JPH06149327A - リアルタイム位置補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業対象に対して回転等の移動を与えながら
溶接やシーリング等の作業を行う場合であっても溶接ト
ーチ等の作業手段の位置補正を適確に行うことのできる
リアルタイム位置補正方法を提供すること。 【構成】 作業対象５を所定回転速度Ｖで回転させ、作
業対象５上の位置P1が溶接トーチ３１の作業位置P2に到
達するための所用時間Ｔが経過するまでの間所定周期Δ
Ｔ毎にP1点における溶接線６の位置ずれをセンサ４で検
出し、該検出データおよびこれに対応するロボットハン
ドの位置姿勢データをファイル手段にシフト記憶する
(S1〜S10)。所用時間Ｔが経過した後(S11〜S12)、所定
周期ΔＴ毎に同様にしてデータを検出してファイル手段
にシフト記憶すると共に、ファイル手段の（Ｔ／ΔＴ）
＋１のアドレスに記憶されたＴ時前のデータに基いて溶
接トーチ３１の位置補正を行うことにより、溶接トーチ
３１を作業対象５の溶接線６に追従させる (S5〜S7， S
13〜S20)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、位置補正方法の改良、
特に、移動する作業対象と作業手段との位置ずれをリア
ルタイムで補正するリアルタイム位置補正方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】溶接線やシーリング線の位置をレーザセ
ンサで検出することにより、定位置に固定された作業対
象とロボットハンド先端に装着された溶接トーチ等の作
業手段との間の位置ずれを補正するようにした位置補正
方法が公知である。

【０００３】また、このような位置補正作業に用いられ
るレーザセンサとしては、ビームスキャン用の揺動ミラ
ーや反射光検出のための受光素子および光学系を備え、
ビームのスキャン操作によってレーザセンサと作業対象
との間の距離を検出し、更にスキャン方向に直交する作
業対象の断面データを求めることによって溶接線やシー
リング線の位置を検出するようにしたものが特願平３−
１６５０３８号，特願平３−２４０４７３号等として既
に提案されている。

【０００４】従来の溶接作業やシーリング作業では、ロ
ボットハンドの先端に溶接トーチ等の作業手段やレーザ
センサを装着し、ロボットハンドの移動方向に直交する
平面の断面データから溶接線やシーリング線の位置を得
て教示時の位置データと比較することにより、ロボット
ハンドの先端、即ち、溶接トーチ等の作業手段の位置ず
れを補正するようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、円柱や円環状
の作業対象を固定したままその外周に沿ってロボットハ
ンドのみを移動させて溶接作業やシーリング作業を行お
うとすると、ロボット自体に傾角一定円弧制御等の機能
が設けられている場合であっても、ロボットハンド先端
を作業対象の背面側に移動させて姿勢を保つことが難し
く、一連の溶接またはシーリング作業を継続して行うこ
とができなくなる場合がある。また、スパンの長い作業
対象を扱うような場合に、作業対象を固定したままロボ
ットアームを移動させて作業を行うと、ロボットの動作
可能範囲によって作業領域が制限され、全作業を一度に
実行できないことがある。

【０００６】そこで、ロボットの位置や姿勢を大きく変
化させずに円柱や円環等からなる作業対象の側を回転さ
せたり移動させたりして溶接やシーリング等の作業を行
うことが望まれる。しかし、このような場合に教示操作
によって溶接またはシーリング作業を行おうとすれば作
業対象の回転位置や移動位置とロボットハンドの先端位
置とを対応させながら教示操作を行わなければならず非
常に面倒であるし、プレイバック動作に際して、最初の
教示点に対応する回転位置から作業対象の回転を始める
というのも技術的に困難である。また、教示位置を基準
に位置補正を行う場合には作業対象の溶接線やシーリン
グ線の固体差により溶接トーチ等の作業手段を適確に位
置決めできなくなる場合があり、レーザセンサを利用し
てトレース動作を行わせるとしても、作業手段とセンサ
との間にオフセットが存在する限り、通常の手段では溶
接トーチ等の作業手段を適確に位置決めすることは困難
である。

