JPH0229478B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動作業装置、特に工業用ロボツト等
の自動作業装置に関する。

自動作業装置、たとえばテイーチングプレイバ
ツク型工業用ロボツトは、被作業体の移動と共に
ロボツト本体のアームを動かし、被作業体に対し
て疑似作業を行ない、この時得られるロボツト本
体のアームの回転位置及びその他の作業データを
逐一記憶装置に記憶する、いわゆる連続的テイー
チングを行ない、その後、記憶装置に記憶された
作業データを読み出し、この読み出した作業デー
タに基づいて被作業体に実際の作業を行う、いわ
ゆるプレイバツクを行なう。

ところが、工業用ロボツトはテイーチング後に
記憶されたテイーチングデータとしての一連の作
業位置変位データに基づいて実際の作業をプレイ
バツクするときは、テイーチングされた作業を始
めから終りまで繰り返すにすぎない。

しかしながら、困難な作業、例えば狭い場所で
のボルト締めや溶接等の作業においては往路と復
路とを同一にした方が作業しやすいが、従来の工
業用ロボツトではこの様なときでも往路に加えて
復路もテイーチングする必要がある。

本発明は、自動作業装置、即ち工業用ロボツト
等における上記欠点を除去するためになされたも
のであり、その目的とするところは、前記テイー
チングを容易に行ない得る自動作業装置を提供す
ることにある。

前記目的は、本発明によれば、基台と、この基
台に連結されており、所定の作業を行なうための
作業機が装着された可動体と、前記作業機を移動
させるように前記可動体に連結されたアクチユエ
ータと、前記可動体の位置を検出する位置検出手
段と、テイーチングモードを設定するテイーチン
グモード設定手段と、テイーチングモードに於い
て、現作業位置から前記作業機の前記テイーチン
グモードが設定された時の始動位置への復帰移動
を指示する復帰設定手段と、テイーチングモード
時、前記位置検出手段から出力される位置信号を
テイーチングデータとして記憶する記憶手段と、
テイーチングモードに於いて、前記作業機をテイ
ーチングモードが設定された時の前記始動位置か
ら作業位置へ移動させた場合の前記位置検出手段
から出力される位置信号を、逐次往路テイーチン
グデータとして前記記憶手段に記憶し、前記復帰
設定手段により、該作業機が当該始動位置への復
帰を指示された時に、当該記憶手段に記憶された
前記往路テイーチングデータを、記憶された順番
と逆に読み出し、当該逆に順次読み出した往路テ
イーチングデータにより、前記可動体を当該作業
位置から始動位置へ復帰させるように前記アクチ
ユエータを駆動制御すると共に、当該逆に順次読
み出した往路テイーチングデータを逐次復路テイ
ーチングデータとして該記憶手段に記憶する制御
手段とを有してなる自動作業装置によつて達成さ
れる。

即ち、本発明による自動作業装置は、始動位置
から作業位置に至る往路をテイーチングした後、
所定操作により作業機が始動位置から作業位置に
至る作業径路を逆に辿るように移動復帰すると共
に作業位置から始動位置に至る復路も自動的にテ
イーチングされるように構成したことを特色とす
るものである。

