JP2627006B2 - ロボットとワークとの相互距離制御方法およびそのための較正データ作成装置 - Google Patents
ロボットとワークとの相互距離制御方法およびそのための較正データ作成装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ワークの表面とロボットのエンドエフェ
クタとの相互の距離を所定の値に保つための相互距離制
御方法およびそのための較正データ作成装置に関する。
クタとの相互の距離を所定の値に保つための相互距離制
御方法およびそのための較正データ作成装置に関する。
（従来の技術とその課題） プレス成型された板金などに対する作業ロボットとし
て、たとえばレーザビームを発生するトーチを用いる自
動切断ロボットが広く採用されている。このような自動
切断ロボットを用いて切断作業を行うには、自動切断ロ
ボットに対して、被作業体であるワークの仮想切断線に
関するティーチングデータを教示する必要がある。自動
切断作業を行う場合は、トーチがこのティーチングデー
タに従って移動し、３次元的な滑らかな切断線を描くよ
うに動作する。
て、たとえばレーザビームを発生するトーチを用いる自
動切断ロボットが広く採用されている。このような自動
切断ロボットを用いて切断作業を行うには、自動切断ロ
ボットに対して、被作業体であるワークの仮想切断線に
関するティーチングデータを教示する必要がある。自動
切断作業を行う場合は、トーチがこのティーチングデー
タに従って移動し、３次元的な滑らかな切断線を描くよ
うに動作する。
ところが、多数の同一のワークの表面は、必ずしも互
いに全く同じ凹凸を有しているわけではなく、プレスに
よりひずみなどの原因によってワークごとに凹凸が多少
異なるのが普通である。しかし、その結果としてトーチ
とワーク表面との距離が一定でなくなると、レーザビー
ムの焦点とワーク表面との関係がずれて、きれいに切断
できなくなることがある。そこで、ティーチングデータ
に従ってトーチを移動させる際に、さらに、トーチとワ
ーク表面との距離を一定に保つような制御を行なう場合
がある。
いに全く同じ凹凸を有しているわけではなく、プレスに
よりひずみなどの原因によってワークごとに凹凸が多少
異なるのが普通である。しかし、その結果としてトーチ
とワーク表面との距離が一定でなくなると、レーザビー
ムの焦点とワーク表面との関係がずれて、きれいに切断
できなくなることがある。そこで、ティーチングデータ
に従ってトーチを移動させる際に、さらに、トーチとワ
ーク表面との距離を一定に保つような制御を行なう場合
がある。
このような制御を行うには、トーチにワークとの距離
を計測する距離センサを設け、たとえば電圧などのセン
サ出力を予め定められた一定値に保つような制御を行
う。
を計測する距離センサを設け、たとえば電圧などのセン
サ出力を予め定められた一定値に保つような制御を行
う。
（発明が解決しようとする課題） ところが、前記センサ出力には、種々の誤差が存在
し、この誤差は、たとえばトーチ使用時の熱やセンサの
プローブの線の長さ、またワーク表面の屈曲状態の変化
や、センサ出力を電気的に増幅する増幅器の特性の経時
変化などに起因して変化する場合がある。
し、この誤差は、たとえばトーチ使用時の熱やセンサの
プローブの線の長さ、またワーク表面の屈曲状態の変化
や、センサ出力を電気的に増幅する増幅器の特性の経時
変化などに起因して変化する場合がある。
そこで、このような誤差を修正するために、トーチを
ワークの表面近くに手動で近づけた後、例えばすきまゲ
ージなどを用いてトーチをワークの表面から一定距離に
設定し、当該距離に対応して予め定められるセンサ出力
が得られるように、距離センサ用のアンプなどに設けら
れている零調整用つまみなどの操作してセンサ出力の較
正を行っていた。
ワークの表面近くに手動で近づけた後、例えばすきまゲ
ージなどを用いてトーチをワークの表面から一定距離に
設定し、当該距離に対応して予め定められるセンサ出力
が得られるように、距離センサ用のアンプなどに設けら
れている零調整用つまみなどの操作してセンサ出力の較
正を行っていた。
しかしこのような従来の方法では、距離センサの較正
の度ごとに、トーチとワーク表面との距離を一定に保つ
ように、手動で調整しなければならず、また、距離セン
サ用のアンプなどの調整も手動で行なわなければならな
かったので、距離センサの較正に手間と時間を要してい
た。
の度ごとに、トーチとワーク表面との距離を一定に保つ
ように、手動で調整しなければならず、また、距離セン
サ用のアンプなどの調整も手動で行なわなければならな
かったので、距離センサの較正に手間と時間を要してい
た。
（発明の目的） この発明は上記のような課題を解決するためになされ
たもので、トーチなどのエンドエフェクタとワーク表面
との距離を一定に保つ相互距離制御を行なうのに際し
て、距離センサの較正を容易に行なうことのできる相互
距離制御方法およびそのための較正データ作成承知を提
供することにある。
たもので、トーチなどのエンドエフェクタとワーク表面
との距離を一定に保つ相互距離制御を行なうのに際し
て、距離センサの較正を容易に行なうことのできる相互