【０００７】本発明の目的は、これら従来技術の欠点を
解消し、作業対象に対して回転等の移動を与えながら溶
接やシーリング等の作業を行う場合であっても溶接トー
チ等の作業手段の位置補正を適確に行うことのできるリ
アルタイム位置補正方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の位置補正方法
は、作業手段を固定して作業対象を移動させ、レーザセ
ンサのオフセット方向を作業対象の移動方向に合わせて
設定すると共に、レーザセンサで測定した作業対象上の
位置が前記作業手段に到達するまでの間レーザセンサの
測定データを保存しておき、前記作業対象上の位置が作
業手段に到達した時点で前記測定データに基いて作業手
段または作業対象の位置ずれを補正することにより前記
目的を達成した。

【０００９】

【作用】レーザセンサのオフセット方向を作業対象の移
動方向に合わせて設定することにより作業対象上の位置
が作業手段に到達する前の段階で予め位置測定を実行し
て測定データを保存しておき、前記作業対象上の位置が
作業手段に到達した時点で該測定データに基いて作業手
段または作業対象の位置ずれを補正するようにしたの
で、作業対象上の溶接線やシーリング線等の固体差、お
よび、作業手段とレーザセンサとの間のオフセットの大
小に関わらず作業手段と作業対象との間の位置ずれを適
確に補正することができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は溶接装置３およびレーザセンサ４を取り付
けた産業用ロボットの一例を概略で示すブロック図であ
る。ロボット本体２を駆動制御するロボットコントロー
ラ１はＣＰＵ１１を有し、ＣＰＵ１１には、制御プログ
ラム等を格納したＲＯＭ１２，データの一時記憶等に用
いられるＲＡＭ１６，各種パラメータや教示データ等を
記憶する不揮発性メモリ１７，ロボットに動作を教示す
るための教示操作盤１３，操作盤１４、および、サーボ
回路２０を介してロボット本体２の各軸を駆動制御する
ための軸制御器１８，入出力インターフェイス１９等が
バス１５で接続されており、入出力インターフェイス１
９には前述の溶接トーチ３１を取付けた溶接装置３およ
びレーザセンサ４が接続されている。

【００１１】図２は円柱や円環等の外周部に周方向の溶
接線６を定義した作業対象５に溶接トーチ３１による溶
接作業を行う場合の段取り状態を示す概念図で、作業対
象５は、ロボット本体２自体に設けられた付加軸や別の
ロボットハンド、もしくは、回転速度制御可能な他の回
転駆動手段に取付けられ、その中心軸αを中心として予
め定められた所定の回転速度で一方向に回転されるよう
になっている。図２では回転速度および回転時間の制御
が可能な制御装置を有する回転駆動手段により作業対象
５が回転される場合について例示している。回転駆動手
段の制御装置はロボットコントローラ１の入出力インタ
ーフェイス１９に接続され、ロボットコントローラ１か
らの回転開始指令を受けて作業対象５の回転を開始させ
ると共に、作業対象５の回転が前記所定の回転速度に達
した段階で入出力インターフェイス１９を介してロボッ
トコントローラ１に回転開始信号を出力するようになっ
ている。また、回転駆動手段の制御装置はロボットコン
トローラ１からのタイマスタート指令を受けて回転時間
の計時を開始し、作業対象５の１回転に対応する所定の
回転時間が経過すると回転駆動手段の駆動を停止してロ
ボットコントローラ１にタイムアップ信号を出力する。

