JPS61270089A - 産業用ロボツトにおける位置測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、作業継続中における対象ワークの位置ずれ
や工具の摩耗による動作軌跡の位置ずれの測定を行なう
ための産業用ロボットにおける位置測定装置に関するも
のでおる。

［従来の技術］ 周知のように塗装や溶接あるいはハンドリング等の各種
の作業に導入されているアームロポッ１〜等の産業用ロ
ボッ１〜（以下単にロボットと記す）は、ティーチング
（教示操作）によって座標値を記憶させた数ケ所ないし
数十ケ所の点を、指定された順序で経由して動作するよ
う構成されている。

したがって手首部に取付けた作業用工具の形状に変動が
なければ、所定の作業を正確に繰返し行なう。しかしな
がら、例えば研摩作業を行なう場合、作業を繰返し行な
うことによりブラシ等の研摩用工具が摩耗したり、作業
対象であるワークの固定位置がずれたりしていると作業
対象物との相対位置にずれが生じる。このような場合で
おっても、ロボットは当初記憶させた座標値によって決
まる経路通りに動作するから、工具が作業対象物に届か
ず、正確な作業を行なうことができなくなる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述したように、工具と作業対象物との相対位置にずれ
が生じると、正確な作業ができなくなり、あるいは作業
が全く不可能になるが、このＪ：うな事態を作業者によ
る監視によって発見し、不良品の発生や事故を防ぐとす
れば、監視のための作業者が必要となって、ロボットを
導入した本来の目的が半減してしまう。また工具と作業
対象物との相対位置のずれに基づく異常を、何らかの装
置で検知することができても、そのずれを是正すべくテ
ィーチングを再度行なうとすれば、ティーチング回数が
増えて作業に煩雑さが増すのみならず、ロボットの稼動
率が大幅に低下する問題が生じる。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになさ
れたもので、工具が摩耗したり作業対象物の位置がずれ
たりして作業対象物との位置ずれが生じている場合、ロ
ボットの有する機能を巧みに利用してその位置ずれを精
度高く測定することのできる産業用ロボットにおける位
置測定装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するためになされた本発明は、第１図に
示すように、手首部Ａに取り付けた作業用工具Ｂを駆動
装置Ｃにより駆動する産業用ロボットにおける位置測定
装＠Ｄにおいて、上記作業用工具Ｂを検出したとき検出
信号を出力する計測センサＤ１と、 この計測センサＤ１からの検出信号が出力されたとぎの
作業用工具Ｂの基準座標位置を該作業用工具Ｂを駆動す
る駆動装置Ｃの信号及び該駆動装置Ｃの有するサーボ遅
れ量とから求め、該座標位置と作業用工具Ｂを位置決め
するために設定された基準位置との偏差量を演算する演
算手段Ｄ２とを備えたことを特徴とする。　　　　　　
　　　　　　　　　］［作用］ 上記構成において、基準位置とはロボットに対して計測
センサＤ２の存在する位置を表示するものである。従っ
て、ロボットの作業工具が摩耗しておらず、かつロボッ
１〜の位置が作業対象物に対して所定の位置にあれば該
基準位置と計測センサＤ１の検出信号が出力されたとき
の作業用工具Ｂの基準座標位置とは一致する。しかも、
基準座標位置は駆動装置Ｃの信号と、その信号に基づき
作動するサーボ系のサーボ遅れ量とから求められるため
高精度に算出される。また、この２つの位置情報、基準
位置と基準座標位置とが相違するとき、その差が直接位
置の偏差量を表わすことになるのである。

以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて詳述する。

［実施例］ 第２図は実施例の位置測定装置により位置ずれを検出す
る場合の例を示ず斜視図であって、図示のロボット１は
多関節アームロボットを示し、手首部に作業用工具とし
て研摩ブラシ２が取イ」けられており、通常のロボット
と同様に、制御装置３が出力する指令信号によって予め
定めた経路に沿つて動作するよう構成されている。すな
わら動作経路は、ティーチングによる数点あるいは数十
点の座標値として記憶させられており、起動信号によっ
て研摩ブラシ２を移動させるとともに、予め定めた位置
に設置しである作゛業対象物（ワーク）４を研摩ブラシ
２によって研摩するよう構成されている。また研摩ブラ
シ２と作業対象物４や周辺機器とが干渉しない位置を基
準位置とし、そこには後述する計測センサ５が設定され
ており、その座標値が制御装＠３に記憶されているとと
もに、研摩ブラシ２を基準位置において下向きにし、か
つ下方へ移動させるようプログラムが組まれている。