距離制御方法およびそのための較正データ作成承知を提
供することにある。
（課題を解決するための手段） 上述の課題を解決するため、この発明第１の構成で
は、ワークの表面上におけるロボットのエンドエフェク
タの動作を制御するに際して、距離センサを用いて前記
ワーク表面と前記エンドエフェクタとの相互距離を所定
の基準距離に保つための相互距離制御方法において、次
のステップを有する。
は、ワークの表面上におけるロボットのエンドエフェク
タの動作を制御するに際して、距離センサを用いて前記
ワーク表面と前記エンドエフェクタとの相互距離を所定
の基準距離に保つための相互距離制御方法において、次
のステップを有する。
（ａ）前記ロボットに作業を行なわせるのに先立って、
前記ワーク表面に前記エンドエフェクタが接触したこと
を前記ロボットに関連して設けた接触検知手段で検知す
るステップ。
前記ワーク表面に前記エンドエフェクタが接触したこと
を前記ロボットに関連して設けた接触検知手段で検知す
るステップ。
（ｂ）前記ワーク表面からの距離を増大させるように前
記エンドエフェクタを移動させつつ、前記距離を前記ロ
ボットの駆動量に基いて求めるステップ。
記エンドエフェクタを移動させつつ、前記距離を前記ロ
ボットの駆動量に基いて求めるステップ。
（ｃ）前記ステップ（ｂ）に際して、前記距離センサの
センサ出力信号と、前記距離との関係を表わす較正デー
タを記憶手段に記憶するステップ。
センサ出力信号と、前記距離との関係を表わす較正デー
タを記憶手段に記憶するステップ。
（ｄ）前記ロボットが作業を行なう際には、前記基準距
離に相当する前記センサ出力信号の基準値を前記較正デ
ータに従って求め、前記センサ出力信号が前記基準値に
一致するように前記ロボットを制御するステップ。
離に相当する前記センサ出力信号の基準値を前記較正デ
ータに従って求め、前記センサ出力信号が前記基準値に
一致するように前記ロボットを制御するステップ。
また、この発明の第２の構成では、ロボットのエンド
エフェクタ側に設けられて前記エンドエフェクタとワー
ク表面との距離を検出するセンサについて、当該距離セ
ンサの較正を行うための較正データを作成する装置とし
て、次の各手段を備えた装置を提供する。
エフェクタ側に設けられて前記エンドエフェクタとワー
ク表面との距離を検出するセンサについて、当該距離セ
ンサの較正を行うための較正データを作成する装置とし
て、次の各手段を備えた装置を提供する。
（ａ）前記ロボットに関連して設けられて、前記エンド
エフェクタと前記ワークとの接触を検知する接触検知手
段。
エフェクタと前記ワークとの接触を検知する接触検知手
段。
（ｂ）前記較正データを作成するにあたって能動化さ
れ、前記エンドエフェクタと前記ワーク表面とを接触さ
せた後に前記エンドエフェクタを前記ワーク表面から遠
ざかる方向に前記エンドエフェクタを移動させる移動制
御手段。
れ、前記エンドエフェクタと前記ワーク表面とを接触さ
せた後に前記エンドエフェクタを前記ワーク表面から遠
ざかる方向に前記エンドエフェクタを移動させる移動制
御手段。
（ｃ）前記移動において、前記エンドエフェクタと前記
ワーク表面との接触を前記接触検知手段で検知した後
の、前記エンドエフェクタの移動距離を前記ロボットの
駆動量に基いて特定し、前記移動距離のそれぞれの値に
おける前記距離センサの出力信号のレベルを取込んで、
前記移動距離と前記出力信号のレベルとの相関を示す相
関データを生成する手段。
ワーク表面との接触を前記接触検知手段で検知した後
の、前記エンドエフェクタの移動距離を前記ロボットの
駆動量に基いて特定し、前記移動距離のそれぞれの値に
おける前記距離センサの出力信号のレベルを取込んで、
前記移動距離と前記出力信号のレベルとの相関を示す相
関データを生成する手段。
そして、前記較正データは前記相関データに応じて作
成される。
成される。
（作 用） 接触検知手段によってワーク表面とエンドエフェクタ
とが接触したことを検知した後に、エンドエフェクタを
ワーク表面から離したときの距離をロボットの駆動量に
基いて求め、その距離と距離センサの出力信号とに基づ
いて較正データを記録するので、較正データを容易に作
成できる。また、この較正データに従って、エンドエフ
ェクタとワーク表面との距離を一定に保つように制御す
るので、距離センサなどの微妙な調整を手動で行なう必
要がない。
とが接触したことを検知した後に、エンドエフェクタを
ワーク表面から離したときの距離をロボットの駆動量に
基いて求め、その距離と距離センサの出力信号とに基づ
いて較正データを記録するので、較正データを容易に作
成できる。また、この較正データに従って、エンドエフ
ェクタとワーク表面との距離を一定に保つように制御す
るので、距離センサなどの微妙な調整を手動で行なう必
要がない。
（実施例） A.実施例の構成の概要 第１図は、この発明を適用するロボットの一例として
の、直角座標型レーザ切断ロボットの機構的構成を示す
概略斜視図である。同図において、このロボットRBは、
基台１の上に、図示しないモータM1によってＸ方向（水
平方向）に移動自在な移動台２を有しており、この移動
