JPH064808U - 工業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工業用ロボットにおいて、温度変化によって
作業具の位置制御に誤差が出ないようにする。 【構成】 アームの温度を測定する温度センサを設け
た。また、制御部が、所定の基準温度におけるアームの
寸法（長さＬ₁，Ｌ₂等）と、温度センサによって測定さ
れるアームの温度とに基づいて、アームの駆動に使用す
る制御データを補正するようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は工業用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】

先端に作業具の取り付けられたアームを有する工業用ロボットが知られてい る。図１はこの種の工業用ロボットのアームの構成例を示す斜視図である。図１ において、Ｍ₁は上腕部であり、図示しないロボット本体に取り付けられている 。このロボット本体は、モータと、このモータの軸の回転運動を直進運動に変換 して上腕部Ｍ₁に伝達する機構と、モータの回転に応じて検出信号を出力するエ ンコーダを有している。図示しない制御部は、上記エンコーダからの検出信号に 基づいて上記モータの動作を制御し、上腕部Ｍ₁のロボット本体からの突出し長 Ｌ₁が目的とする長さとなるように調整する。また、ロボット本体は、上記モー タとは別に上腕部回転駆動用モータを有すると共にこのモータの軸の回転量を検 出するエンコーダを有しており、これらの各要素および上記制御部により上腕部 Ｍ１の回転角度の制御が行われる。

【０００３】 以下、この工業用ロボットの動作を説明する。まず、ロボット本体に上腕部Ｍ ₁ の取り付け位置を原点Ｏとする直交座標系を想定する。また、この直交座標系 のｚ軸は上腕部Ｍ₁の軸方向と一致し、ｘ軸およびｙ軸は、ｚ軸と直交する平面 内にあり、かつ、相互に直交する軸であるものとする。このような直交座標系に おける制御点Ｐの目標位置の座標が（ｘ_p，ｙ_p，ｚ_p）であったとすると、 ｘ_p＝Ｌ₂ｃｏｓθ （１） ｙ_p＝Ｌ₂ｓｉｎθ （２） ｚ_p＝Ｌ₁ （３） なる関係を成立させる必要がある。なお、上記式（３）におけるθは、下腕部Ｍ ₂ とＸＺ平面との間の角度である。そして、上記式（１）〜（３）を成立させる ためには、 Ｌ₁＝ｚ_p （４） Ｌ₂＝（ｘ_p ²＋ｙ_p ²）^1/2 （５） θ＝ｔａｎ^-1（ｙ_p／ｘ_p） （６） とする必要がある。制御部は上記式（４）〜（６）に従ってＬ₁，Ｌ₂およびθを 演算し、これらの演算結果に対応した量だけ各々に対応するモータを回転させる 。この結果、アームの先端の制御点Ｐが目的位置（ｘ_p，ｙ_p，ｚ_p）へ移動する 。 そして、制御点Ｐに取り付けられた作業具により作業が行われる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、一般的に工業用ロボットのアームは、アルミニウムなどの金属から なるものであり、素材の性質上、温度に応じて膨張または収縮する。このため、 従来の工業用ロボットは、アームを同一駆動量だけ駆動したとしても、アームの 温度が低温の時の高温の時とでは作業具の位置が変化してしまう。この変化は、 目で見て分る程の変化ではないが、アームの位置再現精度は１ｍｍ以下を要求さ れる場合が殆どであり、従来から改善が望まれていた。 本考案は、このような背景の下になされたものであり、温度の変化によらず正 確にアームを制御することができる工業用ロボットを提供することを目的とする 。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案による工業用ロボットは、被作業部に作業を施す作業具と、前記作業具 が取り付けられたアームと、前記アームを駆動することによって前記作業部を移 動させるアーム駆動機構と、前記アームの温度を測定する温度センサと、所定の 基準温度における前記アームの各部の寸法と、温度センサから得られる測定温度 とに基づいて、該測定温度における前記アームの各部の寸法を演算し、該演算結 果に基づいて前記アームを駆動する制御データを作成し出力する制御部とを具備 することを特徴としている。

【０００６】

【作用】 上記構成によれば、所定の基準温度における各部の寸法と、温度センサから得 られる現在の測定温度とに基づいて、測定温度におけるアームの各部の寸法が演 算され、この演算結果に基づき、アームを駆動する制御データが作成される。従 って、アームの温度が変化した場合においても、作業具を正確に位置決めするこ とができる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例について説明する。 ＜第１実施例＞ 以下、本考案の第１実施例による工業用ロボットについて説明する。なお、以 下では、アームとして上述した図１に示す構成のものを使用する場合を想定して 説明する。まず、アームの各部の長さをｌとすると、このｌは以下に示す式によ って決定される。 Ｌ＝Ｌ₀｛１＋β（ｔ−ｔ₀）｝ ここで、βは線膨張率であり、アームの材質によって決まる。Ｌ₀は基準温度 ｔ₀におけるアームの各部の寸法である。 本実施例による工業用ロボットは、図１に示すアームに対し、温度センサが取 り付けられている。また、本実施例における制御部はこの温度センサによって測 定されたアームの温度に基づき、以下説明する制御を行う。

