JPH0227100B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、ロボツトの位置補正装置に関する
ものである。 近時、実用化されつつある組立（アセンブリ）
ロボツトにおいては、締結作業や部品の差し込み
作業等を如何にして迅速巧妙に失敗なく繰り返し
行えるようにするかが、重要な課題になつてい
る。 例えば、締結作業に例を採るなら、ねじが自動
供給される自動ねじ締め機を、ロボツトの可動部
の先端に取り付けたメカニカルハンドに把持させ
るか、ロボツトの可動部先端に直接取り付けて、
その自動ねじ締め機の先端をワークのねじ穴上に
正確に位置決めした後、自動ねじ締め機を垂直に
降してねじ締め作業を行うことが考えられる。 ところが、この作業を恙無く迅速に行うには、
ロボツトの繰り返し精度の向上を計ることも然る
事ながら、ロボツトの作業位置に供給されるワー
クのねじ穴位置が一定でないと、ロボツトの作業
端である自動ねじ締め機の先端の位置決めが正確
であつても失敗する確率が高くなつてしまう。 例えば、ロボツトによるねじ締め作業ラインを
構成する場合、コンベア上を流れてくるワークを
ロボツトの作業位置に一旦停止させてねじ締め作
業を行なわせるようにすることが考えられるが、
このようにした場合、ワークの停止誤差が問題に
なり、この停止誤差がミリ単位で発生するとワー
クの締結作業が困難になつてしまう。 なお、上記のような停止誤差は、高精度の位置
決め装置を設ければ問題はないが、例えば自動車
のインストルメントパネルのように比較的大きな
ワークに対して上記のような高精度の位置決め装
置を作ろうとすると、装置が大掛りになるばかり
か、非常に設備費が掛るなどの難点があつた。 そこで、近年ロボツトに視覚認識機能を持たせ
て、前述のワークのねじ穴位置を視覚的に認識し
て、自動ねじ締め機の先端の位置補正を行うこと
が試みられている。 しかしながら、このようにしてもTVカメラか
らの画像データの処理に現段階の技術では時間が
かかりすぎる難点があるばかりか、ねじ穴位置が
ワークの狭い所や深い所にあつたり、ワークの色
とねじ穴の色（黒）との間にあまり差がないよう
な場合、認識が困難であり、しかも装置全体が高
価であるため、やはり実用性があまりない。 この発明は、上記のような背景に鑑みてなされ
たものであり、前述のねじ穴のようなロボツトの
作業位置と、ロボツトの作業工具との間の位置ず
れ誤差を比較的簡単な装置で高速に補正吸収し得
るようにすることを目的とする。 上記目的を達成するための本発明は、ロボツト
の作業対象に対して相対位置関係が一定となるよ
うに配置され、前記作業対象における前記ロボツ
トの作業位置に対応した所定の位置にマークを施
した倣い基体と、前記ロボツトに取付けられ前記
倣い基体の表面に平行な面内を旋回する腕と、当
該腕の先端に設けられかつ前記倣い基体の表面に
向かう方向に伸びる回動軸に取付けられ、前記作
業位置において所定の作業を行なう作業工具と前
記マークを検出する検出体とを有する双頭ヘツド
と、前記腕の旋回時にこの旋回移動に対応させて
前記双頭ヘツドを回動させ前記双頭ヘツドと前記
作業位置及び前記マークとの相対位置関係を一致
させる同期手段と、前記検出体に前記マークより
も狭い領域内に一定の配列で分散配置され、それ
ぞれ前記マークを検出する複数の検出部と、前記
マークの存在を検出した際の前記検出体における
検出部の位置及び個数に応じて、より多くの検出
部を前記マーク内に導くべく予め一義的に定めら
れた前記作業工具の移動方向及び移動量のデータ
群からなる位置補正データを記憶した位置補正デ
ータ記憶手段と、前記双頭ヘツドの作業工具を前
記作業位置近傍の目標位置に位置決めした時に、
前記マークの存在を検出した前記検出体における
検出部の位置及び個数に対応した位置補正データ
を前記位置補正データ記憶手段に記憶されている
データ群の中から選択する選択手段と、該選択手
段によつて選択された位置補正データに基づいて
前記ロボツトの可動部を駆動する駆動手段と、前
記検出体における全ての検出部が前記マーク内に
位置されるまで前記選択手段による位置補正デー
タの選択及び前記駆動手段による前記可動部の駆
動を繰り返し行ない、前記作業工具の位置補正を
行なう位置補正制御手段とを有することを特徴と
