特開 2024-86352 ロボット検査システム

(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】P2024086352

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】ロボット検査システム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20240620BHJP

   B25J 9/10 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

G01B11/00 D

B25J9/10 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022201439

(22)【出願日】2022-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100173428

【弁理士】

【氏名又は名称】藤谷 泰之

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】漆間 正太

(72)【発明者】

【氏名】久保 達哉

(72)【発明者】

【氏名】新藤 裕幸

【テーマコード（参考）】

2F065

3C707

【Ｆターム（参考）】

2F065AA04

2F065AA16

2F065AA17

2F065BB15

2F065DD03

2F065EE00

2F065FF02

2F065FF04

2F065GG04

2F065HH03

2F065HH14

2F065JJ03

2F065MM16

2F065PP25

2F065QQ03

2F065QQ21

2F065QQ24

2F065QQ28

2F065QQ31

2F065UU05

3C707BS15

3C707CS08

3C707CV07

3C707CW07

3C707HS27

3C707HT17

3C707KS05

3C707KT01

3C707KT06

3C707LT17

3C707WA16

(57)【要約】

【課題】検査環境の変動を抑制し、検査精度の変動や低下を抑制することのできるロボット検査システムを提供する。
【解決手段】ロボット検査システムは、ロボットを載置する載置台が接続される接続部と、前記接続部と前記載置台との位置決めを行う位置決め機構と、前記接続部に前記載置台が接続された状態で、前記ロボットの検査を行う検査部と、を有する。また、前記載置台は、自動搬送車により前記接続部まで搬送される。また、前記検査部は、前記ロボットに対して複数種類の検査を行う。また、前記接続部は、前記載置台が侵入する侵入口を備える凹部を有し、前記凹部の周囲に前記検査部が配置されている。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットを載置した載置台が接続される接続部と、
前記接続部と前記載置台との位置決めを行う位置決め機構と、
前記接続部に前記載置台が接続された状態で、前記ロボットの検査を行う検査部と、を有することを特徴とするロボット検査システム。

【請求項2】

前記載置台は、自動搬送車により前記接続部まで搬送される請求項１に記載のロボット検査システム。

【請求項3】

前記検査部は、前記ロボットに対して複数種類の検査を行う請求項１に記載のロボット検査システム。

【請求項4】

前記接続部は、前記載置台が侵入する侵入口を備える凹部を有し、
前記凹部の周囲に前記検査部が配置されている請求項１に記載のロボット検査システム。

【請求項5】

前記ロボットは、ベースと、前記ベースに対して第１回動軸まわりに回動する第１アームと、前記第１アームに対して第２回動軸まわりに回動する第２アームと、前記第２アームに配置されている作業ヘッドと、を有するスカラロボットである請求項１に記載のロボット検査システム。

【請求項6】

前記検査部は、前記第１回動軸および前記第２回動軸の校正を行う校正装置を有する請求項５に記載のロボット検査システム。

【請求項7】

前記校正装置は、水平方向に移動する請求項６に記載のロボット検査システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット検査システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、治具シャフトを用いて多関節型ロボットの原点校正を行う方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５－００４１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の多関節型ロボットの原点校正方法では、検査対象の多関節型ロボットが置かれた場所で治具シャフトを用いて原点校正を行うため、多関節型ロボットが置かれた環境が検査結果に影響する場合がある。そのため、原点校正の精度が変動したり、低下したりするおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のロボット検査システムは、ロボットを載置した載置台が接続される接続部と、
前記接続部と前記載置台との位置決めを行う位置決め機構と、
前記接続部に前記載置台が接続された状態で、前記ロボットの検査を行う検査部と、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】好適な実施形態に係るロボット検査システムの構成図である。

【図2】ロボット検査システムで検査されるロボットの一例を示す側面図である。

【図3】図２に示すロボットの拡大図である。

【図4】載置台および自動搬送車を示す側面図である。

【図5】自動搬送車で載置台を持ち上げた状態を示す側面図である。

【図6】ロボット検査システムの上面図である。

【図7】ロボット検査システムに載置台が接続された状態を示す上面図である。

【図8】第２領域で行われる作業を示す図である。

【図9】第３領域で行われる作業を示す図である。

【図10】第３領域で行われる作業を示す図である。

【図11】第１領域を示す上面図である。

【図12】基準ピンの斜視図である。

【図13】センサーユニットの測定領域内にロボットの先端を位置させた状態を示す斜視図である。

【図14】センサーユニットで取得される画像の一例を示す図である。

【図15】センサーユニットで取得される画像の一例を示す図である。

【図16】センサーユニットで取得される画像の一例を示す図である。

【図17】センサーユニットで取得される画像の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明のロボット検査システムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0008】

図１は、好適な実施形態に係るロボット検査システムの構成図である。図２は、ロボット検査システムで検査されるロボットの一例を示す側面図である。図３は、図２に示すロボットの拡大図である。図４は、載置台および自動搬送車を示す側面図である。図５は、自動搬送車で載置台を持ち上げた状態を示す側面図である。図６は、ロボット検査システムの上面図である。図７は、ロボット検査システムに載置台が接続された状態を示す上面図である。図８は、第２領域で行われる作業を示す図である。図９および図１０は、それぞれ、第３領域で行われる作業を示す図である。図１１は、第１領域を示す上面図である。図１２は、基準ピンの斜視図である。図１３は、センサーユニットの測定領域内にロボットの先端を位置させた状態を示す斜視図である。図１４ないし図１７は、それぞれ、センサーユニットで取得される画像の一例を示す図である。

