JPS58172710A - 作業位置自動補正装置 - Google Patents

作業位置自動補正装置

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JPS58172710A
JPS58172710A JP5227682A JP5227682A JPS58172710A JP S58172710 A JPS58172710 A JP S58172710A JP 5227682 A JP5227682 A JP 5227682A JP 5227682 A JP5227682 A JP 5227682A JP S58172710 A JPS58172710 A JP S58172710A
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JP
Japan
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teaching point
work
workpiece
tool
teaching
Prior art date
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Pending
Application number
JP5227682A
Other languages
English (en)
Inventor
Genji Ito
伊藤 源治
Kuruji Shimomura
霜村 来「じ」
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS58172710A publication Critical patent/JPS58172710A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

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】 本発明は、比較的複雑な形状の物体を対象として溶接、
塗装、組立などの作業を自動的に打な5よ5Kしたプレ
イバック壷ロボットの作業位置自動補正装置に関する〇 比較的複雑な形状の物体を作業対象物(以下、ワークと
いう)とした溶接などの作業は、従来から王として手作
業で行なわれていた。
しかしながら、近年に到り、ワークに対する溶接トーチ
などの工具の位置決めをあらかじめ作業位置教示点とし
て設定しておき、所定の順序でこの作業位置教示点に順
次工具の位置決めを行なうようにしたマニプレータ、い
わゆるプレイバック書ロボットが実用化され、比較的蕾
雑な形状のワークに対する′#;接などの自動化も容易
に行なわれるようになってきた。
しかしながら、このようなプレイバック・ロボットにお
いては、上記した作業位置教示点の設定が標準的なワー
クを対象としたティーチングによって行なわれるたぬ、
作業状NK七ッ卜されたワークの寸法やセットされた位
置k1g差があった場合には、そのワークに対する工具
の作業位置に誤差を生じて充分な作業結果が得られなく
なる虞れがある。
そこで、このような問題点を除くため、溶接トーチなど
の工具にワークとの接触により、その存在を検出するセ
ンサ手段を設け、作業位置教示点の手前からワークの方
向に向って工J4を移動させ、上記のセンサ手段によつ
そワークが検出された位置な正しく・作業位置として作
業を開始するようにした鉄置か、例えば特開昭50−1
55885号公報などにより提案されている。
ところが、この従来の装置においては、センサ手段がワ
ークに接触した瞬間の工具の位置を検出しなければなら
ないため、ワーク位@V−X検出時における工具、つま
りセンサ手段の移動速度を充分に遅くする必要がある上
、ワークの寸法やそのセット位置に生じる誤差の最大値
を見込んでその分ぞけ上記した作業位置教示点の手1l
IIかも上記した充分に遅い速度で工具を移動させなけ
ればならないため、位置検出のために長い時間が必要に
なって作業速度が低下してしまうという欠点があった。
られているが、この方法でも作業速度が低下してしまう
という欠点がある上、センサ手段が大形化し易く、その
ため狭い部分での作業が困難で、センサ手段の退避手段
が徴雑になるという欠点があった。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、ワー
