JPS59224291A - 産業用ロボツト - 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】 この発明は産業用ロボットの改良に係り、特に操作盤を
介してマニュアルで位置制御可能としたプレイバンク方
式のものにおける、ティーチング操作を容易としたもの
に関する。

前記したような産業用ロボットは周知である。

そしてロボットのメカ構成は、直角座標、円筒座標、多
関節など、種々目的に応じて構成されている。しかしな
がら、操作盤を介してのマニュアル位置制御時には、こ
れらメカ構成の制御軸とは別に、制御装置の制御手段中
に直角座標による制御軸を含ませるようにして、そのマ
ニュアル操作を容易ならしめたものが、近時床〈実施さ
れつつある（例えば特開昭５７−１３９８″１０号公＠
）。

このように構成されたロボットにおいては、オペレーク
のマニュアル操作によす、エンドエフェクタは、直角座
標制御系によ。で、直進制御しうるのであるが、例えば
エンドエフェクタとして溶接トーチを使用した場合、こ
のトーチとワークとの間隔を一定としてトーチを位置制
御し、溶接点位置に制御するのに、このトーチの前後軸
方向が直角座標制御系の制御軸方向と一致しないかぎり
、複数の軸を同時に制御して行なわねばならず、その操
作は容易でない。

そこでこの発明においては、エンドエフェクタに固定さ
れた特定方向のワークとの距離を一定に保ちながらこれ
に直角方向にマニュアル制御しうる産業用ロボットを提
供し、も−で前述問題を解決しようとするものである。

この発明の概略は、制御装置のマニュアルモードにおい
て、エンドエフェクタとワークとの相互位置をマニュア
ルで制御盤を介して制御可能とした、プレイバンク方式
の産業用ロボットにおいて、前記エンドエフェクタに固
定された局所直角座標系の特定方向の前記ワーク表面と
の距離センサが、前記エンドエフェクタに固定まだはそ
れに代えて設けられ、さらに前記制御盤には前記特定方
向に対して直角の前記局所座標系の方向に前記エンドエ
フェクタを位置制御する操作手段を具備し、前記制御装
置は前記操作手段による位置制御時において前記距離セ
ンサの前記ワークとの距離を一定ならしめる手段を含ん
でいる、前記産業用ロボットである。

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、エンドエフェクタとして溶接トーチを使用
した、多関節ロボットであるが、この発明をこの実施の
形態に限定するものではない。

１は産業用ロボットであり、この実施例では、図示した
ようにα□ないしα６の５回転自由度を有する多関節ロ
ボットである。このロボット１のエンドエフェクタとし
てＭＩＧ溶接１−チ２を備える。３はトーチ２の消耗電
極ＴＷを案内するコンジシトチューブである。

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９だスプール４ａを具備し、電極Ｔ
ＷとワークＷＫ間に溶接用電源４ｂを接続しつるように
構成される。

５はこの実施例の制御装置の要部としての、公知ノコン
ピュータである。コンピュータ５には、ＣＰＵおよびメ
モリを含む。

そしてコンピュータ５のパスラインＢＫは、電源４ｂが
接続される。

パスラインＢＫはさらに、ロボットにのα１軸のサーボ
系Ｓα１が接続される。サーボ系Ｓα、にはα１軸の動
力Ｍα０、その位置情報を出力するエンコーＥα１が含
まれる。またパスライン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Ｓα６が接続さ
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、区ニュアル操作スナップスイッチ群ＳＷを
設ける。そしてＸ、Ｙ、Ｚ、Φおよびθ各制御軸（ロボ
ット１の基台１ａに固定された、制御のだめの直角座標
軸）毎のスナップスイッチのステンクを図示中立位置よ
り「Ｕｊ側に倒せばその制御軸の位置情報の増加する方
向に、ｒＤＪ側に倒せばその反対方向にエンドエフェク
タが移動す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
をあられすものとする。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ュータ５に
よ、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ＲＥＫはまた、オートモードにおける速度指令ロ
ータリスインチＳＶを設ける。またモード切換スイッチ
ＳＭを設け、マニュ７　ルモ−１−Ｍ、テストモードＴ
ＥおよびオートモードＡに切換えうるように構成されて
いる。ＳＥは選択スイッチであ、す、−図において上に
切り換えてアップダウンスイッチ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。さらにこのスイッチＳＥを図示のように左に、
セントしたうえで、スイッチＳＵを操作するこ々により
、直線補間「Ｌ」、円補間ｒＣＪ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ＲＥＫは、スタートスイッチＳＴを設ける。スイッ
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
、各種スイッチが設けられる。以下に詳述しよう。

