JP2637237B2 - 産業用ロボツトの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ティーチングプレイバック方式の産業用ロ
ボットに係り、特に溶接用ロボットに好適なロボット制
御装置に関する。

〔従来の技術〕

周知のとおり、ティーチングプレイバック方式の産業
用ロボットでは、ロボットに所定の作業をさせる場合、
それに必要なロボットの移動経路を予め教示（ティーチ
ング）しておくことにより、以後、自動的にロボットの
動作が制御され、所定の動作が再生（プレイバック）さ
れるようになっている。

ところで、この教示に必要な操作は、ロボットを実際
に動かし、それが所定の位置に達したときに、その位置
を教示点として入力するのであるが、このとき、実際に
は、ロボットの動作を円滑にし、精度良く制御するため
には、さらにいくつかのデータの入力を必要とする。

そこで、従来の装置は、例えば、特開昭55−118107号
公報に記載されているように、ロボットの移動方向の不
連続点で、その移動方向の変化角度に応じて、ロボット
の動作条件、例えば加速条件や減速条件などを自動的に
算定し、この算定結果によりロボットの動作を制御する
ようになっていた。

〔発明が解決しょうとする課題〕

上記従来技術は、ロボットの作業内容により、予め教
示しておかなければならない事項が多岐にわたる点につ
いて配慮がされておらず、ロボットの教示に多大の労力
と熟練を要するという問題があった。

本発明の目的は、ロボットの教示に際して、入力しな
ければならないデータが最小限で済み、ほとんど熟練を
要しないで容易に高精度の作業を再生させることが出来
るようにした、産業用ロボットの制御装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、ロボット再生動
作時に、ロボットが或る教示点から次の教示点に移動す
る際、教示されているデータを、教示点毎に予め解析
し、ロボットの作業内容に応じて、その都度、ロボット
の制御に必要な動作条件を演算し、この演算結果により
次の教示点までのロボットの動作を逐次制御してゆくよ
うにしたものである。

〔作用〕

教示データの先読みにより、ロボットの作業内容の変
化を捉えることが出来、それにより各教示点の作業属性
が特定され、この作業属性から、ロボットが現教示点か
ら次の教示点に移動する際に必要な動作条件が、自動的
に設定出来るので、各教示点での動作条件設定のために
必要なデータ量を最小限にしても、充分な動作を得るこ
とが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明による産業用ロボットの制御装置につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。

第４図は本発明の一実施例が適用されたロボットシス
テムの一例を示したもので、図において、１はロボット
制御装置で、10はその主要部をなすCPU、11はロボット
本体（マニプレータ部）で、例えば平行リンク多関節型
ロボットなどであり、各関節部分に設けられているサー
ボユニット12により動作されるようになっているもので
あり、これらはバスＢによりロボット制御装置１に結合
されている。

CPU10には主記憶装置13が設けられ、さらにバスＢを
介して第1RAM14、第2RAM15、それに補助記憶装置16が結
合されている。

17はサブCPUで、ティーチングコンソール18とプレイ
バックコンソール19が接続され、同じくバスＢを介して
ロボット制御装置１に結合されている。

次に、この実施例の動作について説明する。

この実施例は、本発明を溶接用ロボットに適用したも
ので、このため、第１図に示すように、ロボット本体11
のロボット先端には溶接用トーチが取付けてある。

そこで、まず、ティーチングコンソール18により、所
定の教示点P1からP7まで順次、教示して行く。そして、
このとき、各教示点にロボット本体11を位置決めして教
示したとき、同時に、第３図に示すようなコマンドを用
いて、その教示点でのロボットの作業条件も教示して行
くのである。

次に、プレイバックコンソール19の操作により、教示
したティーチデータをプレイバックする。

ここで、このティーチデータは補助記憶装置16に格納
されており、それがプレイバック時には第1RAM14上に展
開されるようになっている。

このプレイバック時には、CPU10は、主記憶装置13に
格納されている。本発明のアルゴリズムを実現したプロ
グラムに従って所定の処理を実行し、これにより、第１
図と第２図に〜で表わしてある動作がロボットによ
り与えられるようになる。

上記したように、この実施例では、ロボットのプレイ
バック時、ティーチデータを先読みし、現在の作業状態
からの変化を捉え、各教示点Pn（ｎ＝１〜７）にロボッ
トが移動する際、第２図に示す動作条件〜が決定さ
れ、これによりロボットの動作が制御される。