以下、本発明の具体例について説明する。第１
図から第３図は自動作業装置の一具体例である工
業用ロボツトを示す。

図において、１はロボツト本体、２，３，４は
それぞれ可動体するなわち可動部としての手首、
アーム、支柱で、５は基台であり、手首２とアー
ム３とは関節６ａ及び６ｂで連結され、手首２は
アーム３に対して垂直面内における角度Ａの範囲
で回動自在であると共に、垂直面に直交する面内
における角度Ｂの範囲内で回動自在であり、アー
ム３と支柱４とは関節７で連結され、支柱４と基
台５とは関節８ａ及び８ｂで連結されており、ア
ーム３は支柱４に対して垂直面内における角度Ｃ
の範囲内で回動自在であり、支柱４は基台５に対
して垂直面内における角度Ｄの範囲内で回動自在
であると共に、垂直面に直交する面内における角
度Ｅの範囲内で回動自在である。アーム３に対し
て手首２を角度Ａ及びＢの範囲内で回動させるべ
く、アーム３、手首２にはアクチユエータとして
の駆動装置９及び１０が設けられており、支柱４
に対してアーム３と支柱４との間にはアクチユエ
ータとしての駆動装置１１が設けられており、基
台５に対して支柱４を角度Ｄ及びＥの範囲内で回
動させるべく、支柱４および基台５にはアクチユ
エータとしての駆動装置１２及び１３が設けられ
ている。関節６ａ及び６ｂには、アーム３に対す
る手首２の角度Ａ及びＢの範囲内で回動位置を検
出する検出器としてのポテンシヨメータ１４及び
１５が設けられており、関節７には、支柱４に対
するアーム３の角度Ｃの範囲内での回動位置を検
出する検出器としてのポテンシヨメータ１６が設
けられており、関節８ａ及び８ｂには、基台５に
対する支柱４の角度Ｄ及びＥの範囲内での回動位
置を検出する検出器としてのポテンシヨメータ１
７及び１８が設けられている。これらのポテンシ
ヨメータ１４〜１８によつて前記可動体の移動位
置を検出する位置検出手段を構成している。手首
２には、ねじ締め指示用スイツチ１９ｃを有する
ハンドル１９が着脱自在に設けられており、ハン
ドル１９はテイーチング動作の際には手首２に取
り付けられ、プレイバツク動作の際には、所望な
らば手首２から取り外される。作業機であるねじ
締め用アダプタ１９ａを有するレンチ１９ｂは手
首２に取り付けられている。

本発明の好ましい具体例の一つは、たとえばワ
ークＷの経路Ｓ端のねじ締作業を工業用ロボツト
により行なう場合である。制御手段としての制御
装置２５にはクロツクパルス発生器２２が接続さ
れている。スイツチ１９ｃ、ポテンシヨメータ１
４〜１８、クロツクパルス発生器（以下、発生
器）２２から出力される各電気信号は制御盤２４
内に設けられた制御装置２５に夫々供給されてい
る。制御盤２４には記憶指示スイツチ２６ａ及び
テイーチング制御モードを設定するテイーチング
モード設定手段を構成する制御モード指定スイツ
チ２６ｂ、停止スイツチ２６ｃ等が設けられてい
る。制御装置２５はデイジタル２進信号として作
業位置データを記憶する記憶手段を構成する記憶
装置２７に接続されており、発生器２２、及びス
イツチ１９ｃ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃからの各
信号を受信し、この信号に基づいて制御信号を出
力する制御部２８を有している。更に、制御装置
２５は、ポテンシヨメータ１４〜１８からの信号
をデイジタル信号に変換するアナログ−デイジタ
ル変換器（Ａ／Ｄ変換器）を有する。また、制御
装置２５は、演算回路の演算結果をアナログ変換
した信号とポテンシヨメータ１４〜１８からの
夫々の信号とを比較して誤差信号を出力する比較
器、この比較器からの誤差信号を増幅する増幅器
及びこの増幅器からの信号により、駆動装置を制
御するサーボ弁を有している。以下説明の簡単化
のため、これらアナログ−デイジタル変換器、演
算回路、比較器、増幅器及びサーボ弁をポテンシ
ヨメータ１６に関してのみ第４図において符号２
９〜３３で示す。他のポテンシヨメータ１４，１
５，１７及び１８に関しても同様に制御装置２５
は構成されており、これらは以下説明するように
動作する。サーボ弁３３には当該サーボ弁３３の
出力に基づき駆動される駆動装置１１が接続され
ている。

このように構成された工業用ロボツトに作業動
作をテイーチングするには、先ず、制御部２８が
制御盤２４に設けられたスイツチ２６ｂの作動に
よりテイーチング制御モードに設定される。例え
ば、アーム３を移動しレンチ１９ｂが所定の作業
位置dn方向に移動され、当該位置dnにおいてレ
ンチ１９ｂによりねじ締作業を行わせる場合のテ
イーチングについて述べる。テイーチング動作で
は、ロボツト本体１のハンドル１９を作業者が把
持し、ワークＷに至る作業経路Ｓ上を通つてねじ
締めのレンチ１９ｂを始動位置から作動位置dn
へ動かして擬似ねじ締め作業を行う。

