JPH01264786A - Industrial robot - Google Patents
Industrial robotInfo
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- JPH01264786A JPH01264786A JP8857888A JP8857888A JPH01264786A JP H01264786 A JPH01264786 A JP H01264786A JP 8857888 A JP8857888 A JP 8857888A JP 8857888 A JP8857888 A JP 8857888A JP H01264786 A JPH01264786 A JP H01264786A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1641—Programme controls characterised by the control loop compensation for backlash, friction, compliance, elasticity in the joints
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的コ
(産業上の利用分野)
本発明は産業用ロボットに係り、特に水平多関節ロボッ
トのアームの熱膨張対策が可能な産業用ロボットに関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an industrial robot, and particularly to an industrial robot that can take measures against thermal expansion of the arm of a horizontal articulated robot.
〈従来の技術)
産業用ロボット(以下、ロボットと称す)は、モータや
動力伝達機構が熱源となりアームは熱膨張する。この熱
膨張はロボットを恒温室に入れても生じるので、環境に
依らないロボット固有の誤差である。<Prior Art> In an industrial robot (hereinafter referred to as a robot), a motor or a power transmission mechanism serves as a heat source, and the arm expands thermally. This thermal expansion occurs even when the robot is placed in a constant temperature room, so it is an error inherent to the robot that does not depend on the environment.
従来、この熱膨張が無視できない程精度が必要な場合、
センサを付けて先端でのズレ分を補正する方法が一般的
で位置ズレを測定するようなセンサを用いている。Conventionally, when precision is required so that this thermal expansion cannot be ignored,
A common method is to attach a sensor to correct the deviation at the tip, and a sensor that measures positional deviation is used.
第6図は従来の産業用ロボットの一例で、この場合水平
多関節ロボットワーク15の位置ズレをビジョンカメラ
17とビジョンモニタ18とからなるビジョンシステム
を使って補正をかける方法で、その目的は温度補償に限
らないが、確実にアームの熱膨張に対応できる手法であ
る。なお、図中14はロボットコントローラであり、こ
れには各モータ軸の角度を検出するモータ軸エンコーダ
(図示せず)を有している。21は第1アーム、22は
第2アーム、23は据付部分である。FIG. 6 shows an example of a conventional industrial robot. In this case, the positional deviation of a horizontally articulated robot workpiece 15 is corrected using a vision system consisting of a vision camera 17 and a vision monitor 18. Although not limited to compensation, this is a method that can reliably deal with the thermal expansion of the arm. Note that 14 in the figure is a robot controller, which has a motor shaft encoder (not shown) for detecting the angle of each motor shaft. 21 is a first arm, 22 is a second arm, and 23 is an installation part.
(発明が解決しようとする課KM)
第6図の従来の技術は、ビジョンカメラ17、ビジョン
モニタ18を用いているので構成が複雑かつ大がかりな
ものとなり、温度補償機能をロボットコントローラの機
能として追加するには、コントローラ自身も複雑になる
という問題点がある。(KM problem to be solved by the invention) The conventional technology shown in Fig. 6 uses a vision camera 17 and a vision monitor 18, resulting in a complex and large-scale configuration, and a temperature compensation function is added as a function of the robot controller. However, there is a problem in that the controller itself becomes complicated.
