JPH0243602A - ロボットの機械系誤差補正方法 - 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〕 本発明はロボットの機械系誤差補正方法に係り、特にオ
フライン・ティーチング・システムによりロボット動作
用プログラムを作成するとき、機械系の誤差量に応じて
ロボットの標準動作データを補正するようにしたロボッ
トの機械系誤差補正方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ティーチングによりロボット動作用プログラム
を作成する場合には、ロボットを実際に動かして動作デ
ータを採取するので、そのプログラム作成にあたっては
、機械系の誤差を考慮しなくて済む。しかしながら、オ
フライン・ティーチングによりプログラムを作成する場
合には、ロボットを実際に動かして動作データを採取す
るわけではなく、数学モデルに基づいて予め標準動作デ
ータを算出するので、機械系の誤差を考慮して作成しな
ければならない。

すなわち、オフライン学ティーチングによりブログラム
を作成する場合には、機械系の誤差を考慮して上記標準
動作データを補正しなければならない。この補正の方法
としては、従来、１台のロボットにおいて一定時間毎に
機械系誤差を測定し、この測定データを直線近似式を用
いた内挿法により補間するようにした方法が知られてい
る（例えば、特開昭６２−１９８９０２号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の補正方法は、１台のロボットのロ
ボット動作用プログラムを作成する場合には好適である
が、同一の標準動作データを使用して、複数のロボット
のロボット動作用プログラムを作成する場合には問題が
ある。例えば、ロボットを多軸の旋盤とした場合には、
それぞれの旋盤毎の多軸の位置決め誤差や直角度誤差等
の機械系誤差に相違が生じる。したがって、上述したよ
うな同一の補正方法では、それぞれの旋盤で、同一の仕
上げ精度で、ワークを加工することができないという問
題がある。一方、ワークを同一の精度で加工するために
は、それぞれの旋盤毎にティーチングをし直すことが必
要になる。しかし、これでは段取り時間が長くなり、稼
働率が低下するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、同一の標準動作データを使用して複数
のロボットのロボット動作用プログラムを作成すること
ができるロボットの機械系誤差補正方法を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、実測定されたロ
ボットの機械系の誤差量およびロボットの機械仕様を記
憶手段に記憶する記憶段階と、ロボットの標準化された
標準動作データを算出手段により算出する算出段階と、
このロボットの標僧動作データをワーク座標系からロボ
ット座標系に変換し、この変換された標準動作データを
上記記憶手段に記憶されたデータで補正する補正段階と
、この補正された標準動作データに基づき、ロボットの
ロボット動作用プログラムを作成する作成段階と、この
ロボット動作用プログラムに基づき、ロボットを動作す
る動作段階とを備えたことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、先ず、ロボットの機械系の誤差量を実
測定し、この測定データを記憶手段に記憶するとともに
、ロボットの機械仕様を記憶手段に記憶する。次に、オ
フライン・ティーチングにより、数学モデルに基づいて
ロボットの標準化された標準動作データを算出する。こ
の標準動作データとしては、複数のロボットを動作させ
る場合でも単一の標準動作データが用いられる。また、
ロボットの標準動作データをワーク座標系からロボット
座標系に変換し、この変換された標準動作データを、記
憶手段に記憶させたデータで補正する。したがって、記
憶手段に記憶させる各データを変更すれば、この各デー
タに応じて、上記変換されたのちの標準動作データは補
正される。そして、この補正された標準動作データに基
づき、ロボットのロボット動作用プログラムが作成され
、このロボット動作用プログラムに基づき、ロボットか
動作される。

〔実施例〕

以下、本発明によるロボットの機械系誤差補正方法の一
実施例を説明するに先立って、ロボットの構成の一例を
添附図面を参照して説明する。

第１図は５つの移動軸を存するロボット１を示している
。このロボット１の５つの移動軸は、ワークを固定する
テーブル２に対して平行なＸ軸およびＹ軸と、同テーブ
ル２に対して直交するＺ軸と、このＺ軸まわりに回転す
るＡ軸と、上記Ｙ軸まわりに回転するＢ軸とである。以
下、これら５つの移動軸により構成される座標系を、ロ
ボット座標系と称する。

また、テーブル２の上面にはワークを固定する基準軸（
Ｘ’軸、Ｙ′軸）が設けられている。以下、これら基準
軸により構成される座標系を、ワーク座標系と称する。

第２図はロボット１の工具取付部３に工具５を取付けた
状態を示している。以下、この取付部５における、Ａ軸
回転中心ＬｌとＢｆ［１１回転中心Ｌ２との交点Ｏを、
オペレーティングポイントと称する。

