JPH07178689A - Robot arm position deviation measuring method, position deviation correcting method and position deviation correcting system - Google Patents
Robot arm position deviation measuring method, position deviation correcting method and position deviation correcting systemInfo
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- JPH07178689A JPH07178689A JP32564193A JP32564193A JPH07178689A JP H07178689 A JPH07178689 A JP H07178689A JP 32564193 A JP32564193 A JP 32564193A JP 32564193 A JP32564193 A JP 32564193A JP H07178689 A JPH07178689 A JP H07178689A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、アーム自体の剛性を低下させるこ
となく、またアームを高精度に加工することなしに、ア
ームの静的な撓みを補正軽減することによってワークと
ロボットの昇降軸方向との直角度を向上させることがで
き、挿入ストロークの長い組立作業を行なうことができ
るようにしたロボットアームの位置ずれ測定方法および
その位置ずれ補正方法およびその位置ずれ補正システム
を提供することを目的としている。
【構成】 アーム13の自由端に形成されたリンク13ａの
内周部にフランジ17を摺動自在に嵌装するとともに、該
リンク13ａとフランジ17の間にアクチュエータ18を配設
し、該アクチュエータ18を駆動して、フランジ17がアー
ム13の軸線に対して所定角度になるように調整した後、
フランジ17をリンク13ａに固定している。
(57) [Abstract] [Object] The present invention corrects and reduces static deflection of an arm without reducing the rigidity of the arm itself and without processing the arm with high accuracy, and thereby a workpiece and a robot. Provided are a method for measuring a position deviation of a robot arm, a method for correcting the position deviation, and a system for correcting the position deviation, which are capable of improving the squareness with respect to the lifting axis direction of the robot and performing an assembly work with a long insertion stroke. The purpose is to do. [Structure] A flange 17 is slidably fitted to an inner peripheral portion of a link 13a formed at a free end of an arm 13, and an actuator 18 is arranged between the link 13a and the flange 17, and the actuator 18 is provided. After adjusting the flange 17 to a predetermined angle with respect to the axis of the arm 13,
The flange 17 is fixed to the link 13a.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットにおけるアー
ムのたわみおよび捻れの補正、関節の倒れ角の補正、対
象ワークとロボットの設置ずれを補正するロボットアー
ムの位置ずれ測定方法およびその位置ずれ補正方法およ
びその位置ずれ補正システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a position deviation of a robot arm for correcting deflection and twist of an arm in a robot, correction of a tilt angle of a joint, and a position deviation between a target work and a robot and a position deviation correction thereof. The present invention relates to a method and a displacement correction system thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般的に組立ロボット等によって部品を
自動的に組立る際、部品を被組立側部材に高精度に組立
る必要があり、例えば、円筒形のピンを直径が一致する
ようにして円筒形の穴に挿入する必要がある。従来のこ
の種の高精度位置決めロボットしては、例えば、実開昭
６０−１４３６８２号公報に記載されるように、ロボッ
ト本体の架台に傾斜角センサを設け、その傾き角を先端
側のアームを２分割して手首ごと振ることで被組立部材
に対してアームの姿勢を対応させて部品を高精度に組み
付けるようにしたものがある。2. Description of the Related Art Generally, when automatically assembling parts by an assembling robot or the like, it is necessary to assemble the parts to a member to be assembled with high precision. For example, a cylindrical pin is made to have the same diameter. Need to be inserted into a cylindrical hole. As a conventional high-precision positioning robot of this type, for example, as described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-143682, a tilt angle sensor is provided on a base of a robot body, and the tilt angle is measured by an arm on the tip side. There is one in which parts are assembled with high precision by matching the posture of the arm with the member to be assembled by dividing the arm into two parts and shaking the whole wrist.
【０００３】また、特開昭６３−２６７１８４号公報に
記載されるように、グリッパ先端と穴から吹き出す空気
流とで、背圧式空気マイクロメータのようなシステムを
構成し、ピンと穴の位置ずれをロボット制御部にフィー
ドバックして位置修正する例がある。また、その他に、
１９７７年に米国ＭＩＴのCHARLES STARK DRAPLER 研究
所において開発されたＲＣＣ（REMOTE CENTER COMPLIAN
CE）も知られており、このものは、嵌合いにおける部品
間の水平方向の誤差と角度方向の誤差を各々独自に達成
することなく、修正することができる自動調心機構であ
る。Further, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-267184, a system such as a back pressure type air micrometer is constituted by the tip of the gripper and the air flow blown out from the hole, and the displacement of the pin and the hole is displaced. There is an example in which the position is corrected by feeding back to the robot controller. In addition,
RCC (REMOTE CENTER COMPLIAN developed in 1977 at CHARLES STARK DRAPLER Laboratory in MIT, USA
CE) is also known, which is a self-centering mechanism that can correct horizontal and angular errors between mating parts without having to achieve each independently.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開昭
６０−１４３６８２号公報に記載されるように、傾斜角
センサを架台に用意したものにあっては、昇降軸の倒れ
角を補正することはできず、ストロークの長い嵌合い作
業などでは軸こじれが発生してしまうという問題があっ
た。However, as described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-143682, in the case where the tilt angle sensor is prepared on the mount, it is not possible to correct the tilt angle of the elevating shaft. This is not possible, and there is a problem that shaft twisting occurs in fitting work with a long stroke.
【０００５】また、一般的なＲＣＣデバイスは、ハンド
部(アームの自由端)とワークと間の受動的な倣い動作手
段であるため、アームの手首からハンド部に到る部位の
剛性が小さくなってしまう。逆にコンプライアンスが大
きくないと機能せず、ロボットの教示点はＲＣＣや力制
御センサが破壊しない範囲で設定しなければならず、教
示の手間がかかるとい問題が発生してしまった。Further, since the general RCC device is a passive copying motion means between the hand portion (free end of the arm) and the work, the rigidity of the portion from the wrist of the arm to the hand portion becomes small. Will end up. On the other hand, unless compliance is large, the robot does not function and the teaching point of the robot must be set within a range where the RCC and the force control sensor are not destroyed, which causes a problem that the teaching is troublesome.
【０００６】このような問題を解消するために、可搬重
量や手首からハンドまでの剛性を改善し、可変コンプラ
イアンス制御で剛性の切り替えを行なうようにしたもの
があり(例えば、特開平４−３３１０８８号公報、特開
平４−２８９０９１号公報、特開平４−１９３４９４号
公報、特開平４−１７６５８３号公報、特開平４−８２
６８９号公報等参照)、このものでは、嵌合いにおける
部品間の水平方向の誤差の吸収を確実に行なうことがで
きる。In order to solve such a problem, there is one in which the load capacity and the rigidity from the wrist to the hand are improved, and the rigidity is switched by the variable compliance control (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-331088). JP-A-4-289091, JP-A-4-193494, JP-A-4-176583, and JP-A-4-82.
No. 689, etc.), it is possible to reliably absorb a horizontal error between the fitting parts.
【０００７】しかしながら、このものは、角度方向の誤
差吸収は角度の大小よりも挿入長さの点で不具合が多
く、水平面内のサーボをＯＦＦにしてアームのコンプラ
イアンスで挿入しているのが実態である。したがって、
何れにしても、ワークや作業台、治具などと、ロボット
の昇降軸方向との直角度が高精度に保たれていない限り
角度誤差は必ず存在する。However, the error absorption in the angle direction has many problems in the insertion length rather than the size of the angle, and in reality, the servo is turned off in the horizontal plane and the arm is inserted in compliance. is there. Therefore,
In any case, an angular error is inevitably present unless the perpendicularity between the work, the workbench, the jig, etc., and the vertical axis of the robot is maintained with high accuracy.
【０００８】特に、水平多関節型ロボットにおいて角度
の誤差が顕著であるが、手首にＲ軸（回転軸）を設け
て、水平面内でワーク荷姿を回転し変化させる際、ロボ
ットアームは必ず静的に重力方向に撓んでいるため、実
際には水平面に対し角度誤差をもって回転することにな
る。上述した実開昭６０−１４３６８２号公報に記載さ
れるように、傾斜角センサを架台に用意して角度を補正
しているだけでは、ロボットアームの撓み角は補正でき
ず、アームの旋回面全体が水平面に対し角度誤差をもつ
こととなり、アームの姿勢（特に肘関節の旋回角）によ
って角度誤差が変動してしまう。In particular, the angle error is remarkable in the horizontal articulated robot, but when the R axis (rotation axis) is provided on the wrist and the work load is rotated and changed in the horizontal plane, the robot arm must be stationary. Since it is flexed in the gravitational direction, it actually rotates with an angle error with respect to the horizontal plane. As described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-143682 mentioned above, the bending angle of the robot arm cannot be corrected only by preparing the tilt angle sensor on the gantry and correcting the angle, and the entire swivel surface of the arm can be corrected. Has an angle error with respect to the horizontal plane, and the angle error fluctuates depending on the posture of the arm (in particular, the turning angle of the elbow joint).
【０００９】そこで本発明は、アーム自体の剛性を低下
させることなく、またアームを高精度に加工することな
しに、アームの静的な撓みを補正軽減することによって
ワークとロボットの昇降軸方向との直角度を向上させる
ことができ、挿入ストロークの長い組立作業を行なうこ
とができるようにしたロボットアームの位置ずれ測定方
法およびその位置ずれ補正方法およびその位置ずれ補正
システムを提供することを目的としている。Therefore, according to the present invention, the static deflection of the arm is corrected and reduced without deteriorating the rigidity of the arm itself and without processing the arm with high accuracy, thereby increasing the vertical axis of the work and the robot. With the object of providing a method for measuring a positional deviation of a robot arm, a method for correcting the positional deviation, and a system for correcting the positional deviation, which are capable of improving the squareness of the robot and performing an assembly operation with a long insertion stroke. There is.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、少なくとも１つ以上の関節
を有する少なくとも１つ以上のアームからなり、先端側
に位置するアームの自由端にワーク作業部を構成すると
ともにロボットの架台に支持されたロボットアームの位
置ずれ測定方法において、前記先端アームの自由端にア
ームの軸方向の傾斜を検出する傾斜角センサを取付け、
該傾斜角センサによってアームの軸方向のたわみ角を測
定するようにしたことを特徴としている。The invention according to claim 1 is
In order to solve the above-mentioned problems, a robot having at least one arm having at least one joint and having a work working unit at the free end of the arm located at the tip side and being supported by a pedestal of the robot In the arm displacement measuring method, an inclination angle sensor for detecting the inclination of the arm in the axial direction is attached to the free end of the tip arm.
The tilt angle sensor is characterized in that the deflection angle of the arm in the axial direction is measured.
【００１１】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、少なくとも１つ以上の関節を有する少なくと
も１つ以上のアームからなり、先端側に位置するアーム
の自由端にワーク作業部を構成するとともにロボットの
架台に支持されたロボットアームの位置ずれ測定方法に
おいて、前記先端アームの自由端にアーム軸と直交する
方向の傾斜を検出する傾斜角センサを取付け、該傾斜角
センサによってアーム軸の捩れ角を測定するようにした
ことを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises at least one or more arms having at least one joint, and a work working unit is provided at the free end of the arm located on the tip side. In the method of measuring the displacement of a robot arm supported on a pedestal of a robot, a tilt angle sensor for detecting a tilt in a direction orthogonal to an arm axis is attached to a free end of the tip arm, and the arm axis is detected by the tilt angle sensor. The feature is that the twist angle of is measured.
