JPS6062487A - 産業用ロボツト装置 - 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】 技術分野 本発明は、工作物に対して作業を行なうための産業用ロ
ボットに用いられる装置に関する。

背景技術 上述の作業の１例としては、２つの工作物の継目に沿っ
た溶接がある。産業用ロボットは、通常、次々にそのロ
ボットの所へ移送されてくる多数の工作物に対して同一
の作業または作業群を行なうために用いられる。その場
合、工作物間に、例えば位置、方向、形状、または寸法
の差異を生じることは避けられない。例えば、自動車の
ボデーのような大きい物体をロボットで溶接する際には
、完全な溶接結果を得るために、溶接の前に継目の位置
を決定して、溶接工具を有するロホ゛ットの手を、好ま
しくは溶接継目の一方の端点である適当な出発点へ移動
させることが必要となる程度の、継目の長さの変動が起
こりつる。

さらに、ロボットの手の、従って溶接工具の、工作物か
らの距離は、自動的に正しい値にセットされ維持される
ことが所望される。

大きい長さの継目を溶接する場合ては、工作物の向きに
変動があるので、溶接作業のための適当な出発点を見出
すのみでは十分でないことが多く、継目に垂直な１次元
または２次元窒間内においての、ロボット手に対ずろ溶
接継目の位置を、溶接作業の進行中に連続的に検出して
、それをロボットをして継目を追跡せしめるために使用
するようにしなくてはならない。

さらに、それぞれの溶接作業の前に、−ｌ：良は溶接作
業中に連続的に、例えば溶接されるべき間隙の幅、また
は継目の容積を検出して、その値に基づき、例えば溶接
心流などの溶接パラメータを、適当に定めつるよう圧す
ることが所望されろ。

さらにまた、継目の検出を高分解能で行ない、１！ｊ、
い金属シートの継目をも信頼性をもって検出しつるよう
にすることも要求される。

従来、溶接継目の位置の検出のためには、さまざまな種
類の光学的センサを用いることが知られていた。これら
のセンサは、継目の位置の非接触形検出を可能ならしめ
るという利点を有してはいるが、ロボット溶接に従来用
いられていたこの種のセンサは（例えば、米国特許第４
，３０６，１４４号参照）、低い分解能、低速な検出、
または本来の溶接作業中にセンサを使用しえないほどに
溶接アークからの妨害光に対して感度を示すこと、とい
うような欠点も有する。

発明の要約 本発明は、序論に述べた種類の装置を提供することを目
的としており、この装置は次のような利点を有する。

１）ロボットを所望の作業開始点へ高速で、かつ正確に
位置調整することが可能であり、しかも、相次ぐ工作物
の、例えば位置および向きの間に大きい変動がある場合
においてもそれが可能である。

２）作業進行中、例えばアーク溶接の進行中においても
、連続的な検出が可能であり、従って、例えば溶接継目
の２次元または６次元空間内における正確な追跡が可能
である。

本発明の装置の諸特徴は、特許請求の範囲に明らかにさ
れている。

発明の実施態様 以下、本発明を、添付の第１図ないし第１０図を参照し
つつ説明する。

第１図は、従来の産業用ロボットを示しており、このロ
ボットは、基板１の上に鉛直軸の回りに回転自在である
ように配置された柱２を有する。柱２の上端部において
は、継手３内に前腕４が軸受けされており、この前腕は
継手３０回りに水平回転軸を中心として回転できる。前
腕４の他！ＩＭ部には継手５があり、その回りには、同
様な水平回転軸を中心として上腕６が回転しつるように
なっている。上腕６の先端部には継手７があり、その回
りには、水平回転軸を中心としてロボット手８が回転し
つるようになっている。従って、図示の例においては、
ロボット千８は、上腕６に対して自由度１の移動しかな
しえないが、公知のようにして、ロボット手８が上腕６
に対してさうに１または２だけ自由度の多い移動を行な
いつるようにすることもできる。公知のように、ロボッ
トは、さまざまな移動のための駆動装置、例えば直流電
動機を備えている。ロボット手８は、概略的に図示され
ているアーク浴接用の浴接工具９および距離センサＳを
支持しているが、これについては後に詳述する。このロ
ボットは、工作物１０上の１っづ二たはそれ以上の溶接
継目の溶接を行ないうるようにブよっている。代表的な
応用においては、工作物は自動車のボデーから成り、多
数の互いに実質的に同じ自動車ボデーが１つずつロボッ
トの所へ移送されてきて、溶接作業実施中ばロボットの
所に定置される。

このロボットは通常のロボット制御装置ＲＣを有し、制
御装置ＲＣは、多チヤネル接続１１を経て相異なるロボ
ット軸に対するん動電動機に接続されると共に、該ロボ
ット軸上に取イ」けられた位置および速度測定装置にも
接続されている。

