JPS63174102A - 水平多関節ダイレクトドライブロボツトを用いた組立方法 - Google Patents

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、水平多関節ダイレクトドライブロボットを用
いた組立方法に関し、特に精度良く位置決めされていな
い被組立物の位置を、特別な各種位置計測センサーを使
用することなく、正確に測定し、精度良い組立作業を実
現できる水平多関節ダイレクトドライブロボットを用い
た組立方法に関するものである。

従来の技術 従来、ロボットを用いた組立作業において、被組立物上
の穴に軸を挿入したり、被組立物上の軸に穴のあいたワ
ークを挿入したりする際、被組立物を精度良く位置決め
しておくか、もしくはロボット周辺に設けられた各種位
置計測センサー及びその位置によって被組立物の位置を
認識した後、その位置データをロボットの制御装置に転
送し、ロボットの動作目標位置を補正してロボットに組
立作業を行わせるという組立方法が行なわれていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記方法で被組立物を精度良く位置決め
するには、ロボットを含む作業台全体の位置精度を上げ
るだけでなく、被組立物をセットするための特殊な治具
の必要性やセットするための労力など相当の手間とコス
トがかかるという問題点があった。またロボット周辺に
設けた各種位置計測センサー及びその装置によって被組
立物の位置を測定し、ロボットの動作目標位置に補正を
かけた後、ロボットに組立作業を行わせるという組立方
法においては、位置計測センサー及びその装置の分コス
トが大幅に上がる他、センサーの較正作業や、センサー
からの出力信号情報をロボットの動作目標位置の補正量
に換算する作業等に多くの手間を有し、さらにセンサー
自身のドリフトや環境温度の変化によるロボットアーム
や作業台等の寸法の経時変化による組立精度や信頼性の
低下等、正確かつ確実な組立作業をロボ７）に行わせる
上で多くの問題点を有していた。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、特別な位置計測セン
サー及びその装置を用いたシ、被組立物を正確に位置決
めすることなく、水平多関節ダイレクトドライブロボッ
トを用い比安価で、正確、かつ確実な組立作業を実現す
ることができる組立方法を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するため、ロボ、７トの原点
回シに回動する第１アームと、この第１アームに連結さ
れ次第２アームをそれぞれダイレクトドライブしてロボ
ットアーム先端を移動させるようにしたコンプライアン
ス機能を有する水平多関節ダイレクトドライブロボット
において、組立作業に用いる任意のワークを把持する把
持手段と、前記ロボットから独立して設けられた各禎位
置計測センサー及びその装置を有さない位置探索手段と
を前記ロボットアーム先端に設け、ワークを組み立てる
際に、まず前記位置探索手段内に有する治具と前記ロボ
ットのコンプライアンス機能とによって被組立物の正確
な位置を測定した後、前記把持手段によって前記ワーク
を前記被組立物に対して組み立てることを特徴とする。

作　　用 本発明によれば、ａボ・７）アーム先端に設けられてお
シ、ロボットから独立して設けられた各種位置計測セン
サー及びその装置を有さない位置探索手段内に有する治
具と前記ロボットのコンプライアンス機能とによって被
組立物の正確な位置をロボットが測定認識した後、把持
手段によってワークを前記被組立物に対して組み立てる
という組立方法をとることによって、水平多関節ダイレ
クトドライブロボットを用いた安価で、正確かつ確実な
組立作業を実現することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照しなが
ら説明する。

まず、第１図を参照しなから一実施例におけるロボット
とその周辺機器の構成について説明する。

１は水平多関節ダイレフ）ｏポット本体であシ、この駆
動軸にロボットアーム２が取シつけられている。前記ロ
ボットアーム２は、図のようにリンク構造になっておシ
、前記水平多関節ダイレクトドライブロボット１中の駆
動手段４ａによシロボットアーム２ａが、駆動手段４ｂ
によりロボットアーム２ｂが各々回転駆動されることに
よってロボットアーム先端である作用軸３の位置がロボ
ット制御装置１６によって位置制御される。さらに前記
作用軸３は前記ロボット制御装置１６で制御される駆動
手段６によシ、図中矢印で示した方向に上下および回転
動作も行える構造になっている。前記作用軸３の先端に
は図中点線で示したハンド部Ｐが取９つけられておシ、
このノ・ンド部Ｐは位置探索手段としてのチャックＡＩ
３とワーク把持手段としてのチャックＢ１４から構成さ
れている。ロボットの作業台ｅ上には、複数個の穴８が
あけられた被組立物７、前記穴８に嵌合するワーク１２
をセットしであるワーク台１１および前記ワークと同−
太さで先端を大きくテーパ加工しである治具１０をセッ
トしである治具台９が備えつけられている。なお前記穴
８と前記ワーク１２とのはめあいすきまは非常に小さく
、前記穴８の淵と前記ワーク１２の先端のどちらにも嵌
合しやすくするためのテーパ加工はほとんどなされてい
ないものとする。

