JPH0323315B2 - - Google Patents

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JPH0323315B2
JPH0323315B2 JP58097346A JP9734683A JPH0323315B2 JP H0323315 B2 JPH0323315 B2 JP H0323315B2 JP 58097346 A JP58097346 A JP 58097346A JP 9734683 A JP9734683 A JP 9734683A JP H0323315 B2 JPH0323315 B2 JP H0323315B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
end effector
axis
distance
switch
axes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58097346A
Other languages
English (en)
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JPS59224291A (ja
Inventor
Masaru Imakita
Shigeki Fujinaga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinmaywa Industries Ltd
Original Assignee
Shin Meiva Industry Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Meiva Industry Ltd filed Critical Shin Meiva Industry Ltd
Priority to JP9734683A priority Critical patent/JPS59224291A/ja
Publication of JPS59224291A publication Critical patent/JPS59224291A/ja
Publication of JPH0323315B2 publication Critical patent/JPH0323315B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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【発明の詳細な説明】 この発明は、操作盤を介してマニユアルで位
置、姿勢制御のできる操作モードをもつたプレイ
バツク方式の産業用ロボツトにおける、マニユア
ル操作を容易にするための改良に関するものであ
る。
産業用ロボツトは溶接、切断のほか各種の作業
に使用されているが、プレイバツク方式の産業用
ロボツトではエンドエフエクタをマニユアルで移
動し、姿勢を設定できるマニユアルモードをも
ち、テイーチング操作の際、スイツチを操作する
ことによりロボツトの各軸を制御してエンドエフ
エクタを所望の教示点に移動させ、その位置姿勢
データを取り込むようにしているものが多い。
こうしたロボツトには、前述用途や使い方など
に応じて直角座標型、円筒座標型、多関節型など
があり、それぞれの座標系によつて位置及び姿勢
の制御が行われるのであるが、マニユアルモード
で操作する場合、エンドエフエクタに固有の直角
座標を設定し、その座標軸方向に移動させるため
のスイツチを設けることによつて、この座標軸方
向への移動操作を容易にしたものが特開昭57−
139810号公報などで提案され、広く使用されてい
る。
このようにするのはマニユアル操作の場合、ロ
ボツトの座標系の各軸方向に移動させるよりもエ
ンドエフエクタをその前後軸とそれに直角な2方
向へ移動できた方が、便利なことが多いためであ
る。しかしながら、このように操作できたとして
も、一般には各3軸方向についての操作が必要で
あり、各3軸を同時に操作することは困難である
ばかりでなく、各軸を個別に操作するのも意外に
面倒なものである。そこで、操作する軸をできる
かぎり少なくできればよいのであるが、例えばテ
イーチング時には、関連ある教示点は、ワークが
形成する直線、曲線、平面、曲面などの上にある
ことから、エンドエフエクタとワークとの距離、
なかでもその前後軸方向についての距離を一定に
保ちながら操作できれば、操作する軸を2軸以下
にすることができるので操作が大変しやすくな
る。なお、ロボツトとワークとの距離を一定に保
つ技術として、ロボツトと目標物との距離を検出
する距離センサを設けてテイーチング時に作用さ
せ、目標物との距離を保持することにより正確な
テイーチングを行い、また、プレイバツク時にも
作用させて目標物との距離を正確に保持しながら
