特開 2022-161093 産業用ロボットのティーチング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022161093

(43)【公開日】2022-10-21

(54)【発明の名称】産業用ロボットのティーチング方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/22 20060101AFI20221014BHJP

【ＦＩ】

B25J9/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021065640

(22)【出願日】2021-04-08

(71)【出願人】

【識別番号】000149066

【氏名又は名称】オークマ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柴田 伸二

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS06

3C707BS01

3C707DS01

3C707ES04

3C707EU19

3C707EV02

3C707EW11

3C707JS06

3C707JU08

3C707KS19

3C707KS36

3C707KV05

3C707KX08

3C707LS14

3C707LT12

3C707MS05

3C707MT04

3C707NS07

(57)【要約】

【課題】安全かつ容易にティーチングを行う方法を提供する。
【解決手段】ティーチング時には、第１のワークを、前記ガイドと同心、かつ、第１の治具に対して摺動可能に配置し、連動駆動型３つ爪チャックを所定の初期位置に移動させたうえで、三つのフィンガを閉鎖し、各フィンガがワークに接触する実接触時間を取得し、理想時間と実接触時間との差分時間を前記三つのフィンガそれぞれについて算出し、差分時間と閉鎖速度と、に基づいて補正量を算出し、前記補正量を、前記初期位置から減算した値を、新たな初期位置に設定する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

産業用ロボットのティーチング方法であって、
マニピュレータに設けられた連動駆動型３つ爪チャックの中心軸と、第１のワークを保持する第１の治具のガイドの中心軸と、のズレ量を補正する補正量を求める補正ステップを、前記補正量が規定の許容値以下になるまで繰り返しており、
前記補正ステップは、
前記第１のワークを、前記ガイドと同心、かつ、第１の治具に対して摺動可能に配置し、
前記連動駆動型３つ爪チャックに設けられた三つのフィンガが前記第１のワークを取り囲むにように、前記三つのフィンガを開いた状態で、連動駆動型３つ爪チャックを所定の初期位置に移動させ、
前記三つのフィンガを閉鎖していくとともに、前記閉鎖を開始してから前記三つのフィンガそれぞれが前記第１のワークに接触または近接するまでの時間を、実接触時間として取得し、
前記連動駆動型３つ爪チャックと前記ガイドとが同心の場合に前記三つのフィンガそれぞれが前記第１のワークに接触または近接するまでの時間である理想時間と、前記実接触時間と、の差分時間を前記三つのフィンガそれぞれについて算出し、
前記三つのフィンガそれぞれの前記差分時間と、前記三つのフィンガの閉鎖方向への移動速度と、に基づいて前記補正量を算出し、
前記補正量を、前記初期位置から減算した値を、新たな初期位置に設定する、
ことを特徴とする産業用ロボットのティーチング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、産業用ロボットのティーチング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

産業用ロボットの自動で行うティーチング方法としては、特許文献１が公知である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－２４７６１号公報

【0004】

上記特許文献１において、産業用ロボットのハンドに把持させた第１のワークが、所定位置に置かれた第２のワークに設けられた挿入穴に挿入されたか否かを検出する検出手段により、第１のワークが前記挿入穴に挿入されたときのロボット位置を記憶し、同じ動作を自動で繰り返し行わせて、前記ロボット位置の平均値をティーチング位置とする方法が公開されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、この方法では、挿入穴に入らない時は、第１のワークが第２のワークに干渉して、ハンドの把持位置がずれたり、双方のワークを傷つけたり、ハンドを破損させたりする可能性があり、自動で動作させるのは危険である。

【0006】

本発明では、産業用ロボットにて、安全かつ容易にティーチングを行う方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

産業用ロボットのティーチング方法は、マニピュレータに設けられた連動駆動型３つ爪チャックの中心軸と、第１のワークを保持する第１の治具のガイドの中心軸と、のズレ量を補正する補正量を求める補正ステップを、前記補正量が規定の許容値以下になるまで繰り返しており、前記補正ステップは、前記第１のワークを、前記ガイドと同心、かつ、第１の治具に対して摺動可能に配置し、前記連動駆動型３つ爪チャックに設けられた三つのフィンガが前記第１のワークを取り囲むにように、前記三つのフィンガを開いた状態で、連動駆動型３つ爪チャックを所定の初期位置に移動させ、前記三つのフィンガを閉鎖していくとともに、前記閉鎖を開始してから前記三つのフィンガそれぞれが前記第１のワークに接触または近接するまでの時間を、実接触時間として取得し、前記連動駆動型３つ爪チャックと前記ガイドとが同心の場合に前記三つのフィンガそれぞれが前記第１のワークに接触または近接するまでの時間である理想時間と、前記実接触時間と、の差分時間を前記三つのフィンガそれぞれについて算出し、前記三つのフィンガそれぞれの前記差分時間と、前記三つのフィンガの閉鎖方向への移動速度と、に基づいて前記補正量を算出し、前記補正量を、前記初期位置から減算した値を、新たな初期位置に設定する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

