KR101581523B1 - Method for correcting tool parameter of robot - Google Patents

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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

간편한 로봇의 동작에 의해, 작업자의 숙련도나 기량 등에 상관없이 단시간에 고정밀도로, 툴 파라미터를 보정하는 방법을 제공한다. 용접 로봇(2)의 아암 선단에 설치되는 플랜지부(7)에 장착된 용접 툴(6)의 선단 위치를 결정하는 툴 파라미터를 도출하는 방법에 있어서, 용접 툴(6)에 다른 3개 이상의 자세각을 취하게 하고, 각 자세각에 있어서 용접 툴(6)의 선단점(P)을 기준면인 평판(8)까지 베이스 좌표계에 있어서의 -Zb 방향으로 이동시킨다. 또한, 각 자세각에 있어서, 용접 툴(6)의 선단점(P)이 평판(8)에 도달하였을 때의 선단점(P)의 위치 어긋남량을 계측하여 병진 성분 변화량을 구하고, 당해 구한 병진 성분 변화량을 기초로 툴 파라미터를 보정한다.Provided is a method for correcting tool parameters with high precision in a short period of time regardless of skill or skill of the operator by the simple operation of the robot. A method for deriving a tool parameter for determining a tip position of a welding tool (6) mounted on a flange portion (7) provided at an arm tip of a welding robot (2) And the leading end point P of the welding tool 6 is moved in the -Zb direction in the base coordinate system up to the reference plane 8 in each attitude angle. The displacement amount of the leading end point P when the leading end point P of the welding tool 6 reaches the flat plate 8 is measured to obtain the amount of translational component variation at each attitude angle, And corrects the tool parameters based on the component variation amount.

Description

로봇의 툴 파라미터의 보정 방법 {METHOD FOR CORRECTING TOOL PARAMETER OF ROBOT}METHOD FOR CORRECTING TOOL PARAMETER OF ROBOT [0002]

본 발명은, 용접 로봇 등의 선단에 장착된 툴에 관한 것으로, 간편하고 또한 단시간에 고정밀도로 툴 파라미터를 보정하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tool mounted at the tip of a welding robot or the like, and more particularly to a technique for easily and accurately correcting tool parameters in a short time.

예를 들어, 워크에 대해 자동적으로 용접을 행하는 용접 로봇에 있어서는, 당해 용접 로봇의 선단 부분(플랜지부)에, 용접 토치 등을 구비한 툴(공구)이 장착되어 있다.For example, in a welding robot that performs welding automatically to a workpiece, a tool (tool) provided with a welding torch or the like is attached to a front end portion (flange portion) of the welding robot.

이 용접 툴의 선단부에는 툴 좌표계가 설정되어 있고, 이 툴 좌표계는, 툴 파라미터를 사용한 변환 행렬을 사용함으로써 플랜지 좌표계로부터 좌표 변환 가능하게 되어 있다. 플랜지 좌표계는, 용접 로봇의 선단부에 형성되어 있는 플랜지부에 설정된 좌표계로, 이 플랜지 좌표계는, 용접 로봇의 각 축의 데이터에 기초하여 제어 장치에서 계산된다.A tool coordinate system is set at the tip of the welding tool. This tool coordinate system is capable of coordinate transformation from the flange coordinate system by using a transformation matrix using tool parameters. The flange coordinate system is a coordinate system set in the flange portion formed at the tip of the welding robot, and the flange coordinate system is calculated by the control device based on the data of each axis of the welding robot.

이상의 것으로부터 명백한 바와 같이, 제어 장치에 있어서 툴 선단의 위치를 정확하게 파악하기 위해서는, 좌표 변환에 불가결한 툴 파라미터를 미리 정확하게 도출해 둘 필요가 있다. 툴 파라미터의 도출 작업은 용접 로봇의 툴을 교환한 후에 행해지는 경우도 있지만, 툴이 작업 워크 등에 충돌하였을 때 등, 툴 파라미터에 변경이 발생하였을 때에도 행해진다.As is apparent from the above, in order to precisely grasp the position of the tip of the tool in the control device, it is necessary to precisely derive the tool parameters indispensable for the coordinate conversion. The derivation of the tool parameter may be performed after the tool of the welding robot is exchanged, but also when the tool parameter is changed, for example, when the tool collides with a workpiece or the like.

툴 파라미터의 도출, 교정에 관한 기술로서는, 예를 들어 특허문헌 1∼3에 개시된 것이 있다.As techniques for derivation and correction of tool parameters, there are those disclosed in, for example, Patent Documents 1 to 3.

특허문헌 1에는, 적어도 3개의 위치가 지정된 지그를 설치하고, 상기 지그의 어느 하나의 위치를 공구가 설정되어야 할 위치에 일치시켜, 상기 공구가 설정되어야 할 위치를 자동적으로 설정할 수 있도록 한 로봇의 공구 위치 설정 방식이 개시되어 있다.Patent Document 1 discloses a robot having a jig in which at least three positions are set and a position where any one of the jigs is to be set at a position at which the tool should be set is automatically set A tool position setting method is disclosed.

특허문헌 2에는, 로봇의 아암 선단에 장착된 툴을 공간 상의 1점에 적어도 다른 3개의 자세로 위치 결정하였을 때의 각 위치 결정 데이터에 기초하여 상기 툴의 장착부의 좌표계를 연산하고, 툴 파라미터를 사용하여 표현되는 상기 장착부의 좌표계로부터 본 툴 위치 후보의 평균값에 대한 편차에 기초하여 상기 툴 파라미터의 교정값을 추정하여 이루어지는 로봇의 툴 파라미터 교정 방법이 개시되어 있다.In Patent Document 2, the coordinate system of the mounting portion of the tool is calculated based on the respective positioning data when the tool mounted on the arm tip of the robot is positioned at at least three different positions on one point in the space, And estimating a correction value of the tool parameter based on a deviation from an average value of the tool position candidates obtained from the coordinate system of the mounting portion expressed by using the tool position candidate.

특허문헌 3에는, 로봇의 동작 범위 내에, 도전성을 갖는 3 평판과, 상기 작업 공구의 일부에 설치한 도전성을 갖는 접촉자 사이에 전압을 인가하고, 미리 설정된 방향으로 로봇을 동작시키는 공정과, 상기 평판과 상기 접촉자의 전기적 접촉을 검출하는 공정과, 상기 로봇의 전회의 위치 데이터와 금회의 위치 데이터의 차분을 산출하여, 상기 작업 공구의 작업점과 기준점의 오차를 연산하는 공정과, 상기 오차를 흡수하는 방향으로 상기 작업 공구의 작업점을 어긋나게 하는 공정을 갖는 로봇의 코어 어긋남 보정 방법이 개시되어 있다.Patent Document 3 discloses a method of manufacturing a robot that includes a step of operating a robot in a predetermined direction by applying a voltage between three flat plates having conductivity and a conductive contact provided on a part of the working tool, Calculating an error between a working point of the working tool and a reference point by calculating a difference between the previous position data of the robot and the current position data and calculating an error between the working point and the reference point of the working tool, And a step of shifting the working point of the working tool in a direction in which the working point of the robot is shifted.

