JPH0126827B2

JPH0126827B2 -

Info

Publication number: JPH0126827B2
Application number: JP56009222A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ikeda; Noryuki Uchiumi; Yukio Ootani
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-01-23
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1989-05-25
Also published as: JPS57127683A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はロボツト装置に関し、特に位置が変化
する目標物に駆動するロボツト装置に関する。

産業用のロボツト装置は、種々のものが開発さ
れ、また実用化されている。これら従来方式のロ
ボツト装置の１つにテイーチング・プレイバツク
方式がある。これは、まず基本となる動作を人間
がロボツト装置に教示（テイーチング）し、これ
に従つてロボツト装置が自動的に連続して教示動
作を繰り返す（プレイバツク）方式である。かか
る方式においては、プレイバツク動作における目
標物の位置とテイーチング動作における目標物の
位置とにずれがある場合においては、誤動作を行
うこととなり、ロボツト装置本来の機能を果たし
得ない欠点があつた。

例えば、第１図に示すような自動車（以下「ワ
ーク」という）の生産ラインにおいては、ロボツ
ト装置Ｒに対して、ワーク１Ａ，１Ｂ，１Ｃの位
置がずれることがある。即ち、第１図において、
ワーク１Ａ，１Ｂ，１Ｃは図中矢示Ｐの方向へ順
次送られるようになつている。ロボツト装置Ｒに
対してワーク１Ｂの位置がテイーチング時の位置
であるとすると、ワーク１Ａは＋Δ₁だけ遠方へ
ずれており、他方ワーク１Ｃは−Δ₂だけ手前に
ずれている。このような場合に通常のテイーチン
グプレイバツク方式によつてロボツト装置Ｒを駆
動せしめると、前述したように誤動作することと
なる。特に、自動車ボデイ等のワークの塗装工程
においては、品質のよい仕上りとするために、ワ
ークの内部を外部と同じ条件（例えば湿度、温度
等）で行うことが必要であり、このためボデイ外
部が塗装乾燥前にワークのドアを開け内部を塗装
する必要がある。しかしながら、ボデイ外部に手
を触れることができないため、従来は、窓ガラス
の装着される間隙部分に爪状の突起を掛け、これ
によつてドアを開けていた。この作業を前記テイ
ーチング・プレイバツク方式のロボツト装置によ
つて行うことは、第１図に示したような欠点があ
り、作業者が手動で行つていたのが実情であつ
た。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑みなされた
もので、ロボツト装置の本体と開閉ドア付きのワ
ークとの間が、当該ワークの進行方向と直交に対
してプレイバツク時に位置ずれを起こした場合に
も、良好にその位置ずれを補正し、確実にドア開
作業を行ないうるようにしたロボツト装置を提供
することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明が採用する
構成は、コンベアによつて搬送される開閉ドア付
のワークにドア開作業を行なわせるために、前記
コンベアの進行方向の側方に設けられた多自由度
のロボツト本体を備え、プレイバツク時において
は前記コンベアの進行方向に対して直交方向に位
置ずれした状態で搬送されてくることがあるワー
クのドア開作業を行なうテイーチング・プレイバ
ツク方式のロボツト装置において、前記ロボツト
本体のアーム先端に設けられ、ワークとの間の距
離を検出する距離センサと、プレイバツク時の検
出距離を保持するためにテイーチング時のみ該距
離センサに装着され、前記ワークに当接せしめら
れる検出距離保持用のキヤツプと、前記ロボツト
本体のアーム先端に設けられ、前記コンベアによ
つて搬送されるワークのドアが正面位置に達した
ときドアに引掛けられてドア開作業を行なうドア
開用の爪と、プレイバツク時にはテイーチング時
の教示内容と前記距離センサによる検出動作とに
基づいて、搬送されてくるワークの進行方向と直
交方向の位置ずれを補正しつつ前記ロボツト本体
を駆動し、前記ドア開用の爪によつてドア開作業
を行なわせる制御手段とからなる。

このように構成することにより、テイーチング
時には距離センサに検出距離保持用のキヤツプを
被着し、コンベアによつて正しい位置で搬送され
るワークに当該キヤツプを当接させて距離センサ
とワークとの間の正しい検出距離を設定し、この
状態でドア開の爪によつてワークのドア開作業に
伴うロボツト本体の動きをテイーチングする。

一方、プレイバツク時には制御手段によつてロ
ボツト本体をプレイバツク動作してドア開用爪を
作動し、コンベアによつて搬送されてくるワーク
のドア開作業を行なわしめる。

