JPH09183087A - 作業ロボット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】低コストで高精度の溶接作業をティーチレスで
可能にする。 【解決手段】ワーク表面各点の位置を検出するセンサを
搭載しセンシングする作業ロボット装置において、ワー
クのセンシング結果に基づき、ワークの形状データを決
定するためのサーチ用ロボット動作ジョブを順次自動生
成するワークサーチジョブ作成手段と、このサーチ用ロ
ボット動作ジョブに従って作業ロボットを駆動しワーク
の形状データを取得する第１の制御手段と、取得したワ
ーク形状データに基づく作業線サーチジョブ作成手段
と、このサーチ用ロボット動作ジョブに従って作業ロボ
ットを駆動し距離センサによる作業線のサーチ動作を行
う第２の制御手段と、作業線のサーチ結果およびワーク
形状データに基づく作業ジョブ作成手段と、作業ジョブ
作成手段によって作成されたロボット動作ジョブに従っ
て作業ロボットを駆動することにより作業を実行する第
３の制御手段とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はワーク表面各点の
位置を検出するためのセンサを溶接ロボット等の作業ロ
ボットに搭載し、このセンサを用いて前記ワークをセン
シングする作業ロボット装置に関し、特に前記センサに
よるセンシングから得たワークデータに基づいてセンシ
ング作業の際のサーチジョブおよび実作業の際の作業ジ
ョブを自動作成することによりティーチング作業を完全
に省略できるようにした作業ロボット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】溶接
ロボットにおいては、ロボットのアーム先端に取り付け
られた溶接トーチを溶接線に沿って移動させることによ
って溶接作業が実行される。

【０００３】この溶接の際の教示方式としては、ティー
チングプレイバック方式とオフライン教示方式がある
が、最近では、作業効率、コスト的な面で有利なオフラ
イン教示方式が主流となっている。

【０００４】上記のオフライン教示方式では、ワークの
位置、形状データはその標準的な値がオペレータによっ
て入力されるために、個々のワークの設置誤差やワーク
自体が持つ寸法ばらつきに対処すべく、実際の溶接に先
だって、溶接線の位置や開先形状を溶接ロボットに装着
したレーザ変位センサなどのセンサを用いてセンシング
し、このセンシングデータに基づいてオフライン教示に
よって得られた溶接トーチの位置、軌跡データを補正し
て実際の溶接を行うといった手法がとられている。

【０００５】この種のティーチングが行われる溶接ロボ
ットに関する従来技術として、特開平６−２８５６３６
号公報がある。

【０００６】この従来技術は鉄骨仕口の自動溶接に関す
るもので、メーカでの出荷前に鉄骨仕口の基本形状及び
サイズについてのロボット動作と、実際の溶接前に行わ
れる鉄骨仕口の位置及び開先形状のセンシングに関する
ロボットの動作とが予めティーチングされている。ユー
ザ側では、溶接の作業の前に溶接の対象となる鉄骨仕口
の形状、開先の形状に関する数値データを人手入力し、
この入力された数値データを用いて先に記憶されている
センシング時のティーチングデータを修正してセンシン
グ時の動作ジョブをコンピュータ上で自動作成する。そ
して、この動作ジョブに従って溶接ロボットを駆動して
鉄骨仕口の位置および開先形状をセンシングする。そし
て、このセンシングデータに基づいて溶接ロボットの溶
接ジョブをコンピュータ上で自動作成する。

【０００７】このようにこの従来技術においては、鉄骨
仕口に関する数値データの入力を人手で行うようにすれ
ば、後はコンピュータによって実際に溶接作業を行う為
のジョブが自動作成される。

【０００８】しかし、この従来技術では、依然ワーク形
状に関する数値データは人手による入力を行っているの
で、次のような欠点がある。

【０００９】(1)完全なティーチレスによる溶接作業を
なし得ない。

【００１０】(2)コンピュータ操作を知らない未熟なオ
ペレータにはデータ入力をなし得ない。

【００１１】(3)ワークの実寸測定作業が必要となる。

【００１２】(4)データ入力ミスによるロボットの作業
ミスが発生する。

【００１３】そこで、特開平７−２３０３１０号公報に
おいては、鉄鋼構造物等のワークを溶接する溶接ロボッ
トにおいて、オフラインプログラマがＣＡＤで作成した
図面データから必要なワークデータを取得し、該取得し
たワークデータに基づいて溶接を行わせるためのロボッ
トプログラムを自動作成するようにしている。

