JPS635406A - ロボツトの位置補正方法及び装置 - 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、ロボットの動作端に、ワークの複数の作業箇
所に対応する複数の工具を備える工具ホルダを支軸を介
して軸設し、該ロボットの作動により該工具ホルダを所
定のティーチング位置に移動させて、該各作業箇所での
該各工具による作業を行うようにしたロボットの位置補
正方法及び装置に関する。

（従来の技術） 従来、例えば自動車のラジエタタンクや洗浄液タンク等
の複数のタンクへの自動給液装置として、各専用の給液
ノズルを取付けた複数のロボットを用い、該告口〆ット
ヲテイーチングデータに従って動作させて、各給液ノズ
ルを各所定のタンクの給液口に挿入し給液作業を行うよ
うにしたものは知られる。

然し、これでは設備費が嵩み、又ｃ２ポット同士の干渉
を避ける上でロボットを順次動作させる必要を生じ、作
業能率が低下する問題がらり、そこで本願発明者は、ロ
ボットの動作端に自動車の複数のタンクに対応する複数
の給液ノズルを備える工具ホルダを支軸を介して取付け
、該ロボットの作動により該工具ホルダを該各給液ノズ
ルが該各タンクの給液口に臨む所定のティーチング位置
に移動させて、単一のロボットによりこれらタンクへの
給液を同時に能率良く行い得られるよう【した装置を創
作した。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記の如くワーク（自動車〕の複数の作業箇
所（給液口〕に対応する複数の工具（給液ノズル）を備
える工具ホルダを取付けたロボットを用いて自動作業を
行う場合、ワークの位置ずれに対しての位置補正を如何
にして行うかが課題となる。

即ち、ワークの前後方向の中心線が正確に前後方向を向
くように七ッ卜されなかった場合、ロボットを前後方向
と横方向との直交２方向に移動させただけでは、各工具
が各作業箇所に合致せず、ワークの傾きに応じて工具ホ
ルダを支軸回りに回転させる必要を生ずるもので、ワー
クの直交２方向への変位及び傾きを総合的に検出して工
具ホルダの位置補正を行うことが必要となる。

本発明は、かかる課題を解決し、工具ホルダの位置補正
を正確且つ簡単に行い得られるようにすることをその目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 本願筒１尭明は、上記目的を達成すべく、ロボットの動
作端に、ワークの複数の作業箇所に対応する複数の工具
を備える工具ホルダを支軸を介して軸設し、該ロボット
の作動により該工具ホルダを所定のティーチング位置に
移動させて、該各作業箇所での該各工具による作業を行
うようにしたロボットの位置補正方法であって、これら
工具のうち少なくとも２個の工具と該支軸との配置レイ
アウトと同一のレイアウトで該両工具に対応する２つの
作業箇所に各係合する２個のロケート部材と計測軸とを
配置した計測枠を用い、該計測軸と該両ロケート部材の
位置が該ティーチング位置における該支軸と該両工具の
位置に合致する状態を基準にして該両ロケート手段を該
両作業箇所に係合させたときの該支軸の変位量と該支軸
回りの該計測枠の回転変角量とを検出し、この検出値に
応じて該ティーチング位置の補正を行うようにしたこと
を特徴とする。

本願第２発明は、上記第１発明の方法の実施に用いられ
る装置ｊｔ’ｔ−提供するもので、前記計測枠を、前記
ロボットの動作端に前記支軸に直交する面上に設定した
直交座標の両座振軸方向に移動自在で且つ前記計測軸回
りに回動自在に取付けると共に、該計測枠を該計測軸が
該直交座標の原点に合致し且つ該計測軸回りの該計測枠
の回転位相が前記ティーチング位置における該支軸回り
の前記工具ホルダの回転位相に合致するように位置決め
自在な位置決め手段と、該位置決め手段による位置決め
状態を基準にして該計測軸の該両座振軸方向への変位量
と該計測軸回りの該計測枠の回転変位量とを検出する検
出手段を設け、該ロボットの作動により該計測枠を該原
点が該ティーチング位置における該支軸の位置に合致す
る所定の計測位置に移動自在としたことｔ−特徴とする
。

