WO2006112069A1

WO2006112069A1 - 産業用ロボットの原点調整方法

Info

Publication number: WO2006112069A1
Application number: PCT/JP2005/019481
Authority: WO
Inventors: Tatsuya Ikeda; Hiroyuki Nakata; Seiji Iwai
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2006-10-26
Also published as: ATE401998T1; EP1785236B1; CN1925953A; US20080255701A1; EP1785236A4; DE602005008448D1; CN100537155C; US7680551B2; JP2006289588A; EP1785236A1

Abstract

　産業用ロボットは、第１の部材と、第１の部材に取り付けられる位置決め部材と、位置決め部材に当接する当接点を有して第１の部材に対して相対的に回転する第２の部材と、第１の部材と第２の部材とを結合する第１の関節とを有する。位置決め部材を当接点に当接できる状態にすることを促すことが表示される。位置決め部材を当接点に当接できる状態で、第２の部材は第１の部材に対して相対的に第１の関節で回転する。位置決め部材に第２の部材の当接点が当接したことを検出した時の第２の部材の位置が原点として記憶される。この方法により、位置決め部材の取り付け忘れを防ぐことができ、作業者の操作負担が軽減する。

Description

明細書

産業用ロボットの原点調整方法

技術分野

[0001] 本発明は、産業用ロボット等のロボットの関節軸の原点調整方法に関する。

背景技術

[0002] 産業用ロボットの操作において、 CPU等の演算装置がマニピュレータの関節軸を動作させるために演算した関節軸の角度と、実際の関節軸の角度とを関係付ける必要があり、そのために関節軸の回転の位置の基準となる原点を調整する。

[0003] 図 6は特開平 2— 180580号公報に開示されている従来の原点調整装置を示す。

部材 611は回転軸 620で部材 612に対して回転する。部材 611の周面で原点に対応する位置に段落 613が形成されている。また、部材 612の原点に対応する位置に、部材 612に着脱できる原点調整装置 630が固定されている。原点調整装置 630は、部材 612の原点に対応する位置に固定されたスィッチ保持具 615と、スィッチ保持具 615に保持されたスィッチ手段 614と、スィッチ保持具 615に固定された直動式軸受 616と、直動式軸受 616の案内により移動できる摺動棒 617とから構成されている。スィッチ手段 614はオン ·オフ可動子 614Aを有する。位置決め部材である摺動棒 617の一端 617Aはオン ·オフ可動子 614Aに係合して!/、る。摺動棒 617がスィッチ手段 614から離れる方向に移動した時に、他端 617Bは部材 611に形成された段落 613内に突出する。

[0004] 図 7は特開 2002— 239967号公報に開示されている従来の他の原点調整装置を示す。咅材 712の面 712Αίま咅材 711の面 711A【こ接して、咅材 712 ίま咅材 711【こ対して回転可能に組み合わされる。位置決め部材 722が部材 711の取り付け部 723 に着脱可能に取り付けられる。部材 712は位置決め部材 722と接する当接点 721を有する。位置決め部材 722は位置決めピンであり、取り付け部 723は位置決めピンを螺合可能なねじ穴である。

[0005] これら従来の原点調整装置では、位置決め部材が部材 611や 712と接触するまでの動作は特に規定されておらず、実際には作業者が教示装置を用いて位置決めピンが部材に接触するまでアームを動作させる。原点調整は精度が要求されるので、作業者の負担が大きくなり作業時間が長くなる。また、作業者による原点調整時の誤操作により、位置決めピンおよびアームを損傷する恐れがある。また、位置決め部材の着脱は作業者が行う。位置決め部材の取り付けを作業者が忘れた場合には正常に原点調整が行えない。原点調整後に作業者が位置決め部材の取り外しを忘れてロボットを起動した場合には、位置決め部材ゃロボットのアームを損傷する恐れがある。

発明の開示

[0006] 産業用ロボットは、第 1の部材と、第 1の部材に取り付けられる位置決め部材と、位置決め部材に当接する当接点を有して第 1の部材に対して相対的に回転する第 2の部材と、第 1の部材と第 2の部材とを結合する第 1の関節とを有する。位置決め部材を当接点に当接できる状態にすることを促すことが表示される。位置決め部材を当接点に当接できる状態で、第 2の部材は第 1の部材に対して相対的に第 1の関節で回転する。位置決め部材に第 2の部材の当接点が当接したことを検出した時の第 2の部材の位置が原点として記憶される。