この際、ワークがコンベアの進行方向に対して
直交方向に位置ずれした状態で搬送されてくるこ
とがある。しかし、テイーチング時には距離セン
サに検出距離保持用のキヤツプを装着してテイー
チング作業を行ない、正しく位置検出すべき距離
が設定されている。この結果、前述のようにワー
クが位置ずれした状態で搬送されてきたときに
は、前記距離センサがワークとの間の離間距離を
正しく検出するまでは、ロボツト本体はワーク正
面に対して前後方向の動作を繰返し、当該ロボツ
ト本体の前後方向の移動量をもつてテイーチング
時とプレイバツク時の補正量とする。そして、制
御手段はテイーチング時の教示内容にこの補正量
を加算または減算してロボツト本体を作動し、ド
ア開用爪によつてワークのドア開作業を確実に行
なわせる。

以下、本発明の一実施例を第２図乃至第１３図
に基づいて説明する。

第２図は、本発明に係るロボツト装置の全体的
な構成を概略示したものである。第２図におい
て、ロボツト装置は、本体としてのロボツト２
と、駆動源としての油圧ユニツト３と、ロボツト
２、油圧ユニツト３の動作を制御する制御部４
と、ワーク１の位置を検知する検知部５と、ロボ
ツト２の動作をワーク１を移動せしめるコンベア
の動作と同期せしめる同期装置６とからなつてい
る。本実施例におけるロボツト装置２は、ワーク
（自動車）１のドア１Ｄを開ける動作を行うもの
である。この動作の概略を説明すると、第２図中
矢示Ｐの方向からワーク１がロボツト２の位置に
移動する。ワーク１が検知部５によつて検知され
る位置に達すると、制御部４により油圧ユニツト
３を介してロボツト２が駆動し、ワーク１のドア
１Ｄが開けられる。以上の動作が、同期装置６に
よつてワーク１の動きと同期して行なわれる。

次に、ロボツト２とワーク１との詳細な構成を
第３図に示す。また、第４図は第３図中の左方か
ら見た側面図を示す。この第３図及び第４図にお
いて、ロボツト２は、ワーク１とともに塗装作業
を行う塗装ブース内に設けられ、またロボツト２
はコンベア１１の横方向の所定位置に固定されて
いる。ロボツト２は、基台２０上に、矢印R₁（第
４図参照）及び矢印R₄（第３図参照）の如く前後
左右に回動可能な柱２１と、矢印R₂（第４図参
照）の如く上下に回動可能な腕２２と、該腕２２
の先端で矢印R₃（第３図参照）の如く左右に回動
可能な手首２３との４つのサーボ自由度からなる
構成となつており、これらの回動動作は油圧機構
２９Ａ，２９Ｂのほか図示しない機構によつて行
なわれるようになつている。さらに、前記手首２
３の先端には、ワーク１に対して所定の操作を行
う作動機構としての爪２４と、非接触型の距離セ
ンサとしての磁気近接スイツチ（以下、「センサ」
という）２５とが設けられている。さらに、これ
らセンサ２５及び爪２４がドア１Ｄの側面に対し
て垂直となるように、手首２３の回転軸は柱２１
及び腕２２に内蔵された平行リンク（図示せず）
によつて常に垂直となるように保たれている。な
お、第３図中の破線はロボツト２が回動した場合
の位置を示したものである。

次に、ワーク１は、コンベア１１上に載置され
て矢印Ｐの方向へ所定の速度で移動せしめられる
ようになつており、その前方端部には検知部５及
び同期装置６がそれぞれ所定位置に設けられてい
る。このうち、検知部５は、投光器５Ａと、受光
器５Ｂとによつて構成されており、投光器５Ａか
らの光束がワーク１によつて遮断された場合に、
これを受光器５Ｂが検知し、これに基づいてロボ
ツト２の動作が開始されるようになつている。次
に、同期装置６は、コンベア１１の移動距離に応
じてパルスを発生する機能を有しており、このパ
ルスをカウントすることによつてコンベア１１の
移動距離を求めることができる。換言すると、前
記検知部５によつて所定位置にワーク１が達した
ことが検知され、以後は同期装置６からのパルス
によつて位置を確認しうるもので、検知部５及び
同期装置６によつて、ロボツト装置はワーク１の
コンベア１１移動方向の位置変化を認識し、ロボ
ツト２を駆動せしめることが可能となる。

