JPH07689U - 移動距離測定ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業面に対してツール軸を鉛直に保ったまま
動作する多関節ロボットの作業面方向の任意の移動距離
を測定する装置を提供する。 【構成】 レール１０と、レール１０の長手方向に移動
可能なガイド１１と、ガイド１１に連動してレールの長
手方向におけるガイド１１の移動距離を測定するスケー
ル９と、ガイド１１に基準棒旋回軸１２を中心に一端を
回動可能に設けた基準棒１３と、基準棒の他端に固定し
たスライド１４とからなり、ツール軸７を励磁を切った
状態でスライド１４に固定し、ツール軸７とともにスラ
イド１４を介して移動距離測定ユニットを移動させ、ガ
イド１１のレール長手方向移動距離とツール軸７の移動
角度とにより多関節ロボットの移動距離を測定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、水平多関節ロボットの絶対座標系における平面方向の移動距離の測 定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年の産業用ロボットに対しては、教示による位置データの入力方式から、オ フラインで作成した位置データやＣＡＤデータを直接入力して動作させる方式へ の要求が高まっている。しかし、一般に産業用ロボットにとって、ロボット自体 の位置決め再現精度は満足できるものの、ロボットと外界との相対的な位置決め 精度には課題が残る。この為、絶対座標系におけるロボットアームの移動量とロ ボット座標系におけるロボットアームの移動量との誤差を正確に測定できる装置 が必要になってくる。

【０００３】 従来技術の参考例として図４に示す水平多関節ロボットの平面方向の移動距離 測定方法を挙げる。この例では、水平面上に設置した水平多関節ロボットＲ₂ の 第２アーム１６の先端にカメラ手段１７を視野方向が水平面に対して鉛直に取り 付けていて、ロボット動作範囲中の任意の点に撮像位置を移動できる。水平面上 には、互いに間隔が既知な測定マークを格子状に書き込んでいるスケール２０を 設置している。カメラ手段１７は各測定マークを撮像することが可能で、ロボッ トコントローラ１９内に内蔵されたカメラ画像位置演算手段を用いて、撮像した 各測定マークの位置データをｘｙ座標で表されるロボット座標系の位置データと して算出する事が可能になっている。

【０００４】 まず水平多関節ロボットＲ₂ をスケール座標系原点Ｐ₁ 上とスケール座標傾き 基準点Ｐ₂ 上とに順次移動させ、カメラ手段１７によってＰ₁ 及びＰ₂ を撮像し 、カメラ画像位置演算手段を用いてＰ₁ 及びＰ₂ のロボット座標系における位置 データを測定する。測定後、Ｐ₁ 及びＰ₂ を用いてロボット座標系に対するＸＹ 座標で表されるスケール座標系の傾きαを算出する。次に、ロボット座標系に対 するスケール座標系の傾きαを考慮して、予め既知なスケール２０の格子間隔で 水平多関節ロボットＲ₂ を移動させて、それぞれの位置決め点において対応する 測定マークのロボット座標系の位置データを測定する。予め既知である各測定マ ークのスケール座標系における正確な位置データと、各測定マークを実際に測定 したロボット座標系の位置データとを比較することによって、ロボット座標系に おけるロボットアームの移動距離と、スケール座標系におけるロボットアームの 移動距離との誤差を測定できるとしている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上述した水平多関節ロボットの移動距離測定方法では、カメラ手段で撮像可能 な測定マークが予め正確な間隔で設置されてなければならない。また、測定可能 な移動距離は測定マークの間隔に依存する為に任意の移動距離を測定することは できない。更に、移動距離を測定することができる水平多関節ロボットは、カメ ラ手段で撮像した各測定マークの位置データをロボット座標系における位置デー タとして算出できる様に校正されたカメラ画像位置演算手段を持たなければなら ない。

【０００６】 これらの課題を解決するため、本考案の目的は、作業面に対してツール軸を鉛 直に保ったまま動作する水平多関節ロボットの作業面方向の任意の移動距離を測 定する装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、本考案の移動距離測定ユニットは、レールとレー ルの長手方向に移動可能なガイドと、ガイドに連動してレールの長手方向におけ るガイドの移動距離を測定するスケールと、ガイドに基準棒旋回軸を中心に一端 を回動可能に設けた基準棒と、基準棒他端に固定したスライドとからなる。特に 、基準棒の回転方向の移動角度をツール軸の角度検出機構を用いて測定する。

【０００８】

【作用】

励磁を切った状態で作業面に対して鉛直に保ったままツール軸を移動すると、 ツール軸に固定したスライドを介して移動距離測定ユニットも移動する。基準棒 の移動に着目すると、基準棒の回転方向の移動角度はツール軸の移動角度で把握 し、基準棒のレールの長手方向の移動距離はガイドに連動するスケールで把握す ることが可能である。よって、ツール軸の作業面方向の移動距離は、基準棒のレ ールの長手方向の移動距離と回転方向の移動角度と基準棒旋回軸とツール軸間の 長さとを用いて算出することができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本 考案による水平多関節ロボットの移動距離測定ユニットの外観を示している。こ こでは、第１旋回軸３を中心に水平面方向に旋回可能な第１アーム４を基台２に 設け、第１アーム４の先端に位置する第２旋回軸５を中心に水平面方向に旋回可 能な第２アーム６を設け、第２アーム６の先端に上下動可能で水平面方向に旋回 可能なツール軸７を持つ水平多関節ロボットＲ₁ を例に実施例を説明する。ロボ ットコントローラ１に内蔵されたロボット位置制御手段は、各旋回軸の励磁を切 った状態において各旋回軸の角度を把握し、各旋回軸の角度と各アーム長とのパ ラメータを用いてツール軸７のロボット座標系における現在座標を算出する。こ こで、ツール軸７の角度は、ロボット座標系に対する回転角度である。水平面に 設けられた作業面１５上には、ユニットベース８と、レール１０と、レール１０ の長手方向に移動可能なガイド１１と、ガイド１１に連動してレール１０の長手 方向におけるガイド１１の移動距離を測定するスケール９と、ガイド１１に基準 棒旋回軸１２を中心に一端を回動可能に設けられた基準棒１３と、基準棒１３の 他端に固定されたスライド１４とから構成される移動距離測定ユニットＵが設置 されている。ツール軸７は励磁を切った状態でスライド１４に固定してある。