【００１２】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るために、少なくとも１つ以上の関節を有する少なくと
も１つ以上のアームからなり、先端側に位置するアーム
の自由端にワーク作業部を構成するとともにロボットの
架台に支持されたロボットアームの位置ずれ測定方法に
おいて、先端側のアームの自由端に水平基準面を設ける
とともに、ロボット設置面を水平基準面とし、該設置側
の水平基準面から一定角度で照射された光源からの光を
前記アームの水平基準面に反射させその反射光を位置検
出素子で受光することにより、アームの水平基準面のロ
ボット設置面に対する傾斜角を求めることを特徴として
いる。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises at least one arm having at least one joint, and a work working part is provided at the free end of the arm located on the tip side. In the method for measuring the displacement of a robot arm that is configured and is supported on the platform of a robot, a horizontal reference plane is provided at the free end of the arm on the tip side, and the robot installation plane is used as a horizontal reference plane. The angle of inclination of the horizontal reference plane of the arm with respect to the robot installation surface is obtained by reflecting the light from the light source emitted from the horizontal reference plane of the arm on the horizontal reference plane of the arm and receiving the reflected light by the position detection element. It has a feature.
【００１３】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項３記載の発明において、前記先端側の
アームの軸方向に光源および位置検出素子を設置したこ
とを特徴としている。請求項５記載の発明は、上記課題
を解決するために、請求項３記載の発明において、前記
先端側のアームの軸と直角の方向に光源および位置検出
素子を設置したことを特徴としている。In order to solve the above problems, the invention of claim 4 is characterized in that, in the invention of claim 3, a light source and a position detecting element are installed in the axial direction of the arm on the tip side. In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 5 is characterized in that, in the invention of claim 3, a light source and a position detection element are installed in a direction perpendicular to the axis of the arm on the distal end side.
【００１４】請求項６記載の発明は、上記課題を解決す
るために、長手方向両端部に円筒状のリンクが形成さ
れ、該リンクが関節部を構成する少なくとも１つ以上の
ロボットアームの位置ずれを補正する方法において、該
アームの両端部に形成されたリンクのうちの何れか一方
のリンクの内周部ににフランジを摺動自在に嵌装し、該
フランジの平面をアームの軸線に対して所定角度になる
ように調整してリンクに固定するようにしたことを特徴
としている。According to a sixth aspect of the present invention, in order to solve the above problems, cylindrical links are formed at both ends in the longitudinal direction, and at least one or more robot arms that form joints are displaced in position. In the method of correcting the above, a flange is slidably fitted to the inner peripheral portion of one of the links formed at both ends of the arm, and the plane of the flange is attached to the axis of the arm. It is characterized in that it is adjusted to a predetermined angle and fixed to the link.
【００１５】請求項７記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項６記載の発明において、前記アームの
うちフランジが嵌装されていない側のリンクを基準ボス
を挿入した後、アームの軸線が水平基準面に対して水平
になるように該アームの所定箇所を支持し、次いで、サ
インバーを、基準ボス側のリンクに対してフランジが嵌
装されているリンクの傾斜した角度に応じた角度になる
ように傾斜させ、次いで、該サインバーの傾斜面とフラ
ンジの平面が平行になるようにフランジを位置決めした
後、該フランジをアームのリンクに固定したことを特徴
としている。According to a seventh aspect of the invention, in order to solve the above-mentioned problems, in the invention according to the sixth aspect, after the reference boss is inserted into the link on the side of the arm where the flange is not fitted, the arm is inserted. The arm is supported at a predetermined position such that the axis of the arm is horizontal with respect to the horizontal reference plane, and then the sine bar is set at the inclined angle of the link where the flange is fitted with respect to the link on the reference boss side. It is characterized in that the flange is fixed to the link of the arm after tilting so as to have an angle corresponding thereto and then positioning the flange so that the inclined surface of the sine bar and the plane of the flange are parallel to each other.
【００１６】請求項８記載の発明は、上記課題を解決す
るために、長手方向両端部にリンクが形成され、該リン
クが関節部を構成する少なくとも１つ以上のロボットア
ームの位置ずれを補正する方法において、該アームの両
端部に形成されたリンクのうちの何れか一方のリンクの
内周部にフランジを摺動自在に嵌装するとともに、該リ
ンクとフランジの間にピエゾアクチュエータを配設し、
該アクチュエータを駆動して、フランジをアームの軸線
に対して所定角度になるように調整した後、フランジを
リンクに固定するようにしたことを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has links formed at both ends in the longitudinal direction, and the links correct the positional deviation of at least one or more robot arms constituting a joint. In the method, a flange is slidably mounted on the inner peripheral portion of one of the links formed at both ends of the arm, and a piezo actuator is arranged between the link and the flange. ,
The actuator is driven to adjust the flange to a predetermined angle with respect to the axis of the arm, and then the flange is fixed to the link.
【００１７】請求項９記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項８記載の発明において、前記アームの
リンクの所定箇所をフランジを介してロボットの架台に
連結するとともに、該所定箇所と架台の間および関節部
にフランジおよびピエゾアクチュエータを配設し、該ア
クチュエータを駆動してフランジをアームの軸線に対し
て所定角度になるように調整するようにしたことを特徴
としている。According to a ninth aspect of the invention, in order to solve the above-mentioned problems, in the invention according to the eighth aspect, a predetermined portion of the link of the arm is connected to a pedestal of the robot through a flange, and the predetermined portion is connected. A flange and a piezo actuator are arranged between the gantry and the joint, and the actuator is driven to adjust the flange to a predetermined angle with respect to the axis of the arm.
【００１８】請求項10記載の発明は、上記課題を解決す
るために、長手方向両端部にリンクが形成された少なく
とも１つ以上のアームを有し、該アームのリンク同士が
連接されて関節部を構成するとともに、先端側のアーム
がハンドを脱着可能な自由端を構成するロボットアーム
の位置ずれ補正システムにおいて、前記アームの自由端
側のリンク内周部に摺動自在に嵌装されたフランジと、
該自由端側のリンクとフランジの間に配設されたピエゾ
アクチュエータと、アームの自由端に設けられ、アーム
の軸方向の傾斜あるいはアーム軸と直交する方向の傾斜
を検出する傾斜角センサと、該傾斜角センサからの信号
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、該Ａ／Ｄ変換回路
によってデジタル化された信号に基づいてアームの前記
傾斜に対する補正量を演算するシステムコントローラ
と、該コントローラからの出力信号をアナログ信号に変
換するＤ／Ａ変換回路と、該Ｄ／Ａ変換回路からの出力
信号に基づいてピエゾアクチュエータを駆動するドライ
バと、からなることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 10 has at least one arm having links formed at both ends in the longitudinal direction, and the links of the arms are connected to each other to make a joint. In the positional deviation correction system for a robot arm, in which the arm on the tip side constitutes a free end to which a hand can be attached / detached, a flange slidably fitted on the inner peripheral portion of the link on the free end side of the arm. When,
A piezo actuator disposed between the link and the flange on the free end side; and a tilt angle sensor provided at the free end of the arm for detecting the tilt in the axial direction of the arm or the tilt in a direction orthogonal to the arm axis. An A / D conversion circuit for A / D converting the signal from the tilt angle sensor; a system controller for calculating a correction amount for the tilt of the arm based on a signal digitized by the A / D conversion circuit; It is characterized by comprising a D / A conversion circuit for converting an output signal from the controller into an analog signal, and a driver for driving the piezo actuator based on the output signal from the D / A conversion circuit.
【００１９】請求項11載の発明は、上記課題を解決する
ために、請求項10記載の発明において、前記アームのリ
ンクの所定箇所がロボットの架台に連結されるととも
に、該架台とリンクの間およびアームの関節部を構成す
るリンクにフランジおよびピエゾクチュエータが設けら
れ、前記システムコントローラが傾斜角センサの出力信
号に基づいてピエゾアクチュエータを制御することを特
徴としている。According to an eleventh aspect of the invention, in order to solve the above-mentioned problems, in the invention according to the tenth aspect, a predetermined portion of the link of the arm is connected to a pedestal of the robot, and between the pedestal and the link. A flange and a piezo actuator are provided on a link that constitutes a joint part of the arm, and the system controller controls the piezo actuator based on an output signal of the tilt angle sensor.
【００２０】請求項12記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項10または11記載の発明において、前記
システムコントローラは、アームの自由端のハンドを交
換した後あるいはワークを交換した後に傾斜角センサの
出力信号に基づいてピエゾアクチュエータを制御するこ
とを特徴としている。請求項13記載の発明は、上記課題
を解決するために、請求項８または９記載の発明におい
て、前記ピエゾアクチュエータが圧電素子から構成さ
れ、該圧電素子を可逆回路で使用することを特徴として
いる。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 12 is the invention according to claim 10 or 11, wherein the system controller is arranged after the hand at the free end of the arm is replaced or after the work is replaced. It is characterized in that the piezo actuator is controlled based on the output signal of the tilt angle sensor. In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 13 is characterized in that, in the invention according to claim 8 or 9, the piezoelectric actuator comprises a piezoelectric element, and the piezoelectric element is used in a reversible circuit. .
【００２１】請求項14記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項８または９記載の発明において、前記
ピエゾアクチュエータを過負荷センサとして使用するこ
とを特徴としている。請求項15記載の発明は、上記課題
を解決するために、請求項８〜11何れかに記載の発明に
おいて、前記ピエゾアクチュエータに高周波信号を送る
ことを特徴としている。In order to solve the above problems, the invention of claim 14 is characterized in that, in the invention of claim 8 or 9, the piezoelectric actuator is used as an overload sensor. In order to solve the above problems, the invention according to claim 15 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 8 to 11, a high frequency signal is sent to the piezo actuator.
【００２２】請求項16記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項８〜11何れかに記載の発明において、
前記ピエゾアクチュエータに掃引した任意周波数の信号
を加えることにより、加振源として作用させることを特
徴としている。請求項17記載の発明は、上記課題を解決
するために、請求項８〜11何れかに記載の発明におい
て、前記ピエゾアクチュエータへの印加電圧を低減させ
て片側振幅を下げることにより、位相を半周期ずらせて
加振させるようにしたことを特徴としている。According to a sixteenth aspect of the invention, in order to solve the above-mentioned problems, in the invention according to any one of the eighth to eleventh aspects,
It is characterized in that a swept signal of an arbitrary frequency is applied to the piezo actuator to act as a vibration source. In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 17 is the invention according to any one of claims 8 to 11, wherein the voltage applied to the piezo actuator is reduced to reduce the amplitude on one side to reduce the phase. The feature is that it is made to vibrate by shifting the cycle.
【００２３】[0023]
【作用】請求項１記載の発明では、先端アームの自由端
にアームの軸方向の傾斜を検出する傾斜角センサが取付
けられ、該傾斜角センサによってアームの軸方向のたわ
み角が測定されるので、実作業時のアーム軸方向のたわ
みが高精度に確実に測定される。According to the invention of claim 1, an inclination angle sensor for detecting the inclination of the arm in the axial direction is attached to the free end of the tip arm, and the inclination angle sensor measures the deflection angle of the arm in the axial direction. , Deflection in the axial direction of the arm during actual work can be reliably measured with high accuracy.
【００２４】請求項２記載の発明では、先端アームの自
由端にアーム軸と直交する方向の傾斜を検出する傾斜角
センサが取付られけ、該傾斜角センサによってアーム軸
の捩れ角が測定されるので、実作業時のアームの捩れが
高精度に確実に測定される。請求項３記載の発明では、
先端側のアームの自由端に水平基準面が設けられ、ロボ
ット設置面に設定された水平基準面から一定角度で照射
された光がアームの水平基準面に反射され、その反射光
が位置検出素子で受光されることにより、アームの水平
基準面のロボット設置面に対する傾斜角が求められる。According to the second aspect of the invention, an inclination angle sensor for detecting an inclination in a direction orthogonal to the arm axis is attached to the free end of the tip arm, and the inclination angle sensor measures the twist angle of the arm axis. Therefore, the twist of the arm during the actual work can be reliably measured with high accuracy. According to the invention of claim 3,
A horizontal reference plane is provided at the free end of the arm on the tip side, and light emitted at a fixed angle from the horizontal reference plane set on the robot installation surface is reflected on the horizontal reference plane of the arm, and the reflected light is the position detection element. By receiving the light at, the tilt angle of the horizontal reference plane of the arm with respect to the robot installation surface is obtained.
