(57)【要約】  専用ゲージを使用して溶接用トーチの制御点の位置を較正する方法は、コスト面で課題がある。本開示の産業用ロボットは、マニピュレータと、ツールと、ロボット制御装置と、較正用基準点とを有する。マニピュレータは、ロボット座標系原点を有する設置面に設置されている。ツールは、マニピュレータに取り付けられ、制御点を有する。ロボット制御装置は、マニピュレータを制御する。較正用基準点は、マニピュレータに設けられている。較正用基準点とロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れている。制御点の位置の較正を行うとき、制御点を較正用基準点に移動させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット座標系原点を有する設置面に設置されたマニピュレータと、
前記マニピュレータに取り付けられ、制御点を有するツールと、
前記マニピュレータを制御するロボット制御装置と、
前記マニピュレータに設けられた較正用基準点とを備え、
前記較正用基準点と前記ロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れている産業用ロボット。
【請求項２】
前記マニピュレータに取り付けられた較正用部材をさらに備え、
前記較正用基準点は、前記較正用部材に設けられている請求項１に記載の産業用ロボット。
【請求項３】
前記較正用基準点は、前記マニピュレータの表面に形成されている請求項１に記載の産業用ロボット。
【請求項４】
前記較正用基準点を覆い、着脱可能なカバーをさらに備えた請求項３に記載の産業用ロボット。
【請求項５】
前記マニピュレータは、第１の回転軸と第２の回転軸を有し、
前記第１の回転軸は前記マニピュレータの設置面に最も近い回転軸であり、
前記第２の回転軸は前記マニピュレータの設置面に２番目に近い回転軸であり、
前記較正用基準点は、前記第２の回転軸を囲む筐体に設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の産業用ロボット。
【請求項６】
前記ロボット座標系原点は、前記第１の回転軸と前記設置面の交点である請求項５に記載の産業用ロボット。
【請求項７】
前記ツールは溶接用トーチおよびホルダを含む請求項１から６のいずれか１項に記載の産業用ロボット。
【請求項８】
マニピュレータを、ロボット座標系原点を有する設置面に設置し、前記マニピュレータに較正用基準点を設ける第１の工程と、
前記マニピュレータを較正用姿勢となるように動作させる第２の工程と、
制御点を有するツールを前記マニピュレータに、調整可能な状態で取り付ける第３の工程と、
前記ツールを調整して、前記制御点を前記較正用基準点に一致させる第４の工程とを備え、
前記較正用基準点と前記ロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れている産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【請求項９】
前記第２の工程の後に前記第３の工程を行う請求項８に記載の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【請求項１０】
前記第３の工程の後に前記第２の工程を行う請求項８に記載の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【請求項１１】
前記ツールは溶接用トーチおよびホルダである請求項８〜１０のいずれか１項に記載の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、産業用ロボットおよび産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法に関し、特に、ツールを産業用ロボットの手首部に取り付ける際の、制御点であるツール先端の座標の較正に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接は、溶接用ワイヤと母材との間にアークを発生させる溶接である。産業用ロボットの一例であるアーク溶接用ロボットを利用したアーク溶接では、アーク発生点である溶接用ワイヤの先端の座標を精確に制御することにより、高品質の溶接を実現する。アーク発生点を精確に制御するためには、溶接用ロボットを構成するマニピュレータの動作の精確さに加えて、マニピュレータの手首部に溶接用トーチを精度よく取り付ける必要がある。すなわち、マニピュレータの基準となる点に対するアーク発生点の座標を、本来あるべき座標となるように精確に較正する必要がある。【０００３】
以下に、溶接用ロボットの構成と溶接用トーチの取り付け方法について、図１から図４Ｃを用いて説明する。【０００４】
図１は、溶接用ロボットの概略構成を示す図である。マニピュレータ１は、図１に示すように６軸の回転軸を有する。マニピュレータ１は、この６軸の回転角の組み合わせによって、マニピュレータ１の手首フランジ１２を動作範囲内の任意の点に移動させることができる。なお、マニピュレータ１の動作は、ロボット制御装置２により制御される。図１では、マニピュレータ１は６軸の垂直多関節型の例を示しており、６つの回転軸は、マニピュレータ１の設置面に近い側から順に、第１の回転軸、第２の回転軸、第３の回転軸、第４の回転軸、第５の回転軸、第６の回転軸とする。【０００５】
ロボット制御装置２は、制御部５と、マニピュレータ駆動部６と、記憶部７を有している。ロボット制御装置２では、制御部５がティーチペンダント３から得た情報を処理し、処理された情報をマニピュレータ駆動部６に伝達する。マニピュレータ１の動作は、マニピュレータ駆動部６からの信号により制御される。ティーチペンダント３は、情報入力部８と、表示部９を有している。使用者がティーチペンダント３の表示部９に表示される情報を確認しながら情報入力部８に命令を入力することで、使用者の命令がロボット制御装置２に伝わる。【０００６】
マニピュレータ１の手首フランジ１２には、ボルト穴やピン穴が設けられており、ホルダ３２を介して溶接用トーチ４を手首フランジ１２に取り付けることができる。溶接用トーチ４の先端からは、図３Ａに示すように、溶接用ワイヤ１３が送給される。溶接用ワイヤ１３は、それ自体が曲がり癖をもっている。そのため、アーク発生点である溶接用ワイヤ１３の先端の位置は、溶接のたびに精確には定まらない。そこで、実際にマニピュレータ１を用いて溶接用プログラムを作成する場合、曲がり癖のない溶接用ワイヤ１３の先端の位置をアーク発生点と仮定する。この仮定されたアーク発生点を制御点１４とする。制御点１４の位置は、溶接用トーチ４の先端に図３Ｃに示す所定の長さの教示用チップ１５を取り付けることで簡単に決めることができる。なお、制御点１４は、ＴＣＰ（ツールセンターポイント）とも呼ばれる。【０００７】
図２は、マニピュレータ１の座標系を示す図である。また、図４Ａ〜図４Ｃは、マニピュレータ１の手首部から制御点１４までの寸法等を表す図である。なお、図４Ａ〜図４Ｃに示す寸法１６から寸法２０までの５個の寸法によって、図２に示すロボット座標系原点１０に対する制御点１４の座標が決まる。これら５個の寸法は、それぞれ以下の通りである。【０００８】
図４Ｂに示すように、寸法１６は、マニピュレータ１の回転軸である第４の回転軸２１が設置面に平行な状態における、第４の回転軸２１から制御点１４がある水平面までの鉛直距離である。図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、寸法１７と寸法１８は、マニピュレータ１の回転軸である第６の回転軸２３から制御点１４までの距離である。なお、寸法１７の向きと寸法１８の向きとがなす角度は９０度である。図４Ｃにおいて寸法１８は０であり、制御点１４と第６の回転軸２３とは紙面に垂直な方向で重なっている。図４Ｂに示すように、寸法１９は、溶接用トーチ４の延長線と手首フランジ１２の面との交点３１からマニピュレータ１の第６の回転軸２３までの水平距離である。手首フランジ１２の面とは、手首フランジ１２が第６の回転軸２３を中心に回転する面であり、第６の回転軸２３に垂直である。図４Ａに示すように、寸法２０は、マニピュレータ１の第６の回転軸２３を回転中心とした場合の、マニピュレータ１の第４の回転軸２１の方向と、溶接用トーチ４の取り付け方向とがなす角度である。【０００９】
