JP2935152B2 - 産業用ロボットのセンシング制御方法 - Google Patents

産業用ロボットのセンシング制御方法

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JP2935152B2
JP2935152B2 JP35033592A JP35033592A JP2935152B2 JP 2935152 B2 JP2935152 B2 JP 2935152B2 JP 35033592 A JP35033592 A JP 35033592A JP 35033592 A JP35033592 A JP 35033592A JP 2935152 B2 JP2935152 B2 JP 2935152B2
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健 王
一雅 吉間
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プレイバック方式の溶
接ロボット等の産業用ロボットのセンシング制御方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常、産業用ロボットでは、ワークの加
工線の位置情報がその個体差のため、あるいは取付誤差
のため、ワーク毎に修正をする必要がある場合がほとん
どであり、はじめにティーチングした指令位置情報をセ
ンシングによって修正する必要が生じる。
【0003】例えば、図5に示されるように、水平板W
1と、水平板W1上に仮付けされた垂直部材W2とから
なるワークWの直角隅部Aを水平隅肉溶接する場合、セ
ンシング動作開始位置P01を教示し、さらに水平隅肉
溶接用センシング動作指令を教示すると、溶接ロボット
のコンピュータはSLSセンサ(センサレスセンサ)と
しての溶接トーチ1の電極2先端を、センシング動作開
始位置P01から第1のセンシング対象面としての垂直
部材W2の表面に向かうように移動し、該表面を検出し
てこの第1のセンシング点P02の位置情報を取り入れ
る。
【0004】その後、センシング動作開始位置P01方
向に所定距離S戻り、その位置を第2のセンシング動作
開始位置P03として、このセンシング動作開始位置P
03から第2のセンシング対象面としての水平板W1の
表面に向かうように移動し、該表面を検出してこの第2
のセンシング点P04の位置情報を取り入れる。
【0005】コンピュータはこれら2つのセンシング点
P02、P04の位置情報から溶接線の点P05の位置
を演算して求め、この点P05の位置情報を取り込む。
【0006】そして、新たなワークWの直角隅部Aを水
平隅肉溶接する場合には、前記ティーチングした指令位
置情報等をセンシングによって修正した後、溶接作業を
実行するよう制御されていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
センシング制御方法によれば、新たなワークWの溶接作
業に先立ち、例えば図6に示されるような新たなワーク
Wの指令位置情報をセンシングによって修正する場合、
図7のフローチャートに示されるように各センシング動
作が制御されていた。
【0008】即ち、溶接トーチ1の電極2先端が教示さ
れたセンシング動作開始位置P01に位置されると(ス
テップS1)、ステップS2に移行して、センシング動
作指令が出力され、溶接トーチ1の電極2先端が垂直部
材W2の表面に向かう第1のセンシング方向に移動操作
される。
【0009】次に、ステップS3に移行して、第1のセ
ンシング点P12が検出されたかどうかが判断され、検
出されていない場合にはステップS4に移行して、セン
シング方向の動作距離が許容距離の範囲内かどうか判断
される。ここで、許容距離の範囲とはティーチング時に
おけるセンシング動作開始位置からセンシング点までの
距離に予め設定された検出リミット距離Tを加えた距離
をいう。
【0010】ステップS4において、動作距離が許容距
離の範囲内であると判断されるとステップS2に戻る。
【0011】そして、ステップS3において第1のセン
シング点P12が検出されると第1のセンシング方向の
センシングが終了し、コンピュータは第1のセンシング
点P12の位置情報を記憶すると共に、ティーチング時
の第1のセンシング点P02の位置情報との差を演算し
て記憶する。
【0012】次に、第1のセンシング点P12よりセン
シング動作開始位置P01方向に所定距離S戻り、溶接
