JPH01257593A - ロボットの芯ずれ補正方法 - 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〕 本発明は、軸端に作業工具を取付けて作業するロボット
における作業点と基準点の誤差を補正する芯ずれ補正方
法に係り、特に溶接トーチのワイヤ曲がりを含めた作業
点と基準点の誤差を自動的に補正するようにした方法に
関する。

〔従来の技術〕

この種の従来技術としては、特開昭６２−４３７１１号
公報に示す技術がある。

この従来技術は、ロボット手首に取付けられている作業
工具としての溶接トーチの変形、あるいは変換により、
作業点としてのワイヤ先端と基準点との相対位置がかわ
ってしまうことがあり、正確な位置制御を行うことがで
きなくなると言うことから、以下に述べる方法で位置ず
れを解消している。即ち、溶接トーチの変形、あるいは
交換により１作業点と基準点との相対位置にずれが発生
した場合、ロボットを手動操作により動作させ、作業点
すなオ〕ちワイヤ先端を任意の定点に位置づけし、かつ
その時のロボットの各軸ｒｇ！動部における位置データ
を記憶させ、その後手動操作により溶接トーチの姿勢を
変えて、その先端を前記定点に位置づけし、かつその時
のロボットの各駆動部における位置データを記憶させ、
そして記憶した各々の位置データから基準点と作業点す
なわちワイヤ先端との間の位置と方向とを示すように演
算することにより、作業点を正確に制御できるようにし
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

−Ｉ：、記従東技術は１作業工具の作業点と、実際に制
御対象となる基準点のずれ量を演算するための操作とし
て、まず、任意の定点に作業点すなわちトーチのワイヤ
先端を誘導し、教示する。次に、１−−チの姿勢をかえ
て、同様に、ワイヤ先端を筋述の定点に誘導し、教示す
る。この操作は、全て手動により行われる。この事は、
自動機として使用されるロボットの芯ずれ補正方法とし
ては、甚だ問題である。

即ち、白！１１！転中１周辺治具の操作ミスによりトー
チが治具に干渉し、トーチが変形した場合、あるいは、
溶接ワイヤ変換時、ワイヤの曲がりぐせに差があり、ワ
イヤ先端位置に大きな位置ずれが発生した場合など、従
来技術では、−旦、自動運転から教示状態に移行し、手
動操作により前述の一連の誘導、教示を行うことになり
、甚だ煩わしく、調整時間も長くなる６ 本発明の目的は、前記従来技術の問題点に対しワイヤの
曲がり、トーチ変形などによるワイヤ先端すなわち作業
点と制御上の基準点の位置ずれを算出する際の煩わしさ
の解消、調整時間の短縮を。

提供するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、下記工程により上記目的を達成している。

（１）ロボットの動作範囲内に、導電性の３平板で構成
されている治具と１作業工具の一部に接触子を設ける。

例えば、作業工具が溶接トーチの場合、接触子は溶接ワ
イヤであってもよい、治具は、動作範囲に固定されてい
ればよく、ロボット固定部に固定されていても、周辺装
置に固定されていてもよい。

（２）（１）項の治具と、接触間に電圧を印加する工程
をもつ。

（３）あらかじめ設定された方向にロボットを動作させ
る。この動作方向の設定は、ロボット制御装置に含まれ
る教示装置により行われる。

（４）　　（３）項により、ロボットを動作させ、冶具
と接触子を検出する工程をもつ。

（５）　　（４）項の接触を検出した時の、ロボットの
位置データを記憶する工程をもつ。

（６）（３）〜（６）の動作から接触位置の手順を順次
行い、前回の接触位置の位置データと、今回の接触位置
の差分を算出し、作業工具の作業点と、制御上の基準点
の誤差を演算する工程をもつ。

（７）（６）項の誤差をオフセット量として記憶する工
程をもつ。このオフセット量は、従来技術の芯ずれ補正
方法において、作業工具の作業点と制御上の基準点の誤
差を補正するための補正量である。

（８）（７）項のオフセット量を吸収する方向に作業工
具の作業点をずらす工程をもつ。

以上（１）〜（８）により、オフセット艦に基づき１作
業工具の作業点と制御上の基準点を一致するようにして
いる。

本発明では、前述の如く作業工具の作業点と制御上の基
準点との誤差をオフセット量として演算し、該オフセッ
ト量を吸収する方向に作業工具の作業点をずらし、作業
工具の作業点と制御上の基亭点を−ｉ文するようにして
いる。