本発明は、高価なビジョンシステムを使うことなく、光
遮断式検出器やタッチセンサなどアーム長を直接に測定
する安価なセンサで、ロボット本体が持っているエンコ
ーダの位置割出し機能を利用して、時折、アーム長の測
定を行なうことで温度補償が実現可能となる産業用ロボ
ットを提供することを目的とする。The present invention is an inexpensive sensor that directly measures the arm length, such as a light-blocking detector or touch sensor, without using an expensive vision system, and uses the position indexing function of the encoder in the robot body. The purpose of the present invention is to provide an industrial robot in which temperature compensation can be realized by occasionally measuring the arm length.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明は前記目的を達成するため、据付部分に対して第
1アームと第2アームが順次水平に取付けられ、かつこ
れらが90°に屈曲した状態にあり、それを制御するロ
ボットコントローラを有する水平多関節形ロボットにお
いて、据付部分に対してその方向が可変できるように取
付けられ、熱膨張の少ない材料からなるはっと、第2ア
ームの先端に取付けられた被検出部分と、前記はりに取
付けられこのはりを回動させて被検出部を非接触状態で
はさむ接触した状態で有効アーム長を検出するセンサと
、センサで検出された有効アーム長と、ロボットコント
ローラに有するモータ軸エンコーダから求められる熱膨
張時と基本アーム長時の角度差と、アーム駆動I#i減
速機減速比とからアームの熱膨張長さを求める演算部と
を具備したものである。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has a structure in which a first arm and a second arm are sequentially attached horizontally to an installation part, and are bent at 90 degrees. In a horizontal articulated robot that has a robot controller that controls it, a hat made of a material with low thermal expansion is attached to the installed part so that its direction can be varied, and is attached to the tip of the second arm. the attached detection part, a sensor that is attached to the beam and detects the effective arm length in a contact state by rotating the beam and sandwiching the detection part in a non-contact state, and the effective arm length detected by the sensor. and a calculation unit that calculates the thermal expansion length of the arm from the angular difference between the thermal expansion time and the basic arm length determined from the motor shaft encoder included in the robot controller, and the arm drive I#i reduction gear reduction ratio. It is something.
(作用)
上記のように構成することにより、第1アームと第2ア
ームともにモータなどの熱源からの熱伝導によりそれぞ
れ伸びるが90°に両アームは屈曲している姿勢ではそ
の伸びは独立に測定できる。一方のアームを動かして被
検出部分11が検出器に検出される位置は動かすアーム
の熱膨張はその方向が検出器の検出方向と直角ななめ影
響しないが、もう一方の静止しているアームの熱膨張は
検出器の検出方向に平行なため熱膨張した分だけズレる
ことになる。この熱膨張の解析には、検出器が検出した
時の信号をロボットコントローラに送ることで、検出時
の動かしているアームのエンコーダ値を使うことができ
る。基本アーム長時と熱m張時の角度差がわかるので、
それに動かしているアームのアーム長をかければ、もう
一方の静止しているアームの熱膨張の値になる。(Function) With the above configuration, both the first arm and the second arm extend due to heat conduction from a heat source such as a motor, but when both arms are bent at 90 degrees, the extension is measured independently. can. When one arm is moved, the position where the detected portion 11 is detected by the detector is determined by the thermal expansion of the moving arm, whose direction is perpendicular to the detection direction of the detector, but the thermal expansion of the other stationary arm. Since the expansion is parallel to the detection direction of the detector, there will be a shift by the amount of thermal expansion. To analyze this thermal expansion, by sending a signal when the detector detects it to the robot controller, it is possible to use the encoder value of the moving arm at the time of detection. Since you can see the angle difference between the basic arm length and the thermal tension,
Multiplying this by the arm length of the moving arm gives the value of the thermal expansion of the other stationary arm.
従って、アームの熱膨張に追従できるように作業中にあ
る時間間隔でアームの熱膨張値を測定する。そして、そ
の都度ロボットコントローラ内で使っているロボットの
アーム長パラメータを書き換えるか、座標値に補正をか
けるなどすることにより、ロボットの温度補償を行うこ
とが可能となる。Therefore, the thermal expansion value of the arm is measured at certain time intervals during work so that the thermal expansion of the arm can be followed. Then, by rewriting the arm length parameters of the robot used in the robot controller each time, or by correcting the coordinate values, it becomes possible to compensate for the temperature of the robot.
(実施例)
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。はじめに第1図〜第4図を参照して本発明の第1の実
l11aSについて説明する。第1図は、本発明の全体
の構成を示す斜視図であり、第2図は第1図の検出器の
配置と向きを示す平面図、第3図および第4図は第1図
の動作を説明するための図である。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the first embodiment 111aS of the present invention will be explained with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the arrangement and orientation of the detector shown in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are the operations shown in FIG. FIG.
