JP2841364B2 - 加工装置の位置決め方法 - Google Patents

加工装置の位置決め方法

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JP2841364B2 JP63015578A JP1557888A JP2841364B2 JP 2841364 B2 JP2841364 B2 JP 2841364B2 JP 63015578 A JP63015578 A JP 63015578A JP 1557888 A JP1557888 A JP 1557888A JP 2841364 B2 JP2841364 B2 JP 2841364B2
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【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は加工装置の位置決め方法に係り、特に加工位
置が異るワークに対する位置決めを容易とする加工装置
の位置決め方法に関する。
B.発明の概要 本発明は加工装置がワークに行う加工位置の位置決め
を迅速に且つ容易に行う位置決め方法の提供を図つたも
ので、基準とするワークのサイズ、基準原点、加工位置
等の位置データを教示した後に、加工ワークのサイズ、
基準原点から移動量を算出し、X軸とY軸のいずれか一
軸方向の移動をワークの移動によつて行い、加工装置の
移動を他の一軸のみとしてワークに教示した位置に加工
を実施する方法を用いることにより、位置決め方法の手
順は簡略化されると共に、加工装置の位置決めに要する
ロスタイムを少なくすることができる。
C.従来の技術 ワークに対して種々の自動加工を行う加工装置として
ロボツトが挙げられ、近年多くの分野で用いられてい
る。ロボツトを目的とする作業に用いるためには、ロボ
ツトの全ての動作についてのプログラムの作成が必要で
あり、被加工物であるワークの変更,作業内容の変更に
併つてロボツトを駆動する作業用プログラムの更新が行
われている。
第3図は配電盤等の函体の製造工程において、底板の
コーナにスポツト溶接により固設するガセツトプレート
(以下ガセツトと記す)の溶接加工位置を示したもので
ある。このスポツト溶接加工をロボツトで自動加工する
場合の位置決めには、例えばガセツト1の溶接点1a〜1d
の4点について、各1点毎にX軸とY軸の直交座標軸を
ロボツトの制御装置に記憶させて教示しており、ガセツ
ト1の各ワークに対する溶接加工位置各1点づつロボツ
トに教示するプログラムの作製が必要であつた。
D.発明が解決しようとする課題 しかし、加工点毎にその位置を座標軸で求めてロボツ
トに教示する従来の位置決め方法には種々の問題点が指
摘されている。第1にはワーク毎にプログラムの作製が
必要であり、またそのために加工しようとする加工点の
位置の全てについて座標値での表示が必要で、そのため
の作業量が多く必要で負担となつている。第2には上記
教示作業は熟練が必要で、加工点が増加する程あるいは
複雑な位置の加工点となるに従つてその内容も高度とな
つて、プログラマや作業者に高度の専門知識が要求さ
れ、現場の作業者では対応が困難となつている。教示作
業量の増加と内容の複雑化によつて、第3には新しいワ
ークの教示作業のために、加工ラインを長時間に停止さ
せる場合が生じて、ワーク変更に対応できる柔軟性が失
われる等の問題点が生じていた。
本発明は上記問題点に鑑み成されたもので、加工装置
の加工位置の教示を簡略化して、ワーク変更に対応する
ことが容易な加工装置の位置決め方法の提供を目的とす
る。
E.課題を解決するための手段 本発明は、ワークに対して教示点を限定してその他の
位置は自動で補正計算により算出すると共に、加工装置
の位置決めとして駆動方向を直交座標軸の一軸に限定し
たもので、その具体的手段は、加工台に載置された基準
ワークの教示をワークサイズと加工装置が施す加工位置
と基準となる原点位置について互に直交するX軸,Y軸の
座標値で記憶した後に、加工を行うワークのワークサイ
ズと基準原点位置を記憶してワークの移動量を算出し、