台２の上にワーク（図示せず）を載置する。基台１の両
側方に垂直に設置されたコラム３の頂部にはビーム４が
架設され、このビーム４には、図のＺ方向（垂直方向）
に延びるとともに、モータM2によってＹ方向に移動自在
な移動コラム５が設けられている。
の、直角座標型レーザ切断ロボットの機構的構成を示す
概略斜視図である。同図において、このロボットRBは、
基台１の上に、図示しないモータM1によってＸ方向（水
平方向）に移動自在な移動台２を有しており、この移動
台２の上にワーク（図示せず）を載置する。基台１の両
側方に垂直に設置されたコラム３の頂部にはビーム４が
架設され、このビーム４には、図のＺ方向（垂直方向）
に延びるとともに、モータM2によってＹ方向に移動自在
な移動コラム５が設けられている。
また、この移動コラム５の下端には、モータM3によっ
てＺ方向に上下するモータM4が設けられている。これに
よって、移動コラム５の中心軸から偏心した位置に設け
られているアーム６が図のθ方向に回転する。また、こ
のアーム６の下端側方にはモータM5が設けられており、
これによってエンドエフェクタとしてのレーザトーチＴ
が図のψ方向に回転する。さらに、このレーザトーチＴ
を利用して、レーザトーチＴとワークＷの表面との距離
を検出するハイトセンサHS（後述する。）が形成されて
いる。
てＺ方向に上下するモータM4が設けられている。これに
よって、移動コラム５の中心軸から偏心した位置に設け
られているアーム６が図のθ方向に回転する。また、こ
のアーム６の下端側方にはモータM5が設けられており、
これによってエンドエフェクタとしてのレーザトーチＴ
が図のψ方向に回転する。さらに、このレーザトーチＴ
を利用して、レーザトーチＴとワークＷの表面との距離
を検出するハイトセンサHS（後述する。）が形成されて
いる。
レーザトーチＴには、レーザ発振装置７からのレーザ
ビームがレーザガイドパイプ８を通して与えられる。ま
た、制御装置９には、後述するトーチ距離制御装置やマ
イクロコンピュータなどが内蔵されており、操作盤10に
は、キーボードやディスプレイ等が設けられている。さ
らに、外部コンピュータ11は種々のデータの入出力やデ
ータ処理を行なうためのものであり、CRT12やキーボー
ド13などを備えている。
ビームがレーザガイドパイプ８を通して与えられる。ま
た、制御装置９には、後述するトーチ距離制御装置やマ
イクロコンピュータなどが内蔵されており、操作盤10に
は、キーボードやディスプレイ等が設けられている。さ
らに、外部コンピュータ11は種々のデータの入出力やデ
ータ処理を行なうためのものであり、CRT12やキーボー
ド13などを備えている。
第２図は、第１図に示したロボットRBの電気的構成の
概略ブロック図である。第２図において、制御装置９に
内蔵されたマイクロコンピュータ21には、バスBLを介し
て、以下の各機器などが接続されている。
概略ブロック図である。第２図において、制御装置９に
内蔵されたマイクロコンピュータ21には、バスBLを介し
て、以下の各機器などが接続されている。
上記モータM1〜M5や、これらのモータM1〜M5の回転角
を検知するエンコーダE1〜E5（第１図中には図示せず）
を含んだ機構駆動系23 レーザ発振装置７ 操作盤10 外部コンピュータ11 レーザトーチＴには、レーザ発振装置７からレーザビ
ームが与えられるほか、レーザトーチＴの先端部に設け
られたハイトセンサHSを用いて、レーザトーチＴとワー
クＷとの相対的距離がトーチ距離制御装置22によって検
出される。なお、このシステムは、上位のホストシステ
ム（図示せず）の制御下で動作させることもできる。
を検知するエンコーダE1〜E5（第１図中には図示せず）
を含んだ機構駆動系23 レーザ発振装置７ 操作盤10 外部コンピュータ11 レーザトーチＴには、レーザ発振装置７からレーザビ
ームが与えられるほか、レーザトーチＴの先端部に設け
られたハイトセンサHSを用いて、レーザトーチＴとワー
クＷとの相対的距離がトーチ距離制御装置22によって検
出される。なお、このシステムは、上位のホストシステ
ム（図示せず）の制御下で動作させることもできる。
B.レーザトーチＴの詳細構造 第３図は、上述したレーザトーチＴの詳細を示す部分
断面図である。図において、レーザトーチＴの円筒状の
ハウジング40の下部は、その下端にあるトーチ孔43に向
かって円錐状に内外径が減少するノズルチップ41となっ
ている。トーチ孔43部分におけるノズルチップ41の外周
部は、ワークＷと対向する部分の平面積を大きくしたハ
イトセンサHSとされている。また、ハウジング40内には
レンズ42が設けられており、レーザ発振装置７から与え
られたレーザビームLBがレンズ42で絞られてワークＷに
照射される。
断面図である。図において、レーザトーチＴの円筒状の
ハウジング40の下部は、その下端にあるトーチ孔43に向
かって円錐状に内外径が減少するノズルチップ41となっ
ている。トーチ孔43部分におけるノズルチップ41の外周
部は、ワークＷと対向する部分の平面積を大きくしたハ
イトセンサHSとされている。また、ハウジング40内には
レンズ42が設けられており、レーザ発振装置７から与え
