JPS59118386A

JPS59118386A - ロボツトの位置補正装置

Info

Publication number: JPS59118386A
Application number: JP22714182A
Authority: JP
Inventors: 田村　欣一; 関根　慶忠
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1982-12-27
Publication date: 1984-07-09
Also published as: JPH0227100B2

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】この発明は、ロボットの位置補正装置に関するものであ
る。

近時、実用化されつつある組立（アセンブリ）ロボット
においては、締結作業や部品の差し込み作業等を如何に
して迅速巧妙に失敗なく繰り返し行えるようにするかが
、重要な課題になっている。

例えば、締結作業に例を採るなら、ねじが自動供給され
る自動ねじ締め機を、ロボットの可動部の先端に取り付
けたメカニカルハンドに摺持させるか、ロボットの可動
部先端に直接取り付けて、その自動ねじ締め機の先端を
ワークのねじ穴上に正確に位置決めした後、自動ねじ締
め機を垂直に降してねじ締め作業を行うことが考えられ
る。

ところが、この作業を愁無く迅速に行うには、ロボット
の繰り返し精度の向上を計ることも然る事ながら、ロボ
ットの作業位置に供給されるワークのねし穴位置が一定
でないと、ロボットの作業端である自動ねじ締め機の先
端の位置決めが正確であっても失敗する確率が高くなっ
てしまう。

例えば、ロボットによるねじ締め作業ラインを構成する
場合、コンベア上を流れてくるワークをロボットの作業
位置に一旦停止させてねじ締め作業を行なわせるように
することが考えられるが、このようにした場合、ワーク
の停止誤差が問題になり、この停止誤差がミＩＪ単位で
発生するとワークの締結作業が困難になってしまう。

なお、上記のような停止誤差は、高精度の位置決め装置
を設ければ問題はないが、例えば自動車のインストルメ
ントパネルのように比較的大きなワークに対して上記の
ような高精度の位置決め装置を作ろうとすると、装置が
大掛りになるばかりか、非常に設備費が掛るなどの難点
があった。

そこで、近年ロボットに視覚認識機能を持たせて、前述
のワークのねじ穴位置を視覚的に認識して、自動ねじ締
め機の先端の位置補正を行うことが試みられている。

しかしながら、このようにしてもＴＶカメラからの画像
データの処理に現段階の技術では時間がかかりすぎる難
点があるばかりか、ねじ穴位置がワークの狭い所や深い
所にあったり、？−りの色とねじ穴の色（黒）との間に
あまり差がないような場合、認識が困難であり、しかも
装置全体が高価であるため、やはり実用性があまりない
。

この発明は、上記のような背景に鑑みてなされたもので
あり、前述のねし穴のようなロボットの作業位置と、ロ
ボットの作業工具との間の位置ずれ誤差を比較的簡単な
装置で高速に補正吸収し得るようにすることを目的とす
る。

そのため、この発明によるロボットの位置補正装置は、
作業対象におけるロボットの作業位置に対応した所定の
位置にマニクを施した倣い基体を作業対象に対して相対
位置関係が一定となるように配置すると共に、ロボット
の先端部に、作業工具と倣い基体上のマークの存在を検
出する複数の検出部を予め定めた領域内に一定の配列で
分散配置した検出体とを両者の相対位置関係が作業位置
とマークと相対位置関係と一致するように構成した双頭
ヘッドを設け、この双頭ヘッドの作業工具を作業位置近
傍の目標位置に位置決めした時に、マークの存在を検出
した検出体における検出部の位置及び個数に応じて作業
工具の移動方向及び移動量を示す位置補正量を決定し、
この決定した位置補正量に基づいてロボットの可動部を
５駆動制御して、作業工具の位置補正を行なうようにし
ている。

以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。

第１図は、この発明を適用した水平多関節型ロボットに
よる締結作業の様子を示す斜視図である同図において、
５ＣＡＲＡ型とも称される水平多関節型ロボット１は、
基部２上に正立固定した柱体３と、この柱体３に対して
矢示２方向に上下動する昇降部４と、この昇降部４に対
してｘ　−ｙ平面上を矢示θ１方向に旋回する第１腕５
と、この第１腕５に対して同じ＜　ｘ−ｙ平面上な矢示
θ２方向に旋回する第２腕６と３．この第２腕６の端盤
６ａに取り付けられ、後述する双頭ヘッド（第１図では
模式的に図示しである）７の軸部７ａをベアリングを介
して回転自在に取り付けた手首部８とによって軸構成さ
れている。

そして、昇降部４は、柱体３に取り付けたモータＭ１に
よって減速機Ｇｌｈ及び柱体３内の回転−直線運動変換
機構を介して矢示Ｚ方向に駆動され、第１腕５は、昇降
部４に取り付けたモ〜りＭ２によって減速機ＧＢ２を介
して矢示θ１方向に駆動される。

