JPH09106311A - 教示データの自動補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 治具の移設を行なった場合でも、ロボットを
再教示することなく稼働させることが可能な教示データ
の自動補正装置の提供。 【解決手段】 治具１２の位置や傾きをロボット１０が
把持する棒状の非接触センサ１５で計測する。治具１２
とロボット１０との相対位置関係が移設前と同じくなる
ようにロボット１０を移動させ、相対位置のずれ求め
る。このずれを移設前に教示してある教示データに加
え、ロボット１０のプレイバック時のデータとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばロボット
の移設やそのロボットの周辺設備の移設を行なった場合
であっても、再教示作業を行なうことなくそのロボット
を稼働させることが可能な教示データの自動補正装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から生産工場においては、製品の受
注状況の変動などに応じて生産ラインの規模を変更する
ことがあるが、この場合には、当然のことながらその生
産ラインに設置されているロボットや生産機械さらには
製品を搬送する治具（治具ポスト）などの移設が行なわ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この移設は、通常は例
えばロボットと治具との位置関係が移設前と同一の位置
関係となるように精度を意識して行なってはいるが、そ
の移設の精度はロボットに要求される精度に比較すれば
比較にならないほど低い。 このため、通常は移設後に
ロボットに再教示をしている。

【０００４】この教示作業に要する時間は、移設された
ロボットの数やロボットの種類によって大きく異なる
が、一般的に教示作業を行なってその動作の確認が終了
するまでには少なくとも日単位の時間が必要となる。

【０００５】本発明は、このような移設に伴う教示作業
を軽減するために成されたものであり、治具の移設を行
なった場合でも、ロボットを再教示することなく稼働さ
せることが可能な教示データの自動補正装置の提供を目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明はつぎのように構成される。

【０００７】請求項１記載の発明は、姿勢認識用の計測
孔を有する治具と、当該治具の姿勢を検出すべく当該計
測孔に挿入されるセンサと、当該センサの検出値に基づ
いて前記治具の現姿勢を認識する姿勢認識手段と、当該
姿勢認識手段によって認識された治具の現姿勢から、前
記治具に保持されるワークに対して作業を行なうロボッ
トの教示データを、当該治具の現姿勢に適合したデータ
に変換する教示データ変換手段とを有することを特徴と
する。

【０００８】このように、治具の現在の姿勢を認識する
ことによって教示時の治具の姿勢とのズレが明らかにな
り、このズレ量の補正を教示データに加えることによっ
て治具の現姿勢に適合したデータとすることができる。
したがって、ロボットの新たな教示作業は必要なくな
る。

【０００９】請求項２記載の発明は、傾き認識用の第１
の計測孔、または回転認識用の第２の計測孔の双方ある
いはいずれか一方を有する治具と、ロボットの作業端に
取り付けられ、当該ロボットによって当該第１又は第２
の計測孔のいずれかに挿入されるセンサと、当該センサ
の検出値に基づいて前記治具の現姿勢を認識する姿勢認
識手段と、移設前の治具に保持させたワークに対し前記
ロボットが行なう作業の教示データを記憶する教示デー
タ記憶手段と、前記姿勢認識手段によって認識された治
具の現姿勢と移設前の治具の姿勢とのずれから座標変換
データを作成する座標変換データ作成手段と、当該座標
変換データ作成手段によって作成された座標変換データ
により、前記教示データ記憶手段に記憶されている教示
データを補正する教示データ補正手段とを有することを
特徴とする。

【００１０】治具に、鉛直方向に対する倒れ具合を認識
する第１の計測孔あるいは水平方向に対する回転ズレを
認識する第２の計測孔のいずれか一方あるいは双方を設
けると、センサによってこれらの計測孔から治具の鉛直
方向の倒れ具合あるいは水平方向の回転ズレを認識する
ことができる。このズレ量の補正を教示データに加える
ことによって治具の現姿勢に適合したデータとすること
ができる。したがって、ロボットの新たな教示作業は必
要なくなる。

【００１１】請求項３記載の発明は、前記センサは、前
記ロボットの作業端に長尺の支持棒の一端を取り付け、
当該支持棒の作業端側及び先端側にそれぞれ当該支持棒
を軸中心として複数の径方向位置測定用近接センサを放
射状に取り付け、さらに、前記支持棒の先端部に深さ方
向位置測定用近接センサを取り付けられなることを特徴
とする。

【００１２】このように構成すると、計測孔に挿入した
場合、複数の径方向位置測定用近接センサによって計測
孔の径方向の位置を決めることができ、また、深さ方向
位置測定用近接センサによってその深さ方向の位置を決
めることができる。したがって、これらの近接センサに
よって治具の姿勢が正確に把握できることになり、治具
の姿勢に適合する教示データの補正を行なうことができ
るようになる。

【００１３】請求項４記載の発明は、前記姿勢認識手段
は、前記複数の径方向位置測定用近接センサ及び深さ方
向位置測定用近接センサからの信号に基づいて前記各セ
ンサの検出信号が所望の値となるように前記ロボットの
姿勢を調整する姿勢制御手段と、当該姿勢制御手段によ
って調整されたロボットの姿勢を認識するロボット姿勢
認識手段とを有することを特徴とする。

【００１４】このようにすれば、この治具に保持される
ワークに対して作業するロボットを用いて、治具のズレ
具合を把握することができるので、教示データの補正を
容易に行なうことができるようになる。

【００１５】請求項５記載の発明は、前記径方向位置測
定用近接センサは、前記支持棒を軸中心として約９０゜
づつ位相をずらし、前記支持棒の作業端側及び先端側に
それぞれ４つづつ配置されていることを特徴とする。

【００１６】このように構成すれば、各近接センサから
計測孔の内周面までの距離がその計測孔の下側と上側の
２点について各４方向で認識することができるので、セ
ンサを計測孔の開口方向に沿って挿入することが可能と
なり、治具の姿勢を正確に認識することができるように
なる。