作業させるものが特開昭57−127683号公報に開示
されているが、移動する目標物に対してロボツト
の行う作業を正確にしようとするものであつて、
テイーチングなどの際に行うエンドエフエクタの
マニユアル移動を容易にするものではない。
この発明は、こうした点に着目したものであつ
て、操作手段によつて位置姿勢制御のできるマニ
ユアルモードをもつとともにエンドエフエクタに
設定した直角座標系の座標軸方向にエンドエフエ
クタを移動させるための操作手段をもつたプレイ
バツク方式の産業用ロボツトにおいて、その操作
手段はエンドエフエクタに設定した直角座標系の
特定の1軸以外の座標軸についての操作手段であ
る。また、エンドエフエクタとワークとの間の所
望の距離値を設定する距離設定手段とエンドエフ
エクタとワークとの間の距離を測定する距離測定
手段を設けてある。そして更に、距離設定手段の
出力と距離測定手段の出力との差を求め、これを
ロボツトの座標系の各軸成分に分解する手段とこ
の各軸成分を各制御軸の駆動手段に指令する手段
とを設けてある。最も普通の態様は特定の1軸が
エンドエフエクタの前後軸となるものである。
以下図面を参照しつつこの発明一実施例を詳述
する。この実施例は、エンドエフエクタとして溶
接トーチを使用した、多関節ロボツトであるが、
この発明をこの実施の形態に限定するものではな
い。
1は産業用ロボツトであり、この実施例では、
図示したようにα1ないしα5の5回転自由度を有す
る多簡節ロボツトである。このロボツト1のエン
ドエフエクタとしてMIG溶接トーチ2を備える。
3はトーチ2の消耗電極TWを案内するコンジツ
トチユーブである。
4は公知の溶接電源装置である。装置4はトー
チ2の消耗電極TWを巻き取つたスプール4aを
具備し、電極TWとワークWK間に溶接用電源4
bを接続しうるように構成される。
5はこの実施例の制御装置の要部としての、公
知のコンピユータである。コンピユータ5には、
CPUおよびメモリを含む。
そしてコンピユータ5のバスラインBには、電
源4bが接続される。
バスラインBにはさらに、ロボツトRのα1軸の
サーボ系Sα1が接続される。サーボ系Sα1にはα1
軸の動力Mα1、その位置情報を出力するエンコー
1が含まれる。またバスラインBには同様に構
成したα2軸のサーボ系Sα2、α3軸のサーボ系Sα3
α4軸のサーボ系Sα4およびα5軸のサーボ系Sα5
接続される。
REは制御装置の一部をなすかつ制御盤として
の遠隔操作盤であり、マニユアル操作スナツプス
イツチ群SWを設ける。そしてX,Y,Z,φお
よびθ各制御軸(ロボツト1の基台1aに固定さ
れた、制御のための直角座標軸)毎のスナツプス
イツチのステツクを図示中立位置より「U」側に
倒せばその制御軸の位置情報の増加する方向に、
「D」側に倒せばその反対方向にエンドエフエク
タが移動されるように構成される。なおφおよび
θの各制御軸はそれぞれ直角座標軸に対する旋回
角および姿勢角をあらわすものとする。これらの
構成において、メカの多関節系と制御の直角座標
系との間にコンピユータ5によつて座標変換する
アルゴリズムを要する。しかしその詳細は周知な
る故詳述しない。
操作盤REにはまた、オートモードにおける速
度指令ロータリスイツチSVを設ける。またモー
ド切換スイツチSMを設け、マニユアルモード
M、テストモードTEおよびオートモードAに切
換えるように構成されている。SEは選択スイツ
チであり、図において上に切り換えてアツプダウ
ンスイツチSUを操作することにより、溶接条件
番号Wが表示されかつ選択されるべくなされる。
さらにこのスイツチSEを図示のように左にセツ
トしたうえで、スイツチSUを操作することによ
り、直線補間「L」、円補間「C」のいずれかに
各モードが選択され標示されるべくなされてい
る。またさらに操作盤REには、スタートスイツ
チSTを設ける。スイツチSTの機能は後述する作
用の説明において詳述する。
またさらに操作盤REには、この発明構成の特
徴とする、各種スイツチが設けられる。以下に詳
述しよう。
まずSSはセンシングモード設定スイツチであ
り、このスイツチSSをOFF(図示状態)からON
を経由して、そのセンシング距離(後述する)を
設定することにより、センシングモードを説定し
うるものである。
またスイツチ群SWと同様構成になる。センシ
ングモードにおけるマニユアル操作スナツプスイ
ツチ群SWTを設ける。スイツチSWTは、図示し
たようにトーチ2の軸T方向のTZ軸に対する局
所直角制御軸TxおよびTy方向に、トーチ2をマ
ニユアル操作するべきスイツチとして構成され
る。
そしてこれら各スイツチもバスラインBに接続
される。
さらにこの発明特有構成のセンサSNにつき述
べる。
トーチ2はその基部2aの先端部2bが例えば
ねじ手段によつて着脱自在であるものとする。そ
して、先端部2aを外して別に用意したセンサ
SNを装着する。このセンサSNの一実施例の詳細
