水平多関節ロボット、および水平多関節ロボットのキャリブレーション方法
【課題】簡略な方法で、かつ正確にキャリブレーションを実行することができる水平多関節ロボット、および水平多関節ロボットのキャリブレーション方法を提供する。
【解決手段】水平多関節ロボットは、基台と、前記基台に回動可能に連結される第１アームと、前記第１アームに回動可能に連結される第２アームと、前記第１アームを前記基台に対して水平方向に回動する第１駆動部と、前記第２アームを前記基台に対して水平方向に回動する第２駆動部と、を備え、前記第１アームの前記基台との連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第１アームの回動方向に第１の幅を有した第１のマークが設けられ、前記基台の前記第１アームとの連結部には、前記基台と一体成型され前記第１の幅と同じ幅の第２のマークが設けられ、前記第１アームが前記基台に対して所定の位置に回動すると、前記第１のマークと前記第２のマークとが対向するように配置されている。
【解決手段】水平多関節ロボットは、基台と、前記基台に回動可能に連結される第１アームと、前記第１アームに回動可能に連結される第２アームと、前記第１アームを前記基台に対して水平方向に回動する第１駆動部と、前記第２アームを前記基台に対して水平方向に回動する第２駆動部と、を備え、前記第１アームの前記基台との連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第１アームの回動方向に第１の幅を有した第１のマークが設けられ、前記基台の前記第１アームとの連結部には、前記基台と一体成型され前記第１の幅と同じ幅の第２のマークが設けられ、前記第１アームが前記基台に対して所定の位置に回動すると、前記第１のマークと前記第２のマークとが対向するように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水平多関節ロボット、および水平多関節ロボットのキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１に記載のように、コンピューターと所定のプログラムを記憶したメモリーを有する制御装置を備えたロボットについて、ロボット定数の測定誤差およびツールオフセットの測定誤差を自動的に補正する、ロボット定数の自動補正方式が知られている。この種のロボットでは、教示点から教示点への軌跡の制御に補間機能を用いているが、補間機能が十分な機能を果たすためには、ロボット定数やツールオフセットの設定が正確であること、すなわちキャリブレーションが正確に行われている必要がある。そこで、特許文献１では、あらかじめ定められた１点にツール先端が一致するようにロボットを教示装置を介して教示し、このときの各軸の姿勢を制御装置内の記憶装置に記憶するという動作を、同一の教示点についてロボットの姿勢を変えて複数回、繰り返すとともに、定数とツールオフセットを補正するプログラムを実行して、各軸の姿勢、初期設定定数、およびツールオフセットから、自動的に定数とツールオフセットを正確な値に補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１３３４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、定数やツールオフセットを正確な値に補正するため、あらかじめ定められた１点にツール先端位置が一致するようにロボットを教示装置を介して教示し、このときの各軸の姿勢を制御装置内の記憶装置に記憶するという動作を、同一点についてロボットの姿勢を変えて複数回、繰り返さなければならない。かかる動作は、時間を要する上、目視でツール先端位置を教示点に一致するように保持する必要があり、キャリブレーションを行なう作業者に負担を強いるという課題もある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡略な方法で、かつ正確にキャリブレーションを実行することができる水平多関節ロボット、および水平多関節ロボットのキャリブレーション方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る水平多関節ロボットは、基台と、前記基台に回動可能に連結される第１アームと、前記第１アームに回動可能に連結される第２アームと、前記第１アームを前記基台に対して水平方向に回動する第１駆動部と、前記第２アームを前記基台に対して水平方向に回動する第２駆動部と、を備え、前記第１アームの前記基台との連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第１アームの回動方向に第１の幅を有する第１のマークが設けられ、前記基台の前記第１アームとの連結部には、前記基台と一体成型され前記第１の幅を有する第２のマークが設けられ、前記第１アームが前記基台に対して所定の位置に回動すると、前記第１のマークと前記第２のマークとが対向するように配置されていることを要旨とする。
【０００７】
この発明によれば、第１アームの基台との連結部には第１の幅を有する第１のマークが設けられており、基台の第１アームとの連結部には第１の幅を有する第２のマークが設けられており、さらに第１アームを基台に対して所定の位置に回動すると、第１のマークと第２のマークとが対向する位置になるように配置されていることから、第１のマークと第２のマークとを合わせることにより、第１アームのキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第１のマーク、第２のマークは、それぞれ第１アーム、基台と一体整型されていることから、第１のマーク、第２のマークを精度良く形成することが可能であり、精度良く形成された第１のマークおよび第２のマークを使用することにより、第１アームの正確なキャリブレーションも可能になる。
【０００８】
この発明に係る水平多関節ロボットは、基台と、前記基台に回動可能に連結される第１アームと、前記第１アームに回動可能に連結される第２アームと、前記第１アームを前記基台に対して水平方向に回動する第１駆動部と、前記第２アームを前記基台に対して水平方向に回動する第２駆動部と、を備え、前記第２アームの前記第１アームとの連結部には、前記第２アームと一体成型され前記第２アームの回動方向に第２の幅を有する第３のマークが設けられ、前記第１アームの前記第２アームとの連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第２の幅を有する第４のマークが設けられ、前記第２のアームが前記第１アームに対して所定の位置に回動すると、前記第３のマークと前記第４のマークが対向する位置になるように配置されていることを要旨とする。
【０００９】
この発明によれば、第２アームの第１アームとの連結部には第２の幅を有する第３のマークが設けられており、第１アームの第２アームとの連結部には前記第２の幅を有する第４のマークが設けられており、さらに第２アームを第１アームに対して所定の位置に回動すると、第３のマークと第４のマークとが対向する位置になるように配置されていることから、第３のマークと第４のマークとにより第２アームのキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第３のマーク、第４のマークは、それぞれ第２アーム、第１アームと一体整型されていることから、第３のマーク、第４のマークを精度良く形成することが可能であり、精度良く形成された第３のマークおよび第４のマークを使用することにより、第２アームの正確なキャリブレーションも可能になる。
【００１０】
この発明に係る水平多関節ロボットは、前記第２アームの前記第１アームとの連結部には、前記第２アームと一体成型され前記第２アームの回動方向に第２の幅を有する第３のマークが設けられ、前記第１アームの前記第２アームとの連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第２の幅を有する第４のマークが設けられ、前記第２のアームが前記第１アームに対して所定の位置に回動すると、前記第３のマークと前記第４のマークが対向する位置になるように配置されていてもよい。
【００１１】
この発明によれば、第２アームの第１アームとの連結部には第２の幅を有する第３のマークが設けられており、第１アームの第２アームとの連結部には第２の幅を有する第４のマークが設けられており、さらに第２アームを第１アームに対して所定の位置に回動すると、第３のマークと第４のマークとが対向する位置になるように配置されていることから、第３のマークと第４のマークとにより第２アームのキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第３のマーク、第４のマークは、それぞれ第２アーム、第１アームと一体整型されていることから、第３のマーク、第４のマークを精度良く形成することが可能であり、精度良く形成された第３のマークおよび第４のマークを使用することにより、第２アームの正確なキャリブレーションも可能になる。
【００１２】