また、第２腕６は、第１腕５に取り付けたモータＭ３に
よって減速機ＧＢ３を介してθ２方向に駆動される。

なお、ＰＧｚ〜ＰＧａは各モータＭ１〜Ｍ３の出力軸に
取り付けたパルスジェネレータであり、夫々昇降部４及
び第１．第２腕５，６の移動位置を検出する。

捷だ、昇降部４及び第１．第２腕５，６の連結軸部に回
転自在に取り付けた歯付プーリＰＵ１．ＰＵ２と、双頭
ヘッド７の軸部７ａのまわりに固着した歯付ブー’ＪＰ
Ｕａとの間には、夫々歯付ベル）ＶＴｌ。

ＶＴ２を張装してあり、これによって第１．第２腕５．
６が夫々矢示θ１．θ２方向に旋回しても双頭ヘッド７
の姿勢が常に一定となる。

そして、この水平多関節型ロボット１は、その前面に配
置されているワーク搬送コンベア９によって矢示Ｙ方向
から搬送されて図示の位置に停止するコンベア９上の自
動車のインストルメントパネル１０におけるグローボッ
クスリッド１０ａ及び図示しない計器盤のねじ締め作業
を行なう。

ワーク搬送コンベア９を流れる各インストルメントパネ
ル１０は、夫々個々に作業用治具１１に上流側で固定さ
れており、この作業用治具１１は例えばフリーフロー型
のワーク搬送コンベア９によって搬送され、図示の位置
でエアシリンダＳＬによって矢示Ｘ方向に進退するスト
ッパＳＴによ−って停止される。

但し、作業用治具１１の停止姿勢を常に略一定にするた
めに、コンベア９には図示しな（・停止基準面が設けで
ある。

作業用治具１１の上面１１ａには、例えば設計図面より
求めたインストルメントパネル１０におけるロボット１
の真の作業位置であるグローボックスリッド１０ａ取付
用の穴１０ｂ及び図中には現われない計器盤取付用の穴
に夫々対応した所定の位置に各穴の太きさより若干大き
い径のマークＭＲＫを施しである。

すなわち、この上面１１ａは倣い基体としての作用を果
し、作業用治具１１にはインストルメントパネル１０を
固定しであるため、インストルメントパネル１０の各穴
と上面１１ａの各マークＭＲＫとの相対位置関係は一定
となっている。

なお、グローボックスリッド１０ａと図示しない計器盤
とは、コンベア９の上流で各々の穴とインストルメント
パネル１０側の穴との間の位相が合うように回設しであ
る。

また、この実施例ではインストルメントパネル１０を作
業用治具１１に上流側で固定しているが、例えばインス
トルメントパネル１ｏをワーク搬送コンベア９上にその
ままクランプして搬送するようにすると共に、インスト
ルメントパネル１ｏが図示の位置に停止した時点で、作
業用治具１１の上面１１ａと同様に構成した倣い基体を
コンベア９の脇側からインストルメントパネル１ｏに向
ケて移動させて予め定めた位置で停止させるように構成
しても良い。

そして、第１図に示すようなストッパＳＴによるインス
トルメントパネル１０及び作業用治具１１の停止位置は
、−回毎に誤差が発生する可能性があるので、ロボット
１の先端部に取り伺げた双頭ヘッド７における一方の自
動ねじ締め機１２（後述する）を例えば予めティーチン
グによって得た目標位置に移動させた時、双頭ヘッド７
の他のセンシングヘッド（検出体）〔後述する〕１３に
よって作業用治具１１の上面１１ａのマークＭＲＫを検
出し、その検出結果に基づき後述する位置補正装置によ
ってインストルメントパネル１０１Ｕ。

穴と自動ねじ締め機１２の先端との位置ずれ誤差′を吸
収しようとするものである。

なお、上記の停止誤差による位置ずれ誤差の他に、各イ
ンストルメントパネル１ｏに対するティーチングデータ
の誤差等も吸収できる。

次に、第２図及び第３図を参照して双頭ヘッド７の構造
を説明する。

先ず第２図において、双頭ヘンドアにおける一方のコ字
状の支持部７ｂに対して矢示Ｚ方向に摺動自在に取り付
けたガイドバー１４には、自動ねじ締め機１２を固定し
てあり、このねじ締め機１２をガイドバー１４と共に支
持部７ｂに固定したエアシリンダ１５によって矢示Ｚ方
向に動かすことにより自動ねじ締め機１２を昇降させる
ようになっている。

そして、この自動ねじ締め機１２は、その先端がインス
トルメントパネル１ｏにおける例えば計器盤取付用の穴
１０ｃ上に位置決めされると、後述する制御部の指令で
作動するエアシリンダ１５によって穴１０ｃに向って下
降し、先端が穴１０ｃの上面に接触すると、内部モータ
によって回転するビットによりネジ供給口１２ｂから供
給されているタッピングねじが穴１０Ｃにねじ込まれる
。