この基準位置に配置される計測センサ５とは、下降する
研摩ブラシ２によってオン動作させられるものであり、
かつ制御装置３に電気的に接続されており、計測センサ
５がオン動作する時点を検出することができるよう構成
されている。

つぎに上記のロボッ１−の作用について説明する。

ロボットは予め定めたプログラムおよびティーチングし
た経路に従って動作するから、フローチャー１−によっ
て作用を説明する。なお、カッコで示す番号はプログラ
ム処理される各ステップを示す。

通常の繰返し動作は第３図（Ａ＞に示すように、起動信
号に基づいて位置データをメモリから読み出すとともに
（１００）、位置データを動作目標位置として設定しく
１１０）、後述のごとく算出される研摩ブラシ２の摩耗
や作業対象物４との相対位置のずれにともなう移動量を
上記目標位置に加減することにより補正しく１２０＞　
、それに基づくアーム各軸への指令信号により動作目標
位置へアームが移動する（１３０）。こうして第１点へ
の移動が完了し、以降同様にして順次各点へ移動するこ
とにより作業を行なう。

上記ステップ１２０の補正にあたっては、まず、１回の
作業ごと、もしくは数回の作業ごとに研摩ブラシ２を基
準位置に位置決めするとともに、計測センサ５に向けて
研摩ブラシ２を下降させる。

このような、いわゆる探索動作は第３図（Ｂ）及び（Ｃ
）に示す通りである。（Ｂ）図は所定時間毎の割込みル
ーチンの１つを示すフローチャー１〜で、後述する（Ｃ
）図の割込みルーチンよりも高い頻度、例えば８倍の頻
度で実行される。ロボツｉ・は通常（△）図に示した作
業を実行しているが、この（Ｂ）図の割込み条件が成立
するとセンサフラグがセットされているか否かを判定す
る（２００）。このセンサフラグとは計測センサ５がオ
ン動作したときに後述のごとくレットされるものであり
、未だにフラグがセットされていないとき以下の動作を
実行し、セットされていれば本ルーチンを終了する。次
いで計測センサ５がオン動作したか否かを判定しく２１
０＞研磨ブラシ２が基準位置にあるか否かを検出する。

計測センサ５がオン動作してなければ本ルーチンを終了
し、オン動作を検出すると以下のステップ２２０〜２５
０を実行する。この処理は、まず研磨ブラシ２を駆動す
るサーボ系への位置指令を読込み（２２０＞、つぎにそ
のサーボ系特有のサーボ遅れを読込み（２３０）　、こ
れらの読込まれた情報から研磨ブラシ２の現実の座標位
置の算出を行う（２４０）のである。そして、座標位置
の算出が終了したことを示すセンサフラグをセン１〜し
て（２５０＞本ルーチンを終了する。

この座標位置の算出方法を模式的に表わしたものが第４
図でおる。図のように各軸毎に設けられたサーボモータ
Ｍｉを中心とするサーボ系１０に前述した第３図（Ａ）
によって出力される位置指令信号Ｐｉを出力することに
より駆動される。すなわら、位置指令信号Ｐｉを位置検
出器１１の検出結果によってフィードバックしてアンプ
１２に入力し速度指令信号Ｖｉを生成し、次にその速度
指令信号Ｖｉを実際の速度検出器１３の検出結果によっ
て速度フィードバックしアンプ１４を介してサーボモー
タＭｉを駆動するのである。このような構成であるため
に制御装置３がある時点に発生している位置指令信＠Ｐ
ｉと現実の研磨ブラシ２の移動する位置との間にはある
遅れが介在する。

これがサーボ遅れと呼ばれるものである。このサーボ遅
れは、すなわち第４図におけるアンプ１２の入力そのも
のであり、この信号を検知することでサーボ系のサーボ
遅れを正確に知ることができる。

従って、現実の研磨ブラシ２の位置を検出するために、
第３図（Ｂ）に示すごとく位置指令信号Ｐｉとサーボ遅
れＰｆとを読込み（２２０，２３０）、この差（Ｐｉ−
Ｐｆ）から研磨ブラシ２の実際の位置を算出（２４０）
するのである。

このようにして極めて短時間間隔で実行される割込み処
理によって計測セン＋ｊ５のオン動作時における研磨ブ
ラシ２の現実の位置が算出されると、その結果は第３図
（Ｃ）に示すもう１つの割込みルーチンによって利用さ
れ、位置指令信＠Ｐｉの更新に供される。