【００１２】溶接トーチ３１はロボットハンドの先端に
装着されており、溶接トーチ３１を接続した溶接装置３
はロボットコントローラ１からの溶接開始指令を受けて
溶接動作を開始する一方、ロボットコントローラ１から
の溶接終了指令を受けて溶接動作を終了するようになっ
ている。ロボットハンドの先端には、更に、溶接トーチ
３１の中心軸との間に一定のオフセットを有して、特願
平３−１６５０３８号，特願平３−２４０４７３号等に
開示されるレーザセンサ４が装着され、不揮発性メモリ
１７には、溶接トーチ３１の中心軸とレーザセンサ４の
光軸とで形成される平面が作業対象５の中心軸αとほぼ
直交するように、即ち、溶接トーチ３１の中心軸に対す
るレーザセンサ４のオフセット方向が作業対象５におけ
る外周部の回転移動方向と逆方向になるように、位置測
定開始時のロボットハンド先端位置が予め教示されてい
る。図２の如く作業対象５が回転移動する場合において
は、溶接トーチ３１の中心軸に対するレーザセンサ４の
オフセット方向が作業対象の移動方向に沿ってその向き
を反対とする側でも（図２の例）、また、その逆であっ
ても本発明方法を適用することが可能であるが（望まし
くは、図２に示すように、レーザセンサ４でスキャンさ
れた作業対象５上の位置が溶接トーチ３１の作業位置に
到達するまでの距離が短くなるように回転方向を設定す
ることから回転移動方向と逆方向にオフセットした方が
よい）、作業対象が直線移動する場合には、溶接トーチ
３１の中心軸に対するレーザセンサ４のオフセット方向
は作業対象の移動方向に反対する側に限定される。レー
ザセンサ４のスキャン方向は図２に示す矢印βの方向、
即ち、作業対象５の回転移動方向に対応する溶接線６に
直交するＹ軸の方向であり、該レーザセンサ４は反射光
検出のための受光素子に結像されたレーザ反射光の位置
および揺動ミラーの揺動角度により、従来と同様にし
て、レーザセンサ４とスキャンの対象となっている作業
対象５上の溶接線６との間の距離（図２のＺ軸方向）、
および、センサ座標系の中心に対する溶接線６の位置ず
れ（図２のＹ軸方向）を検出する。レーザセンサ４はロ
ボットコントローラ１からの測定実行指令を受けて、そ
の時点における溶接線６の位置ずれデータ（ｙ，ｚ）を
検出すると共に、入出力インターフェイス１９を介し
て、該データをロボットコントローラ１のＣＰＵ１１に
リアルタイムで送信する。後に詳述するが、測定実行指
令の出力周期、つまり、レーザセンサ４の測定実行間隔
は設定値ΔＴである。

【００１３】図３に示されるように、溶接トーチ３１に
対するレーザセンサ４のオフセット量をＤとし、また、
作業対象６の回転速度（周速）がＶであってその回転方
向がクロックワイズであるとすれば、レーザセンサ４で
スキャンされた作業対象５上の位置P1が溶接トーチ３１
の作業位置P2に到達するまでに必要とされる時間Ｔは、
概略において、Ｔ＝Ｄ／Ｖとなる。この実施例ではレー
ザセンサ４の測定実行回数を積算する測定実行回数積算
カウンタｎ（ＲＡＭ１６のレジスタまたはＣＰＵ１１の
汎用レジスタの１つ）を計時手段として利用しており、
レーザセンサ４でスキャンされた作業対象５上の位置P1
が溶接トーチ３１の作業位置P2に到達するまでに必要と
される時間Ｔに対応するカウンタｎの値、即ち、補正開
始タイミング判定値Ｎ、但し、Ｎ＝Ｔ／ΔＴが予め不揮
発性メモリ１７にパラメータとして記憶されている。ま
た、レーザセンサ４でスキャンされる作業対象５上の位
置P1と溶接トーチ３１の作業位置P2との間には、円柱ま
たは円環等からなる作業対象５の外周部の曲率により、
距離方向（図３のＺ軸方向）にΔＺの差が生じる。従っ
て、P1点で測定した位置ずれデータ（ｙ，ｚ）にのみ基
いてP2点で溶接トーチ３１の位置補正を行おうとすると
溶接トーチ３１が必要以上に作業対象５に接近するとい
った問題が生じる。このような問題を回避するため、不
揮発性メモリ１７には、作業対象５の曲率やオフセット
量Ｄおよび作業対象５と溶接トーチ３１との相対位置関
係（作業対象５の中心軸αと溶接トーチ３１の中心軸に
関するＸ軸方向の離間程度）に応じ、距離方向の補正値
ΔＺが予めパラメータとして記憶されている。

【００１４】また、ＲＡＭ１６のデータ記憶領域には、
レーザセンサ４から次々と入力される位置ずれデータ
（ｙ，ｚ）を循環的にＮ個以上シフト記憶することので
きるシフトレジスタ状のファイル手段Ａ１、および、前
記データ（ｙ，ｚ）に対応して当該時点におけるロボッ
トハンドの位置姿勢データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）等を循環的に
Ｎ個以上シフト記憶することのできるシフトレジスタ状
のファイル手段Ａ２が設けられている。図６はファイル
手段Ａ１の構成および機能を概略で示す概念図であり、
該ファイル手段Ａ１は、図６に示されるように、レーザ
センサ４から最初に入力された位置ずれデータ（ｙ１，
ｚ１）を、まず、アドレス１の記憶領域に対応させて記
憶し、以下、新たなデータが入力される毎に第ｉアドレ
スに記憶されているデータを順次ｉ＋１のアドレスにシ
フトして更新記憶し、アドレス１の記憶領域に新たなデ
ータを受け入れる。ロボットハンドの位置姿勢データ
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）等をシフト記憶するファイル手段Ａ２の
構成および機能もこれと同様である。