ここで、アーク溶接用ロボットの手首部に取り付けたツールの座標を較正する方法としては、以下のものがある。特許文献１には、位置が特定された３つの穴を有する治具を用い、ＴＣＰ（ツールセンターポイント）の設定を行う方法が記載されている。また、特許文献２には、３次元視覚センサを用いてロボットのツール座標系を補正する方法が記載されている。特許文献３には、専用のチェックゲージを用いてトーチの取り付け位置の変化を把握し、トーチの位置を修正する方法が記載されている。【００１０】
以下では、図３Ｂを用いて、マニピュレータ１の手首フランジ１２に溶接用トーチ４を取り付ける際に、ゲージ２９を用いて制御点１４の位置を較正する方法について説明する。まず、手首フランジ１２と溶接用トーチ４とを、ホルダ３２を介してボルトで締結する。次に、溶接用トーチ４の先端に教示用チップ１５を取り付ける。ホルダ３２には、ホルダ３２の形状を調整する調整用ボルト３０がホルダ３２の中央付近に設けられている。また、ホルダ３２には、溶接用トーチ４の固定場所を調整する調整用ボルト３３が設けられている。調整用ボルト３０は、ホルダ３２の上下の首振りを調整し、ホルダ３２の形状を決めてから締結される。調整用ボルト３３は、溶接用トーチ４の固定場所を調整し、溶接用トーチ４のホルダ３２からの突き出し長さを決めてから締結される。これらの調整用ボルト３０、３３を緩めた状態で、図３Ｂに示すように、ゲージ２９を、手首フランジ１２に取り付ける。ゲージ２９は、溶接用ワイヤ１３の直径程度の小さな穴を有する。ゲージ２９の穴に教示用チップ１５の先端が差し込まれるように、調整用ボルト３０、３３を調整して溶接用トーチ４を動かす。ゲージ２９の穴に教示用チップ１５の先端が差し込まれた状態で、調整用ボルト３０、３３を締結し、溶接用トーチ４を固定する。最後に、ゲージ２９を取り外す。以上により、マニピュレータ１に対する制御点１４の位置を適正な位置に較正できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６１−２５２０６号公報
【特許文献２】特開平１０−９７３１１号公報
【特許文献３】特公平２−３０７９５号公報
【発明の概要】
【００１２】
しかし、従来のようにゲージを使用して溶接用トーチの制御点の位置を較正する方法は、溶接用トーチごとに専用のゲージが必要となる。溶接対象物や溶接方法によってマニピュレータに取り付ける溶接用トーチの種類は多く存在し、形状の異なる溶接用トーチごとにゲージを揃える必要がある。また、特殊な仕様のため少量のみ生産されるような溶接用トーチに用いるゲージは高価である。
【００１３】
また、溶接用トーチの形状によっては、直線状のゲージの取り付けが難しい場合があり、複雑な形状のゲージを設計するか、あるいは、溶接用トーチ自体をゲージが取り付け可能な複雑な形状に設計しなければならない。
【００１４】
このように、手首フランジにゲージを取り付ける、従来の制御点の位置の較正方法は、ゲージに関係する大きなコストが発生する。
【００１５】
本開示は、上記課題を解決するために、マニピュレータに取り付けられたツールの制御点の座標を、ゲージを使用せずに較正する産業用ロボットおよび産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法を提供する。
【００１６】
上記課題を解決するために、本開示の産業用ロボットは、マニピュレータと、ツールと、ロボット制御装置と、較正用基準点とを有する。マニピュレータは、ロボット座標系原点を有する設置面に設置されている。ツールは、マニピュレータに取り付けられ、制御点を有する。ロボット制御装置は、マニピュレータを制御する。較正用基準点は、マニピュレータに設けられている。較正用基準点とロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れている。
【００１７】
また、本開示の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法は、第１の工程〜第４の工程を有する。第１の工程では、マニピュレータを、ロボット座標系原点を有する設置面に設置し、マニピュレータに較正用基準点を設ける。第２の工程では、マニピュレータをツール取り付け姿勢となるように動作させる。第３の工程では、制御点を有するツールをマニピュレータに、調整可能な状態で取り付ける。第４の工程では、ツールを調整して、制御点を較正用基準点に一致させる。較正用基準点とロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れている。
【００１８】
本開示によれば、ゲージを用いることなくツールの制御点の位置を較正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施の形態１におけるアーク溶接ロボットの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１におけるロボット座標系を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態１における溶接用トーチの先端部分を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、従来の専用ゲージを用いた溶接用トーチの取り付け状態を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、実施の形態１における教示用チップを示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１における各部の寸法を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態１における各部の寸法を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、実施の形態１における各部の寸法を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１における較正用治具を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１における較正用治具を取り付ける前のマニピュレータの状態を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１における較正用治具を取り付けた後のマニピュレータの状態を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１におけるを取り付けた後のマニピュレータの状態を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１におけるマニピュレータの較正用姿勢を示し、マニピュレータに溶接用トーチが取り付けられた状態を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１におけるマニピュレータの較正用姿勢を示し、溶接用トーチが取り付けられていない状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本開示の実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施の形態１において、図１から図３Ａ、図３Ｃから図４Ｃは、背景技術と共通であり、背景技術と同様の箇所には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図３Ｂに示すゲージ２９を用いない点が背景技術と異なる大きな点である。また、図５から図１０は、本実施の形態１にのみ関係する図面である。
【００２２】
図５は、本実施の形態１における較正用治具１１（較正用部材）を示す図である。図６は、本実施の形態１における較正用治具１１を取り付ける前のマニピュレータ１の状態を示す図である。図７は、本実施の形態１における較正用治具１１を取り付けた後のマニピュレータ１の状態を示す図である。図８は、本実施の形態１におけるマニピュレータ１の較正用姿勢であり、マニピュレータ１に溶接用トーチ４が取り付けられた状態を示す図である。図９は、本実施の形態１におけるマニピュレータ１の較正用姿勢であり、溶接用トーチ４が取り付けられていない状態を示す図である。
