JPH03256682A - ロボット制御装置 - 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、特に研磨作業を行うのに適したロボット制御
装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、ロボットに加工軌跡を教示し、ロウ付加工された
加工物のビード部を研磨作業によって除去する場合、次
の様な手段を用いていた。すなわちロボットの先端に砥
石の押し付は量を検出するセンサを設け、作成されたテ
ィーチングデータにより砥石を移動し、砥石の押し付は
量を検出し、所定のしきい値を越える場合は、砥石の押
し付は量が常に一定になるようにティーチングデータを
補正演算して砥石の移動軌跡を変更しながら研磨作業を
行うものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 かかる従来の技術の様な、ティーチングデータの補正に
よるロボットの制御装置では、自動車ボディのルーフと
ピラーの接合部の様な高い仕上がり状態が要求される加
工では十分に対応できなかった。この理由は、仕上げ面
の美観が強く要求されるにもかかわらず、加工物（自動
車ボディ）自体の形状の誤差、ロウ付加工によるビード
部の盛り高さのばらつき、加工物を設置する位置のずれ
等の仕上げ状態を劣化させる要因が多いためである。

本発明はこのような問題点を解決して、加工物自体の形
状の誤差、ロウ付加工によるビード部の盛り高さのばら
つき、加工物を設置する位置のずれ等の仕上げ状態を劣
化させる要因に影響されることなく、ロウ付加工のビー
ド部の研磨加工を行うことが可能なロボット制御装置を
提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、第１図に示すように、ロボット１０の手首部１７
の先端に並んで取付けられた工具２７および接触子２８
と、工具２７または接触子２８が加工物に接触したこと
を検出する接触検出手段６と、接触子２８が基準加工物
に接触したことに基づいて、あらかじめ基準加工物にて
設定された基準位置計測点の位置座標を記憶する基準位
置計測点記憶手段１と、工具２７が基準加工物に接触し
たことに基づいて、あらかじめ基準加工物に設定された
ロポッ］・１０の基準教示点の位置座標を記憶する基準
教示点記憶手段２と、接触子２８をこれから加工する目
的加工物５０に接触させることによって、目的加工物５
０の目的位置計測点を接触検出手段６によって検出し、
この位置座標を記憶する目的位置計測点記憶手段３と、
基準位置計測点記憶手段１にて記憶した基準位置計測点
および目的位置計測点記憶手段３にて記憶した目的位置
計測点の位置座標の差から基準教示点記憶手段２にて記
憶した基ｆ＄教示点の位置座標を補正して目的加工物５
０の目的教示点の位置座標を算出する目的教示点算出手
段４と、この目的教示点算出手段４によって算出された
目的教示点に従ってロボット１０を動作させ目的加工物
５０の加工を行う加工実行手段５とを備えたことを特徴
とする。

また、前記基準位置計測点記憶手段１における接触子２
８が基準加工物に接触したことを検出する手段として、
前記接触検出手段６を用いてもよい。さらに、前記基準
教示点記憶手段２における工具２７が基準加工物に接触
したことを検出する手段として、前記接触検出手段６を
用いてもよい。

〈作用〉 上記のように構成されたロボット制御装置では、目的加
工物５０を加工する場合において、接触子２８を目的加
工物５０に接触させ、接触検出手段６によって、目的加
工物５０の位置計測点を検出し、この位置座標を記憶す
る。そしてあらかじめ基準加工物にて記憶した基準位置
計測点の位置座標とこの目的加工物５０おける位置計測
点の位置座標の差を用いて、同じくあらかじめ基準加工
物にて記憶した基準教示点の位置座標を補正して目的加
工物５０の教示点の位置座標を算出する。ロボット１０
はこうして求められた教示点に従って、目的加工物５０
を加工する。

〈実施例〉 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第２図は、ロボン１−１０を示す斜視図である。

このロボット１０は６軸型のロボットであり、アームの
先端に取付けられた回転砥石２７により磨き作業を行う
。加工物は自動車用フレームであり、ピラーとルーフと
の接合部をロウ付したビート部分を滑らかに仕上げる磨
き作業を行うものである。

第３図はフローティングシリンダ装置２０を示す図であ
る。フローティングシリンダ装置２０はロボットｌＯの
手首部エフの先端に基板６０を介してシリンダ本体２１
と平行リンク機構６１が取付けられている。シリンダ本
体２１にはピストン２２が嵌挿され、圧縮空気によりピ
ストン口・ンド２３を押し出す方向に付勢されている。

シリンダ内には、ピストン２２に当接可能に導通センサ
２４が設けられている。導通センサ２４はピストン２２
のストローク端のストッパを兼ねると共に、ピストン２
２の当接により電気的導通を検出してフローティングシ
リンダ装置２０のストｃＩ−り８を検出する。ピストン
ロッド２３および平行リンク機構６１の一端には、中間
板６２を介して工具ヘッド２６および接触子２８が固定
されている。

