JPH01206405A - ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野ｊ 本発明は工業用ロボットに関し、特に、磨き作業を行わ
せるのに適したロボット制御装置に関する。

「従来の技術」 自動車用フレームの突合わせ部をアーク溶接した場合な
どには、溶接金属による盛り上がりを削り表面を滑らか
にするため、回転砥石による磨き作業を行う必要がある
。従来は、溶接ロボットと同じ制御装置で制御されるロ
ボットにより、この磨き作業を行っていた。従来のロボ
ット制御装置は、教えられた教示点の間を直線又は円弧
補間して移動経路を演算し制御するものである。

しかし、アーク溶接された部分の磨き作業を行う場合、
溶接された部分に沿って回転砥石を単に直線的に移動さ
せたのでは、研削箇所が過熱し、自動車用フレームにこ
げなどが発生し、品質の確保が困難であるという問題が
あった。溶接作業に用いられるウィービング動作を行わ
せると若干改善されるものの、従来の装置が備えるウィ
ービング機能は、第９図に示す様に、単振動（ａ）、三
角形状（ｂ）、又は１５字形状（ｃ）のパターンであり
、これらのウィービング動作では、なお、こげを発生し
易いという問題点、研磨した面に条痕が残り良好な仕上
げ而が得られないという問題点があった。

ところで、人が手作業で磨き作業を行う場合は、回転砥
石を円を描きながらスパイラル状に移動させて行う、こ
のようなウィービング動作が磨き作業に適しており、こ
げも発生しないことが経験的に知られている。しかし、
従来のロボット装置でスパイラル状に溶接部に沿って移
動させようとすると、円弧補間しかできないため非常に
多くの教示点を与えなければならず、大変面倒であると
いう問題点があった。

「発明が解決しようとする課題」 本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、数少ない教示点を与えるのみで、溶接部分に沿って
円を描きながらスパイラル状に移動させるウィービング
動作を行わせることができるロボット制御装置を提供す
ることを目的とする。

「課題を解決するための手段Ｊ 上記の目的を達成するため、本発明では、第１図に示す
様に、動作の始点、終点及びウィービング動作の基礎円
を特定する点を教示点として記憶する教示点記憶手段１
と、その教示された始点から終点に至る主径路を補間し
主径路、Ｌの指令位置を算出する主径路位置算出手段２
と、萌記教示点により特定される基礎円の円周」二の位
置を補間し当該円周上の指令位置を算出する円周位ｖｒ
ｌ′ｆ１出手段３と、前記主径路上の指令（Ｉ７’ｆｔ
と円周上の指令位置とを加算し目標位置を算出する目標
位置算出手段４と、その目標位置に従って各軸の駆動装
置を駆動する駆動手段５と、を備えることを特徴とする
ロボット制御装置が提供される。

［作用」 上記のように精成された本発明のロボット制御装置によ
れば、溶接部分に相当する主径路は始点と終点との２つ
の教示点により特定される。スパイラル動作を行う円弧
の大きさ及び円が描かれる平面は基礎円を特定する３つ
の教示点により特定される。基礎円を特定する３つの教
示点のうち１つは主径路の始点又は終点と共通させるこ
とができるから、結局、４つの教示点により主径路及び
基礎円が特定される。

」−記の数少ない教示点が教えられ、送り速度及び円を
描く円弧周波数を与えられて始動されると、刻々の現在
時刻における目標位置が主径路上の指令位置に円）！１
上の指令位置を加算して算出され、その目標位置を実現
ずべく各軸の駆動装置が駆動される。

１実施例」 本発明の実施例について図面を参照して説明する。第２
図はロボット１０を示す斜視図である。

このロボッｔ・は６自由度を持つ多関節型のロボットで
あり、アーム先端に取付けられた１ｉ１転砥石１９によ
り磨き作業を行う、工作物は自動車用フレーム２１であ
り、ピラー２２とルーフ２３との接合部をアーク溶接し
た溶接部分２４を滑らかに仕上げる磨き作業を行うもの
である。

