JPS6154506A - ア−ク開始点探索時のツ−ルの探索姿勢制御方式 - Google Patents

ア−ク開始点探索時のツ−ルの探索姿勢制御方式

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JPS6154506A
JPS6154506A JP59175154A JP17515484A JPS6154506A JP S6154506 A JPS6154506 A JP S6154506A JP 59175154 A JP59175154 A JP 59175154A JP 17515484 A JP17515484 A JP 17515484A JP S6154506 A JPS6154506 A JP S6154506A
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JP
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tool
vector
posture
search
welding
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JP59175154A
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Hajime Kishi
甫 岸
Shinsuke Sakakibara
伸介 榊原
Haruyuki Ishikawa
石川 晴行
Yuichi Kanda
神田 雄一
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692Calibration of manipulator
    • 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
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/41Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
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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) 本発明は、アーク開始点探索時のツールの探索姿勢制御
方式に係り、特に、アーク開始点探索時のツールの探索
姿勢をツール座標系を用いてその探索姿勢制御方式に関
する。
(従来技術) 最近、産業用ロボットの普及がめざましく、多くの分野
で利用されるようになってきている。特に、溶接の分野
においては、溶接作業そのものが人間が行なう作業とし
ては困難を伴なっていると共に自動車の生産ラインなど
作業環境に恵まれない場合が多いこともあり、人間の作
業に代替して溶接用ロボットが普及するに至っている。
第4図は一般的な溶接用ロボットの構成図であり、6軸
の動作軸をもつ関節型ロボットを示している。この6軸
の動作軸は、腕の旋回(T軸)、下腕の前後傾動(W軸
)、上腕の上下傾動(U軸)及び手首の回転(A軸)、
ふり(B軸)、ひねり動作c o (r)軸〕の各軸か
らなっている。そして、これらの各軸はおのおの独立に
制御されるようになっている。第4図において、1は関
節型ロボットを支える基台である。基台1の上部には、
各軸を垂直軸(2軸)に対して旋回させるT(θ)軸サ
ーボモータ2が載置されている。T(θ)軸サーボモー
タ2の上には、これによって回転されるT(θ)軸ユニ
ット3が設けられている。このT(θ〕軸ユニット3は
T(θ)軸サーボモータによって回転される。T(θ)
軸ユニット3の上にはW軸ユニット4が固定的に設けら
れ、これにW@腕5が軸承5aによって回転自在に軸承
されている。6はWlilill]、嘔動機構である。
W軸腕6の先端には、U軸腕7が軸承7aによって、回
転自在に軸承されている。8はU@駆動機構である。U
軸腕7の先端には1手首機構9が設けられている。
この手首機構9はA軸サーボモータ1Gにより回転され
、B軸サーボモータ11により上下方向に振られ、OI
!!]サーボモータ12によりひねられる。そして、手
首機構9にはツールが取付けら、(tl  ロボットは
ツールでもって作業を遂行するようになっている。更に
、ツールとしてのトーチとそれを用いたアーク溶接につ
いて説明する。第5図はかかるアーク溶接機の概略構成
図であり、ワイヤW R%′!繰り出しローラF几によ
り矢印方向に少量ずつ繰り出され、案内部材GBを経由
して、トーチToの先端より突出し、ワイヤ先端が溶接
部材WKの表面より所定量離れた位置にあるようワイヤ
WR,のフィード量が制限されている。溶接電源psよ
り発生し、所定の周期で断続する高電圧のプラス側は案
内部材GBを介してワイヤW几に加えられ、マイナス側
は溶接部材WKに加えられている。更に、図示しないガ
