JPH0857764A

JPH0857764A - ロボットの制御装置

Info

Publication number: JPH0857764A
Application number: JP7146551A
Authority: JP
Inventors: Tei Taninaga; 禎谷長; Tetsuya Ogawa; 哲也小川
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1996-03-05
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: JP3628071B2

Abstract

(57)【要約】【目的】装置を複雑にすることなく、成形性を伴った
研削作業を自動的にかつ高精度に行う。また、非類似の
複数の作業を一台のロボットで効率的に行う。【構成】グラインダに供給される負荷電流の変化量
（ｃ）が所定の閾値以下のときには、負荷電流に応じて
グラインダのワーク（ａ）への切り込み量を制御し、ま
た負荷電流の変化量（ｃ）が所定の閾値を越えるときに
は、負荷電流に応じてグラインダの研削速度を制御す
る。また、一台のロボットで複数の作業を行う場合に、
一の作業において計算される位置補正値を利用して他の
作業に際しての目標位置を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの制御装置に
関し、より詳しくは研削ツールを把持してワーク表面を
研削するロボットの制御装置および、一つのワークに対
し複数のツールを持ち換えて各ツールに対応する作業を
順次に行うロボットの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、産業用ロボット（以下、単に
「ロボット」という。）に、溶接，研削，塗装，組立，
検査等の各作業に必要なツールを把持させてそれら作業
を自動的に行うことが提案され、また実用化されてい
る。このうち、研削作業に関して、溶接余盛を研削除去
したり、ガス切断後の溶接開先面を研削仕上げしたり、
あるいは鋳造物品の表面を研削仕上げしたりする作業の
自動化のために、ロボットにグラインダを把持させてそ
れら研削作業を行うことが試みられている。ところが、
このような研削作業を単にロボットにグラインダを把持
させて行うというだけでは、ワークの形状または位置の
ばらつき、および除去すべきバリ等の研削対象の大きさ
のばらつきにより、削り過ぎまたは削り残しが生じると
いう問題を解消することができない。

【０００３】このような問題点に対処するために、次の
各公報に開示されているようなロボットを用いる自動研
削装置が提案されている。特開平３−６０９６３号公報グラインダモータへの負荷電流が一定になるようにグラ
インダとワークとの間の距離を制御して母材表面に倣っ
て研削するようにしたもの。特開平３−１４２１５９号公報ロボットの手首にワークからの反力を検出する力センサ
を設け、この力センサからの情報によりワークに対する
押圧力が一定になるようにロボットの位置と力とを制御
するようにし、これに加えて目標位置と現在位置との偏
差により押圧力の設定値を変えるようにしたもの。

【０００４】ところで、前述のような研削作業のみなら
ず、互いに類似する複数の作業もしくは同一の作業を一
台のロボットで行う場合に、これら作業内容に応じて各
作業用ツールハンドを自動交換して各作業に対応するこ
とも行われている。この場合、ロボットの基本機能であ
るティーチングプレイバックのみでは対応できない作業
については、当該作業に固有の適応制御機能を付加する
ことで対応することがなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロボッ
トを用いて研削作業を行う場合に、前記の公報に開示
されている研削装置では、ワーク母材面に倣うように押
圧力を一定にして研削するために、除去すべきバリ等を
含む研削前の被研削物の形状が研削後に反映してしま
い、ワークの相対的な凹凸は少なくなっても凹凸は依然
として残ることとなる。したがって、この研削装置は研
磨作業には適しているが、溶接余盛の研削除去または鋳
造物品の研削仕上げのように成形を伴う研削には適さな
いという問題点がある。

【０００６】また、前記の公報に開示されている研削
装置では、ロボットの手首に力センサを付加する必要が
あるとともに、この力センサからの出力情報を処理する
装置が別途必要となって装置全体が複雑になってしまう
という問題点がある。

【０００７】一方、非類似の複数の作業を一台のロボッ
トで行う場合に、各作業毎の適応制御をそれぞれ単独で
行うのでは、各作業に対応して別個のコントローラが必
要となって制御システムが大掛かりになるとともに、各
作業毎の適応制御を行うデータを各コントローラで単独
で保有することとなって極めて非効率的であるという問
題点がある。

【０００８】本発明は、前述のような問題点を解消する
ためになされたもので、第１に、ロボットに研削ツール
を把持させてワーク表面を研削する際に、装置を複雑に
することなく、成形性を伴った研削作業を自動的にかつ
高精度に行うことができるようにすることを目的とする
ものである。また、本発明は、第２に、非類似の複数の
作業を一台のロボットで行う場合に各作業に係るデータ
を共有してそれら作業を効率的に行うことができるよう
にすることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述の
第１の目的を達成するために、本発明によるロボットの
制御装置は、研削ツールを把持してワーク表面を研削す
るロボットの制御装置であって、（ａ）前記研削ツール
に供給される負荷電流を検知する負荷電流検知手段、
（ｂ）前記研削ツールに供給される負荷電流の変化量を
検知する負荷電流変化量検知手段、（ｃ）前記負荷電流
検知手段により検知される負荷電流に応じて前記研削ツ
ールの前記ワークへの切り込み量を制御する切り込み量
制御手段、（ｄ）前記負荷電流検知手段により検知され
る負荷電流に応じて前記研削ツールの研削速度を制御す
る研削速度制御手段および（ｅ）前記負荷電流変化量検
知手段により検知される負荷電流の変化量が所定の閾値
以下のときには前記切り込み量制御手段による制御を実
行し、前記負荷電流変化量検知手段により検知される負
荷電流の変化量が所定の閾値を越えるときには前記研削
速度制御手段による制御を実行するように、これら切り
込み量制御手段と研削速度制御手段とを切り換える切換
手段を備えることを特徴とするものである。

【００１０】この第１の特徴を有する発明においては、
研削ツールに供給される負荷電流の変化量が所定の閾値
以下のときに、この負荷電流に応じて前記研削ツールの
ワークへの切り込み量が制御され、またその負荷電流の
変化量が所定の閾値を越えるときに、この負荷電流に応
じて前記研削ツールの研削速度が制御される。こうし
て、ワークの形状変化が大きい部位に対しては研削ツー
ルの研削速度が制御されてその部位が削り残しなく成形
され、形状変化の小さい部位に対しては研削ツールの切
り込み量が制御されてその部位の母材面に沿う仕上げ加
工が行われる。したがって、ワークが例えば鋳物のせき
または湯口等の大きな凸部であっても成形しながら滑ら
かに仕上げることができる。このように、研削対象であ
るワークの形状または位置のばらつきがあっても、装置
を複雑にすることなく、所望の形状に高精度に成形を行
うことができる。また、負荷電流を基に制御するように
しているので、研削状況を直に監視することができ、砥
石の研削能力の変化に対応することが可能となる。

【００１１】本発明において、前記切り込み量制御手段
は、前記負荷電流が大きいときには前記切り込み量が小
さくなるように、前記負荷電流が小さいときには前記切
り込み量が大きくなるように制御するものとされ、前記
研削速度制御手段は、前記負荷電流が大きいときには前
記研削速度が小さくなるように、前記負荷電流が小さい
ときには前記研削速度が大きくなるように制御するもの
とされるのが好ましい。

【００１２】前述の第２の目的を達成するために、本発
明によるロボットの制御装置は、一つのワークに対し複
数のツールを持ち換えて各ツールに対応する作業を順次
に行うロボットの制御装置であって、（ａ）予め教示さ
れるロボットの目標位置を記憶する目標位置記憶手段、
（ｂ）前記ワーク上の実際の作業部位に適応するように
ロボットの実際位置を制御する位置制御手段、（ｃ）一
の作業を行うに際し、前記目標位置記憶手段に記憶され
ている目標位置と前記位置制御手段により制御される実
際位置との偏差を位置補正値として記憶する補正値記憶
手段および（ｄ）前記一の作業に際して前記補正値記憶
手段に記憶される位置補正値に基づき、この一の作業の
後に行われる他の作業に際してのロボットの目標位置を
補正する補正手段を備えることを特徴とするものであ
る。

【００１３】この第２の特徴を有する発明においては、
一の作業を行うに際して、位置制御手段によりワーク上
の実際の作業部位に適応するようにロボットの実際位置
が制御されつつその作業が実行される。この一の作業の
実行時において、前記ロボットの実際位置と予め教示さ
れるロボットの目標位置との偏差が位置補正値として補
正値記憶手段に記憶される。こうして、この一の作業の
後に行われる他の作業に際して、ロボットの目標位置が
その補正値記憶手段に記憶されている位置補正値に基づ
いて補正される。したがって、各作業毎の適応制御間で
データを共有することが可能となり、単独の適応制御で
は対応することのできない制御をも行うことが可能とな
る。また、制御システムが大掛かりになることがなく、
一台のロボットで異種の複数の作業を連続的に行う際に
それら作業を極めて効率的に行うことができる。

【００１４】本発明においては、前記一の作業に使用さ
れるツールと前記他の作業に使用されるツールとが自動
交換装置により交換されるのが好ましい。こうすること
で、一連の作業を完全自動化することができる。

【００１５】ここで、前記一の作業が溶接作業であり、
前記他の作業がその溶接作業に引き続いて行われる研削
作業であり得る。

【００１６】前記目標位置記憶手段は、溶接開始点と溶
接終了点とを結ぶ線分を前記目標位置として記憶するの
が好ましい。

【００１７】前記位置制御手段は、溶接トーチを被溶接
継手の接合部においてウィービングさせる際のその溶接
トーチの左端位置および右端位置での溶接電流値の偏差
を０にする水平方向位置制御と、この溶接電流値と所定
の基準値との偏差を０にする高さ方向位置制御とを行う
のが好適である。

【００１８】前記補正値記憶手段は、前記目標位置と、
溶接トーチを被溶接継手の接合部においてウィービング
させる際のそのウィービングの中心線との偏差を位置補
正値として記憶するのが好ましい。

【００１９】本発明の他の目的は、後述される詳細な説
明から明らかにされる。しかしながら、詳細な説明およ
び具体的実施例は最も好ましい実施態様について説明す
るが、本発明の精神および範囲内の種々の変更および変
形はその詳細な説明から当業者にとって明らかであるこ
とから、具体例として述べるものである。

【００２０】

【実施例】次に、本発明によるロボットの制御装置の具
体的実施例につき、図面を参照しつつ説明する。

【００２１】（第１実施例）本実施例は研削作業用のロ
ボットシステムに適用したものである。図１に示されて
いるように、本実施例のロボットシステムにおいては、
回転砥石１が所要回転数で回転可能に取り付けられてな
るグラインダ２を有するとともに、ワークの研削面に対
して所定速度で移動される複数のアーム３ａ，３ｂ，３
ｃを有する多関節のロボット４と、このロボット４の駆
動制御、詳しくは回転砥石１の回転制御、アーム３ａ，
３ｂ，３ｃの位置および移動速度の制御等を行うロボッ
トコントローラ（ロボット駆動制御部）５とが備えら
れ、このロボットコントローラ５にはオペレータが各種
条件の設定（教示）を行うための操作器６が接続されて
いる。

【００２２】前記グラインダ２のモータ（図示せず）は
電源（グラインダ用電源）７により駆動される。このモ
ータの負荷電流は電流センサ８によって検出され、この
電流センサ８からの負荷電流信号がロボットコントロー
ラ５に入力されるようになっている。また、ロボットコ
ントローラ５には、ロボット４の適所に設けられている
図示されない位置センサからのロボット４の現在位置に
係る位置信号と、やはり図示されない速度センサからの
ロボット４の現在速度に係る速度信号とが入力される。
これら各入力信号に基づきロボットコントローラ５は所
定の演算処理を行い、ロボット４に対して駆動信号を出
力する。

【００２３】本実施例のロボットコントローラ５の具体
的構成が図２に示されている。図示のように、このロボ
ットコントローラ５においては、操作器６によりオペレ
ータが設定するツール種別および仕上目標等の作業条件
が記憶部９に記憶され、この記憶部９に記憶されている
データからの例えば荒加工であるか仕上加工であるかと
いった仕上目標値に係るデータと、予めデータベース部
１０に登録されている登録データとが負荷制御パターン
設定部１１に入力されるようになっている。なお、前記
データベース部１０には、種々のワーク形状または用途
に対応できるように、ツール種別および仕上目標毎に制
御パターンおよび負荷設定値（目標電流値，閾値等）が
登録されている。また、教示によって記憶部９に記憶さ
れる位置目標値に係るデータおよび速度目標値に係るデ
ータはその記憶部９から位置指令演算部１２に入力され
る。

【００２４】一方、電流センサ８からの負荷電流信号は
入力部１３を介して負荷信号処理部１４に入力される。
この負荷信号処理部１４では、入力された負荷電流信号
に基づき位置補正値および速度補正値を算出してそれら
算出値を位置指令演算部１２に出力する。そして、位置
指令演算部１２においては、ロボット４の現在位置に係
る位置信号と、ロボット４の現在速度に係る速度信号
と、記憶部９より入力される位置目標値および速度目標
値と、負荷信号処理部１４より入力される位置補正値お
よび速度補正値との各データを基に駆動信号が算出さ
れ、この算出された駆動信号がロボット４に出力され
る。なお、ロボットコントローラ５と電源７との間で
は、起動信号およびエラー信号などのやり取りがなされ
る。

【００２５】次に、前述のように構成されるロボットコ
ントローラ５によるグラインダ２の適応制御の制御動作
について図３に示されている基本プログラムのフローチ
ャートに基づき詳述する。

【００２６】Ａ〜Ｂ：電流センサ８からの負荷電流に係
るデータを所定のサンプリングタイム毎に取り込み、取
り込まれたｎ個のサンプリングデータＩ_in（ｉ）・・・
Ｉ_in（ｎ）のスムージング処理を次式により行う。Ｉ_smt（ｋ）＝〔Ｉ_in（ｉ）＋・・・＋Ｉ_in（ｎ）〕／
ｎＣ：スムージング処理後のサンプリングデータ（スムー
ジングデータ）より電流差分値ΔＩ（ｍ）を次式により
計算する。 ΔＩ（ｍ）＝〔Ｉ_smt（ｋ）−Ｉ_smt（ｋ−１）〕／２Ｄ：過去ｋ回分のスムージングデータＩ_smt（ｋ）およ
び過去ｋ回分の差分値ΔＩ（ｋ）を平均化し、次式によ
り平均化後電流Ｉ_avgおよび平均化後電流差分値ΔＩ
_avgをそれぞれ得る。Ｉ_avg＝〔Ｉ_smt（ｉ）＋・・・＋Ｉ_smt（ｋ）〕／ｋ ΔＩ_avg＝〔ΔＩ（ｉ）＋・・・＋ΔＩ（ｋ）〕／ｋＥ〜Ｇ：現在の電流差分値ΔＩ_avgと速度制御を行う際
の電流差分の目標値ΔＩ_spとの差の絶対値が所定の閾値
Ｔｈ_spより大きい場合、言い換えれば負荷電流の時間的
変化割合が大きい場合には図４によって後述する速度制
御実行ルーチンへ進み、負荷電流の時間的変化割合が小
さい場合には図５によって後述する切り込み制御実行ル
ーチンへ進む。

【００２７】次に、前述の速度制御実行ルーチン（ステ
ップＦ）を図４に示されているフローチャートによって
説明する。

【００２８】Ｆ１〜Ｆ２：平均化後電流Ｉ_avgが予め設
定される最大許容負荷電流Ｉ_Eを越えているときには研
削速度ＳＰを零に設定する。Ｆ３〜Ｆ４：平均化後電流Ｉ_avgが予め設定される最大
許容負荷電流Ｉ_E以下であって目標電流の上限値Ｉ_Hを
越えているときには、現在の研削速度ＳＰからＳＰ₀／４（ＳＰ₀：初期研削速度）を減算した値（Ｓ
Ｐ−ＳＰ₀／４）を新たな研削速度ＳＰとする。Ｆ５〜Ｆ６：平均化後電流Ｉ_avgが目標電流の上限値Ｉ
_H以下であって目標電流の下限値Ｉ_L未満であるときに
は、現在の研削速度ＳＰにＳＰ₀／４を加算した値（Ｓ
Ｐ＋ＳＰ₀／４）を新たな研削速度ＳＰとする。また、
平均化後電流Ｉ _avgが目標電流の上限値Ｉ_H以下であっ
て目標電流の下限値Ｉ_L以上であるときには、現在の研
削速度ＳＰをそのまま採用する。

