JPS6288589A - ロボツト - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、位置補正手段を有するロボットに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

多品種小量生産の進展にともなって、ロボットを用いた
組立システムが急速に普及しつつある。

一般に、この組立システムは、インデッスクテーブルや
１位置決め機構をもったフリーフローコンベアなどに取
り付けられた治具パレットにより被組立ワークを搬送し
、一方ロボットにスカラー型などの関節型あるいは直交
座標型などを用い、そのヘッド部にグリップやねじ締め
機などを取り付けて、上記被組立ワークに部材を１組付
け、挿入、ねじ締めあるいは接着剤などをディスペンス
するようになっている。

通常のロボット組立システムは上記のように構成される
が、特に高度の位置精度を必要とする場合は、ロボット
のヘッド部にＩＴＶカメラナどの視覚センサを取り付け
、この視覚センサから得られる情報を、ロボットの動作
を制御する制御部に送出して演算処理し、その結果に基
づいてロボットの動作を補正している。

しかし、このような視覚センサを用いた位置補正方法は
、汎用的なロボットでは処理しきれず。

大がかりな制御部が必要となり、通常の組立システムに
対しては高価になりすぎる。また視覚センサを取り付け
るにしても、一般に被組立ワークは、複雑な形状をして
いる場合が多く、−このようなワークに対しては、複数
の視覚センサを必要とし。

その取り付けや演算処理速度の低下などが問題となり、
実用できる場合が限定される。

しかし一方では、高度の位置補正を必要とする場合が増
加しており、通常のロボットを用いて安価で簡単に所要
の位置補正をおこなうことができるものが要求されてい
る。

〔発明の目的〕

この発明は、視覚センサ以外の手段により被組立ワーク
の位置を検出して、自動的に高度の位置補正動作をおこ
なうロボットを構成することにある。

〔発明の概要〕

作業チャックが設けられたロボット本体のヘッド部に、
ワークとの接触部を一定量づつ後退させた複数個のタッ
チセンサからなる検出ヘッドを取り付け、一方、上記ロ
ボット本体の動作を制御する制御面に、上記複数個のタ
ッチセンサがワークと接触したとき生ずる各タッチセン
サのオン・オフ状態から、上記ワークの位置状態パター
ンを判別する手段、および実際におこりうる上記ワーク
の位置ずれにより生ずる上記複数個のタッチセンサのす
べてのオン・オフ状態の位置状態パターンに対応して、
あらかじめティーチングされ登録された上記ロボット本
体の動作プログラムから上記判別された位置状態パター
ンに対応する動作プログラムを選択して、この動作プロ
グラムにより上記ロボット本体の動作を制御して上記ヘ
ッド部を移動させる手段とを設けることにより、視覚セ
ンサを用いないでも、位置補正をおこなうことができる
ように構成したものである。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照し゛てこの発明を実施例に基づいて説
明する。

第１図にこの発明の一実施例であるロボットを用いた組
立システムの構成を示す、この組立システムでは、被組
立ワーク（Ｖ）は、フリーフローコンベア（１）に取り
付けられた治具パレット（２）に搭載されて搬送され、
コンベア側面に取り付けられたストッパ（３）に係止し
て、組立ステージの定位置に停止する。

この組立ステージにおいて、上記被組立ワークｍに部材
（Ｐ）を組付けるロボットは、直交座標型ロボットであ
って、その本体は、部材ＣＰ）を把持するチャック（５
）が設けられたヘッド部（６）と、このヘッド部（６）
をＺ軸方向に移動させるＺ軸方向駆動機構（７）と、こ
のＺ軸方向駆動機構（７）をＸ軸方向に移動させるＸ軸
方向駆動機構（８）と、このＸ軸方向駆動機構（８）を
Ｙ軸方向に移動させるＹ軸方向駆動機構（９）とから構
成され、このＹＩｌｉＩｈ方向駆動機構（９）に設けら
れた支持体（１０）を介して架台（１１）に取り付けら
れている。また、上記ヘッド部（６）は、Ｚ軸方向駆動
機構（７）に取り付けられた駆動装置（１２）により回
転駆動されるＺ軸方向に延在する回転軸（１３）を有し
、チャック（５）をこの回転軸（１３）の先端に直交す
る如く取り付けられた支持板（１４）の一端部に支持し
ている。またこの支持板（１４）の他端部には、下記位
置補正用の検出ヘッド（１５）が取り付けられている。

′上記検出ヘッド（１５）は、第２図に示すように、段
差が形成されたベース板（１７）の３つの段差面に、そ
れぞれ取り付けられた３個のタッチセンサ（１８ａ）〜
（１８ｃ）を有し、各タッチセンサ（１８ａ）　〜（１
８ｃ）は、ワークと接触する先端の接触部（１９）がベ
ース板（１７）の段差にならって一定量Ｓづつ後退して
いる。