일본 특허 출원 공개 소61-25206호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-25206 일본 특허 제2774939호 공보Japanese Patent No. 2774939 일본 특허 출원 공개 평1-257593호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-257593

특허문헌 1이나 특허문헌 2에 개시된 기술을 사용함으로써, 로봇의 툴(공구) 위치나 툴 파라미터를 도출 및 교정할 수 있게 된다. 그런데, 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 기술에서는, 교정 작업에 있어서, 전용의 지그나 핀이 필요할 뿐만 아니라, 작업자의 조작에 의해, 툴의 선단을 지그의 소정 위치나 핀의 선단으로 정확하게 이동시켜야 한다. 이러한 위치 결정 작업은, 작업자의 숙련도나 육안의 방향 등의 영향을 받아 버려, 정확하게 행하는 것이 어렵다. 또한, 교정 후의 검증도 작업자의 육안으로 행하므로, 정량적인 파악도 어렵다. 바꾸어 말하면, 이들 기술에 있어서는, 작업자의 숙련도나 기량 등이 툴의 위치 결정 정밀도나 툴 파라미터의 도출 정밀도에 영향을 미치게 된다.By using the techniques disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2, it is possible to derive and correct tool position (tool position) and tool parameter of the robot. However, in the technologies of Patent Document 1 and Patent Document 2, not only a dedicated jig or pin is required in the calibration work, but the tip of the tool is moved accurately to the predetermined position of the jig or the tip of the pin by the operation of the operator do. Such positioning work is influenced by the skill of the operator and the direction of the naked eye, and it is difficult to accurately perform the positioning work. In addition, since verification after calibration is performed by the naked eye of the operator, quantitative grasp is also difficult. In other words, in these techniques, the skill and skill of the operator have an influence on the positioning accuracy of the tool and on the accuracy of deriving the tool parameters.

특허문헌 3에 개시된 기술은, 3개의 평판을 직교시켜 조립한 전용 지그와 접촉 센서를 사용하여, 툴 선단을 당해 지그의 3개의 평판 각각에 1회씩 합계 3회 접촉시키고 있다. 이러한 센싱 동작에 의해 소정의 기준점과 툴 선단의 차분 벡터를 구하고, 구한 차분 벡터를 기초로 로봇의 코어 어긋남이 보정된다.In the technique disclosed in Patent Document 3, the tip of the tool is brought into contact with each of the three flat plates of the jig once, three times in total, using a dedicated jig and a contact sensor, in which three flat plates are assembled orthogonally. By this sensing operation, the difference vector between the predetermined reference point and the tool tip is obtained, and the core deviation of the robot is corrected on the basis of the obtained difference vector.

이러한 특허문헌 3의 기술에서는, 전용 지그를 로봇에 대해 고정밀도로 위치 결정하여 설치할 필요가 있다. 그러나, 차분 벡터로부터 툴 파라미터를 계산하기 위해서는, 로봇 좌표로부터 본 지그의 방향각(α, β, γ)을 미리 알고 있어야 한다. 그러나, 로봇 좌표를 육안으로 확인할 수는 없으므로, 육안으로 확인할 수 없는 로봇 좌표에 대해 지그를 고정밀도로 설치하는 것, 혹은 로봇 좌표로부터 본 지그의 방향각(α, β, γ)을 계측하는 것은 매우 곤란하다.In the technique disclosed in Patent Document 3, the dedicated jig needs to be positioned with high precision relative to the robot. However, in order to calculate the tool parameter from the difference vector, the direction angles (?,?,?) Of the jig viewed from the robot coordinates must be known in advance. However, since the robot coordinates can not be visually confirmed, it is very difficult to measure the directional angles (?,?,?) Of the jig viewed from the robot coordinates by setting the jig with high accuracy with respect to the robot coordinates that can not be visually confirmed. It is difficult.

또한, 툴 선단과 지그의 3개의 평판과의 차분 벡터를 고정밀도로 얻기 위해서는, 툴 선단을 각 평판에 대해 「대략 수직하게 점접촉」시킬 필요가 있다. 그러기 위해서는, 지그의 설치 장소나 각도가 바뀔 때마다, 센싱 동작 방법을 교시에 의해 변경해야 한다. 이러한 센싱 동작에서는, 툴의 자세각을 유지한 상태에서, 툴 선단을 로봇 좌표의 X축, Y축, Z축의 3방향으로 이동시킨다. 이때, 매니퓰레이터의 모든 축이 동작하므로, 로봇의 모든 관절의 위치 결정 오차가, 얻고자 하는 차분 벡터에 중첩되어 버릴 가능성을 배제할 수 없다.Further, in order to obtain a difference vector between the tip of the tool and the three flat plates of the jig with high accuracy, it is necessary to make the tip of the tool "point-contact approximately perpendicularly" to each flat plate. In order to do this, the sensing operation method must be changed by the teaching method whenever the installation position or angle of the jig is changed. In this sensing operation, the tool tip is moved in three directions of the robot coordinate X-axis, Y-axis, and Z-axis while maintaining the attitude angle of the tool. At this time, since all the axes of the manipulator operate, it is impossible to exclude the possibility that the positioning errors of all the joints of the robot are superimposed on the difference vector to be obtained.

상기한 바와 같이, 특허문헌 1∼특허문헌 3에 개시된 툴 파라미터의 도출 및 보정 기술은, 작업자에게 높은 숙련도를 요구할 뿐만 아니라, 많은 수고와 시간을 필요로 하는 부담이 큰 작업을 필요로 하는 것이다. 덧붙여, 전용의 지그를 로봇에 대해 고정밀도로 위치 결정할 필요가 있어, 실제의 현장에서 간편하게 채용할 수 있는 것이라고는 하기 어렵다.As described above, the technique of deriving and correcting the tool parameters disclosed in Patent Documents 1 to 3 requires a high level of proficiency for the operator, and a burden requiring a lot of labor and time. In addition, it is necessary to position the dedicated jig with respect to the robot with high accuracy, and it is hard to say that it can be easily adopted in the actual field.

따라서, 본 발명은, 상기 문제점에 비추어, 간편한 로봇의 동작에 의해, 작업자의 숙련도나 기량 등에 상관없이 단시간에 고정밀도로, 툴 파라미터를 보정하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method for correcting tool parameters with high accuracy in a short period of time regardless of skill or skill of a worker by an easy robot operation in view of the above problems.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 있어서는 이하의 기술적 수단을 강구하였다.Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the following technical means are devised in the present invention.

본 발명에 관한 로봇의 툴 파라미터의 보정 방법은, 로봇의 아암 선단에 설치되는 플랜지부에 장착된 툴의 선단 위치를 결정하는 툴 파라미터를 도출하는 방법이며, 상기 툴에 다른 3개 이상의 자세각을 취하게 하고, 각 자세각에 있어서 상기 툴의 선단을 기준면까지 자세각을 유지한 상태에서 일방향으로 이동시키고, 각 자세각에 있어서, 상기 툴의 선단이 상기 기준면에 도달하였을 때의 당해 툴 선단의 위치 어긋남량을 계측하여 병진 성분 변화량을 구하고, 당해 구한 병진 성분 변화량을 기초로 툴 파라미터를 보정하는 것을 특징으로 한다.A method of correcting a tool parameter of a robot according to the present invention is a method of deriving a tool parameter for determining a tip position of a tool mounted on a flange portion provided at an arm tip of a robot, The tip end of the tool is moved in one direction while maintaining the posture angle to the reference plane in each attitude angle, and in each attitude angle, when the tip of the tool reaches the reference surface, And the tool parameter is corrected on the basis of the obtained translational component change amount.

여기서, 바람직하게는, 상기 툴의 각 자세각에 있어서, 상기 툴의 선단을 로봇의 베이스 좌표에 있어서의 수직축 방향을 따라 상기 기준면까지 이동시킴으로써, 상기 병진 성분 변화량을 구하면 된다.Preferably, in each of the attitude angles of the tool, the amount of the translational component variation may be obtained by moving the tip of the tool to the reference plane along the vertical axis direction in the base coordinate of the robot.

또한, 바람직하게는, 상기 로봇이 취하는 3개 이상의 자세각 중, 최초의 자세각에 있어서는, 상기 플랜지부가 상기 기준면에 대해 수직 또는 수평이면 된다.Preferably, in the first attitude angle of the three or more attitude angles taken by the robot, the flange portion may be perpendicular or horizontal to the reference plane.