【００１７】請求項６記載の発明は、姿勢認識用のレー
ザー光出力手段を備えた治具と、当該治具の姿勢を検出
すべく当該レーザー光出力手段からの光を受光するセン
サと、当該センサの検出位置に基づいて前記治具の現姿
勢を認識する姿勢認識手段と、当該姿勢認識手段によっ
て認識された治具の現姿勢から、前記治具に保持される
ワークに対して作業を行なうロボットの教示データを、
当該治具の現姿勢に適合したデータに変換する教示デー
タ変換手段とを有することを特徴とする。

【００１８】このように、治具の現在の姿勢を認識する
ことによって教示時の治具の姿勢とのズレが明らかにな
り、このズレ量の補正を教示データに加えることによっ
て治具の現姿勢に適合したデータとすることができる。
したがって、ロボットの新たな教示作業は必要なくな
る。

【００１９】請求項７記載の発明は、傾き認識用の第１
のレーザー光、または回転認識用の第２のレーザー光の
双方あるいはいずれか一方を出力するレーザー光出力手
段を備えた治具と、ロボットの作業端に取り付けられ、
当該ロボットの姿勢を変更させることによって、前記第
１のレーザー光または前記第２のレーザー光を受光する
センサと、当該センサの検出値に基づいて前記治具の現
姿勢を認識する姿勢認識手段と、移設前の治具に保持さ
せたワークに対し前記ロボットが行なう作業の教示デー
タを記憶する教示データ記憶手段と、前記姿勢認識手段
によって認識された治具の現姿勢と移設前の治具の姿勢
とのずれから座標変換データを作成する座標変換データ
作成手段と、当該座標変換データ作成手段によって作成
された座標変換データにより、前記教示データ記憶手段
に記憶されている教示データを補正する教示データ補正
手段とを有する。

【００２０】治具に、傾き認識用の第１のレーザー光、
または回転認識用の第２のレーザー光の双方あるいはい
ずれか一方を出力するレーザー光出力手段を設けると、
センサによって治具の鉛直方向の倒れ具合あるいは水平
方向の回転ズレを認識することができる。このズレ量の
補正を教示データに加えることによって治具の現姿勢に
適合したデータとすることができる。したがって、ロボ
ットの新たな教示作業は必要なくなる。

【００２１】請求項８記載の発明は、前記レーザー光出
力手段は、１つの発光手段と、当該発光手段からのレー
ザー光を第１のレーザー光および第２のレーザー光に分
離するビームスプリッタとから構成されることを特徴と
する。

【００２２】ビームスプリッタを設けると、１つの発光
手段を設けるだけで、２つのレーザー光が得られること
になる。

【００２３】請求項９記載の発明は、前記姿勢認識手段
は、前記第１のレーザー光または第２のレーザー光の双
方あるいはいずれか一方を、前記センサのどの位置で受
光したかによって、前記治具の現姿勢を認識することを
特徴とするこのようにすれば、この治具に保持されるワ
ークに対して作業するロボットを用いて、治具のズレ具
合を把握することができるので、教示データの補正を容
易に行なうことができるようになる。

【００２４】請求項１０記載の発明は、前記姿勢認識用
のレーザー光出力手段は、前記治具に着脱自在に構成さ
れていることを特徴とする。

【００２５】したがって、任意の治具にこのレーザー光
出力手段を取り付けることができ、専用の治具を設ける
必要がなくなる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる教示デ
ータの自動補正装置を備えたロボットの外観図である。

【００２７】ロボット１０は、治具１２に保持されたワ
ークに対して所望の作業が行なえるように教示されてい
る。このロボット１０のプレイバック時の動作は、姿勢
認識手段および教示データ変換手段としても機能するロ
ボットコントローラ２０によって制御される。

【００２８】ロボット１０の作業端には、移設後の治具
１２の姿勢を認識するセンサ１５が取り付けられてい
る。尚、このセンサ１５は、治具１２が移設された直
後、ロボット１０に治具１２のずれに伴う補正データを
作成する場合にのみ取り付けられ、通常の作業時には、
作業用のハンドが取り付けられる。ただし、ロボット１
０のハンドがセンサ１５を把持できるようなものであれ
ば、作業時に用いるこのハンドを使用するようにしても
よい。

【００２９】治具１２には、移設後の治具１２の姿勢が
自動的に認識できるように、鉛直方向に姿勢認識用の計
測孔１７が開口されている。センサ１５は、ロボット１
０によってこの計測孔１７に挿入され、治具の設置姿勢
が認識される。

【００３０】治具１２にセンサ１５が挿入されている状
態を図２に示す。

【００３１】ロボット１０の作業端１０Ａには、センサ
１５を構成する長尺の支持棒２５が取り付けられ、この
支持棒２５の作業端側に図３（Ａ）のように、この支持
棒２５の軸を中心に同一平面上で９０゜づつ位相をずら
して４つの近接センサ２６Ａ〜２６Ｄが取り付けられて
いる。また、この支持棒２５の先端側にも図３（Ｂ）の
ように近接センサ２７Ａ〜２７Ｄが取り付けられてい
る。さらに、この支持棒２５の先端部分には、センサ１
５の挿入深さを検出するための近接センサ２８が取り付
けられている。

【００３２】ロボット１０は、このセンサ１５が計測孔
１７の中心に位置されるように自分自身の姿勢を調整す
る。この動作によって治具１２の姿勢が間接的に認識で
きる。この認識された姿勢を、治具１２が移設される前
に同様の計測動作で認識されている姿勢と比較すると、
治具の１２移設前後の姿勢のずれ量が認識できる。この
ずれ量を教示データに加える補正を行なうと、治具１２
を移設した後に教示作業をする必要がなくなる。

