JPS623307A - 水平多関節ロボツトの機械原点補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、水平多関節ロボットにおける機械原点補正方
法に関するものである。

従来の技術 近年、多関節ロボットを利用した作業が増加してきたて
きたが、多関節ロボットが直交座標系のある点に正確に
位置決めを行なうには、隣接するアーム相互間の角度を
正確に測定しなければならない。また、この角度測定が
正確でない場合、直線補間が精度良く行なわれないため
、ｃｐ制御（コンティニアンス・パス制御、以下ＣＰ制
御と略す。）やパレタイジング機能が不可能になる。

アーム相互間の角度は一度ある基準点における角度を正
確に測定すると、あとはロータリーエンコーダ等のセン
サを用いて精度良く回転角を測定することができる。

しかし、従来の方式では、リミットスイッチとロータリ
ーエンコーダの一回転毎の原点信号を利用していたため
に、基準点の位置が、リミットスイッチやロータリーエ
ンコーダ等のセンサの取り付は位置の精度に依存するた
めに、アーム相互間の角度を正確に測定することはきわ
めて困難であった０ 以下図面を参照しながら、上述した従来の多関節ロボッ
トの機械原点検出方法を、例をあげて説明する。

第４図は水平多関節ロボットの外観図であり、第１アー
ム１及び第２アーム２を回転することにより第２アーム
の先端に取り付けたワーク３の位置を制御する。

また、第５図はアーム部分の概略図で、第１アーム１の
回転角θ１　と第２アームの回転角θ２を図のように設
定する。ここで０４、θ２は反時計方向の回転が正であ
り、第１アーム４、第２アーム２が直線上にある場合の
ワーク３の位置を機械原点で０１＝θ２二〇とするので
、この機械原点が数値制御装置に正確に認識されていな
ければならない。

第６図は、リミットスイッチを用いた従来の機械原点検
出方法の原理図である。遮光板４は第２アーム２の回転
に連動し、これがリミットスイッチ６の受光面の遮光を
解いてから、駆動モータに直結したロータリーエンコー
ダの一回転毎の原点信号を検出したときの回転角を数値
制御装置はθ２＝ｏとする。

しかし、この場合リミットスイッチとロータリエンコー
ダの取付は精度によって、実際は第７図に示すように機
械原点復帰時はθ２＝ｏではなくθ２＝Δθになる。

よって、数値制御装置が認識した第１アーム１と第２ア
ーム２の回転角を、各々ψ４、ψ２とし、アームの長さ
を各々ｒ４、ｒ２とすると、直交座標におけるワ＝−り
位置は第１アーム１の回転の中心を座標業点とし、機械
原点復帰時の第１アーム１の方向をｙ軸方向とすると、 ｑ１＝＝ψ４、θ２＝ψ２＋Δθ　よりとなる。

つまり、Δθにより位置決めにずれが生じており、数値
制御装置がψ４、ψ２を用いて直線補間を行なっても、
ワークの軌跡は直線にはならない。

従来は、このΔθを補正するために、リミットスイッチ
及びロータリーエンコーダの位置を変化させねばならな
かった。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このように機械的にΔθを補正するには、リミ
ットスイッチ及びロータリーエンコーダを非常に高精度
で取り付ける必要があシ、これは現実的に困難かつ非実
用的であるという問題点があった。

本発明は上記問題点に対し、従来の機械原点検出の機構
をそのままに、ロボットの簡単な動作によってΔθを算
出し、原点補正を行なえるようにするものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の機械原点補正方法
は、動作範囲内のある一点に位置決めを行ない、その際
に数値制御装置が読み込むアームの回転角のみに基づい
てΔθを算出し、原点補正を行なう構成を備えたもので
ある。

作　　用 本発明では、上記のような構成によりその作用は次のよ
うになる。

すなわち、原点のずれをアームの長さ等の不確実な値を
用いずに、ロータリーエンコーダからの高精度の角度情
報のみで算出することができる。

また、直線補間を高精度で行なえるために、ＣＰ制御や
パレタイジング機能を精度良く行なうことができる。

さらに、操作が大変簡単であシ作業にも熟練を要するこ
とがないため、作業性の向上にも役立つ。

実施例 以下本発明の一実施例の機械原点補正方法について図面
を参照しながら説明する。

第３図は本発明の一実施例における機械原点補正方法を
用いたロボットの駆動制御装置の構成の一例を示すもの
である。ｅはアーム角度測定装置、７はロボットの数値
制御装置である。

以下第１図および第２図を用いて上記実施例について説
明する。

第１図に、ある一点Ｐに２通りの方法で位置決めを行な
った場合の前記数値制御装置７が読み込むアームの角度
情報のみを用いて機械原点のずれΔθを測定する原理を
示す。いま、第２アームの回転角が機械原点を基準に正
の場合を右腕による位置決め、負の場合を左腕による位
置決めと呼ぶことにする。右腕及び左腕により位置決め
を行なう場合の第２アームの実際の回転角を各々０２Ｒ
１θ２Ｌｌまた数値制御装置が認識する値を各々ψ２Ｒ
１ψ２Ｌ　とすると、次の関係式を得る０これから次の
関係式を得る。