【００２３】
図５に示すように、較正用治具１１はブロック形状であり、金属ブロックを精度よく削りだしたものである。較正用治具１１は、溶接用トーチ４の制御点１４の位置の較正に用いる部材である。較正用治具１１には、マニピュレータ１にボルトで取り付けるための貫通穴２４と、溶接用ワイヤ１３の先端や教示用チップ１５の先端を差し込むための較正用穴２５が設けられている。なお、較正用穴２５は、溶接用ワイヤ１３の先端や教示用チップ１５の先端が差し込める程度の小さな穴である。
【００２４】
較正用治具１１をマニピュレータ１に取り付けるため、図６に示すように、マニピュレータ１には、取り付け面２６が設けられている。また、マニピュレータ１には、較正用治具１１の取り付け位置を固定するための２つの接触面２７が設けられている。この取り付け面２６および２つの接触面２７は、マニピュレータ１の第２の回転軸を囲む筐体に設けられている。第２の回転軸を囲む筐体は、金属の鋳物であり、取り付け面２６および２つの接触面２７は機械加工により精度よく切削して作られている。このため、ロボット座標系原点１０に対する取り付け面２６および２つの接触面２７の位置は精確である。なお、本実施の形態１におけるマニピュレータ１は、６軸の垂直多関節型の例を示しており、６つの回転軸は、マニピュレータ１の設置面に近い側から順に、第１の回転軸、第２の回転軸、第３の回転軸、第４の回転軸，第５の回転軸、第６の回転軸とする。なお、マニピュレータ１の第２の回転軸を囲む筐体に較正用穴２５を設けることが望ましい。第１の回転軸を囲む筐体から較正用穴２５を設ける筐体までの各筐体は、製作誤差を有する。較正用穴２５がマニピュレータ１の設置面から遠い筐体に設けられると、較正用穴２５の位置は筐体の製作誤差が蓄積され、大きな影響を受ける。従って、第１の回転軸を囲む筐体に近い側にあり、加工精度の高い第２の回転軸を囲む筐体に較正用穴２５を設けることが望ましい。
【００２５】
取り付け面２６にはボルト穴２８が設けられ、ボルトにより較正用治具１１をマニピュレータ１に取り付けることができる。そして、較正用治具１１を２つの接触面２７に押し当てながら、較正用治具１１の貫通穴２４を介して、マニピュレータ１のボルト穴２８へとボルト（図示せず）を締結し、較正用治具１１をマニピュレータ１に取り付ける。なお、２つの接触面２７のうちのいずれか、または両方のかわりに、ピン穴を設けても良い。
【００２６】
較正用治具１１をマニピュレータ１に取り付けた状態を図７に示す。接触面２７に較正用治具１１を密着させて取り付けることで、ロボット座標系原点１０に対する較正用穴２５の位置が精確に定まっている。また、溶接時には、スパッタの飛散等によりマニピュレータ１に汚れが付着する場合がある。しかし、較正用治具１１はマニピュレータ１に対して着脱可能であるため、溶接時には取り外すことができる。従って、溶接時に較正用治具１１をマニピュレータ１から取り外しておくことで、溶接時に較正用治具１１が汚れることを防ぐことができる。すなわち、溶接時のスパッタ等が較正用治具１１の較正用穴２５に付着してツールの位置の較正精度を低下させてしまうことはない。
【００２７】
なお、図８に示すように、較正用治具１１を用いず、マニピュレータ１自体に較正用穴２５を設けても良い。この場合は、溶接時のスパッタの飛散等から較正用穴２５を保護するため、カバー３４を較正用穴２５の周辺に設けることが望ましい。
【００２８】
また、較正用穴２５を有する較正用治具１１がマニピュレータ１に着脱可能であり、かつ、較正用治具１１の較正用穴２５を保護するためのカバー等をマニピュレータ１に設けていてもよい。
【００２９】
以上のように、本実施の形態１のマニピュレータ１には、ロボット座標系原点１０からの精度が保証された位置に、溶接用トーチ４の制御点１４の位置を較正する較正用穴２５が設けられている。較正用穴２５は、マニピュレータ１に対して着脱可能な較正用治具１１に設けることができる。また、図８に示すように、較正用穴２５は、マニピュレータ１自体に設けて、マニピュレータ１がスパッタ等の汚れから較正用穴２５を保護できるカバー３４をさらに有していてもよい。
【００３０】
図９は、溶接用トーチ４の制御点１４の位置を較正する際のマニピュレータ１の姿勢を示している。この姿勢をマニピュレータの較正用姿勢とする。マニピュレータ１の較正用姿勢は、溶接用トーチ４の取り付け作業を行いやすいマニピュレータ１の姿勢でもあり、予めロボット制御装置２の記憶部７に登録しておく。手首フランジ１２の中心点から制御点１４までの座標は、使用する溶接用トーチ４の形状によって異なる。そのため、溶接用トーチ４に応じたマニピュレータの較正用姿勢をそれぞれ、予めロボット制御装置２の記憶部７に記憶しておく。
【００３１】
上記構成の溶接ロボットに関し、マニピュレータ１へ溶接用トーチ４を取り付けた後の溶接用トーチ４の制御点１４の位置を較正する較正方法について説明する。
【００３２】
作業者はティーチペンダント３の情報入力部８を操作し、ティーチペンダント３の表示部９に溶接用トーチ４の較正機能（以下、較正機能とする）を呼び出す。較正機能を用いて、作業者は情報入力部８を操作し、手首フランジ１２に取り付ける溶接用トーチ４を、較正機能に予め記憶されている複数の溶接用トーチの中から選択する。ロボット制御装置２の記憶部７には、複数の溶接用トーチ４の較正用姿勢の情報が予め登録されている。ロボット制御装置２は、選択された溶接用トーチ４の較正用姿勢の情報を記憶部７からマニピュレータ駆動部６に送信する。ロボット制御装置２のマニピュレータ駆動部６は、受信した較正用姿勢に基づき、マニピュレータ１を、図１０に示すように、溶接用トーチ４の較正用姿勢に動作させる。
【００３３】
次に、図９に示すように、ホルダ３２を介して溶接用トーチ４をマニピュレータ１の手首フランジ１２に取り付け、ホルダ３２と手首フランジ１２とをピンまたはボルト、もしくはピンおよびボルトで締結する。次に、ホルダ３２の形状を調整する調整用ボルト３０と、溶接用トーチ４の固定場所を調整する調整用ボルト３３とを緩め、マニピュレータ１に対する溶接用トーチ４の位置、すなわち、マニピュレータ１に対する溶接用トーチ４の制御点１４の位置が微調整可能な状態にする。この状態でティーチペンダント３を操作し、溶接用トーチ４の先端から溶接用ワイヤ１３を所定の長さだけ押し出す。この所定の長さとは、溶接用ワイヤ１３に曲がり癖がない場合の溶接用トーチ４から制御点１４までの距離に等しい。この所定の長さは、溶接用トーチ４ごとに規定された長さである。次に、調整用ボルト３０が緩んでいるため、調整可能（変更可能）な状態となっているホルダ３２を変形させる。合わせて、調整用ボルト３３が緩んでいるため、調整可能（変更可能）な状態となっている溶接用トーチ４の固定位置を調整する。これらの調整により、溶接用トーチ４の先端を動かし、溶接用ワイヤ１３の先端が較正用穴２５に差し込まれるようにする。そして、調整用ボルト３０を締結することで、ホルダ３２に形状を固定し、調整用ボルト３３を締結することで、溶接用トーチ４の固定位置を確定する。これにより、マニピュレータ１に対する溶接用トーチ４の制御点１４の位置を適正な位置に較正する。
【００３４】
なお、溶接用ワイヤ１３には曲がり癖がある。そのため、より精確な調整を行う場合は、教示用チップ１５を溶接用トーチ４の先端に取り付け、溶接用ワイヤ１３の代わりに教示用チップ１５の先端を較正用穴２５に差し込んだ状態で調整用ボルト３０、３３を締結する。
【００３５】
次に、ティーチペンダント３を操作することでマニピュレータ１を適当な姿勢に移動させ、較正用治具１１をマニピュレータ１から取り外す。較正用治具１１は、次回使用時まで傷や汚れが付かないように保管しておく。
【００３６】
以上の動作により、溶接用トーチ４をマニピュレータ１に取り付けた後に、溶接用トーチ４の制御点１４を適正な位置に較正することができる。すなわち、マニピュレータ１に溶接用トーチ４を取り付けた際、制御点１４が正しい位置でなかった場合でも、ホルダ３２を適切に変形させること、および、溶接用トーチ４の固定位置を調整することにより、制御点１４を正しい位置へ移動させることができる。
【００３７】
次に、溶接対象物と溶接用トーチ４との衝突等により、制御点１４にずれが生じた場合の制御点１４の位置の較正方法について説明する。
【００３８】