【００１５】図４〜図５は、円柱や円環等からなる作業
対象５に溶接トーチ３１で溶接作業を施す際にロボット
コントローラ１のＣＰＵ１１が行う「位置補正処理」の
概略を示すフローチャートであり、以下、図４〜図５を
参照して本実施例の処理動作を説明する。なお、図４〜
図５に示す処理に対応するプログラムは制御プログラム
の一部として予めＲＯＭ１２に格納されているが、前述
の補正開始タイミング判定値Ｎや距離方向の補正値ΔＺ
等の値は不揮発性メモリ１７にパラメータとして不揮発
記憶されたものであって、必要に応じて任意に書き替え
操作を行うことができる。

【００１６】「位置補正処理」を開始したＣＰＵ１１
は、まず、不揮発性メモリ１７に予め記憶された位置測
定開始時の位置決め位置にロボットハンドの先端を移動
させ（ステップＳ１）、測定実行回数積算カウンタｎ，
補正処理移行フラグＦ１，溶接処理移行フラグＦ２の各
々を初期化し（ステップＳ２）、次いで、入出力インタ
ーフェイス１９を介して回転駆動手段の制御装置に回転
開始指令を出力すると共に（ステップＳ３）、制御装置
からの回転開始信号を待つ待機状態に入る（ステップＳ
４）。回転開始指令を受けた制御装置は回転駆動手段を
作動させて作業対象５の回転を開始し、作業対象５の回
転速度（周速）が予め設定された回転速度Ｖに到達した
ことを検出すると、ロボットコントローラ１に回転開始
信号を出力する。

【００１７】ステップＳ４の判別処理で回転開始信号の
入力を検出したＣＰＵ１１は、レーザセンサ４に測定実
行指令を出力して現時点のスキャン領域に対応する作業
対象５上の位置から溶接線６の位置ずれデータ（ｘ，
ｙ）を検出すると共に、現時点におけるロボットハンド
の位置姿勢データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）等を読取り（ステップ
Ｓ５）、各々のデータをＲＡＭ１６のファイル手段Ａ１
およびＡ２にシフト記憶する（ステップＳ６）。図６に
おける時刻０の欄に示されるように、この時点では第１
回目の測定処理による位置ずれデータ（ｙ１，ｚ１）
が、ファイル手段Ａ１のアドレス１に記憶され、また、
当該測定時点でのロボットハンドの位置姿勢データ（Ｘ
１，Ｙ１，Ｚ１）等がファイル手段Ａ２のアドレス１に
記憶されることとなる。

【００１８】次いで、ＣＰＵ１１は、補正処理移行フラ
グＦ１がセットされているか否かを判別するが（ステッ
プＳ７）、測定開始直後の現時点においてはステップＳ
２の処理によるフラグＦ１のリセット状態がそのまま保
持されているので、ステップＳ７の判別結果は偽とな
る。そこで、ＣＰＵ１１は測定実行回数積算カウンタｎ
の値を１インクリメントして測定処理（ステップＳ５お
よびステップＳ６の処理）が１回実行されたことを記憶
し（ステップＳ８）、該カウンタｎの値が補正開始タイ
ミング判定値Ｎの値（以下、Ｎ＝３として説明する）に
達しているか否かを判別する（ステップＳ９）。現時点
では測定実行回数積算カウンタｎの値が１であるからス
テップＳ９の判別結果は偽となり、ＣＰＵ１１は所定時
間待機した後（ステップＳ１０）、再び、ステップＳ５
の処理へと移行することとなる。なお、ここでいう所定
時間とはステップＳ５〜ステップＳ１０に至る１ループ
分の処理を予め設定された測定実行周期ΔＴに一致させ
るための待機時間である。ステップＳ４の判別結果が真
となった後、ステップＳ５以降の処理をＣＰＵ１１のク
ロック周期ΔＴに同期して所定周期毎に繰り返し実行す
るようなタスク管理を用いる場合もあり、この場合、ス
テップＳ１０に対応する処理はハードウェア上の処理と
して自動的に実行されることとなる。また、ステップＳ
５の処理で周期ΔＴを計時するタイマをリスタートさ
せ、ステップＳ１０（後述のステップＳ１２，Ｓ２０も
同様である）で該タイマがタイムアップするまで待って
ステップＳ５の処理へ移行するようにしてもよい。