ロボットの構造について説明する。固定ベース１１上に
台形をした旋回ベース１２が鉛１在な第１軸線Ａ１を中
心に水平面内で回転自在に支承され、第１軸駆動モータ
Ｍ１により旋回駆動される。旋回ベース１２上には、第
１アーム１３が水平な第２軸＆ｌＡ２を中心に揺動自在
に支承され、第２１１Ｉｈ駆動モータＭ２により揺動駆
動される。その第１アーム１３上には、筒形状をした第
２アーム１４が水平な第３軸線八３を中心に揺動自在に
支承され、図示しない第３軸駆動モータＭ３により揺動
駆動される。第２アーム１４の先端部には、ツイストリ
スト１５が第２アーム１４中心の第４軸線Ａ４を中心に
回転自在に支持され、第・１軸１）（へ動モータＭ４に
より旋回駆動される。ツイストリスト１５上には、ペン
ドリスト１６が第５軸線Ａ５を中心に旋回自在に支持さ
れ、図示されない第５軸駆動モータＭ５により旋回駆動
される。第５軸線Ａ５は第４軸線Ａ４に対して傾斜した
方向に設けられている。そのペンドリスト１６」二に、
スイベルリスト１７が第６軸線Ａ６を中心に旋回自在に
支持され、図示されない第６軸駆動モータＭ６により旋
回駆動される。第６軸線八６は第５軸線Ａ５に対して傾
斜した方向に設けられている。そのスイベルリスト１７
上に、回転砥石１つを備えた工具ヘッド１８が取付けら
れている。各軸駆動モータＭ１〜Ｍ６はパルスモータで
あり、それぞれが位置を検出するためのパルスエンコー
ダト〕１〜Ｅ６を備えている。各モータＭ１〜Ｍ６及び
パルスエンコーダＥ】〜Ｅ６はロボット制御装置３０に
接続され制御される。

第３図はロボット制御装置３０を示すブロック図である
。ロボット制御装置３０は、ＣＰＵ３１く中央処１ｊｌ
ｊ装置り）、メモリ３２．デイスプレィと一体となった
ＣＲＴコンソール３３．可搬式の操作盤であるオペレー
テングボックス（ＯＢ）３４．各軸のサーボ駆動ユニッ
トＤ１〜Ｄ６及び工具駆動ユニット３５を備える。ＣＰ
Ｕ３１では、ＣＲＴコンソール３３及びオペレーテング
ボックス３４からのＪＯＧ動作により教えられた教示点
をメモリ３２に記憶し、それらの情報に基づいて補間演
算等を行って各軸Ｊ１〜Ｊ６の目標位置を算出し各軸サ
ーボ駆動ユニットＤ１〜Ｄ６に目標位置θ３．θ２・・
・θ、を出力する。また、ＣＰＵ３１は工具駆動ユニッ
ト３５を制御する。各軸のサーボ駆動ユニットＤ１〜Ｄ
６はそれぞれサーボ制御用のＣＰＵを備え、パルスエン
コーダＥ１〜Ｅ６からの位置信号を検出して指令された
目標位置θ。

〜θ６を実現すべく各軸駆動モータＭ１〜Ｍ６を制御す
る。

以上のハード構成に基づいて本発明の制御思想について
第４図を参照し説明する。工作物２１の溶接部分２４に
相当する縫い目に沿って、主径路４１が始点Ｐ０と終点
Ｐｌとの２つの教示点により教えられる。主径路４１は
始点Ｐ０と終点Ｐ、とを結ぶ直線として特定される。ウ
ィービング動作としてスパイラル状に描かせる円の大き
さ及び方向を与えるため、基礎円４２が始点Ｐ０及び他
の２つの点Ｐ２．Ｐ、により教示される。この３つの教
示点ｐｏ、　Ｐ２．　Ｐｚを通る円により基礎円４２が
特定され、基礎円４２を含む平面４３、即ち、回転砥石
１９がスパイラル状に移動するウィービング動作の平面
４３が特定される。スパイラル状のウィービング動作を
させるための教示点はＰｏ。

Ｐ　＋、　Ｐ　２．　Ｐ　＊の４点である。

ＣＰＵ３１では、ウィービング開始命令により始点Ｐ０
から終点Ｐ１との間を直線補間し、刻々の時刻における
主径路４１−トの指令値ｆｆ”ｒｏ（ｔ、）を実時間で
計算する。このとき、予め与えられた送り速度の指令値
が用いられる。また、基礎円４２の円周上の位置が円弧
補間により計算され、朗々の時刻における円周北４４の
指令位置Ｒ（ｔ）が実時間で計算される。このとき、予
め与えられた円の周波数の指令値が用いられる。そして
、算出された２つの指令位置’ｔｏ（ｔ）、Ｒ（ｔ）を
加算し、刻々の目凛位ＪＴ（ｔ）が算出される。

’ｒ（ｔ）＝ＴＯ（ｔ）＋Ｒ（ｔ）　　　　　　　　　
　　　・・・（１）次ニ、ＣＰ　Ｕ　３１　ハ、：　ノ
目ａＫ位′ｒｌ”ｒ（ｔ）を各駆動軸、Ｊ　１〜Ｊ６の
目標角度位置、即ち、ジヨイント座標に変換し、各軸サ
ーボ駆動ユニツ＋−１）　１〜Ｉ〕６に目標位置θ８．
θ、・・・θ６を出力する。