【００１４】しかしこの従来技術では、ユーザはワーク
データを出力できる高価なＣＡＤを持つ必要があり、コ
スト面で多大な負担をユーザに強いることになり、また
実際のワークに対するセンシング作業を行っていないの
で、ワーク設置ミスやワークの寸法誤差によるロボット
とワークとの干渉や溶接ミスが発生するという問題があ
る。

【００１５】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、低コストで高精度の溶接作業を完全なティー
チレスでなし得る溶接ロボット装置を提供することを目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明では、ワーク表
面各点の位置を検出するためのセンサを作業ロボットに
搭載し、このセンサを用いて前記ワークをセンシングす
る作業ロボット装置において、前記センサによる前記ワ
ークのセンシング結果に基づき、前記ワークの形状デー
タを決定するための作業ロボットの動きを指令するサー
チ用ロボット動作ジョブを順次自動生成するワークサー
チジョブ作成手段と、このワークサーチジョブ作成手段
によって順次作成されるサーチ用ロボット動作ジョブに
従って前記作業ロボットを駆動することにより前記セン
サによる前記ワークのセンシング動作を実行して当該ワ
ークの形状データを取得する第１の制御手段と、該取得
したワーク形状データに基づいて前記ワークの作業線の
位置、形状をサーチするためのサーチ用ロボット動作ジ
ョブを自動生成する作業線サーチジョブ作成手段と、こ
のサーチジョブ作成手段によって作成されたサーチ用ロ
ボット動作ジョブに従って前記作業ロボットを駆動する
ことにより前記距離センサによる作業線のサーチ動作を
行う第２の制御手段と、この作業線のサーチ結果および
前記ワーク形状データに基づいて当該ワークに対する作
業時のロボット動作ジョブを自動作成する作業ジョブ作
成手段と、この作業ジョブ作成手段によって作成された
ロボット動作ジョブに従って前記作業ロボットを駆動す
ることにより所定の作業を実行する第３の制御手段とを
具えるようにしている。

【００１７】かかる発明によれば、まず初期ワークサー
チジョブに基づくワークのセンシングによって当該ワー
クの形状データを一部取得する。そして、この取得した
ワーク形状データに基づいて次のワークサーチ動作のた
めのワークサーチジョブを自動作成する。次に、この作
成されたワークサーチジョブに従ってワークをセンシン
グすることにより当該ワークの形状データをさらに取得
する。つぎに、これら取得したワーク形状データに基づ
いて次のワークサーチ動作のためのワークサーチジョブ
をさらに自動作成する。このような処理を繰り返すこと
により、必要なワーク形状データを全て取得する。

【００１８】つぎに、このようにして取得したワーク形
状データに基づいて前記ワークの作業線の位置、形状を
サーチするためのロボット動作ジョブを自動生成する。
そして、この生成されたサーチジョブに従ってロボット
を駆動することにより前記センサによる作業線のサーチ
動作を行い、この作業線のサーチ結果および前記取得し
たワーク形状データに基づいて当該ワークに対する作業
時のロボット動作ジョブを自動作成する。そして、該作
成されたロボット動作ジョブに従って前記作業ロボット
を駆動することにより所定の作業を実行する

【００１９】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施例を添付図面
に従って詳細に説明する。

【００２０】図２はこの発明が適用される溶接ロボット
システムの概略構成例を示すもので、図３はそのロボッ
ト近傍を拡大して示したものである。

【００２１】これら図２、図３において、溶接ロボット
１（この場合は６軸多関節ロボット）の先端には溶接ト
ーチ１０が取り付けられ、さらにこの溶接トーチ１０の
近傍には、ワーク（この場合は鉄骨仕口）２０のワーク
データ（形状、寸法）と、溶接線の位置及び形状を検出
するセンサユニット３０が装着されている。

【００２２】ポジショナ７０はワーク２０を所定の位置
に支持固定するものであり、必要に応じてワーク２０を
回転する機能をもっている。なお、センサユニット３０
は溶接トーチ１０に対し着脱自在となっており、センシ
ング時のみ溶接ロボット１に装着される。