この発明に係る水平多関節ロボットのキャリブレーションの方法は、複数のアームを有し、前記複数のアームを基準点に位置決めするマークを備える水平多関節ロボットのキャリブレーション方法であって、前記マークによる位置決めを行う第１の工程と、前記第１の工程後、前記アームの回動位置を検出するエンコーダーのパルスを読みとる第２の工程と、前記第２の工程後、前記エンコーダーを多回動数の情報をリセットする第３の工程と、前記第３の工程後、前記エンコーダーのパルスを読みとる第４の工程と、前記第４の工程後、前記第２の工程における前記パルスと前記第４の工程における前記パルスとを比較する第５の工程と、前記第５の工程後、前記複数のアームの少なくとも１つを回動させる第６の工程と、を有することを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、第１の工程で、位置決めマークを用いて第１水平アーム１２または第２水平アーム１５を基準点に位置決めするので、簡略な方法でかつ正確に、第１水平アーム１２または第２水平アーム１５を基準点に位置決めすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる水平多関節ロボットの正面構造を示す正面図。
【図２】本発明の一実施の形態にかかる水平多関節ロボットの基台と第１水平アームの連結部を示す斜視図。
【図３】本発明の一実施の形態にかかる水平多関節ロボットの第１水平アームと第２水平アームの連結部を示す斜視図。
【図４】本発明の一実施の形態にかかる水平多関節ロボットのキャリブレーション方法を示すフローチャート。
【図５】本発明の一実施の形態にかかる水平多関節ロボットのキャリブレーション方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明にかかる水平多関節ロボットの一実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、水平多関節ロボットであるロボット１０では、床面等に設置される基台１１の上端部に、鉛直方向に沿う軸心Ｃ１を中心にして、基台１１に対して回動する第１アームとしての第１水平アーム１２の基端部が連結されている。基台１１内には、第１水平アーム１２を回動させる第１駆動源としての第１モーター１３と、該第１モーターの回動軸１３ａに連結され、その出力軸１４ａが第１水平アーム１２に連結固定された減速機１４とが設置されている。そして第１水平アーム１２は、第１モーター１３の駆動力が減速機１４を介して伝達されることによって、基台１１に対して水平方向に回動、すなわち水平旋回する。基台１１および第１水平アーム１２は、鋳鉄などの金属材料で形成されており、その長さ方向及び旋回方向などに高い剛性を有している。
【００１６】
基台１１の第１水平アーム１２との連結部には、図２に示すように、基台１１と一体成型され、第１水平アーム１２の回動方向に第１の幅を有する第２のマーク３１が形成されている。また、第１水平アーム１２の基台１１との連結部には、第１水平アーム１２と一体成型され第１水平アーム１２の回動方向に第１の幅を有する第１のマーク３０が形成されている。さらに、第１水平アーム１２が基台１１に対して回動して所定の位置関係あるとき、基台１１に形成された第２のマーク３１と第１水平アーム１２に形成された第１のマーク３０とは、対向するように配置されている。
【００１７】
すなわち、本願発明に係る水平多関節ロボット１０は、基台１１に第１水平アームの回動方向に第１の幅を有する第２のマーク３１を形成し、第１水平アーム１２にその回動方向に第１の幅を有する第１のマーク３０を形成するとともに、第１水平アーム１２が基台１１に対して回動して所定の位置関係あるとき、第１のマーク３０と第２のマーク３１とが対向するように第１のマーク３０と第２のマーク３１とが配置されている。この結果、第１水平アーム１２を回動させ、第１のマーク３０と第２のマーク３１を合わせるという簡単な方法により、第１水平アーム１２のキャリブレーションが可能になるという効果を奏する。
【００１８】
特に、第１のマーク３０と第２のマーク３１は、どちらも第１の幅を有する。この結果、第１のマーク３０の一端と第２のマーク３１の一端とで位置合わせを行うとともに、第１のマーク３０の他端（もう一方の端）と第２のマーク３１の他端（もう一方の端）とでも位置合わせを行うことが可能である。２ヶ所で同時に位置合わせを行うことができるので、１ヶ所のみで位置合わせを行う場合と比して、正確な位置合わせが可能となる。さらに、第１水平アーム１２が基台１１に対して回動して所定の位置関係あるとき、第１のマーク３０と第２のマーク３１とが対向するように第１のマーク３０と第２のマーク３１が配置されている。位置合わせの際には、第１のマーク３０と第２のマーク３１とが対向しているので、位置合わせが容易であるとともに、正確な位置合わせが可能になる。
【００１９】
さらに、第１のマーク３０および第２のマーク３１は、第１水平アームまたは基台１１と一体成型によって形成されている。第１のマーク３０および第２のマーク３１の形成を、基台または第１水平アームと一体で成型することにより、高精度にマークを形成することが可能となり、ひいては正確な位置合わせが可能になる。
【００２０】
図２では、第１のマーク３０および第２のマーク３１として、マーク部が窪んだ凹状形状のものを例示しているが、マーク部の形状はかかる形状に限定されるものではない。第１のマーク３０および第２のマーク３１の形状として、マーク部が隆起した凸状形状、窪んだ凹状形状、切欠き形状等、種々の形状が考えられ、第１水平アームの回動方向に第１の幅を有し、かつ基台１１または第１水平アーム１２と一体成型で形成する限り、その形状は限定されない。
【００２１】
第１水平アーム１２の先端部には、鉛直方向に沿う軸心Ｃ２を中心にして第１水平アーム１２に対して回動する第２アームとしての第２水平アーム１５が有するアーム本体１５ａの基端部が連結されている。第２水平アーム１５内には、第２水平アーム１５を回動させる第２駆動源としての第２モーター１６と、該第２モーター１６の回動軸１６ａに連結され、その出力軸１７ａが第１水平アーム１２に連結固定された減速機１７とが設置されている。そして第２水平アーム１５は、第２モーター１６の駆動力が減速機１７を介して伝達されることによって、軸心Ｃ２を中心にして第１水平アーム１２に対して水平方向に回動、すなわち水平旋回する。第２水平アーム１５は、鋳鉄などの金属材料で形成されており、その長さ方向及び旋回方向などに高い剛性を有している。
【００２２】
第１水平アーム１２の第２水平アーム１５との連結部には、図３に示すように、第１水平アーム１２と一体成型され、第２水平アーム１５の回動方向に第２の幅を有する第４のマーク３４が形成されている。また、第２水平アーム１５の第１水平アーム１２との連結部には、第２水平アーム１５と一体成型され第２水平アーム１５の回動方向に第２の幅を有する第３のマーク３２が形成されている。さらに、第２水平アーム１５が第１水平アーム１２に対して回動して所定の位置関係あるとき、第１水平アーム１２に形成された第４のマーク３４と第１水平アーム１２に形成された第３のマーク３２とは、対向するように配置されている。
【００２３】
すなわち、本願発明に係る水平多関節ロボット１０は、第１水平アーム１２に第２水平アーム１５の回動方向に第２の幅を有する第４のマーク３４を、第２水平アーム１５にその回動方向に第２の幅を有する第３のマーク３２を、それぞれ形成するとともに、第２水平アーム１５が第１水平アーム１２に対して回動して所定の位置関係あるとき、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向するように第３のマーク３２と第４のマーク３４とが配置されている。この結果、第２水平アーム１５を回動させ、第３のマーク３２と第４のマーク３４を合わせるという簡単な方法により、水平多関節ロボット１０のキャリブレーションが可能になるという効果を奏する。
【００２４】
第３のマーク３２と第４のマーク３４は、どちらも第２の幅を有する。この結果、第３のマーク３２の一端と第４のマーク３４の一端とで位置合わせを行うとともに、第３のマーク３２の他端（もう一方の端）と第４のマーク３４の他端（もう一方の端）とでも位置合わせを行うことが可能である。２ヶ所で同時に位置合わせを行うことができるので、１ヶ所のみで位置合わせを行う場合と比して、正確な位置合わせが可能となる。さらに、第２水平アーム１５が第１水平アーム１２に対して回動して所定の位置関係あるとき、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向するように第３のマーク３２と第４のマーク３４が配置されている。位置合わせの際には、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向しているので、位置合わせが容易であるとともに、正確な位置合わせが可能になる。
【００２５】
さらに、第３のマーク３２および第４のマーク３４は、第２水平アーム１５または第１水平アームと一体成型によって形成されている。第３のマーク３２および第４のマーク３４の形成を、第２水平アーム１５または第１水平アーム１２と一体で成型することにより、高精度にマークを形成することが可能となり、ひいては正確な位置合わせが可能になる。
【００２６】
図３では、第３のマーク３２としてマーク部が隆起した凸状形状のものを、第４のマーク３４としてマーク部が切り欠かれた切欠き形状のものをそれぞれ例示したが、マーク部の形状はかかる形状に限定されるものではない。第３のマーク３２および第４のマーク３４の形状として、マーク部が隆起した凸状形状、くぼんだ凹状形状、切欠き形状等、種々の形状が考えられ、第２水平アームの回動方向に第２の幅を有し、かつ第１水平アーム１２または第２水平アーム１５と一体成型で形成する限り、その形状は限定されない。
【００２７】