【００１９】ステップＳ５の処理へと移行したＣＰＵ１
１は、ステップＳ９の判別結果が真となるまでの間、以
下、前記と同様にしてステップＳ５〜ステップＳ１０に
至るループ状の処理を繰り返し実行する。なお、この例
でステップＳ９の判別結果が真となるのは測定処理が３
回実行されてｎ＝３となった段階であり、この時、ファ
イル手段Ａ１におけるアドレス１の記憶領域には図６に
おける時刻２ΔＴの欄に示されるように第３回目の測定
処理によって得られた位置ずれデータ（ｙ３，ｚ３）が
記憶され、また、同アドレス２の記憶領域には第２回目
の測定処理によって得られた位置ずれデータ（ｙ２，ｚ
２）がシフト記憶され、かつ、同アドレス３の記憶領域
には第１回目の測定処理によって得られた位置ずれデー
タ（ｙ１，ｚ１）がシフト記憶される。ファイル手段Ａ
２に関しても同様である。

【００２０】そして、ステップＳ５〜ステップＳ１０に
至るループ状の処理を繰り返し実行する間にステップＳ
９の判別結果が真となって、次周期の「位置補正処理」
で第Ｎ＋１回目、即ち、この例では第４回目の測定処理
が実行されようとしていることが検出されると、ＣＰＵ
１１は前述のループ処理を終了させて補正処理移行フラ
グＦ１をセットし（ステップＳ１１）、前述と同様の待
機処理（但し、ステップ数が異なるので待機時間も異な
る）を実施した後（ステップＳ１２）、再び、ステップ
Ｓ５の処理へと移行して、該ステップＳ５および次のス
テップＳ６の処理を前記と同様にして実行する。

【００２１】この時点のファイル手段Ａ１の状態を図６
における時刻３ΔＴ (N+1)の欄に示す。ファイル手段Ａ
２に関してもこれと同様である。

【００２２】ステップＳ６の処理を終了したＣＰＵ１１
は、次いで補正処理移行フラグＦ１がセットされている
か否かを判別するが（ステップＳ７）、この時点では既
に補正処理移行フラグＦ１がセットされているのでステ
ップＳ７の判別結果は真となる。なお、この時点におけ
る測定実行回数積算カウンタｎの値はＮの値に保持され
ているが、測定実行回数積算カウンタｎの値がＮに達し
たその次の処理周期、即ち、現在の処理周期におけるス
テップＳ５およびステップＳ６の処理で新たな測定処理
が既に実行されているので、この時点で既にＮ＋１回の
測定処理が実行されていることになる。

【００２３】次いで、ＣＰＵ１１は、ファイル手段Ａ１
のアドレスＮ＋１、つまり、この例ではファイル手段Ａ
１のアドレス４に記憶された位置ずれデータ（ｙＮ＋
１，ｚＮ＋１）、および、これに対応してファイル手段
Ａ２のアドレスＮに記憶されたロボットハンドの位置姿
勢データ（ＸＮ＋１，ＹＮ＋１，ＺＮ＋１）等と、不揮
発性メモリ１７に記憶された距離方向の補正値ΔＺを読
込み、これらの値に基いてロボットハンドに対する位置
補正データを作成し（ステップＳ１３）、該位置補正デ
ータを軸制御器１８に出力してロボットハンドの先端位
置、即ち、溶接トーチ３１の中心軸が作業対象５の溶接
線６上に位置するように位置ずれを補正する（ステップ
Ｓ１４）。

【００２４】図６における時刻３ΔＴ (N+1)の欄に示さ
れる位置ずれデータの記憶状態から明らかなように、こ
のときファイル手段Ａ１から読込まれるデータは当該処
理周期に対してＮ処理周期以前、即ち、この例では３処
理周期以前の測定データであり、とりもなおさず第１回
目の測定処理における位置ずれデータ（ｙ１，ｚ１）で
ある。そして、「位置補正処理」開始時点の位置ずれデ
ータ（ｙ１，ｚ１）が検出された時刻が０、かつ、第Ｎ
＋１回目の測定処理と共に実行される第１回目の位置ず
れ補正処理（ステップＳ１３およびステップＳ１４の処
理）が行われる時刻がＮΔＴ、即ち、この例では３ΔＴ
であり、該ＮΔＴの値は作業対象５を設定速度Ｖで回転
させたときにレーザセンサ４でスキャンされた作業対象
５上の位置P1が溶接トーチ３１の作業位置P2に到達する
までに必要とされる所用時間Ｔに対応する。