第２図は前記ハンド部Ｐの詳細図であシ、２りのへ イブのハンド部を示している。まず第２禰に示すハンド
部では、前記作用軸３の軸線上に前記チャックＡ１３が
設けられており、前記治具１ｏが把持されている。さら
にステー１６によって前記作用軸３の軸線から４１　だ
け隔たった位置に前記チャックＢ１４が設けられておシ
、前記ワーク１２が把持されている。さらに前記チャッ
クＢ１４は軸受１７によって支持されているガイド軸１
９と一体構造になっておシ、エアシリンダー１８によシ
図の矢印で示す上下方向に動作するしくみＫなに取９つ
けられたステー２０によって、前記チャックＡ１３と前
記チャックＢ１４とが図のように一直線上に、前記作用
軸３の軸線から各々で２だけ隔たっ几位置に設けられて
おシ、その他の構造は第２ａ図に示すハンド部と同様で
ある。なお前記チャックＡ１３．前記チャックＢ１４お
よび前記エアシリンダー１８は配管材２１から送られて
くる空気圧によって作動する構造になっているが、電磁
ソレノイドなど他の手段によって作動する機構を用いて
も何らさしつかえない。

以上のように構成された水平多関節ダイレクトドライブ
ロボットの組立装置について、以下第３゜４図を用いて
その動作を説明する。第３図は前述のごとく構成された
ロボットの組立装置により、前記被組立物７に対して前
記ワーク１２を組み立てていく動作手順を示したフロー
チャートである。

まず前記ロボット制御装置１６に記憶されている組立動
作手順に基づいて組み立てるワークの種類（第１図では
ワニク１２ａかワーク１２ｂ）を判別し、判別したワー
クと外径が等しく、先端が大きなテーパ状に加工されて
いる治具（第１図で、ワーク１２ａに対しては治具１０
ａ、ワーク１２ｂに対しては治具１Ｑｂが対応している
。）を前記チャックＡ１３が把持し、さらに前記チャッ
クＢ１４が、前述のごとく判別したワークを把持する。

次に前記被組立物７中の、前記ワークを嵌合すべき穴（
第１図で、ワーク１２ａに対して穴８ａと穴ｓｂ、ワー
ク１２ｂに対して穴８Ｃと穴８ｄが各々対応している。

）の上空で、やはりあらかじめ前記ロボ・・・ト制御装
置１６に記憶されている位置Ａまで治具を把持し友前記
チャックＡ１３が移動し、ロボットの前記駆動手段４ａ
、４ｂのコンプライアンス値を増大させながら前記作用
軸３を下降させて治具１Ｑを穴８に挿入する。挿入動作
が完了した後、前記駆動手段４ａ、４ｂのコンプライア
ンス値を以前の小さい値にもどし、その時の前記ロボッ
トアーム２の位置Ｂを前記駆動手段４ａ、ａｂ中の内界
センサー（図示していない。）によって読み取って、前
記ロボット制御装置１５に記憶した後、前記作用軸３を
上昇させて治具１０を穴８から抜く。次に、使用してい
るアーム部が第２ａ図に示したものであれば、前記チャ
ックＡ１３と前記チャックＢ１４の間の既知の距離情報
１１　をもとに、前記チャックＢ１４が前記位置Ｂに移
動するための移動方向と移動量とを前記ロボット制御装
置１６が計算した後、前記ロボットアーム２を移動させ
て、前記チャックＢ１４を前記Ｂまで移動させる。しか
しながらアーム部が第錯雪に示し友ものであれば、前記
作用軸３に対して、前記チャックＡ１３と前記チャック
Ｂ１４とが一直線上に逆方向に距離１２だけ隔たった位
置にあるので、上記の第２ａ図に示したアーム部を便用
した場合の位置計算は不要で、単に前記作用軸３を１８
００回転させるだけで前記位置Ｂに前記チャックＢ１４
が移動することになる。その後、前記エアシリンダー１
８を作動して、前記ワーク１２が前記治具１ｏよシ下方
位置になるように前記チャックＢ１４を下降させた後、
前記作用軸３を下方移動して前記ワーク１２を前記穴８
に挿入し、前記ワーク１２をはなし、さらに前記治具台
９に前治具１ｏをもどす。以上が一連の組立作業動作で
あるが、ここで前記治具１ｏを用いずに直接前回 記ワーク１２を前記穴８に嵌合する場合、第４と＃に示
すように、先端をほとんどテーパ加工していないワーク
１２の、穴８への嵌合を成功させるための、前記ワーク
１２と前記被組立物７との相対位置は非常番で精度良く
管理せねばならず、図で点線で示したｄｌ　の範囲の中
に前記ワーク１２が入るようにしなければならない。し
かし前記ワーク１２の位置はすてにａポット側で記憶さ
れている固定位置であるので、前記被組立物７の備え付
は位置を精度良く管理せねばならないことになる。