第２水平アーム１５は、その基端部から先端部にかけてアーム本体１５ａの上側を第２モーター１６などを含めて覆うアームカバー１８を有している。アームカバー１８は、例えば樹脂材料で形成され、第２モーター１６などの装置を保護する一方、それらの装置から発生する粉塵が周辺に飛散することを抑制する。本実施形態の第２水平アーム１５は、アーム本体１５ａとアームカバー１８とによって構成されている。
【００２８】
第２水平アーム１５の先端部には、アーム本体１５ａとアームカバー１８とを貫通し、第２水平アーム１５に対して変位する変位部材としての上下回動軸１９が設けられている。上下回動軸１９は、円柱状の軸体であって、その周表面には図示しないボールねじ溝とスプライン溝とがそれぞれ形成されている。図２に示されるように、上下回動軸１９は、そのスプライン溝が第２水平アーム１５の先端部に配置されたスプラインナット１９Ｓの中心に嵌め合わされるように挿通され、そのボールねじ溝がこれも第２水平アーム１５の先端部に配置されたボールねじナット１９Ｂの中心に螺合されるように挿通されている。これにより上下回動軸１９は、第２水平アーム１５に対して回動可能に、かつ、上下方向に移動可能に支持されている。
【００２９】
第２水平アーム１５内には、第３駆動源としての図示しない回動モーターが設置されている。上記回動モーターは、その駆動力がベルト２１を介してスプラインナット１９Ｓに伝達される。すなわち上下回動軸１９は、上記回動モーターによってスプラインナット１９Ｓが正逆回動されることによって、鉛直方向に沿う自らの軸心Ｃ３を中心にして正逆回動される。
【００３０】
第２水平アーム１５内には、第３駆動源としての図示しない昇降モーターが設置されている。昇降モーターは、その駆動力が図示しないベルトを介してボールねじナット１９Ｂに伝達される。すなわち上下回動軸１９は、上記昇降モーターによってボールねじナット１９Ｂが正逆回動されることによって、鉛直方向に昇降移動する。そして、その昇降移動によってその下端部である作業部２５を上下方向に昇降させる。
【００３１】
上下回動軸１９の作業部２５には、ツール、例えば被搬送物を把持するものや被加工物を加工するもの等の取り付けが可能になっている。そして、ロボットは、作業部２５に取り付けられた各ツールによって、部品を搬送したり、部品を加工したりするようになっている。
【００３２】
次に、図４を用いて、本発明に係る水平多関節ロボットの第１水平アーム１２のキャリブレーション方法を説明する。
まず、第１水平アーム１２を回動させ、ゼロ位置に移動する（Ｓ１１）。具体的には、第１水平アーム１２の基台１１との連結部に形成された第１のマーク３０と、基台１１の第１水平アーム１２との連結部に形成された第２のマーク３１とが一致するよう、第１水平アーム１２を回動させる。
【００３３】
ところで、本発明に係る水平多関節ロボット１０は、第１モーター１３の駆動力を、減速機１４を介して第１水平アーム１２に伝達する一方、第１モーター１３の１回動（３６０度）中における回動位置をエンコーダーが記憶している。従って、第１水平アーム１２をゼロ位置に復帰させる際、第１水平アームをゼロ位置に対して第１モーター１３の１回動の範囲内に復帰させることができれば、第１モーター１３のエンコーダーが記憶しているパルスカウントの情報を利用することにより、ゼロ位置の調整を行なうことなくロボットの使用が可能となる。例えば、減速機１４の減速比が１：８０の場合、第１水平アーム１２を４．５度（±２．２５度）の精度でゼロ位置に復帰させることができれば、第１モーター１３の１回動の範囲内に収束することが可能である。かかる場合、第１モーター１３のエンコーダーが記憶しているパルスカウントの情報を利用することにより、第１水平アームのゼロ位置の調整を省略することが可能となる。
【００３４】
本発明に係る水平多関節ロボットのキャリブレーション方法は、第１のマーク３０と第２のマーク３１とを一致させることにより、第１水平アーム１２をゼロ位置に復帰させたときのゼロ位置とのずれ（誤差）を、第１モーター１３の１回動分の範囲内に収束させることを可能とするものである。
【００３５】
このとき、第１のマーク３０は第１水平アーム１２の回動方向に第１の幅を有するとともに、第２のマーク３１も第１水平アーム１２の回動方向に第１の幅を有しているので、第１のマーク３０の一端と第２のマーク３１の一端とで位置合わせを行うとともに、第１のマーク３０のもう一方の端と第２のマーク３１のもう一方の端とでも位置合わせを行うことが好ましい。マークの両側を使って位置合わせを行うことにより、１ヶ所のみで位置合わせを行う場合と比して、正確な位置合わせが可能となる。
【００３６】
次いで、第１モーター１３のエンコーダーの多回動量の情報のリセットを行なう（Ｓ１２）。第１モーター１３のエンコーダーは、第１モーター１３の１回動（３６０度）中における回動位置に関する情報であるパルスカウントの情報と、第１モーター１３の回動数（何周回動したか）に関する情報である多回動数の情報とを有する。本ステップでリセットするのは後者の多回動量の情報である。
【００３７】
引き続き、第１水平アーム１２がゼロ位置にあるとき、エンコーダーのパルスがリセット前後で合致しているか比較する（Ｓ１３）。なお、エンコーダーのパルスがリセット前後で一致している場合は、第１水平アーム１２がゼロ位置に対して第１モーター１３の１回動の範囲内に復帰していることを意味し、エンコーダーのパルスがリセット前後で一致していない場合は、第１水平アーム１２がゼロ位置に対して第１モーター１３の１回動の範囲外であるという意味である。
【００３８】
ゼロ位置のパルスがリセット前後で一致している場合は、第１モーター１３のエンコーダーが記憶しているパルスカウントの情報を利用することが可能である。第１モーター１３のパルスリセット、あるいは第１水平アーム１２のゼロ位置のリセットは必要ない。第１水平アーム１２に関しては、第１モーター１３のエンコーダーが記憶しているパルスカウントの情報を利用し、第１水平アームのキャリブレーションを終了することができる（Ｓ１４）。
【００３９】
本発明のキャリブレーション方法は、第１のマーク３０と第２のマーク３１を使用して高精度に第１水平アーム１２をゼロ位置に復帰させることが可能であるので、第１水平アームをゼロ位置に復帰させたときのゼロ位置との誤差を、第１モーター１３の１回動分の範囲内に収束させることが可能である。この結果、第１モーター１３のエンコーダーが位置を記憶している１回動分に入るため、第１モーター１３のエンコーダーのパルスリセット、および第１水平アーム１２のゼロ位置の調整は必要ないということになる。
【００４０】
一方、第１のマーク３０および第２のマーク３１を使用することなく、目視で第１水平アーム１２をゼロ位置に移動する場合は、第１水平アーム１２をゼロ位置に正確に復帰させることは容易ではない。ゼロ位置のパルスがリセット前と一致していない場合、すなわち、第１水平アーム１２を、ゼロ位置に対し、第１モーター１３の１回動分の範囲内となるように復帰させることができない場合は、第１モーター１３のエンコーダーのパルスリセット、また第１水平アーム１２のゼロ位置の調整が必要になる（Ｓ１５）。
【００４１】
本発明に係る水平多関節ロボットの第１水平アーム１２のキャリブレーション方法は、第１水平アーム１２の基台１１との連結部に設けられた第１のマーク３０と、基台１１の第１水平アーム１２との連結部に設けられた第２のマーク３１を使用して、第１水平アーム１２をゼロ位置に復帰させる、というものである。第１のマーク３０と第２のマーク３１は、ともに第１水平アーム１２の回動方向に第１の幅を有し、さらに、第１水平アーム１２が基台１１に対して所定の位置に回動したとき、第１のマーク３０と第２のマーク３１とが対向する位置になるように配置されている。この結果、第１水平アーム１２を、正確にゼロ位置に復帰させることを可能とするものである。すなわち、第１水平アーム１２を、第１モーター１３の１回動分以下のずれ（誤差）誤差で、第１水平アーム１２のゼロ位置に復帰させることを可能とする。この結果、第１モーター１３のエンコーダーのパルスリセットが不要となり、さらに煩雑な作業である第１水平アーム１２のゼロ位置調整が必要ない、という効果を奏する。
【００４２】
引き続き、図５を用いて、本発明に係る水平多関節ロボットの第２水平アーム１５のキャリブレーション方法を説明する。なお、第２水平アーム１５のキャリブレーション方法は、上述の第１水平アーム１２のキャリブレーション方法と重複する部分が多いので、同じ部分は記載を省略、または簡略化して記載し、異なる点を中心に説明する。
【００４３】
まず、第２水平アーム１５を回動させ、ゼロ位置に移動する（Ｓ２１）。具体的には、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが一致するよう、第２水平アーム１５を回動させる。第３のマーク３２と第４のマーク３４とを一致させることにより、第２水平アームをゼロ位置に復帰させたときのゼロ位置とのずれ（誤差）を、第２モーター１６の１回動分の範囲内に収束させることが可能になる。
【００４４】
次いで、第２モーター１６のエンコーダーの多回動量の情報のリセットを行なう（Ｓ２２）。
【００４５】
さらに、第２水平アーム１５がゼロ位置にあるとき、エンコーダーのパルスがリセット前後で一致しているか比較する（Ｓ２３）。
ゼロ位置のパルスがリセット前後で一致している場合は、右腕／左腕の補正を行なう（Ｓ２４）。右腕／左腕の補正とは、水平多関節ロボット１０の作業部２５で、同一の教示点を異なる２種類の姿勢で教示し、第１水平アーム１２および第２水平アーム１５の微調整を行うものである。