このオペレーティングポイントＯと工具５の先端とが、
原点復帰時に、Ｚ軸中心線上にあるとした場合、この場
合のオペレーティングポイントＯから工具５の先端まで
の長さｇを、以下、アーム長と称する。

次に、ロボットの機械系誤差補正方法の一実施例を説明
する。

先ず、機械系の誤差として、ワーク座標系の誤差、Ｘ軸
およびＹ軸の位置決め誤差、Ｘ軸およびＹ軸の真直度誤
差、Ｘ−Ｙ軸間の真直度誤差等の実測定を行う。これら
の誤差を測定するのは、これらがロボット１の主たる誤
差要因だからである。

また、これらの誤差はオペレーティングポイント０にお
ける誤差を測定する。

ワーク座標系の誤差のｎ１定としては、第３図（ａ）に
示すように、ロボット座標系におけるワーク座標系の原
点位置、Ｘ軸方向ベクトル、Ｙ軸方向ヘクトルを基準に
ｎ１定する。そして、この測定結果に基づいて座標変換
マトリックスを作成する。

Ｘ軸およびＹ軸の位置決め誤差の測定としては、第３図
（ｂ）に示すように、ロボットｌの工具５の先端をＸ軸
あるいはＹ軸方向に所定のピッチで動作させて、そのと
きの位置決め誤差を測定する。

Ｘ軸の真直度誤差のｎ１定としては、第３図（ｅ）に示
すように、ロボット１の工具５の先端をＸ軸方向に位置
決め誤差測定時と同一のピッチで動作させて、仮想のＸ
軸に対するＹ軸方向のずれを測定する。

Ｙ軸の真直度誤差およびＸ−Ｙ軸間の真直度誤差の測定
としては、第３図（ｄ）に示すように、ロボット１の工
具５の先端をＹ軸方向に位置決め誤差測定時と同一のピ
ッチで動作させて、Ｘ軸真直度測定時の仮想のＸ軸に対
するＹ軸方向のずれにおけるＸ軸方向の誤差を測定する
。この誤差はＹ軸の真直度およびＸ−Ｙ軸間の直角度を
含んだ誤差となる。

第３図（ｅ）は上述の第３図（ａ）〜第３図（ｄ）の各
誤差を合成したものを示している。同図（ｅ）から明ら
かなように、任意の位置におけるＸ軸方向の誤差として
は、Ｘ軸の位置決め誤差ρＩに、Ｙ軸の真直度誤差およ
びＸ−Ｙ軸間の真直度誤差ρ４とが合成される。また、
Ｙ軸方向の誤差としては、Ｙ軸の位置決め誤差ρ２にＸ
軸の真直度誤差ρ３が合成される。なお、無視できる程
度の誤差については合成されない。

次に、上述のようにして測定された機械系の誤差データ
をオフライン・ティーチング・システムの記憶装置に記
憶させる。

第４図はオフライン・ティーチングφシステムの構成を
示している。

このシステムは、予め実測定された機械系の誤差量や機
械仕様を記憶する記憶装置１ｏと、数学モデルに基づい
て工具３の先端位置や工具軸ベクトル等の標準動作デー
タを算出する工具位置算出装置１１　（例えば、ＡＰＴ
）と、再装置１０゜】１からのデータに基づいてロボッ
ト動作用プログラムを作成するプログラム作成装置１２
と、この作成装置１２からのプログラムデータを保管し
、これをロボットコントローラ１３に、さらにはその先
の一群のロボット１に転送するプログラム保管転送装置
１５と、を備えている。

次に、ロボット動作プログラム作成装置１２において、
オフライン拳ティーチングした工具位置算出装置１１か
らの標準動作データに、実測定された誤差データを補正
して、ロボット動作用プログラムを作成する。

なお、補正にあっては第５図に実線で示すように所定の
測定ピッチ間を一次式で補間して行う。

また、誤差の特性に応じて、破線で示すように二次以上
の多次式で補間して行うことも可能である。

第６図は上記補正の手順を示すフローチャートである。

先ず、ロボット座標系に対するワーク座標系のずれ量を
人力し、補正のための座標変換マトリクスを作成する（
ステップ１）。

次に、位置決め誤差等の機械系の誤差データや補正に必
要な機械仕様等を入力し、初期化する（ステップ２）。

初期化完了後、工具位置算出装置１１により算出した工
具先端位置や工具軸ベクトル等の標準動作データを入力
する（ステップ３）。

次に、ステップ１で作成した座標変換マトリクスを使用
して、工具先端位置や工具軸ベクトル等の標準動作デー
タを、ワーク座標系からロボット座標系に変換する。そ
して、座標系のずれを補正する（ステップ４）。

