JPS6263303A - 多関節ロボツトの機械原点位置補正方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は多関節ロボットの機械原点位置補正方法に関す
るものである。

（従来の技術） 多関節ロボットの作業アーム、手先等の正確な位置決め
のためには、ロボットの機械原点位置（ホームポジショ
ン）を該ロボットの制御を行なう制御装置に正確に認識
させておく必要がある。

先ず多関節ロボットの機械原点位置検出方法について説
明する。第６図は水平多関節ロボットの外観を示す概略
図、第７図は同口ぎノドを上方から見た図である。これ
らの図において、１はロボット本体である。ロボット本
体１には第１水平アーム２がその一端側に設けられた第
１回転軸３により回転可能に取付けられている。第１水
平アーム２の他端側には第２水平アーム４がその一端側
に設けられた第２回転軸５により回転可能に取付けられ
ている。第２水平アーム４の他端側には鉛直方向に動く
垂直アーム６が取付けられ、この垂直アーム６にはロボ
ットの手先（図示せず）を支持する支持部材７が第３回
転軸８により回転可能に取付けられている。第１〜第３
回転軸３，５゜８はそれぞれ対応して設けられている図
外のモーターによシロ転駆動され、また垂直アーム６も
図外の駆動機構により上下方向に移動可能となっている
。なお第７図に示すように、第１回転軸３の中心を通る
ようにｘ−ｙ直交座標系を設定し、Ｘ軸と第１水平アー
ム２のなす角度を０１、第１水平アーム２の長手方向と
第２水平アーム４の長手方向のなす角度をθ２、時計回
シの方向を正方向とする。そしてθｌ二００、θ２＝４
５°のとき、即ち第８図の状態を機械原点位置とする。

従来、このようなロボットの機械原点位置の検出は、各
ロボットアームの回転軸に対応して設けられた減速スイ
ッチと、各回転軸を駆動させるモーターに組込まれたロ
ータリーエンコーダを用いて行なっていた。更に詳細に
述べると、回転軸にドグを設け、回転軸に対する固定側
にはドグを検出し減速動作を行なわせるための減速スイ
ッチ及びドグを検出しロボットアームの動作領域外への
移動を禁止させるための←）リミットスイッチを設ける
。この場合、原点位置が両スイッチ間に位置するように
両スイッチを配置する。そして先ずドグが減速スイッチ
よシ正側にある位置からロボットアームを（→方向に移
動させる。減速スイッチがドグを検出したら減速を開始
し、所定の速度まで減速し終えたらアームを微速で移動
させる。しかる後、ロータリーエンコーダから原点検出
信号パルス（後述）を最初に検出したらアームを停止さ
せ、その位置を機械原点位置としていた。

ここでロータリーエンコーダの位置検出原理について第
９図を用いて説明する。第９図はロータリーエンコーダ
の位置検出構造を簡単に示す図である。同図において２
１はアームを回転させるモーターの回転軸で、このモー
ター回転軸２１には、図示の如く環状に配列された複数
の通し穴２２が形成されたスリット円板２３が、該モー
ター回転軸２１とともに回転するように取付けられてい
る。

そしてスリット円板２３の両側には発光ダイオード２４
と受光素子２５が設置されている。モーター回転軸２１
が回転するとスリット円板２３も同時に回転し、発光ダ
イオード２４から発せられた光は、スリット円板２３本
体と通し穴２２によって断続的に区切られる。通し穴２
２を通った光は受光素子２５により受光される。これに
よりモーター回転軸２１の回転に対応したパルス信号が
得られ、この・やルス信号に基づき、モーター回転軸２
１の１回転を示し原点検出のために使用される原点検出
信号が作成される。この原点検出信号のパルスのうち１
つは機械原点位置に対応させである。

ところが、このような従来の機械原点位置検出方法では
原点復帰動作開始位置に制限があったため、本出願人は
次に示すような機械原点位置検出方法を提案している。

この方法では、上記従来方法における減速スイッチと←
）リミットスイッチの２個のスイッチの機能を持った磁
気センナと、前述したロータリーエンコーダとを利用し
て機械原点位置の検出を行なう。第１０図に磁気センサ
とドグの取付位置を示す外観図を、第１１図に両者の取
付位置の関係図を示す。これらの図において、３０は（
→側ドグ、３１は磁気センサ、３２はストッパー、３３
は←）側ドグである。検出動作について第１２図を参照
して説明すると、先ず、ドグ３０が磁気センサ３１−の
取付位置より（＋）側にあるとき、その位置からアーム
を（へ）方向に回転移動させる。そして磁気センサ３１
がドグ３０を検出したら減速停止する。

その後、方向反転を行ないアームを（→方向に微速で移
動させる。そして←）リミットの解除後、最初にロータ
リーエンコーダからの原点検出信号・やルスを検出した
らアームを停止させ、その位置を機械原点位置とする。