工具ヘッド２６には、回転砥石からなる工具２７が取付
けられており、接触子２８は先端が円錐状となった円柱
棒よりなっている。この工具２７および接触子２８は、
加工物に当接することによってストローク端に位置して
いるピストン２２を移動させてシリンダ本体２１の導通
センサ２４を作動させる。平行リンク機構６１は、平行
リンクの伸縮によって工具２７および接触子２８がピス
トン２２と同方向に移動できるように支持している。

フローティングシリンダ装置２０は、自由状態では圧縮
空気の付勢力によりシリンダ本体２１のピストン２２が
導通センサ２４に押し付けられたストローク端にある。

工具（回転砥石）２７が加工物に押し付けられると、圧
縮空気の付勢力に抗してピストン２２およびピストンロ
ッド２３が移動する。即ち、工具２７が加工物を押圧す
る押圧力は圧縮空気の付勢力で決定する。またシリンダ
本体２１は、工具２７が加工物を押圧した時の衝撃や、
研磨作業中の振動を吸収する作用を有する。

第４図は制御装置３０を示すブロック図である。

制御装置３０は、ＣＰＵ３１（中央処理装置３１）。

メモリ３２．可搬式の操作盤であるオペレーティングボ
ックス３４．および各軸のサーボ駆動ユニットＤ１〜Ｄ
６からなるロボット制御部３５と、プログラマブルコン
トローラ（ＰＣ）３６．工具駆動ユニット３７．からな
る補助制御部３９とを備える。

制御部３５は主にロボットの動作軌跡を制御する部分で
あり、ＣＰＵ３１ではオペレーティングボックス３４に
より教えられた基準加工物上の基準教示点および基準位
置計測点をメモリ３２に記憶し、それらの情報に基づい
て補間演算等を行って各軸Ａ１〜Ａ６の目標位置を算出
し各軸のサーボ駆動ユニッ１−ＤＩ〜Ｄ６に目標位置θ
１〜θ６を出力する。各軸のサーボ駆動ユニットＤＩ−
Ｄ６はそれぞれサーボ制御用のＣＰＵを備え、パルスエ
ンコーダＥ１〜Ｅ６からの位置信号を検出して指令され
た目標位置θ１〜θ６を実現すべく各軸駆動するサーボ
モータＭ１〜Ｍ６を制御する。

補助制御部３９は、プログラマブルコントローラ３６に
よる工具駆動ユニット３７の制御等の補助的な制御をす
るとともに、ロボット制御用ＣＰＵ３１との間でデータ
の授受を行う。また、導通センサ２４からの信号もプロ
グラマプルコントロ−ラ３６を経由してＣＰＵ３１に伝
えられる。

以上の＃ｌ威に基づき本実施例の作用を説明する。

第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は基準加工物６３を示し
た図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）（Ｃ）は断面図で
ある。第５図（ｄ）、（ｅ）は目的加工物５０を示した
断面図である。基準加工物６３および目的加工物５０は
曲面形状を有する板金部材であり、目的加工物５０はロ
ウ付溶接によるビード部５１を残している。このビード
部５工を工具（回転砥石）２７による研磨作業により、
目的加工物５０に傷を生じさせないように除去し、滑ら
かな曲面を得ようというものである。

第５図（ａ）に示すようにあらかじめ基準加工物６３上
には、ＭＰ（１）〜ＭＰ　（Ｎ）のＮ個の基準教示点が
設定してあり、これらの点を直線補間で結ぶことによっ
て加工軌跡を形成している。

目的加工物５０のビード部５１を研磨する前処理として
、第５図（ｂ）のようにまず、オペレーティングボック
ス３４によってロボット１０を操作しながら、フローテ
ィングシリンダ装置２０のシリング本体２１がストロー
クエンドとなるように、工具２７を基準加工物６３に接
触させ、導通センサ２４が工具２７の接触を検出すると
、基準教示点ＭＰ（ｋ）（１≦に≦Ｎ）の位置座標ＭＰ
　（ｋ）＝　（Ｘｍｐ、Ｙｍｐ、Ｚｍｐ）を記憶する。