また、双頭ヘッド７における他方の支持部７Ｃには、後
述する検出回路を内蔵した頭部１３ａと、基部１３ｂと
、センシング部取付用の枠部１３Ｃと、センソング部１
　’３　ｄ等とからなるセンシングヘッド１３を取り付
けである。

そして、このセンシングヘッド１３のセンシング部１３
ｄは、第３図に示すような構造となっている。

すな心ち、枠部１３Ｃの先端に取り付けたマークＭＲＫ
の径より小さい円盤１３ｅには、作業用治具１１の上面
１１ａのマークＭＲＫの存在を検出する４個の検出部１
３ｆ１〜１３ｆ４を夫々円盤１．３８の外周円に接し、
且つ各々が、互いに対称となるような一定の配列で分散
配置してあり、これ等の各検出部１３ｆ１〜１３ｆ４の
先端部に設けた円錐台状の逃げ穴１３２１〜１３？４の
各底部には、検出部１３ｆ１〜１３ｆ４内に夫々モール
ドした４本の光ファイバ１６の受光端面部１６ａ工〜１
６ａ４を夫々固定しである。

そして、これ等４本の光ファイバ１６は、第２図に示す
ようにセンシングヘッド１３の頭部１３ａ内に設けた検
出回路に導かれている。

なお、双頭ヘッド７における自動ねじ締め機１２及びセ
ンシングヘッド１３の各先端の相対位置関係は、第２図
に示すようにロボット１の作業位置である穴１０　Ｃ（
’又は穴１０ｂ）とマークＭＲＫとの相対位置関係と一
致しており、センシングヘッド１３の先端がマークＭＲ
Ｋの真上に位置すれば、自動ねじ締め機１２の先端は穴
１０ｂ又は１０ｃの真上に位置するようになる。

検出回路は、例えは第４図に示すような構成の回路部を
４個備えている。

この回路部は、光ファイバ１６によって伝達された光を
フォトトランジスタＰＴで受けて、その光強度に応じた
電流を抵抗Ｒに流す。

そして、この抵抗Ｒの両端に発生する電圧Ｖｘを例えば
ＣＭＯＳのシュミットトリガバッファＳＨで受けて、電
圧Ｖｘがその人カスレノヨルドレベルＶＴＩＩより大き
いか小さいかで出力ｅがゝゝＨ／ｌ又はゝゝＬ“になる
ように回路定数を設定する。

例えば、円盤１３ｅの径ｄｉ、マークＭＲＫの径ｄ２．
及び逃げ穴１３２１〜１３１４の開口径ｄ３との間に、
例えば第５図に示すような大小関係を設定した場合、例
えば逃げ穴１３２４が図示のようにマークＭＲＫに対し
て約２／３以上覗いた時に、出力ｅがゝゝＬ“に、それ
以外ではゝゝＨ／／になるようにする。

なお、マークＭＲＫの色は、例えば黒とし、作業用治具
１１における上面１１ａの色は黒より明るい色、例えば
白とする。

このようにすると、シュεソトトリガバソファＳＲの出
力ｅがゝゝＬ″の時、出力１ヘランジスクＴｒがオフで
あるから、出力Ｐ４は定電流源ＣＩによってゝゝ１″に
なり、出力ｅが′ＸＨ″の時、出力トランジスタＴｒが
オンして、出力Ｐ４がゝゝＯ“になる。

なお、同回路部中、ダイオードＤは逆接防止用。

ツェナーダイオードＺＤｌは逆流防止用、ツェナーダイ
オードＺＤ２はサージ吸収用である。

したがって、出力Ｐ４がゝゝ１″かゝゝＯ“かを調べる
ことによって、逃げ穴１３グ４内における光ファイバ１
６の受光端面部１６ａがマークＭＲＫの存在を検出した
か否かを知ることができる。

以下、第６図に示すように、検出部１３ｆ１〜１３ｆ４
を夫々Ｑ１〜Ｑ４　と称し、それ等に対応する各検出回
路部の出力をＰＩ−Ｐ４と称する。

第７図は、この発明によるロボットの位置補正装置を含
む第１図の水平多関節型ロボット１の制御ブロック図で
・ある。

なお、第７図のパルス分配器２０から先の偏差カウンタ
２１．駆動部２２．速度検出部２３．及び位置カウンタ
２４は、第１図の昇降部４を駆動するモータＭ１のデジ
タルＤＣサーボ系であり、他の第１．第２腕５，６のデ
ジタルＤＣサーボ系は全く同様に構成されているので、
図示を省略する。

