JPH0553586B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、作業継続中における対象ワークの
位置ずれや工具の摩耗による動作軌跡の位置ずれ
の測定を行なうための産業用ロボツトにおける位
置測定装置に関するものである。

［従来の技術］ 周知のように塗装や溶接あるいはハンドリング
等と各種の作業に導入されているアームロボツト
等の産業用ロボツト（以下単にロボツトと記す）
は、テイーチング（教示操作）によつて座標値を
記憶させた数ケ所ないし数十ケ所の点を、指定さ
れた順序で経由して動作するよう構成されてい
る。したがつて手首部に取付けた作業用工具の形
状に変動がなければ、所定の作業を正確に繰返し
行なう。しかしながら、例えば研摩作業を行なう
場合、作業を繰上して行なうことによりブラシ等
の研摩用工具が摩耗したり、作業対象であるワー
クの固定位置がずれたりしていると作業対象物と
の相対位置にずれが生じる。このような場合であ
つても、ロボツトは当初記憶させた座標値によつ
て決まる経路通りに動作するから、工具が作業対
象物に届かず、正確な作業を行なうことができな
くなる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述したように、工具と作業対象物との相対位
置にずれが生じると、正確な作業ができなくな
り、あるいは作業が全く不可能になるが、このよ
うな事態を作業者によ監視によつて発見し、不良
品の発生や事故を防ぐとすれば、監視のための作
業者が必要となつて、ロボツトを導入した本来の
目的が半減してしまう。また工具と作業対象物と
の相対位置のずれに基づく異常を、何らかの装置
で検知することができても、そのずれを是正すべ
くテイーチングを再度行なうとすれば、テイーチ
ング回数が増えて作業に煩雑さが増すのみなら
ず、ロボツトの稼働率が大幅に低下する問題が生
じる。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消するた
めになされたもので、工具が摩耗したり作業対象
物の位置がずれたりして作業対象物との位置ずれ
が生じている場合、ロボツトの有する機能を巧み
に利用してその位置ずれを精度高く測定すること
のできる産業用ロボツトにおける位置測定装置を
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するためになされた本発明は、
第１図に示すように、手首部Ａに取り受けた作業
用工具Ｂを駆動装置Ｃにより駆動する産業用ロボ
ツトにおける位置測定装置Ｄにおいて、 上記作業用工具Ｂを検出したとき検出信号を出
力する計測センサＤ１と、 該計測センサｂ１からの検出信号が出力された
ときの作業用工具Ｂの座標位置を、該作業用工具
Ｂを駆動する駆動装置Ｃの信号及び該駆動装置Ｃ
の有するサーボ遅れ量に基づき算出する位置測定
手段Ｄ２と、 該位置測定手段Ｄ２により算出された座標位置
と作業用工具Ｂを位置決めするために設定された
所定の基準位置との偏差量を演算する演算手段Ｄ
３とを備えると共に、 上記位置測定手段Ｄ２が、上記演算手段Ｄ３に
よる偏差量の演算よりも高い頻度で作業用工具Ｂ
の座標位置の算出を実行することを特徴とする。

［作用］ 上記構成において、基準位置とはロボツトに対
して計測センサＤ１の存在する位置を表示するも
のである。従つて、ロボツトの作業用工具Ｂが摩
耗しておらず、かつロボツトの位置が作業対象物
に対して所定の位置にあれば該基準位置と計測セ
ンサＤ１の検出信号が出力されたときの作業用工
具Ｂの基準座標位置とは一致する。しかも、基準
座標位置は、偏差量の演算より高い頻度で、駆動
装置Ｃの信号及び該信号に基づき作動するサーボ
系のサーボ遅れ量とから、位置測定手段Ｄ２によ
つて求められる。そして、上記二つの位置情報、
すなわち基準位置と基準座標位置とが相違すると
き、その差が直接位置の偏差量を表し、その偏差
量は演算手段Ｄ３によつて演算される。

したがつて、偏差量は最新の基準座標位置に基
づいて演算されるので、偏差量は高精度になる。

以下、本発明をより具体的に説明するために実
施例を挙げて詳述する。

［実施例］ 第２図は実施例の位置測定装置により位置ずれ
を検出する場合の例を示す斜視図であつて、図示
のロボツト１は多関節アームロボツトを示し、手
首部に作業用工具として研摩ブラシ２が取付けら
れており、通常のロボツトと同様に、制御装置３
が出力する指令信号によつて予め定めた経路に沿
つて動作するよう構成されている。すなわち動作
経路は、テイーチングによる数点あるいは数十点
の座標値として記憶させられており、起動信号に
よつて研摩ブラシ２を移動させるとともに、予め
定めた位置に設置してある作業対象物（ワーク）
４を研摩ブラシ２によちて研摩するよう構成され
ている。また研摩ブラシ２と作業対象物４や周辺
機器とが干渉しない位置を基準位置とし、そこに
は後述する計測センサ５が設定されており、その
座標値が制御装置３に記憶されているとともに、
研摩ブラシ２を基準位置において下向きにし、か
つ下方へ移動させるようにプログラムが組まれて
いる。