【００２３】センサユニット３０は、ワーク表面各点の
位置を検出するためのセンサ３１と、このセンサ３１に
連結されて溶接トーチ１０を把持する把持機構３２とで
構成されている。

【００２４】この場合センサ３１としては、ワーク表面
までの距離を計測する非接触式の距離センサ、またはこ
の距離センサと超音波センサの切替えによるもの、また
は接触式の距離センサ（タッチセンサ）等が考えられ、
センサ３１によって検出された距離データはセンサコン
トローラ５０に出力される。

【００２５】センサコントローラ５０では、センサ３１
の出力を基に、ワークサーチジョブ（ワークの形状、位
置をセンシングする際のロボットの動作を制御するプロ
グラム）、溶接線サーチジョブ（溶接線の位置、形状を
センシングする際のロボットの動作を制御するプログラ
ム）、および溶接ジョブ（実際の溶接時のロボットの動
作を制御するためのプログラム）を作成し、これらのジ
ョブをロボットコントローラ６０に転送する。

【００２６】ロボットコントローラ６０は、センサコン
トローラ５０から転送されたジョブに従って溶接ロボッ
ト１を駆動制御する。

【００２７】この実施例では、ワーク２０として鉄骨仕
口を対象としており、この鉄骨仕口は、図４に示すよう
に、コラム（中央のボックス部）２１に対し梁２２（４
方に延びるＨ鋼部）を溶接接合することによって作成さ
れる。この鉄骨仕口の形状としては、梁の数によって４
方（図４(a)）、３方（図４(b)）、２方（図４(c)）が
存在し、またそのほかに梁２２とコラム２１に段差があ
るもの（図４(d)）などが存在する。仕口形状が４方で
ある場合、溶接線は、図４(a)に示すように、水平方向
に延びる計８本のフランジ溶接線２３と、上下方向に延
びる計８本のウェブ溶接線２４とで構成される。

【００２８】また、この鉄骨仕口ワークは、コラム（ダ
イアフラム）２１及び梁２２毎に、その大きさ、寸法が
様々に異なるが、図４(d)に示した以下の寸法パラメー
タ等をワークデータとして測定することにより、溶接線
のサーチ動作および溶接作業を実行させるために必要な
ワークの形状、寸法を規定することができる。なお、ダ
イアフラムとはコラムの上下の板材の名称である。

【００２９】(a)コラム高さ（Ｃh） (b)ダイアフラム幅（Ｄw） (c)段差量（Ｄh） (d)フランジ幅（Ｆw） (e)梁高さ（Ｆh） (f)梁オフセット（Ｏf） したがって、これらのワークデータが判れば、これらワ
ークデータに基づいて前記センサユニット３０を用いて
溶接線をサーチする際のロボットの動作を規定するサー
チジョブを作成することができる。またサーチ動作によ
って得られた溶接線の位置及び形状データと先のワーク
データを用いることにより、実際に溶接作業を行わせる
ための溶接ジョブを作成することもできる。

【００３０】以下、図１に示すフローチャートに従って
上記システムによる溶接の際の動作手順を説明する。

【００３１】まず、作業者によって溶接すべきワーク２
０がポジショナ７０の所定の位置に設置される（ステッ
プ１００）。

【００３２】これ以降の手順は、ロボット１による自動
作業となる。

【００３３】［実施例１］ 〈小刻みセンシング方式〉この実施例１では、ロボット
１の溶接トーチ付近に装着された距離センサとしてレー
ザセンサを用いた例について説明する。

【００３４】レーザセンサは、レーザスポット光を投光
する投光器と、ワークで拡散反射した光をレンズを通し
て受光するＰＳＤ（光位置検出器）などで構成され、Ｐ
ＳＤの変位出力を基に三角測量法によりワークまでの距
離を演算してこれをに出力する。

【００３５】レーザセンサの利点としては、検出精度が
高くかつ指向性が良いために表面の局所的な形状検出に
適することがあり、その反面一般的に検出距離及び検出
範囲が短いという欠点がある。