センサＳは、接続１２を経てセンサ制御装置ＳＣに接続
されている。センサ制御装置ＳＣは、接続１２を経て、
センサと工作物との間の距＋ｖｌｔ　ａの＋１１１１度
である信号ｍの供給を受ける。センサとその制御装置と
の間の接続１２は後述されるように、継目追跡に際して
センサに揺動的な移動をなさしめ、またその揺動移動を
制御し検出するための線路をも含んでいる。センサ制御
装置ＳＣは、接続１３を経てロボット制御装置ＲＣに接
続されており、センサとロボットとは、この接続を経由
して後に詳述されるようにして協働する。

この産業用ロボットおよびその制御装置は従来公知の形
式のものである。例えば、制御装置は、米国特許第３，
７４４，０３２号、第３．６６１，０５１号、第３．３
０６．４７１号、第４．１４　［１，９５３号、または
第６，９４３，３４３号の明細書に説ＩＪＪされている
ようにし℃構成されうる。ロボットは、このロボットを
所望の移動径路に沿った複数の点に次次に移動させて行
く制御を行なう操作者によって７０ログラムされるが、
それらの点はロボットのプログラムメモリ内に記憶せし
められ、次に、作業中においてはロボットは制御装置に
よってプログラムされた諸点間を、できるだけそれらの
点間に補間法を用いて、移動せしめられる。

第２図には、センサ制御および信号処理装置ＳＣおよび
そのセンサおよびロボット制御装置ＲＣとの相互接続が
示されている。第１図に示されているように、センサＳ
はロボット千８上に配置されており、センサＳと、ロボ
ットが溶接すべき溶接継目２２を有する工作物１０との
間の距離を測定する。センサは、センサと工作物との間
の距離ｄの測度であるアナログ測定信号ｍを発生する。

信号ｍは、アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２１
においてディジタル測定信号Ｍに変換され、これが、マ
イクロプロセッサと半導体メモリとから成る中実装［Ｍ
ｐに供給される。中実装置は、後述されるようにして測
定信号Ｍを解析し、ロボット手およびセンサが走査中に
溶接継目を横断する時点を検出する。溶接継目を横断す
る時点において、中実装置はロボット制御装置へ走査停
止信号ＳＳを供給して走査を中止させる。さらに、中実
装置は、ロボットが直接使用しつる画定信号Ｍのフィル
タされた平均値Ｍａをも供給する。実際の溶接作業中に
溶接継目の自動追跡を行ないつるように、センサは、軸
２１を経てセンサに連結された揺動装置ＰＭを備えてい
る。この揺動装置は、測定点をｌ　Ｈｚまたは数Ｈｚの
周波数で往復移動させる。揺動中に、センサの測定点２
３は、溶接継目２２の縦方向に対して垂直な成分を有す
る方向に、往復移動せしめられる。測定点のこの周期的
移動の振幅は、例えば１　ｍｍまたは数ｍｍ、または２
０ｍｍ’ｌたはろＯｍｍに達しつる。センサ制御装置Ｓ
Ｃは、揺動装置へ制御信号ＰＣを供給して該装置を溶接
継目の追跡中に作動させる。揺動装置からは帰還信号Ｐ
Ｐが供給されるが、これは任意の瞬間において中立位置
に対する横方向における測定点２３の位置の測度を与え
る。この信号は、後に詳述される位置検出器ＬＤに供給
され、位置検出器ＬＤは補正信号ｄ、ｓおよびｄｈを供
給してロボット手の溶接継目に対する横方向位置および
鉛直方向位置を補正する。

装置の動作を簡単に述べると次の通りである。

工作物がロボットの作業個所に到着すると、ロボット制
御装置ＲＣにより走査移動が開始される。この走査移動
は、ロボットが手とセンナとを工作物に向かう方向、す
なわち図においては鉛直方向に、センサと手とが工作物
から所定距離になるまで移動させる第１相から成る。次
の相においては、ロボット手は工作物の表面に実質的に
平行に移動せしめられ、この相においては、工作物の位
置および溶接継目の位置が１段階またはそれより多くの
段階を経てセンサにより決定され、その信号処理要素は
端縁部または溶接継目において生じる距離の不連続性を
検出する。そのような距離の不連続性が検出されると、
中実装置ＭＰは走査停止信号ＳＳをロボット制御装置Ｒ
Ｃへ供給し、制御装置ＲＣはそれによって走査移動を中
止せしめて、別の方・向の新しい走査移動を開始せしめ
るか、または実際の作業を開始せしめる。このように走
査することにより、作業が開始されるべき点に到達する
と、その作業はロボット制御装置ＲＣによって開始せし
められる。例えば長い溶接継目の場合に、もし必要なら
ば、ロボットをして作業中に自動的に溶接継目を追跡せ
しめることができる。その際センサ制御装置ＳＣは信号
ＰＣを供給し、それがセンサの揺動移動を開始させる。

