JPH07136955A - 工業用ロボットの基準位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置決め用治具の加工精度や固定ベースへの
取付け精度などに関係なく、ロボツトの各軸の基準位置
決めを非常に能率的に、しかも、非常に精度よく行なう
ことができるようにする。 【構成】 ロボットＲの各軸ＪＴ1 〜ＪＴ6 それぞれに
ついて、可動部材２〜６の初期姿勢から基準検出面１５
に当接するまでの回転角度ｄを測定する工程と、可動部
材２〜６を上記初期姿勢に戻した後の軸廻りの駆動回転
により対称姿勢に変換する工程と、その対称姿勢から基
準軸ＪＴ廻りに１８０°駆動回転させた姿勢に変換する
第３工程と、その変換姿勢から可動部材２〜６が基準検
出面１５に当接するまでの回転角度Ｄを測定する第４工
程と、二つの回転角度ｄ，Ｄの差に基づいて各可動部材
２〜６の軸ＪＴ1 〜ＪＴ6 の基準位置を決定する第５工
程とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば垂直多関節形
ロボットのように、複数の軸およびそれら各軸廻りに駆
動回転可能な複数の可動部材を備え、これら各可動部材
をそれぞれに対応する軸廻りの駆動回転により該軸を中
心として対称姿勢に変換可能にしてなる工業用ロボット
の各軸の基準位置を決定するための基準位置決め方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工業用ロボットは、固定ベースに対して
手首部が所定どおりに運動し作業するように各軸廻りの
必要回転データをそれぞれ数値的にプログラムし、この
プログラムされた数値を順次読み出しながら、複数の可
動部材をそれぞれの対応する軸廻りに駆動回転させると
いったＮＣ方式の自動制御法が一般に採用されており、
このようなＮＣ制御のプログラムを組むにあたっては、
動力等の影響による駆動系のねじれやたわみなどを補正
することと、各軸の基準位置を決定することとが必要で
ある。

【０００３】工業用ロボットにおける各軸の基準位置の
決定方法として、従来では、特開昭６０−２０８７８号
公報に開示されているような方法が知られていた。これ
は、図４に示すように、ロボットの固定ベース１０１
に、垂直および水平両方向の基準面１０１ａ，１０１ｂ
を介して位置決め用治具１０２を固定し、この位置決め
用治具１０２に、ロボットの各軸の基準位置を決定する
ために各軸に対応して複数のダイヤルゲージ１０３〜１
０８を取り付けてあり、ロボットの各軸の基準位置決め
を行なう場合、たとえば手首部１０９の所定方向の位置
決めを行なう際は、対応するダイヤルゲージ１０３，１
０４に対して、予めマスタ（図示せず）を用いて基準目
盛合わせ（基準値の設定）を行なった後、上記手首部１
０９の側面１０９ａをダイヤルゲージ１０３，１０４の
測定子に当接させて該ダイヤルゲージ１０３，１０４の
目盛が基準値と一致するように、手首部１０９を所定の
方向に可動調整する。このような基準位置決め作業を複
数の軸に対して各別に行なうことにより、ロボットの各
軸の基準位置を決定していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の工
業用ロボットの基準位置決め方法においては、位置決め
用治具１０２に取り付けた複数のダイヤルゲージ１０３
〜１０８によって各軸の基準位置を定量的に決定するこ
とができるという利点を有しているものの、その各軸の
基準位置決め前に、各ダイヤルゲージ１０３〜１０８そ
れぞれについて、マスタを用いて予め基準目盛合わせ
（基準値の設定）を行なう必要があり、そのための作業
が非常に面倒であるばかりでなく、ダイヤルゲージ１０
３〜１０８の目盛が予め設定された基準値と一致するよ
うに手首部などの可動部材を可動調整する位置決め作業
が人手作業であるために、ばらつきを生じやすい。ま
た、上記位置決め用治具１０２の加工精度およびロボッ
トの固定ベース１０１に対する取付け精度も所定の基準
位置決め精度に影響を与えることから、所定の基準位置
決め精度は低く、ロボットの所定の運動作業に支障を招
くおそれが高かった。

