JPH05108123A - ツール先端位置補正方法 - Google Patents

ツール先端位置補正方法

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JPH05108123A
JPH05108123A JP3267683A JP26768391A JPH05108123A JP H05108123 A JPH05108123 A JP H05108123A JP 3267683 A JP3267683 A JP 3267683A JP 26768391 A JP26768391 A JP 26768391A JP H05108123 A JPH05108123 A JP H05108123A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接ガンやグラインダ等のツールの軽量化、
低コスト化を図るとともに、ロボット作業プログラムの
管理の容易化を図る。 【構成】 ロボットの作業時間とツール先端点の変化量
との関係を示すデータを予めメモリに格納しておき、ツ
ール先端点を移動目標点へ移動させる際に、作業積算時
間ｔを読み込み（Ｓ４）、メモリ内のデータを基にして
変化したツール先端点の位置を求める（Ｓ５）。その変
化分に基づいて、ツール先端点の移動目標点を補正し
（Ｓ６）、その移動目標点にツール先端点を移動させる
（Ｓ７）。このため、ツール先端点の位置は変化分に応
じて補正されワーク上の移動目標点に対して正確に作業
を行うことができ、従来必要とされたバネ機構が不要と
なる。また従来複数設けられていたロボット作業プログ
ラムも一本化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロボットのツール先端点
の位置に補正をかけるツール先端位置補正方法に関し、
特にツール先端点の消耗，磨耗等による変化分を補正し
てツール先端点の位置制御を行うツール先端位置補正方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットのツールは、その使用態様によ
っては消耗したり磨耗したりすることがある。例えばス
ポット溶接ロボットの場合、ツールとして溶接ガンが用
いられるが、その溶接ガンのチップは作業回数に応じて
消耗していく。この場合、その消耗によりＴＣＰ（TOOL
CENTER POINT ）の位置が変化するので、ロボットはそ
の変化分を吸収して溶接作業を行う必要がある。したが
って、溶接ガンの機構部には、通常、ＴＣＰの変化分を
吸収するバネ機構が設けられている。
【０００３】また、例えば研磨用ロボットの場合、ツー
ルとしてグラインダが用いられるが、そのグラインダを
ロボットハンドに取り付けてワーク面を研磨する際、作
業時間に応じてグラインダが磨耗する。したがって、こ
の場合も、ＴＣＰの位置の変化分を吸収する必要がある
ため、グラインダをワークに押しつけるバネ機構が設け
られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなバ
ネ機構は、溶接ガンやグラインダを重くするとともに、
コストを高くする要因となっていた。また、研磨用ロボ
ットの場合、バネ機構の押し付け力に限界があるため、
その限界を越えるとグラインダを交換しなければなら
ず、グラインダの交換頻度を高くする要因にもなってい
た。
【０００５】さらに、研磨用ロボットの場合は、グライ
ンダの消耗度に応じて適切な研磨を行わせようとする
と、バネ機構の他にロボット作業プログラムを複数用意
しておく必要もあった。このため、ロボット作業プログ
ラムの管理が複雑で困難であった。
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、溶接ガンやグラインダ等のツールの軽量化、
低コスト化を図ることができるツール先端位置補正方法
を提供することを目的とする。
【０００７】また、本発明の他の目的は、ロボット作業
プログラムの管理を容易に行うことができるツール先端
