JPH02224989A - 加工開始点検出機能を備えた工業用ロボット - 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、ロボットの手首部に設けた工具を２つの工作
物の境界に沿って移動させ、工作物に溶接等の加工を行
うようにした工業用ロボットに関する。

〈従来の技術〉 従来、例えば２つの工作物の境界線を溶接する工業用ロ
ボット（以下、ロボットという）においては、予めティ
ーチングされた境界線に沿ってトーチを移動させ溶接を
行っている。

また、この境界線に沿ってトーチを移動させる際には、
第６図（ａ）に示すように、トーチＴがら所定量突出し
たワイヤＷの先端部Ｓを図中■→■→■→■と順に移動
（ただし、この移動のうち■と■は早送り）させ、第６
図（ｂ）・に示すように、ワイヤＷと工作物Ｗｌ、Ｗ２
が接触する位置（境界線りに対して直角に交わるＸ方向
と高さ方向Ｚの位置）を検出して実際の開始点Ｐａを検
出し、この実際の開始点Ｐａとティーチングした開始点
Ｐｏのずれを判定し、溶接の開始点の検出を行っている
。

〈発明が解決しようとする課題〉 かかる従来のものにおいては、Ｘ方向とＸ方向のみの補
正であるので、工作物Ｗｌ、Ｗ２をテーブル上にクラン
プするときのクランプ力や、作業者の工作物Ｗｌ、Ｗ２
の置き方、工作物Ｗｌ、Ｗ２が薄物である場合には工作
物自身の歪み等により、工作物Ｗｌ、Ｗ２が第６図（ｃ
）に示すように、ティーチングした開始点ＰｏがＹ方向
（境界線りが延びる方向）にずれた位置ｐｂとなってし
まい、この場合においては溶接開始点が正確に検出でき
ず、溶接不良が発生する恐れがあった。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、第１図に示すように、手首部Ｉ］に設けられ工具
Ｔの進行方向に対して工具Ｔよりも所定４ＪＤ先行した
位置に設けられた境界線りと交差する方向にスキャニン
グするスキャニングセンサ１００と、このスキャニング
センサ１００を予め記憶された工作物Ｗｌ、Ｗ２上部以
外の前記境界線りの延長線Ｌｅ上のスキャニング開始位
置ＰＳに位置決めする位置決め手段１０１と、前記スキ
ャニングセンサ１００をこのスキャニング開始位置Ｐｓ
から前記境界線りに向かって移動させるセンサ移動手段
１０２と、このスキャニングセンサ１００移動時のスキ
ャニングセンサ１００の出力から工作物Ｗｌ、Ｗ２の端
部でありかつ前記境界線りの一端となる点を検出しこの
点を加工開始点ＰＯとする加工開始点判定手段１０３と
、この加工開始点Ｐｏを工具Ｔの加工開始位置決め点Ｐ
ｔとする加工開始位置決定手段１０４と、この工具Ｔの
加工開始位置を記憶する加工開始位置記憶手段１０５と
、ティーチングデータを前記加工開始点ＰＯを始点とす
るデータに補正するティーチングデータ補正手段１０６
とを設けたものである。

〈作用〉 位置決め手段１０１によりスキャニングセンサをスキャ
ニング開始位置Ｐｓに位置決めし、工具移動手段１０２
により工具Ｔを境界線り方向に移動させ、加工開始点判
定手段１０３により、センシングセンサ１００の出力か
ら境界線りの加工開始点Ｐｏを判定し、加工開始位置決
定手段１０４により、工具Ｔがこの加工開始点Ｐｏに位
置決めされるように、この加工開始点ＰＯを工具Ｔの加
工開始位置決め点Ｐｔとし、加工開始位置記憶手段１０
５により、この加工開始位置決め点ｐｔを加工開始点と
して記憶し、ティーチングデータ補正手段１０６により
、加工開始位置決め点ｐｔ（＝加工開始点Ｐｏ）を開始
点とするティーチングデータに補正する。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を第２図、第３図に基づいて説明す
る。