先ず、ロボットを駆動制御するための基礎となる部分に
就て説明する。

同図において、移動データ算出部１７は、後述するゲー
ト信号Ｇｌによってゲート回路１８が開いた時に、メモ
リ１９から読み出される第１図の自動ねじ締め機１２の
先端の目標位置を示す位置データと現在位置レジスタ２
５に格納されている昇降部４及び第１．第２腕５，６各
部の現−右位置データとに基ついて、昇降部４の移動量
及び第１゜第２腕５，６の各移動角を算出して、その算
出結果をパルス分配器２０に出力する。

なお、メモリ１９には、第１図のインストルメントパネ
ル１０における各穴Ｂｂ、１０ｃ（第２図）の位置を例
えばティーチングによって求めた結果である複数の位置
データやロボットの原点位置データ等が格納してあり、
予め定めた作業順序に従って読み（１出される。

ただし、これ等の各位置データでは、ロボット１の先端
の双頭ヘッド７における自動ねじ締め機１２を停止位置
が夫々相異なるインストルメントパネル１０の各穴１０
ｂ、１０Ｃ上に正確に位置決めできる保証はないが、少
なくともその近傍に位置決めすることは可能である。

パルス分配器２０は、移動データ算出部１７からの算出
結果に基づいて、各部の移動量（角）をパルス数で表わ
したパルス信号を形成して、夫々のパルス信号を各デジ
タルＤＣサーボ系の偏差カウンタ２１に分配出力する。

デジタルＤＣサーボ系では、偏差カウンタ２１のカウン
ト出力に応じて１駆動部２２内のＤ／Ａ変換器及びサー
ボアンプを介してモータＭ１を回転駆動制御するように
なっており、その速度及び位置（回転量）制御の概略は
次の如くである。

すなわぢ、モータＭ】を正転方向に回すべき時は、パル
ス分配器２０からのパルス信号を偏差カウンタ２１のア
ンプカウント端子Ｕに、モータＭ１によって作動するパ
ルスジェネレータＰＣＩからフィードバックされるパル
ス信号を偏差カウンタ２１のダウンカウント端子りに、
夫々図示しない切換回路を介して入力する。

このようにすると、モータＭ１が回転し始めた時点から
一定時間経過するまでは、パルス信号の周期及びパルス
ジェネレータＰＧｚの出力特性によって決まる速さで、
偏差カウンタ２１のカウント値は増加し、前記一定時間
経過後は偏差カウンタ２１のカウント値は一定に保たれ
る。

そして、偏差、カウンタ２１のアップカウント端子Ｕに
入力されるパルス信号がなくなると、パルスジェネレー
タＰＧ１からのパルス信号によってそのカウント値がデ
クリメントされていく。

このような変化をする偏差カウンタ２１のカウント値を
速度基準値として、この速度基準値と速度検出部２３か
らの実速値（パルスジェネレータ１ＰＧ１からのパルス
信号をＦ／Ｖ変換して得る）とを比較して両者が一致す
るように駆動部２２は速度フィードバック制御する。

このように、偏差カウンタ２１がパルス分配器２０から
のパルス信号をカウントし始めることによってモータＭ
１が回転し始め、偏差カウンタ２１のカウント値が増加
、一定、減少して零になることによって、モータＭ１が
そのパルス数に応じた回転数だけ回転して停止し、それ
によって位置（回転量）制御が行われる訳であるが、モ
ータＭ１の回転量が所定値以上又は以下の場合は、次の
ような補正が行われる。

すなわち、パルスジェネレータＰＧ１としてインクリメ
ンタル形のものを使用すると、モータＭ１の回転方向を
その出力パルス信号の位相を弁別することによって検知
できる。

そこで、前述した切換回路にその弁別機能を持たせて、
モータＭ１が正転の時は前述のとおりパルスジェネレー
タＰＧｌがらのパルス信号を偏差カウンタ２１のダウン
カウント端子りに、逆転の時はそのパルス信号をアップ
カウント端子Ｕに夫々入力するようにする。

このようにすると、当然の事ながら回転量が所定値に充
だない時は、偏差カウンタ２１のカウント値は零にはな
らないので、モータＭｚをさらに正方向に回転してカウ
ント値が零になるように作用し、回転量が所定値を越え
ていれば、偏差カウンタ２１のカウント値は負の値であ
るから、モータＭ１は逆方向に回転されると共に、その
回転に応じてパルスジェネレータＰＧ１から出力される
パルス信号によって負の値のカウント値が正方向に向っ
てインクリメントされて、カウント値が零になるように
作用する。

それによって、モータＭ１は結果的にはパルス分配器２
０からのパルス信号のパルス数に応じた回転数だけ回転
して停止する。

なお、現在位置レジスタ２５は、前述のよ５にして駆動
制御される各モータＭｌ−Ｍ３の始動時点からの見かけ
上の回転量（正転量−逆転量）をカウントする３゛個の
位置カウンタ２４からのカウント出力を格納するように
してあり、それによってロボット１の各部が原点位置か
らどれだけ動いたかを示す現在位置データを常に保持し
ている。