このようにして、第５図に示す様に、始点り。

から終点Ｉ〕１の間をスパイラル状に補面し、数少ない
教示点Ｐ０〜Ｐ、でもってスパイラル状の動作軌跡４５
を描くウィービング動作を行わせることができる。

第６図は実際の処理を示すフローチャーｌ−である。ま
ず、ステップ１０１では、現在時刻しにおける４−径路
上の脂分位置１゛。が直線補間により算出される。Ｔｏ
は１式のようなマトリクスで与えられる。

ここで、［Ｎ］、［０］、［Ａ］は工具ヘッド１８の姿
勢を与えるマトリクスであり、［Ｐ］は空間位置を与え
るマトリクスである。

次に、ステップ１０２では、平面４３上における基礎円
４２の円周上の補間点が円弧補間により計算され、次い
でステップ１０３で、その補間点がワールド座標（空間
にの座標）に変換され、円周４４上の指令位置Ｒが算出
される。Ｒは下式のようなマトリクスで与えられる。

ステップ１０４では、Ｌ（標位置１”をＴ　＝　”Ｉ゛
。＋Ｒとして算出する。目標位置′１′は次のようなマ
トリクスで与えられることになる。

次に、ステップ１０５では、この目標位置］゛を各関節
の角度位置に対応するジヨイント座標Ｊ（θ１．θ２・
・・θ６）に変換し、さらにステップ１０６で、エンコ
ーダＥ１〜Ｅ６の目標値Ｅ（Ｅｌ。

Ｅ２・・・Ｅ６）に変換して各軸のサーボ駆動ユニット
Ｄ１〜Ｄ６に与える。

そして、ステップ１０７で、時刻ｔを次の補間タイミン
グであるΔを経過時に歩進し、ステップ１０８から１０
１に戻って」−述の処理を繰返す。

終点Ｐ１に到着すればステップ１０８から１０９に進み
、処理１００を終Ｔする。

以」二述べた実施例では、始点Ｐ０と終点Ｉ）ｌとの間
２直線補間し、主径路４１を直線としたが、第７図に示
す様に、始点■）。と終点ト）、どの間を円弧補間し、
円弧状の主径路５１に沿ってスパイラル状のウィービン
グ動作５２を行わせることも容易に可能である。

また、第８図に示す様に、ウィービング動作を基礎円４
２の全周に渡って行わず、基礎円４２の円弧の一部を往
復して行わせることにより、スパイラル状ではなく円弧
状のウィービング動作５３を行わせることも可能である
。

また、前記実施例では溶接後の磨き作業を例に説明した
が、溶接作業はもちちるん、塗装、シーリング作業にも
好適に適用できる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明は上記のように構成されて
いるから、円を描くスパイラル状のウィービング動作又
は円弧を描くウィービング動作を数少ない教示点で実行
させることができ、教示時間を大幅に短縮することがで
きるという優れた効果がある。特に、スパイラル状のウ
ィービング動作を溶接部分の磨き作業を行うロボットに
適用したものにあっては、研磨面にこげ、条痕等が発生
せず、良好な仕上げ面が得られ、品質が向上するという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の実施例を示し、第１１Ｎは
発明の構成を明示する図、第２図はロボットを示す斜視
図、第３図は１７ボツト制御装置のブロック図、第４図
は制ｖ４概念を説明する斜視図、第５図はウィービング
動作を示す平面図、第６図は処理を示すフローチャート
、第７図及び第８図は異なったウィービング動作を示す
平面図であり、第９図は従来の装置のウィービング動作
を示す斜視図である。 １０、、、ロボット、　　１．８．、、工具ヘッド、１
９　、、、回転砥石、　２１．、、工作物（自動車用フ
レーム）、　２４　、、、溶接部分、　３０　、、、ロ
ボット制御装置、　　３１　、、、ＣＰ　Ｕ、　　３２
．、、メモリ４１、、、、主径路、　４２．、、基礎円
。 第５図 、ｔ、５ ４２・′ 第７図 第８図 ４２′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　動作の始点、終点及びウィービング動作の基礎円を特
   定する点を教示点として記憶する教示点記憶手段と、 その教示された始点から終点に至る主径路を補間し主径
   路上の指令位置を算出する主径路位置算出手段と、 前記教示点により特定される基礎円の円周上の位置を補
   間し当該円周上の指令位置を算出する円周位置算出手段
   と、 前記主径路上の指令位置と円周上の指令位置とを加算し
   目標位置を算出する目標位置算出手段と、その目標位置
   に従って各軸の駆動装置を駆動する駆動手段と、 を備えることを特徴とするロボット制御装置。