X軸とY軸のいずれか一方の座標軸の位置決めを加工台
の移動によつて行い、他の一方の座標軸の位置決めを加
工装置が行うことを特徴とする。
F.作用 上記の具体的手段により、基準ワークと相似関係のワ
ークはワークサイズと基準原点座標の教示のみで、加工
位置が算出され、直交座標軸の一軸方向の位置決めは加
工台の移動によつて行い、他の一軸方向のみの位置決め
を加工装置が行うこととなり、位置決めに要する時間が
短縮される。
G.実施例 以下に本発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。第1図は本発明の実施例に用いられる加工
装置であるロボツトとワークの構成を説明する図で、第
2図はワークを載置する加工台の構成を示した図であ
る。
最初に本発明を実施する装置を第1図と第2図を参照
して説明する。本実施例は、第1図に示すように溶接ロ
ボツトを加工装置として用いて、ワークとしては、配電
盤等の天井部あるいは底部のパネルのコーナに補強材と
してガセツトを溶接する。加工装置であるロボツト3は
回動・屈折自在のアーム3aを備えその先端には溶接トー
チ3cが取付けられると共に、ロボツト3の中心軸3bを中
心とした扇形の範囲Sでの溶接加工作業を可能に構成し
ている。ロボツト3の前方にはワークを載置した加工台
をY軸方向(図中において左右方向)へ移動を可能とす
る移動台車4を備えた移動装置5が設けられている。
移動装置5は第2図に示すように、レール5bがベース
5a上に取り付けられており、移動台車4は移動台車4の
底部に取り付けられたスライドベアリング4aを介してレ
ール5b上に移動自在に設けられている。ベース5aの内部
にはACサーボモータ6が取り付けられており、レール5b
と平行でかつ回転自在にベース5a内に設けられたボール
ネジ7がACサーボモータ6に連結されている。このボー
ルネジ7には、移動台車4の下部に結合された連結部材
4bの下部が螺合している。
本実施例におけるワークは第3図と第4図に示すパネ
ル2にガセツト1を溶接するもので、ガセツト1の溶接
する加工位置は第3図に示すように1a〜1dの4点が予め
定められており、またガセツト1の端部の定つた1点G3
をガセツトの絶対原点として定めている。ロボツト3は
ガセツト1の加工位置1a〜1dにCO2ガスアークによるス
ポツト溶接を行つて、ガセツト1をパネル2の4つのコ
ーナ夫々に固設する。
上記のロボツト3と移動装置5には、夫々第5図に示
す制御回路を有するロボツト制御盤10と、システム制御
盤20が設けられ、ロボツト3とワークを移動する移動台
車4を制御する。ロボツト制御盤10はホストコンピユー
タとしての上位CPU30とネツトワークを可能とした演算
処理部(CPU)11と、該CPU11の演算出力に応じてロボツ
ト3を駆動制御するサーボドライバ12と、後述する教示
作業における加工内容、即ちワーク形状寸法、加工位置
(溶接位置)、および溶接するガセツトの絶対原点位置
等をX軸,Y軸の座標軸で記憶するデイスク装置等から成
るデータバンク13と、CPU11に所定の動作指令を与える
ための操作指令部14と、CPU11とシステム制御盤20間の
信号の授受を実行させる第1のインタフエース15と、CP
U11と上位コンピユータ30間の信号の授受を実行させる
第2のインタフエース16およびCPU11と表示部40間の信
号授受を実行させる第3のインタフエース17によつて構
成されている。またシステム制御盤20は、移動台車4の
移動プログラム(X軸,Y軸いずれか1軸方向)を設定し
たプログラム制御部21と、該プログラム制御部21のプロ
グラムデータを数値データに変換する数値変換部22及び
該数値変換部22の数値データを所定の電気信号に変換し
てサーボモータ6を駆動制御するACドライバ23によつて
構成されている。
上記のような装置の構成を備えた本実施例の位置決め
方法について、第1図と第6図のフロチヤートを参照し
て詳細に説明する。
最初にワークへの溶接加工に関する位置決めの実施の
前に、基準となるワークに対する教示作業を行う。本実
施例の位置決め方法は、移動台車4の移動により第1図