（作用） 本発明の作用を第１図を参照して説明する。

図中ＡＩ　、Ａ２はティーチング位置における両工具の
位置即ちワークが正確にセットされたときの２つの作業
箇所の位置、Ａ１′、Ａ２′は該両作業箇所の実際の位
置、Ｂは工具ホルダをティーチング位置に移動したとき
の支軸の位置、Ｃ１Ｄ４、Ｄ２は計測枠による後記する
変位計測時の支軸と２個の工具の位ｌｔヲ示す。計測枠
をその計測軸回りの回転位相がティーチング位置におけ
る支軸回りの工具ホルダの回転位相に合致するような姿
勢で該計測軸がＢに合致するように位置決めすると、２
個のロケート部材の位置は人４、人２に合致するが、該
各ロケート部材を各作業個所に係合すると、該両ロケー
ト部材の位置はＡ１′、Ａ２′に変位し、それに応じて
該計測軸の位置がＢからＢ′に変位すると共に、該計測
枠が該計測軸回りに回転する。

かくて、ＢからＢ′への変位量ΔＸ、Δｙと、該計測枠
の回転変角量Δθとを検出し、ティーチング位置をこの
検出値に応じて補正して、工具ホルダを上記位相からΔ
θだけ支軸回りに回転させると共に支軸がＢ′に合致す
るように移動させれば、両工具の位置はＡ１′、Ａ２′
に合致し、該各工具により各作業箇所での作業を行い得
られる。

又、第２発明の装置によれば、位置決め手段により計測
枠を位置決めして、ロボットの作動により該計測枠を計
測位置に移動し′た後、該位置決め手段による該計測枠
の拘束を解いて両ロケート手段を両作業箇所に係合する
だけで、検出手段により上記した変位量Δｘ１Δｙと変
角量Δθとを検出でき、位置補正を迅速に行い得られる
。

（実施例） 第２図を参照して、（１）はワークたる自動車、（２）
は自動車（１）のセット位置の前方に配置したロボット
を示し、該ロボット（２）により自動車（１）のエンジ
ンルームに配置されるラジエタ液用の第１給液口（１ａ
）と、ノゼワステアリングオイル用の第２給液口（１ｂ
）と、洗浄液用の第３給液口（ＩＣ）とを作業箇所とし
てこれら給液口（ｌａ）　（ｌｂ）（ｌｃ）への給液作
業を行うようにした。

該ロボット（２）は、前後方向に長手のレール（３ａ）
（３ａ）に沿って前後動自在なスライド台（３）上に旋
回台（４）ヲ介して上下方向に揺動自在なロボットアー
ム（５）を設け、該アーム（５）の先端に常時水平姿勢
に保持される手首（６）を取付けて、該手首（６）に垂
直の支軸（７）を介して工具ホルダ（８）を軸設し、該
工具ホルダ（８）に、第３図乃至第５図に示す如く、前
記給液口（ｌａ）（ｌｂ）（ｌｃ）に対応する第１乃至
第３給液ノズル（９１）（９２）（９３）を夫々ユニッ
トシリンダ（９ａ）により上下動自在に取付けて成るも
ので、該ロボット（２）の作動により該工具ホルダ（８
）を該各ノズル（９１）（９２）（９３）が該各給液口
（ｌａ）（ｌｂ）（ｌｃ）の直上部に臨むような所定の
ティーチング位置に移動させ、この状態で該各ノズル（
９１）（９□）（９３）を下動させて該各給望口（１ａ
）（ｌｂ）（Ｉｃ）に挿入し、給液作業を行うようにし
た。

尚、該各ノズル（９１）（９□）　（９３）は、瞑、４
！ｒユニツトシリンダ（９ａ）を貫通する１対のピスト
ンロンド（９ｂ）　（９ｂ）の両端に上下両端部におい
て連結した昇降枠（９ｃ）にラパーマウン）　（９ｄ）
ｔ−介して吊設されるものとした。

ところで、自動車（１）がセット位置に正確にセットさ
れていないと、工具ホルダ（８）ヲテイーチング位置に
移動したとき各給液ノズル（９，）（９２）（９３）が
各給液口（Ｉａ）（ｌｂ）（ｌｃ）に合致せず、給液作
業を行い得なくなる。