【００２５】したがって、アームに傾斜角センサを取付
けることなしに、アームの水平基準面のロボット設置面
に対する傾斜角が測定され、アームの負荷が軽減され
る。これに加えて、アームを取り変えた後にアームの傾
斜角が容易に測定され、測定作業の作業性が向上する。
請求項４記載の発明では、先端側のアームの軸方向に光
源および位置検出素子が設置されるので、アーム軸方向
のたわみ角が容易に測定される。Therefore, the inclination angle of the horizontal reference plane of the arm with respect to the robot installation surface is measured without attaching the inclination angle sensor to the arm, and the load on the arm is reduced. In addition to this, the inclination angle of the arm is easily measured after changing the arm, and the workability of the measurement work is improved.
In the invention according to claim 4, since the light source and the position detection element are installed in the axial direction of the arm on the tip side, the deflection angle in the axial direction of the arm can be easily measured.
【００２６】請求項５記載の発明では、先端側のアーム
の軸と直角の方向に光源および位置検出素子が設置され
るので、アームの捻れ角が容易に測定される。請求項６
記載の発明では、アームの両端部に形成されたリンクの
うちの何れか一方のリンクの内周部ににフランジが摺動
自在に嵌装され、該フランジの平面がアームの軸線に対
して所定角度になるように調整される。According to the fifth aspect of the invention, since the light source and the position detecting element are installed in the direction perpendicular to the axis of the arm on the tip side, the twist angle of the arm can be easily measured. Claim 6
In the described invention, a flange is slidably fitted to the inner peripheral portion of one of the links formed at both ends of the arm, and the plane of the flange is predetermined with respect to the axis of the arm. The angle is adjusted.
【００２７】したがって、アームの撓み量等の位置ずれ
量を実測あるいはＣＡＥなどで予め算出しておけば、関
節を成すリンク間のアーム撓みによる軸倒れを静的に補
正することができる。また、このように軸倒れを静的に
補正できるので、アーム鋳型加工時の幾何公差管理（平
行度、直角度）を不要にすることができるとともに、鋳
上がり部品の２次加工を簡便なものにできるので、アー
ムを安価に製造することができる。Therefore, if the positional deviation amount such as the bending amount of the arm is measured or calculated in advance by CAE or the like, the axial tilt due to the bending of the arm between the links forming the joint can be statically corrected. In addition, since the axial tilt can be corrected statically in this way, it is possible to eliminate the need for geometrical tolerance management (parallelism, perpendicularity) during arm mold processing, and to easily perform secondary processing of cast parts. Therefore, the arm can be manufactured at low cost.
【００２８】また、アームの所定のリンク側にＲ軸（回
転軸）を設け、水平面内でワーク荷姿を回転し変化させ
る際、水平面に対し角度誤差なく回転させることができ
る。この結果、ワークとロボットの昇降軸方向との直角
度を向上させることができ、挿入ストロークの長い組立
作業を行なうことができる。請求項７記載の発明では、
アームのうちフランジが嵌装されていない側のリンクを
基準ボスを挿入した後、アームの軸線が水平基準面に対
して水平になるように該アームの所定箇所を支持し、次
いで、サインバーを、基準ボス側のリンクに対してフラ
ンジが嵌装されているリンクの傾斜した角度に応じた角
度になるように傾斜させ、次いで、該サインバーの傾斜
面とフランジの平面が平行になるようにフランジを位置
決めした後、該フランジをアームのリンクに固定したの
で、アームのリンク間の平行度が容易に調整される。Further, an R-axis (rotating shaft) is provided on a predetermined link side of the arm, and when the workpiece load is rotated and changed in the horizontal plane, the workpiece can be rotated without an angular error with respect to the horizontal plane. As a result, the perpendicularity between the work and the vertical axis of the robot can be improved, and the assembly work with a long insertion stroke can be performed. According to the invention of claim 7,
After inserting the reference boss into the link on the side of the arm where the flange is not fitted, support the predetermined part of the arm so that the axis of the arm is horizontal with respect to the horizontal reference plane, and then attach the sign bar. , The flange is fitted to the link on the reference boss side so that it is inclined at an angle according to the inclined angle of the link, and then the inclined surface of the sine bar and the plane of the flange are parallel. Since the flange is fixed to the link of the arm after positioning the flange, the parallelism between the links of the arm is easily adjusted.
【００２９】請求項８記載の発明では、アームの両端部
に形成されたリンクのうちの何れか一方のリンクの内周
部にフランジが摺動自在に嵌装されるとともに、該リン
クとフランジの間にピエゾアクチュエータが配設され、
該アクチュエータを駆動して、フランジがアームの軸線
に対して所定角度になるように調整された後、フランジ
がリンクに固定される。According to the invention of claim 8, a flange is slidably fitted to the inner peripheral portion of one of the links formed at both ends of the arm, and the link and the flange are joined together. A piezo actuator is arranged between
After driving the actuator to adjust the flange to a predetermined angle with respect to the axis of the arm, the flange is fixed to the link.
【００３０】したがって、自重や負荷による撓み角、工
作精度による関節軸の傾き、アームの旋回動作や反力に
よる撓み、水平面内の撓み、捻れ、過負荷による撓みな
どを一挙に補正できる。また、アームが複数個配置され
る場合には、軸倒れのみならず、水平面内の座標成分の
誤差も減少され、より高精度な位置決めが可能になる。Therefore, the bending angle due to its own weight or load, the inclination of the joint shaft due to the working accuracy, the bending due to the turning motion of the arm or the reaction force, the bending in the horizontal plane, the twisting, the bending due to the overload, etc. can be corrected at once. Also, when a plurality of arms are arranged, not only the axis tilt but also the error of the coordinate component in the horizontal plane is reduced, and more accurate positioning is possible.
【００３１】また、複数の作業台（たとえば、組み付け
台とトレーとプラテンなど）に移載組み付けする際は、
個々の作業台のレベル出しをすることなく設置すること
ができ、各作業台へのアクセスのときに傾きに合わせて
ピエゾアクチュエータを駆動することにより、システム
の設置作業の手間を大幅に低減させることができる。こ
の結果、ワークとロボットの昇降軸方向との直角度を向
上させることができ、挿入ストロークの長い組立作業を
行なうことができる。Further, when transferring and assembling to a plurality of work benches (for example, assembling bench, tray, platen, etc.),
It can be installed without leveling the individual workbench, and the piezo actuator is driven according to the tilt when accessing each workbench, which greatly reduces the time and effort required to install the system. You can As a result, the perpendicularity between the work and the vertical axis of the robot can be improved, and the assembly work with a long insertion stroke can be performed.
【００３２】請求項９記載の発明では、アームのリンク
の所定箇所がフランジを介してロボットの架台に連結さ
れるとともに、該所定箇所と架台の間および関節部にフ
ランジおよびピエゾアクチュエータが配設され、該アク
チュエータを駆動してフランジがアームの軸線に対して
所定角度になるように調整される。したがって、アーム
の位置ずれの補正のみならず、水平面内の絶対位置決め
精度を向上させることができ、直線補間精度を向上させ
ることができる。According to a ninth aspect of the invention, a predetermined portion of the link of the arm is connected to the pedestal of the robot via a flange, and the flange and the piezo actuator are arranged between the predetermined portion and the pedestal and in the joint portion. The actuator is driven so that the flange is adjusted to a predetermined angle with respect to the axis of the arm. Therefore, not only the positional deviation of the arm can be corrected but also the absolute positioning accuracy in the horizontal plane can be improved and the linear interpolation accuracy can be improved.
【００３３】請求項10記載の発明では、アームの軸方向
の傾斜あるいはアーム軸と直交する方向の傾斜が検出さ
れ、この検出情報に基づいてアームの傾斜に対する補正
量を演算し、この演算結果に応じてピエゾアクチュエー
タを駆動することにより、フランジをリンクに対して位
置決めしている。したがって、自重や負荷による撓み
角、工作精度による関節軸の傾き、アームの旋回動作や
反力による撓み、水平面内の撓み、捻れ、過負荷による
撓みなどを一挙に補正できる。また、アームが複数個配
置される場合には、軸倒れのみならず、水平面内の座標
成分の誤差も減少され、より高精度な位置決めが可能に
なる。According to the tenth aspect of the invention, the inclination of the arm in the axial direction or the inclination in the direction orthogonal to the arm axis is detected, and the correction amount for the inclination of the arm is calculated based on this detection information. The flange is positioned with respect to the link by driving the piezo actuator accordingly. Therefore, the bending angle due to its own weight or load, the inclination of the joint axis due to the working accuracy, the bending due to the turning motion or reaction force of the arm, the bending in the horizontal plane, the twist, the bending due to the overload, etc. can be corrected at once. Also, when a plurality of arms are arranged, not only the axis tilt but also the error of the coordinate component in the horizontal plane is reduced, and more accurate positioning is possible.
【００３４】また、複数の作業台（たとえば、組み付け
台とトレーとプラテンなど）に移載組み付けする際は、
個々の作業台のレベル出しをすることなく設置すること
ができ、各作業台へのアクセスのときに傾きに合わせて
ピエゾアクチュエータを駆動することにより、システム
の設置作業の手間を大幅に低減させることができる。こ
の結果、ワークとロボットの昇降軸方向との直角度を向
上させることができ、挿入ストロークの長い組立作業を
行なうことができる。When transferring and assembling to a plurality of work benches (for example, assembling bench, tray, platen, etc.),
It can be installed without leveling the individual workbench, and the piezo actuator is driven according to the tilt when accessing each workbench, which greatly reduces the time and effort required to install the system. You can As a result, the perpendicularity between the work and the vertical axis of the robot can be improved, and the assembly work with a long insertion stroke can be performed.
【００３５】請求項11載の発明では、アームのリンクの
所定箇所がロボットの架台に連結されるとともに、該架
台とリンクの間およびアームの関節部を構成するリンク
にフランジおよびピエゾクチュエータが設けられ、傾斜
角センサの出力信号に基づいてピエゾアクチュエータを
制御することにより、フランジをリンクや架台に対して
位置決めしている。According to the eleventh aspect of the invention, a predetermined portion of the link of the arm is connected to the pedestal of the robot, and a flange and a piezo actuator are provided between the pedestal and the link and on the link forming the joint part of the arm. By controlling the piezo actuator based on the output signal of the tilt angle sensor, the flange is positioned with respect to the link or the mount.
【００３６】したがって、軸倒れのみならず、水平面内
の座標成分の誤差も減少することができ、高精度に位置
決めを行なうことができる。請求項12記載の発明では、
アームの自由端のハンドを交換した後あるいはワークを
交換した後に傾斜角センサの出力信号に基づいてピエゾ
アクチュエータが制御されるので、ハンドおよびワーク
の重量変動に対してアームの位置ずれの補正を確実に行
なうことができ、嵌合い等の高精度な作業に充分に対応
させることができる。Therefore, not only the axis tilt but also the error of the coordinate component in the horizontal plane can be reduced, and the positioning can be performed with high accuracy. According to the invention of claim 12,
The piezo actuator is controlled based on the output signal of the tilt angle sensor after replacing the hand at the free end of the arm or after replacing the work, so it is possible to correct the displacement of the arm position against the weight change of the hand and the work. Therefore, it is possible to sufficiently deal with high precision work such as fitting.
【００３７】請求項13記載の発明では、ピエゾアクチュ
エータが圧電素子から構成され、該圧電素子が可逆回路
で使用されるので、アクチュエータとしても、歪みセン
サとしても使用でき、よりリアルタイムな位置ずれ検出
およびその補正を行なうことができる。請求項14記載の
発明では、ピエゾアクチュエータが過負荷センサとして
使用されるので、アームを駆動するモータ等の過負荷電
流設定値を上げることができ、重作業へも対応できる。According to the thirteenth aspect of the present invention, since the piezo actuator is composed of a piezoelectric element and the piezoelectric element is used in a reversible circuit, it can be used as both an actuator and a strain sensor, and it is possible to perform more real-time displacement detection and The correction can be performed. According to the invention of claim 14, since the piezo actuator is used as an overload sensor, it is possible to increase an overload current set value of a motor or the like for driving the arm, and it is possible to cope with heavy work.