【００４６】
一方、ゼロ位置のパルスがリセット前後で合致していない場合は、右腕／左腕の補正の前に、第２水平アーム１５に対して第２モーターのエンコーダーのパルスリセット、第２水平アーム１５のゼロ位置調整を行う（Ｓ２５）。
【００４７】
本発明に係る水平多関節ロボットの第２水平アーム１５のキャリブレーション方法は、第２水平アーム１５の第１水平アーム１２との連結部に設けられた第３のマーク３２と、第１水平アーム１２の第２水平アーム１５との連結部に設けられた第４のマーク３４を使用して、第２水平アーム１５をゼロ位置に復帰させる、というものである。第３のマーク３２と第４のマーク３４は、第２水平アーム１５の回動方向に第２の幅を有し、さらに、第２水平アーム１５が第１水平アームに対して所定の位置に回動すると、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向する位置になるように配置されている。この結果、第２水平アーム１５を、正確にゼロ位置に復帰させることが可能となる。すなわち、第２水平アーム１５を、第２モーター１６の１回動分以下のずれ（誤差）で、第２水平アーム１５のゼロ位置に復帰させることを可能とする。この結果、第２モーター１６のエンコーダーのパルスリセットが不要となり、第２水平アーム１５のゼロ位置の補正が必要なくなるという効果を奏する。
【００４８】
一方、第３のマーク３２および第４のマーク３４を使用することなく、目視で第２水平アーム１５をゼロ位置に移動する場合は、第２水平アーム１５をゼロ位置に正確に復帰させることは容易ではない。ゼロ位置のパルスがリセット前と一致していない場合、すなわち、第２水平アーム１５を、ゼロ位置に対し、第２モーター１６の１回動分の範囲内となるように復帰させることができない場合は、第２モーター１６のエンコーダーのパルスリセット、また第２水平アーム１５のゼロ位置の調整が必要になる（Ｓ２５）。
【００４９】
さらに、本発明に係る第２水平アームの調整方法は、第３のマーク３２、第４のマーク３４を使用することにより、第２水平アーム１５を正確にゼロ位置に復帰させることを可能にするが、この結果、その後に行なう右腕／左腕の補正のステップにおいて、第３のマーク３２、第４のマーク３４を使用せずに第２水平アーム１５をゼロ位置に移動する場合に比べ、右腕／左腕の補正をやり直す回数が極めて少なくてすむという効果を奏する。第３のマーク３２および第４のマーク３４を使用することなく、目視で第２水平アーム１５をゼロ位置に移動した場合は、第２水平アーム１５が正確にゼロ位置に復帰できない場合が多い。このため、右腕／左腕の補正のステップにおいて、補正をやり直す回数が増えるという課題がある。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態に係る水平多関節ロボットおよび水平多関節のキャリブレーション方法によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
【００５１】
（１）上記実施形態によれば、第１水平アーム１２の基台１１との連結部には第１の幅を有する第１のマーク３０が設けられており、基台１１の第１水平アーム１２との連結部には第１の幅を有する第２のマーク３１が設けられており、第１水平アーム１２を基台１１に対して所定の位置に回動すると、第１のマーク３０と第２のマーク３１とが対向する位置になるように配置されていることから、第１のマーク３０と第２のマーク３１とを合わせることにより、第１水平アーム１２のキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第１のマーク３０、第２のマーク３１は、それぞれ基台１１、第１水平アーム１２と一体整型されていることから、精度良く整形することが可能であり、精度良く整形された第１のマーク３０および第２のマーク３１を使用することにより、第１水平アーム１２の正確なキャリブレーションも可能になる。
【００５２】
（２）上記実施形態によれば、第２水平アーム１５の第１水平アーム１２との連結部には第２の幅を有する第３のマーク３２が設けられており、第１水平アーム１２の第２水平アーム１５との連結部には第２の幅を有する第４のマーク３４が設けられており、第２水平アーム１５を第１水平アーム１２に対して所定の位置に回動すると、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向する位置になるように配置されていることから、第３のマーク３２と第４のマーク３４とにより第２水平アーム１５のキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第３のマーク３２、第４のマーク３４は、それぞれ第１水平アーム１２、第２水平アーム１５と一体整型されていることから、精度良く整形することが可能であり、精度良く整形された第３のマーク３２および第４のマーク３４を使用することにより、第２水平アーム１５の正確なキャリブレーションも可能になる。
【００５３】
（３）上記実施形態によれば、第２水平アーム１５の第１水平アーム１２との連結部には第２の幅を有する第３のマーク３２が設けられており、第１水平アーム１２の第２水平アーム１５との連結部には第２の幅を有する第４のマーク３４が設けられており、第２水平アーム１５を第１水平アーム１２に対して所定の位置に回動すると、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向する位置になるように配置されていることから、第３のマーク３２と第４のマーク３４とにより第２水平アーム１５のキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第３のマーク３２、第４のマーク３４は、それぞれ第１水平アーム１２、第２水平アーム１５と一体整型されていることから、精度良く整形することが可能であり、精度良く整形された第３のマーク３２および第４のマーク３４を使用することにより、第２水平アーム１５の正確なキャリブレーションも可能になる。
【００５４】
（４）上記実施態様によれば、第１の工程で、位置決めマークを用いて第１水平アーム１２または第２水平アーム１５を基準点に位置決めするので、簡略な方法でかつ正確に、第１水平アーム１２または第２水平アーム１５を基準点に位置決めすることが可能になる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ロボット、１１…基台、１２…第１水平アーム、１３…第１モーター、１３ａ…回動軸、１４…減速機、１４ａ…出力軸、１５…第２水平アーム、１５ａ…アーム本体、１６…第２モーター、１６ａ…回動軸、１７…減速機、１７ａ…出力軸、１８…アームカバー、１９…上下回動軸、１９Ｂ…ボールねじナット、１９Ｓ…スプラインナット、２５…作業部、３０…第１のマーク、３１…第２のマーク、３２…第３のマーク、３３…配線ダクト、３４…第４のマーク、３５，３６，３７…電気配線、４０…コントローラー。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水平多関節ロボット、および水平多関節ロボットのキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１に記載のように、コンピューターと所定のプログラムを記憶したメモリーを有する制御装置を備えたロボットについて、ロボット定数の測定誤差およびツールオフセットの測定誤差を自動的に補正する、ロボット定数の自動補正方式が知られている。この種のロボットでは、教示点から教示点への軌跡の制御に補間機能を用いているが、補間機能が十分な機能を果たすためには、ロボット定数やツールオフセットの設定が正確であること、すなわちキャリブレーションが正確に行われている必要がある。そこで、特許文献１では、あらかじめ定められた１点にツール先端が一致するようにロボットを教示装置を介して教示し、このときの各軸の姿勢を制御装置内の記憶装置に記憶するという動作を、同一の教示点についてロボットの姿勢を変えて複数回、繰り返すとともに、定数とツールオフセットを補正するプログラムを実行して、各軸の姿勢、初期設定定数、およびツールオフセットから、自動的に定数とツールオフセットを正確な値に補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１３３４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、定数やツールオフセットを正確な値に補正するため、あらかじめ定められた１点にツール先端位置が一致するようにロボットを教示装置を介して教示し、このときの各軸の姿勢を制御装置内の記憶装置に記憶するという動作を、同一点についてロボットの姿勢を変えて複数回、繰り返さなければならない。かかる動作は、時間を要する上、目視でツール先端位置を教示点に一致するように保持する必要があり、キャリブレーションを行なう作業者に負担を強いるという課題もある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡略な方法で、かつ正確にキャリブレーションを実行することができる水平多関節ロボット、および水平多関節ロボットのキャリブレーション方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る水平多関節ロボットは、基台と、前記基台に回動可能に連結される第１アームと、前記第１アームに回動可能に連結される第２アームと、前記第１アームを前記基台に対して水平方向に回動する第１駆動部と、前記第２アームを前記基台に対して水平方向に回動する第２駆動部と、を備え、前記第１アームの前記基台との連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第１アームの回動方向に第１の幅を有する第１のマークが設けられ、前記基台の前記第１アームとの連結部には、前記基台と一体成型され前記第１の幅を有する第２のマークが設けられ、前記第１アームが前記基台に対して所定の位置に回動すると、前記第１のマークと前記第２のマークとが対向するように配置されていることを要旨とする。
