工业用机器人及工业用机器人的工具安装位置的校正方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业用机器人以及工业用机器人的工具安装位置的校正方法，尤其涉及将工具安装于工业用机器人的腕部时的、作为控制点的工具前端的坐标的校正。
【背景技术】
[0002]电弧焊接是使焊接用焊丝与母材之间产生电弧的焊接。在利用了作为工业用机器人的一例的电弧焊接用机器人的电弧焊接中，通过精确地控制作为电弧产生点的焊接用焊丝的前端的坐标，从而实现高品质的焊接。为了精确地控制电弧产生点，除构成焊接用机器人的机械手的动作的精确度以外，还需要将焊接用焊炬高精度地安装在机械手的腕部上。即，需要将电弧产生点相对于成为机械手的基准的点的坐标精确地校正为应该所处的坐标。
[0003]以下，使用图1至图4C对焊接用机器人的结构和焊接用焊炬的安装方法进行说明。
[0004]图1是表示焊接用机器人的概要结构的图。如图1所示，机械手I具有六轴的旋转轴。机械手I通过该六轴的旋转角的组合，能够使机械手I的腕凸缘12移动至动作范围内的任意的点。需要说明的是，机械手I的动作由机器人控制装置2控制。在图1中，示出了机械手I是六轴的垂直多关节型的例子，六个旋转轴从机械手I的靠近设置面的一侧起依次设为第一旋转轴、第二旋转轴、第三旋转轴、第四旋转轴、第五旋转轴、第六旋转轴。
[0005]机器人控制装置2具有控制部5、机械手驱动部6以及存储部7。在机器人控制装置2中，控制部5对从示教盒(teach pendant) 3得到的信息进行处理，并将处理后的信息向机械手驱动部6传递。机械手I的动作由来自机械手驱动部6的信号控制。示教盒3具有信息输入部8和显示部9。使用者通过确认示教盒3的显示部9所显示的信息并且向信息输入部8输入命令，从而将使用者的命令传达至机器人控制装置2。
[0006]在机械手I的腕凸缘12上设置有螺栓孔、销孔，能够借助支架32将焊接用焊炬4安装在腕凸缘12上。如图3A所示，从焊接用焊炬4的前端进给焊接用焊丝13。焊接用焊丝13本身具有弯曲保持特性。因此，作为电弧产生点的焊接用焊丝13的前端的位置在每次焊接时都无法精确地确定。因此，实际上在使用机械手I制定焊接用程序的情况下，将不具有弯曲保持特性的焊接用焊丝13的前端的位置假定为电弧产生点。将该假定的电弧产生点设为控制点14。通过在焊接用焊炬4的前端安装图3C所示的规定的长度的示教用焊嘴15，能够简单地确定控制点14的位置。需要说明的是，控制点14也被称为TCP (工具中心点)。
[0007]图2是表示机械手I的坐标系的图。另外，图4A?图4C是表示从机械手I的腕部到控制点14的尺寸等的图。需要说明的是，根据图4A?图4C所示的从尺寸16到尺寸20这五个尺寸，确定控制点14相对于图2所示的机器人坐标系原点10的坐标。上述五个尺寸分别如下。
[0008]如图4B所示，尺寸16是在作为机械手I的旋转轴的第四旋转轴21与设置面平行的状态下的、从第四旋转轴21到控制点14所处的水平面的垂直距离。如图4B以及图4C所示，尺寸17和尺寸18是从作为机械手I的旋转轴的第六旋转轴23到控制点14的距离。需要说明的是，尺寸17的朝向与尺寸18的朝向所成的角度为90度。在图4C中，尺寸18为0，控制点14与第六旋转轴23在与纸面垂直的方向上重叠。如图4B所示，尺寸19是从焊接用焊炬4的延长线与腕凸缘12的面的交点31到机械手I的第六旋转轴23的水平距离。腕凸缘12的面是指腕凸缘12以第六旋转轴23为中心而旋转的面，与第六旋转轴23垂直。如图4A所示，尺寸20是以机械手I的第六旋转轴23为旋转中心的情况下的、机械手I的第四旋转轴21的方向与焊接用焊炬4的安装方向所成的角度。