なお、これ等の各位置カウンタ２４も、各パルスジェネ
レータＰＣＩ〜ＰＧａからのパルス信号の位相を検知し
て、モータＭｌ−Ｍ３の正転時のパルス信号をアンプカ
ウント端子に、逆転時のパルス信号をダウンカウント端
子に夫々入力する切換回路を入力側に夫々接続しである
。

以上のようにして、第１図のロボット１の手首部８に取
り付けた双頭ヘッド７における自動ねじ締め機１２の先
端を、コンベア９上の停止したインストルメントパネル
１０の各穴１０ｂ、１０ｃの近傍に（一致する場合もあ
る）に位置決めすることができる。

なお、自動ねじ締め機１２の位置決めによって、センシ
ングヘッド１３のマークＭＲＫに対する位置決めもなさ
れる。

そして、上記のようにして位置決めされたセンシングヘ
ッド１３における検出部Ｑ１〜Ｑ４がマークＭＲＫをど
のように検出しているかで、位置決め誤差を求めている
。

次に、この発明に係わる部分に就て説明する。

第７図において、検出回路２６は、第４図に示した検出
回路部を４個備えており、検出部Ｑ１〜Ｑ４の検出結果
に応じて前述した出力Ｐｚ−Ｐ４を出力する。

判別回路２７は、後述するゲート信号Ｇ２によつで開か
れるゲート回路２８を介して入力される検出回路２６か
らの出力Ｐｚ−Ｐ４を２進データとして入力して、第１
表に示すような条件の下に信号５ｏ−３Ｉ３を出力する
。

なお、第１表において、例えばＱ１〜Ｑ４がオフとは、
検出部Ｑ１〜Ｑ４の全てがマークＭＲＫの存在を検出し
ていないことを表わし、Ｑ、がオンとは検出部Ｑ１のみ
がマークＭＲＫの存在を検出していることを示す。

第　　　１　　　表また、第１表においてＱｌ、Ｑ３がオフ又はＱ２゜Ｑ４
がオンとなる状態がないのは、第６図から明らかなよう
に４個の検出部Ｑ１〜Ｑ４のうち、対角に位置する２個
の検出部のみがマークＭＲＫの存在を検出することがあ
り得ないからである。

なお、このように作用する判別回路２７は、例えば公知
の２進−１６進変換回路によって簡単に作ることができ
る。

制御部２９は、この発明に係わる制御を含むロボット全
体の制御を司る。

すなわち、制御部２９は、第８図（イ〕に示すロボ゛ッ
ト起動指令ＳＴが入力されると、先ず同図（ロ））に示
すゲート信号Ｇ１をゲート回路１８に出力して、ゲート
回路１８を開き、それによって最初の目標位置を示す位
置データがメモリ１９がら移動データ算出部１７に出力
される。

移動データ算出部１７は、その位置データを受けた後、
第８図Ｑ→に示すようにゲート信号Ｇ１の立下りのタイ
ｉングに基づいて、ロボット１の各部の移動データを算
出して、その算出結果をパルス分配器２０に出力する。

そして、パルス分配器２０は、その算出結果を受けて第
８図に）に示すようなタイミングで各デジタルＤＣサー
ボ系の各偏差カウンタ２１に前記算出結果に応じたパル
ス信号を分配出力する。

それによって、前述したデジタルＤＣサーボ系の作用に
より、入力されたパルス信号に応じた位置決め制御がな
されるため、ロボット１０手首部８に取り付けた双頭ヘ
ッド７における自動ねじ締め機１２の先端は、インスト
ルメントパネル１０における最初の例えば穴１’０’Ｃ
の位置近傍の目標位置に位置決めされる。

なお、上記の説明では、ロボット１を原点からいきなり
最初の目標位置まで動かすようにしたが、実際には両者
の間に複数の中継点を設定してロボット１の運動軌跡を
限定するようにしている。

次に、パルス分配器２０がパルス信号の分配を終了する
と、第８図（ホ）に示す分配終了信号ＰＥが制御部２９
に入力される。

制御部２９は、この分配終了信号ＰＥを受けて第８図（
へ）に示すようなゲート信号Ｇ２をゲート回路２８に出
力して、ゲート回路２８を開く。

このゲート回路２８が開くと、双頭ヘッド７におけるセ
ンシングヘッド１３の検出部Ｑ１〜Ｑ４の水検出状況に
応じた出力Ｐ１〜Ｐ４が検出回路２６から判別回路２７
に出力されて、前述のような判別が行われ、それによっ
て第８図（ト）に示すタイミングで信号５ｏ−８１３の
何れか１つが制御部２９に入力される。