【００３６】まず、このセンサユニットによってワーク
２０を走査センシングすることにより、ワーク２０の寸
法や形状データ、即ちワークデータを取得する（ステッ
プ１１０）。

【００３７】この際の動作を図５〜図７を参照して説明
する。

【００３８】まず、図５(a)に示すように、ロボット１
を駆動することによりセンサユニット３０でワーク２０
を矢印Ｘで示すように走査する。すなわち、ワーク２０
を把持しているポジショナ７０の近傍からコラム２１方
向に向かって梁２２に沿って平行に走査する。

【００３９】この走査の際、ワークとロボットとの干渉
を考慮して次のような小刻みセンシングを実行する。特
に、ポジショナ７０によって把持している梁とダイアフ
ラムに段差がある場合や、図８(a)に示すような斜め梁
２５の場合は、ワークにロボットが干渉する可能性が高
い。

【００４０】すなわち、図８(b)〜(d)に示すように、ま
ず走査の際にロボットがワークと干渉することのない高
さ位置（Ｚ1)でセンシングを行い、この後順次走査パス
をワークに近づけていき（Ｚ2、Ｚ3）、ワークを検出で
きたときに、当該走査を終了する。

【００４１】センサコントローラ５０は、この走査によ
って得られたセンシングデータをデータ処理することに
よりポジショナ７０で把持している梁の長さＤ1、ダイ
アフラムの幅Ｄwを検出すると共に、ロボットの座標系
における梁およびダイアフラムのＸ位置を検出する。す
なわち、図５(b)は、この走査によって得られるセンシ
ングデータの一例であるが、このセンシングデータに表
れているダイアフラム２１と梁２２との間の段差５１、
走査速度、ロボットの走査開始点位置、終了点位置など
の情報を用いて上記梁の長さＤ1およびダイアフラムの
幅Ｄw、ダイアフラムのロボット座標系におけるＸ位置
が得られる。さらに、図５(b)のセンシングデータの縦
軸は、センサユニットからワークまでのＺ方向の距離を
示すから、このセンシングデータからダイアフラム２１
のＺ方向位置を演算し、特定することができる。

【００４２】次に、センサコントローラ５０は上記走査
によって得られたダイアフラム２１の位置データを基
に、図６(a)の矢印Ｙに示すようなサーチ動作のための
動作ジョブを作成し（図１ステップ１２０）、該作成し
た動作ジョブをロボットコントローラ６０に転送するこ
とによりロボット１に図６(a)に示すようなサーチ動作
を実行させる（図１ステップ１３０）。すなわち、図６
(a)のサーチ動作では、ダイアフラム２１上を通り先の
図５に示したセンシングパスＸと直交するようなセンシ
ングパスＹに沿ってセンサユニット３０を走査する。な
お、このＹ方向の走査の際には、既にダイアフラムのＺ
方向位置を先の走査及びデータ処理によって求めてある
ので、先の走査のような小刻みセンシングは実行しな
い。

【００４３】次に、センサコントローラ５０は上記サー
チ動作によって得られたセンシングデータをデータ処理
することによって、ダイアフラム２１のロボットの座標
系におけるＹ方向元位置を特定する（図１ステップ１４
０）。

【００４４】すなわち、図６(b)は、図６(a)に示したＹ
方向の走査によって得られたセンシングデータを示すも
のであるが、このセンシングデータに対して先のＸ方向
の走査データに対して行ったデータ処理と同様の処理を
行うことによってＹ方向の座標を求めることができる。
これで、先に求めたＸ方向位置、Ｚ方向位置と併せてダ
イアフラムのロボット座標系における３次元位置を特定
することができる。

【００４５】このようにして、ダイアフラム２１の位置
及びダイアフラム幅Ｄwを特定することができたので、
センサコントローラ５０はこれらのデータを用いて、図
７(a)に示すように、ダイアフラム２１の四方をセンシ
ングするための動作ジョブを作成し（図１ステップ１２
０）、該作成した動作ジョブをロボットコントローラ６
０に転送することによりロボット１に図６(a)に示すよ
うなサーチ動作を実行させる（図１ステップ１３０）。