【0009】

なお、図１、図６ないし図１１に示すように、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸として図示している。また、以下では、Ｘ軸に沿う方向をＸ軸方向とも言い、Ｙ軸に沿う方向をＹ軸方向とも言い、Ｚ軸に沿う方向をＺ軸方向とも言う。また、各軸の矢印側をプラス側とも言い、反対側をマイナス側とも言う。また、Ｚ軸方向は、鉛直方向に沿っている。

【0010】

図１に示すロボット検査システム１は、載置台２に載置された状態で搬送されてきたロボット３に対して所定の検査を行う装置である。つまり、従来のように各ロボット３が設置された場所でロボット３毎に検査を行うのではなく、反対に、全てのロボット３をロボット検査システム１まで搬送して検査する。このようなシステムによれば、全てのロボット３を同じ場所、同じ環境で検査することができるため、ロボット３毎に検査精度がばらつき難くなる。したがって、全てのロボット３について、安定した、かつ、高い精度の検査を行うことができる。

【0011】

以下、ロボット検査システム１について詳細に説明するが、それに先立って、検査対象であるロボット３と、ロボット３を載置する載置台２と、載置台２をロボット検査システム１まで搬送する自動搬送車４（ＡＧＶ：Automatic Guided Vehicle）と、についてそれぞれ簡単に説明する。

【0012】

［ロボット３］
図２に示すように、ロボット３は、スカラロボット（水平多関節ロボット）である。ロボット３は、ベース３０と、基端部がベース３０に接続され、ベース３０に対して鉛直方向に沿う第１回動軸Ｊ１まわりに回動する第１アーム３１と、基端部が第１アーム３１の先端部に接続され、第１アーム３１に対して鉛直方向に沿う第２回動軸Ｊ２まわりに回動する第２アーム３２と、を有する。

【0013】

また、ロボット３は、第２アーム３２の先端部に配置された作業ヘッド３３を有する。作業ヘッド３３は、同軸的に配置されたスプラインナット３３１およびボールネジナット３３２と、スプラインナット３３１およびボールネジナット３３２に挿通されたスプラインシャフト３３３と、を有する。スプラインシャフト３３３は、第２アーム３２に対して、その中心軸でありＺ軸方向に沿う第３回動軸Ｊ３まわりに回転可能で、かつ、第３回動軸Ｊ３に沿って昇降可能である。

【0014】

また、ロボット３は、ベース３０と第１アーム３１とを連結し、ベース３０に対して第１アーム３１を第１回動軸Ｊ１まわりに回動させる第１関節駆動機構３６１と、第１アーム３１と第２アーム３２とを連結し、第１アーム３１に対して第２アーム３２を第２回動軸Ｊ２まわりに回動させる第２関節駆動機構３６２と、スプラインナット３３１を回転させてスプラインシャフト３３３を第３回動軸Ｊ３まわりに回転させる第１ヘッド駆動機構３６３と、ボールネジナット３３２を回転させてスプラインシャフト３３３を第３回動軸Ｊ３に沿った方向に昇降させる第２ヘッド駆動機構３６４と、を有する。

【0015】

各駆動機構３６１、３６２、３６３、３６４は、駆動源としてのモーターと、モーターの回転を検出するパルスエンコーダーと、を有する。そのため、第１関節駆動機構３６１では、パルスエンコーダーが出力するパルス信号をカウントすることにより第１アーム３１の第１回動軸Ｊ１まわりの回転角を検出することができる。また、第２関節駆動機構３６２では、パルスエンコーダーが出力するパルス信号をカウントすることにより第２アーム３２の第２回動軸Ｊ２まわりの回転角を検出することができる。また、第１ヘッド駆動機構３６３では、パルスエンコーダーが出力するパルス信号をカウントすることによりスプラインシャフト３３３の第３回動軸Ｊ３まわりの回転角を検出することができる。また、第２ヘッド駆動機構３６４では、パルスエンコーダーが出力するパルス信号をカウントすることによりスプラインシャフト３３３のＺ軸方向の高さを検出することができる。

【0016】

また、ロボット３は、図示しないホストコンピューターからの位置指令に基づいて各駆動機構３６１、３６２、３６３、３６４を独立して制御するロボットコントローラー３７を有する。ロボットコントローラー３７は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサーと、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部装置との接続を行う外部インターフェースと、を有する。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。

【0017】

また、図３に示すように、ロボット３は、第２アーム３２の下面に配置され、第２アーム３２とスプラインシャフト３３３との隙間を覆うカバー３４を有する。カバー３４には、後述する検査で使用される下向き三角形のマーカー３４１が形成されている。マーカー３４１は、印刷、貼付、エンボス加工等により形成することができる。ただし、マーカー３４１の構成は、後述する検査に用いることができれば、特に限定されない。また、カバー３４の形状に特異な部分がある場合は、その部分をマーカー３４１として使用してもよい。

【0018】

また、ロボット３は、スプラインシャフト３３３の途中に配置されたストッパー３５を有する。ストッパー３５がカバー３４に当接することにより、スプラインシャフト３３３のそれ以上の上昇が規制される。ストッパー３５は、両端がネジＮ１で接続されたＣ字状の部材であり、ネジ締めによりスプラインシャフト３３３に固定される。また、ストッパー３５がスプラインシャフト３３３に固定された状態では、ストッパー３５の両端が離間し、その間に隙間３５０が形成されている。この隙間３５０は、後述する検査に用いられる位置決め用の目印として機能する。ただし、ストッパー３５の構成は、上述した効果を発揮することができれば、特に限定されない。

【0019】

以上、ロボット３について説明した。ただし、ロボット３の構成については、特に限定されない。例えば、スカラロボット以外のロボット、具体的には６軸多関節ロボット、双腕ロボット等であってもよい。

