(57)【要約】【課題】  ロボットハンドの歪みの有無を検出する安価なロボットハンドの歪み検出方法の提供と設定値以上の歪みを検出した時には予備のロボットハンドに自動交換するロボットハンドの自動交換システムの提供。【解決手段】  材料をＸＹ平面に平行に保持する材料保持手段を備えたロボットハンド13をロボット11に着脱交換自在に設け、定盤1表面にローカル座標(x,y,z)を設定し、前記ロボットハンドに４個の距離測定センサを設け、加工前に前記ローカル座標による歪み測定用プログラムによりロボットハンドを定盤上に位置決めし、前記４個の距離測定センサにより定盤表面との距離を測定し、この距離測定センサのそれぞれの測定値と、移動位置における定盤の表面との間の距離とを比較して平行度を求めてロボットハンドの歪みを求め、歪みが設定値以上の場合には予備のロボットハンドに自動交換することを特徴とするロボットハンドの自動交換システム。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工用プログラムにより指定される３次元空間座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）に位置決め制御されるロボットにおいて、該ロボットに材料をＸ、Ｙ平面に平行に保持可能な複数の材料保持手段を備えたロボットハンドを着脱交換自在に設け、前記材料を載置する材料置台に前記Ｘ、Ｙ平面に平行な定盤を設け、該定盤の表面にローカル座標(x,y,z)を設定し、前記ロボットハンドの前記材料保持手段の材料保持面に前記定盤表面に平行な４個の距離測定センサを設け、前記加工用プログラムとは別個の歪み測定用のプログラムにより、前記ロボットハンドを前記定盤上に設定したローカル座標(x,y,z)において指定した位置に移動位置決めし、前記４個の距離測定センサによりロボットハンドと前記定盤表面との間の距離を測定し、この４個の距離測定センサのそれぞれの測定値と、前記指定した移動位置における定盤の表面との間の距離とを比較演算して平行度を求めてロボットハンドの歪みを検出することを特徴とするロボットハンドの歪み検出方法。
【請求項２】
加工用プログラムにより指定される３次元空間座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）に位置決め制御されるロボットにおいて、該ロボットに材料をＸ、Ｙ平面に平行に保持可能な複数の材料保持手段を備えたロボットハンドを着脱交換自在に設け、前記材料を載置する材料置台に前記Ｘ、Ｙ平面に平行な定盤を設け、該定盤の表面にローカル座標(x,y,z)を設定し、前記ロボットハンドの前記材料保持手段の材料保持面に前記定盤に平行に４個の距離測定センサを設け、前記加工用のプログラムによる加工前に、前記加工用プログラムとは別個の歪み測定用のプログラムにより、前記ロボットハンドを前記定盤上に設定したローカル座標(x,y,z)において指定した位置に移動位置決めし、前記４個の距離測定センサによりロボットハンドと前記定盤表面との間の距離を測定し、この４個の距離測定センサのそれぞれの測定値と、前記指定した移動位置における定盤の表面との間の距離とを比較演算して平行度を求めてロボットハンドの歪みを求め、この歪みが設定値以上の場合には予備のロボットハンドを載置した予備ハンド脱着位置へ移動して装着中のロボットハンドを予備のロボットハンドに自動交換してから加工用プログラムによる加工を行うことを特徴とするロボットハンドの自動交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットハンドの歪み検出方法および自動交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の薄型基板を搬送するロボットにおいて各種基板に適合するハンドを自動交換するロボットハンドの自動交換システムがある（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、ロボット腕部材の位置決め方法については、ロボット腕部材の可動範囲内に、互い直交する３平面（ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面）で構成された基準体を配置し、この基準体の３平面に平行に対面する３個の平面（xy平面,yz平面,zx平面）で構成される測定ヘッドをロボットの腕部材に設け、この測定ヘッドの各平面にそれぞれに１個、２個および３個（合計６個）の測定ヘッドを設け、前記基準体の３平面とロボットの測定ヘッドとの間の距離を測定して、ロボット腕部材の位置精度および姿勢精度を測定する方法が開示されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１５１５９２号公報