トーチ1の電極2先端が第2のセンシング動作開始位置
P13に位置される(ステップS1)。
【0013】次に、ステップS2に移行してセンシング
動作指令が出力され、溶接トーチ1の電極2先端が水平
板W1の表面に向かう第2のセンシング方向に移動操作
される。そして、ステップS3に移行して、第2のセン
シング点が検出されたかどうかが判断され、検出されて
いない場合にはステップS4に移行して、センシング方
向の動作距離が許容距離の範囲内かどうか判断される。
そして、ステップS4において、動作距離が許容距離の
範囲内であると判断されるとステップS2に戻る。
【0014】図6においては、第2のセンシング方向に
水平板W1が存在しないため、ステップS2、ステップ
S3、ステップS4が繰り返され、溶接トーチ1の第2
のセンシング方向の動作距離が許容距離を超えると、ス
テップS5に移行して、検出不能と判断され、エラー信
号等が出力され、溶接ロボットの動作を停止させるエラ
ー処理が実行される。
【0015】即ち、従来のセンシング制御方法によれ
ば、センシング方向にセンサをセンシング動作させ、動
作距離が許容範囲を超えてもセンシング対象面が検出さ
れない場合には、即座にエラー処理し、検出不能として
溶接ロボットの動作を停止させていた。このような従来
の方法によれば、センサの当り面が狭いワークWや位置
ずれが大きいワークWに対して、自動運転中に1回のセ
ンシング動作で検出されなかった場合、システム全体が
停止してしまい、その都度、作業者が復帰作業を行う必
要があり、稼働効率や使い勝手が悪い欠点があった。特
にシステム全体の停止は自動システムラインや無人運転
等においては非常に都合が悪いという問題があった。
【0016】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、1回
のセンシング動作で検出されない場合でも、センシング
動作開始位置を変更して再度センシング動作を行い、検
出エラーによるシステムの停止減少を図った産業用ロボ
ットのセンシング制御方法を提供することを目的とす
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段は、センサによるセンシング動作によって
ワークの位置を検出する産業用ロボットのセンシング制
御方法において、センシング動作開始位置から設定され
たセンシング方向にセンシング動作を開始し、センシン
グ方向に許容距離センシングした状態で、センシング対
象面が検出されない場合、センサを前記センシング動作
開始位置に戻し、その後、指定方向へ指定距離移動させ
た新たなセンシング動作開始位置から再度、前記センシ
ング方向にセンシング動作を開始する点にある。
【0018】
【作用】本発明によれば、センシング動作開始位置から
設定されたセンシング方向にセンシング動作を開始し、
センシング方向に許容距離センシングした状態で、なお
センシング対象面が検出されない場合、検出エラーとし
て即座に産業用ロボットのシステムを停止させずに、一
旦、センサを前記センシング動作開始位置に戻し、その
後、指定方向へ指定距離移動させた位置を新たなセンシ
ング動作開始位置とする。
【0019】そして、この新たなセンシング動作開始位
置から再度、前記センシング方向にセンシング動作を開
始してセンシング対象面のセンシングを行う方法であ
り、検出エラーによるシステムの停止を減少できる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
すると、図2において、10は公知の直角座標(X軸、
Y軸、Z軸)形の産業用ロボットとしての溶接ロボット
で、端末に垂直軸11を有し、該垂直軸11の下端には
該垂直軸線Lまわり(矢印α)に旋回可能に第1腕12
が支承されている。13は第1腕12の先端に斜軸線M
まわり(矢印β)に旋回可能に支承された第2腕で、そ
の先端にはエンドエフェクタとしての溶接トーチ1が取
着されている。
【0021】そして、前記垂直軸線L、斜軸線M、およ
び溶接トーチ1の中心軸線Nは一点Qで交差するように
構成され、溶接トーチ1から延びる電極2の先端の溶接
作動点が点Qに一致するように設定されており、溶接ト
ーチ1は電極2を含めてSLSセンサを兼用した構成と
されている。そして、矢印αおよびβ方向の旋回角度を
制御することにより、溶接トーチ1の垂直軸線Lに対す
る姿勢角θおよび旋回角ψ(いわゆるオイラ角)を点Q
