JP2774618B2 - 工業用ロボット及びその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工業用ロボット及びその制御方法に係り、特
にティーチング操作が容易に行えるよう構成した工業用
ロボット及びその制御方法に関する。

従来の技術 従来の工業用ロボットとしては、例えば多関節型のロ
ボットに塗装ガンを取付けた塗装用ロボットがある。こ
の塗装用ロボットはロボットの動作を制御する制御装置
に予めティーチングデータを入力しておき、ワークが塗
装位置に搬送されると上記ティーチングデータに基づい
て所定の塗装動作を実行する。この種の塗装用ロボット
では、例えば塗装工程で塗装ガンが塗料を噴霧する前に
捨て吹きあるいは試し吹き等のスブレーオン動作を行な
わせるため、ロボットの外部に塗装雰囲気中の危険場所
でも使用できる防爆構造の操作スイッチを設け、このス
イッチを操作するか、あるいは非危険場所で制御盤の操
作により上記捨て吹きや試し吹きのためのスプレーオン
を行なわせていた。

又、このスブレーオン以外にも、例えば教示（ティー
チング）、再生、修正等の制御モード、塗料に電荷を印
加させる静電オン・オフ、塗料の吐出量、スプレーの霧
化圧等の塗装動作モードがある。これらの各モードの設
定や切換え操作は制御盤に設けられた各種操作スイッチ
が操作されることにより行なわれていた。

発明が解決しようとする課題 しかるに、上記従来の工業用ロボットでは、上記塗装
動作モード、制御モードの各モードの切換え操作は、テ
ィーチング燥作者がアーム先端のグリップを把持して塗
装用ロボットの旋回ベース、支柱、アーム、手首機構と
いった各可動部の動作をティーチングしながら上記操作
スイッチによるモード切換操作を行なわなければならな
いため、ティーチング操作が複雑であり、ティーチング
に時間がかかり過ぎるばかりか操作ミスが起こる可能性
があるといった課題があった。

又、上記の如く操作スイッチを塗装雰囲気中に設ける
場合、スイッチ自体を防爆構造にして安全確保する必要
があり、さらにスイッチ取付けに費用が余分にかかると
いった課題もある。又、非危険場所で制御盤を操作する
場合、ロボットより離れてしまうため、操作者が２人以
上必要となり省力化を図ることが難しかった。

そこで、本発明は上記課題を解決した工業用ロボット
及びその制御方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴
を有する。

上記請求項（１）記載の発明は、ティーチング操作時
に可動部がそれまでの動作過程と異なる動きをするよう
にティーチングされたとき、前記可動部の異なる動作の
種類に対応して予め設定された任意のティーチング動作
モードへの切換を行なうモード切換手段を具備してなる
ことを特徴とするものである。

また、上記請求項（２）記載の発明は、可動部の動作
位置を検出する検出手段により可動部の特異な動作が検
出されたとき、モード切換を行なうことを特徴とするも
のである。

また、上記請求項（３）記載の発明は、前記工業用ロ
ボットが複数の可動部を組合わせた多関節型ロボットで
あり、前記モード切換手段は餉記複数の可動部のうち少
なくとも一の可動部が特異な動作をしたことを検出し、
その動作に対応したモードに切換えることを特徴とする
ものである。

また、上記請求項（４）記載の発明は、前記可動部の
先端部に作業胴冶具を設け、飾記モード切換手段は前記
可動部が特異な動作をしたとき前記作業用冶具の動作モ
ードを切換えることを特徴とするものである。

また、上記請求項（５）記載の発明の制御方法は、テ
ィーチング操作時に前記可動部にそれまでと異なる動き
をさせ、次いでこの可動部の特異な動きを検出して前記
可動部の特異な動作の種類に対応して予め設定された任
意のティーチング動作モードへの切換を行なうようにし
たことを特徴とするものである。

作用 上記請求項（１）記載の発明によれば、ティーチング
操作時に可動部がそれまでの動作と異なる特異な動作を
するようにティーチングすることにより、可動部の異な
る動作の種類に対応して予め設定された任意のティーチ
ング動作モードへの切換が行えるため、任意のティーチ
ング動作モードを設定するために特別なスイッチ等を操
作する必要がなく、可動部の動作をティーチングしなが
らでも容易にモード切換操作を行なえる。

また、上記請求項（２）記載の発明によれば、可動部
を駆動する駆動手段等に設けられた検出手段からの検出
信号を利用して任意のティーチング動作モードへ切換え
られる。

