JPH0934523A - 工業用ロボットの制御方法 - Google Patents

工業用ロボットの制御方法

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JPH0934523A
JPH0934523A JP20531095A JP20531095A JPH0934523A JP H0934523 A JPH0934523 A JP H0934523A JP 20531095 A JP20531095 A JP 20531095A JP 20531095 A JP20531095 A JP 20531095A JP H0934523 A JPH0934523 A JP H0934523A
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JP
Japan
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work
positioner
teaching data
robot
amount
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JP20531095A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Matsumura
浩史 松村
Koji Kawakami
浩司 川上
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接ロボット3との位置関係を変化させなが
ら偏心して回転するワーク1に対応するティーチングデ
ータを作成する。 【構成】 ワーク1をポジショナに回転可能に保持さ
せ、固定されたワーク1に対して作業するように設定さ
れたティーチングデータと、回転するワーク1に対して
作業するように設定されたティーチングデータとに基づ
いて工業用ロボットを動作させる。ポジショナにより回
転される前後のワーク1の作業面の位置を検出し、これ
ら作業面の位置からワーク1の中心位置を求めることに
よって、ポジショナ2の回転中心に対するワーク1の偏
心量を求め、偏心量に基づいてティーチングデータをそ
れぞれ補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポジショナにより
回転可能に保持されたワークに対して作業する工業用ロ
ボットの制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶接ロボット等の工業用ロボットの多く
は、ティーチングプレイバック方式(教示/再生方式)
を採用している。ティーチングプレイバック方式は、テ
ィーチングデータを入力する教示モードと、入力された
ティーチングデータに従って移動する再生モードとでロ
ボットを動作させるものであり、ロボットがティーチン
グデータに基づいて同一の動作を繰り返すことによっ
て、複数のワークに対して均一な作業を行うようになっ
ている。
【0003】ところが、ワークの設定位置が基準位置よ
りズレていると、工業用ロボットがティーチングデータ
を正確に再生して動作しても、ワークに対して正規の作
業を行うことができないことになる。従って、従来は、
例えば特公平1−18441号公報に開示されているよ
うに、ティーチングデータを予め教示装置に記憶させて
おき、再生モード時にワークの基準位置に対するズレ量
を修正値として入力し、この修正値を付加して補正され
たティーチングデータにより工業用ロボットを作動させ
るようになっている。
【0004】
【発明を解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ように、ワークの基準位置に対するズレ量によりティー
チングデータを補正することによって、ワークの所定部
位に工業用ロボットを位置させるには、ワークと工業用
ロボットとの位置関係が常に一定であることが必要であ
る。ところが、ワークを回転させながら工業用ロボット
を作動させる作業形態の場合には、ワークが基準位置か
らズレていると、ワークが偏心しながら回転することに
なるため、ワークと工業用ロボットとの位置関係が変化
することになる。従って、このような作業形態の場合に
は、従来のワークのズレ量をティーチングデータに付加
するだけではティーチングデータの補正が不十分とな
り、ワークの所定部位に工業用ロボットを正確に位置さ
せることができないことになる。
【0005】従って、本発明においては、ワークが偏心
しながら回転した場合でも、ティーチングデータを正確
に補正することができる工業用ロボットの制御方法を提
供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、請求項1および2の発明は、ワークをポジショナに
回転可能に保持させ、固定されたワークに対して作業す
るように設定されたティーチングデータと、回転するワ
ークに対して作業するように設定されたティーチングデ
ータとに基づいて工業用ロボットを動作させる工業用ロ
ボットの制御方法であり、下記の特徴を有している。
【0007】即ち、請求項1の発明は、上記ポジショナ
により回転される前後のワークの作業面の位置を検出
し、これら作業面の位置からワークの中心位置を求める
