JPH08171411A - ロボットの突き当てマスタリング方法 - Google Patents

ロボットの突き当てマスタリング方法

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JPH08171411A
JPH08171411A JP33380894A JP33380894A JPH08171411A JP H08171411 A JPH08171411 A JP H08171411A JP 33380894 A JP33380894 A JP 33380894A JP 33380894 A JP33380894 A JP 33380894A JP H08171411 A JPH08171411 A JP H08171411A
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robot
mastering
jig
axis
torque
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JP33380894A
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Akihiro Terada
彰弘 寺田
Yasuhiro Toida
靖広 樋田
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Fanuc Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーボアンプとブレーキとを同時に無効状態
とすることが出来ない場合でも、ロボットの突き当てマ
スタリング方法を適用出来るようにすること。 【構成】 ロボットを手動で移動させ、ロボットの手先
に取り付けた治具のおもり部130をロボットのベース
100に取り付けた治具の空所に嵌入させる。そして、
ジョグ送りを中止し、ブレーキ装置を有効にする。次
に、おもり部130が嵌入された空所に二方向から蓋を
かぶせる態様で、治具を取り付け、おもり部130を空
所内に閉じこめる。この状態で、ブレーキ装置を無効と
し、更に、各軸の最大トルクの制限値をそれまでの設定
値から0kg・mに変更する。この状態で、ボルト16
1a,161b,171a,171b,181a,18
1bを3方向から徐々に各対応するボルト穴162a,
182a,182b他にねじ込むことによって、おもり
部130を空所の内面に3方向から押し付ける。この押
し付けが完全に行なわれたことを窓200a及び200
bからの観察により確認し、原点位置をロボットに教示
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、種々の用途で使用さ
れる産業ロボット(以下、単に「ロボット」と言う。)
に原点位置を教示するマスタリング処理に適用される方
法に関し、更に詳しく言えば、トルク制御を用いたロボ
ットの突き当てマスタリング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、多関節からなるロボットをする
為には、直動軸または回転軸からなる各関節軸(以下、
単に「各軸」と言う。)の直動位置または回転位置につ
いて絶対的な値を把握していなければならない。ロボッ
トには、各軸を駆動するモータにの回転移動位置を検出
する為にパルスコーダが組み込まれているが、各ロボッ
トアームの姿勢とパルスコーダの出力値との対応関係を
知り得る状態になっていなければ、ロボット制御装置は
ロボットの姿勢(各軸の絶対的な回転位置に応じて変化
する。)を知ることが出来ない。
【0003】そこで、パルスコーダ(一般には、モータ
の位置検出器)の出力値とロボット姿勢の対応関係を知
り得る状態を用意する為に、ロボットを特定の姿勢をと
らせた状態におけるパルスコーダの出力値をロボットに
教示することが行なわれておいる。これがマスタリング
であり、教示時のロボットの姿勢はマスタリング姿勢と
呼ばれている。
【0004】一般に、マスタリングを実施する必要が生
じるのは、(a)ロボットの製造工程の最終段階あるい
はユーザへの出荷の為の調整作業時、(b)ロボット使
用時にロボットの旋回胴、アーム、手首等の駆動源であ
るサーボモータの交換を行なった時、(c)ロボット運
転中の干渉事故修復時などである。
【0005】さて、上記したようにマスタリングを実施
