JPS5856003A - 工業用ロボツトの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特にワークの位置を検出できるセンサを備えた
工業用ロボットの制御方法に関するものであり、更に詳
しくは同一仕様の複数のワークに対してｌ［次作業を行
うのに好適な工業用ロボットの制（転）方法に関するも
のである。

センサを用−てワークの姿勢を検出し、このワ−クの姿
勢に合うように、工業用ロボットの経路を補正して１作
業を行う方法がすてに搗案されてｂる。

しかし従来愚案された方法は、夫々のワークに対して複
数の位置でワークの位置検出動作を行うよう指令してお
き、この指令に基すて、センサでワークの位置検出を行
り１、この検出データにＸＶてロボットの制御対象部の
移動すべき経路を定めていた。

このワークの位置検出動作は、ロボットの制御対象部が
移動すべき経路の各変曲点あたり一個所以上の点で行わ
なければならなかつ友ので全位置検出動作を行うのに多
くの時間が必−であつ念。

この位置検出動作を行って−る間は工業用ロボットは多
くや場合木琴の作業を行うことができなり。

従って作業能率がはなはだ低く唸る欠点があった。

：。

本発明はこのような点に鑑み成されたものであって、そ
の目的とするところは作業能率を向上できる工業用ロボ
ットの制御方法を搗供することにある。

一般に同一仕様で構成され次複数のワークは。

ワーク相互間で見て、各部の寸法はほぼ同一になる。

従って作業点と１つの基準点を有してｂる同一仕様の複
数のワークを、向きを特定して配置すれば、基準点の位
置をセンサを用帆て求めることに依り、基準点から特定
の位置にあるワーク上の作業点は計算に依って求めるこ
とができる。

基準点を２つ設け、これの位置をセンサで求めるようＫ
ｆればワークの向きを特定しておかなくても作業点を計
算に依って求めることができる。

そこで本発明では、作業点と基準点とを有してｂる同一
仕様の複数のワークに工業用ロボットに依って順次作業
を行う方法を次のよう圧して行う。

まず第１工程では仮作業点と仮基準点とを教示し、これ
等仮基準点、仮作業点に関する位置データを記憶するよ
うにする。

この第１工程では、ワークを、基準点が１つの場合には
、ワークを特定の向きに配置し、工業用ロボットの位置
制御対象部を直接各作業点及び基準点に位置決めして、
そのときの工業用ロボットの各動作軸の優位を記憶した
り、ある−は位置制御対象部を各作業点及び基準点に位
置決めする為に与えた指令を記憶し友りして行うことが
できる。

このワークに作業を行う場合には謳１工程で記憶手段に
記憶させた情報をそのまま読み出し、この情報に依って
工業用ロボットを制御すれば良す。

しかし次のワークに作業を行う場合には、このワークの
向きは、前のワークと同じ方向を向くように特定されて
ｂるが、基準点の位置は多くの場合変って偽る。

そこで第１工程よりあとの第２工程ではワークの実際の
基準点の位置をセンサを用−て求め、仮基準点に関して
記憶されてＬｎ７ｊデータと、センサに依って求めた実
際の基準点く関するデータとから仮基準点より実際の基
準点までの距離と方向とを演算に依って求める。

ワークの実際の基準点はセンサに依って直接求めても良
すし、基準点から一定の距離にある部分の位置を求めて
Ｊ′このデータを基にして演算に依つて基準点を求める
ようにしても良り０例えば円柱上の中心を基準点とする
ような場合には円柱周面０３ケ所の位置をセンサに依っ
て検出し、この検出したＳつの位置データから実際の基
準点を演算に依って求めることができる。

第２工程のあとの第５工程で嬬仮業点に関して記憶され
てｂなデータと、１に２工程で求めな距離と方向とから
ワークの実際の作業点を求める。そして工業用ロボット
の制御対象部を実際の作業点に動かすようにする。

工業用ロボットの制御対象０部はワークに対して、複数
の実際の作業点上だけを移動するようにしても良いし、
各作業点間は直線あるｂは選択し九曲＃ｌによって経路
補間されるように鵞ることも可能である。　　　、 基準点が２つあるときＫはワークの向きは特定しておか
なくても作業点を求めることができる。