を固定して制御し得るよう構成されている。
【0022】15は溶接電源装置、16は溶接電源装置
15に付設した電極送給装置で、適宜送給ローラ(図示
せず)の回転によりスプール16aから電極2を引き出
して溶接トーチ1に送給制御するよう構成されている。
【0023】前記溶接電源装置15は、溶接用電源15
a(低電圧高電流)と検出用電源15b(高電圧低電
流)を並列に接続し、両電源15a、15bの一端側は
切換手段15cを介して電極2に接続可能とされ、溶接
用電源15aの他端側は直接に、また検出用電源15b
の他端側は電流検出器15dを介して、いずれもワーク
Wに接続し得るように構成されている。
【0024】17は溶接ロボット10全体を制御するコ
ンピュータ内蔵の制御部で、CPUやメモリ等を有す
る。
【0025】そして、本実施例においては、図1のフロ
ーチャートに示されるようにセンシング動作が制御され
るよう構成されている。即ち、溶接トーチ1の電極2先
端が教示されたセンシング動作開始位置に位置されると
(ステップS11)、ステップS12に移行してセンシ
ング動作指令が出力され、溶接トーチ1の電極2先端が
指定されたセンシング方向に移動操作される。
【0026】次に、ステップS13に移行して、センシ
ング対象面の位置が検出されたかどうかが判断され、検
出されていない場合には、ステップS14に移行して、
センシング方向の動作距離が許容距離の範囲内かどうか
判断される。ここで、許容距離の範囲とはティーチング
時におけるセンシング動作開始位置からセンシング点ま
での距離に予め設定された検出リミット距離Tを加えた
距離をいい、検出リミット距離Tは10センチメートル
や15センチメートル等、適宜設定できるよう構成され
ている。
【0027】ステップS14において、動作距離が許容
距離の範囲内であると判断されるとステップS12に戻
る。
【0028】そして、ステップS13においてセンシン
グ対象面の位置が検出されるとそのセンシング動作を終
了する。
【0029】また、ステップS13においてセンシング
対象面の位置が検出されないと、ステップS12、ステ
ップS13、ステップS14が繰り返され、センシング
対象面が検出されない状態で溶接トーチ1のセンシング
方向の動作距離が許容距離を超えると、ステップS15
に移行して、溶接トーチ1の電極2先端がセンシング動
作開始位置へ戻される。
【0030】溶接トーチ1の電極2先端がセンシング動
作開始位置へ戻ると、ステップS16へ移行して、溶接
トーチ1の電極2先端が予め設定された指定方向に指定
距離移動操作される。溶接トーチ1の電極2先端が指定
方向に指定距離移動すると、ステップS17に移行し
て、この溶接トーチ1の電極2先端が移動された位置を
新たなセンシング動作開始位置として更新され、ステッ
プS18に移行する。
【0031】ステップS18ではセンシング動作の繰り
返し数をカウントし、予め設定された設定回数に達して
いるかどうかを判断する。そして、設定回数に達してい
ない場合にはステップS12に戻り、再度センシング動
作を行うリトライ機能が具備されている。また、設定回
数に達した場合には、ステップS19に移行して、検出
不能と判断され、エラー信号等が出力され、溶接ロボッ
ト10の動作を停止させるエラー処理が実行される。
【0032】一方、制御部17のコンピュータは、ステ
ップS16の移動距離とセンシング動作の繰り返し数と
からステップS16の指定方向の総移動距離を演算し、
センシング対象面の最終検出位置から前記指定方向に総
移動距離を減算して最初のセンシング動作開始位置から
センシング方向に対するワークWの位置ずれを演算する
よう構成されている。
【0033】例えば、図2に示されるように、水平板W
1と、水平板W1上に仮付けされた垂直部材W2とから
なるワークWの直角隅部Aを水平隅肉溶接する場合、図
5にも示されるように従来同様、センシング動作開始位
置P01を教示し、さらに水平隅肉溶接用センシング動
作指令を教示すると、溶接ロボット10のコンピュータ
はSLSセンサとしての溶接トーチ1の電極2先端を、
センシング動作開始位置P01から第1のセンシング対
象面としての垂直部材W2の表面に向かうように移動
し、該表面を検出してこの第1のセンシング点P02の
位置情報を取り入れる。
【0034】その後、溶接トーチ1はセンシング動作開
始位置P01方向に所定距離S(予め設定された距離で
あり、例えば5.0ミリメートル等、適宜設定される)
戻り、その位置を第2のセンシング動作開始位置P03
