JPH0562763B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、ロボツトの作業ヘツドの位置決めを
正確に行うロボツト制御装置に関する。

【従来技術】

従来、ロボツトの動作を制御する場合、作業物
体との関係に於いて、ロボツトの作業ヘツドの教
示点を較正する必要がある。例えば、作業物体が
作業時に、作業ヘツドの動作経路の教示時に決め
られた所定位置からずれた場合、作業ヘツドと工
作物との位置関係が教示時の位置関係と異なる
為、正確な作業をすることが出来ない。このよう
な欠点を改良するため、作業ヘツドと作業物体と
の距離が所定値に達した時に信号を出力する距離
センサを作業ヘツドに設け、センサの信号の出力
時の作業ヘツドの実際の位置を検出して、その位
置に対応する予め教示された位置との偏差を求
め、作業物体の位置ずれを検出している。そし
て、その後の作業ヘツドの動作経路の教示点をそ
の偏差の分だけ較正して正確な動作が行われるよ
うにしている。 上記のセンサ信号出力時の作業ヘツドの位置の
検出は、通常、次の構成の装置によつて、次のよ
うに行われている。ロボツト制御装置は、各軸を
駆動制御するサーボ制御装置とサーボ制御装置に
各駆動軸の回転角を指令する主制御装置を有して
いる。そのサーボ制御装置は、駆動軸の回転角を
検出する角度検出器からの信号を入力して、駆動
軸の角度を保持するレジスタを有している。そし
て、主制御装置は、ロボツトの動作を規定したプ
ログラムを実行し、各駆動軸の回転角指令信号を
各サーボ制御装置に出力してロボツトの作業ヘツ
ドの動作を制御する。主制御装置はセンサからの
出力信号を一定の時間間隔で監視している。そし
て、センサの出力信号が検出された時は、各サー
ボ制御装置に各駆動軸の回転を停止する信号を出
力して、作業ヘツドが停止した時の位置をサーボ
制御装置のレジスタから読み取るようにしてい
る。このような構成と作用により、センサ信号出
力時の作業ヘツドの位置を検出している。

【発明が解決しようとする問題点】

ところが、主制御装置はセンサからの出力信号
を一定の時間間隔で監視しているので、センサの
信号出力時を正確に把握することが出来ず、時間
間隔分だけ誤差を生じる可能性がある。このた
め、その間に作業ヘツドが移動するので、センサ
信号出力時の作業ヘツドの位置を正確に検出する
事が出来ない。また、センサの出力信号が検出さ
れた時は、各サーボ制御装置に各駆動軸の回転を
停止する信号を出力して、作業ヘツドを停止させ
ているが、作業ヘツドの停止は、徐々に減速（ス
ローダウン）して行つているため、停止信号の出
力後も、作業ヘツドは、幾分移動する。レジスタ
の値は作業ヘツドが停止するまで順次更新される
ので、作業ヘツドが停止した時のレジスタの値
は、センサ信号が出力された時の値と異なり、セ
ンサ信号の出力された時の作業ヘツドの位置を正
確に検出出来ない。したがつて、その後の動作経
路の較正を正確に行うことが出来ないと言う問題
点があつた。 本発明は、かかる問題点を解決しようとするも
のであり、その目的とするところは、作業物体の
教示時の位置に対する位置偏差を正確に測定し
て、教示データをその位置偏差に基づいて正確に
補正することにより、正確な加工を実現すること
にある。