【００３８】請求項15記載の発明では、ピエゾアクチュ
エータに高周波信号を送るようにしているので、隙間の
ごく少ない超精密嵌合い作業が容易にでき「かじり」や
「こじり」が発生するのを防止することができる。請求
項16記載の発明では、ピエゾアクチュエータに掃引した
任意周波数の信号を加えることにより、加振源として作
用させているので、加振源として作用するまで簡易に振
動解析実験を行なうことができ、低周波側の共振点を早
期に発見して早期に対策を立てることができる。According to the fifteenth aspect of the present invention, since the high frequency signal is sent to the piezo actuator, the ultra-precision fitting work with a very small gap can be easily performed, and the "galling" and "prying" can be prevented. can do. In the invention according to claim 16, by adding a signal of an arbitrary frequency swept to the piezo actuator, since it is made to act as a vibration source, it is possible to easily perform a vibration analysis experiment until it acts as a vibration source, The resonance point on the low frequency side can be found early and countermeasures can be taken early.
【００３９】請求項17記載の発明では、ピエゾアクチュ
エータへの印加電圧を低減させて片側振幅を下げること
により、位相を半周期ずらせて加振させているので、片
持ち梁の１次モードが問題である場合、共振の影響を低
減することができる。According to the seventeenth aspect of the present invention, the applied voltage to the piezo actuator is reduced to reduce the amplitude on one side, so that the phase is shifted by a half cycle, so that the first-order mode of the cantilever is a problem. When, the influence of resonance can be reduced.
【００４０】[0040]
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１〜６は請求項１、２、８、９〜17何れかに記載の発明
に係るロボットアームの位置ずれ測定方法およびその位
置ずれ補正方法およびその位置ずれ補正システムの一実
施例を示す図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 6 are views showing an embodiment of a method of measuring a position deviation of a robot arm, a position deviation correction method thereof, and a position deviation correction system according to any one of claims 1, 2, 8, 9 to 17 of the present invention. Is.
【００４１】まず、本発明の基本的な考え方について簡
単に説明する。図１は、組立用途の水平多関節型ロボッ
ト１を示す図であり、該ロボット１は、第１アーム２お
よび第２アーム３を備え、このアーム２、３の連結部は
関節４を構成している。また、第１アーム２の基端部は
架台５に支持されており、第２アーム３の先端部にはワ
ーク作業部を構成するメカニカルハンド６が取付けられ
ている。また、第１アーム２および第２アーム３は回転
軸７、８を中心に回動自在になっており、メカニカルハ
ンド６はその下方に配設され、ワークが載置された作業
台９に対して所定の組付け作業を行なう。First, the basic idea of the present invention will be briefly described. FIG. 1 is a view showing a horizontal articulated robot 1 for assembly use, the robot 1 includes a first arm 2 and a second arm 3, and the connecting portions of the arms 2 and 3 constitute a joint 4. ing. The base end of the first arm 2 is supported by the pedestal 5, and the mechanical hand 6 constituting the work working unit is attached to the tip of the second arm 3. Further, the first arm 2 and the second arm 3 are rotatable about the rotary shafts 7 and 8, and the mechanical hand 6 is arranged below the mechanical hand 6 with respect to the workbench 9 on which the work is placed. And perform the prescribed assembly work.
【００４２】対象ワーク(作業台９)から見たロボットア
ームの先端のベクトル座標Ｐwrは、以下のベクトル方式
で座標変換し位置決めすることができる。The vector coordinates Pwr of the tip of the robot arm viewed from the target work (work table 9) can be coordinate-converted and positioned by the following vector method.
【００４３】[0043]
【数１】 [Equation 1]
【００４４】は回転変換行列（鉛直方向の単位ベクトル
ｋまわりの回転）、Ｌwr、ｈw 、Ｌ 0 、Ｌ1 、ａ1 、Ｌ
2 ＋Ｌ3 はアーム２、３長、ワーク高さ、ロボット、ワ
ーク間距離などのベクトルを表す。ところが、ロボット
の大きさ、設置環境によっては、ロボットベースとワー
クとの平行が出ていない（ＬwrとＬ0 が平行でない）こ
とがあり、ロボット内にも、工作精度によって関節間の
軸倒れが存在する（θ1 とθ2 の回転軸の倒れ、ａ 1 と
Ｌ3 が平行でない）という問題があり、また、アーム
２、３が架台５に取付けられた片持ち梁構造であるから
重力方向に各アーム２、３が撓んでいるとともに、旋回
によってアームが捻れるという問題がある。Is a rotation transformation matrix (a vertical unit vector)
rotation around k), Lwr, Hw , L 0 , L1 , A1 , L
2 + L3 Is arm 2, 3 length, work height, robot,
Represents a vector such as the inter-peak distance. However, robots
Depending on the size of the
The parallel to the black is not shown (LwrAnd L0 Are not parallel)
In the robot, there is a gap between the joints due to the work precision.
There is an axis tilt (θ1 And θ2 Of the rotation axis of 1 When
L3 Is not parallel) and the arm
Since 2 and 3 are cantilever structures attached to the pedestal 5,
Each arm 2 and 3 is bent in the direction of gravity and turns.
There is a problem that the arm twists.
【００４５】このため、Therefore,
【００４６】[0046]
【数２】 [Equation 2]
【００４７】は鉛直方向から微少に倒れたベクトル回り
の回転行列、各ベクトルも鉛直方向から倒れた、または
水平面内に微少角を成すベクトルということになる。し
かし、究極的にはロボットの姿勢によらず、「アーム先
端の鉛直軸と対象ワークの鉛直軸が、常に平行に制御」
できれば高精度な組立作業を行なうことができる。以下
に、そのような制御を達成するための具体的な実施例を
説明する。まず、図２に基づいてロボットアームの位置
ずれを測定する方法について説明する。Is a rotation matrix around a vector slightly tilted from the vertical direction, and each vector is also a vector tilted from the vertical direction or forms a minute angle in the horizontal plane. However, ultimately, the vertical axis of the arm tip and the vertical axis of the target workpiece are always controlled to be parallel, regardless of the robot posture.
If possible, highly accurate assembly work can be performed. Specific examples for achieving such control will be described below. First, a method of measuring the positional deviation of the robot arm will be described with reference to FIG.
【００４８】図２において、11は架台であり、該架台11
には第１アーム12の基端部が回転自在に設けられてい
る。このアーム12の先端部には第２アーム13の基端部が
回転自在に設けられており、このアーム12、13の連結部
は関節14を構成している。また、第２アーム13の自由端
にはワーク作業部を構成する図示しないメカニカルハン
ドが取付けられている。また、第２アーム13の自由端に
は傾斜角センサ15が設けられており、傾斜角センサ15は
第２アーム13の軸方向Ｘの傾斜を検出して第２アーム13
の軸方向Ｘのたわみ角を測定するとともに、アーム軸Ｘ
と直交する方向Ｙの傾斜を検出して第２アーム13軸の捩
れ角を測定するようになっている。このようにすれば、
実際に作業を行うハンド（ワーク保持部）にできるだけ
近い位置でたわみおよび捻れ角を測定することができ、
補正の精度を確保することができる。In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a gantry, and the gantry 11
The base end of the first arm 12 is rotatably provided in the. A base end portion of a second arm 13 is rotatably provided at a tip end portion of the arm 12, and a joint portion of the arms 12 and 13 constitutes a joint 14. A mechanical hand (not shown) that constitutes a work working unit is attached to the free end of the second arm 13. A tilt angle sensor 15 is provided at the free end of the second arm 13, and the tilt angle sensor 15 detects the tilt of the second arm 13 in the axial direction X and detects the tilt of the second arm 13.
The deflection angle in the axial direction X of the arm is measured and the arm axis X
The tilt angle of the second arm 13 axis is measured by detecting the inclination in the direction Y orthogonal to the. If you do this,
Deflection and twist angle can be measured at a position as close as possible to the hand (work holding part) that actually performs the work.
It is possible to ensure the accuracy of correction.
【００４９】次に、このような傾斜角センサ15によって
測定されたデータに基づいて実際に第２アーム13の位置
ずれを補正する方法およびシステムを図３〜６に基づい
て説明する。図３はアーム13の構成を示す図である。図
３において、第２アーム13は基本的にアルミ鋳造で形成
されており、Ｕ字型の断面形状を有している。また、第
２アーム13の長手方向両端部にはリンク13ａ、13ｂが形
成されており、リンク13ｂ側で第１アーム12の図示しな
いリンクに接続されている。また、自由端側のリンク13
ａの内周部には薄肉のフランジ17が摺動自在にすきま嵌
装しており、該フランジ17の裏面17ａとリンク13ａの上
面ａとの間には円筒状に３つのピエゾアクチュエータ18
が等間隔に配置されている。また、該フランジ17の上面
17ｂを貫通してリンク13ａの上面ａにはネジ19が３個円
周状に等間隔で固定されており、該ネジ19には強力な圧
縮バネ20がそれぞれ収納されている。一方、図４に示す
ように、傾斜角センサ15からの出力信号はＡ／Ｄ変換回
路21によってデジタル化されるようになっており、この
デジタル信号はシステムコントローラ22に入力される。
このコントローラ22は傾斜角センサ15で測定したたわみ
あるいは捻れ角のデータを取り込み傾斜角に対するアク
チュエータ18の補正量を演算する。Next, a method and system for actually correcting the positional deviation of the second arm 13 based on the data measured by the tilt angle sensor 15 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the arm 13. In FIG. 3, the second arm 13 is basically formed by aluminum casting and has a U-shaped cross section. Links 13a and 13b are formed at both ends of the second arm 13 in the longitudinal direction, and are connected to a link (not shown) of the first arm 12 on the link 13b side. Also, link 13 on the free end side
A thin flange 17 is slidably fitted into the inner peripheral portion of a, and three piezo actuators 18 are formed in a cylindrical shape between the rear surface 17a of the flange 17 and the upper surface a of the link 13a.
Are evenly spaced. Also, the upper surface of the flange 17
Three screws 19 are circumferentially fixed to the upper surface a of the link 13a penetrating 17b at equal intervals, and a strong compression spring 20 is housed in each screw 19. On the other hand, as shown in FIG. 4, the output signal from the inclination angle sensor 15 is digitized by the A / D conversion circuit 21, and this digital signal is input to the system controller 22.
The controller 22 takes in the data of the deflection or the twist angle measured by the tilt angle sensor 15 and calculates the correction amount of the actuator 18 for the tilt angle.
【００５０】この演算に際しては、傾斜角に対するアク
チュエータ18の補正量をキャリプレートしておき補正曲
線、又は補正テーブルを作成しメモリして置き補正量の
演算時に使用する。そして、この演算結果をＤ／Ａ変換
回路23を介してアナログデータとしてドライバ24に出力
するようになっている。ドライバ24はこの出力信号に基
づいてピエゾアクチュエータ18を駆動するようになって
いる。次に、作用を説明する。In this calculation, the correction amount of the actuator 18 with respect to the tilt angle is calibrated and a correction curve or a correction table is prepared and stored in memory for use when calculating the correction amount. Then, the calculation result is output to the driver 24 as analog data via the D / A conversion circuit 23. The driver 24 drives the piezo actuator 18 based on this output signal. Next, the operation will be described.