として、溶接トーチ1はこのセンシング動作開始位置P
03から第2のセンシング対象面としての水平板W1の
表面に向かうように移動し、該表面を検出してこの第2
のセンシング点P04の位置情報を取り入れる。
【0035】コンピュータはこれら2つのセンシング点
P02、P04の位置情報から溶接線の点P05の位置
を演算して求め、この点P05の位置情報を取り込む。
【0036】なお、その他、水平隅肉溶接に必要な位置
情報や処理指令等が適宜ティーチングされる。
【0037】そして、新たなワークWの溶接作業に先立
ち、例えば図3に示されるような新たなワークWの指令
位置情報をセンシングによって修正する場合、図1のフ
ローチャートに従って、溶接トーチ1の電極2先端が教
示されたセンシング動作開始位置P01に位置されると
(ステップS11)、ステップS12に移行して、セン
シング動作指令が出力され、溶接トーチ1の電極2先端
がセンシング対象面としての垂直部材W2の表面に向か
う第1のセンシング方向に移動操作される。
【0038】次に、ステップS13に移行して、第1の
センシング点P22が検出されたかどうかが判断され、
検出されていない場合にはステップS14に移行して、
センシング方向の動作距離が許容距離の範囲内かどうか
判断される。
【0039】ステップS14において、動作距離が許容
距離の範囲内であると判断されるとステップS12に戻
る。
【0040】そして、ステップS13において第1のセ
ンシング点P22が検出されると第1のセンシング方向
のセンシングが終了し、コンピュータは第1のセンシン
グ点P22の位置情報を記憶すると共に、ティーチング
時の第1のセンシング点P02の位置情報との差、即ち
位置ずれ量ΔR1を演算して記憶する。
【0041】次に、第1のセンシング点P22よりセン
シング動作開始位置P01方向に所定距離S戻り、溶接
トーチ1の電極2先端が第2のセンシング動作開始位置
P23に位置される(ステップS11)。
【0042】次に、ステップS12に移行して、センシ
ング動作指令が出力され、溶接トーチ1の電極2先端が
次のセンシング対象面としての水平板W1の表面に向か
う第2のセンシング方向に移動操作される。そして、ス
テップS13に移行して、第2のセンシング点P24が
検出されたかどうかが判断され、検出されていない場合
にはステップS14に移行してセンシング方向の動作距
離が許容距離の範囲内かどうか判断される。そして、ス
テップS14において、動作距離が許容距離の範囲内で
あると判断されるとステップS12に戻る。
【0043】そして、ステップS13において第2のセ
ンシング点P24が検出されないと、ステップS12、
ステップS13、ステップS14が繰り返され、第2の
センシング点P24が検出されない状態で溶接トーチ1
のセンシング方向の動作距離が許容距離を超えると、ス
テップS15に移行して、溶接トーチ1の電極2先端が
センシング動作開始位置P23へ戻される。
【0044】溶接トーチ1の電極2先端がセンシング動
作開始位置P23へ戻ると、ステップS16へ移行して
溶接トーチ1の電極2先端が予め設定された指定方向
(本実施例では前記第1のセンシング方向)に指定距離
U移動操作される。溶接トーチ1の電極2先端が指定方
向に指定距離U移動すると、ステップS17に移行し
て、この溶接トーチ1の電極2先端が移動された位置を
新たなセンシング動作開始位置P33として更新され、
ステップS18に移行する。
【0045】ステップS18ではセンシング動作の繰り
返し数(現在1回)をカウントし、予め設定された設定
回数(例えば4回)に達しているかどうかを判断する。
そして、設定回数に達していない場合にはステップS1
2に戻り、再度センシング動作をリトライする。即ち、
新たなセンシング動作開始位置P33から水平板W1の
表面に向かう第2のセンシング方向に移動操作され、ス
テップS13に移行して第2のセンシング点P24が検
出されたかどうかが判断され、検出されていない場合に
はステップS14に移行してセンシング方向の動作距離
が許容距離の範囲内かどうか判断される。そして、ステ
ップS14において、動作距離が許容距離の範囲内であ
ると判断されるとステップS12に戻る。
【0046】そして、ステップS13において第2のセ
ンシング点P24が検出されないと、ステップS12、
ステップS13、ステップS14が繰り返され、ステッ
プS13において第2のセンシング点P24が検出され