位置補正方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、ロボットのツール先端点の位置に補正を
かけるツール先端位置補正方法において、前記ロボット
の作業時間と前記ロボットのツール先端点の変化量との
関係を予めメモリに格納し、前記作業時間を積算し、前
記ツール先端点の移動目標点への移動開始時に、前記積
算された作業時間に対する前記ツール先端点の変化量を
求め、前記求められたツール先端点の変化量に基づいて
前記ツール先端点の移動目標点を補正し、前記補正され
た移動目標点に前記ツール先端点を移動させることを特
徴とするツール先端位置補正方法が、提供される。
【０００９】
【作用】ロボットの作業時間とロボットのツール先端点
の変化量との関係を示すデータを予めメモリに格納して
おく。また、ロボットが作業するときの作業時間を積算
する。ツール先端点を移動目標点へ移動させる際に、そ
のメモリに格納されているデータから、積算された作業
時間に対するツール先端点の変化量を求める。その求め
られたツール先端点の変化量に基づいて、ツール先端点
の移動目標点を補正し、その移動目標点にツール先端点
を移動させる。このため、ツール先端点が消耗や磨耗等
により変化しても、ツール先端点の位置は変化分に応じ
て補正される。したがって、ワーク上の移動目標点に対
して正確にスポット溶接や研磨を行うことができる。そ
の結果、従来必要とされたバネ機構が不要となる。ま
た、従来複数設けられていたロボット作業プログラムも
一本化することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は本発明のツール先端位置補正方法を実施
するためのロボットシステムの概略図である。図におい
て、ロボット２０は多関節型のスポット溶接ロボットで
あり、そのアーム２１先端のフランジ２５には、スポッ
ト溶接用の溶接ガン２２がツールとして取り付けられて
いる。ロボット制御装置１０は、後述するようにマイク
ロプロセッサを中心にして構成され、予め設定された動
作プログラムに従って、ロボット２０の各サーボモータ
を駆動し、ロボット１０及び溶接ガン２２の動作を制御
する。
【００１１】スポット溶接は溶接ガン２２を用いて行わ
れる。その溶接ガン２２は２本のガンチップ２３Ａ，２
３Ｂを有し、ガンチップ２３Ａ，２３Ｂ間に挟まれたワ
ークに対してスポット溶接が行われる。そのスポット溶
接は、下方のガンチップ２３Ｂの位置を固定し、上方の
ガンチップ２３Ａを上下動して行う。このため、ガンチ
ップ２３Ａは、その先端部分が作業回数に応じて消耗し
ていき、ガンチップ２３Ａの先端の位置は予め設定され
た位置に比べて変化していく。したがって、ワークに対
して正確にスポット溶接を行うには、ガンチップ２３Ａ
の先端部分（以下「ＴＣＰ２３Ｃ」という）の変化分
（消耗分）を補正する必要がある。なお、このＴＣＰ２
３Ｃは、フランジ２５の面をベースとする座標系すなわ
ち、ハンド座標系で表現される。次に、このＴＣＰ２３
Ｃの位置補正方法をフローチャートに基づいて説明す
る。
【００１２】図１は本発明のツール先端位置補正方法を
実行するフローチャートを示す図である。図において、
Ｓに続く数値はステップ番号を示す。 〔Ｓ１〕まず、プログラムデータより１ポイントを読み
込む。このプログラムデータは、オペレータがロボット
２０に対して予め教示したＴＣＰ２３Ｃの初期位置デー
タであり、メモリ（不揮発性メモリ）に格納されてい
る。 〔Ｓ２〕そのポイントが補正ポイントか否かを判別す
る。この補正ポイントは、全ポイントの中からオペレー
タが予め補正するポイントとして設定したものである。
そのポイントが補正ポイントであればＳ３に進み、そう
でなければＳ７に進み補正をせずにプログラムされてい
る目標位置へそのまま移動する。 〔Ｓ３〕ＴＣＰ２３Ｃの初期位置をベース座標系で表し
たときの座標値Ｘib，Ｙib，Ｚibを求める。すなわち、
アーム２１先端のフランジ２５の面を表す各関節角デー
タと、そのフランジ２５面をベースとするハンド座標系