또한, 바람직하게는, 상기 각 자세각은, 상기 로봇의 베이스 좌표에 있어서의 각 수직축 주위로 상기 툴을 회전시킴으로써 지정되면 된다.Preferably, each of the posture angles may be specified by rotating the tool around each vertical axis in the base coordinate of the robot.

또한, 바람직하게는, 상기 로봇이 취하는 복수의 자세각 중 최초의 자세각에 있어서는, 베이스 좌표에 있어서의 Y축 주위의 회전각이, 0도 또는 90도이면 된다.Preferably, in the first attitude angle among the plurality of attitude angles taken by the robot, the rotation angle around the Y axis in the base coordinates may be 0 degree or 90 degrees.

본 발명에 관한 기술을 사용하면, 간편한 로봇의 동작에 의해, 작업자의 숙련도나 기량 등에 상관없이 단시간에 고정밀도로, 툴 파라미터를 보정할 수 있다.By using the technique according to the present invention, the tool parameters can be corrected with high accuracy in a short period of time by the operation of the robot with ease, irrespective of the skill or skill of the operator.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 로봇 시스템의 전체 구성도이다.
도 2a는 로봇과 각 좌표계의 관계를 도시하는 전체의 개략도이다.
도 2b는 로봇과 각 좌표계의 관계를 도시하는 도면으로, 로봇의 아암 선단 부근(툴 부분)을 확대하여 도시하는 도면이다.
도 3a는 본 실시 형태에 의한 툴 파라미터의 보정 방법에 있어서 터치 거리를 구하기 위한 동작을 도시하는 전체의 개략도이다.
도 3b는 본 실시 형태에 의한 툴 파라미터의 보정 방법에 있어서 터치 거리를 구하기 위한 동작을 도시하는 도면으로, 로봇의 아암 선단 부근을 확대하여 도시하는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태에 의한 툴 파라미터의 보정 방법의 동작 스텝을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 실시 형태에 의한 툴 파라미터의 보정 방법의 변형예를 도시하는 도면이다.1 is an overall configuration diagram of a robot system according to an embodiment of the present invention.
2A is a schematic view showing the entirety of the relationship between the robot and each coordinate system.
Fig. 2B is a diagram showing the relationship between the robot and each coordinate system, and is an enlarged view showing the vicinity of the arm tip (tool portion) of the robot. Fig.
3A is a whole schematic diagram showing an operation for obtaining a touch distance in a tool parameter correcting method according to the present embodiment.
Fig. 3B is a diagram showing an operation for obtaining the touch distance in the tool parameter correcting method according to the present embodiment, and is an enlarged view of the vicinity of the arm tip of the robot. Fig.
Fig. 4 is a flowchart showing operation steps of the tool parameter correction method according to the present embodiment.
5 is a diagram showing a modified example of the tool parameter correction method according to the present embodiment.

본 발명의 실시 형태를, 도면을 기초로 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 동일한 부품에는 동일한 번호를 부여하고 있다. 그들의 명칭 및 기능도 동일하다. 따라서, 그들에 대한 상세한 설명은 반복하지 않는다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, like parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are the same. Therefore, a detailed description thereof will not be repeated.

우선, 본 실시 형태에 의한 로봇 시스템(1)의 전체 구성에 대해 설명한다.First, the entire configuration of the robot system 1 according to the present embodiment will be described.

도 1에 도시하는 바와 같이, 로봇 시스템(1)은, 용접 로봇(2)과, 교시 펜던트(3)를 구비한 제어 장치(4)와, 퍼스널 컴퓨터(5)를 포함한다. 용접 로봇(2)은 수직 다관절형의 6축의 산업용 로봇(다관절 매니퓰레이터)으로, 그 선단에 설치된 플랜지부(7)에 용접 토치 등으로 구성되는 용접 툴(6)이 장착되어 있다. 이 용접 로봇(2)은, 그 자체를 이동시키는 슬라이더(도시하지 않음)에 탑재되어 있어도 된다.As shown in Fig. 1, a robot system 1 includes a welding robot 2, a control device 4 having a teaching pendant 3, and a personal computer 5. As shown in Fig. The welding robot 2 is a vertical multi-joint type six-axis industrial robot (multi-joint manipulator), and a welding tool 6 composed of a welding torch or the like is mounted on a flange portion 7 provided at the tip thereof. The welding robot 2 may be mounted on a slider (not shown) that moves itself.

제어 장치(4)는, 용접 로봇(2)을, 미리 교시한 프로그램에 따라서 제어하는 것이다. 교시 프로그램은, 제어 장치(4)에 접속된 교시 펜던트(3)를 사용하여 작성하는 경우나, 퍼스널 컴퓨터(5)를 이용한 오프라인 교시 시스템을 사용하여 작성하는 경우가 있다. 어느 경우라도, 교시 프로그램은, 용접 로봇(2)이 실제로 동작하기 전에 미리 작성된다. 퍼스널 컴퓨터(5)에 의해 오프라인에서 작성된 교시 프로그램은, 자기적 또는 전기적으로 데이터를 기억한 매체 등을 통해 제어 장치(4)에 전달되거나, 데이터 통신에 의해 제어 장치(4)에 전송된다.The control device 4 controls the welding robot 2 in accordance with a program instructed in advance. The teaching program may be created using the teaching pendant 3 connected to the control device 4 or may be created using the offline teaching system using the personal computer 5. [ In any case, the teaching program is prepared in advance before the welding robot 2 actually operates. The teaching program created offline by the personal computer 5 is transmitted to the control device 4 via a medium such as magnetically or electrically storing data or is transmitted to the control device 4 by data communication.

퍼스널 컴퓨터(5), 즉, 오프라인 교시 시스템은, 표시 장치로서 그래픽 표시 가능한 디스플레이를 구비하고, 입력 장치로서 키보드나 마우스를 구비한다. 또한, 워크(W)의 CAD 정보를 도입하기 위해, 판독 장치 또는 통신 장치가 설치되어 있다.The personal computer 5, that is, the offline teaching system has a display capable of graphical display as a display device, and has a keyboard and a mouse as an input device. In order to introduce the CAD information of the work W, a reader or a communication device is installed.

그런데, 본원 발명은, 용접 툴(6)의 선단점의 위치(선단 위치)를 정확하게 파악하기 위해 필요한 툴 파라미터를 정확하게 보정하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 크게는 이하에 나타내는 3개의 공정을 갖고 있다.However, the present invention relates to a method for accurately correcting tool parameters necessary for precisely grasping the position (tip position) of the leading end point of the welding tool 6. This method largely has the following three processes.

<공정 i> 이미 툴 파라미터가 설정된 용접 로봇(2) 및 용접 툴(6)에 소정의 자세(자세각)을 취하게 하여, 용접 툴(6)의 선단점(P)을 기준면인 평판(8)까지 Zb축 방향을 따라 이동시킨다. 그때, 용접 툴(6)의 선단점(P)이 평판(8)에 도달하였을 때의 선단점(P)의 위치로부터, 용접 툴(6)의 선단점(P)의 이동 거리를 구하여 터치 거리로 한다.<Step i> A predetermined attitude (attitude angle) is set in the welding robot 2 and the welding tool 6 in which the tool parameters have already been set so that the leading end point P of the welding tool 6 is set to the flat surface 8 ) Along the Z-axis direction. The moving distance of the leading end point P of the welding tool 6 is obtained from the position of the leading end point P when the leading end point P of the welding tool 6 reaches the flat plate 8, .