次に、ロボツト２の先端部分について、第５図
及び第６図に基づいて説明する。

第５図は、第３図の矢示Ａ方向から見た先端部
分のうちセンサ２５の部分を示したものである。
第５図において、センサ２５は、センサ前後シリ
ンダ機構２５Ｂによつて支承されており、図の矢
印Ｓの方向に移動自在に構成されている。この移
動動作はテイーチング時においては後述するテイ
ーチングハンドル（以下「ハンドル」という）に
設けられたセンサ前後スイツチ２６Ａによつて行
なわれ、プレイバツク時においては自動的に行な
われるようになつている。また、センサ２５に
は、テイーチング時において検出距離設定キヤツ
プ（以下「キヤツプ」という）２５Ａが被着せし
められる。キヤツプ２５Ａは第５図に示すような
断面形状を有するゴム状の材料で形成されてお
り、テイーチング時においてワーク１に傷をつけ
ないようになつている。また、キヤツプ２５Ａを
センサ２５に被着せしめ、ワーク１に当接させた
場合のワーク１の表面からセンサ２５の前端面ま
での距離は、センサ２５の検出距離とほぼ同一と
なるように形成されている。次に、手首２３の下
側には、テイーチング時にハンドル２６が装備さ
れるようになつており、該ハンドル２６によつて
テイーチングを行うよう構成されている。このハ
ンドル２６には、センサ前後スイツチ２６Ａと、
センサ制御スイツチ２６Ｂとが設けられている。
このうち、センサ前後スイツチ２６Ａは、テイー
チング時において、センサ前後シリンダ機構２５
Ｂを駆動せしめ、またセンサ制御スイツチ２６Ｂ
は、テイーチング時においてセンサ制御を行う時
間を指示するために用いる。

次に、第６図は、第３図の矢示Ｂ方向から見た
先端部分のうち爪２４の部分を示したものであ
る。第６図において、爪２４はシリンダ部２４Ａ
によつて支承されており、このシリンダ部２４Ａ
内に設けられたバネ機構２４Ｂによつて図の矢印
Ｔの如く移動自在に構成されている。前記爪２４
はワーク１のドア１Ｄの窓ガラス用の間隙に掛け
られてドア１Ｄを開ける動作を行う。

次に、本実施例の全体的動作を第７図乃至第１
３図に基づいて説明する。

まず、第７図は、ロボツト装置の各部の動作を
経時的に示した線図である。第７図において、時
刻T₀〜T₉はテイーチング動作が行なわれる場合
を示しており、時刻T₁₀〜T₁₉は、ワーク１がロ
ボツト２から遠方へずれた第１図のワーク１Ａの
場合のプレイバツク動作を示しており、さらに時
刻T₂₀〜T₂₉は、ワーク１がロボツト２の手前に
ずれた第１図のワーク１Ｃの場合プレイバツク動
作を示している。次に、第８図乃至第１３図は、
第７図のテイーチング時の動作における各部の状
態を経時的に示したもので各図面中２点鎖線Ｆ
は、ロボツト２の腕２２とコンベア１１の進行方
向とが直交する正面位置を表わす。

まず、ロボツト装置に教示を行うテイーチング
動作について説明する。前述したように、この場
合においてはセンサ２５にキヤツプ２５Ａが被着
せしめられ、手首２３にはハンドル２６が装着せ
しめられる。第７図の時刻T₀までは、ワーク１
が移動するのを待つている状態で、ロボツト２の
腕２２は、第３図中２点鎖線で示す右の方向にあ
る。ワーク１は、コンベア１１によつて矢印Ｐの
方向に運ばれ、やがてその先端が検知部５の位置
に達する。この状態が時刻T₀で、第８図にその
状態を示す。

時刻T₀で検知部５が「ON」となるので、オペ
レータは、センサ前後スイツチ２６Ａを「ON」
として、センサ２５を前進せしめ、柱２１、腕２
２、手首２３を回動せしめて、所定位置にロボツ
ト２を動かす。例えばワーク１のセンタピラ１Ｓ
（第３図参照）より10cm程度前方で、かつドア１
Ｄの側板から３cm程度の距離となる位置にセンサ
２５が来るようにする。以上の動作が第７図の時
刻T₀〜T₁間に行なわれ、時刻T₁の状態を第９図
に示す。この図のうちＡは、第３図に対応するも
のでＢは第４図に対応するものである。以下、第
１０図、第１１図において同様である。

