JPH0573148A - ロボツトとワークフイーダの作業位置調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットとワークフィーダの最適作業位置を
検出して設定すること。 【構成】 ハンド１２に受光素子２４を装着し、回転式
ワークフィーダ１のワーク載置部８に受光素子２５を装
着する。ワーク載置部８の回転移動軌跡Ｒ２とハンド１
２の回転移動軌跡Ｒ１との重合点Ｐ１またはＰ２のいず
れか一方を作業位置として選択し、選択した重合点Ｐ１
またはＰ２の近傍までアーム１１を移動させた後、ＲＯ
Ｍ１５の制御プログラムによりアーム１１を所定の揺動
角度θｘで正逆に反復揺動させ、この間にワークフィー
ダ１を微小速度で手動回転させる。ワーク載置部８とハ
ンド１２が選択位置Ｐ１またはＰ２で重合すると受光素
子２５から受光信号が出力され、ＣＰＵ１４がハンド１
２の現在位置を不揮発性メモリ１７にロボット側の作業
位置として設定記憶する。オペレータはワークフィーダ
１の手動回転を直ちに停止し、この時の位置を回転式ワ
ークフィーダ１の作業位置、即ち、回転停止位置として
設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットとワークフィ
ーダの作業位置調整方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転テーブルの外周部に沿って複数のワ
ーク載置部を設けた回転式ワークフィーダや該回転式ワ
ークフィーダの動作に協調して所定の作業位置でワーク
の取回しを行うロボットハンドに関しては既に各種のも
のが公知である。

【０００３】回転式ワークフィーダに乗せられて送られ
てくるワークをロボットハンドによって適確に把持して
取回しを行うためには、ワーク位置とロボットハンド側
の作業位置とを厳密に一致させる必要があるが、回転式
ワークフィーダに載置されたワークの移動位置は回転式
ワークフィーダの回転中心からワーク載置部に至る半径
で定まる円運動の軌跡に規制されているので、これを変
更することはできず、通常、多間接型のロボットハンド
の場合では、回転テーブルを任意位置で停止した時のワ
ーク載置部の位置にロボットハンドを移動させ、この時
のテーブル回転位置を回転式ワークフィーダの作業位置
として設定する一方、ロボットに対しては、この時のロ
ボットハンドの座標位置を作業位置として教示するよう
にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ロボットハン
ドの自由度が不足している場合、例えば、アーム先端の
ハンドを水平面内で揺動させるだけのロボットハンド等
においては、ワーク載置部の停止位置に合わせてロボッ
トハンドを位置決めすることはできず、ロボットハンド
の移動位置およびワークの移動位置が共に円運動で規制
されるため、ロボットハンドがワークを把持できるのは
両軌跡の重合位置のみとなる。従って、ロボットハンド
がワークを把持できるようにするためには、ワーク載置
部が重合位置と合致するように回転テーブルの停止位置
を設定する一方、ロボットに対してはその重合位置を作
業位置として設定する必要があるが、これを視覚的に検
出することは困難である。

【０００５】従来、このような場合には、ロボットハン
ドの移動軌跡とワークの移動軌跡が重合すると思われる
位置をおおまかに想定し、その近傍で回転式ワークフィ
ーダの回転テーブルとロボットのアームを少しずつ移動
し、ロボットハンドによる把持動作のトライ＆エラーを
繰返しながら両者の回転位置を補間してワーク載置部と
ハンドとが重なる位置を見付けるようにしていたが、重
合位置を検出するための操作が面倒で、しかも、不正確
になり易いといった欠点があった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、ロボットおよび
ワークフィーダの双方における最適作業位置を、簡単か
つ確実に検出して設定することのできる作業位置調整方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の作業位置調整方
法は、ロボットのハンドに受光素子または発光素子のい
ずれか一方を装着すると共に、前記回転式ワークフィー
ダのワーク載置部には前記ハンドに装着した素子と対と
なる発光素子または受光素子を装着し、該回転式ワーク
フィーダを微小速度で回転させる一方、回転式ワークフ
ィーダにおけるワーク載置部の移動方向と交叉させてロ
ボットのハンドを繰り返し移動させ、前記受光素子から
の受光信号の有無を検出し、受光信号が検出された時点
におけるハンドの位置と回転式ワークフィーダの回転位
置を作業位置として設定することにより前記目的を達成
した。