<공정 ii> 용접 로봇(2) 및 용접 툴(6)에 다른 3개 이상의 자세(자세각)을 취하게 하여, 각 자세(자세각)에서 공정 i를 실시한다.&Lt; Process ii > Process i is performed in each posture (posture angle) by taking three or more different postures (posture angles) in the welding robot 2 and the welding tool 6. [

<공정 iii> 각 자세(자세각)마다 구해진 터치 거리로부터 베이스 좌표계에 있어서의 용접 툴(6)의 교환 전후의 선단점(P)의 위치 변화량(위치 어긋남량)을 산출한다. 그 후, 산출한 선단점(P)의 위치 변화량을 기초로 툴 파라미터의 병진 성분 변화량을 구하고, 구한 병진 성분 변화량을 기초로 툴 파라미터를 보정한다.&Lt; Process iii > From the touch distance obtained for each attitude (attitude angle), the position change amount (position shift amount) of the leading end point P before and after the replacement of the welding tool 6 in the base coordinate system is calculated. Thereafter, the amount of change in the translational component of the tool parameter is calculated based on the amount of change in the position of the calculated leading end point P, and the tool parameter is corrected based on the calculated amount of translational component variation.

공정 i∼공정 iii를 갖는 툴 파라미터의 보정 처리는, 제어 장치(4) 또는 퍼스널 컴퓨터(5) 내에 저장된 프로그램에 의해 실현되는 것이다.The correction processing of the tool parameters having the steps i to iii is realized by the control device 4 or the program stored in the personal computer 5. [

그런데, 도 2a, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 툴 파라미터라 함은, 플랜지 좌표계로부터 툴 좌표계로의 좌표 변환을 행할 때에 필요한 변환 파라미터(변환 행렬)를 말한다. 툴 좌표계는, 용접 툴(6)의 선단점(P)(용접점)의 위치(TCP:Tool Center Point)를 표현하기 위한 좌표계이다.Incidentally, as shown in Figs. 2A and 2B, a tool parameter refers to a transformation parameter (transformation matrix) required when performing coordinate transformation from a flange coordinate system to a tool coordinate system. The tool coordinate system is a coordinate system for expressing the position (TCP: Tool Center Point) of the point P (welding point) of the welding tool 6.

플랜지 좌표계는, 용접 로봇(2)의 선단에 형성되어 있는 플랜지부(7)에 설정된 좌표계로, 용접 로봇(2)의 제6축(J6)의 회전 중심을 원점으로 하는 좌표계이다. 또한, 도 2a에 도시하는 바와 같이, 용접 로봇(2)의 기단부[제1축(J1)]에는, 용접 로봇(2)의 베이스 좌표계가 설정되어 있다.The flange coordinate system is a coordinate system in which the origin of the rotation axis of the sixth axis J6 of the welding robot 2 is the coordinate system set in the flange portion 7 formed at the tip of the welding robot 2. 2A, the base coordinate system of the welding robot 2 is set at the proximal end portion (first axis J1) of the welding robot 2. In this case,

용접 로봇(2)의 툴 파라미터에는 (Tx, Ty, Tz, α, β, γ)의 병진 3성분과 회전 3성분이 있지만, 본 실시 형태에서는, 주로 3개의 병진 성분(Tx, Ty, Tz)에만 착안하여 툴 파라미터라 하고, 이러한 툴 파라미터를 보정하는 방법을 개시한다.There tool parameters of the welding robot (2), but the translational three components with the rotation the three components, according to one embodiment of the invention (T x, T y, T z, α, β, γ), mainly three translational components (T x, T y , T z ) is called as a tool parameter, and a method of correcting such a tool parameter is disclosed.

또한, 자세각이라 함은, 용접 로봇(2)이나 용접 툴(6)의 자세를 정하기 위한 각 관절의 회전각[예를 들어, 플랜지부(7)의 회전각]에 상당하는 것이다.The posture angle corresponds to the rotation angle of each joint (for example, the rotation angle of the flange portion 7) for determining the posture of the welding robot 2 and the welding tool 6.

이하에, 도 3a∼도 5를 참조하여, 본 실시 형태에 의한 툴 파라미터의 보정 방법에 대해, 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of correcting tool parameters according to the present embodiment will be described in detail with reference to Figs. 3A to 5.

[툴 벡터의 보정 방법<공정 i>][Method for correcting tool vector <process i>]

도 3a 및 도 3b를 참조하면서, 소정의 자세각을 취하는 용접 툴(6)의 선단점(P)을 평판(8)까지 Zb축 방향을 따라(Zb축의 부의 방향을 따라) 이동시켜, 선단점(P)의 이동량(터치 거리)을 구하는 방법에 대해 설명한다.3A and 3B, the leading end point P of the welding tool 6 taking a predetermined attitude angle is moved to the flat plate 8 along the Zb axis direction (along the negative direction of the Zb axis) (Touch distance) of the touch panel P will be described.

우선, 터치 거리를 구하기에 앞서, 용접 로봇(2)의 위치에 대해 고정된 위치, 바꾸어 말하면 베이스 좌표계에 있어서 고정된 위치에 평판(8)을 설치한다. 평판(8) 상의 면에 설정되는 수선이 베이스 좌표계의 Zb축과 평행하게 되도록 평판(8)은 설치된다. 또한, 평판(8)은 툴 파라미터의 보정을 위해 새롭게 설치한 전용 지그일 필요는 없다. 용접 로봇(2)의 주위에 존재하는 작업대, 워크 탑재용 스테이지 및 포지셔너 등, 베이스 좌표계의 XY 평면과 평행한 면을 갖는 부재를 사용하면 된다.First, before obtaining the touch distance, the flat plate 8 is provided at a fixed position relative to the position of the welding robot 2, that is, at a fixed position in the base coordinate system. The flat plate 8 is provided so that the waterline set on the surface of the flat plate 8 is parallel to the Zb axis of the base coordinate system. The flat plate 8 does not need to be a newly installed dedicated jig for correcting the tool parameters. A member having a surface parallel to the XY plane of the base coordinate system such as a work table, a work mounting stage and a positioner existing around the welding robot 2 may be used.

또한, 용접 툴(6)은, 워크(W)의 위치 어긋남을 검지하기 위해 일반적으로 사용되는 접촉 센서를 내장하고 있어, 용접 와이어가 기준면인 평판(8)에 접촉한 것을 검지할 수 있도록 되어 있다.The welding tool 6 incorporates a contact sensor which is generally used for detecting the positional deviation of the workpiece W so that it can be detected that the welding wire is in contact with the reference plane 8 .

도 3a에 도시하는 바와 같이, 용접 로봇(2)은, 평판(8)의 상방에 있어서, 동작 개시 TCP 위치 P0(X0, Y0, Z0, α0, β0, γ0)로부터 동작 완료 TCP 위치 P1(X0, Y0, Z1, α0, β0, γ0)를 향해, 접촉 센서를 내장한 용접 툴(6)을, -Zb 방향으로 이동시킨다.3A, the welding robot 2 moves from the operation start TCP position P0 (X0, Y0, Z0, 0, 0, 0) to the operation completed TCP position P1 (X0 , Y0, Z1,? 0,? 0,? 0) in the -Zb direction.

그런데, 그 이동 도중에는 평판(8)이 존재하므로, 용접 툴(6)이 평판(8)에 접촉하게 된다. 용접 툴(6)이 평판(8)에 접촉하면 접촉 센서가 당해 접촉을 검지하고, 용접 로봇(2)은, 접촉 위치 Ps(X0, Y0, Zs, α0, β0, γ0)에서 정지한다. 이에 의해, 동작 개시 TCP 위치 P0으로부터 접촉 위치 Ps까지의 이동 거리 ΔS가, 식 (1)에 의해 얻어진다. 이 식에 의해 얻어지는 이동 거리 ΔS를 터치 거리로 한다.However, since the flat plate 8 exists during the movement, the welding tool 6 comes into contact with the flat plate 8. [ When the welding tool 6 contacts the flat plate 8, the contact sensor detects the contact and the welding robot 2 stops at the contact position Ps (X0, Y0, Zs, alpha 0, beta 0, gamma 0). Thus, the travel distance? S from the operation start TCP position P0 to the contact position Ps is obtained by the equation (1). The movement distance? S obtained by this formula is taken as the touch distance.