そして、このとき、ロボットの動作制御の自動化のた
め、それに必要なパラメータのいくつか、例えば第２図
の動作条件やで使用されているパラメータα、βに
ついては、補助記憶装置16に定数として予め格納してお
くようになつている。

さらに、ロボットの作業状態の変化を確実に捉えるた
め、現在の作業状態を第2RAM15に記憶させると共に、作
業状態を以下に示すように定義し、各教示点Pnに作業属
性として付加するようになっている。

（ａ）エアーカットポイント その教示点の前後にアークON/OFFの作業属性をもった
教示点がない場合。

（ｂ）アークONポイント 対象教示点がアークONで、その１つ前の教示点の作業
属性がエアーカットポイントであった場合。

（ｃ）アークON連続ポイント 対象教示点がアークONで、１つ前の教示点の作業属性
もアークONポイントであった場合。

（ｄ）アークOFFポイント 対象教示点がアークOFFで、１つ前の教示点の作業属
性がアークONポイントかアークON連続ポイントであった
場合。

（ｅ）アークOFF退避ポイント 対象教示点の１つ前の教示点の作業属性がアークOFF
ポイントであった場合。

このような前提のもとに、ロボット制御装置１のCPU1
0は、主記憶装置13に格納してある所定のプログラムに
より、第５図のフローチャートに従った処理を実行す
る。

ロボットのプレイバックが開始されることにより、こ
の第５図の処理が開始すると、まず、処理50で、第2RAM
15に記憶されているポイント作業属性を初期化してエア
ーカットポイントとする。

次の処理51では、第1RAM14に格納されているティーチ
データから、１個、コマンドフェッチしてティーチデー
タの先読みを行なう。ここで、コマンドが第３図のPxxx
だけ、つまりポイント命令であったときには、これが処
理52で判定されてロボット動作制御処理53に進む。な
お、このPxxxは、その教示点の位置、つまりポイントを
表わす。

このロボット動作制御処理53の詳細について、第６図
により説明する。

このロボット動作制御処理53では、判断処理530〜533
により、順次、いま先読みしたティーチデータと、その
１回前のティーチデータとにより所定の解析処理を行な
い、このポイントの作業属性が上記（ｂ）〜（ｅ）のい
ずれであるかを判断し、次に実行すべき処理が534〜539
のいずれであるかの振り分けを行なう。

いま、例えば、ロボットの位置が第１図のポイントP2
を過ぎたところにあり、このため、先読みしたポイント
がP3であったとすると、このポイントP3の作業属性は、
上記した（ｂ）のアークONポイントになるから、このと
きは判断処理530から処理535に進み、第２図の動作制御
、に従ってロボットの移動速度と位置決め動作の制
御が実行され、この結果、ロボットのオーバーシュート
を防ぎ、高精度のアークスタンドポイント（アーク溶接
開始点）の設定を可能にする。

しかして、いま、例えば、ロボットの位置が第１図の
ポイントP3を過ぎたところにあり、ここでポイントP4が
先読みされてきたとすると、この点での作業属性は、上
記したように、アークON連続ポイント（ｃ）となるか
ら、今度は判断処理531から処理536に進み、第２図の動
作制御による補間制御と、動作制御による連続動作
制御によりロボットの動作が制御さ、この結果、アーク
ON区間での補間指定の削除と連続動作の保証とにより、
溶接ビードの溜り発生を効果的に防止することができる
ようにする。

また、ロボットの位置が第１図のポイントP4を過ぎた
位置で、先読されたデータがポイントP5であったとする
と、このときに解析されて得られるポイントの作業属性
はアークOFFポイント（ｄ）となるから、このときに
は、判断処理532から処理537に進み、第２図の動作制御
に従ってロボットの位置決め動作の制御を行ない、こ
れにより高精度のアーク溶接停止位置の設定を可能にし
ている。その後、処理538を実行し、このときのポイン
トの作業属性をアークOFF退避ポイント（ｅ）に変更さ
せる。

こうして、最後にロボットの位置が、このポイントP5
を過ぎると、次のポイントP6のデータを解析するまでも
なく、このときのポイント作業属性はアークOFF退避ポ
イント（ｅ）となるから、ここで第２図の動作制御に
よる制御を実行し、これによりロボットを速やかに退避
させることができるように、加速制御を行ない、移動速
度を増加させ、作業時間の短縮が得られるようにしてい
る。

一方、上記したデータの先読みにより解析した、その
ポイントの作業属性が、上記した（ｂ）〜（ｅ）のいず
れでもないと判断されたときには、判断処理533から処
理534に進み、このときには通常の動作制御によりロボ
ットを制御するのであり、これによりロボット動作制御
処理53を終了するのである。