【問題点を解決するための手段】

上記問題点を解決するための本発明の構成は次
の通りである。 本発明は、第１図に示すように、センサＡ、主
制御装置Ｂ、サーボ制御装置Ｃ１〜Cnとで構成
されている。 センサＡは、ロボツトアームの先端部に配設さ
れた作業ヘツドと作業物体との相対位置が設定値
となつた時にタイミング信号Ｓ１を出力するセン
サである。 主制御装置Ｂは、センサＡからのタイミング信
号S1を入力し、ロボツトの動作順序を規定した
ロボツト動作プログラムを実行して、あらかじめ
設定された教示データに従つて作業ヘツドを移動
させるべく、ロボツトの各駆動軸の回転角を指令
する（S2）装置である。 サーボ制御装置Ｃ１〜Cnは、駆動軸の回転角
を検出する角度検出器Ｅ１〜Enから信号を入力
してその駆動軸の現在の回転角を保持するレジス
タＲ１〜Rnを有し、目標回転角とレジスタに記
憶された現在の回転角との偏差に基づいて、駆動
軸を回転するモータＭ１〜Mnを駆動制御する装
置である。 そして、主制御装置Ｂは、 作業ヘツドを作業物体に対して接近させる接近
指示手段Ｊと、 接近指示手段Ｊによつて作業ヘツドが作業物体
に対して接近している間にセンサＡからのタイミ
ング信号S1を入力した時は、ロボツト動作プロ
グラムの実行に対して割り込み起動され、サーボ
制御装置Ｃ１〜Cnに対して割り込み信号S3を出
力して、サーボ制御装置Ｃ１〜Cnからレジスタ
Ｒ１〜Rnの値を入力する現位置検出手段Ｇと、 現位置検出手段ＧがレジスタＲ１〜Rnの値を
入力した後にロボツトを停止させるロボツト停止
手段Ｈと、 現位置検出手段Ｇによつて入力されたレジスタ
の値に基づいて決定される作業ヘツドの位置と、
作業物体が教示時の配設位置にある場合にタイミ
ング信号S1が出力されるべき理論上の基準位置
との偏差を演算する偏差演算手段Ｋと、 偏差演算手段Ｋにより演算された偏差に基づい
て教示データを補正する動作軌跡補正手段Ｌと、 動作軌跡補正手段Ｌによつて補正された教示デ
ータに従つて作業ヘツドを制御する実行指令手段
Ｐとを有する。 又、サーボ制御装置Ｃ１〜Cnは、主制御装置
から割り込み信号を入力した時は、レジスタＲ１
〜Rnのその時の値をラツチし、主制御装置Ｂに
出力する現位置データ出力手段F1〜Fnを有する。

【作用】

センサＡは、作業ヘツドが作業物体に対して所
定の位置関係に達した時に、作業ヘツドの位置を
検出するタイミング信号を主制御装置Ｂの現位置
検出手段Ｇに出力する。主制御装置Ｂは、ロボツ
トの動作順序を規定したロボツト動作プログラム
を実行して、ロボツトの各駆動軸の回転角を指令
する信号S2を各サーボ制御装置Ｃ１〜Cnに出力
する。サーボ制御装置は、主制御装置から入力し
た回転角指令信号S2に基づいて、更に補間等の
操作によつて、その時の直接の目標回転角を設定
する。また、レジスタＲ１〜Rnは、駆動軸の回
転角を検出する角度検出器Ｅ１〜Enから信号を
入力してその駆動軸の現在の回転角を保持する。
そして、サーボ制御装置は、目標回転角とレジス
タに記憶された現在の回転角との偏差に基づい
て、駆動軸を回転するモータＭ１〜Mnを駆動制
御する。 主制御装置Ｂの現位置検出手段Ｇは、接近指示
手段Ｊにより作業ヘツドが作業物体に接近してい
る間にセンサＡからプログラム信号S1を入力し
た時は、ロボツトの動作プログラムの実行に対し
て割り込み起動される。現位置検出手段Ｇは、起
動後、各サーボ制御装置に対して割り込み信号
S3を出力する。サーボ制御装置の現位置データ
出力手段F1〜Fnは、その割り込み信号S3を入力
した時は、その時のレジスタＲ１〜Rnの値をラ
ツチして、その値S4を現位置検出手段Ｇへ出力
する。現位置検出手段Ｇにその値が入力される
と、ロボツト停止手段Ｈが起動されて、ロボツト
の移動動作が停止される。 現位置検出手段ＧにレジスタＲ１〜Rnの値が
入力されると、偏差演算手段Ｋにより、レジスタ
の値に基づいて決定される作業ヘツドの位置と、
作業物体が教示時の配設位置にある場合にタイミ
ング信号S1が出力されるべき理論上の基準位置
との偏差が演算される。この偏差は、教示時の作
業物体の位置に対する加工時の作業物体の位置偏
差を表している。次に、動作軌跡補正手段Ｌによ
り、その偏差に基づいて教示データが補正され
る。即ち、補正された教示データは、作業物体を
加工時の配設位置に存在させて教示した時に得ら
れるデータと等価となる。次に、実行指令手段Ｐ
により補正された教示データに従つて作業ヘツド
の位置が制御される。 このように、センサＡからタイミング信号S1
が出力された時の作業ヘツドの位置をリアルタイ
ムで求めることが出来る。したがつて、作業ヘツ
ドが移動中であつても、タイミング信号の発生時
における作業ヘツドの位置を正確に検出すること
が出来、作業物体の教示時の位置に対する位置偏
差を正確に求めることができる。よつて、その後
の作業ヘツドの動作経路を正確に較正することが
可能となり、作業物体が教示時の配設位置からず
れても、正確な加工を行うことができる。