まずＳＳけセンシングモード設定スイッチであり、この
スイッチＳＳを０ＦＦ（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設定しうるものである。

丑だスイッチ群ＳＷと同様構成になる、センシングモー
ドにおけるマニュアル操作スナンプスインチ群ＳＷＴを
設ぼる。スイッチＳＷＴは、図示したようにトーチ２の
軸Ｔ方向のＴｘ軸に対する局所直角制御軸ＴｘおよびＴ
、ｙ方向に、トーチ２をマニュアル操作するべきスイッ
チとして構成される。

そしてこれら各スイッチもパスライン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、て着脱自在であるものとする。そして、先端部２
ａ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っ
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６
ｂを進退自在に嵌装され、ばね６Ｃによって前方（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ョメータ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。そしてと
のセンサＳＮを取り付はスタイラス６ｂの突出長が４の
とき、スタイラス６ｂの先端がトーチ２の作動、ξＰど
一致しているものとする。さらにトーチ２の軸Ｔ方向が
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Ｔ
ＸおよびＴ７とする。

今ワークＷＫは図示のように、水平すみ自溶接線ＷＬを
有呟この溶接線ＷＬ上の点Ｐ工からＰ２迄溶接しようと
するものである。

このためにまず、ユーザプログラムのティーチングが実
行される。以下の説明においては、第３図も参照された
い。

オペレータは寸ずスイッチＳＭを操作して、マニュアル
モードを設定する。通常なればスイッチＳＷのいずれか
を操作すれば、コンピュータ５は操作盤ＲＥの各スイッ
チを読み込み（処理ＰＲ１）、トーチ２はＸ系制御軸に
沿って位置姿勢が制御される（処理ＰＲ８ないしＰＲ，
）。そしてまず、トーチ２前方の作動点Ｐを点ＰＸ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
しすぎる位置でティーチングすると、溶接時の消耗電極
ＴＷ突出長さくいわゆるエクステンション長さ）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ィ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ぬ。その場合
、スイッチＳＷの操作のみではその操作の困備なことは
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
イッチ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。

スルトコンピュータ５はこれを判断しく処理ＰＲ，）、
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Ｐ　Ｒ，）。

これを式であられせば、Ｔｚ＝　Ｋ　（０−ｆ（Ｌ））
となる。ここでｆ　（Ｌ）はセンサＳＮによって検出さ
れた量、Ｉ（は常数である。

すなわち、センサＳＮの出力が設定寸法βに対応した値
より犬か小かにより、犬なれば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／サＳＮの出力が設定寸法ｌに
対応した値となるように、コンピュータ５は各制御軸α
、ないしα６の回動角を制御する。またオペレータがス
イッチＳＷＴを操作すればコンピュータ５はこれを読み
込み（処理ＰＲ□およびＰＲ，）、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力方向位置制御する。

すなわち、現在の位置情報をＸ　とし、時間（指令を出
すインタバル時間）Δを後の位置指令情報をｘ””とす
れば、 ここでΔＴｘ、ΔＴｙ、△ＴＺは、Δｔの間にトーチ２
を軸Ｔｘ　、　’Ｔ’ｙ　、　Ｔｚ力方向移動させるべ
き距離である。またＭは座標系Ｔｘ　、　Ｔｙ　、　Ｔ
Ｚから絶対座標系Ｘへの変換マ）　ＩＪクスであり、で
ある。