中実装置ＭＰからは、ロボット手の溶接継目からの横偏
移の測度を力える信号ｃｌｓが得られる。この−号はロ
ボット制御装置へ供給され、ロボット制御装置はこの信
号を用いて、はぼ溶接継目の方向を示すあらかじめプロ
グラムされた径路に対するロボット手の横方向位置を補
正する。中実装置ＭＰはさらに、ロボット手の工作物に
対する所望の作業距離からの鉛直偏移の測度を与える高
さ補正信号ａｈをも供給する。この信号もまたロボット
制御装置ＲＣへ供給され、制御装置ＲＣはこの信号を公
知のように利用して、あらかじめプログラムされた径路
に対するロボット手の鉛直方向位置を補正する。

制御装置はさらに制御信号ＬＣをセンサへ供給するが、
この信号は作業開始時にはセンサを付勢し、作業完了時
にはセンサを消勢する。

ａＳ６図には、センサＳ’）　ｉｔ’ｆ’細な描造が示
さレテいる。このセンサはハウジングをイ１し、その内
↑１１Ｓには光源３０、光検出器３３、増幅器３５、お
よび２つのレンズ３１および３２が収容されている。

光源３０は、適宜に発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレ
ーザダイオードによって構成することができろ。

光源から出た光は、レンズ３１により小さい光点２３に
集束せしめられろ。この光点からの反射光は、レンズ３
２によって光検出器３３上に投射さされる。実施例にお
いては、この光検出器はいわゆる１次元横形光検出器（
ｕｎｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　１ａｔｅｒａｌｐｈｏ
ｔｏｄｏｔｅｃｔｏｒ　）から成る。この光検出ｒｒｉ
６１、例えばＨａｍａｍａｔｓｕ　Ｓ　１３５２　とい
う製品１よどの、狭くて細長いホトダイオードでｔｔ＆
成するのが適宜である。この検出器の中点は固定電圧Ｕ
。に接りしされ、その両端点は増幅器３５の正入力およ
び負人力に接続されている。増幅器３５からの出力信号
ｍば、公知のように、検出器３３上における投射光点３
４の位置の測置を与える。ｑＥ）シ、工作物１０のセン
サからの距離が変化すれば、検出器１１上に表目づる投
射光点の位置も変化する。このことを図示するために、
第６図には工作物の別の位置１０′が破線によって示さ
れている。光源３０からの光点２３は、これによって点
２３′に位置せしめられ、投射光点は検出器３３上の位
置３４′へ移動せしめられる。増幅器３５からの出力信
号ｍはこのようにして、センサと工作物１０との同の距
離の、明確な測度を与えることになる。この方法は通常
光学的三角側−ＫＩ−ｉと呼ばれる。上述の形式の検出
器３３を使用すると、いくつかの重要な利点が得られる
。検出器は１次元的なものであるから、極めて薄く作る
ことかでき、従って、最小限の妨害光、すなわち投射さ
れた光点２３から出るものではない光をもｄ　１ｔｒＴ
ｈすることができる。このことは、実際の作業中に強い
光が発生する、ある応用、例えばアーク溶１７、に才５
いて極めて大きい重要性を有する。妨害光疋対する感度
をもつと減少させるために、もし所望ならば、光源３０
からの光をある離調周波数で変調することができる。こ
れに関連して、測定信号ｍをフィルタして変調周波数に
等しい周波数を有する成分のみを通ん１させるイ１）域
フィルタが配置される。妨害光に対する感度を減少させ
るこの方法は、ある他の形式の検出器、例えば直線に沿
って次々［配＠されたいくつかの別々（まある周波数で
周期的に走査され１よくてはブよらず、この走査は用い
られる変調周波数と衝突を起こしやすいからである。妨
害光に対する１億度は、光源３０が、それ自体で、また
は光学フィルタの使用によって、狭い周波数範囲内の光
を発するようにすれば、公知のようにさらに減少させる
ことができる。その場合には、この周波数範囲内の光の
みを通過させるフィルタを検出器３３の前に配置する。

この好ましい形式の検出器のもう１つの利点は、それぞ
れの瞬間におけるアナログ測定１８号ｍ　７１１’直も
に測定距離についての情報を与えるので、例えば別々の
ホトダイオードの行を含む検出器の走釣。

の結果化じる遅延か避けられる点にある。

上述のように、センサＳはロボット手に数句けられてい
る。ロボット手に対する工作物または、例えば溶接継目
の位置の決定のための走査中における、センサと工作物
との間の距離の走査に際し、ロボット手、往ってセンサ
は工作物に対して移動せしめられる。しかし、作業中に
おいては、ロボット手は注は深くある径路、例えば溶接
継目を追跡しなければならず、従って、もし実際の作業
中に端縁部または、例えば溶接継目の自動追跡が必要な
らば、この方法は使用されえない。もし自動追跡が所望
される賜金は、これは、作業中に追跡されるべき継目ま
たは端縁部とある角をなす方向に沿った距離を周期的に
走査するようにセンサを配０１ｕすることによって連成
される。第４図に示されているように、これは揺動装置
Ｐ　Ｍによりセンサハウジング全体を周期的に往復移動
させることによって行なわれる。装置ＥＸ　ＰＭは軸２
１を経てセンサに連結されていて、センサハウジングを
往復移動せしめ、図に恢６′云で示されている光点２３
を、縦方向の溶接継目２２に対して例えば垂直に移動さ
せる。この移動の周波数は赦Ｈｚであり、光点２３の移
動の振幅は２０またはろＯ酩程匹である。