前記ねじ締めのレンチ１９ｂの作業経路Ｓ上を
通つての移動に伴い、制御部２８は、発生器２２
からのパルス毎に変換器２９に対してポテンシヨ
メータ１６から出力されている位置信号をサンプ
ルし、このサンプルした位置信号を作業位置デー
タとして記憶装置２７に送出し、記憶装置２７は
このサンプルされた位置信号を順番に記憶領域に
記憶する。すなわち、第５図に示すように、位置
信号が作業位置データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，……
Dnとして記憶装置２７の記憶領域に記憶される。
なお、ねじ締めされるべき位置ではハンドル１９
に設けられたスイツチ１９ｃを押下し、スイツチ
１９ｃからの信号に基づき作業データＷが前記作
業データとともに記憶装置２７の記憶領域に記憶
される。これにより、ワークＷに対する擬似ねじ
締め作業が終了し、作業機であるレンチ１９ｂに
よるねじ締作業に関する作業データＷが記憶され
る。

次に、作業位置dnから始動位置までレンチ１
９ｂを復帰移動させ、かつ作業位置dnから始動
位置に至る復路の経路をテイーチングする必要が
ある。この場合は、制御部２８に接続された、テ
イーチング制御モードが設定された時の始動位置
への復帰を指示する復帰設定手段を構成する逆リ
ードスイツチ３４を操作すると、制御部２８はこ
れを受信し、制御部２８がプレイバツク動作モー
ドに設定され、ワークＷ上の作業位置を上記のテ
イーチング時の経路Ｓを逆に辿る。すなわち、ね
じ締め作業終了位置における検出器２３を作動せ
しめ、検出器２３が作業位置確認信号を発する
と、制御部２８は発生器２２からの第１番目のパ
ルスの受信により、往路についての作業位置デー
タを逆から、すなわち作業データDnから読み出
し、演算回路３０に供給する。演算回路３０は、
作業データDnの位置信号を直ちにアナログ信号
に変換して比較器３１に出力する。アナログ信号
に変換された位置信号が比較器３１に供給される
と、比較器３１は供給された位置信号と、ポテン
シヨメータ１６からの実際の位置信号とを比較し
てその差を増幅器３２に出力する。増幅器３２は
供給される差信号を増幅してサーボ弁３３に出力
し、サーボ弁３３は供給される差信号に基づいて
駆動装置１１に駆動信号を出力する。駆動装置１
１の作動により、アーム３は回動され、演算回路
３０から出力される位置信号に対応する位置に設
定される。

このようにして、アームのテイーチングデー
タ、即ち作業位置データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…
…，Dnの軌跡をDnからに順次逆にたどり、Ｄ１
に至り、ねじ締め作業を停止し、それらのデータ
を復路のテイーチングデータとして記憶装置に記
憶せしめる。

このようなテイーチングを行つた後、上記の作
業位置変位データＤ１，Ｄ２，……，Dn，Ｗ，
Dn，……，Ｄ２，Ｄ１の軌跡をプレイバツクす
れば、テイーチングの作業位置偏移データＤ１，
Ｄ２，……，Dn，Ｗ，Dn，……Ｄ２，Ｄ１にし
たがつて、ロボツトのアームはねじ締めを作業を
行う。