本発明は以上のように基準点を求めることに依り各作業
点の位置を演算に依って求めることができるのでセンサ
を用いての作業時間を短かくすることができる、従って
作業能率が向上する。

以下図を参照しながら本発明の夾施例について説明する
。第１図は本発明方法を実施するのに用するセンサ付工
業用ロボットの機構部の一例であり、ＪｌｌＧ２図は制
御部のブロック図である。まな菖３図第４図は本発明方
法に依って溶接するワークの一例である。

ワーク１は第３図に示しであるように母材２と菱形の中
間材５と円柱状のボス４とで構成しである。中間材３は
母材２とボス４との間に位置している。

第１図に示した工業用ロボット５に依りボス４と中間材
３との接合隅角部６並びに中間材３と母材２との接合隅
角部７を本発明方法に依って溶接する場合について説明
する。

中間ＩＩ５は母材２に対して角部８，９，１０．１１で
、溶接に依り仮止めしてあり、ボス４は中心点１２が角
部８と１０，９と１１とを結ぶ４１１１Ｉ　Ｓ　、　１
４０交点と一致するように位置決めされ、溶接に依り仮
止めしである。

て置かれる。つまりワーク１夫々で、線１番は平行を保
った関係でづれることはあるが、互ｔｎＫ交わる方向に
づれることはない。

さて、このワーク１上のボス４の中心点１２を基準点と
して定め、角部１５〜２２及びボス４の中間材３と接す
る肩囲の点Ｐ、〜Ｐ、を作業点として定める。

ロボット５はベース２３とベース２３上を走行する麹行
台２４と、走行台２４上に垂直に立てな柱２５と、柱２
５に嵌合して上下動するスライドブロック２６と、スラ
イドブロック２６上で走行台２４０走行方向に、対して
直角を成す水平方向に移動するアーム２７と、アーム２
７の先端に取りつけな２軸揺動モー４２８とを有してお
り％２軸揺動モータ２８の先には溶接トーチ２９とセン
サ凪５１が取りつけである。

走行台２４はＶリンダ３２に依って、スライドブロック
２６はＶリング５！ＳＫ依ってアーム２７はＶリンダ３
４に依って夫々駆動されるように構成しである。

走行台２４．スリイドブロック２６．アーム２７％２軸
揺動モータ２８の位置又は姿勢は、ＩＩ２図に示した位
置検出手段３５〜５９に依って検出できるように構成し
である。

さてオペノー夕はティーチングボックス４０に依り指令
を与え、中央処理演算部４１を働かせて走行台２４、ス
ライドブロック、２６．チーム２７及び２軸揺動モータ
２８を動作させ、トーチ２９の先端を基準点１２上に正
しく位置決めする。

このとき中央処理演算部４１から走行台２４、スライド
ブロック２６，１−ム２７及び２軸揺動モータ２８を動
かす為に与えな指令を記憶手段４２に記憶する。

次にティーチングボックス４０に依り指令を与え、トー
チ２９の先端をぜス４の局面で中間材６と接続する部分
Ｐ、〜Ｐ、に夫々位竺決めする。このときも中央処理演
算部４１から）−４２９の先端を各点Ｐ、〜Ｐ、−に位
置決めする為に与えた指令を記憶手段゛４２に記憶する
０、そしてしかも点Ｐ。

〜Ｐ、の霧点間は基準点１２から各点Ｐ、〜Ｐ。

までの距離を半径とする円弧補間を行ってトーチ２９の
先端が専行するように記憶手段４２に命令を書き込む、
また、このとき溶接作業を行うようにすることも記憶手
９．４２に書き込む。

次にティーチングボックス４０に依り指令を与え）−＋
２９の先端を、中間材３の周囲で母材３と接している部
分の隅角８〜１１４Ｃ近一点１５〜２２に位置決めし、
こ０ときも中央処理演算部４１からトーチ２９の先端を
各点１５〜２２に位置決めする為に与えた指令を記憶手
段４２に記憶する。