【００３３】なお、図２においては、作業端１０Ａが回
転するように構成してあるが、本実施の形態のように同
一平面上に複数の近接センサを配置させる場合には、計
測孔１７の中心に位置させることが可能であるから、固
定のままでも十分である。

【００３４】また、図１のように計測孔１７を鉛直方向
に開口した治具では、移設前と比較した移設後の治具１
２の姿勢の傾き具合は認識することができるが、この治
具が回転したような場合には、この回転量を認識するこ
とはできない。このため、この回転がワークへの作業に
悪影響を与えるような治具の場合には、図４に示すよう
に、この回転量をも認識できる第２の計測孔１８が開口
された治具１２を用いる。

【００３５】図５は、図１に示したセンサ１５、ロボッ
ト１０およびロボットコントローラ２０の制御系の概略
構成を示すブロック図である。

【００３６】上部センサ２６Ａ，２６Ｃ、上部センサ２
６Ｂ，２６Ｄ、下部センサ２７Ａ，２７Ｃ、下部センサ
２７Ｂ，２７Ｄ及び底部センサ２８は、ロボットコント
ローラ２０内に設けられているセンサ出力値認識部３０
に接続され、これらのセンサからの信号はこの認識部３
０に入力される。

【００３７】教示データ記憶部３２は、教示データ記憶
手段として機能するものであって、ここには、移設前の
治具に保持させたワークに対してロボット１０が行なう
作業に関する教示データと、計測作業を行なう際のロボ
ット１０のセンサ１５の挿入動作に関する教示データと
が記憶されている。

【００３８】各軸モータ４０は、ロボット１０を構成す
る各アームを駆動するモータであり、これらのモータ
は、動作制御部３８によって制御される。

【００３９】ロボット姿勢認識部３６は、姿勢認識手段
あるいはロボット姿勢認識手段として機能するものであ
って、各軸モータ４０が有しているエンコーダからの信
号に基づいてロボット１０の姿勢を認識する部分であ
り、本発明において重要な役割を果たす部分である。

【００４０】教示データ変換部３４は、座標変換データ
作成手段および教示データ補正手段として機能するもの
であって、ロボット姿勢認識部３６によって間接的に認
識した治具１２の現姿勢から移設前の治具１２の姿勢と
のずれを求め、このずれを補償する座標変換データを作
成すると共に、この座標変換データを元に、ロボット１
０のプレイバック時に用いる教示データを補正するもの
である。

【００４１】動作制御部３８は、姿勢認識手段あるいは
姿勢制御手段として機能するものであって、移設後の治
具にセンサ１５を挿入する計測作業の教示データを教示
データ記憶部３２から取り出して計測作業を行ない、セ
ンサ出力値認識部３０からの各センサの検出値に基づい
てセンサ１５が計測孔１７，１８の中央部分に位置する
ようにロボット１０の姿勢を微妙に制御するものであ
る。もちろん、プレイバック時には、教示データ変換部
３４によって変換された教示データに基づいてロボット
１０の動作を制御する。

【００４２】次に、本発明の自動補正装置の動作を図６
および図７のフローチャートを用いて詳細に説明する。

【００４３】まず、動作制御部３８は、教示データ記憶
部３２に記憶されている計測作業に関する教示データに
基づいて計測孔１７にセンサ１５を挿入する（Ｓ１）。
動作制御部３８では、センサ出力値認識部３０を介して
入力される底部センサ２８の信号に基づいて、センサ１
５が計測孔１７の所定の深さに挿入されるように各軸モ
ータ４０を制御する。本実施の形態では、底部センサ２
８に近接センサを用いているので、このセンサの出力が
オンするまで挿入することになる。底部センサ２８に距
離センサが用いられた場合には、予め教示された深さと
なるようにその挿入が制御されることになる（Ｓ２〜Ｓ
５）。

【００４４】センサ１５が所望の深さまで挿入される
と、この深さを維持しつつ、動作制御部３８は、センサ
出力値認識部３０を介して入力される下部センサ２７
Ａ，２７Ｃの信号に基づいて、これら両センサの出力値
が同じくなるように、センサ１５の位置を調整する（Ｓ
６〜Ｓ９）。センサ１５の挿入深さおよび下部センサ２
７Ａ，２７Ｃの位置（計測孔１７の内側面からの距離）
を維持しつつ、動作制御部３８は、センサ出力値認識部
３０を介して入力される下部センサ２７Ｂ，２７Ｄの信
号に基づいて、これら両センサの出力値が同じくなるよ
うに、センサ１５の位置を調整する（Ｓ１０〜Ｓ１
３）。

【００４５】以上の操作で、センサを所望の深さに挿入
しつつ、下部センサ２７Ａ〜２７Ｄを計測孔１７の中心
に位置させることができたわけである。なお、下部セン
サ２７Ａ〜２７Ｄを計測孔１７の中心に位置させる移動
は、センサ１５を平行移動させるだけで、その挿入角度
を変えるようなことはしない。

【００４６】さらに、センサ１５の挿入深さおよび下部
センサ２７Ａ〜２７Ｄ（計測孔１７の内側面からの距
離）の位置を維持しつつ、動作制御部３８は、センサ出
力値認識部３０を介して入力される上部センサ２６Ａ，
２６Ｃの信号に基づいて、これら両センサの出力値が同
じくなるように、センサ１５の位置を調整する（Ｓ１４
〜Ｓ１７）。同様に、センサ１５の挿入深さおよび下部
センサ２７Ａ〜２７Ｄ（計測孔１７の内側面からの距
離）の位置を維持しつつ、動作制御部３８は、センサ出
力値認識部３０を介して入力される上部センサ２６Ｂ，
２６Ｄの信号に基づいて、これら両センサの出力値が同
じくなるように、センサ１５の位置を調整する（Ｓ１８
〜Ｓ２１）。