するロボツトの位置補正装置である。 以下、この発明の実施例を添付図面を参照しな
がら説明する。 第１図は、この発明を適用した水平多関節型ロ
ボツトによる締結作業の様子を示す斜視図であ
る。 同図において、SCARA型とも称される水平多
関節型ロボツト１は、基部２上に正立固定した柱
体３と、この柱体３に対して矢示Ｚ方向に上下動
する昇降部４と、この昇降部４に対してｘ−ｙ平
面上を矢示θ₁方向に旋回する第１腕５と、この第
１腕５に対して同じくｘ−ｙ平面上を矢示θ₂方向
に旋回する第２腕６と、この第２腕６の端盤６ａ
に取り付けられ、後述する双頭ヘツド（第１図で
は模式的に図示してある）７の軸部７ａをベアリ
ングを介して回転自在に取り付けた手首部８とに
よつて軸構成されている。 そして、昇降部４は、柱体３に取り付けたモー
タM₁によつて減速機GB₁及び柱体３内の回転−
直線運動変換機構を介して矢示Ｚ方向に駆動さ
れ、第１腕５は、昇降部４に取り付けたモータ
M₂によつて減速機GB₂を介して矢示θ₁方向に駆
動される。 また、第２腕６は、第１腕５に取り付けたモー
タM₃によつて減速機GB₃を介してθ₂方向に駆動
される。そして、腕５，６は後述する倣い基体１
１の表面１１ａに平行な面内を旋回することにな
る。 なお、PG₁〜PG₃は各モータM₁〜M₃の出力軸
に取り付けたパルスジエネレータであり、夫々昇
降部４及び第１、第２腕５，６の移動位置を検出
する。 また、昇降部４及び第１、第２腕５，６の連結
軸部に回転自在に取り付けた歯付プーリPU₁，
PU₂と、双頭ヘツド７の軸部７ａのまわりに固着
した歯付プーリPU₃との間には、夫々歯付ベルト
VT₁，VT₂を張装してあり、これによつて第１、
第２腕５，６が夫々矢示θ₁，θ₂方向に旋回しても
双頭ヘツド７の姿勢が常に一定となる。つまり、
前記歯付きベルトVT１，VT２は、腕５，６の
旋回時にこの旋回移動に対応させて、後述する作
業位置（穴１０ｂ）及びマークMRKと双頭ヘツ
ド７との相対位置関係を一致させる同期手段を構
成している。 そして、この水平多関節型ロボツト１は、その
前面に配置されているワーク搬送コンベア９によ
つて矢示Ｙ方向から搬送されて図示の位置に停止
するコンベア９上の自動車のインストルメントパ
ネル１０におけるグローボツクスリツド１０ａ及
び図示しない計器盤のねじ締め作業を行なう。 ワーク搬送コンベア９を流れる各インストルメ
ントパネル１０は、夫々個々に作業用治具１１に
上流側で固定されており、この作業用治具１１は
例えばフリーフロー型のワーク搬送コンベア９に
よつて搬送され、図示の位置でエアシリンダSL
によつて矢示Ｘ方向に進退するストツパSTによ
つて停止される。 但し、作業用治具１１の停止姿勢を常に略一定
にするために、コンベア９には図示しない停止基
準面が設けてある。 作業用治具１１の上面１１ａには、例えば設計
図面より求めたインストルメントパネル１０にお
けるロボツト１の真の作業位置であるグローボツ
クスリツド１０ａ取付用の穴１０ｂ及び図中には
現われない計器盤取付用の穴に夫々対応した所定
の位置に各穴の大きさより若干大きい径のマーク
MRKを施してある。 すなわち、この上面１１ａは倣い基体としての
作用を果し、作業用治具１１にはインストルメン
トパネル１０を固定してあるため、インストルメ
ントパネル１０の各穴と上面１１ａの各マーク
MRKとの相対位置関係は一定となつている。 なお、グローボツクスリツド１０ａと図示しな
い計器盤とは、コンベア９の上流で各々の穴とイ
ンストルメントパネル１０側の穴との間の位相が
合うように可設してある。 また、この実施例ではインストルメントパネル
１０を作業用治具１１に上流側で固定している
が、例えばインストルメントパネル１０をワーク
搬送コンベア９上にそのままクランプして搬送す
るようにすると共に、インストルメントパネル１
０が図示の位置に停止した時点で、作業用治具１
１の上面１１ａと同様に構成した倣い基体をコン
ベア９の脇側からインストルメントパネル１０に
向けて移動させて予め定めた位置で停止させるよ
うに構成しても良い。 そして、第１図に示すようなストツパSTによ
るインストルメントパネル１０及び作業用治具１
１の停止位置は、一回毎に誤差が発生する可能性
があるので、ロボツト１の先端部に取り付けた双
頭ヘツド７における一方の自動ねじ締め機１２
（後述する）を例えば予めテイーチングによつて
