JPH0643034B2 - 天井吊り型の水平関節型ロボツトの基準位置調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、工業用ロボットの基準位置調整装置に関し、
更に詳しくは、複数のアームが水平方向に移動する形式
の天井吊り下げ型の工業用ロボットの基準位置調整装置
に関するものである。

（従来の技術） 近年、半導体の組立や電子部品のプリント基板への組込
みのように、水平面内のジョブが多い作業に用いるロボ
ットとして、水平方向に回動する複数の腕を有する水平
関節型ロボットが開発された。この種の水平関節型工業
用ロボットにおいては、ロボットの操作前にロボット機
構部の座標系とロボット制御部の座標系を精度良く一致
させるいわゆる基準位置調整（キャリプレーション）を
実行する必要があり、以下に説明するような治具を用い
てキャリプレーションを行なっていた。

次に、このような治具を用いてキャリプレーションを行
なう一例について説明する。

第４図は床上に設置された基台に回動可能なポストを設
けた水平関節型工業用ロボットの一例を示す斜視図であ
る。同図において、１は基台２に載置され、所定回転範
囲内（θ）で回動可能なポストであり、図には示されて
はいないが、該ポスト１を回動させる回動機構が基台２
の内部に設けられている。

３はポスト１に挿通された支軸４にて水平方向に支持さ
れる第１のアームであり、該第１のアーム３の先端には
水平方向に回動自在な第２のアームが設けられ、さら
に、第２のアーム５の先端には手首５１が設けられてい
る。図には示されてはいないが、ポスト１の内部には、
支軸４を所定の範囲（Ｚ）内を上下移動して第１のアー
ム３の高さを制御する駆動機構が設けられ、支軸４を上
下に駆動して第１のアーム（作動アーム）の高さを制御
している。

なお、このロボットが床上に設置される際、このロボッ
ト機構部の基本座標方向は正確にＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向
に一致されるものである。

６はロボット機構部の座標系とロボット制御部の座標系
を一致させる基準位置調整治具である。基準位置調整治
具６は、基準座標軸に位置合せされた基台２に設けられ
た台座２１に下部を固定された支柱６１、６１を有し、
それらの先端には、断面“Ｌ”字型をした基準盤６２が
固着され、第５図に明瞭に示すように、その平面部に
は、Ｘ軸に平行な線上に２個の基準穴６３、６４が明け
られている。基準盤６２の端部には、断面“Ｌ”字型を
したダイアルゲージ取付体６５が固着されている。な
お、基準盤６２の平面部には、ロボットの高さ方向すな
わちＺ軸方向の基準を出すダイアルゲージ７が固着さ
れ、ダイアルゲージ取付体６５には手首５１の基準を出
すダイアルゲージ８が固着されている。

手首５１には、第６図に示されているような手首治具９
が取り付けられている。この手首治具９は、手首の下面
に取り付けられる平面部９１、Ｙ−Ｚ面９２、Ｘ−Ｚ面
９３、Ｙ−Ｚ面９２と平行な手首調整片９４を有する。
なお、平面部９１には、手首５１への４つの取付穴９５
と手首５１に設けられた基準穴（未図示）に挿通する貫
通穴９６が設けられている。Ｙ−Ｚ面９２には、Ｘ方向
の基準を出すダイアルゲージ１０が固着され、Ｘ−Ｚ面
が９３にはＹ方向の基準を出すダイアルゲージ１１が固
着されている。なお、第７図は、手首５１の下面方向か
ら見た下面図である。

次に、ロボット機構部の座標系とロボット制御部の座標
系を一致させる手順について説明する。

まず第５図に示すように、円形テーブル状をした治具１
２を用意し、該治具１２の下面にあるボス１２１を基準
穴６４に挿入して該治具の基準盤６２に固着する。そし
てダイアルゲージ７のプローブ７ａを治具１２の下面に
当接し、その時のダイアルゲージ７の目盛を記録してお
く。なお、この治具１２の下面位置は、ロボット機構部
のＺ軸方向の基準面として制御装置に記憶されている。
さらに、ダイアルゲージ８のプローブ８ａを治具１２の
側面に当接し、その時のダイアルゲージ８の目盛を記録
しておく。しかる後、この治具１２は基準盤６２から離
脱しておく。なお、この治具１２の側面位置は、ロボッ
ト機構部の手首の基準面として制御装置に記憶されてい
る。

次いで、第６図に示すような、ダイアルゲージ１０，１
１を取り付けた手首治具９を手首５１にネジ留めにより
固着する。このとき、手首治具９に設けた貫通穴９６は
手首５１の基準穴と挿通一致することになる。

第８図に示すような円柱状の治具１４を別に用意する。
この円柱状の治具１４は、下部に固定用のボス１４′が
設けられている。そして、このボス１４′を手首治具９
に設けた貫通穴９６に挿通して、これを手首治具９に装
着する。第４図において、点線にて示した部分は、円柱
状の治具を示す。しかる後、ダイアルゲージ１０のプロ
ーブ１０ａを円柱状の治具１４の側面に当接し、その時
のダイアルゲージ１０の目盛を記録しておく。さらに、
ダイアルゲージ１１のプローブ１１ａを円柱状の治具１
４の側面に当接し、その時のダイアルゲージ１１の目盛
を記録しておく。この動作により、手首の動作中心が規
定される。