【００４６】このダイアフラム周りの走査の際には、図
４に示したように、ワークが２方、３方、４方仕口の何
れであるかと、段差Ｄh、梁のフランジ幅Ｆw、梁のオフ
セットＯfを計測して求める必要があり、この走査の際
にもワークとロボットとの干渉の可能性がある。このた
め、この走査の際にも、前述した小刻みセンシング動作
を実行する。

【００４７】このようなサーチ動作によってセンシング
データが得られると、センサコントローラ５０では、上
記サーチ動作によって得られたセンシングデータをデー
タ処理することによって、仕口が２方仕口、３方仕口、
４方仕口の何れであるのかと、段差Ｄhと、梁のフラン
ジ幅Ｆwと、梁のオフセットＯfを求める（図１ステップ
１４０）。

【００４８】すなわち、図７(b)は、図７(a)に示した走
査のうちの１方向への走査によって得られたセンシング
データを示すものであるが、このセンシングデータによ
って梁の幅Ｆwを求める。また、このセンシングデータ
によって梁の高さ方向の位置も検出できるので、これと
先に求めたダイヤフラムの高さ方向の位置に基づいて段
差Ｄhを算出することができる。また、走査開始点、走
査終了点、走査速度等の情報に基づき梁オフセットＯf
を求めることができる。

【００４９】つぎに、ポジショナ７０によってワークを
１８０゜表裏反転し、前記同様のサーチジョブ作成、サ
ーチ実行、サーチデータ処理を実行して、コラム及び各
梁の表面の位置と、同コラム及び各梁の裏面の位置と、
ポジショナ７０の回転中心位置に基づいてコラム高さＣ
hおよび梁の高さＦhを求める。

【００５０】以上のようにして、ワーク２０の形状およ
び寸法に関するワークデータを取得する。

【００５１】次に、センサコントローラ５０は、前記セ
ンサユニット３０によるセンシングによって得られたワ
ークデータをオフライン教示プログラムに入力すること
により、溶接線の数、溶接の種類、溶接線のおおよその
位置、サーチ時のロボット姿勢を決定し、この決定結果
に基づいて溶接線の位置、形状をセンサユニット３０で
サーチ測定するためのサーチジョブを作成する（図１ス
テップ１５０）。なお、オフライン教示プログラムは、
ロボットの動作プログラムを作成するためのプログラム
であり、ワークデータおよびサーチデータに基づいてロ
ボットの動作ジョブを作成するものである。

【００５２】センサコントローラ５０は前記作成したサ
ーチジョブをロボットコントローラ６０に転送する。ロ
ボットコントローラ６０は、転送されたサーチジョブを
実行してロボットを駆動することにより、例えば図９に
示すような溶接線のサーチ動作を実行する（ステップ１
６０）。すなわち、図９においては、最初溶接線に対し
て平行にセンサユニット３０を走査することでセンシン
グの始端検出を行う（走査線(ア)）。次に溶接線に対し
て直角な方向にセンサユニット３０を走査する（走査線
(イ)）。以下同様にして、溶接線に対して直角に走査を
繰り返す（走査線(ウ)）。図１０(a)は、上記走査線
(イ)、(ウ)を走査する際のセンサユニット３０および溶
接線付近を示すものである。

【００５３】センサコントローラ５０は、かかる溶接線
のサーチ動作によって得られたデータ（図１０(b)参
照）を処理し、溶接線の正確な位置及び溶接線の形状、
即ち溶接線情報を検出する（ステップ１６０）。

【００５４】センサコントローラ５０は、得られた溶接
線情報を基に溶接条件を、オフライン教示プログラムに
設定し、さらに先に求めたワークデータも用いて溶接ジ
ョブを作成する（ステップ１７０）。

【００５５】このようにして生成された溶接ジョブは、
ロボットコントローラ６０に転送される。ロボットコン
トローラ６０は、転送された溶接ジョブを実行してロボ
ットを駆動することにより、溶接作業を実行する（ステ
ップ１８０）。

【００５６】以上が、本実施例システムの実施例１にお
ける溶接時の作業手順である。

【００５７】［実施例２］ 〈２段階センシング方式〉実施例１においては、センサ
３１としてレーザセンサを用いた場合について説明した
が、レーザセンサの特徴である、指向性がよいこと、検
出距離、検出範囲が短いということはワークのセンシン
グの際に干渉の危険性を持つことを意味し、これを避け
るためには例えば実施例１のような小刻みセンシングを
行わなければならないなどの不利な面もある。

