JP2514840Y2

JP2514840Y2 - ロボットを備える作業装置

Info

Publication number: JP2514840Y2
Application number: JP5694191U
Authority: JP
Inventors: 芳弥大塚; 信義小林; 信恭下村; 博明北辻
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2006-07-22
Also published as: JPH059883U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ロボットを備える作業
装置に関し、たとえば橋梁物などの大形のワークに対し
て溶接作業を行うために有利に実施することができるロ
ボットを備える作業装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】典型的な先行技術は、複数軸を有するロ
ボットの作業範囲を拡大するために、そのロボットを、
その設置姿勢を固定的にして移動手段上に設置し、ロボ
ットを移動手段によって移動可能に構成される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】このような先行技術で
は、ロボットが移動手段によって移動可能とされるの
で、ロボットによる作業範囲を拡大することは可能であ
るけれども、特に橋梁物などの大形のワークの作業を行
うときには、ロボットの作業範囲をさらに拡大すること
が望まれる。

【０００４】本考案の目的は、ロボットによる作業範囲
を拡大することができるようにしたロボットを備える作
業装置を提供することである。

【０００５】本発明は、（ａ）ＸＹＺ直交座標系である
ロボット座標系を有するロボット１であって、ベース６
と、ベース６にＸＹＺ直交座標系のＺ軸である縦の第１
軸ＪＴ１まわりに角変位可能に設けられる第１移動体７
と、第１移動体７の一側部７ａ１に、横の第２軸ＪＴ２
まわりに角変位可能に、一端部８ａの一側部８ａ１が設
けられる第１アーム８と、第１アーム８の他端部８ｂの
前記一側部８ａ１と同一側の側部８ｂ１に、横の第３軸
ＪＴ３まわりに角変位可能に設けられる第２移動体９
と、第２移動体９に縦の第４軸ＪＴ４まわりにに一端部
１０ａが角変位可能に設けられる第２アーム１０と、第
２アーム１０の他端部１０ｂに横の第５軸ＪＴ５まわり
に角変位可能に設けられる第３移動体１１と、第３移動
体１１に縦の第６軸ＪＴ６まわりに角変位可能に設けら
れる作業端１２と、作業端１２に取付けられる作業手段
とを有するロボット１と、（ｂ）ｘｙｚ直交座標系である大地に固定の座標系を有
する移動手段であって、ロボットのベースが乗載されか
つ自走のための駆動源が備えられる台車と、この台車を
案内するレールとを有し、レールは移動手段の座標系の
ｘ軸に一致している移動手段とを含み、（ｃ）移動手段の台車上でロボットの設置姿勢を、第１
軸ＪＴ１のまわりに角変位してロボット座標系のＸ軸ま
たはＹ軸が移動手段の座標系のｘ軸に一致するように、
切換え可能にし、さらに、（ｄ）ロボットを移動手段の台車上で、ロボット座標系
のＸ軸を移動手段の座標系のｘ軸に一致した設置姿勢と
したときのティーチングデータをストアするメモリと、（ｅ）移動手段の座標系のｘ軸に一致しているロボット
座標系のＸ軸またはＹ軸を判断する判断手段と、（ｆ）判断手段の出力に応答し、作業手段の先端の位置
における移動手段の座標系のｘ軸に一致しているロボッ
ト座標系のＸ軸またはＹ軸の成分に、移動手段の座標系
のｘ軸の成分θ７を加えて補正し、この補正したデータ
を用いて、ロボットを動作させる制御手段とを含むこと
を特徴とするロボットを備える作業装置である。

【０００６】

【０００７】

【作用】本考案に従えば、複数軸を有するロボットは、
そのロボットの設置姿勢が複数の設置姿勢に切換え可能
にして、移動手段上に設置されるので、ロボットを移動
手段によって移動することができるとともに、その設置
姿勢を変化して、ロボットによる作業範囲の拡大を図る
ことができる。