られたレーザビームLBがレンズ42で絞られてワークＷに
照射される。
ハイトセンサHSは、レーザトーチＴがワークＷに向け
られると、ワークＷとノズルチップ41のクリアランスｌ
の差を静電容量の変化で検知するセンサである。すなわ
ち、予め設定したレーザトーチＴとワークＷの相対的距
離に対して、両者が互いに近づくと静電容量が増大し、
逆に両者が互いに離れると静電容量が減少する。従っ
て、レーザトーチＴとアーム６とを電気的に絶縁してお
き、ハイトセンサHSで検出された静電容量を所定の基準
値と比較すれば、レーザトーチＴとワークＷとの実際の
相対的距離が予め設定された相対的距離に対して小さい
か大きいかを判断することができる。
られると、ワークＷとノズルチップ41のクリアランスｌ
の差を静電容量の変化で検知するセンサである。すなわ
ち、予め設定したレーザトーチＴとワークＷの相対的距
離に対して、両者が互いに近づくと静電容量が増大し、
逆に両者が互いに離れると静電容量が減少する。従っ
て、レーザトーチＴとアーム６とを電気的に絶縁してお
き、ハイトセンサHSで検出された静電容量を所定の基準
値と比較すれば、レーザトーチＴとワークＷとの実際の
相対的距離が予め設定された相対的距離に対して小さい
か大きいかを判断することができる。
この実施例においては、後述するように、このハイト
センサHSによる検出データに基づいてレーザトーチＴと
ワークＷとの相対的距離が常に一定となるように、トー
タ距離制御装置22がレーザトーチＴの動作を制御する。
センサHSによる検出データに基づいてレーザトーチＴと
ワークＷとの相対的距離が常に一定となるように、トー
タ距離制御装置22がレーザトーチＴの動作を制御する。
C.トーチ距離制御装置の構成 第４図は本発明の一実施例を適用したトーチ距離制御
装置等の構成を更に詳細に示すブロック図である。本実
施例はたとえばレーザビームLBによる切断作業を行うロ
ボットRBのハイトセンサHSについて説明するが、このよ
うなハイトセンサHSは、前述したようにレーザビームLB
の適正な焦点制御を行うに重要な寄与を果たす構成要素
である。図において、機構駆動系23のエンコーダEi（ｉ
＝１〜５）は、例えばタコジェネレータなどによて実現
される速度検出器TGと、例えばパルスジェネレータなど
によって実現される位相検出器PGとを含んで構成され
る。また、機構駆動系23は、速度検出器TGからの速度信
号ｉをフィードバックする速度制御器K1と、位相検出
器PGからの位置信号αｉをフィードバックする位置制御
器K2とを備えている。なお、機構駆動系23は、トーチ距
離制御装置22からの位置補正信号Δαｉ（後述する。）
が与えられる他に、マイクロコンピュータ21からは位置
設定信号αi0が与えられている。
装置等の構成を更に詳細に示すブロック図である。本実
施例はたとえばレーザビームLBによる切断作業を行うロ
ボットRBのハイトセンサHSについて説明するが、このよ
うなハイトセンサHSは、前述したようにレーザビームLB
の適正な焦点制御を行うに重要な寄与を果たす構成要素
である。図において、機構駆動系23のエンコーダEi（ｉ
＝１〜５）は、例えばタコジェネレータなどによて実現
される速度検出器TGと、例えばパルスジェネレータなど
によって実現される位相検出器PGとを含んで構成され
る。また、機構駆動系23は、速度検出器TGからの速度信
号ｉをフィードバックする速度制御器K1と、位相検出
器PGからの位置信号αｉをフィードバックする位置制御
器K2とを備えている。なお、機構駆動系23は、トーチ距
離制御装置22からの位置補正信号Δαｉ（後述する。）
が与えられる他に、マイクロコンピュータ21からは位置
設定信号αi0が与えられている。
一方、トーチ距離制御装置22は、レーザトーチＴ先端
のハイトセンサHSと接続されてハイトセンサHSとワーク
Ｗとの間の静電容量を測定するためのセンサアンプ221
と、ハイトセンサHSとワークＷの表面が接触しているこ
とを検知するための接触検知回路222と、主コントロー
ラ223と、主コントローラ223から与えられる距離補正信
号Δｌ（後述する。）を位置補正信号Δαｉに変換する
座標変換回路224とを備えている。
のハイトセンサHSと接続されてハイトセンサHSとワーク
Ｗとの間の静電容量を測定するためのセンサアンプ221
と、ハイトセンサHSとワークＷの表面が接触しているこ
とを検知するための接触検知回路222と、主コントロー
ラ223と、主コントローラ223から与えられる距離補正信
号Δｌ（後述する。）を位置補正信号Δαｉに変換する
座標変換回路224とを備えている。
センサアンプ221は、ハイトセンサHSとワークＷとの
間の静電容量に依存したセンサ出力信号Vsを、例えばア
ナログ電圧として出力し、このセンサ出力信号Vsは主コ
ントローラ223内の信号処理回路223aに入力される。こ
の信号処理回路223aは、後述するように、較正データを
記憶するメモリ223bを有する。
間の静電容量に依存したセンサ出力信号Vsを、例えばア
ナログ電圧として出力し、このセンサ出力信号Vsは主コ
ントローラ223内の信号処理回路223aに入力される。こ
