JPS62282302A - 工業用ロボツトの位置検出器の補正用基本出力値検出方法及びその検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、工業用ロボットの位置検出器の補正用基本出
力値検出方法及びその検出装置に関するものである。

（従来技術） 従来、工業用ロボットは複数の動作軸と各動作軸を駆動
する駆動機（サーボモータなど）と各動作軸の位置を検
出する位置検出器（エンコーダなど）等を備え、前もっ
て記憶された各動作軸の位置情報と各動作軸の位置検出
器からの位置検出情報とに基いて制御装置を介して各動
作軸の位置をフィードバック制御するようになっている
。

従って、工業用ロボットの各動作軸が所期の動作を高精
度に行なうためには、各動作軸の位置検出器の出力値と
各動作軸の位置との対応関係が正しく設定されているこ
とが前提となっている。

ところで、工業用ロボットを点検・修理のために交換し
た場合、また工業用ロボットの駆動系・検出系の部品を
交換した場合、或いは生産ラインに組込まれたロボット
へライン外のロボットで作成した位置情報を転送する場
合、などには上記各自由度方向について位置検出器の出
力値と動作軸の位置とを一定関係に保持しないとロボッ
トの手首先端部で位置ズレの誤差が生じる。

そこで、上記のような場合に、工業用ロボットの運動系
の自由度方向についての位置検出器の基準出力値を調整
する必要がある。

従来、上記位置検出器の基準出力値調整技術として、次
のような２種類の技術が一般に知られている。

第１番目の技術としては、工業用ロボットの各動作軸を
水準器により水平若しくは垂直の所定の基準位置に保持
し、この基準位置における各動作軸の位置検出器の出力
値を基準値となるように位置検出器を調整するか、或い
は上記出力値を用いて位置検出器の出力値の補正値を設
定するものである。

第２番目の技術としては、特公昭６０−２０８７８号公
報に記載されているように、工業用ロボットの固定ベー
スに位置決め固定可能な本体治具を備え、手首先端部を
上記本体冶具にセットし、本体治具に設けたダイヤルゲ
ージなどの測定器で各自由度方向について動作軸の位置
決めを行なうことによって、ロボットの各動作軸を所定
位置に精密に位置決めし、上記基準位置における各自由
度方向の位置検出器の出力値を基準値とするものである
。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の工業用ロボットの位置検出器の基準出力値調
整技術の何れにおいても、次のような問題がある。

（１）　　工業用ロボットの各動作軸を誘導・微調節し
て所定の基準位置に正確に位置決めしなければならない
ので、熟練した技術と多大の労力とが必要となる。

（２）各動作軸を所定の基準位置に位置決めしたり、特
殊な本体治具を固定ベースに取付けるため、生産ライン
上のロボットについて行なう場合には、周辺の装置と干
渉する恐れがある。

つまり、各動作軸を任意位置に保持した状態で基準出力
値の調整を行なうことが出来ないので、様々な制約を受
けることになる。

（問題点を解決するための手段） 本願第１発明に係る工業用ロボットの位置検出器の補正
用基本出力値検出方法は、工業用ロボットにその複数の
動作軸の位置情報を出力する基本ロボットにおける各旋
回動作軸の位置検出器の基本出力値と該旋回動作軸の角
度との対応関係を求め、上記工業用ロポ・ノドの各旋回
動作軸の任意位置での角度を検出し、上記基本出力値と
角度との対応関係を用いて各旋回動作軸の検出角度に対
応する基本出力値を、該旋回動作軸の位置検出器の出力
値を補正するための補正用基本出力値として求めるもの
である。