【００５８】そこで、この第２の実施例では、ロボット
溶接トーチ付近に、レーザセンサと超音波センサを併設
し、これら２種類のセンサを切替え使用するようにして
いる。すなわち、ワークの概形のセンシング用に超音波
センサを用い、ワーク形状の詳細なセンシング用にレー
ザセンサを用いるようにする。

【００５９】なお、超音波センサは、検出距離及び検出
範囲ともに長い反面、指向性はそれほどよくないという
特徴をもっている。このため、超音波センサは、ワーク
の局所的な形状を精度よく把握することはできないが、
ワークの存在の有無やおおよその位置を把握するため
に、ロボットがワークとは干渉することのない離れた位
置からセンシングするのには向いている。

【００６０】以下、この実施例２の動作を説明する。

【００６１】まず、図１１(a)に示すように、ロボット
１を駆動することにより超音波センサ８０でワーク２０
を矢印Ｘで示すように走査する。すなわち、ワーク２０
を把持しているポジショナ７０の近傍からコラム２１方
向に向かって梁２２に沿って平行に走査する。

【００６２】この走査の際、ポジショナ７０によって把
持している梁とダイアフラムに段差がある場合や、先の
図８に示すような斜め梁２５の場合等を考えて、ワーク
にロボットが干渉しないように走査する必要があるが、
超音波センサは前述したように検出距離及び検出範囲と
も長いために、ワークとの干渉の可能性のないワークか
ら離れた位置での走査で、把持している梁やダイアフラ
ムのおおよその位置を検出することができる。

【００６３】図１２は、超音波センサによるセンシング
データを示すものであるが、この図からも判るように、
超音波センサは指向性があまり良くないために、ワーク
の詳細な形状までは捉えることはできない。しかし、図
１２のセンシングデータをデータ処理することにより、
ワークが存在するおおよそのＺ方向位置を特定すること
はできる。

【００６４】したがって、センサコントローラ５０で
は、超音波センサ８０のセンシングデータをデータ処理
してワークが存在するおおよそのＺ方向位置を特定し、
この特定したＺ方向位置データに基づいて、ワークと干
渉することがなくかつレーザセンサ３０で適正な測定が
行えるようなＺ座標位置を求め、このＺ座標位置を用い
てレーザセンサ３０で行うサーチ動作のためのサーチジ
ョブを作成し、これをロボットコントローラ６０に転送
することによりロボット１に先の図５(a)にしたような
レーザセンサ３０でのサーチ動作を実行させる。ただ
し、この場合には、レーザセンサ３０をワーク形状の適
正な測定が行えるＺ方向位置に位置させて走査が行われ
るので、１度の走査によって所望する梁やダイアフラム
の形状をセンシングすることができる。すなわち、先の
実施例１のような小刻みセンシングは行わない。

【００６５】センサコントローラ５０は、この走査によ
って得られたセンシングデータを前記実施例１と同様に
データ処理することにより梁の長さＤ1、ダイアフラム
の幅Ｄwを検出すると共に、ロボットの座標系における
梁およびダイアフラムの位置を検出し、さらに該検出し
たダイアフラム２１の位置データを基に先の図６(a)の
矢印Ｙに示すようなレーザセンサ３０でのサーチ動作の
ための動作ジョブを作成し、該作成した動作ジョブをロ
ボットコントローラ６０に転送することによりロボット
１に図６(a)に示したようなサーチ動作を実行させる。

【００６６】なお、このＹ方向の走査の際には、既にダ
イアフラムのＺ方向位置を先の走査及びデータ処理によ
って求めてあるので、超音波センサ８０によるセンシン
グは行わない。

【００６７】次に、センサコントローラ５０は上記Ｙ方
向のサーチ動作によって得られたセンシングデータを先
の実施例１と同様にデータ処理することによって、ダイ
アフラム２１のロボット座標系におけるＹ方向位置を特
定する。