【００４７】以上の操作で、計測孔１７の中心位置にセ
ンサ１５を位置させることができる。

【００４８】つぎに、動作制御部３８は、センサ１５を
計測孔１８に挿入する操作を行なう。このときには、治
具１２のズレを勘案しないと計測孔１８ヘの挿入がスム
ースに行なわれない恐れがあるので、教示データ記憶部
３２に記憶されている計測孔１７と計測孔１８との相対
位値関係を示すデータに基づいて計測孔１８の位置を捜
し、センサ１５を挿入する（Ｓ２２）。

【００４９】センサ１５の挿入深さおよび下部センサ２
７Ａ〜２７Ｄ（計測孔１７の内側面からの距離）の位置
を維持しつつ、動作制御部３８は、センサ出力値認識部
３０を介して入力される上部センサ２６Ｂ，２６Ｄの信
号に基づいて、これら両センサの出力値が同じくなるよ
うに、センサ１５の位置を調整する（Ｓ２３〜Ｓ２
６）。ロボット姿勢認識部３６は各軸モータ４０のエン
コーダなどからの信号に基づいてロボットの姿勢を認識
し、動作制御部３８は認識した姿勢と教示時における姿
勢とから治具のずれ量を算出し、教示データ変換部３４
で座標変換データの元データとされる（Ｓ２７）。

【００５０】以上の処理により、それぞれの計測孔１
７，１８について、ロボット姿勢認識部３６によって認
識されたロボット１０の手先位置と手先方向をそれぞれ
Ｈ′，Ｄ′とし、移設前の治具の教示時点で同様にして
計測し、教示データ記憶部３２に記憶されているロボッ
ト１０の手先位置と手先方向をそれぞれＨ，Ｄとする
と、Ｈ，ＤをＨ′，Ｄ′に一致させるには、座標変換を
行なえばよい。この座標変換は教示データ変換部３４に
よって行われる。

【００５１】座標変換をＸとし、移設前の治具での教示
データをＴａとし、移設後の治具で作業を行なう際に用
いられるべきデータをＴｓとすると、Ｔｓ＝ＸＴａで表
すことができる。教示データ変換部３４では、この演算
をプレイバック時に行ない、動作制御部３８にこのデー
タを出力することになる。

【００５２】したがって、生産ラインの移設などに伴
い、治具の移設やロボットの移設が行なわれた場合、さ
らには経時的な精度の誤差の発生が懸念されるような場
合でも、上記のように、治具とロボットとの相対位値誤
差を認識するだけで、移設前に教示した教示データを用
いることができ、移設などの度に教示作業を行なう必要
がなくなる。

【００５３】次に、本発明の他の実施の形態を図面に基
づいて説明する。第１の実施の形態では、治具に開口し
た計測孔を基に治具とロボットとの相対位置の補正がで
きるようにしたが、この実施の形態では、治具に取り付
けた投光器から発するレーザ光を基に治具とロボットと
の相対位置の補正ができるようにしている。

【００５４】図８は、本発明にかかる教示データの自動
補正装置を備えたロボットの外観図である。

【００５５】ロボット１０は、治具１２に保持されたワ
ークに対して所望の作業が行なえるように教示されてい
る。このロボット１０のプレイバック時の動作は、姿勢
認識手段および教示データ変換手段としても機能するロ
ボットコントローラ２０によって制御される。

【００５６】治具１２には、移設後の治具１２の姿勢が
自動的に認識できるように、鉛直方向と水平方向の２方
向にレーザー光を照射することができるレーザー光出力
手段としてのレーザー光照射装置５０が取り付けられて
いる。このレーザー光照射装置５０は、図９に示すよう
に治具１２の一部に形成された保持部５２にしっかりと
取り付けられる。保持部５２には、図９の右側の図に示
すように、一部に回り止めのキー溝５３が形成され、レ
ーザー光照射装置５０が堅固に係合される。

【００５７】なお、図では保持部５２としての孔を１箇
所だけ設けているが、安定した装着ができるようにする
ためにはこの孔を２箇所に設けることが望ましい。ま
た、ロボット１０が非常に高精度の作業を行なうような
場合には、レーザー光照射装置５０を保持部５２に着脱
自在に取り付ける形態ではなく、レーザー光照射装置５
０を治具１２に埋め込んだもののほうがよい。

【００５８】レーザー光照射装置５０は、図９に示すよ
うに、内部にレーザーダイオードなどのレーザー光源５
４が設けられ、このレーザー光源５４からのレーザー光
は、ビームスプリッター５５によって、鉛直方向に照射
される傾き検出用の第１のレーザー光５６と、水平方向
に照射される回転認識用の第２のレーザー光５７とに分
離される。

【００５９】ロボット１０の作業端には、レーザー光照
射装置５０からの第１および第２のレーザー光５６，５
７を受光する受光センサ６０が設けられ、この受光セン
サ６０による検出信号は、センサ信号処理装置６２で処
理され、受光センサ６０の受光位置に関する情報となっ
てロボットコントローラ２０に出力される。なお、この
受光センサ６０は、ある程度の領域でレーザー光の検出
をすることができる２次元センサであって、２次元ＣＣ
Ｄセンサ、ＭＯＳセンサ、ＰＳＤセンサ等を用いる。

【００６０】ロボットコントローラ２０では、移設前の
治具で同様のことを行なった時の受光位置と移設後の治
具の受光位置との違いから移設後の治具の設置姿勢を認
識し、座標変換データを作成する。

【００６１】図１０に、受光センサ６０の具体的な取り
付け位置を示す。受光センサ６０は、図示されているよ
うに、ロボット１０の作業端１０Ａに取り付けられてい
る。したがって、計測処理を行なう場合には、このセン
サ６０が第１のレーザー光５６あるいは第２のレーザー
光５７の光路に位置されることになる。この場合のロボ
ット１０の動作の制御は、予め教示されているデータに
基づいてロボットコントローラ２０によって行なわれ
る。