【特許文献２】特公平０４−０６９７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１のロボットハンドの自動交換システムは、従来、手動で行っていたハンドの交換作業を自動化したものであり、ロボット側の固定側ハンドに着脱交換自在の交換ハンドをハンドストッカに複数個を配設しておき、ハンド交換の必要時にロボット側の固定側ハンドをハンドストッカの必要な交換ハンドに位置決めしてハンドを着脱するものである。
【０００６】
しかしながら、この自動交換システムにおいては交換されるハンドの歪みまたは変形があるか否かは関係なく着脱交換作業が行われるため、ハンドに歪みがある場合には、加工位置への位置合わせが狂ってしまい不良品が発生する原因となる。
【０００７】
また、特許文献２に記載のロボット腕部材の位置精度および姿勢精度の測定方法では、互い直交する３平面（ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面）で構成された基準体が必要であり、またこの基準体の３平面に対面する３平面（xy平面,yz平面,zx平面）で構成される測定ヘッドをロボット腕部材に設ける必要がある。
【０００８】
さらに、このロボット腕部材の測定ヘッドには合計６個もの距離測定器が必要でありその製作コストが高くなる。
【０００９】
本発明は上述の如き問題を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、ロボットを使用した加工作業前に、ロボットハンドに歪みが在るか否かを検出する製作コストの安いロボットハンドの歪み検出方法を提供することである。
【００１０】
また、加工作業前にロボットハンドに歪みが在るか否かを測定し、設定値以上の歪みを検出した場合には、予備のロボットハンドに自動交換してから加工を行うロボットハンドの自動交換システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決する手段として請求項１に記載のロボットハンドの歪み検出方法は、加工用プログラムにより指定される３次元空間座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）に位置決め制御されるロボットにおいて、該ロボットに材料をＸ、Ｙ平面に平行に保持可能な複数の材料保持手段を備えたロボットハンドを着脱交換自在に設け、前記材料を載置する材料置台に前記Ｘ、Ｙ平面に平行な定盤を設け、該定盤の表面にローカル座標(x,y,z)を設定し、前記ロボットハンドの前記材料保持手段の材料保持面に前記定盤表面に平行な４個の距離測定センサを設け、前記加工用プログラムとは別個の歪み測定用のプログラムにより、前記ロボットハンドを前記定盤上に設定したローカル座標(x,y,z)において指定した位置に移動位置決めし、前記４個の距離測定センサによりロボットハンドと前記定盤表面との間の距離を測定し、この４個の距離測定センサのそれぞれの測定値と、前記指定した移動位置における定盤の表面との間の距離とを比較演算して平行度を求めてロボットハンドの歪みを検出することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に記載のロボットハンドの自動交換システムは、加工用プログラムにより指定される３次元空間座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）に位置決め制御されるロボットにおいて、該ロボットに材料をＸ、Ｙ平面に平行に保持可能な複数の材料保持手段を備えたロボットハンドを着脱交換自在に設け、前記材料を載置する材料置台に前記Ｘ、Ｙ平面に平行な定盤を設け、該定盤の表面にローカル座標(x,y,z)を設定し、前記ロボットハンドの前記材料保持手段の材料保持面に前記定盤に平行に４個の距離測定センサを設け、前記加工用のプログラムによる加工前に、前記加工用プログラムとは別個の歪み測定用のプログラムにより、前記ロボットハンドを前記定盤上に設定したローカル座標(x,y,z)において指定した位置に移動位置決めし、前記４個の距離測定センサによりロボットハンドと前記定盤表面との間の距離を測定し、この４個の距離測定センサのそれぞれの