次に、円柱状の治具１４を手首治具９より取り外し、第
９図に示すように、これのボス１４１を基準盤６２の基
準穴６３に挿入し、円柱状の治具１４を基準盤６２に装
着する。なお、この治具１４の側面位置は、ロボット機
構部のＸ軸方向とＹ軸方向の基準面として制御装置に記
憶されている。

この状態から、水平関節型ロボットの操作盤を用いて、
該ロボットを教示モードにセットし、ジョグ送りボタン
を用いて手首５１を基準盤６２方向に移動せしめる。そ
して、手首軸９を、基準盤６２に装着されている円柱状
の治具１４に接近せしめ、ダイアルゲージ１０と１１の
プローブ１０ａ，１１ａをそれぞれ円柱状の治具１４の
側面にタッチせしめ、これらダイアルゲージの目盛を読
みながら、さらにジョグ送り動作を繰り返し実行し、こ
れらの値が前述の如く記録した値にまでする。これで手
首の動作中心点が基準位置に至り、Ｘ軸方向とＹ軸方向
のキャリブレーションが終了したことになる。

この後、さらにジョグ送りボタンを用いて手首５１を回
転せしめ、第６図に示すように、手首調整片９４をダイ
アルゲージ８のプローブ８ａと当接させ、さらにダイア
ルゲージ８の値が前に記録した値に達するまでこの動作
を繰り返して手首の制御基準を機構部の基準と合致せし
める。

最後に、ジョグ送りボタンを用いて支軸４を下降させ、
手首調整片９４の可変９４ａをダイアルゲージ７のプロ
ーブ７ａと当接させ、さらにダイアルゲージ７の値が前
に記録した値に達するまでこの動作を繰り返して、Ｚ軸
方向の制御基準を機構部の基準と合致せしめる。これ
で、Ｚ軸方向と手首の回転方向のキャリブレーションが
終了したことになる。ここで操作盤のキャリブレーショ
ンセットボタンを押圧すると、ロボットのＸ，Ｙ，Ｚ軸
と手首の回転軸のイニシャルデータが制御装置に記憶さ
れ、ロボット機構部の座標系とロボット制御部の座標系
が精度良く完全に一致したことになる。

このようなキャリブレーション動作が終了した後は、基
準位置調整治具６および手首治具９をそれぞれ基台２と
手首５１から取り外し、手首に所定の工具を取り付け
て、教示を行った後、通常のロボット運転を行う。

ロボットの運動系部品たとえば第１のアームを交換した
ような場合、あるいはアームが何かに衝突して基準位置
がずれたような場合には、基準位置調整治具６および手
首治具９をそれぞれ基台２と手首５１に再度取り付け
て、上述の如きキャリブレーション動作を再度実行すれ
ば良い。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、近年の工業用ロボットの用途の拡大により、
上記したような水平関節型ロボットを、第３図に示すよ
うに天井面に基台２を取付ける、いわゆる天吊り用ロボ
ットとして使用される場合がある。このような場合に
は、第２アーム５に取付けられる手首５１は下向きとな
るので、基準位置調整治具６との対応がとれず、前述し
た床面据付型の水平関節型工業用ロボットと同様の方法
では基準位置調整を行なうことができず、他の方法、例
えばアーム間等の各連結境界部分にそれぞれ基準位置を
示すための目的、あるいは位置決めピン等を用いて基準
位置合せを行なっていた。このため、各目印、ピン等の
位置合せ誤差が累積して最終的にキャリブレーションに
大きな累積誤差を生じるという問題があった。また、ロ
ボットを水平床面に設置する場合に用いるキャリブレー
ション調整機構が活用できないので、設備費がムダにな
るという問題があった。そこで、本発明はこのような従
来技術の問題点を解消することを目的として、特殊な治
具を用いることにより、ロボットを水平床面に設置する
場合と同様の方法で、天井吊り型ロボットのキャリブレ
ーションを実行する、基準位置調整方法を提供するもの
である。

（問題点を解決するための手段） 上記の発明の目的を達成するために、本発明はＺ軸方向
に移動する支軸の先端にＸＹ軸方向に回動自在に取付け
られた第１のアームと、該第１のアームの先端であって
前記支軸取付面と反対側の第１のアームの面の先端にＸ
Ｙ軸方向に回動自在に取付けられた第２のアームと、該
第２のアームの先端に回動自在に取付けられた手首とを
有する天井吊り型の水平関節型ロボットの基準位置調整
装置において、ロボットの機構部の座標に位置合わせさ
れ、手首の回転中心と一致させる第１の基準点と手首の
回転中心が上記第１の基準点に合致された状態で手首の
回転基準位置と一致する第２の基準点と手首の上下動基
準位置と一致する第３の基準点とを有するゼロ度調整治
具をロボットの機構部に設けると共に、水平方向に回動
するロボットのアームの先端に設ける手首位置からＺ軸
方向に所定量垂下せしめた調整治具の先端には、手首の
回転中心を規定する第４の基準点と手首の回転基準位置
を規定する第５の基準点と手首の上下動基準位置を規定
する第６の基準点とを有する手首治具を設け、さらに第
１の基準点と第４の基準点、第２の基準点と第５の基準
点、第３の基準点と第６の基準点とを合致させるロボッ
トの駆動手段を設けたことを特徴とする水平関節型ロボ
ットの原点調整装置が提供される。