する為には、先ずロボットにマスタリング姿勢をとらせ
なければならない。その為に従来より次のような手法が
用いられている。先ず、ロボットの手先部(最終関節軸
の先端可動側部分のこと。以下、同じ。)に治具の役割
を果たすツールを取り付ける一方、ベース(第一関節軸
の根元固定側部分のこと。以下、同じ。)に該ツールと
組み合わせて使用されるように設計されたマスタリング
用の治具を装着する(ベース自身の一部にマスタリング
用の面が予め形成されている場合もある。その場合には
そのマスタリング用の面が治具の役割を果たす。以下、
同様。)。
【0006】そして、ロボットの手先部に装着されたツ
ールがベースに装着された治具に近付くようにロボット
をマニュアル操作(ジョグ送り)で移動させる。更に、
マニュアル操作でロボットの位置を調整し、両治具が予
め定められた位置関係となるような位置をマスタリング
姿勢とする。換言すれば、マスタリング用のツールと治
具は、それらが予め定められた位置関係となるようにロ
ボットを操作した時に必然的にマスタリング姿勢をとる
ように設計されている。
【0007】このような位置関係が実現されたことの確
認を行なう方法として、(1)複数の可動部材(ダイヤ
ルゲージと呼ばれる。)を備えた測定器を利用した方法
と、(2)手先部に取り付けたツールをベース側の治具
の特定の部位に突き当てて、マスタリング姿勢を実現さ
せる方法、がある。
【0008】前者では、ダイヤルゲージをベース側の治
具の所定の面に当接させ、各ダイヤルゲージの位置を表
わす測定器の指示値が所定値に一致した状態をもって前
記位置関係(マスタリング姿勢)が実現されたことを確
認する。
【0009】このような確認作業は、ロボットをマニュ
アル操作しながらロボットの極く近い位置で行なわれ、
また、測定器の指示値の読み取り等にも注意を払いなが
ら行なわれることになる。従って、マスタリングをとら
せる為の作業は、オペレータにとって煩雑且つ危険を伴
う作業となっていた。
【0010】後者の方法は突き当てマスタリング法と呼
ばれている。この方法は、ダイヤルゲージの読み取りが
不要であるから、前者の方法に比べて簡便であり、作業
時の危険も少ない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ロボットの各
軸のモータへの供給電流を制御するサーボアンプの回路
が、サーボアンプ自身とブレーキとを同時にオフ状態
(無効状態)とすることが出来ないように設計されてい
る場合には、従来の技術では、突き当て動作時に外部か
らの力(通常はオペレータの人力)で治具を所定の部位
に押し付けることが出来なかった。従って、このような
ケースでは、手先部に取り付けたツールをベース側の治
具の特定の部位に突き当てて、その時のパルスコーダ出
力値(原点位置を与える位置検出値)をロボットに教示
すると言うやり方でマスタリングを実行することが困難
であった。
【0012】従って、従来は、サーボアンプの回路がサ
ーボアンプ自身とブレーキとを同時にオフ状態(無効状
態)とすることが出来ないように設計されているケース
では、やむを得ず、ダイヤルゲージ等を使用する方法が
採用されていた。
【0013】本願発明の目的は、サーボアンプの回路が
サーボアンプ自身とブレーキとを同時にオフ状態(無効
状態)とすることが出来ないように設計されている場合
でも適用が可能なロボットの突き当てマスタリング方法
を提供することにある。また、本願発明はそのことを通
して、マスタリング作業の負担と危険度を軽減しようと
するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本願発明は、突き当て動
作時に各サーボモータの最大トルクが0とされるように
トルク制御を行なうことで、サーボアンプとロボット軸
をロックするブレーキ手段と同時に無効状態とすること
が出来ないロボットについて突き当てマスタリング方法
を適用出来るようにしたものである。
【0015】そして、より好ましい条件として、「突き
当て動作を行なうに先だって、ロボットの手先側に取り
付けられたマスタリング用治具手段をロボットのベース
側に設けられたマスタリング用治具手段の近傍のみで可
動な状態で機械的に拘束するようにする」ことを提案し
たものである。
【0016】
【作用】本願発明においては、サーボアンプとロボット
軸をロックするブレーキ手段と同時に無効状態とするこ
とが出来ないロボットについても、突き当て動作時に各