測定値と、前記指定した移動位置における定盤の表面との間の距離とを比較演算して平行度を求めてロボットハンドの歪みを求め、この歪みが設定値以上の場合には予備のロボットハンドを載置した予備ハンド脱着位置へ移動して装着中のロボットハンドを予備のロボットハンドに自動交換してから加工用プログラムによる加工を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明のロボットハンドの歪み検出方法および自動交換システムによれば、ロボットハンドの歪みの検出方法が容易であり、かつ従来のロボットハンドの歪みの検出方法に比して少ない測定ヘッドにより歪みを検出することができるのでコストがを低減することができる。
【００１４】
また、加工作業前にロボットハンドに歪みが在るか否かを検出し、設定値以上の歪みを検出した場合には予備のロボットハンドに自動交換してから加工を行うので、ロボットハンドの歪みが原因で不良品が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願発明に係るロボットハンドの歪み検出方法および自動交換システムにおけるロボット１１と材料置台３の相対的配置の説明図。
【図２】本願発明に係るロボットハンド１３とロボット１１との着脱状況の説明図。
【図３】本願発明に係るロボット側のクイック着脱機構の説明図。
【図４】本願発明に係るロボットハンド１３側の着脱機構の説明図。
【図５】本願発明に係るロボットハンド１３の説明図。
【図６】本願発明に係る予備ハンド置き台３７の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００１７】
図１は、定盤１を備えた材料置台３を示した図である。この材料置台３には、材料置台３の表面に設定したローカル座標(x,y,z)におけるｘ軸方向とｙ軸方向に材料５を整列するためのｙ軸ストッパ７と、複数のｘ軸ストッパ９とが設けてある。
【００１８】
なお、前記ローカル座標(x,y,z)の原点Ｏ(0,0,0)は、前記定盤１の表面において、ｙ軸ストッパ７の材料当接面を通る直線と、ｘ軸ストッパ９の材料当接面を通る直線との交点を原点Ｏに設定してある。
【００１９】
前記材料置台３の側面には、材料５を搬送する関節形のロボット１１が配置してあり、このロボット１１のアーム先端部には、材料５を把持するロボットハンド１３が着脱可能に装着してある。
【００２０】
上述のロボット１１のロボットハンド１３は、ロボット制御装置（図示省略）にインストールされた加工用プログラムにより指定される３次元空間座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）へ位置決め自在に設けてある。
【００２１】
また、図２に示すように前記ロボット１１のアーム先端部には、上述のロボットハンド１３の上面に一体的に設けたクイック着脱機構２３に係脱自在のクイック着脱機構１５が設けてある。
【００２２】
図３に示すように、ロボット側のクイック着脱機構１５の下面には円筒状の係合凸部１７が設けてある。この係合凸部１７の円筒部の周囲の複数箇所にはアクチュエータ１９により作動する作動機構（図示省略）により出没する係合爪２１が設けてある。
【００２３】
図４に示すように、前記ハンド側クイック着脱機構２３には、前記ロボット側クイック着脱機構１５の係合凸部１７が嵌合する係合穴２５が設けてあり、この係合穴２５に前記係合爪２１が係合する係合穴（図示省略）が設けてある。
【００２４】
また、クイック着脱機構２３の上面には、着脱機構１５の下面に設けた位置決め穴（図示省略）に係合する２本の位置決めピン２７が設けてある。
【００２５】
上記構成のクイック着脱機構２３とクイック着脱機構１５において、この両者を係合させるときには、ロボット側のクイック着脱機構１５の位置決め穴（図示省略）にハンド側クイック着脱機構２３の２本の位置決めピン２７を係合させると共に、クイック着脱機構１５の係合凸部１７をハンド側クイック着脱機構２３における係合穴２５に対して嵌合させる。
【００２６】
クイック着脱機構２３とクイック着脱機構１５との嵌合状態においては、前記係合爪２１がハンド側クイック着脱機構２３の係合穴（図示省略）に係合してロックされた状態となり、クイック着脱機構２３とクイック着脱機構１５とはロックされた状態となる。
【００２７】
クイック着脱機構２３とクイック着脱機構１５とのロック状態を解除させる場合には、ロボット側のクイック着脱機構１５のアクチュエータ１９を作動させることにより、ロック状態を解除が解除された状態となり、ロボットハンド１３がロボット１１のアーム先端部から離脱可能となる。