制御部２９は、この信号を受けて該信号がＳＯなら、検
出部Ｑ１〜Ｑ４の何れもマークＭＲＫを検出していない
ので、位置補正不能と見做して異常信号ＮＧを出力し、
ロボット１の動作停止等の異常処理を行う。

また、入力信号が８１〜Ｓ１２なら、それに対応する選
択信号Ｔ１〜’ｌ’　１２の何れかを選択読出回路３０
に出力する。

選択読出回路３０は、選択信号Ｔ１〜Ｔ１２に応じて夫
々センシングヘッド１３の先端の移動方向及び移動量を
示す位置補正データを格納したレジメタＲ８Ｔ１〜Ｒ８
Ｔ１２の何れか１つを選択して、その選択したレジスタ
から位置補正データを第８図チ）に示すタイミングで移
動データ算出部１７に出力する。

レジスタＲ８Ｔｌ〜Ｒ８Ｔ　１２に格納する位置補正デ
ータの内容と選択信号Ｔｚ−Ｔ１２の関係は、例えば第
２表に示すように設定しである。

第　　　２　　　表なお、第２表のように設定した理由は、例えば第９図（
イ）に示すように、検出部Ｑ４のみがマークＭＲＫの存
在を検出している場合、センシングヘッド１３を検出部
Ｑ４方向（矢示方向）に距離１１移動させれば、同図（
Ｃ’）　Ｋ示すように検出部Ｑｌ　、Ｑ２がマークＭＲ
Ｋの存在を検出するようになり、この状態から検出部Ｑ
ｌ　、Ｑ２の中心方向（矢示方向）にセンシングヘッド
１３を距離１２移動させれば、同図（ハ）に示すように
検出部Ｑｌ　、Ｑ３　、Ｑ４がマークＭＲＫの存在を検
出するようになるからである。

また、第９図Ｑ）の状態から検出部Ｑ４の方向（矢示方
向）にセンシングヘッド１３を距離１３移動させれば、
同図に）に示すように全ての検出部Ｑ１〜Ｑ４がマーク
Ｍ　ＲＫの存在を検出するようになるからである。

したがって、第２表のように設定することによって、４
個の検出部Ｑ１−Ｑ４の１つがマークＭＲＫの存在を検
出していれば、前述のように３回位置補正を繰返すと、
第９図に）罠示すように検出部Ｑ１〜Ｑ４の全てがマー
クＭＲＫの存在を検出するようになり、検出部Ｑ１〜Ｑ
４の２つがマークＭＲＫの存在を検出していれは、２回
位置補正を繰返すと、第９図に）に示すようになる。

また、検出部Ｑｌ−Ｑ４の３つがマークＭＲＫの存在を
検出していれは、１回の位置補正で第９図し）に示すよ
うになる。

第７図に戻って、制御部２９に判別回路２７から入力さ
れる信号がＳ１３なら、再び第８図（ロ）に示すゲート
信号Ｇｚをゲート回路１８に出力してケート回路１８を
開き、それによって今度はねじ蹄め作業を行うための位
置データがメモリ１９から読み出されて、その位置テー
クが移動データ算出部１７に出力される。

以上のような前提の下に、制御部２９が実行する制御動
作の流れを第１０図のフロー図に従って説明する。

５ＴＥＰ１　　前述したようにしてロボット１の手首部
８に取り付けた双頭ヘッド７における自動ねじ締め機１
２をティーチングによる目標位置まで移動させる。

５ＴＥＰ　２　　自動ねじ締め機１２の先端が目標位置
に位置したら、判別回路２７からの信号５ｏ−８１３に
基づいて、検出部Ｑ］〜Ｑ４のどれが幾つマークＭＲＫ
の存在を検出したかをチェックし、何れも検出していな
けれは異常信号ＮＧを出力して異常処理を行う。

検出部Ｑ１〜Ｑ４の内１〜３個マークＭＲＫの存在を検
出していれば、選択信号Ｔ１〜Ｔ１２の何れかを選択読
出回路３０に出力して５ＴＥＰ３に進み、４個ともマー
クＭＲＫの存在を検出していれば、ゲート信号Ｇ＋をゲ
ート回路１８に出力して５ＴＥＰ４に進む。

５ＴＥＰ３　５ＴＥＰ２において出力された選択信号Ｔ
１〜Ｔ１２の何れかによって選択されたレジスタＲ８Ｔ
ｌ〜Ｒ８Ｔ１２の何れかから読み出された第２表に示す
位置補正データを移動データ算出部１７に出力し、それ
によって前述した移動データ算出部１７．パルス分配器
２０．及びロボット各部のデジタルＤＣサーボ系の作用
により、センシングヘッド１３の先端の位置補正を行う
。

