JPH0222401B2 - - Google Patents

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JPH0222401B2
JPH0222401B2 JP6358980A JP6358980A JPH0222401B2 JP H0222401 B2 JPH0222401 B2 JP H0222401B2 JP 6358980 A JP6358980 A JP 6358980A JP 6358980 A JP6358980 A JP 6358980A JP H0222401 B2 JPH0222401 B2 JP H0222401B2
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JP
Japan
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signal
processing tool
axis
circuit
effective length
Prior art date
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JP6358980A
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Japanese (ja)
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JPS56159707A (en
Inventor
Etsuzo Murakami
Toshio Yoneda
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Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
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Publication date
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Publication of JPH0222401B2 publication Critical patent/JPH0222401B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/41Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50353Tool, probe inclination, orientation to surface, posture, attitude

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、予じめ教示された動作を再生しなが
ら加工を施す工業用ロボツトに関するものであ
り、特に加工具の姿勢変更時および加工具の実効
長さの変更時における動作を容易に行なう制御装
置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an industrial robot that performs processing while reproducing previously taught motions, and particularly when changing the posture of a processing tool and changing the effective length of the processing tool. The present invention relates to a control device that easily performs operations.

一般に工業用ロボツトにおいては加工具と被加
工物とを相対的に移動させるための座標軸(以後
これらの座標軸を主座標軸と呼ぶ。)例えば互い
に直交するX、Y、Zの3軸とこの加工具を保持
する手首部の姿勢を決定するための副座標軸であ
る姿勢制御軸、例えばX軸およびY軸に平行な
面、即ちXY平面内にて回転するΘ軸、およびZ
軸に平行な面内にて回転するΨ軸(以後Θ軸およ
びΨ軸を一括して手首軸と呼ぶ。)とを備え、こ
れら各軸を教示された通りに移動させて三次元空
間内に形成された加工線を忠実に再現するように
制御される。
In general, in industrial robots, there are coordinate axes for relatively moving the processing tool and the workpiece (hereinafter these coordinate axes are referred to as principal coordinate axes). Posture control axes, which are sub-coordinate axes for determining the posture of the wrist that holds the
It is equipped with a Ψ-axis (hereinafter the Θ-axis and Ψ-axis are collectively referred to as the wrist axis) that rotates in a plane parallel to the axis, and each of these axes can be moved as instructed in a three-dimensional space. It is controlled to faithfully reproduce the formed processing line.

第1図は、このように構成された工業用ロボツ
トの例を示す斜視図であり、同図において1はベ
ース、2はベース1上にX軸方向に横行自在に取
付けられたコラム、3はコラム2にZ軸方向に昇
降自在に取付けられたアーム支持体、4はアーム
支持体3にY軸方向に前後動自在に支持されたア
ームであり、このアーム先端には加工具6例えば
アーク溶接用トーチを有する手首5が取付けら
れ、さらにこの手首5は加工具6をXY平面内に
てΘ軸廻りに、またZ軸に平行な面内にてΨ軸廻
りに廻動して姿勢制御可能になつている。これら
のコラム2、アーム支持体3、アーム4はそれぞ
れ直交軸からなる主座標軸を構成し、電動機ある
いは油圧シリンダ等図示を省略した駆動手段によ
りそれぞれ指令された位置まで駆動されて位置決
めされる。さらにこれらロボツト本体は別途用意
される被加工物7の取付治具8に対応して設置さ
れる。被加工物取付治具は必要により図のU軸お
よびV軸廻りに回転可能に、またW軸方向に移動
可能に構成される。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an industrial robot configured in this way. In the figure, 1 is a base, 2 is a column mounted on the base 1 so as to be able to move freely in the X-axis direction, and 3 is a column. An arm support 4 is attached to the column 2 so that it can move up and down in the Z-axis direction, and an arm 4 is supported on the arm support 3 so that it can move back and forth in the Y-axis direction. A wrist 5 having a torch is attached, and this wrist 5 can control the posture of the processing tool 6 by rotating it around the Θ axis in the XY plane and around the Ψ axis in a plane parallel to the Z axis. It's getting old. These column 2, arm support 3, and arm 4 each constitute a main coordinate axis consisting of orthogonal axes, and are each driven and positioned to a commanded position by a driving means (not shown) such as an electric motor or a hydraulic cylinder. Further, these robot bodies are installed in correspondence with a separately prepared mounting jig 8 for the workpiece 7. The workpiece mounting jig is configured to be rotatable around the U-axis and V-axis in the figure and movable in the W-axis direction as necessary.

この種の工業用ロボツトにおいては、被加工物
の形状、板厚あるいは加工線の傾きなどに対応し
て加工具の実効長さ、例えば溶接用に用いる場合
には溶接ガンの選択あるいはアーク溶接における
電極高さや溶接トーチ先端からの消耗電極の突出
し長さなどを適宜の値に調整することが必要であ
る。第1図に示したような工業用ロボツトにおい
て加工具の取付方向がこれらの主座標軸のいずれ
かと平行である場合には、単にこの実効長さの変
化分、例えば溶接用ロボツトにおける溶接電圧や
突出し長さの変化分だけを該当軸において実行時
に教示されたデータから修正してトーチの移動軌
跡をその軸方向に平行移動してやればよい。しか
し加工具の取付方向が主座標軸と平行であること
は少なく、一般には主座標のいずれに対しても有
限の角度を有する姿勢となるのが通常の使用状態
である。そしてこれら加工具の姿勢そのものも加
工線が曲線あるいは折れ線状であるときは、これ
らの加工線に対して常に一定の姿勢を保つことが
要求される。このため加工の進行に伴なつて加工
具の姿勢制御軸の原点からの角度が変化するよう
に制御されるので主座標軸に対する角度が変化す
るものである。いま説明を簡単にするために加工
具としてアーク溶接用トーチを使用し、第2図a
に示すようにX、Y平面内においてC点で屈曲し
た溶接線AないしEが存在し、かつ要求されるア
ーク電圧が第2図bに示すようにA−B間および
D−E間においてはe1であり、B−D間において
はe2であり、また溶接トーチもX、Y平面内にお
いて移動する場合を考える。同図において点A−
C間は直線であるから溶接トーチの姿勢はY軸か
らθ1だけ傾いた一定角度でよく、点Cにおいて屈
曲しているため手首軸を溶接線の屈曲角度に応じ
て回転させてY軸に対してθ2としてC−E間にお
いてもA−C間におけると同じく溶接線に対して
角度αとなるようにすることが要求される。また
アーク電圧はB、D点およびE点で変化させる必
要があるから、溶接用トーチ支持点から被溶接物
の溶接点までの距離、即ち加工具の実効長さ:L
をA−B間およびD−E間においてはlaに、B−
D間においてはlbにすることが必要となる。一般
にY軸に対してθの角度を有する溶接用トーチの
実効長さLがΔLだけ変化したときにはY軸方向
にはΔLy=ΔLcosθ、X軸方向には、ΔLx=
ΔLsinθの変化となつて現われるから必要なアー
ク電圧が変わつて実効的なトーチ長さが変化して
もトーチ先端の指向位置を不変に保ち溶接を切ら
ずに連続して行なうためにはトーチ支持点をこの
分だけ修正することが必要となる。それ故、トー
チ姿勢θの値によつて同一のトーチの実効長さの
変化ΔLに対しても各軸の修正量は零からΔLまで
の範囲で大きく異なることになる。
In this type of industrial robot, the effective length of the processing tool is determined depending on the shape of the workpiece, the thickness of the workpiece, the inclination of the processing line, etc. For example, when used for welding, the selection of a welding gun or the selection of It is necessary to adjust the electrode height and the protruding length of the consumable electrode from the tip of the welding torch to appropriate values. In an industrial robot as shown in Fig. 1, if the mounting direction of the processing tool is parallel to one of these principal coordinate axes, the change in effective length, for example, the welding voltage or protrusion in a welding robot, It is sufficient to correct only the change in length from the data taught at the time of execution on the relevant axis and move the torch movement trajectory in parallel in the direction of that axis. However, the mounting direction of the processing tool is rarely parallel to the principal coordinate axes, and in general, the tool is in a normal use state in a posture that has a finite angle with respect to any of the principal coordinates. When the machining lines are curved or polygonal, the machining tools are required to always maintain a constant posture with respect to the machining lines. Therefore, as machining progresses, the angle of the attitude control axis of the machining tool from the origin is controlled to change, so the angle with respect to the main coordinate axis changes. To simplify the explanation, an arc welding torch is used as the processing tool, and Fig. 2a
As shown in Figure 2b, there are welding lines A to E bent at point C in the X and Y planes, and the required arc voltage is between A and B and between D and E as shown in Figure 2b. Consider the case where e 1 is e 1 and e 2 between B and D, and the welding torch also moves within the X and Y planes. In the same figure, point A-
Since point C is a straight line, the welding torch can be held at a fixed angle tilted by θ 1 from the Y axis.Since it is bent at point C, rotate the wrist axis according to the bending angle of the welding line to align it with the Y axis. On the other hand, θ 2 is required to be at an angle α with respect to the weld line between C and E as well as between A and C. Also, since the arc voltage needs to be changed at points B, D, and E, the distance from the welding torch support point to the welding point of the workpiece, that is, the effective length of the processing tool: L
between A and B and between D and E, and between B and E.
It is necessary to set it to lb between D. In general, when the effective length L of a welding torch, which has an angle of θ with respect to the Y-axis, changes by ΔL, in the Y-axis direction, ΔLy = ΔLcosθ, and in the X-axis direction, ΔLx =
This appears as a change in ΔLsinθ, so even if the required arc voltage changes and the effective torch length changes, the torch support point must be set in order to keep the pointing position of the torch tip unchanged and perform continuous welding without cutting. It is necessary to correct this amount. Therefore, depending on the value of the torch attitude θ, the amount of correction for each axis will vary greatly in the range from zero to ΔL even for the same change in effective length ΔL of the torch.