サーボモータの最大トルクが0とされるようにトルク制
御がなされるので、外力によって突き当て動作を行なう
ことが可能となる。
【0017】また、突き当て動作に先だって、付加的に
治具の使用等により、ロボットの手先側に取り付けられ
たマスタリング用治具手段をロボットのベース側に設け
られたマスタリング用治具手段の近傍のみで可動な状態
で機械的に拘束すれば、より安全確実にマスタリングを
行なうことが出来る。
【0018】
【実施例】本願発明の突き当てマスタリング方法は、通
常の構成と機能を有するロボット制御装置を用いて実施
することが出来る。図1はこれを要部ブロック図で例示
したものである。なお、ここではロボットの軸数は6と
する。
【0019】同図において、符号30で表示されたロボ
ット制御装置は、プロセッサボード31を備え、このプ
ロセッサボード31には、メインプロセッサ(メインC
PU)31a、ROM31b、メインプロセッサ専用の
RAM31cに加え、ディジタルサーボ制御部に含まれ
るサブプロセッサ31d〜31i及び共有RAM31j
が装備されている。
【0020】メインプロセッサ31aはシステムの立ち
上げ時に大容量メモリからROM31bにダウンロード
されたシステムプログラムに従ってロボット制御装置を
含むシステム全体を制御する。RAM31cの相当部分
は不揮発性メモリ領域を構成しており、動作プログラム
データ、関連設定値データ等が後述する大容量メモリか
らダウンロードされる。また、RAM31cの一部はメ
インプロセッサ31aの実行する計算処理等の為の一時
的なデータ記憶に使用される。
【0021】一方、ディジタルサーボ制御部には、メイ
ンプロセッサ31aとの間で共有される共有RAM31
jに接続されたサブプロセッサ31d〜31iが設けら
れている。これら6個のサブプロセッサ31d〜31i
は、各軸毎に必要な計算処理に利用される。サブプロセ
ッサ31d〜31iは、速度ループ処理に関連して各軸
モータの最大トルクを制限値以下に抑える処理を行な
う。後述するように、本願発明では、この制限値がそれ
までの値(通常はモータ固有の最大許容値に設定されて
いる。)から0kg・mに切り換えられる。
【0022】プロセッサボード31はバス39に結合さ
れており、このバス結合を介してロボット制御装置内の
他の部分と指令やデータの授受が行なわれるようになっ
ている。先ず、インターフェイス32はメインプロセッ
サ31aからの指令を受けて、サーボアンプ33を経由
してサーボモータ51〜56に伝える役割を果たす。ま
た、サーボアンプ33はブレーキ装置BKに接続されて
おり、ブレーキ装置BKを無効にした状態でサーボモー
タ51〜56に対する制御を無効にすることは出来ない
回路構成を有している。このような回路自体は周知であ
るから、ここでは詳細な説明は省略する。
【0023】マスタリング時には、各軸モータの最大ト
ルクがそれまでの0でない値から0kg・mに切り換え
られるが、その時、モータ51〜56にトルクを発生さ
せる電流は供給されないが、サーボアンプ33はサーボ
モータ51〜56に対して無効な状態とはなっていな
い。従って、メインCPU31aからの指令があれば、
ブレーキ装置BKを無効にすることが可能でる。
【0024】次に、バス39に結合されたシリアルボー
ド34は、液晶表示部付の教示操作盤57、RS232
C機器(通信用インターフェイス)58及びCRT36
aに接続されている。教示操作盤57は、教示プログラ
ム等のプログラムや教示データ、その他必要な設定値等
を入力する為に使用される。この他、バス39には、デ
ジタル信号用の入出力装置(デジタルI/O)35、ア
ナログ信号用の入出力装置(アンログI/O)37及び
大容量メモリ38が結合されている。
【0025】デジタルI/O35には、CRT36aの
画面を見ながら動作条件の設定、変更等を行なう為の操
作パネル36bが接続されている。また、大容量メモリ
38には、教示データ、位置データ、各種設定値、動作
プログラム等が格納される。これらは、システムの立ち
上げ時にROM31bに格納されている起動プログラム
が作動した際に適宜プロセッサボード31内のRAM3
1cにダウンロードされる。
【0026】次に図2以下を参照し、図1に示したロボ
ット制御装置を用いて本願発明に係るマスタリング方法
を実施する手順について説明する。なお、使用される治
具については、好ましい一例を示したものであり、本願
発明を限定する趣旨のものではない。