で表されたＴＣＰ２３Ｃの初期位置（ｘi ，ｙi ，ｚi
）とを基にして順変換を行い、それにより、ＴＣＰ２
３Ｃの初期位置をベース座標系で表す。 〔Ｓ４〕作業積算時間ｔを読み込む。この作業積算時間
ｔは、後述する図３のフローチャートで示すように、常
時更新、記憶されてメモリに格納されている。ただし、
そのメモリに格納された作業積算時間ｔは、ガンチップ
を新品に交換する際に初期化操作によりクリアされる。 〔Ｓ５〕消耗して変化した実際のＴＣＰ２３Ｃの位置
（ｘ，ｙ，ｚ）をハンド座標系で求める。この実際のＴ
ＣＰ２３Ｃの位置（ｘ，ｙ，ｚ）は次のように表され
る。
【００１３】 ｘ＝ｘi ＋ｆ(t) ｙ＝ｙi ＋ｇ(t) ｚ＝ｚi ＋ｈ(t) ただし、ｘi ，ｙi ，ｚi :ＴＣＰ２３Ｃの初期位置 ｆ(t),ｇ(t),ｈ(t):ＴＣＰ２３Ｃのｘ，ｙ，ｚ各方向の
変化量 ｔ :作業積算時間 ここで、ＴＣＰ２３Ｃの変化量ｆ(t),ｇ(t),ｈ(t) は、
オペレータが予めメモリに設定した作業時間（あるいは
作業回数）とガンチップの消耗量（変化量）との関係を
示すデータから求められる。 〔Ｓ６〕ＴＣＰ２３Ｃの変化分を補正して、新たな移動
目標点にＴＣＰ２３Ｃが位置するように、各関節角の値
を求め直す。この各関節角の値は、ステップ３で求めた
ＴＣＰ２３Ｃの初期位置をベース座標系で表したときの
座標値（Ｘib，Ｙib，Ｚib）と、ステップ５で求めた実
際のＴＣＰ２３Ｃの位置（ｘ，ｙ，ｚ）とからフランジ
２５の新たな位置及び姿勢を設定し、それを逆変換する
ことで求められる。 〔Ｓ７〕補正された各関節角によって、ＴＣＰ２３Ｃを
移動目標点に移動させる。
【００１４】図３は作業積算時間を求めるためのフロー
チャートを示す図である。 〔Ｓ１１〕作業中か否かを判別する。作業中であればＳ
１１に進み、そうでなければそのまま終了する。 〔Ｓ１２〕作業積算時間ｔを更新し、メモリに書き込
む。
【００１５】以上述べたように、ロボット２０の作業時
間とガンチップの消耗量（ＴＣＰ２３Ｃの変化量）との
関係を示すデータを予めメモリに格納しておき、そのデ
ータに基づいて作業積算時間ｔに対するＴＣＰ２３Ｃの
変化分を求め、その変化分に応じた補正を行うことでＴ
ＣＰ２３Ｃの移動目標点を設定するようにした。このた
め、ワーク上の移動目標点に対して正確にスポット溶接
を行うことができる。したがって、従来必要とされたバ
ネ機構が不要となり、溶接ガンの軽量化及び低コスト化
が可能になる。
【００１６】上記の説明では、ＴＣＰ２３Ｃの変化量を
予めメモリに格納されたデータに基づいて求めるように
したが、ＴＣＰ２３Ｃを直接カメラ等の外部センサで測
定し、その測定結果からＴＣＰ２３Ｃの変化量を求める
ように構成することもできる。
【００１７】図４はロボット制御装置１０の概略のブロ
ック図である。ロボット制御装置１０にはプロセッサボ
ード１１があり、プロセッサボード１１にはプロセッサ
１１ａ、ＲＯＭ１１ｂ、ＲＡＭ１１ｃがある。プロセッ
サ１１ａはＲＯＭ１１ｂに格納されたシステムプログラ
ムに従って、ロボット制御装置１０全体を制御する。Ｒ
ＡＭ１１ｃには各種のデータが格納され、ロボット２０
の動作プログラムや本発明を実行するプログラムが格納
される。ＲＡＭ１１ｃの一部は不揮発性メモリとして構
成されており、動作プログラム等は不揮発性メモリ部分
に格納されている。プロセッサボード１１はバス１９に
結合されている。
【００１８】ディジタルサーボ制御回路１２はバス１９
に結合され、プロセッサボード１１からの指令によっ
て、サーボアンプ１３を経由して、サーボモータ５１、
５２、５３、５４、５５及び５６を駆動する。これらの
サーボモータ５１等はロボット２０に内蔵され、ロボッ
ト２０の各軸を動作させる。
【００１９】バス１９には、シリアルポート１４、ディ
ジタルＩ／Ｏ１５、アナログＩ／Ｏ１７及び大容量メモ
リ１８が結合されている。そのシリアルポート１４には
表示器付き教示操作盤５７、その他のＲＳ２３２Ｃ機器
５８及びＣＲＴ１６ａが接続され、ディジタルＩ／Ｏ１
５には操作パネル１６ｂが接続されている。また、大容
量メモリ１８には、予め教示されたＴＣＰ２３Ｃの初期