クの位置検出が充分に短かい時間で行なえ、^い作業速
度が容易に得られるようにしだ作業位置自動補正装置を
提供するにある。
この目的を達成するため、本発明は、作業位置教示点と
は別のワーク位置検出用の教示点を設定し、このワーク
位置検出用の教示点でワーク位置の標準値に対する誤差
データを検出して作業位置教示点の補正を行なうように
した点を**とし、さらにワーク位置検出用の教示点か
らワークまでの距離の検出が可能な接触変位型測長セン
サにより−F記誤差データの検出を行なうようにした点
をも%徴とするものである。
以下、本発明による作業位置自動補正装置の実施例を図
面について説明する。
第1図は本発明を溶接ロボツ)K適用した一実施例で、
図において、1は溶接トーチ、2は溶接ワイヤ、3は測
長ロッド先端部、4は測長ロッド、5は測定ロッドカバ
ー、6はピストン、7はシリンダ、8は突出しスプリン
グ、9は給気口、10はイ)7置検出器、11は支持部
材、12は連結部材、13A、13bはワークである。
なお、13a’、13b’は位置がずれてセットされた
ワークを表わしている0 溶接トーチ1は連結部材12によってプレイバック・胃
ボットの手菫に取付けられ、所定の範囲内で任意の位置
に移動可能K、かつ任意方向に姿勢が変えられるように
保持されている。
側長關ツド4はピストン6によりシリンダ1に対して摺
動可能に保持され、常時はスプリング8によって所定の
力で一方Kf位されているが、先端部3が押されたとき
と給気口9から圧力空気がシリンダ7の中に導入された
ときKは他方に変位するように動く。
カバー5は金属バネ材などで作られ、測長ロッド4の先
端部3が中に引込まれたときの保−の役目をはたし、溶
接ワイヤ2による溶接作業時に先端部3が損傷を受ける
ことのないようkする。
位置検出器10は直線移動製ボテンシ四メータ、差動ト
ランスなどからなり、測長ロッド4の位置を検出して電
気信号を発生する働きをする。従って、先端部3がワー
ク13aなどに接触してカが加えられると測長pラド4
はスプリング80弾性ヵに抗して変位し、その変位量が
電気信号として位置検出器10から得られることになり
、この結果、測長ロッド4ないし位置検出器10からな
る部分は、溶接トーチ1が後述する位置検出用の教示点
に位置決めされたときに動作する一11長センナを構成
することになる。
なお、支持部材11は溶接トーチ1と測長センサを連結
部材12に取付けるためのものである。
また、この第11Jにおいては、ワーク13aと13b
の直角つき合わせ部分を溶接する場合について示したも
ので、以下、その動作を第1図に加えて第2図ないし@
4図によって欧明する。
まず、ティーチング時においては、最初K111図に示
すように溶接トーチ1を位置決めし、そのときの位置を
第4図に示すように教示点C2とする。なお、ティーチ
ング時におけるワーク13m。
13bの寸法やそのセット位置は標準的なもので、この
状態での位置を第4図ではWで示している。
そして、このときのワーク131による測長ロッド4の
押し込み量により位置検出器10かも得ら次に、第2図
に示す状態に位置決めし、そのとぎの位置を教示点CX
とし、距離データXを取り込む。
最後に%第3図の状態に位置決めし、そのときの位置を
作業位置教示点Tとする。なお、このときKは、給気口
9(第1図)から空気を送り込んで測長ロッド4をカバ
ー5の中に引込めておく、。
この結果、ロボットの制御回路には教示点CZ。
CX、Tを表わすデータと、距離Z、Xを表わすデータ
が貯わえられることになる。なお、このときの教示点C
ZとCXとしては、標準的なワーク位置Wに対して測長
ロッド4がその測長ストロークのはぼ中央まで押し込ま
れ、かつワーク131゜13bの教示点cz、cx方向
に対する位置誤差の予想最大値においても、溶接トーチ
1がワーク13M、13bKlk触することのないよう
な位置にティーチングすればよく、このような最大値の
予想は実用上極めて容易である。
次に1溶接作業時においては、最初に第1図の状態にし
て教示点CZに位置決めし、そのときのワーク位置W″
に対応した距離データZ′を散り込み(琳4図)、つい
で第2図の状態にして教示点CXに位置決めし、そのと
きのワーク位IIIIW′に対応した距離データX′を