【0027】先ず、図2及び図3を参照して、ベース側
に取り付けられるマスタリング用の治具について説明す
る。図2には、ベース側に取り付けられるマスタリング
用の治具の組立方法が斜視見取図で示されている。
【0028】同図に示されているように、ベース側に取
り付けられるマスタリング用の治具は、治具Cを治具B
に組み付けることによって構成される。治具Bは基部1
0の中央底部13と壁部11,12でコの字状の空所1
5を形成している。また、基部10の延在部にはベース
への取り付けに使用されるボルト穴101a,ピン穴1
06a(一組のみ図示)が設けられている。
【0029】一方、治具Cは方形状板部材17からな
り、四隅に設けられた取り付けボルト穴19a〜19d
を有している。治具Cは、取り付けボルト穴19a〜1
9dを通す取り付け具(ボルトとスプリングワッシャ)
18a〜18dによって、治具Bに取り付けられる。図
中、壁部11,12の背後には、取り付けボルト穴19
a〜19dと重なり合う取り付けボルト穴が設けられて
いる(図示省略)。
【0030】次に、図3は、治具Cを治具Bに取り付け
た組立体(以下、「治具BC」と言う。)をベースに取
り付ける様子を表わした斜視見取図である。同図に示さ
れているように、ロボットのベース100の所定部分に
は、2組のピン穴104a,104bとボルト穴105
a,105bが設けられている。この部分の下側には、
治具BCの基部の一部をぴったりと潜り込ませることが
出来る空隙109が形成されている。
【0031】治具BCをこの空隙109に潜り込ませ、
位置決め用のピン102a,102bをピン穴104
a,106a,104b,106bに通し、更に、ボル
ト103a,103bをボルト穴105a,101aほ
か(一組のみ図示)に通して締め付けると、治具BCが
ベース100に対して位置決め・固定される。
【0032】以上でベース側に対する治具の準備は完了
する。ロボットの手先側には、図4に示したように、別
の治具が取り付けられる。図4に示されているように、
ロボットアームRAのアーーム先端部(手先部あるいは
手首部とも言う。)120には、治具Aの取り付け面1
21が設けられている。取り付け面121面には、ピン
穴とボルト穴が所定の位置に適宜数設けられている。一
方、治具Aはおもり部130と取り付け部131を有し
ており、取り付け部131には、ピン穴134及びボル
ト135が適宜数所定位置に設けられている。
【0033】おもり部130は、後述するように、ロボ
ットがマスタリング姿勢をとった時には、鉛直下向きに
垂下された位置に来るように設計されている。そして、
治具Aのおもり部130は、空所15と整合する形状を
有しているが、その寸法はロボットの手動操作による嵌
入動作が困難でない程度の余裕をもって、やや小さく設
計されている。
【0034】治具Aの取り付け部131をロボットアー
ム側の取り付け面121に重ね、位置決め用のピン13
2と4本のボルト133をピン穴134とボルト135
に通し、更に取り付け面121のピン穴とボルト穴に差
込み、ボルト133を締め付けると、治具Aがロボット
アームRAに対して取り付けられる。
【0035】以上で、ロボットを操作する前に行なうべ
き治具の取り付け作業は完了する。次に、教示操作盤5
7を操作してロボットを手動で移動させ(ジョグ送
り)、治具Aのおもり部130をロボットのベース10
0に取り付けた治具BCの空所15に嵌入させる。図5
にはこの状態が示されている。なお、ロボットアームは
図示を省略した。治具Aのおもり部130は、空所15
と整合する形状を有しているが、その寸法はロボットの
手動操作による嵌入動作が困難でない程度の余裕をもっ
て、やや小さく設計されている。
【0036】オペレータは、治具Aのおもり部130が
空所15の中央底部13にほぼ接したことを確認したな
らば、ジョグ送りを中止する。ここで、安全の為に、一
旦ブレーキ装置BKを有効にしておくことが好ましい。
【0037】次に、ロボットを停止させた状態で、おも
り部130が嵌入された空所15に二方向から蓋をかぶ
せる態様で、治具D及び治具Eを治具BCに取り付け
る。治具Dの取り付けには、ボルト141a,141
b、ボルト穴142a,142b,143a,143b
が使われる。同様に、治具Eの取り付けには、ボルト1
51a〜151d、ボルト穴152a〜152d,15
3a〜153dが使われる。
【0038】この治具D及び治具Eの取り付けにより、