第５図に戻り、処理51での１コマンドフェッチした結
果が、アークONコマンドであったときには、判断処理54
からアークON制御処理55に進む。

このアークON制御処理55の詳細は第７図に示すように
なっており、まず、判断処理550でポイントの作業属性
を調べ、それがアークONポイントではなかったとき（な
お、このときにはエアーカットポイントとなるが）に
は、処理551として、そのポイントの作業属性をアークO
Nポイントにし、他方、判断処理550での判定が既にアー
クONポイントであったときには処理552に進み、作業属
性をアークON連続ポイントにする処理を行なって処理を
終了するのである。

再び第５図に戻り、今度は、処理51での１コマンドフ
ェッチした結果が、アークOFFコマンドであったときに
は、判断処理56から処理57に進み、そのポイントの作業
属性をアークOFFポイントにする処理を行ない、以後、
判定処理58で全ての処理が終了したか否かをEOPコマン
ドが現われたことににより判定し、処理を終了させる。

従って、この実施例によれば、通常の教示操作に加え
て、第３図に示す簡単なコマンドを付加するだけで、実
際に溶接用ロボットを稼働させる場合に、従来は、いわ
ゆるノウハウとして必要不可欠とした各種の複雑な動作
条件の設定を要すること無く、高精度の溶接作業を容易
に、しかも短時間の教示操作により簡単に得ることが出
来る。

なお、以上の実施例は、本発明を溶接用ロボットに適
用した場合について説明したが、本発明は、第３図で説
明した、最小限必要とする各種コマンドと、これに対応
して設定可能な各種のポイントでの作業属性を予め設定
しておくことにより、溶接用ロボット以外の種々の作業
を対象としたロボットにも適用可能なことは言うまでも
ない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、溶接用ロボットなど各種の産業用ロ
ボットの稼働に際して、従来はノウハウとして不可欠で
あった。それぞれの作業内容に対応して必要とする多く
の複雑な動作条件が、予めプログラムとして設定可能な
ため、教示操作に必要なデータが簡単なコマンドの入力
だけで済むので、作業に熟練を要せず、しかも常に確実
に高精度のロボット動作を得ることが出来る。

或る比較結果によれば、本発明の適用により、教示に
必要な労力を従来例よりも約半分に減らすことが出来
た。

また、本発明によれば、教示に必要な作業を、あまり
増加させることなく、容易に、その作業に必要とするロ
ボットの動作条件の設定数を増加させることが出来るの
で、例えば溶接用ロボットなどに適用して、高品質で信
頼性の高いアーク溶接品をローコストで得ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による産業用ロボットの制御装置の一実
施例における動作を示す説明図、第２図は同じくその動
作条件の説明図、第３図は同じくコマンドの説明図、第
４図は本発明の一実施例が適用されたロボットシステム
のブロック図、第５図、第６図それに第７図は動作説明
用のフローチャートである。 １……ロボット制御装置、10……CPU、11……ロボット
本体（マニプレータ部）、12……サーボユニット、13…
…主記憶装置、14、15……第１と第２のRAM、16……補
助記憶装置、17……サブCPU、18……ティーチングコン
ソール、19……プレイバックコンソール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−29576（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−14006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−225408（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】教示点毎にロボットの作業条件を指定する
   ための所定のコマンドを入力する方式のティーチングプ
   レイバック方式の産業用ロボットにおいて、プレイバッ
   ク時でのロボットの上記各教示点への移動制御開始に先
   立って逐次上記コマンドを解析して該教示点毎に所定の
   作業属性を演算してゆく作業属性演算手段と、この作業
   属性演算手段により与えられる作業属性に対応して上記
   所定の点毎にロボットの動作条件を逐次設定してゆく作
   業条件設定手段とを設け、この作業条件設定手段により
   逐次設定されてゆく作業条件にしたがってロボットを制
   御するように構成したことを特徴とする産業用ロボット
   の制御装置。
2. 【請求項２】請求項１の発明において、上記産業用ロボ
   ットがアーク溶接用ロボットであり、上記コマンドが少
   なくとも教示点の位置データと、アークの点弧、アーク
   の消弧、それにプログラムの終了を夫々表わすものであ
   り、上記作業条件が少なくとも加速条件指定、減速条件
   指定、連続動作指定、位置決め有指定、それに位置決め
   無指定となるように構成されていることを特徴とする産
   業用ロボットの制御装置。