第２図は、工業ロボットの全体構成図で、ＩＯは工業用
ロボット（以下、ロボットという）である。

このロボット１０の手首部１１には、ブラケット１２を
介して炭酸ガスアーク溶接用のトーチＴと、オフセット
ブラケット２１を介してトーチＴよりも先行した境界線
りを検出できるように取付けられたスキャニング可能な
視覚センサ２０が設けられ、トーチＴは可撓管１４を介
して炭酸ガスアーク溶接機Ｉ５に接続され、電圧が印加
された針金状の溶解剤から成るワイヤ１３と炭酸ガスが
供給されている。また、ロボット１０と対向する位置に
は、支持テーブル１６が設けられ、２枚の板材Ｗｌ、Ｗ
２を回路のクランプ装置により支持するようになってい
る。

第３図は、ロボット１０を制御する制御装置の全体構成
図である。

制御装置３０は、主に中央処理装置３１と記憶装置３２
から成り、中央処理装置３１には入出力インターフェイ
ス３４を介して操作盤３５及びオペレーティングボック
ス３６が接続され、またロボット１０の各軸を駆動する
サーボモータＳＵＩ〜ＳＵ５が入出力インターフェイス
３３を介して接続されている。各軸の回転角はエンコー
ダＥ１〜Ｅ５により検出され、各サーボモータＳＵＩ〜
ＳＵ５にフィードバックされている。

中央処理装置３１には手首部１１に取付けられた視覚セ
ンサ２０が入出力インターフェイス３３を介して接続さ
れ、またトーチＴに電力を供給するアーク溶接機１５が
入出力インターフェイス３４及びシーケンサ３７を介し
て接続されている。

前記記憶装置３２には、境界線りのティーチングデータ
ＴＤＡ、視覚センサ２０を工作物Ｗｌ。

Ｗ２上以外の境界線りの延長線上の位置に位置決めする
ために予め設定されたセンサヘッド位置決め位置Ｐｓ、
トーチＴと視覚センサ１０間の距離すなわち先行量Ｄ、
制御プログラム等が記憶されている。

前記視覚センサ２０は、第４図に示すように、センサヘ
ッド２２と計測制御部２ＥＨこより構成されている。

センサヘッド２２はオフセットブラケット２１に固定さ
れたケーシング２３に設けられた半導体レーザ２４、ミ
ラー２５、受光素子アレー２６及び受光レンズ２７より
なり、各部材２４〜２６は計測制御部２８に接続されて
いる。計測制御部２８により発せられた高周波繰返しパ
ルス変調を受けたレーザ光Ｌａｈ、往復回動するミラー
２５により反射された角度αの範囲内で揺動し、工作物
Ｗの表面に照射される光スポットは境界線り付近を中心
とする所定の振幅で工作物Ｗｌ、Ｗ２上を走査する。工
作物Ｗｌ、Ｗ２表面の光りスポットから乱反射されたレ
ーザ光Ｌｂは、受光レンズ２７により、多数のフォトダ
イオードを接近して一列に配列した受光素子アレー２６
上に像を結び、受光素子アレー２６により検出された結
像位置とミラー２５の角度により、計測制御部２８は三
角測量の原理に基づき光りスポットとセンサヘッド２２
との距離を演算する。この距離と光スポットの走査位置
の変化をみることによりセンサヘッド２２に対する工作
物Ｗｌ、Ｗ２表面までの距離が検出され、境界線りの位
置が判定される。

以上の構成において、操作盤３５が操作され、溶接開始
点の検出が指令されたときのロボットの制御装置３０の
動作について、第１図、第５図のフローチャートに基づ
いて説明する。

ステップ２００では、境界線りの検出回数をカウントす
るカウンタＮを零にセットする。

ステップ２０１では、メモリ３２からセンサヘッド位置
決め位置Ｐｓを読出し、センサヘッド２２をセンサヘッ
ド位置決め位置Ｐｓに移動する。

ステップ２０２では、センサヘッド２２を境界線り方向
に移動させ、次のステップ２０３では、視覚センサ２０
が境界線りを検出してたかどうか判定する。この判定が
検出していない場合にはＮＯと判定され、前記ステップ
２０２に再び戻る。

