JPH0241681Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は工業用ロボツトに関する。

ロボツト本体の可動アーム先端に塗装用ノズル
を設け、記憶装置に予め記憶された命令信号によ
り可動アームを移動せしめ、塗装用ノズルにより
被作業体に所定の塗装を行わせる塗装用ロボツト
においては、一般に均一な塗膜が被作業体に得ら
れるように、動作させることが好ましい。ところ
で、塗膜を均一にするには、塗装用ノズルと被作
業体との間の距離を常にほぼ一定に保つて塗装を
行うことが要求されるが、記憶装置に予め命令信
号を記憶する際、すなわち、いわゆるテイーチン
グ動作の際、塗装用ノズルと被作業体との間の距
離を常に一定に保持することは一般に困難であ
り、特に、多くの凹凸を有する被作業体の場合
は、この凹凸に正確に追従してテイーチング作業
を行うことは極めて困難となり、多くの時間を必
要とする。一方、溶接ロボツトにおいても同様の
問題があり、溶接電極を被作業体に関して所定の
位置に設定せしめねば、良好な溶接を得ることが
困難となる。

本考案は前記諸点に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、多くの凹凸を有する被
作業体に対する命令信号の記憶装置への記憶作
業、いわゆるテイーチング作業を容易に行い得る
工業用ロボツトを提供することにある。