得た目標位置に移動させた時、双頭ヘツド７の他
のセンシングヘツド（検出体）〔後述する〕１３
によつて作業用治具１１の上面１１ａのマーク
MRKを検出し、その検出結果に基づき後述する
位置補正装置によつてインストルメントパネル１
０側の穴と自動ねじ締め機１２の先端との位置ず
れ誤差を吸収しようとするものである。 なお、上記の停止誤差による位置ずれ誤差の他
に、各インストルメントパネル１０に対するテイ
ーチングデータの誤差等も吸収できる。 次に、第２図及び第３図を参照して双頭ヘツド
７の構造を説明する。 先ず第２図において、双頭ヘツド７における一
方のコ字状の支持部７ｂに対して矢示Ｚ方向に摺
動自在に取り付けたガイドバー１４には、自動ね
じ締め機１２を固定してあり、このねじ締め機１
２がガイドバー１４と共に支持部７ｂに固定した
エアシリンダ１５によつて矢示Ｚ方向に動かすこ
とにより自動ねじ締め機１２を昇降させるように
なつている。 そして、この自動ねじ締め機１２は、その先端
がインストルメントパネル１０における例えば計
器盤取付用の穴１０ｃ上に位置決めされると、後
述する制御部の指令で作動するエアシリンダ１５
によつて穴１０ｃに向つて下降し、先端が穴１０
ｃの上面に接触すると、内部モータによつて回転
するビツトによりネジ供給口１２ｂから供給され
ているタツピングねじが穴１０ｃにねじ込まれ
る。 また、双頭ヘツド７における他方の支持部７ｃ
には、後述する検出回路を内蔵した頭部１３ａ
と、基部１３ｂと、センシング部取付用の棒部１
３ｃと、センシング部１３ｄ等とからなるセンシ
ングヘツド１３を取り付けてある。 そして、このセンシングヘツド１３のセンシン
グ部１３ｄは、第３図に示すような構造となつて
いる。 すなわち、棒部１３ｃの先端に取り付けたマー
クMRKの径より小さい円盤１３ｅには、作業用
治具１１の上面１１ａのマークMRKの存在を検
出する４個の検出部１３f₁〜１３f₄を夫々円盤１
３ｅの外周円に接し、且つ各々が互いに対称とな
るような一定の配列で分散配置してあり、これ等
の各検出部１３f₁〜１３f₄の先端部に設けた円錐
台状の逃げ穴１３g₁〜１３g₄の各底部には、検出
部１３f₁〜１３f₄内に夫々モールドした４本の光
フアイバ１６の受光端面部１６a₁〜１６a₄を夫々
固定してある。 そして、これ等４本の光フアイバ１６は、第２
図に示すようにセンシングヘツド１３の頭部１３
ａ内に設けた検出回路に導かれている。 なお、双頭ヘツド７における自動ねじ締め機１
２及びセンシングヘツド１３の各先端の相対位置
関係は、第２図に示すようにロボツト１の作業位
置である穴１０ｃ（又は穴１０ｂ）とマーク
MRKとの相対位置関係と一致しており、センシ
ングヘツド１３の先端がマークMRKの真上に位
置すれば、自動ねじ締め機１２の先端は穴１０ｂ
又は１０ｃの真上に位置するようになる。 検出回路は、例えば第４図に示すような構成の
回路部を４個備えている。 この回路部は、光フアイバ１６によつて伝達さ
れた光をフオトトランジスタPTで受けて、その
光強度に応じた電流を抵抗Ｒに流す。 そして、この抵抗Ｒの両端に発生する電圧V_X
を例えばCMOSのシユミツトトリガバツフアSH
で受けて、電圧V_Xがその入力スレシヨルドレベ
ルV_THより大きいか小さいかで出力ｅが“Ｈ”又
は“Ｌ”になるように回路定数を設定する。 例えば、円盤１３ｅの径d₁、マークMRKの径
d₂、及び逃げ穴１３g₁〜１３g₄の開口径d₃との間
に、例えば第５図に示すような大小関係を設定し
た場合、例えば逃げ穴１３g₄が図示のようにマー
クMRKに対して約2/3以上覗いた時に、出力ｅ
が“Ｌ”に、それ以外では“Ｈ”になるようにす
る。 なお、マークMRKの色は、例えば黒とし、作
業用治具１１における上面１１ａの色は黒より明
るい色、例えば白とする。 このようにすると、シユミツトトリガバツフア
SHの出力ｅが“Ｌ”の時、出力トランジスタTr
がオフであるから、出力P₄は定電流源CIによつ
て“１”になり、出力ｅが“Ｈ”の時、出力トラ
ンジスタTrがオンして、出力P₄が“０”になる。 なお、同回路部中、ダイオードＤは逆接防止
用、ツエナーダイオードZD₁は逆流防止用、ツエ
ナーダイオードZD₂はサージ吸収用である。 したがつて、出力P₄が“１”か“０”かを調
べることによつて、逃げ穴１３g₄内における光フ
アイバ１６の受光端面部１６ａがマークMRKの