【０００７】
この発明によれば、第１アームの基台との連結部には第１の幅を有する第１のマークが設けられており、基台の第１アームとの連結部には第１の幅を有する第２のマークが設けられており、さらに第１アームを基台に対して所定の位置に回動すると、第１のマークと第２のマークとが対向する位置になるように配置されていることから、第１のマークと第２のマークとを合わせることにより、第１アームのキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第１のマーク、第２のマークは、それぞれ第１アーム、基台と一体整型されていることから、第１のマーク、第２のマークを精度良く形成することが可能であり、精度良く形成された第１のマークおよび第２のマークを使用することにより、第１アームの正確なキャリブレーションも可能になる。
【０００８】
この発明に係る水平多関節ロボットは、基台と、前記基台に回動可能に連結される第１アームと、前記第１アームに回動可能に連結される第２アームと、前記第１アームを前記基台に対して水平方向に回動する第１駆動部と、前記第２アームを前記基台に対して水平方向に回動する第２駆動部と、を備え、前記第２アームの前記第１アームとの連結部には、前記第２アームと一体成型され前記第２アームの回動方向に第２の幅を有する第３のマークが設けられ、前記第１アームの前記第２アームとの連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第２の幅を有する第４のマークが設けられ、前記第２のアームが前記第１アームに対して所定の位置に回動すると、前記第３のマークと前記第４のマークが対向する位置になるように配置されていることを要旨とする。
【０００９】
この発明によれば、第２アームの第１アームとの連結部には第２の幅を有する第３のマークが設けられており、第１アームの第２アームとの連結部には前記第２の幅を有する第４のマークが設けられており、さらに第２アームを第１アームに対して所定の位置に回動すると、第３のマークと第４のマークとが対向する位置になるように配置されていることから、第３のマークと第４のマークとにより第２アームのキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第３のマーク、第４のマークは、それぞれ第２アーム、第１アームと一体整型されていることから、第３のマーク、第４のマークを精度良く形成することが可能であり、精度良く形成された第３のマークおよび第４のマークを使用することにより、第２アームの正確なキャリブレーションも可能になる。
【００１０】
この発明に係る水平多関節ロボットは、前記第２アームの前記第１アームとの連結部には、前記第２アームと一体成型され前記第２アームの回動方向に第２の幅を有する第３のマークが設けられ、前記第１アームの前記第２アームとの連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第２の幅を有する第４のマークが設けられ、前記第２のアームが前記第１アームに対して所定の位置に回動すると、前記第３のマークと前記第４のマークが対向する位置になるように配置されていてもよい。
【００１１】
この発明によれば、第２アームの第１アームとの連結部には第２の幅を有する第３のマークが設けられており、第１アームの第２アームとの連結部には第２の幅を有する第４のマークが設けられており、さらに第２アームを第１アームに対して所定の位置に回動すると、第３のマークと第４のマークとが対向する位置になるように配置されていることから、第３のマークと第４のマークとにより第２アームのキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第３のマーク、第４のマークは、それぞれ第２アーム、第１アームと一体整型されていることから、第３のマーク、第４のマークを精度良く形成することが可能であり、精度良く形成された第３のマークおよび第４のマークを使用することにより、第２アームの正確なキャリブレーションも可能になる。
【００１２】
この発明に係る水平多関節ロボットのキャリブレーションの方法は、複数のアームを有し、前記複数のアームを基準点に位置決めするマークを備える水平多関節ロボットのキャリブレーション方法であって、前記マークによる位置決めを行う第１の工程と、前記第１の工程後、前記アームの回動位置を検出するエンコーダーのパルスを読みとる第２の工程と、前記第２の工程後、前記エンコーダーを多回動数の情報をリセットする第３の工程と、前記第３の工程後、前記エンコーダーのパルスを読みとる第４の工程と、前記第４の工程後、前記第２の工程における前記パルスと前記第４の工程における前記パルスとを比較する第５の工程と、前記第５の工程後、前記複数のアームの少なくとも１つを回動させる第６の工程と、を有することを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、第１の工程で、位置決めマークを用いて第１水平アーム１２または第２水平アーム１５を基準点に位置決めするので、簡略な方法でかつ正確に、第１水平アーム１２または第２水平アーム１５を基準点に位置決めすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる水平多関節ロボットの正面構造を示す正面図。
【図２】本発明の一実施の形態にかかる水平多関節ロボットの基台と第１水平アームの連結部を示す斜視図。
【図３】本発明の一実施の形態にかかる水平多関節ロボットの第１水平アームと第２水平アームの連結部を示す斜視図。
【図４】本発明の一実施の形態にかかる水平多関節ロボットのキャリブレーション方法を示すフローチャート。
【図５】本発明の一実施の形態にかかる水平多関節ロボットのキャリブレーション方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明にかかる水平多関節ロボットの一実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、水平多関節ロボットであるロボット１０では、床面等に設置される基台１１の上端部に、鉛直方向に沿う軸心Ｃ１を中心にして、基台１１に対して回動する第１アームとしての第１水平アーム１２の基端部が連結されている。基台１１内には、第１水平アーム１２を回動させる第１駆動源としての第１モーター１３と、該第１モーターの回動軸１３ａに連結され、その出力軸１４ａが第１水平アーム１２に連結固定された減速機１４とが設置されている。そして第１水平アーム１２は、第１モーター１３の駆動力が減速機１４を介して伝達されることによって、基台１１に対して水平方向に回動、すなわち水平旋回する。基台１１および第１水平アーム１２は、鋳鉄などの金属材料で形成されており、その長さ方向及び旋回方向などに高い剛性を有している。
【００１６】
基台１１の第１水平アーム１２との連結部には、図２に示すように、基台１１と一体成型され、第１水平アーム１２の回動方向に第１の幅を有する第２のマーク３１が形成されている。また、第１水平アーム１２の基台１１との連結部には、第１水平アーム１２と一体成型され第１水平アーム１２の回動方向に第１の幅を有する第１のマーク３０が形成されている。さらに、第１水平アーム１２が基台１１に対して回動して所定の位置関係あるとき、基台１１に形成された第２のマーク３１と第１水平アーム１２に形成された第１のマーク３０とは、対向するように配置されている。
【００１７】
すなわち、本願発明に係る水平多関節ロボット１０は、基台１１に第１水平アームの回動方向に第１の幅を有する第２のマーク３１を形成し、第１水平アーム１２にその回動方向に第１の幅を有する第１のマーク３０を形成するとともに、第１水平アーム１２が基台１１に対して回動して所定の位置関係あるとき、第１のマーク３０と第２のマーク３１とが対向するように第１のマーク３０と第２のマーク３１とが配置されている。この結果、第１水平アーム１２を回動させ、第１のマーク３０と第２のマーク３１を合わせるという簡単な方法により、第１水平アーム１２のキャリブレーションが可能になるという効果を奏する。
【００１８】
特に、第１のマーク３０と第２のマーク３１は、どちらも第１の幅を有する。この結果、第１のマーク３０の一端と第２のマーク３１の一端とで位置合わせを行うとともに、第１のマーク３０の他端（もう一方の端）と第２のマーク３１の他端（もう一方の端）とでも位置合わせを行うことが可能である。２ヶ所で同時に位置合わせを行うことができるので、１ヶ所のみで位置合わせを行う場合と比して、正確な位置合わせが可能となる。さらに、第１水平アーム１２が基台１１に対して回動して所定の位置関係あるとき、第１のマーク３０と第２のマーク３１とが対向するように第１のマーク３０と第２のマーク３１が配置されている。位置合わせの際には、第１のマーク３０と第２のマーク３１とが対向しているので、位置合わせが容易であるとともに、正確な位置合わせが可能になる。