第2アーム22の先端に光を遮断する被検出部分(以下
、単に被検出部分と称す)11aを第2アーム22の軸
線上に、被検出部分11bを第2アーム長に相当する距
離のアーム軸線直交線上に取付ける。検出器としては第
1アーム21と第2アーム22を90゛に屈曲した姿勢
で、被検出部分11aが検出される位置に光遮断式検出
器(フォトセンサ)12aをはり13に取付けてあり、
まな、第1アーム21と第2アーム22の90゜の屈曲
姿勢を保ち、第一の姿勢とは互いに干渉しない別の場所
で、被検出部分11bが検出される位置に光遮断式検出
器(以下単に検出器と称す)12bをはり13に取付け
である。A detected portion (hereinafter simply referred to as the detected portion) 11a that blocks light at the tip of the second arm 22 is placed on the axis of the second arm 22, and a detected portion 11b is placed on the arm at a distance corresponding to the length of the second arm. Install on a line perpendicular to the axis. As a detector, a light blocking type detector (photo sensor) 12a is attached to a beam 13 at a position where the detected portion 11a is detected with the first arm 21 and the second arm 22 bent at 90 degrees.
Meanwhile, the first arm 21 and the second arm 22 are kept in a 90° bent posture, and a light blocking type detector ( 12b (hereinafter simply referred to as a detector) is attached to the beam 13.
検出器12a、12bの取付は向きは、第2図に示すよ
うに検出器12aの光軸(検出方向に直角な軸)が第2
アーム22の熱膨張を測定する測定姿勢aにおける第2
アーム22に平行で、検出器12bの光軸が第1アーム
21の熱膨張を測定する測定姿勢すにおける第1アーム
21に平行である。ふたたび第1図に戻り説明すると、
はり13は、据付部分23に第1アーム21の駆動軸と
同軸に回転できるように取付けられている。さらに検出
器12a、12bの信号は、ロボットコントローラ14
に送られる。The mounting direction of the detectors 12a and 12b is such that the optical axis of the detector 12a (the axis perpendicular to the detection direction) is in the second direction, as shown in FIG.
The second position in measurement posture a for measuring the thermal expansion of arm 22
The optical axis of the detector 12b is parallel to the first arm 21 in the measurement position for measuring the thermal expansion of the first arm 21. To explain again by returning to Figure 1,
The beam 13 is attached to the installation part 23 so as to be rotatable coaxially with the drive shaft of the first arm 21. Furthermore, the signals of the detectors 12a and 12b are transmitted to the robot controller 14.
sent to.
第1アーム21の熱膨張と第2アーム22の熱膨張を解
析する原理について第3図および第4図を用いて説明す
る。第3図は、第1アーム21の熱膨張を測定している
状態であり、第2アーム22を振って被検出部分11a
が光遮断式検出器12aに検出された時の姿勢を第1ア
ーム21が伸びる前(実線)と伸びた後(二点鎖線)で
示した。第2アーム22の伸びは、検出器12aの光軸
方向(検出方向には直角)なので無視できる。The principle of analyzing the thermal expansion of the first arm 21 and the second arm 22 will be explained using FIG. 3 and FIG. 4. FIG. 3 shows a state in which the thermal expansion of the first arm 21 is being measured, and the second arm 22 is swung to detect the detected portion 11a.
The posture when the first arm 21 is detected by the light blocking detector 12a is shown before the first arm 21 is extended (solid line) and after the first arm 21 is extended (two-dot chain line). The extension of the second arm 22 can be ignored because it is in the optical axis direction of the detector 12a (perpendicular to the detection direction).
第3図より第2アーム22のモータ軸エンコーダの読み
の差ΔE2と、第1アーム21の膨張長さΔL1との間
には次の関係があることがわかる。From FIG. 3, it can be seen that the following relationship exists between the difference ΔE2 in the reading of the motor shaft encoder of the second arm 22 and the expansion length ΔL1 of the first arm 21.
ここで、L ′ :有効第2アーム長さz2 :第2ア
ーム22の駆動軸減速
機減速比
第4図は、第2アーム22の熱膨張を測定している状態
であり、第1アーム21を振って被検出部分11bが検
出器12bに検出された時の姿勢を第2アーム22が伸
びる前(実線)と伸びた後(二点鎖線)で示した。第1
アーム21の伸びは、検出器12bの光軸方向(検出方
向には直角)なので無視できる。第3図同様に第4図よ
り第17−ム21のモータ軸エンコーダの読みの差ΔE
1と、第2アームの膨張長さΔL2との間には次の関係
がある。Here, L': effective second arm length z2: drive shaft reduction gear reduction ratio of the second arm 22. FIG. 4 shows a state in which the thermal expansion of the second arm 22 is being measured, and The posture when the detected portion 11b is detected by the detector 12b by shaking is shown before the second arm 22 is extended (solid line) and after the second arm 22 is extended (two-dot chain line). 1st
The extension of the arm 21 can be ignored because it is in the optical axis direction of the detector 12b (perpendicular to the detection direction). Similarly to Fig. 3, from Fig. 4, the difference ΔE in the reading of the motor shaft encoder of No.
