JPH04101102U - 倣い加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工標準線に沿ってツールと加工線検出セン
サを移動させ、同センサで検出された加工線の実位置と
標準線とのズレを補償しつつツールを移動させる倣い加
工機では、センサ異常時に加工が中断し、回復作業に時
間を要する。 【構成】 センサ異常時にオンさせるスイッチを設け、
このスイッチがオンされたときはセンサ情報を用いず加
工標準線に沿った加工が継続されるようにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はワーク上の加工線位置を検出し、検出された加工線に沿ってワーク加 工用ツールを移動させて加工してゆく倣い加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

上記形式の倣い加工装置の一例が特開昭６４−８３３７５号公報に開示されて いる。同形式の加工装置では、図１に模式的に示されているように、ワーク固定 手段によりワークＷが所定の位置となるように位置決めされたうえで固定される 。このワークＷはワーク加工用ツールＴによって加工され、ツールＴはツール移 動手段ＣによってワークＷに対して相対移動される。

【０００３】 従来の倣い装置は通常倣い加工の基準点とするための教示点の座標を記憶して おくための記憶手段Ｇを有している。ここで教示点は加工標準線の主要点がとら れる。

【０００４】 加工標準線とはワーク自体が標準形状をしており、そのワークがワーク固定手 段に正確に位置決めされたときに、ワークＷ上の加工すべきラインの存在位置を いい、これが図２ではＬＳとして表示されている。しかしながら実際にはワーク 自体の形状あるいはワークとワーク固定手段との間の位置にズレが生じ、実際の 加工線は図２のＬ１，Ｌ２に示されるようにこの標準線ＬＳを中心に若干ばらつ くことになる。

【０００５】 また主要点とは加工標準線ＬＳの軌跡をほぼ再現するために必要な特定点をい い、これは加工線が複雑で良好な加工精度が求められる場合には数多く設定され 、逆に加工線が単純であったり、加工精度が低くてもよいときには粗く設定され る。図２では主要点としてＰ１〜Ｐ６が例示されている。

【０００６】 さて上記機構を備えた倣い加工機では、実際の加工線位置に沿ってツールを移 動させるために、ツール近傍に加工線検出センサを設けている。そして実際には 同加工線検出センサによって実際加工線と加工標準線とのズレを求め、このズレ 分を補償しつつツールＴを加工標準線に倣って移動させる。このためのデータ処 理は座標値指示手段Ｆで実行される。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

さて従来の倣い加工装置によると、実際の加工線位置がセンサで検出され、加 工標準線からのズレ分が考慮されたうえでツールが移動されるため、ツールは実 際の加工線位置に沿って移動されることになる。このため高品質の加工が可能で ある。 しかしながら加工中センサが不調となることがある。特にワーク加工線に沿っ て溶接してゆくような場合には、溶接時に発生するスパッタ等によってセンサが 汚されしばしば検出不能状態となる。この場合従来の倣い加工装置では倣い移動 のための移動点座標の演算が不可能となり、加工が中止されてしまう。すなわち 座標値指示手段Ｆに必要なデータが送られなくなり、移動点座標を指示できなく なる。

【０００８】 この場合作業者は加工機を停止させ、各種安全装置を解除したうえで加工機に 接近し、センサの汚れを除去したりあるいはセンサを交換する。さらに倣い作動 を再開させるために一旦ツール位置を直前の教示点位置にまで戻し、再度そこか ら倣い作動を再開させる。 このように従来の倣い加工機では、センサ不良時の回復作業に時間を要し、加 工効率が低かった。また、ツールを直前の教示点まで戻すため、２度加工をする 箇所が生じ、製品の品質を悪化させる原因となった。 そこで本考案者は、センサ不良時にも作業効率と品質を低下させないようにす る工夫を模索したのである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するために、本考案では従来の倣い加工装置に対し、その概念 が模式的に図１に示されるように、前記加工線検出センサのセンサデータが検出 不可能となった時に警告を発しツール移動手段を停止させる警告停止手段Ｈと、 加工線検出センサからの信号をキャンセルするセンサキャンセルスイッチＤと、 同センサキャンセルスイッチがオンしたときに、該教示点座標記憶手段に記憶さ れている教示点座標に基づいてツール移動位置に関する座標を出力する座標値指 示サブ手段Ｅと、この座標値指示サブ手段を用いて加工されたワークの加工が終 了した時点でツール移動手段を一旦停止させるツール停止手段Ｉを付加した。

【００１０】

【作用】

さて本考案の倣い加工装置では、センサが正常であるときは従来の倣い加工装 置と同様の作動が営まれ良質な加工が施される。 センサ不良になると警告停止手段Ｈによって警告を発するとともにツール移動 手段Ｃを停止する。作業者は前記警告に気づいてセンサキャンセルスイッチをオ ンにし、以後ツールＴは教示点座標に基づいて移動制御されることになる。ここ ではセンサ情報は全く用いられない。このためセンサ不良になってもツールは停 止することなく教示点を通過するように移動制御され加工が継続される。そして ワークの加工が終了すると一旦ツールの移動を停止し、次のワークの加工は行な わない。 ここで作業者は、途中から加工標準線に倣って加工がなされたワークの品質検 査を行ない、センサの清掃作業を行なう。これによって、加工済のワークの品質 が確認でき、次のワークについてはセンサ情報に基づいて加工が行なわれるため 、品質を維持できる。

