(57)【要約】【課題】ロボットの教示作業を非接触で簡単にかつ精度よく行えるようにする。【解決手段】ガイド部４ｂの第１接合部４ａには第１凸レンズ８が配設され、ガイド部４内の中央部および下部にはハーフミラー９および第２凸レンズ１０が配設され、第１光ファイバ５から出射された基準ガイド光Ｓが、第１凸レンズ８、ハーフミラー９によりガイド部４の先端の開口方向に偏向されて、さらに第２凸レンズ１０により平行光に変換されてワークＷに出射される。また、ガイド部４ｂの第２接合部４ｂには第３凸レンズ１１が配設され、ガイド部４内の上部には全反射ミラー１２が配設され、第２光ファイバ６から出射された調整ガイド光Ｒが、第３凸レンズ１１、全反射ミラー１２によりガイド部４の先端の開口方向に偏向されて、さらに第２凸レンズ１０によりガイド部４ｂの開口付近で一旦集光された後、広がってワークＷに出射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して移動して作業を行うロボットのアームが、前記ワークから所定距離になるように教示する教示装置において、
前記アームに着脱可能に取り付けられた先端が開口した筒状の教示ガイド体と、
前記ガイド体の内部に側方から基準ガイド光の入射を許容し、入射した前記基準ガイド光を平行光として前記ガイド体の先端を経て前記ワークに向かうように偏向する第１の偏向手段と、
前記基準ガイド光とは異なる位置から前記ガイド体の側方に調整ガイド光の入射を許容し、入射した前記調整ガイド光を前記ガイド体内部の先端付近で一旦集光して前記ワークに向かうとともに前記ワーク表面で前記基準ガイド光に重畳するように偏向する第２の偏向手段とを備え、
前記ワーク表面で前記調整ガイド光の光径が前記基準ガイド光の光径に一致するように、前記アームの前記ワークに対する距離方向の位置を調整して教示することを特徴とする教示装置。
【請求項２】
前記ガイド体の先端に設けられ、前記ワークに出射される前記基準ガイド光の光径が前記ワーク表面までの距離に比例して変化するように前記基準ガイド光の絞り具合を可変する可変部をさらに備え、
前記第２の偏向手段は、前記可変部の位置において前記調整ガイド光を集光する集光部を有することを特徴とする請求項１に記載の教示装置。
【請求項３】
前記ワーク表面で前記基準ガイド光および前記調整ガイド光の光径それぞれを識別できるように、前記ワーク表面における前記両ガイド光の色や投射パターン等の前記両ガイド光の性質が異なっていることを特徴とする請求項１または２に記載の教示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して移動して作業を行うロボットのアームが、ワークから所定距離になるように教示する教示装置に関し、特に非接触で教示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ロボットに取り付けられて移動する吐出ノズルからシーラー等の接着剤を吐出してワークに塗布する場合に、事前にワークに対する吐出ノズルの高さ方向の距離をロボットに教示しておく必要があり、従来、例えば吐出ノズルの先端とワークとの距離を目測し、テーパーゲージと称されるゲージをあてがって吐出ノズルの先端とワークとの距離が所定値になっているかどうか計測し、所定値でなければ可動体を移動させることにより吐出ノズルを移動させて、吐出ノズルの先端とワークとの距離を調節し教示することが行われている。
【０００３】
しかし、シーラーを塗布する場合、吐出ノズルの先端とワークとの距離は２〜３ｍｍと非常に近接しているため、上記したテーパーゲージよる計測・調整では手間と時間がかかり、しかも精度が悪いという問題がある。
【０００４】
そこで、レーザ光を照射その反射光を受光することによって、基板とノズルとの垂直距離を測定するほか（例えば、特許文献１）、カメラによる画像を処理してノズルとワークとの距離を求めてロボットの教示作業を非接触で行うことが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２４１９０号公報（段落００５８−００５９および図３参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記した特許文献１のように、発光・受光器とワークとの位置関係を略一定に保持する必要があり、ワークが車両のボデー等のように直線のほか多様な曲線からなる複雑な形状を有する場合には、発光・受光器とワークとの位置関係を略一定に保つには、ワークの形状に合わせてロボットアームごと発光・受光器の向きを変えなければならず、ロボットの教示作業が非常に煩雑になる一方、発光・受光器が邪魔になってロボットの動きが制約されるという問題がある。また、カメラを用いる場合も、同様の問題がある。