1 and the expansion length ΔL2 of the second arm has the following relationship.
ここで、L ′:有効第1アーム長
Zl :第1アーム21の駆動軸減速機減速比
これらの式(1)、(2>を使ってアームの熱膨張値を
求めることができる。このようにして求めな熱膨張値は
、ロボットコントローラの14の長パラメータを変更す
るなどしてロボットの温度補償に使える。Here, L': Effective first arm length Zl: Reduction ratio of the drive shaft reducer of the first arm 21 Using these equations (1) and (2>, the thermal expansion value of the arm can be determined. The obtained thermal expansion value can be used for temperature compensation of the robot by changing the 14 long parameters of the robot controller.
また、上記測定を複数回行うことにより、熱膨張値を精
度良く求めることも可能である。Further, by performing the above measurement multiple times, it is also possible to obtain the thermal expansion value with high accuracy.
以上述べた実施例によれば、被検出部分11a。According to the embodiment described above, the detected portion 11a.
11bも熱伝導により膨張するが、この構成の場合、膨
張する方向が検出器光軸方向(検出方向には直角)なの
で影響は無視できる。このことはもし別の方向、仮に被
検出部分11aと被検出部分11bが逆の取付けの場合
は第一アーム21が伸びな時、被検出部分11aの伸び
は第1アーム21と同一方向なためどちらの膨張の影響
がどれだけかわからなくなるという問題を生じるが、こ
の構成の場合はは生じないという利点がある。11b also expands due to thermal conduction, but in this configuration, the direction of expansion is in the direction of the optical axis of the detector (perpendicular to the detection direction), so the effect can be ignored. This means that if the detected part 11a and the detected part 11b are installed in the opposite direction, the detected part 11a will extend in the same direction as the first arm 21 when the first arm 21 does not extend. This configuration has the advantage that this problem does not arise because it is difficult to know which expansion has an effect and how much.
さらに、検出器12a、12bを支持しているはり13
をセラミックなど熱膨張の少ない材料を使えば、環境温
度が変化した際のアームの伸縮も含めて解析することが
できる。Furthermore, a beam 13 supporting the detectors 12a and 12b
By using a material with low thermal expansion, such as ceramic, it is possible to analyze the arm's expansion and contraction when the environmental temperature changes.
また、検出器12a、12bは非接触式のため本装置は
寿命が長い。Furthermore, since the detectors 12a and 12b are non-contact type, this device has a long life.
第5図は本発明の第2の実施例を示すもので、前述の実
施例と比較して、光学遮断式検出器12a。FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, in which, compared to the previous embodiment, an optically blocking detector 12a is used.
12bが接触検出器15a、15bに、被検出部分12
a、12bが被接触部分16a、16bになっている。12b is the contact detector 15a, 15b, the detected part 12
a and 12b are contacted portions 16a and 16b.
接触検出器としては、接触してから力が加わってもバネ
で支持されている球が逃げることで過大な力が生じるこ
とがないタッチセンサなどが考えられる。被接触部分1
5a、15bの接触面の向きは、第1の実施例の検出器
12a。As a contact detector, a touch sensor or the like can be considered, in which even if a force is applied after contact, the ball supported by a spring will escape and no excessive force will be generated. Contacted part 1
The contact surfaces of 5a and 15b are oriented in the same direction as the detector 12a of the first embodiment.
12bの光軸の向きと同じ扱いで、検出方向に直角でな
ければならない。The direction of the optical axis is the same as that of 12b, and must be perpendicular to the detection direction.
