JPS58155189A - 産業用ロボツトの位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は産業用ロボットの位置制御装置の改良に係り
、特に限定するものではないが例えば切断トーチでワー
クを切断する場合の、指令位置情報の修正を容易とした
ものに関する。

従来産業用ロボッ゛トを使用し、例えば切断トーチでワ
ークを切断する場合はその切断線上のトーチの適宜位置
をプレイバックの方式でティーチングし、オートモード
で自動切断を実行させる。この場合、切断線をもう少し
移動させたいとき（例えばティーチング時においてあら
かじめ見込んだ切断幅がちがっていた場合とか、端部な
折り曲げ・る場合の折り曲げ代の見込みがちがっていた
場合など）は前述ティーチングをやシなおさねばなら、
ず、初めのティーチングを充分慎重に行なう必要があっ
た。

そこでこの発明においては、例えば切断トーチ自身の方
向と、このトーチの進行方向とに関連した修正、方向お
よび修正量を指令すれば、ティーチングした点位置情報
はこれに従って自動的に修正されるようにした、位置制
御装置を提供し、前述問題点を解消せんとするものであ
る。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は図面
を参照して行う以下の詳細な説明から一層明らかとなろ
う。

第１図はこの発明の背景となるかつこの発明が適用され
る切断ロボットの一例を示す図である。

この切断ロボット１００は、水平方向すなわちＸ軸方向
に延長された基台１０１を含み、この基台１０１上には
、第１の移動体１−０２がこのＸ軸方向に移動自在に搭
載されている。移動体１０２には、一体的に、コラム１
０３が立設され、このコラム１０８によって垂直方向す
なわちＺ軸方向に移動自在に第２の移動体１０４が嵌装
される。

さらに、この移動体１０４には、Ｘ軸方向およびＺ軸方
向と直角の方向すなわちＹ軸方向に移動自在に、ビーム
１０５が゛支承される。このビーム１０５の先端には、
２軸方向と同方向の軸１０６ａ回りに軸１０６が支承さ
れ、この軸１０６の回動角はＶで表わされている。さら
に、この軸１０６の下端には、平行リンク装置１０７を
介して、切断トーチ（例えばプラズマ切断トーチ）１０
９の取付金具１０８が支持されている。この平行リンク
装置１０７は、トーチ１０９の姿勢角でを可変に、さら
にいかなる角度θにおいても、トーチ１０９の作業点１
０９ａの位置が、軸１０６ａ上の一定点に存在するよう
に構成されている。すなわち、この第１図に示す切断口
ボッ）１００は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θおよびＶの５つの自由
度を有し、さらに、その位置角度制御のための駆動系や
、制御手段たとえば操作卓８００やコンピュータ４００
などが付属的に設けられる。そして、トーチ１０９によ
ってワーク（例えばプレス成形品）２００の切断線２０
１に沿って、このワ−り２００を切断する。

第２図は第゛１図に示すロポッ）１００の位置角度制御
のための概略ブロック図を示す。この第２図において、
共通バス５００には、操作卓３００゜コンピュータ４０
０および各軸の位置決め装置６００Ｘ、６００ｙ、６０
ｏｚ、６００θ、および６００Ｆが連結されている。

′・　操作卓３００は、第３図に詳細に示すが、モード
切換スイッチ８０１が設けられる。このモード切換スイ
ッチ３０１は、ｒＭ’Ｊの位置でマニュアルモードを設
定し、「ＴＥ」の位置でテストモード、「Ａ」の位置で
オートモードを、それぞれ設定し得る。そして、このよ
うなモード切換スイッチ３０１からは、バス５００に各
モードに相当する信号が導出される。この操作卓８００
は、さらに、切断速さ指令スイッチ３０２．スタートボ
タンスイッチ８０８を含む。さらに、操作卓３００は、
各軸のマニュアル操作スイッチ８０４Ｘ、８０４ｙ、　
８０４□、８０４θ、および３０４Ｆを有する。これら
スイッチ８０４ｘ、８０４ｙおよび３０４□は、それぞ
れ、「Ｕ」側に倒すことにより各制御軸に沿って原点よ
り遠ざかる方向にトーチ１０９を移動させ、「Ｄ」側へ
倒すことによりトーチ１０９を原点に接近させる方向に
移動させる。さらに、スイッチ３０４θ、および８０４
ｖは、「Ｃ」側へ倒すことにより、各軸回りに時計方向
に回動制御させ、「ＣＣ」側へ倒すことにより反時計方
向に回動制御させるものである。

さらに操作卓３００は、修正指令スイッチ８０５を備え
る。８０５ａは修正量表示手段であり、スイッチ３０５
をＵ側へ倒す毎にその修正量をｌ■飛びに手段３０５ａ
に増加表示する。またスイッチ８０５をＤ側へ倒すと修
正量は１■飛びに減少し、零以下は負の表示がなされる
。これら修正量の正、負は例えば今の場合トーチ１０９
の進行方向右側への修正を正、左側への修正を負とする
こととする。またスイッチ８０４ｘないし８０４Ｆおよ
び３０５は、図において上側へ倒されている状−態を示
すが、これは中立位置、および下側へも倒しうるもので
あると理解されたい。