従つて従来のように教示データに一定のシフト
量を合算して加工具の軌跡を平行移動させるよう
な方法においては、一連の動作中において自由に
加工具の姿勢を変更することはできず、わずかに
予じめ定められた姿勢変化がプログラムされてい
るときにのみ、このプログラムによつて指示され
るシフト量を合算して加工具を移動させることが
できるだけである。このため実行時において、こ
れらを任意に、或いは他の現象、例えば溶接用ロ
ボツトにおける溶接用ガンの種類、アーク電圧、
電極突出し長さの変化等、に対応して加工具の位
置を制御することは不可能であつた。したがつ
て、従来装置においては、加工線の軌跡を教示す
るに際して、別途実験により求めた加工条件から
加工具のシフト量を計算し、これらを標準軌跡と
ともに教示してやることが必要であつた。このた
めに、加工条件を見出すときの実験は全て手動指
令に頼る他なく、また自動加工実行中において、
例えば非消耗電極を用いるTIG溶接法において、
アーク電圧を検出してこれを基準値と比較し、差
がなくなる方向に溶接用トーチを被溶接物に向つ
て移動させる、いわゆるアーク電圧倣いや消耗電
極を用いる溶接法において、溶接用トーチからの
消耗電極の突出長さの変化によつて溶接電流が変
化することを検出してこれが復帰するように溶接
用トーチを移動させる方法は全く採用することが
できず、これらの方法のためには夫々専用の手段
を設ける必要があつた。また第2図のC点におい
ては手首軸を回転させて溶接トーチがA−C間に
おけると同じ角度αとなるようにすることが必要
となる。このとき手首の支持部即ち第1図のアー
ム4の先端の位置を変えずに手首軸だけを角度θ
回転させると、その回転中心が加工具先端と離れ
ているために加工具先端は第2図中に点線で示す
ように本来の指向位置とは大きく離れた位置とな
る。
Therefore, in the conventional method of adding a certain shift amount to the teaching data to move the trajectory of the processing tool in parallel, it is not possible to freely change the attitude of the processing tool during a series of operations. Only when a slight predetermined attitude change is programmed can the processing tool be moved by adding up the shift amounts instructed by this program. Therefore, during execution, these can be adjusted arbitrarily, or other phenomena such as the type of welding gun in the welding robot, the arc voltage,
It has been impossible to control the position of the processing tool in response to changes in the protruding length of the electrode. Therefore, in the conventional device, when teaching the locus of the machining line, it was necessary to calculate the shift amount of the machining tool from the machining conditions determined through separate experiments, and to teach these along with the standard trajectory. For this reason, all experiments when finding machining conditions must rely on manual commands, and during automatic machining,
For example, in TIG welding using non-consumable electrodes,
In welding methods that use so-called arc voltage copying or consumable electrodes, the welding torch is moved toward the workpiece in a direction that detects the arc voltage, compares it with a reference value, and eliminates the difference. It is impossible to adopt a method of detecting a change in welding current due to a change in the protrusion length of the consumable electrode and moving the welding torch so as to restore the current. It was necessary to provide a dedicated means. Further, at point C in FIG. 2, it is necessary to rotate the wrist axis so that the welding torch forms the same angle α as between A and C. At this time, without changing the position of the wrist support part, that is, the tip of the arm 4 in FIG.
When it is rotated, the center of rotation is separated from the tip of the processing tool, so that the tip of the processing tool is at a position far away from the original pointing position, as shown by the dotted line in FIG.

従来このような屈曲する加工線を加工する場合
あるいは加工線に対する加工具の姿勢を変化させ
ても加工具先端の指向位置が変化しないようにす
るためには、加工線を記憶させる段階、即ちテイ
ーチング時において手首姿勢変更のために発生し
た加工具先端位置の変化を、手動指令によりX軸
およびY軸を移動させて、加工具先端が正常位置
に復帰したことを確認した後にテイーチング指令
を行い、手首軸およびX軸およびY軸の目標値を
記憶させておき、実行時において、この手首姿勢
の変更時におけるX、Y各軸の必要な移動量を先
に記憶した各目標値からコンピユータにより計算
させながら行う方法が用いられていた。このよう
な方法によるときは、テイーチング作業が非常に
繁雑となるのみならず、実行時において手首軸の
廻動とこれによる主座標軸の位置の補正動作とが
独立して行なわれることになる。ところで、主座
標軸であるX、Y、Z各軸にはそれぞれ異なる重
量の機構が装着されておりかつ極座標系である手
首回転のためのΘ、Ψ軸とは当然ループゲインお
よび応答速度が異なり、これらを正確に調整して
動特性を一致させることは相当な困難性を有す
る。しかも、これら各軸の動特性は各軸の調整位
置によつても負担重量の変化や慣性モーメントが
変化するために一定ではなく、これら変動する動
特性をすべての位置において一致させることはほ
とんど不可能に近い。
Conventionally, when machining such a bending machining line or in order to prevent the pointing position of the tip of the machining tool from changing even if the attitude of the machining tool with respect to the machining line changes, there is a step of memorizing the machining line, that is, teaching. At times, the change in the position of the tip of the processing tool that occurred due to the change in wrist posture is handled by manually moving the X-axis and Y-axis, and after confirming that the tip of the processing tool has returned to its normal position, a teaching command is issued. Target values for the wrist axis, X-axis, and Y-axis are memorized, and during execution, the amount of movement required for each of the X and Y axes when changing the wrist posture is calculated by a computer from the previously memorized target values. A method was used in which this was done while When such a method is used, not only does the teaching work become very complicated, but also the rotation of the wrist axis and the correction operation of the position of the principal coordinate axes are performed independently during execution. By the way, mechanisms with different weights are attached to the X, Y, and Z axes, which are the main coordinate axes, and the loop gain and response speed are naturally different from the Θ and Ψ axes for wrist rotation, which are the polar coordinate system. It is quite difficult to adjust these accurately to match the dynamic characteristics. Moreover, the dynamic characteristics of each of these axes are not constant because the load weight and moment of inertia change depending on the adjustment position of each axis, and it is almost impossible to match these varying dynamic characteristics at all positions. Close to possible.

一方、テイーチング作業を容易にするために手
首軸の回転指令を分割し、この指令信号に応じて
加工具先端をもとの位置に保持するために、主座
標軸の移動すべき量を演算し、この演算結果を
X、Y、Z各軸に対する位置指令信号に加算して
主座標軸の位置を補正しながら制御する方法、あ
るいは手首軸の回転角度を検出し、この検出値に
よつてX、Y、Z各軸の補正量を計算して制御す
る方法が提案されている。しかるに、前者におい
ては、手首軸の回転指令信号により手首の廻動と
補正のための主座標軸の駆動とを独立して行うこ
とになるので、前述のように各軸の動特性の差か
ら各軸を正確に協動させることは困難であり、一
方、後者においては手首軸の回転量を検出してか
らこの検出値に対する主座標軸の補正量を演算
し、この演算結果によつて主座標軸を移動させる
ことになるので相当量の動作遅れが避けられな
い。さらに、主座標軸の位置の補正を正確に行う
には、手首軸の回転角の検出をできるだけ細かい
間隔で行うことが必要となるが、この補正量の演
算には後述するように三角函数を含むから、大量
の三角函数の演算を高速で行うことが必要とな
り、一般に工業用ロボツトに用いられるマイクロ
コンピユータ程度の能力では到底実現不可能であ
る。したがつて、演算能力の範囲内に検出間隔が
制約されることになり、遅れの増加は避けられ
ず、正確な補正動作は望めない。
On the other hand, in order to facilitate the teaching work, the rotation command of the wrist axis is divided, and in order to hold the tip of the processing tool in the original position according to this command signal, the amount by which the main coordinate axis should be moved is calculated. This calculation result can be added to the position command signals for each of the X, Y, and Z axes to perform control while correcting the position of the main coordinate axes, or the rotation angle of the wrist axis can be detected and the X, Y, and Y axes can be controlled by , and a method of calculating and controlling the correction amount for each axis of Z has been proposed. However, in the former case, the rotation of the wrist and the driving of the main coordinate axes for correction are performed independently based on the rotation command signal of the wrist axis. On the other hand, in the latter case, the amount of rotation of the wrist axis is detected, and then the correction amount of the principal coordinate axes is calculated based on this detected value, and the principal coordinate axes are adjusted based on the result of this calculation. Since it will have to be moved, a considerable amount of operational delay is unavoidable. Furthermore, in order to accurately correct the position of the principal coordinate axes, it is necessary to detect the rotation angle of the wrist axis at as fine an interval as possible, but the calculation of this correction amount involves trigonometric functions as described later. Therefore, it is necessary to calculate a large number of trigonometric functions at high speed, which is simply not possible with the capabilities of microcomputers generally used in industrial robots. Therefore, the detection interval is restricted within the range of computing power, an increase in delay is inevitable, and accurate correction operation cannot be expected.

本発明は、加工具の姿勢制御軸の現在位置信号
と加工具の実効長さ指令信号とから、加工具の実
効長さ変更時に発生する加工具の先端指向位置の
変化量を算出し、この結果に応じて加工具の支持
手段である主座標軸の位置修正信号を得、さらに
これに加えて、姿勢制御指令信号を受けて手首軸
を回転するときに姿勢制御指令信号を受けて姿勢
変更により発生する加工具先端の指向位置の変化
量を演算し、この演算結果を順次記憶するととも
に姿勢制御軸の動作に応じて、先に演算して記憶
しておいた加工具先端の指向位置の変化量を読み
出し、この信号により主座標軸に対する位置修正
信号を修正して主座標軸の位置を制御する構造と
して手首軸の廻動を含む場合においても加工具先
端の指向位置を全く変化させることなく正確でか
つ遅れのない位置制御を可能にしたものである。
The present invention calculates the amount of change in the tip pointing position of the processing tool that occurs when changing the effective length of the processing tool from the current position signal of the attitude control axis of the processing tool and the effective length command signal of the processing tool. According to the result, a position correction signal is obtained for the main coordinate axes that are the means of supporting the processing tool, and in addition to this, when the wrist axis is rotated in response to an attitude control command signal, a position correction signal is obtained by receiving an attitude control command signal and changing the attitude. The amount of change in the pointing position of the tip of the processing tool that occurs is calculated, and the calculation results are sequentially stored, and the change in the pointing position of the tip of the processing tool that has been previously calculated and stored is calculated in accordance with the movement of the attitude control axis. The structure reads out the amount and uses this signal to correct the position correction signal for the main coordinate axes to control the position of the main coordinate axes. Even when the wrist axis rotates, the directional position of the tip of the processing tool does not change at all and is accurate. This also enables position control without delay.

