JPH0250483B2 - - Google Patents
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- JPH0250483B2 JPH0250483B2 JP8328383A JP8328383A JPH0250483B2 JP H0250483 B2 JPH0250483 B2 JP H0250483B2 JP 8328383 A JP8328383 A JP 8328383A JP 8328383 A JP8328383 A JP 8328383A JP H0250483 B2 JPH0250483 B2 JP H0250483B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はロボツトに対して独自に回転駆動され
る回転テーブル上の任意の作業軌跡をロボツトに
教示するためのPTP形ロボツトの作業軌跡教示
方法に関するものである。
る回転テーブル上の任意の作業軌跡をロボツトに
教示するためのPTP形ロボツトの作業軌跡教示
方法に関するものである。
一般に工業用ロボツトは複数の自由度を有して
構成されており、この自由度によつて手首先端に
取り付けた溶接トーチ、塗装ガンその他の工具に
任意の位置及び姿勢を与えることが出来るが、一
般には各作業の特殊性により工具等の最適な姿勢
が存在する。
構成されており、この自由度によつて手首先端に
取り付けた溶接トーチ、塗装ガンその他の工具に
任意の位置及び姿勢を与えることが出来るが、一
般には各作業の特殊性により工具等の最適な姿勢
が存在する。
例えば溶接に関しては溶接トーチを下向きにし
て行う作業姿勢が最適で、次に適しているのは水
平方向の隅肉溶接である。そしてこのような工具
等の姿勢はワーク等の作業対象物と溶接トーチ等
の工具との相対的な角度ではなく大地に対する角
度である為、いかにロボツトが理論的には十分な
自由度を持つているとはいつても、作業対象に応
じてあらゆる姿勢をとることは出来ない。
て行う作業姿勢が最適で、次に適しているのは水
平方向の隅肉溶接である。そしてこのような工具
等の姿勢はワーク等の作業対象物と溶接トーチ等
の工具との相対的な角度ではなく大地に対する角
度である為、いかにロボツトが理論的には十分な
自由度を持つているとはいつても、作業対象に応
じてあらゆる姿勢をとることは出来ない。
そこで作業対象（以下ワークと称す）をロボツ
トが作業しやすい適切な角度位置に位置決め（ポ
ジシヨニング）するポジシヨナと呼ばるロボツト
周辺装置が必要になる。
トが作業しやすい適切な角度位置に位置決め（ポ
ジシヨニング）するポジシヨナと呼ばるロボツト
周辺装置が必要になる。
このようなポジシヨナの一般的な使い方は、ポ
ジシヨナの回転テーブル上にワークを固定し、こ
の回転テーブルを回転させてワークの位置決めを
行い、次にロボツトがワークに対して溶接等に作
業を行い、ロボツトの姿勢制御に都合の良いある
部分の溶接等の作業が完了すると、その時点で一
度ロボツトが退避し、その後再びポジシヨナがワ
ークを他の角度に位置決めし、再度ロボツトによ
る溶接等の作業を行うという動作を繰り返すもの
である。
ジシヨナの回転テーブル上にワークを固定し、こ
の回転テーブルを回転させてワークの位置決めを
行い、次にロボツトがワークに対して溶接等に作
業を行い、ロボツトの姿勢制御に都合の良いある
部分の溶接等の作業が完了すると、その時点で一
度ロボツトが退避し、その後再びポジシヨナがワ
ークを他の角度に位置決めし、再度ロボツトによ
る溶接等の作業を行うという動作を繰り返すもの
である。
例えば第１図に示す箱型のワーク１の底辺を隅
肉溶接２する場合、ロボツトとしてはワーク１の
上部から水平方向の溶接線に沿つて溶接を行うの
が最も自然である為、第１図ａに示すようにまず
ワーク１を縦方向に保持した状態で水平方向の溶
接線２に沿つて隅肉溶接を行い、談いてワーク１
を90度回転させて第１図ｂに示すように横方向に
保持し、前記溶接線２に直角な方向の溶接線３に
沿つて溶接を行うのが一般的である。
肉溶接２する場合、ロボツトとしてはワーク１の
上部から水平方向の溶接線に沿つて溶接を行うの
が最も自然である為、第１図ａに示すようにまず
ワーク１を縦方向に保持した状態で水平方向の溶
接線２に沿つて隅肉溶接を行い、談いてワーク１
を90度回転させて第１図ｂに示すように横方向に
保持し、前記溶接線２に直角な方向の溶接線３に
沿つて溶接を行うのが一般的である。
このようなワーク１の回転及びその姿勢に於け
る保持を行うのがポジシヨナである。
る保持を行うのがポジシヨナである。
作業軌跡（第１図の場合溶接線２，３）が直線
の結合より成り立つている場合には、上記のよう
なポジシヨナによる位置決めの繰り返しがかなり
有効であるが、ワークが例えば第２図に示すシル
クハツト型のような円筒状等のワーク４のように
溶接線等の作業軌跡が曲線状の場合、ワークの位
置決め（ポジシヨニング）数が少ないと、補間計
算による滑らかな姿勢制御が出来ず、逆にポジシ
ヨニング数が多いとビード継ぎ部が増し、溶接欠
陥の原因に成り易い等の問題がある為、ポジシヨ
ナ５の回転テーブル８を第２図に矢印Ａで示す方
向に回転させながらロボツト７を略固定した状態
で溶接を連続的に行いうるようになす制御方向が
望まれていた。
の結合より成り立つている場合には、上記のよう
なポジシヨナによる位置決めの繰り返しがかなり
有効であるが、ワークが例えば第２図に示すシル
クハツト型のような円筒状等のワーク４のように
溶接線等の作業軌跡が曲線状の場合、ワークの位
置決め（ポジシヨニング）数が少ないと、補間計
算による滑らかな姿勢制御が出来ず、逆にポジシ
ヨニング数が多いとビード継ぎ部が増し、溶接欠
陥の原因に成り易い等の問題がある為、ポジシヨ
ナ５の回転テーブル８を第２図に矢印Ａで示す方
向に回転させながらロボツト７を略固定した状態
で溶接を連続的に行いうるようになす制御方向が
望まれていた。
このような連続制御は作業軌跡に沿つて多数の
点を教示するCP制御形ロボツトについては比較
的簡単で、例えば特願昭57―3174号公報に記載さ
れたような方法があるが、作業軌跡上の代表的な
点のみを教示し、その中間点を補間計算によつて
うるPTP形ロボツトでは、簡易連動と呼ばれる
手法がある程度である。
点を教示するCP制御形ロボツトについては比較
的簡単で、例えば特願昭57―3174号公報に記載さ
れたような方法があるが、作業軌跡上の代表的な
点のみを教示し、その中間点を補間計算によつて
うるPTP形ロボツトでは、簡易連動と呼ばれる
手法がある程度である。
この簡易連動制御は、簡単に言えばポジシヨナ
を設定速度で低速運転し、一方ロボツト側は固定
した状態でアークを発生させる方法であり、これ
を第３図に示す円筒体４の隅肉溶接を行う場合に
適用して説明すると、ワーク４の溶接にはまずポ
ジシヨナの回転テーブルの回転軸をワークの中心
と一致させ、溶接線９までの距離（半径）ｒを求
める。ここで溶接線９を周速ｖで溶接したい場
合、回転テーブルの回転数ＮをＮ（rpm）＝ｖ／
（2π×ｒ）によつて求め、ポジシヨナに回転数Ｎ
を入力する方法で行われている。
を設定速度で低速運転し、一方ロボツト側は固定
した状態でアークを発生させる方法であり、これ
を第３図に示す円筒体４の隅肉溶接を行う場合に
適用して説明すると、ワーク４の溶接にはまずポ
ジシヨナの回転テーブルの回転軸をワークの中心
と一致させ、溶接線９までの距離（半径）ｒを求
める。ここで溶接線９を周速ｖで溶接したい場
合、回転テーブルの回転数ＮをＮ（rpm）＝ｖ／
（2π×ｒ）によつて求め、ポジシヨナに回転数Ｎ
を入力する方法で行われている。
しかしながらこの簡易連動制御では、上記した
ように溶接線が完全な円弧状であること、及びワ
ークの中心軸をポジシヨナの回転軸芯に一致させ
るようにセツトすることが条件であり、溶接が任
意曲線であつたり、また円弧と直線との組合せで
あつたり、更にポジシヨナの回転軸とワークの中
心線とを一致させることが困難な対象物の場合に
は用いることが出来ない。
ように溶接線が完全な円弧状であること、及びワ
ークの中心軸をポジシヨナの回転軸芯に一致させ
るようにセツトすることが条件であり、溶接が任
意曲線であつたり、また円弧と直線との組合せで
あつたり、更にポジシヨナの回転軸とワークの中