【０００７】
本発明は、ロボットの教示作業を、非接触で簡単にかつ精度よく行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明の教示装置は、ワークに対して移動して作業を行うロボットのアームが、前記ワークから所定距離になるように教示する教示装置において、前記アームに着脱可能に取り付けられた先端が開口した筒状の教示ガイド体と、前記ガイド体の内部に側方から基準ガイド光の入射を許容し、入射した前記基準ガイド光を平行光として前記ガイド体の先端を経て前記ワークに向かうように偏向する第１の偏向手段と、前記基準ガイド光とは異なる位置から前記ガイド体の側方に調整ガイド光の入射を許容し、入射した前記調整ガイド光を前記ガイド体内部の先端付近で一旦集光して前記ワークに向かうとともに前記ワーク表面で前記基準ガイド光に重畳するように偏向する第２の偏向手段とを備え、前記ワーク表面で前記調整ガイド光の光径が前記基準ガイド光の光径に一致するように、前記アームの前記ワークに対する距離方向の位置を調整して教示することを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
また、前記ガイド体の先端に設けられ、前記ワークに出射される前記基準ガイド光の光径が前記ワーク表面までの距離に比例して変化するように前記基準ガイド光の絞り具合を可変する可変部をさらに備え、前記第２の偏向手段は、前記可変部の位置において前記調整ガイド光を集光する集光部を有するようにしてもよい（請求項２）。
【００１０】
また、前記ワーク表面で前記基準ガイド光および前記調整ガイド光の光径それぞれを識別できるように、前記ワーク表面における前記両ガイド光の色や投射パターン等の前記両ガイド光の性質が異なっているのが望ましい（請求項３）。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、調整ガイド光は、第２の偏向手段によりガイド体内の先端付近で一旦集光されているのでワークに向かって広がり、その結果、ロボットのアームのワークに対する距離方向の位置がワークに近づくと、ワーク表面に投射された調整ガイド光の光径は小さくなる一方、ロボットアームのワークに対する距離方向の位置がワークから離れると、ワーク表面に投射される調整ガイド光の光径は大きくなる。そのため、平行光としてワークに投射される基準ガイド光の光径を、例えばガイド体先端からワークまでの距離に比例するように設定すれば、アームとガイド体との相対的な位置関係は既知であるので、ワーク表面で調整ガイド光の光径が基準ガイド光の光径に一致するように、ロボットのアームのワークに対する距離方向の位置を調整し教示することで、ロボットのアームがワークから所定の距離になるように教示することができる。
【００１２】
したがって、発光・受光器やカメラを用いる従来例のように、教示の際に教示ガイド体が邪魔になることもなく、ワーク表面で調整ガイド光の光径が基準ガイド光の光径に一致しているかどうかを目視で判断することができ、ワークの形状に関わらずロボットの教示作業を非接触で簡単にかつ精度よく行うことができる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明によれば、可変部によりワークに出射される基準ガイド光の光径がワーク表面までの距離に比例して変化するように基準ガイド光の絞り具合を可変することができるため、ワーク表面で調整ガイド光の光径が基準ガイド光の光径に一致するように、ロボットのアームのワークに対する距離方向の位置を調整することにより、ロボットのアームがワークから所定の距離になるように簡単に教示することができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明によれば、ワーク表面における基準ガイド光および調整ガイド光の色や投射パターン等の両ガイド光の性質が異なるように設定することにより、ワーク表面で両ガイド光の光径が一致しているかどうか、作業者は目視で容易に判断することができ、より簡易に教示作業を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る教示装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】図１の一部の断面図である。
【図３】図１の動作説明図である。
【図４】図１の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を、ロボットを用いたシーラー塗布装置に適用した場合の一実施形態について、図１ないし図４を参照して詳細に説明する。
【００１７】