存在を検出したか否かを知ることができる。 以下、第６図に示すように、検出部１３f₁〜１
３f₄を夫々Q₁〜Q₄と称し、それ等に対応する各
検出回路部の出力をP₁〜P₄と称する。 第７図は、この発明によるロボツトの位置補正
装置を含む第１図の水平多関節型ロボツト１の制
御ブロツク図である。 なお、第７図のパルス分配器２０から先の偏差
カウンタ２１、駆動部２２、速度検出部２３、及
び位置カウンタ２４は、第１図の昇降部４を駆動
するモータM₁のデジタルDCサーボ系であり、他
の第１、第２腕５，６のデジタルDCサーボ系は
全く同様に構成されているので、図示を省略す
る。 先ず、ロボツトを駆動制御するための基礎とな
る部分に就て説明する。 同図において、移動データ算出部１７は、後述
するゲート信号G₁によつてゲート回路１８が開
いた時に、メモリ１９から読み出される第１図の
自動ねじ締め機１２の先端の目標位置を示す位置
データと現在位置レジスタ２５に格納されている
昇降部４及び第１、第２腕５，６各部の現在位置
データとに基づいて、昇降部４の移動量及び第
１、第２腕５，６の各移動角を算出して、その算
出結果をパルス分配器２０に出力する。 なお、メモリ１９には、第１図のインストルメ
ントパネル１０における各穴１０ｂ，１０ｃ（第
２図）の位置を例えばテイーチングによつて求め
た結果である複数の位置データやロボツトの原点
位置データ等が格納してあり、予め定めた作業順
序に従つて読み出される。 ただし、これ等の各位置データでは、ロボツト
１の先端の双頭ヘツド７における自動ねじ締め機
１２を停止位置が夫々相異なるインストルメント
パネル１０の各穴１０ｂ，１０ｃ上に正確に位置
決めできる保証はないが、少なくともその近傍に
位置決めすることは可能である。 パルス分配器２０は、移動データ算出部１７か
らの算出結果に基づいて、各部の移動量（角）を
パルス数で表わしたパルス信号を形成して、夫々
のパルス信号を各デジタルDCサーボ系の偏差カ
ウンタ２１に分配出力する。 デジタルDCサーボ系では、偏差カウンタ２１
のカウント出力に応じて駆動部２２内のＤ／Ａ変
換器及びサーボアンプを介してモータM₁を回転
駆動制御するようになつており、その速度及び位
置（回転量）の制御の概略は次の如くである。 すなわち、モータM₁を正転方向に回すべき時
は、パルス分配器２０からのパルス信号を偏差カ
ウンタ２１のアツプカウント端子Ｕに、モータ
M₁によつて作動するパルスジエネレータPG₁か
らフイードバツクされるパルス信号を偏差カウン
タ２１のダウンカウント端子Ｄに、夫々図示しな
い切換回路を介して入力する。 このようにすると、モータM₁が回転し始めた
時点から一定時間経過するまでは、パルス信号の
周期及びパルスジエネレータPG₁の出力特性によ
つて決まる速さで、偏差カウンタ２１のカウント
値は増加し、前記一定時間経過後は偏差カウンタ
２１のカウント値は一定に保たれる。 そして、偏差カウンタ２１のアツプカウント端
子Ｕに入力されるパルス信号がなくなると、パル
スジエネレータPG₁からのパルス信号によつてそ
のカウント値がデクリメントされていく。 このような変化をする偏差カウンタ２１のカウ
ント値を速度基準値として、この速度基準値と速
度検出部２３からの実速値（パルスジエネレータ
PG₁からのパルス信号をＦ／Ｖ変換して得る）と
を比較して両者が一致するように駆動部２２は速
度フイードバツク制御する。 このように、偏差カウンタ２１がパルス分配器
２０からのパルス信号をカウントし始めることに
よつてモータM₁が回転し始め、偏差カウンタ２
１のカウント値が増加、一定、減少して零になる
ことによつて、モータM₁がそのパルス数に応じ
た回転数だけ回転して停止し、それによつて位置
（回転量）制御が行われる訳であるが、モータM₁
の回転量が所定値以上又は以下の場合は、次のよ
うな補正が行われる。 すなわち、パルスジエネレータPG₁としてイン
クリメンタル形のものを使用すると、モータM₁
の回転方向をその出力パルス信号の位相を弁別す
ることによつて検知できる。 そこで、前述した切換回路にその弁別機能を持
たせて、モータM₁が正転の時は前述のとおりパ
ルスジエネレータPG₁からのパルス信号を偏差カ
ウンタ２１のダウンカウント端子Ｄに、逆転の時
はそのパルス信号をアツプカウント端子Ｕに夫々