そこで、図示のものでは、前記３個の給液ノズル（９，
）（９□）　（９３）うち比較的広く離間して配置され
る第１と第２の２個の給液ノズル（９１）（９□）と支
軸（７）との配置レイアウトと同一のレイアウトで該両
ノズル（９１）（９，２）に対応する第１と第２の２箇
所の給液口（１ａ）（１ｂ）に各係合する２個のロケー
ト部材（１０１）（１０２）と計測軸（ロ）とを配置し
た計測枠（６）を用意し、該計測枠ａ２を工具ホルダ（
８）上に支軸（７）に直交する水平面上に設定した直交
座標の両座操軸方向即ちＸ軸方向とＸ軸方向とに移動自
在で且つ該計測軸（６）回りに回動自在に設け、該工具
ホルダ（８）をティーチング位置に移動させる前に、該
計測枠（６）を該計測軸（２）及び該両ロケート部材（
１０，）（１０□）がティーチング位置における該工具
ホルダ（８）の該支軸（７）及び該第１第２給液ノズル
（９１）（９２）の位置に合致する所定の計測位置に移
動させ、この状態で該両ロケート部材（１０１）　（１
０２）を該第１第２給液口（１ａ）（１ｂ）に係合させ
、このときの該計測軸αηのＸ軸方向とＸ軸方向への変
位量と該計測軸■回りの該計測枠（２）の回転変角量と
を検出し、この検出値に応じてティーチング位置を補正
するようにした。

図示のものでは、前記直交座標をその原点０が支軸（７
）に対しロボット（２）の自動Ｎ（１）側への移動方向
先方に位置し且つ該原点０と該支軸（７）とを結ぶ線が
Ｙ軸に合致するように設定し、工具ホルダ（８）上に、
第６図及び第７図に示すように、Ｘ軸方向に摺動自在な
第１スライダ（１３ａ）と該第１スライダ（１３ａ）上
のＸ軸方向に摺動自在な第２スライダ（１３ｂ）とから
成るクロススライダａ３をその中立点が該原点Ｏに合致
するように設け、該第２スライダ（１３ｂ）に前記計測
軸α１）を立設して、該計測軸（９）ＶＣ前記計測枠（
２）をその根部のスリーブ（１２ｍ）において回動自在
に軸支し、かくて該計測枠（６）に該クロススライダ（
至）によるＸ軸方向とＸ軸方向への移動、及び該計測軸
α９回りの回動が与えられるようにした。

更に、該計測枠（２）の根部両側に、第４図に示す如く
、該工具ホルダ（８）に形成した位置決め孔（１４ａ）
に嵌合するテーパピン（１４ｂ）をシリンダ（１４ｃ）
により上下動自在に設けて位置決め手段ａ４を構成し、
該ビン（１４ｂ）の該孔（１４ａ）への嵌合により、該
計測軸（ロ）が該原点Ｏに合致すると共に、該計測軸（
ロ）回りの該計測枠＠の回転位相がティーチング位置に
おける前記支軸（７）＠りの該工具ホルダ（８）の回転
位相に合致した状態に該計測枠（６）を位置決めし得る
ようにし、かくて該計測枠Ｑ２ｔ−該位置決め手段α荀
により位置決めした状態でロボット（２）の作動により
該原点０がティーチング位置における該支軸（７）の位
置に合致する所定の計測位ｔｔｔまで移動させれば、テ
ィーチング位＠における前記支軸（７）と前記第１第２
給液ノズル（９，）（９□）の位置に該計測軸（９）と
前記両ロケート部材（１０，）（１０２）とを合致させ
ることができる。