ワークに接着剤であるシーラーを塗布するシーラー塗布装置は、例えばロボットのアームに、先端の吐出口からシーラーを吐出する吐出ノズルを取り付け、アームの移動により吐出ノズルを移動しつつ、ノズル先端の吐出口からシーラーを連続的に所定圧力で吐出し、ワークの予め定められた塗布箇所にシーラーを塗布する。
【００１８】
このとき、吐出ノズルの先端とワークとの距離は２〜３ｍｍと非常に短く、塗布作業に先立ち、ワークの塗布箇所に対する吐出ノズル先端の位置をロボットに教示しておく必要があり、以下のような教示装置により教示を行う。
【００１９】
本実施形態における教示装置は、図１に示すように、上記した吐出ノズルに代わってロボットのアーム１に取り付けられる教示ガイド体２を備える。この教示ガイド体２は、アーム１に着脱自在に取り付けられる取付部３と、取付部３の先端に螺着されるガイド部４とにより構成される。
【００２０】
そして、ガイド部４は内部が空洞で先端が開口した円筒形状を有しており、ガイド部４のほぼ中央部には、側方から内部に基準ガイド光Ｓ用の第１光ファイバ５が接合される第１接合部４ａが形成されるとともに、ガイド部４の上部には、側方から内部に調整ガイド光Ｒ用の第２光ファイバ６が接合される第２接合部４ｂが形成されている。
【００２１】
また、図１に示すように、第１接合部４ａには第１凸レンズ８が配設されるとともに、ガイド部４内の中央部および下部にはそれぞれハーフミラー９および第２凸レンズ１０が配設され、第１接合部４ａに接合された第１光ファイバ５から出射された基準ガイド光Ｓが、第１凸レンズ８、ハーフミラー９によりガイド部４の先端の開口方向に偏向され、さらに偏向された基準ガイド光Ｓが第２凸レンズ１０により平行光に変換されてガイド部４の先端の開口を経てワークＷに向けて出射されるようになっており、これら第１接合部４ａ，第１、第２凸レンズ８，１０およびハーフミラー９により基準ガイド光Ｓを平行光に変換し偏向する本発明の第１偏向手段が構成されている。
【００２２】
また、第２接合部４ｂには第３凸レンズ１１が配設されるとともに、ガイド部４内の上部には全反射ミラー１２が配設され、第２接合部４ｂに接合された第２光ファイバ６から出射された調整ガイド光Ｒが、第３凸レンズ１１、全反射ミラー１２によりガイド部４の先端の開口方向に偏向され、偏向された調整ガイド光Ｒが第２凸レンズ１０によりガイド部４ｂの先端の開口付近で一旦集光された後、ガイド部４の先端の開口を経てワークＷに向けて広がるように出射されるようになっており、これら第２接合部４ｂ、第３凸レンズ１１および全反射ミラー１２により調整ガイド光Ｒを偏向し集光する本発明の第２偏向手段が構成され、第２凸レンズ１０は調整ガイド光を集光する本発明の集光部を構成する。
【００２３】
ところで、ガイド部４ｂの先端の開口には、ワークＷに出射される平行な基準ガイド光Ｓの光径がワークＷの表面までの距離に比例して変化するように基準ガイド光Ｓの絞り具合を可変するための可変部である絞り１４が設けられている。この絞り１４は、図２（ａ）に示すように円板の中央に１つの円形孔１４ａと周縁部に４つの扇形孔１４ｂを有し、円形孔１４ａの径Ｄ１は不変で、対向する扇形孔１４ｂの全体径Ｄ２が可変に構成されている。
【００２４】
そして、図２（ｂ）に示すように、平行光に変換された基準ガイド光Ｓ（同図（ｂ）中の斜線部分）は各孔１４ａ，１４ｂを通過する際に光径が上記した扇形孔１４ｂの径Ｄ２に規制されるため、扇形孔１４ｂの径Ｄ２をワークＷの表面までの距離に比例して絞り１４の絞り具合を調節することにより、ワークＷに出射される基準ガイド光Ｓの光径を、ワークＷの表面までの距離に比例するように設定することができる。また、同図（ｂ）中の１点鎖線に示すように、調整ガイド光Ｒは、第２凸レンズ１により絞り１４の中央の円形孔１４ａの位置で一旦集光され、その後ワークＷに向かって広がりながら投射される。
【００２５】
次に、教示手順について説明する。ロボットのアーム１の先端位置およびアーム１に取り付けられるアタッチメント部材の先端位置は、ロボット座標における位置として既に既知であり、ロボットが備えるメモリ等に記憶保持されており、アーム１の先端に取り付けられるアタッチメント部材の寸法の違いによりワークに対するアタッチメント部材の先端の距離が変動するため、アタッチメント部材やワークごとにワークとアタッチメント部材との間の距離が所定距離になるようにロボットの教示を行う必要がある。
【００２６】
図１に示す教示装置では、上記したように、調整ガイド光Ｒは絞り１４の位置で一旦集光されているので、ワークＷに向かって広がりながら投射され、その結果、アーム１のワークＷに対する距離方向の位置がワークＷに近づくと、ワークＷ表面に投射された調整ガイド光Ｒの光径は小さくなる一方、アーム１のワークＷに対する距離方向の位置がワークＷから離れると、ワークＷの表面に投射される調整ガイド光の光径は大きくなる。
