JPH01115553A - 工業用ロボットに対する作業線教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学式センサを用いて切断や溶接等のための
作業線を予め工業用ロボットに記憶させる、作業線の教
示方法に関する。

〔従来技術〕

この種の作業線教示方法としては、例えば特開昭６１−
１０８４８５号公報に開示された技術がある。この技術
においては、ワークに作業線を中心としてテープを貼り
、光学式センサをこのテープと交差する方向に移動させ
、ワーク表面とテープ表面からの反射光量の違いにより
テープの境界を検出して作業線を教示するようにしてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の方法は、ワークの表面の凹凸や傾
斜により光学式センサへの反射光量が変動するので検出
される信号が不安定であり、またワークの種類により表
面の反射率も異なり同じレベルの光量信号が得られない
ので、同−設定のままではワーク表面とテープ表面の境
界を常に確実に検出することはできず、従って正確かつ
確実に作業線を教示することができないという問題があ
った。本発明はこのような問題を解決しようとするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

このために、本発明による工業用ロボットに対する作業
線の教示方法は、添付図面に例示する如（、工業用ロボ
ットのリスト部１８に取り付けられてワークに向けて測
定用レーザ光を照射すると共に同ワークからの反射光を
受光する光学式センサ４５を用いた工業用ロボットに対
する作業線教示方法において、作業線に沿って切断した
周縁Ｖａを有するモデルワークＶを周辺よりも高い位置
に設置し、前記光学式センサ４５をその測定用レーザ光
が前記モデルワーク■上の前記周縁Ｖａに接近した位置
に照射された状態において同モデルワークＶの表面に対
し垂直にすると共に同表面からの距離を所定値とする第
１ステップと、前記光学式センサ４５を第１ステップの
状態を保って前記周縁Ｖａと交差する方向に移動して同
光学式センサ４５により検出される前記表面との距離が
不連続的に増大する位置を記憶装置に記憶する第２ステ
ップと、次いで前記光学式センサ４５を前記モデルワー
クＶ上の前記周縁Ｖａに接近した次の位置に移動する第
３ステップよりなる動作を繰り返すことを特徴とするも
のである。

〔作用〕

光学式センサ４５はモデルワーク■に対し前記所定の状
態に保たれて、モデルワークＶの表面上に照射された測
定用レーザ光の照射位置が周縁Ｖａと交差する方向に移
動され、モデルワークＶの表面との距離が不連続的に増
大する位置、すなわち測定用レーザ光が周縁Ｖａと交差
してこれから外れた位置が工業用ロボットに記憶される
。次いで光学式センサは次の位置に移動されて同様の動
作を行い、これを繰り返すことにより工業用ロボットに
周縁Ｖａと同一形状の作業線を教示する。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明はモデルワークの切断された周縁に
より定められる作業線を、光学式センサとモデルワーク
の表面の間の距離の不連続的増大により検出しているの
で、モデルワークの表面の凹凸や傾斜により光学式セン
サへの反射光量が変化しても検出される距離信号が変化
することはなく、またモデルワークの材質等により表面
の反射率が異っても距離信号は変化することはない。し
かして、測定用レーザ光がモデルワークの周縁と交差す
れば距離信号が不連続的に増大するので作業線を確実に
検出することができる。従って、本発明によればモデル
ワークの表面の凹凸や傾斜や材質等が変化しても常に確
実にモデルワークの量線を検出することができ、正確か
つ確実に作業線を教示することができる。

〔実施例〕

以下に、添付図面に示す実施例により、本発明の説明を
する。

先ず本実施例の通用対象であるレーザ加工用の工業用ロ
ボットの説明をする。第２図に示す如く、工業用ロボッ
トの本体装置１０は直交座標系の部分と極座標系の部分
により構成されている。直交座標系の部分は、ベツド１
１に立設された複数の支柱１２上に固定された一対の案
内部材１３と、これにより縦方向に案内支持された第１
直動部材１４と、これにより横方向に案内支持された第
２直動部材１５と、これにより鉛直方向に案内支持され
た昇降部材１６よりなり、各部材１４，１５゜１６の移
動は、それぞれサーボモータ１９，２０゜２１を介して
ロボット制御装置３０により制御され、それぞれの位置
はエンコーダ２２．２３．２４により検出されてフィー
ドバックされている。

極座標系の部分は、昇降部材１６により鉛直軸線回りに
回動可能に支持された旋回部材１７と、これにより水平
軸線回りに回動可能に支持されたリスト部１８よりなり
、各部材１７．１８の回動はそれぞれ回路のサーボモー
タ及びエンコーダを介してロボット制御装置３０により
制御され、フィードバックされている。