取り込む。
最後K、これらの距離データZ′とX′をティーチング
時Kmり込んでおいた距離データZ、Xとそれぞれ演算
し、それらの差データα=Z−Z’  β=x −x’
を求め、作業用教示点Tの座11[XO,Z@にこれら
の差データα、βを加えてワーク位1w’に対する新た
な教示点1゛′を第4図に示すよ5に算出し、第3図の
状態に移ったときKおける溶接トーチ1の位置決め用教
示点とする。
以上の動作をフローチャートで示したのが@5図で、第
5図の(1)はティーチング時を、そして−? 図(2)は自動補正時(再生時)なそれぞれ示している
・ この結果、h mt2実施例によれば、第3図に示すよ
りに、ティーチング時におけるワーク13a、13bに
対して再生時にはワーク13m’、13b’となったと
しても、これに応じて教示点Tが自動的にT’に補正さ
れるため、溶接トーチ1の浴接ワイヤ2の位置は破線で
示す2′の位置に移り、ワークの位置に変化を生じても
常に完全な溶接結果を得ることができる○ そして、この実施例においては、各教示点CZ。
CXにおける距離データZ、Xの検出が溶接トーチ1の
移動速度と無関係であり、しかも、これらの教示点cz
 、CXIにおいては溶接トーチ1がワーク13a、1
3b、13m’、13b’に衡突する處れは少しもない
から、これらの教示点ez 、CXK対する溶接トーチ
1の移動速度を遅くする必要は全くなく、すべての動作
を充分に短かい時間で完了させることができる。
次に、ワークの形状が異なった場合のそれぞれの教示点
の取り方と、そのときの距離データの検出方向の実施例
を#!6図ないし14図に示す。
絽6図は3個のワーク14a、14b、14Cをコーナ
ーで継合わせる場合で、3つの位置チェック用教示A 
CX 、 CY 、 CZ ’l 用イテ距)II X
 、 Y 、 Z k 6111定すればよい。
第71は角パイプ状のワーク15aに同じ形状のワーク
15bを浴接する場合で、それぞれ3つの教示点CX、
CY、CZを設定して距離X、Y、Zを求め、補正蓋α
、β、rを求めるようにすればよい0なお、この補正蓋
rはティーチング時のデータなY、測定時のデータをY
′とし、これらのデータの点、即ち、r=Y−Y’のこ
とである。
以下、gJ48図はL字折り曲げ部を有するワーク16
a、16bの折り曲げ部端面での継手の場合、累9図は
平叡状のワーク17mの上に置いた皿状IIT面の折り
曲げ部材からなるワーク17bの溶接の場合をそれぞれ
示したものである。
マタ、第1O図はワーク181.18kl傾きがあった
場合を示し、このときにはチェック用の教示点CX、C
ZなCX’、CZ’に移し、測定方向な角度θ□・1: だけ傾けてやればよいa’  I。
−力、第11因ないし第13図はワークのずれが傾き1
同に生じる場合のもので、このときには、それぞれのワ
ーク19,20.21g、21bについてそれぞれ2つ
のチェック用教示点CZI 、 CZ2 、 CZ’t
 。
CZ’、、CX1.CX2を設定し、各ワークごとに2
回の測定を行なうようにすれはよい。
さらに、第14図は、基本ワーク22a、22bの中に
部分ワーク2しCがあった場合で、このときにはワーク
22aと22bについてはチェック用の教示点CX11
. CX1. 、 CZ、□、 CZl、を設定し、ワ
ーク22aと22Cに対しては教示点CX*1+CX2
21 cz、 + CZ22をそれぞれ設定して測定を
行なえばよい。
従って、本発明によれば、どのようなワークに適用して
も充分な動作が期待できることが判る。
次に、第15図は本発明の他の実施例で、第1図の実施
例と同一もしくは四環の部分には同じ符号を付してあり
、その鮮しい説明は省略する。
第15図において、30は測長スリーブ、40は測長ス
リーブ30の先端部、50はノズル、60は電極チップ
1.)、、70はチップボルダ、80はガイドである 溶接ワイヤ2、ノズル50、電極チップ60、チップホ
ルダ70は゛周知の溶接トーチを構成している。
測長スリーブ30は円筒状の部材で、その外周部にピス
トン6を有し、その先端部40と反対側の端部は位置検
出器10に結合され、ガイド80によって摺動可能に保
持されている。そして、ピストン6に係合しているスプ
リング8によって先端部40がノズル50から突出する
方向にバイアスされ、給気口9からシリンダ1の中に空