の信号処理回路223aは、後述するように、較正データを
記憶するメモリ223bを有する。
一方、接触検知回路222は、ハイトセンサHSとワーク
Ｗとの相互に接続されており、これらの間の抵抗値がほ
ぼ零となったときに、レーザトーチＴとワークＷとが接
触したことを知らせる接触検知信号St出力する。この接
触検知信号Stは、主コントローラ223に与えられる。な
お、この接触検出回路45は、前記ハイトセンサHSによっ
て検出される静電容量が予め定める閾値を越えたことを
検出する構成などの他の構成でもよい。
Ｗとの相互に接続されており、これらの間の抵抗値がほ
ぼ零となったときに、レーザトーチＴとワークＷとが接
触したことを知らせる接触検知信号St出力する。この接
触検知信号Stは、主コントローラ223に与えられる。な
お、この接触検出回路45は、前記ハイトセンサHSによっ
て検出される静電容量が予め定める閾値を越えたことを
検出する構成などの他の構成でもよい。
D.トーチ距離制御装置の較正 第５図はトーチ距離制御装置22の較正の手順を説明す
るフローチャートである。同図において、ステップa1で
は操作者が操作盤10を用いて、レーザトーチＴをワーク
Ｗの表面近傍に移動する。このとき、ワークＷの表面
は、なるべく平坦な部分を選び、また、ワークＷの表面
に対してレーザトーチＴが鉛直に向くように、レーザト
ーチＴの姿勢を調整する。
るフローチャートである。同図において、ステップa1で
は操作者が操作盤10を用いて、レーザトーチＴをワーク
Ｗの表面近傍に移動する。このとき、ワークＷの表面
は、なるべく平坦な部分を選び、また、ワークＷの表面
に対してレーザトーチＴが鉛直に向くように、レーザト
ーチＴの姿勢を調整する。
ステップa2で、操作者は操作盤10において較正動作を
開始させる信号を入力する。これ以降、較正動作はロボ
ットRBにおける作業プログラムに従って自動的に進行す
る。この開始信号の入力があると、レーザトーチＴはワ
ークＷに向けて自動的にゆっくりと下降する（ステップ
a3）。
開始させる信号を入力する。これ以降、較正動作はロボ
ットRBにおける作業プログラムに従って自動的に進行す
る。この開始信号の入力があると、レーザトーチＴはワ
ークＷに向けて自動的にゆっくりと下降する（ステップ
a3）。
ステップa4では接触検知回路222がレーザトーチＴと
ワークＷとの接触を検知したか否かを判断する。接触し
ていなければ処理はステップa3に戻り、レーザトーチＴ
を更に下降させる。
ワークＷとの接触を検知したか否かを判断する。接触し
ていなければ処理はステップa3に戻り、レーザトーチＴ
を更に下降させる。
ステップa4の判断が肯定になるとステップa5に移り、
マイクロコンピュータ21から主コントローラ223に距離
信号Sl1が与えられ、この距離信号Sl1に応じた距離l1だ
けレーザトーチＴが上昇して停止する。第４図に即して
言えば、距離信号Sl1が信号処理回路223aに与えられる
と、距離信号Sl1が指定する距離l1だけレーザトーチＴ
をＺ方向に動かすための距離補正信号Δｌが信号処理回
路223aから出力される。この距離補正信号Δｌは座標変
換回路224において、ロボット座標系の各座標値α
ｉ（ｉ＝１〜５。具体的にはX,Y,Z,θ，ψの各座標値を
示す。）の補正量を示す位置補正信号Δαｉに変換され
る。例えば、レーザトーチＴの姿勢が予め垂直に設定さ
れているときには、位置補正信号Δαｉは、第１図のＺ
方向にレーザトーチＴを距離l1だけ引上げるような駆動
量指示信号であって、機構駆動系23のうちのモータM3の
サーボ系に与えられる信号となる。
マイクロコンピュータ21から主コントローラ223に距離
信号Sl1が与えられ、この距離信号Sl1に応じた距離l1だ
けレーザトーチＴが上昇して停止する。第４図に即して
言えば、距離信号Sl1が信号処理回路223aに与えられる
と、距離信号Sl1が指定する距離l1だけレーザトーチＴ
をＺ方向に動かすための距離補正信号Δｌが信号処理回
路223aから出力される。この距離補正信号Δｌは座標変
換回路224において、ロボット座標系の各座標値α
ｉ（ｉ＝１〜５。具体的にはX,Y,Z,θ，ψの各座標値を
示す。）の補正量を示す位置補正信号Δαｉに変換され
る。例えば、レーザトーチＴの姿勢が予め垂直に設定さ
れているときには、位置補正信号Δαｉは、第１図のＺ
方向にレーザトーチＴを距離l1だけ引上げるような駆動
量指示信号であって、機構駆動系23のうちのモータM3の
サーボ系に与えられる信号となる。
ステップa5でレーザトーチＴとワークＷの表面との距
離を最初に設定値l1とするようなトーチ移動が完了する
と、ステップa6において、このときのセンサアンプ221
のセンサ出力信号Vsを信号処理回路223aで読取る。セン
サ出力信号Vsのレベルは、マイクロコンピュータ21から
与えられた駆動距離信号Slとともに信号処理回路223a内
のメモリ223bに記憶される。
離を最初に設定値l1とするようなトーチ移動が完了する
と、ステップa6において、このときのセンサアンプ221
のセンサ出力信号Vsを信号処理回路223aで読取る。セン