【０００５】この発明は上記の実情に鑑みてなされたも
ので、位置決め用治具の加工精度や固定ベースへの取付
け精度などに関係なく、各軸の基準位置決めを非常に能
率的に、しかも、非常に精度よく行なうことができる工
業用ロボットの基準位置決め方法を提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る工業用ロボットの基準位置決め方法
は、複数の軸およびそれら各軸廻りに駆動回転可能な複
数の可動部材を備え、これら各可動部材をそれぞれに対
応する軸廻りの駆動回転により該軸を中心として対称姿
勢に変換可能にしてなる工業用ロボットの各軸に対応す
る複数の基準検出面を有する位置決め用治具をロボット
の固定ベースに取り付けて各軸の基準位置を決定する方
法であって、各軸それぞれについて、可動部材の初期姿
勢から該可動部材が軸廻りに駆動回転されて対応する基
準検出面に当接するまでの回転角度を測定する第１工程
と、可動部材を上記初期姿勢に戻し、その初期姿勢から
軸廻りの駆動回転により上記対称姿勢に変換させる第２
工程と、その対称姿勢から基準軸廻りに１８０°駆動回
転させた姿勢に変換する第３工程と、その変換姿勢から
可動部材が軸廻りに駆動回転されて対応する基準検出面
に当接するまでの回転角度を測定する第４工程と、上記
二つの回転角度の差に基づいて各可動部材の軸の基準位
置を決定する第５工程とを備えていることを特徴とする
ものである。

【０００７】

【作用】この発明によれば、上記第１〜第５工程動作を
プログラムに従って自動的に行なわせることは容易であ
り、このような自動プログラム動作によって、人手を要
することなく、複数の可動部材に対応する各軸の基準位
置決めを非常に能率的に実行することが可能である。特
に、複数の可動部材を任意な初期姿勢に設定したとして
も、その初期姿勢から基準検出面に当接するまでの回転
角度と、上記初期姿勢から一旦、対称姿勢に変換した
上、基準軸廻りに１８０°駆動回転させて初期姿勢側に
戻した変換姿勢から基準検出面に当接するまでの回転角
度との差から所定の基準位置を決定するので、ロボット
の固定ベースに取り付けられた位置決め用治具の加工精
度や取付け精度に影響されることなく、所定の基準位置
決めを非常に高精度に行なうことができる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面にもとづい
て説明する。図１は、この発明に係る工業用ロボットの
基準位置決め方法を適用する６軸関節形ロボットを示す
概略斜視図である。

【０００９】図１において、１はロボットＲの固定ベー
ス、２はその固定ベース１に対して腰回転軸ＪＴ1 を有
する胴部、３はその胴部２に対して肩回転軸ＪＴ2 を有
する第１アーム、４はその第１アーム３に対して肘回転
軸ＪＴ3 を有する第２アームである。５は上記第２アー
ム４の先端部に取り付けられた手首部であり、上記第２
アーム４に対して手首回転軸ＪＴ4 を有する。６は上記
手首部５に保持されたハンド取付用のエンドエフェクタ
であり、手首部５に対して手首曲げ軸ＪＴ5 および手首
ねじり軸ＪＴ6 を有しており、胴部２、第１アーム３、
第２アーム４、手首部５およびエンドエフェクタ６がそ
れぞれ可動部材となる。

【００１０】図２は上記ロボットＲにおける基準位置決
め装置の構成を示し、同図において、１１は手首部５に
おけるエンドエフェクタ６に装着されたハンドであり、
このハンド１１には、位置検出器１２が取り付けられて
いる。１３はロボットＲの固定ベース１に取り付けられ
た位置決め用治具であり、この位置決め用治具１３に
は、上記各回転軸ＪＴ1 ，ＪＴ2 ，ＪＴ3 およびＪＴ4
にそれぞれ対応する基準検出面１４，１５，１６，１７
と手首曲げ軸ＪＴ5 および手首ねじり軸ＪＴ6 に対応す
る基準検出面１８がそれぞれ設けられている。