入力するようにする。 このようにすると、当然の事ながら回転量が所
定値に充たない時は、偏差カウンタ２１のカウン
ト値は零にはならないので、モータM₁をさらに
正方向に回転してカウント値が零になるように作
用し、回転量が所定値を越えていれば、偏差カウ
ンタ２１のカウント値は負の値であるから、モー
タM₁は逆方向に回転されると共に、その回転に
応じてパルスジエネレータPG₁から出力されるパ
ルス信号によつて負の値のカウント値が正方向に
向つてインクリメントされて、カウント値が零に
なるように作用する。 それによつて、モータM₁は結果的にはパルス
分配器２０からのパルス信号のパルス数に応じた
回転数だけ回転して停止する。 なお、現在位置レジスタ２５は、前述のように
して駆動制御される各モータM₁〜M₃の始動時点
からの見かけ上の回転量（正転量−逆転量）をカ
ウントする３個の位置カウンタ２４からのカウン
ト出力を格納するようにしてあり、それによつて
ロボツト１の各部が原点位置からどれだけ動いた
かを示す現在位置データを常に保持している。 なお、これ等の各位置カウンタ２４も、各パル
スジエネレータPG₁〜PG₃からのパルス信号の位
相を検知して、モータM₁〜M₃の正転時のパルス
信号をアツプカウント端子に、逆転時のパルス信
号をダウンカウント端子に夫々入力する切換回路
を入力側に夫々接続してある。 以上のようにして、第１図のロボツト１の手首
部８に取り付けた双頭ヘツド７における自動ねじ
締め機１２の先端を、コンベア９上の停止したイ
ンストルメントパネル１０の各穴１０ｂ，１０ｃ
の近傍に（一致する場合もある）に位置決めする
ことができる。 なお、自動ねじ締め機１２の位置決めによつ
て、センシングヘツド１３のマークMRKに対す
る位置決めもなされる。 そして、上記のようにして位置決めされたセン
シングヘツド１３における検出部Q₁〜Q₄がマー
クMRKをどのように検出しているかで、位置決
め誤差を求めている。 次に、この発明に係わる部分に就て説明する。
第７図において、検出回路２６は、第４図に示し
た検出回路部を４個備えており、検出部Q₁〜Q₄
の検出結果に応じて前述した出力P₁〜P₄を出力
する。 判別回路２７は、後述するゲート信号G₂によ
つて開かれるゲート回路２８を介して入力される
検出回路２６からの出力P₁〜P₄を２進データと
して入力して、第１表に示すような条件の下に信
号S₀〜S₁₃を出力する。 なお、第１表において、例えばQ₁〜Q₄がオフ
とは、検出部Q₁〜Q₄の全てがマークMRKの存在
を検出していないことを表わし、Q₁がオンとは
検出部Q₁のみがマークMRKの存在を検出してい
ることを示す。

【表】 また、第１表においてQ₁，Q₃がオン又はQ₂，
Q₄がオンとなる状態がないのは、第６図から明
らかなように４個の検出部Q₁〜Q₄のうち、対角
に位置する２個の検出部のみがマークMRKの存
在を検出することがあり得ないからである。 なお、このように作用する判別回路２７は、例
えば公知の２進−16進変換回路によつて簡単に作
ることができる。 制御部２９は、この発明に係わる制御を含むロ
ボツト全体の制御を司る。 すなわち、制御部２９は、第８図イに示すロボ
ツト起動指令S_Tが入力されると、先ず同図ロに示
すゲート信号G₁をゲート回路１８に出力して、
ゲート回路１８を開き、それによつて最初の目標
位置を示す位置データがメモリ１９から移動デー
タ算出部１７に出力される。 移動データ算出部１７は、その位置データを受
けた後、第８図ハに示すようにゲート信号G₁の
立下りのタイミングに基づいて、ロボツト１の各
部の移動データを算出して、その算出結果をパル
ス分配器２０に出力する。 そして、パルス分配器２０は、その算出結果を
受けて第８図ニに示すようにタイミングで各デジ
タルDCサーボ系の各偏差カウンタ２１に前記算
出結果に応じたパルス信号を分配出力する。 それによつて、前述したデジタルDCサーボ系
の作用により、入力されたパルス信号に応じた位
置決め制御がなされるため、ロボツト１の手首部
８に取り付けた双頭ヘツド７における自動ねじ締
め機１２の先端は、インストルメントパネル１０
における最初の例えば穴１０ｃの位置近傍の目標
位置に位置決めされる。 なお、上記の説明では、ロボツト１を原点から
いきなり最初の目標位置まで動かすようにした
が、実際には両者の間に複数の中継点を設定して