【００１９】
さらに、第１のマーク３０および第２のマーク３１は、第１水平アームまたは基台１１と一体成型によって形成されている。第１のマーク３０および第２のマーク３１の形成を、基台または第１水平アームと一体で成型することにより、高精度にマークを形成することが可能となり、ひいては正確な位置合わせが可能になる。
【００２０】
図２では、第１のマーク３０および第２のマーク３１として、マーク部が窪んだ凹状形状のものを例示しているが、マーク部の形状はかかる形状に限定されるものではない。第１のマーク３０および第２のマーク３１の形状として、マーク部が隆起した凸状形状、窪んだ凹状形状、切欠き形状等、種々の形状が考えられ、第１水平アームの回動方向に第１の幅を有し、かつ基台１１または第１水平アーム１２と一体成型で形成する限り、その形状は限定されない。
【００２１】
第１水平アーム１２の先端部には、鉛直方向に沿う軸心Ｃ２を中心にして第１水平アーム１２に対して回動する第２アームとしての第２水平アーム１５が有するアーム本体１５ａの基端部が連結されている。第２水平アーム１５内には、第２水平アーム１５を回動させる第２駆動源としての第２モーター１６と、該第２モーター１６の回動軸１６ａに連結され、その出力軸１７ａが第１水平アーム１２に連結固定された減速機１７とが設置されている。そして第２水平アーム１５は、第２モーター１６の駆動力が減速機１７を介して伝達されることによって、軸心Ｃ２を中心にして第１水平アーム１２に対して水平方向に回動、すなわち水平旋回する。第２水平アーム１５は、鋳鉄などの金属材料で形成されており、その長さ方向及び旋回方向などに高い剛性を有している。
【００２２】
第１水平アーム１２の第２水平アーム１５との連結部には、図３に示すように、第１水平アーム１２と一体成型され、第２水平アーム１５の回動方向に第２の幅を有する第４のマーク３４が形成されている。また、第２水平アーム１５の第１水平アーム１２との連結部には、第２水平アーム１５と一体成型され第２水平アーム１５の回動方向に第２の幅を有する第３のマーク３２が形成されている。さらに、第２水平アーム１５が第１水平アーム１２に対して回動して所定の位置関係あるとき、第１水平アーム１２に形成された第４のマーク３４と第１水平アーム１２に形成された第３のマーク３２とは、対向するように配置されている。
【００２３】
すなわち、本願発明に係る水平多関節ロボット１０は、第１水平アーム１２に第２水平アーム１５の回動方向に第２の幅を有する第４のマーク３４を、第２水平アーム１５にその回動方向に第２の幅を有する第３のマーク３２を、それぞれ形成するとともに、第２水平アーム１５が第１水平アーム１２に対して回動して所定の位置関係あるとき、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向するように第３のマーク３２と第４のマーク３４とが配置されている。この結果、第２水平アーム１５を回動させ、第３のマーク３２と第４のマーク３４を合わせるという簡単な方法により、水平多関節ロボット１０のキャリブレーションが可能になるという効果を奏する。
【００２４】
第３のマーク３２と第４のマーク３４は、どちらも第２の幅を有する。この結果、第３のマーク３２の一端と第４のマーク３４の一端とで位置合わせを行うとともに、第３のマーク３２の他端（もう一方の端）と第４のマーク３４の他端（もう一方の端）とでも位置合わせを行うことが可能である。２ヶ所で同時に位置合わせを行うことができるので、１ヶ所のみで位置合わせを行う場合と比して、正確な位置合わせが可能となる。さらに、第２水平アーム１５が第１水平アーム１２に対して回動して所定の位置関係あるとき、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向するように第３のマーク３２と第４のマーク３４が配置されている。位置合わせの際には、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向しているので、位置合わせが容易であるとともに、正確な位置合わせが可能になる。
【００２５】
さらに、第３のマーク３２および第４のマーク３４は、第２水平アーム１５または第１水平アームと一体成型によって形成されている。第３のマーク３２および第４のマーク３４の形成を、第２水平アーム１５または第１水平アーム１２と一体で成型することにより、高精度にマークを形成することが可能となり、ひいては正確な位置合わせが可能になる。
【００２６】
図３では、第３のマーク３２としてマーク部が隆起した凸状形状のものを、第４のマーク３４としてマーク部が切り欠かれた切欠き形状のものをそれぞれ例示したが、マーク部の形状はかかる形状に限定されるものではない。第３のマーク３２および第４のマーク３４の形状として、マーク部が隆起した凸状形状、くぼんだ凹状形状、切欠き形状等、種々の形状が考えられ、第２水平アームの回動方向に第２の幅を有し、かつ第１水平アーム１２または第２水平アーム１５と一体成型で形成する限り、その形状は限定されない。
【００２７】
第２水平アーム１５は、その基端部から先端部にかけてアーム本体１５ａの上側を第２モーター１６などを含めて覆うアームカバー１８を有している。アームカバー１８は、例えば樹脂材料で形成され、第２モーター１６などの装置を保護する一方、それらの装置から発生する粉塵が周辺に飛散することを抑制する。本実施形態の第２水平アーム１５は、アーム本体１５ａとアームカバー１８とによって構成されている。
【００２８】
第２水平アーム１５の先端部には、アーム本体１５ａとアームカバー１８とを貫通し、第２水平アーム１５に対して変位する変位部材としての上下回動軸１９が設けられている。上下回動軸１９は、円柱状の軸体であって、その周表面には図示しないボールねじ溝とスプライン溝とがそれぞれ形成されている。図２に示されるように、上下回動軸１９は、そのスプライン溝が第２水平アーム１５の先端部に配置されたスプラインナット１９Ｓの中心に嵌め合わされるように挿通され、そのボールねじ溝がこれも第２水平アーム１５の先端部に配置されたボールねじナット１９Ｂの中心に螺合されるように挿通されている。これにより上下回動軸１９は、第２水平アーム１５に対して回動可能に、かつ、上下方向に移動可能に支持されている。
【００２９】
第２水平アーム１５内には、第３駆動源としての図示しない回動モーターが設置されている。上記回動モーターは、その駆動力がベルト２１を介してスプラインナット１９Ｓに伝達される。すなわち上下回動軸１９は、上記回動モーターによってスプラインナット１９Ｓが正逆回動されることによって、鉛直方向に沿う自らの軸心Ｃ３を中心にして正逆回動される。
【００３０】
第２水平アーム１５内には、第３駆動源としての図示しない昇降モーターが設置されている。昇降モーターは、その駆動力が図示しないベルトを介してボールねじナット１９Ｂに伝達される。すなわち上下回動軸１９は、上記昇降モーターによってボールねじナット１９Ｂが正逆回動されることによって、鉛直方向に昇降移動する。そして、その昇降移動によってその下端部である作業部２５を上下方向に昇降させる。
【００３１】
上下回動軸１９の作業部２５には、ツール、例えば被搬送物を把持するものや被加工物を加工するもの等の取り付けが可能になっている。そして、ロボットは、作業部２５に取り付けられた各ツールによって、部品を搬送したり、部品を加工したりするようになっている。
【００３２】
次に、図４を用いて、本発明に係る水平多関節ロボットの第１水平アーム１２のキャリブレーション方法を説明する。
まず、第１水平アーム１２を回動させ、ゼロ位置に移動する（Ｓ１１）。具体的には、第１水平アーム１２の基台１１との連結部に形成された第１のマーク３０と、基台１１の第１水平アーム１２との連結部に形成された第２のマーク３１とが一致するよう、第１水平アーム１２を回動させる。
【００３３】
ところで、本発明に係る水平多関節ロボット１０は、第１モーター１３の駆動力を、減速機１４を介して第１水平アーム１２に伝達する一方、第１モーター１３の１回動（３６０度）中における回動位置をエンコーダーが記憶している。従って、第１水平アーム１２をゼロ位置に復帰させる際、第１水平アームをゼロ位置に対して第１モーター１３の１回動の範囲内に復帰させることができれば、第１モーター１３のエンコーダーが記憶しているパルスカウントの情報を利用することにより、ゼロ位置の調整を行なうことなくロボットの使用が可能となる。例えば、減速機１４の減速比が１：８０の場合、第１水平アーム１２を４．５度（±２．２５度）の精度でゼロ位置に復帰させることができれば、第１モーター１３の１回動の範囲内に収束することが可能である。かかる場合、第１モーター１３のエンコーダーが記憶しているパルスカウントの情報を利用することにより、第１水平アームのゼロ位置の調整を省略することが可能となる。
【００３４】
本発明に係る水平多関節ロボットのキャリブレーション方法は、第１のマーク３０と第２のマーク３１とを一致させることにより、第１水平アーム１２をゼロ位置に復帰させたときのゼロ位置とのずれ（誤差）を、第１モーター１３の１回動分の範囲内に収束させることを可能とするものである。
【００３５】