【００６８】このようにして、ダイアフラム２１の位置
及びダイアフラム幅Ｄwを特定すると、次に、センサコ
ントローラ５０はこれらのデータを用いて、図１３に示
すように、超音波センサ８０でダイアフラム２１の四方
をセンシングするための動作ジョブを作成し、該作成し
た動作ジョブをロボットコントローラ６０に転送するこ
とによりロボット１に図１３に示すような超音波センサ
８０によるサーチ動作を実行させる。

【００６９】すなわち、ダイアフラム２１の四方をセン
シングする際にも、超音波センサ８０によるサーチ動作
によって梁の有無、梁のおおよそのＺ方向位置（すなわ
ち段差のおおよその値）を特定し、この特定したＺ方向
位置データに基づいて、レーザセンサ３０によるダイア
フラム四方の走査の際のＺ座標位置を求めるようにして
いる。センサコントローラ５０では、このようにして求
めたＺ座標位置を用いてレーザセンサ３０で行うダイア
フラム四方のサーチ動作のためのサーチジョブを作成
し、これをロボットコントローラ６０に転送することに
よりロボット１に先の図７(a)にしたようなレーザセン
サ３０でのサーチ動作を実行させる。

【００７０】このようなレーザセンサ３Ｏによるサーチ
動作によってセンシングデータが得られると、センサコ
ントローラ５０では、先の実施例１と同様にして、仕口
形状、段差Ｄh、梁のフランジ幅Ｆw、梁のオフセットＯ
fを求める つぎに、ポジショナ７０によってワークを１８０゜表裏
反転し、前記同様のサーチジョブ作成、サーチ実行、サ
ーチデータ処理を実行して、コラム及び各梁の表面の位
置と、同コラム及び各梁の裏面の位置と、ポジショナ７
０の回転中心位置に基づいてコラム高さＣhおよび梁の
高さＦhを求める。

【００７１】以上のようにして、ワーク２０の形状およ
び寸法に関するワークデータを取得する。

【００７２】以上が、実施例２におけるワーク形状サー
チの際の動作手順である。

【００７３】なお、上記各実施例では、センサ３１とし
て非接触式のレーザセンサや超音波センサを用いるよう
にしたが、接触式の距離センサを用いる様にしてもよ
い。

【００７４】ここで、接触式の距離センサとは、接触点
を検出するセンサをロボット先端に装備し、図１４に示
すように、Ａ点からロボットを動作させ、接触と同時に
ロボットを停止させてＢ点におけるロボットの位置を取
得することにより、ワークまでの距離を算出する。した
がって、この接触式の距離センサを、図１４に示すよう
に、複数のＸ（またはＹ）方向位置で基準高さＺCから
ワークとの間を離散的に往復することにより、基準高さ
Ｚcからワーク表面の各点までの距離を計測することが
できる。

【００７５】この接触式の距離センサとしては、溶接線
ワイヤに電圧をかけ、この電圧の変化により接触点検出
を行うワイヤタッチセンサ、あるいは図１５に示すよう
なタッチプローブ８５を設けたタッチセンサなどがあ
る。

【００７６】すなわち、上記の接触式の距離センサを用
いて、鉄骨仕口の形状をサーチしてワークデータを取得
するとともに、溶接線のサーチを行うようにすることも
できる。

【００７７】また、仕口形状サーチにはレーザセンサな
どの非接触タイプを用い、溶接線サーチにタッチセンサ
を用いるというように、異なるタイプのセンサを複合し
て利用するようにしてもよい。

【００７８】また、上記実施例では、溶接線のサーチの
際には、レーザセンサ３０を用いるようにしたが、溶接
線ワイヤに電圧をかけ、この電圧の変化により接触を検
出するとともに、この接触の検出時点でロボットを停止
させ、その停止位置によりワーク位置をサーチする溶接
線ワイヤによるタッチセンサを溶接線サーチの際に用い
るようにしてもよい。

【００７９】さらに、図１５に示すように、溶接トーチ
にタッチプローブ８５を配設し、このタッチプローブ８
５を用いて、ワーク形状のサーチまたは溶接線のサーチ
を行うようにしてもよい。

【００８０】また、上記実施例では本発明を溶接ロボッ
トに適用するようにしたが、他の作業ロボットに本発明
を適用するようにしてもよい。例えば、溶接トーチの代
わりにグラインダーを装填し、溶接した部分の凹凸をグ
ラインダーによってグラインド加工するような作業ロボ
ットに本発明を適用するようにしてもよい。