【０００８】一定の刻み幅で回転停止位置を規定された
回転テーブルを間欠的に回転させる構成の回転式ワーク
フィーダ、即ち、回転テーブルの回転位置自体を任意に
設定することが困難な回転式ワークフィーダにおいて
は、回転テーブルに対して回転自在かつ固定可能なワー
ク載置プレートを設け、前記ハンドに装着した素子と対
となる発光素子または受光素子をワーク載置プレートの
ワーク載置部に装着し、前記回転式ワークフィーダの回
転テーブルを任意の回転停止位置に固定した状態で、ワ
ーク載置プレートのみを少量づつ回転させる一方、ワー
ク載置プレートにおけるワーク載置部の移動方向と交叉
させてロボットのハンドを繰り返し移動させ、前記受光
素子からの受光信号が検出された時点の回転位置で前記
ワーク載置プレートを回転式ワークフィーダの回転テー
ブルに固定することにより、回転式ワークフィーダに実
質的な作業位置を設定する。

【０００９】

【作用】ロボットのハンドに受光素子または発光素子の
いずれか一方を装着する一方、回転式ワークフィーダの
ワーク載置部には前記ハンドに装着した素子と対となる
発光素子または受光素子を装着し、回転式ワークフィー
ダを微小速度で回転させると共に、ロボットのハンドを
回転式ワークフィーダにおけるワーク載置部の移動方向
と交叉させて繰り返し移動させる。

【００１０】回転式ワークフィーダにおけるワーク載置
部の回転位置とロボットハンドの位置とが一致すると、
発光素子からの光を検出した受光素子が受光信号を出力
し、ワーク載置部とロボットハンドとの合致が確認され
る。受光信号が検出された時点におけるハンドの位置お
よび回転式ワークフィーダの回転位置を各々の作業位置
として設定することにより、ロボットおよびワークフィ
ーダの双方における作業位置を決める。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１２】図１は回転式ワークフィーダ１とローダロ
ボット２との一般的な配置関係の一例を示す斜視図であ
る。回転式ワークフィーダ１は、概略において、回転テ
ーブル３とワーク載置プレート４およびテーブル駆動機
構５によって構成される。テーブル駆動機構５はサーボ
モータや空気圧を駆動源としたアクチュエータで、テー
ブル回転軸θを中心に回転テーブル３を一定の刻み幅θ
ｒで間欠的に回転するように構成され、回転テーブル３
はテーブル駆動機構５の構成により一定の刻み幅θｒで
回転停止位置を規制されている。また、ワーク載置プレ
ート４は回転テーブル３がいずれかの回転停止位置にあ
る状態でプレート固定ネジ６を緩めると、手動操作によ
り回転テーブル３と独立して任意に回転させることがで
き、また、プレート固定ネジ６を締結すると回転テーブ
ル３に一体的に固定される。ワーク載置プレート４の外
周部には、図２に示されるように、３本１組のワークガ
イド７で規制されるワーク載置部８が回転テーブル３の
刻み幅θｒに対応して一定の間隔で配備され、ワーク載
置部８におかれたワーク９がワークガイド７で位置決め
されるようになっている。

【００１３】ローダロボット２は、ロボット本体１０を
垂直面内で揺動する回転軸Ｊ１と、ロボット本体１０に
対してアーム１１を接離する摺動軸Ｊ２、および、摺動
軸Ｊ２の周りにアーム１１を回転する回転軸Ｊ３、並び
に、アーム１１の先端に設けられたハンド１２をアーム
１１の周りに回転する回転軸Ｊ４と、ハンド１２をその
中心軸に沿って回転する回転軸ＣＲを有する。