[0007] この方法により、位置決め部材の取り付け忘れを防ぐことができ、作業者の操作負担が軽減する。

図面の簡単な説明

[0008] [図 1]図 1は本発明の実施の形態における産業用ロボットの概略図である。

[図 2A]図 2Aは実施の形態における産業用ロボットの関節の正面図である。

[図 2B]図 2Bは図 2Aに示す関節の 2B— 2Bにおける断面図である。

[図 3]図 3は実施の形態における原点調整方法のフローチャートである。

[図 4A]図 4Aは実施の形態における教示装置を示す。

[図 4B]図 4Bは実施の形態における教示装置に表示されるメッセージを示す。

[図 4C]図 4Cは実施の形態における教示装置に表示されるメッセージを示す。

[図 4D]図 4Dは実施の形態における教示装置に表示されるメッセージを示す。

[図 4E]図 4Eは実施の形態における教示装置に表示されるメッセージを示す。

[図 5]図 5は実施の形態における産業用ロボットの関節の正面図である。 [図 6]図 6は従来の原点調整装置を示す。

[図 7]図 7は従来の他の原点調整装置を示す。

符号の説明

[0009] 101 マニピュレータ

102 制御装置

103 CPU

104 通信部

105 ROM

105A 記憶部

106 RAM

107 駆動部

108 教示装置

109 ツール

201 アーム (第 2の部材）

202 アーム (第 1の部材）

203 位置決め部材

204 当接点

402 表示部

403 キー咅

1201 関節 (第 2の関節）

1202 関節 (第 1の関節）

発明を実施するための最良の形態

[0010] 図 1は本発明の実施の形態における産業用ロボット 1の概略図である。産業用ロボット 1は、マニピュレータ 101と、マニピュレータ 101に取り付けられるツール 109と、マ -ピユレータ 101を制御するための制御装置 102と、マニピュレータ 101および制御装置 102を操作するための教示装置 108とを備える。ツール 109としては溶接トーチやハンド開閉装置等の使用目的に応じて様々なものが用いられる。

[0011] 制御装置 102は、 CPU103と、教示装置 108と通信を行うための通信部 104と、 C PU103が解釈し動作するためのプログラムを格納するための ROM105と、作業者が教示した動作プログラムや動作環境設定データ等の変化するデータを格納するための RAM106と、マニピュレータ 101を駆動するための駆動部 107を備える。 ROM 105と RAM106は記憶部 105Aを構成する。

[0012] マニピュレータ 101は、互いに相対的に回転する部材であるアーム 202、 201と、基台 1204と、アーム 201とアーム 202とを連結する関節 1202と、基台 1204とアーム 202とを連結する関節 1201と、ツール 109とアーム 201とを連結する関節 1203とを備える。制御装置 102の駆動部 107は関節 1201から 1203を動作させるモータを制御してマニピュレータ 101を駆動する。

[0013] 産業用ロボット 1の動作について説明する。作業者は教示装置 108を用いてマ-ピユレータ 101を動作させるための指示を入力する。教示装置 108に入力された指示は制御装置 102に送信され、通信部 104を介して CPU103に伝達される。そして、 C PU103が送信された指示に従って駆動部 107を制御してマニピュレータ 101が動作する。作業者はマニピュレータ 101のアーム 202と 201を目的の位置と姿勢に移動させ、教示装置 108により登録操作を行うことにより、その位置と姿勢が RAM106 に記憶される。以上の操作を継続することにより動作プログラムが作成される。

[0014] RAM106には複数の動作プログラムを記憶させることができる。産業用ロボット 1に溶接ゃノ、ンドリングなどの所定の作業をさせる場合には、作業者は教示装置 108を用いて記憶されている複数の動作プログラム力所定の作業をさせるための動作プログラムを選択する。 CPU103は選択された動作プログラムを解釈して駆動部 107を介してマニピュレータ 101を制御して所定の作業を産業用ロボット 1に行わせる。

[0015] CPU103はマニピュレータ 101の関節 1201から 1203の関節軸の角度を算出する。動作プログラムに従って産業用ロボット 1を動作させる前に、その算出された角度と実際の角度とを関係付ける必要がある。すなわち、関節軸の角度の基準となる原点を調整する必要がある。以下に、産業用ロボット 1での原点を調整する方法について説明する。