【０００８】 まず、温度センサにより測定されたアームの温度をｔとし、基準温度ｔ₀にお ける上腕部Ｍ₁の突出し長をＬ₁、下腕部Ｍ₂の突出し長をＬ₂とすると、温度ｔに おける制御点Ｐの座標（ｘt，ｙt，ｚt）は、 ｘ_t＝Ｌ₂｛ｌ＋β（ｔ−ｔ₀）｝ｃｏｓθ ＝ｘ_p＋Ｌ₂β（ｔ−ｔ₀）ｃｏｓθ （７） ｙ_t＝Ｌ₂｛ｌ＋β（ｔ−ｔ₀）｝ｓｉｎθ ＝ｙ_p＋Ｌ₂β（ｔ−ｔ₀）ｓｉｎθ （８） ｚ_t＝Ｌ₁｛ｌ＋β（ｔ−ｔ₀）｝ ＝ｚ_p＋Ｌ₁β（ｔ−ｔ₀） （９） となる。上式（７）〜（９）の各々の右辺第２項は、アームの温度のｔ₀からｔ へ変化によって生じた制御点Ｐの目標位置からのずれ量である。これらの各ずれ は上記式（７）〜（９）から明らかなように温度変化分ｔ−ｔ₀および基準温度 ｔ₀における上腕部および下腕部の突出し長Ｌ₁、Ｌ₂から求めることができる。 本実施例における制御部は、上記式（７）〜（９）の各々の右辺第２項に従って 上記ずれ量を各々演算する。そして、このずれ量を相殺するように上記Ｌ₁、Ｌ₂ およびθを基準温度ｔ₀における値から増減させる補正を行い、この補正の結果 に従い、アーム各部を駆動するモータの制御を行う。このような補正が行われる 結果、制御点Ｐはアームの温度によらず常に正確に目標位置に位置決めされる。

【０００９】 ＜第２実施例＞ 次に本考案をティーチングプレイバック方式の工業用ロボットに適用した実施 例について説明する。本実施例においても、上記第１実施例と同様、アームに温 度センサを取り付ける。ティーチング時、制御部は温度センサによって測定され たアームの温度を記憶すると共に制御点Ｐの教示位置を記憶する。そして、実際 の作業を行う場合は、温度センサによって測定されるアームの温度とアーム各部 の寸法に基づいて上記教示位置を補正し、補正した教示位置に制御点を移動させ るようにアーム駆動用のモータを制御する。本実施例においても、上記第１実施 例と同様な効果が得られる。 なお、上記実施例においては円筒座標系のアームを例に説明したが、本考案が 垂直多関節アーム等を有する工業用ロボットに適用可能であることは言うまでも ない。

【００１０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の工業用ロボットによれば、被作業部に作業を施 す作業具と、作業具が取り付けられたアームと、アームを駆動することによって 作業具を移動させるアーム駆動機構と、アームの温度を測定する温度センサと、 所定の基準温度におけるアームの各部の寸法と温度センサから得られる測定温度 とに基づいて、測定温度におけるアームの各部の寸法を演算し、演算結果に基づ いてアームを駆動する制御データを作成し出力する制御部とを設けたので、温度 の変化によらず、常に作業具を正確に位置決めすることができるという効果が得 られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一般的な工業用ロボットのアームの構成を示
す斜視図である。

【符号の説明】

ＬＮＫ……（アーム部の）リンク Ｏ……アームの原点 Ｐ……アームの制御点 Ｍ₁……アームの上腕部 Ｍ₂……アームの下腕部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被作業部に作業を施す作業具と、 前記作業具が取り付けられたアームと、 前記アームを駆動することによって前記作業部を移動さ
   せるアーム駆動機構と、 前記アームの温度を測定する
   温度センサと、 所定の基準温度における前記アームの各部の寸法と、温
   度センサから得られる測定温度とに基づいて、該測定温
   度における前記アームの各部の寸法を演算し、該演算結
   果に基づいて前記アームを駆動する制御データを作成し
   出力する制御部とを具備することを特徴とする工業用ロ
   ボット。