【0020】

［載置台２］
図４に示すように、載置台２は、ロボット３が載置、固定される天板部２１と、天板部２１の下側に位置する底板部２２と、天板部２１および底板部２２を支持する４本の脚部２３と、を有する。４本の脚部２３は、天板部２１および底板部２２の四隅に位置し、これらをバランスよく支持している。なお、図４では、手前側の２本の脚部２３のみが図視されているが、この奥側にも２本の脚部２３が同じように配置されている。また、各脚部２３の下端部にはキャスター２４が取り付けられており、キャスター２４が回転することにより、載置台２を自在に動かすことができる。このような載置台２は、例えば、ロボット３を組み立てるための作業台であってもよいし、ロボット３を所定箇所に設置するための設置台であってもよい。

【0021】

以上、載置台２について説明した。ただし、載置台２の構成としては、ロボット３を載置することができれば、特に限定されず、例えば、キャスター２４を省略してもよい。

【0022】

［自動搬送車４］
図４に示すように、自動搬送車４は、載置台２を載置する荷台４１と、荷台４１を昇降させる昇降装置４２と、車輪４３と、車輪４３を駆動するモーター４４と、モーター４４の駆動を制御するコントローラー４５と、を有する。図５に示すように、自動搬送車４は、荷台４１を降下させた状態で載置台２の底板部２２の下方に潜り込み、その後、昇降装置４２で荷台４１を上昇させることにより、底板部２２を下方から支持するようにして載置台２を持ち上げることができる。また、自動搬送車４は、図示しない管理装置から走行ルートの指示を受け取り、受け取った走行ルートに従って走行する。

【0023】

このような自動搬送車４を用いることにより、ロボット３を載置台２ごとロボット検査システム１まで自動的に搬送することができる。これにより、例えば、作業者が自ら載置台２を押してロボット検査システム１まで移動させる必要がなくなり、人力を削減することができると共にロボット３の検査をスムーズに行うことができる。

【0024】

以上、自動搬送車４について説明した。ただし、自動搬送車４の構成は、ロボット３を載置台２ごとロボット検査システム１まで搬送することができれば特に限定されない。また、自動搬送車４を省略し、作業者が自ら載置台２を押してロボット検査システム１まで搬送してもよい。

【0025】

［ロボット検査システム１］
図１に示すように、ロボット検査システム１は、所定環境に保たれた検査室１０内に配置されている。これにより、複数のロボット３の検査を同じ条件で行うことができ、検査精度がより向上する。また、検査室１０の床面とロボット検査システム１との間に振動減衰部材１１が配置されている。これにより、床面を介して外部からの振動がロボット検査システム１に伝わり難くなり、検査精度がさらに向上する。なお、本実施形態では、振動減衰部材１１として金属製の板材、特に鉄板が用いられている。また、この鉄板は、アンカーにより床面に固定され、ロボット検査システム１は、アンカーにより鉄板に固定されている。ただし、ロボット検査システム１の設置場所は、特に限定されない。また、振動減衰部材１１を省略し、ロボット検査システム１を床面に直接設置してもよい。

【0026】

また、図６に示すように、ロボット検査システム１は、載置台２が接続される接続部５と、載置台２を接続部５に対して位置決めする位置決め機構６と、ロボット３の検査を行う検査部７と、を有する。

【0027】

接続部５は、Ｚ軸方向からの平面視で、載置台２が侵入する侵入口５１１を備える凹部５１を有する。なお、本実施形態では、侵入口５１１は、接続部５のＹ軸方向マイナス側に位置している。そして、凹部５１の周囲に検査部７が配置されている。このように、接続部５の周囲に検査部７を配置することにより、ロボット３の検査を効率よく行うことができる。特に、ロボット３は、スカラロボットであり、第１、第２アーム３１、３２が水平方向にだけ移動するため、凹部５１の周囲に検査部７を配置することにより、スカラロボットの可動範囲内に検査部７を効率的に配置でき、ロボット３に対する検査に特化させることができる。ただし、検査部７の配置は、特に限定されない。

【0028】

また、凹部５１には位置決め機構６が配置されている。位置決め機構６は、凹部５１内に搬送された載置台２を接続部５に対して位置決する。これにより、ロボット検査システム１に対するロボット３の位置が定まる。そのため、全てのロボット３を同じ位置に配置することができ、検査精度が向上する。なお、本実施形態の位置決め機構６は、凹部５１内に突出する一対の当接部６１、６２を有する。そして、図７に示すように、これら当接部６１、６２に載置台２が当接することにより、接続部５に対して載置台２が位置決めされる。ただし、位置決め機構６の構成としては、載置台２を接続部５に対して位置決めすることができれば、特に限定されない。

【0029】

検査部７は、接続部５に接続された載置台２上のロボット３に対して所定の検査を行う。なお、本願明細書中の「検査」は、検査の他、各種点検、各種メンテナンス、各種準備、各種測定、各種校正（キャリブレーション）等、ロボット３の設定、維持管理等に必要な全ての行為を含む意味である。

【0030】

また、検査部７は、ロボット３に対して複数種類の検査を行う。このように、ロボット検査システム１では、ロボット３に対して複数種類の検査を実施できるため、ロボット３の検査をまとめてかつ円滑に行うことができる。このような検査部７は、図６に示すように、凹部５１のＹ軸方向プラス側に位置する第１領域Ｓ１と、第１領域Ｓ１のＸ軸方向マイナス側に位置する第２領域Ｓ２と、第１領域Ｓ１のＸ軸方向プラス側に位置する第３領域Ｓ３と、を有する。

【0031】

これら領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のうち、第２領域Ｓ２は、第１領域Ｓ１での検査の準備を行う領域である。第２領域Ｓ２では、スプラインシャフト３３３に錘Ｍを取り付ける作業が行われる。図６に示すように、第２領域Ｓ２には、錘Ｍと、錘Ｍをスプラインシャフト３３３に固定する工具Ｔと、工具Ｔを移動させる移動機構８０と、が配置されている。

【0032】

本実施形態では、異なる重さの２つの錘Ｍが配置されており、検査対象であるロボット３の可搬重量に応じてスプラインシャフト３３３に取り付ける錘Ｍを選択することができる。各錘Ｍは、スプラインシャフト３３３が挿入される貫通孔を備えた円筒状である。また、図８に示すように、各錘Ｍは、側面と貫通孔とを貫通するネジ孔を備え、このネジ孔にネジＮ２が螺号している。工具Ｔは、例えば、ネジＮ２を回すドライバーであり、貫通孔にスプラインシャフト３３３を挿入した状態でネジＮ２を回し、ネジＮ２をスプラインシャフト３３３に押し付けることにより、錘Ｍをスプラインシャフト３３３に固定する。

【0033】

以上、第２領域Ｓ２について説明した。ただし、第２領域Ｓ２の構成は、特に限定されない。例えば、錘Ｍの数および形状、スプラインシャフト３３３への錘Ｍの取り付け方等は、特に限定されない。また、第２領域Ｓ２で行う作業についても特に限定されず、ロボット３に求められる各種条件、他の領域Ｓ１、Ｓ３で行われる作業等に基づいて適宜設定することができる。また、第２領域Ｓ２は、省略してもよい。

【0034】

第３領域Ｓ３は、第３回動軸Ｊ３の原点校正（キャリブレーション）を行う領域である。第３回動軸Ｊ３の原点校正は、ロボットコントローラー３７が記憶している第３回動軸Ｊ３の原点（以下「理想原点」とも言う。）と、ロボットコントローラー３７の制御により第３回動軸Ｊ３を理想原点に位置させたときの現実の原点（以下「現実原点」とも言う。）と、を一致させる作業を言う。理想原点は、第１、第２ヘッド駆動機構３６３、３６４の各モーターが所定位置（以下「０パルス位置」と言う。）にある状態をいう。ただし、第３回動軸Ｊ３の原点の設定方法は、特に限定されない。

【0035】

図９および図１０に示すように、このような第３領域Ｓ３には、スプラインシャフト３３３の回転角の校正を行う回転角校正部８１と、スプラインシャフト３３３の高さの校正を行う高さ校正部８２と、が配置されている。

【0036】

図９に示すように、回転角校正部８１は、画像認識技術を用いてスプラインシャフト３３３の回転角の校正を行う。回転角校正部８１は、スプラインシャフト３３３を水平方向、図示の構成ではＸ軸方向プラス側から撮像するカメラ８１１と、カメラ８１１をＸ軸方向およびＺ軸方向に移動させる移動機構８１３と、カメラ８１１が撮像した画像（以下「取得画像」と言う。）を用いて理想原点と現実原点とのずれ量（偏差）を求める処理部８１２と、を有する。

【0037】

処理部８１２は、スプラインシャフト３３３の理想原点からの回転角が互いに異なりかつその回転角が既知である多数の比較画像を記憶している。そして、処理部８１２は、これら比較画像とカメラ８１１で撮像した取得画像とをテンプレートマッチング技術を用いて比較することで、スプラインシャフト３３３の回転角の校正を行う。

【0038】

具体的には、まず、ロボットコントローラー３７を用いて第１ヘッド駆動機構３６３のモーターを０パルス位置とする。次に、マーカー３４１とストッパー３５の隙間３５０とを視野に収めた状態をカメラ８１１で撮像して取得画像を得る。次に、処理部８１２が取得画像を多数の比較画像とテンプレートマッチングし、その中から取得画像と最も類似度の高い１つの比較画像を抽出する。そして、抽出した比較画像に対応する理想原点からの回転角を第３回動軸Ｊ３の回転オフセット値に決定する。そして、決定された第３回動軸Ｊ３の回転オフセット値をロボットコントローラー３７に設定する。以上により、第３回動軸Ｊ３の回転角校正作業が終了する。ただし、第３回動軸Ｊ３の回転角校正方法は、特に限定されない。

【0039】

図１０に示すように、高さ校正部８２は、一対の接触式距離センサー８２１、８２２と、一対の接触式距離センサー８２１、８２２をＸ軸方向およびＺ軸方向に移動させる移動機構８２４と、接触式距離センサー８２１、８２２の出力に基づいて理想原点と現実原点とのずれ量（偏差）を求める処理部８２３と、を有する。

【0040】

接触式距離センサー８２１、８２２は、先端の押し込み量を精度よく測定することができる。このような接触式距離センサー８２１、８２２として、例えば、キーエンス社製の「汎用接触式デジタルセンサー／ＧＴシリーズ」を好適に用いることができる。これら接触式距離センサー８２１、８２２は、Ｚ軸方向に離間し、共に上側を向いて配置されている。

【0041】

高さ校正作業では、まず、ロボットコントローラー３７を用いて第２ヘッド駆動機構３６４のモーターを０パルス位置とする。次に、接触式距離センサー８２１を第２アーム３２の下面に、接触式距離センサー８２２をスプラインシャフト３３３の先端にそれぞれ接触させる。次に、処理部８２３は、接触式距離センサー８２１、８２２の離間距離およびこれらの出力値から第２アーム３２の下面とスプラインシャフト３３３の先端との現実の距離（以下「現実距離」とも言う。）を算出する。また、処理部８２３は、第２ヘッド駆動機構３６４のモーターが０パルス位置にあるときの第２アーム３２の下面とスプラインシャフト３３３の先端との理想的な距離（以下「理想距離」とも言う。）を記憶しており、現実距離と理想距離とのずれ量を第３回動軸Ｊ３の高さオフセット値に決定する。そして、決定された第３回動軸Ｊ３の高さオフセット値をロボットコントローラー３７に設定する。以上により、第３回動軸Ｊ３の高さ校正作業が終了する。ただし、第３回動軸Ｊ３の高さ校正方法は、特に限定されない。

【0042】

以上、第３領域Ｓ３について説明した。ただし、第３領域Ｓ３の構成は、特に限定されない。例えば、回転角校正部８１および高さ校正部８２の一方を省略してもよい。また、第３領域Ｓ３で行う作業についても特に限定されず、ロボット３に求められる各種条件、他の領域Ｓ１、Ｓ２で行われる作業等に基づいて適宜設定することができる。また、第３領域Ｓ３は、省略してもよい。

【0043】

第１領域Ｓ１は、第１、第２回動軸Ｊ１、Ｊ２の原点校正、スプラインシャフト３３３の高さ検査、左手系と右手系との高さズレの検査、繰り返し精度検査等を行う領域である。

【0044】

図１１に示すように、第１領域Ｓ１には、接続部５に対してＹ軸方向に移動可能なステージ９０と、ステージ９０に配置された基準ピン９１および一対のセンサーユニット９２、９３を備える校正装置９４と、各センサーユニット９２、９３で撮像された画像を処理する処理部９５と、を有する。ステージ９０上に校正装置９４を配置することにより、接続部５と校正装置９４との離間距離が可変となるため、種々の大きさのロボット３に対応することができる。そのため、ロボット検査システム１の汎用性が高まる。また、載置台２を接続部５に接続する際にステージ９０をＹ軸方向プラス側に移動させて接続部５から遠ざけておくことにより、校正装置９４とロボット３との衝突を回避することができる。そのため、ロボット検査システム１やロボット３の故障、破損を抑制することができる。

【0045】

ただし、これに限定されず、ステージ９０が固定されており、Ｙ軸方向に移動できない構成であってもよい。また、ステージ９０がさらにＸ軸方向にも移動できる構成であってもよい。

【0046】

基準ピン９１は、ステージ９０の中央に配置されている。図１２に示すように、基準ピン９１は、Ｚ軸方向に延びる柱状であり、Ｚ軸方向からの平面視で直角に屈曲したＬ字形状をなす。また、基準ピン９１は、互いに直交する第１外面９１１および第２外面９１２を有する。そして、図１１に示すように、第１外面９１１の法線Ｑ１および第２外面９１２の法線Ｑ２がそれぞれＸ軸およびＹ軸に対して４５°傾斜している。このような基準ピン９１は、原点校正の基準となるピンであり、ロボット座標系における位置座標が既知である。また、基準ピン９１は、十分に高い寸法精度で形成されている。ただし、基準ピン９１の形状は、特に限定されず、後述する検査に用いることができれば、特に限定されない。なお、基準ピン９１の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種金属材料、各種樹脂材料、各種ガラス材料等を用いることができる。

【0047】

図１１に示すように、一対のセンサーユニット９２、９３は、互いの光軸Ｏ１、Ｏ２が直交するように十字状に配置されており、光軸Ｏ１、Ｏ２の交点に基準ピン９１が位置している。また、センサーユニット９２の光軸Ｏ１が法線Ｑ１と一致し、センサーユニット９３の光軸Ｏ２が法線Ｑ２と一致する。

【0048】

センサーユニット９２は、寸法測定器であり、基準ピン９１を介して対向配置された発光装置９２１および受光装置９２２を有する。発光装置９２１および受光装置９２２は、法線Ｑ１に沿って正対して配置されている。発光装置９２１は、受光装置９２２に向けて光を出射する。発光装置９２１は、光源として緑色ＬＥＤ９２１ａを備え、緑色ＬＥＤからの緑色光をレンズで均一な平行光ＬＬ１にして出射する。一方、受光装置９２２は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子９２２ａを備える。第１、第２回動軸Ｊ１、Ｊ２の原点校正を行うとき、撮像素子９２２ａの測定領域（視野）には基準ピン９１の先端およびスプラインシャフト３３３の先端（以下、「ロボット３の先端」とも言う。）が含まれている。そのため、受光装置９２２は、これらのシルエット画像つまり基準ピン９１およびスプラインシャフト３３３が影として映る画像を撮像する。すなわち、発光装置９２１が透過照明の方式であるので、測定対象物が金属であってもハレーションが発生することを避けられるので、輪郭を鮮明に観察することが可能となる。

【0049】

センサーユニット９３は、前述したセンサーユニット９２と同様の構成である。つまり、センサーユニット９３は、基準ピン９１を介して対向配置された発光装置９３１および受光装置９３２を有する。発光装置９３１および受光装置９３２は、法線Ｑ２に沿って配置されている。発光装置９３１は、受光装置９３２に向けて光を出射する。発光装置９３１は、光源として緑色ＬＥＤ９３１ａを備え、緑色ＬＥＤからの緑色光をレンズで均一な平行光ＬＬ２にして出射する。一方、受光装置９３２は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子９３２ａを備える。

【0050】

このようなセンサーユニット９２、９３としては、特に限定されないが、キーエンス社製の「２次元高速光学センサー／ＴＭシリーズ」、その中でも「ＴＭ－６０５０」を好適に用いることができる。これにより、優れた測定精度が得られ、第１、第２回動軸Ｊ１、Ｊ２の原点校正を高精度に行うことができる。

【0051】

なお、第１、第２回動軸Ｊ１、Ｊ２の原点校正の精度を高めるためにセンサーユニット９２、９３を精度よく直交配置することが重要となる。本実施形態では、次のようにしてセンサーユニット９２、９３を位置決めしている。前述したように、センサーユニット９２は、基準ピン９１のシルエット画像を撮像する。ここで、光軸Ｏ１が法線Ｑ１に一致する場合に受光装置９２２で取得される画像上での基準ピン９１の幅寸法が最も小さくなり、光軸Ｏ１が法線Ｑ１から傾斜する程、画像上での基準ピン９１の幅寸法が大きくなる。そこで、受光装置９２２で取得される画像上での基準ピン９１の幅寸法が最も小さくなるようにセンサーユニット９２を配置する。センサーユニット９３についても同様に、受光装置９３２で取得される画像上での基準ピン９１の幅寸法が最も小さくなるようにセンサーユニット９３を配置する。前述したように、法線Ｑ１、Ｑ２が互いに直交しているため、このような方法によれば、センサーユニット９２、９３を精度よく直交配置することができる。ただし、センサーユニット９２、９３の位置決め方法は、特に限定されない。

【0052】

次に、第１領域Ｓ１で行う各種検査について順に説明する。なお、第１領域Ｓ１で行う各種検査は、前述したように、スプラインシャフト３３３に錘Ｍを取り付けた状態で行われる。

【0053】

第１領域Ｓ１では、第１、第２回動軸Ｊ１、Ｊ２の原点校正が行われる。第１回動軸Ｊ１の原点校正は、ロボットコントローラー３７が記憶している第１回動軸Ｊ１の原点（以下「理想原点」とも言う。）と、ロボットコントローラー３７の制御により第１回動軸Ｊ１を理想原点に位置させたときの現実の原点（以下「現実原点」とも言う。）と、を一致させる作業を言う。理想原点は、第１関節駆動機構３６１のモーターが所定位置（以下「０パルス位置」と言う。）にある状態をいう。同様に、第２回動軸Ｊ２の原点校正は、ロボットコントローラー３７が記憶している第２回動軸Ｊ２の原点（以下「理想原点」とも言う。）と、ロボットコントローラー３７の制御により第２回動軸Ｊ２を理想原点に位置させたときの現実の原点（以下「現実原点」とも言う。）と、を一致させる作業を言う。理想原点は、第２関節駆動機構３６２のモーターが所定位置（以下「０パルス位置」と言う。）にある状態をいう。

【0054】

第１、第２回動軸Ｊ１、Ｊ２の原点校正では、まず、ステージ９０を動かして基準ピン９１をロボット座標系の所定座標である基準位置に配置する。なお、本実施形態の基準位置は、第１、第２関節駆動機構３６１、３６２のモーターを共に０パルス位置にしたときのスプラインシャフト３３３の中心軸の直下に位置する。ただし、基準位置は、特に限定されない。次に、ロボットコントローラー３７を用いて第１、第２関節駆動機構３６１、３６２のモーターを共に０パルス位置とする。次に、第２ヘッド駆動機構３６４を動かしてスプラインシャフト３３３を下降させ、図１３に示すように、スプラインシャフト３３３の先端をセンサーユニット９２、９３の測定領域内に位置させる。仮に、理想原点と現実原点とにずれが無い場合、この状態では、スプラインシャフト３３３は、基準ピン９１の直上に位置する。

【0055】

次に、この状態を受光装置９２２で撮像して図１４に示すような画像Ｇ１を取得すると共に、受光装置９３２で撮像して図１５に示すような画像Ｇ２を取得する。なお、受光装置９２２、９３２での撮像タイミングは、特に限定されず、同時であってもよいし、異なっていてもよい。例示した図１４および図１５では、スプラインシャフト３３３の中心軸である第３回動軸Ｊ３が基準ピン９１の中心軸Ｊｐに対して画像横方向にずれており、第１、第２回動軸Ｊ１、Ｊ２の少なくとも一方において理想原点と現実原点とにずれが生じている。このように、画像Ｇ１、Ｇ２の少なくとも一方において第３回動軸Ｊ３が中心軸Ｊｐに対してずれている場合、第１、第２関節駆動機構３６１、３６２の駆動と、受光装置９２２、９３２による撮像とを繰り返しながら、図１６および図１７に示すように、画像Ｇ１、Ｇ２のそれぞれにおいて第３回動軸Ｊ３を中心軸Ｊｐに一致させる。

【0056】

次に、処理部９５は、第３回動軸Ｊ３が中心軸Ｊｐに一致したときの第１、第２関節駆動機構３６１、３６２の各モーターの位置を実位置として記憶する。次に、処理部９５は、第１関節駆動機構３６１のモーターの実位置と０パルス位置とのずれ量を算出し、算出したずれ量を第１回動軸Ｊ１のオフセット値に決定する。同様に、第２関節駆動機構３６２のモーターの実位置と０パルス位置とのずれ量（偏差）を算出し、算出したずれ量を第２回動軸Ｊ２のオフセット値に決定する。そして、例えば、作業者は、処理部９５により決定された第１、第２回動軸Ｊ１、Ｊ２のオフセット値をロボットコントローラー３７に設定する。以上により、第１、第２回動軸Ｊ１、Ｊ２の原点校正が完了する。ロボットコントローラー３７は、設定されたオフセット値を基に現実原点が理想原点と一致するように第１、第２関節駆動機構３６１、３６２の駆動を制御する。これにより、高精度なロボット３の制御が可能となる。

