JPH0694114B2 - 水平関節型ロボツトの原点調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、工業用ロボットの原点調整装置に関し、更に
詳しくは、複数のアームが水平方向に移動する形式の工
業用ロボットの原点調整装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、半導体の組立や電子部品のプリント基板への組込
みのように、水平面内のジョブが多い作業に用いるロボ
ットとして、水平方向に回動する複数の腕を有する水平
関節型ロボットが開発された。この種の水平関節型工業
用ロボットにおいては、ロボットの操作前にロボット機
構部の座標系とロボット制御部の座標系を精度良く一致
させるいわゆるゼロ度調整（キャリブレーション）を実
行する必要があるが、従来はアーム間等、各連結境界部
分にそれぞれ基準位置を示すための目印あるいは位置め
ピン等を設けて基準位置合せを行っていた。

（発明が解決しようとする問題点） この方法は、各目印、ピン等の位置合せ誤差が累積して
最終的にキャリブレーションに大きな累積誤差を生じる
という欠点がある。本発明はかかる従来の欠点を無くす
るためになされたものであり、その目的は、簡単な治具
を用いて水平関節型工業用ロボットのキャリブレーショ
ンが実行できるような装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の発明の目的を達成するために、本発明は複数のア
ームが水平方向に移動する型式の水平関節型ロボットの
原点調整装置において、ロボットの機構部の座標に位置
合わせされ、手首の回転中心と一致させる第１の基準点
と手首の回転中心が上記第１の基準点に合致された状態
で手首の回転基準位置と一致する第２の基準点と手首の
上下動基準位置と一致する第３の基準点とを有するゼロ
度調整治具をロボットの機構部に設けると共に、水平方
向に回動するロボットのアームの先端に取付けた手首に
は、手首の回転中心を規定する第４の基準点と手首の回
転基準位置を規定する第５の基準点と手首の上下動基準
位置を規定する第６の基準点とを有する手首治具を設
け、さらに第１の基準点と第４の基準点、第２の基準点
と第５の基準点、第３の基準点と第６の基準点とを合致
させるロボットの駆動手段を設けたことを特徴とする水
平関節型ロボットの原点調整装置が提供される。

（作用） 水平関節型ロボットを設置し、これを使用する前に、ゼ
ロ度調整治具を基台の台座に固定し、さらにテーブル状
の治具と円柱状の治具を用い、ロボット制御部の座標と
ロボット機構部の座標とを一致させ、これを数値制御装
置に登録し、キャリブレーションを行うものである。

（実施例） 以下本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。

第１図は床上に設置された基台に回動可能なポストを設
けた水平関節型工業用ロボットの一例を示す斜視図であ
る。同図において、１は基台２に載置され、所定回転範
囲内（θ）で回動可能なポストであり、図には示されて
いないが、該ポスト１を回動させる回動機構が基台２の
内部に設けられている。

３はポスト１に挿通されて支軸４にて水平方向に支持さ
れる第１のアームであり、該第１のアーム３の先端には
水平方向に回動自在な第２のアーム５が設けられ、さら
に、第２のアーム５の先端には手首51が設けられてい
る。図には示されてはいないが、ポスト１の内部には、
支軸４を所定の範囲（Ｚ）内を上下移動して第１のアー
ム３の高さを制御する駆動機構が設けられ、支軸４を上
下に駆動して第１のアーム（作動アーム）の高さを制御
している。

なお、このロボットが床上に設置される際、このロボッ
ト機構部の基本座標方向は正確にX,Y,Zの各軸方向に一
致されるものである。

６はロボット機構部の座標系とロボット制御部の座標系
を一致させるゼロ度調整治具である。ゼロ度調整治具６
は、基準座標軸に位置合せされた基台２に設けられた台
座21に下部を固定された支柱61,61を有し、それらの先
端には、断面“L"字型をした基準盤62が固着され、第２
図に明瞭に示すように、その平面部には、Ｘ軸に平行な
線上に２個の基準穴63,64があけられている。基準盤62
の端部には、断面“L"字型をしたダイアルゲージ取付体
65が固着されている。なお、基準盤62の平面部には、ロ
ボットの高さ方向すなわちＺ軸方向の基準を出すダイア
ルゲージ７が固着され、ダイアルゲージ取付体65には手
首51の基準を出すダイアルゲージ８が固着されている。