そして、この５ＴＥＰ３とＳ、ＴＥＰ２のループを繰り
返して、検出部Ｑ１〜Ｑ４が全てマークＭＲＫの存在を
検出したら、前記ループから抜は出て５ＴＥＰ４に進む
。

５ＴＥＰ４　　双頭ヘッド７における一方のセンシング
ヘッド１３の検出部Ｑｌ−Ｑ４の全てがマークＭＲＫの
存在を検出しているため、センシングヘッド１３の先端
部（詳しくは円盤１３ｅ）は、完全にマークＭＲＫ内の
上部に位置している。

したがって、双頭ヘンドアにおける他方の自動ねじ締め
機１２の先端は、インストルメントパネル１０の穴１０
Ｃに完全に覗いており、ねじ締めが可能である。

そこで、第２図のエアシリンダ１５を駆動制御する図示
しない電磁切換弁に作動信号を送ってエアシリンダ１５
を駆動して自動ねじ締め機１２を穴１０Ｃに向って下降
させ、それによってねじ締め作業を行なう。

５ＴＥＰ　５　５ＴＥＰ４のねじ締め作業が完了したか
否かを監視し、完了したら自動ねじ締め機１２を上昇さ
ぜた後５ＴＥＰ６に進む。

なお、ねじ締め作業が完了したか否かを監視する方法と
しては、自動ねじ締め機１２０ビットにかかるトルクを
検出することによって行うとか、単にタイマにより時間
計測によって行う方法等が考えられる。

３７ＥＰ６　　インストルメントパネル１０におけろ全
ての穴１０Ｃ，１０ｂのねじ締め作業が完了したか否か
をチェックし、完了していなければ５ＴＥＰＩに戻って
前述の動作を繰り返し、完了していれは５ＴＥＰ７に進
む。

なお、２回目以降における５ＴＥＰ１で処理される目標
位置は、インストルメントパネル１０の各穴１００，１
０ｂに対応して順次メモリ１９から読み出される。

５ＴＥＰ７　　Ｄボット１の作業位置に停止したコンベ
ア９上のインストルメントパネル１０におけるねじ締め
作業が全て終了したので、ロボット１を原点に復帰させ
て、次の作業タイミングまで待機すると共に、第１図の
エアシリンダＳＬを駆動してストソノ＜ＳＴを引き込め
て作業を終了したインストルメントパネルなオ６、第７図において、判別回路２７，制御部２９、
選択読出回路３０，及びレジスタＲＳＴＩ〜ＲＳＴ１２
によって位置補正量決定手段を、又移動データ算出部１
７，パルス分配器２０，現在位置レジスタ２５，及び各
デジタルＤＣサーボ系によって位置補正制御手段を夫々
構成して℃・る。

また、以下に上記実施例の変更例を列記する。

（イ）第１１図に示すように、４個の検出音３Ｑ１〜Ｑ
４の中心に新たな検出部Ｑ５を設けて、この検出音ｂＱ
５がマークＭＲＫの存在を検出した時点で、ｊ′ｌじ締
め作業を開始するようにしても良℃・。

この場合、上記実施例より精度は落ちるカー、自動ねじ
締め機１２の先端中心が、穴１２ｂ又＆ま′　１２Ｃに
覗くようになるので、ねじ締め（ま可肯ヒである。

（口）検出部の数は、２個以上なら幾つでも良く、例え
ば第１２図に示すように７個にしても良い。

この場合、円盤１３ｅの径ｄ４を、マークＭＲＫの径ｄ
２の２倍弱とし、７個の検出部のうち近接する３個を夫
々マークＭＲＫと同円に内接するようにする。

そして、検出部のうち１つが、マークＭＲＫの存在を検
出していれば、その検出した検出部の方向に　１ｈ　＝
　ｄ４／　２　−　ｄ３／　２　　（　ｄ３：検出部の
径）移動さぜ、又検出部のうちの２つが、マークＭＲＫ
の存在を検出していれは、その検出した２つの検出部の
中心方向に前記１４だけ移動させれば、必らず中心の検
出部がマークＭＲＫの存在を検出するようになり、それ
によってねじ締め作業が失敗なく行える。

し→　上記実施例では、自動車のインストルメントパネ
ルにおけるグローボックスリッド及び計器盤の締結作業
ｒここの発明を適用した例に就て述べたが、どのような
ワークの締結作業にも全く同様に適用できる。

なお、締結作業の中で、例えばスタッドボルトにナツト
を締め付ける作業の場合は、双頭ヘッド７に自動ねじ締
め機１２０代りにナツトランナを取り付ければ良い。

に）締結作業の他には、例えばピンの差し込み作゛　　
業等が考えられるが、この場合もやはり双頭ヘッド７に
自動ねじ締め機１２の代りにピン把持用のチャック又は
メカニカルノ）ンドを取り伺げれば良い。