この時刻T₁においてオペレータは、センサ制
御スイツチ２６Ｂ（第５図参照）を「ON」とし、
センサ２５のキヤツプ２５Ａの先端部をワーク１
のドア１Ｄの側板に押し当てる。この時点でセン
サ２５の検知動作が開始されることになる。この
状態のまま、ワーク１の移動とともにセンサ２５
を、腕２２が前記正面位置Ｆとなるまで追従せし
める。時刻T₂において正面位置Ｆに達すると、
オペレータは、センサ制御スイツチ２６Ｂを
「OFF」としてセンサ２５の検知動作を終了せし
めるとともに、センサ前後スイツチ２６Ａも
「OFF」とし、センサ２５を後退せしめる。この
状態を第１０図に示す。

次に、オペレータは、腕２２を上げ、爪２４を
ドア１Ｄの窓ガラスの間隙に掛ける。この時の状
態を第１１図に示す。この動作は、時刻T₂で腕
２２が正面位置Ｆに達した後、速やかに行われる
ので、後述するプレイバツク時において第１図の
如くワーク１の位置ずれがあつても、柱２１の前
後動作（第４図の矢印R₁参照）のみを補正する
ことによつて、良好に所定の作業を行うことがで
きる。

以上の動作終了後、時刻T₃以後オペレータは、
ドア１Ｄの開動作を行う。この時、手首２３を第
３図の矢印R₃の方向に回動せしめ、爪２４がド
ア１Ｄを常に直角に引くようにする。以上の動作
をドア１Ｄが全開となるまで行う。この動作が終
了した時刻T₅の状態を第１２図に示す。オペレ
ータは、時刻T₅以後さらに、ドア１Ｄを開くよ
うに操作する。この動作は、ドア１Ｄの開動作を
確実に行うためのもので、ドア１Ｄはすでに全開
となつているためそのまま保持される。しかし、
爪２４は、バネ機構２４Ｂに抗して外へ押し出さ
れることとなる。

以上の動作状態が保持されたのち、時刻T₇に
おいて、オペレータはドア１Ｄから爪２４をはず
し、腕２２を右側へ回転せしめてテイーチングを
時刻T₉に終了する。この時刻T₉の状態を第１３
図に示す。

以上のテイーチングによる教示内容は、上述し
たように、検知部５の動作を基準として、同期装
置６からのパルス信号に同期してロボツト装置内
に記憶されており、以下に述べるプレイバツク時
の動作は、原則として教示内容をそのまま繰り返
すことになる。

しかしながら、本実施例においては、第１図に
示したように、第８図乃至第１３図の正面位置Ｆ
において、ワーク１がずれることがあり、以下こ
のような場合におけるプレイバツク動作を説明す
る。

まず、第１図のワーク１Ａの如く、テイチング
時の位置よりロボツト２の遠方へ位置がずれた場
合を時刻T₁₀〜T₁₉に示す（第７図参照）。なお、
この第７図において、破線で示した部分は、テイ
ーチング時の線図を説明のため付記したものであ
る。さらに、前述したように、キヤツプ２５Ａ、
ハンドル２６は取りはずされている。まず、第８
図の如くワーク１Ａが所定位置に達してから第９
図の状態となるまでの動作がテイーチング時と同
様に時刻T₁₀〜T₁₁間において行なわれる。次に、
時刻T₁₁において、時刻T₁と同様にセンサ制御が
開始されるとともに、センサ２５が検知するま
で、柱２１を前方へ回動せしめる。これによつ
て、やがてセンサ２５がワーク１Ａに接近し、こ
れを検知する。センサ２５は、この検知動作によ
つて前進から後退動作を行うとともに後退して検
知しなくなつたときは再び前進するという動作を
繰り返す。換言すれば、センサ２５とワーク１Ａ
とに検出距離を保持したまま、ワーク１Ａととも
に移動し、時刻T₁₂において、第１０図の如く、
正面位置Ｆに腕２２が達することとなる。この時
刻T₁₂におけるセンサ２５の位置は、テイーチン
グ時におけるセンサ２５の位置よりも＋Δ₁だけ
遠方にずれている（第１図参照）。しかし、セン
サ２５の遠方への移動は、柱２１の前後動作によ
つて行なわれており、前記ワーク１Ａの位置ずれ
＋Δ₁は、第７図に示すように、柱２１の前後動
作の差となつている。すなわち、テイーチング時
のワーク１の位置と、プレイバツク時のワーク１
Ａの位置との差＋Δ₁（以下「補正書」という）が
時刻T₁₂において柱２１の前後動作量の違いから
検出されたこととなる。次に、時刻T₁₂以降も、
テイーチング時と同様に動作が行なわれてゆく
が、前述したようにドア１Ｄへ爪２４を掛ける動
作は、時刻T₁₂前後に行なわれる。従つて、第１
１図に示すように、腕２２は、ほぼ正面位置Ｆに
あると考えてよい。このため、前記補正量＋Δ₁
をテイーチング時の柱２１の前後動作量に加えて
爪２４をドア１Ｄに掛ければ、良好に作業を行う
ことができる。この動作後のドア１Ｄの開動作
も、前記補正量＋Δ₁を加えて、時刻T₁₄まで行な
われる。次に時刻T₁₄以後のプレイバツク動作に
おいては、この動作終了後においては、再びT₀
ないしはT₁₀の状態にロボツト２を戻す必要があ
るため、前記補正量を徐々に減少せしめ、時刻
T₁₆においてこれをゼロとする。換言すれば、時
刻T₁₂において測定せられた柱２１の前後動作量
の補正量＋Δ₁は、時刻T₁₄まで保持されるととも
に、時刻T₁₆までには漸減せしめられることとな
る。以後の動作は、テイーチング時とまつたく同
様である。