初めに、ティーチペンダント３を操作して溶接用ワイヤ１３の先端を溶接用トーチ４の内部に納める。次に、調整用ボルト３０、３３を緩めて溶接用トーチ４の位置を微調整可能な状態にする。以後は、上記した溶接用トーチ４の制御点１４の位置の較正方法と同様である。
【００３９】
以上のように、本実施の形態１によれば、マニピュレータ１がゲージ２９の代わりとなる制御点１４の位置の較正のための基準点（較正用穴２５）を有する。この基準点に溶接用トーチ４の制御点１４が一致するように溶接用トーチ４の位置を調整することで、溶接用トーチ４の制御点１４の位置の較正を簡単に実現出来る。
【００４０】
そして、さまざまな溶接用トーチ４に対応した較正用姿勢がロボット制御装置２の記憶部７に記憶されている。そのため、溶接用トーチ４の形状にかかわらず、ゲージ２９を使用せず簡単に制御点１４の位置を較正することができるので、ゲージ２９にかかるコストを削減できる。また、ゲージ２９の取り付けが困難な場合に必要とされていた、溶接用トーチ４の追加の設計も不要であり、溶接用トーチ４自体の構造をシンプルにすることができる。
【００４１】
なお、上記では、マニピュレータ１が溶接用トーチ４を較正用姿勢に移動した後にマニピュレータ１に溶接用トーチ４を取り付ける例を示した。しかし、マニピュレータ１に溶接用トーチ４を取り付け、その後に、マニピュレータ１を較正用姿勢となるように移動させても良い。いずれの場合においても、調整用ボルト３０，３３を用いて溶接用トーチ４の制御点１４の位置を較正することができる。
【００４２】
また、溶接対象物と溶接用トーチ４との衝突等により、制御点１４にずれが生じた場合の較正方法に関し、上記では、調整用ボルト３０を緩めて溶接用トーチ４の先端位置が微調整可能な状態にしてから、マニピュレータ１を較正用姿勢に移動させる例を示した。しかし、マニピュレータ１を較正用姿勢に移動させてから、調整用ボルト３０を緩めて溶接用トーチ４の先端位置が微調整可能な状態となるようにしても良い。
【００４３】
また、ホルダ３２の調整機構は、調整用ボルト３０，３３によって実現される。調整用ボルト３０は、ホルダ３２が含んでいる２つのパーツを接続する接続部を固定するものであり、調整用ボルト３０を緩めた状態で、２つのパーツの位置関係を変更し、ホルダ３２の形状を変更できる。そして、調整用ボルト３０を締結することで、ホルダ３２を好ましい形状に固定できる。また、調整用ボルト３３は、ホルダ３２に設けられた長穴に通され、溶接用トーチ４に設けられたねじ穴部と螺合する。調整用ボルト３３により、溶接用トーチ４とホルダ３２が結合される。調整用ボルト３３を緩めることにより、ホルダ３２に対する溶接用トーチ４の位置の微調整が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本開示によれば、ゲージを用いることなくツールの制御点の位置を較正でき、産業用ロボットおよび産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法として産業上有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１  マニピュレータ
２  ロボット制御装置
３  ティーチペンダント
４  溶接用トーチ
５  制御部
６  マニピュレータ駆動部
７  記憶部
８  情報入力部
９  表示部
１０  ロボット座標系原点
１１  較正用治具
１２  手首フランジ
１３  溶接用ワイヤ
１４  制御点
１５  教示用チップ
２１  第４の回転軸
２３  第６の回転軸
２４  貫通穴
２５  較正用穴
２６  取り付け面
２７  接触面
２８  ボルト穴
２９  ゲージ
３０，３３  調整用ボルト
３１  交点
３２  ホルダ
３４  カバー
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2014129162.tif 000006
【図３Ｃ】
2014129162.tif 000007
【図４Ａ】
2014129162.tif 000008
【図４Ｂ】
2014129162.tif 000009
【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014129162.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月2日(2015.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、産業用ロボットおよび産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法に関し、特に、ツールを産業用ロボットの手首部に取り付ける際の、制御点であるツール先端の座標の較正に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接は、溶接用ワイヤと母材との間にアークを発生させる溶接である。産業用ロボットの一例であるアーク溶接用ロボットを利用したアーク溶接では、アーク発生点である溶接用ワイヤの先端の座標を精確に制御することにより、高品質の溶接を実現する。アーク発生点を精確に制御するためには、溶接用ロボットを構成するマニピュレータの動作の精確さに加えて、マニピュレータの手首部に溶接用トーチを精度よく取り付ける必要がある。すなわち、マニピュレータの基準となる点に対するアーク発生点の座標を、本来あるべき座標となるように精確に較正する必要がある。
【０００３】
以下に、溶接用ロボットの構成と溶接用トーチの取り付け方法について、図１から図４Ｃを用いて説明する。
【０００４】
図１は、溶接用ロボットの概略構成を示す図である。マニピュレータ１は、図１に示すように６軸の回転軸を有する。マニピュレータ１は、この６軸の回転角の組み合わせによって、マニピュレータ１の手首フランジ１２を動作範囲内の任意の点に移動させることができる。なお、マニピュレータ１の動作は、ロボット制御装置２により制御される。図１では、マニピュレータ１は６軸の垂直多関節型の例を示しており、６つの回転軸は、マニピュレータ１の設置面に近い側から順に、第１の回転軸、第２の回転軸、第３の回転軸、第４の回転軸、第５の回転軸、第６の回転軸とする。
【０００５】
ロボット制御装置２は、制御部５と、マニピュレータ駆動部６と、記憶部７を有している。ロボット制御装置２では、制御部５がティーチペンダント３から得た情報を処理し、処理された情報をマニピュレータ駆動部６に伝達する。マニピュレータ１の動作は、マニピュレータ駆動部６からの信号により制御される。ティーチペンダント３は、情報入力部８と、表示部９を有している。使用者がティーチペンダント３の表示部９に表示される情報を確認しながら情報入力部８に命令を入力することで、使用者の命令がロボット制御装置２に伝わる。
【０００６】
マニピュレータ１の手首フランジ１２には、ボルト穴やピン穴が設けられており、ホルダ３２を介して溶接用トーチ４を手首フランジ１２に取り付けることができる。溶接用トーチ４の先端からは、図３Ａに示すように、溶接用ワイヤ１３が送給される。溶接用ワイヤ１３は、それ自体が曲がり癖をもっている。そのため、アーク発生点である溶接用ワイヤ１３の先端の位置は、溶接のたびに精確には定まらない。そこで、実際にマニピュレータ１を用いて溶接用プログラムを作成する場合、曲がり癖のない溶接用ワイヤ１３の先端の位置をアーク発生点と仮定する。この仮定されたアーク発生点を制御点１４とする。制御点１４の位置は、溶接用トーチ４の先端に図３Ｃに示す所定の長さの教示用チップ１５を取り付けることで簡単に決めることができる。なお、制御点１４は、ＴＣＰ（ツールセンターポイント）とも呼ばれる。
【０００７】
図２は、マニピュレータ１の座標系を示す図である。また、図４Ａ〜図４Ｃは、マニピュレータ１の手首部から制御点１４までの寸法等を表す図である。なお、図４Ａ〜図４Ｃに示す寸法１６から寸法２０までの５個の寸法によって、図２に示すロボット座標系原点１０に対する制御点１４の座標が決まる。これら５個の寸法は、それぞれ以下の通りである。
【０００８】