Δθ＝−（ψ２Ｒ＋ψ２Ｌ）／２ これにより、数値制御装置はある点に右腕と左腕による
位置決めを行なった際の第２アームの角度情報を記憶し
、その値から機械原点のずれΔθを求めることができる
。

以上の原理に基づき、機械原点補正を行なう方法を第２
図に示すフローチャートにそって説明する。まず、ステ
ップ１で機械原点が第１アーム１と第２アーム２が直線
上にある場合で、その場合の数値制御装置７が得る角度
情報は、（θ４、θ２）＝（０，０）であると定義する
。ステップ２で数値制御装置から原点復帰信号を出しロ
ボットを原点復帰させる。ステップ３でアーム角度測定
装置６から数値制御装置に角度情報を読み込み、（θ４
、θ２）＝（０，０）と記憶する。ステップ４で動作範
囲内のある一点にティーチングによってロボットを右腕
で位置決めする。ステップ６でステップ４の位置決め時
の角度情報θ２−θ２Ｒをアーム角度測定装置６から数
値制御装置７へ読み込み、記憶する。次にステップ６．
７で右腕と同様に左腕で同一点へティーチング、θ２＝
θ２Ｌの読み込み、記憶を行なう。ステップ８ではステ
ップ６．７で得た角度情報から、Δθ＝　（２Ｒ＋θ２
Ｌ）／２の関係式からΔθを算出する。ステップ９では
、ステップ３で記憶した原点復帰後のアームの回転角を
（θ４、θ２）＝（ｏｔΔθ）と変更、記憶する。

以上のように本実施例によれば、通常の位置決めを行な
う際には、前記数値制御装置はΔθだけ第２アームの回
転角を補正して位置決めを行ない、また直線補間等を行
なう際にもΔθだけ補正しつつ計算を行なうことで高精
度な位置決めが可能になる。

発明の効果 以上のように本発明は、原点復帰時に起こる機械原点と
のずれを、機械的な変更を行なわずに、アーム角度測定
装置から数値制御装置に読み込まれる角度情報のみを使
用し、かつ作業にも従来のような熟練を要することがな
い機械原点補正方法により、比較的簡単で高精度の機械
原点補正が作業性を損なうことなく行なわれる。

また、この機械原点補正により、位置決めや直線補間を
高精度で行なうことができるため、ＣＰ制御やパレタイ
ジング機能を精度良く行なうことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるずれΔθ算出の原理
図、第２図は原理に基づく機械原点補正方法のフローチ
ャート図、第３図は同実施例の構成図、第４図は水平多
関節ロボットの外観図、第６図はアーム部分の概略図、
第６図は従来の機械原点検出方法の原理図、第７図は原
点復帰時における機械原点とのずれを示した説明図であ
る。 １・・・・・・第１アーム、２・・・・・・第２アーム
、３・・・・・・ワーク、４・・・・・・遮光板、６・
・・・・・リミットスイッチ、６・・・・・・アーム角
度測定装置、７・・・・・・数値制御装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 水平多関節ロボットの第１アームと第２アームを連動さ
   せて、ある一点に位置決めを行なう場合に２通りの方法
   が可能である左右対称なアーム機構と、第１アームと第
   ２アームの回転角を測定するアーム角度測定装置と、前
   記アーム角度測定装置により測定されたアームの角度を
   読み込み位置決めを制御する数値制御装置とを使用し、
   前記アーム角度測定装置により測定し前記数値制御装置
   に読み込まれるロボットの機械原点復帰時の角度情報と
   実際のアーム相互間の角度の差Δθを求める方法として
   、第１アームと第２アームの回転角を各々θ＿１、θ＿
   ２とし、第１アーム、第２アームが直線上にある場合を
   機械原点とし、その時のアームの回転角を（θ＿１、θ
   ＿２）＝（０、０）と定義して（１）ロボットを機械原
   点に原点復帰するステップ （２）ステップ１を実行したときのアームの回転角を （θ＿１、θ＿２）＝（０、０） と記憶するステップ （３）動作範囲内のある一点に第２アームを機械原点か
   ら反時計回りに回転させて位置決めを行なうステップ （４）ステップ３を実行したときの前記アーム角度測定
   装置から角度情報θ＿２＝θ＿２＿１を数値制御装置に
   読み込むステップ （５）ステップ３の位置決め点に第２アームを機械原点
   から時計回りに回転させて位置決めを行なうステップ （６）ステップ４と同様にθ＿２＝θ＿２＿２を読み込
   むステップ （７）ステップ４とステップ６から得た角度情報θ＿２
   ＿１、θ＿２＿２を用いて、 Δθ＝−（θ＿２＿１＋θ＿２＿２）／２ よりΔθを求めるステップ （８）ステップ２のアームの回転角を （θ＿４、θ＿２）＝（０、Δθ） と変更し、定義するステップ から構成されることを特徴とする水平多関節ロボットの
   機械原点補正方法。