この作業をＭＰ（１）〜ＭＰ　（Ｎ）のＮ回繰り返すこ
とによって、加工軌跡を設定する。

次に第５図（Ｃ）に示すように、あらかじめオペレーテ
ィングボックス３４によって基準位置計測点ＭＡ（ｋ）
（１≦ｋ＜Ｎ）の大体の位置を教示した後、この位置を
基にロボン）１０を制御して接触子２８を基準加工物６
３に接触させ、導通センサ２４が接触子２８の接触を検
出すると、基準位置計測点ＭＡ（ｋ）の位置座標ＭＡ　
（ｋ）＝（Ｘｍａ、Ｙｍａ、Ｚｍａ）を記憶する。基準
位置計測点の位置は基準加工物６３にビード部が存在す
ると仮定した時、ビード部の影響を受けて位置座標に誤
差が生じないように基準教示点より所定の距離だけ離れ
た位置に設定されている。

以上の手順において、工具２７と接触子２８のどちらか
一方を基準加工物６３に接触させる時、他方が基準加工
物６３に干渉しないようにロボフ１−１０の手首部エフ
は適切な角度に制御される。

上述した手順は、目的加工物５ｏのビード部５１を研磨
によって取り除く前処理として行われ、ロボット１０は
、基準加工物６３に関する基準教示点の位置座標ＭＰ　
（ｋ）＝　（Ｘｍｐ、Ｙｍｐ。

Ｚ　ｍ　ｐ　）と基準位置計測点の位置座標ＭＡ（ｋ）
＝　（Ｘｍａ、Ｙｍａ、Ｚｍａ）を各Ｎ個ずつペアで持
つことになる。

以下は、第６図に示すフローチャートにより目的加工物
５０のビード部５工を研磨によって取り除く過程を説明
する。

ステップ１００では、第５図（ｄ）に示すように、あら
かじめ記憶した基準位置計測点ＭＡ　（ｋ）（１≦に≦
Ｎ）を参照しながらロボット１ｏを制御し、接触子２８
を目的加工物５ｏに接近させる。

ステップ１０２では、接触子２Ｂが目的加工物５０に接
触したかをシリンダ本体２１内部のタッチセンサ２４に
よって判断する。もし接触したならば、ステップ１０６
に移動する。また、所定の距離接近させても接触信号が
検出されない場合は、異常が発生したとしてステップ１
０４に移動する。

ステップ１０４では、目的加工物５０が用意さていない
か、目的加工物５０の設置の仕方に不備が考えられるの
で、ロボット１０を停止させる。

ステップ１０６では、−時的にロボット１０を停止させ
、目的加工物５０の目的位置計測点Ａ（ｋ）（１≦に≦
Ｎ）の位置座標Ａ　（ｋ）＝　（Ｘａ。

Ｙａ、Ｚａ）を記憶し、ステップ１０８に移動する。

ステップ１０８では、上述の前処理によってあらかじめ
記憶してあった、基準加工物６３の基準位置計測点の位
置座標ＭＡ　（ｋ）＝　（Ｘｍａ、Ｙｍａ、Ｚｍａ）と
ステップ１０６で記憶した目的加工物５０の目的位置計
測点の位置座標Ａ　（ｋ）＝　（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）を
用いて、基準加工物６３と目的加工物５０の位置座標の
差（ｄＸ、ｄＹ。

ｄＺ）を以下のようにして計算し、ステップ１１０に移
動する。

ｄＸ＝Ｘａ−Ｘｍａ ｄＹ＝Ｙａ−Ｙｍａ ｄＺ＝Ｚａ−Ｚｍａ ステップ１１０では、あらかじめ記憶してあった、基準
加工物６３の基準教示点の位置座標ＭＰ（ｋ）　−（Ｘ
ｍｐ、Ｙｍｐ、Ｚｍｐ）とステップ１０Ｂで記憶した基
準加工物６３と目的加工物５０の位置座標の差（ｄＸ、
ｄＹ、ｄＺ）を用いて、目的加工物５０の目的教示点の
位置座標Ｐ　（ｋ）＝　（Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐ）を以下の
ようにして計算する。

Ｘｐ＝χｍｐ　＋ｄ　Ｘ Ｙｐ＝Ｙｍｐ＋ｄＹ Ｚｐ＝Ｚｍｐ＋ｄＺ 以上の動作サイクルを基準教示点の数Ｎ回繰り返すこと
によって、目的加工物５０の加工軌跡を作り上げた後、
目的加工物５０の研磨加工を行う（第５図（ｅ））。研
磨加工は、一つの目的加工物５０に対して数回に繰り返
して行われる。もともと基準加工物６３における加工軌
跡は、工具２７が基準加工物６３にフローティングシリ
ンダ装置２０のシリンダ本体２１のストロークエンドで
接触するように設定されているため、目的加工物５０の
加工軌跡もこれと同し関係となる。従って工具２７は目
的加工物５０を削り込むことは無い。