【００１１】

【実施例】

次に図３、図４を参照して、本考案を具現化した一実施例について説明する。

【００１２】 図３は本考案が組込まれた倣い溶接ロボットのシステム構成を示すものであり 、アーク溶接用トーチ３４が６軸の工業用ロボット３０の手首３２にブラケット ３６を介して取付けられている。なお同ブラケット３６には加工線検出センサ３ ８も固定されている。同ロボットにはロボット本体３０と一定の位置関係で固定 されたワーク支持テーブル４１が設けられており、ここにワークＷが所定の位置 関係で固定される。この実施例では２枚の鉄板Ｗ１，Ｗ２が重ね合わされた状態 で仮止めされたワークＷが支持テーブル４１に固定され、その段差部に倣って連 続的に溶接してゆく場合を例示して説明する。

【００１３】 ６軸ロボット３０は直接的にはサーボＣＰＵ６０に接続され、ロボットの手首 ３２、すなわちトーチ３４とセンサ３８の位置は同ロボットに内蔵されているサ ーボモータがサーボＣＰＵ６０によって制御されることで位置決めされる。 サーボＣＰＵ６０にはホストＣＰＵ６４が接続されており、同ホストＣＰＵ６ ４にはオペレーティングボックス５０および操作盤７０からデータが入力可能と なっている。 オペレーティングボックス５０には、図２で例示した加工標準線上の主要点Ｐ １〜Ｐ６の座標値を入力する教示点入力手段５０ａが設けられている。また操作 盤７０には後述するセンサキャンセルスイッチ７０ａおよび本システムに何らか の異常が発生したことを作業者に伝える異常警告ランプ７０ｂが取付けられてい る。

【００１４】 ホストＣＰＵ６４にはバスを介してＲＯＭ６６とＲＡＭ６８が接続されており 、教示点入力手段５０ａから入力された教示点座標はＲＡＭ６８の特定記憶領域 ６８ａに記憶される。この実施例ではＲＡＭ６８によって教示点座標記憶手段が 構成されている。 ＲＯＭ６６には教示点座標記憶領域６８ａに記憶された教示点座標を補完処理 してツールの移動軌跡上の位置座標を演算する補間プログラム６６ａが用意され ている。この補間プログラム６６ａは教示点座標を滑らかに結ぶ多次元曲線を求 めそこから教示点間の座標を演算するものが好ましい。しかしながら加工要求精 度に対して教示点が細かく入力されている場合には単純に直線補間するものであ ってもよい。又ＲＯＭ６６にはセンサ３８から段差部の読取り不可能の信号が送 信されると、前記異常警告ランプ７０ｂを点灯させ、ツールの移動を停止させる 警告停止プログラム６６ｄが用意されている。

【００１５】 ホストＣＰＵ６４が補間プログラム６６ａに従って作動してツール移動軌跡上 の座標、すなわち加工標準線上の座標が演算されると、６軸ロボットの手首方向 が制御され、加工線上をセンサ３８がトーチ３４よりも先行する方向に回転され る。このためセンサ３８の検出可能領域に段差部が存在するように位置決めされ る。 センサ３８は一対の発光素子と受光素子とを有する視覚センサであり、その進 行方向と直交する方向に光ビーム４０を振り、段差部の存在位置とその段差の高 さｔが検出可能である。このセンサ３８はセンサコントローラ４２によって制御 され、またセンサ３８で検出されたデータはセンサＣＰＵ６２で処理される。セ ンサＣＰＵ６２では、センサ３８の情報から段差部の位置（Ｘ）、センサから段 差部までの距離（Ｚ）、段差部の高さ（ｔ）を演算し、結果をセンサコントロー ラ４２の表示部４４，４６，４８に表示する。なおセンサＣＰＵ６２はホストＣ ＰＵ６４に接続されている。

【００１６】 ホストＣＰＵ６４の作動を制御するＲＯＭ６６には補正プログラム６６ｂが記 憶されている。この補正プログラム６６ｂは、補間プログラム６６ａで演算され た加工標準線の座標をセンサ３８で検出された段差部の位置情報で修正し、トー チ３４が正確に段差部（実加工部）を指向するときの６軸ロボット３０の手首３ ２の位置を演算する。センサ３８が正常時には、ホストＣＰＵ６４により補正プ ログラム６６ｂで補正された座標値がサーボＣＰＵ６０へ送られ、サーボＣＰＵ ６０は各サーボモータを制御して６軸ロボットの手首を演算された座標に移動さ せる。これによりトーチ３４は常時段差部（実加工線）に倣って移動制御され、 段差が溶接される。以上の処理は図４の処理手順上ステップ４００で実行される 。