【００５１】通常、第２アーム13は、自重や負荷によっ
て撓み角を常に有するとともに、工作精度によってリン
ク中心軸も傾いている。さらに、アーム13の旋回動作や
作業時の反力によって、アーム13が上方に撓んだり(図
５(ａ)参照)、水平面内に撓んだり(図５(ｂ)参照)、捻
れたりする(図５(ｃ)参照)。また、思わぬ過負荷でさら
に下方に撓むこともある。傾斜角センサ15はこれら捩れ
等を検出してＡ／Ｄ変換回路21に信号を出力し、デジタ
ル信号をシステムコントローラ22に入力する。コントロ
ーラ22は傾斜角センサ15、16で測定したたわみあるいは
捻れ角のデータを取り込み傾斜角に対するアクチュエー
タ18による補正量を演算し、この演算結果をＤ／Ａ変換
回路23を介してアナログデータとしてドライバ24に出力
するようになっている。Normally, the second arm 13 always has a bending angle due to its own weight or load, and the center axis of the link is also inclined due to the working accuracy. Further, the arm 13 bends upward (see FIG. 5 (a)), bends in a horizontal plane (see FIG. 5 (b)), or twists due to the turning motion of the arm 13 or a reaction force during work. (See FIG. 5 (c)). Further, it may bend further downward due to an unexpected overload. The tilt angle sensor 15 detects these twists and the like, outputs a signal to the A / D conversion circuit 21, and inputs a digital signal to the system controller 22. The controller 22 takes in the deflection or twist angle data measured by the tilt angle sensors 15 and 16 and calculates the correction amount by the actuator 18 for the tilt angle, and the calculation result is converted as analog data via the D / A conversion circuit 23 into the driver 24. It is designed to output to.
【００５２】このため、ドライバ24がこの出力信号に基
づいてピエゾアクチュエータ18を駆動する。このとき、
アクチュエータ18はその信号に応じて対応するものが圧
縮ばね20の付勢力に抗して伸張あるいは縮小してフラン
ジ17をリンク13ａに対して摺動させ、アーム13の軸線に
対してリンク13ａの傾斜角を可変させる。そして、フラ
ンジ17をリンク13ａに固定することにより、リンク13ａ
の位置ずれに応じてフランジ17の位置を適切なものにし
て、アーム13の位置ずれが補正される。Therefore, the driver 24 drives the piezo actuator 18 based on this output signal. At this time,
The actuator 18 corresponding to the signal thereof expands or contracts against the biasing force of the compression spring 20 to slide the flange 17 with respect to the link 13a, and the inclination of the link 13a with respect to the axis of the arm 13 is tilted. Change the angle. Then, by fixing the flange 17 to the link 13a, the link 13a
The position of the flange 17 is made appropriate according to the position deviation of the arm 13, and the position deviation of the arm 13 is corrected.
【００５３】このように本実施例では、アーム13の自由
端に形成されたリンク13ａの内周部にフランジ17を摺動
自在に嵌装するとともに、該リンク13ａとフランジ17の
間にピエゾアクチュエータ18を配設し、該アクチュエー
タ18を駆動して、フランジ17がアーム13の軸線に対して
所定角度になるように調整した後、フランジ17をリンク
13ａに固定しているため、自重や負荷による撓み角、工
作精度による関節軸の傾き、アーム13の旋回動作や反力
による撓み、水平面内の撓み、捻れ、過負荷による撓み
などを一挙に補正できる。また、一対のアーム12、13を
有しているので、軸倒れのみならず、水平面内の座標成
分の誤差も減少することができ、より高精度な位置決め
を行なうことができる。As described above, in this embodiment, the flange 17 is slidably fitted to the inner peripheral portion of the link 13a formed at the free end of the arm 13, and the piezo actuator is provided between the link 13a and the flange 17. 18 is arranged, the actuator 18 is driven, and the flange 17 is adjusted so as to form a predetermined angle with respect to the axis of the arm 13, and then the flange 17 is linked.
Since it is fixed to 13a, the deflection angle due to its own weight and load, the inclination of the joint axis due to the work precision, the deflection due to the turning motion and reaction force of the arm 13, the deflection in the horizontal plane, the twist, the deflection due to overload, etc. are corrected at once. it can. Further, since it has the pair of arms 12 and 13, not only the axis tilt but also the error of the coordinate component in the horizontal plane can be reduced, and more accurate positioning can be performed.
【００５４】また、複数の作業台（たとえば、組み付け
台とトレーとプラテンなど）に移載組み付けする際は、
個々の作業台のレベル出しをすることなく設置すること
ができ、各作業台へのアクセスのときに傾きに合わせて
ピゾアクチュエータ18を駆動することにより、システム
の設置作業の手間を大幅に低減させることができる。こ
の結果、ワークとロボットの昇降軸(メカニカルハンド
の軸)方向との直角度を向上させることができ、挿入ス
トロークの長い組立作業を行なうことができる。なお、
この補正作業は、ハンドの交換あるいはワークの違いに
よりアーム12、13に加わる負荷が変動してたわみおよび
捩れ量が変化するため、アーム12の自由端のハンドを交
換した後あるいはワークを交換した後に行なうことが好
ましい。このようにすれば、ハンドおよびワークの重量
変動に対してアーム13の位置ずれの補正を確実に行なう
ことができ、嵌合い等の高精度な作業に充分に対応させ
ることができる。When transferring and assembling to a plurality of work benches (for example, assembling bench, tray, platen, etc.),
It can be installed without leveling each individual workbench, and by driving the piezo actuator 18 according to the tilt when accessing each workbench, the system installation work is greatly reduced. Can be made. As a result, it is possible to improve the perpendicularity between the workpiece and the raising / lowering axis of the robot (the axis of the mechanical hand), and it is possible to perform an assembly operation with a long insertion stroke. In addition,
This correction work is performed after exchanging the hand at the free end of the arm 12 or after exchanging the work, because the load applied to the arms 12 and 13 fluctuates due to the change of the hand or the difference in the work, and the amount of deflection and twist changes. It is preferable to carry out. By doing so, the positional deviation of the arm 13 can be surely corrected against the weight fluctuation of the hand and the work, and it is possible to sufficiently deal with highly accurate work such as fitting.
【００５５】また、ピエゾアクチュエータ18を過負荷セ
ンサとして使用すれば、アームを駆動するモータ等の過
負荷電流設定値を上げることができ、重作業へも対応で
きる。 また、ピエゾアクチュエータ18に高周波信号を
送るようすれば、隙間のごく少ない超精密嵌合い作業が
容易にでき「かじり」や「こじり」が発生するのを防止
することができる。また、ピエゾアクチュエータ18に掃
引した任意周波数の信号を加え、加振源として作用させ
れば、加振源として作用するまで簡易に振動解析実験を
行なうことができ、低周波側の共振点を早期に発見して
早期に対策を立てることができる。また、ピエゾアクチ
ュエータ18への印加電圧を低減させて片側振幅を下げる
ことにより、位相を半周期ずらせて加振させれば、片持
ち梁の１次モードが問題である場合、共振の影響を低減
することができる。Further, if the piezo actuator 18 is used as an overload sensor, the set value of the overload current of the motor for driving the arm can be increased and heavy work can be handled. Further, if a high frequency signal is sent to the piezo actuator 18, it is possible to easily perform an ultra-precision fitting operation with a very small gap, and prevent "bite" and "prying" from occurring. In addition, if a swept arbitrary frequency signal is applied to the piezo actuator 18 and it acts as an excitation source, it is possible to easily perform a vibration analysis experiment until it acts as an excitation source, and the resonance point on the low frequency side can be quickly detected. You can discover it and take measures early. In addition, if the voltage applied to the piezo actuator 18 is reduced and the amplitude on one side is reduced, the phase is shifted by half a period to generate vibration, and if the primary mode of the cantilever is a problem, the effect of resonance is reduced. can do.
【００５６】なお、本実施例では、傾斜角センサ15によ
ってアーム13のたわみ、捩れを検出し、この検出情報に
基づいてアクチュエータ18を駆動しているが、これに限
らず、傾斜角センサ15を使用せずに予め、ＣＡＥによっ
て工作精度によるリンク13ａ、13ｂ間の位置ずれ等を算
出し、このデータに基づいて補正するようにしても良
い。また、ピエゾアクチュエータ18を圧電素子から構成
し、該圧電素子を可逆回路で使用するようにすれば、ア
クチュエータとしても、歪みセンサとしても使用でき、
よりリアルタイムな位置ずれ検出およびその補正を行な
うことができる。In the present embodiment, the tilt angle sensor 15 detects the bending and twisting of the arm 13 and drives the actuator 18 based on the detected information. However, the tilt angle sensor 15 is not limited to this. It is also possible to calculate the positional deviation between the links 13a and 13b due to the working accuracy by CAE in advance without using it, and correct it based on this data. If the piezoelectric actuator 18 is composed of a piezoelectric element and the piezoelectric element is used in a reversible circuit, it can be used as both an actuator and a strain sensor.
More real-time position shift detection and its correction can be performed.
【００５７】また、本実施例では、フランジ17およびピ
エゾアクチュエータ18をリンク13ａのみに設けている
が、図６に示すように、第１アーム12と架台11の連結点
および関節部14にフランジ26、27およびピエゾアクチュ
エータ(図示せず)を配設し、該アクチュエータを駆動
し、フランジ17の制御に加えてフランジ26、27をアーム
12、13の軸線に対して所定角度になるように調整した
後、フランジ26、27を第１アーム12のリンクあるいは11
架台に固定するようにしても良い。このようにすれば、
アーム12、13の位置ずれの補正のみならず、水平面内の
絶対位置決め精度を向上させることができ、直線補間精
度を向上させることができる。Further, in this embodiment, the flange 17 and the piezo actuator 18 are provided only on the link 13a, but as shown in FIG. 6, the flange 26 is provided at the connecting point between the first arm 12 and the pedestal 11 and the joint portion 14. , 27 and a piezo actuator (not shown) are arranged to drive the actuator, and in addition to controlling the flange 17, the flanges 26 and 27 are armed.
After adjusting to a predetermined angle with respect to the axes of 12 and 13, the flanges 26 and 27 are connected to the link of the first arm 12 or 11
It may be fixed to a pedestal. If you do this,
Not only the positional deviation of the arms 12 and 13 can be corrected, but also the absolute positioning accuracy in the horizontal plane can be improved, and the linear interpolation accuracy can be improved.
【００５８】図７、８は請求項３〜５何れかに記載の発
明に係るロボットアームの位置ずれ測定方法の一実施例
を示す図であり、本実施例では、傾斜角センサに代えて
光学的に位置ずれを測定する例を示している。なお、ロ
ボットアームの構成は上記実施例と同様であるため、同
一番号を付して説明を省略する。図７において、ロボッ
トの設置面に対しての水平基準面Ａ上（例えば水平レベ
ル調整がなされた定盤上）に一定距離離れて光源（例え
ば、半導体レーザ等の平行光）31と位置検出素子（例え
ば、ＰＳＤ等）32が設置されており、アーム13の自由端
には、鏡面からなりアーム13での基準面Ｂを有する基準
板33が取付けられている。FIGS. 7 and 8 are views showing an embodiment of the method for measuring the displacement of the robot arm according to the invention described in any one of claims 3 to 5. In this embodiment, an optical sensor is used instead of the tilt angle sensor. An example in which the positional deviation is measured is shown. Since the configuration of the robot arm is the same as that of the above embodiment, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted. In FIG. 7, a light source (for example, parallel light such as a semiconductor laser) 31 and a position detecting element are arranged on a horizontal reference plane A (for example, on a surface plate whose horizontal level is adjusted) with respect to the installation surface of the robot at a constant distance. A (for example, PSD) 32 is installed, and a reference plate 33 having a reference surface B on the arm 13 which is a mirror surface is attached to the free end of the arm 13.
【００５９】本実施例では、このように構成することに
より、光源31からある一定角度で出射した光を基準板33
の基準面Ｂに反射させその反射光を位置検出素子32で検
出してその位置情報によりアーム13の基準面Ｂのロボッ
ト設置面、すなわち、水平基準面Ａに対する傾斜角を求
める。図８に水平基準面Ａとアーム先端基準面Ｂの鉛直
距離Ｌ及び光出射角θが既知であるので光源と垂直下点
Ｏとの距離Ｌが知られ、また、傾斜角θx の場合に位置
検出素子32で検出されるＱ1点は光源31と位置検出素子3
2との距離および位置検出素子32の特性よりＯＱ1＝１と
して求められる。In this embodiment, with this configuration, the light emitted from the light source 31 at a certain angle is used as the reference plate 33.