【００２９】このような速度制御実行ルーチンによっ
て、グラインダ２に加わる負荷電流が目標電流の上限値
Ｉ_Hと下限値Ｉ_Lとの間に収まるように研削速度が制御
される。この速度制御による制御パターンは単位時間当
たりのワークの除去体積を調整することができので、例
えば凹凸の大きい部位を平らに仕上げるといった成形性
を重視する加工の場合に、除去断面積が変化してもティ
ーチング通りに削り残しなく研削することができる。

【００３０】次に、前述の切り込み制御実行ルーチン
（ステップＧ）を図５に示されているフローチャートに
よって説明する。

【００３１】Ｇ１〜Ｇ２：平均化後電流Ｉ_avgが目標電
流の上限値Ｉ_Hを越えているときには、現在の切り込み
量Ｔから切り込み補正量Ｔｉを除算した値（Ｔ−Ｔｉ）
を新たな切り込み量Ｔとする。Ｇ３〜Ｇ４：平均化後電流Ｉ_avgが目標電流の上限値Ｉ
_H以下であって目標電流の下限値Ｉ_L未満であるときに
は、現在の切り込み量Ｔに切り込み補正量Ｔｉを加算し
た値（Ｔ＋Ｔｉ）を新たな切り込み量Ｔとする。また、
平均化後電流Ｉ _avgが目標電流の上限値Ｉ_H以下であっ
て目標電流の下限値Ｉ_L以上であるときには、現在の切
り込み量Ｔをそのまま採用する。

【００３２】このような切り込み制御実行ルーチンによ
って、グラインダ２に加わる負荷電流が目標電流の上限
値Ｉ_Hと下限値Ｉ_Lとの間に収まるように切り込み量が
制御される。ところで、単位時間当たりのワークの除去
体積は、グラインダ２の速度が一定の場合には切り込み
量が大きい程大きくなる。したがって、前述の切り込み
制御による制御パターンおいては、グラインダ２に加わ
る負荷電流が一定となるように切り込み量を調整して除
去体積を一定にすることができるので、母材面に沿って
滑らかに仕上げるといった加工の場合に有効である。

【００３３】前述のようなロボットシステムにおいて例
えば図６（ａ）に示されているような断面形状を有する
ワークの研削加工を行うと、電流センサ８によって検出
される負荷電流値および電流差分値はそれぞれ図６
（ｂ）および（ｃ）に示されるような曲線となる。した
がって、このようなワークに対して本実施例の制御を実
行すると、（ａ）において符号Ｐで示される領域では速
度制御が実行され、符号Ｑで示される領域では切り込み
制御が実行されることとなる。この結果、ワークの形状
変化が大きい部位に対してはその部位が削り残しなく成
形され、形状変化の小さい部位に対してはその部位の母
材面に沿う仕上げ加工が行われる。こうして、ワークが
例えば鋳物のせきまたは湯口等の大きな凸部であっても
成形しながら滑らかに仕上げることができる。

【００３４】本実施例においては、グラインダ２に加わ
る負荷電流の変化量の大小によって速度制御と切り込み
制御とを自動的に切り換えるものについて説明したが、
本実施例のロボットシステムにおいて、ティーチング時
におけるオペレータの指定によって、例えば荒加工の後
に仕上加工を行うというように成形性を重視する加工と
滑らかな仕上げを重視する加工とを別工程で行うことが
できるのは言うまでもない。

【００３５】（第２実施例）本実施例は、作業用ツール
として溶接トーチを把持して溶接作業を行った後、この
作業用ツールをグラインダに持ち換えて引き続いて研削
作業を行うマルチ作業ロボットシステムに適用したもの
である。

【００３６】図７に示されているように、本実施例のマ
ルチ作業ロボットシステムにおいて、複数のアーム３
ａ，３ｂ，３ｃを有するロボット４の本体構成は第１実
施例と基本的に異なるところがない。本実施例において
は、自動ツール交換装置（Automatic Tool Changer）２
０によって作業用ツールを溶接トーチ２１からグライン
ダ２に自動交換するようにされている。また、前記第１
実施例に記載のようなグラインダ２の適応制御および後
述の溶接トーチ２１の適用制御を実行するためのロボッ
トコントローラ２２が備えられ、このロボットコントロ
ーラ２２にはオペレータが各種条件の設定（教示）を行
うための操作器２３が接続されている。

【００３７】前記グラインダ２のモータ（図示せず）は
グラインダ用電源７により駆動される。このモータの負
荷電流は電流センサ８によって検出され、この電流セン
サ８からのグラインダ負荷電流信号がロボットコントロ
ーラ２２に入力されるようになっている。一方、前記溶
接トーチ２１には溶接電源２４から溶接電流が供給され
る。この溶接電源２４から供給される溶接電流は電流セ
ンサ２５によって検出され、この電流センサ２５からの
溶接電流信号がやはりロボットコントローラ２２に入力
されるようになっている。また、前記第１実施例と同
様、ロボットコントローラ２２には、ロボット４の適所
に設けられている図示されない位置センサからのロボッ
ト４の現在位置に係る位置信号と、やはり図示されない
速度センサからのロボット４の現在速度に係る速度信号
とが入力される。これら各入力信号に基づきロボットコ
ントローラ２２は所定の演算処理を行い、ロボット４に
対して駆動信号を出力する。なお、ロボットコントロー
ラ２２とグラインダ用電源７および溶接電源２４との間
では、起動信号およびエラー信号などのやり取りがなさ
れる。

【００３８】本実施例のロボットコントローラ２２の具
体的構成が図８に示されている。図示のように、このロ
ボットコントローラ２２においては、ロボット４の基本
的な位置および速度の制御を行う位置制御部２６と、作
業種別に応じた適用制御を行う適応制御部２７とが備え
られるとともに、作業種別（ツール種別）毎の適応制御
の制御パターン，パラメータおよび入出力設定等が登録
されるデータベース部２８が備えられている。

【００３９】操作器２３によりオペレータが設定する作
業種別およびステップ毎の位置，速度等の命令は、この
ロボットコントローラ２２内の命令記憶部２９に一旦記
憶され、これら命令は位置制御部２６におけるメイン制
御部２６ａにて解析され、各作業種別に応じた適用制御
が必要な場合にそのメイン制御部２６ａから適応制御部
２７の適応制御設定部２７ａに作業開始命令とその作業
種別とが通知される。作業開始命令が出されると、この
適応制御設定部２７ａでは、データベース部２８より作
業種別に応じた適応制御パターンおよびパラメータを呼
び出して設定を行うとともに、入出力設定を行う。この
適応制御設定部２７ａでの設定が終了すると、適応制御
部２７内の補正値計算部２７ｂにて、入力部３０を介し
てグラインダ負荷電流信号，溶接電流信号等に基づき位
置補正値および速度補正値が逐次計算され、これら計算
値が位置制御部２６内の位置指令演算部２６ｂに出力さ
れるとともに、出力部３１を介して周辺装置へ出力され
る。この位置指令演算部２６ｂにおいては、ロボット４
の現在位置に係る位置信号と、ロボット４の現在速度に
係る速度信号と、メイン制御部２６ａより入力される位
置目標値および速度目標値と、補正値計算部２７ｂより
入力される位置補正値および速度補正値との各データを
基に駆動信号が算出され、この算出された駆動信号がロ
ボット４に出力される。また、これら位置補正値および
速度補正値は補正値記憶部３２に記憶されるとともに、
前記駆動信号の算出に際し必要に応じてその補正値記憶
部３２に記憶されている補正値が呼び出される。

【００４０】ここで、グラインダ２の適応制御の制御動
作は第１実施例において詳述した通りである。一方、溶
接トーチ２１の適応制御においては、次のようにして水
平方向（進行方向に向かって左右方向）位置制御と高さ
方向位置制御との二種類の制御が同時に行われる。

【００４１】水平方向位置制御においては、図９に示さ
れるように、溶接トーチ２１が被溶接材３３，３４の接
合部に沿って移動される際にその溶接トーチ２１に対し
左右に正弦波状にウィービング運動が付与され、このウ
ィービング時に電流センサ２５によって検出される溶接
トーチ２１の左端位置および右端位置での溶接電流（ア
ーク電流）の偏差が０になるようにその溶接トーチ２１
の水平方向位置が制御される。なお、図９（ａ）は、溶
接トーチ２１が左方にずれることによって左端位置での
溶接電流のピーク値が右端位置での溶接電流のピーク値
に比べて偏差ｐだけ大きな値になっている状態を示して
おり、図９（ｃ）は、溶接トーチ２１が右方にずれるこ
とによって右端位置での溶接電流のピーク値が左端位置
での溶接電流のピーク値に比べて偏差ｑだけ大きな値に
なっている状態を示している。このように左右端位置で
の溶接電流のピーク値に偏差が生じた場合に、図９
（ｂ）に示されるようにその偏差を０にするように溶接
トーチ２１の位置制御が行われる。

【００４２】また、高さ方向位置制御においては、溶接
電流の低周波成分を取り出すことによって溶接トーチ２
１の高さ方向の平均位置が検出され、この平均位置が予
め設定される基準値と比較されてその基準値との偏差が
０になるようにその溶接トーチ２１の高さ方向位置が制
御される。

【００４３】本実施例のマルチ作業ロボットシステムに
おいては、主にオペレータの教示時との位置ずれを自動
的に補正するための適応制御を溶接とグラインダとの各
作業毎に切り換えて適用するために、溶接トーチ２１の
適応制御において補正値記憶部３２に記憶されている補
正値がグラインダ２の適応制御において利用され、これ
によって、グラインダ２の適応制御において補正不能な
研削平面上で研削線と直角方向の位置ずれの補正を行う
ことが可能とされている。次に、溶接作業に引き続いて
研削作業を行う際の制御動作を図１０〜図１４に示され
ているフローチャートに基づき詳述する。

【００４４】図１０は基本プログラムを示すフローチャ
ートである。この基本プログラムにおいては、まず溶接
ルーチンの呼び出し処理が行われ（ステップＳ）、この
後グラインダルーチンの呼び出し処理が行われる（ステ
ップＴ）。

【００４５】前記溶接ルーチンにおいては図１１に示さ
れるフローチャートにしたがって処理が実行される。Ｓ１：初期化を行う。この初期化においては、ツール要
求信号を１（溶接トーチ）に設定するとともに、ツール
パラメータテーブルより溶接トーチのツールパラメータ
を読み出し、この読み出したツールパラメータを設定す
る。以後、このツールパラメータで示される点に制御点
を移す。ここで、このツールパラメータは、ツールの長
さおよび角度等をロボット４の６軸フランジ面に固定さ
れる座標で表した数値である。