【００２５】つまり、第１回目の位置ずれ補正処理で
は、所定の回転速度Ｖに達し、レーザセンサ４により図
３における時刻０のP1点でＹ軸およびＺ軸方向の位置ず
れを検出された作業対象５上の溶接線６が、所定速度Ｖ
で回転する作業対象５の回転に伴って時刻ＮΔＴ＝Ｔの
経過後、作業手段である溶接トーチ３１の作業位置P2に
到達した時点で、時刻ＮΔＴ＝Ｔ前の位置ずれデータ、
即ち、時刻０のP1点でレーザセンサ４により測定された
位置ずれデータと、該時刻０の時点におけるロボットハ
ンドの位置姿勢データおよび距離方向の補正値ΔＺとに
基いて、時刻ＮΔＴ＝Ｔの現時点における溶接トーチ３
１の位置ずれが補正されることとなる。

【００２６】ステップＳ１３およびステップＳ１４の位
置ずれ補正処理は、P1点にある時にセンサ座標系の中心
に対するＹ軸およびＺ軸方向の位置ずれを検出された作
業対象５上の溶接線６の位置ずれデータを該P1時点にお
けるロボットハンドの位置姿勢データに基いてロボット
座標系の位置ずれ量に変換し、更に、そのＺ軸成分から
距離方向の補正値ΔＺを減じてロボットハンドを位置決
めすべき目標位置を算出すると共に、現時点におけるロ
ボットハンドの位置姿勢と前記目標位置との間の偏差を
取って補正データとして軸制御器１８に出力するための
処理である。座標変換等に関する処理方法自体に関して
は数学的な周知事項であるから説明を省略する。

【００２７】位置補正データを軸制御器１８に出力した
ＣＰＵ１１は、次いで、溶接処理移行フラグＦ２がセッ
トされているか否かを判別するが（ステップＳ１５）、
第１回目の位置ずれ補正処理を実行した直後の現段階に
おいてはステップＳ２の処理によるフラグＦ２のリセッ
ト状態がそのまま保持されているので、ステップＳ１５
の判別結果は偽となる。そこで、ＣＰＵ１１は入出力イ
ンターフェイス１９を介して溶接装置３に溶接開始指令
を出力して該溶接装置３による溶接作業を開始させると
共に（ステップＳ１６）、作業対象５を回転する回転駆
動手段の制御装置にタイマスタート指令を出力して該制
御装置による回転時間の計時作業を開始させ（ステップ
Ｓ１７）、溶接処理移行フラグＦ２をセットして（ステ
ップＳ１８）、再び、ステップＳ５の処理へと移行する
こととなる。なお、ステップＳ５〜ステップＳ７および
ステップＳ１３〜ステップＳ１８の処理を実施するのに
要する時間はΔＴである。

【００２８】次の処理周期では、ステップＳ５〜ステッ
プＳ７およびステップ１３〜ステップＳ１５の処理が前
記と同様にして実行され、新たに検出された位置ずれデ
ータ（ｙ，ｚ）、および、これに対応する現時点のロボ
ットハンドの位置姿勢データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）等が順次フ
ァイル手段Ａ１およびＡ２にシフト記憶されると共に
（ステップＳ５，ステップＳ６）、現時点でファイル手
段Ａ１およびＡ２のアドレスＮ＋１の記憶領域に記憶さ
れている位置ずれデータとロボットハンドの位置姿勢デ
ータおよび前述の距離方向の補正値ΔＺとに基いてロボ
ットハンドに対する位置ずれ補正処理が実施されること
となる（ステップＳ１３，ステップＳ１４）。ステップ
Ｓ５およびステップＳ６の測定処理とステップＳ１３お
よびステップＳ１４の位置ずれ補正処理とが同期して実
行される結果、ステップＳ１３でファイル手段Ａ１およ
びＡ２から読込まれるデータは、常に、当該処理周期に
対してＮ処理周期以前、即ち、この例では３処理周期以
前の測定データとなる。これは、ＣＰＵ１１が、常に、
レーザセンサ４でスキャンされた作業対象５上の位置P1
が溶接トーチ３１の作業位置P2に到達する所用時間Ｔだ
け前のデータに基いて位置補正を行うことを意味する。