Is reflected by the position detecting element 32, and the angle of inclination of the reference surface B of the arm 13 with respect to the robot installation surface, that is, the horizontal reference surface A is obtained from the position information. Since the vertical distance L between the horizontal reference plane A and the arm tip reference plane B and the light emission angle θ are known in FIG. 8, the distance L between the light source and the vertical lower point O is known, and the position in the case of the inclination angle θx is known. The point Q 1 detected by the detector 32 is the light source 31 and the position detector 3
From the distance to 2 and the characteristics of the position detecting element 32, OQ 1 = 1 is obtained.
【００６０】したがって、θx ＝θ−θ1を算出するこ
とができる。本実施例では、光源31と位置検出素子32を
第２アーム13に平行に設置して傾斜角を測定しているの
で、たわみ角を検出することができる。このように本実
施例では、第２アーム13の自由端に基準面Ｂを有する基
準板33を設け、ロボット設置面に設定された水平基準面
Ａから一定角度で照射された光源31からの光を第２アー
ム13の水平基準面Ｂに反射させ、その反射光を位置検出
素子31で受光することにより、アーム13の水平基準面Ｂ
のロボット設置面に対する傾斜角を求めるようにしてい
るため、アーム13に傾斜角センサを取付けることなし
に、アーム13の水平基準面のロボット設置面に対する傾
斜角を測定することができ、アーム13の負荷を軽減する
ことができる。これに加えて、アーム13を取り変えた後
にアーム13の傾斜角を容易に測定することができ、測定
作業の作業性を向上させることができる。Therefore, θ x = θ-θ 1 can be calculated. In the present embodiment, the light source 31 and the position detection element 32 are installed in parallel with the second arm 13 to measure the tilt angle, so that the deflection angle can be detected. As described above, in this embodiment, the reference plate 33 having the reference surface B is provided at the free end of the second arm 13, and the light from the light source 31 emitted at a constant angle from the horizontal reference surface A set on the robot installation surface. Is reflected on the horizontal reference plane B of the second arm 13, and the reflected light is received by the position detecting element 31, whereby the horizontal reference plane B of the arm 13 is received.
Since the inclination angle of the arm 13 with respect to the robot installation surface is obtained, the inclination angle of the horizontal reference plane of the arm 13 with respect to the robot installation surface can be measured without mounting the inclination angle sensor on the arm 13. The load can be reduced. In addition to this, the inclination angle of the arm 13 can be easily measured after the arm 13 is replaced, and the workability of the measurement work can be improved.
【００６１】また、本実施例では、アーム13の軸方向に
光源31および位置検出素子32を設置してアーム13の軸方
向のたわみ角を測定しているが、アーム13の軸と直角の
方向に光源31および位置検出素子32を設置しても良い。
このようにすれば、アーム13の捻れ角を容易に測定する
ことができる。図９〜11は請求項６、７何れかに記載の
発明に係るロボットアームの位置ずれ補正方法の一実施
例を示す図であり、第２アーム13の構成を示す。なお、
本実施例では、フランジの固定方法が上記実施例と異な
るのみでその他の構成は同一であるため、同一の構成に
は同一番号を付して説明を省略する。In the present embodiment, the light source 31 and the position detecting element 32 are installed in the axial direction of the arm 13 to measure the deflection angle of the arm 13 in the axial direction. Alternatively, the light source 31 and the position detection element 32 may be installed.
With this configuration, the twist angle of the arm 13 can be easily measured. 9 to 11 are views showing an embodiment of the method for correcting the positional deviation of the robot arm according to the invention described in claims 6 and 7, and show the configuration of the second arm 13. In addition,
In this embodiment, the method of fixing the flange is different from that of the above embodiment, and the other structures are the same. Therefore, the same structures are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００６２】図９において、リンク13ａ内周部に嵌装さ
れたフランジ41は固定用の３本のねじ42によってリンク
42に固定されるようになっており、また、リンク13ａに
固定され、フランジ41をその軸方向で案内する３本のね
じ43によってリンク13ａに対して摺動可能になってい
る。また、図10(ａ)はアームの位置ずれ補正治具であ
り、この治具は、水平レベル調節が行なわれた定盤51
と、定盤51上に設けられ、リンク13ｂが挿入可能な基準
ボス52と、定盤51上に設けられ、アーム13を支持可能な
補助ジャッキ53と、サインバー54と、該サインバー54を
定盤51に対して所定角度傾斜させて支持可能なブロック
ゲージ55と、該サインバー54上に設置された梃子式ダイ
ヤルゲージ56と、から構成されている。In FIG. 9, the flange 41 fitted to the inner peripheral portion of the link 13a is linked by three screws 42 for fixing.
It is fixed to 42 and is fixed to the link 13a, and is slidable with respect to the link 13a by three screws 43 that guide the flange 41 in its axial direction. Further, FIG. 10 (a) shows a jig for correcting the positional deviation of the arm. This jig is a surface plate 51 whose horizontal level is adjusted.
And a reference boss 52 provided on the surface plate 51 into which the link 13b can be inserted, an auxiliary jack 53 provided on the surface plate 51 and capable of supporting the arm 13, a sign bar 54, and the sign bar 54. It is composed of a block gauge 55 which can be tilted at a predetermined angle with respect to the surface plate 51 and a lever type dial gauge 56 installed on the sign bar 54.
【００６３】次に、作用を説明する。第10図（ｂ）に第
２アーム13の撓みの様子を示す。第２アーム13は自重や
定格負荷によって、所定の撓み角を有するため、リンク
13ａの中心軸は、リンク13ｂ側の中心軸に対して撓み角
θ4と同様に下方にθ3だけ傾いている。また、図11に示
すように、第２アーム13は工作精度によってリンク13ａ
の中心軸101はリンク13ｂの中心軸100に対して極座標空
間において、各単位ベクトルから傾き角α、β、γを成
している（但し、無負荷、自重を考慮しないとき）。Next, the operation will be described. FIG. 10 (b) shows how the second arm 13 bends. Since the second arm 13 has a predetermined bending angle due to its own weight or rated load,
The central axis of 13a is inclined downward by θ 3 with respect to the central axis on the link 13b side similarly to the bending angle θ 4 . Further, as shown in FIG. 11, the second arm 13 has a link 13a depending on the working accuracy.
The central axis 101 of the above forms an inclination angle α, β, γ from each unit vector in the polar coordinate space with respect to the central axis 100 of the link 13b (however, when no load and self weight are not considered).
【００６４】したがって、この傾き角に応じてフランジ
を調整することにより、アーム13のリンク13ａ、13ｂ間
の位置ずれを補正する。以下、調整方法を図10(ａ)に基
づいて説明する。まず、リンク13ｂを基準ボス52に位置
決め挿入し、アーム13の軸線が定盤31の水平基準面に対
して水平になるように該アーム13の所定箇所をジャッキ
53で支持し、図示を略す方法で固定する。Therefore, by adjusting the flange in accordance with this inclination angle, the positional deviation between the links 13a and 13b of the arm 13 is corrected. The adjustment method will be described below with reference to FIG. First, the link 13b is positioned and inserted into the reference boss 52, and a predetermined portion of the arm 13 is jacked so that the axis of the arm 13 is horizontal with respect to the horizontal reference plane of the surface plate 31.
It is supported by 53 and fixed by a method not shown.
【００６５】次いで、予め、傾斜角センサや上述した光
学的手法によって測定またはＣＡＥで算出した撓み角に
合わせて、該サインバー54を所定角度傾斜させてを設定
する。次いで、サインバー54上に設置したダイヤルゲー
ジ56をフランジ41の上面にあてがい、サインバー54との
相対距離が均一になるように、すなわち、フランジ41の
上面とサインバー54の傾斜角が同一になるように、ネジ
43でフランジ41を摺動させ、同一になったらネジ42でフ
ランジ41をリンク13ａに締結する。Next, the sine bar 54 is tilted by a predetermined angle according to the bending angle measured by the tilt angle sensor or the optical method described above or calculated by CAE. Next, the dial gauge 56 installed on the sine bar 54 is applied to the upper surface of the flange 41 so that the relative distance to the sine bar 54 becomes uniform, that is, the upper surface of the flange 41 and the inclination angle of the sine bar 54 are the same. Screw
The flange 41 is slid at 43, and when they are the same, the flange 41 is fastened to the link 13a with the screw 42.
【００６６】このとき、リンク13ｂの中心軸と対するリ
ンク13ａの倒れ角はアーム撓み角にほぼ等しく、該傾き
角α、β、γはほぼゼロになる。このように本実施例で
は、アーム13のリンク13ａの内周部にフランジ41を摺動
自在に嵌装し、該フランジ41の平面をアーム13の軸線に
対して所定角度になるように調整してリンク13ａに固定
しているため、アーム13の撓み量等の位置ずれ量を実測
あるいはＣＡＥなどで予め算出しておけば、関節を成す
リンク13ａ、13ｂ間のアーム13の撓みによる軸倒れを静
的に補正することができる。At this time, the tilt angle of the link 13a with respect to the central axis of the link 13b is substantially equal to the arm deflection angle, and the tilt angles α, β, γ are substantially zero. As described above, in this embodiment, the flange 41 is slidably fitted on the inner peripheral portion of the link 13a of the arm 13 and the plane of the flange 41 is adjusted to a predetermined angle with respect to the axis of the arm 13. Since the arm 13 is fixed to the link 13a, the amount of positional deviation such as the amount of bending of the arm 13 can be measured or calculated in advance by CAE or the like to prevent axial tilt due to bending of the arm 13 between the links 13a and 13b forming a joint. It can be corrected statically.
【００６７】また、このように軸倒れを静的に補正でき
るので、アーム鋳型加工時の幾何公差管理（平行度、直
角度）を不要にすることができるとともに、鋳上がり部
品の２次加工を簡便なものにできるので、アーム13を安
価に製造することができる。また、アーム13の所定のリ
ンク13ｂ側にＲ軸（回転軸）を設け、水平面内でワーク
荷姿を回転し変化させる際、水平面に対し角度誤差なく
回転させることができる。この結果、ワークとロボット
の昇降軸方向との直角度を向上させることができ、挿入
ストロークの長い組立作業を行なうことができる。Further, since the axial tilt can be statically corrected in this way, it is possible to eliminate the need for geometrical tolerance management (parallelism, squareness) during the machining of the arm mold, and to carry out the secondary machining of the cast parts. Since it can be made simple, the arm 13 can be manufactured at low cost. Further, an R axis (rotation axis) is provided on the side of the predetermined link 13b of the arm 13 so that when the work load is rotated and changed in the horizontal plane, it can be rotated without an angular error with respect to the horizontal plane. As a result, the perpendicularity between the work and the vertical axis of the robot can be improved, and the assembly work with a long insertion stroke can be performed.
【００６８】また、リンク13ｂを基準ボス52に挿入した
後、アーム13の軸線が定盤51に対して水平になるように
該アーム13の所定箇所を支持し、次いで、サインバー54
を、13ｂに対してリンク13ａの傾斜した角度に応じた角
度になるように傾斜させ、次いで、該サインバー54の傾
斜面とフランジ41の上面が平行になるようにフランジを
位置決めした後、該フランジ41をねじ42によってのリン
ク13ａに固定したので、アーム13のリンク13ａ、13ｂ間
の平行度を容易に調整することができる。After inserting the link 13b into the reference boss 52, the arm 13 is supported at a predetermined position so that the axis of the arm 13 is horizontal with respect to the surface plate 51.
Is inclined with respect to 13b so as to form an angle corresponding to the inclined angle of the link 13a, and then the flange is positioned such that the inclined surface of the sine bar 54 and the upper surface of the flange 41 are parallel. Since the flange 41 is fixed to the link 13a by the screw 42, the parallelism between the links 13a and 13b of the arm 13 can be easily adjusted.
【００６９】[0069]
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、実作業時
のアームの軸方向のたわみ角を高精度に確実に測定する
ことができる。請求項２記載の発明によれば、実作業時
のアームの捩れ角を高精度に確実に測定することができ
る。According to the first aspect of the present invention, the deflection angle in the axial direction of the arm during actual work can be measured with high accuracy and reliability. According to the second aspect of the invention, the twist angle of the arm during actual work can be measured with high accuracy and reliability.