[0016] 図 2Aは関節 1202の正面図である。図 2Bは関節 1202の 2B— 2Bにおける断面図である。アーム 201はアーム 202に対して関節軸 201Aについて相対的に回転する。アーム 202に取り付けられる位置決め部材 203は原点を調整するための基準である。アーム 201がアーム 202に対して回転することにより当接点 204が位置決め部材 203に当接し、アーム 201とアーム 202との角度が所定の角度となる。これによりァーム 201はアーム 202に対して位置決めされ、その所定の角度が基準である原点となる。アーム 202には位置決め部材 203を収容する収容穴 202Aが形成されて、る。位置決め部材 203が収容穴 202A内に収容されているときにはアーム 202から突出せず、アーム 201の位置にかかわらずアーム 201には接触しな!、。

[0017] 図 3は産業用ロボット 1における原点を調整する方法のフローチャートである。図 4A は教示装置 108を示す。教示装置 108は、表示部 402と、作業者が指示やデータを入力するためのキー部 403から構成される。表示部 402は、 ROM105に記憶されて CPU103により読み出されたメッセージを表示する。図 4Bから図 4Eは表示部 402に表示されるメッセージを示す。

[0018] 作業者が、教示装置 108のキー部 403を介して原点調整モードを開始させると、図 4Aに示すように、表示部 402は原点調整モードに遷移したことと、調整する関節の軸の選択を促すメッセージを表示する (ステップ 301)。作業者はキー部 403を用いて関節 1201から 1203の軸のうち、調整する軸、ここでは関節 1202の軸を選択する

[0019] 作業者が調整する軸を選択すると、図 4Bに示すように、表示部 402は、位置決め部材 203を当接点 204に当接できない状態にすることを促すことを表示する (ステツプ 302)。すなわち、表示部 402は、原点調整動作を開始するためにアーム 201を準備位置に移動させることを表示する。それと共に表示部 402は、位置決め部材 203 が当接点 204もしくはアーム 201に接触して位置決め部材 203が損傷しないように、位置決め部材 203を突出させないように作業者を誘導するメッセージを表示する。作業者はここで位置決め部材 203の状況を確認する。位置決め部材 203がアーム 202 力突出していれば収容穴 202Aに収容する。ロボットが図 7に示す位置決め部材 7 22を有する場合には、位置決め部材 722を取り付け部 723からはずす。

[0020] 次に、作業者がキー部 403を介してアーム 201を原点調整の準備位置に移動させ指示をキー部 403のスタートキー 403Aに入力する。キー部 403からの信号は、教示装置 108から制御装置 102の通信部 104に伝達される。そして、 CPU103が ROM1 05内に格納されたプログラムにしたがって駆動部 107を動作させ、ステップ 301で選択された関節 1202のみが動作を開始する (ステップ 303)。

[0021] 図 5は、ステップ 303における関節 1202の正面図である。関節 1202の軸が回転することでアーム 201がアーム 202に対して相対的に回転する。ステップ 303ではァーム 201が準備位置に移動する。準備位置とは、アーム 201の当接点 204が位置決め部材 203に接触せず、位置決め部材 203に接触する直前の所定の位置である。

[0022] この準備位置は、アーム 201とアーム 202とのなす角度 A1 (図 1)に基づいて表すことができる。例えば、 CPU103が算出する角度 0度が角度 A1の 90度に対応する場合には、準備位置は角度 A1が例えば 100度、すなわち CPU103の算出する角度が 10度の位置となる。このように、準備位置では、位置決め部材 203がアーム 201 に接触しな、位置として決められる。準備位置である角度 10度あるヽは 100度の角度 A1は ROM105に記憶されている。なお、準備位置を決める時の角度 A1は正確でなくてもよい。例えば、教示装置 108を用いてアーム 201と 202の一方を水平に位置させ、他方を垂直に位置させて、アーム 201と 202の位置を仮の角度 0度に対応する位置として RAM106に記憶させてもよい。粗く角度 0度の位置を決めて、この位置を基に 10度の角度に対応する準備位置を粗く決めることができる。 CPU103が算出する角度 0度は角度 A1の 90度ではなぐ他の角度、例えば 0度に対応してもよい

[0023] また、準備位置は、作業者が教示装置 108を用いて決定してもよい。作業者が教示装置 108を用いて大ま力に位置決め部材 203と接触しないようにアーム 201の当接点 204を位置させ、このときの角度 A1 (例えば 100度程度）をなす時のアーム 201 、 202の位置を準備位置として RAM106に記憶させる。準備位置は位置決め部材 2 03がアーム 201に接触しない位置であればよぐ正確である必要はない。したがって、準備位置を設定する場合の作業者の負担は小さい。