心線とを一致させることが困難な対象物の場合に
は用いることが出来ない。
このような事情は上記した溶接用ロボツトと被
溶接物を保持するポジシヨナとの関係のみでな
く、塗装ロボツト、バリ取りロボツト、その他の
マニプレータと、これらのロボツトやマニプレー
タが作業しやすい状態に作業対象物を保持する為
の回転テーブルとの間に等しく生じる問題であ
る。
溶接物を保持するポジシヨナとの関係のみでな
く、塗装ロボツト、バリ取りロボツト、その他の
マニプレータと、これらのロボツトやマニプレー
タが作業しやすい状態に作業対象物を保持する為
の回転テーブルとの間に等しく生じる問題であ
る。
本発明は上記したような事情に鑑み回転テーブ
ルの軸芯とワークの軸芯とが偏心している場合に
も、またロボツトの作業軌跡が任意の曲線や曲線
と直線との結合である場合にも等しく適用するこ
との出来るワーク上の作業軌跡の教示方法を提供
することを目的とし、その要旨とする処はロボツ
トとは別個に回転駆動されるポジシヨナに取り付
けた回転テーブルにワークを取り付け上記回転テ
ーブルを回転させつつ、ワーク上の作業軌跡に沿
つてロボツトを移動させ、ロボツトに再生動作を
行わせるためのPTP形ロボツトの作業軌跡教示
方法において、前記回転テーブルの回転軸芯と同
じ方向の法線ベクトルを決定する工程と、作業軌
跡上の第１及び第２の測定点の位置座標データを
ロボツト側の記憶装置に格納する工程と、上記第
１及び第２の測定点と、上記法線ベクトル上の任
意の中心点とを結ぶ第１及び第２の方向ベクトル
を演算する工程と、上記第１及び第２の方向ベク
トルと、上記法線ベクトルとより、前記回転テー
ブルの回転軸芯から第１及び第２の測定点までの
第１及び第２の回転半径を演算する工程と、上記
第１及び第２の方向ベクトルのなす角度θrを演算
する工程と、回転円板を任意の角度θ〓分回転させ
て、その回転角度信号をロボツト側の制御装置に
伝達する工程と上記角度θ〓とθrとを加算してワー
ク上の第１の測定点と第２の測定点との相対移動
角度θを演算し、上記第１及び第２の回転半径と
相対移動角度とより、角度θ〓分回転後の第１の測
定点と、第２の測定点との間の相対移動距離を求
める工程とを有してなる点に存在する。
ルの軸芯とワークの軸芯とが偏心している場合に
も、またロボツトの作業軌跡が任意の曲線や曲線
と直線との結合である場合にも等しく適用するこ
との出来るワーク上の作業軌跡の教示方法を提供
することを目的とし、その要旨とする処はロボツ
トとは別個に回転駆動されるポジシヨナに取り付
けた回転テーブルにワークを取り付け上記回転テ
ーブルを回転させつつ、ワーク上の作業軌跡に沿
つてロボツトを移動させ、ロボツトに再生動作を
行わせるためのPTP形ロボツトの作業軌跡教示
方法において、前記回転テーブルの回転軸芯と同
じ方向の法線ベクトルを決定する工程と、作業軌
跡上の第１及び第２の測定点の位置座標データを
ロボツト側の記憶装置に格納する工程と、上記第
１及び第２の測定点と、上記法線ベクトル上の任
意の中心点とを結ぶ第１及び第２の方向ベクトル
を演算する工程と、上記第１及び第２の方向ベク
トルと、上記法線ベクトルとより、前記回転テー
ブルの回転軸芯から第１及び第２の測定点までの
第１及び第２の回転半径を演算する工程と、上記
第１及び第２の方向ベクトルのなす角度θrを演算
する工程と、回転円板を任意の角度θ〓分回転させ
て、その回転角度信号をロボツト側の制御装置に
伝達する工程と上記角度θ〓とθrとを加算してワー
ク上の第１の測定点と第２の測定点との相対移動
角度θを演算し、上記第１及び第２の回転半径と
相対移動角度とより、角度θ〓分回転後の第１の測
定点と、第２の測定点との間の相対移動距離を求
める工程とを有してなる点に存在する。
続いて第４図以下の添付図面を参照して本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解
に供する。ここに第４図は本発明の教示方法の基
礎となる測定点の回転半径検出方法の実施に用い
ることの出来る回転型ポジシヨナと溶接用ロボツ
トとの配置状態の一例を示す斜視図、第５図は同
回転半径検出方法の作業手順を示すフローチヤー
トであり、これらの図を用いて本発明に用いるこ
とのできる回転半径検出方法の概略をまず説明す
る。
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解
に供する。ここに第４図は本発明の教示方法の基
礎となる測定点の回転半径検出方法の実施に用い
ることの出来る回転型ポジシヨナと溶接用ロボツ
トとの配置状態の一例を示す斜視図、第５図は同
回転半径検出方法の作業手順を示すフローチヤー
トであり、これらの図を用いて本発明に用いるこ
とのできる回転半径検出方法の概略をまず説明す
る。
第４図を用いてポジシヨナの一例をまず説明す
る。
る。
第４図において、ポジシヨナPSはベース１０
上に垂直に設けた支持フレーム１０ａ及び１０ｂ
によつて「コ」の字状の支持枠１３を水平方向の
水平軸αを中心として回転自在に支承し、支持枠
１３はその中央部に前記水平軸αに対して直角の
回転軸βを中心に旋回可能の回転テーブル１４を
保持している。１１は支持枠１３の駆動源で、回
転テーブル１４の駆動源は回転テーブル１４の裏
面に存在し図には示されていない。
上に垂直に設けた支持フレーム１０ａ及び１０ｂ
によつて「コ」の字状の支持枠１３を水平方向の
水平軸αを中心として回転自在に支承し、支持枠
１３はその中央部に前記水平軸αに対して直角の
回転軸βを中心に旋回可能の回転テーブル１４を
保持している。１１は支持枠１３の駆動源で、回
転テーブル１４の駆動源は回転テーブル１４の裏
面に存在し図には示されていない。
又第４図にはロボツトの一例として溶接用ロボ
ツト７が示され、この溶接用ロボツト７の水平ア
ーム７ａの先端には、溶接トーチＴが取り付けら
れている。
ツト７が示され、この溶接用ロボツト７の水平ア
ーム７ａの先端には、溶接トーチＴが取り付けら
れている。
従つて回転テーブル１４上に取り付けられるワ
ークは、水平軸α周りの旋回と、回転軸β周りの
旋回の２つの自由度により、その回転位置と方向
が制御される。
ークは、水平軸α周りの旋回と、回転軸β周りの
旋回の２つの自由度により、その回転位置と方向
が制御される。
次に上記のようなロボツト７を用いてポジシヨ
ナPSの回転テーブル１４上の任意の点に位置か
ら回転軸βまでの距離、即ち該任意の位置の回転
半径を求める手法につき前記第５図に示したフロ
ーチヤート及び第６図に示したブロツク図を用い
て説明する。
ナPSの回転テーブル１４上の任意の点に位置か
ら回転軸βまでの距離、即ち該任意の位置の回転
半径を求める手法につき前記第５図に示したフロ
ーチヤート及び第６図に示したブロツク図を用い
て説明する。
この方法はまず第５図に示すように回転テーブ
ル１４の回転軸β上の法線ベクトルを決定する工
程（ステツプａ）に始まる。この法線ベクトルを
決定する手法には後述の如く (1) データ入力方法 (2) 治具を用いる方法 (3) 回転テーブルとの連動方法 の３つの方法が考えられるが、夫々については後
に詳しく説明する。
ル１４の回転軸β上の法線ベクトルを決定する工
程（ステツプａ）に始まる。この法線ベクトルを
決定する手法には後述の如く (1) データ入力方法 (2) 治具を用いる方法 (3) 回転テーブルとの連動方法 の３つの方法が考えられるが、夫々については後
に詳しく説明する。
ステツプａにおいて回転テーブル１４の法線ベ
クトルが決定されると、回転テーブル１４上にワ
ークをセツトし、このワーク上の任意の第１の測
定点（例えば溶接線上の一点）の位置座標をロボ
ツト７に教示する。
クトルが決定されると、回転テーブル１４上にワ
ークをセツトし、このワーク上の任意の第１の測
定点（例えば溶接線上の一点）の位置座標をロボ
ツト７に教示する。
ロボツト７は第６図に示すようにマイクロコン
ピユータ１５によつて制御され、マイクロコンピ
ユータ１５は、オペレータによつて操作される操
作盤１６からの位置指令信号を入力し、DA変換
器１７及びアンプ１８を介して上記位置指令信号
をロボツト７を駆動するモータＭに送出する。
ピユータ１５によつて制御され、マイクロコンピ
ユータ１５は、オペレータによつて操作される操
作盤１６からの位置指令信号を入力し、DA変換