Figure 112013115937891-pct00001
Figure 112013115937891-pct00001

[툴 벡터의 보정 방법 <공정 ii>][Method for correcting tool vector <process ii>] [

다음에, 도 4를 참조하면서, 용접 로봇(2) 및 용접 툴(6)에 다른 3개 이상의 자세각을 취하게 하고, 각 자세각에서 공정 i를 실시하고, 각 자세각에서의 터치 거리를 구하는 방법에 대해 설명한다.Next, referring to Fig. 4, the welding robot 2 and the welding tool 6 are given three or more different attitude angles, the process i is performed at each attitude angle, and the touch distance at each attitude angle is set to Describe how to obtain it.

또한, 본 실시 형태에서는, 용접 툴(6)이 파손이나 고장 등에 의해 형상이 다른 새로운 용접 툴(6)로 교환된 경우나, 용접 툴(6)이 워크와의 간섭 등에 의해 변형되어, 약간의 위치 어긋남을 일으킨 경우를 생각한다. 즉, 교환 전이나 간섭 전의 용접 툴(6)에 관한 툴 파라미터의 병진 성분(Xt, Yt, Zt), 다른 3개의 자세각에서의 터치 거리(Z1, Z2, Z3)는 이미 알고 있으며 정밀도가 확보되어 있는 것으로 한다.In this embodiment, when the welding tool 6 is replaced with a new welding tool 6 having a different shape due to breakage or failure, or when the welding tool 6 is deformed due to interference with the work or the like, It is considered that a positional deviation occurs. That is, the translational components (Xt, Yt, Zt) of the tool parameters related to the welding tool 6 before the interchange or before the interference and the touch distances Z1, Z2 and Z3 at the other three attitude angles are already known, .

이 조건하에서, 도 4의 스텝 S1∼S3에 의해, 교환 후나 간섭 후의 용접 툴(6)에 관한, 다른 3개의 자세각에서의 터치 거리(Z1', Z2', Z3')를 측정한다.Under these conditions, the touch distances Z1 ', Z2' and Z3 'at three different attitude angles with respect to the welding tool 6 after exchange and after interference are measured by the steps S1 to S3 in Fig.

우선, 도 4의 스텝 S1에 있어서, 용접 로봇(2)의 플랜지면이 평판(8)에 대해 수평하게 되도록, 즉, 플랜지 좌표계의 Z축(Zf축) 방향이, 베이스 좌표계의 Z축(Zb축)과 평행하며 Zb축의 부방향을 향하도록 용접 로봇(2) 및 용접 툴(6)의 자세각을 정한다.4, the Z axis (Zf axis) direction of the flange coordinate system is set so that the flange surface of the welding robot 2 is parallel to the Z axis Zb of the base coordinate system Axis) of the welding robot 2 and the welding tool 6 so as to face the negative direction of the Zb axis.

또한, 베이스 좌표계로부터 본 플랜지부(7)의 회전각(플랜지 좌표계의 Zf축의 회전각)이 이하에 나타내는 값으로 되도록, 용접 로봇(2) 및 용접 툴(6)의 자세각을 정하여 제1 자세각으로 한다. 플랜지 좌표계의 Zf축의 회전각에 관하여, 베이스 좌표계의 Zb축 주위의 각도를 롤각 α, 베이스 좌표계의 Y축(Yb축) 주위의 각도를 피치각 β, 베이스 좌표계의 X축(Xb축) 주위의 각도를 요각 γ라 하면, 제1 자세각에 있어서는, (α, β, γ)＝(임의, 0°, 180°)이다.The posture angle of the welding robot 2 and the welding tool 6 is determined so that the rotation angle of the flange portion 7 (rotation angle of the Zf axis of the flange coordinate system) from the base coordinate system becomes the following values, Angle. The angle around the Zb axis of the base coordinate system is defined as a roll angle, the angle around the Y axis (Yb axis) of the base coordinate system is referred to as the pitch angle, and the angle around the X axis (Xb axis) of the base coordinate system (?,?,?) = (Arbitrary, 0, 180) in the first attitude angle.

이러한 제1 자세각을 유지하면서, 공정 i의 처리를 행함으로써 터치 거리를 계측할 수 있다. 제1 자세각에서 얻어진 터치 거리를 Z1'로 한다.The touch distance can be measured by performing the process i while maintaining the first attitude angle. Let Z1 'be the touch distance obtained at the first posture angle.

다음에, 스텝 S2에 있어서, 용접 로봇(2)의 제5축(J5)을 움직여, 플랜지면을 평판(8)에 대해 소정 각도 기울인 제2 자세각으로 한다. 즉, 스텝 S1에 있어서의 제1 자세각으로부터, 피치각 β를 소정 각도만큼 변경한다. 제1 자세각에서는 피치각 β는 0도였지만, 스텝 S2의 제2 자세각에서는 피치각 β를 Δθ5도로 한다. 이 Δθ5도는, 어느 특정 수치일 필요는 없고, 관절각의 위치 결정 정밀도 이상의 값이면, 임의의 값이어도 상관없다.Next, in step S2, the fifth axis J5 of the welding robot 2 is moved so that the flange surface is inclined at a predetermined angle with respect to the flat plate 8 as a second orientation angle. That is, the pitch angle? Is changed by a predetermined angle from the first attitude angle in step S1. In the first attitude angle, the pitch angle [beta] is 0 degree, but in the second attitude angle of step S2, the pitch angle [beta] is set to [Delta] [theta] 5. The angle DELTA &amp;thetas; 5 need not necessarily be a specific value and may be any value as long as it is a value equal to or higher than the positioning accuracy of the joint angle.

제2 자세각에 있어서는, (α, β, γ)＝(임의, Δθ5°, 180°)이다.(?,?,?) = (Arbitrary, ?? 5, 180) in the second attitude angle.

이러한 제2 자세각을 유지하면서 공정 i의 처리를 행하고, 터치 거리 Z2'를 계측한다.The process i is performed while maintaining the second attitude angle, and the touch distance Z2 'is measured.

마지막으로, 스텝 S3에 있어서, 용접 로봇(2)의 제6축(J6)을 움직여, 플랜지면을 평판(8)에 대해 회전시킨 제3 자세각으로 한다.Finally, in step S3, the sixth axis J6 of the welding robot 2 is moved so that the flange surface is rotated with respect to the flat plate 8 as a third attitude angle.

즉, 스텝 S2에 있어서의 제2 자세각으로부터 요각 γ를 소정 각도 변경한다. 제2 자세각에서는, 요각 γ는 180도였지만, 스텝 S3의 제3 자세각에서는 요각 γ를, Δθ6도 회전시킨 γ3도로 한다. 이 Δθ6도는, 어느 특정 수치일 필요는 없고, 임의의 값이어도 상관없다. 이때, 요각 γ의 변경에 수반하여, 피치각 β는 Δθ5도로부터 β3도로 변화된다.That is, the yaw angle? Is changed by a predetermined angle from the second orientation angle in step S2. In the second attitude angle, the yaw angle? Is 180 degrees, but in the third yaw angle of step S3, the yaw angle? Is? 3, and? The angle [Delta] [theta] 6 does not have to be any specific value, and may be any value. At this time, as the yaw angle? Changes, the pitch angle? Changes from ?? 5 degrees to? 3 degrees.

제3 자세각에 있어서는, (α, β, γ)＝(임의, β3°, γ3°)이다.(?,?,?) = (Arbitrary,? 3,? 3) in the third attitude angle.

이러한 제3 자세각을 유지하면서 공정 i의 처리를 행하고, 터치 거리 Z3'을 측정한다.The process i is performed while maintaining the third attitude angle, and the touch distance Z3 'is measured.