【００７０】請求項３記載の発明によれば、アームに傾
斜角センサを取付けることなしに、アームの水平基準面
のロボット設置面に対する傾斜角を測定することがで
き、アームの負荷を軽減させることができる。これに加
えて、アームを取り変えた後にアームの傾斜角を容易に
測定することができ、測定作業の作業性を向上させるこ
とができる。According to the invention of claim 3, the inclination angle of the horizontal reference plane of the arm with respect to the robot installation surface can be measured without attaching the inclination angle sensor to the arm, and the load on the arm can be reduced. You can In addition to this, the inclination angle of the arm can be easily measured after the arm is replaced, and the workability of the measurement work can be improved.
【００７１】請求項４記載の発明によれば、アームの軸
方向のたわみ角を容易に測定することができる。請求項
５記載の発明によれば、アーム軸の捻れ角を容易に測定
することができる。請求項６記載の発明によれば、アー
ムの撓み量等の位置ずれ量を実測あるいはＣＡＥなどで
予め算出しておけば、関節を成すリンク間のアーム撓み
による軸倒れを静的に補正することができる。According to the fourth aspect of the invention, the deflection angle of the arm in the axial direction can be easily measured. According to the invention of claim 5, the twist angle of the arm shaft can be easily measured. According to the sixth aspect of the invention, if the positional deviation amount such as the bending amount of the arm is measured or calculated in advance by CAE or the like, the axial tilt due to the bending of the arm between the links forming the joint can be statically corrected. You can
【００７２】また、このように軸倒れを静的に補正でき
るので、アーム鋳型加工時の幾何公差管理（平行度、直
角度）を不要にすることができるとともに、鋳上がり部
品の２次加工を簡便なものにできるので、アームを安価
に製造することができる。また、アームの所定のリンク
側にＲ軸（回転軸）を設け、水平面内でワーク荷姿を回
転し変化させる際、水平面に対し角度誤差なく回転させ
ることができる。Further, since the axial tilt can be statically corrected in this way, it is possible to eliminate the need for geometrical tolerance management (parallelism, squareness) during the machining of the arm mold, and to carry out the secondary machining of the cast parts. Since the arm can be made simple, the arm can be manufactured at low cost. Further, an R-axis (rotational axis) is provided on a predetermined link side of the arm, and when the work load shape is rotated and changed in the horizontal plane, it can be rotated without an angular error with respect to the horizontal plane.
【００７３】この結果、ワークとロボットの昇降軸方向
との直角度を向上させることができ、挿入ストロークの
長い組立作業を行なうことができる。請求項７記載の発
明によれば、アームのリンク間の平行度を容易に調整す
ることができる。請求項８記載の発明によれば、自重や
負荷による撓み角、工作精度による関節軸の傾き、アー
ムの旋回動作や反力による撓み、水平面内の撓み、捻
れ、過負荷による撓みなどを一挙に補正できる。また、
アームが複数個配置される場合には、軸倒れのみなら
ず、水平面内の座標成分の誤差も減少させることがで
き、より高精度な位置決めを行なうことができる。As a result, the perpendicularity between the workpiece and the vertical axis of the robot can be improved, and the assembly work with a long insertion stroke can be performed. According to the invention described in claim 7, the parallelism between the links of the arm can be easily adjusted. According to the invention described in claim 8, the bending angle due to its own weight or load, the inclination of the joint axis due to the working accuracy, the bending due to the turning motion or reaction force of the arm, the bending in the horizontal plane, the twisting, the bending due to the overload, etc. can be summarized. Can be corrected. Also,
When a plurality of arms are arranged, not only the axis tilt but also the error of the coordinate component in the horizontal plane can be reduced, and more accurate positioning can be performed.
【００７４】また、複数の作業台（たとえば、組み付け
台とトレーとプラテンなど）に移載組み付けする際は、
個々の作業台のレベル出しをすることなく設置すること
ができ、各作業台へのアクセスのときに傾きに合わせて
ピエゾアクチュエータを駆動することにより、システム
の設置作業の手間を大幅に低減させることができる。こ
の結果、ワークとロボットの昇降軸方向との直角度を向
上させることができ、挿入ストロークの長い組立作業を
行なうことができる。When transferring and assembling to a plurality of work benches (for example, assembling bench, tray, platen, etc.),
It can be installed without leveling the individual workbench, and the piezo actuator is driven according to the tilt when accessing each workbench, which greatly reduces the time and effort required to install the system. You can As a result, the perpendicularity between the work and the vertical axis of the robot can be improved, and the assembly work with a long insertion stroke can be performed.
【００７５】請求項９記載の発明によれば、アームの位
置ずれの補正のみならず、水平面内の絶対位置決め精度
を向上させることができ、直線補間精度を向上させるこ
とができる。請求項10記載の発明によれば、自重や負荷
による撓み角、工作精度による関節軸の傾き、アームの
旋回動作や反力による撓み、水平面内の撓み、捻れ、過
負荷による撓みなどを一挙に補正できる。また、アーム
が複数個配置される場合には、軸倒れのみならず、水平
面内の座標成分の誤差も減少され、より高精度な位置決
めが可能になる。According to the present invention, not only the positional deviation of the arm can be corrected but also the absolute positioning accuracy in the horizontal plane can be improved and the linear interpolation accuracy can be improved. According to the invention of claim 10, the bending angle due to its own weight or load, the inclination of the joint axis due to the working accuracy, the bending due to the turning motion or reaction force of the arm, the bending in the horizontal plane, the twist, the bending due to the overload, etc. Can be corrected. Also, when a plurality of arms are arranged, not only the axis tilt but also the error of the coordinate component in the horizontal plane is reduced, and more accurate positioning is possible.
【００７６】また、複数の作業台（たとえば、組み付け
台とトレーとプラテンなど）に移載組み付けする際は、
個々の作業台のレベル出しをすることなく設置すること
ができ、各作業台へのアクセスのときに傾きに合わせて
ピエゾアクチュエータを駆動することにより、システム
の設置作業の手間を大幅に低減させることができる。こ
の結果、ワークとロボットの昇降軸方向との直角度を向
上させることができ、挿入ストロークの長い組立作業を
行なうことができる。When transferring and assembling to a plurality of work benches (for example, assembling bench, tray, platen, etc.),
It can be installed without leveling the individual workbench, and the piezo actuator is driven according to the tilt when accessing each workbench, which greatly reduces the time and effort required to install the system. You can As a result, the perpendicularity between the work and the vertical axis of the robot can be improved, and the assembly work with a long insertion stroke can be performed.
【００７７】請求項11載の発明によれば、軸倒れのみな
らず、水平面内の座標成分の誤差も減少することがで
き、高精度に位置決めを行なうことができる。請求項12
記載の発明によれば、ハンドおよびワークの重量変動に
対してアームの位置ずれの補正を確実に行なうことがで
き、嵌合い等の高精度な作業に充分に対応させることが
できる。According to the eleventh aspect of the invention, not only the axis tilt but also the error of the coordinate component in the horizontal plane can be reduced, and the positioning can be performed with high accuracy. Claim 12
According to the invention described above, it is possible to surely correct the displacement of the arm with respect to the weight fluctuation of the hand and the work, and it is possible to sufficiently cope with highly accurate work such as fitting.
【００７８】請求項13記載の発明によれば、アクチュエ
ータとしても、歪みセンサとしても使用でき、よりリア
ルタイムな位置ずれ検出およびその補正を行なうことが
できる。請求項14記載の発明によれば、アームを駆動す
るモータ等の過負荷電流設定値をあげることができ、重
作業へも対応できる。According to the thirteenth aspect of the present invention, it can be used as both an actuator and a strain sensor, and more real-time position shift detection and correction can be performed. According to the invention described in claim 14, the set value of the overload current of the motor or the like for driving the arm can be increased, and it is possible to cope with heavy work.
【００７９】請求項15記載の発明によれば、隙間のごく
少ない超精密嵌合い作業が容易にでき「かじり」や「こ
じり」が発生するのを防止することができる。請求項16
記載の発明によれば、加振源として作用するまで簡易に
振動解析実験を行なうことができ、低周波側の共振点を
早期に発見して早期に対策を立てることができる。According to the fifteenth aspect of the invention, it is possible to easily perform the ultra-precision fitting work with a very small gap, and to prevent the occurrence of "galling" and "prying". Claim 16
According to the above-described invention, a vibration analysis experiment can be easily performed until it acts as a vibration source, and a resonance point on the low frequency side can be found early and countermeasures can be taken early.
【００８０】請求項17記載の発明によれば、位相を半周
期ずらせて加振させているので、片持ち梁の１次モード
が問題である場合、共振の影響を低減することができ
る。According to the seventeenth aspect of the present invention, since the phase is shifted by a half cycle and is excited, the influence of resonance can be reduced when the primary mode of the cantilever is a problem.
【図１】請求項１、２、８、９〜17何れかに記載の発明
に係るロボットアームの位置ずれ測定方法およびその位
置ずれ補正方法およびその位置ずれ補正システムの一実
施例を示す図であり、基本的な原理を説明するためのロ
ボットアームの構成図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a method for measuring a position deviation of a robot arm, a method for correcting the position deviation, and a system for correcting the position deviation according to any one of claims 1, 2, 8, 9 to 17; FIG. 3 is a configuration diagram of a robot arm for explaining the basic principle.
【図２】一実施例のロボットアームの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a robot arm according to an embodiment.
【図３】(ａ)は一実施例のアームの上面図、(ｂ)はアー
ムの側面図である。FIG. 3A is a top view of an arm of one embodiment, and FIG. 3B is a side view of the arm.
【図４】一実施例のアームの補正システムを示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing an arm correction system according to an embodiment.
【図５】(ａ)はアームの撓みを示す図、(ｂ)はアームの
水平面内の撓みを示す図、(ｃ)はアームの捩れを示す図
である。5A is a diagram showing the bending of the arm, FIG. 5B is a diagram showing the bending of the arm in a horizontal plane, and FIG. 5C is a diagram showing the twisting of the arm.
【図６】ロボットアームの他の態様を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another aspect of the robot arm.
【図７】請求項３〜５何れかに記載の発明に係るロボッ
トアームの位置ずれ測定方法の一実施例を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of a method for measuring a displacement of a robot arm according to the invention described in any one of claims 3 to 5.
【図８】一実施例における光源からの光の光路を示す図
である。FIG. 8 is a diagram showing an optical path of light from a light source in one embodiment.
【図９】請求項６、７何れかに記載の発明に係るロボッ
トアームの位置ずれ補正方法の一実施例を示す図であ
り、(ａ)はその測定方法を達成するためのアームの側面
図、(ｂ)はその上面図である。FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of a method for correcting a positional deviation of a robot arm according to the invention described in any one of claims 6 and 7, wherein (a) is a side view of the arm for achieving the measuring method. , (B) is a top view thereof.
【図10】(ａ)は一実施例の補正治具の構成図、(ｂ)はそ
の補正後のアームの構成図である。10A is a configuration diagram of a correction jig according to an embodiment, and FIG. 10B is a configuration diagram of an arm after the correction.
【図11】基準側のリンクに対する位置ずれ側のリンクの
各単位ベクトルからの傾き各α、β、γを示す図であ
る。FIG. 11 is a diagram showing inclinations α, β, and γ from each unit vector of the link on the position shift side with respect to the link on the reference side.