【実施例】

以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明す
る。第２図は、本発明の具体的な一実施例に係る
ロボツト制御装置の構成を示した図である。第２
図において、２０はマイクロコンピユータ等から
成る中央処理装置である。この中央処理装置２０
には、作業ヘツドに配設され作業物体と作業ヘツ
ドとの距離を測定する非接触のレーザ距離センサ
２１と、メモリ２５、サーボモータを駆動するた
めのサーボCPU２２ａ〜２２ｆ、ジヨグ運転の
指令、教示点の指示等を行う操作盤２６が接続さ
れている。レーザ距離センサ２１は、作業ヘツド
が作業物体に対して設定された一定の距離に近づ
いた時に、タイミング信号S1を出力するように
構成されている。ロボツトの各軸１〜６軸を駆動
するためのサーボモータＭ１〜Ｍ６は、それぞれ
サーボCPU２２ａ〜２２ｆによつて駆動される。 前記サーボCPU２２ａ〜２２ｆのそれぞれは、
中央処理装置２０から出力される回転角指令信号
θ1〜θ6に基づいて２次補間して得られた目標回転
角と、サーボモータＭ１〜Ｍ６に連結されたエン
コーダＥ１〜Ｅ６の出力α1〜α6との間の偏差を
演算し、この演算された偏差の大きさに応じた速
度で各サーボモータＭ１〜Ｍ６を回転させるよう
に作動する。 前記メモリ２５には、ロボツトの作業ヘツドの
位置決め点と該ヘツドの向きを表すデータと定常
移動速度を記憶する記憶エリアPDAが設けられ
ており、教示モードにおいて、複数の位置決め点
における位置データと向きデータと移動速度が記
憶される。又、本装置の動作を規定したプログラ
ムを記憶する記憶エリアPAが設けられている。
更に、各動作を制御するためのパラメータを記憶
する記憶エリアPMAが設けられている。 次に、CPU２０の処理について第３図、第４
図、第５図のフローチヤートと第６図のロボツト
の作業ヘツドの較正の手順を動作を規定したプロ
グラムリストを参照して説明する。第６図の命令
語が第３図の処理に沿つて順次解読され、それに
対応した処理が実行される。行番号１０の命令語
は、指定アドレスに記憶された教示点まで作業ヘ
ツドを移動させる命令語である。この命令語は、
ステツプ100で解読され、ステツプ102で指定の教
示点STARTまで作業ヘツドを移動させるための
回転角指令信号θ1〜θ6をそれぞれ、サーボCPU
２２ａ〜２２ｆへ出力して、作業ヘツドを移動さ
せる。 行番号２０の命令語は、ステツプ104で解読さ
れ、ステツプ106で、距離センサ２１の出力する
タイミング信号S1を割り込み信号として有効と
するように記憶エリアPMAのアドレスFLGにフ
ラツグを設定し、割り込み処理の完了後の分岐ア
ドレスを設定する命令語である。 この命令語が実行された後、行番号３０の
MOVE命令が実行されると、作業ヘツドは、教
示点STARTから教示点Ｐ