[0024] アーム 201が準備位置に到達すると、表示部 402は、位置決め部材 203を当接点 204に当接できる状態にすることを促すことを表示する (ステップ 304)。すなわち、表示部 402は、位置決め部材 203を当接点 204に当接させる操作を行うよう作業者を誘導する、図 4Cに示すメッセージを表示する。作業者はこのメッセージを見て、位置決め部材 203をアーム 202の収容穴 202Aから出してアーム 202から突出させる。位置決め部材が図 7に示す位置決め部材 722であれば、位置決め部材 722をねじ穴に螺合させて取り付ける。

[0025] 作業者が図 4Cに示すメッセージに従って位置決め部材 203を突出させると、キー部 403を用いて、制御装置 102に位置決め部材 203を検出させる (ステップ 305)。関節 1202ではアーム 201はアーム 202に対して相対的に、当接点 204が位置決め部材 203に向力方向に回転する。制御装置 102はアーム 201の当接点 204が位置決め部材 203に当接したことを検出した時にアーム 201の回転を止める。

[0026] ここで、制御装置 102が当接点 204の位置決め部材 203に当接したことを検出する方法について説明する。当接点 204が位置決め部材 203に当接するとアームの 201 の回転が妨げられる。そして、アーム 201を関節 1202の軸 201Aについて回転させるモータ 1202Aにはアーム 201を回転させるために必要なトルクより大きなトルクが発生し、その結果、アーム 201を回転させるために必要な電流より大きな電流がモータ 1202Aに流れる。 CPU103は、駆動部 107を通じてモータ 1202Aに流れる電流を検出する。 CPU103は検出した電流が所定の電流より小さい値力も所定の電流より大きい値に変化した時に、当接点 204が位置決め部材 203に当接したことを検出する。 CPU103は当接点 204が位置決め部材 203に当接したことを検出すると関節 1202での回転動作を停止し、停止した角度を原点として RAM106に記憶する。図 2では、アーム 201の当接点 204は位置決め部材 203に当接して、る。

[0027] 制御装置 102が関節 1202での回転を停止させると、表示部 402は図 4Dに示す、アーム 201を準備位置に戻す操作を行うよう作業者を誘導するメッセージを表示する (ステップ 306)。

[0028] 次に、作業者がキー部 403を操作すると、ステップ 301で選択された関節 1202のみが動作を開始して、関節 1202がステップ 303で決定した準備位置に移動する (ステツプ 307)。

[0029] アーム 201が準備位置に到達すると、表示部 402は、位置決め部材 203を当接点 204に当接できない状態にすることを促すことを表示する (ステップ 308)。すなわち、表示部 402は、位置決め部材 203を当接点 204に当接しないような操作を行うよう作業者を誘導する、図 4Eに示すメッセージを表示する。作業者はこのメッセージを見て、位置決め部材 203をアーム 202の収容穴 202Aに入れてアーム 202から突出しな V、ようにして位置決め部材 203を突出しな、ように設定する。位置決め部材が図 7に示す位置決め部材 722であれば、位置決め部材 722を取り付け部 723からはずす。その後、位置決め部材 203がアーム 201と接触しないことを確認する (ステップ 309)

[0030] 位置決め部材 203がアーム 201と接触しないことを確認する動作について説明する。アーム 201が回転して当接点 204が位置決め部材 203に接触するとアーム 201 を回転させるために必要なトルクより大きなトルクがモータ 1202Aに発生し、その結果、アーム 201を回転させるために必要な電流より大き、電流がモータ 1202Aに流れる。当接点 204が位置決め部材 203に接触しなければ、アーム 201を回転させるために必要な電流がモータ 1202Aに流れ、それより大きな電流は流れない。したがつて、所定の電流より大きな電流がモータ 1202Aに流れないことを CPU103が確認することにより、制御装置 102は位置決め部材 203がアーム 201と接触しないと判定する。制御装置 102は、所定の電流より大きな電流がモータ 1202Aに流れたことを検出した場合は、位置決め部材 203はアーム 201に接触すると判定する。

[0031] 制御装置 102 (CPU103)は、位置決め部材 203がアーム 201に接触しないと判定した場合にはそのことを表示部 402に表示してもよ、。制御装置 102 (CPU103) は、位置決め部材 203がアーム 201に接触する判定した場合にはそのことを表示部 402に表示してもよく、これにより作業者はステップ 307と 308で位置決め部材 203がアーム 201に接触しな、よう位置決め部材 203を確認する。

[0032] またステップ 309において位置決め部材 203がアーム 201に接触するかを確認するためのアーム 201の動作範囲は、位置決め部材 203が角度 A1が 90度の位置が原点である場合、角度 A1が 80度 100度の範囲でよい。角度 A1のこの値 100度は R OM105または RAM106に記憶する。