即ち、本具体例による自動作業装置は、基台５
とこの基台５に連結されており、ねじ締めの作業
を行なうためのレンチ１９ｂが装着される、手首
２、アーム３及び支柱４を有する可動体と、レン
チ１９ｂを移動させるように前記可動体に連結さ
れた駆動装置９〜１３を有するアクチユエータ
と、前記可動体の位置を検出するポテンシヨメー
タ１４〜１８を有する位置検出手段と、テイーチ
ング制御モードを設定する制御モード指定スイツ
チ２６ｂと、テイーチングモードに於いて、現作
業位置からレンチ１９ｂのテイーチング制御モー
ドが設定された時の始動位置への復帰移動を指示
する逆リードスイツチ３４と、テイーチング制御
モード時、前記位置検出手段から出力される位置
信号をテイーチングデータとして記憶する記憶装
置２７と、テイーチング制御モードに於いて、レ
ンチ１９ｂをテイーチング制御モードが設定され
た時の前記始動位置から作動位置へ移動する場合
の前記位置検出手段からの位置信号を、逐次往路
テイーチングデータ、即ち作業位置データとして
記憶装置２７に記憶し、逆リードスイツチ３４に
より、レンチ１９ｂが当該作業位置から始動位置
への復帰を指示された場合は、記憶装置２７に記
憶された前記往路テイーチングデータを、記憶さ
れた順番と逆に順次読み出し、当該逆に順次読み
出した往路テイーチングデータにより、前記可動
体を当該作業位置から始動位置へ復帰させるよう
に前記アクチユエータを駆動制御すると共に、当
該逆に順次読み出した復路テイーチングデータを
逐次復路テイーチングデータとして記憶装置２７
に記憶するように構成された制御部２８、アナロ
グ−デイジタル変換器２９、比較器３１、増幅器
３２及びサーボ弁３３を含んだ制御手段を有して
いる。

他の好ましい具体例は給油装置の給油ノズルの
操作をロボツトに行なわせる自動作業装置として
の給油ロボツト装置に関するものである。すなわ
ち、第６図に示すごとく給油装置３５の給油ノズ
ルを前記一の具体例のレンチ１９ｂに対応する作
業機としたものでアクチユエータ３７により作動
される可撓性アーム３８の先端部には給油ノズル
３９が設けられている。この給油ロボツト装置に
給油作業をテイーチングにするには、ノズル掛か
ら給油ノズル３９を外した後、給油口までの給油
ノズル３９の移動操作に伴う第８図に示すごとき
位置変位データＤ１，Ｄ２，……，Dnが７図の
記憶装置２７に記憶される。給油ノズル３９の先
端側を給油口に挿入位置決めしたとき、給油ノズ
ル３９の先端側に設けられた位置補正用センサ４
０は、これを検出すると共に、位置補正センサ４
０は給油ノズル３９の先端部が給油口の中央に位
置するか否か検出し、この検出信号に基づいて給
油ノズル３９の先端側を給油口の中央に位置させ
るための位置変位補正データDn′がデータDnの次
の番地に記憶される。この操作はノズルを旧位置
に戻すときノズルが給油装置に引掛けることを防
止するためである。給油作業終了後、ノズルをホ
ース４２を装着したまま始動位置である旧位置
（出発位置）に復帰させる場合は、制御部２８に
接続された逆リードスイツチ３４操作すると、ノ
ズル３９は、第８図に示す位置変位データをテイ
ーチング時と逆方向(B)に辿り給油口から距離ｌ離
れるよう可撓性アーム３８の制御信号が出力され
る。ノズル３９が距離ｌ離れたとき、給油ノズル
３９に設けられた離間距離補正センサ４１がこれ
を検出し、実際の距離との差信号が最も近い作業
データ（たとえＤ５）に至るよう補正信号が出力
され、可撓性アーム３８が作業位置データＤ５の
位置に位置すると、前記テイーチング時の作業デ
ータをテイーチング時と逆方向(B)に辿つて旧位置
に復帰せしめる。ノズルが旧位置に復すると、給
油ロボツトは記憶装置の作業変位軌跡に再セツト
される。

以上のように、本発明の自動作業装置は、ロボ
ツトの記憶装置に記憶されているロボツト本体の
可動体であるアームのテイーチング時、狭い空間
において作業を行わせる場合であつても、始動位
置から作業位置に至る往路をテイーチングするだ
けで、後は自動的に往路のテイーチングの際の作
業位置データを逆に辿りロボツト本体の可動体で
あるアームは始動位置に復帰移動し、かつ復路の
テイーチングも合わせて行ない得るため、狭い空
間でもロボツトのテイーチング作業を容易に行わ
せることができる。