このとき、第１のマーク３０は第１水平アーム１２の回動方向に第１の幅を有するとともに、第２のマーク３１も第１水平アーム１２の回動方向に第１の幅を有しているので、第１のマーク３０の一端と第２のマーク３１の一端とで位置合わせを行うとともに、第１のマーク３０のもう一方の端と第２のマーク３１のもう一方の端とでも位置合わせを行うことが好ましい。マークの両側を使って位置合わせを行うことにより、１ヶ所のみで位置合わせを行う場合と比して、正確な位置合わせが可能となる。
【００３６】
次いで、第１モーター１３のエンコーダーの多回動量の情報のリセットを行なう（Ｓ１２）。第１モーター１３のエンコーダーは、第１モーター１３の１回動（３６０度）中における回動位置に関する情報であるパルスカウントの情報と、第１モーター１３の回動数（何周回動したか）に関する情報である多回動数の情報とを有する。本ステップでリセットするのは後者の多回動量の情報である。
【００３７】
引き続き、第１水平アーム１２がゼロ位置にあるとき、エンコーダーのパルスがリセット前後で合致しているか比較する（Ｓ１３）。なお、エンコーダーのパルスがリセット前後で一致している場合は、第１水平アーム１２がゼロ位置に対して第１モーター１３の１回動の範囲内に復帰していることを意味し、エンコーダーのパルスがリセット前後で一致していない場合は、第１水平アーム１２がゼロ位置に対して第１モーター１３の１回動の範囲外であるという意味である。
【００３８】
ゼロ位置のパルスがリセット前後で一致している場合は、第１モーター１３のエンコーダーが記憶しているパルスカウントの情報を利用することが可能である。第１モーター１３のパルスリセット、あるいは第１水平アーム１２のゼロ位置のリセットは必要ない。第１水平アーム１２に関しては、第１モーター１３のエンコーダーが記憶しているパルスカウントの情報を利用し、第１水平アームのキャリブレーションを終了することができる（Ｓ１４）。
【００３９】
本発明のキャリブレーション方法は、第１のマーク３０と第２のマーク３１を使用して高精度に第１水平アーム１２をゼロ位置に復帰させることが可能であるので、第１水平アームをゼロ位置に復帰させたときのゼロ位置との誤差を、第１モーター１３の１回動分の範囲内に収束させることが可能である。この結果、第１モーター１３のエンコーダーが位置を記憶している１回動分に入るため、第１モーター１３のエンコーダーのパルスリセット、および第１水平アーム１２のゼロ位置の調整は必要ないということになる。
【００４０】
一方、第１のマーク３０および第２のマーク３１を使用することなく、目視で第１水平アーム１２をゼロ位置に移動する場合は、第１水平アーム１２をゼロ位置に正確に復帰させることは容易ではない。ゼロ位置のパルスがリセット前と一致していない場合、すなわち、第１水平アーム１２を、ゼロ位置に対し、第１モーター１３の１回動分の範囲内となるように復帰させることができない場合は、第１モーター１３のエンコーダーのパルスリセット、また第１水平アーム１２のゼロ位置の調整が必要になる（Ｓ１５）。
【００４１】
本発明に係る水平多関節ロボットの第１水平アーム１２のキャリブレーション方法は、第１水平アーム１２の基台１１との連結部に設けられた第１のマーク３０と、基台１１の第１水平アーム１２との連結部に設けられた第２のマーク３１を使用して、第１水平アーム１２をゼロ位置に復帰させる、というものである。第１のマーク３０と第２のマーク３１は、ともに第１水平アーム１２の回動方向に第１の幅を有し、さらに、第１水平アーム１２が基台１１に対して所定の位置に回動したとき、第１のマーク３０と第２のマーク３１とが対向する位置になるように配置されている。この結果、第１水平アーム１２を、正確にゼロ位置に復帰させることを可能とするものである。すなわち、第１水平アーム１２を、第１モーター１３の１回動分以下のずれ（誤差）誤差で、第１水平アーム１２のゼロ位置に復帰させることを可能とする。この結果、第１モーター１３のエンコーダーのパルスリセットが不要となり、さらに煩雑な作業である第１水平アーム１２のゼロ位置調整が必要ない、という効果を奏する。
【００４２】
引き続き、図５を用いて、本発明に係る水平多関節ロボットの第２水平アーム１５のキャリブレーション方法を説明する。なお、第２水平アーム１５のキャリブレーション方法は、上述の第１水平アーム１２のキャリブレーション方法と重複する部分が多いので、同じ部分は記載を省略、または簡略化して記載し、異なる点を中心に説明する。
【００４３】
まず、第２水平アーム１５を回動させ、ゼロ位置に移動する（Ｓ２１）。具体的には、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが一致するよう、第２水平アーム１５を回動させる。第３のマーク３２と第４のマーク３４とを一致させることにより、第２水平アームをゼロ位置に復帰させたときのゼロ位置とのずれ（誤差）を、第２モーター１６の１回動分の範囲内に収束させることが可能になる。
【００４４】
次いで、第２モーター１６のエンコーダーの多回動量の情報のリセットを行なう（Ｓ２２）。
【００４５】
さらに、第２水平アーム１５がゼロ位置にあるとき、エンコーダーのパルスがリセット前後で一致しているか比較する（Ｓ２３）。
ゼロ位置のパルスがリセット前後で一致している場合は、右腕／左腕の補正を行なう（Ｓ２４）。右腕／左腕の補正とは、水平多関節ロボット１０の作業部２５で、同一の教示点を異なる２種類の姿勢で教示し、第１水平アーム１２および第２水平アーム１５の微調整を行うものである。
【００４６】
一方、ゼロ位置のパルスがリセット前後で合致していない場合は、右腕／左腕の補正の前に、第２水平アーム１５に対して第２モーターのエンコーダーのパルスリセット、第２水平アーム１５のゼロ位置調整を行う（Ｓ２５）。
【００４７】
本発明に係る水平多関節ロボットの第２水平アーム１５のキャリブレーション方法は、第２水平アーム１５の第１水平アーム１２との連結部に設けられた第３のマーク３２と、第１水平アーム１２の第２水平アーム１５との連結部に設けられた第４のマーク３４を使用して、第２水平アーム１５をゼロ位置に復帰させる、というものである。第３のマーク３２と第４のマーク３４は、第２水平アーム１５の回動方向に第２の幅を有し、さらに、第２水平アーム１５が第１水平アームに対して所定の位置に回動すると、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向する位置になるように配置されている。この結果、第２水平アーム１５を、正確にゼロ位置に復帰させることが可能となる。すなわち、第２水平アーム１５を、第２モーター１６の１回動分以下のずれ（誤差）で、第２水平アーム１５のゼロ位置に復帰させることを可能とする。この結果、第２モーター１６のエンコーダーのパルスリセットが不要となり、第２水平アーム１５のゼロ位置の補正が必要なくなるという効果を奏する。
【００４８】
一方、第３のマーク３２および第４のマーク３４を使用することなく、目視で第２水平アーム１５をゼロ位置に移動する場合は、第２水平アーム１５をゼロ位置に正確に復帰させることは容易ではない。ゼロ位置のパルスがリセット前と一致していない場合、すなわち、第２水平アーム１５を、ゼロ位置に対し、第２モーター１６の１回動分の範囲内となるように復帰させることができない場合は、第２モーター１６のエンコーダーのパルスリセット、また第２水平アーム１５のゼロ位置の調整が必要になる（Ｓ２５）。
【００４９】
さらに、本発明に係る第２水平アームの調整方法は、第３のマーク３２、第４のマーク３４を使用することにより、第２水平アーム１５を正確にゼロ位置に復帰させることを可能にするが、この結果、その後に行なう右腕／左腕の補正のステップにおいて、第３のマーク３２、第４のマーク３４を使用せずに第２水平アーム１５をゼロ位置に移動する場合に比べ、右腕／左腕の補正をやり直す回数が極めて少なくてすむという効果を奏する。第３のマーク３２および第４のマーク３４を使用することなく、目視で第２水平アーム１５をゼロ位置に移動した場合は、第２水平アーム１５が正確にゼロ位置に復帰できない場合が多い。このため、右腕／左腕の補正のステップにおいて、補正をやり直す回数が増えるという課題がある。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態に係る水平多関節ロボットおよび水平多関節のキャリブレーション方法によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
【００５１】
（１）上記実施形態によれば、第１水平アーム１２の基台１１との連結部には第１の幅を有する第１のマーク３０が設けられており、基台１１の第１水平アーム１２との連結部には第１の幅を有する第２のマーク３１が設けられており、第１水平アーム１２を基台１１に対して所定の位置に回動すると、第１のマーク３０と第２のマーク３１とが対向する位置になるように配置されていることから、第１のマーク３０と第２のマーク３１とを合わせることにより、第１水平アーム１２のキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第１のマーク３０、第２のマーク３１は、それぞれ基台１１、第１水平アーム１２と一体整型されていることから、精度良く整形することが可能であり、精度良く整形された第１のマーク３０および第２のマーク３１を使用することにより、第１水平アーム１２の正確なキャリブレーションも可能になる。
【００５２】