第3図は、本第1の発明を第1図に示したよう
な主座標軸としてX、Y、Zの直交3軸および手
首軸としてΘ、Ψの回転2軸を有する工業用ロボ
ツトに適用するときの実施例を示す構成図であ
る。同図において、9は各軸に対する指令信号を
発生する制御器であり、11aはX軸駆動制御回
路、11bはX軸駆動電動機、11cはX軸位置
検出用エンコーダであり、この11aないし11
cはX軸位置決め用サーボ制御回路を構成してい
る。同様に12a,13a,14a,15aはそ
れぞれY軸、Z軸、Θ軸およびΨ軸の各駆動制御
回路、12b,13b,14b,15bは各軸駆
動用電動機、12c,13c,14c,15cは
各軸位置検出用エンコーダであり、12aないし
12cはY軸用、13aないし13cはZ軸用、
14aないし14cはΘ軸用、15aないし15
cはΨ軸用のそれぞれ位置決め用サーボ制御装置
を構成している。16および17はそれぞれ制御
器9からのΘ軸位置指令信号およびΨ軸位置指令
信号を積算し記憶するΘ軸およびΨ軸現在位置記
憶用レジスタであり、それぞれ各軸が原点位置に
復帰したときにリセツトされる。このレジスタ1
6および17はエンコーダ14cおよび15cの
出力を積算するものであつてもよく、この場合は
実際の動作に即した信号を得ることができる。1
8は制御器9からのΘ、Ψ軸に対する両軸の位置
増分指令θc,φcを受けてこのときのX、Y、Z
各軸の修正量をΘ、Ψ軸の各現在位置に応じて算
出する演算回路、19は各軸の移動を手動指令す
るためのテイーチング操作箱、20は自動運転実
行時に運転開始、停止などを指令する自動操作箱
21ないし23は制御器9の出力を演算回路18
の出力にて修正して総合出力を得る修正回路であ
る。
FIG. 3 shows the application of the first invention to an industrial robot having three orthogonal axes X, Y, and Z as principal coordinate axes and two rotational axes Θ and Ψ as wrist axes, as shown in FIG. FIG. In the figure, 9 is a controller that generates command signals for each axis, 11a is an X-axis drive control circuit, 11b is an X-axis drive motor, and 11c is an encoder for detecting the X-axis position.
c constitutes a servo control circuit for X-axis positioning. Similarly, 12a, 13a, 14a, and 15a are drive control circuits for the Y-axis, Z-axis, Θ-axis, and Ψ-axis, respectively, 12b, 13b, 14b, and 15b are electric motors for driving each axis, and 12c, 13c, 14c, and 15c are drive control circuits for each axis. Encoders for detecting the position of each axis, 12a to 12c are for the Y axis, 13a to 13c are for the Z axis,
14a to 14c are for Θ axis, 15a to 15
c constitutes a positioning servo control device for the Ψ axis. 16 and 17 are Θ-axis and Ψ-axis current position storage registers that integrate and store the Θ-axis position command signal and Ψ-axis position command signal from the controller 9, respectively, and when each axis returns to its home position, It will be reset. This register 1
6 and 17 may integrate the outputs of the encoders 14c and 15c, and in this case it is possible to obtain a signal that corresponds to the actual operation. 1
8 receives the position increment commands θc, φc for both axes with respect to the Θ and Ψ axes from the controller 9, and calculates the X, Y, and Z at this time.
An arithmetic circuit that calculates the amount of correction for each axis according to the current position of the Θ and Ψ axes; 19 is a teaching operation box for manually commanding the movement of each axis; 20 is a teaching operation box for starting, stopping, etc. during automatic operation. The automatic operation boxes 21 to 23 that issue commands output the output of the controller 9 to the arithmetic circuit 18.
This is a correction circuit that corrects the output of and obtains a total output.

第3図において、制御器9は各軸に対する位置
指令信号xcないしφcを別途定められた移動速度
に対応したパルス間隔で指令単位毎に出力し、各
軸はこの位置指令信号を受けてサーボ制御回路に
より入力信号に対応して駆動される。この位置決
め結果は、それぞれに設けられたエンコーダ11
cないし15cによつて検出され、それぞれの軸
の制御回路11aないし15aにフイードバツク
されて入力信号との間に偏差がなくなつた位置で
停止する。手首軸に対する位置指令信号θc,φc
はまたΘ軸およびΨ軸現在位置記録用レジスタ1
6および17にて積算される。レジスタ16およ
び17においては手首軸の原点からの回転角度
θ,φを積算し演算回路18に出力する。
In FIG. 3, the controller 9 outputs a position command signal xc to φc for each axis in each command unit at a pulse interval corresponding to a separately determined moving speed, and each axis receives this position command signal to perform servo control. It is driven by a circuit in response to an input signal. This positioning result is transmitted to the encoder 11 provided in each
c to 15c, and is fed back to the control circuits 11a to 15a of the respective axes, and stops at the position where there is no deviation from the input signal. Position command signal θc, φc for wrist axis
Also, Θ-axis and Ψ-axis current position recording register 1
6 and 17 are integrated. The registers 16 and 17 integrate the rotation angles θ and φ of the wrist axis from the origin and output the result to the arithmetic circuit 18.

一方制御器9からはまた加工具の実効長さを指
令する信号aも出力され、この信号aは演算回路
18に供給されレジスタ16および17の信号
θ,φとともにX、Y、Z各軸の修正量を演算
し、この修正量は主座標軸に対する指令信号xc,
yc,zcと修正回路21ないし23にて加算合成
されて各軸の駆動回路11aないし13aに供給
される。この結果、加工具の先端は加工具の実効
長さ信号の変化にかかわらず常に同じ指向位置に
向うことになる。
On the other hand, the controller 9 also outputs a signal a that commands the effective length of the processing tool, and this signal a is supplied to the arithmetic circuit 18, and is sent along with the signals θ and φ of the registers 16 and 17 to the X, Y, and Z axes. The amount of correction is calculated, and this amount of correction is calculated using the command signal xc,
Yc, zc are added and combined by correction circuits 21 to 23, and then supplied to drive circuits 11a to 13a for each axis. As a result, the tip of the processing tool always faces the same pointing position regardless of changes in the effective length signal of the processing tool.

ここで演算回路18について詳細に説明する。 Here, the arithmetic circuit 18 will be explained in detail.

第4図は第1図の装置の加工具部分のみを取出
した座標軸との関係を示した説明図である。第4
図において、a0は手首のΘ軸の回転中心から加工
具取付位置までの手首の長さを示し、a1は加工具
の実効長さを示す。いま手首の回転中心が点Qに
あり、手首がΘ軸廻りに図示の方向にΘ、Ψ軸廻
りにφだけ回転しているときの溶接ヘツドの先端
位置P1(x1,y1,z1)は、 x1=a0 cosθ a1 sinθ sinφ …(1) y1=a0 sinθ+a1 sinφ cosθ …(2) z1=a1(1−cosφ) …(3) である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship with the coordinate axes in which only the processing tool portion of the apparatus shown in FIG. 1 is extracted. Fourth
In the figure, a 0 indicates the length of the wrist from the rotation center of the Θ axis of the wrist to the attachment position of the processing tool, and a 1 indicates the effective length of the processing tool. The center of rotation of the wrist is now at point Q, and the wrist is rotating by Θ around the Θ axis in the direction shown in the figure and by φ around the Ψ axis, then the tip position of the welding head P 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) is x 1 = a 0 cos θ a 1 sin θ sin φ … (1) y 1 = a 0 sin θ + a 1 sin φ cos θ … (2) z 1 = a 1 (1 − cos φ) … (3).

ここで手首の長さa0はロボツト本体の構造によ
つて定まるので通常一定と考えてよい。加工具6
の実効長さa1は前述のように目的によつて種々変
化した値が指示される。いま加工具6の実効長さ
がa1からa2に変化したときを考える。このとき加
工具6の先端位置の座標P2(x2,y2,z2)は上記
(1)ないし(3)式にa1のかわりにa2を代入すれば得ら
れ、このときの加工具6の先端の移動量は各座標
軸において Δx1=x2−x1=(a1−a2)sinθ sinφ …(4) Δy1=y2−y1=(a2−a1)sinφ cosθ …(5) Δz2=z2−z1=(a2−a1)(1−cosφ)…(6) となる。これを実効長さがa1であつたもとの位置
にもどすには加工具の取付部Qを主座標軸に沿つ
て(−Δx1,−Δy1,−Δz2)だけ移動させればよ
い。このようにして修正した状態からさらに加工
具の実効長さの指令がa2からa3に変化したときに
は Δx2=x3−x2 Δy2=y3−y2 Δz2=z3−z2 (ただしP3(x3,y3,z3)は実効長さがa1から
a3に変化したときの先端の位置を示す。) だけ点P2から移動していることになる。
Here, the wrist length a0 is determined by the structure of the robot body, so it can be considered that it is usually constant. Processing tool 6
As mentioned above, the effective length a 1 is specified to have various values depending on the purpose. Now consider a case where the effective length of the processing tool 6 changes from a1 to a2 . At this time, the coordinates P 2 (x 2 , y 2 , z 2 ) of the tip position of the processing tool 6 are as described above.
It can be obtained by substituting a 2 instead of a 1 in equations (1) to (3), and the amount of movement of the tip of the processing tool 6 at this time is Δx 1 = x 2 − x 1 = (a 1 −a 2 ) sinθ sinφ …(4) Δy 1 =y 2 −y 1 = (a 2 −a 1 ) sinφ cosθ …(5) Δz 2 =z 2 −z 1 = (a 2 −a 1 )(1 −cosφ)…(6). In order to return this to its original position where the effective length was a 1 , it is sufficient to move the mounting portion Q of the processing tool by (-Δx 1 , -Δy 1 , -Δz 2 ) along the principal coordinate axes. When the effective length command of the processing tool further changes from a 2 to a 3 from the state corrected in this way, Δx 2 = x 3 −x 2 Δy 2 = y 3 −y 2 Δz 2 = z 3 −z 2 (however, P 3 (x 3 , y 3 , z 3 ) has an effective length from a 1
a Shows the position of the tip when it changes to 3 . ) has moved from point P2 .

(4)ないし(6)式から明らかなように、一般にこれ
らの修正量は手首姿勢θ,φの値が変化しない限
り実効長さの変化分をΔaとしたとき Δx=−Δa sinθ sinφ …(7) Δy=Δa sinφ cosθ …(8) Δz=Δa(1−ocsφ) …(9) となる。したがつて演算回路18は加工具の実効
長さaの変化量Δaと手首姿勢θ,φとから(7)な
いし(9)式を演算する回路とすればよい。
As is clear from equations (4) to (6), these correction amounts are generally calculated as follows: Δx=−Δa sinθ sinφ …( 7) Δy=Δa sinφ cosθ …(8) Δz=Δa(1−ocsφ) …(9) Therefore, the calculation circuit 18 may be a circuit that calculates equations (7) to (9) from the amount of change Δa in the effective length a of the processing tool and the wrist postures θ and φ.