【００６２】図１１は、図８に示した受光センサ６０、
ロボット１０およびロボットコントローラ２０の制御系
の概略構成を示すブロック図である。

【００６３】受光センサ６０は、図１０に示してあるよ
うにロボット１０の作業端１０Ａに取り付けられ、治具
１２に取り付けられているレーザー光照射装置５０から
の第１および第２のレーザー光５６，５７を受光するも
のである。この受光センサ６０からの信号は受光点認識
部６３に出力される。

【００６４】受光点認識部６３は、受光センサ６０のど
の位置でレーザー光が受光されたのかを認識するもの
で、この受光位置は治具１２の現姿勢を計算するための
基データとなるものである。

【００６５】教示データ記憶部３２は、教示データ記憶
手段として機能するものであって、ここには、移設前の
治具に保持させたワークに対してロボット１０が行なう
作業に関する教示データと、計測作業を行なう際の受光
センサ６０の設定位置に関する教示データとが記憶され
ている。

【００６６】各軸モータ４０は、ロボット１０を構成す
る各アームを駆動するモータであり、これらのモータ
は、動作制御部３８によって制御される。

【００６７】動作制御部３８は、教示データ記憶部３２
に記憶されている計測作業に関する教示データを取り出
して、移設後の治具１２に取り付けられたレーザー光照
射装置５０からのレーザー光の光路に受光センサ６０が
位置されるようにロボット１０の各アームを動作させる
ものである。

【００６８】変換マトリクス算出部６４は、座標変換デ
ータ作成手段として機能するものであって、治具の移設
前に計測したレーザー光の受光位置と治具の移設後に計
測したレーザー光の受光位置の相違に基づいて、移設前
の治具を用いて教示を行なった際の教示データを移設後
の治具でも使うことができるように、その変換マトリッ
クスを算出するものである。

【００６９】教示データ変換手段３４は、教示データ補
正手段として機能するものであって、変換マトリックス
算出部６４によって算出された変換マトリックスによっ
て教示データを補正するものである。

【００７０】次に、本発明の実施の形態における自動補
正装置の動作を図１２のフローチャートを用いて詳細に
説明する。

【００７１】このフローチャートの処理が行なわれる前
提として、移設前の治具で、これから説明することと同
様のことが行なわれており、この治具の姿勢が教示デー
タ記憶部３２に記憶されているものとする。そして、ロ
ボット１０のプレイバック時に必要な軌跡に関するデー
タは、この治具を用いて行なわれているものとする。

【００７２】また、この計測作業を行なう場合には、治
具１２の保持部５２に、レーザー光照射装置５０を取り
付ける。これでレーザー光照射装置５０は治具１２との
位置関係が一意となって固定される。レーザー光照射装
置５０からは鉛直方向に第１のレーザー光５６が、ま
た、この第１のレーザー光５６と水平方向に直交する第
２のレーザー光５７が出力される。

【００７３】まず、計測作業を行なうモードの設定が行
なわれると、動作制御部３８は教示データ記憶部３２に
記憶されているデータを取り出し、ロボット１０の作業
端１０Ａを教示された位置Ｓ１に設定する。この位置Ｓ
１は移設前の治具で同様のことをした場合に、第１のレ
ーザー光５６が受光センサ６０の中心に当たるように教
示された点である（Ｓ５０）。

【００７４】受光点認識部６３は、受光センサ６０の第
１のレーザー光５６の受光点Ｓ１′を認識し、この位置
を記憶する（Ｓ５１）。

【００７５】つぎに、動作制御部３８は教示データ記憶
部３２に記憶されているデータを取り出し、ロボット１
０の作業端１０Ａを、前回のＳ１とは異なる位置として
教示された位置Ｓ２に設定する。この位置Ｓ１は移設前
の治具で同様のことをした場合に、第１のレーザー光５
６が受光センサ６０の中心に当たるように教示された点
である（Ｓ５２）。

【００７６】受光点認識部６３は、受光センサ６０の第
１のレーザー光５６の受光点Ｓ２′を認識し、この位置
を記憶する（Ｓ５３）。

【００７７】さらに、動作制御部３８は教示データ記憶
部３２に記憶されているデータを取り出し、ロボット１
０の作業端１０Ａを教示された位置Ｓ３に設定する。こ
の位置Ｓ３は移設前の治具で同様のことをした場合に、
第２のレーザー光５７が受光センサ６０の中心に当たる
ように教示された点である（Ｓ５４）。

【００７８】受光点認識部６３は、受光センサ６０の第
２のレーザー光５７の受光点Ｓ３′を認識し、この位置
を記憶する（Ｓ５５）。

【００７９】つぎに、動作制御部３８は教示データ記憶
部３２に記憶されているデータを取り出し、ロボット１
０の作業端１０Ａを、前回のＳ３とは異なる位置として
教示された位置Ｓ４に設定する。この位置Ｓ４は移設前
の治具で同様のことをした場合に、第２のレーザー光５
７が受光センサ６０の中心に当たるように教示された点
である（Ｓ５６）。

【００８０】受光点認識部６３は、受光センサ６０の第
２のレーザー光５７の受光点Ｓ４′を認識し、この位置
を記憶する（Ｓ５７）。

【００８１】以上の操作によって、Ｓ１〜Ｓ４の点にお
ける第１および第２のレーザー光５６，５７の受光位置
を知ることができる。本実施の形態では、この４点ロボ
ット座標から教示データを補正する変換マトリックスを
求めている。

【００８２】つぎに、変換マトリックス算出部６４で
は、最初に教示されている点であるＳ１〜Ｓ４の各点に
おけるレーザー光の受光位置Ｓ１′〜Ｓ２′から移設後
の治具の位置ずれを表す変換マトリックスを求める。