リスト部１８に取り付けられたレーザトーチ２７には、
加工用レーザ発振器２５により発振された加工用レーザ
光が、各折曲部に反射鏡を内蔵した光学案内路２６を通
して導かれ、加工用レンズにより集束されて、取付治具
２９を介してベース１１上に位置決め支持されたワーク
Ｗの加工面に照射される。

第１図、第２図及び第５図に示す如く、リスト部１８の
レーザトーチ２７と反対側には光学式センサ４５か固定
されている。この光学式センサ４５はレーザトーチ２７
と同軸的に逆向きに測定用レーザ光を発射する囲路のレ
ーザ発振器と、モデルワークＶの表面からの反射光を受
光する光位置検出素子（第３図に符号４６として示す）
を内蔵している。光位置検出素子（以下単にＰＳＤとい
う）４６は両端に電極を有し、その受光量に応じ、かつ
その受光面上における長手方向の受光位置に応じた電流
を両端の電極から出力するものである。

ロボット制御装置３０は、第２図に示す如く、中央処理
装置（以下単にＣＰＵという）３１とメモリ３２とパル
ス発生回路３３を主要な構成要素とし、ＣＰＵ３１はそ
れぞれ、インターフェイス３４．３５を介して操作盤４
工及び教示ボックス４２に接続され、インターフェイス
３６を介してエンコーダ２２．２３．２４等に接続され
、またインターフェイス３７及びセンサコントローラ５
０を介して光学式センサ４５に接続されている。

また、パルス発生回路３３はドライブユニット４０を介
してサーボモータ１９，２０．２１等に接続されている
。

センサコントローラ５０は、第３図に示す如く、距離演
算回路５１とこれに関連する第１．第２距離比較器５３
．５４及び距Ｆ＠設定器５５、ならびに光量演算回路５
２とこれに関連する光量比較器５６及びピーク時光量記
憶回路５７よりなり、距離演算回路５１及び光量演算回
路５２にはＰＳＤ４６の両端の電極からの出力電流ｉａ
＋　ｉｂが送出されるようになっている。距離演算回路
５１は次式％式％） またはこれに準じた演算式に基づきＰＳＤ４６上の受光
位置を演算し、三角測量の原理により光学式センサ４５
とモデルワークＶの表面との間の距離を演算するもので
あり、第１距離比較器５３はこのようにして演算された
距離を距離設定器５５に記憶された設定距離と比較して
その比較結果をＣＰＵ３１に送出するものであり、第２
距離比較器５４は距離演算回路５１により演算された距
離を時間的に比較して不連続的な変化を検出すればその
結果をＣＰＵ３１に送出するものである。

光量演算回路５２は次式 ％式％ またはこれに準じた演算式に基づきＰＳＤ４６が受光し
た光量を演算するものであり、光量比較器５６はこの光
量をピーク時光量記憶回路５７に記憶されたピーク時光
量と比較して光学式センサ４５がモデルワーク■の表面
に対し垂直となったことを検出し、その結果をＣＰＵ３
１に送出するものである。

次に、第１図及び第４図により、本実施例の教示方法の
説明をする。

第１図に示す如く、先ず作業線（第５図のワークＷの符
号Ｗａ参照）に沿って切断した周縁Ｖａを有したモデル
ワーク■を、取付治具２５により周辺のペッド１１より
も高い位置に支持させる。

次いで教示ボックス４２を操作しリスト部１８を回動し
て光学式センサ４５をモデルワーク■側に割り出してか
ら、測定用レーザ光を照射して第４図のフローチャート
による作業線の教示を開始する。

先ずステップ１００において、教示ボックス４２の手動
移動ボタンを操作して工業用ロボットの本体装置１０を
作動させ、リスト部１８を動かして光学式センサ４５を
、その測定用レーザ光がモデルワークＶ上の周縁Ｖａに
接近した第１の位置Ｐ１に照射される位置に仮位置決め
する。続くステップ１０１において光学式センサ４５を
モデルワークＶの表面に対して垂直にする。これには、
先ず測定用レーザ光が位置Ｐ１を中心として直交する二
方向に揺動するようにリスト部１８にあおり動作を行わ
せる。各あおり動作とも、第１回目のあおり動作で光量
演算回路５２からのピーク時の光量信号値はピーク時光
量記憶装置５７に記憶され、光量比較器５６は第２回目
のあおり動作での光量信号値を第１回目のピーク時の光
量信号値と比較し、ピーク時の光量信号値と一致した時
点で信号をＣＰＵ３１に送出して各あおり動作を停止さ
せ、これにより光学式センサ４５はモデルワーク■の表
面に対し垂直となる。続くステップ１０２において光学
式センサ４５とモデルワークＶの表面との距離を所定値
とする。これはリスト部１８をモデルワーク■に対する
アプローチ方向に移動させ、第１距離比較器５３により
距離演算回路５１からの距離信号値を距離設定器５５に
記憶された所定値と比較し、この両者の値が一致した時
点で信号をＣＰＵ３１に送出してアプローチ方向の移動
を停止させることにより行う。