光点２３が第４図に示されている溶接継目２２を左右に
横’ｊ：にする時、それぞれの通過中に検出距離ｄの不
連続が起こる。第５ａ図には、光点の位置Ｓと共に検出
距ｒ（：　ａがどのように変化するかが示されているが
、光点は例えば、光点がセンサの光源３０の鉛直下方に
位置する時に零点にあるものとして定義されろ。

揺動移動は例えば偏心円板を経てセンサに影響を及ばず
「往動様によって、ま１こは往復動ｄＬ動機によって起
こすことができる。

第５ｂ図には、一作業実施中において自動追跡を行なう
ための、横方向および鉛直方向にお＆−する補正信号が
、中実装置ＤＩＰ内においてどのようにして発生せしめ
られるかが示されている。揺動測定装置からの穆号ＰＰ
は、それぞれのサイクルのＹ４始時においてクロックＯ
Ｌを始動せしめ、クロックＯＬの出力はゲート４１を経
てバッファ４４へ供り、ｊされ乙。中実装置Ｍ　Ｐから
走査停止信号ＳＳが受信された［ｌ’ｆ　％　クロック
は読取られる。従って、白層になっている端縁部すなわ
ち継目が通過さり。

る毎に、クロックの出力信号はバッファ４４へ供給され
、次の通過までそこに記憶しておかれる。

それと同時に、Ｏｂに記憶されていた値が、／ぐツファ
４４から、第２バツフア４４′へ供給される。相次ぐ２
回の具なる方向への継目通過間の時間差カー、差形成装
ｆｆ、４４“において形成される。従って、差形成装置
４４”からの出力信号は、追跡されるべき端縁部すなわ
ちｊ、■目と、センサの中立位置すなわち呪位置との１
ム」の、偏差の測度を連続的に与えることになる。この
信号ｄ８はロボット制御装置へ供給され、部方向におけ
るロボット手の位置を、１３号ｄｓ　がゼロに近づくよ
うに補正するために、公シＪ］のように利用される。フ
ィルタされて平均値を形成されている測定協号Ｍａは第
２ケゝ−ト４２へ供給され、その出力信号はバッファ４
５を経て増１陥器４３の否定入力へ供給される。この増
幅器の非否定入力には、作業実施中ＶＣおけるセンサと
工作物との間の所望距離に対応した基４直Ｍｒが供給さ
れる。ケゝ−ト４２は走査停止信号ＳＳによって制御さ
れるが、このことば、例えは第４１におけろ溶接継目２
２が通過さり、ろ毎の」１ｊ定値玉へａがバッファ４５
内へ読込ま」ｔて記１υさ北ることを意味する。従って
、バッファ４５の出力信号は、センサの工作物からの距
離の最も新１−い（＋Ｉｉにス・１応している。増幅器
４３においては、この値と基準値Ｍｒとの差が形成され
、この差はその出力信号ｄｌ］によって与えられる。こ
の信号がロボット制御装置ＲＯに供給されると、制御装
置ＲＯはロボット手を工作物に対する鉛直方向において
位置制御し、作業実施中におけるセンサの工作物からの
距離をＭｒに等しく保つ。別の方法として、ｆｌり定値
を半周期の間記憶しておき、その終りに横方向および鉛
直方向位置を計算する方法がある。このｊｌｊ由は、追
跡中には即時的作用は必要でないからである。このよう
にすれば、故１９δに対する感度が減少せしめられる。

以上においては、追跡中ＣＣ七ンザをどのようにして工
作物に対する一定位置に保つかを説明したが、この方法
により、ロボット手に配置された工具、例えば溶接電極
、をして、注意深く所望の作業径路、例えば第４図の溶
接継目２２１を追跡せしめろこともできる。

以上の説明では、追跡中にセンサＳの全体を周期的ｖｃ
移＃ｌさせろことによって必要な走査を実現する方法が
示された。別の方法として、センサをロボット手に固定
数句けする方法があるが、その場合には公知のように、
周期的に往復移動するか、または連続的に回転移動する
鏡またはプリズムを用いて、測定点（光点２３）の周期
的走査移動を実現することができる。