【００８３】これを求めるには次のような計算を行な
う。なお、以下の処理は移設前の治具に対して行なわれ
たものである。

【００８４】まず、図１０に示すように座標系を定義す
る。ここで、Ｘｈ，Ｙｈ，Ｚｈはハンドの座標系であ
る。また、Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓは受光センサの座標系であ
る。

【００８５】受光点認識部６３によって認識されたレー
ザー光の受光位置を（ｘｓ，ｙｓ）とし、受光センサの
座標系におけるレーザー受光点を ^sＳ１とすると、^sＳ
１＝（ｘｓ，ｙｓ，０）と表すことができる。

【００８６】この点をハンドの座標系に変換するための
変換マトリックスをＸＳとすると、ハンドの座標系にお
けるレーザー受光点 ^hＳ１は、^hＳ１＝ＸＳ・ ^sＳ１と
表すことができる。

【００８７】さらに、ハンドの座標系からロボットの座
標系に変換するための変換マトリックスをＸＨとする
と、ロボットの座標系におけるレーザー受光点 ^RＳ１
は、^RＳ１＝ＸＨ・ ^hＳ１と表すことができる。

【００８８】上記のような変換を行なって、図１４に示
すように、Ｓ１〜Ｓ４の各点における ^RＳ１〜 ^RＳ４を
求める。すなわち、センサの座標系における受光位置
（座標）をロボットの座標系における受光位置（座標）
に変換するのである。

【００８９】このようにして求められた ^RＳ１と ^RＳ２
の両点を通る直線Ｌと、 ^RＳ３の点を含みこの直線Ｌと
直交する平面Ｐを算出し、算出された直線Ｌと平面Ｐと
の交点をロボットの座標系の原点 ^RＣとする。

【００９０】この原点 ^RＣから第１のレーザー光５６方
向への単位ベクトルをＣｚ，この原点 ^RＣから第２のレ
ーザー光５７方向への単位ベクトルをＣｘ，このＣｚと
Ｃｘと直交する単位ベクトルＣｙを算出する。

【００９１】以上のことを、上記のＳ５１，Ｓ５３，Ｓ
５５，Ｓ５７のステップで得られたＳ１′〜Ｓ４′に対
しても行なって、図１４に示すように、原点 ^RＣ′、単
位ベクトルＣ′ｘ，Ｃ′ｚ，Ｃ′ｙを算出する。

【００９２】次に、移設前の治具で求めた原点 ^RＣ、単
位ベクトルＣｘ，Ｃｚ，Ｃｙと移設後の治具で求めた原
点 ^RＣ′、単位ベクトルＣ′ｘ，Ｃ′ｚ，Ｃ′ｙとか
ら、原点 ^RＣ、単位ベクトルＣｘ，Ｃｚ，Ｃｙを原点 ^R
Ｃ′、単位ベクトルＣ′ｘ，Ｃ′ｚ，Ｃ′ｙに座標変換
する座標変換マトリクスＸＤを求める（Ｓ５８）。

【００９３】教示データ変換部３４では、変換マトリク
ス算出部６４によって求められた変換マトリックスＸＤ
を用いて、補正教示点を算出し、これを動作制御部３８
に出力する。

【００９４】補正教示点の算出は、次のようにして行な
う。教示データ記憶部３２に記憶されている教示データ
をＴｓとすると、移設後の治具に適応する教示データＴ
ｓ′は、Ｔｓ′＝ＸＤ・Ｔｓで求めることができる。

【００９５】この補正後の教示データを動作制御部３８
に出力するようにすれば、ロボット１０や治具の移設を
行なった場合であっても、教示を行なう必要がなく、移
設作業から生産ラインが稼働できるまでの時間をかなり
短縮することができるようになる。

【００９６】以上の実施の形態では、人間がレーザー光
照射装置５０を治具に取り付けたり、これを治具１２に
常設するようにした形態のものを例示したが、このほか
に、計測モードに設定されたことを条件として、ロボッ
ト１０が自らレーザー光照射装置５０を治具に取り付け
て計測作業を行なうようにすることも可能である。

【００９７】また、治具の移設などをした場合の教示デ
ータの補正について２つの形態を説明したが、この補正
はいずれの形態でも各治具ごとに行なう必要があるのは
もちろんである。

【００９８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、各請
求項ごとに次のような効果を奏する。請求項１記載の発
明によれば、センサの検出値に基づいて前記治具の現姿
勢を認識し、この現姿勢から、ロボットの教示データを
この治具の現姿勢に適合したデータに変換できるので、
ロボットの新たな教示作業は必要なくなる。

【００９９】請求項２記載の発明によれば、治具に鉛直
方向に対する倒れ具合を認識する第１の計測孔あるいは
水平方向に対する回転ズレを認識する第２の計測孔のい
ずれか一方あるいは双方を設けたので、センサによって
これらの計測孔から治具の鉛直方向の倒れ具合あるいは
水平方向の回転ズレを認識することができ、このズレ量
の補正を教示データに加えることによって治具の現姿勢
に適合したデータとすることができる。したがって、ロ
ボットの新たな教示作業は必要なくなる。

【０１００】請求項３記載の発明によれば、前記センサ
は、前記ロボットの作業端に長尺の支持棒の一端を取り
付け、当該支持棒の作業端側及び先端側にそれぞれ当該
支持棒を軸中心として複数の径方向位置測定用近接セン
サを放射状に取り付け、さらに、前記支持棒の先端部に
深さ方向位置測定用近接センサを取り付けて構成したの
で、計測孔に挿入した場合、複数の径方向位置測定用近
接センサによって計測孔の径方向の位置を決めることが
でき、また、深さ方向位置測定用近接センサによってそ
の深さ方向の位置を決めることができる。したがって、
これらの近接センサによって治具の姿勢が正確に把握で
きることになり、治具の姿勢に適合する教示データの補
正を行なうことができるようになる。

