WO1996009146A1 - Method of determining reference position of industrial robot - Google Patents

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jig
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Kouji Tsukuda
Toru Nakako
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Corp
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Program-controlled manipulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J9/16Program controls
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    • B25J9/1692Calibration of manipulator
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/39Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39048Closed loop kinematic self calibration, grip part of robot with hand

Definitions

  • the present invention relates to a reference positioning method for an industrial robot.
  • the reference positioning of an industrial robot is performed by using a fixed jig 35 having a plurality of dial gauges 32, 33, and 34 on a fixed base 31 of the industrial robot as shown in FIG. Attachment, reference positioning by applying the movable jig 37 attached to the wrist tip 36 of the robot for the snow industry to the dial gauge 32, 33, 34 of this jig 35 (For example, Japanese Patent Publication No. 4 Matsudaira 4 6 7 16).
  • an object of the present invention is to provide a method for performing standard positioning of an industrial robot while a tool is attached to a wrist.
  • a reference positioning method for an industrial robot comprises a fixed base, a first arm rotatably attached to the fixed base, and a rotatable tip end of the first arm.
  • An industrial robot provided with a second arm attached to the second arm and a wrist having a list base and a movable flange attached to the other end of the second arm, wherein the wrist with respect to the second arm is provided.
  • the reference position is determined independently with the second arm, and the reference positioning of the first and second arms with respect to the fixed base is performed by a positioning jig attached to the fixed base.
  • the movable wrist base and the movable flange are respectively attached to the movable flange.
  • the positioning groove is formed so as to match when the wedge is positioned at the reference position with respect to the wrist base. Forming a positioning groove that fits in the direction of the arrow, forming a reference surface in the X, ⁇ , and ⁇ directions on the surface of the wrist base in the X, ⁇ , and ⁇ directions.
  • the reference jig is formed on the surface of the positioning jig in the X, ⁇ , and ⁇ directions in the X, ⁇ , and ⁇ directions corresponding to the X, ⁇ , and ⁇ directions of the wrist base.
  • the movable base is positioned with respect to the wrist base by matching the positions of the respective positioning grooves of the wrist base and the movable flange, and further, the reference planes of the wrist base in the X, ⁇ , and ⁇ directions are respectively moved forward.
  • X positioning jig, Upsilon in close contact with ⁇ direction of the surface S2, in which to perform the reference position of the first arm and the second arm.
  • the robot in the production period positions the movable flange independently with respect to the wrist base, and positions the wrist base independently with respect to the second arm. Only the second arm and the positioning jig are used for positioning relative to the fixed base, so there is no need to remove the tool from the wrist when positioning.
  • the axis or a plurality of axes are individually positioned independently, so that the reference positioning can be performed while the tool is attached to the wrist tip.
  • the axis or a plurality of axes are individually positioned independently, so that the reference positioning can be performed while the tool is attached to the wrist tip.
  • FIG. 1 is a side view showing an embodiment in which the present invention is applied to a six-axis joint type robot, and shows a posture of the robot when determining a reference position of the industrial robot.
  • FIG. 2 shows a hand in an embodiment of the present invention!
  • (A) is a side view
  • (b) is a front view
  • FIG. 3 is an enlarged side view of a tip of a positioning jig showing a second embodiment of the present invention
  • FIG. The 3 ⁇ positioning method ⁇ "T is a side view.
  • FIG. 1 is a side view showing an embodiment in which the present invention is applied to a six-axis articulated robot.
  • 3 shows the attitude of the robot when determining the fresh position of the industrial robot.
  • Fig. 2 shows the details of the wrist, (a) is a side view, and (b) is a front view.
  • reference numeral 1 denotes a fixed base, on which a revolving trunk 2 is rotatable in a horizontal plane.
  • Reference numeral 3 denotes a first arm, which is provided on the swing body 2 so as to be vertically swingable.
  • Reference numeral 4 denotes a second arm, which is provided at the distal end of the first arm 3 so as to be vertically movable.
  • Reference numerals 5 and 6 are links for driving the aforementioned two arms. 7 is the part of the second arm 4 that twists, bends or rotates ⁇ !
  • the wrist provided on the wrist has a wrist base 8 and a movable flange 9, and the wrist base 8 has a reference surface in the X, ⁇ , ⁇ directions on the X, ⁇ , ⁇ direction surfaces. 1, 12 are formed.