器１７及びアンプ１８を介して上記位置指令信号
をロボツト７を駆動するモータＭに送出する。
マイクロコンピユータ１５は、上記第５図、第
１０図等に示したフローチヤートに従つたプログ
ラムを格納した図示せぬリードオンリーメモリ
ROMと、種々のデータを一時的に記憶する記憶
装置RAMと、上記プログラムの内容を実行する
中央処理装置CPU（不図示）と、更に図示せぬ入
出力インターフエース回路等を有して構成されて
いる。
１０図等に示したフローチヤートに従つたプログ
ラムを格納した図示せぬリードオンリーメモリ
ROMと、種々のデータを一時的に記憶する記憶
装置RAMと、上記プログラムの内容を実行する
中央処理装置CPU（不図示）と、更に図示せぬ入
出力インターフエース回路等を有して構成されて
いる。
モータＭは上記位置指令信号を受けて所定の方
向に回転し、溶接トーチＴ等を先端に有するアー
ムを駆動する。
向に回転し、溶接トーチＴ等を先端に有するアー
ムを駆動する。
こうして駆動されれたアームの位置は、アーム
の関節部等に取り付けたロータリーエンコーダー
やレゾルバ、ポテンシヨメータ等よりなる位置検
出器１９により検出され、マイクロコンピユータ
１５にアームの位置情報が帰還されることによ
り、自動的に位置決め制御される。
の関節部等に取り付けたロータリーエンコーダー
やレゾルバ、ポテンシヨメータ等よりなる位置検
出器１９により検出され、マイクロコンピユータ
１５にアームの位置情報が帰還されることによ
り、自動的に位置決め制御される。
この方法に用いるロボツト７は、PTP制御形
のロボツトで上記のようにしてアームを駆動して
その先端の溶接トーチＴを作業軌跡に沿つて移動
させ、その作業軌跡上の代表的な点の位置に来た
時にアームを停止させ、その位置におけるアーム
の位置情報を前記位置検出器１９によつて検出し
てマイクロコンピユータ１５に取込み記憶装置
RAM内に順次格納するもので、ロボツトを再生
させる時、前記記憶装置RAM内に格納された位
置座標をその都度取り出して各測定点間を複数の
点に分割補間し、この補間されたデータに基づい
てロボツト７を連続的に駆動する。
のロボツトで上記のようにしてアームを駆動して
その先端の溶接トーチＴを作業軌跡に沿つて移動
させ、その作業軌跡上の代表的な点の位置に来た
時にアームを停止させ、その位置におけるアーム
の位置情報を前記位置検出器１９によつて検出し
てマイクロコンピユータ１５に取込み記憶装置
RAM内に順次格納するもので、ロボツトを再生
させる時、前記記憶装置RAM内に格納された位
置座標をその都度取り出して各測定点間を複数の
点に分割補間し、この補間されたデータに基づい
てロボツト７を連続的に駆動する。
従つて上記のようにステツプａ及びｂによつて
ロボツト７に固有の座標系に於ける回転テーブル
１４の法線ベクトルの位置座標と、ワーク上の任
意の第１の測定点の位置座標とが記憶装置RAM
内に格納される。
ロボツト７に固有の座標系に於ける回転テーブル
１４の法線ベクトルの位置座標と、ワーク上の任
意の第１の測定点の位置座標とが記憶装置RAM
内に格納される。
こうしてて得られた法線ベクトルと第１の測定
点の位置座標に基づきマイクロコンピユータ１５
は上記法線ベクトル上の任意の点（以下中心点と
称す）と上記第１の測定点とを結ぶ直線上のベク
トル（以下第１の方向ベクトルと称す）を決定す
る（ステツプｃ）。
点の位置座標に基づきマイクロコンピユータ１５
は上記法線ベクトル上の任意の点（以下中心点と
称す）と上記第１の測定点とを結ぶ直線上のベク
トル（以下第１の方向ベクトルと称す）を決定す
る（ステツプｃ）。
続いてマイクロコンピユータは上記法線ベクト
ルと第１の方向ベクトルとの外積を演算し（ステ
ツプｄ）、更に上記法線ベクトルと第１の方向ベ
クトルとの外積の絶対値を法線ベクトルの絶対値
で除することにより（ステツプｅ）、回転テーブ
ル１４の回転軸βから第１の測定点までの距離、
即ち回転テーブル１４を回転軸βの周りに回転さ
せた時のワーク上の第１の測定点の回転半径を得
ると共に、この回転半径を示すデータを前記記憶
装置RAMに格納する。
ルと第１の方向ベクトルとの外積を演算し（ステ
ツプｄ）、更に上記法線ベクトルと第１の方向ベ
クトルとの外積の絶対値を法線ベクトルの絶対値
で除することにより（ステツプｅ）、回転テーブ
ル１４の回転軸βから第１の測定点までの距離、
即ち回転テーブル１４を回転軸βの周りに回転さ
せた時のワーク上の第１の測定点の回転半径を得
ると共に、この回転半径を示すデータを前記記憶
装置RAMに格納する。
実際の教示操作にあたつてはステプａに示した
回転テーブルの法線ベクトルを決定する手順は最
初に一回行えば良く、後は多数の測定について順
次ステツプｂからｅの手順を繰り返し、各測定点
についての回転半径を前記記憶装置RAMに順次
記憶し、再生操作にあたつてはこれらの各回転半
径を示すデータを順次取り出して後記する測定点
間の相対移動距離を演算し、この相対移動距離を
ロボツトの制御周期に応じて分割し、補間点の座
標を求め、こに従つて微小距離ずつロボツトを移
動させる再生作業を行う。
回転テーブルの法線ベクトルを決定する手順は最
初に一回行えば良く、後は多数の測定について順
次ステツプｂからｅの手順を繰り返し、各測定点
についての回転半径を前記記憶装置RAMに順次
記憶し、再生操作にあたつてはこれらの各回転半
径を示すデータを順次取り出して後記する測定点
間の相対移動距離を演算し、この相対移動距離を
ロボツトの制御周期に応じて分割し、補間点の座
標を求め、こに従つて微小距離ずつロボツトを移
動させる再生作業を行う。
続いて第５図に示したａからｅまでの手順につ
いて更に詳しく説明する。
いて更に詳しく説明する。
回転テーブルの法線ベクトルを決定する手段と
して前記したように３つの方法があるがこれをま
ず説明する。
して前記したように３つの方法があるがこれをま
ず説明する。
「データ入力方法」
これは第７図に示すように回転テーブル１４の
水平軸αをある一定角度に固定した状態における
回転軸β上の中心点Ａ及びＢのロボツト側の座標
系に於ける位置座標（Xa，Ya，Za）及び（Xb，
Yb，Zb）を一般に使用しているスケール等を用
いて測定し、その値をロボツト側の操作盤１６か
らテンキー等を用いて記憶装置RAMに入力して
やる方法である。
水平軸αをある一定角度に固定した状態における
回転軸β上の中心点Ａ及びＢのロボツト側の座標
系に於ける位置座標（Xa，Ya，Za）及び（Xb，
Yb，Zb）を一般に使用しているスケール等を用
いて測定し、その値をロボツト側の操作盤１６か
らテンキー等を用いて記憶装置RAMに入力して
やる方法である。
このような法線ベクトルABの座標データをロ
ボツト７への直接導入して行う教示方法は、ロボ
ツト７とポジシヨナPSとの位置関係が固定され
ている場合には設計上このような法線ベクトルが
一個だけ定まる為リードオンリーメモリROM等
に当初より格納しておける為都合が良いが、一般
のロボツトに置いてはポジシヨナPSとロボツト
７との位置関係は固定されておらず、汎用性のあ
るロボツトの据付位置を移動させたり、逆にポジ
シヨナPSを作業終了と共に移動させたりする場
合が多い為、その都度スケール等によつて法線ベ
クトルABの位置座標を検出するのは手間がかか
り、且つ精度が期待出来ない為不利を免れない。
ボツト７への直接導入して行う教示方法は、ロボ
ツト７とポジシヨナPSとの位置関係が固定され
ている場合には設計上このような法線ベクトルが
一個だけ定まる為リードオンリーメモリROM等
に当初より格納しておける為都合が良いが、一般
のロボツトに置いてはポジシヨナPSとロボツト
７との位置関係は固定されておらず、汎用性のあ
るロボツトの据付位置を移動させたり、逆にポジ
シヨナPSを作業終了と共に移動させたりする場
合が多い為、その都度スケール等によつて法線ベ
クトルABの位置座標を検出するのは手間がかか
り、且つ精度が期待出来ない為不利を免れない。
「治具を用いる方法」
この方法は第４図に示したポジシヨナPSの回
転テーブル１４の軸芯、即ち回転軸βの軸芯上に
第８図に示す如く治具２０を差し込む為の挿入孔
２１を穿設しておき、この挿入孔２１に治具２０
を差し込んで治具２０の中心軸上に刻設された中
心線のマーク２２の位置（第８図ｂ参照）をロボ
ツト７に教示するものである。即ち治具２０は回