第６ａ図の左側には、工作物までの距離測定中における
センサＳが概略的に示されている。工作物は、例えば２
２においてかね継ぎされた２枚の板１０′および１０”
から成る。この状態は、ペース１０′上に置かれた鈑ま
たはその他の物体１０″の端縁部を検出するためにセン
サが用いられる場合匠頒似している。ＳＭと記されたグ
ラフは、装置か走査モードにある時、すなわちセンサが
工作物のおける、制定化ｌＪｍ　ｍヌづ時間ｔの関係を
示している。

時刻ｔ１において板１０′の端縁部、すなわち継１」２
２が通過され、従って測定距離に不連続性を生じる。後
述のように、ｔＩにおいて走釣１ゲ止信号が供給され、
それがロボット腕の行なう走Ｍ、移ルυを停止させる。

ＴＭと記された右側のグラフは、自動追跡時、例えば溶
接作東実施中のロボットが継目２２に沿って紙面に垂直
な方向に移動し、かつその測定点を継目２２を横断して
周期的に左右に掃引する時、にδける、センサの出力信
号ｍ対時間上の閃係ゼ示している。時刻ｔ１　＋　ｔ２
　ｒ　ｔ３は、測定点か端縁部２２を通過する瞬間を示
しており、これらの時刻において制定化１冊に不連れ性
を生じる。第４図、第５ａ図および第５ｂ図に関連して
説明し７こように、追跡中に補正信号がｔｕｂられ、こ
れがロボット手をして継目２２を追跡ゼしめる。

第６ｂ図には、ロボットが２枚の＆１０′および１０”
の間のＴ継目２２を検出するように配備されている場合
が示されている。ＳＭと記された左側のグラフは、走査
モード時、すなわちセンサＳがロ１ドツトｊ徒によって
矢印の方向へ移動せしめられる時における、測定距ト′
ＪＩＥ　ｍ対時間ｔの関係を示している。センサの測定
点は時刻ｔ１ｖｃおいて継目に到達し、伏述のようにそ
の時走査停止信号が供給される。右側のグラフは、第６
ａ図の場合と同Ｊｌ襄に、追跡モード中における、セン
サの測定信号対時間の関係を示している。時刻ｔ１１　
ｔ２＋　ｔ３において、センナのｉｆ！１１定点は継目
の中心を通過する。もちろん、この場合にも補正信号が
前述のよう（（発生せしめられて口４ぐットに供給され
、ロボット手の１ｉｌｌ　ｆＪ　ｆｃ沿っての位置を自
動制御する。

第７度１には、本発明の装置における完全な走査動作が
、現１１ｉδ的に示されている。装置ば、基板上に数句
けられた２枚の板１０′および１０″の間の重ね継目２
２を追跡するように配備されている。ロボットＶｃｌ！
１１シては、ロボット手玉に取付けられたセンサＳのみ
が１図示されている。ロボットは、センサのＡ１す定点
が１と示された点に位置するような、出発点へ移動する
ようにプログラムされている。

この点に到達すると、ロボット制御装動−はプログラム
中の第１走査相へ進み、第１走査相においては、ロボッ
ト腕は破線で示された径路に沿って、工作物の表面に向
かい実質的に鉛直に降下する。

■と示された点においては、センサ、従ってロボット手
は、工作物から所定の所望距離の所Ｖｔｃ達し、その際
第１沌査停止信号が供給されて四ポットの移動を中止さ
せる。（ロボットは揺れ過ぎることかあっても点■へ復
帰する） さらに、走査停止信号はロボット制御装置Ｊをして、引
続き次の走査相を行なわしめろ。この相においては、四
ボッ、ト手は点…から、あらかじめプログラムされてい
る方向へ移動せしめられる。この方向は、工作物の表面
に対して実質的に平行であり、かつ継目２２に対して垂
直である。センサの測定点が点■において継目に到達し
た時、第２走査停止信号が供給される。この走査１・７
花信号は、ロボットの移動を中止させる。測定点は表面
に沿って点ＩＶまで、ある距離移動せしめられる。さら
に、走査イφ止イｄ号は次の走査相を開始せしめ、その
走査イ目においてはロボットは、点ＩＶからあらかじめ
プログラムされた方向に沿って移動せしめられる。この
方向は、縦方向の継目２２に実質的に平行であることを
適宜とする。センサの測定点が点■において工作物の端
縁部に到達した時、第６走査停止信号が供給され、この
信号はロボットの移動を中止させる。測定点は点Ｖに位
置せしめられる。この点からプログラムされた移動が行
なわれて、溶接型４所は点Ｖｌに位置せしめられる。

点Ｖにおいて供給された第６走査停止信号は、（おそら
くは開始点の補正を行なった後）作業を１７ｉ」始させ
る。口ｒ３ぐット制御装置はその除、ロボット手を制御
して、ロボット手ビして継目２２の縦方向と実質的に一
致する、あらかじめプログラムされた方向を追跡せしめ
るようＫなっている。もし溶接継目が短く、かつ／また
は、２つの相次ぐ工作物間の方向偏差が小さければ、作
業は自動追跡を用いなくても、あらかじめプログラムさ
れた径路に沿って行なわれつる。一方、溶接継目が長い
か、または工作物の方向間に大きい変動がある場合には
、自動追跡が用いられつる。後者の場合には、ロボット
のプログラムは、センサの揺動を開始せしめ、かつ、前
もってプログラムされた径路を、センサの信号処理装置
から受信する補正信号によって補正するように作られる
（第４図ないし第６ａ図、第６ｂ図に関連した前述の説
明な参／７ｉイ）。