【００１１】上記各基準検出面１４〜１８は、上記各可
動部材２〜６にそれぞれ対応する各軸ＪＴ1 〜ＪＴ6 の
基準位置を決定する際に、各可動部材２〜６を初期姿勢
から駆動回転させたときに上記位置検出器１２が当接さ
れるとともに、後述する対称姿勢から基準軸廻りに１８
０°駆動回転させた変換姿勢からさらに駆動回転させた
ときに上記位置検出器１２が当接されるように位置設定
されている。１９は検出器用制御部であり、上記位置検
出器１２と上記各基準検出面１４〜１８とにより、上記
位置検出器１２が基準検出面１４に当接するまでの回転
角度測定手段２０を構成している。

【００１２】２１はロボット本体の動作制御部であり、
各可動部材２〜６の初期姿勢から該可動部材２〜６が駆
動回転されて位置検出器１２が基準検出面１４〜１８に
当接した後において、可動部材２〜６を初期姿勢から、
それぞれに対応する軸廻りの駆動回転により該軸を中心
として対称姿勢に変換させるための手段を兼用してい
る。

【００１３】つぎに、上記のような構成の基準位置決め
装置を用いて、第１アーム３の肩回転軸ＪＴ2 廻りの駆
動回転による基準位置決め動作を例にとって、図３ａな
いし図３ｃを参照しながら説明する。いま、第１アーム
３を図３ａの実線のような任意の初期姿勢としたとき、
肩回転軸ＪＴ2 の中心軸が基準軸ＪＴに対して一定の傾
き角度θをもっているものとする。この状態おいて、初
期姿勢にある第１アーム３を位置検出器１２が基準検出
面１５に当接するまで駆動回転させると、初期姿勢から
図３ａの仮想線に示すように、位置検出器１２が基準検
出面１５に当接するまでの第１アーム３の回転角度ｄが
回転角度測定手段２０によって測定される（第１工
程）。

【００１４】次に、上記第１アーム３を駆動回転させて
図３ａの実線に示す初期姿勢に戻したのち、その初期姿
勢から肩回転軸ＪＴ2 廻りに駆動回転させて図３ｂに示
すように、初期姿勢に対して肩回転軸ＪＴ2 を中心とし
て対称姿勢に変換させる（第２工程）。つづいて、この
対称姿勢から上記基準軸ＪＴ廻りに１８０°駆動回転さ
せて図３ｃの実線に示すような姿勢に変換する（第３工
程）。この変換姿勢から第１アーム３を図３ｃの仮想線
で示すように、上記位置検出器１２が基準検出面１５に
当接するまで肩回転軸ＪＴ2 廻りに駆動回転させると、
上記変換姿勢から上記位置検出器１２が基準検出面１５
に当接するまでの回転角度ｄが回転角度測定手段２０に
よって測定される（第４工程）。このようにして測定さ
れた二つの回転角度ｄとＤの差（Ｄ−ｄ）に基づいて、
上記傾き角度θに対応した肩回転軸ＪＴ2 の基準位置が
決定（設定）される（第５工程）。このように決定され
た基準位置はロボットＲを所定プログラムに従って作業
運動させるときの運動開始位置（ゼロ点位置）となる。