【００４６】Ｓ２〜Ｓ４：図１３のフローチャートによ
って後述するＡＴＣルーチンを呼び出して溶接トーチ２
１をロボット４に装着し、この後そのロボット４をサー
チポイントＰ₀（予め教示したｚ方向のワーク位置）へ
移動させる。次いで、溶接開始点の位置ずれを補正する
ためにサーチルーチンを呼び出す。このサーチルーチン
においては、教示時におけるワークＷの端面位置Ｐ
₀（ｚ方向），Ｐ₁（ｙ方向），Ｐ₂（ｘ方向）をサー
チ開始点（図１５参照）として、ロボット４のベース座
標で示されるワークＷの現在位置（Ｐ₀₁，Ｐ₁₁，Ｐ₂₁）
を得るために、予め教示した方向にサーチ動作を行う。
なお、このサーチ動作は、例えば溶接トーチ２１の通電
状態を監視しながらワークＷ方向に接近し、通電時にそ
の溶接トーチ２１を停止させることにより行われる。こ
うして得られるワークＷの現在位置と教示位置との差分
をとることで、溶接開始点Ｐ₃の位置ずれ補正が次式に
より得られる。ただし、この溶接開始点Ｐ₃の補正後の
値をＰ_3new，補正前の値をＰ_3o _ldとする。Ｐ_3new,x＝Ｐ_3old,x＋（Ｐ_21x−Ｐ_2x）Ｐ_3new,y＝Ｐ_3old,y＋（Ｐ_11y−Ｐ_1y）Ｐ_3new,z＝Ｐ_3old,z＋（Ｐ_01z−Ｐ_0z）

【００４７】Ｓ５〜Ｓ６：溶接トーチ２１を溶接開始点
Ｐ₃へ移動させ、データベース部２８より溶接条件を読
み出し、溶接電源２４への指令値および適応制御の設定
を行う。Ｓ７：溶接開始処理を行う。すなわち、溶接電源２４へ
電流，電圧の指令および起動指令を送るとともに、適応
制御部２７内で適応制御処理を開始する。この適応制御
処理においては、前述のように補正値計算部２７ｂにて
溶接電流を基にｘ方向（水平方向）の補正値を計算し
（ｚ方向（高さ方向）についても同様）、この補正値を
位置指令演算部２６ｂへ送る。この位置指令演算部２６
ｂでは、受け取った補正値をロボット４のベース座標に
変換し、現在目標値に積算して新たな目標値とする。さ
らに、図１６に示されているように、補正値を折り込ん
だ目標値Ｐ_n,newと教示時の目標値Ｐ_n,oldとの差（積
算補正値のロボットベース座標での値）ΔＷ_n＝Ｐ
_n,new−Ｐ_n,oldを１回分記憶しておき、前回までのそ
の値ΔＷ_n-1との差（前回までの積算値と今回積算値と
の差）ΔＰ_n＝ΔＷ_n−ΔＷ_n-1を補正値記憶部３２に
逐次記憶する。

【００４８】Ｓ８〜Ｓ１０：適応制御処理と補正値の記
憶処理を実行しながら溶接終了点Ｐ ₄へ直線移動する。
そして、溶接終了点Ｐ₄へ到達したら溶接終了処理、す
なわち溶接電源２４への終了命令および適応制御の停止
等を行う。この後、予め教示された待機点へ移動して溶
接ルーチンを終了する。

【００４９】次に、前記グラインダルーチンにおいては
図１２に示されるフローチャートにしたがって処理が実
行される。Ｔ１：初期化を行う。この初期化は、溶接ルーチンにお
ける初期化と同様の処理であって、ツール要求信号を２
（グラインダ）に設定するとともに、ツールパラメータ
テーブルよりグラインダのツールパラメータを読み出
し、この読み出したツールパラメータを設定する。以
後、このツールパラメータで示される点に制御点を移
す。

【００５０】Ｔ２〜Ｔ４：図１３のフローチャートによ
って後述するＡＴＣルーチンを呼び出し、溶接トーチ２
１を切り離してグラインダ２を装着する。この後、前記
溶接ルーチンにおいて位置ずれ補正のなされた開始点
（グラインダ開始点）Ｐ₃へロボット４を移動させる。
次いで、データベース部２８よりグラインダ作業条件を
読み出し、グラインダ用電源７への指令値および適応制
御の設定を行う。

【００５１】Ｔ５：グラインダの作業開始処理を行う。
すなわち、グラインダ用電源７へ起動指令を送るととも
に、適応制御部２７内で適応制御処理を開始する。この
適応制御処理においては、前記第１実施例において詳述
されているように、電流センサ８からの負荷電流信号を
基に補正値計算部２７ｂにてｚ方向の補正値が計算さ
れ、位置指令演算部２６ｂに送られる。この位置指令演
算部２６ｂでは、記憶値の再生処理のために、まず溶接
トーチ２１の適応制御において記憶された記憶補正値Δ
Ｐ_nを補正値記憶部３２より逐次読み出し、この読み出
された記憶補正値ΔＰ_nを教示データを基にした目標値
Ｐ_n,oldに積算して新たな目標値Ｐ_n,newとする。さら
に、補正値計算部２７ｂにて計算された補正値をロボッ
トベース座標に変換し、今回計算された目標値に積算し
て真の目標値Ｐ_n,realとする。

【００５２】このグラインダ２の適応制御処理におい
て、真の目標値Ｐ_n,realの計算手順の具体例が図１７に
示されている。この図１７に示される例は、溶接トーチ
２１の適応制御においてｘ方向の記憶補正値ΔＰ_nのみ
が記憶され、グラインダ２の適応制御においてｚ方向の
みの補正が行われる場合である。図１７（ａ）に示され
るように、記憶補正値を折り込んだ目標値Ｐ_n,newは教
示データを基にした目標値Ｐ_n,oldに対して次式により
求められる。Ｐ_n,new＝Ｐ_n,old＋ΔＰ ΔＰ：記憶補正値積算値次いで、図１７（ｂ）に示されているように、前式にて
得られる目標値Ｐ_n,ne _wに対し、グラインダ適応制御に
よる補正値ΔＧ_nを積算することで真の目標値Ｐ_n,real
が次式により得られる。Ｐ_n,real＝Ｐ_n,new＋ΔＧ_n