ロボツト１の運動軌跡を限定するようにしてい
る。 次に、パルス分配器２０がパルス信号の分配を
終了すると、第８図ホに示す分配終了信号P_Eが
制御部２９に入力される。 制御部２９は、この分配終了信号P_Eを受けて
第８図ヘに示すようなゲート信号G₂をゲート回
路２８に出力して、ゲート回路２８を開く。 このゲート回路２８が開くと、双頭ヘツド７に
おけるセンシングヘツド１３の検出部Q₁〜Q₄の
穴検出状況に応じた出力P₁〜P₄が検出回路２６
から判別回路２７に出力されて、前述のような判
別が行われ、それによつて第８図トに示すタイミ
ングで信号S₀〜S₁₃の何れか１つが制御部２９に
入力される。 制御部２９は、この信号を受けて該信号がS₀な
ら、検出部Q₁〜Q₄の何れもマークMRKを検出し
ていないので、位置補正不能と見做して異常信号
NGを出力し、ロボツト１の動作停止等の異常処
理を行う。 また、入力信号がS₁〜S₁₂なら、それに対応す
る選択信号T₁〜T₁₂の何れかを選択読出回路３０
に出力する。 選択読出回路３０は、選択信号T₁〜T₁₂に応じ
て夫々センシングヘツド１３の先端の移動方向及
び移動量を示す位置補正データを格納したレジス
タRST１〜RST１２の何れか１つを選択して、
その選択したレジスタから位置補正データを第８
図チに示すタイミングで移動データ算出部１７に
出力する。 レジスタRST１〜RST１２に格納する位置補
正データの内容と選択信号T₁〜T₁₂の関係は、例
えば第２表に示すように設定してある。

【表】

【表】 なお、第２表のように設定した理由は、例えば
第９図イに示すように、検出部Q₄のみがマーク
MRKの存在を検出している場合、センシングヘ
ツド１３を検出部Q₄方向（矢示方向）に距離l₁移
動させれば、同図ロに示すように検出部Q₁，Q₂
がマークMRKの存在を検出するようになり、こ
の状態から検出部Q₁〜Q₂の中心方向（矢示方向）
にセンシングヘツド１３を距離l₂移動させれば、
同図ハに示すように検出部Q₁，Q₃，Q₄がマーク
MRKの存在を検出するようになるからである。 また、第９図ハの状態から検出部Q₄の方向
（矢示方向）にセンシングヘツド１３を距離l₃移
動させれば、同図ニに示すように全ての検出部
Q₁〜Q₄がマークMRKの存在を検出するようにな
るからである。 したがつて、第２表のように設定することによ
つて、４個の検出部Q₁〜Q₄の１つがマークMRK
の存在を検出していれば、前述のように３回位置
補正を繰返すと、第９図ニに示すように検出部
Q₁〜Q₄の全てがマークMRKの存在を検出するよ
うになり、検出部Q₁〜Q₄の２つがマークMRKの
存在を検出していれば、２回位置補正を繰返す
と、第９図ニに示すようになる。 また、検出部Q₁〜Q₄の３つがマークMRKの存
在を検出していれば、１回の位置補正で第９図ニ
に示すようになる。 第７図に戻つて、制御部２９に判別回路２７か
ら入力される信号がS₁₃なら、再び第８図ロに示
すゲート信号G₁をゲート回路１８に出力してゲ
ート回路１８を開き、それによつて今度はねじ締
め作業を行うための位置データがメモリ１９から
読み出されて、その位置データが移動データ算出
部１７に出力される。 以上のような前提の下に、制御部２９が実行す
る制御動作の流れを第１０図のフロー図に従つて
説明する。 STEP１ 前述したようにしてロボツト１の手首
部８に取り付けた双頭ヘツド７における
自動ねじ締め機１２をテイーチングによ
る目標位置まで移動させる。 STEP２ 自動ねじ締め機１２の先端が目標位置
に位置したら、判別回路２７からの信号
S₀〜S₁₃に基づいて、検出部Q₁〜Q₄のど
れが幾つマークMRKの存在を検出した
かをチエツクし、何れも検出していなけ
れば異常信号NGを出力して異常処理を
行う。 検出部Q₁〜Q₄の内１〜３個マーク
MRKの存在を検出していれば、選択信
号T₁〜T₁₂の何れかを選択読出回路３０
に出力してSTEP３に進み、４個ともマ
ークMRKの存在を検出していれば、ゲ
ート信号G₁をゲート回路１８に出力し
てSTEP４に進む。 STEP３ STEP２において出力された選択信号
T₁〜T₁₂の何れかによつて選択されたレ
ジスタRST１〜RST１２の何れかから
読み出された第２表に示す位置補正デー
タを移動データ算出部１７に出力し、そ
れによつて前述した移動データ算出部１
７、パルス分配器２０、及びロボツト各