このようにすると、原点復帰動作開始位置の制限が大幅
にとシはられれるようになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記機械原点位置検出方法では、ロボッ
ト本体の組立時における磁気センサの取付け位置のバラ
ツキ及びロータリーエンコーダｏ原点信号検出位置のバ
ラツキ等によシ、設計値通りに機械原点位置を認識させ
ることは困難であった例えば第１２図に示すように、ロ
ータリーエンコーダの原点検出信号はモーターの取付の
際のバラツキによシ■、■、■のようにそれぞれ異なっ
た位置でパルスを出し、その結果、認識された原点位置
は■、■、■というようにずれを生じさせてしまう。

ところが、以上のような機械原点位置検出方法が適用さ
れる多関節ロボットにおいては、機械原点位置と設計上
の原点位置とにずれがあった場合決めちれたポイント間
を口？ットアームが移動するのには、このずれは関係が
ないので、特にこのずれの補正をする手段は講じていな
かったというのが実情であった。又、直線補間等の精度
を求められる機能を使用する場合は、極めて困難である
がメカ側で調整を行い、機械原点位置と設計上の原点位
置との補正を行なっていた。

しかし、ロボットの正確な位置決めのためには上記のず
れを簡単な方法で補正し、正確な機械原点位置を認識さ
せることが望まれている。

本発明は、以上述べたｏｙｙット本体の組立時における
磁気センサ等の取付位置のバラツキ及びロータリーエン
コーダの原点信号検出位置のバラツキに起因する機械原
点位置のバラツキを、容易に補正できる多関節ロボット
の機械原点位置補正方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ロボットアームの回転状態を検知し、ロボッ
トアームが所定位置に達したときに該ロボ、　　ントを
減速、停止させるための検知手段（例えば（ハ）リミッ
トセンサ及び減速スイッチ；磁気センサ）と、ロボット
アームを回転駆動させるモーターに設けられ、該モータ
ーの回転情報を検出するモーター回転情報検出手段（例
えばロータリーエンコーダに基づき機械原点位置を検出
する機能を有する多関節ロボットを対象とするもので、
前記従来技術の問題点を解決するため、検出された機械
原点位置と設計上の機械原点位置とのずれを測定し、測
定結果に基づきずれを補正するようにしたものである。

本発明の方法では、ずれの測定をアーム角測定治具を用
いて行なうのが好ましい。

（作用） 本発明では、検知手段及びモーター回転情報の出力だ基
づいて検出された機械原点位置と、設計上（理論上）の
機械原点位置とのずれ（オフセット量）を予め測定して
求める。この測定は例えばアーム角測定治具を用いて精
度よくなされる。具体的にはロボットアームを駆動させ
るモーターの測定値と理論値、及び１・ぐルス当たりの
アーム移動量によシずれを求める。求めたずれはロボッ
トの制御を行なう制御機構のメモリに格納することによ
シ、以後のロボットのプログラム動作には自動的にこの
ずれが考慮される。したがって正確な機械原点位置検出
できるようになシ前記従来技術の問題点が解決される。

（実施例） 以下本発明による多関節ロボットの機械原点位置補正方
法を詳細に説明する。

本発明の方法では、ロボットアームの機械原点位置と設
計上の（理想的な）機械原点位置とのずれ（オフセット
量）を測定し、その値をロボットの制御を行なう制御装
置に記憶させてその後の機械原点位置検出に利用する。

このようにすることによシ、ロボット動作プログラム時
において毎回オンセット量の条件をプログラム化する必
要がなく、容易に機械原点位置の補正が行なえるように
なるものである。

本発明の方法の具体的手順は第１図の動作２０−チャー
トに示されているが、その説明に先立って第２図、第３
図（、）及び（ｂ）、第４図を参照して機械原点位置の
オフセット量及びオフセット量を求めるために使用され
る治具について説明する。

第２図は第１水平アーム２と第２水平アーム４（第６図
参照）が機械原点位置にある様子を示したものである。

設計上は両アームの相対角度が４５°となる（仮想線）
はずであるが、前述したような理由によシ実線で示すよ
うにずれが生じてしまったとする。ここでオフセント量
を２つの状態における第２水平アームの長手方向ＰｔＱ
のなす角でΔθ２で表わす。

この場合、オフセット量Δθ２の測定は任意の位置にお
ける第２水平アーム４のモーターの測定・母ルス値と理
論・母ルス値よシ求められる。この測定は例えば第３図
（、）に示すようなアーム角測定治具４０を用いて行な
われる。アーム角測定治具４０の両腕のなす角度は９０
°であり、両腕にはそれぞれ貫通穴４１．４２が設けら
れている。一方、第１水平アーム２及び第２水平アーム
４には孔（図示せず）が設けられておシ、測定時には第
３図（ｂ）に示すピン４３．４４がこの孔に挿入される
ようになっている。そして第１水平アーム２及び第２水
平アーム４の相対角度が９０°になったときにピン４３
．４４はアーム角測定治具４０の貫通穴４１．４２には
まり込む（第４図）。なお治具４０の両腕のなす角度は
必ずしも９０°に限定する必要はなく、それ以外の角度
に設定しても良い。