図４Ｂに示すように、寸法１６は、マニピュレータ１の回転軸である第４の回転軸２１が設置面に平行な状態における、第４の回転軸２１から制御点１４がある水平面までの鉛直距離である。図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、寸法１７と寸法１８は、マニピュレータ１の回転軸である第６の回転軸２３から制御点１４までの距離である。なお、寸法１７の向きと寸法１８の向きとがなす角度は９０度である。図４Ｃにおいて寸法１８は０であり、制御点１４と第６の回転軸２３とは紙面に垂直な方向で重なっている。図４Ｂに示すように、寸法１９は、溶接用トーチ４の延長線と手首フランジ１２の面との交点３１からマニピュレータ１の第６の回転軸２３までの水平距離である。手首フランジ１２の面とは、手首フランジ１２が第６の回転軸２３を中心に回転する面であり、第６の回転軸２３に垂直である。図４Ａに示すように、寸法２０は、マニピュレータ１の第６の回転軸２３を回転中心とした場合の、マニピュレータ１の第４の回転軸２１の方向と、溶接用トーチ４の取り付け方向とがなす角度である。
【０００９】
ここで、アーク溶接用ロボットの手首部に取り付けたツールの座標を較正する方法としては、以下のものがある。特許文献１には、位置が特定された３つの穴を有する治具を用い、ＴＣＰ（ツールセンターポイント）の設定を行う方法が記載されている。また、特許文献２には、３次元視覚センサを用いてロボットのツール座標系を補正する方法が記載されている。特許文献３には、専用のチェックゲージを用いてトーチの取り付け位置の変化を把握し、トーチの位置を修正する方法が記載されている。
【００１０】
以下では、図３Ｂを用いて、マニピュレータ１の手首フランジ１２に溶接用トーチ４を取り付ける際に、ゲージ２９を用いて制御点１４の位置を較正する方法について説明する。まず、手首フランジ１２と溶接用トーチ４とを、ホルダ３２を介してボルトで締結する。次に、溶接用トーチ４の先端に教示用チップ１５を取り付ける。ホルダ３２には、ホルダ３２の形状を調整する調整用ボルト３０がホルダ３２の中央付近に設けられている。また、ホルダ３２には、溶接用トーチ４の固定場所を調整する調整用ボルト３３が設けられている。調整用ボルト３０は、ホルダ３２の上下の首振りを調整し、ホルダ３２の形状を決めてから締結される。調整用ボルト３３は、溶接用トーチ４の固定場所を調整し、溶接用トーチ４のホルダ３２からの突き出し長さを決めてから締結される。これらの調整用ボルト３０、３３を緩めた状態で、図３Ｂに示すように、ゲージ２９を、手首フランジ１２に取り付ける。ゲージ２９は、溶接用ワイヤ１３の直径程度の小さな穴を有する。ゲージ２９の穴に教示用チップ１５の先端が差し込まれるように、調整用ボルト３０、３３を調整して溶接用トーチ４を動かす。ゲージ２９の穴に教示用チップ１５の先端が差し込まれた状態で、調整用ボルト３０、３３を締結し、溶接用トーチ４を固定する。最後に、ゲージ２９を取り外す。以上により、マニピュレータ１に対する制御点１４の位置を適正な位置に較正できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６１−２５２０６号公報
【特許文献２】特開平１０−９７３１１号公報
【特許文献３】特公平２−３０７９５号公報
【発明の概要】
【００１２】
しかし、従来のようにゲージを使用して溶接用トーチの制御点の位置を較正する方法は、溶接用トーチごとに専用のゲージが必要となる。溶接対象物や溶接方法によってマニピュレータに取り付ける溶接用トーチの種類は多く存在し、形状の異なる溶接用トーチごとにゲージを揃える必要がある。また、特殊な仕様のため少量のみ生産されるような溶接用トーチに用いるゲージは高価である。
【００１３】
また、溶接用トーチの形状によっては、直線状のゲージの取り付けが難しい場合があり、複雑な形状のゲージを設計するか、あるいは、溶接用トーチ自体をゲージが取り付け可能な複雑な形状に設計しなければならない。
【００１４】
このように、手首フランジにゲージを取り付ける、従来の制御点の位置の較正方法は、ゲージに関係する大きなコストが発生する。
【００１５】
本開示は、上記課題を解決するために、マニピュレータに取り付けられたツールの制御点の座標を、ゲージを使用せずに較正する産業用ロボットおよび産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法を提供する。
【００１６】
上記課題を解決するために、本開示の産業用ロボットは、マニピュレータと、ツールと、ロボット制御装置と、較正用基準点と、着脱可能なカバーとを有する。マニピュレータは、ロボット座標系原点を有する設置面に設置されている。ツールは、マニピュレータに取り付けられ、制御点を有する。ロボット制御装置は、マニピュレータを制御する。較正用基準点は、マニピュレータに設けられている。カバーは、較正用基準点を覆う。較正用基準点とロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れている。較正用基準点は、マニピュレータの表面に形成されている。また、本開示の産業用ロボットは、マニピュレータと、ツールと、ロボット制御装置と、較正用基準点とを有する。マニピュレータは、ロボット座標系原点を有する設置面に設置されている。ツールは、マニピュレータに取り付けられ、制御点を有する。ロボット制御装置は、マニピュレータを制御する。較正用基準点は、マニピュレータに設けられている。較正用基準点とロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れている。マニピュレータは、第１の回転軸と第２の回転軸とを有する。第１の回転軸は、設置面に最も近いマニピュレータの回転軸である。第２の回転軸は、設置面に２番目に近いマニピュレータの回転軸である。較正用基準点は、第２の回転軸を囲む筐体に設けられている。
【００１７】
また、本開示の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法は、第１の工程〜第４の工程を有する。第１の工程では、マニピュレータを、ロボット座標系原点を有する設置面に設置し、マニピュレータに較正用基準点を設ける。第２の工程では、マニピュレータをツール取り付け姿勢となるように動作させる。第３の工程では、制御点を有するツールをマニピュレータに、調整可能な状態で取り付ける。第４の工程では、ツールを調整して、制御点を較正用基準点に一致させる。較正用基準点とロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れている。較正用基準点は、マニピュレータの表面に形成されている。マニピュレータは、較正用基準点を覆い、着脱可能なカバーを有する。また、本開示の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法は、第１の工程〜第４の工程を有する。第１の工程では、マニピュレータを、ロボット座標系原点を有する設置面に設置し、マニピュレータに較正用基準点を設ける。第２の工程では、マニピュレータをツール取り付け姿勢となるように動作させる。第３の工程では、制御点を有するツールをマニピュレータに、調整可能な状態で取り付ける。第４の工程では、ツールを調整して、制御点を較正用基準点に一致させる。較正用基準点とロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れている。マニピュレータは、第１の回転軸と第２の回転軸とを有する。第１の回転軸は、設置面に最も近いマニピュレータの回転軸である。第２の回転軸は、設置面に２番目に近いマニピュレータの回転軸である。較正用基準点は、第２の回転軸を囲む筐体に設けられている。
【００１８】