このとき、スイッチＳＷＴを操作せず、スイッチＳＷの
うちΦ、θのスイッチを操作している場合は、 −ｎ＋’　　　−ｎ　　　　− Ｘ　　　　＝Ｘ　　　＋ΔＸ ここで八はΦ、θのスインチＳＷ操作による、絶対座標
系Ｘにおける変化分である。

かくしてＹｎ＋１を演算して求め（処理ＰＲ６）、’さ
らにこの＞（ｎ＋”の値から座標変換して、各メカ制御
軸α、ないしα６に対する指令値７とする（処理ＰＲ４
）。このＸから７への座標変換の詳細は例えば特開昭４
９−５０３７６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αを出力する（処理ＰＲ，）。

さらに時間Δｔの経過により（処理Ｐｉｔ、）、制御の
だめのユーザプログラムが最終か否か判断しく処理ＰＲ
，）、そうでなければ処理ＰＲ，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、ポテンショメータ以外の差
動トランスなど他の手段であってもよい。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
あってもよい。

（ロ）センサＳＮの取り付けは、前述実施例のように、
エンドエフェ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ａ５の軸に対してエンドエフェク
タと対称に一体に設け、α６軸の回動によりエンドエフ
ェクタとセンサとを選択関節ロボットにかぎらず、他の
公知の構成であってもよい。

に）エンドエフェクタは溶接トーチの他、公知の切断ト
ーチ、佃持具、塗装用ガンなどであってもよい。

（ホ）その他者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つるものである。

■　プレイバンク方式のロボットにおいて、エンドエフ
ェクタに固定の局所座標系の一方向に対するワーク表面
との距離センサを設け、この距離を一定とし、前記局所
座標系に沿７た位置制御を、マニュアルで可能としたの
で、ティーチングのためのマニュアル位置制御を容易と
なしうる。これは特にＸ、Ｙ、Ｚ軸の方向と、ワークＷ
Ｋの作業線ＷＬの方向とが一致しないときに特に顕著で
あることは理解されよう。

ＣＢ）　′構成簡単であり、センサの他、制御装置にコ
ニ／　ヒユー　タを使用すれば、ソフトウェア、の追７
ＪＴｌの実施例

【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
斜視図およびブロック図、第２図は一部拡大縦断面図、
第３図はフローチャートである。 １・・・−産業用ロボット、２・・・溶接トーチ（エン
ドエフェクタ）、５・・・コンピュータ（制御装置）、
Ｗ　Ｋ　、、、ワーク、ＲＥ、、、制御盤、Ｔｘ　、　
Ｔｙ　、　ＴＺ・・・局所直角座標系、ＳＮ・・・距離
センサ、ＳＷＴ・・・スイッチ（操作手段）、ＰＲ６・
・・処理（距離を一定ならしめる手段）。 出願人　　新明和工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）制御装置のマニュアルモードにおいて、エンドエ
   フェクタとワークとの相互位置をマニュアルで制御盤を
   介して制御可能とした、プレイバンク方式の産業用ロボ
   ットにおいて、前記エンドエフェクタに固定された局所
   直角座標系の特定方向の前記ワーク表面との距離センサ
   が、前記エンドエフェクタに固定またはそれに代えて設
   けられ、さらに前記制御盤には前記特定方向に対して直
   角の前記局所座標系の方向に前記−エンドエフェクタを
   位置制御する操作手段を具備し、前記制御装置は前記操
   作手段による位置制御時において前記距離センサの前記
   ワークとの距離を一定ならしめる手段を含んでいる、前
   記産業用ロボット。 ■　前記エンドエフェクタは溶接トーチであり、前記特
   定方向は前記トーチの軸方向である、特許請求の範囲第
   １項記載の産業用ロボット。 ■　前記エンドエフェクタは切断トーチであり、前記特
   定方向は前記トーチの軸方向である、特許請求の範囲第
   １項記載の産業用ロボット。 （４）前記制御装置はコンピュータを主体としだ、特許
   請求の範囲第１項記載の産業用ロボット。