次に本発明の方法の動作手順を第１図にしたがって説明
する。

先ず、ピン４３．４４をそれぞれ第１水平アーム２．第
２水平アーム４に取付ける（ステップ１０１）。次にロ
ボットアームを機械原点位置如復帰させ（ステラ７°１
０２　）、その後ピン４３゜４４がアーム角測定治具４
０の貫通穴４１．．４２にはまシ込むまで第２水平アー
ム４を（＋）方向に回転させる（ステップ１０３〜１ｏ
５）。この位置が第１水平アーム２と第２水平アーム４
のなす相対角度が９０°の位置である。この治具４ｏを
使用すれば、だれでも簡単に９００のアーム角を測定す
ることができ、又アーム角が９０’以外の位置ではピン
４３，４４が治具４０にはまシ込まないため正確にアー
ム角の測定が行なえる。

次にステップ１０６〜１０９にしたがいオフセット値Δ
θ２を求める。ここで第２水平アー人４のモーターｌ−
やルス当シの移動量をφ２、第１水平アーム２と第２水
平アーム４の相対角度か９０’の時の理論・ぐルス値θ
２、第１水平アーム２と第２水平アーム４の相対角度が
９０’の時の測定・クルス値をθ′２とする。オフセッ
ト値Δθ２はΔθ２＝（θ′２−０２　）×φ２ によシ求められる。

以上のようにして求められたオフセット値Δθ２はロボ
ットの動作を制御する制御装置のメモリに記憶され（ス
テラ７’１ｌＯ）、その値に基づき機械原点位置の補正
がなされる。

なお、第５図にロボット動作の制御機構の構成を示す。

同図において５ｏは全体の制御を司どる中央制御装置（
ＣＰＵ　）でこのメモリに上記オフセット値が記憶され
る。また５１はメモリ、５２は操作ＢＯＸインタフェー
ス、５３−１〜５３−Ｎは外部インタフェース、５４は
サーブインタフェース、５５は演算ゾロセッサ、５６；
’！、Ｉ１０プロセッサ、５７は補間演算部、５８−１
〜５８−４はサーボコントロール部、５９は磁気センサ
である。

ここで磁気センサ５９は第１０図の磁気センサ３１に対
応する。またサーボコントロール部５８−１〜５８−４
は各ロボットアームの回転軸の動作の制御を行ない、カ
ウンタ、締コンバータ、サー？アンプ、モーター、（Ｍ
）、タコゼネレータ（ＴＧ）及ヒパルスエンコーダ（Ｐ
Ｅ　）よシ構成される。

なお図中２は垂直アームの上下移動量、θ３は口がット
の手先を支持する支持部材の基準位置からの回転量であ
る。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、多関節ロ
ボットにおいて検出された機械原点位置と設計値とのず
れを簡単に求めそれを補正することができる。本発明の
方法を用いると、ロボットの組立時にオフセット量を測
定してそれを制御装置のメモリに一度記憶してやシさえ
すれば、その後口カットをプログラム動作させる時には
オフセットは全く無視できる。その結果直線補間を高精
度で行うことが□できるようになるので・ぐレダイソン
グ機能等を精度よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多関節ロボットの機械原点位置の
補正方法を説明するためのフローチャート、第２図は検
出された機械原点位置の設計値に対するずれを示す園、
第３Ｑ（ａ）及び（ｂ）はアーム角測定治具の斜視図、
第４図はアーム角測定治具を用いたアーム角測定の説明
図、第５図はロボット動作の制御機構の構成を示すブロ
ック図、第６図は水平多関節ロボットの外観図、第７図
は第６図のロボットを上方から見た図、第８図はロボッ
トの機械原点位置を示す図、第９図はロータリーエンコ
ーグの動作原理の説明図、第１０図は磁気センサとドグ
の取付位置を示す外観図、第１１図は磁気センサとドグ
の取付位置の関係を示す概略図、第１−２図は原点検出
動作及び検出された原点位置のバラツキの説明図である
。 １・・・ロボット本体、２・・・第１水平アーム、３・
・・第１回転軸、４・・・第２水平アーム、５・・・第
２回転軸、６・・・垂直アーム、３０・・・ドグ、３１
・・・磁気センサ、４０・・・アーム角測定治具、４３
．４４・・・ピン。 第２図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第
３図 第４図 第　８　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットアームの回転状態を検知し、ロボットア
   ームが所定位置に達したときに該ロボットを減速、停止
   させるための検知手段と、 ロボットアームを回転駆動させるモーターに設けられ、
   該モーターの回転情報を検出するモーター回転情報検出
   手段とを有し、 前記検知手段及び前記モーター回転情報検出手段の出力
   に基づき機械原点位置を検出する機能を有する多関節ロ
   ボットにおける機械原点位置補正方法において、 検出された機械原点位置と設計上の機械原点位置とのず
   れを測定し、測定結果に基づきずれを補正することを特
   徴とする多関節ロボットの機械原点位置補正方法。
2. （２）前記ずれの測定を、両腕のなす角度が９０°であ
   るアーム角測定治具を用いて行なうことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。