【００２７】
このとき、ガイド部４ｂの先端からワークＷまでの所定距離に応じて（比例して）ワークＷに出射される基準ガイド光Ｓの光径が設定されていれば、アーム１のワークＷに対する距離方向の位置がワークＷに近づき過ぎれば、図３（ａ）に示すように、ワークＷの表面に投射される調整ガイド光Ｒのパターンの光径は、絞り１４を通った基準ガイド光Ｓのパターンの最大光径よりも小さくなる一方、アーム１のワークＷに対する距離方向の位置がワークＷから離れ過ぎれば、図３（ｃ）に示すように、調整ガイド光Ｒのパターンの光径は基準ガイド光Ｓのパターンの最大光径よりも大きくなり、図３（ｂ）に示すように、調整ガイド光のパターンの光径が基準ガイド光Ｓの最大光径と一致する状態になれば、ワークＷとガイド部４ｂの先端との間の距離が基準ガイド光Ｓの光径に応じた所定距離になって、アーム１のワークＷに対する距離方向の位置がワークＷに対して最適な位置関係となる。
【００２８】
そのため、図４に示すように、作業者がワークＷの表面に投射される調整ガイド光Ｒのパターンの光径と、基準ガイド光Ｓのパターンの最大光径との大小関係を目視し、調整ガイド光Ｒのパターンの光径が基準ガイド光Ｓのパターンの最大光径よりも小さいか、大きいか或いは一致しているかにより、アーム１のワークＷに対する距離方向の位置関係を目視により認識することができ、調整ガイド光Ｒのパターンの光径が基準ガイド光Ｓのパターンの最大光径よりも小さいときには、両パターンが一致するまで教示ペンダントＰを操作してアーム１をワークＷから離れるように移動させ、調整ガイド光Ｒのパターンの光径が基準ガイド光Ｓのパターンの最大光径よりも大きいときには、両パターンが一致するまで教示ペンダントＰを操作してアーム１をワークＷから離れるように移動させればよい。
【００２９】
したがって、上記した実施形態によれば、発光・受光器やカメラを用いる従来のように、教示の際に教示ガイド体４が邪魔になることもなく、ワークＷの表面で調整ガイド光Ｒの光径が基準ガイド光の光径に一致しているかどうかを目視で判断することができ、ワークＷの形状に関わらずロボットの教示作業を非接触で簡単にかつ精度よく行うことが可能になる。
【００３０】
また、絞り１４により、ワークＷに出射される基準ガイド光Ｓの光径がワークＷの表面までの距離に比例して変化するように基準ガイド光Ｓの絞り具合を可変できるため、ワークＷの表面で調整ガイド光Ｒの光径が基準ガイド光の光径に一致するように、ロボットのアーム１のワークＷに対する距離方向の位置を調整することにより、ロボットのアーム１がワークＷから所定距離になるように簡単に教示することができる。
【００３１】
さらに、ワークＷの表面における基準ガイド光Ｓおよび調整ガイド光Ｒの投射パターンが異なるように設定しているため、ワークＷの表面で両ガイド光の光径が一致しているかどうかについて、作業者は目視で容易に判断することができ、より簡易に教示作業を行うことができる。
【００３２】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。
【００３３】
例えば、上記した実施形態では、絞り１４によりワークＷに投射される基準ガイド光Ｓのパターンを調整ガイド光Ｒのパターンと異ならせることにより、基準ガイド光Ｓと調整ガイド光Ｒとを識別できるようにした場合について説明したが、基準ガイド光Ｓと調整ガイド光Ｒの色を異ならせることにより、基準ガイド光Ｓと調整ガイド光Ｒとを識別できるようにしてもよい。
【００３４】
また、上記した実施形態では、本発明を、ロボットを用いたシーラー塗布装置に適用した場合について説明したが、適用範囲はシーラー塗布装置に限定されるものではなく、要するに非接触でロボットの教示を行う必要のある装置であれば、本発明を同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１    …ロボットのアーム
２    …教示ガイド体
３    …アタッチメント部
４    …ガイド部
４ａ  …第１接合部（第１偏向手段）
４ｂ  …第２接合部（第２偏向手段）
５    …第１光ファイバ
６    …第２光ファイバ
８    …第１凸レンズ（第１偏向手段）
９    …ハーフミラー（第１偏向手段）
１０  …第２凸レンズ（第１偏向手段、集光部）
１１  …第３凸レンズ（第２偏向手段）
１２  …全反射ミラー（第２偏向手段）
１４  …絞り（可変部）
１４ａ  …円形孔
１４ｂ  …扇形孔
Ｓ    …基準ガイド光
Ｒ    …調整ガイド光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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