【０１０１】請求項４記載の発明によれば、前記姿勢認
識手段は、前記複数の径方向位置測定用近接センサ及び
深さ方向位置測定用近接センサからの信号に基づいて前
記各センサの検出信号が所望の値となるように前記ロボ
ットの姿勢を調整する姿勢制御手段と、当該姿勢制御手
段によって調整されたロボットの姿勢を認識するロボッ
ト姿勢認識手段で構成したので、この治具に保持される
ワークに対して作業するロボットを用いて、治具のズレ
具合を把握することができ、教示データの補正を容易に
行なうことができるようになる。

【０１０２】請求項５記載の発明によれば、前記径方向
位置測定用近接センサは、前記支持棒を軸中心として約
９０゜づつ位相をずらし、前記支持棒の作業端側及び先
端側にそれぞれ４つづつ配置して構成したので、各近接
センサから計測孔の内周面までの距離がその計測孔の下
側と上側の２点について各４方向で認識することがで
き、センサを計測孔の開口方向に沿って挿入することが
可能となり、治具の姿勢を正確に認識することができる
ようになる。

【０１０３】請求項６記載の発明によれば、レーザー光
出力手段からの光の検出位置に基づいて、前記治具の現
姿勢を認識し、この現姿勢から、ロボットの教示データ
をこの治具の現姿勢に適合したデータに変換できるの
で、ロボットの新たな教示作業は必要なくなる。

【０１０４】請求項７記載の発明によれば、治具に、傾
き認識用の第１のレーザー光、または回転認識用の第２
のレーザー光の双方あるいはいずれか一方を出力するレ
ーザー光出力手段を設けたので、センサによって治具の
鉛直方向の倒れ具合あるいは水平方向の回転ズレを認識
することができる。このズレ量の補正を教示データに加
えることによって治具の現姿勢に適合したデータとする
ことができ、したがって、ロボットの新たな教示作業は
必要なくなる。

【０１０５】請求項８記載の発明によれば、前記センサ
のどの位置で受光したかによって、前記治具の現姿勢を
認識する前記レーザー光出力手段は、１つの発光手段
と、当該発光手段からのレーザー光を第１のレーザー光
および第２のレーザー光に分離するビームスプリッタと
から構成したので、１つの発光手段を設けるだけで、傾
き認識用の第１のレーザー光、または回転認識用の第２
のレーザー光の２つのレーザー光が得られることにな
る。

【０１０６】請求項９記載の発明によれば、前記姿勢認
識手段は、前記第１のレーザー光または第２のレーザー
光の双方あるいはいずれか一方を、前記センサのどの位
置で受光したかによって、前記治具の現姿勢を認識して
いるので、治具に保持されるワークに対して作業するロ
ボットを用いて、治具のズレ具合を把握することがで
き、教示データの補正を容易に行なうことができるよう
になる。

【０１０７】請求項１０記載の発明によれば、前記姿勢
認識用のレーザー光出力手段は、前記治具に着脱自在に
構成したので、任意の治具にこのレーザー光出力手段を
取り付けることができ、専用の治具を設ける必要がなく
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる教示データの自動補正装置を
備えたロボットの外観図である。

【図２】 治具１２にセンサ１５が挿入されている状態
を示す図である。

【図３】 （Ａ），（Ｂ）は、近接センサの配置状況を
示す図である。

【図４】 回転量をも検出すべく第２の計測孔１８を備
えた治具１２の断面図である。

【図５】 図１に示したセンサ１５、ロボット１０およ
びロボットコントローラ２０の制御系の概略構成を示す
ブロック図である。

【図６】 図５に示した制御系の動作フローチャートで
ある。

【図７】 図５に示した制御系の動作フローチャートで
ある。

【図８】 本発明の他の形態にかかる教示データの自動
補正装置を備えたロボットの外観図である。

【図９】 レーザー光照射装置５０の取り付け状況を示
す図である。

【図１０】 センサの取り付け位置を示す図である。

【図１１】 図８に示したセンサ６０、ロボット１０お
よびロボットコントローラ２０の制御系の概略構成を示
すブロック図である。

【図１２】 図１０に示した制御系の動作フローチャー
トである。

【図１３】 図１２のフローチャートの説明に供する図
である。

【図１４】 図１２のフローチャートの説明に供する図
である。

【符号の説明】

１０…ロボット、 １０Ａ…作業端、１２…治具（治
具ポスト）、１５…センサ、 １７，１８…計測孔、
２０…ロボットコントローラ、２５…支持棒、２６Ａ〜
２６Ｄ…上部センサ、２７Ａ〜２７Ｄ…下部センサ、２
８…底部センサ、５０…レーザー光照射装置、 ５２…
保持部、５３…キー溝、 ５４…レーザー光源、５５
…ビームスプリッター、５６，５７…第１のレーザー
光、第２のレーザー光、６０…センサ。

【手続補正書】

【提出日】平成７年１２月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図１０】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１１】