【００１４】図３はローダロボット２を制御する制御装
置１３の要部を示すブロック図である。該制御装置１３
はＣＰＵ１４を有し、ＣＰＵ１４には、制御プログラム
等を格納したＲＯＭ１５，データの一時記憶等に用いら
れるＲＡＭ１６，教示データ等を記憶する不揮発性メモ
リ１７，ロボットに動作を教示するための教示操作盤１
８，操作盤１９，サーボ回路２０を介してロボット本体
１０の各軸を駆動制御するための軸制御器２１，入出力
インターフェイス２２等がバス２３で接続されており、
教示操作盤１８または操作盤１９にはＣＰＵ１４からの
作業位置検出信号に基いて点灯されるランプ表示体が設
けられている。

【００１５】ローダロボット２の各軸の内、ロボット本
体１０の姿勢を全体的に変化させる回転軸Ｊ１とハンド
１２の最終アプローチに用いられる摺動軸Ｊ２を除け
ば、ハンド１２の移動に利用できる軸は図１および図４
に示されるように回転軸Ｊ３のみである。そして、ハン
ド１２の移動軌跡はアーム１１のスパンを半径とする回
転運動の軌跡Ｒ１によって完全に規制されるので、該ハ
ンド１２を回転式ワークフィーダ１の回転停止位置にお
けるワーク載置部８の位置に移動させることは通常不可
能であり、また、回転式ワークフィーダ１におけるワー
ク載置部８が取り得る位置もテーブル回転軸θからワー
クガイド７までの距離を半径とする回転運動の軌跡Ｒ２
によって完全に規制されているので、ワーク載置部８の
位置をハンド１２の位置に応じて都合よく変化させるこ
ともできない。従って、このような構成においてハンド
１２がワーク９を把持できるのは、ハンド１２およびワ
ーク載置部８の各々が各回転移動軌跡Ｒ１，Ｒ２の重合
位置に同時に位置した場合だけであり、このため、回転
テーブル３の回転停止位置におけるワーク載置部８の位
置が回転移動軌跡Ｒ１，Ｒ２の重合位置Ｐ１またはＰ２
に位置するように回転テーブル３に対するワーク載置プ
レート４の相対取付け角度を調整すると共に、ハンド１
２が回転移動軌跡の重合位置Ｐ１またはＰ２と合致する
ときの回転軸Ｊ３の回転角度をローダロボット２の作業
位置として設定する必要が生じる。

【００１６】図５は回転式ワークフィーダ１のワーク載
置部８とローダロボット２のハンド１２に一対の発光素
子と受光素子とを装着するための手段の一例を示す模式
図である。図中９ａ，９ｂの各々は、ワーク載置部８に
配備された３本のワークガイド７の各々に内接する円柱
形状のブロックであり、ブロック９ａの一端面には発光
素子２４がブロック９ａの中心軸と光軸を一致させて埋
設される一方、もう一方のブロック９ｂの一端面中央に
は発光素子２４と対をなす受光素子２５が埋設されてい
る。また、発光素子２４には電源２６が接続される一
方、受光素子２５からの出力線はアンプ２７を介して制
御装置１３の入出力インターフェイス２２に接続され、
受光素子２５からの受光信号がＣＰＵ１４によって検出
されるようになっている。なお、受光素子２５はそれ自
体が起電力を生じるものでも受光状態に応じて抵抗値等
を変化させるものでもかまないが、アンプ２７からの最
終的な出力はＯＮ／ＯＦＦのデジタル信号である。

【００１７】以下、前記構成を参照して、回転テーブル
３に対するワーク載置プレート４の相対取付け角度の調
整、即ち、回転式ワークフィーダ１における作業位置の
設定方法と、ローダロボット２のハンド１２に対する作
業位置の設定方法に関して説明する。