以下においては、第８ａ図および第８ｂ図を参照しつつ
、中実装置ＭＰの動作過程について詳述する。中実装置
に到着したディジタル測定信号Ｍは、まずフィルタされ
る。フィルタされた最も新しい４０個の測定値は？Ｉ？
にメモＩＪ　Ｍ　Ｕ内に記憶され、このメモリはフィル
タされた２則定１訂号ＭＯ１Ｍ□２Ｍ３９を含んでいる
。このメモＩＪ　Ｍ　Ｕは第８ｂ図に概略的に示されて
いる。第８ａ図にはフィルタ動作の流れ図か概略的に示
されている。これは０．６　ｍｓ　ＯＤ　間Ｗ　テ行な
オつれる０すなわち、始動信号はｉ　ｎｓおきに得られ
る。ここに、Ｍは現在の測定１ｌｌｉであり、αは例え
は０．６の定数である。

中実装置ＭＰにおいては、３．５　ｍｓの間隔で計算が
行なわれ、鉛直方向位痘、端縁部、または継目か検出さ
れる。その際、メモＩＪ　Ｍ　Ｕの内容がこの計算の基
蜂となる。第９図には、鉛直方向の走査（第７図の距離
ＩからＩ＋まで）が行なわれる時の中実装置ＭＰの動作
過程が示されている。開始ｆ９号は３．５　ｍｓ毎に供
給されろ。最初に、メモリＭＵ内の最も新しい５個の測
定値の平均値ＭＶ２が計算される。この平均値は次に高
さの基準値ｄＯと比較される。もし計算された平均値Ｍ
Ｖ２が基準値よりも大きければ、中実装置はリターンし
て新しい開始信号を待つことになる。また、もし平均値
ＭＶ２が基準値より小さいか、またはそれに等しければ
、走査停止信号ＳＳが供給される。

第１０図には、横方向走査中（第７図の距離■から■ま
でまたは■からＶ　５Ｅで）における中実装置の動作過
程が示ねれている。この計算もまた６、５　ｍｓの間隔
で行１まわれる。従って、３．５ｍｓ毎に開始信号が供
給され、それによって計算過程がｌｊｌ始される。最初
に２つの平均値ＭＶ２およびＭＶ１７が計算され、その
後これらの平均値に基づいて、方向信号Ｒ工が、次いで
子側（ｉｕＰ　Ｒが甜算される。この予測値は、工作物
の表面が平面である場合、すなわち測定距ｈεが時間の
線形連続関数である場合に、現在の瞬間において予想さ
れうろ測定値である。方向信号Ｒ工か４訃された後、走
査中のセンサが工作物の表面に平行に移動しない場合も
考慮されるのである。次に、予測値ＰＲが、最も新しい
ｉｌｌσ定値Ｍから所定量ＫＪ：り大な偏差を示すかど
うかが検査されろ。もしこの偏薙がＫよりも小さければ
、中実装置は最Ｎをゼロにセットしてリターンし、３．
５ｍｓ後の油しい開始信号を待つことにな−る。１石ｌ
ｘば、工作物の哀ｍ１に小さい不規則性があっても超え
られないが、端縁、ｆＵｊ目などがあった場合には確実
に超えられるような小ささに選択されている。もし、偏
差ｐＲ−Ｍの絶対値がＫより大であれば、プログラムは
進行してＭ　Ｎを１だけＪ曽加させる。次に、Ｎが故５
にｊ埜したかどうかが検査される。もし５に湿していな
目れば、メモリ領域Ｍ　Ｕは最新のｎ（す定値によって
ではなく、予測値ＰＲ，によって更新され、プログラム
ハリターンして新しい開始信号を待つことになる。もし
、予測値と測定値との間の検出された偏差が、例えば工
作物のり１つρ・ききす、または塵埃粒子に起因する一
時的なものにすぎなければ、次の８１算におけろ予測値
とｔ（す定値との間の偏差はＫより小となり、Ｎは１だ
け減少せしめられて、最小の場合口となり、メモリ領域
ＭＵは測定値Ｍによって更新されることになる。しかし
、もし偏差が端縁部または継目に起因するものであれば
、その後の計算においても予測値と測定値との間に偏差
を生じるので、それぞれのＨ１算において量１ｆはまた
け増加せしめられ、Ｑｙが値５に達した時には走査停花
信そが供給される。

以上においては、本発明をアーク溶接用のロボットに関
連して説明してきたが、本発明の装置はもちろん他の目
的のため、例えば、にか・ゎ・、ペイント、密封材、ま
たは類似の流体材料の配布用のロボットにも使用されつ
る。本発明の装置は一般に、工作物の位置および方向を
正確に決定して、作業を開始し、または行なうべき点お
よび／または径路を決定する必要がある場合に使用する
ことができる。

ある溶接の場合には、溶接継目は間隙から成る。

従って、最適の溶接パラメータをプ＝１択しうるために
は、間隙の寸法または断面積を決定しうろことがしばし
ば重要となる。本発明の装置はこの目的のためにも使用
できる。装置に含まれるセンサは距離検出センサである
から、間隙の深さの；［ＩＵ度が１６１単に得られ、間
隙の端縁部の位置、従ってその幅は、前述のようにして
走査中コロよびｉ１４跡中のいずれにおいても決定され
うる。

本発明の装置は、これに対応する種類の従来の装置に比
し、かなりの利点をもっている。−ヒンサが四ポット手
玉に配置されているため、また、ロボットが最初の走査
に利用されるために、大きい表面も簡単に高速度で検出
されつる。ロボット手が工作物上の検出位置に到達した
時は、ロボット手およびセンサは共に、次の走査用を開
始するための、または作業を開始するための、Ｊ］ＥＬ
い位置に直接置かれていることになる。このようにして
、ロボットは最小の時間遅延をもって作業できる。

本発明の装置は距離検出センサを用いているので、装置
のａ能は工作物の表面の性質、度射率、等にはほとんど
影響されない。従って、本発明の装置は、極めて大ぎい
融通性と広い応用分野とを有し、さまざまな形式をもっ
た、またさまざまな材料から作られた工作物に対して作
業を行なうことができろ。距鳥［ｅ測定センサはまた上
述のように、必要に応じて間隙継目の溶接容積などを簡
単に計算して溶接パラメータの整定に用いうるという、
がなりの利点をもっている。使用されるセンサの検出要
素は、センサによって工作物上に発生せしめられた極め
て小さい光点ビ「観某」するだげであるから、センサは
妨害光の影響を極めて受けにくい。

笑施例において１次元的光検出器が用いられているとい
う小火は、この影響を受けにくいことに対してかなり寄
与する。このことによって、本発明の装置Ｂは、例えば
強い、大きい光を発生する電気アーク溶接その他の作業
に防用されうる。このようにして、本発明の装置は、強
い大きい光を発生する溶接その他の作業には使えなかつ
１こ従来技術の装置に比し、顕著な利点をイ］−する。

これによって得られるその他の利点としては、センサの
測定点乞、例えばロボットが担持する溶接装置の作業点
の極めて近くに配置しうろことがある。このことによっ
て次の利点が得られる。ずなわら、ロボット手が担持す
る装置の寸法、従って重量が減少せしめられることによ
って、接近性が増大せしめられ、走査および追跡中にお
ける精度が教官さＪしるのである。試験により、木兄ｌ
ＪＩ］の装置はｊ′８！ｌ！めで信頼性が高く、有用で
あることがわかった。すなわち、例えは、本発明の装置
は、従〕（６技術の装置においては相当の間癲であった
、極めて薄い板の端縁継目の検出を行なうこともできる
のでδ＝、る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、工作物にヌ」して作業な行ン工うように配置
された本発明のＭ業用口）Ｊ？ツトの楓１’ｆ６図であ
る。第２図は、本発明の制御装置谷と距１’Ｔｈ１ｔ：
　１則疋装置との間の接続の例を示す図である。第６図
は、本発明において用いられる種類の距離測定装置の原
巧！馨示−を図である。第４図は、溶接継目を走査する
ように配もｌされた第６図の装置を示す図である。 第５ａ菌は光点の位血Ｓと検出釦＾１［ｄとの関係を示
づ一図であり、第５ｂ図は、ロボット制御装置に対する
補正侶−８の発生原理を示す図である。第６ａ図および
第６ｂ図は、それぞれ端縁継目およびＴ層目を通過する
時の距離測定装置から生じる出力信号を示す図である。 第７図は、工作物上の継目の溶接中におりる、走査およ
び追跡動作の原理を示す図である。第８ａ図および第８
ｂ図は、距２１！　センサからの測定信号°かどのよう
にフィルタされ記゛仄されるかの原理を示す図である。 笛９図は、第７図におげろ鉛１ｒ！、方向走査の制御の
フローチャートである。第１０図は、同様にして、第７
図におけるイｌλ初の秘方面走査のフローチャートであ
る。 ８・・ロボットの手、１０・・・工作物、Ｓ・・・セン
サ、ＲＣ・・ロボット制御装置、Ｓａ・・・センサ制御
および信号処理装置。 代理人　浪　イ”」　皓 ＦｌＧ、５ａ ＦＩＧ、　６ａ Ｆｌ（３，７ Ｆｌ（Ｊ、ン 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和ｂデ年特許願第　２７０３号 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所 ４、代理人 昭和ｄ年ノ　月ノに日 ６、補正により増加する発明の数