（羽　上記実施例では、作業用治具１１の上面１１ａに
施したマークＭＲＫの代りに、穴を穿設してその穴をマ
ークとしても良い。

（へ）上記実施例では、この発明を３軸の水平多関節型
ロボットに適用した例について述べたが、これに限るも
のではなく、どのような軸構成のロボットにも同様に適
用できる。

以上説明したように、この発明によれば、ねじ穴のよう
なロボットの作業位置とロボットの作業工具との間の位
置ずれ誤差を比較的簡単な装置で高速に補正吸収できる
ので、ロボットを生産ラインに設置する上で多大な効果
がある。

【図面の簡単な説明】

鎮１図は、この発明を適用した水平多関節型ロボットに
よる締結作業の様子を示す斜視図、第２図は、第１図の
双頭ヘッドの構成を示す拡大側面図、第３図は、双頭ヘッドにおけるセンシングヘッドの先端
部の構造を示す断面図及び下面図、第４図は、第３図の
検出部の検出回路部の一例を示す回路図、第５図は、センシングヘッドにおける円盤及び検出部と
マークとの大きさの関係を示す説明図、第６図は、センシングヘッドにおける４個の検出部の名
称定義に供する図、第７図は、この発明によるロボットの位置補正装置を含
む第１図の水平多関節型ロボットの制御装置の一例を示
すブロック図、第８図（イ）〜チは、夫々第７図の動作説明に供するタ
イミングチャート、第９図＠）〜に）は、夫々位置補正の概要説明に供する
図、第１０図は、第７図の制御部が実行する制御動作を示す
フロー図、第１１図及び第１２図は、夫々センシングヘッドにおけ
る検出部の他の構成例を示す説明図である。１・・・水平多関節型ロボット　７・・双頭ヘッド９・
′・・部品搬送コンベア１０・・・インストルメントパネル１０ａ・・・グローブボンクスリンド１０　ｂ　’、　１０　Ｃ・・・穴　１２・・・自動ね
じ締め機１３・・・センシングヘット（検出体）１３２
１〜１３１４・・・逃げ穴　１６・・・光ファイバ１６
ａ１〜１６ａ４・・・受光端面部１７・・・移動データ算出部　２０・・・パルス分配器
２１・・・偏差カウンタ　　　２２・・・駆動部２３・
・・速度検出部　　　　２４・・・位置カウンタ２５・
・・現在位置レジスタ　２６・・・検出回路２７・・・
判別回路　　　　　２９・・・制御部３０・・・選択読
出回路　Ｍ１〜Ｍ３・・・モーフＰＧｚ〜ＰＧ３・・・
パルスジェネレータＱ１〜Ｑ５・・・検出部Ｒ３Ｔｌ−Ｒ８Ｔ１２・・・レジスタ第２図第３図第４図り第５脹゛第６図；て了９１ □ １３ｆ１１３０１３ｆ２第９図（イ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
ロ）（ハ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（ニ）第１１図手続補正書（方劫昭和５８年４月　４日特許庁長官　若　杉　和　夫　殿１、事件の表示特願昭５７−２２７１４１号２、発明の名称ロボットの位置補正装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人神奈川県横浜市神奈用区宝町２番地（３９９）日産自動車株式会社４、代理人東京都豊島区東池袋１丁目２０番地５昭和５８年３月９日　（発送日二同年３月２９日）６、
補正の対象明細書の図面の簡単な説明の欄７、補正の内容明細書第３４頁第１９行の「第８図（イ）〜（チ）は、
夫々」をｒ第８図は、」と補正する。

Claims

【特許請求の範囲】１　ロボットの作業対象に対して相対位置関係が一定と
なるように配置され、前記作業対象における前記ロボッ
トの作業位置に対応した所定の位置にマークを施した倣
い基体と、前記ロボットの先端部に設けられ、作業工具と前記倣い
基体上のマークの存在を検出する複数の検出部を予め定
めた領域内に一定の配列で分散配置した検出体との相対
位置関係が前記作業位置とマークとの相対位置関係と一
致するように構成した前記作業工具と検出体とからなる
双頭ヘッドと、この双頭ヘッドの作業工具を前記作業位
置近傍の目標位置に位置決めした時に、前記マークの存
在を検出した前記双頭ヘッドの検出体圧おける検出部の
位置及び個数に応じて前記作業工具の移動方向及び移動
量を示す位置補正量を決定する位置補正量決定手段と、この位置補正量決定手段によって決定した位置補正量に
基づいて前記ロボットの可動部を駆動制御して、前ｉ己
双頭−、ラドの作業工具の位置補正を行なう位置補正制
御手段と、Ｋ　ヨッテ構成したことを特徴とするロボットノ位置補
正装置。