【００２９】ステップＳ１４の処理で位置補正データを
軸制御器１８に出力したＣＰＵ１１は、次いで、溶接処
理移行フラグＦ２がセットされているか否かを判別する
が（ステップＳ１５）、この段階では既に溶接処理移行
フラグＦ２がセットされているのでステップＳ１５の判
別結果は真となる。そこで、ＣＰＵ１１は、回転駆動手
段の制御装置からのタイムアップ信号が入力されている
か否かを判別するが（ステップＳ１９）、タイムアップ
信号が入力されていなければ溶接作業開始後の作業対象
５の回転が１回転に達していないこと、即ち、溶接作業
が完了していないことを意味する。そこで、ステップＳ
１９の判別結果が偽となった場合、ＣＰＵ１１はステッ
プＳ１０およびステップＳ１２と同様の待機処理（但
し、ステップ数が異なるので待機時間も異なる）を実行
した後（ステップＳ２０）、再び、ステップＳ５の処理
へと移行し、以下、回転駆動手段の制御装置からのタイ
ムアップ信号の入力が検出されるまでの間、前記と同様
にして、ステップＳ５〜ステップＳ７，ステップ１３〜
ステップＳ１５およびステップＳ１９〜ステップＳ２０
の処理を繰り返し実行し、前述の測定処理と位置ずれ補
正処理とを同期させて継続的に実行することとなる。

【００３０】そして、このような処理を繰り返し実行す
る間に、ステップＳ１９の判別処理で回転駆動手段の制
御装置からのタイムアップ信号の入力が検出され、溶接
作業開始後の作業対象５の回転が１回転に達したことが
確認されると、ＣＰＵ１１は溶接装置３に溶接終了信号
を出力して溶接トーチ３１の作動を停止させ（ステップ
Ｓ２１）、図４および図５に示される一連の「位置補正
処理」を完了する。なお、既に説明したように、回転駆
動手段自体は、所定時間の計時を完了した制御装置の処
理により自動的に停止される。

【００３１】レーザセンサ４による測定間隔の粗密の度
合は処理周期ΔＴの設定変更によって自由に調整するこ
とができる。また、予め測定データがストアされている
ので、補正動作の応答遅れ等を考慮して位置補正を行う
ようなことも可能である。例えば、補正動作に関してΔ
Ｔの遅れが生じるとした場合、ステップＳ９における判
別基準を“ｎ≧Ｎ−１”とし、かつ、ステップＳ１３に
おける読込み先のアドレスを“Ｎ”とする。

【００３２】以上の説明から明らかなように、この「位
置補正処理」によるロボットハンドの位置補正動作は実
質的な倣い制御である。よって、オペレータは、測定開
始時点における位置決め（ステップＳ１）を実施させる
ための位置データを教示するだけでよく、溶接トーチ３
１やレーザセンサ４を装着したロボットハンドの側を移
動させ、多数点の教示操作で位置データを作成してプレ
イバック動作を行わせる通常の溶接プログラム作成処理
に比べても、遥かに簡単な操作で適切な溶接作業を行わ
せることが可能となる。また、このような従来の教示操
作を拡張した方法を用い、作業対象５を回転させながら
ロボットハンドを駆動して溶接作業を行おうとするので
あれば、作業対象５の回転位置とロボットハンドの先端
位置とを対応させながら双方に対して教示操作を行わな
ければならず非常に面倒であるが、本実施例においては
このような教示操作を一切必要としない。しかも、レー
ザセンサ４でスキャンされた作業対象５上の位置P1が溶
接トーチ３１の作業位置P2に到達する所用時間Ｔだけ前
のデータに基いて位置補正を行うようにしているので、
溶接トーチ３１とレーザセンサ４との間のオフセット量
の大小に関わらず、リアルタイムで適切な位置補正を行
うことができる。

【００３３】以上、一例として、シフトレジスタ状の機
能を有するファイル手段Ａ１およびＡ２を用いて作業対
象５上の位置P1が溶接トーチ３１の作業位置P2に到達す
る所用時間Ｔだけ前のデータに基いてロボットハンドの
位置補正を行うようにした実施例について説明したが、
位置ずれデータ（ｙ，ｚ）やロボットハンドの位置姿勢
データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）等をその検出時刻に対応して全て
記憶するファイル手段や現在時刻を測定するタイマ手段
を設け、位置補正の実行に際し、現在時刻との差が前記
所用時間Ｔとなるデータを前述のファイル手段から検出
して位置補正データを作成するようにしてもよい。