オフセット量の演算手段は、動作範囲内に設けられた３
平板をもつ治具に１作業工具の接触子を接触させ、接触
した位置のロボット位置データを記憶し、前回の位置デ
ータと今回の位置データの差分を算出し、オフセットを
演算するものである。

この接触させる動作は、ロボット制御装置に含まれる教
示装■によりあらかじめ設定し、実際、オフセット量を
演算するために動作させる時は、演開始により自動的に
行われるため、作業工具の作業点と制御上の基準点の誤
差すなわちオフセット量を算出する煩わしさを解消し、
調整時間の短縮できる。

以下、本発明の一実施例を、添付図により説明する。

第１図に示すように、ロボットは、６自由度の関節形の
ものであり、１．２．３．４．５．６に相当するロボッ
トの駆動部をもつ。θｌ、０２゜ｏ３，０４．　０５，
０６は、それぞれの駆動部における位置データ（回転角
）を表す。７は、溶接トーチの取付具、８は溶接トーチ
を表す。７はロボッ１への軸端に固定され、トーチ先端
Ｐａは、各駆動部の連動により、制御される。

従来、溶接作業を行う場合、第２図に示すように、最終
駆動軸６の軸心上、この場合、駆動軸５の中心より４０
０ｍｍの点に制御上の基準点Ｑを設定し、基準点Ｑと作
業点としてのトーチ先端Ｐａの相対位置誤差を何らかの
方法で測定もしくは計算し、オフセット量として記憶し
、基準点Ｑの誤差量としてトーチ先端Ｐａを補正、制御
する。

基準点Ｑは、各軸の位置データ０１、θ２、θ３．０４
、θ５．０６にのみ依存し、基準点Ｑの位置ベクトルＱ
は１次式で表される。

Ｑ＝Ｆａ　　（θ１，８２．　　θ３．θ４．θ５゜θ
６）　　　　　　　　　（１） また−基準点Ｑに対するトーチ先端Ｐａの位置ベクトル
はＱ　Ｐ　ａとなり、これがオフセット情報となる。一
般的に、オフセット量は、３次元情報であり、オフセッ
トベクトルＳ　　（Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ）とすると、トー
チ先端Ｐａの位置ベクトルＲは、次式で表される。

Ｒ＝Ｆｂ　　（θ１．θ２．θ３．θ４．　０５゜θ６
．Ｓ）　　　　　　　（２） なお、オフセットベクトルＳは、３次元空間の任意の定
点を定め、ロボットを１点多姿勢の教示を行い、所要の
数の等式を得、ベクトルＳについて解けばオフセット情
報が求められる。

係るロボットにおいて、ロボット動作範囲内に導電性を
有する３平板と、作業工具の一部に導電性を有する接触
子を有する。治具９は、第３図に示すように３板の鉄板
で構成されており、ロボットの固定部に固定される。治
具とロボット固定部は、ピン１６及び溝１７により位置
決めされ、ボルト１８により固定する方式で、着脱可能
となっている。治具は、導電性を有する３平板で構成さ
れていればよく、ワーク台に固定されていてもよい、ま
た、対象作業を溶接とすれば、作業工具は。

溶接トーチとなり、接触子はトーチ先端すなわち。

ワイヤの先端となり、あらためて接触子を設ける必要は
ない。

平板と接触子間に電圧を印加する手段をもつ。

治具′９とワイヤ先端８−ａの間に電圧を印加する。

この電圧印加は、後述する治具９とワイヤ先端８−ａの
接触位置の検出の一連の動作として、ロボット制御装置
１０に記憶された動作パターンの一動作として、演算部
１１の電圧印加回路の開閉指示により行われる。

あらかじめ設定された方向にロボットを動作させる手段
をもつ。

ロボット制御装置に含まれる教示装置により、ロボット
を手動にて動作させ、第４図に示すように、ＰＯ−＋Ｐ
１−＋ＰＯ−）Ｐ２−＋ＰＯ−）Ｐ３−）ＰＬの順にワ
イヤ先端８−ａを教示する。

ココニ、ＰＯ，ＰＬ、Ｐ２．Ｐ３の位置ベクトルＲＯ，
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ次式で表される。

ＲＯ＝Ｆｂ　　（θ０１．　　θ０２．θ０３．　　θ
０４゜θ０５，００６，５） Ｒ１＝Ｆｂ　　（θ１１．ｆ７１２．　　θ１３．θ１
４゜θ１５．　θ１６，５） Ｒ２＝Ｆｂ　　（θ２１．　０２２，０２３．　　Ｏ２
４゜Ｏ２５，ｆ３２６，５） Ｒ３＝Ｆｂ　　（θ３１．　０３２．ｆｌ１３３．　　
Ｏ３４゜θ３５．θ３６．Ｓ） ここに、０１１〜θ１６（ｉ＝ｏ〜３）は、各々、Ｒｉ
　（ｉ＝ｏ〜３）を決定する際の、各軸の位置データを
表す。