また記憶手段４２には１５と１６間、１７と１８間、１
９と２０間及び２１と２２間は溶接しながら各点間をａ
ｉｍ補関して溶接トーチ２９が進行するように命令を書
き込む１以上が第１工程である。

さて、このワークに対して記憶手段４２に書き込んで以
上の命令を再現土工ことに依ってボス４と中間材Ｓとの
接合隅角部６並びに中間材３と母材２との接合隅角部７
を溶接することができる。

ノ しかし、このワーク１の１１！接が終って、このワーク
と同一仕様のワークが線１１を前のワークの線１２と平
行を保って配置されたときは単に記憶手段４２に記憶さ
れてｈた内容に基すて工業用ロボットを制御するだけで
は溶接作業を行うことができな込。

しかし、新しｂワークの基準点１２の位置が分れば新し
一ワークの溶接を行わなければならなｈ位置は演算に依
って求めることができる。

しかし、このワークはセンサ３０とｓｌを周込て基準点
１２を直接検出できるような形状をして偽な−０従って
、この基準点を求めるべく記憶手段４２には、あらかじ
め新しｂワークに対して、仁ｔＬＯボＸ４が周［ｌ１ｉ
５点Ｐａ、ＰＩ）、ＰＯ点をセンサＳｏ、Ｓ１を用いて
求める命令を書き込んで置く７ センサ５０．３１を用すてボス４と中間材３との接合隅
角部を検出するにはセンサｓ１を中間材３、センサ３０
をボス４の周面に向けて両センサ３０゜Ｓｌの出力が等
し送特定の値になるまで次第に近づけることに依って行
う。

さて記憶手段には３点Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの点（Ｘａ、ｙ
ａ、ｚａ）、（ｘｂ、ｘｂ、ｚｂ）、（ｘｃ、ｙｃ、ｚ
ｃ）が求められなとき、このデータ■ にＩＬ−て、基準点１２を求める為の命令が書き込まれ
ている。

基準点（ｘｏ、ｙｏ、ｚｏ）は を中央演算処理装置４１で解くことに依って求めること
ができる。

さて記憶手段４２に記憶してあつな最初のワークの基準
点、つ１り仮基準点の座標を（Ｘ、Ｙ。

Ｚ）とすると。

新し論、ワークの実際の基準点は（ｘｏ、ｙｏ、ｚＯ）
であ若から 中央演算処理装置４１は、この２つのデータから仮基準
点と、新しｈワークの実際の基準点との距−喝と方向（
ΔＸ、Δｙ・、Δ２）を に依り求めることができる０以上が纂２工程である。

この数値を、記憶手段４２に記憶して６つな最初のワー
クの点ＰＩＮＦ、及び１５〜２２％つまり仮作業点に作
用させ、中央演算処理装置４１で（５）式の計算をする
ことにより新し４Ａｙ−りの実際の作業点を求めること
ができる。

つまり、各仮作業点の座標を（ｘａ、ｙａ、ｚａ）で表
わすと実際の作業点の座標（ｘ／、ｙβ、２β）は で求めることができる。

中央演算処理装置４１は）−４−２９の先端を実際の作
業点（Ｘβ、ｙ／　＊ｚりＫ位置決めするように指令を
演算し、サーボ回路４Ｓを働かせて、指令と検出手段３
５〜３９の出力が等しくなるよう走行台２４、スライド
ブロック２６．チーム双２軸揺動モータ２Ｂを駆動する
。

なお各！ｌ！際の作業点間で直線あるｈは曲線補間ｉ；
指令されて偽ると参には、中央演算処理装置４１は補間
に必要な指令を出し、トーチ２９の先端は、この指令に
追従する１以上が第３工程である。

以上は基準点が１ケの場合の例であるが、ワー′！にセ
ンサで検出可能な基準点が２つある場合に緯はワークの
向きをか凍らずしも特定して置く必要はな−、つまり第
５図に示すように、２つの仮基ｔｊＩｓ点１２　ａ’、
　１２　ｂ’Ｏ座４１５ｒ夫４　（’ｘ／、″ｙ１′。