ここで上記Δaに対応する信号について考えて
みる。一般に加工具の移動軌跡を教示するテイー
チング時においては加工具の形状および実効長さ
は一定のものにより行うのが作業上容易でありか
つ作業者の観念的にも理解しやすい。そこで本発
明においては、テイーチング時においては基準と
なる特定の実効長さl0を有する模擬的な加工具を
用いてテイーチングを行い、実行時においては使
用する加工具の実効長さl1を指示することにより
Δa=l0−l1を得て上記(7)ないし(9)式の演算を行な
わせることにより任意の加工具に対して加工具の
先端を教示通りの軌跡を描かせることができる。
これは例えば溶接用ロボツトにおいて、溶接箇所
に応じて溶接ガンを自動交換する場合、あるいは
アーク溶接において教示時には溶接電極の先端ま
でを実効長さとし、実行時にはこれに必要なアー
ク長を加えた長さの指令にかえて行う場合などに
も相当する。また非消耗電極を用いるTIGアーク
溶接においては、一般に溶接電源として垂下特性
あるいは定電流特性の電源を用い、溶接電圧即ち
アーク電圧がアーク長に比例することを利用して
アーク電圧に応じて加工具、即ち溶接トーチを被
溶接物に対して進退させてアーク電圧を一定に保
ついわゆるアーク電圧倣いを行うときがあるが、
このアーク電圧eaと基準電圧erとの差を先の各式
のΔaに相当させて溶接トーチの主座標軸位置を
修正することにより、特別なアーク電圧倣い機構
を溶接トーチ部に設けることなくアーク電圧倣い
を実施することができる。この場合、基準電圧er
を外部から調整可能とすることにより、各軸の指
令信号にかかわらず任意のアーク電圧に設定する
ことができ、溶接条件の設定および変更が容易と
なる。
Let us now consider the signal corresponding to the above Δa. Generally, when teaching the movement trajectory of a processing tool, it is easier to perform the work by setting the shape and effective length of the processing tool to be constant, and it is also easy for the operator to conceptually understand. Therefore, in the present invention, during teaching, teaching is performed using a simulated processing tool having a specific effective length l 0 that serves as a reference, and during execution, the effective length l 1 of the processing tool to be used is instructed. By doing so, we can obtain Δa=l 0 −l 1 and perform the calculations of equations (7) to (9) above, thereby making the tip of the processing tool draw a trajectory as taught for any processing tool. can.
For example, in a welding robot, when the welding gun is automatically replaced depending on the welding location, or in arc welding, when teaching, the effective length is defined as the tip of the welding electrode, and when executing, the length is the addition of the necessary arc length. This also corresponds to cases where the command is given in place of a command. In addition, in TIG arc welding using a non-consumable electrode, a power source with drooping characteristics or constant current characteristics is generally used as the welding power source, and the welding voltage, that is, the arc voltage is proportional to the arc length. In other words, there are times when so-called arc voltage tracing is performed to keep the arc voltage constant by moving the welding torch forward and backward relative to the workpiece.
By making the difference between this arc voltage ea and the reference voltage er correspond to Δa in each of the above equations and correcting the main coordinate axis position of the welding torch, the arc voltage Copying can be carried out. In this case, the reference voltage er
By making it adjustable from the outside, it is possible to set any arc voltage regardless of the command signal for each axis, making it easy to set and change welding conditions.

また消耗電極を用いるアーク溶接においては加
工具の実効長さは支持点からの溶接トーチの長さ
l4と溶接トーチの先端からの消耗電極ワイヤの突
出し長さl5とアーク長l6との和となる。そして溶
接電源に定電圧特性の電源を用いるときはワイヤ
突出し長さl5の変化に対応して溶接電流が変化
し、また定電流特性の電源を用いるときは前述の
TIG溶接の場合と同様にアーク長の変化に対応し
てアーク電圧eaが変化し、これらはいずれも溶
接結果に変化をもたらす。そこでワイヤ突出し長
さおよびアーク電圧に相当する信号あるいは溶接
電流およびアーク電圧検出値と溶接トーチの長さ
l4とを溶接ヘツドの実効長さ信号a2として用いる
ことによりワイヤ突出し長さとアーク電圧とを常
に任意の値にすることができる。
In addition, in arc welding using a consumable electrode, the effective length of the processing tool is the length of the welding torch from the support point.
It is the sum of l 4 , the protrusion length of the consumable electrode wire from the tip of the welding torch, l 5 , and the arc length, l 6 . When a power source with constant voltage characteristics is used as the welding power source, the welding current changes in response to changes in the wire protrusion length l5 , and when a power source with constant current characteristics is used, the welding current changes as described above.
As with TIG welding, the arc voltage ea changes in response to changes in arc length, and both of these change the welding result. Therefore, the signals corresponding to the wire protrusion length and arc voltage, or the detected values of welding current and arc voltage, and the length of the welding torch
By using l4 as the effective length signal a2 of the welding head, the wire protrusion length and arc voltage can always be set to arbitrary values.

ところで上記各演算は、工業用ロボツトに用い
られるマイクロコンピユータにおいては通常デイ
ジタル信号を入力とし、デイジイタル信号にて出
力される方式によるのが便利である。そして上記
(7)ないし(9)式の演算において、演算結果をデイジ
イタル量にて出力する際には、演算毎に1単位置
未満の値は切捨てられるから、単にデイジイタル
化された信号により(7)ないし(9)式の演算結果の
(Δx,Δy,Δz)を修正量として採用すると演算
の都度端数が切捨てられて、これが順次累積され
て大きな誤差を生ずる可能性がある。これを防止
するには、演算回路18として加工具の実効長さ
に対する第2番目の指令信号anを受けたときに、
各原点からの手首軸の角度に対応して前述の(4)な
いし(6)式に相当する Δxn=(a1−an)sinθ sinφ …(10) Δyn=(an−a1)sinφ cosθ …(11) Δzn=(an−a1)(1−cosθ) …(12) を求める主演算回路と、原点から第(n−1)番
目までに各指令の変更毎に算出した主座標軸の修
正量 Δxi,Δyi,Δzi、の総和 o-1i=1 Δx′i,o-1i=1 Δy′i,o-1i=1 Δz′i を算出する加算器と、上記主演算器の演算結果か
らこの加雑器の加算結果を差引き Δx′n=Δxz−o-1i=1 Δx′i …(13) Δy′n=Δyn−o-1i=1 Δx′i …(14) Δz′n=Δzn−o-1i=1 Δx′i …(15) を算出する補助演算器とから構成すればよい。演
算回路18をこのように構成することによつてデ
イジイタル化された値により演算を行う場合の上
記誤差は、加工具の実効長さの各指令変更毎に随
時補償される。この結果、誤差の発生は極めて少
なくなり精度を飛躍的に向上させることができ
る。
By the way, in microcomputers used in industrial robots, it is convenient for the above-mentioned calculations to be performed using a method in which digital signals are normally input and digital signals are output. and above
In the calculations of equations (7) to (9), when outputting the calculation results in digital quantities, values less than one single position are rounded down for each calculation, so (7) or (9) are simply converted into digital signals. If (Δx, Δy, Δz), which is the calculation result of equation (9), is used as the correction amount, fractions will be rounded down each time the calculation is performed, and this may be accumulated in sequence, resulting in a large error. To prevent this, when the arithmetic circuit 18 receives the second command signal an for the effective length of the processing tool,
Corresponding to the angle of the wrist axis from each origin, Δxn = (a 1 − an) sinθ sinφ … (10) Δyn = (an − a 1 ) sinφ cosθ … which corresponds to equations (4) to (6) above. (11) Main arithmetic circuit that calculates Δzn=(an−a 1 )(1−cosθ) …(12) and correction of the principal coordinate axes calculated for each command change from the origin to the (n−1)th The sum of the quantities Δxi, Δyi, Δzi, o-1i=1 Δx′i, o-1i=1 Δy′i, o-1i=1 Δz′i, and Subtract the addition result of this adder from the calculation result of the arithmetic unit Δx′n=Δxz− o-1i=1 Δx′i …(13) Δy′n=Δyn− o-1i=1 Δx ′i...(14) Δz′n=Δzn− o-1i=1 Δx′i...(15) It may be configured from an auxiliary computing unit. By configuring the arithmetic circuit 18 in this manner, the above-mentioned error when performing arithmetic operations using digitized values can be compensated as needed for each command change of the effective length of the processing tool. As a result, the occurrence of errors is extremely reduced, and accuracy can be dramatically improved.

第3図に示した実施例においては手首軸の角度
θおよびφが不変の場合について、加工具の実効
長さaに変更のあつた場合に手首の取付部の位置
を主座標軸に対する指令信号を修正することによ
り移動させて加工具の指向位置を不動に保つ装置
について説明したが、上記(1)ないし(9)式から判る
ように、加工具の指向位置は加工具の実効長さa
以外に手首軸の角度θ,φによつても変化する。
したがつてこれら手首軸の角度に変化が生じる場
合にはこれらに対しても加工具の指向位置を不動
に保つことが要求される。
In the embodiment shown in FIG. 3, when the angles θ and φ of the wrist axes remain unchanged, when the effective length a of the processing tool changes, a command signal is sent to change the position of the wrist attachment part with respect to the main coordinate axes. We have described a device that keeps the oriented position of the processing tool immobile by moving it through correction, but as can be seen from equations (1) to (9) above, the oriented position of the processing tool is determined by the effective length a of the processing tool.
In addition, it also changes depending on the angles θ and φ of the wrist axis.
Therefore, when the angle of these wrist axes changes, it is necessary to keep the pointing position of the processing tool unchanged.

第5図はこのような要求に対処し得る装置の実
施例を示す構成図である。同図において9ないし
23は第3図と同様の機能を有するものを示す。
24は制御器9からのΘ軸およびΨ軸に対する指
令信号を積算するレジスタ16および17の出力
と加工具の実効長さ信号aとから主座標軸に対す
る修正信号を演算する第1の演算回路であり第3
図の演算回路18と同じ機能を有するものであ
る。25は制御器9からのΘ,Ψ軸に対する両軸
の位置増分指令θc,φcを受けてこのときの主座
標軸即ちX,Y,Z各軸の修正量をΘ、Ψ軸の各
現在位置に応じて算出する第2の演算回路、26
は一般に待合せ行列またはFIFOメモリとよばれ
る記憶回路であつて、演算回路25の演算終了信
号mを書込み指令として演算結果を到来する順に
記憶し、後述する補間回路27の補間完了信号r
を読み出し指令として記憶した順に先頭から読み
出す回路である。
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of a device that can meet such requirements. In the figure, numerals 9 to 23 indicate those having the same functions as those in FIG.
24 is a first calculation circuit that calculates a correction signal for the main coordinate axes from the outputs of registers 16 and 17 that integrate command signals for the Θ and Ψ axes from the controller 9 and the effective length signal a of the processing tool; Third
It has the same function as the arithmetic circuit 18 shown in the figure. 25 receives the position increment commands θc and φc for both axes with respect to the Θ and Ψ axes from the controller 9, and changes the amount of correction of the main coordinate axes, that is, the X, Y, and Z axes, to the current positions of the Θ and Ψ axes. a second arithmetic circuit, 26, which calculates accordingly;
is a storage circuit generally called a waiting queue or FIFO memory, which stores the calculation results in the order in which they arrive using the calculation completion signal m of the calculation circuit 25 as a write command, and stores the calculation results in the order in which they arrive, as well as the interpolation completion signal r of the interpolation circuit 27, which will be described later.
This is a circuit that reads out data from the beginning in the order in which they are stored as read commands.