一方、本実施例のように前記ワーク１２を挿入する前に
、先端を大きくテーパ加工しである治具１゜を、ロボッ
ト駆動手段のコンプライアンス値ヲ増大させた状態で穴
に挿入する場合、第４ｂ図に示すように図で点線で示し
之前記ｄ１　　よシ相当大きなｄ２の範囲の中に前記治
具１０があシさえすれば嵌合を成功させることができ、
なおかつ、その嵌合によって前記穴８の位置をロボット
は正確に把握することができるので、次に前記穴８へ前
記ワーク１２を確実に嵌合させることができるとと１ｆ
ｉａ。

もに、前記被組立物７の備え付は位置を、第４４に示し
た例と比べてそれ程正確に位置決めする必要がなく、さ
らには温度等によるロボットアームや作業台の経時変化
やロボット内界センサーのドリフト等の影響を無視でき
る点が本実施例の特徴である。

なお、本実施例においては、被組立物である穴にワーク
としての軸を嵌合する場合の組立方法についてのみ述べ
たが、被組立物の方が軸状になっておシ、この軸に穴の
おいているワークを嵌合する場合も同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。

また、本実施例では、複数種類のワークを組み立てるた
め、各々のワークに適した治具をチャックによって持ち
替える場合についてのみ述べたが、ワークが１種類だけ
の場合はチャック機構を使用せずに治具をロボットの作
用軸に固定してしまっても良く、またワークが複数種類
の場合でも、各々のワークに対応する複数種類の治具が
各々上下動作可能となる機構を有したチャックＢのよう
にエアシリンダー等により複数個同時にロボットハンド
部Ｐに設けられていても何らさしつかえない。

この場合、第３図で示した組立手順のフローチャート中
、点線で示した手順が不必要となる。

発明の効果 本発明方法によ几ば、以上のようにロボットアーム先端
に設けられておシ、ロボットから独立して設けられた各
種位習計測センサー及びその装置を有さない位置探索手
段内に有する治具と、前記持手段によってワークを前記
被組立物に対して組み立てるという組立方法をとること
によって、被組立物を精度良く位置決めする労力が省け
る他、特別な各種位置計測センサーが必要ないためにコ
ストが安ぐなシ、センサーの較正作業等の労力がいらず
、さらには各作業ごとに被組立物の位置を認識するので
センサーのドリフトや環境温度の変化によるロボットア
ームや作業台等の経時変化の影響も無視でき、水平多関
節ダイレクトドライブロボットを用いた安価で、正確か
つ確実な組立作業を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における、水平多関順を□す
７Ｃ１−ｆ−？−）、＠Ａ　、ｊｂえゆ。ア施例の組立
原理を示す原理説明図である。 １・・・・・・ロボット、２゛・・・・ロボットアーム
、３・・・・・・作用軸（ロボットアーム先端）、’、
６・・開駆動手段、６・・・・・・作業台、７・・・・
・・被組立物、８・・・・・・穴、９・・・・・・治具
台、１ｏ・・・・・・治具、１１・・・・・・ワーク台
、１２・・印・ワーク、１３・・・・・・チャ、りＡ（
位置探索手段）、１４・・・・・・チャックＢ（ワーク
把持手段）、１５・・・・・・ロボット制御装置、１６
　、２０・・・・・・取付ステー、１７・・・・・・軸
受、１８・・・・・エアシリンダー、１９・・・・・・
ガイド軸、２１・・・・・・配管材、Ｐ・・・・・・−
・ント部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名イー
・−ＴＩＶ、ｋ　　　　　　　　　　　　？−−−ｉぢ
ｐＣ′６２−−ＱＸニーｔ￥７−４か一一兇乳 トー穴　　　　　　　　　ｐ−一−ハ・ｈ閉第３図 ’（−１ 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットの原点回りに回動する第１アームと、こ
   の第１アームに連結された第２アームをそれぞれダイレ
   クトドライブしてロボットアーム先端を移動させるよう
   にしたコンプライアンス機能を有する水平多関節ダイレ
   クトドライブロボットにおいて、組立作業に用いる任意
   のワークを把持する把持手段と、前記ロボットから独立
   して設けられた各種位置計測センサーを有さない位置探
   索手段とを前記ロボットアーム先端に設け、ワークを組
   み立てる際にまず前記位置探索手段内に有する治具と、
   前記ロボットのコンプライアンス機能とによって被組立
   物の正確な位置を測定してこのデータを記憶した後、上
   記データにもとづき前記把持手段によって前記ワークを
   前記被組立物に対して組み立てることを特徴とする水平
   多関節ダイレクトドライブロボットを用いた組立方法。
2. （２）位置探索手段内に有する治具は、把持手段が把持
   するワークと同径の疑似ワークを有し、この疑似ワーク
   の先端は、ワークを組み立てる被組み立て手段側の嵌合
   穴に入りやすいようテーパ形状としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の水平多関節ダイレクトドラ
   イブロボットを用いた組立方法。