この検出ヘッド（１５）は、棒状の検出ヘッド固定ブロ
ック（１９）の両端部に、接触部の最も後退しているタ
ッチセンサ（１８ｃ）が内側になるように回転対称に取
り付けられ、この固定ブロック（１９）を介して支持板
（１４）に直交する如く取り付けられている。

なおこの検出ヘッド（Ｉ５）の各タッチセンサ（１８ａ
”）〜（１８ｃ）から得られる検出信号は上記ロボット
本体の各部の動作を制御する図示しない制御部に送出さ
れる。

なお、第１図中に示した（２０）は、被組立ワーク（Ｗ
）に組付ける部材（Ｐ）のストッカである。

つぎに、上記ロボットの部材組付は動作について述べる
。

第１図に示したように、被組立ワーク（す）は。

立方体の上部に複雑な形状の上面が形成され、上記立方
体の側面を基準面とすることができるものであるとする
。通常の組立作業では、この被組立ワーク（Ｗ）の部材
取付は部（２２）の位置精度が部材ＣＰ）の取付けに必
要な許容範囲内にあるものとして、部材（Ｐ）を把持し
たチャック（５）を定められた位置まで移動して組付け
るが、ロボットに対してコンベア（１）のパレット（２
）停止や被組立ワーク（１，１）の形状精度があまり高
くない場合、あるいは部材（Ｐ）の組付けに特に高精度
の位置決めが必要な場合などでは、そのままでは組付け
ることができない場合がおこる。

それ故、このロボットは、あらかじめティーチングされ
た位置に動いて、チャック（５）によりストッカ（２０
）の定位置に位置決め保持された部材（Ｐ）を把持した
のち、第３図に示すように、搬送装置（１）により組立
ステージの定位置に搬送された被組立ワーク（Ｗ）に対
してあらかじめティーチングされた位置まで動かして、
この組立ステージに位置決め固定された被組立ワーク（
Ｖ）の基僧面に検出ヘッド（１５）を接触させ、被組立
ワーク（Ｗ）の位置ずれを検出する。上記検出ヘッド（
１５）の接触は、被組立ワーク（Ｗ）の−基準面（２３
）と、この−基準面（２３）に直交する隣接基準面（２
４）についておこなわれる。

ところで、上記検出ヘッド（１５）のティーチングが、
第４図に示すように正しく位置決め固定された被組立ワ
ーク（Ｗ）の各基準面（２３）　、　（２４）に対して
、検出ヘッド（１５）を構成する６個のタッチセンサ（
１８ａ）〜（１８ｃ）のうち、最も前進した位置にある
外側の２個のセンサ（１８ａユ）（１８ａ、）が接触し
てオン（ＯＮ）状態になり、他の４個のセンサ（１８ｂ
、）。

（１８ｂ、）、（１８ｃｉ）、（１８ｃ、）が非接触で
オフ（ＯＦＦ）状態になるようにおこなわれたとすると
、たとえば第５図に示すように、被組立ワーク（Ｗ）が
破線で示す正しい位置に対して回転位置ずれを生じた状
態で位置決め固定され、この被組立ワーク（Ｗ）の基準
面（２３）にセンサ（１８ａ、）、　（１８ａｔ）＋　
（ｔｇｂｚ）が接触してオン、他のセンサ（１８ｂ１）
、（１８ｃｍ）、（１８ｃ、）が非接触でオフになった
場合は、被組立ワーク（讐）は、正しい位置に対してセ
ンサ１個分の回転ずれΔｙを生じていることになる。ま
たこの回転ずれに対しては、検出ヘッド（１５）を基準
面（２４）に接触させると、同様にセンサ（１８ａ、）
、（１８ａ、）、（１８ｂ、）がオン、他のセンサ（ｔ
ｇｂｘＬ（ｔａｃｉＬ（ｔａｃｔ）がオフになることか
ら、正しい位置に対してセンサ１個分の回転ずれΔＸを
生じていることが検出される。

また第６図に示す例では、基準面（２３）に対しては、
センサ（１８ａＷ、（１８ａｚ）、（１８ｂ１）、（１
８ｂｚ）が接触してオン、他のセンサ（１８ｃｊ、（１
８ｃ２）がオフになり、基亭面（２４）に対しては、セ
ンサ（１８ａ、）、　（１８ａ、）が接触してオン、他
のセンサ（１８ｂ工Ｌ（ｔａｂｚＬ（１８ｃｚ）−（１
８ｃａ）がオフになっていることから、Ｙ軸方向にのみ
Δｙずれていることが検出される。

したがって、あらかじめロボットの制御部に。

実際におこりうる被組立ワーク（Ｗ）の位置ずれにより
生ずる検出ヘッド（１５）を構成する６個のタッチセン
サ（１８ａ）〜（１８ｃ）のあらゆるオン・オフ状態の
位置状態パターンに対応した位置決めポイントをティー
チングし登録しておけば、上記基準面（２３）　、　（
２４）での検出を終了した段階で、これら情報からチャ
ック（５）の移動先ポイントを決定することができ、各
種各様に位置ずれしている被組立ワーク（Ｖ）に対して
部材（Ｐ）を正しく組付けることができる。