【００１８】作業位置の設定に際し、オペレータは、ま
ず、回転式ワークフィーダ１の回転テーブル３を刻み幅
θｒで規定される任意の回転停止位置に固定し、プレー
ト固定ネジ６を緩めてワーク載置プレート４を回転自在
とする。次いで、ブロック９ａまたは９ｂのいずれか一
方を、素子埋設面を上に向けてワーク載置プレート４の
ワーク載置部８に載置する一方、教示操作盤１８を介し
てローダロボット２を操作し、他方のブロック９ｂまた
は９ａの素子埋設面を下に向けてハンド１２に把持さ
せ、ワーク載置部８の回転移動軌跡Ｒ２とハンド１２の
回転移動軌跡Ｒ１との重合点Ｐ１またはＰ２のいずれか
一方を作業位置として選択した後、教示操作盤１８を操
作して回転軸Ｊ３を駆動し、選択した重合点Ｐ１または
Ｐ２の近傍まで目測でハンド１２を移動させ、教示操作
盤１８を介して制御装置１３に作業位置検出指令を入力
し、ＣＰＵ１４に図６に示されるような作業位置検出処
理を開始させる。

【００１９】作業位置検出処理を開始したＣＰＵ１４は
軸制御器２１およびサーボ回路２０を介して回転軸Ｊ３
のサーボモータへのパルス分配を開始し、アーム１１の
現在位置を中心として該アーム１１を所定の揺動角度θ
ｘ（設定値）で正逆に揺動させると共に（ステップＳ
１）、揺動過程の各位置で受光素子２５からの受光信号
が入力されているか否かを所定の検出周期で判別し（ス
テップＳ２）、受光信号が入力されていなければステッ
プＳ１で開始したアーム１１の揺動動作を繰返し実行す
る。従って、アーム１１の先端に設けられたハンド１２
は、選択した重合点Ｐ１またはＰ２の近傍でワーク載置
部８の回転移動軌跡Ｒ２をよぎりながら、移動軌跡Ｒ１
に沿って回転移動軌跡Ｒ２の内外に移動されることとな
る。

【００２０】この間に、オペレータはワーク載置プレー
ト４を手動で回転させ、ブロック９ｂまたは９ａを載置
したワーク載置部８を、選択した重合点Ｐ１またはＰ２
の近傍にまで移動させ、更に、少量づつワーク載置プレ
ート４を回転させて、ブロック９ｂまたは９ａを載置し
たワーク載置部８をアーム１１の揺動に比べて充分に遅
い速度でハンド１２の回転移動軌跡Ｒ１に徐々に近付け
る。

【００２１】そして、回転移動軌跡Ｒ２に沿って少量づ
つ移動するワーク載置部８が、選択した重合点Ｐ１また
はＰ２の位置に到達し、回転移動軌跡Ｒ２をよぎって揺
動するハンド１２がこの位置に差し掛かると、ブロック
９ａの発光素子２４から照射された光がブロック９ｂの
受光素子２５によって検出され、ワーク載置部８および
ハンド１２の双方が回転移動軌跡Ｒ２と回転移動軌跡Ｒ
１の重合点、即ち、作業位置に位置していることが確認
される。発光素子２４からの光を検出した受光素子２５
はアンプ２７および入出力インターフェイス２２を介し
てＣＰＵ１４に受光信号を入力し、ステップＳ２の判別
処理で受光信号を検出したＣＰＵ１４は、ハンド１２の
現座標値、即ち、回転軸Ｊ３のサーボモータの現在位置
を読込んで、ハンド１２の作業位置として不揮発性ＲＡ
Ｍ１７に設定すると共に、パルス分配を停止してアーム
１１の揺動動作を止め、更に、教示操作盤１８または操
作盤１９に作業位置検出信号を出力してランプ表示体を
所定時間点灯させ、ワーク載置部８が作業位置にあるこ
とをオペレータに知らせて（ステップＳ３）、作業位置
検出処理を終了する。