この基準位置に配置される計測センサ５とは、
下降する研摩ブラシ２によつてオン動作させられ
るものであり、かつ制御装置３に電気的に接続さ
れており、計測センサ５がオン動作する時点を検
出することができるよう構成されている。

つぎに上記のロボツトの作用について説明す
る。ロボツトは予め定めたプログラムおよびテイ
ーチングした経路に従つて動作するから、フロー
チヤートによつて作用を説明する。なお、カツコ
で示す番号はプログラム処理される各ステツプを
示す。

通常の繰返し動作は第３図Ａに示すように、起
動信号に基づいて位置データをメモリから読み出
すとともに（100）、位置データを動作目標位置と
して設定し（110）、後述のごとく算出される研摩
ブラス２の摩耗や作業対象物４との相対位置のず
れにともなう移動量を上記目標位置に加減するこ
とにより補正し（120）、それに基づくアーム各軸
への指令信号により動作目標位置へアームが移動
する（130）。こうして第１点への移動が完了し、
以降同様にして順次各点へ移動することにより作
業を行なう。

上記ステツプ120の補正にあたつては、まず、
１回の作業ごと、もしくは数回の作業ごとに研摩
ブラシ２を基準位置に位置決めするとともに、計
測センサ５に向けて研摩ブラシ２を下降させる。
このような、いわゆる探索動作は第３図Ｂ及びＣ
に示す通りである。Ｂ図は所定時間毎の割込みル
ーチンの１つを示すフローチヤートで、後述する
Ｃ図の割込みルーチンよりも高い頻度、例えば８
倍の頻度で実行される。ロボツトは通常Ａ図に示
した作業を実行しているがこのＢ図の割込み条件
が成立するとセンサフラグがセツトされているか
否かを判定する（200）。このセンサフラグとは計
測センサ５がオン動作したときに後述のごとくセ
ツトされるものであり、未だにフラグがセツトさ
れていないとき以下の動作を実行し、セツトされ
ていれば本ルーチンを終了する。次いで計測セン
サ５がオン動作したか否かを判定し（210）研摩
ブラシ２が基準位置にあるか否かを検出する。計
測センサ５がオン動作してなければ本ルーチンを
終了し、オン動作を検出すると以下のステツプ
220〜250を実行する。この処理は、まず研摩ブラ
シ２を駆動するサーボ系への位置指令を読込み
（220）、つぎにそのサーボ系特有のサーボ遅れを
読込み（230）、これらの読込まれた情報から研摩
ブラシ２の現実の座標位置の算出を行う（240）
のである。そして、座標位置の算出が終了したこ
とを示すセンサフラグをセツトして（250）本ル
ーチンを終了する。

なお、本実施例では本ルーチン（220から250）
が前述の位置測定手段Ｄ２に相当する。この座標
位置の算出方法を模式的に表わしたものが第４図
である。図のように各軸毎に設けられたサーボモ
ータMiを中心とするサーボ系１０に前述した第
３図Ａによつて出力される位置指令信号Piを出力
することにより駆動される。すなわち、位置指令
信号Piを位置検出器１１の検出結果によつてフイ
ードバツクしてアンプ１２に入力し速度指令信号
Viを生成し、次にその速度指令信号Viを実際の
速度検出器１３の検出結果Vfによつて速度フイ
ードバツクしアンプ１４を介してサーボモータ
Miを駆動するのである。このような構成である
ために制御装置３がある時点に発生している位置
指令信号Piと現実の研摩ブラシ２の移動する位置
との間にある遅れが介在する。これがサーボ遅れ
と呼ばれるものである。このサーボ遅れは、すな
わち第４図におけるアンプ１２の入力（Pi−Pf）
そのものであり、この信号を検知することでサー
ボ系のサーボ遅れを正確に知ることができる。

従つて、現実の研摩ブラシ２の位置を検出する
ために、第３図Ｂに示すごとく位置指令信号Piと
サーボ遅れPi−Pfと読み込み（220、230）、この
差｛Pi−（Pi−Pf）｝を求めることで研摩ブラシ
２の実際位置を算出する（240）のである。

このようにして極めて短時間間隔で実行される
割込み処理によつて計測センサ５のオン動作時に
おける研摩ブラシ２の現実の位置が算出される
と、その結果は第３図Ｃに示すもう１つの割込み
ルーチンによつて利用され、位置指令信号Piの更
新に供される。