27は記憶回路26の出力を受けてΘ,Ψ各軸
の移動を検出するエンコーダ14cおよび15c
の出力毎にパルス分配する直線補間器であり21
ないし23は制御器9の出力を第1の演算回路2
4および直線補間器27の出力にて修正して総合
出力を得る修正回路である。
Encoders 14c and 15c 27 receive the output of the memory circuit 26 and detect movements of the Θ and Ψ axes.
It is a linear interpolator that distributes pulses for each output of 21
to 23 input the output of the controller 9 to the first arithmetic circuit 2.
4 and the output of the linear interpolator 27 to obtain a total output.

第5図の装置において各軸のサーボ制御回路お
よび加工具の実効長さaの変化に対する第1の演
算回路24による主座標軸の修正動作は第3図に
示した実施例と同様であるので詳細説明は省略
し、手首軸の回転時における修正動作に関して動
作を説明する。制御器9からの手首軸に対する信
号θc,φcはΘ軸およびΨ軸現在位置記録用レジ
スタ16および17にて積算されるとともに第2
の演算回路25にも供給される。レジスタ16お
よび17においては手首軸の原点からの回転角度
θ,φを積算し第1の演算回路24および第2の
演算回路25に出力する。第2の演算回路25
は、後に詳述するようにこのθ,φからX,Y,
Z各軸の修正量を演算し記憶回路26に出力す
る。記憶回路26は第2の演算回路25の演算終
了によりこの演算結果を受けて順次記憶する。一
方、手首軸の指令信号θc,φcを受けてΘ軸およ
びΨ軸は回転を始め、これに従つてエンコーダ1
4cおよび15cは出力パルスを発生する。この
エンコーダからの出力パルスによつて補間器27
は記憶回路26の内容を記憶した順に読み出し、
エンコーダ14cおよび15cからの出力パルス
に従つて記憶内容をパルス分配して直線補間によ
りX,Y,Z各主座標軸に対する修正量を順次出
力する。この修正量は、修正回路21ないし23
にて第1の演算回路24の出力とともに制御器9
からの指令信号xc,yc,zcと加算合成されて主
座標軸の駆動制御回路11aないし13aに供給
される。この結果、加工具の先端は手首軸Θおよ
びΨ軸の位置変化にかかわらず常に同じ指向位置
に向うことになる。
In the apparatus shown in FIG. 5, the servo control circuit for each axis and the correction operation of the main coordinate axes by the first arithmetic circuit 24 in response to changes in the effective length a of the processing tool are the same as in the embodiment shown in FIG. The explanation will be omitted, and the operation will be explained regarding the correction operation when the wrist axis is rotated. The signals θc and φc for the wrist axis from the controller 9 are integrated in the Θ-axis and Ψ-axis current position recording registers 16 and 17, and are
It is also supplied to the arithmetic circuit 25 of. The registers 16 and 17 integrate the rotation angles θ and φ of the wrist axis from the origin and output them to the first arithmetic circuit 24 and the second arithmetic circuit 25. Second arithmetic circuit 25
As will be explained in detail later, from these θ, φ,
The amount of correction for each Z axis is calculated and output to the storage circuit 26. When the second arithmetic circuit 25 completes the computation, the memory circuit 26 receives the computation results and sequentially stores them. On the other hand, in response to command signals θc and φc from the wrist axis, the Θ and Ψ axes begin to rotate, and the encoder 1 accordingly begins to rotate.
4c and 15c generate output pulses. The interpolator 27 uses the output pulses from this encoder.
reads the contents of the memory circuit 26 in the order in which they were stored;
The stored contents are distributed in pulses according to the output pulses from the encoders 14c and 15c, and correction amounts for each of the X, Y, and Z principal coordinate axes are sequentially output by linear interpolation. This correction amount is determined by the correction circuits 21 to 23.
At the output of the first arithmetic circuit 24, the controller 9
The command signals xc, yc, and zc are added and combined and supplied to the drive control circuits 11a to 13a for the main coordinate axes. As a result, the tip of the processing tool always faces the same pointing position regardless of changes in the positions of the wrist axes Θ and Ψ axes.

ここで演算回路25、記憶回路26および補間
回路27について第6図とともに詳細に詳明す
る。
Here, the arithmetic circuit 25, memory circuit 26, and interpolation circuit 27 will be explained in detail with reference to FIG.

第6図は第1図の装置の加工具部分のみを取出
して座標軸との関係を示した説明図である。第6
図において、a0は手首のΘ軸の回転中心から加工
具取付位置までの手首の長さを示し、a1は加工具
の実効長さを示す。いま、手首取付位置が点Qに
あり、加工具先端が点P0にあるときを考える。
点P0の座標をP0(x0,y0,z0)とし、これからΘ
軸廻りにΘ、Ψ軸廻りにφだけ回転したときの加
工具の先端の位置をP4(x4,y4,z4)とすると、
このとき点P4は点P0から Δx4=a0(cosθ−1)−a1 sinφ sinθ …(16) Δy4=a0 sinθ+a1 sinφ cosθ …(17) Δz4=a1(1−cosφ) …(18) だけ移動することになる。したがつて手首軸の位
置が(θ,φ)のときは加工具の先端の位置は
P4(x0+Δx4,y0+Δy4,z0+Δz4)となる。これ
をもとの位置P0に保つには手首の取付部Qを直
交座標軸に沿つて(−Δx4,−Δy4,−Δz4)だけ
移動させればよい。このようにして修正した状態
からさらに手首軸をその1指令単位であるθc,
φcだけ回転させると、このときの加工具先端の
位置(Δx5,Δy5,Δz5)は上記(16)ないし(18)式
のθを(θ+θc),φを(φ+φc)とおくことに
よつて得られるが、実際には手首の取付部はすで
に(−Δx4,−Δy4,−Δz4)だけ修正されている
から今回の補正すべき量は(Δx5−Δx4,Δy5
Δy4,Δz5−Δz4)である。したがつて、第2の演
算回路25はΘ軸およびΨ軸の1指令単位毎に上
記(16)ないし(18)式の演算を行うことともにこれ
を記憶し先に演算して記憶しておいた1指令単位
前のΔx,Δy,Δzの値から差引いて差を主座標軸
X,Y,Zの修正信号として記憶回路26に演算
終了信号mとともに出力するものであればよい。
(16)ないし(18)式の演算において、演算結果をデ
イジイタル量にて出力する際には、第3図に示し
た実施例にて説明したように演算毎に1単位量未
満の値は切捨てられるから、前述のように単にデ
イジイタル化された演算結果の(Δx,Δy,Δz)
と1指令単位前の演算結果との差を修正量として
採用すると演算の都度端数が切捨てられて、これ
が順次累積されて大きな誤差を生ずる可能性があ
る。そこで第3図の演算回路18と同様に演算回
路25としてΘおよびΨ軸に対する第n番目の指
令信号を受けたときに、各原点からの角度に対す
る上記(16)ないし(18)式のΔxn,Δyn,Δznを求め
る主演算器と、原点から第(n−1)番目までに
各指令単位毎に算出した主座標軸の修正量Δx′,
Δy′,Δz′の総和を算出する加算器と、上記主演
算器の演算結果からこの加算器の加算結果を差引
く補助演算器とから構成することによつて精度の
向上が計れるものである。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing only the processing tool portion of the apparatus shown in FIG. 1 and its relationship with the coordinate axes. 6th
In the figure, a 0 indicates the length of the wrist from the rotation center of the Θ axis of the wrist to the attachment position of the processing tool, and a 1 indicates the effective length of the processing tool. Now, consider the case where the wrist attachment position is at point Q and the tip of the processing tool is at point P0 .
Let the coordinates of point P 0 be P 0 (x 0 , y 0 , z 0 ), and from this, Θ
If the position of the tip of the processing tool when rotated by Θ around the axis and φ around the Ψ axis is P 4 (x 4 , y 4 , z 4 ), then
At this time, point P 4 is from point P 0 to Δx 4 = a 0 (cosθ−1)−a 1 sinφ sinθ …(16) Δy 4 =a 0 sinθ+a 1 sinφ cosθ …(17) Δz 4 =a 1 (1− cosφ) …(18). Therefore, when the position of the wrist axis is (θ, φ), the position of the tip of the processing tool is
P 4 (x 0 +Δx 4 , y 0 +Δy 4 , z 0 +Δz 4 ). In order to maintain this at the original position P 0 , the wrist attachment portion Q only needs to be moved by (−Δx 4 , −Δy 4 , −Δz 4 ) along the orthogonal coordinate axes. From the state corrected in this way, the wrist axis is further adjusted by θc, which is one command unit.
When rotated by φc, the position of the tip of the processing tool at this time (Δx 5 , Δy 5 , Δz 5 ) can be determined by setting θ in equations (16) to (18) above as (θ + θc) and φ as (φ + φc). However, in reality, the wrist attachment part has already been corrected by (−Δx 4 , −Δy 4 , −Δz 4 ), so the amount to be corrected this time is (Δx 5 −Δx 4 , Δy 5
Δy 4 , Δz 5 −Δz 4 ). Therefore, the second arithmetic circuit 25 calculates the above equations (16) to (18) for each command unit of the Θ-axis and Ψ-axis, and also stores the calculations. Any method may be used as long as it is subtracted from the values of Δx, Δy, and Δz one command unit before, and outputs the difference as correction signals for the principal coordinate axes X, Y, and Z to the storage circuit 26 together with the computation end signal m.
In the calculations of formulas (16) to (18), when outputting the calculation results in digital quantities, values less than one unit quantity are rounded down for each calculation, as explained in the example shown in Figure 3. Therefore, as mentioned above, (Δx, Δy, Δz) of the digitized operation result is simply
If the difference between the calculation result and the calculation result one command unit before is used as the correction amount, fractions will be rounded down each time calculation is performed, and this may be accumulated sequentially, resulting in a large error. Therefore, when the arithmetic circuit 25 receives the n-th command signal for the Θ and Ψ axes in the same way as the arithmetic circuit 18 in FIG. The main arithmetic unit that calculates Δyn, Δzn, and the correction amount Δx′ of the main coordinate axes calculated for each command unit from the origin to the (n-1)th
Accuracy can be improved by comprising an adder that calculates the sum of Δy' and Δz', and an auxiliary arithmetic unit that subtracts the addition result of this adder from the arithmetic result of the main arithmetic unit. .