（２）上記実施形態によれば、第２水平アーム１５の第１水平アーム１２との連結部には第２の幅を有する第３のマーク３２が設けられており、第１水平アーム１２の第２水平アーム１５との連結部には第２の幅を有する第４のマーク３４が設けられており、第２水平アーム１５を第１水平アーム１２に対して所定の位置に回動すると、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向する位置になるように配置されていることから、第３のマーク３２と第４のマーク３４とにより第２水平アーム１５のキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第３のマーク３２、第４のマーク３４は、それぞれ第１水平アーム１２、第２水平アーム１５と一体整型されていることから、精度良く整形することが可能であり、精度良く整形された第３のマーク３２および第４のマーク３４を使用することにより、第２水平アーム１５の正確なキャリブレーションも可能になる。
【００５３】
（３）上記実施形態によれば、第２水平アーム１５の第１水平アーム１２との連結部には第２の幅を有する第３のマーク３２が設けられており、第１水平アーム１２の第２水平アーム１５との連結部には第２の幅を有する第４のマーク３４が設けられており、第２水平アーム１５を第１水平アーム１２に対して所定の位置に回動すると、第３のマーク３２と第４のマーク３４とが対向する位置になるように配置されていることから、第３のマーク３２と第４のマーク３４とにより第２水平アーム１５のキャリブレーションを簡略な方法で行なうことが可能になる。さらに、第３のマーク３２、第４のマーク３４は、それぞれ第１水平アーム１２、第２水平アーム１５と一体整型されていることから、精度良く整形することが可能であり、精度良く整形された第３のマーク３２および第４のマーク３４を使用することにより、第２水平アーム１５の正確なキャリブレーションも可能になる。
【００５４】
（４）上記実施態様によれば、第１の工程で、位置決めマークを用いて第１水平アーム１２または第２水平アーム１５を基準点に位置決めするので、簡略な方法でかつ正確に、第１水平アーム１２または第２水平アーム１５を基準点に位置決めすることが可能になる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ロボット、１１…基台、１２…第１水平アーム、１３…第１モーター、１３ａ…回動軸、１４…減速機、１４ａ…出力軸、１５…第２水平アーム、１５ａ…アーム本体、１６…第２モーター、１６ａ…回動軸、１７…減速機、１７ａ…出力軸、１８…アームカバー、１９…上下回動軸、１９Ｂ…ボールねじナット、１９Ｓ…スプラインナット、２５…作業部、３０…第１のマーク、３１…第２のマーク、３２…第３のマーク、３３…配線ダクト、３４…第４のマーク、３５，３６，３７…電気配線、４０…コントローラー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
前記基台に回動可能に連結される第１アームと、
前記第１アームに回動可能に連結される第２アームと、
前記第１アームを前記基台に対して水平方向に回動する第１駆動部と、
前記第２アームを前記基台に対して水平方向に回動する第２駆動部と、を備え、
前記第１アームの前記基台との連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第１アームの回動方向に第１の幅を有する第１のマークが設けられ、
前記基台の前記第１アームとの連結部には、前記基台と一体成型され前記第１の幅を有する第２のマークが設けられ、
前記第１アームが前記基台に対して所定の位置に回動すると、前記第１のマークと前記第２のマークとが対向する位置になるように配置されていることを特徴とする水平多関節ロボット。
【請求項２】
基台と、
前記基台に回動可能に連結される第１アームと、
前記第１アームに回動可能に連結される第２アームと、
前記第１アームを前記基台に対して水平方向に回動する第１駆動部と、
前記第２アームを前記基台に対して水平方向に回動する第２駆動部と、を備え、
前記第２アームの前記第１アームとの連結部には、前記第２アームと一体成型され前記第２アームの回動方向に第２の幅を有する第３のマークが設けられ、
前記第１アームの前記第２アームとの連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第２の幅を有する第４のマークが設けられ、
前記第２のアームが前記第１アームに対して所定の位置に回動すると、前記第３のマークと前記第４のマークが対向する位置になるように配置されていることを特徴とする水平多関節ロボット。
【請求項３】
前記第２アームの前記第１アームとの連結部には、前記第２アームと一体成型され前記第２アームの回動方向に第２の幅を有する第３のマークが設けられ、
前記第１アームの前記第２アームとの連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第２の幅を有する第４のマークが設けられ、
前記第２のアームが前記第１アームに対して所定の位置に回動すると、前記第３のマークと前記第４のマークが対向する位置になるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の水平多関節ロボット。
【請求項４】
複数のアームを有し、前記複数のアームを基準点に位置決めするマークを備える水平多関節ロボットのキャリブレーション方法であって、
前記マークによる位置決めを行う第１の工程と、
前記第１の工程後、前記アームの回動位置を検出するエンコーダーのパルスを読みとる第２の工程と、
前記第２の工程後、前記エンコーダーを多回動数の情報をリセットする第３の工程と、
前記第３の工程後、前記エンコーダーのパルスを読みとる第４の工程と、
前記第４の工程後、前記第２の工程における前記パルスと前記第４の工程における前記パルスとを比較する第５の工程と、
前記第５の工程後、前記複数のアームの少なくとも１つを回動させる第６の工程と、を有することを特徴とする水平多関節ロボットのキャリブレーション方法。
【請求項１】
基台と、
前記基台に回動可能に連結される第１アームと、
前記第１アームに回動可能に連結される第２アームと、
前記第１アームを前記基台に対して水平方向に回動する第１駆動部と、
前記第２アームを前記基台に対して水平方向に回動する第２駆動部と、を備え、
前記第１アームの前記基台との連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第１アームの回動方向に第１の幅を有する第１のマークが設けられ、
前記基台の前記第１アームとの連結部には、前記基台と一体成型され前記第１の幅を有する第２のマークが設けられ、
前記第１アームが前記基台に対して所定の位置に回動すると、前記第１のマークと前記第２のマークとが対向する位置になるように配置されていることを特徴とする水平多関節ロボット。
【請求項２】
基台と、
前記基台に回動可能に連結される第１アームと、
前記第１アームに回動可能に連結される第２アームと、
前記第１アームを前記基台に対して水平方向に回動する第１駆動部と、
前記第２アームを前記基台に対して水平方向に回動する第２駆動部と、を備え、
前記第２アームの前記第１アームとの連結部には、前記第２アームと一体成型され前記第２アームの回動方向に第２の幅を有する第３のマークが設けられ、
前記第１アームの前記第２アームとの連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第２の幅を有する第４のマークが設けられ、
前記第２のアームが前記第１アームに対して所定の位置に回動すると、前記第３のマークと前記第４のマークが対向する位置になるように配置されていることを特徴とする水平多関節ロボット。
【請求項３】
前記第２アームの前記第１アームとの連結部には、前記第２アームと一体成型され前記第２アームの回動方向に第２の幅を有する第３のマークが設けられ、
前記第１アームの前記第２アームとの連結部には、前記第１アームと一体成型され前記第２の幅を有する第４のマークが設けられ、
前記第２のアームが前記第１アームに対して所定の位置に回動すると、前記第３のマークと前記第４のマークが対向する位置になるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の水平多関節ロボット。
【請求項４】
複数のアームを有し、前記複数のアームを基準点に位置決めするマークを備える水平多関節ロボットのキャリブレーション方法であって、
前記マークによる位置決めを行う第１の工程と、
前記第１の工程後、前記アームの回動位置を検出するエンコーダーのパルスを読みとる第２の工程と、
前記第２の工程後、前記エンコーダーを多回動数の情報をリセットする第３の工程と、
前記第３の工程後、前記エンコーダーのパルスを読みとる第４の工程と、
前記第４の工程後、前記第２の工程における前記パルスと前記第４の工程における前記パルスとを比較する第５の工程と、
前記第５の工程後、前記複数のアームの少なくとも１つを回動させる第６の工程と、を有することを特徴とする水平多関節ロボットのキャリブレーション方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６２４２（Ｐ２０１３−６２４２Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４０６３３（Ｐ２０１１−１４０６３３）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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