【００２２】また、ランプ表示体の点灯を確認したオペ
レータはワーク載置プレート４の手動回転を直ちに停止
し、このままの状態でプレート固定ネジ６を締結し、ワ
ーク載置プレート４を回転テーブル３に固定した後、ブ
ロック９ａおよび９ｂを取り外して作業を終了する。こ
のとき回転テーブル３は回転停止位置に固定されている
から、以下、テーブル駆動機構５によって回転テーブル
３が刻み幅θｒで間欠的に回転される毎に、ワーク載置
プレート４も所定の刻み幅θｒで間欠的に回転し、ワー
ク載置プレート４上にθｒの間隔で配備されたワーク載
置部８が次々と転移して、選択した重合点Ｐ１またはＰ
２の位置、即ち、作業位置に位置決めされ、ローダロボ
ット２は回転式ワークフィーダ１の間欠動作に協調し
て、選択した重合点Ｐ１またはＰ２の位置でワーク９の
取回し作業を行うこととなる。

【００２３】この実施例では、受光素子２５からの受光
信号をＣＰＵ１４が検出した段階でランプ表示体を所定
時間点灯することにより、ワーク載置部８が作業位置に
あることをオペレータに知らせるようにしたが、受光素
子２５からの受光信号を検出してパルス分配を停止した
後、教示操作盤１８からの強制終了信号が入力されるま
での間、受光素子２５からの受光信号の有無を逐次検出
し、受光信号の有／無に応じてランプ表示体を点灯／消
灯するようにしてもよい。この場合、ワーク載置プレー
ト４を手動操作するオペレータの動作遅れ等によってワ
ーク載置部８の位置に行き過ぎが生じると直ちにランプ
表示体が消灯されるので、オペレータはワーク載置部８
の位置に異常が生じたことを簡単に検出することができ
る。オペレータの動作遅れ等によってワーク載置部８の
位置に行き過ぎが生じたような場合であってもハンド１
２自体は既に正しい作業位置に位置決め停止されている
ので、オペレータは、再びワーク載置プレート４を手動
回転させてランプ表示体を点灯させることにより、ワー
ク載置部８を適確な作業位置に位置決めしてワーク載置
プレート４を回転テーブル３に固定することができる。
ハンド１２の揺動動作が停止しているため位置出しの操
作は簡単である。

【００２４】また、回転式ワークフィーダ１のテーブル
駆動機構５の駆動源としてサーボモータを用いる場合
は、このサーボモータを駆動制御する不可軸制御器を制
御装置１３に設け、アーム１１の揺動動作と回転テーブ
ル３の微小速度回転を同時に開始させるようにし（ステ
ップＳ１）、受光素子２５からの受光信号を検出した段
階で（ステップＳ２）、回転軸Ｊ３のサーボモータの現
在位置とテーブル駆動機構５のサーボモータの現在位置
とを読込んで、各々、ハンド１２の作業位置および回転
式ワークフィーダ１の作業位置として不揮発性ＲＡＭ１
７に設定し、パルス分配を停止してアーム１１の揺動動
作と回転テーブル３の回転を止めるようにすことにより
（ステップＳ３）、前記実施例における手動操作を全て
自動化することができる。サーボモータによる回転テー
ブル３の駆動は微小な刻み幅で実施することができるの
で、前記実施例のように回転テーブル３と別体のワーク
載置プレート４を設けるといった必要はない。この場
合、回転式ワークフィーダ１とローダロボット２の協調
動作に際しては、不揮発性ＲＡＭ１７に設定された回転
テーブル３の作業位置を原位置として、ワーク載置部８
の刻み幅θｒに応じ、ＣＰＵ１４からのパルス分配によ
り、回転テーブル３と一体のワーク載置プレート４が刻
み幅θｒで間欠的に駆動されることとなる。