【０００８】さらに本考案に従えば、メモリには、複数
の設置姿勢のうちの１つの設置姿勢としたときにおける
ティーチングデータをストアしておき、このティーチン
グデータを補正して他の設置姿勢のデータを作成し、こ
うしてロボットの動作の制御のためのプログラムを共用
化して、複数の設置姿勢における動作をロボットによっ
て行わせることが容易に可能になる。特に本考案に従え
ば、移動手段は、ロボットのベースが乗載されて自走す
る台車と、この台車を移動手段の座標系のｘ軸に沿って
案内するレール１５とを有し、ロボットの設置姿勢は、
その台車上で、第１軸ＪＴ１まわりに角変位してロボッ
ト座標系のＸ軸またはＹ軸が移動手段の座標系のｘ軸に
一致するように選択して切換え可能とされ、こうして移
動手段の座標系のｘ軸に一致しているロボット座標系の
軸を判断手段によって判断して、ロボット座標系のＸ軸
と移動手段の座標系のｘ軸とに一致した設置姿勢である
ときにおけるメモリにストアされたティーチングデータ
を、ロボットの作業手段の先端の位置における前記一致
したロボット座標系の軸の成分に、移動手段の座標系の
ｘ軸の成分θ７を加えて補正してオンラインでロボット
と移動手段とを協調制御することが可能になる。

【０００９】

【実施例】図１は、本考案の一実施例の簡略化した平面
図である。複数軸を有するロボット１は、斜線を施して
示す移動手段２に沿って矢符３の方向に移動可能であ
り、しかも軸線４のまわりに角変位して図１（２）のよ
うにその移動手段２上でのロボット１の設置姿勢を切換
え可能とし、こうして後述のようにロボット１の作業範
囲の拡大を図ることができる。この実施例では、ＸＹＺ
直交座標系であるロボット座標系のＸ軸は、移動手段２
のｘｙｚ直交座標系の移動方向３に平行なｘ軸である走
行軸に一致したロボット１の第１設置姿勢の状態が図１
（１）に示されており、これに対してロボット１の姿勢
が変化された図１（２）では、ロボット座標系のＹ軸が
移動手段２の移動方向３である移動手段２の座標系のｘ
軸に一致したロボット１の第２設置姿勢の状態が示され
ている。移動手段２のｘｙｚ直交座標系というのは、大
地に固定の座標系である。

【００１０】このようにして図１（１）のようにロボッ
ト座標系のＸ軸を移動手段２の座標系のｘ軸に一致さ
せ、あるいはまた図１（２）のようにロボット座標系の
Ｙ軸を移動手段２の座標系のｘ軸に一致させることによ
って、ロボット１と移動手段２との協調制御を容易に行
うことができるようになる。

【００１１】図２はロボット１の正面図であり、図３は
その側面図である。ロボット１はベース６を有し、移動
体７は第１軸ＪＴ１まわりに角変位可能であり、さらに
アーム８は第２軸ＪＴ２まわりに角変位可能とされ、さ
らに移動体９は第３軸ＪＴ３まわりに角変位可能であ
り、この移動体９にはアーム１０が第４軸ＪＴ４まわり
に角変位可能とされ、さらに移動体１１は第５軸ＪＴ５
まわりに角変位可能であり、作業端１２は移動体１１に
第６軸ＪＴ６まわりに角変位可能とされる。作業端１２
には溶接作業を行う溶接トーチ、または塗装作業を行う
塗装ガンなどが取付けられる。ベース６は台車１３に乗
載され、その台車１３に備えられている車輪１４はレー
ル１５に沿って案内される。台車１３、車輪１４および
レール１５は移動手段２を構成し、レール１５は移動方
向３に平行に延びる。ロボット１が図１（１）で示され
る第１設置姿勢で台車１３に取付けられている状態で
は、図４（１）に示されるように、そのロボット１がレ
ール１５に沿って移動範囲Ｌ１にわたって移動可能であ
ることによって、参照符１７で示される範囲内の作業が
可能になる。作業範囲を拡大するために、前述の図１
（２）で示されるようにロボット１を移動手段２の台車
１３上で第２設置姿勢に切換えたときには、図４（２）
に示されるように、そのロボット１の移動範囲Ｌ１内で
参照符１８で示される範囲の作業が可能になる。こうし
てロボット１を移動手段２の台車１３上で第１設置姿勢
とすることによって図４（１）の作業範囲１７内におけ
る作業が可能になり、またそのロボット１を移動手段２
の台車１３上で図１（２）の第２設置姿勢とすることに
よって図４（２）の作業範囲１８内での作業が可能にな
る。こうしてロボット１と移動手段２とを用いて、ロボ
ット１の作業端１２による作業範囲の拡大を図ることが
できる。この実施例では、ロボット１の第１および第２
設置姿勢は、移動手段２の台車１３上で、図１のＺ軸方
向である参照符４で示される軸線まわりにロボット１の
ベース６を角変位することによって達成される。移動手
段２の移動方向３に平行な走行軸を本件作業装置の第７
軸と称することにする。図２を参照して、ロボット１の
ベース６には、ＸＹＺ直交座標系のＺ軸である縦の第１
軸ＪＴ１まわりに角変位可能に移動体７が設けられる。
移動体７の一側部（図２の左方の側部）に、横の第２軸
ＪＴ２まわりに角変位可能に、アーム８の一端部８ａの
一側部８ａ１（図２の右方の側部）が設けられる。アー
ム８の他端部８ｂの前記一側部８ａ１と同一側（図２の
右方）の側部８ｂ１には、第２移動体９が、横の第３軸
ＪＴ３まわりに角変位可能に設けられる。アーム１０
は、移動体９に、縦の第４軸ＪＴ４まわりに一端部１０
ａが角変位可能に設けられる。アーム１０の他端部１０
ｂには、横の第５軸ＪＴ５まわりに角変位可能に移動体
１１が設けられる。作業端１２は、移動体１１に、縦の
第６軸ＪＴ６まわりに角変位可能に設けられる。