이들 스텝 S1∼S3에서 얻어진 3개의 터치 거리(Z1', Z2', Z3')가, 제어 장치(4) 또는 퍼스널 컴퓨터(5)에 기억된다.The three touch distances Z1 ', Z2' and Z3 'obtained in the steps S1 to S3 are stored in the control device 4 or the personal computer 5. [

[툴 벡터의 보정 방법(공정 iii)][Tool vector correction method (step iii)]

이상 서술한 공정 i, 공정 ii를 거침으로써, 교환 후의 용접 툴(6)의 터치 거리(Z1', Z2', Z3')를 미리 알게 된다. 덧붙여, 교환 전의 툴 파라미터의 병진 성분(Xt, Yt, Zt)과 터치 거리(Z1, Z2, Z3)는 전술한 바와 같이 이미 알고 있다.The touch distances Z1 ', Z2' and Z3 'of the welding tool 6 after the exchange are known in advance through the steps i and ii described above. In addition, the translational components (Xt, Yt, Zt) and the touch distances (Z1, Z2, Z3) of the tool parameters before the exchange are already known as described above.

이 상황 아래, 공정 iii에서는, 교환 후의 용접 툴(6)의 툴 파라미터의 병진 성분(Xt', Yt', Zt')을 구하는 방법, 바꾸어 말하면, 이미 알고 있는 툴 파라미터의 병진 성분(Xt, Yt, Zt)을, 교환 후의 용접 툴(6)에 적합한 툴 파라미터로 되도록 보정하는 방법에 대해 설명한다.In this situation, in step iii, a method of obtaining the translational components (Xt ', Yt', Zt ') of the tool parameters of the post-exchange welding tool 6, in other words, the translational components (Xt, Yt , Zt) to be the tool parameters suitable for the replacement welding tool 6 will be described.

용접 툴(6)의 교환 후에 있어서의 툴 파라미터 병진 성분의 변화량(ΔTx, ΔTy, ΔTz)은, 교환 전의 툴 파라미터 병진 성분(Tx, Ty, Tz)과 교환 후의 툴 파라미터 병진 성분(Tx', Ty', Tz')을 사용하여, 플랜지 좌표계 상의 벡터 flgV로서 식 (2)로 나타내어진다.The amount of change (DELTA Tx, DELTA Ty, DELTA Tz) of the tool parameter translation component after the replacement of the welding tool 6 is calculated based on the tool parameter translation component Tx, Ty, Tz before replacement and the tool parameter translation component Tx '',Tz') is used as the vector flg V on the flange coordinate system.

Figure 112013115937891-pct00002
Figure 112013115937891-pct00002

즉, flgV를 구하면, 식 (2)에 이미 알고 있는 교환 전의 툴 파라미터 병진 성분(Tx, Ty, Tz)을 적용하여, 툴 교환 후의 툴 파라미터(Tx', Ty', Tz')를 구할 수 있다.That is, if flg V is obtained, the tool parameters Tx ', Ty', and Tz 'after the tool change can be obtained by applying the previously known tool parameter translation components (Tx, Ty, Tz) have.

용접 로봇(2)의 베이스 좌표계로부터 보아, 플랜지 좌표계의 회전 행렬을 baseRflg로 하고, 베이스 좌표계에 있어서의 용접 툴(6)의 교환 전후의 선단점(P)의 위치 변화량(위치 어긋남량)을 baseV＝(ΔX, ΔY, ΔZ)라 한다. 이때, 식 (3)이 성립된다.The rotation matrix of the flange coordinate system is assumed to be base R flg as viewed from the base coordinate system of the welding robot 2 and the positional change amount (positional shift amount) of the leading edge point P before and after the replacement of the welding tool 6 in the base coordinate system, Is called base V = (? X,? Y,? Z). At this time, equation (3) is established.

Figure 112013115937891-pct00003
Figure 112013115937891-pct00003

베이스 좌표계로부터 본 플랜지 좌표계의 회전각을 롤각 α, 피치각 β, 요각 γ라 하면, 회전 행렬 baseRflg는, 식 (4)와 같이 나타내어진다.If the rotation angle of the flange coordinate system viewed from the base coordinate system is roll angle α, pitch angle β, yaw angle γ, the rotation matrix base R flg is expressed as Equation (4).

Figure 112013115937891-pct00004
Figure 112013115937891-pct00004

식 (3)의 Z 성분에만 주목하면, 용접 툴(6)의 선단점(P)의 위치 변화량 ΔZ와 툴 파라미터 병진 성분의 변화량의 관계를 나타내는 식 (5)가 얻어진다.Paying attention only to the Z component of the equation (3), equation (5) showing the relationship between the position change amount? Z of the leading edge point P of the welding tool 6 and the tool parameter translation component is obtained.

Figure 112013115937891-pct00005
Figure 112013115937891-pct00005

이와 같이 얻어진 식 (5)의 ΔZ에 위치 변화량 ΔZ1∼ΔZ3을 차례로 적용함으로써, 표 1에 나타내는 바와 같이, 병진 성분 변화량 ΔTx, ΔTy, ΔTz를 순서대로 구할 수 있다. 또한, ΔZ1＝Z1'－Z1, ΔZ2＝Z2'－Z2, ΔZ3＝Z3'－Z3이고, Z1', Z2', Z3'은, 공정 ii의 스텝 S1∼S3에서 측정한 용접 툴(6)의 선단점(P)의 터치 거리이다.By sequentially applying the position change amounts? Z1 to? Z3 to the? Z of the obtained equation (5), the translational component change amounts? Tx,? Ty, and? Tz can be obtained in order as shown in Table 1. In addition, Z1 ', Z2' and Z3 'are values obtained by subtracting the values of the values of the parameters of the welding tool 6 measured in the steps S1 to S3 of the step ii from the values of Z1', Z2 'and Z3' The touch distance of the leading end point P is.

Figure 112013115937891-pct00006
Figure 112013115937891-pct00006

즉, 표 1의 스텝 S1에서는, 위치 변화량 ΔZ1은 이미 알고 있고, sinβ 및 sinγ는 0, cosβ는 1, cosγ는 -1로 된다. 이것을 식 (5)에 적용하면, 위치 변화량 ΔZ1은, -ΔTz와 동등해져, 툴 파라미터의 병진 성분에 있어서의 Z 성분의 보정량 ΔTz가, 식 (6)과 같이 -ΔZ1로 정해진다.That is, in step S1 of Table 1, the positional change amount? Z1 is already known, and sin? And sin? Are 0, cos? Is 1, and cos? Applying this to equation (5), the position change amount? Z1 is equal to -ΔTz, and the correction amount? Tz of the Z component in the translational component of the tool parameter is determined to -ΔZ1 as shown in equation (6).

Figure 112013115937891-pct00007
Figure 112013115937891-pct00007

다음에, 표 1의 스텝 S2에서는, sinβ는 0 이외의 값, sinγ는 0, cosγ는 -1로 된다. 이것을 식 (5)에 적용하면, 식 (5)를 식 (7)과 같이 변형할 수 있다.Next, in step S2 of Table 1, sin? Is a value other than 0, sin? Is 0, and cos? Is -1. Applying this to equation (5), equation (5) can be modified as shown in equation (7).

Figure 112013115937891-pct00008
Figure 112013115937891-pct00008

여기서, 식 (7)에, 이미 알고 있는 위치 변화량 ΔZ2와 표 1의 스텝 S1에서 이미 구한 ΔTz를 적용하면, 툴 파라미터의 병진 성분에 있어서의 X 성분의 보정량 ΔTx가 정해진다.Here, when the already known positional change amount? Z2 and? Tz already obtained in step S1 of Table 1 are applied to the equation (7), the correction amount? Tx of the X component in the translational component of the tool parameter is determined.

마지막으로, 표 1의 스텝 S3에서는, sinβ 및 sinγ는 0 이외의 값으로 된다. 이것을 식 (5)에 적용하면, 식 (5)는 식 (8)과 같이 변형할 수 있다.Finally, in step S3 of Table 1, sin? And sin? Are values other than zero. Applying this to equation (5), equation (5) can be modified as shown in equation (8).