サ出力信号Vsのレベルは、マイクロコンピュータ21から
与えられた駆動距離信号Slとともに信号処理回路223a内
のメモリ223bに記憶される。
最初の設定距離l1における処理が終了すると、ステッ
プa7からステップa5に戻り、次の設定距離l2について同
様な処理を繰り帰す。
プa7からステップa5に戻り、次の設定距離l2について同
様な処理を繰り帰す。
こうして、予め定められたすべての設定距離について
ステップa5とa6とが繰り返されると、第６図に示すよう
な距離信号Slとセンサ出力信号Vsとの相関関係を示すデ
ータがメモリ223b内に相関データとして記憶される。こ
の例では、距離信号Sl1〜Sl7に対してそれぞれセンサ出
力信号Vs1〜Vs7が得られている。
ステップa5とa6とが繰り返されると、第６図に示すよう
な距離信号Slとセンサ出力信号Vsとの相関関係を示すデ
ータがメモリ223b内に相関データとして記憶される。こ
の例では、距離信号Sl1〜Sl7に対してそれぞれセンサ出
力信号Vs1〜Vs7が得られている。
ステップa8では、これらの信号値Sl1〜Sl7,Vs1〜Vs7
の相関データに基づいて、距離信号Slとセンサ出力信号
Vsとの関係を近似式Sl＝Ｇ（Vs）を用いて近似する。第
６図には近似式Sl＝Ｇ（VS）で近似された曲線が示され
ている。信号処理回路223aは、このようにして得られた
近似式Ｇ（Vs）を較正データとして記憶する。なお、こ
の近似式は例えば多項式でもよく、また第６図の点P1〜
P7を折線補間したものなどでもよい。
の相関データに基づいて、距離信号Slとセンサ出力信号
Vsとの関係を近似式Sl＝Ｇ（Vs）を用いて近似する。第
６図には近似式Sl＝Ｇ（VS）で近似された曲線が示され
ている。信号処理回路223aは、このようにして得られた
近似式Ｇ（Vs）を較正データとして記憶する。なお、こ
の近似式は例えば多項式でもよく、また第６図の点P1〜
P7を折線補間したものなどでもよい。
以上のようにして、トーチ距離制御装置22の較正作業
が終了する。
が終了する。
なお、第６図に示すように、所定の距離信号Sl4に対
するセンサ出力信号Vsの許容範囲ΔＶを予め定めてお
き、距離信号Sl4に対応するセンサ出力信号Vsのレベル
が前記許容範囲ΔＶを逸脱していれば、ハイトセンサHS
またはセンサアンプ221に少なくともいずれか一方が異
常であると判断することもできる。すなわち、上記のよ
うに較正を行なえば、ハイトセンサHSの較正時に異常検
出を行うことができ、使い勝手が向上するという利点も
ある。
するセンサ出力信号Vsの許容範囲ΔＶを予め定めてお
き、距離信号Sl4に対応するセンサ出力信号Vsのレベル
が前記許容範囲ΔＶを逸脱していれば、ハイトセンサHS
またはセンサアンプ221に少なくともいずれか一方が異
常であると判断することもできる。すなわち、上記のよ
うに較正を行なえば、ハイトセンサHSの較正時に異常検
出を行うことができ、使い勝手が向上するという利点も
ある。
E.切断時のトーチ距離制御 較正データの作成が終了すると、実際にロボットを動
作させてワークＷの切断を行なう。このようなロボット
の動作時には、オペレータが指定した基準距離l0に対応
した距離信号Slがマイクロコンピュータ21から信号処理
回路223aに入力される。例えば、第６図の距離信号Sl4
が基準距離l0（例えば2mm）に対応した基準距離信号Sl0
に相当する信号として与えられる。
作させてワークＷの切断を行なう。このようなロボット
の動作時には、オペレータが指定した基準距離l0に対応
した距離信号Slがマイクロコンピュータ21から信号処理
回路223aに入力される。例えば、第６図の距離信号Sl4
が基準距離l0（例えば2mm）に対応した基準距離信号Sl0
に相当する信号として与えられる。
一方、このときのレーザトーチＴとワークＷとの実際
の距離ｌに応じたセンサ出力信号Vsは、センサアンプ22
1から信号処理回路223aに与えられる。信号処理回路223
aは、較正データとして求めた近似式Sl＝Ｇ（Vs）を用
いてセンサ出力信号Vsを距離信号Slに変換する。そし
て、下式に示すように、マイクロコンピュータ21から与
えられている距離信号Slと基準距離信号Sl0との差分補
正Δｌを距離補正信号として出力する。
の距離ｌに応じたセンサ出力信号Vsは、センサアンプ22
1から信号処理回路223aに与えられる。信号処理回路223
aは、較正データとして求めた近似式Sl＝Ｇ（Vs）を用
いてセンサ出力信号Vsを距離信号Slに変換する。そし
て、下式に示すように、マイクロコンピュータ21から与
えられている距離信号Slと基準距離信号Sl0との差分補
正Δｌを距離補正信号として出力する。
Δｌ＝Sl−Sl0 …（１） そして、距離補正信号Δｌは座標変換回路224でロボ
ット座標系の位置補正信号Δαｉに変換されて機構制御
系23に与えられる。
ット座標系の位置補正信号Δαｉに変換されて機構制御
系23に与えられる。
以上の説明からもわかるように、実際の距離ｌが基準
距離l0と等しくなると、距離補正信号Δｌが零になる。
従って、レーザトーチＴはワークＷから常に一定の距離