次に本考案による好ましい一具体例を図面に基
づいて説明する。

図において、ロボツト本体１は、軸心２ａを中
心として角度３の範囲内で回動自在に基台２に装
着されたターンテーブル４と、軸５を介して角度
６の範囲内で回動自在にターンテーブル４に連絡
された支柱７と、軸８を簡して角度９の範囲内で
回動自在に支柱７に連結されたアーム１０とから
なる。基台２内には、油圧式ロータリアクチユエ
ータ１１が装着されており、アクチユエータ１１
の作動によりターンテーブル４は軸心２ａを中心
として回動される。支柱７とターンテーブル４と
の間には、油圧シリンダからなるアクチユエータ
１２が設けられており、アクチユエータ１２の作
動でもつて支柱７の軸５を中心とする回動が行わ
れる。アーム１０と支柱７との間に設けられた油
圧シリンダからなるアクチユエータ１３は軸８を
中心として支柱７に対してアーム１０を回動す
る。アーム１０の先端には、ロータリアクチユエ
ータ１４が設けられており、アクチユエータ１４
には、ロータリアクチユエータ１５が取り付けら
れている。アクチユエータ１４の作動によりアク
チユエータ１５は角度１６の範囲内で回動され
る。アクチユエータ１５の回転軸に取り付けられ
た支持部材１７には、ハンドル１８、作業装置と
しての塗装ノズル１９及び距離検出器２０が設け
られており、支持部材１７はアクチユエータ１５
の作動でもつて角度２１ａの範囲内で回動され
る。検出器２０は、超音波発信器と超音波受信器
とからなり、発信器から一定時間間隔毎に超音波
を発し、その反射波を発信器に発信する。ターン
テーブル４、支柱７、アーム１０、アクチユエー
タ１５及び支持部材１７により可動体が構成され
ている。基台２内、軸５，８、アクチユエータ１
４及び１５には、夫々ポテンシヨメータ２１〜２
５が設けられており、ポテンシヨメータ２１は基
台２に対するターンテーブル４の回動位置（角
度）を、ポテンシヨメータ２２はターンテーブル
４に対する支柱７の回動位置を、ポテンシヨメー
タ２３は支柱７に対するアーム１０の回動位置
を、ポテンシヨメータ２４はアクチユエータ１
４、すなわち、アーム１０に対するアクチユエー
タ１５の回動位置を、ポテンシヨメータ２５はア
クチユエータ５に対する支持部材１７の回動位置
を夫々電気的に検出する。ハンドル１８には、テ
イーチング開始指示スイツチ２６及び塗料噴射指
示スイツチ２７が設けられており、テイーチング
動作中であること、接近過ぎであること及び離れ
すぎであることを夫々表示する表示ランプ２８，
２９及び３０はハンドル１８には設けられてい
る。各アクチユエータにはサーボ弁、例えばアク
チユエータ１２にはサーボ弁３１が設けられてい
る。各ポテンシヨメータ２１〜２５の電気信号、
スイツチ２６及び２７の電気信号は制御盤３２に
入力されており、制御盤３２からは、表示ランプ
２８〜３０への電気信号及び各サーボ弁、例えば
サーボ弁３１への電気信号が出力されている。制
御盤３２の制御パネルには、ノズル１９と被作業
体としての被塗装物体３３との間の基準距離ｌ
と、距離ｌからの偏差Δlとを設定し得る設定器
３４及びその他のスイツチ等が設けられており、
設定器３４で設定された距離ｌ及び偏差Δlは２
進電気信号に変換されて制御回路３５に供給され
る。制御盤３２内には、制御回路３５と共に、記
憶装置３６、距離計算回路３７、パルス発生器３
８及び位置信号修正回路３９が設けられており、
更に、ポテンシヨメータ２１〜２５に対応してア
ナログ−デイジタル変換器、デジタル−アナログ
変換器、比較器及びサーボ増幅器が設けられてい
る。以下説明の簡明化のため、ポテンシヨメータ
２２に関するアナログ−デイジタル変換器４０、
デジタル−アナログ変換器４１、比較器４２及び
サーボ増幅器４３について図示すると共に説明を
行う。変換器４０はポテンシヨメータ２２からの
アナログ位置信号をデジタル位置信号に変換して
修正回路３９に出力する。修正回路３９には、変
換器４０からの位置信号に加えて、ポテンシヨメ
ータ２１，２３〜２５に関して設けられたアナロ
グ−デイジタル変換器からの位置信号が入力され
ており、修正回路３９は、計算回路３７から出力
される値が設定器３４に設定された距離ｌの値に
等しい場合には、変換器４０からの位置信号に修
正を施すことなくそのまま位置信号を記憶装置３
６に出力する一方、計算回路３７から出力される
値が設定器３４に設定された距離ｌの値と異なる
場合には、その差に基づいて変換器４０からの位
置信号に修正を施し、修正された位置信号を記憶
装置３６に出力する。修正動作については後述す
る。記憶装置３６は修正回路３９から供給される
位置信号を命令信号として順次記憶し、プレイバ
ツク動作の際、記憶した位置信号を命令信号とし
てデジタル−アナログ変換器、例えばポテンシヨ
メータ２２に関しては変換器４１に出力する。変
換器４１は供給される２進位置信号をアナログ信
号に変換して比較器４２に供給し、比較器４２は
目標値として供給される変換器４１からの位置信
号と、現在値として供給されるポテンシヨメータ
２２からの位置信号とを比較し、その差を増幅器
４３に出力する。増幅器４３によつて増幅された
差信号は弁３１に供給され、弁３１は、アクチユ
エータ１２に対して油圧源４４の油圧を給排す
る。比較器４２、増幅器４３、弁３１、アクチユ
エータ１２及びポテンシヨメータ２２からなる回
路はフイードバツク回路を形成しており、この回
路は比較器４２から出力される差信号が零になる
ように、すなわち、支柱７が目標位置に回動され
て設定されるように動作する。計算回路３７は、
検出器２０での超音波の発射時点と反射超音波の
発信時点との時間間隔を測定し、この測定結果か
らノズル１９の先端と物体３３との距離を計算す
る。発生器３８は、所定時間間隔でパルスを発生
し、制御回路３５は発生器３８からのパルスに規
定されて、例えばテイーチング動作時には、位置
信号の記憶装置３６への記憶動作を制御し、プレ
イバツク動作時には記憶装置３６からの位置信号
の読み出し動作を制御する。

このように構成された工業用ロボツトの動作を
説明する。テイーチング動作、すなわち、物体３
３に対して擬似塗装作業を行い、その作業中にお
ける支柱７等の位置を命令信号として記憶装置３
６に記憶する動作では、まず設定器３４に距離ｌ
及び偏差Δlが設定される。この設定値は２進信
号として制御回路３５に供給される。次に操作者
によりハンドル１８が把持され、同時にスイツチ
２６が押下される。スイツチ２６の押下後、ノズ
ル１９の先端が直線軌跡４５を描くように、物体
３３に対してノズル１９が操作者により移動され
擬似塗装作業が行われる。