[0033] 実施の形態によれば、 ROM105に記憶されているプログラムと教示装置 108からの指令とに基づいてマニピュレータ 101がシーケンシャルに自動で動作して原点を調整することで、作業者の作業負担が軽減され、作業時間を短くすることができる。

[0034] また、原点調整のステップに対応して図 4Aから図 4Eに示すメッセージを表示することで、作業者が原点調整時の誤操作や調整終了後に位置決め部材 203を突出させないように設定する、すなわち位置決め部材 203にアーム 201を当接しない状態にすることを忘れるのを防止でき、位置決め部材 203やアーム 201の損傷を防ぐことができる。

[0035] なお、実施の形態において、調整する関節を選択し、選択した関節を動作させて原点調整を行うが、複数の関節を選択してもよい。調整終了後の位置決め部材 203がアームに当接しなヽことを確認する場合、選択した複数の関節のうちの少なくとも 1つでも位置決め部材 203がアームに当接する可能性がある場合に、そのことを表示部 402【こ表示してちょ!ヽ。

[0036] また、マニピュレータ 101の設置場所の状態によりアーム 201と 202の可動範囲に制限があるときに、全ての関節で同時に原点調整を行うことが困難な場合がある。その場合には、所定の可動範囲で複数の関節の原点を同時に調整してもよい。あるいは、複数の関節で 1つずつ原点を調整してもよい。また、原点の調整を必要とする関節のみ調整できる。

産業上の利用可能性

[0037] 本発明による産業用ロボットの原点調整方法は、ロボットのアームや位置決め部材の損傷を防ぐことができ、作業者の操作負担を軽減して作業時間を少なくできる原点調整方法として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1の部材と、前記第 1の部材に取り付けられる位置決め部材と、前記位置決め部材に当接する当接点を有して前記第 1の部材に対して相対的に回転する第 2の部材と、前記第 1の部材と前記第 2の部材とを結合する第 1の関節とを有する産業用ロボットを準備するステップと、

前記位置決め部材を前記当接点に当接できる状態にすることを促すことを表示するステップと、

前記位置決め部材を前記当接点に当接できる状態で、前記第 2の部材を前記第 1の部材に対して相対的に前記第 1の関節で回転させるステップと、

前記位置決め部材に前記第 2の部材の前記当接点が当接した力否かを検出するステツプと、

前記位置決め部材に前記第 2の部材の前記当接点が当接したことを検出した時の前記第 2の部材の位置を原点として記憶するステップと、

を含む、産業用ロボットの原点調整方法。

[2] 前記第 2の部材の前記位置を前記原点として記憶するステップの後に、前記第 1の部材に当接しな、所定の位置に第 2部材の前記当接点を位置させるステップと、前記位置決め部材を前記当接点に当接できない状態にすることを促すことを表示するステップと、

前記位置決め部材が前記当接点に当接しな、状態になって、るか否かを確認するステップと、

をさらに含む、請求項 1記載の産業用ロボットの原点調整方法。

[3] 前記位置決め部材が前記当接点に当接しな、状態になって!/、るか否かを確認するステップは、前記第 2の部材を前記第 1の部材に対して相対的に前記第 1の関節で回転させるステップを含む、請求項 2記載の産業用ロボットの原点調整方法。

[4] 前記位置決め部材を前記当接点に当接できない状態にすることを促すことを表示するステップと、

前記位置決め部材を前記当接点に当接できない状態で、前記第 2の部材を前記第 1の部材に対して回転させて前記第 2の部材の前記当接点を所定の位置に位置させるステップと、

をさらに含み、前記位置決め部材を前記当接点に当接できる状態にすることを促すことを表示するステップは前記第 2の部材の前記当接点を所定の位置に位置させるステップに前に実施される、請求項 1記載の産業用ロボットの原点調整方法。

[5] 前記産業用ロボットは第 2の関節をさらに有し、

前記第 1の関節と前記第 2の関節のうち力前記第 1の関節を選択するステップをさらに含む、請求項 1に記載の産業用ロボットの原点調整方法。

[6] 前記産業用ロボットの前記関節は前記第 2の部材を前記第 1の部材に対して相対的に回転させるモータを有し、

前記位置決め部材に前記第 2の部材の前記当接点が当接した力否かを検出するステツプは、前記モータの電流に基づ!、て前記位置決め部材に前記第 2の部材の前記当接点が当接した力否かを検出するステップを含む、請求項 1記載の産業用ロボットの原点調整方法。