次に記憶回路26の役割と動作について説明す
る。前述のようにフイードバツクループを有する
サーボ制御系においてはその立上り時および定常
時に必らず指令信号に対する遅れが発生する。換
言すれば、サーボ系の動作はこの遅れの存在によ
つて動作し得るものである。したがつて、各軸は
指令信号を受けると各軸特有の遅れを持つて目的
に近づく方向に動作する。第2図および第6図に
て説明したように、手首軸ΘおよびΨ軸が指令信
号を受けたとき、この指令信号に対して所定の演
算を施し、この演算結果によつて主座標軸(この
場合X,Y,Zの各軸)に修正指令を発するよう
な場合には、指令信号のみの取扱いによつてこれ
ら修正動作を行うと、本来修正の原因となる軸
(即ちΘ,Ψ軸)の動作と、これらの軸の動作に
よつて位置の修正指令を受ける軸(即ちX,Y,
Z軸)の動作との間に動作順序が逆になる場合が
生じる。即ち修正指令を受ける軸の応答が速いと
手首軸Θ,Ψ軸が未だ主座標軸の修正を必要とす
るほどに回転しない間にX,Y,Zの各軸が不要
な修正動作を実行してしまうことが発生する。こ
れを防止するために設けられたのが記憶回路26
であり、手首軸(Θ,Ψ軸)の指令値に対する主
座標軸の修正量の演算のみを行い、この演算結果
を一時記憶し、その後、現実にΘ,Ψ軸が回転し
て修正が必要な値となつたときに、この演算結果
を順次読み出して主座標軸の修正を行うようにし
たものである。このようにΘ,Ψ軸の回転指令に
対してあらかじめ演算しておいた修正量を現実に
Θ,Ψ軸が回転したときに主座標軸に出力するの
でΘ,Ψ軸の動作遅れ量即ち動特性にかかわらず
常に必要量のみの修正が実行されて動作が非常に
安定確実となる。補間回路27は、記憶回路26
の先頭の記憶内容を読み出し、これを一時蓄える
とともに姿勢制御軸Θ,Ψの回転を検出するエン
コーダ14c,15cの出力により、この記憶内
容を直線補間によりパルス分配する。ここで、エ
ンコーダ14cおよび15cの出力がΘおよびΨ
軸の各1指令単位に対して1単位のパルスを発す
るときは、補間回路27は当然不要であり、記憶
回路26の記憶内容を直接エンコーダ14cおよ
び15cの出力を読み出し指令として読み出して
修正回路21ないし23に供給するとよい。しか
し、この場合には、ΘおよびΨ軸の1指令ユニツ
トに対する前述の修正量が、X,Y,Z軸の各1
指令単位程度ならよいが第6図の手首長さa0、加
工具長さa1が大きな値となるときはΘ,Ψ軸の1
指令単位に対してX,Y,Zの各軸の修正量は数
10〜数100指令単位に達することがある。このよ
うな大きな修正量を一度に修正することは、加工
具先端の動作が不規則なものとなり、初期の目的
を達し得ないときがある。これを解決するために
は、エンコーダ14cおよび15cの出力をΘ,
Ψ軸の指令数に対してn倍の出力パルスを発生す
るものとし、このn倍のパルスによつて記憶回路
26から読み出した修正量を直線補間してn回に
分配すればよい。このようにすれば、Θ,Ψ軸の
1指令単位に対してn倍の分解能でX,Y,Zの
各軸の位置の修正が可能となる。この場合、X,
Y,Z各軸に対する指令信号xc,yc,zcとΘ,
Ψ軸に対する指令信号θc,φcとの間にはn:1
以上のパルス比率とすることが必要となるが、一
般にX,Y,Z各軸の移動量は毎分数メートル以
上となりこれに対応するパルスは数万パルスに達
する。これに対して、Θ,Ψ両軸の移動量は毎分
数回転程度でありこれに要するパルスは数百ない
し数千パルスである。したがつて上記比率のnは
10程度に設定しても十分に間に合うものである。
Next, the role and operation of the memory circuit 26 will be explained. As mentioned above, in a servo control system having a feedback loop, a delay with respect to a command signal always occurs at the time of startup and during steady state. In other words, the operation of the servo system is possible due to the presence of this delay. Therefore, when each axis receives a command signal, it moves in a direction toward the target with a delay unique to each axis. As explained in FIGS. 2 and 6, when the wrist axes Θ and Ψ axes receive a command signal, a predetermined calculation is performed on this command signal, and the result of this calculation is used to calculate the In cases where correction commands are issued for the X, Y, and Z axes, if these correction operations are performed by handling only the command signal, the axes that originally caused the correction (i.e., the Θ and Ψ axes) and the axes (i.e., X, Y,
The order of the operations may be reversed with respect to the Z-axis operations. In other words, if the response of the axis receiving the correction command is fast, the X, Y, and Z axes may perform unnecessary correction operations while the wrist Θ and Ψ axes have not yet rotated enough to require correction of the principal coordinate axes. Stowing away occurs. The memory circuit 26 is provided to prevent this.
It only calculates the correction amount of the principal coordinate axes for the command value of the wrist axes (Θ, Ψ axis), temporarily stores this calculation result, and then calculates the correction amount when the Θ and Ψ axes actually rotate. When the value is reached, the calculation results are sequentially read out and the principal coordinate axes are corrected. In this way, the amount of correction calculated in advance for the rotation command of the Θ and Ψ axes is output to the main coordinate axes when the Θ and Ψ axes actually rotate. Regardless of the situation, only the necessary amount of correction is always executed, making the operation extremely stable and reliable. The interpolation circuit 27 is connected to the memory circuit 26
The memory contents at the beginning are read out and temporarily stored, and pulses are distributed by linear interpolation using the outputs of encoders 14c and 15c which detect the rotations of the attitude control axes Θ and Ψ. Here, the outputs of encoders 14c and 15c are Θ and Ψ
When emitting a pulse of one unit for each command unit of each axis, the interpolation circuit 27 is naturally unnecessary, and the correction circuit 21 reads out the stored contents of the memory circuit 26 directly using the outputs of the encoders 14c and 15c as a readout command. It is advisable to supply it between 23 and 23. However, in this case, the amount of correction described above for one command unit of the Θ and Ψ axes is
The command unit is fine, but if the hand length a 0 and processing tool length a 1 in Figure 6 are large values, 1 of the Θ and Ψ axes.
The amount of correction for each axis of X, Y, and Z for the command unit is a number.
It can reach 10 to several 100 command units. If such a large amount of correction is made at once, the operation of the tip of the processing tool becomes irregular, and the initial purpose may not be achieved. To solve this problem, the outputs of encoders 14c and 15c must be set to Θ,
It is assumed that n times as many output pulses as the number of commands for the Ψ axis are generated, and the amount of correction read out from the storage circuit 26 using the n times as many pulses is linearly interpolated and distributed n times. In this way, the position of each of the X, Y, and Z axes can be corrected with n times the resolution for one command unit of the Θ and Ψ axes. In this case, X,
Command signals xc, yc, zc and Θ for Y and Z axes,
There is n:1 between the command signals θc and φc for the Ψ axis.
Although it is necessary to set the above pulse ratio, generally the amount of movement in each of the X, Y, and Z axes is several meters or more per minute, and the corresponding pulses reach tens of thousands of pulses. On the other hand, the amount of movement of both the Θ and Ψ axes is approximately several revolutions per minute, and the pulses required for this are several hundred to several thousand pulses. Therefore, n in the above ratio is
Setting it to around 10 is sufficient.

上記記憶回路26において出力を外部からのパ
ルス分配指令に応じて直線補間した出力を得るも
のとすれば補間回路27は省略してもよいことは
もちろんである。
Of course, the interpolation circuit 27 may be omitted if the storage circuit 26 obtains an output obtained by linearly interpolating the output in accordance with an external pulse distribution command.

なお上記の説明においては説明を簡単にするた
めに加工具をX,Y,Zの各直交3軸に沿つて位
置決めする工業用ロボツトについて説明したが、
これら主座標軸は2軸以下でもよく、また手首軸
もΘ軸あるいはΨ軸のいずれか一方のみを有する
ロボツトに対しても本発明の制御装置を適用する
ことができる。さらに加工具と被加工物とは相対
移動することによつて加工が行なわれるものであ
るからこれら主座標軸のうち任意の軸を被加工物
の位置を制御する軸としてもよいことはもちろん
である。例えば第1図の装置においてX軸のかわ
りに被加工物取付治具のW軸の位置の制御に本発
明の装置を適用する。このようにするときは載荷
重量および慣性モーメントともに最大となる正確
な位置決め制御が難しいX軸に微妙な補正動作を
行なわせる必要がなくなり、またX軸方向の加工
可能範囲がX軸およびW軸の調整範囲の和となり
機能の向上が計れるものである。
Note that in the above explanation, in order to simplify the explanation, an industrial robot that positions a processing tool along three orthogonal axes of X, Y, and Z was explained.
The number of these principal coordinate axes may be two or less, and the control device of the present invention can also be applied to a robot having only one of the Θ axis and the Ψ axis for the wrist axis. Furthermore, since machining is performed by relative movement between the processing tool and the workpiece, it goes without saying that any axis among these principal coordinate axes may be used as the axis for controlling the position of the workpiece. . For example, in the apparatus shown in FIG. 1, the apparatus of the present invention is applied to control the position of the W-axis of the workpiece mounting jig instead of the X-axis. When doing this, there is no need to make delicate corrections on the X-axis, where both the load and the moment of inertia are at their maximum, and where accurate positioning control is difficult. It is the sum of the adjustment ranges that can be used to measure the improvement in functionality.