スイツチ２６の押下を検出すると、制御回路３
５は、テイーチング動作中であることを表示すべ
く、ランプ２８に点灯信号を出力する一方、発生
器３８にパルス発生開始信号を出力する。発生器
３８からはこれにより順次パルスが発生される。
第１番目のパルス発生器３８から発生されると、
制御回路３５は、このパルスに同期して超音波が
検出器２０から物体３３に向つて発射されるよう
に計算回路３７を制御する。計算回路３７は超音
波の発射から、この超音波の物体３３からの反射
波の発信までの時間間隔を測定し、この測定値に
基づいて発生器３８から第１番目のパルスが発生
された時点において位置設定されたノズル１９の
先端と物体３３との間の距離l₁を計算する。制御
回路３５は計算して得られた距離l₁と設定された
距離ｌとを比較し、差がない場合（ノズル１９の
先端が位置Paにある場合）には、修正回路３９
に修正不要信号を出力する一方、差がある場合
（ノズル１９の先端が位置Pbにある場合）には、
修正回路３９にその差Δl₁と修正指示信号とを出
力する。修正不要信号を受信すると、修正回路３
９は、その時点、すなわち、発生器３８から第１
番目のパルスが出力された時点にほぼ対応する時
点における変換器４０から出力されている位置信
号をそのまま命令信号として記憶装置３６に出力
する。一方、修正指示信号を受信すると、修正回
路３９は、制御回路３５から供給される差信号
と、変換器４０及び変換器４０に対応する他のポ
テンシヨメータに関する変換器からの位置信号と
に基づいて、ノズル１９の先端が物体３３から距
離ｌだけ離れた位置Pcに設定された場合での各
ポテンシヨメータ２１〜２５から出力されるであ
ろう位置信号を計算して求める。

すなわち、ノズル１９の先端が位置Pbに設定
された場合における各ポテンシヨメータ２１〜２
５からの位置信号に対して修正を施し、ノズル１
９の先端が位置Pcに設定されるような位置信号
を求めるように修正回路３９は動作する。求めら
れた補正位置信号は順次記憶装置３６に出力され
記憶装置３６に記憶される。以下、発生器３８か
ら第２番目、第３番目のパルスが発生される毎に
前記の動作が繰り返されて、順次位置信号が命令
信号として記憶装置３６に記憶される。操作者に
よるノズル１９のＡ方向の移動操作において、例
えば位置Pdから塗料を噴射すべき際には、位置
Pdにノズル１９がもたらされた際に、スイツチ
２７が押下され、この押下信号は塗料噴射信号と
して、位置Pdに関してポテンシヨメータ２１〜
２５から出力される位置信号と共に記憶装置３６
に記憶される。物体３３に対する擬似塗装作業が
全て完了すると、操作者によりスイツチ２６が押
下される。スイツチ２６の押下により制御回路３
５は制御動作を停止し、発生器３８からのパルス
の発生はなくなる。尚、物体３３の表面に極端な
凹凸が存在し、計算回路３７から出力される差
Δl₁が設定された偏差Δlより大きくなつたことを
制御回路３５が検出すると、制御回路３５は表示
ランプ２９又は３０に信号を送出し、ランプ２９
又は３０を点灯せしめる。操作者は、ランプ２９
又は３０の点灯により、ノズル１９が物体に近づ
きすぎ又は離れすぎを知り得、近づきすぎの場合
は、必要に応じてノズル１９の物体３３から後退
させ、離れすぎの場合には、必要に応じノズル１
９を物体３３に前進させ得る。また、差Δl₁が設
定された偏差Δlより大きくなる際、修正回路３
９における修正動作を行わせないようにしてもよ
く、このようにすると、例えばノズル１９が物体
３３の前面から離れ、先端が位置Peに設定され
た場合、物体３３の後方に位置する壁４６を物体
３３とみなして修正回路３９が修正動作を行うの
を防止し得る上に、ノズル１９の先端の移動可能
領域以上の位置に対する修正位置信号の導出を防
止し得る。この場合、ランプ表示は無視される。
記憶装置３６に記憶された命令信号に基づいて自
動的にロボツトを動作させ、物体３３に塗装を施
すプレイバツク動作に際には、制御盤３２の制御
パネルに設けられたプレイバツク動作開始指示ス
イツチが押される。このスイツチが押されると、
制御回路３５は再び発生器３８にパルス発生開始
信号を出力する。