【図１３】

【図１４】

【図１２】

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】姿勢認識用の計測孔（１７，１８）を有す
   る治具（１２）と、 当該治具（１２）の姿勢を検出すべく当該計測孔（１
   ７，１８）に挿入されるセンサ（１５）と、 当該センサ（１５）の検出値に基づいて前記治具（１
   ２）の現姿勢を認識する姿勢認識手段（２０）と、 当該姿勢認識手段（２０）によって認識された治具（１
   ２）の現姿勢から、前記治具（１２）に保持されるワー
   クに対して作業を行なうロボット（１０）の教示データ
   を、当該治具（１２）の現姿勢に適合したデータに変換
   する教示データ変換手段（２０）とを有することを特徴
   とする教示データの自動補正装置。
2. 【請求項２】傾き認識用の第１の計測孔（１７）、また
   は回転認識用の第２の計測孔（１８）の双方あるいはい
   ずれか一方を有する治具（１２）と、 ロボット（１０）の作業端（１０Ａ）に取り付けられ、
   当該ロボット（１０）によって当該第１又は第２の計測
   孔（１７，１８）のいずれかに挿入されるセンサ（１
   ５）と、 当該センサ（１５）の検出値に基づいて前記治具の現姿
   勢を認識する姿勢認識手段（３６，３８）と、 移設前の治具（１２）に保持させたワークに対し前記ロ
   ボット（１０）が行なう作業の教示データを記憶する教
   示データ記憶手段（３２）と、 前記姿勢認識手段（３６，３８）によって認識された治
   具（１２）の現姿勢と移設前の治具（１２）の姿勢との
   ずれから座標変換データを作成する座標変換データ作成
   手段（３４）と、 当該座標変換データ作成手段（３４）によって作成され
   た座標変換データにより、前記教示データ記憶手段（３
   ２）に記憶されている教示データを補正する教示データ
   補正手段（３４）とを有することを特徴とする教示デー
   タの自動補正装置。
3. 【請求項３】前記センサ（１５）は、前記ロボット（１
   ０）の作業端（１０Ａ）に長尺の支持棒（２５）の一端
   を取り付け、当該支持棒（２５）の作業端側及び先端側
   にそれぞれ当該支持棒（２５）を軸中心として複数の径
   方向位置測定用近接センサ（２６Ａ〜２６Ｄ，２７Ａ〜
   ２７Ｄ）を放射状に取り付け、さらに、前記支持棒（２
   ５）の先端部に深さ方向位置測定用近接センサ（２８）
   を取り付けられなることを特徴とする請求項２記載の教
   示データの自動補正装置。
4. 【請求項４】前記姿勢認識手段（３６，３８）は、前記
   複数の径方向位置測定用近接センサ（２６Ａ〜２６Ｄ，
   ２７Ａ〜２７Ｄ）及び深さ方向位置測定用近接センサ
   （２８）からの信号に基づいて前記各センサの検出信号
   が所望の値となるように前記ロボット（１０）の姿勢を
   調整する姿勢制御手段と、当該姿勢制御手段によって調
   整されたロボット（１０）の姿勢を認識するロボット姿
   勢認識手段とを有することを特徴とする請求項３記載の
   教示データの自動補正装置。
5. 【請求項５】前記径方向位置測定用近接センサ（２６Ａ
   〜２６Ｄ，２７Ａ〜２７Ｄ）は、前記支持棒（２５）を
   軸中心として約９０゜づつ位相をずらし、前記支持棒
   （２５）の作業端側及び先端側にそれぞれ４つづつ配置
   されていることを特徴とする請求項３または請求項４記
   載の教示データの自動補正装置。
6. 【請求項６】姿勢認識用のレーザー光出力手段（５０）
   を備えた治具（１２）と、 当該治具（１２）の姿勢を検出すべく当該レーザー光出
   力手段（５０）からの光を受光するセンサ（６０）と、 当該センサ（６０）の検出位置に基づいて前記治具（１
   ２）の現姿勢を認識する姿勢認識手段（２０）と、 当該姿勢認識手段（２０）によって認識された治具（１
   ２）の現姿勢から、前記治具（１２）に保持されるワー
   クに対して作業を行なうロボット（１０）の教示データ
   を、当該治具（１２）の現姿勢に適合したデータに変換
   する教示データ変換手段（２０）とを有することを特徴
   とする教示データの自動補正装置。
7. 【請求項７】傾き認識用の第１のレーザー光（５６）、
   または回転認識用の第２のレーザー光（５７）の双方あ
   るいはいずれか一方を出力するレーザー光出力手段（５
   ０）を備えた治具（１２）と、 ロボット（１０）の作業端に取り付けられ、当該ロボッ
   ト（１０）の姿勢を変更させることによって、前記第１
   のレーザー光（５６）または前記第２のレーザー光（５
   ７）を受光するセンサ（６０）と、 当該センサ（６０）の検出値に基づいて前記治具（１
   ２）の現姿勢を認識する姿勢認識手段（６３）と、 移設前の治具（１２）に保持させたワークに対し前記ロ
   ボット（１０）が行なう作業の教示データを記憶する教
   示データ記憶手段（３２）と、 前記姿勢認識手段（６３）によって認識された治具（１
   ２）の現姿勢と移設前の治具（１２）の姿勢とのずれか
   ら座標変換データを作成する座標変換データ作成手段
   （６４）と、 当該座標変換データ作成手段（６４）によって作成され
   た座標変換データにより、前記教示データ記憶手段（３
   ２）に記憶されている教示データを補正する教示データ
   補正手段（３４）とを有することを特徴とする教示デー
   タの自動補正装置。
8. 【請求項８】前記レーザー光出力手段（５０）は、１つ
   の発光手段（５４）と、当該発光手段（５４）からのレ
   ーザー光を第１のレーザー光（５６）および第２のレー
   ザー光（５７）に分離するビームスプリッタ（５５）と
   から構成されることを特徴とする請求項７記載の教示デ
   ータの自動補正装置。
9. 【請求項９】前記姿勢認識手段（６３）は、前記第１の
   レーザー光（５６）または第２のレーザー光（５７）の
   双方あるいはいずれか一方を、前記センサ（６０）のど
   の位置で受光したかによって、前記治具（１２）の現姿
   勢を認識することを特徴とする請求項７記載の教示デー
   タの自動補正装置。
10. 【請求項１０】前記姿勢認識用のレーザー光出力手段
    （５０）は、前記治具（１２）に着脱自在に構成されて
    いることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれ
    か１項に記載の教示データの自動補正装置。