転軸βと同軸に穿設された挿入孔２１に差し込ま
れる為、その中心に刻設された中心線マーク２２
は回転軸βと一致し、回転テーブル１４を回転さ
せても中心線マーク２２は常に回転軸β上に存在
するものであり、教示にあたつてはロボツト７の
アームを誘導してトーチＴの先端（アーク発生
点）を前記中心線マーク２２上の任意の位置（中
心点）ＡとＢに誘導し、各中心点Ａ及びＢの位置
に於けるロボツトの位置座標Ａ（Xa，Ya，Za）、
Ｂ（Xb，Yb，Zb）を記憶装置RAMに記憶させ
る。
転テーブル１４の軸芯、即ち回転軸βの軸芯上に
第８図に示す如く治具２０を差し込む為の挿入孔
２１を穿設しておき、この挿入孔２１に治具２０
を差し込んで治具２０の中心軸上に刻設された中
心線のマーク２２の位置（第８図ｂ参照）をロボ
ツト７に教示するものである。即ち治具２０は回
転軸βと同軸に穿設された挿入孔２１に差し込ま
れる為、その中心に刻設された中心線マーク２２
は回転軸βと一致し、回転テーブル１４を回転さ
せても中心線マーク２２は常に回転軸β上に存在
するものであり、教示にあたつてはロボツト７の
アームを誘導してトーチＴの先端（アーク発生
点）を前記中心線マーク２２上の任意の位置（中
心点）ＡとＢに誘導し、各中心点Ａ及びＢの位置
に於けるロボツトの位置座標Ａ（Xa，Ya，Za）、
Ｂ（Xb，Yb，Zb）を記憶装置RAMに記憶させ
る。
「回転テーブルとの連動方法」
この方法においても前記２つの方法と同様に第
１０図に示すようにポジシヨナPSの水平軸αを
ある一定の角度に保持し（ステツプｆ）、次の作
業を行う。
１０図に示すようにポジシヨナPSの水平軸αを
ある一定の角度に保持し（ステツプｆ）、次の作
業を行う。
まず第８図に示すうに回転テーブル１４上の任
意の教示点M1にトーチＴの先端を一致させるよ
うにロボツト７をリモートコントロール用の操作
盤１６を用いてインチング操作により誘導し、ト
ーチＴの先端が教示点M1に一致した時点で記憶
用のボタンを押して教示点M1の位置座標（X1，
YA，Z1）をロボツト側の制御回内の記憶装置
RMに記憶させる（ステツプｇ）。この時記憶さ
れる位置の座標系はロボツト７を基準としたロボ
ツト７側に固有の座標系における位置座標で、例
えばロボツト７の所定の原点位置を原点とする
Ｘ，Ｙ，Ｚ直交座標系である。こうして得られた
教示点M1を第１の教示点と呼ぶ。
意の教示点M1にトーチＴの先端を一致させるよ
うにロボツト７をリモートコントロール用の操作
盤１６を用いてインチング操作により誘導し、ト
ーチＴの先端が教示点M1に一致した時点で記憶
用のボタンを押して教示点M1の位置座標（X1，
YA，Z1）をロボツト側の制御回内の記憶装置
RMに記憶させる（ステツプｇ）。この時記憶さ
れる位置の座標系はロボツト７を基準としたロボ
ツト７側に固有の座標系における位置座標で、例
えばロボツト７の所定の原点位置を原点とする
Ｘ，Ｙ，Ｚ直交座標系である。こうして得られた
教示点M1を第１の教示点と呼ぶ。
次にポジシヨナPSの制御系に回転指令信号を
与えて回転軸βを適当な量（θ1）だけ回転させ
（ステツプｈ）、回転軸βを中心として第１の教示
点M1をM2の位置に移動させ、ロボツトを移動、
誘導させて教示点M2の位置座標（X2，Y2，Z2）
を記憶装置RAMに記憶させる。
与えて回転軸βを適当な量（θ1）だけ回転させ
（ステツプｈ）、回転軸βを中心として第１の教示
点M1をM2の位置に移動させ、ロボツトを移動、
誘導させて教示点M2の位置座標（X2，Y2，Z2）
を記憶装置RAMに記憶させる。
上記ポジシヨナの回転角度θ1ポジシヨナPS側
の回転軸βに取り付けられたエンコーダ、レゾル
バ等の位置検出器２３によつて読み取られ（第６
図参照）、マイクロコンピユータ１５に送られて
記憶装置RAM内に格納される（ステツプｉ）。
の回転軸βに取り付けられたエンコーダ、レゾル
バ等の位置検出器２３によつて読み取られ（第６
図参照）、マイクロコンピユータ１５に送られて
記憶装置RAM内に格納される（ステツプｉ）。
更にポジシヨナPS側に回転信号を与えて再度
回転テーブル１４を回転させ、その回転によつて
点M2が移動した位置である点M3の位置座標
（X3，Y3，Z3）をロボツト７を誘導させることに
より記憶装置RAMに記憶する（ステツプｊ）。
回転テーブル１４を回転させ、その回転によつて
点M2が移動した位置である点M3の位置座標
（X3，Y3，Z3）をロボツト７を誘導させることに
より記憶装置RAMに記憶する（ステツプｊ）。
続いて教示点M1及びM2から距離1 2を求め
る。（ステツプｋ）。1 2 ＝√（2−1）2＋（2−1）2＋（2−1
）2
……(1) ここで第９図に明らかの如く（ステツプｌ） Rsinθ1／２＝M1M2 ／２ ……(2) が成り立つ。
る。（ステツプｋ）。1 2 ＝√（2−1）2＋（2−1）2＋（2−1
）2
……(1) ここで第９図に明らかの如く（ステツプｌ） Rsinθ1／２＝M1M2 ／２ ……(2) が成り立つ。
上記(1)及び(2)式で1 2及びθ1は求まつている
ので教示点M1のβ軸を中心とする半径Ｒは Ｒ＝M1M2 ／２／sinθ1／２ ……(3) で求まる。
ので教示点M1のβ軸を中心とする半径Ｒは Ｒ＝M1M2 ／２／sinθ1／２ ……(3) で求まる。
次にM1〜M3は回転軸βとの距離が全てＲであ
るので （X1−Xa）2＋（Y1−Ya）2＋（Z1−Za）2＝R2 （X2−Xa）2＋（Y2−Ya）2＋（Z2−Za）2＝R2
……(4) （X3−Xa）2＋（Y2−Ya）2＋（Z3−Za）2＝R2 が成り立つ。
るので （X1−Xa）2＋（Y1−Ya）2＋（Z1−Za）2＝R2 （X2−Xa）2＋（Y2−Ya）2＋（Z2−Za）2＝R2
……(4) （X3−Xa）2＋（Y2−Ya）2＋（Z3−Za）2＝R2 が成り立つ。
この(4)式中の３つの変数Xa，Ya，Zaは式(4)を
連立させることにより求まる。但し計算方法は省
略する。ここに（Xa，Ya，Za）は回転軸β上に
あつても而も点M1，M2，M3の存在する平面上
に存在する中心点Ａのロボツト側に固有の座標系
に於ける位置座標である。
連立させることにより求まる。但し計算方法は省
略する。ここに（Xa，Ya，Za）は回転軸β上に
あつても而も点M1，M2，M3の存在する平面上
に存在する中心点Ａのロボツト側に固有の座標系
に於ける位置座標である。
又上記測定点M1，M2，M3によつて構成され
た２つのベクトルM2M1→、M2M3→、の外積をベク
トルM2P→とするベクトルM2P→は教示点M1〜M3C
の３点の含まれる面Ｎに直角であるので、回転軸
βを表すベクトルと平行ななベクトルとなる。そ
こで点Ａを基点としてベクトルM2P→と同じ成分
を持つベクトルをAB→とすると、これは回転軸β
に一致する回転テーブル１４の回転中心上に存在
する法線ベクトルを表す。即ち AB→＝M2P→＝M2M1→×M2M3→＝｛（Y1−Y2）（Z
3−Z2）−（Z1−Z2）（Y3−Y2）， （Z1−Z2）（X3−X2）−（X1−X2）（Z3−Z2）， （Z1−Z2）（X3−X2）−（X1−X2）（Z3−Z2）， （X1−X2）（Y3−Y2）−（Y1−Y2）（X3−X2）｝……(5
) こうして回転テーブル１４の法線ベクトルAB→
が得られる。
た２つのベクトルM2M1→、M2M3→、の外積をベク
トルM2P→とするベクトルM2P→は教示点M1〜M3C
の３点の含まれる面Ｎに直角であるので、回転軸
βを表すベクトルと平行ななベクトルとなる。そ
こで点Ａを基点としてベクトルM2P→と同じ成分
を持つベクトルをAB→とすると、これは回転軸β
に一致する回転テーブル１４の回転中心上に存在
する法線ベクトルを表す。即ち AB→＝M2P→＝M2M1→×M2M3→＝｛（Y1−Y2）（Z
3−Z2）−（Z1−Z2）（Y3−Y2）， （Z1−Z2）（X3−X2）−（X1−X2）（Z3−Z2）， （Z1−Z2）（X3−X2）−（X1−X2）（Z3−Z2）， （X1−X2）（Y3−Y2）−（Y1−Y2）（X3−X2）｝……(5
) こうして回転テーブル１４の法線ベクトルAB→
が得られる。
但し上記した３個の法線ベクトルを演算する手
順においては、このような法線の位置記憶は一般
の作業軌跡の教示とは区別されなければならない
為、制御装置を法線の位置を記憶するモードに切