  • Reference numeral 13 denotes a positioning groove such as a key groove formed in the second arm 4
  • reference numeral 14 denotes a positioning groove such as a key groove formed in the wrist base 8. These double-sided grooves 13 and 14 are adapted to be aligned when the wrist base 8 is located at a reference position with respect to the second arm 4.
  • Reference numeral 15 denotes a positioning jig, which includes a main body 16 and a position determining portion 17, and the body 16 is detachably attached to the fixed base 1.
  • the positioning portion 17 has X, ⁇ , ⁇ directions corresponding to the X, ⁇ , ⁇ direction reference surfaces 10, 11, 12 of the wrist base 8 on the X, ⁇ , ⁇ direction surfaces. S3 ⁇ 4S planes 18, 19, 20 in the direction are formed.
  • Reference numeral 21 denotes a tool, which is attached to the ⁇ portion of the wrist portion 7 so that the shape and position of the hand 7 can be controlled by twisting, bending, and turning.
  • Reference numeral 22 denotes a positioning groove such as a key groove formed in the self-list base 8
  • reference numeral 23 denotes a positioning groove such as the key groove formed in the movable flange 9. These positioning grooves 22 and 23 are adapted to be aligned when the knitting movable flange 9 is located at the reference position with respect to the wrist base 8.
  • the reference positioning of the movable flange 9 to which the tool 21 is attached to the wrist base 8, that is, the wrist for rotating the movable flange 9, the positioning of the shaft is performed by positioning the positioning groove 23 provided on the movable flange 9 with the wrist base 8. Position provided in This is performed by making the groove 2 ⁇ . ⁇ Of these positioning grooves is determined by inserting a positioning piece 24 such as a key so as to straddle both positioning grooves.
  • the reference positioning of the shaft performing the bending operation of 7 is performed by matching the positioning grooves 14 provided on the wrist base 8 with the positioning grooves 13 provided on the second arm 4.
  • These positioning grooves 13 and 14 are formed by inserting positioning pieces 25 such as keys, for example, so that the positioning grooves 13 and 14 are also pressed.
  • the reference positioning of the first arm 3 and the second arm 4 with respect to the fixed base 1, that is, the respective positions for driving both arms 3 and 4 Performs the base i ⁇ ti positioning of the axis.
  • the reference positioning of the first arm 3 and the second arm 4 with respect to the fixed base 1 is based on the X, Y, and ⁇ direction reference surfaces 10, 11, and 12 of the wrist base 8, respectively. This is done by making close contact with the 3 ⁇ 4 ⁇ faces 18, 19, 20 in the X, X, ⁇ directions of the jig.
  • the tool 21 does not need to be detached from the wrist 7 when determining the reference position of the robot.
  • FIG. 3 is an enlarged side view of a distal end portion of a positioning jig 15 showing a second embodiment, that is, a positioning portion 17.
  • the positioning jig 15 is composed of the main body part 16 and the positioning part 17 as separate members, and the positioning part 17 is made of an elastic body 26 such as a coil panel. It is pressed and fixed to 16 so that the robot can absorb the shock even if the wrist 7 or the wrist base 8 collides with the positioning portion 17 by mistake.
  • concave portions 27 and 28 are formed at two or more corresponding positions on both opposing surfaces of the front body portion 16 and the positioning portion 17, and the concave portions 27 and 28 are formed in these concave portions 27 and 28. Since the ball 29 is inserted, the wrist base 8 is Even if the position of the positioning part 17 is shifted by colliding with the positioning part 17 of 5, the wrist part 7 can be positioned and the jig 15 can again secure the accurate reference position with e from the jig 15. I have. Also, even if the positioning portion 17 force is largely displaced, the recesses 27, 28 of the positioning portion 17 are returned to the position of the ball 29, and the ball 28 is stored in the recess 27. To return to the reference position. In FIG. 3, reference numeral 30 denotes a bonole screwed into the main body 16.
  • the above embodiment shows a force applied to a 6-axis articulated robot.
  • the present invention is not limited to a 6-axis articulated robot, but can be applied to any number of robots. .
  • the reference positioning method using the positioning groove and the positioning piece is based on the reference position of the first arm and the second arm on the fixed base for the reference positioning of the wrist with respect to the second arm. It can be used for positioning.
  • the present invention is applicable to an industrial robot, and can be applied to a field for providing a reference positioning method for an industrial robot capable of performing reference positioning while a tool is attached to a tip end of a wrist.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

明 細 書
産業用ロボッ卜の基準位置決め方法
C技術分野:!