に示すY軸方向の位置決めを行い、ロボツト3のアーム
3aの駆動によつてX軸方向の位置決めを行うことに設定
する。移動台車4上の加工台に定めた基準面に、教示作
業で基準とするワークのパネル2′を固定する。この時
パネル2′の固定は、ロボツト3の動作範囲S内で行わ
れ、パネル2′のコーナ2a′は加工台の基準面に当接し
て固定される(第6図ステツプ)。この固定した基準
パネル2′の4つのコーナ2a′,2b′,2c′,2d′夫々に
溶接するガセツト1を配置して、ロボツト3に操作パネ
ル14により教示を行う。即ち、基準パネル2′のコーナ
2a′におけるガセツト1の溶接位置1a,1b,Ic,1dの座標
値と、コーナ2a′におけるガセツト1の絶対原点G3′の
位置の座標値をロボツト制御盤10に入力して、データバ
ンク13に読み込み記憶する。上記の手順で、規準パネル
2′のコーナ2b′,2c′,2d′についても教示を行うと共
に、規準パネル2′のパネルサイズl1′×l2′のデータ
もデータバンク13に記憶される(第6図ステツプ,
,)。この場合に移動装置5の移動台車4は基準と
する位置に停止して教示作業が行われ、加工前処理とし
ての教示作業は終了する。
続いて、実際に加工するパネル2を移動台車4の加工
台の基準面に載設する(第6図ステツプ)。例えば加
工パネル2の寸法l1×l2が第1図に示すように基準パネ
ル2′より小さい場合、パネル2のコーナ2aは基準とし
たパネル2′のコーナ2a′と同じ基準面に当接して固定
した後に、コーナ2a,2b,2c,2dの夫々に配置したガセツ
ト1の絶対原点G3の位置を、上記の教示作業と同様にロ
ボツト3に直交座標値として教示する。
教示されたパネル2についての位置データはロボツト
制御盤10のデータバンク13に記憶される(第6図ステツ
プ,,)。従つてデータバンク13には基準となる
パネル2′の寸法l1′×l2′と、各コーナ2a′,2b′,2
c′,2d′における溶接位置データと、ガセツト1の絶対
原点G3′の位置データと、ワークとなるパネル2の寸法
lL1×l2と、各コーナ2a,2b,2c,2dにおけるガセツト1の
絶対原点G3の位置データが記憶格納される。
このデータバンク13に記憶された各データを基にパネ
ル2の各コーナ2a,2b,2c,2d夫々の加工位置についての
演算処理が演算処理部(CPUユニツト)11について行わ
れる(第6図ステツプ)。
即ち、ワークとなるパネル2のコーナ2a,2b,2c,2d夫
々が、基準パネル2′のコーナ2a′,2b′,2c′,2d′の
教示位置に移動する移動量が、各コーナに溶接されるガ
セツト1の絶対原点G3について算出され、ワークサイズ
との相違値(l1′−l1)×(l1′−l2)と共にデータバ
ンク13に記憶される。
操作パネル14により位置決め制御を開始する実行命令
が行われ、ワークであるパネル2のコーナ2aについての
X軸,Y軸夫々の方向の位置決めが開始される(第6図ス
テツプ)。Y軸方向についてはデータバンク13に記憶
されている移動データを、CPU11はシステム制御盤20に
Y軸方向のデータ即ちガセツト1の絶対原点G3がG3′の
位置迄移動するY軸方向の移動量を転送する(第6図ス
テツプ11)。システム制御盤20においては、Y軸方向デ
ータをもとにプログラム制御部21が所定の設定データを
抽出し、台車4の移動準備が整つていれば数値変換部
(NCユニツト)22に転送する。移動準備が整つていなけ
れば、CPU11からの指令によつて準備完了まで待機さ
せ、準備完了状態においてACドライバを制御し、以後AC
サーボモータ制御(第6図ステツプ13),リニアガイド
レール上にある移動台車を目的位置へ移動させ、しかる
移動台車4の位置決めを判断して(第6図ステツプ1
4)、移動台車4の移動が完了される(第6図ステツプ1
5)。
一方、X軸方向についてはロボツト制御盤10により制
御されるロボツト3により実行される。即ち、ガセツト
1の絶対原点G3がG3′の位置迄移動するX軸方向の移動
量であるX軸方向のデータがデータバンク13から送出さ
れる(第6図ステツプ16)。CPU11はX軸方向データに