ことによって、上記ポジショナの回転中心に対するワー
クの偏心量を求め、該偏心量に基づいて上記ティーチン
グデータをそれぞれ補正することを特徴としている。
【0008】これにより、偏心量に基づいてティーチン
グデータの補正が行われるため、溶接ロボットとの位置
関係を変化させながら偏心して回転するワークに対応す
るティーチングデータが作成されることになる。従っ
て、ワークの寸法誤差やシステムの据え付け誤差、ワー
クの撓み等が生じていても、正確に補正されたティーチ
ングデータにより作業が行われるため、高い品質を安定
して得ることができる。さらに、ポジショナにワークを
保持させた後、ワークの偏心量を求めているため、ポジ
ショナがワークを保持する際に要求される精度を低く設
定することが可能になり、結果としてポジショナを安価
に作成することが可能になる。
【0009】また、請求項2の発明は、上記ポジショナ
により回転される前後のワークの作業面の位置を検出
し、これら作業面の位置からワークの中心位置を求める
ことによって、上記ポジショナの回転中心に対するワー
クの偏心量を求め、さらに、上記ワークを任意の傾斜角
に設定したときの作業面上の複数箇所の位置を検出する
ことによって、上記ポジショナの傾斜角に対するワーク
の角度ズレ量を求め、上記偏心量および角度ズレ量に基
づいて上記ティーチングデータをそれぞれ補正すること
を特徴としている。
【0010】これにより、請求項1の効果に加えて、ワ
ークが偏心しながら回転し、さらに、ワークの傾斜角が
ポジショナの回転角度と異なっていても、正確に補正さ
れたティーチングデータにより作業することが可能にな
るため、高い品質を一層安定して得ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図1ないし図
7を用いて説明する。本実施例に係る工業用ロボットの
制御方法は、鉄骨柱大組立溶接のコラム柱溶接システム
において実施されるようになっている。このシステム
は、図2(a)・(b)に示すように、鉄骨柱であるワ
ーク1・1を回転可能に保持する一対のポジショナ2・
2と、これらのポジショナ2・2を左右方向に移動させ
るポジショナ移動装置4と、ワーク1・1を溶接する溶
接ロボット3と、溶接ロボット3をポジショナ移動装置
4に沿って平行移動させるように、ポジショナ移動装置
4に並設されたロボット移動装置5と、溶接ロボット3
をポジショナ移動装置4方向に対して直角方向に進退移
動させるスライダ6とを有している。
【0012】上記の溶接ロボット3は、図3(a)・
(b)に示すように、スライダ6に移動可能に設けられ
たベース11を有している。ベース11には、旋回軸と
しての機能を有するように、基台12が旋回可能に設け
られており、基台12には、前後揺動軸としての機能を
有するように、第1アーム13が揺動可能に縦設されて
いる。第1アーム13は、基台12側を固定端とされた
主アーム13aおよび第1副アーム13bと、第1副ア
ーム13bの自由端側に回転自在に設けられた第2副ア
ーム13cとからなっている。そして、主アーム13a
および第2副アーム13cは、自由端側において第2ア
ーム14をそれぞれ回転自在に軸支しており、第2アー
ム14の自由端側には、手首軸としての機能を有するよ
うに、手首アーム15が揺動可能に設けられている。
【0013】上記の溶接ロボット3は、図4に示すよう
に、ロボット制御盤31により動作が制御されるように
なっている。ロボット制御盤31は、3次元直交座標変
換装置34と記憶装置35と周辺装置制御盤制御装置3
6とを有している。3次元直交座標変換装置34は、溶
接ロボット3の各軸の持つ極座標データを3次元直交座
標変換装置34により3次元直交座標データに変換し、
この座標データを位置データとして記憶装置35に格納
するようになっている。また、周辺装置制御盤制御装置
36は、スライダ6およびポジショナ2を制御する周辺
装置制御盤32に接続されており、スライダ6およびポ
ジショナ2の位置データを記憶装置35に格納するよう
になっている。
【0014】上記の記憶装置35は、溶接ロボット3、
スライダ6、およびポジショナ2の位置データを格納す
るようになっていると共に、情報処理装置33から入力
されたティーチングデータを格納するようにもなってい
る。そして、ロボット制御盤31は、スライダ6、ポジ
ショナ2、および位置データを記憶装置35に格納しな
がらティーチングデータに対応するように溶接ロボット
3を制御することによって、溶接ロボット3をスライダ
6およびポジショナ2に同期および連動させるようにな
っている。
【0015】また、ロボット制御盤31は、パーソナル
コンピュータ等の情報処理装置33にRS232C規格
の伝送路を介して接続されている。情報処理装置33
は、ワーク1を固定した状態で溶接ロボット3を作動さ
せる第1作業パターンのティーチングデータと、ポジシ
ョナ2によりワーク1を回転させながら溶接ロボット3
を作動させる第2作業パターンのティーチングデータと
が予めオペレータにより入力されており、ポジショナ2
の回転中心とワーク1の中心位置とのズレ量を偏心量と
して求めた後、この偏心量に基づいて各作業パターンの
ティーチングデータをそれぞれ補正し、ロボット制御盤
31に出力するようになっている。