位置データ、作業時間とＴＣＰ２３Ｃの変化量との関係
を示すデータ、作業積算時間ｔ等が格納される。
【００２０】上記の説明では、スポット溶接ロボットの
場合を示したが、他の作業を行うロボット、例えば研磨
用ロボットの場合でも、同様に本発明を適用することが
できる。その場合は、ツールとしてグラインダが用いら
れるが、そのグラインダをワークに押し付けるバネ機構
が不要となるので、グラインダの軽量化及び低コスト化
が可能となる。さらに、グラインダの磨耗量に応じて複
数設けられていたロボット作業プログラムも一本化でき
るので、ロボット作業プログラムの管理が容易になる。
【００２１】また、ロボットに対する位置指令データと
して、各関節角の値で指令される場合を示したが、他の
位置指令データで指令する場合でも本発明を同様に適用
することができる。例えば、ワーク座標系のような直交
座標系で見たＴＣＰの位置及びツールの姿勢を位置指令
データとする場合もあるが、その場合でも同様に本発明
を適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、ロボッ
トの作業時間とツール先端の消耗量との関係を示すデー
タを予めメモリに格納しておき、そのデータに基づいて
作業積算時間に対するＴＣＰの変化分を求め、その変化
分に応じた補正を行うことでＴＣＰの移動目標点を設定
するように構成した。このため、ワーク上の移動目標点
に対して正確にスポット溶接や研磨等のロボット作業を
行うことができる。したがって、従来必要とされたバネ
機構が不要となり、ツールの軽量化及び低コスト化が可
能になる。また、ツール先端の変化量に対応させて複数
設けられていたロボット作業プログラムも一本化するこ
とができるため、ロボット作業プログラムの管理が容易
になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のツール先端位置補正方法を実行するフ
ローチャートを示す図である。
【図２】本発明のツール先端位置補正方法を実施するた
めのロボットシステムの概略図である。
【図３】作業積算時間を求めるためのフローチャートを
示す図である。
【図４】ロボット制御装置の概略のブロック図である。
【符号の説明】
１０ ロボット制御装置 ２０ ロボット ２１ アーム ２２ 溶接ガン ２３Ａ，２３Ｂ ガンチップ ２３Ｃ ＴＣＰ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロボットのツール先端点の位置に補正を
    かけるツール先端位置補正方法において、 前記ロボットの作業時間と前記ロボットのツール先端点
    の変化量との関係を予めメモリに格納し、 前記作業時間を積算し、 前記ツール先端点の移動目標点への移動開始時に、前記
    積算された作業時間に対する前記ツール先端点の変化量
    を求め、 前記求められたツール先端点の変化量に基づいて前記ツ
    ール先端点の移動目標点を補正し、 前記補正された移動目標点に前記ツール先端点を移動さ
    せることを特徴とするツール先端位置補正方法。
  2. 【請求項２】 前記積算された作業時間は、前記ツール
    が交換される際に初期化することを特徴とする請求項１
    記載のツール先端位置補正方法。
  3. 【請求項３】 予め補正を指定された補正ポイントに対
    して前記ツール先端点の移動目標点補正を行うことを特
    徴とする請求項１記載のツール先端位置補正方法。
  4. 【請求項４】 前記作業時間に代えて作業回数を積算す
    ることを特徴とする請求項１記載のツール先端位置補正
    方法。
  5. 【請求項５】 前記ツール先端点に前記ツール先端点の
    変化を測定する外部センサを設け、前記外部センサの測
    定結果に基づいて前記ツール先端点の変化量を求めるこ
    とを特徴とする請求項１記載のツール先端位置補正方
    法。
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