上記教示により決定された動作方向に動作させ治具と接
触子の接触を検出する手段をもつ。

上記教示点により、ロボットを１次のように動作させ、
治具と接触子の接触する位置を検出する。

これは、一連の動作として、自動運転にて実行される。

第５図によれば、 （１）ロボットをＰＯＰ１方向に動作させ、治具と接触
子の接触する位置を検出する。

■実行開始により、治具と接触子間の電圧印加回路を閉
じる。

■前期教示点により、ロボットの動作方向Ｐ。

Ｐｌを計算し、動作させる。

■治具と接触子間に電流が流れたことを検出し、治具と
接触子の接触とし、電圧印加回路を開き、ロボットを停
止させる。

■接触した時点の位置データを、後述する位置データと
して記憶する。

■前期教示位置データにより、ロボット動作方向を決定
し、Ｐｏまで動作させる。

−チ （２）ロボットをＰＯＰ１方向に動作させ、治具と接触
子の接触する位置を検出する。

（１）と同様に、実行開始により電圧印加回路を閉じ、
ドで丁プ方向に動作させ、電流検出により治具と接触子
の接触とし、位置データを記憶する。その後、ＰＯまで
動作させる。

（３）ロボットをＰＯＰ３方向に動作させ、治具と接触
子の接触する位置を検出する。

（１）（２）と同様に電流検出により治具と接触子の接
触とし１位置データを記憶する。その後ＰＯまで動作さ
せる。

治具と接触子の接触位置の位置データを記憶する手段を
もつ。

前記、電流検出により接触を検出した時点の位置データ
は、下記位置データとして記憶される。

ＰＯＯ１２Στ下下方方向ドτ下オ方向に動作する時の
接触位置を、各々、ｐＨ，Ｐｌ２．Ｐｌ３とし、その位
置ベクトルを、Ｒ１１，Ｒ１２゜Ｒ１３とすると、 Ｒ１１＝Ｆｂ　（θ１１１．　０１１２．　　Ｏ１１３
゜θ１１４．θ１１５．θ１１６，５） Ｒ１２＝Ｆｂ　　（θ１２１．θ１２２．θ１２３゜θ
１２４．θ１２５．θ１２６．５） Ｒ１３＝Ｆ”６（θ　１３１　、　　θ　１３２　、　
　θ　１３３　。

θ１３４，１１１１３５．　　θ１３６．Ｓ）と表され
る。ここに０１Ｊ１〜θ１ｊ６（ｊ＝１〜６）はＲｌｊ
　　（ｊ＝１〜３）を決定する際の各軸の位置データを
示す。

前記、治具と接触子の接触を検出し、その位置データを
記憶する一連の手順を順次行い、前回の位置データと今
回の位置データの差分を算出し作業工具の作業点と制御
上の基準点の誤差を演算する手段をもつ。

治具と接触子の接触子の接触を検出し、その位置データ
を記憶する一連の手順を、あらかじめ教示したシーケン
スにより、順次実行する。第６図により説明する。

（１）作業工具として溶接トーチを取付ける。この溶接
トーチは、トーチ取付金具を介してロボットの最終軸端
に取り付ける。取付方法は任意でよい。

（２）作業工具の作業点すなわち溶接トーチのワイヤ先
端と、制御上の基準点の誤差すなわちオフセットを、測
定具で測定するか、あるいは。

従来技術に示すように、ワイヤ先端が空間の定点を示す
、３つのロボット姿勢を教示することにより演算して求
める。該オフセットは、機械的誤差を含めた値とした方
がよい。該オフセット値を、オフセット量Ｓ１として記
憶する。

（３）対象ワークへの溶接作業の教示を行う。

（４）前記、接触位置を検出するための動作方向の教示
及び記憶（ＰＯ→Ｐ１→ＰＯ→Ｐ２→ＰＯ−＋Ｐ３）　
　を行う。

（５）第１回目の接触位置の検出を行い、各接触量し、
記憶する。なお、この時Ｒ１１，Ｒ１２゜となる。

（６）自動運転により、溶接作業を行う。

（７）トーチの交換又は、トーチとワークの干渉などに
より、トーチ先端のずれが発生したことを検出する。

（８）該検出が発生した場合、第２回目の接触位置の検
出を行い、第２回目の接触位置Ｒ２１アＲ２３は次式で
表される。

Ｒ２ｊ＝Ｆｂ（θ２ｊ１．θ２ｊ２，０２，３３、θ２
ｊ４．θ２ｊ５．θ２ｊ６，５Ｌ）（ｊ１〜３） この時の検出動作は、第１回目の検出動作と同一動作方
向で行われる。