Figure 112013115937891-pct00009
Figure 112013115937891-pct00009

여기서, 식 (8)에, 이미 알고 있는 위치 변화량 ΔZ3과 표 1의 스텝 S1에서 이미 구한 ΔTz와 표 1의 스텝 S2에서 구한 ΔTx를 적용하면, 툴 파라미터의 병진 성분에 있어서의 Y 성분의 보정량 ΔTy가 정해진다.Here, when the already known positional change amount? Z3,? Tz already obtained in step S1 of Table 1, and? Tx obtained in step S2 of Table 1 are applied to the equation (8), the correction amount? .

이상과 같이, 표 1의 스텝 S1∼S3을 거쳐서 구한 툴 파라미터 병진 성분의 변화량(ΔTx, ΔTy, ΔTz)과, 교환 전의 툴 파라미터 병진 성분(Tx, Ty, Tz)으로부터, 식 (2)를 사용하여, 교환 후의 툴 파라미터 병진 성분(Tx', Ty', Tz')을 구한다. 그 결과, 교환 후의 툴 파라미터 병진 성분은, 식 (9)에 나타내는 바와 같은 값으로 되어, 새로운 툴 파라미터의 병진 성분으로서, 제어 장치(4) 또는 퍼스널 컴퓨터(5)에 설정된다.As described above, the equation (2) is used from the tool-parameter translation component variation amounts? Tx,? Ty,? Tz obtained through steps S1 to S3 in Table 1 and the tool parameter translation components (Tx, Ty, Tz) , And the tool parameter translation component (Tx ', Ty', Tz ') after the exchange is obtained. As a result, the tool parameter translation component after replacement becomes a value as shown in Expression (9), and is set in the control device 4 or the personal computer 5 as a translation component of a new tool parameter.

Figure 112013115937891-pct00010
Figure 112013115937891-pct00010

이와 같이, 용접 로봇(2) 및 용접 툴(6)에 간단한 다른 3개의 자세각을 취하게 하고, 베이스 좌표계에 있어서 -Z 방향으로 용접 툴(6)을 이동시킴으로써, 새로운 툴 파라미터의 병진 성분을 재설정할 수 있다.As described above, the welding robot 2 and the welding tool 6 are provided with three different attitude angles, and the welding tool 6 is moved in the -Z direction in the base coordinate system, You can reset it.

즉, 본 실시 형태에 의한 툴 파라미터의 보정 방법에 따르면, 용접 툴(6)의 교환 전에 교시한 로봇 프로그램을 그대로 사용해도 툴 파라미터의 정밀도가 확보되어, 용접 툴(6)의 교환 후에 바로 용접 로봇(2)을 재가동시킬 수 있다.That is, according to the method of correcting the tool parameter according to the present embodiment, even if the robot program taught before the replacement of the welding tool 6 is used as it is, the accuracy of the tool parameter is ensured, (2) can be restarted.

[변형예 (1)][Modified example (1)]

상술한 본 실시 형태에서는, 용접 툴(6)을 베이스 좌표계에 있어서 Zb축 방향(Zb축의 부방향)으로 이동시켰다. 그러나, 본 실시 형태에서 설명한 사고방식을 이용하면, 용접 툴(6)을 Xb축 방향 또는 Yb축 방향으로 이동시킴으로써도 툴 파라미터를 보정할 수 있다.In the above-described embodiment, the welding tool 6 is moved in the Zb axis direction (the negative direction of the Zb axis) in the base coordinate system. However, by using the thinking method described in the present embodiment, tool parameters can be corrected by moving the welding tool 6 in the Xb axis direction or the Yb axis direction.

예를 들어, 도 5에 도시하는 바와 같이, 플랜지 좌표계의 Z축(Zf축) 방향이 베이스 좌표계의 X축(Xb축) 방향에 평행하고 또한 Zf축이 Xb축의 정방향을 향하도록 용접 로봇(2) 및 용접 툴(6)의 자세각을 정한다. 그 후, 용접 툴(6)을 베이스 좌표계에 있어서 Xb축 방향으로 이동시켜, 용접 로봇(2) 및 용접 툴(6)의 3개의 자세각에 있어서의 터치 거리 X1∼X3을 측정할 수 있다. 바꾸어 말하면, Zf축의 방향을 베이스 좌표계의 Yb축 주위의 각도인 피치각 β가 90도로 되도록 하고, 용접 툴(6)을 베이스 좌표계에 있어서 Xb축 방향으로 이동시켜 터치 거리 X1∼X3을 측정할 수 있다.For example, as shown in Fig. 5, the welding robot 2 (2) is moved so that the Z axis (Zf axis) direction of the flange coordinate system is parallel to the X axis (Xb axis) direction of the base coordinate system and the Zf axis is directed to the forward direction of the Xb axis And the welding angle of the welding tool 6 are determined. Thereafter, the welding tool 6 is moved in the Xb-axis direction in the base coordinate system, and the touch distances X1 to X3 in the three attitude angles of the welding robot 2 and the welding tool 6 can be measured. In other words, it is possible to measure the touch distances X1 to X3 by moving the welding tool 6 in the Xb axis direction in the base coordinate system so that the pitch angle?, Which is the angle around the Yb axis of the base coordinate system, have.

이 경우, 평판(8)은, 평판(8) 상의 면에 설정되는 수선이 베이스 좌표계의 Xb축과 평행하게 설치되어 있다.In this case, the flat plate 8 is provided so that the water line set on the surface of the flat plate 8 is parallel to the Xb axis of the base coordinate system.

이와 같이 하여 측정된 터치 거리 X1∼X3에 본 실시 형태에서 설명한 고려 방법을 적용함으로써도, 확실하게 툴 파라미터를 보정할 수 있다.By applying the consideration method described in the present embodiment to the touch distances X1 to X3 thus measured, it is possible to reliably correct the tool parameters.

[변형예 (2)][Modified example (2)]

상술한 바와 같이, 본 발명의 툴 파라미터의 보정 방법은, 오로지 용접 로봇(2)의 실제 가동 개시 후의 툴의 변형 및 교환에 의해, 용접 툴(6)의 치수가 변화된 경우의 보정에 사용된다.As described above, the method of correcting the tool parameters of the present invention is used for the correction when the dimension of the welding tool 6 is changed only by the deformation and replacement of the tool after the start of actual operation of the welding robot 2.

그러나, 고정밀도로 기계 가공된 조정용「기준 툴」을 사용하면, 용접 로봇(2)의 납입 및 가동시에, 용접 툴(6)을 처음으로 용접 로봇(2)의 플랜지부(7)에 장착할 때의 툴 파라미터의 조정에도 본 발명을 적용할 수 있다. 그 순서에 대해, 이하에 설명한다.However, by using the "reference tool" for adjustment that is machined with high precision, the welding tool 6 is first mounted on the flange portion 7 of the welding robot 2 at the time of delivery and operation of the welding robot 2 The present invention can also be applied to the adjustment of the tool parameters at the time of initialization. The procedure will be described below.

(1) 우선, 고정밀도로 기계 가공된 기준 툴을 사용하여, 우선 본 발명의 실시 형태에서 설명한 스텝 S1∼S3의 동작에 의해, 터치 거리(Z1, Z2, Z3)를 측정하여 기억시킨다.(1) First, the touch distances Z1, Z2, and Z3 are measured and stored by the operations of steps S1 to S3 described in the embodiment of the present invention, using a reference tool machined with high precision.

이때, 기준 툴의 치수는 고정밀도로 조정되어 있으므로, 툴 파라미터(Tx, Ty, Tz)를 계산에 의해 구할 수 있다. 따라서, 기준 툴의 툴 파라미터를 이미 알고 있는 것으로 간주해도 된다.At this time, since the dimensions of the reference tool are adjusted with high accuracy, the tool parameters (Tx, Ty, Tz) can be obtained by calculation. Therefore, the tool parameters of the reference tool may be regarded as already known.