ス供給部から矢印に示すようにトーチTo内部を通って
溶接部材に当るようにガスが供給され、溶接部分の酸化
を防いでいる。さて、ガス供給部よりガスを供給し、且
つワイヤを少量ずつ繰り出しながら溶接電源Paより高
電圧を断続的に発生するとワイヤ先端よりアークが発生
すると共にワイヤ及び溶接部分が溶け、溶融部分が一体
に溶接される。そして、かかる溶接作業はロボットに行
なわせる。即ち、溶接機のトーチをロボットにより把持
させ、該ロボ゛ットをしてトーチ(ワイヤ先端)を溶接
通路に清って移動させ、溶接部分の溶接を行なうように
している。
ところで、このような溶接作業を行なう場合に、溶接部
材がセットされると、その溶接部材に対してトーチを移
動して溶接部材の位置を自動的iζ探索しながらアーク
開始点を探索するようになってきている。
このようなことから、ツールの位置を決めるには、ロボ
ットの基準座標系、ロボットの/Aンド座標系、ツール
座標系が用いられるようになってG)る。第6図はかか
るロボット、そのl″%%ンドツールの各座標系を説明
する説明図であり、x、y。
2はロボットの基準座標系であり、0はその原点を示す
。fL、1m1lnはロボツ) /%ンド座標系1こお
けるハンド姿勢ベクトルである。It 、 +u1. 
va2 ’ンール座標系におけるツール姿勢ベクトルで
ある。尚、TCPはツールセンターポイント(つかみ点
ともl/)う)である。
(従来技術の問題点) 前記した様に、アーク溶接を開始する番こ先立って、ア
ーク溶接開始点を自動的に探索する必要力Sあるが、そ
の場合に、トーチの姿勢力S最適番こなっていないと正
確に溶接部材の位置をとらえることができず、所望のア
ーク開始点の探索を行なうことができないという問題が
あった。
(発明の目的) 本発明は、上記問題点を解決するために、作業部材の姿
勢を最適奢と設定することにより、溶接部材の位置を正
確に探索して、所望のアーク開始点の探索を行ない得る
ようにしたアーク開始点探索時の作業部材の探索姿勢制
御方式を提供することを目的とする。
(発明の概要) 本発明は、アーク開始点探索時のツールの探索姿勢制御
方式をこおいて、現在のツールベクトルを求め、このツ
ールベクトルを探索座標空間上の基本ベクトルを基準に
して各基本ベクトルに関して目標とするツール姿勢ベク
トルを求め、請求められたツール姿勢ベクトルはロボッ
トの各軸データに変換するようにする。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。
第1図は、探索座標空間、つまり、溶接部材を基準とし
た座標空間上でのツール姿勢ベクトルの制御について説
明する説明図であり、第2図はそのフローチャートであ
る。図中、探索座標空間上の基本ベクトルはdl (x
方向)、ふ(y方向)、lh (−z方向)として表わ
されている。尚sn+Iu 、 Vはツール座標空間上
の基本ベクトルを示している。
ここで、ツールの各探索姿勢方向は、探索座標空間上の
基本ベクトルdl、i、lhの基本3軸との角度を用い
て決定する。
但し、探索方向は固定された方向となるのでツール姿勢
ベクトルは簡略化し、計算し易いようにする。
そこで、本発明のアーク開始点探索時のツール探索姿勢
制御手順について説明する。
まず、現在のツールベクトルVを求める。
このツールベクトル\Vを探索座標空間上に変換する。
そのために探索座標空間上の基本ベクトルdi 、 &
 、 lhのそれぞれについて目標のツールベクトルの
設定を行なう。つまり、 (11まず、探索座標空間上の基本ベクトルの一つであ
るdlベクトルに関して目標となる゛ツールベクトルV
′を求める。
(2)次に、探索座標空間上の基本ベクトルの一つであ
る救ベクトルに関して目標となるツールベクトルを求め
る。
(3)次に、探索座標空間上の基本ベクトルの一つであ
る1hベクトルに関して目標となるツールベクトルを求
める。
以上により、ツールベクトルを構成するすべてのベクト
ルが探索座標系に変換されることになる。
尚、ツールベクトルを探索座標系に変換するときは、現
在のツールベクトルを目標のツールベクトルにベクトル
ローテーションRotationにより回転する。これ
を式で示すと、 w’ = Rot (It? *θv)vで表わされる
ここで、Rotは回転、1rは回転中心、θ7は回転角
度を表わす。
次に、前記されたツール姿勢ベクトルはロボットのハン
ド姿勢ベクトルに変換する。つまり、ロボットの各軸デ
°−夕に変換することができる。即ち、ハンドI2努ベ
クトルL、 +m 、 Inとツール座標系の基本軸1
’ + lu 、 vとの間には、常に順変換、逆変換
が出来る。何故ならば、′ハンド座標系とツール座標系
は空間的な相対位置が常に固定されているので、1つの
3X3の定行列(M)を介することにより、次式が成立
するからである。
II  II  II     II  11 111
  lu  VL  +m  +n ここで、(M)を求めるには前記したロボットの各動作