本開示によれば、ゲージを用いることなくツールの制御点の位置を較正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施の形態１におけるアーク溶接ロボットの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１におけるロボット座標系を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態１における溶接用トーチの先端部分を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、従来の専用ゲージを用いた溶接用トーチの取り付け状態を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、実施の形態１における教示用チップを示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１における各部の寸法を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態１における各部の寸法を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、実施の形態１における各部の寸法を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１における較正用治具を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１における較正用治具を取り付ける前のマニピュレータの状態を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１における較正用治具を取り付けた後のマニピュレータの状態を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１におけるカバーを取り付けた後のマニピュレータの状態を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１におけるマニピュレータの較正用姿勢を示し、マニピュレータに溶接用トーチが取り付けられた状態を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１におけるマニピュレータの較正用姿勢を示し、溶接用トーチが取り付けられていない状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本開示の実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施の形態１において、図１から図３Ａ、図３Ｃから図４Ｃは、背景技術と共通であり、背景技術と同様の箇所には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図３Ｂに示すゲージ２９を用いない点が背景技術と異なる大きな点である。また、図５から図１０は、本実施の形態１にのみ関係する図面である。
【００２２】
図５は、本実施の形態１における較正用治具１１（較正用部材）を示す図である。図６は、本実施の形態１における較正用治具１１を取り付ける前のマニピュレータ１の状態を示す図である。図７は、本実施の形態１における較正用治具１１を取り付けた後のマニピュレータ１の状態を示す図である。図８は、本実施の形態１におけるカバー３４を取り付けた後のマニピュレータ１の状態を示す図である。図９は、本実施の形態１におけるマニピュレータ１の較正用姿勢であり、マニピュレータ１に溶接用トーチ４が取り付けられた状態を示す図である。図１０は、本実施の形態１におけるマニピュレータ１の較正用姿勢であり、溶接用トーチ４が取り付けられていない状態を示す図である。
【００２３】
図５に示すように、較正用治具１１はブロック形状であり、金属ブロックを精度よく削りだしたものである。較正用治具１１は、溶接用トーチ４の制御点１４の位置の較正に用いる部材である。較正用治具１１には、マニピュレータ１にボルトで取り付けるための貫通穴２４と、溶接用ワイヤ１３の先端や教示用チップ１５の先端を差し込むための較正用穴２５が設けられている。なお、較正用穴２５は、溶接用ワイヤ１３の先端や教示用チップ１５の先端が差し込める程度の小さな穴である。
【００２４】
較正用治具１１をマニピュレータ１に取り付けるため、図６に示すように、マニピュレータ１には、取り付け面２６が設けられている。また、マニピュレータ１には、較正用治具１１の取り付け位置を固定するための２つの接触面２７が設けられている。この取り付け面２６および２つの接触面２７は、マニピュレータ１の第２の回転軸を囲む筐体に設けられている。第２の回転軸を囲む筐体は、金属の鋳物であり、取り付け面２６および２つの接触面２７は機械加工により精度よく切削して作られている。このため、ロボット座標系原点１０に対する取り付け面２６および２つの接触面２７の位置は精確である。なお、本実施の形態１におけるマニピュレータ１は、６軸の垂直多関節型の例を示しており、６つの回転軸は、マニピュレータ１の設置面に近い側から順に、第１の回転軸、第２の回転軸、第３の回転軸、第４の回転軸，第５の回転軸、第６の回転軸とする。なお、マニピュレータ１の第２の回転軸を囲む筐体に較正用穴２５を設けることが望ましい。第１の回転軸を囲む筐体から較正用穴２５を設ける筐体までの各筐体は、製作誤差を有する。較正用穴２５がマニピュレータ１の設置面から遠い筐体に設けられると、較正用穴２５の位置は筐体の製作誤差が蓄積され、大きな影響を受ける。従って、第１の回転軸を囲む筐体に近い側にあり、加工精度の高い第２の回転軸を囲む筐体に較正用穴２５を設けることが望ましい。
【００２５】
取り付け面２６にはボルト穴２８が設けられ、ボルトにより較正用治具１１をマニピュレータ１に取り付けることができる。そして、較正用治具１１を２つの接触面２７に押し当てながら、較正用治具１１の貫通穴２４を介して、マニピュレータ１のボルト穴２８へとボルト（図示せず）を締結し、較正用治具１１をマニピュレータ１に取り付ける。なお、２つの接触面２７のうちのいずれか、または両方のかわりに、ピン穴を設けても良い。
【００２６】
較正用治具１１をマニピュレータ１に取り付けた状態を図７に示す。接触面２７に較正用治具１１を密着させて取り付けることで、ロボット座標系原点１０に対する較正用穴２５の位置が精確に定まっている。また、溶接時には、スパッタの飛散等によりマニピュレータ１に汚れが付着する場合がある。しかし、較正用治具１１はマニピュレータ１に対して着脱可能であるため、溶接時には取り外すことができる。従って、溶接時に較正用治具１１をマニピュレータ１から取り外しておくことで、溶接時に較正用治具１１が汚れることを防ぐことができる。すなわち、溶接時のスパッタ等が較正用治具１１の較正用穴２５に付着してツールの位置の較正精度を低下させてしまうことはない。
【００２７】
なお、図８に示すように、較正用治具１１を用いず、マニピュレータ１自体に較正用穴２５を設けても良い。この場合は、溶接時のスパッタの飛散等から較正用穴２５を保護するため、カバー３４を較正用穴２５の周辺に設けることが望ましい。
【００２８】
また、較正用穴２５を有する較正用治具１１がマニピュレータ１に着脱可能であり、かつ、較正用治具１１の較正用穴２５を保護するためのカバー等をマニピュレータ１に設けていてもよい。
【００２９】
以上のように、本実施の形態１のマニピュレータ１には、ロボット座標系原点１０からの精度が保証された位置に、溶接用トーチ４の制御点１４の位置を較正する較正用穴２５が設けられている。較正用穴２５は、マニピュレータ１に対して着脱可能な較正用治具１１に設けることができる。また、図８に示すように、較正用穴２５は、マニピュレータ１自体に設けて、マニピュレータ１がスパッタ等の汚れから較正用穴２５を保護できるカバー３４をさらに有していてもよい。
【００３０】
図９は、溶接用トーチ４の制御点１４の位置を較正する際のマニピュレータ１の姿勢を示している。この姿勢をマニピュレータの較正用姿勢とする。マニピュレータ１の較正用姿勢は、溶接用トーチ４の取り付け作業を行いやすいマニピュレータ１の姿勢でもあり、予めロボット制御装置２の記憶部７に登録しておく。手首フランジ１２の中心点から制御点１４までの座標は、使用する溶接用トーチ４の形状によって異なる。そのため、溶接用トーチ４に応じたマニピュレータの較正用姿勢をそれぞれ、予めロボット制御装置２の記憶部７に記憶しておく。
【００３１】
上記構成の溶接ロボットに関し、マニピュレータ１へ溶接用トーチ４を取り付けた後の溶接用トーチ４の制御点１４の位置を較正する較正方法について説明する。
【００３２】
作業者はティーチペンダント３の情報入力部８を操作し、ティーチペンダント３の表示部９に溶接用トーチ４の較正機能（以下、較正機能とする）を呼び出す。較正機能を用いて、作業者は情報入力部８を操作し、手首フランジ１２に取り付ける溶接用トーチ４を、較正機能に予め記憶されている複数の溶接用トーチの中から選択する。ロボット制御装置２の記憶部７には、複数の溶接用トーチ４の較正用姿勢の情報が予め登録されている。ロボット制御装置２は、選択された溶接用トーチ４の較正用姿勢の情報を記憶部７からマニピュレータ駆動部６に送信する。ロボット制御装置２のマニピュレータ駆動部６は、受信した較正用姿勢に基づき、マニピュレータ１を、図１０に示すように、溶接用トーチ４の較正用姿勢に動作させる。