[0009]这里，作为对安装在电弧焊接用机器人的腕部上的工具的坐标进行校正的方法，具有以下的方法。在专利文献I中，记载了使用具有位置被确定的三个孔的夹具来进行TCP(工具中心点)的设定的方法。另外，在专利文献2中，记载了使用三维视觉传感器对机器人的工具坐标系进行修正的方法。在专利文献3中，记载了使用专用的校对量规掌握焊炬的安装位置的变化从而对焊炬的位置进行修正的方法。
[0010]以下，使用图3B说明在将焊接用焊炬4安装于机械手I的腕凸缘12时使用量规29对控制点14的位置进行校正的方法。首先，借助支架32将腕凸缘12与焊接用焊炬4通过螺栓紧固。接下来，将示教用焊嘴15安装在焊接用焊炬4的前端。在支架32上，用于调节支架32的形状的调节用螺栓30设置在支架32的中央附近。另外，在支架32上设置有用于调节焊接用焊炬4的固定位置的调节用螺栓33。调节用螺栓30调节支架32的上下的摆动，在确定支架32的形状之后将调节用螺栓30紧固。调节用螺栓33调节焊接用焊炬4的固定位置，在确定焊接用焊炬4的从支架32的突出长度之后将调节用螺栓33紧固。在将这些调节用螺栓30、33松开的状态下，如图3B所示，将量规29安装在腕凸缘12上。量规29具有焊接用焊丝13的直径程度的小孔。调节调节用螺栓30、33并移动焊接用焊炬4，以使示教用焊嘴15的前端插入量规29的孔。在将示教用焊嘴15的前端插入量规29的孔的状态下，将调节用螺栓30、33紧固，从而将焊接用焊炬4固定。最后，拆下量规29。由此，能够将控制点14相对于机械手I的位置校正为适当的位置。
[0011]在先技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本特开昭61-25206号公报
[0014]专利文献2:日本特开平10-97311号公报
[0015]专利文献3:日本特公平2-30795号公报
【发明内容】
[0016]但是，在如以往那样使用量规对焊接用焊炬的控制点的位置进行校正的方法中，对于每个焊接用焊炬需要专用的量规。根据焊接对象物、焊接方法的不同，安装于机械手的焊接用焊炬的种类存在多种，需要针对形状不同的每个焊接用焊炬准备量规。另外，在由于规格特殊而仅少量生产那样的焊接用焊炬中使用的量规价格高昂。
[0017]另外，根据焊接用焊炬的形状，存在难以安装直线状的量规的情况，不得不设置具有复杂形状的量规、或者将焊接用焊炬本身设计成能够安装量规的复杂形状。
[0018]这样，在腕凸缘上安装量规的以往的控制点的位置的校正方法会产生与量规有关的较大的成本。
[0019]为了解决上述课题，本发明提供一种在不使用量规的情况下对安装在机械手上的工具的控制点的坐标进行校正的工业用机器人以及工业用机器人的工具安装位置的校正方法。
[0020]为了解决上述课题，本发明的工业用机器人具有机械手、工具、机器人控制装置以及校正用基准点。机械手设置在具有机器人坐标系原点的设置面上。工具安装于机械手，且具有控制点。机器人控制装置控制机械手。校正用基准点设置在机械手上。校正用基准点与机器人坐标系原点分离规定的距离。
[0021]另外，本发明的工业用机器人的工具安装位置的校正方法包括第一工序?第四工序。在第一工序中，将机械手设置在具有机器人坐标系原点的设置面上，在机械手上设置校正用基准点。在第二工序中，使机械手动作以成为工具安装姿态。在第三工序中，将具有控制点的工具以能够调节的状态安装在机械手上。在第四工序中，调节工具，而使控制点与校正用基准点一致。校正用基准点与机器人坐标系原点分离规定的距离。
[0022]根据本发明，能够在不使用量规的情况下对工具的控制点的位置进行校正。
【附图说明】
[0023]图1是表示实施方式I中的电弧焊接机器人的概要结构的图。
[0024]图2是表示实施方式I中的机器人坐标系的图。
[0025]图3A是表示实施方式I中的焊接用焊炬的前端部分的图。
[0026]图3B是表示使用了以往的专用