このように構成した第2の実施例であっても、前述の実
施例と同様な効果が得られるばかりでなく、光遮断式検
出器12a、12bが接触検出器15a、15bに代っ
たことから、接触検出器15a、15bは光遮断式検出
器12a、12bに比較して外乱光などの影響を受けず
環境に対する安定性がある。Even in the second embodiment configured in this way, not only the same effects as the above-mentioned embodiment can be obtained, but also the light blocking type detectors 12a and 12b are replaced with the contact detectors 15a and 15b. Therefore, the contact detectors 15a and 15b are more stable against the environment than the light-blocking type detectors 12a and 12b because they are not affected by external light and the like.
[発明の効果]
本発明によれば、アーム長を直接に測定する高価なビジ
ョンシステムを使うことなく、光遮断式検出器や接触検
出器などの安価なセンサで、ロボット本体が持っている
エンコーダの位置割り出し機能を利用して、時折、アー
ム長の測定を行なうことで温度補償が実現可能となる産
業用ロボットを提供できる。[Effects of the Invention] According to the present invention, the encoder possessed by the robot body can be used with an inexpensive sensor such as a light blocking detector or a contact detector without using an expensive vision system that directly measures the arm length. It is possible to provide an industrial robot in which temperature compensation can be realized by occasionally measuring the arm length using the position indexing function of the present invention.
第1図は本発明の産業用ロボットの第1の実施例を示す
斜視図、第2図は第1図の検出器の配置と向きを示す平
面図、第3図は第1図の装置で第1アームの熱膨張を測
定する際の説明図、第4図は第1図の装置で第2アーム
の熱膨張を測定する際の説明図、第5図は本発明の産業
用ロボットの温度補償装置の第2の実施例を示す斜視図
、第6図は従来の産業用ロボットの一例を示す斜視図で
ある。
11a、11b=・・被検出部分、12a、12b・・
・光遮断式検出器、14・・・ロボットコントローラ、
15a、15b・・・接触検出器。
出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦wE1t!1
1I2t!1
!i5図
w&6 図FIG. 1 is a perspective view showing the first embodiment of the industrial robot of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the arrangement and orientation of the detector shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view showing the device shown in FIG. An explanatory diagram when measuring the thermal expansion of the first arm, FIG. 4 is an explanatory diagram when measuring the thermal expansion of the second arm using the device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 6 is a perspective view showing a second embodiment of the compensation device, and FIG. 6 is a perspective view showing an example of a conventional industrial robot. 11a, 11b=...detected part, 12a, 12b...
・Light blocking type detector, 14... robot controller,
15a, 15b... contact detectors. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue wE1t! 1 1I2t! 1! i5 figure w&6 figure
Claims (1)
取付けられ、かつこれらが90°に屈曲した状態にあり
、それを制御するロボットコントローラを有する水平多
関節形ロボットにおいて、前記据付部分に対してその方
向が可変できるように取付けられ、熱膨張の少ない材料
からなるはりと、 前記第2アームの先端に取付けられた被検出部と、 前記はりに取付けられこのはりを回動させて前記被検出
部を非接触状態ではさむ接触した状態で有効アーム長を
検出するセンサと、 このセンサで検出された有効アーム長と、前記ロボット
コントローラに有するモータ軸エンコーダから求められ
る熱膨張時と基本アーム長時の角度差と、アーム駆動軸
減速機減速比とからアームの熱膨張長さを求める演算部
とを具備した産業用ロボット。[Scope of Claims] A horizontal articulated robot in which a first arm and a second arm are sequentially attached horizontally to an installation part, are bent at 90 degrees, and has a robot controller for controlling the first arm and the second arm. , a beam attached to the installation part so that its direction can be varied and made of a material with low thermal expansion; a detected part attached to the tip of the second arm; and a beam attached to the beam. a sensor that detects the effective arm length in a contact state by rotating the detected part in a non-contact state, and the effective arm length detected by this sensor and a motor axis encoder included in the robot controller. An industrial robot equipped with a calculation unit that calculates the thermal expansion length of the arm from the angular difference between the thermal expansion and the basic arm length and the reduction ratio of the arm drive shaft reducer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8857888A JPH01264786A (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Industrial robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8857888A JPH01264786A (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Industrial robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01264786A true JPH01264786A (en) | 1989-10-23 |
Family
ID=13946729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8857888A Pending JPH01264786A (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Industrial robot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01264786A (en) |
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