〔０〕に向かつて移動
する。この移動動作中において、作業ヘツドが作
業物体に所定の距離まで近づいた時、距離センサ
２１からタイミング信号S1が出力される。この
タイミング信号S1が入力されると、割り込み処
理として、第４図のプログラムが実行される。 ステツプ200では、FLGがオンかが即ち、距離
センサの出力信号を割り込み信号として有効とす
るように設定されているかが判定される。有効の
時は、ステツプ202へ移行して、全サーボCPUに
対して割り込み信号S3を出力する。サーボCPU
はこの割り込み信号S3を入力すると、第５図の
プログラムを実行する。ステツプ300で、レジス
タＲ１〜Ｒ６の値即ちエンコーダデータをラツチ
して、ステツプ302でそのデータβ1〜β6をCPU２
０に出力する。 CPU２０はデータを、ステツプ204と206で受
信し、全ての軸の現在の角度データを受信した
後、ステツプ208で、その角度データから作業ヘ
ツドの現在位置の直交座標を算出し、ステツプ
210で位置Ｐ〔ｎ〕として記憶する。その後ステツ
プ212でロボツト動作を停止させるフラツグをオ
ンにして、割り込み処理プログラムの実行を終了
する。この処理の完了後は、ロボツト動作を停止
させるフラツグがオンになつているので、作業ヘ
ツドの移動は停止される。 復帰後、行番号７０に分岐し、ステツプ114で
距離センサ２１から出力されるタイミング信号
S1による割り込みを無効とするようにFLGをオ
フにする。次に、今求められたタイミング信号が
出力された時の作業ヘツドの位置Ｐ〔ｎ〕と、そ
のタイミング信号が出力される時の理想的な位置
Ｐ〔１〕、即ち、作業物体が教示時の配設位置にあ
る場合にタイミング信号が出力されるべき理論上
の基準位置が算出される（ステツプ122）。この偏
差が、作業物体の当初の所定位置からのずれを示
している。次に、教示点Ａを変化させずに、偏差
を補正するため行番号１１０によつてＡをＢにコ
ピーし、作業物体の表面上の教示点Ｂがその偏差
の分だけ補正され（ステツプ130）、行番号１３０
の命令語によつて補正された教示点Ｂまで移動し
（ステツプ102）、行番号１４０の命令語によつて、
補正された工作物上の教示点Ｂ点から加工処理が
開始される（ステツプ134）。 このように、本実施例では、距離センサからタ
イミング信号が出力された時の、作業ヘツドの位
置を、作業ヘツドを停止させる前に、リアルタイ
ムで検出している。したがつて、タイミング信号
発生時の作業ヘツドの位置を正確に検出できる。 又、その値は作業物体の所定位置からのずれ量
として処理することが出来、その後の作業ヘツド
の経路の較正を正確に行うことが出来る。 尚、上記実施例において、第６図の行番号２０
及び３０の「REACTS」、「MOVES」命令後及
びこの命令後によつて実行される第３図のステツ
プ106、102は、接近指示手段を構成する。 又、第４図のステツプ200〜206は現位置検出手
段を構成し、ステツプ212はロボツト停止手段を
構成する。 又、第４図のステツプ208〜210、第６図の行番
号８０〜１００の「GETV」、「SETV」命令語
及びこの命令語によつて実行される第３図のステ
ツプ118、122は偏差演算手段を構成する。 又、第６図の行番号１２０の命令語「SHIFT」
及びその命令語によつて実行される第３図のステ
ツプ130は動作軌跡補正手段を構成する。 又、第６図の行番号１３０，１４０の命令語
「MOVE」、「DRAW」及びそれらの命令語によ
つて実行される第３図のステツプ102、134は実行
指示手段を構成する。 さらに、第５図のステツプ300〜304は現位置デ
ータ出力手段を構成する。