【００３４】また、図１〜図６に示す前述の実施例にお
いて、単純な回転駆動手段に変えて他のロボットハンド
等を用いて作業対象５を回転させるような場合において
は、溶接トーチ３１およびレーザセンサ４を装着したロ
ボットハンドの側の位置を補正する代りに、作業対象５
を回転させるロボットハンドの位置を補正することによ
り、前記と同等の位置補正を行うことができる。

【００３５】直線移動する作業対象に対して位置補正を
行う場合は、距離方向の補正値ΔＺの設定が不要となる
点、および、移動指令の種別が回転指令から直線送り指
令に変化する点が異なるのみであり、図４〜図５に示さ
れるような処理方法および図６に示されるようなファイ
ル手段の構成をそのまま適用することができる。なお、
既に説明したように、直線移動する作業対象の場合にお
いてはレーザセンサ４のオフセット方向が制限される。

【００３６】特に説明はしないが、作業対象５の直径お
よび回転数（ｒｐｍ）または回転速度Ｖ（周速）とオフ
セット量Ｄのデータを操作盤１４等から入力して所用時
間Ｔを求めることにより補正開始タイミング判定値Ｎを
自動設定したり、ロボットコントローラ１によって作業
対象５の回転速度および回転時間等を自動制御するとい
ったことは通常の技術水準により容易に実施可能であ
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明によるリアルタイム位置補正方法
は、レーザセンサのオフセット方向を作業対象の移動方
向に合わせて設定することにより作業対象上の位置が作
業手段に到達する前の段階で予め位置測定を実行して測
定データを保存しておき、作業対象上の位置が作業手段
に到達した時点で測定データに基いて作業手段または作
業対象の位置ずれを補正するようにしたので、作業対象
を移動させながらレーザセンサで位置を検出して各種加
工を行う場合であっても、作業対象上の溶接線やシーリ
ング線等の固体差、および、作業手段とレーザセンサと
の間のオフセットの大小に関わらず作業手段と作業対象
との間の位置ずれを適確に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接トーチおよびレーザセンサを取り付けた産
業用ロボットの一例を概略で示すブロック図である。

【図２】円柱や円環等の外周部に周方向の溶接線を定義
した作業対象に対して本発明の方法を適用した溶接作業
を行う場合の段取り状態の一例を示す概念図である。

【図３】レーザセンサ，溶接トーチ（作業手段），作業
対象間の関係を一例で示す概念図である。

【図４】一実施例における「位置補正処理」の概略を示
すフローチャートである。

【図５】「位置補正処理」の概略を示すフローチャート
の続きである。

【図６】「位置補正処理」で用いられるファイル手段の
構成および機能を示す概念図である。

【符号の説明】

１ ロボットコントローラ ２ ロボット本体 ３ 溶接装置 ４ レーザセンサ ５ 作業対象としての円柱または円環 ６ 溶接線 １１ ＣＰＵ １２ ＲＯＭ １６ ＲＡＭ １７ 不揮発性メモリ １８ 軸制御器 １９ 入出力インターフェイス ３１ 溶接トーチ Ｄ オフセット量

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業手段に対して一定のオフセット量を
   有して装着されたレーザセンサにより、作業対象とレー
   ザセンサとの相対位置関係を検出して作業対象と作業手
   段との位置ずれを補正する位置補正方式において、前記
   作業対象を移動させ、レーザセンサのオフセット方向を
   作業対象の移動方向に合わせて設定すると共に、レーザ
   センサで測定した作業対象上の位置が前記作業手段に到
   達するまでの間レーザセンサの測定データを保存してお
   き、前記作業対象上の位置が作業手段に到達した時点で
   前記測定データに基いて作業手段の位置ずれを補正する
   ようにしたリアルタイム位置補正方法。
2. 【請求項２】 作業手段に対して一定のオフセット量を
   有して装着されたレーザセンサにより、作業対象とレー
   ザセンサとの相対位置関係を検出して作業対象と作業手
   段との位置ずれを補正する位置補正方式において、前記
   作業手段を固定して前記作業対象を移動させ、レーザセ
   ンサのオフセット方向を作業対象の移動方向に合わせて
   設定すると共に、レーザセンサで測定した作業対象上の
   位置が前記作業手段に到達するまでの間レーザセンサの
   測定データを保存しておき、前記作業対象上の位置が作
   業手段に到達した時点で前記測定データに基いて作業対
   象の位置ずれを補正するようにしたリアルタイム位置補
   正方法。
3. 【請求項３】 作業対象の移動が回転移動である請求項
   １または請求項２記載のリアルタイム位置補正方法。