次に、変換した工具先端位置や工具軸ベクトル等の標準
動作データを基にして、オペレーティングポイント０を
算出する（ステップ５）。

Ｘ輪およびＹ軸の位置決め誤差、Ｘ軸およびＹ軸の真直
度誤差、Ｘ−Ｙ軸間の直角度誤差の各機械系誤差を基に
して、オペレーティングポイント０の位置を補正する（
ステップ６）。もしＺ軸に関する補正が必要な場合はこ
の段階で補正する。

次に、補正したオペレーティングポイントＯの位置およ
び工具軸ベクトルを基に、工具先端位置および工具旋回
角を算出し、ロボット動作命令の工具先端位置として出
力する（ステップ７）。もしＡ軸またはＢ軸に関する補
正が必要な場合はこの段階で補正する。

さらに、ステップ３〜７を繰返して、ステップ３からの
入力標準動作データが無くなったら、その時点で補正処
理を終了する。

次に、このようにして補正されたプログラムを、プログ
ラム保管転送装置１５を介してロボットコントローラ１
３に、さらにはその先の一群のロボット１に転送する。

すると、ロボット１はその補正されたプログラムに基づ
き動作する。

しかして、本実施例によれば、ステップ１〜２で、機械
系誤差および機械仕様の各データを人力すれば、標準化
された標準動作データが、その誤差量に応じて補正され
、自動的にロボット動作用プログラムが作成される。

したがって、−群のロボット１を動作させるような場合
には、ステップ１〜２で、ロボット１の機械系誤差およ
び機械仕様のデータ入力値を変更すれば良く、それぞれ
のロボット１毎にティーチングをし直す必要がな（なり
、加工段取り時間の短縮、稼働率の向上を図ることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、実Ｎ
Ｊ定されたロボットの機械系の誤差量およびロボットの
機械仕様を記憶手段に記憶する記憶段階と、ロボットの
標準化された標準動作データを算出手段により算出する
算出段階と、このロボットの標準動作データをワーク座
標系からロボット座標系に変換し、この変換された標準
動作データを上記記憶手段に記憶されたデータで補正す
る補正段階と、この補正された標準動作データに基づき
、ロボットのロボット動作用プログラムを作成する作成
段階と、このロボット動作用プログラムに基づき、ロボ
ットを動作する動作段階とを備えているので、オフライ
ン・ティーチング・システムにより複数のロボットの動
作用プログラムを作成するに際し、それぞれのロボット
の機械系誤差量および機械仕様等を記憶手段に記憶させ
るだけで、単一の標準動作データを用いて、その標準動
作データを補正したロボット動作用プログラムを作成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による機械系誤差補正方法の一実施例を
示すロボットの概略構成を示す斜視図、第２図は同じく
ロボットの工具取付部を示す側面図、第３図（ａ）〜（
ｅ）は同じくロボットの機械系誤差を示す説明図、第４
図は同じくオフライン・ティーチング・システムを示す
ブロック図、第５図は同じくロボットの機械系誤差を示
す説明図、第６図は同じくロボット動作用プログラムを
説明するフローチャート図である。 １・・・ロボット、２・・・テーブル、５・・・工具、
１０・・・記憶装置、１１・・・算出装置、１２・・・
ロボット動作層プロ久ラム作成装置、１３・・・ロボッ
トコントローラ。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第 図 第 図 第 図 （Ｃ） （ｂ） （ｄ） （ｅ） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 実測定されたロボットの機械系の誤差量およびロボット
   の機械仕様を記憶手段に記憶する記憶段階と、ロボット
   の標準化された標準動作データを算出手段により算出す
   る算出段階と、このロボットの標準動作データをワーク
   座標系からロボット座標系に変換し、この変換された標
   準動作データを上記記憶手段に記憶されたデータで補正
   する補正段階と、この補正された標準動作データに基づ
   き、ロボットのロボット動作用プログラムを作成する作
   成段階と、このロボット動作用プログラムに基づき、ロ
   ボットを動作する動作段階とを備えたことを特徴とする
   ロボットの機械系誤差補正方法。