また、上記請求項（３）記載の発明によれば、複数の
可動部のうち少なくとも一の可動部の動作を監視すれば
良いので、モード数が増えても対応することができる。

また、上記請求項（４）記載の発明によれば、アーム
先端に装着された作業用冶具（塗装ガン等）の動作モー
ドも切換えることができるので、ロボットの動作だけで
なくワークに対する作業内容も容易に切換えることこと
ができる。

また、上記請求項（５）記載の発明によれば、ティー
チング操作時は可動部の動きを監視することにより、テ
ィーチングデータが得られるだけでなく、可動部の特異
な動きにより当該可動部の特異な動作の種類に対応して
予め設定された任意のティーチング動作モードへの切換
を行なえるので、他のスイッチ、検出器等からの信号を
無視できる。

実施例 第１図及び第２図に本発明になる工業用ロボット及び
その制郷方法の一実施例を示す。

両図中、被塗装物としてのワーク１がコンベヤ装置２
により矢印Ｘ方向に搬送される塗装工程においては、コ
ンベヤ装置２の近傍に塗装用ロボット３が設置されてお
り、塗装用ロボット３は後述する制御装置18を有し、各
可動部が制御装置18により駆動制御され、ワーク１が塗
装作業位置を通過する間に予めティーチングされた所定
の塗装作業を実行する。

第１図において、ベース４の上には、旋回駆動部５が
設けられている。旋回駆動部５の上には、ベース４に固
定された軸線Ａを中心として回動する旋回ベース６が設
けられている。旋回ベース６上のブラケット6aには、旋
回ベース６の軸線Ａと直交する軸線Ｂを中心として回動
する支柱７が設けられている。また、旋回ベース６上の
ブラケット6aには、支柱駆動部８が設けられている。

そして、支柱７の上端部には、支柱７の軸線Ｂと平行
な軸線Ｃを中心として回動するアーム９が回動自在に設
けられている。このアーム９と支柱７の連結部に、アー
ム駆動部10が設けられている。また、アーム９は後部
に、手首駆動部11が設けられている。さらに、アーム９
の先端に、手首機構12が設けられている。この手首機構
12は、ケース13,14及び取付軸15を有する。

ケース13は、アーム９の軸線Ｃに平行な軸線Ｄを中心
として回動するようになっている。ケース14は、ケース
13の軸線Ｄに直交する軸線Ｅを中心として回動するよう
になっている。取付軸15は、塗装ガン16の取付部であ
り、ケース14の軸線Ｅに直交する軸線Ｆを中心として回
動するようになっている。

18は制御装置で、ティーチングデータを記憶するとと
もにワーク１の搬送に連動して塗装用ロボット３の動作
を制御する。従って、塗装用ロボット３は制御装置18か
らの指令により各駆動部が駆動され、旋回ベース６、支
柱７、アーム９、手首機構12等の各可動部が動作する。

上記各可動部を駆動する駆動部5,8,10,11には各軸Ａ
〜Ｆの回動角（回動位置）を検出する検出器（例えばレ
ゾルバ等）5a,8a,10a,11a〜11cが設けられている。（但
し、第１図中検出器5a,11a〜11cは隠れて見えない） 第２図中、制御装置18は、上述の如く構成された塗装
用ロボット３が予め入力されたティーチングデータに基
づき所定の塗装動作をするように各駆動部を制御する制
御回路18Aと、制御回路18Aからの指示により塗装用ロボ
ット３の各駆動部へ駆動信号を出力するモータ駆動回路
18Bと、ティーチングデータ等を記憶するメモリ18Dとを
有する。又、モータ駆動回路18Bは前記駆動部5,8,10,11
の検出器と接続されており、各可動部が動作すると各軸
Ａ〜Ｆの回転角に応じた検出信号が各検出器からモータ
駆動回路18Bにフィードバックされる。制御回路18Aには
後述するように上記可動部がそれまでの動作過程と異な
る方向に一時的に動作するようにティーチングデータが
入力されたとき、そのデータ内容に応じたモード切換を
行なうモード切換手段18Eが設けられている。

ティーチング操作時に各可動部の動きを監視すること
により、ティーチングデータが得られるだけでなく、可
動部の特異な動きによりモード切換えが行なえるので、
他のスイッチ、検出器等からの信号を無視でき、よって
制御回路18Aの構成が簡略化できる。

尚、モード切換手段18Eには予め第３図に示すように
前記教示、再生、修正、スブレーオン、静電オン・オ
フ、塗料吐出量、霧化圧の各モードが登録されており、
各モードごとに可動部（各軸Ａ〜Ｆ）の特異な動きも決
められている。