換言すると、本発明の自動作業装置は、このよ
うな新規な構成を有するため、困難な作業、例え
ば非常に狭い場所でのボルト締めや溶接等のテイ
ーチング動作を行ない難い作業の場合でも、作業
機を始動位置から作業位置に至る、いわゆる往路
に於いて移動させながら作業機が装着された可動
体の位置を前記記憶手段に逐次記憶する往路テイ
ーチングを行なつた後、復帰設定手段により当該
作業機の作業位置から始動位置への復帰を指示す
るだけで、該作業機を、人手によつて動かす復路
テイーチングを行なうことなしに、往路テイーチ
ングによつて得られたデータを当該得られた順番
と逆の順番で読み出し当該逆の順番で読み出した
データによつて、該作業位置から始動位置に至
る、いわゆる復路に於いて自動的に移動させて前
記復帰を行なうと共に当該逆の順番で読み出した
往路テイーチングデータを当該逆に読み出した順
番に当該往路テイーチングデータに連続する復路
テイーチングデータとして逐次該記憶手段に自動
的に記憶させることができ、その結果当該往路テ
イーチングデータ及び復路テイーチングデータか
らなる一体のテイーチングデータを作成すること
ができる。

従つて、本発明の自動作業装置は、プレイバツ
ク動作を行なう場合、前述の往路テイーチングデ
ータ及び復路テイーチングデータからなる一体の
テイーチングデータを単純に順次そのまま読み出
して当該プレイバツク動作を行なうことができる
ため、当該読み出しの制御を簡単化することがで
き、その結果装置を高速に動作させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい一具体例の斜視図、
第２図は第１図に示すロボツト本体の側面図、第
３図は第１図に示すロボツト本体の平面図、第４
図は第１図に示す具体例の制御系統図、第５図は
第４図に示す記憶装置に記憶されたアームの作業
位置データの説明図、第６図は、本発明の他の好
ましい具体例の斜視図、第７図は第６図に示す具
体例の制御系統図、第８図は第７図示す記憶装置
に記憶されたアームの作業位置データの説明図で
ある。 １……ロボツト本体、３，３８……アーム、１
１……駆動装置、１６……ポテンシヨメータ、２
７……記憶装置、２８……制御部、２９……変換
器、３０……演算回路、３１……比較器、３２…
…増幅器、３３……サーボ弁、３９……ノズル、
４０……位置補正センサ、４１……離間距離補正
センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基台と、 この基台に連結されており、所定の作業を行な
   うための作業機が装着された可動体と、 前記作業機を移動させるように前記可動体に連
   結されたアクチユエータと、 前記可動体の位置を検出する位置検出手段と、
   テイーチングモードを設定するテイーチングモー
   ド設定手段と、 テイーチングモードに於いて、現作業位置から
   前記作業機の前記テイーチングモードが設定され
   た時の始動位置への復帰移動を指示する復帰設定
   手段と、 テイーチングモード時、前記位置検出手段から
   出力される位置信号をテイーチングデータとして
   記憶する記憶手段と、 テイーチングモードに於いて、前記作業機をテ
   イーチングモードが設定された時の前記始動位置
   から作業位置へ移動させた場合の前記位置検出手
   段から出力される位置信号を、逐次往路テイーチ
   ングデータとして前記記憶手段に記憶し、 前記復帰設定手段により、該作業機が当該始動
   位置への復帰を指示された時に、当該記憶手段に
   記憶された前記往路テイーチングデータを、記憶
   された順番と逆に読み出し、当該逆に順次読み出
   した往路テイーチングデータにより、前記可動体
   を当該作業位置から始動位置へ復帰させるように
   前記アクチユエータを駆動制御すると共に、当該
   逆に順次読み出した往路テイーチングデータを逐
   次復路テイーチングデータとして該記憶手段に記
   憶する制御手段とを有してなる自動作業装置。