り換えた状態で行い、記憶装置RAM内に於ける
記憶領域も一般の教示軌跡上の記憶領域とは別個
の領域を確保する。
順においては、このような法線の位置記憶は一般
の作業軌跡の教示とは区別されなければならない
為、制御装置を法線の位置を記憶するモードに切
り換えた状態で行い、記憶装置RAM内に於ける
記憶領域も一般の教示軌跡上の記憶領域とは別個
の領域を確保する。
以上述べた(1)データ入力方法、(2)治具を用いる
方法、(3)回転テーブルとの連動方法、の何れかの
方法によつて法線ベクトルABが得られると続い
て第５図に示したステツプｂ以下の手順に移る。
方法、(3)回転テーブルとの連動方法、の何れかの
方法によつて法線ベクトルABが得られると続い
て第５図に示したステツプｂ以下の手順に移る。
即ち、回転テーブル１４上に前記の如くワーク
を乗せて溶接線等の作業軌跡の教示を行う。第１
１図にワークの平面図を示す。このワーク２４は
第２図に示したと同様のシルクハツト型のワーク
で、その円周部に隅肉溶接を行う場合について説
明する。
を乗せて溶接線等の作業軌跡の教示を行う。第１
１図にワークの平面図を示す。このワーク２４は
第２図に示したと同様のシルクハツト型のワーク
で、その円周部に隅肉溶接を行う場合について説
明する。
まず第５図のステツプｂに示したように溶接線
上の任意の第１の測定Ｃのロボツト側の座標系に
於ける位置座標を、その点にロボツトの溶接トー
チ先端を誘導して教示する。尚ワーク２４の中心
Ｏが前記手法で求めた回転軸β上の法線ベクトル
AB→から偏心している場合について説明する。
上の任意の第１の測定Ｃのロボツト側の座標系に
於ける位置座標を、その点にロボツトの溶接トー
チ先端を誘導して教示する。尚ワーク２４の中心
Ｏが前記手法で求めた回転軸β上の法線ベクトル
AB→から偏心している場合について説明する。
ここに第８図ｃに示すように法線ベクトルAB→
と、中心点Ａと第１の測定点Ｃとを結ぶベクトル
AC→との外積の絶対値は両ベクトルを二辺とする
平行四辺形の面積である。この両ベクトルの外積
を法線ベクトルAB→の絶対値即ち辺ABの長さで
割ると高さγc、即ち法線ベクトルAB→と第１の測
定点Ｃとの距離が求められる。これは任意の法線
ベクトルAB→について成り立つ（ステツプｃ〜
ｅ）。
と、中心点Ａと第１の測定点Ｃとを結ぶベクトル
AC→との外積の絶対値は両ベクトルを二辺とする
平行四辺形の面積である。この両ベクトルの外積
を法線ベクトルAB→の絶対値即ち辺ABの長さで
割ると高さγc、即ち法線ベクトルAB→と第１の測
定点Ｃとの距離が求められる。これは任意の法線
ベクトルAB→について成り立つ（ステツプｃ〜
ｅ）。
上記の手法はマイクロコンピユータ１５内に於
いて次のように計算処理される。
いて次のように計算処理される。
法線ベクトルAB→が前記の手順にによつて得ら
れている為、その座標（Xa，Ya，Za）、（Xa，
Ya，Za）は既に知られており、更に上記第１の
測定点Ｃの座標（Xc，Yc，Zc）が知られている
のでこれらの座標より AB→＝（Xb−Xa，Yb−Ya，Zb−Za） AC→＝（Xc−Xa，Yc−Ya，Zc−Za） ……(6) こうして得られた法線ベクトルAB→と方向ベク
トルAC→との外積は AB→×AC→＝｛（Yb−Ya）（Zc−Za）
−（Zb−Za）（Yc−Ya）， （Zb−Za）（Xc−Xa）−（Xb−Xa）（
Zc−Za）， （Xb−Xa）（Yc−Ya）−（Yb−Ya）（
Xc−Xa）｝……(7) でありその絶対値は ｜AB→×AC→｜＝√｛（−）（
−）−（−）（−）｝2※ ※＋｛（−）（−）−
（−）（−）｝2※ ※＋｛（−）（−）−
（−）（−）｝2……(8) で表される。また法線ベクトルABの絶対値は ｜AB→｜＝√（−）2＋（
−）2＋（−）2……(9) となり上記両絶対値より回転軸βから第１の測定
点Ｃまでの距離rcは rc＝｜AB／→×AC／→｜／｜AB｜ ……(10) が求められる。
れている為、その座標（Xa，Ya，Za）、（Xa，
Ya，Za）は既に知られており、更に上記第１の
測定点Ｃの座標（Xc，Yc，Zc）が知られている
のでこれらの座標より AB→＝（Xb−Xa，Yb−Ya，Zb−Za） AC→＝（Xc−Xa，Yc−Ya，Zc−Za） ……(6) こうして得られた法線ベクトルAB→と方向ベク
トルAC→との外積は AB→×AC→＝｛（Yb−Ya）（Zc−Za）
−（Zb−Za）（Yc−Ya）， （Zb−Za）（Xc−Xa）−（Xb−Xa）（
Zc−Za）， （Xb−Xa）（Yc−Ya）−（Yb−Ya）（
Xc−Xa）｝……(7) でありその絶対値は ｜AB→×AC→｜＝√｛（−）（
−）−（−）（−）｝2※ ※＋｛（−）（−）−
（−）（−）｝2※ ※＋｛（−）（−）−
（−）（−）｝2……(8) で表される。また法線ベクトルABの絶対値は ｜AB→｜＝√（−）2＋（
−）2＋（−）2……(9) となり上記両絶対値より回転軸βから第１の測定
点Ｃまでの距離rcは rc＝｜AB／→×AC／→｜／｜AB｜ ……(10) が求められる。
以上述べたようにしてロボツトとは別個に駆動
される任意の位置に設けたポジシヨナPSの回転
テーブル１４上で回転するワーク上の任意の第１
の測定点とワークの回転軸（即ち回転テーブルの
回転軸β）との間の距離、即ち回転半径が求めら
れ、しかもこの回転半径はワークの中心Ｏが回転
軸βから偏心している場合であつてもロボツト側
の独自の座標系内の回転半径として問題無く求め
ることが出来る。
される任意の位置に設けたポジシヨナPSの回転
テーブル１４上で回転するワーク上の任意の第１
の測定点とワークの回転軸（即ち回転テーブルの
回転軸β）との間の距離、即ち回転半径が求めら
れ、しかもこの回転半径はワークの中心Ｏが回転
軸βから偏心している場合であつてもロボツト側
の独自の座標系内の回転半径として問題無く求め
ることが出来る。
上記のようにして求めた回転するワーク上の任
意の測定点の回転半径はワークを回転させつつ行
う種々の作業に用いることが出来る。
意の測定点の回転半径はワークを回転させつつ行
う種々の作業に用いることが出来る。
続いて上記ワーク上の測定点の回転半径検出方
法を用いた本発明の一実施例であるPTP形ロボ
ツトの作業軌跡教示方法について説明する。
法を用いた本発明の一実施例であるPTP形ロボ
ツトの作業軌跡教示方法について説明する。
第１２図に第１１図に示したワークと同様のワ
ーク２４について円周隅肉溶接を行うPTP形ロ
ボツトの場合についての教示作業の原理を示す。
この場合前記したような回転半径検出方法を実施
することによつて、既に第１の測定点Ｃの回転半
径rcが求められているものとする。
ーク２４について円周隅肉溶接を行うPTP形ロ
ボツトの場合についての教示作業の原理を示す。
この場合前記したような回転半径検出方法を実施
することによつて、既に第１の測定点Ｃの回転半
径rcが求められているものとする。
続いてポジシヨナPSの回転テーブル１４をθ〓
分回転軸βの周りに回転させ、第１の測定点Ｃを
移動させる。θ〓分移動させるまえの第１の測定点
Ｃの位置を点C′とする。このポジシヨナPSの回
転量θ〓はポジシヨナPS側に設けた位置検出器に
より検出され、ロボツト７側のマイクロコンピユ
ータ１５に伝えられ、その記憶装置RAM内に記
憶される。又オペレータははロボツト７をPTP
制御によつて駆動し、その手首部に取り付けた溶
接トーチＴの先端を点C′から溶接線に沿つて適当
量移動させて第２の測定点Ｄの位置座標を教示
し、記憶装置RAMに格納する。
分回転軸βの周りに回転させ、第１の測定点Ｃを
移動させる。θ〓分移動させるまえの第１の測定点
Ｃの位置を点C′とする。このポジシヨナPSの回
転量θ〓はポジシヨナPS側に設けた位置検出器に
より検出され、ロボツト７側のマイクロコンピユ
ータ１５に伝えられ、その記憶装置RAM内に記
憶される。又オペレータははロボツト７をPTP
制御によつて駆動し、その手首部に取り付けた溶
接トーチＴの先端を点C′から溶接線に沿つて適当
量移動させて第２の測定点Ｄの位置座標を教示
し、記憶装置RAMに格納する。
こうして得られた第２の測定点Ｄから回転軸β
までの距離rdへ前記と同様に rd＝｜AB／→×AD／→｜／｜AB｜ ……(11) で求めることが出来る。
までの距離rdへ前記と同様に rd＝｜AB／→×AD／→｜／｜AB｜ ……(11) で求めることが出来る。