ｚ、’　）（ｘｓ’、ｙ、’、ｚ、′）であり、仮作業
、ａＰ＋’の座ｍが（ｘ、’、ｙ、’、ｚ、’　）であ
つ念とする。

これ等の座標値あるｂは、これ等の座標値を求めること
のできる値は、第１工程に於−て求められ記憶手段４２
の中に記憶されてｂる。

次にセンサ３０．３１を用りて求めた仮基準点１２ａ’
、１２１）’に対応する実基準点１２ａ、１２Ｍ）座標
が夫々（Ｘｓ　ｅ７＊　ｅ　Ｚｓ　　）（Ｘｓ　ｅ　７
１　＠２、）であるとすれば実作業点Ｐ、の位置座標（
”ａ　ｍ　”Ｉｓ　ｅ　Ｚ＠　　）は次のようにして求
めることができる。但し計算を容易にするためｚ、−２
，′−２．−２．′−２，ｉｚ、′とする。

まｆｔ＝ｘ軸に対する点１２ｂ′と１２ａ′とを結ぶ線
の角度−は で求めることができる。

Ｘ＠に対する点Ｐ、′と１２ａ′とを結ぶ線の角度ｌは で求めることができる。

更Ｅｘ軸に対する点ｊ　ｌ−ｂと１２ａとを結ぶ線の角
度嘱は で求めることができる。

そこで、Ｘ軸に対する点Ｐ、と１２ａとを結ぶ線の角度
ａＩｒｉｇ−／−ａ＋Ｊ’である。

依って！、、　ｙ、に Ｘ、　−ＩＱＯＢ　　ｅ　　＋　　Ｘ、　−１−（８）
７１−１ａｉｎ　　ａ　　＋　ｙ、　　　　　　　　　
・・・（９）なおｚＩ　−Ｚ　、’　ａｍ　ｚ　１′で
ある。

このようにして作業点を求めることができる。

以上の説明から明らかなように本発明に依れば実際の基
準点の位置を求め、この実際の基準点と仮作画点との開
本距離と方向とを求め、この距離夕 と方向とを仮作画点のデー増に加味することに依り実際
の作業点を見つけるようにしたのでセンサを用−てのワ
ー’ＩＱ位置検出を短時間で行うことができる。従って
作業能率が向上する。

用ロボットの一例を示す正面図、第２図は工業用ロボッ
トの制御部の一例を示すブロック図、第３図第４図は本
発明方法で作業を行うワークの平面図及び正面図、第５
図は他の実施例を説明するのに用りる図である。

５は工業用ロボット、１２は基準点％Ｐ、〜Ｐ。

１５〜２２は作業点、３０．！＄１はセンサである。

オＺ目 甘１図 骨３図 才４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　作業点と基準点とを有して−る同一仕様の複数のワ
   ークに工業用ロボットに依って順次作業を行う方法に於
   りて、仮作業点と仮基準点とを教示し、これ等仮基準点
   、仮作業点に関する位置データを記憶する纂１工程と、
   該第１工程のあとで前記ワークの実際の、前記基準点の
   位置を、センサを用＾て求め、前記仮基準点に関して記
   憶されてｖ７Ｈデータと前記センサに依って　゛求めた
   実際の基準点に関するデータとから、前記仮基準点より
   前記実際の基準点までの距離と方向とを計算に依って求
   めるｇ４工程と、該第４２ ２工程のあとで前記仮作業点に関して記憶されていたデ
   ータと、前記距離と方向とから、前記ワークや実際の作
   業点を求へ前記工業用ロボットの制御対象部を前記実際
   の作業点に動かす第厚工程とを有することを特徴とする
   工業用ロボットの制御方法。 ２　前記第２工程に於りて、ＩＩｒＩｒ−クの前記基準
   点と同心を成す単一環状周囲のＳケ所の位置をセンサに
   依って検出し、この検出した３つの位置データから、＊
   記ワークの実際の、前記基準点を計３ＥＫ依って求める
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の工業用ロ
   ボットの制御方法。 五　前記基準点は１つであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の工業用ロボットの制御方
   法。 ４、前記基準点は２つであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の工業用ロボットの制御方
   法。