又、該工具ホルダ（８）上に、上記位置決め状態を基準
にして該計測軸（ロ）のＸ軸方向とＸ軸方向への変位量
及び該計測軸αめ回りの該計測枠（イ）の回転変角ｔ１
に検出する検出手段を設けるものとし、これを詳述する
に、第６図乃至第８図に示す如く、該工具ホルダ（８）
に前記第１スライダ（１３ａ）に固定のラック（１５ａ
）に咬合するビニオン（１５ｂ）を取付けたＸ軸方向の
変位検出器（イ）と、該第１スライダ（１３ａ）に第２
スライダ（１３ｂ）に固定のラック（１６ａ）に咬合す
るピニオン（１６ｂ）を取付けたＸ軸方向の変位検出器
（至）と、該第２スライダ（１３ｂ）に第３図及び第４
図に示す如く該計測枠（６）の前記スリーブ（１２２）
に固定のレバー（１７ａ）に当接するロッド（１７ｂ）
を有する回転角検出器へηとを設け、これら検出器（至
）（至）α力によシ検出手段を構成した。

又、該計測枠ｑつは、その根部先端のリニアガイド（１
２ｂ）に沿ってシリンダ（１２ｃ）により上下動される
昇降枠（１２ｄ）を備え、該昇降枠（１２ｄ）にアーム
部材（１２ｅ）を介して前記両ロケート部材（１０１）
（１０２）を取付けて成るものとした。

該両ロケート部材（１０１）（１０□）は、下方にのび
る３本の係合子（１０ａ）を開閉アクチュエータ（１０
ｂ）により放射方向に開閉自在として成るもので、第１
給液口（１ａ）に係合する第１０ケート部材（１０，）
の係合子（１０ａ）を縮閉状態で第１１図に示す如く該
給液口（１２）に挿入して拡開させることにより、該第
１給液口（１ａ）に該第１０ケート部材（１０１）が芯
決め係合されるようにし；又第２給液口（１ｂ）に係合
する第２０ケート部材（１０２）の係合子（１０ａ）を
第１３図に示す如く該第２給液口（ｌｂ）’ｅ囲うよう
に拡開した状態から縮閉することにより、該第２給液口
（１ｂ）に該第２０ケート部材（１０２）が芯決め係合
されるようにした。

尚、これら給液口（ｌａ）（ｌｂ）の相互の位置ずれに
より該両給液口（ｌａ）（１ｂ）の間隔が所定値になら
ないことがあり、この間隔の変化に応じて両ロケート部
材（１０１）（１０２）の間隔を変化し得るよした。

その詳細は第９図乃至第１１図に示す通りであり、前記
アーム部材（１２ｅ）に固定の固定枠（１２ｆ）に該第
１０ケート部材（１０１）を取付けた支持枠（至）を該
結線方向にＩＪ　ニアガイ）’　（１８ａ）を介して摺
動自在に支持させ、更に該固定枠（１２ｆ）に該支持枠
（至）の端部に立設したビン（１９ａ）を把持する開閉
自在な１対の把持爪（１９ｂ）を有する位置決め部材α
埠を設け、該部材α鴨により該第１０ケート部材（１０
，）を第２０ケート部材（１０２）に対する距離が前記
所定値となるような正規位置に位置決め自在とし、又該
支持枠（至）に該固定枠（１２ｆ）に固定のドッグ片（
２０ａ）と協動する複数のリミットスイッチ（１）を設
け、該第１０ケート部材（１０１）　ｔ−該位置決め部
材Ｑ嗜による拘束を解いて第１結液口（１ａ）に係合さ
せたときの該第１０ケート部［（１０１）の正規位置か
らの変位量を検出するようにした。

そして、ＷＪｌ給液ノズルＣ９１汗、第３図及び第５図
に示す如く、これを吊持するラノ々−マウン）　（９ｄ
）のブラケット（９ｅ）において昇降枠（９ｃ）に対し
該ノズル（９１）と第２給液ノズル（９□）との結線方
向にリニアガイド（９ｆ）に溢って摺動自在に支持し、
１対の小型単動シリンダ（９ｇ）　（９ｇ）により該第
１給液ノズル（９１汗前記第１０ケ一ト部材（１０１）
の変位量分だけ該結線方向に変位させて、該両ノズル（
９，）（９２）の間隔を両給′級口（１ａ）（１ｂ）の
間隔に合致させ得るようにした。