手首51には、第３図に示されているような手首治具９が
取り付けられている。この手首治具９は、手首の下面に
取り付けられる平面部91、Ｙ−Ｚ面92、Ｘ−Ｚ面93、Ｙ
−Ｚ面92と平行な手首調整片94を有する。なお、平面部
91には、手首51への４つの取付穴95と手首51に設けられ
た基準穴（未図示）に挿通する貫通穴96が設けられてい
る。Ｙ−Ｚ面92には、Ｘ方向の基準を出すダイアルゲー
ジ10が固着され、Ｘ−Ｚ面93にはＹ方向の基準を出すダ
イアルゲージ11が固着されている。なお、第４図は、手
首51の下面方向から見た下面図である。次に、ロボット
機構部の座標系とロボット制御部の座標系を一致させる
手順について説明する。

まず第２図に示すように、円形テーブル状をした治具を
用意し、該治具12の下面にあるボス121を基準穴64に挿
入して該治具を基準盤62に固定する。そしてダイアルゲ
ージ７のプローブ7aを治具12の下面に当接し、その時の
ダイアルゲージ７の目盛を記録しておく。なお、この治
具12の下面位置は、ロボット機構部のＺ軸方向の基準面
として数値制御装置に記憶されている。さらに、ダイア
ルゲージ８のプローブ8aを治具12の側面に当接し、その
時のダイアルゲージ８の目盛を記録しておく、しかる
後、この治具12は基準盤62から離脱しておく。なお、こ
の治具12の側面位置は、ロボット機構部の手首の基準面
として数値制御装置に記憶されている。

次いで、第３図に示すような、ダイアルゲージ10、11を
取り付けた手首治具９を手首51にネジ留めにより固着す
る。このとき、手首治具９に設けた貫通穴96は手首51の
基準穴64と挿通一致することになる。

第５図に示すような円柱状の治具14を別に用意する。こ
の円柱状の治具14は、下部に固定用のボス141が設けら
れている。そして、このボス141を手首治具９に設けた
貫通穴96に挿通して、これを手首治具９に装着する。第
４図において、点線にて示した部分は、円柱状の治具を
示す。しかる後、ダイアルゲージ10のプローブ10aを円
柱状の治具14の側面に当接し、その時のダイアルゲージ
10の目盛を記録しておく。さらに、ダイアルゲージ11の
プローブ11aを円柱状の治具14の側面に当接し、その時
のダイアルゲージ11の目盛を記録しておく。この動作に
より、手首の動作中心が規定される。

次に、円柱状の治具14を手首治具９より取り外し、第６
図に示すように、これのボス141を基準盤62の基準穴63
に挿入し、円柱状の治具14を基準盤62に装着する。な
お、この治具14の側面位置は、ロボット機構部のＸ軸方
向とＹ軸方向の基準面として数値制御装置に記憶されて
いる。

この状態から、水平関節型ロボットの操作盤を用いて、
該ロボットを教示モードにセットし、ジョグ送りボタを
用いて手首51を基準盤62方向に移動せしめる。そして、
手首治具９を、基準盤62に装着されている円柱状の治具
14に接近せしめ、ダイアルゲージ10と11のプローブ10a,
11aをそれぞれ円柱状の治具14の側面にタッチせしめ、
これらダイアルゲージの目盛を読みながら、さらにジョ
グ送り動作を繰り返し実行し、これらの値が前述の如く
記録した値にまでする。これで手首の動作中心点が基準
位置に至り、Ｘ軸方向とＹ軸方向のキャリブレーション
が終了したことになる。