【００３３】
次に、図９に示すように、ホルダ３２を介して溶接用トーチ４をマニピュレータ１の手首フランジ１２に取り付け、ホルダ３２と手首フランジ１２とをピンまたはボルト、もしくはピンおよびボルトで締結する。次に、ホルダ３２の形状を調整する調整用ボルト３０と、溶接用トーチ４の固定場所を調整する調整用ボルト３３とを緩め、マニピュレータ１に対する溶接用トーチ４の位置、すなわち、マニピュレータ１に対する溶接用トーチ４の制御点１４の位置が微調整可能な状態にする。この状態でティーチペンダント３を操作し、溶接用トーチ４の先端から溶接用ワイヤ１３を所定の長さだけ押し出す。この所定の長さとは、溶接用ワイヤ１３に曲がり癖がない場合の溶接用トーチ４から制御点１４までの距離に等しい。この所定の長さは、溶接用トーチ４ごとに規定された長さである。次に、調整用ボルト３０が緩んでいるため、調整可能（変更可能）な状態となっているホルダ３２を変形させる。合わせて、調整用ボルト３３が緩んでいるため、調整可能（変更可能）な状態となっている溶接用トーチ４の固定位置を調整する。これらの調整により、溶接用トーチ４の先端を動かし、溶接用ワイヤ１３の先端が較正用穴２５に差し込まれるようにする。そして、調整用ボルト３０を締結することで、ホルダ３２に形状を固定し、調整用ボルト３３を締結することで、溶接用トーチ４の固定位置を確定する。これにより、マニピュレータ１に対する溶接用トーチ４の制御点１４の位置を適正な位置に較正する。
【００３４】
なお、溶接用ワイヤ１３には曲がり癖がある。そのため、より精確な調整を行う場合は、教示用チップ１５を溶接用トーチ４の先端に取り付け、溶接用ワイヤ１３の代わりに教示用チップ１５の先端を較正用穴２５に差し込んだ状態で調整用ボルト３０、３３を締結する。
【００３５】
次に、ティーチペンダント３を操作することでマニピュレータ１を適当な姿勢に移動させ、較正用治具１１をマニピュレータ１から取り外す。較正用治具１１は、次回使用時まで傷や汚れが付かないように保管しておく。
【００３６】
以上の動作により、溶接用トーチ４をマニピュレータ１に取り付けた後に、溶接用トーチ４の制御点１４を適正な位置に較正することができる。すなわち、マニピュレータ１に溶接用トーチ４を取り付けた際、制御点１４が正しい位置でなかった場合でも、ホルダ３２を適切に変形させること、および、溶接用トーチ４の固定位置を調整することにより、制御点１４を正しい位置へ移動させることができる。
【００３７】
次に、溶接対象物と溶接用トーチ４との衝突等により、制御点１４にずれが生じた場合の制御点１４の位置の較正方法について説明する。
【００３８】
初めに、ティーチペンダント３を操作して溶接用ワイヤ１３の先端を溶接用トーチ４の内部に納める。次に、調整用ボルト３０、３３を緩めて溶接用トーチ４の位置を微調整可能な状態にする。以後は、上記した溶接用トーチ４の制御点１４の位置の較正方法と同様である。
【００３９】
以上のように、本実施の形態１によれば、マニピュレータ１がゲージ２９の代わりとなる制御点１４の位置の較正のための基準点（較正用穴２５）を有する。この基準点に溶接用トーチ４の制御点１４が一致するように溶接用トーチ４の位置を調整することで、溶接用トーチ４の制御点１４の位置の較正を簡単に実現出来る。
【００４０】
そして、さまざまな溶接用トーチ４に対応した較正用姿勢がロボット制御装置２の記憶部７に記憶されている。そのため、溶接用トーチ４の形状にかかわらず、ゲージ２９を使用せず簡単に制御点１４の位置を較正することができるので、ゲージ２９にかかるコストを削減できる。また、ゲージ２９の取り付けが困難な場合に必要とされていた、溶接用トーチ４の追加の設計も不要であり、溶接用トーチ４自体の構造をシンプルにすることができる。
【００４１】
なお、上記では、マニピュレータ１が溶接用トーチ４を較正用姿勢に移動した後にマニピュレータ１に溶接用トーチ４を取り付ける例を示した。しかし、マニピュレータ１に溶接用トーチ４を取り付け、その後に、マニピュレータ１を較正用姿勢となるように移動させても良い。いずれの場合においても、調整用ボルト３０，３３を用いて溶接用トーチ４の制御点１４の位置を較正することができる。
【００４２】
また、溶接対象物と溶接用トーチ４との衝突等により、制御点１４にずれが生じた場合の較正方法に関し、上記では、調整用ボルト３０を緩めて溶接用トーチ４の先端位置が微調整可能な状態にしてから、マニピュレータ１を較正用姿勢に移動させる例を示した。しかし、マニピュレータ１を較正用姿勢に移動させてから、調整用ボルト３０を緩めて溶接用トーチ４の先端位置が微調整可能な状態となるようにしても良い。
【００４３】
また、ホルダ３２の調整機構は、調整用ボルト３０，３３によって実現される。調整用ボルト３０は、ホルダ３２が含んでいる２つのパーツを接続する接続部を固定するものであり、調整用ボルト３０を緩めた状態で、２つのパーツの位置関係を変更し、ホルダ３２の形状を変更できる。そして、調整用ボルト３０を締結することで、ホルダ３２を好ましい形状に固定できる。また、調整用ボルト３３は、ホルダ３２に設けられた長穴に通され、溶接用トーチ４に設けられたねじ穴部と螺合する。調整用ボルト３３により、溶接用トーチ４とホルダ３２が結合される。調整用ボルト３３を緩めることにより、ホルダ３２に対する溶接用トーチ４の位置の微調整が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本開示によれば、ゲージを用いることなくツールの制御点の位置を較正でき、産業用ロボットおよび産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法として産業上有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１    マニピュレータ
２    ロボット制御装置
３    ティーチペンダント
４    溶接用トーチ
５    制御部
６    マニピュレータ駆動部
７    記憶部
８    情報入力部
９    表示部
１０    ロボット座標系原点
１１    較正用治具
１２    手首フランジ
１３    溶接用ワイヤ
１４    制御点
１５    教示用チップ
２１    第４の回転軸
２３    第６の回転軸
２４    貫通穴
２５    較正用穴
２６    取り付け面
２７    接触面
２８    ボルト穴
２９    ゲージ
３０，３３    調整用ボルト
３１    交点
３２    ホルダ
３４    カバー
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット座標系原点を有する設置面に設置されたマニピュレータと、
前記マニピュレータに取り付けられ、制御点を有するツールと、
前記マニピュレータを制御するロボット制御装置と、
前記マニピュレータに設けられた較正用基準点と、
前記較正用基準点を覆い、着脱可能なカバーとを備え、
前記較正用基準点と前記ロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れており、
前記較正用基準点は、前記マニピュレータの表面に形成されている産業用ロボット。
【請求項２】
ロボット座標系原点を有する設置面に設置されたマニピュレータと、
前記マニピュレータに取り付けられ、制御点を有するツールと、
前記マニピュレータを制御するロボット制御装置と、
前記マニピュレータに設けられた較正用基準点とを備え、
前記較正用基準点と前記ロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れており、
前記マニピュレータは、第１の回転軸と第２の回転軸を有し、
前記第１の回転軸は、前記設置面に最も近い前記マニピュレータの回転軸であり、
前記第２の回転軸は、前記設置面に２番目に近い前記マニピュレータの回転軸であり、
前記較正用基準点は、前記第２の回転軸を囲む筐体に設けられている産業用ロボット。
【請求項３】
前記マニピュレータに取り付けられた較正用部材をさらに備え、
前記較正用基準点は、前記較正用部材に設けられている請求項２に記載の産業用ロボット。
【請求項４】