又、前記第２０ケート部材（１０２）を取付けた前記ア
ーム部材（１２ｅ）に固定の固定枠（１２ｇ）に、第１
２図に示す如く、第３給液口（１ｃ）に挿入される検知
ロンド（２１ａ）を取付けた検知シリンダ＠を設け、前
記両ロケート部材（１０，ン（１０２）を第１第２給液
口（ｌａ）（ｌｂ）に係合させた状態で該ロツ）″（２
１ａ）を下動させ、第３給液口（１ｃ）の位置ずれ等に
よシ該ロッド（２１ａ）がその縁部等に当接して所定位
置に下動しないときは、該第３給液口（１ｃ）への給液
は不可として第３給液ノズル（９３）による給液作業を
中止するようにした。

父、前記第２０ケート部材（１０□）の各係合子（１０
ａ）には、第１２図及び第１３図に示すよって、第２給
液口（１ｂ）を捕捉可能な範囲を拡大するための円弧状
の？１！材（１０ｃ）を縮閉時に互に干渉しないよう上
下に位＃をずらして取付けた。

図面で＠は計測枠（２）の最先端部に取付けたビンネッ
ト開閉確認用のセンナを示し、ビンネットが開放されて
いないときは、該計測枠熊の前進を停止するようにした
。

次に上記実施例の作用について説明する。

自動車（１）　ｔ−セット位置に搬入セットした後、先
ず計測枠（２）を位置決め手段α→により位置決めした
状態でロゲット（２）の作動により計測位置に移動させ
る。

これによれば、該計測枠（２）の計測軸（ロ）と第１第
２０ケート部材（１０，）（１０２）（７）位置がティ
ーチング位置における工具ホルダ（８）の支輸（７）と
第１第２給液ノズル（９１）（９２）の位置に合致し、
次いで該計測枠（２）の昇降枠（１２ｄ）を下降させて
該両ロケート部材（１０１）（１０２）を第１第２袷液
口（１ａ）（１ｂ）にラフ係合させた後、位置決め手段
α→による該計測枠（６）の拘束を解いて該両ロケート
部材（１０１）（１０２）を該両給液口（１ａ）（１ｂ
）に芯決め係合させる。この場合、自動車（１）の位置
ずれて第１第２給液口（Ｉｇ）（ｌｂ）の位置が第１図
にＡＩ　、Ａ２で示す正規位置からＡ１′、Ａ２′にず
れていると、該両ロケート部材（１０１）（１０２）の
位置が夫々人、→Ａ１′、Ａ２→Ａ２′に変位し、これ
に伴って計測軸α力の位置がＢ→Ｂ′に変位すると共に
、該軸Ｃ１１）回りに該計測枠（２）が回転する。

そして、該計測軸（９）のＸ軸方向とＸ軸方向の変位量
Δｘ１Δｙと、該計測枠（６）の回転変角量Δθとを各
検出器（ト）＠（ロ）により検出し、この値ΔＸ、Δｙ
１Δθに応じてティーチング位置を補正し、即ちティー
チング位置における支軸（７）の位置をΔｘ１Δｙだけ
Ｘ軸方向とＸ軸方向に変位すると共に、工具ホルダ（８
）の回転位相をΔθだけ変角し、この補正位置に該工具
ホルダ（８）全移動させる。

これによれば、前記計測軸αめと第１第２０ケート部材
（１０１）（１０２）の配置レイアウトと同一のレイア
ウトの支＠（７）と第１第２給液ノズル（９１〕（９□
）は夫々Ｂ′、Ａ１／、Ａ２′に合致し、該各ノズル（
９１）（９□〕をその下降で確実に各給液口（ｌａ）（
ｌｂ）に挿入でき、又第３給液ノズル（９３）もタンク
取付誤差による第３給液口（１ｃ）の大巾な位置ずれか
ない限り該給液口（１ｃ）に挿入でき、かくてこれら３
個の給液口（ｉａ）（ｌｂ）（ｌｃ）Ｋ同時に能率良く
給液できる。

尚、ロボット（２）の動作端たる手首（６）に工具ホル
ダ（８）とは別個の支持板を取付けて、これに計測枠Ｃ
Ｌ１ｔ−搭載することも可能であるが、上記実施例の如
く工具ホルダ（８）上に計測枠（６）を搭載した方が部
品点数の削除や軽量化を図れ有利である。