なお、コンピュータ４００は、周知のように、入出力イ
ンタフェース回路４０１．算術論理ユニット（ＡＬＵ）
４０２．リードオンリメモリ（ＲＯＭ）４０９およびラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４０４を含む。

そして、第８図に示す操作卓８００の操作にしたがって
、第２図に示すコンピュータ４００から各軸位置決め装
置６００ｘないし６００ｖに、指令位置情報を与える。

第４図には、各軸の位置決め装置６００ｘないし６００
Ｆのうち、代表的にＸ軸の位置決め装置６００Ｘのブロ
ック図が示される。残余の位置シ、め装置６００ｙない
し６００Ｆは、この第４図に示す構成とほぼ同様である
ので、ここではＸ軸の位置決め装置６００Ｘについて説
明し、その他の軸については説明を省略する。位置決め
装置６００Ｘには、バス５００すなわちコンピュータ４
００からの指令位置情報を受取るためのバッファレジス
タ６０１Ｘが設けられる。このバッファ６０１Ｘには、
コンピュータ４００から、送り出される指令位置情報が
ロードされ、その出力は差動アンプ６０２Ｘの一方の入
力となり、アンプ６０２ｘの出力はＤ／Ａ変換器６０３
Ｘに与えられる。さ°らに６０３Ｘの出力は差動アンプ
６０４Ｘの一方入力に与えられる。この差動アンプ６０
４Ｘの他方入力には、駆動モータ６０５Ｘに接続された
タコゼネレータ６０６ｘからの出力を受ける。そして、
差動アンプ６０４にの出力は移動体１０２のＸ軸方向の
位置を強制する駆動モータ６０５にの駆動入力として与
えられる。またモータ６０５Ｘに接続されたインクレメ
ンタルエンコーダ６０７ｘからの出力パルスはカラ／り
６０８ｘに入力し、その出力はアンプ６０２Ｘの他方の
入力として与えられると共に、バス５００を介してコン
ピュータ４００に接続される。

このようにして、オペレータはスイッチ８０１を操作し
てオートモードを選択し、スイッチ８０４ＸないしＢ　
Ｏ４Ｆを操作して、トーチ１０９を移動してその作業点
１０９ａを切断線２０１上の点Ｐ゛ｎ上に一致させ、か
つオイラ角（θおよびＷ）を制御してトーチ１０９の姿
勢中心線１０９ｂをワーク２００にほぼ直角に持ってく
る（第１図２点鎖線図示）。そのうえでさらにスイッチ
８０２を操作して指令速さを選択し、スイッチ３０８を
操作すれば、そのときのＸないしＶの各制御軸の位置情
報および速さ情報がコンピュータ、４００のＲＡＭ４０
４にユーザプログラムの１ステツプとして記憶される。

この操作をＰｎ＋１．Ｐｎ＋２・・・・・・とくり返す
ことにより、ワーク２００を図において左回りに一周し
て切断線２０１上のある間隔のティーチング点毎のステ
ップのユーザプログラムを記録しうるものである。

そしてオペレータはスイッチ３０１を操作してテストモ
ードを選択し、スイッチ８０３を操作すれば、その操作
毎にユーザプログラムの各ステップ毎に（但しトーチ１
０９は作動せずに）その内容が実行され、もし修正を要
すれば修正することもできる。

そしてさらにオペレータはスイッチ３０１を操作してオ
ートモードを選択し、スイッチ３０３を操作すれば、コ
ンピュータ４００は前述ティーチングされたユーザプロ
グラムの初めのステップから逐次実行指令を出力する。

その結果ティーチングしたところに従って、ロボット１
００はトーチ１０９を切断線２０１に沿って図において
左回りにかつワーク２００の表面とほぼ直角姿勢を保ち
ながら移動させ、トーチ１０９の作動により自動切断が
実行される。

その仕上りをオペレータは観察し、良好であればよいが
、例えば、実際の切断線をもう少し外側へ、または内側
へよせたい場合は、前述ティーチングしたプログラムを
修正する。

このために、オペレータは次にワーク２００を切断する
場合、オートモードにおいてスイッチ８０３を操作する
前にスイッチ８０５を操作して修正量およびその修正方
向をセットする。今実際の切断線より３−だけ外側へよ
せたいとすれば、その修正方向は進行方向右側であるか
ら、オペレータはスイッチ３０５をＵ側へ８回倒すこと
により手段３０５ａに「８」をセットさせる。そしてオ
ペレータはスイッチ８０８を操作する。以下の作用の説
明については第５図のフローチャートも参照されたい。