次に角度C′AD＝θr、即ちロボツト７を第１の
測定点C′から第２の測定点Ｄに移動する前のベク
トルAC′→と、移動後のベクトルAD→のなす角度θr
を求める。
測定点C′から第２の測定点Ｄに移動する前のベク
トルAC′→と、移動後のベクトルAD→のなす角度θr
を求める。
このθrは
sinθr＝｜AC′／→×AD／→｜／｜AC′｜×｜AD｜……
(12) で求めることが出来る。
(12) で求めることが出来る。
これは回転軸βの周りにロボツト先端点がどの
程度の角度回転したかを表している。
程度の角度回転したかを表している。
次にこうして求めたθrとポジシヨナPS側の回
転角度θ〓を加算してポジシヨナ回転後の方向ベク
トルAC′→と方向ベクトルAD→とのなす角度θをθ
＝θr＋θ〓で求める。
転角度θ〓を加算してポジシヨナ回転後の方向ベク
トルAC′→と方向ベクトルAD→とのなす角度θをθ
＝θr＋θ〓で求める。
尚θrの符号（＋，−）はθrの回転方向による。
第１２図に示したように第２の測定点Ｄが第１の
測定点C′を中心として移動後の第１の測定点Ｃと
は反対側に存在する場合の符号はプラスに、又第
２の測定点Ｄを移動後の第１の測定点Ｃ側に求め
た場合には、θrの符号をマイナスとする。
第１２図に示したように第２の測定点Ｄが第１の
測定点C′を中心として移動後の第１の測定点Ｃと
は反対側に存在する場合の符号はプラスに、又第
２の測定点Ｄを移動後の第１の測定点Ｃ側に求め
た場合には、θrの符号をマイナスとする。
以上の手順によつて求めたrcとrdを２辺とし、
その挟角をθとする三角形を作りθの対辺の長さ
を求める。この計算は簡単であるから省略する。
その挟角をθとする三角形を作りθの対辺の長さ
を求める。この計算は簡単であるから省略する。
θが小さな角度の場合、この対辺の長さは円弧
CDの距離と概略等しくなる為、この対辺の長さ
をロボツトの溶接トーチＴの先端とワーク２４と
の相対移動距離と見なしても良い。この対辺の長
さ（相対移動距離）をＬとする。
CDの距離と概略等しくなる為、この対辺の長さ
をロボツトの溶接トーチＴの先端とワーク２４と
の相対移動距離と見なしても良い。この対辺の長
さ（相対移動距離）をＬとする。
こうして求めた第２の測定点Ｄ及び第１の測定
点Ｃの回転半径、即ち回転軸βからの距離が分
り、而もその間の距離Ｌが分かれば、後はワーク
２４を回転軸βの周りに回転させつつ溶接トーチ
Ｔを固定した状態で又は、半径方向にのみ移動さ
せつつ円弧CDについての溶接を行うことが出来
るのであるが、実際のかかる再生作業においては
PTP制御方式のロボツトの場合第２の測定点Ｄ
と第１の測定点Ｃとの間をロボツトの制御周期に
見合つた小区間に補間計算によつて分割し、各分
割点の位置座標を目標位置座標として順次ロボツ
トを移動させる。従つて以後の教示手順ではまず
ロボツトの設定移動速度ｖとロボツトの制御周期
Δtから補間計算による分割数ｎを求める。
点Ｃの回転半径、即ち回転軸βからの距離が分
り、而もその間の距離Ｌが分かれば、後はワーク
２４を回転軸βの周りに回転させつつ溶接トーチ
Ｔを固定した状態で又は、半径方向にのみ移動さ
せつつ円弧CDについての溶接を行うことが出来
るのであるが、実際のかかる再生作業においては
PTP制御方式のロボツトの場合第２の測定点Ｄ
と第１の測定点Ｃとの間をロボツトの制御周期に
見合つた小区間に補間計算によつて分割し、各分
割点の位置座標を目標位置座標として順次ロボツ
トを移動させる。従つて以後の教示手順ではまず
ロボツトの設定移動速度ｖとロボツトの制御周期
Δtから補間計算による分割数ｎを求める。
ここに
ｎ＝Ｌ／Ｖ・Δt ……(13)
によつて分割数ｎが求められる。
こうして求めた分割数ｎによつて前記角度θを
割ることにより一分割区分に相当する回転テーブ
ルの回転角度Δθ＝θ÷ｎが得られ、Δt秒ごとに
Δθだけ回転軸βの周りに回転テーブル１４を回
転させて、ポジシヨナPSの位置決めを順次行い、
又ロボツト側は回転半径rdとrcとの間の２点間の
距離を分割数ｎによつて分割補間し、半径方向へ
の直線的な移動のみを行つてDC間の連続的な溶
接作業（再生作業）を行う。
割ることにより一分割区分に相当する回転テーブ
ルの回転角度Δθ＝θ÷ｎが得られ、Δt秒ごとに
Δθだけ回転軸βの周りに回転テーブル１４を回
転させて、ポジシヨナPSの位置決めを順次行い、
又ロボツト側は回転半径rdとrcとの間の２点間の
距離を分割数ｎによつて分割補間し、半径方向へ
の直線的な移動のみを行つてDC間の連続的な溶
接作業（再生作業）を行う。
上記説明では円弧DCの距離を角度θの対辺の
直線距離Ｌによつて置き換えたが、これはrcとrd
との平均径rnを求め、このrnを用いて移動距離
L′を L′＝2πrn×（θ／360゜） ……(14) によつて求め、これを（13）式によつて求めた分
割数ｎによつて分割する如く成しても良い。
直線距離Ｌによつて置き換えたが、これはrcとrd
との平均径rnを求め、このrnを用いて移動距離
L′を L′＝2πrn×（θ／360゜） ……(14) によつて求め、これを（13）式によつて求めた分
割数ｎによつて分割する如く成しても良い。
又本発明に於ける作業軌跡教示方法は、ワーク
の中心Ｏと回転テーブル側の中心及び回転軸βと
がずれていても適用しうるものであるから、任意
の作業軌跡に沿つた教示再生動作に適用すること
が可能である。
の中心Ｏと回転テーブル側の中心及び回転軸βと
がずれていても適用しうるものであるから、任意
の作業軌跡に沿つた教示再生動作に適用すること
が可能である。
例えば第１３図に示したような直線部分と曲線
部分とが連続的に組み合わされたような形状を有
するワークの場合には、まず直線部分上の点Ｅと
Ｆとの各位座標を教示する。この時ポジシヨナ
PSは回転させる必要がないのでθ〓＝０である。
従つてこの部分の補間計算は公知のロボツトの直
線補間と結果的に一致する。
部分とが連続的に組み合わされたような形状を有
するワークの場合には、まず直線部分上の点Ｅと
Ｆとの各位座標を教示する。この時ポジシヨナ
PSは回転させる必要がないのでθ〓＝０である。
従つてこの部分の補間計算は公知のロボツトの直
線補間と結果的に一致する。
続いて円弧部分の測定点Ｄを教示するが、ここ
では回転軸βが回転する。図では曲線部分の中心
Ｏが回転テーブルの回転軸βと一致しているので
ロボツト側の溶接トーチ先端を角度θrだけ移動さ
せる必要はないが、もし偏心している場合には、
第１２図に示したように溶接トーチ先端を点C′か
ら点Ｄまで移動させるロボツトの移動を伴うこと
により対応することが出来る。
では回転軸βが回転する。図では曲線部分の中心
Ｏが回転テーブルの回転軸βと一致しているので
ロボツト側の溶接トーチ先端を角度θrだけ移動さ
せる必要はないが、もし偏心している場合には、
第１２図に示したように溶接トーチ先端を点C′か
ら点Ｄまで移動させるロボツトの移動を伴うこと
により対応することが出来る。
こうして測定点FG間の教示が終了すると続い
て円弧部分上の点Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋについても回転
軸βを回転させながら教示し、それぞれの点につ
いての回転半径を得ると共に、ロボツトの制御周
期に見合つた分割補間及びそれに対応する回転テ
ーブルの回転数を計算して記憶して再生動作に備
える。
て円弧部分上の点Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋについても回転
軸βを回転させながら教示し、それぞれの点につ
いての回転半径を得ると共に、ロボツトの制御周
期に見合つた分割補間及びそれに対応する回転テ
ーブルの回転数を計算して記憶して再生動作に備
える。
本発明はこのように直線部分と曲線部分の連結
されたワークに於いて特に効果を発揮する。但し
曲線部分についてはある程度細かく区切つて教示
しないと軌跡誤差が生じる。
されたワークに於いて特に効果を発揮する。但し
曲線部分についてはある程度細かく区切つて教示
しないと軌跡誤差が生じる。
又ロボツト７がアークセンシング機能（アーク
倣い機能）を有するものであれば多少教示の区切
りが荒くても倣い機能によつて補うことが可能で
ある。
倣い機能）を有するものであれば多少教示の区切