すなわち、Ｃ図の処理が実行されるとまずセン
サフラグがセツトされているか否かを判断し
（300）、もし、セツトされて新たな研摩ブラシ位
置の算出が完了している場合にはそのデータを読
み出して（310）センサフラグをリセツトする
（320）。センサフラグがセツトされていないとき、
または上述のように新たなデータ読み出しが行な
われた後に、最新の研摩ブラシ２の位置情報から
偏差量が演算される（330）。最新の研摩ブラシ２
の位置情報とは、すなわち計測センサ５の実在す
る位置情報と同一である。しかるに、計測センサ
５の存在する位置である基準位置は前述のごとく
制御装置３に予め記憶されているのであるからこ
の２つの位置情報に差異があるときには研摩ブラ
シ２の摩耗により計測センサ５をオン動作する研
摩ブラシ２の位置がずれたか、あるいはロボツト
と計測センサ５の配置にずれが上昇じているのい
ずれかであることを意味し、かつ２つの情報の差
がそのずれを表わしているのである。このように
して、ステツプ330にて簡単に位置のずれを検出
することができ、そのずれ量を補正してロボツト
に所期の目的である作業を実行するために必要な
位置指令の更新が続いて実行され（340）、本ルー
チンを終了する。

なお、本実施例では本ルーチン（300から340）
が前述の演算手段Ｄ３に相当する。

このように、本実施例の位置測定装置によれ
ば、単にON／OFF動作する計測センサ５を新た
な構成要素として追加するのみで、ロボツトの作
業工具である研摩ブラシ２の摩耗やロボツトの相
対的位置のずれを検出することができる。従つ
て、ロボツトは常に所期の目的である作業を自己
修正を実行しつつ遂行するこおができ製品の品質
向上、省力化に大幅な貢献をする。しかも、その
ずれを検出するのにサーボ遅れを考慮しているた
めのロボツトのアームが高速、低速いずれのモー
ドで動作していても常に高精度でそのずれの量の
検出ができるため品質向上の貢献には大きなもの
がある。更に、本実施例においては、計測センサ
５のオン動作を検出する割込みルーチン（第３図
Ｂ）は演算に時間を要する偏差の算出用ルーチン
（第３図Ｃ）と分離して極めて短時間の割込みと
して頻度高く処理しており、オン動作を検出して
からのその位置を検出するまでの所要時間を極力
短いものとしている。従つて、いかにロボツトが
高速で移動をしていても高精度の位置検出能力が
損われることはない。

なお、上記実施例ではロボツトほ体に分離した
形で計測センサ５を設けたシステムついて説明し
たが、第５図に示すごとくロボツト１の手首部に
近接スイツチ５′を設け作業対象物４に接触した
ときにオン動作してその位置検出を実行する構成
としてもよい。このような構成であつても前述し
た作用・効果を奏することは明らかである。

［発明の効果］ 以上実施例を挙げて詳述したごとく、本発明の
ロボツトにおける位置測定装置では、偏差量の演
算よりも高い頻度で、計測センサからの検出信号
が出力されたときの作業用工具の実際の位置（座
標位置）を算出し、その算出された座標位置と作
業用工具を位置決めするために設定された所定の
基準位置との偏差量を演算する。

このため本発明によれば、ロボツトと作業対象
物との相対的位置ずれや作業用工具の摩耗等に伴
い生ずる作業用工具の位置ずれを上記偏差量とし
て正確に求めることができ、駆動装置により作業
用工具を駆動する際に、その偏差量に基づいてロ
ボツトの作動に伴う作業用工具のずれを補正し
て、ロボツトの位置決め正確に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロツク図、第２
図は本発明の一実施例による概略構成図、第３図
Ａ，Ｂ，Ｃは同実施例の動作を示すフローチヤー
ト、第４図はそのサーボ系の説明図、第５図は他
の実施例による作業を示す説明図である。 Ａ……手首部、Ｂ……作業用工具、Ｃ……駆動
装置、Ｄ……位置測定装置、Ｄ１……計測セン
サ、Ｄ２……位置測定手段、Ｄ３……演算手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 手首部に取り付けた作業用工具を駆動装置に
   より駆動する産業用ロボツトにおける位置測定装
   置において、 上記作業用工具を検出したとき検出信号を出力
   する計測センサと、 該計測センサからの検出信号が出力されたとき
   の作業用工具の座標位置を、該作業用工具を駆動
   する駆動装置の信号及び該駆動装置の有するサー
   ボ遅れ量に基づき算出する位置測定手段と、 該位置測定手段により算出された座標位置と作
   業用工具を位置決めするために設定された所定の
   基準位置との偏差量を演算する演算手段とを備え
   ると共に、 上記位置測定手段が、上記演算手段による偏差
   量の演算よりも高い頻度で作業用工具の座標位置
   の算出を実行することを特徴とする産業用ロボツ
   トにおける位置測定装置。