（作用） 天井吊り型の水平関節型ロボットの使用前に、基準位置
調整治具を基台の台座に固定し、更に、手首と等価の長
さ及び位相に調整された調整治具と、テーブルキズの治
具と円柱状の治具を用いて、ロボット制御部の座標とロ
ボット機構部の座標とを一致させ、これを制御装置に登
録して、キャリブレーションを行なうものである。

（実施例） 以下、図により本発明の実施例について説明する。第１
図は、本発明による水平関節型天井吊り型ロボットを床
面に載置したときの側面図である。第２アーム５が第１
アーム３の上方に位置し、手首５１が第２アームに上向
きに取付けられている他は、第４図の床面設置型水平関
節型ロボットと同様の構成となっている。Ａは、第２の
アームを貫通して、下部のフランジ面を手首治具９を取
付ける調整治具である。この調整治具Ａについて第２図
により説明する。この調整治具Ａはそのロッドを第２の
アームの孔を通して突出させ、その上部フランジの下面
を第２のアームの上面に接触させ、ナットでロッドを固
定する。ロッドの下方には下部フランジが取付けられて
おり、この下部フランジ面に、手首治具９をネジ等によ
り固定する。このロッドの上部フランジと下部フランジ
間の長さは、第２のアーム５と手首５１の長さを加え
たものとし、取付け位相を調整しておく。即ち、調整治
具は、手首取付けと等価となるように、長さ位相を調整
するものである。

このような調整治具Ａに手首治具９を取付けることによ
り、水平床面に設置する水平関節型ロボットと全く同様
の方法により、天井吊り型ロボットを水平床面に設置し
たままでそのキャリブレーションを行なうことができ
る。

また、ロボットを天井面に取付けた状態でもキャリブレ
ーションを行なえるのは明らかである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、簡単な調整治具
を用いることにより、水平床面設置型の水平関節型ロボ
ットと全く同様にして天井吊り型の水平関節型ロボット
のキャリブレーションを正確に行なうことができる。し
たがって、キャリブレーション調整機構が水平床面設置
型と天井吊り型の両者に兼用できるので、コストの低減
を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のキャリブレーション実施時のロボット
の側面図、第２図は調整治具の外観図、第３図は天井吊
り型の水平関節型ロボットの外観図、第４図は水平関節
型ロボットの基準位置調整装置を示す斜視図、第５図は
基準盤の正面図、第６図は手首治具の斜視図、第７図は
手首の下方から見た下面図、第８図は円柱状の治具の斜
視図、第９図は円柱状の治具を基準盤に装着した状態を
示す斜視図である。 １……ポスト、２……基台、３……第１のアーム、４…
…支軸、５……第２のアーム、５１……手首、６……基
準位置調整治具、６２……基準盤、 ６３，６４……基準穴、７，８，１０，１１……ダイア
ルゲージ、９……手首治具、１２……治具、１４……円
柱状の治具、Ａ……調整治具。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−127985（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−52602（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｚ軸方向に移動する支軸の先端にＸＹ軸方
   向に回動自在に取付けられた第１のアームと、該第１の
   アームの先端であって前記支軸取付面と反対側の第１の
   アームの面の先端にＸＹ軸方向に回動自在に取付けられ
   た第２のアームと、該第２のアームの先端に回動自在に
   取付けられた手首とを有する天井吊り型の水平関節型ロ
   ボットの基準位置調整装置において、ロボットの機構部
   の座標に位置合わせされ、手首の回転中心と一致させる
   第１の基準点と手首の回転中心が上記第１の基準点に合
   致された状態で手首の回転基準位置と一致する第２の基
   準点と手首の上下動基準位置と一致する第３の基準点と
   を有するゼロ度調整治具をロボットの機構部に設けると
   共に、水平方向に回動するロボットのアームの先端に設
   ける手首位置からＺ軸方向に所定量垂下せしめた調整治
   具の先端には、手首の回転中心を規定する第４の基準点
   と手首の回転基準位置を規定する第５の基準点と手首の
   上下動基準位置を規定する第６の基準点とを有する手首
   治具を設け、さらに第１の基準点と第４の基準点、第２
   の基準点と第５の基準点、第３の基準点と第６の基準点
   とを合致させるロボットの駆動手段を設けたことを特徴
   とする水平関節型ロボットの原点調整装置。