KR100218104B1 - 로보트의 캘리브레이션 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로보트의 캘리브레이션 방법에 관한 것으로서, 특히 5축에 고정된 지그 플레이트의 양측에 지그 블록을 고정하고, 상기 지그 블록의 선단을 4축 모터 플레이트의 외주면에 접촉시키면서 5축 모터의 펄스 값에 따라 5축을 측정하고, 상기 지그 플레이트에 지그 마커를 고정한 후 3축 및 4축을 이동시키면서 상기 지그마커의 중심이 볼 스크류 중심의 수직 위치에 오도록 위치시킨 후 4축의 모터 펄스 값을 읽고 다시 3축 및 4축을 반대 방향으로 이동시키면서 일치되는 마킹 점에서의 4축 모터의 펄스 값을 읽어서 4축을 측정하고, 2축 및 3축을 이동시키면서 지그 마커의 중심이 볼 스크류 중심의 수직 위치에서 3축 모터의 펄스 값을 읽고 다시 2축 및 3축을 반대 방향으로 이동시키면서 지그 마커의 중심을 마킹 점과 일치시켜 3축 모터의 펄스 값을 읽어서 3축을 측정하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 5축, 4축 및 3축의 캘리브레이션 작업이 매우 간편하고 정확하게 이루어질 뿐만 아니라 일반적인 로보트의 반복 정밀도가0.5에 대비하여 5축은 0.1, 4축은 0.2, 3축은 0.2

Description

로보트의 캘리브레이션 방법

본 발명은 로보트의 캘리브레이션 방법에 관한 것으로서, 특히 로보트의 조립 후 2축, 3축, 4축의 진직도와, 1축 볼 스크류 센터의 축심에 대한 2축, 3축, 4축의 직각도, 기저축인 4축의 축심에 대한 5축의 직각도를 가장 건전한 상태가 되도록 조정을 하여 로보트의 운동시 어떤 자세에서도 정확한 위치에 도달하는 것이 가능하도록 된 로보트의 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.

종래의 로보트중, 특히 수평 다관절 펠릿타이저(PALLETIZER) 로보트의 캘리브레이션 방법을 보면 1축과 2축은 기계적인 스토퍼를 기준으로 중간점에 원점을 선정하여 캘리브레이션을 행하고, 3축은 2축과 3축을 오른쪽 방향으로 설정하여 공구의 중심점을 마킹을 한 후 2축과 3축을 왼쪽 방향으로 설정하여 공구의 중심점을 마킹하여 두점 사이의 차이를 눈으로 보면서 암을 이동시켜 원점을 선정하여 측정을 행하게 된다.

그리고, 4축은 4축을 오른쪽 방향으로 설정하여 공구의 중심점을 마킹한 후 4축을 왼쪽 방향으로 설정하여 공구의 중심점을 설정하여 마킹을 하여 두점 사이의 차이를 눈으로 보면서 암을 이동시켜 원점을 선정하는 방식으로 측정을 행하게 된다.

또한, 5축은 지그 플레이트를 5축의 선단에 설치하고, 그 위에 레벨 게이지를 설치한 후 5축을 좌우로 이동시키면서 레벨을 맞추면서 원점을 선정하는 방식으로 측정을 행하게 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 캘리브레이션 방법은 3축과 4축의 경우 암의 좌측 및 우측의 형상을 이용하기는 하나 최종 단계에서는 육안에 의한 조정이 이루어짐으로써 정확도에 있어서 오차가 발생되고, 이로 인하여 로보트의 성능인 반복 정밀도가 현저하게 저하되는 문제점이 있다.