l0に保たれるように制御される。
距離l0と等しくなると、距離補正信号Δｌが零になる。
従って、レーザトーチＴはワークＷから常に一定の距離
l0に保たれるように制御される。
なお、上記のように近似式Ｇ（Vs）で較正データを較
正しておけば、レーザトーチＴのワークＷからの作業上
の基準距離l0を，たとえば前記2mmから他の値に変更し
た場合でも、前記近似式Ｇ（Vs）に基いて、新たな基準
距離に対応する適正な基準距離信号Slを得ることができ
る。つまり、基準距離の設定変更の度に較正操作を行う
必要がないので、較正手順を格段に向上させることがで
きるという利点もある。
正しておけば、レーザトーチＴのワークＷからの作業上
の基準距離l0を，たとえば前記2mmから他の値に変更し
た場合でも、前記近似式Ｇ（Vs）に基いて、新たな基準
距離に対応する適正な基準距離信号Slを得ることができ
る。つまり、基準距離の設定変更の度に較正操作を行う
必要がないので、較正手順を格段に向上させることがで
きるという利点もある。
なお、ハイトセンサHSは、本実施零の静電容量検知式
に限らず、磁気的な測距手段または光学的な測距手段を
用いてもよい。
に限らず、磁気的な測距手段または光学的な測距手段を
用いてもよい。
（発明の効果） 以上のようにこの発明によれば、 接触検知手段によってワークの表面とエンドエフェク
タとが接触したことを検知した後に、エンドエフェクタ
をワークから離したときの距離をロボットの駆動量に基
いて求め、、その距離と距離センサのセンサ出力信号と
に基づいて較正データを記憶するので、較正データを容
易に作成でき、さらに、この較正データに従って、エン
ドエフェクタとワーク表面との距離を一定に保つように
制御するので、距離センサなどの調整を手動で行なう必
要がなく、距離センサの較正を容易に行なうことができ
る。また、予め較正データを作成しているので、エンド
エフェクタとワーク表面との基準距離を他の値に変更し
た場合でも、較正データに基いて、新たな基準距離に対
応する適正なセンサ出力信号の基準値を得ることがで
き、基準距離の設定変更の度に較正操作を行う必要がな
いので、較正手順を格段に向上させることができるとい
う効果がある。
タとが接触したことを検知した後に、エンドエフェクタ
をワークから離したときの距離をロボットの駆動量に基
いて求め、、その距離と距離センサのセンサ出力信号と
に基づいて較正データを記憶するので、較正データを容
易に作成でき、さらに、この較正データに従って、エン
ドエフェクタとワーク表面との距離を一定に保つように
制御するので、距離センサなどの調整を手動で行なう必
要がなく、距離センサの較正を容易に行なうことができ
る。また、予め較正データを作成しているので、エンド
エフェクタとワーク表面との基準距離を他の値に変更し
た場合でも、較正データに基いて、新たな基準距離に対
応する適正なセンサ出力信号の基準値を得ることがで
き、基準距離の設定変更の度に較正操作を行う必要がな
いので、較正手順を格段に向上させることができるとい
う効果がある。
第１図は、この発明を適用するロボットRBの機構的構成
の概略を示す斜視図、 第２図は、第１図のロボットRBの電気的構成を示すブロ
ック図、 第３図は、レーザレーザトーチＴの詳細構成を示す部分
断面図、 第４図は、トーチ距離制御装置などの電気的構成を示す
ブロック図、 第５図は、本発明の一実施例を説明するフローチャー
ト、 第６図は、較正データの内容を示す図である。 RB……ロボット、 ９……制御装置、10……操作盤、 11……外部コンピュータ、 22……トーチ距離制御回路、 221……センサアンプ、 222……接触検知回路、 223……主コントローラ、 223a……信号処理回路、 224……座標変換回路、 Ｔ……レーザレーザトーチ、Ｗ……ワーク、 HS……ハイトセンサ
の概略を示す斜視図、 第２図は、第１図のロボットRBの電気的構成を示すブロ
ック図、 第３図は、レーザレーザトーチＴの詳細構成を示す部分
断面図、 第４図は、トーチ距離制御装置などの電気的構成を示す
ブロック図、 第５図は、本発明の一実施例を説明するフローチャー
ト、 第６図は、較正データの内容を示す図である。 RB……ロボット、 ９……制御装置、10……操作盤、 11……外部コンピュータ、 22……トーチ距離制御回路、 221……センサアンプ、 222……接触検知回路、 223……主コントローラ、 223a……信号処理回路、 224……座標変換回路、 Ｔ……レーザレーザトーチ、Ｗ……ワーク、 HS……ハイトセンサ
Claims (2)
- 【請求項１】ワークの表面上におけるロボットのエンド
エフェクタの動作を制御するに際して、距離センサを用
いて前記ワーク表面と前記エンドエフェクタとの相互距
離を所定の基準距離に保つための相互位置制御方法であ
って、 （ａ）前記ロボットに作業を行なわせるのに先立って、
前記ワーク表面に前記エンドエフェクタが接触したこと
を前記ロボットに関連して設けた接触検知手段で検知し
た後、 （ｂ）前記ワーク表面からの距離を増大させるように前
記エンドエフェクタを移動させつつ、前記距離を前記ロ
ボットの駆動量に基いて求め、 （ｃ）前記ステップ（ｂ）に際して、前記距離センサの