本発明は、 産業用ロボッ卜の基準位置決め方法に関するものである。
■技術:!
従来、産業用ロボッ卜の基準位置決めは、 図 4に示すように、産業用ロボッ卜 の固定ベース 3 1に複数のダイヤルゲージ 3 2、 3 3、 3 4を有した固定側治具 3 5を取り付け、 この治具 3 5のダイヤルゲージ 3 2、 3 3、 3 4に前雪 業用 ロボッ卜の手首先端部 3 6に取り付けられた可動側治具 3 7を当てることによつ て基準位置決めを行っている (たとえば 4松平 4一 4 6 7 1 6号公報)。
ところが従来技術では、産業用ロボットの手首先 «53 6に可動側治具 3 7を 取り付けて基準位置決めを行うため、 ツールを手首 5¾部 3 6から取り外さなけ ればならないという問題があつた。
また、 ツールを取り除くため、 前 業用ロボッ卜の手首 «部3 6とツール 5fe«5 (作業点) との位置決めを再度行わなければならないという問題点があつ た。
〔発明の開示〕
そこで本発明は、 ツールを手首 に取り付けたままで産業用ロボッ卜の基 準位置決めをする方法を^することを目的とするものである。
上記問題を解決するため、本発明の産業用ロボッ卜の基準位置決め方法は、 固定ベースと、 この固定ベース回動可能に取り付けられた第 1アームと、 この 第 1アームの先端部に回動可能に取り付けられた第 2アームと、 この第 2アーム の«部に取り付けられた、 リス卜ベースと可動フランジとを有する手首部をそ なえた産業用ロボッ卜において、 前記第 2アームに対する前記手首部の基準位置 決めを前記第 2アームとの間で単独で行い、 前記固定ベースに対する第 1および 第 2アームの基準位置決めを、 前記固定ベースに取り付けた位置決め治具で行う ようにしたものである。
また、前記手 のリストベースと可動フランジにそれぞれ、前記可動フラン ジがリス卜ベースに対して基準位置に位置したときに合致する位置決め溝を形成 するとともに、前記第 2アームとリストベースにそれぞれ、 前記リストベースが 第 2アームに対して基準位置に位置したときに合 ¾fる位置決め溝を形成し、 力、 つ、前記リストベースの X、 Υ、 Ζ方向の表面に、 X、 Υ、 Ζ方向の基準面を形 成し、 さらに、前記固定ベースに位置決め治具を取り付けるとともに、 この位置 決め治具の X、 Υ、 Ζ方向の表面に、前記リストベースの X、 Υ、 Ζ方向の麟 面と対応する X、 Υ、 ζ方向の基準面を形成し、 己リストベースと可動フラン ジのそれぞれの位置決め溝の位置を合致させて前記リストベースに対する前記可 動ベースの位置決めを行い、 さらに、 前記リストベースの X、 Υ、 Ζ方向の基準 面をそれぞれ、前記位置決め治具の X、 Υ、 Ζ方向の S2 面と密着させて、前記 第 1アームおよび第 2アームの基準位置決めを行うようにしたものである。
上記手段により、産期ロボットは、手首部のリス卜ベースに対して可動フラ ンジを単独で 位置決めし、 また、第 2アームに対してリストベースを単独で ¾ ^位置決めし、 さらに、第 1アームおよび第 2アームのみ位置決め治具で固定 ベースに対して基準位置決めするので、 位置決め時にツールを手首先 から外 す必要がない。
以上述べたように、 本発明によれば、産業用ロボッ卜の手首部の先端軸を含む —軸もしくは複数軸をそれぞれ単独で基準位置決めするので、 ツールを手首先 部に取り付けたままで基準位置決めかできると t、う効果がある。
〔図面の簡単な説明〕
図 1は本発明を 6軸関節型ロボットに適用した場合の実施例を示す側面図で、 産業用ロボッ卜の基準位置を決めるときのロボッ卜の姿勢を示している。 図 2は 本発明の実施例における手!^の詳細を示すもので、 (a ) は側面図、 (b )は 正面図、 図 3は本発明の第 2の実施例を示す位置決め治具の先端部の拡大側面図 、 図 4は従来の 3 ^位置決め方法を^ "T側面図である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
本発明の第 1の実施例を図に基づ t、て説明する。