治具Aのおもり部130は治具BCの空所15内に閉じ
こめられた状態となる。
【0039】この状態で、教示操作盤57のキーボード
操作によってブレーキ装置BKを無効とし、更に、各軸
の最大トルクの制限値をそれまでの設定値(通常はモー
タの許容最大値に設定されている。)から0kg・mに
変更する。
【0040】各軸の最大トルクの制限値を0kg・mと
したことにより、各軸のサーボモータ51〜56には、
サーボアンプ33からトルクを発生するに必要な電流が
供給されなくなる(但し、トルク指令に相当する信号は
生成されており、無効状態でないことに注意)。
【0041】その結果、ロボットアームは各軸のモータ
とブレーキ装置BKのいずれからも束縛を受けない状態
となる。換言すれば、ロボットアームRAは自由落下可
能な状態となる。しかし、治具D及び治具Eの取り付け
により、治具Aのおもり部130が治具BCの空所15
から抜け落ちてしまうことはない。
【0042】但し、おもり部130は空所15よりやや
小さく設計されているから、空所15内でわずかにおも
り部130は動き得る状態にある。これを利用して、正
確にマスタリング姿勢をとらせる突き当て動作を行なわ
せる。図6は、この突き当て動作の様子を描いた斜視見
取り図である。
【0043】同図に示されているように、突き当て動作
には突き当て用の補助具が使用される。ここでは、補助
具としてボルト161a,161b,171a,171
b,181a,181bが使用される。即ち、これらの
ボルトを3方向から徐々に各対応するボルト穴162
a,182a,182b他(一部のみ図示)にねじ込む
ことによって、治具Aのおもり部130を空所15の内
面に3方向から押し付ける。治具BCは、この押し付け
が完全に行なわれた時に、治具Aを支持したロボットが
マスタリング姿勢をとるように設計されている。
【0044】符号200a及び200bは、押し付け状
態を観察する為の窓である。これらの窓からの観察によ
り、押し付けが完全に行なわれたことが確認されたなら
ば、教示操作盤157のキーボード操作によって、この
状態が原点位置であることをロボットに教示する。
【0045】以上でマスタリングは完了する。事後の作
業は、これまでと逆の手順で行なえば良い。先ず、安全
確保の為にブレーキ装置BKを有効にした上で、突き当
て用のボルト161a〜181bを外す。次いで、各取
り付けボルト、ピンを順に外して、治具Dと治具Eを外
す。
【0046】更に、各軸の最大トルクの制限値を0kg
・mから元の値に戻した上でブレーキ装置BKを無効
(解除)とする。次いで、ロボットをジョグ送りで移動
させて治具Aのおもり部130を空所15から完全に脱
出させる。そして、再度ブレーキ装置BKを有効とした
上で治具AをロボットアームRAから取り外し、更に、
治具BCをベースから取り外す。最後に、治具Bと治具
Cを分解して、全作業を完了する。
【0047】
【発明の効果】本願発明によって、サーボアンプの回路
がサーボアンプ自身とブレーキとを同時にオフ状態(無
効状態)とすることが出来ないように設計されている場
合でも突き当てマスタリング方法によりマスタリングを
実行することが可能になった。
【0048】また、そのことを通して、マスタリング作
業の負担と危険度を軽減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で使用されるロボット制御装置について
説明する要部ブロック図である。
【図2】実施例において使用ベース側に取り付けられる
マスタリング用の治具の組立方法を斜視見取図で示した
ものである。
【図3】実施例において治具Cを治具Bに取り付けた組
立体をベースに取り付ける様子を表わした斜視見取図で
ある。
【図4】実施例においてロボットの手先側に取り付けら
れる治具について説明する為の斜視見取り図である。
【図5】実施例において治具Aのおもり部をロボットの
ベースに取り付けた治具BCの空所に嵌入させた状態か
ら治具D,Eを取り付ける様子を説明する為の斜視見取
り図である。
【図6】実施例における突き当て動作の様子を描いた斜
視見取り図である。
【符号の説明】
10 基部 11,12 壁部 13 中央底部 15 空所 17 方形状板部材 18a〜18d 取り付け具(ボルトとスプリングワッ