【００８１】また、本発明を適用するワークは鉄骨仕口
に限るわけではなく、他の鉄骨コラム、柱大組のワーク
などに本発明を適用するようにしてもよい。要は、ワー
クデータを数値データを用いてパラメトリックに表現で
きるワークであればどのようなワークに本発明を適用す
るようにしてもよい。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
距離センサによりワーク全体をセンシングすることによ
りワークデータを得、このワークデータをオフライン教
示プログラムに自動で入力することによりロボットの溶
接線サーチジョブ及び溶接ジョブを作成するようにした
ので、完全なティーチレスでの溶接作業を低コストで実
現するとともに、ワークのセッティングミスおよびデー
タ入力ミスなどによるロボットの作業ミスをなくすこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すフローチャート。

【図２】この発明の実施例のシステム構成を示す図。

【図３】この発明の実施例の溶接ロボット付近を示す斜
視図。

【図４】この発明に使用されるワークの各種タイプを示
す図。

【図５】レーザセンサによるサーチジョブ作成のための
ワーク形状のセンシング動作の一工程を示す図。

【図６】レーザセンサによるサーチジョブ作成のための
ワーク形状のセンシング動作の一工程を示す図。

【図７】レーザセンサによるサーチジョブ作成のための
ワーク形状のセンシング動作の一工程を示す図。

【図８】小刻みセンシングの動作の説明図。

【図９】溶接線のサーチ動作の一例を示す斜視図。

【図１０】溶接線のサーチ動作および該サーチ動作によ
って得られたセンシングデータを示す図。

【図１１】超音波センサによるサーチジョブ作成のため
のワーク形状のセンシング動作の一工程を示す図。

【図１２】超音波センサによるセンシングデータを示す
図。

【図１３】超音波センサによるサーチジョブ作成のため
のワーク形状のセンシング動作の一工程を示す図。

【図１４】タッチセンサによるワーク形状のセンシング
動作の一工程を示す概略図。

【図１５】タッチセンサの一例を示す図。

【符号の説明】

１…溶接ロボット １０…溶接トーチ ２０…ワーク ２１…コラム（ダイアフラム） ２２…梁 ３０…センサユニット ３１…光距離（変位）センサ ５０…センサコントローラ ６０…ロボットコントローラ ８０…超音波センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２３Ｋ 9/00 ５０１ Ｇ０５Ｂ 19/403 Ｃ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワーク表面各点の位置を検出するためのセ
   ンサを作業ロボットに搭載し、このセンサを用いて前記
   ワークをセンシングする作業ロボット装置において、 前記センサによる前記ワークのセンシング結果に基づ
   き、前記ワークの形状データを決定するための作業ロボ
   ットの動きを指令するサーチ用ロボット動作ジョブを順
   次自動生成するワークサーチジョブ作成手段と、 このワークサーチジョブ作成手段によって順次作成され
   るサーチ用ロボット動作ジョブに従って前記作業ロボッ
   トを駆動することにより前記センサによる前記ワークの
   センシング動作を実行して当該ワークの形状データを取
   得する第１の制御手段と、 該取得したワーク形状データに基づいて前記ワークの作
   業線の位置、形状をサーチするためのサーチ用ロボット
   動作ジョブを自動生成する作業線サーチジョブ作成手段
   と、 このサーチジョブ作成手段によって作成されたサーチ用
   ロボット動作ジョブに従って前記作業ロボットを駆動す
   ることにより前記距離センサによる作業線のサーチ動作
   を行う第２の制御手段と、 この作業線のサーチ結果および前記ワーク形状データに
   基づいて当該ワークに対する作業時のロボット動作ジョ
   ブを自動作成する作業ジョブ作成手段と、 この作業ジョブ作成手段によって作成されたロボット動
   作ジョブに従って前記作業ロボットを駆動することによ
   り所定の作業を実行する第３の制御手段と、 を具えることを特徴とする作業ロボット装置。
2. 【請求項２】前記作業ロボットは溶接ロボットであり、
   前記作業線は溶接線である請求項１記載の作業ロボット
   装置。