又、本発明は上記した給液作業用のロボット以外のロボ
ットにも勿論適用可能である。

（発明の効果） 以上の如く本発明方法によるときは、ワークが傾いてセ
ットされても、その複数の作業箇所に工具ホルダの複数
の工具が合致するように工具ホルダの位置を簡単に補正
でき、更に第２発明の装置【よれば、位置補正を迅速に
行い得られ、作業能率が向上する効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する線図、第２図は本発明
を適用した給液作業用ロボットの平面図、第３図はその
要部の拡大平面図、第４図はその右側面図、第５図は第
３図の■−■線から見た側面図、第６図は第３図の■−
■線截線側断側面図７図は第６図の■−■線截断平面図
、第８図は第７図の■−■線截線面断面図９図は第１０
ケート部材の拡大平面図、第１０図はその正面図、第１
１図は第１０図のＸＩ−ＸＩ線線断断側面図第１２図は
第２０ケート手段の拡大側面図、第１３図はその底面図
である。 （１）・・・自動車（ワーク） （ｌａ）（ｌｂ）（ｌｃ）・・給液口（作業箇所〕（２
）・・・ロボット（７）・・・支軸（８）・・・工具ホ
ルダ （９，）（９□）（９３）・・・給液ノズル（工具）（
１０，）（１０□ン・・・ロケート部材（ロ）・・・計
測軸　　　　＠・・・計測枠α尋・・・位置決め手段 第２図 第３図 第４図 第９図□ 第１１図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボットの動作端に、ワークの複数の作業箇所に対
   応する複数の工具を備える工具ホルダを支軸を介して軸
   設し、該ロボットの作動により該工具ホルダを所定のテ
   イーチング位置に移動させて、該各作業箇所での該各工
   具による作業を行うようにしたロボットの位置補正方法
   であつて、これら工具のうち少なくとも２個の工具と該
   支軸との配置レイアウトと同一のレイアウトで該両工具
   に対応する２つの作業箇所に各係合する２個のロケート
   部材と計測軸とを配置した計測枠を用い、該計測軸と該
   両ロケート部材の位置が該テイーチング位置における該
   支軸と該両工具の位置に合致する状態を基準にして該両
   ロケート手段を該両作業箇所に係合させたときの該支軸
   の変位量と該支軸回りの該計測枠の回転変角量とを検出
   し、この検出値に応じて該テイーチング位置の補正を行
   うようにしたことを特徴とするロボットの位置補正方法
   。 ２、ロボットの動作端に、ワークの複数の作業箇所に対
   応する複数の工具を備える工具ホルダを支軸を介して軸
   設し、該ロボットの作動により該工具ホルダを所定のテ
   イーチング位置に移動させて、該各作業箇所での該各工
   具による作業を行うようにしたロボットの位置補正装置
   であつて、これら工具のうち少なくとも２個の工具と該
   支軸との配置レイアウトと同一のレイアウトで該両工具
   に対応する２つの作業箇所に各係合する２個のロケート
   部材と計測軸とを配置した計測枠を、該ロボットの動作
   端に該支軸に直交する面上に設定した直交座標の両座標
   軸方向に移動自在で且つ該計測軸回りに回動自在に取付
   けると共に、該計測枠を該計測軸が該直交座標の原点に
   合致し且つ該計測軸回りの該計測枠の回転位相が該テイ
   ーチング位置における該支軸回りの該工具ホルダの回転
   位相に合致するように位置決め自在な位置決め手段と、
   該位置決め手段による位置決め状態を基準にして該計測
   軸の該両座標軸方向への変位量と該計測回りの該計測枠
   の回転変角量とを検出する検出手段を設け、該ロボット
   の作動により該計測枠を該原点が該テイーチング位置に
   おける該支軸の位置に合致する所定の計測位置に移動自
   在としたことを特徴とするロボットの位置補正装置。 ３、該計測枠を該工具ホルダ上に該原点が該支軸からオ
   フセットした位置に存するように取付けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載のロボットの位置補正装
   置。