センサ出力信号と、前記距離との関係を表わす較正デー
タを記憶手段に記憶するとともに、 （ｄ）前記ロボットが作業を行なう際には、前記基準距
離に相当する前記センサ出力信号の基準値を前記較正デ
ータに従って求め、前記センサ出力信号が前記基準値に
一致するように前記ロボットを制御することを特徴とす
るロボットとワークとの相互距離制御方法。 - 【請求項２】ロボットのエンドエフェクタ側に設けられ
て前記エンドエフェクタとワーク表面との距離を検出す
るセンサについて、当該距離センサの較正を行うための
較正データを作成する装置であって、 （ａ）前記ロボットに関連して設けられて、前記エンド
エフェクタと前記ワークとの接触を検知する接触検知手
段と、 （ｂ）前記較正データを作成するにあたって能動化さ
れ、前記エンドエフェクタと前記ワーク表面とを接触さ
せた後に前記エンドエフェクタを前記ワーク表面から遠
ざかる方向に前記エンドエフェクタを移動させる移動制
御手段と、 （ｃ）前記移動において、前記エンドエフェクタと前記
ワーク表面との接触を前記接触検知手段で検知した後
の、前記エンドエフェクタの移動距離を前記ロボットの
駆動量に基いて特定し、前記移動距離のそれぞれの値に
おける前記距離センサの出力信号のレベルを取込んで、
前記移動距離と前記出力信号のレベルとの相関を示す相
関データを生成する手段とを備え、 前記較正データが前記相関データに応じて作成されるこ
とを特徴とする較正データ作成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1077871A JP2627006B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | ロボットとワークとの相互距離制御方法およびそのための較正データ作成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1077871A JP2627006B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | ロボットとワークとの相互距離制御方法およびそのための較正データ作成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02256481A JPH02256481A (ja) | 1990-10-17 |
| JP2627006B2 true JP2627006B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=13646119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1077871A Expired - Fee Related JP2627006B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | ロボットとワークとの相互距離制御方法およびそのための較正データ作成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2627006B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7027233B2 (en) * | 2001-10-12 | 2006-04-11 | Intralase Corp. | Closed-loop focal positioning system and method |
| JP4636358B2 (ja) * | 2001-12-20 | 2011-02-23 | 株式会社安川電機 | ロボット制御装置 |
| DE102007046142A1 (de) * | 2007-09-27 | 2009-04-02 | Deere & Company, Moline | Vorrichtung und Verfahren zum Laser-Schneiden |
| JP5113623B2 (ja) * | 2008-05-20 | 2013-01-09 | ファナック株式会社 | 計測装置を用いてロボットの位置教示を行うロボット制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59224291A (ja) * | 1983-05-31 | 1984-12-17 | 新明和工業株式会社 | 産業用ロボツト |
| JPS62220281A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-28 | Kobe Steel Ltd | すみ肉溶接用溶接ロボツト装置 |
-
1989
- 1989-03-28 JP JP1077871A patent/JP2627006B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02256481A (ja) | 1990-10-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |