JPH0695295B2 - 産業用ロボットにおける制御方法 - Google Patents

産業用ロボットにおける制御方法

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JPH0695295B2
JPH0695295B2 JP59059187A JP5918784A JPH0695295B2 JP H0695295 B2 JPH0695295 B2 JP H0695295B2 JP 59059187 A JP59059187 A JP 59059187A JP 5918784 A JP5918784 A JP 5918784A JP H0695295 B2 JPH0695295 B2 JP H0695295B2
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喜之 上野
茂生 丸山
節 上村
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/42Recording 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
    • G05B19/425Teaching successive positions by numerical control, i.e. commands being entered to control the positioning servo of the tool head or end effector
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/36Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36043Correction or modification of program
    • GPHYSICS
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  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特にプレイバック方式の産業用ロボットにおけ
る制御方法の改良に係り、特にティーチング位置情報の
修正または追加作業の簡略化を目的としたものに関す
る。
前述産業用ロボットでは、ワークの加工線の位置情報が
その個体差のため、あるいは取付誤差のため、ワーク毎
に修正をする必要がある場合がほとんどで、初めにティ
ーチングした指令位置情報をセンシングによって修正す
る必要が生じる。この修正は少くとも1次元方向のセン
シングを要する。勿論、ワークの位置ずれが前・後,左
・右,上・下に生じる恐れのある場合には2次元あるい
は3次元方向のセンシングも要し、さらにはセンシング
の開始点およびセンシング方向自体も修正する必要が生
じる。
ところで、ティーチングして得られたプログラムはティ
ーチングに供したワークがワーク取付具に取付けられた
状態のまま、テストモードにより1ステップずつが実行
され、誤りがあれば修正するようになっている。しか
し、このテストモードでは加工作業を伴わないため、加
工作業の仕上り具合まで考慮して修正することはできな
い。特に加工開始点や加工終了点がティーチング通りで
良いか悪いかは、実際に加工作業を実行してみないと判
断できないことが多い。
従来、前述のように加工作業を実行してから修正個所が
見つかった場合、ティーチングに供したワークがたとえ
未加工のまま保管してあり、それをワーク取付具に取付
けたとしても、取付誤差が依然として生じるため、その
修正個所だけ修生するというわけにはいかず、プログラ
ム自体をすべて作成し直していた。
本発明は前述事情に鑑み、ティーチング作用により作成
されたプログラムのティーチングした位置情報をセンサ
によるセンシングによって得た位置情報の補正値をもと
に修正し、プログラムを実行する産業用ロボットにおい
て、プログラムの各ステップ実行時に、少なくとも1次
元にセンシングした位置情報の補正値を記憶し、その後
のステップで前記ティーチングした位置情報を修正また
は追加する際、その修正または追加するステップ位置で
プログラムの実行を停止させ、所望点を教示することに
より、該所望点の教示位置情報から前記補正値をもとに
逆修正して得た位置情報を前記ティーチング位置情報に
代えて、あるいは新たに書き込むごとくしたことを特徴
とし、位置ずれワークを用いたティーチング位置情報の
修正・追加を可能とした産業用ロボットにおける制御方
法を提供せんとするものである。
以下、図面に示す実施例に基づき詳述する。第1図は本
発明の背景となる産業用ロボットとして採用した直角座
標形溶接ロボットROの全体概要図である。
1は公知の直角座標(X,Y,Z)ロボットRO(詳細は図示
せず)の端末に構成した垂直軸で、該軸1まわり(矢印
α)に旋回可能に第1腕2を支承してある。
3は腕2の先端に斜軸3aまわり(矢印β)に旋回可能に
支承した第2腕である。第2腕3先端にはエンドエフェ
クタとしての溶接トーチ4(この実施例ではMIG溶接ト
ーチ)を取着している。
そして軸1、軸3aおよびトーチ4の中心軸線Mは一点P
において交差するように構成してある。さらにトーチ4
はその溶接作動点が点Pと一致しうるように設定してあ
る。かくして、矢印αおよびβ方向への回転角を制御す
ることにより、トーチ4の垂直軸1に対する姿勢角θお
よび旋回角ψ(いわゆるオイラ角)を点Pを固定して制
御可能となっている。
5は溶接電源装置である。装置5はトーチ4の消耗電極
4aを巻き取ったスプール6を具備し、詳細は図示しない
が送りローラを回転して電極4aをくり出し可能であり、
さらに電極4aとワークW間に溶接用電源5aを接続しうる
ように構成してある。装置5はまた、検出用電源5bを備
えている。電源5bは、例えば電圧約100ないし2,000V、
電流は小電流に制限されたものを使用する。電源5bには
電流センサ5cを直列に接続し、さらに電源5bおよび電流
センサ5cは電源5aに対して切換手段5dを介して並列に接
続してある。
7はこの実施例全体の制御装置としての公知のコンピュ
ータである。コンピュータ7には、CPUおよびメモリを
含む。
そしてコンピュータ7のバスラインBには、電源5a,電
流センサ5cおよび切換手段5dが接続してある。
バスラインBにはさらに、ロボットROのX軸のサーボ系
SXが接続してあり、このサーボ系SXはX軸の動力MX、並
びにその位置情報を出力するエンコーダEXを含んでい
る。同様にしてバスラインBには同様に構成したY軸の
サーボ系SY、Z軸のサーボ系SZ、α軸のサーボ系Sαお
よびβ軸のサーボ系Sβを接続してある。
8は遠隔操作盤であり、トーチ4を手動で移動させるた
めのマニュアル操作スナップスイッチ群SW,溶接時以外
の速度を指令するための速度指令ロータリスイッチSV,3
種類のモード(マニュアルモードM,テストモードTE,お
よびオートモードA)に切換えるためのモード切換スイ
ッチSM,テンキーTK,テンキーTKの操作により後述の各切
換位置で種々の条件を設定するための条件設定用切換ス
イッチSE,修正スイッチRE,並びに各モードにおいて動作
を開始したりティーチング内容をメモリに取込む際に使
用するスタートスイッチSTA等を備えている。
前記切換スイッチSEは以下に示す4つの切換位置SE1〜S
E4を有する。
(1)切換位置SE1…直線補間「L」,円補間「C」,
センシング「S」の3つの表示ランプを備え、それぞれ
テンキーTKのキー番号「1」〜「3」を押すことにより
各表示ランプを点燈させて選択することができる。
(2)切換位置SE2…溶接条件番号W No.の表示部を有
し、コンピュータ7のメモリには予めNo.ごとに溶接電
圧E,溶接電流I,および溶接速度Vwをセットとして記憶さ
れており、所望のセットに対応するテンキーTKのキー番
号を押すことにより呼び出せるようになっている。
(3)切換位置SE3…センサメニュー番号SEM No.の表示
部を有し、コンピュータ7のメモリにはNo.ごとにトー
チ4の電極4a自体でワークWの溶接線WLをセンシングす
るのに必要なサブルーチンがセットとして記憶されてお
り、テンキーTKの操作で随時呼び出せるようになってい
る。SEM No.「99」は特にトーチ4の電極突出長さを一
定に合わせる(「エクステンション合わせ」と呼称)指
令を意味する。
(4)切換位置SE4…補正方式番号AUX No.の表示部を有
し、本実施例ではテンキーTKのキー番号「00」,「01」
の押動により、それぞれ第1点目および第2点目のセン
シングを選択するようになっている。今、ワークWは第
1図に示すように、細長い水平部材W1の左側上面に薄板
の垂直部材W2を載置して仮付けしてあり、これらの部材
W1・W2で形成される直角隅部を一端の溶接開始点P8から
他端の溶接終了点P9まで連続溶接せんとするものであ
る。しかも、ワークWは個体差または取付誤差によりX,
Y軸平面で平行移動していたり、あるいは回転方向に位
置ずれしている恐れがあるものとする。
そして、オペレータはティーチングに供するワークWに
ついて遠操作盤8を操作しながらティーチングを行い、
一連のユーザプログラムを作成する。このプログラムに
おける各ステップの内容を第2図に示す。尚、前記ティ
ーチング作業は特に本発明の要旨でもないので詳述しな
い。
第1・2図において、点Poは「エクステンション合わ
せ」でトーチ4の電極4a先端を位置決めする位置であ
る。また点P1・P3は溶接線WLの延びる方向に適宜離間し
て設定したそれぞれ第1点目および第2点目センシング
開始点で、これらの点を起点として部材W1・W2の表面
f1,f2をセンシングし、これより求めた溶接線WLの2点