本願第２発明に係る工業用ロボットの位置検出器の補正
用基本出力値検出装置は、第１図に示すように、工業用
ロボットの各旋回動作軸の任意位置での角度を検出する
角度検出手段と、上記工業用ロボットにその複数の動作
軸の位置情報を出力する基本ロボットにおける各旋回動
作軸の位置検出器の基本出力値と該旋回動作軸の角度と
の対応関係についての情報を受けて記ｔａする記憶手段
と、上記工業用ロボットの各旋回動作軸に係る角度検出
手段と上記記憶手段からの出力を受けて各旋回動作軸の
検出角度に対応する基本出力値を演算し、この基本出力
値を該旋回動作軸の位置検出器の出力値を補正するため
の補正用基本出力値として出力する演１γ手段とを備え
たものである。

（作用） 上記工業用ロボットの位置検出器の補正用基本出力値検
出方法及びその検出装置においては、第１図及び第２図
に示すように、工業用ロボット（例えば、修理後の新規
ロボット、など）にその複数の動作軸の位置情報を出力
する基本ロボット（例えば、修理前のロボット、ティー
チング用ロボットなど）における各旋回動作軸の位置検
出器の基本出力値（Ｅｏ）と該旋回動作軸の旋回角度（
θ）についての情報を予め記憶手段に入力して記憶して
おく。

次に、上記新規ロボットの各旋回動作軸の任意位置での
角度θ１を角度検出手段で検出する。

演算手段においては、上記基本ロボットの各旋回動作軸
のθ−Ｅ０対応関係の情報を記憶手段から受けるととも
に、上記新規ロボットの各旋回動作軸の検出旋回角度（
θ１）を角度検出手段から受けて、各旋回動作軸の位置
検出器について旋回角度（θ１）に対応する基本出力値
（ＥＯＩ）を演算し、これら基本出力値（Ｅｌｌｌ）を
新規ロボットの各旋回動作軸の位置検出器の出力値（Ｅ
ｌ　）を補正するための補正用基本出力値として出力す
る。

尚、捕捉説明すると、新規ロボットの制御装置において
は、各旋回動作軸の位置検出器から旋回角度（θ１）に
対応する出力値（Ｅ、ｌ）とその位置検出器に係る上記
基本出力値（ＥＯ，）とから出力値の補正値ΔＥ（但し
、ΔＥ＝Ｅｏ＋−Ｅｌｌ）を求め、これら補正値ΔＥに
よって各旋回動作軸の位置検出器の出力値（Ｅ、）を補
正することになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

先ず、本願に係る工業用ロボットの位置検出器の補正用
基本出力値検出方法及びその検出装置を適用するのは、
次のような場合である。

（１）　　生産ライン上で稼働していた工業用ロボット
（以下、ロボットという）を交換する際、それまで使用
していたロボットを基本ロボットとし、この基本ロボッ
トの制御装置に記憶されている各動作軸についての位置
情報を新たにライン上に据付けられるロボット（これを
新規ロボットとする）の制御装置へ入力して新規ロボッ
トを稼働させる場合。

（２）　　生産ライン上に稼働していたロボットの駆動
系や検出系の部品を修理・交換する際、修理・交′換前
のロボットを基本ロボットとし、この基本ロボットの制
御装置に記憶されている各動作軸についての位置情報ン
イウ理・交換後のロボット（これを新規ロボットという
）に適用して新規ロボットを稼働させる場合。

（３）　　生産ライン外のティーチング用ロボットを基
本ロボットとし、この基本ロボットにティーチングを行
いその制御装置に各動作軸についての位置情報を記せさ
せ、この基本ロボットから生産ライン上のロボット（こ
れを新規ロボットという）に上記位置情報を入力する場
合。

（４）　　生産ライン上のロボットやティーチング用ロ
ボットを基本ロボットとし、この基本ロボットの制御装
置に記憶されている各動作軸についての位置情報を直接
的に若しくはコンピュータなどを介して間接的に上記以
外のロボット（これを新規ロボット）に入力する場合。