この後、さらにジョグ送りボタンを用いて手首51を回転
せしめ、第３図に示すように、手首調整片94をダイアル
ゲージ８のプローブ8aと当接させ、さらにダイアルゲー
ジ８の値が前に記録した値に達するまでこの動作を繰り
返して手首の制御基準を機構部の基準と合致せしめる。

最後に、ジョグ送りボタンを用いて支軸４を下降させ、
手首調整片94の下辺94aをダイアルゲージ７のブローブ7
aと当接させ、さらにダイアルゲージ７の値が前に記録
した値に達するまでこの動作を繰り返して、Ｚ軸方向の
制御基準を機構部の基準と合致せしめる。これでＺ軸方
向と手首の回転方向のキャリブレーションが終了したこ
とになる。ここで操作盤のキャリブレーションセットボ
タンを押圧すると、ロボットのX,Y,Z軸と手首の回転軸
のイニシャルデータが数値制御装置に記憶され、ロボッ
ト機構部の座標系とロボット制御部の座標系が精度良く
完全に一致したことになる。

このようなキャリブレーション動作が終了した後は、ゼ
ロ度調整治具６および手首治具９をそれぞれ基台２と手
首51から取り外し、手首に所定の工具を取り付けて、教
示を行った後、通常のロボット運転を行う。

ロボットの運動系部品たとえば第１のアームを交換した
ような場合、あるいはアームが何かに衝突して基準位置
がずれたような場合には、ゼロ度調整治具６および手首
治具９をそれぞれ基台２と手首51に再度取り付けて、上
述の如きキャリブレーション動作を再度実行すれば良
い。

以上、一実施例について説明したが、本発明は上記実施
例にのみ限定されるべきではなく、例えば、アームを更
に３本以上有する形式のロボットや、手首を更に多くの
自由度を持たせたロボットのキャリブレーションにも応
用できる。また、位置の測定にはダイアルゲージの外に
他の位置測定器を用いることもできる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、簡単な治具を用
いて水平関節型工業用ロボットのキャリブレーションが
実行できるので、従来の如く、各目印、ピン等の位置合
せ誤差が累積して最終的にキャリブレーションに大きな
累積誤差を生じるという欠点もなくロボットのキャリブ
レーションが簡単かつ正確に実行できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る水平関節型ロボットの原点調整装
置を示す斜視図、第２図は基準盤の正面図、第３図は手
首治具の斜視図、第４図は手首の下方から見た下面図、
第５図は円柱状の治具の斜視図、第６図は円柱状の治具
を基準盤に装着した状態を示す斜視図である。 １……ポスト、２……基台、３……第１のアーム、４…
…支軸、５……第２のアーム、51……手首、６……ゼロ
度調整治具、62……基準盤、63,64……基準穴、7,8,10,
11……ダイアルゲージ、９……手首治具、12……治具、
14……円柱状の治具。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−127985（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−52602（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のアームが水平方向に移動する型式の
   水平関節型ロボットの原点調整装置において、ロボット
   の機構部の座標に位置合わせされ、手首の回転中心と一
   致させる第１の基準点と手首の回転中心が上記第１の基
   準点に合致された状態で手首の回転基準位置と一致する
   第２の基準点と手首の上下動基準位置と一致する第３の
   基準点とを有するゼロ度調整治具をロボットの機構部に
   設けると共に、 水平方向に回動するロボットのアームの先端に取付けた
   手首には、手首の回転中心を規定する第４の基準点と手
   首の回転基準位置を規定する第５の基準点と手首の上下
   動基準位置を規定する第６の基準点とを有する手首治具
   を設け、さらに第１の基準点と第４の基準点、第２の基
   準点と第５の基準点、第３の基準点と第６の基準点とを
   合致させるロボットの駆動手段を設けたことを特徴とす
   る水平関節型ロボットの原点調整装置。