シャ) 19a〜19d ボルト穴 30 ロボット制御装置 31 プロセッサボード 31a メインプロセッサ 31b ROM 31c RAM 31d〜31i サブプロセッサ 31j 共有RAM 32 インターフェイス 33 サーボアンプ 34 シリアルボード 35 デジタル信号用の入出力装置(デジタルI/O) 36a CRT 36b 操作パネル 37 アナログ信号用の入出力装置(アンログI/O) 38 大容量メモリ 39 バス 51〜56 サーボモータ 57 教示操作盤 58 RS232C機器(通信用インターフェイス) 101a ボルト穴 100 ベース 102a,102b ピン 103a,103b ボルト 104a,104b ピン穴 105a,105b ボルト穴 106a,106b ピン穴 109 空隙 120 アーム先端部(手先部、手首部) 121 治具Aの取り付け面 130 おもり部 131 取り付け部 132 ピン 133,135 ボルト 134 ピン穴 141a,141b ボルト 142a,142b,143a,143b ボルト穴 151a〜151d ボルト 152a〜152d,153a〜153d ボルト穴 161a,161b,171a,171b,181a,
181b ボルト 162a,182a,182b ボルト穴 200a,200b 観察窓 BK ブレーキ装置 RA ロボットアーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 19/18

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボット軸を駆動するサーボモータへの
    供給電流を制御するサーボアンプの回路が、該サーボア
    ンプとロボット軸をロックするブレーキ手段と同時に無
    効状態とすることが出来ないロボットの突き当てマスタ
    リング方法であって、 前記ロボットの手先側に取り付けられたマスタリング用
    治具手段を、外力によって前記ロボットのベース側に設
    けられたマスタリング用治具手段の所定部位に突き当て
    る動作を行なうことによって前記ロボットにマスタリン
    グ姿勢をとらせる段階と、 該マスタリング姿勢にあるロボットに前記各ロボット軸
    の原点位置を教示する段階を含み、 前記突き当て動作を行なう際に、前記各サーボモータの
    最大トルクが0とされるようにトルク制御が行なわれる
    前記ロボットの突き当てマスタリング方法。
  2. 【請求項2】 ロボット軸を駆動するサーボモータへの
    供給電流を制御するサーボアンプの回路が、該サーボア
    ンプとロボット軸をロックするブレーキ手段と同時に無
    効状態とすることが出来ないロボットの突き当てマスタ
    リング方法であって、 前記ロボットの手先側に取り付けられたマスタリング用
    治具手段を、前記ロボットのベース側に設けられたマス
    タリング用治具手段の近傍のみで可動な状態で機械的に
    拘束する段階と、 該拘束を行なった状態で、前記ロボットの手先側に取り
    付けられたマスタリング用治具手段を、外力によって前
    記ロボットのベース側に設けられたマスタリング用治具
    手段の所定部位に突き当てる動作を行なうことによって
    前記ろぼにマスタリング姿勢をとらせる段階と、 該マスタリング姿勢にあるロボットに前記各ロボット軸
    の原点位置を教示する段階を含み、段階を含み、 前記突き当て動作を行なう際に、前記各サーボモータの
    最大トルクが0とされるようにトルク制御が行なわれる
    前記ロボットの突き当てマスタリング方法。
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JP33380894A Withdrawn JPH08171411A (ja) 1994-12-19 1994-12-19 ロボットの突き当てマスタリング方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6498448B2 (en) 2000-06-01 2002-12-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor break releasing device
JP2019093485A (ja) * 2017-11-24 2019-06-20 ファナック株式会社 水平多関節型ロボットの校正システムおよび校正方法

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