次に、第１図のワーク１Ｃの如く、テイーチン
グ時に対して、−Δ₂だけ手前にずれた場合のプレ
イバツク動作も上述した場合と同様であり、第７
図の時刻T₂₀〜T₂₉に示す。

なお、実施例ではワークとして自動車を例示
し、該自動車の前部ドアのみを開く場合を示した
が連続して後部ドアを開くようにしてもよい。ま
たセンサ２５も、磁気近接スイツチに限らず、静
電容量スイツチ等他のスイツチを用いてよい。

以上のように本発明によれば、ロボツト本体の
アームに距離センサを設け、テイーチング時には
該距離センサに検出距離保持用のキヤツプを被着
してテイーチング動作を行ない、プレイバツク時
にはワークがロボツト本体の正面位置に達したと
きに前記距離センサによつて正しい離間距離を検
出し、ワークの位置がロボツト本体に対して遠方
または手前に位置ずれしているときには、当該位
置ずれを補正しつつドア開作業を行なう構成とし
たから、コンベアに対してワークが正しく載置さ
れていない場合にも確実にドア開動作を行なうこ
とができ、しかもドア開用爪の位置決めを確実に
行なうことができるから、自動車ボデイの塗装ラ
インで使用される場合にも、乾燥前の塗装部位を
傷付けることなくドア開動作を行なうことがで
き、従来人手によつて行なわれた塗装行程でのド
ア開け作業の無人化を図ることができる等の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ロボツト装置と目標物としてのワー
クとの位置変化の説明図、第２図は、本発明に係
るロボツト装置の概略の構成を示す説明図、第３
図は第２図に示すロボツトとワークとの詳細な構
成を示す平面図、第４図は第３図の図中左方から
見た側面図、第５図は第３図の矢示Ａ方向から見
たセンサ部分を示す側面図、第６図は第３図の矢
示Ｂ方向から見た爪部分を示す側面図、第７図は
テイーチング及びプレイバツクの動作における各
部の動作を経時的に示す線図、第８図乃至第１３
図は第７図のテイーチング動作中における各部の
状態を示す説明図である。１……ワーク、１Ｄ……ドア、２……ロボツ
ト、３……制御部、４……油圧ユニツト、２０…
…基台、２１……柱、２２……腕、２３……手
首、２４……爪、２５……距離センサ、２５Ａ…
…キヤツプ。

Claims

【特許請求の範囲】

１コンベアによつて搬送される開閉ドア付のワ
ークにドア開作業を行なわせるために、前記コン
ベアの進行方向の側方に設けられた多自由度のロ
ボツト本体を備え、プレイバツク時においては前
記コンベアの進行方向に対して直交方向に位置ず
れした状態で搬送されてくることがあるワークの
ドア開作業を行なうテイーチング・プレイバツク
方式のロボツト装置において、前記ロボツト本体
のアーム先端に設けられ、ワークとの間の距離を
検出する距離センサと、プレイバツク時の検出距
離を保持するためにテイーチング時のみ該距離セ
ンサに装着され、前記ワークに当接せしめられる
検出距離保持用のキヤツプと、前記ロボツト本体
のアーム先端に設けられ、前記コンベアによつて
搬送されるワークのドアが正面位置に達したとき
ドアに引掛けられてドア開作業を行なうドア開用
の爪と、プレイバツク時にはテイーチング時の教
示内容と前記距離センサによる検出動作とに基づ
いて、搬送されてくるワークの進行方向と直交方
向の位置ずれを補正しつつ前記ロボツト本体を駆
動し、前記ドア開用の爪によつてゴア開作業を行
なわせる制御手段とから構成してなるロボツト装
置。