このように構成することで、前記差分の時間と前記連動駆動型３つ爪チャックの速度から、チャック中心とガイドのズレ量を自動で求めることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１のワークを搬送する際の産業用ロボットの図２のＯ－Ｑ断面図である。

【図2】本発明の産業用ロボットの下視図である。

【図3】理想状態における産業用ロボットの信号タイムチャートである。

【図4】非理想状態における産業用ロボットの信号タイムチャートである。

【図5】本発明の産業用ロボットの信号ブロック図である。

【図6】ティーチング時の産業用ロボットの図２のＯ－Ｑ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図２は、本発明の産業用ロボットの下視図である。図１は、第１のワーク３０を搬送する際の産業用ロボットの図２のＯ－Ｑ断面図である。図示しないマニピュレータの先端には、連動駆動型３つ爪チャック６がネジ固定されている。この連動駆動型３つ爪チャック６には、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃが周方向に３等配でねじ固定されている。このフィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃには、それぞれ把持対象のワーク３０との接点付近に近接センサ１ａ，１ｂ，１ｃが取り付けられている。ワーク３０を搬送する時、マニピュレータは、連動駆動型３つ爪チャック６の中心軸が、第１の治具４のガイド５の中心軸と一致するように、ティーチング時にプログラムされた目標位置に移動し、その後、連動駆動型３つ爪チャック６を開閉することでフィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃによって第１のワークを掴み、第１の治具４のガイド５に前記ワークを出し入れする。

【0011】

図６は、ティーチング時における産業用ロボットの断面図である。図３、図４は本発明の産業用ロボットの信号タイムチャートである。図５は本発明の産業用ロボットの信号ブロック図である。

【0012】

ティーチング時には、第１のワーク３０と側面形状が同じで上面が平らな第２の治具４０を、あらかじめ、第１の治具４のガイド５の中に入れて置く。第２の治具４０の側面形状（外形）は、ガイド５と僅かな隙間の嵌め合い寸法とすることで、第２の治具４０とガイド５と、を同心配置できる。また、第２の治具４０の上面は、第１の治具４の上面より高くしておく。そして、この第２の治具４０の上面に、第１のワーク３０を、その側面が互いに一致するように載置することで、第１のワーク３０を、ガイド５と同心で、かつ、第１の治具４に対して摺動可能に配置できる。

【0013】

次に、制御装置２０は、三つのフィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを開いた状態で、マニピュレータ２１を駆動し、連動駆動型３つ爪チャック６を、所定の初期位置（Ｘａ，Ｙａ）まで移動させる。この初期位置（Ｘａ，Ｙａ）は、開状態の三つのフィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃが、第１のワーク３０を取り囲める位置であればよく、連動駆動型３つ爪チャック６の中心軸とガイド５の中心軸とがズレていてもよい。初期位置（Ｘａ，Ｙａ）まで移動すれば、制御装置２０は、連動駆動型３つ爪チャック６に閉指令を出す。これにより、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、一定の閉鎖速度Ｖで連動駆動型３つ爪チャック６の中心に向かって動く。

【0014】

ここで、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを閉鎖する前の段階で、ガイド５の中心軸と連動駆動型３つ爪チャック６の中心軸とが一致する理想状態の場合、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃが閉じていく過程で、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、同じタイミングで第１のワーク３０に接触する。したがって、理想状態の場合、三つの近接センサ１ａ，１ｂ，１ｃがＯＮとなるタイミングが互いに一致する。図３は、理想状態における信号タイミングチャートである。図３に示すように、理想状態では、三つの近接センサ１ａ，１ｂ，１ｃは、閉信号が出力されてから、一定の時間Ｔ＊が経過して、ＯＮとなる。この時間Ｔ＊は、開状態のフィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの内径φ１と第１のワーク３０の外径φ２との差分の１／２を、連動駆動型３つ爪チャック６の閉鎖速度Ｖで割った時間となる。つまり、Ｔ＊＝（Ｒ１－Ｒ２）／（２×Ｖ）となる。以下では、このＴ＊を、「理想時間」と呼ぶ。

【0015】

一方、閉鎖前の段階で、第１のワーク３０の中心軸と連動駆動型３つ爪チャック６の中心軸とが一致しない非理想状態の場合、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃが閉じていく過程で、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃが第１のワーク３０に接触するタイミングは、互いにズレる。また、非理想状態では、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの閉じていく過程で、第１のワーク３０は、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃに押されて第２の治具４０の上を滑って動き、最終的に、連動駆動型３つ爪チャック６の中心軸と第１のワーク３０の中心軸とが一致する位置で停止する。