【００１０】 図１で示した構成において、水平多関節ロボットＲ₁ を作業面１５方向に移動 させると、ツール軸７に固定されたスライド１４を介して移動距離測定ユニット Ｕも移動する。基準棒１３の移動に着目すると、基準棒１３の回転方向の移動角 度は、基準棒１３の回転に伴って回転移動するツール軸７の回転角度を用いて把 握することが可能であり、基準棒１３のレール１０の長手方向の移動距離はスケ ール９で把握することが可能である。

【００１１】 図２に示すのは、本考案による水平多関節ロボットの移動距離測定の第１段階 を示す図である。まず、水平多関節ロボットＲ₁ のツール軸７を測定基準点ａで 示す位置に位置決めする際に、移動距離測定ユニットのガイド１１をガイド原点 Ｏに近くなる方の位置で位置決めさせた場合のツール軸７の角度Ｒ_a1と移動距 離測定ユニットのスケール値Ｓ_a1を記録する。次に、移動距離測定ユニットの ガイド１１をガイド１１が位置決め可能な他方の位置に位置決めし、ツール軸７ の角度Ｒ_a2と移動距離測定ユニットのスケール値Ｓ_a2を記録する。この時、 ガイド１１をガイド原点Ｏに近くなる方の位置に位置決めさせた場合のレール１ ０の長手方向に対する基準棒旋回軸１２とツール軸７とを結ぶ線分Ｔのなす角度 θ_a は数１より求められる。

【００１２】

【数１】

【００１３】 また、基準棒旋回軸１２とツール軸７とを結ぶ線分Ｔの長さＬ_s は数２より求 められる。

【００１４】

【数２】

【００１５】 図３は、本考案による測定ユニット座標系における水平多関節ロボットの移動 距離の算出方法を示す図である。図２に示した段階において、測定基準点ａにお けるレール１０の長手方向と線分Ｔのなす角度θ_a が把握できたので、移動距離 測定ユニットの測定可能領域内における任意の位置にある点ｂに水平多関節ロボ ットＲ₁ が移動した場合のレール１０の長手方向と線分Ｔのなす角度θ_b は、ツ ール軸７の測定基準点ａにおける角度Ｒ_a1と任意の位置にある点ｂにおける角 度Ｒ_b との変化量によって把握することができる。よって、移動距離測定ユニッ トの測定可能領域内における任意の位置にある点ｂについてのＸＹ座標で表され る測定ユニット座標系が示すＸ方向の位置Ｘ_b は、数３より求められる。

【００１６】

【数３】

【００１７】 また点ｂについての測定ユニット座標系が示すＹ方向の位置Ｙ_b は、数４より 求められる。

【００１８】

【数４】

【００１９】 上記の様に、移動距離測定ユニットの測定可能領域内における任意の位置にお いて、水平多関節ロボットＲ₁ の測定ユニット座標系における位置データを正確 に測定することが可能であるので、移動距離測定ユニットの測定可能領域内の任 意の２点間を水平多関節ロボットＲ₁ が移動した場合のスケール座標系における 移動距離を正確に測定する事が可能である。

【００２０】 上記の例では、水平多関節ロボットを例にとり説明を行なったが、ツール軸を 作業面に対して鉛直に保ったまま動作可能な産業用ロボットにおいては、同様に 本考案による移動距離測定ユニットを用いて移動距離の測定を行える。また、作 業面は水平面を例にとり説明を行なったが、垂直面でも、任意の傾きを持つ面で も構わない。また、ツール軸を基準棒に直接固定する構成としても構わない。

【００２１】

【考案の効果】

本考案による水平多関節ロボットの移動距離測定ユニットは、測定に必要な基 準棒の回転角度の検出にロボットのツール軸の角度検出機構を用いる事で、装置 を簡素化できて安価に製作できる。また、ロボットの移動距離の算出に必要な基 準棒の回転中心とロボットのツール軸との距離は測定の第１段階において正確に 把握できるので、製作誤差等に影響されず正確な移動距離の測定を保証できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による水平多関節ロボットの移動距離測
定ユニットの外観図である。

【図２】本考案による水平多関節ロボットの移動距離測
定の第１段階を示すモデル図である。

【図３】本考案による測定ユニット座標系における水平
多関節ロボットの移動距離の算出方法を示すモデル図で
ある。

【図４】従来技術例の移動距離測定の方法を示すモデル
図である。

【符号の説明】

１ ロボットコントローラ ７ ツール軸 ９ スケール １０ レール １１ ガイド １２ 基準棒旋回軸 １３ 基準棒 １４ スライド

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 レールと、レールの長手方向に移動可能
   なガイドと、ガイドに連動してレールの長手方向におけ
   るガイドの移動距離を測定するスケールと、ガイドに基
   準棒旋回軸を中心に一端を回動可能に設けた基準棒と、
   基準棒他端に固定しスライドとからなることを特徴とす
   る移動距離測定ユニット。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の移動距離測定ユニット
   において、基準棒の回転方向の移動角度をツール軸の角
   度検出機構を用いて測定することを特徴とする移動距離
   測定ユニット。