前記較正用基準点は、前記マニピュレータの表面に形成されている請求項２に記載の産業用ロボット。
【請求項５】
前記較正用基準点を覆い、着脱可能なカバーをさらに備えた請求項４に記載の産業用ロボット。
【請求項６】
前記ロボット座標系原点は、前記第１の回転軸と前記設置面の交点である請求項２から５のいずれか１項に記載の産業用ロボット。
【請求項７】
前記ツールは溶接用トーチおよびホルダを含む請求項１から６のいずれか１項に記載の産業用ロボット。
【請求項８】
マニピュレータを、ロボット座標系原点を有する設置面に設置し、前記マニピュレータに較正用基準点を設ける第１の工程と、
前記マニピュレータを較正用姿勢となるように動作させる第２の工程と、
制御点を有するツールを前記マニピュレータに、調整可能な状態で取り付ける第３の工程と、
前記ツールを調整して、前記制御点を前記較正用基準点に一致させる第４の工程とを備え、
前記較正用基準点と前記ロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れており、
前記較正用基準点は、前記マニピュレータの表面に形成され、
前記マニピュレータは、前記較正用基準点を覆い、着脱可能なカバーを有する産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【請求項９】
マニピュレータを、ロボット座標系原点を有する設置面に設置し、前記マニピュレータに較正用基準点を設ける第１の工程と、
前記マニピュレータを較正用姿勢となるように動作させる第２の工程と、
制御点を有するツールを前記マニピュレータに、調整可能な状態で取り付ける第３の工程と、
前記ツールを調整して、前記制御点を前記較正用基準点に一致させる第４の工程とを備え、
前記較正用基準点と前記ロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れており、
前記マニピュレータは、第１の回転軸と第２の回転軸を有し、
前記第１の回転軸は、前記設置面に最も近い、前記マニピュレータの回転軸であり、
前記第２の回転軸は、前記設置面に２番目に近い、前記マニピュレータの回転軸であり、
前記較正用基準点は、前記第２の回転軸を囲む筐体に設けられている産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【請求項１０】
前記第２の工程の後に前記第３の工程を行う請求項８または９に記載の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【請求項１１】
前記第３の工程の後に前記第２の工程を行う請求項８または９に記載の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【請求項１２】
前記ツールは溶接用トーチおよびホルダである請求項８から１１のいずれか１項に記載の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2014129162.tif 000017
【図２】
2014129162.tif 000018
【図３Ａ】
2014129162.tif 000019
【図３Ｂ】
2014129162.tif 000020
【図３Ｃ】
2014129162.tif 000021
【図４Ａ】
2014129162.tif 000022
【図４Ｂ】
2014129162.tif 000023
【図４Ｃ】
2014129162.tif 000024
【図５】
2014129162.tif 000025
【図６】
2014129162.tif 000026
【図７】
2014129162.tif 000027
【図８】
2014129162.tif 000028
【図９】
2014129162.tif 000029
【図１０】
2014129162.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月8日(2016.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット座標系原点を有する設置面に設置されたマニピュレータと、
前記マニピュレータに取り付けられ、制御点を有するツールと、
前記マニピュレータを制御するロボット制御装置と、
前記マニュピュレータに着脱自在に取り付けられた較正用部材と、
前記較正用部材に設けられた較正用基準点と、
前記較正用基準点を覆い、着脱可能なカバーとを備え、
前記較正用基準点と前記ロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れている産業用ロボット。
【請求項２】
ロボット座標系原点を有する設置面に設置されたマニピュレータと、
前記マニピュレータに取り付けられ、制御点を有するツールと、
前記マニピュレータを制御するロボット制御装置と、
前記マニュピュレータに着脱自在に取り付けられた較正用部材と、
前記較正用部材に設けられた較正用基準点とを備え、
前記較正用基準点と前記ロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れており、
前記マニピュレータは、第１の回転軸と第２の回転軸を有し、
前記第１の回転軸は、前記設置面に最も近い前記マニピュレータの回転軸であり、
前記第２の回転軸は、前記設置面に２番目に近い前記マニピュレータの回転軸であり、
前記較正用部材は、前記第２の回転軸を囲む筐体に設けられている産業用ロボット。
【請求項３】
前記ツールは溶接用トーチおよびホルダを含む請求項１または２に記載の産業用ロボット。
【請求項４】
マニピュレータを、ロボット座標系原点を有する設置面に設置し、前記マニピュレータに較正用基準点を設ける第１の工程と、
前記マニピュレータを較正用姿勢となるように動作させる第２の工程と、
制御点を有するツールを前記マニピュレータに、調整可能な状態で取り付ける第３の工程と、
前記ツールを調整して、前記制御点を前記較正用基準点に一致させる第４の工程とを備え
、
前記較正用基準点と前記ロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れており、
前記較正用基準点は、前記マニピュレータに着脱自在に取り付けられた較正用部材に設けられ、
前記マニピュレータは、前記較正用基準点を覆い、着脱可能なカバーを有する産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【請求項５】
マニピュレータを、ロボット座標系原点を有する設置面に設置し、前記マニピュレータに較正用基準点を設ける第１の工程と、
前記マニピュレータを較正用姿勢となるように動作させる第２の工程と、
制御点を有するツールを前記マニピュレータに、調整可能な状態で取り付ける第３の工程と、
前記ツールを調整して、前記制御点を前記較正用基準点に一致させる第４の工程とを備え、
前記較正用基準点と前記ロボット座標系原点とは所定の距離だけ離れており、
前記マニピュレータは、第１の回転軸と第２の回転軸を有し、
前記第１の回転軸は、前記設置面に最も近い、前記マニピュレータの回転軸であり、
前記第２の回転軸は、前記設置面に２番目に近い、前記マニピュレータの回転軸であり、前記較正用基準点は、前記マニピュレータに着脱自在に取り付けられた較正用部材に設けられ、
前記較正用部材は、前記第２の回転軸を囲む筐体に設けられている産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【請求項６】
前記第２の工程の後に前記第３の工程を行う請求項４または５に記載の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【請求項７】
前記第３の工程の後に前記第２の工程を行う請求項４または５に記載の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【請求項８】
前記ツールは溶接用トーチおよびホルダである請求項４から７のいずれか１項に記載の産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法。
【国際調査報告】
2014129162.tif 000031
2014129162.tif 000032
2014129162.tif 000033
2014129162.tif 000034