図 1は、本発明を 6軸関節型ロボッ卜に適用した場合の実施例を示す側面図で 、産業用ロボットの鮮位置を決めるときのロボッ卜の姿勢を示している。 図 2 は手首部の詳細を示すもので、 (a ) は側面図、 (b ) は正面図である。
図 1において、 1は固定ベースで、 上部に旋回胴部 2を水平面内で旋回自在に けている。 3は第 1のアームで、 前記旋回胴部 2に上下方向に揺動自在に設け られている。 4は第 2のアームで、 前記第 1のアーム 3の先端部に上下方向に摇 動自在に設けられている。 5および 6は前言 2アームを駆動するためのリンク である。 7は前記第 2のアーム 4の 部に、 捻り、 曲げ、 回転か^!能に設けら れた手首部で、 リストベース 8と可動フランジ 9とを有し、 このリストベース 8 の X、 Υ、 Ζ方向の表面に、 X、 Υ、 Ζ方向の基準面 1 0、 1 1、 1 2を形成し ている。 1 3は前記第 2のアーム 4に形成された例えばキー溝などの位置決め溝 で、 1 4は前記リストベース 8に形成された同じくキー溝などの位置決め溝であ る。 この両位ほ決め溝 1 3、 1 4は、前記リストベース 8が第 2のアーム 4に対 して基準位置に位置したときに^ ¾するようになっている。 1 5は位置決め治具 で、 本体部 1 6と位 S決め部 1 7とで構成され、 体部 1 6を、 前記固定べ ース 1に取り外し可能に取り付けている。 また、 前記位置決め部 1 7には、 X、 Υ、 Ζ方向の表面に、前記リストベース 8の X、 Υ、 Ζ方向の基準面 1 0、 1 1 、 1 2と対応する X、 Υ、 Ζ方向の S¾S面 1 8、 1 9、 2 0を形成している。 2 1はツールで、 前記手首部 7の舰部に取付けられており、 手 7の捻り、 曲 げ、 回 乍により姿势と位置が制御されるようになっている。 2 2は l己リス トベース 8に形成された例えばキー溝などの位置決め溝で、 2 3は前記可動フラ ンジ 9に形成された同じくキー溝などの位置決め溝である。 この両位置決め溝 2 2、 2 3は、 編己可動フランジ 9がリストベース 8に対して基準位置に位置した ときに^ ¾するようになっている。
つぎに、 このような構成の産業用ロボッ卜の 位置決め方法について説明す る。
まず、 ツール 2 1を取り付ける可動フランジ 9のリストベース 8に対する基準 位置決め、 つまり可動フランジ 9を回転させる手首 «軸の麟位置決めは、 可 動フランジ 9に設けられた位置決め溝 2 3を、 リストベース 8に設けられた位置 決め溝 2 2に^ ¾させることにより行う。 これら両位置決め溝の^は、両位置 決め溝に跨がるように例えばキーなどの位置決め片 2 4を入れることによって行 つぎに、 リストベース 8の第 2のアーム 4に対する基準位置決め、つまり手首 部 7の曲げ動作を行う軸の基準位置決めは、 リストベース 8に設けられた位置決 め溝 1 4を、第 2アーム 4に設けられた位置決め溝 1 3に合致させることにより 行う。 これら両位置決め溝 1 3、 1 4の^ ¾は、 両位置決め溝 1 3、 1 4にまた 力るように例えばキーなどの位置決め片 2 5を入れることによつて行う。
上記リストベース 8の第 2のアーム 4に对する基準位置決めが終了した後に、 第 1のアーム 3と第 2のアーム 4の固定ベース 1に対する基準位置決め、つまり 両アーム 3、 4を駆動するそれぞれの軸の基 i^ti置決めを行う。
固定べ一ス 1に対する第 1のアーム 3と第 2のアーム 4の基準位置決めは、前 記リストベース 8の X、 Y、 Ζ方向の基準面 1 0、 1 1、 1 2をそれぞれ、 前記 位置決め治具の X、 Υ、 Ζ方向の ¾ ^面 1 8、 1 9、 2 0と密着させることによ り行う。
前記手首部 7は、 その先端部を位置決め治具 1 5に当てる必要はないので、 ッ ール 2 1はロボッ卜の基準位置を決める作業の際に手首部 7から取り外す必要は ない。
図 3は第 2の実施例を示す位置決め治具 1 5の先端部、 つまり位置決め部 1 7 の拡大側面図である。