すなわら、（Ｃ）図の処理が実行されるとまずセンサフ
ラグがセットされているか否かを判断しく３００）　、
もし、セットされて新たな研磨ブラシ位置の算出が完了
している場合にはそのデータを読み出して（３１０）セ
ンサフラグをリセットする（３２０）。センサフラグが
セットされていないとぎ、または上述のように新たなデ
ータ読み出しが行なわれた後に、最新の研磨ブラシ２の
位置情報から偏差量が演算される（３３０）。最新の研
磨ブラシ２の位置情報とは、すなわちｈ１測センサ５の
実在する位置情報と同一である。しかるに、計測センサ
５の存在する位置である基準位置は前述のごとく制御装
置３に予め記憶されているのであるからこの２つの位置
情報に差異があるときには研磨ブラシ２の摩耗により計
測センサ５をオン動作する研磨ブラシ２の位置がずれた
か、あるいはロボットと計測センサ５の配置にずれが生
じているのいずれかであることを意味し、かつ２つの情
報の差がそのずれを表わしているのである。

このようにして、ステップ３３０にて簡単に位置のずれ
を検出することができ、そのずれ量を補正してロボット
に所期の目的である作業を実行するために必要な位置指
令の更新が続いて実行され（３４０）、本ルーチンを終
了する。

このように、本実施例の位置測定装置によれば、単に０
Ｎ１０ＦＦ動作する計測センナ５を新たな構成要素とし
て追加するのみで、ロボットの作業工具である研磨ブラ
シ２の摩耗やロボットの相対的位置のずれを検出するこ
とができる。従って、ロボットは常に所期の目的である
作業を自己修正を実行しつつ遂行することができ製品の
品質向上、省力化に大幅な貢献をする。しかも、そのず
れを検出するのにサーボ遅れを考慮しているためロボッ
トのアームが高速、低速いずれのモードで動作していて
も常に高精度でそのずれ量の検出ができるため品質向上
への貢献には大きなものがある。

更に、本実施例においては、胴側センサ５のオン動作を
検出する割込みルーチン（第３図（Ｂ）〉は演算に時間
を要す偏差の算出用ルーチン（第３図（Ｃ））と分離し
て極めて短時間の割込みとして頻度高く処理しており、
オン動作を検出してからその位置を検出するまでの所要
時間を極力短いものとしている。従って、いかにロボッ
トが高速で移動をしていても高精度の位置検出能力が損
わ　　　　　）れることばない。

なお、上記実施例ではロボット本体に分離した形で計測
センサ５を設けたシステムについて説明したが、第５図
に示すごとくロボット１の手首部に近接スイッチ５−を
設は作業対象物４に接触したときにオン動作してその位
置検出を実行する構成としてもよい。このような構成で
あっても前述した作用・効果を奏することは明らかであ
る。

［発明の効果］ 以上実施例を挙げて詳述したごとく、本発明のロボット
における位置測定装置は、簡単なセンサを利用してロボ
ットと作業対象物との相対的位置ずれや作業用工具の摩
耗等を極めて精度高く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例による概略構成図、第３図（Ａ）（Ｂ）（
Ｃ）は同実施例の動作を示すフローチャート、第４図は
そのサーボ系の説明図、第５図は仙の実施例による作業
を示す説明図である。 Ａ　・・・手首部　　　　Ｂ　・・・作業用工具Ｃ・・
・駆動装置　　　Ｄ　・・・位置測定装置Ｄ１・・・計
測センサ Ｄ２・・・演算手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　手首部に取り付けた作業用工具を駆動装置により駆
   動する産業用ロボットにおける位置測定装置において、 上記作業用工具を検出したとき検出信号を出力する計測
   センサと、 この計測センサからの検出信号が出力されたときの作業
   用工具の座標位置を該作業用工具を駆動する駆動装置の
   信号及び該駆動装置の有するサーボ遅れ量とから求め、
   該座標位置と作業用工具を位置決めするために設定され
   た所定の基準位置との偏差量を演算する演算手段とを備
   えたことを特徴とする産業用ロボットにおける位置測定
   装置。 ２　前記位置測定手段が、作業用工具の座標位置の算出
   を偏差量の演算よりも高い頻度で実行する特許請求の範
   囲第１項記載の産業用ロボットにおける位置測定装置。