以上述べたように、ワークとの接触部を一定量づつずら
した複数個のタッチセンサ（１８ａ）〜（１８ｃ）で検
出ヘッド（１５）を構成し、これをロボット本体のヘッ
ド部（６）に取り付けて位置補正をおこなうようにする
と、汎用ロボットの制御部で位置ずれ補正を処理するこ
とができ、各種各様に位置ずれする被組立ワーク（υ）
に対して必要な位置補正動作をとることができる。しか
もこの位置補正方法は、制御部で複雑な座標計算をおこ
なう必要がなく、複数個のタッチセンサ（１８ａ）〜（
１８ｃ）のオン・オフパターンを処理するだけで、あら
かじめティーチングされ登録されたロボット本体の動作
プログラムから所要の動作プログラムを選択して、ロボ
ットを動作させることができるので、その動作が速い。

またこのような位置補正手段は、ＩＴＶカメラなどの視
覚センサが有効に使用できない場合にも使用できるなど
の利点がある。

つぎに他の実施例について述べる。

上記実施例では、検出ヘッドを、ベース板に３個のタッ
チセンサを取り付け、これを固定ブロックの両端部に配
置して計６個のタッチセンサで構成したものを示したが
、このタッチセンサの個数および配置は、検出精度、被
組立ワークの形状大きさなどにより決定されるもので、
上記個数、配置に限定されない。

また上記実施例では、被組立ワークに対して検出ヘッド
を、あらかじめティーチングされた位置ポイントに動か
して位置ずれを検出する場合について述べたが、被組立
ワークの位置ずれが大きく、そのためにタッチセンサの
接触部のストロークを越えるような場合は、少し離れた
位置での検出を追加しておこなえばよい。

また上記実施例では、一つの基準面に対して検出をおこ
なったのち、他の基準面に検出ヘッドを移動させて検出
をおこなったが、上記一つ基準面での検出で十分な補正
ができる場合、あるいは実際に他の基準面での検出をお
こなわないでも、その検出結果が推定できるような場合
は、他の基準面での検出を省略してもよい。

また上記実施例は、直交座標型ロボットについても説明
したが、この検出ヘッドによる位置補正は、関節型ロボ
ットなど他のロボットにも適用できる。

〔発明の効果〕

作業チャックが設けられたロボット本体のヘッド部に、
ワークとの接触部を一定量づつずらした複数個のタッチ
センサからなる検出ヘッドを取り付け、一方、制御部に
複数個のタッチセンサがワークと接触したとき生ずる各
タッチセンサのオン、・オフ状態から上記ワークの位置
状態パターンを判別する手段と、実際におこりうる上記
ワークの位置ずれにより生ずる上記複数個のタッチセン
サのすべてのオン・オフ状態の位置状態パターンに対応
して、あらかじめティーチングされ登録された上記ロボ
ット本体の動作プログラムから上記判別された位置状態
パターンに対応する動作プログラムを選択して、この動
作プログラムにより上記ロボット本体の動作を制御して
ヘッド部を移動させる手段とを設けたので、視覚センサ
を用いることなく、汎用ロボットの制御部で高度の位置
補正をおこなうことができるようになり、またそれを高
速でおこなうことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例ロボットを用いた組立シス
テムの構成を示す斜視図、第２図はその検出ヘッドの構
成を示す斜視図、第３図は被組立ワークと検出ヘッドと
の位置関係を示す正面図、第４図は正しく位置決めされ
た被組立ワークに対する検出ヘッドの接触状態を示す図
、第５図および第６図はそれぞれ位置ずれした被組立ワ
ークに対する検出ヘッドの接触状態を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 作業チャックが設けられたヘッド部を任意位置に移動さ
   せる機構を有するロボット本体と、このロボット本体の
   動作を制御する制御部と、この制御部に検出信号を送出
   する複数個のタッチセンサを有し、これらタッチセンサ
   のワークとの接触部を一定量づつ後退させて上記ヘッド
   部に取り付けられた検出ヘッドとを具備し、 上記制御部は上記複数個のタッチセンサの上記のワーク
   との接触により生ずるオン・オフ状態から上記ワークの
   位置状態パターンを判別する手段と、実際上おこりうる
   上記ワークの位置ずれにより生ずる上記複数個のタッチ
   センサのすべてオン・オフ状態の位置状態パターンに対
   応してあらかじめティーチングされ登録された上記ロボ
   ット本体の動作プログラムから上記判別された位置状態
   パターンに対応する動作プログラムを選択してこの動作
   プログラムにより上記ロボット本体の動作を制御して上
   記ヘッド部を移動させる手段とを有することを特徴とす
   るロボット。