【００２８】
図２に示すように、ロボットハンド１３の前記クイック着脱機構２３の下部には、クイック着脱機構２３の中心を通り、左右方向（図６において左右方向）に延伸する主梁部材２９が一体的に固定してある。
【００２９】
この主梁部材２９の左右の両端部と前記クイック着脱機構２３の左側の近傍位置との３箇所に、主梁部材２９の長手方向（図６においては左右方向）に対して直交する方向にに延伸する３本の短い端部アーム部材３１（ｌ、ｒ）と内側アーム部材３１ｉとが設けてある。
【００３０】
前記端部アーム部材３１（ｌ、ｒ）と内側アーム部材３１ｉのそれぞれには、材料または製品の平板部分を吸着して保持する、例えば、真空吸着パッド、または電磁マグネット等からなる複数の材料保持手段３３が設けてある。
【００３１】
また、図５に示すように、端部アーム部材３１ｌと、３１ｒのそれぞれの両端部には、前記測定端面が平行になるように２個の距離測定センサ３５が設けてある。すなわち、ロボットハンド１３全体では合計４個の距離測定センサ３５が設けてある。
【００３２】
上記構成のロボットハンド１３をロボット１１のクイック着脱機構１５に装着した際には、前記主梁部材２９が前記定盤１に設定したローカル座標(x,y,z)におけるｙ軸方向に平行に、かつ端部アーム部材３１（ｌ、ｒ）と内側アーム部材３１ｉがｘ軸方向に平行になるように位置決めされるように設けてある。
【００３３】
なお、前記ローカル座標(x,y,z)の原点Ｏ(0,0,0)は、前記定盤１の表面において、ｙ軸ストッパ７の材料当接面を通る直線と、ｘ軸ストッパ９の材料当接面を通る直線との交点を原点Ｏに設定してある。
【００３４】
図６に示すように、前記定盤１を備えた材料置台３の近傍に位置する前記関節形のロボット１１の作動領域内には、予備のロボットハンド１３を置いておく予備ハンド置き台３７が配置してある。
【００３５】
予備ハンド置き台３７には、前記ロボットハンド１３の主梁部材２９の前記端部アーム部材３１（ｌ、ｒ）の内側近傍を溝部３９で支持する一対の主梁支持台４１（ａ,ｂ）と、前記クイック着脱機構２３の下部に位置する主梁部材２９の下面に設けた位置決め部材４３に係合する係止部材４５とからなる２個の予備ハンド保持部４７ａ、４７ｂが設けてある。
【００３６】
上記構成において、ロボットハンド１３の歪みを測定する場合には、加工用プログラムとは別個の歪み測定用のプログラムにより、前記ロボットハンド１３を前記定盤１の上に設定したローカル座標(x,y,z)において指定した位置に移動位置決めし、前記４個の距離測定センサ３５によりロボットハンド１３と前記定盤１の表面との間の距離を測定し、この４個の距離測定センサ３５の測定値と、前記指定した移動位置における定盤１の表面との間の距離とを比較演算して平行度を求めてロボットハンド１３の歪みを検出する。
【００３７】
ロボットハンド１３の歪みの測定値が設定値以上の場合には、予備ハンド置き台３７上へロボットハンド１３を移動させ、予備ハンド置き台３７の空の予備ハンド保持部４７ｂの係止部材４５に現在装着しているロボットハンド１３の位置決め部材４３を係合させると共に、主梁部材２９を主梁支持台４１（ａ,ｂ）の溝部３９に挿入し、ロボットハンド１３側のクイック着脱機構１５とハンド側のクイック着脱機構２３とのロック状態を解除して、ロボットハンド１３を予備ハンド保持部４７ｂに載置する。
【００３８】
次いで、予備ハンド保持部４７ａに載置されている予備のロボットハンド１３をロボット１１のクイック着脱機構１５に装着してから加工用プログラムによる加工を開始する。
【符号の説明】
【００３９】
１  定盤
３  材料置台
５  材料
７  ｙ軸ストッパ
９  ｘ軸ストッパ
１１  ロボット
１３  ロボットハンド
１５  クイック着脱機構
１７  係合凸部
１９  アクチュエータ
２１  係合爪
２３  クイック着脱機構
２５  係合穴
２７  位置決めピン
２９  主梁部材
３１（ｌ、ｒ）  端部アーム部材
３３  材料保持手段
３５  距離測定センサ
３７  予備ハンド置き台
３９  溝部
４１（ａ,ｂ）  主梁支持台
４３  位置決め部材
４５  係止部材
４７（ａ,ｂ）  予備ハンド保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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