判定が検出できた場合には、Ｙｅｓと判定され、次のス
テップ２０４に移行する。

ステップ２０４では、境界線りを検出した回数ｎが予め
設定した境界線りの確認回数ｎと等しいかどうか判定す
る。この判定により、センサヘッド２２から工作物Ｗｌ
、Ｗ２に照射するレーザ光が工作物Ｗｌ、Ｗ２上で乱反
射し、境界線りの位置を誤検出するのを防止している。

この判定が等しくない場合には、Ｎｏと判定されステッ
プ２０５に移行し、境界線りの検出回数をカウントする
カウンタＮに１を加算し、前記ステップ２０２に移行す
る。この判定が等しい場合には、Ｙｅｓと判定され、ス
テップ２０６に移行し、この時の視覚センサ２０からＸ
、Ｚ方向の検出出力を読込む。

ステップ２０７では、境界線りを検出した時の各軸に設
けられたエンコーダＥ１〜Ｅ５の検出出力から手首部１
１の位置を演算により求める。

ステップ２０８では、前記ステップ２０７で読込まれた
各種データとメモリ３２から視覚センサの先行量りを読
込み、視覚センサ２０により境界線りを検出した時の位
置に手首部１１の中心Ｐｈが位置決めされるように、溶
接開始点Ｐｔの演算を行う。

ステップ２０９では、前記ステップ２０８で演算された
溶接開始点ｐｔをメモリ３２に記憶する。

ステップ２１０では、ロボット１０の移動を減速停止さ
せ、溶接開始点の検出を終了する。

このようにして、溶接開始点を検出しティーチングデー
タをこの溶接開始点を始点とするティーチングデータに
補正し、この補正したティーチングデータにより溶接を
行うことにより、工作物のクランプ状態、位置ずれ等に
影響されることなく溶接を行うことができる。

なお、この実施例においてはアーク溶接を行うロボット
について述べたが、シーリングロボットについても適用
できる。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明は、境界線に沿って工具を移動
させ加工を開始する前に、境界線方向のずれを検出し、
加工開始位置の補正を行うようにしたので、テーブル上
の工作物のクランプ状態や、作業者による工作物の置き
方、工作物自身の歪みによる工作物の位置ずれが生じて
も、加工の開始点がずれることがなく、加工不良を無く
すことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を表したブロック図、第２図は実
施例のロボットの全体構成図、第３図は第２図における
ロボットの電気的構成図、第４図は視覚センサの構造を
説明するための図、第５図は制御装置の動作を説明する
ためのフローチャート、第６図は従来の問題点を説明す
るだの図である。 １０・・・工業用ロボット、２０・・・視覚センサ、２
１・・・オフセットブラケット、２２・・・センサヘッ
ド、３０・・・制御装置、Ｔ・・・トーチ、Ｗｌ、Ｗ２
・・・工作物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）テーブル上に載置された２工作物間の境界線を予
   めティーチングしておき、このティーチングデータに基
   づいて、ロボットの手首部に取付けた工具をこの境界線
   に沿って移動させ、２工作物間の加工を行うようにした
   工業用ロボットにおいて、前記手首部に設けられ前記工
   具の進行方向に対して工具よりも所定量先行した位置に
   設けられ前記境界線と交差する方向にスキャニングする
   スキャニングセンサと、このスキャニングセンサを予め
   記憶された前記２工作物の上部以外の前記境界線の延長
   線上のスキャニング開始位置に位置決めする位置決め手
   段と、前記スキャニングセンサをこのスキャニング開始
   位置から前記境界線に向かって移動させるセンサ移動手
   段と、このスキャニングセンサ移動時のスキャニングセ
   ンサの出力から工作物の端部でありかつ前記境界線の一
   端となる点を検出しこの点を加工開始点とする加工開始
   点判定手段と、この加工開始点を工具の加工開始位置決
   め点とする加工開始位置決定手段と、この工具の加工開
   始位置を記憶する加工開始位置記憶手段と、前記ティー
   チングデータを前記加工開始位置を始点とするデータに
   補正するティーチングデータ補正手段とを設けたことを
   特徴とする加工開始点検出機能を備えた工業用ロボット
   。