11 架台 12 第１アーム 13 第２アーム 14 関節 15 傾斜角センサ 17、26、27、41 フランジ 18 ピエゾアクチュエータ 21 Ａ／Ｄ変換回路 22 システムコントローラ 23 Ｄ／Ａ変換回路 24 ドライバ 31 光源 32 位置検出素子 52 基準ボス 54 サインバー 11 Stand 12 1st arm 13 2nd arm 14 Joint 15 Tilt angle sensor 17, 26, 27, 41 Flange 18 Piezo actuator 21 A / D conversion circuit 22 System controller 23 D / A conversion circuit 24 Driver 31 Light source 32 Position detection element 52 Reference boss 54 Sign bar
Claims (17)
とも１つ以上のアームからなり、先端側に位置するアー
ムの自由端にワーク作業部を構成するとともにロボット
の架台に支持されたロボットアームの位置ずれ測定方法
において、 前記先端アームの自由端にアームの軸方向の傾斜を検出
する傾斜角センサを取付け、該傾斜角センサによってア
ームの軸方向のたわみ角を測定するようにしたことを特
徴とするロボットアームの位置ずれ測定方法。1. A position of a robot arm, which comprises at least one arm having at least one joint, constitutes a work working part at a free end of an arm located on a tip side, and is supported by a pedestal of a robot. In the displacement measuring method, an inclination angle sensor for detecting the axial inclination of the arm is attached to the free end of the tip arm, and the axial deflection angle of the arm is measured by the inclination angle sensor. Measuring method for displacement of robot arm.
とも１つ以上のアームからなり、先端側に位置するアー
ムの自由端にワーク作業部を構成するとともにロボット
の架台に支持されたロボットアームの位置ずれ測定方法
において、 前記先端アームの自由端にアーム軸と直交する方向の傾
斜を検出する傾斜角センサを取付け、該傾斜角センサに
よってアーム軸の捩れ角を測定するようにしたことを特
徴とするロボットアームの位置ずれ測定方法。2. A position of a robot arm, which comprises at least one arm having at least one joint, constitutes a work working part at a free end of the arm located on the tip side, and is supported by a pedestal of the robot. In the deviation measuring method, a tilt angle sensor for detecting a tilt in a direction orthogonal to the arm axis is attached to a free end of the tip arm, and the tilt angle of the arm axis is measured by the tilt angle sensor. Measuring method for displacement of robot arm.
とも１つ以上のアームからなり、先端側に位置するアー
ムの自由端にワーク作業部を構成するとともにロボット
の架台に支持されたロボットアームの位置ずれ測定方法
において、 先端側のアームの自由端に水平基準面を設けるととも
に、ロボット設置面を水平基準面とし、該設置側の水平
基準面から一定角度で照射された光源からの光を前記ア
ームの水平基準面に反射させその反射光を位置検出素子
で受光することにより、アームの水平基準面のロボット
設置面に対する傾斜角を求めることを特徴とするロボッ
トアームの位置ずれ測定方法。3. A position of a robot arm, which comprises at least one arm having at least one joint, constitutes a work working part at the free end of the arm located at the tip side, and is supported by a pedestal of the robot. In the deviation measuring method, a horizontal reference plane is provided at the free end of the arm on the tip side, and the robot installation surface is used as a horizontal reference plane, and light from a light source emitted at a constant angle from the installation side horizontal reference plane is used for the arm. A method for measuring a positional deviation of a robot arm, characterized in that the angle of inclination of the horizontal reference plane of the arm with respect to the robot installation surface is obtained by reflecting the reflected light to the horizontal reference plane and receiving the reflected light by a position detection element.
位置検出素子を設置したことを特徴とする請求項３記載
のロボットアームの位置ずれ測定方法。4. A method for measuring a displacement of a robot arm according to claim 3, wherein a light source and a position detecting element are installed in an axial direction of the arm on the tip end side.
源および位置検出素子を設置したことを特徴とする請求
項３記載のロボットアームの位置ずれ測定方法。5. The method for measuring the positional deviation of a robot arm according to claim 3, wherein a light source and a position detecting element are installed in a direction perpendicular to the axis of the arm on the tip side.
れ、該リンクが関節部を構成する少なくとも１つ以上の
ロボットアームの位置ずれを補正する方法において、 該アームの両端部に形成されたリンクのうちの何れか一
方のリンクの内周部ににフランジを摺動自在に嵌装し、
該フランジの平面をアームの軸線に対して所定角度にな
るように調整してリンクに固定するようにしたことを特
徴とするロボットアームの位置ずれ補正方法。6. A method for correcting a positional deviation of at least one or more robot arms constituting a joint, wherein cylindrical links are formed at both ends in the longitudinal direction, and the links are formed at both ends of the arm. The flange is slidably fitted to the inner peripheral portion of one of the links,
A method for correcting a displacement of a robot arm, characterized in that the plane of the flange is adjusted to a predetermined angle with respect to the axis of the arm and is fixed to the link.
ない側のリンクを基準ボスを挿入した後、アームの軸線
が水平基準面に対して水平になるように該アームの所定
箇所を支持し、次いで、サインバーを、基準ボス側のリ
ンクに対してフランジが嵌装されているリンクの傾斜し
た角度に応じた角度になるように傾斜させ、次いで、該
サインバーの傾斜面とフランジの平面が平行になるよう
にフランジを位置決めした後、該フランジをアームのリ
ンクに固定したことを特徴とする請求項６記載のロボッ
トアームの位置ずれ補正方法。7. After inserting a reference boss into the link of the arm on which the flange is not fitted, a predetermined position of the arm is supported so that the axis of the arm is horizontal with respect to a horizontal reference plane. , Then, the sign bar is tilted with respect to the link on the reference boss side so as to form an angle corresponding to the tilted angle of the link in which the flange is fitted, and then the tilted surface of the sign bar and the flat surface of the flange. 7. The method according to claim 6, wherein the flange is fixed to the link of the arm after the flange is positioned so as to be parallel to each other.
ンクが関節部を構成する少なくとも１つ以上のロボット
アームの位置ずれを補正する方法において、 該アームの両端部に形成されたリンクのうちの何れか一
方のリンクの内周部にフランジを摺動自在に嵌装すると
ともに、該リンクとフランジの間にピエゾアクチュエー
タを配設し、該アクチュエータを駆動して、フランジを
アームの軸線に対して所定角度になるように調整したこ
とを特徴とするロボットアームの位置ずれ補正方法。8. A method in which links are formed at both ends in the longitudinal direction, and the links are formed at both ends of the arm in a method of correcting the positional deviation of at least one or more robot arms that constitute the joint. A flange is slidably fitted to the inner peripheral portion of either one of the links, and a piezo actuator is provided between the link and the flange, and the actuator is driven so that the flange becomes the axis of the arm. A method for correcting a positional deviation of a robot arm, which is characterized in that a predetermined angle is adjusted.
を介してロボットの架台に連結するとともに、該所定箇
所と架台の間および関節部にフランジおよびピエゾアク
チュエータを配設し、該アクチュエータを駆動してフラ
ンジをアームの軸線に対して所定角度になるように調整
したことを特徴とする請求項８記載のロボットアームの
位置ずれ補正方法。9. A predetermined portion of the link of the arm is connected to a pedestal of a robot through a flange, and a flange and a piezo actuator are arranged between the predetermined portion and the pedestal and in a joint portion to drive the actuator. 9. The method according to claim 8, wherein the flange is adjusted so as to form a predetermined angle with respect to the axis of the arm.
くとも１つ以上のアームを有し、該アームのリンク同士
が連接されて関節部を構成するとともに、先端側のアー
ムがハンドを脱着可能な自由端を構成するロボットアー
ムの位置ずれ補正システムにおいて、 前記アームの自由端側のリンク内周部に摺動自在に嵌装
されたフランジと、 該自由端側のリンクとフランジの間に配設されたピエゾ
アクチュエータと、 アームの自由端に設けられ、アームの軸方向の傾斜ある
いはアーム軸と直交する方向の傾斜を検出する傾斜角セ
ンサと、 該傾斜角センサからの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換
回路と、 該Ａ／Ｄ変換回路によってデジタル化された信号に基づ
いてアームの前記傾斜に対する補正量を演算するシステ
ムコントローラと、 該コントローラからの出力信号をアナログ信号に変換す
るＤ／Ａ変換回路と、 該Ｄ／Ａ変換回路からの出力信号に基づいてピエゾアク
チュエータを駆動するドライバと、からなることを特徴
とするロボットアームの位置ずれ補正システム。10. At least one arm having links formed at both ends in the longitudinal direction, the links of the arms are connected to each other to form a joint, and the arm on the tip side can attach and detach the hand. In a system for correcting a positional deviation of a robot arm that forms a free end, a flange slidably fitted to an inner peripheral portion of a link on the free end side of the arm, and a flange disposed between the link and the flange on the free end side. A piezo actuator provided, an inclination angle sensor provided at the free end of the arm for detecting the inclination of the arm in the axial direction or the inclination in the direction orthogonal to the arm axis, and the signal from the inclination angle sensor is A / D converted. An A / D conversion circuit, a system controller that calculates a correction amount for the tilt of the arm based on a signal digitized by the A / D conversion circuit, Of a robot arm, comprising a D / A conversion circuit for converting an output signal from the controller into an analog signal, and a driver for driving a piezo actuator based on the output signal from the D / A conversion circuit. Misalignment correction system.
の架台に連結されるとともに、該架台とリンクの間およ
びアームの関節部を構成するリンクにフランジおよびピ
エゾクチュエータが設けられ、 前記システムコントローラが傾斜角センサの出力信号に
基づいてピエゾアクチュエータを制御することを特徴と
する請求項10記載のロボットアームの位置ずれ補正シス
テム。11. A predetermined position of the link of the arm is connected to a pedestal of the robot, and a flange and a piezo actuator are provided between the pedestal and the link and in a link forming a joint part of the arm, and the system controller is provided. 11. The position deviation correction system for a robot arm according to claim 10, wherein the piezo actuator is controlled based on the output signal of the tilt angle sensor.
由端のハンドを交換した後あるいはワークを交換した後
に傾斜角センサの出力信号に基づいてピエゾアクチュエ
ータを制御することを特徴とする請求項10または11記載
のロボットアームの位置ずれ補正システム。12. The system controller controls the piezo actuator based on the output signal of the tilt angle sensor after replacing the hand at the free end of the arm or after replacing the work. The system for correcting the displacement of the described robot arm.
構成され、該圧電素子を可逆回路で使用することを特徴
とする請求項８または９記載のロボットアームの位置ず
れ補正システム。13. The system according to claim 8, wherein the piezo actuator is composed of a piezoelectric element, and the piezoelectric element is used in a reversible circuit.
して使用することを特徴とする請求項８または９記載の
ロボットアームの位置ずれ補正システム。14. The system according to claim 8 or 9, wherein the piezo actuator is used as an overload sensor.
送ることを特徴とする請求項８〜11何れかに記載のロボ
ットアームの位置ずれ補正システム。15. The position deviation correction system for a robot arm according to claim 8, wherein a high-frequency signal is sent to the piezo actuator.
周波数の信号を加えることにより、加振源として作用さ
せることを特徴とする請求項８〜11何れかに記載のロボ
ットアームの位置ずれ補正システム。16. The misalignment correction system for a robot arm according to claim 8, wherein the piezo actuator is acted as a vibration source by applying a signal of a swept arbitrary frequency.
低減させて片側振幅を下げることにより、位相を半周期
ずらせて加振させるようにしたことを特徴とする請求項
８〜11何れかに記載のロボットアームの位置ずれ補正シ
ステム。17. The vibration is applied by shifting the phase by a half cycle by reducing the voltage applied to the piezo actuator to reduce the amplitude on one side, and the vibration is performed. Robot arm misalignment correction system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32564193A JPH07178689A (en) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | Robot arm position deviation measuring method, position deviation correcting method and position deviation correcting system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32564193A JPH07178689A (en) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | Robot arm position deviation measuring method, position deviation correcting method and position deviation correcting system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07178689A true JPH07178689A (en) | 1995-07-18 |
Family
ID=18179108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32564193A Pending JPH07178689A (en) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | Robot arm position deviation measuring method, position deviation correcting method and position deviation correcting system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07178689A (en) |
Cited By (11)
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| CN115530863A (en) * | 2022-09-27 | 2022-12-30 | 瑞石心禾(河北)医疗科技有限公司 | Device and method for correcting position of radioactive source based on mechanical arm |
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-
1993
- 1993-12-24 JP JP32564193A patent/JPH07178689A/en active Pending
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