よって本実施例のロボット制御装置は、加工物上の教示
点付近でビード部の影響を受けない位置に位置計測点を
設定し、基準加工物６３および目的加工物５０の位置計
測点を基に教示点の補正を行うため、次々に変化する目
的加工物５０の設置位置のずれ、ビード部５１の盛り高
さのばらつき、目的加工物５０の形状の誤差等に影響さ
れることなくビード部５１の研磨加工を行うことができ
る。

なお上述した実施例では、基準加工物６３に工具２７を
接触させて基準教示点ＭＰ　（ｋ）の位置座標を記憶す
る時と、基準加工物６３に接触子２８を接触させて基準
位置計測点ＭＡ　（ｋ）の位置座標を記憶する時、工具
２７および接触子２８が基準加工物６３に接触したこと
を確認する手段として導通センサ２４からの信号を用い
ているが、作業者が目視によって、この接触を確認して
、その時の座標を記憶させる方法を用いてもよい。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明は、加工物上の教示点付近でビ
ード部の影響を受けない位置に位置計測点を設定し、あ
らかじめ基準加工物の基準教示点と基準位置計測点の位
置座標を記憶し、研磨加工を行う目的加工物の目的位置
計測点の位置座標を検出することによって、基準加工物
と目的加工物の加工軌跡のずれを補正するようにしたた
めに、次々に変化する目的加工物の設置位置のずれ、ビ
ード部の盛り高さのばらつき、目的加工物の形状の誤差
等に影響されることなくビード部の研磨別図は本実施例
の動作を説明するための図、第６図は本実施例の動作を
説明するためのフローチャートである。

ｌ・・・基準位置計測点記憶手段、２・・・基準教示点
記憶手段、３・・・目的位置計測点記憶手段、４・・・
目的教示点算出手段、５・・・加工実行手段、６・・・
接触検出手段、１０・・・ロボット、２４・・・導通セ
ンサ、２７・・・工具、２８・・・接触子、５０・・・
目的加工物、６３・・・基準加工物、Ａ・・・目的位置
計測点、ＭＡ・・・基準位置計測点、ＭＰ・・・基準教
示点、Ｐ・・・目的教示点。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットの手首部の先端に並んで取付けられた工
   具および接触子と、前記工具または前記接触子が加工物
   に接触したことを検出する接触検出手段と、前記接触子
   が基準加工物に接触したことに基づいて、あらかじめ基
   準加工物にて設定された基準位置計測点の位置座標を記
   憶する基準位置計測点記憶手段と、前記工具が前記基準
   加工物に接触したことに基づいて、あらかじめ前記基準
   加工物に設定されたロボットの基準教示点の位置座標を
   記憶する基準教示点記憶手段と、前記接触子をこれから
   加工する目的加工物に接触させることによって、前記目
   的加工物の目的位置計測点を前記接触検出手段によって
   検出し、この位置座標を記憶する目的位置計測点記憶手
   段と、前記基準位置計測点記憶手段にて記憶した基準位
   置計測点および前記目的位置計測点記憶手段にて記憶し
   た目的位置計測点の位置座標の差から前記基準教示点記
   憶手段にて記憶した基準教示点の位置座標を補正して前
   記目的加工物の目的教示点の位置座標を算出する目的教
   示点算出手段と、この目的教示点算出手段によって算出
   された前記目的教示点に従ってロボットを動作させ前記
   目的加工物の加工を行う加工実行手段とを備えたことを
   特徴とするロボット制御装置。
2. （２）ロボットの手首部の先端に並んで取付けられた工
   具および接触子と、前記工具または前記接触子が加工物
   に接触したことを検出する接触検出手段と、前記接触子
   を基準加工物に接触させることによって、あらかじめ基
   準加工物にて設定された基準位置計測点を前記接触検出
   手段によって検出し、この位置座標を記憶する基準位置
   計測点記憶手段と、前記工具を前記基準加工物に接触さ
   せることによって、あらかじめ前記基準加工物に設定さ
   れたロボットの基準教示点を前記接触検出手段によって
   検出し、この位置座標を記憶する基準教示点記憶手段と
   、前記接触子をこれから加工する目的加工物に接触させ
   ることによって、前記目的加工物の目的位置計測点を前
   記接触検出手段によって検出し、この位置座標を記憶す
   る目的位置計測点記憶手段と、前記基準位置計測点記憶
   手段にて記憶した基準位置計測点および前記目的位置計
   測点記憶手段にて記憶した目的位置計測点の位置座標の
   差から前記基準教示点記憶手段にて記憶した基準教示点
   の位置座標を補正して前記目的加工物の目的教示点の位
   置座標を算出する目的教示点算出手段と、この目的教示
   点算出手段によって算出された前記目的教示点に従って
   ロボットを動作させ前記目的加工物の加工を行う加工実
   行手段とを備えたことを特徴とするロボット制御装置。