続くステップ１０３において、教示ボックス４２を作動
して光学式センサ４５をモデルワークＶに対し垂直でか
つ所定距離に保った状態で、測定用レーザ光の照射位置
が第１の仮位置Ｐ１からモデルワーク■の周縁Ｖａと直
交する方向に移動するようにリスト部１８を移動させる
。この移動中において第２距離比較器５４は、距離演算
回路５１からの距離信号を時間的に比較し、光学式セン
サ４５からの測定用レーザ光の照射位置が第１の教示位
置Ｑ１においてモデルワーク■の周縁Ｖａから外れて距
離信号が不連続的に増大したことを検出すれば、信号を
ＣＰＵ３１に送出して動作をステップ１０４から１０５
に進めて光学式センサ４５の移動を停止する。次いで教
示ボックス４２の位置教示ボタンを押すと、ステップ１
０６において各エンコーダ２２．２３．２４等から位置
データが送出され、メモリ３２に格納されて第１の教示
位置Ｑ１が記憶される。

この状態においてはまだ、教示位置は残っているのでス
テップ１０７から１０８に動作を進め、教示ボックス４
２の手動移動ボタンを操作して光学式センサ４５を周縁
Ｖａに沿って次の仮位置Ｐ２に移動させ、上述したステ
ップ１００〜１０６を繰り返し、第２の教示位置Ｑ２を
記憶する。以上の動作の繰り返しにより、多数の教示位
置が次々にメモリ３２に格納されて記憶され、すべての
教示位置を記憶すれば、本実施例による教示は終了する
。以上により記憶された多数の教示位置はＣＰＵ３１に
より、周縁Ｖａと同じような作業線に創成される。

次にモデルワークＶを取り外し、第５図に示す如く、加
工すべきワークＷを取付治具２９により位置決め支持し
、リスト部１日を回動してレーザトーチ２７をワークＷ
側に割り出す。そしてレーザトーチ２７から加工用レー
ザ光を照射し、教示された作業線に基づいてロボットセ
ンサ装置３゜を作動させれば、ワークＷはその表面上に
集束された加工用レーザ光により、破線で示す作業線Ｗ
ａに沿って切断される。

上記実施例によれば、測定用レーザ光がモデルワーク■
上に照射されている状態における距離演算回路５１から
の距離信号は、モデルワーク■からの反射光量が変化し
ても一定に保たれ、周縁Ｖａから外れることにより不連
続的に増大するので、モデルワークＶの材質や表面状態
に拘らず常に一定の確実さで作業線を教示することがで
きる。

なお、本発明は、上記実施例に図示したような平面状の
モデルワークＶに限らず、三次元形状のモデルワークを
用いて実施することができることは言うまでもない。

また、本発明は、周縁Ｖａに沿ってモデルワークＶの表
面を白色に塗装して実施してもよく、この場合はステッ
プ１０１における光学式センサ４５を垂直にする動作は
、測定用レーザ光が非塗装位置に照射された状態におい
て行うようにすればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明による工業用ロボットに対する
作業線教示方法の一実施例を示し、第１図は実施状態を
示す要部の斜視図、第２図は通用される工業用ロボット
の全体を示す図、第３図はセンサコントローラのブロッ
ク図、第４図は教示動作を示すフローチャート、第５図
は教示後のワークの切断作業状態を示す図である。 符号の説明 １８・・・リスト部、４５・・・光学式センサ、■・・
・モデルワーク、Ｖａ・・・周縁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工業用ロボットのリスト部に取り付けられてワークに向
   けて測定用レーザ光を照射すると共に同ワークからの反
   射光を受光する光学式センサを用いた工業用ロボットに
   対する作業線教示方法において、作業線に沿って切断し
   た周縁を有するモデルワークを周辺よりも高い位置に設
   置し、前記光学式センサをその測定用レーザ光が前記モ
   デルワーク上の前記周縁に接近した位置に照射された状
   態において同モデルワークの表面に対し垂直にすると共
   に同表面からの距離を所定値とする第１ステップと、前
   記光学式センサを第１ステップの状態を保って前記周縁
   と交差する方向に移動して同光学式センサにより検出さ
   れる前記表面との距離が不連続的に増大する位置を記憶
   装置に記憶する第２ステップと、次いで前記光学式セン
   サを前記モデルワーク上の前記周縁に接近した次の位置
   に移動する第３ステップよりなる動作を繰り返すことを
   特徴とする工業用ロボットに対する作業線教示方法。