【００１５】なお、以上は、第１アーム３の肩回転軸Ｊ
Ｔ2 廻りの駆動回転による基準位置決め動作の説明であ
るが、胴部２の腰回転軸ＪＴ1 廻りの駆動回転による基
準位置決め動作、第2 アーム４の肘回転軸ＪＴ3 廻りの
駆動回転による基準位置決め動作、手首部５の手首回転
軸ＪＴ4 廻りの駆動回転による基準位置決め動作、さら
にはエンドエフェクタ６の手首曲げ軸ＪＴ5 および手首
ねじれ軸ＪＴ6 廻りの駆動回転による基準位置決め動作
のいずれも、上記第１工程〜第５工程により実行可能で
あり、それら各工程動作で求められた二つの回転角度
ｄ，Ｄの差に基づいて、ロボットＲ自体の対床面設置姿
勢の変化にともなって変動する傾き角度θに対応して、
各軸の基準位置が決定されるものである。また、上記し
た第１工程〜第５工程による各軸に対する基準位置決め
動作は、上記したロボット本体の動作制御部２１に予め
設定入力されたプログラムに従って自動的に行なわれる
ものである。

【００１６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、予め
プログラムすることが容易な第１〜第５工程動作によっ
て、複数の可動部材に対応する各軸の基準位置決めを自
動的に実行することができるために、ダイヤルゲージを
用いる従来の位置決め方法の場合のような人手に依存す
る調整が全く不要となり、所定の位置決めを省力的かつ
非常に能率的に行なうことができる。しかも、複数の可
動部材を任意な初期姿勢に設定したとしても、その初期
姿勢から基準検出面に当接するまでの回転角度と、上記
初期姿勢から一旦、対称姿勢に変換した上、基準軸廻り
に１８０°駆動回転させて初期姿勢側に戻した変換姿勢
から基準検出面に当接するまでの回転角度との差から所
定の基準位置を決定するので、ロボットの固定ベースに
取り付けられた位置決め用治具の加工精度や取付け精度
に影響されることなく、所定の基準位置決めを非常に高
精度に行なうことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る工業用ロボットの基準位置決め
方法が適用される６軸関節形ロボットの概略斜視図であ
る。

【図２】同上ロボットの要部の斜視図である。

【図３ａ】基準位置決めのための第１工程動作を説明す
る要部の説明図である。

【図３ｂ】基準位置決めのための第２工程動作を説明す
る要部の説明図である。

【図３ｃ】基準位置決めのための第３および第４工程動
作を説明する要部の説明図である。

【図４】従来の工業用ロボットの基準位置決め方法に用
いる位置決め装置の構成を示す要部の斜視図である。

【符号の説明】

１ 固定ベース ２ 胴部（可動部材） ３ 第１アーム（可動部材） ４ 第２アーム（可動部材） ５ 手首部（可動部材） ６ エンドエフェクタ（可動部材） １２ 位置検出器 １３ 位置決め用治具 １４〜１８ 基準検出面 ２０ 回転角度測定手段 ＪＴ1 〜ＪＴ6 回転軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の軸およびそれら各軸廻りに駆動回
   転可能な複数の可動部材を備え、これら各可動部材をそ
   れぞれに対応する軸廻りの駆動回転により該軸を中心と
   して対称姿勢に変換可能にしてなる工業用ロボットの各
   軸に対応する複数の基準検出面を有する位置決め用治具
   をロボットの固定ベースに取り付けて各軸の基準位置を
   決定する方法であって、各軸それぞれについて、可動部
   材の初期姿勢から該可動部材が軸廻りに駆動回転されて
   対応する基準検出面に当接するまでの回転角度を測定す
   る第１工程と、可動部材を上記初期姿勢に戻し、その初
   期姿勢から軸廻りの駆動回転により上記対称姿勢に変換
   させる第２工程と、その対称姿勢から基準軸廻りに１８
   ０°駆動回転させた姿勢に変換する第３工程と、その変
   換姿勢から可動部材が軸廻りに駆動回転されて対応する
   基準検出面に当接するまでの回転角度を測定する第４工
   程と、上記二つの回転角度の差に基づいて各可動部材の
   軸の基準位置を決定する第５工程とを備えていることを
   特徴とする工業用ロボットの基準位置決め方法。