部のデジタルDCサーボ系の作用により、
センシングヘツド１３の先端の位置補正
を行う。 そして、このSTEP３とSTEP２のル
ープを繰り返して、検出部Q₁〜Q₄が全
てマークMRKの存在を検出したら、前
記ループから抜け出てSTEP４に進む。 STEP４ 双頭ヘツド７における一方のセンシン
グヘツド１３の検出部Q₁〜Q₄の全てが
マークMRKの存在を検出しているた
め、センシングヘツド１３の先端部（詳
しくは円盤１３ｅ）は、完全にマーク
MRK内の上部に位置している。 したがつて、双頭ヘツド７における他
方の自動ねじ締め機１２の先端は、イン
ストルメントパネル１０の穴１０ｃに完
全に覗いており、ねじ締めが可能であ
る。 そこで、第２図のエアシリンダ１５を
駆動制御する図示しない電磁切換弁に作
動信号を送つてエアシリンダ１５を駆動
して自動ねじ締め機１２を穴１０ｃに向
つて下降させ、それによつてねじ締め作
業を行なう。 STEP５ STEP４のねじ締め作業が完了したか
否かを監視し、完了したら自動ねじ締め
機１２を上昇させた後STEP６に進む。 なお、ねじ締め作業が完了したか否か
を監視する方法としては、自動ねじ締め
機１２のビツトにかかるトルクを検出す
ることによつて行うとか、単にタイマに
より時間計測によつて行う方法等が考え
られる。 STEP６ インストルメントパネル１０における
全ての穴１０ｃ，１０ｂのねじ締め作業
が完了したか否かをチエツクし、完了し
ていなければSTEP１に戻つて前述の動
作を繰り返し、完了していればSTEP７
に進む。 なお、２回目以降におけるSTEP１で
処理される目標位置は、インストルメン
トパネル１０の各穴１０ｃ，１０ｂに対
応して順次メモリ１９から読み出され
る。 STEP７ ロボツト１の作業位置に停止したコン
ベア９上のインストルメントパネル１０
におけるねじ締め作業が全て終了したの
で、ロボツト１を原点に復帰させて、次
の作業タイミングまで待機すると共に、
第１図のエアシリンダSLを駆動してス
トツパSTを引き込めて作業を終了した
インストルメントパネル１０を下流に流
す。 なお、第７図において、判別回路２７、制御部
２９、選択読出回路３０、及びレジスタRST１
〜RST１２によつて位置補正量決定手段を、又
移動データ算出部１７、パルス分配器２０、現在
位置レジスタ２５、及び各デジタルDCサーボ系
によつて位置補正制御手段を夫々構成している。 また、以下に上記実施例の変更例を列記する。 (イ) 第１１図に示すように、４個の検出部Q₁〜
Q₄の中心に新たな検出部Q₅を設けて、この検
出部Q₅がマークMRKの存在を検出した時点
で、ねじ締め作業を開始するようにしても良
い。 この場合、上記実施例より精度は落ちるが、
自動ねじ締め機１２の先端中心が、穴１２ｂ又
は１２ｃに覗くようになるので、ねじ締めは可
能である。 (ロ) 検出部の数は、２個以上なら幾つでも良く、
例えば第１２図に示すように７個にしても良
い。 この場合、円盤１３ｅの径d₄を、マーク
MRKの径d₂の２倍弱とし、７個の検出部のう
ち近接する３個を夫々マークMRKと同円に内
接するようにする。 そして、検出部のうち１つが、マークMRK
の存在を検出していれば、その検出した検出部
の方向にl₄＝d₄／２−d₃／２（d₃：検出部の径）
移動させ、又検出部のうちの２つが、マーク
MRKの存在を検出していれば、その検出した
２つの検出部の中心方向に前記l₄だけ移動させ
れば、必らず中心の検出部がマークMRKの存
在を検出するようになり、それによつてねじ締
め作業が失敗なく行える。 (ハ) 上記実施例では、自動車のインストルメント
パネルにおけるグローボツクスリツド及び計器
盤の締結作業にこの発明を適用した例に就て述
べたが、どのようなワークの締結作業にも全く
同様に適用できる。 なお、締結作業の中で、例えばスタツドボル
トにナツトを締め付ける作業の場合は、双頭ヘ
ツド７に自動ねじ締め機１２の代りにナツトラ
ンナを取り付ければ良い。 (ニ) 締結作業の他には、例えばピンの差し込み作
業等が考えられるが、この場合もやはり双頭ヘ
ツド７に自動ねじ締め機１２の代りにピン把持
用のチヤツク又はメカニカルハンドを取り付け
れば良い。 (ホ) 上記実施例では、作業用治具１１の上面１１
ａに施したマークMRKの代りに、穴を穿設し