【0016】上記の構成において、コラム柱溶接システ
ムの動作を通じて溶接ロボット3の制御方法について説
明する。
【0017】先ず、ワーク1を固定した状態で溶接ロボ
ット3を作動させることによって、ワーク1の平面部を
溶接する第1作業パターンのティーチングデータが情報
処理装置33にキー入力されることになると共に、ポジ
ショナ2によりワーク1を回転させながら溶接ロボット
3を作動させることによって、ワーク1のコーナ部を溶
接する第2作業パターンのティーチングデータが情報処
理装置33にキー入力されることになる。
【0018】上記のティーチングデータの入力が完了す
ると、図2(a)・(b)に示すように、ワーク1・1
がポジショナ2・2にそれぞれ装着された後、ポジショ
ナ2・2同士が接近するようにポジショナ移動装置4に
より移動されることによって、ワーク1・1の端部同士
が当接されることになる。そして、ワーク1・1の当接
部に対して溶接ロボット3がスライダ6により直角方向
に進退移動されるように、溶接ロボット3がロボット移
動装置5により移動されることになる。
【0019】次に、図1のティーチングデータ補正手順
に示すように、ワーク1の中心位置と、ワーク1を保持
するポジショナ2の回転中心とのズレ量が偏心量として
測定され、上述の各作業パターンのティーチングデータ
が補正された後、これらのティーチングデータに基づい
て溶接ロボット3が作動されることになる。
【0020】具体的には、図4の溶接ロボット3、ポジ
ショナ2、およびスライダ6の各位置データを情報処理
装置33にキー入力し、情報処理装置33において仮想
的に形成された3次元直交座標軸上に溶接ロボット3、
ポジショナ2、およびスライダ6を存在させて位置関係
を求めることになる(S1)。続いて、ワーク1の寸法
をキー入力し、上記の3次元直交座標軸上にワーク1を
存在させることによって、溶接ロボット3、ポジショナ
2、およびスライダ6との位置関係を求めることになる
(S2)。
【0021】この後、ポジショナ2に対してワーク1を
所定の角度で固定するように指示し、溶接ロボット3に
対してワイヤアースセンシングによりワーク1を検出さ
せることになる。即ち、図5に示すように、ワーク1が
所定の角度にポジショナ2により設定されると、溶接ロ
ボット3がスライダ6によりワーク1方向に移動され、
ワーク1の図中上面および側面の作業面がそれぞれ検出
されることになる。そして、検出時における溶接ロボッ
ト3およびスライダ6の位置データZ1・Y1がロボッ
ト制御盤31に入力されることになる。次に、ワーク1
がポジショナ2により180°回転された後、上述と同
様の動作によって、ワーク1の図中上面および側面の検
出時における位置データZ2・Y2がロボット制御盤3
1に入力されることになる(S3)。
【0022】ロボット制御盤31に入力された位置デー
タZ1・Y1・Z2・Y2は、図4に示すように、3次
元直交座標変換装置34により3次元直交座標データに
変換された後(S4)、情報処理装置33に受信される
ことになる(S5)。そして、情報処理装置33は、実
測値である位置データZ1・Y1・Z2・Y2と、S1
・2において入力されたポジショナ2等の設定値である
位置データとを基にして、ワーク1の中心位置とポジシ
ョナ2の回転中心とのズレ量を偏心量として算出するこ
とになる。即ち、偏心量の算出方法を具体的に説明する
と、ポジショナ2により所定の角度に設定されたワーク
1のY方向およびZ方向の位置検出点の径をDyおよび
Dzとし、Y方向およびZ方向のズレ量をOyおよびO
zとすると、これらのOyおよびOzは、Oy=((Y
1+Y2)−Dy)/2、Oz=((Z1+Z2)−D
z)/2のようになる。従って、偏心量は、Y方向にお
いて(Y1−Oy)−D/2若しくはDy/2−(Y2
−Oy)と求めることができ、Z方向において(Z1−
Oz)−D/2若しくはDz/2−(Z2−Oz)と求
めることができる。(S6)。
【0023】この後、図6のワーク1の中心位置Owと
ポジショナ2の回転中心Opとが一致していることを前
提にしたティーチング軌跡を示すティーチングデータに
対し、偏心量に基づいた補正が行われることになる。こ
れにより、図7に示すように、溶接ロボット3との位置
関係を変化させながら偏心して回転するワーク1のティ
ーチング軌跡を示すティーチングデータが作成されるこ
とになる(S7)。そして、これらのティーチングデー
タがロボット制御盤31に送信され(S8)、溶接ロボ
ット3の動作が開始されることによって、ワーク1の寸
法誤差や撓み、システムの据え付け誤差等が生じていて
も、ワーク1が正確に溶接されることになる(S9)。
【0024】尚、本実施例においては、ポジショナ2と
ワーク1との中心位置のズレ量を基にしてティーチング
データを補正する場合について説明しているが、さら
に、ポジショナ2とワーク1の角度ズレを考慮してティ
ーチングデータを補正するようになっていることが望ま
しい。
【0025】即ち、上述のティーチングデータ補正手順
において、ワーク1を所定の角度に傾斜させたときの1
面中の2か所をワーヤアースセンシングにより検出し、
検出により得られた2か所の位置データを基にしてワー
ク1と傾斜角とポジショナ2の傾斜角とのズレ量(角度
ズレ量)を算出し、この角度ズレ量と偏心量とに基づい