【００１７】 この実施例では操作盤７０にセンサキャンセルスイッチ７０ａが付加されてい る。このスイッチは常時はオフされており、ホストＣＰＵ６４がシステムの異常 を検出すると警告停止プログラム６６ｄにより警告ランプ７０ｂを点灯させると ともにトーチ３４を停止させる。そしてこのセンサキャンセルスイッチ７０ａは 警告ランプ７０ｂによりセンサ３８に異常が生じたことが作業者に認識されたと きに作業者がオンさせるものである。 このスイッチがオンされると、ＲＯＭ６６に用意されている回復プログラム６ ６ｃが作動を開始する。この回復プログラム６６ｃでは最初にサーボＣＰＵ６０ からスイッチ７０ｂがオンされたときの座標を入力し、この点（図３ではＱ点が それに相当する）から次の教示点（図３ではＰ２の点が相当する）に向けてトー チ３４を移動させる。次の教示点Ｐ２に達したときになおセンサが異常であれば 、今度はさらに次の教示点に向けてトーチを移動させる。このときは補間プログ ラム６６ａで演算された値が補正プログラム６６ｂで補正されることなくサーボ ＣＰＵ６０に送られる。そしてトーチ３４が加工終了点に達した時点でトーチ３ ４を停止させる。なおこの作動は図４のステップ３００で実行される。

【００１８】 さて以上の処理が実行される結果、本実施例によると、センサ異常が生じるま ではトーチ３４が実加工線に沿って倣い移動し、センサ異常が生じた後はその点 から滑らかに加工標準線に漸近し、以後センサが回復するまで加工標準線に沿っ て倣い移動しながら溶接作業が実施される。そして、ワークの加工を終了すると その時点で一旦次の加工を行なうのを待つ。加工標準線は実際の加工線の平均的 な位置に存在するためセンサ情報を用いることがなくても加工目的は達成される が、一時的に加工を停止することにより現在加工したワークの品質を作業者が確 認できるため、加工能率と品質の両方が維持される。

【００１９】 本実施例では６軸ロボット３０、サーボＣＰＵ６０によってツール移動手段が 構成されているがこれは一実施例でありこれに限られない。またホストＣＰＵ６ ４と補間プログラム６６ａと補正プログラム６６ｂにより座標値指示手段Ｆが、 ホストＣＰＵ６４と補間プログラム６６ａと回復プログラム６６ｃとにより座標 値指示サブ手段Ｅが、ホストＣＰＵ６４と回復プログラム６６ｃとによりツール 停止手段Ｉが、ホストＣＰＵ６４と警告停止プログラム６６ｄと異常警告ランプ ７０ｂとにより警告停止手段Ｈが構成されているが、必要に応じて別の構成を採 用することができることはいうまでもない。

【００２０】

【考案の効果】

本考案によると、センサ正常時には実加工線に倣ってツールが移動されて良質 な加工が実施され、センサ異常が発生すると以後加工標準線に倣ってツールが移 動されて加工が継続されるため、センサ異常時にも回復作業に時間をとられるこ とがなく、加工効率が高レベルに維持される。またセンサ異常時に加工された製 品に万一不具合が生じることがあっても、作業者の目視により確認できるので、 品質の低下を招くことなく、また加工効率を極力低下させないですむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の概念を模式的に示す図。

【図２】加工標準線、主要点、実加工線の関係を例示す
る図。

【図３】実施例のシステム構成図。

【図４】実施例によって得られる作業処理を示す図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 石黒 恭生 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークに対してワーク加工用ツールを相
   対移動させるツール移動手段、ワーク上の加工標準線の
   主要点座標データを記憶しておく教示点座標記憶手段、
   該ワーク加工用ツールに対して所定の位置関係で固定さ
   れ、ワーク上の加工線位置を検出する加工線検出セン
   サ、該ツール移動手段に対して、該加工線検出センサで
   検出される加工線の実位置と該教示点座標記憶手段に記
   憶されている教示点座標から演算される軌跡とのズレ量
   と、該教示点座標とに基づいて演算されるツール移動位
   置に関する座標を出力する座標値指示手段とを備えた倣
   い加工装置において、前記加工線検出センサのセンサデ
   ータが検出不可能となった時に警告を発しツール移動手
   段を停止させる警告停止手段と、加工線検出センサから
   の信号をキャンセルするセンサキャンセルスイッチと、
   同センサキャンセルスイッチがオンしたときに、該教示
   点座標記憶手段に記憶されている教示点座標に基づいて
   ツール移動位置に関する座標を出力する座標値指示サブ
   手段と、この座標値指示サブ手段を用いて加工されたワ
   ークの加工が終了した時点でツール移動手段を一旦停止
   させるツール停止手段を付加したことを特徴とする倣い
   加工装置。