が点P2,P4である。点P5は第3点目センシング開始点
で、これを起点として部材W2の端面f3をセンシングし、
これより得た表面の点が点P6である。さらに点P7は待機
点、点P8・P9は既述の通り溶接開始点および溶接終了
点,点P10は退避点である。
次にオペレータは、ティチング作業によりユーザプログ
ラムを作成し終えると、スイッチSMをテストモードTEに
切換え、スイッチSTAを操作すれば、前述プログラムの
1ステップずつが実行(但し溶接は実行されずに)さ
れ、誤りがあれば修正する。そしてさらにスイッチSMを
オートモードAとし、スイッチSTAを操作すれば、前述
プログラムが連続して実行され各ワークWを順次自動溶
接を行う。
いま、実際に自動溶接されたワークWを仔細に観察した
ところ、溶接終了点を溶接線の延びる方向に微少距離ず
らした方が仕上り結果が良くなることが判ったとする。
そこで、オペレータは次の未加工のワークWをワーク取
付具(図示せず)に取付け、以下の通りプログラムの修
正作業を行う。即ち、オペレータはスイッチSMをテスト
モードTEに切換え、スイッチSTAを操作するごとに前述
プログラムの1ステップずつが溶接を伴わずに実行され
る。このときコンピュータ7が実行する処理の流れおよ
びそれに合わせてオペレータの行う修正作業につき第3
図のフローチャートおよび第4図の説明図を参照しなが
ら説明する。
(A1)コンピュータ7はこのステップで「修正」指令が
あるか、否か判断する(処理PR1)。
(A2)スイッチREからの信号が無ければ「NO」と判断
し、ステップを更新し(処理PR2)、以下の処理PR10
を実行する。
(A3)前記処理PR10を終了すれば、そのステップの実行
を終了する。
本実施例では、溶接終了点のみ修正するため、ステップ
No.1〜No.11まではスイッチSTAの操作により前記(A1)
〜(A3)を反復することになる。しかして溶接ロボット
RO本体はコンピュータ7からの指令出力に基づき以下の
動作を行う(第4図参照)。先ずトーチ4を第1点目セ
ンシング開始点P1に位置決めし、SEM No.「01」のセン
シングを実行する。コンピュータ7はこのセンシング結
果として溶接線WLの点P2′の位置情報を記憶し、ティー
チング時の点P2の位置情報との差ΔP2を演算記憶する。
次いでトーチ4を第2点目センシング開始点P3に位置決
めし、SEM No.「01」のセンシングを実行する。そして
コンピュータ7は先と同様にして溶接線WLの点P4′を求
め、ティーチング時の点P4の位置情報との差△P4を演算
記憶する。続いて、コンピュータ7はティーチング時の
点P5の位置情報を前記差△P2,△P4で補正し位置修正後
の点P5′を演算して記憶する。
次にトーチ4を前記点P5′に移動位置決めする。コンピ
ュータ7は先の補正内容△P2,△P4より得た回転補正値
によりセンシング方向も修正して指令する。それにより
トーチ4はワークW2の端面f3に対し直角方向に向って移
動し、センシングし、コンピュータ7はこの表面の点
P6′の位置情報を取り込み、ティーチング時の点P6の位
置情報との差△P6を演算記憶する。
次にトーチ4を点P7に位置決めする。コンピュータ7は
次の目標点P8を前記補正値△P2,△P4,△P6によって位置
修正し、修正した点P8′の位置情報を指令する。これに
よりトーチ4は新たな溶接開始点P8′に向って移動す
る。トーチ4が点P8′に達すると、コンピュータ7は次
の目標点P9を前記補正値△P2,△P4,△P6によって先と同
様に位置修正し、修正した点P9′の位置情報を指令す
る。従って、トーチ4は点P8′から溶接線WLに沿って溶
接を行わずに点P9′に向って移動する。
こうしてトーチ4が点P9′に達し、そのステップが終了
すると、オペレータはスイッチSMをテストモードTEから
マニュアルモードMに切換え、スイッチSWの操作により
目視しながらトーチ4の電極先端を点P9′から溶接終了
点として最適の点P91′に位置決めする。その後、再び
スイッチSMをテストモードTEに切換え、修正スイッチRE
を押動操作し、さらにスイッチSTAを操作すれば、コン
ピュータ7は前記処理PR1を行う。
従って、コンピュータ7はスイッチREからの信号を受け
て「修正有り」と判断し、続いてセンサー補正はあるか
否か、判断する(処理PR3)。既述の通り、△Pn(n=
2,4,6)をもっているので処理PR3では「YES」と判断
し、現在の位置情報(点P91′)即ち教示位置情報から
それまでのセンサー補正量(△Pn)もとに逆修生して得
た位置情報(点P91)をティーチング時の位置情報(点P
9)の代りに書き込む。(処理PR4)。
即即ち、補正量が平行移動量のみであれば、現在位置情
報かその補正量を差し引き、回転量のみであれば、現在
位置情報からその回転量だけ逆回転させる。勿論、補正
量が平行移動量と回転量の両者を含めば、現在位置情報