制御回路３５は、発生器３８からのパルスを発
信する毎に記憶装置３６に記憶された位置信号を
順次読み出し、変換器４１に供給する。変換器４
１は供給された２進位置信号をアナログ位置信号
に変換して目標値として比較器４２に供給する。
尚、ポテンシヨメータ２２以外のポテンシヨメー
タに関する位置信号も発生器３８からの一つのパ
ルスの発生で同時に記憶装置３６から読み出さ
れ、夫々に対応する比較器に目標値として供給さ
れる。比較器４２からは差信号が出力され、この
差信号に基づいて弁３１は制御されアクチユエー
タ１２に対して油圧源４４の油圧が給排され、支
柱７は、最初のテイーチング位置まで自動的に回
動される。アーム１０、ターンテーブル４等も同
様に最初のテイーチング位置まで回動される。

発生器３８から次のパルスが発生されると、記
憶装置３６からは次の命令信号である位置信号が
読み出され、変換器４１で変換されて比較器４２
に目標値として供給される。

この結果、支柱７は第２のテイーチング位置ま
で回動される。以下同様であつて、記憶装置３６
に記憶された命令信号に従つてロボツト本体１の
各可動体は回動され、ノズル１９の先端は各テイ
ーチング位置に設定され、物体３３の表面形状に
対応した軌跡４７を描いて移動される。記憶装置
３６から読み出された命令信号の中に塗料噴射信
号が含まれている際には、制御回路３５は塗料供
給路に設けられている弁に開弁信号を出力し、弁
を開弁し、ノズル１９から塗料を噴射せしめる。
物体３３に対して全ての塗装作業が終了すると、
記憶装置３６からは作業終了信号が読み出され
て、制御回路３５は作業終了信号の生起でもつて
プレイバツク動作を停止し、再びプレイバツク動
作開始指示スイツチが押下されるまで待機する。

尚、前記具体例では、発生器３８を設け、発生
器３８からのパルス毎に命令信号の記憶及び読み
出しを行なつたが、これに代えて、ハンドル１８
に記憶指示スイツチを設け、テイーチング動作の
際、操作者の記憶指示スイツチの押下毎に命令信
号を記憶装置に記憶するようにしてもよく、この
場合、プレイバツク動作では発生器３８からのパ
ルスの生起毎に命令信号を記憶装置から読み出
す。また、物体３３を搬送装置により搬送しなが
ら塗装作業を行う場合には、物体３３の移動に同
期した電気信号を発生するパルス発生器を設け、
このパルス発生器からのパルスの生起毎に命令信
号の記憶装置に対する記憶及び読み出しを行なう
ようにしてもよい。また、作業装置として塗装ノ
ズルの代わりに溶接トーチを用い、被作業体に溶
接を施すようにしてもよい。

前記の如く、本考案によれば凹凸を有する被作
業体に対して、その凹凸を考慮することなくテイ
ーチング動作を行い得るため、テイーチング動作
を容易化し得、加えて、所望の均一な塗装あるい
は溶接を被作業体に対して行い得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による好ましい一具体例の側面
図、第２図は第１図に示す具体例の平面図、第３
図は第１図に示す具体例の電気系統図である。 １……ロボツト本体、２０……検出器、３６…
…記憶装置、３９……修正回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 可動体を有するロボツト本体と、可動体先端に
   設けられた作業装置と、可動体の位置を検出する
   位置検出装置と、作業装置から被作業体までの距
   離を検出する距離検出装置と、距離検出装置で検
   出された距離が予め設定された値である際には、
   位置検出装置からの位置信号を記憶させ、距離検
   出装置で検出された距離が予め設定された値と異
   なる際には、この距離に対応する被作業体までの
   距離を予め設定された値とすべく、位置検出装置
   からの位置信号を修正して記憶装置に記憶させる
   補正回路とからなる工業用ロボツト。