【００２５】前記各実施例における発光素子２４および
受光素子２５の装着方法は、市販ロボットやワーク載置
部８への後付けを考慮して、ワークと同形状のブロック
９ａおよび９ｂを介して行うようにしているが、発光素
子２４および受光素子２５の各々をロボットハンドやワ
ーク載置プレート等に直付けすることも可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明の作業位置調整方法は、ロボット
ハンドと回転式ワークフィーダにおけるワーク載置部の
双方に発光素子と受光素子とを装着し、回転式ワークフ
ィーダにおけるワーク載置部の移動方向と交叉させてロ
ボットのハンドを繰り返し移動させつつ、回転式ワーク
フィーダを微小速度で回転させて受光素子からの受光信
号の有無を検出することにより、受光信号が検出された
時点のハンドの位置と回転式ワークフィーダの回転位置
を作業位置として設定するようにしたから、従来のよう
に、回転式ワークフィーダやロボットの位置をずらしな
がら実際の把持動作のトライ＆エラーを繰返してワーク
フィーダとハンドの双方に共通する作業位置を検出する
といった操作上の煩わしさが解消され、最適作業位置を
簡単かつ確実に検出して設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を適用した一実施例の回転式ワー
クフィーダとローダロボットとの配置関係を示す斜視図

【図２】同実施例の回転式ワークフィーダを示す平面図

【図３】同実施例のローダロボットの制御装置の要部を
示すブロック図

【図４】同実施例の回転式ワークフィーダにおけるワー
ク載置部とローダロボットにおけるハンドの移動軌跡を
示す概念図

【図５】同実施例で採用した発光素子および受光素子の
装着手段を示す図

【図６】同実施例のローダロボットの制御装置による作
業位置検出処理の概略を示すフローチャート

【符号の説明】

１ 回転式ワークフィーダ ２ ローダロボット ３ 回転テーブル ４ ワーク載置プレート ８ ワーク載置部 ９ａ 発光素子を埋設したブロック ９ｂ 受光素子を埋設したブロック １２ ハンド １３ 制御装置 １４ ＣＰＵ １５ ＲＯＭ １７ 不揮発性メモリ ２２ インターフェイス ２４ 発光素子 ２５ 受光素子 ２７ アンプ Ｊ３ ハンドを揺動する回転軸 Ｒ１ ハンドの移動軌跡 Ｒ２ ワーク載置部の移動軌跡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６５Ｇ 47/88 Ｄ 8010−3Ｆ 47/90 Ｂ 8010−3Ｆ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットのハンド作業位置と回転式ワー
   クフィーダの作業位置調整方法において、前記ロボット
   のハンドに受光素子または発光素子のいずれか一方を装
   着すると共に、前記回転式ワークフィーダのワーク載置
   部には前記ハンドに装着した素子と対となる発光素子ま
   たは受光素子を装着し、該回転式ワークフィーダを微小
   速度で回転させる一方、回転式ワークフィーダにおける
   ワーク載置部の移動方向と交叉させてロボットのハンド
   を繰り返し移動させ、前記受光素子からの受光信号の有
   無を検出し、受光信号が検出された時点におけるハンド
   の位置と回転式ワークフィーダの回転位置を作業位置と
   して設定することを特徴としたロボットとワークフィー
   ダの位置調整方法。
2. 【請求項２】 ロボットのハンド作業位置と回転式ワー
   クフィーダの作業位置調整方法において、一定の刻み幅
   で回転停止位置を規定された回転テーブルと、該テーブ
   ル上に回転自在かつ固定可能に装着され前記一定の刻み
   幅でワークが載置されるワーク載置プレートにより回転
   式ワークフィーダを構成し、前記ロボットのハンドに受
   光素子または発光素子のいずれか一方を装着すると共
   に、前記ワーク載置プレートのワーク載置部には前記ハ
   ンドに装着した素子と対となる発光素子または受光素子
   を装着し、前記回転式ワークフィーダの回転テーブルを
   任意の回転停止位置に固定した状態で、ワーク載置プレ
   ートのみを少量づつ回転させる一方、ワーク載置プレー
   トにおけるワーク載置部の移動方向と交叉させてロボッ
   トのハンドを繰り返し移動させ、前記受光素子からの受
   光信号の有無を検出し、受光信号が検出された時点の回
   転位置で前記ワーク載置プレートを回転式ワークフィー
   ダの回転テーブルに固定すると共に、受光信号が検出さ
   れた時点におけるハンドの位置を作業位置として設定す
   ることを特徴としたロボットとワークフィーダの位置調
   整方法。