からその平行移動量を差し引くとともにその回転量だけ
逆回転させる。
前記処理PR3でセンサー補正が無ければ、現在の位置情
報をティーチング時の位置情報の代りにそのまま書き込
む(処理PR5)。この処理PR5はセンシング結果の影響を
受けない点(例えば本実施例では、センシング開始点
P1,P3,待機点P7,退避点P10)を修正する際適用される。
その後、前述修正を施したワークWについて自動溶接を
行いたい場合、オペレータはスイッチSMをオートモード
Aとし、スイッチSTAを操作すれば、前述修正プログラ
ムが連続して実行される。従って、トーチ4はテストモ
ード時と同様に3回のセンシングを行った上で、点P7
位置決めする。そしてトーチ4は点P7から溶接開始点
P8′までは直線補間で移動し、溶接開始点P3′から新し
い溶接終了点P91′まで溶接条件W No.「01」に基づき水
平隅肉溶接を実行する。最後に、トーチ4は溶接終了点
P91′に達すると溶接を終了し、直線補間で退避点P10
移動する。
本発明は前述実施例以外に下記する変形もまた可能であ
る。
(I)ロボットは前述実施例のような、直角座標溶接ロ
ボット以外に、他のメカ構成のロボットでもよく、また
加工線は溶接線以外に、切断線、塗装線等の他の形態で
あってもよい。もっともロボットのエンドエフエクタは
これらの加工線に対応したものが使用されることもちろ
んである。
(II)加工線のセンシングは、前述実施例にあっては、
溶接トーチ自身をセンサとして使用しが、公知の接触
式,非接触式のセンサを使用してもよい。
(III)前述実施例では、点位置情報の修正について述
べたが、ティーチング時にはない新たな点位置情報の追
加についても適用できる。例えば、前述実施例における
ワークWの溶接開始点P8から溶接終了点P9までの距離が
長く、中間部でわずかに屈曲しているため、溶接開始点
P8から溶接終了点P9に至るまでの間に中間点を教示した
方が仕上り結果がより良くなる場合等に適用できる。
(IV)前述実施例では点位置情報として溶接終了点の修
正について述べたが、各点におけるトーチの姿勢(θ,
ψ)の修正および追加にも適用できる。
(V)前述実施例では、プレイバック方式のロボットで
説明したが、NC入力方式のものでも適用できる。
以上詳述せるごとく、本発明の制御方法によるときは、
プログラムの各ステップ実行時にセンシングによる補正
値を記憶し、その後のステップでティーチング位置情報
を修正・追加する際、新たな教示点の教示位置情報は、
これから補正値をもとに逆修正して得た位置情報、即
ち、ティーチング作業によるプログラム作成時の位置情
報に変換された位置情報を先のティーチング位置情報に
代えて、あるいは新たに書き込むようにしたため、加工
仕上り具合を観察した上で必要に応じ随時プログラムの
修正・追加が容易に行え、従来のように全プログラムの
作成し直しが不要となり、作業能率の大巾な向上が図ら
れる。
【図面の簡単な説明】
図面はいずれも本発明の実施例を示すもので、第1図は
本発明を採用した溶接ロボットの全体概略図、第2図は
プログラムのステップ図、第3図はフローチャート、第
4図は作用説明図である。 図中、ROはロボット、4は溶接トーチ、7はコンピュー
タ、8は遠隔操作盤、Wはワークである。
フロントページの続き (72)発明者 丸山 茂生 兵庫県宝塚市新明和町1番1号 新明和工 業株式会社産業機械事業部内 (72)発明者 上村 節 兵庫県宝塚市新明和町1番1号 新明和工 業株式会社産業機械事業部内 (56)参考文献 特開 昭58−121407(JP,A) 特開 昭58−172710(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ティーチング作業により作成されたプログ
    ラムのティーチングした位置情報をセンサによるセンシ
    ングによって得た位置情報の補正値をもとに修正し、プ
    ログラムを実行する産業用ロボットにおいて、 プログラムの各ステップ実行時に、少なくとも1次元に
    センシングした位置情報の補正値を記憶し、その後のス
    テップで前記ティーチングした位置情報を修正または追
    加する際、その修正または追加するステップ位置でプロ
    グラムの実行を停止させ、所望点を教示することによ
    り、該所望点の教示位置情報から前記補正値をもとに逆
    修正して得た位置情報を前記ティーチング位置情報に代
    えて、あるいは新たに書き込むごとくしたことを特徴と
    する産業用ロボットにおける制御方法。
JP59059187A 1984-03-26 1984-03-26 産業用ロボットにおける制御方法 Expired - Lifetime JPH0695295B2 (ja)

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