気が導入されたとき、及び先端部40が押されたときに
はスプリング80弾性に抗してノズル50の中の方に向
って移動するように動作する。
従って、この実施例によればチェック用の教示点CX、
CY、CZに位置決めされたときには、副長スリーブ3
0の先端部40がワーク13a、13byzどに接触し
て測長スリーブ30が押し込まれ、位置検出器10から
距離データX、Y、Zなどを収り込むことができ、作業
用教示点tp 、 TIなどに位置決めしたときには給
気口8に空気を圧入し【副長スリーブ30なノズル50
の中に引込ませ、醐兼スリーブ30に損傷を全く与えな
いで浴接作業な行なうことができる上、測長スリーブ3
0が浴接トーチと同心になっているため、測長センサを
設けているにもかかわらず全体が小形になり、ワークの
コーナ一部分などの狭い部分においてもそのままで、つ
まり測長センサを退避させないで溶接作業を行なうこと
ができるっ なお、以上の実施例では、作業内容がアーク溶接の場合
について水したが、本発明はこれに限p。
ず、どのような作業内容のものについても適用0■能な
ことはいうまでもなく、それぞれの作業内容に応じて必
要な工具を用いるよう圧すればよい。
以上吠明したようK、本発明によれば、作業時における
ワークの位置を常に正確に、しかも充分に短かい時間で
検出することができるから、従来技術の欠点を除き、高
い作業速度でしかも正確な作業結果な容易に得ることの
できる作業位置自動補正鉄属を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1凶は本発明による作業位置自動補止装置の一実施例
を示す一部断面による側面図、第2図。 第3図、第4図はその動作を示す説明図、第5図(1)
 、 (2)は同じくフローチャート、姐6図ないし總
14図は楯々のワークに対する作業状IIJAを示す説
明図、第15図は本発明の他の一実施例を示す断面図で
ある。 1・・・・・・浴接トーチ、2・・・・・・酊接ワイヤ
、3・・・用測長レッド先端部、4・・・・・・測長ロ
ッド、5・・・・・・カバー、6・・・・・・ピストン
、I・・・・・・シリンダ、8・・・・・・スプリング
、9・・・・・・給気口、10・・・・・・位置検出器
、13a、13b・・・・・・ワーク(作業対象物)第
1 図 才37 オ4圀 757XT ?6 ス 才 7 困 ′T8 昭 才q 顯 107 オ11昭 712圀 T13図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、あらかじめ設定した作業位置教示点に対する工具の
    位置決めを行なうためのプレイバック・ロボットにおい
    て、上記工具の保持部を上記作業位置教示点とは異なる
    位置にあらかじめ設定された位置チェック用教示点に移
    動させる手段を設け、上記位置チェック用教示点におけ
    る作業対象物の位r111検出テータに基づいて上記作
    業位置教示点に対する補正データを得るように構成した
    ことを特徴とする作業位置自動補正装置。 2、特許請求の範囲第1項において、上記工具の保持部
    に接触変位型測長センサを設け、上記工具の保持部が上
    記位置チェック用教示点に位置決めされたときに上記接
    触変位型測長センナから上記位置検出データを得るよう
    に構成したことを%像とする作業位置自動補正装置。 3、%r1−艙求の範囲第2項において、上記−j長セ
    ンサにアクチュエータ手段を設け、上記−j長竜ンサの
    少なくとも一部を上記工具に対して移動可能に構成した
    ことを特徴とする作業位置自動補正装置ワ 4、特許請求の範#M第2項又は第3項において、上記
    工具がロンド状の部材を含み、上記測長センブリ接触変
    位部材が上記ロンド状部材と同心になった円筒状部材で
    構成されていることをI¥i像とする作業位置自動補正
    ik置。
JP5227682A 1982-04-01 1982-04-01 作業位置自動補正装置 Pending JPS58172710A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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