てその穴をマークとしても良い。 (ヘ) 上記実施例では、この発明を３軸の水平多関
節型ロボツトに適用した例について述べたが、
これに限るものではなく、どのような軸構成の
ロボツトにも同様に適用できる。 以上説明したように、この発明によれば、ねじ
穴のようなロボツトの作業位置とロボツトの作業
工具との間の位置ずれ誤差を比較的簡単な装置で
高速に補正吸収できるので、ロボツトを生産ライ
ンに設置する上で多大な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用した水平多関節型ロ
ボツトによる締結作業の様子を示す斜視図、第２
図は、第１図の双頭ヘツドの構成を示す拡大側面
図、第３図は、双頭ヘツドにおけるセンシングヘ
ツドの先端部の構造を示す断面図及び下面図、第
４図は、第３図の検出部の検出回路部の一例を示
す図路図、第５図は、センシングヘツドにおける
円盤及び検出部とマークとの大きさの関係を示す
説明図、第６図は、センシングヘツドにおける４
個の検出部の名称定義に供する図、第７図は、こ
の発明によるロボツトの位置補正装置を含む第１
図の水平多関節型ロボツトの制御装置の一例を示
すブロツク図、第８図イ〜チは、夫々第７図の動
作説明に供するタイミングチヤート、第９図イ〜
ニは、夫々位置補正の概要説明に供する図、第１
０図は、第７図の制御部が実行する制御動作を示
すフロー図、第１１図及び第１２図は、夫々セン
シングヘツドにおける検出部の他の構成例を示す
説明図である。 １……水平多関節型ロボツト、７……双頭ヘツ
ド、９……部品搬送コンベア、１０……インスト
ルメントパネル、１０ａ……グローブボツクスリ
ツド、１０ｂ，１０ｃ……穴、１２……自動ねじ
締め機、１３……センシングヘツド（検出体）、
１３g₁〜１３g₄……逃げ穴、１６……光フアイ
バ、１６a₁〜１６a₄……受光端面部、１７……移
動データ算出部、２０……パルス分配器、２１…
…偏差カウンタ、２２……駆動部、２３……速度
検出部、２４……位置カウンタ、２５……現在位
置レジスタ、２６……検出回路、２７……判別回
路、２９……制御部、３０……選択読出回路、
M₁〜M₃……モータ、PG₁〜PG₃……パルスジエ
ネレータ、Q₁〜Q₅……検出部、RST１〜RST１
２……レジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロボツトの作業対象に対して相対位置関係が
   一定となるように配置され、前記作業対象におけ
   る前記ロボツトの作業位置に対応した所定の位置
   にマークを施した倣い基体と、 前記ロボツトに取付けられ前記倣い基体の表面
   に平行な面内を旋回する腕と、 当該腕の先端に設けられかつ前記倣い基体の表
   面に向かう方向に伸びる回動軸に取付けられ、前
   記作業位置において所定の作業を行なう作業工具
   と前記マークを検出する検出体とを有する双頭ヘ
   ツドと、 前記腕の旋回時にこの旋回移動に対応させて前
   記双頭ヘツドを回動させ前記双頭ヘツドと前記作
   業位置及び前記マークとの相対位置関係を一致さ
   せる同期手段と、 前記検出体に前記マークよりも狭い領域内に一
   定の配列で分散配置され、それぞれ前記マークを
   検出する複数の検出部と、 前記マークの存在を検出した際の前記検出体に
   おける検出部の位置及び個数に応じて、より多く
   の検出部を前記マーク内に導くべく予め一義的に
   定められた前記作業工具の移動方向及び移動量の
   データ群からなる位置補正データを記憶した位置
   補正データ記憶手段と、 前記双頭ヘツドの作業工具を前記作業位置近傍
   の目標位置に位置決めした時に、前記マークの存
   在を検出した前記検出体における検出部の位置及
   び個数に対応した位置補正データを前記位置補正
   データ記憶手段に記憶されているデータ群の中か
   ら選択する選択手段と、 該選択手段によつて選択された位置補正データ
   に基づいて前記ロボツトの可動部を駆動する駆動
   手段と、 前記検出体における全ての検出部が前記マーク
   内に位置されるまで前記選択手段による位置補正
   データの選択及び前記駆動手段による前記可動部
   の駆動を繰り返し行ない、前記作業工具の位置補
   正を行なう位置補正制御手段とを有することを特
   徴とするロボツトの位置補正装置。