【００５３】Ｔ６〜Ｔ８：適応制御処理と補正値の再生
処理を実行しながら終了点（グラインダ終了点）Ｐ₄へ
直線移動する。そして、終了点Ｐ₄に到達したら作業終
了処理、すなわちグラインダ２への終了命令および適応
制御の停止等を行う。この後、予め教示された待機点へ
移動してグラインダルーチンを終了する。

【００５４】次に、前述のＡＴＣルーチン（図１１のス
テップＳ２，図１２のステップＴ２）における処理手順
を図１３に示されるフローチャートによって説明する。

【００５５】Ｕ１〜Ｕ４：ツール判別信号が０（無し）
の場合に、ツール要求信号が１（溶接トーチ）であれば
そのツール１（溶接トーチ）を装着し、ツール要求信号
が２（グラインダ）であればそのツール２（グライン
ダ）を装着する。

【００５６】Ｕ５〜Ｕ７：ツール判別信号が１（溶接ト
ーチ）の場合に、ツール要求信号が１（溶接トーチ）で
あればツール交換の必要がないのでそのままフローを終
了し、ツール要求信号が２（グラインダ）であれば現在
装着されているツール１（溶接トーチ）を切り離してツ
ール２（グラインダ）を装着する。

【００５７】Ｕ８〜Ｕ１０：ツール判別信号が２（グラ
インダ）の場合に、ツール要求信号が２（グラインダ）
であればツール交換の必要がないのでそのままフローを
終了し、ツール要求信号が１（溶接トーチ）であれば現
在装着されているツール２（グラインダ）を切り離して
ツール１（溶接トーチ）を装着する。

【００５８】図１４には、ツール切り離しのためのルー
チン（ａ）およびツール装着のためのルーチン（ｂ）が
示されている。図１８に示されているように、ツール交
換は、グラインダ２および溶接トーチ２１の各ツールが
保持されているツールスタンド３５に対してロボット４
の先端アーム（手首）３ｃを移動させるとともに、現在
保持しているツールを切り離して新たなツールを装着す
ることにより行われる。次に、図１４に示されるフロー
チャートを図１８を参照しながら説明する。

【００５９】Ｖ１〜Ｖ４：ツール１（溶接トーチ２１）
を切り離す際には、アーム３ｃをＰ _t11へ移動した後Ｐ
_t12へ直線移動し、次いでＡＴＣクランプ信号をオフに
してツール１をツールスタンド３５に保持させ、この後
Ｐ_t13へ直線移動する。同様に、ツール２（グラインダ
２）を切り離す際には、アーム３ｃをＰ_t21へ移動した
後Ｐ_t22へ直線移動し、次いでＡＴＣクランプ信号をオ
フにしてツール２をツールスタンド３５に保持させ、こ
の後Ｐ_t23へ直線移動する。

【００６０】Ｗ１〜Ｗ４：ツール１（溶接トーチ２１）
を装着する際には、アーム３ｃをＰ _t11へ移動した後Ｐ
_t12へ直線移動し、次いでＡＴＣクランプ信号をオンに
してツールスタンド３５に保持されているツール１を把
持し、この後Ｐ_t13へ直線移動する。同様に、ツール２
（グラインダ２）を装着する際には、アーム３ｃをＰ
_t21へ移動した後Ｐ_t22へ直線移動し、次いでＡＴＣク
ランプ信号をオンにしてツールスタンド３５に保持され
ているツール２を把持し、この後Ｐ_t23へ直線移動す
る。

【００６１】本実施例のマルチ作業ロボットシステムに
よれば、溶接作業およびグラインダ作業の各作業毎の適
応制御間でデータを共有することが可能となる。これに
より、グラインダ作業中の情報，適応制御では原理的に
行えない研削面上で研削線と直角方向（進行方向に対し
左右方向）の位置制御を容易に行うことができる。この
ように各作業の適応制御で対応できない制御を相互に補
うことができるという利点がある。また、制御システム
が大掛かりになることがなく、一台のロボットで異種の
作業を連続的に行う際にそれら作業を極めて効率的に行
うことができる。

【００６２】本実施例においては、溶接作業に引き続い
てグラインダ作業を行うものについて説明したが、本発
明は、これら作業に限定されるものではなく、ロボット
のアーム軌跡を補償する作業を順次に行う場合、例えば
溶接作業の後にその溶接部の欠陥を検査する作業（例；
超音波探傷）を行うものなどに適用することができる。

【００６３】前述のように、本発明は、種々に変更可能
なことは明らかである。このような変更は本発明の精神
および範囲に反することなく、また当業者にとって明瞭
な全てのそのような変形、変更は、請求の範囲に含まれ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１実施例による研削作業用のロボッ
トシステムの構成図である。

【図２】図２は、第１実施例におけるロボットコントロ
ーラの構成図である。

【図３】図３は、第１実施例によるロボットシステムの
基本プログラムのフローチャートである。

【図４】図４は、速度制御実行ルーチンのフローチャー
トである。

【図５】図５は、切り込み制御実行ルーチンのフローチ
ャートである。

【図６】図６は、第１実施例のロボットシステムによる
ワーク加工の一例を示すグラフである。

【図７】図７は、第２実施例によるマルチ作業ロボット
システムの構成図である。

【図８】図８は、第２実施例におけるロボットコントロ
ーラの構成図である。

【図９】図９は、溶接トーチの水平方向位置制御を説明
する図である。

【図１０】図１０は、第２実施例によるマルチ作業ロボ
ットシステムの基本プログラムを示すフローチャートで
ある。

【図１１】図１１は、溶接ルーチンを示すフローチャー
トである。

【図１２】図１２は、グラインダルーチンを示すフロー
チャートである。

【図１３】図１３は、ＡＴＣルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図１４】図１４は、ツール切り離しのためのルーチン
（ａ）を示すフローチャートおよびツール装着のための
ルーチン（ｂ）を示すフローチャートである。