上記のような各場合において、基本ロボットと新規ロボ
ットの対応し合う各動作軸について、動作軸の位置と位
置検出器（エンコーダなど）の出力値との対応関係が、
基本ロボットと新規ロボットとについて完全に一致して
いるときには、第２図における基本出力（ｉ　Ｅ　ｏと
出力値Ｅ１とが一致するので問題はないが、完全に一敗
していないときには、新規ロボットの各動作軸の位置制
御においては補正値ΔＥ　””　Ｅ　ｏ　＋　　Ｅ　Ｉ
＋でもって出力値Ｅ１を補正する必要がある。

本願の補正用基本出力値検出方法及び検出装置において
は、ロボットの複数の動作軸のうち旋回軸心回りに旋回
揺動する旋回動作軸の各々について基本ロボットの旋回
動作軸の位置（例えば、基準水平面からの旋回角度θ）
と該旋回動作軸の位置検出器の基本出力値Ｅ０との対応
関係（以下、θ−Ｅ０対応関係という）を求めておき、
次に新規ロボットの旋回動作軸の各々について任意位置
での角度θ１を検出し、この検出角度θ１に対応する基
本出力値Ｅ。ｌを補正用基本出力値として求めようとす
るものである。

上記新規ロボットの各旋回動作軸について上記のように
検出角度θ１と補正用基本出力値Ｅ　ｏ　＋が得られ、
各位置検出器の出力値Ｅ、から上記検出角度θ、に対応
する出力値Ｅ１）が得られ、上記補正用基本出力値Ｅ。

、と出力値Ｅ１）とから補正値ΔＥ　＝Ｅ　ｏ　＋　　
Ｅ　Ｉ＋が得られることになる。

以下、第３図〜第１０図に基いて具体的に説明する。

第３図は多関節極座標形工業用ロボットの一例であり、
このロボノｌ−Ｒは、その固定ベースＢに対して鉛直軸
心１ａの回りに回転する第１動作軸１と、第１動作軸Ｉ
に対して水平軸心２ａの回りに旋回揺動する第２旋回動
作軸２と、第２旋回動作軸２に対して水平軸心３ａの回
りに旋回揺動する第３旋回動作軸３と、第３旋回動作軸
３に対して軸心４ａの回りに回転する第４動作軸と、第
４動作軸４に対して軸心５ａの回りに旋回揺動する第５
旋回動作軸５　（第４図参照）と、第５旋回動作軸５に
対して軸心６ａの回りに回転する第６動作軸６とを備え
ている。

第４図は上記ロボットＲを抽象化した機構図で表したも
のであり、符号８・９・１）は回転機構、７・１０・１
２は旋回機構、２Ａは第２旋回動作軸２の旋回角度を検
出するエンコーダ、３Ａは第３旋回動作軸３の旋回角度
を検出するエンコーダである。

第７図・第８図に示すように、ロボットの位置検出器の
補正用基本出力値検出装置１３　（以下、検出装置とい
う）は、旋回動作軸２・３・５の旋回角度θ（基準水平
面からの旋回角度）を検出する角度検出器１４と、人力
ボート１５と、記憶部１６と、演算部１７とから構成さ
れる。

上記角度検出器１４は、例えば第５図に示すように構成
される。

即ち、ケーシング１８内の上部に左右１対の円弧状の差
動トランス１９ａ・１９ｂが配設され、ケーシング１８
の土壁のブラケットにビンと支持具２０を介して錘２１
が鉛直面内で振子運動し得るように垂設され、上記錘２
１の両側から延ばされた円弧状の作動アーム２２ａ・２
２ｂが夫々差動トランス１９ａ・１９ｂの途中部まで遊
嵌状に挿入され、左右対称に構成されている。

上記ケーシング１８が図示のように水平に保持されてい
るときには、左右の差動トランス１９ａ・１９ｂのイン
ダクタンスが等しいが、ケーシング１８の傾斜角に応じ
て錘２１が一方の差動トランス１９ａ又は１９ｂ側へ移
動して左右の差動Ｉ・ランス１９．ａ・１９ｂのインダ
クタンスが変動するので、ケーシング１８の１頃斜角を
電圧若しくは電流に変換して正確に検出することが出来
る。