（９）第１回目の接触位置Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１゜差ベ
クトルは、一般的に次式で表され これにより、あらたなオフセット量Ｓ２が算出できる。

各ベクトルの関係を図７に示す。

該オフセット量を記憶する手段をもつ。

差ベグ１〜ルにより算出されたオフセットｆｆ１ｓ２を
新たなオフセット量として、記憶する。オフセット量Ｓ
２は、Ｓｌの記憶するメモリに記憶されてもよい。

該オフセット量を吸収する方向に作業工具の作業点をず
らす手段をもつ。

該オフセット量は、作業工具の作業点と、制御上の基や
点のずれを補正するための、新たな補正量であり、トー
チ先端の位置ベクトルは、次式のように書きかえられ、
各軸の位置データを変更することなく、作業工具の作業
点をずらすことが可能となる。

すなわち、第２回目の接触位置は、第１回目の接触位置
の位置データと、オフセット量Ｓ２により、 Ｒ２ｊ＝Ｆｂ　　（θ１ｊ１．θ１ｊ２．ｆｌｌｌｊ３
゜θ１ｊ４．θ１ｊ５．θ１ｊ６．Ｓ２）と表される。

また一般に位置ベクトルＲ２はＲ２＝Ｆｂ　（θ１１．
θ１２．θ１３．θ１４゜θ１５．　０１６．Ｓ２） で表される。

本発明によれば、ただ−回の検出位置の教示により、自
動的に作業工具の作業点と、制御上の基準点のずれを算
出し、オフセット量として記憶し、補正することができ
るので、作業者の煩わしさを解消できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、下記効果が得られる。

自動運転毎に、係るオフセット算出手順を実行すれば、
作業者の手を煩わせることなく、ロボットに取付けれら
れた作業工具、例えば溶接トーチのワイヤ先端位置を、
随時作業工具の作業点に近ずけられ、溶接作業後のビー
ドずれが低減できる。

また、ビードずれに対する教示内容の修正が、低減でき
、かつ１品質向上が可能となる。

また、自動的な補正方法なので、補正量算出時間も低減
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するのに用いる全体構成図
、第２図は作業工具取付状態図、第３図は接触位置検出
治具取付図、第４図は検出位置教示手段の実施例を示す
図、第５図は接触位置検出の流れ図、第６図は芯ずれ補
正の流れ図、第７図は接触位置ベクトルである １〜６：ロボット駆動部、０１〜θ６：各駆動部位置デ
ータ、７：作業工具取付具、８：作業工具、８−ａ：作
業工具先端、９：治具、１ｏ：ロボット制御装置、１１
：演算部、１２：記憶部、１３：動作指令部、１４：＠
圧印加部、１５：検出部、１６：ピン、１７：溝、１８
：ボルト、Ｑ：基準点、Ｐａ：作業点 第　　１　　口 ＄　　２　図 η〜 第　４　図 第　　６　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボット本体に装着された取付治具に作業工具を取
   付け、該ロボットの作業工具の作業点と、基準点の誤差
   をオフセット量として記憶し、該ずれを補正するロボッ
   トの芯ずれ補正方法において、 （１）前記ロボットの動作範囲内に、導電性を有する３
   平板と、前記作業工具の一部に設けた導電性を有する接
   触子との間に電圧を印加し、あらかじめ設定された方向
   にロボットを動作させる工程と、 （２）該平板と該接触子の電気的接触を検出する工程と
   、 （３）該接触位置のロボットの位置データを記憶する工
   程と、 （４）該記憶を順次行い、前回の位置データと今回の位
   置データの差分を算出し、該作業工具の作業点と基準点
   の誤差を演算する工程と、（５）該誤差と該オフセット
   量として記憶する工程と、 （６）該オフセット量を吸収する方向に該作業工具の作
   業点をずらす工程とを有することを特徴とするロボット
   の芯ずれ補正方法。 ２、請求項１項の芯ずれ補正方法において、作業工具の
   接触子として、溶接用ワイヤを用いたことを特徴とする
   ロボットの芯ずれ補正方法。 ３、請求項１項の芯ずれ補正方法において、ロボット固
   定部にピン穴と溝を設け、該平板をロボット固定部に着
   脱可能なことを特徴とするロボットの芯ずれ補正方法。