よつてロボツト3のサーボモータを制御して、ロボツト
3のアーム先端の溶接トーチ3cを溶接加工位置に移動さ
せる(第6図ステツプ17)。移動量の正否が判断され
て、ロボツト3の移動が完了する。
上記の位置決め方法により、移動台車4は、基準とし
たパネル2′のコーナ2a′が位置した点Y1において停止
し、同時にロボツト3のアームの溶接トーチ3cは、パネ
ル2′の時のX1′からX1へと移動することとなる。デー
タバンク13に記憶されているガセツト1に対する溶接加
工点1a〜1dの位置データはガセツト1の変更が生じない
限りそのまま用いられ、ロボツト3のアーム先端の溶接
トーチ3cによつてスポツト溶接が行われる。
同様にして、加工パネル2のコーナ2b,2c,2dについて
も順次位置決めが実行される。
なお、本実施例では鉄板をスタツド溶接する場合につ
いて三次元の場合を説明したが、三次元の場合について
も適用できる。本実施例を三次元の場合について適用す
るには、紙面と直角なZ軸方向へもロボツトの溶接トー
チを動かして溶接トーチを2次元の動きとするか、又は
レールの下にレールと直角な別のレールを設け上部のレ
ールが下部のレールに沿つて移動できるようにすればよ
い。
また、本実施例における位置決め方法では、操作指令
信号は操作パネル14から演算処理部11へ与えるものとし
ているが、上位CPU30等によつてCADデータを入力して位
置制御を実行することもできるし、ワーク加工作業No.
として予め位置データが算出されているものをインプツ
トデータとして置換えて用いることも可能である。
H.発明の効果 以上説明したように本発明は基準とするワークについ
て、ワークサイズと、加工位置と、基準とする原点位置
をX−Yの直交座標値で記憶した後に、加工を行うワー
クのワークサイズと基準原点位置を記憶してワークの移
動量を算出し、X軸とY軸のいずれか一方の座標軸の位
置決めを加工台の移動によつて行い、他の一方の座標軸
の位置決めを加工装置が行う方法なので、ワークに対す
る教示作業は簡単で且つ迅速に行われ、ワークサイズ変
化に伴うプログラム作成は簡単で、現場でのオペレータ
にも容易に対応可能となり、高度なプログラム専門職は
不要で実施できる。またプログラムの作成に必要な時間
が短時間でよいのでラインの稼働率を大幅にアツプする
ことができる。一度作成したデータは再度使用可能とな
るので、繰り返しのワークに対しては即作業にとりかか
れるようになるという大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は、本発明の実施例に用いる装置の構成
を示したもので、第3図と第4図はワークの構成を示し
たもので、第5図は制御回路の構成図で、第6図は本実
施例の位置決め方法のフローチヤート図である。 1……ガセツト、2……ワークパネル(加工ワーク)、
2′……規準ワーク、2a,2b,2c,2d……ワークパネルの
各コーナ、2a′,2b′,2c′,2d′……基準ワークの各コ
ーナ、3……ロボツト(加工装置)、4……移動台車
(加工台)、5……移動装置、10……ロボツト制御盤、
20……システム制御盤、G3……ワークパネルのコーナの
基準原点、G3′……規準ワークのコーナの基準原点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05B 19/404 B23Q 16/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加工台に載置された基準ワークの教示をワ
    ークサイズと加工装置が施す加工位置と基準となる原点
    位置について互に直交するX軸,Y軸の座標値で記憶した
    後に、加工を行うワークのワークサイズと基準原点位置
    を記憶してワークの移動量を算出し、X軸とY軸のいず
    れか一方の座標軸の位置決めを加工台の移動によつて行
    い、他の一方の座標軸の位置決めを加工装置が行うこと
    を特徴とした加工装置の位置決め方法。
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