【００１２】図５は、図１〜図４に示される実施例の電
気的構成を示すブロック図である。マイクロコンピュー
タなどによって実現される処理回路２８は、ロボット１
の合計６つの軸ＪＴ１〜ＪＴ６毎の駆動手段１９〜２４
を制御し、また移動手段２の自走台車１３の制御を行
う。台車１３には自走のための駆動源が備えられる。処
理回路２８のメモリ２６には、ロボット１が図１（１）
および図４（１）で示される第１設置姿勢における作業
端１２の位置および姿勢を達成するためのティーチング
データがストアされる。処理回路２８にはキー入力手段
２７が接続され、ロボット１および移動手段２の動作指
令などを行うことができる。

【００１３】図６は、処理回路２８の動作を説明するた
めのフローチャートである。移動手段２のレール１５が
延びる移動方向３と平行な走行軸がステップａ２におい
てロボット座標系のＸ軸に一致しているかどうかを判断
し、一致しているときには、ステップａ３に移り、ロボ
ット座標系から見た作業端１２、したがって作業手段で
あるツールの先端の位置のＸ軸成分に、移動手段２の走
行軸の成分θ７を加え、これによって移動手段２の座標
系における走行軸座標原点、すなわち第１に固定の座標
系の原点から見た作業手段先端の位置を演算して求め
る。また走行軸がロボット座標系のＸ軸に一致していな
いときにはステップａ２からステップａ４に移り、その
走行軸がロボット座標系のＹ軸に一致しているかどうか
が判断される。走行軸とロボット座標系のＹ軸とが一致
していれば、ステップａ５に移り、作業端１２に取付け
られた作業手段の先端の位置のＹ軸成分に、走行軸成分
θ７を加える。さらにまたステップａ４において走行軸
がロボット座標系のＹ軸に一致していないものと判断さ
たときには、その走行軸は、ロボット座標系のＺ軸に一
致して構成されているときであり、このとき、ステップ
ａ６では、作業端１２に取付けられている作業手段の先
端の位置のＺ軸成分に、走行軸成分θ７を加える。こう
することによってロボット１によって作業されるべきワ
ーク上での２点間の距離が求まり、メモリ２６にストア
された指定速度でワーク上をツールである作業手段が移
動することができる。このようにしてロボット１の作業
手段２における台車１３上での第１および第２設置姿勢
の変更時に、走行軸の方向３が処理回路２８におけるソ
フトウェアプログラムの変更をすることなく、オンライ
ンで、ロボット１と移動手段２との協調制御可能な方
向、すなわち前述の移動方向３に追従することができる
ようになり、ソフトウェアプログラムの共用化が可能に
なる。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【考案の効果】以上のように本考案によれば、複数軸を
有するロボットは複数の設置姿勢に切換え可能にして移
動手段上に設置されるので、ロボットを移動手段によっ
て移動することによって作業範囲を拡大することができ
るだけでなく、そのロボットの設置姿勢を上述のように
切換え可能としたので、ロボットによる作業範囲をさら
に拡大することが可能になる。