그리고, 5축의 경우에는 로보트가 중력에 대하여 수직되는 상태로 설치되어야 하나 현실적으로 로보트가 설치되는 바닥의 중력 방향에 대한 경사도의 보장이 어렵기 때문에 방법상의 오류가 발생되는 등의 문제점도 내재되어 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 로보트의 3축, 4축 및 5축을 육안이 아닌 모터의 펄스 량으로 조절하여 더욱 진직도, 직각도 및 반복 정밀도를 증대시킬 수 있는 로보트의 캘리브레이션 방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위하여 이루어진 본 발명에 의한 로보트의 캘리브레이션 방법은 5축에 고정된 지그 플레이트의 양측에 지그 블록을 고정하고, 상기 지그 블록의 선단을 4축 모터 플레이트의 외주면에 접촉시키면서 5축 모터의 펄스 값에 따라 5축을 측정하고, 상기 지그 플레이트에 지그 마커를 고정한 후 3축 및 4축을 이동시키면서 상기 지그 마커의 중심이 볼 스크류 중심의 수직 위치에 오도록 위치시킨 후 4축의 모터 펄스 값을 읽고 다시 3축 및 4축을 반대 방향으로 이동시키면서 일치되는 마킹 점에서의 4축 모터의 펄스값을 읽어서 4축을 측정하고, 2축 및 3축을 이동시키면서 지그 마커의 중심이 볼 스크류 중심의 수직 위치에서 3축 모터의 펄스 값을 읽고 다시 2축 및 3축을 반대 방향으로 이동시키면서 지그 마커의 중심을 마킹 점과 일치시켜 3축 모터의 펄스 값을 읽어서 3축을 측정하는 것을 특징으로 한다.

제1도는 본 발명에 의한 5축의 지그 조립 상태를 나타내는 일부 도면이다.

제2도는 본 발명에 의한 5축의 캘리브레이션 방법을 나타내는 개략도이다.

제3도는 본 발명에 의한 3축 및 4축의 지그 조립 상태를 나타내는 일부 도면이다.

제4도는 본 발명에 의한 4축의 캘리브레이션 방법을 나타내는 도면이다.

제5도는 본 발명에 의한 3축의 캘리브레이션 방법을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 지그 플레이트 2 : 지그 블록

3 : 지그 마커 P : 5축

R : 4축 V : 3축

U : 2축

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라서 더욱 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명에 의한 로보트의 캘리브레이션 방법은 로보트의 모든 축을 동시에 측정하는 것이 아니고, 선단축 즉 5축부터 4축, 3축 등의 순서에 따라 개별적으로 실시하게 된다.

먼저, 제1도에 도시한 바와 같이 5축 암(PA)에 지그 플레이트(1)를 체결 고정하고, 상기 지그 플레이트(1)의 선단에는 양측에 서로 대칭되도록 지그 블록(2)을 고정 설치한다.

그리고, 제2도에 도시한 바와 같이 4축의 중심(R1)과 평행도 및 동심도를 갖는 4축 모터 플레이트(R2)의 외측에 상기 지그 블록(2)의 선단을 저속으로 부드럽게 접촉시킨다.

이때에는 상기 지그 블록(2)을 시계 방향으로 4축 모터 플레이트(R2)에 1 내지 2정도까지 접근시킨 후 상기 지그 블록(2)의 선단과 4축 모터 플레이트(R2)의 외측면 사이에 종이 등의 얇은 시이트를 삽입 한 후 상하 운동을 하면서 동시에 상기 지그 블록(2)을 최대한 접근시킨다.

그리고, 시이트가 상하 운동을 하지 못하는 위치까지 지그 블록(2)의 선단이 4축 모터 플레이트(R2)의 외주면에 위치하게 되면 이때의 5축(P) 모터의 펄스 값을 읽는다.

이어서, 상기 지그 블록(2)을 반시계 방향으로 180회전시키면서 상술한 지그 블록(2)의 선단과 지그 플레이트(1)의 외주면 사이에 삽입된 시이트가 상하 운동을 하지 못하는 정도의 위치에 상기 지그 블록(2)의 선단이 위치되면 이때의 5축(P) 모터의 펄스 값을 읽는다.

이때, 상기 5축(P) 모터의 펄스 중간 값이 결국 4축의 축심(R1)에 수직인 5축(P)의 제로 위치가 되는데, 이때의 5축 모터의 펄스 값을 중간 값으로 대체한다.

즉, 상기 5축(P)의 각도에 상응하는 정도는 390측정 거리에 대해 지그 블록(2)의 선단이 4축 모터 플레이트(R2)의 외주면에 부드럽게 접촉하는 접촉 량에 의해 좌우되는데, 그 틈새를 0.1이내로 관리하면 5축(P)의 캘리브레이션 정도는 0.1/390≒0.1정도에서 가능케 된다.

한편, 4축의 캘리브레이션 방법은 제3도에 도시한 바와 같이 4축 암(RA)에 체결된 지그 플레이트(1)의 선단에 지그 블록(2)을 분리하고 선단이 뾰족한 지그 마커(3)를 고정한다.