ると第2のセンシング方向のセンシングが終了し、コン
ピュータは第2のセンシング点P24の位置情報を記憶
すると共に、ステップS16の移動距離Uとセンシング
動作の繰り返し数(今回では1回)とからステップS1
6の指定方向の総移動距離(U×1)を演算し、水平板
W1の最終検出位置としての第2のセンシング点P24
から前記指定方向に総移動距離(U×1)を減算して、
最初のセンシング動作開始位置P23からセンシング方
向に対するワークWの位置ずれ量ΔR2を演算し、記憶
する。
【0047】この際、第1のセンシング動作で求めた第
1のセンシング点P22とティーチング時の第1のセン
シング点P02の位置情報との差から、ティーチング時
の第2のセンシング点P04を位置修正した上で、前記
センシング方向に対するワークWの位置ずれ量ΔR2が
演算される。そしてこれら位置ずれ量ΔR1,ΔR2に
より、ティーチング時の溶接線の点P05が位置修正さ
れる。
【0048】また、ステップS13において第2のセン
シング点P24が検出されると、コンピュータは次の処
理に移行する。
【0049】以上のように、本実施例のセンシング制御
方法によれば、センシング方向に許容距離センシングし
た状態で、なお目的とするセンシング点P24が検出さ
れない場合に、検出エラーとして即座に溶接ロボット1
0のシステムを停止させずに、一旦、溶接トーチ1をセ
ンシング動作開始位置P23に戻し、その後、指定方向
へ指定距離移動させた位置を新たなセンシング動作開始
位置P33とし、この新たなセンシング動作開始位置P
33から再度、前記センシング方向にセンシング動作を
開始してリトライし、目的とするセンシング点P24の
センシングを行う方法であり、予め設定された設定回数
のセンシング動作を繰り返した後、なお目的とするセン
シング点が検出されない場合に、はじめて検出不能と判
断し、溶接ロボット10のシステムを停止させる方式で
あり、検出エラーによるシステムの停止を減少できる。
【0050】従って、目的とするワークWのセンシング
対象面が狭くて、寸法誤差や取付誤差等があっても、リ
トライ機能によって、ワークWに対する所定のセンシン
グ動作が円滑に行え、ここにワークWの指令位置情報の
修正が円滑に行え、稼働効率の向上が図れると共に、使
い勝手が向上する。
【0051】また、リトライの回数に応じて、溶接対象
の水平板W1の張出量が少と判断し、溶接条件に反映し
て、その周辺の溶接時の電流・電圧を下げれば、焼落ち
等が防止でき、良好な溶接状態を得ることができる。
【0052】さらに、システムの停止が減少できるた
め、自動システムラインや無人運転等の設備においては
非常に効果的であるという利点がある。
【0053】なお、上記実施例においては、第1のセン
シング動作開始位置P01から第1のセンシング点P0
2をセンシングした後、続けて第2のセンシング動作開
始位置P03から第2のセンシング点P04をセンシン
グするいわゆる2点センシングを例示して説明している
が、図4に示される如く、1点センシング等であっても
よい。
【0054】即ち、図4において、仮想線で示されるテ
ィーチング時のワークWで、第1のセンシング動作開始
位置P51を教示し、左方向のセンシング動作指令を教
示すると、SLSセンサとしての溶接トーチ1は第1の
センシング動作開始位置P51から左方向にセンシング
動作を行い、第1のセンシング点P52を検出してこの
第1のセンシング点P52の位置情報を取り入れる。
【0055】次の処理として、第2のセンシング動作開
始位置P53を教示し、下方向のセンシング動作指令を
教示すると、溶接トーチ1は第2のセンシング動作開始
位置P53から下方向にセンシング動作を行い、第2の
センシング点P54を検出してこの第2のセンシング点
P54の位置情報を取り入れる。
【0056】次に、新たなワークWの指令位置情報をセ
ンシングによって修正する場合、溶接トーチ1の電極2
先端が第1のセンシング動作開始位置P51に位置さ
れ、左方向にセンシング動作が開始される。そして、第
1のセンシング点P62を検出せずに動作距離が許容距
離を超えると、第1のセンシング動作開始位置P51に
戻され、予め設定された指定方向(本例では下方向)に
指定距離H移動操作される。
【0057】この移動操作された位置を新たなセンシン
グ動作開始位置P61として更新され、再度、左方向に
センシング動作され、第1のセンシング点P62が検出
されると、コンピュータは第1のセンシング点P62の