【００１７】また本考案によれば、メモリにストアされ
ているティーチングデータは、ロボットを移動手段上で
１つの設置姿勢としたときのティーチングデータとし、
このメモリのストア内容を補正してロボットを他の設置
姿勢としたときのデータを作成し、前記他の設置姿勢と
したときのロボットの動作の制御を行わせることができ
る。これによってロボットの動作制御のためのプログラ
ムを共用化して、複数の各設置姿勢でのロボットの動作
制御を行わせることができるようになる。特に本考案に
よれば、移動手段の自走台車上でロボットのベースによ
るロボットの設置姿勢を切換えて変更するとき、ロボッ
ト座標系と移動手段の座標系との間の座標変換を行うの
ではなく、それらの２つの座標系の定義の仕方を変え、
すなわちロボット座標系のＸ軸またはＹ軸が移動手段の
座標系のｘ軸に一致するようにロボットの設置姿勢を切
換え可能とするようにしたので、演算が極めて容易であ
り、したがって演算時間が短くなり、リアルタイムでの
オンライン処理が可能になるという優れた効果が達成さ
れる。また本考案によれば、ロボットの作業手段の先端
の位置における移動手段の座標系のｘ軸に一致している
ロボット座標系のメモリにストアされたティーチングデ
ータの成分に、移動手段の座標系のｘ軸の成分θ７を加
えて補正するようにしたので、このことによっても、演
算が極めて容易である。さらに本発明によれば、ロボッ
ト座標系であるＸＹＺ直交座標系のＺ軸は、ロボット１
の第１軸ＪＴ１に一致しており、このロボット１は、台
車上で、この第１軸ＪＴ１まわりに旋回して切換可能と
されており、これによって上述のようにロボット座標系
のＸ軸またはＹ軸を、移動手段の座標系のｘ軸に切換え
て一致することができ、このような構成は、たとえば油
圧シリンダなどによって容易に実現することができるの
で、構成を簡略化することができるとともに、オンライ
ン処理が容易に可能であるという優れた効果が達成され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の簡略化した平面図である。

【図２】ロボット１と移動手段２とを示す正面図であ
る。

【図３】ロボット１および移動手段２を示す側面図であ
る。

【図４】図１〜図３に示される実施例の動作範囲を示す
簡略化した平面図である。

【図５】本考案の一実施例の電気的構成を示すブロック
図である。

【図６】図５に示される処理回路２８の動作を説明する
ためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ロボット２移動手段３移動方向１２作業端１３台車１４車輪１５レール１６作業範囲１７，１８作業範囲１９〜２４駆動源２６メモリ２７入力手段２８処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者北辻博明兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (56)参考文献特開昭62−32504（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ＸＹＺ直交座標系であるロボット
座標系を有するロボット１であって、ベース６と、ベース６にＸＹＺ直交座標系のＺ軸である縦の第１軸Ｊ
Ｔ１まわりに角変位可能に設けられる第１移動体７と、第１移動体７の一側部７ａ１に、横の第２軸ＪＴ２まわ
りに角変位可能に、一端部８ａの一側部８ａ１が設けら
れる第１アーム８と、第１アーム８の他端部８ｂの前記一側部８ａ１と同一側
の側部８ｂ１に、横の第３軸ＪＴ３まわりに角変位可能
に設けられる第２移動体９と、第２移動体９に縦の第４軸ＪＴ４まわりにに一端部１０
ａが角変位可能に設けられる第２アーム１０と、第２アーム１０の他端部１０ｂに横の第５軸ＪＴ５まわ
りに角変位可能に設けられる第３移動体１１と、第３移動体１１に縦の第６軸ＪＴ６まわりに角変位可能
に設けられる作業端１２と、作業端１２に取付けられる作業手段とを有するロボット
１と、（ｂ）ｘｙｚ直交座標系である大地に固定の座標系を有
する移動手段であって、ロボットのベースが乗載されか
つ自走のための駆動源が備えられる台車と、この台車を
案内するレールとを有し、レールは移動手段の座標系の
ｘ軸に一致している移動手段とを含み、（ｃ）移動手段の台車上でロボットの設置姿勢を、第１
軸ＪＴ１のまわりに角変位してロボット座標系のＸ軸ま
たはＹ軸が移動手段の座標系のｘ軸に一致するように、
切換え可能にし、さらに、（ｄ）ロボットを移動手段の台車上で、ロボット座標系
のＸ軸を移動手段の座標系のｘ軸に一致した設置姿勢と
したときのティーチングデータをストアするメモリと、（ｅ）移動手段の座標系のｘ軸に一致しているロボット
座標系のＸ軸またはＹ軸を判断する判断手段と、（ｆ）判断手段の出力に応答し、作業手段の先端の位置
における移動手段の座標系のｘ軸に一致しているロボッ
ト座標系のＸ軸またはＹ軸の成分に、移動手段の座標系
のｘ軸の成分θ７を加えて補正し、この補正したデータ
を用いて、ロボットを動作させる制御手段とを含むこと
を特徴とするロボットを備える作業装置。