は第2図に示すとおりであつて、その本体6はそ
の基端がトーチ2の基部2aの先端にねじ6aで
着脱しうる。本体6の先端はスタイラス6bを進
退自在に嵌装され、ばね6cによつて前方(図に
おいて下方)に付勢されている。スタイラス6b
の基部にはリニアポテンシヨメータ6dを構成
し、スタイラス6bの進退に関するアナログ情報
を出力する。そしてこのセンサSNを取り付けス
タイラス6bの突出長がのとき、スタイラス6
bの先端がトーチ2の作動点Pと一致しているも
のとする。さらにトーチ2の軸T方向の前述した
ようにトーチ2に固定された局所座標Tz、それ
に直交するかつ相互にも直交する2方向を局所座
標TxおよびTyとする。
今ワークWKは図示のように、水平すみ肉溶接
線WLを有し、この溶接線WL上の点P1からP2
溶接しようとするものである。
このためにまず、ユーザプログラムのテイーチ
ングが実行される。以下の説明においては、第3
図も参照されたい。
オペレータはまずスイツチSMを操作して、マ
ニユアルモードを設定する。通常なればスイツチ
SWのいずれかを操作すれば、コンピユータ5は
操作盤REの各スイツチを読み込み(処理PR1)、
トーチ2はX系制御軸に沿つて位置姿勢が制御さ
れる(処理PR3ないしPR5)。そしてまず、トー
チ2前方の作動点Pを点P1に位置させ、かつそ
の姿勢(オイラ角すなわちφおよびθ)を適宜に
定める。この場合、トーチ2がワークWに接近し
すぎる位置でテイーチングすると、溶接時の消耗
電極TW突出長さ(いわゆるエクステンシヨン長
さ)が短くなり、溶接電流が過大となる。反対に
トーチ2がワークWから遠隔しすぎる位置でテイ
ーチングすると溶接時の溶接電流が過小となり、
いずれも溶接結果がおもわしくない。そのためオ
ペレータは、トーチ2の前後軸T方向の位置決め
にも細心の注意を払わねばならなぬ。その場合、
スイツチSWの操作のみではその操作の困難なこ
とは理解されよう。
そこでこの発明実施例においては、オペレータ
はまずスイツチSSを操作してONとし、センシン
グモードとし、寸法lを設定する。
するとコンピユータ5はれを判断し(処理
PR2)、まずセンサSNの寸法がlとなるように、
Tzの位置を制御する(処理PR6)。
これを式であらわせば、Tz=K(l−f(L))
となる。ここでf(L)はセンサSNによつて検出
された量、Kは常数である。
すなわち、センサSNの出力が設定寸法lに対
応した値より大か小かにより、大なればTz方向
前方(点Pに向けて)に、また小なればこれと反
対向きにトーチ2を移動させる。すなわち、セン
サSNの出力が設定寸法lに対応した値となるよ
うに、コンピユータ5は各制御軸α1ないしα5の回
動角を制御する。またオペレータがスイツチ
SWTを操作すればコンピユータ5はこれを読み
込み(処理PR1およびPR2)、前述したように設
定寸法lが一定となるようにしつつ、トーチ2を
Tx方向またはTy方向に位置制御する。
すなわち、現在の位置情報をnとし、時間
(指令を出すインタバル時間)△t後の位置指令
情報をn+1とすれば、 n+1n+△Tx △Ty △Tz ここで△Tx、△Ty、△Tz、△Tzは、△tの間
にトーチ2を軸Tx、Ty、Tz方向に移動させる
べき距離である。または座標系Tx、Ty、Tz
から絶対座標系への変換マトリクスであり、 =cosφ −sinφ sinφ cosφ 1 cosθ sinθ 1 −sin cosθ である。
このとき、スイツチSWTを操作せず、スイツ
チSWのうちφ、θのスイツチを操作している場
合は、 n+1n+△ ここで△はφ、θのスイツチSW操作によ
る、絶対座標系における変化分である。
かくしてn+1を演算して求め(処理PR6)、さ
らにこのn+1の値から座標変換して、各メカ制
御軸α1ないしα5に対する指令値とする(処理
PR4)。このからへの座標変換の詳細は例え
ば特開昭49−50376号公報などで周知なる故詳述
しない。
そしてこれら指令値を出力する(処理PR5)。
さらに時間△tの経過により(処理PR7)、制
御のためのユーザプログラムが最終か否か判断し
(処理PR8)、そうでなければ処理PR1に戻る。
この発明は前述実施例以外に下記する変形も可
能である。
(イ) センサSNは、この実施例のような接触式で
ある場合、その出力手段として、ポテンシヨメ
ータ以外の差動トランスなど他の手段であつて
もよい。さらにセンサSNは非接触式、例えば
公知の電磁式や光学式のものであつてもよい。
(ロ) センサSNの取り付けは、前述実施例のよう
に、エンドエフエクタに取り付けまたは取り換
えるようにするのではなく、例えばα5の軸に対
してエンドエフエクタと対称に一体に設け、α5
軸の回動によりエンドエフエクタとセンサとを
選択的に作動させるようにしてもよい。(例え
ば特開昭48−24943号公報に開示されている手
法。) (ハ) ロボツトのメカ構成(特に手首迄の)は、多