(2) 다음에, 실제로 사용하는 용접 툴(6)로 교환하여, 도 4의 스텝 S1∼S3의 동작에 의해 터치 거리(Z1', Z2', Z3')를 측정하고, 제어 장치(4) 또는 퍼스널 컴퓨터(5)에 기억시킨다. 기준 툴의 터치 거리(Z1, Z2, Z3)와 용접 툴(6)의 터치 거리(Z1', Z2', Z3')로부터, 위치 변화량(ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3)을 구하고, 그들 위치 변화량으로부터, 상술한 식 (5)를 사용하여 툴 파라미터 병진 성분의 변화량(ΔTx, ΔTy, ΔTz)을 구한다.(2) Next, the welding tool 6 actually used is exchanged, and the touch distances Z1 ', Z2' and Z3 'are measured by the operations of steps S1 to S3 of FIG. 4, Or stored in the personal computer 5. Z2 and Z3 from the touch distances Z1, Z2 and Z3 of the reference tool and the touch distances Z1 ', Z2' and Z3 'of the welding tool 6, The amount of change (DELTA Tx, DELTA Ty, DELTA Tz) of the tool parameter translation component is obtained by using the above-described equation (5).

(3) 용접 툴(6)의 툴 파라미터를 (Tx＋ΔTx, Ty＋ΔTy, Tz＋ΔTz)로서 보정하고, 제어 장치(4) 또는 퍼스널 컴퓨터(5)에 기억시킨다.(3) The tool parameters of the welding tool 6 are corrected as (Tx + DELTA Tx, Ty + DELTA Ty, Tz + DELTA Tz) and stored in the control device 4 or the personal computer 5.

이 방법을 사용해도, 확실하게 툴 파라미터를 보정할 수 있다.Even if this method is used, the tool parameters can be reliably corrected.

그런데, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 특히, 금회 개시된 실시 형태에 있어서, 명시적으로 개시되어 있지 않은 사항, 예를 들어 동작 조건이나 측정 조건, 각종 파라미터, 구성물의 치수, 중량, 체적 등은, 당업자가 통상 실시하는 범위를 일탈하는 것이 아니라, 통상의 당업자라면 용이하게 상정하는 것이 가능한 값을 채용하고 있다.It should be understood, however, that the presently disclosed embodiments are in all respects illustrative and not restrictive. Particularly, in the presently disclosed embodiments, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions, measurement conditions, various parameters, dimensions, weight, volume, etc. of constituents deviate from those usually practiced by those skilled in the art But a value that can be readily assumed by a person of ordinary skill in the art is adopted.

1 : 로봇 시스템
2 : 용접 로봇
3 : 교시 펜던트
4 : 제어 장치
5 : 퍼스널 컴퓨터
6 : 용접 툴
7 : 플랜지부
8 : 평판
P : 선단점
W : 워크1: Robot system
2: welding robot
3: The teaching pendant
4: Control device
5: Personal computer
6: Welding tool
7: flange portion
8: Reputation
P: Good point
W: Walk

Claims (5)

로봇의 아암 선단에 설치되는 플랜지부에 장착된 툴의 선단 위치를 결정하는 툴 파라미터를 도출하는 방법이며,
상기 툴에 다른 3개 이상의 자세각을 취하게 하고,
각 자세각에 있어서 상기 툴의 선단을 기준면까지 자세각을 유지한 상태에서 일방향으로 이동시키고,
각 자세각에 있어서, 상기 툴의 선단이 상기 기준면에 도달하였을 때의 당해 툴 선단의 위치 어긋남량을 계측하여 병진 성분 변화량을 구하고,
당해 구한 병진 성분 변화량을 기초로 툴 파라미터를 보정하고,
상기 각 자세각은, 상기 로봇의 베이스 좌표에 있어서의 각 수직축 주위로 상기 툴을 회전시킴으로써 지정되는 것을 특징으로 하는, 로봇의 툴 파라미터의 보정 방법.A method for deriving a tool parameter for determining a tip position of a tool mounted on a flange portion provided at an arm tip of a robot,
The tool is allowed to have three or more different attitude angles,
The tip end of the tool is moved in one direction in a state in which the tip end of the tool is maintained at the posture angle up to the reference plane,
Measuring a displacement amount of the tip of the tool when the tip of the tool reaches the reference surface in each attitude angle to obtain a translational component change amount,
Corrects the tool parameter based on the obtained variation amount of the translation component,
Wherein each of the attitude angles is specified by rotating the tool around each vertical axis in the base coordinate of the robot. 제1항에 있어서, 상기 툴의 각 자세각에 있어서, 상기 툴의 선단을 로봇의 베이스 좌표에 있어서의 수직축 방향을 따라 상기 기준면까지 이동시킴으로써, 상기 병진 성분 변화량을 구하는 것을 특징으로 하는, 로봇의 툴 파라미터의 보정 방법.The robot according to claim 1, wherein, in each attitude angle of the tool, the distal end of the tool is moved to the reference plane along the vertical axis direction in the base coordinate of the robot, Method of correcting tool parameters. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로봇이 취하는 3개 이상의 자세각 중, 최초의 자세각에 있어서는, 상기 플랜지부가 상기 기준면에 대해 수직 또는 수평인 것을 특징으로 하는, 로봇의 툴 파라미터의 보정 방법.3. The robot tool according to claim 1 or 2, wherein, in the first attitude angle, of the three or more attitude angles taken by the robot, the flange portion is vertical or horizontal to the reference plane Way. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 로봇이 취하는 복수의 자세각 중 최초의 자세각에 있어서는, 베이스 좌표에 있어서의 Y축 주위의 회전각이, 0도 또는 90도인 것을 특징으로 하는, 로봇의 툴 파라미터의 보정 방법.The robot tool according to claim 1, characterized in that the rotation angle around the Y axis in the base coordinate is 0 degree or 90 degrees in the first attitude angle of the plurality of attitude angles taken by the robot Correction method.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016185572A (en) * 2015-03-27 2016-10-27 セイコーエプソン株式会社 Robot, robot control device, and robot system
CN107253413B (en) * 2017-05-12 2019-05-21 哈工大机器人集团股份有限公司 A kind of robot engraving system imitating the movement of manpower engraving

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6125206A (en) 1984-07-12 1986-02-04 Fanuc Ltd Tool position setting system of robot
JPS61240304A (en) * 1985-04-17 1986-10-25 Hitachi Ltd Arithmetic unit for attachment error of end effector of industrial robot
JPH01257593A (en) 1988-04-06 1989-10-13 Hitachi Ltd Method for correcting shifting of center of robot
JPH07121214A (en) * 1993-10-25 1995-05-12 Fanuc Ltd Measuring sensor device for robot, and calibration method and measuring method using the same
JPH0871968A (en) * 1994-09-01 1996-03-19 Kobe Steel Ltd Method for drawing tool parameter of robot and method for calibrating the same
JP2774939B2 (en) 1994-09-16 1998-07-09 株式会社神戸製鋼所 Robot tool parameter derivation method and calibration method
JPH10329065A (en) * 1997-05-30 1998-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Correction method for dislocation of robot
JP2009125857A (en) * 2007-11-22 2009-06-11 Mitsubishi Electric Corp Calibration device and method of robot
CN101456182B (en) * 2007-12-12 2012-03-28 中国科学院自动化研究所 Intelligent robot welding device using large-scale workpiece
JP2009166076A (en) * 2008-01-15 2009-07-30 Kobe Steel Ltd Welding robot
JP5411810B2 (en) * 2010-06-14 2014-02-12 株式会社神戸製鋼所 Tool parameter deriving device, robot
JP5425006B2 (en) * 2010-07-12 2014-02-26 株式会社神戸製鋼所 Jig used to derive the robot tool vector

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