【0016】

つまり、非理想状態の場合、三つの近接センサ１ａ，１ｂ，１ｃがＯＮとなるタイミングが互いにズレることになる。図４は、非理想状態における信号タイミングチャートである。図４の例では、時間Ｔａが経過したタイミングで、近接センサ１ａがＯＮとなり、続いて、時間Ｔｂが経過したタイミングで、近接センサ１ｂがＯＮとなり、時間Ｔｃ＝Ｔ＊が経過したタイミングで、近接センサ１ｃがＯＮとなっている。以下では、各近接センサ１ａ，１ｂ，１ｃがＯＮとなるまでの時間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを、「実接触時間」と呼び、この実接触時間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃと理想時間Ｔ＊との差分時間を、それぞれ、Ｉ，Ｊ，Ｋで表現する。図４の例の場合、近接センサ１ｃの実接触時間Ｔｃと理想時間Ｔ＊との差分時間Ｋは、ゼロである。

【0017】

計数器３ｉは、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃが閉鎖動作を開始してから、近接センサ１ａがＯＮするまでの時間、すなわち、実接触時間Ｔａとして求め、この実接触時間Ｔａから理想時間Ｔ＊を引いた差分時間Ｉ＝Ｔ＊－Ｔａを算出する。同様に、計数器３ｊ，３ｋも、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃが閉鎖動作を開始してから、近接センサ１ｂ，１ｃがＯＮするまでの時間である実接触時間Ｔｂ，Ｔｃとして求め、この実接触時間Ｔｂ，Ｔｃから理想時間Ｔ＊を引いた差分時間Ｊ＝Ｔ＊－Ｔｂ、Ｋ＝Ｔ＊－Ｔｃを算出する。

【0018】

また、近接センサ１ａ，１ｂ，１ｃの出力信号は、論理積回路１１に入力される。論理積回路１１は、近接センサ１ａ，１ｂ，１ｃの出力信号について論理積をとり、その結果を、補正計算のトリガ信号として演算器７に出力する。演算器７は、論理積回路１１から出力されるトリガ信号で、計数器３ｉ，３ｊ，３ｋの計測値である時間Ｉ、Ｊ、Ｋをラッチする。そして、演算器７は、式１、式２の演算を行い、マニピュレータの位置の補正値であるｘ、ｙを求める。なお、式１および式２において、θａ，θｂ，θｃは、それぞれ、近接センサ１ａ，１ｂ，１ｃの配置角度である。本例の場合、θａ＝π、θｂ＝π×５／３、θｃ＝π／３である。また、α、βは、いずれも、値一定の係数である。このα、βの値は、誤差が最も小さくなるように求めた近似値である。本例の場合、αは、１／１．５であり、βは、１／１．５である。
ｘ＝（Ｉ×ｃｏｓ（θａ）＋Ｊ×ｃｏｓ（θｂ）＋Ｋ×ｃｏｓ（θｃ））×Ｖ×α ・・・式１
ｙ＝（Ｉ×ｓｉｎ（θａ）＋Ｊ×ｓｉｎ（θｂ）＋Ｋ×ｓｉｎ（θｃ））×Ｖ×β ・・・式２

【0019】

減算器１０は、初期位置（Ｘａ，Ｙａ）から、上記の補正値（ｘ、ｙ）を減算した値、すなわち、（Ｘａ－ｘ，Ｙａ－ｙ）を制御装置２０に出力する。制御装置２０は、この値を新たな初期位置として記憶する。すなわち、（Ｘａ，Ｙａ）＝（Ｘａ－ｘ，Ｙａ－ｙ）として初期位置を更新する。そして、補正値（ｘ，ｙ）が、規定の許容値以下になるまで、上記の手順を再度繰り返す。すなわち、新たな初期位置（Ｘａ，Ｙａ）が得られれば、制御装置２０は、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを開いたうえで、連動駆動型３つ爪チャック６を、第１のワーク３０と干渉しない位置に退避させる。作業者は、第１のワーク３０が、第２の治具４０と同心になるように、第１のワーク３０の位置を修正する。その状態になれば、制御装置２０は、連動駆動型３つ爪チャック６を、新たな初期位置（Ｘａ，Ｙａ）に移動させる。そして、再び、フィンガ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを閉鎖し、式１，式２に基づいて、新たな補正値（ｘ，ｙ）を求める。こうした手順を、補正値（ｘ，ｙ）が許容値を下回るまで繰り返すことで、最終的に、ガイド５と、連動駆動型３つ爪チャック６とがほぼ同心となる初期位置が得られる。そして、かかる初期位置が得られれば、この初期位置を、第１のワーク３０を搬送する際の目標位置に設定することで、ティーチングは、完了となる。

【0020】

このように構成することで、ロボットが掴んだワーク３０の芯と第１の治具４の芯のずれ量を容易に補正することができる。よって、ラフな調整で済むため手間がかからず効率的である。

【符号の説明】

【0021】

１ａ，１ｂ，１ｃ 近接センサ 、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ フィンガ、４ 第１の治具、５ ガイド、６ 連動駆動型３つ爪チャック、７ 演算器、１０ 減算器、１１ 論理積回路、２０ 制御装置、２１ マニピュレータ、３０ 第１のワーク、４０ 第２の治具。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】