この第 2の 例では、 前記位置決め治具 1 5を、本体部 1 6と位置決め部 1 7を別部材で構成するとともに、前記位 S¾め部 1 7をコイルパネなどの弾性体 2 6で本体部 1 6に押圧固定し、 ロボッ卜の操作を誤って前記手首部 7または前 記リストべ一ス 8が前記位置決め部 1 7に衝突した場合においても、 衝撃を吸収 できるようにしている。
この場合、 前 体部 1 6と位置決め部 1 7の両対向面には、 それぞれ対応す る 2力所以上の位置に凹部 2 7、 2 8を形成するとともに、 これら凹部 2 7、 2 8にボール 2 9を挿入しているので、前記リストベース 8が前記位置決め治具 1 5の位置決め部 1 7に衝突して位置決め部 1 7の位置がずれても、 手首部 7を位 置決め治具 1 5より e と再び正確な基準位置を確保することができるようにな つている。 また位置決め部 1 7力 <大きくずれた場合でも、位置決め部 1 7の凹部 2 7、 2 8を前記ボール 2 9の位置まで戻して、 前記凹部 2 7内にボール 2 8を 収めることにより、 容易に基準位置に復帰すること力くできる。 なお、 図 3におい て、 3 0は本体部 1 6にねじ込んでいるボノレ卜である。
前記実施例は、 6軸関節型ロボッ卜に適用した場合を示している力、'、本発明は 6軸関節型ロボッ卜に限定されることはなく、何軸型のロボットでも適用可能で ある。
なお、位置決め溝と位置決め片を用いた基準位置決め方法は、 第 2アームに対 する前記手首部の基準位置決めに用 tヽて 、るカヾ、 固定ベースに i る第 1および 第 2アームの基準位置決めにも用いること力くできる。
〔産 ! の利用可能性〕
本発明は、 産業用ロボッ卜に適用して、 ツールを手首先端部に取り付けたまま で基準位置決めができる産業用ロボットの基準位置決め方法を提供する分野に利 用できる。

Claims

請求の麵
1 . 固定ベースと、 この固定ベースに回動可能に取り付けられた第 1アームと、 この第 1アームの 5fe«に回動可能に取り付けられた第 2アームと、 この第 2ァ ームの 部に取り付けられた、 リストベースと可動フランジとを有する手首部 をそなえた産業用ロボッ卜において、
前記第 2アームに対する前記手首部の基準位置決めを前記第 2アームとの間で 単独で行い、 固定ベースに文 る第 1および第 2アームの基準位置決めを、前記 固定ベースに取り付けた位置決め治具で行うことを特徴とする產業用ロボットの 位置決め方法。
2. 前記手 " fPのリストベースと可動フランジにそれぞれ、 前記 フランジが リス卜ベースに対して 位置に位置したときに^ ¾する位置決め溝を形成する とともに、
前記第 2アームとリストベースにそれぞれ、前記リストベースか'第 2アームに 対して基準位置に位置したときに^ ΓΤる位 S¾¾め溝を形成し、
かつ、前記リストベースの X、 Υ、 Ζ方向の表面に、 X、 Υ、 Ζ方向の基準面 を形成し、
さらに、 前記固定ベースに位置決め治具を取り付けるとともに、 この位置決め 治具の X、 Υ、 Ζ方向の表面に、 前記リストベースの X、 Υ、 Ζ方向の基準面と 対応する X、 Υ、 Ζ方向の基準面を形成し、
前記リストベースと可動フランジのそれぞれの位置決め溝の位置を合致させて 前記リストベースに s る前記 ¾j¾ベースの位置決めを行 t、、
さらに、 前記リストベースの X、 Υ、 Ζ方向の基準面をそれぞれ、 前記位置決 め治具の X、 Υ、 ζ方向の基準面と密着させて、 前記固定ベースに対する前記第 1アームおよび第 2アームの基準位置決めを行うことを ¾とする請求項 1記載 の産業用ロボッ卜の基準位置決め方法。
3. 前記位置決め治具を、 治具本体と位置決め片とで構成するとともに、 前記位 置决め片を弾性体で治財体に押圧固定し、 編己リス卜ベースか Hi記位置決め片 に衝突した際に、衝擎を吸収するようにしたことを ¾とする請^ 2に の 産 Hfflロボッ卜の基準位置決め方法。
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