すなわちコンピュータ４００は以下のステップを実行す
る。

（１）　　コンピュータ４００は修正指令があるか否か
判断する（ステップＳｌ）。

（２）　　もしなければ、前述したように、Ｐｎの指令
位置情報Ｐｒ１（Ｘｎ、Ｙｎ、ｚｎ、θｎｌ’ｎ）をそ
のまま出力して逐次実行する（ステップ８２）。

（３）修正指令があれば以下の演算を実行する（ステッ
プＳ３）。

すなわち、今Ｐｎ点における位置ベク）／−７はまたＰ
ｎ点におけるワーク２００表面の法線方向をトーチ１０
９の中心線１０９ｂに直角かつリンク装置１０７の可動
面上に含まれる方向とし、その方向のベクトル施は またトーチ１０９の進行方向ベクトルは’ｎ＋１−Ｉｎ それ故に修正する方向のベクトルは進行方向ベクトルと
法線ベクトルの外積として、 （Ｉｎ　＋　ＩＩｎ　）　ｘ　’丸であられされる。

これを単位ベクトル化すれば ｌ　（ｚｎ＋１−７ｎ）　ｘ　Ｍｎ１ 今修正量（今の場合８　ｖｍ　）をｅとすれば修正量の
ベクトルは、 従って修正された点Ｐｎの位置ベクトル１゜は（４）そ
してこの演算して求めた４を指令位置情報として出力す
る（ステップ８４）。もつともトーチ゛１０９のオイラ
角（θ、Ｆ）はそのままとして出力する。

（５）そしてコンピュータ４００におけるｒｎＪの数に
「ｌ」加えておく（ステップ５５）０（６）ｒｎｊの数
が最終値か、すなわちティーチングされたプログラムの
ステップが総て終了したか否か判断する（ステップＳ６
）。

（７）　　もし総て終了したなればエンドとし、そうで
なければステップＳｌに戻る。

かくして、トーチ１０９が切断線２０１を一周する間、
スイッチ８０５を操作せず、手段３０５ａの表示を「８
」のままとすることにより、実際の切断線を初めのティ
ーチングより３■だけ外側へふくらませることができる
。そしてこの３■だけ修正した位置情報を元のティーチ
ングし′こ位置情報に代えて記憶するようにすれば、こ
の次のワーク２００を切断するときは、スイッチ３０５
を操作して手段８０５ａの表示を零としておけば、前述
修正記憶した位置情報によりオートモードが実行されう
るものである。

前述説明では、修正量を正の値としたが、これを負の値
とすれば、切断線は内側へ修正されるものであることは
理解されよう。

この発明は前述実施例にかぎることはないのであって、
下記する変形°もまた可能である。

（１）　　前述実施例では、トーチ１０９の進行方向を
定めるのに、ｎ＋１　、およびｎ番目の位置情報を使用
し念。この他ｎおよびＨ−を番目すなわち現在位置から
１個前の位置との関連で進行方向を定めるようにしても
よい。

（ｎ）　　また進行方向を定めるのに、８点以上を使用
して平均的進行方向を演算するようにしてもよい。

同様にして、法線方向の決定も２点以上の平均的法線方
向を求めるようにしてもよい。点の数が多い程演算は面
倒となるが、より正確に修正しうるであろう。

（至）　ロボットは直角座標系以外の座標系で制御する
ものであっても、同様に実施しうるｏ’ｔたワーク側も
位置姿勢を制御しうるようにしたものであってもよく、
この場合はトーチとの相対位置およ。

び姿勢の情報を用いることとなる。

剥　その他この発明の技術的思想の範囲内における各構
成の均等物との置換えも可能である０この発明は前述し
たとおりロボットのエンドエフェクタの移動方向とその
姿勢方向に関連して修正方向および修正量を指令するよ
うにし、それに従って位置指令情報が自動的に修正され
るようにしたので、−化ティーチングした位置情報を一
定方向にかつ一定量だけ修正するのに、容易に実施しう
るという、特有かつ顕著な効果を奏しうるものである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明一実施例を示し、第１図は全体
斜視図、第２図および第４図はブロック図、第３図は操
作卓の平面図、第５図はフローチャートである。 １００・・・切断ロボット（産業用ロボット）、１０９
・・・切断トーチ（エンドエフェクタ）、２００・・・
ワーク、８００・・・操作卓、８０ｂ・・・修正指令ス
イッチ、４００・・・コンビエータｓ　８３・・・修正
指令位置演算手段、Ｓ４・・・修正指令位置情報出力手
段。 出願人　新明和工業株式会社 代理人　弁上　正　（ほか１名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　制御手段によってワークと、このワークの表
   面に対してほぼ同一姿勢をとるエンドエフェクタとの相
   対的位置決めが行なわれる産業用ロボットの、位置制御
   装置であって、前°記制御手段には下記する手段を含ん
   でいる。前記位置制御装置。 （イ）前記エンドエフェクタの相、対移動方向とその姿
   勢方向に関連した修正方向および修正量を指令する修正
   指令手段。 （ロ）前記修正指令手段による指令内容により、修正さ
   れた指令位置を瑣算する手・段。 ｅ９　　前記修正された指令位置情報を出力する手段。
2. （２）前記エンドエフェクタは切断トーチである、特許
   請求の範囲第１項記載の位置制御装置。