【発明の効果】

本発明は、作業ヘツドを作業物体に接近させて
いる間に、センサからタイミング信号を入力した
時は、ロボツト動作プログラムの実行に対して割
り込み起動され、サーボ制御装置に対して割り込
み信号を出力して、サーボ制御装置からレジスタ
の値を入力する現位置検出手段と、レジスタの値
に基づいて決定される作業ヘツドの位置と作業物
体が教示時の配設位置にある場合にタイミング信
号が出力されるべき理論上の基準位置との偏差を
演算する偏差演算手段と、レジスタの値を入力し
た後にロボツトを停止させるロボツト停止手段
と、偏差に基づいて教示データを補正する動作軌
跡補正手段とを主として具備したことを特徴とす
るロボツト制御装置である。 したがつて、センサからタイミング信号を入力
した時、即座にその時のロボツトの各駆動軸の回
転角をレジスタから読み取り、作業ヘツドの位置
を時間的な遅れが無く正確に検出することが出
来、作業物体の教示時の配設位置からの位置偏差
を精度良く検出することができる。又、各レジス
タの値が検出された後はロボツトは停止されるの
で、より作業物体に対応した位置決めが可能とな
る。さらに、上記位置偏差に基づいて教示データ
が補正され、その補正された教示データに従つて
作業ヘツドの動作軌跡が制御されるので、作業物
体が教示時の配設位置から位置ずれしていても、
正確な加工を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を概念的に示したブロツ
クダイヤグラム、第２図は本発明の具体的な一実
施例に係るロボツト制御装置の構成を示したブロ
ツクダイヤグラム、第３図、第４図、第５図はそ
れぞれ実施例のロボツト制御装置に使用された
CPUの処理手順を示すフローチヤート、第６図
はロボツトの作業ヘツドの動作軌跡の較正処理手
順のプログラムリストを示した図である。 Ｍ１〜Mn……サーボモータ、Ｅ１〜En……エ
ンコーダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロボツトアームの先端部に配設された作業ヘ
   ツドと作業物体との相対位置が設定値となつた時
   にタイミング信号を出力するセンサと、 前記センサからのタイミング信号を入力し、ロ
   ボツトの動作順序を規定したロボツト動作プログ
   ラムを実行して、あらかじめ設定された教示デー
   タに従つて前記作業ヘツドを移動させるべく、ロ
   ボツトの各駆動軸の回転角を指令する主制御装置
   と、 前記駆動軸の回転角を検出する角度検出器から
   信号を入力してその駆動軸の現在の回転角を保持
   するレジスタを有し、目標回転角と前記レジスタ
   に記憶された現在の回転角との偏差に基づいて、
   駆動軸を回転するモータを駆動制御するサーボ制
   御装置と、から成り、 前記主制御装置は、 前記作業ヘツドを前記作業物体に対して接近さ
   せる接近指示手段と、 前記接近指示手段によつて前記作業ヘツドが前
   記作業物体に対して接近している間に前記センサ
   からのタイミング信号を入力した時は、前記ロボ
   ツト動作プログラムの実行に対して割り込み起動
   され、前記サーボ制御装置に対して割り込み信号
   を出力して、前記サーボ制御装置から前記レジス
   タの値を入力する現位置検出手段と、 前記現位置検出手段が前記レジスタの値を入力
   した後にロボツトを停止させるロボツト停止手段
   と、 前記現位置検出手段によつて入力された前記レ
   ジスタの値に基づいて決定される前記作業ヘツド
   の位置と、前記作業物体が教示時の配設位置にあ
   る場合に前記タイミング信号が出力されるべき理
   論上の基準位置との偏差を演算する偏差演算手段
   と、 前記偏差演算手段により演算された偏差に基づ
   いて前記教示データを補正する動作軌跡補正手段
   と、 前記動作軌跡補正手段によつて補正された教示
   データに従つて前記作業ヘツドを制御する実行指
   示手段とを有し、 前記サーボ制御装置は、前記主制御装置から前
   記割り込み信号を入力した時は、前記レジスタの
   その時の値をラツチし、前記主制御装置に出力す
   る現位置データ出力手段を有することを特徴とす
   るロボツト制御装置。