４０・・・キャリブレーション治具、４２・・・ダイヤルゲージ、４４・・・ダイヤルゲージ保持具、４６・・・較正ゲージ具、４６ａ〜４６ｃ・・・キャリブレーション面。

Claims

【特許請求の範囲】１、縦形ロボット機体と、その機体に沿って上下移動可
能な摺動部とその摺動部に取付られ、水平に延長した多
関節腕を備えた水平多関節形ロボットの原点較正用キャ
リブレーション治具において、前記機体の左右の側部位
に近い前記摺動部上に設定した相互に隔たる２位置に装
着可能なダイヤルゲージ保持具と、該ダイヤルゲージ保
持具に保持されたダイヤルゲージに係合されるキャリブ
レーション面を有すると共に前記多関節腕に一定姿勢で
取付けられる較正ゲージ具とを具備して構成され、前記
機体の左右両側部のどちらにおいても前記多関節腕の原
点較正を行い得るようにしたことを特徴とする水平多関
節形ロボットのキャリブレーション治具。２、前記水平多関節腕が取付けられた摺動部を前記機体
の上下摺動面に沿う複数位置で係止させる１つのピンか
ら成る上下方向の原点較正治具を更に具備してなる特許
請求の範囲１、に記載の水平多関節形ロボットのキャリ
ブレーション治具。３、前記ダイヤルゲージ保持具は、複数のダイヤルゲー
ジ装着孔を有したＴ字形板から成り、かつ、前記キャリ
ブレーション面を有した較正ゲージ具は、１枚の厚板か
ら成ることを特徴とする特許請求の範囲１、に記載の水
平多関節形ロボットのキャリブレーション治具。