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　工作物（１０）に対して作業を行なうための産
   業用ロボットに用いられろ装置であって、ロボット手（
   ８）上に取付けられ光学的三角測量を利用して該ロボッ
   ト手と前記工作物との間の距離を検出するようになって
   いるセン＋ｊ（ｓ）と、前記ロボット手に面する前記工
   作物の表面に平行な成分を有する方向に２ける該ロボッ
   ト手のプログラムされ１こ第１走査郡動（１１７１′−
   ら■まで）において該ロボット手を制御する制御装置（
   ＲＣ）と、走査中において前記センサによって検出され
   た距離に基いて走査方向における前記工作物の前記ロボ
   ットに対する位置を決定するようになっている信号処理
   要素（ＳＣ）と、を備えていることを特徴とする産業用
   ロボット装置直。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記ロボット手
   （８）が前記表面に平行な成分をもった走査移動中に工
   作物（１０）上の端縁部、継目、等（２２）を通過した
   時生じる、前記センサにより検出された距離の不連続性
   を検出して、指示信号（ＳＳ　）を供給するようになっ
   ている要素（ＭＰ）を前記信号処理要素（ＳＣ）が含ん
   でいることを特徴とする、産業用ロボット装置。 （３）　特許請求の範囲第２項において、前記信号処理
   要素が、前記走査移動中に検出された前記距離の値に基
   づいて該距離の予測値（ＰＲ）を決定し、検出された距
   離（Ｍ）をこの予測値と比較して、もし検出された距離
   （Ｍ）の予測値（ＰＲ）からの偏差が所定ｔ　（Ｋ　）
   より太ならば前記指示信号（ＳＳ　）を供給するように
   なっていることを特徴とする、産業用ロボット装置。 （４）　特許請求の範囲第２項において、前記指示信号
   （ＳＳ　）が前記ロボット制御装置（ＲＣ）に供給され
   て前記第１走査移動を中止せしめるようにな′つている
   ことを特徴とする、産業用ロボット装置。 （５）特許請求の範囲第４項において、前記ロポツト制
   御装置が前記第１走査移動の前記中止後圧該第１走査移
   動の方向とある角をなす方向をもった、あらかじめプロ
   グラムされた第２走査移動（ＩＶから■まで）を行なわ
   せろようになっていることと、前記信号処理要素（ＳＣ
   ）が距離の不連続性を検出しム一時前記制御装置に指示
   信号（ＳＳ　）を供給して該第２走査移動を中止せしめ
   るようになっていることと、を特徴とする、産業用ロボ
   ット装置。 （６）特許請求の範囲第１項または第５項において、前
   記ロボット制御装置（ＲＣ）が前記走査移動の中止後に
   おいて前記ロボットを制御して前記作業を行なわせるよ
   うになっていることを特徴とする、産業用ロボット装置
   。 （７）特許請求の範囲第６項において、前記制御装置が
   前記作業中にあらかじめプログラムされた径路に宿って
   前記ロボットを制御するようになっていることを特徴と
   する、産業用ロボット装置。 前記センサ（Ｓ）が前記ロボット手の移動とある角をな
   す走査線に沼って該ロボット手と前記工作物との間の距
   離を作業中に周期的に走査するようになっていることと
   、前記信号処理要素（ＳＣ）が、例えば端縁部または継
   目によって起こる距離の不連続性の位置を前記走査線に
   溢って検出し、該位置による補正信号（　ｄｓ　）を前
   記ロボット制御装置へ供給してロボットをして該距離の
   不連続位置を追跡せしめるようになっていることと、を
   特徴とする、産業用ロボット装置。 （９）特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに
   おいて、前記セン−？（Ｓ）によって作業中に検出され
   た距離が、該検出されＴこ距離（　Ｍａ　）と基準値（
   　Ｍｒ　）との間の偏差を形成して該偏差を前記ロボッ
   ト制御装置（　ＲＣ　）に供給し、前記ロボット手と前
   記工作物との間の距離を該基準値になるように制御する
   ための前記要素（ＭＰ）に供給されるようになっている
   ことを特徴とずる、産業用ロボット装置。 ｌｌｏ）　％許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれ
   かにおいて、前記センサ（Ｓ）が、前記工作物（１０）
   上に光点（２３）を投射するように配置さｈタ’）ｔＵ
   ＄　（、３　０　）と、１次元的横形アナログ検出器（
   ３３）上に該光点の像（３４）を作るように配置された
   ｙＣ学要素（３２）とを備えており、前記センサが、該
   検出器上における該像（３４）の位置、従って該センサ
   と前記工作物との間の距離、による出力信号（ｍ）を供
   給するようになっていることを特徴とする、産業用ロボ
   ット装置。