그리고, 제4도에 도시한 바와 같이 3축(V)을 +30, 4축(R)을 +90로 이동시키면 지그 마커(3)의 중심이 볼 스크류 중심의 수직이 되는 위치에 위치하게 된다.

물론 이때에는 캘리브레이션의 과정이므로 정확한 위치는 아니며, 2축(U)은 고정된 상태를 유지하여야 하며, 상기 지그 마커(3)의 중심이 위치한 점을 마킹하고 4축 모터(RM)의 펄스 값을 읽는다.

이어서, 3축(V)을 -30, 4축(R)을 -반향으로 움직여서 지그 마커(3)의 중심을 위해서 마킹한 점과 일치시켜 다시 마킹을 행하고, 4축 모터(RM)의 펄스 값을 읽는다.

상기 4축(R)의 각도에 상응하는 정도는 첫 번째 마킹과 두 번째 마킹의 오차에 의해 좌우되는데, 4축(R)의 측정 및 보정을 0.2이내로 관리하면 4축(R)의 캘리브레이션의 정도는 0.2수준이 되고, 이는 스카라 로보트에서 4축(R)의 반복 정밀도0.05에 비교하면 대단히 양호한 수준으로 된다.

한편, 3축(V)의 캘리브레이션 방법은 제5도에 도시한 바와 같이 2축(U)을 +19.92, 3축(V)을 +90로 이동시키면 지그 마커(3)의 중심이 볼 스크류 중심에서 수직이 되는 위치에 위치하게 되는데, 이때의 점을 마킹하고 3축의 모터 펄스값을 읽는다.

그리고, 2축(U)을 -19.92, 3축(V)을 -방향으로 이동시켜 지그 마커(3)의 중심을 위에서 마킹한 점과 일치시켜 다시 마킹하고, 3축 모터의 펄스 값을 읽는다.

상기 3축 모터의 펄스의 중간 값이 결국 3축(V)의 제로 위치가 되며, 3축 모터의 펄스 값을 중간값으로 대체한다.

이때, 3축(V) 링크와 4축(R) 링크의 합성 가상 링크를 700정도로 하고, 측정, 계산, 보정을 0.2이내로 관리하면 3축(V) 캘리브레이션의 정도는 0.2수준이 된다.

이는 펠릿타이저 로보트의 반복 정밀도0.5에 비교하면 매우 양호한 수준으로 된다.

본 실시예에서는 지그 마커를 사용하여 마킹을 실시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 예컨대 펜을 지그 플레이트에 삽입 고정하여 마킹을 실시할 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 로보트의 캘리브레이션 방법에서는 5축, 4축 및 3축의 캘리브레이션 작업이 매우 간편하고 정확하게 이루어질 뿐만 아니라 일반적인 로보트의 반복 정밀도가0.5에 대비하여 5축은 0.1, 4축은 0.2, 3축은 0.2의 정밀도를 보장함으로써 매우 정확하게 되는 효과가 있다.

그리고, 로보트의 좌표계 확립으로 일반 이동 기능 및 변형 관련 기능 즉, 시프트, 블록, 직선 센서 포인트 및 원호 센서 포인트 등의 성능을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 현장성 있는 방법의 구현으로 백업 데이터의 파손시 용이하게 대처할 수 있는 등의 여러 가지 효과가 있다.

Claims (1)

1. 5축에 고정된 지그 플레이트의 양측에 지그 블록을 고정하고, 상기 지그 블록의 선단을 4축 모터 플레이트의 외주면에 접촉시키면서 5축 모터의 펄스 값에 따라 5축을 측정하고, 상기 지그 플레이트에 지그 마커를 고정한 후 3축 및 4축을 이동시키면서 상기 지그 마커의 중심이 볼 스크류 중심의 수직 위치에 오도록 위치시킨 후 4축의 모터 펄스 값을 읽고 다시 3축 및 4축을 반대 방향으로 이동시키면서 일치되는 마킹 점에서의 4축 모터의 펄스 값을 읽어서 4축을 측정하고, 2축 및 3축을 이동시키면서 지그 마커의 중심이 볼 스크류 중심의 수직 위치에서 3축 모터의 펄스값을 읽고 다시 2축 및 3축을 반대 방향으로 이동시키면서 지그 마커의 중심을 마킹 점과 일치시켜 3축 모터의 펄스 값을 읽어서 3축을 측정하는 것을 특징으로 하는 로보트의 캘리브레이션 방법.