さらに本発明は上記実施例に示したように主座
標軸が直交座標系にて構成される場合にのみ適用
されるものではなく、主座標軸が極座標系により
構成される場合および円柱座標系により構成され
る場合、あるいはこれら各座標系を部分的に混合
して用いる場合などあらゆる座標系により構成さ
れる工業用ロボツトに対して適用し得るこは容易
に理解できるところである。これらの場合、演算
回路の演算内容および座標軸に対する指令信号の
種類などはそれぞれの座標系に応じたものとする
ことはもちろんである。
Furthermore, the present invention is not only applicable to cases where the principal coordinate axes are constituted by a rectangular coordinate system as shown in the above embodiments, but also to cases where the principal coordinate axes are constituted by a polar coordinate system and a cylindrical coordinate system. It is easy to understand that the present invention can be applied to industrial robots configured with all kinds of coordinate systems, such as cases where these coordinate systems are used in combination, or cases where these coordinate systems are partially mixed. In these cases, it goes without saying that the calculation contents of the calculation circuit and the type of command signals for the coordinate axes are determined according to each coordinate system.

以上のように本発明の装置によるときは、加工
具の長さを任意に変更することができるので、加
工具の選定、取替が容易にできる。特に本制御装
置を溶接用ロボツトに用いるときは、アーク溶接
においてアーク電圧や消耗電極の突出し長さを変
更する場合あるいは抵抗溶接において溶接ガンの
取替えを行う場合など加工具である溶接トーチの
実効長さに変更が生じても教示操作をやり直す必
要がなく、教示されたデータはもとのままで、単
に実効長さの変更指令を行うだけで主座標軸に対
する位置指令が修正されるので任意の実効長さを
容易に選択することができる。このため溶接条件
の選定および変更がきわめて容易となる。またこ
の実効長さ指令信号に検出した溶接電圧や溶接電
流信号を加味するときは、非消耗電極を用いる
TIG溶接におけるアーク電圧倣い制御や消耗電極
を用いるアーク溶接における電極ワイヤの突出し
長さの制御などのフイードバツク制御をテイーチ
ング指令の実行中にオンラインで行うことができ
るので、これら制御方法を行うための専用の機構
を溶接ヘツド部に設ける必要がなく、装置が大幅
に簡略化され安価に製作できるのみならず溶接ヘ
ツド部の重量が軽くなり、動作をより高速で精度
よく行なわせることが可能となる。さらに上記実
効長さの変更に対する修正動作に加えて手首姿勢
制御軸Θ,Ψに対する指令信号を受けて姿勢変更
のために生ずる主座標軸の位置修正量を演算し、
これを順次記憶するとともに、手首軸の移動に応
じてその移動を検出する検出パルスによつてこの
記憶した修正量を順次読み出して主座標軸の位置
指令値を修正して各軸を駆動するようにしたの
で、手首姿勢変更時も加工具先端の指向位置を所
定の位置にしたまま円滑に行うことができる。ま
た修正量の演算そのものは、姿勢指令信号発信時
にΘ,Ψ軸の1指令単位毎に行うので演算時間を
比較的長くとることができ、また演算結果を記憶
回路に一時記憶し、これを順次読み出して主座標
軸の修正を行うようにしたので、応答遅れによる
誤差や不要な修正動作がなく安定して正確に修正
をすることができる。さらに、記憶した修正量を
手首軸の移動指令単位のn倍の出力パルス数を発
生するエンコーダの出力にて直線補間して出力し
修正するときは、主座標軸の位置の修正を高分解
能にて行うことができる。
As described above, when using the apparatus of the present invention, the length of the processing tool can be changed arbitrarily, so that the processing tool can be easily selected and replaced. In particular, when this control device is used in a welding robot, the effective length of the welding torch, which is a processing tool, can be There is no need to redo the teaching operation even if there is a change in the length, the taught data remains as it was, and the position command for the principal coordinate axes is corrected by simply issuing a command to change the effective length. The length can be easily selected. This makes it extremely easy to select and change welding conditions. Also, when adding the detected welding voltage or welding current signal to this effective length command signal, use a non-consumable electrode.
Feedback control, such as arc voltage tracing control in TIG welding and control of the protrusion length of the electrode wire in arc welding using consumable electrodes, can be performed online while a teaching command is being executed. There is no need to provide a mechanism in the welding head, which not only simplifies the device and allows it to be manufactured at low cost, but also reduces the weight of the welding head, making it possible to operate faster and more accurately. Furthermore, in addition to the correction operation for the change in the effective length, the amount of position correction of the main coordinate axes caused by the change in posture is calculated in response to command signals for the wrist posture control axes Θ and Ψ.
This is sequentially memorized, and the memorized correction amount is sequentially read out using a detection pulse that detects the movement according to the movement of the wrist axis to correct the position command value of the main coordinate axes and drive each axis. Therefore, even when changing the wrist posture, it is possible to smoothly change the orientation position of the tip of the processing tool while keeping it at a predetermined position. In addition, since the calculation of the correction amount itself is performed for each command unit of the Θ and Ψ axes when the attitude command signal is transmitted, the calculation time can be relatively long.The calculation results are also temporarily stored in a memory circuit and sequentially stored. Since the principal coordinate axes are corrected by reading them out, there are no errors due to response delays or unnecessary correction operations, and corrections can be made stably and accurately. Furthermore, when correcting the memorized correction amount by linear interpolation using the output of an encoder that generates n times the number of output pulses of the movement command unit of the wrist axis, the position of the principal coordinate axes can be corrected with high resolution. It can be carried out.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の対象となる工業用ロボツトの
外形を示す斜視図、第2図第4図および第6図は
加工具が実効長さおよび姿勢を変更するときの様
子を示す説明図、第3図および第5図は本発明の
装置の実施例を示す構成図である。 2…コラム、3…アーム支持体、4…アーム、
5…手首部、6…加工具、9…制御器、11a〜
15a…各軸の駆動制御回路、11b〜15b…
駆動電動機、11c〜15c…エンコーダ、1
8,24,25…演算回路、26…記憶回路、2
7…補間回路、21〜23…修正回路、X,Y,
Z…直交座標軸、Θ,Ψ…姿勢制御軸。
FIG. 1 is a perspective view showing the external shape of an industrial robot to which the present invention is applied; FIG. 2, FIG. 4, and FIG. 6 are explanatory views showing how the processing tool changes its effective length and posture; FIGS. 3 and 5 are configuration diagrams showing an embodiment of the apparatus of the present invention. 2...Column, 3...Arm support, 4...Arm,
5...Wrist part, 6...Processing tool, 9...Controller, 11a~
15a... Drive control circuit for each axis, 11b to 15b...
Drive motor, 11c to 15c...encoder, 1
8, 24, 25... Arithmetic circuit, 26... Memory circuit, 2
7...Interpolation circuit, 21-23...Correction circuit, X, Y,
Z...Orthogonal coordinate axes, Θ, Ψ...Attitude control axes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 加工具と被加工物とを相対的に移動させるた
めの座標軸と、前記加工具の姿勢を決定する姿勢
制御軸とを有し、前記各軸の動作を指令する制御
器と、前記制御器からの指令信号に応じて各軸を
位置決めするサーボ制御回路とからなる工業用ロ
ボツトの制御装置において、前記姿勢制御軸の現
在位置信号と前記制御器からの指令信号のうち加
工具の実効長さを指示する指令信号とを受けて加
工具の実効長さ変更時に発生する加工具先端指向
位置の変化量を演算し前記座標軸の位置修正信号
を算出する演算回路と、前記指令信号のうち前記
座標軸に対する位置指令信号を前記演算回路の出
力信号により修正して前記サーボ制御回路に伝送
する修正回路とを具備した工業用ロボツトの制御
装置。 2 前記工業用ロボツトの制御装置において、加
工具の移動軌跡を教示するテイーチング時におい
ては基準の加工具長さl0にて教示し、実行時にお
いては前記基準長さl0に替えて調整可能な実行長
さl1を前記演算回路に供給する切替え回路を設け
た特許請求の範囲第1項に記載の工業用ロボツト
の制御装置。 3 前記加工具は非消耗電極を用いるアーク溶接
用トーチであり、前記加工具の実効長さ信号は前
記アーク溶接用トーチの支持点から非消耗電極先
端までの距離l2と、予じめ設定された溶接電圧設
定値erと検出された溶接電圧eaとの差電圧(er−
ea)に相当する信号l3との和である特許請求の範
囲第1項または第2項に記載の工業用ロボツトの
制御装置。 4 前記加工具は消耗電極を用いるアーク溶接用
トーチであり、前記加工具の実効長さ信号は前記
アーク溶接用トーチの支持点からトーチ先端まで
の距離l4と、トーチ先端から突出した消耗電極の
長さl5と予め定められた溶接電圧eaに相当する信
号l6との和であり前記電極の突出し長さl5と溶接
電圧に相当する信号l6との少なくとも一方を調整
可能とした特許請求の範囲第1項または第2項に
記載の工業用ロボツトの制御装置。 5 前記演算回路は、前記加工具の実効長さの変
更指令信号を受けたときに姿勢制御軸の原点から
の回転角と実効長さの基準信号からの偏差量とに
応じて前記座標軸の位置修正信号を算出する主演
算器と、前記主演算器の出力から前記実効長さの
変更指令信号を受ける以前に算出した前記座標軸
の修正量の総和を差引く補助演算器とからなる特
許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか一に記
載の工業用ロボツトの制御装置。 6 前記姿勢制御軸の現在位置信号は前記制御器
から出力される姿勢制御指令信号である特許請求
の範囲第1項乃至5項のいずれか一に記載の工業
用ロボツトの制御装置。 7 前記姿勢制御軸の現在位置信号は、姿勢制御
軸の動作位置を検出する検出器の出力である特許
請求の範囲第1項乃至第5項のいずれか一に記載
の工業用ロボツトの制御装置。 8 加工具と被加工物とを相対向に移動させるた
めの座標軸と、前記加工具の姿勢を決定する姿勢
制御軸とを有し、前記各軸の動作を指令する制御
器と、前記制御器からの指令信号に応じて各軸を
位置決めするサーボ制御回路とからなる工業用ロ
ボツトの制御装置において、前記姿勢制御軸の現
在位置信号と前記制御器からの指令信号のうち加
工具の実効長さを指示する指令信号とを受けて加
工具の実効長さ変更時に発生する加工具先端指向
位置の変化量を演算し前記座標軸の位置修正信号
を算出する第1の演算回路と、前記姿勢制御軸の
動作量を検出する検出器を設けるとともに前記位
置指令信号のうち姿勢制御軸に対する指令信号を
受けて姿勢変更時に発生する加工具先端指向位置
の変化量を演算し前記座標軸の位置修正信号を算
出する第2の演算回路と、前記第2の演算回路の
出力を記憶し前記検出器の出力に対応して読み出
す記憶回路と、前記位置指令信号のうち前記座標
軸に対する指令信号を前記第1の演算回路の出力
と前記記憶回路の出力信号とにより修正して前記
サーボ制御回路に伝送する修正回路とを具備した
工業用ロボツトの制御装置。 9 前記工業用ロボツトの制御装置において、加
工具の移動軌跡を教示するテイーチング時におい
ては基準の加工具長さl0にて教示し、実行時にお
いては前記基準長さl0に替えて調整可能な実行長
さl1を前記演算回路に供給する切替え回路を設け
た特許請求の範囲第8項に記載の工業用ロボツト
の制御装置。 10 前記加工具は非消耗電極を用いるアーク溶
接用トーチであり、前記加工具の実効長さ信号は
前記アーク溶接用トーチの支持点から非消耗電極
先端までの距離l2と、予じめ設定された溶接電圧
設定値erと検出された溶接電圧eaとの差電圧(er
−ea)に相当する信号l3との和である特許請求の
範囲第8項または第9項に記載の工業用ロボツト
の制御装置。 11 前記加工具は消耗電極を用いるアーク溶接
用トーチであり、前記加工具の実効長さ信号は前
記アーク溶接用トーチの支持点からトーチ先端ま
での距離l4と、トーチ先端から突出した消耗電極
の長さl5と予め定められた溶接電圧eaに相当する
信号l6との和であり前記電極の突出し長さl5と溶
接電圧に相当する信号l6との少なくとも一方を調
整可能とした特許請求の範囲第8項または第9項
に記載の工業用ロボツトの制御装置。 12 前記第1の演算回路は、前記加工具の実効
長さの変更指令信号を受けたときに姿勢制御軸の
原点からの回転角と実効長さの基準信号からの偏
差量とに応じて前記座標軸の位置修正信号を算出
する主演算器と、前記主演算器の出力から前記実
効長さの変更指令信号を受ける以前に算出した前
記座標軸の修正量の総和を差引く補助演算器とか
らなる特許請求の範囲第8項乃至第11項のいず
れか一に記載の工業用ロボツトの制御装置。 13 前記第2の演算回路は、姿勢制御軸の回転
指令信号を受けたときに各軸の原点からの回転角
に応じて前記座標軸の位置修正信号を算出する主
演算器と、前記主演算器の出力から姿勢制御軸の
前記回転指令信号を受ける以前に算出した前記座
標軸の修正量の総和を差引く補助演算器とからな
る特許請求の範囲第8項乃至第12項のいずれか
一に記載の工業用ロボツトの制御装置。 14 前記姿制御軸の現在位置信号は前記制御器
から出力される姿勢制御指令信号である特許請求
の範囲第8項乃至第13項のいずれか一に記載の
工業用ロボツトの制御装置。 15 前記姿勢制御軸の現在位置信号は、姿勢制
御軸の動作位置を検出する検出器の出力である特
許請求の範囲第8項乃至第13項のいずれか一に
記載の工業用ロボツトの制御装置。 16 前記記憶回路は、姿勢制御指令信号の1指
令単位に対応する基本動作量をn分割(n≧1)
した信号を出力するエンコーダの出力により記憶
値を姿勢制御指令信号の1指令単位の間でn分割
した直線補間法により分配して出力する回路を含
む回路である特許請求の範囲第8項に記載の工業
用ロボツトの制御装置。