【図１５】図１５は、溶接作業を説明する斜視図であ
る。

【図１６】図１６は、溶接作業における補正値の記憶を
説明する図である。

【図１７】図１７は、グラインダ作業における記憶補正
値の再生を説明する図である。

【図１８】図１８は、ツール交換動作を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１回転砥石２グラインダ３ａ，３ｂ，３ｃアーム４ロボット５，２２ロボットコントローラ６，２３操作器７グラインダ用電源８，２５電流センサ９記憶部１０データベース部１１負荷制御パターン設定部１２，２６ｂ位置指令演算部１３，３０入力部１４負荷信号処理部２０自動ツール交換装置２１溶接トーチ２４溶接電源２６位置制御部２６ａメイン制御部２７適応制御部２７ａ適応制御設定部２７ｂ補正値計算部２８データベース部２９命令記憶部３２補正値記憶部

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【手続補正書】

【提出日】平成７年６月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】一方、非類似の複数の作業を一台のロボッ
トで行う場合に、各作業毎の適応制御をそれぞれ単独で
行うのでは、各作業に対応して別個のコントローラが必
要となって制御システムが大掛かりになるとともに、各
作業毎の適応制御で得られるデータを各コントローラで
単独で保有することとなり、各作業が単独で行われてい
るだけで極めて非効率的であるという問題点がある。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】本発明は、前述のような問題点を解消する
ためになされたもので、第１に、ロボットに研削ツール
を把持させてワーク表面を研削する際に、装置を複雑に
することなく、成形性を伴った研削作業を自動的にかつ
高精度に行うことができるようにすることを目的とする
ものである。また、本発明は、第２に、非類似の複数の
作業を一台のロボットで行う場合に各作業に係るデータ
を共有して、さらに適応制御で得られるデータを共有
し、１つの作業で得られたデータを他の作業で利用する
ことを可能とし、それら作業を効率的に行うことができ
るようにすることを目的とするものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研削ツールを把持してワーク表面を研削
するロボットの制御装置であって、（ａ）前記研削ツー
ルに供給される負荷電流を検知する負荷電流検知手段、
（ｂ）前記研削ツールに供給される負荷電流の変化量を
検知する負荷電流変化量検知手段、（ｃ）前記負荷電流
検知手段により検知される負荷電流に応じて前記研削ツ
ールの前記ワークへの切り込み量を制御する切り込み量
制御手段、（ｄ）前記負荷電流検知手段により検知され
る負荷電流に応じて前記研削ツールの研削速度を制御す
る研削速度制御手段および（ｅ）前記負荷電流変化量検
知手段により検知される負荷電流の変化量が所定の閾値
以下のときには前記切り込み量制御手段による制御を実
行し、前記負荷電流変化量検知手段により検知される負
荷電流の変化量が所定の閾値を越えるときには前記研削
速度制御手段による制御を実行するように、これら切り
込み量制御手段と研削速度制御手段とを切り換える切換
手段を備えることを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項２】前記切り込み量制御手段は、前記負荷電
流が大きいときには前記切り込み量が小さくなるよう
に、前記負荷電流が小さいときには前記切り込み量が大
きくなるように制御し、前記研削速度制御手段は、前記
負荷電流が大きいときには前記研削速度が小さくなるよ
うに、前記負荷電流が小さいときには前記研削速度が大
きくなるように制御することを特徴とする請求項１に記
載のロボットの制御装置。
【請求項３】一つのワークに対し複数のツールを持ち
換えて各ツールに対応する作業を順次に行うロボットの
制御装置であって、（ａ）予め教示されるロボットの目
標位置を記憶する目標位置記憶手段、（ｂ）前記ワーク
上の実際の作業部位に適応するようにロボットの実際位
置を制御する位置制御手段、（ｃ）一の作業を行うに際
し、前記目標位置記憶手段に記憶されている目標位置と
前記位置制御手段により制御される実際位置との偏差を
位置補正値として記憶する補正値記憶手段および（ｄ）
前記一の作業に際して前記補正値記憶手段に記憶される
位置補正値に基づき、この一の作業の後に行われる他の
作業に際してのロボットの目標位置を補正する補正手段
を備えることを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項４】前記一の作業に使用されるツールと前記
他の作業に使用されるツールとが自動交換装置により交
換されることを特徴とする請求項３に記載のロボットの
制御装置。
【請求項５】前記一の作業が溶接作業であり、前記他
の作業がその溶接作業に引き続いて行われる研削作業で
あることを特徴とする請求項３または４に記載のロボッ
トの制御装置。
【請求項６】前記目標位置記憶手段は、溶接開始点と
溶接終了点とを結ぶ線分を前記目標位置として記憶する
ことを特徴とする請求項５に記載のロボットの制御装
置。
【請求項７】前記位置制御手段は、溶接トーチを被溶
接継手の接合部においてウィービングさせる際のその溶
接トーチの左端位置および右端位置での溶接電流値の偏
差を０にする水平方向位置制御と、この溶接電流値と所
定の基準値との偏差を０にする高さ方向位置制御とを行
うことを特徴とする請求項５に記載のロボットの制御装
置。
【請求項８】前記補正値記憶手段は、前記目標位置
と、溶接トーチを被溶接継手の接合部においてウィービ
ングさせる際のそのウィービングの中心線との偏差を位
置補正値として記憶することを特徴とする請求項６に記
載のロボットの制御装置。