【0057】

さらに、第１領域Ｓ１では、スプラインシャフト３３３の高さ検査が行われる。例えば、ロボット３の組み立て時に第２ヘッド駆動機構３６４の取り付け位置がずれ、それに伴ってスプラインシャフト３３３の高さが設計からずれる場合がある。そこで、本実施形態では、スプラインシャフト３３３の高さずれを検査する。

【0058】

具体的には、まず、第２ヘッド駆動機構３６４のモーターを予め設定された測定位置とし、スプラインシャフト３３３の先端部をセンサーユニット９２、９３の測定領域内に位置させる。次に、処理部９５は、センサーユニット９２、９３の少なくとも一方でこの状態を撮像し、得られた画像に基づいてスプラインシャフト３３３の先端のＺ軸位置座標（以下「実際位置座標」とも言う。）を算出する。処理部９５は、予め、第２ヘッド駆動機構３６４の取り付け位置にずれが生じていない理想的な状態における前記測定位置でのスプラインシャフト３３３の先端のＺ軸位置座標（以下「理想位置座標」とも言う。）を記憶しており、実際位置座標と理想位置座標とからスプラインシャフト３３３の高さずれを測定する。

【0059】

さらに、第１領域Ｓ１では、左右腕系の高さずれ検査が行われる。例えば、スプラインシャフト３３３の先端（以下、「ロボット３の先端」とも言う。）をロボット座標系の同じ座標に位置させたとしても、第１、第２アーム３１、３２がＸ軸方向プラス側に屈曲した右腕系の姿勢とＸ軸方向マイナス側に屈曲した左腕系の姿勢とでロボット３の先端の高さにずれが生じる場合がある。そこで、本実施形態では、左右腕系の高さずれを検査する。

【0060】

具体的には、まず、ロボット３の先端を移動させる目標座標を決定する。なお、目標座標は、センサーユニット９２、９３の測定領域内にある座標である。次に、ロボット３を動かして左腕系の姿勢でロボット３の先端を目標座標に移動させ、その状態をセンサーユニット９２、９３の少なくとも一方で撮像して左腕系画像を取得する。次に、ロボット３を動かして右腕系の姿勢でロボット３の先端を目標座標に移動させ、その状態をセンサーユニット９２、９３の少なくとも一方で撮像して右腕系画像を取得する。次に、左腕系画像から算出されるロボット３の先端のＺ軸位置座標と、右腕系画像から算出されるロボット３の先端のＺ軸位置座標と、に基づいて左腕系と右腕系との高さずれを測定する。

【0061】

さらに、第１領域Ｓ１では、ロボット３の繰り返し精度特性の検査が行われる。繰り返し精度は、同じ動作を繰り返し行った際の再現性の高さを表すものであり、繰り返し精度特性が優れる程、精度の高いロボット３となる。具体的には、まず、共にセンサーユニット９２、９３の測定領域内に位置する第１目標座標と第２目標座標とを設定し、ロボット３の先端が第１目標座標と第２目標座標とを往復するようにロボット３を動かす。そして、ロボット３の先端が第１、第２目標座標に到達する度に、その状態をセンサーユニット９２、９３の少なくとも一方で撮像する。そして、得られた各画像から第１、第２目標座標からのずれ量を測定し、ずれ量の最大値、平均値等を用いてロボット３の繰り返し精度を測定する。

【0062】

さらに、第１領域Ｓ１では、第１アーム３１の長さＬ１および第２アーム３２の長さＬ２を測定する。図２に示すように、長さＬ１は、第１回動軸Ｊ１と第２回動軸Ｊ２との離間距離であり、長さＬ２は、第２回動軸Ｊ２と第３回動軸Ｊ３との離間距離である。ロボット３の組み立て精度によっては設計された長さＬ１、Ｌ２に対して実際の長さＬ１、Ｌ２がずれる場合がある。この場合であっても、例えば、ロボット３の先端をある座標から別の座標まで移動させるＰＴＰ（Point to Point）移動では軌道が問われないため問題が生じ難い。しかしながら、例えば、ロボット３の先端をある座標から別の座標まで決められた軌道で移動させる場合、長さＬ１、Ｌ２が設計値からずれていると、決められた軌道に対して蛇行してしまい、ＣＰ（Continuous Path）精度が悪化する。そこで、本実施形態では、ＣＰ精度の悪化を抑制すべく、第１、第２アーム３１、３２の長さＬ１、Ｌ２を測定する。

【0063】

具体的には、まず、ロボット３を、その先端がセンサーユニット９２、９３の測定領域内に位置する第１姿勢とし、この状態をセンサーユニット９２、９３で撮像して第１姿勢画像を取得する。次に、ロボット３の先端がセンサーユニット９２、９３の測定領域から外れない範囲で第１関節駆動機構３６１のモーターだけを所定角度だけ動かして第２姿勢とし、この状態をセンサーユニット９２、９３で撮像して第２姿勢画像を取得する。処理部９５は、第１関節駆動機構３６１のモーターの回転角度と、第１、第２姿勢画像から特定されるロボット３の先端の移動前後の位置座標と、に基づいて第１アーム３１の長さＬ１を求める。次に、再び第１姿勢とする。そして、ロボット３の先端がセンサーユニット９２、９３の測定領域から外れない範囲で第２関節駆動機構３６２のモーターだけを所定角度だけ動かして第３姿勢とし、この状態をセンサーユニット９２、９３で撮像して第３姿勢画像を取得する。処理部９５は、第２関節駆動機構３６２のモーターの回転角度と、第１、第３姿勢画像から特定されるロボット３の先端の移動前後の位置座標と、に基づいて第２アーム３２の長さＬ２を測定する。そして、例えば、作業者は、処理部９５により測定された長さＬ１、Ｌ２をロボットコントローラー３７に設定する。ロボットコントローラー３７は、設定された長さＬ１、Ｌ２を基にロボット３の先端の位置を算出する。これにより、高精度なロボット３の制御が可能となる。