例えば作業者の操作によりアーム９を短時間に上、下
動させたとき、このような軸Ｃの回動はアーム駆動部10
の検出器10aに検出される。検出器10aからフィードバッ
クされた検出信号により、軸Ｃの回動角が短時間に大き
くしかも速く動いて通常の動作を越える所定値以上であ
るとき、モード切換手段18Eは「教示モード」を設定す
る。

又、支柱７（軸Ｂ）が前後方向に特異な動きをしたと
きは、再生モードが設定され、旋回ペース６（軸Ｃ）左
右方向に特異な動きをしたときは修正モードが設定され
る。

同様に、塗装ガン15を制御するスブレーオン、静電気
オン・オフ、塗料吐出量、霧化圧の各モードも軸Ｄ、軸
Ｅ、軸Ｃ＋軸Ｂ、軸Ｃ＋軸Ｅの動作により設定される。

19はワーク１が塗装作業位置に到着したことを検出す
るワーク検出スイッチで、塗装用ロボット３より上流側
のコンベヤ装置２近傍に設置されている。そして、制御
回路18Aはワーク検出スイッチ19からの検出信号が入力
されると、メモリ18Dに記憶されたティーチングデータ
に基づき塗装用ロボット３がワーク１に対する塗装動作
を行なうように塗装用ロボット３の各駆動部を制御す
る。

20は塗裟ガン制御装置で、制御回路18Aと接続されて
いる。塗装ガン制御装置20は前記スプレーオン、静電気
オン・オフ、塗料吐出量、霧化圧の各動作モードが設定
されたとき塗装ガン15の動作を制御する。

ここで、上記構成になる工業用ロボットにおいて制御
回路18Aが実行する処理につき説明する。

尚、モード切換手段18Eにより設定されるモードの種
類は第３図に示すように７種類あるが、ここでは、ティ
ーチング操作時にスブレーオンモードに切換える際の処
理につき第４図を参照して説明することにする。

ティーチング操作する際は、まず制御装置18の電源ス
イッチ（図示せず）をオンにする。続いて、作業者が前
記の如くアーム９上を、下動させると教示モードが設定
される。制御回路18Aでは各軸Ａ〜Ｆの動きを監視して
おり、各駆動部の動力がオンになっているときはロボッ
トの動作はテイーチングデータに基づき制御回路18Aが
決定するので、各軸Ａ〜Ｆを監視する必要はない（ステ
ップS1）。

従って、ステップS1において動力オフのときステップ
S2に移り軸Ｄの現在の位置Icを記憶する。

次に作業者のティーチング操作により手首機構12が
上、下方向に回動したとき、回動した軸Ｄの位置Icと時
間Δｔ前の位置Ic′との差は（Ic−Ic′）が所定値αを
越えているか否かを判断する（ステップS3）。このとき
の軸Ｄの回動位置の変化は、手首駆動部11の検出器によ
って検出されており、第５図に示す如く軸Ｄが短時間に
Ic′からIcへ大きく変化して再びIc′へ戻っていること
がわかる。

手首機構12が短時間に上下方向に大きく回動した場
合、α＜Ic−Ic′であるので、ステップS4に移り、塗装
ガン制御装置20にスブレーオンの信号が出力されている
かどうかを確認する。そして、信号出力がないときは、
ステップS5に移り塗装ガン制御装置20へスブレーオンの
信号を出力してスブレーオンモードに切換える。しか
し、ステップS4において塗装ガン制御装置20へスプレー
オンの信号が出力されていないときは、ステップS6に移
りスプレーオンの信号出力を止める。

続いて、ステップS5,S6の後ステップS7に移り、軸Ｄ
の回動位置Icを初期化して、モード切換の処理が終了す
る。又、ステップS3においてα＜Ic−Ic′のときは通常
の動作であるのでステップS7の処理を実行する。尚、上
記処理は例えば数10msec毎に繰返し実行される。

又、制御回路18Aは上記軸Ｄ以外の各軸Ａ〜E,Fについ
ても同様に監視している。そのため、制御回路18Aは第
４図に示す処理と同様な処理を各軸Ａ〜Ｆについても実
行するが、ここではその説明を省略する。

従って、ティーチング操作時操作者はロボットの各可
動部を動作させながら各軸Ａ〜Ｆの一部を特異な動作と
するだけでモード切換えを行なうことができる。よっ
て、塗装雰囲気中の危険場所に防爆構造のモード切換ス
イッチを設ける泌要がない。又、非危険場所に設けられ
た制御装置18と塗装用ロボット３との間を操作者がモー
ド切換えのたびに往復したり、あるいは塗装用ロボット
３をティーチング操作する操作者のほかに制御装置18で
モード切換操作する操作者を配置する必要もなくなる。