上記角度検出器１４には、図示していないが電源や必要
な電気回路が設けられ、ケーシング１８の傾斜角を電圧
や電流の形で出力するようになっている。

また、角度検出器１４は、第６図のように構成してもよ
い。

即ら、ケーシング１８の上壁に仮バネ２３の一端を固着
し、仮ハネ２３の下端に錘２４を設け、上記仮バネ２３
の途中部の左右両側に夫々歪ゲージ２５ａ・２５ｂを貼
付し、ケーシング１８の傾斜角に応じて板ハネ２３に生
じる弾性歪を上記歪ゲージ２５ａ・２５ｂを介して電圧
若しくは電流の形で検出する。

尚、上記２種の角度検出器１４以外に、角度検出器とし
ては傾斜角をコンデンサの容量変化や抵抗変化で検出す
るようにしたもの、或いはその他の機構によるものでよ
い。

前記入力ポート１５は、角度検出器１４から検出信号を
受けてＡＤ変換し所定のディジタル信号として記ｔａ部
１６及び演算部１７へ出力するものである。

上記記憶部１６及び演算部１７は、例えばマイクロコン
ピュータで構成され、記憶部１６としては、マイクロコ
ンピュータのＲＡＭが用いられ、演算部１７としてはマ
イクロコンピュータのＲＯＭ及びＣＰＵが用いられ、上
記ＲＯＭには後述の演算の為の所定のプログラムが予め
入力され記憶されている。

上記検出装置１３を用いて、第３図・第４図の第２旋回
動作軸２及び第３旋回動作軸３についての前記補正用基
本出力値Ｅｅｌを検出する方法について、第２図・第７
図・第８図に基いて説明する。

先ず、基本ロボッ）Ｈの制御装置Ｃ０に検出器２１３を
接続し、その第２旋回動作軸２の所定の計測基準面に角
度検出器１４をセットし、第２旋回動作軸２の任意位置
における検出角度θ（、、及びこれに対応するエンコー
ダ２Ａの基本出力値Ｅ。５．、及び所定値であるｄＥｏ
／ｄθ（第２図における基本出力値Ｅ０の勾配）が記憶
部１６に入力され記憶される。

こうして、記憶部１６には基本ロボットＲの第２旋回動
作軸２とそのエンコーダ２Ａについてのθ−Ｅ０対応関
係が記憶される。

上記第２旋回動作軸２の位置を保持したまま、第３旋回
動作軸３の所定の計測基準面に角度検出器１４をセフ）
し、第３旋回動作軸３の任意位置での検出角度θ（ｊ）
及びそれに対応するエンコーダ３Ａの基本出力値Ｅ。＋
ｊｌ及び所定値であるｄＥ。／ｄθが記憶部１６へ入力
され記憶される。

上記検出角度θ３．．上記θ（ｊｌ　、ＥＯ１ｊ＋及び
ｄＥ０／ｄθとで第３旋回動作軸３とそのエンコーダ３
Ａについてのθ−Ｅ０対応関係が与えられる。

但し、基本ロボットＲの各旋回転輪のθ−Ｅ０対応関係
は、設計段階で予め決っているので、上記のように各旋
回動作軸２・３について角度検出することなく、上記各
旋回動作軸２・３についてのθ−Ｅ０対応関係を外部か
ら若しくは基本ロボットＲの制御装置Ｃ０から検出装置
１３の記憶部１６へ入力してもよい。

次に、新規ロボン）Ｒの制御装置Ｃ，に検出装置１３を
接続し、その第２制御動作軸２の所定の計測基準面に角
度検出器１４をセットし、第２旋回動作軸２の任意位置
における検出角度θ１（、）が演算部１７へ入力される
とともに、上記検出角度θ１（、）に対応するエンコー
ダ２Ａの出力値Ｅ　ｒ　＋　ｍが制御装置Ｃ３へ入力さ
れる。

上記演算部１７においては、記憶部１６から基本ロボッ
トＲの第２旋回動作軸２とそのエンコーダ２Ａについて
のθ−Ｅ０対応関係の情報を受け、補間若しくは外挿な
どの所定の演算プログラムによって検出角度θｌ　（ｉ
）に対応する基本出力値　Ｅ。、（ｉ、が演算され、こ
れが第２旋回動作軸２のエンコーダ２Ａの出力値Ｅ＋＋
＝＋を補正する為の補正用基本出力値として制御装置Ｃ
，へ出力される。

次に、上記第２旋回動作軸２の位置を保持したまま第３
旋回動作軸３の所定の計測基準面に角度、　　検出器１
４をセットし、第３旋回動作軸３の任意′　　１位置に
おける検出角度θ１．ｊ）が演算部１７へ入力されると
ともに、上記検出角度θ３．Ｊ、に対応するエンコーダ
３Ａの出力値ＥＩＩ（ｊ）が制御装置Ｃ。

へ入力される。

演算部１７においては、記憶部１６から基本ロボットＲ
の第３旋回動作軸３とそのエンコーダ３Ａについてのθ
−Ｅ０対応関係の情報（前記θ９、。

、θ（ｊ）　、ＥＯ（ｊ）、ｄＥ０／ｄθ）及び上記検
出角度θ１（ｊ）を受けて検出角度θ１（４）に対応す
る基本出力値Ｅ。Ｉ　（ｊ）が演算され、これが第３旋
回動作軸３のエンコーダ３Ａの出力値Ｅｌ（Ｊ、を補正
するための補正用基本出力値として制御装置Ｃ，へ出力
される。

上記において、第３旋回動作軸３の検出角度θ１５１．
には第２旋回動作軸２の角度θ１）．．が含まれている
ので、第３旋回動作軸３の正味の旋回角度はθ１）４．
−０１９．．として求められる。

このように、固定ベースＢに近い方の旋回動作軸から順
々に角度検出していくことによって各旋回動作軸の正味
の旋回角度が得られることになる。

尚、上記検出装置１３には、複数の角度検出器１４及び
入力ポート１５を設けて、第２旋回動作軸２と第３旋回
動作軸３について同時に角度検出するようにしてもよい
。

更に、第４動作軸４は第３旋回動作軸３に回転機構１０
を介して連結されているが、第４動作軸４の回転角度を
第４動作軸４に突設した板部材の旋回角度に変換するよ
うにすれば、第４動作軸４についても上記検出方法及び
検出装置１３を適用することが出来るし、第５旋回動作
軸５は第４動作軸４に旋回機構１）を介して連結されて
いるので、上記検出方法及び検出装置１３を適用するこ
とが出来る。そして、第６動作軸６も第４動作軸４と同
様にその回転角度を旋回角度に変換することができるの
で上記検出方法及び検出装置１３を適用することが出来
る。

また、第９図・第１０図に示すように、前記入力ポート
１５に相当する角度検出器出力読込部１５Ａ、前記記憶
部１６に相当するθ−Ｅ０対応関係記憶部１６Ａ、演算
部１７Ａをロボットの制御装置Ｃ０・Ｃ８に組込むこと
も有り得るし、θ−Ｅ、対応関係記憶部１６Ａ及び演算
部１７Ａとしては夫々ロボットＲの制御装置内の既存の
記憶部及び演算部を用いることもをり得る。

そして、この場合、角度検出器１４をロボットＲの各旋
回動作軸２・３・５に組込んでおくことも考えられる。

（発明の効果） 本願に係る工業用ロボットの位置検出器の補正用基本出
力値検出方法によれば、以上説明したように、工業用ロ
ボットの旋回動作軸の旋回角度を検出する角度検出手段
という簡単な機器をロボット制御装置に組合せて用いる
ことによって、工業用ロボットを一定の基準位置にセッ
トしたりする必要もなく、特別のＷ！練技術も必要とせ
ずに簡単に補正用基本出力値を検出することが出来る。

本願に係る工業用ロボットの位置検出器の補正用基本出
力値検出装置によれば、以上説明したように、角度検出
手段と記憶手段と演算手段とからなる節単な構成の装置
でありながら、工業用ロボットの各動作軸を一定の基準
位置にセットしたりする必要もなく、特別の熟練技術を
必要とせずに節単に補正用基本出力値を検出することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例を示すもので、第１図は第２発
明に係る工業用ロボットの位置検出器の補正用基本出力
値検出装置のブロック図、第２図は旋回動作軸の旋回角
度と位置検出器の出力値との関係を説明する説明図、第
３図は工業用ロボットの斜視図、第４図は第３図に示し
た工業用ロボットの機構図、第５図及び第６図１よ夫々
角度検出器の概略断面図、第７図は補正用基本出力値検
出装置を基本ロボットの制御装置に接続して基本ロボッ
トについてのθ−Ｂ、対応関係を検出する状態を示すブ
ロック図、第８図は同検出装置を新規ロボットの制御装
置に接続して補正用基本出力値を検出する状態を示すブ
ロック図、第９図は変形例に係る補正用基本出力値検出
装置を用いる場合における第７図相当図、第１０図は間
変形例に係る検出装置を用いる場合における第８図相当
図である。 Ｒ・・工業用ロボット、　　１・・第１動作軸、２・・
第２旋回動作軸、　２Ａ・・位置検出器（エンコーダ）
、　３・・第３旋回動作軸、３Ａ・・位置検出器（エン
コーダ）、　　４・・第４動作軸、５・・第５旋回動作
軸、　６・・第６動作軸、　１３・・補正用基本出力値
検出装置、１４・・角度検出器、　　１５・・入力ポー
ト、１５Δ・・角度検出器出力読込部、　　１６・・記
憶部、　　１６Ａ・・θ−Ｅ０対応関係記憶部、１７・
１７Ａ・・演算部、　Ｅ、　　・・基本出力値、θ・・
旋回角度、　θ１　・・任意位置での検出角度、　ＥＯ
Ｉ・・補正用基本出力値、　Ｅｌ　・・出力値。 特　許　出　願　人　　　川崎重工業株式会社第７図 第Ｓ図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）工業用ロボットにその複数の動作軸の位置情報を
   出力する基本ロボットにおける各旋回動作軸の位置検出
   器の基本出力値と該旋回動作軸の角度との対応関係を求
   め、 上記工業用ロボットの各旋回動作軸の任意位置での角度
   を検出し、 上記基本出力値と角度との対応関係を用いて各旋回動作
   軸の検出角度に対応する基本出力値を、該旋回動作軸の
   位置検出器の出力値を補正するための補正用基本出力値
   として求めることを特徴とする工業用ロボットの位置検
   出器の補正用基本出力値検出方法。
2. （２）工業用ロボットの各旋回動作軸の任意位置での角
   度を検出する角度検出手段と、上記工業用ロボットにそ
   の複数の動作軸の位置情報を出力する基本ロボットにお
   ける各旋回動作軸の位置検出器の基本出力値と該旋回動
   作軸の角度との対応関係についての情報を受けて記憶す
   る記憶手段と、上記工業用ロボットの各旋回動作軸に係
   る角度検出手段と上記記憶手段からの出力を受けて各旋
   回動作軸の検出角度に対応する基本出力値を演算し、こ
   の基本出力値を該旋回動作軸の位置検出器の出力値を補
   正するための補正用基本出力値として出力する演算手段
   とを備えたことを特徴とする工業用ロボットの位置検出
   器の補正用基本出力値検出装置。