【0064】

以上、第１領域Ｓ１で行う検査について説明した。ただし、各検査の方法は、特に限定されない。また、第１領域Ｓ１で行う検査は、特に限定されず、少なくともロボット３の原点校正を行うことができれば、それ以外の検査は、特に限定されず、上述した複数の検査内容から少なくとも１つを省略してもよいし、上述した複数の検査内容とは異なる検査を行ってもよい。

【0065】

以上、ロボット検査システム１について説明した。このようなロボット検査システム１は、前述したように、ロボット３を載置する載置台２が接続される接続部５と、接続部５と載置台２との位置決めを行う位置決め機構６と、接続部５に載置台２が接続された状態で、ロボット３の検査を行う検査部７と、を有する。このようなロボット検査システム１では、ロボット検査システム１に搬送されたロボット３を検査するため、全てのロボット３を同じ場所、同じ環境で検査することができる。そのため、全てのロボット３について、安定した、かつ、高い精度の検査を行うことができる。

【0066】

また、前述したように、載置台２は、自動搬送車４により接続部５まで搬送される。これにより、ロボット３を載置台２ごとロボット検査システム１まで自動的に搬送することができる。そのため、例えば、作業者が自ら載置台２を押してロボット検査システム１まで移動させる必要がなくなり、人力を削減することができると共にロボット３の検査をスムーズに行うことができる。

【0067】

また、前述したように、検査部７は、ロボット３に対して複数種類の検査を行う。これにより、ロボット３の検査を円滑に行うことができる。

【0068】

また、前述したように、接続部５は、載置台２が侵入する侵入口５１１を備える凹部５１を有し、凹部５１の周囲に検査部７が配置されている。これにより、ロボット３の周囲に検査部７が位置するため、言い換えると、検査部７の中央部にロボット３が位置するため、ロボット３の検査を効率よく行うことができる。

【0069】

また、前述したように、ロボット３は、ベース３０と、ベース３０に対して第１回動軸Ｊ１まわりに回動する第１アーム３１と、第１アーム３１に対して第２回動軸Ｊ２まわりに回動する第２アーム３２と、第２アーム３２に配置されている作業ヘッド３３と、を有するスカラロボットである。ロボット検査システム１では、凹部５１の周囲に検査部７が配置されているため、スカラロボットの検査に特化させることができる。

【0070】

また、前述したように、検査部７は、第１回動軸Ｊ１および第２回動軸Ｊ２の校正を行う校正装置９４を有する。これにより、ロボット検査システム１により第１回動軸Ｊ１および第２回動軸Ｊ２の校正を行うことができる。

【0071】

また、前述したように、校正装置９４は、水平方向であるＹ軸方向に移動する。これにより、接続部５と校正装置９４との離間距離が可変となるため、種々の大きさのロボット３に対応することができる。そのため、ロボット検査システム１の汎用性が高まる。また、載置台２を接続部５に接続する際に校正装置９４を接続部５から遠ざけておくことにより、校正装置９４とロボット３との衝突を回避することができる。そのため、ロボット検査システム１やロボット３の故障、破損を抑制することができる。

【0072】

以上、本発明のロボット検査システムを図示の実施形態に基づいて説明したが本発明はこれに限定されるものではない。各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

【符号の説明】

【0073】

１…ロボット検査システム、１０…検査室、１１…振動減衰部材、２…載置台、２１…天板部、２２…底板部、２３…脚部、２４…キャスター、３…ロボット、３０…ベース、３１…第１アーム、３２…第２アーム、３３…作業ヘッド、３３１…スプラインナット、３３２…ボールネジナット、３３３…スプラインシャフト、３４…カバー、３４１…マーカー、３５…ストッパー、３５０…隙間、３６１…第１関節駆動機構、３６２…第２関節駆動機構、３６３…第１ヘッド駆動機構、３６４…第２ヘッド駆動機構、３７…ロボットコントローラー、４…自動搬送車、４１…荷台、４２…昇降装置、４３…車輪、４４…モーター、４５…コントローラー、５…接続部、５１…凹部、５１１…侵入口、６…位置決め機構、６１…当接部、６２…当接部、７…検査部、８０…移動機構、８１…回転角校正部、８１１…カメラ、８１２…処理部、８１３…移動機構、８２…高さ校正部、８２１…接触式距離センサー、８２２…接触式距離センサー、８２３…処理部、８２４…移動機構、９０…ステージ、９１…基準ピン、９１１…第１外面、９１２…第２外面、９２…センサーユニット、９２１…発光装置、９２１ａ…緑色ＬＥＤ、９２２…受光装置、９２２ａ…撮像素子、９３…センサーユニット、９３１…発光装置、９３１ａ…緑色ＬＥＤ、９３２…受光装置、９３２ａ…撮像素子、９４…校正装置、９５…処理部、Ｇ１…画像、Ｇ２…画像、Ｇ３…画像、Ｇ４…画像、Ｊ１…第１回動軸、Ｊ２…第２回動軸、Ｊ３…第３回動軸、Ｊｐ…中心軸、Ｌ１…長さ、Ｌ２…長さ、ＬＬ１…平行光、ＬＬ２…平行光、Ｍ…錘、Ｎ１…ネジ、Ｎ２…ネジ、Ｏ１…光軸、Ｏ２…光軸、Ｑ１…法線、Ｑ２…法線、Ｓ１…第１領域、Ｓ２…第２領域、Ｓ３…第３領域、Ｔ…工具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】