てティーチングデータを補正するようになっていること
が望ましい。そして、この場合には、ワーク1が偏心し
ながら回転し、さらに、ワーク1の傾斜角がポジショナ
2の回転角度と異なっていても、ワーク1を正確に溶接
することができる。
【0026】
【発明の効果】請求項1の発明は、以上のように、ポジ
ショナにより回転される前後のワークの作業面の位置を
検出し、これら作業面の位置からワークの中心位置を求
めることによって、上記ポジショナの回転中心に対する
ワークの偏心量を求め、該偏心量に基づいて上記ティー
チングデータをそれぞれ補正する構成である。
【0027】これにより、偏心量に基づいてティーチン
グデータの補正が行われることによって、溶接ロボット
との位置関係を変化させながら偏心して回転するワーク
に対応するティーチングデータが作成されるため、ワー
クの寸法誤差やシステムの据え付け誤差、ワークの撓み
やねじれ等が生じていても、正確に補正されたティーチ
ングデータにより作業が行われることになり、高い品質
を安定して得ることができる。さらに、ポジショナにワ
ークを保持させた後、ワークの偏心量を求めているた
め、ポジショナがワークを保持する際に要求される精度
を低く設定することが可能になり、結果としてポジショ
ナを安価に作成することが可能になるという効果を奏す
る。
【0028】また、請求項2の発明は、以上のように、
ポジショナにより回転される前後のワークの作業面の位
置を検出し、これら作業面の位置からワークの中心位置
を求めることによって、上記ポジショナの回転中心に対
するワークの偏心量を求め、さらに、上記ワークを任意
の傾斜角に設定したときの作業面上の複数箇所の位置を
検出することによって、上記ポジショナの傾斜角に対す
るワークの角度ズレ量を求め、上記偏心量および角度ズ
レ量に基づいて上記ティーチングデータをそれぞれ補正
する構成である。
【0029】これにより、請求項1の効果に加えて、ワ
ークが偏心しながら回転し、さらに、ワークの傾斜角が
ポジショナの回転角度と異なっていても、正確に補正さ
れたティーチングデータにより作業することが可能にな
るため、高い品質を一層安定して得ることができるとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】ティーチングデータ補正手順のフローチャート
である。
【図2】コラム柱溶接システムの概略構成を示すもので
あり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【図3】溶接ロボットの概略構成を示すものであり、
(a)は正面図、(b)は平面図である。
【図4】コラム柱溶接システムの制御系を示すブロック
図である。
【図5】ワークの作業面を溶接ロボットにより検出する
状態を示す説明図である。
【図6】ティーチング軌跡を示す説明図である。
【図7】ティーチング軌跡を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ワーク 2 ポジショナ 3 溶接ロボット 4 ポジショナ移動装置 5 ロボット移動装置 6 スライダ 11 ベース 12 基台 13 第1アーム 14 第2アーム 31 ロボット制御盤 32 周辺装置制御盤 33 情報処理装置 34 3次元直交座標変換装置 35 記憶装置 36 周辺装置制御盤制御装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワークをポジショナに回転可能に保持さ
    せ、固定されたワークに対して作業するように設定され
    たティーチングデータと、回転するワークに対して作業
    するように設定されたティーチングデータとに基づいて
    工業用ロボットを動作させる工業用ロボットの制御方法
    であって、 上記ポジショナにより回転される前後のワークの作業面
    の位置を検出し、これら作業面の位置からワークの中心
    位置を求めることによって、上記ポジショナの回転中心
    に対するワークの偏心量を求め、該偏心量に基づいて上
    記ティーチングデータをそれぞれ補正することを特徴と
    する工業用ロボットの制御方法。
  2. 【請求項2】 ワークをポジショナに回転可能に保持さ
    せ、固定されたワークに対して作業するように設定され
    たティーチングデータと、回転するワークに対して作業
    するように設定されたティーチングデータとに基づいて
    工業用ロボットを動作させる工業用ロボットの制御方法
    であって、 上記ポジショナにより回転される前後のワークの作業面
    の位置を検出し、これら作業面の位置からワークの中心
    位置を求めることによって、上記ポジショナの回転中心
    に対するワークの偏心量を求め、 さらに、上記ワークを任意の傾斜角に設定したときの作
    業面上の複数箇所の位置を検出することによって、上記
    ポジショナの傾斜角に対するワークの角度ズレ量を求
    め、 上記偏心量および角度ズレ量に基づいて上記ティーチン
    グデータをそれぞれ補正することを特徴とする工業用ロ
    ボットの制御方法。
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