軸のメトリック値をセツティングデータとし、この値よ
り、その時のハンド姿勢ベクトルL。。
1m0. Ha 0が求められるので、この値、つまり
、(J!0.1m□+ In0) = T(M)とすれ
ば、ハンド姿勢ベクトルZ 、 +m 、 +nとツー
ル座標系の基本軸1’ e lu g vとの間の変換
は容易に行なうことができる。
次に、前記したツールの姿勢制御手法を用い1て実際の
L字型溶接部材へのツールの探索姿勢制御を行なう場合
について説明する。
第3図はかかるツールの探索姿勢制御を説明する説明図
である。
まず、作業部材であるトーチ(ワイヤ先端)は任意の傾
きで■の位置にある。この位置で、前記したツールの姿
勢制御を行い傾きθ1 とする。この位置からトーチは
L字型溶接部材の垂直板の側面■へむかって探索し、傾
面■に接触する。次に最初の位置■に戻る。ここでツー
ルの姿勢制御を行い、θ2の傾きで下降する。次にL字
型溶接部材の水平板の上面■に接触する。そこで、また
、前記したツールの姿勢制御が行なわれ、トーチの傾き
を03にしてL字聾溶接部材の水平板の側面の鍬lこ向
かって探索を行なう。そして、トーチがその縁に到達す
ると更に前記したツールの姿勢制御が行なわれて始点S
へと移動を行なうことになる。
尚、本発明を一実施例によって説明したが、本発明はこ
の実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨に従
い、種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲か
ら排除するものではない。
(発明の効果) 本発明によれば、現在のツールベクトルを求め、このツ
ールベクトルを探索座標空間上の基本ベクトルを基準に
して各基本ベクトルに関して目標とするツール姿勢ベク
トルを求め、請求められたツール姿勢ベクトルはロボッ
トの各軸データに変換するようにしたから、作業部材の
姿勢を最適に設定することにより、溶接部材の位置を正
確に探索することができる。従って、所望のアーク開始
点の探索を人手を介することなく的確に行なうことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は探索座標空間でのツール姿勢ベクトルの制御を
説明する説明図、第2図はかかるツール姿勢ベクトルの
制御手順を説明するフローチャート、第5図はかかるツ
ール姿勢ベクトルの制御手法を適用したー適用例図、第
4図は一般の溶接用ロボットの栴成図、第5図はアーク
溶接機の、両路構成図、第6図はロボットの座標系とツ
ール座標系を説明′する説明図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  アーク開始点探索時のツールの探索姿勢制御方式にお
    いて、現在のツールベクトルを求め、このツールベクト
    ルを探索座標空間上の基本ベクトルを基準にして各基本
    ベクトルに関して目標とするツール姿勢ベクトルを求め
    、該求められたツール姿勢ベクトルはロボットの各軸デ
    ータに変換するようにしたことを特徴とするアーク開始
    点探索時のツールの探索姿勢制御方式。
JP59175154A 1984-08-24 1984-08-24 ア−ク開始点探索時のツ−ルの探索姿勢制御方式 Pending JPS6154506A (ja)

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JP59175154A JPS6154506A (ja) 1984-08-24 1984-08-24 ア−ク開始点探索時のツ−ルの探索姿勢制御方式
EP19850904148 EP0194314A4 (en) 1984-08-24 1985-08-21 SYSTEM FOR CONTROLLING THE POSITION OF A TOOL.
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PCT/JP1985/000462 WO1986001617A1 (en) 1984-08-24 1985-08-21 System for controlling posture of tool

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EP (1) EP0194314A4 (ja)
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WO (1) WO1986001617A1 (ja)

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EP0194314A4 (en) 1989-04-24
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