[Scope of Claims] 1. A control system that has a coordinate axis for relatively moving a processing tool and a workpiece, and an attitude control axis that determines the attitude of the processing tool, and that commands the operation of each of the axes. and a servo control circuit that positions each axis according to a command signal from the controller. an arithmetic circuit that receives a command signal instructing the effective length of the processing tool, calculates the amount of change in the pointing position of the processing tool tip that occurs when changing the effective length of the processing tool, and calculates a position correction signal for the coordinate axis; A control device for an industrial robot, comprising a correction circuit that corrects a position command signal for the coordinate axes among command signals using an output signal of the arithmetic circuit and transmits the corrected signal to the servo control circuit. 2. In the control device for the industrial robot, when teaching the movement trajectory of the processing tool, the reference processing tool length l 0 is taught, and during execution it can be adjusted instead of the reference length l 0 . 2. The control device for an industrial robot according to claim 1 , further comprising a switching circuit for supplying the execution length l1 to the arithmetic circuit. 3. The processing tool is an arc welding torch using a non-consumable electrode, and the effective length signal of the processing tool is preset as the distance l2 from the support point of the arc welding torch to the tip of the non-consumable electrode. The difference voltage between the set welding voltage er and the detected welding voltage ea (er−
The control device for an industrial robot according to claim 1 or 2, wherein the control device is the sum of the signal l3 corresponding to ea). 4 The processing tool is an arc welding torch that uses a consumable electrode, and the effective length signal of the processing tool is the distance l4 from the support point of the arc welding torch to the torch tip, and the consumable electrode protruding from the torch tip. is the sum of the length l5 of the electrode and a signal l6 corresponding to a predetermined welding voltage ea, and at least one of the protrusion length l5 of the electrode and the signal l6 corresponding to the welding voltage is adjustable. A control device for an industrial robot according to claim 1 or 2. 5. When the arithmetic circuit receives a command signal to change the effective length of the processing tool, the arithmetic circuit calculates the position of the coordinate axis according to the rotation angle from the origin of the posture control axis and the deviation amount of the effective length from the reference signal. A main computing unit that calculates a correction signal, and an auxiliary computing unit that subtracts the sum of correction amounts of the coordinate axes calculated before receiving the effective length change command signal from the output of the main computing unit. A control device for an industrial robot according to any one of items 1 to 4. 6. The control device for an industrial robot according to any one of claims 1 to 5, wherein the current position signal of the attitude control axis is an attitude control command signal output from the controller. 7. The control device for an industrial robot according to any one of claims 1 to 5, wherein the current position signal of the attitude control axis is an output of a detector that detects the operating position of the attitude control axis. . 8. A controller that has a coordinate axis for moving a processing tool and a workpiece in a relative direction and an attitude control axis that determines the attitude of the processing tool, and instructs the operation of each of the axes, and the controller In an industrial robot control device comprising a servo control circuit that positions each axis according to a command signal from the controller, the effective length of the processing tool is determined between the current position signal of the attitude control axis and the command signal from the controller. a first arithmetic circuit that receives a command signal for instructing and calculates the amount of change in the pointing position of the tip of the processing tool that occurs when changing the effective length of the processing tool, and calculates a position correction signal for the coordinate axes; and the attitude control axis. A detector is provided to detect the amount of movement of the position control axis, and a position correction signal for the coordinate axes is calculated by receiving a command signal for the posture control axis among the position command signals and calculating the amount of change in the pointing position of the tip of the processing tool that occurs when changing the posture. a second calculation circuit that stores the output of the second calculation circuit and reads it out in correspondence with the output of the detector; and a storage circuit that stores the output of the second calculation circuit and reads it out in correspondence with the output of the detector; A control device for an industrial robot, comprising a correction circuit that corrects the output signal of the circuit and the output signal of the storage circuit and transmits the corrected signal to the servo control circuit. 9 In the control device for the industrial robot, when teaching the movement trajectory of the processing tool, the reference processing tool length l 0 is taught, and during execution, it can be adjusted in place of the reference length l 0 . 9. The control device for an industrial robot according to claim 8, further comprising a switching circuit for supplying the execution length l1 to the arithmetic circuit. 10 The processing tool is an arc welding torch using a non-consumable electrode, and the effective length signal of the processing tool is preset as the distance l 2 from the support point of the arc welding torch to the tip of the non-consumable electrode. The difference voltage between the set welding voltage er and the detected welding voltage ea (er
-ea) and a signal l3 corresponding to the signal l3. 11 The processing tool is an arc welding torch that uses a consumable electrode, and the effective length signal of the processing tool is the distance l4 from the support point of the arc welding torch to the torch tip, and the consumable electrode protruding from the torch tip. is the sum of the length l5 of the electrode and a signal l6 corresponding to a predetermined welding voltage ea, and at least one of the protrusion length l5 of the electrode and the signal l6 corresponding to the welding voltage is adjustable. A control device for an industrial robot according to claim 8 or 9. 12 When the first arithmetic circuit receives a command signal to change the effective length of the processing tool, the first arithmetic circuit changes the effective length according to the rotation angle from the origin of the posture control axis and the deviation amount of the effective length from the reference signal. Consisting of a main computing unit that calculates a position correction signal for the coordinate axes, and an auxiliary computing unit that subtracts the sum of correction amounts for the coordinate axes calculated before receiving the effective length change command signal from the output of the main computing unit. A control device for an industrial robot according to any one of claims 8 to 11. 13 The second arithmetic circuit includes a main arithmetic unit that calculates a position correction signal of the coordinate axes according to a rotation angle from the origin of each axis when receiving a rotation command signal of the attitude control axis, and the main arithmetic unit. and an auxiliary computing unit that subtracts the sum of the correction amounts of the coordinate axes calculated before receiving the rotation command signal of the attitude control axis from the output of the attitude control axis. control equipment for industrial robots. 14. The control device for an industrial robot according to any one of claims 8 to 13, wherein the current position signal of the attitude control axis is an attitude control command signal output from the controller. 15. The industrial robot control device according to any one of claims 8 to 13, wherein the current position signal of the attitude control axis is an output of a detector that detects the operating position of the attitude control axis. . 16 The memory circuit divides the basic motion amount corresponding to one command unit of the attitude control command signal into n (n≧1)
Claim 8 is a circuit that includes a circuit that distributes and outputs a stored value by a linear interpolation method in which one command unit of an attitude control command signal is divided into n by the output of an encoder that outputs a signal. control equipment for industrial robots.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58137006A (en) * 1982-02-09 1983-08-15 Komatsu Ltd Controlling system for robot
JPS6055412A (en) * 1983-09-06 1985-03-30 Fanuc Ltd Generating method of nc data
JPS6126106A (en) * 1984-07-16 1986-02-05 Fanuc Ltd Correcting system of position of tool
EP0261106B1 (en) * 1986-02-25 1989-11-02 Trallfa Robot A/S Method and robot installation for programmed control of a working tool
US7283889B2 (en) 2003-02-19 2007-10-16 Fanuc Ltd Numerical control device, and numerical control method
JP4875392B2 (en) * 2006-03-30 2012-02-15 株式会社ダイヘン Arc welding robot controller
JP2007275945A (en) * 2006-04-07 2007-10-25 Asahi Glass Co Ltd Molding method for manufacturing molded article of three dimensional free shape, and apparatus therefor

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