尚、上記実施例では塗装脚ロボットを例に挙げて説明
したが、これに限らず、本発明が塗装用以外のロボット
にも適用できるのは勿論である。

又、各モード切換えと各軸Ａ〜Ｆの動作の組合せは上
記実施例に限らないのは言うまでもない。

発明の効果 上述の如く、上記請求項（１）記載の発明によれば、
ティーチング操作時に可動部がそれまでの動作と異なる
特異な動作をするようにティーチングすることにより、
可動部の異なる動作の種類に対応して予め設定された任
意のティーチング動作モードへの切換が行えるため、任
意のティーチング動作モードを設定するために特別なス
イッチ等を操作する必要がなく、可動部の動作をティー
チングしながらでも容易にモード切換操作を行なうこと
ができる。しかも可動部が通常の動作過程と異なる特異
な動きをするようにティーチングするだけでモードを切
換えられるのでティーチング操作中のモード切換操作を
容易に行なうことができる。さらに、塗装ロボットの場
合、従来のように防爆構造の操作スイッチを塗装雰囲気
中の危険場所に設ける必要が無くなり、設備が簡略化で
き、あるいはロボット設置位置から離れた非危険場所に
操作スイッチを設けないで済むので一人でティーチング
操作及びモード切換を行なうことができる。

また、上記請求項（２）記載の発明によれば、可動部
を駆動する駆動手段等に設けられた検出手段からの検出
信号を利用して任意のティーチング動作モードへ切換ら
れる。

また、上記請求項（３）記載の発明によれば、複数の
可動部のうち少なくとも一の可動部の動作を監視すれば
良いので、モード数が増えても対応することができる。

また、上記請求項（４）記載の発明によれば、アーム
先端に装着された作業用冶具（塗装ガン等）の動作モー
ドも切換えることができるので、ロボットの動作だけで
なくワークに対する作業内容も容易に切換えることがで
きる。

また、上記請求項（５）記載の発明によれば、ティー
チング操作時は可動部の動きを監視することにより、テ
ィーチングデータが得られるだけでなく、可動部の特異
な動きにより当該可動部の特異な動作の種類に対応して
予め設定された任意のティーチング動作モードへの切換
を行なえるので、他のスイッチ、検出器等からの信号を
無視でき、よって制御回路の構成が簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる工業用ロボット及びその制御方法
の一実施例の斜視図、第２図はその概略構成図、第３図
は各モードと可動部との対応を示す図、第４図は制御回
路が実行する処理を説明するためのフローチャート、第
５図は動作位置の変化を示す図である。 ３……塗装用ロボット、５……旋回駆動部、8a,10a……
検出器、８……支柱駆動部、９……アーム、10……アー
ム駆動部、11……手首駆動部、12……手首機構、15……
取付軸、16……塗装ガン、18……制御装置、18A……制
御回路、18E……モード切換手段、19……ワーク検出ス
イッチ、20……塗装ガン制御装置。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ティーチング操作時に、可動部がそれまで
   の動作過程と異なる動きをするようにティーチングされ
   たとき、前記可動部の異なる動作の種類に対応して予め
   設定された任意のティーチング動作モードへの切換を行
   なうモード切換手段を具備してなることを特徴とする工
   業用ロボット。
2. 【請求項２】前記モード切換手段は、前記可動部の動作
   位置を検出する検出手段により前記可動部の特異な動作
   が検出されたとき、モード切換を行なうことを特徴とす
   る請求項１記載の工業用ロボット。
3. 【請求項３】前記工業用ロボットは複数の可動部を組合
   わせた多関節型ロボットであり、前記モード切換手段は
   前記複数の可動部のうち少なくとも一の可動部が特異な
   動作をしたことを検出し、その動作に対応したモードに
   切換えることを特徴とする請求項１記載の工業用ロボッ
   ト。
4. 【請求項４】前記可動部の先端部に作業用冶具を設け、
   前記モード切換手段は前記可動部が特異な動作をしたと
   き前記作業用冶具の動作モードを切換えることを特徴と
   する請求項１記載の工業用ロボット。
5. 【請求項５】ティーチング操作時に前記可動部にそれま
   でと異なる動きをさせ、次いでこの可動部の特異な動き
   を検出して前記可動部の特異な動作の種類に対応して予
   め設定された任意のティーチング動作モードへの切換を
   行なうようにした工業用ロボットの制御方法。