関節ロボツトにかぎらず、他の公知の構成であ
つてもよい。
(ニ) エンドエフエクタは溶接トーチの他の、公知
の切断トーチ、把持具、塗装用ガンなどであつ
てもよい。
(ホ) その他各構成の均等物との置換えも可能であ
る。
この発明は前述したとおりであるから下記する
特有かつ顕著なる効果を奏しうるものである。
(A) マニユアルモードで制御できるとともにエン
ドエフエクタに設定された局所の直角座標系の
座標軸方向へエンドエフエクタを位置制御する
ための操作手段を設けたプレイバツク方式の産
業用ロボツトにおいて、マニユアルモードでこ
の操作手段によつて操作する場合、2軸以下の
軸方向について操作するだけで済むので、操作
が非常にしやすくなり、テイーチングなどの際
のマニユアルモードの操作が便利になる。この
効果は、切断トーチなどのようにエンドエフエ
クタがワークに面直に位置するようなエンドエ
フエクタを備えたロボツトにおいて特に著し
い。
(B) 構成簡単であり、センサの他、制御装置にコ
ンピユータを使用すれば、ソフトウエアの追加
のみで実施しうる。
【図面の簡単な説明】
図面はいずれもこの発明一実施例を示し、第1
図は全体斜視図およびブロツク図、第2図は一部
拡大縦断面図、第3図はフローチヤートである。 1…産業用ロボツト、2…溶接トーチ(エンド
エフエクタ)、5…コンピユータ(制御装置)、
WK…ワーク、RE…制御盤、Tx、Ty、Tz…局
所直角座標系、SN…距離センサ、SWT…スイツ
チ(操作手段)、PR6…処理(距離を一定ならし
める手段)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 マニユアルモードをもつとともにエンドエフ
    エクタに設定した直角座標系の座標軸方向に前記
    エンドエフエクタを移動するための操作手段をも
    つたプレイバツク方式の産業用ロボツトにおい
    て、 前記直角座標系の座標軸方向へエンドエフエク
    タを移動させるための操作手段は、前記直角座標
    系の特定の1軸を除く座標軸について設けられ、 前記エンドエフエクタとワークとの間の所望の
    距離値を設定する距離設定手段と前記エンドエフ
    エクタと前記ワークとの間の距離を測定する距離
    測定手段とこれら距離設定手段と距離測定手段の
    出力差を求めてこの差を前記産業用ロボツトの座
    標系の各軸成分に分解する出力差分解手段とこれ
    ら各軸成分を前記各軸の駆動手段に指令する指令
    手段とを具備してなる前記産業用ロボツト。 2 前記特定の1軸は、前記エンドエフエクタの
    前後軸である特許請求の範囲第1項記載の産業用
    ロボツト。
JP9734683A 1983-05-31 1983-05-31 産業用ロボツト Granted JPS59224291A (ja)

Priority Applications (1)

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JP9734683A JPS59224291A (ja) 1983-05-31 1983-05-31 産業用ロボツト

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Publication Number Publication Date
JPS59224291A JPS59224291A (ja) 1984-12-17
JPH0323315B2 true JPH0323315B2 (ja) 1991-03-28

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ID=14189915

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Families Citing this family (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2627006B2 (ja) * 1989-03-28 1997-07-02 新明和工業株式会社 ロボットとワークとの相互距離制御方法およびそのための較正データ作成装置
FR2984678B1 (fr) * 2011-12-15 2014-11-07 Renault Sa Dispositif robotise de preparation de surface par plasma d'une piece thermoplastique

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JPS59224291A (ja) 1984-12-17

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