位置情報を記憶すると共に、前記移動距離Hとセンシン
グ動作の繰り返し数とから下方向の総移動距離を演算
し、第1のセンシング点P62から下方向に総移動距離
を減算して、最初のセンシング動作開始位置P51から
左方向に対するワークWの位置ずれ量ΔR3を演算し、
記憶する。
【0058】次に、溶接トーチ1が第2のセンシング動
作開始位置P53に前記センシングで求めた位置補正量
ΔR3を加えて位置修正された第2のセンシング動作開
始位置P63に移動操作され、第2のセンシング動作開
始位置P63から下方向にセンシング動作が開始され
る。そして、第2のセンシング点P64が検出される
と、コンピュータは第2のセンシング点P64の位置情
報を記憶すると共に、ティーチング時の第2のセンシン
グ点P54の位置情報とから下方向に対するワークWの
位置ずれ量ΔR4を演算して記憶する。
【0059】このようにワークWの寸法誤差や取付誤差
等によって、センシング方向にセンシング対象面が存在
しない場合であっても、システムを停止させることな
く、ワークWに対する所定のセンシング動作が円滑に行
える。
【0060】なお、上記各実施例において、センシング
対象面を検出しなかった場合の指定方向や、指定距離
や、センシング動作繰り返し数の設定回数はセンシング
対象ワークWの位置ずれが予想される方向等に応じて適
宜設定すればよい。また、前記フローチャートのステッ
プS18において、センシング動作繰り返し回数に応じ
て、再度センシング動作を行うか、エラー処理を行うか
を判断する方法を示しているが、ステップS16におけ
る指定方向の総移動距離が設定された距離に達したかど
うかで、再度センシング動作を行うか、エラー処理を行
うかを判断する方法としてもよい。
【0061】
【発明の効果】以上のように、本発明の産業用ロボット
のセンシング制御方法によれば、センシング動作開始位
置から設定されたセンシング方向にセンシング動作を開
始し、センシング方向に許容距離センシングした状態
で、センシング対象面が検出されない場合、センサを前
記センシング動作開始位置に戻し、その後、指定方向へ
指定距離移動させた新たなセンシング動作開始位置から
再度、前記センシング方向にセンシング動作を開始する
方法であり、1回のセンシング動作で検出されない場合
でも、検出エラーとして即座に産業用ロボットのシステ
ムを停止させずに、センシング動作開始位置を変更して
再度センシング動作を行うため、検出エラーによるシス
テムの停止減少が図れ、産業用ロボットの稼働効率の向
上、使い勝手の向上が図れ、自動システムラインや無人
運転等に非常に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例にかかるフローチャートで
ある。
【図2】本発明を採用した溶接ロボットの説明図であ
る。
【図3】第1実施例のセンシング動作説明図である。
【図4】第2実施例のセンシング動作説明図である。
【図5】ティーチング時におけるセンシング動作説明図
である。
【図6】従来のセンシング動作説明図である。
【図7】従来のセンシング動作の処理を示すフローチャ
ートである。
【符号の説明】
1 溶接トーチ 2 電極 10 溶接ロボット W ワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−229283(JP,A) 特開 昭63−204408(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05B 19/404 B25J 19/02 G05B 19/42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 センサによるセンシング動作によってワ
    ークの位置を検出する産業用ロボットのセンシング制御
    方法において、 センシング動作開始位置から設定されたセンシング方向
    にセンシング動作を開始し、センシング方向に許容距離
    センシングした状態で、センシング対象面が検出されな
    い場合、センサを前記センシング動作開始位置に戻し、
    その後、指定方向へ指定距離移動させた新たなセンシン
    グ動作開始位置から再度、前記センシング方向にセンシ
    ング動作を開始することを特徴とする産業用ロボットの
    センシング制御方法。
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