りが荒くても倣い機能によつて補うことが可能で
ある。
上記した方法では水平軸αが全て固定（停止）
している場合のみ示したが、この水平軸αを回転
させた場合、新に法線ベクトルの教示及び回転半
径の検出を行わなければらない。しかし下記のよ
うな手法を用いれば水平軸αをある角度分回転さ
せた状態に於ける回転軸β上の法線ベクトルを演
算することが出来る。
している場合のみ示したが、この水平軸αを回転
させた場合、新に法線ベクトルの教示及び回転半
径の検出を行わなければらない。しかし下記のよ
うな手法を用いれば水平軸αをある角度分回転さ
せた状態に於ける回転軸β上の法線ベクトルを演
算することが出来る。
即ちポジシヨナPSに於ける水平軸α及び回転
軸βにはそれぞれ回転角に対応する位置検出器が
取り付けられているので、水平軸αの角度はそれ
によつて検出でき、これをθ〓とする。又あるθ〓の
時の回転テーブル１４の回転軸β上の中心点Ａ，
Ｂを前記したような手法に基づいてロボツトを誘
導し、又はデータ入力により教示する。
軸βにはそれぞれ回転角に対応する位置検出器が
取り付けられているので、水平軸αの角度はそれ
によつて検出でき、これをθ〓とする。又あるθ〓の
時の回転テーブル１４の回転軸β上の中心点Ａ，
Ｂを前記したような手法に基づいてロボツトを誘
導し、又はデータ入力により教示する。
更に前記水平軸α上に於ける２点Ｐ，Ｑの位置
座標をもロボツトの誘導又はデータ入力により記
憶する。
座標をもロボツトの誘導又はデータ入力により記
憶する。
以上の操作によつて求められた角度θ〓，ベクト
ルAB→，PQ→を用いて仮に水平軸αを回転させて
θ〓′とした場合のベクトルA′C′→、即ち新しい法線
ベクトルの求め方について説明する。第１４図に
示すように新しい法線ベクトルA′B′→はベクトル
AB→を水平軸α、即ちベクトルPQ→の周りに、即
ちθ〓′の周りに（θ〓′−θ〓）だけ回転させればよ
く、
これは通常のベクトル計算によつて容易に求める
ことが出来るのでその計算式は省略する。
ルAB→，PQ→を用いて仮に水平軸αを回転させて
θ〓′とした場合のベクトルA′C′→、即ち新しい法線
ベクトルの求め方について説明する。第１４図に
示すように新しい法線ベクトルA′B′→はベクトル
AB→を水平軸α、即ちベクトルPQ→の周りに、即
ちθ〓′の周りに（θ〓′−θ〓）だけ回転させればよ
く、
これは通常のベクトル計算によつて容易に求める
ことが出来るのでその計算式は省略する。
この方法を用いれば上記のような２軸形のポジ
シヨナの場合でもポジシヨナとロボツトを据付た
後、一度教示又はデータ入力によつてベクトル
AB→及びPQ→を教示又はデータ入力しておけば、
以後あらゆるθ〓に対する法線ベクトルAB→が簡単
に求まるのでその都度法線ベクトルAB→を教示し
たりデータ入力する手間が省ける。
シヨナの場合でもポジシヨナとロボツトを据付た
後、一度教示又はデータ入力によつてベクトル
AB→及びPQ→を教示又はデータ入力しておけば、
以後あらゆるθ〓に対する法線ベクトルAB→が簡単
に求まるのでその都度法線ベクトルAB→を教示し
たりデータ入力する手間が省ける。
又ポジシヨナとロボツトとの相対位置が固定さ
れている（例えば両者が一つの基盤上に固定され
ているような場合）形式のロボツトでは、ロボツ
ト及びポジシヨナを組み立てた時点で上記ベクト
ルAB→及びPQ→を教示又はデータ入力し、この値
をロボツト側のマイクロコンピユータに内蔵した
リードオンリーメモリROM等に記憶させておけ
ば、その後は法線ベクトルAB→の教示やデータ入
力を一切行わずに、単に水平軸αの回転角度θ〓を
入力するのみで任意の回転半径を求める為の法線
ベクトルの決定が自動的に得られることになる。
れている（例えば両者が一つの基盤上に固定され
ているような場合）形式のロボツトでは、ロボツ
ト及びポジシヨナを組み立てた時点で上記ベクト
ルAB→及びPQ→を教示又はデータ入力し、この値
をロボツト側のマイクロコンピユータに内蔵した
リードオンリーメモリROM等に記憶させておけ
ば、その後は法線ベクトルAB→の教示やデータ入
力を一切行わずに、単に水平軸αの回転角度θ〓を
入力するのみで任意の回転半径を求める為の法線
ベクトルの決定が自動的に得られることになる。
本発明は以上述べたように、ロボツトとは別個
に回転駆動されるポジシヨナに取り付けた回転テ
ーブルにワークを取り付け上記回転テーブルを回
転させつつ、ワーク上の作業軌跡に沿つてロボツ
トを移動させ、ロボツトに再生動作を行わせるた
めのPTP形ロボツトの作業軌跡教示方法におい
て、前記回転テーブルの回転軸芯と同じ方向の法
線ベクトルを決定する工程と、作業軌跡上の第１
及び第２の測定点の位置座標データをロボツト側
の記憶装置に格納する工程と、上記第１及び第２
の測定点と、上記法線ベクトル上の任意の中心点
を結ぶ第１及び第２の方向ベクトルを演算する工
程と、上記第１及び第２の方向ベクトルと、上記
法線ベクトルとより、前記回転テーブルの回転軸
芯から第１及び第２の測定点までの第１及び第２
の回転半径を演算する工程と、上記第１及び第２
の方向ベクトルのなす角度θrを演算する工程と、
回転円板を任意の角度θ〓分回転させて、その回転
角度信号をロボツト側の制御装置に伝達する工程
と上記角度θ〓とθrとを加算してワーク上の第１の
測定点と第２の測定点との相対移動角度θを演算
し、上記第１及び第２の回転半径と相対移動角度
とより、角度θ〓分回転後の第１の測定点と、第２
の測定点との間の相対移動距離を求める工程とを
有してなることを特徴とするPTP形ロボツトの
作業軌跡教示方法であるから、ロボツトとは別個
に駆動される回転テーブル上に取り付けたワーク
等に於ける任意の作業軌跡の位置をロボツト側の
座標系に於ける値として簡単に読み取ることが出
来、而もワークの中心が回転テーブルの回転軸に
対してずれてる場合でも何等差し障り無く上記回
転半径を求めることが出来る為、ワーク上の任意
形状の軌跡をロボツトに教示することが出来、極
めて便利で且つ適用範囲の広い軌跡教示方法であ
り、特に例えば汎用性の高い多軸型ポジシヨナ
と、これを用いる溶接用ロボツトとを連動させて
任意形状の溶接線に沿つて溶接を行うような場合
適用して極めて好適である。
に回転駆動されるポジシヨナに取り付けた回転テ
ーブルにワークを取り付け上記回転テーブルを回
転させつつ、ワーク上の作業軌跡に沿つてロボツ
トを移動させ、ロボツトに再生動作を行わせるた
めのPTP形ロボツトの作業軌跡教示方法におい
て、前記回転テーブルの回転軸芯と同じ方向の法
線ベクトルを決定する工程と、作業軌跡上の第１
及び第２の測定点の位置座標データをロボツト側
の記憶装置に格納する工程と、上記第１及び第２
の測定点と、上記法線ベクトル上の任意の中心点
を結ぶ第１及び第２の方向ベクトルを演算する工
程と、上記第１及び第２の方向ベクトルと、上記
法線ベクトルとより、前記回転テーブルの回転軸
芯から第１及び第２の測定点までの第１及び第２
の回転半径を演算する工程と、上記第１及び第２
の方向ベクトルのなす角度θrを演算する工程と、
回転円板を任意の角度θ〓分回転させて、その回転
角度信号をロボツト側の制御装置に伝達する工程
と上記角度θ〓とθrとを加算してワーク上の第１の
測定点と第２の測定点との相対移動角度θを演算
し、上記第１及び第２の回転半径と相対移動角度
とより、角度θ〓分回転後の第１の測定点と、第２
の測定点との間の相対移動距離を求める工程とを
有してなることを特徴とするPTP形ロボツトの
作業軌跡教示方法であるから、ロボツトとは別個
に駆動される回転テーブル上に取り付けたワーク
等に於ける任意の作業軌跡の位置をロボツト側の
座標系に於ける値として簡単に読み取ることが出
来、而もワークの中心が回転テーブルの回転軸に
対してずれてる場合でも何等差し障り無く上記回
転半径を求めることが出来る為、ワーク上の任意
形状の軌跡をロボツトに教示することが出来、極
めて便利で且つ適用範囲の広い軌跡教示方法であ
り、特に例えば汎用性の高い多軸型ポジシヨナ
と、これを用いる溶接用ロボツトとを連動させて
任意形状の溶接線に沿つて溶接を行うような場合
適用して極めて好適である。
第１図ａ及びｂは直線上の溶接軌跡を有するワ
ークを示す斜視図、第２図は一般的な溶接ロボツ
トの円筒状ワークに対する溶接作業状態を示す斜
視図、第３図は上記円筒状ワークの平面図、第４
図は本発明を適用しうるポジシヨナと溶接用ロボ
ツトとの配置関係を示す斜視図、第５図は本発明
に使用する回転半径検出方法の全体的流れを示す
フローチヤート、第６図は本発明の実施に用いる
ことの出来るマイクロコンピユータ、ロボツト及
びポジシヨナの相互の信号授受関係を示すブロツ
ク図、第７図は前記ポジシヨナと溶接用ロボツト
との位置関係を示す斜視図、第８図ａ及びｂは回
転テーブルに装着する治具を示すもので、同図ａ
は治具を回転テーブルに差し込んだ状態を示す側
面図で、同図ｂは上記治具の部分的平面図、同図
ｃは法線ベクトルと方向ベクトルとの外積の絶対
値と回転半径との関係を示す概念図、第９図ａは
ポジシヨナとの連動関係によつて回転テーブルの
法線ベクトルを教示する手法を示す概念図、同図
ｂは同手法に於けるベクトルの関係を示す斜視
図、第１０図はポジシヨナとの連動方式による法
線ベクトルを演算する手順を示すフローチヤー
ト、第１１図は溶接線の教示を行う場合の円筒状
ワークの平面図、第１２図は本発明を曲線軌跡の
連続溶接方法に用いた場合の溶接軌跡の算出原理
を示すワークの平面図、第１３図は本発明を適用
することの出来る直線部分と曲線部分を組み合わ
せた溶接軌跡に於ける軌跡算出方法を示すワーク
の平面図、第１４図は２軸型ポジシヨナに於ける
水平軸を回転した場合の回転軸方向のベクトルを
算出する手順を示す斜視図である。 （符号の説明）、β……回転軸、１４……回転
テーブル、Ｃ，Ｄ，D′……測定点、７……ロボ
ツト、AB……法線ベクトル、Ａ，Ｂ……中心
点、AC……方向ベクトル。
ークを示す斜視図、第２図は一般的な溶接ロボツ
トの円筒状ワークに対する溶接作業状態を示す斜
視図、第３図は上記円筒状ワークの平面図、第４
図は本発明を適用しうるポジシヨナと溶接用ロボ
ツトとの配置関係を示す斜視図、第５図は本発明
に使用する回転半径検出方法の全体的流れを示す
フローチヤート、第６図は本発明の実施に用いる
ことの出来るマイクロコンピユータ、ロボツト及
びポジシヨナの相互の信号授受関係を示すブロツ
ク図、第７図は前記ポジシヨナと溶接用ロボツト
との位置関係を示す斜視図、第８図ａ及びｂは回
転テーブルに装着する治具を示すもので、同図ａ
は治具を回転テーブルに差し込んだ状態を示す側
面図で、同図ｂは上記治具の部分的平面図、同図
ｃは法線ベクトルと方向ベクトルとの外積の絶対
値と回転半径との関係を示す概念図、第９図ａは
ポジシヨナとの連動関係によつて回転テーブルの
法線ベクトルを教示する手法を示す概念図、同図
ｂは同手法に於けるベクトルの関係を示す斜視
図、第１０図はポジシヨナとの連動方式による法
線ベクトルを演算する手順を示すフローチヤー
ト、第１１図は溶接線の教示を行う場合の円筒状
ワークの平面図、第１２図は本発明を曲線軌跡の
連続溶接方法に用いた場合の溶接軌跡の算出原理
を示すワークの平面図、第１３図は本発明を適用
することの出来る直線部分と曲線部分を組み合わ
せた溶接軌跡に於ける軌跡算出方法を示すワーク
の平面図、第１４図は２軸型ポジシヨナに於ける
水平軸を回転した場合の回転軸方向のベクトルを
算出する手順を示す斜視図である。 （符号の説明）、β……回転軸、１４……回転
テーブル、Ｃ，Ｄ，D′……測定点、７……ロボ
ツト、AB……法線ベクトル、Ａ，Ｂ……中心
点、AC……方向ベクトル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ロボツトとは別個に回転駆動されるポジシヨ
ナに取り付けた回転テーブルにワークを取り付
け、上記回転テーブルを回転させつつ、ワーク上
の作業軌跡に沿つてロボツトを移動させ、ロボツ
トに再生動作を行わせるためのPTP形ロボツト
の作業軌跡教示方法において、 (1) 前記回転テーブルの回転軸芯と同じ方向の法
線ベクトルを決定する工程と、 (2) 作業軌跡上の第１及び第２の測定点の位置座
標データをロボツト側の記憶装置に格納する工
程と、 (3) 上記第１及び第２の測定点と、上記法線ベク
トル上の任意の中心点とを結ぶ第１及び第２の
方向ベクトルを演算する工程と、 (4) 上記第１及び第２の方向ベクトルと、上記法
線ベクトルとより、前記回転テーブルの回転軸
芯から第１及び第２の測定点までの第１及び第
２の回転半径を演算する工程と、 (5) 上記第１及び第２の方向ベクトルのなす角度
θrを演算する工程と、 (6) 回転円板を任意の角度θ〓分回転させて、その
回転角度信号をロボツト側の制御装置に伝達す
る工程と、 (7) 上記角度θ〓とθrとを加算してワーク上の第１
の測定点と第２の測定点との相対移動角度θを
演算し、上記第１及び第２の回転半径と相対移
動角度とより、角度θ〓分回転後の第１の測定点
と、第２の測定点との間の相対移動距離を求め
る工程と を有してなることを特徴とするPTP形ロボツト
の作業軌跡教示方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8328383A JPS59206905A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | Ｐｔｐ形ロボツトの作業軌跡教示方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8328383A JPS59206905A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | Ｐｔｐ形ロボツトの作業軌跡教示方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59206905A JPS59206905A (ja) | 1984-11-22 |
| JPH0250483B2 true JPH0250483B2 (ja) | 1990-11-02 |
Family
ID=13798042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8328383A Granted JPS59206905A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | Ｐｔｐ形ロボツトの作業軌跡教示方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59206905A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4598380A (en) * | 1984-08-13 | 1986-07-01 | Cincinnati Milacron Inc. | Method and apparatus for controlling manipulator and workpiece positioner |
| JPS63113605A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-18 | Toyota Motor Corp | 同期型ロボツト装置の動作制御方法 |
| DE3774090D1 (de) * | 1986-11-17 | 1991-11-28 | Siemens Ag | Verfahren zum steuern der dreidimensionalen relativbewegung eines roboters gegenueber einem an einem werkstuecktraeger befestigten werkstueck. |
| JP2652789B2 (ja) * | 1987-12-05 | 1997-09-10 | ファナック 株式会社 | 円弧トラッキング制御方式 |
| JP2839277B2 (ja) * | 1989-02-03 | 1998-12-16 | ファナック株式会社 | ワーク座標系の設定方法 |
-
1983
- 1983-05-11 JP JP8328383A patent/JPS59206905A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59206905A (ja) | 1984-11-22 |
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